KR100552662B1 - 다중 배열 구조를 가진 고밀도 잉크 젯 프린트 헤드 - Google Patents

Abstract

다중 배열 구조를 가진 고밀도 잉크 젯 프린트 헤드가 개시된다. 개시된 잉크 젯 프린트 헤드에 따르면, 기판의 표면쪽에는 다수의 반구형 잉크 챔버가 형성되며, 기판의 배면쪽에는 다수의 잉크 챔버에 잉크를 공급하기 위한 하나의 매니폴드가 형성된다. 잉크 챔버 각각의 바닥에는 매니폴드와 연결되는 잉크 채널이 형성된다. 기판 상에는 노즐판이 일체로 형성되며, 노즐판에는 잉크 챔버 각각의 중심부에 대응되는 위치에 각각 하나씩 노즐이 형성된다. 노즐판 상에는 노즐 각각을 둘러싸는 고리 형상으로 형성된 히터와 히터에 전류를 인가하는 전극이 형성된다. 여기에서, 다수의 노즐은 하나의 매니폴드 위에서 적어도 3 열로 배열될 수 있으며, 바람직하게는 5 열로 배열된다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 노즐 밀도가 높아지게 되므로 인쇄 속도가 증가되며 해상도가 향상된다.

Description

다중 배열 구조를 가진 고밀도 잉크 젯 프린트 헤드{High density ink-jet printhead having multi-arrayed structure}

도 1a 및 도 1b는 종래의 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 일례를 나타내 보인 잉크 토출부의 절개 사시도 및 잉크 액적 토출 과정을 설명하기 위한 단면도이다.

도 1c는 도 1a에 도시된 종래의 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드에서의 다수의 노즐의 배열 구조를 도시한 평면도이다.

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

도 3은 도 2에 표시된 A-A 선을 따른 개략적인 단면도이다.

도 4는 도 2에 도시된 단위 잉크 토출부를 확대하여 나타낸 평면도이다.

도 5는 도 4에 표시된 B-B 선을 따른 단위 잉크 토출부의 수직 구조를 상세하게 도시한 단면도이다.

도 6a 및 도 6b는 도 5에 도시된 구조를 가진 잉크 토출부에서 잉크가 토출되는 메카니즘을 설명하기 위한 단면도들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...잉크 토출부 110...기판

112...매니폴드 114...잉크 챔버

116...잉크 채널 120...노즐판

122...노즐 130...히터

140...제1 보호막 150...전극

160...제2 보호막 170...노즐 가이드

본 발명은 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 잉크 공급 매니폴드 상에 잉크의 토출을 위한 노즐이 다수의 열로 배치되어 단위 면적당 노즐 수가 증가된 고밀도 잉크 젯 프린트 헤드에 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.

이와 같은 버블 젯 방식의 잉크 토출부를 가지는 잉크 젯 프린트 헤드는 일반적으로 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 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 토출후 리필되는 주기가 짧아야 한다. 즉, 구동 주파수가 높아야 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.

따라서, 미국특허 US 4339762호, US 4847630호, US 4882595호, US 5635966호, US 5760804호, 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 등에는 다양한 구조의 잉크 젯 프린트헤드가 개시되어 있다. 그러나, 이들 특허나 문헌을 통해 제시된 구조의 잉크 젯 프린트헤드는 전술한 요건들 중 일부는 만족할지라도 전체적으로 만족할 만한 수준은 아니다.

도 1a 및 도 1b는 상기한 종래의 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트헤드의 일례로서, 미국특허 US 4882595호에 개시된 잉크 토출부 구조를 나타내 보인 절개 사시도 및 그 잉크 액적 토출 과정을 설명하기 위한 단면도이고, 도 1c는 도 1a에 도시된 종래의 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드에서의 다수의 노즐의 배열 구조를 도시한 평면도이다.

도 1a 내지 1c에 도시된 종래의 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트헤드는, 기판(10)과, 그 기판(10) 위에 설치되어 잉크(49)가 채워지는 잉크 챔버(26)를 형성하는 격벽부재(38)와, 잉크 챔버(26) 내에 설치되는 히터(12)와, 잉크 액적(49')이 토출되는 노즐(16)이 형성된 노즐판(18)을 포함하고 있다. 상기 잉크 챔버(26) 내에는 도시되지 않은 잉크 저장고와 연결된 잉크 공급 매니폴드(14)로부터 잉크 채널(24)을 통해 잉크(49)가 공급되며, 잉크 챔버(24)와 연통된 노즐(16) 내에도 모세관 현상에 의해 잉크(49)가 채워진다. 그리고, 프린트헤드에는 다수의 노즐(16)과 이에 대응하여 다수의 히터(12) 및 잉크 챔버(26) 등이 마련되는데. 이들은 각 잉크 공급 매니폴드(14)마다 이에 인접하여 1 열씩 배치되어 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 히터(12)에 전류가 공급되면 히터(12)가 발열되면서 챔버(26) 내에 채워진 잉크(49) 안에 버블(48)이 형성된다. 그 후, 이 버블(48)은 계속적으로 팽창하게 되고, 이에 따라 챔버(26) 내에 채워진 잉크(49)에 압력이 가해져 노즐(24)을 통해 잉크(49)가 흡입되면서 잉크 챔버(23)에 다시 잉크(49)가 채워진다.

그런데, 이러한 구조를 가진 종래의 프린트헤드를 제조하기 위해서는 노즐(16)이 형성된 노즐판(18)과 잉크 챔버(26) 및 잉크 채널(24) 등이 그 위에 형성된 기판(10)을 따로 제작하여 본딩하여야 하므로, 제조 공정이 복잡하고 노즐판(18)과 기판(10)의 본딩시에 오정렬의 문제가 발생될 수 있는 단점이 있다.

한편, 종래에는 상술한 바와 같이 다수의 노즐(16), 히터(12) 및 잉크 챔버(26) 등이 각 매니폴드(14)마다 1 열씩 배치되어 있거나, 또는 도시되지는 않았지만 매니폴드 양측에 각 1 열씩 배치된 경우도 있다. 그러나, 이러한 배열 구조는 단위 면적당 노즐의 수, 즉 노즐 밀도를 높이는데 한계가 있으며, 이에 따라 높은 인쇄 속도와 고해상도를 가진 고밀도 잉크 젯 프린트헤드를 구현하기가 곤란하다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 전술한 요건들을 만족시킬 수 있도록 잉크 챔버의 형상이 반구형으로 되어 있으며 노즐이 하나의 잉크 공급 매니폴드 상에 다수의 열로 배치되어 노즐 밀도가 보다 높아진 고밀도 잉크 젯 프린트 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드는: 기판; 상기 기판의 표면쪽에 실질적으로 반구형의 형상으로 형성되며, 토출될 잉크가 채워지는 다수의 잉크 챔버; 상기 기판의 배면쪽에 형성되며, 상기 잉크 챔버에 잉크를 공급하기 위한 하나의 매니폴드; 상기 다수의 잉크 챔버 각각의 바닥에 상기 매니폴드와 연결되도록 형성되는 잉크 채널; 상기 기판 상에 일체로 형성되는 노즐판; 상기 노즐판에 형성되며, 상기 다수의 잉크 챔버 각각의 중심부에 대응되는 위치에 각각 하나씩 마련되는 다수의 노즐; 상기 노즐판 상에 형성되며, 상기 다수의 노즐 각각을 둘러싸는 고리 형상으로 형성된 히터; 및 상기 노즐판 상에 마련되며, 상기 히터와 전기적으로 연결되어 상기 히터에 전류를 인가하는 전극;을 구비한다.

여기에서, 상기 다수의 노즐은 상기 하나의 매니폴드 위에서 적어도 3 열로 배열될 수 있으며, 바람직하게는 5 열로 배열된다.

그리고, 상기 기판은 실리콘 웨이퍼인 것이 바람직하며, 상기 노즐판은 상기 실리콘 웨이퍼의 표면을 산화시켜 이루어진 실리콘 산화막인 것이 바람직하다.

또한, 상기 다수의 노즐 각각의 가장자리에서 상기 잉크 챔버의 깊이 방향으로 연장된 노즐 가이드가 형성될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 프린트 헤드의 제반 요건들을 만족할 수 있게 되며, 특히 노즐이 하나의 잉크 공급 매니폴드 상에 다수의 열로 배치됨으로써 노즐 밀도가 높아지게 되므로 인쇄 속도가 증가되며 해상도가 향상된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공 되는 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 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 개략적인 평면도이고, 도 3은 도 2에 표시된 A-A 선을 따른 개략적인 단면도이다.

도 2와 도 3을 함께 참조하면, 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드는 점선으로 표시된 잉크 공급 매니폴드(112) 위에 지그재그로 배치된 잉크 토출부(100)들이 5열로 배열되어 있고, 각 잉크 토출부(100)와 전기적으로 연결되고 와이어가 본딩될 본딩 패드(102)들은 잉크 토출부(100)의 양측에 배치되어 있다. 또한, 매니폴드(112)는 잉크를 담고 있는 잉크 저장고(미도시)와 연결된다.

매니폴드(112)는 기판(110)의 배면쪽에 형성되며, 기판(110)의 표면에는 다수의 노즐(122)이 마련되어 있는 노즐판(120)이 형성된다. 노즐판(120) 상에는 다수의 노즐(122) 각각을 둘러싸는 형태로 히터(130)가 형성되어 있다. 그리고, 기판(110)의 표면쪽에는 반구형의 잉크 챔버(114)들이 각각의 노즐(122)에 대응되는 위치에 형성되어 있다. 또한, 각각의 잉크 챔버(114)의 바닥에는 매니폴드(112)와 연결되는 잉크 채널(116)이 관통되어 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드에서는 다수의 노즐(122)이 하나의 매니폴드(112) 상에 위치하도록 배치된다. 또한, 다수의 노즐(122)은 매니폴드(112) 위에서 적어도 3열로 배열될 수 있으며, 바람직하게는 도시된 바와 같이 5열로 배열된다. 그리고, 이러한 노즐(122)의 배열 형태는 이미지 구현을 위한 인쇄 알고리즘에 부합되는 임의의 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 노즐(122)의 2차원적 다중 배열 구조로 인해 단위 면적당 노즐(122)의 수가 증가될 수 있으며, 이에 따라 인쇄 속도가 크게 증가되고 해상도가 향상된 고밀도 잉크 젯 프린트 헤드를 구현할 수 있게 된다.

도 4는 도 2에 도시된 단위 잉크 토출부를 확대하여 나타낸 평면도이고, 도 5는 도 4에 표시된 B-B 선을 따른 단위 잉크 토출부의 수직 구조를 상세하게 도시한 단면도이다.

도 4와 도 5를 함께 참조하면, 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. 잉크 챔버(114)는 바람직하게는 대략 반구형의 형상으로 되어 있다.

여기에서, 기판(110)은 집적회로의 제조에 널리 사용되는 실리콘으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예컨대, 기판(110)으로는 결정방향이 (100)이고 그 두께가 대략 500㎛인 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 이는, 반도체 소자의 제조에 널리 사용되는 실리콘 웨이퍼를 그대로 사용할 수 있어 대량생산에 효과적이기 때문이다. 그리고, 잉크 챔버(114)는 후술하는 노즐판(120)에 형성된 노즐(122)을 통해 노출된 기판(110)의 표면을 등방성 식각함으로써 형성될 수 있으며, 매니폴드(112)는 기판(110)의 배면을 경사식각 또는 이방성 식각함으로써 형성될 수 있다. 이때, 잉크 챔버(114)는 그 깊이와 반경이 대략 20㎛인 대략 반구형의 형상을 가지도록 형성된다. 한편, 잉크 챔버(114)는 기판(110)의 표면을 소정 깊이로 이방성 식각한 뒤에 등방성 식각함으로써 형성될 수도 있다. 그리고, 잉크 채널(116)은 노즐(122)을 통해 잉크 챔버(114)의 바닥 중앙 부위를 이방성 식각함으로써 형성될 수 있다. 이때, 잉크 채널(116)의 직경은 노즐(122)의 직경과 같거나 이보다 약간 작도록 형성되는데, 이는 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 있다. 구체적으로, 실리콘 웨이퍼를 산화로에 넣고 습식 또는 건식 산화시키면, 실리콘 기판(110)의 표면에는 산화막이 형성되어 노즐판(120)을 이루게 된다.

노즐판(120) 위에는 노즐(122)을 둘러싸는 형상으로 버블 생성용 히터(130)가 형성된다. 이 히터(130)는 바람직하게는 원형의 고리 형상으로 되어 있으며, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘과 같은 저항 발열체로 이루어진다. 구체적으로, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘은 저압 화학기상증착법(Low pressure chemical vapor deposition; LPCVD)으로 불순물로서 예컨대 인(P)의 소스가스와 함께 증착함으로써 소정의 두께로 형성될 수 있다. 이 폴리 실리콘막의 증착 두께는, 히터(130)의 폭 과 길이를 고려하여 적정한 저항값을 가지도록 정해진다. 노즐판(120) 전면에 증착된 폴리 실리콘막은 포토마스크와 포토레지스트를 이용한 사진공정과 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 식각하는 식각공정에 의해 원형의 고리 형상으로 패터닝된다.

노즐판(120)과 히터(130) 위에는 히터(130)를 보호하기 위한 제1 보호막(140)으로서 실리콘 질화막이 형성될 수 있다. 제1 보호막(140)은 예컨대 대략 0.5㎛ 두께로 역시 저압 화학기상증착법으로 증착될 수 있다.

그리고, 히터(130)에는 펄스상 전류를 인가하기 위하여 통상 금속으로 이루어진 전극(150)이 연결된다. 이때, 히터(130)의 직경상의 대향하는 위치에 각각 전극(150)이 접속된다. 구체적으로, 실리콘 질화막으로 이루어진 제1 보호막(140)의 일부, 즉 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.

상기 제1 보호막(140) 및 전극(150) 위에는 제2 보호막(160)으로서 실리콘 산화막이 형성될 수 있다. 이 제2 보호막(160)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.

상기한 제2 보호막(160)까지 형성된 상태에서 그 전면에 포토레지스트 패턴 을 형성한 후, 이를 식각 마스크로 하여 제2 보호막(160), 제1 보호막(140) 및 노즐판(120)을 순차 식각함으로써 대략 16∼20㎛의 직경을 가진 노즐(122)을 형성하게 된다. 이와 같이 형성된 노즐(122)을 통해 전술한 잉크 챔버(114)와 잉크 채널(116)을 형성하게 된다.

그리고, 잉크 챔버(114)의 바닥면은 대략 구면을 이루지만, 상부에는 노즐(122)의 가장자리로부터 잉크 챔버(114)의 깊이 방향으로 연장되는 노즐 가이드(170)가 형성될 수 있다. 노즐 가이드(170)는 노즐(122)을 통해 토출되는 잉크 액적의 직진성을 향상시킨다. 이와 같은 노즐 가이드(170)는 잉크 챔버(114)의 형성 과정에서 동시에 형성될 수 있다. 구체적으로, 먼저 노즐(122)을 통해 노출된 부위의 기판(110)을 이방성 식각하여 소정 깊이의 홈을 형성한 후, 이 홈의 내측 표면에 소정의 물질막, 예컨대 TEOS(Tetraethyle ortho silicate) 산화막을 대략 1㎛ 두께로 증착한다. 이어서, 이 홈의 저면에 형성된 TEOS 산화막을 식각하여 제거하면 홈의 내주면에 TEOS 산화막으로 이루어진 노즐 가이드(170)가 형성된다. 다음으로 홈의 저면에 노출된 기판(110)을 등방성 식각하면 도시된 바와 같이 그 상부에 노즐 가이드(170)가 마련된 잉크 챔버(114)가 형성될 수 있다.

이하에서는 도 6a 및 6b를 참조하며 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 잉크 액적 토출 메카니즘을 설명하기로 한다.

먼저 도 6a를 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 전류 가 인가되면 히터(130)에서 열이 발생된다. 발생된 열은 히터(130) 아래의 노즐판(120)을 통해 잉크 챔버(114) 내부의 잉크(190)로 전달되고, 이에 따라 잉크(190)가 비등하여 버블(195)이 생성된다. 이 버블(195)의 형상은 히터(130)의 형상에 따라 대략 도우넛 형상이 된다.

도우넛 형상의 버블(195)은 시간이 지남에 따라 팽창하게 되고, 도 6b에 도시된 바와 같이 팽창된 버블(196)에 의한 압력에 의해 잉크 챔버(114)로부터 노즐(122)을 통해 잉크 액적(191)이 토출된다.

이때, 토출되는 액적(191)은 노즐 가이드(170)에 의해 토출방향이 가이드되어 정확히 기판(110)에 수직한 방향으로 토출될 수 있게 된다.

그리고, 버블(195, 196)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.

또한, 히터(130)가 원형의 고리 형상으로 그 면적이 넓어 가열과 냉각이 빠르고 그에 따라 버블(195, 196)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 비해 버블(195, 196)의 팽창 경로가 안정적이고, 버블(195, 196)의 생성 및 팽창이 빨라 빠른 시간 내에 잉크의 토출이 이루어진다.

이와 같이 잉크 액적(191)이 토출된 후에 인가했던 전류를 차단하면 잉크(190)가 냉각되면서 버블(196)은 수축되거나, 아니면 그 전에 터뜨려지고, 잉크 챔버(114) 내에는 다시 잉크(190)가 채워진다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명했지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다. 예컨대, 본 발명에서 프린트 헤드의 각 요소를 구성하기 위해 사용되는 물질은 예시되지 않은 물질을 사용할 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.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고밀도 잉크 젯 프린트 헤드는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 다수의 노즐이 하나의 잉크 공급 매니폴드 상에 다수의 열로 배치됨으로써 노즐 밀도가 높아지게 되므로 인쇄 속도가 증가되며 해상도가 향상된다.

둘째, 매니폴드, 잉크 챔버 및 잉크 채널이 형성된 기판과, 노즐판, 히터 및 전극 등을 실리콘 기판에 일체화하여 형성함으로써, 종래의 노즐판과 잉크 챔버 및 잉크 채널부를 따로 제작하여 본딩하는 등의 복잡한 공정을 거쳐야 했던 불편과 오정렬의 문제가 해소된다. 또한, 일반적인 반도체 소자의 제조공정과 호환이 가능하며 대량생산이 용이해진다.

셋째, 히터를 환상으로 형성하고, 잉크 챔버의 형상을 반구형으로 형성함으 로써, 버블의 팽창 경로가 안정적이고 잉크의 역류가 억제되어 다른 잉크 토출부와의 간섭을 피할 수 있으며, 노즐 가이드에 의해 액적의 토출방향이 가이드되어 액적이 기판에 정확히 수직한 방향으로 토출될 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 기판;

   상기 기판의 표면쪽에 실질적으로 반구형의 형상으로 형성되며, 토출될 잉크가 채워지는 다수의 잉크 챔버;

   상기 기판의 배면쪽에 형성되며, 상기 잉크 챔버에 잉크를 공급하기 위한 하나의 매니폴드;

   상기 다수의 잉크 챔버 각각의 바닥에 상기 매니폴드와 연결되도록 형성되는 잉크 채널;

   상기 기판 상에 일체로 형성되는 노즐판;

   상기 노즐판에 형성되며, 상기 다수의 잉크 챔버 각각의 중심부에 대응되는 위치에 각각 하나씩 마련되는 다수의 노즐;

   상기 노즐판 상에 형성되며, 상기 다수의 노즐 각각을 둘러싸는 고리 형상으로 형성된 히터; 및

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

   상기 다수의 노즐은 상기 하나의 매니폴드 위에서 적어도 3 열로 배열되며, 그 각각의 가장자리에서 상기 잉크 챔버의 깊이 방향으로 연장된 노즐 가이드가 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 다수의 노즐은 5열로 배열되는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 기판은 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 노즐판은 상기 실리콘 웨이퍼의 표면을 산화시켜 이루어진 실리콘 산화막인 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드.
5. 삭제

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