KR101113517B1 - 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트 및 그 제조방법 - Google Patents
잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 노즐 플레이트는, 노즐들이 형성된 기판; 기판의 외부 표면 및 노즐들의 내벽에 형성되는 친잉크성(ink-philic) 코팅막; 및 노즐들 주위의 친잉크성 코팅막 상에만 선택적으로 형성되는 발잉크성(ink-phobic) 코팅막;을 구비한다.
Description
도 1은 종래 잉크젯 프린트헤드의 일례로서 압전 방식의 잉크젯 헤드의 일반적인 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 평면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 평면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 도 4의 A부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 6은 도 4에 도시된 노즐 플레이트에 형성된 발잉크성 코팅막의 표면에 대하여 측정된 접촉각(contact angle)을 도시한 것이다.
도 7 내지 도 11은 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12 내지 도 16은 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
130,230... 노즐 플레이트 131,231... 노즐
132,232... 기판 134... 친잉크성 코팅막
138,238... 발잉크성 코팅막 150,250... 스탬프
234... 제1 친잉크성 코팅막 236... 제2 친잉크성 코팅막
본 발명은 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트에 관한 것으로, 상세하게는 잉크의 토출특성을 향상시킬 수 있는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 프린트헤드는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린트헤드는 잉크 토출 방식에 따라 크게 두 가지로 나뉠 수 있다. 그 하나는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크를 토출시키는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크를 토출시키는 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드이다.
도 1은 종래의 잉크젯 헤드의 일 예로서 압전 방식의 잉크젯 헤드의 일반적인 구성을 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 유로 플레이트(10)에는 잉크 유로를 구성하는 매니폴드(11), 다수의 리스트릭터(12) 및 다수의 압력 챔버(13)가 형 성되어 있다. 상기 유로 플레이트(10)의 상면에는 압전 액츄에이터(40)의 구동에 의해 변형되는 진동판(20)이 접합되어 있으며, 유로 플레이트(10)의 저면에는 다수의 노즐(31)이 형성된 노즐 플레이트(30)가 접합되어 있다. 한편, 상기 유로 플레이트(10)와 진동판(20)은 일체로 형성될 수 있으며, 또한 유로 플레이트(10)와 노즐 플레이트(30)도 일체로 형성될 수 있다.
상기 매니폴드(11)는 도시되지 않은 잉크 저장고로부터 유입된 잉크를 다수의 압력 챔버(13) 각각으로 공급하는 통로이며, 리스트릭터(12)는 매니폴드(11)로부터 다수의 압력 챔버(13)의 내부로 잉크가 유입되는 통로이다. 상기 다수의 압력 챔버(13)는 토출될 잉크가 채워지는 곳으로, 매니폴드(11)의 일측 또는 양측에 배열되어 있다. 상기 다수의 노즐(31)은 노즐 플레이트(30)를 관통하도록 형성되며 다수의 압력 챔버(13) 각각에 연결된다. 상기 진동판(20)은 다수의 압력 챔버(13)를 덮도록 유로 플레이트(10)의 상면에 접합된다. 상기 진동판(20)은 압전 액츄에이터(40)의 구동에 의해 변형되면서 다수의 압력 챔버(13) 각각에 잉크의 토출을 위한 압력 변화를 제공한다. 상기 압전 액츄에이터(40)는 진동판(20) 위에 순차 적층된 하부 전극(41)과, 압전막(42)과, 상부 전극(43)으로 구성된다. 하부 전극(41)은 진동판(20)의 전 표면에 형성되며, 공통 전극의 역할을 하게 된다. 압전막(42)은 다수의 압력 챔버(13) 각각의 상부에 위치하도록 하부 전극(41) 위에 형성된다. 상부 전극(43)은 압전막(42) 위에 형성되며, 압전막(42)에 전압을 인가하는 구동 전극의 역할을 하게 된다.
상기한 바와 같은 구성을 가진 잉크젯 헤드에 있어서, 노즐 플레이트(30)의 표면 처리는 노즐(31)을 통해 토출되는 잉크 액적의 직진성과 토출 속도 등의 잉크 토출 성능에 직접적인 영향을 미치게 된다. 즉, 잉크 토출 성능을 향상시키기 위해서는, 노즐(31)의 내면은 친잉크성(ink-philic)을 가져야 하고, 노즐(31) 외부의 노즐 플레이트(30) 표면은 발잉크성(ink-repellent)을 가져야 한다. 구체적으로, 노즐(22)의 내벽이 친잉크성을 가지게 되면, 잉크에 대한 접촉각(contact angle)이 작아져 모세관력(capillary force)이 증가하므로, 잉크의 리필(refill) 시간이 단축되며, 이에 따라 토출 주파수가 증대될 수 있다. 그리고, 노즐(31) 외부의 노즐 플레이트(30) 표면이 발잉크성을 가지게 되면, 노즐 플레이트(30) 표면에서의 잉크 웨팅(ink-wetting)이 방지되어 토출되는 잉크의 직진성이 확보될 수 있다. 노즐 플레이트(30)의 표면에 형성되는 발잉크성 코팅막이 만족하여야할 조건은 대표적으로 두가지가 있다. 첫째는 발잉크성 코팅막은 사용되는 잉크에 대하여 큰 접촉각(contact angle)을 가져야 한다. 그리고, 둘째는 잉크 토출 후 시간이 경과하여도 잉크에 대한 발잉크성 코팅막의 접촉각이 일정하게 유지될 수 있어야 한다. 즉, 내구성(durability)이 있어야 한다.
한편, 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 프린팅 작업을 수행하는 과정에서 잉크가 토출되는 노즐(31) 주위에 잉크가 잔류하게 되면, 그 다음에 토출되는 잉크의 특성이 급격히 저하된다. 따라서, 이와 같는 성능 저하를 방지하기 위하여 잉크의 주성분인 솔벤트(solvent)를 사용하여 노즐(31) 외부의 노즐 플레이트(30) 표면을 주기적으로 와이핑(wiping)함으로써 노즐(31) 주위에 잉크가 잔류하는 것을 방지하게 된다. 그러나, 세정(cleaning)용으로 사용되는 솔벤트가 노즐 플레이트(30)의 표면에서 완전히 제거되지 않고 남아있게 된다면 이 또한 잉크의 토출특성을 저하시키게 된다. 즉, 노즐(31) 외부의 노즐 플레이트(30) 표면 전체가 발잉크성을 가지게 된다면, 와이핑 작업 후 노즐 플레이트(30)의 표면에 잔류하는 솔벤트의 위치를 제어할 수 없게 되고, 이는 잉크의 토출특성이 떨어뜨리는 요인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 노즐 주위에 잉크나 솔벤트가 잔류하는 것을 방지함으로써 잉크의 토출특성을 향상시킬 수 있는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트는,
노즐들이 형성된 기판;
상기 기판의 외부 표면 및 상기 노즐들의 내벽에 형성되는 친잉크성(ink-philic) 코팅막; 및
상기 노즐들 주위의 친잉크성 코팅막 상에만 선택적으로 형성되는 발잉크성(ink-phobic) 코팅막;을 구비한다.
상기 발잉크성 코팅막은 상기 노즐을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
상기 기판은 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 상기 친잉크성 코팅막은 열산화된 실리콘(thermally oxidized silicon)으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 발잉크성 코팅막은 플루오르화 실란(perfluorinated silane) 또는 불소계 폴리머로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트는,
노즐이 형성된 기판;
상기 기판의 외부 표면 및 상기 노즐의 내벽에 형성되는 제1 친잉크성 코팅막;
상기 기판의 외부 표면에 형성되는 제1 친잉크성 코팅막을 덮도록 형성되는 제2 친잉크성 코팅막; 및
상기 노즐 주위의 제2 친잉크성 코팅막 상에만 선택적으로 형성되는 발잉크성 코팅막;을 구비한다.
상기 제1 친잉크성 코팅막은 열산화된 실리콘(thermally oxidized silicon)으로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 친잉성 코팅막은 증착된 실리콘 산화물(deposited silicon oxide)로 이루어질 수 있다.
상기 제2 친잉크성 코팅막의 표면은 0.5nm ~ 2nm의 RMS (Root Mean Square) 조도(roughness)를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법은,
노즐들이 형성된 기판을 준비하는 단계;
상기 기판의 외부 표면 및 상기 노즐들의 내벽에 친잉크성 코팅막을 형성하는 단계; 및
상기 노즐들 주위의 친잉크성 코팅막 상에만 선택적으로 발잉크성 코팅막을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 발잉크성 코팅막은 마이크로컨택 프린팅(microcontact printing) 방법에 의하여 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 발잉크성 코팅막을 형성하는 단계는, 소정 형상의 돌출부들이 하부에 형성된 스탬프(stamp)를 준비하는 단계; 상기 스탬프의 돌출부들 하면에 발잉크성 물질을 부착시키는 단계; 상기 스탬프를 상기 친잉크성 코팅막이 형성된 기판 상부에 위치시킨 다음, 상기 스탬프를 눌러서 상기 노즐들 주위의 친잉크성 코팅막 상에 상기 발잉크성 코팅막을 형성하는 단계; 및 상기 스탬프를 떼어내는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 스탬프는 PDMS(poly(dimethylsiloxane)), 유리, 석영 및 실리콘으로 이루어지는 그룹에서 선택된 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따른 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법은,
노즐들이 형성된 기판을 준비하는 단계;
상기 기판의 외부 표면 및 상기 노즐들의 내벽에 제1 친잉크성 코팅막을 형성하는 단계;
상기 기판의 외부 표면에 형성되는 제1 친잉크성 코팅막을 덮도록 제2 친잉크성 코팅막을 형성하는 단계; 및
상기 노즐들 주위의 제2 친잉크성 코팅막 상에만 선택적으로 발잉크성 코팅막을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 제2 친잉크성 코팅막은 실리콘 산화물을 화학기상증착법(CVD) 또는 물리기상증착법(PVD)에 의하여 상기 제1 친잉크성 코팅막 상에 증착함으로써 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하여, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에서 설명되는 실시예는 압전방식의 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트 뿐만 아니라 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트에도 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 평면을 개략적으로 도시한 것이다. 그리고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 본 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 노즐 플레이트(130)는 노즐들(131)이 형성된 기판(132)과, 상기 기판(132)의 전 표면에 형성되는 친잉크성(ink-philic) 코팅막(134)과, 상기 친잉크성 코팅막(134) 상에 선택적으로 형성되는 발잉크성(ink-phobic) 코팅막(138)을 포함한다.
상기 기판(132)은 일반적으로 실리콘으로 이루어질 수 있다. 이러한 기판(132)에는 잉크의 토출이 이루어지는 다수의 노즐(131)이 관통되어 형성되어 있다. 그리고, 상기 친잉크성 코팅막(134)은 상기 노즐들(131)의 내벽 및 기판(132)의 외부 표면에 형성된다. 여기서, 상기 친잉크성 코팅막(134)은 열산화된 실리콘(thermally oxidized silicon)으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 친잉크성 코팅막(134)은 실리콘으로 이루어진 기판(132)의 표면을 열산화시킴으로써 형성될 수 있다.
상기 발잉크성 코팅막(138)은 노즐들(131) 주위의 친잉크성 코팅막(134) 상에만 선택적으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 발잉크성 코팅막(138)은 노즐들(131)을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 이러한 발잉크성 코팅막(138)은 후술하는 바와 같이 마이크로컨택 프린팅(microcontact printing) 방법에 의하여 친잉크성 코팅막(134) 상에 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 발잉크성 코팅막(138)은 예를 들면, 플루오르화 실란(perfluorinated silane) 또는 불소계 폴리머로 이루어질 수 있다. 한편, 도 2에는 상기 발잉크성 코팅막(138)이 노즐(131)을 둘러싸는 원형의 형태로 형성된 경우가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 발잉크성 코팅막(138)은 노즐(131)을 둘러싸는 사각형 또는 기타 다각형 형태로 형성될 수도 있으며, 이외에도 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 노즐 플레이트(130)에서는 노즐 플레이트(130)의 외부 표면 중 노즐들(131) 주위에만 발잉크성 코팅막(138)이 선택적으로 형성되어 있다. 이에 따라, 잉크나 노즐 플레이트의 와이핑(wiping)시 세정용으로 사용되는 솔벤트(solvent)가 노즐 플레이트(130)의 외부 표면에 존재하는 경우에는 그 잉크나 솔벤트는 발잉크성 코팅막(138)이 형성된 노즐(131) 주위에는 남아있지 않게 되고, 발잉크성 코팅막(138) 주변의 친잉크성 코팅막(134) 상에 잔류하게 된다. 따라서, 노즐(131) 주위에 잉크나 솔벤트가 잔류하는 것을 방지할 수 있으므로, 잉크의 토출특성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 단면을 도시한 것이며, 도 5는 도 4의 A부분을 확대하여 도시한 것이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 플레이트(230)는 노즐들(231)이 형성된 기판(232)과, 상기 기판(232)의 전 표면에 형성되는 제1 친잉크성 코팅막(234)과, 상기 제1 친잉크성 코팅막(243) 상에 형성되는 제2 친잉크성 코팅막(236)과, 상기 제2 친잉크성 코팅막(236) 상에 선택적으로 형성되는 발잉크성 코팅막(238)을 포함한다.
상기 기판(232)은 일반적으로 실리콘으로 이루어질 수 있다. 이러한 기판(232)에는 잉크의 토출이 이루어지는 다수의 노즐(231)이 관통되어 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1 친잉크성 코팅막(234)은 기판(232)의 전 표면, 즉 상기 노즐들(231)의 내벽 및 기판(232)의 외부 표면에 형성된다. 여기서, 상기 제1 친잉크성 코팅막(234)은 열산화된 실리콘(thermally oxidized silicon)으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 제1 친잉크성 코팅막(234)은 실리콘으로 이루어진 기판의 표면을 열산화시킴으로써 형성될 수 있다.
상기 제2 친잉크성 코팅막(236)은 기판(232)의 외부 표면에 형성된 제1 친잉크성 코팅막(234)을 덮도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 친잉크성 코팅막(236)은 증착된 실리콘 산화물(deposited silicon oxide)로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 친잉크성 코팅막(236)은 열산화된 실리콘으로 이루어진 제1 친잉크성 코팅막(234) 상에 화학기상증착법(CVD; chemical vapor deposition) 또는 물리기상증착법(physical vapor deposition)에 의하여 실리콘 산화물을 증착함으로 써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 물리기상증착법에는 전자빔 증착법(electron beam evaporation)이 포함될 수 있다. 이와 같이, 열산화된 실리콘으로 이루어진 제1 친잉크성 코팅막(234) 상에 실리콘 산화물을 증착함으로써 제2 친잉크성 코팅막(236)을 형성하게 되면, 도 5에 도시된 바와 같이 제2 친잉크성 코팅막(236)의 표면 조도는 제1 친잉크성 코팅막(234) 보다 크게 커지게 된다. 구체적으로, 상기 제2 친잉크성 코팅막(236)의 표면은 대략 0.5nm ~ 2nm의 RMS (Root Mean Square) 조도(roughness)를 가질 수 있다. 이와 같이, 제2 친잉크성 코팅막(236)의 표면 조도가 커지게 되면 제2 친잉크성 코팅막(236)의 표면적이 증가하게 되고, 이에 따라 제2 친잉크성 코팅막(236)의 표면은 큰 친잉크성을 가지게 된다.
상기 발잉크성 코팅막(238)은 노즐들(231) 주위의 제2 친잉크성 코팅막(236) 상에만 선택적으로 형성되어 있다. 상기 발잉크성 코팅막(238)은 노즐들(231)을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 발잉크성 코팅막(238)은 노즐(231)을 둘러싸는 원형의 형태로 형성되거나 그 이외의 다른 다양한 형태로 형성될 수 있다. 이러한 발잉크성 코팅막(238)은 후술하는 바와 같이 마이크로컨택 프린팅(microcontact printing) 방법에 의하여 제2 친잉크성 코팅막(236) 상에 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 발잉크성 코팅막(238)은 예를 들면, 플루오르화 실란(perfluorinated silane) 또는 불소계 폴리머로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 큰 표면 조도를 가지는 제2 친잉크성 코팅막(236) 상에 발잉크성 코팅막(238)을 형성하게 되면, 도 5에 도시된 바와 같이 발잉크성 코팅막(238)은 제2 친잉크성 코팅막(236)과 마찬가지로 큰 표면 조도를 가지게 된다. 이에 따라, 발잉크성 코팅 막(238)의 표면적이 커지게 되고, 제2 친잉크성 코팅막(236)의 표면에는 더 많은 양의 발잉크성 물질이 형성될 수 있으므로 상기 발잉크성 코팅막(238)의 표면은 큰 발잉크성을 가지게 된다. 또한, 큰 표면 조도를 가지는 제2 친잉크성 코팅막(236) 상에 발잉크성 코팅막(238)이 형성되면 제2 친잉크성 코팅막(236)과 발잉크성 코팅막(238) 사이의 접착력이 증대되어 발잉크성 코팅막(238)의 내구성(durability)이 향상될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 제1 친잉크성 코팅막(234) 상에 큰 표면 조도를 가지는 제2 친잉크성 코팅막(236)이 형성되고, 이 제2 친잉크성 코팅막(236) 상에 발잉크성 코팅막(238)이 선택적으로 형성되어 있다. 이에 따라, 노즐들(231) 주위에 형성된 발잉크성 코팅막(238)은 큰 발잉크성(ink-phobic property)을 가지게 되고, 상기 발잉크성 코팅막(238) 주위에 형성된 제2 친잉크성 코팅막(236)은 큰 친잉크성(ink-philic property)을 가지게 된다. 따라서, 잉크나 솔벤트가 노즐 주위에 잔류하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 되어 잉크의 토출특성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 친잉크성 코팅막(236)의 친잉크성을 크게 증대시킴으로써 시간이 지남에 따라 주위 환경에 따른 오염으로 인하여 제2 친잉크성 코팅막(236)의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 도 4에 도시된 노즐 플레이트(230)에 형성된 발잉크성 코팅막(238)의 접촉각(contact angle)을 시간에 따라 측정한 결과를 도시한 것이다. 여기서, 상기 발잉크성 코팅막(238)은 불소계 폴리머로 이루어져 있으며, 마이크로컨택 프린팅 방법에 의하여 제2 친잉크성 코팅막(236) 상에 선택적으로 형성되었다. 도 6을 참 조하면, 발잉크성 코팅막(238)의 접촉각은 DPMA(DiPropylene glycol Methyl ether Acetate)로 측정하였을 때 대략 60도 정도로 측정되었으며, 이로부터 본 실시예에 따른 노즐 플레이트(230)에 형성된 발잉크성 코팅막(238)은 우수한 발잉크성을 가지고 있음을 알 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 7 내지 도 11은 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 노즐 플레이트의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7을 참조하면, 먼저 노즐들(131)이 관통되어 형성된 기판(132)을 준비한다. 상기 기판(132)은 실리콘으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 기판(132)의 전 표면, 즉 상기 노즐들(131)의 내벽 및 상기 기판(132)의 외부 표면에 친잉크성 코팅막(134)을 형성한다. 여기서, 상기 친잉크성 코팅막(134)은 열산화된 실리콘으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 친잉크성 코팅막(134)은 실리콘으로 이루어진 기판(132)의 표면을 열산화시킴으로써 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 노즐들(131) 주위의 친잉크성 코팅막(134) 상에만 발잉크성 코팅막(도 11의 138)을 형성한다. 여기서, 발잉크성 코팅막(138)의 선택적 형성은 마이크로컨택 프린팅(microcontact printing)방법에 의하여 수행될 수 있다. 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 8을 참조하면, 소정 형상의 돌출부들(150a)이 형성된 스탬프(stamp,150)를 준비한다. 여기서, 상기 스탬프(150)는 PDMS(poly(dimethylsiloxane))로 이루어질 수 있으며, 이외에도 유리, 석영 또는 실리콘으로 이루어질 수도 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 스탬프(150)의 하부에 형성된 돌출부들(150a)은 노즐들(131)을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다. 도 9를 참조하면, 상기 스탬프(150)에 형성된 돌출부들(150a)의 하면에 발잉크성 물질(138')을 부착한다. 여기서, 상기 발잉크성 물질(138')에는 불소계 폴리머 또는 플루오르화 실란(perfluorinated silane)이 포함될 수 있다.
도 10을 참조하면, 발잉크성 물질(138')이 부착된 스탬프(150)를 친잉크성 코팅막(134)이 형성된 기판(132)의 상부에 위치시킨 다음, 상기 스탬프(150)를 누르게 되면, 상기 노즐들(131) 주위의 친잉크성 코팅막(134) 상에 발잉크성 코팅막(138)이 형성된다. 여기서, 상기 발잉크성 코팅막(138)은 노즐들(131)을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다. 마지막으로, 도 11을 참조하면, 상기 스탬프(150)를 발잉크성 코팅막(138)으로부터 떼어내면 본 발명의 실시예에 따른 노즐 플레이트가 완성된다.
도 12 내지 도 16은 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 플레이트의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12를 참조하면, 먼저 노즐들(231)이 관통되어 형성된 기판(232)을 준비한다. 상기 기판(232)은 실리콘으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 기판(232)의 전 표면, 즉 상기 노즐들(231)의 내벽 및 상기 기판(232)의 외부 표면에 제1 친잉크성 코팅막(234)을 형성한다. 여기서, 상기 제1 친잉크성 코팅막(234)은 열산화된 실리콘으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 제1 친잉크성 코팅막(234)은 실리콘으로 이루어진 기판(232)의 표면을 열산화시킴으로써 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 기판(232)의 외부 표면에 형성된 제1 친잉크성 코팅막(234)을 덮도록 제2 친잉크성 코팅막(236)을 형성한다. 여기서, 상기 제2 친잉크성 코팅막(236)은 증착된 실리콘 산화물(deposited silicon oxide)로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 친잉크성 코팅막(236)은 열산화된 실리콘으로 이루어진 제1 친잉크성 코팅막(234) 상에 화학기상증착법(CVD; chemical vapor deposition) 또는 물리기상증착법(physical vapor deposition)에 의하여 실리콘 산화물을 증착함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 물리기상증착법에는 전자빔 증착법(electron beam evaporation)이 포함될 수 있다. 이와 같이, 열산화된 실리콘으로 이루어진 제1 친잉크성 코팅막(234) 상에 실리콘 산화물을 증착함으로써 제2 친잉크성 코팅막(236)을 형성하게 되면, 전술한 바와 같이 제2 친잉크성 코팅막(236)의 표면 조도는 제1 친잉크성 코팅막(234) 보다 크게 커지게 되고, 이에 따라 제2 친잉크성 코팅막(236)의 표면은 큰 친잉크성을 가지게 된다. 상기 제2 친잉크성 코팅막(236)의 표면은 대략 0.5nm ~ 2nm의 RMS (Root Mean Square) 조도(roughness)를 가질 수 있다.
다음으로, 상기 노즐들(231) 주위의 제2 친잉크성 코팅막(236) 상에만 발잉크성 코팅막(도 16의 238)을 형성한다. 여기서, 발잉크성 코팅막(238)의 선택적 형성은 마이크로컨택 프린팅(microcontact printing)방법에 의하여 수행될 수 있다. 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 13을 참조하면, 소정 형상의 돌출부들(250a)이 형성된 스탬프(stamp,250)를 준비한다. 여기서, 상기 스탬프(250)는 PDMS(poly(dimethylsiloxane))로 이루어 질 수 있으며, 이외에도 유리, 석영 또는 실리콘으로 이루어질 수도 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 스탬프(250)의 하부에 형성된 돌출부들(250a)은 노즐들(231)을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다. 도 14를 참조하면, 상기 스탬프(250)에 형성된 돌출부들(250a)의 하면에 발잉크성 물질(238')을 부착한다. 여기서, 상기 발잉크성 물질(238')에는 불소계 폴리머 또는 플루오르화 실란(perfluorinated silane)이 포함될 수 있다.
도 15를 참조하면, 발잉크성 물질(238')이 부착된 스탬프(250)를 제1 및 제2 친잉크성 코팅막(234,236) 형성된 기판(232)의 상부에 위치시킨 다음, 상기 스탬프(250)를 누르게 되면, 상기 노즐들(231) 주위의 제2 친잉크성 코팅막(234) 상에 발잉크성 코팅막(238)이 형성된다. 여기서, 상기 발잉크성 코팅막(238)은 노즐들(231)을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 큰 표면 조도를 가지는 제2 친잉크성 코팅막(236) 상에 발잉크성 코팅막(238)을 형성하게 되면, 전술한 바와 같이 발잉크성 코팅막(238)도 제2 친잉크성 코팅막(236)과 마찬가지로 큰 표면 조도를 가지게 되므로, 상기 발잉크성 코팅막(238)의 표면은 큰 발잉크성을 가지게 된다. 마지막으로, 도 11을 참조하면, 상기 스탬프(250)를 발잉크성 코팅막(238)으로부터 떼어내면 노즐 플레이트가 완성된다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 기판의 표면에 형성된 친잉크성 코팅막 상에 발잉크성 코팅막을 선택적으로 형성함으로써 노즐 주위에 잉크나 솔벤트가 잔류하는 것을 방지할 수 있으므로, 잉크의 토출특성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 기판의 표면에 형성된 제1 친잉크성 코팅막 상에 큰 표면 조도를 가지는 다른 제2 친잉크성 코팅막을 형성하고, 상기 제2 친잉크성 코팅막 상에 발잉크성 코팅막을 형성하게 되면 잉크나 솔벤트가 노즐 주위에 잔류하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 되어 잉크의 토출특성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 친잉크성 코팅막의 특성이 주위 환경에 따른 오염으로 인하여 저하되는 것을 방지할 수 있다.
Claims (32)
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- 노즐이 형성된 기판;상기 기판의 외부 표면 및 상기 노즐의 내벽에 형성되는 제1 친잉크성 코팅막;상기 제1 친잉크성 코팅막의 표면 조도에 비해 큰 표면 조도를 가지며, 상기 기판의 외부 표면에 형성되는 제1 친잉크성 코팅막을 덮도록 형성되는 제2 친잉크성 코팅막; 및상기 노즐 주위의 제2 친잉크성 코팅막 상에만 선택적으로 형성되는 발잉크성 코팅막;을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트.
- 제 6 항에 있어서,상기 발잉크성 코팅막은 상기 노즐을 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트.
- 제 6 항에 있어서,상기 기판은 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트.
- 제 6 항에 있어서,상기 제1 친잉크성 코팅막은 열산화된 실리콘 산화물(thermally oxidized silicon)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트.
- 제 6 항에 있어서,상기 제2 친잉성 코팅막은 증착된 실리콘 산화물(deposited silicon oxide)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트.
- 제 6 항에 있어서,상기 제2 친잉크성 코팅막의 표면은 0.5nm ~ 2nm의 RMS (Root Mean Square) 조도(roughness)를 가지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트.
- 제 6 항에 있어서,상기 발잉크성 코팅막은 플루오르화 실란(perfluorinated silane) 또는 불소계 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트.
- 노즐들이 형성된 기판을 준비하는 단계;상기 기판의 외부 표면 및 상기 노즐들의 내벽에 친잉크성 코팅막을 형성하는 단계; 및상기 노즐들 주위의 친잉크성 코팅막 상에만 선택적으로 발잉크성 코팅막을 형성하는 단계; 를 포함하며,상기 발잉크성 코팅막을 형성하는 단계는,소정 형상의 돌출부들이 하부에 형성된 스탬프(stamp)를 준비하는 단계;상기 스탬프의 돌출부들 하면에 발잉크성 물질을 부착시키는 단계;상기 스탬프를 상기 친잉크성 코팅막이 형성된 기판 상부에 위치시킨 다음, 상기 스탬프를 눌러서 상기 노즐들 주위의 친잉크성 코팅막 상에 상기 발잉크성 코팅막을 형성하는 단계; 및상기 스탬프를 떼어내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 기판은 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서,상기 친잉크성 코팅막은 열산화된 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 발잉크성 코팅막은 마이크로컨택 프린팅(microcontact printing) 방법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 삭제
- 제 13 항에 있어서,상기 스탬프의 하부에 형성된 돌출부들은 상기 노즐들을 둘러싸는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 스탬프는 PDMS(poly(dimethylsiloxane)), 유리, 석영 및 실리콘으로 이루어지는 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 13 항에 있어서,상기 발잉크성 물질은 플루오르화 실란(perfluorinated silane) 또는 불소계 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 노즐들이 형성된 기판을 준비하는 단계;상기 기판의 외부 표면 및 상기 노즐들의 내벽에 제1 친잉크성 코팅막을 형성하는 단계;상기 기판의 외부 표면에 형성되는 제1 친잉크성 코팅막을 덮도록 상기 제1 친잉크성 코팅막에 비해 큰 표면 조도를 갖는 제2 친잉크성 코팅막을 형성하는 단계; 및상기 노즐들 주위의 제2 친잉크성 코팅막 상에만 선택적으로 발잉크성 코팅막을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 기판은 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 22 항에 있어서,상기 제1 친잉크성 코팅막은 열산화된 실리콘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 제2 친잉크성 코팅막은 증착된 실리콘 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 제2 친잉크성 코팅막은 그 표면이 0.5nm ~ 2nm의 RMS (Root Mean Square) 조도(roughness)를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 24 항에 있어서,상기 제2 친잉크성 코팅막은 실리콘 산화물을 화학기상증착법(CVD) 또는 물리기상증착법(PVD)에 의하여 상기 제1 친잉크성 코팅막 상에 증착함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 26 항에 있어서,상기 물리기상증착법은 전자빔(electron beam) 증착법을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 발잉크성 코팅막은 마이크로컨택 프린팅(microcontact printing) 방법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제 조방법.
- 제 28 항에 있어서,상기 발잉크성 코팅막을 형성하는 단계는,소정 형상의 돌출부들이 하부에 형성된 스탬프(stamp)를 준비하는 단계;상기 스탬프의 돌출부들 하면에 발잉크성 물질을 부착시키는 단계;상기 스탬프를 상기 제1 및 제2 친잉크성 코팅막이 형성된 기판 상부에 위치시킨 다음, 상기 스탬프를 눌러서 상기 노즐들 주위의 제2 친잉크성 코팅막 상에 상기 발잉크성 코팅막을 형성하는 단계; 및상기 스탬프를 떼어내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 29 항에 있어서,상기 스탬프의 하부에 형성된 돌출부들은 상기 노즐들을 둘러싸는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 29 항에 있어서,상기 스탬프는 PDMS(poly(dimethylsiloxane)), 유리, 석영 및 실리콘으로 이루어지는 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
- 제 29 항에 있어서,상기 발잉크성 물질은 플루오르화 실란(perfluorinated silane) 또는 불소계 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드용 노즐 플레이트의 제조방법.
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