CN101456283A - 喷墨打印头及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种喷墨打印头及其制造方法，所述喷墨打印头包括：基底；腔室层，在基底的上部限定墨水腔室；粘合剂部分，使基底和腔室层粘合，其中，粘合剂部分由酚醛感光树脂形成。
Description
本申请要求于2007年12月12日在韩国知识产权局提交的第10-2007-0129082号韩国专利申请的权益和优先权，该申请的内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明总体构思涉及一种喷墨打印头，更具体地讲，涉及一种气泡喷墨型喷墨打印头以及一种制造该气泡喷墨型喷墨打印头的方法。
背景技术
通常，喷墨打印机的喷墨方法可以分成电-热转换型(electro-thermaltransducer type)和电-机转换型(electro-mechanical transducer type)，电-热转换型也称为气泡喷墨型。在电-热转换型中，使用热源在墨水中产生泡沫，利用产生的泡沫的力喷射墨水。在电-机转换型中，利用压电材料喷射墨水，使得根据由压电材料的变形而引起的墨水体积的改变而喷射墨水。
在电-热转换型中，热被传递给与加热器接触的墨水，从而水溶性的墨水的温度升高到墨水的沸点以上。因此，当墨水的温度升高到沸点以上时，形成泡沫，这些泡沫向泡沫周围的墨水施加压力。被压迫的墨水由于大气压力和墨水的压力之间的差而通过喷嘴喷射。当被喷射到纸上时，墨水形成墨滴以使其表面能最小化。按需喷射型是这样一种类型，当需要时利用计算机执行上述过程。
电-热转换型在耐久性方面存在问题，这是因为热能产生的墨滴的压力产生连续的冲击。此外，难以控制墨滴的大小，并且难以增加喷射墨滴的速度。
近来，随着更高操作速度和高集成性需求的增加，正在开发包括与纸张的宽度对应的喷墨打印头的阵列头型或者线头型。
在电-机转换型中，压电材料附于膜片(diaphragm)上，以对打印头的腔室进行加压。然后，当施加电压时，压力施加在腔室上以利用产生的力的压电特性喷墨。因此，根据施加的电压产生力，以将压力施加给腔室，从而在速度方面具有良好的特性。
电-热转换型喷墨打印头包括基底、腔室和喷嘴板。基底包括产生热的加热器和供应墨水的管(manifold)。腔室围绕加热器，并形成用于暂时储存将被喷射的墨水的墨水腔室。喷嘴板设置在腔室的上方，并包括喷嘴，墨水从所述喷嘴喷射，腔室使用由树脂基材料形成的粘合剂层附于基底上。当粘合剂层由不感光的材料形成时，粘合剂层通过利用干蚀刻法或者湿蚀刻法进行图案化而形成。当粘合剂层与储存在墨水腔室中的墨水局部接触时，即使当粘合剂层与墨水长时间接触时，粘合剂层也应当不与墨水反应。因此，粘合剂层必须具有高耐化学性。
不感光粘合剂层通过光刻工艺使用光刻胶而被理想地图案化。因此，粘合剂层形成在基底上，光刻胶施加在粘合剂层上。接着，具有期望图案的光掩模形成在光刻胶上，并且紫外线照射在该光刻胶上，以按照期望的形式对光刻胶进行图案化。接着，使用蚀刻溶液使光刻胶显影，通过利用蚀刻法按照期望的图案对粘合剂层进行图案化。因此，当使用不感光粘合剂层时，还需要使用光刻胶的工艺。
此外，当粘合剂层的一部分与储存在墨水腔室中的墨水接触时，应该使用具有这样的化学特性的粘合剂层，所述化学特性在于：粘合剂层不与墨水反应。因此，用于形成粘合剂层的材料受到限制。
发明内容
本发明总体构思提供一种喷墨打印头及其制造方法，以通过使用感光材料来减少制造工艺的数量，并包括被形成为不与墨水接触的粘合剂层。
将在接下来的描述中部分阐述本发明总体构思另外的方面和用途，还有一部分通过描述将是显而易见的，或者可以经过本发明总体构思的实施而得知。
通过提供一种喷墨打印头可实现本发明总体构思的上述和/或其它方面和用途，所述喷墨打印头包括：基底；腔室层，在基底的上部限定墨水腔室；粘合剂部分，使基底和腔室层结合，其中，粘合剂部分由酚醛感光树脂形成。
通过提供一种制造喷墨打印头的方法也可实现本发明总体构思的上述和/或其它方面和用途，所述方法包括以下步骤：在基底上形成至少一个热源和电极；在基底上形成由酚醛感光树脂形成的粘合剂部分；在粘合剂部分上形成腔室层，以限定用于暂时储存将被喷射的墨水的墨水腔室，使得粘合剂部分不与墨水接触；在腔室层上形成喷嘴板，使得在喷嘴板上形成至少一个喷嘴。
通过提供一种喷墨打印头可实现本发明总体构思的上述和/或其它方面和用途，所述喷墨打印头包括：基底；腔室层，在基底的上部限定墨水腔室；粘合剂部分，使基底和腔室层结合；其中，腔室层的至少一部分设置在墨水腔室和粘合剂部分之间。
腔室层可包括所述至少一部分和从所述至少一部分后退的中间部分，粘合剂部分可设置在所述中间部分和基底之间。
粘合剂部分可与墨水腔室隔开与腔室层的所述至少一部分的厚度对应的距离。
腔室层可包括用于限定墨水腔室的表面，所述表面形成在腔室层的所述至少一部分上。
所述基底可包括形成在基底上的作为热源和电极的一层或者更多层，以加热储存在墨水腔室中的墨水，粘合剂部分可与墨水隔开腔室层的所述至少一部分的厚度。
粘合剂部分的厚度可以比腔室层的厚度窄。
粘合剂部分可以不暴露给墨水腔室。
附图说明
通过下面参照附图对本发明总体构思的示例性实施例进行的详细描述，本发明总体构思的上述和其它特点和优点将会变得更加清楚，其中：
图1至图9是示出根据本发明总体构思实施例的制造喷墨打印头的方法的截面图；
图10是示出根据本发明总体构思实施例的检查喷墨打印头的粘合剂部分的粘附性的方法的透视图。
具体实施方式
现在将对本发明总体构思的实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的元件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明的总体构思。
图1至图9是根据本发明总体构思实施例的制造喷墨打印头的方法的截面图。
现在将参照附图描述根据本发明总体构思的本实施例形成的喷墨打印头的结构。
参照图9，管170和沟道160形成在基底100中，以将墨水700供应给墨水腔室440。氧化物膜110形成在基底100上。热源120形成在氧化物膜110上，以通过将热施加给墨水700而形成泡沫。电极130形成在热源120上，以将电流供应给热源120。电极130通过保护层与墨水700隔绝开，以防止储存在墨水腔室440中的墨水700与电极130接触而腐蚀电极130。喷墨打印头还包括钝化层140和抗气蚀层150。
腔室层430形成在基底100的上部以限定墨水腔室440，腔室层430附于基底100的上侧，更具体地讲，通过粘合剂部分230附于钝化层140上。粘合剂部分230完全被腔室层430覆盖，因此不暴露到外部。因此，粘合剂部分230不与储存在墨水腔室440中的墨水700接触。因此，可防止粘合剂部分230和储存在墨水腔室440中的墨水700之间的化学反应的发生。这里，设置在腔室层430和基底100之间的上述层，例如，钝化层140、电极130、热源120和/或氧化物层110可被称为基底100。
腔室层430可包括中间部分430a和设置在中间部分430a的相对的两侧的外部430b和430c。粘合剂部分230形成在中间部分430a和钝化层140之间。当中间部分430a具有凹槽形时，粘合剂部分230可设置在中间部分430a中。由于外部430b和430c直接接触钝化层140，所以粘合剂部分230与腔室层430的限定墨水腔室的表面隔开一定距离，使得外部430b和/或430c防止储存在墨水腔室430中的墨水与粘合剂部分230接触。
腔室层430可以具有中间部分430a和外部430b。
腔室层430的外部能够设置在粘合剂部分230和部分抗气蚀层150之间。
形成喷嘴板600以覆盖墨水腔室440的上部，喷嘴板600包括多个将墨水喷射到其外部的喷嘴610和620。喷嘴610和620可分别形成在喷嘴板600中，以分别对应于抗气蚀层150或者热源120。
现在将参照附图按顺序描述根据本发明总体构思实施例的喷墨打印头的制造方法。
参照图1，由SiO2形成的预定厚度的氧化物膜110形成在由Si形成的基底100上。由TaN形成的一个或者更多热源120按照预定间隔设置在氧化物膜110上，以将热施加给墨水。由Al形成的至少一个电极130设置在热源120上，以将来自电源的电供应给对应的热源120。由SiN形成的预定厚度的钝化层140形成在氧化物膜110、热源120和电极130上。由Ta形成的预定厚度的抗气蚀层150形成在钝化层140的一部分上，以直接接触钝化层140。
热源120、电极130、钝化层140和抗气蚀层150利用光蚀刻工艺形成，所述光蚀刻工艺是本领域普通技术人员公知的方法，因此将省略对其的描述。
参照图2，粘合剂层200形成为具有2μm-3μm范围的厚度，以覆盖钝化层140和抗气蚀层150。接着，使用光掩模300覆盖粘合剂层200，接着将紫外线照射到该掩模300上，在光掩模300中，图案化用于形成粘合剂部分230的阻挡部分310(见图3)。
紫外线穿过除阻挡部分310外的光掩模300。这样，粘合剂层200被分成两部分210和220，在所述部分210上，由于阻挡部分310的缘故，紫外线不穿过光掩模300，在所述部分220上，紫外线穿过光掩模300。
当基底100被置于预定溶液中时，因为所述部分220由负型感光材料(negative sensitive material)形成，所以被蚀刻，然而，所述部分210不被蚀刻，从而每个成为粘合剂部分230(见图3)。
粘合剂层200可由酚醛塑料(phonetic material)形成，并可使用由JSR有限公司制造的WPR-1201。WPR-1201是一种酚醛感光树脂(phenolic sensitiveresin)，并可在光蚀刻工艺中使用。因此，由于WPR-1201与其它材料不同，不需要采用使用光刻胶的工艺，所以可简化制造工艺。
参照图3和图4，在基底100上，腔室层400形成为具有10μm-15μm范围的厚度，在所述基底100上，形成至少一个粘合剂部分230。接着，使用光掩模320覆盖腔室层400，接着紫外线照射到光掩模320上，在光掩模320中，图案化用于形成腔室层430的阻挡部分330。
紫外线穿过除阻挡部分330外的光掩模320。这样，腔室层400被分成两部分410和420，在所述部分410上，紫外线不穿过阻挡部分330，在所述部分420上，紫外线穿过光掩模320。
当基底100被置于预定溶液中时，因为腔室层400由负型感光材料形成，所以所述部分420被蚀刻，而所述部分410不被蚀刻，从而成为腔室层430。
这样，粘合剂部分230完全被腔室层430覆盖，从而不从腔室层430暴露到外部。因此，由于粘合剂部分230不与墨水接触，所以粘合剂部分230不被腐蚀。
使用粘合剂试验件20作为粘合剂部分230执行对粘合剂部分230的粘附性的检查的实验。
图10是示出根据本发明总体构思实施例的检查粘合剂部分230的粘附性的方法的示图。
参照图10，宽度、高度和厚度分别是100μm、40μm和15μm的粘合剂试验件20附于基底10上。用于将力施加给粘合剂试验件20的压迫工具30设置在粘合剂试验件20旁边，以将力施加给粘合剂试验件20。基底10可以与基底100相同。
压迫工具30按照箭头方向被推动。当通过向粘合剂试验件20施加力而使粘合剂试验件20与基底10分离时，测量施加给压迫工具30的力。
表1示出了结果。
表1
| 频率 | 粘附性(Kgf) |
| 1 | 41.2 |
| 2 | 40.3 |
| 3 | 40.1 |
| 4 | 40.3 |
| 5 | 40.6 |
| 6 | 40.1 |
| 7 | 41.3 |
| 8 | 40.1 |
| 9 | 38.5 |
| 10 | 40.4 |
| 平均值 | 40.29 |
根据上面的表1，粘合剂试验件20的粘附性大于40Kgf。
图10的粘合剂试验件20可对应于图3的粘合剂部分230和/或图4的具有粘合剂部分230的腔室层430。
参照图5，通过去除钝化层140、氧化物膜110和基底100的一部分形成沟道160。沟道160被用作用于将墨水供应给墨水腔室430的墨水通道的一部分。
参照图6，由(例如)Odur形成的牺牲层500形成在基底100上，使得牺牲层500与腔室层430的表面齐平。
参照图7，包括至少一个喷嘴610的喷嘴板600形成在牺牲层500上，所述至少一个喷嘴610作为用于喷墨的通道。
参照图8，牺牲层500形成在基底100上，使得基底100的顶部和底部分别与牺牲层500的底部和顶部彼此接触。管170形成在基底100中，使得管170接触牺牲层500的底部。
参照图9，牺牲层500被去除，被去除的部分变成用于暂时储存将被喷射的墨水的墨水腔室440。因此，墨水通过管170被引入墨水腔室440中，所述管170形成在基底100和沟道160之间。
虽然已参照本发明总体构思的示例性实施例具体表示和描述了本发明的总体构思，但本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明总体构思的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种修改。
Claims (15)
1、一种喷墨打印头，包括：
基底；
腔室层，在基底的上部限定墨水腔室；
粘合剂部分，使基底和腔室层结合，
其中，粘合剂部分由酚醛感光树脂形成。
2、如权利要求1所述的喷墨打印头，其中，酚醛树脂是负型感光树脂。
3、如权利要求1所述的喷墨打印头，其中，粘合剂部分的粘附力超过40Kgf。
4、如权利要求1所述的喷墨打印头，其中，粘合剂部分不与储存在墨水腔室中的墨水接触。
5、一种制造喷墨打印头的方法，所述方法包括以下步骤：
在基底上形成至少一个热源和电极；
在基底上形成由酚醛感光树脂形成的粘合剂部分；
在粘合剂部分上形成腔室层，以限定用于暂时储存将被喷射的墨水的墨水腔室，使得粘合剂部分不与墨水接触；
在腔室层上形成喷嘴板，使得在喷嘴板上形成至少一个喷嘴。
6、如权利要求5所述方法，其中，利用光刻胶工艺形成粘合剂部分。
7、如权利要求6所述的方法，其中，粘合剂部分的粘附力超过40Kgf。
8、如权利要求5所述的方法，其中，形成墨水腔室的步骤包括形成腔室层，使得粘合剂部分不与储存在墨水腔室中的墨水接触。
9、一种喷墨打印头，包括：
基底；
腔室层，在基底的上部限定墨水腔室；
粘合剂部分，使基底和腔室层结合；
其中，腔室层的至少一部分设置在墨水腔室和粘合剂部分之间。
10、如权利要求9所述的喷墨打印头，其中，腔室层包括所述至少一部分和从所述至少一部分后退的中间部分，粘合剂部分设置在所述中间部分和基底之间。
11、如权利要求10所述的喷墨打印头，其中，粘合剂部分与墨水腔室隔开与腔室层的所述至少一部分的厚度对应的距离。
12、如权利要求9所述的喷墨打印头，其中，腔室层包括用于限定墨水腔室的表面，所述表面形成在腔室层的所述至少一部分上。
13、如权利要求9所述的喷墨打印头，其中，所述基底包括形成在基底上的作为热源和电极的一层或者更多层，以加热储存在墨水腔室中的墨水，粘合剂部分与墨水隔开腔室层的所述至少一部分的厚度。
14、如权利要求9所述的喷墨打印头，其中，粘合剂部分的厚度比腔室层的厚度窄。
15、如权利要求9所述的喷墨打印头，其中，粘合剂部分不暴露给墨水腔室。
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