KR100374602B1 - 잉크젯 프린트 헤드의 액츄에이터와 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동판의 상부에서 패터닝한 포토 레지스터를 이용하여 챔버와 동일 중심선상에 접착제가 도포되도록 하므로서 압전체로부터 진동판으로 전달되는 구동력을 균일하고 극대화시키면서 인쇄성능이 향상될 수 있도록 하는 잉크젯 프린트 헤드의 액츄에이터와 그의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명은 판면에 다수의 챔버(11)가 일정한 간격으로 형성되는 챔버판(10)과; 상기 챔버판(10)의 일측으로 증착되는 박판의 진동판(20)과; 상기 진동판(20)의 상기 챔버(11)와 동일한 중심선상에 형성되는 접착제(40)와; 상기 접착제(40)의 상부에 패터닝되어 접합되는 하부 전극(51)과; 상기 하부 전극(51)의 상부에 일체로 구비되는 압전체(61) 및 상기 압전체(61)의 상부에 증착되는 상부 전극(80)으로 이루어지게 함으로써 압전체(61)로부터 진동판(20)으로 전달되는 구동력이 항상 균일하면서 보다 증강된 구동력이 발휘될 수 있도록 하는 것이다.

Description

잉크젯 프린트 헤드의 액츄에이터와 그의 제조방법{Actuator of inkjet print head and manufacturing method thereof}

본 발명은 잉크젯 프린트 헤드의 액츄에이터와 그의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 진동판의 상부에서 패터닝한 포토 레지스터를 이용하여 챔버와 동일 중심선상에 접착제가 도포되도록 함으로써 압전체로부터 진동판으로 전달되는 구동력을 균일하고 극대화시키면서 인쇄성능이 향상될 수 있도록 된 잉크젯 프린트 헤드의 액츄에이터와 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 프린트 헤드는 잉크를 저장하는 동시에 잉크가 유동할 수 있도록 하는 유로를 갖는 바디와 바디로부터 잉크를 유동 및 토출되도록 하는 액츄에이터로서 이루어지도록 하고 있다.

이중에서 액츄에이터는 크게 챔버판과 진동판 그리고 압전체와 상하부 전극으로서 이루어지는 구성으로서, 도 1은 이러한 일반적인 액츄에이터의 구조를 보인 측단면도이다.

도시한 구조에서 챔버판(1)은 수직으로 관통시킨 다수의 챔버(1a)가 일정한 간격으로 형성되도록 한 비교적 두께가 두꺼운 평판의 부재로서, 챔버(1a)는 바디에 형성되는 유로의 직경보다는 큰 폭으로 형성되는 장공의 공간이다.

진동판(2)은 챔버판(1)의 일측면을 커버하는 박판의 커버부재로서, 챔버판(1)과의 사이에는 통상 에칭 정지층(미도시)이 형성되도록 하여 챔버판(1)에의 챔버(1a) 형성시 에칭용액이 진동판(2)에까지 미치지 않도록 하고 있다.

진동판(2)의 상부에는 챔버판(1)에 형성되는 챔버(1a)의 직상부의 위치에 하부 전극(3)과 압전체(4) 및 상부 전극(5)이 차례로 적층된다.

특히 하부 전극(3)은 패터닝된 압전체(4)의 단면적과 거의 유사한 단면적으로 형성되게 할 수도 있으나 진동판(2)의 전체 면적을 커버하는 전극판으로서 형성되게 할 수도 있는바 이러한 전극판으로서 형성되는 경우에는 각 압전체(4)에 대해서 공통 전극으로 사용하게 된다.

그리고 진동판(2)이 도전성 재질로 이루어지는 경우에는 진동판(2)과 하부 전극(3)의 사이에는 절연층을 개입시켜 양 부재간이 절연되게 하기도 하고, 처음부터 압전체(4)에 하부 전극(3)을 형성시키지 않은 상태에서 압전체(4)를 직접 진동판(2)에 접착제(6)에 의해서 부착되게 할 수도 있다.

이러한 구성에서 압전체(4)가 구비되는 위치는 챔버(1a)의 중심과 동일한 중심선상에 위치되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

하지만 압전체(4)를 에칭에 의해 패터닝시키다 보면 압전체(4)가 도 2에서와 같이 챔버(1a)의 중심에서 일측으로 편향되어 형성되는 일이 많다.

이와같이 압전체(4)가 챔버(1a)에 대해서 일측으로 편향되어 있으면 압전체(4)의 구동에 의한 진동판(2)의 진동시 진동폭이 저감되는 단점이 있다.

특히 액츄에이터에는 다수의 압전체(4)가 구비되므로 챔버(1a)에 대해서 불균일하게 접합이 되는 압전체(4)가 있게 되면 액츄에이터의 구동 성능이 불안정해지면서 인쇄 화질이 불량해지는 문제가 있게 된다.

본 발명은 상기한 단점과 문제점을 시정 보완시키기 위한 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 압전체가 챔버와 동일한 중심선상에 위치되게 함으로써 압전체에 의한 구동 성능이 극대화될 수 있도록 하는데 있다.

또한 본 발명은 압전체의 균일한 접착성과 재현성이 향상되도록 하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 일반적인 잉크젯 프린트 헤드의 액츄에이터를 도시한 측단면도,

도 2는 종래의 압전체를 접착시킨 상태를 도시한 요부 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 액츄에이터를 도시한 측단면도,

도 4는 본 발명에 따라 챔버판에 진동판을 결합시킨 상태의 측단면도,

도 5는 본 발명에 따라 진동판에 포토 레지스터를 도포하여 패터닝한 상태의 측단면도,

도 6은 본 발명에 따라 패터닝된 포토 레지스터의 일부 제거된 부위로 접착제를 충진시킨 상태를 도시한 측단면도,

도 7은 본 발명에 따라 포토 레지스터와 접착제의 상부로 압전체판을 증착시킨 상태를 도시한 측단면도,

도 8은 본 발명에 따라 증착된 압전체판의 상부로 포토 레지스터를 도포하여 포토 리소그라피법에 의해 패터닝시킨 상태를 도시한 측단면도,

도 9는 본 발명에 따라 압전체와 하부 전극을 에칭에 의해 패터닝시킨 상태를 도시한 측단면도,

도 10은 본 발명에 따른 하부 전극의 형성 구조를 도시한 평면도,

도 11은 본 발명에 따라 압전체의 상부로 상부 전극을 증착시킨 상태를 도시한 측단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 챔버판 11 : 챔버

20 : 진동판 30, 70 : 포토 레지스터

40 : 접착제 50 : 하부 전극판

51 : 하부 전극 60 : 압전체판

61 : 압전체 80 : 상부 전극

상기의 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명은 판면에 다수의 챔버가 일정한 간격으로 형성되는 챔버판과; 챔버판의 일측으로 증착되는 박판의 진동판과; 진동판의 챔버와 동일한 중심선상에 형성되는 접착제와; 접착제의 상부에 패터닝되어 접합되는 하부 전극과; 하부 전극의 상부에 일체로 구비되는 압전체 및 압전체의 상부에 증착되는 상부 전극으로 이루어지는 구성이 특징이다.

또한 본 발명은 챔버판의 일측으로 진동판을 증착하는 단계와; 상기 챔버판의 상기 진동판과 대응되는 저면으로 포토 리소그라피법에 의해 일정한 간격으로 장공의 챔버가 형성되도록 하는 단계와; 상기 진동판의 상부면에 포토 레지스터를 도포하고, 상기 포토 레지스터를 포토 리소그라피법에 의해 일정한 형상으로 패터닝하는 단계와; 상기 포토 레지스터의 부분적으로 제거된 부위에 접착제를 충진시키는 단계와; 상기 포토 레지스터와 접착제의 상부면으로 하부 전극을 증착시킨 압전체판을 접합하는 단계와; 상기 압전체판을 포토 리소그라피법과 에칭에 의해 패터닝되도록 하여 상기 접착제의 상부로만 압전체가 남게 되는 단계와; 에칭에 의해 패터닝된 상기 압전체판의 상부로 상부 전극을 증착하는 단계; 및 상기 진동판의 상부에 남아 있는 포토 레지스터를 세척액을 사용하여 제거하는 단계에 의해 수행되도록 하는데 특징이 있다.

이를 첨부한 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따라 제작된 액츄에이터의 구성을 보인 측단면도로서, 본 발명의 구성에서 가장 두드러진 특징은 압전체의 접착 위치가 챔버판의 챔버와 동일 중심선상에 위치되도록 하는 것이다.

이러한 구성을 위해서 액츄에이터는 도 4내지 도에서 보는바와 같은 공정을 통해 제작하게 된다.

우선 별도의 기판을 사용하여 챔버판(10)을 구비하고, 이 챔버판(10)의 일측으로는 진동판(20)이 도 4에서와 같이 증착되도록 한다.

한편 진동판(20)을 증착시킨 면과 대응되는 챔버판(10)의 저면으로는 포토 레지스터를 도포하고, 이러한 포토 레지스터를 포토 리소그라피법에 의해 패터닝한후 에칭에 의해서 일정한 간격으로 같은 장공의 챔버(11)가 다수 형성되도록 한다.

이러한 챔버판(10)의 에칭시 진동판(20)이 에칭용액에 의해 동시에 에칭이 될 수가 있으므로 챔버판(10)과 진동판(20)의 사이에는 먼저 에칭 정지층이 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

챔버판(10)에 증착된 진동판(20)에는 포토 레지스터(30)를 도포한 후 노광과 현상 및 세척 즉 포토 리소그라피법에 의해 도 5에서와 같이 패터닝되도록 하고, 패터닝에 의해 포토 레지스터(30)가 일부 제거된 부위에는 도 6에서와 같이 접착제(40)가 충진되도록 한다.

이때 접착제(40)는 포토 레지스터(30)의 두께와 동일한 두께로서 채워지도록 하며, 접착제(40)가 채워진 포토 레지스터(30)의 상부에는 도 7에서와 같이 하부 전극판(50)이 일체로 부착된 압전체판(60)이 얹혀지면서 접합되도록 한다.

이와같이 접합시킨 압전체판(60)에는 다시 포토 레지스터(70)를 도포한 후 포토 리소그라피법에 의해 도 8에서와 같이 패터닝하고, 패터닝에 의해 포토 레지스터(70)의 일부가 제거된 부위로 에칭용액을 사용하여 에칭을 하게 되면 도 9에서와 같은 형상으로 압전체(61)가 형성된다.

이때 하부 전극판(50) 또한 에칭에 의해 패터닝되도록 하되 하부 전극(51)은 각 액츄에이터의 셀에 공통 전극으로 사용되도록 도 10에서와 같은 형상으로 패터닝되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

즉 액츄에이터에서 통상 압전체(61)는 양측으로 구비되며, 이들은 서로 다른 직선상에 지그재그로 형성되므로 하부 전극(51) 또한 양측의 압전체(61)를 연결하면서 지그재그의 형상으로 패터닝되도록 한다.

한편 패터닝되면서 압전체(61)의 상부에 남아 있게 되는 포토 레지스터(70)는 세척에 의해 제거되도록 하고, 이러한 압전체(61)의 상부에는 도 11에서와 같이 상부 전극(80)을 증착한다.

이렇게 해서 상부 전극(80)이 형성된 상태에서 진동판(20)에 남아있는 포토 레지스터(30)를 세척에 의해 완전 제거시키게 되면 도 3에서와 같은 액츄에이터를 얻을 수가 있게 되는 것이다.

이렇게 해서 제작되는 액츄에이터는 결국 접착제(40)의 도포 위치가 챔버(11)에 대해서 항상 동일 중심선상에 위치되므로 이 접착제(40)의 상부로 압전체(61)가 비록 일측으로 편향되게 형성되더라도 압전체(61)를 통해 진동판(20)에는 항상 동일한 구동력을 전달하게 되는 것이다.

즉 종전에는 진동판에 접합되는 압전체의 접합 면적에 따라서 압전체의 접합 단면과 챔버의 단면적간 중심이 서로 상이할 수가 있었으나 본 발명에서는 이미 포토 레지스터(30)의 패터닝에 의해 챔버(11)의 단면적과 동일한 중심선상에 접착제(40)를 형성시키게 되므로 접착제에 접합되는 압전체(61)의 단면적에 관계없이 항상 균일한 접합 구조를 이룰수가 있게 되는 것이다.

또한 종전에는 압전체를 접합시키기 위하여 접착제를 스크린 프린팅에 의해 도포하게 되므로 접착제 두께의 조절이 대단히 난해하였으나 본 발명에 의해서는 진동판(20)에 도포되는 포토 레지스터(30)의 두께를 조절하여 접착제층을 형성하게 되므로 보다 용이한 접착제층의 두께 제어가 가능하다.

특히 압전체(61)를 에칭에 의해 패터닝하게 되는 경우 종전에는 접착제에 접합되는 부위로부터 먼저 에칭이 이루어지게 되므로 압전체가 항상 접착제보다는 적은 접합 단면을 갖게 되는데 비해 본 발명에서는 접착제(40)를 기준으로 압전체(61)를 패터닝시키게 되므로 압전체(61)를 접착제(40)보다는 큰 단면적을 가질 수 있도록 하는 이점이 있다.

이러한 이점은 통상 압전체(61)의 크기에 따라서 성능차가 달라지게 되는데 기인하는 것인바 본 발명에서는 압전체(61)를 접착제(40)의 단면적보다는 크게 형성시킬 수가 있게 되므로 성능의 극대화를 기대할 수가 있다.

이상과 같이 본 발명은 압전체(61)의 패터닝 형상에 관계없이 포토 리소그라피법에 의해 정확히 챔버(11)와 동일 중심선상에 접착제(40)를 위치시킬 수가 있게 되므로 압전체(61)로부터의 구동력이 진동판(20)에 항상 균일하게 전달되면서 각 액츄에이터 셀에서의 균일한 구동성과 잉크의 토출력에 의해 보다 우수한 인쇄효과를 제공할 수가 있게 된다.

또한 접착제(40)의 접착 면적 비해 압전체(61)를 보다 크게 형성시킬 수가 있을 뿐만 아니라 이러한 압전체의 확장 또는 압전체가 다소 불균형하게 접착되더라도 항상 접착제(40)는 챔버(11)와 동일 중심선상에 위치되면서 각 셀간 성능차를 최소화하는 동시에 구동 성능을 극대화시키게 되는 매우 유용한 효과가 있게 된다.

Claims (4)

1. 판면에 다수의 챔버가 일정한 간격으로 형성되는 챔버판과;

   상기 챔버판의 일측으로 증착되는 박판의 진동판과;

   상기 진동판의 상기 챔버와 동일한 중심선상에 형성되는 접착제와;

   상기 접착제의 상부에 패터닝되어 접합되는 하부 전극과;

   상기 하부 전극의 상부에 일체로 구비되는 것으로, 상기 접착제 보다 단면적이 더 크게 형성되는 압전체; 및

   상기 압전체의 상부에 증착되는 상부 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 액츄에이터.
2. 삭제
3. 챔버판의 일측으로 진동판을 증착하는 단계와;

   상기 챔버판의 상기 진동판과 대응되는 저면으로 포토 리소그라피법에 의해 일정한 간격으로 장공의 챔버가 형성되도록 하는 단계와;

   상기 진동판의 상부면에 포토 레지스터를 도포하고, 상기 포토 레지스터를 포토 리소그라피법에 의해 일정한 형상으로 패터닝하는 단계와;

   상기 포토 레지스터의 부분적으로 제거된 부위에 접착제를 충진시키는 단계와;

   상기 포토 레지스터와 상기 접착제의 상부면으로 하부 전극을 증착시킨 압전체판을 접합하는 단계와;

   상기 압전체판을 포토 리소그라피법과 에칭에 의해 패터닝되도록 하여 상기 접착제의 상부로만 압전체가 남게 되는 단계와;

   에칭에 의해 패터닝된 상기 압전체판의 상부로 상부 전극을 증착하는 단계; 및

   상기 진동판의 상부에 남아 있는 포토 레지스터를 세척액을 사용하여 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 액츄에이터 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 진동판에 도포되는 포토 레지스터는 패터닝에 의해 챔버와 동일 중심선상에 위치되는 부위가 제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 액츄에이터 제조방법.