(57)【要約】      （修正有）【課題】高い精度のダイシング方法を提供する。【解決手段】トランデューサをダイアフラムに取り付ける方法は、トランデューサのスラブとダイアフラムとを結合させるステップ３２と、ダイアフラムをスラブに押し付けて、組立体を形成するステップ３８と、トランデューサのアレイと本体空洞のアレイとを位置合せして、ダイアフラムをアレイに押し付けた後、スラブをダイシングしてスラブをトランデューサのアレイに分離するステップ４２と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷ヘッドのトランデューサをダイアフラムに取り付ける方法であって、
トランデューサのスラブをダイアフラムに結合させるステップと、
前記ダイアフラムを前記スラブに押し付けて、組立体を形成するステップと、
前記ダイアフラムをトランスデューサのアレイに押し付けた後、前記スラブをダイシングして前記スラブを前記トランスデューサのアレイへ分離するステップであって、前記トランスデューサのアレイが本体空洞のアレイと位置合せする、ステップと、を含む方法。
【請求項２】
ダイシング完了後、前記組立体を検査するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
押し付けるステップには、結合させた後でダイシングする前に、前記スラブ及び前記ダイアフラムを硬化させることが含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ダイアフラムが、空洞を形成する半エッチング線を有し、前記スラブをダイシングするステップには、ダイシングブレードが切削する深さを前記空洞以内の深さに対応する深さに設定することが含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記スラブをダイシングするステップには、ダイシングブレードが切削する深さを、前記スラブを貫通して切削後に、前記ダイアフラムの前記上端が削られる深さに設定することが含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記スラブが、上端導電層を有し、前記スラブをダイシングするステップには、ダイシングブレードが切削する深さを、前記スラブの前記導電層を切削するが、前記スラブの下端面まで切削しない深さに設定することが含まれる、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、直接ダイアフラムへ行う印刷ヘッドトランデューサのダイシングに関わる。
【背景技術】
【０００２】
多くの種類のインクジェット式プリンタは、ノズル、あるいは射出口とも呼ばれる開口部のアレイの中の個々の開口部からインクを選択的に押し出すトランデューサを使用している。その結果印刷基板の上に形成されるインクのパターンにより、印刷画像が形成される。トランデューサは、一般に圧力室に隣接して位置する。一般に、一連の信号に反応して、このトランデューサが膜に押し付けられる。トランデューサは、ある信号に反応して、膜を開口部から離れる方向へ動かして、圧力室にインクを充填する。第１の信号と反対の極性を持つ第２の信号に反応して膜を逆方向に動かして、圧力室のインクをこの開口部から押し出す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に、開口部及び圧力室ごとに１つのトランデューサがあり、トランデューサのアレイは、圧力室のアレイと位置を合せる。高解像度の印刷画像に対する要求により、開口部のアレイの密度は、ますます増加してきている。トランデューサのアレイは、この高密度に対応しなくてはならない。開口部の数は本体空洞の数に対応し、次に、この本体空洞の数がトランデューサの数に対応する。この高密度のために、印刷ヘッドの製造において非常に厳しい精度が要求される。
【０００４】
現在の製品では、この本体空洞及び開口部は、既に位置を合せて接着された状態にある。膜を間に挟んだ本体空洞と、ダイシングされたトランデューサとの間で位置合せを行うことにより、いくつか問題が生じる。通常この工程では、圧電トランデューサ（ＰＺＴ）等のトランデューサのスラブのオフラインによるダイシングを行い、ダイシング後のトランデューサを動かして位置合せを行う工程が含まれる。この従来のアプローチでは、トランデューサの位置合せに対するばらつきを、引き起こす３つの大きな要因を有する。
【０００５】
第１に、ダイシング工程で第１の位置ずれの原因がもたらされる。ダイシングのパターンの位置がずれている場合、ダイシングされたトランデューサと本体空洞との位置合せが非常に難しくなる。第２に、ダイシングされたトランデューサの基板とダイアフラムを結合させる結合工程では、ダイシングされたトランデューサと空洞を正確に位置合せさせるために、非常に厳しい精度が要求される。第３に、押し付け工程により、圧力及び熱を加えてダイアフラムを膜に接着するが、これにより、この２つの間で変動が生じる。これら３つケースのうち、ダイシング工程が最も高い精度を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、ダイアフラムとトランデューサとの位置合せ工程及び接着工程の一例を示すフローチャートである。
【図２】図２は、トランデューサと位置を合せた本体空洞を含む本体プレートの説明図である。
【図３】図３は、ダイアフラムとトランデューサとの改善後の位置合せ工程及び接着工程の一実施形態のフローチャートである。
【図４】図４は、接着後のトランデューサのスラブの一例を示す説明図である。
【図５】図５は、ダイシング工程の異なるパラメータによる別の実施形態を示す説明図である。
【図６】図６は、ダイシング工程の異なるパラメータによる別の実施形態を示す説明図である。
【図７】図７は、ダイシング工程の異なるパラメータによる別の実施形態を示す説明図である。
【図８】図８は、絞り出される接着剤の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１には、トランデューサを射出積層体に取り付ける現在の方法の一例が示される。射出積層体は一般に、インク容器から、ノズル又は開口部のアレイまでインクが流れるための流路を形成する、プレート又は膜の積層体で構成される。インクが選択的に開口部から射出されて、印刷の下地上に印刷画像を形成する。射出積層体は複数のプレートを含んで、経路を形成することが出来る。一般に、プレートのうちの１枚により本体空洞又は圧力室が形成され、このプレートが本体プレートと呼ばれる。ダイアフラムは一般に、本体プレートに取り付けられ、トランデューサがこのダイアフラムと接して動作して、ノズルのうちの１つを介して本体空洞に出入りする流れを発生させる。次にトランデューサは、ダイアフラムに取り付けられる。
【０００８】
図１では、トランデューサのスラブは２枚の導電層の間に挟まれる圧電材料で構成される。本明細書によるこの議論ではスラブをＰＺＴスラブと呼び、このスラブには、スラブのダイシング後に分離する全てのトランデューサのアレイが含まれ得ることは理解されよう。
【０００９】
ステップ１０で、スラブがダイシングされ、トランデューサと射出積層体との間の第１の位置ずれの可能性が示される。ダイシング完了後、スラブは個々のトランデューサのアレイとなっており、ステップ１６で検査を受ける。一般に検査終了後、ステップ１８で、計測が行われてダイシング線の位置合せが正確かを確認する。
【００１０】
スラブ上のこれらの工程の過程において、ステップ２０で、接着剤が射出積層体に塗布される。次にステップ２２で、この２つの間で位置合せが行われ結合させる。このことでトランデューサと射出積層体内の本体空洞との間の位置ずれのその他の有力な原因がもたらされる。次いで、ステップ２４で、そのスラブに接するトランデューサが、射出積層体に対して押し付けられ、その圧力によりスラブはスリップ又はスライドして、さらに位置ずれが発生する。次いで、ステップ２６で組立体が第２の検査を受け、ステップ２８で第２の計測が行われる。さらに詳細に議論するが、さらなる遅れ及びコストが発生する第２の計測は省略することが出来る。
【００１１】
図２は、ダイアフラム２３に接するダイシングされたトランデューサのスラブ２１の側面図である。ダイアフラムは、接着剤２９により、射出積層体、この例では本体プレート２７と結合する。トランデューサは本体空洞と一直線上でなければならず、さもなければ射出積層体が正しく動作しないため、位置合せに伴う問題が発生する。図示する通り、トランデューサの中心線３３は、本体空洞２５の中心と位置が合う。個々のトランデューサは３１等のダイシングの切り口により画定される。
【００１２】
図３には、スラブが射出積層体又は射出積層体の一部に取り付けられた後にダイシングすることが出来る処理の一実施形態が示される。図１の処理と同様に、図３の処理は、ステップ３０で射出積層体を用いて開始され、次いでステップ３２でトランデューサのスラブが射出積層体に結合され、ここでは、一般的には接着剤の塗布が含まれる。接着剤の表面張力により、ステップ３８で押し付け工程が行われるまで、スラブは所定の位置に保持される。次いで、ステップ３８で、ダイシングされていないスラブは、射出積層体、又は少なくとも膜を含む射出積層体の一部に押し付けられる。これは、実際には膜だけで構成されてよく、この膜は何らかの固定具、即ち本体プレートに取り付けられる膜等に取り付けられる。
【００１３】
本明細書で議論される実施形態では、スラブは、ダイシングされた状態より大きなサイズを有し得、そのためダイアフラムへのスラブの位置合せの精度は高くはない。結合工程、及び押し付け工程完了後、次いでステップ４０で組立体は検査を受ける。
【００１４】
次いで、ステップ４２で、ダイシング工程が開始される。ダイシング工程では、若干の変更が行われダイアフラム内に開口を設けられ、そのため、ダイシング装置の視覚ツールにより、より正確な位置合せを本体空洞上で行うことが出来る。これにより、この処理の実施形態における唯一の位置ずれの可能性の要因が示される。ステップ４４で単一の検査が行われ、ステップ４６で単一の計測が行われる。
【００１５】
実験で、図１に示されるような現在のアプローチと、図３に示されるアプローチとの間の位置合せの比較が行われた。通常のトランデューサの中心点と、実際に計測されたトランデューサの中心点との間の平均差分が、Ｘ軸（横軸）及びＹ軸（縦軸）両方で、主に計測された。図３のアプローチに関するＸ軸の計測値、及びＹ軸の計測値の標準偏差は２倍から６倍の間で、図１の現在の処理よりも小さかった。標準偏差は、小さければ小さいほど良い。
【００１６】
図４には、押し付け工程完了後のスラブが示される。初期の実験では、スラブにクラッキングが生じていた。様々な材料の構成を用いた場合、スラブ材料と、スラブ材料に取り付けられるダイアフラムとの間で膨張率は異なる。２つの材料が別々に膨張する前に圧力を加えた場合、クラックが生じる。材料が両方とも硬化温度に達するまで押し付け工程を行わないと、スラブにはクラッキングが生じていないことが、調整により現在では確認されている。但し、全ての実験において、スラブのダイシングに関して問題はなかったことに留意されたい。
【００１７】
ダイシング工程にはいくつかの変化形がある。図５〜図７に、これらのうちのいくつかを示す。例えば、図５では、ダイアフラム６４は、最終的に切り取り線を形成する場所に沿って半エッジングされ、空洞を形成する。ダイシングブレード６０は深さ６８を設定して、スラブ６２を全て切削するが、６６等の空洞は貫通しないようにする。アレイの端を十分に超えて半エッジングを延ばして、さらに、層やインク経路になる部分に干渉する恐れがある浅い溝を避けることが出来る可能性がある。
【００１８】
図６では、ダイアフラムはエッチングされないままである。ダイアフラムは、トランデューサアレイの端を超えた最小限の材料となるサイズを有する。スラブサイズのダイアフラムを直接本体プレートに取り付けるのと同じように、より大きな薄いプレートに取り付けられたスラブサイズのダイアフラムを取り付けることにより、これが可能となる。ダイアフラム６４の上面をかるく削るために、ダイシングブレード６０は、深さ７０を調整する。この処理で２層のダイアフラム、又はスラブサイズのダイアフラムを用いなかった場合、設計により、浅い溝を構成して、これらの領域のインク経路を避けなければならない。この処理では、アレイの外側の浅い溝をポリマー又は接着剤で埋める、あるいは別の方法で平坦化してインク経路に伴う問題を回避するステップを含んでもよい。
【００１９】
図７には、別の変形例が示される。この実施形態では、スラブの上端層が切削された後、トランデューサアレイは、単一化又は分離される。例えば、このスラブはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のスラブから構成されてよく、スラブの上端全体、及び下端全体は、電気面用にニッケルメッキを施されている。ブレードが上端層を貫通すると、個々のタイルは電気的に絶縁される。いくらかの評価を行って、タイル間で発生し得る混信の程度を判定しなくてはならない可能性がある。図７では、ブレードがスラブ６２の上端層を貫通するが、下端層まで全ては貫通しないように調整された深さ７２を、ブレードは有する。
【００２０】
このように、トランデューサのアレイと本体空洞のアレイとの位置合せ処理は、より簡単な程、精度は高くなる。射出積層体又は射出積層体の一部に接するスラブをダイシングすることで、位置ずれの原因を２つの取り除くことが出来る。現在の最終位置合せの標準偏差は、本明細書で開示された実施形態の標準偏差の３倍となる。
【００２１】
さらに、付随する接着剤からの混信の可能性が取り除かれる。図１のようにダイシング完了後にダイアフラム６４にスラブが取り付けられると、図８に示す通り、６２等のタイルの間へ接着剤７４が絞り出される可能性がある。これがトランデューサタイル間での混信の原因となる。ダイシングの前にスラブを取り付けると、ダイシングの前に接着剤は硬化し、したがって、ダイシングの切り口へ侵入することはない。これにより、電気接続を強化したい場合トランデューサのスラブとダイアフラムとの間に導電性接着剤を用いることも可能となる。
【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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