(57)【要約】【課題】  長い時間休止することなく連続してインクジェット吐出を継続することが可能となるインクジェットヘッドを作製するためのインクジェットヘッド用接着剤を提供する。【解決手段】  本発明のインクジェットヘッド用接着剤は、熱硬化型のエポキシ系接着剤、もしくは、紫外線と熱の両方による硬化が必要な紫外線および熱硬化型エポキシ系接着剤と、当該接着剤の硬化開始あるいは硬化促進剤と、当該接着剤の溶媒より構成されるエポキシ系有機接着剤主剤と、フレーク状添加物とで構成される接着剤において、前記フレーク状添加物の厚さ方向と垂直な方向の該フレーク状添加物の最大長さが４０μｍ以下で、且つ、該厚さが３μｍ以上で１５μｍ以下であることを特徴とすることにより上述の課題を解決する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化型のエポキシ系接着剤、もしくは、紫外線と熱の両方による硬化が必要な紫外線および熱硬化型エポキシ系接着剤と、当該接着剤の硬化開始あるいは硬化促進剤と、当該接着剤の溶媒より構成されるエポキシ系有機接着剤主剤と、フレーク状添加物とで構成される接着剤において、前記フレーク状添加物の厚さ方向と垂直な方向の該フレーク状添加物の最大長さが４０μｍ以下で、且つ、該厚さが３μｍ以上で１５μｍ以下であることを特徴とするインクジェットヘッド用接着剤。
【請求項２】
前記フレーク状添加物の熱伝導係数が２５W／ｍ・Kであることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド用接着剤。
【請求項３】
前記フレーク状添加物がカーボンフィルムであることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド用接着剤。
【請求項４】
前記カーボンフィルムが、ポリカルボジイミド樹脂由来のカーボンフィルムであることを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド用接着剤。
【請求項５】
インクジェット吐出素子と、当該素子を担持する担持体もしくは担持構造物とで構成されるインクジェットヘッドにおいて、請求項１から４のいずれか１項に記載の接着剤を用いることを特徴とするインクジェットヘッドの接着構造。
【請求項６】
前記接着構造において、前記インクジェット吐出素子と前記担持体の間を直接的に前記フレーク状添加物が接触していることを特徴とする請求項５記載のインクジェットヘッドの接着構造。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のフレーク状添加物の製造方法であって、ポリカルボジイミド樹脂を押出し成形により所定の厚さのフィルムとして押出し、非酸化雰囲気で焼成して、カーボンフィルムとして構成した後の粉砕、分級して、フレーク状添加物として採取することを特徴とするフレーク状添加物の製造工法。
【請求項８】
請求項５または６に項記載の接着構造の製造工法であって、前記担持体もしくは、前記インクジェット吐出素子の接着面形成面に、金属マスクにより、請求項１から４のいずれか１項記載の接着剤を配置した後に、前記添加物の厚さにまで接着厚さをプレス押し付けにより形成した後に、熱硬化、あるいは、紫外線硬化と熱硬化の両方の硬化を行って接着接合を行うことを特徴とするインクジェットヘッドの接着構造の製造工法。
【請求項９】
請求項５または６に記載の接着構造の製造工法であって、前記担持体もしくは、前記インクジェット吐出素子の接着面形成面に、金属マスクにより、請求項１から４のいずれか１項項記載の接着剤の(1)主剤のみを配置し、紫外線照射により仮硬化を行った後に、前記(2)フレーク状添加物をフレーク状添加物配置マスクにより配置した後に、前記添加物の厚さにまで接着厚さをプレス押し付けにより形成した後に、熱硬化、あるいは、紫外線硬化と熱硬化の両方の硬化を行って接着接合を行うことを特徴とするインクジェットヘッドの接着構造の製造工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドの接着構造、およびその接着剤、その接着方法並びにその接着剤に用いられるフレーク状添加物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に接着剤は部材と別部材とをある一定の強度以上の強さで接合する為に用いられる。インクジェットプリンターの熱発泡素子（以後HBと称す）とこのHBの担持体との接合は、単位面積当たりの接合強度は低くて良く、むしろ担持体との熱の伝導を良好にすることが必要とされる。
【０００３】
その理由は熱発泡素子（Bubble Jet（登録商標）型）Ink Jetは、熱エネルギーを液体の発泡エネルギーに変換して液滴を飛翔させるものである。
【０００４】
よって基本的に最小単位を有する蒸気機関と考えれば、その熱効率は５０％を越える事はないと推測される。従って、内部に熱が蓄積されることは自明である。
【０００５】
しかしながらInk Jetにおいて、Inkの温度は１気圧の元では１００℃を越える事は許されず、この温度になれば必然的にInkが沸騰して、InkJetの機能を果たせなくなることとなる。そのため、接合強度よりも熱の伝達を主と考える必然性がここにある。そこで、InkJet発熱素子（HB）を厚いSiやその他の構造物で作成すれば良いと考えられるが、１個のInkJet発泡素子は、その大きさがせいぜい２０μm〜４０μm角の大きさになって来ている。
【０００６】
また、その回路は半導体製造工程を用いて製造される為に、その基板はSiボードであり、いささか高価である。よってその厚さは一般的な半導体用ウェハーの大きさや厚さの寸法であるところの６インチや８インチの0.625mm厚さのSi基板を用いるのが最も一般的で品質が安定しており、価格もその種のものの中では安価である。このような面からHBの厚さは0.625mmである。従ってこのHBにインクを供給したり、このHBをプリンターヘッドの保持するために何らかの保持体（担時体）と接着接合せざるを得ない。
【０００７】
この接合にあたって重要になるものが、熱をいかに良好に伝えるかである。一般的に接着剤としては有機物が用いられるが、この有機物の熱伝導は0.15〜0.35w/m・kである。
【０００８】
一方、この担持体は、金属やアルミナなどの熱伝導率が１０w/m・kを越えるものを用いるのが望ましい。好ましくは、２０w/m・k以上のものが好ましい。それは、HBのSiが熱伝導が１４０w/m・kと高い為に、HBのInkjet発熱が約0.01秒程度でHBの裏側の接着面に到達するからである。
【０００９】
そこで、従来の技術として、接着剤に金属やセラッミックスなどの添加物を添加して熱伝導を上げるという方法が取られてきた。例えば、特登録2685399号公報 、特開2001−168246号公報、特開2002−348542号公報などのように熱伝導の高いアルミナやNiや銀などの粉末やALN,SiCの粉末を入れる事が一般的に行われてきた。しかしながら、金属は、Niなどの比較的安価な金属は、インクと接触する事で溶解し、HBの断線を加速する事が知られている。銀も同様な作用がある。銅も同様である。その理由はインクの中には様々な溶媒や薬品が添加されており、そのPHは３〜１２程度と大きくばらついている。さらに別な理由としては金属キレートとして、溶出する場合も有り得る。したがって、金属添加物として用いられるものは、金、白金しかなく、このようなものを用いる接着剤は当然ながら高価で、使用する事は不可能である。そこで、アルミナ、AlN、SiCなどの粒子を添加すれば良いと言う事になるが、これらの粉末粒子を添加しても実際的には大きな効果を得る事ができない。一般的な接着の場合などには効果があるがインクのHBとその担持体との接着の場合はそのようにはならない。InkJetのように大量の発熱を伴い、且つ、この熱を高速に外部に放出する用途には向いていないものである。それは以下のような理由によるものである。
【特許文献１】特登録2685399号公報
【特許文献２】特開2001−168246号公報
【特許文献３】特開2002−348542号公報
【特許文献４】特開2001−139833号公報
【特許文献５】特開2002−009123号公報
【特許文献６】特開2002−038033号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
熱の良伝導体の粉末粒子を有機樹脂の中に混合すると、表面エネルギーの大きな金属やセラミックスや酸化物などの表面を表面エネルギーの小さい有機樹脂が包み込むようになる。つまり、表面エネルギーを下げるように自然界では現象が発生するので有機物の海に添加物が浮いているような構造となり、図１のような概略断面図となる。さらに、接着部分の接着強度や若干の柔軟性を持たせるために、体積％で30〜65％程度の有機物の存在比率としている。この構造を熱伝導のマトリックス的構造として考えると図２のような概略断面構造となる。
【００１１】
ここで、熱伝導率の逆数これを熱抵抗とすれば、全体の熱抵抗をＲａとし、有機物接着剤部分の１個のマトリックスの熱抵抗をＲｙとし、添加物の熱抵抗をＲｔとした場合、さらに図３のように書き換えられる。
【００１２】
有機物はその値は添加物の100〜1000倍である。この図より導かれる熱抵抗Ｒａを数式により、書き示すと以下のようになる。
【００１３】
１／（Ｒａ）＝３／（３Ｒｙ＋２Ｒｔ）＋２／（２Ｒｙ＋３Ｒｔ）    式−１
有機物はその値は添加物の１00〜1000倍である。そこで、代表的な数値として
Ｒｙ＝２００Ｒｔ  として代入すると式−１は下記のようになる。
【００１４】
１／（Ｒａ）＝３／（３Ｒｙ＋２Ｒｔ）＋２／（２Ｒｙ＋３Ｒｔ）
＝３／（６００Ｒｔ＋２Ｒｔ）＋２／（４００Ｒｔ＋３Ｒｔ）
≒３／６００Ｒｔ＋２／４００Ｒｔ
＝１／１００Ｒｔ      式−２
ゆえに、
Ｒａ＝１００Ｒｔ      式−３
という概算熱抵抗が全体の単位断面積あたりの数値である。
【００１５】
従って、問題点は、添加物を体積で５０％程度（図２では５２体積％）添加しても熱伝導度は１％くらいしか上昇しないこととなる。（熱抵抗は添加物の約２00倍高いとして。）よって、熱伝導度１００Ｗ／ｍ・Ｋの添加物を５０％加えても、１Ｗ／ｍ・Ｋしか熱伝導度は上昇しないということである。
【００１６】
そこで、同じ添加量でも、図４のような部分的に添加物５０が整列した場合の添加物５０配置の構造とした場合のマトリックス構造概略図は図５のようになる。
【００１７】
この構造の熱抵抗Ｒｂをこの図からＲｔとＲｙの式で数値化すると、
１／（Ｒｂ）＝２／（５Ｒｔ）＋２／（５Ｒｙ）＋１（３Ｒｔ＋２Ｒｙ）
式−４
となる。そこで、前述のように、Ｒｙ＝２００Ｒｔとして式―４を簡略化すると以下のようになる。
【００１８】
１／（Ｒｂ）＝２／（５Ｒｔ）＋２／（５Ｒｙ）＋１／（３Ｒｔ＋２Ｒｙ）
＝２／５Ｒｔ＋２／１０００Ｒｔ＋１／（６０２Ｒｔ）
≒４０２．５／１０００Ｒｔ
≒２／５Ｒｔ      式−５
ゆえに、
Ｒｂ＝２．５Ｒｔ            式−６
が成立する。このことは、全体の熱抵抗Rbが添加物５０の熱抵抗の２．５倍（３倍弱）にしかならないことを意味している。
【００１９】
熱伝導度は、この式から言えることは、図１（図２）の場合の約４０倍程度ということを意味している。つまり同じ、添加物の添加率であっても、その配置により、熱伝導が全く異なるということである。
【００２０】
よって以上のように熱伝導の高い（熱抵抗の低い）添加物が接合面の中で有機物を中間にはさまずに、ほんのわずかでも橋渡しをすれば熱の伝導はスムーズに進む事になる。このような橋渡しをした構造が本発明の特徴である。このような問題をこのような原理に基づいてかどうか、もしくは、経験からかは定かではないが、わずかではあるが解決しようとしたと思われる事例がある。それは、添加物としてカーボン繊維やカーボンナノチューブを添加した事例である。例えば、特開2001−139833号公報、特開2002−009123号公報、2002−038033号公報に記載されている。
【００２１】
しかしながら、カーボン繊維やカーボンナノチューブは、その形状が円柱状をしており、この為に界面に有機物の接着剤が入り込む構造となってしまう。つまり、添加物同志の接触は点接触であり、さらに、接着剤部と被接着剤部の界面における添加物との接触も点接触で行っているので、これは接着剤内部での熱伝導を僅かに上げることで対応しかしておらず、大きな熱伝導を得ることはできていない。また、このような上記の従来技術により紹介されている構造では、そのカーボン繊維の大きさが２０μmより大きく、このために本例のようなInkjetの接着は不向きである。さらに、長さも２００μｍ以上と長く、詳しく後述するが繊維の長さも長過ぎるという問題がるために、本例のような精緻な接着に用いられるものではない。また、カーボンナノチューブはその名前が示すように、その直径がナノメーターオーダーでありその直径の大きさが小さ過ぎるのと、その価格が高価であるという問題点がある。
【００２２】
一方、インクジェットのHBとその担持体との接着剤の厚さは、極力薄い事が望ましい。その理由は、Inkjetヘッドはプリントする紙面に対して平行になる事が好ましく、Inkjetを担持する部分を平行にしても接着剤の厚さが厚いと接合時に傾く場合が発生したりする為に、極力薄いことが望まれる。しかしそれ以上に重要なのは、Inkjetヘッドは各部品（例えば封止剤注入、硬化など、信号電極通称タブの熱接着）などの接合組立のために複数回熱処理工程を通過する。この為に、各工程の工数削減、設備費低減のために接着工程の時間を短縮する必要がある。この接着は接着剤から水やその他の有機物副産物が出るというような縮合結合ではなく、未硬化の液体が硬化接着するというエポキシ剤特有の紫外線や熱硬化を用いる事が望ましいので、必然的に接着剤の厚さは、１５μm以下が必要となる。またその理由の一つとして接着には、仮接着（仮止め）と本接着の２工程が必要である。
【００２３】
仮止めには、工程処理を行いやすい紫外線硬化を用いる。300〜350mm以下の紫外線を２０秒間程度照射し、次にHBと担持体とを位置合わせして仮接着する。次にこの仮接着したものを接着時に位置ずれを発生しないように固定治具で押さえた状態で、100〜170℃の熱硬化工程２０分程度を通過させる。これにより、硬化が完了し接着が終了する。このために、接着剤が厚いとこの紫外線が接着剤の内部までに到達せずに硬化が良好に進まなかったり、硬化に長時間を必要としたりする。このために、１５μm以下の厚さが必要となるのである。このような薄い接着属の中に前記のような熱の伝導橋渡し構造を形成するのはかなり困難である。
【００２４】
さらに、大きな問題点は、インクジェット特有の問題点が、種類の異なるインクを供給しながら、且つ、ＨＢと担持体との間の接着部分で、分離する接着構造にする必要があるということである。その構造を図６に示す。その分離間隔は約３００μｍ以下程度である。この僅かな接着による分離部分を介して、シアン、イエロー、マゼンダ、ブラックなどのＰＨや添加薬品の異なるインクが遮断されている必要がある。このような煩雑な問題点を考慮しながら解決策を見出さねばならない状況である。しかし、本発明者等は鋭意検討した結果、安価に且つ、効率よくこれらの接着構造を形成する手法を見出しました。その手法、およびこれらの構造について以下に詳述する。
【００２５】
まず、こうした問題を解決するための必要事項を列挙する。
【００２６】
(1)厚さ１５μm以下の接着層に、熱の橋渡し構造を形成すること。
【００２７】
(2)Ph3〜Ph１２程度のインクに侵蝕されずに、微量不純物を溶出しない添加物を熱の橋渡し構造の実現に適した形にすること。また、各種のインク成分と伴に、キレート構造となりインクジェットヒーターボード部分を犯さないこと。
【００２８】
(3)上記の添加物が熱伝導率が２０w/m・k以上であることを実現すること。
【００２９】
(4)上記の添加物が安価（銀未満の価格でNiやアルミナ粉末程度）であること。
【００３０】
(5)上記の添加物を用いて、熱伝導の良好な接着接合構造を実現し且つ、Inkjet Headの実用対して問題を発生させないこと。（インク各色流路間の分離幅３00μm程度を実現すること。これにより、混色を防止すること。）
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記の課題を解決する本発明のインクジェットヘッド用接着剤は、熱硬化型のエポキシ系接着剤、もしくは、紫外線と熱の両方による硬化が必要な紫外線および熱硬化型エポキシ系接着剤と、当該接着剤の硬化開始あるいは硬化促進剤と、当該接着剤の溶媒より構成されるエポキシ系有機接着剤主剤と、フレーク状添加物とで構成される接着剤において、前記フレーク状添加物の厚さ方向と垂直な方向の該フレーク状添加物の最大長さが４０μｍ以下で、且つ、該厚さが３μｍ以上で１５μｍ以下であることを特徴とする。
より詳細には、上述の(1)〜(5)の必要事項を満たすための手段について以下に順不同で説明する。
【００３２】
まず、(2)及び(3)の必要事項を満たすためには、PH３〜PH１２のインク腐蝕しないアルミナやSiC、AlNや炭素（C）などを用いることが可能である。金属では、白金や金を用いることができるが、高価であるので用いられない。銀はわずかではあるが溶出し、これがHBを断線させる場合がある。そこで、本発明者は、厚さがほぼ一定の且つ、シート状のカーボン箔フィルムを用いることとした。
【００３３】
(4)の必要事項を満たすためには、カーボン箔フィルムはグラファイトではなく、比較的製造焼成温度が低く、且つ、押出し成形が可能で比較的に安価なポリカルボジイミド樹脂を用いた。このポリカルボジイミド樹脂の厚さ12μｍのシートフィルムを1600〜1800℃にて焼成し、10μｍ程度のガラス状カーボンフィルムを得る方法を採用することとした。このガラス状カーボンは、強酸、強アルカリに耐え、且つ、熱伝導度は８５Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、密度は1800〜2000ｋｇ／ｍ３のものである。
【００３４】
材料が有機物であるので、その価格は銀の価格以下で、Ｎｉの燐片状粉末と同等もしくはそれ以下である。
【００３５】
(1)の必要事項を満たすためには、これらの形状の厚さを１０μm以下で、角柱もしくは平板柱状態にせねばならない。円柱もしくは楕円柱や粉末（球、楕円球）にしてはいけない。また接着剤と良好に混合させるためには、あまり大きくなってはいけない。特にインク各色流路間の分離３００μm程度を実現するためには、最高長さは３０μm以下が望ましい。
【００３６】
そこで、上記のように、厚さが１０μｍで最高長さを４０μｍ、好ましくは３０μｍ以下にして、且つ、ほぼ、均一な平板状のガラス状カーボン添加物５０を得る必要がある。焼成されたガラス状カーボンフィルムは厚さはほぼ１０μｍ均一であるが、横幅は４００μｍ〜３ｃｍ程度までばらばらである。そこで、これを、簡単なクラッシャー粉砕機にかけて粉砕し、さらに、分級することで対応した。その分級方式は空気中での沈降分級である。横から一定のエアーを流しながら、少しずつ粉砕された当該カーボンフィルムを投入すると、その大きさ、形状により飛翔距離が異なることで、分級することが可能となる。この方法を用いて、厚さが１０μｍで、最大幅が４０μｍ、最小幅が２０μｍのほぼ直方体形状のガラス状添加物を得た。
【００３７】
(5)の必要事項を満たすためには以下のように行った。このインク流路間の分離について図６から図９を用いて詳しく説明する。図６はインクジェットヘッドの簡単な構造概略図である。実際のインクジェットヘッドはインクジェット吐出素子１とその担持体４（およびインクタンク５）とが接合された一体構造となっているが、図６では説明のために分離している。インクジェット吐出素子（ＨＢ）１にはインクジェットが飛び出す吐出部分２が各色に一列配置されている。図６の場合は３色である。この吐出部分２へは図６中のインク供給口６（イエロー６Ｙ、マゼンダ６Ｍ、シアン６Ｃ）からインクが供給されて来るためにインクジェット吐出素子１の内部は、図７に示すように内部にインク流路３が構成されている。各色のインクの流路の分離は、インクジェット吐出素子１と担持体４が接着接合される時に、分離部分８で分離される。その分離部分８の幅は図８中のＷ１で示した。この幅はインクジェットヘッドを経済効率的に且つ着弾でのインク位置のずれを防止するなどのために約１５０〜約３００μｍ以下が一般的である。このような、狭い分離幅であっても良好に分離接着しなければならないが、さらに問題を困難にしている点がある。それは、接着剤７がインク流路６の内部へあまり垂れ込まないようにして、転写もしくは、配置するために、接着剤７のその部分の塗り幅（転写や配置幅）Ｗ２はさらに、５０〜８０μｍほど狭くするというようになっている。よって、接着剤７の配置幅Ｗ２は100〜220μｍ程度である。この幅の部分に、熱の良伝導体である添加物５０を配置した場合、インクが僅かでもインク流路間で流通して混色を起こさないためには、図２で言うところの有機接着剤の部分Ｒｙ領域が少なくとも2個以上存在した方が安全である。出来るならば、５個以上である。よって、この安全性を考慮すると添加物５０の最高長さは３０μｍ以下が望ましいということなる。最高でも４０μｍ以下でなくてはならない。よって、接着厚さが紫外線の到達距離や生産効率の問題より１５μｍ以下である必要であるという限定条件を加えると、添加物５０の形状は、平板状のもので、且つ、その高さは１５μｍ以下、さらにその幅方向の長さは４０μｍ以下であるということとなる。できるならば、３０μｍ以下が望ましい。
【００３８】
次に、このような形状の熱の良伝動体添加物５０を熱の橋渡し構造にする方法を説明する。上記の形状（例えば１０μｍ厚さで平板の幅が３０μｍのガラス状カーボン）の添加物５０を、紫外線および熱硬化型のエポキシ接着剤に体積％で６０％程度（重量％では８０％程度）混合する。そして、それを、図７や図8に示す接着剤７のパターンのよう厚さ１４μｍのマスクを用いて転写配置する。
【００３９】
次に、波長３５０ｎｍ以下の光を遮断した状態で、超音波振動を与えながら２分程度放置する。このようにすると、ガラス状カーボンの添加物５０は、幅の長い方が横になるように静置される。次に、図７に示す矢印の方向に、インクジェット吐出素子１を接着高さが１０μｍになるまで位置計測を行いながら、プレスにて押し付けて、1分間程度保持する。つぎに、押し付けプレスより取出し、同等の荷重の押し付け冶具に挟んで、１５０℃のオーブン中に３０分かけてゆっくりキュア硬化させる。これにより、図１０に示すような熱橋渡し構造の接着構造が形成される。
【００４０】
以上のような手段を用いて、(1)〜(5)の必要事項を満たすことができ、上述の課題を解決することができた。
【発明の効果】
【００４１】
本発明を用いれば、以下のような効果が得られる。
【００４２】
本発明を用いて完成したインクジェットヘッドは、インクジェット吐出素子１からの担持体４への熱伝導が高く、インクジェットプリントが停止して温度が下がるまで休止することなく良好にプリントを継続することが可能となる。
【００４３】
より具体的には、厚さ１５μm以下の接着構造において、熱の橋渡し構造が形成されることにより、熱伝導がスムーズに行われ、長い時間連続印刷できるという良好なインクジェット吐出を継続することが可能となる。このことは、グラフィックプリンターや事務用オフィスプリンター、簡易印刷プリンターには大きなメリットとなる。
【００４４】
また、狭いインク分離距離であっても良好に、インクの分離接着が可能となる。従って、インクの種類が４種類、８種類、１２種類などと増加した場合、そのインク流路分離部分はその数だけ増加して、インクの混色の危険性が高まる。しかし、本発明を用いれば、安全に確実にインク流路を分離してインクの混色を防止できて、且つ、熱伝導を上げることができる。特に、将来的にインクジェット吐出素子１の厚さが０．６２５ｍｍから０．０５ｍｍ程度までくらいに薄くなった場合などにおいてその効果は顕著に現れる。なぜなら、Si基板の熱容量が小さくなり、すぐに、温度上昇してしまう場合ためである。このような場合においては、熱が担持体へ急激に排出されることで、多色のインクジェットプリントにおいても安定したインクジェットプリント環境を維持可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明する。
【実施例１】
【００４６】
図６〜図９を用いて具体的構成例を説明する。インクジェットヘッドを構成するために、インクの保持部分であるインクタンク５とインクジェット吐出素子１の担持体４を接着もしくは別方法にて接合する。このインクタンク５には、インクジェットヘッドのプリント信号やその他の電気的信号線が配置されているが、ここでは省略した。インクタンク５中のインクとインクジェット吐出素子１の担持体４とは直接接触している構成である。前記担持体４は、熱の良伝導体で構成されて、その熱伝導度は２０Ｗ／ｍ・ｋであることが望ましい。本例では、９９％アルミナを用いた。この熱伝導度は２５Ｗ／ｍ・ｋである。当然ながら、金や白金の担持体４を用いても良いが、高価であり、現実にはそぐわない。部分安定化ジルコニアを用いても良い。次に、図7に示すように、接着剤７を厚さ１５μｍ程度の金属マスクを用いて、その上から、接着剤７をドクターブレード転写方式で印刷配置した。図７、図８中の接着剤７の配置パターンは一枚のマスクでは形成できない。それは、インク流路６の部分をマスクする部分が完全に宙に浮いてしまうマスクとなるので、このようなマスクは形成できないためである。本例では特に図説はしないが、まず、インク流路分離部８（W2）およびその延長部分のみを１枚目のマスクで形成し、次に、図８中のｍ領域の部分を配置する２枚目のマスクで形成して接着剤７の配置パターンを形成した。この時に配置重複を避けるために僅かに、隙間を開けて２枚目のパターンを配置することが好ましい。この隙間は、押し付けの際に僅かに押し付け代部分を取っているので、この時にはみ出す接着剤で塞がれることで埋められてしまう。２枚目のマスクを配置する際に１回目で配置された接着剤７が２枚目のマスクに貼り付くことがある。しかし、１枚目の接着剤配置の後に、２００ｍJ／cm2程度の紫外線を１０秒程度照射し、５０〜８０℃の熱風もしくはオーブンをほんの数分通過させれば、仮硬化が始まり、２枚目のマスクに貼り付くことは防止される。特に、紫外線を当てる必要はないが、この方が少し硬化が速く進むので、工数低減の意味で行った。熱のみでは、オーブン通過時間が約１０分程度となってしまい、内部まで若干、硬化が進行してしまうので、表層のみ貼り付か無い程度に仮硬化を行うには紫外線照射の方が良い。また、熱オーブンを通過させるのは１０％程度含まれている溶媒を飛散除去し、表面のべと付きを低減するためでもある。
【００４７】
その際に、金属マスク（図中不図示）は、図８、図９中に示すマスク掛かり代９の部分に当接させて位置を保持するようにした。
【００４８】
有機物接着剤７は、硬化後の架橋密度が上昇して強度が高くなる３官能以上のフェノールノボラック型エポキシを用いた。具体的には住友化学工業（株）ＥＳＣＮ（登録商標）−220を用いて、光酸発生剤としてはトリフェニルスルホニウム塩としてはユニオンカーバイド社のUVI-6974を用い、光ラジカル重合開始剤はメチルアントラキノンを用いた。そして、熱硬化剤としては一般に知られている２−ブテニルテトラメチレンスルホヘキサフロロアンモネート（通称CP-66）を用いた。トルエンとメチルエチルケトンの６：４の比率の溶媒に約９０重量％当量で主剤であるＥＳＣＮ（登録商標）-220のどろどろの粘度の高い液体に、光酸発生剤２重量部、光ラジカル重合開始剤２重量部、さらに、熱硬化剤１重量部を混合した。そして、そうして得られた材料を３本ロール混練機にて、波長３５０ｎｍ以下の光を遮断した環境下で、且つ、温度を２５℃以下の条件で、約３０分間混合した。３本ロール混合機のロール隙間は５０〜８０μｍとして、回転速度も落として極力温度が上がらないようにして混合した。
【００４９】
この接着剤７に、８０重量％の前記ガラス状カーボン添加物５０を加え、さらに、３０分間３本ロールにて混合した。
【００５０】
ガラス状カーボンについて説明する。カルボジイミド樹脂を押出し成形機にかけ、隙間１２μｍの隙間のダイより、幅２５ｍｍでフィルム状に下方向へ押出した。押出し速度は約１０ｍｍ／秒程度の速度でゆっくり押出した。このフィルムを黒煙製の容器に約１０００枚程束ねて縦置きで入れ、これを、窒素雰囲気で500℃付近で約２時間の維持時間をおいて、同様の環境下で５℃／分の温度勾配で１７００℃まで昇温し、２０分保持した後に常温まで戻し、ガラス状カーボン化焼成した。焼成されたカーボンフィルムはうねった凸凹の多いフィルムとなっていたが、その厚さはほとんど均一で約１０μｍ程度であった。
【００５１】
ところどころ、フィルム同志が接合している部分もあったが、ウェハース状のようなもので、つぶせば簡単に破壊し潰れるような状況であった。
【００５２】
これをアルミナボールミルに入れて、回転数１２ｒｐｍで5分間程度粉砕した。
【００５３】
まず、メッシュ篩分級により、１０μｍ以下の粒子とそれ以上に分級した。これは、カーボンフィルムが割れる際に、非常に小さな破片となって粉砕される場合があり、このような小さなものは上記の理由から不要であるためである。この１０μｍ以上の分級したカーボンフィルムを空気式分級機に入れ、エアー流速０．５ｍ／秒で分級した。分級位置から４５０ｍｍ〜６００ｍｍの位置に相当する部分の粉砕されたカーボンフィルムを採取し、これを電子顕微鏡や焦点移送型の顕微鏡で寸法を確認した。その結果、ほとんどがフレーク状で、高さが１０μｍ、幅、奥行きがともに１５〜４０μｍ程度であった。それ以外の分級位置のものは、この寸法に入っていなかった。そこで、分級精度を上げて確実性を増すために、この分級を３回行った。分級にて、粗いものは、再度ボールミルにかけて目的の寸法になるように利用することが出来る。このようにして、平板フレーク状のガラス状カーボンフレーク状添加物５０を得た。
【００５４】
このようにして得られたガラス状カーボン添加物５０入りの接着剤７０は粘度の高いどろりとしたペースト状物である。厚さ１５μｍの金属マスクを担持体４に所定の位置で当接させた後に、硬度６０度のゴムスキージブレードでこの接着剤ペースト７を擦り付けるようにして−７、８に示すように転写配置した。次に、この金属マスクをゆっくりと除去した。いわゆるスクリーン印刷のような方法で接着剤７を配置した。
【００５５】
これで、厚さ１５μｍ以上の高さには、ガラス状カーボンフレーク状添加物５０が出ないこととなり、さらには、平面状に静置することとなる。さらに、当該カーボンの静置を促す意味で超音波振動を１０秒以上行うと、セルフレベリングが進行して、さらに、静置化が進む。
【００５６】
次に、波長２８５ｎｍ程度の紫外線を20秒間程度、４００ｍJ／cm2の強さで照射した。これは、接着剤７の中に含まれている光酸発生剤や光ラジカル重合開始剤を活性化させるためである。このようにすると、カーボンの陰や下にある接着剤７の部分は架橋反応を開始しないが、表面や照射された部分は重合を開始するので硬化を促進させることが可能となる。この場合は、紫外線を照射する必要はないが、硬化が速く進むので行った。
【００５７】
次に、インクジェット吐出素子１を図７に示す矢印の方向に押し当てて、接着を開始した。光学的なエンコーダスケール（解像度0.2μｍ）の押し付け位置測定器を用いながら、２〜４ｋｇ／cm2の圧力で押し付けた。接着剤７の厚さが１０μｍ相当になったところで停止するように配慮した。それ以上押し付けても、基本的にはカーボンフレーク状添加物５０の存在のために接着高さ（間隔）は１０μｍより縮小しないためである。
【００５８】
この状態で３０秒間保持し、次に、押し付け圧２ｋｇ／cm2の治具にこの状態で挟んで、１５０℃のオーブンにて３０分間〜９０分程度、硬化接着させた。
【００５９】
このようにして、インクジェット吐出素子１と担持体４を接着接合した。
【００６０】
このインクジェットヘッドに、キヤノン（株）製インクジェットプリンターF900用のインクであるイエロー、マゼンダ、シアンの３色のインクを入れた。そして、室温２５℃の環境で１発泡ノズル当たり駆動周波数２５KHz、１４V、７５ｍAで全ノズルの吐出でのインクジェット吐出を行わせた。インクジェットヘッドを固定して、インクタンクへはインクが消費されるので、直径２ｍｍφのテフロン（登録商標）チューブを用いて随時インクを供給し、重力方向にインクジェット吐出を行い、インクジェット吐出素子１の端部での温度を測定した。インクジェット吐出素子１はSiで構成されているので、熱伝導度が極めて高いために、端部で測定してもその温度はほぼ図７中でインクが配置されている部分３の温度や当該素子１全般の温度と同じであることが知られている。その結果、３色での全面ノズル吐出では、１時間連続駆動でもその温度は６０℃の温度上昇としかならなかったが、カーボンフィルム添加物無し接着剤のものでは連続８分程度で８５℃を上回った。また、接着剤の中に、前記のカーボンフィルムをさらに粉砕したもので、平均粒径が５μｍのカーボン粒子添加物５０'を同様に８０重量％添加したものを作成した。これを用いて、上記のような方法で接着剤７'を転写配置し、インクジェットヘッドを作成した。このインクジェットヘッドも同様のインクを入れ、同様の条件で連続インクジェット吐出試験を行った。その結果、２０分程度のところで測定温度が８５℃を上回った。環境温度が２５℃のところで８５℃であれば、環境温度が３５℃付近の場合（赤道下の環境や、夏場の季節）では、もうインクジェット吐出が行えない場合となってしまう。以上の結果から、本発明の効果が確認された。
【００６１】
次に、このインクジェットヘッドをインクジェット吐出を中断し、２日間放置した。その後、再度インクジェット吐出をおこなったが、インクの混色は発生しなかった。
【００６２】
次に、このインクジェットヘッドを分解し、インクジェット吐出素子１と担持体４の接着部分を切断し、その断面を観察した結果、図１０に示すような断面構造となっていることが確認された。また、５μｍ程度のカーボン粒子５０'を添加したものでは、図１１のような断面構造となっていた。
【実施例２】
【００６３】
有機接着剤成分、および、光酸発生剤、光ラジカル重合開始剤、熱硬化剤、および溶媒は前記の実施例と同じものを用いて、ガラス状カーボンフィルムを混合しない状態の接着剤７'を図７のように、金属マスクを用いてその上に転写配置する方法で配置した。次に、この状態で、波長２８５ｎｍの紫外線を２５０ｍJ／cm2の照射光量で、１５秒間照射した。そして、５０℃のオーブンに１０分間放置し、僅かに硬化させた。次に、図９のように、別マスク１０（以後、カーボンフレーク配置用マスク１０と称す。）をこの接着剤７'の配置された担持体４の上に配置し、この上に、前記のカーボンフレーク添加剤５０を均一に散布した。次に、この上をスクリーン印刷用の硬度６０度のゴムブレードでワイピングし、さらに、空気吸引により余分なカーボンフレーク添加剤５０を除去した。このようにすると、カーボンフレーク配置用マスク１０に配置された開口穴１１の部分のみにカーボンフレーク状添加剤５０が配置される。さらには、表面のみ僅かに硬化した柔らかい接着剤７'に１個相当分のみのカーボンフレーク添加物５０が僅かに食い込み仮止めされる状態となる。空気吸引量を調整すれば、この接着剤７'にトラップされていないカーボンフレーク状添加物５０は吸引除去され、必要なカーボンフレーク状添加物５０が所定の位置に配置される。次に、このカーボンフレーク配置用マスク１０をゆっくりと除去する。接着剤７'は表面が僅かに硬化しているだけであるので、このカーボンフレーク配置用マスク１０は容易に除去可能となる。もし、この仮硬化が行われていなければ、カーボンフレーク配置用マスク１０は接着剤７'と粘着し、カーボンフレーク配置用マスク１０を除去する時に、一緒にかなりの部分が除去されてしまう。図９中のカーボンフレーク配置用マスク１０は説明をわかり易くするために、一部分のみの状態となっているが、接着剤７'のある部分には、同様に開口穴１１が開いているものである。開口穴の大きさは縦横３０μｍ〜４０μｍの開口寸法である。使用したい添加物フレークの寸法に応じてこの大きさは変えられる。当然、インク分離部分８の位置では小さく、その他の広い部分では１００μｍ角というようにその大きさは適時状況に応じて自在である。また、当該マスク１０はマスク配置代９を利用して配置され、接着剤７'の部分の厚さ１５μｍの段差があり、その上に、厚さ１０μｍの厚さの部分がある構造となっている。つまり、当該マスク１０は厚さ２５μｍである。
【００６４】
次に、インクジェット吐出素子１を前述のような方法で押し付け圧力２〜４ｋｇ／cm2の圧力で、接着厚さ１０μｍまでの位置まで押し付け接着する。そして、前述のように押え治具を用いて、１５０℃のオーブンの中で、約３０〜１００分ほど硬化接着接合させた。
【００６５】
以上のようにして、製作したインクジェットヘッドを同様にインクジェット吐出試験したが、前記実施例と同様に、１時間程度全吐出しても、６０℃程度しか測定温度は上昇しなかった。このインクジェットヘッドを分解切断して、その接着断面を観察した結果、図１０に示すような構造が形成されていた。ただし、インク供給部６（６Y,６M,6C）の内側へ、接着剤７'が垂れ込んできていた。インクの供給にたいしては特に問題が無い限りは問題がないのでこの状態でも良い。しかしながら、担持体４の面へもインクジェット吐出素子１の横からはみ出してきているので機能的には問題がないが、外観上美観を悪化させるという問題が発生した。この問題を回避するには、押し込むカーボンフレーク状添加物５０の体積を考慮して、最初に配置する接着剤７'の厚さを少なくするようにすれば回避されるものであることはいうまでもない。
【実施例３】
【００６６】
シリコン基板（Si基板）が現在、携帯小型モジュール用にということで０．０５ｍｍのものが販売されている。そこで、今までの０．６２５ｍｍのSi基板に変えて０．０５ｍｍのSi基板を用いて、インクジェット吐出素子を作成した。これを前記実施例１と同様な方法で担持体４に接着接合して、インクジェット吐出での温度変化を測定した。その結果、カーボンフレーク状添加物がない接着剤を使用した場合は、僅かに、１分程度で８５℃を超えたが、カーボンフレーク状添加物のあるもので、本発明のような熱の橋渡し構造のものでは、１時間でも６５℃程度の温度上昇であった。また、５μｍのカーボン粒子を含む接着剤のものでは、１３分程度で８５℃を超えた。
【実施例４】
【００６７】
また、接着厚さを薄くするために、前記カーボンフィルムの厚さを５μｍのものを製作した。それは、押出すカルボジイミド樹脂の押出し厚さを６μｍとして、同様の条件で焼成、および、粉砕分級した。粉砕時間や分級条件は、適時変更した。また、本例では、混合や配置の細密化を行うために、最大長さを２０μｍ以下とした。このようにすれば、分離幅が狭くとも、複数回の接着樹脂配置回数が得られて、インク分離回数が増えて耐混色の安全度を上げられるからである。使用したカーボンフレーク状添加物５０の大きさは厚さ５μｍ、幅、奥行きが１３〜２０μｍのものを分級して採取した。接着剤の溶媒、ラジカル光重合開始剤、熱硬化剤などの成分は実施例１と同じものを用いて、同じ混合比率のカーボンフレーク状添加物５０の混合された接着剤７を得た。そして実施例３の０．０５ｍｍのSi基板に構成されたインクジェット吐出素子１を担持体４とこの接着剤７を用いて接合した。この場合、金属マスクの厚さは７．５μｍとした。このようにして得られたインクジェットヘッドをインクジェット吐出試験に供した。実施例１と同様の測定条件で温度上昇を測定した。その結果、添加物５０の全く無いものでは、２分程度で８５℃を測定温度が超えた。カーボンフレーク状添加物５０のある接着剤７を用いた場合は１時間でも６０℃を超えることはなかった。５μｍのカーボン粒子５０'を用いたものは３０分程度で８５℃を超えた。このように、熱伝達が良くなったのは接着厚さが薄くなることで、熱伝導が良くなったためである。
【実施例５】
【００６８】
接着剤の７'の厚さを２μｍにした場合は、硬化接着接合の後の−２０℃〜８０℃の４サイクルのヒートサイクル試験後のインクジェットプリント試験において、インクの混色が発生した。これは、Si基板１と担持体４の熱膨張係数が４〜６×１０（−６）／℃というものであるのに対して、有機系接着剤７'の熱膨張係数４０〜７０×１０（−６）／℃ぐらいで１０倍の差異が有る。このような薄さではこの応力を緩和できずに微少な隙間を発生するためと推測される。これに、２μｍの厚さのカーボンフレーク状添加物５０を添加して検討しようと努力したが、２μｍの厚さのカーボンフレーク状添加物は作成することが出来なかった。それは、カルボジイミド樹脂を２．５μｍ以下の厚さでは押出し抵抗が強すぎて押出し成形することが不可能であったためである。しかしながら、カーボンフレーク状添加物５０の熱膨張係数は３〜８×１０（−６）／℃であるので、これを添加すれば応力は緩和されて、ヒートサイクル試験でも混色は発生しないと推測される。そこで、３μｍの厚さのカーボンフレーク状添加物を製造して、同様に、試験を行ってみた。接着剤７'の成分構成は同じで、８０重量％のカーボンフレーク状添加物５０を添加した接着剤７を厚さ３．５μｍに転写配置した。そして、その接着剤７を実施例１と同様に硬化接着を行い、ヒートサイクル試験を行った後にインクジェットプリント試験を行ったが、インクの混色は見られなかった。また、接着剤７'のみのものでも、同様に行ったが、特にインクの混色は見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】粒子状添加物が配置された接着剤およびそれを用いた接着構造の概略断面図であり、従来技術の粒子状添加物が添加された場合の概略断面図でもある。
【図２】図１を仮想的に簡略化した構造断面図である。
【図３】図２の構造を熱伝導の観点から熱抵抗としてモデル化した概略図である。
【図４】図２の添加物の配置を橋渡し構造的に変更した場合の概略構造断面図である。
【図５】図４の構造を熱伝導の観点から熱抵抗としてモデル化した概略図である。
【図６】本発明の一例にかかるインクジェットヘッドの構造説明のための斜視概略図である。
【図７】図６に接着剤を配置した場合、および、インクジェット吐出素子内部を透視的に示した概略斜視図である。
【図８】本発明の一例に掛かる担持体の上に、接着剤を配置した場合の上面概略図である。
【図９】本発明の別の実施例にかかる一例の説明のための斜視拡大図である。
【図１０】本発明の一実施例の断面構造を示した概略断面観察図である。
【図１１】従来の粒子状添加物を配置した場合の概略断面観察図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  インクジェット吐出素子
２  インクジェット吐出部
３  インクジェット吐出素子内部インク流路
４  担持体
５  インクタンク
６（６Y,6M,6C）  インク供給口
７  接着剤
８  インク流路分離部
８'  接着剤のインク流路分離部
９  接着剤配置マスク設置代
１０  カーボンフレーク状添加物マスク
１１  開口穴
５０  カーボンフレーク状添加物
５０'  粒子状カーボン添加物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008119956.tif 000010
【図９】
2008119956.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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