专利名称：用于喷墨头的滤板、喷墨头和制造该滤板的方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨头，更具体地是涉及一种可用于喷墨头的滤板、带 有该滤板的喷墨头和制造该滤板的方法。
背景技术：
喷墨记录装置是一种通过将细小墨滴喷射到记录介质上的期望位置而 打印图像的装置。由于该喷墨记录装置并不昂贵并能够以高分辨率打印多种 颜色，因此已广泛使用。该喷墨记录装置包括用于喷射墨的喷墨头和用于存 储提供给喷墨头的墨的墨容器。该喷墨头包括具有薄片形状的基板和置于基 板上用于界定墨流动路径的形状的流动路径结构，该墨流动路径包括墨室和 喷嘴。此外，墨室通过穿过基板延伸的公共导孔连接到墨容器。影响喷墨头的问题之一是因颗粒而堵塞墨流动路径。这些颗粒可以是在 喷墨头制造过程期间引入到墨流动路径中的，或者这些颗粒可包含在墨中。 当这些颗粒具有大于墨流动路径尺寸的尺寸时，墨流动路径就被这些颗粒堵 塞，从而降低打印图像的质量，并且在一些情况下阻碍喷墨头喷射墨。为了 解决上述问题，不锈钢筛网过滤器已用于传统的墨容器以防止颗粒从墨容器 引入到墨流动路径中。然而，为了获得高分辨率的打印图像，墨滴尺寸已通 过減小墨流动路径的尺寸而得以减小。减小墨流动^^径尺寸的结果是，因成 本和加工过程的限制，使用筛网过滤器变得困难。人们已经研发了在喷墨头制造过程期间在喷墨头基板上形成过滤元件 的方法。包4舌过滤元件的喷墨头的示例在美国专利No. 5,463,413和6，626，522 中公开。在美国专利No. 5,463,413和6,626,522中公开的喷墨头包括腔室层， 5该腔室层设置于基板上以界定喷墨腔并具有三面壁垒结构。该过滤元件呈支 柱状，设置在延伸穿过基板中心部分的公共导孔和腔室层之间。该过滤元件 与腔室层在同一过程中形成在基板的同一平面上。然而，根据美国专利Nos. 5,463,413和6,626,522,过滤具有高纵横比的颗粒会比较困难。此外，由于 过滤元件形成在基板的与腔室层相同的平面上，因此制造高密度的喷墨头会 比较困难。此外，使用在美国专利Nos. 5,463,413和6,626,522中公开的过滤 元件，可能会不适于具有这样一种结构的喷墨头，在该结构中从墨容器中供 给的墨穿过墨室的底面而引入。发明内容本发明提供了 一种用于喷墨头的滤板和 一种制造该滤板的方法，其可以 有效地过滤具有各种形状和尺寸的颗粒。本发明还提供一种包括该滤板的喷墨头。本发明的其它方面和优点， 一方面将在下面的描述中提出，另一方面将 从描述中变得明显或可从本发明的实施中获知。本发明的上述和/或其它方面和优点通过提供一种用于喷墨头的滤板而 实现。该滤板包括具有过滤孔区域的过滤基板。具有带折角的线形形状 (anged line shape)的过滤孔穿过过滤孔区域的过滤基板延伸。每个过滤孔可包括形成在过滤基板上部、相对于过滤基板具有第一角度 的上过滤孔，和形成在过滤基板下部、连接到上过滤孔并相对于过滤基板具 有不同于第一角度的第二角度的下过滤孔。过滤基板可由硅、金属或聚合物制成。滤板包括横截面积约为lum、微米)-100um2的过滤孔。滤板还可包括设置于过滤基板上用于将过滤孔分成预定单元的隔板。在 该情况下，隔板可置于过滤孔区域中以具有横穿过滤孔区域延伸的长度。本发明的上述和/或其它方面和优点还通过提供一种制造用于喷墨头的 滤板的方法而实现。该方法包括制备具有过滤孔区域的过滤基板。而后，过 滤孔区域的过滤基板从顶面形成图案以形成上过滤孔，该上过滤孔具有距离 过滤基板顶面的预定深度并相对于过滤基板具有第一角度。过滤基板的下部 从过滤基板的底面形成图案以形成下过滤孔，该下过滤孔连接到上过滤孔并 相对于过滤基板具有不同于第一角度的第二角度。该滤板可由硅、金属或聚合物制成。上过滤孔的形成可由干蚀刻、湿蚀刻或激光蚀刻加工而完成。 下过滤孔的形成可由激光蚀刻加工而完成。在该情况下，激光蚀刻加工可通过使用准分子激光器、二极管泵浦固态(DPSS)激光器、或飞秒(FS)激光器而%成。在形成上过滤孔之前，隔板可形成在过滤基板上。在该情况下，上过滤 孔由隔板分成预定单元。本发明的上述和/或其它方面和优点还通过提供包括该滤板的喷墨头而 实现。该喷墨头包括喷射墨的喷嘴和分别与喷嘴流体连通的墨室。形成在头晶片基板处的公共导孔(feedhole)与墨室流体连通。具有过滤孔区域的一过滤 基板置于头晶片基板的底面上。具有带折角的线形形状的过滤孔穿过过滤孔 区域的过滤基板延伸。过滤孔区域可与公共导孔相交叠以过滤供给的墨。喷墨头还可包括形成在头晶片基板上部区域处、将公共导孔连接到墨室 的墨通过孔(via-hole)。在该情况下，将过滤孔分成预定单元的隔板可置于相 邻墨通过孔之间的过滤基板上。
本发明的这些和/或其它方面和优点将从结合附图对实施例的描述中变得明显并且更加易于理解，附图中图1是示出根据本发明实施例的喷墨头的示意性分解平面图；图2是沿着图1喷墨头的线I-I，截取的横截面图；图3是示出图1喷墨头的过滤孔区域一端的放大平面图；图4到9是沿着图3的线n-n，截取的横截面图，示出根据本发明实施例的制造滤板的方法；图10是示出根据本发明另 一 实施例的喷墨头的示意性分解平面图；图ii是沿着图io喷墨头的线iii-nr截取的横截面图。具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施例，其示例将在附图中示出，其中在全部 附图中相同的标记指的是相同的元件。为了解释本发明，下面参照附图描述实施例。图1是示出根据本发明实施例的喷墨头的示意性分解平面图，图2是沿着图i中的线i-r截取的横截面图。参照图l和2，喷墨头包括头晶片(head chip)100和滤板10。该头晶片 100可包括头晶片基板102以及设置于该头晶片基板102上以界定出一个或 多个墨室108和一个或多个喷嘴114的流动路径结构112。头晶片基板102可以是用在半导体制造过程中的硅基板。流动路径结构 112设置于该头晶片基板102上。该流动路径结构112界定了暂时存储待喷 射到外部的墨的墨室108。喷射墨的喷嘴114设置于流动路径结构112的最 上部以分别与墨室108流体连通。该流动路径结构112可包括用于界定出墨 室108侧壁的腔室层，以及置于该腔室层上并在其中具有喷嘴114的喷嘴层。 或者，如图2中所示，流动路径结构112可形成为定义墨室108和喷嘴114 的单一结构。虽然图1中所示的喷嘴114沿着头晶片基板102的纵向布置成 两行，但喷嘴114也可布置成一行或三行或更多行以增加分辨率。该墨室108 具有置于其中以产生压力喷射墨的压力产生元件。该压力产生元件可以是由 产热电阻制成的加热器110。如图2中所示，加热器IIO可位于墨室108中， 以直接与墨室108中的墨接触。在美国专利No. 6,692,108中公开了具有位于 墨室中并直接与墨接触的加热器的喷墨头的 一个示例。公共导孔104形成在头晶片基板102的下部区域上。如图1中所示，虽 然公共导孔104可相应于喷嘴114的每行形成，但也可以形成单一公共导孔 104以包括全部喷嘴114。公共导孔104通过形成在头晶片基板102上部区 域处的墨通过孔106而与墨室108流体连通。即，公共导孔104、墨通过孔 106、墨室108和喷嘴114可位于沿着墨流动方向的同一轴线上。图3是示出图1中所示的过滤孔区域一端的放大平面图。在该情况下， 图2中所示的滤板IO对应于沿着图3中的线n-ir截取的横截面图。参照图1、 2和3，滤板10置于头晶片基板102的底面上。即，滤板10 可插入到头晶片IOO和墨容器(未示出)之间。滤板10包括具有至少一个过滤 孔区域lla的过滤基板12,过滤孔区域lla至少与公共导孔104相交叠。过 滤基板12可由硅、金属(例如，不锈钢)或聚合物制成。由过滤孔区域lla界 定的过滤基板12的外围区域可用作要与头晶片基板102粘接的粘合区域 llb。穿过过滤基板12延伸的过滤孔20设置于过滤孔区域lla中。根据本发明，过滤孔20穿过过滤孔区域lla的过滤基板12延伸并具有带折角的线 形形状。即，每个过滤孔20包括形成在过滤基板12上部、相对于过滤基板 12具有第一角度的上过滤孔20a,以及形成在过滤基板12下部、与上过滤 孔20a相连并相对于过滤基板12具有与第一角度不同的第二角度的下过滤 孔20b。第一角度是指形成在过滤基板12和上过滤孔20a中心轴线之间的角 度，第二角度是指形成在过滤基板12和下过滤孔20b中心轴线之间的角度。 图3中所示的上过滤孔20a的布置是示例性的，过滤孔20a的横截面积及其 布置可以改变和/或修改。上过滤孔和下过滤孔20a和20b可具有圆柱形状或 锥形形状，所述锥形形状具有的横截面积从过滤基板12的中心部分向着过 滤基板12的表面增加。在该情况下，上过滤孔和下过滤孔20a和20b可具 有约1 um2(微米)-1 OOum2的横截面积。过滤孔20可具有带折角的线形形状而不是直线形状。因此，即使当这 些颗粒具有高纵横比时(例如，类似长杆形状的颗粒)，包含在墨中的颗粒仍 可以有效地#皮过滤掉。还可以在过滤基板12上设置用于将过滤孔20分成预定单元的隔板16，。 在该情况下，过滤孔20可被隔板16，分隔，从而将多个过滤孔分成与每个墨 室108对应的组。即，如图2中所示，隔板16'设置于墨通过孔106之间的 过滤基板12上，以防止喷射墨时相互邻近的墨室108发生串扰 (cross-talking)。每个隔板16，可由聚合物制成，并具有矩形形状和在垂直于 线II-ir的横向上横穿过滤孔区域lla延伸的长度，如图3中所示。此外，每 个隔板16，可布置成与公共导孔104的顶面相接触，并可具有等于过滤孔区 域lla宽度的长度。用于将滤板10粘附到头晶片基板102的粘合层18可设 置于粘合区域llb上。粘合层18可由与用于隔板16'的相同的聚合物制成。如图l和2中所示，滤板IO可通过粘合层18粘附到头晶片基板102的 底面。在该情况下，滤板IO可具有基本等于头晶片基板102的面积。或者， 滤板IO可具有小于头晶片基板102面积的面积，并且滤板IO可粘附到头晶 片基板102的底面，使得滤板10的面积包含在头晶片基板102的面积内。图IO是示出根据本发明另一实施例的喷墨头的分解平面图，图11是沿着图io的线ni-iir截取的横截面图。参照图10和ll，头晶片基板102，可包括其下部粘附到滤板IO上的粘合 台103。粘合台103可通过在头晶片基板102，的底面形成图案而形成。在该情况下，滤板10可粘附到粘合台103,以被容纳在头晶片基板102，底面中。图4到9是沿着图3的线n-n'截取的横截面图，示出根据本发明实施例 的制造滤板的方法。参照图3和4,制备好具有过滤孔区域lla的过滤基板12。由过滤孔区 域lla界定出的外围区域可用作粘合区域llb。该过滤基板12可由在其上可 进行激光加工的任何材料制成。例如，过滤基板12可由硅、金属(例如，不 锈钢)或聚合物制成。可在过滤基板12上形成隔板层14。隔板层14可由聚 合物层形成。参照图3和5，为隔板层14形成图案以在过滤孔区域lla中形成初步的 隔板16。当隔板层14由聚合物层形成时，隔板层14可由光刻法加工和干蚀 刻加工而形成图案。干蚀刻加工可使用氧等离子体完成。如图5中所示，隔 板层14在过滤基板12上被部分地蚀刻到预定厚度，以形成初步的隔板16。参照图3和6,留在初步隔板16之间的过滤基板12上的隔板层14通过 蚀刻而有选择地被移除，所述蚀刻通过使用覆盖粘合区域lib和初步隔板16 的掩模图案作为蚀刻掩模而完成。掩模图案可以是光致抗蚀剂图案。从而，并且隔板16，形成在过滤孔区域lla中。或者，可以省去形成图5中所示的 初步隔板16的过程。在该情况下，粘合层18可在隔板16，形成后或在下面 的过程中形成在粘合区域llb上。参照图3和7,过滤孔区域lla的过滤基板12的上部(在隔板16，和粘合 层18之间)从过滤基板12的顶面形成图案以形成具有距离过滤基板12顶面 的一预定深度、并相对于过滤基板12具有第一角度的上过滤孔20a。上过滤 孔20a可由采用掩模图案以露出将形成上过滤孔20a的区域的干蚀刻加工或 湿蚀刻加工、或激光蚀刻加工而形成图案。当上过滤孔20a使用千或湿蚀刻 加工形成图案时，第一角度可以相对于过滤基板12约为90。。参照图3和8,过滤基板12的下部从过滤基板12的底面形成图案，以 形成连接到上过滤孔20a并相对于过滤基板12具有与第一角度不同的第二 角度的下过滤孔20b。从而，过滤孔20穿过过滤基板12延伸并形成为具有 带折角的线形形状。为了形成具有相对过滤基板12倾斜的第二角度的下过 滤孔20b,可使用激光蚀刻加工，如图9中所示。参照图9，激光束从激光发生器200中发出。用于产生激光束的激光器可包括准分子激光器或用在MEMS (微型机电系统)中的任何其它的激光器， 例如DPSS(二极管泵浦固态)激光器或FS(飞秒)激光器。如果使用准分子激 光器，则使用光束均化器210以使由激光发生器200产生的激光束强度均匀。 通过光束均化器210的激光束而后通过掩模箱220。至少一个具有各种特征 尺寸以定义具有期望角度和形状的下过滤孔20b的光掩模(未示出)可以以预 定的布置置于掩模箱220中。所述至少一个光掩模可顺序或同时使用。接下 来，通过掩模箱220的激光束通过投射透镜230照射在过滤基板12的底面 上。过滤基板12的底面从而被激光束蚀刻。进行激光蚀刻加工时，可以调 整下过滤孔20b和过滤基板12之间的角度，并形成具有锥形形状的下过滤 孔20b。如果使用除了准分子激光器以外的激光器，则由于容易进行激光束的聚 焦，所以可以使用彼此不同的焦点尺寸和不同激光束通量(单位面积上的能 量)形成下过滤孔20b。从而，可不使用掩模箱220而形成下过滤孔20b。此 外，可以使用辅助装置，例如旋转激光束的装置、以倾斜的方式发射激光束 的装置等。根据本发明，滤板10包括采用激光蚀刻加工形成的具有带折角的线形形状 的过滤孔。因此，即使当这些颗粒具有高纵横比时，仍可以有效地过滤掉包 含在墨中的颗粒，从而防止墨流动路径的喷嘴或其它部件因颗粒而堵塞。虽 然参照图2和11中所示的头晶片IOO描述了滤板10,其中头晶片100采用 了墨室108置于公共导孔104的上部的所谓的垂直供给方法，但是滤板10 还可以使用头晶片IOO和墨容器之间的其它布置。即，根据本发明的滤板IO 插入在头晶片100和墨容器之间以过滤包含在墨中的颗粒。因此，滤板10 也可适于墨室沿着公共导孔的两侧布置的采用所谓水平供给方法的头晶片。 从前面可以看出，根据本发明的喷墨头通过采用滤板能够有效地过滤具 有各种形状的颗粒，该滤板包括使用激光蚀刻加工而形成为带折角的线形形 状的过滤孔。虽然已经示出并描述了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员将 知道，在不偏离本发明的原理和精神的条件下可对这些实施例做改变，本发 明的范围由所附的权利要求和其等同物限定。本申请要求享有于2004年9月13日提交的韩国专利申请No. 2004-73182的优先权，这里将其全部公开引用作为参考。
权利要求
1.一种用于喷墨头的滤板，其包括具有过滤孔区域的过滤基板；和在所述过滤孔区域中穿过所述过滤基板延伸并具有带折角的线形形状的过滤孔。
2. 根据权利要求l的滤板，其中，每个所述过滤孔包括 形成在所述过滤基板上部、相对于所述过滤基板具有一第一角度的上过孔；和形成在所述过滤基板下部、连接到所述上过滤孔并相对于所述过滤基板 具有不同于所述第一角度的一第二角度的下过滤孔。
3. 根据权利要求1的滤板，其中，所述过滤基板包括硅、金属和聚合物 中的一种。
4. 根据权利要求1的滤板，其中，所述过滤孔具有约为lum、100um2 的横截面积。
5. 根据权利要求1的滤板，其中，还包括
6. 根据权利要求5的滤板，其中，所迷隔板设置于所述过滤孔区域中并 具有横穿所述过滤孔区域延伸的长度。
7. 根据权利要求5的滤板，其中，所述过滤孔的预定单元相应于喷墨头 中的墨室。
8. 根据权利要求1的滤板，其中所述过滤基板插入到所述喷墨头和一墨 容器之间，以过滤包含在由墨容器供给到喷墨头的墨中的颗粒。
9. 根据权利要求8的滤板，其中所述过滤基板包括所述过滤孔区域周围 的用于粘附到喷墨头上的 一 粘合区域。
10. 根据权利要求1的滤板，其中，所述过滤孔具有锥形形状并在所述 过滤基板的相应表面具有较大的面积。
11. 一种制造插入到喷墨头和墨容器之间以供给墨的滤板的方法，所述 方法包括在一过滤基板的过滤孔区域中形成多个过滤孔，其中所述多个过滤孔每个都包括相互成一定角度的一上过滤孔和一下过滤孔。
12. 根据权利要求11的方法，其中，还包括在所述过滤基板的顶面上形成一个层，所述层包括一个或多个将喷墨头 的公共导孔分隔开的隔板和围绕所述过滤孔区域用于粘附到喷墨头底面的 一枯合层。
13. —种喷墨头，其包括 一个或多个喷射墨的喷嘴；一个或多个分别与所述一个或多个喷嘴流体连通的墨室； 一具有与所述一个或多个墨室流体连通的公共导孔的头晶片基板； 一设置于所述头晶片基板的底面上并具有一个或多个过滤孔区域的过 滤基板；和形状的过滤孔。
14. 根据权利要求13的喷墨头，其中，每个所述过滤孔包括 形成为在所述过滤基板上部、相对于所述过滤基板具有一第一角度的上过;虑孔；和形成在所述过滤基板下部、连接到所述上过滤孔并相对于所述过滤基板具有不同于所达第一角度的一第二角度的下过滤孔。
15. 根据权利要求13的喷墨头，其中，所述过滤基板包括硅、金属和聚 合物中的一种。
16. 根据权利要求13的喷墨头，其中，所述过滤孔具有约为lum2-100um2的横截面积。
17. 根据权利要求13的喷墨头，其中，所述一个或多个过滤孔区域与所 述公共导孔相交叠以过滤供给的墨。
18. 根据权利要求13的喷墨头，其中，还包括形成在所述头晶片基板的上部区域处、将所述公共导孔连接到所述一个 或多个墨室的 一个或多个墨通过孔。
19. 根据权利要求18的喷墨头，其中，还包括设置于相邻墨通过孔之间的所述过滤基板上、将所迷过滤孔分成预定单 元的一个或多个隔4反。
20. 根据权利要求19的喷墨头，其中，所述一个或多个隔板分别设置于所述一个或多个过滤孔区域中，以具有横穿所述一个或多个过滤孔区域延伸 的长度。
21. 根据权利要求13的喷墨头，其中，所述过滤孔具有锥形形状，所述锥形形状具有随着接近所述过滤基板的表面而增加的面积。
22. 根据权利要求13的喷墨头，其中，所述公共导孔沿着纵向延伸，并 且所述一个或多个墨室沿着所述公共导孔的两侧延伸。
23. 根据权利要求13的喷墨头，其中所述过滤基板容纳在所述头晶片基 板的底部之内。
24. —种喷墨头，其包括一具有延伸茅过其中的墨供给通道的基板；一设置于所述基板上的墨流动结构，所述结构包括一个或多个墨室和一 个或多个相应的喷嘴；和包括多个过滤孔的滤板，所达过滤孔邻近所述墨供给通道布置，以通过 所述墨供给通道将过滤后的墨供给到所述一个或多个墨室，所述多个过滤孔 每个都包括相互成一定角度的一上过滤孔和一下过滤孔。
全文摘要
本发明公开了一种用于喷墨头的滤板、带有该滤板的喷墨头和制造该滤板的方法。该滤板包括具有过滤孔区域的过滤基板。具有带折角的线形形状的过滤孔穿过该过滤孔区域的过滤基板延伸。每个过滤孔可包括形成为在过滤基板上部、相对于过滤基板具有第一角度的上过滤孔，和形成在过滤基板下部、连接到上过滤孔并相对于过滤基板具有不同于第一角度的第二角度的下过滤孔。
文档编号B41J2/175GK101323211SQ20081010989
公开日2008年12月17日 申请日期2005年9月13日 优先权日2004年9月13日
发明者朴性俊, 朴炳夏, 朴用植, 权明钟, 河龙雄, 金光烈, 金南钧, 金敬镒, 闵在植, 韩银奉 申请人:三星电子株式会社