KR100327198B1

KR100327198B1 - 프린트헤드의기록액분사장치

Info

Publication number: KR100327198B1
Application number: KR1019970050510A
Authority: KR
Inventors: 김일
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2002-08-21
Also published as: KR19990027971A

Abstract

본 발명은 서로 일정간격 떨어진 다수개의 격벽에 의해 액실이 구획되는 유로판의 상부에 진동판이 부착되고 진동판의 상부에 단일판체로 구성된 압전박판을 부착한 다음 액실과 대응되는 부분의 압전박판에 전극을 형성하여 압전박판이 트랜스버스 모드로 휨변형되면서 기록액이 분사되도록 함으로서, 구성이 간소화 되고 또한 재료손실이 감소되는 프린트헤드의 기록액 분사장치에 관한 것으로서, 특히 다수개의 액실을 구획하는 다수개의 입설된 격벽; 상기 격벽의 저면에 부착되어 상기 액실의 아래면을 형성하는 유로판; 상기 각 격벽의 상면에 부착되어 상기 각 액실을 덮는 진동판; 상기 진동판의 상부에 형성되어 상기 각 격벽과 액실을 덮는 압전박판; 상기 각 압전박판의 상부에 상기 각 액실과 대응되는 부분마다 형성되어 인가되는 전원에 따라 상기 각 압전박판을 형상변화 시켜 상기 액실의 부피를 변화시키는 전극; 그리고 상기 각 액실의 전면에 구비되고 상기 각 액실과 대응되는 위치마다 기록액을 분사하는 노즐이 형성된 노즐판을 구비하는 특징이 있다.

Description

프린트헤드의 기록액 분사장치

본 발명은 프린트헤드의 기록액 분사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는기록액이 수용된 다수개의 액실을 갖는 유로판의 상부에 진동판이 부착되고 진동판의 상부에 단일판체로 구성된 압전박판을 부착한 다음 각 액실과 대응되는 압전박판의 상부마다 전극을 형성하여 기록액이 분사되도록 함으로서, 구조가 간소화 되고 재료손실이 감소되는 프린트헤드의 기록액 분사장치에 관한 것이다.

일반적으로 압전소자(Piezo-Electric)를 이용하여 기록액을 분사하는 장치는 도 1에 도시된 바와 같다. 다수개 입설된 격벽(3)에 의해 기록액이 수용되는 액실(2)이 마련된 유로판(1)의 상부에 덮개(5)가 부착되어 액실(2)이 밀폐된 공간으로 구성되며 또한 유로판(1)의 전방에 기록액이 분사되는 노즐(5)이 위치된다. 그리고 각 격벽(3)의 상부 양측면에 전극(4)이 부착형성되며 해당 전극(4)에 전원이 인가되면 형태가 변하면서 기록액이 노즐(6)을 통하여 액적의 상태로 분사된다.

이처럼 구성된 종래의 분사장치는 유로판(1) 전체가 압전소자로 구성된다. 즉 압전소자로 구성된 유로판(1)의 상부에 액실(2)과 격벽(3)이 형성되도록 절삭가공한 다음 각 격벽(3)의 양측면에 전극(4)이 부착된다. 따라서 전극(4)에 전원이 인가되면 폴링(polling:전기장을 가하면 압전소자에 방향성이 형성됨)된 상태 의 격벽(12)이 쉬어모드(shear mode)로 변형하여, 가상선과 같이 양측의 격벽(3)이 서로 근접되면서 액실(2)의 부피가 줄어들며 이과정에서 기록액이 분사된다.

그러나 유로판(1)의 상부에 다수개의 액실(2)과 격벽(3)이 형성되도록 절삭가공해야 됨으로 가공성이 저하되며 또한 유로판(1) 전체가 압전소자를 이용함으로 재료비가 상승되는 단점이 있다. 또한 각 격벽(3)이 쉐어모드로 동작됨으로 한 셀이 동작되는 동안 옆의 셀을 이용하지 못하는 등의 단점이 있으며, 각 격벽(3)이조밀하게 형성됨으로 이들 각 격벽(3)의 양측에 일정한 부분에만 전극(4)을 입히는 작업이 까다로운 등의 단점이 있다.

도 2는 종래 다른 실시예의 기록액 분사장치를 나타낸 단면도 로서, 액실(2a)을 갖는 기판(1a)의 하부에 구멍(3b)(4b)을 갖는 다수개의 유로판(3a)(4a)이 적층 형성되고, 노즐(7b)을 갖는 노즐판(7a)이 구비된다. 또한 기판(1a)의 상부에 액실(2a)을 덮는 진동판(5a)이 구비되며 진동판(5a)의 상부에 압전박판(6a)이 형성된다.

이처럼 구성된 종래 다른 실시예는 세라믹재료로 형성되는 진동판(5a)과 기판(1a)이 1000℃ 정도의 고온에서 소결처리되어 접합된다. 그리고 진동판(5a)의 상부에 압전박판(6a)을 도포한 다음 고온에서 소결처리된다. 세라믹재료 부분이 완성되면 기판(1a)의 하부에 유로판(3a)(4a)과 노즐판(7a)이 순차적으로 결합된다.따라서 압전박판(6a)에 전원이 인가되면 트랜스버스모드(transvers mode)로 폴링된 압전박판(6a)이 휨변형되고 액실(2a)의 내압이 증가되면서 기록액이 액적의 상태로 노즐을 거쳐 분사된다.

그러나 종래 다른 실시예의 기록액 분사장치는 압전박판(6a)을 소결처리하는 과정에서 진동판(5a)이 휨변형될 우려가 있으며 또한 세라믹을 소결하여 형성되는 진동판(5a)과 기판(1a)을 소결처리하는 과정에서 형태와 치수가 변하여 정밀한 가공이 힘들다는 단점이 있다. 그리고 고온공정을 견딜수 있는 세라믹재질로 구성해야 됨으로 재질선택의 폭이 좁아지는 등의 단점이 있다. 또한 기판(1a)과 유로판(3a)(4a)을 적층하는 과정에서 액실(2a)과 각 구멍(3b)(4b)들의 위치관계를정확하게 맞추어야 됨으로 조립성이 저하되며 기록액이 각 구멍(3b)(4b)들과 액실(2a)을 거쳐 노즐(7b)로 분사됨으로 유로가 복잡해져 기록액의 분사후 재충전이 신속하게 이루어 지지 않는 등의 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 가지 문제점을 해결하기 위해 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 서로 일정간격 떨어진 다수개의 격벽에 의해 액실이 구획되는 유로판의 상부에 진동판이 부착되고 진동판의 상부에 단일판체로 구성된 압전박판을 부착한 다음 액실과 대응되는 부분의 압전박판에 전극을 형성하여 압전박판이 트랜스버스 모드로 휨변형되면서 기록액이 분사되도록 함으로서, 구성이 간소화 되고 또한 재료손실이 감소되는 프린트헤드의 기록액 분사장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다수개의 액실을 구획하는 다수개의 입설된 격벽; 상기 격벽의 저면에 부착되어 상기 액실의 아래면을 형성하는 유로판; 상기 각 격벽의 상면에 부착되어 상기 각 액실을 덮는 진동판; 상기 진동판의 상부에 형성되어 상기 각 격벽과 액실을 덮는 압전박판; 상기 각 압전박판의 상부에 상기 각 액실과 대응되는 부분마다 형성되어 인가되는 전원에 따라 상기 각 압전박판을 형상변화 시켜 상기 액실의 부피를 변화시키는 전극; 그리고 상기 각 액실의 전면에 구비되고 상기 각 액실과 대응되는 위치마다 기록액을 분사하는 노즐이 형성된 노즐판을 구비하는 특징이 있다.

도 1은 종래 한 실시예의 기록액 분사장치를 나타낸 단면도,

도 2는 종래 다른 실시예의 기록액 분사장치를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명 기록액 분사장치의 단면도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 기록액 분사과정을 나타낸 단면도,

도 5는 본 발명 다른 실시예의 기록액 분사장치의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 유로판 11 : 액실

12 : 격벽 12a : 공간부

13 : 진동판 14 : 진동부

16 : 압전박판 17 : 도전성접착제

18 : 전극 19 : 노즐판

20 : 노즐

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 기록액 분사장치의 단면도 이다. 일정간격 떨어진 상태로 입설된 다수개의 격벽(12)에 의해 다수개의 액실(11)이 구획되고 각 격벽(12)의 저면에 부착되는 유로판(10)이 구비된다. 유로판(10)은 금속 또는 합성수지로 구성할 수 있으며 합성수지로 할 경우 격벽(12)을 일체로 사출성형할 수 있다. 또한 유로판(10)의 상부에 진동판(13)이 구비된다. 진동판(13)은 유로판(10)에 형성된 각 액실(11)의 상부를 덮는 것으로 각 격벽(12)의 상면과 진동판(13)의 저면 사이가 접착제(15)에 의해 서로 결합된다. 그리고 진동판(13)은 두께가 얇은 박판의 형태로 구성되며 격벽(12)의 상부에 부착된 상태에서 액실(11)을 덮는 부위는 볼록하게 변형된 진동부(14)로 구성된다. 진동부(14)를 구성하는 방법은 다음과 같다. 진동판(13)을 형성할 때 액실(11)과 대응되는 부분을 절곡에 의해 휨변형 시켜 볼록하게 되도록 할수 있으며 또한 격벽(12)의 상부에 부착할 때 진동판(13)의 일부가 볼록하게 변형되어 잔류압축응력을 갖도록 할수 있다. 진동판(13)은 두께가 50㎛ 이하로 구성되며 재질은 도전성의 금속재질로 구성된다. 이러한 재질로는 탄성변형이 우수하고 내구성과 부식성이 우수한 스테인레스 재질이 사용된다.

또한 진동판(13)의 상부에 단일판체로 구성된 압전박판(16)이 구비된다. 압전박판(16)은 도전성접착제(17)를 통하여 진동판(13)의 상부에 부착된다. 이러한 압전박판(16)은 두께가 약 50㎛ 이하로 구성되며 트랜스버스모드로 동작된다. 압전박판(16)을 형성하는 방법은 다음의 3가지가 있다. 첫번째는 단위크기를 작게 절단한 압전박판을 진동판(13)의 상부에 부착한 뒤 래핑(lapping)으로 연마하여 원하는 두께를 얻는다. 두 번째는 테이프 케스팅(tape casting)의 원리에 의해 압전박판을 압출가공하는 것이다. 즉 파우더가 혼합된 슬러리(slurry)를 로울러 사이에 통과시켜 원하는 두께로 만든 다음 소결처리하면 압전박판을 얻을 수 있다. 세 번째는 프린팅하는 방법이다. 진동판(13)의 상부에 원하는 두께의 압전박판을 프린팅한 다음 이를 소결처리하면 본 발명에서 필요로하는 두께의 압전박판을 얻을 수 있다.

또한 위의 방법들에 의해 얻어진 압전박판(16)의 상부에 전극(18)을 형성시킨다. 전극(18)은 압전박판(16)이 트랜스버스 모드로 동작되도록 하는 것으로, 액실(11)직상부의 각 진동부(14) 마다 형성된다. 또한 유로판(10)의 전방에 해당 액실(11)과 대응되는 노즐(20)이 다수개 형성된 노즐판(19)이 구비되며 각 압전박판(18) 및 진동부(14)가 휨변형에 의해 진동되는 동안 기록액이 노즐(20)을 거쳐 액적의 형태로 분사된다.

이처럼 구성된 본 발명은 합성수지를 사출 성형하거나 또는 금속을 가공하여 형성되는 유로판(10)의 상부에 진동판(13)이 부착 된다. 이때 진동판(13)은 각 진동부(14)가 액실(11)의 상부에 놓이도록 격벽(12)의 상면에 접착제(16)를 통하여 부착된다. 그리고 진동판(13)의 상부에 단일판체로 구성된 압전박판(16)이 도전성접착제(17)를 통하여 부착되며 각 진동부(14)의 상면에는 전극(18)이 형성되어 압전박판(16)이 트랜스버스 모드로 동작되도록 한다.

도 4a는 동작전의 초기상태를 나타낸 것으로 초기상태에서 진동판(13)은 자체 잔류압축응력 또는 절곡(bending)에 의해 진동부(14)가 형성된다. 이 같은 상태에서 전극(18)과 도전성접착제(17)에 전원이 인가되면 압전박판(16)이 트랜스버스 모드로 동작되어 도 4b와 같이 평판의 형태로 변형된다. 따라서 진동부(14)가 액실(11) 쪽으로 이동되며 이 과정에서 액실(11)의 내압이 증가되고 기록액이 액적의 상태로 노즐(20)을 거쳐 분사된다. 그리고 본 발명은 압전박판(16)이 폴링상태에 따라 쉐어모드로 동작될수도 있다. 또한 압전박판(16)의 두께가 얇기 때문에 트랜스버스 모드로 동작될때의 발생력이 약해질수 있으므로 이를 보완하기 위해 진동판(13)의 두께를 얇게 제작한다.

도 5는 본 발명 다른 실시예의 기록액 분사장치의 단면도 이다. 본 발명 다른 실시예는 각 격벽(12) 마다 내부에 공간부(12a)가 구비된다. 이들 공간부(12a)는 격벽(12)의 상부에 부착된 진동판(13)의 일부가 노출되도록 하는 것으로서, 가상선과 같이 압전박판(16)과 진동부(14)가 평판의 형태로 변형될 때 이웃한 다른 진동부(14)에 영향을 주지 않도록 간섭 즉 크로스토크(cross-talk)를 흡수한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 진동판의 상부에 형성된 압전박판의 두께가 얇기 때문에 재료손실이 적다. 그리고 압전박판이 진동판의 모든면에 걸쳐 부착 형성된 다음 액실과 대응되는 부분에만 전극이 형성되어 압전박판을 부분적으로 변형시킨다. 따라서 압전박판을 진동판의 상부에 부착한 다음 후가공에 의해 불필요한 부분을 절단할 필요가 없음으로 제작성이 우수해진다.

Claims

다수개의 액실(11)을 구획하는 다수개의 입설된 격벽(12);

상기 격벽(12)의 저면에 부착되어 상기 액실(11)의 아래면을 형성하는 유로판(10);

상기 각 격벽(12)의 상면에 부착되어 상기 각 액실(11)을 덮는 진동판(13);

상기 진동판(13)의 상부에 형성되어 상기 각 격벽(12)과 액실(11)을 덮는 압전박판(16);

상기 각 압전박판(16)의 상부에 상기 각 액실(11)과 대응되는 부분마다 형성되어 인가되는 전원에 따라 상기 각 압전박판(16)을 형상변화시키고 이때 진동판(13)이 함께 형상변화되어 상기 해당 액실(11)의 부피를 변화시키는 전극(18);

그리고 상기 각 액실(11)의 전면에 구비되고 상기 각 액실(11)과 대응되는 위치마다 기록액을 분사하는 노즐(20)이 형성된 노즐판(19)을 구비하되,

상기 각 격벽(12)의 내부에 상기 진동판(13)의 일부가 노출되는 공간부(12a)를 형성하여 상기 어느 한 압전박판(16)과 진동판(13)이 변형될 때 이웃한 다른 압전박판(16)과 진동판(13)이 간섭받지 않도록 함을 특징으로 하는 프린트헤드의 기록액 분사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 진동판(13)의 상부에 부착되는 압전박판(16)은 도전성접착제(17)로 접착되며 상기 각 전극(18)에 전원이 인가될 때 상기 도전성접착제(17)에 전원이 함께 인가되어 상기 압전박판(16)을 형상변화시킴을 특징으로 하는 프린트헤드의 기록액 분사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 진동판(13)은 상기 각 액실(11)과 대응되는 위치마다 볼록하게 휨변형된 진동부(14)가 구비되며 상기 압전박판(16)이 형상변화될 때 상기 각 진동부(14)가 평판의 형태로 변형됨과 동시에 상기 해당 액실(11)의 내압이 증가되어 기록액이 액적의 상태로 각 노즐(20)로 분사됨을 특징으로 하는 프린트헤드의 기록액 분사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 압전박판(16)은 50㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 프린트헤드의 기록액 분사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 진동판(13)은 50㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 프린트헤드의 기록액 분사장치.
제 1 항에 있어서, 상기 압전박판(16)은 트랜스버스 모드로 동작됨을 특징으로 하는 프린트헤드의 기록액 분사장치.