KR20110031102A - 액체 토출 헤드의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리콘으로 이루어지며 액체를 토출하기 위한 에너지를 발생시키는 에너지 발생 소자를 한쪽 면에 갖는 토출 소자 기판과, 상기 토출 소자 기판을 지지하는 지지 부재를 포함하는 액체 토출 헤드의 제조 방법이며, 수지를 포함하며 열에 의해 경화될 수 있는 수지 조성물을, 상기 토출 소자 기판의 한쪽 면의 이면의 일부가 상기 지지 부재의 양측에 접하도록, 상기 토출 소자 기판과 상기 지지 부재 사이에 제공하는 단계; 및 적어도 자외선과 적외선을 포함하는 광을, 실리콘판을 통해 상기 토출 소자 기판의 측으로부터 상기 수지 조성물에 조사하여 상기 수지 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는, 액체 토출 헤드의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

액체 토출 헤드의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF LIQUID DISCHARGE HEAD}
본 발명은 액체를 토출하는 액체 토출 헤드의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 잉크를 기록 매체에 토출하여 기록을 행하는 잉크젯 기록 헤드의 제조 방법에 관한 것이다.
액체를 토출하는 액체 토출 헤드의 대표예로서 잉크젯 기록 장치에 채용되는 잉크젯 기록 헤드가 있다. 그의 제조 방법은 일본 특허 공개 제2009-061710호 공보에 개시되어 있다. 이는 이하와 같다.
우선, 잉크를 토출하는 데 이용되는 에너지를 발생시키는 에너지 발생 소자와 잉크 토출구가 설치된 기록 소자 기판을 준비한다. 다음으로, 기록 소자 기판의 소정의 위치에 접착제를 미리 도포한다. 다음으로, 기록 소자 기판에 잉크를 공급하기 위해 수지 성형에 의해 만들어진 잉크 공급 부재와 기록 소자 기판과의 위치 정렬을 행한 후, 기록 소자 기판과 상기 기록 소자 기판의 지지 부재인 잉크 공급 부재를 접착제를 이용하여 접합한다. 그리고, UV 광에 의해 접착제를 가경화시킨 후, 열경화에 의해 완전 경화시킨다.
그러나, 기록 소자 기판과 잉크 공급 부재의 선팽창 계수가 상이하기 때문에, 접착제를 경화시킬 때의 열에 의해 양측이 가열되면, 접착제가 완전히 경화하여 이들 사이의 상대 위치가 고정될 때까지, 이들이 상이한 비율로 팽창한다. 따라서, 기록 소자 기판과 잉크 공급 부재가 원하는 상대 위치에 접합되지 않는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우, 프린터 기계에 잉크젯 기록 헤드를 탑재할 때, 미리 설정된 기계의 토출구의 위치와, 실제로 고정된 토출구의 위치가 상이하기 때문에, 잉크 액적이 원하는 위치에 착탄되지 않고, 이것이 인자 품질에 영향을 미칠 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 종래 기술보다도, 액체 공급 부재와 기록 소자 기판이 고정밀도로 고정된 액체 토출 헤드를 고수율로 얻을 수 있는 액체 토출 헤드의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일례에 따르면, 액체 공급 부재와 기록 소자 기판이 고정밀도로 고정된 액체 토출 헤드를 고수율로 얻을 수 있는 액체 토출 헤드의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 추가의 특징은 첨부된 도면을 참고로 하기 예시적인 실시형태의 기재로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 잉크젯 기록 헤드의 구성예를 설명하는 모식도.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따라 제조된 잉크젯 기록 헤드의 구성예(잉크 공급 접합체, 기록 소자 기판)를 설명하는 모식도.
도 3a 및 3b는 크세논 플래쉬 램프를 이용하여 접착제 경화를 행하는 방법을 설명하는 모식도.
도 4는 실리콘판의 광의 파장에 대한 흡수의 관계를 나타내는 그래프.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 본 발명의 적용예로서, 잉크젯 기록 헤드를 예시한다. 그러나, 본 발명의 적용 범위는 이에 한정되지 않고, 바이오칩 제조 또는 전자 회로 인쇄 용도의 액체 토출 헤드에도 적용할 수 있다. 액체 토출 헤드로서는, 잉크젯 기록 헤드 뿐만 아니라, 예를 들어 컬러 필터 제조용 헤드도 있다.
(실시형태 1)
도 1은 본 실시형태에 따른 잉크젯 기록 헤드의 구성을 설명하는 모식도이다. 본 실시형태에 따른 잉크젯 기록 헤드(1)는 기록 소자 기판(2), 잉크 공급 부재(5), 전기 배선 테이프(3), 및 기록 소자 기판을 지지하는 지지 부재(4)를 포함한다. 기록 소자 기판의 주위는 밀봉제(12)로 밀봉된다. 기록 소자 기판(2)은 잉크를 토출하는 토출구(13)를 갖는다. 잉크 공급 부재는 기록 소자 기판(2)에 잉크를 공급하고, 토출되는 잉크를 수납한다. 지지 부재(4)는, 기록 소자 기판(2)과 잉크 공급 부재(5)의 사이에 개재되며 잉크 공급 부재(5)로부터 기록 소자 기판(2)에 잉크를 공급하는 잉크 통로를 포함하며, 적어도 기록 소자 기판(2)을 지지 및 고정하는 접합면을 갖는다. 여기서, 본 실시형태에서는, 지지 부재(4)는 잉크 공급 부재(5)와 일체식으로 형성되어 잉크 공급 접합체(6)를 구성한다. 또한, 도 2에서는, 편의상 잉크 공급 부재로부터 분리된 지지 부재(4)와, 지지 부재(4)와 잉크 공급 부재(5)를 서로 일체로 하여 형성된 잉크 공급 접합체(6)를 둘다 나타내고 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 지지 부재(4)는 잉크 공급 부재의 일부로서 간주될 수 있다. 지지 부재(4)를 잉크 공급 부재의 일부로 간주할 것인지, 잉크 공급 부재와 별개인 부재로 간주할 것인지는, 표현상의 차이일 뿐이다.
기록 소자 기판의 지지부를 형성하기 위한 지지 부재(4)의 재료는 잉크 공급 부재(5)와 동일한 내잉크성을 갖는 재료일 수 있다.
또한, 지지 부재(4)는 기록 소자 기판(2)에 접합되는 면을 가지며, 따라서 우수한 평면성을 가질 수 있다. 또한, 지지 부재(4)는 본체에 부착되는 능력이 우수할 수 있다. 또한, 지지 부재(4)는 지면 및 헤드로부터의 위치 관계를 결정하기 때문에, 지지 부재(4)는 치수 정밀도 및 강성이 우수할 수 있다.
지지 부재(4)에 사용될 수 있는 재료의 예로는 수지, 알루미늄 및 금속을 들 수 있다.
지지 부재(4)에 사용되는 수지는 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 범용 엔지니어링 플라스틱 및 수퍼 엔지니어링 플라스틱 어느 것도 사용할 수 있다. 지지 부재(4)는 잉크액과의 접촉을 수반하는 부재이기 때문에, 지지 부재(4)는 내알칼리성 및 내열성을 가질 수 있다. 잉크젯 제품은 대량 생산 및 소모품 산업의 결과로서, 범용 엔지니어링 플라스틱을 사용할 수 있다. 따라서, 범용 엔지니어링 플라스틱으로서, 예를 들어, 폴리스티렌, 아크릴계 수지, HIPS(하이 임펙트(내충격성) 폴리스티렌), PP(폴리프로필렌), PE(폴리에틸렌), 나일론 및 PSF(폴리술폰) 등의 단독중합체, 또는 상기 수지의 중합체 블렌드, 및 중합체 얼로이 등의 화합물을 후보로서 들 수 있다.
또한, 지지 부재(4)는 액체 통로(잉크 통로)를 갖고, 잉크액과 접촉한다. 따라서, 지지 부재(4)의 재료는 잉크액과의 접촉으로 인해 유기 또는 무기 성분이 잉크액 내로 추출되지 않는 재료이며, 높은 내열 온도와 양호한 사출 성형성을 가질 수 있다. 이러한 관점에서, 지지 부재(4)의 재료는 변성 PPE, 또는 변성 PPE와 PPS를 포함하는 중합체 얼로이일 수 있다.
또한, 지지 부재(4)에 첨가되는 필러로서는, 예를 들어 무기 필러인 유리 필러, 카본 필러, 실리카, 알루미나, 운모 및 탈크를 사용할 수 있다. 필러는 이들에 특별히 한정되지 않고, 수지의 선팽창 계수를 저하시키는 한 이들 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 구 형상의 필러를 사용할 수 있다. 구 형상 필러에 의해, 변성 PPE에 필러를 높은 함유량으로 충전할 수 있다. 또한, 혼련 및 성형 공정 중에 발생할 수 있는 장치의 재료 접촉 부분의 마모를 저감할 수 있고, 그에 의해 선팽창 계수의 이방성을 해소할 수 있다.
중합체 얼로이 조성물의 필러 함유량을 50 질량％ 이상으로 설정할 경우, 혼련 시에 고온하에서 매우 강한 전단력을 인가할 수 있다. 이러한 혼련을 행할 수 있는 장치로서는, 예를 들어 오픈 롤 연속 압출기 "니덱스(Kneadex)"(상품명, 미쓰이 고산사제)를 사용할 수 있다. 원심 밀로 분쇄한 변성 PPE와 필러를 상기 장치에 공급함으로써, 상기 장치는 혼련에 인해 펠릿이 형성될 때까지 작동을 계속할 수 있다.
다음으로, 생성된 펠릿을 성형기를 사용하여 소정 형상의 금형 내에 부어 사출 성형되도록 함으로써 지지 부재(4)를 얻는다. 여기서, 중합체 얼로이 조성물의 필러 함유량이 50 질량％ 이상인 경우, 상기 조성물의 유동성이 낮으므로, 중합체 얼로이 조성물을 고속으로 부을 수 있는 성형기를 사용할 수 있고, 특히 상기 성형기로서 고속·고압 성형기를 사용할 수 있다. 통상적인 성형기의 사출 속도는 약 500 mm/sec이지만, 고속·고압 성형기는 약 1500 내지 2000 mm/sec의 사출 속도가 얻어진다.
또한, 지지 부재(4)의 사출 성형 시의 성형 온도는 320℃ 이하일 수 있다. 성형 온도가 320℃ 이하이면, 변성 PPE의 수지 성분의 분해가 발생하지 않기 때문에 바람직하다. 변성 PPE로서, PPE와 폴리스티렌의 중합체 얼로이를 사용하는 경우, 사출 성형 시의 금형 온도는 100℃ 이하일 수 있다. 성형 온도를 변성 PPE의 성분인 폴리스티렌의 유리 전이 온도(100℃) 이하로 함으로써, 성형물의 변형이나 평면성의 저하가 발생하지 않기 때문에 바람직하다. 예를 들어, 고속·고압 성형기를 사용하여, 소정 형상의 금형 내에서 사출 속도 1500 mm/sec, 사출 압력 340 MPa, 성형 온도 300℃, 금형 온도 80℃에서 사출 성형을 행하여 지지 부재(4)를 얻을 수 있다.
또한, 제조된 지지 부재(4)는 인서트 성형에 의해 잉크 공급 부재에 고정될 수 있다. 예를 들어, 성형된 지지 부재(4)를 잉크 공급 부재의 금형 내에 배치하고, 상기 금형 내에 잉크 공급 부재 재료인 수지 조성물을 부어 인서트 성형을 행할 수 있다. 이에 의해, 지지 부재(4)를 잉크 공급 부재에 접합하여 형성된 잉크 공급 접합체(액체 공급 접합체)를 얻을 수 있다. 다르게는, 지지 부재(4)와 공급 부재를 2색 성형하여 액체 공급 접합체를 얻을 수 있다.
기록 소자 기판은 예를 들어 실리콘 기판 상에 반도체 공정에 의해 액체 토출에 필요한 발열 소자, 금속 배선 패턴, 및 감광성 수지를 포함하는 액체 통로를 형성한 구조를 가질 수 있다.
여기서, 도 3a 및 3b를 참고로, 도 1에 나타낸 잉크젯 기록 헤드를 얻기 위한 제조 방법을 설명한다. 도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 모식도이다. 도 3b는 도 1 및 도 3a의 3B-3B 선을 따라 기록 소자 기판에 수직으로 절단한 잉크젯 기록 헤드의 절단면의 일부를 나타낸다.
잉크 공급 접합체에 기록 소자 기판(2)을 연결하기 위해서는, 기록 소자 기판(2)을 접합하는 지지 부재(4)의 소정의 영역에 접착제(11)를 도포하여 도 3b에 나타낸 것과 같은 상태를 얻고, 도 3a에 나타낸 것과 같이, 광원(7)으로부터 자외선과 적외선을 포함하는 광을 방사한다. 그 후, 실리콘판으로 제조된 필터(8)가 광의 일부, 주로 적외선을 흡수하고, 실리콘판을 투과한 광(14)에 포함되는 적외선이 기록 소자 기판(2)을 투과하고, 접착제(11)에 도달한다. 접착제(11)는, 입사 적외선에 의해 가온됨으로써, 그리고 입사 적외선에 의해 가열된 지지 부재(4)로부터 접착제(11)에 전달된 열에 의해 가열됨으로써 경화될 수 있다.
본 발명에 따르면, 특히 순간적으로 큰 에너지를 부여하는 광원인 할로겐 램프 중 쇼트 아크 램프 또는 롱 아크 램프를 광원(7)으로서 사용할 수 있다. 특히, 롱 아크 램프인 크세논 플래쉬 램프는 수 마이크로초 내지 수십 마이크로초 오더의 시간 내에 100 내지 150℃ 이상의 고온으로 가열을 행할 수 있다. 또한, 접착제에 적외선 흡수제(근적외선 흡수제) 0.01 내지 5 질량％를 첨가하여 적외선의 흡수 효율을 높임으로써, 가열되는 재료를 단시간 내에 선택적으로 경화시킬 수 있다.
필터(8)는 실리콘으로 형성된다. 실리콘은 도 4에 나타내는 바와 같은 흡수 곡선을 갖고, 주로 자외 영역의 광을 흡수한다. 도 4는 결정성 실리콘판(두께 약 50 ㎛)과 광의 파장의 흡수 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 자외광의 파장은 일반적으로 10 내지 400 nm의 범위라고 말해지고 있다. 또한, 적외광(이하, 적외선이라고도 칭함)의 파장은 일반적으로 약 0.7 ㎛(또는 770 nm) 내지 1 mm의 범위라고 말해지고 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 실리콘은 1.3 ㎛ 이하의 파장의 광을 흡수하고, 특히 1.0 ㎛ 이하의 광을 유효하게 흡수한다. 따라서, 접착제(11)의 경화를 촉진하기 위한 조사광에 포함되는 자외광(이하, 자외선이라고도 칭함)을 유효하게 저감할 수 있다. 필터(8)는 소정 두께를 갖는 실리콘판으로 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 기록 소자 기판(2)은 실리콘 기판(반도체 기판)을 포함하며, 예를 들어 실리콘 기판 상에 피복 수지층 또는 오리피스 플레이트가 형성된다.
광을 조사한 실리콘 기판은 온도가 상승하고, 따라서 실리콘 기판은 이 온도 상승에 의해 팽창된다. 따라서, 필터(8)로서 실리콘을 사용함으로써, 기록 소자 기판에 포함되는 실리콘을 가열하는 원인이 되는 자외광 및 적외광의 일부를 유효하게 저감시킬 수 있고, 접착제를 경화시키기 위한 적외광을 투과시켜, 적외선 흡수제를 함유하는 접착제를 유효하게 가열할 수 있다.
필터(8)로서 사용되는 실리콘판의 두께는 50 이상 200 ㎛ 이하일 수 있다. 이 범위에서는, 접착제를 선택적으로 가열할 수 있고, 기록 소자 기판의 온도 상승을 방지하여, 액체 공급 부재와 기록 소자 기판의 선팽창차 및 온도 상승에 의해 유발되는 응력 왜곡을 억제할 수 있다.
본 발명에 따르면, 열에 의해 경화되는 수지 조성물로 이루어지는 접착제(11)를 적외선의 열로 경화시키는 공정을 이용한다. 이 방법을 이용함으로써, 단시간 내에 접착이 달성되어, 접착제로의 열 전달에 의해 유발되는 지지 부재(4) 및 실리콘으로 이루어지는 기록 소자 기판(2)의 열팽창을 저감할 수 있다. 지연 경화형 UV 양이온 에폭시 접착제가 이러한 목적에 보다 유효하다.
접착제로서는, 광 산발생제(광 양이온 중합 개시제)가 광에너지를 받아 산을 발생시켜 경화되는 것을 사용할 수 있다. 수지로서는, 에폭시, 옥세탄 및 비닐 에테르를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 에폭시 UV 양이온계 접착제(상품명 "KR-827", 아데카사제), 에폭시 UV 양이온계 접착제(상품명 "KR-826", 아데카사제) 및 에폭시 UV 양이온계 접착제(상품명 "KR-820", 아데카사제)를 사용할 수 있다.
또한, 접착제(11)에 적외선 흡수제를 포함시키는 것에 의해, 적외광(적외선)의 흡수 효율을 높여, 접착제를 단시간 내에 경화시킬 수 있다. 또한, 접착제로서 이온 중합 반응 기구에 의해 경화되는 접착제를 사용하면, 단시간 내에 접착이 가능하다. 이온 중합 반응 기구에 의해 경화되는 접착제로서는, 예를 들어 UV 양이온 에폭시 접착제를 사용할 수 있고, UV 양이온 에폭시 접착제 중에서도, 지연 경화형 UV 양이온 에폭시 접착제가 유효하다. UV 양이온 에폭시 접착제는 이온 중합 반응 기구에 의해 경화되기 때문에, 소정 온도에서 빠르게 경화하여, 단시간 내에 접착이 가능해진다.
적외선 흡수제(근적외선 흡수제도 포함함)의 함유량은 0.01 내지 5 질량％의 범위일 수 있다. 함유량을 이 범위로 함으로써, 적외선의 흡수 효율을 높일 수 있다.
적외선 흡수제의 종류는 적외광을 흡수하는 재료이면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 실리콘으로 이루어지는 필터(8)의 흡수와 파장 영역의 관계로 인해, 적외광의 흡수는 1.0 ㎛ 이상일 수 있고, 보다 특히 1.3 ㎛ 이상의 적외광의 흡수가 보다 좋다. 적외선 흡수제로서는, 예를 들어, 시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 나프토퀴논계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 오늄계 화합물, 니켈 착체 및 디이모늄이 있다. 다르게는, 이들의 1종 또는 2종을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 유기 적외선 흡수제로서, 구체적으로는, "THX0113"(상품명, 토스코사제), "NIR-IM1" 또는 "NIR-AM1"(상품명, 나가세 켐텍스사제), "IRG-2" 또는 "IRG-3"(상품명, 닛본 가야꾸사제)이 있다. 무기 적외선 흡수제로서는 카본 화합물을 사용할 수 있고, 또한 흑연화 카본을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 산술 입자 직경이 70 nm 이하인 흑연화 카본을 사용할 수 있다.
광원(7)으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 적어도 적외광을 방사하는 광원을 사용할 수 있다. 특히, 순간적으로 큰 에너지를 부여할 수 있어 경화 반응을 단축시킬 수 있는 할로겐 램프 또는 크세논 램프를 사용할 수 있다. 이러한 램프는 적외광 및 자외광을 방사한다. 상기 램프는 가시광을 방사할 수도 있다.
적외광(또는 적외선)은 가시광보다 파장이 긴 전자파의 일종이며, 가시광 단부(약 770 nm)로부터 약 1.0 ㎛(1 mm)의 파장 범위의 광을 나타낸다. 본 발명에 따르면, 이 적외광을 접착제에 조사함으로써 경화 반응을 촉진시킨다. 적외선은 파장에 따라, 근적외선, 중적외선 및 원적외선으로 분류할 수 있고, 본 발명은 접착제에 포함되는 적외선 흡수제의 종류에 관련되지만, 분포 영역이 넓은 근적외선 및 중적외선이 바람직하다.
특히, 파장이 1.3 ㎛ 이상인 장파의 적외선은, 상기 파장 범위의 적외선이 기록 소자 기판(2)의 적어도 일부를 구성하는 실리콘 기판을 투과할 경우, 기록 소자 기판(2)의 온도를 거의 증가시키지 않고 접착제를 경화시킬 수 있다. 또한, 접착제의 온도 상승에 의해 기록 소자 기판(2)이 가온되는 것을 방지하기 위하여, 적외선의 광원은 매우 강한 광원일 수 있다. 일반적으로는, 할로겐 플래쉬 램프 또는 크세논 플래쉬 램프 등의 수십 내지 수백 밀리초 동안 소정 온도에 도달할 수 있는 램프를 매우 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명은 이러한 높은 발광 출력의 램프를 사용하는 경우에 특히 유효하다. 광원(7)으로서의 램프에 의해 발생되는 자외선(10)을 필터(8)에 의해 저감하여, 기록 소자 기판(2)의 온도 상승을 방지한다.
실리콘판은 800℃ 이상에서 내열성 및 높은 열전도율을 갖기 때문에, 높은 출력의 램프의 적외선을 흡수하는 경우에도 실리콘판은 파괴되지 않는다. 또한, 실리콘판은 기록 소자 기판(2)에 조사되는 것을 원치 않는 1.3 ㎛ 이하의 파장을 갖는 단파 적외선을 유효하게 흡수하기 때문에, 기록 소자 기판(2)의 온도 상승을 유효하게 방지할 수 있다. 램프의 출력 또는 발광 조건, 실리콘판의 두께, 및 접착제에 첨가되는 적외선 흡수제의 양을 최적화함으로써, 기록 소자 기판을 거의 가열하지 않고 접착제를 경화시킬 수 있어, 장착 정밀도를 대폭 향상시킬 수 있다. 또한, 장시간 동안 연속적으로 램프에 의해 광을 조사할 때, 피조사물이 교체되는 방법을 행하는 경우에는, 실리콘판의 온도 상승에 주의할 필요가 있다. 따라서, 두꺼운 실리콘 기판을 준비하는 것이 곤란한 경우에는, 얇은 실리콘판을 복수 준비하여, 실리콘판의 온도가 높아진 시점에서, 얇은 실리콘판을 교체할 수 있다. 또한, 조사 중에 실리콘판을 공냉, 수냉 또는 기타 냉각 툴을 이용하여 냉각할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기록 소자 기판에 포함되는 실리콘 기판을 가열하는 파장의 광을 유효하게 저감함으로써, 실리콘 기판을 가열하지 않고, 접착제의 온도를 경화 온도로 도달시킨다. 접착제에 첨가된 적외선 흡수제를 직접 여기시킴으로써, 기록 소자 기판을 가열하지 않고 접착제를 경화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 사용되는 광원(7)의 다른 예로서는 할로겐 히터가 있다. 할로겐 히터는 자외 영역으로부터 적외 영역까지의 스펙트럼 분포를 가지고, 전력 밀도가 높으며, 피조사물에 급속한 온도 상승이 가능하다. 또한, 그 필라멘트는 할로겐 사이클에 의해 장수명을 갖는다. 또한, 출력을 사이리스터에 의해 용이하게 제어할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 접착제 경화에 필요한 약 100℃의 온도에 의한 가열도 1 밀리초 내지 수 초의 오더에 의해 달성될 수 있다. 접착제의 도포 범위에 대해서는, 도포 두께에 따라 할로겐 히터에 부착되는 미러 형상부에서 균일한 면 조사를 행할 것인지, 포커스 타입으로 광을 집광시켜 필요한 부분만 가열할 것인지의 점에서, 조사 조건의 자유도가 있다.
잉크젯 기록 헤드 제조 라인에서 이 공정을 연속적으로 행하기 위하여, 고온의 실리콘 필터를 실온 정도까지 냉각할 수 있다. 거기에서, 복수매의 실리콘 필터를 수납하고 냉각하는 기구와, 헤드를 소정 횟수 처리한 후에 실리콘 필터를 교환하는 기구를 장치 상에 장착할 수 있다.
(액체 공급 부재)
액체 공급 부재는 기록 소자 기판에 잉크 등의 액체를 공급하는 탱크 부재이며, 유기 또는 무기 재료로 제조될 수 있다. 잉크 공급 부재는 재료가 잉크 등의 액체와 접촉할 경우에도 팽윤, 용해, 또는 유기 또는 무기 물질의 용출이 없는 재질을 가질 수 있다. 또한, 원재료의 가격 및 가공의 용이성의 점에서, 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 폴리프로필렌 또는 변성 PPE(변성 폴리에틸렌 에테르) 등의 범용 수지를 주로 액체 공급 부재로서 사용할 수 있다. 기계적 강도를 높이기 위하여, 실리카 또는 알루미나를 필러로서 사용할 수 있다.
(실시예 1)
이하, 실시예에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는, 도 1에 나타낸 잉크젯 기록 헤드를 얻기 위한 제조 방법을 도 3a 및 3b를 참고로 설명한다. 도 1에 나타낸 잉크젯 기록 헤드(1)는 기록 소자 기판(2), 전기 배선 테이프(3), 지지 부재(4) 및 잉크 공급 부재(5)를 포함한다. 또한, 지지 부재(4) 및 잉크 공급 부재는 인서트 성형에 의해 서로 일체식으로 성형되어 잉크 공급 접합체(6)로서 사용된다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 사시도이다.
지지 부재(4)의 재료인 중합체 얼로이로서, 변성 PPE(상품명 "SE-1 X", 사빅(SABIC)사제) 및 구상 실리카(상품명 "S-430", 마이크론 테크놀로지사제)를 질량 비율 25:75로 혼련하여 펠릿을 생성하였다. 얻어진 펠릿을 고속·고압 성형기 및 소정 형상의 금형을 사용하여 사출 성형(사출 속도 1,500 mm/sec, 사출 압력 340 MPa, 성형 온도 300℃, 금형 온도 80℃)하여 지지 부재(4)를 얻었다.
상기 지지 부재를 잉크 공급 부재의 금형 내에 미리 배치하고, 상기 금형 내에 변성 PPE(PCN-2910(상품명, 사빅사제))를 부어 인서트 성형을 행하였다. 여기서, 사출 속도를 70 mm/sec, 사출 압력을 150 MPa, 성형 온도를 300℃, 금형 온도를 80℃로 설정하였다. 이에 의해, 지지 부재와 잉크 공급 부재가 서로 접합되어 구성된 잉크 공급 접합체를 얻었다.
여기서, 도 3b는 도 1의 3B-3B 선에 따라 기록 소자 기판(2)에 수직으로 절단한 잉크젯 기록 헤드의 절단면의 일부를 나타낸다.
도 3b에 나타낸 바와 같이, 제작된 잉크 공급 접합체에 있어서의 지지 부재(4)와 기록 소자 기판(2) 사이의 접합 위치에 수지 조성물인 접착제(11)를 경화 후의 두께가 10 ㎛가 되도록 도포하였다. 접착제로서는, 에폭시 UV 양이온계 접착제(상품명 "KR-827", 아데카사제)와 2.5 질량％의 적외선 흡수제(상품명 "SDA 3610", 토스코사제)의 균일한 혼합물을 사용하였다.
또한, 상기 접착제 도포면에 UV 광을 120 mW/cm2로 3초 동안 조사하여, 기록 소자 기판(폭 1.5 mm, 길이 19.06 mm, 두께 0.3 mm)의 흑색용 기록 소자 기판을 지지 부재의 소정의 위치에 장착 장치로 접합하였다(가접합).
그 후, 할로겐 플래쉬 램프 광원(출력 60 w)(7)과, 기록 소자 기판을 탑재한 잉크 공급 접합체 유닛의 사이에 필터(8)로서 두께 120 ㎛의 실리콘판을 장착한 후, 할로겐 램프 광(10)을 조사하였다. 필터(8)를 투과하는 광(14)을 기록 소자 기판 전체면에 2.0초 동안 조사하여 접착제(11)를 경화시켰다.
제작된 잉크 공급 접합체 유닛에 잉크 흡수체, 잉크 및 잉크 공급 부재 덮개를 내장하여, 인자를 행할 수 있는 잉크젯 기록 헤드를 구성하였다.
또한, 본 실시예에서는, 흑색 잉크용 잉크젯 기록 헤드에 대하여 설명하였다. 그러나, 실시예는 이에 한정되지 않고, 컬러 잉크젯 기록 헤드에도 적용할 수 있다.
(실시예 2)
광원과 피조사물의 사이에 설치하는 필터(8)로서의 실리콘 기판의 두께를 55 ㎛로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건하에 잉크젯 기록 헤드를 제작하였다.
(실시예 3)
광원과 피조사물의 사이에 설치하는 필터(8)로서의 실리콘 기판의 두께를 195 ㎛으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건하에 잉크젯 기록 헤드를 제작하였다.
(실시예 4)
접착제 중의 적외선 흡수제의 함유량을 1.2 질량％로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건하에 잉크젯 기록 헤드를 제작하였다.
(실시예 5)
접착제 중의 적외선 흡수제의 함유량을 4.8 질량％로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건하에 잉크젯 기록 헤드를 제작하였다.
(실시예 6)
지지 부재의 수지 조성물로서 PPS(상품명: "B-060 P", 도소 스틸사제), 변성 PPE(상품명 "SE-1 X", 사빅사제), 및 구상 실리카(상품명 "S-430", 마이크론 테크놀로지사제)를 질량 비율 8:12:80으로 혼련하여 펠릿을 생성하였다. 적외선 흡수제(상품명 "토카 블랙 #3855", 도까이 카본사제)의 함유량을 0.5 질량％로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건하에 잉크젯 기록 헤드를 제작하였다.
(비교예 1)
할로겐 플래쉬 램프 광원(출력 60 w)과 잉크 공급 접합체 유닛의 사이에 필터(8)로서의 실리콘 기판을 설치하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건하에 잉크젯 기록 헤드를 제작하였다.
(물류 시험 후 인자 화상 품질)
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 4에서 제작된 잉크젯 기록 헤드를 이하에 기재하는 온도 시험 후의 인자 검사(시험후 화상 품질) 및 헤드 노즐면의 관찰을 행하여 평가하였다. 온도 60℃, 습도 20％의 환경에 곤포 상태로 360시간 동안 방치한 후에 헤드를 관찰하였다.
상기 조건에서의 보존 후의 헤드의 인자 품질을 실제 화상을 이용하여 비교하였다.
평가 기준
B: 시험 후에 휨 또는 균열이 없었음. 접합면의 박리에 의한 잉크 색의 색 섞임이 없었음. 인자 품질이 양호하였음.
C: 시험 후에 기록 소자 기판에 경미한 휨이 보였음. 인자 품질은 허용 범위 내였음.
(접합 정밀도)
잉크 공급 접합체의 기준 위치와 기록 소자 기판의 얼라인먼트 마크 사이의 거리를 접합 전후에서 측정하였다.
평가 기준
A: 기록 소자 기판의 세로 및 가로 방향 둘다에 휨이 3 ㎛ 미만이었음.
B: 기록 소자 기판의 세로 및 가로 방향 둘다에 휨이 3 ㎛ 이상 5 ㎛ 미만이었음.
C: 기록 소자 기판의 세로 및 가로 방향 둘다에 휨이 5 ㎛ 이상이었음.
세로 방향: 3B-3B에 따른 방향
가로 방향: 3B-3B에 교차하는 방향
결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00001
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고로 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태에 한정되지 않음을 이해해야 한다. 하기 특허청구범위는 이러한 모든 변형 및 등가 구조 및 기능을 포괄하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.
1: 잉크젯 기록 헤드
2: 기록 소자 기판
3: 전기 배선 테이프
4: 지지 부재
5: 잉크 공급 부재
6: 잉크 공급 접합체
7: 광원
8: 필터
11: 접착제
12: 밀봉제
13: 토출구

Claims (8)

  1. 실리콘으로 이루어지며 액체를 토출하기 위한 에너지를 발생시키는 에너지 발생 소자를 한쪽 면에 갖는 토출 소자 기판과, 상기 토출 소자 기판을 지지하는 지지 부재를 포함하는 액체 토출 헤드의 제조 방법이며,
    수지를 포함하며 열에 의해 경화될 수 있는 수지 조성물을, 상기 토출 소자 기판의 한쪽 면의 이면의 일부가 상기 지지 부재의 양측에 접하도록, 상기 토출 소자 기판과 상기 지지 부재 사이에 제공하는 단계; 및
    적어도 자외선과 적외선을 포함하는 광을, 실리콘판을 통해 상기 토출 소자 기판의 측으로부터 상기 수지 조성물에 조사하여 상기 수지 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실리콘판의 두께는 50 내지 200 ㎛인, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수지 조성물은 경화성 수지 및 상기 수지의 경화제를 포함하는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수지 조성물은 적외선 흡수제를 포함하는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적외선 흡수제는 시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 나프토퀴논계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 오늄계 화합물, 니켈 착체 또는 디이모늄인, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 적어도 자외선과 적외선을 포함하는 광을 방사하는 광원은 크세논 플래쉬 램프 또는 할로겐 램프인, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 지지 부재는 변성 폴리에틸렌 에테르 수지와 폴리페닐렌 술피드 수지의 혼합물, 및 구상 실리카로부터 형성되는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 지지 부재는 토출에 사용되는 액체를 수납하는 액체 수납 용기와 일체식으로 형성되는, 액체 토출 헤드의 제조 방법.
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