JP2011031605A - インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クロストークを防止することができるインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法の提供。
【解決手段】外部から注入されたインクが保存されるマニホールド１２２と、上記マニホールド１２２からインクを伝達を受け、ノズルを通じて外部に吐出させるためのインクチャンバ１１２と、上記マニホールド１２２と上記インクチャンバ１１２を相互連結するように形成し、複数の連結通路を提供するレストリクタ１５０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法に関するもので、より詳細には印刷品質を向上させることができるインクジェットヘッド及びこのようなインクジェットヘッドを製造する製造方法に関する。

一般的にインクジェットヘッドは、電気信号を物理的な力に変換し、小さいノズルを通じてインクが液滴の形態で吐出されるようにする構造体である。

最近、圧電方式のインクジェットヘッドは、産業用インクジェットプリンターにおいても使用されている。例えば、印刷回路基板（ＰＣＢ）上に金、銀等の金属を溶かして作ったインクを噴射して回路パターンを直接形成したり、産業グラフィックや液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）の製造、太陽電池等に使用される。

一般的に、インクジェットプリンターのインクジェットヘッド内には、カートリッジからインクを流入及び流出する流入口と流出口、流入されるインクを保存するマニホールド、そして上記マニホールド内のインクをノズルに移動させるためにアクチュエータの駆動力を伝達するチャンバ等が形成される。

しかし、従来のインクジェットヘッドは、上記チャンバに隣接するように装着されるアクチュエータの振動時にチャンバ内部の液体が駆動波動を発生させ、このような駆動波動がレストリクタによりマニホールドに向かう圧力波となってマニホールドに伝達されるようになる。

従って、従来のインクジェットヘッドは、このように伝達された圧力波により隣接したノズルに悪影響を及ぼすクロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）現象が発生するため、不安定なメニスカス（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）挙動を見せ、不安定な液滴噴射が進行し、チャンバの固有周波数にノイズとして作用し印刷品質が悪くなるという問題点がある。

本発明は上述された従来技術の問題を解決するためのもので、その目的は、アクチュエータの振動時に発生する駆動波動により他のノズルに悪影響を与えるクロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）を防止することができるインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。

本発明によるインクジェットヘッドは、外部から注入されたインクが保存されるマニホールドと、上記マニホールドからインクの伝達を受け、ノズルを通じて外部に吐出させるためのインクチャンバと、上記マニホールドと上記インクチャンバを相互連結するように形成され、複数の連結通路を提供するレストリクタと、を含むことができる。

また、本発明によるインクジェットヘッドの上記連結通路は、円形で形成されることを特徴とすることができる。

また、本発明によるインクジェットヘッドの上記連結通路は、対称的に配置されるように形成されることを特徴とすることができる。

また、本発明によるインクジェットヘッドの上記インクチャンバと上記マニホールドが相互対角線方向に形成され、上記レストリクタは上記インクチャンバから対角線方向に向かうように形成されることを特徴とすることができる。

また、本発明によるインクジェットヘッドの上記レストリクタは、上記連結通路を通じたインク吐出が、上記ノズルを通じたインク吐出の２倍となるように形成されることを特徴とすることができる。

また、本発明によるインクジェットヘッドの上記連結通路の直径は、５０μｍ以内で形成されることを特徴とすることができる。

また、本発明によるインクジェットヘッドの製造方法は、インクチャンバが形成された流路プレートを提供する段階と、外部から注入されたインクが保存されるマニホールド及び、上記インクチャンバと上記マニホールドを連結するための多数の連結通路をノズルプレートに形成させる段階と、上記流路プレートと上記ノズルプレートを相互接着させて多数の連結通路を含むレストリクタを形成させる段階と、を含むことができる。

また、本発明によるインクジェットヘッドの製造方法の上記多数の連結通路を形成させる段階は、エッチング工程を通じて共に形成させることを特徴とすることができる。

また、本発明によるインクジェットヘッドの製造方法の上記ノズルプレートは、上記マニホールド及び上記レストリクタが形成される中間プレート及び、上記インクチャンバと連結されるようにノズルが形成される下部プレートを接着させて形成させることを特徴とすることができる。

本発明によるインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法は、マニホールドとインクチャンバを相互連結するように形成し、複数の連結通路を提供するレストリクタを含むため、アクチュエータの振動時にインクチャンバ内部において発生する圧力波を相殺し、クロストーク現象を防止することができる効果がある。

また、本発明によるインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法は、連結通路の直径が小さく形成され、マニホールドからインクチャンバに流入し得る埃をフィルタリングする効果がある。

本発明の第１実施例によるインクジェットヘッドを説明するための概略的な斜視図である。 図１のインクジェットヘッドを説明するための断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の多様な実施例によるインクジェットヘッドのレストリクタを説明するための概略的な部分透視図である。 本発明の第１実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第２実施例によるインクジェットヘッドを説明するための概略的な断面図である。 本発明の第３実施例によるインクジェットヘッドを説明するための概略的な断面図である。

本発明によるインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法に関して、図１から図６を参照して本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。

但し、本発明の思想は提示される実施例に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内において他の構成要素を追加、変更、削除等を通し、退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施例を容易に提案することができるが、これも本願発明の思想の範囲内に含まれる。

図１は本発明の第１実施例によるインクジェットヘッドを説明するための概略的な斜視図であり、図２は図１のインクジェットヘッドを説明するための断面図である。

図１から図２を参照すると、インクジェットヘッドは流路プレート１１０、中間プレート１２０、下部プレート１３０、圧電アクチュエータ１４０及びレストリクタ１５０を含む。

流路プレート１１０は、複数のインクチャンバ１１２が規則的に形成され、インクが流入されるためのインク導入口１１６が備えられる。この時、インク 導入口１１６は、マニホールド１２２と直接連結されるように提供され、マニホールド１２２はレストリクタ１５０を通じてインクチャンバ１１２にインクを供給する役割をする（矢印方向に）。

この時、マニホールド１２２は、１つの大きな空間で形成され複数のインクチャンバ１１２に夫々連結されることもできるが、これに限定されず、各インクチャンバ１１２に対応されるように複数形成されることもできる。

インク導入口１１６も同様に、１つのマニホールド１２２に対応して１つのみ形成されることができるが、複数のマニホールド１２２が形成される場合は各マニホールド１２２に対応するように複数形成されることも可能である。

そして、インクチャンバ１１２は圧電アクチュエータ１４０が装着される位置の下部に備えられる。この時、流路プレート１１０のうちインクチャンバ１１２の天井を成す部分は振動板１１４の役割をする。

従って、インクを吐出するために圧電アクチュエータ１４０に駆動信号を印加すると、圧電アクチュエータ１４０と共にその下の振動板１１４が変形してインクチャンバ１１２の体積が減少する。

これによるインクチャンバ１１２内の圧力の増加により、インクチャンバ１１２内のインクは、ダンパ１２６とノズル１３２を通じて外部に吐出される。

そして、圧電アクチュエータ１４０は、上面及び下面に電気的に連結される電極が形成されることができ、圧電物質であるＰＺＴ（Ｐｌｕｍｂｕｍ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ） セラミック材料から成ることができる。

中間プレート１２０は、長さ方向に長く形成されるマニホールド１２２及びノズル１３２とインクチャンバ１１２を連結するダンパ１２６を含むことができる。

マニホールド１２２は、インク導入口１１６からインクの供給を受け、インクチャンバ１１２にインクを供給するが、マニホールド１２２及びインクチャンバ１１２はレストリクタ１５０により相互連結される。

そして、ダンパ１２６は、インクチャンバ１１２から圧電アクチュエータ１４０により吐出されるインクの伝達を受け、ノズル１３２を通じて外部に吐出させる。

また、ダンパ１２６は、多段状で形成されることができ、このような構造によりインクチャンバ１１２から受け入れるインクの量とノズル１３２に流れるインクの量を調節することができるようになる。

この時、上記ダンパ１２６は、選択事項であって削除することもでき、このような場合は、流路プレート１１０と下部プレート１３０のみでもインクジェットヘッドを構成することができる。

下部プレート１３０は、各インクチャンバ１１２と対応されるように形成され、ダンパ１２６を通過するインクが外部に吐出されるようにノズル１３２を含む。そして、下部プレート１３０は中間プレート１２０の下部に接着される。

ノズル１３２は上記インクジェットヘッド内に形成された流路を通じて移動するインクを液滴で噴射させる。

この時、流路プレート１１０、中間プレート１２０及び下部プレート１３０は、半導体直接回路に広く使用されるシリコン基板が使用されることができる。そして、中間プレート１２０及び下部プレート１３０を接着し、ノズルプレートと称することもできる。

レストリクタ１５０はインクチャンバ１１２及びマニホールド１２２を連結し、多数の連結通路１５２を含む。この時、レストリクタ１５０は、インクチャンバ１１２の下部に延長されるように形成されることができる。しかし、レストリクタの形成位置はこれに限定されない。

ここで、レストリクタ１５０はマニホールド１２２に保存されたインクがインクチャンバ１１２に移動することができる通路の役割をするが、液滴を 吐出するための適合した設計としては、上記連結通路１５２を通じたインク吐出がノズル１３２を通じたインク吐出の２倍となるように形成されることが好ましい。具体的に、連結通路１５２の直径は５０ｕｍ以内で設計されることができる。

従って、本実施例はこのような直径で形成された連結通路１５２を含むレストリクタ１５０により液滴の吐出性能は維持したまま高周波特性が向上する効果がある。

図３（ａ）〜図３（ｅ）は本発明の多様な実施例によるインクジェットヘッドのレストリクタを説明するための概略的な部分透視図である。

図３（ａ）から図３（ｅ）を参照すると、レストリクタ１５０は多数の連結通路１５２を含むが、各連結通路１５２は図３（ａ）に図示されたように相互接するように位置する形状で形成されることができる。

また、図３（ｂ）に図示されたように、多数の連結通路１５２が相互対称的に位置するように形成されることができ、図３（ｃ）に図示されたように、中間プレート１２０において一方に偏るように形成されることもできる。

そして、図３（ｄ）及び図３（ｅ）に図示されたように、連結通路１５２は２つ形成されることができ、その形成位置は圧力波の相殺を考慮して設計者の意図により多様に設定されることができる。

ここで、図３（ａ）から図３（ｅ）で説明した中間プレート１２０は、インクチャンバ１１２の空間に該当する底面のみを図示したものである。

そして、レストリクタ１５０の形状は図３に図示されたように、円形であることができるが、四角形や多角形等のように圧力波の相殺に適合した多様な形であってもよい。

若し、レストリクタ１５０が大きい直径を有する１つの通路で形成されると、インクチャンバ１１２に隣接するように装着されるアクチュエータ１４０の振動時にインクチャンバ１１２内部の液体が駆動波動を発生させ、このような駆動波動がレストリクタ１５０によりマニホールドに向かう圧力波となり、マニホールドに伝達されることができる。また、このような力により隣接したノズル１３２に影響を及ぼすクロストーク現象が発生することがある。

しかし、本実施例によるインクジェットヘッドは、マニホールド１２２とインクチャンバ１１２を相互連結するように形成され、複数の連結通路１５２を提供するレストリクタ１５０を含むため、アクチュエータの振動時にインクチャンバ１１２内部で発生する圧力波を相殺させてクロストーク現象を防止することができる。

また、本実施例によるインクジェットヘッドは、複数の連結通路１５２の直径が５０ｕｍ以下と小さく形成されるため、マニホールド１２２からインクチャンバ１１２に流入し得る埃をフィルタリングする効果がある。そのため、本実施例では上記の問題点を解決し、高周波吐出特性が向上し、印刷品質の向上を図ることができる。

図４は本発明の第１実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を説明するための断面図である。

図４を参照すると、インクジェットヘッドの製造方法は、流路プレート１１０、中間プレート１２０及び下部プレート１３０を提供する段階を含む。

この時、中間プレート１２０及び下部プレート１３０は接着され、１つのノズルプレートと称されることができる。

そして、インクチャンバ１１２、マニホールド１２２、ダンパ１２６及びノズル１３２等が流路プレート１１０、中間プレート１２０及び下部プレート１３０に夫々形成されることができる。

この時、上記多数の連結通路１５２を形成させる段階は、エッチング工程を通じて共に形成させることを特徴とすることができる。そして、このような構成が形成される際に、複数の連結通路１５２を有するレストリクタ１５０を共に 形成させることができる。従って、構成を別途で形成させるという煩わしさが無く、容易にレストリクタ１５０を生産することができ、その作業時間も減らすことができる。

この時、流路プレート１１０、中間プレート１２０及び下部プレート１３０は相互接着される過程を通じて１つの胴体で形成されることができ、その構造は流路プレート１１０の下部に中間プレート１２０が接着され、中間プレート１２０の下部には下部プレート１３０が接着される。

従って、本実施例によるインクジェットヘッドの製造方法は、マニホールド１２２とインクチャンバ１１２を相互連結するように形成し、複数の連結通路１５２を提供するレストリクタ１５０をより容易に製造することができる。

図５は本発明の第２実施例によるインクジェットヘッドを説明するための概略的な断面図である。

図５を参照すると、インクジェットヘッドは流路プレート１１０、中間プレート１２０、下部プレート１３０、圧電アクチュエータ１４０及びレストリクタ２５０を含む。

ここで、本実施例で流路プレート１１０、中間プレート１２０、下部プレート１３０及び圧電アクチュエータ１４０は実質的に第１実施例と同一であるため、その具体的な説明は省略する。

レストリクタ２５０は、インクチャンバ１１２及びマニホールド１２２を連結し、多数の連結通路２５２を含む。この時、マニホールド１２２はインクチャンバ１１２の側面に形成されることができる。

従って、図５に図示されたように、レストリクタ２５０はマニホールド１２２及びインクチャンバ１１２を連結するためにインクジェットヘッドにおいてインクチャンバ１１２から側面方向に形成されることができる。

図６は、本発明の第３実施例によるインクジェットヘッドを説明するための概略的な断面図である。

図６を参照すると、インクジェットヘッドは流路プレート１１０、中間プレート１２０、下部プレート１３０、圧電アクチュエータ１４０及びレストリクタ３５０を含む。

ここで、本実施例で流路プレート１１０、中間プレート１２０、下部プレート１３０及び圧電アクチュエータ１４０は実質的に第１実施例と同一であるため、その具体的な説明は省略する。

レストリクタ３５０は、インクチャンバ１１２及びマニホールド１２２を連結し、多数の連結通路３５２を含む。この時、マニホールド１２２はインクチャンバ１１２の対角線方向に形成される。

従って、図６に図示されたように、レストリクタ３５０はマニホールド１２２及びインクチャンバ１１２を連結するためにインクジェットヘッドにおいてインクチャンバ１１２から側面方向に形成されることができる。

そのため、本実施例によるインクジェットヘッドは、マニホールド１２２とインクチャンバ１１２を相互連結するように形成され、複数の連結通路２５２、３５２を提供するレストリクタ２５０、３５０を含むため、アクチュエータの振動時にインクチャンバ１１２内部で発生される圧力波を相殺してクロストーク現象を引き起こすことを防止することができる。

１１０ 流路プレート
１２０ 中間プレート
１３０ 下部プレート
１４０ 圧電アクチュエータ
１５０、２５０、３５０ レストリクタ
１５２、２５２、３５２ 連結通路

Claims (9)

1. 外部から注入されたインクが保存されるマニホールドと、
   前記マニホールドから前記インクの伝達を受け、ノズルを通じて外部に吐出させるためのインクチャンバと、
   前記マニホールドと前記インクチャンバを相互連結するように形成し、複数の連結通路を提供するレストリクタと、
   を含むインクジェットヘッド。
2. 前記連結通路は、円形で形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記連結通路は、対称的に配置されるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記インクチャンバと前記マニホールドが相互対角線方向に形成され、前記レストリクタは前記インクチャンバから対角線方向に向かうように形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記レストリクタは、前記連結通路を通じたインク吐出が、前記ノズルを通じたインク吐出の２倍となるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記連結通路の直径は、５０μｍ以内で形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
7. インクチャンバが形成された流路プレートを提供する段階と、
   外部から注入されたインクが保存されるマニホールド及び、前記インクチャンバと前記マニホールドを連結するための多数の連結通路をノズルプレートに形成させる段階と、
   前記流路プレートと前記ノズルプレートを相互接着させて多数の連結通路を含むレストリクタを形成させる段階と、
   を含むインクジェットヘッドの製造方法。
8. 前記多数の連結通路を形成させる段階は、エッチング工程を通じて各構成を共に形成させることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
9. 前記ノズルプレートは、
   前記マニホールド及び前記レストリクタが形成される中間プレート及び、前記インクチャンバと連結されるようにノズルが形成される下部プレートを接着させて形成されることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

Images