KR20080057066A - 공통 댐퍼를 가진 잉크젯 헤드 - Google Patents

Abstract

노즐 피치의 변경이 용이하도록 공통 댐퍼를 가진 잉크젯 헤드가 개시된다. 개시된 잉크젯 헤드는, 잉크 인렛과 다수의 챔버가 형성된 상부 기판과, 잉크 인렛을 통해 유입된 잉크를 다수의 챔버 각각에 공급하는 매니폴드와 다수의 챔버와 연결되는 제1 댐퍼가 형성된 중간 기판과, 제1 댐퍼와 연결되는 제2 댐퍼와 제2 댐퍼와 연결되는 다수의 노즐이 형성된 하부 기판과, 상부 기판상에 마련되어 잉크의 토출을 위한 구동력을 제공하는 액츄에이터를 구비하며, 상기 제1 댐퍼와 제2 댐퍼 중 적어도 하나는 다수의 노즐 중 적어도 두 개의 노즐에 대해 공통으로 형성된 공통 유로인 것을 특징으로 한다. 이와 같은 구성에 의하면, 다수의 노즐이 형성된 하부 기판만 교체하면, 노즐 피치가 다른 잉크젯 헤드를 용이하게 제조할 수 있게 된다.

Description

공통 댐퍼를 가진 잉크젯 헤드{Inkjet head having common damper}

도 1은 종래의 압전 방식 잉크젯 헤드의 일반적인 구성을 설명하기 위한 단면도이다.

도 2는 종래의 압전 방식 잉크젯 헤드의 구체적인 예를 나타내 보인 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 부분 절단하여 도시한 분해 사시도이다.

도 4a는 도 3에 표시된 A-A'선을 따른 잉크젯 헤드의 조립 상태의 수직 단면도이고, 도 4b는 도 4a에 표시된 B-B'선을 따른 잉크젯 헤드의 조립 상태의 수직 단면도이다.

도 5a와 도 5b는 도 3에 도시된 제1 댐퍼의 변형예들을 도시한 사시도이다.

도 6s와 도 6b는 도 3에 도시된 제2 댐퍼의 변형예들을 도시한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...상부 기판 112...잉크 인렛

116...챔버 120...중간 기판

122...매니폴드 124...리스트릭터

126,226,326...제1 댐퍼 130...하부 기판

136,236,336...제2 댐퍼 138...노즐

150...액츄에이터 151...하부 전극

152...압전막 153...상부 전극

227...제1 부분공통 댐퍼 237...제2 부분공통 댐퍼

327...제1 개별 댐퍼 337...제2 개별 댐퍼

본 발명은 잉크젯 헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 노즐과 다수의 챔버 사이에 공통 댐퍼를 형성함으로써 노즐 피치의 변경이 용이한 구조를 가진 잉크젯 헤드에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 헤드는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 기록매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다. 정보화 사회의 급격한 이행에 따라 디지털 인쇄 기술이 차지하는 부분은 점차 넓어지고 있다. 예컨대, 최근 디지털 인쇄 기술은 컬러 필터(color filter), 유기박막트랜지스터(OTFT; Organic Thin Film Transistor) 및 유기발광다이오드(OLED; Organic Light Emitting Diode) 등의 제작에도 이용되는 등 그 응용 범위를 넓혀가고 있다.

이러한 디지털 인쇄 기술의 핵심 부품이라고 할 수 있는 잉크젯 헤드는 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 열 구동 방식의 잉크젯 헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크를 토출시키는 압전 방식의 잉크젯 헤드이다.

상기한 압전 방식의 잉크젯 헤드의 일반적인 구성은 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 유로 형성판(1)의 내부에는 잉크 유로를 구성하는 매니폴드(2), 리스트릭터(3), 압력 챔버(4)와 노즐(5)이 형성되어 있으며, 유로 형성판(1)의 상부에는 압전 액츄에이터(6)가 마련되어 있다. 상기 매니폴드(2)는 도시되지 않은 잉크 탱크로부터 유입된 잉크를 각 압력 챔버(4)로 공급하는 통로이며, 상기 리스트릭터(3)는 매니폴드(2)로부터 각 압력 챔버(4)로 잉크가 유입되는 통로이다. 상기 압력 챔버(4)는 토출 될 잉크가 채워지는 곳으로, 압전 액츄에이터(6)의 구동에 의해 그 부피가 변화함으로써 잉크의 토출 또는 유입을 위한 압력 변화를 생성하게 된다.

상기 유로 형성판(1)은 주로 세라믹 재료, 금속 재료 또는 합성수지 재료의 다수의 박판을 각각 가공하여 상기한 잉크 유로를 형성한 뒤, 이들 다수의 박판을 적층함으로써 이루어진다. 그리고, 압전 액츄에이터(6)는 압력 챔버(4)의 위쪽에 마련되며, 압전막과 이 압전막에 전압을 인가하기 위한 전극들이 적층된 형태를 가지고 있다. 이에 따라, 유로 형성판(1)의 압력 챔버(4) 상부벽을 이루게 되는 부위는 압전 액츄에이터(6)에 의해 변형되는 진동판(1a)의 역할을 하게 된다.

상기한 구성을 가진 종래의 압전 방식의 잉크젯 헤드의 작동을 설명하면, 압전 액츄에이터(6)의 구동에 의해 진동판(1a)이 변형되면 압력 챔버(4)의 부피가 감소하게 되고, 이에 따른 압력 챔버(4) 내의 압력 변화에 의해 압력 챔버(4) 내의 잉크는 노즐(5)을 통해 외부로 토출된다. 이어서, 압전 액츄에이터(6)의 구동에 의해 진동판(1a)이 원래의 형태로 복원되면 압력 챔버(4)의 부피가 증가하게 되고, 이에 따른 압력 변화에 의해 잉크가 매니폴드(2)로부터 리스트릭터(3)를 통해 압력 챔버(4) 내로 유입된다.

도 2에는 종래의 잉크젯 헤드의 구체적인 예로서, 본 출원인의 한국 공개특허공보 제2003-0050477호(미국 공개특허공보 제2003-0112300호)에 개시된 압전 방식의 잉크젯 헤드가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 잉크젯 헤드는, 세 개의 실리콘 기판(30, 40, 50)이 적층되어 접합된 구조를 가진다. 세 개의 기판(30, 40, 50) 중 상부 기판(30)의 저면에는 소정 깊이를 가진 다수의 압력 챔버(32)가 형성되어 있다. 그리고, 상부 기판(30)에는 도시되지 않은 잉크 탱크와 연결된 잉크 인렛(31)이 관통 형성되어 있다. 상기 다수의 압력 챔버(32)는 중간 기판(40)에 형성된 매니폴드(41)의 양측에 2 열로 배열되어 있다. 그리고, 상부 기판(30)의 상면에는 다수의 압력 챔버(32) 각각에 잉크의 토출을 위한 구동력을 제공하는 압전 액츄에이터(60)가 형성되어 있다. 상기 중간 기판(40)에는 잉크 인렛(31)과 연결되는 매니폴드(41)가 형성되어 있으며, 이 매니폴드(41)의 양측에 다수의 압력 챔버(32) 각각과 연결되는 리스트릭터(42)가 형성되어 있다. 또한, 중간 기판(40)에는 다수의 압력 챔버(32)에 대응하는 위치에 다수의 제1 댐퍼(43)가 수직으로 관통 형성되어 있다. 그리고, 하부 기판(50)의 상부쪽에는 상기 다수의 제1 댐퍼(43)와 연결되는 다수의 제2 댐퍼(53)이 형성되어 있으며, 하부 기판(50)의 하부쪽에는 상기 다수의 제2 댐퍼(53)에 연결되는 다수의 노즐(51)이 형성되어 있다. 한편, 상기 제2 댐퍼(53)와 노즐(51)을 합하여 노즐로서 통칭하기도 한다.

상기한 구성을 가진 잉크젯 헤드를 사용하여 컬러 필터를 제조하기 위해서는 잉크젯 헤드의 노즐 피치를 컬러 필터의 픽셀 피치와 일치시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 잉크젯 헤드의 모든 노즐을 통해 잉크를 동시 토출하여 인쇄하게 되므로, 인쇄 알고리즘이 단순해지고 신속한 인쇄가 가능하여 생산성을 높일 수 있다.

그러나, 컬러 필터의 픽셀 피치는 다양하므로, 다양한 픽셀 피치에 대응하여 잉크젯 헤드의 노즐 피치를 바꾸어야 한다. 도 1과 도 2에 도시된 종래의 압전 방식의 잉크젯 헤드에 있어서는, 리스트릭터, 압력 챔버, 댐퍼 및 노즐이 각각 하나씩 연결되어 있다. 따라서, 노즐 피치가 다른 잉크젯 헤드를 제조할 경우, 즉 노즐들 사이의 간격을 넓히거나 좁힐 경우에는, 잉크 유로를 구성하는 리스트릭터, 압력 챔버, 댐퍼 및 노즐을 모두 재설계하여야 하며, 이에 필요한 시간과 노력이 매우 크다고 볼 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 잉크젯 헤드의 경우에는, 노즐(51)이 형성된 하부 기판(50) 뿐만 아니라, 상부 기판(30), 중간 기판(40) 및 압전 액츄에이터(60)를 모두 재설계하여야 하는 불편한 점이 있다.

한편, 잉크젯 헤드를 소정 각도로 기울여서 인쇄함으로써 컬러 필터의 다양한 픽셀 피치에 대응하는 방법이 있으나, 이 방법은 인쇄 알고리즘이나 DPN(Driver per Nozzle) 적용 기법이 복잡하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으 로, 특히 노즐 피치의 변경이 용이하도록 다수의 노즐과 다수의 챔버 사이에 공통 댐퍼를 형성한 구조를 가진 잉크젯 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크젯 헤드는,

잉크가 유입되는 잉크 인렛과, 토출될 잉크가 채워지는 다수의 챔버가 형성된 상부 기판;

상기 잉크 인렛을 통해 유입된 잉크를 상기 다수의 챔버 각각에 공급하는 매니폴드와, 상기 다수의 챔버와 연결되는 제1 댐퍼가 형성된 중간 기판;

상기 제1 댐퍼와 연결되는 제2 댐퍼와, 상기 제2 댐퍼와 연결되는 다수의 노즐이 형성된 하부 기판; 및

상기 상부 기판상에 마련되어 잉크의 토출을 위한 구동력을 제공하는 액츄에이터;를 구비하며,

상기 제1 댐퍼와 제2 댐퍼 중 적어도 하나는 상기 다수의 노즐 중 적어도 두 개의 노즐에 대해 공통으로 형성된 공통 유로인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 댐퍼는 상기 중간 기판을 수직으로 관통하도록 형성되며, 상기 제2 댐퍼는 상기 하부 기판의 상면에 소정 깊이로 형성되고, 상기 다수의 노즐은 상기 제2 댐퍼의 바닥면으로부터 상기 하부 기판을 수직으로 관통하도록 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 댐퍼는 그 측면이 경사지게 형성되고, 상기 다수의 노즐 각각은 일정한 직경을 가진 수직 홀의 형상을 가질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 상부 기판과 중간 기판은 하나의 기판으로 일체로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 댐퍼는 상기 다수의 챔버에 공통으로 연결된 공통 유로이고, 상기 제2 댐퍼도 상기 다수의 노즐에 공통으로 연결된 공통 유로일 수 있다.

이 경우, 상기 제1 댐퍼는 상기 다수의 챔버가 배열된 방향으로 길게 연장된 형상을 가질 수 있으며, 상기 제2 댐퍼는 상기 제1 댐퍼에 대응하여 동일한 방향으로 길게 연장된 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 댐퍼는, 각각 상기 다수의 챔버 중 적어도 두 개의 챔버에 공통으로 연결되는 다수의 제1 부분공통 댐퍼를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 제2 댐퍼는 상기 다수의 노즐에 공통으로 연결되는 공통 유로이고, 상기 다수의 제1 부분공통 댐퍼에 공통으로 연결될 수 있다.

한편, 상기 제2 댐퍼는, 각각 상기 다수의 노즐 중 적어도 두 개의 노즐에 공통으로 연결되는 다수의 제2 부분공통 댐퍼를 포함하며, 상기 다수의 제2 부분공통 댐퍼는 상기 다수의 제1 부분공통 댐퍼에 각각 연결될 수 있다.

또 한편, 상기 제2 댐퍼는, 상기 다수의 노즐 각각에 연결되는 다수의 제2 개별 댐퍼를 포함하며, 상기 다수의 제2 개별 댐퍼는 상기 다수의 제1 부분공통 댐퍼에 연결될 수 있다. 그리고, 상기 다수의 제1 부분공통 댐퍼 각각은 상기 다수의 제2 개별 댐퍼 중 적어도 두 개의 댐퍼에 연결될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 제1 댐퍼는 상기 다수의 챔버 각각에 연결되는 다수의 제1 개별 댐퍼를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 제2 댐퍼는 상기 다수의 노즐에 공통으로 연결되는 공통 유로이고, 상기 다수의 제1 개별 댐퍼에 공통으로 연결될 수 있다.

한편, 상기 제2 댐퍼는, 각각 상기 다수의 노즐 중 적어도 두 개의 노즐에 공통으로 연결되는 다수의 제2 부분공통 댐퍼를 포함하며, 상기 다수의 제2 부분공통 댐퍼는 상기 다수의 제1 개별 댐퍼에 연결될 수 있다. 그리고, 상기 다수의 제2 부분공통 댐퍼 각각은 상기 다수의 제1 개별 댐퍼 중 적어도 두 개의 댐퍼에 연결될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 중간 기판에는 상기 다수의 챔버 각각과 상기 매니폴드를 연결하는 다수의 리스트릭터가 형성될 수 있다. 상기 다수의 리스트릭터 각각은 "T"자 형상의 단면을 가질 수 있으며, 상기 매니폴드와 동일한 깊이로 형성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 그 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 존재할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 부분 절단하여 도시한 분해 사시도이며, 도 4a는 도 3에 표시된 A-A'선을 따른 잉크젯 헤드의 조립 상태의 수직 단면도이고, 도 4b는 도 4a에 표시된 B-B'선을 따른 잉크젯 헤드의 조립 상태의 수직 단면도이다.

도 3, 도 4a 및 도 4b를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드는, 잉크 유로가 형성된 유로 형성판(110, 120, 130)과, 상기 유로 형성판(110, 120, 130)에 마련되어 잉크의 토출을 위한 구동력을 제공하는 액츄에이터(150)를 구비한다.

상기 유로 형성판(110, 120, 130)은 상부 기판(110), 중간 기판(120) 및 하부 기판(130)을 포함할 수 있으며, 상기 액츄에이터(150)는 상부 기판(110)의 상면에 형성될 수 있다. 상기 상부 기판(110), 중간 기판(120) 및 하부 기판(130)으로는 반도체 집적 회로의 제조에 널리 사용되는 실리콘 기판이 사용될 수 있다.

상기 유로 형성판(110, 120, 130)에 형성된 잉크 유로는, 도시되지 않은 잉크 저장고로부터 잉크가 유입되는 잉크 인렛(112)과, 상기 잉크 인렛(112)을 통해 유입된 잉크가 통과하는 통로인 매니폴드(122)와, 상기 매니폴드(122)로부터 공급된 잉크가 채워지는 다수의 챔버(116)와, 상기 다수의 챔버(116)로부터 잉크를 토출하기 위한 다수의 노즐(138)을 포함한다. 그리고, 상기 잉크 유로는, 본 발명의 특징부로서 다수의 챔버(116)와 다수의 노즐(133)을 연결하는 공통 유로인 제1 댐퍼(126)와 제2 댐퍼(136)를 더 포함한다. 또한, 상기 잉크 유로는 다수의 챔버(116) 각각을 상기 매니폴드(122)와 연결하는 다수의 리스트릭터(124)를 더 포함할 수 있다.

이하에서는 상기한 잉크 유로의 구성에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.

상기 잉크 인렛(112)은 도시되지 않은 잉크 저장고로부터 잉크가 유입되는 통로로서, 상부 기판(110)을 수직으로 관통하여 형성될 수 있다. 상기 잉크 인렛(112)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 후술하는 매니폴드(122)의 일단부에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 한편, 상기 잉크 인렛(112)은 매니폴드(122)의 중간부에 대응하는 위치에 형성될 수도 있으며, 또한 매니폴드(122)의 길이 방향을 따라 길게 형성될 수도 있다.

상기 매니폴드(122)는 중간 기판(120)의 상면에 소정 깊이로 형성될 수 있으며, 일방향으로 긴 형상을 가질 수 있다. 한편, 상기 매니폴드(122)는 중간 기판(120)을 수직으로 관통하여 형성될 수도 있다.

상기 다수의 챔버(116)는 상기 상부 기판(110)의 저면에 소정 깊이로 형성될 수 있다. 상기 상부 기판(110) 중 상기 다수의 챔버(116) 각각의 상부벽을 이루는 부분은 액츄에이터(150)의 구동에 의해 진동하는 진동판(117)의 역할을 하게 된다. 상기 다수의 챔버(116)는 상기 매니폴드(122)의 일측에 1열로 배열될 수 있으며, 그 각각은 잉크의 흐름 방향으로 보다 긴 직육면체의 형상을 가질 수 있다. 한편, 상기 다수의 챔버(116)는 상기 매니폴드(122)의 양측에 2열로 배열될 수도 있다.

그리고, 중간 기판(120)에는 다수의 챔버(116) 각각을 매니폴드(122)와 연결하는 다수의 리스트릭터(124)가 형성될 수 있다. 상기 다수의 리스트릭터(124) 각각은 잉크의 역류를 억제할 수 있도록 상기 챔버(116)의 단면적보다 작은 단면적을 가지도록 형성된다. 상기 다수의 리스트릭터(124) 각각은 중간 기판(120)에 매니폴드(122)의 깊이와 동일한 깊이로 형성될 수 있으며, 그 단면은 대략 "T"자 형상을 가질 수 있다. 한편, 상기 다수의 리스트릭터(124)는 도 3에 도시된 형상과는 다른 다양한 형상으로 형성될 수도 있다.

상기 제1 댐퍼(126)는 중간 기판(120)을 수직으로 관통하도록 형성된다. 그리고, 상기 제1 댐퍼(126)는 다수의 챔버(116)가 배열된 방향으로 길게 연장된 형상을 가지도록 형성되어, 상기 다수의 챔버(116)와 공통으로 연결된다. 상기 제1 댐퍼(126)는 중간 기판(120)을 건식 식각함으로써 형성될 수 있다.

상기 제2 댐퍼(136)는 하부 기판(130)의 상면에 소정 깊이로 형성된다. 그리고, 상기 제2 댐퍼(136)는 상기 제1 댐퍼(126)와 대응하여 동일한 방향으로 길게 연장된 형상을 가지도록 형성된다. 상기 제2 댐퍼(136)는 하부 기판(130)의 상면을 습식 식각함으로써 그 측면이 경사지게 형성될 수 있다.

상기 다수의 노즐(138)은 상기 제2 댐퍼(136)의 바닥면으로부터 하부 기판(130)을 수직으로 관통하도록 형성된다. 상기 다수의 노즐(138) 각각은 일정한 직경을 가진 수직 홀의 형상을 가질 수 있으며, 상기 노즐들(138) 사이의 간격은 상기 챔버들(116) 사이의 간격과 동일하거나 다를 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드는 다수의 챔버(116)와 다수의 노즐(138) 사이에 공통 유로인 제1 댐퍼(126)와 제2 댐퍼(136)가 형성된 특징을 가진다. 이러한 특징에 의하면, 하부 기판(130)에 형성된 노즐들(138) 사이의 간격이 상부 기판(110)에 형성된 챔버들(116) 사이의 간격과 달라지더라도, 챔버들(116)과 노즐들(138)을 연결하는 제1 댐퍼(126)와 제2 댐퍼(136)가 공통 유로이므로, 챔버들(116)로부터 노즐들(138)까지의 잉크의 공급은 정상적으로 이루어질 수 있는 것이다. 따라서, 제2 댐퍼(136)와 다수의 노즐(138)이 형성된 하부 기판(130)만 교체함으로써, 노즐 피치, 즉 노즐들(138) 사이의 간격을 변경할 수 있다. 즉, 다수의 챔버(116)와 매니폴드(122) 등이 형성된 상부 기판(110)과 중간 기판(120)은 그대로 사용하고, 하부 기판(130)만 재설계하여 새로 제작하면, 노즐 피치가 다른 잉크젯 헤드를 용이하게 제조할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 컬러 필터의 다양한 픽셀 피치에 잉크젯 헤드의 노즐 피치를 용이하게 일치시킬 수 있으므로, 잉크젯 헤드의 모든 노즐들(138)을 통해 잉크를 동시 토출하여 인쇄할 수 있게 되고, 이에 따라 인쇄 알고리즘이 단순해지고 신속한 인쇄가 가능하여 생산성을 높일 수 있다. 즉, 상기한 구조를 가진 잉크젯 헤드는 다수의 노즐(138)로부터 잉크를 동시 토출할 때 유용하다.

한편, 상기한 바와 같이 노즐 피치가 다른 잉크젯 헤드를 제조하기 위해서는 하부 기판(130)만 교체하면 되므로, 상부 기판(110)과 중간 기판(120)은 하나의 기판으로 일체로 형성될 수도 있다.

상기 액츄에이터(150)는 상부 기판(110)의 상면에 형성될 수 있다. 그리고, 상부 기판(110)과 액츄에이터(150) 사이에는 절연막(118)이 형성될 수 있다. 상부 기판(110)이 실리콘 기판인 경우에, 상기 절연막(118)으로서 실리콘 산화막이 사용될 수 있다. 상기 액츄에이터(150)는 공통 전극의 역할을 하는 하부 전극(151)과, 전압의 인가에 따라 변형되는 압전막(152)과, 구동 전극의 역할을 하는 상부 전극(153)을 구비할 수 있다. 상기 하부 전극(151)은 상기 절연막(118)의 전 표면에 형성될 수 있으며, 도전성 금속 물질층으로 이루어질 수 있다. 상기 압전막(152)은 하부 전극(151) 위에 형성되며, 상기 다수의 챔버(116) 각각의 상부에 위치하도록 배치된다. 이러한 압전막(152)은 압전물질, 바람직하게는 PZT(Lead Zirconate Titanate) 세라믹 재료로 이루어질 수 있다. 상기 압전막(152)은 전압의 인가에 의해 변형되며, 그 변형에 의해 상기 챔버(116)의 상부벽을 이루는 진동판(117)을 진동시키는 역할을 하게 된다. 상기 상부 전극(153)은 압전막(152) 위에 형성되며, 압전막(152)에 전압을 인가하는 구동 전극의 역할을 하게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 상부 기판(110), 중간 기판(120) 및 하부 기판(130)을 서로 접합하면, 발명에 따른 잉크젯 헤드가 구성될 수 있다. 그리고, 상부 기판(110), 중간 기판(120) 및 하부 기판(130)에는 잉크 인렛(112), 매니폴드(122), 다수의 리스트릭터(124), 다수의 챔버(116), 제1 댐퍼(126), 제2 댐퍼(136) 및 다수의 노즐(138)이 차례대로 연결되어 이루어진 잉크 유로가 형성된다.

도 5a와 도 5b는 도 3에 도시된 제1 댐퍼의 변형예들을 도시한 사시도이다.

먼저, 도 5a를 참조하면, 중간 기판(120)에 형성되는 제1 댐퍼(226)는 격벽들(227)에 의해 서로 분리된 다수의 제1 부분공통 댐퍼(227)를 포함한다. 상기 제1 부분공통 댐퍼들(227) 각각은 중간 기판(120)을 수직으로 관통하여 형성되며, 두 개 이상의 챔버들(116)에 공통으로 연결된다. 바람직하게는, 상기 제1 부분공통 댐퍼들(227) 각각은 3 ~ 5개의 챔버들(116)에 공통으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 제1 부분공통 댐퍼들(227) 각각은 부분 공통 유로로서의 역할을 하게 된다. 그리고, 상기 제1 부분공통 댐퍼들(227)은 도 3에 도시된 공통 유로인 제2 댐퍼(136)에 공통으로 연결된다. 한편, 상기 제1 부분공통 댐퍼들(227)은, 후술하는 바와 같이, 도 6a와 도 6b에 도시된 제2 댐퍼들(236, 336)에도 연결될 수 있다.

다음으로, 도 5b를 참조하면, 중간 기판(120)에 형성되는 제1 댐퍼(326)는 다수의 제1 개별 댐퍼(327)를 포함할 수 있다. 상기 제1 개별 댐퍼들(327) 각각은 중간 기판(120)을 수직으로 관통하여 형성되며, 하나의 챔버(116)에 개별적으로 연결된다. 즉, 상기 제1 개별 댐퍼들(327) 각각은 개별 유로로서의 역할을 하게 된다. 그러나, 상기 제1 개별 댐퍼들(327)은 도 3에 도시된 공통 유로인 제2 댐퍼(136)에 공통으로 연결된다. 한편, 상기 제1 개별 댐퍼들(327)은, 후술하는 바와 같이, 도 6a에 도시된 제2 댐퍼들(236)에도 연결될 수 있다.

상기한 바와 같이, 도 3에 도시된 전체 공통 유로인 제1 댐퍼(126) 대신에 도 5a에 도시된 다수의 제1 부분공통 댐퍼(226) 또는 도 5b에 도시된 다수의 제1 개별 댐퍼(327)를 채용한 잉크젯 헤드에 있어서도, 하부 기판(130)만 교체함으로써 노즐 피치를 용이하게 변경할 수 있다.

그리고, 다수의 제1 부분공통 댐퍼(227) 또는 다수의 제1 개별 댐퍼(327)를 채용한 잉크젯 헤드에 있어서는, 모든 노즐(138)을 통해 잉크를 동시 토출할 수 있으며, 또한 일부 노즐들(138)을 통해서만 잉크를 토출할 수도 있어서, 부분적인 영역에 대한 인쇄도 수행할 수 있다.

도 6s와 도 6b는 도 3에 도시된 제2 댐퍼의 변형예들을 도시한 사시도이다.

먼저, 도 6a를 참조하면, 하부 기판(130)의 상면에 소정 깊이로 형성되는 제 2 댐퍼(236)는 다수의 제2 부분공통 댐퍼(237)를 포함할 수 있다. 상기 제2 부분공통 댐퍼들(237) 각각은 두 개 이상의 노즐들(138)에 공통으로 연결된다. 바람직하게는, 상기 제2 부분공통 댐퍼들(237) 각각의 바닥면에는 3 ~ 5개의 노즐들(138)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 부분공통 댐퍼들(237) 각각은 부분 공통 유로로서의 역할을 하게 된다. 그리고, 상기 제2 부분공통 댐퍼들(237)은 도 3에 도시된 공통 유로인 제1 댐퍼(126)에 공통으로 연결된다.

한편, 도 6a에 도시된 상기 제2 부분공통 댐퍼들(237)은 도 5a에 도시된 제1 부분공통 댐퍼들(227)에도 각각 연결될 수 있으며, 도 5b에 도시된 제1 개별 댐퍼들(327)에도 연결될 수 있다. 후자의 경우, 상기 제2 부분공통 댐퍼들(237) 각각은 적어도 두 개의 제1 개별 댐퍼(327)에 연결될 수 있다.

다음으로, 도 6b를 참조하면, 하부 기판(130)의 상면에 소정 깊이로 형성되는 제2 댐퍼(336)는 다수의 제2 개별 댐퍼(337)를 포함할 수 있다. 상기 다수의 제2 개별 댐퍼(337) 각각의 바닥면에는 하나의 노즐(138)이 형성된다. 즉, 상기 제2 개별 댐퍼들(337) 각각은 개별 유로로서의 역할을 하게 된다. 그러나, 상기 제2 개별 댐퍼들(337)은 도 3에 도시된 공통 유로인 제1 댐퍼(126)에 공통으로 연결된다. 한편, 상기 제2 개별 댐퍼들(337)은 도 5a에 도시된 제1 부분공통 댐퍼들(227)에도 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 부분공통 댐퍼들(227) 각각은 적어도 두 개의 제2 개별 댐퍼(337)에 연결될 수 있다.

상기한 바와 같이, 도 3에 도시된 전체 공통 유로인 제2 댐퍼(226) 대신에 도 6a에 도시된 다수의 제2 부분공통 댐퍼(237) 또는 도 6b에 도시된 다수의 제2 개별 댐퍼(337)를 채용한 잉크젯 헤드에 있어서도, 하부 기판(130)만 교체함으로써 노즐 피치를 용이하게 변경할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명했지만, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다수의 챔버와 다수의 노즐 사이에 공통 댐퍼가 형성됨으로써, 다수의 노즐이 형성된 하부 기판만 교체하면, 노즐 피치가 다른 잉크젯 헤드를 용이하게 제조할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라, 컬러 필터의 다양한 픽셀 피치에 잉크젯 헤드의 노즐 피치를 용이하게 일치시킬 수 있으므로, 잉크젯 헤드의 모든 노즐들을 통해 잉크를 동시 토출하여 인쇄할 수 있게 되어, 인쇄 알고리즘이 단순해지고 신속한 인쇄가 가능하여 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

1. 잉크가 유입되는 잉크 인렛과, 토출될 잉크가 채워지는 다수의 챔버가 형성된 상부 기판;

   상기 잉크 인렛을 통해 유입된 잉크를 상기 다수의 챔버 각각에 공급하는 매니폴드와, 상기 다수의 챔버와 연결되는 제1 댐퍼가 형성된 중간 기판;

   상기 제1 댐퍼와 연결되는 제2 댐퍼와, 상기 제2 댐퍼와 연결되는 다수의 노즐이 형성된 하부 기판; 및

   상기 상부 기판상에 마련되어 잉크의 토출을 위한 구동력을 제공하는 액츄에이터;를 구비하며,

   상기 제1 댐퍼와 제2 댐퍼 중 적어도 하나는 상기 다수의 노즐 중 적어도 두 개의 노즐에 대해 공통으로 형성된 공통 유로인 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 댐퍼는 상기 중간 기판을 수직으로 관통하도록 형성되며, 상기 제2 댐퍼는 상기 하부 기판의 상면에 소정 깊이로 형성되고, 상기 다수의 노즐은 상기 제2 댐퍼의 바닥면으로부터 상기 하부 기판을 수직으로 관통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제2 댐퍼는 그 측면이 경사지게 형성되고, 상기 다수의 노즐 각각은 일정한 직경을 가진 수직 홀의 형상을 가진 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 상부 기판과 중간 기판은 하나의 기판으로 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 댐퍼는 상기 다수의 챔버에 공통으로 연결된 공통 유로이고, 상기 제2 댐퍼도 상기 다수의 노즐에 공통으로 연결된 공통 유로인 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제1 댐퍼는 상기 다수의 챔버가 배열된 방향으로 길게 연장된 형상을 가지며, 상기 제2 댐퍼는 상기 제1 댐퍼에 대응하여 동일한 방향으로 길게 연장된 형상을 가진 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 댐퍼는, 각각 상기 다수의 챔버 중 적어도 두 개의 챔버에 공통으로 연결되는 다수의 제1 부분공통 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤 드.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 제2 댐퍼는 상기 다수의 노즐에 공통으로 연결된 공통 유로이고, 상기 다수의 제1 부분공통 댐퍼에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 제2 댐퍼는, 각각 상기 다수의 노즐 중 적어도 두 개의 노즐에 공통으로 연결되는 다수의 제2 부분공통 댐퍼를 포함하며, 상기 다수의 제2 부분공통 댐퍼는 상기 다수의 제1 부분공통 댐퍼에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 제2 댐퍼는, 상기 다수의 노즐 각각에 연결되는 다수의 제2 개별 댐퍼를 포함하며, 상기 다수의 제2 개별 댐퍼는 상기 다수의 제1 부분공통 댐퍼에 연결되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 다수의 제1 부분공통 댐퍼 각각은 상기 다수의 제2 개별 댐퍼 중 적어도 두 개의 댐퍼에 연결되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
12. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 댐퍼는 상기 다수의 챔버 각각에 연결되는 다수의 제1 개별 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 제2 댐퍼는 상기 다수의 노즐에 공통으로 연결되는 공통 유로이고, 상기 다수의 제1 개별 댐퍼에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
14. 제 12항에 있어서,

    상기 제2 댐퍼는, 각각 상기 다수의 노즐 중 적어도 두 개의 노즐에 공통으로 연결되는 다수의 제2 부분공통 댐퍼를 포함하며, 상기 다수의 제2 부분공통 댐퍼는 상기 다수의 제1 개별 댐퍼에 연결되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 다수의 제2 부분공통 댐퍼 각각은 상기 다수의 제1 개별 댐퍼 중 적어도 두 개의 댐퍼에 연결되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
16. 제 1항에 있어서,

    상기 중간 기판에는 상기 다수의 챔버 각각과 상기 매니폴드를 연결하는 다 수의 리스트릭터가 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 다수의 리스트릭터 각각은 "T"자 형상의 단면을 가지며, 상기 매니폴드와 동일한 깊이로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.

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