KR20020009082A

KR20020009082A - 그레이 스케일이 가능한 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트헤드의 히터 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20020009082A
Application number: KR1020000042366A
Authority: KR
Inventors: 이충전; 김영철; 문재호; 백오현
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2002-02-01
Also published as: JP3442745B2; US6460961B2; KR100413678B1; US20020008734A1; JP2002036561A

Abstract

본 발명은 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드에서 그레이 스케일(gray scale)이 구현가능한 히터 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 히터는 노즐을 중심으로 동심원 상으로 배치된 적어도 2 이상의 발열부를 구비한다. 이 각각의 발열부는 다각형 또는 환형으로 형성되며, 노즐 중심으로부터의 이격 거리가 각각 다르게 형성된다. 또한, 각각의 발열부에는 독립적으로 히터 구동 전원을 인가할 수 있는 전극이 연결된다. 따라서, 각각의 전극에 선택적으로 또는 상호 조합하여 히터 구동 전원을 인가하여 서로 다른 체적의 버블을 형성함으로써 서로 다른 크기의 잉크 액적을 토출하여 그레이 스케일을 구현한다.

Description

그레이 스케일이 가능한 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 히터 및 그 제조방법{Heater of bubble-jet type ink-jet printhead enabling gray scale and manufacturing method thereof}

본 발명은 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 히터에 관한 것으로, 특히 그레이 스케일(gray scale)이 구현 가능한 히터 및 그 제조방법에 관한 것이다.

잉크 젯 프린터의 잉크 토출 방식으로는 저항발열체로 이루어진 히터를 이용하여 잉크에 기포(버블)를 발생시켜 이 힘으로 잉크를 토출시키는 전기-열 변환 방식(electro-thermal transducer, 버블 젯 방식)과, 압전체를 이용하여 압전체의 변형으로 인해 생기는 잉크의 체적 변화에 의해 잉크를 토출시키는 전기-기계 변환 방식(electro-mechanical transducer)이 있다.

이러한 잉크 젯 프린트 헤드에서 그레이 스케일 즉, 점진적인 명암차를 구현하는 것은 잉크 젯 프린터의 중요한 기능중의 하나이다. 이러한 그레이 스케일은 보통 토출되는 잉크의 양 즉, 잉크 액적(droplet)의 크기를 조절하여 인쇄용지 상에 형성되는 도트의 크기를 조절함으로써 구현된다.

미국특허 4,513,299호에는 전기-기계 변환 방식의 잉크 젯 프린터에서 이러한 그레이 스케일을 구현하는 방안이 제시되어 있다. 도 1을 참조하여 이를 설명하면 다음과 같다.

통상 잉크 젯 프린트 헤드의 잉크 토출은 압전체 또는 히터에 펄스 형태의 전기신호를 인가함으로써 이루어지는데, 한 번의 전기신호를 인가하여 하나의 잉크 액적을 토출한 다음 잉크 챔버에 잉크를 리필하고 그 다음의 잉크 액적을 토출하기 위한 전기 신호를 인가하기 까지에는 소정의 시간이 필요하다. 이 시간을 구동 주기라고 하는데, 상기 미국특허에서는 이 구동 주기(T) 내에 짧은 간격으로 여러 번의 펄스 형태의 전기 신호(10a, 10b, ..., 10n)를 인가하여 원하는 양의 잉크를 토출함으로써 그레이 스케일을 구현한다.

그러나, 이와 같은 방식으로는 인가되는 펄스의 수를 증가시키는 데에는 한계가 있다. 즉, 그레이 스케일의 단계를 늘리기 위해 펄스의 수를 늘리게 되면 구동 주기(T)에 근접하게 되고, 신뢰성 있는 인쇄를 위해서는 구동 주기를 더 늘려야 되는 문제가 있다.

한편, 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드는 일반적으로 전기-기계 변환 방식에 비해 대량생산이 유리함에 반해, 그레이 스케일의 구현은 어렵다고 알려져 있다. 따라서, 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드에서 그레이 스케일의 구현에 대한 요구는 더욱 크다고 할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드에서 그레이 스케일을 보다 빠르고 간편하게 구현할 수 있는 히터를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 히터를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 전기-기계 변환 방식의 잉크 젯 프린트 헤드에서 그레이 스케일을 구현하는 메카니즘을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 5는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 히터를 개략적으로 도시한 평면도들이다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 히터에 의해 그레이 스케일을 구현하는 일예를 개략적으로 도시한 단면도들이다.

도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 히터에 의해 그레이 스케일을 구현하는 다른 예를 개략적으로 도시한 단면도들이다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일실시예에 따라 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린터 헤드의 히터를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린터 헤드의 히터를 제조하는 과정을 도시한 단면도이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은 그레이 스케일 구현이 가능한 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 히터를 제공한다. 즉, 본 발명의 히터는노즐을 중심으로 동심원 상으로 배치된 적어도 2 이상의 발열부를 구비한다. 이 각각의 발열부는 다각형 또는 환형으로 형성되며, 노즐 중심으로부터의 이격 거리가 각각 다르게 형성된다. 또한, 각각의 발열부에는 독립적으로 히터 구동 전원을 인가할 수 있는 전극이 연결된다.

따라서, 각각의 전극에 선택적으로 또는 상호 조합하여 히터 구동 전원을 인가하여 서로 다른 체적의 버블을 형성함으로써 서로 다른 크기의 잉크 액적을 토출하여 그레이 스케일을 구현한다. 또한, 한 번의 히터 구동 전원 인가만으로 그레이 스케일이 구현되어 빠른 인쇄가 가능하고 구동 주기를 늘려야 하는 등의 문제가 없다.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 히터를 제조하는 방법은, 기판 상에 소정의 직경을 가지는 다각형 또는 환형의 제1발열부를 형성하는 단계, 제1발열부에 히터 구동 전원을 인가할 수 있는 제1전극을 형성하는 단계, 제1발열부의 직경보다 큰 직경을 가지는 다각형 또는 환형의 제2발열부를 제1발열부와 동심원 상으로 형성하는 단계, 및 상기 제2발열부에 히터 구동 전원을 인가할 수 있는 제2전극을 형성하는 단계를 포함한다.

여기서, 제1발열부 및 제1전극과, 제2발열부 및 제2전극 사이에는 절연막을 개재시켜 상호 전기적으로 절연시킬 수도 있고, 제1발열부 및 제2발열부는 동시에 동일한 물질로 형성하여 상호 전기적으로 연결시킬 수도 있다.

따라서, 통상의 히터를 제조하는 방법을 그대로 적용하면서 간편하게 그레이 스케일이 가능한 히터를 제조할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 이하에 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 충분히 설명하기 위한 예시적인 것으로서, 본 발명은 다양하게 변형되어 구현이 가능하다. 도면에서, 동일한 요소에는 동일한 참조부호를 사용하였으며, 설명의 편의와 명확성을 위해 각 요소의 크기나 두께 등은 과장되었다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 히터를 노즐과 함께 도시한 평면도이다.

도 2를 참조하면 본 실시예의 히터는, 노즐(50)을 중심으로 동심원 상으로 배치된 제1 및 제2발열부(120, 150)와 각각의 발열부에 히터 구동 전원을 인가하기 위한 제1 및 제2전극(130, 160)을 구비한다. 각각의 발열부(120, 150)는 통상의 저항발열체로서 Ta-Al 합금이나 불순물이 도핑된 다결정 실리콘으로 이루어지며, 노즐(50)을 중심으로 각각 다른 직경을 가지는 대략 "C"자 모양을 이룬다. 또한, 제1 및 제2전극(130, 160)은 통상 전극물질로 사용되는 Al이나 Al 합금으로 이루어지며, 각각의 발열부(120, 150)의 양측 단부에 접속된다. 각각의 전극(130, 160)에는 히터 구동 전원(170, 180)이 인가된다. 히터 구동 전원(170, 180)은 도면에서 전류원으로 도시되었으나, 펄스상 전류 또는 전압을 인가하여 각 발열부(120, 150)를 발열시키는 것이라면 어느 것이라도 가능하다.

한편, 도 2에는 나타나 있지 않으나, 제1발열부(120) 및 제1전극(130)과, 제2발열부(150) 및 제2전극(160)의 사이에는 절연막이 개재되어 서로 전기적으로 절연된다(도 8c 참조). 이렇게 서로 절연된 제1 및 제2발열부(120, 150)에는 각각독립적으로 히터 구동 전원을 인가할 수 있게 된다.

또한, 도 2에서 각각의 발열부(120, 150)는 원형으로 도시되어 있으나, 4각형, 5각형, 6각형 등의 다각형으로 형성할 수도 있다. 이점은 후술하는 다른 실시예에 있어서도 마찬가지다.

또한, 도 2에는 2 개의 발열부(120, 150)가 도시되어 있으나, 그 간격과 폭을 조절하여 3개 이상을 형성할 수도 있다. 이점 역시 후술하는 다른 실시예에 있어서도 마찬가지이다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 히터를 도시한 평면도이다.

도 3을 참조하면 본 실시예의 히터는, 전술한 제1실시예와 마찬가지로 "C"자형을 이루는 두 개의 발열부(120, 150)와 각각의 전극(130, 160)을 구비하는데, "C"자형 발열부(120, 150)의 단부 및 그에 따른 전극(130, 160)의 위치가 제1실시예와 다르다. 즉, 제1실시예에서는 "C"자형 발열부의 단부가 서로 반대편에 위치함으로써 제1전극(도 2의 130)이 제2발열부(도 2의 150)와 교차함에 반해, 제2실시예에서는 "C"자형 발열부의 단부가 동일한 방향에 위치한다. 따라서, 제2실시예에서는 제1실시예와 달리, 제1발열부(120) 및 제1전극(130)과, 제2발열부(150) 및 제2전극(160)을 절연시키기 위한 절연막이 필요없게 된다. 따라서, 제조가 더욱 간편해 진다(상세한 내용은 후술).

도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 히터를 도시한 평면도이다.

도 4를 참조하면 본 실시예의 히터는, 전술한 제1실시예와 마찬가지로 노즐(50)을 중심으로 동심원 상으로 배치된 두 개의 발열부(120', 150')와 각각의전극(130, 160)을 구비하나, 각각의 발열부(120', 150')의 형상과 전극(130, 160)의 위치가 다르다. 즉, 제3실시예에서 각 발열부(120', 150')는 전술한 제1 및 제2실시예와 달리, 대략 "O"자형의 완전히 닫힌 곡선을 이루며, 전극(130, 160)이 각각의 발열부(120', 150')의 대칭되는 위치에 접속되어 있다. 결국, 전술한 제1 및 제2실시예와 후술할 제4실시예의 발열부와 전극의 접속이 직렬임에 비해, 제3실시예에서는 병렬접속이 된다.

한편, 본 실시예의 제1발열부(120') 및 제1전극(130)과, 제2발열부(150') 및 제2전극(160) 사이에는 전술한 제1실시예에서와 마찬가지로 절연막이 개재되어 서로 절연된다.

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 히터를 도시한 평면도이다.

도 5를 참조하면 본 실시예의 히터는, 전술한 제1실시예의 제1발열부(도 2의 120)와 제2발열부(도 2의 150)가 서로 연결되어 하나의 발열부(120")를 이루고 있다. 따라서, 전술한 제2실시예에서와 마찬가지로 제조가 간편해진다.

본 실시예에서 제1전극(130)에 히터 구동 전원(170)을 인가하면 발열부(120")의 내부 고리 부분만이 가열되고, 제2전극(160)에 히터 구동 전원(180)을 인가하면 발열부(120") 전체가 가열되게 된다.

이어서, 본 발명의 히터를 이용하여 그레이 스케일을 구현하는 메카니즘을 설명한다. 본 발명의 히터는 어떠한 형태의 잉크 챔버를 가지는 잉크 젯 프린트 헤드에도 적용될 수 있으며, 이하에서는 두 가지 형태의 잉크 젯 프린터 헤드에 적용한 예를 설명한다.

먼저, 도 6a 내지 도 6c는 본 출원인에 의해 출원된 출원번호 2000-22260호에 개시된 반구형 잉크 챔버(105)를 가지는 잉크 젯 프린터 헤드에 적용한 예이다. 본 예에서 잉크 토출부의 구조는, 기판(100) 상에 대략 반구형으로 잉크 챔버(105)가 형성되어 있고, 기판(100)과 잉크 챔버(150)의 윗면을 덮으며 노즐(50)이 형성된 노즐판(110)이 형성되어 있다. 노즐판(110) 위에 제1발열부(120)와 제2발열부(150)를 가지는 본 발명의 히터가 형성되어 있다. 그러나, 본 발명의 히터는 노즐판(110)의 아래 면에 형성되어도 무방하다.

도 6a는 이러한 구조의 잉크 챔버(105)에 잉크(200)가 채워진 상태에서, 작은 직경의 제1발열부(120) 만에 히터 구동 전원(170)을 인가한 경우에 생성된 버블(191)과 그에 따라 토출되는 잉크 액적(201)을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 제1발열부(120)에만 히터 구동 전원(170)을 인가하면 제1발열부(120) 아래에 버블(191)이 환형의 제1발열부(120) 모양에 따라 도우넛 형태로 생성되고, 버블(191) 체적 만큼의 잉크가 토출된다.

도 6b는 큰 직경의 제2발열부(150) 만에 히터 구동 전원(180)을 인가한 경우에 생성된 버블(193)과 그에 따라 토출되는 잉크 액적(203)을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 제2발열부(150)에만 히터 구동 전원(180)을 인가하면 제2발열부(150) 아래에 버블(193)이 도우넛 형태로 생성되고, 버블(193) 체적 만큼의 잉크가 토출된다. 도 6b에 도시된 버블(193)은 그 단면적은 도 6a와 비슷하지만 그 직경이 도 6a에 도시된 버블(191)보다 크기 때문에, 토출되는 잉크의 양이 더 많아진다.

도 6c는 제1 및 제2발열부(120, 150) 모두에 히터 구동 전원(170, 180)을 인가한 경우에 생성된 버블(195)과 그에 따라 토출되는 잉크 액적(205)을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2발열부(120, 150) 모두에 히터 구동 전원(170, 180)을 인가하면 제1 및 제2발열부(120, 150) 아래에 각각 생성된 버블이 합쳐져 도 6a 및 도 6b에 도시된 버블(191, 193)보다 체적이 더 큰 버블(195)이 도우넛 형태로 생성되고, 따라서 그만큼 더 많은 양의 잉크가 토출된다.

따라서, 직경이 다른 두 개의 발열부(120, 150)를 구비한 경우에 세 단계의 그레이 스케일을 구현할 수 있다. 본 예에서는 두 개의 발열부(120, 150) 만을 구비한 경우에 그레이 스케일을 구현하는 메카니즘을 설명하였으나, 서로 다른 직경의 발열부의 개수를 늘리면 그만큼 더 많은 단계의 그레이 스케일이 구현가능하다. 즉, 발열부의 개수를 N이라 하면 각 발열부의 구동 조합에 따라 2^N-1 단계의 그레이 스케일이 가능하다.

도 7a 내지 도 7c는 별도의 잉크 챔버를 형성하지 않고, 생성된 도우넛형 버블에 의해 가상의 잉크 챔버를 형성하면서 잉크를 토출하는 구조의 잉크 젯 프린터 헤드에 본 발명의 히터를 적용한 예이다. 본 예에서 잉크 토출부의 구조는, 기판(100) 상에 본 발명의 히터가 형성되고, 히터의 중심에 대응되는 위치에 노즐(50)이 형성된 노즐판(110')이 형성되어 있으며, 기판(100)과 노즐판(110')의 사이에 형성된 공간에 잉크(200)가 채워져 있다. 한편, 본 발명의 히터는 기판(100) 상이 아닌 노즐판(110')의 아래 면에 형성되어도 무방하다.

도 7a는 이러한 상태에서 작은 직경의 제1발열부(120) 만에 히터 구동전원(170)을 인가한 경우에 생성된 버블(191')과 그에 따라 토출되는 잉크 액적(201')을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 제1발열부(120)에만 히터 구동 전원(170)을 인가하면 제1발열부(120) 위에 도우넛형 버블(191')이 생성되어 노즐판(110')의 아래 면과 접하면서 가상의 잉크 챔버가 형성되고 버블(191')에 의해 소정량의 잉크가 토출된다.

도 7b는 큰 직경의 제2발열부(150) 만에 히터 구동 전원(180)을 인가한 경우에 생성된 버블(193')과 그에 따라 토출되는 잉크 액적(203')을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 제2발열부(150)에만 히터 구동 전원(180)을 인가하면 제2발열부(150) 위에 버블(193')이 도우넛 형태로 생성되고 잉크가 토출된다. 도 7b에 도시된 버블(193')은 그 단면적은 도 7a와 비슷하지만 그 직경이 도 7a에 도시된 버블(191')보다 크기 때문에, 토출되는 잉크의 양이 더 많아진다.

도 7c는 제1 및 제2발열부(120, 150) 모두에 히터 구동 전원(170, 180)을 인가한 경우에 생성된 버블(195')과 그에 따라 토출되는 잉크 액적(205')을 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2발열부(120, 150) 모두에 히터 구동 전원(170, 180)을 인가하면 제1 및 제2발열부(120, 150) 위에 각각 생성된 버블이 합쳐져 도 7a 및 도 7b에 도시된 버블(191', 193')보다 체적이 더 큰 버블(195')이 도우넛 형태로 생성된다. 그러나, 본 예의 잉크 토출부는 실제의 잉크 챔버가 형성되어 있지 않으므로, 버블(195')이 생성되면 노즐(50) 쪽(화살표 방향)뿐만 아니라 노즐(50) 바깥 방향으로도 확장되기 때문에 반드시 버블(195')의 체적에 비례하는 양의 잉크가 토출된다고 할 수는 없다. 오히려, 형성된 가상 챔버(점선으로 표시된버블의 중심선에 의해 정의되는 공간)에서 노즐(50) 쪽(화살표 방향)으로 버블이 차지하는 체적 만큼의 잉크가 토출된다고 보면, 도 7c의 버블(195')에 의해 형성되는 가상 챔버는 도 7b의 버블(193')에 의해 형성되는 가상 챔버보다 그 체적이 작게 되고 그에 따라 도 7c의 버블(195')에 의해 토출되는 잉크의 양은 도 7b의 버블(193')에 의해 토출되는 잉크의 양보다 적게 될 수 있다. 여하튼, 본 예에서도 직경이 다른 두 개의 발열부(120, 150)를 구비하고 이를 선택적으로 또는 조합하여 구동함으로써 세 단계의 그레이 스케일을 구현할 수 있다.

이어서, 본 발명의 히터를 제조하는 방법을 상세히 설명한다.

먼저, 도 8a 내지 도 8c는 도 2 및 도 4에 각각 도시된 제1 및 제3실시예의 히터를 제조하는 과정을 도 2 및 도 4의 8-8선을 따라 도시한 단면도들이다.

도 8a를 참조하면, 기판(100) 상의 노즐판(110) 전면에(도 7a 내지 도 7c에 도시된 적용예에서는 기판(100) 상에 절연막을 형성하고 그 위에) 저항발열체를 증착하고 패터닝하여 제1발열부(120)를 형성한다. 저항발열체로서는 예컨대, Ta-Al 합금 또는 불순물이 도핑된 다결정 실리콘을 사용하고 각각 스퍼터링 또는 저압화학기상증착 등의 방법으로 증착할 수 있다. 패터닝은, 저항발열체 상에 포토레지스트를 도포하고 원하는 형상 즉, 대략 "C"자 모양이 정의된 포토마스크를 이용하여 포토레지스트를 노광 및 현상한 다음, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 저항발열체를 식각함으로써 이루어진다.

도 8b를 참조하면, 제1발열부(120)가 형성된 노즐판(110) 전면에 전극물질을 증착하고 패터닝하여 제1발열부(120)와 접속되는 제1전극(130)을 형성한다. 전극물질로서는 도전성과 패터닝이 용이한 예컨대, Al 또는 Al 합금을 사용하고, 스퍼터링의 방법으로 증착할 수 있다. 패터닝은 전술한 저항발열체를 패터닝하는 과정과 유사한 방법으로 이루어진다.

이어서, 제1발열부(120) 및 제1전극(130)이 형성된 노즐판(110) 전면에 절연막(140)을 형성한다. 절연막(140)은 제1전극(130)을 Al과 같이 저융점 금속을 사용한 경우에는 제1전극(130)이 녹아 변형되지 않는 저온 즉, 300∼400℃ 정도의 온도에서 증착이 가능한 TEOS(tetra ethyl ortho silicate) 산화막과 같은 물질을 화학기상 증착함으로써 형성한다. 이때 절연막(140)은 제1발열부(120) 및 제1전극(130)과, 이후에 형성되는 제2발열부(150) 및 제2전극(160)이 절연될 정도만의 가능한 얇은 두께로 형성하는 것이 전체적인 단차를 적게 하는 데에 도움이 된다.

도 8c를 참조하면, 절연막(140) 상에, 전술한 제1발열부(120) 및 제1전극(130)과 동일한 방법으로, 제2발열부(150) 및 제2전극(160)을 형성함으로써 히터를 완성한다. 다만, 제2발열부(150)의 물질은 전술한 바와 같이 제1전극(130) 물질로서 Al을 사용한 경우에는 그 변형을 방지하기 위해 저온에서 스퍼터링에 의한 증착이 가능한 Ta-Al 합금을 사용하는 것이 바람직하다.

도 9는 도 5에 도시된 제4실시예의 히터를 제조하는 과정을 도 5의 9-9선을 따라 도시한 단면도이다.

제4실시예의 히터에서는 발열부(120")가 하나로 연결되어 있으므로 도 8a 내지 도 8c와는 달리, 한 번의 저항발열체 증착과 패터닝으로 발열부(120")를 형성할 수 있다. 즉, 도 9를 참조하면, 전술한 바와 같이 저항발열체를 증착하고 패터닝하여 하나로 연결된 발열부(120")를 형성한다. 이어서, 발열부(120")가 형성된 노즐판(110) 전면에 전극물질을 증착하고 패터닝하여 발열부(120")의 양단에 각각 접속되는 제1 및 제2전극(130, 160)을 동시에 형성한다. 도 9에 도시된 실시예에서는 발열부(120")가 하나로 연결되어 있기 때문에 전술한 도 8a 내지 도 8c에서와는 달리, 제1 및 제2발열부를 절연하기 위한 절연막이 필요없다.

한편, 도 3에 도시된 제2실시예의 히터도 도 9에 도시된 방법과 유사한 방법으로 제조할 수 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이상 특정한 실시예와 특정한 물질을 이용하여 본 발명의 히터와 그 제조방법을 상세히 설명하였지만, 이는 단지 예시적인 것으로서 다양한 변형예와 균등한 실시예가 가능함은 물론이다. 예컨대, 도 8a 내지 도 8c에서 제1발열부(120) 및 제1전극(130)와 제2발열부(150) 및 제2전극(160)의 형성 순서는 바뀔 수 있다. 즉, 제1발열부(120) 및 제1전극(130)이 제2발열부(150) 및 제2전극(160)보다 높게 형성될 수 있다. 또한, 도 8a 내지 도 9에서는 각각 전극(160)을 형성하는 것으로서 히터를 완성한 것으로 도시하고 설명하였지만, 발열부 및 전극을 포함하는 전면에 보호막을 더 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 히터에 따르면, 노즐을 둘러싸며 직경이 서로 다른 적어도 2 이상의 다각형 또는 환형 발열부를 구비하고 발열부 각각에 히터 구동 전원을 독립적으로 인가할 수 있는 전극을 구비함으로써 각 발열부를 선택적으로 또는 조합하여 구동할 수 있다. 따라서, 히터의 가열에 의해 생성되는 버블의체적이 달라져 한 번의 히터 구동 전원 인가만으로 다양한 단계의 그레이 스케일을 구현할 수 있다. 따라서, 히터 구동 주기를 증가시키지 않으면서도 빠르고 간단하게 그레이 스케일을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 히터는, 일반적인 반도체 소자의 제조공정에 의해 대량생산이 용이하며, 다양한 잉크 토출부 구조를 가지는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드에 적용할 수 있다.

Claims

버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 버블을 생성하기 위한 히터에 있어서,

노즐이 위치하는 평면에 투영된 평면 배치가, 상기 노즐의 중심으로부터 서로 다른 거리만큼 이격되어 상기 노즐을 둘러싸도록 배치되며, 각각에 독립적으로 히터 구동 전원을 인가할 수 있는 전극이 연결된 적어도 2 이상의 발열부를 구비하여, 상기 각각의 전극에 선택적으로 또는 상호 조합하여 상기 히터 구동 전원을 인가함으로써 서로 다른 체적의 버블을 생성하는 것을 특징으로 하는 히터.
제1항에 있어서, 상기 적어도 2 이상의 발열부는 서로 전기적으로 절연된 것을 특징으로 하는 히터.
제1항에 있어서, 상기 적어도 2 이상의 발열부는 서로 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 히터.
제1항에 있어서, 상기 적어도 2 이상의 발열부 각각은 실질적으로 "C"자 모양의 열린 곡선을 이루고, 상기 열린 곡선의 양단부에 각각 상기 전극이 연결되는 것을 특징으로 하는 히터.
제1항에 있어서, 상기 적어도 2 이상의 발열부 각각은 실질적으로 "O"자 모양의 닫힌 곡선을 이루고, 상기 닫힌 곡선의 대칭되는 부위에 각각 상기 전극이 연결되는 것을 특징으로 하는 히터.
제1항에 있어서, 상기 적어도 2 이상의 발열부 각각은 다각형의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 히터.
제1항에 있어서, 상기 적어도 2 이상의 발열부 각각은 Ta-Al 합금 또는 불순물이 도핑된 다결정 실리콘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 히터.
버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 히터를 제조하는 방법에 있어서,

기판 상에 소정의 직경을 가지는 다각형 또는 환형의 제1발열부를 형성하는 단계;

상기 제1발열부에 히터 구동 전원을 인가할 수 있는 제1전극을 형성하는 단계;

상기 제1발열부의 직경보다 큰 직경을 가지는 다각형 또는 환형의 제2발열부를 상기 제1발열부와 동심원 상으로 형성하는 단계; 및

상기 제2발열부에 히터 구동 전원을 인가할 수 있는 제2전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 제1발열부를 형성하는 단계 및 상기 제1전극을 형성하는 단계와, 상기 제2발열부를 형성하는 단계 및 상기 제1전극을 형성하는 단계의 사이에, 상기 제1발열부 및 제1전극과 상기 제2발열부 및 제2전극을 서로 전기적으로 절연시키는 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 제조방법.
제9항에 있어서, 상기 절연막을 형성하는 단계는 상기 제1전극 또는 제2전극을 이루는 물질이 변형되지 않는 저온에서 상기 절연막을 형성하는 것을 특징으로 하는 히터 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 제1발열부를 형성하는 단계 및 제2발열부를 형성하는 단계는 동시에 수행되고, 동일한 물질로 상기 제1발열부 및 제2발열부를 형성하는 것을 특징으로 하는 히터 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 제1전극을 형성하는 단계 및 제2전극을 형성하는 단계는 동시에 수행되고, 동일한 물질로 상기 제1전극 및 제2전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 히터 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 제1발열부와 제2발열부는 서로 연결되지 않도록 형성하는 것을 특징으로 하는 히터 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 제1발열부와 제2발열부는 서로 연결되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 히터 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 제1발열부와 제2발열부는 각각 Ta-Al 합금 또는 불순물이 도핑된 다결정 실리콘으로 형성하는 것을 특징으로 하는 히터 제조방법.
제8항에 있어서, 상기 제1전극과 제2전극은 각각 Al 또는 Al 합금으로 형성하는 것을 특징으로 하는 히터 제조방법.