專(zhuān)利名稱(chēng)：形成單個(gè)噴嘴板并將噴嘴板連接到打印頭上的方法
本申請(qǐng)是1995年8月28日申請(qǐng)的、名為“一種形成噴墨打印頭噴嘴板結(jié)構(gòu)的方法”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.08/519906的接續(xù)申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及噴墨打印頭，具體地說(shuō)，涉及一種形成單個(gè)噴嘴板并將噴嘴板連接到打印頭上的方法。
噴墨打印機(jī)的打印頭是精確制造的，以便各部件可與整體墨腔相配合，達(dá)到所需的打印質(zhì)量。但是，當(dāng)墨腔中的油墨耗盡時(shí)，該包含墨腔的打印頭將被拆除。因此盡管要求所需的精確度，但整機(jī)的各部件相對(duì)較便宜，所以考慮了整機(jī)壽命的單頁(yè)總打印成本還可在市場(chǎng)上與其它打印形式競(jìng)爭(zhēng)。
通常，油墨、用于制造墨腔和打印頭的材料不是整機(jī)制造成本中最貴的部分。費(fèi)事的步驟是制造打印頭部件自身。在降低使用整體打印頭的噴墨打印機(jī)的每頁(yè)打印成本方面最有效的是想辦法降低打印頭的生產(chǎn)成本。
一種降低打印頭的生產(chǎn)成本的方法是使用高度自動(dòng)化的生產(chǎn)技術(shù)。這節(jié)省了雇傭高技術(shù)的技術(shù)人員人工操作每一工序的花銷(xiāo)。另一個(gè)重要的降低成本的辦法是提高自動(dòng)化生產(chǎn)中的總產(chǎn)量。提高產(chǎn)出的打印頭的百分比，通過(guò)將生產(chǎn)成本分?jǐn)偟礁嗟匿N(xiāo)售單件上來(lái)降低單個(gè)打印頭的價(jià)格。由于減少生產(chǎn)一個(gè)部件所需的工序可提高產(chǎn)量，所以減少生產(chǎn)打印頭所需的工序，或用簡(jiǎn)單、高產(chǎn)的工序代替復(fù)雜、低產(chǎn)的工序是十分有利的。
熱噴墨打印頭一般包括3個(gè)、通常少于5個(gè)主要部件，(1)一個(gè)包含用于加熱油墨中的組分的電阻元件的基板，(2)一個(gè)整體的流動(dòng)部件/噴嘴層或噴嘴板，用以引導(dǎo)加熱油墨的活動(dòng)，(3)一個(gè)使油墨流到電阻元件上的流動(dòng)通道層。這些在打印步驟中必須相互配合的單獨(dú)部件包含在兩個(gè)主要部件中，這兩個(gè)部附在使用前被裝在一起。
噴墨打印頭的噴嘴板是由做成卷筒的聚合材料薄膜制成的。隨著薄膜從卷筒上展開(kāi)，將對(duì)噴嘴板進(jìn)行半連續(xù)的處理。該處理的一個(gè)重要部分是將單個(gè)的噴嘴板從薄膜上除去，以便將該板固定在一個(gè)半導(dǎo)體芯片的表面上，以安裝在噴墨打印頭中。重要的是要用一種節(jié)約成本的方式完成此項(xiàng)去除工序，并且最終打印頭的結(jié)構(gòu)質(zhì)量應(yīng)足以完成高質(zhì)量打印的圖像。
過(guò)去，使用激態(tài)原子激光器在聚合材料中燒蝕流動(dòng)部件和噴嘴孔，以形成噴嘴板，并用機(jī)械處理方法從聚合材料中切割噴嘴板。機(jī)械沖壓相對(duì)比較便宜，但不能在噴嘴板上形成附加的部件，需要用該部件提高噴嘴板和半導(dǎo)體基板之間的粘合力，其中的噴嘴板固定在該半導(dǎo)體基板上。機(jī)械沖壓也會(huì)生成大量的碎屑，該碎屑將干擾噴嘴板的正常工作。已知機(jī)械沖壓在轉(zhuǎn)角處磨損嚴(yán)重，因此不能在所需時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)保證嚴(yán)格的公差，致使保養(yǎng)要求高，產(chǎn)品質(zhì)量差。
通常使用粘合劑將從薄膜上切下的噴嘴板連接到打印頭上，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。如果在部件制成之前就將粘合劑涂在噴嘴板或打印頭上，則粘合劑層中會(huì)留有在各種制造工序中生成的碎屑。通常這種碎屑難除去，至少需要多加一些處理工序?qū)⑵涑?，這會(huì)提高打印頭的成本。而且，如果碎屑沒(méi)有完全除去，則基板和噴嘴層之間的結(jié)合效果不佳，形成的打印頭不能正常工作或達(dá)不到預(yù)期的使用壽命。
如果在噴嘴板和打印頭中形成所述流動(dòng)部件后再將粘合劑涂在噴嘴板或打印頭上，就要多費(fèi)一些工序以保證粘合劑被涂在裝置上的將被用作結(jié)合表面的部分，而且要在裝置的受到粘合劑影響以致于不能正常工作的部分上除去上述粘合劑。不僅要增加這些將會(huì)提高打印頭成本的工序，而且將粘合劑錯(cuò)涂在裝置上將會(huì)導(dǎo)致打印頭制造過(guò)程中的產(chǎn)量降低。
例如，如果粘合劑留在裝置的一部分，諸如油墨的流動(dòng)通道中，則將破壞流動(dòng)通道的正常功能，打印頭也報(bào)廢了。如果粘合劑沒(méi)有充分覆蓋裝置之間的結(jié)合表面，則裝置會(huì)分離，致使油墨從裝配好的整機(jī)中泄漏。這些情況都會(huì)降低產(chǎn)量，如上所述，提高產(chǎn)出的打印頭的成本。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種高度自動(dòng)化的制造噴墨打印頭的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種噴墨打印頭的制造方法，該方法不需要額外的工藝步驟校準(zhǔn)和除去粘合劑。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造噴墨打印頭的方法，，該方法使用粘合劑連接裝置，且該粘合劑在以后的工藝步驟中不會(huì)產(chǎn)生和留有碎屑。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種從聚合物薄膜中除去噴嘴板的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種將聚合物噴嘴板連接到打印頭上的方法。
上述和其它目的是由一種本發(fā)明的制造噴墨打印頭噴嘴板的方法實(shí)現(xiàn)的。在本發(fā)明中，制備一個(gè)包含聚合物層，最好還包含粘合劑層的復(fù)合條，而且該粘合劑層還涂有一個(gè)聚合物犧牲層。激光燒蝕該經(jīng)過(guò)涂布的復(fù)合條，以在該復(fù)合條中形成包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴、噴射腔和/或供墨通道的流動(dòng)部件。
在該激光燒蝕步驟中，激光燒蝕該復(fù)合條產(chǎn)生的熔渣和其它碎屑粘附在犧牲層上，而不是粘合劑層上。在該激光燒蝕步驟中用來(lái)保護(hù)該粘合劑層的犧牲層最好是水溶性材料，最好是聚乙烯醇構(gòu)成的，除去該材料可通過(guò)直接向該犧牲層噴射水流，直到基本上所有的犧牲層都被從該粘合劑層上除去為止。由于該犧牲層是水溶性的，可用簡(jiǎn)單的刷洗技術(shù)除去該層，該層被除去后，粘附在其上的碎屑也將被除去。這樣，無(wú)需采用清潔步驟即可使噴嘴結(jié)構(gòu)不帶有碎屑，該碎屑會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或操作問(wèn)題。而且，在激光燒蝕出噴嘴之前，可將粘合劑直接涂在噴嘴結(jié)構(gòu)上，從而簡(jiǎn)化制造工藝。
還提供了一種用激光器分割，至少部分分割噴嘴板的所有層，接著除去犧牲層以便從聚合材料薄膜中切割出噴墨打印頭噴嘴板的方法。形成單個(gè)的噴嘴板，并將噴嘴板從聚合材料中分離出來(lái)之后，將其固定在一個(gè)噴墨打印頭的半導(dǎo)體基板上。
結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例之后，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚，在附圖中相似的標(biāo)號(hào)表示相似的元件。


圖1是一個(gè)不按比例的俯視圖，表示由聚合材料的復(fù)合條構(gòu)成的帶有流動(dòng)部件的噴嘴板。
圖2是一個(gè)示意圖，表示在噴嘴板中形成流動(dòng)部件的制造方法。
圖3是一個(gè)不按比例的截面圖，表示形成噴嘴板的聚合材料的復(fù)合條。
圖4是一個(gè)不按比例的截面圖，表示包含一個(gè)犧牲層的聚合材料的復(fù)合條。
圖5是一個(gè)本發(fā)明的方法中所使用的多段烘箱的縱剖圖。
圖6是一個(gè)不按比例的截面圖，表示在激光燒蝕出流動(dòng)部件后，聚合材料的復(fù)合條中噴嘴和噴射腔的構(gòu)成。
圖7是一個(gè)俯視圖，表示在聚合材料薄膜中部分分割多個(gè)噴嘴板。
圖8是一個(gè)不按比例的截面圖，表示在激光切割噴嘴板之后，聚合材料的復(fù)合條中噴嘴的構(gòu)成。
圖9是一個(gè)是一個(gè)不按比例的截面圖，表示在去除犧牲層之后，制成的聚合材料的復(fù)合條。
現(xiàn)參見(jiàn)附圖，圖1是從噴嘴板150的部件70的半導(dǎo)體基板一側(cè)看的平面圖，表現(xiàn)了噴嘴板150的主要特征。噴嘴板150是由選自包括聚酰亞胺、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯等聚合物和均聚物、共聚均和三元共聚物以及上述兩種或多種材料的摻合物一類(lèi)的聚合材料10制成的，最好選用聚酰亞胺聚合物，噴嘴板150有足夠的厚度可容納噴射腔，向噴射腔供墨的供墨通道及與噴射腔相連的噴孔。聚合材料的厚度范圍可為10到300微米，更好在15到250微米，最好在35到75微米，并包括范圍中的所有數(shù)值。
制造噴嘴板150的材料可做成連續(xù)的細(xì)條或聚合材料膜，經(jīng)過(guò)連續(xù)或半連續(xù)的工藝依次構(gòu)成多個(gè)噴嘴板。為了在生產(chǎn)工序中便于控制和正向傳輸細(xì)長(zhǎng)條狀的聚合材料10，可在細(xì)條或薄膜上設(shè)置鏈齒孔或窄縫12。
在聚合材料10和任意的粘合劑層24中形成的流動(dòng)部件通過(guò)后面將詳細(xì)描述的工序構(gòu)成噴嘴板，該流動(dòng)部件包括一個(gè)接受來(lái)自墨盒(未示出)的油墨并將其供入墨流通道16的供墨通道14。該墨流通道16接受來(lái)自供墨通道14的油墨并將其送至氣泡腔18下方的電阻元件(未示出)上，該氣泡腔18也形成于聚合材料10和任何一種粘合劑層24中。
在向一個(gè)或多個(gè)電阻元件通電時(shí)，油墨的一個(gè)組份氣化，生成氣泡，氣泡向油墨的一部分施加機(jī)械能，從而將油墨經(jīng)噴嘴板150相應(yīng)噴嘴20噴出。離開(kāi)噴嘴20的油墨擊打打印介質(zhì)，以預(yù)定的形式構(gòu)成字母-數(shù)字等字符和圖像。
如圖2所示，聚合材料10的復(fù)合條26裝在卷筒22上，供入制造噴嘴板的工序中。一些制造商，如Delaware Wilmington的日本宇部(Ube)和特拉華Wilmington E.I.Dupont de Nemours & Co.可以供應(yīng)適于制造噴嘴板的材料，商標(biāo)分別為UPILEX和KAPTON。優(yōu)選的復(fù)合材料10是如圖3所示的帶有粘合劑層24的聚酰亞胺帶。
粘合劑層24最好是任可一種可B階的粘合材料，包括某些熱塑材料。如可B階的熱固化樹(shù)脂包括酚醛樹(shù)脂、間笨二酚樹(shù)脂、尿素樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、乙撐脲樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、聚氨酯、硅樹(shù)脂?？捎米髡澈蟿┑暮线m的熱塑或熱熔材料包括乙烯/乙酸乙烯聚合物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、聚丙烯、聚笨乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氨酯，最好是聚酰亞胺。粘合劑層24的厚度約為1至100微米，優(yōu)選厚度為約1至50微米，最好厚約5至20微米。在最佳實(shí)施方案中，粘合劑層24可以是如層壓產(chǎn)品RFLEX R1100或RFLEX R1000中使用的酚/丁縮醛粘合劑，可從Arizona的Rogens of Chandler買(mǎi)到。在圖2中字母“A”標(biāo)識(shí)的位置處聚合材料10的復(fù)合條26和粘合劑層24的橫截面結(jié)構(gòu)如圖3所示。
為了防止粘合層在后續(xù)工序中受到損壞，如圖4所示，用一層犧牲層28暫時(shí)保護(hù)粘合劑層24。該犧牲層28可以是任何一種可涂敷成薄層、可用溶劑除去的聚合材料，且該溶劑不能溶解粘合劑層24或聚合材料10。優(yōu)選的溶劑是水，而合適的水溶性犧牲層28之一是聚乙烯醇?？捎米鳡奚鼘拥木垡蚁┐疾牧习ˋIRVOL165，可從Pennsylvania Allentown的Air Products Inc.買(mǎi)到，及EMS1146，可從New Jersey，Whippany的Emulsitone Inc.買(mǎi)到，還可從Aldrich買(mǎi)到各種聚乙烯醇樹(shù)脂。犧牲層28最佳厚度至少約1微米，最好用常規(guī)技術(shù)涂敷到粘合劑層24上。
把犧牲層28涂敷到粘合劑層24上的方法包括將復(fù)合條26浸漬在裝有犧牲層材料的容器中；把犧牲層28噴涂到復(fù)合條26上；通過(guò)諸如凹版印刷或苯胺印刷技術(shù)將犧牲層28印在粘合劑層24上；通過(guò)反向凹版印刷把犧牲層28涂敷在粘合劑層24上；將犧牲層28旋涂在粘合劑層24上；使?fàn)奚鼘油ㄟ^(guò)反向涂布或myer rod方式涂布在粘合劑層24上；或?qū)⑹範(fàn)奚鼘?8通過(guò)刮刀或輥涂布在粘合劑層24上。
一種將犧牲層28涂敷在復(fù)合條26上的輥涂法可使用圖2所示的涂料輥34。在位置B處，復(fù)合條26的橫截面尺寸如圖4所示。粘合劑層24設(shè)置在聚合材料10與犧牲層28之間。
本發(fā)明還提供了一種將犧牲層粘接到粘合劑層24上的方法。該方法包括一個(gè)形成帶有聚合材料10和粘合劑層24的復(fù)合條26的工序。在此過(guò)程的A點(diǎn)(圖2)處，復(fù)合條26類(lèi)似于圖3所示。通過(guò)將犧牲層28涂敷在粘合劑層24上，可將犧牲層28涂敷在粘合劑層24上。
許多常規(guī)的涂敷技術(shù)不能保證將犧牲層28均勻地、毫無(wú)空隙地涂敷在粘合劑層24上。由于犧牲層的存在對(duì)除去碎屑42有重要作用，因此犧牲層28與粘合劑層24的結(jié)合強(qiáng)度應(yīng)足以保證在激光燒蝕復(fù)合聚合材料70的初期，粘合劑層24與犧牲層28之間不會(huì)發(fā)生明顯地分層。當(dāng)犧牲層28的結(jié)合強(qiáng)度低時(shí)，將可能出現(xiàn)分層現(xiàn)象。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在將犧牲層28涂敷到復(fù)合條上之后，將復(fù)合條26放在一個(gè)對(duì)流式烘箱內(nèi)，在約60℃到約100℃的溫度下進(jìn)行后烘焙約30分鐘到約60分鐘，可以明顯地改善犧牲層28與粘合劑層24的粘合強(qiáng)度。另一種可供選擇的方法是將經(jīng)過(guò)加熱的輥放在復(fù)合條26旁邊，來(lái)烘焙經(jīng)過(guò)涂敷的復(fù)合條26。
如圖5所示，烘焙經(jīng)過(guò)涂敷的復(fù)合條26的優(yōu)選方案是采用一臺(tái)多段烘箱100。在烘箱100內(nèi)進(jìn)行烘焙時(shí)，復(fù)合條26從卷筒22出發(fā)，由傳送機(jī)110供料，通過(guò)多段烘箱100。多段烘箱100的各段，每段的溫度和大致的溫度范圍如下表所示
在優(yōu)選實(shí)施方案中，該多段烘箱100長(zhǎng)60英尺，線(xiàn)速15英尺/分鐘，因此，總加熱時(shí)間為4分鐘。一般在對(duì)復(fù)合條26進(jìn)行涂布和后烘焙之后將其卷成復(fù)合材料卷筒22。當(dāng)使用經(jīng)過(guò)加熱的輥而不是多段烘箱100來(lái)烘焙經(jīng)過(guò)涂敷的復(fù)合條26時(shí)，復(fù)合條26最好在約60℃到約100℃的溫度下烘焙。
最好用激光將復(fù)合條26燒蝕成預(yù)定的圖樣，從而構(gòu)成噴嘴板150的部件70的流動(dòng)部件，諸如圖1所示的供墨通道14、墨流通道16、氣泡腔18和噴嘴孔20。在聚合材料10中形成流動(dòng)部件的激光束36，可由激光器38，諸如F2、ArF、KrCl、KrF或XeCl激態(tài)原子或頻率倍加的YAG激光器發(fā)出。為形成圖1所示的噴嘴板150的部件70，激光燒蝕流動(dòng)部件所用的功率可從約100毫焦/平方厘米到約5000毫焦/平方厘米，更好的范圍是從約150-1500毫焦/平方厘米，最好是從約700毫焦/平方厘米到約900毫焦/平方厘米，并包括范圍中的所有數(shù)值。在激光燒蝕過(guò)程中，采用波長(zhǎng)從約150nm到約400nm，最好為約248nm米的激光束，施加的脈沖時(shí)間從約1毫微秒到約200毫微秒，最好持續(xù)約20毫微秒。
激光束36穿過(guò)掩模40施加預(yù)定數(shù)量的激光脈沖，以形成噴嘴板150的特定流動(dòng)部件，其中掩模40用于在復(fù)合材料26中對(duì)流動(dòng)部件進(jìn)行精確定位，在復(fù)合材料26中需要從中去除較大截面深度材料的那些部分，如噴嘴孔20，可能需要大量的能量脈沖；而在復(fù)合材料26中只需從復(fù)合材料26橫截面深度去掉一部分材料的那些部分，例如墨流通道16，可能只需較少的能量脈沖，這一點(diǎn)將在下文中說(shuō)明。
噴嘴板70的流動(dòng)部件的邊界由掩模40確定，該掩模讓激光束通過(guò)掩模40的開(kāi)孔、透明區(qū)和半透明區(qū)，并且不讓激光束36觸及復(fù)合條26中對(duì)應(yīng)于掩模40的實(shí)心或不透明部分的區(qū)域。掩模40中讓激光束36觸及復(fù)合條26的那些部分按預(yù)定的圖樣設(shè)置，該圖樣對(duì)應(yīng)于希望在復(fù)合材料26中形成的那些部件的形狀。
在激光燒蝕復(fù)合條26時(shí)，會(huì)生成熔渣和其它碎屑42。至少一部分碎屑42可能重新沉積在復(fù)合條26上。在本發(fā)明中，由于復(fù)合條26的最上層包括犧牲層28，碎屑42落到犧牲層28上而不是粘合劑層24上。
如果復(fù)合條26不帶有犧牲層28，則碎屑42會(huì)落在和/或粘在粘合劑層24上。落在和粘在粘合劑層24上的碎屑難以除去，往往需要復(fù)雜的清除工序和/或生成廢品。本發(fā)明不僅可使碎屑42易于除去，而且由于廢品減少還可以提高噴嘴板的產(chǎn)量。
在激光燒蝕復(fù)合條26完成后，噴嘴板150的部件70在C處的橫截面形狀如圖6所示，該截面圖是從氣泡腔18和噴嘴孔20剖開(kāi)得到的。如圖6所示，聚合材料10還包括受到犧牲層28保護(hù)的粘合劑層24?？煽吹剿樾?2粘附在犧牲層28的外露表面上。墨流通道16、氣泡腔18和噴嘴20的相對(duì)尺寸示于圖6中。
本發(fā)明還提供了一種增加噴嘴板150與硅基板(未示出)之間的粘合強(qiáng)度的方法。如圖7和8所示，該方法包括用激光器76(參見(jiàn)圖2)燒蝕出窄縫94，從而在噴嘴板150的四個(gè)角90中的至少兩個(gè)角附近形成三角形的窄縫94。該窄縫94延伸穿過(guò)復(fù)合條26的各層。
一旦剪切裝置56將每個(gè)單獨(dú)的噴嘴板150從復(fù)合條26上切下(圖2)，就將粘合劑放在窄縫處，在最優(yōu)實(shí)施方案中，粘合劑96是一種紫外線(xiàn)固化粘合劑。當(dāng)單獨(dú)的噴嘴板150從復(fù)合條26切下，并且粘合劑充滿(mǎn)窄縫94之后，單獨(dú)的噴嘴板150被固定在硅基板晶片(未示出)上。將硅基板暴露在紫外線(xiàn)光源下，從而使粘合劑96固化。一旦硅基板晶片上布滿(mǎn)噴嘴板150時(shí)，從硅晶片中分割出單個(gè)基板，并將其固定在打印頭上。
圖2還示出一種從激光燒蝕的復(fù)合條26中形成并分離出噴墨打印頭的噴嘴板150的方法。具體說(shuō)，該方法包括下列步驟如圖4所示，制備一個(gè)包含一種聚合材料10，一個(gè)粘合劑層24和一個(gè)聚合物犧牲層28的復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合條26。該方法還包括下述步驟，即，用激光器76部分切開(kāi)噴嘴板150的各層，該激光器76位于圖2的工藝流程中所述激態(tài)原子激光器38的后面。該方法還包括用一個(gè)使用剪切板56的剪切裝置從復(fù)合條26中分離出噴嘴板150。
用于部分切開(kāi)噴嘴板的激光器76可從下列激光器中選擇紅外發(fā)射型激光器、紫外發(fā)射型激光器，例如激態(tài)原子激光器，初始波長(zhǎng)或頻率倍增的TEA CO2和使用Q開(kāi)關(guān)的YAG激光器。如果在本發(fā)明中選擇使用Q開(kāi)關(guān)的YAG激光器，該激光器76最好發(fā)射波長(zhǎng)為約1.0Um的激光。同時(shí)該使用Q開(kāi)關(guān)的YAG激光器通過(guò)激光束78輻射聚合物犧牲層28的脈沖時(shí)間最好持續(xù)從約8毫微秒到約100毫微秒。從聚合材料卷筒22中剪切下噴墨打印頭噴嘴板70的方法進(jìn)一步還包括下述步驟，即，用帶孔的板80來(lái)限定激光器76的激光束78，從而在聚合物犧牲層28上切開(kāi)寬度約為0.005英寸的開(kāi)孔。
在優(yōu)化實(shí)施方案中，激光器76是TEA CO2激光器。在燒蝕過(guò)程中，希望在切開(kāi)的聚合物犧牲層28周?chē)臒岷南拗圃趶那锌谄鸬募s0Um到約37Um。不言而喻，最好象使用Q開(kāi)關(guān)的YAG激光器時(shí)一樣，也用帶孔的板80來(lái)限定TEACO2激光器的激光束，在噴嘴板70的所有層上切開(kāi)寬度約為0.005英寸的開(kāi)孔。激光分割聚合物犧牲層28時(shí)最好使用TEA CO2激光器，速度約為5毫米/秒或更高。
參見(jiàn)圖7，復(fù)合條26依靠鏈齒孔88沿著圖2所示的板移動(dòng)，該鏈齒孔88位于噴嘴板150相對(duì)側(cè)邊上的復(fù)合條26的相對(duì)側(cè)邊89附近。分割噴嘴板150是通過(guò)激光器76燒蝕穿透犧牲層28、粘合劑層24和聚合材料10，圍繞噴嘴板150的四周形成長(zhǎng)方形的狹縫92。
圍繞噴嘴板150周邊的該狹縫92的位置由投影掩模80限定，該掩模80允許激光束78通過(guò)掩模80的開(kāi)孔，不讓激光束78通過(guò)掩摸80的其它部分到達(dá)復(fù)合條26。掩模80中的讓激光束36觸及復(fù)合條26的部分形成一定圖樣。
最好使用伊利諾斯州芝加哥的General Scanning Inc.出售的電流掃描儀來(lái)形成狹縫92并切去每塊噴嘴板150中的角90。如圖7所示，復(fù)合條26的每條狹縫最好穿透犧牲層28、粘合劑層24和聚合材料10。復(fù)合條26中的狹縫92對(duì)于用剪切板56切下每個(gè)單獨(dú)的噴嘴板150很有幫助。
當(dāng)犧牲層28是水溶性物質(zhì)時(shí)，在完成激光燒蝕工序后，最好將水源46(參見(jiàn)圖2)的水從噴頭44直接噴向復(fù)合條26，以除去犧牲層28和其上的碎屑42(圖2)。也可以將復(fù)合條26浸入水池中，持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以溶解犧牲層28。除去犧牲層28所用的水溫可從約20℃到約90℃。較高的水溫可以縮短溶解聚乙烯醇犧牲層28所需的時(shí)間。最好適當(dāng)?shù)剡x擇溶解犧牲層28所用的溫度和溶劑類(lèi)型，以便提高作為犧牲層28的材料的溶解速度。
碎屑42和犧牲層28留在水溶性的廢物流48中，該廢物流48從復(fù)合條26中分離出去。由于碎屑42粘在犧牲層28上，除去犧牲層28，也就幾乎全部除去了在激光燒蝕工序中生成的碎屑42。由于使用水溶性犧牲層28，除去犧牲層28和碎屑42既不費(fèi)力也不費(fèi)時(shí)。在激光燒蝕過(guò)程中犧牲層28的存在可以有效地防止碎屑42接觸并粘附在粘合劑層24上。因?yàn)樵摲椒ú捎靡粋€(gè)犧牲層來(lái)保護(hù)粘合劑層，粘合劑層24在進(jìn)行激光燒蝕之前可粘附在聚合材料10上，而不是粘附在基板上，從而可簡(jiǎn)化打印頭的制造過(guò)程。
除去犧牲層28以后，涂有粘合劑的復(fù)合條26在D點(diǎn)處的橫截面形狀如圖9所示。從圖9可以看出，該結(jié)構(gòu)包含聚合材料10和粘合劑層24。原來(lái)涂敷有粘合劑層24的犧牲層28現(xiàn)已被除去。
用剪切板56分割開(kāi)包含單個(gè)噴嘴板150的部件50，然后將其粘附在硅基板上。用粘合劑層24把聚合材料10粘在硅基板上。
在把聚合材料10粘在硅基板上之前，最好在硅基板上涂敷一層極薄的粘合促進(jìn)劑。粘合促進(jìn)劑的數(shù)量應(yīng)足以與噴嘴板150上的粘合劑在基板的整個(gè)表面上發(fā)生反應(yīng)，但粘合促進(jìn)劑的數(shù)量應(yīng)當(dāng)不干擾基板上的電氣部件和類(lèi)似部件的功能。最好把聚合材料10上的粘合劑層24放在硅基板上，并用加熱后的壓板將噴嘴板150壓到硅基板上，使噴嘴板150粘在硅基板上。
在另一種可行方案中，可在未涂布犧牲層28之前或除去犧牲層之后，把粘合促進(jìn)劑涂在粘合劑層24的外露表面上?？梢圆捎帽娝苤募夹g(shù)，如旋涂、噴涂、輥涂或刷涂，把粘合促進(jìn)劑涂到硅基板或粘合劑層上。一種特別合用的粘合促進(jìn)劑是活性硅烷配方，例如可從密執(zhí)安州Midland的Dow Corning買(mǎi)到的Dow Corning Z6032 SILANE。
在將噴嘴板粘到基板并在填滿(mǎn)芯片表面的凹凸不平之處之前，最好在基板上涂敷一薄層光固化環(huán)氧樹(shù)脂，以增強(qiáng)噴嘴板與基板之間的粘結(jié)強(qiáng)度。光固化環(huán)氧樹(shù)脂旋涂在基板上，并光固化成一定的圖樣，該圖樣限定了墨流通道16、供墨通道14和噴射腔18。此后用一種適當(dāng)?shù)娜軇⑽垂袒沫h(huán)氧樹(shù)脂溶去。
一種優(yōu)選的光固化環(huán)氧配方含有從約50％到約75％(重量百分比)的γ-丁內(nèi)酯，從約10％到約20％的聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸共聚物，從約10％到約20％的雙官能環(huán)氧樹(shù)脂如EPON 1001F，(可從得克薩斯州休斯敦shell化學(xué)公司買(mǎi)到)，從約0.5％到約3％的多官能環(huán)氧樹(shù)脂如DEN431(可從密執(zhí)安州的Midland的Dow化學(xué)公司買(mǎi)到)，從約2％到約6％的光引發(fā)劑如CYRACURE UVI-6974(可從Danbury的聯(lián)碳公司買(mǎi)到)以及從約0.1％到約1％的γ縮小甘油氧丙基三甲羥基硅烷。
雖然上文已經(jīng)說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的條件下，本專(zhuān)業(yè)的普通技術(shù)人員可對(duì)本發(fā)明的各個(gè)部分作出多種改進(jìn)，重排和替代。
權(quán)利要求
1.一種制造噴墨打印機(jī)的噴嘴板的方法，該方法包括(a)制備一個(gè)包含聚合材料的復(fù)合條，該復(fù)合條帶有或不帶有粘合劑層；(b)在該復(fù)合條上涂布一層聚合物犧牲層；(c)用第一激光在該復(fù)合條上燒蝕出噴嘴孔、流動(dòng)部件或噴嘴孔和流動(dòng)部件；(d)從該復(fù)合條上除去該犧牲層。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括用第二激光器分割該經(jīng)過(guò)涂敷的復(fù)合條，以形成單個(gè)的噴嘴板，并從該復(fù)合條上分離出該單個(gè)的噴嘴板。
3.一種如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該第二激光器是一個(gè)紅外激光器或一個(gè)UV激光器。
4.一種如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該第二激光器是一個(gè)使用Q開(kāi)關(guān)的YAG激光器。
5.一種如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該使用Q開(kāi)關(guān)的YAG激光器發(fā)射波長(zhǎng)為1.0Um的激光束。
6.一種如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，用一個(gè)帶孔的板限定第二激光束，以便將該復(fù)合材料分割成寬度為約0.005英寸的窄條。
7.一種如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，用一個(gè)檢流掃描器在該復(fù)合條上形成窄條。
8.一種如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該使用Q開(kāi)關(guān)的YAG激光器以約8毫微秒至約100毫微秒的脈沖持續(xù)時(shí)間對(duì)該復(fù)合條進(jìn)行輻射。
9.一種如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，用一個(gè)投影掩模限定該第二激光束，以在復(fù)合條中形成窄條圖樣。
10.一種如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該第二激光器是一個(gè)TEA CO2激光器。
11.一種如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該TEA CO2激光器減少了高度約為0Um至約10Um的單個(gè)復(fù)合條附近的熔渣的生成。
12.一種如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該TEA CO2激光器減少了該單個(gè)復(fù)合條附近約0Um至約37Um距離內(nèi)的熱損耗。
13.一種如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，用一個(gè)帶孔的板限定由第二激光器發(fā)射的激光束，以便切割該復(fù)合條，使其寬度為約0.005英寸。
14.一種如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，用一個(gè)檢流掃描器在該復(fù)合條上形成窄條。
15.一種如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，用一個(gè)投影掩模限定該第二激光束，以在復(fù)合條中形成窄條圖樣。
16.一種如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，用第二激光器以約5mm/sec或更快的速度形成單個(gè)復(fù)合條。
17.一種將一個(gè)聚合物噴嘴板連接到一個(gè)加熱的硅基板上的方法，該方法包括下列步驟(a)制備一種包含一個(gè)聚合物層和一個(gè)粘合劑層的復(fù)合材料，該粘合劑層中含有第一粘合劑；(b)燒蝕該復(fù)合材料以形成帶有4個(gè)角的噴嘴板；(c)在該噴嘴板上形成至少一個(gè)孔；(d)從該復(fù)合材料中分離出單個(gè)的噴嘴板；(e)使硅基板接觸噴嘴板的粘合劑層；(f)用第二粘合劑填充上述孔；(g)使上述兩種粘合劑固化。
18.一種如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，至少在噴嘴板的粘合劑層中形成上述孔。
19.一種如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，該第二粘合劑是一種可被UV固化的粘合劑。
20.一種如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，該方法還包括將該噴嘴板暴露在UV光源下，從而使該可由UV固化的粘合劑固化的步驟。
21.一種可改善復(fù)合材料的聚合物犧牲層和粘合劑層之間的粘合效果的方法，該復(fù)合材料用于形成噴墨打印頭的噴嘴板，該方法包括下述步驟(a)制備一個(gè)包含一個(gè)噴嘴層和一個(gè)粘合劑層的復(fù)合條；(b)在該粘合劑層上涂布一層聚合物犧牲層；(c)將該粘合劑層和該犧牲層加熱到一定溫度，該溫度足以改善犧牲層和粘合劑層之間的粘合效果。
22.一種如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，該方法將該粘合劑層插入該聚合物犧牲層中，從而將刻犧牲層涂布在該粘合劑層上。
23.一種如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，該方法將該聚合物犧牲層噴涂在該粘合劑層上，從而將該犧牲層涂布在該粘合劑層上。
24.一種如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，該方法將該聚合物犧牲層印在該粘合劑層上，從而將該犧牲層涂布在該粘合劑層上。
25.一種如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，該方法將該聚合物犧牲層反向印在該粘合劑層上，從而將該犧牲層涂布在該粘合劑層上。
26.一種如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，該方法將該犧牲層旋涂在該粘合劑層上，從而將該犧牲層涂布在該粘合劑層上。
27.一種如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，該方法將該犧牲層反向輥涂或以myer rod方式涂布在該粘合劑層上，從而將該犧牲層涂布在該粘合劑層上。
28.一種如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，該方法用刮刀或輥將該聚合物犧牲層涂布在該粘合劑層上，從而將該犧牲層涂布在該粘合劑層上。
29.一種如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，該方法通過(guò)將經(jīng)過(guò)加熱的熱輥放在該復(fù)合條附近，來(lái)加熱該包含所述犧牲層和粘合劑層的復(fù)合條。
30.一種如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，該經(jīng)過(guò)加熱的輥在約60℃至約100℃的范圍內(nèi)烘焙該聚合物犧牲層。
31.一種如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，烘焙該復(fù)合條30至60分鐘。
32.一種如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，包含粘合劑層和犧牲層的該復(fù)合條在多段烘箱中加熱。
33.一種如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，該多段烘箱第一段的溫度在約25℃至約35℃的范圍內(nèi)。
34.一種如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，該多段烘箱第二段的溫度在約45℃至約65℃的范圍內(nèi)。
35.一種如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，該多段烘箱第三段的溫度在約75℃至約85℃的范圍內(nèi)。
36.一種如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，該多段烘箱第四段的溫度在約90℃至約100℃的范圍內(nèi)。
37.一種如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，該多段烘箱第五段的溫度在約100℃至約110℃的范圍內(nèi)。
38.一種如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，該方法通過(guò)將該復(fù)合條放在一個(gè)對(duì)流的烘箱里，從而加熱該聚合物犧牲層。
39.一種如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，該方法使該復(fù)合條加熱約30至約60分鐘。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種用包含一個(gè)噴嘴層和一個(gè)粘合劑層的復(fù)合條制作噴墨打印頭的噴嘴板的方法。用激光在該復(fù)合條中燒蝕出流動(dòng)部件之前,在該粘合劑層上涂布一層聚合物犧牲層。本申請(qǐng)還提出了一種改善粘合劑層和犧牲層之間的粘合效果的方法。一旦準(zhǔn)備好包含犧牲層的復(fù)合條,就用激光燒蝕該經(jīng)過(guò)涂布的復(fù)合條,以在該復(fù)合條中形成流動(dòng)部件,從而形成上述噴嘴板。形成上述流動(dòng)部件之后,除去犧牲層,通過(guò)用激光器分割該噴嘴板,從該復(fù)合條中分離出單個(gè)的噴墨打印頭噴嘴板。
文檔編號(hào)B41L27/10GK1250720SQ981031
公開(kāi)日2000年4月19日 申請(qǐng)日期1998年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月27日
發(fā)明者A·默西, S·R·克姆普林, K·A·庫(kù)恩, G·R·威廉姆斯, R·E·考利, T·H·杰克遜 申請(qǐng)人:萊克斯馬克國(guó)際公司