KR100438709B1 - 잉크 젯 프린트 헤드 - Google Patents

Abstract

노즐판에서의 열축적을 방지하기 위한 잉크 젯 프린트 헤드가 개시된다. 개시된 헤드는: 잉크가 공급되는 채널이 형성된 기판과; 상기 기판과 결합되며, 상기 채널에 대응하는 노즐을 구비하는 노즐판과; 상기 노즐판에서 노즐을 감싸도록 형성되는 가열소자와; 상기 노즐판에서 상기 가열소자의 상부 위치하는 열전도층과; 상기 열전도층과 상기 가열소자의 사이에 위치하는 중간 절연층과; 상기 가열소자와 소정 거리 이격되어 있고, 상기 열전도층과 상기 기판을 연결하는 열적 션트;를 구비한다. 가열소자에 의해 발생된 잉여의 열이 멤브레인에 축적되지 않고 멤브레인에 존재하는 무기질 열전도층에 의해 신속히 흡수되고 금속성 열적 브리지에 의해 벌크 실리콘 기판으로 전달되게 된다. 신속한 잉여열의 배출은 헤드의 수명단축을 억제하고 잉크 액적이 높은 압력으로 신속하게 연속 토출될 수 있게 한다. 따라서, 사용 중 장기적으로 안정된 구조의 유지가 가능해지고 매우 빠른 응답속도에 의해 고속 인쇄장치에 적용되기에 적합하다.

Description

잉크 젯 프린트 헤드{Ink jet print head}

본 발명은 잉크 젯 프린트 헤드(ink jet print head)에 관한 것으로, 상세히는 가열소자(heat element)가 노즐판에 형성되는 구조에서 노즐판에서의 열축적을 효과적으로 방지할 수 있고 그리고 보다 효과적으로 가열소자로 부터 발생된 열이 기포발생을 억제할 수 있도록 개선된 잉크 젯 프린터 헤드에 관한 것이다.

잉크 젯 프린터의 잉크 토출 방식으로는 열원을 이용하여 잉크에 기포(버블)를 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.

전기-열 변환 방식(electro-thermal transducer, 버블젯 방식)에는 버블의 성장방향과 잉크 액적(液滴, droplet)의 토출 방향에 따라 탑-슈팅(top-shooting), 사이드-슈팅(side-shooting), 백-슈팅(back-shooting) 방식으로 분류된다. 여기서 탑-슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 동일한 방식이고, 사이드 슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 직각을 이루는 방식이고 그리고 백-슈팅 방식은 버블의 성장 방향과 잉크 액적의 토출 방향이 서로 반대인 잉크 토출 방식을 말한다.

미국특허 5,760,804는 백-슈팅 방식의 기본적인 원리 및 이를 응용한 잉크젯 헤드를 개시한다. 또한 미국 특허 4,847,630 및 6,019,457에는 보다 진보된 구조의 다양한 형태의 백-슈팅 방식이 제안된다.

도 1은 미국특허 6,019,457호에 개시된 종래 잉크 젯 프린트 헤드들 중에서 하나를 개략적 보인 단면도이다.

실리콘 등으로 된 기판(1)의 반구형의 챔버(1a)가 형성되고 그 하부 중앙에는 잉크 공급원(미도시)에 연결되는 잉크 입구(1b)가 형성되어 있다. 상기 챔버(1a)의 상방에는 잉크 액적(5a)이 토출되는 노즐(3)이 형성된 노즐판(2)이 위치한다.

상기 노즐판(2)은 열적 절연층(thermal insulation layer, 2a)과 그 상부의 CVD 오버 코팅층(Chemical Vapor Deposition Over coat, 2b)을 포함한다. 이들 노즐판(2)의 절연층(2a)과 오버 코팅층(2b)은 실제 기판(1)의 한 부분에 해당된다.

상기 노즐판(2)에서 노즐(3)에 인접하여 이를 에워싸는 가열 소자(8)가 형성된다. 이 가열소자(8)는 절연층(2a)과 오버코팅층(2b)의 계면에 위치하며, 그 상부에는 가열소자(8)로 부터의 열을 챔버(1a) 내의 잉크(5)로 대부분 전달하고 잉여의 열은 절연층(2a)을 통해 기판(1)으로 전달하는 열적 션트(thermal shunt, 9)가 위치한다.

이와 같은 종래 잉크 젯 프린트 헤드에 있어서, 가열소자(8)에 전류 펄스가 인가되면, 가열소자(8)에서 열이 발생되고 이 가열소자(8)에 접해 있는 절연층(2a)의 내면으로 부터 버블(7)이 생성된다. 그 후, 가열소자(8)로부터의 발열이 지속되는 동안 계속 열을 공급받아 팽창하게 된다. 버블(7)의 팽창에 의해 챔버(1a) 내에채워진 잉크(5)에 압력이 가해져 노즐(3) 부근에 있던 잉크(5)가 노즐(3)을 통해 외부로 잉크 액적(5a)의 형태로 토출된다. 그 다음에, 잉크 채널을 통해 잉크가 흡입되면서 잉크 챔버 내에 다시 잉크가 채워진다.

이러한 백-슈팅 방식의 잉크 젯 프린트 헤드에 있어서, 노즐판(2)의 노즐(3) 주위에 배치된 가열소자(8)는 전술한 바와 같이 노즐판(2)을 구성하는 절연층(2a)과 오버코팅층(2b)의 사이에 위치하며, 이 가열소자(8)는 전류를 인가하기 위한 전기선(electric line, 미도시)에 연결되어 있다. 이 전기선 역시 절연층(2a)과 오버코팅층(2b)의 사이에 위치한다.

가열소자(8)에 전류가 가해지면, 가열소자(8)로 부터 발생된 열이 챔버 내의 잉크로 전달되어 버블 발생에 대부분 기여하지만, 나머지 잉여의 열은 노즐판(2)에 그대로 축적될 수 있으나, 상기 열적 션트(9)에 의해 억제된다. 즉, 열적 션트(9)는 챔버(1a) 내의 잉크(5)로 전달되지 않은 잉여의 열을 기판(1)으로 전달함으로써 노즐판(2)에 대한 열축적, 즉 노즐판(2)의 온도 상승이 억제되도록 하고 있다. 노즐판(2)의 온도가 기준 이상의 온도로 상승하게 되면, 헤드의 수명단축 및 토출 성능의 저하 등을 문제를 야기시키게 된다. 이러한 열축적의 문제는 가열소자가 기판 상에 형성되는 구조에서는 발생되지 않고, 기판으로 부터 분리된 부분 예를 들어 상기와 같은 잉크 젯 프린트 헤드에서와 같이 열 전달 저항이 큰 멤브레인 형태의 노즐판에 형성되는 경우에 발생된다.

이와 같이 노즐판에 가열소자가 형성되는 잉크 젯 헤드에서 상기와 같은 열 축적의 문제를 개선코자 열적 션트를 적용하고 있으나, 이러한 열전 션트 구조에의해서는 충분한 열 전달 또는 방출이 다소 어려운 결점이 있다. 또한 상기 열적 션트는 알루니늄 등의 도전체로 형성되고 그리고 가열 소자의 상방에 까지 연장되어 이에 매우 인접하여 있기 때문에 사용 중 열적 션트와 그 상하 물질층 간의 열팽창계수 차이에 의한 열적 스트레스(thermal stress)에 의한 크랙의 발생이 우려된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로서 보다 효과적으로 노즐판에서의 열 축적을 억제할 수 있는 잉크 젯 프린트 헤드를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 잉크 젯 프린트 헤드의 한 예를 보인다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 평면도를 개략적으로 보인다.

도 3은 도 2의 A- A 선 단면도로서 하나의 챔버와 이의 인접요소를 보이는 개략적 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 잉크 젯 프린트 헤드에서 노즐, 가열소자 및 열적 션트의 배치구조를 보인 레이아웃이다.

도 5는 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제2실시예에서 노즐, 가열소자, 열적션트의 배치구조를 보인 레이아웃이다.

도 6은 도 5의 B - B 선 단면도로서, 전극과는 별도로 구성된 제1열적 션트와, 전극의 몸체한 구성요소로 적용된 제2열적 션트의 구조를 보이는 잉크 젯 프린트 헤드의 단면도이다.

도 7은 도 6에 도시된 구조에서 제2열절 션트가 배제된 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제3실시예를 개략적으로 도시한다.

도 8은 도 6에 도시된 구조에서 제1열적 션트가 배제된 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제3실시예를 개략적으로 도시한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면,

잉크가 공급되는 채널이 형성된 기판과;

상기 기판과 결합되며, 상기 채널에 대응하는 노즐을 구비하는 노즐판과;

상기 노즐판에서 노즐을 감싸도록 형성되는 가열소자와;

상기 노즐판에서 상기 가열소자의 상부 위치하는 열전도층과;

상기 열전도층과 상기 가열소자의 사이에 위치하는 중간 절연층과;

상기 가열소자와 소정 거리 이격되어 있고, 상기 열전도층과 상기 기판을 연결하는 열적 션트;상기 열전도층 상면에 형성되는 패시베이션층; 그리고상기 패시베이션층 위에 형성되는 소수화층;을 구비하는 잉크젯 프린트 헤드가 제공된다.

본 발명의 한 실시예에 따르면 상기 열전도층은 DLC 또는 SiC로 형성된다.

또한 본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 노즐판에는 상기 가열소자에 대한 전류인가를 위해 마련되는 전극과 상기 열적 션트가 동일한 소재로 형성된다.

상기 열적 션트에서, 기 노즐판에 형성되는 제1, 제2메탈층을 포함하며, 상기 제1, 제2메탈층의 사이에는 절연층이 형성되어 있고, 상기 절연층에는 제1메탈층과 제2메탈층의 물리적 접촉을 위한 비아홀이 형성됨으로써 제1열적 션트가 마련된다. 여기서 비아홀은 챔버내에 존재하는 잉크에게 열적으로 영향을 주지 못하게 하기 위하여 챔버의 상방으로 부터 떨어져야 한다.

또한, 상기 전극은 상기 가열소자에 직접 연결되는 제1전극과 제1전극 보다 상층에 형성되는 제2전극을 포함하며, 상기 제1전극과 제2전극의 사이에 절연층이 마련되어 있고, 상기 절연층에는 상기 제1전극과 제2전극의 전기적 연결을 위한 비아홀이 형성되어 상기 제1전극과 제2전극에 의한 제2열적션트가 마련된다. 상기 열적 션트는 상기 가열소자를 일정 거리를 두고 감싸고 있는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 히터가 기판으로부터 떨어져 있는 백-슈팅 방식의 잉크 젯 프린트 헤드에서 가열소자로부터 발생되는 잉여의 열을 벌크 실리콘인 기판으로 효과적으로 전달 할 수 있는 구조를 제공한다. 즉, 반구 형태의 챔버가 존재하고 챔버 위에는 노즐이 형성된 멤브레인을 포함하는 헤드에서, 가열소자로부터 발생된 열을 흡수하는 DLC 또는 SiC 등의 열전도층이 가열소자의 상부에 소정 간격을 두고 형성되고, 가열소자로 부터 떨어진 위치에는 상기 열전도층과 상기 기판의 사이에 위치하여 열전도층으로 부터의 열을 신속히 기판으로 전달하는 열적 션트또는 열적 브리지가 마련된다. 상기 열전도층과 가열소자의 사이에는 DLC 에 비해 낮은 열전도도를 가지는 물질 예를 들어 IMD 과 같은 적절한 두께의 절연층이 위치하여 가열소자로 부터의 열이 과도하게 열전도층으로 흡수가 방지된다. 과도한 열의 흡수 및 방출은 효율적인 버블의 발생을 어렵게 한다. 열전도층은 전기적 절연성을 가지며 열전도도는 매우 높고 금속에 비해 열팽찰률이 낮은 무기물질로 형성되므로 열적 스트레스에 의한 크랙의 발생이 억제된다. 그리고, 열전도층과 기판을 이어 주는 열적 션트는 가열소자로 부터 소정 거리 떨어져 있으며 가열소자에 대한 전기적 회로를 구성하는 전극과 함께 동시에 형성된다. 따라서, 전극 형성시 열적 션트를 위한 설계가 전극 형성용 마스크에 적용됨으로써 하나 또는 두개의 금속 층으로 부터 전극을 형성할 때에 열적 션트로 같이 형성되게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 잉크 젯 프린트 헤드의 제1실시예의 개략적인 평면도이며, 도 3은 도 2의 A-A 선 단면도이며, 그리고 도 3은 본 발명의 제1실시예에서 노즐(13), 가열소자(18), 열적 션트(19)의 배열 구조를 발췌 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프린트 헤드(10)에서, 다수의 노즐(30)이 복수열(본 실시예에서는 2열)로 노즐판(12)에 배치되어 있다. 노즐판(12)은 후술하는 기판(11)상에 형성되는 멤브레인이다. 프린트 헤드(10)의 대향된 장변을 따라서 다수의 패드(10a)가 소정간격을 두고 일렬로 배치되어 있다. 상기 패드(10a)는 후술되는 가열소자(18)들에 대한 전기적 신호를 인가하기 위한 터미널로서 패드(10a)와 가열소자(18)의 사이에는 전기적 선 및 어떠한 경우에는 가열소자에 대한 전기적 신호의 제어를 위한 트랜지스터와 같은 스위칭 소자가 존재할 수 있다. 여기에서 스위칭소자는 기판(11)과 노즐판(12)의 사이에 위치하며, 기판(11)에 대한 일반적인 반도체 제조 공정에 의해 형성된다. 이러한 스위칭 소자의 적용유무, 그리고 이의 위치나 구조 등은 일반적인 기술에 의해 용이하게 응용될 수 있고 또한 본 발명과 무관하므로 더 이상 깊이 설명되지 않는다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 노즐(30)은 환형의 가열수단인 가열소자(18)에 의해 에워싸여 있으며, 잉크(15)가 채워지는 챔버(11a)의 중앙에 위치한다. 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 열적 션트(19)가 가열소자(18)와 소정의 간격(△d) 만큼 이격된 상태에서 가열소자를(18)를 감싸고 있다. 상기 열적 션트(19)의 일측부가 하부 절연층(12a)의 비아홀(12a')을 통해 기판(11)의 표면에 직접 접촉되어 있어서 흡수된 열을 Si 기판(11)으로 신속하게 전달한다. 여기에서 간격(△d)는 열적 션트(19)가 가열소자(18)에 겹쳐지지 않는 정도의 범위로서 이는 열적 션트(19)가 가열소자(18)로부터 일정거리를 유지하여 가열소자(18)로 부터의 열에 의해 직접가열되는 억제하기 위한 것이다.

또한 히트션트를 구성하는 금속 등을 포함하는 열 전달 경로상의 부분들은 챔버 내에 존재하는 잉크의 온도에 영향을 주지 못하도록 챔버로부터 충분이 이격되게 형성되는 것이 필요하다. 상기한 열적 션트에는 항상 열이 흐르고 있으므로 챔버에 가깝게 존재할 경우, 챔버 내의 잉크의 온도를 상승시키는 효과로 작용될 수 있기 때문이다. 잉크의 온도가 상승하면 잉크의 점도를 낮추기 때문에 토출 및인쇄 성능에 치명적일 수 있기 때문이다.

그리고, 히트 션트(19)의 위에는 DLC(diamond like carbon) 또는 SiC 에 의한 열전도층(12c)이 위치한다. 열전도층(12c)은 전기적으로 부도체이며, 열저항은 매우 낮은 물질로 형성된다. 이러한 열전도층은 열적션트(19)와 물리적으로 접촉되어 있고, 그리고 가열소자(18)를 충분히 커버하도록 연장되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 열전도층(12c)은 노즐(13) 및 챔버(11a)를 모두 포괄하는 형태로 형성되며, 단일층 또는 복수영역으로 분리될 수 있다. 상기 열전도층(12c)은 중간절연층(12b)에 의해 가열소자(18)로 부터 소정거리 떨어져 있다.

상기 중간절연층(12b)은 전기적 절연물질로서 하나 또는 그 이상의 절연물 적층에 의해 얻어지며, 바람직하기로는 IMD(Inter-Metal Dielectric)로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 열전도층(12c)의 위에는 소수성을 가지는 패시베이션층(12d)이 형성된다. 상기 열전도층(12c)를 이루는 DLC 혹은 SiC는 잔류응력(residual-stress)이 크고 높은 압축응력을 발생하기 때문에 그 두께를 증가시키는데에 한계가 있는데, 대략 0.3 - 0.5㎛ 를 그 한계로 본다. 따라서 잉크의 침투로 인한 전기적 쇼트의 문제를 해결하기 위해 상기 페시베이션층(12d)이 적용된다. 상기 패시베이션층(12d)으로는 PE-CVD에 의한 산화물이 적당하며, 패시베이션층(12d)이 소수성을 가지지 않을 경우 이 위에 소수화 처리를 위해 DLC 혹은 FC(fluoro-carbon) 등의 소수성물질이 도포될 수 있다.

위의 구조에서, 열전도층(12c)은 가열소자(18)의 상부에 위치하면서, 가열소자(18)로 부터 발생된 열 중 중간절연층(12b)을 통과한 열을 흡수하여 상기 열적션트(19)를 통해 기판(10)으로 전달한다. 이러한 열전달 구조에 따르면, 결과적으로 노즐판(12)에서의 열축적이 억제되게 되어 잉크의 가열/기화/토출 등의 일련의 동작이 원활하게 이루어지게 된다. 전술한 바와 같이 상기 열전도층(12c)은 가열소자(18)를 커버하면서 이로 부터 일정한 거리를 두고 있다. 이러한 거리유지는 가열소자(18)로 부터의 열을 과다하게 흡수하는 것을 방지하고 노즐판(12)에 대한 열축적을 억제하기 위한 최소한의 열이 흡수되도록 한다. 열전도층(12c)은 DLC 나 SiC 와 같은 무기물로 형성되기 때문에 그 상하의 적층 사이에서의 물질간 열팽창률 차이 등에 의한 열적 스트레스의 집중이 약화되고 따라서 열적 스트레스에 의한 크랙 발생이 방지된다. 또한 열적 스트레스에 의해 크랙을 발생시킬 수 있는 금속성 열적 션트(19)는 가열소자(18)와 겹치지 않게 일정한 거리를 두고 위치하여 열전도층(12c)로부터의 열이 통과하는 경로를 제공함으로써 가열소자(18)에 의해 직접가열되지 않게 함과 아울러 크랙의 발생이 방지된다.

전술한 실시예 1은 본발명의 기본적인 모델을 보인 것으로서 다양한 형태로의 변경이 가능할 것이다. 이러한 본 발명의 사상에 기초하여 상기 열전도체층(12a)과 기판(11)을 연결하는 열전도 구조는 상기와 같은 별도 부재로 된 열적 션트 이외에 가열소자(18)에 연결되는 전극의 구조적 변경에 의해 달성될 수 있다. 위의 구조에서 열적 션트(19)가 환형으로서 가열소자(18)를 완전히 에워싸는 형태로 되어 있으나, 가열소자(18) 주위에서 부분적으로 형성될 수 있다. 이때에도 역시 가열소자(18)와 겹쳐져서는 안된다.

도 5는 다수로 분할된 열적 션트(191, 192)가 가열소자(18)를 감싸도록 된구조를 개념적으로 보인 레이아웃이며, 도 6은 도 5의 A - A 선 단면도로서, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 보다 실질적인 단면구조를 보인다.

도 5에 도시된 바와 같이, 분할된 열적 션트(191, 192)들은 가열소자(18)로 부터 소정 거리 떨어져 있다. 상기 열적 션트(191,192)들은 모두 전술한 바와 같이 열전도층(12c)과 기판(11)에 물리적으로 접촉되어 열전도층(12c)으로 부터의 열에너지 진행경로를 제공한다. 이때에 가열소자(18)의 전극(181)의 위에도 열적션트(192)가 위치해 있는데, 이 열적션트(192)는 선택적인 요소로서 가열소자(18)의 양측 전극(181) 위에 마련될 수 있으며, 경우에 따라서는 하나의 위에만 형성될 수 있다. 양측 가열소자(18)의 위에 형성될 때에는 각각이 전기적으로 분리되어 있어야 한다.

도 6을 참조하면서, 반구형 챔버(11a)가 형성된 기판(11)의 상면에 노즐판(12) 마련되어 있다. 상기 노즐판(12)에는 상기 챔버(11a)의 정중앙에 위치하는 노즐(13)이 형성되어 있다. 상기 노즐판(12)은 상기 기판(11)에 대한 박막형성과정을 통해 얻어진 멤브레인이다.

상기 노즐판(12)의 하부 절연층(12a)은 기판(11)에 직접 접촉되는 부분으로서 PE-CVD에 의해 형성된 SiOx 레이어이다. 하부 절연층(12a) 위에는 노즐(13)을 에워싸는 가열소자(18)가 형성되어 있고, 가열소자(18) 위에는 중간절연층(12b)이 형성되어 있다. 중간 절연층(12b)은 제1중간절연층(121b) 및 제2중간절연층(122b) 이 형성되어 있고, 이들 사이에는 제1전극(181)과 제1메탈층(181a)이 형성되어 있다. 상기 제1전극(181)과 제1메탈층(181a)은 동일한 재료, 예를 들어 알루미늄에의해 일시에 형성되는 것이다. 상기 제2중간절연층(122b) 위에는 제2전극(182) 및 제2메탈층(182a)이 위치한다. 상기 제2전극(182)과 제2메탈층(182a)은 동일한 재료, 예를 들어 알루미늄에 의해 일시에 형성되는 것이다. 상기 제2전극(182)은 상기 제2중간절연층(122b)에 형성된 비아홀(122b')을 통해 제1전극(182)과 물리적 및 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 제2메탈층(182a)도 역시 비아홀(12a')을 통해 제1메탈층(181a)에 물리적으로 접촉된다.

위의 구조에서 제1메탈층(181a)과 제2메탈층(182a)는 전술한바와 같은 기능을 가지는 제1열적 션트(191)의 구성요소들로서 열전달을 위한 경로로서만 작용하고, 제1전극(181) 및 제2전극(182)은 기판(11)으로의 열전달을 위한 경로를 제공하는 제2열적션트(192)의 요소로서 작용할 뿐 아니라 가열소자(18)에 대한 전기적인 경로를 전기적 배선으로로 작용한다.

상기 제2전극(182) 및 제2메탈층(182a)의 위에는 DLC 또는 SiC 등과 같이 전기적 절연성과 높은 열전도도를 가지는 열전도층(12c)이 형성된다. DLC 또는 SiC 열전도층(12c)은 CVD 법등에 의해 형성될 수 있다. 상기 열전도층(12c)은 상기 적층 전체를 커버하도록 형성되여, 가열소자(18)로 부터 발생된 열중 잉여의 열을 흡수하여 상기 열적 션트(191, 192)를 통해 기판(11)으로 열을 배출한다.

상기 열도전층(12c)의 위에는 전술한 바와 같은 패시베이션층(12d)이 형성되고, 패시베이션층(12d)이 소수성을 가지지 않을 경우 그 표면에 소수화층(미도시)이 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2열적션트(192)는 배제되고, 제1열적 션트(191) 만 적용된다. 도 7을 참조하면, 제1전극(181)과 제2전극(182)은 제2중간절연층(122b)의 비아홀(122b')를 통해 전기적으로 접촉되어 있고, 기판(11)과는 하부 절연층(12a)에 의해 분리되어 있다. 그리고, 도 7에서 챔버(11a)의 왼쪽 상부에 도시된 바와 같이, 전극이 형성되지 않은 부위에 전술한 바와 같은 기판(11)에 직접 접촉되어 있는 제1열적 션트(191)가 마련되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 도 7의 실시예와는 달리 상기 제1열적 션트(191)는 배제되고 제2열적 션트(192) 만 적용된다. 즉 제2열적 션트(192)에 포함되는 제1전극(181)과 제2전극(182)은 제2중간절연층(122b)의 비아홀(122b')를 통해 전기적으로 접촉되어 있고, 그리고 제1전극(181)은 하부 절연층(12a)의 비아홀(12a')을 통해 기판(11)에 직접 접촉되어 있고, 제2전극(182)은 그 위의 열전도층(12c)와 직접 접촉되어 있어서, 열전도층(12c)로 흡수된 열이 기판(11)으로 직접 전도될 수 있는 경로가 마련되어 있다.

위의 도 7 및 도 8의 실시예에서와 같이 제 1, 제 2 열적 션트의 선택적 적용은 노즐판에서 잉여열의 발생정도 및 기타의 설계적 사항에 따르면, 물론 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 실시예에서와 같이 제1, 제2 열적 션트가 모두 채택될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 잉크 젯 프린트 헤드에 있어서, 상기 기판 상에는 상기 가열소자의 구동에 필요한 능동적 소자 예를 들어 논리적 회로를 구성하는 CMOS 혹은 전력 트랜지스터 등이 형성된다. 이러한 능동적 소자는 상기와 같은 멤브레인의 형성 이전에 이루어 지게 된다. 상기 능동적 소자는 상기 가열소자와 전기적인 회로를 구성한다.

본 발명에 의하면, 가열소자에 의해 발생된 잉여의 열이 멤브레인에 축적되지 않고 멤브레인에 존재하는 무기질 열전도층에 의해 신속히 흡수되고 금속성 열적 브리지에 의해 벌크 실리콘 기판으로 전달되게 된다. 이러한 신속한 잉여열의 배출은 헤드의 수명단축을 억제하고 잉크 액적이 높은 압력으로 신속하게 연속 토출될 수 있게 한다. 따라서, 사용 중 장기적으로 안정된 구조이 유지가 가능해지고 매우 빠른 응답속도에 의해 고속 인쇄장치에 적용되기 바람직하다.

본 기술분야에서 숙련된 자들에게, 본 발명의 정신을 이탈하지 않고 전술한 바람직한 실시예를 고려한 많은 변화와 수정은 용이하고 자명하며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 보다 명확하게 지적된다. 본원의 기술내용이 개시 및 발표는 단지 예시에 불과하며, 첨부된 청구범위에 의해 보다 상세히 지적된 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (10)

1. 잉크가 공급되는 채널이 형성된 기판과;

   상기 기판과 결합되며, 상기 채널에 대응하는 노즐을 구비하는 노즐판과;

   상기 노즐판에서 노즐을 감싸도록 형성되는 가열소자와;

   상기 노즐판에서 상기 가열소자의 상부 위치하는 열전도층과;

   상기 열전도층과 상기 가열소자의 사이에 위치하는 중간 절연층과;

   상기 가열소자와 겹쳐지지 않게 소정 거리 이격되어 있고, 상기 열전도층과 상기 기판을 연결하는 열적 션트;

   상기 열전도층 상면에 형성되는 패시베이션층; 그리고

   상기 패시베이션층 위에 형성되는 소수화층;을 구비하는 잉크젯 프린트 헤드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열전도층은 DLC 또는 SiC로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 프린트 헤드.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 노즐판에는 상기 가열소자에 대한 전류인가를 위해 마련되는 전극이 더 구비되고,

   상기 열적 션트는 상기 전극과 동일한 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는잉크 젯 프린트 헤드.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 열적 션트는 상기 노즐판에 형성되는 제1, 제2메탈층을 포함하며,

   상기 제1, 제2메탈층의 사이에는 절연층이 형성되어 있고,

   상기 절연층에는 제1메탈층과 제2메탈층의 물리적 접촉을 위한 비아홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 전극은 상기 가열소자에 직접 연결되는 제1전극과 제1전극 보다 상층에 형성되는 제2전극을 포함하며,

   상기 제1전극과 제2전극의 사이에 절연층이 마련되어 있고,

   상기 절연층에는 상기 제1전극과 제2전극의 전기적 연결을 위한 비아홀이 형성되어 상기 제1전극과 제2전극에 의한 제2열적션트가 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 전극은 상기 가열소자에 직접 연결되는 제1전극과 제1전극 보다 상층에 형성되는 제2전극을 포함하며,

   상기 제1전극과 제2전극의 사이에 절연층이 마련되어 있고,

   상기 절연층에는 상기 제1전극과 제2전극의 전기적 연결을 위한 비아홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제1전극은 상기 기판에 부분적으로 직접 접촉되고, 상기 제1전극과 연결되는 제2전극은 상기 열전도층과 직접접촉되어, 상기 열적 션트가 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 열적 션트는 상기 가열소자를 일정 거리를 두고 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.