專利名稱：形成噴墨印刷頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨印刷設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及形成噴墨印刷頭的方法。
背景技術(shù)：
按需噴射式噴墨技術(shù)被廣泛應(yīng)用于印刷工業(yè)中。采用按需噴射式噴墨技術(shù)的印刷頭可以采用熱噴墨技術(shù)或者壓電技術(shù)。即便其生產(chǎn)比熱噴墨更貴，由于其能夠使用更多種類的墨并避免結(jié)垢問題，壓電噴墨通常更受歡迎。壓電墨噴頭通常包括柔性膜(diaphragm)和附著在該膜上的壓電單元。當(dāng)該壓電單元通常地通過電連接到與電壓源電耦合的電極而被施加電壓時(shí)，所述壓電單元震動(dòng)，導(dǎo)致所述膜彎曲并通過一個(gè)噴口從室中噴射出一定量的墨。該彎曲還進(jìn)一步通過一開口從主墨儲(chǔ)存池抽取墨進(jìn)入到所述室中替代噴出的墨。采取壓電噴墨技術(shù)增加印刷分辨率是設(shè)計(jì)工程師的目的之一。增加壓電墨噴頭的噴射密度能夠增加印刷分辨率。增加噴射密度的一種方法是消除噴射噴射管的內(nèi)部分管 (manifold)。采取這種設(shè)計(jì)，優(yōu)選每個(gè)噴嘴具有通過噴射管背部的單個(gè)端口。該端口的功能是作為墨從儲(chǔ)存池輸送到每個(gè)噴射室的通道。由于高密度印刷頭中的噴嘴數(shù)量大，大量端口必須在壓電單元之間垂直通過所述膜，其中每個(gè)端口對(duì)應(yīng)一個(gè)噴嘴。生產(chǎn)帶有外部分管的高密度噴墨印刷頭組件需要新的加工方法。需要生產(chǎn)具有降低電阻的電接觸的印刷頭的方法，以及所生產(chǎn)出的印刷頭。

發(fā)明內(nèi)容
為了提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明實(shí)施方式的一些方面的基本的理解，下面給出一個(gè)簡單的概要。該概要并不是一個(gè)廣泛的綜述，也并意圖確認(rèn)本發(fā)明的主要或關(guān)鍵部分，也并不描述所披露的技術(shù)范圍。相反，其主要目的僅僅是提供一個(gè)或多個(gè)簡單形式的構(gòu)思，作為下面進(jìn)行的詳細(xì)描述的前序部分。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可以包括形成噴墨印刷頭的方法。該方法可以包括將膜黏附材料黏附到膜上，其中所述膜可以包括多個(gè)開口，在所述膜上黏附多個(gè)壓電元件，并分布介電填充材料，以包裹所述多個(gè)壓電元件并接觸所述膜，其中所述膜黏附材料阻止所述介電填充材料流過所述膜上的所述多個(gè)開口，并固化所述介電填充材料，從而在所述多個(gè)壓電元件之間以及所述多個(gè)壓電元件上表面上方形成中間層(interstitial layer)。可采用等離子體蝕刻從所述多個(gè)壓電元件上表面去除所述中間層。另一個(gè)形成噴墨印刷頭的實(shí)施例可以包括將膜黏附材料黏附到膜上，其中所述膜可以包括多個(gè)開口，在所述膜上黏附多個(gè)壓電元件，并分布介電填充材料以包裹所述多個(gè)壓電元件并接觸所述膜，其中所述膜黏附材料阻止所述介電填充材料流過所述膜上的所述多個(gè)開口，并固化所述介電填充材料，在所述多個(gè)壓電元件之間以及所述多個(gè)壓電元件上表面上方形成中間層。該方法可進(jìn)一步包括在所述中間層上方放置帶有圖案的粘性層和帶有圖案的可去除的襯墊。其中所述帶有圖案的粘性層和所述帶有圖案的可去除的襯墊上的
4開口在壓電元件上方的位置暴露所述中間層，并使用所述帶有圖案的可去除的襯墊和所述帶有圖案的粘性層作為蝕刻掩模，采用等離子體蝕刻從所述多個(gè)壓電元件的上表面去除所述中間層。另一個(gè)形成噴墨印刷頭的實(shí)施例可以包括將壓電元件層黏附到輸送載體上，切割所述壓電元件層從而形成多個(gè)壓電元件，并將所述多個(gè)壓電元件黏附到噴射管(jet stack)子組件的膜上，其中所述噴射管子組件可進(jìn)一步包括入口 /出口板、本體板、所述膜上的多個(gè)開口以及覆蓋所述膜上的所述多個(gè)開口的膜黏附材料。該方法可進(jìn)一步包括分布介電填充材料，以包裹所述多個(gè)壓電元件并接觸所述膜，其中所述膜黏附材料阻止所述介電填充材料流過所述膜上的所述多個(gè)開口，固化所述介電填充材料，在所述多個(gè)壓電元件之間以及所述多個(gè)壓電元件上表面上方形成中間層，在所述中間層上方放置帶有圖案的粘性層和帶有圖案的可去除的襯墊，其中所述帶有圖案的粘性層和所述帶有圖案的可去除的襯墊上的開口在壓電元件上方的位置暴露所述中間層，并使用所述帶有圖案的可去除的襯墊和所述帶有圖案的粘性層作為蝕刻掩模，采用等離子體蝕刻從所述多個(gè)壓電元件的上表面去除所述中間層，其中所述等離子體蝕刻可包括向蝕刻室引入足以維持平衡室壓強(qiáng)在約 25mTorr到約500mTorr之間的輸送流量的氧氣,例如在約IOOmTorr到約200mTorr之間，并以約OW到約1000W之間的射頻功率點(diǎn)燃等離子體，更具體地說以約800W到約1000W之間的射頻功率，例如約900W。所述室的參數(shù)可以根據(jù)例如所述中間材料，例如環(huán)氧化物(epoxy) 配方，進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)所述中間材料的配方，其他工藝氣體本身也可采用，或者混合添加氧氣，例如氬氣、氫氣、四氟化碳、氟化硫。該方法可進(jìn)一步包括在所述帶有圖案的可去除的襯墊和所述帶有圖案的粘性層的開口內(nèi)放置導(dǎo)電粘結(jié)物，去除所述帶有圖案的可去除的襯墊。此外，使用激光束，從所述膜的所述多個(gè)開口融化所述膜黏附材料、所述中間層和所述帶有圖案的粘性層，其中所述本體板以及所述入口 /出口板作為掩模掩蓋所述激光束，將印刷電路板(PCB)機(jī)械連接到所述帶有圖案的粘性層的所述中間層，其中所述導(dǎo)電粘結(jié)物將PCB電極與所述壓電元件電連接，并將分管(manifold)黏附到所述PCB上。形成組件的方法可以包括將壓電結(jié)構(gòu)包裹在環(huán)氧化物中，并且等離子體蝕刻所述環(huán)氧化物的至少一部分從而暴露所述壓電結(jié)構(gòu)。


圖I和圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所示的工作中設(shè)備的中間壓電元件的透視圖；圖3-14是描述工作中設(shè)備的包括噴射管的噴墨印刷頭的形成過程的截面圖；圖15是包括噴射管的印刷頭的截面圖；圖16是包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的印刷頭的印刷設(shè)備；以及圖17-20是描述根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的包括噴射管的噴墨印刷頭的形成的工作中結(jié)構(gòu)的截面圖需要注意的是，圖片中簡化了某些細(xì)節(jié)，作圖是為了便于理解發(fā)明的實(shí)施例，而不是為了保持嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)精度、細(xì)節(jié)和尺寸。
具體實(shí)施例方式這里所使用的詞匯“印刷機(jī)”涵蓋了基于任何目的執(zhí)行印刷輸出功能的任何設(shè)備，例如數(shù)碼復(fù)印機(jī)、書本制造機(jī)、傳真機(jī)、多功能機(jī)器等。詞匯“聚合物”涵蓋了寬范圍的由長鏈分子形成的基于碳的化合物內(nèi)的任一物質(zhì)，包括熱固聚酰亞胺、熱塑料、樹脂、聚碳酸酯、 環(huán)氧化物以及本領(lǐng)域已知的相關(guān)化合物。參考圖1，壓電元件層10通過粘結(jié)劑14以可分離的形式連接到輸送載體12上。 所述壓電元件層10可以包括，例如，鋯鈦酸鉛層，其厚度例如在約25 μ m到約150 μ m之間， 作為內(nèi)部電介質(zhì)。所述壓電元件層10可在兩側(cè)鍍鎳，例如使用無電極電鍍工藝，從而在介電PZT每一側(cè)上提供導(dǎo)電元件。涂敷了鎳的PZT的功能主要是作為平行板電容，從而在內(nèi)部PZT材料上產(chǎn)生電勢差。所述載體12可包括金屬片、塑料片或者另一個(gè)輸送載體。將所述壓電元件層10黏附到所述輸送載體12上的所述粘性層14可包括切割帶、熱塑料或者其他粘粘結(jié)劑。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述輸送載體12可以是例如自粘熱塑料層之類的材料， 從而不需要獨(dú)立的粘性層14。在形成圖I所示的結(jié)構(gòu)后，所述壓電元件層10被切割形成多個(gè)獨(dú)立的壓電元件 20，如圖2所示?？梢岳斫獾氖牵M管圖2中顯示了 4x3的壓電元件陣列，但也可形成更大的陣列。例如，現(xiàn)有的印刷頭可具有344x20的壓電元件陣列。進(jìn)行所述切割可采用機(jī)械方法，例如使用諸如晶片切割鋸之類的鋸子，采用干蝕工藝，采用激光切割工藝等。為了保證完全分離每個(gè)相鄰的壓電元件20，所述切割工藝可以終止在去除部分的所述粘性層14并在所述輸送載體12上停止之后，或者在切穿所述粘性層14并切入所述輸送載體12之后。形成獨(dú)立的壓電元件20之后，圖2中的組件可以連接到噴射管子組件30上，如圖 3中的截面圖所示。圖3中的截面圖是圖2中結(jié)構(gòu)的改進(jìn)細(xì)節(jié)的放大圖，描述了一個(gè)部分的和兩個(gè)完整的壓電元件20的截面圖。所述噴射管子組件30可以采用已知技術(shù)生產(chǎn)。所述噴射管子組件30可包括，例如入口 /出口板32、本體板34和膜36，所述膜采用粘性膜黏附材料38黏連到所述本體板34上。所述膜36可包括多個(gè)開口 40作為如下所述的完整設(shè)備中的墨通道。圖3的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括多個(gè)空隙42，按該工藝的目的，該多個(gè)空隙42可以采用環(huán)境空氣填充。所述膜黏附材料38可以是材料的實(shí)體層，例如聚合物單層，從而覆蓋穿透所述膜36的所述開口 40。在一個(gè)實(shí)施例中，圖2的結(jié)構(gòu)可以采用所述膜36和所述壓電元件20之間的粘結(jié)劑連接到噴射管子組件30上。例如，可以在所述壓電元件20上表面、所述膜36上、或者兩者上，通過分布、涂敷、滾涂等方法，施加一定量的粘結(jié)劑(未單獨(dú)圖示)。在一個(gè)實(shí)施例中， 可在所述膜上為每個(gè)單獨(dú)的壓電元件20放置一滴粘結(jié)劑。在涂敷所述粘結(jié)劑后所述噴射管子組件30和所述壓電元件20彼此對(duì)準(zhǔn)布置，然后采用所述粘結(jié)劑將所述壓電元件20機(jī)械連接到所述膜36上。采用適于所述粘結(jié)劑的技術(shù)固化所述粘結(jié)劑，從而形成如圖3中所示的結(jié)構(gòu)。隨后，從圖3的結(jié)構(gòu)中去除所述輸送載體12和所述粘結(jié)劑14形成如圖4所示的結(jié)構(gòu)。接下來，在圖4的結(jié)構(gòu)上分布介電填充材料，然后固化并形成中間層50。所述介電填充材料可以是聚合物，例如Danbury, CT的Miller-Stephenson Chemical Co.出售的 Epon 828環(huán)氧樹脂(重量份額為 100份)和Columbus,OH的Hexion Specialty Chemicals 出售的Epikure 3277固化劑(重量份額為49份)的混合物。所述介電填充材料的分布量應(yīng)當(dāng)足以覆蓋所述膜36的上表面52的暴露部分，并包裹所述壓電元件20，然后如圖5所示進(jìn)行固化。如圖所示，所述介電填充材料可以進(jìn)一步填充所述膜36中的開口 40。覆蓋所述膜36內(nèi)的開口 40的所述膜黏附材料38防止所述介電填充材料通過所述開口 40。在固化介電填充材料之前或之后，可平整所述中間層50?？刹捎米粤髌讲牧匣蛘甙C(jī)械擦拭、壓力成型的技術(shù)執(zhí)行平整操作。接下來，從所述壓電元件20的上表面去除所述中間層50。在一個(gè)實(shí)施例中，采用已知的光刻技術(shù)，在開口 62上形成帶有圖案的掩模60，例如帶有圖案的光刻膠掩模，如圖6 所示。所述開口 62暴露所述中間層50的覆蓋每個(gè)壓電元件20的部分，并進(jìn)一步暴露每個(gè)壓電兀件20的一部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述帶圖案的掩模60可以是一層熱塑性聚酰亞胺。例如，所述帶圖案的掩模60可以是一層DuPont 100ELJ，該層采用激光切割(laser ablation)、沖壓工藝、蝕刻等方法使其帶有圖案。DuPontlOOELJ的生產(chǎn)和供應(yīng)厚度通常是25 um(0. 001英寸)，但是如果可以得到的話其他厚度也是適用的，例如在約20 ii m到約 40 之間。在一個(gè)實(shí)施例中，熱塑性聚酰亞胺掩?？梢圆捎脽釋訅悍椒べN到聚合物中間層50的表面上。在一個(gè)實(shí)施例中，該黏貼可以在約180°C到約200°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，例如約190°C。在一個(gè)實(shí)施例中，該黏貼可以在約90psi到約IlOpsi的壓力范圍內(nèi)進(jìn)行，例如約lOOpsi。該黏貼的執(zhí)行時(shí)間可以在約5分鐘到約15分鐘之間，例如約10分鐘。在一個(gè)實(shí)施例中，所述掩模可以是分布在所述中間層50的材料，隨后足夠小心地去除暴露的中間層50，從而避免掀起或者破壞所述中間層50、所述壓電元件20、或者其它結(jié)構(gòu)。例如等離子體蝕刻等蝕刻過程中的溫度可以達(dá)到150°C，不意圖受理論限制，該溫度下可以對(duì)掩模材料進(jìn)行固化、硬化、加密和/或排氣并使其更難于從所述中間層50上去除。所述掩模的所述開口 62的位置可以僅僅暴露聚合物以及每個(gè)壓電元件20的上表面，隨后對(duì)所述壓電元件20進(jìn)行電連接，例如通過環(huán)氧銀連接印刷電路板(PCB)電極。所述開口 62的尺寸應(yīng)當(dāng)足夠大，從而使得所述壓電元件20與隨后形成的電極之間的電阻處于允許的范圍內(nèi)，使其作為具有可接受的可靠性的功能性設(shè)備。所述開口本身可以是圓形、 橢圓形、正方形、長方形等。隨后，對(duì)圖6所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行例如等離子體蝕刻之類的蝕刻，從而去除暴露的中間層50。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在足以減少加工時(shí)間的條件下進(jìn)行等離子體蝕刻。例如， 可采用活性離子阱等離子體模式結(jié)合氧氣工藝氣體。例如，可將氧氣倒入等離子體蝕刻室中，其流量應(yīng)足以提供約IOOmTorr到約200mTorr之間的平衡室壓，例如約150mTorr。可以用約800W到1，OOOff之間，例如約900W，的射頻(RF)功率點(diǎn)燃等離子體。在活性離子蝕刻等離子體模式中，圖6中的組件可以位于兩個(gè)相鄰的有源電極之間。兩個(gè)相鄰的有源電極可以位于兩個(gè)接地電極之間。根據(jù)中間材料的不同，每次的時(shí)間可以在約I秒鐘到約一小時(shí)的范圍內(nèi)，例如在約5分鐘到15分鐘之間，更具體地說在約5分鐘到10分鐘之間。使用層厚25iim的DuPont 100ELJ，加工時(shí)間可以在約I秒鐘到約15分鐘之間，例如在約I秒鐘到約10分鐘之間。根據(jù)中間材料的不同，也可采用除了活性離子阱模式之外的等離子模式，包括例如活性離子蝕刻、無電極蝕刻、有源蝕刻、無電極離子阱的模式，采用的模式根據(jù)等離子體室內(nèi)的臺(tái)架布置(例如，有源、接地和浮置)決定。所述等離子體蝕刻可以從鍍鎳PZT壓電元件20的表面上有效去除所述中間層50。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鍍鎳PZT壓電元件20的表面具有高表面粗糙度，使得將所述中間層50從相對(duì)又深又窄(即高深寬比)的凹槽中去除是困難的。鎳鍍層的凹槽中存留的介電材料可以增加所述壓電元件20和PCB電極之間的電阻，所述PCB電極隨后與所述壓電元件20電耦合。從所述壓電元件20的蝕刻表面充分去除中間材料50會(huì)減少電阻并改善設(shè)備的電特性。采用這里所述的掩模等離子體蝕刻相比傳統(tǒng)的去除方法能夠更有效地從這些凹槽中去除所述介電材料。所述壓電元件20內(nèi)的相對(duì)窄的凹槽的所述中間材料50的蝕刻率比相鄰的距離相對(duì)較遠(yuǎn)的壓電元件20之間的所述中間材料50的蝕刻率低。無掩模等離子體蝕刻可造成相鄰壓電元件20之間中間材料50過度損失，因而采用在壓電元件20上方的位置上暴露中間材料50，在壓電元件20之間的位置上保護(hù)中間材料50的掩模等離子體蝕刻可避免該損失。在蝕刻所述中間層50之后，去除所述帶圖案的掩模60形成如圖7所示的結(jié)構(gòu)。若帶圖案的掩模60是帶圖案的光刻膠掩模，可采用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)去除所述帶圖案的掩模60。如果所述帶圖案的掩模60是熱塑料聚合物，例如DuPont 100ELJ，所述帶圖案的掩?？刹捎美鐒冸x的方法去除。接下來，排布包括帶有圖案的粘性層80和帶有圖案的可去除的襯墊82的組件，并將其黏附到如圖7所示的結(jié)構(gòu)上，如圖8所示。粘結(jié)劑80可以是，例如，熱固或者熱塑料層。 所述可去除襯墊82可以是聚酰亞胺材料，或者其他可以從粘結(jié)劑80上去除的材料。包括粘性層80和可去除襯墊82的該組件中包括暴露壓電元件20的預(yù)制開口 84的圖案。粘結(jié)劑80和襯墊82中的所述開口 84可以在粘結(jié)之前形成，例如采用激光切割、沖壓加工、蝕刻等形成。所述開口 84的大小可以設(shè)為匹配所述中間層50中的開口 62的大小，如圖所示， 但是只要尺寸的差異不會(huì)不利地影響隨后的加工，他們可以略大或略小。粘結(jié)劑80和可去除襯墊82的綜合厚度會(huì)部分決定在隨后的工藝之后留在所述壓電元件20上的導(dǎo)體數(shù)量。 粘結(jié)劑80和可去除襯墊82的綜合厚度可以在約15 μ m到約100 μ m之間，或者其它合適的厚度。接下來，如圖9所示，以所述可去除襯墊82為模板，采用例如絲網(wǎng)印刷工藝在圖8 的組件上涂敷例如導(dǎo)電粘結(jié)物之類導(dǎo)體90。作為替代方式，所述粘結(jié)劑可以分布到所述組件上。隨后，采用例如剝離的方法從圖9的結(jié)構(gòu)中去除所述可去除襯墊82，從而留下類似圖10所示的結(jié)構(gòu)。接下來，采用粘結(jié)劑80將具有多個(gè)通路112和多個(gè)PCB電極114的PCB 110黏附到圖10的組件上，從而形成如圖11所示的結(jié)構(gòu)。所述導(dǎo)體90使PCB電極114與壓電元件 20電耦合，從而出現(xiàn)從PCB電極114通過導(dǎo)體90到壓電元件20的電路。接下來，清理通過所述膜36的所述開口 40，從而形成通過所述膜的墨通路。清理所述開口包括去除粘結(jié)劑80、所述中間層50和所述膜黏附材料38覆蓋所述開口 40的部分。在多個(gè)實(shí)施例中，可采用化學(xué)或機(jī)械去除技術(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，自對(duì)準(zhǔn)去除工藝可以包括采用激光束120，如圖12所示，特別在由金屬形成入口 /出口板32、本體板34和所述膜36的位置。入口 /出口板32、本體板34，以及由設(shè)計(jì)決定是否包括的所述膜36，在自分布激光切割工藝中能阻擋所述激光束。在該實(shí)施例中，可采用例如CO2激光器、激元激光器、 固態(tài)激光器、銅汽化激光器、纖維激光器等激光器。CO2激光器和激兀激光器通常可以切割包括環(huán)氧化物的聚合物。CO2激光器具有低工作損失和高生產(chǎn)力。盡管圖12中劃出了兩個(gè)激光束120,可使用一個(gè)或多個(gè)激光脈沖以單獨(dú)一道激光束依次打開每一個(gè)孔。在另一個(gè)實(shí)施例中，可在一次操作中形成兩個(gè)或更多的開口。例如，可在表面使用掩模，然后采用單獨(dú)一道寬激光束的一個(gè)或多個(gè)脈沖，單獨(dú)一道寬激光束可打開兩個(gè)或更多的開口，或者所有的開口。CO2激光束可能完全穿透由入口 /出口板32、本體板34以及可能包括所述膜36 的掩模，可能隨后進(jìn)入每個(gè)開口 40，形成穿過膜黏附材料38、所述中間層50和粘結(jié)劑80的延伸開口，形成圖13中所示的結(jié)構(gòu)。隨后，使用粘結(jié)劑(未單獨(dú)圖示)在入口 /出口板32上黏附孔板140，如圖14所示。所述孔板140包括在印刷中墨被排出通過的噴嘴。在所述孔板142被黏附之后，噴射管144就形成了。隨后，采用例如液密密封連接151，如粘結(jié)劑連接，將分管150連接到PCB 110，形成如圖15所示的噴墨印刷頭152。所述噴墨印刷頭152可以包括分管150內(nèi)用于存儲(chǔ)一定量的墨的儲(chǔ)墨池154。來自儲(chǔ)墨池154的墨通過PCBllO中的通路112傳送到噴射管144 中的端口 156。需要理解的是，圖15是簡化圖，可以在圖的左右側(cè)有附加結(jié)構(gòu)，例如盡管圖 15畫出了兩個(gè)端口 156，但是一個(gè)典型的噴射管可以有例如344x20的端口陣列。在使用中，印刷頭152的分管150中的所述儲(chǔ)墨池154包括一定量的墨?？稍谟∷㈩^具有初始填充量，從而使得墨從所述儲(chǔ)墨池154流過PCBllO中的所述通路，通過噴射管144中的端口 156，流入噴射管144中的室158。每個(gè)PZT壓電元件20響應(yīng)每個(gè)電極122 上的電壓160，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間產(chǎn)生振動(dòng)，以響應(yīng)數(shù)字信號(hào)。壓電元件20的振動(dòng)引起所述膜 36發(fā)生彎曲，造成所述室158內(nèi)的壓力脈沖，使得墨滴從噴嘴142噴出。上面所描述的方法和結(jié)構(gòu)形成了噴墨印刷機(jī)內(nèi)的噴射管144。在一個(gè)實(shí)施例中，所述噴射管144可用作噴墨印刷頭152的一部分，如圖15所示。圖16描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括一個(gè)或多個(gè)印刷頭154以及將從一個(gè)或多個(gè)噴嘴142噴出的墨164的印刷機(jī)162。印刷頭154根據(jù)數(shù)字指令工作以在印刷介質(zhì)166 (例如紙片、塑料等)上形成所需的圖案。印刷頭152以掃描運(yùn)動(dòng)方式相對(duì)于印刷介質(zhì)166前后移動(dòng),逐列印刷圖片。作為替代方式，印刷頭154可固定，印刷介質(zhì)166相對(duì)其發(fā)生運(yùn)動(dòng)，在一次通過中形成與印刷頭154等寬的圖像。所述印刷頭154相比印刷介質(zhì)166 可以較窄或等寬。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例可以從圖5的結(jié)構(gòu)開始，包括圖17所示的壓電元件20上的中間層50。接下來，包括帶有圖案的粘性層210和帶有圖案的可去除的襯墊212的組件被對(duì)準(zhǔn)并黏貼到圖5的結(jié)構(gòu)上，如圖17所示。所述帶有圖案的粘性層210可以是例如熱固或者熱塑性層?？扇コr墊212可以是聚酰亞胺材料，或者可以從所述帶有圖案的粘性層 210上去除的其他材料。包括粘性層210和可去除襯墊212的組件中包括在覆蓋壓電元件 20的位置上暴露所述中間層50的預(yù)先形成的開口 214的圖案，如圖17所示。粘性層210 和襯墊212中的所述開口 214可以采用例如激光切割、沖壓工藝、蝕刻等方法在黏附之前形成。粘性層210和可去除襯墊212的綜合厚度會(huì)部分決定在隨后的工藝之后留在所述壓電元件20上的導(dǎo)體數(shù)量。粘性層210和可去除襯墊212的綜合厚度可以在約15 y m到約 100 u m之間，或者其它合適的厚度。隨后，以可去除襯墊212和粘結(jié)劑210為蝕刻掩模，在壓電元件20上表面上方的所述中間層50的暴露部分進(jìn)行蝕刻，暴露壓電電極20并形成如圖18所示的結(jié)構(gòu)?？刹捎玫入x子體蝕刻，例如如上所述的等離子體蝕刻，蝕刻中間層50。使用等離子體蝕刻從所述壓電元件20上去除所述中間層50，保證去除壓電元件20內(nèi)的所有凹槽內(nèi)的所述中間層50。 壓電元件20內(nèi)的凹槽內(nèi)殘留的任何中間材料50會(huì)增加壓電元件20和PCB電極之間的電阻，所述PCB電極隨后被黏附到所述壓電元件20上。接下來，在壓電元件20上放置導(dǎo)體230，并且可以放置在所述可去除襯墊212上從而保證完全填充所述開口 214。所述導(dǎo)體可以是填金屬環(huán)氧化物，其可以通過絲網(wǎng)印刷術(shù)涂敷在圖18的結(jié)構(gòu)的表面上，形成如圖19所示的結(jié)構(gòu)。絲網(wǎng)印刷術(shù)工藝使用可去除襯墊 212和粘結(jié)劑210作為掩模。隨后，采用例如剝離的方式，去除可去除襯墊212，可能去除多余的導(dǎo)體230。所述壓電元件20可以使用導(dǎo)體230電耦合到電極240上，電極240可以是PCB242的一部分，如圖20所示，PCB242可以通過粘性層210機(jī)械連接到噴射管子組件30的所述中間層50上。 如果需要的話，可采用適用于導(dǎo)體230的方法固化導(dǎo)體230，形成如圖20所示的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)體 230使電極240與壓電元件20電耦合，從而形成從電極240通過導(dǎo)體230到達(dá)壓電元件20 的電路。隨后，可采用例如根據(jù)上述實(shí)施例中的激光束，清除所述膜黏附材料38、中間材料 50和粘結(jié)劑210，然后PCB電極230可以電耦合到電壓160上。電極240上的電壓引起壓電元件20振動(dòng)，由此該設(shè)備可以按照類似上面所描述的方式運(yùn)行。圖20的噴射管可以黏附到根據(jù)上面所述的實(shí)施例的分管，形成印刷頭。應(yīng)當(dāng)理解上面所描述的從壓電元件去除環(huán)氧材料的等離子體蝕刻可以在上面所述的具體實(shí)施例以外的其他結(jié)構(gòu)的形成過程中進(jìn)行。例如作為保護(hù)措施可以包裹PZT壓電結(jié)構(gòu)，防止氣體或液體接觸所述壓電結(jié)構(gòu)，避免固體結(jié)構(gòu)的接觸所產(chǎn)生的破壞，為壓電結(jié)構(gòu)提供緩沖等。可以使用如前所述的等離子體蝕刻暴露涂層或未涂層的PZT壓電結(jié)構(gòu)，從而提供物理接觸點(diǎn)或電接觸點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.形成噴墨印刷頭的方法，包括將膜黏附材料附著在膜上，其中所述膜包括多個(gè)開口 ；將多個(gè)壓電元件黏附到所述膜上；分布介電填充材料，以包裹所述多個(gè)壓電元件并接觸所述膜，其中所述膜黏附材料阻止所述介電填充材料流過所述膜上的所述多個(gè)開口；固化所述介電填充材料，以在所述多個(gè)壓電元件之間以及所述多個(gè)壓電元件的上表面上方形成中間層；以及采用等離子體蝕刻從所述多個(gè)壓電元件的所述上表面去除所述中間層。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，進(jìn)一步包括黏附覆蓋所述膜上的所述多個(gè)開口的所述膜黏附材料；以及在固化所述介電填充材料之后，去除覆蓋在所述膜上的所述多個(gè)開口上的所述膜黏附材料。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中使用激光切割技術(shù)去除覆蓋在所述膜上的所述多個(gè)開口上的所述膜黏附材料。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括在去除覆蓋在所述膜上的所述多個(gè)開口上的所述膜黏附材料過程中，去除壓電元件之間的所述中間層的一部分。
5.形成噴墨印刷頭的方法，包括將膜黏附材料附著在膜上，其中所述膜包括多個(gè)穿透的開口 ；將多個(gè)壓電元件黏附到所述膜上；分布介電填充材料，以包裹所述多個(gè)壓電元件并接觸所述膜，其中所述膜黏附材料阻止所述介電填充材料流過所述膜上的所述多個(gè)開口；固化所述介電填充材料，以在所述多個(gè)壓電元件之間以及所述多個(gè)壓電元件的上表面上方形成中間層；將帶圖案的粘性層和帶圖案的可去除襯墊放在所述中間層上方，其中所述帶圖案的粘性層和所述帶圖案的可去除襯墊中的開口在所述壓電元件上方的位置暴露所述中間層；以及以所述帶圖案的可去除襯墊和所述帶圖案的粘性層為蝕刻掩模，采用等離子體蝕刻從所述多個(gè)壓電元件的所述上表面上去除所述中間層。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括在所述帶圖案的粘性層和所述帶圖案的可去除襯墊的所述開口內(nèi)放入導(dǎo)體；在所述開口內(nèi)放入所述導(dǎo)體后，去除所述可去除襯墊；以及使用所述導(dǎo)體將所述多個(gè)壓電元件與多個(gè)印刷電路板(PCB)電極電耦合。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括采用激光切割從所述膜的開口中清除所述膜黏附材料、所述中間層和所述帶圖案的粘性層。
8.形成噴墨印刷頭的方法，包括將壓電元件層黏附到輸送載體上；切割所述壓電元件層形成多個(gè)壓電元件；將所述多個(gè)壓電元件黏附到噴射管子組件的膜上，其中所述噴射管子組件進(jìn)一步包括入口 /出口板、本體板、所述膜上的多個(gè)開口以及覆蓋所述膜上的所述多個(gè)開口的膜黏附材料；分布介電填充材料，以包裹所述多個(gè)壓電元件并接觸所述膜，其中所述膜黏附材料阻止所述介電填充材料流過所述膜上的所述多個(gè)開口；固化所述介電填充材料，以在所述多個(gè)壓電元件之間以及所述多個(gè)壓電元件的上表面上方形成中間層；將帶圖案的粘性層和帶圖案的可去除襯墊放在所述中間層上方，其中所述帶圖案的粘性層和所述帶圖案的可去除襯墊中的開口在所述壓電元件上方的位置暴露所述中間層； 以所述帶圖案的可去除襯墊和所述帶圖案的粘性層為蝕刻掩模，采用等離子體蝕刻從所述多個(gè)壓電元件的所述上表面上去除所述中間層，其中所述等離子體蝕刻包括在蝕刻室中以足以提供約IOOmTorr到約200mTorr之間的平衡室壓強(qiáng)的流量引入氧氣，并以約800W 到約1000W之間的射頻功率點(diǎn)燃等離子體；在所述帶圖案的可去除襯墊和所述帶圖案的粘性層中的所述開口內(nèi)放置導(dǎo)電粘結(jié)劑；去除所述帶圖案的襯墊；使用激光束從所屬膜的所述多個(gè)開口上切割所述膜黏附材料、所述中間層和所述帶圖案的粘性層，其中所述本體板和所述入口/出口板作為掩模阻擋所述激光束；將印刷電路板(PCB)機(jī)械連接到帶有所述帶圖案粘性層的所述中間層上，其中所述導(dǎo)電粘結(jié)劑將PCB電極與所述壓電元件電耦合；以及將分管連接到所述PCB上。
9.形成組件的方法,包括將壓電結(jié)構(gòu)包裹在環(huán)氧化物中；以及等離子體蝕刻至少部分環(huán)氧化物，從而暴露所述壓電結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述等離子體蝕刻包括以足以提供約IOOmTorr到約200mTorr之間的平衡室壓強(qiáng)的流量向蝕刻室中引入氧氣；以及以約800W到約1000W之間的射頻功率點(diǎn)燃等離子體。
全文摘要
形成噴墨印刷頭的方法，包括將多個(gè)壓電元件黏附到膜上；分布介電填充材料在所述多個(gè)壓電元件和所述膜上，以包裹所述多個(gè)壓電元件；固化所述介電填充材料，以形成中間層；以及采用等離子體蝕刻從所述多個(gè)壓電元件的所述上表面去除所述中間層。
文檔編號(hào)B41J2/16GK102602151SQ2012100246
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者布拉德利·J·格爾納, 布賴恩·R·多蘭, 約翰·R·安德魯斯, 馬克·A·塞呂拉 申請(qǐng)人:施樂公司