CN100453322C - 制造用于喷墨头的滤板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于喷墨头的滤板、带有该滤板的喷墨头和制造该滤板的方法。该滤板包括具有过滤孔区域的过滤基板。具有带折角的线形形状的过滤孔穿过该过滤孔区域的过滤基板延伸。每个过滤孔可包括形成为在过滤基板上部、相对于过滤基板具有第一角度的上过滤孔，和形成在过滤基板下部、连接到上过滤孔并相对于过滤基板具有不同于第一角度的第二角度的下过滤孔。

Description

制造用于喷墨头的滤板的方法
技术领域
本发明涉及一种喷墨头，更具体地是涉及一种可用于喷墨头的滤板、带有该滤板的喷墨头和制造该滤板的方法。
背景技术
喷墨记录装置是一种通过将细小墨滴喷射到记录介质上的期望位置而打印图像的装置。由于该喷墨记录装置并不昂贵并能够以高分辨率打印多种颜色，因此已广泛使用。该喷墨记录装置包括用于喷射墨的喷墨头和用于存储提供给喷墨头的墨的墨容器。该喷墨头包括具有薄片形状的基板和置于基板上用于界定墨流动路径的形状的流动路径结构，该墨流动路径包括墨室和喷嘴。此外，墨室通过穿过基板延伸的公共导孔连接到墨容器。
影响喷墨头的问题之一是因颗粒而堵塞墨流动路径。这些颗粒可以是在喷墨头制造过程期间引入到墨流动路径中的，或者这些颗粒可包含在墨中。当这些颗粒具有大于墨流动路径尺寸的尺寸时，墨流动路径就被这些颗粒堵塞，从而降低打印图像的质量，并且在一些情况下阻碍喷墨头喷射墨。为了解决上述问题，不锈钢筛网过滤器已用于传统的墨容器以防止颗粒从墨容器引入到墨流动路径中。然而，为了获得高分辨率的打印图像，墨滴尺寸已通过减小墨流动路径的尺寸而得以减小。减小墨流动路径尺寸的结果是，因成本和加工过程的限制，使用筛网过滤器变得困难。
人们已经研发了在喷墨头制造过程期间在喷墨头基板上形成过滤元件的方法。包括过滤元件的喷墨头的示例在美国专利No.5,463,413和6,626,522中公开。在美国专利No.5,463,413和6,626,522中公开的喷墨头包括腔室层，该腔室层设置于基板上以界定喷墨腔并具有三面壁垒结构。该过滤元件呈支柱状，设置在延伸穿过基板中心部分的公共导孔和腔室层之间。该过滤元件与腔室层在同一过程中形成在基板的同一平面上。然而，根据美国专利Nos.5,463,413和6,626,522，过滤具有高纵横比的颗粒会比较困难。此外，由于过滤元件形成在基板的与腔室层相同的平面上，因此制造高密度的喷墨头会比较困难。此外，使用在美国专利Nos.5,463,413和6,626,522中公开的过滤元件，可能会不适于具有这样一种结构的喷墨头，在该结构中从墨容器中供给的墨穿过墨室的底面而引入。
发明内容
本发明提供了一种用于喷墨头的滤板和一种制造该滤板的方法，其可以有效地过滤具有各种形状和尺寸的颗粒。
本发明还提供一种包括该滤板的喷墨头。
本发明的其它方面和优点，一方面将在下面的描述中提出，另一方面将从描述中变得明显或可从本发明的实施中获知。
本发明的上述和/或其它方面和优点通过提供一种用于喷墨头的滤板而实现。该滤板包括具有过滤孔区域的过滤基板。具有带折角的线形形状(angled line shape)的过滤孔穿过过滤孔区域的过滤基板延伸。
每个过滤孔可包括形成在过滤基板上部、相对于过滤基板具有第一角度的上过滤孔，和形成在过滤基板下部、连接到上过滤孔并相对于过滤基板具有不同于第一角度的第二角度的下过滤孔。
过滤基板可由硅、金属或聚合物制成。
滤板包括横截面积约为1um2(微米)-100um2的过滤孔。
滤板还可包括设置于过滤基板上用于将过滤孔分成预定单元的隔板。在该情况下，隔板可置于过滤孔区域中以具有横穿过滤孔区域延伸的长度。
本发明的上述和/或其它方面和优点还通过提供一种制造用于喷墨头的滤板的方法而实现。该方法包括制备具有过滤孔区域的过滤基板。而后，过滤孔区域的过滤基板从顶面形成图案以形成上过滤孔，该上过滤孔具有距离过滤基板顶面的预定深度并相对于过滤基板具有第一角度。过滤基板的下部从过滤基板的底面形成图案以形成下过滤孔，该下过滤孔连接到上过滤孔并相对于过滤基板具有不同于第一角度的第二角度。
该滤板可由硅、金属或聚合物制成。
上过滤孔的形成可由干蚀刻、湿蚀刻或激光蚀刻加工而完成。
下过滤孔的形成可由激光蚀刻加工而完成。在该情况下，激光蚀刻加工可通过使用准分子激光器、二极管泵浦固态(DPSS)激光器、或飞秒(FS)激光器而完成。
在形成上过滤孔之前，隔板可形成在过滤基板上。在该情况下，上过滤孔由隔板分成预定单元。
本发明的上述和/或其它方面和优点还通过提供包括该滤板的喷墨头而实现。该喷墨头包括喷射墨的喷嘴和分别与喷嘴流体连通的墨室。形成在头晶片基板处的公共导孔(feedhole)与墨室流体连通。具有过滤孔区域的一过滤基板置于头晶片基板的底面上。具有带折角的线形形状的过滤孔穿过过滤孔区域的过滤基板延伸。
过滤孔区域可与公共导孔相交叠以过滤供给的墨。
喷墨头还可包括形成在头晶片基板上部区域处、将公共导孔连接到墨室的墨通过孔(via-hole)。在该情况下，将过滤孔分成预定单元的隔板可置于相邻墨通过孔之间的过滤基板上。
附图说明
本发明的这些和/或其它方面和优点将从结合附图对实施例的描述中变得明显并且更加易于理解，附图中：
图1是示出根据本发明实施例的喷墨头的示意性分解平面图；
图2是沿着图1喷墨头的线I-I’截取的横截面图；
图3是示出图1喷墨头的过滤孔区域一端的放大平面图；
图4到9是沿着图3的线II-II’截取的横截面图，示出根据本发明实施例的制造滤板的方法；
图10是示出根据本发明另一实施例的喷墨头的示意性分解平面图；
图11是沿着图10喷墨头的线III-III’截取的横截面图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施例，其示例将在附图中示出，其中在全部附图中相同的标记指的是相同的元件。为了解释本发明，下面参照附图描述实施例。
图1是示出根据本发明实施例的喷墨头的示意性分解平面图，图2是沿着图1中的线I-I’截取的横截面图。
参照图1和2，喷墨头包括头晶片(head chip)100和滤板10。该头晶片100可包括头晶片基板102以及设置于该头晶片基板102上以界定出一个或多个墨室108和一个或多个喷嘴114的流动路径结构112。
头晶片基板102可以是用在半导体制造过程中的硅基板。流动路径结构112设置于该头晶片基板102上。该流动路径结构112界定了暂时存储待喷射到外部的墨的墨室108。喷射墨的喷嘴114设置于流动路径结构112的最上部以分别与墨室108流体连通。该流动路径结构112可包括用于界定出墨室108侧壁的腔室层，以及置于该腔室层上并在其中具有喷嘴114的喷嘴层。或者，如图2中所示，流动路径结构112可形成为定义墨室108和喷嘴114的单一结构。虽然图1中所示的喷嘴114沿着头晶片基板102的纵向布置成两行，但喷嘴114也可布置成一行或三行或更多行以增加分辨率。该墨室108具有置于其中以产生压力喷射墨的压力产生元件。该压力产生元件可以是由产热电阻制成的加热器110。如图2中所示，加热器110可位于墨室108中，以直接与墨室108中的墨接触。在美国专利No.6,692,108中公开了具有位于墨室中并直接与墨接触的加热器的喷墨头的一个示例。
公共导孔104形成在头晶片基板102的下部区域上。如图1中所示，虽然公共导孔104可相应于喷嘴114的每行形成，但也可以形成单一公共导孔104以包括全部喷嘴114。公共导孔104通过形成在头晶片基板102上部区域处的墨通过孔106而与墨室108流体连通。即，公共导孔104、墨通过孔106、墨室108和喷嘴114可位于沿着墨流动方向的同一轴线上。
图3是示出图1中所示的过滤孔区域一端的放大平面图。在该情况下，图2中所示的滤板10对应于沿着图3中的线II-II’截取的横截面图。
参照图1、2和3，滤板10置于头晶片基板102的底面上。即，滤板10可插入到头晶片100和墨容器(未示出)之间。滤板10包括具有至少一个过滤孔区域11a的过滤基板12，过滤孔区域11a至少与公共导孔104相交叠。过滤基板12可由硅、金属(例如，不锈钢)或聚合物制成。由过滤孔区域11a界定的过滤基板12的外围区域可用作要与头晶片基板102粘接的粘合区域11b。穿过过滤基板12延伸的过滤孔20设置于过滤孔区域11a中。根据本发明，过滤孔20穿过过滤孔区域11a的过滤基板12延伸并具有带折角的线形形状。即，每个过滤孔20包括形成在过滤基板12上部、相对于过滤基板12具有第一角度的上过滤孔20a，以及形成在过滤基板12下部、与上过滤孔20a相连并相对于过滤基板12具有与第一角度不同的第二角度的下过滤孔20b。第一角度是指形成在过滤基板12和上过滤孔20a中心轴线之间的角度，第二角度是指形成在过滤基板12和下过滤孔20b中心轴线之间的角度。图3中所示的上过滤孔20a的布置是示例性的，过滤孔20a的横截面积及其布置可以改变和/或修改。上过滤孔和下过滤孔20a和20b可具有圆柱形状或锥形形状，所述锥形形状具有的横截面积从过滤基板12的中心部分向着过滤基板12的表面增加。在该情况下，上过滤孔和下过滤孔20a和20b可具有约1um2(微米)-100um2的横截面积。
过滤孔20可具有带折角的线形形状而不是直线形状。因此，即使当这些颗粒具有高纵横比时(例如，类似长杆形状的颗粒)，包含在墨中的颗粒仍可以有效地被过滤掉。
还可以在过滤基板12上设置用于将过滤孔20分成预定单元的隔板16’。在该情况下，过滤孔20可被隔板16’分隔，从而将多个过滤孔分成与每个墨室108对应的组。即，如图2中所示，隔板16’设置于墨通过孔106之间的过滤基板12上，以防止喷射墨时相互邻近的墨室108发生串扰(cross-talking)。每个隔板16’可由聚合物制成，并具有矩形形状和在垂直于线II-II’的横向上横穿过滤孔区域11a延伸的长度，如图3中所示。此外，每个隔板16’可布置成与公共导孔104的顶面相接触，并可具有等于过滤孔区域11a宽度的长度。用于将滤板10粘附到头晶片基板102的粘合层18可设置于粘合区域11b上。粘合层18可由与用于隔板16’的相同的聚合物制成。
如图1和2中所示，滤板10可通过粘合层18粘附到头晶片基板102的底面。在该情况下，滤板10可具有基本等于头晶片基板102的面积。或者，滤板10可具有小于头晶片基板102面积的面积，并且滤板10可粘附到头晶片基板102的底面，使得滤板10的面积包含在头晶片基板102的面积内。
图10是示出根据本发明另一实施例的喷墨头的分解平面图，图11是沿着图10的线III-III’截取的横截面图。
参照图10和11，头晶片基板102’可包括其下部粘附到滤板10上的粘合台103。粘合台103可通过在头晶片基板102’的底面形成图案而形成。在该情况下，滤板10可粘附到粘合台103，以被容纳在头晶片基板102’底面中。
图4到9是沿着图3的线II-II’截取的横截面图，示出根据本发明实施例的制造滤板的方法。
参照图3和4，制备好具有过滤孔区域11a的过滤基板12。由过滤孔区域11a界定出的外围区域可用作粘合区域11b。该过滤基板12可由在其上可进行激光加工的任何材料制成。例如，过滤基板12可由硅、金属(例如，不锈钢)或聚合物制成。可在过滤基板12上形成隔板层14。隔板层14可由聚合物层形成。
参照图3和5，为隔板层14形成图案以在过滤孔区域11a中形成初步的隔板16。当隔板层14由聚合物层形成时，隔板层14可由光刻法加工和干蚀刻加工而形成图案。干蚀刻加工可使用氧等离子体完成。如图5中所示，隔板层14在过滤基板12上被部分地蚀刻到预定厚度，以形成初步的隔板16。
参照图3和6，留在初步隔板16之间的过滤基板12上的隔板层14通过蚀刻而有选择地被移除，所述蚀刻通过使用覆盖粘合区域11b和初步隔板16的掩模图案作为蚀刻掩模而完成。掩模图案可以是光致抗蚀剂图案。从而，待粘附到头晶片基板102的粘合层18形成在过滤基板12的粘合区域11b上，并且隔板16’形成在过滤孔区域11a中。或者，可以省去形成图5中所示的初步隔板16的过程。在该情况下，粘合层18可在隔板16’形成后或在下面的过程中形成在粘合区域11b上。
参照图3和7，过滤孔区域11a的过滤基板12的上部(在隔板16’和粘合层18之间)从过滤基板12的顶面形成图案以形成具有距离过滤基板12顶面的一预定深度、并相对于过滤基板12具有第一角度的上过滤孔20a。上过滤孔20a可由采用掩模图案以露出将形成上过滤孔20a的区域的干蚀刻加工或湿蚀刻加工、或激光蚀刻加工而形成图案。当上过滤孔20a使用干或湿蚀刻加工形成图案时，第一角度可以相对于过滤基板12约为90°。
参照图3和8，过滤基板12的下部从过滤基板12的底面形成图案，以形成连接到上过滤孔20a并相对于过滤基板12具有与第一角度不同的第二角度的下过滤孔20b。从而，过滤孔20穿过过滤基板12延伸并形成为具有带折角的线形形状。为了形成具有相对过滤基板12倾斜的第二角度的下过滤孔20b，可使用激光蚀刻加工，如图9中所示。
参照图9，激光束从激光发生器200中发出。用于产生激光束的激光器可包括准分子激光器或用在MEMS(微型机电系统)中的任何其它的激光器，例如DPSS(二极管泵浦固态)激光器或FS(飞秒)激光器。如果使用准分子激光器，则使用光束均化器210以使由激光发生器200产生的激光束强度均匀。通过光束均化器210的激光束而后通过掩模箱220。至少一个具有各种特征尺寸以定义具有期望角度和形状的下过滤孔20b的光掩模(未示出)可以以预定的布置置于掩模箱220中。所述至少一个光掩模可顺序或同时使用。接下来，通过掩模箱220的激光束通过投射透镜230照射在过滤基板12的底面上。
过滤基板12的底面从而被激光束蚀刻。进行激光蚀刻加工时，可以调整下过滤孔20b和过滤基板12之间的角度，并形成具有锥形形状的下过滤孔20b。
如果使用除了准分子激光器以外的激光器，则由于容易进行激光束的聚焦，所以可以使用彼此不同的焦点尺寸和不同激光束通量(单位面积上的能量)形成下过滤孔20b。从而，可不使用掩模箱220而形成下过滤孔20b。此外，可以使用辅助装置，例如旋转激光束的装置、以倾斜的方式发射激光束的装置等。
由上述过程制造的滤板10通过粘合层18粘附于头晶片基板102的底面。根据本发明，滤板10包括采用激光蚀刻加工形成的具有带折角的线形形状的过滤孔。因此，即使当这些颗粒具有高纵横比时，仍可以有效地过滤掉包含在墨中的颗粒，从而防止墨流动路径的喷嘴或其它部件因颗粒而堵塞。虽然参照图2和11中所示的头晶片100描述了滤板10，其中头晶片100采用了墨室108置于公共导孔104的上部的所谓的垂直供给方法，但是滤板10还可以使用头晶片100和墨容器之间的其它布置。即，根据本发明的滤板10插入在头晶片100和墨容器之间以过滤包含在墨中的颗粒。因此，滤板10也可适于墨室沿着公共导孔的两侧布置的采用所谓水平供给方法的头晶片。
从前面可以看出，根据本发明的喷墨头通过采用滤板能够有效地过滤具有各种形状的颗粒，该滤板包括使用激光蚀刻加工而形成为带折角的线形形状的过滤孔。
虽然已经示出并描述了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员将知道，在不偏离本发明的原理和精神的条件下可对这些实施例做改变，本发明的范围由所附的权利要求和其等同物限定。
本申请要求享有于2004年9月13日提交的韩国专利申请No.2004-73182的优先权，这里将其全部公开引用作为参考。

Claims (9)

1.一种制造用于喷墨头的滤板的方法，所述方法包括：
制备一具有过滤孔区域的过滤基板；
从所述过滤基板的顶面对所述过滤孔区域的过滤基板进行构图以形成上过滤孔，所述上过滤孔具有距离所述过滤基板的顶面的一预定深度并相对于所述过滤基板具有一第一角度；和
从所述过滤基板的底面对所述过滤基板的下部进行构图以形成下过滤孔，所述下过滤孔连接到所述上过滤孔并相对于所述过滤基板具有不同于所述第一角度的一第二角度。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述过滤基板包括硅、金属或聚合物。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述上过滤孔的形成由干蚀刻加工、湿蚀刻加工或激光蚀刻加工完成。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述下过滤孔的形成由激光蚀刻加工完成。
5.根据权利要求4的方法，其中所述激光蚀刻加工通过使用准分子激光器、二极管泵浦固态激光器或飞秒激光器而完成。
6.根据权利要求1的方法，其中，还包括：
在形成所述上过滤孔之前，在所述过滤基板上形成隔板，其中所述上过滤孔由所述隔板分成预定单元。
7.根据权利要求6的方法，其中，所述隔板的形成包括：
在所述过滤基板上形成一隔板层；和
对所述隔板层进行构图，以形成所述隔板。
8.根据权利要求7的方法，其中，所述隔板层由聚合物层形成。
9.根据权利要求8的方法，其中，所述隔板层包括形成在所述过滤孔周围用于粘附到喷墨头上的一粘合层。
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