JP2010221696A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動部を形成するそれぞれの圧電体を分離してクロストークを低減できるインクジェットヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明によるインクジェットヘッドの製造方法は、インクを収容する複数のチャンバが形成されるインクジェットヘッドを製造する方法であって、チャンバの位置に対応して圧電体の一面が区画されるように圧電体の一面に分離溝を形成する工程と、分離溝の位置に合わせて圧電体の他面が区画されるように圧電体の他面に位置合わせ溝を形成する工程と、チャンバの位置に対応して位置合わせ溝が配置されるように圧電体をチャンバが形成されるインクジェットヘッドの一面に配置する工程と、圧電体の一面をインクジェットヘッドの一面に接合する工程と、分離溝が露出するように圧電体を分離する工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明はインクジェットヘッドの製造方法に関する。

インクジェットプリンタは電気的信号を物理的な力に変換してノズルを介してインク液滴を吐出することにより印刷が行われる装置である。近年、インクジェットヘッド技術は、従来の紙や繊維に印刷するグラフィックインクジェット産業分野だけではなく、プリント基板、ＬＣＤパネルなどの電子部品製作にも使用されるなど、その適用が拡大されている。

しかし、従来のグラフィックプリント技術に比べて、機能性インクを正確かつ精密に吐出しなければならない電子部品用インクジェットプリント技術においては、従来には要求されなかった機能が要求される。

インクジェットヘッドは、インクを収容するチャンバ、インクが吐出されるようにチャンバの一側に形成されるノズル、及びチャンバの他側に形成されるメンブレイン上に結合する駆動部を含んでなることができる。このとき、駆動部の動作によりメンブレインを介してチャンバに圧力が提供されると、チャンバに収容されていたインクはノズルを介して吐出される。

一方、従来には圧電体をインクジェットヘッドの一面のメンブレインに接合した後、それぞれのチャンバ上に独立した駆動部を形成するためにダイシング（dicing）工程が行われた。

このとき、圧電体を完全に切断するためにダイシング工程を行うと、インクジェットヘッドのメンブレインをなすシリコン基板に大きなストレスを与えることがある。しかし、この問題から圧電体を完全に切断しないと、隣接するそれぞれの駆動部が互いに連結されてクロストーク（crosstalk）を誘発することがある。

さらに、ダイシング工程時、インクジェットヘッドのシリコン基板へのストレスを最小化するために薄い切断刃（saw blade）を用いて二回のダイシング工程を行うと、隣接した駆動部間に壁（wall）形態の圧電体の残存物が残って、クロストークを誘発する原因となった。

こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、クロストークを低減できる駆動部を備えたインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、インクを収容する複数のチャンバが形成されるインクジェットヘッドを製造する方法であって、チャンバの位置に対応して圧電体の一面が区画されるように圧電体の一面に分離溝を形成する工程と、分離溝の位置に合わせて圧電体の他面が区画されるように圧電体の他面に位置合わせ溝を形成する工程と、チャンバの位置に対応して位置合わせ溝が配置されるように圧電体をチャンバが形成されるインクジェットヘッドの一面に配置する工程と、圧電体の一面をインクジェットヘッドの一面に接合する工程と、分離溝が露出するように圧電体を分離する工程と、を含むインクジェットヘッドの製造方法が提供される。

ここで、分離溝を形成する工程は圧電体の一面をダイシングすることで行われてもよく、分離溝を形成する工程は圧電体の一側を基準として行われてもよい。そして、位置合わせ溝を形成する工程は圧電体の一側を基準として圧電体の他面をダイシングすることで行われてもよい。

また、圧電体を分離する工程は、位置合わせ溝の位置に合わせて圧電体の他面をダイシングすることで行われてもよく、このとき、圧電体を分離する工程は、位置合わせ溝及び分離溝よりも小さい幅で圧電体の他面をダイシングすることで行われてもよい。

位置合わせ溝を形成する工程は、分離溝の深さと同一に位置合わせ溝を形成してもよく、また、位置合わせ溝を形成する工程は、分離溝の幅と同一に位置合わせ溝を形成してもよい。

本発明の実施形態によれば、駆動部をなすそれぞれの圧電体を分離してクロストークを低減できるインクジェットヘッドを製造することができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

インクジェットヘッドの構造を示す側断面図である。 インクジェットヘッドの構造を示す正断面図である。 本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す順序図である。 本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの一部を示す平面図である。 本発明の一実施例による分離溝を形成する工程を示す斜視図である。 本発明の一実施例による位置合わせ溝を形成する工程を示す斜視図である。 本発明の一実施例による圧電体を接合する工程を示す正断面図である。 本発明の一実施例による圧電体を分離する工程を示す正断面図である。

本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。

先ず、図１はインクジェットヘッド１００の構造を示す側断面図であり、図２はインクジェットヘッド１００の構造を示す正断面図である。図１及び図２に示すように、インクジェットヘッド１００は、リザーバ１１０、リストリクタ１０８、チャンバ１０６、メンブレイン１０７、駆動部１２０、及びノズル１０４を含むことができる。

リザーバ１１０はインクを収容し、以下で説明するリストリクタ１０８を介してチャンバ１０６にインクを供給する。リザーバ１１０は流入口１１２を介してインクジェットヘッド１００の外部からインクの供給を受けることができる。

リストリクタ１０８は、リザーバ１１０と以下で説明するチャンバ１０６とを連結させてリザーバ１１０からチャンバ１０６にインクを供給するチャンネルとしての機能を行うことができる。

リストリクタ１０８はリザーバ１１０よりも小さい断面積を有するように形成され、後述する駆動部１２０によりチャンバ１０６に圧力が提供される場合、リザーバ１１０からチャンバ１０６に供給されるインクの流れを制御することができる。

チャンバ１０６の一端はリストリクタ１０８に連結され、その他端はノズル１０４に連結される。チャンバ１０６はインクジェットヘッド１００の内部に形成されてインクを収容し、その一側はメンブレイン１０７によりカバーされる。チャンバ１０６は、インクジェットヘッド１００の長手方向に沿って複数個が並んで形成されてもよく、チャンバ１０６間には隔壁１０９が形成されてそれぞれのチャンバ１０６を区画することができる。

ノズル１０４、チャンバ１０６、メンブレイン１０７、リストリクタ１０８、リザーバ１１０、及び流入口１１２は、複数のシリコンウェハを積層して形成されるボディ１０２内に形成されることができる。

メンブレイン１０７上には駆動部１２０が結合される。駆動部１２０は、チャンバ１０６に圧力を提供する部分であって、メンブレイン１０７が形成されるインクジェットヘッド１００の一面にチャンバ１０６に対応して並んで結合されてもよい。

駆動部１２０は、圧電体と、圧電体に電気的接続を提供する共通電極（図示せず）及び個別電極（図示せず）を含んでなることができる。駆動部１２０に電圧が印加されると、圧電体が上下方向に変形されてメンブレイン１０７を介してチャンバ１０６に圧力を提供することができる。

ノズル１０４は、チャンバ１０６を中心として駆動部１２０と対向して形成される。チャンバ１０６に収容されているインクが圧力を受けて、ノズル１０４を介してインクジェットヘッド１００の外部に吐出されることができる。

以下、本発明によるインクジェットヘッド１００の製造方法の実施例を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。

図３は本発明の一実施例によるインクジェットヘッド１００の製造方法を示す順序図である。図３に示すように、本発明の一実施例によるインクジェットヘッド１００の製造方法は、ステップＳ１００で、チャンバ１０６の位置に対応して圧電体２００の一面が区画されるように圧電体２００の一面に分離溝２１０を形成する工程と、ステップＳ２００で、分離溝２１０の位置に合わせて圧電体２００の他面が区画されるように圧電体２００の他面に位置合わせ溝２２０を形成する工程と、ステップＳ３００で、チャンバ１０６の位置に対応して位置合わせ溝２２０が配置されるように圧電体２００をチャンバ１０６が形成されるインクジェットヘッド１００の一面に配置する工程と、ステップＳ４００で、圧電体２００の一面をインクジェットヘッド１００の一面に接合する工程と、ステップＳ５００で、分離溝２１０が露出するように圧電体２００を分離する工程と、を含むことにより、駆動部１２０をなすそれぞれの圧電体２００を分離してクロストークを低減できるインクジェットヘッド１００を製造することができる。

図４は、本発明の一実施例によるインクジェットヘッド１００の一部を示す平面図である。図４に示すように、チャンバ１０６はインクジェットヘッド１００の内部にインクを収容するように形成され、複数のチャンバ１０６がインクジェットヘッド１００の長手方向に沿って並んで形成されてもよい。

図５は、本発明の一実施例による分離溝２１０を形成する工程を示す斜視図である。ステップＳ１００で、図５に示すように、チャンバ１０６の位置に対応して圧電体２００の一面が区画されるように、圧電体２００の一側を基準として圧電体２００の一面をダイシングして分離溝２１０を形成することができる。

圧電体２００は、圧電セラミックが厚膜の形態を有するように焼結されたものであってもよい。圧電体２００は一定の厚さを有し、長手方向に延長される形態を有してもよい。圧電体２００の他面は、例えば、紫外線テープ（UV tape）４００のようなキャリア上に付着された状態で、ダイシング工程を行ってもよい。

圧電体２００の一側は、例えば、ジグ４０２のような固定物で支持されてもよく、これにより、ダイシング工程の間にダイシングブレード（dicing blade）と一定の位置関係を維持することができる。

分離溝２１０はチャンバ１０６の位置に対応して、具体的に、チャンバ１０６の隔壁１０９の位置と一致するように圧電体２００の一面に形成でき、ダイシング工程により形成可能である。

すなわち、圧電体２００の一側を開始点としてチャンバ１０６の隔壁１０９の位置に合わせて離隔して分離溝２１０を形成することにより、圧電体２００の一側をダイシング工程の基準点として利用することができる。

分離溝２１０は、以後のダイシングにより圧電体２００を分離するステップＳ５００で圧電体２００が完全に分離されるように、インクジェットヘッド１００の一面に接合される圧電体２００の一面に形成されるものであってもよい。

このとき、圧電体２００を分離するステップＳ５００での分離溝２１０の深さはダイシング工程の誤差を考慮して、ダイシングブレードがメンブレイン１０７を損傷しないようにダイシングブレードとメンブレイン１０７との間に確保しなければならない距離以上であってもよい。

分離溝２１０が形成されると、圧電体２００の他面に付着された紫外線テープ４００を除去し、圧電体２００の一面に紫外線テープ４００を付着して後の工程で圧電体２００を支持することができる。

図６は、本発明の一実施例による位置合わせ溝２２０を形成する工程を示す斜視図である。ステップＳ２００で、図６に示すように、分離溝２１０の位置に合わせて圧電体２００の他面が区画されるように、圧電体２００の一側を基準として圧電体２００の他面をダイシングして位置合わせ溝２２０を形成することができる。

位置合わせ溝２２０は、圧電体２００の一面に形成された分離溝２１０と同じ位置の圧電体２００の他面に形成される。このとき、圧電体２００の一側をジグ４０２で固定して圧電体２００の他面をダイシングすることにより、圧電体２００の一側を基準として位置合わせ溝２２０と分離溝２１０を圧電体２００の両面の同じ位置にそれぞれ形成することができる。

位置合わせ溝２２０の幅ｗ２及び深さｄ２は、分離溝２１０の幅ｗ１及び深さｄ１と同様に形成されることができる。これにより、圧電体２００は上下対称構造を有することになり、以後の圧電体２００をインクジェットヘッド１００の一面に接合する工程で圧電体２００に熱が加えられた場合に発生する反り（warpage）を防止することができる。

位置合わせ溝２２０が形成されたら、紫外線テープ４００は除去され、圧電体２００は後の工程に進む。

図７は、本発明の一実施例による圧電体２００を接合する工程を示す正断面図である。ステップＳ３００で、図７に示すように、チャンバ１０６の位置に対応して位置合わせ溝２２０が配置されるように圧電体２００をチャンバ１０６が形成されるインクジェットヘッド１００の一面に配置することができる。

分離溝２１０はインクジェットヘッド１００の一面と対向する圧電体２００の一面に形成され、これと同じ位置の圧電体２００の他面に位置合わせ溝２２０が形成されるので、位置合わせ溝２２０の位置を用いて分離溝２１０の位置を確認することができる。

具体的に、圧電体２００の一面とインクジェットヘッド１００の一面とが対向するように圧電体２００をインクジェットヘッド１００の一面に配置した後、位置合わせ溝２２０がチャンバ１０６の隔壁１０９の位置と同じ位置に配置されるように圧電体２００の位置を調節して、圧電体２００とインクジェットヘッド１００を容易に位置合わせすることができる。

圧電体２００をインクジェットヘッド１００の一面上に配置する前に、インクジェットヘッド１００の一面に導電層を形成することにより、圧電体２００に電気的接続を提供する共通電極を形成することができる。共通電極を形成した後に共通電極上にエポキシ樹脂のような接合剤を塗布して圧電体２００とインクジェットヘッド１００の一面との間に接合層を形成することができる。

次に、ステップＳ４００で、圧電体２００の一面をインクジェットヘッド１００の一面に接合することができる。圧電体２００を接合する工程は、接合剤が接合力を有する温度まで接合剤を加熱して圧電体２００をインクジェットヘッド１００側に加圧することで行われることができる。

上述したように、このとき、圧電体２００は上下対称構造を有するので、反りの発生を防止することができる。

図８は、本発明の一実施例による圧電体２００を分離する工程を示す正断面図である。ステップＳ５００で、図８に示すように、分離溝２１０が露出するように、位置合わせ溝２２０の位置に合わせて圧電体２００の他面をダイシングして圧電体２００を分離することができる。

位置合わせ溝２２０は分離溝２１０と同じ位置に形成されるので、圧電体２００を分離する工程でのダイシング工程は位置合わせ溝２２０の位置に合わせて行われることができる。つまり、位置合わせ溝２２０を用いてダイシング工程の位置合わせの精度を向上させることができる。

本工程で用いられるダイシングブレードの幅は、上述した分離溝２１０を形成するステップＳ１００及び位置合わせ溝２２０を形成するステップＳ２００で用いられるダイシングブレードの幅より小さくてもよい。これにより、位置合わせ溝２２０と分離溝２１０との間に発生し得る段差の発生を防止することができる。

また、ダイシング工程は、圧電体２００の両面に形成された位置合わせ溝２２０と分離溝２１０が貫通されるように行われて、圧電体２００が分離されて形成されるそれぞれの駆動部１２０間を完全に分離することができる。

したがって、隣接する駆動部１２０が互いに連結されて隣接するチャンバ１０６間に振動が伝達されることによるクロストークの発生を防止することができる。

一方、圧電体２００を分離するステップＳ５００の後に、分離されたそれぞれの圧電体２００に個別電極を付着してそれぞれの駆動部１２０を形成することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００ インクジェットヘッド
１０６ チャンバ
１０７ メンブレイン
１２０ 駆動部
２００ 圧電体
２１０ 分離溝
２２０ 位置合わせ溝

Claims (8)

1. インクを収容する複数のチャンバが形成されるインクジェットヘッドを製造する方法であって、
   前記チャンバの位置に対応して圧電体の一面が区画されるように前記圧電体の一面に分離溝を形成する工程と、
   前記分離溝の位置に合わせて前記圧電体の他面が区画されるように前記圧電体の他面に位置合わせ溝を形成する工程と、
   前記チャンバの位置に対応して前記位置合わせ溝が配置されるように前記圧電体を前記チャンバが形成される前記インクジェットヘッドの一面に配置する工程と、
   前記圧電体の一面を前記インクジェットヘッドの一面に接合する工程と、
   前記分離溝が露出するように前記圧電体を分離する工程と、
   を含むインクジェットヘッドの製造方法。
2. 前記分離溝を形成する工程が、
   前記圧電体の一面をダイシングして行わ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の製造方法。
3. 前記分離溝を形成する工程が、
   前記圧電体の一側を基準として行われることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. 前記位置合わせ溝を形成する工程が、
   前記圧電体の一側を基準として前記圧電体の他面をダイシングして行われることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
5. 前記圧電体を分離する工程が、
   前記位置合わせ溝の位置に合わせて前記圧電体の他面をダイシングして行われ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。
6. 前記圧電体を分離する工程が、
   前記位置合わせ溝及び前記分離溝よりも小さい幅で前記圧電体の他面をダイシングして行われることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
7. 前記位置合わせ溝を形成する工程が、
   前記分離溝の深さと同一に前記位置合わせ溝を形成することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
8. 前記位置合わせ溝を形成する工程が、
   前記分離溝の幅と同一に前記位置合わせ溝を形成することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

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