KR100506082B1 - 반구형 잉크 챔버를 가진 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법 - Google Patents

반구형 잉크 챔버를 가진 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

반구형 잉크 챔버를 가진 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법이 개시된다. 개시된 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법에 따르면, 기판의 표면에 노즐판을 형성한 후, 노즐판 상에 환상의 히터와 전극을 형성한다. 이어서, 기판을 식각하여 매니폴드를 형성하고, 히터의 안쪽으로 노즐판을 식각하여 노즐을 형성하며, 히터의 바깥쪽에서 매니폴드 쪽으로 노즐판을 식각하여 기판을 노출시키는 잉크 채널 형성용 홈을 형성한다. 그리고, 노즐에 의해 노출된 기판을 식각하여 실질적으로 반구형의 형상을 가지는 잉크 챔버를 형성하고, 잉크 채널 형성용 홈에 의해 노출된 기판을 등방성 식각하여 잉크 챔버와 매니폴드를 연결하는 잉크 채널을 형성한다. 마지막으로, 노즐판 상에 소정의 제1 물질막을 형성하여 잉크 채널 형성용 홈을 막게 된다. 제1 물질막은 잉크 채널 형성용 홈을 통해 잉크가 새어나오는 것을 방지하기 위한 것으로, 화학기상증착법에 의해 형성되는 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막인 것이 바람직하다. 이와 같이 프린트 헤드의 구성요소들이 기판에 일체로 형성되므로, 프린트 헤드의 제조 방법이 간단하며 프린트 헤드를 칩 단위로 대량생산할 수 있게 된다.

Description

반구형 잉크 챔버를 가진 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법{Method for manufacturing ink-jet print head having semispherical ink chamber}
본 발명은 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반구형 잉크 챔버를 가진 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 잉크 젯 프린트 헤드는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 기록용지 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크 젯 프린터의 잉크 토출 방식으로는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 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.
도 1a 및 도 1b는 종래의 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드 중 일례로서, 미국특허 US 4882595호에 개시된 잉크 토출부 구조를 나타내 보인 절개 사시도 및 그 잉크 액적 토출 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 종래의 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드는, 기판(10)과, 그 기판(10) 위에 설치되어 잉크(19)가 채워지는 잉크 챔버(13)를 형성하는 격벽부재(12)와, 잉크 챔버(13) 내에 설치되는 히터(14)와, 잉크 액적(19')이 토출되는 노즐(16)이 형성된 노즐판(11)을 포함하고 있다. 상기 잉크 챔버(13) 내에는 잉크 채널(15)을 통해 잉크(19)가 채워지며, 잉크 챔버(13)와 연통된 노즐(16) 내에도 모세관 현상에 의해 잉크(19)가 채워진다. 이와 같은 구성에 있어서, 히터(14)에 전류가 공급되면 히터(14)가 발열되면서 챔버(13) 내에 채워진 잉크(19) 안에 버블(18)이 형성된다. 그 후, 이 버블(18)은 계속적으로 팽창하게 되고, 이에 따라 챔버(13) 내에 채워진 잉크(19)에 압력이 가해져 노즐(16)을 통해 외부로 잉크 액적(19')를 밀어내게 된다. 그 다음에, 잉크 채널(15)을 통해 잉크(19)가 흡입되면서 챔버(13)에 다시 잉크(19)가 채워진다.
그런데, 이와 같은 버블 젯 방식의 잉크 토출부를 가지는 잉크 젯 프린트 헤드는 다음과 같은 요건들을 만족하여야 한다. 첫째, 가능한 한 그 제조가 간단하고 제조비용이 저렴하며, 대량 생산이 가능하여야 한다. 둘째, 선명한 화질을 얻기 위해서는, 토출되는 주 액적(main droplet)에 뒤따르는 주 액적보다 작은 미세한 부 액적(satellite droplet)의 생성이 가능한 한 억제되어야 한다. 셋째, 하나의 노즐에서 잉크를 토출하거나 잉크의 토출후 잉크 챔버로 잉크가 다시 채워질 때, 잉크를 토출하지 않는 인접한 다른 노즐과의 간섭(cross talk)이 가능한 한 억제되어야 한다. 이를 위해서는 잉크 토출시 노즐 반대방향으로 잉크가 역류하는 현상(back flow)을 억제하여야 한다. 넷째, 고속 프린트를 위해서는, 가능한 한 잉크 토출후 리필되는 주기가 짧아야 한다. 즉, 구동 주파수가 높아야 한다.
그런데, 이러한 요건들은 서로 상충하는 경우가 많고, 또한 잉크 젯 프린트 헤드의 성능은 결국 잉크 챔버, 잉크 유로 및 히터의 구조, 그에 따른 버블의 생성 및 팽창 형태, 또는 각 요소의 상대적인 크기와 밀접한 관련이 있다.
이에 따라, 상술한 미국특허 US 4882595호 이외에도 US 4339762호, US 5760804호, US 4847630호, US 5850241호, 유럽특허 EP 317171호, Fan-Gang Tseng, Chang-Jin Kim, and Chih-Ming Ho, "A Novel Microinjector with Virtual Chamber Neck", IEEE MEMS '98, pp.57-62 등 다양한 구조의 잉크 젯 프린트 헤드가 제안되었다. 그러나, 이들 특허나 문헌에 제시된 구조의 잉크 젯 프린트 헤드는 전술한 요건들 중 일부는 만족할지라도 전체적으로 만족할 만한 수준은 아니다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 전술한 요건들을 만족시킬 수 있도록 반구형의 잉크 챔버를 가지며, 잉크 챔버, 잉크 채널, 노즐 및 히터 등의 구성 요소들이 기판에 일체화하여 형성된 잉크 젯 프린트 헤드를 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 기판의 표면에 노즐판을 형성하는 단계; 상기 노즐판 상에 환상의 히터를 형성하는 단계; 상기 기판을 식각하여 잉크를 공급하는 매니폴드를 형성하는 단계; 상기 노즐판 상에 상기 히터와 전기적으로 연결되는 전극을 형성하는 단계; 상기 히터의 안쪽으로 상기 히터의 직경보다 작은 직경으로 상기 노즐판을 식각하여 잉크의 토출이 이루어지는 노즐을 형성하는 단계; 상기 히터의 바깥쪽에서 상기 매니폴드 쪽으로 상기 노즐판을 식각하여 상기 기판을 노출시키는 잉크 채널 형성용 홈을 형성하는 단계; 상기 노즐에 의해 노출된 상기 기판을 식각하여, 상기 히터의 직경보다 큰 직경을 가지고 실질적으로 반구형의 형상을 가지는 잉크 챔버를 형성하는 단계; 상기 잉크 채널 형성용 홈에 의해 노출된 상기 기판을 등방성 식각하여 상기 잉크 챔버와 상기 매니폴드를 연결하는 잉크 채널을 형성하는 단계; 및 상기 노즐판 상에 소정의 제1 물질막을 형성하여 상기 잉크 채널 형성용 홈을 막는 단계;를 구비하는 반구형 잉크 챔버를 가진 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법을 제공한다.
여기에서, 상기 제1 물질막은 화학기상증착법에 의해 형성되는 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제1 물질막의 두께는 상기 잉크 채널 형성용 홈의 폭의 1/2 이상인 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 제조방법에 따르면, 잉크 챔버와 잉크 채널 및 잉크 공급 매니폴드가 기판 내에 일체로 형성되며, 노즐판과 히터 등이 기판 상에 일체로 형성되므로, 그 제조방법이 간단하며, 프린트 헤드를 칩 단위로 대량생산할 수 있게 된다. 또한, 잉크 채널 형성용 홈이 제1 물질막에 의해 막혀지므로 이를 통해 잉크가 누출될 수 있는 문제점이 해소된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 그 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 존재할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제조 방법에 의해 제조되는 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적인 평면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 프린트 헤드는 점선으로 표시된 잉크 공급 매니폴드(112)를 중심으로 좌우에 지그재그로 배치된 잉크 토출부(100)들이 2열로 배치되고, 각 잉크 토출부(100)와 전기적으로 연결되고 와이어가 본딩될 본딩 패드(102)들이 배치되어 있다. 또한, 매니폴드(112)는 잉크를 담고 있는 잉크 컨테이너(미도시)와 연결된다. 한편, 도면에서 잉크 토출부(100)들은 2열로 배치되어 있지만, 1열로 배치될 수도 있고, 해상도를 더욱 높이기 위해 3열 이상으로 배치될 수도 있다. 또한, 매니폴드(112)는 잉크 토출부(100)의 각 열마다 하나씩 형성될 수도 있다. 또한, 도면에는 한 가지 색상의 잉크만을 사용하는 프린트 헤드가 도시되어 있지만, 컬러 인쇄를 위해 각 색상별로 3 또는 4군의 잉크 토출부군이 배치될 수도 있다.
도 3은 도 2에 도시된 잉크 토출부를 확대하여 나타낸 평면도이고, 도 4a 내지 4c는 각각 도 3의 A-A, B-B, C-C 선을 따른 잉크 토출부의 수직 구조를 도시한 단면도들이다.
도 3과 도 4a 내지 도 4c를 함께 참조하면, 잉크 토출부(100)의 기판(110)에는 그 표면쪽에 대략 반구형으로 형성되어 잉크가 채워지는 잉크 챔버(114)와, 잉크 챔버(114)보다 얕은 깊이로 형성되어 잉크 챔버(114)로 잉크를 공급하는 잉크 채널(116)이 마련되며, 그 배면쪽에는 잉크 채널(116)과 만나 잉크 채널(116)로 잉크를 공급하는 매니폴드(112)가 형성되어 있다. 또한, 잉크 챔버(114)와 잉크 채널(116)이 만나는 지점에는 버블이 팽창할 때 잉크 채널(116) 쪽으로 밀리는 것을 방지하는 버블 걸림턱(118)이 형성되어 있다. 여기에서, 기판(110)은 집적회로의 제조에 널리 사용되는 실리콘으로 이루어지는 것이 바람직하다.
기판(110)의 표면에는 노즐(122)이 형성된 노즐판(120)이 형성되어, 잉크 챔버(114)의 상부 벽을 이룬다. 노즐판(120)은, 기판(110)이 실리콘으로 이루어진 경우, 실리콘 기판(110)을 산화시켜 형성된 실리콘 산화막으로 이루어질 수 있고, 기판(110) 상에 증착된 실리콘 질화막 등의 절연막으로 이루어질 수 있다. 그리고, 노즐판(120)에는 잉크 채널(116)을 형성하기 위하여 잉크 채널 형성용 홈(124)이 형성되는데, 잉크 채널 형성용 홈(124)은 뒤에서 상세하게 설명되는 바와 같이 이를 통해 잉크가 새어나오는 것을 방지하기 위하여 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막으로 막혀진다.
노즐판(120) 위에는 노즐(122)을 둘러싸는 환형의 버블 생성용 히터(130)가 형성되며, 이 히터(130)는 불순물이 도핑된 폴리 실리콘과 같은 저항 발열체로 이루어진다. 그리고, 히터(130)에는 펄스상 전류를 인가하기 위하여 통상 금속으로 이루어진 전극(150)이 연결된다.
한편, 도 5는 잉크 토출부의 변형예를 도시한 평면도이고, 도 6a와 6b는 각각 도 5의 D-D, E-E 선을 따른 잉크 토출부의 수직 구조를 도시한 단면도들이다.
도 5, 도 6a 및 6b를 함께 참조하면, 본 실시예의 잉크 토출부(100')의 히터(130')는 대략 오메가 형상을 가지며, 전극(150)은 히터(130')의 양단부에 각각 접속된다. 즉, 도 3에 도시된 히터는 전극 사이에서 병렬로 접속됨에 반해, 도 5에 도시된 히터(130')는 전극(150) 사이에서 직렬로 접속된다.
그리고, 잉크 챔버(114')의 바닥면은 전술한 실시예의 잉크 챔버(도 4a의 114)와 같이 대략 구면을 이루지만, 상부는 노즐(122')의 가장자리로부터 잉크 챔버(114') 쪽으로 연장되는 액적 가이드(210)와, 잉크 챔버(114')의 상부 벽을 이루는 노즐판(120)의 아래 액적 가이드(210) 주위에 기판 물질이 약간 남아 있는 버블 가이드(220)가 형성되어 있다. 액적 가이드(210)과 버블 가이드(220)의 기능은 후술한다. 이러한 액적 가이드(210)와 버블 가이드(220)는 도 3에 도시된 잉크 토출부에도 적용될 수 있다.
한편, 매니폴드(112), 잉크 채널(116) 및 버블 걸림턱(118) 등의 형상과 배치는 도 3의 잉크 토출부에서와 동일하다.
이하에서는 도 7a와 도 7b를 참조하며 도 3에 도시된 잉크 토출부에서의 잉크 액적 토출 메카니즘을 설명하기로 한다.
먼저 도 7a를 참조하면, 모세관 현상에 의해 매니폴드(112)와 잉크 채널(116)을 통해 잉크 챔버(114) 내부로 잉크(190)가 공급된다. 잉크 챔버(114) 내부에 잉크(190)가 채워진 상태에서, 전극(150)을 통해 히터(130)에 펄스상 전류를 인가하면 히터(130)에서 발생된 열이 아래의 노즐판(120)을 통해 잉크(190)로 전달되고, 이에 따라 잉크(190)가 비등하여 버블(192)이 생성된다. 이 버블(192)의 형상은 히터(130)의 형상에 따라 도 7a의 오른쪽에 도시된 바와 같이 대략 도우넛 형상이 된다.
도우넛 형상의 버블(192)이 시간이 지남에 따라 팽창하면, 도 7b에 도시된 바와 같이 노즐(122) 아래에서 합쳐져 중앙부가 오목한 대략 원반형의 버블(192')로 팽창한다. 동시에, 팽창된 버블(192')에 의해 잉크 챔버(114)로부터 노즐(122)을 통해 잉크 액적(190')이 토출된다.
인가했던 전류를 차단하면 냉각이 되면서 버블(192')은 수축되거나, 아니면 그 전에 터뜨려지고, 잉크 챔버(114) 내에는 다시 잉크(190)가 채워진다.
상술한 바와 같은 프린트 헤드의 잉크 토출 메카니즘에 따르면, 도우넛 모양의 버블(192)이 중앙에서 합쳐져 원반형의 버블(192')을 형성함으로써 토출되는 잉크 액적(190')의 꼬리를 잘라주게 되어 전술한 부 액적(satellite droplet)이 생기지 않는다.
또한, 히터(130)가 환형 또는 오메가형상으로 그 면적이 넓어 가열과 냉각이 빠르고 그에 따라 버블(192, 192')의 생성에서 소멸에 이르는 소요시간이 빨라져 빠른 응답과 높은 구동 주파수를 가질 수 있다. 더욱이, 잉크 챔버(114)의 형상이 반구형으로 되어 있어 종래의 직육면체 또는 피라밋 모양의 잉크 챔버에 의해 버블(192, 192')의 팽창 경로가 안정적이고, 버블의 생성 및 팽창이 빨라 빠른 시간 내에 잉크의 토출이 이루어진다.
그리고, 버블(192, 192')의 팽창이 반구형의 잉크 챔버(114) 내부로 한정되면서 잉크(190)의 역류가 억제되므로 인접한 다른 잉크 토출부와의 간섭(cross talk)이 억제된다. 더욱이, 잉크 채널(116)이 잉크 챔버(114)보다 깊이가 얕고 작을 뿐만 아니라 잉크 챔버(114)와 잉크 채널(116)이 만나는 지점에는 버블 걸림턱(118)이 형성되어 있어서, 잉크 및 버블 자체가 잉크 채널(116) 쪽으로 밀리는 역류 현상을 방지하는데 효과적이다.
도 8a 및 도 8b는 도 5에 도시된 잉크 토출부에서 잉크가 토출되는 메카니즘을 설명하기 위한 도 5의 D-D 선을 따른 단면도들이다.
전술한 실시예의 잉크 액적 토출 메카니즘과 다른 점만을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 히터(130)의 아래쪽에서 생성된 버블(193)이 팽창할 때 노즐(122') 주위의 버블 가이드(210)에 의해 아래쪽으로 팽창하고 노즐(122') 아래에서 합쳐질 확률은 적어진다. 그러나, 이 팽창된 버블(193')이 노즐(122') 아래에서 합쳐질 확률은 액적 가이드(210)와 버블 가이드(220)의 아래쪽으로 연장된 길이를 조절함으로써 조절할 수 있다. 한편, 토출되는 액적(190')은 노즐(122') 가장자리에서 아래로 연장된 액적 가이드(210)에 의해 토출방향이 가이드되어 정확히 기판(110)에 수직한 방향으로 토출되게 된다.
다음으로, 본 발명의 잉크 젯 프린트 헤드를 제조하는 방법을 설명한다.
도 9 내지 도 17는 도 3에 도시된 바와 같은 잉크 토출부를 가지는 프린트 헤드를 제조하는 과정을 도시한 단면들로서, 도 9 내지 도 16에서 왼쪽은 도 3의 A-A 선을 따른 단면도이고, 오른쪽은 도 3의 C-C선을 따른 단면도이며, 도 17은 도 3의 B-B선을 따른 단면도이다.
먼저, 도 9를.을 참조하면, 본 실시예에서 기판(110)은 결정방향이 (100)이고 그 두께가 대략 500㎛인 실리콘 기판을 사용한다. 이는, 반도체 소자의 제조에 널리 사용되는 실리콘 웨이퍼를 그대로 사용할 수 있어 대량생산에 효과적이기 때문이다. 이어서, 실리콘 웨이퍼를 산화로에 넣고 습식 또는 건식 산화시키면, 실리콘 기판(110)의 표면 및 배면이 산화되어 실리콘 산화막(120, 120')이 형성된다. 기판(110)의 표면쪽에 형성된 실리콘 산화막(120)은 이후에 노즐이 형성되는 노즐판이 된다.
한편, 도 9에 도시된 것은 실리콘 웨이퍼의 극히 일부를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 프린트 헤드는 하나의 웨이퍼에서 수십 내지 수백개의 칩 상태로 제조된다. 또한, 도 9에서는 기판(110)의 표면과 배면 모두에 실리콘 산화막(120, 120')이 형성된 것으로 도시되었는데, 이는 실리콘 웨이퍼의 배면도 산화 분위기에 노출되는 배치식 산화로를 사용하였기 때문이다. 그러나, 웨이퍼의 표면만 노출되는 매엽식 산화로를 사용하는 경우는 배면에 실리콘 산화막(120')이 형성되지 않는다. 이렇게 사용하는 장치에 따라 표면에만 소정의 물질막이 형성되거나 배면까지 형성되는 점은 이하의 도 17까지 같다. 다만, 편의상 이하에서는 다른 물질막(후술하는 폴리 실리콘막, 실리콘 질화막, TEOS 산화막 등)은 기판(110)의 표면 쪽에만 형성되는 것으로 도시하고 설명한다.
이어서, 표면 쪽의 실리콘 산화막(120) 상에 환상의 히터(130)를 형성한다. 이 히터(130)는 실리콘 산화막(120) 전면에 불순물이 도핑된 폴리 실리콘을 증착시킨 다음 이를 환상으로 패터닝함으로써 형성된다. 구체적으로, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘은 저압 화학기상증착법(Low pressure chemical vapor deposition; LPCVD)으로 불순물로서 예컨대 인(P)의 소스가스와 함께 증착함으로써 대략 0.7 내지 1㎛ 두께로 형성될 수 있다. 이 폴리 실리콘막의 증착 두께는, 히터(130)의 폭과 길이를 고려하여 적정한 저항값을 가지도록 다른 범위로 할 수도 있다. 실리콘 산화막(120) 전면에 증착된 폴리 실리콘막은 포토마스크와 포토레지스트를 이용한 사진공정과 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 식각하는 식각공정에 의해 패터닝된다.
도 10은 도 9의 결과물 전면에 실리콘 질화막(140)을 증착시킨 후, 기판(110)의 배면으로부터 기판(110)을 식각하여 매니폴드(112)를 형성한 상태를 도시한 것이다. 실리콘 질화막(140)은 히터(130)의 보호막으로서 예컨대 대략 0.5㎛ 두께로 역시 저압 화학기상증착법으로 증착될 수 있다. 매니폴드(112)는 기판(110)의 배면을 경사식각함으로써 형성된다. 구체적으로, 기판(110)의 배면에 식각될 영역을 한정하는 식각마스크를 형성하고 TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide)를 에칭액(etchant)으로 하여 소정시간 동안 습식식각하면, (111) 방향으로의 식각이 다른 방향에 비해 느리게 되어 대략 54.7°의 경사를 가지는 매니폴드(112)가 형성된다.
한편, 상기 매니폴드(112)는 후술하는 TEOS(Tetraethyleorthosilane) 산화막(도 11의 170)까지 형성한 후에 기판(110)을 식각함으로써 형성할 수도 있다. 또한, 매니폴드(112)는 기판(110)의 배면을 경사식각하여 형성하는 것으로 도시되고 설명되었지만, 경사식각이 아닌 이방성 식각으로 형성할 수도 있고, 기판(110)을 관통하여 식각함으로써 형성할 수도 있으며, 기판(110)의 배면이 아닌 표면쪽에서 식각하여 형성할 수도 있다.
도 11은 전극(150)을 형성하고 그 위에 TEOS 산화막(170)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 도 10의 실리콘 질화막(140)의 히터(130)의 상부에서 전극(150)과 접속될 부분을 식각하여 히터(130)를 노출한다. 이어서, 전극(150)을 도전성이 좋고 패터닝이 용이한 금속 예컨대, 알루미늄이나 알루미늄 합금을 대략 1㎛ 두께로 스퍼터링법으로 증착하고 패터닝함으로써 형성한다. 이때, 전극(150)을 이루는 금속막은 기판(110) 상의 다른 부위에서 배선(미도시)과 본딩 패드(도 2의 102)를 이루도록 동시에 패터닝된다.
그 다음에, 전극(150)이 형성된 기판(110) 전면에 TEOS 산화막(170)을 증착한다. 이 TEOS 산화막(170)은 대략 1㎛ 정도의 두께로, 알루미늄 또는 그 합금으로 이루어진 전극(150)과 본딩 패드가 변형되지 않는 범위의 저온 예컨대 400℃ 이하에서 화학기상증착법으로 증착할 수 있다.
도 12는 노즐(122)과 잉크 채널 형성용 홈(124)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 히터(130)의 안쪽으로 히터(130)의 직경보다 작은 직경, 예컨대 16∼20㎛ 정도의 직경으로 TEOS 산화막(170), 실리콘 질화막(140) 및 실리콘 산화막(120)을 순차 식각하여 노즐(122)을 이룰 부분의 기판(110)을 노출한다. 이와 동시에, 도 12의 오른쪽에 도시된 바와 같이, 히터(130)의 바깥쪽으로 매니폴드(112)의 상부까지 직선상의 잉크 채널 형성용 홈(124)을 형성한다. 이 홈(124)도 기판(110)이 노출되도록 TEOS 산화막(170), 실리콘 질화막(140) 및 실리콘 산화막(120)을 순차 식각함으로써 형성할 수 있으며, 그 길이는 대략 50㎛ 정도로 하고 그 폭은 대략 2㎛ 정도로 한다.
이어서, 도 13에 도시된 바와 같이, 노즐(122)과 잉크 채널 형성용 홈(124)이 형성된 기판(110) 전면에 포토레지스트를 도포하고 패터닝하여 포토레지스트 패턴(PR)을 형성한다. 포토레지스트 패턴(PR)은 노즐(122) 및 잉크 채널 형성용 홈(124) 부위의 기판(110)이 노출되도록 형성된다.
도 14는 포토레지스트 패턴(PR)에 의해 노출된 기판(110)을 식각하여 잉크 챔버(114)와 잉크 채널(116)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 잉크 챔버(114)는 포토레지스트 패턴(PR)을 식각마스크로 하여 기판(110)을 등방성 식각함으로써 형성할 수 있다. 구체적으로, XeF2 가스 또는 BrF3 가스를 식각가스로 사용하여 기판(110)을 소정시간 동안 건식식각한다. 그러면 도시된 바와 같이, 그 깊이와 반경이 대략 20㎛인 대략 반구형의 잉크 챔버(114)가 형성되고, 이와 동시에 잉크 챔버(114)와 매니폴드(112)를 연결하는 그 깊이와 반경이 대략 8㎛인 잉크 채널(116)이 형성된다. 또한, 잉크 챔버(114)와 잉크 채널(116)의 연결부위에는 식각에 의해 형성되는 잉크 챔버(114)와 잉크 채널(116)이 만나면서 형성되는 돌출된 버블 걸림턱(118)이 형성된다. 이와 같이 잉크 챔버(114)와 잉크 채널(116)은 동시에 형성될 수 있지만, 순차적으로 형성될 수도 있다.
한편, 잉크 챔버(114)는 포토레지스트 패턴(PR)을 식각마스크로 하여 기판(110)을 이방성 식각하는 단계 및 이에 이어 등방성 식각하는 단계의 두 단계로 식각함으로써 형성할 수도 있다. 즉, 포토레지스트 패턴(PR)을 식각마스크로 하여 실리콘 기판(110)을 유도결합 플라즈마 식각(Inductively Coupled Plasma Etching)이나 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching)을 이용하여 이방성 식각하여 소정 깊이의 홀(미도시)을 형성한 후, 이어서, 상기와 같은 방법으로 등방성 식각한다. 또한, 잉크 챔버(114)는 또 다른 방법으로서, 기판(110)의 잉크 챔버(114)를 이룰 부위를 다공질 실리콘층으로 변화시킨 다음에 이 다공질 실리콘층을 선택적으로 식각하여 제거함으로써 형성할 수도 있다.
도 15는 도 14에 도시된 상태에서 포토레지스트 패턴(PR)을 애슁(ashing) 및 스트립(strip)하여 제거한 상태를 도시한 것이다. 이러한 상태에서는 잉크 채널 형성용 홈(124)에 의해 잉크 채널(116)이 프린트 헤드의 표면쪽으로 개방되어 있으므로, 잉크 채널 형성용 홈(124)을 통해 잉크가 누설될 수 있다. 이와 같이, 잉크 채널 형성용 홈(124)을 통한 잉크의 누설이 있게 되면, 누설된 잉크가 노즐(122) 주위의 표면에 묻게 되어 화상의 품질을 저하시키게 된다. 따라서, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 소정의 제1 물질막으로 잉크 채널 형성용 홈(124)을 막아주게 된다.
도 16과 도 17은 잉크 토출부의 전면에 실리콘 질화막(180)을 형성시켜 잉크 채널 형성용 홈(124)을 막은 상태를 도시한 것으로, 도 16과 도 17은 각각 도 3에 표시된 C-C 선과 B-B 선을 따른 단면도이다. 실리콘 질화막(180)은 화학기상증착법에 의해 대략 1㎛로 증착시키게 된다. 이때, 증착되는 실리콘 질화막(180)의 두께는 잉크 채널 형성용 홈(124)의 폭에 따라 이를 충분히 막을 수 있는 정도로, 즉 잉크 채널 형성용 홈(124)의 폭의 1/2 이상으로 정해진다. 이에 따라, 잉크 채널 형성용 홈(124)의 폭이 대략 2㎛ 정도인 경우에는 실리콘 질화막(180)의 두께는 1㎛ 이상이면 가능하다. 그리고, 실리콘 질화막(180)이 대략 1㎛ 정도의 두께로 증착됨에 따라 노즐(122)의 직경이 대략 2㎛ 정도 축소되므로, 전술한 노즐(122)을 형성하는 단계에서 이를 감안하여 원하는 노즐(122)의 최종 직경보다 대략 2㎛ 정도 큰 직경을 가진 노즐(122)을 형성하게 된다. 한편, 실리콘 질화막(180)은 실리콘 산화막으로 대체될 수 있으며, 또한 잉크 채널 형성용 홈(124) 주위에만 형성될 수도 있다. 이와 같이, 잉크 채널 형성용 홈(124)이 실리콘 질화막(180)에 의해 막혀지게 되면, 이를 통한 잉크의 누출이 방지되고, 결과적으로 잉크의 누출로 인한 화상의 품질 저하가 방지된다.
도 18 내지 도 20은 도 5에 도시된 구조의 잉크 토출부를 가지는 프린트 헤드를 제조하는 과정을 도시한 단면도로서, 도 18 내지 도 20에서 왼쪽은 도 5의 D-D 선을 따른 단면도이고, 오른쪽은 도 5의 E-E 선을 따른 단면도이다.
도 5에 도시된 잉크 토출부를 가지는 프린트 헤드의 제조방법은 버블 가이드를 형성하는 단계가 추가되는 것을 제외하고는 전술한 도 3에 도시된 잉크 토출부를 가지는 프린트 헤드의 제조방법과 동일하다. 즉, 도 13에 도시된 단계까지는 동일하고, 그 이후의 단계에서는 액적 가이드와 버블 가이드를 형성하는 단계가 추가된다. 따라서, 이하에서는 상기한 차이점을 중심으로 도 5에 도시된 잉크 토출부를 가지는 프린트 헤드의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 도 13에 도시된 상태에서 노즐에 의해 노출된 기판(110)을 이방성 식각하여 소정 깊이의 홀(200)을 형성한다. 이어서, 포토레지스트 패턴(PR)을 제거하고 그 전면에 소정의 제2 물질막, 예컨대 TEOS 산화막(205)을 대략 1㎛ 두께로 증착한다. 그 다음에 TEOS 산화막(205)을 기판(110)이 노출될 때까지 이방성 식각하면 도 19에 도시된 바와 같이 홀(200)의 측벽에 스페이서(210')가 형성된다.
도 19에 도시된 상태에서 전술한 방법으로, 노출된 기판(110)을 등방성 식각하면, 도 20에 도시된 바와 같이 잉크 챔버(114')와 잉크 채널(116)이 형성됨과 동시에 노즐(122') 가장자리에 잉크 챔버(114') 방향으로 연장된 액적 가이드(210)와 버블 가이드(220)가 형성된다.
마지막으로, 잉크 토출부의 전면에 실리콘 질화막을 형성시켜 잉크 채널 형성용 홈(124)을 막게 된다. 이 단계도 전술한 실시예의 도 16과 도 17에 도시된 단계와 동일하므로 그 설명은 생략한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명했지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다. 예컨대, 본 발명에서 프린트 헤드의 각 요소를 구성하기 위해 사용되는 물질은 예시되지 않은 물질을 사용할 수도 있다. 즉, 기판은 반드시 실리콘이 아니라도 가공성이 좋은 다른 물질로 대체될 수 있고, 히터나 전극, 실리콘 산화막, 질화막 등도 마찬가지이다. 또, 각 물질의 적층 및 형성방법도 단지 예시된 것으로서, 다양한 증착방법과 식각방법이 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 프린트 헤드 제조 방법의 각 단계의 순서는 예시된 바와 달리할 수 있다. 예컨대, 매니폴드를 형성하기 위한 기판 배면의 식각은 도 8에 도시된 단계에서 뿐만 아니라, 그 이후의 단계에서도 수행될 수도 있다.
아울러, 각 단계에서 예시된 구체적인 수치는 제조된 프린트 헤드가 정상적으로 작동할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 예시된 범위를 벗어나 조정가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 프린트 헤드의 각 구성요소, 즉 매니폴드, 잉크 챔버 및 잉크 채널이 형성된 기판과, 노즐판 및 히터 등을 기판에 일체화하여 형성함으로써, 종래의 노즐판과 잉크 챔버 및 잉크 채널부를 따로 제작하여 본딩하는 등의 복잡한 공정을 거쳐야 했던 불편과 오정렬의 문제가 해소된다. 또한, 일반적인 반도체 소자의 제조공정과 호환이 가능하며 대량생산이 용이해진다.
둘째, 잉크 채널 형성용 홈이 소정의 물질막에 의해 막혀짐으로써, 이를 통한 잉크의 누설이 방지된다.
셋째, 히터를 환상으로 형성하고, 잉크 챔버의 형상을 반구형으로 형성함으로써, 잉크의 역류가 억제되어 다른 잉크 토출부와의 간섭을 피할 수 있으며, 버블이 도우넛 모양으로 형성되어 부 액적의 발생을 억제할 수 있게 된다. 또한, 버블 및 액적 가이드가 형성된 실시예에 의하면 액적이 기판에 정확히 수직인 방향으로 토출되도록 할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린팅 헤드의 일례를 나타내 보인 잉크 토출부의 절개 사시도 및 잉크 액적 토출 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제조 방법에 의해 제조되는 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 잉크 토출부를 확대하여 나타낸 평면도이고, 도 4a 내지 4c는 각각 도 3의 A-A, B-B, C-C 선을 따른 잉크 토출부의 수직 구조를 도시한 단면도들이다.
도 5는 도 3에 도시된 잉크 토출부의 변형예를 도시한 평면도이고, 도 6a와 도 6b는 각각 도 5의 D-D, E-E 선을 따른 잉크 토출부의 수직 구조를 도시한 단면도들이다.
도 7a 및 도 7b는 도 3에 도시된 잉크 토출부에서 잉크가 토출되는 메카니즘을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8a 및 도 8b는 도 5에 도시된 잉크 토출부에서 잉크가 토출되는 메카니즘을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9 내지 도 17은 도 3에 도시된 바와 같은 잉크 토출부를 가지는 프린트 헤드를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.
도 18 내지 도 20은 도 5에 도시된 바와 같은 잉크 토출부를 가지는 프린트 헤드를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100,100'...잉크 토출부 110...기판
112...매니폴드 114,114'...잉크 챔버
116...잉크 채널 120...노즐판
122,122'...노즐 124...잉크 채널 형성용 홈
130,130'...히터 150...전극
180...실리콘 질화막 210...액적 가이드
220...버블 가이드

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 기판의 표면에 노즐판을 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 환상의 히터를 형성하는 단계;
    상기 기판을 식각하여 잉크를 공급하는 매니폴드를 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 상기 히터와 전기적으로 연결되는 전극을 형성하는 단계;
    상기 히터의 안쪽으로 상기 히터의 직경보다 작은 직경으로 상기 노즐판을 식각하여 잉크의 토출이 이루어지는 노즐을 형성하는 단계;
    상기 히터의 바깥쪽에서 상기 매니폴드 쪽으로 상기 노즐판을 식각하여 상기 기판을 노출시키는 잉크 채널 형성용 홈을 형성하는 단계;
    상기 노즐에 의해 노출된 상기 기판을 식각하여, 상기 히터의 직경보다 큰 직경을 가지고 실질적으로 반구형의 형상을 가지는 잉크 챔버를 형성하는 단계;
    상기 잉크 채널 형성용 홈에 의해 노출된 상기 기판을 등방성 식각하여 상기 잉크 챔버와 상기 매니폴드를 연결하는 잉크 채널을 형성하는 단계; 및
    상기 노즐판 상에 소정의 제1 물질막을 상기 잉크 채널 형성용 홈의 폭의 1/2 이상의 두께로 형성하여 상기 잉크 채널 형성용 홈을 막는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 반구형 잉크 챔버를 가지는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  5. 기판의 표면에 노즐판을 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 환상의 히터를 형성하는 단계;
    상기 기판을 식각하여 잉크를 공급하는 매니폴드를 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 상기 히터와 전기적으로 연결되는 전극을 형성하는 단계;
    상기 히터의 안쪽으로 상기 히터의 직경보다 작은 직경으로 상기 노즐판을 식각하여 잉크의 토출이 이루어지는 노즐을 형성하는 단계;
    상기 히터의 바깥쪽에서 상기 매니폴드 쪽으로 상기 노즐판을 식각하여 상기 기판을 노출시키는 잉크 채널 형성용 홈을 형성하는 단계;
    상기 노즐에 의해 노출된 상기 기판을 식각하여, 상기 히터의 직경보다 큰 직경을 가지고 실질적으로 반구형의 형상을 가지는 잉크 챔버를 형성하는 단계;
    상기 잉크 채널 형성용 홈에 의해 노출된 상기 기판을 등방성 식각하여 상기 잉크 챔버와 상기 매니폴드를 연결하는 잉크 채널을 형성하는 단계; 및
    상기 노즐판 상에 소정의 제1 물질막을 화학기상증착법에 의해 형성하여 상기 잉크 채널 형성용 홈을 막는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 반구형 잉크 챔버를 가지는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  6. 기판의 표면에 노즐판을 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 환상의 히터를 형성하는 단계;
    상기 기판을 식각하여 잉크를 공급하는 매니폴드를 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 상기 히터와 전기적으로 연결되는 전극을 형성하는 단계;
    상기 히터의 안쪽으로 상기 히터의 직경보다 작은 직경으로 상기 노즐판을 식각하여 잉크의 토출이 이루어지는 노즐을 형성하는 단계;
    상기 히터의 바깥쪽에서 상기 매니폴드 쪽으로 상기 노즐판을 식각하여 상기 기판을 노출시키는 잉크 채널 형성용 홈을 형성하는 단계;
    상기 노즐에 의해 노출된 상기 기판을 식각하여, 상기 히터의 직경보다 큰 직경을 가지고 실질적으로 반구형의 형상을 가지는 잉크 챔버를 형성하는 단계;
    상기 잉크 채널 형성용 홈에 의해 노출된 상기 기판을 등방성 식각하여 상기 잉크 챔버와 상기 매니폴드를 연결하는 잉크 채널을 형성하는 단계; 및
    상기 노즐판 상에 소정의 제1 물질막을 상기 잉크 채널 형성용 홈 주위에만 형성하여 상기 잉크 채널 형성용 홈을 막는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 반구형 잉크 챔버를 가지는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  7. 기판의 표면에 노즐판을 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 환상의 히터를 형성하는 단계;
    상기 기판을 식각하여 잉크를 공급하는 매니폴드를 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 상기 히터와 전기적으로 연결되는 전극을 형성하는 단계;
    상기 히터의 안쪽으로 상기 히터의 직경보다 작은 직경으로 상기 노즐판을 식각하여 잉크의 토출이 이루어지는 노즐을 형성하는 단계;
    상기 히터의 바깥쪽에서 상기 매니폴드 쪽으로 상기 노즐판을 식각하여 상기 기판을 노출시키는 잉크 채널 형성용 홈을 형성하는 단계;
    상기 노즐에 의해 노출된 상기 기판을 식각하여, 상기 히터의 직경보다 큰 직경을 가지고 실질적으로 반구형의 형상을 가지는 잉크 챔버를 형성하는 단계;
    상기 잉크 채널 형성용 홈에 의해 노출된 상기 기판을 등방성 식각하여 상기 잉크 챔버와 상기 매니폴드를 연결하는 잉크 채널을 형성하는 단계; 및
    상기 노즐판 상에 소정의 제1 물질막을 형성하여 상기 잉크 채널 형성용 홈을 막는 단계;를 구비하며,
    상기 잉크 챔버를 형성하는 단계와 상기 잉크 채널을 형성하는 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 반구형 잉크 챔버를 가지는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  8. 기판의 표면에 노즐판을 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 환상의 히터를 형성하는 단계;
    상기 기판을 식각하여 잉크를 공급하는 매니폴드를 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 상기 히터와 전기적으로 연결되는 전극을 형성하는 단계;
    상기 히터의 안쪽으로 상기 히터의 직경보다 작은 직경으로 상기 노즐판을 식각하여 잉크의 토출이 이루어지는 노즐을 형성하는 단계;
    상기 히터의 바깥쪽에서 상기 매니폴드 쪽으로 상기 노즐판을 식각하여 상기 기판을 노출시키는 잉크 채널 형성용 홈을 형성하는 단계;
    상기 노즐에 의해 노출된 상기 기판을 등방성 식각하여, 상기 히터의 직경보다 큰 직경을 가지고 실질적으로 반구형의 형상을 가지는 잉크 챔버를 형성하는 단계;
    상기 잉크 채널 형성용 홈에 의해 노출된 상기 기판을 등방성 식각하여 상기 잉크 챔버와 상기 매니폴드를 연결하는 잉크 채널을 형성하는 단계; 및
    상기 노즐판 상에 소정의 제1 물질막을 형성하여 상기 잉크 채널 형성용 홈을 막는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 반구형 잉크 챔버를 가지는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  9. 기판의 표면에 노즐판을 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 환상의 히터를 형성하는 단계;
    상기 기판을 식각하여 잉크를 공급하는 매니폴드를 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 상기 히터와 전기적으로 연결되는 전극을 형성하는 단계;
    상기 히터의 안쪽으로 상기 히터의 직경보다 작은 직경으로 상기 노즐판을 식각하여 잉크의 토출이 이루어지는 노즐을 형성하는 단계;
    상기 히터의 바깥쪽에서 상기 매니폴드 쪽으로 상기 노즐판을 식각하여 상기 기판을 노출시키는 잉크 채널 형성용 홈을 형성하는 단계;
    상기 노즐에 의해 노출된 상기 기판을 소정 깊이로 이방성 식각한 후에 상기 기판을 등방성 식각하여, 상기 히터의 직경보다 큰 직경을 가지고 실질적으로 반구형의 형상을 가지는 잉크 챔버를 형성하는 단계;
    상기 잉크 채널 형성용 홈에 의해 노출된 상기 기판을 등방성 식각하여 상기 잉크 챔버와 상기 매니폴드를 연결하는 잉크 채널을 형성하는 단계; 및
    상기 노즐판 상에 소정의 제1 물질막을 형성하여 상기 잉크 채널 형성용 홈을 막는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 반구형 잉크 챔버를 가지는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  10. 기판의 표면에 노즐판을 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 환상의 히터를 형성하는 단계;
    상기 기판을 식각하여 잉크를 공급하는 매니폴드를 형성하는 단계;
    상기 노즐판 상에 상기 히터와 전기적으로 연결되는 전극을 형성하는 단계;
    상기 히터의 안쪽으로 상기 히터의 직경보다 작은 직경으로 상기 노즐판을 식각하여 잉크의 토출이 이루어지는 노즐을 형성하는 단계;
    상기 히터의 바깥쪽에서 상기 매니폴드 쪽으로 상기 노즐판을 식각하여 상기 기판을 노출시키는 잉크 채널 형성용 홈을 형성하는 단계;
    상기 노즐에 의해 노출된 상기 기판을 식각하여, 상기 히터의 직경보다 큰 직경을 가지고 실질적으로 반구형의 형상을 가지는 잉크 챔버를 형성하는 단계;
    상기 잉크 채널 형성용 홈에 의해 노출된 상기 기판을 등방성 식각하여 상기 잉크 챔버와 상기 매니폴드를 연결하는 잉크 채널을 형성하는 단계; 및
    상기 노즐판 상에 소정의 제1 물질막을 형성하여 상기 잉크 채널 형성용 홈을 막는 단계;를 구비하며,
    상기 잉크 챔버를 형성하는 단계는,
    상기 노즐에 의해 노출된 상기 기판을 이방성 식각하여 소정 깊이의 홀을 형성하는 단계와, 상기 이방성 식각된 기판의 전면에 소정의 제2 물질막을 소정 두께로 증착하는 단계와, 상기 제2 물질막을 이방성 식각하여 상기 홀의 바닥을 노출함과 동시에 상기 홀의 측벽에 상기 제2 물질막의 스페이서를 형성하는 단계와, 상기 홀의 바닥에 노출된 상기 기판을 등방성 식각하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반구형 잉크 챔버를 가지는 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
KR10-2000-0077744A 2000-12-18 2000-12-18 반구형 잉크 챔버를 가진 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법 KR100506082B1 (ko)

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JP2001380557A JP3773843B2 (ja) 2000-12-18 2001-12-13 半球状のインクチャンバを有するインクジェットプリントヘッドの製造方法
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7335552B2 (en) * 2002-05-15 2008-02-26 Raytheon Company Electrode for thin film capacitor devices
US6858464B2 (en) * 2002-06-19 2005-02-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing light emitting device
US7052117B2 (en) 2002-07-03 2006-05-30 Dimatix, Inc. Printhead having a thin pre-fired piezoelectric layer
KR100446633B1 (ko) * 2002-10-11 2004-09-07 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드
KR100499132B1 (ko) 2002-10-24 2005-07-04 삼성전자주식회사 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
US7152958B2 (en) 2002-11-23 2006-12-26 Silverbrook Research Pty Ltd Thermal ink jet with chemical vapor deposited nozzle plate
US6736489B1 (en) * 2002-11-23 2004-05-18 Silverbrook Research Pty Ltd Thermal ink jet printhead with low heater mass
US7328978B2 (en) 2002-11-23 2008-02-12 Silverbrook Research Pty Ltd Printhead heaters with short pulse time
US7036913B2 (en) 2003-05-27 2006-05-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Ink-jet printhead
CN1314542C (zh) * 2003-10-21 2007-05-09 财团法人工业技术研究院 一种喷液头芯片结构及其制造方法
GB2410465A (en) * 2004-01-29 2005-08-03 Hewlett Packard Development Co Method of making an inkjet printhead
US7281778B2 (en) 2004-03-15 2007-10-16 Fujifilm Dimatix, Inc. High frequency droplet ejection device and method
US8491076B2 (en) 2004-03-15 2013-07-23 Fujifilm Dimatix, Inc. Fluid droplet ejection devices and methods
WO2006074016A2 (en) 2004-12-30 2006-07-13 Fujifilm Dimatix, Inc. Ink jet printing
JP5159069B2 (ja) * 2006-08-29 2013-03-06 キヤノン株式会社 液体吐出方法
JP2008126504A (ja) * 2006-11-20 2008-06-05 Canon Inc インクジェット記録ヘッドの製造方法、およびインクジェット記録ヘッド
US7988247B2 (en) 2007-01-11 2011-08-02 Fujifilm Dimatix, Inc. Ejection of drops having variable drop size from an ink jet printer
US9355790B2 (en) * 2013-06-27 2016-05-31 Intel Corporation Energy storage devices having enhanced specific energy and associated methods
US9695515B2 (en) * 2013-08-30 2017-07-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Substrate etch

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5931943B2 (ja) 1979-04-02 1984-08-06 キヤノン株式会社 液体噴射記録法
JPS63197652A (ja) * 1987-02-13 1988-08-16 Canon Inc インクジエツト記録ヘツドおよびその製造方法
US4882595A (en) 1987-10-30 1989-11-21 Hewlett-Packard Company Hydraulically tuned channel architecture
EP0317171A3 (en) 1987-11-13 1990-07-18 Hewlett-Packard Company Integral thin film injection system for thermal ink jet heads and methods of operation
US4847630A (en) 1987-12-17 1989-07-11 Hewlett-Packard Company Integrated thermal ink jet printhead and method of manufacture
EP0530209B1 (de) 1990-05-21 1994-12-07 Eastman Kodak Company Tintenschreibkopf für eine nach dem thermalwandlerprinzip arbeitende flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung und verfahren zu seiner herstellung
JPH04241955A (ja) * 1991-01-11 1992-08-28 Fuji Xerox Co Ltd インクジェット記録ヘッドの製造方法
AU657930B2 (en) * 1991-01-30 1995-03-30 Canon Kabushiki Kaisha Nozzle structures for bubblejet print devices
US5385635A (en) * 1993-11-01 1995-01-31 Xerox Corporation Process for fabricating silicon channel structures with variable cross-sectional areas
US5825385A (en) * 1995-04-12 1998-10-20 Eastman Kodak Company Constructions and manufacturing processes for thermally activated print heads
US5850241A (en) 1995-04-12 1998-12-15 Eastman Kodak Company Monolithic print head structure and a manufacturing process therefor using anisotropic wet etching
US6000787A (en) * 1996-02-07 1999-12-14 Hewlett-Packard Company Solid state ink jet print head
US6093330A (en) * 1997-06-02 2000-07-25 Cornell Research Foundation, Inc. Microfabrication process for enclosed microstructures
US6022482A (en) * 1997-08-04 2000-02-08 Xerox Corporation Monolithic ink jet printhead
KR100374788B1 (ko) * 2000-04-26 2003-03-04 삼성전자주식회사 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드, 그 제조방법 및잉크 토출방법
KR100397604B1 (ko) * 2000-07-18 2003-09-13 삼성전자주식회사 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드 및 그 제조방법
JP3851812B2 (ja) * 2000-12-15 2006-11-29 三星電子株式会社 インクジェットプリントヘッド及びその製造方法
KR100668294B1 (ko) * 2001-01-08 2007-01-12 삼성전자주식회사 반구형 잉크 챔버를 가진 잉크 젯 프린트 헤드 및 그제조방법
KR100429844B1 (ko) * 2001-10-25 2004-05-03 삼성전자주식회사 일체형 잉크 젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR100433530B1 (ko) * 2001-12-10 2004-05-31 삼성전자주식회사 일체형 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법
KR100438709B1 (ko) * 2001-12-18 2004-07-05 삼성전자주식회사 잉크 젯 프린트 헤드

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