KR100665928B1 - Nano ink jet printer head and its manufacturing process - Google Patents

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KR100665928B1
KR100665928B1 KR1020050131981A KR20050131981A KR100665928B1 KR 100665928 B1 KR100665928 B1 KR 100665928B1 KR 1020050131981 A KR1020050131981 A KR 1020050131981A KR 20050131981 A KR20050131981 A KR 20050131981A KR 100665928 B1 KR100665928 B1 KR 100665928B1
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air
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KR1020050131981A
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강경태
강희석
박문수
박승인
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한국생산기술연구원
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Abstract

A nano ink jet printer head and a manufacturing method thereof are provided to preclude the ink from being hardened at the narrow nozzle and particulates in the ink from being precipitated through the re-circulation method of the ink when the printer head is not used. A nano ink jet printer head is composed of ink supply parts(11,31) supplying the ink; air supply parts(13a,33a) installed to supply air; ink re-circulation discharge parts(14,34a) connected to an ink storage; pressure chambers(15,35) discharging the ink when pressed; an ink channel(37) discharging the ink supplied from the ink supply part; air channels(33a,33b) discharging the air supplied from the air supply part; a focusing part(40) generating the ink-air flow; an ink discharge channel(39) guiding the ink-air flow to the outside; and an ink re-circulation channel(34) guiding the ink-air flow to the ink re-circulation discharge part.

Description

나노 잉크젯 프린터 헤드와 그 제조방법{Nano ink jet printer head and its manufacturing process}Nano ink jet printer head and its manufacturing process

도 1은 종래의 기술에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드를 구성하는 위판 및 아래판의 평면도이다.1 is a plan view of a top plate and a bottom plate constituting a nano inkjet printer head according to the prior art.

도 2는 도 1의 위판을 A-A방향으로 절단한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the upper plate of FIG. 1 cut along an A-A direction.

도 3은 도 1의 아래판을 B-B방향으로 절단한 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the lower plate of FIG. 1 cut in the B-B direction.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드를 구성하는 위판 및 아래판의 평면도이다.4 is a plan view of the top plate and the bottom plate constituting the nano inkjet printer head according to an embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 위판을 A'-A'방향으로 절단한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view of the upper plate of FIG. 4 taken along the direction of A'-A '.

도 6은 도 5에 도시된 도면에다 그 상부층까지 포함한 단면도이다. 6 is a cross-sectional view including the upper layer in the drawing shown in FIG.

도 7은 도 4의 아래판을 B'-B'방향으로 절단한 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the B′-B ′ direction of the lower plate of FIG. 4.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드의 유동을 보다 상세히 보여주기 위해 도시된 사시도이다.8 is a perspective view illustrating in more detail the flow of the nano inkjet printer head according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드의 전체를 보여주는 도면이다.9 is a view showing the entirety of the nano inkjet printer head according to the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 하나의 나노 잉크젯 프린터 헤드에 다수개의 노즐이 형성된 것을 보여주는 도면이다.10 is a view showing a plurality of nozzles are formed in one nano inkjet printer head according to the present invention.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드의 제조방법을 나타내는 순서도이다. 11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nano inkjet printer head according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 위판 11,31 : 잉크 공급부10: upper plate 11, 31: ink supply unit

13a, 33a : 제 1 공기 공급부 13b, 33b : 제 2 공기 공급부 13a, 33a: 1st air supply part 13b, 33b: 2nd air supply part

14, 34a : 잉크 재순환 배출부 15,35 : 압력 챔버14, 34a: ink recycle outlet 15, 35: pressure chamber

17 : 전극패드 21 : 압전판17 electrode pad 21 piezoelectric plate

23 : 상부전극 25 : 하부전극23: upper electrode 25: lower electrode

27 : 보호층 29 : 탄성판27: protective layer 29: elastic plate

30 : 아래판 34 : 잉크 재순환 채널30 bottom plate 34 ink recirculation channel

37,57 : 잉크 채널 38a, 58a : 제 1 공기채널37, 57: ink channels 38a, 58a: first air channel

38b, 58b : 제 2 공기 채널 39,59 : 배출 채널(잉크-공기 채널) 38b, 58b: second air channel 39, 59: discharge channel (ink-air channel)

40,60 : 집속부 70 : 잉크 저장소40,60: focusing part 70: ink reservoir

71 : 파이프(관)71: pipe (pipe)

본 발명은 나노 잉크젯 프린터 헤드와 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세히는 유체역학적 노즐효과(hydrodynamic focusing effect)를 이용하여 나노급 잉크젯을 구현하도록 한 나노 잉크젯 프린터 헤드와 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nano inkjet printer head and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a nano inkjet printer head and a method for manufacturing the nano-ink inkjet using a hydrodynamic focusing effect (hydrodynamic focusing effect).

나노 잉크젯은 수십 nm 이하의 선 폭을 인쇄 또는 제조할 수 있도록 하는 잉크젯 기술이다. 이러한 나노 잉크젯 기술을 구현하기 위해서는 직경이 십 nm 이하인 노즐을 저가로 가공할 수 있는 기술이 필요하다. 또한, 십 nm 이하 직경을 갖는 노즐로 잉크를 내보내기 위해서는 노즐 내벽에서의 엄청난 표면마찰력을 극복하여 유동을 발생하기 위한 압력이 필요하며, 잉크 방울 발생을 위한 피에조와 같은 적절한 동력원 기술이 필요하다. Nano inkjet is an inkjet technology that allows printing or fabrication of line widths of several tens of nm or less. In order to implement such nano inkjet technology, a technology that can process nozzles having a diameter of 10 nm or less at low cost is required. In addition, the delivery of ink to nozzles with a diameter of less than ten nm requires pressure to generate flow by overcoming the enormous surface friction on the inner wall of the nozzle, and an appropriate power source technique such as a piezo for generating ink droplets.

상기와 같은 기술은 본원 출원인이 2003년10월 9일에 출원한 특허(등록번호 : 10-510777, 명칭 : 나노 잉크젯 프린터 헤드와 그 제조방법)에 잘 명시되어 있다.Such a technique is well specified in a patent filed by the applicant of October 9, 2003 (Registration No .: 10-510777, name: Nano Inkjet Printer Head and its manufacturing method).

상기 특허에 대해 도 1 내지 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The patent will be described with reference to FIGS. 1 to 3 as follows.

도 1은 종래의 기술에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드를 구성하는 위판 및 아래판의 평면도이다.1 is a plan view of a top plate and a bottom plate constituting a nano inkjet printer head according to the prior art.

도 1을 참조하면, 종래의 나노 잉크젯 프린터 헤드는 잉크 공급부(11,31)와 공기 공급부(13,33) 및 압력 챔버(15,35)가 구비된 위판(10)과 아래판(30)으로 구성된다.Referring to FIG. 1, a conventional nano inkjet printer head includes an upper plate 10 and a lower plate 30 having ink supply units 11 and 31, air supply units 13 and 33, and pressure chambers 15 and 35. It is composed.

상기 위판(10)은 잉크 공급부(11)와 2개의 공기 공급부(13)가 형성되며, 외부제어회로(미도시)와 전기적으로 연결하도록 전극 패드(17)가 형성된다. The upper plate 10 includes an ink supply unit 11 and two air supply units 13, and an electrode pad 17 is formed to be electrically connected to an external control circuit (not shown).

또한, 상기 잉크 공급부(11)의 상측에는 잉크의 역류를 적극적으로 방지하기 위해 잉크 가압펌프가 설치된다.In addition, an ink pressurizing pump is installed above the ink supply part 11 to actively prevent backflow of ink.

상기 아래판(30)에는 잉크를 공급하기 위한 잉크 채널(37)이 세로 방향으로 연장되고, 공기를 공급하기 위한 2개의 공기 채널(38)이 좌우에서 내측으로 연장되어 중앙에서 잉크 및 공기가 만나는 집속부(40)가 형성된다. 상기 잉크 채널(37)과 공기 채널(38)은 90도 정도의 각도로 만난다. The lower plate 30 has an ink channel 37 for supplying ink extending in a vertical direction, and two air channels 38 for supplying air extend inwardly from left to right to meet ink and air at the center. A focusing unit 40 is formed. The ink channel 37 and the air channel 38 meet at an angle of about 90 degrees.

또한, 상기 집속부(40)의 하방으로 잉크-공기 유체를 배출하는 배출 채널(이하, '잉크-공기 채널'이라고도 함)(39)이 형성된다.In addition, a discharge channel (hereinafter also referred to as an 'ink-air channel') 39 is formed to discharge the ink-air fluid below the focusing portion 40.

여기서, 상기 잉크 공급부(31)와 집속부(40)를 연결하는 잉크 채널(37)의 일측에는 잉크가 저장되었다가 가압시 배출시키는 압력 챔버(35)가 형성된다.Here, a pressure chamber 35 is formed at one side of the ink channel 37 connecting the ink supply part 31 and the focusing part 40 to store the ink and to discharge the ink upon pressurization.

도 2는 도 1의 위판을 A-A방향으로 절단한 단면도로서, 도면을 참조하면 종래 기술에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드의 위판은 압전판(21)의 상하측에 상부전극(23) 및 하부전극(25)이 위치되고, 상기 상,하부전극(23,25)의 상측과 하측에는 각각 보호층(27)과 탄성판(29)이 위치된다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the top plate of FIG. 1 taken along the AA direction. Referring to the drawings, the top plate of the nano inkjet printer head according to the related art is provided with an upper electrode 23 and a lower electrode 25 on the upper and lower sides of the piezoelectric plate 21. ) And a protective layer 27 and an elastic plate 29 are positioned above and below the upper and lower electrodes 23 and 25, respectively.

상기 위판의 일측에는 잉크가 공급되도록 상기 보호층(27)으로부터 탄성판(29)에 이르는 잉크 공급부(11)가 형성되며, 상기 상,하부전극(23,25) 및 압전소자에 의해 압력을 가하는 가압부 부분의 탄성판은 그 하측면에 압력챔버(15)가 형성된다.One side of the upper plate is formed with an ink supply unit 11 from the protective layer 27 to the elastic plate 29 so that ink is supplied, the pressure is applied by the upper and lower electrodes (23, 25) and piezoelectric elements The pressure plate 15 is formed on the lower side of the elastic plate of the pressing portion.

도 3은 도 1의 아래판을 B-B방향으로 절단한 단면도로서, 도면을 참조하면 종래 기술에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드의 아래판은 하측에 위치한 하부판(43)과, 상기 하부판의 상측에 위치하여 채널을 형성하는 채널판(41)으로 구성된다.3 is a cross-sectional view of the lower plate of FIG. 1 cut in the BB direction. Referring to the drawings, the lower plate of the nano inkjet printer head according to the related art is provided with a lower plate 43 positioned on the lower side, and a channel located on an upper side of the lower plate. It consists of a channel plate 41 forming a.

상기 하부판(43)은 그 재질이 Si이며, 채널판(41)은 SiO2을 사용한다. 하부판(43) 상측에 SiO2로 된 채널판을 증착하고 노광 후 습식 에칭으로 노광된 SiO2을 제거하여 채널을 형성한 것이다. 따라서, 상기 채널판(41)은 채널의 측면을 구성하고, 상기 하부판(43)은 채널의 하측면을 구성한다.The lower plate 43 is made of Si, and the channel plate 41 uses SiO 2 . The channel plate is formed by depositing a channel plate made of SiO 2 on the lower plate 43 and removing the exposed SiO 2 by wet etching after exposure. Accordingly, the channel plate 41 constitutes a side of the channel, and the lower plate 43 constitutes a lower side of the channel.

상기와 같은 구성을 가진 종래 기술에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드의 동작을 살펴보기로 한다.An operation of a nano inkjet printer head according to the related art having the above configuration will be described.

즉, 나노 잉크젯 프린터 헤드는 가압부에 전원이 가해져 압전판이 하방으로 변형되면 압력챔버에 있는 잉크가 잉크 채널(37)을 통해 배출된다. 이때, 좌우측의 공기 채널(38)로부터 공기가 공급되는 데, 상기 잉크와 공기는 중앙에 위치한 집속부(40)에서 만나서 유체역학적 노즐효과가 발생된다. 모든 채널은 동일한 형상인 직사각형으로 되어 있기 때문에 상기 노즐효과는 평면 방향으로만 발생되어 잉크젯의 단면 폭은 수 nm이고 단면 높이는 수십 nm인 나노 잉크젯이 생성된다.That is, in the nano inkjet printer head, when the piezoelectric plate is deformed downward by applying power to the pressing unit, ink in the pressure chamber is discharged through the ink channel 37. At this time, the air is supplied from the left and right air channel 38, the ink and the air meet in the central focusing portion 40 is generated, the hydrodynamic nozzle effect is generated. Since all channels are of the same shape and rectangular, the nozzle effect is generated only in the planar direction to produce nano inkjets having a cross section width of several nm and tens of nm of ink jet.

상기와 같은 나노 잉크젯 프린터 헤드는 십 nm이하의 노즐이 없이도 수 nm 수준의 잉크젯을 발생시킬 수 있으며, 나노크기 노즐을 사용한 잉크젯에 비하여 큰 압력을 필요로 하지 않게 된다.Such a nano inkjet printer head can generate inkjets of several nm level even without a nozzle of less than ten nm, and does not require a large pressure as compared to an inkjet using a nano-sized nozzle.

그러나, 종래의 나노 잉크젯 프린터 헤드는 미세한 노즐 구멍이 분사가 끝나고 대기 상태에서 잉크로 막히는 현상이 자주 발생하였다. 특히 나노 잉크젯 프린터 헤드의 잉크채널 부분(37)이 막히는 현상이 심하였다.However, in the conventional nano inkjet printer head, a phenomenon in which a fine nozzle hole is clogged with ink in the air after the injection is frequently occurred. In particular, the clogging of the ink channel portion 37 of the nano inkjet printer head was severe.

또한, 기존의 특허는 사무용을 목적으로 개발된 잉크가 아닌 OLED, 전도성 잉크, 레전드 잉크 등의 점도가 높은 물질 분사를 위해 개발되었으므로 기존 잉크젯 프린터와 차별화된 별도의 막힘 현상을 해결방안이 필요하다.In addition, the existing patent was developed for the injection of high-viscosity material such as OLED, conductive ink, legend ink, etc., rather than the ink developed for the purpose of office use, it is necessary to solve a separate clogging phenomenon different from the existing inkjet printer.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 프린터 헤드를 사용하지 않는 대기 상태일 때 좁은 노즐 부분에 잉크가 머물러 있다가 굳는 현상을 방지할 수 있는 나노 잉크젯 프린터 헤드와 그 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a nano inkjet printer head capable of preventing the ink from remaining in the narrow nozzle portion when the printer head is not in use. It is to provide a manufacturing method.

상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명의 나노 잉크젯 프린터 헤드는,Nano inkjet printer head of the present invention to achieve the above object,

잉크를 공급하는 잉크 공급부; 공기를 공급하는 하나 이상 구비된 공기 공급부; 잉크 저장소와 연결되는 잉크 재순환 배출부; 잉크가 저장되었다가 가압시 잉크를 배출시키는 압력 챔버; 상기 잉크 공급부에서 공급된 잉크를 내보내는 통로인 잉크 채널; 상기 공기 공급부에서 공급된 공기를 내보내는 통로인 공기 채널; 한 지점으로 상기 잉크 채널과 공기 채널이 만나서 배출 채널 및 잉크 재순환 채널을 분기시키며, 상기 잉크 채널 및 공기 채널이 한 지점으로 수렴되어 잉크 채널의 잉크와 공기 채널의 공기가 내측 및 외측에 위치한 잉크-공기유동을 생성하는 집속부; 외부로의 잉크 배출시 상기 집속부에서 생성된 잉크-공기 유동을 외부로 안내하는 잉크 배출 채널; 및 잉크 저장소로의 재순환시 집속부에서 생성된 잉크-공기 유동을 잉크 재순환 배출부로 안내하는 잉크 재순환 채널을 포함한다.An ink supply unit for supplying ink; At least one air supply unit for supplying air; An ink recirculation discharge portion connected to the ink reservoir; A pressure chamber that stores the ink and discharges the ink upon pressurization; An ink channel serving as a passage through which ink supplied from the ink supply unit is discharged; An air channel, which is a passage through which air supplied from the air supply unit is discharged; The ink channel and the air channel meet at one point to branch the discharge channel and the ink recirculation channel, and the ink channel and the air channel converge to one point so that the ink of the ink channel and the air of the air channel are inside and outside the ink- A focusing unit for generating air flow; An ink discharge channel for guiding the ink-air flow generated by the focusing unit when the ink is discharged to the outside; And an ink recycle channel for guiding the ink-air flow generated at the concentrator upon recycling to the ink reservoir to the ink recycle outlet.

상기에서 공기 공급부가 2개 이상인 경우, 상기 집속부에 의해 생성된 공기-잉크 유동을 공기-잉크 채널을 통해 외부로 배출시킬 때 상기 공기 공급부에 공급되는 공기압을 동일하게 적용시키며; 상기 잉크 공급부에서 공급된 잉크를 잉크 재순환 배출부를 통해 잉크 저장소로 내보내고자 할 때 상기 공기 공급부에 공급되는 공기압을 달리 적용시키는 것을 특징으로 한다.In the case where there are two or more air supply units, the air pressure supplied to the air supply unit is equally applied when the air-ink flow generated by the concentrator is discharged to the outside through the air-ink channel; When the ink supplied from the ink supply unit is to be discharged to the ink reservoir through the ink recirculation discharge unit is characterized in that for applying the air pressure supplied to the air supply unit differently.

상기 압력 챔버의 상부에 탄성판을 더 구비함을 특징으로 한다.An elastic plate is further provided on the pressure chamber.

또한, 본 발명의 나노 잉크젯 프린터 헤드는, 다수의 판을 적층하여 구성되는 잉크젯에 있어서,Further, the nano inkjet printer head of the present invention is an inkjet formed by stacking a plurality of plates,

상, 하부 전극 및 그 사이에 압전판을 삽입시켜 가압부를 형성시키고, 상기 상부전극의 상측에 보호층을 형성시키며, 상기 하부전극의 하측에 탄성판이 배치되어 채널의 상측면을 형성하여 구성되는 위판과An upper plate formed by inserting an upper and lower electrode and a piezoelectric plate therebetween to form a pressing part, a protective layer formed on the upper electrode, and an elastic plate disposed on the lower side of the lower electrode to form an upper surface of the channel. and

상기 위판의 하측에 채널판을 형성시켜 채널의 측면을 형성하고, 상기 채널판의 하측에 하부판을 형성시켜 채널의 하측면을 형성하여 구성되는 아래판이 접합되어 채널이 내측에 형성되는 나노 잉크젯 프린터 헤드를 구성시키고,A nano inkjet printer head in which a channel is formed inside by forming a channel plate at a lower side of the upper plate to form a side surface of the channel, and a lower plate formed at a lower side of the channel plate to form a lower side of the channel. Configure

상기 채널은 잉크 채널, 하나 이상의 공기 채널 및 잉크 재순환 채널로 구분 시켜 상기 위판을 관통하는 잉크 공급부, 공기 공급부 및 잉크 재순환 배출부와 연결시키고, 상기 잉크 채널 및 공기 채널이 한 지점으로 수렴되어 잉크 채널의 잉크와 공기 채널의 공기가 내측 및 외측에 위치한 잉크-공기유동을 생성하는 집속부를 형성시키고,The channel is divided into an ink channel, one or more air channels, and an ink recirculation channel to connect with an ink supply portion, an air supply portion, and an ink recirculation discharge portion that penetrate the upper plate, and the ink channel and the air channel converge to one point so that the ink channel The ink in the air and the air in the air channel form a focusing section that creates ink-air flow located inside and outside,

외부로의 잉크 배출시 상기 집속부의 잉크-공기유동을 외부로 안내하는 잉크-공기 채널, 잉크 저장소로의 재순환시 집속부에 의해 생성된 잉크-공기 유동을 잉크 재순환 배출부로 안내하는 잉크 재순환 채널이 형성되는 것을 특징으로 한다.An ink-air channel for guiding the ink-air flow to the outside when the ink is discharged to the outside, and an ink-recirculation channel for guiding the ink-air flow generated by the concentrator to the ink recirculation discharger when recirculating to the ink reservoir It is characterized by being formed.

또한, 본 발명은 외부로의 잉크 배출시에는 집속부에 의해 생성된 잉크-공기 유동이 잉크-공기 채널로만 유입되도록 하는 수단과, 잉크 저장소로의 재순환시에는 집속부에 의해 생성된 잉크-공기 유동이 잉크 재순환 채널로만 유입되도록 하는 수단을 더 포함함을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a means for allowing the ink-air flow generated by the concentrator to only flow into the ink-air channel when the ink is discharged to the outside, and the ink-air generated by the concentrator when recycled to the ink reservoir. And means for allowing the flow to only flow into the ink recirculation channel.

상기 공기 공급부가 2개 이상인 경우, 상기 집속부에 의해 생성된 공기-잉크 유동을 공기-잉크 채널을 통해 외부로 배출시킬 때 상기 공기 공급부에 공급되는 공기압을 동일하게 적용시키며; 상기 잉크 공급부에서 공급된 잉크를 잉크 재순환 배출부를 통해 잉크 저장소로 내보내고자 할 때 상기 공기 공급부에 공급되는 공기압을 달리 적용시키는 것을 특징으로 한다. When there are two or more air supplies, equally applying the air pressure supplied to the air supply when discharging the air-ink flow generated by the concentrator to the outside through an air-ink channel; When the ink supplied from the ink supply unit is to be discharged to the ink reservoir through the ink recirculation discharge unit is characterized in that for applying the air pressure supplied to the air supply unit differently.

상기 집속부는 상기 잉크 채널과 공기 채널이 90도 이하의 각도로 만나도록 형성되는 것이 바람직하다.The focusing part is preferably formed such that the ink channel and the air channel meet at an angle of 90 degrees or less.

상기 가압부 하측의 탄성판에는 압력 챔버가 형성되고, 상기 잉크 공급부의 상측에 잉크 가압펌프가 설치되는 것을 특징으로 한다.A pressure chamber is formed in the elastic plate below the pressing unit, and an ink pressurizing pump is installed above the ink supply unit.

상기 잉크 공급부 및 공기 공급부는 아래판의 구멍이 위판의 구멍보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.The ink supply unit and the air supply unit is characterized in that the hole of the lower plate is formed smaller than the hole of the upper plate.

한편, 본 발명의 나노 잉크젯 프린터 헤드의 제조방법은 기판의 상측에 SiO2을 원하는 두께로 증착하는 증착단계와, 상기 증착된 SiO2층을 마스크와 자외선으로 원하는 선폭과 형상으로 노광하는 노광단계와, 상기 노광단계를 거친 후 습식 에칭으로 노광된 SiO2을 제거하여 원하는 형상의 잉크 채널, 공기 채널, 잉크-공기 채널(배출 채널) 및 잉크 재순환 채널을 형성시키는 채널형성단계를 포함하는 아래판 제조단계와; 상, 하부 전극 및 그 사이에 압전판이 삽입되어 가압부가 형성되는 단계와, 상기 상부전극의 상측에 보호층이 위치되고, 상기 하부전극의 하측에 탄성판이 위치되는 단계와, 상기 보호층에서 탄성판을 관통하는 잉크 공급부, 공기 공급부 및 잉크 재순환 배출부를 가공하는 단계를 포함하는 위판 제조단계와; 상기 아래판과 위판을 접합하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the manufacturing method of the nano inkjet printer head of the present invention is a deposition step of depositing SiO 2 to a desired thickness on the upper side of the substrate, an exposure step of exposing the deposited SiO 2 layer in a desired line width and shape with a mask and ultraviolet light; And a channel forming step of removing the SiO 2 exposed by the wet etching after the exposure step to form an ink channel, an air channel, an ink-air channel (exhaust channel), and an ink recycling channel having a desired shape. Steps; A piezoelectric plate is inserted between the upper and lower electrodes, and a pressing part is formed thereon, A protective layer is positioned above the upper electrode, and an elastic plate is positioned below the lower electrode, and the elastic plate in the protective layer. A stomach plate manufacturing step comprising the step of processing the ink supply part, the air supply part and the ink recirculation discharge part penetrating; Characterized in that comprises a step of bonding the bottom plate and the top plate.

또한, 본 발명에서는 상기 나노 잉크젯 프린터 헤드의 제조방법에, 상기 가압부의 하측에 위치한 탄성판에 이방성 KOH 습식에칭으로 압력챔버를 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the manufacturing method of the nano inkjet printer head, characterized in that it comprises the step of processing the pressure chamber by anisotropic KOH wet etching on the elastic plate located under the pressing portion.

또한, 본 발명에서는 상기 나노 잉크젯 프린터 헤드의 제조방법에, 각 장치를 연결시키는 단계를 더 포함하며, 상기 각 장치 연결 단계에서는 잉크 재순환 배출부와 잉크 저장소간 연결시키고, 공기 유입부에는 공기 공급(유입) 펌프를 연결시키며, 잉크 공급부에는 잉크 가압 펌프를 연결시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention further comprises the step of connecting each device in the manufacturing method of the nano inkjet printer head, each device connecting step is connected between the ink recycling discharge portion and the ink reservoir, the air inlet ( Inlet) to connect the pump, the ink supply unit is characterized in that for connecting the ink pressure pump.

또한, 본 발명에서는 잉크 재순환 배출부에서 잉크 저장소로의 잉크 재순환을 원활하게 하기 위한 수단을 구비하며, 그 수단으로는 잉크 배출 펌프를 사용하는 것이 바람직하다.Further, the present invention includes a means for facilitating ink recycling from the ink recycle discharge portion to the ink reservoir, and it is preferable to use an ink discharge pump as the means.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드를 구성하는 위판 및 아래판의 평면도이다.4 is a plan view of the top plate and the bottom plate constituting the nano inkjet printer head according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드는 잉크 공급부(11,31)와 하나 이상의 공기 공급부(13a 13b, 33a, 33b), 잉크 재순환 배출부(14, 34a) 및 압력 챔버(15, 35)가 구비된 위판(10)과 아래판(30)으로 구성된다.Referring to FIG. 4, a nano inkjet printer head according to the present invention includes ink supplies 11 and 31 and one or more air supplies 13a 13b, 33a and 33b, ink recycle discharges 14 and 34a, and a pressure chamber 15. , 35 is provided with a top plate 10 and a bottom plate 30.

상기 위판(10)은 잉크 공급부(11)와 2개의 공기 공급부(이하, '제 1 공기 공급부(13a 13b), 제 2 공기 공급부(33a, 33b)'라고도 함), 잉크 재순환 배출부(14)가 형성되며, 외부제어회로(미도시)와 전기적으로 연결하도록 전극패드(17)가 형성된다. The upper plate 10 includes an ink supply unit 11 and two air supply units (hereinafter, also referred to as 'first air supply units 13a and 13b and second air supply units 33a and 33b') and an ink recycle discharge unit 14. Is formed, and the electrode pad 17 is formed to be electrically connected to an external control circuit (not shown).

또한, 상기 잉크 공급부(11)의 상측에는 잉크의 역류를 적극적으로 방지하기 위해 잉크 가압펌프가 설치된다.In addition, an ink pressurizing pump is installed above the ink supply part 11 to actively prevent backflow of ink.

상기 아래판(30)에는 잉크를 공급하기 위한 잉크 채널(37)이 세로 방향으로 연장되고, 공기를 공급하기 위한 2개의 공기 채널(이하, '제 1 공기 채널(38a), 제 2 공기 채널(38b)'라고도 함)이 좌우에서 내측으로 연장되어 중앙에서 잉크 및 공 기가 만나는 집속부(40)가 형성된다. The lower plate 30 has an ink channel 37 for supplying ink extending in the vertical direction, and two air channels for supplying air (hereinafter, 'first air channel 38a and second air channel ( 38b) ', which extends from left to right, forms a focusing unit 40 where ink and air meet at the center.

상기 잉크 채널(37)과 공기 채널(38a, 38b)은 90도 이하의 각도(예각)로 만나는 것이 바람직하다. It is preferable that the ink channel 37 and the air channels 38a and 38b meet at an angle (acute angle) of 90 degrees or less.

또한, 상기 집속부(40)의 하방으로 잉크-공기 유동을 배출하는 배출 채널(39)이 형성된다.In addition, a discharge channel 39 is formed which discharges the ink-air flow below the focusing portion 40.

여기서, 상기 잉크 공급부(31)와 집속부(40)를 연결하는 잉크 채널(37)의 일측에는 잉크가 저장되었다가 가압시 배출시키는 압력 챔버(35)가 형성된다.Here, a pressure chamber 35 is formed at one side of the ink channel 37 connecting the ink supply part 31 and the focusing part 40 to store the ink and to discharge the ink upon pressurization.

또한, 본 발명에서는 상기 잉크 채널(37)과 제 1 공기 채널(33a) 사이 또는 상기 잉크 채널(37)과 제 2 공기 채널(33b) 사이에 잉크 재순환 채널(34)이 형성된다.Further, in the present invention, an ink recycling channel 34 is formed between the ink channel 37 and the first air channel 33a or between the ink channel 37 and the second air channel 33b.

상기 잉크 재순환 채널(34)은 잉크 재순환 배출부(34a)와 연결된다. 하기에 보다 상세히 설명이 이루어지겠지만, 상기 잉크 재순환 배출부(34a)는 잉크 저장소와 연결되어 프린트 헤드의 미사용시 잉크(공기 포함)는 상기 잉크 재순환 채널(34) 및 잉크 재순환 배출부(34a)를 통해 잉크 저장소로 재순환된다.The ink recycle channel 34 is connected to the ink recycle discharge portion 34a. As will be described in more detail below, the ink recirculation discharge portion 34a is connected to an ink reservoir such that when the print head is not in use, the ink (including air) passes through the ink recirculation channel 34 and the ink recirculation discharge portion 34a. Through the ink reservoir.

상기 집속부(60)는 상기 잉크 채널(37)과 공기 채널(38a)(38b)이 90도 이하의 각도로 만나도록 형성되고, 상기 잉크 재순환 채널(34)은 상기 집속부(60)에서 분기되되, 상기 잉크 채널(37)과 제 1 공기 채널(33a) 사이 또는 상기 잉크 채널(37)과 제 2 공기 채널(33b) 사이에 위치한다.The focusing unit 60 is formed such that the ink channel 37 and the air channels 38a and 38b meet at an angle of 90 degrees or less, and the ink recycling channel 34 branches from the focusing unit 60. And between the ink channel 37 and the first air channel 33a or between the ink channel 37 and the second air channel 33b.

잉크의 재순환시 제 1 공기 채널(33a)의 공기압과 제 2 공기 채널(33b)의 공기압이 달리 적용되는데, 본 발명의 일실시예에서는 제 1 공기 채널(33a)의 공기압 이 제 2 공기 채널(33b)의 공기압보다 강하게 적용을 시킨다고 가정하면 상기 잉크 재순환 채널(34)은 상기 잉크 채널(37)과 제 2 공기 채널(33b) 사이에 위치하는 것이 바람직하다. When the ink is recycled, the air pressure of the first air channel 33a and the air pressure of the second air channel 33b are applied differently. In one embodiment of the present invention, the air pressure of the first air channel 33a is the second air channel ( Assuming that the application is made stronger than the air pressure of 33b), the ink recirculation channel 34 is preferably located between the ink channel 37 and the second air channel 33b.

상기 잉크 공급부 및 공기 공급부는 잉크의 원활한 공급을 위하여 아래판의 구멍(31,33)이 위판의 구멍(11,13)보다 작게 형성시키는 것이 바람직하다.The ink supply unit and the air supply unit preferably make the holes 31 and 33 of the lower plate smaller than the holes 11 and 13 of the upper plate in order to supply ink smoothly.

도 5는 도 4의 위판을 A'-A'방향으로 절단한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view of the upper plate of FIG. 4 taken along the direction of A'-A '.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드의 위판(10)은 압전판(21)의 상하측에 상부전극(23) 및 하부전극(25)이 위치하고, 상기 상,하부전극(23,25)의 상측과 하측에는 각각 보호층(27)과 탄성판(29)이 위치한다.Referring to FIG. 5, the upper plate 10 of the nano inkjet printer head according to the present invention has upper and lower electrodes 23 and 25 disposed on upper and lower sides of the piezoelectric plate 21, and the upper and lower electrodes 23. The protective layer 27 and the elastic plate 29 are positioned above and below the 25, respectively.

상기 위판(10)의 일측에는 잉크가 공급되도록 상기 보호층(27)으로부터 탄성판(29)에 이르는 잉크 공급부(11)가 형성되며, 상기 상,하부전극(23,25) 및 압전소자에 의해 압력을 가하는 가압부 부분의 탄성판(29)은 그 하측면에 압력챔버(15)가 형성된다.One side of the upper plate 10 is formed with an ink supply unit 11 from the protective layer 27 to the elastic plate 29 so that ink is supplied, by the upper and lower electrodes 23 and 25 and piezoelectric elements. The pressure plate 15 is formed on the lower side of the elastic plate 29 of the pressing portion to apply pressure.

또한, 상기 잉크 공급부(11)와 같은 형태로 상기 위판(10)의 일측에는 공기 공급부(13b) 및 잉크 재순환 배출부(14)가 형성된다.In addition, the air supply unit 13b and the ink recycle discharge unit 14 are formed at one side of the upper plate 10 in the same form as the ink supply unit 11.

여기서, 상기 보호층(27)은 SiO2로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 탄성판(29)은 Si 또는 Si3N4로 형성할 수 있는데, 전술한 압력챔버(15) 가공시 이방성 KOH 습식에칭을 사용할 경우에는 Si로 형성하는 것이 바람직하다.Here, the protective layer 27 is preferably formed of SiO 2 , the elastic plate 29 may be formed of Si or Si 3 N 4 , anisotropic KOH wet etching during the above-described pressure chamber 15 processing When using, it is preferable to form with Si.

도 6은 도 5에 도시된 도면에다 그 상부층까지 포함한 단면도이다. 6 is a cross-sectional view including the upper layer in the drawing shown in FIG.

도 6을 참조하면, 본 발명에서는 나노 잉크젯 프린터 헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 통로가 구비되는데, 상기 잉크 공급 통로는 잉크 공급부(11)와 연결된다. 상기 잉크 공급 통로를 통한 잉크의 공급은 잉크 가압 펌프가 설치되어 원활하게 이루어진다.Referring to FIG. 6, in the present invention, an ink supply passage for supplying ink to the nano inkjet printer head is provided, and the ink supply passage is connected to the ink supply unit 11. Supply of ink through the ink supply passage is smoothly provided with an ink pressure pump.

또한, 본 발명에서는 나노 잉크젯 프린터 헤드에 공기를 공급하기 위한 공기 공급 통로가 구비되는데, 상기 공기 공급 통로는 공기 공급부(13b)와 연결된다.In addition, the present invention is provided with an air supply passage for supplying air to the nano inkjet printer head, the air supply passage is connected to the air supply (13b).

뿐만 아니라 본 발명에서는 나노 잉크젯 프린터 헤드를 사용하지 않을 경우, 노즐 내에 머물러 있는 잉크를 잉크 저장소로 내보내기 위한 잉크 재순환 배출 통로가 구비되는데, 상기 잉크 재순환 배출 통로는 잉크 재순환 배출부(14)와 연결된다.In addition, in the present invention, when the nano inkjet printer head is not used, an ink recycle discharge passage for discharging ink remaining in the nozzle to the ink reservoir is provided, and the ink recycle discharge passage is connected to the ink recycle discharge unit 14. .

상기 공기 공급 통로로의 공기 공급은 소정 위치에 구비된 공기 공급(유입) 펌프에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.The air supply to the air supply passage is preferably made by an air supply (inflow) pump provided at a predetermined position.

또한, 상기 잉크 재순환 배출부(14)에서 잉크 저장소로의 잉크 재순환을 원활하게 하기 위해서는 소정 수단이 구비되는데, 상기 수단으로는 잉크 배출 펌프 등이 있다.In addition, predetermined means are provided to facilitate ink recycling from the ink recirculation discharge portion 14 to the ink reservoir, such as an ink discharge pump or the like.

도 7은 도 4의 아래판을 B'-B'방향으로 절단한 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the B′-B ′ direction of the lower plate of FIG. 4.

도면 7을 참조하면 본 발명에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드의 아래판은 하 측에 위치한 하부판(43)과, 상기 하부판(43)의 상측에 위치하여 채널을 형성하는 채널판(41)으로 구성된다.Referring to FIG. 7, the lower plate of the nano inkjet printer head according to the present invention includes a lower plate 43 positioned at a lower side and a channel plate 41 positioned at an upper side of the lower plate 43 to form a channel.

상기 하부판(43)의 재질은 Si이며, 채널판(41)의 재질은 SiO2로 하는 것이 바람직하다. The material of the lower plate 43 is Si, and the material of the channel plate 41 is preferably SiO 2 .

상기 하부판(43) 상측에 SiO2로 된 채널판(41)을 증착하고 노광 후 습식 에칭으로 노광된 SiO2을 제거하여 채널(39)(34)을 형성한 것이다. 따라서, 상기 채널판(41)은 채널(39)(34)의 측면을 구성하고, 상기 하부판(43)은 채널(39)(34)의 하측면을 구성한다.The channel plate 41 made of SiO 2 is deposited on the lower plate 43, and the channels 39 and 34 are formed by removing the exposed SiO 2 by wet etching after exposure. Accordingly, the channel plate 41 constitutes the side surfaces of the channels 39 and 34, and the lower plate 43 constitutes the lower side surfaces of the channels 39 and 34.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드의 유동을 보다 상세히 보여주기 위해 도시한 사시도이다.8 is a perspective view showing in more detail the flow of the nano inkjet printer head according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드에서는 잉크 채널(57), 제 1 공기 채널(58a), 제 2 공기 채널(58b), 집속부(60), 배출 채널(잉크-공기 채널)(59), 잉크 재순환 채널(34)을 포함한다.Referring to FIG. 8, in the nano inkjet printer head according to the present invention, an ink channel 57, a first air channel 58a, a second air channel 58b, a concentrator 60, and an discharge channel (ink-air channel) 59, the ink recirculation channel 34.

나노 잉크젯 프린터 헤드의 유동은 도 8에 도시된 바와 같이 상측에서는 잉크 채널(57)을 통해 소정 형태의 잉크(53)가 유동하고, 좌우측에서는 공기 채널(58a)(58b)을 통해 소정 형태의 공기(51)가 유동하여 집속부(60)에서 만난다. As illustrated in FIG. 8, the nano inkjet printer head has a predetermined form of ink 53 flowing through the ink channel 57 at an upper side thereof, and a predetermined form of air through the air channels 58a and 58b at the left and right sides thereof. 51 flows and meets at the focusing part 60.

외부로의 잉크 배출시(프린터 헤드 사용시)에는 제 1 공기채널(58a)을 통해 들어오는 공기 유동(51a)의 속도와 제 2 공기채널(58b)을 통해 들어오는 공기 유동 (51b)의 속도가 같도록 함으로써 가능하며, 이에 따라 상기 집속부(60)에 의해 생성된 잉크-공기 유동(55a)이 배출 채널(잉크-공기 채널)(59)을 통해 배출된다. When the ink is discharged to the outside (using the print head), the speed of the air flow 51a entering through the first air channel 58a and the speed of the air flow 51b entering through the second air channel 58b are the same. By doing so, the ink-air flow 55a generated by the focusing unit 60 is discharged through the discharge channel (ink-air channel) 59.

즉, 집속부(60)에서 결합된 잉크-공기 유동(55a)은 배출 채널(59)을 통해 하측으로 유동하는데 유체역학적 노즐효과에 의해 중심부에 위치한 잉크는 좌우 및 상하방향으로 두께가 줄어들게 된다.That is, the ink-air flow 55a coupled at the focusing part 60 flows downward through the discharge channel 59. The ink located at the center of the ink is reduced in thickness in the left and right directions by the hydrodynamic nozzle effect.

또한, 프린터 헤드의 미사용시(프린터 헤드 대기시)에는 제 1 공기채널(58a)을 통해 들어오는 공기 유동(51a)의 속도와 제 2 공기채널(58b)을 통해 들어오는 공기 유동(51b)의 속도를 달리 적용시킴으로써 가능하다.In addition, when the print head is not in use (at the print head standby), the speed of the air flow 51a entering through the first air channel 58a and the speed of the air flow 51b entering through the second air channel 58b are measured. It is possible by applying differently.

도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 본원 발명의 일실시예서는 잉크 재순환 채널(34)이 제 2 공기채널(58b)과 배출 채널(59) 사이에 위치하므로 제 1 공기채널(58a)을 통해 들어오는 공기 유동(51a)의 속도를 제 2 공기채널(58b)을 통해 들어오는 공기 유동(51b)의 속도보다 빠르게 하면 된다. 이로써 집속부(60)에서 생성된 잉크-공기 유동(55b)이 잉크 재순환 채널(34)로의 안내가 가능하다.Referring to the drawings in more detail, in one embodiment of the present invention, the ink recirculation channel 34 is located between the second air channel 58b and the discharge channel 59, so that the ink recirculation channel 34 enters through the first air channel 58a. The speed of the air flow 51a may be faster than the speed of the air flow 51b entering through the second air channel 58b. This allows the ink-air flow 55b generated at the concentrator 60 to be guided to the ink recycle channel 34.

상기 압력 쳄버(35)의 작동에 의해 발생된 압력과 제 1 공기 공급부(58a)에서 발생된 공기압에 의해 상기 잉크-공기 유동(55b)은 잉크 재순환 채널(34)로의 유입이 가능하는데, 본원 발명에서는 상기 잉크-공기 유동(55b)이 잉크 재순환 채널(34)을 거쳐 잉크 저장소로 배출이 보다 원활하게 이루어지도록 잉크 배출 펌프가 형성되는 것이 바람직하다.The ink-air flow 55b can be introduced into the ink recirculation channel 34 by the pressure generated by the operation of the pressure chamber 35 and the air pressure generated by the first air supply 58a. In this case, it is preferable that the ink discharge pump is formed so that the ink-air flow 55b is more smoothly discharged to the ink reservoir via the ink recirculation channel 34.

또한, 본 발명에서는 외부로의 잉크 배출시 집속부(60)에 의해 생성된 잉크-공기 유동(55a)이 잉크-공기 채널(배출 채널)(59)로만 유입되도록 하는 수단과, 잉 크 저장소로의 재순환시 집속부(60)에 의해 생성된 잉크-공기 유동(55b)이 잉크 재순환 채널(34)로만 유입되도록 하는 수단을 형성시키는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, the ink-air flow (55a) generated by the focusing unit 60 when the ink is discharged to the outside, and means for allowing only the ink-air channel (discharge channel) (59) to flow into the ink reservoir, It is preferable to form a means to allow the ink-air flow 55b generated by the concentrator 60 to flow only into the ink recirculation channel 34 upon recycling.

도 9는 본 발명에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드의 전체를 보여주는 도면이다.9 is a view showing the entirety of the nano inkjet printer head according to the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명에서는 잉크 재순환 배출부와 잉크 저장소(70)간 연결은 소정 파이프(배관)(71)를 이용함으로써 가능하다. Referring to Fig. 9, in the present invention, the connection between the ink recirculation discharge portion and the ink reservoir 70 is possible by using a predetermined pipe (piping) 71.

도 10은 본 발명에 따른 하나의 나노 잉크젯 프린터 헤드에 다수개의 노즐이 형성된 것을 보여주는 도면이다.10 is a view showing a plurality of nozzles are formed in one nano inkjet printer head according to the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명에서는 하나의 나노 잉크젯 프린터 헤드에 다수개의 노즐이 형성된 것을 보여주고 있는데, 본 발명에서는 각 노즐의 제 1 공기 공급부(33a1)(33a2)(33a3)(33a4)를 하나의 통로로 연결시키고, 각 노즐의 제 2 공기 공급부(33b1)(33b2)(33b3)(33b4)를 하나의 통로로 연결시킴으로써 해당 노즐에 공기의 공급이 동시에 이루어지도록 할 수 있다.Referring to FIG. 10, the present invention shows that a plurality of nozzles are formed in one nano inkjet printer head. In the present invention, the first air supply units 33a 1 , 33a 2 , 33a 3 , 33a of each nozzle are provided. 4 ) is connected to one passage, and the second air supply (33b 1 ) (33b 2 ) (33b 3 ) (33b 4 ) of each nozzle to a single passage so that the air is supplied to the nozzle at the same time can do.

또한, 각 노즐의 잉크 재순환 배출부(34a1)(34a2)(34a3)(34a4)를 하나의 통로로 연결시킴으로써 잉크의 재순환시 각 노즐에 있는 잉크를 동시에 잉크 저장소(70)로 배출시킬 수 있다.In addition, by connecting the ink recycle discharge portions 34a 1 , 34a 2 , 34a 3 , 34a 4 of each nozzle to one passage, ink at each nozzle is simultaneously discharged to the ink reservoir 70 when the ink is recycled. You can.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드의 제조방법을 나타내는 순서도이다.11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a nano inkjet printer head according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 잉크젯 프린터 헤드의 제조방법은 크게 아래판 제조단계(S110 ~ S112), 위판 제조단계(S120 ~ S124), 상기 아래판과 위판을 접합하는 접합단계(S130) 및 각 장치 연결단계(S140)를 포함한다.The inkjet printer head manufacturing method according to the present invention is largely the bottom plate manufacturing step (S110 ~ S112), the top plate manufacturing step (S120 ~ S124), the bonding step (S130) for bonding the bottom plate and the top plate and each device connection step ( S140).

상기 아래판 제조단계(S110 ~ S112)는 Si판의 상측에 SiO2을 증착하는 증착단계(S110)와, 상기 증착된 SiO2층을 노광하는 노광 단계(S111)와, 상기 노광 단계를 거친 후 습식 에칭으로 노광된 SiO2을 제거하여 원하는 형상의 채널을 형성시키는 채널형성단계(S112)를 포함하여 구성된다.The lower plate manufacturing step (S110 ~ S112) is a deposition step (S110) for depositing SiO 2 on the upper side of the Si plate, an exposure step (S111) for exposing the deposited SiO 2 layer, and after the exposure step And forming a channel having a desired shape by removing SiO 2 exposed by wet etching.

상기 증착 단계(S110)에서 SiO2의 두께는 10-100nm로 CVD(Chemical Vapor Deposition)를 이용하여 증착한다.In the deposition step (S110), the thickness of SiO 2 is deposited using CVD (Chemical Vapor Deposition) at a thickness of 10-100 nm.

상기 노광 단계(S111)는 마스크를 통해 자외선을 투과시켜 원하는 선폭과 형상으로 노광한다.In the exposing step S111, ultraviolet rays are transmitted through a mask to expose a desired line width and shape.

상기 채널형성단계(S112)에서 만들어진 채널은 폭이 1-2㎛이고, 높이가 10-100nm정도인 것이 바람직하다.The channel made in the channel forming step (S112) is preferably a width of 1-2㎛, the height is about 10-100nm.

상기 위판 제조단계(S120 ~ S124)는 상, 하부 전극 및 그 사이에 압전판이 삽입되어 가압부가 형성되는 단계(S120)와, 상기 상부전극의 상측에 보호층이 위치되고(S121), 상기 하부전극의 하측에 탄성판이 위치되는 단계(S122) 및 상기 보호층에서 탄성판을 관통하는 잉크 공급부, 공기 공급부 및 잉크 재순환 배출부를 가 공하는 단계(S124)를 포함하여 구성된다.The upper plate manufacturing step (S120 ~ S124) is a step of forming a pressing portion by inserting a piezoelectric plate between the upper and lower electrodes (S120), and a protective layer is located on the upper side of the upper electrode (S121), the lower electrode It comprises a step (S122) that the elastic plate is positioned on the lower side of the process and the step of processing the ink supply unit, the air supply unit and the ink recycling discharge portion penetrating the elastic plate in the protective layer (S124).

여기서, 상기 가압부의 하측에 위치한 탄성판에 이방성 KOH 습식에칭으로 압력챔버를 가공(S123)하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to process the pressure chamber (S123) by anisotropic KOH wet etching on the elastic plate located under the pressing portion.

각 장치 연결단계(S140)에서는 잉크 재순환 배출부는 파이프를 통해 잉크 저장소와 연결시키고, 공기 유입부에는 공기 공급(유입) 펌프를 연결시키며, 잉크 공급부에는 잉크 가압 펌프를 연결시킨다. 또한, 상기 잉크 재순환 배출부에서 잉크 저장소로 원활한 잉크-공기의 유동을 위해 잉크 배출펌프도 연결시킨다.In each device connection step (S140), the ink recirculation discharge part is connected to the ink reservoir through a pipe, an air inlet part is connected to an air supply (inlet) pump, and an ink supply part is connected to an ink pressure pump. In addition, an ink discharge pump is also connected for smooth flow of ink-air from the ink recycle outlet to the ink reservoir.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드의 동작을 살펴본다.It looks at the operation of the nano inkjet printer head according to an embodiment of the present invention having the configuration as described above.

먼저, 나노 잉크젯 프린터 헤드는 가압부에 전원이 가해져 압전판이 하방으로 변형되면 압력챔버에 있는 잉크가 잉크 채널(37)을 통해 배출된다. 이때, 좌우측의 공기 채널(38a, 38b)로부터 공기가 공급되는 데, 상기 잉크와 공기는 중앙에 위치한 집속부(40)에서 만나서 유체역학적 노즐효과가 발생되어 잉크-공기 유동이 배출통로를 통해 배출된다.First, when the nano inkjet printer head is supplied with power to the pressurization unit and the piezoelectric plate is deformed downward, ink in the pressure chamber is discharged through the ink channel 37. At this time, air is supplied from the left and right air channels 38a and 38b, and the ink and the air meet at the central focusing portion 40 so that a hydrodynamic nozzle effect is generated so that the ink-air flow is discharged through the discharge passage. do.

상기 내용은 프린터 헤드의 사용시에 해당한 것이며, 프린터 헤드를 사용하지 않는 잉크의 재순환시에는 제 1 공기채널을 통해 들어오는 공기 유동이 제 2 공기채널을 통해 들어오는 공기 유동의 속도보다 크게 설정시킨다.The above is applicable when the print head is used, and when recirculating ink without using the print head, the air flow entering through the first air channel is set to be larger than the speed of the air flow entering through the second air channel.

이에 따라 집속부(40)에서 생성된 잉크-공기 유동이 상기 공기의 압력과 압력챔버에 의해 발생된 압력 등을 바탕으로 잉크 재순환 채널을 통해 잉크 재순환 배출부로 안내된다. 그런 후, 상기 잉크-공기 유동은 잉크 저장소로 배출된다.As a result, the ink-air flow generated by the focusing unit 40 is guided to the ink recycling outlet through the ink recycling channel based on the pressure of the air and the pressure generated by the pressure chamber. Then, the ink-air flow is discharged to the ink reservoir.

상기와 같이, 잉크를 외부로 배출시키기 않는 경우(프린터 헤드 미사용시)에는 집속부(40)에서 생성된 잉크-공기 유동을 잉크 재순환 채널과 잉크 재순환 배출부를 통해 다시 잉크 저장소로 내보내고, 집속부의 좌우측에서 공급되는 공기 유동의 속도(공기압)를 달리 적용시킴으로써 잉크가 좁은 노즐내에 멈춰있지 않고 계속해서 순환이 이루어지도록 함으로써 종래와 같은 문제점(잉크의 재순환을 시킴으로써 좁은 노즐에 잉크가 머물러 있다가 굳어지는 현상)을 해결할 수 있다.As described above, when the ink is not discharged to the outside (when the print head is not used), the ink-air flow generated in the condenser 40 is sent back to the ink reservoir through the ink recycle channel and the ink recycle discharge, and left and right sides of the concentrator are By differently applying the speed (air pressure) of the air flow supplied from the ink, the ink does not stop in the narrow nozzle and continues to be circulated. Thus, the ink remains in the narrow nozzle by recirculating the ink and hardens. ) Can be solved.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 나노 잉크젯 프린터 헤드와 그 제조방법은 프린터 헤드를 사용하지 않을 때 잉크의 재순환 방식을 이용하여 좁은 노즐에 잉크가 머물러 있다가 굳는 현상 및 잉크 속에 포함된 미립자의 침전을 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 분사 품질 향상 및 제품 수명 연장 효과를 기대할 수 있다.As described above, according to the present invention, a nano inkjet printer head and a method of manufacturing the same, a phenomenon in which ink stays in a narrow nozzle using a recirculation method of ink when the printer head is not used, and the fine particles contained in the ink are settled. Can be prevented. Accordingly, in the present invention, it is possible to expect an effect of improving the spray quality and extending the life of the product.

Claims (16)

잉크를 공급하는 잉크 공급부;An ink supply unit for supplying ink; 공기를 공급하는 하나 이상 구비된 공기 공급부;At least one air supply unit for supplying air; 잉크 저장소와 연결되는 잉크 재순환 배출부;An ink recirculation discharge portion connected to the ink reservoir; 잉크가 저장되었다가 가압시 잉크를 배출시키는 압력 챔버;A pressure chamber that stores the ink and discharges the ink upon pressurization; 상기 잉크 공급부에서 공급된 잉크를 내보내는 통로인 잉크 채널;An ink channel serving as a passage through which ink supplied from the ink supply unit is discharged; 상기 공기 공급부에서 공급된 공기를 내보내는 통로인 공기 채널;An air channel, which is a passage through which air supplied from the air supply unit is discharged; 한 지점으로 상기 잉크 채널과 공기 채널이 만나서 배출 채널 및 잉크 재순환 채널을 분기시키며, 상기 잉크 채널 및 공기 채널이 한 지점으로 수렴되어 잉크 채널의 잉크와 공기 채널의 공기가 내측 및 외측에 위치한 잉크-공기유동을 생성하는 집속부; The ink channel and the air channel meet at one point to branch the discharge channel and the ink recirculation channel, and the ink channel and the air channel converge to one point so that the ink of the ink channel and the air of the air channel are inside and outside the ink- A focusing unit for generating air flow; 외부로의 잉크 배출시 상기 집속부에서 생성된 잉크-공기 유동을 외부로 안내하는 잉크 배출 채널; 및An ink discharge channel for guiding the ink-air flow generated by the focusing unit when the ink is discharged to the outside; And 잉크 저장소로의 재순환시 집속부에서 생성된 잉크-공기 유동을 잉크 재순환 배출부로 안내하는 잉크 재순환 채널을 포함하는 나노 잉크젯 프린터 헤드.A nano inkjet printer head comprising an ink recycle channel for guiding ink-air flow generated at the concentrator upon recycling to an ink reservoir to an ink recycle outlet. 제 1항에 있어서, 상기 공기 공급부가 2개 이상인 경우, 상기 집속부에 의해 생성된 공기-잉크 유동을 공기-잉크 채널을 통해 외부로 배출시킬 때 상기 공기 공급부에 공급되는 공기압을 동일하게 적용시키며; The air supply to the air supply unit of claim 1, wherein when the air supply unit is two or more, the air pressure supplied to the air supply unit is equally applied when the air-ink flow generated by the concentrator is discharged to the outside through the air-ink channel. ; 상기 잉크 공급부에서 공급된 잉크를 잉크 재순환 배출부를 통해 잉크 저장소로 내보내고자 할 때 상기 공기 공급부에 공급되는 공기압을 달리 적용시키는 것을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드.And an air pressure supplied to the air supply unit when the ink supplied from the ink supply unit is to be discharged to the ink reservoir through the ink recycling discharge unit. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 압력 챔버의 상부에 탄성판을 더 구비함을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드.The nano inkjet printer head of claim 1, further comprising an elastic plate on the pressure chamber. 다수의 판을 적층하여 구성되는 잉크젯에 있어서,In an inkjet constituted by stacking a plurality of plates, 상, 하부 전극 및 그 사이에 압전판을 삽입시켜 가압부를 형성시키고, 상기 상부전극의 상측에 보호층을 형성시키며, 상기 하부전극의 하측에 탄성판이 배치되어 채널의 상측면을 형성하여 구성되는 위판과An upper plate formed by inserting an upper and lower electrode and a piezoelectric plate therebetween to form a pressing part, a protective layer formed on the upper electrode, and an elastic plate disposed on the lower side of the lower electrode to form an upper surface of the channel. and 상기 위판의 하측에 채널판을 형성시켜 채널의 측면을 형성하고, 상기 채널판의 하측에 하부판을 형성시켜 채널의 하측면을 형성하여 구성되는 아래판이 접합되어 채널이 내측에 형성되는 나노 잉크젯 프린터 헤드를 구성시키고,A nano inkjet printer head in which a channel is formed inside by forming a channel plate at a lower side of the upper plate to form a side surface of the channel, and a lower plate formed at a lower side of the channel plate to form a lower side of the channel. Configure 상기 채널은 잉크 채널, 하나 이상의 공기 채널 및 잉크 재순환 채널로 구분시켜 상기 위판을 관통하는 잉크 공급부, 공기 공급부 및 잉크 재순환 배출부와 연결시키고, 상기 잉크 채널 및 공기 채널이 한 지점으로 수렴되어 잉크 채널의 잉크와 공기 채널의 공기가 내측 및 외측에 위치한 잉크-공기유동을 생성하는 집속부를 형성시키고,The channel is divided into an ink channel, one or more air channels and an ink recirculation channel to connect with an ink supply portion, an air supply portion, and an ink recirculation discharge portion penetrating the upper plate, and the ink channel and the air channel converge to one point so that the ink channel The ink in the air and the air in the air channel form a focusing section that creates ink-air flow located inside and outside, 외부로의 잉크 배출시 상기 집속부의 잉크-공기유동을 외부로 안내하는 잉크 -공기 채널, 잉크 저장소로의 재순환시 집속부에 의해 생성된 잉크-공기 유동을 잉크 재순환 배출부로 안내하는 잉크 재순환 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드.An ink-air channel for guiding the ink-air flow to the outside when the ink is discharged to the outside, and an ink-recirculation channel for guiding the ink-air flow generated by the concentrator to the ink recirculation discharge portion when recirculating to the ink reservoir Nano inkjet printer head, characterized in that formed. 제 4항에 있어서, 상기 잉크 재순환 배출부로 안내된 잉크-공기 유동을 잉크 저장소로 내보내기 위한 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드.5. The nano inkjet printer head of claim 4, further comprising means for directing ink-air flow directed to the ink recycle outlet to an ink reservoir. 제 4항에 있어서, 외부로의 잉크 배출시에는 집속부에 의해 생성된 잉크-공기 유동이 잉크-공기 채널로만 유입되도록 하는 수단과,5. The apparatus of claim 4, further comprising: means for allowing ink-air flow generated by the concentrator to only flow into the ink-air channel upon discharge of ink to the outside; 잉크 저장소로의 재순환시에는 집속부에 의해 생성된 잉크-공기 유동이 잉크 재순환 채널로만 유입되도록 하는 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드.And means for allowing ink-air flow generated by the concentrator to enter only the ink recirculation channel upon recirculation to the ink reservoir. 제 4항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공기 공급부가 2개 이상인 경우, 상기 집속부에 의해 생성된 공기-잉크 유동을 공기-잉크 채널을 통해 외부로 배출시킬 때 상기 공기 공급부에 공급되는 공기압을 동일하게 적용시키며;7. The air supply according to any one of claims 4 to 6, wherein when there are two or more air supply parts, the air supply to the air supply is discharged when the air-ink flow generated by the condenser is discharged to the outside through an air-ink channel. Equally applied air pressure; 상기 잉크 공급부에서 공급된 잉크를 잉크 재순환 배출부를 통해 잉크 저장소로 내보내고자 할 때 상기 공기 공급부에 공급되는 공기압을 달리 적용시키는 것을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드.And an air pressure supplied to the air supply unit when the ink supplied from the ink supply unit is to be discharged to the ink reservoir through the ink recycling discharge unit. 제 4항에 있어서, 상기 집속부는 상기 잉크 채널과 공기 채널이 90도 이하의 각도로 만나도록 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드.The nano inkjet printer head of claim 4, wherein the focusing part is formed such that the ink channel and the air channel meet at an angle of 90 degrees or less. 제 8항에 있어서, 상기 가압부 하측의 탄성판에는 압력 챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드.The nano inkjet printer head of claim 8, wherein a pressure chamber is formed in the elastic plate under the pressing unit. 제 8항 또는 9항에 있어서, 상기 잉크 공급부의 상측에 잉크 가압펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드.10. A nano inkjet printer head according to claim 8 or 9, wherein an ink pressurizing pump is provided above the ink supply part. 제 10항에 있어서, 상기 잉크 공급부 및 공기 공급부는 아래판의 구멍이 위판의 구멍보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드.11. The nano inkjet printer head of claim 10, wherein the ink supply unit and the air supply unit are formed with holes in the lower plate smaller than the holes in the upper plate. 기판의 상측에 SiO2을 원하는 두께로 증착하는 증착 단계와, 상기 증착된 SiO2층을 마스크와 자외선으로 원하는 선폭과 형상으로 노광하는 노광 단계와, 상기 노광 단계를 거친 후 습식 에칭으로 노광된 SiO2을 제거하여 원하는 형상의 잉크 채널, 공기 채널, 잉크-공기 채널 및 잉크 재순환 채널을 형성시키는 채널형성단계를 포함하는 아래판 제조단계;A deposition step of depositing SiO 2 to a desired thickness on the upper side of the substrate, an exposure step of exposing the deposited SiO 2 layer to a desired line width and shape with a mask and ultraviolet rays, and a SiO that has been exposed by wet etching after the exposure step A bottom plate manufacturing step including a channel forming step of removing 2 to form an ink channel, an air channel, an ink-air channel, and an ink recycling channel of a desired shape; 상, 하부 전극 및 그 사이에 압전판이 삽입되어 가압부가 형성되는 단계와, 상기 상부전극의 상측에 보호층이 위치되고, 상기 하부전극의 하측에 탄성판이 위치되는 단계와, 상기 보호층에서 탄성판을 관통하는 잉크 공급부, 공기 공급부 및 잉크 재순환 배출부를 가공하는 단계를 포함하는 위판 제조단계; 및A piezoelectric plate is inserted between the upper and lower electrodes, and a pressing part is formed thereon, A protective layer is positioned above the upper electrode, and an elastic plate is positioned below the lower electrode, and the elastic plate in the protective layer. A stomach plate manufacturing step comprising the step of processing an ink supply part, an air supply part, and an ink recirculation discharge part penetrating the through; And 상기 아래판과 위판을 접합하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드의 제조방법.Method of manufacturing a nano inkjet printer head, characterized in that comprising the step of bonding the bottom plate and the top plate. 제 12항에 있어서, 상기 가압부의 하측에 위치한 탄성판에 이방성 KOH 습식에칭으로 압력챔버를 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드의 제조방법.The method of claim 12, further comprising processing the pressure chamber by anisotropic KOH wet etching on an elastic plate positioned below the pressing unit. 제 12항 또는 13항에 있어서, 각 장치 연결단계를 더 포함하며, 상기 각 장치 연결 단계에서는 잉크 재순환 배출부와 잉크 저장소간 연결시키고, 공기 유입부에는 공기 공급(유입) 펌프를 연결시키며, 잉크 공급부에는 잉크 가압 펌프를 연결시키는 것을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드의 제조방법.15. The method of claim 12 or 13, further comprising connecting each device, wherein each device connecting step is connected between an ink recycle discharge part and an ink reservoir, and an air inlet part is connected to an air supply (inlet) pump. A supply method of manufacturing a nano inkjet printer head, characterized in that for connecting the ink pressure pump. 제 14항에 있어서, 잉크 재순환 배출부에서 잉크 저장소로의 잉크 재순환을 원활하게 하기 위한 수단을 구비함을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드의 제조방법.15. The method of claim 14, comprising means for facilitating ink recycling from the ink recycle outlet to the ink reservoir. 제 15항에 있어서, 상기 잉크 재순환 배출부에서 잉크 저장소로의 잉크 재순 환을 원활하게 하기 위한 수단은 잉크 배출 펌프인 것을 특징으로 하는 나노 잉크젯 프린터 헤드의 제조방법.16. The method of claim 15, wherein the means for facilitating ink recycling from the ink recycle discharge to the ink reservoir is an ink discharge pump.
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