(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドを製造する工程の初期にてノズルが形成された基板の下面に保護カバーを積層することにより、ノズルの汚染を効率的に防止することができ、インクジェットヘッドの製作収率を向上できるインクジェットヘッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、圧力チャンバに提供される圧力を用いてノズルを通してインクを吐出するインクジェットヘッドを製造する方法であって、基板を加工し、圧力チャンバ及びノズルを形成する段階と、基板の下面の、ノズルの位置に対応する部位に凹状の溝が形成された保護カバーを積層する段階と、基板の上面に圧電体を結合する段階と、溝が形成された部位を除去し、保護カバーを貫通させる段階と、を含むことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル及び前記ノズルにインクを供給する圧力チャンバが形成された基板と、
前記基板の上面に結合され、前記圧力チャンバに圧力を提供する圧電体と、
前記基板の下面に積層され、前記ノズルの位置に対応する開口部が形成された保護層と、
を含むインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記開口部の露出された前記基板の下面には撥水層が形成され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。
【請求項３】
前記基板が、シリコンを含んでなり、
前記保護層が、ガラスを含んで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。
【請求項４】
圧力チャンバに圧力を提供することにより、ノズルを通してインクが吐出されるインクジェットヘッドを製造する方法であって、
基板を加工し、前記圧力チャンバ及び前記ノズルを形成する段階と、
前記基板の下面の前記ノズルの位置に対応する部位に凹状の溝が形成された保護カバーを積層する段階と、
前記基板の上面に圧電体を結合する段階と、
前記溝が形成された部位を除去し、前記保護カバーを貫通する段階と、
を含むインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記保護カバーが貫通された領域の露出される前記基板の下面に撥水層を形成する段階をさらに含む請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記基板が、シリコンを含んでなり、
前記保護カバーが、ガラスを含んでな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７】
前記溝の面積が、前記撥水層の面積に相当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８】
前記基板が、複数の単位基板からなり、
前記保護カバーを貫通させる段階以前に、
前記基板を前記単位基板に分割する段階をさらに含む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。
【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及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、インクジェット技術を多様な分野、例えば、バイオチップ、印刷回路基板（printed circuit board:ＰＣＢ）の金属配線、液晶表示装置（liquid crystal device:ＬＣＤ）の色相パターンなどの分野に適用しようとする試みが行われている。このように、インクジェット技術を新たな分野に適用するためには、紙の上に粘度が低いインク滴を吐出して字や絵を形成する従来技術とは異なって、金属ナノ粒子や粘度が高いポリマーなどを特殊な材質の基板に吐出しなくてはならない状況が発生する。
【０００３】
従って、インクジェット技術を多くの分野に適用するためにはヘッドの開発に急を要するのが実情である。すなわち、粘度の高いインク液滴を吐出でき、精密度と周波数を高くでき、ヘッド構造にてインク粒子による化学的反応を起こさず、さらにノズルが詰まらないという制約条件を備えたヘッドが望まれる。このように、様々な制約条件を充たすインクジェットプリンタヘッドの開発が必要である。
【０００４】
このようなインクジェットプリンティング技術は、主としてオフィス自動化（Office Automation:ＯＡ）分野で使用されてきた。また、産業用では主として包装材のマーキングや衣類印刷のような分野で使用されてきた。しかし、銀及びニッケルなどのナノ金属粒子を含む機能性インクなどの開発に伴い、応用可能性がますます拡大されている。
【０００５】
インクジェット技術において、ノズルを形成する工程はインク吐出と直接的な関連性があるため非常に重要な工程である。インクジェットヘッドを製造する過程において、ノズルが汚染されると、各種異物がインクジェットヘッドの内部に入って、異常吐出の原因となる虞があるからである。
【０００６】
従来技術によれば、インクジェットヘッドを製造する過程において、ノズルを保護するためにノズルが形成された面に各種テープをつける方法を用いた。しかし、当該工程が終わった後にテープを除去する際に、接着剤の成分が完全に除去されずにノズルの汚染を効率的に防止することができないという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前述した従来の問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、ノズルの汚染を効率的に防止することができ、インクジェットヘッドの製造歩留まりを向上できるインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、ノズル及びノズルにインクを供給する圧力チャンバが形成された基板と、基板の上面に結合され、圧力チャンバに圧力を提供する圧電体と、基板の下面に積層され、ノズルの位置に対応して開口部が形成された保護層と、を備えるインクジェットヘッドが提供される。開口部を通して露出される基板の下面には撥水層を形成することができる。
【０００９】
一方、基板はシリコン（Ｓｉ）を主な材質として形成されることができ、保護層はガラスを主な材質として形成されることができる。
【００１０】
本発明の他の実施形態によれば、圧力チャンバに提供される圧力によってノズルを通してインクを吐出するインクジェットヘッドを製造する方法であって、基板を加工し、圧力チャンバ及びノズルを形成する段階と、基板の下面に、ノズルの位置に対応する部位に凹状の溝が形成された保護カバーを積層する段階と、基板の上面に圧電体を結合する段階と、溝が形成された部位を除去し、保護カバーを貫通させる段階と、を含むインクジェットヘッドの製造方法が提供される。
【００１１】
保護カバーが貫通された領域を通して露出される基板の下面に撥水層を形成する段階をさらに含むことができ、溝の面積は撥水層の面積に相当するのが好ましい。
【００１２】
また、基板はシリコンを主な材質として形成されることができ、保護カバーはガラスを主な材質として形成されることができる。
【００１３】
一方、基板は、複数の単位基板から形成されることができ、保護カバーを貫通させる段階以前に基板を単位基板に分割する段階をさらに備えることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の好ましい実施例によれば、インクジェットヘッドを製造する工程の初期に、ノズルが形成された基板の下面に保護カバーを積層することによりノズルの汚染を効率的に防止することができ、インクジェットヘッドの製造歩留まり、或いは製作収率を向上することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、多様に変更することができ、多くの実施例を有することができることは明らかであり、以下では、特定実施例を図面に基づいて詳しく説明する。しかし、本発明が特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明の説明において、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明瞭にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００１６】
本願で使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用したものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は文脈上明白に異なる意味を表示しない限り複数の表現も含んでいる。本願において“含む”又は“有する”などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものにすぎなく、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものなどの存在又は付加可能性を予め排除するものではないと理解されるべきである。
【００１７】
以下、本発明によるインクジェットヘッド及びその製造方法の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明するが、添付図面を参照して説明することにおいて、同一かつ対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複される説明は省略する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの一実施例を示す断面図である。図１を参照すると、基板１０、流入口（インレット）１１、リザーバ（reservoir）１２、リストリクタ（restrictor）１３、圧力チャンバ（pressure chamber）１４、ノズル（nozzle）１５、振動板１６、圧電体（ＰＺＴ）２０、電極２２、保護層３０、開口部３２、撥水層４０が示されている。
【００１９】
基板１０は本実施例によるインクジェットヘッドを構成する胴体であり、流入口１１、リザーバ１２、リストリクタ１３、圧力チャンバ１４、ノズル１５、振動板１６などを備えることができる。このような基板１０を形成するためには、一枚のウェハを加工する方法を用いることができる。また、多枚のサブ基板（図示せず）をそれぞれ加工した後、これらを積層する方法を用いることもできる。
【００２０】
基板１０はシリコン材質からなる。また、例えばステンレス材質からなることもでき、その他の多様な材質からなることもできる。本実施例においてはシリコン材質の基板１０を用いる。
【００２１】
リザーバ１２は、流入口１１からのインクの供給を受けてインクを収容し、後述するリストリクタ１３を通して圧力チャンバ１４にインクを提供する。
【００２２】
リストリクタ１３は、リザーバ１２と後述する圧力チャンバ１４とを互いに連通させ、リザーバ１２から圧力チャンバ１４にインクを供給する流路として機能する。リストリクタ１３は、リザーバ１２より小さい断面積を有するように形成することができ、圧電体２０により振動板１６が振動すると、リザーバ１２から圧力チャンバ１４に供給されるインクの量を調節することができる。
【００２３】
圧力チャンバ１４はリストリクタ１３と連結され、リザーバ１２と連通する。また、リストリクタ１３に連結された側の他側面にはノズル１５が連結されている。このような構造により、リザーバ１２からインクの供給を受け、これをノズル１５に供給することにより印刷作業が可能になる。
【００２４】
一方、圧力チャンバ１４は、上面が振動板１６でカバーされ、圧力チャンバ１４の位置に対応する振動板１６の上面には圧電体２０が結合される。
【００２５】
圧電体２０は圧力チャンバ１４の位置に対応する振動板１６の上面に位置し、電源から供給される電圧により振動を発生させることができる。すなわち、圧電体２０は、供給される電圧に応じて振動を発生させ、振動板１６を通して圧力チャンバ１４に圧力を供給することができる。圧電体２０と振動板１６との間には電極２２が形成される。
【００２６】
ノズル１５は圧力チャンバ１４に連結され、圧力チャンバ１４からインクの供給を受けてインクを噴射する機能を有する。圧電体２０から発生した振動が圧力チャンバ１４に伝達されると、圧力チャンバ１４には圧力が加えられ、この圧力によりノズル１５がインクを噴射する。
【００２７】
保護層３０は基板１０の下面に積層され、ノズル１５の汚染を防止する。すなわち、図１に示すように、保護層３０は、ノズル１５の形成された部分が開放されるように開口部３２を形成した形状であってもよく、その他の部分は基板１０の下面を支持するように基板１０に積層できるものである。
【００２８】
このような構造のため、本実施例に係るインクジェットヘッドが作業台、治具(jig)などのような外部環境に置かれる場合、ノズル１５が作業台又は治具から保護層３０の厚み分だけ離隔されることになる。よって、ノズル１５が作業台又は治具などと直接に接することを防止できるので、ノズル１５の汚染を防止することができる。
【００２９】
一方、基板１０と保護層３０との間の結合が堅固に維持されるように、基板１０がシリコン材質からなる場合には、ガラス材質の保護層３０を用いることができる。勿論、シリコン材質の保護層を用いることもでき、基板１０がステンレススチール（ＳＵＳ）材質からなった場合、ステンレススチール材質の保護層を用いることもできる。
【００３０】
基板１０の下面には撥水層４０を形成することができる。この撥水層４０のため、ノズル１５を通して吐出されるインクと基板１０との間の張力を減らすことができ、その結果、インクの吐出が安定的に具現される。
【００３１】
図１には、開口部３２を通して露出された基板１０の下面の全体に撥水層４０を形成した構造が提示されているが、ノズル１５の周りの一部だけに撥水層を形成することもできる。
【００３２】
以上、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの構造を説明した。以下では本発明の他の実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法を説明する。
【００３３】
図２は、本発明の他の実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法の一実施例を示すフローチャートであり、図３乃至図７は、図２のインクジェットヘッドの製造方法を示す工程図である。図３乃至図７を参照すると、基板１０、流入口１１、リザーバ１２、リストリクタ１３、圧力チャンバ１４、ノズル１５、振動板１６、圧電体２０、電極２２、保護層３０、保護カバー３０’、開口部３２、溝３４、撥水層４０が示されている。
【００３４】
先ず、段階Ｓ１１０で、基板１０を加工して圧力チャンバ１４及びノズル１５を形成する。基板１０は本実施例に係るインクジェットヘッドを構成する胴体であり、圧力チャンバ１４及びノズル１５だけではなく、流入口１１、リザーバ１２、リストリクタ１３、振動板１６などを備えることができる。
【００３５】
この段階Ｓ１１０では、基板のために、一枚のウェハを加工する方法を用いることができる。また、多数枚のサブ基板（図示せず）をそれぞれ加工した後、これらを積層する方法を用いることもできる。
【００３６】
基板１０はシリコン材質からなることもできるし、あるいはステンレススチール（ＳＵＳ）材質からなることもでき、さらにはその他の多様な材質からなることもできる。本実施例では例えばシリコン材質の基板１０を用いる場合を例示する。
【００３７】
次に、段階Ｓ１２０で、図３に示すように、ノズル１５の位置に対応する部位に凹状の溝３４が形成された保護カバー３０’を基板１０の下面に積層する。このような保護カバー３０’を用いてノズル１５が形成された基板１０の下面をカバーすることによりインクジェットヘッドの製造工程において、ノズル１５が外部に露出され汚染されることを防止することができる。
【００３８】
このような保護カバー３０’と基板１０との間の結合を堅固に維持するために、基板１０がシリコン（Ｓｉ）材質からなる場合には、ガラス材質の保護カバー３０’を用いることができる。勿論、シリコン材質の保護カバーを用いることもでき、基板１０がステンレススチール（ＳＵＳ）材質からなる場合、ステンレススチール材質の保護カバーを用いることもできる。
【００３９】
次に、段階Ｓ１３０で、基板１０の上面に圧電体２０を結合する。圧電体２０は圧力チャンバ１４の位置に対応する振動板１６の上面に具備され、電源からの電圧供給により振動を発生することができる。すなわち、圧電体２０は供給される電圧に応じて振動を発生し、振動板１６を通して圧力チャンバ１４に圧力を供給することができる。
【００４０】
このために、図４に示すように、基板１０の上面に電極２２を形成した後、図５に示すように、電極２２の上に圧電体２０を結合する方法を用いることができる。このように、基板１０の上面に電極２２を形成し、その上に圧電体２０を結合する過程において保護カバー３０’はノズル１５が汚染されることを防止することになる。
【００４１】
一方、基板１０が複数個の単位基板からなる場合、すなわち、ウェハスケールでインクジェットヘッドを製造する場合には、電極２２を形成した後、基板１０をそれぞれの単位基板に切断（dicing）し、それぞれの単位基板に圧電体２０を結合する方法を用いることもできる。このように、基板１０を切断する場合においてもノズル１５は保護カバー３０’により保護されられる。
【００４２】
次に、段階Ｓ１４０で、図６に示すように、保護カバー３０’が貫通されるように溝３４が形成された部位を除去する。溝３４が形成された部位を除去する方法としては、該当する部位に衝撃を与えて砕く方法を用いてもよいし、或いは保護カバー３０’の下面をエッチング液に露出させる方法を用いてもよい。その他にも多様な方法を用いることが可能である。このように、保護カバー３０’の溝３４が形成された部分を除去することにより、図１に示した保護層３０と同じ構造を形成することができる。
【００４３】
次に、段階Ｓ１５０で、図７に示すように、保護カバー３０’が貫通された領域を通して露出される基板１０の下面に撥水層４０を形成する。このような撥水層４０のため、ノズル１５を通して吐出されるインクと基板１０との間の張力を減らすことができ、その結果、インクの吐出が安定的に具現できる。
【００４４】
一方、撥水層４０が形成される位置を効率的に制御するために、保護カバー３０’に形成される溝３４の面積を、所望する撥水層４０の面積に対応して設計することができる。すなわち、溝３４の面積と撥水層４０の面積とは実質的に同一であることができる。これにより、溝３４が形成された部位を除去した後、撥水層４０の形成において、除去されなかった部分がレジストとしての役目を果たすことになるので撥水層４０を容易に形成することができる。
【００４５】
前記では、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野における通常の知識を持った者であれば、本発明の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解できよう。
【００４６】
前述した実施例以外の多くの実施例が本発明の特許請求の範囲内に存在する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図３】図２に示したインクジェットヘッドの製造フローチャートにおける段階Ｓ１２０の工程図である。
【図４】前記インクジェットヘッドの製造フローチャートにおける段階Ｓ１３０の工程図である。
【図５】前記インクジェットヘッドの製造フローチャートにおける段階Ｓ１３０の工程図である。
【図６】前記インクジェットヘッドの製造フローチャートにおける段階Ｓ１４０の工程図である。
【図７】前記インクジェットヘッドの製造フローチャートにおける段階Ｓ１５０の工程図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０    基板
１１    流入口
１２    リザーバ
１３    リストリクタ
１４    圧力チャンバ
１５    ノズル
１６    振動板
２０    圧電体
２２    電極
３０    保護層
３０’  保護カバー
３２    開口部
３４    溝
４０    撥水層
【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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