JPH03185086A - インクジェットノズル製造用接着剤 - Google Patents

インクジェットノズル製造用接着剤

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JPH03185086A
JPH03185086A JP1322751A JP32275189A JPH03185086A JP H03185086 A JPH03185086 A JP H03185086A JP 1322751 A JP1322751 A JP 1322751A JP 32275189 A JP32275189 A JP 32275189A JP H03185086 A JPH03185086 A JP H03185086A
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    • C08F299/026Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers involving only carbon-to-carbon unsaturated bond reactions, in the absence of non-macromolecular monomers from unsaturated polycondensates from the reaction products of polyepoxides and unsaturated monocarboxylic acids, their anhydrides, halogenides or esters with low molecular weight

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、インクジェットノズルの製造に適した光重合
性接着剤に関するものである。
〔従来の技術〕
インクジェットノズルとは、特開昭61−59912号
公報にその形状が例示されるように、半径あるいは1辺
が15〜100μの微細な流路と吐出口を持った、きわ
めて正確につくられた構造体である。ノズルの中はイン
クによって常時充填されており、またノズルの寸法精度
はインクの吐出特性に直接関係しているので、構造体の
材料は信頼性と精密さに高い性能が要求される。
従来より、2枚の基板をはりあわせて作るインクジェッ
トノズルの製造には、 1〉接着剤をスクリーン印刷する方法、2)液状紫外線
硬化型樹脂を塗布する方法、3)プリント配線成用ドラ
イフィルムを接着剤として用いる方法、 4)低融点金属を蒸着し拡散接合する方法等が利用され
てきた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、これらの方法や材料には以下の様な欠点かあっ
た。
1)の方法は解像度や膜厚の点で精密さには限度がある
2)の方法は材料に流動性があり、たとえば紫外線硬化
であっても不必要な部位に接着剤か流入して硬化し、結
果として流路に接着剤かはみたすために流路抵抗、DI
出方向にバラツキが生じる。
3)の方法はドライフィルムの膜厚には制約かあり10
μ以下の薄い感光層のものはドライフィルムとして事実
上製造ができない。またトイフィルムのなかには、本発
明の目的を達する接着性能のものは存在しない。
4)の方法は本来金属同志の接合にのみ使用できる方法
であり、ノズルが樹脂で作られている様な場合には採用
できないという制約がある。
本発明は、このような状況の故になされたものである。
本発明の接着剤は、m雑な形状を持った部品の特定の面
に塗布しても不要な部分には流動しにくく、1〜5μの
薄膜であっても接合力が高く、インクからの影響を受け
ない性能を持ったものである。すなわち精密な接合プロ
セスからの要求と構造体としての信頼性をともに満足さ
せるインクジェットノズル製造用の接着剤である。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、アクリル樹脂、光重合性オリゴマーおよび光
開始剤を含む接着剤であって、a〉該アクリル樹脂が、
COOH基、01(基、NHCH2OR基(Rは、Hま
たは炭素数がlから4までのアルキル基を表わす)を有
し、数平均分子量が3千以上20万以下であり、ガラス
転移温度が70℃以上のアクリル樹脂であり、b)該光
重合性オリゴマーが、 イ)ノボラック型エポキシ樹脂のアクリル酸エステルま
たはメタアクリル酸エステル、口)ビスフェノール型エ
ポキシ樹脂のアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸
エステル、 ハ)芳香族または環状脂肪族アルコールのウレタンアク
リレート、 のうちの少なくともイ)のエステルおよび/または口)
のエステルと、ハ)のアクリレートとを含有するオリゴ
マーであり、 C)該光開始剤が、活性エネルギー線の作用によってラ
ジカルを放出する物質であることを特徴とするインクジ
ェットノズル製造用接着剤である。
以下、本発明について詳細に説明する。
a アクリル 2: 本発明で使用するアクリル樹脂(a)は、接着剤塗布後
の流動性をすばやく消失させる作用を呈し、作業性を向
上させるとともに5重合性物質である光重合性オリゴマ
ーの反応によって生ずる収縮を低減させ、またアクリル
樹脂中の官能基が接着性を高める。このようなアクリル
樹脂を形成するためのモノマーは、例えば以下の物質で
ある。
メチルメタアクリレート、エチルメタアクリレート、t
−ブチルメタアクリレート、ジシクロペンテニルアクリ
レート、ジシクロペンテニルメタアクリレート、トリシ
クロデカンメタアクリレート、トリシクロデカンオキシ
エチルメタアクリレート、イソボルニルアクリレート、
イソボルニルメタアクリレート、テトラヒドロフルフリ
−ルアクリレート、シクロヘキシルメタアクリレート、
ジメチルアミノエチルメタアクリレート、ベンジルアク
リレート (:001−1基を含有するモノマーとしては、アクリ
ル酸、メタアクリル酸、コハク酸のモノアクリル酸エス
テル、フタル酸のモノアクリル酸エステル等がある。
OH基を含有する千ツマ−としては、2−ヒドロキシエ
チルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタアクリレ
ート、2−ヒドロキシプロピルメタアクリレート、4−
ヒドロキシブチルアクリレート等がある。
N11C82OR基(RはHまたは炭素数が1から4ま
でのアルキル基)を含有するモノマーとしては。
N−メチロールアクリルアミド、ブトキシメチルアクリ
ルアミド等がある。
これらのモノマーを適宜重合等することによって、本発
明で使用するアクリル樹脂(a)を得ることができる。
アクリル樹脂(a)の中の前記官能基含有アクリルモノ
マーの量は、ランダム共重合、グラフト共重合といった
重合様式によらず20%以下である事が好ましい。官能
基含有アクリルモノマーの含有量が20%以上になると
、耐水性の悪化が起こる場合がある。
アクリル樹脂(a)の数平均分子量は3千以上20万以
下であり、ガラス転移温度が70℃以上のアクリル樹脂
である。分子量およびガラス転移温度がこの範囲外であ
ると塗布性が十分でなく、あるいは耐水性が十分でなく
なる。
U八 第1ゴマ一二 本発明で使用する光重合性オリゴマー(b)は、イ)ノ
ボラック型エポキシ樹脂のアクリル酸エステルまたはメ
タアクリル酸エステル、口)ビスフェノール型エポキシ
樹脂のアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸エステ
ル、 ハ)芳香族または環状脂肪族アルコールのウレタンアク
リレート、 のうちの少なくともイ)のエステルおよび/または口)
のエステルと、ハ)のアクリレートとを含むオリゴマー
である。
イ)に使用するノボラック型エポキシ樹脂としては、フ
ェノールノボラック、タレゾールノボラックのいずれの
タイプも用いることができ、縮合度10程度までの物質
であれば性能に差は見られない。最適な縮合度はとくに
ないが、2から7までのものが合成反応上容易である。
ノボラック型エポキシ樹脂の市販品の例を商品名で示せ
ば、EOCN−102(エポキシ当[L 205〜23
0)、  EO(:N−1020(エポキシ当量93〜
205)、El”PN−201(エポキシ当量180〜
205)、(以上、日本化薬社製品)・等がある。
口)に使用するビスフェノール型エポキシ樹脂としては
、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノー
ルF骨格等を有する物質を用いることができる。
ハ)に使用する環状脂肪族アルコールおよび芳香族アル
コールとしては、下記構造の物質等を用いることができ
る。
環状脂肪族アルコール 芳香族アルコール これらの2価アルコールの中で、ジシクロペンタジェン
骨格を持った物質(3) 、 (5) 、 (6)は、
本発明の目的に対し、とりわけ優れた性能を有する。
これらの2価アルコールとジイソシアナートおよびOH
基含有のアクリルモノマーと反応させることによって、
末端がアクリロイル基であるウレタンアクリレートがえ
られる。
2価アルコールをAL、ジイソシアナートをDI、OH
基含有のアクリルモノマーをMとあられしたとき、本発
明のウレタンアクリレートは模式的に下記の構造をとる
ように合成する。
M−DI−AL−DI−M     (1)−数的には
、M−DI−At、−DI−八L−D I−八L・・・
八L−DI−Mのように繰り返させる事も可能であり、
市販のウレタンアクリレートは多くこの構造をとってい
る。しかし、本発明においては、上記(1)の構造をと
りウレタン結合をもちながら架橋点間の分?Rが最小と
なるように制限することが望ましい。このような構造と
するにはMにDIを反応させてハーフウレタン化合物す
なわちM−D Iを合成し、しかるのちにALと反応さ
せればよい。
このウレタンアクリレート(ハ)に用いられるジイソシ
アナートとしては、トリレンジイソシアナート、ジフェ
ニルメタンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシ
アナート、イソフオロンジイソシアナート、リジンジイ
ソシアナート等がある。
また前記式(1)においてMで表わした、囲碁含有アク
リレートとしては、2−ヒドロキシエチルアクリレート
、2−ヒドロキシエチルメタアクリレート、2−ヒドロ
キシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメ
タアクリレート、3−クロロ2−ヒドロキシアクリレー
ト、4−ヒドロキシブチルアクリレート等がある。
且ユJu肚姐弁り一 本発明に用いる光開始剤(C)としては、前記成分にた
いする溶解性があり紫外線などの活性エネルギー線の作
用によってラジカルを発生する物質であって、暗反応し
にくい物質であればいずれでも使用できる。例えば、ベ
ンジル、ベンゾインアルキルエーテル類:ベンゾインイ
ソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、
ベンゾイン−〇−ブチルエーテル、ベンゾインエチルニ
ーデル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾフェノン類
:ベンゾフェノン、ベンゾフェノンメチルエーテル、ア
ントラキノン類:2−二チルアントラキノン、2−t−
ブチルアントラキノン、チオキサントン類:2.4−ジ
メチルチオキサントン、2−4−イソプロピルチオキサ
ントン、アセトフェノン類:2.2−ジメトキシ−2−
フェニルアセトフェノン、α、α−ジクロロー4−フェ
ノキシアセトフェノン、p−t−ブチルトリクロロアセ
トフェノン、p−t−ブチルジクロロアセトフェノン、
2,2−ジェトキシアセトフェノン、あるいはヒドロキ
シシクロへキシルフェニルケトン(イルガキュア184
、チバガイギー社製〉、ヘンシルジメチルケタール(イ
ルガキュア651、チバガイギー社製)、1−(4−イ
ソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプ
ロパン−1−オン(ダロキュア+116、MERCK社
製)、2−ヒトロキシー2−メチル−1−フェニル−プ
ロパン−1−オン(ダロキュア1173、MERCK社
製)等が用いられる。
本発明の接着剤においては、これらの必須成分の互いの
特性が相乗作用を奏し、その結果、インクジェットノズ
ル製造の用途に非常に適した接着剤となり、先に述べた
目的を達成するものである。
本発明においては、上記光開始剤に加えて増感剤として
アミンあるいはアルキルアミノ基含有物質を併用するこ
とによって、感度を増加させ、酸素阻害性を減少させる
ことができる。このような増感剤としては、エタノール
アミン、エチル−4−シメチルアミノヘンゾエート、2
−(ジメチルアミノ)エチルヘンシェード、p−ジメチ
ルアミノ安息香酸n−アミルエステル、p−ジメチルア
ミノ安息香酸イソアミルエステル、n−ブチルアミン、
トリエチルアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレー
ト、4,4.−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン
、4−ジメチルアミノアセトフェノン5N−エチルジェ
タノールアミン等がある。
本発明の接着剤に必須として含有されるアクリル樹脂(
a)、光重合性オリゴマー(b)および光開始剤(c)
の含イ■比率は、(a)  : (b) =100:8
0〜100:   250  (@ jij比率 ) 
、   ((a)   +  (b)   )   :
  (c)   =100:3〜100:10 (徂Q
t比率)が望マシイ。
また、光重合性オリゴマー(c)は、先に述べたように
、少なくともイ)のエステルおよび/または口)のエス
テルと、ハ)のアクリレートとを含むが、その比率は、
イ)と口〉をEオリゴマーと略称し、ハ)をUオリゴマ
ーと略称すると、Eオリゴマー:Uオリゴマー=70:
30〜50 : 50 (重量比率)が望ましい。Eオ
リゴマーは50%以上使用することが好ましく、一方、
Uオリゴマーは30%〜50%の範囲でその作用は最良
に発現する。
次に、本発明においては必須ではないが、用途上任意に
選択使用できる低粘度モノマー(反応性希釈剤)があり
、それらを列挙する。
I、3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1.
4−ブタンジオールジ(メタ〉アクリレート、1.6−
ヘキサンシオールジ(メタ)アクリレート、ネオベンチ
ルグリコールジ(メタ〉アクリレート、ポリエチレング
リコール400ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸
エステルネオペンチルグリコールジアクリレート、ジシ
クロペンテニルジオキシエチル(メタ)アクリレート、
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペ
ンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペン
タエリスリトールへキサアクリレート、2−ヒドロキシ
エチルアクリレート、テトラヒドロフルフリ−ルアクリ
レート、フェノキシエチルアクリレート、これらの低粘
度モノマーはEオリゴマー+Uオリゴマーの合計量 t
ooz1部に対して5〜30jljlλ部の範囲で使用
しても良い。
本発明の接着剤には、さらにその添加は任意であるが次
の物質を必要に応じて加えても良い。すなわち、暗反応
を抑制するヒドロキノン類、バラメトキシフェノール等
の安定剤、染料、顔料などの肴色剤、塗工性を調節し、
硬化物の物性を調節するシリカ、タルク、アルミナ、ク
レー、等の体質顔料、難燃化削、密着性向上のためのシ
ランカップリング剤である。
本発明の樹脂組成物を10μ以下のfi膜にて使用する
には、比較的乾燥の遅い有機溶剤に溶解して使用するの
か適当である。乾燥の遅い有機溶剤とはエチルセロソル
ブアセテート、ブチルセロソルブアセテート等のエチレ
ングリコール誘導体、メチルイソブチルケトン、トルエ
ン、キシレン、Nメチルピロリドン、プロピレンカーボ
ネート等である。またいわゆる感光性ドライフィルムの
ように乾燥した5〜100μの厚さの感光層にしても良
い。
史肛亙払」二 次に、本発明の接着剤をインクジェットノズルの製造に
使用する方法の一例を説明する。
第2図に示される吐出エネルギー発生素子2と流路壁3
とインク液室4aとを形成した基板1aと、第3図(a
) 、 (b)に示されるインク液室4b(記録液を貯
める空間)を持った活性エネルギー線透過性の基板tb
を準備する。本発明の接着剤を適当な溶媒に溶解し、溶
液状接着剤とする。例えばこの際の粘度は+00cps
程度、固形分30%程度である。基板1bの表面にこの
溶液状接着剤をロールコータ−を用いて例えば6μ程度
に塗布する。次いでこの基板1bを80℃程度にて20
分程度で乾燥し、基板1aと位置合わせし、ホットプレ
ート上で溶融圧着する。次いで、紫外線照射装置を用い
て東部から露光し接着剤を硬化させる。
以Eのようにして基板1aの流路壁と基板1bは接合さ
れ、流路はノズルとなり同時に2枚の基板は接合される
。この一連の工程において本発明の接着剤は流動性が抑
制されているので流路壁から下への垂れ込みは最小限に
おさえられる。第1図は、このような工程によって得ら
れたインクジェットノズルの一例を示す模式図である。
史且亙抜ユニ 次に、本発明の接着剤をインクジェットノズルの製造に
使用する方法の他−例を説明する。
本発明の接着剤の溶液(メチルエチルケトン溶液等〉を
作成し、厚さ25μ程度のポリエチレンテレフタレート
フィルムに乾燥後の厚さが5μ程度となるように塗布す
る。次いで、厚さ50μポリエチレンフイルムを感光層
にうくネートし、2枚のフィルムにサンドイッチされた
状態のドライフィルムをえる。これを使用方法1の基板
1bにラミネートしインク液室上の感光層はカッターで
きりとる。次に、これを基板1aと位置合わせしホット
プレート上で溶融圧着する。次いで紫外線照射装置を用
いて上部から露光し硬化させる。以上のようにして基板
1aの流路壁と基板1bは接合され、流路はノズルとな
る。この一連の工程において本発明の接着剤は流動性が
抑制されているので流路壁から下への垂れ込みは最小限
におさえられる。
〔発明の効果〕
本発明の接着剤は、インクジェットノズルの製造に用い
るために特別に調製した接着剤であり、以下のような効
果を有する。
(1)基板の精密な接合を可能とし、その結果、液滴を
真直に飛翔させることのできる良好なインクジェット記
録ヘッドを得られる。
(2)マルチノズルのインクジェット記録ヘッドを製造
が容易になる。
(3)量産性が向上する。
(4)耐久性が向、Eしシステムとしての信頼性が高ま
る。
(実施例) 以下、本発明を合成例、実施例等により更に詳しく説明
する。
倉10糺1 メチルメタアクリレートと、メタアクリル酸と、2−ヒ
ドロキシプロピルメタアクリレートとを、85:5:1
0の重囲比にてキシレン/メチルセロソルブ=5075
0の混合溶媒中で溶液共重合して、分子量Mn=約4万
1Mw=約13万、Tg =80℃の線状重合体(以下
、LP−1と称す)を得た。
色處班l クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(EOCN−10
2、日本化薬社製品、エポキシ当量205−203)を
キシレンに溶解し、テトラブチルアンモニウムクロリド
を触媒に用い、80℃にてアクリル酸を滴下しながら反
応させ、エポキシ樹脂のアクリル酸エステル(以下、E
P^−1と称す)を得た。
色底班旦 トリレンジイソシアナートのトルエン溶液に2−ヒドロ
キシエチルメタアクリレートをNCOモル数二〇H基モ
ル数=1:0.5となる量だけ滴下させながら反応させ
た。このようにしてイソシアナート裁とアクリロイル基
を持った化合物を得た。次にこの溶液に水添ビスフェノ
ールA(共栄社nII脂化学工業社製品)のトルエン溶
t&″を加え70℃にて4時間反応させ、さらにジブチ
ル錫ジラウレートを加えて3時間反応を行い、水添ビス
フェノールAのウレタンアクリレート(以下、U八−1
と称す)を得た。
及凰班工 表−1に示す各成分、組成の接着剤を調整した。
表−1 軍1図に示すような、吐出エネルギー発生素子としての
ヒーターと流路壁を持った基板1a、およびインク液室
の為の凹部を持った天板ガラス(基板1b)を準備した
。天板ガラス1bの接合面側あるいはノズル側表面など
にロールコータ−を用いて実施例1の接着剤組成物をウ
ェットで3.5μの厚さに塗布した。次に80℃のオー
ブン中で5分乾燥し、溶剤を除去した。次いで基板la
と天板ガラス1bを位置合わせして80℃に昇温し圧着
状態とし上部から紫外線を照射して接着剤を硬化させた
。用いた紫外線光源は超高圧水銀灯であり、365nm
付近におけるエネルギー強度が10 m17cm2、露
光時間は4分であった。接合後さらに365nm付近に
おけるエネルギー強度が55111W/CQI2である
高圧水銀灯を用いて6分間ボストキュアの鳥の紫外線照
射を行った。以上の様にして基板1aと天板ガラス1b
の接合が終了した。
接合された基板を、第2図および第3図にCで表した中
心線で半導体用スライシングマシンにて切断し、第1図
に示すような2つのインクジェットノズルを得た。
佳虹法只逮 実施例1の条件で30個のインクジェットノズルを作製
し、以下の信頼性試験を行った。
(1)温度サイクル試験: 10個のヘットを用い−15℃と80℃の間をlOサイ
クルに下させる。
(2)落下8I!H試験: 10個のヘッドを用い60センチの高さから落す。
(3)インク浸漬試験: 10個のヘッドをエチレングリコールと水の50 : 
50 (亀坩)混合物に80℃300時間浸漬する。
以りの試験(1)〜(3)のいずれにおいても、接合部
の剥がれや分離は生じなかった。
X五班に1 表−2に示す成分および組成により各接着剤を調製し、
実施例1と同様にしてインクジェットノズルを作成した
(なお、表−2の各成分の詳細は表−3〜表−6に示す
)。
塩蝮班に1 本発明の接着剤は使用せず、表−7に示す市販の紫外線
硬化型接着剤を用いた以外は、実施例1と同様にしてイ
ンクジェットノズルを作製した。
伝直辻り殴験 前記信頼性試験を、実施例2〜6および比較例1〜4で
得たインクジェットノズルの各々について行った。その
結果を表−8に示す。
表−2 表−3 (LP−2〜LP−5成分〉 表−4 (EPA−2 〜EPA−5 成分) 表−5(U八−2〜U八−51jSi3))表−6 (略記号等の説明) 表−6 (続き) 表 7 (比較例の組成) 表−8(信頼性試験の結果) L記に示すように、比較例のインクジェットノズルに比
較して、実施例のものは、耐温度変化、耐衝撃性、耐イ
ンク性に優れている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の接着剤を利用して製造するインクジェ
ットノズルの一例を示す斜視図、第2図はインクジェッ
ト用基板の一例を示す平面図、第3図(a) 、 (b
)は第2図に示す基板と貼り合せる基板の−・例を示す
平面図および正面図である。 la、 lb・・・基板 2・・・吐出エネルギー発生素子 3・・・流路壁 4a、4b・・・インク液室 5・・・接着剤層 6・・・吐出口 ア・・・ノズル表面

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  アクリル樹脂、光重合性オリゴマーおよび光開始剤を
    含む接着剤であって、 a)該アクリル樹脂が、COOH基、OH基、NHCH
    _2OR基(Rは、Hまたは炭素数が1から4までのア
    ルキル基を表わす)を有し、数平均分子量が3千以上2
    0万以下であり、ガラス転移温度が70℃以上のアクリ
    ル樹脂であり、 b)該光重合性オリゴマーが、 イ)ノボラック型エポキシ樹脂のアクリル酸エステルま
    たはメタアクリル酸エステル、 ロ)ビスフェノール型エポキシ樹脂のアクリル酸エステ
    ルまたはメタアクリル酸エステル、 ハ)芳香族または環状脂肪族アルコールのウレタンアク
    リレート、のうちの少なくともイ)のエステルおよび/
    またはロ)のエステルと、ハ)のアクリレートとを含む
    オリゴマーであり、 c)該光開始剤が、活性エネルギー線の作用によってラ
    ジカルを放出する物質であることを特徴とするインクジ
    ェットノズル製造用接着剤。
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