JP4236052B2 - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図13a及び図13bは,本発明の一実施形態によるフィルタリングピラーPを示す電子顕微鏡写真である。フィルタリングピラーPは,シリコン基板上にフィルタリングピラーPが形成されるべき領域を覆うフォトレジストパターンを形成した後,フォトレジストパターンをエッチングマスクにしてシリコン基板をエッチングすることによって形成された。この際,シリコン基板は,DRIE工程を用いてドライエッチングした。フィルタリングピラーPは,約5μmの幅X及び約20μmの高さYを有するように形成され,約4の縦横比を有するように形成された。また,フィルタリングピラーPは,10μmの間隔を有するように形成された。
3 発熱抵抗器
5 チャンバー層
7 ノズル層
7’ ノズル
9 インク供給口
10 基板
11 ピラー
10a 上部面
12 発熱抵抗器
14 トレンチ
14’ マニホールド
16 フィルタリングピラー
18 下部犠牲層
20a,30a チャンバー層
20b,30b カバー層
22 上部犠牲層
24,34 ノズル層
24’ ノズル
26 インク供給口
28 インクチャンバー
30 インクチャネル
Claims (45)
- 基板上に配置され,インク吐出のための圧力を供給する複数の圧力発生要素と;
前記圧力発生要素から離隔し,前記基板を貫通するインク供給口と;
前記圧力発生要素と前記インク供給口との間に配置され,前記インク供給口の両側に前記基板の前記圧力発生要素が設けられた面から所定の深さで凹設されるマニホールドと;
前記マニホールドの底面上にフィルタの役割を果たすフィルタ開放部を複数形成するように配置され,前記基板と一体に形成される複数のフィルタリングピラーと;
前記基板上に配置され,前記圧力発生要素を各々その内部に含むインクチャンバーと,前記インクチャンバーを前記マニホールド方向に開放させるインクチャネルと,前記インクチャンバーと連通するノズルとを含む流路を限定する流路構造物と;
を備えることを特徴とする,インクジェットヘッド。 - 前記基板は,シリコン基板であ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。
- 前記マニホールドの深さは,前記フィルタリングピラーの高さと同じであ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。
- 前記フィルタリングピラーは,フィルタリングピラーの高さをフィルタリングピラーの幅で割った比が1より大きいことを特徴とする,請求項3に記載のインクジェットヘッド。
- 前記フィルタの役割を果たす複数のフィルタ開放部は,それぞれ同一の寸法を有す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。
- 前記フィルタ開放部の寸法は,前記流路の最小寸法より小さいことを特徴とする,請求項5に記載のインクジェットヘッド。
- 前記インク供給口は,前記基板の中央部を貫通するスロット形状を有し,
前記マニホールドは,前記インク供給口の長手方向に沿って配設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ヘッド。 - 前記流路構造物は,前記インクチャンバーおよび前記インクチャネルの側壁を限定するチャンバー層と;
前記チャンバー層と同じ厚みを有し,前記フィルタリングピラーの上面に当接し,かつ前記インク供給口の上部を覆うように配置されるカバー層と;
前記チャンバー層および前記カバー層の上面に積層され,前記ノズルが貫通形成されるノズル層と,
を含むことを特徴とする,請求項1に記載のインクジェットヘッド。 - 前記チャンバー層及び前記カバー層は,同じ材料で形成される層であることを特徴とする,請求項8に記載のインクジェットヘッド。
- 前記チャンバー層及び前記カバー層は,感光性樹脂で形成される層であることを特徴とする,請求項9に記載のインクジェットヘッド。
- インク吐出のための圧力を供給する複数の圧力発生要素が配置された基板と;
前記圧力発生要素から離隔し,前記基板を貫通するインク供給口と;
前記基板上に配置され,前記インク供給口から前記圧力発生要素にインクを供給するインク流路を限定する流路構造物と;
複数のフィルタ開放部を有し,前記インク供給口が前記インク流路に連通する前記基板上に前記基板と一体に形成されるフィルタリング部材と;
を備え,
前記フィルタリング部材は,
前記圧力発生要素と前記インク供給口との間に,前記インク供給口の両側に沿って配置され,前記基板の前記圧力発生要素が設けられた面から所定の深さで凹設されたマニホールドと,
前記インク供給口の両側にそれぞれ少なくとも1列で前記マニホールドの底面上に配置され,前記フィルタ開放部を形成する複数のフィルタリングピラーと,
を含むことを特徴とする,インクジェットヘッド。 - 前記フィルタ開放部の幅は,前記インク流路の最小寸法より小さく形成され,前記インク流路の最小寸法より大きいパーティクルが前記フィルタリング部材によりフィルタリングされることを特徴とする,請求項11に記載のインクジェットヘッド。
- 前記流路構造物は,前記圧力発生要素を取り囲む空間であるインクチャンバーを限定するチャンバー層と,
前記チャンバー層上に積層され,前記圧力発生要素に対応するノズルを限定するノズル層とを含むことを特徴とする,請求項11に記載のインクジェットヘッド。 - 前記基板は,シリコン基板であり,
前記フィルタリング部材は,前記シリコン基板をエッチングして形成されることを特徴とする,請求項11に記載のインクジェットヘッド。 - 前記フィルタリングピラーは,フィルタリングピラーの高さをフィルタリングピラーの幅で割った比が1〜4であることを特徴とする,請求項11に記載のインクジェットヘッド。
- 前記フィルタリングピラーは,5μm〜10μmの直径を有することを特徴とする,請求項11に記載のインクジェットヘッド。
- 前記マニホールドの深さは,前記フィルタリングピラーの高さと同じであることを特徴とする,請求項11に記載のインクジェットヘッド。
- 前記フィルタリング部材は,前記マニホールドの前記圧力発生要素側の端から離隔し,
前記フィルタリングピラー及び前記インク供給口を覆うカバー層をさらに含み,
インクが,前記インク供給口から前記フィルタリング部材を経て前記インク流路に流れ込むようにすることを特徴とする,請求項11に記載のインクジェットヘッド。 - インク吐出のための圧力を供給する複数の圧力発生要素と,インクが供給されるインク供給口とを含む基板と;
前記圧力発生要素に対応するノズルを含み,前記ノズルを介してインクを吐出するように前記圧力発生要素にインクを供給するインク流路を限定するために,前記基板上に配置されるインク流路構造物と;
フィルタの役割を果たすフィルタ開放部を形成し,前記インク供給口と前記インク流路との間の前記基板上に前記基板と一体に形成されるフィルタリング部材と;
を備え,
前記フィルタリング部材は,
前記圧力発生要素と前記インク供給口との間に,前記インク供給口の両側に配置され,前記基板の前記圧力発生要素が設けられた面から所定の深さで凹設されたマニホールドと,
前記インク供給口の両側にそれぞれ少なくとも1列で前記マニホールドの底面上に配置され,それらの間に前記フィルタ開放部を提供する複数のフィルタリングピラーと,
を含むことを特徴とする,インクジェットヘッド。 - 前記フィルタ開放部は,前記インク流路の最小寸法より小さく,
前記インク流路の最小寸法より大きいパーティクルが,前記フィルタリング部材によりフィルタリングされることを特徴とする,請求項19に記載のインクジェットヘッド。 - 前記基板は,シリコン基板からなり,前記フィルタリング部材は,前記シリコン基板をエッチングして形成されることを特徴とする,請求項19に記載のインクジェットヘッド。
- 前記フィルタリングピラーは,フィルタリングピラーの高さをフィルタリングピラーの幅で割った比が1〜4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ヘッド。
- 前記フィルタリングピラーは,5μm〜10μmの直径を有することを特徴とする,請求項19に記載のインクジェットヘッド。
- 前記マニホールドの深さは,前記フィルタリングピラーの高さと同じ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ヘッド。
- 基板にインク吐出のための圧力を供給する複数の圧力発生要素を形成する段階と;
前記基板をパターニングして,前記圧力発生要素から離隔し,かつ複数のフィルタリングピラーを限定するトレンチを形成する段階であって,前記フィルタリングピラーが,前記トレンチの側壁から所定の距離離隔し,前記フィルタリングピラー間にフィルタの役割を果たすフィルタ開放部を形成する段階と;
前記フィルタリングピラーを有する前記基板の上部面上に,前記圧力発生要素を各々その内部に含むインクチャンバーと,前記インクチャンバーを前記トレンチ方向に開放させるインクチャネルと,前記インクチャンバーと各々連通するノズルとを含む流路を限定する流路構造物を形成する段階と;
前記トレンチ下部の前記基板をエッチングしてインク供給口を形成するとともに,前記インク供給口により,前記トレンチの側部に前記フィルタリングピラーを含むように限定されたマニホールドを形成する段階と;
を備えることを特徴とする,インクジェットヘッドの製造方法。 - 前記基板をパターニングする段階は,前記基板をドライエッチングする段階を含むことを特徴とする,請求項25に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記基板をパターニングする段階は,リアクティブイオンエッチング工程またはディープリアクティブイオンエッチング工程により行われることを特徴とする,請求項26に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記フィルタリングピラーは,フィルタリングピラーの高さをフィルタリングピラーの幅で割った比が1より大きいように形成されることを特徴とする,請求項25に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記フィルタ開放部は,それぞれ同じ寸法を有することを特徴とする,請求項25に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記フィルタ開放部の寸法は,前記流路の最小寸法より小さいことを特徴とする,請求項29に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記流路構造物を形成する段階は,前記基板に,前記インクチャンバー及び前記インクチャンバーの側壁を限定するチャンバー層を形成するとともに,前記フィルタリングピラーの上部面及び前記トレンチの中心部を覆うカバー層を形成する段階と,
前記チャンバー層及び前記カバー層上に,前記インクチャンバーと各々連通するノズルを含むノズル層を形成する段階と,
を備えることを特徴とする,請求項25に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記チャンバー層及び前記カバー層は,感光性樹脂で形成される層であることを特徴とする,請求項31に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記チャンバー層及び前記カバー層を形成する前に,前記トレンチを充填する下部犠牲層を形成する段階をさらに備えることを特徴とする,請求項31に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記ノズル層を形成する前に,前記チャンバー層と前記カバー層との間を充填する上部犠牲層を形成する段階をさらに備えることを特徴とする,請求項33に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記下部犠牲層を形成する段階と,前記チャンバー層及び前記カバー層を形成する段階との間に,前記基板の上面上に,流路が形成される領域を覆う上部犠牲層を形成する段階をさらに備えることを特徴とする,請求項33に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 長手方向に少なくとも2列の圧力発生要素を有する基板を用意する段階と;
前記2列の圧力発生要素間に長手方向に延長されたトレンチを形成するために,前記基板をエッチングする段階であって,前記トレンチは,前記トレンチの長手方向に延長され,少なくとも2列で配置された複数のフィルタリングピラーを有し,前記フィルタリングピラーの間に所定の間隔を有するフィルタ開放部が形成される段階と;
前記基板上に,前記トレンチと連通し,前記圧力発生要素にインクを供給するインク流路を限定する流路構造物を形成する段階と;
前記フィルタ開放部が,前記インク流路に供給されるインクに対してフィルタとして作用するように,前記2列のフィルタリングピラー間に前記基板を貫通してインク供給口を形成する段階と;
を備えることを特徴とする,インクジェットヘッドの製造方法。 - 前記流路構造物を形成する段階は,前記インク供給口により供給されたインクが前記フィルタ開放部間を通過して前記インク流路に供給されるように,前記2列のフィルタリングピラーを覆い,かつ前記フィルタリングピラーの上面に当接するカバー層を形成する段階を備えることを特徴とする,請求項36に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記流路構造物を形成する段階は,内部に前記圧力発生要素が配置されるインクチャンバーの側壁を限定するチャンバー層を形成する段階と,
前記インクチャンバーと連通し前記圧力発生要素に対応するノズルと,前記インクチャンバーにインクを供給するインクチャネルを限定するノズル層とを形成する段階とをさらに含むことを特徴とする,請求項36に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記流路構造物を形成する段階の前に,前記フィルタリングピラーの周辺及び前記トレンチの内部を満たす第1犠牲層を形成する段階をさらに備えることを特徴とする,請求項36に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記流路構造物を形成する段階は,内部に前記圧力発生要素が配置されるインクチャンバーの側壁を限定するチャンバー層,及び前記フィルタリングピラーを覆うカバー層を形成する段階をさらに備えることを特徴とする,請求項39に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記流路構造物を形成する段階は,前記チャンバー層を形成した後,前記圧力発生要素に対応するノズルを有するノズル層を形成する段階をさらに備えることを特徴とする,請求項40に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記フィルタ開放部は,前記インク流路の最小寸法より小さいように形成されることを特徴とする,請求項36に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記フィルタリングピラーは,フィルタリングピラーの高さをフィルタリングピラーの幅で割った比が1より大きいことを特徴とする,請求項36に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記流路構造物を形成する段階の前に,前記フィルタリングピラーの周辺及び前記トレンチの内部を満たす第1犠牲層を形成する段階と,
前記インク流路が形成される領域を満たす第2犠牲層を形成する段階と,
をさらに備えることを特徴とする,請求項36に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記流路構造物を形成する段階は,前記第2犠牲層の上部に流路物質層を形成する段階と,
前記圧力発生要素に対応するノズルを有するノズル層を形成する段階とをさらに備え,
前記流路物質層は,前記フィルタリングピラーの2列を覆うチャンバー層を含み,内部に前記圧力発生要素が配置されるインクチャンバーを限定し,前記インク供給口から前記インクチャンバーにインクを供給するインクチャネルを限定することを特徴とする,請求項44に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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