KR20090021629A - 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 잉크젯 프린트헤드는, 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 다수의 히터가 형성된 기판; 기판 상에 적층되는 것으로, 다수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; 및 챔버층 상에 적층되는 것으로, 다수의 노즐이 형성된 노즐층;을 구비하고, 챔버층과 노즐층 중 적어도 하나는 이미드 실리콘 수지(imide silicone resin)로 이루어진다.
Description
본 발명은 잉크젯 프린트헤드에 관한 것으로, 상세하게는 챔버층 및 노즐층의 물질을 개선한 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린트헤드는 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상을 형성하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린트헤드는 잉크 액적의 토출 메카니즘에 따라 크게 두가지 방식으로 분류될 수 있다. 그 하나는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이다.
열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 잉크 액적 토출 메카니즘을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 저항 발열체로 이루어진 히터에 펄스 형태의 전류가 흐르게 되면, 히터에서 열이 발생되면서 히터에 인접한 잉크는 대략 300℃로 순간 가열된다. 이에 따라 잉크가 비등하면서 버블이 생성되고, 생성된 버블은 팽창하여 잉크 챔버 내에 채워진 잉크에 압력을 가하게 된다. 이로 인해 노즐 부근에 있던 잉크가 노즐을 통해 액적의 형태로 잉크 챔버 밖으로 토출된다. 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드는 히터들이 형성된 기판 상에 챔버층 및 노즐층이 순차적으로 적층된 구조를 가지고 있다. 상기 챔버층에는 토출될 잉크가 채워지는 다수의 잉크챔버가 형성되어 있으며, 상기 노즐층에는 잉크의 토출이 이루어지는 다수의 노즐이 형성되어 있다. 종래에는 상기 챔버층은 드라이필름 레지스트(dry film resist)를 기판 상에 적층한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성되었으며, 상기 노즐층은 도금된 니켈 또는 폴리이미드를 상기 챔버층 상에 열압착 시킴으로써 형성되었다. 한편, 최근에는 감광성 에폭시를 이용하여 일괄 공정으로 챔버층과 노즐층을 제작하는 기술들이 개발되고 있다.
본 발명은 챔버층 및 노즐층의 물질을 개선한 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드는,
잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 다수의 히터가 형성된 기판;
상기 기판 상에 적층되는 것으로, 다수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; 및
상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 다수의 노즐이 형성된 노즐층;을 구비하고,
상기 챔버층과 노즐층 중 적어도 하나는 이미드 실리콘 수지(imide silicone resin)로 이루어진다.
상기 기판과 챔버층 사이에는 접착층(glue layer)이 더 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 접착층은 이미드 실리콘 수지로 이루어질 수 있다.
상기 챔버층의 두께는 10 ~ 25㎛ 가 될 수 있으며, 상기 노즐층의 두께는 10 ~ 20㎛ 가 될 수 있다.
상기 기판에는 상기 잉크챔버들로 잉크를 공급하기 위한 잉크피드홀이 관통되어 형성될 수 있다. 그리고,
상기 기판 상에는 절연층; 상기 히터들; 상기 히터들에 전류를 인가하기 위 한 전극들; 및 상기 히터들 및 전극들을 보호하기 위한 보호층(passivation layer)이 순차적으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 보호층 상에는 버블의 소멸시 발생하는 캐비테이션 압력으로부터 히터들을 보호하기 위한 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer)이 더 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은,
기판 상에 다수의 히터를 포함하는 다수의 물질층을 형성하는 단계;
상기 다수의 물질층이 형성된 기판 상에 잉크챔버들을 가지는 챔버층을 형성하는 단계;
상기 챔버층 상에 노즐들을 가지는 노즐층을 형성하는 단계; 및
상기 기판에 상기 잉크챔버들에 잉크를 공급하기 위한 잉크피드홀을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 챔버층 및 노즐층 중 적어도 하나는 이미드 실리콘 수지(imide silicone resin)로 형성한다.
상기 챔버층을 형성하기 전에 상기 다수의 물질층이 형성된 기판 상에 접착층(glue layer)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 접착층은 이미드 실리콘 수지로 형성할 수 있다.
상기 챔버층을 형성하는 단계는, 상기 다수의 물질층이 형성된 기판 상에 액상의 이미드 실리콘 수지를 도포한 다음 이를 건조시키는 단계; 상기 건조된 이미드 실리콘 수지를 패터닝하여 상기 잉크챔버들을 형성하는 단계; 및 상기 패터닝된 이미드 실리콘 수지를 열경화시키는 단계;를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 액상의 이미드 실리콘 수지의 점도(viscosity)는 800 ~ 1600 centi-poise가 될 수 있으며, 상기 패터닝된 이미드 실리콘 수지의 열경화는 300℃ 이하의 온도에서 이루어질 수 있다.
상기 챔버층을 형성한 다음, 상기 보호층 및 절연층을 순차적으로 식각하여 상기 기판의 상면을 노출시키는 트렌치(trench)를 형성하는 단계; 및 상기 트랜치 및 잉크챔버들을 채우도록 희생층을 형성하는 단계;가 더 포함될 수 있다. 그리고, 상기 희생층을 형성한 다음, 상기 희생층 및 챔버층의 상면을 평탄화시키는 단계가 더 포함될 수 있다.
상기 노즐층을 형성하는 단계는, 상기 희생층 및 챔버층 상에 액상의 이미드 실리콘 수지를 도포한 다음 이를 건조시키는 단계; 상기 건조된 이미드 실리콘 수지를 패터닝하여 상기 노즐들을 형성하는 단계; 및 상기 패터닝된 이미드 실리콘 수지를 열경화시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 잉크피드홀을 형성하는 단계는, 상기 기판의 하면 쪽을 상기 트렌치에 채워진 희생층이 노출될 때까지 식각하는 단계; 및 상기 잉크챔버들 및 트렌치에 채워지는 희생층을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드에서는 챔버층이나 노즐층을 감광성 물질인 이미드 실리콘 수지로 형성함으로써 열경화 공정에 따른 부피 축소를 크게 줄일 수 있으므로 원하는 형상의 챔버층이나 노즐층을 형성할 수 있다. 이에 따라, 잉크젯 프린트헤드의 토출 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 이미드 실리콘 수지는 잉크에 대한 화학적 내구성이 우수한 물질이므로 잉크젯 프린트헤드의 수명을 증대시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면 상에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 잉크젯 프린트헤드의 각 구성요소는 예시된 물질과 다른 물질이 사용될 수도 있으며, 잉크젯 프린트헤드의 제조방법에 있어서 각 단계의 순서는 경우에 따라서 예시된 바와 달리 할 수도 있다.
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 평면도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드는 다수의 물질층이 형성된 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 적층되는 챔버층(120)과, 상기 챔버층(120) 상에 적층되는 노즐층(130)을 구비한다. 상기 기판(110)으로는 일반적으로 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 상기 기판(110)에는 잉크 공급을 위한 잉크피드홀(111)이 관통되어 형성되어 있다. 본 실시예에서, 상기 챔버층(120) 및 노즐층(130) 중 적어도 하나는 이미드 실리콘 수지(imide silicone resion)로 이루 어진다.
상기 기판(110) 상에 형성되는 다수의 물질층은 상기 기판(110) 상에 순차적으로 형성되는 절연층(112), 히터들(114), 전극들(116) 및 보호층(passivation layer,118)을 포함한다. 구체적으로, 상기 기판(110)의 상면에는 히터들(114)과 기판(110) 사이의 절연을 위한 절연층(112)이 형성되어있다. 이러한 절연층(112)은 예를 들면 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 절연층(112)의 상면에는 잉크챔버들(122) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 히터들(114)이 형성되어 있다. 이러한 히터(114)는 예를 들면, 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물 또는 텅스텐 실리사이드 등과 같은 발열 저항체로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 히터들(114)의 상면에는 상기 히터들(114)에 전류를 인가하기 위한 전극들(116)이 형성되어 있다. 상기 전극(116)은 전기전도성이 우수한 물질 예를 들면, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 금(Au) 또는 은(Ag) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 절연층(112) 상에는 상기 히터들(114) 및 전극들(116)을 덮도록 보호층(118)이 형성되어 있다. 이러한 보호층(118)은 히터들(114) 및 전극들(116)이 잉크와 접촉하여 산화되거나 부식되는 것을 방지하기 위한 것으로, 예를 들면 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 잉크챔버들(122)의 바닥을 이루는 보호층(118), 즉, 상기 히터들(114)의 발열부분 상부에 위치하는 보호층(118)의 상면에는 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layers,119)이 더 형성될 수 있다. 여기서, 상기 캐비테이션 방지층(119)은 버블의 소멸시 발생하는 캐비테 이션 압력(cavitation force)로부터 히터(114)를 보호하기 위한 것으로, 예를 들면 탄탈륨(Ta)으로 이루어질 수 있다.
상기 다수의 물질층이 형성된 기판(110) 상에는 챔버층(120)이 형성된다. 상기 챔버층(120)에는 잉크피드홀(111)부터 공급되는 잉크가 채워지는 다수의 잉크챔버(122)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 잉크챔버들(122)은 히터들(114)의 상부에 위치할 수 있다. 한편, 상기 챔버층(120)에는 잉크피드홀(111)과 잉크챔버들(122)을 연결하는 통로인 복수의 리스트릭터(restrictor,124)가 더 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 챔버층(120)은 폴리이미드(polyimide)와 실리콘(silicone)의 합성 물질인 이미드 실리콘 수지(imide silicone resin)로 이루어질 수 있다. 이러한 이미드 실리콘 수지는 일본 Shin-Etsu 사(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)에 의하여 개발된 물질로서 아래와 같은 구조식을 가지고 있다.
상기 이미드 실리콘 수지는 포토리소그라피(photolithography) 공정에 의한 패터닝이 가능한 감광성 물질이다. 따라서, 이러한 이미드 실리콘 수지를 소정 형태로 패터닝하게 되면, 챔버층(120)과 같은 미세한 3차원 구조물을 제작하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 이미드 실리콘 수지는 대략 300℃ 이하의 온도에서 열경화 과정을 거쳐도 부피의 축소가 거의 없는 물질이며, 잉크에 대한 화학적 내구성도 매우 뛰어난 물질이다. 따라서, 이러한 이미드 실리콘 수지를 이용하여 챔버층(120)을 형성하게 되면 원하는 형상을 가지는 챔버층(120)을 얻을 수 있으므로, 잉크젯 프린트헤드의 토출 특성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 챔버층(120)의 잉크에 대한 화학적 내구성이 증대되어 잉크젯 프린트헤드의 수명을 증대시킬 수 있다. 여기서, 상기 챔버층(120)의 두께는 예를 들면 대략 10 ~ 25㎛ 정도가 될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 다수의 물질층이 형성된 기판(110)과 챔버층(120) 사이에는 접착층(glue layer)이 더 형성될 수 있다. 여기서, 상기 접착층은 챔버층(120)과 기판(110) 사이의 결합력을 증대시키기 위한 것이다. 본 실시예에서, 상기 접착층은 전술한 챔버층(120)과 같은 물질인 이미드 실리콘 수지로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 접착층의 두께는 대략 2 ~ 4㎛ 정도가 될 수 있다.
상기 챔버층(120) 상에는 노즐층(130)이 형성된다. 상기 노즐층(130)에는 잉크의 토출이 이루어지는 다수의 노즐(132)이 잉크챔버들(122)과 연통하도록 형성되어 있다. 여기서, 상기 노즐들(132)은 상기 잉크챔버들(122)의 상부에 위치할 수 있다. 상기 노즐층(130)은 전술한 챔버층(120)의 경우와 동일하게 이미드 실리콘 수지로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 노즐층(130)의 두께는 예를 들면 대략 10 ~ 20㎛ 정도가 될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서는 챔버층(120)과 노즐층(130)을 이미드 실리콘 수지로 형성함으로써 원하는 형상 의 챔버층과 노즐층을 형성할 수 있고, 이에 따라 잉크젯 프린트헤드의 토출 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 이미드 실리콘 수지는 잉크에 대한 화학적 내구성이 뛰어난 물질이므로, 이 이미드 실리콘 수지를 이용하여 챔버층(120)과 노즐층(130)을 형성하게 되면 잉크젯 프린트헤드의 수명을 증대시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다. 도 3 내지 도 8은 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 도시한 도면들이다.
도 3을 참조하면, 기판(110)을 준비한 다음, 상기 기판(110) 상에 다수의 물질층을 형성한다. 상기 기판(110)으로는 일반적으로 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 여기서, 상기 다수의 물질층은 기판(110) 상에 순차적으로 형성되는 절연층(112), 히터들(114), 전극들(116) 및 보호층(118)을 포함할 수 있다. 먼저, 상기 기판(110)의 상면에 절연층(112)을 형성한다. 상기 절연층(112)은 히터들(114)과 기판(110) 사이의 절연을 위한 것으로, 예를 들면 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 이어서, 상기 절연층(112)의 상면에 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 히터들(114)을 형성한다. 상기 히터들(114)은 절연층(112)의 상면에 예를 들면 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물, 텅스텐 실리사이드 등과 같은 발열 저항체를 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 그리고, 상기 히터들(114)의 상면에 히터들(114)에 전류를 인가하기 위한 전극들(116)을 형성한다. 상기 전극들(116)은 히터들(114)의 상면에 전기 전도성이 우수한 금속, 예를 들면 알루미늄, 알루미늄 합금, 금, 은 등을 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형 성될 수 있다.
이어서, 상기 히터(114) 및 전극(116)을 덮도록 절연층(112)의 상면에 보호층(passivation layer,118)를 형성한다. 상기 보호층(118)은 히터(114) 및 전극(116)이 잉크와 접촉하여 산화되거나 부식되는 것을 것을 방지하기 위한 것으로, 예를 들면 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 보호층(118)의 상면에는 캐비테이션 방지층(119)을 더 형성할 수 있다. 상기 캐비테이션 방지층(119)은 버블의 소멸시 발생하는 캐비테이션 압력(cavitation force)으로부터 히터들(114)를 보호하기 위한 것으로, 예를 들면 탄탈륨(Ta)으로 이루어질 수 있다.
도 4를 참조하면, 다수의 물질층이 형성된 기판(110) 상에 다수의 잉크챔버(122)가 형성된 챔버층(120)을 형성한다. 여기서, 상기 챔버층(120)은 전술한 바와 같이 감광성 물질인 이미드 실리콘 수지로 이루어질 수 있다. 이미드 실리콘에 대해서는 전술한 실시예에서 상세하게 설명되었으므로 이에 대한 설명은 생략한다.
구체적으로, 상기 챔버층(120)을 형성하는 과정은 다음과 같다. 먼저 도 3에 도시된 구조물 상에 액상의 이미드 실리콘 수지를 도포한 다음, 이를 건조시킨다. 여기에 사용되는 액상의 이미드 실리콘 수지는 그 점도(viscosity)가 대략 800 ~ 1600 centi-poise 정도가 될 수 있다. 이어서, 상기 건조된 이미드 실리콘 수지를 포토리소그라피 공정에 의하여 패터닝함으로써 다수의 잉크챔버(122)를 형성한다. 이 과정에서, 상기 잉크챔버들(122)과 후술하는 잉크피드홀(도 8의 111)을 연결하는 다수의 리스트릭터(124)가 더 형성될 수 있다. 다음으로, 패터닝된 이미드 실리 콘 수지를 소정 온도에서 열경화시킴으로써 챔버층(120)을 형성한다. 여기서, 상기 열경화 공정은 대략 300℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 이 과정에서, 상기 이미드 실리콘 수지는 그 부피 변화가 거의 일어나지 않으므로, 원하는 형상의 잉크챔버들(122)을 가지는 챔버층(120)을 형성할 수 있게 된다. 이와 같이 형성된 챔버층(120)은 그 두께가 대략 10 ~ 25㎛ 정도가 될 수 있다. 그리고, 이미드 실리콘 수지는 잉크에 대한 화학적 내구성이 우수한 물질이므로, 상기 챔버층(120)의 내구성이 향상될 수 있다.
한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 챔버층(120)을 형성하기 전에 상기 다수의 물질층이 형성된 기판(110) 상에 접착층(glue layer)을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다. 여기서, 상기 접착층은 챔버층(120)과 기판(110) 사이의 결합력을 증대시키기 위한 것으로, 챔버층과 같은 물질인 이미드 실리콘 수지로 이루어질 수 있다. 이러한 접착층은 챔버층(120)과 마찬가지로 도 3에 도시된 구조물 상에 액상의 이미드 실리콘 수지를 도포 건조한 다음, 이를 패터닝한 후, 열경화시킴으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 접착층은 대략 2 ~ 4㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다. 다음으로, 상기 챔버층(120)을 형성한 다음, 상기 보호층(118) 및 절연층(112)을 순차적으로 식각하여 기판(110)의 상면을 노출시키는 트렌치(trench,113)을 형성한다. 여기서, 상기 트렌치(113)는 후술하는 잉크피드홀(111)의 상부에 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 잉크챔버들(122), 리스트릭터들(124) 및 트렌치(113)를 채우도록 희생층(125)을 형성한다. 이어서, 상기 희생층(125) 및 챔버층의 상면 을 화학적 기계적 연마(CMP; Chemical Mechanical Polishing) 공정을 통하여 평탄화시키는 단계가 더 포함될 수 있다. 이러한 평탄화 공정에 의하여 원하는 높이의 챔버층이 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 챔버층(120) 및 희생층(125)의 상면에 다수의 노즐(132)이 형성된 노즐층(130)을 형성한다. 여기서, 상기 노즐층은 챔버층과 같은 이미드 실리콘 수지로 이루어질 수 있다. 상기 노즐층을 형성하는 과정은 챔버층을 형성하는 과정과 같다. 즉, 상기 챔버층 및 희생층의 상면에 액상의 이미드 실리콘 수지를 도포한 다음, 이를 건조시킨다. 여기에 사용되는 액상의 이미드 실리콘 수지는 그 점도(viscosity)가 대략 800 ~ 1600 centi-poise 정도가 될 수 있다. 이어서, 상기 건조된 이미드 실리콘 수지를 포토리소그라피 공정에 의하여 패터닝함으로써 다수의 노즐을 형성한다. 이러한 노즐들을 통하여 잉크챔버들내에 채워진 희생층의 상면이 노출된다. 다음으로, 패터닝된 이미드 실리콘 수지를 대략 300℃ 이하의 온도에서 열경화시킴으로써 노즐층을 형성한다. 이 과정에서, 상기 이미드 실리콘 수지는 그 부피 변화가 거의 일어나지 않으므로, 원하는 형상의 노즐들을 가지는 노즐층을 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 노즐층(130)은 그 두께가 대략 10 ~ 20㎛ 정도가 될 수 있다. 그리고, 이미드 실리콘 수지는 잉크에 대한 화학적 내구성이 우수한 물질이므로, 상기 노즐층(130)의 내구성이 향상될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 기판(110)에 잉크 공급을 위한 잉크피드홀(111)을 형성한다. 상기 잉크피드홀(111)은 상기 트렌치(113)에 채워진 희생층(125)의 하면이 노출될 때까지 기판(110)의 하면 쪽을 식각함으로써 형성될 수 있다. 그리고, 마지 막으로 도 8을 참조하면, 잉크피드홀(111) 및 노즐들(132)을 통하여 희생층(125)만 선택적으로 식각할 수 있는 식각액을 주입한다. 이에 따라, 잉크챔버들(122), 리스트릭터들(124) 및 트렌치(113) 내에 채워진 희생층(125)이 제거됨으로써 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드가 완성된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명되었지만, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열구동 방식 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 본 단면도이다.
도 3 내지 도 8은 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 도시한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110... 기판 111... 잉크피드홀
112... 절연층 113... 트렌치
114... 히터 116... 전극
118... 보호층 119... 캐비테이션 방지층
120... 챔버층 122... 잉크챔버
124... 리스트릭터 125... 희생층
130... 노즐층 132... 노즐
Claims (20)
- 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 다수의 히터가 형성된 기판;상기 기판 상에 적층되는 것으로, 다수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; 및상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 다수의 노즐이 형성된 노즐층;을 구비하고,상기 챔버층과 노즐층 중 적어도 하나는 이미드 실리콘 수지(imide silicone resin)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판과 챔버층 사이에는 접착층(glue layer)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
- 제 2 항에 있어서,상기 접착층은 이미드 실리콘 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 챔버층의 두께는 10 ~ 25㎛ 인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 노즐층의 두께는 10 ~ 20㎛ 인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판에는 상기 잉크챔버들로 잉크를 공급하기 위한 잉크피드홀이 관통되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판 상에는 절연층; 상기 히터들; 상기 히터들에 전류를 인가하기 위한 전극들; 및 상기 히터들 및 전극들을 보호하기 위한 보호층(passivation layer)이 순차적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
- 제 7 항에 있어서,상기 보호층 상에는 버블의 소멸시 발생하는 캐비테이션 압력으로부터 히터들을 보호하기 위한 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
- 기판 상에 다수의 히터를 포함하는 다수의 물질층을 형성하는 단계;상기 다수의 물질층이 형성된 기판 상에 잉크챔버들을 가지는 챔버층을 형성하는 단계;상기 챔버층 상에 노즐들을 가지는 노즐층을 형성하는 단계; 및상기 기판에 상기 잉크챔버들에 잉크를 공급하기 위한 잉크피드홀을 형성하는 단계;를 포함하고,상기 챔버층 및 노즐층 중 적어도 하나는 이미드 실리콘 수지(imide silicone resin)로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 챔버층을 형성하기 전에 상기 다수의 물질층이 형성된 기판 상에 접착층(glue layer)을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 접착층은 이미드 실리콘 수지로 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 다수의 물질층을 형성하는 단계는,상기 기판 상에 절연층을 형성하는 단계;상기 절연층 상에 상기 히터들을 형성하는 단계;상기 히터들 상에 다수의 전극을 형성하는 단계; 및상기 히터 및 전극을 덮도록 상기 절연층 상에 보호층(passivation layer)을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 보호층을 형성한 다음, 상기 보호층 상에 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer)을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 챔버층을 형성하는 단계는,상기 다수의 물질층이 형성된 기판 상에 액상의 이미드 실리콘 수지를 도포한 다음 이를 건조시키는 단계;상기 건조된 이미드 실리콘 수지를 패터닝하여 상기 잉크챔버들을 형성하는 단계; 및상기 패터닝된 이미드 실리콘 수지를 열경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 액상의 이미드 실리콘 수지의 점도(viscosity)는 800 ~ 1600 centi- poise인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 패터닝된 이미드 실리콘 수지의 열경화는 300℃ 이하의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 챔버층을 형성한 다음,상기 보호층 및 절연층을 순차적으로 식각하여 상기 기판의 상면을 노출시키는 트렌치(trench)를 형성하는 단계; 및상기 트랜치 및 잉크챔버들을 채우도록 희생층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 희생층을 형성한 다음, 상기 희생층 및 챔버층의 상면을 평탄화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 노즐층을 형성하는 단계는,상기 희생층 및 챔버층 상에 액상의 이미드 실리콘 수지를 도포한 다음 이를 건조시키는 단계;상기 건조된 이미드 실리콘 수지를 패터닝하여 상기 노즐들을 형성하는 단계; 및상기 패터닝된 이미드 실리콘 수지를 열경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 잉크피드홀을 형성하는 단계는,상기 기판의 하면 쪽을 상기 트렌치에 채워진 희생층이 노출될 때까지 식각하는 단계; 및상기 잉크챔버들 및 트렌치에 채워지는 희생층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
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