JP5535248B2

JP5535248B2 - インクジェットヘッド及びその製造方法

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Publication number: JP5535248B2
Application number: JP2012014290A
Authority: JP
Inventors: 友海吉沢; 弘之野守; 貞敏西渕; 始谷所
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2026-02-14
Also published as: JP2012087315A

Description

本発明は、主剤と硬化剤とが混合された接着剤で部材同士が接着されたインクジェットヘッド及びその製造方法に関する。

従来から、メッシュ状のスクリーンに所望のパターンを形成して当該パターンを通過したインクを記録媒体に印刷する「スクリーン印刷技術」が、液晶のカラーフィルターの製造や液晶配向膜の塗布、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の各種精密電子部品の製造等に広く適用されている。

しかしながら、上記スクリーン印刷技術には、印刷前に予めスクリーンを設計・製造しなければならなかったり、パターンを変更するごとに新規のスクリーンを設計・製造し直さなければならなかったりして簡単・安価に画像等の印刷をおこなえないという不都合があるため、近年では、簡単・安価に画像等の記録をおこなえる「インクジェット技術」が上記スクリーン印刷技術に代わる技術として適用され始めている。

インクジェット技術というのは、インクを滴として吐出する「インクジェットヘッド」を記録媒体上で走査して当該記録媒体に画像等を記録する技術であるが、上記スクリーン印刷技術では記録媒体として樹脂製記録媒体を使用するのが主であるため、当該インクジェット技術を上記スクリーン印刷技術の代替技術として使用する場合（記録媒体として樹脂製記録媒体を適用する場合）には、インクとして、樹脂に浸透し易く記録媒体そのものの耐久性を向上させることができる「溶剤系インク」が使用されている。

ここで、上記インクジェットヘッドはそれを構成する部材同士が接着剤で接着されているが、溶剤系インクを適用した場合には当該溶剤系インクが接着剤を溶解してしまうため、当該接着剤として、溶剤に対し耐性を有する「エポキシ系接着剤」を使用するのがよい。エポキシ系接着剤の一例が特許文献１に開示されている。具体的に特許文献１に記載の技術では、接着剤を乾燥・硬化させるのに常温から１００℃までの昇温速度を緩やかに設定し、これにより架橋密度を高めて溶剤系インクに対する耐性を高めている（段落番号００３４〜００４１参照）。

特開２００３−２６６７０８号公報

ところで、上記エポキシ系接着剤には「エポキシ樹脂」と「硬化剤」とが含有されているが、当該エポキシ系接着剤は硬化剤の種類により硬化するための反応機構が異なっている。当該硬化剤としては一般的に「アミン系硬化剤」が適用されることが多く、その他に「イミダゾール系硬化剤」が適用されることもある。

硬化剤としてアミン系硬化剤が適用されたアミン系のエポキシ系接着剤では、アミン系硬化剤中に存する１級アミンの活性が高く、当該１級アミンがエポキシ樹脂中のエポキシ基を室温で開環させてこれに付加し、２級アミンと水酸基とが生成され、この反応が繰り返しおこなわれて鎖が線状に成長する。そして上記２級アミンが更にエポキシ樹脂中のエポキシ基と反応すると、３級アミンと水酸基とが生成され、この反応が繰り返しおこなわれて３次元の架橋構造が形成される。このような経緯から、アミン系のエポキシ系接着剤は溶剤に対しある程度の耐性を有する。

しかしながら、アミン系のエポキシ系接着剤では、上記架橋構造中にアミン系硬化剤が取り込まれるとともに水酸基が含まれているため、当該アミン系のエポキシ系接着剤は溶剤を吸収して膨潤しやすいという欠点を有している。そこで架橋構造中に残留するアミノ基や水酸基を未反応のエポキシ基と反応させればよいのであるが、当該反応を開始させようとすると、その時点で既に架橋構造が形成されガラス転移点が高くなっているため、ガラス転移点以上に加熱しなければ当該反応を開始させることができない。以上から、アミン系のエポキシ系接着剤を十分に硬化させるには、１５０〜２００℃以上の高温で加熱しなければならない。

これに対し、硬化剤としてイミダゾール系硬化剤が適用されたイミダゾール系のエポキシ系接着剤では、上記アミン系硬化剤とは硬化反応機構が異なり、イミダゾールが硬化反応を開始させる触媒として機能し、硬化反応が開始されると、エポキシ樹脂同士がエーテル結合により架橋する。この反応機構では、架橋物中に極性基が含まれてはおらず、架橋点間距離も短くなっている。このような経緯から、当該イミダゾール系のエポキシ系接着剤は、上記アミン系のエポキシ系接着剤のように溶剤を吸収するという欠点はなく、溶剤に対しても耐性を有している。

しかしながら、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノールＦ型エポキシ樹脂などの一般的なエポキシ樹脂と一般的なイミダゾール系硬化剤とを組み合わせて用いると、十分な耐溶剤性を得るためには１５０℃程度の高温で加熱しなければならない。

インクジェットヘッドは基本的にそれを構成する部材同士が互いに異なる線膨張係数（熱膨張係数）を有しているため、高温で硬化させると、硬化後において温度が室温に戻る際に、部材間の収縮率の違いから硬化後の接着剤と部材との間で収縮の差による応力が掛かる。

その結果、接着剤そのものにひび割れが生じたり、接着力が低下したりする。特に、インクジェットヘッドが製品として輸送される場合や、インクジェットヘッドの運転とその停止との繰り返し操作に供される場合に、それに伴って度重なる温度変動を受け、ひび割れや接着力の低下が起こりやすい。また部材に着目した場合にも、部材にひび割れが発生したり、部材が歪んだり、一方の部材が他方の部材から剥がれ落ちたりする可能性がある。

更に、インクジェットヘッドが一構成部材として圧電素子を有している場合に、接着剤を高温で硬化させると、当該圧電素子で脱分極が生じて当該圧電素子の性能が低下する。

本発明の目的は、溶剤系インクに対して耐性を有し、更に低温において硬化可能で可撓性を有する接着剤を用いて、チャネル基板と被接着部材、又は被接着部材と第２の被接着部材を接着し、部材のひび割れ、歪み、剥離等を防止することができるインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することである。

第１の発明は、
インクのチャネルを有するチャネル基板と、前記チャネル基板に対し接着される被接着部材と、前記被接着部材に対し更に接着される第２の被接着部材と、を備えるインクジェットヘッドであって、前記チャネル基板と前記被接着部材とが、又は前記被接着部材と前記第２の被接着部材とが、下記接着剤で接着されていることを特徴としている。
当該接着剤は、主剤と硬化剤とが混合された接着剤であって、前記主剤が、２官能以下の官能基を有する第１のエポキシ樹脂と３官能以上の官能基を有する第２のエポキシ樹脂とを含有し、前記第１のエポキシ樹脂が当該主剤中に２０〜９０重量％含有されかつ前記第２のエポキシ樹脂が当該主剤中に１０〜８０重量％含有されており、前記硬化剤がイミダゾール類であり、１００重量部の前記主剤に対し６重量部以上の前記硬化剤が混合され、かつ、樹脂微粒子が添加されている。

第２の発明は、
第１の発明に係るインクジェットヘッドであって、前記チャネル基板と前記被接着部材との間で、又は前記被接着部材と前記第２の被接着部材との間で、１２ｐｐｍ／Ｋを超える線膨張係数の差があることを特徴としている。

ここで、被接着部材と第２の被接着部材とで線膨張係数が１２ｐｐｍ／Ｋを超える程度に異なる場合、一般的なエポキシ樹脂と一般的なイミダゾール硬化剤との組み合わせに適合する硬化温度を適用すると、剥離が生じたり、部材が破断したり、インク出射速度の分布が大きくなるという問題が生じるが、本発明（第１の発明）により上記の問題を解決できた。

第３の発明は、
第１又は第２の発明に係るインクジェットヘッドを製造する、インクジェットヘッドの製造方法であって、前記チャネル基板と前記被接着部材との間に、又は前記被接着部材と第２の被接着部材との間に、前記接着剤を塗布し、前記接着剤に６０℃以下の熱を加えて前記接着剤を硬化させ、前記チャネル基板と前記被接着部材とを、又は前記被接着部材と前記第２の被接着部材とを接着させることを特徴としている。

第１の発明では、チャネル基板と被接着部材とが又は被接着部材と第２の被接着部材とが上記接着剤で接着されているから、硬化後の接着剤とチャネル基板、被接着部材又は第２の被接着部材との間に作用する応力を緩和することができ、ひいてはチャネル基板、被接着部材又は第２の被接着部材にひび割れが発生したり、チャネル基板、被接着部材又は第２の被接着部材が歪んだり、被接着部材がチャネル基板から剥がれ落ちたり、第２の被接着部材が被接着部材から剥がれ落ちたりするのを防止することができる。

なお、ある部材がチャネル基板と被接着部材の両者と上記接着剤で接着されている場合には、その部材とチャネル基板との関係が第１の発明の「被接着部材」と「チャネル基板」との関係に相当し、また、その部材と被接着部材との関係が第１の発明の「第２の被接着部材」と「被接着部材」との関係に相当する。このとき、どちらか一方の関係が第１の発明に記載の関係を満足すれば上記効果を得ることができる。

第３の発明では、上記接着剤に６０℃以下の熱を加えて当該接着剤を硬化させるため、硬化後の接着剤の温度が硬化温度から室温に低下する際のその温度差が小さく、接着剤とチャネル基板、被接着部材又は第２の被接着部材との間に作用する応力が緩和される。そのため、チャネル基板、被接着部材又は第２の被接着部材にひび割れが発生したり、チャネル基板、被接着部材又は第２の被接着部材が歪んだり、被接着部材がチャネル基板から剥がれ落ちたり、第２の被接着部材が被接着部材から剥がれ落ちたりするのを防止することができる。更に、第３の発明では、チャネル基板が圧電素子から構成されている場合に、当該圧電素子において脱分極が生じるのを防止することができる。

インクジェットヘッド１００の概略構成を示す側面断面図である。チャネル基板１、カバープレート２及びノズルプレート５の要部構成を示す分解斜視図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。各電極膜７に電圧が印加された場合の隔壁６の変動を示す状態変化図である。インクジェットヘッド１の製造方法の一部工程を説明するための図面である。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲は以下の実施形態及び図示例に限定されるものではない。

図１は本発明に係るインクジェットヘッド１００の概略構成を示す側面断面図である。
図１に示す通り、インクジェットヘッド１００はインクの流路（チャネル３）が形成されたチャネル基板１を有している。チャネル基板１の前側の上部には接着部ａを介してカバープレート２が接着されている。カバープレート２はガラス，セラミックス，金属，樹脂等の材料から構成されている。

チャネル基板１とカバープレート２との前端面には、インクを滴として吐出する吐出口４を有するノズルプレート５が接着部ｂを介して接着されている。チャネル基板１には中央部から前端部にかけて延在するチャネル３（溝）が形成されており、当該チャネル３がノズルプレート５の吐出口４に連通している。ノズルプレート５はポリイミド等の樹脂から構成されている。

図２は上記チャネル基板１、カバープレート２及びノズルプレート５の要部構成を示す分解斜視図である。

図２に示す通り、チャネル基板１は２枚の基板１ａ，１ｂが接着部ｊを介して互いに接着された構成を有している。各基板１ａ，１ｂはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料から構成されており、厚さ方向において互いに逆方向に分極されている。チャネル基板１には互いに等間隔をあけた状態で複数のチャネル３，３，…が形成されており、各チャネル３間に隔壁６が形成されている。すなわち、チャネル基板１にはチャネル３と隔壁６とが交互に形成されている。

各チャネル３はチャネル基板１の中央部から前端部にかけて切り欠かれた溝であり、チャネル基板１の厚さ方向において基板１ａから基板１ｂの中途部にかけて切り欠かれている。特に、各チャネル３は後方部分が基板１ａの上部から基板１ｂの中途部にかけて後方から前方に向かう方向に緩やかに傾斜しており、基板１ａの上方からチャネル３の内部にインクが円滑に流入するようになっている。

以上の構成を具備するチャネル基板１において、各チャネル３の上方を覆うように基板１ａの上部にカバープレート２が接着され、各チャネル３に吐出口４が連通するようにチャネル基板１の前端面にノズルプレート５が接着されるようになっている。

図３は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図３に示す通り、各チャネル３の内壁にはアルミニウム等の金属製の電極膜７がＵ字状に製膜されており、各電極膜７の内壁と接着部ａの下部の一部とには保護膜８が矩形状に製膜されている。各保護膜８は電極膜７を保護するものであり、絶縁性のポリ−ｐ−キシリレンから構成されている。

インクジェットヘッド１００では、上記の通り基板１ａ，１ｂが互いに逆方向に分極されているため、図４（ａ）に示す状態において各電極膜７に電圧が印加されると、図４（ｂ）に示す通り、各隔壁６が基板１ａ，１ｂとの接着部ｊを中心としてく字状（又は逆く字状）に屈曲（剪断変形）するようになっている。この場合において、各チャネル３の内部容積が変化してインクに加わる圧力が変動し、当該圧力が所定値に達すると、インクが吐出口４から吐出されるようになっている。他方、各電極７に電圧が印加された図４（ｂ）の状態において、その電圧の印加が解除されると、図４（ｃ）に示す通り、各隔壁６がもとの状態に戻るようになっている。

図１に示す通り、チャネル基板１の上方には、各チャネル３にインクを供給するためのインクチューブ１０が配されている。インクチューブ１０は、一方の端部がインクを貯留したタンク（図示略）に接続されており、他方の端部がマニホールド１１に接続されている。マニホールド１１は、インクチューブ１０とチャネル基板１とをつなぐ継手として機能するものである。インクチューブ１０は接着部ｈを介してマニホールド１１に接着されており、マニホールド１１は接着部ｅ，ｆを介してチャネル基板１とカバープレート２とにそれぞれ接着されている。

マニホールド１１の内部には網目状を呈した金属製のフィルタ１２が配されている。フィルタ１２はインクから当該インク中の異物を除去するもので、接着部ｇを介してマニホールド１１に接着されている。

チャネル基板１の後方にはＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔＣａｂｌｅ）２０が配されている。ＦＰＣ２０は接着部ｃ，ｉを介してチャネル基板１に接着されている。特に、接着部ｉは、ＦＰＣ２０がチャネル基板１から剥離しないように、チャネル基板１に対しＦＰＣ２０を補強的に接着する部位となっている。詳しくは図示しないが、ＦＰＣ２０は各チャネル３に製膜された電極膜７と通電されている。

ＦＰＣ２０には接着部ｄを介して駆動ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）２１が接着されている。駆動ＩＣ２１は、チャネル基板１の各隔壁６を剪断変形させるための電圧の発生源として機能するものであり、ＦＰＣ２０を通じて転送されてきた画像信号に基づき当該電圧を発生させてＦＰＣ２０を通じてその電圧を各電極膜７に印加するようになっている。

以上の構成を具備するインクジェットヘッド１００では、ノズルプレート５が突出した状態でそれ以外の部位が箱状の筐体３０で略覆われている。詳しくは筐体３０には開口部３１が形成されており、当該開口部３１にチャネル基板１及びカバープレート２の前端部が嵌合している。

また、インクジェットヘッド１００では、各接着部ａ〜ｊを介して接着されている部材同士が互いに１２ｐｐｍ／Ｋを超える線膨張係数の差を有している（一部の部材同士のみが互いに１２ｐｐｍ／Ｋを超える線膨張係数の差を有していてもよい。）。例えば、接着部ｅを介して接着されているチャネル基板１とマニホールド１１とを例に挙げれば、チャネル基板１の線膨張係数とマニホールド１１の線膨張係数との差が１２ｐｐｍ／Ｋを超えている。

また、ノズルプレート５がポリイミドで構成されている場合、ノズルプレート５の線膨張係数とチャネル基板１の線膨張係数との差が１２ｐｐｍ／Ｋを超えるが、この場合において、本実施形態では、チャネル基板１のチャネル３に対しノズルプレート５の吐出口４が位置ずれした状態で接着されたり、接着部ｂを構成する接着剤が吐出口４に流れ込んでインクの吐出性能が低下したりすることはない。

ここで、上記部材同士を接着している各接着部ａ〜ｉは下記の「接着剤」から構成されており、下記では本発明に係る当該接着剤について詳細に説明する。

本発明に係る接着剤は「（１）主剤」と「（２）硬化剤」との混合物であり、１００重量部の主剤に対し６重量部以上の硬化剤を（好ましくは１００重量部の主剤に対し８重量部以上の硬化剤を）混合したものである。

（１）主剤
主剤は、２官能以下の官能基を有する「（１．１）第１のエポキシ樹脂」と３官能以上の官能基を有する「（１．２）第２のエポキシ樹脂」との含有物であり、当該主剤全体のエポキシ当量が１５０以下のものである。

（１．１）第１のエポキシ樹脂
第１のエポキシ樹脂は主剤中に２０〜９０重量％含有されるものである。当該第１のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が適用可能であり、その具体例としては、エピコート８０６，８０７（ジャパンエポキシレジン製），ＲＥ３０３Ｓ−Ｌ（日本化薬社製）等が挙げられる。

（１．２）第２のエポキシ樹脂
第２のエポキシ樹脂は主剤中に１０〜８０重量％含有されるものである。当該第２のエポキシ樹脂としては、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノール，テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン，トリグリシジルイソシアヌレート，トリグリシジルウラゾール，トリグリシジルアミノクレゾール，テトラグリシジル−１，３−ジアミノメチルシクロヘキサン，グリセロールトリグリシジルエーテル等が適用可能である。

更に、第２のエポキシ樹脂として「ノボラックエポキシ樹脂」を適用してもよい。

ノボラックエポキシ樹脂としては、「フェノールノボラック型エポキシ樹脂」と「クレゾールノボラック型エポキシ樹脂」とが適用可能である。
フェノールノボラック型エポキシ樹脂の具体例としては、ＥＰＰＮ２０１，２０２（日本化薬製），エピコート１５４（ジャパンエポキシレジン製），ＤＥＮ−４３８（ダウケミカル製）等が挙げられる。

クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の具体例としては、ＥＯＣＮ１０２，１０３Ｓ，１０４Ｓ，１０２０，１０２５，１０２７（日本化薬製），エピコート１８０Ｓ（ジャパンエポキシレジン製）等が挙げられる。

これら第２のエポキシ樹脂の化合物中では、耐溶剤性の観点からトリグリシジル−ｐ−アミノフェノールを適用するのが特に好ましい。

なお、主剤の適用に際しては、上記（１．２）のいずれか１種のエポキシ樹脂と上記（１．１）のエポキシ樹脂とを組み合わせてもよいし、上記（１．２）の互いに異なる複数種のエポキシ樹脂と上記（１．１）のエポキシ樹脂とを組み合わせてもよい。

（２）硬化剤
硬化剤としては、イミダゾール類（１位又は１位及び２位をアルキル基で置換したイミダゾール）が適用可能である。当該アルキル基としては、メチル基，エチル基，イソプロピル基，ｔ−ブチル基，ヘキシル基，ドデシル基，ペンタデシル基等の分岐・直鎖アルキル基や、シクロペンチル基，シクロヘキシル基等の環状アルキル基が挙げられ、これらアルキル基には置換基が配されていてもよい。当該置換基としては、アルキル基，アルケニル基，アリール基，ヘテロ環基，ハロゲン原子，アルコキシ基，アリールオキシ基，アルコキシカルボニル基，アリールオキシカルボニル基，スルホンアミド基，スルファモイル基，ウレイド基，アシル基，アシルオキシ基，カルバモイル基，アルキルスルホニル基，アリールスルホニル基，シアノ基，ニトロ基，スルホ基，ヒドロキシル基等が挙げられる。また、１位をアルキル基で置換したイミダゾール類においては１位以外の位置に置換基が配されていてもよく、１位及び２位をアルキル基で置換したイミダゾール類においては１位及び２位以外の位置に置換基が配されていてもよく、当該置換基としては上記アルキル基に配される置換基として挙げられたものが適用可能である。

１位又は１位及び２位をアルキル基で置換したイミダゾールの具体例としては、１−メチルイミダゾール，１−ベンジル−２−メチルイミダゾール，１，２−ジメチルイミダゾール，１−イソブチル−２−メチルイミダゾール，１−メチル−２−エチルイミダゾール，１−エチルイミダゾール，１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール，１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール，１−（２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール，１−（２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピル）−２−メチルイミダゾール等が挙げられる。

硬化後の上記接着剤からは、熱分解ＧＣマススペクトルによりイミダゾール環含有化合物と、３つ以上のエポキシ基を有する化合物がそのエポキシ基が脱離した形で検出される。また固体ＮＭＲによりイミダゾール環含有化合物が検出される。

なお、本発明に係る接着剤には、添加剤として「（３）樹脂微粒子」，「（４）シランカップリング剤」，「（５）ジルコネート」が添加されてもよい。これら添加剤は単独で添加されてもよいし、２種以上の添加剤が同時に添加されてもよい。

（３）樹脂微粒子
樹脂微粒子としては、メチルメタアクリレートとブチルアクリレートとの共重合体等の粒子が適用可能である。

（４）シランカップリング剤
シランカップリング剤としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン，Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン，Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン，Ｎ−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン，Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン，γ−ユレイドプロピルトリエトキシシラン等のアミノシランカップリング剤や、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン，β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン，γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のエポキシシランカップリング剤が適用可能である。

（５）ジルコネート
ジルコネートとしては、ネオペンチル（ジアリル）オキシトリネオデカノイルジルコネート，ネオペンチル（ジアリル）オキシトリ（ドデシル）ベンゼン−スルホニルジルコネート，ネオペンチル（ジアリル）オキシ・トリ（ｐ−アミノ）ベンゾエート・ジルコネート（ＬＺ−３７），テトラプロピルジルコネート，テトラブチルジルコネート，テトラ（エタノールアミン）ジルコネート，テトライソプロピルジルコネート，イソプロピルトリ（ｎ−アミノエチル−アミノエチル）ジルコネート，ジイソプロピルジ（４−アミノベンゾイル）ジルコネート，トリス−２−プロポキシ（２−エチルアミノ）エチルジルコネート，トリス［（２，２−ビス２−プロペニルオキシメチル）ブトキシ］エチレンジアミノエトキシジルコネート等が適用可能である。

また、インクジェットヘッド１００から吐出される「インク」は、染料，顔料などの色材やそれを溶解させる溶媒（溶剤）などから構成されているもので、その種類は特には限定しないが、ＳＰ（ＳｏｌｕｂｉｌｉｔｙＰａｒａｍｅｔｅｒ）値（（ｃａｌ／ｃｍ）^１／２）が９．５〜１５．０でかつ双極子能率が２．０〜５．０である溶媒を全溶媒に対し３重量％以上含有しているものであることが印刷画像の定着性の点から好ましく、本実施形態によれば、このようなインクに対して耐久性が劣化しないという特徴を有する。当該溶媒の具体例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＳＰ値＝１２．１，双極子能率＝３．８６），Ｎ−メチル−２−ピロリジノン（ＳＰ値＝１１．３，双極子能率＝４．０９），乳酸エチル（ＳＰ値＝１０．０，双極子能率＝２．１４），シクロヘキサノン（ＳＰ値＝９．９，双極子能率＝３．０１），２−ピロリジノン（ＳＰ値＝１４．７，双極子能率＝３．８３）などが挙げられる。

なお、ここでの双極子能率はＭＯＰＡＣのＡＭ１により算出したもので、ＳＰ値はＢｉｃｅｒａｎｏ法により算出したものである。「Ｂｉｃｅｒａｎｏ法」はＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆＰｏｌｙｍｅｒＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ（ＰｌａｓｔｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，６５）ＪｏｚｅｆＢｉｃｅｒａｎｏ（著）に記載されている。

続いて、本発明に係る「インクジェットヘッド１００の製造方法」について説明する。

始めに、平板状の２枚の基板１ａ，１ｂに対し上記接着剤を塗布して各基板１ａ，１ｂを貼り合わせ（接着部ｊを形成し）、当該接着部ｊに６０℃（好ましくは４０℃）以下の熱を加えて当該接着部ｊを硬化させ、各基板１ａ，１ｂを接着する。各基板１ａ，１ｂを接着してチャネル基板１を製造したら、チャネル基板１に対しダイシングブレード等を用いて複数のチャネル３，３，…を形成し、各チャネル３の内壁に対し公知の蒸着処理を施して各チャネル３の内部に電極膜７を製膜する。

各チャネル３の内壁に電極膜７を製膜したら、チャネル基板１の基板１ａの上部に上記接着剤を塗布してカバープレート２を貼り合わせ（接着部ａを形成し）、当該接着部ａに６０℃（好ましくは４０℃）以下の熱を加えて当該接着部ａを硬化させ、図５（ａ），（ｂ）に示す通り、基板１ａの上部にカバープレート２を接着する（図５（ｂ）は図５（ａ）中Ｂ−Ｂ線に沿う断面図であり、図５（ａ）〜（ｃ）中には各接着部ａ，ｊ及び電極膜７は図示されていない。）
カバープレート２を接着したら、電極膜７の内壁に対しＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法でポリ−ｐ−キシリレン処理を施して、各チャネル３の内部に保護膜８を製膜する。保護膜８を製膜したら、図５（ｃ）に示す通り、各チャネル３の長さ方向に対し直交する方向に沿ってチャネル基板１とカバープレート２との中央部を切断し（２分割し）、２片のヘッドチップ１０１，１０１を製造する（図５（ｃ）中には電極膜７及び保護膜８は図示されていない。）。

ヘッドチップ１０１を製造したら、チャネル基板１とカバープレート２との各端面に上記接着剤を塗布し、各吐出口４がチャネル３に連通するようにそれら各端面に対しノズルプレート５を貼り合わせ（接着部ｂを形成し）、当該接着部ｂに６０℃（好ましくは４０℃）以下の熱を加えて当該接着部ｂを硬化させ、チャネル基板１とカバープレート２との各端面にノズルプレート５を接着する。

ノズルプレート５を接着したら、インクジェットヘッド１００を構成する上記以外のマニホールド１１，ＦＰＣ２０，筐体３０等の部材に接着剤を塗布し、ヘッドチップ１０１の所定位置にこれら部材を貼り合わせ（接着部ｃ〜ｊを形成し）、各接着部ｃ〜ｉに６０℃（好ましくは４０℃）以下の熱を加えて各接着部ｃ〜ｉを硬化させ、これら部材とヘッドチップ１０１とを接着する。以上の工程の処理を経ることにより、本発明に係るインクジェットヘッド１００を製造することができる。

なお、本実施形態では、各接着部ａ〜ｊを形成するごとに各接着部ａ〜ｊに熱を加えて各接着部ａ〜ｊを硬化させたが、各接着部ａ〜ｊを全て形成して（部材同士を全て貼り合せて）から全接着部ａ〜ｊに同時に熱を加えて全接着部ａ〜ｊを一度に硬化させてもよい。

続いて、インクジェットヘッド１００の動作・作用について説明する。

インクチューブ１０を通じてインクタンク（図示略）からインクチューブ１０を経てマニホールド１１にインクを流入させると、当該インクはフィルタ１２を通じて異物が除去され、マニホールド１１と各チャネル３との内部に貯留される（図１中矢印参照）。

この状態において、ＦＰＣ２０を通じて画像信号が駆動ＩＣ２１に転送されると、駆動ＩＣ２１が、当該画像信号に基づいてチャネル基板１の各隔壁６を剪断変形させるための駆動電圧を発生させ、ＦＰＣ２０を通じてその駆動電圧を各電極膜７に印加する。

各電極膜７が駆動電圧の印加を受けると、各隔壁６が基板１ａ，１ｂの接着部ｊを中心としてく字状又は逆く字状に剪断変形し（図４（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示す状態に移行し）、各チャネル３の内部容積が変化してインクに加わる圧力が変動する。そして当該圧力が所定値に達したときに、インクジェットヘッド１００が吐出口４からインクを滴として吐出する。

以上の本実施形態では、各接着部ａ〜ｊが上記接着剤で構成され、かつ、インクジェットヘッド１００を製造する際に各接着部ａ〜ｊに６０℃以下の熱を加えて硬化させているため、硬化後の各接着部ａ〜ｊとそれにより接着される部材との間（例えば、接着部ａとチャネル基板１又はカバープレート２との間）に作用する応力が緩和される。

すなわち、接着剤とそれにより接着される被接着部材との間で発生する「応力Ｐ」は下記式（Ａ）で求められる。
Ｐ≒ＥΔα（ｔ_２−ｔ_１） … （Ａ）
式（Ａ）中、Ｅ：接着剤の弾性率，Δα：接着剤と被接着部材との間の線膨張係数の差，ｔ_２：硬化温度（接着剤に加える熱の温度），ｔ_１：室温
上記式（Ａ）を元に、例えば、接着部ａの弾性率を３４３０ＭＰａと、チャネル基板１の線膨張係数を２×１０^−６／℃と、接着部ａの線膨張係数を８×１０^−５／℃と想定し、接着部ａに対し「１００℃」の熱を加えて接着部ａを硬化させた場合においては、接着部ａが室温（２５℃）に戻るときに発生する応力は２０．０７ＭＰａと算出され、２０ＭＰａ程度の応力が接着部ａとチャネル基板１との間に発生する。この場合において、チャネル基板１には撓みが生じてチャネル基板１そのものの内部に圧縮ストレスが掛かり、その結果、チャネル基板１を部分的に脱分極させてしまい、インクの吐出変動を引き起こすと考えられる。

しかしながら、本実施形態のように、接着部ａに対し６０℃の熱を加えて接着部ａを硬化させた場合には、接着部ａが室温（２５℃）に戻るときに発生する応力は９．３ＭＰａと算出され、接着部ａとチャネル基板１との間に発生する応力が略半減し、接着部ａとチャネル基板１との間に作用する応力が緩和される。

以上から、硬化後の各接着部ａ〜ｊと、チャネル基板１、チャネル基板１に接着される被接着部材（カバープレート２、ノズルプレート５、マニホールド１１等）又は当該被接着部材に接着される第２の被接着部材（マニホールド１１、インクチューブ１０、フィルタ１２等）との間に作用する応力が緩和され、インクジェットヘッド１を構成する各部材にひび割れが発生したり、それら各部材が歪んだり、一方の部材から他方の部材が剥がれ落ちたりするのを防止することができる。

特に、マニホールド１１が熱可塑性樹脂で成形される場合には、その成形が容易ではあるが、当該マニホールド１１は線膨張係数が大きくてチャネル基板１やカバープレート２との間において線膨張係数の差が１２ｐｐｍ／Ｋを超え易く、更に、断面積が大きいためにチャネル基板１やカバープレート２から受ける応力が大きい（逆に、チャネル基板１やカバープレート２も当該マニホールド１１から受ける応力が大きい。）。そのため、この場合には、チャネル基板１、カバープレート２及びマニホールド１１はひび割れ、歪み、剥離等を生じやすいが、本実施形態ではこれら部材が上記接着剤で接着されているから、当該部材のひび割れ、歪み、剥離等を有効に防止することができる。

［参考例１］
（１．１）試料１〜１３の作製
主剤と硬化剤とを混合（任意に樹脂微粒子、シランカップリング剤及びジルコネートも混合）し、その混合物を１粒当たり０．１〜０．２ｇの粒状物としてテフロン（登録商標）シート上に滴下した。その後、滴下した各粒状物を４５℃で１０時間放置して硬化させ、接着剤の錠剤を作製し、これらを「試料１〜１３」とした。各試料１〜１３の組成（主剤、硬化剤、樹脂微粒子、シランカップリング剤及びジルコネートの有無とその種類）は下記表１に示す通りである。

（１．２）試料１〜１３の質量増加率の測定
試料１〜１３の作製後、各試料１〜１３の質量を測定し、各試料１〜１３を溶剤（Ｎ−メチルピロリドン）中に浸漬させて６０℃で７日間放置した。７日間経過後、各試料１〜１３を溶剤から取り出して洗瓶のイソプロピルアルコールで洗浄した。洗浄後、各試料１〜１３の表面に付着したイソプロピルアルコールを除去し、各試料１〜１３の質量を再度測定した。

再度の質量測定後、各試料１〜１３の質量増加率を下記式に従って算出した。算出結果は下記表１に示す通りである。

質量増加率（％）＝（（（溶剤浸漬後の質量）−（溶剤浸漬前の質量））／（溶剤浸漬前の質量））×１００

なお、表１「主剤」の項目中、「Ｅ１」はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（２官能，エピコート８２８（ジャパンエポキシレジン製），１８４〜１９４ｇ／ｅｑ）であり、「Ｅ２」はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（２官能，エピコート８０６（ジャパンエポキシレジン製），１６０〜１７０ｇ／ｅｑ）であり、「Ｅ３」はフェノールノボラック型エポキシ樹脂（３官能以上，エピコート１５２（ジャパンエポキシレジン製））であり、「Ｅ４」はトリグリシジル−ｐ−アミノフェノールであり、「Ｅ５」はテトラグリシジルジアミノジフェニルメタンであり、括弧内の数字は主剤を構成する各化合物の重量（重量部）を示す。

表１「硬化剤」の項目中、「Ｚ１」は２−エチル−４−メチルイミダゾールであり、「Ｚ３」は１−ベンジル−２−メチルイミダゾールであり、「Ｚ４」は２，４−ジメチルイミダゾールであり、「Ｈ３」はトリエチレンテトラミンであり、括弧内の数字は主剤１００重量部に対するその硬化剤の重量部を示す。

表１「樹脂微粒子」，「シランカップリング剤」，「ジルコネート」の項目中、「Ａ」はメチルメタアクリレートとブチルアクリレートの共重合体粒子（平均粒子径約０．３μｍ）であり、「Ｂ」はγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランであり、「Ｃ」はイソプロピルトリ（ｎ−アミノエチル−アミノエチル）ジルコネートであり、括弧内の数字は主剤１００重量部に対するその添加剤の重量部を示す。

（１．３）結び
表１に示す通り、試料２，４，５，１３は比較例の試料７〜１２に比較して質量増加率が極めて低く、試料２，４，５，１３が溶剤に溶解されにくいことがわかる。以上から、試料２，４，５，１３のような特定組成の接着剤は、６０℃以下の低温で硬化して溶剤に対しても耐性を有することがわかる。

［実施例２］
（２．１）試料１〜１３の作製
「第１のＰＺＴ基板（厚さ１５０μｍ，キューリー温度２１０℃，線膨張係数４ｐｐｍ／Ｋ）」と「第２のＰＺＴ基板（厚さ７００μｍ，キューリー温度２１０℃，線膨張係数４ｐｐｍ／Ｋ）」との２枚のＰＺＴ基板を準備して、これら第１，第２の各ＰＺＴ基板を分極方向が反対向きになるように接着剤で接着した。第１のＰＺＴ基板と第２のＰＺＴ基板との接着に際しては、接着剤としてエポテック３５３ＮＤ（（株）理経製）を使用し、当該接着剤に８０〜１００℃の熱を加えて当該接着剤を硬化させた。

第１，第２の各ＰＺＴ基板を接着したら、第１のＰＺＴ基板から第２のＰＺＴ基板に向けて深さ３００μｍ，幅７０μｍのチャネル（溝）を形成し、当該チャネルの内壁にアルミニウムを蒸着してチャネルの内部にアルミニウム製の電極膜を製膜した。

電極膜を製膜したら、カバープレート（厚さ７００μｍの窒化アルミニウム，線膨張係数４ｐｐｍ／Ｋ）を第１のＰＺＴ基板上に接着剤で接着した（図５（ａ），（ｂ）参照）。カバープレートと第１のＰＺＴ基板との接着に際しては、接着剤としてエポテック３５３ＮＤ（（株）理経製）を使用し、当該接着剤に８０〜１００℃の熱を加えて当該接着剤を硬化させた。

カバープレートを接着したら、電極膜の内壁に対しＣＶＤ法によるポリ−ｐ−キシリレン処理を施してチャネルの内部に保護膜を製膜した。保護膜を製膜したら、チャネルの長さ方向と直交する方向に沿って第１，第２の各ＰＺＴ基板及びカバープレートを切断し、ヘッドチップを製造した（図５（ｃ）参照）。

ヘッドチップを製造したら、そのヘッドチップに対しノズルプレート（厚さ１００μｍのポリイミドに直径３０μｍの吐出口を形成したもの）を接着剤で接着した。カバープレートとヘッドチップ（第１のＰＺＴ基板）との接着に際しては、接着剤としてエポテック３５３ＮＤ（（株）理経製）を使用し、当該接着剤に８０〜１００℃の熱を加えて当該接着剤を硬化させた。

ノズルプレートを接着したら、マニホールド（ポリアミド製，線膨張係数５０ｐｐｍ／Ｋ）等の他の部材をヘッドチップに接着剤で接着し、インクジェットヘッドを製造した。本実施例２では、マニホールドの接着（マニホールドとカバープレートとの接着及びマニホールドと第１のＰＺＴ基板との接着）において、下記表２に示す１３種類の接着剤を適用し、それら各接着剤に４０℃の熱を１７時間加えて当該各接着剤を硬化させた。そして、それら接着剤の種類に応じた合計１３種類のインクジェットヘッドを製造し、これらインクジェットヘッドを「試料１〜１３」とした。

（２．２）各試料１〜１３の評価
（２．２．１）吐出試験
インクの代替物としてブトキシエチルアセテート９０重量部と２−ピロリジノン１０重量部との混合物を適用し、各試料１〜１３から当該混合物を吐出し続け、各試料１〜１３の吐出性能（いつインクの漏れが発生したか）を評価した。評価結果を下記表２に示す。

（２．２．２）ヒートサイクル試験
１回目のヒートサイクル試験として、２５℃→（６０℃，１時間）→（２５℃，３０分）→（０℃，１時間）→（２５℃，３０分）を１サイクルとした３サイクル分のヒートサイクル環境に各試料１〜１３を供し、各試料１〜１３のチャネルを減圧して当該チャネルに空気漏れがあるか否かを確認した。

その後更に、２回目のヒートサイクル試験として、２５℃→（６０℃，１時間）→（２５℃，３０分）→（−２０℃，１時間）→（２５℃，３０分）を１サイクルとした３サイクル分のヒートサイクル環境に各試料１〜１３を供し、各試料１〜１３のチャネルを減圧して当該チャネルに空気漏れがあるか否かを確認した。

試験結果を下記表２に示す。表２「ヒートサイクル試験」の項目中、◎，○，△，×の各基準は下記の通りである。

◎…１，２回目の両ヒートサイクル試験で空気漏れが無かった
○…１回目のヒートサイクル試験では空気漏れは無かったが２回目のヒートサイクル試験で空気漏れが発生した
△…１回目のヒートサイクル試験で若干の空気漏れが発生した
×…１回目のヒートサイクル試験で空気漏れが発生した。

（２．２．３）ひび割れの有無の観察
上記ヒートサイクル試験後において、カバープレートとマニホールドとの間の接着剤にひび割れがあるか否かを各試料１〜１３ごとに目視により観察した。観察結果を下記表２に示す。表２「ひび割れ」の項目中、○，△，×の各基準は下記の通りである。

○…ひび割れは無かった
△…１〜２箇所のひび割れが認められた
×…３箇所以上のひび割れが認められた。

なお、表２「主剤」，「硬化剤」，「樹脂微粒子」，「シランカップリング剤」，「ジルコネート」の各項目中の種類や括弧内の数字等は実施例１の表１と同様である。

（２．３）結び
表２に示す通り、試料２，４，５，１３は比較例の試料７〜１２に比較して結果が良好であり、特に、吐出試験及びヒートサイクル試験からはマニホールド等の部材においてひび割れ、歪み、剥離等がないことがわかり、ひび割れの観察からは接着剤が可撓性を有している（ひび割れや接着力の低下がない）のがわかる。以上から、試料２，４，５，１３のような特定組成の接着剤は、６０℃以下の熱で硬化して可撓性を有することがわかる。更に、このような接着剤が部材のひび割れ、歪み、剥離等を防止するのに有効に機能することもわかる。

１００インクジェットヘッド
１０１ヘッドチップ
ａ〜ｊ接着部
１チャネル基板
２カバープレート（被接着部材）
３チャネル
４吐出口
５ノズルプレート（被接着部材）
６隔壁
７電極膜
８保護膜
１０インクチューブ（第２の被接着部材）
１１マニホールド（被接着部材，第２の被接着部材）
１２フィルタ（第２の被接着部材）
２０ＦＰＣ（被接着部材）
２１駆動ＩＣ（第２の被接着部材）
３０筐体

Claims

インクのチャネルを有するチャネル基板と、前記チャネル基板に対し接着される被接着部材と、前記被接着部材に対し更に接着される第２の被接着部材とを備えるインクジェットヘッドであって、
前記チャネル基板と前記被接着部材とが、又は前記被接着部材と前記第２の被接着部材とが、下記接着剤で接着されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
接着剤：主剤と硬化剤とが混合された接着剤であって、
前記主剤が、２官能以下の官能基を有する第１のエポキシ樹脂と３官能以上の官能基を有する第２のエポキシ樹脂とを含有し、前記第１のエポキシ樹脂が当該主剤中に２０〜９０重量％含有されかつ前記第２のエポキシ樹脂が当該主剤中に１０〜８０重量％含有されており、
前記硬化剤がイミダゾール類であり、
１００重量部の前記主剤に対し６重量部以上の前記硬化剤が混合され、かつ、樹脂微粒子が添加されている。
前記チャネル基板と前記被接着部材との間で、又は前記被接着部材と前記第２の被接着部材との間で、１２ｐｐｍ／Ｋを超える線膨張係数の差があることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドを製造する、インクジェットヘッドの製造方法であって、
前記チャネル基板と前記被接着部材との間に、又は前記被接着部材と前記第２の被接着部材との間に、前記接着剤を塗布し、前記接着剤に６０℃以下の熱を加えて前記接着剤を硬化させ、前記チャネル基板と前記被接着部材とを、又は前記被接着部材と前記第２の被接着部材とを接着させることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。