JP5778588B2 - Ｐｚｔ配列におけるポリマー層のプラズマエッチングによる除去 - Google Patents
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Description
ドロップ・オン・デマンド・インクジェット技術は、印刷産業において広範に用いられている。ドロップ・オン・デマンド・インクジェット技術を用いるプリンタは、加熱式インクジェット技術または圧電技術を用いることができる。プリンタが加熱式インクジェットよりも製造にコストがかかるにもかかわらず、圧電式インクジェットは、概して、より幅広い種類のインクを用いることができ、コゲーションに関連する問題を取り除くことができるために好まれる。
圧電式インクジェット印字ヘッドは、通常、たわみやすいダイアフラムと、ダイアフラムに付着した圧電素子とを含む。通常、電圧源に電気的に結合された電極との電気的接続を介して電圧を圧電素子に加えると、圧電素子は振動し、それによって、チャンバからノズルを介してたくさんのインクを放出するダイアフラムは、屈曲する。さらに、放出されたインクを交換するために、屈曲によって、インクが主なインク容器から開口部を介してチャンバに出る。
圧電式インクジェット技術を用いたインク・ジェット・プリンタの印刷解像度を上げることが、設計技師の目標である。圧電式インクジェット印字ヘッドのジェット密度を上げることにより、印刷解像度を上げることができる。ジェット密度を上げるための１つの方法は、ジェットスタックの内部にあるマニホールドを取り除くことである。この設計に関して、各ジェット用のジェットスタックの背部を介して単一のポートを有することが好ましい。ポートは、容器から各ジェットチャンバへのインクの移動のための通路として機能する。高密度印字ヘッドにおける多くのジェットのゆえに、多くのポート（各ジェットに対して１つ）は、ダイアフラムを介しておよび圧電素子間で垂直に通過する必要がある。
外部マニホールドを備えた高密度インクジェット印字ヘッドアセンブリの製造には、新しい処理方法が用いられる。抵抗の低い電気的接続を有する印字ヘッドの製造方法およびそれによって得られた印字ヘッドが望ましい。
以下では、本発明の技術教示の１つまたは複数の実施形態のいくつかの態様の基本認識を提示するために、簡略化した概要を示す。この概要は、広範な概要ではなく、本開示の範囲を示すための本発明の技術教示の重要または重大な要素を識別するためのものでもない。むしろ、概要の第１目的は、後に示す詳細な説明の前置きとして簡略化した形態で１つまたは複数の構想を示すことにすぎない。
本発明の技術教示の一実施形態は、インクジェット印字ヘッドの形成方法を含むことができる。この方法は、ダイアフラムにダイアフラム付着材を付着させるステップであって、ダイアフラムは複数の開口部を含有できるステップと、ダイアフラムに複数の圧電素子を付着させるステップと、誘電性充填材料を供給して、複数の圧電素子を封止し、ダイアフラムと接するステップであって、ダイアフラム付着材は、ダイアフラムの複数の開口部を介して誘電性充填材料の流量を抑制するステップとを含むことができる。誘電性充填材料を硬化させ、複数の圧電素子間および複数の圧電素子の上面に、隙間層を形成できる。複数の圧電素子の上面から隙間層をプラズマエッチングによって除去できる。
インクジェット印字ヘッドを形成するためのもう１つの実施形態は、ダイアフラムにダイアフラム付着材を付着させるステップであって、ダイアフラムはそれらを介して複数の開口部を含むことができるステップと、ダイアフラムに複数の圧電素子を付着させるステップと、誘電性充填材料を供給して、複数の圧電素子を封止し、ダイアフラムと接するステップであって、ダイアフラム付着材は、ダイアフラムの複数の開口部を介して誘電性充填材料の流量を抑制するステップと、誘電性充填材料を硬化させ、複数の圧電素子間および複数の圧電素子の上面に、隙間層を形成するステップとを含むことができる。この方法は、さらに、パターニングされた接着層およびパターニングされた取外し可能な下地膜を隙間層の上に配置するステップであって、パターニングされた接着層とパターニングされた取外し可能な下地膜との内部の開口部は、圧電素子を覆う位置において隙間層を露出するステップと、パターニングされた取外し可能な下地膜およびパターニングされた接着層をエッチングマスクとして用いたプラズマエッチングによって、複数の圧電素子の上面から隙間層を除去するステップとを含むことができる。
インクジェット印字ヘッドを形成するためのもう１つの実施形態は、圧電素子層を移動キャリアに付着させるステップと、圧電素子層をダイスして、複数の圧電素子を形成するステップと、複数の圧電素子をジェットスタックサブアセンブリのダイアフラムに付着させるステップとを含むことができ、ジェットスタックサブアセンブリは、さらに、注入口／放出口板と、本体板と、ダイアフラムにおける複数の開口部と、ダイアフラムにおける複数の開口部を覆うダイアフラム付着材とを含むことができる。方法は、さらに、誘電性充填材料を供給して、複数の圧電素子を封止し、ダイアフラムと接するステップであって、ダイアフラム付着材は、ダイアフラムにおける複数の開口部を介して誘電性充填材料の流量を抑制するステップと、誘電性充填材料を硬化させ、複数の圧電素子間および複数の圧電素子の上面に隙間層を形成するステップと、隙間層の上に、パターニングされた接着層およびパターニングされた取外し可能な下地膜を配置するステップであって、パターニングされた接着層とパターニングされた取外し可能な下地膜との内部の開口部が、圧電素子を覆う位置において隙間層を露出するステップと、パターニングされた取外し可能な下地膜およびパターニングされた接着層をエッチングマスクとして用いたプラズマエッチングによって、複数の圧電素子の上面から隙間層を除去するステップであって、プラズマエッチングは、約２５ｍＴｏｒｒ〜約５００ｍＴｏｒｒ、例えば約１００ｍＴｏｒｒ〜約２００ｍＴｏｒｒの平衡チャンバ圧力を提供するには十分な注入速度で、エッチングチャンバに酸素気体を導入するステップと、約０Ｗ〜約１０００Ｗ、および特に、約８００Ｗ〜約１、０００Ｗ、例えば約９００Ｗの高周波電力でプラズマを燃焼させるステップとを含むことができるステップとを含むことができる。チャンバパラメータを、例えば隙間材料（例えばエポキシの組成）に基づいて設定できる。隙間材料の組成に応じて、それらによって、または、酸素に例えばアルゴン、水素、四フッ化炭素、六フッ化硫黄とを加え組み合わせて、他のプロセスガスを用いることができる。この方法は、さらに、パターニングされた取外し可能な下地膜とパターニングされた接着層とにおける開口部内に導電性の糊状剤を配置するステップと、パターニングされた取外し可能な下地膜を除去するステップとを含むことができる。さらに、レーザービームを用いて、ダイアフラム付着材と、隙間層と、パターニングされた接着層をダイアフラムにおける複数の開口部から切除するステップであって、本体板および注入口／放出口板は、レーザービームをマスクするステップと、パターニングされた接着層を備えた隙間層にプリント回路基板（ＰＣＢ）を機械的に付着させるステップであって、導電性の糊状剤は、ＰＣＢ電極を圧電素子に電気的に結合させるステップと、ＰＣＢにマニホールドを付着させるステップとを含むことができる。
アセンブリの形成方法は、エポキシ内の圧電性構造を封止するステップと、エポキシの少なくとも一部分をプラズマエッチングし、圧電性構造を露出させるステップとを含むことができる。
図面の細部を、いくつか簡略化し、正確な構造精度、細部、および、尺度を維持するよりもむしろ、本発明の複数の実施形態をより理解しやすいように示しているということに留意されたい。
ここで用いられるように、「プリンタ」という語は、デジタル複写機、製本機械、ファクシミリ装置、多機能機械などといった、目的に応じた印刷出力機能を実行する任意の装置を含む。「ポリマー」という語は、熱硬化性ポリイミド、熱可塑性樹脂、ポリカーボネート、エポキシ、および、従来技術で知られているそれらの化合物を含む長鎖分子から形成された、広範囲の炭素を含む化合物のうちのいずれかを含む。
図１の透視図では、圧電素子層１０が、接着剤１４を備えた移動キャリア１２に取り外しできるように接合されている。圧電素子層１０は、例えば、例えば約２５μｍ〜約１５０μｍの厚さのチタン酸ジルコン酸鉛層を含有でき、内部誘電体として機能する。圧電素子層１０は、誘電性のＰＺＴの各側面に導電素子を供給するために、両側をニッケルによって例えば無電解めっきプロセスを用いてめっきされることができる。ニッケルめっきされたＰＺＴは、基本的に、内部ＰＺＴ材料の全域における電圧電位の差を生み出す平行平板キャパシタとして機能する。キャリア１２は、金属シート、プラスチックシート、または、もう１つの移動キャリアを含むことができる。圧電素子層１０を移動キャリア１２に付着させる接着層１４は、ダイシングテープ、熱可塑性物質、または、もう１つの接着剤を含むことができる。もう１つの実施形態では、移動キャリア１２は、個々の接着層１４を必要としないように、糊のいらない熱可塑性層といった材料であってもよい。
図１の構造を形成した後、圧電素子層１０は、図２に示したような複数の個別の圧電素子２０を形成するためにダイス状に切られる。図２は圧電素子の４ｘ３の配列を示しているが、より多くの配列を形成してもよいということを理解されたい。例えば、現在の印字ヘッドは、圧電素子の３４４ｘ２０の配列を有することができる。ダイス状に切ることは、ウェハーダイシングソーなどののこぎりを用いるといった機械技術、ドライエッチングプロセス、レーザーアブレーションプロセスなどを用いて行うことができる。各隣接している圧電素子２０を完全に分離させるために、ダイシングプロセスは、接着剤１４の一部を除去して移動キャリア１２上で停止した後、または、接着剤１４を介して、および、キャリア１２へとダイス状に切った後終了できる。
個別の圧電素子２０を形成した後、図２のアセンブリを、図３の断面図に示したようなジェットスタックサブアセンブリ３０に付着させることができる。図３の断面図を、より一層詳しくするために図２の構造から拡大し、１つの部分的な圧電素子２０および２つの完全な圧電素子２０の断面図を示す。ジェットスタックサブアセンブリ３０を、知られている技術を用いて製造できる。ジェットスタックサブアセンブリ３０は、例えば、注入口／放出口板３２、本体板３４、および、接着性のダイアフラム付着材３８を用いて本体板３４に付着したダイアフラム３６を含むことができる。ダイアフラム３６は、以下に記載するような完成した装置においてインクを通すために、複数の開口部４０を含むことができる。図３の構造は、さらに、プロセスのこの時点において周囲空気によって充填されうる複数の隙間４２を含む。ダイアフラム付着材３８は、ダイアフラム３６を貫く開口部４０が覆われるように、単一のシートポリマーといった材料の固体シートであってもよい。
一実施形態では、図２の構造を、ダイアフラム３６と圧電素子２０との間に接着剤を用いることにより、ジェットスタックサブアセンブリ３０に付着できる。例えば、測定された量の接着剤（個々に示さない）を、圧電素子２０のどちらか一方の上面、ダイアフラム３６、または、それらの両方に、供給、画面印刷、広げるなどすることができる。一実施形態では、各個別の圧電素子２０に対して、一滴の接着剤をダイアフラム上に配置できる。接着剤の塗布後、ジェットスタックサブアセンブリ３０および圧電素子２０を、互いに整合し、次に、圧電素子２０を接着剤によってダイアフラム３６と機械的に接続する。接着剤をこの接着剤に適した技術によって硬化させ、図３の構造が得られる。
続いて、移動キャリア１２および接着剤１４を、図３の構造から除去し、図４の構造が生じる。
次に、図４の構造に誘電性充填材料を供給し、次に、硬化させ、隙間層５０を供給する。誘電性充填材料は、例えば、Ｍｉｌｌｅｒ‐Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（Ｄａｎｂｕｒｙ，ＣＴ）から市販されているＥｐｏｎ（商標）８２８エポキシ樹脂（１００重量部）と、Ｈｅｘｉｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ）から市販されているＥｐｉｋｕｒｅ（商標）３２７７硬化剤（４９重量部）とを結合したポリマーであってもよい。誘電性充填材料を、ダイアフラム３６の上面５２の露出した部分を覆って、図５に示したように硬化させた後で圧電素子２０を封止するには十分な量供給できる。誘電性充填材料は、さらに、図示したようにダイアフラム３６内の開口部４０を充填できる。ダイアフラム３６において開口部４０を覆うダイアフラム付着材３８は、誘電性充填材料が開口部４０を介して通過するのを抑制する。誘電性充填材料を硬化させる前または後に、隙間層５０を平坦化できる。平坦化処理を、例えばセルフレベリング材または圧力下での機械的ワイピングおよび成形を含む技術によって行うことができる。
次に、隙間層５０を圧電素子２０の上面から除去する。一実施形態では、開口部６２を有するパターニングされたフォトレジストマスクといったパターニングされたマスク６０を、図６に示したような、知られているフォトリソグラフィの技術を用いて形成できる。開口部６２は、図示したように、各圧電素子２０を覆う隙間層５０の一部を露出し、さらに、各圧電素子２０の一部を露出している。
もう１つの実施形態では、パターニングされたマスク６０は、熱可塑性ポリイミド層であってもよい。例えば、パターニングされたマスク６０は、レーザーアブレーション、穴開けプロセス、エッチングなどを用いてパターニングされるＤｕＰｏｎｔ（登録商標）１００ＥＬＪ層であってもよい。ＤｕＰｏｎｔ １００ＥＬＪは、通常、厚さ２５μｍ（０．００１インチ）で製造および供給されるが、可能な場合は例えば約２０μｍ〜約４０μｍという他の厚さが適している。一実施形態では、ポリマー隙間層５０の表面に、熱ラミネーションプレスを用いて、熱可塑性ポリイミドマスクを付着できる。一実施形態では、付着が、約１８０℃〜約２００℃、例えば約１９０℃の温度で、生じうる。一実施形態では、付着が、約９０ｐｓｉ〜約１１０ｐｓｉ、例えば約１００ｐｓｉの圧力で生じうる。付着プロセスを、持続期間約５分〜約１５分、例えば約１０分の間、実施できる。
一実施形態では、マスクは、隙間層５０、圧電素子２０、または、他の構造を持ちあげないように、またはそうでなければ損傷しないように、露出した隙間層５０を十分容易に除去した後、隙間層５０から出ることができる材料から形成される。プラズマエッチングといったエッチング中の温度は、１５０℃に達しうる。この温度によって、理論によって結び付けられることを意図せずに、マスク材料は硬化し、固くなり、高密度になりおよび／またはガスを抜くことができ、隙間層５０からの除去がより困難になる。
マスクの開口部６２を配置して、ポリマーおよび各圧電素子２０の上面のみを露出することができ、各電圧阻止２０の上面には、続いて例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）電極と接する銀エポキシによって、電気的接続がなされる。開口部６２は、圧電素子２０と続いて形成される電極との間の電気抵抗が容認可能な信頼性を有する機能素子を提供する許容限界内にあるように、十分な大きさに形成される必要がある。開口部はそれ自体、円形、楕円形、正方形、長方形などであってもよい。
続いて、図６の構造上において、プラズマエッチングといったエッチングが行われ、露出した隙間層５０を除去する。一実施形態では、処理時間を縮小するには十分な条件下で、プラズマエッチングを実施できる。例えば、活性イオン・トラップ・プラズマ・モードを、酸素プロセスガスと組み合わせて用いることができる。例えば、酸素気体をプラズマ・エッチング・チャンバに、約１００ｍＴｏｒｒ〜約２００ｍＴｏｒｒ、例えば約１５０ｍＴｏｒｒの平衡チャンバ圧力を供給するのに十分な注入速度で導入することができる。プラズマを、約８００Ｗ〜１、０００Ｗ、例えば約９００Ｗの高周波（ＲＦ）電力で燃焼させることができる。活性イオン・エッチング・プラズマ・モードでは、図６のアセンブリを隣接している２つの活性電極間に配置できる。隣接している２つの活性電極を、２つの接地電極間に配置できる。隙間材料に応じて、エッチング時間は、約１秒〜約１時間、例えば約５分〜１５分、および特に、約５分〜１０分であってもよい。ＤｕＰｏｎｔ１００ＥＬＪの２５μｍの厚い層を用いて、処理時間は、約１秒〜約１５分、例えば約１秒〜約１０分であってもよい。反応性イオンエッチング、無電子エッチング、活性エッチング、無電子イオントラップといったモードを含む、活性イオン・トラップ・モード以外のプラズマモードを、隙間材料に応じて用いることができる。モードは、プラズマチャンバにおける棚状部（つまり、活性、接地した、および、浮動型）の構成に依存している。
プラズマエッチングは、ニッケルめっきされたＰＺＴ圧電素子２０の表面から隙間層５０を効果的に除去できる。ニッケルめっきされたＰＺＴ圧電素子２０の表面の表面粗さが高く、これによって、比較的深く幅の狭い（つまりアスペクト比が高い）溝からの隙間層５０の除去が困難になるということが分かる。ニッケルめっきの溝に残る誘電性材料は、圧電素子２０と、続いて圧電素子２０と電気的に結合されるＰＣＢ電極との間の電気抵抗を増加させることができる。圧電素子２０のエッチングされた表面から隙間材料５０を効率的に除去することにより、抵抗が下がり、装置の電気的特性が改善される。ここに記載したようなマスクされたプラズマエッチングを用いることによって、誘電性材料は、これらの溝から従来の除去方法よりも効果的に除去される。圧電素子２０内の比較的幅の狭い溝からの隙間材料５０のエッチング速度は、隣接している比較的広範に間隔の開いた圧電素子２０間にある隙間材料５０のエッチング速度未満である。マスクされていないプラズマエッチングによって、隣接している圧電素子２０間にある隙間材料５０の過度の損失が生じてしまい、従って、圧電素子２０を覆う位置において隙間材料５０を露出し、圧電素子２０間の位置において隙間材料５０を保護するマスクされたプラズマエッチングを用いて、この損失を抑制することができる。
隙間層５０をエッチングした後、パターニングされたマスク６０を除去し、図７の構造が得られる。パターニングされたマスク６０がパターニングされたフォトレジストマスクである場合、パターニングされたマスク６０を、標準的な技術によって除去できる。パターニングされたマスク６０がＤｕＰｏｎｔ １００ＥＬＪのような熱可塑性のポリマーである場合、パターニングされたマスクを例えばピーリングによって除去できる。
次に、パターニングされた接着層８０とパターニングされた取外し可能な下地膜８２とを含むアセンブリを整合し、図８に示したような図７の構造に付着させる。接着剤８０は、例えば、熱硬化性または熱可塑性のシートであってもよい。取外し可能な下地膜８２は、ポリイミド材料、または、接着剤８０から除去できるもう１つの材料であってもよい。接着層８０と取外し可能な下地膜８２とを含むアセンブリは、その中に圧電素子２０を露出する実施された開口部８４のパターンを含む。接着剤８０と下地膜８２との内部の開口部８４を、付着よりも前に、例えばレーザーアブレーション、穴開けプロセス、エッチングなどを用いて形成できる。開口部８４の大きさを、図示したような隙間層５０における開口部６２の大きさに適合するように、目標とすることができる。しかし、大きさの不一致が続く処理に悪影響を及ぼさない限り、開口部がわずかに大きいまたは小さくてもよい。接着剤８０と取外し可能な下地膜８２との結合した厚さによって、部分的には、続く処理後に圧電素子２０に残る導体の量が決定される。接着剤８０と取外し可能な下地膜８２との結合した厚さは、約１５μｍ〜約１００μｍ、または、もう１つの適切な厚さであってもよい。
次に、図９に示したように、導電性の糊状剤といった導体９０を、例えばステンシルとして取外し可能な下地膜８２を用いた画面印刷プロセスによって、図８のアセンブリに塗布する。交互に、アセンブリに接着剤を供給できる。
続いて、取外し可能な下地膜８２を図９の構造から、例えばピーリングによって除去することにより、図１０に示した構造と同様の構造が残る。
次に、複数のビア１１２と複数のＰＣＢ電極１１４とを備えたＰＣＢ１１０を、接着剤８０を用いて図１０のアセンブリに付着させ、図１１の構造が得られる。導体９０は、圧電素子２０をＰＣＢ電極１１４に電気的に結合させ、これによって、導電性パスが、ＰＣＢ電極１１４から導体９０を介して圧電素子２０に伸びる。
次に、ダイアフラム３６を貫く開口部４０をきれいにして、ダイアフラムを貫通してインクが通過できるようにする。開口部をきれいにするステップは、接着剤８０の一部、隙間層５０、および、開口部４０を覆うダイアフラム付着材３８を除去するステップを含む。様々な複数の実施形態では、化学的または機械的な除去技術を用いることができる。一実施形態では、自己整合除去プロセスは、図１２に示したようなレーザービーム１２０の使用を含有でき、特に、注入口／放出口板３２、本体板３４、および、ダイアフラム３６を金属から形成する。注入口／放出口板３２、本体板３４、および、適宜設計に応じてダイアフラム３６は、自己整合レーザーアブレーションプロセスのためのレーザービームをマスクできる。本実施形態では、ＣＯ２レーザー、エキシマーレーザー、固体レーザー、銅蒸気レーザー、および、ファイバレーザーといったレーザーを用いることができる。ＣＯ２レーザーおよびエキシマーレーザーは、通常、エポキシ含有ポリマーを切除できる。ＣＯ２レーザーの運転費は低く、製造処理能力は高い。２つのレーザービーム１２０を図１２に示すが、単一のレーザービームは、各穴部を、１つまたは複数のレーザーパルスを用いて順に開くことができる。もう１つの実施形態では、２つまたはそれ以上の開口部を単一の動作によって形成できる。例えば、表面にマスクを塗布でき、次に、単一の幅の広い単一のレーザービームは、単一の幅の広いレーザービームから２つ以上の開口部または全ての開口部を、１つまたは複数のパルスを用いて開くことができる。注入口／放出口板３２、本体板３４、および場合によってはダイアフラム３６によって供給されたマスクを満たすことができるＣＯ２レーザービームは、順次、各開口部４０を照射して、ダイアフラム付着材３８、隙間層５０、および、接着剤８０を貫く幅のある開口部を形成し、図１３の構造が得られる。
続いて、図１４に示したような接着剤（個々に示さない）によって、注入口／放出口板３２に開口板１４０を付着させることができる。開口板１４０は、印刷中にインクが放出されるノズル１４２を含む。開口板１４２が付着すると、ジェットスタック１４４は完成する。
続いて、マニホールド１５０をＰＣＢ１１０に、例えば接着剤といった液密密封接続部１５１を用いて接合して、図１５に示したようなインクジェット印字ヘッド１５２が得られる。インクジェット印字ヘッド１５２は、多量のインクを格納するためのマニホールド１５０内の容器１５４を含むことができる。容器１５４からのインクを、ＰＣＢ１１０におけるビア１１２を介して、ジェットスタック１４４内のポート１５６に注入する。図１５は簡略化した図であり、図の左および右に付加的な構造を備えていてもよいということを理解されたい。例えば、図１５には２つのポート１５６が示されているが、通常のジェットスタックは、例えばポートの３４４ｘ２０配列を有することができる。
使用中に、印字ヘッド１５２のマニホールド１５０における容器１５４は、多量のインクを含む。印字ヘッドの最初の下塗りを用いて、インクを、容器１５４からＰＣＢ１１０のビア１１２を介して、ジェットスタック１４４のポート１５６を介して、および、ジェットスタック１４４のチャンバ１５８に流すことができる。各電極１２２に配置された電圧１６０に応じて、各ＰＺＴ圧電素子２０は、適切な時間にデジタル信号に応じて振動する。圧電素子２０の振動によって、インクの滴がノズル１４２から放出されるチャンバ１５８内に圧力パルスを生み出すダイアフラム３６は、屈曲する。
従って、前述の方法および構造は、インク・ジェット・プリンタのためのジェットスタック１４４を形成する。一実施形態では、ジェットスタック１４４を、図１５に示したようなインクジェット印字ヘッド１５２の一部として用いることができる。
図１６は、１つまたは複数の印字ヘッド１５４を含むプリンタ１６２、および、本発明の技術教示の一実施形態にかかる１つまたは複数のノズル１４２から噴出するインク１６４を示す。印字ヘッド１５４は、デジタル命令に従って操作され、紙シート、プラスチックなどの印刷媒体１６６に所望の画像を生み出す。印字ヘッド１５２は、スキャニング動作における印刷媒体１６６に関連して後ろおよび前に移動してもよく、細長い領域ごとに印刷画像を生成する。交互に、印字ヘッド１５４を固定してもよく、それに関連して印刷媒体１６６を移動してもよく、これにより、単一のパスにおける印字ヘッド１５４と同様に幅の広い画像を生み出す。印字ヘッド１５４の幅は、印刷媒体１６６の幅よりも狭いか、あるいは、印刷媒体と同様に幅が広い。
本発明の技術教示のもう１つの実施形態は、図１７に示したような圧電素子２０上の隙間層５０を含む図５の構造から始まる。次に、パターニングされた接着層２１０とパターニングされた取外し可能な下地膜２１２とを含むアセンブリを整合し、図１７に示したような図５の構造に付着させる。パターニングされた接着層２１０は、例えば、熱硬化性または熱可塑性のシートであってもよい。取外し可能な下地膜２１２は、ポリイミド材料、または、パターニングされた接着層２１０から除去できるもう１つの材料であってもよい。接着層２１０と取外し可能な下地膜２１２とを含むアセンブリは、その中に、図１７に示したような圧電素子２０上を覆う位置にある隙間層５０を露出する実施された開口部２１４のパターンを含む。接着剤２１０と下地膜２１２との内部の開口部２１４を、付着よりも前に、例えばレーザーアブレーション、穴開けプロセス、エッチングなどを用いて形成できる。接着層２１０と取外し可能な下地膜２１２との結合した厚さによって、部分的には、続く処理後に圧電素子２０に残る導体の量が決定される。接着剤２１０と取外し可能な下地膜２１２との結合した厚さは、約１５μｍ〜約１００μｍ、または、もう１つの適切な厚さであってもよい。
続いて、圧電素子２０の上面を覆う隙間層５０の露出した部分が、取外し可能な下地膜２１２および接着剤２１０をエッチングマスクとして用いてエッチングされ、圧電電極２０を露出し、図１８の構造が得られる。のプラズマエッチングのようなプラズマエッチングを、エッチング隙間層５０に用いることができる。隙間層５０を圧電素子２０上から除去するためのプラズマエッチングを用いて、隙間層５０が圧電素子２０内の任意の溝から除去されることを保証する。圧電素子２０の溝内に残っている任意の隙間材料５０は、圧電素子２０と、続いて圧電素子２０を付着させるＰＣＢ電極との間の抵抗を増加させる。
次に、圧電素子２０上に導体２３０を配置し、取外し可能な下地膜２１２の上に配置してもよく、これによって、開口部２１４の完全な充填を保証する。導体は、図１８の構造の表面上の画面印刷によって塗布されて図１９の構造が得られる、金属充填エポキシであってもよい。画面印刷プロセスでは、取外し可能な下地膜２１２および接着剤２１０をマスクとして用いる。
続いて、取外し可能な下地膜２１２を、例えば、余分な導体２３０を除去してもよいピーリングによって除去する。圧電素子２０を、図２０に示したような導体２３０を用いたＰＣＢ２４２の一部であってもよい電極２４０に電気的に結合でき、他方、ＰＣＢ２４２を、接着層２１０によって、ジェットスタックサブアセンブリ３０の隙間層５０に機械的に付着させる。必要ならば導体に適した方法によって、導体２３０を硬化させて、図２０の構造が得られる。導体２３０は、圧電素子２０を電極２４０に電気的に結合させ、これにより、導電性パスが電極２４０から導体２３０を介して圧電素子２０に伸びる。
続いて、ダイアフラム付着材３８、隙間材料５０、および、接着剤２１０を、例えばの複数の実施形態にかかるレーザービームによってきれいにすることができ、次に、ＰＣＢ電極２３０を電圧１６０と電気的に結合することができる。電極２４０の電圧によって、圧電素子２０は振動し、これにより、この装置は上記と同様の方法で動作できる。図２０のジェットスタックを複数の実施形態によるマニホールドに付着させることができ、印字ヘッドが形成される。
上述したような圧電素子からエポキシ材料を除去するためのプラズマエッチングを、特定の複数の実施形態に加えて他の構造の形成中に実行できるということが分かるだろう。例えば、圧電性構造との接触に由来する気体または液体からの保護として、ＰＺＴ圧電性構造を封止でき、固体構造との物理的な接触から損傷を抑制し、圧電性構造などに減衰を供給する。めっきされた、または、めっきされていないＰＺＴ圧電性構造を、したようなプラズマエッチングによって露出し、物理的または電気的接続地点を供給できる。
Claims (8)
- 複数の開口部を含むダイアフラムにダイアフラム付着材を付着させるステップと、
前記ダイアフラムに複数の圧電素子を付着させるステップと、
誘電性充填材料を供給して、前記複数の圧電素子を封止し、前記ダイアフラムと接するステップと、
前記誘電性充填材料を硬化させ、前記複数の圧電素子間および前記複数の圧電素子の上面に、隙間層を形成するステップと、
前記複数の圧電素子の前記上面から前記隙間層をプラズマエッチングによって除去するステップと、を含み、
前記ダイアフラムと接するステップでは、前記ダイアフラム付着材は、前記ダイアフラムの前記複数の開口部を介して前記誘電性充填材料が通過することを抑制している、インクジェット印字ヘッドの形成方法。 - 前記ダイアフラムを貫く前記複数の開口部を覆う前記ダイアフラム付着材を付着させるステップと、
前記誘電性充填材料を硬化させるステップの後、前記ダイアフラムを貫く前記複数の開口部を覆う前記ダイアフラム付着材を除去するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 前記ダイアフラムを貫く前記複数の開口部を覆う前記ダイアフラム付着材を、レーザーアブレーションによって除去する、請求項２に記載の方法。
- 前記ダイアフラムを貫く前記複数の開口部を覆う前記ダイアフラム付着材の除去中に、圧電素子間の前記隙間層の一部を除去するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
- ダイアフラムを貫く複数の開口部を含む前記ダイアフラムにダイアフラム付着材を付着させるステップと、
前記ダイアフラムに複数の圧電素子を付着させるステップと、
誘電性充填材料を供給して、前記複数の圧電素子を封止し、前記ダイアフラムと接するステップと、
前記誘電性充填材料を硬化させ、前記複数の圧電素子間および前記複数の圧電素子の上面に、隙間層を形成するステップと、
パターニングされた接着層およびパターニングされた取外し可能な下地膜を前記隙間層の上に配置するステップであって、前記パターニングされた接着層と前記パターニングされた取外し可能な下地膜との内部の開口部は、前記圧電素子を覆う位置において前記隙間層を露出するステップと、
前記パターニングされた取外し可能な下地膜および前記パターニングされた接着層をエッチングマスクとして用いたプラズマエッチングによって、前記複数の圧電素子の上面から前記隙間層を除去するステップと、を含み、
前記ダイアフラムと接するステップでは、前記ダイアフラム付着材は、前記ダイアフラムの前記複数の開口部を介して前記誘電性充填材料が通過することを抑制している、インクジェット印字ヘッドの形成方法。 - 前記パターニングされた接着層と前記パターニングされた取外し可能な下地膜との内部の前記開口部に導体を配置するステップと、
前記開口部に前記導体を配置した後で、前記取外し可能な下地膜を除去するステップと、
前記導体を用いて前記複数の圧電素子を複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）電極と電気的に結合するステップと、をさらに含む、請求項５に記載の方法。 - 前記ダイアフラムにおける前記開口部から、レーザーアブレーションによって、前記ダイアフラム付着材と、前記隙間層と、前記パターニングされた接着層とをきれいにするステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
- 圧電素子層を移動キャリアに付着させるステップと、
前記圧電素子層をダイスして、複数の圧電素子を形成するステップと、
前記複数の圧電素子を、注入口／放出口板と、本体板と、複数の開口部を含むダイアフラムと、前記ダイアフラムにおける前記複数の開口部を覆うダイアフラム付着材とを含むジェットスタックサブアセンブリのダイアフラムに付着させるステップと、
誘電性充填材料を供給して、前記複数の圧電素子を封止し、前記ダイアフラムと接するステップと、
前記誘電性充填材料を硬化させ、前記複数の圧電素子間および前記複数の圧電素子の上面に隙間層を形成するステップと、
前記隙間層の上に、パターニングされた接着層およびパターニングされた取外し可能な下地膜を配置するステップであって、前記パターニングされた接着層と前記パターニングされた取外し可能な下地膜との内部の開口部が、前記圧電素子を覆う位置において前記隙間層を露出するステップと、
前記パターニングされた取外し可能な下地膜および前記パターニングされた接着層をエッチングマスクとして用いたプラズマエッチングによって、前記複数の圧電素子の上面から前記隙間層を除去するステップであって、前記プラズマエッチングは、１００ｍＴｏｒｒ〜２００ｍＴｏｒｒの平衡チャンバ圧力を提供するには十分な注入速度で、エッチングチャンバに酸素気体を導入するステップと、８００Ｗ〜１、０００Ｗの高周波電力でプラズマを燃焼させるステップとを含むステップと、
前記パターニングされた取外し可能な下地膜と前記パターニングされた接着層とにおける前記開口部内に導電性の糊状剤を配置するステップと、
前記パターニングされた取外し可能な下地膜を除去するステップと、
レーザービームを用いて、前記ダイアフラム付着材と、前記隙間層と、前記パターニングされた接着層を前記ダイアフラムにおける前記複数の開口部から切除するステップであって、前記本体板および前記注入口／放出口板は、前記レーザービームをマスクするステップと、
前記パターニングされた接着層を備えた前記隙間層にプリント回路基板（ＰＣＢ）を機械的に付着させるステップであって、前記導電性の糊状剤は、ＰＣＢ電極を前記圧電素子に電気的に結合させるステップと、
前記ＰＣＢにマニホールドを付着させるステップと含み、
前記ダイアフラムと接するステップでは、前記ダイアフラム付着材は、前記ダイアフラムにおける前記複数の開口部を介して前記誘電性充填材料が通過することを抑制している、インクジェット印字ヘッドの形成方法。
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