KR20020007429A - 노즐 플레이트의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노즐 및 노즐 플레이트를 형성하는 단계; 상기 노즐 플레이트의 하부에 폴리이미드계 물질로 된 크레이터층을 형성하는 단계; 상기 크레이터층을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 크레이터층을 노광하여 크레이터부분의 폴리이미드계 물질을 제거함으로써 크레이터를 형성하는 단계; 및 크레이터가 형성된 노즐 플레이트에 발수물질을 도금함으로써 크레이터 안쪽에만 발수처리를 하는 단계를 포함하는 노즐 플레이트의 제조방법에 관한 것으로서, 감광성 및 열처리 후 내구성을 가지는 폴리이미드계 물질을 사용하여 포토리소그라피공정만으로 크레이터를 형성할 수 있어 공정시간이 단축되고 공정수율이 향상되며, 크레이터를 형성함으로써 노즐 끝단부의 손상을 막으면서 발수성과 직진성을 향상시킬 수 있고, 노즐의 크레이터 안쪽에만 발수층이 형성됨으로써 발수층 도금비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 잉크젯 프린터 헤드의 노즐 플레이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린터 헤드에서 잉크공급장치에 함유되어 있던 잉크는 잉크공급관을 통하여 기록장치에 공급되고, 기록장치는 잉크공급장치로부터 공급받은 잉크를 피기록재에 분사하여 인쇄를 행한다. 이때 잉크는 노즐 플레이트에 형성된 노즐을 통하여 피기록재에 분사된다.
종래의 노즐 플레이트의 제조방법의 공정을 도 1 내지 도 5에서 개략적으로 나타내고 있다.
먼저 노즐(12) 및 노즐 플레이트(10)를 형성한다. 노즐과 노즐 플레이트는 금속을 재료로 사용하여, 전주도금법이나 마이크로펀칭 및 연마공정에 의하여 제조하는 것이 일반적이다.
제조된 노즐 플레이트는 잉크가 노즐로부터 분사될 때 노즐이 표면이 잉크에 젖기 때문에 잉크의 분사방향이 변하는 현상이 발생하고 지속적인 잉크의 토출을 위하여 노즐주위의 잉크 및 불순물을 제거하는 보수작업시 노즐에 손상이 가는 문제점이 있으므로 노즐의 출구부위에 크레이터를 형성하여 노즐 끝단부의 손상을 막으면서 발수성과 직진성을 향상시키고 있다.
크레이터(18)를 형성하기 위하여 종래에는 노즐 플레이트 위에 니켈 등의 금속을 전주도금하는 방법을 사용하고 있다.
전주도금에 의해 크레이터(18)를 형성하기 위해서는 제조된 노즐 플레이트(10) 하부의 크레이터(18)가 형성될 부분을 포토레지스트(14)로 차폐하고 도금을 위한 전처리를 한 후 노즐 플레이트(10)의 하부에 니켈 등의 금속을 전주도금하여 크레이터층(16)을 형성한다. 크레이터층(16)을 형성한 후 포토레지스트(14)를 제거하여 크레이터(18)를 형성한다.
이와 같이 포토리소그라피와 금속도금에 의해 크레이터층과 크레이터를 형성하는 공정은 전처리, 도금 및 세척의 매우 까다롭고 복잡한 공정을 거치므로 공정의 수율을 감소시키는 원인이 될 수 있다.
또한 금속을 사용하여 노즐 플레이트를 형성하는 경우에는 잉크와 접하는 노즐 및 노즐 플레이트의 표면에 발수처리를 해 주어야 한다. 발수처리는 크레이터(18)를 형성한 후 발수성 물질을 도금처리하여 발수층(20)을 형성함으로써 이루어진다.
그러나 종래의 금속도금에 의하여 크레이터층을 형성한 경우에는 도 6에 도시한 바와 같이 크레이터층에도 발수성 물질이 도금되므로 고가의 발수성 물질의 사용량이 증가하므로 발수층 도금비용이 상승하는 문제점이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 감광성을 가지고 열처리 후 내구성을 가지는 폴리이미드를 사용하여 크레이터를 형성하여 노즐 플레이트를 제조함으로써 공정시간을 단축하고 공정수율을 향상시키며, 노즐에서 크레이터 안쪽에만 발수층을 형성함으로써 발수층 도금비용을 절감할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 내지 도 5는 종래의 노즐 플레이트의 제조방법의 공정을 나타낸 도면,
도 6은 종래의 방법에 의해 제조된 노즐 플레이트의 노즐부위를 확대한 단면도,
도 7 내지 도 10은 본 발명의 노즐 플레이트의 제조방법의 공정을 나타낸 도면,
도 11은 본 발명의 방법에 의해 제조된 노즐 플레이트의 노즐부위를 확대한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20 : 노즐 플레이트 22 : 노즐
26 : 크레이터층 28 : 크레이터
30 : 발수층
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 노즐 및 노즐 플레이트를 형성하는 단계; 상기 노즐 플레이트의 하부에 폴리이미드계 물질로 된 크레이터층을 형성하는단계; 상기 크레이터층을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 크레이터층을 노광하여 크레이터부분의 폴리이미드계 물질을 제거함으로써 크레이터를 형성하는 단계; 및 크레이터가 형성된 노즐 플레이트에 발수물질을 도금함으로써 크레이터 안쪽에만 발수처리를 하는 단계를 포함하는 노즐 플레이트의 제조방법에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
기본적인 노즐과 노즐 플레이트는 종래의 일반적인 방법을 사용하여 형성한다.
노즐 플레이트의 재료로는 금속을 사용하는 것이 일반적이며, 노즐 플레이트의 재료가 되는 금속으로는 스테인레스 스틸, 니켈 등을 주로 사용한다.
금속을 이용하여 노즐과 노즐 플레이트를 제조하는 방법 중 대표적인 방법으로는 전주도금에 의한 방법과 마이크로펀칭 및 연마공정에 의한 방법이 있다.
전주도금(Electroforming)법에서는 기판에 포토레지스트를 얇게 도포한 후 패터닝한다. 패턴이 형성된 기판을 전해액에 넣고 전류를 흘려주면 도금물질이 성장하게 되며, 사용하고자 하는 노즐의 크기만큼 도금물질이 성장하면 도금을 중지한다. 도금이 완료되면 기판과 기판에 형성된 포토레지스트를 제거함으로써 노즐이 형성된 노즐 플레이트를 완성한다.
마이크로 펀칭 및 연마공정에 의한 방법에서는 노즐 플레이트로 사용할 금속시트를 마이크로 펀칭핀으로 드로잉하여 금속시트의 반대면 깊이 이상까지 노즐단면을 형성한다. 드로잉 후 금속시트의 돌출된 부분을 연마공정에 의해 제거하고, 연마공정에 의하여 금속시트에 발생하는 거친 표면(burr)은 전해연마나 화학연마에의하여 제거한다.
인쇄특성을 향상시키기 위해서는 분사되는 잉크방울의 크기를 작고 균일하게 하는 것이 중요하며, 잉크방울의 크기를 작고 균일하게 하기 위해서는 노즐의 출구부위의 직경이 작고 균일하게 형성되어야 한다. 이와 같이 노즐 플레이트에 형성된 노즐의 출구부위는 잉크방울의 분사성능, 잉크를 분사한 후의 안정성 및 인쇄특성에 영향을 미치는 중요한 인자이다.
상기의 방법들에 의해 제조된 노즐 플레이트의 하부에 크레이터층을 형성하며, 크레이터층의 재료로는 감광성 및 무반응성을 가진 폴리이미드계 물질을 사용한다.
노즐이 형성된 노즐 플레이트의 하부에 폴리이미드계 물질을 스핀코팅하거나 드라이필름형태의 폴리이미드계 물질을 접착함으로써 크레이터층을 형성한다.
형성된 크레이터층에 크레이터를 형성할 위치를 패터닝한 후 노광하여 크레이터부분의 폴리이미드계 물질을 제거하여 크레이터를 형성한다. 크레이터는 3-7㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
크레이터를 형성한 후에는 발수성 물질을 일정조건의 전장이 걸린 도금조에서 도금처리함으로써 노즐 플레이트를 발수처리한다. 발수성 물질로는 테플론계 물질을 주고 사용하며, 대표적으로 사용되는 물질은 PTFE(polytetrafluroethylene)이다. 이러한 PTFE를 사용하여 노즐의 표면에 발수처리하기 위해서는 일정조건의 전장이 걸린 도금조에서 PTFE 복합도금처리하는 방법을 사용한다.
이러한 발수처리공정에서 종래에는 금속이 도금되어 형성된 크레이터 전면에발수성 물질이 도금되던 것과는 달리 폴리이미드계 물질로 이루어진 크레이터층은 절연성을 가지므로 발수성 물질이 도금되지 않고 크레이터 안쪽에만 발수성 물질이 도금된다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 방법의 공정을 나타낸 것이다.
노즐(22)이 형성된 노즐 플레이트(20)의 하부에 폴리이미드계 물질로 된 크레이터층(26)을 형성한다. 형성된 크레이터층(26)을 패터닝하고 노광한 후 제거하여 노즐의 출구부위에 크레이터(28)를 형성한다.
크레이터(28)를 형성한 후 발수성 물질을 도금하여 발수층(30)을 형성함으로서 노즐 플레이트를 완성한다.
도 11은 본 발명의 방법에 의해 제조된 노즐 플레이트의 노즐 부위를 확대하여 도시한 도면으로서, 종래의 방법에서와 달리 발수층(30)이 크레이터(28)의 안쪽에만 형성된 것을 알 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 방법은 감광성 및 열처리 후 내구성을 가지는 폴리이미드계 물질을 사용하여 포토리소그라피공정만으로 크레이터를 형성할 수 있어 공정시간이 단축되고 공정수율이 향상되는 효과가 있다.
또한 크레이터를 형성함으로써 노즐 끝단부의 손상을 막으면서 발수성과 직진성을 향상시킬 수 있고, 노즐의 크레이터 안쪽에만 발수층이 형성됨으로써 발수층 도금비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
Claims (1)
- 노즐 및 노즐 플레이트를 형성하는 단계;상기 노즐 플레이트의 하부에 폴리이미드계 물질로 된 크레이터층을 형성하는 단계;상기 크레이터층을 패터닝하는 단계;상기 패터닝된 크레이터층을 노광하여 크레이터부분의 폴리이미드계 물질을 제거함으로써 크레이터를 형성하는 단계; 및크레이터가 형성된 노즐 플레이트에 발수물질을 도금함으로써 크레이터 안쪽에만 발수처리를 하는 단계를 포함하는 노즐 플레이트의 제조방법.
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