KR20090003802A - 압전 방식의 잉크젯 헤드 - Google Patents

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Abstract

압전 방식의 잉크젯 헤드가 개시된다. 개시된 잉크젯 헤드는, 토출될 잉크가 채워지는 다수의 압력챔버와, 다수의 압력챔버에 잉크를 공급하기 위한 것으로 다수의 압력챔버의 양측에 다수의 압력챔버의 배열방향과 나란하게 연장된 매니폴드와, 매니폴드와 다수의 압력챔버 각각을 연결하는 것으로 다수의 압력챔버 각각의 길이방향 양단부에 연결된 리스트릭터와, 다수의 압력챔버 각각에 대응하여 마련된 다수의 압전 액츄에이터와, 다수의 압력챔버 각각에 연결되는 것으로 압력챔버의 길이방향 중심에 대해 대칭으로 배치되는 적어도 하나의 노즐을 구비한다. 상기 적어도 하나의 노즐은, 다수의 압력챔버 각각의 길이방향 중심에 배치된 제1 노즐을 포함할 수 있으며, 제1 노즐의 양측에 배치된 적어도 두 개의 제2 노즐을 더 포함할 수 있다.

Description

압전 방식의 잉크젯 헤드{Piezoelectric inkjet head}
도 1은 종래의 압전 방식의 잉크젯 헤드를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에 표시된 A-A'선을 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 방식의 잉크젯 헤드를 도시한 평면도이다.
도 4a 내지 4c는 도 3에 표시된 B-B'선을 따른 잉크젯 헤드의 단면 구조의 예들을 보여준다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 방식의 잉크젯 헤드를 도시한 평면도이다.
도 6a 내지 6c는 도 5에 표시된 C-C'선을 따른 잉크젯 헤드의 단면 구조의 예들을 보여준다.
도 7은 도 6a에 도시된 잉크젯 헤드를 이용하여 컬러 필터를 인쇄하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110,210...유로 플레이트 111,121...제1 기판
112,212...제2 기판 113,213...제3 기판
121,221...잉크 공급구 122,222...매니폴드
123,223...리스트릭터 124,224...압력챔버
125,225...제1 댐퍼 126,226...제2 댐퍼
127...노즐 227a...제1 노즐
227b...제2 노즐 129,229...진동판
130,230...압전 액츄에이터
본 발명은 압전 방식의 잉크젯 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 압력 챔버에 대해 대칭으로 배치된 리스트릭터들과 노즐을 가진 압전 방식의 잉크젯 헤드에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 헤드는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 용지나 직물 등 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 인쇄 매체의 표면에 소정 색상의 화상을 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 헤드는 잉크 토출 방식에 따라 여러 가지로 나뉠 수 있다. 그 중 하나는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크를 토출시키는 열구동 방식의 잉크젯 헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크를 토출시키는 압전 방식의 잉크젯 헤드이다.
압전 방식의 잉크젯 헤드는 OA용 잉크젯 프린터 뿐만 아니라 산업용 잉크젯 프린터에도 사용되고 있으며, 최근에는 액정 디스플레이(LCD)용 컬러 필터의 제조, 유기 발광다이오드(OLED)의 제조 또는 메탈 젯팅(metal jetting) 등과 같은 고정밀도를 요구하는 프린팅 분야에도 다양하게 응용되고 있다.
도 1은 종래의 압전 방식의 잉크젯 헤드를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 표시된 A-A'선을 따른 단면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 종래의 압전 방식의 잉크젯 헤드는 잉크 유로가 형성된 유로 플레이트(20)와, 잉크의 토출이 이루어지는 다수의 노즐(32)이 형성된 노즐 플레이트(30)와, 다수의 압전 액츄에이터(40)를 포함한다. 상기 유로 플레이트(20)와 노즐 플레이트(30)로는 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 상기 유로 플레이트(20)에는 매니폴드(21), 다수의 리스트릭터(23) 및 다수의 압력챔버(pressure chamber,22)가 형성되어 있다. 상기 매니폴드(21)는 잉크 저장고(미도시)로부터 잉크가 유입되는 통로이며, 상기 압력챔버들(22)은 토출될 잉크가 채워지는 곳으로, 매니폴드(21)의 일측 또는 양측에 배열될 수 있다. 상기 리스트릭터들(23)은 매니폴드(21)와 압력챔버들(22)을 연결하는 통로이다. 한편, 상기 노즐들(32)과 압력챔버들(22) 사이에는 이들을 서로 연결하는 다수의 댐퍼(24, 31)가 더 형성될 수 있다. 그리고, 상기 유로 플레이트(20) 상에는 다수의 압력챔버(22) 각각에 대응하여 다수의 압전 액츄에이터(40)가 마련되어 있다. 상기 압전 액츄에이터(40)는 공통전극의 역할을 하는 하부전극과, 구동신호의 인가에 따라 변형되는 압전막과, 구동전극의 역할을 하는 상부전극이 적층된 구조를 가진다. 상기 압력챔버들(22) 상부에 위치하는 유로 플레이트(20)는 압전 액츄에이터(40)의 구동에 의하여 변형되는 진동판(26)의 역할을 하게 된다.
이와 같은 구성을 가지는 종래의 압전 방식의 잉크젯 헤드에서, 압전 액츄에이터(40)에 구동신호가 인가되면 압력챔버(22) 상부에 위치한 진동판(26)이 변형되면서 압력챔버(22)의 부피가 감소하게 되고, 이에 따른 압력챔버(22) 내의 압력 증가로 인해 잉크가 노즐(32)을 통하여 외부로 토출된다. 이어서, 압전 액츄에이터(40)에 인가되었던 구동신호가 제거되면 압력챔버(22)의 부피는 증가하게 되고, 이에 따른 압력챔버(22) 내의 압력 감소로 인해 매니폴드(21)로부터 리스트릭터(23)를 통하여 압력챔버(22) 내로 잉크가 리필(refill)된다.
그런데, 상기한 종래의 압전 방식의 잉크젯 헤드에서는, 압력챔버(22)의 일단에 리스트릭터(23)가 연결되어 있고, 압력챔버(22)의 타단에 노즐(32)이 연결되어 있는 구조를 가지고 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 압전 액츄에이터(40)의 구동에 의해 발생된 압력파(P)의 전달 경로가 길게 되므로 압력파(P)가 노즐(32)에 미치는 힘의 손실이 발생하는 단점이 있다. 그리고, 압력파(P)의 방향이 노즐(32)의 길이 방향과 일치하지 않게 되고, 이에 따라 노즐(32) 내의 잉크의 매니스커스(maniscus)가 불안정하게 되고 노즐(32)로부터 토출되는 잉크의 직진성도 저하되는 단점이 있다. 또한, 종래의 잉크젯 헤드를 이용하여 컬러 필터를 인쇄할 경우, 컬러 필터의 픽셀 내의 국부적인 영역에 큰 부피를 가진 잉크 액적이 토출됨으로써, 픽셀 밖으로 잉크가 넘치는(overflow) 현상이 발생할 수 있는 단점도 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 압전 액츄에이터의 구동에 의해 발생된 압력파의 전달 경로를 짧게 하고 노즐 내부의 잉크의 매니스커스를 안정화 할 수 있도록 리스트릭터들과 노즐을 압력 챔버의 중심에 대해 대칭으로 배치한 압전 방식의 잉크젯 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크젯 헤드는,
토출될 잉크가 채워지는 다수의 압력챔버;
상기 다수의 압력챔버에 잉크를 공급하기 위한 것으로, 상기 다수의 압력챔버의 양측에 상기 다수의 압력챔버의 배열방향과 나란하게 연장된 매니폴드;
상기 매니폴드와 상기 다수의 압력챔버 각각을 연결하는 것으로, 상기 다수의 압력챔버 각각의 길이방향 양단부에 연결된 리스트릭터;
상기 다수의 압력챔버 각각에 대응하여 마련된 다수의 압전 액츄에이터; 및
상기 다수의 압력챔버 각각에 연결되는 것으로, 상기 압력챔버의 길이방향 중심에 대해 대칭으로 배치되는 적어도 하나의 노즐;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 노즐은, 상기 다수의 압력챔버 각각의 길이방향 중심에 배치된 하나의 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 노즐은, 상기 다수의 압력챔버 각각의 길이방향 중심에 배치된 제1 노즐과, 상기 제1 노즐의 양측에 배치된 적어도 두 개의 제2 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 헤드는, 상기 다수의 압력챔버 각각과 상기 적어도 하나의 노즐을 연결하는 댐퍼를 더 구비할 수 있다.
상기 댐퍼는 측면들이 경사진 형상을 가질 수 있다.
한편, 상기 댐퍼는 측면들이 경사진 형상을 가진 제1 댐퍼와, 상기 제1 댐퍼와 연결되며 일정한 직경을 가진 실린더 형상의 제2 댐퍼를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 댐퍼는 상기 노즐과 직접 연결되며, 상기 제2 댐퍼는 상기 압력챔버와 직접 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 헤드는, 상기 매니폴드에 연결되어 상기 매니폴드 내부에 잉크를 공급하는 잉크 공급구를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 다수의 압력챔버, 상기 매니폴드, 상기 리스트릭터, 및 상기 적어도 하나의 노즐은 유로 플레이트에 형성되고, 상기 다수의 압전 액츄에이터는 상기 유로 플레이트의 상면에 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유로 플레이트는 제1 기판과, 상기 제1 기판의 저면에 접합된 제2 기판을 포함할 수 있으며, 상기 제1 기판에는 상기 다수의 압력챔버, 상기 매니폴드, 및 상기 리스트릭터가 형성되고, 상기 제2 기판에는 상기 적어도 하나의 노즐이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 유로 플레이트는 상기 제1 기판의 상면에 적층된 제3 기판을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 기판에 형성된 상기 매니폴드가 상기 제3 기판까지 확장될 수 있다.
또한, 상기 제2 기판에는 상기 다수의 압력챔버 각각과 상기 적어도 하나의 노즐을 연결하는 댐퍼가 더 형성될 수 있으며, 상기 댐퍼는 측면들이 경사진 형상 을 가질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유로 플레이트는 제1 기판과, 상기 제1 기판의 저면에 접합된 제2 기판과, 상기 제2 기판의 저면에 접합된 제3 기판을 포함할 수 있으며, 상기 제1 기판에는 상기 다수의 압력챔버가 형성되고, 상기 제2 기판에는 상기 매니폴드와 상기 리스트릭터가 형성되고, 상기 제3 기판에는 상기 적어도 하나의 노즐이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 기판과 제3 기판에는 상기 다수의 압력챔버 각각과 상기 적어도 하나의 노즐을 연결하는 댐퍼가 더 형성될 수 있으며, 상기 댐퍼는, 상기 제3 기판에 형성되며 측면들이 경사진 형상을 가진 제1 댐퍼와, 상기 제1 댐퍼와 연결되도록 상기 제2 기판에 형성되며 일정한 직경을 가진 실린더 형상의 제2 댐퍼를 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 잉크젯 헤드의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 방식의 잉크젯 헤드를 도시한 평면도이고, 도 4a 내지 4c는 도 3에 표시된 B-B'선을 따른 잉크젯 헤드의 단면 구조의 예들을 보여준다.
먼저, 도 3과 도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 방식의 잉크젯 헤드는, 잉크유로가 형성된 유로 플레이트(110)와, 상기 유로 플레이 트(110)의 상면에 형성된 다수의 압전 액츄에이터(130)를 구비한다.
상기 유로 플레이트(110)는 제1 기판(111)과, 상기 제1 기판(111)의 저면에 접합된 제2 기판(112)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 기판(111)과 제2 기판(112)은 모두 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 기판(111)에는 공통 잉크유로인 매니폴드(122)와, 개별 잉크유로인 다수의 압력챔버(124) 및 다수의 리스트릭터(123)가 형성되고, 상기 제2 기판(112)에는 개별 잉크 유로인 다수의 노즐(127)이 형성된다. 상기 제1 기판(111)에 형성된 다수의 압력챔버(124)는 토출될 잉크가 채워지는 곳으로, 소정의 간격을 두고 일방향으로 배열되어 있으며, 그 각각은 배열방향에 대해 직각 방향으로 긴 직육면체 형상을 가질 수 있다. 상기 매니폴드(122)는 상기 다수의 압력챔버(124)에 잉크를 공급하기 위한 것으로, 상기 다수의 압력챔버(124)의 양측에 상기 다수의 압력챔버(124)의 배열방향과 나란하게 연장된다. 이러한 매니폴드(122)에는 잉크저장고(미도시)로부터 잉크 공급구(121)를 통해 잉크가 공급되어 채워진다. 상기 다수의 리스트릭터(123)는 상기 매니폴드(122)와 다수의 압력챔버(124) 각각을 연결하는 통로로서, 상기 다수의 압력챔버(124) 각각의 길이방향 양단부에 연결된다.
상기 제2 기판(112)에 형성된 다수의 노즐(127)은 상기 다수의 압력챔버(124) 각각에 연결되어, 다수의 압력챔버(124)로부터 잉크 액적을 토출시키는 역할을 하게 된다. 상기 다수의 압력챔버(124) 각각에는 상기 압력챔버(124)의 길이방향 중심(Y)에 대해 대칭으로 배치되는 적어도 하나의 노즐(127)이 연결된다. 구체적으로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 압력챔버(124) 각각의 길이방향 중심(Y)에 하나의 노즐(127)이 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제2 기판(112)에는 상기 압력챔버(124)와 상기 노즐(127)을 연결하는 댐퍼(125)가 형성될 수 있다. 상기 댐퍼(125)는 측면들이 경사진 형상을 가질 수 있으며, 이러한 형상의 댐퍼(125)는 상기 제2 기판(112)을 습식 식각함으로써 형성될 수 있다.
상기 유로 플레이트(110)의 상면, 구체적으로 상기 제1 기판(111)의 상면에는 다수의 압력챔버(124) 각각에 대응하도록 다수의 압전 액츄에이터(130)가 형성된다. 상기 다수의 압전 액츄에이터(140)는 상기 압력챔버(124)의 상부에 위치하는 제1 기판(111)을 진동시킴으로써 압력챔버(124) 내의 압력을 변화시킨다. 여기서, 상기 압력챔버(124) 상부에 위치하는 제1 기판(111)은 압전 액츄에이터(140)의 구동에 의하여 변형되는 진동판(129)의 역할을 하게 된다. 이러한 압전 액츄에이터(140)는 제1 기판(111)의 상면을 덮도록 형성되는 하부전극(미도시), 상기 하부전극 상에 형성되는 압전막(미도시) 및 상기 압전막 상에 형성되는 상부전극(미도시)을 포함한다. 상기 하부전극은 공통전극으로서의 역할을 하며, 상부전극은 상기 압전막에 전압을 인가하는 구동전극으로서의 역할을 한다. 그리고, 상기 압전막은 전압의 인가에 의하여 변형되어 상기 압력챔버(124)상부에 위치하는 진동판(129)을 진동시키는 역할을 한다. 이러한 압전막은 소정의 압전물질, 예를 들면 PZT(Lead Zirconate Titanate) 세라믹 재료로 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 압력챔버(124)의 양측 단부에 리스트릭터(123)가 연결되고, 노즐(127)이 압력챔버(124)의 길이방향 중 심(Y)에 배치됨으로써, 압력챔버(124)의 중심(Y)에 대해 리스트릭터(123)와 노즐(127)이 대칭 구조를 이루게 된다. 이에 따라, 압전 액츄에이터(130)의 구동에 의해 발생된 압력파(P)가 노즐(127)에 직접적으로 전달될 수 있고 압력파(P)의 전달 경로를 짧아지게 되어, 에너지 효율이 증가하게 된다. 그리고, 압력파(P)의 방향이 노즐(127)의 길이 방향과 일치하게 되어, 노즐(127) 내의 잉크의 매니스커스가 안정화되며 노즐(127)로부터 토출되는 잉크의 직진성이 향상된다. 또한, 압력챔버(124)의 양측 단부에 리스트릭터(123)가 연결되므로, 잉크 토출 후 압력챔버(124) 내에 보다 신속하게 잉크를 리필할 수 있다.
다음으로, 도 4b를 참조하면, 상기 유로 플레이트(110)는 제1 기판(111)의 상면에 적층된 제3 기판(113)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 기판(111)에 형성된 매니폴드(122)가 제3 기판(113)까지 확장될 수 있다. 이 경우, 상기 매니폴드(122)에 연결되는 잉크 공급구(121)는 상기 제3 기판(113)에 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 매니폴드(122)가 제1 기판(111)과 제3 기판(113)에 걸쳐 형성되면, 매니폴드(122)의 부피가 증가하게 되고, 이에 따라 보다 충분한 양의 잉크를 저장할 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 도 4c를 참조하면, 상기 유로 플레이트(110)는, 세 개의 기판, 구체적으로, 제1 기판(111)과, 제1 기판(111)의 저면에 접합된 제2 기판(112)과, 제2 기판(112)의 저면에 접합된 제3 기판(113)을 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 제1 기판(111), 제2 기판(112) 및 제3 기판(113)은 모두 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 기판(111)에는 다수의 압력챔버(124)가 형성되고, 상기 제2 기판(112)에는 매니폴드(122)와 리스트릭터(123)가 형성되며, 상기 제3 기판(113)에는 적어도 하나의 노즐(127)이 형성된다. 이 경우, 상기 매니폴드(122)에 연결되는 잉크 공급구(121)는 상기 제1 기판(111)에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 기판(112)과 제3 기판(113)에는 상기 다수의 압력챔버(124) 각각과 상기 적어도 하나의 노즐(127)을 연결하는 댐퍼(125, 126)가 더 형성될 수 있다. 상기 댐퍼(125, 126)는, 상기 제3 기판(113)에 형성되며 측면들이 경사진 형상을 가진 제1 댐퍼(125)와, 상기 제1 댐퍼(125)와 연결되도록 상기 제2 기판(112)에 형성되며 일정한 직경을 가진 실린더 형상의 제2 댐퍼(126)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 댐퍼(125)는 상기 제3 기판(113)을 습식 식각함으로써 형성될 수 있으며, 상기 제2 댐퍼(126)는 상기 제2 기판(112)을 건식 식각함으로써 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 방식의 잉크젯 헤드를 도시한 평면도이고, 도 6a 내지 6c는 도 5에 표시된 C-C'선을 따른 잉크젯 헤드의 단면 구조의 예들을 보여준다. 이하에서 설명되는 실시예는 하나의 압력챔버에 다수의 노즐이 연결되는 점을 제외하고는 전술한 일 실시예의 구성과 동일하므로, 차이점을 중심으로 간략하게 설명하기로 한다.
먼저, 도 5와 도 6a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 방식의 잉크젯 헤드는, 잉크유로가 형성된 유로 플레이트(210)와, 상기 유로 플레이트(210)의 상면에 형성된 다수의 압전 액츄에이터(230)를 구비한다.
상기 유로 플레이트(210)는 제1 기판(211)과, 상기 제1 기판(211)의 저면에 접합된 제2 기판(212)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 기판(211)과 제2 기판(212)은 모두 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 기판(211)에는 공통 잉크유로인 매니폴드(222)와, 개별 잉크유로인 다수의 압력챔버(224) 및 다수의 리스트릭터(223)가 형성되고, 상기 제2 기판(212)에는 개별 잉크 유로인 다수의 노즐(227a, 227b)이 형성된다. 상기 제1 기판(211)에 형성된 다수의 압력챔버(224)는 소정의 간격을 두고 일방향으로 배열되어 있으며, 상기 매니폴드(222)는 상기 다수의 압력챔버(224)의 양측에 상기 다수의 압력챔버(224)의 배열방향과 나란하게 연장된다. 이러한 매니폴드(222)에는 잉크저장고(미도시)로부터 잉크 공급구(221)를 통해 잉크가 공급되어 채워진다. 상기 다수의 리스트릭터(223)는 상기 매니폴드(222)와 다수의 압력챔버(224) 각각을 연결하는 통로로서, 상기 다수의 압력챔버(224) 각각의 길이방향 양단부에 연결된다.
상기 다수의 압력챔버(224) 각각에는 상기 압력챔버(224)의 길이방향 중심(Y)에 대해 대칭으로 배치되는 다수의 노즐(227a, 227b)이 연결된다. 구체적으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 압력챔버(224) 각각의 길이방향 중심(Y)에 하나의 제1 노즐(227a)가 배치되고, 상기 제1 노즐(227a)의 양측에 두 개의 제2 노즐(227b)이 배치된다. 한편, 상기 제2 노즐(227b)은 상기 제1 노즐(227a)의 양측에 네 개 또는 여섯 개, 또는 그 이상이 배치될 수도 있다.
그리고, 상기 제2 기판(212)에는 상기 압력챔버(224)와 상기 다수의 노즐(227a, 227b) 각각을 연결하는 댐퍼들(225)이 형성될 수 있다. 상기 댐퍼들(225) 은 측면들이 경사진 형상을 가질 수 있으며, 이러한 형상의 댐퍼들(225)은 상기 제2 기판(212)을 습식 식각함으로써 형성될 수 있다.
상기 유로 플레이트(210)의 상면, 구체적으로 상기 제1 기판(211)의 상면에는 다수의 압력챔버(224) 각각에 대응하도록 다수의 압전 액츄에이터(230)가 형성된다. 여기서, 상기 압력챔버(224) 상부에 위치하는 제1 기판(211)은 압전 액츄에이터(240)의 구동에 의하여 변형되는 진동판(229)의 역할을 하게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 압력챔버(224)의 양측 단부에 리스트릭터(223)가 연결되고, 다수의 노즐(227a, 227b)이 압력챔버(224)의 길이방향 중심(Y)에 대해 대칭으로 배치된다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 있어서도 전술한 일 실시예에서와 동일한 장점이 있다.
특히, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 하나의 압력챔버(224)에 다수의 노즐(227a, 227b)이 연결됨으로써, 도 6a에 도시된 바와 같이, 다수의 노즐(227a, 227b) 각각에 미치는 압력파(P)가 감소하게 된다. 이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 도 6a에 도시된 잉크젯 헤드를 사용하여 컬러 필터(300)를 인쇄할 경우, 압전 액츄에이터(230)의 구동에 의해 다수의 압력챔버(224) 각각으로부터 다수의 노즐(227a, 227b)을 통해 감소된 부피를 가진 다수의 잉크 액적을 토출할 수 있게 된다. 따라서, 컬러 필터(300)의 픽셀 내에 감소된 부피를 가진 다수의 잉크 액적이 넓은 면적에 균일하게 분포될 수 있으며, 픽셀 밖으로 잉크가 넘치는(overflow) 현상도 억제될 수 있다.
다음으로, 도 5b를 참조하면, 상기 유로 플레이트(210)는 제1 기판(211)의 상면에 적층된 제3 기판(213)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 기판(211)에 형성된 매니폴드(222)가 상기 제3 기판(213)까지 확장될 수 있으며, 이에 따라 매니폴드(222)의 부피가 증가하게 된다. 이 경우, 상기 매니폴드(222)에 연결되는 잉크 공급구(221)는 상기 제3 기판(213)에 형성될 수 있다.
다음으로, 도 5c를 참조하면, 상기 유로 플레이트(210)는, 세 개의 기판, 구체적으로, 제1 기판(211)과, 제1 기판(211)의 저면에 접합된 제2 기판(212)과, 제2 기판(212)의 저면에 접합된 제3 기판(213)을 포함할 수 있다.
상기 제1 기판(211)에는 다수의 압력챔버(224)가 형성되고, 상기 제2 기판(212)에는 매니폴드(222)와 리스트릭터(223)가 형성되며, 상기 제3 기판(213)에는 다수의 노즐(227a, 227b)이 형성된다. 이 경우, 상기 매니폴드(222)에 연결되는 잉크 공급구(221)는 상기 제1 기판(211)에 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제2 기판(212)과 제3 기판(213)에는 상기 압력챔버(224)와 상기 다수의 노즐(227a, 227b) 각각을 연결하는 댐퍼들(225, 226)이 형성될 수 있다. 상기 댐퍼들(225, 226)은 상기 제3 기판(213)에 형성되며 측면들이 경사진 형상을 가진 제1 댐퍼들(225)과, 상기 제1 댐퍼들(225) 각각과 연결되도록 상기 제2 기판(212)에 형성되며 일정한 직경을 가진 실린더 형상의 제2 댐퍼들(226)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 댐퍼들(225)은 상기 제3 기판(213)을 습식 식각함으로써 형성될 수 있으며, 상기 제2 댐퍼들(226)은 상기 제2 기판(212)을 건식 식각함으로써 형성될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명되었지만, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 위에서는 유로 플레이트가 두 개 또는 세 개의 기판으로 이루어진 것으로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 세 개보다 많은 기판으로 이루어진 유로 플레이트가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 유로 플레이트의 각 기판에 형성되는 잉크유로의 구성도 위에서 설명되고 도시된 것과는 다를 수 있다. 또한, 위에서는 하나의 압력 챔버에 대해 하나의 노즐 또는 세 개의 노즐이 연결되는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이에 한정되지 않으며 하나의 압력 챔버에 5 개 이상의 노즐이 연결될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 리스트릭터들과 노즐이 압력 챔버의 중심에 대해 대칭으로 배치됨으로써, 압전 액츄에이터의 구동에 의해 발생된 압력파가 노즐에 직접적으로 전달될 뿐만 아니라 압력파의 전달 경로를 짧아지게 되어, 에너지 효율이 증가하는 장점이 있다.
그리고, 압력파의 방향이 노즐의 길이 방향과 일치하거나 대칭으로 이루어지게 되므로, 노즐 내의 잉크의 매니스커스가 안정화될 뿐만 아니라 노즐로부터 토출되는 잉크의 직진성도 향상되는 장점이 있다.
또한, 압력챔버의 양측 단부에 리스트릭터가 연결되므로, 잉크 토출 후 압력챔버 내에 보다 신속하게 잉크를 리필할 수 있는 장점이 있다.
또한, 각각의 압력 챔버에 다수의 노즐이 마련된 잉크젯 헤드를 이용하여 컬러 필터를 인쇄할 경우, 컬러 필터의 픽셀 내에 다수의 잉크 액적이 균일하게 분포될 수 있으며, 픽셀 밖으로 잉크가 넘치는 현상도 억제할 수 있는 장점이 있다.

Claims (16)

  1. 토출될 잉크가 채워지는 다수의 압력챔버;
    상기 다수의 압력챔버에 잉크를 공급하기 위한 것으로, 상기 다수의 압력챔버의 양측에 상기 다수의 압력챔버의 배열방향과 나란하게 연장된 매니폴드;
    상기 매니폴드와 상기 다수의 압력챔버 각각을 연결하는 것으로, 상기 다수의 압력챔버 각각의 길이방향 양단부에 연결된 리스트릭터;
    상기 다수의 압력챔버 각각에 대응하여 마련된 다수의 압전 액츄에이터; 및
    상기 다수의 압력챔버 각각에 연결되는 것으로, 상기 압력챔버의 길이방향 중심에 대해 대칭으로 배치되는 적어도 하나의 노즐;을 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 노즐은, 상기 다수의 압력챔버 각각의 길이방향 중심에 배치된 하나의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 노즐은, 상기 다수의 압력챔버 각각의 길이방향 중심에 배치된 제1 노즐과, 상기 제1 노즐의 양측에 배치된 적어도 두 개의 제2 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 압력챔버 각각과 상기 적어도 하나의 노즐을 연결하는 댐퍼를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 댐퍼는 측면들이 경사진 형상을 가진 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 댐퍼는 측면들이 경사진 형상을 가진 제1 댐퍼와, 상기 제1 댐퍼와 연결되며 일정한 직경을 가진 실린더 형상의 제2 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 댐퍼는 상기 노즐과 직접 연결되며, 상기 제2 댐퍼는 상기 압력챔버와 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 매니폴드에 연결되어 상기 매니폴드 내부에 잉크를 공급하는 잉크 공급 구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 압력챔버, 상기 매니폴드, 상기 리스트릭터, 및 상기 적어도 하나의 노즐은 유로 플레이트에 형성되고,
    상기 다수의 압전 액츄에이터는 상기 유로 플레이트의 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 유로 플레이트는 제1 기판과, 상기 제1 기판의 저면에 접합된 제2 기판을 포함하며,
    상기 제1 기판에는 상기 다수의 압력챔버, 상기 매니폴드, 및 상기 리스트릭터가 형성되고, 상기 제2 기판에는 상기 적어도 하나의 노즐이 형성된 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 유로 플레이트는 상기 제1 기판의 상면에 적층된 제3 기판을 더 포함하며,
    상기 제1 기판에 형성된 상기 매니폴드가 상기 제3 기판까지 확장된 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제2 기판에는 상기 다수의 압력챔버 각각과 상기 적어도 하나의 노즐을 연결하는 댐퍼가 더 형성된 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 댐퍼는 측면들이 경사진 형상을 가진 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 유로 플레이트는 제1 기판과, 상기 제1 기판의 저면에 접합된 제2 기판과, 상기 제2 기판의 저면에 접합된 제3 기판을 포함하며,
    상기 제1 기판에는 상기 다수의 압력챔버가 형성되고, 상기 제2 기판에는 상기 매니폴드와 상기 리스트릭터가 형성되고, 상기 제3 기판에는 상기 적어도 하나의 노즐이 형성된 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제2 기판과 제3 기판에는 상기 다수의 압력챔버 각각과 상기 적어도 하나의 노즐을 연결하는 댐퍼가 더 형성된 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 댐퍼는, 상기 제3 기판에 형성되며 측면들이 경사진 형상을 가진 제1 댐퍼와, 상기 제1 댐퍼와 연결되도록 상기 제2 기판에 형성되며 일정한 직경을 가진 실린더 형상의 제2 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 방식의 잉크젯 헤드.
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