BRPI0710516A2 - componente para deposição de gotìculas - Google Patents
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Abstract
<B>COMPONENTE PARA DEPOSIçãO DE GOTICULAS<D>. Método para moldagem de um componente da placa de bico (30) para um cabeçote de impressão, compreendendo as etapas de: provisão de um corpo laminar tendo uma camada polimérica superior (11) definindo uma superfície superior e uma camada metálica inferior (12) definindo uma superfície inferior; remoção de material por ablação ou fotolitografia da camada polimérica, para expor seletivamente a camada metálica e aplicação de reagente cáustico a partir da superfície superior, o qual cauteriza seletivamente as áreas expostas da camada metálica, rebaixando assim a dita camada superior, para moldar uma área de rebaixo 21 na camada metálica e moldando uma abertura através do dito corpo (20, 21).
Description
RELATORIO DESCRITIVO
Pedido de Patente de invenção para: "COMPONENTE PARADEPOSIÇÃO DE GOTÍCULAS"
A presente invenção se refere a um componente para umaparelho de deposição de goticulas e, de modo particular, auma placa de bico para um aparelho de deposição degoticulas. A presente invenção encontra aplicaçãoespecifica no campo da impressão a jato de tinta com gotassob demanda.
É conhecido o fornecimento de uma placa de bicocomposta, isto é, uma placa de bico moldada de mais de ummaterial. A WO 02/98666, por exemplo, descreve uma placa debico tendo um corpo contendo uma série de aberturas, asaberturas cheias com um polímero, através do qual os bicossão moldados.
A WO 05/14292 descreve um tipo alternativo defabricação para uma placa de bico do tipo descrito na WO02/98666, pelo qual um conjunto de corpos poliméricosdistintos é inicialmente moldado, em torno do qual umaplaca metálica é moldada. Bicos são então moldados atravésdos corpos poliméricos.
Essas. construções da técnica anterior são defabricação complexa, demandando um grande número de etapas.Tais construções também podem apresentar o problema debaixa adesão entre a placa e a inserção polimérica.Um objetivo da presente invenção é apresentar umcomponente aperfeiçoado da placa de bico e um método parasua fabricação.
De acordo com um primeiro aspecto da invenção, éapresentado um método para moldar um componente da placa debico para um aparelho de deposição de gotículas,compreendendo a provisão de um corpo tendo uma camadapolimérica superior definindo uma superfície superior, euma camada metálica inferior definindo uma superfícieinferior; remoção seletiva de material da dita camadasuperior, para expor seletivamente a dita camada inferior;e processamento das ditas áreas expostas da superfíciesuperior da dita camada inferior, para removerseletivamente material da dita camada inferior, moldandoassim uma abertura através do dito corpo.
Através do fornecimento inicial de um corpo laminado,é possível proporcionar uma adesão muito forte entre ascamadas poliméricas e metálicas.
Material pode ser removido da camada superior paramoldar um bico essencialmente completo, ou para moldar umfuro piloto, a ser acabado dentro de um bico numa etapa deprocessamento subseqüente. Através da remoção de materialda dita camada inferior por processamento a partir dasuperfície superior, recursos na camada inferior sãoespacialmente definidos pelo formato da camada superiorprocessada. Assim, embora as duas camadas sejam processadasem estágios distintos, a correspondência entre as camadas éfacilmente alcançada.
Em uma modalidade, o polímero é SU-8 fotorresistente,e o metal é níquel.
SU-8 é um produto fotorresistente desenvolvido pela
IBM, e descrito na US 4882245. As principais vantagens doSU-8 são que ele é:
- formador de imagens fotográficas;
- quimicamente inerte e de temperatura estável;
- formador de ablação a laser a laser em taxa elevada;
- amplamente usado na produção de MEMS;
- transparente.
O principal processo de fabricação para folhas de SU-8é o revestimento rotativo. Espessuras de películas variandode 1 mícron a 1 mm são'prontamente alcançáveis.
Embora SU-8 liso seja transparente e quebradiço, o quetorna difícil o seu manuseio, de acordo com a presenteinvenção, ele é utilizado em combinação com uma camada deníquel sendo, portanto, fornecido um laminado flexível enão transparente, adequado para fabricação das placas debico. O bico da placa de bico acabada é rebaixado dentro deuma abertura na película de níquel, o níquel agindo comouma camada protetora para tornar a placa de bico resistentea arranhões.
De acordo com um segundo aspecto da invenção, éfornecido um componente da placa de bico para um aparelhode deposição de gotículas, compreendendo um corpo tendo umacamada polimérica superior definindo uma superfície detopo, e uma camada metálica inferior definindo umasuperfície inferior; um bico moldado na dita camadasuperior tendo uma entrada na dita superfície de topo e umasaída entre as ditas superfícies de topo e inferior, e umrebaixo moldado na dita camada inferior estendendo-se emtorno da dita saída de bico.
De preferência, o componente é moldado porprocessamento de um esboço tendo uma camada poliméricasuperior e uma camada metálica inferior.
De acordo com um terceiro aspecto da invenção, éfornecido um método para moldar um componente da placa debico para um aparelho de deposição de gotículas, ocomponente da placa de bico compreendendo pelo menos umbico moldado em uma primeira camada do componente da placade bico e, em registro axial com cada bico, uma respectivaabertura moldada em uma segunda camada do componente daplaca de bico, cuja abertura é nas superfícies de encostodas primeira e segunda camadas de maior extensão radial doque o bico, o método compreendendo as etapas de:
provisão de um laminado da placa de bico tendo umaprimeira camada e uma segunda camada;
moldagem de uma abertura na primeira camada, em umprimeiro processo de moldagem; emoldagem de uma abertura na segunda camada, em umsegundo processo de moldagem, diferente do primeiroprocesso de moldagem, a posição da abertura no segundoprocesso de moldagem sendo determinada pela posição daabertura na primeira camada;
abertura na primeira camada com outro processamentoopcional servindo como bico.
A invenção será agora descrita por meio de um exemplocom referência aos desenhos anexo, onde:
A figura 1 ilustra um esboço ou corpo composto;
A figura 2 mostra uma configuração do formato de bicodesejada, de acordo com um aspecto da presente invenção;
A figura 3 ilustra um processo de fabricação, deacordo com um aspecto da presente invenção;
A figura 4 ilustra um processo de fabricaçãoalternativo, de acordo com um aspecto da presente invenção;
A figura 5 ilustra uma variação do processo da figura4.
A figura 1 ilustra um corpo composto formado por umapluralidade de camadas. Uma camada de liberação 13 éconstruída sobre um substrato reutilizável 14, facilitandoa remoção da placa de bico processada, seguido pela camadainferior 12 da placa de bico — aqui uma camada de níquel —e finalmente a camada superior da placa de bico 11 no topo— aqui uma camada de SU-8 ou polímero.Um número de exemplos das etapas de processo seráagora descrito, o qual resulta na construção da placa debico desejada, conforme mostrado na figura 2. Como aquiexibido, o componente da placa de bico possui um orifíciode bico 2 0 estendendo-se através da camada superior 11, quepossui seu diâmetro afilado, a partir da entrada de bico20a até a saída de bico 20b. Existe uma área de rebaixo 21moldada na camada inferior 12, a qual, conforme acimamencionado, protege a camada superior 11 contra abrasãomecânica.
Na figura 3a, a camada superior 11 é fotorresistente eé submetida a um processo de exposição e revelaçãofotolitográfico para produzir um orifício de bico 20. Umavariedade de processos fotolitográficos adequados éconhecida na técnica', 'Fabricação de Microestruturas 3D còmLitografia UV Inclinada/ Rotativa' (Micro ElectroMechanical Systems, Kyoto 2003, págs. 554 - 557) descreve acriação de diversas estruturas de bico apropriadas em SU-8,incluindo cones truncados. vMicrofabricação de EstruturasMultidirecionais Inclinadas 3D por Litografia UV eEletrodeposição' (Micro Electro Mechanical Systems 1994Proceedings, págs. 81 - 85, IEEE Workshop) descreve outrométodo para criar estruturas em fotorresistência positiva.Esses e outros processos podem fornecer prontamente umorifício de bico tendo um perfil afilado, com um ângulo deafilamento de 0 a cerca de 15 graus. Dependendo do métodofotolitográfic-o usado, a camada superior dafotorresistência 11 pode ser então submetida a uma cocçãode pós-exposição. Processos fotolitográficos adequadospodem ser, de preferência, usados para moldar um grandenúmero de bicos ao mesmo tempo.
Um processo de causticação é, então, aplicado ao corpoa partir da superfície de topo, conforme mostrado na figura3b. Esse remove localizadamente parte da camada de níquel12 em torno da saída do bico, para moldar uma área derebaixo 21. Conforme mostrado, a camada de níquel 12 érebaixada pelo procedimento de causticação, a fim de que acamada de níquel não afete as gotículas ejetadas pela saídade bico 20b. Um reagente cáustico isotrópico pode ser aquide preferência empregado para garantir a moldagem dorebaixo. O reagente cáustico deve ser seletivo para acamada de níquel 12 sobre a camada polimérica 11.
Conforme mostrado na figura 3c, o componente da placade bico acabado 30 é liberado do substrato 14, e pode sercozido, se desejado.
Em um processo similar àquele da figura 3, um laserpode ser usado para processar a camada superior 11, aoinvés de um processo fotolitográfico.
Em tal processo, orifícios de bico 20 são moldadosexternamente por ablação a laser, onde a ablação érealizada sobre o componente da placa de bico 3 0 antes afixação ao cabeçote de impressão. Durante esse processo, acamada de níquel 12 atua como um batente, já que sua taxade ablação é muito inferior do que a camada superior 11,que é tipicamente polimérica. Novamente, a camada inferior12 é causticada através do orifício de bico acabado 20,para moldar o rebaixo 21, e o componente da placa de bicoacabado 30 liberado do substrato 14.
A figura 4 ilustra um método, que permite aosorifícios de bico 20 serem moldados na camada superior 11por ablação a laser, após a causticação da camada inferior12 .
Na figura 4a, uma pequena abertura ou furo piloto 23 émoldada dentro da camada polimérica por meio defotolitografia. O diâmetro das aberturas 23 é menor do queos bicos 20 moldados pela etapa de ablação a lasersubseqüente.
A figura 4b ilustra a causticação da camada metálicaatravés do furo piloto, para moldar um rebaixo, onde asaída do bico deve ser moldada. O bico é então moldado porablação a laser através da superfície de topo, comomostrado na figura 4c. Dessa maneira, a borda de saída dobico 20b é moldada de maneira livre de qualquer contato coma camada de níquel 12, mas com o substrato 14 fornecendoapoio para manter uma superfície plana.
A figura 4d mostra o componente da placa de bicoacabado 30, separado do substrato 14.A figura 5 ilustra uma variação da modalidade dafigura 4, onde os bicos são definidos por ablação no localablação seguida por fixação da placa de bico no cabeçotede impressão.
As figuras 5a e 5b ilustram a moldagem de um pequenofuro piloto 23 e subseqüente causticação metálica, conformemostrado nas figuras 4a e 4b.
Nesse estágio, a placa de bico é liberada do substrato14, conforme mostrado na figura 5c, e é fixada ao cabeçotede impressão, conforme mostrado na figura 5d, por fixaçãonas paredes PZT. A estrutura montada pode ser, depreferência, revestida com Parylene nesse estágio, o qualserve à dupla função de apassivar o interior do canal 24, efornecer uma cobertura protetora sobre a superfície externada placa de bico êm preparação para a ablação. Os orifíciosde bico 20 são então moldados por ablação a laser a partirdo lado inferior do corpo.
Deverá ficar claro que essa invenção foi descritasomente por meio de exemplo, e que uma ampla variedade demodificações é possível, sem se afastar do escopo dainvenção. Por exemplo, o processo de causticação podeutilizar um reagente cáustico na fase líquida ou de plasma,dentre os quais muitos tipos são conhecidos. Além disso,uma ampla variedade de materiais adequados tornar-se-áevidente para as pessoas versadas na técnica. A camadasuperior pode compreender uma variedade de polímerossuscetíveis à fotolitografia ou ablação, enquanto que acamada inferior pode compreender uma variedade de materiaiscausticáveis ou processáveis em fluido, incluindo outrosmetais, e materiais de substrato usados na fabricação deplacas de circuito flexíveis.
Claims (28)
1. Método para moldar um componente da placa de bicopara um aparelho de deposição de gotícuias, CARACTERIZADOpelo fato de compreender as etapas de:provisão de um corpo tendo uma camada poliméricasuperior definindo uma superfície superior, e uma camadainferior definindo uma superfície inferior;remoção de material da dita camada superior, paraexpor seletivamente a camada inferior em um primeiroprocesso; eprocessamento das ditas áreas expostas da superfíciesuperior da dita camada inferior, para removerseletivamente material da dita camada inferior em umsegundo processo, moldando assim uma abertura através dodito corpo.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato do dito segundo processo operarseletivamente sobre a dita camada inferior.
3. Método, de acordo com as reivindicações 1 ou 2,CARACTERIZADO pelo fato do dito segundo processo rebaixar adita camada polimérica.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERIZADO pelo fato do dito primeiro processo operarseletivamente sobre a dita camada polimérica.
5. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato do ditosegundo processo compreender a ·introdução de um fluidoatravés de aberturas na dita camada superior criada pelodito primeiro processo.
6. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato da remoçãoseletiva de material da dita camada superior compreender amoldagem de um bico na dita camada superior.
7. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato da remoçãoseletiva de material da dita camada superior resultar em umfuro piloto na dita camada superior e compreender, emseguida, a moldagem de um bico na dita camada superior emtorno do dito furo piloto.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato do dito bico ser moldado porprocessamento da dita superfície superior.
9. Método, de acordo com a reivindicação 7,CARACTERIZADO pelo fato do dito bico ser moldado porprocessamento da dita superfície inferior.
10. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 6 a 9, CARACTERIZADO pelo fato da entrada dodito bico ser moldada na dita superfície superior.
11. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato daremoção seletiva de material da dita camada inferiorresultar em um rebaixo no dito corpo, na dita saída do bico.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11,CARACTERIZADO pelo fato da área rebaixada ser superior àárea da saída do dito bico.
13. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato do dito corposer previsto de modo fixado de forma liberável a uma camada base.
14. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato da ditacamada superior ser SU-8.
15. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato da ditacamada inferior ser um metal.
16. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato da ditacamada inferior ser níquel.
17. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato daremoção seletiva de material da dita camada superior serrealizada por processamento fotolitográfico.
18. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato doprocessamento fotolitográfico resultar em uma aberturaafilada na dita camada superior.
19. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato daremoção seletiva de material da dita camada superior serrealizada por ablação a laser.
20. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato doprocessamento da dita camada inferior para remover materialcompreender causticação.
21. Componente da placa de bico para um aparelho dedeposição de goticulas, CARACTERIZADO pelo fato decompreender:corpo tendo uma camada polimérica superior definindouma superfície superior, e uma camada metálica inferiordefinindo uma superfície inferior;bico moldado na dita camada superior tendo uma entradana dita superfície superior e uma saída entre as ditassuperfícies superior e inferior; erebaixo moldado na dita camada inferior estendendo-seem torno da dita saída do bico.
22. Componente da placa de bico, de acordo com areivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato do ditocomponente ser moldado por processamento de um esboço tendouma camada polimérica superior e uma camada metálicainferior.
23. Método para moldar um componente da placa de bicopara um aparelho de deposição de goticulas, CARACTERIZADOpelo fato do componente da placa de bico compreender pelomenos um bico moldado em uma primeira camada do componenteda placa de bico e, em registro axial com cada bico, umarespectiva abertura moldada em uma segunda camada docomponente da placa de bico, cuja abertura é nassuperfícies de encosto das primeira e segunda camadas demaior extensão radial do que o bico, o método compreendendoas etapas de:provisão de um laminado da placa de bico tendo umaprimeira camada e uma segunda camada;moldagem de uma abertura na primeira camada, em umprimeiro processo de moldagem; emoldagem de uma abertura na segunda camada, em umsegundo processo de moldagem, diferente do primeiroprocesso de moldagem, a posição da abertura no segundoprocesso de moldagem sendo determinada pela posição daabertura na primeira camada;abertura na primeira camada com outro processamentoopcional servindo como bico.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23,CARACTERIZADO pelo fato do segundo processo de moldagemincluir a passagem de um agente removedor de materialatravés da abertura.
25. Método, de acordo com a reivindicação 23,CARACTERIZADO pelo fato do agente removedor de material serum reagente cáustico para o material da segunda camada.
26. Método,· de acordo com qualquer uma -dasreivindicações 23 a 25, CARACTERIZADO pelo fato do primeiroprocesso de moldagem compreender ablação a laser.
27. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 23 a 25, CARACTERIZADO pelo fato da primeiracamada ser moldada de material polimérico, e da segundacamada ser moldada de metal.
28. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 23 a 25, CARACTERIZADO pelo fato do bicomoldado se afilar na extensão radial, na direção axialorientada para a segunda camada..
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