KR100738094B1 - 잉크유로 구조체, 이 잉크유로 구조체를 구비하는 잉크젯프린트헤드 및 잉크젯 프린트헤드의 제조방법 - Google Patents

잉크유로 구조체, 이 잉크유로 구조체를 구비하는 잉크젯프린트헤드 및 잉크젯 프린트헤드의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100738094B1
KR100738094B1 KR1020060001398A KR20060001398A KR100738094B1 KR 100738094 B1 KR100738094 B1 KR 100738094B1 KR 1020060001398 A KR1020060001398 A KR 1020060001398A KR 20060001398 A KR20060001398 A KR 20060001398A KR 100738094 B1 KR100738094 B1 KR 100738094B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ink
layer
chamber
stopper
inkjet printhead
Prior art date
Application number
KR1020060001398A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070073459A (ko
Inventor
국건
김민수
이방원
이유섭
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020060001398A priority Critical patent/KR100738094B1/ko
Priority to US11/507,485 priority patent/US20070153047A1/en
Publication of KR20070073459A publication Critical patent/KR20070073459A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100738094B1 publication Critical patent/KR100738094B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1601—Production of bubble jet print heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/055—Devices for absorbing or preventing back-pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14032—Structure of the pressure chamber
    • B41J2/1404—Geometrical characteristics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1626—Manufacturing processes etching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1621—Manufacturing processes
    • B41J2/1637—Manufacturing processes molding
    • B41J2/1639—Manufacturing processes molding sacrificial molding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14387—Front shooter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14403—Structure thereof only for on-demand ink jet heads including a filter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

잉크유로 구조체, 이 잉크유로 구조체를 구비하는 잉크젯 프린트헤드 및 잉크젯 프린트헤드의 제조방법이 개시된다. 개시된 잉크유로 구조체는 토출될 잉크가 채워지는 잉크챔버; 잉크챔버로부터 잉크가 토출되는 노즐; 잉크챔버로 잉크를 공급하기 위한 잉크피드홀; 잉크챔버와 잉크피드홀 사이의 통로 내벽으로부터 돌출되게 마련되는 제1 스토퍼; 제1 스토퍼로부터 상기 잉크챔버 방향으로 이격되게 마련되는 제2 스토퍼; 및 제1 스토퍼와 제2 스토퍼 사이에 이동가능하게 설치되어 잉크챔버와 잉크피드홀 사이의 통로를 개폐하는 이동부재;를 포함한다.

Description

잉크유로 구조체, 이 잉크유로 구조체를 구비하는 잉크젯 프린트헤드 및 잉크젯 프린트헤드의 제조방법{Ink path structure, inkjet printhead having the ink path structure and method of manufacturing the inkjet printhead}
도 1은 종래 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 본 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드에서, 잉크 토출 과정에서 이동부재가 잉크챔버와 잉크피드홀 사이의 통로를 막는 모습을 보여주는 평면도 및 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드에서, 잉크 리필 과정에서 이동부재가 잉크챔버와 잉크피드홀 사이의 통로를 오픈시키는 모습을 보여주는 평면도 및 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 변형예를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 다른 변형예를 개략적 으로 도시한 평면도이다.
도 9 내지 도 18b는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110... 기판, 112,212,312... 잉크피드홀
120... 챔버층 122,222,322... 잉크챔버
124,324... 리스트릭터 125,225,325... 히터
130... 노즐층 132,232,332... 노즐
151,251,351... 제1 스토퍼 152,252,352... 제2 스토퍼
153,253,353... 이동부재
본 발명은 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 잉크의 역류를 방지하고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 잉크유로 구조체를 가지는 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크젯 프린터는 잉크젯 프린트헤드로부터 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상을 형성하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린터에는 잉크젯 프린트헤드가 인쇄매체의 이송방향과 직각방향으로 왕복이동하면서 인쇄작업을 수행하는 셔틀 방식의 잉크젯 프린터 와, 최근 고속인쇄의 구현을 위하여 개발되고 있는 것으로 인쇄매체의 폭에 해당하는 크기의 어레이 프린트헤드(array printhead)를 구비한 라인 프린팅 방식의 잉크젯 프린터가 있다. 이러한 어레이 프린트헤드에는 복수의 잉크젯 프린트헤드가 소정 형태로 배열되어 있다. 라인프린팅 방식의 잉크젯 프린터는 어레이 프린트헤드가 고정된 상태에서 인쇄 매체만이 이송하면서 인쇄작업을 수행하게 되므로 고속 인쇄를 구현할 수 있다.
한편, 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.
도 1에는 일례로서 종래 열구동 방식 잉크젯 프린트헤드의 평면이 개략적으로 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 본 단면이 도시되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 잉크젯 프린트헤드는 잉크 공급을 위한 잉크피드홀(ink feedhole,12)이 형성된 기판(10)과, 상기 기판(10) 위에 적층되는 챔버층(20)과, 상기 챔버층(20) 위에 적층되는 노즐층(30)을 포함한다. 상기 챔버층(20)에는 토출될 잉크가 채워지는 다수의 잉크챔버(22) 및 상기 잉크피드홀(12)로부터 상기 잉크챔버들(22)로 잉크를 공급하는 통로인 다수의 리스트릭터(restrictor,24)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 노즐층(30)에는 잉크의 토출이 이루어지는 노즐(32)이 형성되어 있다. 상기 잉크챔버들(22) 각각의 바닥에는 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 히터(25)가 마련되어 있다. 상기와 같은 구조에서, 잉크챔버(22)에 잉크가 채워진 상태에서 히터(25)에 전류가 인가되면, 히터(25) 주위의 잉크는 가열되어 버블이 발생 팽창하게 되고, 이러한 버블의 팽창력에 의하여 잉크챔버(22) 내의 잉크는 노즐(32)을 통하여 외부로 토출된다. 그리고, 잉크 토출 후, 상기 잉크챔버(22) 내에는 잉크피드홀(12)로부터 리스트릭터(24)를 통하여 잉크가 다시 채워지게 된다.
그러나, 상기와 같은 잉크젯 프린트헤드의 잉크유로 구조에서는, 버블의 팽창에 따른 잉크 토출 과정에서 리스트릭터(24) 내부에서 잉크챔버(22) 내의 잉크가 잉크피드홀(12) 쪽으로 흐르는 잉크의 역류(back-flow) 현상이 발생하게 된다. 이에 따라, 잉크피드홀(12)로부터 잉크가 잉크챔버(22)로 다시 채워지는 잉크의 리필(refill) 속도가 크게 떨어지게 되며, 그 결과 잉크젯 프린트헤드의 구동 주파수(driving frequency)가 낮아지게 된다는 문제점이 있다. 또한, 상기와 같은 잉크젯 프린트헤드에서는, 잉크의 역류 현상으로 인하여 히터(25)에 입력되는 에너지가 잉크를 토출시키는데 사용되는 외에 잉크챔버(22) 내의 잉크를 잉크피드홀(12) 쪽으로 흐르게 하는 데에도 사용되므로 에너지 효율이 떨어지게 된다. 최근에 고속 인쇄의 구현을 위하여 개발되고 있는 어레이 프린트헤드에는 수 만개 이상의 히터가 필요하므로, 상기와 같은 에너지 효율 저하는 어레이 프린트헤드에서는 특히 더 중요한 문제가 된다.
이상에서는 종래 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서 잉크유로 구조로 인 하여 잉크의 역류 현상 및 에너지 효율 저하가 발생되는 경우가 설명되었으나, 이러한 문제들은 전술한 잉크유로 구조를 가지는 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에도 발생될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 잉크의 역류를 방지하고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 잉크젯 프린트헤드의 잉크유로 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 잉크유로 구조체는,
토출될 잉크가 채워지는 잉크챔버;
상기 잉크챔버로부터 잉크가 토출되는 노즐;
상기 잉크챔버로 잉크를 공급하기 위한 잉크피드홀;
상기 잉크챔버와 잉크피드홀 사이의 통로 내벽으로부터 돌출되게 마련되는 제1 스토퍼;
상기 제1 스토퍼로부터 상기 잉크챔버 방향으로 이격되게 마련되는 제2 스토퍼; 및
상기 제1 스토퍼와 제2 스토퍼 사이에 이동가능하게 설치되어 상기 잉크챔버와 잉크피드홀 사이의 통로를 개폐하는 이동부재;를 포함한다.
상기 이동부재는, 잉크 토출 과정에서는 상기 제1 스토퍼 쪽으로 이동하여 상기 잉크챔버와 잉크피드홀 사이의 통로를 막고, 잉크 리필 과정에서는 상기 제2 스토퍼 쪽으로 이동하여 상기 잉크챔버와 잉크피드홀 사이의 통로를 오픈시키는 것이 바람직하다.
상기 제1 스토퍼는 상기 잉크챔버와 잉크피드홀 사이의 통로 양측벽으로부터 각각 돌출되게 마련될 수 있으며, 상기 제2 스토퍼는 상기 잉크챔버의 바닥으로부터 돌출되게 마련될 수 있다.
한편, 상기 제1 스토퍼와 잉크피드홀 사이에는 상기 잉크챔버와 잉크피드홀을 연결하는 리스트릭터가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 잉크챔버와 잉크피드홀 사이에는 상기 잉크챔버와 잉크피드홀을 연결하는 리스트릭터가 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 제1 및 제2 스토퍼와 상기 이동부재는 상기 리스트릭터 내부에 마련될 수도 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드는,
잉크 공급을 위한 잉크피드홀이 형성된 기판;
상기 기판 상에 적층되는 것으로, 토출될 잉크가 채워지는 잉크챔버가 형성된 챔버층; 및
상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 상기 잉크챔버로부터 잉크가 토출되는 노즐이 형성된 노즐층;
상기 잉크챔버와 잉크피드홀 사이의 통로에 위치하는 상기 챔버층의 내벽으로부터 돌출되게 마련되는 제1 스토퍼;
상기 제1 스토퍼로부터 상기 잉크챔버 방향으로 이격되게 마련되는 제2 스토 퍼; 및
상기 제1 스토퍼와 제2 스토퍼 사이에 이동가능하게 설치되어 상기 잉크챔버와 잉크피드홀 사이의 통로를 개폐하는 이동부재;를 포함한다.
상기 제1 및 제2 스토퍼는 상기 챔버층과 동일한 높이를 가지며, 상기 이동부재는 상기 챔버층보다 낮은 높이를 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제1 및 제2 스토퍼와 상기 이동부재는 상기 챔버층을 이루는 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은,
기판 상에 챔버 물질층을 형성하는 단계;
상기 챔버 물질층을 패터닝하여 잉크챔버가 형성된 챔버층을 형성함과 동시에 제1 및 제2 스토퍼를 형성하는 단계;
상기 기판 상에 제1 희생층을 형성하는 단계;
상기 제1 스토퍼와 제2 스토퍼 사이의 제1 희생층 상에 이동부재를 형성하는 단계;
상기 챔버층의 내부를 채우도록 상기 제1 희생층 상에 제2 희생층을 형성하는 단계;
상기 챔버층 및 제2 희생층 상에 노즐 물질층을 형성하는 단계;
상기 노즐 물질층을 패터닝하여 상기 잉크챔버에 채워진 상기 제2 희생층을 노출시키는 노즐을 형성하고, 상기 기판을 관통하도록 식각하여 상기 제1 희생층을 노출시키는 잉크피드홀을 형성하는 단계; 및
상기 잉크피드홀 및 노즐을 통하여 노출된 제1 및 제2 희생층을 식각하여 제거하는 단계;를 포함한다.
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.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 본 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드는 잉크피드홀(112)이 형성된 기판(110)과, 상기 기판(110) 위에 적층되는 것으로, 다수의 잉크챔버(122) 및 리스트릭터(124)가 형성된 챔버층(120)과, 상기 챔버층(120) 위에 적층되는 것으로, 다수의 노즐(132)이 형성된 노즐층(130)을 구비한다. 여기서, 상기 기판(110)은 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 챔버층(120) 및 노즐층(130)은 폴리머 등으로 이루어질 수 있다.
상기 잉크피드홀(112)은 기판(110)을 관통하도록 형성되어 상기 잉크챔버들(122)로 잉크를 공급하게 된다. 상기 잉크챔버(122)의 내부에는 토출될 잉크가 채워지며, 상기 잉크챔버(122)의 바닥에는 잉크챔버(122) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키는 히터(125)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 리스트릭터(124)는 잉크챔버(122)에 대응되게 형성되는 것으로, 잉크피드홀(112)로부터 상기 잉크챔버(122)로 잉크를 공급하는 통로이다. 상기 노즐(132)은 잉크챔버(122)와 연통하도록 형성되며, 잉크 토출 과정에서 상기 노즐(132)을 통하여 잉크챔버(122) 내의 잉크 가 외부로 토출된다.
한편, 상기 잉크챔버(122)와 리스트릭터(124) 사이의 챔버층(120)의 내벽에는 제1 스토퍼(stopper,151)가 돌출되게 마련되어 있다. 여기서, 상기 제1 스토퍼(151)는 상기 챔버층(120)의 양측벽으로부터 각각 돌출되게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 스토퍼(151)로부터 잉크챔버(122) 방향으로 이격되게 제2 스토퍼(152)가 마련되어 있다. 상기 제2 스토퍼(152)는 제1 스토퍼(151)와 히터(125) 사이에 마련되어 있다. 여기서, 상기 제2 스토퍼(152)는 잉크챔버(122)의 바닥으로 돌출되게 형성될 수 있다. 도 3에는 상기 제2 스토퍼(152)가 2개인 경우가 도시되어 있으나, 상기 제2 스토퍼(152)는 하나 또는 3개 이상이 될 수도 있다. 전술한 제1 및 제2 스토퍼(151,152)는 챔버층(120)과 동일한 높이를 가질 수 있다. 그리고, 상기 제1 및 제2 스토퍼(151,152)는 챔버층(120)을 이루는 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제1 스토퍼(151)와 제2 스토퍼(152) 사이에는 이동부재(153)가 설치된다. 여기서, 상기 이동부재(153)는 제1 스토퍼(151)와 제2 스토퍼(152) 사이를 이동할 수 있도록 챔버층(120)보다 낮은 높이를 가지는 것이 바람직하다. 상기 이동부재(153)는 상기 제1 스토퍼(151)와 제2 스토퍼(152) 사이를 이동함으로써 잉크챔버(122)와 리스트릭터(124) 사이의 통로를 개폐하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 이동부재(153)는 잉크 토출 과정에서는 잉크챔버(122)와 리스트릭터(124) 사이의 통로를 막음으로써 잉크의 역류를 방지하고, 잉크 리필 과정에서는 잉크챔버(122)와 리스트릭터(124) 사이의 통로를 오픈시킴으로서 잉크의 리필을 용이하게 한다.
이상에서 설명된 잉크피드홀(112), 리스트릭터(124), 잉크챔버(122) 및 노즐(132), 그리고, 제1, 제2 스토퍼(151,152) 및 이동부재(153)는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 잉크유로 구조체를 구성하게 된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드에서, 버블(B)의 팽창에 따른 잉크 토출 과정을 보여주는 평면도 및 단면도이다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 잉크 토출 과정에서는 히터(125)에 의하여 발생된 버블(B)이 팽창하게 되고, 이러한 버블(B)의 팽창력에 의하여 잉크챔버(122) 내의 잉크는 노즐(132) 뿐만 아니라 및 리스트릭터(124) 쪽으로도 밀리게 된다. 이에 따라, 이동부재(153)는 제1 스토퍼(151) 쪽으로 이동하여 제1 스토퍼(151) 사이의 공간을 막게 된다. 그 결과, 잉크챔버(122)와 리스트릭터(124) 사이의 통로는 막히게 되고, 잉크챔버(122)에서 잉크피드홀(112) 방향으로의 잉크유동은 형성되지 않는다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드에서, 버블의 (B)소멸에 따른 잉크 리필 과정을 보여주는 평면도 및 단면도이다. 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 잉크챔버(122) 내의 잉크가 노즐(132)을 통하여 토출된 후 버블(B)이 소멸하게 되면 모세관 력(capillary force)에 의하여 이동부재(153)는 제2 스토퍼(151) 쪽으로 이동하게 되고, 이에 따라 제1 스토퍼(151) 사이의 공간은 열리게 되어 잉크챔버(122)와 리스트릭터(124) 사이의 통로가 오픈된다. 그 결과, 잉크피드홀(112)에서 잉크챔버(122) 방향으로의 잉크유동이 발생하여 잉크피드홀(112) 내의 잉크는 리스트릭터(124)를 통하여 잉크챔버(122) 내에 채워지게 된다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드에서는, 잉크 토출 과정에서는 이동부재(153)가 잉크챔버(122)와 리스트릭터(124) 사이의 통로가 막음으로써 잉크챔버(122) 내의 잉크가 잉크피드홀(112) 방향으로 흐르는 잉크의 역류 현상이 방지될 수 있으며, 잉크 토출 후 잉크 리필 과정에서는 이동부재(153)가 잉크챔버(122)와 리스트릭터(124) 사이의 통로를 오픈시킴으로써, 잉크피드홀(112) 내의 잉크가 잉크챔버(122) 내에 용이하게 채워질 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 변형예를 도시한 것이다. 이하에서는, 전술한 실시예와 다른 점을 설명하기로 한다. 도 7을 참조하면, 잉크유로 구조체는 잉크공급을 위한 잉크피드홀(212), 토출될 잉크가 채워지는 잉크챔버(222), 잉크의 토출이 이루어지는 노즐(232), 그리고 제1, 제2 스토퍼(251,252) 및 이동부재(253)로 구성된다. 도 7에서 참조부호 225는 히터를 나타낸다. 상기 제1 스토퍼(251)는 잉크챔버(222)와 잉크피드홀(212) 사이의 챔버층(미도시) 내벽으로부터 돌출되게 마련된다. 그리고, 상기 제2 스토퍼(252)는 상기 제1 스토퍼(251)로부터 잉크챔버(222) 방향으로 이격되게 마련되며, 상기 이동부재(253)는 상기 제1스토퍼(251)와 제2 스토퍼(252) 사이에 이동가능하게 설치된다. 상기와 같은 구성에서, 이동부재(253)가 잉크 토출 과정에서는 잉크챔버(322)와 잉크피드홀(312) 사이의 통로를 막고, 잉크 리필 과정에서는 잉크챔버(322)와 잉크피드홀(312) 사이의 통로를 오픈시키는 과정은 전술한 경우와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 다른 변형예를 도시한 것이다. 이하에서는, 전술한 실시예와 다른 점을 설명하기로 한다. 도 8을 참조하면, 잉크유로 구조체는 잉크공급을 위한 잉크피드홀(312), 토출될 잉크가 채워지는 잉크챔버(322), 잉크피드홀(312)과 잉크챔버(322)를 연결하는 리스트릭터(324), 잉크의 토출이 이루어지는 노즐(332), 그리고 제1, 제2 스토퍼(351,352) 및 이동부재(353)로 구성된다. 도 8에서 참조부호 325는 히터를 나타낸다. 여기서, 상기 제1, 제2 스토퍼(351,352) 및 이동부재(353)는 리스트릭터(324)의 내부에 마련된다. 구체적으로, 상기 제1 스토퍼(351)는 리스트릭터(324)의 내벽으로부터 돌출되게 마련되며, 상기 제2 스토퍼(352)는 제1 스토퍼(351)로부터 잉크챔버(322) 방향으로 이격되게 마련된다. 그리고, 상기 이동부재(353)는 제1 스토퍼(351)와 제2 스토퍼(352) 사이에 이동가능하게 설치된다. 상기와 같은 구성에서, 이동부재(353)가 잉크 토출 과정에서는 리스트릭터(324)를 막고, 잉크 리필 과정에서는 리스트릭터(324)를 오픈시키는 과정은 전술한 경우와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 이상의 실시예에서는 잉크유로 구조체가 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에 적용되는 경우가 설명되었으나, 이러한 잉크유로 구조체는 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에도 얼마든지 적용가능하다. 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에는 히터 대신에 압전체를 구비하는 액츄에이터가 마련되어 있다.
이하에서는, 도 9 내지 18b를 참조하여, 본 발명에 따른 잉크유로 구조체를 구비하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 기판(110) 상에 챔버 물질층(120')을 형성한다. 상기 챔버 물질층(120')은 기판(110) 상에 폴리머와 같은 물질을 소정 두께로 도포함으로써 형성될 수 있다.
도 10a 및 도 10b(도 10a의 평면도)를 참조하면, 상기 챔버 물질층(120')을 패터닝하여 잉크챔버(122) 및 리스트릭터(124)가 형성된 챔버층(120)을 형성함과 동시에 제1 및 제2 스토퍼(151,152)를 형성한다. 여기서, 상기 제1 스토퍼(151)는 잉크챔버(122)와 리스트릭터(124) 사이의 챔버층(120) 내벽으로부터 돌출되게 형성되며, 상기 제2 스토퍼(152)는 제1 스토퍼(151)로부터 잉크챔버(122) 방향으로 이격되게 형성된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 스토퍼(151,152)는 챔버층(120)과 동일한 높이로 형성된다.
도 11을 참조하면, 잉크챔버(122) 및 리스트릭터(124)의 바닥을 이루는 기판(110) 상에 소정 물질을 도포하여 제1 희생층(161)을 형성한다. 여기서, 상기 제1 희생층(161)은 기판(110) 및 챔버층(120)과 식각 선택성을 가지는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 12를 참조하면, 상기 잉크챔버(122) 및 리스트릭터(124)의 내부를 채우도록 상기 제1 희생층(161) 상에 소정의 물질층(155)을 형성한다. 여기서, 상기 물질층(155)은 챔버층(120)을 이루는 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 도 13a 및 도 13b(도 13a의 평면도)를 참조하면, 후술하는 이동부재(153)의 형성을 위하여 상기 물질층(155)을 패터닝한다. 이어서, 도 14를 참조하면, 패터닝된 물질층(154)의 상부를 소정 깊이 식각하게 되면 제1 스토퍼(151)와 제2 스토퍼(152) 사이에 이동부재(153)가 형성된다. 여기서, 상기 이동부재(153)는 챔버층(120) 보다 낮은 높이로 형성된다. 한편, 상기 이동부재(153)는 상기 제1 희생층(161) 상에 소정의 물질층(155)을 챔버층(120) 보다 낮은 높이로 형성한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수도 있다.
도 15를 참조하면, 상기 잉크챔버(122) 및 리스트릭터(124)의 내부를 채우도록 상기 제1 희생층(161) 상에 제2 희생층(162)을 형성한다. 상기 제2 희생층(162)은 그 상면이 챔버층(120)의 상면과 동일하도록 평탄화될 수 있다. 여기서, 상기 제2 희생층(162)은 기판(110), 챔버층(120) 및 후술하는 노즐층(130)을 이루는 물질과 식각 선택성을 가지는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제2 희생층(162)은 제1 희생층(161)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
도 16을 참조하면, 상기 챔버층(120) 및 제2 희생층(162)의 상면에 노즐 물질층(130')을 형성한다. 여기서, 상기 노즐 물질층(130')은 챔버층(120)을 이루는 물질과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 이어서, 도 17을 참조하면, 상기 노즐 물질층(130')을 패터닝하여 노즐(132)이 형성된 노즐층(130)을 형성한다. 여기서, 상기 노즐(132)은 잉크챔버(122)에 채워진 제2 희생층(162)을 노출시킨다. 그리고, 상기 기판(110)에는 제1 희생층(161)을 노출시키는 잉크피드홀(112)을 형성한다. 상기 잉크피드홀(112)은 기판(110)의 배면쪽을 제1 희생층(161)이 노출될 때까지 식각함으로써 형성될 수 있다.
도 18a 및 도 18b(도 18a의 평면도)를 참조하면, 상기 잉크피드홀(112) 및 노즐(132)을 통하여 노출된 제1 및 제2 희생층(161,162)을 식각하여 제거하게 되면 잉크젯 프린트헤드가 완성된다. 이 과정에서, 챔버층(120)에는 잉크챔버(122) 및 상기 잉크챔버(122)와 잉크피드홀(112)을 연결하는 리스트릭터(124)가 형성되고, 상기 이동부재(153)는 제1 및 제2 스토퍼(151,152) 사이를 이동가능하도록 마련된다.
한편, 이상에서는 제1 스토퍼(151)가 잉크챔버(122)와 리스트릭터(124) 사이에 형성되는 경우가 설명되었으나, 도 7에 도시된 바와 같이 리스트릭터의 형성이 생략되어 제1 스토퍼(251)가 잉크챔버(222)와 잉크피드홀(212) 사이에 형성될 수도 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 리스트릭터(324) 내부에 제1, 제2 스토퍼(351,352) 및 이동부재(353)가 형성될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 잉크 토출 과정에서는 잉크챔버 내의 잉크가 잉크피드홀 방향으로 흐르는 잉크의 역류 현상을 방지할 수 있으므로, 토출되는 잉크 액적의 운동량이 증가될 수 있다. 그리고, 잉크 리필 과정에서는 잉크챔버로 잉크가 리필되는 속도가 증대되어 잉크젯 프린트헤드의 구동 주파수가 향상될 수 있다.
둘째, 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서는 잉크의 역류 방지로 인하여 히터에 입력되는 에너지는 대부분 잉크를 토출시키는데 사용되므로 히터의 에너지 효율이 향상될 수 있으며, 히터의 크기도 줄일 수 있다. 그리고, 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서도 액츄에이터에 입력되는 에너지의 대부분이 잉크를 토출시키는데 사용되므로 액츄에이터의 효율이 향상될 수 있다. 그리고, 이러한 에너지 효율의 향상에 따라 잉크젯 프린트헤드에 소요되는 입력 에너지를 줄일 수 있다.
셋째, 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서는 히터에 입력되는 에너지를 줄일 수 있으므로, 히터로부터 발생된 열이 잉크젯 프린트헤드 내부에 축적되는 문제도 줄일 수 있다.
넷째, 매우 많은 수의 히터를 가지는 어레이 프린트헤드에서는 저전력 구동이 강하게 요구되는 바, 본 발명에 따른 잉크유로 구조체를 어레이 프린트헤드의 각 잉크젯 프린트헤드에 적용하게 되면 어레이 프린트헤드의 저전력 구동이 가능해진다.

Claims (22)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 기판 상에 챔버 물질층을 형성하는 단계;
    상기 챔버 물질층을 패터닝하여 잉크챔버가 형성된 챔버층을 형성함과 동시에 제1 및 제2 스토퍼를 형성하는 단계;
    상기 기판 상에 제1 희생층을 형성하는 단계;
    상기 제1 스토퍼와 제2 스토퍼 사이의 제1 희생층 상에 이동부재를 형성하는 단계;
    상기 챔버층의 내부를 채우도록 상기 제1 희생층 상에 제2 희생층을 형성하는 단계;
    상기 챔버층 및 제2 희생층 상에 노즐 물질층을 형성하는 단계;
    상기 노즐 물질층을 패터닝하여 상기 잉크챔버에 채워진 상기 제2 희생층을 노출시키는 노즐을 형성하고, 상기 기판을 관통하도록 식각하여 상기 제1 희생층을 노출시키는 잉크피드홀을 형성하는 단계; 및
    상기 잉크피드홀 및 노즐을 통하여 노출된 제1 및 제2 희생층을 식각하여 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 스토퍼는 상기 잉크챔버와 잉크피드홀 사이의 상기 챔버층의 내벽으로부터 돌출되게 형성되며, 상기 제2 스토퍼는 상기 제1 스토퍼로부터 상기 잉크챔버 방향으로 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 이동부재는 상기 챔버층보다 낮은 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 이동부재를 형성하는 단계는,
    상기 챔버층의 내부를 채우도록 상기 제1 희생층 상에 상기 이동부재의 형성을 위한 물질층을 형성한 다음, 이를 패터닝하는 단계; 및
    패터닝된 상기 물질층의 상부를 소정 깊이 식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 물질층은 상기 챔버층을 이루는 물질과 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 이동부재는 상기 제1 희생층 상에 상기 이동부재의 형성을 위한 물질층을 상기 챔버층 보다 낮은 높이로 형성한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 노즐층은 상기 챔버층을 이루는 물질과 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 희생층은 기판, 챔버층 및 노즐층을 이루는 물질과 식각선택성이 있는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
KR1020060001398A 2006-01-05 2006-01-05 잉크유로 구조체, 이 잉크유로 구조체를 구비하는 잉크젯프린트헤드 및 잉크젯 프린트헤드의 제조방법 KR100738094B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060001398A KR100738094B1 (ko) 2006-01-05 2006-01-05 잉크유로 구조체, 이 잉크유로 구조체를 구비하는 잉크젯프린트헤드 및 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
US11/507,485 US20070153047A1 (en) 2006-01-05 2006-08-22 Ink path structure, inkjet printhead having the same and method of manufacturing the inkjet printhead

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060001398A KR100738094B1 (ko) 2006-01-05 2006-01-05 잉크유로 구조체, 이 잉크유로 구조체를 구비하는 잉크젯프린트헤드 및 잉크젯 프린트헤드의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070073459A KR20070073459A (ko) 2007-07-10
KR100738094B1 true KR100738094B1 (ko) 2007-07-12

Family

ID=38223894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060001398A KR100738094B1 (ko) 2006-01-05 2006-01-05 잉크유로 구조체, 이 잉크유로 구조체를 구비하는 잉크젯프린트헤드 및 잉크젯 프린트헤드의 제조방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20070153047A1 (ko)
KR (1) KR100738094B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2222474B1 (en) * 2007-12-20 2014-03-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Droplet generator

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003205614A (ja) * 2002-01-10 2003-07-22 Canon Inc 液体吐出ヘッド、液体吐出方法及び液体吐出装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003205614A (ja) * 2002-01-10 2003-07-22 Canon Inc 液体吐出ヘッド、液体吐出方法及び液体吐出装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070073459A (ko) 2007-07-10
US20070153047A1 (en) 2007-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI508866B (zh) 具雙層頂帽之流體噴出裝置
KR101257840B1 (ko) 리스트릭터용 압전 액츄에이터를 구비한 잉크젯 헤드
KR100754392B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드의 잉크유로 구조체 및 이를 구비한잉크젯 프린트헤드
US10479080B2 (en) Fluid ejection device with ink feedhole bridge
JP5102551B2 (ja) 液滴吐出ヘッド、液体カートリッジ、液滴吐出装置、及び画像形成装置
KR100406939B1 (ko) 잉크젯 프린터 헤드
JP3809604B2 (ja) バブルジェット（登録商標）方式のインクジェットプリントヘッド
WO2014003772A1 (en) Fabricating a fluid ejection device
JP2005335387A (ja) インクジェットプリントヘッド，インクジェットプリントヘッドの作動方法
JP2007230132A (ja) インクジェット記録ヘッド
KR20070025634A (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR20090024381A (ko) 잉크젯 프린트 헤드
KR100937074B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 방법 및 잉크젯 프린트헤드
KR100408271B1 (ko) 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린팅 헤드
KR100738094B1 (ko) 잉크유로 구조체, 이 잉크유로 구조체를 구비하는 잉크젯프린트헤드 및 잉크젯 프린트헤드의 제조방법
JPH09136415A (ja) インクジェットプリントヘッド、インクジェットプリンタおよびインクジェットプリントヘッドのメンテナンス方法
JP4919398B2 (ja) インクジェットプリントヘッド及びその製造方法
JP6964676B2 (ja) 成形体内に成形された流体吐出ダイ
TW201910144A (zh) 與模製本體互鎖之流體噴出晶粒
KR100708142B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR100644706B1 (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
KR20070087817A (ko) 잉크젯 프린트헤드
KR20070074359A (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
TW200922794A (en) Printhead with redundant nozzle chamber inlets for minimizing effects of blockages
KR20050074790A (ko) 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
LAPS Lapse due to unpaid annual fee