KR100695120B1

KR100695120B1 - 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드 및 그 히터

Info

Publication number: KR100695120B1
Application number: KR1020010046803A
Authority: KR
Inventors: 신승주; 김현철; 오용수; 이상욱; 박준협; 신수호; 이창승
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2007-03-14
Also published as: KR20030011400A

Abstract

버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드와 그 히터가 개시된다. 개시된 잉크 젯 프린트 헤드에 있어서, 잉크를 공급하는 매니폴드와 반구형의 잉크 챔버와 잉크 채널이 실리콘 기판에 일체로 형성된다. 기판 상에는 잉크 챔버의 중심부에 대응되는 위치에 노즐이 형성된 노즐판이 적층된다. 노즐판 상에는 노즐을 둘러싸는 형상으로 형성된 히터와, 히터에 전기적으로 연결되어 히터에 전류를 인가하는 전극이 마련된다. 그리고, 히터는 그 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 그 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 균일하도록 된 형상을 가진다. 따라서, 큰 폭을 가진 히터의 경우에도 히터 전 부위의 온도가 균일하게 되므로 보다 큰 버블의 생성과 보다 큰 잉크 액적의 토출이 가능하게 된다.

Description

버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드 및 그 히터{Bubble-jet type ink-jet print head and heater}

도 1은 종래의 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 일례를 나타내 보인 잉크 토출부의 단면도이다.

도 2는 잉크 젯 프린트 헤드의 히터 형상의 일례를 나타내 보인 평면도이다.

도 3a는 잉크 젯 프린트 헤드의 히터 형상의 다른 예를 나타내 보인 평면도이며, 도 3b는 도 3a에 도시된 히터에서의 부위별 발열량을 시뮬레이션한 결과를 나타내 보인 사진이다.

도 4는 본 발명에 따른 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적인 평면도이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크 토출부를 확대하여 나타낸 평면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 잉크 토출부의 수직 구조를 도시한 단면도이다.

도 7은 도 6에 도시된 잉크 토출부의 변형예를 도시한 단면도이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크 토출부의 평면도이다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 잉크 토출부의 평면도이다.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 잉크 토출부의 평면도이다.

도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 잉크 토출부의 평면도이다.

도 12a 및 도 12b는 도 6에 도시된 잉크 토출부에서 잉크가 토출되는 메카니즘을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 13a 및 도 13b는 도 7에 도시된 잉크 토출부에서 잉크가 토출되는 메카니즘을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 14a 및 도 14b는 각각 도 5 및 도 8에 도시된 잉크 토출부의 히터에서의 부위별 발열량을 시뮬레이션한 결과를 나타내 보인 사진이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100,100',200,300,400,500...잉크 토출부

110...기판 112...매니폴드

114...잉크 챔버 116...잉크 채널

120...노즐판 122,122'...노즐

130,230,330,430,530...히터 235,335,435...금속 도전체

150,250,350,450,550...전극 180...노즐 가이드

본 발명은 잉크 젯 프린트 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드와 이에 사용되는 히터에 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 1은 종래의 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드 중 일례로서, IEEE MEMS '98, pp.57-62에 개시된 백-슈팅(back-shooting) 방식의 잉크 토출부를 간략하게 도시한 단면도이다. 여기에서, 백-슈팅 방식이란 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 반대인 잉크 토출 방식을 말한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 백-슈팅 방식의 프린트 헤드에 있어서는, 노즐판(20)에 형성된 노즐(22) 주위에 히터(30)가 배치되어 있으며, 이 히터(30)에는 도시되지는 않았지만 전류를 인가하기 위한 전극이 연결되어 있다. 노즐판(20)은 기판(10) 상에 결합되며, 기판(10)에는 노즐(22)에 대응하여 잉크 챔버(14)가 형성되어 있다. 잉크 챔버(14)는 잉크 채널(16)과 연결되어 그 내부에 잉크(90)가 채워진다. 이와 같은 구성을 가진 잉크 토출부에 있어서, 히터(30)에 전류를 인가하게 되면 히터(30)가 발열되면서 잉크 챔버(14) 내에 채워진 잉크(90) 안에 버블(92)이 생성된다. 그 후, 이 버블(92)은 히터(30)로부터 열을 공급받아 계속적으로 팽창하게 되고, 이에 따라 칭크 챔버(14) 내에 채워진 잉크(90)에 압력이 가해져 노즐(22) 부근에 있던 잉크(90)가 노즐(22)을 통해 외부로 잉크 액적(90')의 형태로 토출된다. 그 다음에, 잉크 채널(16)을 통해 잉크(90)가 흡입되면서 잉크 챔버(14) 내에 다시 잉크(90)가 채워진다.

상기한 바와 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 구성의 프린트 헤드 이외에도 미국특허 US 4339762호, US 4882595호, 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" 등 다양한 구조의 잉크 젯 프린트 헤드가 제안되었다. 그러나, 이들 특허나 문헌에 제시된 구조의 잉크 젯 프린트 헤드는 전술한 요건들중 일 부는 만족할지라도 전체적으로 만족할 만한 수준은 아니다.

한편, 최근에는 도우넛 형상의 버블을 발생시키기 위해 노즐을 둘러싸는 형상의 히터가 제안되고 있다. 이러한 히터의 예로서 도 2와 도 3a에는 고리 형상 또는 오메가(

) 형상을 가진 히터들이 도시되어 있다.

먼저 도 2를 참조하면, 노즐(22) 주위에는 노즐(22)을 둘러싸는 고리 형상의 히터(31)가 형성되어 있고, 이 히터(31)에는 전류를 인가하기 위한 전극(41a, 41b)이 서로 마주보며 연결되어 있다. 즉, 이 히터(31)는 양 전극(41a, 41b) 사이에서 병렬로 접속되어 있는 형태이다. 따라서, 히터(31)에는 X점을 통과하는 경로와 Y점을 통과하는 경로의 두 개의 경로를 따라 전류가 흐르게 된다. 이 경우 X 및 Y 경로 양단의 전위차는 동일하고 양 경로상의 히터(31)의 저항값도 동일하므로, X 및 Y 경로상의 히터(31)에서 발생되는 열량도 이론상으로는 동일하게 된다. 이를 상세하세 설명하면, 양 경로상의 히터(31)의 두께 및 폭과 그 길이도 동일하여 수학식 R=ρ*(L/A)로 정의되는 저항값(R)이 같게 되므로, 병렬 회로를 구성하는 양 경로를 따라 흐르는 전류가 동일하게 된다. 이에 따라, W=I*V로 정의되는 소모전력(W)도 동일하여 소모전력에 비례하는 발열량이 양 경로상의 히터(31)에서 동일하게 된다.

그러나, 실제로는 노즐판 상에 히터(31)를 형성시킬 때 공정상의 편차로 인하여 히터(31)의 두께나 폭이 양 경로상에서 정확하게 동일하게 형성되기는 어렵다. 이와 같이 양 경로상에서 히터(31)의 두께나 폭에 있어서 편차가 있는 경우에는 히터(31)의 저항값이 양 경로상에서의 서로 달라지게 되고, 이에 따라 양 경로를 통해 흐르는 전류도 달라지게 되므로 양 경로상의 히터(31)에서 발생되는 열량 의 차이가 있게 된다. 이와 같은 히터(31)의 위치별 발열량의 차이는 버블의 불균형한 성장을 유발하게 되고, 이에 따라 잉크 액적이 정확한 방향, 즉 노즐판에 수직인 방향으로 토출되지 못하는 문제점이 발생하게 된다.

다음으로 도 3a를 참조하면, 노즐(22) 주위에는 노즐(22)을 둘러싸는 오메가 형상의 히터(32)가 형성되어 있고, 이 히터(32)의 양단부에는 전류를 인가하기 위한 전극(42a, 42b)이 각각 연결되어 있다. 즉, 이 히터(32)는 양 전극(42a, 42b) 사이에서 직렬로 접속되어 있는 형태이다. 따라서, 도 3a에 도시된 형태의 히터(32)에서는 전술한 도 2에 도시된 형태의 히터(31)가 가진 문제점의 발생은 적다.

그러나, 오메가 형상의 히터(32)에서는 보다 큰 잉크 액적의 토출을 위해 그 폭을 보다 넓게 할 경우에 다른 문제점이 발생하게 된다. 즉, 히터(32)의 폭이 일정 한도 이상 커질 경우에는 실선의 화살표로 표시된 내측 경로와 점선의 화살표로 표시된 외측 경로상의 전류 밀도에 있어서 현저한 차이가 발생되는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점은 전술한 도 2에 도시된 형태의 히터(31)에서도 발생될 수 있다. 이를 상세하세 설명하면, 양 경로상의 히터(32)의 단면적은 동일하다 할지라도 보다 큰 직경을 가진 원주상의 외측 경로의 길이가 보다 작은 직경을 가진 원주상의 내측 경로의 길이보다 훨씬 길게 되어 R=ρ*(L/A)로 정의되는 저항값(R)이 외측 경로상에서 보다 크게 된다. 이에 따라 내측 경로를 따라 흐르는 전류가 보다 많게 되고, 결과적으로 내측 경로상의 히터(32)에서 보다 많은 열량이 발생하게 된다. 도 3b에는 이와 같은 형태의 히터(32)에서의 부위별 발열량을 시뮬레이션한 결과가 도시되어 있다. 여기에서, 밝게 나타난 부위가 보다 높은 온도를 나타내므로, 히터(32)의 외측 가장자리에 인접한 부위의 온도가 그 내측 가장자리에 인접한 부위의 온도보다 현저히 낮음을 알 수 있다.

이와 같이 히터(32)의 폭이 커질수록 내측 경로와 외측 경로상에서의 발열량의 차이도 커지게 되고, 이에 따라 버블도 내측 경로상에서만 발생하게 되는 문제점이 있어서 의도한 만큼의 큰 버블의 발생은 어렵다. 따라서, 오메가 형상의 히터(32)에서 단순히 그 폭을 넓히는 것만으로는 보다 큰 버블의 생성과 보다 큰 잉크 액적의 토출은 곤란하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 전술한 요건들을 만족시킬 수 있도록 잉크 챔버의 형상이 반구형으로 되어 있는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 그 내측 경로와 외측 경로의 전류 밀도가 균일하도록 그 형상이 개선된 히터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 잉크를 공급하는 매니폴드와, 실질적으로 반구형의 형상을 가지며 토출될 잉크가 채워지는 잉크 챔버와, 잉크를 상기 매니폴드로부터 상기 잉크 챔버로 공급하는 잉크 채널이 일체로 형성된 기판; 상기 기판 상에 적층되며, 상기 잉크 챔버의 중심부에 대응되는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐이 형성된 노즐판; 상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 노 즐을 둘러싸는 형상으로 형성된 히터; 및 상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 히터에 전기적으로 연결되어 상기 히터에 전류를 인가하는 전극;을 구비하며, 상기 히터는 그 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 그 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 균일하도록 된 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드를 제공한다.

본 발명의 제1 실시예에 의하면, 상기 히터는 그 일측 변의 일부가 개방된 사각형의 고리 형상이며, 그 개방된 부분의 양단 각각에 상기 전극이 접속된다.

본 발명의 제2 실시예에 의하면, 상기 히터는 상기 노즐을 둘러싸는 사각형의 네 변 위치에 각각 하나씩 배치되고, 사각형의 세 모서리 위치에는 그 양측의 서로 인접한 상기 히터를 서로 연결하는 금속 도전체가 배치되며, 사각형의 나머지 하나의 모서리에 위치한 상기 히터의 양단 각각에 상기 전극이 접속된다.

본 발명의 제3 실시예에 의하면, 상기 히터는 그 중심을 기준으로 서로 대향하는 부위가 내주에서 외주쪽으로 갈수록 벌어진 부채꼴 형상으로 절단된 원형의 고리 형상이며, 그 일측 절단부에는 부채꼴 형상의 금속 도전체가 배치되고, 그 타측 절단부에 위치한 상기 히터의 양단 각각에 상기 전극이 접속된다.

본 발명의 제4 실시예에 의하면, 상기 히터는 오메가 형상이며, 그 개방된 부분의 양단 각각에는 상기 전극이 접속되고, 그 중심을 기준으로 상기 전극이 접속되는 부위와 마주보는 부위는 내주에서 외주쪽으로 갈수록 벌어진 부채꼴 형상으로 절단되어 있으며, 상기 절단부에는 부채꼴 형상의 금속 도전체가 배치된다.

본 발명의 제5 실시예에 의하면, 상기 히터는, 원형의 고리 형상으로서 서로 다른 직경을 가진 복수개의 히터부재로 이루어지고, 상기 복수개의 히터부재는 서로 소정 간격을 두고 동심원상에 배치되며, 그 일측은 내주에서 외주쪽으로 갈수록 벌어진 부채꼴 형상으로 개방되어 있으며, 상기 개방된 부분의 양단에 상기 전극이 접속된다. 여기에서, 상기 복수개의 히터부재는 그 직경이 큰 것일수록 점차 그 폭이 커지도록 된 것이 바람직하다.

한편, 상기 매니폴드는 상기 기판의 배면에 형성되고, 상기 잉크 채널은 상기 잉크 챔버의 바닥에 상기 매니폴드와 연결되도록 형성될 수 있다.

다른 한편, 잉크 액적의 토출을 가이드하는 노즐 가이드가 상기 노즐의 가장자리에서 상기 잉크 챔버의 깊이 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 히터는 상기 노즐을 둘러싸는 형상으로 형성되며, 그 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 그 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 동일하도록 된 형상을 가진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 프린트 헤드의 일반적인 요건들을 만족시킬 수 있으며, 또한 큰 폭을 가진 히터의 경우에도 히터 전 부위의 온도가 균일하게 되므로 보다 큰 버블의 생성과 보다 큰 잉크 액적의 토출이 가능하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 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 4를 참조하면, 본 발명에 따른 프린트 헤드에는 잉크 토출부(100)들이 점선으로 표시된 잉크 공급 매니폴드(112) 상에 지그재그로 배치되어 있고, 각 잉크 토출부(100)와 전기적으로 연결되고 와이어가 본딩될 본딩 패드(102)들이 양측 가장자리에 배치되어 있다. 매니폴드(112)는 잉크를 담고 있는 잉크 컨테이너(미도시)와 연결된다. 또한, 매니폴드(112)는 잉크 토출부(100)의 각 열마다 하나씩 형성될 수도 있다. 도면에서 잉크 토출부(100)들은 2열로 배치되어 있지만, 1열로 배치될 수도 있고, 해상도를 더욱 높이기 위해 3열 이상으로 배치될 수도 있다. 한편, 도면에는 한 가지 색상의 잉크만을 사용하는 프린트 헤드가 도시되어 있지만, 컬러 인쇄를 위해 각 색상별로 3군 또는 4군의 잉크 토출부군이 배치될 수도 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크 토출부를 확대하여 나타낸 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 잉크 토출부의 수직 구조를 도시한 단면도이다.

도 5와 도 6을 함께 참조하면, 잉크 토출부(100)의 기판(110)에는 그 표면쪽에 잉크가 채워지는 잉크 챔버(114)가 형성되고, 그 배면쪽에는 잉크 챔버(114)로 잉크를 공급하는 매니폴드(112)가 형성되며, 잉크 챔버(114)의 바닥 중앙에는 잉크 챔버(114)와 매니폴드(112)를 연결하는 잉크 채널(116)이 형성된다. 잉크 챔버(114)는 바람직하게는 대략 반구형의 형상으로 되어 있다.

여기에서, 기판(110)은 집적회로의 제조에 널리 사용되는 실리콘으로 이루어 지는 것이 바람직하다. 예컨대, 기판(110)으로는 결정방향이 (100)이고 그 두께가 대략 500㎛인 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 이는, 반도체 소자의 제조에 널리 사용되는 실리콘 웨이퍼를 그대로 사용할 수 있어 대량생산에 효과적이기 때문이다. 그리고, 잉크 챔버(114)는 후술하는 노즐판(120)에 형성된 노즐(122)을 통해 노출된 기판(110)의 표면을 등방성 식각함으로써 형성될 수 있으며, 매니폴드(112)는 기판(110)의 배면을 경사식각 또는 이방성 식각함으로써 형성될 수 있다. 이때, 잉크 챔버(114)는 그 깊이와 반경이 대략 20㎛인 대략 반구형의 형상을 가지도록 형성된다. 한편, 잉크 챔버(114)는 기판(110)의 표면을 소정 깊이로 이방성 식각한 뒤에 등방성 식각함으로써 형성될 수도 있다. 그리고, 잉크 채널(116)은 노즐(122)을 통해 잉크 챔버(114)의 바닥 중앙 부위를 이방성 식각함으로써 형성될 수 있다. 이때, 잉크 채널(116)의 직경은 노즐(122)의 직경과 같거나 이보다 약간 작도록 형성되는데, 이는 잉크 토출시 잉크가 잉크 채널(116) 쪽으로 밀리는 역류 현상과 잉크 토출 후 잉크 리필시 그 속도에 영향을 미치므로 잉크 채널(116)의 형성시 그 직경은 미세하게 제어될 필요가 있다.

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 있다. 구체적으로, 실리콘 웨이퍼를 산화로에 넣고 습식 또는 건식 산화시키면, 실리콘 기판(110)의 표면에 산화막이 형성되어 노즐판(120)을 이루게 된다.

노즐판(120) 위에는 노즐(122)을 둘러싸는 형상으로 버블 생성용 히터(130)가 형성된다. 이 히터(130)는 바람직하게는 그 일측 변의 일부가 개방된 사각형의 고리 형상으로 되어 있다. 이와 같이 사각형의 고리 형상으로 된 히터(130)에 있어서는, 그 변 부위에서 그 내측 가장자리에 인접한 부위와 그 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 균일하게 나타난다. 이는 도면상에 일점쇄선으로 나타낸 등전위선(A)이 히터(130)의 변 부위에서는 평행하게 나타나기 때문이다. 또한, 이러한 성질은 히터(130)의 폭이 보다 크게 되어도 그대로 유지된다. 따라서, 보다 큰 폭을 가지는 히터(130)에 있어서도 그 내측 가장자리에 인접한 부위와 그 외측 가장자리에 인접한 부위에서의 발열량이 균일하게 되고, 이에 따라 히터(130)의 폭에 상응하여 보다 큰 크기의 버블이 생성될 수 있다. 도 14a에는 사각형 고리 형상의 히터(130)에서의 부위별 발열량을 시뮬레이션한 결과가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이와 같은 형상의 히터(130)에서는 그 외측 가장자리에 인접한 부위에서도 그 내측 가장자리에 인접한 부위의 온도와 균일한 온도를 나타내는 것을 알 수 있다. 보충하여 설명하면, 종래의 히터에 관한 도 3b를 보면, 히터의 외측 가장자리 부위에서는 거의 열이 발생하지 않아서 실제로 열이 발생되는 영역의 폭이 좁은데 반하여, 본 발명의 히터(130)에 관한 도 14a를 보면, 히터(130)의 외측 가장자리에 인접한 부위까지 열이 발생되어 실제로 열이 발생되는 영역의 폭이 도 3b에 비해 많이 넓어졌다는 것을 알 수 있다. 그리고, 종래의 히터에 관한 도 3b를 보면, 내측 가장자리에 인접한 부위에서는 다른 부위, 즉 외측 가장자리에 인접한 부위에 비해 온도가 많이 높은데 반하여, 본 발명의 히터(130)에 관한 도 14a를 보면, 외측 가장자리에 인접한 부위에서의 온도와 내측 가장자리에 인접한 부위에서의 온도가 도 3b에 비해 비교적 균일하다는 것을 알 수 있다.

한편, 상기 히터(130)는 불순물이 도핑된 폴리 실리콘과 같은 저항 발열체로 이루어진다. 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. 노즐판(120) 전면에 증착된 폴리 실리콘막은 포토마스크와 포토레지스트를 이용한 사진공정과 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 식각하는 식각공정에 의해 사각형의 고리 형상으로 패터닝된다.

노즐판(120)과 히터(130) 위에는 절연층(140)으로서 실리콘 질화막이 형성될 수 있다. 절연층(140)은 예컨대 대략 0.5㎛ 두께로 역시 저압 화학기상증착법으로 증착될 수 있다.

그리고, 히터(130)에는 펄스상 전류를 인가하기 위하여 통상 금속으로 이루어진 전극(150)이 연결된다. 이때, 히터(130)의 개방된 부분의 양단 각각에 전극(150)이 접속된다. 구체적으로, 실리콘 질화막으로 이루어진 절연층(140)의 일부를 식각하여 전극(150)과 접속될 부분의 히터(130)를 노출한다. 이어서, 전극(150)은 도전성이 좋고 패터닝이 용이한 금속 예컨대, 알루미늄이나 알루미늄 합금을 대략 1㎛ 두께로 스퍼터링법으로 증착하고 패터닝함으로써 형성된다. 이때, 전극(150)을 이루는 금속막은 기판(110) 상의 다른 부위에서 배선(미도시)과 본딩 패드(도 2의 102)를 이루도록 동시에 패터닝된다.

상기 절연층(140) 및 전극(150) 위에는 보호층(160)으로서 실리콘 산화막이 형성될 수 있다. 이 실리콘 산화막(160)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.

상기한 보호층(160)까지 형성된 상태에서 그 전면에 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 이를 식각 마스크로 하여 보호층(160), 절연층(140) 및 노즐판(120)을 순차 식각함으로써 대략 16∼20㎛의 직경을 가진 노즐(122)을 형성하게 된다. 이와 같이 형성된 노즐(122)을 통해 전술한 잉크 챔버(114)와 잉크 채널(116)을 형성하 게 된다.

도 7은 도 6에 도시된 잉크 토출부의 변형예를 도시한 단면도이다. 도 7에 도시된 잉크 토출부는 도 6에 도시된 것과 대부분이 동일하므로, 그 차이점을 중심으로 간략하게 설명하기로 한다.

도 7에 도시된 잉크 토출부(100')에 있어서, 잉크 챔버(114)의 바닥면은 전술한 일 실시예와 같이 대략 구면을 이루지만, 상부에는 노즐(122')의 가장자리로부터 잉크 챔버(114)의 깊이 방향으로 연장되는 노즐 가이드(180)가 형성되어 있다. 노즐 가이드(180)의 기능은 후술한다. 이와 같은 노즐 가이드(180)는 잉크 챔버(114)의 형성 과정에서 동시에 형성될 수 있다. 구체적으로, 먼저 노즐(122')을 통해 노출된 부위의 기판(110)을 이방성 식각하여 소정 깊이의 홈을 형성한 후, 이 홈의 내측 표면에 소정의 물질막, 예컨대 TEOS(Tetraethyle ortho silane) 산화막을 대략 1㎛ 두께로 증착한다. 이어서, 이 홈의 저면에 형성된 TEOS 산화막을 식각하여 제거하면 홈의 내주면에 TEOS 산화막으로 이루어진 노즐 가이드(180)가 형성된다. 다음으로 홈의 저면에 노출된 기판(110)을 등방성 식각하면 도 7에 도시된 바와 같이 그 상부에 노즐 가이드(180)가 마련된 잉크 챔버(114)가 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 잉크 토출부(200)는 전술한 실시예의 잉크 토출부와 대부분의 구성요소가 동일하고 히터(230)의 형상과 전극(250)의 접속 형태만 다르므로 이를 중심으로 설명하기로 한다. 이하, 도 9 내지 도 11에 도시된 다른 실시예에서 도 마찬가지이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 잉크 토출부(200)의 히터(230)는 노즐(122)을 둘러싸는 사각형의 네 변 위치에 각각 하나씩 배치된다. 이 히터(230)들은 사각형의 네 변의 길이 방향으로 보다 긴 직사각형의 형태를 가진다. 그리고, 사각형의 세 모서리 위치에는 금속 도전체(235)가 배치되어, 그 양측에 위치한 히터(230)들을 서로 연결한다. 이 금속 도전체(235)는 전극(250)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 전극(250)은 사각형의 나머지 하나의 모서리 양측에 위치한 히터(230)들의 단부에 각각 접속된다.

금속 도전체(235)는 저항이 매우 작고 그 양단부의 전위차가 거의 없으므로 그 자체에서는 거의 열이 발생하지 않는다. 그리고, 각각의 히터(230)는 직사각형으로 되어 있으므로 도면상에 실선으로 표시된 내측 경로(전류 흐름 경로)의 길이와 점선으로 표시된 외측 경로의 길이가 같아서 그 내측부와 외측부의 전류 밀도가 동일하게 된다. 또한, 도면상에 일점쇄선으로 나타낸 등전위선(B)이 각각의 히터(230)에서 평행하게 나타난다. 따라서, 이와 같은 형태의 히터(230)에서는 그 폭을 보다 크게 하여도 전류 밀도의 균일성은 유지되므로 히터(230) 전부위에서 발생하는 열량이 균일하게 된다. 이는 히터(230)의 폭을 크게 함에 따라 이에 상응하는 큰 버블을 생성시킬 수 있음을 의미한다. 또한, 이와 같은 형태의 히터(230)에서는 사각형의 모서리 부위에서의 과열 현상이 발생되지 않는다. 도 14b에는 본 실시예에 따른 히터(230)에서의 부위별 발열량을 시뮬레이션한 결과가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이와 같은 형상의 히터(230)에서는 그 외측 부위의 온도와 내측 부위의 온도가 균일하게 나타나는 것을 알 수 있다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 잉크 토출부(300)의 히터(330)는 노즐(122)을 둘러싸는 원형의 고리 형상으로 되어 있는데, 그 중심을 기준으로 서로 대향하는 부위가 내주에서 외주쪽으로 갈수록 벌어진 부채꼴 형상으로 절단되어 있다. 히터(330)의 일측 절단부(도면상으로는 상부쪽 절단부)에는 부채꼴 형상의 금속 도전체(335)가 배치되어, 그 양측에 위치한 히터(330)의 단부에 연결된다. 이 금속 도전체(335)는 전극(350)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 전극(350)은 히터(330)의 타측 절단부(도면상으로는 아래쪽 절단부)에 위치한 히터(330)의 단부들에 각각 접속된다.

금속 도전체(335)는 저항이 매우 작고 그 양단부의 전위차가 거의 없으므로 그 자체에서는 거의 열이 발생하지 않는다. 그리고, 히터(330)는 그 양측 절단부의 크기, 특히 부채꼴 형상으로 벌어진 각도를 조절함으로써 도면상에 실선으로 표시된 내측 경로(전류 흐름 경로)의 길이와 점선으로 표시된 외측 경로의 길이가 같거나 유사하도록 할 수 있으므로 그 내측부와 외측부의 전류 밀도가 실질적으로 균일하도록 할 수 있다. 따라서, 큰 폭을 가진 히터(330)에서도 히터(330) 전부위에서 발생하는 열량이 균일하도록 할 수 있다. 이는 히터(330)의 폭을 크게 함에 따라 이에 상응하는 큰 버블을 생성시킬 수 있음을 의미한다. 보충하여 설명하면, 상기 금속 도전체(335)에서는 열이 거의 발생되지 않으므로 이 부분에서는 초기 버블이 생성되기 힘들다. 그러나, 히터(330)에서 열이 발생됨으로써 이 부분에서는 다수의 미세한 초기 버블들이 생성되고, 이 초기 버블들이 성장하면서 인접한 버블들과 합쳐져 점차 큰 버블을 형성하게 된다. 특히, 이 버블들은 히터(330)의 반경 방향 뿐만 아니라 원주 방향으로도 성장하게 되고, 이에 따라 금속 도전체(335)의 양측에 형성된 버블들이 원주 방향으로 성장하면서 서로 합쳐지게 된다. 따라서, 후술하는 도 12a와 도 12b에 도시된 바와 같이 전체적으로 도우넛 형상의 버블이 형성될 수 있는 것이다. 이와 같이, 일부분에 열량 불균일부가 있더라도 이러한 부분은 이 부분들에 인접하여 성장하는 큰 버블들이 합쳐져 카바될 수 있는 것이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 잉크 토출부(400)의 히터(430)는 노즐(122)을 둘러싸는 오메가 형상으로 되어 있는데, 그 개방된 부분의 양단 각각에는 전극(450)이 접속된다. 그리고 히터(430)의 중심을 기준으로 전극(450)이 접속된 부위와 마주보는 부위는 내주에서 외주쪽으로 갈수록 벌어진 부채꼴 형상으로 절단되어 있다. 히터(430)의 절단부(도면상으로는 상부쪽 절단부)에는 부채꼴 형상의 금속 도전체(435)가 배치되어, 그 양측에 위치한 히터(430)의 단부에 연결된다. 이 금속 도전체(435)는 전극(450)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.

금속 도전체(435)는 저항이 매우 작고 그 양단부의 전위차가 거의 없으므로 그 자체에서는 거의 열이 발생하지 않는다. 그리고, 히터(430)는 그 절단부에 배치된 금속 도전체(435)의 크기, 특히 부채꼴 형상으로 벌어진 각도를 조절함으로써 도면상에 실선으로 표시된 내측 경로(전류 흐름 경로)의 길이와 점선으로 표시된 외측 경로의 길이가 같거나 유사하도록 할 수 있으므로 그 내측부와 외측부의 전류 밀도가 실질적으로 균일하도록 할 수 있다. 따라서, 큰 폭을 가진 히터(430)에서도 히터(430) 전부위에서 발생하는 열량이 균일하도록 할 수 있으므로, 보다 큰 버블을 생성시킬 수 있다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 잉크 토출부(500)의 히터(530)는 노즐(122)을 둘러싸는 복수개의 원형 고리 형상의 히터부재(531,532,533)로 이루어져 있다. 상기 히터부재(531,532,533)들은 서로 다른 직경을 가지고 있으며, 서로 소정 간격을 두고 동심원상에 배치된다. 상기 히터부재(531,532,533)들의 갯수는 적어도 두 개이며, 바람직하게는 세 개 또는 네 개 이상일 수 있는데, 이는 요구되 는 전체 히터(530)의 폭에 따라 적정한 갯수로 정해질 수 있다. 그리고, 히터(530)의 일측은 내주에서 외주쪽으로 갈수록 벌어진 부채꼴 형상으로 개방되어 있다. 즉, 직경이 작은 히터부재(531)의 개방된 폭보다 직경이 큰 히터부재(532,533)의 개방된 폭이 점차 크도록 되어 있다. 한편 전극(550)은 상기와 같이 개방된 부분의 양단에 접속된다. 따라서, 전극(550)과 히터(530)의 접속 계면은 경사지게 형성되며, 그 경사면이 수직선과 이루는 각도(θ)는 대략 45°인 것이 바람직하다.

이와 같은 형상의 히터(530)와 전극(550)의 접속 형태는 직경이 작은 히터부재(532)의 길이와 직경이 큰 히터부재(532, 533)의 길이가 가능한 한 같거나 유사하게 하기 위한 것이다. 내측에 위치한 히터부재(531)의 길이와 외측에 위치한 히터부재(533)의 길이가 같은 경우에는 그 각각의 저항값이 같게 되고, 이에 따라 그 각각의 전류 밀도도 동일하게 된다. 따라서, 히터(530) 전부위에서 발생되는 열량이 균일하게 되므로, 보다 큰 버블의 생성이 가능하게 된다.

그러나, 내측에 위치한 히터부재(531)의 길이와 외측에 위치한 히터부재(533)의 길이가 같도록 설계하는 것이 곤란한 경우에는, 그 각각의 폭을 조절함으로써 그 각각의 저항값이 같도록 할 수 있다. 즉, 직경이 큰 히터부재(533)일수록 그 폭도 점차 커지도록 설계될 수 있다. 저항값(R)은 수학식 R=ρ*(L/A)로 정의되므로, 길이(L)이 길어지는 만큼 폭을 크게하여 단면적(A)을 키우게 되면, 각 히터부재(531,532,533)에서의 저항값을 동일하게 할 수 있다. 서로 다른 직경을 가진 히터부재(531,532,533) 각각의 저항값이 모두 동일하게 되면, 그 양단의 전위차가 같고 흐르는 전류도 동일하므로 각 히터부재(531,532,533)에서 발생되는 열량도 균일하게 된다. 보충하여 설명하면, 상기 히터부재들(531,532,533) 사이에는 공백영역이 있으며, 이 공백영역에서는 열이 거의 발생되지 않으므로 초기 버블이 생성되기 힘들다. 그러나, 상기 공백영역 양측의 히터부재들(531,532,533)에서 다수의 미세한 초기 버블들이 생성되고, 이 초기 버블들이 성장하면서 인접한 버블들과 합쳐져 점차 큰 버블을 형성하게 된다. 이때, 이 버블들은 히터부재들(531,532,533)의 반경 방향으로도 성장하면서 인접한 것들끼리 서로 합쳐져서 전체적으로 큰 버블을 형성하게 되는 것이다. 따라서, 후술하는 도 12a와 도 12b에 도시된 바와 같이 전체적으로 도우넛 형상의 버블이 형성될 수 있는 것이다. 이와 같이, 히터부재들(531,532,533) 사이에 좁은 공백영역이 있더라도 이러한 영역은 그 양측의 히터부재들(531,532,533)에서 성장하는 버블들이 합쳐짐으로써 카바될 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 잉크 액적 토출 메카니즘을 설명하기로 한다.

먼저 도 12a를 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 열이 발생된다. 발생된 열은 히터(130) 아래의 노즐판(120)을 통해 잉크(190)로 전달되고, 이에 따라 잉크(190)가 비등하여 버블(195)이 생성된다. 이 버블(195)의 형상은 노즐(122)을 둘러싸고 있는 히터(130)의 형상에 의해 대략 도우넛 형상이 된다.

도우넛 형상의 버블(195)이 시간이 지남에 따라 팽창하면, 도 12b에 도시된 바와 같이 노즐(122) 아래에서 합쳐져 중앙부가 오목한 대략 원반형의 버블(196)로 팽창한다. 동시에, 팽창된 버블(196)에 의해 잉크 챔버(114)로부터 노즐(122)을 통해 잉크 액적(191)이 토출된다.

인가했던 전류를 차단하면 냉각이 되면서 버블(196)은 수축되거나, 아니면 그 전에 터뜨려지고, 잉크 챔버(114) 내에는 다시 잉크(190)가 채워진다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의한 프린트 헤드의 잉크 토출 메카니즘에 따르면, 도우넛 모양의 버블(195)이 중앙에서 합쳐져 원반형의 버블(196)을 형성함으로 써 토출되는 잉크 액적(191)의 꼬리를 잘라주게 되어 전술한 부 액적(satellite droplet)이 생기지 않는다. 그리고, 버블(195, 196)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)의 직경이 노즐(122)의 직경보다 작은 경우는, 잉크(190)의 역류를 방지하는데 더욱 효과적이다.

또한, 잉크 챔버(114)의 형상이 반구형으로 되어 있어 종래의 직육면체 또는 피라밋 모양의 잉크 챔버에 비해 버블(195, 196)의 팽창 경로가 안정적이다.

특히, 히터(130)의 형상이 그 내측 부위와 그 외측 부위에서의 전류 밀도가 균일하도록 되어 있으므로, 큰 폭을 가진 히터(130)의 경우에도 그 내측 부위와 외측 부위의 온도가 균일하여 보다 큰 버블의 생성과 보다 큰 잉크 액적의 토출이 가능하게 된다.

먼저, 도 13a에 도시된 단계는 전술한 일 실시예의 잉크 액적 토출 메카니즘과 동일하므로 이를 간략하게 설명하면, 잉크 챔버(114) 내부에 잉크(190)가 공급되어 채워지게 되면, 전극(150)을 통해 히터(130)에 펄스상 전류가 인가되고, 이에 따라 히터(130)에서 발생된 열로 인해 잉크(190)가 비등하여 대략 도우넛 형상의 버블(195')이 생성된다.

도우넛 형상의 버블(195')은 시간이 지남에 따라 팽창하게 되는데, 도 13b에 도시된 바와 같이 잉크 챔버(114)의 상부에 노즐 가이드(180)가 형성되어 있으므로, 노즐(122') 아래에서 합쳐질 확률은 적어진다. 그러나, 이 팽창된 버블(196')이 노즐(122) 아래에서 합쳐질 확률은 노즐 가이드(180)의 아래쪽으로 연장된 길이를 조절함으로써 조절할 수 있다. 특히, 팽창된 버블(196')에 의해 토출되는 액적(191)은 노즐 가이드(180)에 의해 토출방향이 가이드되어 정확히 기판(110)에 수직한 방향으로 토출될 수 있게 된다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명했지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다. 예컨대, 본 발명의 프린트 헤드의 각 요소를 구성하는 물질은 예시되지 않은 물질로 이루어질 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.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 큰 폭을 가진 히터의 경우에도 그 내측 부위와 외측 부위에서의 전류 밀도가 균일하여 보다 큰 버블의 생성과 보다 큰 잉크 액적의 토출이 가능하게 된다. 따라서, 인쇄 속도가 향상될 수 있다.

둘째, 버블의 형태를 도우넛 형태로 하고 잉크 챔버의 형상을 반구형으로 함 으로써 잉크의 역류를 억제할 수 있어 다른 잉크 토출부와의 간섭을 피할 수 있으며, 또한 부 액적의 발생을 억제할 수 있게 된다. 또한, 버블의 팽창과 잉크 액적의 토출 경로가 안정적이다.

셋째, 매니폴더, 잉크 챔버 및 잉크 채널이 형성된 기판과, 노즐판, 히터 및 전극 등을 실리콘 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.

Claims

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잉크를 공급하는 매니폴드와, 실질적으로 반구형의 형상을 가지며 토출될 잉크가 채워지는 잉크 챔버와, 잉크를 상기 매니폴드로부터 상기 잉크 챔버로 공급하는 잉크 채널이 일체로 형성된 기판;

상기 기판 상에 적층되며, 상기 잉크 챔버의 중심부에 대응되는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐이 형성된 노즐판;

상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 노즐을 둘러싸는 형상으로 형성된 히터; 및

상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 히터에 전기적으로 연결되어 상기 히터에 전류를 인가하는 전극;을 구비하며,

상기 히터는 그 일측 변의 일부가 개방된 사각형의 고리 형상이며, 그 개방된 부분의 양단 각각에 상기 전극이 접속됨으로써, 상기 히터의 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 균일하도록 된 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
잉크를 공급하는 매니폴드와, 실질적으로 반구형의 형상을 가지며 토출될 잉크가 채워지는 잉크 챔버와, 잉크를 상기 매니폴드로부터 상기 잉크 챔버로 공급하는 잉크 채널이 일체로 형성된 기판;

상기 기판 상에 적층되며, 상기 잉크 챔버의 중심부에 대응되는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐이 형성된 노즐판;

상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 노즐을 둘러싸는 형상으로 형성된 히터; 및

상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 히터에 전기적으로 연결되어 상기 히터에 전류를 인가하는 전극;을 구비하며,

상기 히터는 상기 노즐을 둘러싸는 사각형의 네 변 위치에 각각 하나씩 배치되고, 사각형의 세 모서리 위치에는 그 양측의 서로 인접한 상기 히터를 서로 연결하는 금속 도전체가 배치되며, 사각형의 나머지 하나의 모서리에 위치한 상기 히터의 양단 각각에 상기 전극이 접속됨으로써, 상기 히터의 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 균일하도록 된 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
잉크를 공급하는 매니폴드와, 실질적으로 반구형의 형상을 가지며 토출될 잉크가 채워지는 잉크 챔버와, 잉크를 상기 매니폴드로부터 상기 잉크 챔버로 공급하는 잉크 채널이 일체로 형성된 기판;

상기 기판 상에 적층되며, 상기 잉크 챔버의 중심부에 대응되는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐이 형성된 노즐판;

상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 노즐을 둘러싸는 형상으로 형성된 히터; 및

상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 히터에 전기적으로 연결되어 상기 히터에 전류를 인가하는 전극;을 구비하며,

상기 히터는 그 중심을 기준으로 서로 대향하는 부위가 내주에서 외주쪽으로 갈수록 벌어진 부채꼴 형상으로 절단된 원형의 고리 형상이며, 그 일측 절단부에는 부채꼴 형상의 금속 도전체가 배치되고, 그 타측 절단부에 위치한 상기 히터의 양단 각각에 상기 전극이 접속됨으로써, 상기 히터의 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 균일하도록 된 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
잉크를 공급하는 매니폴드와, 실질적으로 반구형의 형상을 가지며 토출될 잉크가 채워지는 잉크 챔버와, 잉크를 상기 매니폴드로부터 상기 잉크 챔버로 공급하는 잉크 채널이 일체로 형성된 기판;

상기 기판 상에 적층되며, 상기 잉크 챔버의 중심부에 대응되는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐이 형성된 노즐판;

상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 노즐을 둘러싸는 형상으로 형성된 히터; 및

상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 히터에 전기적으로 연결되어 상기 히터에 전류를 인가하는 전극;을 구비하며,

상기 히터는 오메가 형상이며, 그 개방된 부분의 양단 각각에는 상기 전극이 접속되고, 그 중심을 기준으로 상기 전극이 접속되는 부위와 마주보는 부위는 내주에서 외주쪽으로 갈수록 벌어진 부채꼴 형상으로 절단되어 있으며, 상기 절단부에는 부채꼴 형상의 금속 도전체가 배치됨으로써, 상기 히터의 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 균일하도록 된 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
잉크를 공급하는 매니폴드와, 실질적으로 반구형의 형상을 가지며 토출될 잉크가 채워지는 잉크 챔버와, 잉크를 상기 매니폴드로부터 상기 잉크 챔버로 공급하는 잉크 채널이 일체로 형성된 기판;

상기 기판 상에 적층되며, 상기 잉크 챔버의 중심부에 대응되는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐이 형성된 노즐판;

상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 노즐을 둘러싸는 형상으로 형성된 히터; 및

상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 히터에 전기적으로 연결되어 상기 히터에 전류를 인가하는 전극;을 구비하며,

상기 히터는, 원형의 고리 형상으로서 서로 다른 직경을 가진 복수개의 히터부재로 이루어지고, 상기 복수개의 히터부재는 서로 소정 간격을 두고 동심원상에 배치되며, 그 일측은 내주에서 외주쪽으로 갈수록 벌어진 부채꼴 형상으로 개방되어 있으며, 상기 개방된 부분의 양단에 상기 전극이 접속됨으로써, 상기 히터의 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 균일하도록 된 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
제 6항에 있어서,

상기 복수개의 히터부재는 그 직경이 큰 것일수록 점차 그 폭이 커지는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
제 2항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 매니폴드는 상기 기판의 배면에 형성되고, 상기 잉크 채널은 상기 잉크 챔버의 바닥에 상기 매니폴드와 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
제 2항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 노즐의 가장자리에서 상기 잉크 챔버의 깊이 방향으로 연장된 노즐 가이드가 형성된 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
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버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 노즐 주위에 마련되며 전류를 인가하는 전극에 연결되어 잉크 챔버 내에 채워진 잉크를 가열하여 버블을 생성시키기 위한 잉크 젯 프린트 헤드의 히터에 있어서,

상기 히터는 상기 노즐을 둘러싸는 형상으로 형성되되, 그 일측 변의 일부가 개방된 사각형의 고리 형상이며, 그 개방된 부분의 양단 각각에 상기 전극이 접속됨으로써, 그 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 그 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 동일하도록 된 형상을 가진 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 히터.
버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 노즐 주위에 마련되며 전류를 인가하는 전극에 연결되어 잉크 챔버 내에 채워진 잉크를 가열하여 버블을 생성시키기 위한 잉크 젯 프린트 헤드의 히터에 있어서,

상기 히터는 상기 노즐을 둘러싸는 형상으로 형성되되, 상기 노즐을 둘러싸는 사각형의 네 변 위치에 각각 하나씩 배치되고, 사각형의 세 모서리 위치에는 그 양측의 서로 인접한 상기 히터를 서로 연결하는 금속 도전체가 배치되며, 사각형의 나머지 하나의 모서리에 위치한 상기 히터의 양단 각각에 상기 전극이 접속됨으로써, 그 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 그 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 동일하도록 된 형상을 가진 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 히터.
버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 노즐 주위에 마련되며 전류를 인가하는 전극에 연결되어 잉크 챔버 내에 채워진 잉크를 가열하여 버블을 생성시키기 위한 잉크 젯 프린트 헤드의 히터에 있어서,

상기 히터는 상기 노즐을 둘러싸는 형상으로 형성되되, 그 중심을 기준으로 서로 대향하는 부위가 내주에서 외주쪽으로 갈수록 벌어진 부채꼴 형상으로 절단된 원형의 고리 형상이며, 그 일측 절단부에는 부채꼴 형상의 금속 도전체가 배치되고, 그 타측 절단부에 위치한 상기 히터의 양단 각각에 상기 전극이 접속됨으로써, 그 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 그 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 동일하도록 된 형상을 가진 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 히터.
버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 노즐 주위에 마련되며 전류를 인가하는 전극에 연결되어 잉크 챔버 내에 채워진 잉크를 가열하여 버블을 생성시키기 위한 잉크 젯 프린트 헤드의 히터에 있어서,

상기 히터는 상기 노즐을 둘러싸는 형상으로 형성되되, 오메가 형상을 가지며, 그 개방된 부분의 양단 각각에는 상기 전극이 접속되고, 그 중심을 기준으로 상기 전극이 접속되는 부위와 마주보는 부위는 내주에서 외주쪽으로 갈수록 벌어진 부채꼴 형상으로 절단되어 있으며, 상기 절단부에는 부채꼴 형상의 금속 도전체가 배치됨으로써, 그 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 그 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 동일하도록 된 형상을 가진 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 히터.
버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 노즐 주위에 마련되며 전류를 인가하는 전극에 연결되어 잉크 챔버 내에 채워진 잉크를 가열하여 버블을 생성시키기 위한 잉크 젯 프린트 헤드의 히터에 있어서,

상기 히터는 상기 노즐을 둘러싸는 형상으로 형성되되, 원형의 고리 형상으로서 서로 다른 직경을 가진 복수개의 히터부재로 이루어지고, 상기 복수개의 히터부재는 서로 소정 간격을 두고 동심원상에 배치되며, 그 일측은 내주에서 외주쪽으로 갈수록 벌어진 부채꼴 형상으로 개방되어 있으며, 상기 개방된 부분의 양단에 상기 전극이 접속됨으로써, 그 내측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도와 그 외측 가장자리에 인접한 부위의 전류 밀도가 실질적으로 동일하도록 된 형상을 가진 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 히터.
제 15항에 있어서,

상기 복수개의 히터부재는 그 직경이 큰 것일수록 점차 그 폭이 커지는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드의 히터.