KR20110062778A - 잉크젯 헤드 - Google Patents

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KR20110062778A
KR20110062778A KR1020090119609A KR20090119609A KR20110062778A KR 20110062778 A KR20110062778 A KR 20110062778A KR 1020090119609 A KR1020090119609 A KR 1020090119609A KR 20090119609 A KR20090119609 A KR 20090119609A KR 20110062778 A KR20110062778 A KR 20110062778A
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김재훈
강윤성
유민영
양주환
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드는 복수개의 잉크 챔버가 형성되는 유로 플레이트; 상기 잉크 챔버의 잉크를 외부로 토출하기 위하여 상기 잉크 챔버에 각각 연결되는 복수개의 노즐이 형성되는 노즐 플레이트; 상기 잉크 챔버 상부에 형성되어 상기 잉크 챔버의 압력을 조절하는 압전 액츄에이터; 및 상기 압전 액츄에이터의 산화 방지를 위해 구비되는 패럴린 보호막;을 포함할 수 있다.

Description

잉크젯 헤드{Inkjet head}
본 발명은 잉크젯 헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패럴린 보호막을 구비하여 압전 엑츄에이터의 상부전극이 산화되는 것을 방지하는 잉크젯 헤드에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 헤드는 전기신호를 물리적인 힘으로 변환하여 작은 노즐을 통하여 잉크가 액적의 형태로 토출되도록 하는 구조체이다.
최근 압전 방식의 잉크젯 헤드는 산업용 잉크젯 프린터에서도 사용되고 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB) 상에 금, 은 등의 금속을 녹여 만든 잉크를 분사해 회로 패턴을 직접 형성시키거나 산업 그래픽이나 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광다이오드(OLED)의 제조, 태양전지 등에 사용된다.
일반적으로 잉크젯 프린터의 잉크젯 헤드는 카트리지에서 잉크를 유입 및 유출하는 유입구와 유출구, 유입되는 잉크를 저장하는 매니폴드, 그리고 상기 매니폴드 내의 잉크를 노즐로 이동시키기 위해 엑츄에이터의 구동력을 전달하는 챔버 등이 형성되며, 상기 챔버의 잉크를 외부로 토출시키기 위해서 압전체로 제조되는 압 전 엑츄에이터가 표면에 장착된다.
압전 엑츄에이터는 유로 플레이트 위에 순차 적층된 하부전극, 압전체, 상부전극을 포함하며, 상부전극은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu)와 같은 물질을 많이 사용한다.
이와 같이 상부전극을 이루고 있는 물질들은 산, 알칼리 또는 솔벤트 등의 대부분의 화학약품에 영향을 받아 산화되어 잉크젯 헤드의 특성 저하가 발생하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 잉크젯 헤드의 압전 엑츄에이터의 상부전극이 산화되는 것을 미연에 방지하는 방안이 요구된다.
본 발명의 목적은 패럴린 보호막을 이용하여 압전 엑츄에이터 상부전극의 산화를 방지하는 동시에 구동시 생길 수 있는 셀간 쇼트를 사전에 방지할 수 있는 잉크젯 헤드를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드는 복수개의 잉크 챔버가 형성되는 유로 플레이트; 상기 잉크 챔버의 잉크를 외부로 토출하기 위하여 상기 잉크 챔버에 각각 연결되는 복수개의 노즐이 형성되는 노즐 플레이트; 상기 잉크 챔버 상부에 형성되어 상기 잉크 챔버의 압력을 조절하는 압전 액츄에이터; 및 상기 압전 액츄에이터의 산화 방지를 위해 구비되는 패럴린 보호막;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 상기 패럴린 보호막은 상기 잉크 챔버 및 상기 노즐의 내벽에 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 상기 패럴린 보호막은 상기 유로 플레이트 및 노즐 플레이트 외벽에 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 상기 패럴린 보호막은 패럴린 N(Di-Para-Xylylene), 패럴린 C(Di-Chloro-Xylylene), 패럴린 D(Tetra-Chloro-Xylylene) 및 패럴린 F(Octafluoro-[2,2]para-Cyclophane) 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 상기 패럴린 보호막은 패럴린 N(Di-Para-Xylylene), 패럴린 C(Di-Chloro-Xylylene), 패럴린 D(Tetra-Chloro-Xylylene) 및 패럴린 F(Octafluoro-[2,2]para-Cyclophane)에서 선택적으로 혼합한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드는 상기 유로 플레이트 및 상기 노즐 플레이트 사이에 배치되고, 상기 잉크 챔버 및 상기 노즐을 연결하는 댐퍼와 상기 잉크 챔버와 연결되는 매니폴드를 구비하는 중간 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 상기 패럴린 보호막은 상기 잉크 챔버, 상기 노즐, 상기 댐퍼 및 상기 매니폴드의 내벽에 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 상기 패럴린 보호막은 상기 유로 플레이트, 중간 플레이트 및 노즐 플레이트 외벽에 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 상기 패럴린 보호막은 패럴린 N(Di-Para-Xylylene), 패럴린 C(Di-Chloro-Xylylene), 패럴린 D(Tetra-Chloro-Xylylene) 및 패럴린 F(Octafluoro-[2,2]para-Cyclophane) 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 상기 패럴린 보호막은 패럴린 N(Di-Para-Xylylene), 패럴린 C(Di-Chloro-Xylylene), 패럴린 D(Tetra-Chloro- Xylylene) 및 패럴린 F(Octafluoro-[2,2]para-Cyclophane)에서 선택적으로 혼합한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 헤드에 의하면, 압전 엑츄에이터 상부전극, 잉크 챔버 및 매니폴드 내벽 등에 패럴린 보호막을 구비하므로 상부전극의 산화로 인한 특성 저하를 방지하고 토출 효율을 높일 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 도시한 개략 절개사시도 이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 도시한 개략 단면도이며, 도 3은 도 2의 잉크젯 헤드에서 압전 엑츄에이터를 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(100)는 유로 플레이트(10), 중간 플레이트(20), 노즐 플레이트(30) , 압전 엑츄에이터(40) 및 패럴린 보호막(50)을 포함한다.
유로 플레이트(10)는 복수개의 잉크 챔버(60)가 규칙적으로 형성되며, 잉크가 유입되기 위한 잉크 유입구(15)가 마련된다. 이때, 상기 잉크 유입구(15)는 매니폴드(70)와 직접적으로 연결되도록 제공되며, 상기 매니폴드(70)는 리스트릭터(80)를 통해서 잉크 챔버(60)로 잉크를 공급하는 역할을 한다.
이때, 상기 매니폴드(70)는 하나의 큰 공간으로 형성되어 복수개의 상기 잉크 챔버(60)에 각각 연결될 수 있으나 이에 한정하지 않으며 각 상기 잉크 챔버(60)에 대응되도록 복수개가 형성될 수 있다.
또한, 상기 매니폴드(70)는 상기 중간 플레이트(20) 및 노즐 플레이트(30)에 내부 공간을 가지는 홈이 형성되어 마련될 수 있다.
상기 잉크 유입구(15)도 마찬가지로 하나의 상기 매니폴드(70)에 대응해서 하나만 형성될 수 있으나, 복수개의 상기 매니폴드(70)가 형성되는 경우에 각 상기 매니폴드(70)에 대응하도록 복수개가 형성되는 것도 가능한다.
그리고, 잉크 챔버(60)는 후술할 압전 엑츄에이터(40)가 장착되는 위치의 하부에 마련된다. 이때, 상기 유로 플레이트(10) 중에서 잉크 챔버(60)의 천장을 이루는 부분은 진동판(17) 역할을 한다.
따라서, 잉크의 토출을 위해서 상기 압전 엑츄에이터(40)에 구동 신호를 인가하면, 상기 압전 엑츄에이터(40)와 함께 그 아래의 상기 진동판(17)이 변형되면서 잉크 챔버(60)의 부피가 감소하게 된다.
이에 따른 잉크 챔버(60)내의 압력 증가에 의해 상기 잉크 챔버(60)내의 잉크는 댐퍼(25)와 노즐(35)을 통해 외부로 토출된다.
상기 유로 플레이트(10)는 상기 잉크 챔버(60) 및 상기 잉크 유입구(15)를 형성하기 위하여 에칭 공정을 통해 한번에 상기 공간들이 제조될 수 있다.
중간 플레이트(20)는 길이방향으로 길게 형성되는 상기 매니폴드(70) 및 상기 노즐(35)과 상기 잉크 챔버(60)를 연결하는 댐퍼(25)를 포함할 수 있다.
상기 매니폴드(70)는 잉크 유입구(15)로부터 잉크를 공급받아 상기 잉크 챔버(60)로 잉크를 공급하는 데, 상기 매니폴드(70) 및 상기 잉크 챔버(60)는 리스트릭터(80)에 의해 서로 연결된다.
그리고, 댐퍼(25)는 상기 잉크 챔버(60)로부터 상기 압전 엑츄에이터(40)에 의해서 토출되는 잉크를 전달받아 상기 노즐(35)을 통해서 외부로 토출시킨다.
또한, 댐퍼(25)는 다단 형상으로 형성될 수 있으며, 이러한 구조에 의해서 상기 잉크 챔버(60)로부터 받아들이는 잉크 양과 상기 노즐(35)로 진행되는 잉크 양을 조절 할 수 있게 된다.
이때, 상기 댐퍼(25)는 선택사항으로 이를 삭제할 수 있으며, 이러한 경우는 상기 유로 플레이트(10)와 후술할 노즐 플레이트(30) 만으로도 잉크젯 헤드(100)를 구성할 수 있다.
노즐 플레이트(30)는 각 잉크 챔버(60)와 대응되도록 형성하며, 상기 댐퍼(25)를 지나는 잉크가 외부로 토출되도록 상기 노즐(35)을 포함한다. 그리고, 노즐 플레이트(30)는 중간 플레이트(20) 하부에 접착된다.
상기 노즐(35)은 상기 잉크젯 헤드(100) 내에 형성된 유로를 통해 이동하는 잉크를 액적으로 분사하게 된다.
이때, 유로 플레이트(10)0), 중간 플레이트(20) 및 노즐 플레이트(30)는 반도체 직접 회로에 널리 사용되는 실리콘 기판이 사용될 수 있다. 그러나 유로 플레이트(10), 중간 플레이트(20) 및 노즐 플레이트(30)의 재질은 실리콘 기판에 한정되지 않으며, 다양한 재료들이 적용될 수 있다.
압전 엑츄에이터(40)은 도 3과 같이 상기 유로 플레이트(10)위에 순차 적층된 하부 전극(46), 압전체(44) 및 상부 전극(42)을 포함하며, 압전 물질인 PZT(Lead Zirconate Titanate) 세라믹 재료로 이루어질 수 있다.
하부 전극(46)을 유로 플레이트(10)에 접착시키는 방법으로는 유로 플레이트(10) 표면에 금(Au)을 사용하여 그라운드(49)를 형성한다.
그리고 에폭시 재질의 접착제를 도포하여 하부 전극(46)을 상기 유로 플레이트(10)에 접착시킨다.
여기서, 에폭시(48)는 필러를 포함하지 않은 액체 상태인 것이 바람직하며, 상기 에폭시(48)에 의해서 상기 압전체(44)와 그라운드(49)는 보다 뛰어난 통전성을 얻을 수 있다.
상부 전극(42)은 상기 압전체(44)위에 형성되며, 상기 압전체(44)는 상기 잉크 챔버(60)의 상부에 위치하도록 하부 전극(46)위에 형성된다.
상기 상부 전극(42)은 상기 압전체(44)의 전압을 인가하는 구동 전극의 역할을 하게 된며, 상부 전극(42)에는 정압 인가용 플랙서블 인쇄회로(미도시)가 연결된다.
상부 전극에서 구동 펄스를 인가하면, 압전체가 변형되면서 상기 진동판(17)을 변형시켜 상기 잉크 챔버(60)의 부피를 변화시킨다. 이에 의하여 상기 잉크 챔버(60) 내부의 잉크가 상기 노즐(35)을 통하여 토출된다.
패럴린 보호막(50)은 패럴린 고분자로 이루어진 보호막을 의미하며, 패럴린은 진공 상태에서 미세한 가스에 노출된 표면위로 형성되는 열가소성 중합체들의 고유한 집합체를 나타내는 명칭이다.
또한, 패럴린은 액상 코팅과 달리 미세한 코팅 두께 조절이 용이하고 제품의 전면적에 균일한 두께로 코팅이 가능하다는 장점이 있다.
상기 패럴린 보호막(50)은 패럴린 N(Di-Para-Xylylene), 패럴린 C(Di- Chloro-Xylylene), 패럴린 D(Tetra-Chloro-Xylylene) 및 패럴린 F(Octafluoro-[2,2]para-Cyclophane) 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 패럴린 보호막은 패럴린 N(Di-Para-Xylylene), 패럴린 C(Di-Chloro-Xylylene), 패럴린 D(Tetra-Chloro-Xylylene) 및 패럴린 F(Octafluoro-[2,2]para-Cyclophane)에서 선택적으로 혼합한 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 패럴린 보호막(50)은 상기 압전 엑츄에이터(40)의 상부 전극(42)에 기본적으로 형성되며, 그외에 상기 잉크 챔버(60), 상기 매니폴드(70) 및 상기 노즐(35)의 내벽에 형성될 수 있다.
또한, 상기 패럴린 보호막(50)은 상기 유로플레이트(10), 중간 플레이트(20) 및 노즐 플레이트(30)의 외벽에도 형성될 수 있다.
상기 상부 전극(42)에 형성된 패럴린 보호막(50)은 산, 알칼리 또는 솔벤트 등의 대부분의 화학약품에 영향을 받지 않도록 하는 기능을 하여 산화로 인한 특성 저하를 사전에 방지할 수 있으며, 외부와 절연을 시켜주어 구동시 생길 수 있는 셀간 쇼트를 사전에 방지할 수 있다.
또한, 상기 잉크 챔버(60), 상기 매니폴드(70)의 내벽에 형성된 패럴린 보호막(50)은 상기 잉크젯 헤드 내부의 유로면이 소수성을 갖는 면을 형성해 주어 친수성을 갖는 유로면에 비해 토출 효율이 좋아진다.
상기 노즐(35) 내벽에도 패럴린 보호막(50)을 형성하여, 잉크 토출시 노즐면에 웨팅(wetting)되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 패럴린 보호막(50)은 상기 언급한 바와 같이, 상기 압전 엑츄에이 터(40)의 상부 전극(42), 상기 잉크 챔버(60), 상기 매니폴드(70) 및 상기 노즐(35)의 내벽에 모두 형성되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드가 작동되는 것을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 잉크 챔버(60)에 가까운 유로 플레이트(10)의 일면에 상기 압전 엑츄에이터(40)가 장착된다.
잉크의 토출을 위해서 상기 압전 엑츄에이터(40)에 구동 신호를 인가하면, 상기 압전 엑츄에이터(40)와 함께 그 아래의 진동판(17)이 변형되면서 상기 잉크 챔버(60)의 부피가 감소하게 된다.
따라서, 상기 압전 엑츄에이터(40)가 하부를 향하여 진동하면(화살표), 상기 잉크 챔버(60) 내의 잉크가 상기 댐퍼(25) 및 상기 노즐(35)을 통해서 외부로 토출되게 된다.
이때, 잉크가 토출된 이후에 상기 잉크 챔버(60)에는 상기 매니폴드(70) 내부에 저장된 잉크가 액체의 압력에 의해서 자연적으로 상기 리스트릭터(80)를 통해서 이동하게 된다.
이상의 실시예는 상기 패럴린 보호막(50)이 상기 압전 엑츄에이터(40)의 상부 전극(42)에 기본적으로 형성되며, 그외에 상기 잉크 챔버(60), 매니폴드(70) 및 노즐(35)의 내벽에 형성된다
상기 패럴린 보호막(50)은 상기 압전 엑츄에이터의 상부전극의 산화, 잉크 토출시 노즐면에 웨팅(wetting)되는 현상을 미연에 방지하여 주고, 상기 잉크젯 헤드 내부의 유로면이 소수성을 갖는 면을 형성해 주어 친수성을 갖는 유로면에 비해 토출 효율이 좋아지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 도시한 개략 절개 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 도시한 개략 단면도
도 3은 도 2의 잉크젯 헤드에서 압전 엑츄에이터를 설명하기 위한 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드가 작동되는 것을 설명하기 위한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 잉크젯 헤드 10: 유로 플레이트
20: 중간 플레이트 25: 댐퍼
30: 노즐 플레이트 40: 압전 엑츄에이터
50: 패럴린 보호막 60: 잉크 챔버
70: 매니폴드 80: 리스트릭터

Claims (10)

  1. 복수개의 잉크 챔버가 형성되는 유로 플레이트;
    상기 잉크 챔버의 잉크를 외부로 토출하기 위하여 상기 잉크 챔버에 각각 연결되는 복수개의 노즐이 형성되는 노즐 플레이트;
    상기 잉크 챔버 상부에 형성되어 상기 잉크 챔버의 압력을 조절하는 압전 액츄에이터; 및
    상기 압전 액츄에이터의 산화 방지를 위해 구비되는 패럴린 보호막;을 포함하는 잉크젯 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패럴린 보호막은 상기 잉크 챔버 및 상기 노즐의 내벽에 구비되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 패럴린 보호막은 상기 유로 플레이트 및 노즐 플레이트 외벽에 구비되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패럴린 보호막은 패럴린 N(Di-Para-Xylylene), 패럴린 C(Di-Chloro-Xylylene), 패럴린 D(Tetra-Chloro-Xylylene) 및 패럴린 F(Octafluoro-[2,2]para-Cyclophane) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패럴린 보호막은 패럴린 N(Di-Para-Xylylene), 패럴린 C(Di-Chloro-Xylylene), 패럴린 D(Tetra-Chloro-Xylylene) 및 패럴린 F(Octafluoro-[2,2]para-Cyclophane)에서 선택적으로 혼합한 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유로 플레이트 및 상기 노즐 플레이트 사이에 배치되고, 상기 잉크 챔버 및 상기 노즐을 연결하는 댐퍼와 상기 잉크 챔버와 연결되는 매니폴드를 구비하는 중간 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패럴린 보호막은 상기 잉크 챔버, 상기 노즐, 상기 댐퍼 및 상기 매니폴드의 내벽에 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패럴린 보호막은 상기 유로 플레이트, 중간 플레이트 및 노즐 플레이트 외벽에 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패럴린 보호막은 패럴린 N(Di-Para-Xylylene), 패럴린 C(Di-Chloro-Xylylene), 패럴린 D(Tetra-Chloro-Xylylene) 및 패럴린 F(Octafluoro-[2,2]para-Cyclophane) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패럴린 보호막은 패럴린 N(Di-Para-Xylylene), 패럴린 C(Di-Chloro-Xylylene), 패럴린 D(Tetra-Chloro-Xylylene) 및 패럴린 F(Octafluoro-[2,2]para-Cyclophane)에서 선택적으로 혼합한 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
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