JP2004181968A - 一体型インクジェットプリントヘッド及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インクチャンバ、マニホルド及びインクチャンネルが形成された基板と、基板上に一体に形成されたノズルプレートと、を備える一体型インクジェットプリントヘッド。前記ノズルプレートは、基板上に順次積層された多数の保護層と、多数の保護層上に形成された金属層とを含み、インクチャンバからインクが吐出されるノズルが貫通されて形成される。保護層間には、インクチャンバの内部のインクを加熱するヒータと、ヒータに電流を印加する導体が設けられる。そして、金属層の外側の表面にだけ疏水性を有するコーティング膜が形成される。このような疏水性コーティング膜は、ノズルが形成される部位にメッキフレームを形成した後、先に金属層を形成し、その金属層上に疏水性を有する物質をコーティングすることによって形成される。
【選択図】図3A
Description
また、本発明が解決しようとする他の技術的課題は、前述した構造を有する一体型インクジェットプリントヘッドを製造する方法を提供することである。
132 インクチャンバ
138 ノズル
142 ヒータ
144 導体
Claims (34)
- 吐出されるインクが充填されるインクチャンバと、前記インクチャンバにインクを供給するためのマニホルドと、前記インクチャンバ及びマニホルドを連結するインクチャンネルが形成された基板と、
前記基板上に順次積層された多数の保護層と、前記多数の保護層上に形成された金属層とを含み、前記インクチャンバからインクが吐出されるノズルが形成されたノズルプレートと、
前記保護層間に設けられ、前記インクチャンバの上部に位置して前記インクチャンバの内部のインクを加熱するヒータと、
前記保護層間に設けられ、前記ヒータと電気的に連結されて前記ヒータに電流を印加する導体と、
前記金属層の外側の表面にだけ形成され、疏水性を有するコーティング膜と、を備えることを特徴とする一体型インクジェットプリントヘッド。 - 前記疏水性コーティング膜は、耐化学性と耐摩耗性とも有する物質よりなることを特徴とする請求項1に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
- 前記疏水性コーティング膜は、フッ素含有化合物及び金属物質のうち少なくとも一つの物質を含むことを特徴とする請求項2に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
- 前記フッ素含有化合物は、PTFEまたはフッ化炭素であることを特徴とする請求項3に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
- 前記金属物質は、Auであることを特徴とする請求項3に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
- 前記金属層は、Niよりなることを特徴とする請求項1に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
- 前記金属層は、電気メッキによって30〜100μmの厚さに形成されたことを特徴とする請求項1に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
- 前記ノズルは、前記多数の保護層に形成された下部ノズルと、前記金属層に形成された上部ノズルとよりなることを特徴とする請求項1に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
- 前記上部ノズルは、出口側へ行くほど次第に断面積が狭められるテーパ状に形成されたことを特徴とする請求項8に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
- 前記ノズルプレートには前記インクチャンバの上側に配置され、前記ヒータ及び導体から絶縁され、前記基板及び前記金属層に熱的に接触される熱伝導層が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
- 前記熱伝導層は、アルミニウム、アルミニウム合金、Au及び銀のうち何れか一つの金属物質よりなることを特徴とする請求項10に記載の一体型インクジェットプリントヘッド。
- (a)基板を備える段階と、
(b)前記基板上に多数の保護層を順次に積層しつつ、ヒータ及び前記ヒータに連結される導体を前記保護層間に形成する段階と、
(c)前記保護層を貫通するようにエッチングして下部ノズルを形成する段階と、
(d)前記保護層上に金属層を形成し、前記金属層の外側の表面にだけ疏水性を有するコーティング膜を形成しつつ、前記金属層及び前記コーティング膜を貫通して前記下部ノズルと連結される上部ノズルを形成する段階と、
(e)前記上部ノズル及び下部ノズルを通じて露出された前記基板の上面側をエッチングしてインクが充填されるインクチャンバを形成する段階と、
(f)前記基板をエッチングしてインクを供給するマニホルドと、前記インクチャンバ及び前記マニホルドを連結するインクチャンネルを形成する段階と、を備えることを特徴とする一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記(a)段階で、前記基板はシリコンウェーハよりなることを特徴とする請求項12に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記(b)段階で、前記保護層間に前記インクチャンバの上側に配置され、前記ヒータ及び導体から絶縁され、前記基板及び前記金属層に熱的に接触される熱伝導層を形成することを特徴とする請求項12に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記熱伝導層は、前記導体と同じ金属物質で同時に形成されることを特徴とする請求項14に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記導体上に絶縁層を形成した後、前記絶縁層上に前記熱伝導層を形成することを特徴とする請求項14に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記熱伝導層は、アルミニウム、アルミニウム合金、Au及び銀のうち何れか一つよりなることを特徴とする請求項14に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記(c)段階で、前記下部ノズルは前記ヒータの内側の前記保護層を反応性イオンエッチングによってドライエッチングすることによって形成されることを特徴とする請求項12に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記(d)段階は、
前記保護層上に電気メッキのためのシード層を形成する段階と、
前記シード層上に前記上部ノズルを形成するためのメッキフレームを形成する段階と、
前記シード層上に前記金属層を電気メッキによって形成する段階と、
前記金属層の外側の表面にだけ前記疏水性コーティング膜を形成する段階と、
前記メッキフレーム及び前記メッキフレームの下部の前記シード層を除去する段階と、を備えることを特徴とする請求項12に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記シード層は、Ti及びCuのうち少なくとも一つの金属を前記保護層上に蒸着することによって形成されることを特徴とする請求項19に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記シード層は、Ti及びCuが順次積層された複数の金属層よりなることを特徴とする請求項20に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記メッキフレームは、前記シード層上にフォトレジストまたは感光性ポリマーを所定の厚さで塗布した後、これを前記上部ノズルの形状にパターニングすることによって形成されることを特徴とする請求項19に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記メッキフレームは、フォトマスクを前記フォトレジストまたは感光性ポリマーの表面から所定間隔に離隔されるように設置して露光させる近接露光によって下側へ行くほど断面積が広められるテーパ状にパターニングすることを特徴とする請求項22に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記フォトレジストまたは感光性ポリマーと前記フォトマスク間の間隔及び露光エネルギーを調節することによって前記メッキフレームの傾斜度を調節することを特徴とする請求項23に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記金属層は、Niよりなることを特徴とする請求項19に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記金属層は、30〜100μmの厚さに形成されることを特徴とする請求項19に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記コーティング膜は、フッ素含有化合物及び金属物質のうち少なくとも一つの物質を含むことを特徴とする請求項19に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記フッ素含有化合物は、PTFEまたはフッ化炭素であることを特徴とする請求項27に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記PTFEは、Niと共に前記金属層の表面に複合メッキされることを特徴とする請求項28に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記フッ化炭素は、プラズマ化学気相蒸着によって前記金属層の表面に蒸着されることを特徴とする請求項28に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記金属物質は、Auであることを特徴とする請求項27に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記Auは、蒸発装置によって前記金属層の表面に蒸着されることを特徴とする請求項31に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記(e)段階で、前記インクチャンバは前記ノズルを通じて露出された前記基板を等方性ドライエッチングすることによって形成されることを特徴とする請求項12に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記(f)段階で、前記マニホルドは前記基板の底面側をエッチングすることによって形成され、前記インクチャンネルは前記マニホルドと前記インクチャンバ間の前記基板を貫通するようにエッチングすることによって形成されることを特徴とする請求項12に記載の一体型インクジェットプリントヘッドの製造方法。
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