KR20110088188A - 잉크젯 프린트 헤드 및 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법 - Google Patents

잉크젯 프린트 헤드 및 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드는 외부 면에 형성되는 노즐과 상기 노즐로 잉크를 공급하기 위한 잉크 챔버를 구비하고, 탄성 고무 재질로 형성되는 몸체부; 상기 잉크 챔버와 대응되도록 상기 몸체부에 장착되며, 상기 잉크 챔버에 진동력을 전달하는 엑츄에이터; 및 상기 엑츄에이터를 전기적으로 연결시키며, 상기 몸체부보다 큰 영률을 가지는 버퍼층;을 포함할 수 있다.

Description

잉크젯 프린트 헤드 및 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법{Inkjet print head and manufacturing method thereof}
본 발명은 잉크젯 프린트 헤드 및 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 엑츄에이터의 진동력을 극대화할 수 있는 잉크젯 프린트 헤드 및 그 잉크젯 프린트 헤드를 제조하는 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 프린트 헤드는 전기신호를 물리적인 힘으로 변환하여 작은 노즐을 통하여 잉크가 액적의 형태로 토출되도록 하는 구조체이다.
최근 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드는 산업용 잉크젯 프린트에서도 사용되고 있다. 예를 들어, 인쇄회로기판(PCB) 상에 금, 은 등의 금속을 녹여 만든 잉크를 분사해 회로 패턴을 직접 형성시키거나 산업 그래픽이나 액정 디스플레이(LCD), 유기발광다이오드(OLED)의 제조, 태양전지 등에 사용된다.
일반적으로 잉크젯 프린트 헤드는 카트리지에서 잉크를 유입 및 유출하기 위한 유입구와 유출구, 유입되는 잉크를 저장하는 리저버, 그리고 상기 리저버 내의 잉크를 노즐로 이동시키기 위해 엑츄에이터의 구동력을 전달하는 챔버 등의 구조로형성될 수 있다.
이때, 종래의 잉크젯 프린트 헤드는 엑츄에이터에 의해서 실리콘 재질의 진동판을 진동시킴으로써 내부의 잉크 챔버에서 잉크를 외부로 토출시키게 된다. 그러나, 이러한 구조의 잉크젯 프린트 헤드는 실리콘 재질로 구성된 진동판에 의해서 엑츄에이터의 구동변위가 구속력에 의해서 대략 50% 이상이 상쇄된다.
따라서, 이러한 문제점에 의해서 기존의 구동력으로는 미세한 분사가 어려우며, 이러한 문제점을 해결해야 할 기술들이 요구된다.
본 발명은 상술된 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 엑츄에이터의 진동력의 손실을 방지하여 분사 성능을 향상시키는 잉크젯 프린트 헤드 및 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드는 외부 면에 형성되는 노즐과 상기 노즐로 잉크를 공급하기 위한 잉크 챔버를 구비하고, 탄성 고무 재질로 형성되는 몸체부; 상기 잉크 챔버와 대응되도록 상기 몸체부에 장착되며, 상기 잉크 챔버에 진동력을 전달하는 엑츄에이터; 및 상기 엑츄에이터를 전기적으로 연결시키며, 상기 몸체부보다 높은 강도를 가지는 버퍼층;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 상기 버퍼층은 구리(Cu) 재질의 판 형상으로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 상기 몸체부는 상기 엑츄에이터의 진동을 전달하며 탄성 고무 재질로 형성되는 진동판; 및 상기 진동판과 접촉되도록 형성되며, 일면에 상기 잉크 챔버가 형성되는 챔버 플레이트;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 상기 몸체부는 상기 잉크 챔버가 형성되며, 탄성 고무 재질로 형성되는 챔버 플레이트; 및 상기 진동판과 접촉되도록 형성되며, 일면에 상기 노즐이 형성되는 노즐 플레이트;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 상기 몸체부는 열경화성 탄성고무(thermoset elastomer)인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 상기 몸체부는 상기 잉크 챔버에 잉크를 공급하도록 상기 잉크를 저장하는 다수의 리저버 및, 상기 리저버에 외부의 잉크를 주입하기 위하여 각각 형성되는 잉크 인렛을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법은 외부 면에 형성되는 노즐과 상기 노즐로 잉크를 공급하기 위한 잉크 챔버를 구비하고, 탄성 고무 재질의 몸체부를 제공하는 단계; 상기 몸체부보다 높은 강도를 가지는 버퍼층을 상기 몸체부의 일면에 형성시키는 단계; 및 상기 버퍼층에 의해서 전기적으로 연결되도록 상기 버퍼층 상에 엑츄에이터를 형성시키는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법의 상기 몸체부를 제공하는 단계는 하나의 몸체에 상기 잉크 챔버, 상기 노즐, 리스트릭터 등을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법의 상기 몸체부를 제공하는 단계는 상기 엑츄에이터의 진동을 전달하며, 탄성 고무 재질로 형성되는 진동판을 상기 잉크 챔버가 형성되는 챔버 플레이트에 접착시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법의 상기 몸체부를 제공하는 단계는 상기 잉크 챔버가 형성되며 탄성 고무 재질인 챔버 플레이트를 일면에 노즐이 형성되는 노즐 플레이트에 접착시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드 및 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법은 몸체부가 탄성 고무 재질로 형성되므로 상기 몸체부의 일면에 장착되는 엑츄에이터의 진동력을 손실 없이 잉크 챔버에 전달하여 분사 성능을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드 및 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법은 상기 몸체부보다 높은 강도를 가지는 버퍼층을 포함하므로 탄성 고무 재질의 몸체부가 과도하게 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드를 설명하기 위한 개략적인 부분 사시도이다.
도 2는 도 1의 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 버퍼층을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드를 설명하기 위한 개략적인 단면 사시도와 단면도이다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드 및 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법에 관하여 도 1 내지 도 6을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 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 프린트 헤드를 설명하기 위한 개략적인 부분 사시도이고, 도 2는 도 1의 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 잉크젯 프린트 헤드(100)는 몸체부(110), 엑츄에이터(120) 및 버퍼층(130)을 포함할 수 있다.
몸체부(110)는 아댑터와 잉크 탱크와 연결될 수 있다. 이때, 몸체부(110)에는 잉크를 내부로 토출하기 위한 노즐(112)과 노즐(112)에 각각 연결되는 잉크 챔버(114)가 형성될 수 있다.
여기서, 몸체부(110)는 탄성 고무 재질로 형성될 수 있으며, 구체적으로는 열경화성 탄성고무(thermoset elastomer)로 이루어질 수 있다.
따라서, 몸체부(110)가 실리콘 재료가 아닌 탄성 고무를 적용하므로 기존보다 10배 이상 증가된 진동의 탄성에너지를 확보함으로써 잉크젯의 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
또한, 몸체부(110)는 내측에 유로를 구성하는 데 하나의 몸체로 제조할 수 있다. 따라서, 몸체부(110)는 전체적으로 탄성 고무 재질로 형성되는 것이다. 이때, 몸체부(110)에는 설계자의 의도에 따라 리저버, 리스트릭터 및 잉크 유입구가 함께 설계될 수 있다.
여기서, 몸체부(110)는 탄성 고무 재질에 있어서 대략 0.1~10Gpa의 영률을 가지게 된다. 이때, 영률이란 길이방향의 장력이나 압축력을 받은 물질이 길이 변화에 견디는 능력을 측정한 값이며, 길이방향으로 가해진 변형력을 변형률로 나눈 것을 의미한다.
따라서, 진동하는 엑츄에이터(120)의 진동력이 몸체부(110)를 통해서 기존보다 훨씬 큰 진동력이 잉크 챔버에 전달될 수 있는 것이다.
엑츄에이터(120)는 상면 및 하면에 전기적으로 연결되는 전극들이 형성될 수 있으며, 압전 물질인 PZT(Lead Zirconate Titanate) 세라믹 재료로 이루어질 수 있다. 이때, 엑츄에이터(120)는 몸체부(110)의 상부면에 다수개가 장착되는 데, 잉크 챔버(114)와 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
따라서, 엑츄에이터(120)는 버퍼층(130)과 전기적으로 연결되어 진동력이 발생되며, 진동되는 엑츄에이터(120)에 의해서 잉크 챔버(114)의 부피가 변화되면서 압력이 발생되므로 잉크 챔버(114) 내의 잉크가 외부로 토출되게 된다.
그러나, 엑츄에이터(120)는 압전체에 한정되지 않으며, 설계자의 의도에 따라 다양한 엑츄에이터를 적용할 수 있는 것이다.
버퍼층(130)은 엑츄에이터(120)를 전기적으로 연결시키도록 몸체부(110) 및 엑츄에이터(120) 사이에 형성될 수 있으며, 상기 몸체부(110)보다 높은 강도를 가지는 것이 특징이 될 수 있다.
이때, 버퍼층(130)은 구리 재질의 판 형상으로 형성되므로 엑츄에이터(120)의 진동력에 의해서 몸체부(110)가 과도하게 유동하는 것을 방지하는 효과가 있다.
구체적으로, 버퍼층(130)은 구리 재질로 형성되므로 영률이 대략 120Gpa 정도이며, 몸체부(110)보다 큰 영률을 가지게 되는 것이다.
그리고, 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법은 외부 면에 형성되는 노즐(112)과 상기 노즐(112)로 잉크를 공급하기 위한 잉크 챔버(114)를 구비하고, 탄성 고무 재질의 몸체부(110)를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 몸체부(110)보다 높은 강도를 가지는 버퍼층(130)을 상기 몸체부의 일면에 형성시키게 된다.
그리고, 버퍼층(130)에 의해서 전기적으로 연결되도록 상기 버퍼층(130) 상에 엑츄에이터(120)를 형성시키게 된다.
이때, 몸체부(110)를 제공하는 단계는 하나의 몸체에 상기 잉크 챔버(114), 상기 노즐(112), 리스트릭터(116) 등을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 따라서, 몸체부(110)는 하나의 몸체로 구성될 수 있다. 그러나, 몸체부(110)를 제조하는 방법은 이에 한정되는 것이 아니다.
이하는, 도 1에서 도시된 구성을 보다 구체적으로 설명하는 것이다.
잉크 인렛(119)는 리저버(117)와 직접적으로 연결되도록 제공되며, 리저버(117)는 리스트릭터(116)를 통해서 잉크 챔버(114)로 잉크를 공급하는 역할을 한다.
여기서, 잉크 챔버(114)는 엑츄에이터(120)가 장착되는 위치의 하부에 마련되며, 리저버(117)는 잉크 인렛(119)으로부터 잉크를 공급받아 잉크 챔버(114)로 잉크를 공급하는 데, 리저버(117) 및 잉크 챔버(114)는 리스트릭터(116)에 의해서 서로 연결되는 유로이다.
그리고, 댐퍼(118)는 잉크 챔버(114)로부터 엑츄에이터(120)에 의해서 토출되는 잉크를 전달받아 노즐(112)을 통해서 외부로 토출시킨다.
또한, 댐퍼(118)는 다단 형상으로 형성될 수도 있으며, 이러한 구조에 의해서 잉크 챔버(114)로부터 받아들이는 잉크 양과 노즐(112)로 진행되는 잉크 양을 조절할 수 있게 된다.
또한, 몸체부(110)에 잉크를 주입하는 잉크 저장부(미도시)와 상기 잉크 저장부 및 상기 몸체부(110)를 구조적으로 연결하기 위한 아댑터부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 버퍼층을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 엑츄에이터(120)는 버퍼층(130)과 전기적으로 연결되며, 전기적인 신호에 의해서 진동하게 된다.
이때, 도 3에서 도시된 바와 같이, 엑츄에이터(120)가 잉크 챔버(114)를 향하여 굴곡되며, 이러한 굴곡에 의해서 잉크 챔버(114)에 압력이 발생되며, 잉크 챔버(114) 내의 잉크가 노즐(112)을 통해서 외부로 토출되게 된다.
여기서, 몸체부(110)는 탄성 고무를 적용하므로 기존보다 10배 이상 증가된 진동의 탄성 에너지를 확보함으로써 엑츄에이터(120)의 진동력을 다른 손실 없이 잉크 챔버(114)에 전달하는 것이다.
이때, 버퍼층(130)은 버퍼층(130)은 구리 재질의 판 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 버퍼층(130)이 없는 경우에는 도 4에서 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 부분까지 몸체부(110)가 변형되게 되는 데(ⓐ), 설계자의 의도에 따라 버퍼층(130)에 의해서 몸체부(110)가 과도하게 유동하는 것을 방지하는 효과가 있다.
결과적으로, 본 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드 및 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법은 몸체부(110)가 탄성 고무 재질로 형성되므로 몸체부(110)의 일면에 장착되는 엑츄에이터(120)의 진동력을 손실 없이 잉크 챔버(114)에 전달하여 분사 성능을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드 및 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법은 상기 몸체부(110)보다 높은 강도를 가지는 버퍼층(130)을 포함하므로 탄성 고무 재질의 몸체부(110)가 과도하게 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드를 설명하기 위한 개략적인 단면 사시도와 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 잉크젯 프린트 헤드는 몸체부(210), 엑츄에이터(220) 및 버퍼층(230)을 포함할 수 있다.
이때, 본 실시예의 엑츄에이터(220)와 버퍼층(230)은 실질적으로 앞선 실시예와 동일하므로 그 구체적인 설명은 생략할 수 있다.
몸체부(210)는 챔버 플레이트(210a), 중간 플레이트(210b) 및 노즐 플레이트(210c)를 포함할 수 있다.
챔버 플레이트(210a)는 복수개의 잉크 챔버(214)가 형성되며, 잉크가 유입되기 위한 잉크 인렛(219)이 마련될 수 있다. 이때, 챔버 플레이트(210a)는 탄성 고무 재질로 형성될 수 있으며, 구체적으로는 열경화성 탄성고무(thermoset elastomer)로 이루어질 수 있다.
그리고, 챔버 플레이트(210a)는 중간 플레이트(210b)에 접착제를 이용하여 접착될 수 있으며, 이때, 중간 플레이트(210b) 및 노즐 플레이트(210c)의 재질은 실리콘으로 이뤄질 수 있다.
그러나, 본 실시예의 구조에 한정되지 않으며, 진동판만 탄성고무로 이뤄지는 등 설계자의 의도에 따라 다양하게 제조될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드 및 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법은 몸체부(210)가 탄성 고무 재질로 형성되므로 몸체부(210)의 일면에 장착되는 엑츄에이터(220)의 진동력을 손실 없이 잉크 챔버에 전달하여 분사 성능을 향상시키는 효과가 있다.
210a.... 챔버 플레이트 210b.... 중간 플레이트
210c.... 노즐 플레이트 110.... 몸체부
112.... 노즐 114.... 잉크 챔버
116.... 리스트릭터 117.... 리저버
118.... 댐퍼 119.... 잉크 인렛
120.... 엑츄에이터 130.... 버퍼층

Claims (10)

  1. 외부 면에 형성되는 노즐과 상기 노즐로 잉크를 공급하기 위한 잉크 챔버를 내부에 구비하고, 탄성 고무 재질로 형성되는 몸체부;
    상기 잉크 챔버와 대응되도록 상기 몸체부에 장착되며, 상기 잉크 챔버에 진동력을 전달하는 엑츄에이터; 및
    상기 엑츄에이터를 전기적으로 연결시키며, 상기 몸체부보다 큰 영률을 가지는 버퍼층;
    을 포함하는 잉크젯 프린트 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 구리(Cu) 재질의 판 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    상기 엑츄에이터의 진동을 전달하며 탄성 고무 재질로 형성되는 진동판; 및
    상기 진동판과 접촉되도록 형성되며, 일면에 상기 잉크 챔버가 형성되는 챔버 플레이트;
    를 포함하는 잉크젯 프린트 헤드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    상기 잉크 챔버가 형성되며, 탄성 고무 재질로 형성되는 챔버 플레이트; 및
    상기 진동판과 접촉되도록 형성되며, 일면에 상기 노즐이 형성되는 노즐 플레이트;
    를 포함하는 잉크젯 프린트 헤드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    열경화성 탄성고무(thermoset elastomer)인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는,
    상기 잉크 챔버에 잉크를 공급하도록 상기 잉크를 저장하는 다수의 리저버 및, 상기 리저버에 외부의 잉크를 주입하기 위하여 각각 형성되는 잉크 인렛을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  7. 외부 면에 형성되는 노즐과 상기 노즐로 잉크를 공급하기 위한 잉크 챔버를 구비하고, 탄성 고무 재질의 몸체부를 제공하는 단계;
    상기 몸체부보다 높은 강도를 가지는 버퍼층을 상기 몸체부의 일면에 형성시키는 단계; 및
    상기 버퍼층에 의해서 전기적으로 연결되도록 상기 버퍼층 상에 엑츄에이터를 형성시키는 단계;
    를 포함하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 몸체부를 제공하는 단계는,
    하나의 몸체에 상기 잉크 챔버, 상기 노즐, 리스트릭터 등을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 몸체부를 제공하는 단계는,
    상기 엑츄에이터의 진동을 전달하며, 탄성 고무 재질로 형성되는 진동판을 상기 잉크 챔버가 형성되는 챔버 플레이트에 접착시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 몸체부를 제공하는 단계는,
    상기 잉크 챔버가 형성되며 탄성 고무 재질인 챔버 플레이트를 일면에 노즐이 형성되는 노즐 플레이트에 접착시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
KR1020100007974A 2010-01-28 2010-01-28 잉크젯 프린트 헤드 및 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법 KR20110088188A (ko)

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