(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着用に表面を処理する方法であって、
基板の表面の一部を保護するように構成される遮蔽部材を設けることと、
前記基板の前記表面にレーザーを向けることで前記基板のうちの保護されていない部分の削磨を行い、前記基板の表面上に複数の構造体を形成するようにする、前記基板の表面にレーザーを向けることと、
前記基板の表面に接着剤を塗布することと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記遮蔽部材を設けることには、前記基板の表面に前記レーザーを向けておこなう初期の削磨の結果として生じた削磨くずが前記基板の表面に再固着することが含まれ、前記遮蔽部材は、前記基板に再固着した前記基板の表面より高い削磨限界値を有する削磨くずであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記遮蔽部材は、前記基板に含まれており、前記基板の表面の削磨限界値よりも高い削磨限界値を有する粒子であり、前記遮蔽部材を設けることには、前記基板の表面に前記レーザーを向けておこなう初期の削磨の結果として前記粒子を前記基板の表面に露出させることが含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記遮蔽部材を設けることにはさらに、前記構造体の所望の大きさ、形状および密度を決定することと、前記所望の密度の構造体を形成するのに適切な前記粒子の数を選択することとが含まれることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記遮蔽部材はマスクであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記基板は、液晶ポリマーまたはポリイミドから形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基板の削磨限界値と前記削磨くずの削磨限界値との間で前記レーザーの流束量を調整することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
基板と接着剤との間の界面であって、
表面を有する基板と、
前記表面上の接着剤と、
を備え、
前記基板の前記表面と前記接着剤とが請求項１から７のいずれか一項に記載の方法によって処理されていることを特徴とする界面。
【請求項９】
プリンタであって、
インクをプリンタに供給するように構成される、表面を有する基板を含むプリントカートリッジアセンブリと、
前記表面上の接着剤と、
を備え、
前記基板の前記表面と前記接着剤とが請求項１から７のいずれか一項に記載の方法によって処理されていることを特徴とするプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は概して接着用の表面の処理（作成）方法に関する。より詳細には、本発明は、化学的に劣悪な環境において要素間の界面に沿った接着性を向上させる方法を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
非常に広範囲の応用分野において、部品同士を接合するのに、一般的に接着剤が用いられている。用途によっては、化学的に劣悪な環境が存在するために、接着剤の効果が損なわれてしまう場合がある。化学的に劣悪な環境の例としては、プリントシステムがある。プリントシステムにおいては、インク容器、インク送出システム、およびプリントカートリッジにおける接着剤接合部に、腐食性のインクが悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００３】
通常のプリントカートリッジは、プリントエンジンと、プリンタ内でインクを印刷するのに用いるインク滴を供給するインク供給源のうちの少なくとも一部とを収容する。プリントカートリッジの耐久性および信頼性は、そのプリンタに対するユーザの満足度に影響を及ぼす可能性がある。しかし、インク収容装置であることに由来する負荷（ストレス）のために、プリントカートリッジの有効寿命が短くなる可能性がある。たとえば、インクの腐食作用、温度変化、物理的負荷等はすべて、プリントカートリッジの耐久性に影響を及ぼす。
【０００４】
それぞれのプリントカートリッジは、各部品を組み立てたアセンブリであり、部品同士は多くの場合、接着剤で互いに結合しているか、かつ／またはコーティングされている。結果として生じるアセンブリは、多数の界面を有し、そのような界面において、プリントカートリッジの部品の１つは、プリントカートリッジの別の領域または部品と接触して、共通の境界を有する表面を形成する。このような界面、すなわち接合部はそれぞれ、良好で長期にわたる界面接着が必要である。界面接着が不良である場合には、インクが接合部にしみ込んで、プリントカートリッジ内の第１の部品と第２の部品との間のシールを損なってしまう可能性がある。界面がこのように劣化してしまうと、プリンタの信頼性に影響を及ぼす可能性があり、プリントカートリッジの製品寿命が短くなってしまう可能性がある。
【０００５】
このような界面の強度を上げれば、プリントカートリッジの信頼性および有効寿命が改善されそうである。通常の界面は、プリントカートリッジの少なくとも２つの部品の間で生じ、部品のうちの一方は、組立工程のある段階において、十分順応的（なじみ易い）であり、第２の部品になじんで第２の部品に結合することが可能である。この意味で、一方の部品は接着剤またはコーティングであってもよく、他方の部品は、そこに接着剤を結合してもよい基板または接着面であってもよい。接着剤と接着面との間の結合を強くすることによって、界面がインクで損なわれる可能性が低くなる。界面の強度を上げる方法の１つは、接着面の表面トポグラフィ（形状）を変更することによって行うことができる。
【０００６】
接着面の表面トポグラフィに影響を及ぼすことによって接着性を向上させる表面処理が知られている。このような表面処理の多くは、接着面の表面を粗くする方法である。たとえば、化学エッチング、プラズマおよび反応性イオンエッチング、機械的アブレージョン（ａｂｒａｓｉｏｎ：磨損・磨耗）、サンドブラスト等はすべて、表面トポグラフィに何らかの影響を及ぼすことができる処理である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような表面処理によって、接着面と接着剤との間の接着性を高めることができるが、欠点もある場合がある。たとえば、接着に最も効果的な表面を作成する表面処理は、歩留まりを下げ、コストおよび生産時間を増大させ、かつ／または各部品の幾何学的形状に影響を及ぼすことによって、製造工程に悪影響を及ぼす場合がある。プラズマ表面処理等の表面処理は、プリントカートリッジの寿命を向上させる場合があるが、真空等の非標準の環境を用いることが必要で、生産時間および生産コストの両方を増大させてしまうものもある。さらに、接着面金型の表面にさらなる粗さを取り入れることによって接着面の表面トポグラフィを変更することができるが、それによってまた、金型からの部品の取り出しが困難になってしまう場合がある。機械的アブレージョンやサンドブラスト等の他の表面処理は、製造工程に所望ではない異物を持ち込んで、プリントカートリッジの歩留まりおよび品質に影響を及ぼす場合がある。アブレージョン等の粗面仕上げの行為によって、接合部の強度は上がる場合があるが、そのような方法で作成した構造は制御されておらず、接着に最適化されているわけではない。さらに、このようなタイプの表面処理方法の多くは、環境に優しいものではない。
【０００８】
さらに、プリントカートリッジの組み立て中には、プリントカートリッジの部品の特定の表面または部分を表面処理することが望ましいが、その同じ部品の他の表面を処理することは有害である場合がある。このような領域をマスキングして表面処理されないようにすると、かなりのコストが加算される可能性がある。プラズマ、ＲＩＥ、およびコロナ等、表面を化学的に変質させることに依拠して接着性を向上させる表面処理は、不安定で、最適の結果を得るためには処理後直ちに結合しなければいけないことが多く、それによって、製造工程を複雑にしてしまうことになってしまう。したがって、接着剤による結合前に、部品に対して費用対効果が大きい方法で改善した表面処理を行うシステムおよび方法が必要とされている。そこで本発明は、費用対効果の大きい接着用の表面の処理システムおよび方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本方法は、基板の表面の一部を保護するよう構成されたイニシエータを準備する段階と、基板の表面にレーザーを向けて基板のうちの保護されていない部分の削磨を行い、このようにして基板の表面上に構造体を形成する段階とを含む。次に、基板の表面に接着剤を塗布することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、表面の表面トポグラフィを変えて接着性を向上させる方法を提供することを目的とする。本方法は、基板をレーザーで処理して基板の表面上に複数の円錐形構造体を形成することを含む。次に、処理した表面に接着剤を塗布する。前述した基板の処理によって、接着剤の基板への接着性が効果的に高まる。
【００１１】
図１は、本発明を実現してもよい一環境、すなわち、プリンタ用のプリントカートリッジアセンブリを示す。高品質な接着剤接合部は、プリントカートリッジ用のものも含めて、多くの加工部品において重要である。特に、部品間の接合部の強度および長期耐久性は、アセンブリ（組立品）の有効寿命に影響を及ぼす可能性がある。たとえば、プリンタ用のプリントカートリッジにおける接合部の界面が劣化すると、プリントカートリッジの有効寿命が短くなってしまう可能性がある。接合部の耐久性および接合部の強度を向上させることによって、プリントカートリッジの寿命を延ばすことができる。本発明は、表面を前処理して基板と接着剤との間の接着性を向上させる方法を含む。プリントカートリッジの界面について説明するが、本方法は、短期強度または長期界面耐久性が必要ないかなる表面にも適用可能であることが理解されよう。したがって、本発明をプリントカートリッジ環境において例示し説明するが、本方法はまた、製造中または製造後に接着剤で結合される他の部品上に用いてもよい。
【００１２】
本明細書において接着とは、静的なものであれ周期的なものであれ短期および長期の機械的、熱的、および化学的なストレスならびにそれらの複合化したものに対する、接合部の耐性の向上を指す。接着性が向上することは、所与のストレスに対して接合部がより長く持ちこたえること、かつ／またはより高いレベルのストレスまたは複合的なストレスに耐えることを意味する。
【００１３】
図１において、例示的なプリントカートリッジアセンブリを全体として参照符号１０で示す。このようなプリントカートリッジは、プリンタにおいて用いる典型的なプリントカートリッジを表す。プリントカートリッジ１０は、インク収容装置としての役割を果たすことができる本体１２を具備し、通常はエンジニアリングプラスチック等の剛性材料でできている。ペン本体の製造において用いることができる材料の具体例としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）プラスチック、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳ）、およびそれらの混合物等のエンジニアリングプラスチックや、セラミックス、ガラス、シリコン、金属、その他好適な材料等の非ポリマー材料がある。このような材料のうちのいくつか、特にＬＣＰは、特にインク等の攻撃的な（aggressive：侵食性の）化学製品の存在下では接着が困難である可能性があることが理解されよう。
【００１４】
プリントカートリッジ１０の本体１２には、接着剤を用いて多数の部品を取り付けることができる。たとえば、本体１２にフレキシブル回路１４を取り付けることが望ましい場合がある。フレキシブル回路は、ポリイミドフィルム（たとえば、ＫＡＰＴＯＮ（登録商標）、ＵＰＩＬＥＸ（登録商標））やポリエチレンテレフタレート等、接着が困難な材料から製造されている場合がある。同様に、熱インクジェットプリントエンジン１６も、プリントカートリッジの本体１２に取り付けられる場合がある。フレキシブル回路１４のある部分を、電気回路がインクに接触しないように保護するコーティングまたはラミネートフィルムを設けることによって、インクに接触しないように保護することが望ましい場合がある。フレキシブル回路を表面処理して、このコーティングまたはフィルムの接着性を向上させることが望ましい場合がある。回路１４またはプリントエンジン１６のどちらかと本体１２との間の界面は、後述する方法にしたがって部品のうちの少なくとも１つの表面を前処理することによって向上させることができる界面のタイプの例示である。より詳細には、プリントカートリッジ１０の表面１８は、保護コーティングを用いてフレキシブル回路とプリントエンジンとの間の電気接続を封入してもよい領域であり、本明細書において説明するレーザー表面処理を行う領域を表す。
【００１５】
図２は、従来のプリントカートリッジの界面において典型的な界面破壊を示す。接着剤と基板とから成る２つの部品間の界面すなわち接合部を、全体的に２０で示す。界面２０は、第１の部品、すなわち基板２６（プリントカートリッジ本体および／またはフレキシブル回路等）と、基板に塗布する接着剤（またはコーティング）２２から通常成っている第２の部品とを備える。より詳細には、接着剤またはコーティング２２は、基板２６の表面２４に塗布されている。ストレス２８を受けると、または時間が経つと、接着剤２２と基板２６との間の接着剤による結合は「駄目になる」場合がある。通常このような破損は、接着剤２２と基板２６との間の界面に沿って生じ、接着剤２２が基板２６の表面２４から分離するかまたははがれて（破損線２５によって全体的に示す）、表面２４に付いた接着剤がほとんどまたは全く残らないようになっている。上述の界面破壊によって、プリンタにおけるプリントカートリッジの有効寿命が短くなってしまう場合がある。
【００１６】
本明細書において、接着剤とは、基板の処理した表面に結合することができる任意の物質として一般的に定義される。接着剤には、基板とその材料自体との間の接着を行うかまたは促進する、いかなる材料も含まれる。基板の表面を流れるかまたはなじんで接着することができるいかなる材料も、接着剤になり得る。たとえば、熱可塑性樹脂系接着剤、熱硬化性フィルム接着剤、およびエポキシフィルム等を含む液体接着剤、ホットメルト接着剤、熱可塑性フィルム接着剤、液体コーティングのような従来のポリマー接着剤を用いてもよい。さらに、接着剤という用語は、電着金属、鋳造金属、蒸着材料（有機、無機、または金属）、有機または無機コーティングを指す。接着剤自体はまた、基板に取り付けられる第２の部品であり、たとえば、１つの部品が処理され、第２のよりなじみ易い部品が処理した部品に押しつけられて、結合を形成することができる。
【００１７】
図３において、本発明の一実施形態を組み込んでもよいレーザーシステムを、全体的に３０で示す。レーザーシステム３０はレーザー３２を含む。レーザー３２は、基板３６の表面３４に光子３８を向けるように構成されている。現在説明しているシステムにおいて、レーザー３２は、２４８ｎｍの光子を提供するフッ化クリプトンエキシマレーザーであってもよい。しかし、たとえば、気体、液体、および固体レーザー、ならびに材料を除去するのに十分な流束量を提供する他の任意の光源等、基板の表面を削磨（ａｂｌａｔｉｏｎ：アブレーション）することができるいかなるレーザーも用いてもよいことが理解されるべきである。通常、エキシマレーザー等の化学（ｃｈｅｍｉｃａｌ）気体レーザーが用いられる。プリントカートリッジにおいて用いられるＬＣＰプラスチックやポリイミド等のポリマーは、紫外線波長範囲の放射を吸収するからである。所望の波長を提供するソースを選択することによって、より長いまたはより短い波長で削磨することができる他の材料も処理することができる。通常、エキシマレーザーは紫外線範囲で動作する。たとえばパルスの強度、繰り返し数（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  ｒａｔｅ）および数（ｎｕｍｂｅｒ）等の、本方法についてのレーザーの最適な各パラメータは、本例において説明するように、ＬＣＰプラスチック等の基板材料と、レーザーシステムの具体的な配置とによって決まる。
【００１８】
図示のように、レーザー３２は、基板３６の表面３４に向けられ、光子３８が基板の表面に入射する。レーザー３２から発するレーザー光すなわち光子３８は、レーザー３２から発するレーザー光の一部を基板３６に指向させるように機能するビームストップ（ｓｔｏｐ：絞り）４０を通らせて指向させてもよい。光３８はまた、レーザー光３８の焦点を基板３６の表面３４に合わすように作用することができるレンズ４２（複数であっても良い）を通って指向させられてもよい。当業者であれば、上記システムが簡単なただ１つの方法ではあるが、光を調整し基板に指向させるのには多数の方法があることを理解しよう。たとえば、レンズ、マスク、ホモジナイザー、鏡、ビームストップ、減光器、および偏光子は、光を調整するのに用いる一般的な要素である。部品をビームの前に搭載し位置決めする備えをすることもまた有用である。部品を横切るようにビームをスキャンするために、複数の部品は、投光照明処理（ｆｌｏｏｄ  ｔｒｅａｔ）されるか、またはＸ−Ｙステージを用いるかあるいはミラー装置を回転させてビームを横切るように動かされてもよい。
【００１９】
レーザーの流束量（フルエンス）を調整して、基板の表面に削磨を引き起こしてもよい。本明細書において、流束量とは、単位面積当たり、単位時間当たりの光子数を指す。本明細書において、削磨とは、レーザーと基板の表面との相互作用による、材料の除去を指す。この相互作用によって、基板の表面が活性化され、基板の表面の結合が壊れて表面材料が基板の表面から離れるようになる。基板は、プリントカートリッジアセンブリにおいて用いるものを含む、いかなる好適な材料であってもよい。さらに、基板には、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）等、ぬれ性の特性が劣る（含浸不良の）材料を含んでもよい。
【００２０】
上述のように、レーザーの流束量は通常、削磨する基板材料の特性に基づいて調整される。流束量はまた通常、レーザー放射が基板を削磨するが、削磨工程によって形成される構造体の前駆体（precursors）であるイニシエータ（開始剤）は削磨しないように調整される。これについては後述する。したがって、このレーザー処理によって、基板の表面トポグラフィが変化する結果になる。トポグラフィにおけるこの変化の影響は、その分、より大きな表面面積でより粗い表面を作成して、接着性を向上させることである。
【００２１】
図４ないし図６を参照してより仔細かつ詳細に後述するが、流束量を適切に調整することによって、基板の表面上に構造体（円錐とも呼ぶ）が形成されるようにすることができる。図示の各円錐は大きさおよび形状が略一様であるが、このような描写は説明という目的のみのためであり、用いる基板材料、レーザー、およびビームの状態次第で、このような円錐は、大きさ、形状、壁の傾斜、空間的均一性、密度等がさまざまに異なってもよいことが理解されるべきである。
【００２２】
光子を施すことによって化学的におよび／または物理的に変質させることができるいかなる材料も、本明細書において説明するレーザー表面処理の潜在的な候補である。概して、所与の材料について、材料内の特定の結合を劣化させることができる波長を有する光源が選択される。言い換えれば、材料の表面からの削磨を引き起こすのに十分な所与の波長のエネルギーを吸収する材料が、レーザー表面処理に好適な場合がある。特に、光を当てることによって擾乱または壊すことができる化学結合を組み込んだ材料、特に芳香族環の対を組み込んだ材料は、候補として有望である。自由電子に紫外線範囲の光子がアクセスすることができ、その結果光化学的削磨が行われるからである。したがって、活性の発色団を有する材料（たとえば、ポリイミド、ポリスルホン、エポキシ、エンジニアリングプラスチック）や、ドーピングして活性にすることができるポリマーは、レーザー表面処理に好適である。同様に、レーザー表面処理はまた、金属、シリカ、ケイ酸塩、ガラス、およびセラミックスにも適用することができる。
【００２３】
本方法によって、レーザー表面処理を受けることが意図される基板の特定の領域を露光するように、レーザー光を指向させることができることは有利である。レーザー表面処理が不要な領域は、マスキングあるいはその他の方法でレーザーにさらされないようにし、変質しないままであるようにする。この処理は周囲条件の下で行うことができ、真空が不要であり、また主に粗さによるものなので経時的に劣化することがないこともまた有利な点である。さらに、この処理は、材料の表面および表面近くのみに影響を及ぼし、基板の大部分には影響がないままにする。さらに、この処理は溶剤のない状態で行うことができ、危険な液体の廃棄が不要であり、広範囲の接着剤−基板材料に適用可能である。この処理はその性質上、基板の表面の除去が盛り込まれ、表面の欠陥、強度の低い表面層、および表面のコンタミネーション（異物）が処理中に除去されることは、固有の利点である。
【００２４】
基板の表面を処理して界面破壊をなくす本方法を、全体的に図４において説明する。上述のように、レーザー光３８は基板３６の表面３４に向けられている。表面をレーザー処理する結果、表面トポグラフィが変化する。したがって、図示の第１の段階５２において、基板３６の表面３４が、レーザー（前述のように、通常はエキシマレーザー）から発せられる光子３８にさらされる。このような光子は、基板の表面によって吸収される。流束量（面積当たり、レーザーパルス当たりの光子数）を調整して、基板の表面が削磨されるようにしてもよい。
【００２５】
第２の段階５４において示すように、円錐イニシエータ５６が、基板３６の表面のあちこちに散らばる部分５８を、シールドすなわち保護する。このような保護された部分は、基板の削磨と同じ速度で削磨されることはなく、それによって、イニシエータの下にある表面の保護された領域における局所的な削磨速度が下がり、したがって、基板の表面上の構造体の形成を「開始」する。通常このような構造体は、基板の表面から入射光の向きに突出する円錐形になる。円錐イニシエータ５６は、全く削磨されないか、または下にある基板よりも削磨のしきい値が高い。したがって、レーザーの流束量を調整して、基板３６は削磨されるが円錐イニシエータ５６の下にある保護された材料５８は削磨されないようにすることができる。以下でより詳細に説明するように、円錐イニシエータは、基板の表面上に再付着させられる、表面の削磨の結果として生じる副産物すなわちチャー（炭化物：ｃｈａｒ）６０であってもよい。このチャーの削磨には、基板の表面よりも高い流束量が必要とされ、したがって、下にある表面の部分を保護する。したがって、基板のうちの露出した表面（保護されていない領域）の削磨は通常、円錐イニシエータによって保護された部分よりも速い速度で行われる。イニシエータは、構造体の発現および成長を引き起こす、構造体の前駆体である。いったんこのような構造体が形成されると、イニシエータは、構造体とともに接着剤による結合に組み込んでもよく、界面形成前に除去してもよい。
【００２６】
段階６２で示すように、削磨中に、複数の円錐がさらに発達する。円錐イニシエータ５６は表面の各部分を保護し続け、したがって、露出した表面は、保護された部分よりも速い速度で削磨される。削磨は表面を浸食し続け、円錐６６を画定する谷６４を形成する。通常、円錐の側壁表面の傾斜が十分急になり、隣接する円錐同士の間の間隔が狭くなって、円錐の底面同士が互いに突き当たる程度にまで達すると、円錐の成長は概ね終了する。具体的には、レーザービームの入射角が、流束量の実効度を側壁に沿って十分に下げるので、削磨のしきい値よりも下になってしまう。円錐同士の間に垂直な表面がなくなると、削磨は終了する。円錐の両側上および円錐同士の間の空間にデブリ（破片）が再堆積することもまた、終了の助けになる場合がある。もちろん、レーザー光を除去することによって、いかなる時点においても終了させることができる。
【００２７】
段階６８で示すように、接着剤７０を、第１の部品すなわち基板３６の処理された表面に結合してもよい。基板の表面上の構造によって、接着性が改善される。図２において従来技術の界面に沿って割れを引き起こしたのと同じ力（図４において矢印７４で示す）を加えても、今説明している界面においては通常、いかなる界面破壊も生じない。この２つの部品の間の結合は強力なままであり、従来の界面においてよく見られたはがれにも対応する。この強力な結合は、基板の表面のトポグラフィが変化したためである。円錐６６が基板の表面の粗さを効果的に増大させ、接着剤がくっ付くさらなる表面積および定着部位を実現する。円錐６６（再付着した円錐イニシエータによって形成され、主として削磨のデブリによって画定される）の化学構造が異なることもまた、接着剤と基板との間の化学的相互作用に影響を及ぼし、それによって界面の強度がさらに上がる場合がある。さらに、接着剤の塗布前にぬれ特性が乏しい材料で基板の表面をコーティングしても、通常、レーザー処理した基板の改善した接着特性にはほとんどまたは全く影響がない。
【００２８】
本方法において、非常に多くのタイプの円錐イニシエータを用いることができ、これらは本発明の範囲内にある。たとえば、以下でより詳細に説明するように、円錐イニシエータ５６は、基板内に混入された本来備わっている（intrinsic）粒子、材料内に不均一に存在するもの（nonhomogeneities）、基板の表面上に付着した粒子、または削磨工程の結果として基板上に再付着した粒子であってもよい。上述した粒子はそれぞれ、通常は削磨のしきい値（材料が削磨される流束量）が、下にある基板の削磨のしきい値よりも高い。本明細書において、粒子とは、近づいてくる光ビームと基板との間に配置すると、基板の一部を保護するのに用いることができる任意の形状の任意の構造である。
【００２９】
上記で簡単に説明したように、円錐イニシエータ５６は、削磨工程の副産物であってもよい。たとえば、基板材料３６の削磨によって、チャーすなわち灰６０（削磨のデブリとも呼ぶ）が形成される場合がある。この削磨のデブリ６０は、基板３６の表面上にランダムに再付着する場合がある。削磨のデブリの削磨のしきい値６０（図６を参照されたい）はおそらく基板３６よりも高くて、基板の表面が削磨されるのと同じ流束量では削磨のデブリは削磨されないようになっている。デブリの削磨のしきい値８８を下回るが基板８７の削磨のしきい値を上回る流束量にレーザーを調整することによって、デブリによってシールドされている基板材料は削磨されないが、デブリによってシールドされていない基板の表面は削磨することができる。基板の露出した表面が削磨によって除去されるので、基板の表面に谷が形成される。谷が形成され、削磨のデブリが基板の表面上に堆積（付着）することによって、円錐が結果として生じる。
【００３０】
再付着した削磨のデブリによって形成される円錐の数は、自己制限的（self-limiting）であることが理解されよう。最初は、円錐の密度は、基板の表面上の削磨のデブリのランダムな堆積物によって影響を受ける。削磨が続行するにつれて、円錐の側壁表面の傾斜が十分に急になり、レーザービームの入射角が流束量の効率を十分に下げて、削磨のしきい値よりも下になってしまう。さらに、円錐の側壁に沿ってデブリがさらに再付着するかもしれず、これが削磨を制限する。結局は、この工程は、引き続き処理しても不十分な見返りしかないような速度まで落ちる。その後、基板の削磨は効果的に終了する。したがって、円錐の密度および大きさは、パルス数（谷の深さ）、パルス繰返し数（rate of pulsing）（デブリの堆積に影響を及ぼす周波数）、および流束量によって決まる。
【００３１】
再付着した削磨のデブリによって、配置が調整されない円錐が作成されることが理解されるべきである。より詳細には、基板の削磨から生じた削磨デブリのランダムな堆積物によって、基板の表面上の円錐の配置は不均一になってしまうであろう。同様に、円錐イニシエータが単に基板内にあらかじめ混合してある場合にもまた、基板上の円錐の位置はランダムとなろう。
【００３２】
基板内での粒子の位置はランダムとなろうし、したがって、基板を削磨すると、その結果、円錐がランダムに配置されるであろう。しかし、分布はランダムであろうが、あらかじめ混合してある円錐イニシエータの密度および大きさを制御することによって、円錐の密度および大きさは調整することができる。
【００３３】
さらに、円錐の配置および位置を調整してもよい。後述するように、円錐イニシエータには、円錐の配置を制御することができるようになっているタイプもある。たとえば、あるパターンになったより耐性のある粒子（削磨のしきい値がより高い）を基板の表面上に行き渡らせてもよい。霧状化されたスプレイまたはスパッタリングのシステムを用いて、基板の表面上にこのような粒子を分散させてもよい。代わりに、後述し図７に示すように、マスクを用いて、保護領域を基板の表面上に投射してもよい。しかし、円錐イニシエータのタイプにかかわらず、円錐イニシエータは、基板の表面のある領域をシールドすることによって、レーザーが全表面を削磨しないように機能する。
【００３４】
図５Ａは、再付着した円錐イニシエータを用いて形成する円錐６６の簡略図を示す。それぞれの円錐の先端は、基板の表面の最初の削磨中に基板３６の元（当初）の表面７６上に再定着した削磨デブリ６０の塊を示す。このような塊は、円錐イニシエータ５６としての役割を果たしており、基板３６の元の表面７６の各部分をシールドして、このような部分の削磨を防止していた。シールドされていない部分の削磨は続行し、基板に切り込んで、谷６４を形成し円錐６６を画定する。この削磨工程は、基板の元の表面７６に、定められた平均距離のぶん切り込んでもよく、切り込みの大きさは、パルス数、イニシエータ濃度、およびパルス当たりで除去される材料の量によって決まる。再付着工程は削磨工程中に連続的に生じ、その結果、削磨中のさまざまな時点で円錐が発現することに注意されたい。工程において後に発現する円錐は、この工程において初期に形成される円錐よりも高さが低い。接着を向上させるために円錐の高さが一様である必要はないが、マスキング、および堆積したイニシエータ等、他に選択可能な円錐形成機構を用いて、円錐の高さを一様にすることができる。
【００３５】
イニシエータを基板内に混入する場合には、図５Ｂに示すように、削磨工程がこのようなイニシエータを露出する。したがって、図示のように、基板の元の表面の一部を保護する円錐イニシエータ５６によって、円錐６６が形成される。円錐イニシエータは、基板内に含まれるか、または基板上に分散された、本来備わっている粒子６７であってもよい。削磨デブリ６０が表面上に再付着してもよいが、この場合には、円錐の生成や接着にはデブリ６０が必要ではない場合がある。イニシエータが基板内に混合される場合には、このイニシエータが円錐のかなりの部分を形成する場合があり、接着剤付着工程における要素になり得る。
【００３６】
円錐６６は、一般的に小山型の構造体であるが、さまざまな形状であってもよい。各構造体は、０．１から１０００μｍ程度であってもよい。インクジェットカートリッジ等のマイクロエレクトロニクスの分野については、これよりも小さな構造体（たとえば、０．１〜１００μｍ）のほうがより望ましい場合がある。一般的に、ＬＣＰプラスチックおよびＫＡＰＴＯＮ（登録商標）において再付着機構によって形成される円錐は、先端（ピーク）から谷までが２〜５ミクロン程度であってもよく、ピークからピークまでも同様の寸法であってもよい。代わりに、大きさが５０〜１００μｍ程度である、ＫＡＰＴＯＮ（登録商標）、シリコン、およびアルミナセラミックにおいて投影された（imaged）イニシエータとしてメタルスクリーンを用いて作成した構造については、かなりの接着性の向上が認められた。しかし、このような構造の高さおよび密度は、パルス数、流束量、周波数、イニシエータの濃度、用いる基板材料のタイプ、および／または用いるイニシエータのタイプによって決まる場合がある。
【００３７】
このような形状物の側壁角は、４５度程度である。４５度よりもいくぶん小さい角度もまた、効果的である場合がある。９０度まで、それどころか張り出したマッシュルーム状の壁の角度も、接着剤が十分になじんでその構造の形状を完全に封じ込めるのであれば、効果的である。
【００３８】
再付着によって形成される円錐の場合には、基板の平面で見ると各構造の形状は丸みがあると言える。しかし、接近して配置されている円錐同士は互いに突き当たり、その結果、丸みのある形状がゆがんでしまう可能性がある。投影、堆積、または本来備わっている方法によって形成された円錐は、丸くなったりイニシエータの形状に倣う場合がある。投影によって形成された構造体は、接着剤のかみ合いを促進するのに十分な程度の大きさであれば、円錐からリブ、奇抜な形状、または穴まで、いかなる所望の形状になるようにしてもよい。
【００３９】
図６は、削磨のデブリを用いて再付着型の円錐を形成するのに必要な各パラメータを示すグラフである。上述のように、本方法の流束量は、通常、基板の削磨が行われる前に所定のしきい値を超えなくてはならない。流束量がこのしきい値（８７で示す）よりも下である場合には、削磨はほとんどまたは全くなく、基板の表面の除去も行われない。この削磨のしきい値は、削磨されている材料の特性と光源の特性とによって決まる。
【００４０】
基板の削磨のしきい値と、削磨デブリの削磨のしきい値とは両方とも、当業者に既知の方法を用いて容易に求めることができる。典型的な結果を、図６において概略的にグラフで示す。図６において、エッチング深さ／パルスを、流束量に対してグラフ化している。たとえば、典型的な基板の削磨を、曲線８０としてプロットする。基板の削磨のしきい値は、測定可能な速度で基板材料が削磨を開始するところを明らかにしている。同様に、基板が放出する削磨デブリの削磨を曲線８４としてプロットして、対応する削磨デブリの削磨のしきい値を示す。曲線８８で示されるように、削磨デブリの削磨のしきい値以上においては、円錐イニシエータ自体も基板材料と同時に削磨されるので、円錐の生来の形成は遅れる。範囲８６で示す流束量の範囲は、再付着型の円錐の形成が実際に可能である流束量の範囲を表す。イニシエータが、堆積されるかまたは本来備わっている場合には、削磨曲線８４を有するイニシエータ材料を選択することが望ましい。削磨曲線８４であれば、範囲８６を大きくすることができ、製造制御を容易にする。適切なタイプのレーザーを選択することによって、プロセスウインドウもまた最適化することができる。
【００４１】
再付着型の円錐を形成する材料の具体例の１つは、図１におけるプリントカートリッジアセンブリ１０において用いるフレキシブル回路を作るのに用いられる、前述の材料のうちの１つである、ＫＡＰＴＯＮ（登録商標）Ｅである。このポリイミド材料は、２４８ｎｍのエキシマを数ショット〜５００ショットまで、１から少なくとも２００Ｈｚの周波数で用いて、５５〜７５ｍＪ／ｃｍ2／パルスの流束量で、再付着型の円錐を形成する。６０ｍＪ／ｃｍ2／パルス、２００Ｈｚで７０ショットが最適である。当該技術分野においては既知のように、流束量の測定値は、測定技法およびビーム送出システムによって変化する。したがって、所与の材料についての正確な処理条件は、その工程に用いているシステムに関して経験的に決定する必要がある。
【００４２】
第２の例は、プリントカートリッジアセンブリ内のインク収容容器に用いる、ＬＣＰ材料である。ティコナ（Ｔｉｃｏｎａ）社からの材料、ＶｅｃｔｒａＢ１３０は、ＬＣＰポリマー、カーボンブラックフィラー（充填剤）、およびガラスファイバー補強剤を含む。８０〜２００ｍＪ／ｃｍ2／パルスの流束量と、１〜２００Ｈｚの周波数で稼動する２４８ｎｍのエキシマレーザーとを用いて、円錐を形成することができる。円錐は、数ショットで明らかになり（顕在化し）、５００ショットの後もまだ効果的である。製造の観点からは、周波数が高くショット回数が少ないのが望ましく、接着性の観点からは、５０〜１００ショットおよび１２０〜１８０ｍＪ／ｃｍ2／パルスに対応する、表面を飽和させるのに十分な円錐が望ましい。通常、２００Ｈｚで１２０ｍＪ／ｃｍ2／パルスおよび７０ショットというのが適切である。結果として生じる円錐構造は、大きさが２〜５μｍで間隔が２〜５μｍである。円錐発現機構は、カーボンブラックフィラーからの再付着と本来備わっているものとの組み合わせである。同じ処理条件の下でカーボンブラックなしでＬＣＰポリマーを処理すると、再堆積した円錐が生成される。
【００４３】
明白に理解できるように、円錐の大きさおよび密度は、界面における接着特性に影響を及ぼし得る。用いられる流束量、パルス数、イニシエータの幾何学的形状、および分散方法によって、円錐の大きさおよび密度の両方を制御することができる。通常、流束量が非常に低ければ、基板の表面に及ぼす削磨の効果は非常に少なくなる。これよりもわずかに流束量のレベルを高くすると、表面をある程度まで削磨することができ、密に詰め込んだ小さな円錐が形成される。流束量が高すぎると、円錐がすべてなくなってしまう場合がある。削磨デブリおよび円錐イニシエータが、下にある表面とともに削磨されてしまう場合があるからである。
【００４４】
図７は、別のタイプのイニシエータの簡略図を示す。このタイプのイニシエータは、レーザー光が基板の表面に当たらないようにすることによって、基板の表面を保護する。より具体的には、マスク９０は、複数の装備物（ｆｅａｔｕｒｅ）（イニシエータ）９２が画定する複数の間隙９４を含む。装備物９２は、レーザー光が基板３６の表面３４に当たらないようにする。露出した表面領域が削磨されるために、谷６４がエッチングされ、このような谷６４が円錐６６を画定する。一般的に、マスク９０によって形成される円錐６６の壁は、再付着したイニシエータによって形成されるものよりも傾斜が急である。削磨のデブリによってではなく、主に谷６４によって、円錐が定められるからである。当業者には、マスク９０を図示のように基板の表面の上方に配置してもよく、または表面と実際に接触した状態で配置してもよいことが明白となろう。さらに、マスクとレーザーとの間、およびマスクと部品との間にさまざまな光学素子を配置して、さらに光を調整してもよい。
【００４５】
マスクを用いるかどうかは、基板材料が再付着によって円錐を形成することができるかどうかによって決めてもよい。基板の削磨のしきい値が、削磨デブリの削磨のしきい値に近い場合、および／または、再付着した円錐を形成するのに必要な範囲内に適切に流束量を設定することができない場合には、投射マスクを選択しても良いし、材料内にフィラーを入れたり表面上に材料を堆積したり等してその他の円錐イニシエータを選択してもよい。削磨デブリの形成から実質的に構造体の成長が無関係になるようなやり方で、いかなる削磨デブリのみならず表面も削磨されるように流束量を設定することがマスクによって可能になるという点で有利である。さらに、このようなマスクを用いることによって、単一の流束量を用いて、削磨のしきい値がそれぞれ異なる場合がある多数の材料から成る部品を処理することができる。したがって、部品内のすべての材料を、単一の製造段階において１度レーザー施すことによって、処理することができる。
【００４６】
本発明を、前述の好ましい実施形態を参照して特に示し説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲において定義する本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明に多くの変更を行ってもよいことを理解するであろう。本発明の説明は、本明細書において説明した要素すべての新規かつ非自明な組み合わせを含むように理解されるべきであり、本願または後の出願において、これらの要素のいかなる新規かつ非自明な組み合わせについて特許請求の範囲を作成してもよい。前述の実施形態は例示的なものであり、いかなる単一の特徴または要素も、本願または後の出願において特許を請求することができるすべての可能性のある組み合わせに不可欠なものではない。特許請求の範囲に「１つの」または「第１の」要素またはその均等物とある場合、このような特許請求の範囲は、１つまたはそれよりも多いそのような要素の組み合わせを含むように解釈されるべきであり、２つまたはそれよりも多いそのような要素を必要なわけでも、除外するわけでもない。本発明には、例として以下のような態様がある。
【００４７】
［実施の態様１］  接着用に表面（３４）を処理する方法であって、
基板（３６）の表面（３４）の一部（５８）を保護するように構成されたイニシエータ（５６）を準備するステップと、
前記基板（３６）の前記表面（３４）にレーザー（３０）を向けて、前記基板のうちの保護されていない部分の削磨を行い、前記基板（３６）の前記表面（３４）上に構造体（６６）を形成するステップと、
前記基板（３６）の前記表面（３４）に接着剤（７０）を塗布するステップとを含む方法。
【００４８】
［実施の態様２］  前記イニシエータ（５６）を準備する前記ステップは、前記基板（３６）の前記表面（３４）の初期の削磨（５２）の結果として生じる削磨デブリ（６０）が前記基板（３６）の前記表面（３４）に再固着することを可能にするステップ
を含み、
前記削磨デブリ（６０）の削磨のしきい値（８７）は、前記基板（３６）の前記表面（３４）よりも高い、実施の態様１に記載の方法。
【００４９】
［実施の態様３］  前記イニシエータ（５６）を準備する前記ステップは、前記基板（３６）の前記表面（３４）の削磨のしきい値（８７）よりも高い削磨のしきい値（８８）を有する粒子（６７）を含有する基板（３６）を準備するステップ
を含むこと特徴とする、実施の態様１に記載の方法。
【００５０】
［実施の態様４］  前記イニシエータ（５６）を準備する前記ステップはさらに、
前記構造体（６６）の所望の大きさ、形状および密度を決定するステップと、前記所望の密度の前記構造体（６６）を形成するのに適切な前記粒子（６７）の数を選択するステップと
を含む、実施の態様３に記載の方法。
【００５１】
［実施の態様５］  前記イニシエータ（５６）を準備する前記ステップは、マスク（９０）を準備するステップを含む、実施の態様１に記載の方法。
【００５２】
［実施の態様６］  前記基板（３６）は、液晶ポリマーまたはポリイミドから形成される、実施の態様１に記載の方法。
【００５３】
［実施の態様７］  接着剤（７０）の基板（３６）への接着性を高める方法であって、
基板（３６）の表面（３４）にレーザー（３０）を向けて、該表面（３４）の削磨と削磨デブリ（６０）の形成とを引き起こすステップと、
前記レーザー（３０）の流束量を、前記基板（３６）の削磨のしきい値（８７）と前記削磨デブリ(６０）の削磨のしきい値（８８）との間で調整するステップと、
前記基板（３６）の前記表面（３４）の削磨を行うステップと、
前記基板（３６）の前記表面（３４）を前記削磨デブリ（６０）で次第に覆って、前記基板（３６）の前記表面（３４）上に隆起構造体（６６）を形成するステップと、
前記基板（３６）の前記表面（３４）に接着剤（７０）を塗布するステップとを含む方法。
【００５４】
［実施の態様８］  プリントカートリッジアセンブリ（１０）において第１の部品（３６）と接着剤（７０）との間の界面破壊を無くす方法であって、
第１の部品（３６）の表面（３４）にレーザーを向けるステップと、
前記第１の部品（３６）の前記表面（３４）の一部を保護して、削磨のしきい値が高い領域と削磨のしきい値が低い領域とを形成するステップと、
前記第１の部品（３６）の前記表面（３４）上に構造体（６６）を作るために、レーザー（３０）を調整して削磨のしきい値が低い前記領域を、削磨のしきい値が高い前記領域の削磨よりも高速に削磨するステップと、
前記第１の部品（３６）の前記表面（３４）に接着剤（７０）を塗布するステップと
を含む方法。
【００５５】
［実施の態様９］  第１の部品（３６）と接着剤（７０）との間の界面であって、
表面（３４）を有する第１の部品（３６）であり、
該表面（３４）の一部をシールドするように構成されたイニシエータ（５６）を該表面（３４）上に設けること、および
該表面（３４）にレーザー（３０）を向けて該表面（３４）のうちのシールドされていない部分の削磨を行い、さらに、削磨された材料が再固着して該表面（３４）上に構造体（６６）を形成することができるようにすること
によって前記表面（３４）が処理された第１の部品と、
処理済みの前記表面（３４）に塗布される接着剤（７０）と
を備える界面。
【００５６】
［実施の態様１０］  プリンタであって、
インクをプリンタに供給するように構成された、表面（３４）を有するプリントカートリッジアセンブリ（１０）であり、
前記表面の一部をシールドするイニシエータ（５６）を該表面（３４）上にもたらすこと、および
前記表面（３４）にレーザー（３０）を向けて前記表面（３４）のうちのシールドされていない部分の削磨を行い、さらに、削磨された材料が再固着して該表面（３４）上に構造体（６６）を形成することができるようにすること、
によって前記表面が処理されるプリントカートリッジアセンブリと、
前記プリントカートリッジアセンブリ（１０）の処理済の前記表面（３４）に結合された接着剤（７０）と
を備えるプリンタ。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態にしたがって処理してもよいプリントカートリッジの部品間の界面を示す、例示的なプリントカートリッジの分解等角図である。
【図２】  従来技術において既知の、２つの部品間の界面の簡略側面図であり、界面にストレスがかかった状態のときに生じる可能性のある典型的な割れ線をさらに示す図である。
【図３】  本発明の一実施形態を実現手段とし得るレーザーシステムの模式図である。
【図４】  本発明の一実施形態による接着用の表面の作成方法を段階的に説明する模式図である。
【図５】  本発明の２つの実施形態にしたがって構成する基板の表面上の円錐形構造体の、やや簡略化した図である。
【図６】  基板のおよび削磨デブリの削磨のしきい値を示す、レーザーのエッチング深さの関数としてのレーザーの流束量を表すグラフである。
【図７】  本発明の代替的な実施形態による、接着用の基板の表面の処理方法の簡略図である。
【符号の説明】
３０  レーザー
３４  表面
３６  基板
５６  イニシエータ
５８  表面の一部
６０  削磨デブリ
６６  構造体
６７  粒子
７０  接着剤
８７  削磨の低いしきい値
８８  削磨の高いしきい値
９０  マスク
【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】
0004399170.tif 000006
【図６】
0004399170.tif 000007
【図７】
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