JPH10338798A - 放射線硬化性樹脂層を備えたインク・ジェット・プリントヘッド - Google Patents

放射線硬化性樹脂層を備えたインク・ジェット・プリントヘッド

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JPH10338798A
JPH10338798A JP10123834A JP12383498A JPH10338798A JP H10338798 A JPH10338798 A JP H10338798A JP 10123834 A JP10123834 A JP 10123834A JP 12383498 A JP12383498 A JP 12383498A JP H10338798 A JPH10338798 A JP H10338798A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク・ジェット・プリント・ヘッドに使用
する、改善された放射線硬化性樹脂を提供する。 【解決手段】 本発明は、基材に取付けられた放射線で
硬化された樹脂層に形成されたインク通路を有するイン
ク・ジェット・プリント・ヘッドに関する。通路は、オ
リフィス・プレートによって与えられるインク放出出口
に流体連通して接続される。樹脂層に通路を形成するた
めに、樹脂組成物を所定のパターンで放射線源により露
光して、樹脂層の所定領域を硬化し、通路を与える他の
領域は未硬化のまま残す。未硬化領域は、所望の通路を
残して樹脂層から除去する。放射線硬化層を形成するた
めに用いられる樹脂組成物は、第１の多機能エポキシ化
合物；第２の多機能エポキシ化合物；光開始剤；ならび
に、非光反応性溶媒；を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射線硬化性樹脂
層を備えたインク・ジェット・プリント・ヘッドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】インク・ジェット・プリンタのインク・
ジェット・プリント・ヘッドは、通常、基材に記録する
ためのインクを放出するオリフィス又は噴射部材を備え
たオリフィス・プレート；オリフィスをインク供給部に
接続するインク通路；ならびに、オリフィスを介してプ
リント・ヘッドからインクを噴出させるためのエネルギ
ーを与えるデバイス；からなる。記録する間にインクを
放出するためのエネルギー源は、ほとんどの場合におい
て、抵抗要素又は圧電素子によって働く。
【０００３】インク・ジェット・プリント・ヘッドのた
めのインク通路を製造する方法は、例えば、カッティン
グ又はエッチングによって、ガラス、金属又はプラスチ
ックの薄層に微細な溝を形成し、次いで、このような溝
が上部に形成された層の上に他の材料薄層を接合するこ
とを含む。他の方法では、エネルギーを与えるデバイス
を備える基材にコーティングされた光感応性樹脂中に、
フォトリソグラフィック技術によって溝を形成すること
が含まれる。ひと度、光感応性樹脂中に溝が形成されれ
ば、他の薄層材料が溝の形成された樹脂に取付けられ、
例えばノズル・プレートを形成する。
【０００４】インク・ジェット・プリント・ヘッドを調
製するこれらの方法の中で、インク通路層の少なくとも
一部分を形成するために光感応性樹脂を使用すること
は、液体通路を高精度かつ高歩留りで製造することがで
きると共に、液体ジェット記録ヘッドを高品質かつ低コ
ストで得ることができるので、他の方法に比べて有利で
ある。この光感応性樹脂は、（１）硬化フィルムの基材
への優れた接着性；（２）硬化の際における、優れた機
械的強度と耐久性；ならびに、（３）放射線源によるパ
ターニングの際における、優れた感光性と分解能；を有
することが要求される。
【０００５】公知の光硬化性樹脂のうち、米国特許第
４，６２３，６７６号には、写真部品のための保護コー
ティングとして用いられる放射線硬化性組成物が記載さ
れており、この組成物は、重合性のアクリル化合物；重
合性のエポキシ−官能性シラン；前記アクリル化合物の
重合を開始させることができるフリーラジカル芳香族錯
塩の光開始剤；ならびに、前記エポキシ−官能性シラン
の重合を開始させることができるカチオン性の芳香族錯
塩の光開始剤；を含有する。
【０００６】米国特許第４，６８８，０５３号には、線
状ポリマー；モノマー；エポキシ樹脂；ならびに、重合
開始剤；を含有する放射線硬化性樹脂組成物の層を有す
る液状ジェット記録ヘッドが記載されており、このポリ
マーは、少なくとも５０／Ｃのガラス転移温度と少なく
とも３．９×１０４の重量平均分子量とを有し、このモ
ノマーはエチレン不飽和結合を有し、このエポキシ樹脂
は１以上のエポキシ基を有し、この重合開始剤はエネル
ギー源の照射によってルイス酸を生成可能である。
【０００７】米国特許第４，０９０，９３６号には、有
機化合物；有機ポリマー；及び光開始剤；を含有する光
硬化性組成物が記載されており、この有機化合物は約１
〜１．３の範囲の平均エポキシド官能基を有し、この有
機ポリマーは、アクリレートモノマー又はメタクリレー
トモノマーから誘導されるポリマー、スチレンとアリル
アルコールのコポリマー、ポリビニルブチラールポリマ
ーから選択され、この光開始剤は芳香族錯塩である。
【０００８】しかしながら、公知の光感応性樹脂には、
インク・ジェット・プリント・ヘッドの応用に用いるた
めの全ての要求特性を満たすものはない。例えば、印刷
プレートや印刷ワイヤーなどにパターンを形成するため
に用いられる光感応性樹脂は、感光性と分解能において
良好であるが、金属、セラミック及びプラスチックへの
接着に劣っており、また、硬化の際の機械的強度と耐久
性が不十分である。これらの理由から、光感応性樹脂を
プリント・ヘッドに使用する際に、インク通路内のイン
クの流れを妨げたり、又は、インク滴を著しく不安定に
放出することによりインク・ジェット・プリント・ヘッ
ドの信頼性を低減するように使用する場合には、基材か
らの歪みやはがれ、又は光感応性樹脂層の劣化が生じ易
い。
【０００９】一方、ガラス、金属、セラミック及びプラ
スチックに接着され、かつ、硬化後の機械的強度と耐久
性を満たす光硬化性樹脂は、感光性と分解能において劣
っている。光硬化性樹脂の本来の特性によれば、この樹
脂をインク・ジェット・プリント・ヘッド内で使用する
ための精密なパターン状に硬化できないので、この樹脂
はインク通路を設ける使用に適していない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、イン
ク・ジェット・プリント・ヘッドにおいて使用するため
の、改善された放射線硬化性樹脂を提供することであ
る。
【００１１】本発明の他の目的は、上述のような全ての
必要な特性を満たす樹脂から作られたインク通路層を備
えるインク・ジェット・プリント・ヘッドで、高価でな
く、精密で、信頼性が高く、かつ、耐久性に優れたイン
ク・ジェット・プリント・ヘッドを提供することであ
る。
【００１２】本発明の更に他の目的は、精密に作られた
インク通路を有するインク・ジェット・プリント・ヘッ
ドを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、プリント・ヘ
ッドからインクを噴出するためのエネルギーを与えるデ
バイスを備える基材に取付けられた放射線硬化性樹脂中
に、インク通路を備えるインク・ジェット・プリント・
ヘッドを提供する。放射線硬化性樹脂組成物の層に放射
線を当てて所定パターンを形成しこれによって樹脂の硬
化領域を形成することにより、前記通路を樹脂中に形成
する。次いで、樹脂の未硬化領域は除去される。上記及
び他の目的に関しては、本発明により、約５〜約５０重
量％、好ましくは約１０〜約２０重量％の第１の多機能
エポキシ化合物；約０．０５〜約２０重量％、好ましく
は約０．１〜約５．０重量％の第２の多機能エポキシ化
合物；約１．０〜約１０重量％、好ましくは約１．５〜
約５重量％の、芳香族錯塩の光開始剤のようなカチオン
を生成可能な光開始剤；約２０〜約９０重量％、好まし
くは約４５〜約７５重量％の第２の非光反応性溶媒；を
含む放射線硬化性樹脂組成物が提供される。なお、ここ
で示す重量％は樹脂組成物の全重量に対するものであ
り、これに包含される全範囲を含む。
【００１４】この樹脂組成物は、非光反応性溶媒システ
ムを用い（水性又は非水性にできる）、このシステムは
環境的に受入れられるものである。本発明の放射線で硬
化された樹脂層は、高分解能、高アスペクト比、ならび
に、金又は金／タンタルのような金属表面への高接着性
を示し、これによって、現在のそして予測される製品需
要にこの樹脂の応用が広げられる。さらに、硬化樹脂
は、永久的に形成され、かつ高ｐＨのインク抵抗バリア
ー層を提供し、このバリアー層は、インク自身による腐
食又は化学的作用に抗しつつ、インク・ジェット・プリ
ント・ヘッド内のインク滴の大きさを制御することに寄
与できる。
【００１５】ノズル・プレートが、フェノールブチラー
ルでコーティングされたポリイミドノズル・プレートの
ような、アルコールでコーティングされたポリマーであ
るときに、放射線で硬化された樹脂はまた、予期せぬこ
とにノズル・プレートと基材との間の良好な接着を与え
る。
【００１６】本発明の上記及び他の特徴が、添付図面と
の結び付きを考慮した以下の詳細な明細書において更に
説明されよう。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は、基材に取付けられた放
射線硬化性樹脂層中に形成されたインク通路を備えたイ
ンク・ジェット・プリント・ヘッドに関する。この通路
はオリフィス・プレートによって与えられるインク放出
口に流体連通して接続される。樹脂層中にこの通路を形
成するために、所定のパターンで樹脂組成物を放射線源
によって露光し樹脂層の所定領域を硬化し、一方、通路
となる他の領域は未硬化のまま残す。この未硬化領域
は、所望の通路を残して樹脂層から除去する。放射線硬
化性樹脂層を形成するために用いられる樹脂組成物は、
第１の多機能エポキシ化合物；第２の多機能エポキシ化
合物；カチオンを生成することができる光開始剤；及び
非光反応性溶媒；を含む。好ましい実施態様では、この
樹脂組成物は、第１の多機能エポキシ化合物；第２の多
機能エポキシ化合物；及び、光開始剤からなる群から選
択される少なくとも一つと反応可能な官能基を有するシ
ランと同様に、アクリレートポリマー又はメタクリレー
トポリマーのようなフィルム強化剤を含む。このような
シランは、好ましくは、ガンマ−グリシドキシプロピル
トリメトキシ−シランなどのグリシドキシアルキルトリ
アルコキシ−シランのようなエポキシ官能基をもつシラ
ンである。このシランは樹脂組成物の全重量を基礎にし
て、約０．０５〜約１０重量％、好ましくは約０．１〜
約２重量％の量で存在し、これに包含される全範囲を含
む。ここで用いられるフィルム強化剤は、この樹脂組成
物に可溶な有機材料を意味するものとして限定され、こ
の有機材料によってこの樹脂組成物のフィルム形成特性
が補助される。
【００１８】硬化性樹脂組成物中にシランを全く用いな
い場合には、用いられる第２の多機能エポキシ化合物の
量は、約４．５％、好ましくは約４．０％未満であるこ
とがさらに注目される。
【００１９】樹脂組成物の第１の成分は、開環によって
重合可能な少なくとも二つのオキシラン環を好ましくは
有するあらゆる有機化合物を含む、第１の多機能エポキ
シ化合物である。したがって、多機能とは平均して、
１．０より大きな、好ましくは２以上のエポキシド官能
基を有することを意味する。第１の多機能エポキシ化合
物、及び／又は、第２の多機能エポキシ化合物は、重合
及び／又は架橋してもよいことがさらに注目される。。
第２の多機能エポキシ化合物は、好ましくは主架橋剤で
ある。第１の多機能エポキシ化合物は、好ましくは、モ
ノマー性の二官能基性エポキシ化合物とポリマー性の二
官能基性エポキシ化合物とを含む、二官能基性のエポキ
シ化合物であり、これら二官能基性のエポキシ化合物の
骨格と置換基の種類は異なっていてもよい。さらに、第
１の多機能エポキシ化合物は、好ましくは置換基として
水酸基を有する。この好ましい置換基である水酸基の他
に許容される置換基には、例えば、ハロゲン、エステル
基、エーテル、スルホネート基、シロキサン基、ニトロ
基、及びリン酸基が含まれる。この第１の多機能エポキ
シ化合物の分子量（ＭＮ）は、約７５〜約１００，００
０に変化する。
【００２０】二官能基性のエポキシ化合物又は二官能基
性のエポキシ化合物の混合物は、好ましくは液体であ
る。しかしながら、最終的な混合物が液相であれば、一
つ以上の固体状二官能基性のエポキシ化合物が混合物中
に含まれていてもよい。
【００２１】用いられる二官能基性のエポキシ化合物
は、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル（例えば
これらは、シェルケミカルカンパニー(Shell Chemical
Co.,)から商標 "Epon 828","Epon 1004","Epon 1001
F","Epon SU-8"及び "Epon 1010"として入手可能であ
り、ダウケミカルカンパニー(Dow Chemical Co.,)から
商標"DER-331","DER-332"及び"DER-334 として入手可能
である）；３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−
３，４−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート（例
えば、ユニオンカーバイドコーポレーション(Union Car
bide Corp.)からの "ERL-4221"）；３，４−エポキシ−
６−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−
６−メチルシクロヘキセンカルボキシレート（例えば、
ユニオンカーバイドコーポレーション(Union Carbide C
orp.)からの "ERL-4201"）；ビス（３，４−エポキシ−
６−メチルシクロヘキシルメチルアジペート（例えば、
ユニオンカーバイドコーポレーション(Union Carbide C
orp.)からの "ERL-4289"）；ビス（２，３−エポキシシ
クロペンチルエーテル（例えば、ユニオンカーバイドコ
ーポレーション(Union Carbide Corp.)からの "ERL-040
0"）；を含む。二官能基性のエポキシ化合物は、組成物
中に約５〜約５０重量％、好ましくは約１０〜約２０重
量％の量で存在する。
【００２２】樹脂組成物の第２の成分は、第２の多機能
エポキシ化合物である。この第２の多機能エポキシ化合
物では架橋密度を増加させるのが好ましく、これによっ
て分解能が増加し、かつ溶媒膨張に対する耐性が改善さ
れる。第２の多機能エポキシ化合物の種類は、所望の樹
脂とすることができる化合物であれば通常限定されるも
のではない。このような第２の多機能エポキシ化合物の
例示リストには、例えば、フェノール；アルデヒド；な
らびに、DEN-431,DEN-438,DEN439（ダウプラスチックス
(Dow Plastics)から入手可能な）のようなエポキシド；
との反応生成物が含まれる。
【００２３】この第２の多機能エポキシ化合物は、樹脂
組成物の全重量に対して、組成物中に約０．５〜約２０
重量％、好ましくは約１〜約１０重量％、最も好ましく
は約１〜約５重量％の量で存在する。本発明の第１と第
２の多機能エポキシ化合物を説明する際において、化合
物にはモノマーとポリマーが含まれることを意味する。
【００２４】樹脂組成物の第３の成分は、ＶＡ族のオニ
ウム塩；ＶＩＡ族のオニウム塩；及び芳香族ハロニウム
塩；から選択される芳香族錯塩の光開始剤のようなカチ
オンを生成可能な光開始剤である。これらの錯塩は、紫
外線照射又は電子ビーム照射にさらされることにより、
エポキシとの反応を開始する成分を生成できる。芳香族
錯塩の光開始剤は、樹脂組成物の全重量に対して、組成
物中に約１．０〜約１０重量％、好ましくは約１．５〜
約５重量％の量で存在する。
【００２５】好ましい芳香族錯塩の光開始剤は、芳香族
アイオドニウム(iodonium)錯塩と芳香族スルホニウム錯
塩を含む。芳香族アイオドニウム錯塩の光開始剤の例に
は、以下のものが含まれる。ジフェニルアイオドニウム
テトラフルオロボレート；ジ（４−メチルフェニル）ア
イオドニウムテトラフルオロボレート；フェニル−４−
メチルフェニルアイオドニウムテトラフルオロボレー
ト；ジ（４−ヘプチルフェニル）アイオドニウムテトラ
フルオロボレート；ジ（３−ニトロフェニル）アイオド
ニウムヘキサフルオロホスフェート；ジ（４−クロロフ
ェニル）アイオドニウムヘキサフルオロホスフェート；
ジ（ナフチル）アイオドニウムテトラフルオロボレー
ト；ジ（４−トリフルオロメチルフェニル）アイオドニ
ウムテトラフルオロボレート；ジフェニルアイオドニウ
ムヘキサフルオロホスフェート；ジ（４−メチルフェニ
ル）アイオドニウムヘキサフルオロホスフェート；ジフ
ェニルアイオドニウムヘキサフルオロアルセナート；ジ
（４−フェノキシフェニル）アイオドニウムテトラフル
オロボレート；フェニル−２−チエニルオニウムヘキサ
フルオロホスフェート；３，５−ジメチルピラゾリル−
４−フェニルアイオドニウムヘキサフルオロホスフェー
ト；ジフェニルアイオドニウムヘキサフルオロアンチモ
ナート；２，２’−ジフェニルアイオドニウムテトラフ
ルオロボレート；ジ（２，４−ジクロロフェニル）アイ
オドニウムヘキサフルオロホスフェート；ジ（４−ブロ
モフェニル）アイオドニウムヘキサフルオロホスフェー
ト；ジ（４−メトキシフェニル）アイオドニウムヘキサ
フルオロホスフェート；ジ（３−カルボキシフェニル）
アイオドニウムヘキサフルオロホスフェート；ジ（３−
メトキシカルボキシフェニル）アイオドニウムヘキサフ
ルオロホスフェート；ジ（３−メトキシスルホニルフェ
ニル）アイオドニウムヘキサフルオロホスフェート；ジ
（４−アセタミドフェニル）アイオドニウムヘキサフル
オロホスフェート；ジ（２−ベンゾエチエニル）アイオ
ドニウムヘキサフルオロホスフェート；
【００２６】本発明の組成物に用いるのに好適な芳香族
アイオドニウム錯塩の中の好適な塩は、ジアリールアイ
オドニウムヘキサフルオロホスフェートとジアリールア
イオドニウムヘキサフルオロアンチモナートである。こ
れらの塩が好適なのは、通常、これらが熱的により安定
であり、反応を速く進め、そして、他の芳香族アイオド
ニウム錯イオン塩より不活性有機溶媒により溶解性だか
らである。
【００２７】芳香族のスルホニウム錯塩の光開始剤の例
には、以下のものが含まれる。トリフェニルスルホニウ
ムテトラフルオロボレート；メチルジフェニルスルホニ
ウムテトラフルオロボレート；ジメチルフェニルスルホ
ニウムヘキサフルオロホスフェート；トリフェニルスル
ホニウムヘキサフルオロホスフェート；トリフェニルス
ルホニウムヘキサフルオロアンチモナート；ジフェニル
ナフチルスルホニウムヘキサフルオロアルセナート；ト
リトリスルホニウムヘキサフルオロホスフェート；アニ
シルジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモナ
ート；４−ブトキシフェニルジフェニルスルホニウムテ
トラフルオロボレート；４−クロロフェニルジフェニル
スルホニウムヘキサフルオロアンチモナート；トリス
（４−フェノキシフェニル）スルホニウムヘキサフルオ
ロホスフェート；ジ（４−エトキシフェニル）メチルス
ルホニウムヘキサフルオロアルセナート；４−アセトキ
シ−フェニルジフェニルスルホニウムテトラフルオロボ
レート；トリス（４−チオメトキシフェニル）スルホニ
ウムヘキサフルオロホスフェート；ジ（メトキシスルホ
ニルフェニル）メチルスルホニウムヘキサフルオロアン
チモナート；ジ（メトキシナフトチル）メチルスルホニ
ウムテトラフルオロボレート；ジ（カルボメトキシフェ
ニル）メチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェー
ト；４−アセタミドフェニルジフェニルスルホニウムテ
トラフルオロボレート；ジメチルナフチルスルホニウム
ヘキサフルオロホスフェート；トリフルオロメチルジフ
ェニルスルホニウムテトラフルオロボレート；メチル
（ｎ−メチルフェノチアジニル）スルホニウムヘキサフ
ルオロアンチモナート；フェニルメチルベンジルスルホ
ニウムヘキサフルオロホスフェート；
【００２８】本発明の組成物に用いるのに好適な芳香族
スルホニウム錯塩中の好適な塩は、トリフェニルスルホ
ニウムヘキサフルオロホスフェートのようなトリアリー
ル−置換された塩である。これらのトリアリール−置換
された塩が好適なのは、これらがモノ及びジアリール置
換された塩より熱的に安定であり、これにより、貯蔵寿
命の長いワン−パートシステムが得られる。トリアリー
ル−置換された錯塩はまた、染料増感に対してより敏感
である。したがって、このような錯塩を用いることによ
り、近紫外線及び可視光線を露光に用いる応用において
非常に有用な組成物が得られる。もし所望ならば、組成
物を貯蔵可能な形態（すなわち、高濃度錯塩として）で
調製してもよく、これは、商業的に実用的なコーティン
グ組成物として後の希釈に適している。
【００２９】カチオンを生成可能な最も好ましい光開始
剤は、ユニオンカーバイド（UnionCarbide (UV1-697
5)）から商業的に入手可能なトリアリールスルホニウム
ヘキサフルオロアンチモナートの混合物である。
【００３０】この樹脂組成物の第４の成分は、非光反応
性溶媒である。この溶媒は、所望の成分が硬化前にこれ
に溶解可能である点においてのみ制限される。好ましい
非光反応性溶媒には、ガンマ−ブチロラクトン、Ｃ１−
６アセテート、テトラヒドロフラン低分子量ケトン、こ
れらの混合物などが含まれる。
【００３１】この非光反応性溶媒は、樹脂組成物の全重
量に対して、組成物中に約２０〜約９０重量％、好まし
くは約４５〜約７５重量％の量で存在する。
【００３２】本発明の樹脂組成物は、約３５重量％、好
ましくは約１０〜約２０重量％までのアクリレートポリ
マー又はメタクリレートポリマーを含んでいてもよく、
これらは、少なくとも一つのアクリレートモノマー又は
メタクリレートモノマーから誘導される。これらのポリ
マーは、ホモポリマー、コポリマー又はブレンドでもよ
い。ここで用いる”ポリマー”という用語は、高分子量
ポリマー（約１，０００，０００までの範囲の数平均分
子量を有する）と同様にオリゴマー（例えば、約１００
０程度と低い数平均分子量を有する物質）も含む意味で
ある。アクリレートポリマー又はメタクリレートポリマ
ーの数平均分子量は、好ましくは約１０，０００〜約６
０，０００の範囲であり、最も好ましくは約２０，００
０〜約３０，０００の範囲である。
【００３３】好ましいアクリレートポリマー又はメタク
リレートポリマーは、そのモノマーの少なくとも一つが
アクリレートモノマー又はメタクリレートモノマーであ
れば、様々なモノマーから誘導してもよい。例えば、代
表的な有用なアクリレートモノマーとメタクリレートモ
ノマーには、メチルメタクリレート、ｎ−ブチルアクリ
レート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエ
チルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ヒド
ロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタ
クリレート及びエチルアクリレートが含まれる。好まし
くは、アクリレートモノマーとメタクリレートモノマー
は、アクリル酸又はメタクリル酸と１〜４の炭素原子の
脂肪族アルコール又は２〜４の炭素原子の脂肪族ジオー
ルとのエステルである。
【００３４】前記モノマーから誘導される、代表的な有
用なアクリレートポリマー又はメタクリレートポリマー
には、メチルメタクリレート／スチレン／ｎ−ブチルア
クリレート／ヒドロキシエチルアクリレート、メチルメ
タクリレート／ｎ−ブチルメタクリレート／ヒドロキシ
エチルメタクリレート、ならびに、メチルメタクリレー
ト／ｎ−ブチルメタクリレートが含まれる。一般に、ア
クリレートポリマー又はメタクリレートポリマーの骨格
は、多量（重量が）のアクリレート成分又はメタクリレ
ート成分を含み、アクリレートでない成分は、存在した
としても骨格の少量である。
【００３５】商業的に入手可能な有用な、アクリレート
ポリマー又はメタクリレートポリマーには、メチルメタ
クリレート（７３）／ｎ−ブチルメタクリレート（２
７）コポリマーである"Elvacite 2008","Elvacite 201
3"（アイシーアイアクリリクス(ICI Acrylics)から入手
可能）；アクリルコポリマーである"B-48N"（ロームア
ンドハス(Rohm and Hass)から入手可能）；メチルメタ
クリレート（４４）／ｎ−ブチルメタクリレート（４
５）／ヒドロキシエチルアクリレート（１１）コポリマ
ーである"Ionac X-208"（イオナックケミカルカンパニ
ー(Ionac Chemical Company)から入手可能）；ｎ−ブチ
ルアクリレート（８０）／ヒドロキシエチルアクリレー
ト（１５）／ビニルアセテート（５）コポリマーであ
る"QR-572"（ロームアンドハス(Rohm and Hass)から入
手可能）；ならびに、メチルメタクリレート（３０）／
ヒドロキシエチルアクリレート（２０）コポリマーであ
る"G-Cure868"（ジェネラルミルズ(General Mills)から
入手可能）；が含まれる。アクリレートモノマー又はメ
タクリレートモノマーの組合わせを用いてもよい。
【００３６】本発明の樹脂組成物はまた、従来のフィラ
ー（例えば、硫酸バリウム、タルク、ガラスバブル）；
粘度修正剤（例えば、ピロジェニックシリカ）；ならび
に、顔料；のような様々な添加剤を含んでいてもよい。
【００３７】本発明の実施態様の一つでは、組成物は、
約４５〜約７５重量％のガンマ−ブチロラクトン；約１
０〜約２０重量％の第１の多機能エポキシ化合物；約
０．１〜約５．０重量％の第２の多機能エポキシ化合
物；約１．５〜約５重量％の芳香族錯塩の光開始剤；な
らびに、約０．１〜約２重量％のガンマグリシドキシプ
ロピルトリメトキシ−シラン；を含有する。他の実施態
様では、組成物は、約４５〜約７５重量％のガンマ−ブ
チロラクトン；約１０〜約２０重量％のポリメチルメタ
クリレート−コ−メタクリル酸；約１０〜約２０重量％
の第１の多機能エポキシ化合物；約０．１〜約５．０重
量％の第２の多機能エポキシ化合物；約１．５〜約３．
０重量％の芳香族錯塩の光開始剤；ならびに、約０．１
〜約２重量％のガンマグリシドキシプロピルトリメトキ
シ−シラン；を含有する。
【００３８】基材にこの組成物を塗布する方法は、レジ
ストスピナー又は従来のウエハーレジスト堆積タンクの
いずれかの、適当な寸法のチャックの中心に基材を置く
ことを含む。組成物は、手又は機械的に基材の中心に供
給される。次いで、基材を保持するチャックを１分当た
り所定の回転数で回転させ、組成物を基材の中心から基
材の端部に平に広げる。得られるフィルム厚さを変化さ
せるために、基材の回転速度を調整してもよく、また材
料の粘度を変えてもよい。得られるコーティングされた
基材は次いで、チャックから手又は機械的に取外され、
この材料が半焼成されるまで、温度制御されたホットプ
レート内又は温度制御されたオーブン内に置かれる。こ
の段階で液体から溶媒部分が除去され、部分的に乾燥し
たフィルムが基材上に形成される。基材は熱源から取外
されて室温まで冷却される。
【００３９】得られたフィルムにパターンを形成するた
めに、この材料をマスクし、視準された紫外線の光源で
露光し、露光後に焼成し、不要な材料を除去することに
よって最終的なパターンが現像される。この手順は、標
準的な半導体リソグラフィックプロセスに極めて類似す
る。マスクは透明で平らな基材で、通常はコーティング
されたフィルムから除去されるパターンを形成する不透
明領域（すなわち、ネガティブ機能を発揮するフォトレ
ジスト）をもったガラス又は石英である。この不透明領
域のために、その下のマスクされたフィルムが紫外線に
よって架橋されるのが防がれる。架橋されなかった材料
は、次いで現像液に溶解され、基材上に隠れた所定パタ
ーンを残して除去される。
【００４０】タンクのような装置中に浸漬し攪拌するこ
とによって、又はスプレーのいずれかによって、現像液
はコーティングされた基材に接触するようになる。スプ
レー又は基材の浸漬のいずれかにより、フォトマスキン
グと露光によって形成された過剰の材料が適切に除去さ
れる。現像液の例には、例えば、キシレンとブチルセロ
ソルブアセテートの混合物、ならびに、ブチルアセテー
トのようなＣ１−６アセテートが含まれる。
【００４１】本発明の樹脂組成物の硬化は、紫外と可視
スペクトル領域内の波長で化学線を放射する好適な放射
源によって組成物を露光するときに起きる。約１秒未満
から１０分露光されるが、この時間は、用いられる特定
のエポキシ材料と芳香族錯塩の量に依存すると共に、放
射源、放射源からの距離及び硬化させるレジストパター
ンの厚さに依存する。この樹脂組成物はまた、電子ビー
ム照射による露光により硬化させてもよい。
【００４２】エネルギーを与えるデバイスを含むインク
・ジェット・プリント・ヘッドの基材は、ガラス、金
属、セラミック又はシリコーンから作られた誘電層であ
る。
【００４３】この硬化はトリガー反応であり、すなわ
ち、放射源による露光によって芳香族錯塩の分解が一度
開始されると、硬化反応が進行し、放射源が除去された
後にもこの反応は続くであろう。放射源による露光中、
又はその後に、熱エネルギーを用いることにより、通
常、硬化反応を促進させるであろし、温度の穏やかな増
加でさえ、硬化速度を大きく促進させ得る。
【００４４】
【発明の効果】本発明の樹脂組成物は、例えば、第１と
第２の多機能エポキシ化合物、シラン、アクリレート、
ならびに、非光反応性溶媒を、硬化を促進しない条件下
で単に混合することによって調製される。この樹脂混合
物がひと度調製されると、スピンコーティング、スプレ
ー、ロールコーティング等のようなこの分野において知
られるコーティング技術によって、例えば、インク・ジ
ェット・プリント・ヘッド基材上にコーティングされ
る。
【００４５】図面に言及すると、図１は本発明のインク
・ジェット・プリント・ヘッドの概略図である。このイ
ンク・ジェット・プリント・ヘッドは、基材２、基材上
の放射線硬化性樹脂層４、インク・ジェット・チャンバ
１０、オリフィス１２、ならびに、通路６を含む。通路
６はオリフィス１２と流体連通する。プリント・ヘッド
は、オリフィス１２を介してインクを放出するためのエ
ネルギーを与えるデバイス１８を含む。インクを放出す
るためのエネルギーは、エネルギーを与える所望のデバ
イス１８に電気信号を送ることによって発生する。これ
らのエネルギーを与えるデバイスは、基材２上に所望の
パターンに配列された熱抵抗素子又は圧電素子を含む。
【００４６】以下の材料を実施例において用いた。
【００４７】ELVACITE2008は、非光反応性である低分子
量のポリメチルメタクリレート（２〜３％のカルボン酸
官能基を含む）であり、これは、熱圧縮接着に必要な良
好な熱タックと熱接着を与えるだけでなく、優れたフィ
ルム形成能を示す衝撃吸収バインダである。ELVACITE20
08は、アイシーアイアクリクス(ICI Acrylics)から入手
可能である。
【００４８】EPON1001Fは、フィルム上のスパンの引っ
張り強さとゴム状弾性を付与する二官能性エポキシ化合
物である。EPON1001Fは、シェルケミカルカンパニー(Sh
ellChemical Company)から入手可能である。
【００４９】DEN431は架橋密度を増加させる多機能エポ
キシ樹脂であり、架橋密度の増加により分解能を増加さ
せ、かつ、溶媒膨張に対する抵抗を向上させる。DEN431
は、ダウケミカルカンパニー(Dow Chemical Company)か
ら入手可能である。
【００５０】Cyracure UVI6974は、ＵＶ光が光学マスク
を通ってその下のフィルムに当てられるときに、フィル
ム中のパターンを形成する、芳香族錯塩の光開始剤であ
る。得られる像は、エポキシの厚いフィルム中の隠れた
高解像度の像を残して架橋されていないフィルムを現像
することによって形成される。
【００５１】
【実施例】以下の実施例は本発明を限定するものではな
く、本発明のさらなる特徴を示す。
【００５２】実施例１ ガンマ−ブチロラクトン中のELVACITE2008の５０ｇ／５
０ｇ溶液を調製した。この混合物をローラミルで１６時
間回転させた。EPON1001F、４０ｇを粉末に粉砕し、前
記溶液に添加した。この溶液をローラミルで１６時間回
転させた。DEN431、１０グラムと酸化リモネン（低粘度
液の一官能性エポキシ）５ｇを前記溶液に添加して、溶
液が均質になるまで混合した。UVI6974、１０グラムを
添加して完全に混合した。
【００５３】シリコーンウエハによってインクジェット
・プリンタのプリントヘッドを作るために用いられる基
材上において、溶液をスピナーで２．５Ｋ ｒｐｍで３
０秒回転させ、その後現像して３０ミクロンのフィルム
を形成した。この後、インクジェット・ノズル・プレー
トをインクジェット・プリントヘッド作るための従来の
接着技術によって基材に取付けた。インクジェット・プ
リントヘッドを従来のインク・ジェット・インク（６０
℃）内に配置した後に、ノズル・プレートが約１ケ月後
に外れ始めた。
【００５４】実施例２ ガンマ−ブチロラクトン中のELVACITE2008の５０ｇ／５
０ｇ溶液を調製した。この混合物をローラミルで１６時
間回転させた。EPON1001F、４０ｇを粉末に粉砕し、前
記溶液に添加した。この溶液をローラミルで１６時間回
転させた。DEN431、１０グラムを前記溶液に添加して溶
液が均質になるまで混合した。UVI6974、５グラムを添
加して完全に混合した。グリシソキシプロピルトリメト
キシ−シランの１ｇを、得られた溶液に添加した。
【００５５】シリコーンウエハによってインク・ジェッ
ト・プリンタのプリントヘッドを作るために用いられる
基材上において、溶液をスピナーで２．５Ｋ ｒｐｍで
３０秒回転させ、現像された３０ミクロンのフィルムを
形成した。この後、フェノールブチラールでコーティン
グされたポリイミドインク・ジェット・ノズル・プレー
トを、インクジェット・プリントヘッド作るための従来
技術によって基材に取付けた。インクジェット・プリン
トヘッドを従来のインク・ジェット・インク（６０℃）
内に配置した後に、ノズル・プレートは約１ケ月後に少
しも外れていなかった。
【００５６】実施例３ ELVACITE2008：ガンマ−ブチロラクトンの比率を５０ｇ
／１００ｇとし、スピナーを３．０ｒｐｍで６０秒にセ
ットし、さらにフィルムを２．５ミクロンとしたこと以
外は、実施例２に示したのと同様の方法で、硬化性樹脂
とインク・ジェット・プリントヘッドを調製した。得ら
れたプリントヘッドを従来のインク・ジェット・インク
内に６０℃で配置した。約１ケ月後、ノズル・プレート
は基材から少しも外れていなかった。
【００５７】本発明をある実施態様に特に言及して説明
したが、この分野の技術内の変更及び修正が添付の請求
項の精神及び範囲内において行なわれることが理解され
るであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による放射線硬化された樹脂組成物を備
えるインク・ジェット・プリント・ヘッドの断面図。
【符号の説明】
２・・基材、４・・放射線硬化性樹脂層、６・・通路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 33:04） (72)発明者 ポール・ティモシー・スパイヴィー アメリカ合衆国 40515 ケンタッキー、 レキシントン、アパートメント 174、コ ーブ・レイク・ドライブ 3351 (72)発明者 ガリー・レイモンド・ウイリアムズ アメリカ合衆国 40517 ケンタッキー、 レキシントン、ピムリコ・パークウェイ 3218

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 (A)樹脂組成物の全重量に対して約５〜
    約５０重量％の第１の多機能エポキシ化合物と； (B)樹脂組成物の全重量に対して約０．５〜約２０重量
    ％の第２の多機能エポキシ化合物と； (C)樹脂組成物の全重量に対して約１．０〜約１０重量
    ％の、カチオンを生成可能な光開始剤と； (D) 上記(A)、(B)及び(C)から選択される少なくとも一
    つと反応可能な官能基を有するシランと； (E)樹脂組成物の全重量に対して約２０〜約９０重量％
    の非光反応性溶媒と；を含む放射線硬化性樹脂組成物。
  2. 【請求項２】 基材上に設けられたインク放出出口に接
    続されたインク通路を有するインク・ジェット・プリン
    ト・ヘッドであって、放射線硬化性樹脂組成物の層を放
    射線によって所定パターンに露光しこれによって前記樹
    脂組成物の硬化領域を形成し、かつ、未硬化の樹脂組成
    物領域を前記層から除去することにより前記通路を形成
    し、前記放射線硬化性樹脂組成物が、 (A)樹脂組成物の全重量に対して約５〜約５０重量％の
    第１の多機能エポキシ化合物と； (B)樹脂組成物の全重量に対して約０．５〜約２０重量
    ％の第２の多機能エポキシ化合物と； (C)樹脂組成物の全重量に対して約１．０〜約１０重量
    ％の、カチオンを生成可能な光開始剤と； (D) 上記(A)、(B)及び(C)から選択される少なくとも一
    つと反応可能な官能基を有するシランと； (E)樹脂組成物の全重量に対して約２０〜約９０重量％
    の非光反応性溶媒と；を含む、インク・ジェット・プリ
    ント・ヘッド。
  3. 【請求項３】 基材上に設けられたインク放出出口に接
    続されたインク通路を有するインク・ジェット・プリン
    ト・ヘッドであって、放射線硬化性樹脂組成物の層を放
    射線によって所定パターンに露光しこれによって前記樹
    脂組成物の硬化領域を形成し、かつ、未硬化の樹脂組成
    物領域を前記層から除去することにより前記通路を形成
    し、前記放射線硬化性樹脂組成物が、 (A)樹脂組成物の全重量に対して約１０〜約２０重量％
    の第１の多機能エポキシ化合物と； (B)樹脂組成物の全重量に対して約４．５重量％未満の
    第２の多機能エポキシ化合物と； (C)樹脂組成物の全重量に対して約１〜約１０重量％
    の、カチオンを生成可能な光開始剤と； (D) 樹脂組成物の全重量に対して約２０〜約９０重量％
    の非光反応性溶媒と；を含む、インク・ジェット・プリ
    ント・ヘッド。
  4. 【請求項４】 前記第１の多機能エポキシ化合物の分子
    量が、約１００〜１００，０００である、請求項２に記
    載のインク・ジェット・プリント・ヘッド。
  5. 【請求項５】 前記第１の多機能エポキシ化合物が、ビ
    スフェノールＡのジグリシジルエーテルである、請求項
    ２に記載のインク・ジェット・プリント・ヘッド。
  6. 【請求項６】 前記光開始剤が、第ＶＡ族のオニウム
    塩、第ＶＩＡ族のオニウム塩、芳香族ハロニウム塩、な
    らびに、これらの混合物からなる群から選択される芳香
    族錯塩の光開始剤である、請求項２に記載のインク・ジ
    ェット・プリント・ヘッド。
  7. 【請求項７】 前記樹脂組成物が３５重量％までのアク
    リレートポリマー又はメタクリレートポリマーをさらに
    含む、請求項２に記載のインク・ジェット・プリント・
    ヘッド。
  8. 【請求項８】 前記アクリレートポリマー又はメタクリ
    レートポリマーが、メチルメタクリレート／ｎ−ブチル
    メタクリレート；メチルメタクリレート／ｎ−ブチルメ
    タクリレート／ヒドロキシエチルメタクリレート；メチ
    ルメタクリレート／−スチレン／ｎ−ブチルアクリレー
    ト／ヒドロキシエチルアクリレート；スチレン／ヒドロ
    キシエチルアクリレート；ならびに、ｎ−ブチルアクリ
    レート／ヒドロキシエチルアクリレート／ビニルアセテ
    ート；からなる群から選択される、請求項７に記載のイ
    ンク・ジェット・プリント・ヘッド。
  9. 【請求項９】 (A)樹脂組成物の全重量に対して約５〜
    約５０重量％の第１の多機能エポキシ化合物と； (B)樹脂組成物の全重量に対して約４．５重量％未満の
    第２の多機能エポキシ化合物と； (C)樹脂組成物の全重量に対して約１．０〜約１０重量
    ％の、カチオンを生成可能な光開始剤と； (D) 樹脂組成物の全重量に対して約２０〜約９０重量％
    の非光反応性溶媒と；を含む放射線硬化性樹脂組成物。
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