噴墨板的減式三維制造
【專利說明】噴墨板的減式三維制造
【背景技術】
[0001] 對更高質(zhì)量的打印的要求不斷增長。更高質(zhì)量的打印需要越來越多的每英寸點 數(shù)。這又導致將墨分配到打印襯底上的打印元件的越來越高的密度。噴墨打印機使用將墨 引導到噴嘴的板的堆疊中的最后板中的噴嘴或噴口。板的堆疊形成主體室，墨從儲存器流 動到所述主體室中并且然后流出到相應的噴嘴。
[0002] 為了獲得更高的每英寸點數(shù)，打印頭需要更高的封裝密度。封裝密度是噴嘴板的 每英寸的噴口的數(shù)量。這樣的緊密封裝噴口的制造引起許多問題。這樣的噴口結(jié)構的實現(xiàn) 及其對于制造噴墨板的實際應用需要有效的和高效的制造技術以便產(chǎn)生具有嚴格控制幾 何參數(shù)的多功能三維流體結(jié)構。
【附圖說明】
[0003] 圖1顯示多功能流體元件的實施例。
[0004] 圖2顯示制造多功能流體元件過程的實施例的流程圖。
[0005] 圖3-4顯示制造期間的多功能流體元件的側(cè)視圖。
[0006] 圖5顯示在多功能流體元件的陣列的制造中使用的激光視場的實施例。
[0007] 圖6-11顯示若干感興趣的參數(shù)的直方圖。
【具體實施方式】
[0008] 圖1顯示多功能流體元件10的實施例。被元件被稱為多功能，原因是主體端口 18 用于通過碎石篩將墨攝入主體室中并且然后通過端口排出到打印襯底。完整元件10具有 當墨進入入口時過濾墨的碎石篩或顆粒過濾器12。在腔和入口 16之間有通道14,并且入 口將主體端口 18聯(lián)接到緊挨著顆粒過濾器12的腔，其將在另外的圖中變得更清楚。
[0009] 該元件將典型地形成膜，例如聚合物、聚酰亞胺、聚四氟乙烯、金屬和復合材料。使 用的一些材料可以在商標Kapton?、Teflon?.或Upilex?下制造。制造過程可以包括 2或3步減式過程。減式過程包括材料的選擇性去除、例如從一塊膜去除材料。
[0010] 圖2顯示當其受到處理時的膜。在面板22中，該過程去除材料的第一層達到第一 深度。該層包括腔或入口增壓室20、入口通道14、入口 16以及出口主體端口 18。可以通 過使用受激準分子激光器進行第一層材料的去除。激光消融材料以將它從膜取出。在面板 24中，第二消融過程在腔20中形成圖案以形成顆粒過濾器或碎石篩12,并且再次在入口 16 和出口主體端口 18上切割。
[0011] 激光消融過程可以將材料一直去除到可由設計者選擇的深度。該過程可以包括2 或3個步驟。對于2步過程，入口和主體端口將在圖2的第二過程完成。在3步過程中，在 面板26中再次使用激光以進一步精制入口 16和出口主體端口 18。取決于入口和端口的期 望精度和形成，這可以是必要的或不必要的步驟。
[0012] 圖3和4顯示沿著面板22中所示的橫截面A-A的第一和第二消融過程期間的膜 的側(cè)視圖。在圖3中，由一塊膜形成流體元件10。膜具有初始厚度，其在膜的側(cè)面并且由水 平點線顯示。在第一消融過程中，激光從腔20、通道14和入口 16去除材料。從該視圖，不 能看到出口主體端口。在圖4中，激光去除來自圖3的腔20下方的膜的選擇性部分。圖案 可以包括孔的陣列，其允許流體流過其中，同時將顆粒排斥在流體路徑之外。通道14保持 在與顆粒過濾器的部分相同的深度處。通過膜的厚度消融通道16和主體端口。流體流動 方向由圖4中的箭頭顯示。
[0013] 在一個實施例中，膜可以具有0.0762mm的厚度。在該實施例中，第一深度達到 0. 051mm，其中材料的0. 025mm保持在后面。顆粒過濾器然后從0. 025mm深度切割到膜的后 表面，通道具有0.051mm的深度，0.025mm作為背襯，切割的入口端口一直通過膜。在一個實 施例中，膜結(jié)合到剛性板。膜結(jié)合到板并且然后消融過程發(fā)生。這可以被稱為結(jié)合和切割 過程。
[0014] 制造流體元件的過程的一個實施例包括激光掩模30的使用，如圖5中所示。該過 程的若干實施例是可能的。在一個實施例中，該過程定位激光掩模30,然后消融膜的第一 層。運動控制或類似系統(tǒng)然后將重定位膜以允許激光消融具有第一掩模30的膜的第二區(qū) 域。重復該過程直到期望數(shù)量的元件已成像到橫越膜的第一深度。運動控制系統(tǒng)然后將膜 返回到它在開始時初始具有的位置。然后用掩模32交換掩模30并且重復該過程直到元件 已全部成像到第二深度。需要時，第三掩模34可以根據(jù)需要用于清理入口和主體端口。
[0015] 在第二實施例中，鄰近激光系統(tǒng)定位膜。定位第一掩模30并且將膜的第一區(qū)域消 融到第一深度。然后用第二掩模32交換第一掩模30并且將相同區(qū)域消融到第二深度。然 后相對于激光的成像場移動膜并且再次使用掩模30以將第二區(qū)域消融到第一深度，并且 然后再次交換掩模。然后重復該過程直到期望數(shù)量的元件已成像到第二深度。如果使用第 三掩模、例如34,則將在第二掩模32之后在相對于激光成像場移動膜之前使用它。
[0016] 第三實施例組合另外兩個實施例的組合。選擇的實施例取決于系統(tǒng)和參數(shù)，例如 處理速度、位置和幾何精度以及系統(tǒng)能力。應當注意X和y維度主要由成像掩模上的圖像 圖案控制。蝕刻深度主要由典型地以焦耳每平方厘米（J/cm 2)表示的激光能量密度和激光 脈沖的數(shù)量控制。
[0017] 圖6-11顯示關于在制造期間測量的若干參數(shù)的分布的一組直方圖。在圖6中，顯 示X軸位置誤差40,并且圖7顯示y軸位置誤差42。在一個實施例中偏差僅僅在微米范圍 內(nèi)。圖8顯示碎石篩出口直徑44,圖9顯示主體出口直徑46,圖10顯示入口通道寬度48， 并且圖11顯示入口通道長度50。位置誤差與特征相對于位于金屬板上的參考特征的定位 相關。幾何特征與特征的形狀和尺寸、例如顆粒過濾器直徑、入口 /出口直徑、入口寬度和 入口長度相關。使用該過程，幾何特征的標準偏差典型地僅僅是微米或更小，這是以前不能 獲得的水平或精度。
[0018] 以該方式，激光制造過程以重復、減式消融過程在緊制造公差內(nèi)產(chǎn)生流體元件的 陣列。這允許流體元件的更高封裝密度。該過程允許一次地并且在一個部件中制造多個流 體元件。在一個實施例中，該過程可以在一個圖像場中制造24個元件，在另一實施例中可 以在一個圖像場中處理48個元件。該過程可以在結(jié)合和切割過程中實現(xiàn)，其中膜在消融過 程之前結(jié)合到剛性、功能板，例如不銹鋼歧管板。
[0019] 將領會若干以上公開的和其它特征和功能或其替代選擇可以理想地組合到許多 其它不同的系統(tǒng)或應用中。而且本領域的技術人員隨后可以在其中做出各種當前無法預見 的或預料不到的替代選擇、修改、變化或改進，其也旨在由以下權利要求涵蓋。
【主權項】
1. 一種形成于膜中的流體結(jié)構，其包括： 形成于所述膜的底表面處的顆粒過濾器，所述顆粒過濾器具有小于所述膜的厚度的深 度； 流體地連接到所述顆粒過濾器的腔，所述腔從所述顆粒過濾器的頂部延伸到所述膜的 頂表面； 流體地連接到所述腔并且鄰近所述腔定位的入口，所述入口具有小于或等于所述膜的 厚度的深度并且延伸到所述膜的頂表面；以及 從所述膜的頂表面延伸到所述膜的一定深度處的主體端口，所述主體端口流體地連接 到所述入口。
2. 根據(jù)權利要求1所述的流體結(jié)構，其中所述膜包括從以下組成的群組選擇的膜：聚 合物、聚酰亞胺、聚四氟乙烯、金屬和復合材料。
3. 根據(jù)權利要求1所述的流體結(jié)構，其中所述入口的深度等于所述膜的厚度的2/3。
4. 根據(jù)權利要求1所述的流體結(jié)構，其中所述膜具有0. 076毫米的厚度。
5. 根據(jù)權利要求4所述的流體結(jié)構，其中所述深度等于0. 051毫米。
6. -種制造膜中的流體結(jié)構的方法，其包括： 通過從頂表面去除所述膜的一部分達到第一深度以在小于膜厚度的第一深度處形成 腔、入口和主體端口而形成腔、入口和主體端口；以及 從所述第一深度去除所述腔中的所述膜的一部分達到所述膜的后表面以在所述腔中 形成顆粒過濾器并且去除所述入口和所述主體端口中的所述膜的一部分達到第二深度。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其還包括消除所述入口和所述主體端口中的所述膜的 任何剩余部分。
8. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其還包括： 將第一成像掩模定位在所述膜的區(qū)域上； 用消融激光照射所述掩模以去除所述膜的部分從而形成所述腔、所述入口和所述主體 端口達到第一深度； 用消融激光照射第二掩模以形成顆粒過濾器并且去除所述入口和所述主體端口中的 所述膜的部分達到第二深度。 移動所述膜以鄰近激光的成像場定位所述膜的新區(qū)域；以及 繼續(xù)移動所述膜并且照射所述第一和第二圖像掩模直到所述腔、所述入口、所述主體 端口和所述顆粒過濾器已全部形成。
9. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其包括： 將成像掩模定位在所述膜的第一區(qū)域上； 蝕刻所述第一區(qū)域中的所述膜達到第一深度以限定所述腔、所述入口和所述主體端P ; 移動所述膜以鄰近激光的成像場定位所述膜的新區(qū)域； 繼續(xù)移動所述膜并且蝕刻所述膜達到所述第一深度直到所述腔、入口和主體端口已全 部蝕刻到所述第一深度； 移動所述膜以鄰近成像膜定位所述第一區(qū)域并且在所述第一區(qū)域中使用第二掩模蝕 刻所述顆粒過濾器以及所述入口和所述主體端口達到第二深度；以及 繼續(xù)移動所述膜并且蝕刻直到所述顆粒過濾器、所述入口和所述主體端口已全部蝕刻 到所述第二深度。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中形成腔、入口和主體端口包括從頂表面去除所述 膜的一部分直到一定深度。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種形成于膜中的流體結(jié)構，其包括：形成于膜的底表面處的顆粒過濾器，所述顆粒過濾器具有小于膜的厚度的深度；流體地連接到顆粒過濾器的腔，所述腔從顆粒過濾器的頂部延伸到膜的頂表面；流體地連接到腔并且鄰近腔定位的入口，入口具有小于或等于膜的厚度的深度并且延伸到膜的頂表面；以及從膜的頂表面延伸到膜的一定深度處的主體端口，主體端口流體地連接到入口。
【IPC分類】B41J2-16
【公開號】CN104786658
【申請?zhí)枴緾N201410837032
【發(fā)明人】J·R·安德魯斯, T·L·史蒂芬斯, R·卡德納斯
【申請人】施樂公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年12月29日
【公告號】US20150202868