具有耐溶劑性的熱噴墨印刷頭的製作方法

2023-05-05 22:54:26

專利名稱：具有耐溶劑性的熱噴墨印刷頭的製作方法
具有耐溶劑性的熱噴墨印刷頭
背景技術：
本發明總體上涉及熱噴墨印刷頭。更具體地，本發明涉及一種對有機溶劑具有耐性的熱噴墨印刷頭。用於將熱噴墨印刷頭及其電氣部件互連到印刷系統控制器上的一種已知結構是帶式自動結合的(TAB)互連電路。與熱噴墨印刷頭一起使用的TAB互連電路在美國專利號4，989，317,4, 944，850和5，748，209中進行了披露。TAB電路可以通過使用用於支撐金屬導體如鍍金的銅的一種柔性聚醯亞胺基底而進行製造。可以使用已知的製造方法如「兩層式方法」或「三層式方法」來製造這些用於TAB導體電路的部件，包括器件窗口、接觸墊片以及內部導線。此外，將模切的絕緣膜施加在TAB電路的導體側上以便將這些接觸墊片和軌跡(traces)與附連該TAB電路的墨盒殼體絕緣。 將該印刷頭相對於接觸墊片間隔開而附連到TAB電路上，並且該軌跡提供了接觸墊片與印刷頭電氣部件之間的電連接。當將TAB電路(包括印刷頭在內)附連至噴墨盒上時，TAB電路的印刷頭部分被附連在該墨盒的與墨料供應裝置處於流體連通的一側上。TAB的具有接觸墊片的這個部分被附連到該墨盒殼體的相鄰一側上，該側典型地被布置為垂直於墨盒殼體的與印刷頭所附接的側面。這些接觸墊片設置在該墨盒殼體上，用於與印刷系統上的電導線對齊，由此使印刷頭與執行印刷命令的印刷系統控制器進行電互連。典型的熱噴墨印刷頭本質上是具有薄膜結構的矽晶片/基底，如電阻加熱器，以及對供給加熱器的功率脈衝進行切換的對應電晶體的陣列。該印刷頭還可以包括其他部件，如提供印刷頭特徵的編碼信息的識別電路，以及用於使這些加熱器點火(firing)的多路復用的靜電放電部件或電子邏輯元件。在形成晶片上的這些膜結構和電路之後，在這些薄膜結構上形成墨料阻擋層，並且將其蝕刻或以其他方式進行處理，以製造多個墨料流動通道和墨料室。已知的墨料流動通道和墨料室構造在美國專利號4，794，410和4，882，595中進行了披露。此外，通過使用已知的切割技術(如噴砂)切割出一條穿過印刷頭的中間部分的槽縫來形成墨料槽縫。這個槽縫完成了墨料流動的網絡，並且使印刷頭與墨料供應裝置處於流體連通。具有多個孔的噴嘴板連接在該墨料阻擋層上，由此使每個孔與對應的墨料室對齊；並且對於每個墨料室，都具有相關聯的加熱器和電晶體。當功率脈衝按照印刷命令而傳遞至印刷頭時，這些電阻加熱器將墨料室中的墨料加熱，而在該室中製造一個或多個壓力氣泡，這迫使墨料以小液滴形式噴射穿過對應的孔而到達印刷介質上。這些電阻加熱器以及噴嘴板中的對應的孔已經根據印刷頭的取向而排列成至少兩列或兩行。單行中的加熱器和噴嘴相對於彼此偏置設置，並且這些列中的每一列都相對於彼此豎直地或水平地偏置。使用加熱器和噴嘴的這種類型的設置來使一列中的加熱器之間的串擾最小化，這種串擾可能造成墨料液滴的點火不良(misfiring)。已經提供了多路復用驅動電路來控制點火時間，使得一列中的相鄰加熱器並不同時被點火，以便將點火的加熱器之間的串擾最小化。多路復用還可以減小電路中信號線的數目以及完成這些電路所需的面積，由於來自撓性電路上的其他電氣部件的擁擠，該面積成為了一種額外的益處。

發明內容
一種噴墨印刷系統的實施方案包括與墨料儲存器處於流體連同的印刷頭。該印刷頭包括多個噴嘴以及多個相關聯的墨料噴射室，每個噴射室與控制相應加熱器的多個電晶體驅動器中的對應的電晶體驅動器相關聯。該加熱器響應印刷命令信號而啟動，並且從該室中將墨料液滴噴射出，並穿過這些噴嘴到達印刷介質上。與該印刷頭電連通的控制器產生這些印刷命令信號，這些信號標示出這些有待啟動的電晶體驅動器和加熱器，並且標示出這些電晶體驅動器和加熱器相對彼此的啟動順序，以便完成印刷操作。在一個實施方案中，一種噴墨印刷系統包括印刷頭,該印刷頭與墨料儲存器處於流體連通，並且具有多個孔以及對應的多個相關聯的噴射室。該印刷頭包括基底以及布置在該基底上的阻擋層。該阻擋層部分地限定了多個流體通道以及這多個噴射室。該阻擋層包括選自基於環氧樹脂的光致抗蝕劑材料以及基於甲基丙烯酸甲酯的光致抗蝕劑材料中的一種材料。在該基底上布置了孔板。該孔板包括與這些噴射室處於流體連通的這多個孔。該孔板包括選自聚醯亞胺和鎳的一種材料。 該印刷頭可以附連到一種帶式自動結合的(TAB)撓性電路的一端上，在其上遠離印刷頭之處具有電互連件。在一個實施方案中，該TAB撓性電路被安裝在噴墨印刷盒的鼻形部上，並且該電互連件相對於印刷頭成銳角布置。


參照在附圖中展示的本發明的具體實施方案，將對以上簡要說明的本發明進行更具體的說明。應理解，這些附圖僅描繪了本發明的典型實施方案並且因此不應視為對其範圍進行限制，本發明將藉助這些附圖進行更為確切和詳細的說明和解釋。圖I是一種帶式自動結合(TAB)撓性電路的一個示意性透視圖。圖2是上面安裝了該TAB撓性電路的印刷墨盒的透視圖，示出了該TAB撓性電路的電互連件。圖3是上面安裝了該TAB撓性電路的印刷墨盒的透視圖，示出了該TAB撓性電路的印刷頭。圖4是與該TAB撓性電路一起使用的印刷頭的示意性電路布局。圖5是具有墨料槽縫、多個墨料流體通道、多個噴射室和帶有噴嘴的噴嘴板的印刷頭的立面局部示意圖。圖6是沿圖5的線6-6截取的印刷頭的截面視圖。圖7是該印刷頭的局部的透視截面圖。圖8是該印刷頭的立面的截面示意圖，示出了該印刷頭的多個電路部件和層。圖9A是本發明的一個實施方案的電互連件的截面視圖。圖9B是本發明的另一個實施方案的電互連件的截面視圖。圖10是噴射室的一個實施方案的俯視圖。圖11是圖10的噴射室的一個側視圖。
具體實施例方式
現在詳細參考與本發明一致的實施方案，其實施例在附圖中進行了展示。在任何可能之處，貫穿這些附圖使用相同的附圖標記，並且它們指代相同或相似的部分。雖然下面是參照熱噴墨印刷機來對本發明進行說明，但本發明並不受限於此，並且可以結合到利用其他技術(如壓電傳感器)的其他噴墨印刷系統中來噴射墨料。如在此使用的，術語「噴嘴」應指代在印刷頭蓋板上形成的孔，墨料穿過這些孔被噴射出來，和/或還應包括該印刷頭的這些的孔以及其他部件，如墨料從其中被噴射出來的噴射室。此外，所描述的用於噴墨印刷系統的系統以及方法並不限於使用安裝在墨盒殼體(可以是或可以不是一次性的墨盒)上的印刷頭組件所進行的應用。本發明可以與永久安裝在印刷系統中的印刷頭一起使用，並且提供了對印刷而言必要的墨料供應裝置。因此術語「墨盒」可以僅包括永久安裝的印刷頭和/或包括印刷頭與墨料來源的組合。本披露涉及一種由提供了對溶劑基墨料具有耐受性的材料構成的熱噴墨印刷頭。具體地，這些印刷頭部件包括多種材料以及表面處理，它們提供了一種印刷頭組件，其在數月或數年地暴露於強溶劑中時並不顯著地溶解、層離、收縮、溶脹或以其他方式變形。具體地，該系統優選能夠將一種基於有機溶劑的墨料保存至少六個月的時期，優選至少12個月，而同時維持該印刷系統的全部功能。該系統還優選地能夠在至少三個月的使用期內印刷基於有機溶劑的墨料，而同時維持全部功能。優選地，使用基於有機溶劑的墨料並不會在 所指定的時期內造成這些印刷頭材料的任何將實質上影響系統印刷性能的溶解、層離、收縮或溶脹。考慮用於該印刷系統的有機溶劑包括酮類，尤其是甲基乙基酮、丙酮以及環己酮；醇類，尤其是乙醇；酯類；極性無質子溶劑，以及它們的組合。該熱噴墨印刷頭可以結合帶式自動結合的(TAB)撓性電路。關於圖1，示出了 TAB撓性電路10，該撓性電路包括在撓性電路10的末端上的印刷頭11以及用於與印刷系統進行電連接的遠側的電互連件12。TAB撓性電路10 (包括印刷頭11和電互連件12在內)優選地被安裝在如圖2和3所示的噴墨盒13上。該墨盒13包括鼻形部分14，印刷頭11和電互連件12被安裝在其上。在圖2和3所示的實施方案中，鼻形部14可以具有其上附連了印刷頭11的第一表面15以及其上附連了電互連件12的第二表面16，其中電互連件12相對於印刷頭11成銳角布置。TAB撓性電路10，如下面更詳細地解釋的，優選是兩層系統，包括支撐用於電連接到印刷控制器(未示出)上的電接觸墊片42的膜基底，以及提供從這些接觸墊片42到印刷頭11的電連接的軌跡47和內部導線43。關於圖4、5、6和7,展不了印刷頭11的不意性布局和截面圖。印刷頭11包括娃晶片基底14，其上形成了多個薄膜結構46，這些薄膜結構提供了電阻加熱器18以及對供給電阻加熱器18的功率脈衝進行切換的對應的NMOS驅動器19的陣列。墨料槽縫20的中心在印刷頭11上，以便從固定在墨盒殼體13A中的本體墨料來源中將墨料經由多個流體通道22供應至多個點火室(firing chamber) 21。如下面更詳細地解釋的,在這些薄膜結構46上形成了墨料阻擋層35，並且該層被蝕刻而形成了流體網絡，該網絡包括這些流體通道22和點火室21。噴嘴板23連接到該墨料阻擋層35上，並且包括多個噴嘴24，其中每個噴嘴24與點火室21相關聯，用於響應來自印刷系統控制器(未示出)的印刷命令而以小液滴形式噴射墨料。參見圖4，以上標示的內部導線43 (圖I)連接到沿著印刷頭11的周長布置的多個結合墊片48上。此外，可以在印刷頭11上提供識別電路49，用於標記關於印刷頭特徵的編碼信息。而且，可以提供多個基底加熱器50來在開始印刷操作之前將墨料預熱。圖8中示出了印刷頭11的一個截面視圖，並且提供了印刷頭11的這些薄膜半導體裝置的詳細展示，包括這些驅動器/電晶體19以及電阻加熱器18。這些半導體裝置和電子電路是使用真空沉積技術和照相平版印刷術在該矽晶片基底14上製造的。晶片基底14優選是一種n型矽晶片。在將被這些電晶體19佔據的區域之外的晶片14表面上施加含二氧化矽的、有圖案的場氧化層25，這些電晶體包括漏極28、源極29和門極區域27。層25可以通過溼氧化物或化學氣相沉積(CVD)來熱生長二氧化矽而形成。此外，在這些電晶體19的門極區域27頂部形成了氧化物層和多晶矽導體51。一種內層電介質26，包括多層氧化物膜，例如低壓化學氣相沉積氧化物層、化學氣相沉積氧化物層、磷矽酸鹽玻璃層以及硼磷矽玻璃(「BPSG」)層，被沉積在基底14的、除電晶體19的源極29和漏極28區域之外的所有區域上。美國專利號5，774，148披露了一種內層電介質,該內層電介質在CVD氧化物頂部具有BPSG ;然而，已知BPSG易於出現熱衝擊疲勞。此外，這些加工工具和製造工藝要求特殊的注意。在本主題發明的印刷頭11中，使用等離子體增強的或低壓的化學氣相壓力工藝在BPSG的頂部沉積了額外的氧化物層。該額外的氧化物層與BPSG相比是更耐熱應力的。在美國專利申請公開號U.S. 20060238576 Al中披露了一種類似的結構。 這些電阻加熱器18製造在NMOS驅動器或電晶體19的頂部。這些電阻加熱器18包括熱阻擋層30、電阻性膜31、導體層32、鈍化層33、汽蝕保護層34以及在頂部形成了結合墊片48的Au層36。該阻擋層30包括沉積在該ILD層26上的TiN膜。該電阻性膜31優選包括沉積在TiN阻擋層30上的TaAl層；並且該導體32優選包括沉積在TaAl電阻性膜31上的AlCu膜。TiN阻擋層30、電阻性膜31和導體32是使用濺射沉積工藝沉積的，並接著根據印刷頭11的預定設計而通過光刻法來蝕刻。接著在相同的掩蔽步驟中將TiN阻擋層30、TaAl電阻性膜31和導體32三者以光刻法一起形成圖案，使得該TiN阻擋層被置於ILD層26與TaAl電阻性膜31之間並且完全在TaAl電阻性膜31下面延伸。此外，該TiN阻擋層與這些電晶體19的源極27和漏極28處於直接接觸中。TaAl電阻性膜31相對於電晶體19的源極27和漏極28的布置與美國專利號5，122，812中披露的構型不相同，該專利披露了與電晶體部件處於直接接觸的電阻性膜。在本發明中，該TiN阻擋膜30在TaAl電阻性膜31的所有區域下方延伸，使得電阻性膜31不與電晶體19的部件相接觸，或者不是沉積在後者上。此外，TiN阻擋層30用作電阻性膜31下面的熱衝擊阻擋層，該電阻性膜用作該點火室18的加熱器。TiN阻擋物30具有比電阻性膜31更高的薄層電阻，以確保大部分電脈衝功率被引導穿過電阻性膜31。此外，TiN阻擋膜30具有比ILD層26更高的熱傳導率；因此，TiN阻擋物30用作在點火過程中由它以及電阻性膜31所產生的熱量的熱量擴散層。通過使用溼式蝕刻工藝將TaAl電阻性膜31頂部的AlCu導體32局部溶解，從而將其上布置有點火室21的加熱器區域暴露出來，該溼式蝕刻工藝允許導體32在與TaAl電阻性膜30的接點處是錐形的，如圖8中所示。該鈍化層33包括氮化矽和碳化矽層，優選是通過PECVD沉積在導體32頂部。接著將該包括鉭(Ta)層的汽蝕層34優選通過濺射沉積而沉積在鈍化層33上。如以上描述的，墨料流動網絡包括墨料槽縫20以及流體通道22以便將墨料從本體來源引導至這些點火室21。在這些NMOS驅動器或電晶體19以及電阻加熱器18之上形成了墨料阻擋層35。為了與典型地用於高性能工業墨料的強有機溶劑如酮類，尤其是甲基乙基酮、丙酮和環己酮；醇類，尤其是乙醇；酯類；醚類；極性無質子溶劑，以及它們的組合一起使用，可以使用一種基於環氧/酚醛清漆樹脂或基於甲基丙烯酸甲酯的負型光致抗蝕劑。基於環氧/酚醛清漆樹脂的光致抗蝕劑的一個實例是SU-8 3000 BX，由MicroChemCorporation製造。基於環氧/酹醒清漆的光致抗蝕劑的另一個實例是PerMX 3000,由DuPont製造。基於甲基丙烯酸甲酯的光致抗蝕劑的一個實例是Ordyl PRlOO丙烯酸幹膜，由Toyko Ohka Kogyo製造。該墨料阻擋層35被層疊在整個模口表面上,包括電晶體19、電阻加熱器18、流體通道22和墨料槽縫20。提供帶有墨料流動網絡(包括這些流體通道22和點火室21)的掩膜，並且穿過該掩膜將光致抗蝕劑暴露於紫外光源中。照射水平可以根據用於阻擋層35的材料類型而變化。例如，用於SU-8 3000光致抗蝕劑的照射水平可以是在從約150 mj至約250 mj的範圍內。用於PerMX 3000光致抗蝕劑的照射水平可以是在從約300 mj至約500 mj的範圍內。用於PR100光致抗蝕劑的照射水平可以是在從約65 mj至約200 mj的範圍內。照射之後，在高壓洗滌步驟中使用一種溶劑使該阻擋層35和流體構造顯影，該溶劑去除了未暴露的聚合物，留下了所希望的結構。
墨料阻擋層35的厚度、以及這些點火室21和流體通道22的尺寸可以根據印刷需求而變化。關於圖6和7，展示了一種代表性的流體通道22以及具有一種類似於期滿的美國專利號4，794，410中所披露的三壁21A構型的點火室21。在一個優選實施方案中，這些電阻加熱器18的邊緣與這些點火室21的壁21A間隔開約25 或更小。圖10和11展示了另一種代表性的流體通道22和點火室21。阻擋層35的構造限定了將墨料從墨料槽縫20傳遞至點火室21的多個特徵。可以對阻擋層35的尺寸進行選擇，使得能夠得到最佳的運行參數，如在給定的拋射距離範圍內的運行頻率和印刷品質。在一個優選實施方案中，孔板23具有約50 Pm的厚度A ;墨料阻擋層35具有約35 y m的厚度B ;孔24具有約35至45 ym、優選38至42 U m的直徑C ;該電阻器具有在65 y m與75 ym之間、優選68 iim與73 U m之間的長度D ;這些流體通道22具有約30 y m的長度E以及約50 Pm的寬度F ;並且這些室21可能是約50 u m x 50 至約80 u m x 80U m0由於基於有機溶劑的墨料與水性墨料相比不同的特性，已發現應該對基於溶劑的墨料使用一種與用於水性墨料的不相同的流動構造。具體地，基於溶劑的墨料產生了比水性墨料更小的氣泡。為了增大氣泡的尺寸和速度，可以使用比用於水性墨料的更大的電阻器18。具體地，該電阻器的長度與孔的直徑之比是大於對水性墨料所使用的。電阻器長度D與孔直徑C之比優選是在I. 7與2. I之間。使用之前描述的應用於基底14的照相平版印刷術步驟來在該帶有預定尺寸的墨料槽縫20的臨時光致抗蝕劑層中形成開口，並且因此暴露出基底14。所暴露的、旨在用於墨料槽縫20的區域在用於形成墨料槽縫20的噴砂步驟之前被去掉了任何膜。接著使用一臺X-Y掃描噴砂機器將基底14 一次噴砂一側以形成墨料槽縫20。這個步驟與美國專利號6，648，732中披露的技術不同，該專利披露了包括在晶片基底上形成多個薄膜層的工序，並且穿過這多個薄膜層在墨料槽縫區域內形成了墨料槽縫，以在噴砂工序過程中防止碎屑。根據本發明的實施方案，從旨在用於墨料槽縫20的這些區域中將形成了電阻加熱器18和電晶體19的膜去除，使得晶片基底14直接暴露於噴砂作用。可以使用雙側噴砂過程來形成墨料槽縫20。之後，如以上描述來形成電阻加熱器18和電晶體19並將其蝕刻，穿過該晶片基底14形成該墨料槽縫20。在該晶片或晶片基底17的兩側上層疊有單一的光敏性厚膜或光致抗蝕劑。這個過程與美國專利號6，757，973中所披露的技術不同，該專利披露了結合有一種雙光致抗蝕劑層的技術。參見圖5、6和7來討論噴嘴板23和噴嘴24的設置。使用熱結合步驟將具有噴嘴24 (也稱為「孔」或「噴嘴孔」)陣列的如以上描述的聚醯亞胺噴嘴板23機械地並且化學地結合到該墨料阻擋層35上。該噴嘴板的表面可以被處理，以物理地和/或化學地對此光滑的、非反應性的表面進行改性，由此增強物理接觸和化學結合。化學處理(如苛性鹼或氨蝕亥Ij)通過將表面層化學改性為更具反應性的官能團而起作用。高能量的表面處理用高能原子或分子來轟擊該表面。已知化學蝕刻和高能量的表面處理均改變了表面的化學和物理性質。為了與以上描述的強有機溶劑和以上描述的阻擋層一起使用，可以使用一種氧等離子體蝕刻的聚醯亞胺材料。可以使用的聚醯亞胺的實例是以Kapton
的名稱出售的。除氧等離子體蝕刻之外，可以用於聚醯亞胺膜的表面處理包括鉻原子轟擊或苛性鹼蝕刻。替代地，可以使用鍍金的鎳基孔板。這些噴嘴24中的每一個都與一個對應的電阻加熱器18和點火室21對齊。噴嘴板23與墨料阻擋層35結合而形成點火室21，這與美國專利號5，907，333,6, 045，214和6，371，600中披露的印刷頭不同，這些專利將這些流體通道和點火室整合成該噴嘴板的一部分。此外，電阻加熱器的導體與噴嘴板並不像美國專利號5，291，226中所披露的那樣是
一個整體。噴嘴板23可以由一卷以連續方式加工的原聚醯亞胺膜來製造，其方式是使該薄膜通過掩膜引導的雷射切割站以穿過該薄膜而切割/鑽出這些噴嘴孔24。然後使這卷薄膜穿過助黏附劑浴來對其進行處理。也可以對該噴嘴板材料應用其他的表面處理。在將該膜清潔和乾燥之後，從這個卷中衝壓出單獨的噴嘴板。一般，可以在該材料處於卷的形式時或者在形成單獨的噴嘴板之後對噴嘴板材料進行處理。然而，優選將噴嘴板的處理與組裝到印刷頭之間的時間段最小化，以避免材料特性的任何退化。關於本發明的一個實施方案，印刷頭11上的電阻加熱器18的陣列以及噴嘴板23上的噴嘴24包括跨過印刷頭11上約英寸距離的兩個行/列。取決於印刷頭11的取向，可以將這些噴嘴24安排成多個列或行。出於對本發明的一個實施方案進行說明的目的並且參照圖5，將噴嘴24安排成兩列51和52。每列噴嘴24包括六十四個噴嘴以提供兩百四十點每英寸的解析度(「240 dpi」)。在各個噴嘴列51和52中，相鄰的噴嘴24是相對於彼此水平偏置的。此外，如虛線36所示，列51中的噴嘴24相對於另一列52中的噴嘴24豎直地偏置開。在以印刷頭11為中心的半個直線英寸區域中，每列包括六十四(64)個噴嘴。每列中的噴嘴可以彼此豎直地間隔開1/120英寸的距離VI。列51中的噴嘴24相對於第二列52中的噴嘴24豎直地偏置開距離dl或1/240英寸，以實現240 dpi的豎直點密度。該印刷頭11可以產生的墨料液滴所具有的體積能提供與相鄰印刷點的某種重疊。例如，所選擇的體積可以在印刷介質上產生直徑約106 u m至約150 u m的墨料點，其中目標直徑為約125 iim至130 y m、相鄰液滴之間的重疊為12 u m0利用這些選定的體積，在一個實施方案中，任何一個噴嘴20可以點火的最大頻率是約7. 2 kHz，但更高的頻率是有可能的。將噴嘴板23組裝到墨料阻擋層35上在某些方面與美國專利號4，953，287中披露的熱結合方法相同。在第一個步驟中，將噴嘴板23和阻擋層35目測對齊，並且通過在升高的溫度下在噴嘴板23的不同點處施加壓力來使用熱壓縮方法使之粘在一起。這可以對每個噴嘴板23單獨地進行。接著使多個噴嘴板23再次經歷熱壓縮過程，其中對噴嘴板23的所有區域都施加預定時間的、升高溫度下的恆定壓力。這個過程可以在單個步驟中在多個噴嘴板23上進行。在噴嘴板23已經緊固到阻擋層35上之後，使整個印刷頭11在200° C至250° C範圍內的溫度下加熱約2小時，以固化該阻擋層35。還可以使用助黏附劑來改進噴嘴板23與阻擋層35之間、以及基底14與阻擋層35之間的結合。使用助黏附劑(也稱為偶聯劑)是一種改進界面粘附性的方法。然而，尋找一種在具體應用中有效的助黏附劑可能是一項挑戰。在選擇一種適當的助黏附劑時考慮了關鍵的阻擋層/孔板界面的表面化學。該助黏附劑可以選自甲基丙烯酸矽烷、鉻甲基丙烯酸酯絡合物、錯招偶聯劑(zircoaluminate)、氨基娃燒、巰基娃燒、氰基娃燒、異氰酸基娃烷、四烷基鈦酸酯、四烷氧基鈦酸酯、氯苄基矽烷、氯化的聚烯烴、二氫咪唑矽烷、琥珀酸酐娃燒、乙稀基娃燒、服基娃燒以及環氧娃燒。 現在對TAB 10的製造進行說明。TAB 10可以使用多種已知用來形成兩層或三層撓性電路的方法來進行製造。該三層式撓性電路包括聚醯亞胺薄膜層37(在圖9B中示出)，該層通過粘合劑層39而層疊在銅層38上。將該聚醯亞胺層37穿孔或衝孔以形成這些鏈輪洞40以及接觸墊片洞41。接著對銅層38施加照相平版印刷術工序以形成包括這些接觸墊片42的TAB導體電路，這些接觸墊片建立了到印刷系統、到這些軌跡47以及內部導線43上的電連接，這些軌跡和內部導線建立了到印刷頭11的電路上的電連接。可以在這些銅層38上絲網印刷耐溶劑的環氧/酚醛清漆樹脂、聚醯亞胺或甲基丙烯酸甲酯的層44，以提供電絕緣並且保護免於化學侵蝕。替代地，可以使用模切的熱塑性膜如EAA膜來提供電絕緣和化學保護，並且提供用於將TAB電路附接到鼻形部上的裝置。使用已知的鍍層或電鍍工序來使TAB 10的聚醯亞胺層37側上暴露出的銅區域經歷鍍金。對於圖9A所示的兩層式TAB 10，使用已知的技術如化學氣相沉積或電鍍而在聚醯亞胺層37上沉積鉻結系層。接著將銅層電鍍到鉻上並接著進行圖案蝕刻以形成導體電路38。然後在使用一種照相平版印刷術掩膜技術來建立這些觸點洞41的排列以及用於內部導線43的窗口之後，對該聚醯亞胺層37進行蝕刻。如以上描述地施加該絕緣/保護層44並鍍金以完成這個過程。該兩層式TAB 10的優點是它不使用粘合劑層，因為粘合劑層會被有機溶劑溶解。參見圖1，該TAB撓性電路10包括多個電接觸墊片42以及內部導線43。此外，該導體電路還包括外圍的多個鍍銅的匯流條45以及從接觸墊片42到匯流條45而確定路徑的多個電極(未示出)。在與印刷頭11相鄰的區域處，這些內部導線43的路徑是從匯流條45到在印刷頭11上的結合墊片48。在一個實施方案中，該TAB 10是七十毫米寬，因此在TAB 10上有足夠的空間來將這些電極引導至外圍的匯流條45，如在TAB撓性電路的製造中典型地進行的。這種導體布局與美國專利號4，944，850,4, 989，317和5，748，209中披露的、由於擁擠的導體部局而結合有橋接技術的那些布局不相同。可以使用一種封裝劑來保護這些將TAB撓性電路10連接到印刷頭上的金屬導線。還可以使用一種封裝劑來保護TAB撓性電路10的其他區域。該封裝劑應該經受住在有機溶劑中的暴露而不溶脹或損失對碳化矽、金、銅以及聚醯亞胺的粘附性。總體上，該封裝劑材料優選是一種快速固化的基於環氧樹脂的粘合劑體系，該體系是針對穩健的耐化學性以及對工程塑料和娃薄膜的粘附性而設計的。Emerson & Cuming LA3032-78是一種優選的封裝齊U，因為它在暴露於有機溶劑墨料中時展現了不顯著的溶脹並且具有良好的對聚醯亞胺的粘附性。還可以使用 Emerson & Cuming A316-48 或 GMT Electronic Chemicals B-1026E。該TAB撓性電路10可以用熱熔性結合膜如3M Corporation製造的一種(3M結合膜#406)而附接到該鼻形部分14上。在一個實施方案中，該結合膜被用於將TAB撓性電路10上的聚醯亞胺和金屬粘到鼻形部分14的PPS材料上。該結合膜可以是乙烯丙烯酸共聚物(EAA)的單層，並且也可以用於提供電保護和化學保護。也可以使用直接熱熔接與粘合劑的組合來將TAB撓性電路附接到鼻形部分14上。可以使用粘合劑將印刷頭11附接到墨盒殼體13A上。該粘合劑應該能夠經受住在有機溶劑中的暴露，並且像之前描述的封裝劑材料一樣，可以是一種快速固化的基於環氧樹脂的粘合劑體系，該體系是針對穩健的耐化學性以及對工程塑料和矽薄膜的粘附性而設 計的。Emerson & Cuming E-3032是一種合適的粘合劑。其他適當的粘合劑包括Loctite190794、Loctite 190665、以及 Master Bond 10HT。雖然已經在此顯示並說明了本發明的優選實施方案，但很明顯，此類實施方案僅是以舉例的方式提供並且無任何限制作用。本領域的普通技術人員在不背離本發明的傳授內容的情況下將想到許多變體、改變和替換。因此，所預期的是在所附權利要求書的全部精神和範圍內來對本發明進行解釋。
權利要求
1.一種嗔墨印刷系統，包括 印刷頭，該印刷頭與墨料儲存器處於流體連通，並且具有多個孔以及對應的多個相關聯的噴射室，該印刷頭包括 基底； 布置在該基底上的阻擋層，該阻擋層部分地限定了多個流體通道以及該多個噴射室，其中該阻擋層包括選自基於環氧樹脂的光致抗蝕劑材料以及基於甲基丙烯酸甲酯的光致抗蝕劑材料中的一種材料；以及， 布置在該基底之上的孔板，該孔板包括與這些噴射室處於流體連通的該多個孔，其中該孔板包括選自聚醯亞胺和鎳中的一種材料， 其中該系統能夠將基於有機溶劑的墨料儲存至少六個月的時期，其中在這至少六個月的時期中，印刷頭材料的任何溶解、層離、收縮、或溶脹都不會實質地影響該系統的印刷性倉泛。
2.如權利要求I所述的噴墨印刷系統，其中該有機溶劑是選自MEK、乙醇、丙酮、以及環己酮。
3.如權利要求I所述的噴墨印刷系統，其中該孔板的表面用一種方法進行了處理，該方法選自02等離子體處理、鉻原子轟擊、以及苛性鹼蝕刻。
4.如權利要求I所述的噴墨印刷系統，其中該阻擋層包括SU-8環氧樹脂。
5.如權利要求I所述的噴墨印刷系統，其中該阻擋層包括PerMX環氧樹脂。
6.如權利要求I所述的噴墨印刷系統，其中該阻擋層包括Ordyl丙烯酸類光致抗蝕劑材料。
7.如權利要求I所述的噴墨印刷系統，進一步包括助黏附劑，其布置在該阻擋層與該孔板之間。
8.如權利要求7所述的噴墨印刷系統，其中該助黏附劑包括選自以下各項中的一種材料甲基丙稀酸娃燒、絡甲基丙稀酸酷絡合物、錯招偶聯劑、氣基娃燒、疏基娃燒、氰1基娃燒、異氰酸基矽烷、四烷基鈦酸酯、四烷氧基鈦酸酯、氯苄基矽烷、氯化的聚烯烴、二氫咪唑矽燒、玻拍酸野娃燒、乙稀基娃燒、服基娃燒以及環氧娃燒。
9.如權利要求I所述的噴墨印刷系統，進一步包括助黏附劑，其布置在該阻擋層與該基底之間。
10.如權利要求I所述的噴墨印刷系統，其中該印刷頭通過基於環氧樹脂的粘合劑而安裝到墨盒上。
11.如權利要求10所述的噴墨印刷系統,其中該基於環氧樹脂的粘合劑是Emerson&Cuming E3032。
12.如權利要求I所述的噴墨印刷系統，其中該印刷頭設置在墨盒上，該噴墨印刷系統進一步包括設置在該墨盒上的帶式自動結合的撓性電路。
13.如權利要求12所述的噴墨印刷系統，其中該帶式自動結合的撓性電路包括一種基於聚醯亞胺的材料。
14.如權利要求12所述的噴墨印刷系統，其中該帶式自動結合的撓性電路通過熱塑的熱熔性粘合劑而熱熔接到該墨盒上。
15.如權利要求14所述的噴墨印刷系統，其中該粘合劑是選自EAA和PPS膜。
16.如權利要求12所述的噴墨印刷系統，其中該帶式自動結合的撓性電路的至少一部分由電子等級的環氧樹脂封裝劑所封裝。
17.一種用於製備印刷頭系統的方法，該印刷頭系統包括印刷頭，該印刷頭與墨料儲存器處於流體連通，並且具有多個孔以及對應的多個相關聯的噴射室，該方法包括 提供基底； 將一種光致抗蝕劑材料布置在該基底上，其中該光致抗蝕劑材料是選自基於環氧樹脂的光致抗蝕劑材料以及基於甲基丙烯酸甲酯的光致抗蝕劑材料； 提供UV光源； 在該UV光源與該光致抗蝕劑材料之間提供掩模； 將該光致抗蝕劑材料暴露於該UV光源，以便使該光致抗蝕劑材料聚合在該基底上形成阻擋層，該阻擋層部分地限定了多個流體通道以及該多個噴射室；並且 將孔板附接在該基底之上，該孔板包括與這些噴射室處於流體連通的該多個孔，其中該孔板包括選自聚醯亞胺和鎳中的一種材料。
18.如權利要求17所述的方法，進一步包括，在附接該孔板之前在該阻擋層與該孔板之間提供助黏附劑。
19.如權利要求17所述的方法，進一步包括，使用基於環氧樹脂的粘合劑將該印刷頭安裝到墨盒上。
20.如權利要求17所述的方法，進一步包括，使用熱塑的熱熔性粘合劑將帶式自動結合的撓性電路熱熔接到該墨盒上。
21.一種嗔墨印刷系統，包括 印刷頭，該印刷頭與墨料儲存器處於流體連通，並且具有多個孔以及對應的多個相關聯的噴射室，該印刷頭包括 基底； 布置在該基底上的阻擋層，該阻擋層部分地限定了多個流體通道以及該多個噴射室，布置在該基底之上的孔板，該孔板包括與這些噴射室處於流體連通的該多個孔，其中這些孔具有一直徑， 布置在該噴射室中的電阻加熱器，該電阻加熱器具有一長度， 其中該電阻加熱器的長度與該孔的直徑之比在I. 7與2. I之間。
22.如權利要求19所述的噴墨印刷系統，其中該電阻加熱器的長度在65與75μ m之間，並且該孔的直徑在35與45 μ m之間。
全文摘要
一種噴墨印刷系統，包括印刷頭，該印刷頭與墨料儲存器處於流體連通，並且具有多個孔以及對應的多個相關聯的噴射室。該印刷頭包括基底以及布置在該基底上的阻擋層。該阻擋層部分地限定了多個流體通道以及這多個噴射室。該阻擋層包括選自基於環氧樹脂的光致抗蝕劑材料以及基於甲基丙烯酸甲酯的光致抗蝕劑材料中的一種材料。在該基底之上布置了孔板。該孔板包括與這些噴射室處於流體連通的這多個孔。該孔板包括選自聚醯亞胺和鎳中的一種材料。
文檔編號B41J2/335GK102802958SQ201080028854
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月28日 優先權日2009年6月29日
發明者特裡·M·蘭布萊特, 安東尼·塞爾梅克奇, 弗朗西斯·奇宣·李, 查爾斯·C·哈魯扎克, 肯尼斯·E·特魯埃巴 申請人:錄象射流技術公司