KR100757364B1 - 외팔보 잉크젯 노즐을 갖는 잉크젯 프린트헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드는 기판; 필요 시 잉크 분사를 행하기 위해 기판에 대하여 상대적으로 변위가능한, 각 노즐 어셈블리의 노즐의 노즐개구와 소통하는 노즐 챔버를 구비한 기판 상의 노즐 어셈블리 어레이; 및 변위가 조절되는 엑츄에이터 유닛에 대하여 노즐이 외팔보로 지지되도록 암에 의하여 결합된 노즐 조립체의 노즐에 각각 상호연결되고, 노즐 챔버의 외부의 기판 위에 배열된 엑츄에이터 유닛을 포함한다.

잉크젯, 프린트헤드, 외팔보, 노즐 어셈블리

Description

외팔보 잉크젯 노즐을 갖는 잉크젯 프린트헤드{INK JET PRINTHEAD HAVING CANTILEVERED INKJET NOZZLES}

도 1은, 잉크젯 프린트헤드용 노즐 어셈블리의 삼차원 개략도이다.

도 2 내지 도 4는, 도 1의 노즐 어셈블리의 작동을 설명하기 위한 삼차원 도개략도이다.

도 5는, 잉크젯 프린트헤드를 구성하는 본 발명에 따른 노즐 어레이의 삼차원도이다.

도 6은, 도 5의 어레이 일부의 확대도이다.

도 7은, 노즐 보호수단을 포함하는 잉크젯 프린트헤드의 삼차원도이다.

도 8a 내지 도 8r은, 잉크젯 프린트헤드의 노즐 어셈블리의 제작단계를 삼차원으로 보여준다.

도 9a 내지 도 9r은, 상기 제작단계의 측단면도이다.

도 10a 내지 도 10k는, 상기 제작공정의 다양한 단계에 사용되는 마스크의 레이아웃을 나타낸다.

도 11a 내지 도 11c는, 도 8 및 도 9의 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 따라 제작된 노즐 어셈블리의 작동의 삼차원도이다.

도 12a 내지 도 12c는, 도 8 및 도 9의 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 따 라 제작된 상기 노즐 어셈블리의 작동의 측단면도이다.

본 발명은 잉크젯 프린트헤드에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 외부에 배열된 엑츄에이터를 가진 이동 노즐을 구비한 잉크젯 프린트헤드에 관한 것이다.

(함께 출원 중인 출원서들)

본 발명관 연관된 다양한 방법 및 시스템과 장치는, 본 출원인 또는 승계인에 의해 본 출원과 함께 동시에 출원된 다음의 출원서에 개시되어 있다.

PCT/AU00/00518, PCT/AU00/00519, PCT/AU00/00520, PCT/AU00/00521, PCT/AU00/00522, PCT/AU00/00523, PCT/AU00/00524, PCT/AU00/00525, PCT/AU00/00526, PCT/AU00/00527, PCT/AU00/00528, PCT/AU00/00529, PCT/AU00/00530, PCT/AU00/00531, PCT/AU00/00532, PCT/AU00/00533, PCT/AU00/00534, PCT/AU00/00535, PCT/AU00/00536, PCT/AU00/00537, PCT/AU00/00538, PCT/AU00/00539, PCT/AU00/00540, PCT/AU00/00541, PCT/AU00/00542, PCT/AU00/00543, PCT/AU00/00544, PCT/AU00/00545, PCT/AU00/00547, PCT/AU00/00546, PCT/AU00/00554, PCT/AU00/00556, PCT/AU00/00557, PCT/AU00/00558, PCT/AU00/00559, PCT/AU00/00560: PCT/AU00/00561, PCT/AU00/00562, PCT/AU00/00563, PCT/AU00/00564, PCT/AU00/00565, PCT/AU00/00566, PCT/AU00/00567, PCT/AU00/00568, PCT/AU00/00569, PCT/AU00/00570, PCT/AU00/00571, PCT/AU00/00572, PCT/AU00/00573, PCT/AU00/00574, PCT/AU00/00575, PCT/AU00/00576, PCT/AU00/00577, PCT/AU00/00578, PCT/AU00/00579, PCT/AU00/00581, PCT/AU00/00580, PCT/AU00/00582, PCT/AU00/00587, PCT/AU00/00588, PCT/AU00/00589, PCT/AU00/00583, PCT/AU00/00593, PCT/AU00/00590, PCT/AU00/00591, PCT/AU00/00592, PCT/AU00/00584, PCT/AU00/00585, PCT/AU00/00586, PCT/AU00/00594, PCT/AU00/00595, PCT/AU00/00596, PCT/AU00/00597, PCT/AU00/00598, PCT/AU00/00516, PCT/AU00/00517, PCT/AU00/00511, PCT/AU00/00501, PCT/AU00/00502, PCT/AU00/00503, PCT/AU00/00504, PCT/AU00/00505, PCT/AU00/00506, PCT/AU00/00507, PCT/AU00/00508, PCT/AU00/00509, PCT/AU00/00510, PCT/AU00/00512, PCT/AU00/00513, PCT/AU00/00514, PCT/AU00/00515

함께 출원된 상기 출원서들에 개시된 내용은 교차 참조에 의해 여기에 포함된다.

배경기술

함께 출원 중인 미국 특허출원 제09/112,835호는 움직이는 노즐의 제조방법을 개괄적으로 개시하고 있다. 그러한 이동 노즐 장치는 상기 이동 노즐을 변위시켜 잉크 분사를 가져오기 위해, 자기반응장치(magnetically responsive device)에 의해 작동된다.

이러한 장치에 있어서의 문제점은 상기 장치의 파트들은 상기 엑츄에이터 부위로 잉크가 스며드는 것을 방지하기 위해 소수성 처리(hydrophobic treatment)가 요구된다는 점이다.

소수성 처리의 필요가 없어지는 이동 노즐 형태의 제조방법이 제안된다.

본 발명은 노즐 챔버 외부에 배열되고, 변위가 조절될 수 있는 엑츄에이터를 가진 이동 노즐을 구비한 잉크젯 프린트헤드를 제공하는 것을 그 기술적인 과제로한다.

본 발명에 따르면, 잉크젯 프린트헤드가 제공되는데, 상기 잉크젯 프린트헤드는,

기판;

필요 시 잉크 분사를 행하기 위해 기판에 대하여 상대적으로 변위가능한, 각 노즐 어셈블리의 노즐의 노즐개구와 소통하는 노즐 챔버를 구비한 기판 상의 노즐 어셈블리 어레이; 및

변위가 조절되는 엑츄에이터 유닛에 대하여 노즐이 외팔보로 지지되도록 암에 의하여 결합된 노즐 조립체의 노즐에 각각 상호연결되고, 노즐 챔버의 외부의 기판 위에 배열된 엑츄에이터 유닛을 포함한다.

본 명세서에서, "노즐"이란 용어는 개구(opening) 그 자체가 아니라 개구를 형성하는 구성요소로서 이해되어야 한다.

바람직하게는, 상기 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은 평평한 모놀리스식 증착(planar monolithic deposition)과, 석판인쇄(lithographic) 및 에칭 공정(etching process)을 사용하여 상기 어레이를 만드는 것을 포함한다.

또한, 상기 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은 상기 기판 상에 동시에 다중 프린트헤드를 형성하는 것을 포함할 수 있다.

상기 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은, 상기 기판 상에 집적 구동 전자부품을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 집적 구동 전자부품은 CMOS 제작과정을 사용하여 형성될 수 있다.

상기 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은, 상기 노즐의 한 부분으로 상기 챔버를 형성하는 벽의 제1 파트와, 상기 챔버로부터 잉크의 누설을 억제하면서 상기 기판으로부터 연장되는 억제수단으로 상기 벽의 제2 파트를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 방법은 증착(deposition)과 에칭 공정에 의해 상기 기판으로부터 연장되는 억제수단을 형성하는 것을 포함할 수 있다.

상기 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은, 상기 노즐이 상기 엑츄에이터에 대해 캔틸레버(cantilever)되도록 아암에 의해 상기 노즐과 상기 엑츄에이터를 상호 연결하는 것을 포함할 수 있다.

상기 엑츄에이터는 열 벤드 엑츄에이터(thermal bend actuator)이고, 상기 방법은, 하나는 능동빔(active beam)이고 다른 하나는 수동빔(passive beam)인, 적어도 두 개의 빔으로 상기 엑츄에이터를 형성하는 것을 포함할 수 있다. "능동"빔 은 상기 능동빔의 열적팽창을 가져오기 위해, 전류가 상기 능동빔을 관통하여 흐르도록 야기되는 것을 의미한다. 반대로, "수동"빔은 전류가 흐르지 않아, 사용 중에, 상기 능동빔의 굽힘을 용이하게 하는데 기여한다.

첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 예를 들면서 설명한다.

실시예

우선, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 노즐 어셈블리는 일반적으로 참조부호 10으로 표시되어 있다. 잉크젯 프린트헤드는 실리콘 기판(16) 상의 잉크 어레이 (array)(14)(도 5 및 도 6)에 배열되어 있는 복수의 노즐 어셈블리(10)를 구비하고 있다. 상기 어레이(14)는 아래에서 자세히 기술될 것이다.

상기 어셈블리(10)는, 유전체층(dielectric layer)(18)이 침적된 실리콘 기판 또는 웨이퍼(wafer)(16)를 포함한다.

각 노즐 어셈블리(10)는 노즐개구(24)를 형성하는 노즐(22)과, 레버아암 (lever arm)(26) 형태의 연결부재와, 엑츄에이터(actuator)(28)를 포함한다. 상기 레버아암(26)은 상기 엑츄에이터(28)를 상기 노즐(22)에 연결한다.

도 2 내지 도 4에 보다 자세히 도시된 바와 같이, 상기 노즐(22)은 스커트부 (skirt portion)(32)를 가진 크라운부(30)를 포함하는 데, 상기 스커트부(32)는 상기 크라운부(crown portion)(30)로부터 늘어져 있다. 상기 스커트부(32)는 노즐 챔버(34)(도 2 내지 도 4)의 둘레벽의 한 부분을 이룬다. 상기 노즐 개구(24)는 상기 노즐 챔버(34)와 유체가 흐르도록 연결된다. 상기 노즐 개구(24)는, 상기 노즐 챔버(34) 내의 잉크 덩어리(40)의 메니스커스(meniscus)(38)(도 2)를 "구속하는" 상 승림(raised rim)(36)에 의해 둘러싸여지는 점을 주목해야 한다.

잉크 입구 구멍(42)(도 6에 가장 명확하게 도시되어 있음)은 상기 노즐 챔버 (34)의 바닥(46)에 형성된다. 상기 구멍(42)은 상기 기판(16)을 관통하여 형성된 잉크 입구 채널(48)과 유체가 흐르도록 연결된다.

벽부분(50)은 상기 구멍(42)의 경계를 설정하고, 상기 바닥(46)으로부터 위쪽으로 연장된다. 상기에서 나타낸 바와 같이, 상기 노즐(22)의 스커트부(32)는 상기 노즐 챔버(34)의 둘레벽의 제1 파트를 형성하고, 상기 벽부분(50)은 상기 노즐 챔버(34)의 둘레벽의 제2 파트를 형성한다.

상기 벽(50)은, 그 자유단부(free end)에 안쪽으로 향하는 립(lip)(52)을 구비하는 데, 상기 립(52)은 상기 노즐(22)이 배치될 때, 잉크의 누설을 방지하는 유체 실(seal)로서 작용하며, 하기에서 좀 더 자세히 설명될 것이다. 상기 잉크(40)의 점성과, 상기 립(52)과 상기 스커트부(32) 사이의 좁은 공간때문에, 안쪽으로 향하는 상기 립(52)과 표면장력이, 상기 노즐챔버(34)로부터의 잉크의 누설을 방지하는 효과적인 실로서 작용한다는 점이 충분히 인식될 것이다.

상기 엑츄에이터(28)는 열벤드(thermal bend) 엑츄에이터이고, 상기 기판 (16) 또는, 특히 상기 CMOS 부동태층(passivation layer)(20)으로부터 상향으로 뻗어있는 앵커(anchor)(54)에 연결되어 있다. 상기 앵커(54)는 상기 엑츄에이터(28)와 전기적 연결을 형성하는 전도성 패드(conductive pad)(56)에 장착되어 있다.

상기 엑츄에이터(28)는 수동 제2빔(60) 상에 배열되어 있는 능동 제1빔(58)을 포함한다. 실시예에서는, 양 빔(58, 60)은 질산 티타늄(TiN) 같은 전도성 세라 믹 물질로 구성되거나, 질산 티타늄(TiN) 같은 전도성 세라믹 물질을 포함한다.

양 빔(58, 60)은 상기 앵커(54)에 고정된 제1 단부와, 상기 아암(26)에 연결된 반대 단부를 구비한다. 전류가 상기 능동빔(58)을 관통하여 흐르도록 야기될 경우, 상기 빔(58)의 열팽창이 발생한다. 전류흐름이 없는 상기 수동빔(60)은 동일 비율로 팽창하지 않으므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 굽힘 모멘트(bending moment)가 발생하여 상기 아암(26)과 상기 노즐(22)이 상기 기판(16)을 향하여 아래로 변위된다. 이것은 도 3의 62에 도시된 바와 같이, 상기 노즐 개구(24)를 통하여 잉크의 분사를 야기한다. 전류의 흐름을 차단하여, 상기 능동빔(58)으로부터 열원(heat source)이 제거될 때, 상기 노즐(22)은 도 4에 도시된 바와 같이, 정지위치로 되돌아간다. 상기 노즐(22)이 정지위치로 되돌아갈 때, 도 4의 66에 도시된 바와 같이, 잉크 방울의 목부분(neck)이 절단되어 잉크 방울(64)이 형성된다. 상기 잉크 방울(64)은 종이와 같은 프린트 매체로 이동한다. 상기 잉크 방울(64)이 형성된 결과, 도 4의 68로 도시된 바와 같이, "마이너스" 메니스커스가 형성된다. 상기 "마이너스" 메니스커스(68)는, 상기 노즐 어셈블리(10)로부터 다음 잉크 방울의 분사를 위해 새로운 메니스커스(38)(도 2)가 즉시 형성되도록 상기 노즐 챔버(34)로 잉크(40)가 흘러 들어가도록 한다.

도 5와 도 6를 참조하여, 상기 노즐 어레이(14)를 더욱 상세히 설명한다. 상기 어레이(14)는 4색 프린트헤드를 위한 것이다. 따라서, 상기 어레이(14)는 4그룹 (70)의 노즐 어셈블리를 포함하는 데, 각 그룹은 개개의 색을 위한 것이다. 각 그룹(70)은 2열(72, 74)로 배열된 노즐 어셈블리(10)를 구비한다. 각 그룹(70) 중의 하나가 도 6에 좀 더 자세히 도시되어 있다.

상기 열(72, 74)에서 상기 노즐 어셈블리(10)의 밀집패킹(close packing)을 용이하게 하기 위해, 상기 열(74)의 노즐 어셈블리(10)는 상기 열(72)의 노즐 어셈블리(10)에 대해 오프셋(offset)되거나 엇갈리게 배치되어 있다. 또한, 상기 열(72)의 노즐 어셈블리(10)는, 상기 열 74의 노즐 어셈블리(10)의 레버 아암(26)이 상기 열(72)의 어셈블리(10)의 인접하는 노즐(22) 사이로 지나도록 하기 위해 서로 충분히 떨어져 있다. 열(72)의 노즐(22)이, 상기 노즐(22)과 상기 열(74)의 인접하는 노즐 어셈블리(10)의 상기 엑츄에이터(28) 사이에 자리잡도록, 각 노즐 어셈블리(10)는 거의 덤벨(dumbbell) 형상으로 되어 있다는 점에 주목해야 한다.

또한, 열(72, 74)의 상기 노즐(22)의 밀집패킹을 용이하게 하기 위해, 각 노즐(22)은 거의 육각형 형상으로 되어 있다.

상기 노즐(22)이 상기 기판(16) 쪽으로 변위될 때, 상기 노즐 개구(24)는 상기 노즐 챔버(34)에 대해 약간의 각도를 이루기 때문에, 잉크는 수직으로부터 약간 벗어나서 분사된다는 점이 충분히 인식될 것이다. 상기 열(72, 74)의 노즐 어셈블리의 엑츄에이터(28)가 상기 열(72, 74)의 한쪽, 즉 동일 방향으로 펼쳐있다는 점은 도 5와 도 6에 도시된 배열의 장점이다. 그러므로, 상기 잉크는 상기 열(72)의 노즐(22)로부터 분사되고, 상기 열(74)의 노즐(22)로부터 분사된 잉크는 서로 동일 각도로 오프셋되어, 프린트 품질을 증가시킨다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기판(16)은 그 위에 배열된 본드 패드(bond pad)(76)를 구비하는 데, 상기 본드 패드(76)는 상기 패드(56)를 경유하 여, 상기 노즐 어셈블리(10)의 엑츄에이터(28)에 전기적 연결을 제공한다. 이러한 전기적 연결은 상기 CMOS 층(미도시)에 의해 형성된다.

*도 7를 참조하여, 본 발명의 전개된 모습이 도시된다. 이전의 도면들과 관련하여, 별도로 명시하지 않는 한, 동일 참조부호는 동일 부품을 나타낸다.

상기 전개된 모습에 있어, 노즐 보호수단(80)이 상기 어레이(14)의 기판(16) 위에 장착된다. 상기 노즐 보호수단(80)은 복수의 통로(84)가 관통하는 몸체부(82)를 포함한다. 상기 통로(84)는, 잉크가 상기 노즐 개구(24)의 하나로부터 분사될 때, 상기 잉크가 프린트 매체에 부딪히기 전에 관련 통로를 통과하도록, 상기 어레이(14)의 노즐 어셈블리(10)의 노즐 개구(24)와 정합한다(in register).

상기 몸체부(82)는 림(limb) 혹은 스트럿(strut)(86)에 의해 상기 노즐 어셈블리(10)에 대해 거리를 두고 장착된다. 상기 스트럿(86)의 하나는 그 내부에 공기 입구 개구(88)를 구비한다.

사용 중에, 상기 어레이(14)가 작동 중일 때, 공기가 상기 통로(84)를 통과하는 잉크와 함께 상기 통로(84)를 통하여 강제되기 위해, 상기 입구 개구(88)를 통하여 충진된다.

상기 공기가 상기 잉크 방울(64)의 속도와 다른 속도로 상기 통로(84)를 통하여 충진될 때, 상기 잉크는 상기 공기에 혼입되지 않는다. 예를 들면, 상기 잉크 방울(64)은 대략 3 m/s의 속도로 상기 노즐(22)로부터 분사된다. 상기 공기는 대략 1 m/s의 속도로 상기 통로(84)를 통하여 충진된다.

상기 공기의 목적은 상기 통로(84)에 이물질이 없도록 하는 것이다. 먼지 입 자와 같은 이물질이 상기 노즐 어셈블리(10)에 떨어져서, 그 기능에 악영향을 줄 위험이 있다. 상기 노즐 보호수단(80)에 상기 공기 입구 개구(88)를 구비함으로써 이 문제는 상당히 해소된다.

도 8 내지 도 10를 참조하여, 상기 노즐 어셈블리(10)를 제조하는 과정을 설명한다.

우선, 상기 실리콘 기판 또는 웨이퍼(16)를 가지고, 상기 웨이퍼(16) 표면에 상기 유전체층(18)을 침적시킨다. 상기 유전체층(18)은 대략 1.5 마이크론의 CVD 산화물의 형태로 되어 있다. 레지스트(resist)가 상기 층(18)에 스핀(spin)처리된다. 그리고, 상기 층(18)을 마스크(100)에 접촉시키고나서, 현상한다.

현상 후에, 상기 층(18)은 아래로 상기 실리콘층(16)까지 플라스마 에칭(plasma etching)된다. 그 다음, 레지스트가 제거되고 상기 층(18)은 세척된다. 이 단계는 상기 잉크 입구 구멍(42)을 형성한다.

도 8b에서, 대략 0.8 마이크론의 알루미늄(102)이 상기 층(18)에 침적된다. 레지스트가 스핀(spin)되고, 알루미늄(102)을 마스크(104)에 접촉시키고 현상한다. 상기 알루미늄(102)은 아래로 상기 산화층(18)까지 플라스마 에칭되고, 상기 레지스트가 제거되고, 디바이스(device)는 세척된다. 이 과정 중 본드 패드가 제공되며 상기 잉크젯 엑츄에이터(28)를 서로 연결한다. 이러한 연결에 의해 CMOS층(미도시) 상에서 NMOS 구동 트랜지스터 (drive transistor)와 동력판(power plane)이 서로 연결되게 된다.

대략 0.5 마이크론의 PECVD 질화물이 상기 CMOS 부동태층(20)으로 침적된다. 레지스트가 스핀되고, 상기 층(20)은 마스크(106)에 접촉된 후, 현상된다. 현상 후에, 상기 질화물은 아래로 상기 알루미늄 층(102)까지, 그리고 상기 입구 구멍(42) 부위에서는 아래로 상기 실리콘 층(16)까지 플라스마 에칭된다. 상기 레지스트가 제거되고, 장치는 세척된다.

희생물질(sacrificial material)로 이루어진 층 108이 상기 층 20에 스핀처리된다. 상기 층 108은 6 마이크론의 감광성 폴리이미드(photo-sensitive polyimide)이거나 대략 4 마이크론의 고온 레지스트이다. 상기 층 108은 소프트베이크(softbake)되고 나서, 마스크(110)에 접촉된 후, 현상된다. 상기 층 108은, 폴리이미드로 이루어져 있는 경우는 한 시간동안 400℃에서 하드베이크(hardbake)되거나, 상기 층(108)이 고온 방식제인 경우는 300℃ 이상에서 하드베이크된다. 수축에 의해 야기되는 상기 폴리이미드 층(108)의 패턴에 따른 뒤틀림이 상기 마스크(110)의 디자인에 고려된다는 점이 도면에서 주목되어야 한다.

다음 단계에서, 도 8e에 도시된 바와 같이, 제2 희생층(112)이 가해진다. 상기 층 112은, 스핀되는 2 ㎛의 감광 폴리이미드이거나, 대략 1.3 ㎛의 고온 레지스트이다. 상기 층 112은 소프트베이크되고, 마스크(114)에 접촉된다. 상기 마스크 (114)에 접촉된 후, 상기 층 112은 현상된다. 상기 층 112이 폴리이미드인 경우, 상기 층 112은 대략 한 시간동안 400℃에서 하드베이크된다. 상기 층 112이 레지스트인 경우, 대략 한 시간동안 300℃ 이상에서 하드베이크된다.

그 다음, 0.2 마이크론의 다층 금속층이 침적된다. 이 층 116의 일부는 상기 엑츄에이터(28)의 상기 수동빔(60)을 형성한다.

상기 층 116은 300℃ 주변에서 1,000Å의 질화티타늄(TiN)을 뿌린 후, 50Å의 질화탄탈늄(TaN)을 뿌려서 형성된다. 1,000Å의 TiN를 추가적으로 뿌린 후, 50Å의 TaN과 1,000Å의 TiN를 추가적으로 뿌린다.

TiN 대신에 사용될 수 있는 다른 물질들은 TiB₂, MoSi₂ 또는 (Ti, Al)N이다.

그 다음, 상기 층 116은 마스크(118)에 접촉되고, 현상되며, 그리고 상기 층 112에 플라스마 에칭된 후, 상기 층 116에 가해진 레지스트는 상기 경화층(cured layer)(108 또는 112)을 제거하지 않도록 조심하여 습식제거(wet strip)된다.

제3 희생층(120)이 4 ㎛의 감광 폴리이미드 혹은 대략 2.6 ㎛의 고온 레지스트를 스핀하여 가해진다. 상기 층 120은 소프트베이크되고 나서, 마스크(122)에 접촉된다. 그 다음, 상기 노출된 층은 현상되고 나서, 하드베이크된다. 폴리이미드의 경우, 상기 층 120은, 대략 한 시간동안 400℃에서, 또는 상기 층 120이 레지스트를 포함하면 300℃ 이상에서 하드베이크된다.

제2 다중 금속층(124)이 상기 층 120에 가해진다 상기 층 124의 성분들은 상기 층 116과 동일하고, 동일한 방법으로 가해진다. 층 116 및 124는 둘 다 전기적으로 전도층이라는 점에 주목된다.

상기 층 124은 마스크(126)에 접촉된 다음, 현상된다. 상기 층 124은 아래로 폴리이미드 혹은 레지스트 층 120까지 플라스마 에칭된 후, 상기 층 124에 가해진 레지스트는 상기 경화층(108, 112, 혹은 120)을 제거하지 않도록 주의하여 습식제거된다. 상기 층 124의 잔여부분은 상기 엑츄에이터(28)의 상기 능동능동58)을 형 성한다는 점이 주목된다.

제4 희생층(128)은 4 ㎛의 감광 폴리이미드 또는, 대략 2.6 ㎛의 고온 레지스트를 스핀하여 가해진다. 상기 층 128은 소프트베이크되고, 상기 마스크(130)에 접촉된 다음, 도 9k에 도시된 바와 같이, 아일랜드부(island portion)를 남기도록 현상된다. 상기 층 128의 잔여부분은, 폴리이미드 경우에는 대략 한 시간동안 400℃에서, 방식제인 경우 300℃ 이상에서 하드베이크된다.

도 8l에 도시된 바와 같이, 높은 영의 계수(Young's modulus)를 가진 유전체층(132)이 침전된다. 상기 층 132는 대략 1 ㎛의 질화실리콘이나 산화알루미늄으로 구성된다. 상기 층 132은 상기 희생층 108, 112, 120, 128의 하드베이크 온도 아래의 온도에서 침전된다. 이 유전체층 132에 요구되는 주요 특성들은 높은 탄성계수, 화학적 불활성(chemical inertness)과 TiN에 대한 양호한 접착성이다.

제5 희생층(134)은 2 ㎛의 감광 폴리이미드 또는 대략 1.3 ㎛의 고온 레지스트에 스핀하여 가해진다. 상기 층 134은 소프트베이크되고, 마스크(136)에 접촉되고, 현상된다. 그 다음, 상기 층 134의 잔여부분은 폴리이미드 경우는 한 시간 동안 400℃에서, 방식제인 경우는 300℃ 이상에서 하드베이크된다.

상기 유전체층 132은 상기 희생층 134이 제거되지 않도록 주의하면서, 아래로 상기 희생층 128까지 플라스마 에칭된다.

이 단계는 상기 노즐개구(24), 상기 레버 아암(26)과 상기 노즐 어셈블리 (10)의 앵커(54)를 형성한다.

높은 영의 계수를 가진 유전체층(138)이 침적된다. 상기 층 138은 상기 희생 층(108, 112, 120 및 128)의 하드베이크 온도 아래의 온도에서 0.2 ㎛의 질화실리콘 이나 산화알루미늄을 침적하여 형성된다.

그 다음, 도 8p에 도시된 바와 같이, 상기 층 138은 0.35 마이크론의 깊이로 이방성(anisotropical)으로 플라스마 에칭된다. 이러한 에칭은 상기 유전체층(132)과 상기 희생층(134)의 측벽을 제외한 모든 표면으로부터 유전물질을 제거하기 위해 사용된다. 이 단계는, 상기에서 설명한 바와 같이, 잉크의 메니스커스를 "구속하는", 상기 노즐 개구(24) 주위에 상기 노즐 림(36)을 형성한다.

자외선(UV) 방출 테이프(140)가 가해진다. 4 ㎛의 레지스트가 상기 실리콘 웨이퍼(16)의 후방에 스핀된다. 상기 웨이퍼(16)는 상기 잉크 입구 채널(48)을 형성하도록 상기 웨이퍼(16)를 다시 에칭하기 위해 마스크(142)에 접촉된다. 그 다음, 레지스트가 상기 웨이퍼(16)로부터 제거된다.

UV 방출 테이프(미도시)가 상기 웨이퍼(16)의 후방에 추가적으로 가해지고, 상기 테이프(140)가 제거된다. 도 8r 및 도 9r에 도시된 바와 같이, 상기 희생층(108, 112, 120, 128 및 134)은 최종적인 노즐 어셈블리(10)를 제공하도록 산소 플라스마 내에서 제거된다. 참조하는 데 편의를 위해서, 이들 두 도면에서 사용된 참조부호들은 상기 노즐 어셈블리(10)의 관련 부품들을 나타내기 위해 도 1에 사용된 참조부호들과 동일하다. 도 11 및 도 12는, 도 8 및 도 9를 참조하여 상기에서 설명된 과정에 따라 제조된 상기 노즐 어셈블리(10)의 작동을 보여준다. 이들 도면들은 도 2 내지 도 4에 상응한다.

광범위하게 설명된 본 발명의 기술사상이나 범위를 벗어나지 않고, 상기 특 수한 실시예에서 나타난 바와 같은 본 발명에 다양한 변경 및/또는 수정이 가해질 수 있다는 점은 이 기술분야의 숙련자들에게 충분히 인식될 것이다. 그러므로, 본 실시예는 여러가지 점에서, 한정적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드에 의하면, 노즐 챔버 외부에 배열되고, 변위가 조절될 수 있는 엑츄에이터를 가진 이동 노즐을 구비한 잉크젯 프린트헤드를 제공할 수 있다.

Claims (6)

1. 기판;

   필요 시 잉크 분사를 행하기 위해 기판에 대하여 상대적으로 변위가능한, 각 노즐 어셈블리의 노즐의 노즐개구와 소통하는 노즐 챔버를 구비한 기판 상의 노즐 어셈블리 어레이; 및

   변위가 조절되는 엑츄에이터 유닛에 대하여 노즐이 외팔보로 지지되도록 암에 의하여 결합된 노즐 조립체의 노즐에 각각 상호연결되고, 노즐 챔버의 외부의 기판 위에 배열된 엑츄에이터 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 엑츄에이터 유닛을 구동하기 위하여 상기 기판 상에 집적 구동 일렉트로닉스(integrated drive electronics)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
3. 제1항에 있어서,

   각각의 노즐의 일부는 각각의 노즐 챔버를 형성하는 벽의 제1 부분을 형성하고, 억제수단은 각각의 벽의 제2 부분을 형성하고, 상기 억제수단은 상기 노즐 챔버로부터의 잉크 누설을 억제하기 위하여 상기 기판으로부터 연장되는 것을 특징으 로 하는 잉크젯 프린트헤드.
4. 제1항에 있어서,

   상기 엑츄에이터 유닛은 상기 암을 형성하는 적어도 두 개의 빔을 포함하는 열 벤드 엑츄에이터이고, 하나의 빔은 능동빔이고 다른 하나의 빔은 수동빔인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
5. 제4항에 있어서,

   상기 엑츄에이터 유닛을 구동하기 위하여 상기 기판 상에 집적 구동 일렉트로닉스(integrated drive electronics)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
6. 제5항에 있어서,

   상기 집적 구동 일렉트로닉스(integrated drive electronics)는 상기 능동빔과 수동빔을 차등 가열하기 위하여 전류를 전달하는 각각의 엑츄에이터 유닛의 능동빔에 연결된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.

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