KR101024015B1 - 잉크젯 헤드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

잉크젯 헤드 및 그 제조방법이 개시된다. 복수의 챔버와, 복수의 챔버를 커버하는 멤브레인과, 복수의 챔버에 각각 압력을 제공하도록, 가상의 분할선을 경계로 멤브레인에 서로 이격되어 배치되는 복수의 구동부를 포함하는 잉크젯 헤드를 제조하는 방법으로서, 분할선의 위치에 상응하는 멤브레인의 일면에 홈을 형성하는 단계; 홈이 형성된 멤브레인의 일면에 접착수지를 이용하여 압전체를 접합하는 단계; 및 홈이 노출되도록 압전체를 분할하는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드 제조방법은, 잉크젯 헤드의 구동부 간에 잔존하는 압전체를 제거하여 크로스토크를 저감시킬 수 있으며, 압전체 분할 시 발생하는 스트레스를 완충시킬 수 있다.

잉크젯 헤드, 크로스토크, 압전체, 분할

Description

잉크젯 헤드 및 그 제조방법{ink-jet head and manufacturing method thereof}

본 발명은 잉크젯 헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

잉크젯 프린터는 전기적인 신호를 물리적인 힘으로 변환하여 노즐을 통해 잉크 액적을 토출함으로써 인쇄를 수행할 수 있는 장치이다. 잉크젯 헤드는 챔버, 리스트릭터, 노즐, 압전체 등의 다양한 부품을 각각의 층에 가공하여, 이들을 서로 접합하는 방식으로 제작될 수 있다.

최근 들어 잉크젯 헤드는 기존의 종이 및 섬유에 인쇄하는 그래픽 잉크젯 산업뿐만 아니라 프린트 기판, LCD 패널 등의 전자 부품 제작에도 그 적용이 확대되고 있다.

그에 따라, 기존의 그래픽 프린팅에 비하여 기능성 잉크를 정확하고 정밀하게 토출 시켜야 하는 전자부품용 잉크젯 프린팅 기술에는 기존의 잉크젯 헤드에서는 요구되지 않았던 기능들이 요구된다. 액적의 토출 크기 및 속도의 편차 등이 기 본적으로 요구되고, 이외에도 생산량을 증가시키기 위하여 고밀도의 노즐과 고주파수 특성이 요구된다. 이러한 요구에 부응하기 위해서 박형화 된 잉크젯 헤드의 구동부의 개발이 필요하였다.

한편, 도 1은 종래 기술에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 정단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 압전체를 잉크젯 헤드의 일면에 접합한 후, 각각의 챔버(6) 위에서 독립적인 구동부(2)로 구동되기 위해, 다이싱(dicing)이 수행되었다.

이 때, 각각의 구동부(2)를 완전 절단하면, 멤브레인(5)를 비롯한 잉크젯 헤드의 몸체에 심각한 스트레스를 가할 수 있었다. 그리고, 이와 같은 문제로 인해 압전체를 완전 절단하지 못하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 압전체의 하부가 완전히 분리되지 않고 잔존물(3)이 남아 인접하는 각각의 구동부(2)가 서로 연결되어 크로스토크를 유발할 수 있었다.

더구나, 다이싱 공정을 수행할 때, 잉크젯 헤드의 실리콘 기판의 스트레스를 우려하여 얇은 절단날(saw blade)을 이용하여 두 번의 다이싱 공정을 수행하면, 인접한 구동부 간에 벽(wall) 형태의 압전체 잔존물(8)이 남아 크로스토크를 유발할 수 있는 원인이 되었다.

본 발명은 크로스토크를 저감시킬 수 있으며, 압전체 분할 시 발생하는 스트레스를 완충시킬 수 있는 잉크젯 헤드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 챔버와, 복수의 챔버를 커버하는 멤브레인과, 복수의 챔버에 각각 압력을 제공하도록, 가상의 분할선을 경계로 멤브레인에 서로 이격되어 배치되는 복수의 구동부를 포함하는 잉크젯 헤드를 제조하는 방법으로서, 분할선의 위치에 상응하는 멤브레인의 일면에 홈을 형성하는 단계; 홈이 형성된 멤브레인의 일면에 접착수지를 이용하여 압전체를 접합하는 단계; 및 홈이 노출되도록 압전체를 분할하는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드 제조방법이 제공된다.

홈을 형성하는 단계는 화학적 에칭을 통해 수행될 수 있으며, 접착수지는 홈에 충전될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수의 챔버와, 복수의 챔버를 커버하는 멤브레인과, 복수의 챔버에 각각 압력을 제공하도록, 가상의 분할선을 경계로 멤브레인에 서로 이격되어 접합되는 압전체를 포함하되, 분할선에 상응하는 멤브레인의 일면에는 홈이 형성되고, 홈에는 접합수지가 충전되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드가 제공된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 잉크젯 헤드의 구동부 간에 잔존하는 압전체를 제거하여 크로스토크를 저감시킬 수 있으며, 압전체 분할 시 발생하는 스트레스를 완충시킬 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 제조방법에 대해 설명하기에 앞서, 압전방식 잉크젯 헤드의 각 구성요소에 대해, 도 2를 참조하여 개략적으로 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 잉크젯 헤드를 나타낸 측단면도이며, 도 2를 참조하면, 잉크젯 헤드(100), 리저버(10), 유입구(20), 리스트릭터(30), 챔버(40), 댐퍼(50), 노즐(60), 멤브레인(70), 압전체(80)가 도시되어 있다.

챔버(40)는 잉크를 수용하며, 멤브레인(70)의 상면에 형성되는 압전체(80) 등에 의해 압력이 가해지면, 수용된 잉크를 노즐(60) 방향으로 이동시켜 잉크가 토 출 될 수 있도록 하는 수단이다. 이러한 챔버(40)는 하나의 잉크젯 헤드(100)에 128개 또는 256개 등과 같이 여러 개가 병렬적으로 배치되며, 이들 각각의 챔버(40)에 압력을 제공하기 위해 압전체(80) 역시 챔버(40)의 수만큼 구비된다. 이 때, 각각의 압전체(80)는 인접한 다른 챔버(40)에 대한 영향이 최소화될 수 있도록 서로 이격되어 배치된다. 이들 압전체(80)가 이격됨으로써 형성되는 공간을 본 명세서에서는 분할선이라 칭하도록 한다.

리저버(10)는 유입구(20) 등을 통해 외부로부터 잉크를 공급 받아 이를 저장하고, 상술한 챔버(40)에 잉크를 공급해주는 수단이다.

리스트릭터(30)는 상술한 리저버(10)와 챔버(40)를 연통시키며, 리저버(10)와 챔버(40) 사이에서 발생하는 잉크의 흐름을 조절하는 기능을 수행하는 수단이다. 이러한 리스트릭터(30)는 리저버(10) 및 챔버(40)보다 작은 단면적을 갖도록 형성되며, 압전체(80)에 의해 멤브레인(70)이 진동하는 경우 리저버(10)로부터 챔버(40)로 공급되는 잉크의 양을 조절할 수 있다.

노즐(60)은 챔버(40)와 연결되어 챔버(40)로부터 잉크를 공급받아 잉크를 분사하는 기능을 수행한다. 압전체(80) 등에 의해 발생한 진동이 멤브레인(70)을 통하여 챔버(40)에 전달되면, 챔버(40)에는 압력이 가해지고, 이 압력에 의해 노즐(60)이 잉크를 분사할 수 있게 된다.

상술한 챔버(40)와 노즐(60) 사이에는 댐퍼(50)가 형성된다. 댐퍼(50)는 챔버(40)에서 발생된 에너지를 노즐(60) 측으로 집중시키고 급격한 압력 변화를 완충 하는 기능을 수행할 수 있다.

한편, 압전체(80)의 상하에는 압전체(80)에 전압을 인가하기 위해 상부전극(미도시)과 하부전극(미도시)이 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 각각의 구성요소들을 구비하는 잉크젯 헤드(100)는 실리콘 또는 세라믹과 같은 재질의 기판이 여러 장 적층되어 형성될 수도 있으며, 한 장의 기판으로 이루어질 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 제조방법에 대해 도 3 내지 도 9를 참조하여 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 제조방법을 나타내는 순서도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 제조방법의 각 공정을 나타내는 도면이다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 챔버(40), 노즐(60), 멤브레인(70), 홈(72), 압전체(80, 80'), 접착수지(90)가 도시되어 있다.

먼저, 분할선의 위치에 상응하는 멤브레인(70)의 일면에 홈(72)을 형성한다(S110). 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 추후 분할되는 경계선, 즉 분할선의 위치에 대응되는 멤브레인(70)의 위치에 홈(72)을 형성하는 것이다. 홈(72)을 형성하기 위하여 습식/건식 에칭과 같은 화학적인 방법을 이용할 수 있다. 멤브레인(70)이 챔버(40)를 커버하도록 잉크젯 헤드의 본체에 접합되어 있는 경우, 화학적인 방법을 이용하여 홈(72)을 형성하게 되면, 잉크젯 헤드의 본체에 가해지는 스트레스를 최소화할 수 있어 제품의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이 멤브레인(70)에 홈(72)을 형성한 다음, 홈(72)이 형성된 멤브레인(70)의 일면에 에폭시 수지와 같은 접착수지(90)를 이용하여 압전체(80')를 접합 하고(S120, 도 5), 홈(72)이 노출되도록 압전체(80')를 분할한다(S130, 도 6). 전술한 공정을 통해 미리 분할선에 대응되는 멤브레인(70)에 홈(72)을 형성하였기 때문에, 절단날 등을 이용하여 압전체(80')를 완전히 분할할 수 있게 된다.

또한, 압전체(80')를 접합하는 과정에서 접착수지(90)가 홈(72)의 내부에 충전되도록 도포된 경우, 홈(72)의 내부에 충전된 접착수지(90)가 완충기능을 수행할 수 있어, 멤브레인(70) 및 잉크젯 헤드 본체에 가해지는 스트레스를 감소시킬 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 도 6에 도시된 바와 같이, 압전체를 분할하는 공정 이후에도 멤브레인(70)에 형성된 홈(72)의 내부에는 접착수지(90)가 잔존할 수 있는데, 이와 같이 홈(72)의 내부에 잔존하는 접착수지는 압전체(80)와 멤브레인(70) 사이의 결합력을 향상시켜주게 되어, 제품의 신뢰성이 향상될 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 종래 기술에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 정단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 측단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 제조방법을 나타내는 순서도.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 제조방법의 각 공정을 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

40: 챔버

60: 노즐

70: 멤브레인

72: 홈

80, 80': 압전체

90: 접착수지

Claims (4)

1. 복수의 챔버와,

   상기 복수의 챔버를 커버하는 멤브레인과,

   상기 복수의 챔버에 각각 압력을 제공하도록, 가상의 분할선을 경계로 상기 멤브레인에 서로 이격되어 배치되는 복수의 구동부를 포함하는 잉크젯 헤드를 제조하는 방법으로서,

   상기 분할선의 위치에 상응하는 상기 멤브레인의 일면에 홈을 형성하는 단계;

   상기 홈이 형성된 멤브레인의 일면에 상기 홈이 충전되도록 접착수지를 도포하고, 압전체를 접합하는 단계; 및

   상기 분할선을 따라 상기 압전체를 절단하여, 상기 홈이 노출되도록 상기 압전체를 분할하는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 홈을 형성하는 단계는 화학적 에칭을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제

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