KR101311281B1 - Inkjet nozzle assembly having moving roof structure and sealing bridge - Google Patents

Inkjet nozzle assembly having moving roof structure and sealing bridge Download PDF

Info

Publication number
KR101311281B1
KR101311281B1 KR1020117009380A KR20117009380A KR101311281B1 KR 101311281 B1 KR101311281 B1 KR 101311281B1 KR 1020117009380 A KR1020117009380 A KR 1020117009380A KR 20117009380 A KR20117009380 A KR 20117009380A KR 101311281 B1 KR101311281 B1 KR 101311281B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
seal member
nozzle
stop
nozzle assembly
moving part
Prior art date
Application number
KR1020117009380A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110055747A (en
Inventor
그레고리 존 매카보이
키아 실버브룩
Original Assignee
잼텍 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 잼텍 리미티드 filed Critical 잼텍 리미티드
Publication of KR20110055747A publication Critical patent/KR20110055747A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101311281B1 publication Critical patent/KR101311281B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1648Production of print heads with thermal bend detached actuators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1626Manufacturing processes etching
    • B41J2/1628Manufacturing processes etching dry etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1631Manufacturing processes photolithography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1635Manufacturing processes dividing the wafer into individual chips
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1637Manufacturing processes molding
    • B41J2/1639Manufacturing processes molding sacrificial molding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/164Manufacturing processes thin film formation
    • B41J2/1643Manufacturing processes thin film formation thin film formation by plating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/164Manufacturing processes thin film formation
    • B41J2/1645Manufacturing processes thin film formation thin film formation by spincoating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335Structure of thermal heads
    • B41J2/33505Constructional details
    • B41J2/3351Electrode layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335Structure of thermal heads
    • B41J2/33545Structure of thermal heads characterised by dimensions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335Structure of thermal heads
    • B41J2/3355Structure of thermal heads characterised by materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335Structure of thermal heads
    • B41J2/33555Structure of thermal heads characterised by type
    • B41J2/3357Surface type resistors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335Structure of thermal heads
    • B41J2/3359Manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/345Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads characterised by the arrangement of resistors or conductors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335Structure of thermal heads
    • B41J2/3354Structure of thermal heads characterised by geometry
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14427Structure of ink jet print heads with thermal bend detached actuators
    • B41J2002/14435Moving nozzle made of thermal bend detached actuator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/15Moving nozzle or nozzle plate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체가 개시되어 있다. 노즐 조립체는 내부에 노즐 개구가 형성되어 있는 천정부를 갖는 노즐 챔버를 포함한다. 천정부는 정지부에 대해 이동가능한 이동부를 포함함으로써, 정지부에 대한 이동부의 이동에 의해 잉크가 노즐 개구를 통해 분사되게 된다. 노즐 조립체는 또한 이동부를 이동하기 위한 액츄에이터와 씰부재를 포함한다. 씰부재는 이동부와 정지부 사이에 브리지 스패닝(bridge spanning)으로 구성되어 있다.A nozzle assembly for an inkjet printhead is disclosed. The nozzle assembly includes a nozzle chamber having a ceiling with a nozzle opening formed therein. The ceiling includes a movable portion that is movable relative to the stop, whereby ink is ejected through the nozzle opening by the movement of the movable portion relative to the stop. The nozzle assembly also includes an actuator and a seal member for moving the moving part. The seal member is composed of bridge spanning between the moving part and the stop part.

Description

이동식 천정부 구조와 씰링 브리지를 갖는 잉크젯 노즐 조립체{INKJET NOZZLE ASSEMBLY HAVING MOVING ROOF STRUCTURE AND SEALING BRIDGE}INKJET NOZZLE ASSEMBLY HAVING MOVING ROVING STRUCTURE AND SEALING BRIDGE}

본 발명은 프린터의 분야에 관한 것으로, 특히 잉크젯 프린트헤드에 관한 것이다. 본 발명은 주로 고해상(high resolution) 프린트헤드에서의 인쇄품질과 신뢰성을 개선하기 위해 개발되었다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of printers, and more particularly to inkjet printheads. The present invention was primarily developed to improve print quality and reliability in high resolution printheads.

여러 다양한 유형의 인쇄술이 발명되어 있으며, 그 중 많은 수가 현재 사용되고 있다. 이미 알고 있는 인쇄방식에는 적당한 마킹매체(marking media)로 프린트매체를 인쇄하기 위한 다양한 방법이 있다. 통상적으로 사용되는 인쇄방식은 오프셋(offset) 프린팅, 레이저 프린팅 장치와 레이저 복사 장치, 도트 매트릭스(dot matrix) 충격식 프린터(impact printers), 감열기록지 프린터(thermal paper printers), 필름 리코더(film recorders), 열 왁스 프린터(thermal wax printers), 염료승화 프린터(dye sublimation printers) 및 요구적출형(drop on demand)과 연속유동방식(continuous flow type)의 양쪽 모두로 제공되는 잉크젯 프린터를 포함한다. 각 유형의 프린터는 가격, 속도, 품질, 신뢰성, 구조와 작동 등의 단순성을 고려할 때 나름대로 장점과 단점이 있다.Many different types of printing have been invented, many of which are currently in use. Known printing methods include various methods for printing a print medium with suitable marking media. Commonly used printing methods include offset printing, laser printing and laser copying devices, dot matrix impact printers, thermal paper printers, and film recorders. Thermal wax printers, dye sublimation printers, and inkjet printers provided in both drop on demand and continuous flow types. Each type of printer has its advantages and disadvantages, given the simplicity of price, speed, quality, reliability, structure and operation.

최근 잉크젯 프린팅 분야에서는, 하나 이상의 잉크노즐에서 분사되는 잉크로 각각의 개별 화소(individual pixel)를 형성하는 방식이 가격에 비해 품질이 좋고 또 다목적으로 사용할 수 있는 특징으로 인해 점점 인기를 끌고 있다.Recently, in the field of inkjet printing, a method of forming each individual pixel with ink ejected from one or more ink nozzles is becoming more and more popular due to its high quality and multipurpose feature.

잉크젯 프린팅에 관한 여러 다양한 기술들이 발명되어 왔다. 제이 무어(J Moore)는 논문("Non-Impact Printing: Introduction and Historical Perspective", Output Hard Copy Devices, Editors R Dubeck and S Sherr, pages 207-220(1988))에서 이 분야의 개관(survey)에 대해 언급했다.Many different techniques for inkjet printing have been invented. J Moore writes in an overview of this area in his paper ("Non-Impact Printing: Introduction and Historical Perspective", Output Hard Copy Devices, Editors R Dubeck and S Sherr, pages 207-220 (1988)). Mentioned.

잉크젯 프린터들은 여러 다양한 유형이 있다. 잉크젯 프린팅에서 잉크의 연속스트림(continuous stream)의 이용은 적어도 1929년으로 소급되는 것으로 여겨지며 그중 한셀(Hansell)의 미국특허 제1,941,001호에는 연속스트림 정전기 잉크젯 프린팅의 단순한 형태가 개시되어 있다.Inkjet printers come in many different types. The use of continuous streams of ink in inkjet printing is believed to be retroactive to at least 1929, of which Hansell US Patent No. 1,941,001 discloses a simple form of continuous stream electrostatic inkjet printing.

또한, 스위트(Sweet)의 미국특허 제3,596,275호에는, 액적 분리(drop separation)를 야기할 수 있도록 잉크젯 스트림이 고주파 정전기장(electro-static field)에 의해 변형되는 단계를 포함하는 연속 잉크젯 프린팅 공정이 개시되어 있다. 이 기술은 엘엠젯(Elmjet)과 사이텍스(Scitex)를 포함한 몇 개의 제조회사에서 아직도 이용되고 있다 (미국특허 No.3,373,437 스위트 외, 참조)Sweet also discloses a continuous inkjet printing process in which US Pat. No. 3,596,275 includes a step in which the ink jet stream is deformed by a high frequency electro-static field to cause drop separation. Is disclosed. This technology is still used by several manufacturing companies, including Elmjet and Scitex (see US Patent No. 3,373,437 Suites et al.).

또한, 압전 잉크젯 프린터가 통상적으로 사용되는 잉크젯 프린팅 장치 중의 한 형태이다. 압전 시스템은 다이어프램 구동모드(diaphragm mode of operation)를 이용하는 카이저(Kyser) 등의 미국특허 제3,946,398호(1970), 압전 결정의 압착구동모드(squeeze mode of operation of a piezooelectric crystal)를 발표한 졸턴(Zolten)의 미국특허 제3,683,212호(1970), 벤드모드(bend mode)의 압전구동을 발표한 스템(Stemme)의 미국특허 제3,747,120호(1972), 잉크젯 스트림의 압전푸시모드구동작용(piezoelectric push mode actuation of the ink jet stream)을 발표한 호킨스(Howkins)의 미국특허 제4,459,601호 및 전단모드형태의 압전변환소자(shear mode type of piezoelectric transducer element)를 발표한 피쉬벡(Fischbeck)의 미국특허 제4,584,590호에 개시되어 있다.Piezoelectric inkjet printers are also one type of inkjet printing apparatus commonly used. Piezoelectric systems are disclosed in U.S. Patent No. 3,946,398 (1970) to Kyser et al. Using diaphragm mode of operation, and Zolton, who announced the squeeze mode of operation of a piezooelectric crystal. Zolten, U.S. Patent No. 3,683,212 (1970), Stemme's U.S. Patent No. 3,747,120 (1972), which announces the bend mode of piezoelectric driving, piezoelectric push mode of the inkjet stream US Pat. No. 4,459,601 to Howkins, which published the actuation of the ink jet stream, and US Pat. No. 4,584,590 to Fischbeck, which published the shear mode type of piezoelectric transducer element. It is disclosed in the call.

최근, 서멀 잉크젯 프린팅이 잉크젯 프린팅의 매우 인기있는 방식이 되고 있다. 이 잉크젯 프린팅 기술은 엔도(Endo) 등에 의해 발표된 영국특허 제2007162호(1979)와 바우어(Vaught) 등에 의해 발표된 미국특허 제4,490,728호를 포함한다. 상기 문헌 모두에는 노즐과 같은 수축공간(constricted space)에서 기포의 생성을 초래하는 전열 액츄에이터(electrothermal actuator)의 활동에 따르는 잉크젯 프린팅 기술이 개시되어 있는데, 이 노즐에 의해서, 한정된 공간에 접속된 구멍으로부터 적당한 프린트 매체 위로 잉크의 분사를 야기한다. 전열 액츄에이터를 이용하는 프린팅 장치는 캐논과 휴렛팩커드 같은 제조사에서 만들어지고 있다.In recent years, thermal inkjet printing has become a very popular way of inkjet printing. This inkjet printing technique includes British Patent No. 2007162 (1979) published by Endo et al. And US Patent No. 4,490,728 published by Vaught et al. All of the above documents disclose an inkjet printing technique in which the action of an electrothermal actuator results in the creation of bubbles in a constricted space, such as a nozzle, by means of which the nozzle is connected from a hole connected to a confined space. Causes ejection of ink onto suitable print media. Printing devices using electrothermal actuators are made by manufacturers such as Canon and Hewlett-Packard.

상술한 내용에서 알 수 있듯이, 여러 다양한 유형의 프린팅 기술이 이용 가능하다. 이론적으로, 프린팅 기술은 여러 바람직한 특징들을 가져야 한다. 이들 특징은 가격에 비해 품질이 우수한 구조와 작동, 고속 작동, 안전 및 연속적인 장기간 작동(continuous long term operation) 등을 포함한다. 각 기술은 가격, 속도, 품질, 신뢰성, 전력사용량, 구조와 작동의 단순성, 내구성과 소모성 측면에서 나름대로 장·단점을 갖고 있을 것이다.As can be seen from the foregoing, several different types of printing techniques are available. In theory, the printing technique should have several desirable features. These features include high quality construction and operation for the price, high speed operation, safety and continuous long term operation. Each technology will have advantages and disadvantages in terms of price, speed, quality, reliability, power consumption, structure and operation simplicity, durability and consumption.

본 출원인은 미세전자기계 시스템(micro electro mechanical systems; MEMS)를 이용하여 구성되는 많은 잉크젯 프린트헤드를 기술하여 왔다. 본 출원인의 선출원인 미국특허출원 제11/685,084호, 제11/763,443호 및 제11/763,440호에 기술된 바와 같이, MEMS 잉크젯 프린트헤드는 이동부(moving portion)들을 갖는 노즐 플레이트(nozzle plate)를 포함하여도 좋다. 여기서 상기 선출원들의 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다. 전형적으로 각각의 이동부는, 프린트헤드로부터 잉크 분사 시에 이동부의 구동이 실시되도록 내부에 개구가 형성된 노즐을 구비하고 있다. Applicants have described a number of inkjet printheads constructed using micro electro mechanical systems (MEMS). MEMS inkjet printheads are nozzle plates having moving portions, as described in the applicant's prior patent applications US 11 / 685,084, 11 / 763,443 and 11 / 763,440. It may include. Wherein the contents of the earlier applications are incorporated herein by reference. Typically, each moving part has a nozzle having an opening formed therein so as to drive the moving part when ejecting ink from the printhead.

이러한 타입의 프린트헤드의 이점은, 잉크의 액적(droplet)을 분사하는 데 필요로 하는 에너지가 예를 들면 전통적인 열 기포형성 프린트헤드(thermal bubble-forming printhead)와 비교하여 작다는 것이다. 본 출원인은, 특정의 액츄에이터 디자인과 상보적인 구동방법이 이러한 프린트헤드로부터 고효율의 액적 분사를 제공하는 방법을 앞서 기술한바 있다(예를 들면, 미국특허출원 제11/607,976호 및 제12/239,814호가 있고, 그 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다).The advantage of this type of printhead is that the energy required to eject droplets of ink is small compared to, for example, traditional thermal bubble-forming printheads. Applicant has previously described how a particular actuator design and complementary driving method provides high efficiency droplet ejection from such a printhead (e.g., U.S. Pat.Nos. 11 / 607,976 and 12 / 239,814. The contents of which are incorporated herein by reference).

그러나, '이동식 노즐' 프린트헤드가 갖는 문제점은, 그 프린트헤드가 프린트헤드의 이동부와 정지부(stationary portion) 사이에 우수한 유체 씰(fluidic seal)을 필요로 한다는 것이다. 잉크는 노즐 개구를 통해서만 분사되어야 하고 또한 씰(seal) 밖으로 누설되어서는 안 된다. 이동부와 정지부 사이의 간격이 작으면, 표면장력이 노즐 챔버들 내부에 잉크를 보유할 수도 있다. 그러나 유체 씰로서 잉크 표면장력을 사용하는 것은 문제가 있으며 대개는 특히 노즐 챔버들 내부의 잉크가 압력 서지(pressure surge)를 받는 경우, 신뢰할 수 있는 씰을 제공할 수 없다.However, a problem with 'movable nozzle' printheads is that they require a good fluid seal between the moving and stationary portions of the printhead. Ink should only be ejected through the nozzle opening and should not leak out of the seal. If the gap between the moving part and the stopping part is small, the surface tension may retain the ink inside the nozzle chambers. However, using ink surface tension as a fluid seal is problematic and usually cannot provide a reliable seal, especially if the ink inside the nozzle chambers is subjected to a pressure surge.

본 출원인의 선출원인 미국특허출원 제11/685,084호, 제11/763,443호 및 제11/763,440호에는, 노즐 플레이트의 이동부에 대한 기계적인 씰(mechanical seal)을 제조하는 방법이 기술되어 있다. 전형적으로는, 노즐 플레이트 상에는 폴리디메틸실록산(PDMS)의 유연층(flexible layer)이 도포되는데, 이 유연층은 프린트헤드의 이동부와 정지부 사이의 씰링막(sealing membrane)으로서 작용한다. 또한 PDMS의 층은 소수성 잉크 분사 표면을 제공하는데, 이는 또한 프린트헤드 유체와 그에 따른 인쇄품질에 있어서 상당히 요망되고 있다.US Patent Applications Nos. 11 / 685,084, 11 / 763,443, and 11 / 763,440, both of which are the applicant's prior applications, describe a method of making a mechanical seal for a moving portion of a nozzle plate. Typically, a flexible layer of polydimethylsiloxane (PDMS) is applied on the nozzle plate, which acts as a sealing membrane between the moving and stopping portions of the printhead. The layer of PDMS also provides a hydrophobic ink jetting surface, which is also highly desired for printhead fluid and hence print quality.

이동식 노즐을 갖는 잉크젯 프린트헤드에 대한 개선된 기계적인 씰을 제공하는 것이 요망되고 있다. 특히 프린트헤드의 전체 효율에 미치는 최소한의 영향을 갖는, 효력이 있는 기계적인 씰을 제공하는 것이 요망되고 있다.It is desirable to provide improved mechanical seals for inkjet printheads with movable nozzles. In particular, it is desired to provide an effective mechanical seal with minimal impact on the overall efficiency of the printhead.

발명의 요약Summary of the Invention

제1 형태에 있어서, 본 발명은 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체에 있어서,In a first aspect, the present invention provides a nozzle assembly for an inkjet printhead,

내부에 노즐 개구가 형성된 천정부(roof)로서, 정지부에 대해 이동가능한 이동부를 포함함으로써 상기 정지부에 대한 상기 이동부의 이동에 의해 노즐 개구를 통해 잉크가 분사되게 하는 천정부를 포함하는 노즐 챔버;A nozzle chamber having a nozzle opening formed therein, the nozzle chamber including a ceiling for allowing ink to be ejected through the nozzle opening by movement of the movement relative to the stop by including a moveable portion relative to the stop;

상기 정지부에 대해 상기 이동부를 이동시키기 위한 액츄에이터; 및An actuator for moving the moving part relative to the stop part; And

상기 이동부와 상기 정지부 사이에 가교(bridging)를 하는 브리지(bridge)로서 구성되는 씰부재(seal member); 를 포함하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체를 제공한다.A seal member configured as a bridge for bridging between the moving part and the stop part; It provides a nozzle assembly for an inkjet printhead comprising a.

선택적으로, 상기 부재는 폴리머 물질로 이루어져 있다.Optionally, the member is made of a polymeric material.

선택적으로, 상기 폴리머 물질은 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어져 있다.Optionally, the polymeric material consists of polydimethylsiloxane (PDMS).

선택적으로, 상기 씰부재는 상기 이동부와 상기 정지부 사이에 공간이 없다.Optionally, the seal member has no space between the moving portion and the stop.

선택적으로, 상기 씰부재는 상기 이동부의 이동을 용이하게 하기 위해 구성된 비평면 프로파일(non-planar profile)을 갖는다.Optionally, the seal member has a non-planar profile configured to facilitate movement of the moving part.

선택적으로, 상기 씰부재는 프로파일에 적어도 1개의 융기부(ridge) 및/또는 적어도 1개의 홈(furrow)을 포함한다.Optionally, the seal member comprises at least one ridge and / or at least one furrow in the profile.

선택적으로, 상기 씰부재는 크라운부(crown portion)를 포함하고, 상기 크라운부는 상기 이동부에 연결된 상기 씰부재의 제1 단부와 상기 정지부에 연결된 상기 씰부재의 제2 단부를 기립시킨다.Optionally, said seal member comprises a crown portion, said crown portion standing up a first end of said seal member connected to said moving portion and a second end of said seal member connected to said stop.

선택적으로, 상기 씰부재는 파형(corrugation)으로 되어 있다.Optionally, the seal member is corrugated.

선택적으로, 상기 노즐 개구는 상기 이동부에 형성되어 있다.Optionally, said nozzle opening is formed in said moving part.

선택적으로, 상기 노즐 개구는 상기 정지부에 형성되어 있다.Optionally, the nozzle opening is formed in the stop.

선태적으로, 상기 액츄에이터는 구동회로에 접속하기 위한 제1 능동소자(active element); 및 Optionally, the actuator comprises a first active element for connecting to a drive circuit; And

상기 제1 소자와 기계적으로 협동하는 제2 수동소자(passive element)를 포함하여, 전류가 제1 소자를 통과할 때 제1 소자가 제2 소자에 대해 확장(expansion)됨으로써 액츄에이터의 굽힘을 일으키는 서멀 벤드 액츄에이터(thermal bend actuator)이다.A thermal element, including a second passive element that mechanically cooperates with the first element, causing the first element to expand with respect to the second element when current passes through the first element, causing bending of the actuator It is a bend actuator (thermal bend actuator).

선택적으로, 상기 제1 및 제2 소자는 외팔보(cantilever beam)이다.Optionally, the first and second elements are cantilever beams.

선택적으로, 상기 서멀 벤드 액츄에이터는 상기 천정부의 이동부의 적어도 일부를 형성한다.Optionally, the thermal bend actuator forms at least a portion of the moving part of the ceiling.

선택적으로, 상기 폴리머 물질은 상기 천정부의 실질적인 부분(substantial part) 위에 코팅됨으로써, 상기 프린트헤드의 잉크분사면(ink ejection face)이 소수성이다.Optionally, the polymeric material is coated over a substantial part of the ceiling such that the ink ejection face of the printhead is hydrophobic.

선택적으로, 각각의 천정부는 프린트헤드의 노즐 플레이트의 적어도 일부를 형성하며, 각각의 천정부는 상기 폴리머 코팅에 의해 각 노즐 챔버의 내측면에 대해 소수성의 외측면을 갖는다.Optionally, each ceiling forms at least a portion of the nozzle plate of the printhead, and each ceiling has a hydrophobic outer surface relative to the inner surface of each nozzle chamber by the polymer coating.

선택적으로, 상기 노즐 챔버는 상기 천정부와 기판 사이로 뻗는 측벽들을 포함함으로써, 상기 천정부는 상기 기판과 이격되어 있다.Optionally, the nozzle chamber includes sidewalls extending between the ceiling and the substrate such that the ceiling is spaced apart from the substrate.

선택적으로, 상기 이동부는 상기 액츄에이터의 구동 시 상기 기판을 향해 이동하도록 구성되어 있다.Optionally, the moving portion is configured to move toward the substrate when the actuator is driven.

또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 복수의 노즐 조립체를 포함하는 잉크젯 프린트헤드에 있어서, 각각의 노즐 조립체가,In yet another aspect, the invention provides an inkjet printhead comprising a plurality of nozzle assemblies, wherein each nozzle assembly comprises:

내부에 노즐 개구가 형성된 천정부로서, 정지부에 대해 이동가능한 이동부를 포함함으로써 상기 정지부에 대한 상기 이동부의 이동에 의해 노즐 개구를 통해 잉크가 분사되게 하는 천정부를 포함하는 노즐 챔버;A nozzle chamber having a nozzle opening formed therein, the nozzle chamber including a ceiling for allowing ink to be ejected through the nozzle opening by movement of the moving portion relative to the stop by including a moving portion movable relative to the stop portion;

상기 정지부에 대해 상기 이동부를 이동시키기 위한 액츄에이터; 및An actuator for moving the moving part relative to the stop part; And

상기 이동부와 상기 정지부를 상호연결하는 씰부재; 를 포함하고,A seal member interconnecting the moving part and the stop part; Including,

상기 씰부재는 상기 이동부의 이동을 용이하게 하기 위해 구성된 비평면 프로파일을 갖는 잉크젯 프린트헤드를 제공한다.The seal member provides an inkjet printhead having a non-planar profile configured to facilitate movement of the moving part.

제2 형태에 있어서, 본 발명은,In a second aspect, the present invention,

정지부;Stop;

잉크 분사를 위한 복수의 이동부; 및A plurality of moving parts for ink ejection; And

각각 각각의 이동부를 상기 정지부와 연결하는 복수의 씰부재; 를 포함하고,A plurality of seal members each connecting each moving part to the stop part; Including,

상기 각각의 씰부재가 그 각각의 이동부와 상기 정지부 사이에 가교를 하는 브리지로서 구성되는 잉크젯 프린트헤드를 제공한다.An inkjet printhead is provided, wherein each seal member is configured as a bridge that bridges between each moving portion and the stop.

선택적으로, 상기 노즐 플레이트는 복수의 이동부와 정지부를 포함한다.Optionally, said nozzle plate comprises a plurality of moving parts and stops.

선택적으로, 상기 노즐 플레이트는 유연성 폴리머 코팅(flexible polymer coating)을 포함하고, 상기 코팅은 상기 씰부재들을 포함한다.Optionally, said nozzle plate comprises a flexible polymer coating, said coating comprising said seal members.

선택적으로, 상기 폴리머 코팅은 소수성이다.Optionally, the polymer coating is hydrophobic.

선택적으로, 상기 폴리머 코팅은 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어져 있다.Optionally, the polymer coating consists of polydimethylsiloxane (PDMS).

선택적으로, 상기 씰부재는 상기 이동부와 상기 정지부 사이에 공간이 없다.Optionally, the seal member has no space between the moving portion and the stop.

선택적으로, 상기 씰부재는 상기 이동부의 이동을 용이하게 하기 위해 구성된 비평면 프로파일을 갖는다.Optionally, the seal member has a non-planar profile configured to facilitate movement of the moving part.

선택적으로, 상기 씰부재는 프로파일에 적어도 1개의 융기부 및/또는 적어도 1개의 홈을 포함한다.Optionally, the seal member comprises at least one ridge and / or at least one groove in the profile.

선택적으로, 각각의 씰부재는 크라운부를 포함하고, 상기 크라운부는 상기 이동부에 연결된 상기 씰부재의 제1 단부와 상기 정지부에 연결된 상기 씰부재의 제2 단부를 기립시킨다.Optionally, each seal member includes a crown portion, the crown portion standing up a first end of the seal member connected to the moving part and a second end of the seal member connected to the stop.

선택적으로, 상기 씰부재는 파형으로 되어 있다.Optionally, the seal member is corrugated.

또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 복수의 노즐 조립체를 포함하는 프린트헤드에 있어서, 각각의 노즐 조립체가,In still another aspect, the invention provides a printhead comprising a plurality of nozzle assemblies, wherein each nozzle assembly comprises:

내부에 노즐 개구가 형성된 천정부로서, 정지부에 대해 이동가능한 이동부를 포함함으로써 상기 정지부에 대한 상기 이동부의 이동에 의해 노즐 개구를 통해 잉크가 분사되게 하는 천정부를 포함하는 노즐 챔버;A nozzle chamber having a nozzle opening formed therein, the nozzle chamber including a ceiling for allowing ink to be ejected through the nozzle opening by movement of the moving portion relative to the stop by including a moving portion movable relative to the stop portion;

상기 정지부에 대해 상기 이동부를 이동시키기 위한 액츄에이터; 및An actuator for moving the moving part relative to the stop part; And

상기 이동부와 상기 정지부 사이를 가교를 하는 상기 씰부재 중 하나; 를 포함하는 프린트헤드를 제공한다.One of the seal members for crosslinking between the moving part and the stop part; It provides a printhead comprising a.

선택적으로, 상기 노즐 개구는 상기 이동부에 형성되어 있다.Optionally, said nozzle opening is formed in said moving part.

선택적으로, 상기 노즐 개구는 상기 정지부에 형성되어 있다.Optionally, the nozzle opening is formed in the stop.

선태적으로, 상기 액츄에이터는 구동회로에 접속하기 위한 제1 능동소자; 및 Optionally, the actuator comprises: a first active element for connecting to a drive circuit; And

상기 제1 소자와 기계적으로 협동하는 제2 수동소자를 포함하여, 전류가 제1 소자를 통과할 때 제1 소자가 제2 소자에 대해 확장됨으로써 액츄에이터의 굽힘을 일으키는 서멀 벤드 액츄에이터이다.A thermal bend actuator, including a second passive element that mechanically cooperates with the first element, causes the first element to expand with respect to the second element when current passes through the first element, causing bending of the actuator.

선택적으로, 상기 제1 및 제2 소자는 외팔보이다.Optionally, the first and second elements are cantilevered.

선택적으로, 상기 서멀 벤드 액츄에이터는 상기 천정부의 이동부의 적어도 일부를 형성한다.Optionally, the thermal bend actuator forms at least a portion of the moving part of the ceiling.

선택적으로, 상기 노즐 챔버는 상기 천정부와 기판 사이로 뻗는 측벽들을 포함함으로써, 상기 천정부는 상기 기판과 이격되어 있다.Optionally, the nozzle chamber includes sidewalls extending between the ceiling and the substrate such that the ceiling is spaced apart from the substrate.

선택적으로, 상기 이동부는 상기 액츄에이터의 구동 시 상기 기판을 향해 이동하도록 구성되어 있다.Optionally, the moving portion is configured to move toward the substrate when the actuator is driven.

선택적으로, 상기 천정부와 상기 측벽들은 CVD에 의해 증착가능한 세라믹 물질로 이루어져 있고, 상기 세라믹 물질은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 및 실리콘 산화질화물를 포함하는 군에서 선택된다.Optionally, the ceiling and the sidewalls are made of a ceramic material that can be deposited by CVD, the ceramic material being selected from the group comprising silicon nitride, silicon oxide and silicon oxynitride.

또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 청구항 1에 따른 프린트헤드를 포함하는 잉크젯 프린트헤드를 제공한다.In still another aspect, the present invention provides an inkjet printhead comprising the printhead according to claim 1.

제3 형태에 있어서, 본 발명은 이동부와 정지부 사이에 가교를 하는 씰부재를 갖는 잉크젯 노즐 조립체의 제조방법에 있어서,In a third aspect, the present invention provides a method of manufacturing an inkjet nozzle assembly having a seal member that crosslinks between a moving portion and a stop portion.

(a) 천정부로 씰링된 노즐 챔버를 포함하는 부분적으로 제조된 프린트헤드를 제공하는 단계;(a) providing a partially manufactured printhead comprising a ceiling sealed nozzle chamber;

(b) 상기 천정부를 통해 비어(via)를 에칭함으로써 상기 비어의 제1 측면 상에 상기 이동부를 형성하고 상기 비어의 제2 측면 상에 상기 정지부를 형성하는 단계;(b) forming the moving part on the first side of the via by etching the via through the ceiling and forming the stop on the second side of the via;

(c) 상기 비어를 희생물질의 플러그로 막는 단계;(c) plugging the via with a plug of sacrificial material;

(d) 적어도 상기 플러그 위에 유연성 물질의 층을 증착하는 단계;(d) depositing a layer of flexible material over at least the plug;

(e) 상기 플러그를 제거함으로써 상기 이동부와 상기 정지부 사이에 가교를 하는 상기 씰부재를 갖는 상기 잉크젯 노즐 조립체를 제공하는 단계; 를 포함하는 잉크젯 노즐 조립체의 제조방법을 제공한다. (e) providing the inkjet nozzle assembly having the seal member that bridges between the moving portion and the stop by removing the plug; It provides a method of manufacturing an inkjet nozzle assembly comprising a.

선택적으로, 상기 유연성 물질은 폴리머 물질이다.Optionally, the flexible material is a polymeric material.

선택적으로, 상기 유연성 물질은 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어져 있다.Optionally, the flexible material consists of polydimethylsiloxane (PDMS).

선택적으로, 상기 플러그는 상기 비어를 메꾸어 상기 씰부재에 상기 비어가 없다.Optionally, the plug fills the via so that the seal member is free of the via.

선택적으로, 상기 플러그는 상기 비어로부터 뻗는 헤드(head)를 갖고, 상기 헤드는 상기 유연성 물질의 증착을 위해 스캐폴드 표면(scaffold surface)을 구비한다.Optionally, the plug has a head extending from the via, the head having a scaffold surface for the deposition of the flexible material.

선택적으로, 상기 씰부재는 상기 이동부의 이동을 용이하게 하도록 구성된 비평면 프로파일을 갖는다.Optionally, the seal member has a non-planar profile configured to facilitate movement of the moving part.

선택적으로, 상기 씰부재는 프로파일에 적어도 1개의 융기부 및/또는 적어도 1개의 홈을 포함한다.Optionally, the seal member comprises at least one ridge and / or at least one groove in the profile.

선택적으로, 상기 씰부재는 크라운부를 포함하고, 상기 크라운부는 상기 이동부에 연결된 상기 씰부재의 제1 단부와 상기 정지부에 연결된 상기 씰부재의 제2 단부를 기립시킨다.Optionally, the seal member comprises a crown portion, the crown portion standing up a first end of the seal member connected to the moving part and a second end of the seal member connected to the stop.

선택적으로, 상기 씰부재는 파형으로 되어 있다.Optionally, the seal member is corrugated.

또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 상기 희생물질을 제거하기 전에 상기 천정부를 통해 노즐 개구를 에칭하는 단계를 더 포함하는 방법을 제공한다.In yet another aspect, the invention provides a method further comprising etching the nozzle opening through the ceiling prior to removing the sacrificial material.

선택적으로, 상기 노즐 개구는 상기 이동부를 통해 에칭된다.Optionally, the nozzle opening is etched through the moving part.

선택적으로, 상기 이동부는 서멀 벤드 액츄에이터를 포함한다.Optionally, said moving part comprises a thermal bend actuator.

선택적으로, 상기 서멀 벤드 액츄에이터는 구동회로에 접속하기 위한 제1 능동소자; 및 Optionally, the thermal bend actuator comprises: a first active element for connecting to a drive circuit; And

상기 제1 소자와 기계적으로 협동하는 제2 수동소자를 포함하여, 전류가 제1 소자를 통과할 때 제1 소자가 제2 소자에 대해 확장됨으로써 액츄에이터의 굽힘을 일으킨다.A second passive element, which mechanically cooperates with the first element, causes the first element to expand relative to the second element as the current passes through the first element, causing bending of the actuator.

선택적으로, 상기 유연성 물질은 소수성 물질이고, 상기 유연성 물질은 상기 천정부가 비교적 소수성을 갖도록 상기 천정부의 실질적인 부분 위에 증착된다.Optionally, the flexible material is a hydrophobic material, and the flexible material is deposited over a substantial portion of the ceiling such that the ceiling is relatively hydrophobic.

선택적으로, 상기 이동부는 액츄에이터의 구동 시 상기 기판을 향해 이동하도록 구성되어 있다.Optionally, the moving part is configured to move toward the substrate when the actuator is driven.

선택적으로, 상기 보호용 희생 금속층(sacrificial protective metal layer)은 상기 플러그를 제거한 후에 제거된다.Optionally, the sacrificial protective metal layer is removed after removing the plug.

선택적으로, 상기 플러그는 상기 노즐 조립체를 산화플라즈마(oxidizing plasma)에 노출시킴으로써 제거된다.Optionally, the plug is removed by exposing the nozzle assembly to oxidizing plasma.

또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 이동부와 정지부 사이에 가교를 하는 씰부재를 갖는 잉크젯 노즐 조립체로서, 상기 씰부재가 상기 노즐 조립체의 천정부 위에 증착된 유연성 물질로 이루어진 잉크젯 노즐 조립체를 제공한다.In still another aspect, the present invention provides an inkjet nozzle assembly having a seal member that bridges between a moving portion and a stop, wherein the seal member is made of a flexible material deposited on a ceiling of the nozzle assembly. .

도 1은 노즐 챔버 측벽들을 형성하는 제1 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 2는 도 4에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 3은 노즐 챔버에 폴리이미드를 충진하는 제2 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 4는 도 3에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 5는 커넥터 포스트(connector post)들을 챔버 천정부까지 형성하는 제3 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 6은 도 5에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 7은 전도성 금속 플레이트를 형성하는 제4 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 8은 도 7에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 9는 서멀 벤드 액츄에이터의 능동 빔 부재를 형성하는 제5 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 10은 도 9에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 11은 서멀 벤드 액츄에이터를 포함하는 이동 천정부를 형성하는 제6 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 12는 도 11에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 13은 소수성 폴리머 층을 증착하여 포토 패턴화하는 제7 단계의 순서 후에 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 14는 도 23에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 사시도.
도 15는 완전히 형성된 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도.
도 16은 도 15에 도시한 잉크젯 노즐 조립체의 절결 사시도.
도 17은 도 9 및 도 10에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐 조립체의 개략적인 측단면도.
도 18은 챔버 천정부의 이동부와 정지부를 형성하기 위해 비어를 에칭한 후에 도 17에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐의 개략적인 측단면도.
도 19는 포토레지스트의 플러그로 비어를 메꾼 후에 도 18에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐의 개략적인 측단면도.
도 20은 폴리머층과 보호용 금속층을 증착한 후에 도 19에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐의 개략적인 측단면도.
도 21은 노즐 개구를 에칭한 후에 도 20에 도시한 부분적으로 제조된 잉크젯 노즐의 개략적인 측단면도.
도 22는 본 발명에 따른 잉크젯 노즐 조립체의 개략적인 측단면도.
도 23은 또 다른 씰부재의 개략적인 측단면도.
1 is a cross-sectional side view of a partially manufactured inkjet nozzle assembly after the sequence of first steps of forming nozzle chamber sidewalls;
FIG. 2 is a perspective view of the partially manufactured inkjet nozzle assembly shown in FIG. 4. FIG.
Figure 3 is a side cross-sectional view of a partially manufactured inkjet nozzle assembly after the sequence of the second step of filling the nozzle chamber with polyimide.
4 is a perspective view of the partially manufactured inkjet nozzle assembly shown in FIG.
5 is a side cross-sectional view of a partially manufactured inkjet nozzle assembly after the third step sequence of forming connector posts to the chamber ceiling;
FIG. 6 is a perspective view of the partially manufactured inkjet nozzle assembly shown in FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a side cross-sectional view of a partially manufactured inkjet nozzle assembly after the fourth step sequence of forming a conductive metal plate. FIG.
FIG. 8 is a perspective view of the partially manufactured inkjet nozzle assembly shown in FIG. 7. FIG.
9 is a side cross-sectional view of a partially manufactured inkjet nozzle assembly after the sequence of the fifth step of forming the active beam member of the thermal bend actuator.
FIG. 10 is a perspective view of the partially manufactured inkjet nozzle assembly shown in FIG. 9. FIG.
11 is a side cross-sectional view of a partially manufactured inkjet nozzle assembly after the sixth step sequence of forming a moving ceiling comprising a thermal bend actuator;
12 is a perspective view of the partially manufactured inkjet nozzle assembly shown in FIG.
FIG. 13 is a side cross-sectional view of a partially manufactured inkjet nozzle assembly after the seventh step sequence of depositing and photopatterning the hydrophobic polymer layer. FIG.
FIG. 14 is a perspective view of the partially manufactured inkjet nozzle assembly shown in FIG. 23. FIG.
Figure 15 is a side cross-sectional view of a fully formed inkjet nozzle assembly.
FIG. 16 is a cutaway perspective view of the inkjet nozzle assembly shown in FIG. 15. FIG.
FIG. 17 is a schematic side cross-sectional view of the partially manufactured inkjet nozzle assembly shown in FIGS. 9 and 10.
FIG. 18 is a schematic side cross-sectional view of the partially manufactured inkjet nozzle shown in FIG. 17 after etching the via to form a moving portion and a stop of the chamber ceiling; FIG.
FIG. 19 is a schematic side cross-sectional view of the partially manufactured inkjet nozzle shown in FIG. 18 after filling the via with a plug of photoresist. FIG.
FIG. 20 is a schematic side cross-sectional view of the partially manufactured inkjet nozzle shown in FIG. 19 after depositing a polymer layer and a protective metal layer. FIG.
FIG. 21 is a schematic side cross-sectional view of the partially manufactured inkjet nozzle shown in FIG. 20 after etching the nozzle opening. FIG.
Figure 22 is a schematic side cross-sectional view of an inkjet nozzle assembly in accordance with the present invention.
23 is a schematic side cross-sectional view of another seal member.

특정 실시형태에 대한 상세한 설명Detailed Description of the Specific Embodiment

도 1 및 도 16은 본 출원인의 선출원인 미국특허출원 제11/763,4406호에 설명한 잉크젯 노즐 조립체(100)의 MEMS 제조단계들을 나타낸 것으로, 그 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다. 도 15 및 도 16에 도시한 완성된 잉크젯 노즐 조립체(100)는 서멀 벤드 구동(thermal bend actuation)을 이용함으로써, 천정부의 이동부가 기판을 향해 구부려져 잉크 분사를 일으킨다.1 and 16 illustrate the MEMS manufacturing steps of the inkjet nozzle assembly 100 described in Applicant's prior application US patent application Ser. No. 11 / 763,4406, the contents of which are incorporated herein by reference. The completed inkjet nozzle assembly 100 shown in FIGS. 15 and 16 utilizes thermal bend actuation, whereby the moving portion of the ceiling is bent toward the substrate to cause ink jetting.

MEMS 제조를 위한 출발점은 실리콘 웨이퍼의 상부 부위에 형성된 CMOS 구동회로를 갖는 표준 CMOS 웨이퍼이다. MEMS 제조과정의 종료시점에서, 이 웨이퍼는 개별적인 프린트헤드 집적회로(ICs)에 다이싱(dicing)되는데, 각각의 IC는 구동회로와 복수의 노즐 조립체를 포함한다.The starting point for MEMS fabrication is a standard CMOS wafer with a CMOS drive circuit formed on top of a silicon wafer. At the end of the MEMS fabrication process, the wafer is diced into individual printhead integrated circuits (ICs), each IC comprising a drive circuit and a plurality of nozzle assemblies.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 기판(1)은 그 상부 부위에 형성된 전극(2)을 갖는다. 전극(2)은 잉크젯 노즐(100)의 액츄에이터에 전원을 공급하기 위한 한 쌍의 인접한 전극(포지티브(positive)와 어스(earth)) 중 하나이다. 이 전극들은 기판(1)의 상부층들의 CMOS 구동회로(도시하지 않음)로부터 전원을 공급받는다.As shown in Figs. 1 and 2, the substrate 1 has an electrode 2 formed at its upper portion. The electrode 2 is one of a pair of adjacent electrodes (positive and earth) for powering the actuator of the inkjet nozzle 100. These electrodes are powered from a CMOS drive circuit (not shown) of the upper layers of the substrate 1.

도 1 및 도 2에 도시한 다른 전극(3)은 인접한 잉크젯 노즐에 전원을 공급하기 위한 것이다. 일반적으로, 이 도면들은 노즐 조립체들의 어레이(array)의 하나인 노즐 조립체에 대한 MEMS 제조단계를 나타내고 있다. 다음의 설명은 이러한 노즐 조립체들 중 하나에 대한 제조단계에 촛점을 맞춘 것이다. 그러나, 대응하는 단계들이 웨이퍼 상에 형성되어 있는 모든 노즐 조립체에 대해 동시에 실행됨을 당연히 알 수 있을 것이다. 상기 도면들에서는 인접한 노즐 조립체가 부분적으로 도시되어 있지만, 이는 본 목적을 위해 무시될 수 있다. 따라서, 이하에서는 인접한 노즐 조립체의 모든 특징과 전극(3)에 대하여 상세히 설명하지 않을 것이다. 실제로, 명확성을 위해, 인접한 노즐 조립체들에 대해 몇 가지 MEMS 제조단계가 도시되지 않을 것이다.The other electrode 3 shown in Figs. 1 and 2 is for supplying power to an adjacent inkjet nozzle. In general, these figures show the MEMS manufacturing steps for a nozzle assembly that is one of an array of nozzle assemblies. The following description focuses on the manufacturing steps for one of these nozzle assemblies. However, it will of course be appreciated that the corresponding steps are executed simultaneously for all the nozzle assemblies formed on the wafer. Although adjacent nozzle assemblies are partially shown in the figures, this may be ignored for this purpose. Therefore, hereinafter, all the features of the adjacent nozzle assembly and the electrode 3 will not be described in detail. Indeed, for clarity, several MEMS manufacturing steps will not be shown for adjacent nozzle assemblies.

도 1 및 도 2에 도시한 단계 순서에서, 먼저 8마이크론의 이산화실리콘층을 기판(1) 위에 증착한다. 이산화실리콘의 깊이는 잉크젯 노즐용 노즐 챔버(5)의 깊이를 규정한다. SiO2층의 증착 후에, 그 층을 에칭하여 벽(4)들을 형성하는데, 이 벽들은 도 2에 가장 명확히 도시된 바와 같이 노즐 챔버(5)의 측벽들이 된다.In the step sequence shown in Figs. 1 and 2, an 8 micron silicon dioxide layer is first deposited on the substrate 1. The depth of the silicon dioxide defines the depth of the nozzle chamber 5 for the ink jet nozzle. After deposition of the SiO 2 layer, the layer is etched to form walls 4, which become the side walls of the nozzle chamber 5, as most clearly shown in FIG. 2.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 다음으로 노즐 챔버(5)에는 후속하는 증착단계를 위해 희생 스캐폴드로서 작용하는 포토레지스트 또는 폴리이미드(6)가 충진된다. 폴리이미드(6)는 표준 기술을 이용하여 웨이퍼 위에 스피닝(spining)되어, UV 경화 및/또는 하드베이킹(hardbaking)되고 이어서 SiO2 벽(4)의 상부 면에서 중지하는 화학기계연마(CMP) 처리를 받게 된다.As shown in FIGS. 3 and 4, the nozzle chamber 5 is then filled with a photoresist or polyimide 6 which acts as a sacrificial scaffold for subsequent deposition steps. The polyimide 6 is spun onto a wafer using standard techniques, UV cured and / or hardbaked, followed by a chemical mechanical polishing (CMP) treatment that stops at the top side of the SiO 2 wall 4. Will receive.

도 5 및 도 6에서, 노즐 챔버(5)의 천정부(7)는 물론 전극(2)까지 아래로 뻗은 고전도성 커넥터 포스트(highly conductive connector posts)(8)가 형성된다. 먼저, 폴리미이드(6)와 벽(4) 위에 1.7마이크론의 SiO2층이 증착된다. 이 SiO2층은 노즐 챔버(5)의 천정부(7)를 형성한다. 다음으로, 표준 이방성 DRIE를 사용하여 벽(4)에 전극(2)들까지 아래로 한쌍의 비어가 형성된다. 이러한 에칭은 각각의 비어를 통해 전극(2)들의 쌍을 노출시킨다. 다음으로, 비어들에는 무전해 도금(electroless pating)을 이용하여 구리 등의 전도성이 높은 금속이 채워진다. 증착된 구리 포스트(8)는 CMP 처리되어, SiO2 천정부(7)에서 정지되어 평면구조를 제공한다. 천정부(7)까지 선형의 전도성 경로를 제공하기 위해 무전해 구리 도금 중에 형성된 구리 커넥터 포스트(8)들이 각각의 전극(2)과 마주침을 알 수 있다. 5 and 6, highly conductive connector posts 8 are formed which extend down to the electrode 2 as well as the ceiling 7 of the nozzle chamber 5. First, a 1.7 micron SiO 2 layer is deposited on the polyimide 6 and on the wall 4. This SiO 2 layer forms the ceiling 7 of the nozzle chamber 5. Next, a pair of vias are formed in the wall 4 down to the electrodes 2 using standard anisotropic DRIE. This etching exposes the pair of electrodes 2 through each via. Next, vias are filled with a highly conductive metal such as copper using electroless pating. The deposited copper posts 8 are CMP treated to stop at the SiO 2 ceiling 7 to provide a planar structure. It can be seen that the copper connector posts 8 formed during the electroless copper plating encounter each electrode 2 to provide a linear conductive path up to the ceiling 7.

도 7 및 도 8에서, 천정부(7)와 커넥터 포스트(8)들 위에 0.3미크론의 알루미늄층을 먼저 증착함으로써 금속 패드(9)들이 형성된다. 고전도성 금속(예를 들면, 알루미늄, 티탄 등)은 어떠한 것을 사용하여도 좋고 노즐 조립체의 전체 평면성에 대해 너무 심한 영향을 주지 않기 위해 약 0.5미크론 이하의 두께로 증착되어야 한다. 금속 패드(9)들은 열탄성 능동 빔부재의 소정의 '굽힘 영역(bend region)들'에 있는 천정부(7)와 커넥터 포스트(8)들에 형성되어 있다.In FIGS. 7 and 8, metal pads 9 are formed by first depositing a 0.3 micron layer of aluminum over the ceiling 7 and the connector posts 8. Highly conductive metals (eg, aluminum, titanium, etc.) should be deposited to a thickness of about 0.5 microns or less in order to use any and to not have too much influence on the overall planarity of the nozzle assembly. Metal pads 9 are formed in the ceiling 7 and the connector posts 8 in predetermined 'bend regions' of the thermoelastic active beam member.

도 9 및 도 10에서, SiO2 천정부(7) 상에 열탄성 능동 빔부재(10)가 형성된다. 능동 빔부재(10)에 융착(fuse)됨에 의해, SiO2 천정부(7)의 일부는 능동 빔(10)과 수동 빔(16)에 의해 형성되는 기계적 서멀 벤드 액츄에이터의 하부 수동 빔부재(16)로서 작용한다. 열탄성 능동 빔부재(10)는 티탄 질화물, 티탄 알루미늄 질화물 및 알루미늄 합금 등의 적합한 열탄성 물질이라면 어떠한 것으로 이루어져도 좋다. 본 출원인의 선출원인 2002년 12월 4일자 미국특허출원 제11/607,976호(그 내용은 참고에 의해 본 명세서에 포함됨)에 설명한 바와 같이, 바나듐-알루미늄 합금이 바람직한 물질이다. 그 이유는 이 합금이 높은 열팽창, 낮은 밀도, 높은 영스 모듈과 같은 유리한 성질을 조합하고 있기 때문이다. 9 and 10, a thermoelastic active beam member 10 is formed on the SiO 2 ceiling 7. By being fused to the active beam member 10, a portion of the SiO 2 ceiling 7 is formed by the lower passive beam member 16 of the mechanical thermal bend actuator formed by the active beam 10 and the passive beam 16. Act as. The thermoelastic active beam member 10 may be made of any suitable thermoelastic material such as titanium nitride, titanium aluminum nitride and aluminum alloy. A vanadium-aluminum alloy is the preferred material, as described in US Patent Application No. 11 / 607,976, filed December 4, 2002, the applicant's prior application. This is because the alloy combines advantageous properties such as high thermal expansion, low density and high Young's module.

능동 빔부재(10)를 형성하기 위해, 1.5마이크론의 능동 빔 물질의 층은 먼저 표준 PECVD에 의해 증착된다. 다음으로, 표준 금속 에칭을 사용하여 빔 물질을 에칭하여 능동 빔부재(10)를 형성한다. 메탈 에칭의 완료 후, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 능동 빔부재(10)는 부분적인 노즐 개구(11)와 빔요소(12)를 포함하며, 이 빔요소(12)는 그 각 단부에서 커넥터 포스트(8)들을 거쳐 포지티브(positive) 및 접지 전극(2)에 전기적으로 연결되어 있다. 평면 빔요소(12)는 제1(포지티브) 커넥터 포스트의 상단으로부터 뻗어 있고 제2(접지) 커넥터 포스트의 상단으로 되돌아가도록 약 180도로 구부려져 있다. To form the active beam member 10, a layer of 1.5 micron active beam material is first deposited by standard PECVD. Next, the beam material is etched using standard metal etching to form the active beam member 10. After completion of the metal etching, as shown in FIGS. 9 and 10, the active beam member 10 includes a partial nozzle opening 11 and a beam element 12, each of which has an angle thereof. At the end it is electrically connected to the positive and ground electrodes 2 via connector posts 8. The planar beam element 12 is bent about 180 degrees extending from the top of the first (positive) connector post and back to the top of the second (ground) connector post.

도 9 및 도 10을 참조하면, 금속 패드(9)들은 잠재적으로 높은 저항의 영역에서 전류 흐름을 용이하게 하도록 위치되어 있다. 하나의 금속 패드(9)는 빔요소(12)의 굽힘 영역에 위치되며, 능동 빔부재(10)와 수동 빔부재(16) 사이에 개재된다. 다른 하나의 금속 패드(9)는 커넥터 포스트(8)들의 상단과 빔요소(12)의 말단 사이에 위치된다. 9 and 10, the metal pads 9 are positioned to facilitate current flow in the region of potentially high resistance. One metal pad 9 is located in the bending area of the beam element 12 and is interposed between the active beam member 10 and the passive beam member 16. The other metal pad 9 is located between the top of the connector posts 8 and the end of the beam element 12.

도 11 및 도 12를 참조하면, SiO2 천정부(7)를 에칭하여 노즐 개구(13)와 천정부의 이동부(14)를 완전히 형성한다. 이동부(14)는 서멀 벤드 액츄에이터(15)를 포함하는데, 이 액츄에이터는 그 자체가 능동 빔부재(10)와 하부의 능동 빔부재(16)로 이루어진다. 노즐 개구(13)는 이동부(14)에 형성되므로 구동 중에 액츄에이터에 따라 움직인다. 노즐 개구(13)가 이동부(14)에 대해 고정되는 구성 또한 참조에 의해 본 명세서에 포함되는 미국특허출원 제11/607,976호에 설명한 바와 같이 가능하다.11 and 12, the SiO 2 ceiling 7 is etched to completely form the nozzle opening 13 and the moving portion 14 of the ceiling. The moving part 14 includes a thermal bend actuator 15, which itself is composed of an active beam member 10 and a lower active beam member 16. The nozzle opening 13 is formed in the moving part 14 so as to move according to the actuator during driving. A configuration in which the nozzle opening 13 is fixed relative to the moving part 14 is also possible as described in US Patent Application No. 11 / 607,976, which is incorporated herein by reference.

천정부의 이동부(14) 주변의 주변간극(perimeter gap)(17)은 이동부와 천정부의 정지부(18)를 이격시킨다. 이러한 간극(17)에 의해, 이동부(14)가 노즐 챔버(5)쪽으로 그리고 액츄에이터(15)의 구동시 기판(1)을 향하여 구부려지게 된다. A perimeter gap 17 around the moving part 14 of the ceiling separates the moving part from the stop 18 of the ceiling. This gap 17 causes the moving part 14 to be bent toward the nozzle chamber 5 and towards the substrate 1 when the actuator 15 is driven.

도 13 및 도 14를 참조하면, 전체 노즐 조립체 상에 포토패턴 형성 가능한(photopatternable) 소수성 폴리머층(19)이 증착되어 포토 패턴화되고 나서 노즐 개구(13)가 다시 형성된다. With reference to FIGS. 13 and 14, a photopatternable hydrophobic polymer layer 19 is deposited over the entire nozzle assembly, photopatterned, and then the nozzle opening 13 is formed again.

노즐 조립체들의 어레이들을 코팅하기 위해 포토 패턴 형성 가능한 폴리머를 사용하는 방식은 본 출원인의 선출원인 2007년 3월 12일자 미국특허출원 제11/685,084호 및 2007년 4월 27일자 미국특허출원 제11/740,925호에 광범위하게 설명되어 있고, 그 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다. 전형적으로는, 소수성 폴리머는 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 퍼플루오리네이티드 폴리에틸렌(perfluorinated polyethylene; PFPE)이다. 이러한 폴리머는 포토 패턴 형성 가능하고 높은 소수성과 낮은 영 모듈을 갖기 때문에 특히 유리하다.The use of photopatternable polymers to coat arrays of nozzle assemblies is described in US Patent Application No. 11 / 685,084 filed March 12, 2007 and US Patent Application No. 11 / April 27, 2007 740,925, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. Typically, the hydrophobic polymer is polydimethylsiloxane (PDMS) or perfluorinated polyethylene (PFPE). Such polymers are particularly advantageous because they are photopatternable and have high hydrophobicity and low Young modules.

상술한 미국특허출원들에 설명한 바와 같이, MEMS 제조단계들의 정확한 순서는 소수성 폴리머를 통합하여 비교적 융통성이 있다. 예를 들면, 소수성 폴리머(19)의 증착 후에 노즐 개구(13)를 에칭하고 노즐 에칭용 마스크로서 이러한 폴리머를 사용하는 것이 완전히 가능하다. MEMS 제조단계들의 정확한 순서 변경도 숙련자의 범위 내에 속하며, 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨을 알 수 있을 것이다.As described in the above-mentioned US patent applications, the exact sequence of MEMS manufacturing steps is relatively flexible by incorporating hydrophobic polymers. For example, it is completely possible to etch the nozzle opening 13 after deposition of the hydrophobic polymer 19 and to use such a polymer as a mask for nozzle etching. It will be appreciated that changes in the exact order of MEMS manufacturing steps are within the scope of the skilled person and are also within the scope of the present invention.

소수성 폴리머 층(19)은 몇 가지 작용을 행한다. 첫째로, 간극(17)을 메꾸어 천정부(7)의 이동부(14)와 정지부(18) 사이에 기계적인 씰(seal)을 제공한다. 폴리머가 낮은 영스 모듈을 갖는다면, 액츄에이터는 기판(1)을 향해 여전히 구부려질 수 있지만, 구동 중에 잉크가 간극(17)을 통해 빠져나가는 것을 방지할 수 있다. 두번째로, 폴리머는 잉크가 비교적 친수성 노즐 챔버(hydrophilic nozzle chamber)와 프린트헤드의 잉크분사면(21)으로 유출되는 경향을 최소화시키는 높은 소수성을 갖는다. 세번째로, 폴리머는 프린트헤드 유지보수를 용이하게 하는 보호층으로서 작용한다.The hydrophobic polymer layer 19 performs several actions. Firstly, the gap 17 is filled to provide a mechanical seal between the moving portion 14 and the stop 18 of the ceiling 7. If the polymer has a low Young's module, the actuator can still be bent towards the substrate 1, but can prevent ink from escaping through the gap 17 during driving. Secondly, the polymer has a high hydrophobicity which minimizes the tendency of ink to leak into the inkjet surface 21 of the printhead and the relatively hydrophilic nozzle chamber. Third, the polymer acts as a protective layer to facilitate printhead maintenance.

마지막으로, 도 15 및 도 16에 도시한 바와 같이, 잉크공급채널(20)은 기판(1)의 이면(裏面)으로부터 노즐 챔버(51)까지 에칭된다. 잉크공급채널(20)이 도 15 및 도 16에 노즐 개구(13)와 정렬됨이 도시되어 있지만, 노즐 개구로부터 벗어나 위치될 수 있음은 물론이다.Finally, as shown in FIGS. 15 and 16, the ink supply channel 20 is etched from the back surface of the substrate 1 to the nozzle chamber 51. Although the ink supply channel 20 is shown aligned with the nozzle opening 13 in FIGS. 15 and 16, it can of course be located away from the nozzle opening.

잉크공급채널의 에칭에 이어서, 노즐 챔버(5)에 채워진 폴리이미드(6)를, 예를 들면 O2 플라즈마를 이용하여 애싱(ashing)(전면 애싱 또는 후면 애싱 중 어느 하나)하여 제거함으로써 노즐 조립체(100)를 형성한다.Following etching of the ink supply channel, the nozzle assembly 5 is removed by ashing (either front ashing or back ashing), for example, by using an O 2 plasma. Form 100.

위에서 설명하지 않았지만, 본 출원인의 선출원인 미국특허출원 제11/740,925호 및 제11/946,840호(그 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함됨)에 설명된 바와 같이, 최종 단계인 MEMS 처리 중에, 폴리머층(19)을 보호하기 위해 금속막(예를 들면, 티타늄 또는 알루미늄)을 사용하여도 좋다. 전형적으로, 보호용 금속막은 노즐 개구(13)를 에칭하기 전에 폴리머층(19) 위에 증착된다. 모든 에칭 과 산화성 포토레지스트 제거단계("애싱단계")의 완료 후에, 보호성 금속막은 간단한 HF 또는 H22 린스(rinse)를 이용하여 제거하여도 좋다.
Although not described above, the polymer may be subjected to the final stage of MEMS processing, as described in the Applicants' prior patent applications US 11 / 740,925 and 11 / 946,840, the contents of which are incorporated herein by reference. In order to protect the layer 19, a metal film (for example, titanium or aluminum) may be used. Typically, a protective metal film is deposited over the polymer layer 19 before etching the nozzle opening 13. After completion of all etching and oxidative photoresist removal steps (“ashing steps”), the protective metal film may be removed using a simple HF or H 2 O 2 rinse.

이동부와With moving parts 정지부Stop 사이의 공간을  Space between 가교하는Crosslinked 폴리머를The polymer 갖는 노즐 조립체 Having nozzle assembly

상술한 노즐 조립체(100)에 있어서, 폴리머층(19)은 천정부(7)의 이동부(14)와 정지부(18) 사이의 간극을 메꾼다. 이것이 우수한 기계적 씰을 제공하고 바로 제조될 수 있더라도, 씰의 구성은 노즐 조립체의 전체 성능과 효율에 필연적으로 영향을 준다.In the nozzle assembly 100 described above, the polymer layer 19 fills the gap between the moving portion 14 and the stop 18 of the ceiling 7. Although this provides a good mechanical seal and can be manufactured immediately, the configuration of the seal inevitably affects the overall performance and efficiency of the nozzle assembly.

도 17 내지 도 22로 돌아가면, 대안적인 제조단계의 순서가 개략적으로 도시되어 있는데, 이는 이동부(14)와 정지부(18) 사이에 가교를 하는 씰링부재를 개선시킨다. 간편상, 도 17 내지 도 22의 개략적인 예시로 액츄에이터의 상세 구조가 도시되어 있지 않다. 그러나, 이와 같은 대안적인 제조단계의 순서에 대한 출발점인 도 17이 도 9 및 도 10에 도시한 부분적으로 형성된 노즐 조립체를 개략적으로 나타낸 것임을 알 수 있을 것이다. 명확성을 위해, 노즐 조립체에서의 대응하는 구조를 나타내기 위해 동일한 참조숫자를 사용할 것이다.Returning to FIGS. 17-22, an alternative sequence of manufacturing steps is schematically illustrated, which improves the sealing member that bridges between the moving portion 14 and the stop 18. For simplicity, the detailed structure of the actuator is not shown in the schematic illustration of FIGS. 17 to 22. However, it will be appreciated that FIG. 17, a starting point for this sequence of alternative manufacturing steps, schematically illustrates the partially formed nozzle assembly shown in FIGS. 9 and 10. For clarity, the same reference numerals will be used to indicate the corresponding structures in the nozzle assembly.

다음으로, 도 17를 참조하면, 노즐 챔버(5)에 폴리이미드(6)가 채워진 부분적으로 형성된 노즐 조립체가 도시되어 있다. 서멀 벤드 액츄에이터를 포함하는 천정부(7)는 노즐 챔버(5) 위에 커버를 형성한다.Next, referring to FIG. 17, a partially formed nozzle assembly is shown in which the nozzle chamber 5 is filled with polyimide 6. The ceiling 7 including the thermal bend actuator forms a cover over the nozzle chamber 5.

도 18에서, 비어는 천정부(7)에 에칭된다. 비어는 천정부(17)의 이동부(14)와 정지부(18) 사이의 간극(17)을 형성한다.In FIG. 18, the via is etched into the ceiling 7. The via forms a gap 17 between the moving part 14 and the stop 18 of the ceiling 17.

다음으로, 도 19를 참조하면, 간극(17)은 포토레지스트와 같은 희생물질의 플러그(30)로 메꾸어진다. 플러그(30)는 후속 단계에서 폴리머 씰부재의 증착을 위한 희생 스캐폴드로서 역할을 한다. 구체적으로는, 플러그(30)의 상면은 씰부재의 프로파일을 형성한다. 플러그(30)의 형태와 그 상면의 프로파일은 통상의 포토리소그래픽 기술에 의해 조절되어도 좋다. 예를 들면, 플러그(30)의 비스듬한 측벽은 포토레지스트의 노광 중에 포커싱 파라미터(focusing parameter)를 조절함으로써 형성될 수도 있다.Next, referring to FIG. 19, the gap 17 is filled with a plug 30 of a sacrificial material such as a photoresist. The plug 30 serves as a sacrificial scaffold for the deposition of the polymer seal member in a subsequent step. Specifically, the upper surface of the plug 30 forms a profile of the seal member. The shape of the plug 30 and the profile of its upper surface may be adjusted by conventional photolithographic techniques. For example, the oblique sidewalls of the plug 30 may be formed by adjusting the focusing parameters during exposure of the photoresist.

플러그(30)의 형성에 이어서, 부분적으로 형성된 노즐 조립체는 유연성 폴리머 물질층(19)으로 도포된다. 전형적으로는, 폴리머 물질은 폴리디메틸실록산(PDMS)이다. 도 20에 도시한 바와 같이, PDMS층(19)은 노즐 조립체의 상면의 프로파일에 정합된다.Following formation of the plug 30, the partially formed nozzle assembly is applied with a layer of flexible polymer material 19. Typically, the polymeric material is polydimethylsiloxane (PDMS). As shown in FIG. 20, the PDMS layer 19 is matched to the profile of the top surface of the nozzle assembly.

이어서, 보호용 알루미늄막(31)은 PDMS층(19) 위에 증착된다. 알루미늄막(31)은 폴리이미드(6)을 제거하기 위해 산화 플라즈마로부터 PDMS층(19)을 보호한다(도 22).A protective aluminum film 31 is then deposited over the PDMS layer 19. The aluminum film 31 protects the PDMS layer 19 from the oxide plasma to remove the polyimide 6 (Fig. 22).

이제 도 21을 참조하면, 노즐 개구(13)는 알루미늄막(31), PDMS층(19) 및 천정부(17)를 통하여 에칭함으로써 형성된다. 이러한 에칭은 3개의 모든 층을 에칭하도록 하기 위해 다른 단계에서 다른 에칭 화학반응(etch chemistry)을 필요로 한다.Referring now to FIG. 21, nozzle openings 13 are formed by etching through aluminum film 31, PDMS layer 19, and ceiling 17. This etching requires different etch chemistry at different stages in order to etch all three layers.

최종적으로, 도 22를 참조하면, 노즐 조립체를 산화 플라즈마(예를 들면 O2 플라즈마) 처리하여, 폴리이미드(6)와 포토레지스트 플러그(30)를 제거한다. 폴리미이드(6)와 플러그(30)의 산화 제거에 이어서, 보호용 알루미늄층(31)을 HF 또는 H22로 세정하여 제거한다.Finally, referring to FIG. 22, the nozzle assembly is subjected to an oxidizing plasma (eg, O 2 plasma) to remove the polyimide 6 and the photoresist plug 30. Following oxidation removal of the polyamide 6 and plug 30, the protective aluminum layer 31 is removed by washing with HF or H 2 O 2 .

도 22에 도시한 완성된 노즐 조립체(200)는 천정부(17)의 이동부(14)와 정지부(18) 사이의 간극(17)을 통하여 가교를 하는 씰부재(32)를 갖는다. 두드러지게는, 씰부재(32)는 간극(17)을 메꾸지 않으며 실제로 이동부(14)와 정지부(18) 사이에 공간이 전혀 없다.The completed nozzle assembly 200 shown in FIG. 22 has a seal member 32 that bridges through a gap 17 between the moving portion 14 and the stop 18 of the ceiling 17. Remarkably, the seal member 32 does not fill the gap 17 and in fact there is no space between the moving portion 14 and the stop 18.

씰부재(32)는 일단이 이동부(14)에 연결되어 있고 타단이 정지부(18)에 연결되어 있는 브리지의 프로파일을 갖는다. 또한, 브리지는 실질적으로, 브리지의 각 단부를 기립시키는 융기부 또는 크라운부(33)를 갖는 단일의 아치 브리지(acrh bridge)의 형태를 취한다. 물론, 씰부재는 대안적으로는, 플러그(30)의 상면의 프로파일에 따라, 이동부(14)와 정지부(18) 사이에 가교를 하는 간단한 빔 브리지(simple beam bridge)의 형태를 취할 수도 있다.The seal member 32 has a profile of a bridge, one end of which is connected to the moving part 14 and the other end of which is connected to the stop 18. The bridge also substantially takes the form of a single arch bridge with ridges or crowns 33 standing each end of the bridge. Of course, the seal member may alternatively take the form of a simple beam bridge which bridges between the moving part 14 and the stop 18, depending on the profile of the upper surface of the plug 30. have.

씰부재(32)는 도 15 및 도 16에 도시한 실시형태에 대해 많은 이점이 있는데, 여기서 간극(17)은 폴리머 물질(19)로 완전히 메꾸어진다. 먼저, 이동부(14)와 정지부(18) 사이에서 폴리머의 총 부피를 줄임으로써, 기판(1)을 향하는 이동부(14)의 하향운동에 대한 임피던스(impedance)가 훨씬 적어진다. 또한, 씰부재의 프로파일은 구체적으로는, 이동부(14)의 하향 운동을 용이하게 하도록 구성되어 있다. 씰부재(32)가 유연한 브리지의 형태를 취하고 있으므로, 이동부(14)와 정지부(18) 사이의 간격보다 더 긴 길이를 가지면, 구동 중에 이동부(14)의 어떠한 하향 운동도 폴리머 물질의 최소 유연성(flexing)과 연성(extension)을 갖는 브리지 구조에 의해 바로 달성될 수 있다. 그러므로, 씰부재(32)는 이동부(14)의 이동에 대한 최소 임피던스를 제공하지만, 여전히 우수한 씰링성을 제공한다. 이동부(14)의 이동에 대한 임피던스를 최소화시킴으로써, 노즐 조립체(200)의 전체 효율과 이러한 노즐 조립체를 포함하는 프린트헤드가 향상된다.The seal member 32 has many advantages over the embodiment shown in FIGS. 15 and 16, where the gap 17 is completely filled with polymeric material 19. First, by reducing the total volume of polymer between the mover 14 and the stop 18, the impedance for the downward motion of the mover 14 towards the substrate 1 becomes much smaller. In addition, the profile of the seal member is specifically configured to facilitate the downward movement of the moving part 14. Since the seal member 32 is in the form of a flexible bridge, if the seal member 32 has a length longer than the distance between the movable portion 14 and the stop 18, any downward motion of the movable portion 14 during driving may cause It can be achieved directly by the bridge structure with minimum flexing and extension. Therefore, the seal member 32 provides the minimum impedance for the movement of the moving part 14, but still provides excellent sealing. By minimizing the impedance to the movement of the moving part 14, the overall efficiency of the nozzle assembly 200 and the printhead containing such nozzle assembly are improved.

물론, 씰부재(32)의 다른 구성은 본 발명의 범위 내에 포함된다. 예를 들면, 도 23에 도시한 바와 같이, 씰부재(32)는 복수의 융기부(41)와 홈(42)을 갖는 파형 구조물(40)이어도 좋다. 파형 구조물(40)이 이동부(14)의 이동을 바로 달성할 수 있음을 알 수 있을 것이다.Of course, other configurations of the seal member 32 are included within the scope of the present invention. For example, as shown in FIG. 23, the seal member 32 may be a corrugated structure 40 having a plurality of raised portions 41 and grooves 42. It will be appreciated that the corrugated structure 40 can immediately achieve the movement of the moving part 14.

해당분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 광범위한 설명한 본 발명의 정신 또는 범위로부터 벗어나지 않고 특정 실시형태들로 나타낸 바와 같은 본 발명에 많은 변화와 변경을 할 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 모든 점에서 예시적인 것이고 한정되지 않는 것으로 고려된다.It will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications can be made to the present invention as set forth in the specific embodiments without departing from the spirit or scope of the broadly described invention. Accordingly, the present invention is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

Claims (20)

잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체에 있어서,
내부에 노즐 개구가 형성된 천정부(roof)로서, 정지부에 대해 이동가능한 이동부를 포함함으로써 상기 정지부에 대한 상기 이동부의 이동에 의해 노즐 개구를 통해 잉크가 분사되게 하는 천정부를 포함하는 노즐 챔버;
상기 정지부에 대해 상기 이동부를 이동시키기 위한 액츄에이터; 및
상기 이동부와 상기 정지부 사이에 가교를 하는 브리지(bridge)로서 구성되는 씰부재(seal member); 를 포함하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체.
A nozzle assembly for an inkjet printhead,
A nozzle chamber having a nozzle opening formed therein, the nozzle chamber including a ceiling for allowing ink to be ejected through the nozzle opening by movement of the movement relative to the stop by including a moveable portion relative to the stop;
An actuator for moving the moving part relative to the stop part; And
A seal member configured as a bridge that bridges between the moving portion and the stop portion; Nozzle assembly for an inkjet printhead comprising a.
제1항에 있어서,
상기 씰부재는 폴리머 물질로 이루어져 있는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체.
The method of claim 1,
And the seal member is made of a polymer material.
제2항에 있어서,
상기 폴리머 물질은 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어져 있는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체.
The method of claim 2,
And said polymeric material is comprised of polydimethylsiloxane (PDMS).
제1항에 있어서,
상기 씰부재는 상기 이동부와 상기 정지부 사이에 공간이 없는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체.
The method of claim 1,
And the seal member has no space between the moving part and the stop part.
제1항에 있어서,
상기 씰부재는 상기 이동부의 이동을 용이하게 하기 위해 구성된 비평면 프로파일(non-planar profile)을 갖는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체.
The method of claim 1,
And the seal member has a non-planar profile configured to facilitate movement of the moving part.
제1항에 있어서,
상기 씰부재는 프로파일에 적어도 1개의 융기부(ridge), 적어도 1개의 홈(furrow), 또는 적어도 1개의 융기부와 적어도 1개의 홈 모두를 포함하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체.
The method of claim 1,
And the seal member comprises at least one ridge, at least one furrow, or at least one ridge and at least one groove in the profile.
제4항에 있어서,
상기 씰부재는 크라운부(crown portion)를 포함하고, 상기 크라운부는 상기 이동부에 연결된 상기 씰부재의 제1 단부와 상기 정지부에 연결된 상기 씰부재의 제2 단부를 기립시키는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체.
5. The method of claim 4,
The seal member includes a crown portion, wherein the crown portion stands for a first end of the seal member connected to the moving part and a second end of the seal member connected to the stop part. Assembly.
제1항에 있어서,
상기 씰부재는 파형(corrugation)으로 되어 있는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체.
The method of claim 1,
And the seal member is corrugated.
제1항에 있어서,
상기 노즐 개구는 상기 이동부에 형성되어 있는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체.
The method of claim 1,
And the nozzle opening is formed in the moving part.
제1항에 있어서,
상기 노즐 개구는 상기 정지부에 형성되어 있는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체.
The method of claim 1,
And the nozzle opening is formed in the stop.
제1항에 있어서,
상기 액츄에이터는 구동회로에 접속하기 위한 제1 능동소자(active element); 및
상기 제1 소자와 기계적으로 협동하는 제2 수동소자(passive element)를 포함하여, 전류가 제1 소자를 통과할 때 제1 소자가 제2 소자에 대해 확장(expansion)됨으로써 액츄에이터의 굽힘을 일으키는 서멀 벤드 액츄에이터(thermal bend actuator)인 잉크젯 프린트헤드용 노즐 조립체.
The method of claim 1,
The actuator includes a first active element for connecting to a drive circuit; And
A thermal element, including a second passive element that mechanically cooperates with the first element, causing the first element to expand with respect to the second element when current passes through the first element, causing bending of the actuator Nozzle assembly for inkjet printheads, which is a thermal bend actuator.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020117009380A 2008-11-26 2008-11-26 Inkjet nozzle assembly having moving roof structure and sealing bridge KR101311281B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/AU2008/001741 WO2010060129A1 (en) 2008-11-26 2008-11-26 Inkjet nozzle assembly having moving roof structure and sealing bridge

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110055747A KR20110055747A (en) 2011-05-25
KR101311281B1 true KR101311281B1 (en) 2013-09-25

Family

ID=42225117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117009380A KR101311281B1 (en) 2008-11-26 2008-11-26 Inkjet nozzle assembly having moving roof structure and sealing bridge

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2349724B1 (en)
JP (1) JP2012506782A (en)
KR (1) KR101311281B1 (en)
WO (1) WO2010060129A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0882593A1 (en) * 1997-06-05 1998-12-09 Xerox Corporation Method for forming a hydrophobic/hydrophilic front face of an ink jet printhead
US20060092226A1 (en) * 1997-07-15 2006-05-04 Kia Silverbrook Motion transmitting structure for a nozzle arrangement of a printhead chip for an inkjet printhead
US20080225083A1 (en) * 2007-03-12 2008-09-18 Silverbrook Research Pty Ltd Printhead having moving roof structure and mechanical seal

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6464340B2 (en) * 1998-03-25 2002-10-15 Silverbrook Research Pty Ltd Ink jet printing apparatus with balanced thermal actuator
JP2004066652A (en) * 2002-08-07 2004-03-04 Ricoh Co Ltd Liquid droplet jetting head, ink cartridge, and ink jet recorder
JP2005104038A (en) * 2003-09-30 2005-04-21 Fuji Photo Film Co Ltd Discharge head and liquid discharge device
WO2006105581A1 (en) * 2005-04-04 2006-10-12 Silverbrook Research Pty Ltd Printhead assembly suitable for redirecting ejected ink droplets
EP2121330A4 (en) * 2007-03-12 2013-01-23 Method of fabricating printhead having hydrophobic ink ejection face

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0882593A1 (en) * 1997-06-05 1998-12-09 Xerox Corporation Method for forming a hydrophobic/hydrophilic front face of an ink jet printhead
US20060092226A1 (en) * 1997-07-15 2006-05-04 Kia Silverbrook Motion transmitting structure for a nozzle arrangement of a printhead chip for an inkjet printhead
US20080225083A1 (en) * 2007-03-12 2008-09-18 Silverbrook Research Pty Ltd Printhead having moving roof structure and mechanical seal

Also Published As

Publication number Publication date
EP2349724B1 (en) 2014-05-07
KR20110055747A (en) 2011-05-25
WO2010060129A1 (en) 2010-06-03
JP2012506782A (en) 2012-03-22
EP2349724A1 (en) 2011-08-03
EP2349724A4 (en) 2012-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7794613B2 (en) Method of fabricating printhead having hydrophobic ink ejection face
US7669967B2 (en) Printhead having hydrophobic polymer coated on ink ejection face
US8277024B2 (en) Printhead integrated circuit having exposed active beam coated with polymer layer
US7976132B2 (en) Printhead having moving roof structure and mechanical seal
CA2675856C (en) Method of fabricating printhead having hydrophobic ink ejection face
US20060044351A1 (en) Ink jet nozzle assembly including displaceable ink pusher
US8491803B2 (en) Method of hydrophobizing and patterning frontside surface of integrated circuit
US8500247B2 (en) Nozzle assembly having polymeric coating on moving and stationary portions of roof
US7862734B2 (en) Method of fabricating nozzle assembly having moving roof structure and sealing bridge
KR101311281B1 (en) Inkjet nozzle assembly having moving roof structure and sealing bridge
EP2490898B1 (en) Printhead having polysilsesquioxane coating on ink ejection face
US7901054B2 (en) Printhead including moving portions and sealing bridges
TWI460079B (en) Inkjet nozzle assembly having moving roof structure and sealing bridge
TW201020124A (en) Method of fabricating nozzle assembly having moving roof structure and sealing bridge
TW201020120A (en) Printhead including moving portions and sealing bridges
KR20050019138A (en) Ink jet printhead chip with predetermined micro-electromechanical systems height

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160905

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170908

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180904

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190909

Year of fee payment: 7