KR101124587B1 - 액적 데포지션 장치용 부재의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
노즐 플레이트 부재는 기판상에 프토레지스트 레이어를 형성하고, 구별되는 본체들의 배열을 한정하도록 제료를 선택적으로 노출시키고 제거함으로써 제조된다. 니켈은 플레이트를 형성하는 본체 주위에서 일렉트로포밍(electroforming)되며, 노즐은 후속적으로 포토레지스트를 통하여 삭마에 의해 형성된다. 이러한 과정은 각각의 노즐 주위에서 가드 구조체를 형성하도록 필수적으로 반복된다.
액적 데포지션 장치
Description
본 발명은 액적 데포지션 장치용 부재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트에 관한 것이다. 잉크젯 프린터는 액적 데포지션 장치의 중요한 예이다.
노즐 플레이트는 일반적으로 각각의 액적 배출 노즐을 각각의 챔버에 제공하는 다수의 잉크 배출 챔버를 가지는 액적 장치의 본체에 부착된다. 예를 들어 배출 노즐로부터 배출된 액적의 크기와 속도의 균일성을 보장하기 위해 노즐 플레이트에 배출 노즐이 형성되어야 하는 정밀도로 인하여, 레이저 삭마(ablation)은 노즐 플레이트에서 노즐을 형성하는데 일반적으로 사용된다. 폴리이미드, 폴리술폰, 또는 다른 레이저 삭마형 플라스틱 재료와 같은 플라스틱이 노즐 플레이트를 형성하는데 일반적으로 사용되며, 잉크 반발레이어를 노즐 플레이트의 일면에 가한 후에, 각 노즐은 적절한 직경의 엑시머 레이저 비임과 같은 레이저 비임에 상기 플레이트를 노출시켜 형성된다. 노즐을 구비한 상기 노즐 플레이트는 본체에서 형성된 각 챔버와 정렬된 각 노즐을 구비한 장치의 본체에 결합된다.
상기 노즐 플레이트용 플라스틱 재료를 사용하는 것은 상기 노즐 플레이트를 약하게 만드는 경향이 있으며, 따라서 기계적 손상을 입는 경향이 있다. 금속이나 세라믹 재료와 같은 견고한 재료가 노즐 플레이트에 사용될 수 있는 반면에, 정밀한 노즐은 상기 노즐 플레이트에서 보다 덜 쉽게 형성된다.
폴리머 재료가 주입되는 구멍을 가진 금속 플레이트로부터 노즐 플레이트가 형성되는 WO 02/098666 호에 선행기술이 설명되어 있다. 노즐은 폴리머 재료로 후속적으로 형성된다.
일실시예에서, 본 발명은 액적 데포지션 장치에 사용되는 부재를 제조하는 향상된 방법을 제공하고자 한다.
일특징으로서, 본 발명에는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재를 형성하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 제 1 재료로써 주변부를 가지는 본체를 형성하는 단계, 상기 본체의 상기 주변부의 적어도 일부 주변에서 상기 플레이트가 연장되도록 상기 본체 주위에서 제 2 재료로 플레이트를 형성하는 단계; 및 상기 본체를 통과하여 연장되는 노즐을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 플레이트는 일렉트로 포밍 기술(electroforming technique)에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 금속은 예를 들어 포지티브(positive) 포토레지스트 또는 네거티브(negative) 포토레지스트일 수 있다. 특별히 바람직한 것은 SU-8과 같은 네거티브 포토레지스트이다. 상기 재료는 마스킹되며 마스킹된 부분을 디벨롭(develop)시키는 예를 들면 빛과 같은 방사의 형태에 노출된다.
상기 포토레지스트는 레이어로서 기판상에 스핀되며, 후속적으로 구별되는 다수의 본체들을 제공하도록 처리된다. 기판과 가해지는 시드 레이어(seed layer)는 일렉트로 포밍 또는 일렉트로 플레이팅의 방법에 의해 플레이트 재료를 형성하는데 사용된다. 상기 시드 레이어는 구리나 다른 적절한 재료로 된 희생 레이어(sacrificial layer)이다. 상기 노즐 플레이트는 니켈 또는 니켈로 된 일렉트로 포밍 타입의 합금으로부터 형성된다.
상기 기판은 노즐 플레이트에 액튜에이터 유닛을 부착하고 상기 노즐 플레이트 등의 상에 전기적 트랙을 형성하는 것과 같은 후속적인 제조 공정동안 지지체로서 사용된다. 폴리머 본체는 노즐 플레이트에 구조적인 지지체를 계속 제공하게 된다. 상기 본체는 배열로서 제공되며 따라서 플레이트를 형성하여, 플레이트의 재료는 각 본체의 주변부의 적어도 일부분을 둘러싸게 된다.
바람직한 실시예에서, 노즐은 삭마(ablative) 기술에 의해 본체를 통하여 형성된다. 펀칭이나 에칭과 같은 다른 기술이 노즐에 적절한 성능을 제공한다.
상기 노즐 플레이트 부재는 상기 본체를 통하여 노즐을 형성하기 전후에 액적 데포지션 장치에 부착된다.
노즐 플레이트의 단단함은 플레이트의 표면 위에, 바람직하게는 상기 본체의 표면 위로 연장되는 추가적인 재료를 제공함으로써 한층 증가된다. 일렉트로 포밍되는 추가적인 재료의 위치는 상기 노즐로부터 액적이 배출되는 추가적이며, 비-영구적인, 레지스트 한정 구멍에 의해 정해진다.
일실시예에서, 절연 레이어는 상기 노즐 플레이트 부재의 표면상에 제공된다. 이로 인하여, 상기 절연 레이어상에 전기적 트랙이 제공될 수 있게 된다. 상기 트랙은 원격 구동 회로를 구비한 액적 데포지션 장치상에서 전극을 연결하는데 사용된다.
추가적인 특징으로서, 액적 데포지션 장치에 대한 노즐 플레이트를 형성하는 방법이 제공되는데, 상기 노즐 플레이트는 적어도 하나의 노즐 플레이트 레이어와 다수의 노즐을 구비하며 노즐 플레이트 평면을 형성하고, 각각의 노즐은 상기 노즐 플레이트 내의 구멍 내에 위치된 폴리머 재료를 통하여 연장되며, 상기 방법은 상기 노즐 플레이트 위에 분포된 폴리머 재료의 구별되는 다수의 본체를 형성하는 단계와 폴리머 재료로 된 본체 주위에서 전기 형성에 의해 적어도 하나의 금속 노즐 플레이트 레이어를 형성하는 단계로 특징된다.
바람직하게는, 상기 노즐 플레이트는 상기 구멍과 상기 노즐이 연장되는 상기 구멍 내부에 위치된 폴리머 재료를 가진 제 1 노즐 플레이트 레이어와, 보호 레이어를 구비한 제 2 노즐 플레이트 레이어를 포함한다.
다른 특징으로서, 본 발명은 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재를 형성하는 방법을 구비하는데, 상기 방법은 기판상에 제 1 포토레지스트 재료의 레이어를 형성하는 단계와; 상기 제 1 재료의 구별되는 본체들의 배열을 상기 기판상에 형성하는 포토레지스트 재료를 선택적으로 노출하고 제거하는 단계와; 각각이 상기 제 1 재료의 본체를 구비하는 구멍을 가지는 금속 노즐 플레이트를 형성하도록 상기 본체 주위에 금속 제 1 플레이트를 형성하는 단계; 및 각각의 본체를 통하여 연장되는 노즐을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예시적으로 하기에서 설명된다.
도 1은 공지된 선행기술인 노즐 플레이트 구조를 도시한다.
도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 노즐을 제조하는 방법을 도시한다.
도 3a 내지 3c는 노즐 플레이트상에 가드를 형성하는 기술에 설명하는 도면이다.
도 4a 내지 4c는 전기 회로에 부착되기 위한 노즐 플레이트를 형성하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 1은 WO 02/098666호에 따른 노즐 플레이트를 도시한다. 상기 노즐 플레이트(1)는 에칭된 구멍을 가진 금속 플레이트(2)로 형성된다. 폴리머 재료(4)는 상기 구멍에 삽입되며 후속적으로 노즐 보어(6)는 펀칭 또는 삭마(ablation)의 방법으로 형성된다.
도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 노즐 플레이트 부재를 형성하는 방법을 도시한다. 구리로 된 시드 레이어(seed layer: 8)는 기판(10) 상에 데포지트된다. 포토레지스트의 레이어(12)는 상기 시드 레이어상에서 스핀된다.
바람직한 포토레지스트 재료는 US 4,882,245호의 주제이며, 원래 IBM에 의해 개발된 EPON SU-8 에폭시 수지(쉘 케미칼에서 유래)상에 기반한 네거티브하며, 에폭시 타입의 UV에 인접한 포토레지스트인 SU-8이다. SU-8 에폭시 수지는 특징상 내재적으로 단단한 분자 구조를 가진 완전 에폭시화된 비스페놀-A/포름알데히드 노 보락 코폴리머(fully epoxidized bisphenol-A/formaldehyde novolac co-polymer)이다. 적절한 광산성 발생기(PAG: photo acid generator)와 결합되면, 그것은 두꺼운 필름 네거티브 레지스트가 된다. SU-8 포토레지스트는 1254 체스트넛 스트리트, 뉴욕, MA USA에 소재한 마이크로켐 인크(예전 명칭은 마이크로리쏘그라피 케미칼코포레이션)로부터 상업적으로 구할 수 있다. 추가적인 정보는 http://www.microchem.com/products/su-eight.htm에서 구할 수 있다.
상기 포토레지스트는 마스킹되고 노출되며 디벨로핑되어 다수의 구별되는 본체(4)들을 남기게 된다. 플레이트 재료(2)는 상기 구리 시드 레이어상에 후속적으로 일렉트로플레이팅(electroplate)되거나 일렉트로포밍(electroform)되어, 복합 노즐 플레이트 유닛을 형성하게 된다. 바람직한 플레이트 재료는 니켈 또는 니켈의 적절한 일렉트로포밍된 합금이다.
상기 노즐 플레이트 유닛은 노즐 플레이트 부재를 형성하는 구리 시드 레이어를 에칭함으로서 기판으로부터 해제되게 된다. 그러면, 노즐이 액튜에이터 유닛에 부착되기 전(ex-situ) 또는 노즐 플레이가 부착된 후(in-situ)에 인-시추(in-situ) 포토레지스트 재료를 통하여 형성된다.
SU-8 포토레지스트는 노즐 플레이트에 손상을 주지 않고 일정하게 높은 플루언스(8J/cm2)로 삭마될 수 있다. 높은 플루언스에서 삭마하는 잇점은 노즐이 일반적인 방법에서의 비율의 세배에 이르기까지 형성된다는 것이다.
상기 레지스트의 일부분을 오버랩하는 것은 종이 충격 등으로부터 노즐을 일정수준 기계적으로 보호하게 된다. 본원 기술의 추가적인 잇점 중 하나는 구조화된 포토 이미지 방식 레지스트로 인하여 추가적인 구조체는 노즐을 삭마하기 전에 노즐 플레이트상에 형성되며 상기 기판에 부착되어 있게 된다.
도 3에서 가드 플레이트는 상기 노즐 플레이트상에 형성되어 보호 레이어를 제공하게 된다. 우선, 포토레지스트(12)의 제 2 레이어는 상기 노즐 플레이트 부재 상으로 데포지션되며 구조화된 레지스트 위로 연장된 부분을 남기도록 패턴화되고 노출되며 디벨로핑된다. 이러한 포토레지스트 재료는 제 1 포토레지스트 재료와 다르며 포토레지스트 재료의 넓은 범위는 적절하게 될 것이다.
금속 레이어(14)는 상기 포토레지스트(12) 주위에서 일렉트로포밍되며, 그 다음에 상기 포토레지스트는 구멍을 떠나도록 제거된다. 그 다음에 노즐들은 아래와 같이 형성된다.
변형례에서, 상기 노즐은 상기 노즐 플레이트의 전면으로 되는 것을 보호하는 상기 포토레지스트를 통하여 삭마되는 노즐로써 제 2 포토레지스트를 제거하기 전에 형성된다.
상기 노즐 플레이트의 양측상에 위치되는 다른 특징을 형성하는 것도 가능하다. 도 4는 이에 부착되는 유도 트랙을 가진 노즐 플레이트를 형성하는 기술을 도시한다. 기판에 여전히 부착되어 있는 일렉트로포밍된 플레이트는 상기 트랙 부재(22)에 형성된 금속 트랙으로부터 노즐 플레이트 부재의 금속을 고립시키는 전기 절연 재료(20)의 추가적 레이어상에서 스핀하게 된다. 상기 트랙 부재는 분리되어 형성된 시트이거나 절연 시트(20)상에 형성된 트랙을 단순히 포함한다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벋어나지 않고서 고려될 수 있다. 따라서, 전술한 배열은 폴리머 재료의 본체 주위에 일렉트로포밍됨으로써 형성된 적어도 하나의 금속 노즐 플레이트 레이어를 가진 노즐 플레이트 레이어의 배열의 일례이다. 가드 레이어는 WO02/098666에 설명된 기술 중 하나에 의해 예시적으로 형성된 노즐 플레이트 레이어상에서 이러한 방식으로 형성된다.
포토레지스트 재료의 한정된 본체 주위에서 일렉트로포밍된 니켈 노즐 플레이트의 결합체가 특히 바람직한데, 당업자는 바람직하게 플라스틱 재료로 된 본체를 형성하는 다양한 기술이 존재하며, 이러한 본체는 주변부를 구비하여 본체 주위에 바람직하게 금속 재료의 플레이트를 형성하여 이러한 플레이트가 상기 본체의 주변부의 적어도 일부분 주위에서 연장된다는 것을 인식한다. 유사한 노즐은 바람직하게 레이저 삭마 기술의 다양한 방법으로 형성된다.
여기에서 설명된 다양한 기술들은 단복으로 사용되거나 다른 특징 중 하나 이상과 결합될 수 있다.
Claims (21)
- 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성 방법에 있어서,상기 형성 방법은,제 1 재료로써 주변부를 가지는 본체를 형성하는 단계;상기 본체의 주변부의 적어도 일부분 주위에서 플레이트가 연장되도록 상기 본체 주위에 제 2 재료의 플레이트를 형성하는 단계;상기 본체를 통하여 연장되는 노즐을 형성하는 단계를 포함하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 플레이트는 일렉트로포밍되는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 재료는 기판상에서 레이어로 형성되며, 상기 레이어는 다수의 본체를 형성하도록 처리되는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성방법.
- 제 3 항에 있어서,다수의 상기 본체는 완결된 노즐 플레이트에서 원하는 노즐의 배열에 대응되는 배열로 배열되는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 처리 단계는 상기 레이어를 마스킹하고, 방사광(radiation)에 상기 레이어를 노출시키며 상기 레이어의 부분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성방법.
- 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 노즐은 상기 본체를 통하여 삭마(ablation)되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 재료는 플라스틱 재료인 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성방법.
- 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 제 2 재료는 금속인 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성방법.
- 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 제 1 금속은 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 플레이트는 상기 노즐이 형성되기 전에 액적 데포지션 장치에 부착되는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성방법.
- 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트의 형성방법으로서, 상기 노즐은 노즐 플레이트 평면을 형성하며 적어도 하나의 노즐 플레이트 레이어를 가진 플레이트와 다수의 노즐을 포함하며, 각각의 노즐은 상기 노즐 플레이트 내의 구멍내에 위치된 폴리머 재료를 통하여 연장되는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트의 형성방법에 있어서,상기 방법은 상기 노즐 플레이트 평면 위에 분포된 폴리머 재료의 다수의 구별되는 본체를 한정하는 단계와 폴리머 재료의 상기 본체 주위에 일렉트로포밍에 의해 적어도 하나의 금속 노즐 플레이트 레이어를 형성하는 단계를 포함하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트의 형성방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 노즐 플레이트는 상기 구멍과 상기 노즐이 연장되는 상기 구멍 내에 위치되는 폴리머 재료를 구비하는 제 1 노즐 플레이트 레이어와, 가드 레이어를 포함하는 제 2 노즐 플레이트 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트의 형성방법.
- 제 12 항에 있어서,각각의 노즐에 대하여, 상기 가드 레이어는 상기 노즐보다 치수가 크며 상기 노즐이 연장되는 폴리머 재료의 치수보다 작은 노즐 평면의 치수로 된 가드 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트의 형성방법.
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,상기 제 2 노즐 플레이트 레이어는 제 1 노즐 플레이트 레이어 위에 분포된 가드 레이어 폴리머 재료의 다수의 구별되는 본체를 한정하는 단계; 상기 폴리머 재료로된 상기 본체 주위에서 일렉트로포밍에 의해 상기 가드 레이어를 형성하는 단계; 및 상기 가드 레이어 폴리머 재료를 제거하는 단계에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트의 형성방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 가드 레이어 폴리머 재료는 노즐의 형성 전에 제거되는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트의 형성방법.
- 제 14 항에 있어서,노즐은 상기 가드 레이어 폴리머 재료의 제거 전에 삭마에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트의 형성방법.
- 제 11 항에 있어서,상기 노즐 플레이트는 상기 구멍 및 상기 노즐이 연장되는 상기 구멍 내에 위치된 폴리머 재료를 가진 제 1 노즐 플레이트 레이어와, 연결 트랙 레이어를 포함하는 제 2 노즐 플레이트 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트의 형성방법.
- 기판상에 제 1 포토레지스트 재료로 된 레이어를 형성하는 단계,상기 기판상에서 상기 제 1 재료의 구별되는 본체들의 배열을 한정하는 포토레지스트 재료를 선택적으로 노출하고 제거하는 단계;각각의 상기 제 1 재료의 본체를 가지는 구멍을 구비하는 금속 노즐 플레이트를 형성하도록 상기 본체 주위에서 금속의 제 1 플레이트를 형성하는 단계;각각의 본체를 통하여 연장되는 노즐을 형성하는 단계를 포함하는, 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성방법.
- 제 18 항에 있어서,제 1 포토레지스트 재료를 형성하기 전에 상기 기판상에 금속 레이어를 데포지션하는 단계를 추가로 포함하며, 금속의 제 1 플레이트는 시드 레이어로서 작용하는 상기 금속 레이어와 일렉트로포밍되는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트의 형성방법.
- 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,금속의 제 1 플레이트상에 제 2 포토레지스트 재료의 레이어를 형성하는 단계;상기 제 1 포토레지스트 재료의 본체와 각각 정렬되는 상기 제 2 재료의 구별되는 본체들의 배열을 한정하도록 포토레지스트 재료를 선택적으로 노출하고 제거하는 단계;제 2 재료의 상기 본체 주위에 금속의 가드 플레이트를 형성하는 단계; 및상기 노즐과 각각 정렬된 상기 가드 플레이트에 구멍을 형성하도록 상기 제 2 재료를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트의 형성방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 1 금속은 네거티브 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 액적 데포지션 장치용 노즐 플레이트 부재 형성방법.
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