ES2308199T3 - Metodo de fabricacion de un componente para un aparato de deposito de gotitas. - Google Patents

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Abstract

Un método de formación de un componente de placa de boquillas para un aparato de depósito de gotitas, comprendiendo dicho método las operaciones: formar un cuerpo de un primer material, teniendo dicho cuerpo una periferia, formar una placa de segundo material alrededor de dicho cuerpo de tal modo que la placa se extienda alrededor de al menos una parte de dicha periferia de dicho cuerpo, y formar una boquilla que se extienda a través de dicho cuerpo.

Description

Método de fabricación de un componente para un aparato de depósito de gotitas.
El presente invento se refiere a un componente para un aparato de depósito de gotitas y más particularmente a una placa de boquillas para un aparato de depósito de gotitas. Una impresora de chorro de tinta es un ejemplo particularmente importante de un aparato de depósito de gotitas.
Una placa de boquillas está típicamente unida a un cuerpo de un aparato de depósito de gotitas que tiene una pluralidad de cámaras de inyección de tinta para proporcionar a cada cámara con una boquilla de eyección de gotitas respectiva. Debido a la exactitud con la que las boquillas de eyección deben ser formadas en la placa de boquillas, por ejemplo para asegurar la uniformidad del tamaño y velocidad de las gotitas eyectadas desde las cámaras de eyección, la ablación con láser es corrientemente utilizada para formar las boquillas en la placa de boquillas. Un material plástico tal como poliimida, polisulfona u otro tal como un material plástico que puede ser extirpado por ablación con láser es corrientemente utilizado para formar la placa de boquillas, y después de la aplicación de una capa de repelente de tinta a una cara de la placa de boquillas, cada boquilla es formada exponiendo la placa a un haz láser, tal como un haz láser "excimer", de diámetro apropiado. La placa de boquillas, completa con las boquillas, es a continuación unida al cuerpo del aparato con cada boquilla alineada con una cámara respectiva formada en el cuerpo.
El uso de material plástico para la placa de boquillas tiende a hacer la placa de boquillas relativamente débil, y así propensa a daños mecánicos. Aunque materiales más rígidos, tales como un material metálico o cerámico, pueden ser usados para la placa de boquillas, las boquillas de gran exactitud son formadas de un modo menos fácil en la placa de boquillas.
Se ha propuesto en la técnica anterior, por ejemplo en el documento WO 02/098666, que las placas de boquillas pueden ser formadas a partir de una placa metálica que contiene una abertura en la que es inyectado un material polímero. Una boquilla es subsiguientemente formada a través del material polímero.
En algunas de sus realizaciones el presente invento pretende proporcionar un método para fabricar un componente para usar en un aparato de depósito de gotitas.
En un aspecto del presente invento se ha proporcionado un método de formación de un componente de placa de boquillas para un aparato de depósito de gotitas, comprendiendo dicho método las operaciones: formar un cuerpo de un primer material, teniendo dicho cuerpo una periferia, que forma una placa de segundo material alrededor de dicho cuerpo de tal modo que la placa se extiende alrededor de al menos una parte de dicha periferia de dicho cuerpo, y formar una boquilla que se extiende a través de dicho cuerpo.
La placa está preferiblemente formada por una técnica de electroformación.
El primer material puede ser, por ejemplo, un material fotorresistente positivo o negativo. Especialmente preferido es un fotorresistente negativo tal como SU-8. El material puede ser enmascarado y expuesto a una forma de radiación, por ejemplo luz, para revelar las partes no enmascaradas.
El material fotorresistente puede ser hecho girar sobre un sustrato como una capa y subsiguientemente tratado para proporcionar una pluralidad de cuerpos distintos. El sustrato y donde es aplicado, una capa de siembra, puede ser usado para formar el material de la placa por electroformación o electrorrecubrimiento. La capa de semilla puede ser una capa de sacrificio de cobre o algún otro material apropiado. La placa de boquillas puede ser formada a partir de níquel o de una aleación electroformable de níquel.
El sustrato puede también ser usado, como soporte durante las subsiguientes operaciones de fabricación, por ejemplo unir la unidad accionadora a la placa de boquillas, construir pistas eléctricas sobre la placa de boquillas, etc. Los cuerpos polímeros continúan proporcionando soporte estructural a la placa de boquillas.
Los cuerpos pueden ser previstos como una disposición y así formar la placa de tal modo que el material de la placa rodee al menos una parte de la periferia de cada uno de los cuerpos.
En una realización particularmente preferida las boquillas son formadas a través del cuerpo por una técnica de ablación. Otras técnicas tales como perforación o grabado pueden proporcionar una boquilla de calidad apropiada.
El componente de placa de boquillas puede ser unido a un aparato de depósito de gotitas antes o después de la formación de las boquillas a través de los cuerpos.
La robustez de la placa de boquillas puede ser incrementada adicionalmente previendo otro material que se extienda sobre una superficie de la placa y preferiblemente también sobre una superficie del cuerpo. La situación del otro material, que puede ser electroformado, puede ser definida por otro material resistente, no permanente, que define una abertura a través de la cual las gotitas son eyectadas desde las boquillas.
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En una realización hay prevista una capa aislante sobre una superficie del componente de la placa de boquillas. Beneficiosamente esto permite la posibilidad de que se prevean pistas eléctricas en dicha capa aislante. Las pistas pueden ser usadas para conectar electrodos sobre el aparato de depósito de gotitas con un circuito excitador remoto.
En otro aspecto se ha proporcionado un método de formación de una placa de boquillas para aparato de depósito de gotitas, definiendo la placa de boquillas un plano de placa de boquillas y comprendiendo una placa que tiene al menos una capa de placa de boquillas y una pluralidad de boquillas, extendiéndose cada boquilla a través del material polímero situado dentro de una abertura dentro de la placa de boquillas, estando el método caracterizado por las operaciones de definir una pluralidad de distintos cuerpos de material polímero distribuido sobre el plano de la placa de boquillas y formando al menos una capa de placa de boquillas metálica por electroformación alrededor de dichos cuerpos de material polímero.
Preferiblemente, la placa de boquillas comprende una primera capa de placa de boquillas que contiene dichas aberturas y el material polímero situado dentro de dichas aberturas a través de las cuales se extienden las boquillas, y una segunda capa de placa de boquillas que comprende una capa de protección.
Aún en otro aspecto, el presente invento consiste en un método de formar un componente de placa de boquillas para un aparato de depósito de gotitas, comprendiendo dicho método las operaciones de: formar una capa de un primer material fotorresistente sobre un sustrato; exponer y eliminar selectivamente material fotorresistente para definir sobre el sustrato una disposición de distintos cuerpos de dicho primer material; formar una primera placa de metal alrededor de dichos cuerpos, de manera que se forme una placa de boquillas metálica con aberturas, conteniendo cada abertura un cuerpo de dicho primer material; y formar una boquilla que se extiende a través de cada cuerpo.
El presente invento será descrito, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La fig. 1 muestra una estructura de placa de boquillas conocida en la técnica anterior;
Las figs. 2a) a 2e) muestran un método de fabricación de una placa de boquillas de acuerdo con el presente invento.
Las figs. 3a) a 3c) describen una técnica de formación de una protección sobre una placa de boquillas.
Las figs. 4a) a 4c) muestran un método de formar una placa de boquillas para su unión a un circuito eléctrico.
La fig. 1 representa una placa de boquillas de acuerdo con el documento WO 02/098666. La placa 1 de boquillas está formada de una placa metálica 2 con una abertura grabada. Un material polímero 4 es insertado en la abertura y subsiguientemente un ánima 6 de boquilla es formada bien por perforación o por ablación.
Las figs. 2a) a 2e) describen un método de formación del componente de placa de boquilla de acuerdo con el presente invento. Una capa de siembra de cobre 8 es depositada sobre un sustrato 10. Una capa 12 de material fotorresistente es hecha girar sobre la capa de siembra.
Un material fotorresistente preferido es el SU-8, un fotorresistente próximo a los UV, de tipo epoxídico, negativo, basado en la resina epoxídica EPON SU-8 (de Shell Chemical) originalmente desarrollada por IBM y el objeto de la patente norteamericana nº 4882245. La resina epoxídica SU-8 es un copolímero novolac de bisfenol-A/formaldehído completamente epoxidizado que tiene una estructura molecular rígida característicamente inherente. Combinada con el fotogenerador de ácido apropiado (PAG), resulta un material resistente negativo de película gruesa. El material fotorresistente SU-8 está comercialmente disponible en MicroChem Inc. (previamente Microlithography Chemical Corp.), 1254 Chestnut Street, Newton, MA Estados Unidos de Norteamérica. Hay información adicional disponible en: http://www.microchem.com/products/su_{-}eight.htm.
El material fotorresistente es enmascarado, expuesto y revelado para dejar una pluralidad de cuerpos discretos 4. El material 2 de la placa es subsiguientemente electrorrecubierto o electroformado sobre la capa de siembra de cobre formando así una unidad de placa de boquillas compuesta. El material preferido de la placa es níquel o una aleación electroformable apropiada de níquel.
La unidad de placa de boquillas puede ser liberada del sustrato grabando la capa de siembra de cobre para formar un componente de placa de boquillas. Las boquillas pueden entonces ser formadas a través del material fotorresistente in situ bien antes de que la placa de boquillas sea unida a una unidad accionadora (ex situ) o bien después de que la placa de boquillas sea unida (in situ).
Se ha descubierto que el material fotorresistente SU-8 puede ser extirpado por ablación a una fluencia constante elevada (8 J/cm^{2}) sin daños en la placa de boquillas. El beneficio de extirpar por ablación a alta fluencia es que las boquillas pueden ser formadas con hasta tres veces la velocidad de los métodos tradicionales.
El recubrimiento sobre una parte del material fotorresistente proporciona un nivel de protección mecánica a las boquillas de impactos del papel, etc.
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Uno de los beneficios tradicionales de la presente técnica es que los materiales resistentes estructurales de fotocreación de imágenes permite que otras estructuras sean construidas sobre la placa de boquillas antes de extirpar por ablación las boquillas y mientras está aún unida al sustrato.
En la fig. 3, una placa de protección es formada sobre la placa de boquillas proporcionando por ello una capa protectora. En primer lugar una segunda capa de material fotorresistente 12 es depositada sobre el componente de la placa de boquillas y éste es diseñado, expuesto y revelado para dejar partes que se extienden sobre el material resistente estructural. Este material fotorresistente será típicamente diferente del primer material fotorresistente y un amplio margen de materiales fotorresistentes será adecuado.
Una capa metálica 14 es electroformada alrededor del material fotorresistente 12 y subsiguientemente el material fotorresistente es eliminado para dejar aberturas. Las boquillas son a continuación formadas como se ha descrito antes.
En una modificación, las boquillas son formadas antes de eliminar el segundo material fotorresistente siendo extirpadas por ablación las boquillas a través del material fotorresistente para proteger lo que resultará la cara frontal de la placa de boquillas.
Es también posible formar otras características que pueden estar situadas en ambos lados de la placa de boquillas. La fig. 4 ilustra una técnica de formación de una placa de boquillas que tiene una pista conductora unida a ella. La placa electroformada, mientras está aún unida al sustrato ha hecho girar sobre ella otra capa de un material aislante eléctrico 20 que aislará el metal del componente de la placa de boquillas de las pistas metálicas formadas en el componente 22 de pista. El componente de pista puede ser una lámina formada por separado o puede simplemente comprender pistas formadas sobre la lámina aislante 20.
Una amplia variedad de modificaciones puede ser hecha sin salir del marco del invento. Así, las disposiciones descritas son solamente ejemplos de disposiciones de capas de placa de boquillas estando formada al menos una capa de placa de boquillas metálica por electroformación alrededor de dichos cuerpos de material polímero. Una capa de protección puede ser formada de este modo sobre una capa de placa de boquillas formada - por ejemplo - por una de las técnicas descritas en el documento WO 02/098666.
Aunque, la combinación de una placa de boquillas de níquel electroformada alrededor de cuerpos definidos de material fotorresistente es particularmente preferida, el experto reconocerá que hay una variedad de técnicas para formar un cuerpo de material plástico preferiblemente, teniendo dicho cuerpo una periferia, y formando una placa de material preferiblemente metálico alrededor de dicho cuerpo de tal modo que la placa se extienda alrededor de al menos una parte de dicha periferia de dicho cuerpo. Similarmente pueden ser formadas boquillas de una variedad de maneras distintas de la técnica preferida de la ablación con láser.

Claims (20)

1. Un método de formación de un componente de placa de boquillas para un aparato de depósito de gotitas, comprendiendo dicho método las operaciones: formar un cuerpo de un primer material, teniendo dicho cuerpo una periferia, formar una placa de segundo material alrededor de dicho cuerpo de tal modo que la placa se extienda alrededor de al menos una parte de dicha periferia de dicho cuerpo, y formar una boquilla que se extienda a través de dicho cuerpo.
2. Un método según la reivindicación 1ª, en el que dicha placa es electroformada.
3. Un método según la reivindicación 1ª o 2ª, en el que dicho primer material es formado como una capa sobre un sustrato siendo tratada dicha capa para formar una pluralidad de cuerpos.
4. Un método según la reivindicación 3ª, en el que dicha pluralidad de cuerpos están previstos en una disposición correspondiente con la deseada disposición de boquillas en la placa de boquillas completada.
5. Un método según la reivindicación 3ª o 4ª, en el que dicha operación de tratamiento comprende las operaciones de enmascarar dicha capa, exponiendo dicha capa a radiación y eliminar partes de dicha capa.
6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha boquilla es formada por ablación a través de dicho cuerpo.
7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho primer material es un material plástico.
8. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho segundo material es un metal.
9. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho primer material es un material fotorresistente y preferiblemente un material fotorresistente negativo.
10. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha placa es unida a un aparato de depósito de gotitas antes de que dicha boquilla sea formada.
11. Un método de formación de una placa de boquillas para aparato de depósito de gotitas, definiendo la placa de boquillas un plano de placa de boquillas y comprendiendo una placa que tiene al menos una capa de placa de boquillas y una pluralidad de boquillas, extendiéndose cada boquilla a través de material polímero situado dentro de una abertura dentro de la placa de boquillas, estando el método caracterizado por las operaciones de formar una pluralidad de distintos cuerpos de material polímero distribuidos sobre el plano de la placa de boquillas, formar al menos una capa de placa de boquillas metálica por electroformación alrededor de dichos cuerpos de material polímero y, formar una boquilla que se extienda a través de cada cuerpo.
12. Un método según la reivindicación 11ª, en el que la placa de boquillas comprende una primera capa de placa de boquillas que contiene dichas aberturas y el material polímero situado dentro de dichas aberturas a través de las cuales se extienden las boquillas, y una segunda capa de placa de boquillas que comprende una capa de protección.
13. Un método según la reivindicación 12ª, en el que dicha capa de protección comprende, para cada boquilla, una abertura de protección que es de una dimensión en el plano de la boquilla mayor que la de la boquilla y menor que la del material polímero a través del cual se extiende la boquilla.
14. Un método según la reivindicación 12ª ó 13ª, en el que dicha segunda placa de boquillas es formada por las operaciones de definir una pluralidad de cuerpos distintos de material polímero de capa de protección distribuidos sobre la primera capa de placa de boquillas; formar dicha capa de protección por electroformación alrededor de dichos cuerpos de material polímero y eliminar dicho material polímero de la capa de protección.
15. Un método según la reivindicación 14ª, en el que dicho material polímero de capa de protección es eliminado antes de la formación de boquillas.
16. Un método según la reivindicación 14ª, en el que las boquillas son formadas por ablación antes de la eliminación de dicho material de capa de protección.
17. Un método según la reivindicación 11ª, en el que la placa de boquillas comprende una primera capa de placa de boquillas que contiene dichas aberturas y el material polímero situado dentro de dichas aberturas a través de las cuales se extienden las boquillas, y una segunda capa de placa de boquillas que comprende una capa de pistas de conexión.
18. Un método de formación de un componente de placa de boquillas para un aparato de depósito de gotitas, comprendiendo dicho método las operaciones de: formar una capa de primer material fotorresistente sobre un sustrato; exponer y eliminar selectivamente material fotorresistente para definir sobre el sustrato una disposición de cuerpos distintos de dicho primer material; formar una primera placa de metal alrededor de dichos cuerpos, de modo que se forme una placa de boquillas metálica con aberturas, conteniendo cada abertura un cuerpo de dicho primer material; y formar una boquilla que se extienda a través de dicho cuerpo.
19. Un método según la reivindicación 18ª, que comprende además la operación de depositar una capa metálica sobre el sustrato antes de formar la capa de dicho primer material fotorresistente, siendo electroformada dicha primera placa de metal con dicha capa metálica sirviendo como capa de siembra.
20. Un método según la reivindicación 18ª o 19ª, que comprende además las operaciones de: formar una capa de segundo material fotorresistente sobre la primera placa de metal; exponer y eliminar selectivamente material fotorresistente para definir una disposición de cuerpos distintos de dicho segundo material alineados respectivamente con los cuerpos de dicho primer material fotorresistente; formar una segunda placa de metal alrededor de dichos cuerpos de segundo material; y eliminar dicho segundo material para formar aberturas en la placa de protección respectivamente alineadas con las boquillas.
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