KR20060050197A - 액체 토출 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

기판, 기판을 관통하는 잉크 공급 포트 및 잉크 공급 포트를 통해 도입되는 잉크에 토출 에너지를 공급하기 위한 에너지 공급 수단을 포함하는 소자 기판을 형성하는 방법이며, 방법은 에너지 공급 수단을 기판 상에 형성하는 단계, 기판을 얇게 하는 단계 및 잉크 공급 포트를 상기 기판 내에 형성하는 잉크 공급 포트 형성 단계를 포함한다.
기판, 잉크 공급 포트, 소자 기판, 에너지 공급 수단, 오리피스

Description

액체 토출 소자 및 그 제조 방법 {LIQUID EJECTION ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
도1의 (a)는 본 발명의 제1 실시예에서의 기록 헤드 카트리지의 개략 사시도, 도1의 (b) 및 도1의 (c)는 각각 본 발명의 제1 실시예에서의 액체 토출 소자의 평면도 및 단면도.
도2는 본 발명의 제1 실시예에서의 액체 토출 소자 제조 방법의 예시적인 흐름도.
도3은 본 발명의 제2 실시예에서의 액체 토출 소자 제조 방법의 예시적인 흐름도.
도4는 본 발명의 제3 실시예에서의 액체 토출 소자 제조 방법의 예시적인 흐름도.
도5는 본 발명의 제4 실시예에서의 액체 토출 소자 제조 방법의 예시적인 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 액체 토출 소자
11 : 기판
13 : 잉크 공급관
20 : 오리피스
21 : 오리피스 판
100 : 기록 헤드 카트리지
101 : 잉크 용기
102 : 잉크 용기 홀더
103 : 기부판
104 : 기록 헤드
본 발명은 잉크 제트 기록 헤드용 액체 토출 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 전열 변환기를 채용하는 잉크 제트 기록 헤드용 액체 토출 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
잉크 제트 기록 헤드에 의해 사용되는 액체 토출 소자 중 하나로서, 전열 변환기를 채용하는 액체 토출 소자가 있다. 일반적으로, 이러한 타입의 액체 토출 소자는 대략 600 ㎛의 두께를 가진 기판 그리고 예를 들면 잉크 공급관, 잉크 토출부, 열 에너지를 발생시키기 위한 발열 저항부 층, 잉크로부터 발열 저항체 층을 보호하기 위한 상부 보호 층, 발열 저항체 층에 의해 발생된 열을 저장하기 위한 바닥 보호 층 등과 같은 기판 내 또는 기판 상에 형성되는 다양한 기능의 구멍 및 층을 포함한다. 잉크 토출부는 이를 통해 액체가 토출되는 오리피스 및 오리피스 에 잉크를 공급하도록 오리피스에 연결되는 액체 채널을 가지고, 이들 각각에는 발열 저항체 층에 의해 발생된 열에너지를 잉크로 전달하기 위한 열전달부가 배치된다.
잉크 제트 기록 방법이 잉크 제트 기록 방법을 사용하여 형성되는 화상의 품질 관점에서 만족되기 위해서는, 잉크 제트 기록 방법에 의해 사용되어야만 하는 액체 토출 소자의 액체 통로, 액체 토출 오리피스, 잉크 공급관 등이 높은 밀도 및 높은 정확도로 형성되는 것이 절대적으로 필요하다. 따라서, 이러한 액체 토출 소자를 형성하기 위한 다양한 방법이 개발되어 왔다. 이러한 방법들 중 하나(일본 특허 공개 평5-330066호 및 평6-286149호)에 의하면, 먼저 용해 가능한 수지 층이 형성되고, 그 위에 커버 층이 형성된다. 이어서, 오리피스가 커버 층 내에 형성되고, 용해 가능한 수지 층은 액체 통로로 기능하도록 용해된다. 이러한 방법들 중 다른 하나(일본 특허 공개 평9-11479호)에 의하면, 오리피스의 형성 후에, 잉크 공급관이 에칭에 의해 형성된다.
또한, 기록 헤드가 부착되는 영역의 크기에 있어서, 치수가 작은 기록 헤드를 제조하기 위한 방법으로서, 기판의 전방면 상의 부품(발열 저항체)와 기판의 후방 측 상에 위치되는 부품 사이의 전기적인 연결을 이루기 위해 관통 전극을 채용하는 것이 개시되어 있다.(일본 공개 특허 출원 제2002-67328호 및 제2000-52549호)
전술된 바와 같이, 형성하는 화상의 품질 측면에서 액체 토출 소자를 개량하기 위해서는, 높은 밀도 및 높은 정확도로 잉크 공급관을 형성하는 것이 필요하다. 추가로, 관통 전극을 사용함으로서 기판의 전방면 상의 부품과 기판의 후방면 상의 부품 사이의 전기적인 연결이 이루어지는 구조적인 배열의 채용이 기록 헤드의 크기와 장착되는 영역의 크기를 감소시키는 관점에서 현저한 장점을 가지기 위해서는, 관통 전극이 높은 밀도로 배열되고, 즉 관통 전극용 구멍이 직경에 있어 감소되고 또한 정렬 피치에 있어서도 감소되어야만 한다. 그러나, 잉크 공급관 및 관통 전극용 구멍이 상당한 두께를 가지는 기판을 통해 형성되어야만 하기 때문에, 전술된 요구 조건은 다음의 기술적인 문제점을 야기하였다.
(1) 잉크 공급관은 기판을 에칭함으로써 형성된다. 따라서, 다음과 같은 이유로 기판이 더 두꺼워 질수록 잉크 공급관이 낮은 정확도로 형성될 수 있다. 즉, 기판이 더 두꺼울수록, 잉크 공급관을 형성하기 위해, 기판의 표면에 수직 뿐만 아니라 수평 방향으로 기판이 정확하게 처리되는 것을 보장하기가 더 어려워진다. 따라서, 기판이 더 두꺼워질수록, 발열 저항체 각각과 잉크 공급관 사이의 위치 편차의 양이 더 커지며, 이는 액체 토출 소자의 액체 토출 성능에 있어서의 감소, 즉 액체 토출 소자의 인쇄 성능의 감소를 낳는다. 또한, 기판이 더 두꺼워질수록, 이에 의해 기판이 잉크 공급관을 형성하기 위해 관통해야만 하는 거리가 더 길어지고, 따라서 잉크 공급관을 형성하기 위해 기판을 처리하는데 소요되는 시간의 양이 길어진다. 따라서, 기판이 더 두꺼워질수록, 액체 토출 소자가 제조되는 효율이 낮아지고, 또한 시간이 길어짐에 따라 액체 토출 소자를 제조하기 위한 몇몇 장치가 진공에서 작동되어야만 하며, 이는 액체 토출 소자의 비용을 증가시키는 결과를 낳는다.
(2) 다수의 관통 전극을 높은 밀도로 배열하기 위해서는, 다수의 관통 전극을 형성하기 위한 구멍도 높은 밀도록 배열되어야만 한다. 관통 전극용의 각각의 관통 구멍은 레이저 계통 방법, 드라이 에칭 등에 의해 형성된다. 따라서, 기판이 두꺼워질수록, 다수의 관통 구멍을 높은 밀도로 형성하기가 더 어려워진다.
(2)에 대한 첫번째 이유는 다수의 관통 구멍을 형성하기 위해 기판이 처리될 수 있는 정확도에 있어서의 제한이다. 즉, 기판이 두꺼워질수록, 기판이 관통 구멍의 직경 방향에 평행한 방향 및 관통 구멍의 길이 방향에 평행한 방향의 관점에서 높은 정확도로 처리되는 것을 보장하기가 더 어려워진다. 이러한 인자는 관통 전극용의 각각의 관통 구멍의 직경 및 관통 전극용의 다수의 구멍이 기판을 통해 형성될 수 있는 피치를 제한한다.
(2)에 대한 두 번째 이유는 도금에 의해 관통 전극용의 각각의 관통 구멍을 전극용 재료로 충전하는데 있어서의 제한이다. 도금에 의해 기판 내의 관통 구멍을 금속으로 충전함으로써 관통 전극을 형성하는 방법의 경우에 있어서, 기판이 두꺼워질수록, 구멍 직경에 대한 각각의 구멍의 길이비가 더 커지고, 따라서 기판의 처리가 길고 협소한 구멍 형성이라는 결과를 낳고, 이로써 도금에 의해 충전시키는 것이 더 어려워진다. 기판 내의 구멍이 도금에 의해 만족할 정도로 충전되기 위해서는, 관통 전극용 구멍의 수를 동일하게 유지하면서 구멍의 직경이 커야만 한다. 이는 관통 구멍용 각각의 구멍의 직경 및 관통 전극용 구멍이 배열될 수 있는 피치를 제한하여서, 액체 토출 소자가 제조되는 효율의 감소 및 액체 토출 소자를 제조하는 비용의 증가를 야기할 수 있다.
전술된 바와 같이, 두꺼운 기판은 기판을 통하는 다수의 관통 전극 및 잉크 공급관을 높은 밀도와 높은 정확도로 만족할 정도로 형성하는 것을 실질적으로 불가능하게 하여서, 최소 크기, 기록 성능 및 최소 제조 비용의 관점에서 기록 헤드를 제한한다.
반면에, 기판 상의 전극 및 발열 저항체를 형성할 때, 확산 등과 같은 다양한 성막 프로세스가 고온에서 진공을 수행된다. 따라서, 얇은 기판을 사용하는 것은 전술된 성막 프로세스 중 어느 하나의 프로세스 중에 기판 온도가 증가함에 따라 기판이 휘거나 그리고/또는 깨지는 점에서 문제가 되어왔다.
본 발명의 주목적은 종래 기술에 따른 액체 토출 소자 제조 방법에 의해 제조될 수 있는 액체 토출 헤드보다 실질적으로 크기가 작고, 기록 성능이 우수하고, 비용이 낮은 액체 토출 헤드를 제공하는 것을 가능하게 하는 액체 토출 소자 및 이러한 액체 토출 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 태양에 따르면, 기판, 기판을 관통하는 잉크 공급 포트 및 잉크 공급 포트를 통해 도입되는 잉크에 토출 에너지를 공급하기 위한 에너지 공급 수단을 포함하는 소자 기판을 형성하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은 상기 에너지 공급 수단을 상기 기판 상에 형성하는 단계, 상기 기판을 얇게 하는 단계 및 상기 잉크 공급 포트를 상기 기판 내에 형성하는 잉크 공급 포트 형성 단계를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 그리고 장점은 첨부 도면과 연계된 본 발명의 양호한 실시예에 대한 다음 설명을 고려함으로써 더 명백해질 것이다.
(제1 실시예)
이후, 본 발명의 양호한 실시예에서의 액체 토출 소자 및 기록 헤드의 구조가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도1의 (a)는 기록 매체 시트의 방향으로부터 본 기록 헤드 카트리지의 사시도이고, 도1의 (b)는 도1의 (a)에서 (기록 매체 측으로부터) 선 1b-1b로부터 본, 본 발명의 제1 실시예에서의 액체 토출 소자의 개략 평면도이고, 도1의 (c)는 도1의 (b)에서의 선 X-X와 일치하고 액체 토출 소자의 표면과 수직인 평면에서의 액체 토출 소자의 개략 단면도이다.
기록 헤드 카트리지(100)는 잉크 용기(101), 잉크 용기 홀더(102), 기부판(103) 및 액체 토출 소자(1) 등을 가진다. 잉크 용기 홀더는 잉크 용기(101)를 보유할 수 있다. 액체 토출 소자(1)는 액체 토출 소자(1)의 주요면이 각각 잉크 용기 홀더 및 기록 매체 시트와 대면하도록 기부판(103)에 보유된다. 잉크 용기(101)는 제거 가능하거나 제거 불가능하게 기록 헤드 카트리지(100)에 부착될 수도 있다. 기부판(103)에는 액체 토출 소자(1) 및 그를 위한 전기 배선 등을 구동하기 위한 회로가 제공될 수도 있다. 기록 헤드 카트리지(100)는 그들이 토출하는 잉크의 색상이 다른 다중 액체 토출 소자(1)로 끼워 맞춰질 수 있도록 구성될 수도 있다. 이러한 경우에 있어서, 다중 액체 토출 소자는 몇몇 기부판(103)에 부착된다. 기부판(103) 및 단일 또는 다중 액체 토출 소자(1)의 일체식 조합은 기록 헤드(104)를 구성한다. 이는 후방측, 즉 액체 토출 소자(1)에 잉크[도1의 (a)에 두꺼 운 빈 화살표에 의해 표시] 및 액체 토출 소자(1)를 구동하기 위한 전류가 공급되는 기록 매체 시트[P, 이후 단순히 기록 매체(P)로 칭함]와 대면하는 측으로부터이다. 기록 매체(P)와 대면하는 액체 토출 소자(1)의 표면(2)은 다중 토출 오리피스(18)의 외부 개구를 가진다. 액체 토출 소자(1)가 구동됨에 따라, 즉 액체 토출 소자(1)에 전류가 공급됨에 따라, 액적이 액체 토출 소자(1)의 선택된 토출 오리피스(18)의 개구로부터 토출되어, 기록 매체(P) 상에 화상을 완성시킨다.
액체 토출 소자(1)는 기판(11), 다중 소자 기판(10) 및 오리피스 판(21)을 포함한다. 기판(11)은 액체 토출 소자(1)에 잉크를 공급하기 위한 수단으로서 잉크 공급관(13)을 가진다. 각각의 소자 기판(10)은 열 에너지를 잉크에 제공하기 위한 수단이고, 전기 배선(15) 및 발열 저항체(16)의 조합체를 가진다. 오리피스 판(21)은 다중 잉크 채널(14) 및 액적을 토출하기 위한 수단으로서 다중 오리피스(20)를 가진다. 잉크 공급관(13)은 기판(11)의 한 에지로부터 다른 에지로 이어지는 슬릿이고, 전기 배선(15) 및 발열 저항체(16)는 기판(11)의 표면 상에 있다. 기판(11)은 예를 들면 실리콘으로 형성된다. 이후 자세히 설명된 그 두께는 얇게 하는 단계 이후에 기판(11)이 얼마나 강해야 하는지 여부, 얇게 하는 단계 이후에 얼마나 쉽게 취급되어야 하는지 여부, 관통 전극(12, 도2 내지 도5 참조)용 관통 구멍(22) 및 잉크 공급관(13)을 형성하기 위해 기판(11)이 처리될 수 있는 정확도 및 기판 처리(11) 비용과 같은 다양한 인자에 따라 설정된다. 그러나, 기판(11)의 두께는 대략 50 ㎛ 내지 300 ㎛ 범위 내인 것이 바람직하다.
기판(11)에는 기판(11)의 한 에지로부터 다른 에지로, 토출 오리피스 개구 (18)가 정렬되는 방향으로 연장하고 대략 100 ㎛이 폭을 가지는 슬릿 형태의 잉크 공급관(13)이 제공된다. 잉크 공급관(13)으로부터, 다중 액체 채널(14)은 하나씩 토출 오리피스 개구(18)를 향해 분기한다. 부수적으로, 기판(11)에는 슬릿 형태의 단일 또는 다중 잉크 공급관이 제공될 수도 있다. 액체 채널(14)은 기판(11)과 오리피스 판(21) 사이에 생성된 공간이다. 오리피스 판(21)의 오리피스(20)는 일대일로 발열 저항체(16)와 직접 대면한다. 각각의 오리피스(20)의 일단부는 대응 액체 채널(14)과 연결되고, 타단부는 기록 매체(P)와 대면하게 될 오리피스 판(21)의 외부면(2)에서 토출 오리피스 개구(18)로서 개방된다. 따라서, 잉크가 잉크 용기(10)로부터 나옴에 따라, 잉크 공급관(13)을 통해 이동하여, 액체 채널(14)을 충전하고, 그 후 채널(14)이 하나씩 이어지는 오리피스(20)를 충전한다. 오리피스 판(21)은 이를 통해 토출 오리피스를 갖춘 노즐이 레이저 사용으로 형성되는 통상의 수지 막의 일편 또는 이를 통해 토출 오리피스를 갖춘 노즐이 노출 또는 현상에 의해 형성되는 감광성 에폭시 수지 막의 일편이다.
엑채 토출 소자(1)에는 알루미늄으로 형성되고 문자 U 형태인 다중 전기 배선(15)이 제공된다. 각각의 전기 배선(15)의 각각의 단부가 액체 토출 소자(1)의 전방면(2)으로부터 액체 토출 소자(1)의 후방면(3)으로 연장하는 관통 전극(12)에 연결됨으로써, 기록될 내용에 따라 액체 토출 소자 구동 전류를 전달하는 것이 가능해진다. 전기 배선(15) 표면에 수직인 방향에 대해 대응하는 액체 채널(14)과 겹쳐지는 각각의 전기 배선(15) 부분에는 발열 저항체(16) 중 하나가 제공되며, 그 외부면은 액체 토출 소자(1)의 길이 방향에 수직인 방향 및 액체 토출 소자의 길이 방향에 평행한 방향 모두에서 대략 30 ㎛ 길이인 정사각형이다. 각각의 발열 저항체(16)는 발열 저항체(16)를 잉크로부터 보호하기 위한 상부 보호 층(도시 생략) 및 발열 저항체(16)에 의해 발생되는 열을 저장하기 위한 바닥 층(도시 생략)에 의해 개재된다. 발열 저항체(16)는 전기 배선(15)을 통해 거기에 공급되는 전류에 의해 열을 발생하도록 이루어지고, 발생시킨 열로서 상부 보호 층을 통해 대응하는 액체 채널(14) 내부의 잉크를 가열한다. 잉크가 가열됨에 따라, 기포(기포들)가 잉크 채널(14) 내의 잉크 본체의 일부분에서 발생되고, 오리피스(20) 내의 액체(잉크)는 기포의 성장에 의해 발생된 압력에 의해 잉크 액적(잉크 액적들)의 형태로 토출된다. 오리피스(20)로부터 토출된 잉크 액적(들)이 기록 매체(P)에 부착함으로써, 기록 데이터에 따라, 기록 매체(P) 상에 형성될 화상의 수많은 지점 중 하나를 생성시킨다.
다음, 전술된 액체 토출 소자를 제조하기 위한, 본 발명에 따른 방법 중 하나가 설명될 것이다. 도2는 본 발명의 제1 실시예에서 액체 토출 소자를 제조하는 프로세스의 단계를 순서적으로 도시한다. 도2의 개별 도면 각각에 있어서, 왼쪽 부분은 액체 토출 소자가 도1의 (b)에 도시된 방향과 같은 방향으로부터 본 액체 토출 소자의 일부분의 평면도이고, 오른 손 부분은 도면의 왼쪽 부분에서 선 X-X와 일치하고 기판(11)의 주요면에 수직인 평면에서 도면의 왼쪽 부분에서의 것과 동일한 액체 토출 소자 부분의 단면도이다. 그 개별 도면의 설정과 관련한 도2의 설명은 도3 내지 도5에서도 적용 가능하다.
(단계 S1)
먼저, 그 두께가 625 ㎛인 TaN 막 및 Al 막이 스퍼터링에 의해 기판(11) 상에 형성되고, 다중 발열 저항체(16) 및 일대일로 발열 저항체(16)에 전력을 공급하기 위한 다중 전기 배선(15)를 형성하도록 사진석판술에 의해 처리된다. 이들 프로세스는 기판(11)에 고온이 적용되는 고온 하에서 수행된다. 그러나, 이러한 실시예에 있어서, 실질적으로 기판(11)보다 더 두꺼운 일편의 실리콘 웨이퍼가 기판의 전구체로서 사용됨으로써, 휨 및/또는 파손이 방지된다.
(단계 S2)
다음, 기판(11)의 전구체는 기판(11)의 두께를 50 내지 300 ㎛ 범위 내의 값으로 감소시키도록 후방면(3)에서 연마된다. 연마 이후에, 연마에 의해 거칠어 지게될 수도 있는 기판(11)의 후방면은 CMP(화학 기계식 평면화) 또는 스핀 에칭에 의해 필요한 만큼 평탄화될 수도 있다. 얇게 하는 단계 이후에, 기판(11)의 두께에 있어서, 이는 예를 들면, 관통 전극용 관통 구멍의 형성에 대한 비용, 잉크 공급관의 형성에 대한 비용 및 예를 들어 기판(11)이 이송될 필요가 있는 경우 기판(11)이 취급될 수 있는 요구되는 용이성의 수위 등과 같은 다양한 인자에 따라 결정된다. 이어서, 일대일로 관통 전극에 적절히 대응하는 기판(11) 부분은 70 ㎛의 내부 직경을 가진 관통 구멍(22)을 형성하도록 드라이 에칭에 의해 기판(11)의 후방 측면(3)으로부터 제거된다. 관통 구멍(22)을 형성하기 위한 방법의 선택은 드라이 에칭에 제한될 필요는 없다. 예를 들면, 기판(11)을 레이저 광 빔 또는 자외선파 등으로 처리하는 방법이 사용될 수도 있다. 필요한 경우, 전기적인 절연 층(도시 생략)이 각각의 관통 구멍(22)의 내부면 상에 형성될 수도 있다. 종례에는, 관통 구멍(22)이 625 ㎛의 두께를 가진 실리콘 기판에서 형성되는 정확도의 수위가 비교적 낮았고, 이를 위해 기판을 처리하는데 요구되는 시간의 길이도 비교적 길었다. 따라서, 종례에는, 관통 구멍(22)에 대해 달성 가능한 최소 내부 직경은 대략 100 ㎛ 이었다. 비교해보면, 본 실시예에 있어서는, 관통 전극(12)용 관통 구멍(22)을 형성하기 이전에 기판(11)의 전구체가 두께에 있어 감소된다. 따라서, 종래 기술에서 달성 가능한 최소 관통 구멍 직경보다 상당히 작은 내부 직경을 가진 관통 구멍(22)을 형성하는 것이 가능하다.
(단계 S3)
다음, 도금용 시드 층(도시 생략)이 각각의 관통 구멍(22)의 내부면 상에 형성된다. 이어서, 각각의 관통 구멍(22), 도금용 시드층으로 덮여진 내부면은 대응하는 전기 배선(15)과의 전기적으로 연결되는 관통 전극(12)을 형성하도록 전해 도금에 의해 금으로 충전된다.
(단계 S4)
다음, 드라이 에칭 마스크용 재료가 기판(11)의 표면 상에 코팅되어, 기판(11)의 표면 상에 드라이 에칭 마스크 층을 형성한다. 이어서, 잉크 공급관(13)에 적절한 위치에서 대응하는 마스킹 층 부분은 사진석판(패터닝)의 사용으로 제거된다. 이어서, 잉크 공급관(13)으로서의 실트가 드라이 에칭에 의해 형성되어, 액체 토출 소자의 전구체를 생산한다.
(단계 S5)
마지막으로, 오리피스 판(21) 즉, 오리피스(20)가 미리 형성되는 일편의 수 지 막이 액체 토출 소자의 전술된 전구체에 접합되어, 액체 토출 소자(1)를 완성한다.
본 실시예에서의 전술된 제조 방법이 액체 토출 소자(1)를 제조하기 위해 사용되는 경우, 종래 기술에 따른 액체 토출 소자 제조 방법이 채용되는 경우보다 관통 전극(12)용 관통 구멍(22)은 높은 정확도로서 기판(11)을 통해 형성될 수 있고, 이를 위해 요구되는 시간은 짧아진다. 따라서, 비용이 저가이고, 관통 전극(12)의 밀도가 더 높아서, 종래 기술에 따른 액체 토출 소자보다 크기(칩 크기)가 훨씬 더 작은 액체 토출 소자를 제공하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예에서의 액체 토출 소자 제조 방법은 기판(11)이 잉크 공급관(13)을 형성하기 위해 처리되는 정확도 수위 관점에서 종래 기술에 따른 것보다 우수하다. 따라서, 본 실시에에서의 제조 방법에 의해 제조된 액체 토출 소자는 각각의 발열 저항체(16)와 잉크 공급관(13) 사이의 거리의 관점에서 더 정확하며, 따라서 종래 기술에 따른 제조 방법에 의해 제조된 것에 비해 주파수 응답에서 우수하고 액체 토출 성능에 있어 우수하다.
(제2 실시예)
다음, 도3을 참조하여, 액체 토출 소자를 제조하기 위한, 제2 실시예의 방법의 단계가 설명될 것이다. 본 실시예는 관통 전극의 관통 구멍이 잉크 공급관이 형성될 때 실트로서 동시에 형성되는 점을 제외하고는 제1 실시예와 유사하다. 따라서, 이후 본 실시예는 제1 및 제2 실시예 사이의 차이점에 집중하여 설명될 것이다.
(단계 S11)
발열 저항체(16) 및 전기 배선(15)이 단계(S1)에서와 동일하게 형성된다.
(단계 S12)
기판(11)의 전구체의 두께는 단계(S2)에서와 같이 전구체를 후방 측면(3)으로부터 평탄화시킴으로써 50 내지 300 ㎛ 범위 내의 값으로 감소된다. 또한, 70 ㎛의 내부 직경을 가진 관통 구멍(22)이 단계(S2)에서 생성된다. 게다가, 관통 구멍(22)이 생성되는 것과 동시에, 잉크 공급관(13)으로서의 실트가 단계(S4)에서와 같이 드라이 에칭에 의해 형성된다. 필요한 경우, 전기 절연층(도시 생략)이 각각의 관통 구멍(22)의 내부면 상에 형성될 수도 있다[절연 층을 형성하는 경우, 잉크 공급관(13)의 개구는 드라이 막 등으로 덮여져야만 함]. 전술된 바와 같이, 본 실시예에서의 액체 토출 소자 제조 방법에 따르면, 잉크 공급관(13) 및 관통 전극(12)용 관통 구멍(22)은 에칭에 의해 동시에 형성된다. 따라서, 이러한 제조 방법은 액체 토출 소자가 제조되는 효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 액체 토출 소자의 비용을 감소시킨다.
(단계 S13)
관통 구멍(22)은 관통 전극(12)을 생성시키도록 도금에 의해 금으로 충전되어서, 단계(S3)에서와 같이 액체 토출 소자의 전구체를 생산한다.
(단계 S14)
다음, 잉크 공급관(13)의 개구가 막으로 덮여지는 경우, 막은 제거된다. 이어서, 오리피스 판(21)은 기판(11)에 접합되어 액체 토출 소자(1)를 완성시킨다.
이러한 제2 실시예에 따르면, 잉크 공급관(13) 및 관통 전극(12)용 관통 구멍(22)이 동시에 형성되어, 처리 비용을 상당히 감소시키는 것을 가능하게 만든다.
(제3 실시예)
다음, 도4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예가 본 실시예에서 액체 토출 소자 제조 방법의 단계와 관련하여 설명된다. 본 실시예는 오리피스가 형성되는 정확도 및 액체 채널이 일대일로 발열 저항체와 정렬하는 정확도를 향상시키기 위해, 오리피스 판이 막 적층에 의해 형성되는 점에서 제1 및 제2 실시예와 다르다.
(단계 S21 내지 S23)
단계(S11) 내지 단계(S13)에서와 같이, 발열 저항체(16) 및 전기 배선(15)이 형성되고, 기판(11)은 후방 측면(3)으로부터 두께가 감소하고, 관통 구멍(22)이 형성되며, 관통 전극(12)이 형성된다.
(단계 S24)
액체 채널 성형체를 형성하기 위한 재료로서의 파저티브 레지스트가 15 ㎛의 두께로 코팅되고, 이어서 소정의 패턴(26)이 노출 및 현상에 의해 형성된다.
(단계 S25)
오리피스 판(21)용 재료로서 감광성 음의 에폭시 수지가 30 ㎛의 두께로 코팅되어 에폭시 막(27)을 형성한다. 이어서, 내부 직경이 25 ㎛인 다중 오리피스(20)를 가지는 오리피스 판(21)이 노출 및 현상에 의해 에폭시 막(27)으로부터 형성된다.
(단계 S26)
오리피스 판(21)의 외부면이 보호 층으로서 수지 막(28)을 형성하도록 수지로 코팅된다.
(단계 S27)
잉크 공급관(13)으로서의 슬릿이 단계(S4)에서와 같이 후방 측면(3)으로부터 기판(11) 내에 형성된다.
(단계 S8)
마지막으로, 오리피스 판(21)을 보호하기 위한 수지 막(28) 및 액체 채널의 성형체로서의 패턴(26)이 제거되어, 액체 토출 소자를 생산한다. 패턴(26)을 제거하기 위한 방법으로서, 기판(11)이 용매에 담겨지거나 용매가 분무될 수도 있다.
본 실시예의 앞선 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예에서의 액체 토출 소자 제조 방법은 오리피스 및 액체 채널이 형성되는 정확도가 우수하여서, 선행 방법(종래 기술에 따른 방법 포함)과 비교하여 액체 채널, 오리피스 및 발열 저항체 사이의 일대일 정렬에 있어 우수하다. 따라서, 토출하는 액적의 크기가 훨씬 더 작은 미래의 잉크 제트 기록 헤드를 형성하는데 만족할 정도로 사용 가능하다. 즉, 이는 기록 성능의 향상에 기여한다.
(제4 실시예)
다음, 도5를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 액체 토출 소자 제조 방법의 단계가 설명될 것이다. 본 실시예의 액체 토출 소자 제조 방법은 오리피스가 형성되는 정확도 및 액체 채널과 발열 저항체 사이의 정렬의 수위를 향상시키기 위해 막 적층에 의해 오리피스 판이 형성되는 점에서 제3 실시예의 것과 유사하다. 그러나, 두 개의 방법은 본 실시예에서의 방법이 관통 전극용 관통 구멍 및 잉크 공급관용 관통 구멍을 동시에 형성한다는 점에서 차이가 있다.
(단계 S31 내지 S32)
발열 저항체(16) 및 전기 배선(15)이 형성되고, 기판(11)은 단계(S2)에서와 같이 후방측(3)으로부터 두께가 감소된다.
(단계 S33 내지 S35)
소정의 패턴이 형성되고, 오리피스(20)를 가지는 오리피스 판(21)이 형성되고, 오리피스 판(21)의 외부면이 보호 막으로서 수지 막(28)을 형성하도록 수지로 코팅된다.
(단계 S36)
잉크 공급관(13) 및 관통 구멍(22)을 형성하기 위한 드라이 에칭 마스크용 재료가 드라이 에칭용 마스크를 형성하도록 기판(11) 상에 코팅된다. 이어서, 잉크 공급관(13) 및 관통 구멍(22)으로서의 슬릿을 형성하기 위한 패턴이 사진석판에 의해 형성되고, 잉크 공급관(13) 및 관통 구멍(22)으로서의 슬릿이 드라이 에칭에 의해 동시에 형성된다. 필요한 경우, 전기 절연 층(도시 생략)이 각각의 관통 구멍(22)의 내부면 상에 형성될 수도 있다[절연 층을 형성하는 경우, 잉크 공급관(13)의 개구는 드라이 막 등으로 코팅되어야만 함].
(단계 S37)
관통 구멍(22)은 단계(S3)에서와 같이 관통 전극(12)을 생성하도록 도금에 의해 금으로 충전된다.
(단계 S38)
마지막으로, 잉크 공급관(13)의 개구가 막으로 덮여지는 경우, 막은 제거되어야만 한다. 이어서, 액체 채널 성형체로서 패턴(26) 및 오리피스 판(21)을 보호하기 위한 수지 막(28)은 제거되어, 액체 토출 소자(1)를 생산한다.
본 실시예의 앞선 설명으로 명백한 바와 같이, 선행 방법(종래 기술에 따른 방법을 포함)과 비교하여, 본 실시예에서의 액체 토출 소자 제조 방법은 오리피스가 형성되는 정확도 및 액체 채널과 발열 저항체 사이의 일대일 정렬 수위에서 우수할 뿐만 아니라, 잉크 공급관 및 관통 전극용 관통 구멍을 동시에 형성할 수 있어서, 처리 비용을 현저히 감소시키는 것이 가능하다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 전술된 실시예 각각은 고온 프로세스를 사용하여 형성되어야만 하는 발열 저항체 및 전기 배선이 종래 기술에 따른 액체 토출 소자 제조 방법에 의해 사용되는 기판보다 훨씬 더 두꺼운 기판 상에서 형성됨으로써, 고온에 의한 휨 및/또는 파손으로부터 기판을 보호하고, 이어서, 발열 저항체 및 전기 배선의 형성 이후에, 기판의 두께가 감소되고, 잉크 공급관 및 관통 전극용 관통 구멍이 얇아진 기판을 통해 형성되어서 이들 구멍이 형성되는 효율성 및 정확도가 종래 기술에 따른 액체 토출 소자 제조 방법에 의해 형성된 구멍에서의 것보다 우수한 점에서 특징을 가진다. 따라서, 전술된 제조 조건이 만족되는 한, 관통 전극을 형성하기 위한 단계 및 잉크 공급관을 형성하는 단계가 수행되는 순서는 선택적이다. 또한, 오리피스를 형성하는 단계 및 관통 전극 및 잉크 공급관을 동시에 형성하는 단계가 수행되는 순서도 선택적이다.
본 발명의 전술된 실시예의 효과는 다음과 같다.
발열 저항체 및 전기 배선은 종래 기술에 따른 액체 토출 소자 제조 방법에 의해 사용되는 기판 보다 훨씬 더 두꺼운 기판 상에서 형성되고 기판 상에서 발열 저항체 및 전기 배선을 형성한 이후에 기판은 그 두께가 감소된다. 이어서, 관통 전극 및 잉크 공급관은 얇아진 기판을 통해 형성된다. 따라서, 관통 전극용 관통 구멍을 형성하는 시간 길이가 현저히 짧아지고, 관통 구멍이 기판을 통해 형성되는 정확도가 현저히 높아진다. 따라서, 관통 구멍은 낮은 비용으로 더 높은 밀도로 배열될 수 있을 뿐만 아니라, 잉크 공급관은 더 높은 정확도로 형성될 수 있다. 게다가, 각각의 발열 저항체와 잉크 공급 사이의 거리에 있어서의 편차 양이 작아져서, 액체 토출 소자는 잉크 토출 성능에 있어 향상된다. 게다가, 본 발명에 따른 액체 토출 소자 제조 방법은 종래 기술에 의한 방법에 의해 형성 가능한 것보다 더 작은 잉크 공급관을 형성할 수 있어서, 종래 기술에 따른 방법에 의해 생산될 수 있는 것보다 더 작고 저 비용인 액체 토출 소자(칩)를 생산하는 것을 가능하게 만든다. 게다가, 본 발명에 따른 방법은 잉크 공급관 및 관통 전극용 관통 구멍을 동시에 형성하는 것을 가능하게 하여서, 이들을 형성하기 위해 기판을 처리하는데 필요한 시간 길이를 줄이는 것을 가능하게 한다. 따라서, 처리 비용이 상당히 감소될 수 있다.
본 발명이 본 명세서에 개시된 구조를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 상세 설명에 제한되지 않고, 본 출원은 다음 청구항의 범위 또는 개량 목적으로 산출 될 수도 있는 변형 및 변경을 모두 포함하고자 한다.

Claims (10)

  1. 기판, 기판을 관통하는 잉크 공급 포트 및 잉크 공급 포트를 통해 도입되는 잉크에 토출 에너지를 공급하기 위한 에너지 공급 수단을 포함하는 소자 기판을 형성하는 방법이며,
    상기 에너지 공급 수단을 상기 기판 상에 형성하는 단계와,
    상기 기판을 얇게 하는 단계와,
    상기 잉크 공급 포트를 상기 기판 내에 형성하는 잉크 공급 포트 형성 단계를 포함하는 소자 기판을 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소자 기판은 상기 에너지 공급 수단에 구동 전류를 공급하기 위해 상기 기판을 관통하는 관통 전극을 더 포함하고, 상기 잉크 공급 포트 형성 단계는 상기 잉크 공급 포트 및 상기 관통 전극을 상기 기판 내에 형성하는 관통부 형성 단계를 포함하는 소자 기판을 형성하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 관통부 형성 단계는 상기 관통 전극용 관통 구멍을 형성하는 단계, 전기 전도성 재료를 상기 관통 구멍 내에 충전시킴으로써 상기 관통 전극을 형성하는 단계 및 상기 잉크 공급 포트를 형성하는 단계를 포함하는 소자 기판을 형성하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 관통부 형성 단계는 상기 잉크 공급 포트와 상기 관통 전극용 관통 구멍을 동시에 형성하는 단계 및 전기 전도성 재료를 상기 관통 구멍 내에 충전시킴으로써 상기 관통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 소자 기판을 형성하는 방법.
  5. 액체 토출 소자를 형성하는 방법이며,
    청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 의해 정의되는 상기 소자 기판을 형성하는 상기 방법을 통해 소자 기판을 형성하는 단계와,
    상기 잉크 공급 포트에 연결되고 상기 에너지 공급 수단을 가지는 상기 소자 기판의 표면 상에서 연장하는 액체 유동 경로를 포함하고, 상기 에너지 공급 수단에 의해 토출 에너지가 공급되는 잉크를 기록 재료 상으로 토출시키기 위해 상기 액체 유동 경로에 연결되는 오리피스를 포함하는 오리피스 판을 형성하는 단계를 포함하는 액체 토출 소자를 형성하는 방법.
  6. 기록 소자 기판이며,
    기판과,
    상기 기판을 관통하는 잉크 공급 포트와,
    상기 잉크 공급 포트를 통해 도입되는 잉크에 토출 에너지를 공급하기 위해 상기 기판 상에 제공되는 에너지 공급 수단을 포함하고,
    상기 기판은 50 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가지는 기록 소자 기판.
  7. 제6항에 있어서, 상기 에너지 공급 수단에 구동 전류를 공급하기 위해 상기 에너지 공급 수단에 연결되도록 상기 기판을 관통하는 관통 전극을 더 포함하는 기기록 소자 기판.
  8. 액체 토출 소자이며,
    50 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가지는 기판과,
    상기 기판을 관통하는 잉크 공급 포트와,
    상기 잉크 공급 포트를 통해 도입되는 잉크에 토출 에너지를 공급하기 위해 상기 기판 상에 제공되는 에너지 공급 수단과,
    상기 에너지 공급 수단에 구동 전류를 공급하기 위해 상기 에너지 공급 수단에 연결되도록 상기 기판을 관통하는 관통 전극과,
    상기 에너지 공급 수단을 가지는 상기 소자 기판의 표면 상에서 연장하고 상기 잉크 공급 포트에 연결되는 액체 유동 경로를 포함하고, 상기 에너지 공급 수단에 의해 토출 에너지가 공급되는 잉크를 기록 재료 상으로 토출시키기 위해 상기 액체 유동 경로에 연결되는 오리피스를 포함하는 오리피스 판을 포함하는 액체 토출 소자.
  9. 잉크 제트 기록 헤드이며,
    50 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가지는 기판과,
    상기 기판을 관통하는 잉크 공급 포트와,
    상기 잉크 공급 포트를 통해 도입되는 잉크에 토출 에너지를 공급하기 위해 상기 기판 상에 제공되는 에너지 공급 수단과,
    상기 에너지 공급 수단을 가지는 상기 소자 기판의 표면 상에서 연장하고 상기 잉크 공급 포트에 연결되는 액체 유동 경로를 포함하고, 상기 에너지 공급 수단에 의해 토출 에너지가 공급되는 잉크를 기록 재료 상으로 토출시키기 위해 상기 액체 유동 경로에 연결되는 오리피스를 포함하는 오리피스 판과,
    상기 기판을 지지하는 기부 판을 포함하는 잉크 제트 기록 헤드.
  10. 잉크 제트 기록 카트리지이며,
    잉크 제트 기록 헤드가
    50 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 가지는 기판과,
    상기 기판을 관통하는 잉크 공급 포트와,
    상기 잉크 공급 포트를 통해 도입되는 잉크에 토출 에너지를 공급하기 위해 상기 기판 상에 제공되는 에너지 공급 수단과,
    상기 에너지 공급 수단을 가지는 상기 소자 기판의 표면 상에서 연장하고 상기 잉크 공급 포트에 연결되는 액체 유동 경로를 포함하고, 상기 에너지 공급 수단에 의해 토출 에너지가 공급되는 잉크를 기록 재료 상으로 토출시키기 위해 상기 액체 유동 경로에 연결되는 오리피스를 포함하는 오리피스 판과,
    상기 기판을 지지하는 기부 판과,
    상기 오리피스를 통해 토출되는 잉크를 내장하는 잉크 용기를 포함하는 잉크 제트 기록 카트리지.
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