KR100512660B1 - 노즐판,노즐판을포함하는잉크젯프린트헤드,및유동기구설계를구비한잉크젯프린터용노즐판을제조하기위한방법 - Google Patents
노즐판,노즐판을포함하는잉크젯프린트헤드,및유동기구설계를구비한잉크젯프린터용노즐판을제조하기위한방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 잉크젯 프린트 헤드용 노즐판(10) 및 그의 제조 방법을 제공한다. 상기 노즐판(10)은 중합체층, 노즐판 두께를 한정하는 중합체층에 부착된 접착층, 및 잉크 유동 채널(16), 점화 챔버(14), 노즐 홀(18), 및 잉크 공급 영역(24)을 포함하는 노즐판의 유동 기구를 한정하는 중합체층 및 접착층의 융삭된 부분을 포함하며, 중합체 물질로 제조된 하나 이상의 돌출부(26)는 상기 노즐판(10)의 잉크 공급 영역(24)에 잔류한다. 상기 하나 이상의 돌출부는 연장부를 둘러싸는 융삭부를 갖는 중합체 물질의 연장부(26)로부터 선택되며, 부분적으로 융삭된 이격 연장 핑거들(70,80)은 상기 잉크 유동 채널과 평행하고 그로부터 상쇄되는 상기 노즐판의 두께보다 작은 높이를 가지며, 복수의 이격 돌출부들(42)은 찌꺼기가 점화 챔버(48)에 대해 잉크 유동 채널(46) 안으로 유입되기 전에 찌꺼기를 충분히 포획할 수 있는 인접 돌출부들(42) 사이의 거리(56)를 갖는 잉크 유동 채널들에 인접한 유동 기구면으로부터 연장하는 노즐판(40)의 두께보다 작은 높이를 갖는다.
Description
본 발명은 개량된 유동 특성을 갖는 잉크젯 노즐판, 상기 노즐판을 포함하는 잉크젯 프린트헤드, 및 잉크젯 프린터용 노즐판을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린터용 프린트 헤드(print head)는 요구된 프린트의 질을 달성하기 위해 프린트 헤드 내의 잉크 분사 장치에 잉크를 전달하기 위한 일체형 잉크통과 부품을 일체화하도록 정확하게 제조된다. 잉크젯 프린터의 프린트 헤드의 주요 부품은 잉크 공급 채널, 점화 챔버 및 잉크를 인지판으로부터 분출하기 위한 포트를 내장한 노즐판이다.
잉크젯 프린터의 도입 이래, 노즐판은 잉크 분사 효과를 증가시키고, 이의 제조 단가를 떨어뜨리기 위해서 설계를 변경할 것을 고려하게 되었다. 노즐판 설계 변경은 인쇄 속도를 빠르게 하고, 인쇄 영상의 해상도를 높이기 위한 시도가 계속해서 행해지고 있다.
잭슨 등에 의해 출원된 유럽 출원번호 제761 448호는 레이저 융삭이 노즐판으로부터 제거되는 동안 찌꺼기가 형성되는 잉크젯 프린터용 노즐판을 제조하기 위한 하나의 방법을 설명하고 있다. 이와 같은 노즐판은 접착층으로 덮인 폴리이미드 테이프로 제조된다. 상기 접착층은 희생층으로 코팅되며, 상기 희생층은 접착층과 상호작용하지 않는 솔벤트로 제거될 수 있다. 분배 채널, 유동 채널, 기포 챔버, 및 노즐을 포함하는 기구가 레이저 융삭을 사용하는 폴리이미드 테이프에 형성된다. 상기 폴리이미드 테이프에 기구를 형성한 후, 상기 희생층은 테이프로부터 제거된다. 상기 접착층은 상기 기구를 실리콘 기판에 포함시키는 폴리이미드 테이프를 부착시키기 위해 사용된다.
프린트 헤드 설계면에서의 진보가 프린트 속도를 최고로 하면서 미세 해상도를 증가시키면서 인쇄할 수 있는 프린트 헤드를 제공하였을지라도, 개량 조건은 설계에 따른 복잡도가 증가하기 때문에 노즐판을 제조하는 것과 관련하여 새로운 도전이 일어나게 되었다. 따라서, 보다 복잡한 유동 기구 설계에 있어서, 정확도면에서 불충분한 문제점은 프린트 헤드의 신뢰성에 따른 심각한 감소가 일어나게 되고, 생산량에 악영향을 끼쳤다.
예를 들어, 프린트 헤드가 대형 유동 채널 및 노즐 홀을 갖고 있는 경우, 잉크 내의 찌꺼기는 잉크젯 프린트 헤드부를 보다 용이하게 통과할 수 있어서, 종국에는 문제점을 발생시키지 않고서도 노즐을 통해 프린트 헤드를 통과해 빠져나간다. 그러나, 프린트 헤드를 갖고 있는 몇 개의 부분은 상당히 좁으므로. 찌꺼기가 방해받지 않고 통과하는 것이 아니라, 잉크 유동 영역 내에 찌꺼기의 흐름을 막는 경향이 있다. 흐름이 차단된 찌꺼기는 노즐이 더 이상 잉크를 받아들 일 수 없도록 할 수 있으므로, 프린트 헤드의 인쇄의 질에 나쁜 영향을 끼친다.
여러 가지 구조를 갖는 필터가 찌꺼기를 통과시키기에는 너무 좁은 프린트 헤드 내의 일부분과 만나기 전에 찌꺼기를 걸러내기 위한 시도에 이용된다. 불행하게도, 이러한 필터는 프린트 헤드의 제조에 따른 고가의 부수적인 처리 단계를 추가하는 것이 일반적이다. 필터링의 기능을 수행하는데 필요한 잉크 유동에 보다 많은 저항력을 발생시켜, 필터의 사용에 따른 다른 문제점을 발생시킨다.
한가지 필터 설계는 반도체 기판에 부착된 장벽층으로 형성된 필터(filter)로 구성된 장벽 리프(reef) 설계를 기재한 호(Ho) 등의 미국 특허 제5,463,413호에 제공된다. 필터들 사이의 공간은 별도의 노즐판을 지지하고, 미립자가 장벽 입구 채널에 도달하기 전에 미립자를 잉크에서 필터하도록 설계되었다. 이러한 설계에 있어서, 생산 단가를 증가시키고, 개량된 인쇄에 필요한 정밀도 및 정확도를 감소시키는 별도의 노즐판 및 장벽층이 형성된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 잉크젯 프린트 헤드용으로 개량된 노즐판을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 노즐판 설계에 관련된 제조상의 문제점을 감소시키기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 찌꺼기의 흐름을 차단하기 위해서 개량된 잉크 필터링 특징을 보유하는 잉크젯 프린터용 노즐판을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 개량된 유동 기구를 갖는 잉크젯 프린터용 노즐판을 제조하기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.
상술한 목적 및 그 밖의 다른 목적 및 특징에 관련하여, 본 발명은 개량된 설계를 갖는 잉크젯 프린트 헤드용 노즐판을 제공한다. 노즐판은 중합체층, 노즐판 두께를 한정하는 중합체층에 부착된 접착층, 및 잉크 유동 채널, 점화 챔버, 노즐 홀, 및 잉크 공급 영역을 포함하는 노즐판의 유동 기구(flow feature)를 한정하는 중합체층 및 접착층의 융삭된 부분을 포함한다. 중합체 물질로 제조된 하나 이상의 돌출부는 상기 노즐판의 공급 영역에 잔류한다. 상기 하나 이상의 돌출부는 찌꺼기가 점화 챔버에 대해 잉크 유동 채널 안으로 유입되기 전에 찌꺼기를 충분히 포획할 수 있는 거리에 위치한 잉크 유동 채널에 인접한 비융삭 영역으로부터 이격되며, 상기 중합체층과 접착층을 결합한 두께보다 작은 높이를 가지며, 또한, 상기 잉크 유동 채널과 대체로 수직인 연장부를 둘러싸는 융삭부를 갖는 중합체 물질의 연장부와, 상기 잉크 유동 채널과 평행하고 그로부터 상쇄되는 부분 융삭된 이격 연장 핑거, 및 상기 잉크 유동 채널에 인접한 유동 기구면으로부더 연장하는 이격 돌출부의 스태거 어레이(staggered array)로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 다른 특징은 잉크젯 프린터용 노즐판을 제조하기 위한 방법을 제공한다. 접착층 및 접착층 상의 보호층, 레이저 융삭 잉크 유동 채널, 점화 챔버, 노즐 홀 및 노즐판의 유동 기구를 한정하기 위한 보호층을 통과하는 필름 내의 잉크 공급 영역을 포함하는 중합체 물질층으로 제조된 중합체 필름을 제공한다. 유동 기구가 형성될 때, 보호층은 필름에서 제거되고, 개별 노즐판은 필름에서 분리되므로, 노즐판은 반도체 기판에 부착될 수 있다. 노즐판의 잉크 공급 영역 내의 중합체 물질의 최소한의 부분은 융삭 후에 잔류되어, 융삭 단계 중에 발생되는 찌꺼기를 감소시킨다. 상기 잔류 중합체부는 찌꺼기가 점화 챔버에 대해 잉크 유동 채널 안으로 유입되기 전에 찌꺼기를 충분히 포획할 수 있는 거리에 위치한 잉크 유동 채널에 인접한 비융삭 영역으로부터 이격되며, 상기 중합체층과 접착층을 결합한 두께보다 작은 높이를 가지며, 또한, 상기 잉크 유동 채널과 대체로 수직인 연장부를 둘러싸는 융삭부를 갖는 중합체 물질의 연장부와, 상기 잉크 유동 채널과 평행하고 그로부터 상쇄되는 부분 융삭된 이격 연장 핑거, 및 상기 잉크 유동 채널에 인접한 중합체 물질의 이격 돌출부의 스태거 어레이(staggered array)로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
또 다른 특징으로서, 본 발명은 프린터용 잉크젯 프린트 헤드를 제공한다. 프린트 헤드는 잉크를 가열하기 위한 저항 소자를 포함하는 반도체 기판 및 기판에 부착된 노즐판을 포함한다. 노즐판은 중합체층, 중합체층에 부착된 접착층 및 노즐판의 유동 기구를 한정하는 중합체층 및 접착층의 융삭된 부분으로 구성된다. 유동 기구는 잉크 유동 채널, 점화 챔버, 노즐 홀 및 잉크 공급 영역을 제공하는 융삭된 영역, 및 노즐판의 잉크 공급 영역에 인접한 1개 이상의 중합체 돌출부를 제공하는 대체로 비융삭된 영역을 포함한다. 상기 대체로 비융삭된 영역은 찌꺼기가 점화 챔버에 대해 잉크 유동 채널 안으로 유입되기 전에 찌꺼기를 충분히 포획할 수 있는 거리에 위치한 잉크 유동 채널에 인접한 비융삭 영역으로부터 이격되며, 상기 중합체층과 접착층을 결합한 두께보다 작은 높이를 가지며, 또한, 상기 잉크 유동 채널과 대체로 수직인 융삭 영역에 의해 둘러싸이는 중합체 물질의 중앙 연장부와, 상기 잉크 유동 채널과 평행하고 그로부터 상쇄되는 이격 연장 핑거, 및 상기 잉크 유동 채널에 인접한 유동 기구면으로부터 연장하는 이격 돌출부의 스태거 어레이(staggered array)로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 장점은 중합체 물질 내에 유동 기구를 형성하는데 필요한 융삭량을 실제로 감소시킨다는 점에 있다. 중합체 물질이 융삭됨에 따라, 분해 생성물(decomposition products)이 형성되어 중합체 필름의 보호층에 접착된다. 보호층에 부착된 분해 생성물의 양이 증가하여, 유동 기구가 노즐판 내에 형성될 때, 보호층에서 물기를 제거하는 것을 어렵게 한다. 그러나, 노즐판을 형성하는데 필요한 융삭량을 감소시켜 보호층의 제거는 거의 개량된다.
본 발명의 다른 장점은 노즐판의 잉크 공급 영역으로 유입되는 찌꺼기를 방지하거나 차단하는 노즐판 설계의 사용에 의해 얻어지는 인쇄의 질을 실제로 개량한다는 점에 있다. 이 설계는 필터링 기능을 수행하는 잉크 공급 영역 내의 복수의 돌출부를 포함한다. 또한, 이러한 돌출부가 중합체 물질의 융삭을 덜 필요로 하기 때문에, 분해 생성물의 양과 그에 따른 보호층 상의 피착이 감소되기도 한다. 그러므로, 보호층의 제거는 필터링 기능을 제공하는 돌출부를 갖는 노즐판을 발생시킴으로써 향상되기도 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 장점, 구성 및 작용을 포함하는 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명은 개량된 노즐판 및 잉크젯 프린터용 노즐판에 대한 개량된 제조 기술을 제공한다. 특히, 노즐판은 이의 유동 기구측으로부터 노즐판의 잉크 공급 영역 내로 돌출하는 중합체 물질을 포함한다. 돌출부는 노즐판에 대한 개량된 제조 동작에 기여할 뿐만 아니라, 노즐판의 유동 기구에 따른 유동력을 개량하기도 한다.
지금부터 도면을 참조하면, 도 1에는 반도체 기판(12)에 부착된 노즐판의 단면도가 도시되어 있다. 노즐판은 중합체 폴리머, 폴리에스터 폴리머, 탄화플루오르 폴리머, 및 점화 챔버(14), 점화 챔버(14)를 공급하기 위한 잉크 공급 채널(16) 및 점화 챔버에 관련된 노즐 홀(18)을 내장하기에 충분한 두께를 갖는 폴리카보네이트 폴리머, 양호하게는 폴리이미드 폴리머에서 선택된 중합체 물질로 제조된다. 중합체 물질은 두께가 약 15 내지 약 200 미크론, 보다 양호하게는 두께가 약 25 내지 약 125 미크론인 것이 적합하다. 설명을 간단하게 하기 위해서, 점화 챔버 및 공급 채널을 함께 노즐판(10)의 "유동 기구(flow feature)"라고 하고, 노즐판(10)의 유동 기구면(20) 상의 중합체 물질 내로 융삭(ablate)된다.
각각의 노즐판은 복수의 점화 챔버(14), 잉크 공급 채널(16) 및 중합체 물질 내에 배치되는 노즐 홀(18)을 내장하므로, 각각의 노즐 홀은 잉크 추진 장치(22) 상의 점화 챔버(14)와 관련되어, 장치(22)의 작동시, 잉크의 비말은 점화 챔버(14)로부터 노즐 홀(18)을 통해 인쇄될 기판으로 분사된다. 신속한 연속 동작으로 일련의 1개 이상의 점화 챔버는 서로가 조합시에 영상을 발생시키는 기판 상에 잉크 도트(dot)를 제공한다. 전형적인 노즐판은 118/cm(300/inch) 피치(pitch)의 2 세트의 노즐 홀을 내장한다.
노즐판을 기판에 부착하기 전에, 노즐판과 기판 사이의 접착성을 향상시키기 위해 광치유 가능(photocurable) 에폭시 수지로 이루어진 층으로 기판을 코팅하는 것이 적합하다. 광치유 가능 에폭시 수지는 공급 채널(16), 점화 챔버(14) 및 잉크 공급 영역(24)을 한정하는 패턴으로 광치유된 기판 상에서 탈수된다. 이 때, 에폭시 수지로 이루어진 비치유된 영역은 적절한 용매(solvent)를 이용하여 분해되어 떨어져 나간다.
양호한 광치유 가능 에폭시의 계통적인 조직화는 약 50 내지 약 75％ 중량의 브티로락톤(-butyrolactone), 약 10 내지 약 20％ 중량의 폴리메틸 메타 크릴레이트-코-메타크릴산(polymethyl methacrylate-co-methacrylic acid), 미국 텍사스(Texas)에 소재하고 있는 Shell Chemical Company가 시판하고 있는 EPON 100F와 같은 약 10 내지 약 20％ 중량의 탈기능적(difunctional) 에폭시 수지, 미국, 미시간, 미드랜드(Midland Michigan)에 소재하는 Dow Chemical Company가 시판하고 있는 DEN 431과 같은 약 0.5 내지 약30％ 중량의 다기능(multifunction) 에폭시 수지, 미국, 코넥티컷주 댄버리(Danbury, Connecticut)에 소재하고 있는 Union Carbide Corporation가 시판하고 있는 CYRACURE UVI-6974와 같은 약 2 내지 6％ 중량의 광기폭약(phtoinitator) 및 약 0.1 내지 약 1％ 중량의 감마 글로시독시프로필트리메톡시-실란(glycidoxypropyltrimethoxy-silane)을 포함한다.
잉크는 반도체 기판(12) 내에 개구가 제공되는 잉크 공급 영역(24)을 통해 점화 챔버(14)에 제공된다. 중합체 물질로 이루어진 돌출부 또는 부가물(26)은 노즐판의 유동 기구면(20) 상에 제공되고, 반도체 기판 내의 개구 또는 바이어(Via ; 28)에 의해 정해진 잉크 공급 영역(24) 및 대향하는 잉크 공급 채널들(16) 사이의 융삭된 영역 상으로 또는 이내로 연장하는 것이 일반적이다. 중합체 돌출부(26)는 중합체 물질로 마스킹함으로써 제조되므로, 중합체 돌출부(26)의 영역 내에서 융삭될 뿐만 아니라, 중합체 물질을 부분적으로 융삭시킬 수 있어서, 중합체 물질부는 잉크 공급 영역(24) 내에 잔류하게 된다.
도 2에는 유동 기구면(20)에서 보고 도시한 도 1의 노즐판의 평면도가 도시 되어 있다. 도 2에 있어서, 중합체 돌출부(26)는 잉크를 잉크 바이어(28)로부터 각 점화 챔버(14)의 잉크 공급 채널(16)로 제공하기 위해 잉크 공급 영역(24)을 한정하는 융삭된 영역에 의해 둘러싼 것으로 도시되어 있다.
돌출부(26)가 잉크 공급 영역(24)에 인접 배치되기 때문에, 칩 바이어(28)로 부터 노즐판의 점화 챔버(14)에 선행하는 잉크 공급 채널(16)로 공급되는 잉크를 전혀 압축하지 않아야 한다. 돌출부(26)의 다른 장점은 융삭된 중합체 물질의 양을 감소시키게 되므로 레이저 융삭 단계 중에 노즐판으로부터의 피착 제거시에 조력하는데 도움을 주는 보호 또는 희생층(도시하지 않음)을 형성하고, 따라서 접착하는 분해 피착물의 양을 실제로 감소시키게 된다.
돌출부(26)의 폭은 본 발명에서 제한적인 것은 아니고, 양호하게는 돌출부에 최근접한 잉크 공급 영역이라는 점에서 잉크 공급 영역(24)의 폭보다 작은 약 10 내지 약 300 미크론 이하이다. 돌출부(26)의 폭은 잉크 공급 채널(16)로의 잉크 흐름을 억제하여 방지하기에 충분히 좁은 것이 양호하다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 돌출부(26)의 연부(32)와 칩 바이어(28) 사이에서 거의 방해받지 않고 잉크를 흘릴 수 있는 최소 거리(30)가 제공된다. 최소 거리는 약 10 내지 약 300 미크론 범위일 수 있고, 양호하게는 약 20 미크론을 초과한다.
다른 특징에 있어서, 본 발명은 잉크가 잉크 공급 채널에 제공되고, 점화 챔버가 중합체 물질로 형성되기 전에 잉크로부터 찌꺼기를 필터링하는 부수적인 기능을 제공하는 노즐판의 잉크 공급 영역 내에 일반적으로 배치된 상이한 설계에 따른 돌출부를 제공한다. 도 4 및 도 5에 잉크를 필터링하기 위한 본 발명의 노즐판에 이용될 수 있는 돌출부에 대한 2가지 설계가 도시되어 있다.
도 4에 있어서, 유동 기구면에서 본 노즐판(40)은 잉크 공급 영역(44), 잉크 공급 채널(46), 점화 챔버(48) 및 노즐 홀(50) 내에 돌출부(42)를 발생시키기 위해 레이저로 융삭되는 중합체 물질로 제조된다. 도 4에 도시된 설계에 있어서, 돌출부는 거의 장방형이고, 거의 스태거 어레이(staggered array) 내에 있다. 돌출부(42)는 잉크 공급 채널(46)에 인접한 노즐판의 비융삭된 영역(54)으로부터 최소한의 거리(52)만큼 떨어져 있는 것이 적합하다. 적합하게는, 거리(52)의 범위가 약 5 내지 약 200 미크론이다.
돌출부들 사이의 거리(56)는 잉크 공급 채널의 폭(58)에 관련된다. 거리(56)는 폭(58) 미만이고, 폭(58)을 초과하는 것이 적합하다. 거리(56)와 폭(58) 사이의 관계는 다음 식으로 제공된다.
여기에서 P는 돌출부(42)의 폭(60)이고, G는 인접 돌출부들 사이의 거리(56)이며, C는 셀 폭(62)이고, T는 잉크 공급 채널의 폭(58)이며, R은 인치당 도트(dpi) 단위의 프린트 해상도이다.
본 발명은 특정한 노즐 피치를 갖는 소정의 프린터에 제한되지 않는다. 그러므로, 예를 들어 100 내지 1200 dpi의 노즐 피치를 갖는 프린터는 본 발명의 특징으로부터 유익할 수 있다.
그러나, 예를 들어 118/cm(300/inch) 피치의 2 세트 노즐 홀로 이루어진 600 dpi의 해상도를 갖고 있는 프린트 헤드는 대표적으로 약 6 내지 약 50 미크론 범위의 폭(58)을 가질 수 있다. 따라서, 폭(58)이 26 미크론일 때, 거리(56)는 약 13 내지 26 미크론 범위일 수 있다.
도 5에 도시된 선택적인 설계에 있어서, 잉크 공급 영역 내의 돌출부 또는 부가물은 중합체 물질로 형성되는 거의 평행한 핑거(finger ; 70)와 이격된 형태일 수 있고, 반도체 기판(도 1) 내의 잉크 바이어 상에 있는 노즐판의 중앙 영역(72)으로부터 측방으로 연장한다. 핑거(70)는 노즐판의 중앙 영역(72)으로부터 거리(74) 만큼 양호하게 연장하므로, 핑거(70)의 단부로부터의 거리(76)는 약 5 내지 약 200 미크론 범위에 있게 된다.
또한 핑거(70)와 거의 평행하고, 이로부터 스태거 패턴으로 상쇄되는 (offset) 핑거(80)는 점화 챔버(84) 및 노즐 홀(86)을 내장하는 노즐판의 점화 챔버측(82)으로부터 연장하는 것이 특히 적합하다. 도 4에 도시된 실시예와 관련하여 기재된 바와 같이, 인접 핑거(70과 80) 사이의 거리(88)는 잉크 공급 채널의 폭 및 상기 식(Ⅰ), (Ⅱ) 및 (Ⅲ)에 따른 프린트 해상도에 관련된다. 거리(88)는 폭(90) 미만이고, 폭(90)의 절반을 초과하는 것이 적합하다.
예를 들어, 118/cm(300/inch) 피치의 2 세트 노즐 홀로 이루어진 600 dpi의 해상도(R)를 갖는 프린트 헤드는 대표적으로 약 6 내지 약 50 미크론 범위의 폭(90)을 가질 수 있다. 따라서, 폭(90)이 26 미크론일 때, 거리(88)는 약 13 내지 약 26 미크론 범위일 수 있다.
중합체 물질의 실제량이 노즐판의 잉크 공급 영역 내에 비융삭된 상태로 잔류하기 때문에, 융삭 처리 중에 노즐판의 점착층을 덮고 있는 보호층 상에 피착되는 분해 생성물의 양이 현격히 감소된다. 분해 피착물의 감소는 보호층을 용이하게 증가시켜 이에 소요되는 시간을 감소시킨다는 것을 발견하였다. 이론적인 고려사항에 의해 제한됨이 없이, 분해 생성물은 높은 유기 탄소 상수를 갖는다. 이러한 피착은 보호층을 코팅시켜 폴라(polar) 용매가 피착부를 관통하기 어렵게 하고, 보호층을 용해시키기 어렵게 하는 경향이 있다. 따라서, 보호층 상의 피착부를 감소시켜, 폴라 용매를 이용하여 보호층을 제거하는 것이 개량된다.
본 발명의 노즐판을 제조하는데 이용되는 전형적인 중합체 필름(100)이 도 6에 단면도로 도시되어 있다. 필름(100)은 폴리이미드와 같은 중합체 물질(102), 접착층(104) 및 접착층(104) 상의 보호층(106)을 내장한다.
접착층(104)은 소정의 열가소성 물질을 포함하는 소정의 B기(B-stageable) 물질이 적합하다. B기 열 치유 수지의 예는 페놀 수지, 레조르시놀(resorcinol) 수지, 요소 수지, 에폭시 수지, 에틸렌 요소 수지, 푸란 수지, 폴리우레탄, 및 실리콘 수지를 포함한다. 적절한 열가소성 물질 또는 고용융 물질은 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 에틸아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌, 폴리아미드, 폴리에스터 및 폴리우레탄을 포함한다. 접착층(104)은 두께가 약 1 내지 약 25 미크론이다. 가장 적합한 실시예에 있어서, 접착층(104)은 미국 아리조나주(Arizona)에 소재하는 Rogers of Chandler가 시판하고 있는 적층(laminate) RFLEX R1100 또는 RFLEX R1000에 이용된 것과 같은 페놀 브틸 접착제이다.
접착층(104)은 양호하게는 폴리비닐 알코올과 같은 수용성 폴리머인 보호층(106)으로 코팅된다. 보호층으로서 이용될 수 있는 시판 중인 폴리비닐 알코올 물질은 Air Products Inc가 시판하고 있는 AIRVOL 165, Emulsitone Inc가 시판하고 있는 EMS1146 및 Aldrich가 시판하고 있는 여러 가지 폴리비닐 알코올 수지를 포함한다. 보호층(106)은 두께가 최소한 약 1 미크론인 것이 가장 적합하고, 접착층(104) 상에 적합하게 코팅된다.
사출 성형(extrusion), 롤 코팅, 브러싱(brushing), 블레이드(blade) 코팅, 스프레이, 디핑과 같은 방법, 및 코팅 공업 분야에 공지된 그 밖의 다른 기술이 희생층(106)을 갖는 접착층(104)을 코팅하는데 이용될 수 있다. 보호층(106)은 박막층 내에 코팅될 수 있고, 접착층(104) 또는 중합체 물질(102)과 상호 작용하지 않는 용매로 제거할 수 있는 소정의 중합체 물질일 수 있다. 보호층(106)을 제거하기 위한 양호한 용매는 물이고, 폴리비닐 알코올은 단지 적절한 수용성 보호층(106)의 일 예이다.
또한, 유기 용매 내에서 용해될 수 있는 보호층이 이용될 수 있지만, 이들은 적합하지는 않다. 유기 용매로 보호층을 제거하는 도중에, 중합체 물질 또는 접착제의 부착은 용매에 따라서 달리 발생할 수 있다. 따라서, 물과 같은 극(polar) 용매 내에 용해되는 보호층을 이용하는 것이 적합하다.
중합체 물질(108) 내에 노즐판을 형성하기 위한 방법을 도시한 유동도가 도 7에 도시되어 있다. 초기에, 상부면 상의 접착층(104)을 포함하는 중합체 필름(108)은 공급 릴(110)로부터 풀려나간다. 중합체 필름(108)을 융삭하기 전에, 필름(104)의 접착층은 롤 코터(coater : 112)에 의해 보호층(106)(도 6)과 코팅된다. 또한, 코팅된 중합체 필름(100)은 판 상에 배치되므로, 레이저(114)는 필름 내에 복수의 노즐판을 발생시키기 위해 중합체 필름 내의 유동 기구를 융삭시키는데 이용될 수 있다.
레이저 비임(116)은 마스크(118)를 통과하여 조사되어, 중합체 필름(100)에 충돌하므로, 중합체 물질부는 노즐판의 유동 기구를 형성하기 위해 요구된 패턴으로 필름에서 제거된다. 중합체 필름(100)에서 제거된 소정 물질은 분해 생성물을 형성하거나 또는 도 8에 도시된 바와 같이 중합체 필름(100)의 보호층(106) 상에 재피착되는 찌꺼기(120)를 형성한다.
분해 찌꺼기(120)를 내포하고 있는 보호층(106)을 필름(122)에서 제거하기 위해서, 필름(122)은 보호층을 용해시켜 버리기 위해서 보호층에 부착된 찌꺼기를 제거하는 필름(122) 상에 용매 스프레이(126)를 제공하는 용매 스프레이 시스템(124)(도 7)을 통과하게 된다. 용해된 보호층 물질 및 찌꺼기(128)를 내포하고 있는 용매는 필름(122)에서 제거되므로, 필름(130)은 중합체층(102) 및 접착층(104)(도 7)만을 포함한다.
보호층(106)을 용해하여 제거한 다음, 노즐판은 반도체 기판에 부착되는 개별 노즐판(134)을 형성하기 위해 다이(die : 132)를 절단함으로써 단일화된다. 처리 단계가 연속적인 처리로서 설명되었지만, 중간 저항 및 그 밖의 다른 처리 단계가 형성된 노즐판을 기판에 부착하기 전에 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 양호한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 당해 분야에 숙련된 기술자들이라면, 본 발명의 청구 범위에 한정된 바와 같은 본 발명의 정신과 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 양상으로 변경, 생략 및 추가하는 것이 가능하다는 사실을 이해하고 있을 것이다.
본 발명에 따른 노즐판 제조 방법에 있어서, 유동 기구가 형성될 때, 보호층은 중합체 필름에서 제거되므로, 노즐판은 반도체 기판에 부착될 수 있으며, 또한, 잉크 공급 영역 의 중합체 물질부는 융삭 단계 중에 발생된 찌꺼기를 감소시키기 위해 거의 비융삭된 상태로 잔류하게 되므로, 찌꺼기의 양을 감소시켜 융삭 후의 보호층을 크게 제거한다는 작용 효과를 갖는다.
도 1은 반도체 기판에 부착된 본 발명의 노즐판을 축적하지 않은 상태로 도시한 단면도.
도 2는 노즐판 부분 및 노즐판에 대한 반도체 기판을 부분적으로 도시한 단면도.
도 3은 노즐판 부분 및 이에 부착된 반도체 기판을 부분적으로 도시한 단면도.
도 4는 노즐판의 유동 기구 표면측에서 도시한 본 발명의 노즐판의 다른 평면도.
도 5는 노즐판의 유동 기구 표면측에서 도시한 본 발명의 노즐판의 또 다른 평면도.
도 6은 노즐판을 제조하는데 이용된 중합체 필름 합성물을 축적하지 않은 상태로 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 방법에 따라서 노즐판을 준비하기 위한 처리 과정을 개략적으로 도시한 유동도.
도 8은 내부의 유동 기구를 융삭한 후 도 6의 중합체 필름의 부분 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10, 40, 134 노즐판 12 반도체 기판
14, 84 점화 챔버 16, 46 잉크 공급 채널
18, 50, 86 노즐 홀 20 유동 기구면
22 잉크 추진 장치 24, 44 잉크 공급 영역
26, 42 돌출부 28 칩 바이어
70, 78, 80 핑거 100, 108 중합체 필름
102 중합체 물질 104 접착층
106 희생층 126 용매 스프레이
Claims (21)
- 접착층 및 접착층 상의 보호층을 포함하는 중합체 물질층으로 제조된 중합체 필름과, 레이저 융삭 잉크 유동 채널들과, 점화 챔버들과, 노즐 홀들, 및 노즐판의 유동 기구를 한정하기 위해 상기 보호층과 접착층을 통과하는 필름 내의 잉크 공급 영역을 제공하는 단계와; 상기 필름으로부터 보호층을 제거하는 단계와; 개별 노즐판들을 상기 필름으로부터 분리하는 단계; 및 상기 노즐판을 반도체 기판에 부착하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린터용 노즐판 제조 방법에 있어서,융삭 단계 중에 생성되는 찌꺼기를 감소시키기 위해, 융삭 후, 상기 노즐판의 잉크 공급 영역 내의 중합체 물질의 적어도 일부가 잔류하며,상기 잔류 중합체부는 찌꺼기가 점화 챔버들에 대해 잉크 유동 채널들 안으로 유입되기 전에 찌꺼기를 충분히 포획할 수 있는 거리에 위치한 잉크 유동 채널들에 인접한 비융삭 영역으로부터 이격되며, 상기 중합체층과 접착층들을 결합한 두께보다 작은 높이를 가지며, 또한, 상기 잉크 유동 채널들과 대체로 수직인 연장부를 둘러싸는 융삭부를 갖는 중합체 물질의 연장부와, 상기 잉크 유동 채널들과 평행하고 그로부터 상쇄되는 부분 융삭된 이격 연장 핑거들, 및 상기 잉크 유동 채널들에 인접한 중합체 물질의 이격 돌출부의 스태거 어레이(staggered array)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 노즐판 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체 물질의 잔류부는 연장부를 둘러싸고 있는 융삭된 부분을 갖는 중합체 물질로 이루어진 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 노즐판 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체 물질의 잔류부는 상기 잉크 유동 채널들과 평행하고 그로부터 상쇄되는 제 1 세트의 이격 연장 핑거들을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 노즐판 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서, 잉크 유동 채널들과 평행하고 그로부터 잉크 공급 영역을 향해 연장하는 제 2 세트의 이격 연장 핑거들을 융삭하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 제 2 세트는 상기 잉크 공급 영역 내의 제 1 세트의 이격 연장 핑거들로부터 상쇄되어 핑거들의 스태거 어레이를 제공하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 노즐판 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중합체 물질의 잔류부는 잉크 유동 채널들에 인접한 중합체 물질의 이격 돌출부의 스태거 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 노즐판 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 돌출부들은 잉크의 유동을 위한 인접 돌출부들 사이의 게이트들을 한정하기 위해 이격되며, 상기 돌출부들은 약 20 내지 약 28 미크론의 폭을 가지며, 상기 게이트들은 약 13 내지 26 미크론의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 노즐판 제조 방법.
- 중합체층과, 노즐판 두께 및 상기 중합체층의 융삭된 부분을 한정하며 또한 잉크 유동 채널들을 포함하는 노즐판의 유동 기구를 한정하는 상기 중합체층에 부착된 접착층과, 점화 챔버들과, 노즐 홀들, 및 잉크 공급 영역을 포함하는 잉크젯 프린트 헤드용 노즐판에 있어서,상기 노즐판의 잉크 공급 영역에 하나 이상의 중합체 물질의 돌출부들을 포함하며,상기 하나 이상의 돌출부들은 찌꺼기가 점화 챔버들에 대해 잉크 유동 채널들 안으로 유입되기 전에 찌꺼기를 충분히 포획할 수 있는 거리에 위치한 잉크 유동 채널들에 인접한 비융삭 영역으로부터 이격되며, 상기 중합체층과 접착층을 결합한 두께보다 작은 높이를 가지며, 또한, 상기 잉크 유동 채널들과 대체로 수직인 연장부를 둘러싸는 융삭부를 갖는 중합체 물질의 연장부와, 상기 잉크 유동 채널들과 평행하고 그로부터 상쇄되는 부분 융삭된 이격 연장 핑거들, 및 상기 잉크 유동 채널들에 인접한 유동 기구면으로부터 연장하는 이격 돌출부들의 스태거 어레이로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드용 노즐판.
- 제 7 항에 있어서, 상기 중합체 물질의 하나 이상의 돌출부는 연장부를 둘러싸고 있는 융삭된 부분을 갖는 중합체 물질의 연장부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드용 노즐판.
- 제 7 항에 있어서, 상기 중합체 물질의 하나 이상의 돌출부는 상기 잉크 유동공급 채널들과 평행하고 그로부터 상쇄되는 제 1 세트의 이격 연장 핑거들을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드용 노즐판.
- 제 9 항에 있어서, 상기 잉크 유동 채널들과 평행하고 그로부터 잉크 공급 영역을 향해 연장하는 제 2 세트의 이격 연장 핑거들을 추가로 포함하며, 상기 제 2 세트는 상기 잉크 공급 영역 내의 제 세트의 이격 연장 핑거들로부터 상쇄되어 핑거들의 스태거 어레이를 제공하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드용 노즐판.
- 제 7 항에 있어서, 상기 중합체 물질의 하나 이상의 돌출부들은 상기 잉크 유동 채널들에 인접한 유동 기구면으로부터 연장하는 이격 돌출부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드용 노즐판.
- 제 11 항에 있어서, 상기 인접 돌출부들 사이의 공간은 게이트들을 한정하고, 상기 돌출부들은 약 20 내지 약 28 미크론의 폭을 가지며, 상기 게이트들은 약 14 내지 약 22 미크론의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드용 노즐판.
- 제 11 항에 있어서, 상기 각각의 잉크 유동 채널들에 인접한 2개 이상의 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드용 노즐판.
- 제 7 항에 따른 노즐판을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
- 잉크를 가열하기 위한 저항 요소들을 포함하는 반도체 기판과 상기 기판에 부착된 노즐판을 포함하며, 상기 노즐판은 중합체층과, 상기 중합체층 및 상기 중합체층의 융삭된 부분에 부착되고 또한 잉크 유동 채널들을 제공하는 융삭된 영역들을 포함하는 상기 노즐판의 유동 기구를 한정하는 접착층과, 점화 챔버들과, 노즐 홀들, 및 잉크 공급 영역을 포함하는 잉크젯 프린트 헤드에 있어서,상기 노즐판의 잉크 공급 영역에 인접한 하나 이상의 중합체 돌출부들을 한정하는 대체로 비융삭된 영역을 포함하며,상기 대체로 비융삭된 영역은 찌꺼기가 상기 점화 챔버들에 대해 잉크 유동 채널들 안으로 유입되기 전에 찌꺼기를 충분히 포획할 수 있는 거리에 위치한 잉크 유동 채널들에 인접한 비융삭 영역으로부터 이격되며, 상기 중합체층과 접착층을 결합한 두께보다 작은 높이를 가지며, 또한, 상기 잉크 유동 채널들과 대체로 수직인 융삭 영역에 의해 둘러싸이는 중합체 물질의 중앙 연장부와, 상기 잉크 유동 채널들과 평행하고 그로부터 상쇄되는 이격 연장 핑거들, 및 상기 잉크 유동 채널들에 인접한 유동 기구면으로부터 연장하는 이격 돌출부들의 스태거 어레이로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
- 제 15 항에 있어서, 상기 대체로 비융삭된 영역은 융삭된 영역에 의해 둘러싸인 중합체 물질의 중앙 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
- 제 15 항에 있어서, 상기 대체로 비융삭된 영역은 상기 잉크 유동 채널들과 평행하고 그로부터 상쇄되는 제 1 세트의 이격 연장 핑거들을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
- 제 17 항에 있어서, 상기 잉크 유동 채널들과 평행하고 그로부터 잉크 공급 영역을 향해 연장하는 제 2 세트의 이격 연장 핑거들을 추가로 포함하며, 상기 제 2 세트는 상기 잉크 공급 영역 내의 제 1 세트의 이격 연장 핑거들로부터 상쇄되어 핑거들의 스태거 어레이를 제공하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
- 제 15 항에 있어서, 상기 대체로 비융삭된 영역들은 상기 잉크 유동 채널들에 인접한 유동 기구면으로부터 연장되는 이격 돌출부들의 스태거 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
- 제 19 항에 있어서, 상기 인접한 돌출부들 사이의 공간은 게이트들을 한정하고, 상기 돌출부들은 약 20 내지 약 28 미크론 사이의 폭을 가지며, 상기 게이트들은 약 14 내지 22 미크론의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
- 제 19 항에 있어서, 상기 각각의 잉크 유동 채널들에 인접한 2개 이상의 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
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