KR100359108B1 - 잉크젯 프린트헤드의 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판의 접속방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크젯 프린트헤드에서 인쇄신호의 입력시 플렉시블 인쇄회로기판으로 유도되는 전원을 상부전극에 안전하게 전달될 수 있도록 하는 잉크젯 프린트헤드의 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판의 접속방법에 관한 것으로서, 상기의 목적의 달성시키기 위하여 본 발명은 일정한 간격으로 하향 개방되게 챔버(11)가 형성되도록 진동판(10)을 구비하는 단계와, 상기 진동판(10)의 상부에는 복수개의 압전체(30)가 일정한 간격으로 증착되게 한 하부전극(20)이 접합되도록 하는 단계와, 상기 압전체(30)의 상부면으로 상부전극(40)을 증착시키는 단계와, 상기 하부전극(20)의 외주연 상부면으로 절연막(50)이 접합되도록 하는 단계와, 상기 상부전극(40)과 상기 절연막(50)간 단층진 부위를 드라이필름(60)을 증착시켜 커버하는 단계와, 상기 드라이필름(60)의 상부로 상기 상부전극(40)에 일단이 접속되고, 타단부는 상기 절연막(50)의 상부가 커버되도록 보조전극(70)이 증착되도록 하는 단계와, 상기 절연막(50)의 상부로 증착되는 보조전극(70)의 상부로 플렉시블 인쇄회로기판(80)이 통전가능하게 접속되는 단계에 의해서 상부전극(40)과 플렉시블 인쇄회로기판(80)이 안전하게 통전가능한 접속상태로서 유지되도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.

Description

잉크젯 프린트헤드의 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판의 접속방법{A method for connecting upper electrode and flexible printed circuit board of inkjet printhead}

본 발명은 잉크젯 프린트헤드에서 인쇄신호의 입력시 플렉시블 인쇄회로기판으로 유도되는 전원을 상부전극에 안전하게 전달될 수 있도록 하는 잉크젯 프린트헤드의 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판의 접속방법에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 프린트헤드는 잉크를 분사하는 방식에 따라 압전타입과 서몰버블젯타입으로 구분된다.

이중에서 압전타입은 진동판의 상부로 압전체가 증착되도록 하여 이 압전체에 소정의 전압이 도통되도록 하여 수축 및 이완되면서 진동판을 변형시키는 방식에 의해 구동되는 것이다.

일례로 도 1에 도시한 바와같이 압전체(1)의 상부와 하부에 각각 전극판(2)을 구비하고, 이들 전극판(2)으로 일정한 전압을 통전시키게 되면 압전체(1)가 수축되면서 압전체(1)가 부착된 챔버(3) 상부의 진동판(4)이 챔버(3)측으로 휨변형되며, 이때 챔버(3)내에 충진되어 있던 잉크가 노즐을 통해 토출된다.

이렇게 챔버(3)내로 항상 일정량의 잉크가 충진되도록 하고, 이렇게 충진된 잉크를 다시 노즐을 통하여 연쇄적으로 토출되게 하므로서 필요로 하는 인쇄작용을 하게 된다.

한편 종전에는 진동판을 부도체로서 형성하여 그 상부로 공통전극인 하부전극을 별도로 구비하였으나 최근에는 전기한 도면에서와 같이 진동판(4)을 도체로서 형성하여 별도의 하부전극을 생략하고 진동판(4)을 공통전극으로 사용하는 기술이 제안되기도 하고, 일부에서는 이를 실제 응용하고 있기도 한다.

이때 압전체(1)는 주로 상부전극(2)으로부터 하부전극 또는 진동판으로의 분극에 의해 통전이 이루어지게 되는바, 이때 전극으로의 전원을 전달하는 수단으로사용되는 것이 와이어(5)이다.

즉 도 2 및 도 3에 도시한 바와같이 와이어(5)의 일단은 상부전극(2)에 접합되고, 그의 타단은 진동판(4)의 양측 끝단부에 부착되는 플렉시블 인쇄회로기판(6)에 연결되면서 플렉시블 인쇄회로기판(6)을 통해 유도되는 전원이 전극에 전달되도록 하고 있다.

하지만 상부전극(2)과 플렉시블 인쇄회로기판(6)을 와이어(5)로 연결하는데 있어서는 현실적으로 몇가지 문제점을 안고 있다.

즉 와이어에 의해 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판을 연결시키게 되면 프린트헤드의 구조가 대단히 산만해지면서 상부전극가 플렉시블 인쇄회로기판간을 일일이 와이어로서 연결하는데에는 대단히 많은 접합시간과 인력이 요구된다.

그리고 잉크 카트리지가 상부전극의 상부에 위치되는 조립구조에서는 통상 상부전극의 상부면이 잉크 카트리지에 직접 접촉되므로 상부전극에서의 와이어를 접합시킬 수 있는 공간이 없게 되고, 만일 와이어를 사용하여 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판을 연결하게 되면 상부전극에서의 와이어의 접합부분이 잉크 카트리지에 접합되면서 접합부위가 손상되거나 접속상태가 단절될 수가 있다.

또한 상부전극과 노즐이 같은 방향으로 형성되는 프린트헤드의 구조에서는 통상 노즐과 대향되게 프린트 용지가 위치하게 되므로 이렇게 노즐과 상부전극(2)을 동일방향으로 형성시키게 되면 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판간을 와이어로서 연결하면서 와이어와 프린트 용지가 서로 접촉되지 않도록 프린트헤드와 프린트 용지간을 충분히 이격시킬 필요가 있고, 따라서 노즐로부터 프린트 용지까지의 거리가 증가되면서 인쇄화질의 정밀성을 저하시키게 된다.

특히 상부전극에 와이어의 일단을 접합시키기 위해서는 현재 별도의 와이어 본딩기가 사용되는데 이때 와이어 본딩기가 상부전극에 접촉되면서 그 충격에 의해 압전체가 파손되기도 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정 보완하기 위한 것으로서, 본 발명은 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판을 하부전극 또는 진동판과는 절연되게 하면서 증착에 의해 보조전극이 일체로 형성되게 하므로서 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판간 안전한 접속상태가 유지될 수 있도록 하는데 주된 목적이 있다.

또한 본 발명은 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판간 접속구조를 간소화하므로서 설계가 용이하고, 제품제작성이 향상되도록 하는데 다른 목적이 있다.

그리고 본 발명은 프린트헤드 제작을 위한 보다 신속한 공정과 작업시간 및 소요인력이 대폭적으로 감축될 수 있도록 하는데 또다른 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 잉크젯 프린트헤드의 요부를 도시한 측단면도,

도 2 는 종래 잉크젯 프린트헤드의 평면도,

도 3 은 도 2 의 A-A선 단면도,

도 4 는 본 발명에 따른 제1실시예를 도시한 측단면도,

도 5 는 본 발명에 따른 제2실시예를 도시한 측단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 진동판 20 : 하부전극

30 : 압전체 40 : 상부전극

50 : 절연막 60 : 드라이필름

70 : 보조전극 80 : 플렉시블 인쇄회로기판

상기한 목적 달성하기 위하여 본 발명은 일정한 간격으로 하향 개방되게 챔버가 형성되도록 진동판을 구비하는 단계와,

상기 진동판의 상부에는 복수개의 압전체가 일정한 간격으로 증착되게 한 하부전극이 접합되도록 하는 단계와,

상기 압전체의 상부면으로 상부전극을 증착시키는 단계와,

상기 하부전극의 외주연 상부면으로 절연막이 접합되도록 하는 단계와,

상기 상부전극과 상기 절연막간 단층진 부위를 드라이필름을 증착시켜 커버하는 단계와,

상기 드라이필름의 상부로 상기 상부전극에 일단이 접속되고, 타단부는 상기 절연막의 상부가 커버되게 보조전극이 증착되도록 하는 단계와,

상기 절연막의 상부로 증착되는 보조전극의 상부로 플렉시블 인쇄회로기판이 통전가능하게 접속되는 단계로서 수행되도록 하는 것이 특징이다.

또한 본 발명은 일정한 간격으로 하향 개방되게 챔버가 형성되게 진동판을 구비하는 단계와,

상기 진동판의 상기 챔버가 형성되는 직상부면에 일정한 간격이 되게 복수개의 압전체가 증착되도록 하는 단계와,

상기 압전체의 상부면으로 상부전극을 증착시키는 단계와,

상기 진동판의 외주연 상부면으로 절연막이 접합되도록 하는 단계와,

상기 상부전극과 상기 절연막간 단층진 부위를 드라이필름을 증착시켜 커버하는 단계와,

상기 드라이필름의 상부로 상기 상부전극에 일단이 접속되고, 타단부는 상기 절연막의 상부가 커버되게 보조전극이 증착되도록 하는 단계와,

상기 절연막의 상부로 증착되는 보조전극의 상부로 플렉시블 인쇄회로기판이 통전가능하게 접속되는 단계에 의해 접속구조를 형성할 수도 있다.

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

도 4 는 본 발명에 따른 제1실시예를 도시한 잉크젯 프린트헤드의 요부 측단면도로서, 본 실시예에서는 압전체(30)의 상부와 하부에 각각 상부전극(40)과 하부전극(20)이 일체로 구비되면서 하부전극(20)은 진동판(10)의 상부면에서 압전체(30)의 저면에 상응하는 면적이나 전면에 걸쳐 공통전극으로서 구비되도록 하는 구조에서의 적용예를 도시한 것이다.

즉 진동판(10)의 상부로 별도의 하부전극(20)을 구비하게 될 때 상부전극(40)과 플렉시블 인쇄회로기판(80)을 전기적으로 연결하는 접속구조가 증착에 의해서 프린트헤드에 일체로 형성되도록 하는 것이다.

이와같은 프린트헤드의 구조를 위해서 우선 판면에 일정한 간격으로 하향 개방되고, 상부는 완전 폐쇄되도록 하는 형상으로 진동판(10)이 구비되도록 한다.

이때 하향 개방시킨 부위는 프린트헤드에서 일정량의 잉크가 유입되었다 토출시 유출될 수 있도록 하기 위하여 잉크를 잠시 저장하게 되는 챔버(11)를 이룬다.

이와같은 진동판(10)의 상부면에는 그와 동일한 크기로 하부전극(20)이 접합되도록 하되 이때의 하부전극(20)은 판상에 이미 다수의 압전체(30)가 일정한 간격으로 증착되어 있도록 한다.

이렇게 진동판(10)에 접합된 하부전극(20)의 압전체(30) 상단면에는 각각 상부전극(40)이 증착되도록 한다.

이러한 구성과 형성방법은 종전과 대동소이하며, 단지 본 발명은 하부전극(20)의 외주연 상부면으로 소정의 두께로 절연막(50)이 접합되도록 하되절연막(50)의 일단은 압전체(40)에 최대한 근접되어 형성되도록 한다.

사실 절연막(50)은 압전체(40)에 접촉되게 형성하는 것이 가장 바람직하나 절연막(50)의 접합 공정의 특성상 그와같은 접합이 도저히 불가능하므로 최대한 근접시켜 접합되도록 하는 것이다.

하부전극(20)에 절연막(50)을 접합시키고 나면 결국 압전체(30) 상단부의 상부전극(40)과 절연막(50)간에는 높이차가 생기면서 계단형상의 단차진 스탭(step)이 형성된다.

따라서 단차진 상부전극(40)과 절연막(50)간으로는 이러한 스탭을 완전 커버할 수 있도록 드라이필름(60)을 증착시킨다.

이때의 드라이필름(60)은 양단부가 각각 상부전극(40)과 절연막(50)의 각각의 일단에 연결되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

이와같이 드라이필름(60)을 증착시켜 스탭을 커버하게 되면 하부전극(20)의 외주연부는 외부와 완전 절연되는 상태가 된다.

이 상태에서 드라이필름(60)의 상부면과 절연막(50)의 상부면으로 소정의 두께로서 보조전극(70)을 증착시킨다.

이때의 보조전극(70)은 일단이 상부전극(40)에 연결되고, 타측은 절연막(50)을 완전 커버하는 형상으로서 증착되도록 한다.

마지막으로 절연막(50)의 상부면으로 증착된 보조전극(70)의 상부로 플렉시블 인쇄회로기판(80)을 보조전극(70)과 통전 가능하게 접합시키게 되면 플렉시블 인쇄회로기판(80)과 상부전극(40)간이 전기적으로 안정되게 연결되는 상태가 된다.

한편 하부전극(20)의 외주연부에 접합시키게 되는 절연막(50)은 플렉시블 인쇄회로기판(80)을 접합시키게 될 때의 열(약 190℃)과 압력(약 1.2㎏·f·㎝)에 상당하는 저항력을 가진 재질인 폴리이미드 테이프를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

그리고 상부전극(40)과 절연막(50)간 스탭을 커버하기 위해 증착시키게 되는 드라이필름(60)은 통상적으로 사용되는 포토 레지스터 필름을 사용한다.

이때의 드라이필름(60)은 상부전극(40)과 절연막(50)간 급격한 경사면인 스탭부위로 보조전극(70)이 잘 증착되지 않는 성질 때문에 급격한 경사면을 보다 완만하게 하여 보조전극(70)이 안정되고 균일하게 증착될 수 있도록 하는 용도로서 증착시키게 된다.

이와같은 방법으로 프린트헤드에 상부전극(40)과 플렉시블 인쇄회로기판(80)간 접속구조를 형성시키게 되면 플렉시블 인쇄회로기판(80)을 통해 유도되는 전원이 보조전극(70)을 거쳐 안정되게 상부전극(40)으로 공급되면서 상부전극(40)과 하부전극(20)간 통전에 의해 압전체(30)를 구동시킬 수가 있게 되므로 잉크 토출에 의한 인쇄를 안정적으로 수행할 수가 있게 된다.

특히 상부전극(40)으로 유도되는 전원입력회로와 하부전극(20)을 통해 흐르는 출력회로간을 절연막(50)에 의해 완벽하게 절연시킬 수가 있게 되면서 회로간 전기적 간섭이 완전 차단되면서 안정된 구동성을 제공할 수가 있게 된다.

또한 종전에는 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판간을 와이어로서 연결하므로서 프린트헤드의 전극부위가 대단히 번잡해지고, 이로인해 외부의 충격등으로 제작단계에서부터 자칫 단선되는 불량제작이 초래되기도 하였으나 본 발명에 의한 접속구조는 보다 간소화된 구조를 제공하면서 별도의 공간 즉 잉크 카트리지 또는 프린트 용지와의 간섭방지를 위한 공간이 필요치 않게 되는 이점이 있게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 제2실시예를 도시한 것으로서, 본 실시예에서는 하부전극을 생략하는 대신 진동판(10)을 도체로서 구비하여 진동판(10)이 하부전극의 기능을 동시에 수행하는 프린트헤드 구조에서의 적용예를 도시한 것이다.

본 실시예에서 판면에 일정한 간격으로 하향 개방되고, 상부는 완전 폐쇄되도록 하는 형상으로 진동판(10)이 구비되도록 하는 것은 전기한 제1실시예에서와 동일하다.

한편 본 실시예에서의 진동판(10)은 제1실시예에서와는 달리 도체를 사용하여 종전의 하부전극의 기능을 겸할 수 있도록 하고, 이러한 진동판(10)에 직접 다수의 압전체(30)가 일정한 간격으로 증착되도록 하는 구조에서의 전원 공급 구조를 개선한 것이다.

이를 보다 상세하게 설명하면 본 실시예에서는 하부전극을 생략하는 대신 진동판(10)에 직접 압전체(30)가 증착되도록 하는 동시에 압전체(30)의 상단부로 상부전극(40)을 증착하고, 진동판(10)의 외주연 상부면으로 소정의 두께로서 절연막(50)이 접합되도록 하되 절연막(50)의 일단은 압전체(40)에 최대한 근접되어 형성되도록 한다.

이때의 절연막(50)은 폴리이미드 테이프를 사용한다.

그리고 압전체(30) 상단부의 상부전극(40)과 절연막(50)간으로 높이차에 의해 생기게 되는 계단형상의 단차진 스탭(step)에는 드라이필름(60)을 증착시켜 커버되게 하면서 상부전극(40)과 절연막(50)간 스탭의 경사가 완만한 형상이 되도록 한다.

이때의 드라이필름(60)을 각각 상부전극(40)과 절연막(50)의 각각의 일단에 양단부가 연결되도록 하면서 스탭을 커버하게 되면 진동판(10)의 외주연부는 외부와 완전 절연되는 상태가 된다.

그리고 상부전극(40)과 절연막(50)에 걸쳐 접합시킨 드라이필름(60)의 상부면과 절연막(50)의 상부면으로는 소정의 두께로서 보조전극(70)을 증착시키면서 이때의 보조전극(70)은 일단이 상부전극(40)에 연결되고, 타측은 절연막(50)을 완전 커버하는 형상으로서 증착되도록 한다.

마지막으로 절연막(50)의 상부면으로 증착된 보조전극(70)의 상부로 플렉시블 인쇄회로기판(80)을 보조전극(70)과 통전 가능하게 접합시키게 되면 플렉시블 인쇄회로기판(80)과 상부전극(40)간이 보조전극(70)을 통해 전기적으로 안정되게 통전되는 상태가 되는 통전회로를 형성하게 된다.

한편 절연막(50)은 플렉시블 인쇄회로기판(80)을 보조전극(70)에 접합시키게 될 때의 열(약 190℃)과 압력(약 1.2㎏·f·㎝)에 상당하는 저항력을 가진 재질로서 적용되도록 하고, 상부전극(40)과 절연막(50)간 스탭을 커버하기 위해 증착시킨 드라이필름(60)은 포토 레지스터 필름을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

이와같이 상부전극(40)과 플렉시블 인쇄회로기판(80)간에 일체로 형성되는 보조전극(70)에 의해 플렉시블 인쇄회로기판(80)에 유도되는 전원을 상부전극(40)에 안정적으로 전달할 수 있도록 하여 잉크 토출을 위한 구동성과 인쇄작용을 안정적으로 수행시킬 수가 있게 되는 것이다.

특히 상부전극(40)으로 유도되는 전원입력회로와 진동판(10)을 통해 흐르는 출력회로간을 절연막(50)에 의해 완벽하게 절연되게 하면서 회로간 전기적 간섭을 완전 차단하게 되어 안정된 구동성을 제공할 수가 있게 된다.

그러므로 본 발명은 상부전극(40)과 플렉시블 인쇄회로기판(80)간 통전회로와 하부전극(20) 또는 진동판(10)간을 절연막(50)에 의해 절연시켜 어떠한 전기적 간섭도 받지 않고 안전하게 전원공급이 이루어질 수 있도록 한다.

또한 상부전극(40)과 플렉시블 인쇄회로기판(80)을 연결하는 보조전극(70)이 일체로 증착되는 구성에 의해 형성되게 하므로서 전원 공급 회로의 설계 및 형성작업이 대단히 용이하다.

특히 와이어를 이용한 접속시보다는 단선의 위험이 거의 없으며, 잉크 카트리지와의 조립시 간섭이 제거되어 안정된 조립을 제공하게 되고, 압전체와 노즐이 동일 방향으로 형성되더라도 프린트 용지와의 이격거리를 확장시킬 필요가 없으므로 선명한 인쇄화질을 기대할 수가 있게 된다.

이와같은 프린트헤드에서의 상부전극(40)과 플렉시블 인쇄회로기판(80)간 접속구조의 개선에 따라 프린트헤드의 설계 및 제작을 용이하게 하면서 보다 견고한 접속상태를 유지할 수 있도록 하며, 프린트헤드의 구동성능에 대한 신뢰성을 대폭 증대시키게 되는 매우 유용한 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (8)

1. 일정한 간격으로 하향 개방되게 챔버(11)가 형성되도록 진동판(10)을 구비하는 단계와;

   상기 진동판(10)의 상부에는 복수개의 압전체(30)가 일정한 간격으로 증착되게 한 하부전극(20)이 접합되도록 하는 단계와;

   상기 압전체(30)의 상부면으로 상부전극(40)을 증착시키는 단계와;

   상기 하부전극(20)의 외주연 상부면으로 절연막(50)이 접합되도록 하는 단계와;

   상기 상부전극(40)과 상기 절연막(50)간 단층진 부위를 드라이필름(60)을 증착시켜 커버하는 단계와;

   상기 드라이필름(60)의 상부로 상기 상부전극(40)에 일단이 접속되고, 타단부는 상기 절연막(50)의 상부가 커버되도록 보조전극(70)이 증착되도록 하는 단계와;

   상기 절연막(50)의 상부로 증착되는 보조전극(70)의 상부로 플렉시블 인쇄회로기판(80)이 통전가능하게 접속되는 단계로서 수행되는 잉크젯 프린트헤드의 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판의 접속방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기의 진동판(40)은

   부도체인 잉크젯 프린트헤드의 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판의 접속방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기의 절연막(50)은

   폴리이미드 테이프를 사용하는 잉크젯 프린트헤드의 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판의 접속방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기의 드라이필름(60)은

   포토 레지스터 필름을 사용하는 잉크젯 프린트헤드의 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판의 접속방법.
5. 일정한 간격으로 하향 개방되게 챔버(11)가 형성되게 진동판(10)을 구비하는 단계와;

   상기 진동판(10)의 상기 챔버(11)가 형성되는 직상부면에 일정한 간격이 되게 복수개의 압전체(30)가 증착되도록 하는 단계와;

   상기 압전체(30)의 상부면으로 상부전극(40)을 증착시키는 단계와;

   상기 진동판(10)의 외주연 상부면으로 절연막(50)이 접합되도록 하는 단계와;

   상기 상부전극(40)과 상기 절연막(50)간 단층진 부위로 드라이필름(60)을 증착시켜 커버하는 단계와;

   상기 드라이필름(60)의 상부로 상기 상부전극(40)에 일단이 접속되고, 타단부는 상기 절연막(50)의 상부를 커버하도록 보조전극(70)이 증착되도록 하는 단계와;

   상기 절연막(50)의 상부로 증착되는 상기 보조전극(70)의 상부로 플렉시블 인쇄회로기판(80)이 통전가능하게 접속되는 단계로서 수행되는 잉크젯 프린트헤드의 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판의 접속방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기의 진동판(40)은

   도체인 잉크젯 프린트헤드의 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판의 접속방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기의 절연막(50)은

   폴리이미드 테이프를 사용하는 잉크젯 프린트헤드의 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판의 접속방법.
8. 제 5 항에 있어서, 상기의 드라이필름(60)은

   포토 레지스터 필름을 사용하는 잉크젯 프린트헤드의 상부전극과 플렉시블 인쇄회로기판의 접속방법.