KR100282665B1 - 프린트헤드의 엑츄에이터 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진동판의 액실이 형성될 부분에 포토레지스터를 형성한 다음 도금 등의 방법으로 액실층을 형성하고 도금이 완료되면 포토레지스터를 제거함으로써, 높은 강성과 신뢰성을 갖는 진동판과 액실층의 접합을 얻을수 있는 프린트헤드의 엑츄에이터 제조방법에 관한 것으로서, 특히 판형의 압전체와 이 압전체의 상부면과 하부면에 형성된 상부전극과 하부전극, 그리고 상기 전극이 형성된 압전체의 하부에 형성되어 압전체의 길이방향 신축운동을 휨운동으로 바꾸어주는 진동판 및 상기 진동판 하부의 액실층으로 형성된 1개 이상의 압전체 엑츄에이터를 제작함에 있어서, 상기 진동판의 하부에 액실이 형성될 위치마다 포토레지스터를 형성한 다음 도금을 실시하여 원하는 두께의 액실층을 형성하고 상기 액실층이 형성되면 상기 포토레지스터를 제거하여 상기 액실층과 진동판이 접착되도록한 특징이 있다.
Description
본 발명은 프린트헤드의 엑츄에이터 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진동판 하부에 포토리소그라피 공정으로 포토레지스터를 부분적으로 형성한 다음 진동판에 도금 등의 방법으로 액실층을 직접 형성함으로써, 진동판과 액실층의 접착이 견실하도록한 프린트헤드의 엑츄에이터 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 압전소자(Piezo-Electric : PZT)를 이용하여 액체를 액적의 상태로 분사하는 장치는 잉크젯헤드 등에 사용된다. 이러한 압전체를 이용한 잉크젯헤드는 액체를 저장하는 액실을 갖는 액실층의 상부에 엑츄에이터가 구비된다. 엑츄에이터는 빠른 속도로 진동을 하는 과정에서 액실의 내압을 증가시키며 이때 액체를 액적의 상태로 분사하는 기능을 갖는다. 이러한 엑츄에이터는 진동판과 진동판의 상부에 결합되어 폴링(polling:전기장을 가하면 압전체에 방향성이 형성됨)된 상태에 따라 변형을 일으키는 압전체가 구비된다.
압전체 패스트(paste)를 스크린 프린트 방법으로 얇은 ZrO2박판위에 형성하고 이를 고온(∼1000℃)에서 소성하여 제조하는 것으로 이때 ZrO2판이 진동판의 역할을 하게된다. 좀더 상세히 설명하면, ZrO2를 얇은 그린시트(green sheet)형태로 만든후 필요한 부분에 구멍을 뚫고 이후 알맞은 크기로 잘라서 고온(1000℃ 이상)에서 소성한다. 얇고( 20㎛ 이상) 정확한 크기로 형성된 ZrO2판에 하부전극을 형성한다. 하부전극이 형성된 ZrO2판에 압전체 패스트를 정확히 정열하여 스크린 프린팅 한다. ZrO2판 위에 스크린 프린팅된 압전체를 고온에서 소성하고 압전체위에 상부전극을 형성한다.
이같은 방법으로 제조된 엑츄에이터는 압전체의 상단과 하단에 형성된 전극에 강한 전압을 인가하여 압전체를 폴링시킨다. 그리고 압전체의 상단과 하단에 형성된 전극에 전압을 인가하여 압전체와 진동판(ZrO2)으로 이루어진 부분이 기계적 변형을 일으키도록 한다. 그리고 진동판은 액실을 갖는 액실층의 상부에 접착 또는 소결 등의 방법으로 부착하였다.
압전체가 작동되는 동안 진동판은 휨변형을 하게 됨으로 진동판과 액실층과의 접착이 견실해야된다. 그러나 단순 접착할 경우 접합강도와 안정성에서 매우 취약하고 접착제가 액실층 전체의 강성을 낮추게 되는 단점이 있다. 또한 소결의 경우 세라믹 소결이 고온에서 이루어짐으로 정밀한 구조의 제작이 매우 어려운 등의 단점이 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 진동판의 액실이 형성될 부분에 포토레지스터를 형성한 다음 도금 등의 방법으로 액실층을 형성하고 도금이 완료되면 포토레지스터를 제거함으로써, 높은 강성과 신뢰성을 갖는 진동판과 액실층의 접합을 얻을수 있는 프린트헤드의 엑츄에이터 제조방법을 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 따른 엑츄에이터 제조과정을 나타낸 공정도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 액실층 2 : 액실
3 : 진동판 4 : 하부전극
5 : 압전체 6 : 상부전극
7 : 포토레지스터
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 판형의 압전체와 이 압전체의 상부면과 하부면에 형성된 상부전극과 하부전극, 그리고 상기 전극이 형성된 압전체의 하부에 형성되어 압전체의 길이방향 신축운동을 휨운동으로 바꾸어주는 진동판 및 상기 진동판 하부의 액실층으로 형성된 1개 이상의 압전체 엑츄에이터를 제작함에 있어서, 상기 진동판의 하부에 액실이 형성될 위치마다 포토레지스터를 형성한 다음 도금을 실시하여 원하는 두께의 액실층을 형성하고 상기 액실층이 형성되면 상기 포토레지스터를 제거하여 상기 액실층과 진동판이 접착되도록한 특징이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 엑츄에이터의 제조 과정을 나타낸 공정도 로서, 진동판(3)의 하부에 액실(2)이 형성될 자리마다 포토레지스터(7)를 패터닝 하고, 패터닝이 완료되면 진동판의 하부에 액실층(1)이 형성되도록 도금을 실시한다. 원하는 두께의 도금층이 얻어지면 도금을 종료하고 포토레지스터를 제거하면 액실층(1)이 진동판의 하부에 견고하게 부착된 상태로 제조된다. 그리고 진동판(3)의 상부에 하부전극(4)과 압전체(5) 및 상부전극(6)을 차례로 형성하면 본 발명의 엑츄에이터가 제조된다.
진동판의 하부에 도금하는 과정은 다음과 같다.
먼저 진동판(3)은 두께가 5㎛ 이상 100㎛ 이하의 것이 사용되며 액실층(1)은 그 높이가 10㎛ 이상 700㎛ 이하의 것이 사용된다. 또한 액실층(1)으로서 도금이 쉬운 재료는 다음과 같다. Ni를 주성분으로하는 금속, Cu를 주성분으로하는 금속, Fe를 주성분으로하는 금속, Mo를 주성분으로하는 금속 등이 있다.
액실층 형성전에 액실층과 진동판 사이의 접착력을 향상시키기 위해 증찬층을 증착 또는 도금할수 있다. 그리고 액실층 도금에 있어 면적의 불균일에 의한 전류밀도의 불균일을 최소한으로 하기위해 필요한 개수의 액실 주위에 동일한 형태의 사용되지 않은 액실을 1개 이상 더 만들 수 있다.
진동판은 압연 공정으로 만들 수 있으며, 진동판의 재료로서 스테인레스를 이용할수 있으며, 오스테나이트계 스테인레스(SUS304, SUS304L, SUS302, SUS301, SUS301S, SUS321, SUS316, SUS347)를 이용하는 방법, 석출경화계 스테인레스(SUS631, NSS15-7PH, ASL350)를 이용하는 방법, 페라이트계 스테인레스(SUS430, SUS434)를 이용하는 방법, 그리고 마르텐사이트계 스테인레스(SUS410S, SUS420J2)를 이용하는 방법 등이 있다.
또한 화학성분중 티타늄(Ti)이 90% 이상 포함된 진동판을 이용하는 방법, 화학성분중 니오비움(Nb)가 90% 이상 포함된 진동판을 이용하는 방법, 화학성분중 몰리(Mo)가 90% 이상 포함된 진동판을 이용하는 방법, 화학성분중 니켈(Ni)과 철(Fe)이 각각 30% 이상 포함된 진동판을 이용하는 방법, 화학성분중 니켈이 50% 이상인 진동판을 이용하는 방법, Ni와 Co의 화학성분을 합한 값이 전체의 95% 이상인 진동판을 이용하는 방법, Cr의 화학성분이 5% 이상인 진동판을 이용하는 방법, Mo의 화학성분이 2% 이상인 진동판을 이용하는 방법, 화학성분중 알루미늄이 80% 이상인 진동판을 이용하는 방법, 화학성분중 구리(Cu)가 60% 이상인 진동판을 이용하는 방법 등이 있다.
또한 진동판의 하부에 증착의 공정을 거쳐 액실층을 형성할수 있다. 먼저 액실층 형성을 위한 진공층작 전에 포토리소그래피를 이용하여 포토레지스터를 원하는 형상으로 패터닝하고 이를 리프-오프(lift-off)하는 방법으로 제거하여 액실이 형성되도록 할수 있다. 그리고 넓은 진동판에 다수의 헤드를 동시에 도금 또는 증착하기 위해 프레스 공정으로 각 헤드를 분리하거나, 각 헤드에 하나 이상의 가이드홀을 형성할수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면 진동판의 하부에 형성되는 액실층이 도금 또는 증착 등의 방법으로 형성됨으로 액실층과 진동판의 접착이 견고하게 이루어진다. 따라서 진동판이 휨운동으로 신축할 때 접착력이 약화되지 않음으로 신뢰성이 향상되는 등의 효과가 있다.
Claims (6)
- 판형의 압전체와 이 압전체의 상부면과 하부면에 형성된 상부전극과 하부전극, 그리고 상기 전극이 형성된 압전체의 하부에 형성되어 압전체의 길이방향 신축운동을 휨운동으로 바꾸어주는 진동판 및 상기 진동판 하부의 액실층으로 형성된 1개 이상의 압전체 엑츄에이터를 제작함에 있어서,상기 진동판의 하부에 액실이 형성될 위치마다 포토레지스터를 형성한 다음 도금을 실시하여 원하는 두께의 액실층을 형성하고 상기 액실층이 형성되면 상기 포토레지스터를 제거하여 상기 액실층과 진동판이 접착되도록한 것을 특징으로 하는 프린트헤드의 엑츄에이터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 액실층은 도금이 잘되도록 Ni를 주성분으로 하는 금속을 이용한 것을 특징으로 하는 프린트헤드의 엑츄에이터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 액실층을 도금하기 전에 중간층을 먼저 도금하여 상기 액실층과 진동판의 접착이 잘되도록한 것을 특징으로 하는 프린트헤드의 엑츄에이터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 진동판은 오스테나이트계의 스테인레스로 구성된 것을 특징으로 하는 프린트헤드의 엑츄에이터 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 진동판은 화학성분중 티타늄이 90% 이상 포함된 것을 특징으로 하는 프린트헤드의 엑츄에이터 제조방법.
- 판형의 압전체와 이 압전체의 상부면과 하부면에 형성된 상부전극과 하부전극, 그리고 상기 전극이 형성된 압전체의 하부에 형성되어 압전체의 길이방향 신축운동을 휨운동으로 바꾸어주는 진동판 및 상기 진동판 하부의 액실층으로 형성된 1개 이상의 압전체 엑츄에이터를 제작함에 있어서,상기 진동판의 하부에 액실이 형성될 위치마다 포토레지스터를 형성한 다음 진공 증착을 실시하여 원하는 두께의 액실층을 형성하고 상기 액실층이 형성되면 리프-오프하는 방법으로 상기 포토레지스터를 제거하여 상기 액실층과 진동판이 접착되도록한 것을 특징으로 하는 프린트헤드의 엑츄에이터 제조방법.
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