KR100612261B1

KR100612261B1 - 잉크젯 카트리지 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100612261B1
Application number: KR1020040104483A
Authority: KR
Inventors: 이재철; 최식선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-08-14
Also published as: KR20060065372A; US20060125893A1; CN1785676A; CN100410078C

Abstract

본 발명은 잉크젯 카트리지 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 잉크가 내부에 저장되는 카트리지 몸체와, 카트리지 몸체에 저장된 잉크를 외부로 토출하도록 카트리지 몸체에 부착된 헤드와, 헤드에 전기적으로 접속되도록 카트리지 몸체에 부착된 연성회로기판과, 헤드와 연성회로기판의 전기적 접속부를 밀봉하는 밀봉재 및, 연성회로기판의 표면 중 밀봉재의 형성영역에 국부적으로 표면처리된 표면처리부를 포함하는 잉크젯 카트리지가 제공된다. 따라서, 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지 및 그의 제어방법에 따르면, 밀봉재가 도포될 연성회로기판이 국부적으로 표면처리되기 때문에 연성회로기판에 도포되어 형성되는 밀봉재 프로파일의 넓이와 높이는 매우 작은 크기로 형성된다.

잉크젯, 카트리지

Description

잉크젯 카트리지 및 그의 제조방법{Inkjet cartridge and fabrication method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지의 일실시예를 도시한 사시도이다.

도 2는 도 1의 잉크젯 카트리지를 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절개한 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시한 잉크젯 카트리지의 헤드를 와이퍼가 와이핑하고 있는 상태를 도시한 개념도이다.

도 4는 도 1에 도시한 잉크젯 카트리지의 연성회로기판에 구비된 표면처리부의 컨택 앵글을 측정하고 있는 상태를 도시한 개념도이다.

도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 6은 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 7은 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지의 연성회로기판에 대한 표면처리방법을 설명하기 위한 순서도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

110 : 카트리지 몸체

120 : 헤드

140 : 연성회로기판

160 : 밀봉재

180 : 노즐테이프

본 발명은 잉크젯 카트리지 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉크젯 카트리지의 밀봉부를 개선한 잉크젯 카트리지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

잉크젯 카트리지는 외부로부터 전기신호가 입력되면, 이 신호에 따라 내부에 저장된 잉크를 잉크 액적(Droplet)의 형태로 외부로 토출시켜 인쇄매체 상에 소정 화상을 인쇄하는 장치를 말하며, 통상 잉크토출수단을 갖는 헤드, 헤드가 부착되는 카트리지 몸체 및, 카트리지 몸체에 부착되는 연성회로기판(FPC)를 포함한다.

이때, 연성회로기판은 외부로부터 입력되는 전기신호를 헤드에 전달하도록 헤드와 전기적으로 접속된다. 따라서, 컴퓨터 등의 외부에서 출력된 전기신호가 연성회로기판에 입력되면, 이 신호는 연성회로기판을 통하여 헤드로 전달된다. 이에, 잉크토출수단은 이 전기신호에 따라 내부에 저장된 잉크를 외부로 토출하게 되는 것이다.

여기서, 헤드와 연성회로기판의 전기적 접속부는 외부로 노출되어 있기 때문에 잉크 등으로 인한 전기적 쇼트(Short)나 외부의 물리적인 어텍(Attack)을 받을 수 있다. 따라서, 이와 같이 접속된 전기적 접속부의 상부에는 소정 밀봉재가 도포되고 있다.

그리고, 이와 같이 밀봉재가 도포된 이후에는 잉크젯 카트리지 내부에 잉크를 충전한 다음 이를 외부로 출시하게 된다. 하지만, 이와 같이 잉크가 충전된 잉크젯 카트리지의 노즐(Nozzle)을 밀폐하지 않고 외부로 출시하면, 카트리지의 유통 중 카트리지 내부에 충전된 잉크가 노즐을 통해 임의로 누설될 수도 있다. 이에 따라, 작업자는 잉크가 충전된 잉크젯 카트리지의 노즐을 노즐테이프(Nozzle tape) 등으로 밀폐한 후 외부로 출시하고 있다. 따라서, 사용자는 잉크젯 카트리지의 사용시 노즐테이프를 제거한 후 사용하게 되는 것이다.

한편, 헤드와 연성회로기판의 전기적 접속부를 보호하기 위해 도포된 밀봉재는 카트리지 보존기간 동안 그 기능을 유지해야 한다. 일반적으로, 카트리지의 보존기간은 약 2년 이상을 제시하고 있다. 이에, 이와 같이 도포된 밀봉재도 약 2년 이상 동안 연성회로기판에 부착되어 그 밀봉기능을 유지해야 한다. 따라서, 최근에는 이와 같은 밀봉재의 부착력을 증대시키기 위한 방법들이 다양하게 제안 및 실시되고 있다.

예를 들면, 밀봉재의 부착력을 증대시키기 위한 방법에는 연성회로기판의 표면처리 방법 곧, 플라즈마(Plasma) 표면처리, 케미컬(Chemical) 표면처리, 코로나(Corona) 표면처리 및, 이온빔(Ion beam) 표면처리 등이 있다. 따라서, 최근 출시되고 있는 잉크젯 카트리지의 연성회로기판은 모두 카트리지 몸체에 부착되기 전 그 전면(全面)이 이상과 같은 표면처리 방법에 의해 표면처리되고 있다. 이에 따 라, 잉크젯 카트리지에 도포되어 형성된 밀봉재는 이와 같은 연성회로기판의 표면처리에 의해 약 2년 이상의 장기간 동안 그 밀봉기능을 유지할 수 있는 것이다.

그러나, 이와 같은 방법에 의해 제조된 잉크젯 카트리지는 장시간 동안 사용할 경우에도 밀봉재의 부착력을 계속 유지할 수 있다는 장점이 있지만, 반면에 새로운 문제점도 발생되고 있다.

즉, 종래 잉크젯 카트리지에 구비된 연성회로기판의 전면을 표면처리할 경우, 연성회로기판에 부착되는 밀봉재의 부착력 뿐만 아니라 연성회로기판에 도포되는 밀봉재의 퍼지는 성질(친수성) 또한 매우 좋아지기 때문에 이와 같은 도포에 의해 형성되는 밀봉재의 프로파일(Profile)은 그 크기가 매우 넓게 형성되면서도 그 높이가 매우 높게 형성된다. 따라서, 이와 같은 연성회로기판을 이용하여 카트리지를 제작한 후, 노즐을 밀폐하도록 카트리지의 밑면에 노즐테이프를 붙이게 되면, 카트리지 밑면에는 노즐테이프의 인장력과 카트리지의 밑면 양측에 형성된 한쌍의 밀봉재들에 의해 자연스럽게 들어올려지는 부분이 형성된다. 이에, 노즐테이프에 의해 밀폐되어야할 노즐 중 일부는 이와 같이 들려올려지는 부분에 의해 외부로 노출되어지게 된다. 그러므로, 카트리지의 내부에 저장된 잉크는 이와 같이 노출되어진 노즐을 통해 외부로 누설되어지며, 이는 곧 노즐의 막힘 현상을 초래하게 된다.

또한, 이와 같은 도포에 의해 형성되는 밀봉재의 프로파일이 매우 넓으면서도 매우 높게 형성되면, 잉크젯 카트리지의 노즐 막힘을 방지하도록 카트리지의 밑면을 와이핑(Wiping)하는 와이핑 작업시, 매우 넓으면서도 매우 높게 형성된 밀봉재의 프로파일로 인하여 와이퍼가 전체 노즐을 모두 와이핑하지 못하게 되는 문제 가 발생된다. 특히, 밀봉재의 인접한 부분에 형성되어 있는 노즐의 경우, 와이퍼가 밀봉재를 타고 넘으면서 밀봉재의 높은 프로파일로 인하여 건너 뛰게 되므로, 이 건너 뛰는 부분에 형성되어 있는 노즐은 연속적으로 와이핑되지 못하게 된다. 따라서, 이 부분에 형성되어 있는 노즐에서는 종종 막힘 등의 문제가 발생된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 노즐테이프의 들림 현상을 최소화할 수 있는 잉크젯 카트리지 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 모든 노즐이 와이핑되도록 밀봉재 프로파일의 넓이와 높이를 축소시킬 수 있는 잉크젯 카트리지 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또다른 목적은 밀봉재 프로파일의 넓이와 높이를 원하는 크기로 형성할 수 있는 잉크젯 카트리지 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 제 1관점에 따르면, 잉크가 내부에 저장되는 카트리지 몸체와, 카트리지 몸체에 저장된 잉크를 외부로 토출하도록 카트리지 몸체에 부착된 헤드와, 헤드에 전기적으로 접속되는 전기적 접속부가 형성되고, 카트리지 몸체에 부착된 연성회로기판과, 헤드와 연성회로기판의 전기적 접속부를 밀봉하는 밀봉재 및, 연성회로기판의 표면 중 밀봉재의 형성영역에 국부적으로 표면처리된 표면처리부를 포함하는 잉크젯 카트리지가 제공된다.

이때, 상기 표면처리부는 이온빔 표면처리됨이 바람직하다.

그리고, 상기 표면처리부의 컨택 앵글(Contact angle)은 1°∼ 30°임이 바람직하다.

한편,, 상기 표면처리부는 전기적 접속부의 주변에 마련될 수 있다.

또한, 상기 헤드에는 전기 입출력 단자인 패드가 구비될 수 있고, 상기 연성회로기판에는 패드와 전기적으로 접속되도록 외부로 리드가 노출될 수 있다. 이 경우, 상기 표면처리부는 상기 리드의 주변에 마련됨이 바람직하다.

또, 상기 헤드에는 잉크가 토출되는 노즐이 마련될 수 있고, 상기 연성회로기판에는 노즐이 외부로 노출되도록 노즐노출부가 마련될 수 있다. 이 경우, 상기 표면처리부는 노즐노출부의 주변에 마련됨이 바람직하다.

한편, 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 제 2관점에 따르면, 헤드가 부착된 카트리지 몸체와, 전도성 트레이스를 구비한 연성회로기판을 마련하는 단계; 상기 연성회로기판을 국부적으로 표면처리하여 표면처리부를 형성하는 단계; 상기 헤드의 패드에 전도성 트레이스의 리드를 전기적으로 접속하여 전기적 접속부를 형성하는 단계; 및, 상기 표면처리부와 상기 전기적 접속부에 밀봉재를 도포하는 단계를 포함하는 잉크젯 카트리지의 제조방법가 제공된다.

이때, 상기 전기적 접속단계와 상기 밀봉재 도포단계 사이에는 상기 표면처리된 연성회로기판을 상기 카트리지 몸체에 부착하는 단계가 더 포함될 수 있다.

그리고, 상기 밀봉재 도포단계 후에는 헤드의 노즐을 밀폐하도록 카트리지 몸체에 노즐테이프를 부착하는 단계가 더 포함될 수 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 제 3관점에 따르면, 소정 크기의 개구부를 갖는 마스크와 내부에 전도성 트레이스가 배치된 연성회로기판을 마련하는 단계; 상기 마스크를 연성회로기판의 상부에 배치하는 단계; 및, 상기 마스크의 상측에서 연성회로기판 측을 향해 이온빔을 조사하여 연성회로기판을 국부적으로 표면처리하는 단계를 포함하는 잉크젯 카트리지의 연성회로기판에 대한 표면처리방법이 제공된다.

이때, 상기 표면처리 단계에는 연성회로기판 측으로 반응성 가스를 주입시키는 단계가 더 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 반응성 가스는 산소가스 또는 질소가스임이 바람직하다.

또한, 상기 연성회로기판에는 전도성 트레이스에 일단이 연결되고 타단은 연성회로기판의 외부로 노출된 리드가 마련될 수 있다. 이 경우, 상기 마스크는 개구부가 리드의 상부에 위치하도록 배치됨이 바람직하다.

또, 상기 연성회로기판에는 소정 크기로 개구된 노즐노출부가 마련될 수 있고, 상기 리드는 노즐노출부의 내측으로 노출될 수 있다. 이 경우, 상기 개구부는 노즐노출부의 크기보다 더 크게 형성됨이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지 및 그의 제조방법에 대한 일실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 이때, 도면들에 있어서, 그 크기 및 형태는 이해를 돕기 위해서 다소 과장되어진 것이다. 특히, 잉크젯 카트리지의 헤드 구조는 이해를 돕기 위해 다소 과장되게 도시된 것이며, 구체적인 구조는 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 등록특허공보 제10-0452850호와 제10-0438733호 등을 참조하면 된다.

도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지의 일실시예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 잉크젯 카트리지를 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절개한 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시한 잉크젯 카트리지의 헤드를 와이퍼가 와이핑하고 있는 상태를 도시한 개념도이다. 그리고, 도 4는 도 1에 도시한 잉크젯 카트리지의 연성회로기판에 구비된 표면처리부의 컨택 앵글을 측정하고 있는 상태를 도시한 개념도이고, 도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 또, 도 6은 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 7은 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지의 연성회로기판에 대한 표면처리방법을 설명하기 위한 순서도이다.(여기서, 각 도면들은 이해를 돕기 위해 상하가 반전된 상태로 도시되어 있다. 따라서, 이하의 설명은 각 도면들에 도시된 바와 같이 상하가 반전된 상태를 기준으로 설명하기로 한다.)

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지(100)는 내부에 잉크가 저장되는 카트리지 몸체(110)와, 카트리지 몸체(110)의 상면에 부착되며 카트리지 몸체(110)에 저장된 잉크를 외부로 토출하는 헤드(120)와, 헤드(120)에 전기적으로 접속되는 연성회로기판(140) 및, 헤드(120)와 연성회로기판(140)의 전기적 접속부를 밀봉하는 밀봉재(160)를 포함한다.

보다 구체적으로 설명하면, 카트리지 몸체(110)는 함체형상으로 형성되고, 그 내부에는 잉크가 저장되도록 잉크저장공간(미도시)이 마련된다. 그리고, 카트리지 몸체(110)의 상부에는 잉크공급통로(112)가 마련되고, 잉크공급통로(112)의 상 단에는 헤드(120)가 안착되도록 헤드 안착부(미도시)가 마련된다. 따라서, 헤드 안착부에는 헤드(120)가 안착되어 접착되는 바, 카트리지 몸체(110) 내부에 저장된 잉크는 잉크공급통로(112)를 따라 카트리지 몸체(110)의 상면에 접착된 헤드(120)로 공급되는 것이다.

헤드(140)는 헤드 안착부에 접착되는 기판(미도시)과, 기판의 상부에 마련된 잉크토출수단(미도시)과, 잉크토출수단을 둘러싸도록 기판의 상부에 마련된 챔버층(미도시)과, 챔버층의 상부에 마련된 노즐층(미도시) 및, 잉크토출수단과 전기적으로 연결되며 기판의 상부에 마련된 패드(126)를 포함한다.

구체적으로, 기판은 실리콘 등으로 형성되며, 실런트와 같은 접착제에 의해 헤드 안착부의 상면에 접착된다. 그리고, 기판에는 기판의 상하를 관통하며 잉크공급통로(112)와 연통되는 잉크피드홀(미도시)이 형성된다. 따라서, 카트리지 몸체(110)에 저장된 잉크는 잉크공급통로(112)를 따라 잉크피드홀로 공급되는 것이다.

잉크토출수단은 잉크피드홀을 통해 공급된 잉크를 후술될 노즐(122)을 통해 외부로 토출시키는 역할을 하며, 잉크피드홀의 일측 또는 잉크피드홀의 양측 등에 각각 마련된다. 이때, 잉크토출수단은 열 저항체(Thermal resister)이거나 압전체(Piezo)일 수 있다.

챔버층은 잉크토출수단을 둘러쌓아서 잉크피드홀을 통해 공급된 잉크를 일정량씩 수용하도록 소정공간{이하, '챔버(Chamber)'라 칭함}을 마련하는 역할을 한다. 이때, 잉크토출수단은 챔버의 중앙부에 배치될 수 있다.

노즐층은 챔버층의 상부에 마련되어 챔버층을 밀폐하는 역할을 하고, 잉크가 토출되는 노즐(122)을 구비한다. 이때, 노즐(122)은 잉크토출수단의 상부 곧, 잉크토출수단에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 챔버에 수용된 잉크를 잉크토출수단이 토출할 경우, 이 토출되는 잉크는 노즐층의 노즐(122)을 통해 외부로 토출되는 것이다. 여기서, 챔버층과 노즐층은 각각 이미드계, 에폭시계 또는 아크릴레이트계 고분자막일 수 있다.

패드(126)는 외부로부터 전기신호를 인가받아 이를 잉크토출수단에 전달하는 역할을 하며, 외부로 노출되도록 챔버의 외측에 마련된다. 이때, 패드(126)는 알루미늄과 같은 전도성 금속이나 금속합금일 수 있다. 그리고, 외부로 노출된 패드(126)는 후술될 연성회로기판(140)의 전도성 트레이스(142)와 전기적으로 접속된다. 구체적으로, 패드(126)는 연성회로기판(140)의 외부로 돌출된 전도성 트레이스(142)의 돌출부와 TAB 본더(미도시) 등에 의해 접합된다. 따라서, 패드(126)는 연성회로기판(140)의 전도성 트레이스(142)를 통해 외부로부터 전기신호를 인가받아 이를 잉크토출수단에 전달하게 되는 것이다.

연성회로기판(140)은 헤드(120)를 커버하도록 그 일측단부가 카트리지 몸체(110)의 상면에 부착되며 그 타측단부는 카트리지 몸체(110)의 일측면까지 소정길이로 연장형성되어 카트리지 몸체(110)의 측면에 부착된다. 이때, 카트리지 몸체(110)의 상면에 부착된 연성회로기판(140)에는 전술한 헤드(120)의 노즐(122)이 외부로 노출되도록 개구부가 마련되어 있고, 카트리지 몸체(110)의 측면에 부착된 연성회로기판(140)에는 프린터 본체(미도시)와 전기적으로 접속되기 위한 접속단자(149)가 마련되어 있으며, 연성회로기판(140)의 내부에는 접속단자(149)와 연결된 다수의 전도성 트레이스(142)가 일정형태로 배치되어 있다.

구체적으로, 전도성 트레이스(142)의 일측단은 접속단자(149)와 연결되어 있으며, 타측단은 전술한 패드(126)와 접합되도록 연성회로기판(140)의 외부로 돌출되어 있다.(이때, 패드(126)와 접합되도록 연성회로기판(140)의 외부로 돌출된 부분을 '리드(141)'라 칭하기로 한다.) 따라서, 접속단자(149)를 통해 프린터 본체에서 인가된 전기신호는 전도성 트레이스(142)와 전도성 트레이스(142)의 리드(141) 및 리드(141)에 접속된 패드(126)를 통하여 잉크토출수단에 전달되어지고, 잉크토출수단은 이 전기신호에 따라 잉크를 외부로 토출하게 되는 것이다.

한편, 연성회로기판(140)에는 밀봉재(160)의 부착력을 증대시킴과 아울러 밀봉재(160) 프로파일의 넓이와 높이를 원하는 크기로 형성하기 위해 밀봉재(160)가 도포 및 형성될 영역을 한정하여 이 부분만을 미리 국부적으로 표면처리한 표면처리부(148)가 구비된다. 이때, 이 표면처리부(148)는 다양한 방법에 의해 표면처리될 수 있다.

따라서, 본 출원인은 표면처리 종류별 밀봉재(160)의 부착력 증대효과를 확인하기 위해 다양한 방법으로 표면처리된 여러 물질들의 내잉크성을 표 1과 같이 테스트하였다.

그 결과, 본 출원인은 표 1에 도시한 바와 같이, 이온빔 표면처리된 부분의 내잉크성이 가장 양호하게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 즉, 표 1을 참조하면, 연성회로기판(140)을 이온빔 표면처리 했을 때 밀봉재(160)의 부착력이 크게 증대됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명 연성회로기판(140)의 표면처리부(148)는 여러가지 표면처리 방법 중 이온빔 표면처리방법으로 표면처리한다. 이때, 이와 같은 방법에 의해 표면처리된 표면처리부(148)는 헤드(120)와 연성회로기판(140)이 접속된 전기적 접속부의 주변이나 연성회로기판(140)의 리드(141) 주변 또는 후술될 노즐노출부(143)의 주변 등에 마련될 수 있다. 따라서, 표면처리부(148)에 도포되어 형성되는 밀봉재(160)는 그 표면처리효과로 인하여 부착력이 증대되면서도 그 국부적인 표면처리로 인하여 프로파일의 넓이 및 높이가 일정 크기로 형성되어지는 것이다.

보다 구체적으로 설명하면, 연성회로기판(140)의 표면처리부(148)는 소정크기의 개구부(175)를 갖는 금속재질의 마스크(170)를 연성회로기판(140)의 상부에 배치한 다음, 소정 이온원으로부터 발생된 이온빔을 연성회로기판(140)의 표면측으 로 조사함과 아울러 산소나 질소가스 등의 반응성 가스를 그 표면으로 주입시킴으로써 표면처리한다. 이에, 소수성 표면이던 연성회로기판(140)의 표면처리부(148)는 친수성 표면으로 변화되어진다. 따라서, 이러한 친수성 표면에 도포되어 형성된 밀봉재(160)의 부착력은 크게 증대되는 것이다.

이때, 이온빔 표면처리방법에 사용되는 이온원으로는 카우프만 타입 이온원(kaufman type ion source), 콜드 할로우 캐소드 이온원(Cold hollow cathode ion source) 도는 고주파 이온원(High frequency ion source) 등이 사용될 수 있다. 그리고, 표면처리부(148)에 조사된 이온의 양은 10¹³∼10¹⁸ions/cm²의 범위가 바람직하고, 표면처리부(148)에 주입되는 반응성 가스의 양은 0∼30㎖/min 정도가 바람직하다.

한편, 도 4에는 본 발명 잉크젯 카트리지의 연성회로기판에 구비된 표면처리부의 컨택 앵글(Contact angle)을 측정하고 있는 상태를 도시한 개념도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 소정 수단에 의해 표면처리된 표면처리부(148)는 통상 그 표면 위에 고착된 물방울(90)의 컨택 앵글(θ)을 측정함으로써 그 표면의 소수성이나 친수성 정도를 측정하고 있다.

일반적으로, 낮은 컨택 앵글(θ)은 친수성(Hydrophilic,높은 젖음성)과 높은 표면에너지를 나타내고, 높은 컨택 앵글(θ)은 소수성(Hydrophobic,낮음 젖음성)과 낮은 표면에너지를 나타내는데, 밀봉재(160)의 부착력을 증대시키기 위해서는 연성회로기판(140)의 표면이 낮은 컨택 앵글(θ) 곧, 친수성을 가져야 한다. 통상, 무 처리 상태인 연성회로기판(140)의 컨택앵글(θ)은 약 60°정도이나 이온빔 표면처리한 연성회로기판(140)의 컨택앵글(θ) 약 35°이하이다. 표 1을 참조하면, 이온빔 표면처리 중에서도 컨택 앵글이 7°일 경우 가장 양호한 부착력을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명 표면처리부는 보다 낮은 컨택 앵글을 갖도록 이온빔 표면처리됨이 바람직하다. 예를 들면, 본 발명 표면처리부(148)의 컨택 앵글(θ)은 1°∼ 30°임이 바람직하다.

밀봉재(160)는 헤드(120)와 연성회로기판(140)이 접속된 전기적 접속부를 밀봉하여 이 전기적 접속부를 외부로부터 보호하는 역할을 하며, 감광성 고분자막이나 열경화성 고분자막 등의 재질을 연성회로기판(140)의 상면에 도포한 다음 이 도포된 부분을 UV나 열에 의해 경화시킴으로써 형성한다. 이때, 열경화성 고분자막은 에폭시계나 아크릴레이트계 또는 이미드계 고분자막일 수 있다.

구체적으로, 밀봉재(160)는 감광성 고분자막이나 열경화성 고분자막 등의 재질이 연성회로기판(140)의 상면 중 국부적으로 이온빔 표면처리된 표면처리부(148)의 상면에 도포되어 형성된다. 따라서, 밀봉재(160)는 표면처리부(148)의 친수성으로 인하여 그 부착력이 증대되면서도 국부적으로 표면처리된 표면처리부(148)로 인하여 그 프로파일의 높이 및 넓이가 원하는 크기로 제어되는 것이다.

이상에서, 미설명부호 143은 헤드(120)의 노즐(122)이 외부로 노출되도록 연성회로기판(140)에 소정 크기로 개구된 부분 곧, 노즐노출부를 지칭한 것이고, 미설명부호 144는 전도성 트레이스(142)를 절연하는 상부절연막을 지칭한 것이며, 미설명부호 145는 전도성 트레이스(142)를 절연하는 하부절연막을 지칭한 것이다.

이하, 도 5a 내지 도 5f와 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지(100)의 제조방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 헤드(120)가 부착된 카트리지 몸체(110)와, 전도성 트레이스(142)를 구비한 연성회로기판(140)이 마련되면(S10), 작업자는 연성회로기판(140)에 도포되어 형성될 밀봉재(160) 프로파일의 높이 및 넓이를 제어하기 위해 연성회로기판(140)을 국부적으로 표면처리한다(S20).

구체적으로, 작업자는 소정크기의 개구부(175)를 갖는 마스크(170)를 연성회로기판(140)의 상부에 배치한 다음, 소정 이온원으로부터 발생된 이온빔을 연성회로기판(140)의 표면측으로 조사함과 아울러 산소나 질소가스 등의 반응성 가스를 그 표면으로 주입시키게 된다. 따라서, 연성회로기판(140)의 표면 중 마스크(170)의 개구부(175)에 대응되는 부분{이 부분이 전술한 표면처리부(148)임}은 이와 같은 이온빔 표면처리에 의해 소수성 표면이 친수성 표면으로 변화되어진다. 이에 따라 표면처리된 부분에 도포되어 형성된 밀봉재(160)의 부착력은 크게 증대되는 것이다.

이후, 연성회로기판(140)이 국부적으로 표면처리되면, 작업자는 TAB 본딩 등의 방법으로 헤드(120)의 패드(126)에 전도성 트레이스(142)의 리드(141)를 전기적으로 접속한다(S40).

계속하여, 헤드(120)의 패드(126)와 전도성 트레이스(142)의 리드(141)가 전기적으로 접속되면, 작업자는 국부적으로 표면처리된 연성회로기판(140)을 카트리지 몸체(110)에 부착한다(S60). 이때, 작업자는 연성회로기판(140)의 노즐노출부 (143)가 헤드(120)의 노즐(122)측 상부에 위치하도록 연성회로기판(140)을 부착한다. 따라서, 카트리지 몸체(110) 내부의 잉크는 연성회로기판(140)의 노즐노출부(143)에 의해 외부로 노출된 헤드(120)의 노즐(122)을 통하여 외부로 토출되는 것이다.

이후, 연성회로기판(140)이 카트리지 몸체(110)에 부착되면, 작업자는 헤드(120)의 패드(126)와 리드(141)의 전기적 접속부가 밀봉되도록 니들 디스펜서(Needle dispenser,미도시) 등을 이용하여 전기적 접속부의 상부에 밀봉재(160)를 도포한 다음 UV나 열을 가하여 밀봉재(160)를 경화시키게 된다(S70). 따라서, 전기적 접속부는 이 밀봉재(160)로 인하여 외부로부터 보호되는 것이다.

구체적으로, 작업자는 감광성 고분자막이나 열경화성 고분자막 등의 재질을 연성회로기판(140)의 상면 중 국부적으로 이온빔 표면처리된 표면처리부(148)의 상면에 도포함으로써, 밀봉재(160)를 형성하게 된다. 따라서, 밀봉재(160)는 이온빔으로 표면처리된 표면처리부(148)의 친수성으로 인하여 그 부착력이 증대되면서도 국부적으로 제한된 영역 곧, 표면처리부(148)의 상부에 형성되기 때문에 종래에 비하여 매우 적은 높이와 매우 적은 넓이의 프로파일을 갖게 된다. 이에 따라, 잉크젯 카트리지(100)의 노즐(122) 막힘 등을 방지하기 위하여 헤드(120)의 상면을 와이핑 할 시, 와이퍼(190)는 이와 같이 매우 적은 높이로 형성된 밀봉재(160)를 타고 넘으면서 와이핑 작업을 수행하기 때문에 헤드(120)에 형성된 모든 노즐(122)을 와이핑할 수 있게 된다. 따라서, 종래 와이핑 불량으로 인해 발생되는 노즐(122)의 막힘 문제는 미연에 해결되는 것이다.

이후, 헤드(120)의 패드(126)와 리드(141)의 전기적 접속부가 밀봉재(160)에 의해 밀봉되면, 작업자는 카트리지 몸체(110) 내부에 잉크를 충전한 다음 외부로 노출된 노즐(122)을 노즐테이프(180) 등으로 밀폐함으로써(S80), 잉크젯 카트리지(100)의 제조를 완료하게 된다. 이때, 본 발명에 따른 밀봉재(160)의 프로파일은 매우 적은 높이와 매우 적은 넓이로 형성되기 때문에 이상과 같이 작업자가 노즐테이프(180) 등으로 노즐(122)을 밀폐할 경우에 발생되던 노즐테이프(180) 들뜸 현상은 최소화된다. 따라서, 헤드(120)에 형성된 다수의 노즐(122)은 모두 이와 같은 노즐테이프(180)에 의해 밀폐되어지므로, 종래 발생되었던 잉크의 누설문제는 미연에 방지된다.

이하, 도 5a 내지 도 5f와 도 7을 참조하여, 본 발명 잉크젯 카트리지(100)의 연성회로기판(140)에 대한 표면처리방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소정 크기의 개구부(175)를 갖는 마스크(170)와, 내부에 전도성 트레이스(142)가 배치된 연성회로기판(140)이 마련되면(S100), 작업자는 마스크(170)를 연성회로기판(140)의 상부에 배치한다(S300). 이때, 연성회로기판(140)에는 헤드(120)의 노즐(122)이 외부로 노출되도록 소정크기로 개구된 노즐노출부(143)가 마련되고, 이 노즐노출부(143)의 내측으로는 전도성 트레이스(142)와 연결된 리드(141)가 노출되는 바, 마스크(170)의 개구부(175)는 이 노즐노출부(143)의 상부로 배치된다. 이때, 마스크(170)의 개구부(175) 크기는 노즐노출부(143)의 크기보다 더 크게 형성된다. 따라서, 노즐노출부(143)의 주변 곧, 리드(141)의 주변부는 마스크(170)의 개구부(175)를 통하여 그 상측으로 노출된다.

이후, 마스크(170)가 연성회로기판(140)의 상부에 배치되면, 작업자는 이온빔 표면장치(미도시) 등을 이용하여 마스크(170)의 상측에서 연성회로기판(140) 측을 향해 이온빔을 조사함으로 연성회로기판(140)을 국부적으로 표면처리한다(S500). 이때, 조사되는 이온의 양은 10¹³∼10¹⁸ions/cm²의 범위가 바람직하다. 한편, 작업자는 연성회로기판(140) 측으로 산소가스나 질소가스 등의 반응성 가스를 더 주입시킬 수 있다. 이때, 주입되는 반응성 가스의 양은 0∼30㎖/min 정도가 바람직하다. 따라서, 약 60°정도의 컨택 앵글(θ)과 소수성 성질을 갖는 연성회로기판(140)의 표면은 이와 같은 이온빔 표면처리에 의해 약 35°이하의 컨택 앵글(θ)과 친수성 성질을 갖는 표면으로 변화된다. 이에, 이와 같은 표면처리부(148)에 형성되는 밀봉재(160)의 부착력은 크게 증대되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 카트리지 및 그의 제어방법에 따르면, 밀봉재가 도포될 연성회로기판이 국부적으로 이온빔 표면처리되기 때문에 연성회로기판에 도포되어 형성되는 밀봉재 프로파일의 넓이와 높이는 종래에 비하여 매우 작은 크기로 제어된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 종래 밀봉재 프로파일이 매우 넓고 높음으로 인해 발생되는 잉크 누설이나 노즐 막힘 등의 문제를 모두 해결할 수 있다.

이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균 등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

잉크가 내부에 저장되는 카트리지 몸체;

상기 카트리지 몸체에 저장된 잉크를 외부로 토출하도록 상기 카트리지 몸체에 부착된 헤드;

상기 헤드와 전기적으로 접속되는 전기적 접속부가 형성되고, 상기 카트리지 몸체에 부착된 연성회로기판;

상기 헤드와 상기 연성회로기판의 전기적 접속부를 밀봉하는 밀봉재; 및,

상기 연성회로기판의 표면 중 상기 밀봉재의 형성영역에 한정하여 표면처리된 표면처리부를 포함한 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지.
제 1항에 있어서, 상기 표면처리부는 이온빔 표면처리된 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지.
제 2항에 있어서, 상기 표면처리부의 컨택 앵글은 1°∼ 30°인 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지.
제 1항에 있어서, 상기 표면처리부는 상기 전기적 접속부의 주변에 마련된 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지.
제 1항에 있어서, 상기 헤드에는 전기 입출력 단자인 패드가 구비되고, 상기 연성회로기판에는 상기 패드와 전기적으로 접속되는 리드가 외부로 노출되며,

상기 표면처리부는 상기 리드의 주변에 마련된 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지.
제 1항에 있어서, 상기 헤드에는 잉크가 토출되는 노즐이 마련되고,

상기 연성회로기판에는 상기 노즐이 외부로 노출되도록 노즐노출부가 마련되며,

상기 표면처리부는 상기 노즐노출부의 주변에 마련된 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지.
헤드가 부착된 카트리지 몸체와, 전도성 트레이스를 구비한 연성회로기판을 마련하는 단계;

상기 연성회로기판을 국부적으로 표면처리하여 표면처리부를 형성하는 단계;

상기 헤드의 전기입출력 단자인 패드에 상기 전도성 트레이스를 전기적으로 접속하여 전기적 접속부를 형성하는 단계; 및,

상기 표면처리부와 상기 전기적 접속부에 밀봉재를 도포하는 단계를 포함하는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
제 7항에 있어서, 상기 표면처리부는 이온빔 표면처리되는 것을 특징으로 하 는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
제 8항에 있어서, 상기 표면처리부의 컨택 앵글은 1°∼ 30°인 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
제 7항에 있어서, 상기 표면처리부는 상기 전기적 접속부의 주변에 마련된 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
제 7항에 있어서, 상기 헤드에는 잉크가 토출되는 노즐이 마련되고,

상기 연성회로기판에는 상기 노즐이 외부로 노출되도록 노즐노출부가 마련되며,

상기 표면처리부는 상기 노즐노출부의 주변에 마련된 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
제 7항에 있어서, 상기 전기적 접속단계와 상기 밀봉재 도포단계 사이에는 상기 표면처리된 연성회로기판을 상기 카트리지 몸체에 부착하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
제 7항에 있어서, 상기 밀봉재 도포단계 후에는 상기 헤드에 마련된 노즐을 밀폐하도록 상기 카트리지 몸체에 노즐테이프를 부착하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
제 7항에 있어서, 상기 연성회로기판을 표면처리하는 단계는

소정 크기의 개구부를 갖는 마스크와, 내부에 전도성 트레이스가 배치된 연성회로기판을 마련하는 단계와;

상기 마스크를 상기 연성회로기판의 상부에 배치하는 단계; 및,

상기 마스크의 상측에서 상기 연성회로기판 측을 향해 이온빔을 조사하여 상기 연성회로기판을 국부적으로 표면처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
제 14항에 있어서, 상기 이온빔을 조사하여 상기 연성회로기판을 표면처리하는 단계에는 상기 연성회로기판 측으로 반응성 가스를 주입시키는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
제 15항에 있어서, 상기 반응성 가스는 산소가스 또는 질소가스인 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
제 16항에 있어서, 상기 연성회로기판에는 상기 전도성 트레이스에 일단이 연결되고 타단은 상기 연성회로기판의 외부로 노출된 리드가 마련되며,

상기 마스크는 상기 개구부가 상기 리드의 상부에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
제 17항에 있어서, 상기 개구부의 크기는 상기 리드의 배치범위 보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
제 18항에 있어서, 상기 연성회로기판에는 소정 크기로 개구된 노즐노출부가 마련되고, 상기 리드는 상기 노즐노출부의 내측으로 노출되며,

상기 개구부는 상기 노즐노출부의 크기보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 제조방법.
소정 크기의 개구부를 갖는 마스크와, 내부에 전도성 트레이스가 배치된 연성회로기판을 마련하는 단계;

상기 마스크를 상기 연성회로기판의 상부에 배치하는 단계; 및,

상기 마스크의 상측에서 상기 연성회로기판 측을 향해 이온빔을 조사하여 상기 연성회로기판을 국부적으로 표면처리하는 단계를 포함하는 잉크젯 카트리지의 연성회로기판에 대한 표면처리방법.
제 20항에 있어서, 상기 표면처리 단계에는 상기 연성회로기판 측으로 반응성 가스를 주입시키는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 연성회로기판에 대한 표면처리방법.
제 21항에 있어서, 상기 반응성 가스는 산소가스 또는 질소가스인 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 연성회로기판에 대한 표면처리방법.
제 22항에 있어서, 상기 연성회로기판에는 상기 전도성 트레이스에 일단이 연결되고 타단은 상기 연성회로기판의 외부로 노출된 리드가 마련되며,

상기 마스크는 상기 개구부가 상기 리드의 상부에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 연성회로기판에 대한 표면처리방법.
제 23항에 있어서, 상기 개구부의 크기는 상기 리드의 배치범위 보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 연성회로기판에 대한 표면처리방법.
제 24항에 있어서, 상기 연성회로기판에는 소정 크기로 개구된 노즐노출부가 마련되고, 상기 리드는 상기 노즐노출부의 내측으로 노출되며,

상기 개구부는 상기 노즐노출부의 크기보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 카트리지의 연성회로기판에 대한 표면처리방법.