(57)【要約】      （修正有）【課題】フィルム内で形成される流体構造体を提供する。【解決手段】流体構造体は、フィルムの底面で形成される、フィルムの厚さ未満の深さを有する粒子フィルタ１２と、粒子フィルタの上部からフィルムの上面に延在する、粒子フィルタに流体接続する空洞部と、空洞部に隣接して配置され、空洞部と流体接続し、フィルムの厚さ以下の深さを有し、フィルムの上面に延在する入口部１６と、フィルムの上面からフィルムのある深さに延在し、入口部に流体接続する本体ポート部１８とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム内で形成される流体構造体であって、
前記フィルムの厚さ未満の深さを有する前記フィルムの底面で形成される粒子フィルタと、
前記粒子フィルタの上部から前記フィルムの上面に延在し、前記粒子フィルタと流体接続する空洞部と、
前記空洞部に隣接して配置され、前記空洞部と流体接続し、前記フィルムの厚さ以下の深さを有し、前記フィルムの前記上面に延在する入口部と、
前記フィルムの前記上面から前記フィルムのいくつかの深さに延在し、前記入口部に流体接続する本体ポート部と、を含む流体構造体。
【請求項２】
前記フィルムには、  ポリマー、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、金属、および合成物からなる群から選択されるフィルムが含まれる、請求項１に記載の流体構造体。
【請求項３】
前記入口部の前記深さが、前記フィルムの前記厚さの２／３である、請求項１に記載の流体構造体。
【請求項４】
前記フィルムが、０．０７６ミリメートルの厚さを有する、請求項１に記載の流体構造体。
【請求項５】
前記深さが、０．０５１ミリメートルと同じである、請求項４に記載の流体構造体。
【請求項６】
フィルム内で流体構造体を加工する方法であって、
前記フィルムの一部を前記上面から第１の深さまで取り除いて、前記フィルムの厚さ未満の第１の深さにおいて、空洞部、入口部、および本体ポート部を形成することにより、空洞部、入口部、および本体ポート部を形成するステップと、
前記空洞部内の前記フィルムの一部を前記第１の深さからフィルムの裏面まで取り除いて前記空洞部内に粒子フィルタを形成し、前記入口部および前記本体ポート部内の前記フィルムの一部を第２の深さまで取り除くステップと、を含む方法。
【請求項７】
前記入口部および前記本体ポート部内の前記フィルムの全ての残余物を取り除くステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記フィルムの領域の上に第１の画像形成マスクを配置するステップと、
前記マスクに切除レーザを当てて、前記フィルムの部分を取り除いて、前記空洞部、前記入口部、および前記本体ポート部を第１の深さに形成するステップと、
第２のマスクに前記切除レーザを当てて、前記粒子フィルタを形成し、前記入口部および前記本体ポート部内の前記フィルムの前記一部を第２の深さまで取り除くステップと、
前記フィルムを移動させて、前記レーザの画像形成領域と隣接する、前記フィルムの新しい領域を配置するステップと、
全ての空洞部、入口部、本体ポート部、および粒子フィルタが形成されるまで、前記フィルムを移動させること、および前記第１の画像マスクおよび第２の画像マスクにレーザを当てることを継続するステップと、をさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記フィルムの第１の領域の上に画像形成マスクを配置するステップと、
前記第１の領域内の前記フィルムを前記第１の深にエッチングして、前記空洞部、前記入口部、および前記本体ポート部を画定するステップと、
前記フィルムを移動させて、レーザの画像形成領域に隣接して前記フィルムの新しい領域を配置するステップと、
全ての前記空洞部、前記入口部、および前記本体ポート部が前記第１の深さにエッチングされるまで、前記フィルムを移動させること、および前記フィルムを前記第１の深さにエッチングすることを継続するステップと、
前記フィルムを移動させて前記画像形成フィルムに隣接して前記第１の領域を配置し、前記第１の領域内で第２のマスクを用いて、前記粒子フィルタ、ならびに前記入口部および本体ポート部を前記第２の深さにエッチングするステップと、  
全ての前記粒子フィルタ、前記入口部、および前記本体ポート部が前記第２の深さにエッチングされるまで、前記フィルムを移動させ、エッチングすることを継続するステップと、を含む請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
空洞部、入口部、および本体ポート部を形成するステップには、前記上面から下に向かってある深さになるまで前記フィルムの一部を取り除くことが含まれる、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプレートの除去３次元加工に関する。
【背景技術】
【０００２】
高画質印刷に対する需要は伸び続けている。高画質印刷を実現するためには、インチ間のドット数をもっともっと増やす必要がある。そのためには、今度は、印刷下地にインクを吐出する印刷素子の密度をもっともっと増やす必要がある。インクジェットプリンタでは、ノズルすなわち噴射口が用いられるが、これらのノズルすなわち噴射口はインクをノズルまで誘導するプレートの積層体の最終プレートに配置されている。プレートの積層体により本体チャンバが形成され、容器からインクが本体チャンバ内に流れ込み、次いで、そのインクが対応ノズルに供給される。
【０００３】
インチ間でドット密度をより高くするためには、この印刷ヘッドのパッキング密度をより高くする必要がある。パッキング密度とは、ノズルプレートのインチ間における噴射口の数のことである。そのようなぎっしりと詰まった噴射口の加工には、数多くの課題が生じる。このような噴射口アーキテクチャを実現し、それを実際にインクジェットプレートの加工に適用するためには、しっかりと制御された幾何学パラメータを用いた、多機能３次元流体構造体を作るための効果的で効率的な加工技術が必要とされる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】図１は、多機能流体素子の実施形態を示す図である。
【図２】図２は、多機能流体素子を加工する処理の実施形態を示すフローチャートである。
【図３】図３は、加工中の多機能流体素子の側面図である。
【図４】図４は、加工中の多機能流体素子の側面図である。
【図５】図５は、多機能流体素子のアレイの加工に用いられるレーザ場の実施形態を示す図である。
【図６】図６は、対象のパラメータのヒストグラムを示す図である。
【図７】図７は、対象のパラメータのヒストグラムを示す図である。
【図８】図８は、対象のパラメータのヒストグラムを示す図である。
【図９】図９は、対象のパラメータのヒストグラムを示す図である。
【図１０】図１０、対象のパラメータのヒストグラムを示す図である。
【図１１】図１１は、対象のパラメータのヒストグラムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
図１には、多機能流体素子１０の実施形態が示されている。この素子の本体ポート部１８が、ロックスクリーン（ｒｏｃｋ  ｓｃｒｅｅｎ）を介して本体チャンバにインクを取り込む役割と、ポートを介して取り込まれたインクを印刷下地に吐出する役割とを有しているため、この素子は多機能と呼ばれている。完成した素子１０は、ロックスクリーンすなわち粒子フィルタ１２を有し、このフィルタ１２により入口部から流れ込むインクをろ過する。空洞部と入口部１６の間にはチャネル１４が配置され、この入口部が本体ポート部１８と粒子フィルタ１２の隣の空洞部とを接続している。このことは他の図面でさらに明確に示されている。
【０００６】
この素子は、通常、ポリマー、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、金属、および合成物などのフィルム内で形成される。材料のうちのいくつかは、カプトン（登録商標）、テフロン（登録商標）、またはＵｐｉｌｅｘ（登録商標）という名前の元で製造され得る。加工処理には、２工程または３工程の除去処理が含まれ得る。除去処理とは、例えば、フィルムの切片から材料を取り除くような、材料を選択的に取り除くことである。
【０００７】
図２には、処理を施されているフィルムが示されている。パネル２２で、この処理により材料の第１の層を第１の深さまで取り除く。この層には、空洞部すなわち入口プレナム２０、入口チャネル１４、入口部１６、および出口本体ポート部１８が含まれる。エキシマレーザを用いることにより、第１の層の材料を除去することができる。このレーザにより、材料を切除しその材料をフィルムから取り出す。パネル２４では、第２の切除処理により、空洞部２０内にパターンを形成して粒子フィルタすなわちロックスクリーン１２を形成し、入口部１６および出口本体ポート部１８上を再度切除する。
【０００８】
レーザの切除処理により、設計者が選択する深さまで材料を取り除くことができる。この処理には２工程または３工程かかり得る。２工程の処理の場合、図２の第２の処理の終了後に入口部および本体ポート部が完成する。３工程の処理の場合、パネル２６で再度レーザを用いて、入口部１６および出口本体ポート部１８をさらに研磨する。入口部およびポートの所望の精度および加工方法によって、この工程は必要であったり、不必要であったりし得る。
【０００９】
図３および図４は、第１の切除処理および第２の切除処理の間のパネル２２内の断面Ａ−Ａに沿ったフィルムの側面図である。図３では、フィルムの切片から流体素子１０が形成される。このフィルムの最初の厚さがフィルムの側面の水平の点線で示されている。第１の切除処理では、レーザにより空洞部２２、チャネル１４、および入口部１６から材料が取り除かれる。この図では、出口本体ポート部を見ることができない。図４では、図３の空洞部２２の下に位置するフィルムの選択部分がレーザにより取り除かれる。このパターンには、粒子を流体経路の外側に留め、流体を流すことができる穴部のアレイが含まれ得る。チャネル１４は粒子フィルタの部分と同じ深さで残される。チャネル１６および本体ポート部はフィルムの厚さを貫通して除去される。図４の矢印で示される方向に流体は流れる。
【００１０】
ある実施形態では、フィルムの厚さは０．０７６２ｍｍであり得る。この実施形態では、０．０２５ｍｍの材料を残し、第１の深さが０．０５１ｍｍまで達する。次いで、粒子フィルタは０．０２５ｍｍの深さからフィルムの裏面まで切削され、チャネルの深さは０．０５１ｍｍとなり、０．０２５ｍｍの厚さを裏打ちとして残し、入口ポートはフィルムを貫通して全て切削する。ある実施形態では、このフィルムは剛性のプレートに接着される。フィルムをプレートに接着し、その後、切除処理を開始する。これを接着・切除処理と呼ぶことができる。
【００１１】
流体素子を加工する処理の一実施形態では、図５に示されるレーザマスク３０が用いられる。この処理には、いくつかの実施形態が可能である。ある実施形態では、この処理の中でレーザマスク３０の位置決めを行い、次いでフィルムの第１の層を切除する。動作制御システムまたは同様のシステムにより、フィルムの位置を変えることにより、第１のマスク３０で覆われたフィルムの第２の領域をレーザが切除することができる。フィルム全体に渡って所望の数の素子が第１の深さで画像化されるまで、この処理が繰り返される。次いで、動作制御システムにより、フィルムは処理の開始時の元の位置に戻される。次に、マスク３０がマスク３２と交換され、素子が全て第２の深さに画像化されるまで、処理が繰り返される。所望すれば、第３のマスク３４を用いて、必要に応じて入口部および本体ポート部を研磨することができる。
【００１２】
第２の実施形態では、フィルムをレーザシステムに隣接させて配置する。第１のマスク３０を配置し、フィルムの第１の領域を第１の深さまで切削する。次いで、第１のマスク３０を第２のマスク３２に交換し、同じ領域を第２の深さまで切削する。次いで、レーザの画像形成領域に対してフィルムを移動させ、第１のマスク３０を再度用いて第２の領域を第１の深さに切削し、マスクを再度交換する。所望の数の素子が第２の深さに画像化されるまで、この処理が繰り返される。マスク３４などの第３のマスクを用いる場合には、第２のマスク３２を使用した後、かつレーザ画像形成領域に対してフィルムを移動させる前にこの第３のマスクを使用する。
【００１３】
第３の実施形態では、その他の２つの実施形態を組み合わせる。実施形態の選択は、システムおよび処理速度などのパラメータ、位置決めおよび幾何学的な精度、システムの処理能力に依存する。但し、Ｘ寸法およびＹ寸法は、主に画像形成マスクの画像パターンにより制御される。エッチングの深さは、一般には、主にジュール毎平方センチメートル（Ｊ／ｃｍ２）で表すレーザフルエンス、およびレーザパルスの数により制御される。
【００１４】
図６〜図１１には、加工中に測定された、いくつかのパラメータの分布に関する一連のヒストグラムが示されている。図６には、Ｘ軸の位置に対する誤差４０が示され、図７にはＹ軸の位置に対する誤差４２が示されている。ある実施形態では、寸法誤差はマイクロメートルの範囲内だけである。図８にはロックスクリーン出口の直径４４が示され、図９には本体出口の直径４６が示され、図１０には入口チャネルの幅４８が示され、図１１には入口チャネルの長さ５０が示されている。位置の誤差は、金属プレート上に位置する基準の特徴に対する特徴の位置に関する。幾何学的特徴は、粒子フィルタの直径、入口／出口の直径、入口部の幅、および入口部の長さなどの特徴の形状および寸法に関する。この処理を用いると、幾何学的特徴に関する標準偏差は、一般にマイクロメートル以下となり、これは以前では、達成できないレベルまたは精度である。
【００１５】
このように、レーザの加工処理では、反復的な除去・切除処理により、厳しい加工公差内で流体素子のアレイを作成する。これにより、流体素子に関するより高いパッキング密度が可能となる。この処理により、複数の流体素子を同時に一つの部品として加工することが可能である。ある実施形態では、この処理により１つの画像領域で２４個の素子を加工することができ、別の実施形態では、処理により１つの画像領域で４８個の素子を加工することができる。この処理は、切除処理の前にステンレス鋼のマニホールドプレートなどの剛性の機能的プレートにフィルムを接着する、接着・切除処理で実施可能である。
【００１６】
上記に開示された特徴、およびその他の特徴、ならびに機能、またはその代替物のうちのいくつかは、好ましくは、様々なシステムあるいは用途で組み合わせることが可能であることは理解されよう。現時点では予見できない、あるいは予測できない、本実施形態における種々の代替形態、修正形態、変更形態、または改良形態は、今後当業者により実施可能であるが、これらもまた、以下の請求項に包含されることを意図するものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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