KR100438708B1 - 잉크젯 프린트 헤드 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
잉크젯 프린트 헤드 및 그 제조방법에 관해 기술된다. 잉크젯프린트헤드는: 잉크챔버가 형성되어 있고, 그 바닥에 잉크챔버로 잉크를 공급하기 위한 유로가 형성되어 있는 기판과; 잉크챔버의 중심에 대응하는 노즐이 관통 형성되는 적어도 두개의 절연층을 포함하는 노즐판과; 상기 절연층의 사이에서 상기 노즐을 에워싸도록 마련되는 히터를; 구비하며, 상기 노즐은, 상기 잉크챔버로 부터 토출되는 액적의 진행방향으로 점차 확대되는 직경을 가지는 펀넬형 액적 출구를 포함하며, 상기 노즐판의 최상층 표면에는 소수성 코팅막이 형성되며, 상기 소수성 코팅막은 상기 펀넬형 액적 출구의 내면에 까지 연장되어 있는 구조를 가진다. 노즐판의 표면에 증착되는 물질이 잉크 챔버 안으로 들어가는 방지하면서 선택적인 소수성 코팅막이 가능하며, 니켈 등과 같은 물질을 도금할 수 있는 여건도 마련된다. 또한, 노즐 주위의 표면 성질은 잉크 분사의 안정성과 연속분사 성능에 큰 영향을 미치기 때문에 소수성이 뛰어난 코팅막을 표면에 증착할 수 있게 되어 잉크젯 프린테 헤드의 인쇄 품질 및 인쇄 성능이 향상된다.
Description
본 발명은 잉크젯 프린트 헤드의 제조방법에 관한 것으로서, 상세히는 잉크젯 프린트 헤드를 제조하는 과정 중 노즐판 표면에 대한 소수화(anti-wetting) 처리방법에 관한 것이다.
잉크 젯 프린터의 잉크 토출 방식으로는 열원을 이용하여 잉크에 기포(버블)를 발생시켜 이 힘으로 잉크를 토출시키는 전기-열 변환 방식(electro-thermal transducer, 버블 젯 방식)과, 압전체를 이용하여 압전체의 변형으로 인해 생기는 잉크의 체적 변화에 의해 잉크를 토출시키는 전기-기계 변환 방식(electro-mechanical transducer)이 있다.
전기-열 변환 방식(electro-thermal transducer, 버블젯 방식)에는 버블의 성장방향과 잉크 액적(液滴, droplet)의 토출 방향에 따라 탑-슈팅(top-shooting), 사이드-슈팅(side-shooting), 백-슈팅(back-shooting) 방식으로 분류된다. 여기서 탑-슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 동일한 방식이고, 사이드 슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 직각을 이루는 방식이고 그리고 백-슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 서로 반대인 잉크 토출 방식을 말한다. 이러한 형태들의 잉크 젯 프린트 헤드는 공통적으로 잉크 액적이 토출되는 노즐(오리피스)를 가지는 노즐판을 구비한다. 노즐판은 기록용지에 직접 대면하는 것으로서 노즐을 통해서 토출되는 잉크 액적의 토출에 영향을 미칠수 있는 여러가지의 인자를 가진다. 이들 인자 중에는 노즐판의 표면의 소수성(疏水性, hydrophobic)이다. 소수성이 작을 경우 즉, 친수성(親水性)을 가지는 경우 노즐을 통해 토출되는 잉크의 일부가 노즐판의 표면으로 스며 나와 노즐판의 표면을 오염시킬 뿐 아니라 토출되는 잉크 액적의 크기, 방향 및 속도 등이 일정치 않은 문제가 발생된다. 이러한 문제를 개선하기 위하여 노즐판의 표면에는 소수화 처리를 위한 코팅층이 형성된다.
도 1은 노즐판이 소수화 처리된 백슈팅 방식의 잉크 젯 프린트 헤드(10)의 개략적 발췌 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(11)의 상면 중앙에 반구형의 챔버(14)가 형성되어 있고, 그 하부에는 사각 채널형 매니폴드(17)가 형성되어 있고, 챔버(14)와 매니폴드(17)는 유로(16)를 통해 연결되어 있다. 기판(10)의 상면에는 다층구조의 노즐판(12)이 형성되어 있다. 노즐판(12)은 기판(10)에 형성되는 적층에 의해 형성되는 멤브레인으로서 상기 챔버(14)의 정중앙에 위치하는 노즐(또는 오리피스, 18)이 형성되어 있고, 노즐(18)의 둘레에는 챔버(14) 안쪽으로 연장되는 버블 가이드(14a)가 형성되어 있다. 상기 노즐판(12)은 하부 절연층(12a), 중간절연층(12b) 및 상부절연층(12c)을 포함한다. 하부 절연층(12a)가 중간절연층(12b)의 사이에는 상기 노즐(18)을 에워싸는 히터(13)가 형성되어 있고, 중간 절연층(12b)과 상부 절연층(12c)의 사이에는 상기 히터(13)에 연결되는 배선층(15)이 형성되어 있다. 상기와 같은 구조에서, 상기 상부 절연층(12c)는 단일층이 아닌 두개의 적층으로 구성되어 있고 이 위에는 상술한 소수성 코팅막(19)이 형성되어 있다. 소수성 코팅막(19)은 적어도 노즐(18) 주위 표면에 형성되는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 코팅막으로는 도금된 니켈(Ni), 금(Au), 팔라듐(Pd) 또는 탄탈륨(Ta) 등과 같은 금속과 FC(fluoronated carbon), F-Silane 또는DLC(Diamond like carbon) 등과 같은 소수성이 뛰어난 과플루오르화(perfluoronated) 알켄 및 실란 화합물이 사용된다. 소수성 코팅막은 스프레이 코팅이나 스핀 코팅과 같은 습식법에 의해 형성될 수도 있으며, PECVD, 스퍼터링(Sputtering) 등과 같은 건식법을 사용하여 증착하게 된다. 상기 소수성 코팅막(19)은 노즐(18)과 챔버(14) 등이 이미 형성된 상태에서 형성되게 되는데, 이때에 소수성 물질이 노즐(18)을 통해 챔버(14)에 까지 침입하여 챔버(14)의 바닥면 전체 또는 일부분에 소수성 물질막(19')이 형성되며 심한 경우 이 소수성 물질막(19')이 매니폴드(17)로 이어지는 유로(16)의 내벽에도 형성될 수 있다. 이와 같이 소수성 물질막이 챔버와 유로의 내면에 형성되면 친수성 잉크를 배척하는 소수성 물질의 소수성에 의해 챔버(14) 내로의 잉크 공급이 원활하지 않으면 어떤 경우에는 공급자체가 되지 않을 수 있다. 따라서 소수성 물질을 노즐판(12)의 표면에 형성한 후 챔버(14)와 유로(16) 내에 형성된 소수성 물질막을 후속되는 O2플라즈마 식각공정에 의해 제거하도록 하고 있다. 그러나 챔버 내의 소수성 물질이 O2플라즈마에 의해 제거되는 과정에서 노즐판(12) 특히 노즐판(12)의 표면에 형성된 소수성 코팅막(19)이 O2플라즈마에 과다하게 노출되어 심하게 손상되는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명은 소수성 코팅층의 효과적인 설계 및 형성방법에 의해 액적 토출 성능이 보다 향상된 잉크 젯 프린트헤드 및 이를 제작하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1 은 종래 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법에 있어서, 소수성 코팅막의 형성 방법을 설명하기 위한 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제1실시예의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제2실시예의 개략적 단면도이다.
도 4a 내지 도 4n 은 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법으로 소수성 코팅막 형성이전의 과정을 보인 도면이다.
도 5a 내지 도 5c 는 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법의 제1실시예로 소수성 코팅막 형성 이후의 과정을 보인 도면이다.
도 6a 내지 도 6c 는 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법의 제1실시예로 소수성 코팅막 형성 이후의 과정을 보인 도면이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드는,
그 상면에 소정 용적의 잉크챔버가 형성되어 있고, 잉크챔버의 바닥에 잉크챔버로 잉크를 공급하기 위한 유로가 형성되어 있는 기판과;
상기 잉크챔버의 중심에 대응하는 노즐이 관통 형성되는 적어도 두개의 절연층을 포함하는 노즐판과;
상기 절연층의 사이에서 상기 노즐을 에워싸도록 마련되는 히터를; 구비하며,
상기 노즐은, 상기 잉크챔버로 부터 토출되는 액적의 진행방향으로 점차 확대되는 직경을 가지는 깔때기형 액적 출구를 포함하며,
상기 노즐판의 최상층 표면에는 소수성 코팅막이 형성되며, 상기 소수성 코팅막은 상기 펀넬형 액적 출구의 내면에 까지 연장되어 있는 구조를 가지며,상기 노즐판의 안쪽에는 상기 깔때기형 액적 출구와 연결되게 마련되어 전체적으로 깔때기형의 노즐을 구성하는 소정길이의 원통형 버블 가이드가 마련되어 있는 점에 특징이 있다.
상기 본 발명의 잉크 젯 프린트 헤드에 있어서, 상기 노즐의 안쪽에는 상기 펀넬형 액적 출구와 연결되는 소정길이의 원통형 버블 가이드가 마련되는 것이 바람직하다.
또한 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법은:
가) 기판의 표면에, 적어도 제 1 절연층, 제 2 절연층 및 제 1 절연층과 제2 절연층 사이에 위치하는 것으로 노즐판에 대한 노즐형성 위치를 통과하는 중심축을 에워싸는 히터 및 히터에 연결되는 배선층을 포함하는 노즐판을 형성하는 단계;
나) 상기 노즐 형성위치에서 상기 중심축을 따라서 상기 노즐판에 소정 직경의 노즐을 마련하기 위한 우물을 형성하는 단계;
다) 상기 우물을 통하여 식각액을 주입하여 상기 노즐판의 하부의 기판 몸체를 식각하여 소정 체적의 잉크 챔버를 상기 노즐판 하부에 형성하는 단계;
라) 상기 노즐판 위에 포토레지스트를 공급하여 상기 노즐판과 상기 잉크챔버 내에 포토레지스트에 의한 희생층을 형성하는 단계;
마) 상기 희생층 중 상기 노즐판에 형성된 희생층을 제거하되, 상기 노즐 및 하부의 잉크 챔버 내의 희생층을 잔류시키는 단계;
바) 상기 노즐판 전체에 소정 두께로 소수성 코팅막을 형성하는 단계;
사) 상기 노즐을 통해 식각액을 공급하여 상기 희생층을 제거하여, 상기 노즐판의 표면에만 상기 소수성 코팅층이 마련되도록 하는 단계;를 포함한다.
상기 본 발명의 방법에 있어서, 상기 가) 단계에서 상기 히터의 두께에 의한 상기 절연층의 단차에 의해 이의 안쪽에 위치하는 노즐 형성 위치가 경사진 테두리를 가지는 접시형의 오목부를 포함하여, 상기 노즐판에 대한 노즐의 형성이후 상기 경사진 테두리가 노즐의 일부분으로서 확개된 액적 토출부로서의 기능을 가지도록 하는 것이 바람직하다.
상기 나)의 노즐 형성 단계는 상기 노즐판을 관통하여 기판의 소정 깊이까지 연장되는 우물을 형성하고, 이에 이어 우물의 내벽에 노즐을 에워싸는 통형 버블가이드를 형성하기 위한 박막 형성과정을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 마)의 단계에서, 상기 노즐판에 형성된 희생층 중, 노즐판의 표면과 상기 접시형 오목부의 경사진 테두리 부분에 형성된 희생층을 제거하도록 하여, 상기 바) 단계에서 소수성 코팅막이 상기 노즐판의 표면과 상기 경사진 테두리 부분에 까지 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 본 발명의 방법에 있어서, 상기 포토레지스트에 의한 희생층은 상기 잉크 챔버 및 노즐 내에 내에 완전히 충진되거나, 잉크 챔버의 바닥 일부 및/또는 노즐의 내벽에 소정 두께로 형성되게 하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드와 이의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제 1 실시예의 개략적 단면도이다. 도 2에 도시된 잉크 젯 프린트 헤드의 특징은 소수성 코팅막이 확개된 노즐의 액적 토출부에 까지 연장되어 있고, 그리고 잉크 챔버 내에 소수성 코팅막이 전혀 존재하지 않는다는 것이다. 액정 토출부에 까지 연장된 소수성 코팅막의 구조적으로 확인 가능하며 이러한 구조적 특징은 잉크 액적 토출시 코팅막의 소수성에 의해 액적 토출 성능을 향상시키게 된다.
소수성 코팅막이 확개된 노즐의 액적 토출부까지 연장되어있을 경우 확개된 노즐에 잉크나 이물질이 묻지 않으며, 묻어 있더라도 쉽게 제거될 수 있다. 또한, 잉크가 분사된 후 노즐의 출구 부위에 형성되는 메니스커스(meniscus)도 빠르게 안정되어 기포가 잉크 챔버 내로 혼입되는 것을 방지한다. 반대로 액적 토출부의 확개된 노즐에 소수성 코팅막이 존재하지 않을 경우에는 액적 토출부의 확개된 노즐의 친수성에 의해서 바람직한 형태의 잉크 액적이 형성되지 않으며, 잉크 액적의 토출 방향이 정확하게 유지되지 않는다. 또한, 잉크 액적이 토출된 후에도 노즐 주위 표면에 잉크가 잔존하게 된다. 노즐 주위에 잉크나 이물질이 묻어 있게 되면 이들이 기록용지상에 옮겨 붙어 기록용지를 오염시키거나, 인쇄 품질을 저하시키게 된다.
따라서, 잉크 젯 프린트 헤드의 신뢰성 및 인쇄 품질을 향상시키기 위해서는 액적 토출부의 확개된 노즐를 포함한 노즐 주위 표면의 큰 접촉각을 가지는 소수성 처리가 반드시 필요하게 된다.
그리고 잉크 챔버 내에 소수성 물질이 존재하지 않는다고 하는 점은 본 발명의 잉크 젯 프린트 헤드의 기술적 범위를 제한하는 것은 아니며, 후술되는 본 발명의 제조방법에 따른 결과인 것이다.
도 2를 참조하면서 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드(100)의 제 1 실시예의 개략적 구조를 살펴본다.
도 2을 참조하면, 기판(110)의 상면 중앙에 반구형의 챔버(140)가 형성되어 있다. 반구형 챔버(140)의 하부에는 사각 채널형 매니폴드(170)가 형성되어 있고, 잉크 챔버(140)의 바닥에 형성된 유로(170)를 통해 매니폴드(170)로 부터의 잉크가 상기 잉크 챔버(140)로 공급될 수 있다. 기판(10)의 상면에는, 배슈팅 방식의 구조적 특징에 따라 다층구조의 노즐판(120)이 마련되어 있다. 노즐판(120)은 기판(100)의 표면으로 부터 순차적으로 형성되는 적층들에 의해 형성되는 멤브레인이다. 상기 노즐판(120)에는 상기 챔버(140)의 정중앙에 위치하는 노즐(180)이 형성되어 있다. 여기에서 노즐(180)은 본 발명의 특징에 따라 펀넬(funnel, 깔때기)형으로 확개되는 액적 토출부(180b)를 갖는다. 즉, 본 발명은 노즐판(120)을 형성하기 위한 적층물의 구조적 프로파일에 의한 노즐 주위의 경사진 확개부분을 노즐의 일부분으로서의 기능을 가지도록 한다. 이 기능은 이의 표면에 까지 연장된 소수성 코팅막(190)에 의해 나타난다. 상기와 같은 액적 토출부(180b)를 적층구조의 결과물로서 나타나게 하는 노즐판(120)은 제 1 절연층(120a), 제 2 절연층(120b) 및 제 3 절연층(120c)을 포함한다. 상기 제 1 절연층(120a)과 제 2 절연층(120b)의 사이에 상기 노즐(180)을 에워싸도록 형성하는 히터(130)를 포함한다. 상기 히터(130)는 제1절연층(120a)과 제2절연층(120b)사이에서 노즐(180)에 인접하게 형성되며 따라서 이에 의해 상기와 같은 확개된 액적 토출부(180b)가 형성되게 된다. 그리고 제 2 절연층(120b)과 제 3 절연층(120c)의 사이에는 상기 히터(130)에 연결되는 배선층(15)이 형성되어 있다. 상기와 같은 구조에서, 상기 상부 절연층(12c)는 단일층이 아닌 패시베이션층(passivation layer)을 포함하는 두개의 적층으로 구성되어 있고 이 위에는 상기 소수성 코팅막(190)이 형성되어 있다. 소수성 코팅막(190)은 노즐(180) 주위 표면에 형성되며, 전술한 바와 같이 노즐(190)의 액적 토출부(180b)이 경사진 부분에 까지 연장된다.
도 3은 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제 2 실시예의 개략적 단면도이다.
도 3에 도시된 잉크 젯 프린트 헤드는 제 1 실시예의 구조에 노즐판(120)의내면으로 부터 잉크 챔버(140)측으로 연장되는 버블가이드(180b)가 부가된 구조를 가진다. 상기 버블 가이드(180b)는 히터(180b)로 부터의 열에 의해 노즐판(120)의 내면으로 부터 버블이 발생될 때에 이 버블이 잉크 챔버(140)의 하방으로 성장되도록 안내하는 수단이다. 이러한 구조에서도 본 발명의 특징적 요소인 액적 토출부(180b)가 마련되어 있고, 그리고 소수성 코팅막(190)이 액적토출부(180b)의 경사진 부분에 까지 연장되어 있다.
이하 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법의 실시예를 상세히 설명한다. 여기에서, 본 발명의 제조방법에 응용되는 성막방법, 패터닝방법은 기존에 알려진 방법으로서 특정하게 명시되지 않는 한 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다.
도 4a에 도시된 바와 같이 Si 웨이퍼 등의 기판(110)의 표면에 PE-CVD 법등에 의해 실리콘 옥사이드 제1절연막(120a)를 형성한 후 그 위에 환형 또는 오메가형의 히터(130)를 형성한다. 상기 히터(130)는 노즐 형성위치(A)의 중심축(Y - Y)을 에워싸는 다양한 형태를 가질 수 있다. 상기 히터(130)는 폴리실리콘의 증착, 불순물 도핑 및 마스크 형성 및 RIE 등에 의한 패터닝 과정을 통해 형성된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110)의 상면에 CVD 법 등에 의해 실리콘 나이트라이드 등의 제2절연층(120b)을 형성한다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 제2절연층(120b)에 대한 포토리소그래피 공정을 통해 상기 히터(130)에 대한 전기적 접속을 위한 콘택홀(121b)를 형성한다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 제2절연층(120b) 상에 배선층(150)을 형성한다. 배선층(150)의 형성과정은 스퍼터링 장치에 의한 알루미늄 또는 알루미늄 합금 증착, 마스크 형성 및 식각 과정을 갖는 포토리소그래피 공정을 통한 패터닝 공정을 수반한다.
도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 적층 위에 제3절연층(120c)를 형성한다. 이에 따라 경사진 테두리를 가지는 접시형의 오목부(C)의 초기 형상이 노즐 형성 영역에 상기와 같은 적층구조에 따른 결과물로서 나타나게 된다. 이때에는 제 3 절연층(120c)은 IMD(inter-metal dielectric)인 것이 바람직하다. 제 3 절연층(120c)은 히터(130)를 보호하는 것이므로 소정의 두께를 가지는 것이 필요하다. 따라서 도 4F에 도시된 바와 같이, 제 3 절연층(120c) 상에 PE-CVD 를 통해 실리콘 옥사이드 제 4 절연층(120d)을 형성한다. 여기에서 제 4 절연층(120d)은 제 3 절연층(120c)의 확장된 한 부분으로 볼수 있다.
도 4g에 도시된 바와 같이, 상기 제 4 절연층(120d) 상에 노즐 형성 영역(A)에 대응하는 윈도우(202)를 가지는 포토레지스트 마스크층(201)을 형성한 후 RIE 법 등에 의해 기판(110) 위의 절연층 부분을 제거한다.
도 4h에 도시된 바와 같이, ICP RIE 등을 이용해 노즐형성영역(A)에 있는 기판(110) 부분을 소정 깊이 에칭한다. 이러한 과정을 통해 상기 절연층과 기판의 에칭부분에 의한 우물(203)이 형성된다. 우물(203)이 형성된 후에는 상기 마스크층(201)을 제거한다.
도 4i에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110) 상의 적층 위에 PE-CVD 법에 의해 TEOS(Tetraethoxysilane)를 증착하여 버블가이드 형성용 박막층(181a)을 형성한다. 이때에 박막층(181a)은 적층의 최상층과 상기 우물(203)의 내벽 및 바닥 전체에 소정 두께로 형성된다.
도 4j에 도시된 바와 같이, RIE 등의 건식 에칭법에 의해 상기 우물(203)의 내벽을 제외한 나머지 부분의 TEOS 박막층(181a)을 제거하여 버블가이드(180a)를 완성한다. 도 4j에 도시된 바와 같이, 히터(130)에 의한 단차등에 의해 노즐(180)의 상부에 경사지게 확개된 액적토출부(180b)가 마련되어 있고 따라서 전체 노즐이 깔때기 형상을 가지게 된다.
도 4k에 도시된 바와 같이, 기판(110)의 저면에 선행된 성막 공정을 통해 형성된 박막을 연마한 후 여기에 매니폴드 형성용 윈도우(205)를 가지는 마스크층(204)을 형성한다.
도 4l에 도시된 바와 같이, 상기 마스크층(204)의 윈도우(205)를 통해 노출된 기판 부분을 소정 깊이로 이방성 에칭을 행하여 매니폴드(170)를 형성한다.
도 4m에 도시된 바와 같이 건식 에칭 장치 예를 들어 XeF2에칭장치에 의해 상기 우물(203)로 에칭가스를 공급하여 소정 깊이의 반구형 잉크챔버(140)를 형성한다.
도 4n에 도시된 바와 같이, 상기 잉크챔버(140)의 바닥에 건식 에칭법에 의해 유로(160)를 형성한다.
이하의 과정은 상기 과정에 이은 것으로 두개의 실시예에 관련된 것이다. 먼저 제1실시예를 설명한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 깔때기형 노즐(180) 내에와 잉크챔버(140)와 매니폴드(170) 내에 포지티브 포토레지스트에 의한 희생층(206)을 채워 넣는다. 이때에는 매니폴드쪽으로 포지티브 포토레지스트를 떨어뜨리거나, 스프레이 방번 또는 스핀코팅 장치가 이용된다. 이와 같은 상태에서 상기 희생층(206)을 소정 시간 동안 가열하여 고화시킨다. 바람직하기로는 120도에서 20분 동안 가열하여 고형화한다. 이에 이어 전면 노광 및 O2플라즈마 를 이용해 노즐 바깥 쪽의 기판 상면에 도포된 희생층을 제거하며, 이에 더하여 액적 토출부의 부분(D)도 같이 제거한다. 여기에서 사용될 수 있는 포토레지스트에는 AZ 1512, AZ 1518, AZ 4903, AZ 9260 등이 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이 상기 기판(110)의 상면에 여러 가지 물질의 소수성 코팅막(190)이 형성된다. 여기에 사용될 수 있는 소수성 물질에는 소수성이 낮은 도금된 니켈(Ni), 금(Au), 팔라듐(Pd) 또는 탄탈륨(Ta) 등과 같은 금속과 FC(fluoronated carbon), Fluornated-Silane 및 DLC(Diamond like carbon) 등과 같은 소수성이 뛰어난 과플루오르화(perfluoronated) 알켄, 실란 및 탄소 화합물등이 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 희생층(206)을 제거하여 목적하는 잉크젯 프린트 헤드(100)를 얻는다.
제2실시예는 다음과 같은 상기 도 4n의 단계 이후에 도 6a에 도시된 바와 같이 버블가이드(180a), 챔버(140) 및 매니폴드(170)의 내벽에 희생층을 도포한다. 이를 위하여 스핀 코팅법이 이용되며 스핀 시 매니폴드를 개방시킴으로써 포토레지스트가 공급된 후 내벽에 일부만 도포되고 잉여분은 모두 원심력에 의해 제거되도록 한다. 이와 같은 희생층의 도포가 완료된 후에는 액적 토출부의 경사면인 노즐판 표면 상의 희생층을 제거한다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 소수성 물질을 전자빔 증착기에 의해 노즐판(120)의 표면에 가소성 코팅막(190)을 형성한다. 이 과정에서 일부 가소성 물질(190')이 챔버(140) 내로 유입되어 챔버(140) 내벽에 부착될 수 있으나 이미 챔버(140)의 내벽에 희생층(206)이 형성되어 있기 때문에 이 위에 부착된다.
도 6c에 도시된 바와 같이 상기 희생층(206)을 제거하여 챔버(140) 내에 부착되었던 가소성 물질(190')을 모두 제거한다. 이러한 과정을 통해 노즐판(120)의 소망하는 위치에만 가소성 코팅막(190)이 형성되게 된다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 노즐의 액적 토출부를 제외한 노즐의 버블가이드의 내벽, 챔버의 내벽 및 이에 인접한 타요소에 대한 소수성 물질의 부착을 원천적으로 방지하여 이 물질에 의한 액적 토출성능 저하를 방지할 수 있다.
위에서 상술한 바와 같이 노즐판의 표면에 증착되는 물질이 잉크 챔버 안으로 들어가는 방지하면서 선택적인 소수성 코팅막이 가능하며, 니켈 등과 같은 물질을 도금할 수 있는 여건도 마련된다. 또한, 노즐 주위의 표면 성질은 잉크 분사의 안정성과 연속분사 성능에 큰 영향을 미치기 때문에 소수성이 뛰어난 코팅막을 표면에 증착할 수 있게 되어 잉크젯 프린테 헤드의 인쇄 품질 및 인쇄 성능 향상된다.
본 기술분야에서 숙련된 자들에게, 본 발명의 정신을 이탈하지 않고 전술한바람직한 실시예를 고려한 많은 변화와 수정은 용이하고 자명하며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 보다 명확하게 지적된다. 본원의 기술내용의 개시 및 발표는 단지 예시에 불과하며, 첨부된 청구범위에 의해 보다 상세히 지적된 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안될 것이다.
Claims (8)
- 그 상면에 소정 용적의 잉크챔버가 형성되어 있고, 잉크챔버의 바닥에 잉크챔버로 잉크를 공급하기 위한 유로가 형성되어 있는 기판과;상기 잉크챔버의 중심에 대응하는 노즐이 관통 형성되는 적어도 두개의 절연층을 포함하는 노즐판과;상기 절연층의 사이에서 상기 노즐을 에워싸도록 마련되는 히터를; 구비하며,상기 노즐은, 상기 잉크챔버로 부터 토출되는 액적의 진행방향으로 점차 확대되는 직경을 가지는 펀넬형 액적 출구를 포함하며,상기 노즐판의 최상층 표면에는 소수성 코팅막이 형성되며, 상기 소수성 코팅막은 상기 펀넬형 액적 출구의 내면에 까지 연장되어 있는 구조를 가지며,상기 노즐판의 안쪽에는 상기 깔때기형 액적 출구와 연결되게 마련되어 전체적으로 깔때기형의 노즐을 구성하는 소정길이의 원통형 버블 가이드가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드.
- 삭제
- 가) 기판의 표면에, 적어도 제 1 절연층, 제 2 절연층 및 제 1 절연층과 제 2 절연층 사이에 위치하는 것으로 노즐판에 대한 노즐형성 위치를 통과하는 중심축을 에워싸는 히터 및 히터에 연결되는 배선층을 포함하는 노즐판을 형성하는 단계;나) 상기 노즐 형성위치에서 상기 중심축을 따라서 상기 노즐판에 소정 직경의 노즐을 마련하기 위한 우물을 형성하는 단계;다) 상기 우물을 통하여 식각액을 주입하여 상기 노즐판의 하부의 기판 몸체를 식각하여 소정 체적의 잉크 챔버를 상기 노즐판 하부에 형성하는 단계;라) 상기 노즐판 위에 포토레지스트를 공급하여 상기 노즐판과 상기 잉크챔버 내에 포토레지스트에 의한 희생층을 형성하는 단계;마) 상기 희생층 중 상기 노즐판에 형성된 희생층을 제거하되, 상기 노즐 및 하부의 잉크 챔버 내의 희생층을 잔류시키는 단계;바) 상기 노즐판 전체에 소정 두께로 소수성 코팅막을 형성하는 단계;사) 상기 노즐을 통해 식각액을 공급하여 상기 희생층을 제거하여, 상기 노즐판의 표면에만 상기 소수성 코팅층이 마련되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 가) 단계에서 상기 히터의 두께에 의한 상기 절연층의 단차에 의해 히터 안쪽에 위치하는 노즐 형성 위치가 경사진 테두리를 가지는 접시형의 오목부를 포함하도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 3 항 에 있어서,상기 나)의 노즐 형성 단계는 상기 노즐판을 관통하여 기판의 소정 깊이까지 연장되는 우물을 형성하고, 이에 이어 우물의 내벽에 노즐을 에워싸는 통형 버블 가이드를 형성하기 위한 박막 형성 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 마)의 단계에서, 상기 노즐판에 형성된 희생층 중, 노즐판의 표면과 상기 접시형 오목부의 경사진 테두리 부분에 형성된 희생층을 제거하도록 하여, 상기 바) 단계에서 소수성 코팅막이 상기 노즐판의 표면과 상기 경사진 테두리 부분에 까지 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 3 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,상기 포토레지스트에 의한 희생층은 상기 잉크 챔버 및 노즐 내에 내에 완전히 충진되도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법.
- 제 3 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,상기 잉크 챔버의 바닥 일부와 노즐의 내벽 중의 적어도 어느 한 부분에 상기 포토레지스트에 의한 희생층이 소정 두께로 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법.
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