KR100413992B1 - 잉크 제트 기록 헤드 기부, 잉크 제트 기록 헤드, 잉크제트 기록 유닛 및 잉크 제트 기록 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가열부에 초친수성을 제공하는 영향을 인가함으로써 스코치가 가열부상에 축적되는 것을 방지하도록 한 잉크 제트 기록 헤드 기부, 잉크 제트 기록 헤드, 잉크 제트 기록 유닛 및 잉크 제트 기록 장치를 제공한다. 잉크 제트 기록 헤드 기부는 잉크를 분사하도록 사용되는 열 에너지를 생성하는 기부상에 절연층을 통해 형성된 발열 저항체를 포함하고, 잉크 제트 기록 헤드는 잉크가 분사되는 분사 오리피스와, 분사 오리피스와 연통하고 액체를 분사하도록 사용되는 액체 열 에너지상에 가해지는 부분을 갖는 잉크 경로와, 열에너지를 생성하는 발열 저항체를 포함하고, 발열 저항체에 의해 생성된 열이 잉크상에 작용하는 가열부에 대응하는 영역은 초친수 처리되고, 영역과 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하이다.
Description
본 발명은 용지, 수지 시트, 천 및 물품 등을 포함하는 기록 담체에 대해 잉크 등의 기능 액체를 분사함으로써 글자, 기호, 화상 등을 기록 또는 인쇄 등을 하는 작용을 수행하는 잉크 제트 기록 헤드(이후에 "잉크 제트 헤드"로 함)를 구성하려는 기부와, 기부를 사용함으로써 구성되는 잉크 제트 헤드와, 잉크 제트 펜 등의 잉크 제트 헤드에 공급될 잉크를 저장하기 위한 잉크 저장기를 포함하는 기록 유닛과, 잉크 제트 헤드가 설치되는 잉크 제트 장치에 관한 것이다.
잉크 제트 펜등의 본 발명에 따른 기록 유닛은 잉크 제트 헤드와 잉크 저장기가 일체로 되는 유형의 카트리지와 잉크 제트 헤드와 잉크 저장기가 결합하여 헤드 및 저장기가 각각 개별적으로 제거될 수 있는 복합식을 포함한다. 잉크 제트 펜 등의 기록 유닛은 카트리지 등의 장치 본체에서 장착 수단이 제거 가능하게 부착될 수 있도록 구성된다. 본 발명에 따른 잉크 제트 기록 장치는 워어드 프로세스 및 컴퓨터 등의 정보 처리 장비, 정보 판독기 등과 결합된 복사기, 정보를 전송 및 수납하는 팩시밀리 기기 및 천을 인쇄하는 장비를 출력 단자로서 일체로 또는 분리하여 제공되는 것을 포함한다.
잉크 제트 기록 장치는 고속으로 분사 오리피스로부터 미세한 잉크 액적을 분사함으로써 특징상 미세한 화상을 빠르게 기록할 수 있다. 미국 특허 제4,723,129호 및 제4,740,796호에서 개시된 바와 같이, 잉크를 분사하기 위해 사용되는 에너지를 생성하는 에너지 생성 수단으로서 전기 컨버터에 의해 생성된 에너지, 특히 열에너지에 의한 잉크 기포 생성을 이용하여 잉크가 분사되는 유형의 잉크 제트 기록 장치들은 미세한 화상을 형성할 수 있고, 고속으로 기록할 수 있고, 기록 헤드 및 기록 장치의 크기를 감소하고 컬러 기록 헤드 및 기록 장치를 제공하는 데에 적절하기 때문에 관심이 집중되었다.
도1은 상술한 잉크 제트 헤드의 전형적인 구성을 도시한 것이다.
도2는 도1의 잉크 경로를 통과하는 선 2-2를 따라 취한, 잉크 제트 기록 헤드 기부(2000)의 개략 단면도이다.
도1에서, 잉크 제트 기록 헤드는 복수의 분사 오리피스(1001)들을 갖고, 분사 오리피스를 통해 잉크를 분사하도록 사용되는 열 에너지를 생성하는 전열 전환 소자(1002)는 각 잉크 경로(1003)의 기부(1004)에 제공된다.
전열 전환 소자(1002)는 주로 발열 저항체(1005), 발열 저항체에 전원을 공급하는 전극 배선(1006) 및 저항체와 배선을 보호하는 절연막(1007)을 포함한다. 잉크 경로(1003)는 기부(1004)에 전열 전환 소자 등으로 판을 정렬하면서 경로벽(1008)이 일체로 되는 복수의 상부판을 서로 결합함으로써 형성된다. 각 잉크 경로(1003)는 분사 노즐에 대향하는 그 단부에서 공통 액실(1009)과 연통하고, 공통 액실에는 잉크 탱크(미도시함)로부터의 잉크가 저장된다. 공통액실(1009)로의 공급 후에, 잉크는 이로부터 각 잉크 경로(1003)로 향하고 분사 노즐(1001) 부근에서 메니스커스를 형성할 때 유지된다. 전열 전환 소자(1002)를 선택적으로 구동함으로써 생성된 열 에너지는 가열 표면상의 잉크를 급속히 비등하도록 사용되어, 잉크는 비등으로 인해 충격에 의해 분사된다.
도2에는 실리콘 기부(2001)와, SiO2막(열산화막), SiN 막 등으로 형성된 축열층(층간막)(2002)과, 히터(2003)와, 발열 저항체 층(2004)과, Al, Al-Si 및 Al-Cu 등으로 제조된 배선(2005)과, SiO2막, SiN 막 등으로 이루어진 적어도 하나의 보호층(2006)과, 발열 저항체 층(2004)에 의해 열발생을 수반하는 화학 및 물리적 충격으로부터 보호층(2006)을 보호하는 Ta 막 등으로 제조된 캐비테이션 저항층(2010)과, 발열 저항체 층(2004)의 가열부(2008)가 도시되어 있다.
가열부(2008)는 잉크 기포 생성에 의해 발생된 펄스 적용에 의해 열을 발생하고, 가열부상의 잉크는 가열부가 약 300 ℃ 이상에 도달할 때 급속히 비등한다.
이러한 방식으로 잉크를 기포 생성하기 위해, 가열부는 뜨겁게 유지된다. 더욱이, 본체 구동시 헤드 질 변화를 억제함으로써 기포 생성을 안정화시키기 위해, 잉크가 기포 생성하는 데에 요구되는 것보다 더 많은 에너지가 공급될 필요가 있다. 결과적으로, 가열부의 온도은 더욱 상승한다. 정상적 구동 조건하에서, 온도는 450 내지 550 ℃에 도달할 것이다.
이와 같이 도달한 고온은 헤드의 수명에 영향을 미치는 심각한 문제점을 발생한다. 문제점은 안료 또는 염료 잉크가 고온에 노출되어, 분자 사슬 절단에 의해 생성되는 분해 생산물이 가열부상에 "스코치(scorches)"로서 축적된다. 즉, 코게이션(kogation)이 일어난다.
이러한 이유로 인해 "코게이션" 분해 생산물은 가열부에 점차적으로 축적되어, 결국 잉크 기포가 안정되게 하는 것을 어렵게 하고 헤드 수명에 영향을 미친다.
이러한 현상을 방지하기 위해, 염료 등의 잉크 성분을 개조하거나 스코치를 방지하는 성분을 잉크에 추가하는 것을 포함하여 다양한 방법이 취해졌다.
그러나, 잉크를 분사함으로써 잉크 제트 프린터가 인쇄하는 화상에 다양한 요구들이 있다. 예를 들어, 이러한 요구는 인쇄된 재료의 물 저항성의 증가, 색채간의 번짐 방지 및 마모 저항성 개선을 포함한다. 이러한 요구들을 만족시키기 위해, 잉크 성분은 더욱 개조되어야 한다. 그러나, 이러한 개조는 스코치를 방지하기 위해 지금까지 취한 방식의 효과를 무효화할 수 있어서, 스코치의 문제를 머무르게 한다. 본 발명은 이러한 잉크가 사용되어도 가열부상의 스코치 축적을 방지하고 기록 헤드 수명을 연장하려는 것이다.
일본 특허 공개 제11-240156호는 가열부에 스코치가 쉽게 축적되는 것을 방지하기 위해 가열부에 대응하는 영역에 방수막이 형성되어 잉크가 안정되게 기포 생성할 수 있도록 기포 생성 효율 감소를 억제시키는 것을 개시하고 있다.
일본 특허 공개 제11-42798호는 분사될 잉크보다 표면 장력 및 휘발성이 낮은 액체는 분사될 잉크가 경로로 유입되기 전에 잉크 경로의 내면상의 소수성 막을 파손하도록 잉크 경로로 유입되어 잉크가 쉽게 경로로 유입하도록 잉크가 내측 표면을 습윤시키는 것을 개시하고 있다. 그러나, 공보는 가열부상의 스코치 축적 방지는 개시하고 있지 않다. 본 공보에서 개시된 방법은 스코치 축적을 만족스럽게 방지하기에는 충분히 강한 친수성을 제공하는 것이 기대되지 않는다.
"화학과 산업"(No. 48, pp. 1256-1258, 1995)은 오물이 자연적으로 떨어지도록 친수성 글라스를 기술하고 있다. 또한, "화학과 산업"(No. 49(6), pp. 764-767, 1996)은 광촉매 효과를 기술하고 있다.
"응용 물리"(No. 64(8), pp. 803-807, 1995)는 재료의 물리적 특성을 기술하고 있다.
이러한 기재는 기부 표면상에 오물 축적을 방지하거나 친수성 표면을 제조함으로써 오물을 처리하거나 표면에 광촉매 친수층을 형성하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 친수성을 제공하는 영향이나 광촉매 친수성을 제공하는 영향을 보강함으로써 주어지는, 가열부에 초친수성을 제공하는 영향을 인가함으로써 가열부에 스코치가 축적되는 것을 방지하게 하는 잉크 제트 기록 헤드 기부, 잉크 제트 기록 헤드, 잉크 제트 기록 유닛 및 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가열부에 초친수 처리를 함으로써 가열부로부터 잉크에 효율적으로 열이 전도되게 하는 잉크 제트 기록 헤드 기부, 잉크 제트 기록 헤드, 잉크 제트 기록 유닛 및 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다.
잉크를 분사하기 위해 사용되는 열 에너지를 생성하는 기부상에 절연층을 통해 형성된 발열 저항체들을 갖는 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드 기부는 발열 저항체에 의해 생성된 열이 잉크상에 작용하는 가열부에 대응하는 영역은 초친수 처리되고, 영역과 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드 기부는 비정질 합금층이 다음의 식으로 표현되는 화학 조성을 가지고, 캐비테이션 저항 상부 보호층은 발열 저항체상의 적어도 하나의 보호층을 통해 제공되고, 비정질 합금층에는 초친수 처리가 주어지는 것을 특징으로 한다.
TaαFeβNiγCrδ.... (1)
(여기에서, 10원자%≤α≤30원자%이고, α+β<80원자%이고, α<β이고, δ>γ이고, α+β+γ+δ=100원자%이다.)
잉크가 분사되는 분사 오리피스와, 분사 오리피스와 연통하고 액체를 분사하도록 사용되는 액체 열 에너지상에 가해지는 부분을 갖는 잉크 경로와, 열에너지를 생성하는 발열 저항체를 갖는 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드는 발열 저항체에 의해 생성된 열이 잉크상에 작용하는 가열부에 대응하는 영역은 초친수 처리되고, 영역과 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하인 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드는 비정질 합금층이 다음의 식으로 표현되는 화학 조성을 가지고, 캐비테이션 저항 상부 보호층은 발열 저항체상의 적어도 하나의 보호층을 통해 제공되고, 비정질 합금층에는 초친수 처리가 주어지는 것을 특징으로 한다.
TaαFeβNiγCrδ.... (1)
(여기에서, 10원자%≤α≤30원자%이고, α+β<80원자%이고, α<β이고, δ>γ이고, α+β+γ+δ=100원자%이다.)
본 발명의 잉크 제트 기록 유닛은 유닛이 잉크 제트 기록 헤드와 잉크 제트 기록 헤드로 공급되도록 잉크를 저장하는 잉크 저장기를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 잉크 제트 기록 장치는 잉크 제트 기록 헤드와 잉크 제트 기록 헤드를 구동하도록 기록 신호를 공급하는 기록 신호 공급 수단을 포함하고, 잉크는 기록하기 위해 기록 신호에 따라 잉크 제트 기록 헤드로부터 분사되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 설계된 본 발명은 가열부상에 스코치가 축적되는 것을 방지함으로써, 잉크 분사 성능을 안정화시키고 잉크 제트 헤드의 수명이 길어지고 잉크의 성분에 거의 의존하지 않게 한다. 본 발명은 또한 증가된 열 전환 효율을 갖는 잉크 제트 헤드를 제공한다.
특히, 잉크 제트 헤드의 가열부에 초친수 처리를 하는 것은 가열부가 잉크로 만족스럽게 습윤되게 함으로써, 열전도 및 기포 생성 효율이 증가한다.
본 발명은 잉크 제트 헤드의 수명을 연장시킨다. 이는 영역상에 보호층으로서 작용하는 비정질 합금층이 다양한 유형의 잉크에 의해 부식 받지 않도록 함으로써, 그 층이 초친수 처리가 된 가열부에 대응하는 영역이 캐비테이션 충격에 의해 부분적으로 세척되더라도 저항체들에 의해 열 생성을 수반하는 화학적 및 물리적 충격으로부터 발열 저항체들을 보호한다.
도1은 주 잉크 제트 기록 헤드 기부 요소들의 공통적인 구성을 도시한 개략고.
도2는 도1에서 잉크 경로에 대응하는, 선 2-2를 따라 취한 잉크 제트 기록 헤드 기부의 개략 단면도.
도3a 및 도3b는 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드 기부의 개략 단면도.
도4a는 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드 기부를 사용한 잉크 제트 기록 헤드의 예를 도시한 개략 단면도.
도4b는 도4a에서의 잉크 제트 기록 헤드에서 전열 전환 소자를 구동하는 구동 수단을 도시한 개략도.
도5는 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드 기부로서 특히 집적 회로와 결합하는 것을 도시한 개략 단면도.
도6은 본 발명의 실시예의 잉크 제트 기록 헤드를 도시한 개략 사시도.
도7은 본 발명의 실시예의 잉크 제트 기록 헤드가 설치된 잉크 제트 기록 장치를 도시한 개략 사시도.
도8은 비결정질의 합금막을 형성하기 위해 의도된 마그네트론 비산 장치의 개략 단면도.
도9는 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드를 도시한 개략 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2001 : 실리콘 기부
2002 : 축열층
2004 : 발열 저항체 층
2005 : 전극층
2006 : 보호층
2007 : 상부 보호층
2008 : 가열부
2009 : 초친수층
도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 이하에 상세하게 설명하기로 한다.
도3a 및 도3b는 본 발명에 따른 잉크 제트 기록 장치의 헤드에서 기부상에 형성되는 발열 저항체를 갖는 전열 전환 소자에서 잉크 경로를 따라 취한 기부의 개략 단면도이다. 즉, 도3a, 도3b 및 도9의 전극 배선을 구성하는 전극 층(2005)의 2개의 대향 단부들의 사이의 발열 저항체 층(2004)의 일부는 발열 저항체를 형성하는데, 전극층을 덮지는 않는다.
도3a에는, 실리콘 기부(2001)와, SiO2막(열산화막), SiN 막 등으로 형성된 축열층(층간막)(2002)와, 발열 저항체 층(2004)와, Al, Al-Si 합금 및 Al-Cu 합금 등의 금속으로 제조된 배선을 제공하는 전극층(2005)과, SiO2막, SiN 막 등으로 이루어진 절연층으로서 역할하는 보호층(2006)과, 발열 저항체 층(2004)으로부터 열발생을 수반하는 화학 및 물리적 충격으로부터 보호층(2006)을 보호하는 상부 보호층(2007)과, 발열 저항체 층에서 발열 저항체로부터 발생된 열이 잉크 상에 작용하는 가열부(2008)가 도시되어 있다.
도3a에서 보호층(2006)의 두께는 0.1 내지 2.0 ㎛의 범위로부터 보통 선택된다.
잉크 제트 헤드의 가열부는 발열 저항체로부터의 발열에 따른 고온에 노출된다. 가열부는 잉크의 기포 생성 및 수축과 함께 잉크의 캐비테이션 충격 및 화학적 작용을 겪는다. 따라서, 가열부에는 잉크의 화학적 작용으로부터 전열 전환 소자를 보호하도록 상부 보호층(2007)이 제공된다.
상부 보호층(2007)에는 초친수(super-hydrophilicity) 처리가 주어진다. 도3a에서, 초친수 층(2009)은 처리를 하도록 형성된다. 초친수층이 형성된 가열부와 물과의 접촉 각도는 5°이하이다. 이는 본 발명을 위해 사용된 물-기부 잉크 때문에 가열부(2008)의 잉크와 물의 사이의 접촉각이 0°이상 및 5°이하인 것을 의미한다.
이러한 초친수성은 "스코치(schorches)"이라 하는 재혼합 생산물이 가열부(2008)상에 축적되는 것을 방지하고 잉크가 안정되게 기포 생성하게 하여 헤드 수명을 연장한다. 스코치의 방지 이외에, 초친수성의 가열부는 기포 생성 열 효율을 증가시킨다. 즉, 가열부의 초친수 처리는 잉크가 가열부를 전체적으로 습윤시켜 잉크에 열을 효율적으로 전도하고 기포 생성 효율을 증가시킨다.
초친수층(2009)의 형성 이외에, 플루오린 플라즈마 처리 및 엑시머 UV 오존 처리 등의 초친수 표면 처리가 본 발명에 바람직하게 적용될 수 있다.
도3a, 도3b 및 도9에서 초친수 처리가 적용된 초친수층(2009)는 초친수성 재료로 형성된다. 층은 초친수성 재료로 제조된 단일 구조 또는 초친수성 재료 및 저수 재료로 제조된 적층 구조를 갖는다.
사용할 수 있는 초친수성 재료는 산화 아연, 산화 주석, 산화 니오븀, 산화 텅스텐, 산화 몰리브덴, 산화 지르코늄 및 티탄산 스트론튬 등의 금속 산화물과 황화 칼륨, 황화 카드뮴 및 황화 아연 등의 금속 황화물을 포함한다. 사용할 수 있는 저수 재료는 Ta2O2및 SiO2를 포함한다.
초친수층의 적층 구조는 상기 초친수성 재료 중의 하나와 상기 저수 재료 중의 하나의 복합체일 수 있다.
초친수성 재료는 광촉매로서 작용하여 노광에 의해 발생되는 광촉매 작용은 가열부상에 축적된 소수성 분자들의 근소량을 분해함으로써 얇은 물리적 흡수 수 층을 형성한다. 따라서, 초친수성 재료는 초친수성을 나타낸다. 초친수성 재료 및 저수 재료로 제조된 적층 구조를 갖는 초친수층이 광에 노출되면, 저수 재료는 물리적 흡수 물을 취하여 초친수성을 안정화시키고 시간의 연장된 기간 동안 유지시킨다.
분사 특성을 고려하면, 초친수 처리는 도9에 도시된 바와 같이 가열부에 대응하는 영역에만 주어지는 것이 바람직하다. 가열부에 대응하는 영역은 전극쌍 사이의 발열 저항체 층과 이 층에 인접하는 영역을 포함한다.
후술할 상부 보호층(2007)으로서의 비정질 합금막 보다는 산화 티타늄, 산화 아연, 산화 주석, 산화 니오븀, 산화 텅스텐, 산화 몰리브덴, 산화 지르코늄 및 티탄산 스트론튬 등의 초친수성 재료로 형성된 금속 산화물이 상부 보호층(2007) 및 초친수층(2009)을 위해 대체될 수 있다. 더욱이, 보호층(2006)으로서 비정질 합금막뿐만 아니라 SiO2막 및 SiN 막 보다는, 상기 산화 금속막이 보호층(2006), 상부 보호층(2007) 및 초친수층(2009)을 위해 대체될 수 있다.
도1에서, 참조 부호 "1005a"는 발열 저항체(1005)의 내부에서 약 4 ㎛이고 잉크가 분사하도록 기포 생성을 도와주는 영역, 또는 유효 기포 생성 영역을 표시한다. 한편, 참조부호 "1005b"는 기포 생성을 도와주지 않는 유효 기포 생성 영역 주위의 영역을 표시한다. 스코치가 유효 기포 생성 영역의 중앙부(1010)와 유효 기포 생성 영역의 주위 영역(1005b)에 축적하는 경향이 있기 때문에, 스코치가 이들 영역에서 축적되는 것을 방지하는 것이 필수적이다. 유효 기포 생성 영역(1005b)의 중앙부(1010)는 캐비테이션 충격에 손상을 받는다. 그러나, 중앙부가 캐비테이션 충격에 의해 세척되더라도, 초친수층도 이러한 방식으로 세척되어 스코치가 중앙부로부터 제거된다. 물론, 초친수층에서 유효 기포 생성 영역(1005a)의 중앙부(1010)가 세척되지 않을 경우, 스코치는 중앙부에서 축적되는 것이 방지된다. 유효 기포 생성 영역 주위의 영역(1005b)은 캐비테이션 충격을 쉽게 받지 않고 초친수층은 세척 당하지 않으므로, 스코치는 중앙부에서 축적되는것이 방지된다. 따라서, 초친수층이 세척되는 지의 여부에 관계 없이, 스코치 축적물은 효율적으로 방지된다.
상부 보호층(2007)이 고온에 노출되어 있고 캐비테이션 충격 및 잉크의 화학 작용으로부터 보호층 및 발열 저항체를 보호하려고 하기 때문에 상부 보호층은 열 저항성, 기계적 특성, 화학적 안정성, 산 저항성 및 알칼리 저항성에서 양호하도록 요구된다. 따라서, 상부 보호층(2007)의 다음의 식에 의해 표현되는 화학 조성의 비정질 합금으로 형성되는 것이 바람직하다.
TaαFeβNiγCrδ.... (1)
(여기에서, 10원자%≤α≤30원자%이고, α+β<80원자%이고, α<β이고, δ>γ이고, α+β+γ+δ=100원자%이다.)
화학식 (1)의 α는 바람직하게는 10 원자% 이상 및 20 원자% 이하이다. γ와 δ는 각각 7 원자% 이상 및 15 원자% 이상이다. 보다 바람직하게는, γ와 δ는 각각 8 원자% 이상 및 17 원자% 이상이다. 상부 보호층(2007)은 바람직하게는 10 내지 500 nm 두께를 갖고, 보다 바람직하게는 50 내지 200 nm의 두께를 갖는다.
종래의 Ta-염기 합금과 비교할 때, 비정질 합금막의 Ta 함유량은 10 내지 20 원자%에서 낮게 설정된다. 이러한 낮은 Ta 함유량을 이용하는 것은 비정질을 적절하게 함으로써 합금이 부동화(passivation)되게 함으로써, 부식 반응이 시작하는 미립자 영역을 현저하게 감소하고 캐비테이션 저항이 양호한 수준으로 유지되는 상태에서 잉크 저항성을 향상시킨다. 그 성분의 산화물은 비정질 합금막에 있기 때문에, 바람직하게는, 막이 산화물의 막으로 덮이고 잉크 저항성은 더욱 개선된다. 즉, 잉크와 접촉하는 상부 보호층(2007)의 표면이 적어도 상부 보호층(2007)의 성분의 산화물 막으로 덮혀지는 것이 바람직하다. 산화물 막은 바람직하게는 5 nm 이상 및 30 nm 이하의 두께를 갖는다.
상부 보호층에 주로 Cr로 제조한 산화물 막을 형성하는 것은 그 층이 부동화의 효과를 가지게 함으로써, 다양한 유형의 잉크, 특히 Ca, Mg 등 의 2가 금속 염 및 킬레이트 복합체를 형성하는 성분을 함유하는 잉크에 의해 부식을 방지한다.
주로 Cr로 제조된 산화물 막을 형성하는 방법은 공기 또는 산소에서 상부 보호층을 열처리하는 것에 이용할 수 있다. 이러한 방법에 의해, 예를 들면, 상부 보호층은 50 내지 200 ℃로 오븐내에서 가열된다. 대안으로, 상부 보호층이 비산 장치를 사용하여 형성된 후에, 산소 가스가 산화막을 형성하도록 장치안으로 유입될 수 있다. 대신에, 잉크 제트 헤드가 형성된 후, 산화막은 충격 인가 구동에 의해 형성될 수 있다.
도3b는 도3a의 보호층의 구성의 수정을 도시한 것이다. 도3a에서, 보호층은 발열 저항체 층(2004)로부터 열 에너지가 잉크상에 보다 효율적으로 작용하도록 2개의 층들을 포함하다. 더욱이, 보호층은 두께(가열부의 표면으로부터 발열 저항체 층으로의 거리)가 감소된다. 즉, 먼저, SiO2막, SiN 막 등으로 이루어지는 제1 보호층(2006)은 패터닝 등에 의해 가열부에서 층(2006)이 형성되는 것을 방지하도록 형성된다. 다음에, 제1 보호층과 같이 SiO2막, SiN 막 등으로 이루어지는 제2보호층(2006')은 가열부에서 보호층으로 얇게 형성된다. 최종적으로, 상부 보호층(2007)이 형성된다. 상술한 바와 같이, 가열부에서 보호층의 두께를 감소하는 것은 열 에너지가 발열 저항체 층(2004)으로부터의 제2 보호층(2006') 및 상부 보호층(2007)을 통해 잉크로 전도되게 함으로써, 열 에너지는 보다 효율적으로 사용될 수 있다.
상술한 성분 층들의 각각은 공지의 막 형성 방법에 의해 형성될 수 있다. 비정질 합금으로 제조된 상부 보호층(2007)은 다양한 막 형성 방법에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 마그네트론 비산 방법은 보통 RF 전원 공급 및 DC 전원 공급을 사용하여 이용할 수 있다.
도8은 비정질 합금막을 이루는 상부 보호층을 형성하는 비산 장치이다. 도8에는 소정 성분의 Ta-Fe-Cr-Ni 합금 또는 화학식 (1)을 만족하는 비정질 합금층을 형성하기 위해 요구되는 성분으로 이루어진 목표(4001)와, 평자석(4002)과, 기부 상에 형성하는 막을 제어하는 셔터(4011)와, 기부 홀더(4003)와, 기부(4004)와, 목표(4001)와 기부 홀더(4003)에 연결되는 전원(4006)이 나타나 있다. 도13에서, 참조 부호는 막 형성실(4009)의 외벽 주위에 제공되는 외부 히터를 표시한다. 외부 히터(4008)는 막형성실(4009)의 온도를 제어하기 위해 사용된다. 내부 히터(4005)는 기부 온도를 제어하기 위해 기부 홀더(4003)의 후방에서 제공된다. 기부(4004)의 온도는 내부 히터 뿐만 아니라 외부 히터(4008)를 사용하여 제어되는 것이 바람직하다.
도8에서의 장치를 사용하여 막은 다음과 같이 형성된다. 먼저, 배출펌프(4007)가 압력이 1 x 10-5내지 1 X 10-6에 도달될 때까지 막형성실(4009)을 배출하도록 사용된다. 다음에, 아르곤 가스는 가스 입구(4010)에서 미도시한 매스 흐름 제어기를 통해 막형성실(4009)로 유입된다. 아르곤이 유입될 때, 내부 히터(4005)와 외부 히터(4008)는 소정의 기부 온도 및 소정의 대기 온도가 도달되도록 조정된다. 마지막으로, 전원은 비산 배출을 수행하도록 전원 공급부(4006)로부터 목표(4001)로 인가되고, 셔터(4011)는 기부(4004)에 막을 형성하도록 조정된다.
비정질 합금으로 이루어진 상부 보호층의 형성은 Ta-Fe-Cr-Ni 합금으로 이루어진 합금 목표를 사용하는 비산 방법에 한정되지 않고 막은 Ta 목표 및 Fe-Cr-Ni 목표를 사용하고 2개의 목표의 각각에 연결되는 2개의 전원 공급부로부터 전원을 공급하는 복식 동시 반응 비산 방법에 의해서도 형성될 수 있다. 이 방법은 독립적으로 제어되도록 전원이 각 목표에 인가되게 한다.
상술한 바와 같이, 비정질 합금으로 이루어진 상부 보호층이 형성될 때, 100 내지 300 ℃로 기부를 가열하면 강력한 막 점착을 제공한다. 비교적 높은 운동 에너지를 갖는 입자들이 생성되게 하는 상기 비산 방법도 강력한 막 점착을 제공한다.
유사하게, 상부 보호층에 적어도 1.0 × 1010dyne/cm2이하의 압축 막 응력을 주면 강력한 막 점착을 제공한다. 이러한 막 응력은 막 형성 장치로 유입되는 아르곤 가스의 유동 속도와, 목표에 인가되는 전원과, 기부가 가열되는 온도를 적절하게 설정함으로써 조정될 수 있다.
비정질 합금으로 형성된 상기 상부 보호층의 밑에서 제공된 보호층이 두껍거나 얇은 것에 관계 없이, 상부 보호층은 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 잉크 제트 헤드 기부는 도5에 도시된 바와 같이 집적 회로가 결합된 구조를 가질 수 있다.
도5의 집적 회로는 다음의 공정을 사용하여 형성된다.
As 등의 도펀트(dopant)는 N 형 매립층(2402)를 형성하기 위해 이온 주입 및 확산에 의해 P 전도체인 실리콘 기부(2401)로 도입되고, 8 ㎛ 두께의 N 형 에피택셜층(epitaxial layer)(2403)이 매립층에 형성된다.
B 등의 불순물이 P 형 웰 영역(2404)을 형성하도록 에피택셜층(2403)으로 도입된다. 다음에 사진석판술과 산화 확산, 이온 주입 등에 의한 불순물 도입이 N 형 에피택셜 영역에서 P-MOS(2450)를 형성하고 P 형 웰 영역에서 N-MOS(2451)를 형성하도록 반복된다.
P-MOS(2450)와 N-MOS(2451)에는 각각 두께 50 nmdml 게이트 절연막을 통해 CVD 방법에 의해 두께 600 nm로 축적된 poli-Si로 제조된 게이트 배선(2415)과, N 형 또는 P 형 불순물이 도입되는 소오스 영역(2405)과, 드레인 영역(2406) 등이 형성된다. 파우어 트랜지스터인 NPN 트랜지스터(2452)에는 불순물 도입 및 확산을 포함하는 공정에서 N 형 에피택셜층에서 컬렉터 영역(2411)과, 베이스 영역(2412)와 에미터 영역(2413)이 형성된다.
소자들은 1000 nm 두께의 필드 산화막을 사용하여 산화막 분리 영역(2453)을 형성함으로써 서로로부터 분리된다. 가열부(2455)의 아래에서, 필드 산화막은 제1 축열층(2414)으로서 기능한다. 소자들이 형성된 후, 약 700 nm의 층간 절연막(2416)은 CVD 방법에 의해 PSG 및 BPSG를 사용하여 축적되고 열 처리에 의해 평탄화 처리되고, 배선은 제1 Al 전극(2417)를 사용하여 접속 구멍을 통해 설치된다.
다음에, 약 1.4 ㎛의 SiO2 층간 절연막(2418)은 플라즈마 CVD 방법에 의해 형성된다. 다음에, 층간 절연막에서 사진석판술 및 드라이 에칭에 의해, 하부 Al 층과 대향하는 상부 Al/TaNr 층과 접촉하도록 관통 구멍이 형성된다. 관통 구멍이 완성된 후, 상술한 실리콘 기부의 경우에 잉크 제트 기부를 완성하기 위해 TaN 층 형성과 연속의 단계들이 수행된다.
도4a는 본 발명의 잉크 제트 헤드 기부(6001)를 사용한 잉크 제트 기록 헤드의 예를 도시한 개략 단면도이다.
도4a에서, 잉크는 잉크 탱크(미도시함)로부터 공통액실(2012)을 통해 잉크 경로(2011)로 공급되고 도4b에서 도시된 배선의 부분 (1) 및 (2)에 연결되는 구동 수단에 전기 펄스(예를 들면 도4b에서 2 μsec 신호임)를 인가함으로써 발열 저항체의 가열부에서 가열되어, 잉크가 기포 생성하고 파열한다.
도6은 본 발명의 실시예의 잉크 제트 기록 헤드(6000)를 도시한 개략 단면도이다.
잉크 제트 기록 헤드(6000)는 잉크를 기포 생성하도록 사용되는 열 에너지를 공급하는 복수의 발열기(가열부(2008) 등)와 평행하게 제공된 잉크 제트 헤드 기부와 기부에 설치된 상부판(6004)를 갖는다.
잉크 제트 헤드 기부(6001)에는 각 발열 저항체를 구동하기 위해 외부로부터 전기 신호를 입력하기 위한 복수의 전극 패드(6009)가 제공된다.
각 발열 저항체에 대응하는 복수의 잉크 경로(도4a의 잉크 경로(2011))와 각 액체 경로로 잉크를 공급하기 위해 의도된 공통액실(도4a의 공통액실(2012))를 형성하기 위해 사용된 요홈이 상부판(6004)에 형성된다. 상부판(6004)은 액체 경로와 공통액실을 형성하기 위해 잉크 제트 헤드 기부(6001)과 결합된다. 잉크 제트 헤드 기부(6001)과 상부판(6004)가 서로 결합될 때, 액체 경로와 발열 저항체를 형성하는 요홈은 서로 정렬되어, 액체 경로에 발열 저항체를 제공한다. 잉크를 분사하도록 사용되는 액체 경로와 연통하는 복수의 분사 오리피스(6007)와 외부로부터 공통액실로 잉크가 공급되는 잉크 공급 포트(6008)은 상부판(6004)에 제공된다. 이러한 경우에, 잉크 공급 포트(6008)를 통해 공통 액실(6006)로 공급되고 그기에서 일시적으로 저장된 후, 잉크는 모세관 현상에 의해 액체 경로로 들어가고 그 경로를 충진한 채 유지하기 위해 분사 오리피스(6007)에서 메니스커스를 형성한다. 발열 저항체가 전극(미도시함)을 통해 여기될 때, 열을 발생하고, 발열 저항체의 잉크는 급속히 가열되어, 기포가 액체 경로에서의 막비등에 의해 발생하고 성장하여 잉크는 분사 오리피스(6007)을 통해 분사하게 된다.
도7을 참조하여, 잉크 제트 기록 헤드(6000)가 설치된 잉크 제트 기록 장치를 이하에 설명하기로 한다.
도7은 본 발명의 잉크 제트 기록 장치의 예를 도시한 개략적 사시도이다.도면에서, 나선형 요홈(7553)이 절단된 리드 스크루(7552)는 본체 프레임(7551)에 회전가능하게 피봇된다. 리드 스크루(7552)는 구동 모터(7559)가 전후진 회전할 때 구동력 전달 기어(7560, 7561)를 통해 회전 구동된다.
자유롭게 활주할 수 있도록 캐리지(7555)를 안내하는 안내 레일(7554)는 본체 프레임(7551)에 고정된다. 캐리지(7555)에는 구동 모터(7559)를 이용하여 리드 스크루(7552)를 회전하는 것이 캐리지(7555)가 화살표 a 및 b로 표시된 방향으로 왕복하도록 나선형 요홈(7553)에 끼워지는 핀(미도시함)이 제공된다. 캐리지(7555)의 이동 방향에서, 용지 보유판(7572)은 압반 롤러(7573)에 대해 기록이 이루어지도록 매체(7580)을 가압한다.
잉크 제트 기록 유닛(7580)은 캐리지(7555)에 설치된다. 잉크 제트 기록 유닛(7580)은 서로 개별적으로 제거될 수 있도록 제조된 상기 잉크 제트 기록 헤드 및 잉크 탱크 또는 이들 2개의 요소의 복합체로 된 카트리지형으로 이루어질 수 있다. 잉크 제트 기록 유닛(7580)은 캐리지(7555)에 고정되고 위치 조정 수단 및 전기적 접속에 의해 지지된다. 유닛은 또한 캐리지(7555)로부터 제거될 수 있다.
광연결기(7557, 7558)은 본 영역에서 캐리지(7555)의 레버(7556)을 감지하기 위해 원위치 감지 수단을 구성하고 구동 모터(7559)의 회전을 역회전시킨다. 잉크 제트 기록 헤드의 전방부(분사 오리피스가 개방되는 표면)를 덮는 캡 부재(7567)는지지 부재(7562)에 의해 지지된다. 캡 부재는 캡의 개구(7568)을 통해 흡입함으로써 잉크 제트 기록 헤드를 그 원상태로 복귀하도록 흡입 수단(7566)을 갖는다. 지지판(7565)은 본체 지지판(7564)에 부착된다. 지지판(7565)에 의해 활주가능하게지지되는 세척 블레이드(7563)는 도시하지 않은 구동 수단에 의해 전후진한다. 세척 블레이드(7563)가 도시된 유형에 한정되지 않고 공지의 유형일 수 있는 것은 물론이다. 잉크 제트 기록 헤드를 흡입에 의해 그 원상태로의 복귀를 개시하기 위한 레버(7570)는 캐리지(7555)와 접촉하는 캠이 이동하면 이동한다. 구동 모터(7559)로부터의 구동력은 기어(7569) 및 래치 스위치 등의 공지의 전달 수단에 의해 제어된다.
이러한 작동, 즉 캡핑, 세척 및 흡입에 의해 잉크 제트 기록 헤드를 그 원 위치로 복귀하는 것은 캐리지(7555)가 본래 위치 측상의 영역으로 이동할 때 리드 스크루(7552)의 작용하에 각 대응 위치에서 수행된다. 소망의 작동이 이미 알려진 시간에서 수행되도록 배열이 될 경우, 본 실시예에 어떠한 것도 적용될 수 있다.
상술한 잉크 제트 기록 장치는 장치에 설치된 잉크 제트 기록 헤드의 전열 전환 소자를 구동하기 위해 신호를 공급하는 기록 신호 공급 수단을 가진다. 장치는 또한 이를 제어하는 제어기를 갖는다.
본 실시예의 잉크 제트 기록 헤드 장치는 상술한 잉크 제트 기록 헤드를 가지기 때문에, 잉크 분사가 안정되고 이로써 화질 저하를 거의 발생시키지 않는 기록 장치를 제공한다.
복수의 예들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 이하에 설명하기로 한다. 물론, 본 발명은 다음의 예들에 한정되지 않고, 본 발명의 목적을 얻는다면 예들의 어떠한 조합도 이용될 수 있다.
(예 1)
도3a인 단면도를 참조하여, 본 발명의 예 1을 이하에 설명하기로 한다.
실리콘 기부(2001)는 약 2 ㎛의 두께인 SiO2막(2002)을 형성하도록 6시간동안 115 ℃에서 증기를 이용하여 가열함으로써 산화되었다. 더욱이, 약 1 ㎛의 두께인 SiN막(2002b)는 CVD 방법에 의해 형성되었다. 약 100 nm 두께의 TaN 막은 N2 가스를 사용하는 반응 비산 방법에 의해 발열 저항체 층(2004)으로서 형성되었다. 약 600 nm의 두께의 Al 막(2005)은 비산에 의해 형성되었다. 배선 및 전극 패드는 사진석판술에 의해 Al로부터 형성되었고 히터는 TaN으로부터 형성되었다. 약 1 nm 두께의 SiN 막인 보호층(2006)은 CVD 방법에 의해 형성되었다.
초친수성 재료인 TiO2는 비산에 의해 100 nm의 두께로 축적된 다음, 저수 재료는 Ta2O2는 또한 비산에 의해 50 nm의 두께로 축적되었다. 사진 석판술에 의해 이러한 축적물은 상부 보호층(2007)과 초친수층(2009)로서 역할하는 TiO2/Ta2O2층을 제공하기 위해 소정의 형상으로 형성되었다. 마지막으로, SiN 막의 부분은 Al 전극 패드(미도시함)을 노출하도록 사진석판술에 의해 제거되어 잉크 제트 헤드 기부를 완성하였다.
본 예에서, 가열부와 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하이다.
상술한 바와 같이 제조되는 잉크 제트 헤드 기부와 발열 저항체에 대응하는 액체 경로와 각 액체 경로에 잉크를 공급하려는 공통액실을 형성하기 위해 사용되는 요홈이 형성되는, 폴리술폰으로 제조되는 상부판(6004)은 잉크 제트 헤드를 제도하도록 서로 결합되었다.
상술한 잉크 제트 기록 헤드 장치는 잉크 제트 헤드가 설치되도록 제조되었다.
질소 함유 염료를 함유하는 수 염기 잉크와 상술한 바와 같이 제조된 잉크 제트 기록 장치를 이용하여 실행되었던 분사 내구성 시험에 있어서, 분사 펄스가 1 ×108로 개수될 때 가열부상에 스코치가 거의 축적되지 않았다.
(비교예 1)
비교예 1의 헤드는 예 1과 달리 초친수층 또는 TiO2/Ta2O2층이 형성되지 않고 가열부가 SiN 막으로 제조된 보호층이고, 가열부를 포함하는 잉크 경로 내벽상의 소수성 막은 50 체적%의 프로필 알코올과 50 % 체적의 글리세린을 함유하는 혼합물로 잉크 경로를 채움으로써 파손된다. 헤드를 위해 가열부와 물의 사이의 접촉각도는 약 20°이었다. 예 1의 경우에서의 헤드를 갖는 잉크 제트 기록 장치를 이용하여 실행되었던 분사 내구성 시험에 있어서, 분사 펄스가 1 ×108로 개수될 때 다량의 스코치가 가열부상에 축적되었다.
(예 2)
잉크 제트 헤드 기부는 SiN 막으로 제조된 보호층(2006)과 예 1에서 형성된 TiO2/Ta2O2막의 사이의 상부 보호층(2007)로서 비정질 합금인 Ta18Fe57Ni8Cr17막을 형성함으로써 제조되었다. 이것을 제외하고는 예 1에서와 동일한 구성이 사용되었다.
비산에 의해, 상부 보호층(2007)은 다음의 조건하에 도8의 장치를 사용하여 형성되었다.
예 1과 동일한 방식으로 SiN으로 보호층(2006)을 형성하는 단계에 도달한 실리콘 기부(2001)(도8에서 "4004"임)가 도8의 장치의 막형성실(4009)에서 기부 홀더(4003)에 설치되었다. 다음에, 배출 펌프(4007)를 이용하여, 막형성실(4009)은 8 x 10-6의 압력으로 도달될 때까지 배출되었다. 다음에 아르곤 가스가 가스 입구(4010)를 통해 막형성실(4009)의 다음 조건을 만족시키기 위해 막형성실(4009)로 유입되었다.
[막 형성 조건]
기부 온도: 200 ℃
막형성실내의 가스 온도: 200 ℃
막형성실내의 가스 혼합 압력: 0.3 Pa
Ta 목표 및 Fe-Ni-Cr 합금(Fe7Ni8Cr18) 목표를 사용하여, 200 nm 두께의 Ta18Fe57Ni8Cr17막이 이중 분산에 의해 보호층(2006)상에 형성되었고, Ta 목표에 공급된 전원은 300 W로 설정되었고, Fe-Ni-Cr 합금 목표에 공급된 전원은 가변적이다.
본 예에서, 가열부(2008)와 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하이었다.
(예 3)
예1과 달리, 보호층(2006)인 SiN 막은 형성되지 않았다. 300 nm 두께의 TiO2막과 100 nm 두께의 Ta2O2막을 순서대로 형성함으로써, 보호층(2006), 상부 보호층(2007) 및 초친수층(2009)로서 역할하는 TiO2/Ta2O2막이 잉크 제트 헤드 기부를 제조하도록 제공된다. 이것을 제외하고는 예1에서와 동일한 구성이 사용되었다.
또한 본 예에서, 가열부(2008)와 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하이었다.
(예 4)
예1과 달리, TiO2/Ta2O2층을 형성하는 대신에, 잉크 제트 헤드 기부를 제조하기 위해 SiN 막으로 제조된 보호층(2006)의 표면에 플루오린 플라즈마 처리가 실행되었다. 이것을 제외하고는 예1에서와 동일한 구성이 사용되었다.
또한 본 예에서, 가열부(2008)와 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하이었다.
본 예에서, 플루오린 플라즈마 처리를 엑시머 UV 오존 처리로 대체한 결과 그 결과는 동일하였다.
(예 5)
예2와 달리, TiO2/Ta2O2층을 형성하는 대신에, 잉크 제트 헤드 기부를 제조하기 위해 Ta18Fe57Ni8Cr17막으로 제조된 상부 보호층(2007)의 표면에 플루오린 플라즈마 처리가 실행되었다. 이것을 제외하고는 예1에서와 동일한 구성이 사용되었다.
또한 본 예에서, 가열부(2008)와 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하이었다.
본 예에서, 플루오린 플라즈마 처리를 엑시머 UV 오존 처리로 대체한 결과 그 결과는 동일하였다.
(예 6)
도9에 도시한 바와 같이, 예1과 달리, TiO2/Ta2O2층인 초친수층(2009)이 잉크 제트 헤드 기부를 제조하기 위해 가열부에 대응하는 영역에만 형성되었다. 이것을 제외하고는 예1에서와 동일한 구성이 사용되었다.
본 예에서, 가열부(2008)에 대응하는 영역 이외의 영역은 초친수층(2009)를 형성하도록 본 예와 동일한 방식으로 에칭에 의해 제거되었다.
또한 본 예에서도, 가열부(2008)와 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하이었다.
(예 7)
도9에 도시한 바와 같이, 예2와 달리, TiO2/Ta2O2층인 초친수층(2009)이 잉크 제트 헤드 기부를 제조하기 위해 가열부(2008)에 대응하는 영역에만 형성되었다. 이것을 제외하고는 예2에서와 동일한 구성이 사용되었다.
본 예에서, 가열부(2008)에 대응하는 영역 이외의 영역은 초친수층(2009)를 형성하도록 본 예와 동일한 방식으로 에칭에 의해 제거되었다.
또한 본 예에서도, 가열부(2008)와 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하이었다.
(예 8)
도9에 도시한 바와 같이, 예3과 달리, TiO2/Ta2O2층인 초친수층(2009)이 잉크 제트 헤드 기부를 제조하기 위해 가열부(2008)에 대응하는 영역에만 형성되었다. 이것을 제외하고는 예3에서와 동일한 구성이 사용되었다.
본 예에서, 가열부(2008)에 대응하는 영역 이외의 영역은 초친수층(2009)을 형성하도록 본 예와 동일한 방식으로 에칭에 의해 제거되었다.
또한 본 예에서도, 가열부(2008)와 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하이었다.
(예 9)
예4와 달리, 잉크 제트 헤드 기부를 제조하기 위해 가열부(2008)에 대응하는 영역에만 플루오린 플라즈마 처리가 실행되었다. 이것을 제외하고는 예4에서와 동일한 구성이 사용되었다.
예 4에서, 플루오린 플라즈마 처리는 가열부(2008)에 대응하는 영역 이외의 영역이 마스킹된 후 예 4에서와 실행되었다.
또한 본 예에서도, 가열부(2008)와 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하이었다.
본 예에서, 플루오린 플라즈마 처리를 엑시머 UV 오존 처리로 대체한 결과 그 결과는 동일하였다.
(예 10)
예 5와 달리, 잉크 제트 헤드 기부를 제조하기 위해 가열부(2008)에 대응하는 영역에만 엑시머 UV 오존 처리가 실행되었다. 이것을 제외하고는 예 5에서와 동일한 구성이 사용되었다.
예 5에서, 플루오린 플라즈마 처리는 가열부(2008)에 대응하는 영역 이외의 영역이 마스킹된 후 예 5에서와 실행되었다.
또한 본 예에서도, 가열부(2008)와 물의 사이의 접촉 각도는 5°이하이었다.
본 예에서, 플루오린 플라즈마 처리를 엑시머 UV 오존 처리로 대체한 결과 그 결과는 동일하였다.
예 2 내지 예 10이 예 1과 동일한 방식으로 평가될 때, 이들은 예 1만큼 양호한 것으로 발견되었다.
이상 설명한 본 발명에 의하면, 가열부상에 스코치가 축적되는 것을 방지함으로써, 잉크 분사 성능을 안정화시키고 잉크 제트 헤드가 그 수명이 연장되고 잉크의 성분에 거의 의존하지 않게 한다. 본 발명은 또한 증가된 열 전환 효율을 갖는 잉크 제트 헤드를 제공한다.
Claims (59)
- 잉크 분사에 사용되는 열 에너지를 생성하는 기부상에 형성된 발열 저항체들을 포함하고,상기 발열 저항체에 의해 생성된 열이 잉크에 작용하는 가열부에 대응하는 영역은 초친수 처리되고,상기 영역과 물 사이의 접촉 각도는 5°이하이고,상기 초친수 처리에 의해 상기 가열부에 대응하는 영역에 초친수층이 형성되고,상기 초친수층은 초친수성 재료와 저수 재료로 이루어진 적층 구조를 갖는 잉크 제트 기록 헤드 기부.
- 제1항에 있어서, 상기 초친수층은 상기 가열부에 대응하는 영역인 잉크 제트 기록 헤드 기부.
- 제2항에 있어서, 상기 가열부에 대응하는 영역은 전극쌍과 그 인접 영역들의 사이의 발열 저항체 층에 대응하는 영역이고, 발열 저항체를 갖는 잉크 제트 기록 헤드 기부는 절연층을 통하여 기부 상에 형성되는 잉크 제트 기록 헤드 기부.
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- 제1항에 있어서, 상기 초친수성 재료는 산화 티타늄, 산화 아연, 산화 주석, 산화 니오븀, 산화 텅스텐, 산화 몰리브덴, 산화 지르코늄, 티탄산 스트론튬, 황화 칼륨, 황화 카드뮴 또는 황화 아연인 잉크 제트 기록 헤드 기부.
- 제1항에 있어서, 상기 초친수성 재료는 광촉매로서 작용하는 잉크 제트 기록 헤드 기부.
- 제12항에 있어서, 상기 초친수성 재료는 캐비테이션 저항 재료인 잉크 제트 기록 헤드 기부.
- 제13항에 있어서, 상기 캐비테이션 저항 재료는 산화 티타늄, 산화 아연, 산화 주석, 산화 니오븀, 산화 텅스텐, 산화 몰리브덴, 산화 지르코늄 또는 티탄산 스트론튬인 잉크 제트 기록 헤드 기부.
- 제1항에 있어서, 상기 저수 재료는 Ta2O5또는 SiO2인 잉크 제트 기록 헤드 기부.
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- 잉크가 분사되는 분사 오리피스와, 상기 분사 오리피스와 연통하고 액체를 분사하는데 사용되는 액체 열 에너지상에 가해지는 부분을 갖는 잉크 경로와, 열에너지를 생성하는 발열 저항체를 포함하고,상기 발열 저항체에 의해 생성된 열이 잉크상에 작용하는 가열부에 대응하는 영역은 초친수 처리되고,상기 영역과 물 사이의 접촉 각도는 5°이하이고,상기 초친수 처리에 의해 상기 가열부에 대응하는 영역에 초친수층이 형성되고,상기 초친수층은 초친수성 재료와 저수 재료로 이루어진 적층 구조를 갖는 잉크 제트 기록 헤드.
- 제28항에 있어서, 상기 초친수 처리는 가열부에 대응하는 영역에만 가해지는 잉크 제트 기록 헤드.
- 제29항에 있어서, 상기 가열부에 대응하는 영역은 전극쌍과 그 인접 영역들의 사이의 발열 저항체 층에 대응하는 영역이고, 상기 가열부는 절연층을 통하여 기부상에 형성되는 잉크 제트 기록 헤드.
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- 제28항에 있어서, 상기 초친수성 재료는 산화 티타늄, 산화 아연, 산화 주석, 산화 니오븀, 산화 텅스텐, 산화 몰리브덴, 산화 지르코늄, 티탄산 스트론튬, 황화 칼륨, 황화 카드뮴 또는 황화 아연인 잉크 제트 기록 헤드.
- 제28항에 있어서, 상기 초친수성 재료는 광촉매로서 작용하는 잉크 제트 기록 헤드.
- 제39항에 있어서, 상기 초친수성 재료는 캐비테이션 저항 재료인 잉크 제트 기록 헤드.
- 제40항에 있어서, 상기 캐비테이션 저항 재료는 산화 티타늄, 산화 아연, 산화 주석, 산화 니오븀, 산화 텅스텐, 산화 몰리브덴, 산화 지르코늄 또는 티탄산 스트론튬인 잉크 제트 기록 헤드.
- 제28항에 있어서, 상기 저수 재료는 Ta2O5또는 SiO2인 잉크 제트 기록 헤드.
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- 제28항에 따른 잉크 제트 기록 헤드와 잉크 제트 기록 헤드로 공급되도록 잉크를 저장하는 잉크 저장기를 포함하는 잉크 제트 기록 유닛.
- 제55항에 있어서, 상기 유닛이 잉크 제트 기록 헤드와 잉크 저장기가 일체로 되는 카트리지 형태로 이루어지는 잉크 제트 기록 유닛.
- 제55항에 있어서, 상기 잉크 제트 기록 헤드와 상기 잉크 저장기가 서로 제거 가능하게 연결되는 잉크 제트 기록 유닛.
- 제55항에 따른 잉크 제트 기록 헤드를 제거가능하게 보유하는 보유 수단과 상기 잉크 제트 기록 헤드를 구동하도록 기록 신호를 공급하는 기록 신호 공급 수단을 포함하고,기록 신호에 따라 상기 잉크 제트 기록 헤드로부터 잉크가 기록을 위해 분사되는 잉크 제트 기록 장치.
- 제28항에 따른 잉크 제트 기록 헤드와, 상기 잉크 제트 기록 헤드를 구동하도록 기록 신호를 공급하는 기록 신호 공급 수단을 포함하고,기록 신호에 따라 상기 잉크 제트 기록 헤드로부터 잉크가 기록을 위해 분사되는 잉크 제트 기록 장치.
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