(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１から第４セラミックグリーンシートを製造する段階と、
前記第１セラミックグリーンシート上にノズル領域を形成し、前記第２セラミックグリーンシート上にリザーバ領域及びチャンバー領域を形成し、前記第３セラミックグリーンシート上にリストリクター領域を形成し、前記第４セラミックグリーンシート上にインク注入領域を形成する段階と、
前記ノズル領域、前記リザーバ領域、前記チャンバー領域、前記リストリクター領域及び前記インク注入領域の各領域内に前記各領域の変形を防ぐための拘束物質を充填させる段階と、
前記第１から第４セラミックグリーンシートを焼成温度で個別的に焼結させた後、前記拘束物質を除去する段階と、
前記第１から第４セラミックグリーンシートの一面に接合物質を形成する段階と、
前記接合物質が形成された前記第１から第４セラミックグリーンシートを順番に積層して圧力チャンバーを形成する段階と、
前記圧力チャンバーの上部面に下部電極、圧電素子及び上部電極を順番に形成する段階と、を含むインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記接合物質は、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ−Ｚｎ、Ａｕ−Ｎｉ及びＡｕ−Ａｌのいずれか一つであ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の製造方法。
【請求項３】
前記第１から第４セラミックグリーンシートの焼成温度は７００〜９００℃であることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記拘束物質は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）及びマグネシア（ＭｇＯ）のいずれか一つのセラミック材料であ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の製造方法。
【請求項５】
前記拘束物質を除去する段階は、
焼成された前記第１から第４セラミックグリーンシートを超音波振動させ前記セラミック材料を除去することを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記拘束物質は、
Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｄ−Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ及びＮｉのいずれか一つの金属物質であ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の製造方法。
【請求項７】
前記拘束物質を除去する段階は、
前記金属物質を湿式蝕刻することを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記ノズル領域、リザーバ領域、リストリクター領域、チャンバー領域及びインク注入領域は、機械的パンチング、レーザー加工及びリソグラフィーのいずれか一つの工程を利用して形成することを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記接合物質が形成された前記第１から第４セラミックグリーンシートを積層して圧力チャンバーを形成する段階は、
前記第１から第４セラミックグリーンシートを順番に積層して加熱する段階と、
前記第１から第４セラミックグリーンシートを圧着する段階と、を含むことを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドの製造方法に関するもので、より詳しくは、セラミック材料を利用したインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にインクジェットヘッドは、印刷用インクの微小な液滴（ｄｒｏｐｌｅｔ）を用紙や織物など印刷媒体上の所望の位置に吐出させ印刷媒体の表面に所定の色相の画像を印刷する装置である。このようなインクジェットヘッドはインク吐出方式によっていくつかに分けられる。その一つは、熱源を利用してインクにバーブル（ｂｕｂｂｌｅ）を発生させ、そのバーブルの膨張力によりインクを吐出させる熱駆動方式のインクジェットヘッドであり、もう一つは圧電体を使用してその圧電体の変形からインクに加わる圧力によってインクを吐出させる圧電方式のインクジェットヘッドである。
【０００３】
従来には、プラズマ工程を利用して単結晶シリコン基板を蝕刻する方法を通してインクジェットヘッドの各構成要素を製造した。そして、各構成要素に対応する単結晶シリコン基板を接合してインクジェットヘッドを製造した。しかし、単結晶シリコン基板の接合技術に限界があり各構成要素間に接合不良が発生し、これはインクジェットヘッドの製品歩留まりを減少させるという問題点があった。このような問題点を解決するため、セラミック材料を利用したインクジェットヘッドが開発された。
【０００４】
従来、セラミック材料を利用したインクジェットヘッドは、インクジェットヘッドの構成要素をセラミック材質で一括成形して同時に焼成する方法で製造される。このように、インクジェットヘッドをセラミック材質で形成して同時焼成する場合、接合による問題は解決できるがセラミック材質の収縮によりインクジェットヘッドが変形するという問題点があった。インクジェットヘッドの変形が酷い場合、インクの移動による動作が行われず製品の不良が発生するようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述の問題点を解決するためのもので、本発明の目的は、無収縮工法により既に焼成されたセラミック材質でインクジェットヘッドの構成要素を形成し、各構成要素を接合物質を利用して接合することにより、収縮による変形を防ぐことのできるインクジェットヘッドの製造方法を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上のような課題を達成すべく、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は、第１乃至第４セラミックグリーンシートを製造する段階、上記第１セラミックグリーンシート上にノズル領域を形成し、上記第２セラミックグリーンシート上にリザーバ領域及びチャンバー領域を形成し、上記第３セラミックグリーンシート上にリストリクター領域を形成し、上記第４セラミックグリーンシートにインク注入領域を形成する段階、上記ノズル領域、リザーバ領域、チャンバー領域、リストリクター領域及びインク注入領域内に上記各領域の変形を防ぐための拘束物質を充填させる段階、上記第１乃至第４セラミックグリーンシートを焼成温度で個別的に焼結させた後、上記拘束物質を除去する段階、上記第１乃至第４セラミックグリーンシートの一面に接合物質を形成する段階、上記接合物質が形成された上記第１乃至第４セラミックグリーンシートを順番に積層して圧力チャンバーを形成する段階、及び上記圧力チャンバーの上部面に下部電極、圧電素子及び上部電極を順番に形成する段階を含む。
【０００７】
この場合、上記接合物質は、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ−Ｚｎ、Ａｕ−Ｎｉ及びＡｕ−Ａｌのいずれか一つであることが好ましい。
【０００８】
また、上記第１乃至第４セラミックグリーンシートの焼成温度は７００〜９００℃であることが好ましい。
【０００９】
一方、上記拘束物質は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）及びマグネシア（ＭｇＯ）のいずれか一つのセラミック材料であることができる。この場合、上記拘束物質を除去する段階は、上記焼成された第１乃至第４セラミックグリーンシートを超音波振動させ上記セラミック材料を除去することができる。
【００１０】
または、上記拘束物質は、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｄ−Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ及びＮｉのいずれか一つの金属物質であることができる。この場合、上記拘束物質を除去する段階は、上記金属物質を湿式蝕刻することができる。
【００１１】
本製造方法において、上記ノズル領域、リザーバ領域、リストリクター領域、チャンバー領域及びインク注入領域は、機械的パンチング、レーザー加工及びリソグラフィーのいずれか一つの工程を利用して形成することができる。
【００１２】
また、上記接合物質が形成された上記第１乃至第４セラミックグリーンシートを積層して圧力チャンバーを形成する段階は、上記第１乃至第４セラミックグリーンシートを順番に積層して加熱する段階、及び上記第１乃至第４セラミックグリーンシートを圧着する段階、を含むことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、無収縮工法を利用して既に焼成されたセラミック材質でインクジェットヘッドの構成要素を形成し、各構成要素を接合物質で接合することにより、焼成過程で収縮によって発生する各構成要素の変形を防ぐことができるようになる。また、インクジェットヘッドを構成する構成要素が接合物質によって接合されることにより接合力が向上するようになる。これによって、インクジェットヘッドの製品歩留まりを向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】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説明するための図面である。
【図１ｂ】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説明するための図面である。
【図１ｃ】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説明するための図面である。
【図１ｄ】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説明するための図面である。
【図１ｅ】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説明するための図面である。
【図１ｆ】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説明するための図面である。
【図１ｇ】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説明するための図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、添付の図面を参照して本発明をより詳しく説明する。
【００１６】
図１ａ乃至図１ｇは、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説明するための図面である。図１ａを参照すると、先ず、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１−１４を備える。具体的に、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１−１４は、先ず、ガラス−セラミック粉末に有機バインダー、分散剤、混合溶媒を添加した後、ボールミルを利用して分散させる。このようにして得たスラリーをフィルタで濾した後脱泡し、ドクターブレード法を利用して所定の厚さのセラミックグリーンシートを製造することができるようになる。このような方法で製造された第１乃至第４セラミックグリーンシート１１−１４は、インクジェットヘッドの構成要素、特に、圧力チャンバーを製造するためのもので、第１セラミックグリーンシート１１はノズルプレート、第２セラミックグリーンシート１２はリザーバプレート、第３セラミックグリーンシート１３はリストリクタープレート、そして第４セラミックグリーンシート１４は振動プレートを製造するためのものである。
【００１７】
以後、図１ｂに図示された通り、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１−１４にノズル領域１１ａ、リザーバ領域１２ａ、チャンバー領域１２ｂ、リストリクター領域１３ａ及びインク注入領域１４ａを形成する。具体的に、第１セラミックグリーンシート１１にはインクが吐出されるノズル領域１１ａを形成し、第２セラミックグリーンシート１２にはインクが貯蔵されるリザーバ領域１２ａ及び吐出されるインクを満たしておくチャンバー領域１２ｂを形成する。そして、第３セラミックグリーンシート１３にはインクの流動を制限するリストリクター領域１３ａを形成し、第４セラミックグリーンシート１４には外部からインクが流入されるインク流入領域１４ａを形成する。このように、ノズル領域１１ａ、リザーバ領域１２ａ、チャンバー領域１２ｂ、リストリクター領域１３ａ及びインク流入領域１４ａは各第１乃至第４セラミックグリーンシート１１−１４を機械的パンチングしたり、レーザー加工或いはリソグラフィー工程を行なって形成することができる。
【００１８】
次に、図１ｃに図示された通り、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１−１４に形成されたノズル領域１１ａ、リザーバ領域１２ａ、チャンバー領域１２ｂ、リストリクター領域１３ａ及びインク注入領域１４ａ内に拘束物質２０を充填させ焼成する。この場合、拘束物質２０は、上記第１乃至第４セラミックグリーンシート１１−１４を焼成する過程において、収縮によりノズル領域１１ａ、リザーバ領域１２ａ、チャンバー領域１２ｂ、リストリクター領域１３ａ及びインク注入領域１４ａが変形されることを防ぐための物質である。
【００１９】
拘束物質２０としては、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１−１４の焼成温度では焼成されないセラミック材料が利用されることができる。具体的に、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１−１４は約７００〜９００℃の温度で低温焼成されるため、拘束物質２０は１０００℃以上の温度で焼成される物質を利用することができる。例えば、拘束物質２０として利用され得るセラミック材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、二酸化セリウム（ＣｅＯ２）などがあり得る。
【００２０】
または、拘束物質２０としては、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１−１４の焼成過程において、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１−１４と同時焼成され、その後、エッチングが可能な金属物質が利用されることができる。このような条件を満たす金属物質としては、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）−銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）などが利用されることができる。このような金属物質の場合、ノズル領域１１ａ、リザーバ領域１２ａ、チャンバー領域１２ｂ、リストリクター領域１３ａ及びインク注入領域１４ａ内に位置することによって、焼成が行われても上記各領域が変形されることを最大に減少させることができるようになる。
【００２１】
上述の通り、セラミック材料または金属物質がノズル領域１１ａ、リザーバ領域１２ａ、チャンバー領域１２ｂ、リストリクター領域１３ａ及びインク注入領域１４ａ上に充填されると、約７００〜９００℃の温度で第１乃至第４セラミックグリーンシート１１−１４を個別焼成する。
【００２２】
一方、図１ｄに図示された通り、焼成された第１乃至第４セラミックグリーンシート１１'−１４'のノズル領域１１ａ、リザーバ領域１２ａ、チャンバー領域１２ｂ、リストリクター領域１３ａ及びインク注入領域１４ａ上に含まれた拘束物質２０を除去する。この場合、拘束物質２０としてセラミック材料が利用された場合には、超音波振動を利用してセラミック材料を除去することができる。また、拘束物質２０として金属物質が利用された場合には、湿式蝕刻を通して金属物質を除去することができる。
【００２３】
図１ｄに図示されたように、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１'−１４'が焼成されても、ノズル領域１１ａ、リザーバ領域１２ａ、チャンバー領域１２ｂ、リストリクター領域１３ａ及びインク注入領域１４ａは拘束物質２０により変形されないようになる。
【００２４】
その後、図１ｅに図示された通り、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１'−１４'上に接合物質３０を形成する。この場合、接合物質３０は第１乃至第４セラミックグリーンシート１１'−１４'のうち相互向かい合うセラミックグリーンシートの一面に形成されることができる。具体的に、接合物質３０は第２セラミックグリーンシート１２'と向かい合う第１セラミックグリーンシート１１'の上部に形成され、第３セラミックグリーンシート１３'と向かい合う第２セラミックグリーンシート１２'の上部に形成され、第４セラミックグリーンシート１４'と向かい合う第３セラミックグリーンシート１３'の上部に形成されることができる。この場合、接合物質３０は第１乃至第３セラミックグリーンシート１１'−１３'の上部の全面に形成されるのではなく、第２乃至第４セラミックグリーンシート１２'−１４'と接合する部分にのみ形成されることができる。
【００２５】
そして、図１ｆに図示された通り、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１'−１４'を順番に積層して圧力チャンバー１０を形成する。この場合、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１'−１４'の接合は共晶（ｅｕｔｅｃｔｉｃ）ボンディング方法を利用するもので、接合物質３０としては、ＡｕＳｎ、ＡｕＧｅ、ＡｕＺｎ、ＡｕＮｉ及びＡｕＡｌのいずれか一つが利用されることができる。
【００２６】
第１乃至第４セラミックグリーンシート１１'−１４'上に接合物質３０を形成した後に、約２００〜５００℃の共晶温度で所定の圧力を印加することにより、第１乃至第４セラミックグリーンシート１１'−１４'を接合させることが可能になる。その結果、図１ｆに図示されたような圧力チャンバー１０を形成することが可能になる。一般に、インクジェットヘッドは大きく圧力チャンバー及び圧電素子部で構成されるが、圧力チャンバー１０を図１ａ乃至図１ｆに図示された方法で製造することによって、焼成により内部変形が発生することを防ぐことが可能になる。
【００２７】
次に、図１ｇに図示された通り、圧力チャンバー１０上に下部電極５１、圧電素子５２及び上部電極５３を順番に形成してインクジェットヘッド１００を製造する。これによって、上部電極５１に駆動電圧が印加されると、圧電 素子５２が駆動され第４セラミックグリーンシート１４、すなわち、振動プレートが変形してチャンバー領域１３ａの体積が減少するようになる。これによって、チャンバー領域１３ａ内の圧力の変化により圧力チャンバー１３ａ内のインクがノズル領域１１ａを通して外部に吐出される。
【００２８】
以上では、本発明の好ましい実施例について図示して説明したが、本発明は上述の特定の実施例に限定されず、請求範囲で請求する本発明の要旨を外れることなく当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により多様な変形の実施が可能であるのは勿論、このような変形実施は本発明の技術的思想や展望から個別的に理解されてはならない。
【符号の説明】
【００２９】
１００  インクジェットヘッド
１０  圧力チャンバー
１１、１１'  第１セラミックグリーンシート
１２、１２'  第２セラミックグリーンシート
１３、１３'  第３セラミックグリーンシート
１４、１４'  第４セラミックグリーンシート
１１ａ  ノズル領域
１２ａ  リザーバ領域
１２ｂ  チャンバー領域
１３ａ  リストリクター領域
１４ａ  インク注入領域
【図１ａ】
0005011342.tif 000002
【図１ｂ】
0005011342.tif 000003
【図１ｃ】
0005011342.tif 000004
【図１ｄ】
0005011342.tif 000005
【図１ｅ】
0005011342.tif 000006
【図１ｆ】
0005011342.tif 000007
【図１ｇ】
0005011342.tif 000008