(57)【要約】【課題】ノズル板に観測窓を形成することにより、ノズルに形成されるメニスカスを容易に観察でき、その結果、インクの吐出特性を効果的に把握できるインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】本発明に係るインクジェットヘッドは、インクを貯留するリザーバ、リザーバからインクの供給を受けるチャンバ、リザーバとチャンバを連結するリストリクタ、インクを吐出するノズル、及びチャンバとノズルの間に介在されるダンパを含むインクジェットヘッドであって、チャンバ、リザーバ、リストリクタ、及びダンパが形成されるボディ部と、ボディ部に接合され、ノズルが形成されるノズル板と、を含み、ノズル板は透明な材質からなり、ノズル板には、ノズルから離隔して形成され、ノズルに形成されるメニスカスを観測するための観測窓が形成されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを貯留するリザーバ、前記リザーバからインクの供給を受けるチャンバ、前記リザーバと前記チャンバを連結するリストリクタ、インクを吐出するノズル、及び前記チャンバと前記ノズルの間に介在されるダンパを含むインクジェットヘッドであって、
前記チャンバ、前記リザーバ、前記リストリクタ、及び前記ダンパが形成されるボディ部と、
前記ボディ部に接合され、前記ノズルが形成されるノズル板と、
を含み、
前記ノズル板は透明な材質からなり、
前記ノズル板には、前記ノズルから離隔して形成され、前記ノズルに形成されるメニスカスを観測するための観測窓が形成されるインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記ボディ部はシリコンからなり、
前記ノズル板はガラスからなることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは電気的信号を物理的力に変換して小さいノズルを介してインクを液滴の形態で吐出する原理を用いるものである。このようなインクジェットヘッドは、チャンバ、リストリクタ、ノズル、及びダンパなどの多様な部品をそれぞれの層に加工し、その後、加工されたそれぞれの層を互いに接合して製作する。このようなインクジェット技術は、既存の紙や繊維に印刷するグラフィックインクジェット産業分野だけでなく、最近のプリント基板、ＬＣＤパネルなどの電子部品の製作にも利用されるなど、その適用が拡大されている。
【０００３】
最近、インクジェットプリンティング技術が適用されている電子製品の製造分野には、吐出液滴のサイズ及び速度の偏差などのような吐出特性に対する制御技術が基本的に要求されている。
【０００４】
このような吐出特性は、インクジェットヘッドの駆動の際に該インクジェットヘッドのノズルに形成されるメニスカスの動きによって変動するので、インクジェットヘッドの吐出特性を把握するためにはノズルに形成されるメニスカスを観測する必要があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、インクの吐出特性を把握するために、ノズルに形成されるメニスカスを容易に観測することができるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、インクを貯留するリザーバ、リザーバからインクが供給されるチャンバ、リザーバとチャンバとを連結するリストリクタ、インクを吐出するノズル、及びチャンバとノズルの間に介在されるダンパを含むインクジェットヘッドであって、チャンバ、リザーバ、リストリクタ、及びダンパが形成されるボディ部と、ボディ部に接合され、ノズルが形成されるノズル板と、を含み、ノズル板は透明な材質からなり、ノズル板には、ノズルから離隔して形成され、ノズルに形成されるメニスカスを観測するための観測窓が形成されるインクジェットヘッドが提供される。
【０００７】
ここで、ボディ部はシリコンからなり、ノズル板はガラスからなることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の好ましい実施例によれば、ノズル板に観測窓を形成することにより、ノズルに形成されるメニスカスを容易に観察することができ、その結果、インクの吐出特性を効果的に把握することができる。
【０００９】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図２】図１の観測窓及びノズルを拡大して示す底面図である。
【図３】図１の観測窓とノズルとを拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す図である。
【図５】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す図である。
【図６】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す図である。
【図７】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す図である。
【図８】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す図である。
【図９】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す図である。
【図１１】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す図である。
【図１２】本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１２】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。
【００１３】
本発明によるインクジェットヘッドの好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明するに当たって、同一または対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。
【００１４】
図１は本発明の一実施例によるインクジェットヘッドを示す断面図であり、図２は図１の観測窓及びノズルを拡大して示す底面図であり、図３は図１の観測窓及びノズルを拡大して示す断面図である。図１から図３を参照すると、ボディ部１０、チャンバ１２、リザーバ１３、リストリクタ１４、ダンパ部１５、流入口１６、ＳＯＩ基板２０，３０、上部シリコン層２１，３１、絶縁層２２，３２、下部シリコン層２３，３３、ノズル板４０、ノズル４２、観測窓４４が示されている。
【００１５】
チャンバ１２は、インクを収容しており、振動板、すなわち上部シリコン層３１の上面に形成されるアクチュエータ（図示せず）などにより圧力が加えられると、収容しているインクをノズル４２方に移動させてノズル４２からインクが吐出されるようにする手段である。
【００１６】
リザーバ１３は、流入口１６などを介して外部から供給されたインクを貯留し、上述したチャンバ１２にインクを供給する手段である。
【００１７】
リストリクタ１４は、上述したリザーバ１３とチャンバ１２を連通させ、リザーバ１３とチャンバ１２の間のインクの流れを調節する機能を行う手段である。このようなリストリクタ１４は、リザーバ１３及びチャンバ１２よりも小さい断面積を有するように形成され、アクチュエータ（図示せず）により振動板３１が振動すると、リザーバ１３からチャンバ１２に供給されるインクの量を調節することができる。
【００１８】
ノズル４２は、チャンバ１２に連結され、チャンバ１２から供給されたインクを噴射する機能を行う。アクチュエータにより発生された振動が振動板を介してチャンバ１２に伝達されると、チャンバ１２に圧力が加えられることになり、この圧力によりノズル４２はインクを噴射することができる。
【００１９】
一方、上述したチャンバ１２とノズル４２の間にはダンパ部１５が形成される。ダンパ部１５は、チャンバ１２からのエネルギーをノズル４２に集中させて急激な圧力変化を緩衝する機能を行うことができる。
【００２０】
本実施例によるインクジェットヘッドは、大きくボディ部１０とノズル板４０に分けられる。ボディ部１０には上述したチャンバ１２、リザーバ１３、リストリクタ１４、及びダンパ部１５が形成され、ノズル板４０には上述したノズル４２及び観測窓４４が形成される。
【００２１】
観測窓４４は、ノズル４２の内部及びノズル４２に形成されるメニスカス５０を観測するためのものであって、ノズル４２から所定距離離隔して形成される。ノズル４２の側面に形成される観測窓４４は、ノズル内部及びノズル４２に形成されるメニスカス５０を観測できる程度に近く形成されるこが好ましい。ノズル４２及び観測窓４４が形成されるノズル板４０は、ガラスウェハのような透明な材質からなることができる。図２及び図３は、このような観測窓４４及びノズル４２の拡大図である。
【００２２】
一方、チャンバ１２及びリザーバ１３などが形成されるボディ部１０は、シリコンからなることができる。シリコンウェハを用いてボディ部１０を形成し、ガラスウェハを用いてノズル板４０を形成すると、ボディ部１０とノズル板４０の間の接合面にてシリコンとガラスとの陽極接合が可能となり、堅固な結合力に基づいた、向上された製品信頼度を期待することができる。
【００２３】
ボディ部１０は、複数枚のシリコンウェハが積層された構造であってもよく、シリコンウェハとＳＯＩ基板が積層された構造であってもよいし、単一シリコンウェハ構造であってもよい。本実施例では、２枚のＳＯＩ基板２０，３０が積層された構造のボディ部１０を提示する。
【００２４】
シリコン層２１，３１，２３，３３の間にＳｉＯ２のような絶縁層２２，３２が介在された形態のＳＯＩ基板２０，３０を加工してボディ部１０を形成すると、上下部シリコン層２１，３１，２３，３３の間に位置した絶縁層２２，３２がエッチングストップ（etch stop）として機能することになり、チャンバ１２やリザーバ１３の深さ、及び振動板３１の厚さなどをより安定的に確保することができる。
【００２５】
以上、本実施例によるインクジェットヘッドの構造について説明したが、以下では、図４から図１２を参照して、本実施例によるインクジェットヘッドを製造する方法について説明する。
【００２６】
先ず、図４に示すように、充分な厚さを有するガラスウェハ４０’を備えた後、ガラスウェハ４０’の上面にパターニングされたエッチングレジスト６０を形成する。具体的には、図５に示すように、ノズル４２及び観測窓４４の形成される部分が選択的に開放された形状のエッチングレジスト６０をガラスウェハの上面に形成する。
【００２７】
次に、ガラスウェハ４０’の上面にノズル４２及び観測窓４４に対応する溝４２’，４４’を形成する。ガラスウェハ４０’の上面を加工する方法としては垂直方向の形状制御性に優れているＲＩＥ（reactive ion etching）法を用いることができるが、これに限定されず、様々な加工方法を用いることができる。
【００２８】
図７には、ノズル４２及び観測窓４４に対応する溝４２’，４４’が形成され、エッチングレジスト６０が除去された状態のガラスウェハが示されている。
【００２９】
以上の工程とは別にボディ部１０を形成する。このために、図８に示すように、第１ＳＯＩ基板３０の上下シリコン層３１，３３にチャンバ１２及び流入口１６などを形成し、図９に示すように、第２ＳＯＩ基板２０の上下シリコン層２１，２３にダンパ１５及びリザーバ１３などを形成した後、図１０に示すように、これらを接合する方法を用いることができる。
【００３０】
本実施例では、２枚のＳＯＩ基板２０，３０を用いてボディ部１０を形成したが、その他にも多様な方法でボディ部１０を形成することができる。
【００３１】
次に、図１１に示すように、ボディ部１０の下面にガラスウェハ４０’を接合し、ガラスウェハ４０’の下面を研磨する。ガラスウェハ４０’の研磨にＣＭＰ（chemical mechanical polishing）法を用いることで、工程の最適化及び優れた品質を確保することができる。
【００３２】
ボディ部１０がシリコンからなる場合、ボディ部１０とノズル板４０の間の接合面にてシリコンとガラスとの陽極接合が可能となり、堅固な結合力に基づいた、向上された製品信頼度を期待することができる。
【００３３】
図１２には、以上の工程により製造されたインクジェットヘッドが示されている。
【００３４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３５】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、および方法における動作、手順、ステップ、および工程等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「先ず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ボディ部
１２  チャンバ
１３  リザーバ
１４  リストリクタ
１５  ダンパ部
１６  流入口
２０，３０  ＳＯＩ基板
２１，３１  上部シリコン層
２２，３２  絶縁層
２３，３３  下部シリコン層
４０  ノズル板
４２  ノズル
４４  観測窓
【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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【図１２】
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