JP2004209983A - 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】 ヒータ106及びインク供給路102を形成した基板101と,基板101上に形成され,少なくともインク供給路102と連結された複数のリストリクタ103,及び複数のインクチャンバ104からなる流路構造を形成するチャンバプレート109aと,チャンバプレート109a上に形成され,複数のノズル107を形成するノズルプレート109bと,ノズルプレート109bのインクチャンバ104に対応する下面,またはプリントヘッドの外面となる上面の少なくとも一方の面において,少なくとも1箇所に形成された硬化工程時に発生する変形を防止するための硬化変形防止部と,を含むことを特徴とする。
【選択図】 図7A
Description
図7A及び図7Cを参照すれば,第1の実施の形態による硬化変形防止部を有するモノリシックバブルインクジェットプリントヘッド100が例示されている。本実施の形態のモノリシックバブルインクジェットプリントヘッド100は,インクを加熱するための抵抗発熱体である複数のヒータ106とインクカートリッジ(図示せず)からインクを供給するインク供給口を構成するインク供給路102を形成した基板101と,インク供給路102と連結された複数のリストリクタ103,リストリクタ103と連結された複数のインクチャンバ104などの流路構造を形成するよう基板101上に形成されたチャンバ壁またはチャンバプレート109aと複数のノズル107を形成するようチャンバプレート109a上に形成されたノズルプレート109bを備えるチャンバ/ノズルプレート109,及びUV及び/または熱硬化時チャンバ/ノズルプレート109の変形を防止するようチャンバ/ノズルプレート109の上面に形成された,例えば溝である硬化変形防止部120を含む。
図10A〜図10Cを参照すれば,本発明の望ましい第2の実施の形態による硬化変形防止部を有するモノリシックバブルインクジェットプリントヘッド200が例示されている。本実施の形態のモノリシックバブルインクジェットプリントヘッド100は硬化変形防止部220がインクチャンバ204を構成するチャンバ/ノズルプレート209の下面に配置されることを除けば,第1の実施の形態のプリントヘッド100の構成と実質的に同一である。従って,これに対する詳細な説明は省略する。
101 基板
102 インク供給路
103 リストリクタ
103’ フォトレジストモールド
104 インクチャンバ
105 保護層
106 ヒータ
107 ノズル
108 接続パッド
109 チャンバ/ノズルプレート
109’ フォトレジスト
110 フォトレジスト
111 フォトマスク
112 フォトマスク
120 硬化変形防止部
Claims (45)
- インクを加熱する複数の抵抗発熱体,及びインクカートリッジからインクを供給するインク供給口を形成した基板と,
前記基板上に形成され,少なくとも前記インク供給口と連結された複数のリストリクタ,及び前記リストリクタと連結された複数のインクチャンバからなる流路構造を形成するチャンバプレートと,
前記チャンバプレート上に形成され,複数のノズルを形成するノズルプレートと,
前記ノズルプレートの前記インクチャンバに対応する下面,またはプリントヘッドの外面となる上面の少なくとも一方の面において,少なくとも1箇所に形成された硬化工程時に発生する変形を防止するための硬化変形防止部と,
を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。 - 前記ノズルプレートは,ネガ型フォトレジストで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プリントヘッド。
- 前記ネガ型フォトレジストは,エポキシ系樹脂,ポリイミド系樹脂,及びポリアクリレート系樹脂からなる群のいずれか1つの感光性ポリマを含むことを特徴とする請求項2に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記ノズルプレートは,熱硬化性ポリマで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プリントヘッド。
- 前記熱硬化性ポリマは,エポキシ系ポリマ,ポリイミド系ポリマ,またはポリアクリレート系ポリマからなる群のいずれか1つを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プリントヘッド。
- 前記チャンバプレート及び前記ノズルプレートは,同一な材料で互いに一体に形成されることを特徴とする請求項1,2,3,4または5のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記硬化変形防止部は,前記ノズルプレートのノズル列の間に前記ノズル列方向に配置された少なくとも1つの溝を含むことを特徴とする請求項1,2,3,4,5または6のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記溝は,前記ノズルプレートの長手方向の中央部分では幅が広く,縁部分では幅が狭い形態,または中央部分と縁部分とで全て同じ幅であることを特徴とする請求項7に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記溝は,前記ノズルプレートの中央部分では幅が広く,縁部分では幅が狭い複数の溝を一列に配置した形態,中央部分と縁部分とで全て同じ幅である複数の溝を一列に配置した形態,中央部分では幅が広く,縁部分では幅が狭い複数の溝を互いに平行に複数列に配置した形態,中央部分と縁部分とで全て同じ幅である複数の溝を互いに平行に複数列に配置した形態,中央部分では幅が広く,縁部分では幅が狭い複数の溝を互いに交差して複数列に配置した形態,または中央部分と縁部分とで全て同じ幅である2つ以上の溝を互いに交差して複数列に配置した形態,のいずれか1つの形態であることを特徴とする請求項7に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記溝は,前記ノズルプレート上にネガ型フォトレジストが塗布された後,前記溝及び前記ノズルのパターンを有するフォトマスクで露光及び現像されることにより形成されたことを特徴とする請求項7,8または9のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッド。
- さらに塗布された前記ネガ型フォトレジストは,エポキシ系樹脂,ポリイミド系樹脂,及びポリアクリレート系樹脂からなる群のいずれかの1つの,液状感光性ネガ型フォトレジストまたはドライフィルムレジストのような固状感光性ネガ型フォトレジストであることを特徴とする請求項10に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記抵抗発熱体に外部回路の電気的信号を印加するための接続パッドをさらに含むことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10または11に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 前記抵抗発熱体の駆動効率を向上させるためのスイッチング素子を備える論理回路をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載のインクジェットプリントヘッド。
- 抵抗発熱体と保護層を形成した基板を用意する段階と,
前記保護層上にインクチャンバ及びリストリクタの流路構造が形成される犠牲フォトレジストモールドを形成する段階と,
前記犠牲フォトレジストモールド上に,チャンバ/ノズルプレートを形成し,前記チャンバ/ノズルプレート上面に硬化変形防止部を形成する段階と,
前記チャンバ/ノズルプレートが形成された前記基板から,前記犠牲フォトレジストモールドを除去する段階と,
前記犠牲フォトレジストモールドが除去された前記基板を硬化する段階と,
を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記犠牲フォトレジストモールドを形成する段階は,
前記保護層上にポジ型フォトレジストを形成する段階と,
前記インクチャンバ及びリストリクタの流路構造のパターンを有するフォトマスクを用いて,前記ポジ型フォトレジストを露光及び現像する段階と,
を含むことを特徴とする請求項14に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記ポジ型フォトレジストは,ノボラック系樹脂で構成された感光性ポリマを含むことを特徴とする請求項15に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記ポジ型フォトレジストの厚さは,5〜50μm範囲の厚さで形成することを特徴とする請求項16に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記ポジ型フォトレジストを露光及び現像する段階は,2〜4000mJ/cm3範囲のUV露光量をドーズして行うことを特徴とする請求項15,16または17のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記チャンバ/ノズルプレートを形成する段階は,
前記犠牲フォトレジストモールドが形成された前記基板上に第1ネガ型フォトレジストを塗布する段階と,
ノズルのパターンを有するフォトマスクを用い,前記第1ネガ型フォトレジストを露光する段階と,
露光された前記第1ネガ型フォトレジスト上に第2ネガ型フォトレジストを塗布する段階と,
前記硬化変形防止部及び前記ノズルのパターンを有するフォトマスクを用い,前記第2ネガ型フォトレジストを露光する段階と,
露光された前記第2ネガ型フォトレジストと前記第1ネガ型フォトレジストとを順次に現像する段階と,
を含むことを特徴とする請求項14,15,16,17または18のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記第1ネガ型フォトレジストを塗布する段階において,前記第1ネガ型フォトレジストは,感光性エポキシ系樹脂,ポリイミド系樹脂,及びポリアクリレート系樹脂をからなる群のいずれか1つの感光性ポリマであることを特徴とする請求項19に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記第1ネガ型フォトレジストを露光する段階は,2〜2000mJ/cm3範囲のUV露光量をドーズして行うことを特徴とする請求項19または20に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記第2ネガ型フォトレジストを塗布する段階において,前記第2ネガ型フォトレジストは,エポキシ系樹脂,ポリイミド系樹脂,及びポリアクリレート系樹脂からなる群のいずれか1つを含む,液状感光性ネガ型フォトレジストまたはドライフィルムレジストのような固状感光性ネガ型フォトレジストであることを特徴とする請求項19,20また21のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記第2ネガ型フォトレジストを露光する段階は,2〜2000mJ/cm3範囲のUV露光量をドーズして行うことを特徴とする請求項19,20,21または22のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記第1ネガ型フォトレジストと前記第2ネガ型フォトレジストとは,前記硬化変形防止部と前記ノズルを精密に形成するために,同一な物質で形成されることを特徴とする請求項19,20,21,22または23のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記硬化変形防止部は,前記プリントヘッドの外面を形成する前記チャンバ/ノズルプレートの上面で,ノズル列の間に前記ノズル列方向に配置された少なくとも1つの溝を含むことを特徴とする請求項14,15,16,17,18,19,20,21,22,23または24のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記犠牲フォトレジストモールドを除去する段階は,前記ポジ型フォトレジストに対してエッチング選択性を有する溶媒を用い,前記犠牲フォトレジストモールドを溶解することを特徴とする請求項14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24または25のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記基板を硬化する段階は,
前記基板をフラッド露光する段階と,
前記基板を硬く焼成する段階と,
を含むことを特徴とする請求項14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25または26のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記基板をフラッド露光する段階は,前記基板について数百から数千mJ/cm3のドーズ量でUV露光を行うことを特徴とし,前記基板を硬く焼成する段階は,数十から数百℃の温度で,数分から数十分間焼成することを特徴とする請求項27に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記基板を用意する段階の後に,前記基板の下面に前記基板を完全には貫通しない予備インク供給口を形成する段階と,
前記チャンバ/ノズルプレートを形成する段階の後に,前記予備インク供給口をエッチングして完全なインク供給口を形成する段階と,
前記予備インク供給口のエッチング時に前記基板の表面に流入した有機物をクリーニングする段階と,
をさらに含むことを特徴とする請求項14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27または28のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記予備インク供給口を形成する段階は,異方性乾式エッチングによって,基板の厚さが約20μm程度残るように行うことを特徴とする請求項29に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 抵抗発熱体と保護層を形成した基板を用意する段階と,
前記保護層上にインクチャンバ,リストリクタなどの流路構造を有する犠牲フォトレジストモールドを形成する段階と,
前記犠牲フォトレジストモールド上に,下面の硬化変形防止部及びノズルを有するチャンバ/ノズルプレートを形成する段階と,
前記チャンバ/ノズルプレートが形成された前記基板から前記犠牲フォトレジストモールドを除去する段階と,
前記犠牲フォトレジストモールドが除去された前記基板を硬化する段階と,
を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記犠牲フォトレジストモールドを形成する段階は,
前記保護層上にポジ型フォトレジストを形成する段階と,
前記流路構造のパターンを有するフォトマスクを用い,前記ポジ型フォトレジストを露光及び現像する段階と,
を含むことを特徴とする請求項31に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記ポジ型フォトレジストは,ノボラック系樹脂で構成された感光性ポリマを含むことを特徴とする請求項32に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記ポジ型フォトレジストの厚さは,5〜50μm範囲の厚さに形成することを特徴とする請求項32または33に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記ポジ型フォトレジストを露光及び現像する段階は,2〜4000mJ/cm3範囲のUV露光量をドーズして行うことを特徴とする請求項32,33または34のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記チャンバ/ノズルプレートを形成する段階は,
前記硬化変形防止部のパターンを有するフォトマスクを用い,前記犠牲フォトレジストモールドを露光及び現像して前記犠牲フォトレジストモールドの上部に犠牲硬化変形防止部パターンを形成する段階と,
前記犠牲フォトレジストモールドと前記犠牲硬化変形防止部パターン上にネガ型フォトレジストを塗布する段階と,
前記ノズルのパターンを有するフォトマスクを用い,前記ネガ型フォトレジストを露光する段階と,
露光された前記ネガ型フォトレジストを現像する段階と,
を含むことを特徴とする請求項31,32,33,34または35のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記犠牲硬化変形防止部パターンを形成する段階において,前記露光は,2〜2000mJ/cm3範囲のUV露光量をドーズして行うことを特徴とする請求項36に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記ネガ型フォトレジストを塗布する段階は,エポキシ系樹脂,ポリイミド系樹脂,及びポリアクリレート系樹脂からなる群のいずれか1つの感光性ポリマを用いて行なわれることを特徴とする請求項36または37に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記ネガ型フォトレジストを露光する前記段階は,2〜4000mJ/cm3範囲のUV露光量をドーズして行うことを特徴とする請求項36,37または38のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記チャンバ/ノズルプレートの前記硬化変形防止部は,前記インクチャンバを形成する前記チャンバ/ノズルプレートの下面に,ノズル列の間にノズル列方向に配置された少なくとも1つの溝を含むことを特徴とする請求項31,32,33,34,35,36,37,38または39のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記犠牲フォトレジストモールドを除去する段階は,ポジ型フォトレジストに対してエッチング選択性を有する溶媒を用い,前記犠牲フォトレジストモールド及び前記犠牲硬化変形防止部パターンを溶解することを特徴とする請求項36,37,38,39または40のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記基板を硬化する段階は,
前記基板をフラッド露光する段階と,
前記基板を硬く焼成する段階と,
を含むことを特徴とする請求項31,32,33,34,35,36,37,38,39,40または41のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記基板をフラッド露光する段階は,前記基板について数百から数千mJ/cm3のドーズ量でUV露光を行うことを特徴とし,前記基板を硬く焼成する段階は,数十から数百℃の温度で,数分から数十分間焼成することを特徴とする請求項42に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
- 前記基板を用意する段階の後に,前記基板の下面に前記基板を完全には貫通しない予備インク供給口を形成する段階と,
前記チャンバ/ノズルプレートを形成する段階の後に,前記予備インク供給口をエッチングして完全なインク供給口を形成する段階と,
前記予備インク供給口のエッチング時に前記基板の表面に流入した有機物をクリーニングする段階と,
をさらに含むことを特徴とする請求項31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42または43のいずれかに記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 前記予備インク供給口を形成する段階は,異方性乾式エッチングによって,基板厚さが約20μm程度残るように行うことを特徴とする請求項44に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。
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