KR100271154B1 - 잉크젯 프린터 헤드 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드 및 그 제조방법은, 컨버전트 형상을 갖는 사면체 구조의 요홈부가 구비된 제 1 신축판과, 상기 제 1 신축판의 요홈부 내에 충진된 제 2 신축판으로 이루어진 구조의 멤브레인 판이, 하나의 Si 기판 상에서 노즐 플레이트부와 동시에 형성되도록 이루어져, 1) 하나의 Si 기판 상에서 노즐 플레이트부와 멤브레인 판이 동시에 형성되므로, 잉크젯 프린터 헤드 제조시 공정 단순화와 비용절감을 실현할 수 있게 되고, 2) 멤브레인 판이 제 1 신축판과 제 2 신축판이 조합되는 구조를 가져, 멤브레인 판의 팽창 및 수축시, 특정 부분에 응력이 집중적으로 걸리더라도, 제 1 신축판에 비해 큰 열팽창률을 갖는 제 2 신축판을 이용하여 이 집중된 응력을 분산·제거할 수 있게 되므로, 이 부분의 멤브레인이 티어링되는 현상과 상기 판의 각 모서리 부분이 접혀 말려 올라가는 현상을 방지할 수 있게 되어, 프린터 헤드의 전체적인 동작 특성을 형상시킬 수 있게 된다.

Description

잉크젯 프린터 헤드 및 그 제조방법
본 발명은 잉크젯 프린터 헤드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프린터 헤드의 동작 특성(예컨대, 프린팅 특성)을 향상시킴과 동시에 공정 단순화를 기할 수 있도록 한 잉크젯 프린터 헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크젯 프린터는 도트 프린터와는 달리 카트리지의 사용에 따라 다양한 칼라의 구현이 가능하고 소음이 적으며 인자의 품질이 미려하다는 등의 많은 장점을 지녀, 점차 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다.
이러한 장점을 지닌 잉크젯 프린터에는 통상 미소 직경의 노즐들을 갖는 프린터 헤드가 장착되는 바, 상기 프린터 헤드에서는 전극을 통해 가열층(resistor layer)에 전기 에너지가 인가 및 차단되어지면, 이 에너지 변화에 의해 순간적으로 멤브레인 판이 팽창 및 수축하게 되어 잉크 챔버 쪽으로 체적 변형을 일으키게 되고, 이 충격력 및 버클링력에 의해 잉크 챔버 내의 잉크가 노즐을 통해 초기에 입력된 신호에 따라 페이퍼 위로 분사되는 방식으로 인쇄 작업이 수행되게 된다.
이와 같은 방식으로 인쇄 작업이 수행되는 종래의 잉크젯 프린터 헤드는 크게, 멤브레인 판에 에너지를 전달하는 가열 장치부와, 상기 가열 장치부로부터 공급되는 에너지 값 변화에 의해 잉크 챔버쪽으로 체적을 변형을 일으키는 멤브레인 판 및, 상기 멤브레인 판의 체적 변형에 의해 잉크를 외부로 분사시켜 주는 노즐 플레이트부로 이루어져, 공정 특성상, 실리콘 기판을 매개체로하여 그 단위 부품(가열 장치부와 멤브레인 판 및 노즐 플레이트부)들을 개별적으로 제조한 뒤, 이들을 다시 재 조립해 주는 방식으로 헤드 제조 공정이 진행되고 있다.
이의 구체적인 제조방법을 도 1 내지 도 4에 제시된 공정수순도를 참조하여 제 4 단계로 구분하여 살펴보면 다음과 같다. 여기서, 도 1a 내지 도 1d는 잉크젯 프린터 헤드의 가열 장치부 제조방법을 도시한 공정수순도를 나타내고, 도 2a 및 도 2b는 상기 잉크젯 프린터 헤드의 멤브레인 판 제조방법을 도시한 공정수순도를 나타내며, 도 3a 내지 도 3d는 상기 잉크젯 프린터 헤드의 노즐 플레이트부 제조방법을 도시한 공정수순도를 나타내고, 도 4는 도 1 내지 도 3에서 완성된 가열 장치부와 멤브레인 판 및 노즐 플레이트부의 조립 방법을 나타낸 공정단면도를 나타낸다.
먼저 제 1 단계로서, 도 1a 내지 도 1d에 도시된 공정수순도를 참조하여 잉크젯 프린터 헤드의 가열 장치부 제조 공정을 살펴본다. 상기 가열 장치부 제조 공정은 크게, (a) 내지 (d) 단계로 구분되는데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
(a) 단계로서, 도 1a에 도시된 바와 같이 Si 재질의 기판(10) 상에 열 커패시터(thermal capacitor)의 역할을 하는 소정 두께의 절연층(12)과 TaAl 재질의 가열층(14) 및 Al(또는 Al 합금(예컨대, Cu가 도핑된 Al)) 재질의 금속층(16)을 순차적으로 형성한 다음, 상기 금속층(16)의 표면이 소정 부분 노출되도록 그 위에 감광막 패턴(18)을 형성하여, 가열 챔버가 형성될 부분(표면이 노출된 금속층의 상부면)을 정의해 준다.
이때, 상기 절연층(12)은 가열층(14)에서 발생된 열이 멤브레인 판에 전달되도록 하기 위하여 형성된 것으로, 버블 형성 후 초과 열이 남지 않도록 하기 위해서는 두께를 적절하게 조절하는 것이 필요하다. 통상적으로, 상기 절연층(12)은 약 2.5 ~ 3㎛ 정도의 두께로 형성되는데, 두께 균일도, 결합밀도, 내화학성 등이 우수한 SiO2가 주로 이용되고 있다.
(b) 단계로서, 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 감광막 패턴(18)을 마스크로 이용하여 그 하부의 도전층(16)을 식각하고, 상기 감광막 패턴(18)을 제거하여 Al 재질의 전극(16a)을 형성한다. 여기서, 상기 전극(16a)은 외부 전원과 연결되어 상기 가열층(14)으로 전기적인 에너지를 공급해주는 역할을 담당한다.
(c) 단계로서, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 전극(16a)을 포함한 가열층(14)의 표면 노출 부위에 폴리이미드 재질의 베리어층(20)을 형성한 다음, 광식각 공정을 이용하여 상기 베리어층(20)의 표면이 소정 부분 노출되도록, 그 위에 감광막 패턴(18)을 형성한다. 이때, 상기 감광막 패턴(18)은 상기 가열층(14)의 표면 노출 부위와 대응하는 위치의 베리어층(20) 표면이 노출되도록 형성된다.
(d) 단계로서, 도 1d에 도시된 바와 같이 상기 감광막 패턴(18)을 마스크로 이용하여, 가열층(14)의 표면 노출 부위와 그 주변의 전극(16a) 소정 부분이 노출되도록 상기 베리어층(20)을 식각하여 가열 챔버 베리어(20a)를 형성한 다음, 상기 감광막 패턴(18)을 제거해 주므로써, 가열 장치부 제조를 완료한다.
이와 같이, 상기 전극(16a)과 가열 챔버 베리어(20a) 형성해 준 것은 그 사이의 내부 공간에 만들어지는 홀(h)(점선으로 표기된 부분)을 이후, 워킹 리키드(working liquid)가 충진되는 가열 챔버로 사용하기 위함이다.
제 2 단계로서, 도 2a 및 도 2b에 도시된 공정수순도를 참조하여 잉크젯 프린터 헤드의 멤브레인 판 제조 공정을 살펴본다. 상기 멤브레인 판 제조 공정은 크게, (a) 및 (b) 단계로 구분되는데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
(a) 단계로서, 도 2a에 도시된 바와 같이 Si 재질의 기판(30) 상에, SiO2재질의 버퍼층(32)을 형성하고, 그 위에 열 특성 변화에 대해 신속한 체적 변화를 일으키는 니켈 재질의 금속층을 증착하여 멤브레인 판(34)을 형성한다.
(b) 단계로서, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 멤브레인 판(34)을 버퍼층(32)이 형성된 기판(30)으로부터 박리시켜 주므로써, 멤브레인 판(34) 제조를 완료한다.
제 3 단계로서, 도 3a 내지 도 3d에 도시된 공정수순도를 참조하여 잉크젯 프린터 헤드의 가열 장치부 제조 공정을 살펴본다. 상기 가열 장치부 제조 공정은 크게, (a) 내지 (d) 단계로 구분되는데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
(a) 단계로서, 도 3a에 도시된 바와 같이 SiO2재질의 버퍼층(52)이 형성된 Si 재질의 기판(50) 상에 감광막을 증착하고, 상기 버퍼층(52) 표면이 소정 부분 노출되도록 상기 감광막을 선택식각하여, 노즐이 형성될 부분의 버퍼층(52) 상에만 선택적으로 감광막 패턴(54)이 형성되도록 한 다음, 전기 도금법을 이용하여 상기 감광막 패턴(54)의 양 에지부를 포함한 버퍼층(52) 상의 표면 노출부에 Ni 재질의 금속층을 증착하여 노즐 판(nozzle plate)(56)을 형성한다.
(b) 단계로서, 도 3b에 도시된 바와 같이 케미컬을 에천트로 사용한 습식 식각 공정으로 상기 버퍼층(52) 상에 형성된 감광막 패턴(54)을 제거한 후, 그 전면에 다시 감광막(54)을 증착하고, 상기 노즐 판(56)의 표면이 소정 부분 노출되도록 상기 감광막을 선택식각하여, 노즐이 형성될 부분을 포함한 그 주변의 노즐 판(56) 표면 소정 부분에 감광막 패턴(54)을 형성한 다음, 감광막 패턴(54)이 형성되지 않은 노즐 판(56)의 표면 노출부 상에만 선택적으로 잉크 챔버 베리어(58)로 사용될 폴리이미드 재질의 베리어층을 형성한다.
(c) 단계로서, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 노즐 판(56)을 버퍼층(52)이 형성된 기판(50)으로부터 박리시켜 준 다음, 케미컬을 에천트로 사용한 습식 식각 공정으로 상기 잉크 챔버 베리어(58)와 노즐 판(56) 사이에 형성된 감광막 패턴(54)을 제거하여 잉크가 외부로 분사되어지는 노즐(60)을 개구시켜 주므로써, 노즐 플레이트부 제조를 완료한다.
이와 같이, 상기 잉크 챔버 베리어(58)를 형성해 준 것은 그 사이의 내부 공간에 만들어지는 홀(h)(점선으로 표기된 부분)을 이후, 잉크가 충진되는 잉크 챔버로 사용하기 위함이다.
제 4 단계로서, 도 4에 도시된 공정단면도에서 알 수 있듯이 도 1 내지 도 3에서 제조된 가열 장치부와 멤브레인 판 및 노즐 플레이트부를 도시된 형태대로 위치 얼라인한 뒤, 이들을 가열 장치부의 가열 챔버 베리어(20a) 상에 순차적으로 조립해 주므로써, 본 공정을 완료한다.
그 결과, 도 5에 제시된 단면도에서 알 수 있듯이 실리콘 재질의 기판(10) 상에는 절연층(12)이 형성되고, 상기 절연층(12) 상에는 가열층(14)이 형성되며, 그 위에는 상기 가열층(14)의 표면이 소정 부분 노출되도록 전극(16a)이 형성되고, 상기 전극(16a) 상에는 가열 챔버 베리어(20a)가 형성되며, 상기 가열층(14)과 접촉되는 상기 전극(16a) 및 가열 챔버 베리어(20a) 사이의 공간에는 워킹 리키드가 충진되어질 가열 챔버(22)가 정의되고, 상기 가열 챔버 베리어(20a)와 가열 챔버(22) 상에는 멤브레인 판(34)이 올려지며, 그 위에는 상기 가열 챔버(22)가 정의된 위치와 대응되는 곳의 멤브레인 판(34) 표면이 소정 부분 노출되도록 잉크 챔버 베리어(58)가 형성되고, 상기 멤브레인 판(34)과 접촉되는 상기 잉크 챔버 베리어(58) 사이의 공간에는 잉크가 충진되어질 잉크 챔버(62)가 정의되며, 상기 잉크 챔버(62)와 잉크 챔버 베리어(58) 위에는 상기 잉크 챔버(62) 내의 잉크가 외부로 분사될 수 있도록, 관통 홀 형상의 노즐(60)이 구비된 노즐 판(56)이 장착되는 구조의 잉크젯 프린터 헤드가 완성된다.
따라서, 상기 잉크젯 프린터 헤드에서는 다음과 같은 방식으로 인쇄 작업이 진행되게 된다.
Al 재질의 전극(16a)에 전기적인 신호(전기 에너지)를 인가하면, 상기 전극(16a)의 하부에 형성된 가열층(14)이 이 에너지를 공급받아 순간적으로 500℃ 이상으로 급속 히팅되므로, 이 과정에서 전기 에너지가 약 500 ~ 550℃ 정도의 열 에너지로 변화되게 된다. 이 변환된 열은 가열층(14)의 표면 노출부 상에 형성된 가열 챔버(22) 내에 전달되게 되고, 상기 가열 챔버(22) 내에 충진된 워킹 리키드는 가열층(14)으로부터 전달된 열에 의해 급속히 기화되어져, 일정 크기의 증기압을 발생시키게 된다. 이 증기압이 가열 챔버 베리어(20a) 상부에 놓여진 멤브레인 판(34)에 전달되어져, 상기 판(34)이 일정한 충격력(impact power)(P)을 받게 되면, 이 멤브레인 판(34)이 화살표 방향(Ⅰ)으로 서서히 팽창되어져 도 6의 요부단면도에서 알 수 있듯이 상기 판(34)이 팽창력에 의해 라운드형으로 굽어지게 되고, 이로 인해 그 상부에 형성된 잉크 챔버(62) 내로 강한 충격력이 전달되게 된다. 상기 멤브레인 판(34)으로부터 전달된 충격력(P)에 의해, 잉크 챔버(62) 내의 잉크가 일정 크기의 충격력을 받게 되면, 이 충격력에 의해 잉크(70)가 포화되어져 분사 직전의 상태에 놓여지게 된다. 이 상태에서, Al 재질의 전극(16a)으로부터 공급되던 전기적인 신호를 차단해 주게 되면, 도 7의 요부단면도에서 알 수 있듯이 상기 잉크 챔버(62) 내에서는 상기 충격력에 대응하는 버클링력(buckling power)(B)이 발생하게 되고, 이로 인해 멤브레인 판(34)이 화살표 방향(Ⅱ)으로 다시 수축하게 된다. 이와 같이, 멤브레인 판(34)이 수축하게 되면 노즐 판(56) 사이에 구비된 노즐(60)을 통하여 분사 직전의 상태에 놓여진 잉크(70)가 자체 표면 장력에 의해 타원형 및 원형으로 변형되어져, 상기 전극(16a)에 입력된 초기의 전기적인 신호에 따라 외부의 인쇄 용지에 잉크가 분사되게 된다. 그 결과, 소망하는 프린팅 작업이 완료된다.
그러나, 이러한 동작 특성을 가지도록 제작된 종래의 잉크젯 프린터 헤드는 그 제조 과정 및 프린팅 과정에서 다음에 제시된 두가지의 문제가 발생하게 된다.
첫째, 가열 장치부와 멤브레인 판 및 노즐 플레이트부를 개별 Si 기판을 매개체로 이용하여 각각 형성해 준 뒤, 상기 가열 장치부의 가열 챔버 베리어 상에 멤브레인 판과 노즐 플레이트부를 순차적으로 조립해 주는 방식으로 프린트 헤드 제조 공정이 진행되므로, 각 단위 부품(예컨대, 가열 장치부와 멤브레인 판 및 노즐 플레이트부) 제조시마다 별도의 Si 기판이 요구되어져, 공정 진행시 비용 상승이 초래된다.
둘째, 멤브레인 판(34)의 팽창 및 수축시, 상기 판(34)의 전면에 강한 인장 응력이 걸리게 되는데, 이 과정에서 상기 프린터 헤드의 구조적인 결함으로 인해 상기 판(34)의 특정 부분(하부에 가열 챔버(22)가 형성되어져 있어 멤브레인 판(34)이 지지되지 못하는 도 5의 d에 해당되는 부분)에 응력(stress)이 집중적으로 걸리는 현상이 야기되어져, 이 부분에서 멤브레인 판(34)이 티어링(tearing)되는 현상이 발생되므로 멤브레인 판(34)의 품질 저하 현상이 초래될 뿐 아니라 이로 인해 멤브레인 판(34)의 각 모서리 부분이 접혀 말려 올라가는 현상이 발생하게 된다. 이와 같이, 멤브레인 판(34)의 특정 부분이 티어링되거나 접혀 말려 올라가는 현상이 발생될 경우, 가열 챔버(22) 내의 증기압 발생에 대해 멤브레인 판(34) 전체가 신속한 동작 응답성을 취할 수 없게 되므로, 프린터 헤드의 전체적인 프린팅 성능이 저하되는 단점이 발생하게 된다. 도 8에는 이해를 돕기 위하여 티어링이 발생되는 부분(점선으로 표시된 부분)을 표시해 놓은 멤브레인 판(34)의 구조를 도시한 평면도가 제시되어 있다.
이에 본 발명의 과제는, 수축 응력이 집중적으로 걸리는 부분에 컨버전트(convergent) 형상을 갖는 사면체 구조의 요홈부가 구비된 제 1 신축판과, 이러한 제 1 신축판의 요홈부 내에 충진되며, 상기 제 1 신축판의 요홈부에 걸리는 응력을 분산·제거해주는 제 2 신축판으로 이루어진 멤브레인 판을, 하나의 기판 상에서 노즐 플레이트부와 동시에 형성시켜 주므로써, 멤브레인 판이 티어링되는 현상을 방지함과 동시에 공정 단순화를 기할 수 있도록 한 잉크젯 프린터 헤드 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
도 1 내지 도 4는 종래의 잉크젯 프린터 헤드 제조방법을 도시한 공정수순도로,
도 1a 내지 도 1d는 상기 잉크젯 프린터 헤드의 가열 장치부 제조방법을 도시한 공정수순도,
도 2a 및 도 2b는 상기 잉크젯 프린터 헤드의 멤브레인 판 제조방법을 도시한 공정수순도,
도 3a 내지 도 3c는 상기 잉크젯 프린터 헤드의 노즐 플레이트부 제조방법을 도시한 공정수순도,
도 4는 도 1 내지 도 3에서 제조된 가열 장치부와 멤브레인 판 및 노즐 플레이트부의 조립 방법을 나타낸 공정단면도,
도 5는 도 1 내지 도 4의 제조 공정에 의해 완성된 잉크젯 헤드 프린터의 구조를 도시한 단면도,
도 6 및 도 7은 도 5에 제시된 잉크젯 프린터 헤드의 동작 원리를 나타낸 개략도,
도 8은 도 5의 멤브레인 판을 위에서 내려다 본 평면도,
도 9 내지 도 11은 본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드 제조방법을 도시한 공정수순도로,
도 9a 내지 도 9d는 상기 잉크젯 프린터 헤드의 가열 장치부 제조방법을 도시한 공정수순도,
도 10a 및 도 10e는 상기 잉크젯 프린터 헤드의 멤브레인 판과 노즐 플레이트부 제조방법을 도시한 공정수순도,
도 11은 도 9 및 도 10에서 제조된 가열 장치부와 멤브레인 판 및 노즐 플레이트부의 조립 방법을 나타낸 공정단면도,
도 12은 도 9 내지 도 11의 제조 공정에 의해 완성된 잉크젯 프린터 헤드의 구조를 도시한 단면도,
도 13 및 도 14는 도 12에 제시된 잉크젯 프린터 헤드의 동작 원리를 나타낸 개략도,
도 15는 도 12의 멤브레인 판을 위에서 내려다 본 평면도.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 절연층이 형성된 기판과, 상기 절연층 상에 형성된 가열층과, 상기 가열층의 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 가열층 상에 형성된 전극과, 상기 전극 상에 형성된 가열 챔버 베리어와, 표면이 노출된 상기 가열층과 접촉되도록, 상기 전극과 가열 챔버 베리어 사이의 공간에 정의되며, 워킹 리키드가 충진되는 가열 챔버와, 상기 가열 챔버 베리어와 상기 가열 챔버 상에 형성되며, 상기 가열 챔버의 양 에지 상측부에 컨버전트 형상을 갖는 사면체 구조의 요홈부가 구비된 제 1 신축판 및 상기 제 1 신축판의 요홈부 내에 충진된 제 2 신축판으로 구성된 멤브레인 판과, 상기 가열 챔버와 대응되는 위치의 상기 멤브레인 판 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 멤브레인 판 상에 형성된 잉크 챔버 베리어와, 표면이 노출된 상기 멤브레인 판과 접촉되도록, 상기 잉크 챔버 베리어 사이의 공간에 정의되며, 잉크가 충진되는 잉크 챔버 및, 상기 잉크 챔버의 상면이 소정 부분 노출되도록, 상기 잉크 챔버와 잉크 챔버 베리어 상에 형성되며, 상기 챔버 상측부에 관통 홀 형상의 노즐을 갖는 노즐 판으로 이루어진 잉크젯 프린터 헤드가 제공된다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 절연층이 형성된 기판 상에 가열층을 형성하는 공정과, 상기 가열층의 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 가열층 상에 전극을 형성하는 공정 및, 상기 가열층의 표면 노출부와 접촉되는 가열 챔버를 정의하기 위하여, 상기 가열층의 표면 노출부와 그 주변의 전극 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 전극 상에 잉크 챔버 베리어를 형성하는 공정을 거쳐, 가열 장치부를 제조하는 제 1 단계와,
버퍼층이 형성된 기판 상에, 관통 홀 형상의 노즐이 구비된 노즐 판을 형성하는 공정과, 잉크 챔버를 정의하기 위하여, 상기 버퍼층과 그 주변의 노즐 판 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 노즐 판 상에 잉크 챔버 베리어를 형성하는 공정과, 상기 버퍼층의 표면 노출부를 포함한 잉크 챔버 베리어 사이의 공간에만 선택적으로 감광막 패턴을 형성하는 공정과, 소정 부분에 컨버전트 형상을 갖는 사면체 구조의 요홈부가 구비된 제 1 신축판 및 상기 제 1 신축판의 요홈부 내에 충진된 제 2 신축판으로 구성된 멤브레인 판을, 상기 잉크 챔버 베리어와 상기 감광막 패턴 상에 형성하는 공정과, 상기 노즐 판으로부터 상기 버퍼층이 형성된 기판을 박리시키는 공정 및, 상기 잉크 챔버 베리어 사이의 공간에 형성된 감광막 패턴을 제거하는 공정을 통하여, 멤브레인 판과 노즐 플레이트부를 제조하는 제 2 단계 및,
상기 제 1 단계에서 제조된 가열 챔버 베리어 상에 상기 제 2 단계에서 제조된 상기 멤브레인 판이 얼라인되도록, 이들을 조립하는 제 3 단계로 이루어진 잉크젯 프린터 헤드 제조방법이 제공된다.
상기 구조를 가지도록 잉크젯 프린터 헤드를 제조한 결과, 멤브레인 판 수축시 상기 판의 특정 부위에 집중적으로 응력이 걸리더라도 멤브레인 판을 구성하는 제 2 신축판에 의해 이 부분에 걸리는 응력을 분산·제거할 수 있게 되므로, 이 부분의 멤브레인 판이 티어링되는 현상을 막을 수 있게 될 뿐 아니라 이로 인해 상기 판의 각 모서리 부분이 접혀 말려 올라가는 현상을 막을 수 있게 된다. 또한, 프린터 헤드 제조시, 제 1 신축판과 제 2 신축판이 조합된 구조의 멤브레인 판을, 별도의 기판 사용없이 노즐 플레이트부와 동시에 형성하므로, 공정 단순화를 기할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은, 멤브레인 판을 컨버전트 형상을 갖는 사면체 구조의 요홈부가 구비된 제 1 신축판과, 이러한 제 1 신축판의 요홈부 내에 충진되어, 상기 제 1 신축판의 요홈부에 걸리는 응력을 분산·제거해주는 제 2 신축판의 적층 구조를 가지도록 제작하되, 이를 노즐 플레이트부 형성시 하나의 Si 기판 상에서 동시에 형성시켜 주므로써, 멤브레인 판 수축시 상기 판의 특정 부위에 집중적으로 응력이 걸리더라도 제 2 신축판을 이용하여 분산·제거할 수 있도록 하여 멤브레인이 티어링되거나 또는 접혀 말려 올라가는 현상을 방지함과 동시에 공정 단순화를 기할 수 있도록 하는데 주안점을 둔 기술로서, 이를 도 9 내지 도 11에 제시된 도면을 참조하여 제 3 단계로 구분하여 살펴보면 다음과 같다.
여기서, 도 9a 내지 도 9d는 본 발명에서 제시된 잉크젯 프린터 헤드의 가열 장치부 제조방법을 도시한 공정수순도를 나타내고, 도 10a 내지 도 10g는 상기 잉크젯 프린터 헤드의 멤브레인 판과 노즐 플레이트부 제조방법을 도시한 공정수순도를 나타내며, 도 11은 도 9 및 도 10에서 완성된 가열 장치부 및 멤브레인 판이 구비된 노즐 플레이트부의 조립 방법을 나타낸 공정단면도를 나타낸다.
제 1 단계로서, 도 9a 내지 도 9d에 도시된 공정수순도를 참조하여 잉크젯 프린터 헤드의 가열 장치부 제조 공정을 살펴본다. 상기 가열 장치부 제조 공정은 크게, (a) 내지 (d) 단계로 구분되는데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
(a) 단계로서, 도 9a에 도시된 바와 같이 Si 재질의 기판(100) 상에 열 커패시터의 역할을 하는 소정 두께의 절연층(102)과 TaAl 재질의 가열층(104) 및 Al(또는 Al 합금(예컨대, Cu가 도핑된 Al)) 재질의 금속층(106)을 순차적으로 형성한 다음, 상기 금속층(106)의 표면이 소정 부분 노출되도록 그 위에 감광막 패턴(108)을 형성하여, 가열 챔버가 형성될 부분(표면이 노출된 금속층의 상부면)을 정의해 준다.
이때, 상기 절연층(102)은 가열층(104)에서 발생된 열이 멤브레인 판에 전달되도록 하기 위하여 형성된 것으로, 통상적으로 Al2O3, SiO2, Si2N4, SiC 등의 재질로 형성되는데, 버블 형성 후 초과 열이 남지 않도록 하기 위해서는 두께를 적절하게 조절하는 것이 필요하다. 상기 절연층(102)은 약 2.5 ~ 3㎛ 정도의 두께로 형성되는데, 두께 균일도, 결합밀도, 내화학성 등이 우수한 SiO2가 주로 사용되고 있다. 이 경우, 상기 금속층(16)은 0.8 ~ 1.0㎛의 두께로 형성된다.
(b) 단계로서, 도 9b에 도시된 바와 같이 상기 감광막 패턴(108)을 마스크로 이용하여 그 하부의 금속층(106)을 식각하고, 상기 감광막 패턴(108)을 제거하여 Al이나 Al 합금 재질의 전극(106a)을 형성한다. 여기서, 상기 전극(106a)은 외부 전원과 연결되어 상기 가열층(104)으로 전기적인 에너지를 공급해주는 역할을 담당한다.
(c) 단계로서, 도 9c에 도시된 바와 같이 상기 전극(106a)을 포함한 가열층(104)의 표면 노출 부위에 폴리이미드 재질의 베리어층(110)을 5 ~ 10㎛ 두께로 형성한 다음, 광식각 공정을 이용하여 상기 베리어층(110)의 표면이 소정 부분 노출되도록, 그 위에 감광막 패턴(108)을 형성한다. 이때, 상기 감광막 패턴(108)은 상기 가열층(104)의 표면 노출 부위와 대응하는 위치의 베리어층(110) 표면이 노출되도록 형성된다.
(d) 단계로서, 도 9d에 도시된 바와 같이 상기 감광막 패턴(108)을 마스크로 이용하여, 가열층(104)의 표면 노출 부위와 그 주변의 전극(106a) 소정 부분이 노출되도록 상기 베리어층(110)을 식각하여 가열 챔버 베리어(110a)를 형성한 다음, 상기 감광막 패턴(108)을 제거해 주므로써, 가열 장치부 제조를 완료한다. 이와 같이, 상기 전극(106a)과 가열 챔버 베리어(110a) 형성해 준 것은 그 사이의 내부 공간에 만들어지는 홀(h)(점선으로 표기된 부분)을 이후, 워킹 리키드가 충진되는 가열 챔버로 사용하기 위함이다.
그 결과, Si 재질의 기판(100) 상에는 절연층(102)이 형성되고, 상기 절연층(102) 상에는 가열층(104)이 형성되며, 그 위에는 상기 가열층(104)의 표면이 소정 부분 노출되도록 전극(106a)이 형성되고, 상기 전극(106a) 상에는 가열 챔버 베리어(110a)가 형성되도록 이루어져, 상기 가열 챔버 베리어(110a)와 전극(106a) 사이의 공간(h)에 가열 챔버 형성부가 정의되는 구조의 가열 장치부가 완성된다.
제 2 단계로서, 도 10a 내지 도 10g에 도시된 공정수순도를 참조하여 잉크젯 프린터 헤드의 멤브레인 판과 노즐 플레이트부 제조 공정을 살펴본다. 상기 멤브레인 판 및 노즐 플레이트부 제조 공정은 크게, (a) 내지 (g) 단계로 구분되는데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
(a) 단계로서, 도 10a에 도시된 바와 같이 SiO2재질의 버퍼층(152)이 형성된 Si 재질의 기판(150) 상에 감광막을 증착하고, 상기 버퍼층(152)의 표면이 소정 부분 노출되도록 상기 감광막을 선택식각하여, 노즐이 형성될 부분의 버퍼층(152) 상에만 선택적으로 감광막 패턴(154)이 형성되도록 한 다음, 전기 도금법을 이용하여 상기 감광막 패턴(154)의 양 에지부를 포함한 버퍼층(152) 상의 표면 노출부에 Ni 재질의 금속층을 증착하여 노즐 판(156)을 형성한다.
(b) 단계로서, 도 10b에 도시된 바와 같이 케미컬을 에천트로 사용한 습식 식각 공정으로 상기 버퍼층(152) 상에 형성된 감광막 패턴(154)을 제거한 다음, 상기 버퍼층(152)의 표면 노출부를 포함한 노즐 판(156) 상에 폴리이미드 재질의 베리어층(158)을 5 ~ 10㎛의 두께로 증착하고, 광식각 공정을 이용하여 상기 베리어층(158)의 표면이 소정 부분 노출되도록, 그 위에 다시 감광막 패턴(154)을 형성한다.
(c) 단계로서, 도 10c에 도시된 바와 같이 상기 감광막 패턴(154)을 마스크로 이용하여, 버퍼층(152)의 표면 노출부와 그 주변의 노즐 판(156) 표면이 소정 부분 노출되도록 상기 베리어층을 식각하여 잉크 챔버 베리어(158a)를 형성해 주므로써, 노즐 플레이트부 제조를 완료한다. 이와 같이 상기 잉크 챔버 베리어(158a)를 형성해 준 것은, 그 사이의 내부 공간에 만들어지는 홀(h)(점선으로 표시된 부분)을 이후, 잉크가 충진되는 잉크 챔버로 사용하기 위함이다.
그 결과, 중앙부에 관통 홀 형상의 노즐(159)이 구비된 노즐 판(56)이 형성되고, 그 위의 소정 부분에는 잉크 챔버 베리어(158a)가 형성되도록 이루어져, 상기 잉크 챔버 베리어(158a) 사이의 공간(h)에는 잉크 챔버가 정의되는 구조의 노즐 플레이트부가 완성된다.
(d) 단계로서, 도 10d에 도시된 바와 같이 상기 잉크 챔버 베리어(158a) 사이의 공간을 포함한 그 상면에 감광막을 증착한 후, 이를 전면 에치백하여 상기 잉크 챔버 베리어(158a) 사이의 공간에만 감광막이 충진되는 형상의 감광막 패턴(154)을 형성한 뒤, 상기 잉크 챔버 베리어(158a)와 상기 감광막 패턴(154) 상에 0.1 ~ 0.2㎛ 두께의 제 1 접촉층(160)을 형성한다. 이때, 상기 제 1 접촉층(160)은 180 ~ 220Ω/cm2정도의 면저항을 갖는 V, Ti, Cr 등의 재질로 형성된다. 이와 같이, 잉크 챔버 베리어(158a) 상에 상기 접착층(160)을 형성해 준 것은 이후 형성될 Ni 재질의 금속층과 잉크 챔버 베리어(158a)를 이루는 폴리이미드 간의 접착력을 향상시켜 주기 위함이다.
이어, 상기 제 1 접촉층(160) 상에 Ni 재질의 금속층(162)을 0.2 ~ 0.5㎛의 두께로 증착하고, 150 ~ 180℃의 온도에서 열처리(annealing)하여 상기 금속층(162)을 리플로우시켜 준다. 이때, 상기 금속층(162)으로 Ni을 사용한 것은, 상기 Ni이 열전도성이 양호할 뿐 아니라 우수한 탄성력과 복원력을 갖기 때문이며, 이와 같이 열처리를 실시해 준 것은 상기 금속층(162) 형성 과정에서 야기될 수 있는 막질 불량 발생(예컨대, 막질 내의 핀 홀 발생 등)을 억제하기 위함이다. 막질 불량이 발생될 경우, 막질의 특성 저하가 유발될 뿐 아니라 프린팅 과정에서 가열 챔버 내의 증기압이 멤브레인 판으로 제대로 전달되지 않고 이 핀 홀 부분으로 미량 새어나가는 현상이 야기되므로 잉크젯 프린터 헤드의 동작 특성이 저하되는 결과가 초래된다.
그 다음, 멤브레인 판 수축시, 수축 응력이 집중적으로 걸리는 위치의 상기 금속층(162) 표면이 소정 부분 노출되도록, 광식각 공정을 이용하여 상기 금속층(162) 상에 감광막 패턴(154)을 형성한다.
(e) 단계로서, 상기 잉크 챔버 베리어(158a) 사이의 공간에 형성된 감광막 패턴(154)의 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 금속층(162) 상에 형성된 감광막 패턴(154)을 마스크로 이용하여 그 하부의 금속층(162)과 제 1 접촉층(160)을 어더컷(undercut)한다. 그 결과, 상기 금속층(162)의 식각면이 역 경사지는 구조를 가지게 되므로, 금속층(162) 내에 컨버전트 형상을 갖는 사면체 구조의 요홈부(I)가 형성되게 된다.
이어, 상기 요홈부(I) 내의 감광막 패턴(154) 상에 제 2 신축판으로 사용되어질 폴리이미드 재질의 제 1 절연층(164)을 충진하고, 상기 금속층(162) 상의 감광막 패턴(154)을 제거한 다음, 상기 금속층(162) 상에만 선택적으로 0.1 ~ 0.2㎛ 두께의 제 2 접촉층(166)을 형성하고, 상기 제 2 접촉층(166)과 상기 제 1 절연층(164) 상에 2 ~ 5㎛의 두께를 갖는 폴리이미드 재질의 제 2 절연층(168)을 형성한 후, 130 ~ 300℃의 온도 범위 내에서 상기 제 2 절연층(168)을 연속적으로 소프트 베이크 및 하드 베이크하여 이를 경화시켜 준다.
이때, 상기 제 2 접촉층(166)은 제 1 접촉층과 동일하게 180 ~ 220Ω/cm2정도의 면저항을 갖는 V, Ti, Cr 등의 재질로 형성되며, 이와 같이 상기 금속층(162) 상에 제 2 접착층(166)을 형성해 준 것은 이후 형성된 절연층(예컨대, 폴리이미드층)과 금속층(예컨대, Ni) 간의 접착력을 향상시켜 주기 위함이다.
그 결과, 수축 응력이 집중적으로 걸리는 부분에 컨버전트 형상을 갖는 사면체 구조의 요홈부(I)가 구비된 제 1 신축판(170)과, 이러한 제 1 신축판(170)의 요홈부 내에 충진되어, 상기 제 1 신축판(170)의 요홈부(I)에 걸리는 응력을 분산·제거해주는 제 1 절연층(164) 재질의 제 2 신축판(164)로 이루어진 멤브레인 판(172)이 완성된다.
여기서, 상기 제 1 신축판(170)은 도 10e에서 알 수 있듯이 요홈부(I)가 형성된 부분은 제 2 절연층(168)의 단층 구조를 갖는 반면, 그 좌우측 부분은 "제 2 절연층(168)/제 2 접촉층(166)/금속층(162)/제 1 접촉층(160)"의 적층 구조를 가짐을 알 수 있다.
이러한 구조를 가지도록 멤브레인 판(172)을 제조할 경우, 멤브레인 판(172) 수축시 도 8의 점선 부분에 집중적으로 수축 응력이 걸리더라도 상기 멤브레인 판(172)을 이루는 제 2 신축판을 이용하여 이를 분산·제거할 수 있게 된다.
(f) 단계로서, 도 10f에 도시된 바와 같이 상측에 멤브레인 판(172)이 형성된 노즐 플레이트 부를 상기 버퍼층(152)이 형성된 기판(150)으로부터 박리시켜 준 다.
(g) 단계로서, 도 10g에 도시된 바와 같이 케미컬을 에천트로 사용한 습식 식각 공정으로 상기 잉크 챔버 베리어(158a)와 노즐 판(156) 사이에 형성된 감광막 패턴(154)를 제거하여 잉크가 외부로 분사되어지는 노즐(159)을 개구시켜 주므로써, 멤브레인 판(172)과 노즐 플레이트부 제조를 완료한다.
제 3 단계로서, 도 11에 도시된 공정단면도에서 알 수 있듯이 도 9 및 도 10에서 제조된 가열 장치부와 멤브레인 판이 구비된 노즐 플레이트부를 도시된 형태대로 위치 얼라인한 뒤, 이들을 가열 장치부의 가열 챔버 베리어(110a) 상에 조립해 주므로써, 본 공정을 완료한다.
이와 같이 공정을 진행할 경우, 멤브레인 판(172)과 노즐 플레이트부를 하나의 Si 기판 상에서 형성하는 것이 가능하게 되므로, 공정 진행중에 멤브레인 판(172) 제조를 위한 별도의 기판이 필요없게 되어 공정 단순화와 비용 절감을 실현할 수 있게 된다.
그 결과, 도 12에 제시된 단면도에서 알 수 있듯이 Si 재질의 기판(100) 상에는 절연층(102)이 형성되고, 상기 절연층(102) 상에는 가열층(104)이 형성되며, 그 위에는 상기 가열층(104)의 표면이 소정 부분 노출되도록 전극(106a)이 형성되고, 상기 전극(106a) 상에는 가열 챔버 베리어(110a)가 형성되며, 상기 가열층(104)과 접촉되는 상기 전극(106a) 및 가열 챔버 베리어(110a) 사이의 공간에는 워킹 리키드가 충진되어질 가열 챔버(112)가 정의되고, 상기 가열 챔버 베리어(110a)와 가열 챔버(112) 상에는, 수축 응력이 집중적으로 걸리는 부분에 컨버전트 형상을 갖는 사면체 구조의 요홈부(I)가 구비된 제 1 신축판(170)과, 이러한 제 1 신축판(170)의 요홈부 내에 충진되어, 상기 제 1 신축판(170)의 요홈부(I)에 걸리는 응력을 분산·제거해주는 제 2 신축판(도면 상에서 참조번호 164로 표기된 부분)으로 이루어진 멤브레인 판(172)이 올려지며, 그 위에는 상기 가열 챔버(112)가 정의된 위치와 대응되는 곳의 멤브레인 판(172) 표면이 소정 부분 노출되도록 잉크 챔버 베리어(158a)가 형성되고, 상기 멤브레인 판(172)과 접촉되는 상기 잉크 챔버 베리어(158a) 사이의 공간에는 잉크가 충진되어질 잉크 챔버(174)가 정의되며, 상기 잉크 챔버(174)와 잉크 챔버 베리어(158a) 위에는 상기 잉크 챔버(174) 내의 잉크가 외부로 분사될 수 있도록, 관통 홀 형상의 노즐(159)이 구비된 노즐 판(156)이 장착되는 구조의 잉크젯 프린터 헤드가 완성된다.
상기 도면에서는 편의상, 멤브레인 판(174)의 구조를 제 1 신축판(170)과 제 2 신축판의 적층 구조로 도시해 놓았으나, 이의 구체적인 구조는 도 11에 제시된 멤브레인 판(172)과 동일한 구조를 따른다.
따라서, 상기 잉크젯 프린터 헤드에서는 다음과 같은 방식으로 인쇄 작업이 진행되게 된다.
Al 재질의 전극(106a)에 전기적인 신호(전기 에너지)를 인가하면, 상기 전극(106a)의 하부에 형성된 가열층(104)이 이 에너지를 공급받아 순간적으로 500℃ 이상으로 급속 히팅되므로, 이 과정에서 전기 에너지가 약 500 ~ 550℃ 정도의 열 에너지로 변화되게 된다. 이 변환된 열은 가열층(104)의 표면 노출부 상에 형성된 가열 챔버(112) 내에 전달되게 되고, 상기 가열 챔버(112) 내에 충진된 워킹 리키드는 가열층(104)으로부터 전달된 열에 의해 급속히 기화되어져, 일정 크기의 증기압을 발생시키게 된다. 이 증기압이 가열 챔버 베리어(110a) 상부에 놓여진 멤브레인 판(172)에 전달되어져, 상기 판(172)이 일정한 충격력(P)을 받게 되면, 이 멤브레인 판(172)이 화살표 방향(Ⅰ)으로 서서히 팽창되어져 도 13의 요부단면도에서 알 수 있듯이 상기 판(172)이 라운드형으로 굽어지게 되고, 이로 인해 그 상부에 형성된 잉크 챔버(174) 내로 강한 충격력이 전달되게 된다. 상기 멤브레인 판(172)으로부터 전달된 충격력(P)에 의해, 잉크 챔버(174) 내의 잉크(176)가 일정 크기의 충격력을 받게 되면, 이 충격력에 의해 잉크(176)가 포화되어져 분사 직전의 상태에 놓여지게 된다.
이 상태에서, Al 재질의 전극(106a)으로부터 공급되던 전기적인 신호를 차단해 주게 되면, 도 14의 요부단면도에서 알 수 있듯이 상기 잉크 챔버(174) 내에서는 상기 충격력에 대응하는 버클링력(B)이 발생하게 되고, 이로 인해 멤브레인 판(172)이 화살표 방향(Ⅱ)으로 다시 수축하게 된다. 이와 같이, 멤브레인 판(172)이 수축하게 되면 노즐 판(156) 사이에 구비된 노즐(159)을 통하여 분사 직전의 상태에 놓여진 잉크(176)가 자체 표면 장력에 의해 타원형 및 원형으로 변형되어져, 상기 전극(106a)에 입력된 초기의 전기적인 신호에 따라 외부의 인쇄 용지에 잉크가 분사되게 된다. 그 결과, 소망하는 프린팅 작업이 완료된다.
이때, 상기 멤브레인 판(172)은 제 1 신축판(170)이 제 2 신축판보다 단위 면적당 중량이 커, 제 2 신축판의 열팽창률이 제 1 신축판(170)의 열팽창률보다 큰 특성을 가지므로, 충격력(P) 및 버클링력(B)에 의해 멤브레인 판(172)이 팽창 및 수축되더라도, 인장 응력이 집중적으로 걸리는 부분(도 12의 I부분)에 형성된 제 2 신축판에 의해, 이 부분의 인장 응력을 분산·제거하는 것이 가능하게 된다.
이로 인해, 이 부분에서 멤브레인 판(172)이 티어링되는 현상과, 멤브레인 판(172)의 각 모서리 부분이 접혀 말려 올라가는 현상을 방지할 수 있게 되므로, 가열 챔버(112) 내의 증기압 발생에 대해 멤브레인 판(172) 전체가 신속한 동작 응답성을 취하는 것이 가능하게 되어, 프린터 헤드의 전체적인 프린팅 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 15에는 이해를 돕기 위하여 인장 응력이 집중적으로 걸리는 부분에 열팽창률이 상대적으로 큰, 제 1 절연층(164) 재질의 제 2 신축판이 형성된 구조를 갖는 멤브레인 판(172)을 위에서 내려다 본 평면도가 제시되어 있다. 상기 평면도에서 X-X'의 절단면 구조는 도 12의 가열 챔버 베리어(110a) 상에 형성된 멤브레인 판(172) 구조를 나타낸다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면 첫째, 하나의 Si 기판 상에서 노즐 플레이트부와 멤브레인 판이 동시에 형성되므로, 잉크젯 프린터 헤드 제조시 공정 단순화와 비용절감을 실현할 수 있게 되고 둘째, 멤브레인 판이 제 1 신축판(170)과 제 2 신축판이 조합되는 구조를 가져, 멤브레인 판(172)의 팽창 및 수축시, 특정 부분(도 12의 I 부분)에 응력이 집중적으로 걸리더라도, 제 1 신축판(170)에 비해 큰 열팽창률을 갖는 제 2 신축판을 이용하여 이 집중된 응력을 분산·제거할 수 있게 되므로, 이 부분의 멤브레인이 티어링되는 현상과 상기 판(172)의 각 모서리 부분이 접혀 말려 올라가는 현상을 방지할 수 있게 되어, 프린터 헤드의 전체적인 동작 특성을 형상시킬 수 있게 된다.

Claims (43)

  1. 절연층이 형성된 기판과,
    상기 절연층 상에 형성된 가열층과,
    상기 가열층의 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 가열층 상에 형성된 전극과,
    상기 전극 상에 형성된 가열 챔버 베리어와,
    표면이 노출된 상기 가열층과 접촉되도록, 상기 전극과 가열 챔버 베리어 사이의 공간에 정의되며, 워킹 리키드가 충진되는 가열 챔버와,
    상기 가열 챔버 베리어와 상기 가열 챔버 상에 형성되며, 상기 가열 챔버의 양 에지 상측부에 컨버전트 형상을 갖는 사면체 구조의 요홈부가 구비된 제 1 신축판 및 상기 제 1 신축판의 요홈부 내에 충진된 제 2 신축판으로 구성된 멤브레인 판과,
    상기 가열 챔버와 대응되는 위치의 상기 멤브레인 판 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 멤브레인 판 상에 형성된 잉크 챔버 베리어와,
    표면이 노출된 상기 멤브레인 판과 접촉되도록, 상기 잉크 챔버 베리어 사이의 공간에 정의되며, 잉크가 충진되는 잉크 챔버 및,
    상기 잉크 챔버의 상면이 소정 부분 노출되도록, 상기 잉크 챔버와 잉크 챔버 베리어 상에 형성되며, 상기 챔버 상측부에 관통 홀 형상의 노즐을 갖는 노즐 판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 절연층은 Al2O3, SiO2, Si2N4, SiC 중 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 절연층은 2.5 ~ 3㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 가열층은 TaAl으로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전극은 Al이나 Al 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 전극은 0.8 ~ 0.1㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 가열 챔버 베리어 및 잉크 챔버 베리어는 폴리이미드로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 가열 챔버 베리어 및 잉크 챔버 베리어는 5 ~ 10㎛ 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 신축판은, 요홈부 하측에서는 제 2 절연층의 단층 구조를 가지며, 요홈부가 형성되지 않은 그 좌·우측에서는 "제 2 절연층/제 2 접촉층/금속층/제 1 접촉층"의 적층 구조를 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 신축판은 제 1 절연층의 단층 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 절연층은 폴리이미드로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접촉층은 180 ~ 220Ω/cm2크기의 면저항을 갖는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접촉층은 V, Ti, Cr 중 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접촉층은 0.1 ~ 0.2㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  15. 제 9항에 있어서, 상기 금속층은 Ni로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  16. 제 9항에 있어서, 상기 금속층은 0.2 ~ 0.5㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  17. 제 9항에 있어서, 상기 금속층은 150 ~ 180℃의 온도에서 열처리된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  18. 제 9항에 있어서, 상기 제 2 절연층은 폴리이미드로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  19. 제 9항에 있어서, 상기 제 2 절연층은 2 ~ 5㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  20. 제 9항에 있어서, 상기 제 2 절연층은 130 ~ 290℃의 온도 범위 내에서 소프트 베이크와 하드 베이크 처리에 의해 경화된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  21. 제 1항에 있어서, 상기 노즐 판은 Ni로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
  22. 절연층이 형성된 기판 상에 가열층을 형성하는 공정과, 상기 가열층의 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 가열층 상에 전극을 형성하는 공정 및, 상기 가열층의 표면 노출부와 접촉되는 가열 챔버를 정의하기 위하여, 상기 가열층의 표면 노출부와 그 주변의 전극 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 전극 상에 잉크 챔버 베리어를 형성하는 공정을 거쳐, 가열 장치부를 제조하는 제 1 단계와,
    버퍼층이 형성된 기판 상에, 관통 홀 형상의 노즐이 구비된 노즐 판을 형성하는 공정과, 잉크 챔버를 정의하기 위하여, 상기 버퍼층과 그 주변의 노즐 판 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 노즐 판 상에 잉크 챔버 베리어를 형성하는 공정과, 상기 버퍼층의 표면 노출부를 포함한 잉크 챔버 베리어 사이의 공간에만 선택적으로 감광막 패턴을 형성하는 공정과, 소정 부분에 컨버전트 형상을 갖는 사면체 구조의 요홈부가 구비된 제 1 신축판 및 상기 제 1 신축판의 요홈부 내에 충진된 제 2 신축판으로 구성된 멤브레인 판을, 상기 잉크 챔버 베리어와 상기 감광막 패턴 상에 형성하는 공정과, 상기 노즐 판으로부터 상기 버퍼층이 형성된 기판을 박리시키는 공정 및, 상기 잉크 챔버 베리어 사이의 공간에 형성된 감광막 패턴을 제거하는 공정을 통하여, 멤브레인 판과 노즐 플레이트부를 제조하는 제 2 단계 및,
    상기 제 1 단계에서 제조된 가열 챔버 베리어 상에 상기 제 2 단계에서 제조된 상기 멤브레인 판이 얼라인되도록, 이들을 조립하는 제 3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 절연층은 Al2O3, SiO2, Si2N4, SiC 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 절연층은 2.5 ~ 3㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 가열층은 TaAl으로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  26. 제 22항에 있어서, 상기 전극은 Al이나 Al 합금으로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  27. 제 22항에 있어서, 상기 전극은 0.8 ~ 0.1㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  28. 제 22항에 있어서, 상기 가열 챔버 베리어 및 잉크 챔버 베리어는 폴리이미드로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  29. 제 22항에 있어서, 상기 가열 챔버 베리어 및 잉크 챔버 베리어는 5 ~ 10㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  30. 제 22항에 있어서, 상기 버퍼층이 형성된 기판 상에, 관통 홀 형상의 노즐이 구비된 노즐 판을 형성하는 공정은,
    노즐이 형성될 부분의 버퍼층 상에만 선택적으로 감광막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 감광막 패턴의 양 에지부를 포함한 버퍼층 상에 금속층을 형성하는 공정 및, 상기 버퍼층의 표면이 노출되도록, 상기 감광막 패턴을 제거하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 금속층은 전기 도금법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 금속층은 Ni로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  33. 제 22항에 있어서, 상기 제 1 신축판은 요홈부 하측에서는 제 2 절연층의 단층 구조를 가지며, 요홈부가 형성되지 않은 그 좌·우측에서는 "제 2 절연층/제 2 접촉층/금속층/제 1 접촉층"의 적층 구조를 가지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  34. 제 22항에 있어서, 상기 제 2 신축판은 제 1 절연층의 단층 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 제 1 절연층은 폴리이미드로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  36. 제 33항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접촉층은 0.1 ~ 0.2㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  37. 제 33항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접촉층은 180 ~ 220Ω/cm2정도의 면저항을 갖는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법
  38. 제 33항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 접촉층은 V, Ti, Cr 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  39. 제 33항에 있어서, 상기 금속층은 Ni로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  40. 제 33항에 있어서, 상기 금속층은 0.2 ~ 0.5㎛의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  41. 제 22항에 있어서, 소정 부분에 컨버전트 형상을 갖는 사면체 구조의 요홈부가 구비된 제 1 신축판 및 상기 제 1 신축판의 요홈부 내에 충진된 제 2 신축판으로 구성된 멤브레인 판을, 상기 잉크 챔버 베리어와 상기 감광막 패턴 상에 형성하는 공정은,
    상기 잉크 챔버 베리어와 감광막 패턴 상에 제 1 접촉층을 형성하는 공정과, 상기 제 1 접촉층 상에 소정 두께의 금속층을 형성하고 이를 열처리하는 공정과, 상기 감광막 패턴의 양 에지 상측부의 상기 금속층 표면이 소정 부분 노출되도록, 상기 금속층 상에 감광막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 감광막 패턴을 마스크로 이용하여, 그 하부의 상기 금속층과 제 1 접촉층을 어더컷하여, 컨버전트 형상을 갖는 사면체 구조의 요홈부를 형성하는 공정과, 상기 요홈부 내에 제 1 절연층을 충진하는 공정과, 상기 감광막 패턴을 제거하는 공정과, 표면이 노출된 상기 금속층 상에만 선택적으로 제 2 접촉층을 형성하는 공정 및, 상기 제 2 접촉층과 상기 제 2 신축판 상에 제 2 절연층을 형성하고, 이를 경화시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  42. 제 41항에 있어서, 상기 열처리는 150 ~ 180℃의 온도에서 실시하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
  43. 제 41항에 있어서, 상기 제 2 절연층은 130 ~ 300℃의 온도 범위 내에서 소프트 베이크 및 하드 베이크에 의해 경화되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드 제조방법.
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