[发明专利]制造薄膜喷墨打印头的方法

说明书

本发明涉及制造供喷墨打印机笔用的薄膜喷墨打印头的方法。更具体地，本发明涉及同时将喷嘴板附着到包含打印头块的基片上的方法。

现有的制造薄膜喷墨打印头的方法需要分别地将喷嘴板附着到打印头块(printhead die)上。这种方法包括利用铸模(mandrel)电成型包含多个喷嘴板的单个镍片的步骤。铸模以玻璃、塑料或抛光硅基片作基板。在这一基板上淀积一层导电材料薄膜层。导电材料通常是铬和不锈钢。接着，在导电层上淀积一层电介质层。这一电介质层是诸如碳化硅的非导电材料。电介质层上的图案是利用传统的掩蔽、紫外曝光和刻蚀技术通过光刻形成的，从尺寸上限定一个模型，模制喷嘴板中的喷嘴。第4773971号美国专利揭示了一种制造这种铸模的方法。

喷嘴板是利用电成型工艺方法形成的。如此形成的喷嘴板都是在单个片板上。隔开翼片(它们也电成型在该片板上)限定每个喷嘴板的边界。在制造打印头过程中，将喷嘴板的片板附着到安装条带，例如日本Nitto Denko公司提供的Nitto Denko Holder V-8T型条带上。接着，通过沿隔开翼片将该片板隔断，将喷嘴板划分成各个喷嘴板。安装条带携带各个喷嘴板，作进一步处理。机器接着捡起每个喷嘴板并将它们放置在含有多个打印头块的基片上的相应打印头块上。基片和所附着的喷嘴板通过“定位和烘烤”工艺过程使得喷嘴板粘合到块上。经过“定位和烘烤”工艺过程后，利用切块锯将由块和喷嘴板组成的每个打印头分成单个。于是每个成对的喷嘴板和打印头块就可以附着到笔体上，以完成喷墨笔的制备。这一笔体通常包含给打印头提供油墨的油墨储存器。

现有的制造打印头的方法有几个缺点。第一，将喷嘴板附着到基片的块上的步骤是一种顺序过程，因此相当耗费时间。附着喷嘴板的过程按一次一个喷嘴板进行。将喷嘴板附着到单个基片上所有块中所花的总时间是将单个喷嘴板附着到块中所花的时间乘以块的总数。第二，在这种制造工艺过程中存在以下非必要的步骤。这些非必要的步骤包括以手工方式使喷嘴板与铸模分开、将分开的喷嘴板附着到安装条带上以及接着使喷嘴板分成单个的步骤。这些非必要的步骤要求喷嘴板具有最小厚度以承受与铸模的严格分开和喷嘴板的单个化。这一最小厚度转化为喷嘴的可实现的最小尺寸，因此，限制了每个喷嘴板上的喷嘴计数。较薄的喷嘴板将允许在给定面积内封装大量喷嘴，因为喷嘴相对较小。与这一现有方法有关的第三个缺点是难以使单个化喷嘴板与打印头块正确对准。通常采用观测系统使单个化喷嘴板与打印头块相对准。然后使对准的喷嘴板与打印头块通过“定位和烘烤”过程，这里利用热和压力使块上的胶或粘合剂薄层固化，将喷嘴板固定到块上。“定位和烘烤”过程仍然影响小的单个化喷嘴板与打印头块的这一对准。

因此与上述过程有关的问题促使需要一种制造薄膜喷墨打印头的更快和更可靠的方法。

本发明的一个方面，一种制备并将喷嘴板附着到基片上的较佳方法，包括电成型单个化喷嘴板的步骤。这些喷嘴板以预定图案形成在铸模的表面上。这一预定图案对应于打印头块在基片上的排列。该方法还包括使铸模与基片相对准的步骤，允许喷嘴板与它们相应的打印头块同时对准。然后对打印头块上的聚合物层进行固化，以使喷嘴板粘合到它们相应的打印头块上。

本发明的另一个方面，一种制造薄膜喷墨打印头的较佳方法，包括如上所述的制备并将喷嘴板附着到打印头块基片上的步骤。该较佳方法进一步包括使铸模与所附喷嘴板相分开。将铸模分开后，使打印头块单个化。

本发明的再一个方面，一种薄膜喷墨打印头，包括含有聚合物阻挡层和喷嘴板的打印头块。喷嘴板是利用上述制造薄膜喷墨打印头的方法分别电成型并附着到打印头块上的。

本发明的又一个方面，一种电成型单个化喷嘴板的铸模，包括基板和驻留在基板上的金属层。铸模进一步包括电介质层。以光刻方式对这一电介质层形成图案并进行刻蚀，在金属层上产生电介质圆片(dielectric button)和边界条。圆片用于在电成型喷嘴板期间限定喷嘴。边界条保证分别地形成喷嘴板。金属层、圆片和边界条形成铸模的铸模表面。

参考附图将能够更好地理解本发明，其中：

图1是一方框图，表明根据本发明在制造薄膜喷墨打印头的过程中的一系列步骤。

图2是图1所示过程中使用的示例铸模的放大等比例图。

图3是沿线段A-A截取的图2所示铸模的进一步放大截面图。该视图示出电形成在铸模上的喷嘴板。

图4是图2所示铸模与打印头块的基片相对准的放大和分解等比例图，将铸模上的喷嘴板附着到基片上的打印头块上。