KR20030083616A - 액체 사출 장치, 프린터 헤드, 및 액체 사출 장치 제조 방법 - Google Patents

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고노미노루
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오노쇼고
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

액체 챔버들, 및 상기 액체 챔버들 내에 포함된 액적(droplet of liquid)들을 액체 채널들을 통해 사출하는 노즐들을 갖는 액체 사출 장치가 제공된다. 이 액체 사출 장치는 그 한면상에 칸막이들이 구비된 기판을 포함하며, 액체 챔버들과 액체 채널들은 상기 칸막이들 사이에서 규정된다. 상기 액체 사출 장치는, 적어도 상기 칸막이들의 상부면들에 대응하는 위치들에서 접착개선층을 구비한 노즐 시트와, 액체 사출을 위한 노즐들을 더 포함하며, 상기 노즐 시트 및 상기 각각의 칸막이들의 상부면들은 상기 접착개선층에서 서로 접착된다. 상기 액체 사출 장치는, 액체 챔버들에 대응하는 위치들에서 기판의 상기 한 표면상에 제공되며 액체 챔버들의 압력을 변경하기 위한 구동 소자들을 포함한다. 이 액체 사출 장치는 잉크젯 프린터용의 프린터 헤드로서 이용된다.

Description

액체 사출 장치, 프린터 헤드, 및 액체 사출 장치 제조 방법{LIQUID DISCHARGE APPARATUS, PRINTER HEAD, AND METHOD FOR MAKING LIQUID DISCHARGE APPARATUS}
본 발명은 액체 사출 장치, 프린터 헤드, 및 액체 사출 장치 제조 방법에 관한 것이다. 액제 사출 장치는 예를 들어 잉크젯 프린터에 응용가능하다.
종래의 잉크젯 프린터는 프린터 헤드를 통해 잉크 방울들을 종이와 같은 물체를 향해 사출하여 그 물체 상에 필요한 화상을 형성한다. 프린터 헤드는 액체 챔버내 압력 변화를 유발하는 구동 소자에 의해 노즐을 통해 액체 챔버 내에 포함된 잉크 방울들을 사출한다. 공지된 구동 소자들은 가열 소자들과 압전 소자들이다.
이와 같은 프린터 헤드는 예를 들어, 다음과 같이 제조된다. 구동 회로 내에 통합된 구동 소자는 반도체 생상 공정에 의해 반도체 기판 상에 형성되고, 스핀 코팅(spin coating)에 의해 감광성 수지(photosensitive resin)가 그 표면에 가해진다. 액체 챔버들과 액체 채널들의 칸막이 벽(partition wall)들은 감광성 수지의 포토리소그래피에 의해 형성된다. 노즐이 구비된 시트(이후부터, "노즐 시트"라 칭함)가 일렉트로타이핑(electrotyping)에 의해 형성되고 기판상에 배치된다.
이 공정에서, 감광성 수지는 반-경화된 상태(semicured state)로 유지된다. 이 노즐 시트는 액체 챔버들와 액체 채널들의 칸막이들의 상부면에 접착되고, 반-경화된 감광성 수지는 노즐 시트의 열압착 접착을 위해 열에 의해 경화된다. 본 발명에서, 이와 같은 반-경화된 상태에서의 열압착 접착은 "2차 접착"이라 불릴 것이다.
2차 접착에서, 노즐 시트는 반-경화된 수지에 접착되어야 한다. 반-경화된수지는 감소된 개수의 반응성 그룹(reactive group)을 포함하기 때문에, 노즐 시트와 칸막이의 상부면간의 접착 강도는 불충분하다.
전형적인 일렉트로타이핑 물질인 니켈이 노즐 시트용 물질로서 사용될 때, 수지에 대한 접착이 좋지 않은 니켈 노즐 시트는 수지 칸막이의 상부면상에 만족스럽게 접착되지 못한다.
프린터 헤드에서, 잉크 방울들은 상술한 바와 같이 잉크 챔버내 기압 변화에 의해 잉크 챔버로부터 사출된다. 노즐 시트가 칸막이들의 상부면들 상에 충분하게 접착되지 못하면, 이와 같은 압력 변화는 칸막이들로부터의 노즐 시트의 분리를 유발한다. 노즐 시트의 분리는 노즐면의 원치 않는 진동과, 잉크를 사출하지 않는 매니스커스(meniscus)를 초래한다. 그 결과, 노즐 시트의 불량한 접착은 인쇄된 화상의 품질을 상당히 저하시킨다.
접착 강도가 지극히 낮으면, 노즐 시트의 형상은 시간에 따라 변하며, 잉크 노즐 시트와 기판사이를 관통한다. 이 관통된 잉크는 전기 접속에 피해를 주며 노즐 시트의 분리를 심각한 상태에 놓이게 한다.
본 발명의 목적은 충분히 높은 강도를 갖는 칸막이들의 상부면들에 접착된 노즐 시트를 포함하는 액체 사출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 노즐 시트를 포함하는 프린터 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 액체 사출 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프린터 헤드의 단면도.
도 2a 내지 2h는 도 1에 도시된 프린터 헤드를 제조하는 단계들을 도시하는 단면도.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프린터 헤드를 제조하는 단계들을 도시하는 단면도.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 프린터 헤드를 제조하는 단계들을 도시하는 단면도.
도 5a 및 5b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 프린터 헤드를 제조하는 단계들을 도시하는 단면도.
도 6a 내지 6g는 본 발명의 제5 실시예에 따른 프린터 헤드를 제조하는 단계들을 도시하는 단면도.
본 발명의 제1 특징에 따르면, 액체 챔버들, 및 상기 액체 챔버들 내에 포함된 액적들을 액체 채널들을 통해 사출하는 노즐들을 갖는 액체 사출 장치에서, 상기 액체 사출 장치는 그 한면상에 칸막이들을 갖는 기판으로서, 상기 액체 챔버들과 상기 액체 채널들은 상기 칸막이들 사이에서 규정되는 상기 기판과; 액체 사출을 위한 노즐들 및 적어도 상기 칸막이들의 상부면들에 대응하는 위치들에서 접착개선층을 구비한 노즐 시트로서 각각의 칸막이들의 상부면들과 상기 노즐 시트는 상기 접착개선층에 의해 서로 접착되는 상기 노즐 시트와; 상기 액체 챔버들에 대응하는 위치들에서 상기 기판의 상기 한 표면상에 제공되며 상기 액체 챔버들의 압력을 변경하기 위한 구동 소자를 포함한다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 액체 챔버들, 및 상기 액체 챔버들 내에 포함된 액적들을 액체 채널들을 통해 사출하는 노즐들을 갖는 프린터 헤드에서, 상기 프린터 헤드는 그 한면상에 칸막이들을 갖는 기판으로서, 상기 액체 챔버들과 상기 액체 채널들은 상기 칸막이들 사이에서 규정되는 상기 기판과; 액체 사출을 위한 노즐들 및 적어도 상기 칸막이들의 상부면들에 대응하는 위치들에서 접착개선층을 구비한 노즐 시트로서 각각의 칸막이들의 상부면들과 상기 노즐 시트는 상기 접착개선층에 의해 서로 접착되는 상기 노즐 시트와; 상기 액체 챔버들에 대응하는 위치들에서 상기 기판의 상기 한 표면상에 제공되며 상기 액체 챔버들의 압력을 변경하기 위한 구동 소자를 포함한다.
본 발명의 제3 특징에 따르면, 각각의 구동 소자를 이용한 액체 챔버들의 압력 변화를 통해 액체 챔버들로부터 액적들을 사출하기 위한 액체 사출 장치를 제조하는 방법에서, 상기 방법은 액체 챔버들에 액체를 도입하는 액체 채널들의 칸막이와 상기 액체 챔버들의 칸막이를 상기 구동 소자들을 보유하는 기판상에 형성하는 단계와; 노즐 및 접착개선층을 갖는 노즐 시트를 상기 칸막이들의 상부면상에 배치하는 단계를 포함한다. 여기서, 접착개선층은 상기 상부면들에 대한 접착을 향상시키기 위해 적어도 상기 상부면에 대응하는 위치들에 제공된다.
본 발명에서, 본 발명의 액체 사출 장치는 잉크 방울들을 사출하기 위한 프린터 헤드에 응용된다. 또한, 이 액체 사출 장치는, 염료 액적들 및 보호막용 액적들을 사출하는 프린터 헤드, 화학 시약을 사출하기 위한 마이크로디스펜서, 분석이나 테스팅을 위한 다양한 장비, 및 에칭으로부터 소자들을 보호하기 위한 화학 시약을 사출하는 다양한 패터닝 장치들에 응용가능하다.
칸막이들의 상부면들과 노즐 시트 사이에 제공되는 접착개선층은, 노즐 시트가 칸막이에 대한 낮은 접착력을 보이더라도, 이들 사이에 탄탄한 접착을 보장한다. 반-경화된 물질로 구성된 칸막이의 경우, 접착개선층을 위한 적절한 물질이 선택된다. 예를 들어, 칸막이와 접착개선층들은 동일한 물질로 형성된다. 다른 방법으로서, 접착개선층들은 칸막이의 물질에 대한 높은 친화도(affinity)를 갖는 물질로 형성된다. 따라서, 접착개선층들은 칸막이와 노즐 시트간의 높은 접착 강도를 보장한다.
본 발명의 양호한 실시예들이 도면들을 참조하여 상세히 기술될 것이다.
(1) 제1 실시예
(1-1) 제1 실시예의 프린터 헤드의 구조
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 프린터의 프린터 헤드의 단면도이다. 프린터 헤드(1)는 물체 상에 화상등을 인쇄하기 위해 물체를 향해 잉크 방울들을 사출한다.
이 프린터 헤드(1)는, 인쇄 용지의 폭을 가로지르는 노즐들(2)을 각각 갖는 복수의 노즐 라인들을 구비한다. 이들 노즐 라인들은 급지 방향(도면에 수직한 방향)으로 정렬되며, 각각의 노즐 라인은 상이한 컬러 잉크를 사출한다. 그리하여, 프린터 헤드(1)는 컬러 화상을 인쇄한다.
잉크를 담기 위한 액체 챔버들(4)의 칸막이(5)과, 잉크를 액체 챔버(4)에 도입하는 액체 채널들의 칸막이들을 기판(3) 상에 형성하고, 노즐 시트 유닛(7)을 칸막이(5)에 접착함으로써, 프린터 헤드(1)가 제공될 수 있다.
기판(3)은 반도체 웨이퍼와, 액체 챔버(4) 내의 압력 변화를 위한 구동 소자로서 기능하는 가열 소자(H)와, 상기 가열 소자(H)를 구동하기 위한 구동 회로를 포함한다. 웨이퍼, 가열 소자(H), 및 구동 회로는 반도체 제조 공정에 의해 통합된다. 반도체 웨이퍼는 사전설정된 형상으로 절삭된다. 이 프린터 헤드(1)에서, 가열 소자(H)는, 액체 챔버(4) 내에 포함된 잉크를 액적의 형태로 인쇄 물체를 향해 사출하도록 액체 챔버(4)의 압력을 변화시킨다.
칸막이(5)은 에폭시아크릴레이트 포토레지스트(epoxyacrylate photoresist)로 형성된다. 포토레지스트가 예를 들어, 스핀 코팅이나 커튼 코팅과 같은 임의의 코팅 공정에 의해 사전설정된 두께로 기판(3) 상에 가해진 후에,프리베이킹(prebaked)된다. 대안으로서, 감광성 수지 건막(dry film)이 기판(3) 상에 라미네이트된다. 포토레지스트나 건막은 포토마스크를 통해 노광되고 현상된다. 이 공정에서, 노즐 시트 유닛(7)은 반-경화된 상태로 준비된 다음, 완전히 경화된다.
칸막이(5)의 상부면들에 대응하는 위치들에서 니켈 노즐 시트(8) 상에 접착개선층을 형성함으로써, 노즐 시트 유닛(7)이 제공된다. 접착개선층(9)은 노즐 시트(8)와 기판(3) 상의 칸막이(5)의 상부면들 사이에 접착을 향상시킨다. 접착개선층(9)은 칸막이(5)이 반-경화된 수지로 구성된 경우에는 상부면들에 대한 접착을 향상시키고, 칸막이(5)이 니켈 노즐 시트(8)에 대한 어떠한 접착력도 갖지 않는 경우라도 상부면들로의 니켈 노즐 시트(8)의 접착을 보장한다.
따라서, 노즐 시트(9) 상에 예비적으로 형성된 접착개선층(9)은 노즐 시트(8)와 칸막이(5)의 상부면들간의 만족스런 접착을 보장한다. 접착개선층(9)은 노즐 시트(8)와 칸막이(5)의 상부면들 양자 모두에 만족스런 접착을 보이며 노즐 시트(8)와 칸막이(5)간의 2차 접착에 대해 내구력있는 높은 기계적 강도를 보이는 물질로 구성된다.
이 실시예에서, 접착개선층(9)은 노즐 시트(8)를 형성하는 단계에서 전착(electrodeposition)에 의해 노즐 시트(8)에 접착된다. 접착개선층(9)을 형성하기 위한 물질의 예로서, Shimizu Co., Ltd에 의한 아크릴 양이온 전착 코팅 "ELECOAT CS-2"가 있다.
도 2a 내지 2h는 노즐 시트 유닛(7)을 제조하는 단계들을 도시하는 단면도이다. 도 2a를 참조하면, 비도전성 돌출부(10)가 포토리소그래피에 의해 평탄 마스타 블럭(11) 상에 형성된다. 이들 돌출부(10)는 노즐에 대응한다. 노즐 시트(8)는 마스타 블럭(11)을 전극으로서 이용하는 일렉트로타이핑에 의해 마스타 블럭(11) 상에 형성된다. 양호하게는, 마스타 블럭(11)은 노즐 시트(8)로부터 용이하게 릴리스가능한 도전성 물질로 구성된다.
도 2b를 참조하면, 포토레지스트 돌출부(10)가 제거된다. 그리하여 많은 치아 형상을 갖는 노즐 시트(8)가 마스타 블럭(11) 상에 남게 된다.
도 2c를 참조하면, 마스타 블럭(11)을 전극으로서 사용하는 전착에 의해 접착개선층(9)을 형성하기 위한 막(9a)이 제공된다. 도 2d를 참조하면, 부성 레지스트(negative resist, 12)가 스핀 코팅에 의해 표면에 가해지고 프리베이킹된다. 도 2e를 참조하면, 레지스트(12)는 칸막이의 상부면들에 대응하는 레지스트 영역으로서 베어 영역(bare region)이 아닌 영역을 마스킹하는 포토마스크(13)를 통해 노광된다.
도 2f를 참조하면, 레지스트(12)의 비노광 부분은 현상에 의해 제거된다. 도 2g를 참조하면, 베어 영역 내의 막(9a)은 마스크로서의 레지스트(12)를 통해 선택적으로 제거된다. 접착개선층(9)을 구비한 결과적인 노즐 시트(8)는 노즐 시트 영역(7)에 대응한다.
그 다음, 마스타 블럭(11) 상의 노즐 시트 영역(7)은 기판(3)과 접촉하며, 이들은 칸막이(5)을 완전히 경화시키고 접착개선층(9)과 칸막이(5)을 접착하기 위해 소정 압력하에서 사전설정된 온도까지 가열된다. 그 다음, 마스타 블럭(11)이제거된다.
(1-2) 제1 실시예의 동작
도 1을 참조하면, 이 프린터 헤드(1)는 구동 장치등을 포함하는 반도체 기판 상에 액체 챔버(4)의 칸막이(5)들과 액체 채널들의 칸막이들을 가진다. 그리고, 이들 칸막이들은 반-경화된 에폭시크릴레이트 수지로 구성된다. 또한, 접착개선층(9)은 노즐 시트(8)에 대응하는 위치들에 제공되며, 노즐 시트(8)는 접착개선층(9)를 통해 액체 챔버(4)의 칸막이(5)와 액체 채널들의 칸막이에 접착된다.
노즐 시트(8)는 수지에 대해 불량한 잡합 강도를 갖는 니켈로 구성되고, 접착개선층(9)은 노즐 시트(8)과 수지 사이에 높은 접착 강도를 보장한다. 접착개선층(9)에 대해 적절한 물질이 선택되면, 2차 접착에 관계없이 대량의 반응성 그룹을 갖지 않는 반-경화된 수지로 구성된 칸막이(5)의 상부면과 접착개선층(9) 사이에 높은 접착 강도가 보장된다. 이 프린터 헤드(1)에서, 노즐 시트(8)는 액체 챔버(4)와 액체 채널들의 칸막이가 구비된 기판(3)에 단단하게 접착된다.
접착개선층(9)은, 노즐 시트(8)의 형성 단계에서 접착개선층(9)의 고정밀 두께 제어하에 전착에 의해 노즐 시트(8) 상에 형성되기 때문에, 접착개선층(9)은 수지에대한 접착 강도가 불량한 니켈로 구성된 노즐 시트(8)에 단단하게 접착된다.
불필요한 부분에 있는, 즉, 노즐(2)의 내부에 있는 접착개선층(9)은 포토리소그래피에 의해 제거되기 때문에, 접착개선층(9)의 형성과 관계없이 노즐(2)은 고정밀로 형성될 수 있다. 따라서, 접착개선층(9)은 인쇄 품질을 저하시키지 않는다.
(1-3) 제1 실시예의 효과.
제1 실시예의 구조에 따르면, 노즐 시트상에 제공된 접착개선층들은 높은 접착 강도로 칸막이들의 상부면들과 단단하게 접착된다.
또한, 고정밀 두께를 갖는 접착-향상층들은, 노즐 시트를 형성하는 단계 동안에 전착에 의해 노즐 시트 상에 형성될 수 있다.
(2) 제2 실시예
제2 실시예에서, 제1 실시예에 비해 더 간단한 방법으로 접착개선층을 형성하기 위해, 전착에 의해 감광층이 접착개선층 상에 피착된다. 제2 실시예에서 노즐 시트 유닛(7)을 형성하는 단계는 제1 실시예와는 다르나, 다른 단계들은 제1 실시에에서와 동일하다. 예시적인 감광층용 물질로는, Kansai Paint Co., Ltd에 의해 만들어진 부성 전착 레지스트 "SONNE EDUV376"가 있다.
도 3a를 참조하면, 노즐 시트(8)는 제1 실시예에서와 같이 일렉트로타이핑에 의해 마스타 블럭(11) 상에 형성된다. 도 3b를 참조하면, 접착개선층(9)을 형성하기 위한 막(9a)은 감광성 전착 물질을 이용한 전착에 의해 그 표면상에 형성된다. 도 3c를 참조하면, 막(9a)은 포토마스크(13)를 통해 노광되고 막(9a)의 불필요한 부분을 제거하기 위해 현상된다. 그리하여, 도 3d에 도시된 바와 같이, 접착개선층(9)이 노즐 시트(8) 상에 형성된다.
이 실시예에서, 상술한 바와 같이, 접착개선층을 형성하기 위한 감광성 막이노즐 시트상에 제공되고, 접착개선층들은 감광성 막의 패터닝에 의해 칸막이들의 상부면들 상에 선택적으로 형성된다. 따라서, 제2 실시예에서, 프린터 헤드는 제1 실시예와 비교해 보다 단순화된 단계에 의해 제조될 수 있다.
(3) 제3 실시예
제3 실시예에서, 접착개선층들은 노즐 시트를 형성하는 단계를 이용하여 노즐 시트상에 보다 효율적으로 제공된다. 제3 실시예는 노즐 시트 유닛(7)이 하기와 같은 공정에 의해 마련된다는 점에서 제1 실시예와는 다르다.
도 4a를 참조하면, 비도전성 돌출부(10)는 마스타 블럭(11) 상에 제공되고, 노즐 시트(8)는 전착에 의해 마스타 블럭(11) 상에 형성된다. 도 4b를 참조하면, 접착개선층(9)를 위한 막이 돌출부(10)의 제거없이 전착에 의해 노즐 시트(8) 상에 형성된다. 도 4c를 참조하면, 돌출부(10)가 제거되어 있다.
이 공정에서, 접착개선층(9)은 칸막이들의 상부면들에서 전착에 의해 선택적으로 형성된다. 즉, 돌출부(10)는 접착개선층(9)를 형성하기 위한 마스크로서 기능한다. 그 결과, 접착개선층(9)은 제3 실시예에서의 감소된 제조 단계들에 의해 형성된다.
(4) 제4 실시예
제4 실시예에서, 접착개선층들은 DLC(diamond-like carbon)의 피착에 의해 형성된다. 도 5a를 참조하면, 니켈 노즐 시트(8)이 제1 실시예에서와 같이 마스타블럭(11) 상에 형성된다. 도 5b를 참조하면, 스퍼터링 공정이나 CVD 공정과 같은 건식 공정에 의해 DLC가 그 표면상에 피착된다. DLC 층들은 접착개선층(9)의 기능을 한다.
DLC 층은 DLC 층이 작은 두께를 가지는 경우라도 반-경화된 수지 및 니켈 노즐 시트(8)에 대해 높은 접착 강도를 가진다는 것은 실험적으로 알려져 있다. 노즐 내부에 작은 두께를 갖는 DLC 층은 잉크 사출을 방해하지 않는다.
이 실시예에서, 노즐 시트 유닛(7)은 접착개선층(9)을 구비한 칸막이(5)의 상부면과 밀착된다. 그 다음, 마스타 블럭(11)이 제거되어 노즐(2)을 노출시킨다. DLC 접착개선층은 제1 실시예에서와 동일한 이점을 가진다.
(5) 제5 실시예
제5 실시예는 제4 실시예의 수정판이다. 이 실시예에서, DLC 접착개선층의 형성 이전에 노즐 시트 내에 이온이 예비적으로 주입된다. 예를 들어, 플라즈마 이온 주입을 통해 노즐 시트 내에, 예비적 처리로서, 탄소 이온이 주입된다. 그 다음, DLC가 노즐 시트상에 피착되어 접착개선층(9)을 형성한다. 그 결과, 접착개선층(9)은 이온 주입의 앵커 효과(anchor effect)에 의해 보다 안전하게 노즐 시트(8)에 접착된다.
(6) 제6 실시예
제6 실시예에서, 접착개선층(9)은, 공지된 감광성 폴리이미드와는 다른 폴리이미드 블럭 공중합체(copolymer)를 이용하여 노즐 시트(8) 상에 형성된다. 이와 같은 폴리이미드 블럭 공중합체를 준비하기 위한 공정은 미국특허 제5,502,143호에 개시되어 있다. 이 공정에서, 폴리이미드는, 폴리이미드의 전구체(precursor)인 폴리아미드산(polyamid acid)으로부터가 아니라 직접 합성된다. 폴리이미드 블럭들은 서로 결합되어 블럭 폴리이미드 공중합체를 형성한다. 이 방법은 공중합체의 최소 단위인 블럭들의 특성을 제어함으로써 원하는 접착력을 갖는 폴리이미드의 합성을 위해 큰 가요성(flexibility)의 물질을 가진다.
이와 같은 폴리이미드 블럭 공중합체가 노즐 시트에 가해져 접착개선층들을 형성한다. 폴리이미드 블럭 공중합체의 예들로는, bicyclo[2,2,2]oct-7-en-2,3,5,6-테트라카르복실 디하이드라이드 및/또는 3,5,-디아미노벤조익 산을 포함하는 접착성 폴리이미드가 있다.
도 6a를 참조하면, 노즐 시트(8)가 제1 실시예에서와 같이 마스타 블럭(11) 상에 형성된다. 도 6b를 참조하면, 스핀 코팅, 스크린 프린팅, 침지(dipping), 또는 롤 코팅(roll coating)에 의해 폴리이미드 블럭 공중합체 코팅이 노즐 시트(8) 및 마스타 블럭(11) 위에 가해진다. 이 코팅에 프리베이킹과 같은 열 처리가 가해져 접착개선층을 위한 막(9a)를 형성한다. 도 6c를 참조하면, 부성 레지스트(12)가 그 표면상에 가해지고 공중합체 코팅에서와 같이 프리베이킹된다. 도 6d를 참조하면, 포토레지스트(12)는 칸막이들의 상부면들이 아닌 영역들에서 포토마스크(13)를 통해 노광된다.
도 6e를 참조하면, 포토레지스트(12)의 불필요한 영역들이 현상에 의해 제거된다. 도 6f를 참조하면, 노즐 내부의 막(9a)은 마스크로서 기능하는 포토레지스트(12)를 통해 선택적으로 에칭된다. 도 6g를 참조하면, 포토레지스트(12)가 제거되어 노즐 시트 유닛(7)을 완성한다.(노즐 시트(8)에는 접착개선층(9)가 제공됨)
폴리이미드 블럭 공중합체는 감광성이므로, 포토레지스트(12)의 형성과 패터닝은 요구되지 않는다. 대신에, 막(9a)은 직접 노광되고 현상된다. 그리하여 폴리이미드 블럭 공중합체로 구성된 접착개선층(9)이 칸막이의 상부면에 형성된다. 따라서, 감광성 폴리이미드 블럭 공중합체의 이용은 포토레지스트(12)의 코팅 단계의 생략을 가능케한다.
폴리이미드 블럭 공중합체의 접착개선층(9)은제1 실시예에서와 동일한 이점을 가진다.
(7) 제7 실시예
제7 실시예에서, 접착개선층들은 노즐 시트의 표면상에 스트라이크 도금(strike plating)에 의해 형성된다. 일반적으로, 일렉트로타이핑에 의해 형성된 니켈 또는 니켈 합금 노즐 시트는, 순수 니켈 금속이나 합금에 비해 다른 물질들에 대한 접착력이 불량하다. 특히, 광택제(brightner)를 이용한 광택-도금된 표면은 접착성이 상당히 빈약하다.
스트라이크-도금 표면층은 니켈 노즐 시트에 대한 접착력을 개선한다. 여기서, "스트라이크 도금"은 기판과 도금된 표면 사이의 접착력을 개선하기 위한 예비적인 처리이다. 예를 들어, 스트라이크 도금은 높은 접착력을 가진 도금된 층을스테인리스 스틸 기판의 패시베이션 표면상에 형성할 수 있다. 또한, 스트라이크 도금은 니켈 광택-도금된(bright-plated) 층상에 또 다른 니켈층을 도금하기 위한 예비적인 처리에도 응용가능하다.
이 실시예에서, 두께가 약 0.2 ㎛인 니켈 스트라이크-도금된 층들이, 니켈 염화물 욕조(bath) 내에서 노즐 시트의 광택-도금된 층들 상에 형성되었다.
그리하여 높은 접착력을 갖는 활성층들이 광택-도금된 층들상에 형성된다. 따라서, 노즐 시트와 칸막이의 상부면들 사이에 높은 접착력이 달성된다.
(8) 제8 실시예
제8 실시예에서, 스트라이크-도금된 층들이 제7 실시예에서와 같이 노즐 시트의 표면 상에 형성된다. 그 다음, 상기 실시예들중 임의의 하나에 따른 접착개선층들이 스트라이크-도금된 층들 상에 형성된다. 스트라이크-도금된 층들과 접착개선층들로 된 이와 같은 이중층 구조는 노즐 시트의 높은 접착력을 보정한다.
(9) 제9 실시예
제9 실시예에서, 스트라이크-도금된 층들이 제7 실시예에서와 같이 노즐 시트의 표면 상에 형성된다. 그 다음, 무광택(dull) 니켈-도금된 층들이 스트라이크-도금된 층들 상에 형성된다. 스트라이크-도금된 층과 니켈 무광택-도금된 층으로 된 2중 구조는 노즐 시트의 높은 접착력을 보장한다. 이는 상부 니켈 무광택-도금된 층은 접착력을 향상시키는 정교한 요철을 갖는 표면을 가지기 때문이다. 또한, 스트라이크-도금된 층들은 니켈 광택-도금된 층들과 니켈 무광택-도금된 층들 양자 모두에 대한 접착력을 보장한다.
(10) 제10 실시예
제10 실시예에서, 스트라이크-도금된 층들이 제7 실시예에서와 같이 노즐 시트의 표면 상에 형성되고, 니켈 무광택-도금된 층들이 스트라이크-도금된 층들 상에 형성된다. 그 다음, 상기 실시예들중 하나에 따른 접착개선층들이 니켈 무광택-도금된 층들 상에 형성된다. 이러한 3중-층 구조는 노즐 시트의 접착력을 더욱 개선한다.
(11) 제11 실시예
제11 실시예에서, 접착개선층들과 칸막이들은 동일한 물질로 구성된다. 다른 면들은 상기 실시예들중 임의의 하나 또는 다른 기술들이 본 실시예에서도 역시 적용가능하다.
접착개선층들 및 칸막이에 대한 물질이 반-경화되어 있더라도, 이들은 2차 접착에 관계없이 접착 계면에서의 상호혼합 효과에 의해 경화 공정(curing process) 동안에 서로 단단하게 접착된다. 반-경화된 물질의 예로는, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 및 아크릴 수지가 있다. 반경화 이전의 접착개선층은 대량의 반응성 그룹들을 포함하기 때문에, 경화 공정 동안에 노즐 시트에 단단하게 접착된다.
(12) 다른 실시예들
상기 실시예들에서, 접착형상층들이 포토리소그래피에 의해 형성된다. 그러나, 본 발명에서, 접착개선층들은 다른 임의의 방법에 의해 형성될 수도 있다. 이와 같은 방법들의 예로는, 인쇄 공정, 즉, 스크린 프린팅, 및 음각 프린팅 및 본 발명에 따른 액체 사출 장치와 같은 액체 사출 장치를 이용한 액적(droplet) 사출 공정이 있다.
상기 실시예들에서, 접착개선층들은 일렉트로타이핑에 의해 생성된 니켈 노즐 시트 상에 형성된다. 본 발명에서, 접착개선층들은 폴리이미드와 같은 임의의 물질로 구성되며 임의의 방법에 의해 생성된 노즐 시트 상에 형성될 수도 있다.
상기 실시예들에서, 가열 소자는 구동 소자로서 이용된다. 그러나, 본 발명에서 압전 소자가 구동 소자로서 이용될 수도 있다.
상기 실시예들에서, 구동 소자 및 구동 회로는 기판 상에 통합된다. 그러나, 본 발명에서, 구동 소자만이 기판에 형성될 수도 있다.
상기 실시예들에서, 본 발명의 액체 사출 장치는 잉크 방울을 사출하기 위한 프린터의 프린터 헤드에 응용된다. 또한, 액체 사출 장치는 염료 액적이나 보호막용 액적을 사출하는 프린터 헤드, 화학 시약을 사출하기 위한 마이크로디스펜서, 분석이나 테스팅을 위한 다양한 장비, 및 에칭으로부터 소자들을 보호하기 위한 화학 시약을 사출하는 다양한 패터닝 장치들에 응용가능하다.
상술한 바와 같이, 노즐 시트 상에 제공된 접착개선층들은 칸막이들의 상부면들에 대한 높은 접착 강도를 보장한다.
충분히 높은 강도를 갖는 칸막이들의 상부면들에 접착된 노즐 시트를 포함하는 액체 사출 장치를 제공된다.

Claims (44)

  1. 액체 챔버들, 및 상기 액체 챔버들 내의 액적(liquid droplet)을 액체 채널들을 통해 사출하는 노즐을 갖는 액체 사출 장치에 있어서,
    그 한면상에 칸막이들을 갖는 기판으로서, 상기 액체 챔버들과 상기 액체 채널들은 상기 칸막이들 사이에서 규정되는 상기 기판과;
    액체 사출을 위한 노즐들 및 적어도 상기 칸막이들의 상부면들에 대응하는 위치들에서 접착개선층을 구비한 노즐 시트로서 각각의 칸막이들의 상부면들과 상기 노즐 시트는 상기 접착개선층에 의해 서로 접착되는 상기 노즐 시트와;
    상기 액체 챔버들에 대응하는 위치들에서 상기 기판의 상기 한 면상에 제공되며 상기 액체 챔버들의 압력을 변경하기 위한 구동 소자를 포함하는, 액체 사출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접착개선층들은 전착(electrodeposition)에 의해 상기 노즐 시트 상에 형성되는, 액체 사출 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 접착개선층들은 광감성 물질을 포함하는, 액체 사출 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 접착개선층들은 DLC(Diamond like Carbon)를 포함하는, 액체 사출 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 노즐 시트는 상기 접착개선층들의 형성 이전에 이온 주입 처리되는, 액체 사출 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 접착개선층들은 폴리이미드 블럭 공중합체(polyimide block copolymer)를 포함하는, 액체 사출 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 폴리이미드 블럭 공중합체는 감광성(photosensitive)인, 액체 사출 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 접착개선층들의 각각은 스트라이크-도금된(strike-plated) 층을 포함하는, 액체 사출 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 접착개선층들의 각각은 상기 스트라이크-도금된 층 상에 무광택-도금된 부속층(dull-plated sublayer)을 더 포함하는, 액체 사출 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 노즐 시트와 상기 접착개선층들 사이에 배치된 스트라이크-도금된 층들을 더 포함하는, 액체 사출 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 노즐 시트 상에 배치된 스트라이크-도금된 층들, 및 상기 스트라이크-도금된 층들과 상기 접착개선층들 사이에 배치된 무광택-도금된 층들을 더 포함하는, 액체 사출 장치.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 시트는 니켈 금속 또는 합금을 포함하며, 상기 스트라이크-도금된 층들은 니켈을 포함하는, 액체 사출 장치.
  13. 제9항 또는 제11항에 있어서, 상기 노즐 시트는 니켈 금속 또는 합금을 포함하며, 상기 스트라이크-도금된 층들 및 무광택 층들은 니켈을 포함하는, 액체 사출 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 접착개선층들 및 칸막이들은 동일한 물질을 포함하는, 액체 사출 장치.
  15. 액체 챔버들, 및 상기 액체 챔버 내의 액적을 액체 채널들을 통해 사출하는 노즐들을 갖는 프린터 헤드에 있어서,
    그 한면상에 칸막이들을 갖는 기판으로서, 상기 액체 챔버들과 상기 액체 채널들은 상기 칸막이들 사이에서 규정되는 상기 기판과;
    액체 사출을 위한 노즐들 및 적어도 상기 칸막이들의 상부면들에 대응하는위치들에서 접착개선층을 구비한 노즐 시트로서 각각의 칸막이들의 상부면들과 상기 노즐 시트는 상기 접착개선층에 의해 서로 접착되는 상기 노즐 시트와;
    상기 액체 챔버들에 대응하는 위치들에서 상기 기판의 상기 한 면상에 제공되며 상기 액체 챔버들의 압력을 변경하기 위한 구동 소자를 포함하는 프린터 헤드.
  16. 제15항에 있어서, 상기 접착개선층들은 전착에 의해 상기 노즐 시트 상에 형성되는, 프린터 헤드.
  17. 제16항에 있어서, 상기 접착개선층들은 광감성 물질을 포함하는, 프린터 헤드.
  18. 제15항에 있어서, 상기 접착개선층들은 DLC를 포함하는, 프린터 헤드.
  19. 제18항에 있어서, 상기 노즐 시트는 상기 접착개선층들의 형성 이전에 이온 주입 처리되는, 프린터 헤드.
  20. 제15항에 있어서, 상기 접착개선층들은 폴리이미드 블럭 공중합체를 포함하는, 프린터 헤드.
  21. 제20항에 있어서, 상기 폴리이미드 블럭 공중합체는 감광성인, 프린터 헤드.
  22. 제15항에 있어서, 상기 접착개선층들의 각각은 스트라이크-도금된 층을 포함하는, 프린터 헤드.
  23. 제22항에 있어서, 상기 접착개선층들의 각각은 상기 스트라이크-도금된 층 상에 무광택-도금된 부속층을 더 포함하는, 프린터 헤드.
  24. 제15항에 있어서, 상기 노즐 시트와 상기 접착개선층들 사이에 배치된 스트라이크-도금된 층들을 더 포함하는, 프린터 헤드.
  25. 제15항에 있어서, 상기 노즐 시트 상에 배치된 스트라이크-도금된 층들, 및 상기 스트라이크-도금된 층들과 상기 접착개선층들 사이에 배치된 무광택-도금된 층들을 더 포함하는, 프린터 헤드.
  26. 제22항 내지 제25항중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 시트는 니켈 금속 또는 합금을 포함하며, 상기 스트라이크-도금된 층들은 니켈을 포함하는, 프린터 헤드.
  27. 제23항 또는 제25항에 있어서, 상기 노즐 시트는 니켈 금속 또는 합금을 포함하며, 상기 스트라이크-도금된 층들 및 무광택 층들은 니켈을 포함하는, 프린터 헤드.
  28. 제15항에 있어서, 상기 접착개선층들 및 칸막이들은 동일한 물질을 포함하는, 프린터 헤드.
  29. 각각의 구동 소자를 이용한 액체 챔버들의 압력 변화를 통해 액체 챔버들로부터 액적을 사출하기 위한 액체 사출 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 액체 챔버들에 상기 액체를 도입하는 액체 채널들의 칸막이와, 상기 액체 챔버들의 칸막이를 상기 구동 소자들을 보유하는 기판상에 형성하는 단계와;
    노즐 및 접합향상층을 갖는 노즐 시트를 상기 칸막이들의 상부면상에 배치하는 단계로서, 상기 접착개선층은 상기 상부면들에 대한 접착력을 향상하기 위해 적어도 상기 상부면들에 대응하는 위치들에 제공되는, 상기 배치 단계를 포함하는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 접착개선층들은 전착에 의해 상기 노즐 시트 상에 형성되는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 접착개선층들에 대한 감광성층이 상기 노즐 시트 상에 형성되고, 상기 접착개선층들은 상기 감광성층을 패터닝함으로써 상기 위치들에서 선택적으로 형성되는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  32. 제29항에 있어서, 상시 노즐 시트는 상기 노즐 형상에 대응하는 비도전성 돌출부를 갖는 도전성 부재 상에 일렉트로타이핑에 의해 형성되고, 상기 접착개선층들은 상기 돌출부의 제거없이 상기 위치들에서 전착에 의해 상기 노즐 시트상에 선택적으로 형성되는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  33. 제29항에 있어서, 상기 접착개선층들은 DLC(Diamond-like Carbon)를 포함하는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 접착개선층들의 형성 이전에 상기 노즐 시트 내에 이온이 주입되는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  35. 제33항 또는 제34항에 있어서, 상기 접착개선층들은 건식 공정(dry process)에 의해 형성되는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  36. 제29항에 있어서, 상기 접착개선층들은 폴리이미드 블럭 공중합체를 포함하는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  37. 제29항에 있어서, 상기 접착개선층들은 감광성 폴리이미드 블럭 공중합체를포함하는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  38. 제29항에 있어서, 상기 접착개선층들은 스트라이크-도금된 층을 포함하는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 스트라이크-도금된 층들 상에 무광택-도금된 층들이 형성되는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  40. 제29항에 있어서, 스트라이크-도금된 층들이 상기 노즐 시트 상에 형성되고, 그 다음 접착개선층들이 상기 스트라이크-도금된 층들 상에 형성되는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  41. 제29항에 있어서, 스트라이크-도금된 층들이 상기 노즐 시트 상에 형성되고, 무광택-도금된 층들이 상기 스트라이크-도금된 층들 상에 형성되고, 그 다음, 접착개선층들이 상기 무광택-도금된 층들 상에 형성되는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  42. 제38항 내지 제41항중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 시트는 니켈 금속 또는 합금을 포함하며, 상기 스트라이크-도금된 층들은 니켈을 포함하는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  43. 제39항 또는 제41항에 있어서, 상기 노즐 시트는 니켈 금속 또는 합금을 포함하며, 상기 스트라이크-도금된 층들 및 무광택 층들은 니켈을 포함하는, 액체 사출 장치 제조 방법.
  44. 제29항에 있어서, 상기 접착개선층들 및 칸막이들은 동일한 물질을 포함하는, 액체 사출 장치 제조 방법.
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