KR20080018506A - 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20080018506A
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Abstract

잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 잉크젯 프린트헤드는, 잉크공급을 위한 적어도 하나의 잉크피드홀이 관통되어 형성된 기판; 기판 상에 적층되는 것으로, 잉크피드홀로부터 공급된 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; 챔버층 상에 적층되는 것으로, 잉크의 토출이 이루어지는 복수의 노즐이 형성된 노즐층; 및 기판의 하면에 부착되어 기판을 지지하는 지지부재를 구비한다.

Description

잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법{Inkjet printhead and method of manufacturing the same}
도 1은 종래 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면도이다.
도 4는 도 3의 A부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'선을 따라 본 단면도이다.
도 6 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110... 기판 111... 잉크피드홀
112... 절연층 114... 히터
116... 전극 118... 보호층
119... 캐비테이션 방지층 120... 챔버층
122... 잉크챔버 124... 리스트릭터
125... 희생층 130... 노즐층
132... 노즐 140... 본딩패드
150,160... 지지부재(support member)
151,161... 관통공 152,162... 지지빔(support beam)
본 발명은 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 견고하고 신뢰성있는 구조를 가지는 열구동 방식의 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 프린터와, 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 발생 시켜 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.
도 1에는 종래 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드를 개략적인 단면이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래 잉크젯 프린트헤드는 다수의 물질층이 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)가 형성되어 있으며, 상기 노즐층(30)에는 잉크의 토출이 이루어지는 노즐(32)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 기판(10)에는 상기 잉크챔버들(22)로 잉크를 공급하기 위한 잉크피드홀(11)이 관통되어 형성되어 있다. 또한, 상기 챔버층(20)에는 상기 잉크챔버들(22)과 잉크피드홀(11)을 연결하는 다수의 리스트릭터(24)가 형성되어 있다.
상기 기판(10)으로는 일반적으로 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 상기 기 판(10) 상에는 히터(14)와 기판(10) 사이의 절연을 위한 절연층(12)이 형성되어 있으며, 이러한 절연층(12)은 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 절연층(12) 상에는 잉크챔버들(22) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 히터들(14)이 형성되어 있다. 상기 히터들(14) 상에는 히터들(14)에 전류를 인가하기 위한 전극들(16)이 형성되어 있다. 상기 히터들(14)와 전극들(16)의 표면에는 이들을 보호하기 위한 보호층(passivation layer, 18)이 형성되어 있으며, 이러한 보호층(18)은 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 보호층(18) 상에는 버블의 소멸시 발생하는 캐비테이션 압력(cavitation force)으로부터 히터들(14)을 보호하기 위한 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer, 19)이 형성되어 있으며, 이러한 캐비테이션 방지층(19)은 주로 탄탈륨(Ta)로 이루어질 수 있다.
그러나, 상기와 같은 구조의 잉크젯 프린트헤드에서는, 기판(10)에 잉크 공급을 위한 잉크피드홀(11)이 관통되어 형성되어 있기 때문에 기판(10)이 취약하여 변형될 가능성이 많다. 이에 따라, 상기 기판(10) 상부에 적층되는 노즐층(30)에도 응력(stress)이 집중되어 변형이 발생될 가능성이 있고, 이러한 잉크젯 프린트헤드의 기판(10) 하면에 잉크 카트리지(ink cartridge)를 결합하는 과정에서는 노즐층(30)이 파손되거나 뒤틀림이 발생될 염려가 있다. 또한, 기판(10)과 잉크 카트리지는 열팽창 계수가 서로 다른 재질로 이루어져 있으므로, 잉크젯 프린트헤드의 기판(10)과 잉크 카트리지의 조립시 조립체가 열적 변형으로 인하여 더욱 취약해지는 문제점이 있다. 한편, 상기와 같은 잉크젯 프린트헤드의 취약성 문제는 잉크젯 프 린트헤드의 길이가 증가함에 따라 커지게 되므로, 최근 고속 인쇄의 구현을 위하여 개발되고 있는 라인 프린팅 방식의 잉크젯 프린터에서는 이러한 잉크젯 프린트헤드의 취약성 문제가 더욱 심각해진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 견고하고(robust) 신뢰성있는(reliable) 구조를 가지는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드는,
잉크공급을 위한 적어도 하나의 잉크피드홀이 관통되어 형성된 기판;
상기 기판 상에 적층되는 것으로, 상기 잉크피드홀로부터 공급된 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버가 형성된 챔버층;
상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 잉크의 토출이 이루어지는 복수의 노즐이 형성된 노즐층; 및
상기 기판의 하면에 부착되어 상기 기판을 지지하는 지지부재(support member);를 구비한다.
상기 지지부재에는 상기 잉크피드홀과 연통하는 적어도 하나의 관통공이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 관통공들은 상기 잉크피드홀과 나란한 방향으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 관통공들 사이에는 적어도 하나의 지지빔(support beam)이 마련되는 것이 바람직하다.
상기 지지부재는 상기 기판과 동일한 물질, 예를 들면 실리콘으로 이루어질 수 있다. 상기 잉크피드홀은 상기 기판의 표면에 대하여 수직으로 관통되어 형성될 수 있다.
상기 기판의 표면에는 절연층이 형성되며, 상기 절연층 상에는 잉크챔버 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키는 복수의 히터가 형성되고, 상기 히터들 상에는 전류 인가를 위한 복수의 전극이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 히터들 및 전극들의 표면에는 보호층(passivation layer)이 형성될 수 있으며, 상기 히터들의 상부에 위치하는 상기 보호층의 상면에는 캐비테이션 압력으로부토 상기 히터들을 보호하기 위한 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 챔버층에는 상기 잉크피드홀과 잉크챔버들을 연결하는 통로인 복수의 리스트릭터(restrictor)가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법은,
기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 복수의 잉크챔버가 형성된 챔버층을 적층하는 단계;
상기 챔버층 상에 복수의 노즐이 형성된 노즐층을 적층하는 단계;
상기 기판에 상기 잉크챔버들에 잉크를 공급하기 위한 적어도 하나의 잉크피드홀을 관통하도록 형성하는 단계; 및
상기 기판의 하면에 상기 기판을 지지하기 위한 지지부재를 부착시키는 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. 또한, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 층이 존재할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 분리 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 다른 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면도이다. 그리고, 도 4는 도 3의 A부분을 확대하여 도시한 것이며, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ'선을 따라 본 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드는 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 적층되는 챔버층(120)과, 상기 챔버층(120) 상에 적층되는 노즐층(130)과, 상기 기판(110)의 하면에 부착되는 지지부재(150)를 구비한다.
상기 기판(110)으로는 일반적으로 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 상기 기판(110)에는 잉크 공급을 위한 적어도 하나의 잉크피드홀(111)이 관통되어 형성되어 있다. 여기서, 상기 잉크피드홀들(111)은 기판(110)의 표면에 수직하게 관통되어 형성되며, 서로 나란하게 형성된다. 컬러 잉크젯 프린터에서, 잉크젯 프린트헤드와 결합되는 잉크 카트리지(미도시) 내에 저장된 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(K)의 잉크는 각각 상기 잉크피드홀들(111)을 통하여 잉크챔버들(122)에 공급 된다. 한편, 도면에서는 기판(110)에 4개의 잉크피드홀(111)이 형성된 경우가 일례로 도시되어 있으나, 본 실시예에서는 이에 한정되지 않고 기판(110)에 하나의 잉크피드홀(111)이 형성될 수도 있으며, 그 외에도 다양한 개수의 잉크피드홀들(111)이 형성될 수 있다.
상기 기판(110)의 상면에는 기판(110)과 히터들(114) 사이에 단열 및 절연을 위한 절연층(112)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 절연층(112)은 예를 들면 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 상기 절연층(112)의 상면에는 잉크챔버들(122) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 복수의 히터(114)가 형성되어 있다. 이러한 히터(114)는 예를 들면, 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물, 텅스텐 실리사이드 등과 같은 발열 저항체로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 히터들(114) 각각의 상면에는 전극(116)이 형성되어 있다. 상기 전극(116)은 히터(114)에 전류를 인가하기 위한 것으로, 전기전도성이 우수한 물질로 이루어진다. 상기 전극(116)은 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 금(Au), 은(Ag) 등으로 이루어질 수 있다.
상기 히터들(114) 및 전극들(116)의 상면에는 보호층(passivation layer,118)이 더 형성될 수 있다. 상기 보호층(118)은 상기 히터들(114) 및 전극들(116)이 잉크와 접촉하여 산화되거나 부식되는 것을 방지하기 위한 층이다. 이러한 보호층(118)은 예를 들면, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 잉크챔버들(122)의 바닥을 이루는 보호층(118), 즉 상기 히터들(114)의 상부에 위치하는 보호층(118)의 상면에는 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer,119)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 캐비테이션 방지층(119)은 버블의 소멸 시 발생하는 캐비테이션 압력(cavitation force)으로 히터를 (114)보호하기 위한 층이다. 상기 캐비테이션 방지층(119)은 예를 들면 탄탈륨(Ta)으로 이루어질 수 있다.
상기 보호층(118) 상에는 챔버층(120)이 적층되어 있다. 상기 챔버층(120)에는 토출될 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버(122)가 형성되어 있다. 또한, 상기 챔버층(120)에는 잉크피드홀들(111)과 잉크챔버들(122)을 연결하는 통로인 복수의 리스트릭터(restrictor,124)가 더 형성될 수 있다. 여기서, 상기 잉크챔버들(122)은 상기 히터들(114)의 상부에 위치하게 된다. 이러한 챔버층(120)은 예를 들면 폴리머(polymer) 등으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 챔버층(120) 상에는 노즐층(130)이 적층되어 있다. 상기 노즐층(130)에는 상기 잉크챔버들(122)내의 잉크가 외부로 토출되는 복수의 노즐(132)이 형성되어 있다. 상기 노즐들(132)은 상기 잉크챔버들(122)의 상부에 위치하게 된다. 이러한 노즐층(130)은 예를 들면 폴리머(polymer) 등으로 이루어질 수 있다. 한편, 도 2 및 도 3에서 참조부호 140은 외부의 전기적 신호를 각 전극들에 전달하는 본딩패드들(boding pad)을 나타낸다.
상기 기판(110)의 하면에는 지지부재(150)가 부착된다. 상기 지지부재(150)는 잉크피드홀들(111)이 관통되어 형성된 기판(110)이 변형되는 것을 방지할 수 있도록 기판(110)을 지지하기 위한 것이다. 상기 지지부재(150)에는 잉크피드홀(111)과 연통하는 적어도 하나의 관통공(151)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 관통공들(151)은 상기 잉크피드홀(111)과 나란한 방향으로 배치될 수 있다. 그러나, 상기 관통공들(151)은 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 배치될 수도 있다. 그리고, 상 기 관통공들(151) 사이에는 적어도 하나의 지지빔(support beam,152)이 마련되어 있다. 본 실시예에서 상기 지지부재(150)는 기판(110)과 동일한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 지지부재(150)는 실리콘으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 지지부재(150)가 기판(110)과 같은 재질로 이루어지게 되면 종래 잉크젯 프린트헤드에서 열팽창 계수의 차이로 인해 발생되는 열적 변형 문제가 해결될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 지지부재(150) 하면에 잉크 카트리지(미도시)가 조립된다. 상기 잉크 카트리지 내의 잉크는 지지부재(150)의 관통공(151)을 통하여 각 잉크피드홀(111)로 공급되고, 이렇게 잉크피드홀(111)에 공급된 잉크는 리스트릭터(124)를 통하여 각 잉크챔버들(122)에 채워지게 된다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드에서는 잉크피드홀들(111)이 관통되어 형성된 기판(110)의 하면에 지지부재(150)를 부착하여 기판(110)을 지지함으로써 기판(110) 및 잉크피드홀(111)이 변형되는 것을 줄여줄 수 있다. 또한, 상기 기판(110)의 상부에 적층되는 노즐층(130) 내부에서 응력이 집중되는 것을 줄여줄 수 있게 되고, 그 결과 노즐층(130)이 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 제조하는 방법을 설명하기로 한다. 도 6 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 이하에서는 기판에 하나의 잉크피드홀이 형성된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 먼저 기판(110)을 준비한다. 상기 기판(110)으로는 일반적으로 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 그리고, 상기 기판(110)의 상면에 절연층(112)을 소정 두께로 형성한다. 상기 절연층(112)은 기판(110)과 후술하는 히터(114) 사이의 단열 및 절연을 위한 것으로, 예를 들면 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 이어서, 상기 절연층(112)의 상면에 잉크를 가열하여 버블들을 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 전류 인가를 위한 전극들(116)을 형성한다. 상기 전극들(116)은 히터들(114)의 상면에 전기 전도성이 우수한 금속, 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 금(Au), 은(Ag) 등을 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 다음으로, 상기 히터들(114) 및 전극들(116)을 덮도록 상기 절연층(112) 상에 보호층(passivation layer,118)를 형성할 수 있다. 상기 보호층(118)은 히터들(114) 및 전극들(116)이 잉크와 접촉하여 산화되거나 부식되는 것을 방지하기 위한 층이다. 이러한 보호층(118)은 예를 들면 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 히터들(114)의 상부에 위치하는 보호층(118), 즉 후술하는 잉크챔버들(도 13의 122)의 바닥을 이루는 보호층(118)의 상면에 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer,119)을 더 형성할 수 있다. 상기 캐비테이션 방지층(119)은 버블의 소멸시 발생하는 캐비테이션 압력(cavitation force)으로부터 히터(114)를 보호하기 위한 층이다. 이러한 캐비테이션 방지층(119)은 상기 보호층(118)의 상면에 예를 들면 탄탈륨(Ta)을 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 보호층(118) 상에 챔버층(120)을 적층한다. 상기 챔버층(120)은 도 6의 결과물 전면에 예를 들면 폴리머를 소정 두께로 형성한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 챔버층(120)에는 토출될 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버(122)가 형성된다. 여기서, 상기 잉크챔버들(122) 각각은 상기 히터(114)의 상부에 위치하게 된다. 한편, 상기 챔버층에는 후??하는 잉크피드홀(도 11의 111)로부터 상기 잉크챔버들(122)로 잉크가 유입되는 통로인 복수의 리스트릭터(124)가 더 형성될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 잉크챔버들(122) 및 리스트릭터들(124)을 채우도록 희생층(125)을 형성한다. 상기 희생층을 형성한 다음에는 희생층(125)의 상부를 예들 들면 화학적 기계적 연마공정(CMP; Chemical Mechanical Polishing)에 의하여 평탄화시키는 단계가 더 포함될 수 있다. 이어서, 상기 희생층(125) 및 챔버층(120)의 상면에 노즐층(130)을 형성한다. 상기 노즐층(130)은 상기 희생층(125) 및 챔버층(120)의 상면에 예를 들면 폴리머를 소정 두께로 형성한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 노즐층(130)에는 잉크의 토출이 이루어지는 복수의 노즐(132)이 형성된다. 여기서, 상기 노즐들(132) 각각은 상기 잉크챔버(122)의 상부에 위치하게 되며, 상기 노즐들(132)을 통하여 희생층(125)의 상면이 노출되게 된다.
도 9를 참조하면, 상기 기판(110)의 배면쪽을 식각하여 잉크공급을 위한 잉크피드홀(111)을 형성한다. 상기 잉크피드홀(111)은 희생층이 노출될 때까지 상기 기판 및 절연층을 관통하도록 식각함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 잉크피드홀은 일정한 폭을 가지고 기판의 표면에 수직하게 형성될 수 있다. 한편, 상기 잉크피드홀은 상부쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상 또는 그 이외의 다양한 형상으로 형성될 수도 있다. 그리고, 도 10을 참조하면, 잉크피드홀 및 노즐들을 통하여 식각액을 주입함으로써 상기 잉크챔버들(122) 및 리스트릭터들(124)에 채워진 희생층(125)을 제거한다.
도 11을 참조하면, 잉크피드홀(111)이 형성된 기판(110)의 하면에 지지부재(160)를 부착시킨다. 도 12은 도 11에 도시된 지지부재(160)의 사시도이다. 도 12를 참조하면, 상기 지지부재(160)에는 잉크피드홀(111)과 연통하는 적어도 하나의 관통공(161)이 잉크피드홀(111)과 나란한 방향으로 형성되어 있다. 한편, 상기 관통공들(161)은 도 12에 도시된 형태 이외에 다양한 형태로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 관통공들(161) 사이에는 적어도 하나의 지지빔(support beam,162)이 마련되어 있다. 상기 지지부재(160)는 기판(110)과 동일한 재질, 예를 들면 실리콘으로 이루어질 수 있다. 이러한 지지부재(160)는 소정 재질, 예를 들면 실리콘으로 이루어진 소정 두께의 플레이트 상에 식각마스크를 형성한 다음, 상기 플레이트를 소정 형태로 식각하여 관통공들(161)을 형성함으로써 제작될 수 있다. 이렇게 제작된 지지부재(160)는 기판(110)의 하면에 예를 들면 폴리머 본딩(polymer bonding) 방법에 의하여 부착될 수 있다. 한편, 이외에도 상기 지지부재(160)를 부착시키는 방법 으로 다양한 본딩 방법이 사용될 수 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 잉크피드홀이 관통되어 형성된 기판의 하면에 기판을 지지하는 지지부재를 부착시킴으로써 기판 및 잉크피드홀이 변형되는 것을 감소시킬 수 있다. 그리고, 기판의 상부에 적층되는 노즐층 내부에도 응력이 집중되는 것을 줄여줄 수 있으므로, 노즐층이 변형되는 감소시킬 수 있고 잉크 카트리지와 조립시 노즐층이 파손되거나 뒤틀리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 지지부재가 기판과 동일한 재질로 이루어짐으로써 종래 잉크젯 프린트헤드에서 열팽창 계수의 차이로 인해 발생되는 열적 변형 문제가 해결될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드는 견고하고 신뢰성이 있는 구조를 가짐에 따라 재현성있는 잉크 토출특성을 구현할 수 있게 되고, 잉크 카트리지와의 조립시에도 잉크젯 프린트헤드가 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims (24)

  1. 잉크공급을 위한 적어도 하나의 잉크피드홀이 관통되어 형성된 기판;
    상기 기판 상에 적층되는 것으로, 상기 잉크피드홀로부터 공급된 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버가 형성된 챔버층;
    상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 잉크의 토출이 이루어지는 복수의 노즐이 형성된 노즐층; 및
    상기 기판의 하면에 부착되어 상기 기판을 지지하는 지지부재(support member);를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재에는 상기 잉크피드홀과 연통하는 적어도 하나의 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 관통공들은 상기 잉크피드홀과 나란한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 관통공들 사이에는 적어도 하나의 지지빔(support beam)이 마련되는 것 을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 기판과 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판 및 지지부재는 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉크피드홀은 상기 기판의 표면에 대하여 수직으로 관통되어 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 표면에는 절연층이 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 절연층 상에는 잉크챔버 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키는 복수 의 히터가 형성되어 있으며, 상기 히터들 상에는 전류 인가를 위한 복수의 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 히터들 및 전극들의 표면에는 보호층(passivation layer)이 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 히터들의 상부에 위치하는 상기 보호층의 상면에는 캐비테이션 압력으로부토 상기 히터들을 보호하기 위한 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer)이 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버층에는 상기 잉크피드홀과 잉크챔버들을 연결하는 통로인 복수의 리스트릭터(restrictor)가 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  13. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 복수의 잉크챔버가 형성된 챔버층을 적층하는 단계;
    상기 챔버층 상에 복수의 노즐이 형성된 노즐층을 적층하는 단계;
    상기 기판에 상기 잉크챔버들에 잉크를 공급하기 위한 적어도 하나의 잉크피 드홀을 관통하도록 형성하는 단계; 및
    상기 기판의 하면에 상기 기판을 지지하기 위한 지지부재를 부착시키는 단계;를 포함하는 것을 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 지지부재에는 상기 잉크피드홀과 연통하는 적어도 하나의 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 관통공들은 상기 잉크피드홀과 나란한 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 관통공들 사이에는 적어도 하나의 지지빔(support beam)이 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 지지부재는 폴리머 본딩(polymer bonding)에 의하여 상기 기판의 하면에 부착되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 기판과 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기판 및 지지부재는 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판을 준비한 다음, 상기 기판 상에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층 상에 복수의 히터를 형성하는 단계; 및 상기 히터들 상에 복수의 전극을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 전극들을 형성한 다음, 상기 히터들 및 전극들을 덮도록 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 보호층을 형성한 다음, 상기 히터들의 상부에 위치하는 상기 보호층 상에 캐비테이션 방지층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  23. 제 13 항에 있어서,
    상기 챔버층을 적층한 다음, 상기 잉크챔버들을 채우도록 희생층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 잉크피드홀을 형성한 다음, 상기 희생층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드의 제조방법.
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