KR20030024673A - 잉크젯 프린터헤드용 노즐 가드 - Google Patents

Abstract

잉크젯 프린트헤드용 노즐 가드(80)는, 노즐 어레이(14)를 받치는 기판(16) 위에 실장할 수 있는 몸체 부재(82)를 포함한다. 상기 몸체 부재는, 사용 중에 각 통로(84)가 노즐 어레이(14)의 한개의 노즐의 노즐 개구부와 일치하도록 상기 몸체 부재를 관통하는 복수개의 통로(84)를 형성한다. 상기 몸체 부재(22)는, 또한, 상기 노즐 어레이(14)에 외부 입자가 적층되는 것을 방지하기 위하여, 상기 통로(84)의 입구 끝단으로부터 각 통로(84)를 통해 유체가 향하도록 한 유체 입구 개구부(88)를 형성한다.

Description

잉크젯 프린터헤드용 노즐 가드{A Nozzle Guard for an Ink Jet Printhead}

미국특허출원번호가 통지될 (임시로 Docket 번호 IJ52로 밝혀진), 본 출원인의 계류 중인 출원은 잉크젯 프린트헤드용 노즐 가드를 개시하고 있다. 노즐의 배열은 마이크로 일렉트로 메카니컬 시스템(MEMS) 기술을 이용하여 형성되어 있으며, 마이크론 이하(sub-micron)의 두께를 갖춘 기계적 구조를 갖고 있다. 이러한 구조들은 매우 취약하고, 종이, 손가락 및 다른 물체와 접촉함에 의해 손상될 수 있다. 본 발명은 취약한 노즐을 보호하고, 종이 먼지로부터 상기 노즐을 깨끗이 유지하기 위한 노즐 가드를 개시하고 있다.

본 발명은 잉크젯 프린트헤드(ink jet printhead)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 잉크젯 프린트헤드용 노즐 가드(nozzle guard)에 관한 것이다.

본 발명에 관계된 여러 방법, 시스템과 장치들이, 본 출원인 또는 양수인이 본 발명과 동시에 출원한 다음의 계류 중인 출원에 개시되어 있다:

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

여기서, 이들 계류 중인 출원에 대한 개시는 참조로 통합되어 있다.

도1은, 잉크젯 프린트헤드용 노즐 어셈블리의 3차원 개략도를 도시하고;

도2 내지 도4는, 도1의 노즐 어셈블리의 개략적인 3차원 작동 일례도를 도시하며;

도5는, 잉크젯 프린트헤드를 구성하는 노즐 어레이의 3차원도를 도시하고;

도6은, 도5의 어레이의 부분 확대도를 도시하며;

도7은, 본 발명에 따른 노즐 가드를 포함한 잉크젯 프린트헤드의 3차원도를 도시하고;

도8a 내지 도8r은, 잉크젯 프린트헤드의 노즐 어셈블리의 제조단계에 대한 3차원도를 도시하며;

도9a 내재 도9r은, 제조공정에 대한 측단면도를 도시하고;

도10a 내지 도10k는, 상기 제조공정에서 여러 단계에 사용되는 마스크의 레이아웃(layout)을 도시하며;

도11a 내지 도11c는, 도8과 도9의 방법에 따라 제조된 노즐 어셈블리의 작동에 대한 3차원도를 도시하고;

도12a 내지 도12c는, 도8과 도9의 방법에 따라 제조된 노즐 어셈블리의 작동에 대한 측단면도를 도시한다.

본 발명에 따르면, 노즐 어레이(nozzle array)를 받치는 기판(substrate) 위에 실장할 수 있는 몸체 부재(body member)를 포함하고, 상기 몸체 부재는 사용 중에 각 통로(passage)가 노즐 어레이의 한개의 노즐 개구부(nozzle opening)와 일치하도록 상기 몸체 부재를 관통하는 복수개의 통로를 형성하며, 또한 상기 노즐 어레이에 외부 입자가 부착(build-up)되는 것을 방지하기 위하여 상기 통로의 입구 끝단으로부터 각 통로를 통해 유체가 향하도록 한 유체 입구 개구부(fluid inlet opening)를 형성하는, 잉크젯 프린트헤드용 노즐 가드를 제공한다.

본 명세서에서 "노즐"이라는 말은 개구부를 형성하는 부재로서 이해되어야 하며, 개구부 자체로 이해되어서는 안된다.

상기 노즐 가드는, 상기 기판 위에 상기 몸체를 지지하기 위한 지지수단을 포함할 수 있다. 상기 지지수단은, 상기 몸체 부재와 일체로 형성될 수 있으며, 공간을 둔 한 쌍의 지지부재를 포함하며, 상기 지지부재 중 한개는 상기 몸체 부재의 각 끝단에 배열될 수 있다.

또한, 상기 유체 입구 개구부는 상기 지지부재 중 한개에 배열될 수 있다.

공기가 상기 개구부를 통과하여, 상기 노즐 어레이 위와 상기 통로를 빠져나올 때, 상기 노즐 어레이 위에는 저압지역이 발생되며, 생각하건대 이것은 상기 노즐 어레이 위에 외부 입자가 부착되는 것을 방지할 것이라 여겨진다.

상기 유체 입구 개구부는, 상기 노즐 어레이의 본딩패드(bonding pad)로부터 떨어진 상기 지지부재에 배열될 수 있다.

또한, 본 발명은, 기판 위에 받쳐진 노즐 어레이; 및

상기 기판 위에 실장되는, 상술한 바와 같은 노즐 가드;를 포함하는 잉크젯 프린트헤드에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 상기 노즐 어레이에 외부 입자가 부착되는 것을 방지하기 위하여, 상기 노즐 가드의 유체 입구 개구부와 상기 통로를 통과하여, 상기 통로의 출구 끝단으로 유체가 향하도록 하는 것을 포함하는, 상술한 바와 같은 잉크젯 프린트헤드의 작동방법에 관한 것이다.

또한, 상기 방법은 잉크 방울(ink droplet)이 상기 통로를 통해 분사되는 지 여부에 관계없이 공기가 상기 통로를 향하도록 하는 것을 포함할 수 있다.

상기 방법은, 상기 잉크 방울이 상기 통로를 통해 분사되는 속도와는 다른 속도로 유체가 상기 통로를 향하도록 하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 상기 방법은, 상기 잉크 방울이 상기 통로를 통해 분사되는 속도보다 작은 속도로 상기 유체가 상기 통로를 향하도록 하는 것을 포함한다.

이러한 관점에서, 상기 공기는 약 1m/s로 상기 통로를 지나도록 가해질 수 있다. 사용 중에, 잉크는 상기 어레이의 하나의 노즐의 노즐 개구부로부터 약 3m/s로 분사되며, 그것과 거의 같은 속도로 상기 통로를 지나간다.

본 발명을 다음과 같이 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 통해 설명한다.

먼저, 도면 중 도1을 참조하면, 본 발명에 따른 노즐 어셈블리는 일반적으로 참조부호 10으로 명기되어 있다. 잉크젯 프린트헤드는 실리콘 기판(16) 위의 잉크 어레이(14)(도5와 도6) 내에 배치된 복수개의 노즐 어셈블리(10)를 구비한다. 상기 어레이(14)는 아래에 더 상세히 기재될 것이다.

상기 어셈블리(10)는, 유전체층(dielectric layer, 18)이 증착된 실리콘 기판 또는 웨이퍼(16)를 포함한다. CMOS 부동태층(passivation layer)(20)은, 상기 유전체층(18) 위에 증착된다.

각 노즐 어셈블리(10)는, 노즐 개구부(24)를 형성하는 노즐(22), 레버 아암(26)의 형태인 연결부재(connecting member)와 액츄에이터(actuator)(28)를 포함하고 있다. 상기 레버 아암(26)은 상기 액츄에이터(28)와 상기 노즐(22)을 연결한다.

도면 중 도2 내지 도4에 보다 상세히 도시된 바와 같이, 상기 노즐(22)은 그 크라운부(crown portion, 130) 및 상기 크라운부에 연결된 스커트부(skirt portion)(32)를 포함한다. 상기 스커트부(32)는, 노즐 챔버(34)의 주벽(peripheral wall) 일부를 형성한다(도2 내지 도4). 상기 노즐 개구부(24)는 상기 노즐 챔버(34)와 유체가 흐르도록 연결된다. 주목할 것은, 상기 노즐 개구부(24)가 상기 노즐 챔버(34) 내에서 잉크체(body of ink)(40)의 메니스커스(meniscus)(38)를 "구속하는" 돌출된 림(raised rim)(36)에 의해 둘러싸여 있다는 것이다.

잉크 입구구멍(ink inlet aperture, 도6에 가장 명확히 도시됨)(42)은, 상기 노즐 챔버(34)의 바닥(floor)(46) 내에 형성된다. 상기 입구구멍(42)은, 기판(16)를 통과하여 형성되는 잉크 입구 채널(48)과 유체가 흐르도록 연결된다.

벽부(wall portion)(50)는, 상기 입구구멍(42)과 경계를 이루고, 상기 바닥부(floor portion)(46)로부터 위쪽으로 연장된다. 상기 노즐(22)의 스커트부(32)는, 상기한 바와 같이, 상기 노즐 챔버(34)의 주벽의 제1 부분을 형성하고, 상기 벽부(50)는 상기 노즐 챔버(34)의 주벽의 제2 부분을 형성한다.

상기 벽부(50)는, 이하에서 보다 상세히 기재하는 바와 같이, 상기 노즐(22)이 배치될 때, 잉크가 새는 것을 방지하는 유체 씰(fluidic seal)로서 작용하는 립(lip)(52)이 그 자유단(free end)에서 안쪽을 향해 있다.

상기 립(52)과 상기 스커트부(32) 사이의 적은 치수의 공간과 잉크(40)의 점성 때문에, 안쪽으로 향해 있는 립(52)과 표면장력은, 상기 노즐 챔버(34)로부터 잉크가 새는 것을 방지하기 위한 효과적인 씰로서 작용한다.

상기 액츄에이터(28)는, 열적 벤드 액츄에이터(thermal bend actuator)이며, 상기 기판(16), 자세히는 상기 CMOS 부동태층(20)으로부터 위쪽으로 연장되는 앵커(anchor)(54)에 연결된다. 상기 앵커(54)는 상기 액츄에이터(28)와 전기적인 접속을 형성한 도체패드(conductive pad)(56) 위에 실장된다.

상기 액츄에이터(28)는, 제2 수동빔(passive beam)(60) 위에 배열된 제1 능동빔(active beam)(58)을 포함한다. 바람직한 실시예로는, 빔(58, 60)이 모두 질화티타늄(TiN)과 같은 전도성 세라믹 재료로 되거나 전도성 세라믹 재료를 포함하는 것이다.

두 빔(58, 60)은 상기 앵커(54)에 고정된 제1 끝단과 상기 아암(26)과 결합된 대향하는 끝단을 갖는다. 상기 능동빔(58)을 통해 전류가 흐를 때 상기 능동빔(58)의 열팽창이 초래된다. 전류가 흐르지 않는 수동빔(60)은 동일한 속도로 팽창되지 않으므로, 벤딩 모멘트(bending moment)가 상기 아암(26)에 생겨, 도면 중 도3에 도시된 바와 같이, 상기 노즐(22)이 상기 기판(16) 쪽으로 아래로 변위하게 된다. 이로 인해, 도면 중 도3에 62로 도시된 바와 같이, 노즐 개구부(24)를 통해 잉크의 분사를 일으킨다. 열원이 상기 능동빔(58)으로부터 제거될 때, 즉 전류 흐름이 차단됨으로써, 상기 노즐(22)이 도면 중 도4에 도시된 바와 같은 정지 위치로 돌아간다. 상기 노즐(22)이 정지 위치로 돌아갈 때, 잉크 방울(64)은 도면 중 도4에 66로 도시된 바와 같이 잉크 방울의 네크(neck)가 파단된 결과로서 형성된다. 그 다음, 상기 잉크 방울(64)은, 종이와 같은 인쇄 매체 위로 이동한다. 상기 잉크 방울(64)이 형성된 결과로서, 도면 중 도4에 68로 도시된 바와 같이, "음"의 메니스커스(meniscus)를 형성한다. 이러한 "음"의 메니스커스(68)는, 새로운 메니스커스(38)(도2)가 상기 노즐 어셈블리(10)로부터 다음의 잉크 방울 분사를 위하여 형성 준비되도록 상기 노즐 챔버(34) 내로 상기 잉크(40)의 유입을 초래한다.

도면 중 도5 및 도6을 참조하여, 상기 노즐 어레이(14)를 보다 자세히 설명한다. 상기 어레이(14)는 4색 프린트헤드용이다. 따라서, 상기 어레이(14)는 노즐 어셈블리의 4그룹(70)을 포함하며, 각 색깔당 하나의 그룹이다. 각 그룹(70)은 2열(row)(72, 74)로 배열된 노즐 어셈블리(10)를 갖는다. 하나의 그룹(70)은 도면 중 도6에 보다 자세히 도시되어 있다.

상기 열(72, 74)에 있는 노즐 어셈블리(10)의 밀집된 배치를 용이하게 하기 위해서, 상기 열 74에 있는 상기 노즐 어셈블리(10)는 상기 열 72에 있는 노즐 어셈블리(10)에 대하여 경사지거나 또는 엇갈리게 놓여 있다. 또한, 상기 열 74에 있는 노즐 어셈블리(10)의 레버 아암(26)이, 상기 열 72에 있는 어셈블리(10)의 인접한 노즐(22) 사이를 지날 수 있도록, 상기 열 72에 있는 노즐 어셈블리(10)는, 서로 충분한 공간을 두고 떨어져 있다. 각 노즐 어셈블리(10)는, 상기 열 72에 있는노즐(22)이 상기 노즐(22)과 상기 열 74에 있는 인접한 노즐 어셈블리(10)의 액츄에이터(28) 사이 끼워지도록 실질적으로 아령(dumbbell) 형상으로 되어 있다.

또한, 상기 열(72, 74)에 있는 노즐(22)의 밀집된 배치를 용이하게 하기 위하여, 각 노즐(22)은 실질적으로 6각형 형상이다.

이 분야의 당업자라면, 상기 노즐(22)이 기판(16) 쪽으로 변위될 때, 사용 시, 상기 노즐 개구부(24)가 상기 노즐 챔버(34)에 대하여 약간의 각도를 이루기 때문에, 잉크가 수직에서 약간 벗어나 분사된다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 도면 중 도5 및 도6에 도시된 배열의 장점은, 상기 열(72, 74)에 있는 노즐 어셈블리(10)의 액츄에이터(28)가 상기 열(72, 74)의 한쪽면에 대해 동일한 방향으로 확장되는 것이다. 따라서, 상기 열 72의 노즐(22)로부터 분사된 잉크와 상기 열 74의 노즐(22)로부터 분사된 잉크는, 같은 각도로 서로에 대하여 나란히 놓여 있어 개선된 인쇄 품질을 가져온다.

또한, 도면 중 도5에 도시된 바와 같이, 상기 기판(16)은, 상기 패드(56)를 경유하여 상기 노즐 어셈블리(10)의 액츄에이터(28)에 전기적인 접속을 제공하도록 배열된 본딩패드(76)를 갖는다. 이들 전기적인 접속은 상기 CMOS층(미도시)을 경유하여 형성된다.

도면 중 도7을 참조하면, 본 발명이 상세히 도시되어 있다. 앞의 도면과 관련하여, 특별한 명기가 없으면, 동일한 참조부호는 동일한 부품을 나타낸다.

본 발명에서는, 노즐 가드(80)가 상기 어레이(14)의 기판(16) 위에 실장된다. 상기 노즐 가드(80)는, 관통하는 복수개의 통로(84)를 구비한 몸체 부재(82)를포함한다. 잉크가 어떤 하나의 노즐 개구부(24)로부터 분사될 때, 상기 잉크가 인쇄 매체에 도달하기 전에 연관된 통로를 통과하도록, 상기 통로(84)는 상기 어레이(14)의 노즐 어셈블리(10)의 노즐 개구부(24)와 일치한다.

상기 몸체 부재(82)는, 다리(limb) 또는 지주(strut)(86)에 의해 상기 노즐 어셈블리(10)에 대하여 상대적으로 공간을 두고 실장된다. 하나의 지주(86)는, 그 속에서 형성된 공기입구 개구부(air inlet opening)(88)를 갖는다.

사용 시, 상기 어레이(14)가 작동할 때, 공기는 상기 공기입구 개구부(88)를 통해 공급되어, 상기 통로(84)를 통과하여 지나는 잉크와 함께 상기 통로(84)를 강제로 지나게 된다.

상기 잉크 방울(64)의 속도와 다른 속도로 공기가 상기 통로(84)를 지나도록 공급되기 때문에, 상기 잉크는 공기 속에 부유되어 운반되지 않는다. 예컨대, 상기 잉크 방울(64)은 상기 노즐(22)로부터 약 3m/s의 속도로 분사된다. 공기는 약 1m/s의 속도로 통로(84)를 통과하여 공급된다.

공기를 공급하는 목적은, 상기 통로(84)를 외부 입자로부터 깨끗하게 유지하기 위함이다. 먼지 입자와 같은 외부 입자들은 상기 노즐 어셈블리(10) 위에 떨어져, 그 작동에 나쁜 영향을 줄 수 있다는 위험이 존재한다. 상기 노즐 가드(80)에서 공기입구 개구부(88)가 제공되기 때문에, 이러한 문제는 상당히 제거된다.

도면 중 도8 내지 도10을 참조하면, 상기 노즐 어셈블리(10)를 제조하기 위한 공정이 기재되어 있다.

우선, 실리콘 기판 또는 웨이퍼(16)로 설명하면, 유전체층(18)은 상기 웨이퍼(16)의 표면 위에 증착된다. 상기 유전체층(18)은 약 1.5마이크론의 CVD 산화물 형태이다. 상기 유전체층(18) 위에는 레지스트(resist)가 스핀코팅되며, 상기 유전체층(18)은 마스크(100)에 노광되고 실질적으로 현상된다.

현상된 후, 상기 유전체층(18)은 실리콘층(16)을 향하여 아래로 플라즈마 에칭된다. 그 다음, 상기 레지스트는 벗겨지고 상기 유전체층(18)은 청정하게 된다. 이러한 단계에서 잉크 입구구멍(42)이 형성된다.

도8b에는, 약 0.8마이크론의 알루미늄(102)이 상기 유전체층(18) 위에 증착되고 있다. 레지스트가 스핀코팅되며, 상기 알루미늄(102)이 마스크(104)로 노광되고 현상된다. 상기 알루미늄(102)은 상기 유전체층(18)을 향해 아래로 플라즈마 에칭되고, 상기 레지스트는 벗겨지며 디바이스(device)가 청정하게 된다. 이러한 단계에서 본딩패드가 제공되며, 상기 잉크젯 액츄에이터(28)와 상호 접속된다. 이러한 상호 접속은 NMOS 구동 트랜지스터(drive transistor)와 CMOS층(미도시) 내에 만들어진 결선(connection)을 구비한 파워면(power plane)을 연결한다.

약 0.5마이크론의 PECVD 질화물이 CMOS 부동태층(20)으로서 증착된다. 레지스트가 스핀코팅되며, 상기 부동태층(20)은 마스크(106)로 노광되고, 그 후 현상된다. 현상 후, 상기 질화물은 알루미늄층(102)과 입구구멍(42)의 지역에 있는 상기 실리콘층(16)을 향해 플라즈마 에칭된다. 상기 레지스트는 벗겨지며 디바이스는 청정하게 된다.

희생물질(sacrificial material)로 이루진 층(108)이 상기 부동태층(20) 위에 스핀코팅된다. 상기 층(108)은 6마이크론의 감광성 폴리이미드(photo-sensitivepolyimide) 또는 약 4㎛의 고온 레지스트이다. 상기 층(108)은 소프트베이크(softbaked)되며, 그 후 마스크(110)로 노광되고, 그 다음 현상된다. 그 후, 상기 층(108)이 폴리이미드를 포함할 경우 상기 층(108)은 400℃에서 1시간 동안 또는 상기 층(108)이 고온 레지스트인 경우 300℃보다 높은 온도에서 하드베이크(hardbake)된다.

도면에서 주목해야 할 것은, 수축에 의한 폴리이미드층(108)의 패턴 의존성 변형(pattern-dependent distortion)이 상기 마스크(110)의 설계에서 고려된다는 것이다.

도면 중 도8e에 도시된 바와 같이, 다음 단계에서는, 제2 희생층(second sacrificial layer)(112)이 적용된다. 상기 층(112)은 스핀코팅된 2㎛의 감광성 폴리이미드이거나 약 1.3㎛의 고온 레지스트이다. 상기 층(112)는 소프트베이크되고 마스크(114)로 노광된다. 상기 마스크(114)로 노광된 후, 상기 층(112)은 현상된다. 상기 층(112)이 폴리이미드인 경우에, 상기 층(112)는 약 1시간 동안 400℃에서 하드베이크된다. 상기 층(112)이 레지스트인 경우, 약 1시간 동안 300℃보다 높은 온도에서 하드베이크된다.

그 다음, 0.2마이크론 다층 금속층이 증착된다. 이 층(116)의 일부는 상기 액츄에이터(28)의 수동빔(60)을 형성한다.

상기 층(116)은, 약 300℃에서 1000Å의 질화티타늄(TiN)을 스퍼터링(spttering)하고, 그 후 50Å의 질화탄탈룸(TaN)이 스퍼터링함으로써 형성된다. 또한, 1000Å의 TiN이 더 스퍼터링되고, 그 위에 50Å의 TaN과 다시 1000Å의 TiN이 추가로 스퍼터링된다.

TiN 대신에 사용될 수 있는 다른 재료는 TiB₂, MoSi₂또는 (Ti, Al)N이다.

그 다음, 상기 층(116)은 마스크(118)로 노광되며, 현상되고, 상기 층(112)을 향해 아래로 플라즈마 에칭되며, 그 후 상기 층(116)에 적용된 레지스트는 경화된 층(108 또는 112)이 제거되지 않도록 주의하면서 습식으로 벗겨진다.

제3 희생층(120)은, 4㎛의 감광성 폴리이미드 또는 약 2.6㎛ 고온 레지스트를 스핀코팅함으로써 적용된다. 상기 층(120)은 소프트베이크되고, 그 후 마스크(122)로 노광된다. 그 다음, 상기 노광된 층은 현상되며 하드베이크된다. 폴리이미드의 경우, 상기 층(120)은 약 1시간 동안 400℃에서 하드베이크되거나, 상기 층(120)이 레지스트를 포함한 경우 300℃보다 높은 온도에서 하드베이크된다.

제2 다층 금속층(124)이 상기 층(120)에 적용된다. 상기 층(124)의 구성은 상기 층(116)과 같으며, 동일한 방식으로 적용된다. 상기 층(116, 124)은 모두 전기적 전도층이다.

상기 층(124)는, 마스크(126)로 노광된 후 현상된다. 상기 층(124)은 상기 폴리이미드 또는 레지스트층(120)을 향하여 아래로 플라즈마 에칭되며, 그 후 상기 층(124)에 적용된 레지스트는 상기 경화된 층(108 또는 120)이 제거되지 않도록 주의하면서 습식으로 벗겨진다. 상기 층(124)의 나머지 부분은 상기 액츄에이터(28)의 능동빔(58)을 형성한다.

제4 희생층(128)은 4㎛의 감광성 폴리이미드 또는 약 2.6㎛의 고온 레지스트를 스핀코팅하여 적용된다. 상기 층(128)은 소프트베이크되며, 마스크(130)로 노광되고, 그 후 도면 중 도9k에 도시된 바와 같은 섬 부분(island portion)이 남도록 현상된다. 상기 층(128)의 나머지 부분은 폴리이미드인 경우 약 1시간 동안 400℃에서 하드베이크되거나, 레지스트인 경우 300℃보다 높은 온도에서 하드베이크된다.

도8l에 도시된 바와 같이, 높은 영률의 유전체층(132)이 증착된다. 상기 층(132)은 약 1㎛의 질화실리콘 또는 산화알루미늄으로 구성된다. 상기 층(132)은 상기 희생층(108, 112, 120, 128)의 하드베이크 온도(hardbake temperature) 아래의 온도에서 증착된다. 이러한 유전체층(132)에 요구되는 주된 특징은 고탄성율, 화학적 불활성 및 TiN과의 양호한 접합성이다.

제5 희생층(134)은 2㎛의 감광성 폴리이미드 또는 약 1.3㎛의 고온 레지스트로 스핀코팅함으로써 적용된다. 상기 층(134)은 소프트베이크되며, 마스크(136)로 노광되고 현상된다. 상기 층(134)의 나머지 부분은 폴리이미드인 경우 1시간 동안 400℃에서 하드베이크되거나, 레지스트인 경우 300℃보다 높은 온도에서 하드베이크된다.

상기 유전체층(132)은 어떠한 희생층(134)도 제거되지 않도록 주의하면서 상기 희생층(128)을 향하여 아래로 플라즈마 에칭된다.

이러한 단계는 상기 노즐 어셈블리(10)의 노즐 개구부(24), 레버 아암(26) 및 앵커(54)를 형성한다.

높은 영률의 유전체층(138)이 증착된다. 상기 층(138)은 상기 희생층(108,112, 120 및 128)의 하드베이크 온도 이하의 온도에서 약 0.2㎛의 질화실리콘 또는 질화알루미늄을 증착함으로써 형성된다.

그 다음, 도면 중 도8p에 도시된 바와 같이, 상기 층(138)은 0.35마이크론의 깊이로 이방적(異方的)으로 플라즈마 에칭된다. 이 에칭은 상기 유전체층(132) 및 희생층(134)의 측벽을 제외한 모든 표면으로부터 유전물질을 제거하려는 것이다. 이러한 단계에서는 상술한 바와 같이, 상기 노즐 개구부(24) 둘레에 잉크의 메니스커스를 "구속하는" 노즐 림(nozzle rim)(36)을 형성한다.

자외선(UV) 릴리스 테이프(release tape)(140)가 적용된다. 4㎛의 레지스트가 상기 실리콘 웨이퍼(16)의 배면에 스핀코팅된다. 상기 웨이퍼(16)는 마스크(142)로 노광하고, 상기 웨이퍼(16)를 백에칭(back etching)하여 상기 잉크 입구 채널(48)을 형성한다. 그 다음, 상기 레지스트는 상기 웨이퍼(16)로부터 벗겨진다.

또 다른 UV 릴리스 테이프(미도시)가 상기 웨이퍼(16)의 배면에 적용되고, 상기 테이프(140)는 제거된다. 상기 희생층(108, 112, 120, 128 및 134)은, 도면 중 도8r과 도9r에 도시된 바와 같이, 최종 노즐 어셈블리(10)를 제공하기 위하여 산소 플라즈마로 벗겨진다. 쉽게 참조하기 위하여, 이들 두개 도면에서 예시된 참조부호들은 상기 노즐 어셈블리(10)의 관련 부품을 나타내기 위하여 도면 중 도1의 그것과 동일하다. 도11 및 도12는, 도8과 도9에 관하여 상술한 공정에 의해 제조된 상기 노즐 어셈블리(10)의 작동을 도시하고 있으며, 이들 도면들은 도면 중 도2 내지 도4에 대응한다.

명백히 기재된 바와 같이, 이 기술분야의 당업자라면, 본 발명의 요지 및 영역을 벗어나지 않고 상기 특정한 실시예에서 도시된 본 발명에 대한 여러 실시예 및/또는 변형예들을 만들 수 있다고 여겨진다. 따라서, 본 발명의 실시예는 모든 관점에서 한정되는 것이 아니라 예시적으로 생각되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 노즐 어레이를 받치는 기판 위에 실장할 수 있는 몸체 부재를 포함하고, 상기 몸체 부재는 사용 중에 각 통로가 노즐 어레이의 한개의 노즐의 노즐 개구부와 일치하도록 상기 몸체 부재를 관통하는 복수개의 통로를 형성하며, 또한 상기 노즐 어레이에 외부 입자가 부착되는 것을 방지하기 위하여 상기 통로의 입구 끝단으로부터 각 통로를 통해 유체가 향하도록 한 유체 입구 개구부를 형성하는, 잉크젯 프린트헤드용 노즐 가드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기판 위에 상기 몸체 부재를 지지하기 위한 지지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 가드.
3. 제2항에 있어서,

   상기 지지수단은 상기 몸체 부재와 일체로 형성되고, 공간을 둔 한 쌍의 지지부재를 포함하며, 상기 지지부재 중 한개는 상기 몸체 부재의 각 끝단에 배열되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 가드.
4. 제3항에 있어서,

   상기 유체 입구 개구부는 상기 지지부재 중 한개에 배열되는 것을 특징으로하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 가드.
5. 제4항에 있어서,

   상기 유체 입구 개구부는 상기 노즐 어레이의 본딩패드로부터 떨어진 상기 지지부재에 배열되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 가드.
6. 기판 위에 받쳐진 노즐 어레이; 및

   상기 기판 위에 실장된 제1항에 기재된 노즐 가드;

   를 포함하는 잉크젯 프린트헤드.
7. 상기 노즐 어레이에 외부 입자가 부착되는 것을 방지하기 위하여, 상기 노즐 가드의 유체 입구 개구부와 상기 통로를 통과하여, 상기 통로의 출구 끝단으로 유체가 향하도록 하는 것을 포함하는, 제6항에 기재된 잉크젯 프린트헤드의 작동방법.
8. 제7항에 있어서,

   잉크 방울이 상기 통로를 통해 분사되는 지 여부에 관계없이 공기가 상기 통로를 향하도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 작동방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 잉크 방울이 상기 통로를 통해 분사되는 속도와는 다른 속도로 유체가 상기 통로를 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 작동방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 잉크 방울이 상기 통로를 통해 분사되는 속도보다 작은 속도로 상기 유체가 상기 통로를 향하도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 작동방법.