(57)【要約】【課題】エポキシ樹脂組成物中にジブチルヒドロキシトルエンを含む場合でも、ワイピングで吐出口に異物つまりが生じにくいよう、信頼性を向上させた液体吐出ヘッドを提供すること。【解決手段】液滴を吐出口より吐出させるためのエネルギー発生素子と、前記吐出口へ供給するための供給部とを備えた素子基板と、前記供給部と連通する連通口を有し、デバイスホールによって前記素子基板を支持するチッププレートと、チップ周囲を封止するチップ周囲封止材と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記チップ周囲封止材は、ジブチルヒドロキシトルエンの量がエポキシ樹脂および酸無水物硬化剤の合計量１００質量部に対して、０〜０．１質量部未満であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出口より吐出させるためのエネルギー発生素子と、前記吐出口へ供給するための供給部とを備えた素子基板と、前記供給部と連通する連通口を有し、デバイスホールによって前記素子基板を支持するチッププレートと、チップ周囲を封止するチップ周囲封止材と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、
前記チップ周囲封止材は、ジブチルヒドロキシトルエンの量がエポキシ樹脂および酸無水物硬化剤の合計量１００質量部に対して、０〜０．１質量部未満であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記チップ周囲封止材は、エポキシ樹脂と液状酸無水物を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記液滴は、顔料インクであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出口からインク等の液体を吐出するための液体吐出ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録ヘッドに代表される液体吐出ヘッドによる記録方式は、インク等の液体に熱エネルギーや振動エネルギーを与え、インクを微小な液滴として吐出口より吐出し、被記録媒体上に画像を形成するものである。このようなインクジェットヘッドを製造する方法としては、特許文献１の方法がある。
【０００３】
この種の液体吐出ヘッドの製造方法としては、まずシリコン基板上に吐出エネルギー発生素子と、吐出エネルギー発生素子に電力を供給するための配線導体を設ける。そして、その配線導体に保護膜をもうけた後、インク流路及びインク吐出口をレジストによりパターニングする。次に、シリコン基板の裏面側から吐出エネルギー発生素子部へインクを供給するための貫通孔（インク供給口）をシリコン基板にあける。
【０００４】
そして、この記録素子基板をアルミナ等の支持プレートに張り付け、記録素子基板と電気配線部材とを電気的に接合する。
【０００５】
次に、記録素子基板の周囲にチップ周囲封止材を塗布する。その上から電気接続部を封止するＩＬＢ（ｉｎｎｅｒ  ｌｅａｄ  ｂｏｎｄｉｎｇ）封止材の塗布を行い、硬化させる。
【０００６】
ここで用いられるチップ周囲封止材は、インクに接するため、耐インク性の観点からエポキシ樹脂組成物を用いられることが多い。エポキシ樹脂組成物は、主剤のエポキシ樹脂と硬化剤、その他成分として、硬化促進剤、充填剤、密着向上剤、酸化防止剤などが配合される（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１３２１０２号公報
【特許文献２】特開２０１５−２０９５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、特許文献２では、酸化防止剤として、ジブチルヒドロキシトルエン（以下ＢＨＴ）を含み、その量は、エポキシ樹脂および酸無水物硬化剤の合計量１００質量部に対して、通常、０．１〜５．０質量部、好ましくは０．３〜２．０質量部の範囲である。この範囲のＢＨＴを含む、エポキシ樹脂、酸無水物硬化剤、充填材の組成物をチップ周囲封止材として用いた。
【０００９】
このチップ周囲封止材を用いたインクジェットヘッドを、プリンターに装着し、インクを吐出させ、一定周期毎にインク吐出面に付着したインクをワイパーでワイピングさせると、吐出面にある吐出口に異物がつまり、印字ができない状態となった。
【００１０】
また、酸無水物硬化剤の中には、酸無水物硬化剤製造上にＢＨＴを含むものもあり、ＢＨＴが酸無水物硬化剤中に含有しているものもある。そのような意図的にＢＨＴを添加していない酸無水物硬化剤をエポキシ樹脂の硬化剤として用い、インクジェットヘッドのチップ周囲封止材に用いた。そのインクジェットヘッドを、プリンターに装着し、インクを吐出させ、一定周期毎にインク吐出面に付着したインクをワイパーでワイピングさせると、同様に、吐出面にある吐出口に異物がつまり、印字ができない状態となった。
【００１１】
本発明の目的は、エポキシ樹脂組成物中にジブチルヒドロキシトルエンを含む場合でも、ワイピングで吐出口に異物つまりが生じにくいよう、信頼性を向上させた液体吐出ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明に係る液体吐出ヘッドは、
液滴を吐出口より吐出させるためのエネルギー発生素子と、前記吐出口へ供給するための供給部とを備えた素子基板と、前記供給部と連通する連通口を有し、デバイスホールによって前記素子基板を支持するチッププレートと、チップ周囲を封止するチップ周囲封止材と、を備える液体吐出ヘッドにおいて、前記チップ周囲封止材は、ジブチルヒドロキシトルエンの量がエポキシ樹脂および酸無水物硬化剤の合計量１００質量部に対して、０〜０．１質量部未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る液体吐出ヘッドによれば、エポキシ樹脂組成物中にジブチルヒドロキシトルエンを含む場合でも、ワイピングで吐出口に異物つまりが生じにくいようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の実施形態に係るインクジェットヘッドの形態を示す斜視図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ’断面における基板長手方向端部の断面拡大図である。
【図３】本実施形態の実施形態に係るインクジェットヘッドにおける製造方法を説明するための上面図である。
【図４】比較例のワイピングによる印字不良が発生する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
封止材により電極部を保護する液体吐出ヘッドの一例として、インクジェットヘッドに本実施形態の封止材を用いて電極部を封止する実施形態を説明する。
【００１７】
以降、特に断りがない限り、塗布時、硬化前のもの、組成物を表すもの封止材とし、接合部材としてインクジェットヘッドの一部に組み込まれたもの、硬化後のものを封止部材と呼ぶ。
【００１８】
図１に示したインクジェットヘッドＨ１０００は、吐出素子基板Ｈ１１００を有している。図２は、図１のＢ−Ｂ’断面における基板長手方向端部の断面拡大図である。
【００１９】
吐出素子基板Ｈ１１００は、その表面に吐出口（不図示）と、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子（不図示）と、それらを駆動するための電子回路素子（不図示）とが形成されている。
【００２０】
吐出素子基板Ｈ１１００の表面に設けられている駆動電極Ｈ１１０２は、吐出素子基板Ｈ１１００に対して電気制御信号と駆動信号を供給する配線部材Ｈ１３００が有する接続電極Ｈ１３０２と電気的に接続されている。吐出素子基板Ｈ１１００は、エネルギー発生素子へと連なる流路にインクを供給するインク供給口を有する。吐出素子基板Ｈ１１００は支持部材Ｈ１２００と、に第１の接着部材Ｈ１４０１により固定されている。
【００２１】
また、配線基板Ｈ１３００は第２の接着部材Ｈ１３０１により支持部材Ｈ１２００に固定接合されている。駆動電極Ｈ１１０２及び接続電極Ｈ１３０２の接続部は、第１の封止部材Ｈ１５００及び第２の封止部材Ｈ１５０１に被覆され、インクから保護されている。このとき、第２の封止部材Ｈ１５０１に、例えば本実施形態の一例のインクジェットヘッド用封止材を用いることができる。
【００２２】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のインクジェットヘッドにおいて、封止部材により電極部を被覆する工程を含む製造方法の一例を説明する為の模式的上面図であり、以下に説明する。
【００２３】
図３（ａ）は、支持部材Ｈ１２００に、吐出素子基板Ｈ１１００と配線基板Ｈ１３００が接着剤（不図示）により貼りつけられ、接続電極Ｈ１３０２と駆動電極Ｈ１１０２（不図示）が接続された状態である。図３（ｂ）は、第２の封止部材１５０１を塗布した状態である。接続電極Ｈ１３０２がない側の二辺に塗布をする。これは、接続電極Ｈ１３０２がある側に塗布すると、空気が閉じ込められてしまい、泡だまりによって、接続電極を封止することができないためである。図３（ｃ）は、封止部材１５０１が接続電極Ｈ１３０２のある側に封止材の流動性によって流れ込んだ状態を示したものである。その後、第１の封止材を塗布し、１５０℃３時間熱硬化を行った。
【００２４】
次に、本実施形態におけるインクジェットヘッドに用いる封止材について説明する。
【００２５】
本実施形態におけるインクジェットヘッドに用いる封止材の一例は、少なくとも、エポキシ樹脂、硬化剤を含んでいる。エポキシ樹脂としては、脂環式エポキシ樹脂、芳香族エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂などを用いることができる。
【００２６】
脂環式エポキシ樹脂としては、以下のものが挙げられる。少なくとも１個の脂環式環を有する多価アルコールのポリグリシジルエーテルまたはシクロヘキセン、シクロペンテン環含有化合物を酸化剤でエポキシ化することによって得られるシクロヘキセンオキサイド構造含有化合物または、シクロペンテンオキサイド構造含有化合物である。または、ビニルシクロヘキサン構造を有する化合物を酸化剤でエポキシ化することによって得られるビニルシクロヘキサンオキサイド構造含有化合物が挙げられる。
【００２７】
例えば、水素添加ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、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シルカルボキシレート、３，４−エポキシ−１−メチルシクロヘキシル−３，４−エポキシ−１−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、６−メチル−３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−６−メチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、３，４−エポキシ−３−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−３−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、３，４−エポキシ−５−メチルシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−５−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル−５，５−スピロ−３，４−エポキシ）シクロヘキサン−メタジオキサン、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、４−ビニルエポキシシクロヘキサン、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、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルカルボキシレート、メチレンビス（３，４−エポキシシクロヘキサン）、ジシクロペンタジエンジエポキサイド、エチレングリコールジ（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）エーテル、エチレンビス（３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート）、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−２−エチルヘキシル等である。
【００２８】
芳香族エポキシ樹脂の具体例としては、以下のものが挙げられる。少なくとも１個の芳香族環を有する多価フェノール、またはそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル、または、ナフタレン環を含むもの、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、またこれらに更にアルキレンオキサイドを付加させた化合物のグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラックジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦノボラックジグリシジルエーテル等である。
【００２９】
脂肪族エポキシ樹脂の具体例としては、以下のものが挙げられる。脂肪族多価アルコールまたはそのアルキレンオキサイド付加物のポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖多塩基酸のポリグリシジルエステル、脂肪族長鎖不飽和炭化水素を酸化剤で酸化することによって得られるエポキシ含有化合物、グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートのホモポリマー、グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートのコポリマー等が挙げられる。
【００３０】
代表的な化合物として、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンのトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのトリグリシジルエーテル、ソルビトールのテトラグリシジルエーテル、ジペンタエルスリトールのヘキサグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールのジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールのジグリシジルエーテルなどの多価アルコールのグリシジルエーテル、また、プロピレングリコール，グリセリン等の脂肪族多価アルコールに１種または２種以上のアルキレンオキサイドを付加することによって得られるポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖二塩基酸のジグリシジルエステルである。
【００３１】
さらに、脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテルやフェノール、クレゾール、ブチルフェノール、またこれらにアルキレンオキサイドを付加することによって得られるポリエーテルアルコールのモノグリシジルエーテル、高級脂肪酸のグリシジルエステル、エポキシ化大豆油、エポキシステアリン酸オクチル、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシ化アマニ油等が挙げられる。
【００３２】
また、アクリル樹脂、スチレン樹脂、これらの変性体などを用いても良いが、分子内にエポキシ基をもつものは、耐薬品性に優れるため、特に好ましい。
【００３３】
酸無水物硬化剤としては次に述べるものが好ましい。脂肪族酸無水物としてはドデセニル無水コハク酸（ＤＤＳＡ）、ポリアジピン酸無水物（ＰＡＤＡ）、ポリアゼライン酸無水物（ＰＡＰＡ）、ポリセバシン酸無水物（ＰＳＰＡ）、ポリ（エチルオクタデカンニ酸）無水物（ＳＢ−２０ＡＨ）、ポリ（フェニルヘキサデカンニ酸）無水物（ＳＴ−２ＰＡＨ）、脂環式酸無水物としてはメチルテトラヒドロ無水フタル酸（Ｍｅ−ＴＨＰＡ）、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（Ｍｅ−ＨＨＰＡ）、無水メチルハイミック酸（ＭＨＡＣ）、ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、テトラヒドロ無水フタル酸（ＴＨＰＡ）、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸（ＴＡＴＨＰＡ）、メチルシクロヘキセンカルボン酸（ＭＣＴＣ）、芳香族酸無水物としては無水フタル酸（ＰＡ）、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物（ＢＴＤＡ）、エチレングリコールビストリメリテート（ＴＭＥＧ）、ハロゲン系酸無水物としては無水ヘット酸（ＨＥＴ）、テトラブロモ無水フタル酸（ＴＢＰＡ）。以上に含まれなくともエポキシ樹脂の酸無水物硬化材として使用されているものであればいずれでも使用可能である。
【００３４】
また、本実施形態の封止材には必要に応じて、充填剤や表面調整剤、消泡剤、難燃剤など様々な添加剤を用いることができる。
【００３５】
本実施形態では、チップ周囲封止材におけるジブチルヒドロキシトルエンの量がエポキシ樹脂および酸無水物硬化剤の合計量１００質量部に対して、０〜０．１質量部未満であることが必要である。この量を超えると、次の現象が発生すると推定している。図４を参照して説明する。
【００３６】
（ａ）１５０℃のオーブンでチップ周囲封材を熱硬化する際に、封止材中のＢＨＴが昇華し、吐出口近傍に付着する。
【００３７】
（ｂ）インクが充填され、吐出口、流路にインクが満たされる。顔料分子は、周囲に分散樹脂が分散し、インク中に分散している。また、顔料分子のいない分散樹脂単独のものも存在する。
【００３８】
（ｃ）吐出口は開放系であるため、インクの水分は吐出口から蒸発し、吐出口はインクの溶剤成分がリッチとなる。顔料は溶剤リッチ環境では、安定しにくいので、吐出口近傍からは後退する。吐出口近傍の溶剤リッチ環境は、顔料がいないフリーな分散樹脂のみが残る。
【００３９】
（ｄ）一定タイミングではいるワイパーにより吐出口面に吸着していたＢＨＴが吐出口に入れられる。ＢＨＴがインクに溶けることにより、分散樹脂が溶解しにくくなり、吐出口近傍に分散樹脂が析出し始める。
【００４０】
（ｅ）ワイピングの繰り返し、水分の蒸発が進み、吐出口は、分散樹脂で埋まり、印字ができなくなる。
【００４１】
本現象を生じさせないようにするには、チップ周囲封止材のジブチルヒドロキシトルエンの量がエポキシ樹脂および酸無水物硬化剤の合計量１００質量部に対して、０〜０．１質量部未満であることが必要である。
【００４２】
以下、実施例、及び比較例により本実施形態を詳細に説明するが、本実施形態はこれらの実施例に限定されるものではない。以下において、「部」は「重量部」を意味する。まず、本実施形態のインクジェットヘッド用封止材の実施例として表１に示したように封止材を調合した。
【００４３】
【表１】
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表１に記載の封止材を用いて、インクジェットヘッドを作製した。そのヘッドを以下のような試験により、ワイピングによる異物の発生有無を評価した。
【００４４】
《ワイピングによる印字》
インク流路にインクを充填し、インク吐出面のワイピングのみを１００００回実施した。
○：１００００回でも異物発生無、印字良好
△：１０００回〜１００００回までに異物発生し、印字不良
×：１０００回までに異物発生し、印字不良
《ＧＣ−ＭＳによるＢＨＴ検出量》
封止材を１５０℃で３０分間加熱し、発生したガスをＧＣ−ＭＳで分析した。ＢＨＴが検出されたものは、ピーク面積を求め、全体のガス量の面積から、ＢＨＴガスの割合を求めた。更に、１５０℃３０分加熱後の封止材の重量減少率を求め、封止材のガス化する割合とした。封止材全体からガス化する割合と、ガス全体からのＢＨＴガスの割合を鑑み、全体に対するＢＨＴの割合を求めた。
【００４５】
【表２】
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＜結果＞
実施例１〜８はＢＨＴ添加無、またＧＣ−ＭＳでもＢＨＴが検出なしであることから、酸無水物硬化剤にもＢＨＴが含まないため、ワイピングによる印字不良は生じなかった。実施例９〜１２は、ＢＨＴを添加したが、全体の０．０９質量部と少量であったため、ワイピングによる印字不良は生じなかった。比較例１、２はＢＨＴを添加していないが、酸無水物硬化剤に元々含まれており、ＧＣ−ＭＳでも検出された。そのため、ワイピングによる印字不良は発生した。比較例３〜６は、ＢＨＴを０．１質量部以上添加した為、ワイピングによる印字不良は発生した。
【符号の説明】
【００４６】
Ｈ１０００  記録ヘッド、Ｈ１１００  吐出素子基板、Ｈ１１０２  駆動電極、
Ｈ１２００  支持部材、Ｈ１３００  配線部材、Ｈ１３０２  接続電極、
Ｈ１３０１  接着剤、Ｈ１４０１  接着剤、Ｈ１５００  第１の封止材、
Ｈ１５０１  第２の封止材、Ｈ１６００  流路、Ｈ１７００  吐出口、
Ｂ１０００  ＢＨＴ、Ｐ１０００  顔料分子、Ｐ１１００  分散樹脂、
Ｗ１０００  ワイパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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