KR20020046824A

KR20020046824A - 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20020046824A
Application number: KR1020000077167A
Authority: KR
Inventors: 맹두진; 국건; 오용수
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-06-21
Also published as: KR100506080B1

Abstract

버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 잉크 젯 프린트 헤드는, 잉크 공급 매니폴드와, 잉크가 채워지는 잉크 챔버와, 잉크를 매니폴드로부터 잉크 챔버로 공급하는 잉크 채널이 일체로 형성된 기판; 기판 상에 적층되며, 잉크 챔버의 중심부에 대응되는 위치에 노즐이 형성된 노즐판; 노즐판 상에 마련되며, 노즐을 둘러싸는 환상으로 형성된 히터; 노즐판 상에 마련되며, 히터에 전류를 인가하는 전극; 및 히터의 상부에 마련되어 히터로부터 발생된 열이 그 위쪽으로 전도되는 것을 억제하는 단열층;을 구비한다. 단열층은 히터를 덮을 수 있도록 노즐을 둘러싸는 환상으로 형성되며, 그 폭은 히터의 폭보다 크게 되어 있다. 또한, 단열층은 공기가 채워진 공간으로 이루어질 수 있으며, 또는 실질적으로 진공상태인 공간으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 단열층의 존재로 인해 히터에서 발생된 열이 대부분 그 아래쪽의 잉크로 전달되므로 에너지 효율이 향상되고, 토출 구동 주파수가 높아지며, 프린트 헤드의 장시간 안정적인 작동이 가능하게 된다.

Description

버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드 및 그 제조 방법{Bubble-jet type ink-jet print head and manufacturing method thereof}

본 발명은 잉크 젯 프린트 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드와 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 잉크 젯 프린트 헤드는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 기록용지 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크 젯 프린터의 잉크 토출 방식으로는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 이 힘으로 잉크를 토출시키는 전기-열 변환 방식(electro-thermal transducer, 버블 젯 방식)과, 압전체를 이용하여 압전체의 변형으로 인해 생기는 잉크의 체적 변화에 의해 잉크를 토출시키는 전기-기계 변환 방식(electro-mechanical transducer)이 있다.

상술한 버블 젯 방식의 잉크 토출 메카니즘을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 저항 발열체로 이루어진 히터에 전원을 인가하면, 히터에 인접한 잉크는 대략 300℃로 순간 가열된다. 이 때 잉크 내부에 버블이 생성되고, 생성된 버블은 성장하여 그 부피 팽창으로 인해 잉크가 충만된 잉크 챔버 내부에 압력을 가하게 된다. 이로 인해 노즐 부근에 있던 잉크가 노즐을 통해 잉크 챔버 밖으로 토출된다.

그런데, 이와 같은 버블 젯 방식의 잉크 토출부를 가지는 잉크 젯 프린트 헤드는 다음과 같은 요건들을 만족하여야 한다. 첫째, 가능한 한 그 제조가 간단하고 제조비용이 저렴하며, 대량 생산이 가능하여야 한다. 둘째, 선명한 화질을 얻기 위해서는, 토출되는 주 액적(main droplet)에 뒤따르는 주 액적보다 작은 미세한 부 액적(satellite droplet)의 생성이 가능한 한 억제되어야 한다. 셋째, 하나의 노즐에서 잉크를 토출하거나 잉크의 토출후 잉크 챔버로 잉크가 다시 채워질 때, 잉크를 토출하지 않는 인접한 다른 노즐과의 간섭(cross talk)이 가능한 한 억제되어야 한다. 이를 위해서는 잉크 토출시 노즐 반대방향으로 잉크가 역류하는 현상(back flow)을 억제하여야 한다. 넷째, 고속 프린트를 위해서는, 가능한 한 잉크 토출후리필되는 주기가 짧아야 한다. 즉, 구동 주파수가 높아야 한다. 다섯째, 히터에서 발생된 열로 인해 프린트 헤드에 가해지는 열적 부하가 적어야 하며, 높은 구동 주파수에서도 장시간 안정적으로 작동될 수 있어야 한다.

그런데, 이러한 요건들은 서로 상충하는 경우가 많고, 또한 잉크 젯 프린트 헤드의 성능은 결국 잉크 챔버, 잉크 유로 및 히터의 구조, 그에 따른 버블의 생성 및 팽창 형태, 또는 각 요소의 상대적인 크기와 밀접한 관련이 있다.

이에 따라, 미국특허 US 4339762호, US 4882595호, US 5760804호, US 4847630호, US 5850241호, 유럽특허 EP 317171호, Fan-Gang Tseng, Chang-Jin Kim, and Chih-Ming Ho, "A Novel Microinjector with Virtual Chamber Neck", IEEE MEMS '98, pp.57-62 등 다양한 구조의 잉크 젯 프린트 헤드가 제안되었다. 그러나, 이들 특허나 문헌에 제시된 구조의 잉크 젯 프린트 헤드는 전술한 요건들중 일부는 만족할지라도 전체적으로 만족할 만한 수준은 아니다.

특히, 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 반대인 백-슈팅(back-shooting) 방식의 프린트 헤드에 있어서는, 히터가 노즐 주위의 표면 쪽에 배치되어야 하므로, 이로 인해 노즐 주위의 표면에 심각한 열적 문제를 야기시킨다.

도 1은 상기한 종래의 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드 중 일례로서, IEEE MEMS '98, pp.57-62에 개시된 백-슈팅 방식의 잉크 토출부를 간략하게 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 백-슈팅 방식의 프린트 헤드에 있어서는, 노즐판(20)에 형성된 노즐(22) 주위에 히터(30)가 배치되어 있다. 그리고, 히터(30)는 도시되지는 않았지만 전류를 인가하기 위한 전극에 연결되어 있으며,노즐판(20) 상에 형성되는 소정 물질의 보호층(40)에 의해 보호된다. 노즐판(20)은 기판(10) 상에 형성되며, 기판(10)에는 노즐(22)에 대응하여 잉크 챔버(14)가 형성되어 있다. 잉크 챔버(14)는 잉크 채널(16)과 연결되어 그 내부에 잉크(90)가 채워진다. 한편, 히터(30)를 보호하는 보호층(40)의 표면에는 일반적으로 잉크(90)가 묻지않도록 소수성의 코팅막(80)이 도포되어 있다. 이와 같은 구성을 가진 잉크 토출부에 있어서, 히터(30)에 전류를 인가하게 되면 잉크 챔버(14) 내에 버블(92)이 생성되고, 이 버블(92)이 팽창하여 잉크 액적(90')을 노즐(22)을 통해 토출시키게 된다.

그런데, 상술한 바와 같은 종래의 백-슈팅 방식의 잉크 젯 프린트 헤드는 히터(30)가 노즐(22)에 인접하여 있으므로 히터(22)에서 발생된 열이 노즐(22) 주위의 표면으로 쉽게 전도되어 그 부위의 온도가 과다하게 상승되는 단점을 가지고 있다. 이는 노즐(22) 주위 표면에 도포된 소수성 코팅막(80)을 소손(burn-out)시키거나 그 물성을 변화시키게 되고, 이에 따라 그 부위에 잉크(90)가 묻게 되거나 잉크(90)가 타서 눌러붙는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 히터(30)에서 발생된 열의 상당한 부분이 잉크(90)가 아닌 다른 부분, 예컨대 상술한 노즐(22) 주위의 표면이나 보호층(40)을 통해 잉크 토출부 주위로 전도되어 흡수된다. 즉, 히터(30)에서 발생된 열은 잉크(90)를 가열하여 버블(92)을 발생시키는데 사용되어야 하는데, 이 열의 상당한 부분이 다른 부분으로 흡수되어 버리고, 나머지 열만이 버블(92) 형성에 사용되는 것이다. 이것은 버블(92)을 발생시키기 위해 공급된 에너지가 낭비되는 셈이 되므로, 결국 에너지의 소모가 심해져 에너지 효율을 저하시키며, 버블(92)의 생성과 소멸의 주기가 길어져 높은 구동 주파수를 구현하기 어렵게 된다. 또한, 다른 부분으로 전도되는 열은 인쇄 사이클이 진행됨에 따라 프린트 헤드 전체의 온도를 크게 상승시키게 되고, 이에 따라 여러가지 열적 문제점이 발생되어 프린트 헤드의 장시간의 안정적인 작동이 어렵게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 전술한 요건들을 만족시키는 구조를 가지며 버블 생성을 위해 히터에 공급되는 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 히터의 상부에 단열층이 형성된 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

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

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적인 평면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 잉크 토출부를 확대하여 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A선을 따른 잉크 토출부의 수직 구조를 도시한 단면도이다.

도 5는 도 3에 도시된 잉크 토출부의 변형예를 도시한 평면도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적인 평면도이다.

도 7a는 도 6에 도시된 잉크 토출부를 확대하여 나타낸 평면도이고, 도 7b 내지 7d는 각각 도 7a의 B₁-B₁, B₂-B₂, B₃-B₃선을 따른 잉크 토출부의 수직 구조를 도시한 단면도들이다.

도 8은 도 7a에 도시된 잉크 토출부의 변형예를 도시한 평면도이다.

도 9a 및 도 9b는 도 3에 도시된 잉크 토출부에서 잉크가 토출되는 메카니즘을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 10 내지 도 18은 도 3 및 도 4에 도시된 구조의 잉크 토출부를 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.

도 19 내지 도 22는 도 7a 내지 도 7d에 도시된 구조의 잉크 토출부를 가지는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드를 제조하는 과정을 도시한 단면도들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100,100',200,200'...잉크 토출부 110,210...기판

112,212...매니폴드 114,214...잉크 챔버

116,216...잉크 채널 120,220...노즐판

122,222...노즐 130,230...히터

150,250...전극 160,260...단열층

상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, 잉크를 공급하는 매니폴드와, 토출될 잉크가 채워지는 잉크 챔버와, 잉크를 상기 매니폴드로부터 상기 잉크 챔버로 공급하는 잉크 채널이 일체로 형성된 기판; 상기 기판 상에 적층되며, 상기 잉크 챔버의 중심부에 대응되는 위치에 잉크의 토출이 이루어지는 노즐이 형성된 노즐판; 상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 노즐을 둘러싸는 환상으로 형성된 히터; 상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 히터와 전기적으로 연결되어 상기 히터에 전류를 인가하는 전극; 및 상기 히터의 상부에 마련되어 상기 히터로부터 발생된 열이 그 위쪽으로 전도되는 것을 억제하는 단열층;을 구비하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드를 제공한다.

여기에서, 상기 단열층은 상기 히터를 덮을 수 있도록 상기 노즐을 둘러싸는 환상으로 형성되며, 상기 단열층의 폭은 상기 히터의 폭보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 단열층은 공기가 채워진 공간으로 이루어질 수 있으며, 또는 실질적으로 진공상태인 공간으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 단열층의 존재로 인해 상기 히터에서 발생된 열이 대부분 그 아래쪽의 잉크로 전달되므로 에너지 효율이 향상되고, 토출 구동 주파수가 높아지며, 프린트 헤드의 장시간 안정적인 작동이 가능하게 된다.

그리고, 본 발명은 단열층을 가지는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조방법을 제공한다. 이와 같은 본 발명의 제조방법은, 기판의 표면에 노즐판을 형성하는 단계; 상기 노즐판 상에 환상의 히터를 형성하는 단계; 상기 기판의 배면을 식각하여 잉크를 공급하는 매니폴드를 형성하는 단계; 상기 노즐판 상에 상기 히터와 전기적으로 연결되는 전극을 형성하는 단계; 상기 히터의 안쪽으로 상기 히터의 직경보다 작은 직경으로 상기 노즐판을 식각하여 노즐을 형성하는 단계; 상기 히터의 상부에 환상의 단열층을 형성하는 단계; 상기 노즐에 의해 노출된 상기 기판을 식각하여 잉크 챔버를 형성하는 단계; 및 상기 기판을 식각하여 잉크를 상기 매니폴드로부터 상기 잉크 챔버로 공급하는 잉크 채널을 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 단열층을 형성하는 단계는, 상기 히터의 상부에 환상의 희생층을 형성하는 단계와, 상기 희생층의 상부에 환상의 슬롯을 형성하여 상기 희생층의 일부를 노출시키는 단계와, 상기 환상 슬롯을 통하여 상기 희생층을 식각하여그 내부의 물질이 제거된 공간으로 이루어진 단열층을 형성하는 단계로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 단열층이 형성된 후에, 소정의 물질막으로 상기 환상 슬롯을 막아 상기 단열층을 밀폐시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하며, 또한 이 단계는 저압 화학기상증착법에 의해 수행됨으로써 상기 단열층이 실질적으로 진공 상태로 되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 제조방법에 따르면, 잉크 챔버와 잉크 채널 및 잉크 공급 매니폴드가 기판 내에 일체로 형성되며, 노즐판과 히터 뿐만 아니라 단열층도 기판 상에 일체로 형성되므로, 그 제조방법이 간단하며, 프린트 헤드를 칩 단위로 대량생산할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 아래에 예시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 그 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 존재할 수도 있다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 프린트 헤드는 점선으로 표시된 잉크 공급 매니폴드(112) 상에 지그재그로 배치된 잉크 토출부(100)들이 2열로 배치되고, 각 잉크 토출부(100)와 전기적으로 연결되고 와이어가 본딩될 본딩 패드(102)들이 배치되어 있다. 또한, 매니폴드(112)는 잉크를 담고 있는 잉크 컨테이너(미도시)와 연결된다. 한편, 도면에서 잉크 토출부(100)들은 2열로 배치되어 있지만, 1열로 배치될 수도 있고, 해상도를 더욱 높이기 위해 3열 이상으로 배치될 수도 있다. 또한, 매니폴드(112)는 잉크 토출부(100)의 각 열마다 하나씩 형성될 수도 있다. 또한, 도면에는 한 가지 색상의 잉크만을 사용하는 프린트 헤드가 도시되어 있지만, 컬러 인쇄를 위해 각 색상별로 3 또는 4군의 잉크 토출부군이 배치될 수도 있다.

도시된 바와 같이, 잉크 토출부(100)의 기판(110)에는 그 표면쪽에 잉크가 채워지는 잉크 챔버(114)가 형성되고, 그 배면쪽에는 잉크 챔버(114)로 잉크를 공급하는 매니폴드(112)가 형성되며, 잉크 챔버(114)의 바닥 중앙에는 잉크 챔버(114)와 매니폴드(112)를 연결하는 잉크 채널(116)이 형성된다. 여기에서, 기판(110)은 집적회로의 제조에 널리 사용되는 실리콘으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 잉크 챔버(114)는 바람직하게는 대략 반구형의 형상으로 되어 있다. 잉크 채널(116)의 직경은 잉크 토출시 잉크가 잉크 채널(116) 쪽으로 밀리는 역류 현상과 잉크 토출 후 잉크 리필시 그 속도에 영향을 미치므로 잉크 채널(116)의 형성시 그 직경은 미세하게 제어될 필요가 있다.

기판(110)의 표면에는 노즐(122)이 형성된 노즐판(120)이 형성되어, 잉크 챔버(114)의 상부 벽을 이룬다. 노즐판(120)은, 기판(110)이 실리콘으로 이루어진 경우, 실리콘 기판(110)을 산화시켜 형성된 실리콘 산화막으로 이루어질 수 있고, 기판(110) 상에 증착된 실리콘 질화막 등의 절연막으로 이루어질 수 있다.

노즐판(120) 위에는 노즐(122)을 둘러싸는 환형의 버블 생성용 히터(130)가 형성되며, 이 히터(130)는 불순물이 도핑된 폴리 실리콘과 같은 저항 발열체로 이루어진다. 노즐판(120)과 히터(130) 위에는 히터(130)의 보호막으로서 실리콘 질화막(140)이 형성될 수 있다. 그리고, 히터(130)에는 펄스상 전류를 인가하기 위하여 통상 금속으로 이루어진 전극(150)이 연결된다.

그리고, 히터(130)의 상부에는 단열(160)층이 마련된다. 즉, 단열층(160)은 실리콘 질화막(140)을 사이에 두고 히터(130)의 상부에 형성되며, 히터(130)의 형상과 유사한 환형으로 되어 있다. 단열층(160)은 히터(130)로부터 발생된 열이 그 위쪽으로 전도되는 것을 억제하는 역할을 한다. 이를 위해, 단열층(160)은 히터(130)의 대부분을 덮을 수 있도록 그 폭이 히터(130)의 폭보다 큰 것이 바람직하다. 단열층(160)은 뒤에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 공기가 채워진 공간으로서 공기 단열층일 수 있으며, 또는 실질적으로 진공상태인 공간으로서 진공 단열층일 수도 있다.

상기 실리콘 질화막(140), 전극(150) 및 단열층(160) 위에는 TEOS(Tetraethyleorthosilane) 산화막(170)이 형성되며, 그 위에 전술한 바와 같이 노즐(122)의 외부 주위에 잉크가 묻지 않도록 소수성의 코팅막(180)이 형성된다.

한편, 도 5는 잉크 토출부의 변형예를 도시한 평면도로서, 도 5에 도시된 잉크 토출부(100')의 히터(130')는 대략 오메가형상을 가지며, 전극(150)은 히터(130')의 양단부에 각각 접속된다. 즉, 도 3에 도시된 히터는 전극 사이에서 병렬로 접속됨에 반해, 도 5에 도시된 히터(130')는 전극(150) 사이에서 직렬로 접속된다. 그리고, 잉크 토출부(100')의 다른 구성요소, 즉 잉크 챔버(114), 잉크 채널(116), 노즐(122) 및 단열층(160) 등의 형상과 배치는 도 3 및 도 4에 도시된 잉크 토출부에서와 동일하다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적인 평면도이다. 본 실시예는 전술한 실시예와 많은 부분이 동일하므로, 그 차이점을 중심으로 간략하게 설명하기로 한다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 프린트 헤드는 점선으로 표시된 잉크 공급 매니폴드(212)를 중심으로 좌우에 지그재그로 배치된 잉크 토출부(200)들이 2열로 배치되고, 각 잉크 토출부(200)와 전기적으로 연결되고 와이어가 본딩될 본딩 패드(202)들이 배치되어 있다.

도 7a 내지 도 7d를 함께 참조하면, 잉크 토출부(200)의 기판(210)에는 그 표면쪽에 대략 반구형으로 형성되어 잉크가 채워지는 잉크 챔버(214)와, 잉크챔버(214)보다 얕은 깊이로 형성되어 잉크 챔버(214)로 잉크를 공급하는 잉크 채널(216)이 마련되며, 그 배면쪽에는 잉크 채널(216)과 만나 잉크 채널(216)로 잉크를 공급하는 매니폴드(212)가 형성되어 있다. 또한, 잉크 챔버(214)와 잉크 채널(216)이 만나는 지점에는 버블이 팽창할 때 잉크 채널(214) 쪽으로 밀리는 것을 방지하는 버블 걸림턱(218)이 형성되어 있다.

기판(210)의 표면에는 노즐(222)과 잉크 채널 형성용 홈(224)이 형성된 노즐판(220)이 형성되어, 잉크 챔버(214)의 상부 벽을 이룬다.

노즐판(220) 위에는 노즐(222)을 둘러싸는 환형의 버블 생성용 히터(230)와, 히터(230)의 보호막으로서 실리콘 질화막(240)이 형성된다. 그리고, 히터(230)에는 펄스상 전류를 인가하기 위하여 통상 금속으로 이루어진 전극(250)이 연결된다.

히터(230)의 상부에는 단열(260)층이 마련된다. 전술한 실시예에서와 같이, 단열층(260)은 히터(230)로부터 발생된 열이 그 위쪽으로 전도되는 것을 억제하는 역할을 하는 것으로, 히터(230)의 형상과 유사한 환형으로 되어 있으며, 히터(230)의 대부분을 덮을 수 있도록 그 폭이 히터(230)의 폭보다 큰 것이 바람직하다.

그리고, 상기와 같이 형성된 실리콘 질화막(240), 전극(250) 및 단열층(260) 위에는 TEOS 산화막(270)이 형성되며, 그 위에 노즐(222)의 외부 주위에 잉크가 묻지 않도록 하는 소수성의 코팅막(280)이 형성된다.

한편, 도 8은 잉크 토출부의 변형예를 도시한 평면도로서, 도 8에 도시된 잉크 토출부(200')의 히터(230')는 대략 오메가형상을 가질 수 있으며, 이 경우 전극(250)은 히터(230')의 양단부에 각각 접속될 수 있다.

이하에서는 도 9a와 도 9b를 참조하며 상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 잉크 액적 토출 메카니즘을 설명하기로 한다. 여기에서, 잉크 액적 토출 메카니즘과 이에 따른 효과는 전술한 두 가지 실시예에서 거의 동일하므로 먼저 기술된 일 실시예를 기준으로 설명한다.

먼저 도 9a를 참조하면, 모세관 현상에 의해 매니폴드(112)와 잉크 채널(116)을 통해 잉크 챔버(114) 내부로 잉크(190)가 공급된다. 잉크 챔버(114) 내부에 잉크(190)가 채워진 상태에서, 전극(150)을 통해 히터(130)에 펄스상 전류를 인가하면 히터(130)에서 열이 발생된다. 발생된 열은 단열층(160)에 의해 그 위쪽으로 전도되는 것이 억제되어 그 대부분이 아래의 노즐판(120)을 통해 잉크(190)로 전달되고, 이에 따라 잉크(190)가 비등하여 버블(192)이 생성된다. 이 버블(192)의 형상은 히터(130)의 형상에 따라 도 9a의 오른쪽에 도시된 바와 같이 대략 도우넛 형상이 된다.

도우넛 형상의 버블(192)이 시간이 지남에 따라 팽창하면, 도 9b에 도시된 바와 같이 노즐(122) 아래에서 합쳐져 중앙부가 오목한 대략 원반형의 버블(192')로 팽창한다. 동시에, 팽창된 버블(192')에 의해 잉크 챔버(114)로부터 노즐(122)을 통해 잉크 액적(190')이 토출된다.

인가했던 전류를 차단하면 냉각이 되면서 버블(192')은 수축되거나, 아니면 그 전에 터뜨려지고, 잉크 챔버(114) 내에는 다시 잉크(190)가 채워진다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의한 프린트 헤드의 잉크 토출 메카니즘에 따르면, 도우넛 모양의 버블(192)이 중앙에서 합쳐져 원반형의 버블(192')을 형성함으로써 토출되는 잉크 액적(190')의 꼬리를 잘라주게 되어 전술한 부 액적(satellite droplet)이 생기지 않는다.

또한, 히터(130)가 환형 또는 오메가형상으로 그 면적이 넓어 가열과 냉각이 빠르고 그에 따라 버블(192, 192')의 생성에서 소멸에 이르는 소요시간이 빨라져 빠른 응답과 높은 구동 주파수를 가질 수 있다. 더욱이, 잉크 챔버(114)의 형상이 반구형으로 되어 있어 종래의 직육면체 또는 피라밋 모양의 잉크 챔버에 의해 버블(192, 192')의 팽창 경로가 안정적이고, 버블의 생성 및 팽창이 빨라 빠른 시간 내에 잉크의 토출이 이루어진다.

특히, 히터(130)의 상부에 형성된 단열층(160)은 히터(130)로부터 발생된 열이 위쪽으로 전도되는 것을 방지하고, 그 대부분이 아래쪽의 잉크(190)로 전달될 수 있도록 한다. 이와 같이, 히터(130)에서 발생된 열이 위쪽의 표면으로 전도되는 것이 억제되므로, 히터(130) 상부의 표면 온도가 종래에 비해 보다 낮은 온도로 유지될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 표면에 형성된 소수성의 코팅막(180)이 열에 의해 소손(burn out)되거나 그 물성이 변화되어 소수성을 잃게됨으로써 그 부위에 잉크가 묻게 되거나 잉크가 타서 눌러붙는 문제점이 방지된다.

또한, 히터(130)에서 발생된 열 에너지의 잉크(190)로의 전달율이 높아지게 되므로, 에너지 효율이 향상되며 잉크 토출 구동 주파수를 높게할 수 있다. 다시 설명하면, 히터(130)에 공급되는 에너지가 정해진 경우에는, 종래에 비해 잉크(190)의 온도 상승이 빨라지게 되어 버블(192, 192')의 생성에서 소멸에 이르는 소요시간이 빨라지게 되므로 높은 구동 주파수를 얻을 수 있으며, 소정의 구동주파수를 얻고자 하는 경우에는, 종래에 비해 히터(130)에 공급되는 에너지를 줄일 수 있게 되어 에너지 효율이 향상된다. 그리고, 히터(130)에서 발생된 열이 잉크(190)가 아닌 다른 부분으로 전도되는 것이 억제되어 프린트 헤드 전체의 온도 상승이 적고, 이에 따라 프린트 헤드가 장시간 안정적으로 작동될 수 있게 된다.

그리고, 버블(192, 192')의 팽창이 반구형의 잉크 챔버(114) 내부로 한정되면서 잉크(190)의 역류가 억제되므로 인접한 다른 잉크 토출부와의 간섭(cross talk)이 억제된다. 더욱이, 잉크 채널(116)의 직경이 노즐(122)의 직경보다 작은 경우는, 잉크(190)의 역류를 방지하는데 더욱 효과적이다.

한편, 도 6 내지 도 8에 도시된 실시예에서는, 잉크 채널(216)이 잉크 챔버(214)보다 깊이가 얕고 작을 뿐만 아니라 잉크 챔버(214)와 잉크 채널(216)이 만나는 지점에는 버블 걸림턱(218)이 형성되어 있어서, 잉크 및 버블 자체가 잉크 채널(216) 쪽으로 밀리는 역류 현상을 방지하는데 효과적이다.

다음으로, 본 발명의 잉크 젯 프린트 헤드를 제조하는 방법을 설명한다.

도 10 내지 도 18은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 잉크 토출부를 가지는 프린트 헤드를 제조하는 과정을 도시한 단면들로서, 도 3의 A-A 선을 따른 단면도들이다.

먼저, 도 10을 참조하면, 본 실시예에서 기판(110)은 결정방향이 (100)이고 그 두께가 대략 500㎛인 실리콘 기판을 사용한다. 이는, 반도체 소자의 제조에 널리 사용되는 실리콘 웨이퍼를 그대로 사용할 수 있어 대량생산에 효과적이기 때문이다. 이어서, 실리콘 웨이퍼를 산화로에 넣고 습식 또는 건식 산화시키면, 실리콘기판(110)의 표면 및 배면이 산화되어 실리콘 산화막(120, 120')이 형성된다. 기판(110)의 표면쪽에 형성된 실리콘 산화막(120)은 이후에 노즐이 형성되는 노즐판이 된다.

한편, 도 10에 도시된 것은 실리콘 웨이퍼의 극히 일부를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 프린트 헤드는 하나의 웨이퍼에서 수십 내지 수백개의 칩 상태로 제조된다. 또, 도 10에서는 기판(110)의 표면과 배면 모두에 실리콘 산화막(120, 120')이 형성된 것으로 도시되었는데, 이는 실리콘 웨이퍼의 배면도 산화 분위기에 노출되는 배치식 산화로를 사용하였기 때문이다. 그러나, 웨이퍼의 표면만 노출되는 매엽식 산화로를 사용하는 경우는 배면에 실리콘 산화막(120')이 형성되지 않는다. 이렇게 사용하는 장치에 따라 표면에만 소정의 물질막이 형성되거나 배면까지 형성되는 점은 이하의 도 18까지 같다. 다만, 편의상 이하에서는 다른 물질막(후술하는 폴리 실리콘막, 실리콘 질화막, TEOS 산화막 등)은 기판(110)의 표면 쪽에만 형성되는 것으로 도시하고 설명한다.

이어서, 표면 쪽의 실리콘 산화막(120) 상에 환상의 히터(130)를 형성한다. 이 히터(130)는 실리콘 산화막(120) 전면에 불순물이 도핑된 폴리 실리콘을 증착시킨 다음 이를 환상으로 패터닝함으로써 형성된다. 구체적으로, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘은 저압 화학기상증착법(Low pressure chemical vapor deposition; LPCVD)으로 불순물로서 예컨대 인(P)의 소스가스와 함께 증착함으로써 대략 0.7 내지 1㎛ 두께로 형성될 수 있다. 이 폴리 실리콘막의 증착 두께는, 히터(130)의 폭과 길이를 고려하여 적정한 저항값을 가지도록 다른 범위로 할 수도 있다. 실리콘산화막(120) 전면에 증착된 폴리 실리콘막은 포토마스크와 포토레지스트를 이용한 사진공정과 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 식각하는 식각공정에 의해 패터닝된다.

도 11은 도 10의 결과물 전면에 실리콘 질화막(140)을 증착시킨 후, 기판(110)의 배면으로부터 기판(110)을 식각하여 매니폴드(112)를 형성한 상태를 도시한 것이다. 실리콘 질화막(140)은 히터(130)의 보호막으로서 예컨대 대략 0.5㎛ 두께로 역시 저압 화학기상증착법으로 증착될 수 있다. 매니폴드(112)는 기판(110)의 배면을 경사식각함으로써 형성된다. 구체적으로, 기판(110)의 배면에 식각될 영역을 한정하는 식각마스크를 형성하고 TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide)를 에칭액(etchant)으로 하여 소정시간 동안 습식식각하면, (111) 방향으로의 식각이 다른 방향에 비해 느리게 되어 대략 54.7°의 경사를 가지는 매니폴드(112)가 형성된다. 한편, 이 매니폴드(112)는 기판(110)의 배면을 경사식각하여 형성하는 것으로 도시되고 설명되었지만, 경사식각이 아닌 이방성 식각으로 형성할 수도 있다.

도 12는 전극(150)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 구체적으로, 도 11의 실리콘 질화막(140)의 히터(130)의 상부에서 전극(150)과 접속될 부분을 식각하여 히터(130)를 노출한다. 이어서, 전극(150)은 도전성이 좋고 패터닝이 용이한 금속 예컨대, 알루미늄이나 알루미늄 합금을 대략 1㎛ 두께로 스퍼터링법으로 증착하고 패터닝함으로써 형성된다. 이때, 전극(150)을 이루는 금속막은 기판(110) 상의 다른 부위에서 배선(미도시)과 본딩 패드(도 2의 102)를 이루도록 동시에 패터닝된다.

도 13은 히터(130)의 상부에 희생층(sacrificial layer, 160')을 형성한 상태를 도시한 것이다. 이 희생층은(160')은 히터(130)의 상부에 위치하는 실리콘 질화막(140)의 표면에 폴리 실리콘을 대략 1㎛ 두께가 되도록 증착시킨 다음 이를 환상으로 패터닝함으로써 형성된다. 구체적으로, 폴리 실리콘은 저압 화학기상증착법으로써 증착될 수 있으며, 그 폭이 히터(130)의 폭보다 크도록 패터닝되는 것이 바람직하다. 이 희생층(160')은 이후에 히터(130)에서 발생된 열이 그 위쪽으로 전도되는 것을 억제하는 단열층이 된다.

다음으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 기판(110) 전면에 TEOS(Tetraethyleorthosilane) 산화막(170)을 증착한다. 이 TEOS 산화막(170)은 대략 1㎛ 정도의 두께로, 알루미늄 또는 그 합금으로 이루어진 전극(150)과 본딩 패드가 변형되지 않는 범위의 저온 예컨대 400℃ 이하에서 화학기상증착법으로 증착할 수 있다.

이어서, 도 15에 도시된 바와 같이, 기판(110) 전면에 포토레지스트를 도포하고 패터닝하여 포토레지스트 패턴(PR)을 형성한다. 포토레지스트 패턴(PR)은 노즐(122)이 형성될 부위의 TEOS 산화막(170)이 노출되도록 하며, 그리고 희생층(160')의 상부의 TEOS 산화막(170)도 환상으로 노출되도록 한다.

이어서, 상기한 바와 같이 형성된 포토레지스트 패턴(PR)을 식각마스크로 하여 TEOS 산화막(170), 실리콘 질화막(140) 및 실리콘 산화막(120)을 순차 식각함으로써 대략 16∼20㎛의 직경을 가지는 노즐(122)을 형성하며, 그리고 희생층(160') 상부의 TEOS 산화막(170)을 식각하여 대략 1㎛ 정도의 폭을 가지는 환상의슬롯(162)을 형성한다. 한편, 노즐은(122)은 위에서 TEOS 산화막(170), 실리콘 질화막(140) 및 실리콘 산화막(120)을 순차적으로 식각함으로써 형성하였지만, 도 12에 도시된 단계에서 실리콘 질화막(140)과 실리콘 산화막(120)을 식각함으로써 형성할 수도 있다.

도 16은 포토레지스트 패턴(PR)에 의해 노출된 기판(110)과 희생층(160')을 식각하여 잉크 챔버(114), 잉크 채널(116) 및 단열층(160)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 먼저, 잉크 챔버(114)는 포토레지스트 패턴(PR)을 식각마스크로 하여 기판(110)을 등방성 식각함으로써 형성할 수 있다. 구체적으로, XeF₂가스 또는 BrF₃가스를 식각가스로 사용하여 기판(110)을 소정시간 동안 건식식각한다. 그러면 도시된 바와 같이, 그 깊이와 반경이 대략 20㎛인 대략 반구형의 잉크 챔버(114)가 형성된다. 이와 동시에, 환상의 슬롯(162)을 통해 희생층(도 15의 160')도 식각되어 그 내부의 물질층, 즉 폴리 실리콘층이 제거된 단열층(160)이 형성된다. 이와 같이 잉크 챔버(114)와 단열층(160)은 동시에 형성될 수 있지만, 어느 하나가 먼저 형성된 후에 다른 하나가 형성될 수도 있다.

한편, 잉크 챔버(114)는 포토레지스트 패턴(PR)을 식각마스크로 하여 기판(110)을 이방성 식각하는 단계 및 이에 이어 등방성 식각하는 단계의 두 단계로 식각함으로써 형성할 수도 있다. 즉, 포토레지스트 패턴(PR)을 식각마스크로 하여 실리콘 기판(110)을 유도결합 플라즈마 식각(Inductively Coupled Plasma Etching)이나 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching)을 이용하여 이방성 식각하여 소정 깊이의 홀(미도시)을 형성한 후, 이어서, 상기와 같은 방법으로 등방성 식각한다. 또한, 잉크 챔버(114)는 또 다른 방법으로서, 기판(110)의 잉크 챔버(114)를 이룰 부위를 다공질 실리콘층으로 변화시킨 다음에 이 다공질 실리콘층을 선택적으로 식각하여 제거함으로써 형성할 수도 있다.

이어서, 포토레지스트 패턴(PR)을 식각마스크로 하여 기판(110)을 이방성 식각하면, 잉크 챔버(114)의 바닥에 잉크 챔버(114)와 매니폴드(112)를 연결하는 잉크 채널(116)이 형성된다. 이 이방성 식각은 전술한 유도결합 플라즈마 식각이나 반응성 이온 식각에 의해 수행될 수 있다.

도 17은 도 16에 도시된 상태에서 포토레지스트 패턴(PR)을 애슁(ashing) 및 스트립(strip)하여 제거한 상태를 도시한 것이다. 이러한 상태에서 최상부 표면에 소수성의 코팅막(도 4의 180)을 도포함으로써 본 실시예에 따른 프린트 헤드가 완성될 수 있다. 그러나, 이 상태에서는 단열층(160)이 환상 슬롯(162)에 의해 외부에 개방되어 있으므로 환상 슬롯(162)을 통하여 외부의 잉크나 이물질이 단열층(160) 내부로 침입하여 그 단열 효과를 저하시킬 수 있다. 따라서, 도 18에 도시된 바와 같이 소수성의 코팅막을 도포하기 전에 환상 슬롯(162)을 막아주는 것이 바람직하다.

도 18은 환상 슬롯(162) 주위의 TEOS 산화막(170) 표면에 실리콘 질화막(175)을 형성시켜 환상 슬롯(162)을 막은 상태를 도시한 것이다. 실리콘 질화막(175)은 화학기상증착법에 의해 대략 0.5~1㎛로 증착시킨 다음 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 증착되는 실리콘 질화막(175)의 두께는 환상 슬롯(162)의 폭에 따라 이를 충분히 막을 수 있는 정도로 정해진다. 즉, 환상 슬롯(162)의 폭이 대략 1㎛ 정도인 경우에는 실리콘 질화막(175)의 두께는 0.5㎛ 이상이면 가능하다. 한편, 실리콘 질화막(175)은 산화막으로 대체될 수 있으며, 또한 TEOS 산화막(170) 표면 전체에 형성될 수도 있다. 이로써, 단열층(160)은 밀폐된 공간으로서 공기만 채워진 공기 단열층을 형성하게 된다. 한편, 실리콘 질화막(175)의 증착을 저압 화학기상증착법에 의하여 수행할 수 있으며, 이 경우에는 단열층(160)은 실질적으로 진공 상태의 공간으로서 진공 단열층을 형성하게 된다.

도 19 내지 도 22는 도 7a 내지 도 7d에 도시된 구조의 잉크 토출부를 가지는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드를 제조하는 과정을 도시한 단면도로서, 도 7a의 B₃-B₃선을 따른 단면도들이다.

도 7a에 도시된 잉크 토출부를 가지는 프린트 헤드의 제조방법은 전술한 도 3에 도시된 잉크 토출부를 가지는 프린트 헤드의 제조방법과 잉크 채널을 형성하는 방법을 제외하고는 거의 유사하다. 즉, 도 14의 TEOS 산화막 형성 단계까지는 동일하고, 그 이후의 단계에서는 잉크 채널을 형성하는 방법만 상이하다. 따라서, 이하에서는 상기한 차이점을 중심으로 도 7a에 도시된 잉크 토출부를 가지는 프린트 헤드의 제조방법을 설명하기로 한다.

도 19에 도시된 바와 같이, TEOS 산화막(270)을 형성한 다음, 이를 패터닝함으로써 히터(230)의 바깥쪽으로 매니폴드(212)의 상부까지 직선상의 잉크 채널 형성용 홈(224)을 형성한다. 이 홈(224)은 TEOS 산화막(270), 실리콘 질화막(240) 및실리콘 산화막(220)을 순차 식각함으로써 형성할 수 있으며, 그 길이는 대략 50㎛ 정도로 하고 그 폭은 대략 2㎛ 정도로 한다.

이어서, 도 20에 도시된 바와 같이, 기판(210) 전면에 포토레지스트를 도포하고 패터닝하여 포토레지스트 패턴(PR)을 형성한다. 포토레지스트 패턴(PR)은 노즐(222)이 형성될 부위의 TEOS 산화막(270)이 노출되도록 하며, 그리고 희생층(260')의 상부의 TEOS 산화막(270)도 환상을 노출되도록 한다.

이어서 상기한 바와 같이 형성된 포토레지스트 패턴(PR)을 식각마스크로 하여 TEOS 산화막(270), 실리콘 질화막(240) 및 실리콘 산화막(220)을 순차 식각함으로써 대략 16∼20㎛의 직경을 가지는 노즐(222)을 형성하며, 그리고 희생층(260') 상부의 TEOS 산화막(270)을 식각하여 대략 1㎛ 정도의 폭을 가지는 환상의 슬롯(262)을 형성한다.

도 21은 포토레지스트 패턴(PR)에 의해 노출된 기판(210)과 희생층(260')을 식각하여 잉크 챔버(214), 잉크 채널(216) 및 단열층(260)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 먼저, 잉크 챔버(214)는 포토레지스트 패턴(PR)을 식각마스크로 하여 기판(210)을 등방성 식각함으로써 형성할 수 있다. 구체적으로, XeF₂가스 또는 BrF₃가스를 식각가스로 사용하여 기판(210)을 소정시간 동안 건식식각한다. 그러면 도시된 바와 같이, 그 깊이와 반경이 대략 20㎛인 대략 반구형의 잉크 챔버(214)가 형성되고, 잉크 챔버(214)와 매니폴드(212)를 연결하는 그 깊이와 반경이 대략 8㎛인 잉크 채널(216)이 형성된다. 또한, 잉크 챔버(214)와 잉크 채널(216)의 연결부위에는 식각에 의해 형성되는 잉크 챔버(214)와 잉크 채널(216)이 만나면서 형성되는 돌출된 버블 걸림턱(218)이 형성된다. 이와 동시에, 환상의 슬롯(262)을 통해 희생층(도 20의 260')도 식각되어 그 내부의 물질층, 즉 폴리 실리콘층이 제거된 단열층(260)이 형성된다. 이와 같이 잉크 챔버(214), 잉크 채널(216) 및 단열층(260)은 동시에 형성될 수 있지만, 순차적으로 형성될 수도 있다.

도 22는 도 21에 도시된 상태에서 포토레지스트 패턴(PR)을 애슁(ashing) 및 스트립(strip)하여 제거한 상태를 도시한 것이다. 이러한 상태에서 최상부 표면에 소수성의 코팅막(도 7d의 280)을 도포함으로써 본 실시예에 따른 프린트 헤드가 완성될 수 있다. 그러나, 본 실시예에서도 전술한 실시예에서와 같이 소수성의 코팅막을 도포하기 전에 환상 슬롯(262)을 막아 단열층(260)을 밀폐시키는 단계를 더 수행하는 것이 바람직하다. 이 단계도 전술한 실시예와 동일하므로 그 설명은 생략한다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명했지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다. 예컨대, 본 발명의 프린트 헤드의 각 요소를 구성하는 물질은 예시되지 않은 물질로 이루어질 수도 있다. 즉, 기판은 반드시 실리콘이 아니라도 가공성이 좋은 다른 물질로 대체될 수 있고, 히터나 전극, 실리콘 산화막, 질화막 등도 마찬가지이다. 또, 각 물질의 적층 및 형성방법도 단지 예시된 것으로서, 다양한 증착방법과 식각방법이 적용될 수 있다.

또한, 본 발명의 프린트 헤드 제조방법의 각 단계의 순서는 예시된 바와 달리할 수 있다. 예컨대, 매니폴드를 형성하기 위한 기판 배면의 식각은 도 11에 도시된 단계 이전이나 도 12에 도시된 단계 즉, 노즐을 형성하는 단계 이후에 수행될 수도 있다.

아울러, 각 단계에서 예시된 구체적인 수치는 제조된 프린트 헤드가 정상적으로 작동할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 예시된 범위를 벗어나 조정가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 히터의 상부에 형성된 단열층에 의해 히터에서 발생된 열이 대부분 그 아래쪽의 잉크로 전달되고 그 위쪽 또는 다른 부위로의 전도가 억제되므로, 에너지 효율이 향상되고, 토출 구동 주파수가 높아지며, 프린트 헤드의 장시간 안정적인 작동이 가능하게 된다. 또한, 노즐 주위의 표면에서 잉크가 타서 눌러붙는 문제점이 방지된다.

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

셋째, 본 발명의 제조방법에 의하면, 매니폴더, 잉크 챔버 및 잉크 채널이 형성된 기판과, 노즐판, 히터 및 단열층 등을 기판에 일체화하여 형성함으로써, 종래의 노즐판과 잉크 챔버 및 잉크 채널부를 따로 제작하여 본딩하는 등의 복잡한 공정을 거쳐야 했던 불편과 오정렬의 문제가 해소된다.

넷째, 본 발명의 제조방법에 의하면, 일반적인 반도체 소자의 제조공정과 호환이 가능하며 대량생산이 용이해진다.

Claims

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

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

상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 노즐을 둘러싸는 환상으로 형성된 히터;

상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 히터와 전기적으로 연결되어 상기 히터에 전류를 인가하는 전극; 및

상기 히터의 상부에 마련되어 상기 히터로부터 발생된 열이 그 위쪽으로 전도되는 것을 억제하는 단열층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
제 1항에 있어서,

상기 매니폴드는 상기 기판의 배면에 형성되고, 상기 잉크 채널은 상기 잉크 챔버의 바닥에 상기 매니폴드와 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
제 1항에 있어서,

상기 매니폴드는 상기 기판의 배면에 형성되고, 상기 잉크 채널은 그 양단부가 각각 상기 매니폴드와 상기 잉크 챔버에 연결되도록 상기 기판의 상면에 소정 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 잉크 챔버는 그 형상이 실질적으로 반구형인 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
제 1항에 있어서,

상기 단열층은 상기 히터를 덮을 수 있도록 상기 노즐을 둘러싸는 환상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
제 5항에 있어서,

상기 단열층의 폭은 상기 히터의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
제 1항에 있어서,

상기 단열층은 공기가 채워진 공간으로 이루어진 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
제 1항에 있어서,

상기 단열층은 실질적으로 진공상태인 공간으로 이루어진 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드.
기판의 표면에 노즐판을 형성하는 단계;

상기 노즐판 상에 환상의 히터를 형성하는 단계;

상기 기판의 배면을 식각하여 잉크를 공급하는 매니폴드를 형성하는 단계;

상기 노즐판 상에 상기 히터와 전기적으로 연결되는 전극을 형성하는 단계;

상기 히터의 안쪽으로 상기 히터의 직경보다 작은 직경으로 상기 노즐판을 식각하여 노즐을 형성하는 단계;

상기 히터의 상부에 환상의 단열층을 형성하는 단계;

상기 노즐에 의해 노출된 상기 기판을 식각하여 잉크 챔버를 형성하는 단계; 및

상기 기판을 식각하여 잉크를 상기 매니폴드로부터 상기 잉크 챔버로 공급하는 잉크 채널을 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
제 9항에 있어서, 상기 단열층을 형성하는 단계는,

상기 히터의 상부에 환상의 희생층을 형성하는 단계;

상기 희생층의 상부에 환상의 슬롯을 형성하여 상기 희생층의 일부를 노출시키는 단계; 및

상기 환상 슬롯을 통하여 상기 희생층을 식각하여 그 내부의 물질이 제거된 공간으로 이루어진 단열층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
제 10항에 있어서, 상기 단열층을 형성하는 단계는,

상기 단열층이 형성된 후에, 소정의 물질막으로 상기 환상 슬롯을 막아 상기 단열층을 밀폐시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
제 11항에 있어서,

상기 단열층을 밀폐시키는 단계는, 저압 화학기상증착법에 의해 수행됨으로써 상기 단열층이 실질적으로 진공 상태로 되도록 하는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
제 11항에 있어서,

상기 소정의 물질막은 실리콘 질화막인 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
제 10항에 있어서,

상기 희생층은 폴리 실리콘층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
제 10항에 있어서,

상기 희생층을 식각하는 단계는, 상기 기판을 식각하여 상기 잉크 챔버를 형성하는 단계와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
제 9항에 있어서, 상기 잉크 챔버를 형성하는 단계는,

상기 노즐에 의해 노출된 상기 기판을 등방성 식각함으로써 실질적으로 반구형의 상기 잉크 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
제 9항에 있어서, 상기 잉크 채널을 형성하는 단계는,

상기 잉크 챔버 바닥 부위의 상기 기판을 소정의 직경으로 이방성 식각하여 상기 매니폴드와 연결되는 상기 잉크 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.
제 9항에 있어서, 상기 잉크 채널을 형성하는 단계는,

상기 히터의 바깥쪽에서 상기 매니폴드 쪽으로 상기 노즐판을 식각하여 상기 기판을 노출시키는 잉크 채널 형성용 홈을 형성하는 단계; 및

상기 잉크 채널 형성용 홈에 의해 노출된 상기 기판을 등방성 식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 제조 방법.