KR100761343B1 - Inkjet head - Google Patents

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KR100761343B1
KR100761343B1 KR1020060034444A KR20060034444A KR100761343B1 KR 100761343 B1 KR100761343 B1 KR 100761343B1 KR 1020060034444 A KR1020060034444 A KR 1020060034444A KR 20060034444 A KR20060034444 A KR 20060034444A KR 100761343 B1 KR100761343 B1 KR 100761343B1
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KR
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pressure chamber
membrane
inkjet head
crosstalk
ink
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KR1020060034444A
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박창성
정재우
심원철
김영재
김순영
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삼성전기주식회사
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Abstract

An inkjet head is provided to prevent crosstalk by forming a crosstalk- preventing groove at a partition which divides a pressure chamber. An inkjet head includes a plurality of pressure chambers(22), a membrane of a predetermined thickness, a plurality of piezoelectric devices(30), a pair of crosstalk preventing grooves(28a), and a plurality of nozzles. The plurality of pressure chambers is arranged straight, and is partitioned by a partition. The membrane of the predetermined thickness covers one surface of the pressure chambers. The plurality of piezoelectric devices corresponds to the position of the pressure chamber, and is coupled at the membrane. The crosstalk-preventing grooves correspond to the position of the partition, and has the predetermined drain form inserted and formed along the thickness of the membrane between the piezoelectric devices. The nozzles are connected to the pressure chambers respectively and discharge ink droplets. The drain form has a plurality of uneven parts.

Description

잉크젯 헤드 {INKJET HEAD}Inkjet head {INKJET HEAD}

도 1은 종래기술에 따른 잉크젯 헤드의 구조를 나타내는 분해사시도.1 is an exploded perspective view showing the structure of an inkjet head according to the prior art.

도 2는 종래기술에 따른 잉크젯 헤드의 구조를 나타내는 사시도Figure 2 is a perspective view showing the structure of the inkjet head according to the prior art

도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉크젯 헤드의 구조를 나타내는 단면도.3A is a cross-sectional view illustrating a structure of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

도 3b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 잉크젯 헤드의 구조를 나타내는 단면도.3B is a cross-sectional view illustrating a structure of an ink jet head according to another embodiment of the present invention.

도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉크젯 헤드의 사시도.4A is a perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 잉크젯 헤드의 사시도.4B is a perspective view of an inkjet head according to another embodiment of the present invention.

도 5a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉크젯 헤드의 평면도.5A is a plan view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 잉크젯 헤드의 평면도.5B is a plan view of an inkjet head according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

10: 하부기판 14: 리저버10: lower substrate 14: reservoir

15: 노즐 18: 리스트릭터15: Nozzle 18: Restrictor

20: 상부기판 22: 압력챔버20: upper substrate 22: pressure chamber

24: 유로 26: 멤브레인24: euro 26: membrane

28a, 28b: 크로스토크 방지홈 30: 압전소자28a, 28b: crosstalk preventing groove 30: piezoelectric element

114: 리저버판 115: 노즐판114: reservoir plate 115: nozzle plate

118: 리스트릭터판 122: 압력챔버판118: List plate 122: Pressure chamber plate

본 발명은 압전 잉크젯 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric inkjet head.

최근 잉크젯 기술을 다양한 분야, 예를 들어 바이오칩, PCB의 금속 배선, LCD의 색상 패턴 등의 분야에 적용하려는 시도가 이루어지고 있다. 이와 같이 잉크젯 기술을 새로운 분야에 적용하기 위해서는, 종이 위에 점도가 낮은 잉크 방울을 뿌려서 글자나 그림을 형성하는 종래기술과는 달리 금속 나노 입자나 높은 점도의 폴리머 등을 특수한 재질의 기판에 토출해야 하는 상황이 발생한다.Recently, attempts have been made to apply inkjet technology to various fields such as biochips, metallization of PCBs, color patterns of LCDs, and the like. In order to apply the inkjet technology to a new field, it is necessary to discharge metal nanoparticles or polymers of high viscosity to a substrate of a special material, unlike the conventional technology of forming letters or pictures by spraying ink droplets with low viscosity on paper. The situation arises.

따라서 잉크젯 기술을 여러 분야에 적용하기 위해서는 헤드의 개발이 시급한 실정이다. 즉, 점도가 높은 잉크액적을 토출할 수 있어야 하고, 정밀도와 주파수가 높아야 하며, 잉크입자에 의한 헤드구조에의 화학적 반응이 없어야 하고, 노즐이 막히지 않아야 한다. 즉, 이러한 여러 가지 제약 조건들을 수용할 수 있는 잉크젯 프린터 헤드의 개발이 필요하다.Therefore, it is urgent to develop a head in order to apply inkjet technology to various fields. That is, it must be possible to eject ink droplets with high viscosity, high precision and frequency, no chemical reaction to the head structure by the ink particles, and the nozzles should not be clogged. That is, there is a need for the development of an inkjet print head that can accommodate these various constraints.

일반적으로, 잉크젯 프린팅은 액체 잉크를 종이에 토출하여 인쇄하는 방식으로서, 잉크젯 프린트 헤드에는 바늘 끝 정도 크기의 노즐이 배열되어 있으며, 이 노즐에서 잉크가 토출된다. 잉크젯 프린터는 잉크를 분사하는 방법에 따라 다음과 같은 종류가 있다.In general, inkjet printing is a method in which liquid ink is discharged onto a paper to print, and a nozzle size of a needle tip is arranged in an inkjet print head, and ink is discharged from the nozzle. There are the following types of inkjet printers according to the method of ejecting ink.

버블젯(bubble jet) 분사 방식은 미세한 관의 옆 벽에 배치한 히터를 이용하여 노즐 내부의 기포(bubble)의 크기를 제어하여 잉크를 토출한다. 히터를 가열하면 노즐 내부에 기포가 발생하게 되고, 기포가 최대로 팽창하면 잉크가 분사되는 방식이다. 분사 후 히터의 가열을 정지시키면 기포가 사라져서 잉크가 보충된다. 버블젯 방식의 장점은 잉크 저장부가 필요 없으며, 관 및 히터의 크기가 매우 작아서 헤드의 크기를 줄일 수 있다는 점에 있다. 그러나 버블젯 분사 방식은 노즐을 2차원으로 배열하기 어렵다는 문제점을 가진다. In the bubble jet ejection method, ink is ejected by controlling the size of a bubble inside a nozzle using a heater disposed on a side wall of a fine tube. When the heater is heated, bubbles are generated inside the nozzle, and when the bubbles expand to the maximum, ink is injected. When the heating of the heater is stopped after the injection, bubbles disappear to replenish ink. The advantage of the bubble jet method is that the ink reservoir is not necessary, and the size of the tube and the heater is very small, so that the size of the head can be reduced. However, the bubble jet injection method has a problem that it is difficult to arrange the nozzle in two dimensions.

써멀 젯(thermal jet) 방식은 버블젯 방식과 유사하지만 가열 히트의 위치를 달리한다. 즉, 써멀 젯 방식은 잉크실의 노즐과는 반대 혹은 같은 면에 발열 히터를 배치하여, 가열한 잉크가 기화할 때의 수증기압으로 잉크를 분출하게 한다. 써멀 젯 방식은 히터와 노즐의 배열을 2차원으로 할 수 있어서 노즐의 수를 증가할 수 있는 장점을 가진다.The thermal jet method is similar to the bubble jet method but differs in the position of the heating heat. In other words, the thermal jet method arranges a heating heater on the surface opposite or on the same side as the nozzle of the ink chamber, so that the ink is ejected at the water vapor pressure when the heated ink vaporizes. The thermal jet method has an advantage in that the arrangement of the heater and the nozzle can be two-dimensional and the number of nozzles can be increased.

압전(piezo) 분사 방식은 노즐의 뒷면에서 입력된 신호에 따라 충격을 가하여 잉크를 분사하는 방식이다. 잉크가 토출되는 원동력으로 인가되는 전기 신호에 따라 형상이 변화하는 압전소자(piezoelectric element)를 잉크가 위치하는 압력챔버의 상부에 형성한다. 그리고 일정한 전기 신호를 인가하여 압력챔버의 형상을 변형시키면, 압력챔버와 연결된 노즐 끝 단의 액면이 팽창한 순간 전기 신호를 제어하여 급격히 액면을 끌어 당기면, 노즐면보다 앞에 있는 잉크가 관성에 의해 토출된다. Piezo injection is a method of spraying ink by applying an impact in accordance with a signal input from the back of the nozzle. A piezoelectric element whose shape changes in accordance with an electrical signal applied by the motive force for ejecting ink is formed on the upper portion of the pressure chamber in which the ink is located. When the shape of the pressure chamber is deformed by applying a constant electric signal, when the liquid level at the end of the nozzle connected to the pressure chamber is expanded, the electric signal is controlled and the liquid is rapidly drawn, and ink in front of the nozzle surface is discharged by inertia. .

이러한 잉크젯 프린팅 기술은 주로 사무자동화(OA) 분야에서 사용되어 왔고, 산업용으로는 포장재 마킹(marking)이나 의류 인쇄와 같은 분야에서 주로 사용되어 왔으며, 은 및 니켈 등의 나노 금속입자를 포함하는 기능성 잉크 등의 개발과 더불어 응용 가능성이 점차 확대되고 있다.This inkjet printing technology has been mainly used in office automation (OA) field, and has been mainly used in fields such as packaging material marking and garment printing for industrial purposes, and functional ink containing nano metal particles such as silver and nickel. With the development of the light and the like, the application possibilities are gradually expanding.

한편, 잉크는 액적의 형태로 노즐에서 분사되며 각 노즐마다 신호인가 시 다른 압력챔버에 영향을 주지 않고 최대한 안정되게 분사되어야 인쇄품질의 향상을 가져올 수 있다. 그러나, 종래의 잉크젯 헤드의 경우 특정 압력챔버의 구동을 위한 압전소자의 진동이 하나의 판으로 형성되는 멤브레인을 통해 인접한 압력챔버로 전달되어 신호가 인가되지 않은 주변 압력챔버에도 진동이 발생하는 크로스토크(Crosstalk)의 문제가 발생하였다. 이에 따라 불안정한 메니스커스(Meniscus)거동을 보이며 불안정한 액적 분사가 진행되고 압력챔버의 고유 주파수에 노이즈로 작용되어 인쇄품질이 나빠지는 문제점이 있다.On the other hand, the ink is ejected from the nozzle in the form of droplets, and when the signal is applied to each nozzle, it is possible to improve the print quality only when sprayed as stable as possible without affecting other pressure chambers. However, in the case of the conventional inkjet head, the vibration of the piezoelectric element for driving the specific pressure chamber is transmitted to the adjacent pressure chamber through the membrane formed of one plate, so that the vibration occurs in the surrounding pressure chamber where no signal is applied. There was a problem with Crosstalk. Accordingly, there is a problem in that unstable Meniscus behavior and unstable drop ejection proceeds and noise acts on the natural frequency of the pressure chamber, resulting in poor print quality.

본 발명은 압력챔버를 구획하는 격벽에 요철부를 갖는 도랑형상의 크로스토크 방지홈을 형성함으로써 신호가 인가된 압전소자의 진동이 인근 압력챔버에 전달되는 것을 방지하여 크로스토크(Crosstalk)를 방지할 수 있는 잉크젯 헤드를 제공하는 것이다.The present invention can prevent crosstalk by forming a groove-shaped crosstalk prevention groove having a concave-convex portion in a partition wall partitioning the pressure chamber to prevent vibration of a piezoelectric element to which a signal is applied to the adjacent pressure chamber. To provide an inkjet head.

본 발명의 일 측면에 따른 잉크젯 헤드는, 일 방향으로 배열되며 격벽에 의해 구획되는 복수의 압력챔버와, 상기 복수의 압력챔버의 일면을 커버하는 소정 두 께의 멤브레인과, 압력챔버의 위치에 상응하여 상기 멤브레인에 결합되는 복수의 압전소자와, 복수의 압전소자 사이에 격벽의 위치에 상응하여 소정의 도랑형상이 멤브레인의 두께방향으로 함입되어 형성되는 크로스토크(Crosstalk) 방지홈과, 복수의 압력챔버 각각에 연결되어 잉크액적을 토출하기 위한 복수의 노즐을 포함할 수 있으며, 도랑형상은 복수의 요철부를 가질 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 잉크젯 헤드는 다음과 같은 특징을 하나 또는 둘 이상 가질 수 있다. 예를 들면, 도랑형상은 'S'자 형상의 곡선 또는 'ㄹ'자 형상의 직선으로 구성될 수 있으며, 크로스토크 방지홈의 폭은 격벽의 두께에 상응하도록 형성될 수 있다. 또한, 크로스토크 방지홈의 길이는 압력챔버의 길이에 상응하도록 형성될 수 있고, 크로스토크 방지홈의 깊이는 멤브레인의 두께에 상응하도록 형성될 수도 있다.An inkjet head according to an aspect of the present invention includes a plurality of pressure chambers arranged in one direction and partitioned by partition walls, a membrane having a predetermined thickness covering one surface of the plurality of pressure chambers, and corresponding positions of the pressure chambers. A plurality of piezoelectric elements coupled to the membrane, a crosstalk preventing groove formed by inserting a predetermined groove shape in the thickness direction of the membrane corresponding to the position of the partition wall between the plurality of piezoelectric elements, and a plurality of pressure chambers It may be connected to each of the plurality of nozzles for ejecting the ink droplets, the groove shape may have a plurality of irregularities. An inkjet head according to an aspect of the present invention may have one or more of the following features. For example, the groove shape may be formed of an 'S' shaped curve or a 'd' shaped straight line, and the width of the crosstalk preventing groove may be formed to correspond to the thickness of the partition wall. Further, the length of the crosstalk preventing groove may be formed to correspond to the length of the pressure chamber, and the depth of the crosstalk preventing groove may be formed to correspond to the thickness of the membrane.

이하, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the inkjet head according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and duplicated thereto. The description will be omitted.

도 3a 및 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 잉크젯 헤드의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 잉크젯 헤드의 사시도이며, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 잉크젯 헤드의 평면도이다.3A and 3B are cross-sectional views illustrating a structure of an ink jet head according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4A and 4B are perspective views of an ink jet head according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5A and 5B are embodiments of the present invention. It is a top view of the inkjet head which concerns on an example.

도 3a 내지 도 5b를 참조하면, 잉크를 저장하는 리저버(14), 리저버(14)와 압력챔버(22)를 연결하며 잉크의 흐름을 조절할 수 있는 리스트릭터(18), 외부로 잉크를 토출시킬 수 있는 노즐(15), 리저버(14)로 잉크가 유입될 수 있도록 형성된 유로(24), 노즐(15)에 잉크를 제공할 수 있는 압력챔버(22), 압전소자(30)로부터 진동을 수용할 수 있는 멤브레인(26), 복수의 압력챔버(22)를 구획하는 격벽(50), 복수의 압전소자(30) 사이에 격벽의 위치에 상응하여 도랑형상으로 멤브레인의 두께방향으로 함입되며 복수의 요철부를 가지며 형성된 크로스토크 방지홈(28a, 28b), 압력챔버의 위치에 상응하여 멤브레인(26)에 결합되어 멤브레인(26)에 진동을 제공할 수 있는 압전소자(30)가 도시되어 있다.3A to 5B, the reservoir 14 for storing ink, the restrictor 18 for connecting the reservoir 14 and the pressure chamber 22 and controlling the flow of ink, may discharge ink to the outside. To receive the vibration from the nozzle 15, the flow path 24 formed to allow ink to flow into the reservoir 14, the pressure chamber 22 that can provide ink to the nozzle 15, and the piezoelectric element 30. Between the membrane 26, the partition 50 partitioning the plurality of pressure chambers 22, the plurality of piezoelectric elements 30 and the plurality of piezoelectric elements 30 are recessed in the thickness direction of the membrane in a groove shape corresponding to the position of the partition wall. Cross-talk prevention grooves 28a and 28b having uneven portions and piezoelectric elements 30 which are coupled to the membrane 26 and provide vibration to the membrane 26 according to the position of the pressure chamber are shown.

한편, 도 3a를 참조하면, 노즐(15), 리저버(14), 리스트릭터(18)가 하부기판(10)에 식각을 통하여 일체로 형성되고, 압력챔버(22), 유로(24), 멤브레인(26)이 상부기판(20)에 식각을 통하여 일체로 형성되고, 하부기판(10)과 상부기판(20)의 결합을 통해 형성되는 잉크젯 헤드를 제시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 판을 적층함으로써 형성되는 구조의 잉크젯 헤드의 경우도 포함함은 물론이다. 이에 대해서는 이후 본 발명의 다른 실시 예를 통하여 추가로 설명하도록 한다.Meanwhile, referring to FIG. 3A, the nozzle 15, the reservoir 14, and the restrictor 18 are integrally formed on the lower substrate 10 by etching, and the pressure chamber 22, the flow path 24, and the membrane are etched. Although 26 is integrally formed on the upper substrate 20 through etching, the inkjet head is formed by combining the lower substrate 10 and the upper substrate 20, but the present invention is not limited thereto. It goes without saying that the inkjet head of the structure formed by laminating a plurality of plates is also included. This will be described later through another embodiment of the present invention.

본 발명의 일 측면에 따른 잉크젯 헤드는, 복수의 압력챔버(22)를 구획하는 격벽에 복수의 요철부를 가지는 도랑형상의 크로스토크 방지홈(28a, 28b)을 형성함으로써 크로스토크를 방지하는 것에 특징이 있다.An inkjet head according to an aspect of the present invention is characterized in that crosstalk is prevented by forming groove-shaped crosstalk preventing grooves 28a and 28b having a plurality of uneven portions in partitions partitioning the plurality of pressure chambers 22. There is this.

본 실시 예에 따른 잉크젯 헤드는 하부기판(10)과, 하부기판(10)의 상부에 접합되는 상부기판(20)을 기본적인 구성으로 하며, 상부기판(20)에는 압전소자(30)가 결합될 수 있다.The inkjet head according to the present exemplary embodiment has a basic configuration of a lower substrate 10 and an upper substrate 20 bonded to an upper portion of the lower substrate 10, and the piezoelectric element 30 is coupled to the upper substrate 20. Can be.

하부기판(10)은 실리콘 재질로 형성될 수 있으며, 에칭을 통하여 리저버(14), 리스트릭터(18), 노즐(15) 등을 형성할 수 있다. 본 실시 예에서는 에칭을 사용하였으나, 레이저를 이용한 식각 등 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 방법 또한 이용할 수 있다. 하부기판(10)의 일 측에는 유로(24)로부터 유입된 잉크를 수용할 수 있는 리저버(14)가 형성될 수 있고, 타 측에는 인쇄를 위해 잉크를 토출할 수 있는 노즐(15)이 형성될 수 있다. 한편, 리저버(14)와 추후 살펴볼 압력챔버(22)를 연결하며 리저버(14)로부터 압력챔버(22)로 전달되는 잉크의 양을 조절하기 위한 리스트릭터(18)가 리저버(14)에 인접하여 형성될 수 있다.The lower substrate 10 may be formed of a silicon material, and may form the reservoir 14, the restrictor 18, the nozzle 15, and the like through etching. Although etching is used in the present embodiment, a method easily implemented by those skilled in the art, such as etching using a laser, may also be used. One side of the lower substrate 10 may be formed with a reservoir 14 for accommodating the ink flowing from the flow path 24, the other side may be formed with a nozzle 15 for ejecting ink for printing. have. On the other hand, a reservoir 18 is connected to the reservoir 14 to connect the reservoir 14 and the pressure chamber 22 to be described later, and to adjust the amount of ink transferred from the reservoir 14 to the pressure chamber 22. Can be formed.

리저버(14)는 하부기판(10)의 일 측에 형성될 수 있으며, 유로(24)를 통해 잉크를 공급받고, 리스트릭터(18)를 통하여 압력챔버(22)에 잉크를 제공할 수 있다.The reservoir 14 may be formed at one side of the lower substrate 10, receive ink through the flow path 24, and provide ink to the pressure chamber 22 through the restrictor 18.

리스트릭터(18)는 리저버(14)로부터 연결되어 압력챔버(22)에 연결될 수 있다. 리스트릭터(18)는 리저버(14)보다 작은 단면적으로 형성될 수 있으며, 압전소자(30)에 의해 상부기판(20)이 진동하는 경우 리저버(14)로부터 압력챔버(22)로 공급되는 잉크의 양을 조절할 수 있다.The restrictor 18 may be connected from the reservoir 14 and connected to the pressure chamber 22. The restrictor 18 may have a smaller cross-sectional area than the reservoir 14. When the upper substrate 20 vibrates by the piezoelectric element 30, the restrictor 18 may be formed of ink supplied from the reservoir 14 to the pressure chamber 22. You can adjust the amount.

노즐(15)은 압력챔버(22)와 연결되어 형성될 수 있으며, 경사부(16)와 직진부(12)로 형성될 수 있다. 압전소자(30)에 의해 상부기판(20)이 진동하여 리저버(14)로부터 압력챔버(22)로 공급된 잉크를 경사부(16)를 통해 직진부(12)로 전달하고, 하부기판(10)에 천공되어 있는 직진부(12)를 통하여 인쇄대상물에 잉크를 제공함으로써 인쇄작업이 이루어질 수 있다.The nozzle 15 may be connected to the pressure chamber 22 and may be formed of an inclined portion 16 and a straight portion 12. The upper substrate 20 is vibrated by the piezoelectric element 30 to transfer ink supplied from the reservoir 14 to the pressure chamber 22 to the straight portion 12 through the inclined portion 16, and the lower substrate 10. Printing may be performed by providing ink to the print object through the straight portion 12 which is perforated.

상부기판(20)은 하부기판(10)과 마찬가지로 실리콘 재질로 형성될 수 있으나, 글래스 재질 등 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 재질로 형성될 수도 있음은 물론이며, 상부기판(20)에는 에칭을 이용하여 유로(24), 압력챔버(22), 멤브레인(26), 크로스토크 방지홈(28a, 28b)을 형성할 수도 있다. 본 실시 예에서는 에칭을 사용하였으나, 레이저를 이용한 식각 등 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 방법 또한 이용할 수 있다. 하부기판(10)에 형성된 리저버(14)에 대응하는 상부기판(20)의 측면에는 리저버(14)에 잉크를 공급할 수 있는 유로(24)가 형성될 수 있고, 하부기판(10)에 형성된 노즐(15)에 대응하는 상부기판(20)의 측면에는 압력챔버(22)가 형성될 수 있으며, 압력챔버(22)의 상부에는 압전소자(30)와 결합되어 압전소자(30)로부터 진동을 수용하는 멤브레인(26)이 형성될 수 있다.Like the lower substrate 10, the upper substrate 20 may be formed of a silicon material, but may be formed of a material that can be easily implemented by those skilled in the art, such as a glass material, and the upper substrate 20 may be etched. The flow path 24, the pressure chamber 22, the membrane 26, and the crosstalk preventing grooves 28a and 28b may be formed by using the same. Although etching is used in the present embodiment, a method easily implemented by those skilled in the art, such as etching using a laser, may also be used. On the side of the upper substrate 20 corresponding to the reservoir 14 formed on the lower substrate 10 may be formed a flow path 24 for supplying ink to the reservoir 14, the nozzle formed on the lower substrate 10 A pressure chamber 22 may be formed on a side surface of the upper substrate 20 corresponding to 15, and coupled to the piezoelectric element 30 on the upper portion of the pressure chamber 22 to receive vibration from the piezoelectric element 30. Membrane 26 can be formed.

압력챔버(22)는 하부기판(10)의 노즐(15)에 대응하는 상부기판(20)의 측면에 형성될 수 있고, 리스트릭터(18)를 통하여 리저버(14)와 연통될 수 있다. 또한, 리스트릭터(18)와 연결된 측 외의 타 측면을 통하여 노즐(15)과 연결될 수 있다. 이러한 구조를 통해, 리스트릭터(18)를 통해 리저버(14)로부터 잉크를 공급받고, 이를 다시 노즐(15)에 공급함으로써 인쇄작업을 가능케 할 수 있다.The pressure chamber 22 may be formed on the side of the upper substrate 20 corresponding to the nozzle 15 of the lower substrate 10, and may communicate with the reservoir 14 through the restrictor 18. In addition, it may be connected to the nozzle 15 through the other side other than the side connected to the restrictor 18. Through this structure, the ink can be supplied from the reservoir 14 through the restrictor 18 and supplied to the nozzle 15 to enable printing.

멤브레인(26)은 압력챔버(22)의 상부에 형성될 수 있으나, 별도의 구조물로서 상부기판(20)에 결합되는 것이 아니라, 상부기판(20)의 일부를 식각 등에 의해 제거하여 압력챔버(22)를 형성함으로써 잔존하는 부분이 멤브레인(26)으로 형성될 수도 있다. 멤브레인(26)의 상부에는 압전소자(30)가 위치할 수 있으며, 이러한 구조를 통해 압전소자(30)로부터 진동이 발생하면, 이에 대응하여 멤브레인(26) 역시 진동하게 되고 이로써 상부기판(20)이 진동할 수 있게 된다.The membrane 26 may be formed on the upper portion of the pressure chamber 22, but is not coupled to the upper substrate 20 as a separate structure, but rather removes a portion of the upper substrate 20 by etching or the like. The remaining portions may be formed into the membrane 26 by forming a). The piezoelectric element 30 may be located on the upper part of the membrane 26, and when the vibration is generated from the piezoelectric element 30 through such a structure, the membrane 26 also vibrates in response to the upper substrate 20. This can vibrate.

크로스토크 방지홈(28a, 28b)은, 도 5 및 도 6을 참조하면, 복수의 압력챔버(22)를 구획하는 격벽(50)에 형성될 수 있다. 크로스토크 방지홈(28a, 28b)은 격벽(50)의 위치에 상응하여, 도랑형상으로 멤브레인(26)의 두께방향으로 함입되어 형성될 수 있다. 크로스토크 방지홈(28a, 28b)은 복수의 요철부를 갖는 도랑형상으로 형성될 수 있으며, 'S'자 형상의 곡선 또는 'ㄹ'자 형상의 직선으로 형성될 수도 있다. 한편, 크로스토크 방지홈(28a, 28b)의 폭은 격벽(50)의 두께에 상응하도록 형성할 수 있다. 본 실시 예에서는, 크로스토크 방지홈(28a, 28b)의 최대피치를 격벽(50)의 두께보다 작은 범위 내에서 크로스토크 방지홈(28a, 28b)을 형성하였으나, 설계상의 필요에 따라 당업자가 변경할 수 있음은 당연하다. 또한, 크로스토크 방지홈(28a, 28b)의 길이는 압력챔버(22)의 길이에 상응하도록 형성할 수 있다. 즉, 크로스토크 방지홈(28a, 28b)의 길이를 압력챔버(22)의 길이보다 길거나 적어도 같도록 형성할 수 있으며, 이 것이 크로스토크를 방지함에 더 효율적일 수 있다. 그러나, 설계상의 제한이나 필요에 따라 압력챔버(22)의 길이보다 크로스토크 방지홈(28a, 28b)의 길이를 작게 형성할 수도 있음은 물론이다. 크로스토크 방지홈(28a, 28b)의 깊이는 멤브레인(26)의 두께에 상응하도록 형성할 수 있다. 즉, 크로스토크 방지홈(28a, 28b)을 멤브레인(26)의 두께보다 깊거나 적어도 같게 형성할 수 있으며, 이 것이 크로스토크를 방지함에 있어서 더 효율적일 수 있다. 그러나 설계상의 제한이나 필요에 따라 크로스토크 방지홈(28a, 28b)을 멤브레인(26)의 두께보다 깊지 않게 형성할 수 있음은 물론이다.5 and 6, the crosstalk preventing grooves 28a and 28b may be formed in the partition wall 50 defining the plurality of pressure chambers 22. The crosstalk preventing grooves 28a and 28b may be formed by being recessed in the thickness direction of the membrane 26 in a groove shape corresponding to the position of the partition wall 50. The crosstalk preventing grooves 28a and 28b may be formed in a groove shape having a plurality of uneven parts, and may be formed in a curved line having an 'S' shape or a straight line having a 'r' shape. Meanwhile, the widths of the crosstalk preventing grooves 28a and 28b may be formed to correspond to the thickness of the partition wall 50. In the present embodiment, the crosstalk prevention grooves 28a and 28b are formed within the range of the maximum pitch of the crosstalk prevention grooves 28a and 28b smaller than the thickness of the partition wall 50. Of course it can. In addition, the lengths of the crosstalk preventing grooves 28a and 28b may be formed to correspond to the length of the pressure chamber 22. That is, the length of the crosstalk preventing grooves 28a and 28b may be formed to be longer or at least equal to the length of the pressure chamber 22, which may be more efficient in preventing crosstalk. However, it is a matter of course that the length of the crosstalk preventing grooves 28a and 28b may be made smaller than the length of the pressure chamber 22 according to design limitations or needs. The depth of the crosstalk preventing grooves 28a and 28b may be formed to correspond to the thickness of the membrane 26. That is, the crosstalk preventing grooves 28a, 28b can be formed deeper or at least equal to the thickness of the membrane 26, which can be more efficient in preventing crosstalk. However, it is a matter of course that the crosstalk preventing grooves 28a and 28b may be formed not deeper than the thickness of the membrane 26 according to design limitations or needs.

크로스토크 방지홈(28a, 28b)이 형성되어 있지 않은 경우, 압전소자(30)에 의해 발생되는 진동이 멤브레인(26)을 통해 상부기판(20)에 전해지면, 상부기판(20)의 진동이 인근의 압력챔버 상부기판(20)으로 전달되어 크로스토크(Crosstalk)가 발생하게 된다. 그러나, 인근의 압력챔버 상부기판(20)으로 진동이 전달되는 경로인 격벽(50)에 크로스토크 방지홈(28a, 28b)을 형성함으로써 진동의 전달 경로를 차단하여 전달되는 진동을 소멸시키거나 적어도 감소시킬 수 있게 된다. 나아가, 크로스토크 방지홈(28a, 28b)을 'S'자 형상의 곡선 또는 'ㄹ'자 형상의 직선과 같은 복수의 요철부를 갖도록 형성함으로써 진동의 분산효과를 극대화할 수 있고, 반사되는 파장간의 상쇄간섭을 유발할 수 있어, 궁극적으로 진동을 소멸시키는 효과를 나타낼 수도 있다. 한편, 크로스토크 방지홈(28a, 28b)은 포토리소그래피(Photolithography) 방법을 이용하여 형성할 수도 있고, 당업자의 선택 및 필요에 따라 레이저를 이용한 식각 방법을 이용하여 형성할 수도 있다.When the crosstalk preventing grooves 28a and 28b are not formed, when the vibration generated by the piezoelectric element 30 is transmitted to the upper substrate 20 through the membrane 26, the vibration of the upper substrate 20 It is delivered to the upper chamber 20 of the adjacent pressure chamber to generate a crosstalk. However, by forming the crosstalk preventing grooves 28a and 28b in the partition 50, which is a path through which vibration is transmitted to the upper pressure chamber 20 of the adjacent chamber, the vibration transmitted by blocking the transmission path of vibration is eliminated or at least Can be reduced. Furthermore, by forming the crosstalk preventing grooves 28a and 28b to have a plurality of irregularities such as an 'S' shaped curve or a 'd' shaped straight line, the dispersion effect of vibration can be maximized and the wavelength between reflected wavelengths can be maximized. It may cause offset interference, which may ultimately have the effect of vanishing vibrations. Meanwhile, the crosstalk preventing grooves 28a and 28b may be formed using a photolithography method, or may be formed using an etching method using a laser according to the selection and necessity of those skilled in the art.

포토리소그래피(Photolithography)에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.Photolithography is briefly described as follows.

포토리소그래피 공정은 어떤 특정한 화학약품(예를 들면 포토레지스트)이 빛을 받으면 화학반응을 일으켜서 성질이 변화하는 원리를 이용하여, 얻고자 하는 패턴의 마스크를 사용하여 빛을 선택적으로 PR에 조사함으로써 마스크의 패턴과 동일한 패턴을 형성시키는 공정이다. 포토리소그래피 공정은 일반사진의 필름에 해당하는 포토레지스트(photo resist)를 도포하는 PR 도포공정, 마스크(mask)를 이용하여 선택적으로 빛을 조사하는 노광공정, 다음에 현상액을 이용하여 빛을 받은 부분의 PR을 제거하여 패턴을 형성시키는 현상공정으로 구성된다. 포토리소그래피 공정은 모든 공정 스텝이 각종 입자에 대해 매우 취약하고, 이로 인한 패턴 불량이 전체 패널의 불량을 유발하므로, 청정한 환경과 재료 및 장비의 관리가 보다 중요한 공정이며, 향후 TFT 제작공정의 고정밀, 대면적화에 따라서 그 중요성이 더욱 커지는 공정이다.The photolithography process uses a principle in which a certain chemical (e.g. photoresist), when exposed to light, causes a chemical reaction to change its properties, and then selectively irradiates light to the PR using a mask of the desired pattern to mask it. It is a process of forming the same pattern as the pattern of. The photolithography process includes a PR coating process for applying a photoresist corresponding to a film of a general photograph, an exposure process for selectively irradiating light using a mask, and then a portion receiving light using a developer. It is composed of a developing step of forming a pattern by removing PR. In the photolithography process, all the process steps are very vulnerable to various particles, and the resulting pattern defects cause the entire panel to be defective. Therefore, the clean environment and the management of materials and equipment are more important processes. It is a process that becomes more important according to the large area.

압전소자는(30)는 멤브레인(26)의 상 측면에 형성될 수 있으며, 전원을 인가 받아 멤브레인(26)에 진동을 가함으로써 잉크젯 프린터 헤드에 구동력을 전달할 수 있다.The piezoelectric element 30 may be formed on an upper side of the membrane 26, and may transmit a driving force to the inkjet printer head by applying vibration to the membrane 26 by applying power.

이와 같이 각종 구조물이 형성된 상부기판(20)과 하부기판(10)을 접합하여 헤드를 완성할 수 있다. 다만, 상부기판 및 하부기판에 각각 형성되는 헤드 구조물은 적용되는 제조공정에 따라 용이하게 제조될 수 있도록 하기 위한 것으로, 본 발명이 반드시 상부기판과 하부기판에 각각 전술한 구조물들을 형성하는 것에 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 각 기판에 다른 구조물들이 형성될 수 있음은 물론이다.As such, the head may be completed by bonding the upper substrate 20 and the lower substrate 10 on which various structures are formed. However, the head structures respectively formed on the upper substrate and the lower substrate are intended to be easily manufactured according to the manufacturing process applied, the present invention is necessarily limited to forming the above-described structures on the upper substrate and the lower substrate, respectively Of course, other structures may be formed on each substrate within the scope apparent to those skilled in the art.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 잉크젯 헤드는 최하부에는 일 측으로 노즐(15)이 형성되는 노즐판(115), 노즐판(115)의 상부에는 일 측으로 다량의 잉크가 저장될 수 있도록 하는 리저버(14)가, 타 측에는 노즐판(115)의 노즐(15)과 연통되는 유로(124)를 형성한 리저버판(114)이 적층될 수 있다. 리저버판(114)의 상부에는 일 측으로 리저버(14)와 연통되면서 리저버(14)로부터 유입되는 잉크의 흐름을 제한하는 소정의 리스트릭터(18)가 형성되고, 타 측에는 리저버판(114)의 유로(124)와 연통되는 동일한 형성과 크기의 유로(124a)를 형성한 리스트릭터판(118) 을 적층할 수 있다. 리스트릭터판(118)의 상부에는 평판의 일부를 상부로 돌출되게 한 압력챔버판(122)을 적층할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the inkjet head is a nozzle plate 115, the nozzle 15 is formed on one side at the bottom, the reservoir for allowing a large amount of ink to be stored on one side at the top of the nozzle plate 115 ( 14, a reservoir plate 114 having a flow path 124 communicating with the nozzle 15 of the nozzle plate 115 may be stacked on the other side. An upper portion of the reservoir plate 114 communicates with the reservoir 14 to one side, and a predetermined restrictor 18 is formed to restrict the flow of ink flowing from the reservoir 14, and on the other side, a flow path of the reservoir plate 114 is provided. The restrictor plate 118 in which the flow path 124a of the same formation and size communicating with 124 is formed can be laminated. On the upper part of the restrictor plate 118, a pressure chamber plate 122 may be stacked to protrude a part of the flat plate.

즉, 도 3b와 같이 압력챔버판(122)에는 평판의 판면을 일부 상향 돌출되게 하여 압력챔버(22)를 형성하고 압력챔버(22)는 압력챔버판(122)에서 일정한 간격으로 복수 개가 동시에 형성될 수 있다. 압력챔버판(122)에서 상부로 돌출되는 압력챔버(22)는 리스트릭터(18)와 유로(124)를 포함하는 압력챔버판(122)의 일부가 상부로 돌출되게 한 것이다.That is, as shown in FIG. 3B, the pressure chamber plate 122 is formed to partially protrude upward in the pressure chamber plate 122 to form the pressure chamber 22, and a plurality of pressure chambers 22 are simultaneously formed at regular intervals in the pressure chamber plate 122. Can be. The pressure chamber 22 protruding upward from the pressure chamber plate 122 causes a portion of the pressure chamber plate 122 including the restrictor 18 and the flow path 124 to protrude upward.

압력챔버(22)는 크게 리스트릭터판(118)과 서로 평행한 수평면을 이루는 상부의 멤브레인(26)과 멤브레인(26)의 외측단부를 하향 절곡시켜 리스트릭터판(118)과 면 접촉하는 평판의 단부와 일체로 연결되게 한 압력챔버벽(123)으로 이루어질 수 있다.The pressure chamber 22 bends the upper side of the membrane 26 and the outer end of the membrane 26 which form a horizontal plane parallel to each other with the restrictive plate 118 and downwardly bends the flat plate in surface contact with the restrictive plate 118. It may be made of a pressure chamber wall 123 to be integrally connected to the end.

이렇게 압력챔버판(122)을 리스트릭터판(118)의 상부로 적층시키고 이후 압력챔버판(122)의 상부로 돌출시킨 멤브레인(26)의 상부에는 멤브레인(26)의 상부면보다 실질적으로 작거나 같은 면적을 갖는 압전소자(30)를 적층할 수 있다.In this way, the pressure chamber plate 122 is stacked on top of the restrictor plate 118, and then the upper portion of the membrane 26 protruding to the upper portion of the pressure chamber plate 122 is substantially smaller than or equal to the upper surface of the membrane 26. The piezoelectric element 30 having an area can be laminated.

크로스토크 방지홈(28a, 28b)은 복수의 압력챔버(22)를 구획하는 격벽(50)에 형성될 수 있으며, 위치, 형상, 폭, 길이, 깊이는 앞선 실시 예에서 살핀 바와 같다.The crosstalk preventing grooves 28a and 28b may be formed in the partition wall 50 partitioning the plurality of pressure chambers 22, and the position, shape, width, length, and depth are the same as in the previous embodiment.

이와 같이 각종 구조물이 형성된 복수의 판들을 적층하여 헤드를 완성할 수 있다. 다만, 각 판에 형성되는 잉크젯 헤드 구조물은 적용되는 제조공정에 따라 용이하게 제조될 수 있도록 하기 위한 것으로, 본 발명이 반드시 각 판에 각각 전술 한 구조물들을 형성하는 것에 한정되는 것은 아니며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 각 판에 다른 구조물들이 형성될 수 있음은 물론이다Thus, the head may be completed by stacking a plurality of plates on which various structures are formed. However, the inkjet head structure formed on each plate is to be easily manufactured according to the manufacturing process to be applied, the present invention is not necessarily limited to forming the above-described structures on each plate, it will be apparent to those skilled in the art Of course, different structures may be formed in each plate within a range.

나아가, 본 발명의 일 측면에 따른 잉크젯 헤드는 복수의 압력챔버(22)를 구획하는 격벽(50)에 크로스토크 방지홈(28a, 28b)을 형성함으로써 크로스토크를 방지할 수 있는 데에 특징이 있는 것이므로, 앞서 살핀 잉크젯 헤드 구조물을 형성하는 방법 또는 제조공정 역시 다양하게 변경할 수 있다.Furthermore, the inkjet head according to an aspect of the present invention is characterized in that crosstalk can be prevented by forming crosstalk preventing grooves 28a and 28b in the partition wall 50 that partitions the plurality of pressure chambers 22. As such, the method or manufacturing process for forming the salping inkjet head structure may also be variously changed.

이하에서는, 본 발명의 일 측면에 따른 잉크젯 헤드의 작동에 대해서 설명하기로 한다. 편의상 도 3을 통하여 제시한 잉크젯 헤드를 기준으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation of the inkjet head according to an aspect of the present invention will be described. For convenience, the inkjet head will be described with reference to FIG. 3.

외부신호가 가해지면 압전소자(30)는 진동을 발생한다. 압전소자(30)의 진동에 의해 이에 접한 멤브레인(26) 역시 진동하게 되고, 이로 인해 상부기판(20)이 진동하게 된다. 상부기판(20)의 진동에 의해 리저버(14)에 수용되어 있던 잉크가 리스트릭터(18)를 통하여 압력챔버(22)에 공급되고, 이는 다시 노즐(15)을 통하여 잉크젯 헤드 밖으로 토출되어 인쇄작업이 이루어질 수 있게 된다.When an external signal is applied, the piezoelectric element 30 generates vibration. Due to the vibration of the piezoelectric element 30, the membrane 26 in contact with it also vibrates, thereby causing the upper substrate 20 to vibrate. The ink contained in the reservoir 14 by the vibration of the upper substrate 20 is supplied to the pressure chamber 22 through the restrictor 18, which is again discharged out of the inkjet head through the nozzle 15 to print. This can be done.

한편, 상부기판의 진동은 해당 압력챔버(22) 뿐만 아니라, 인근의(외부신호가 가해지지 않은) 압력챔버에도 영향을 미치게 된다. 이는 상부기판(20)이 서로 연장되어 일체를 이루고 있기 때문이다. 그러나, 인근 압력챔버로 전달되던 진동은 압력챔버를 구획하는 격벽(50)에 요철부를 갖는 도랑형상의 크로스토크 방지홈(28a, 28b)에 이르게 되고, 크로스토크 방지홈(28a, 28b)에 이르러 더 이상 전진하지 못하고 다양한 각도로 반사 또는 분산되게 된다. 특히, 크로스토크 방지 홈(28a, 28b)이 요철부를 갖는 도랑형상을 하고 있음에 의해 그렇지 않은 경우에 비해 진동의 분산효과가 현저하게 나타날 수 있게 된다. 이러한 과정을 통해 외부신호가 가해지지 않은 압력챔버에 진동이 전달되는 현상인 크로스토크를 방지할 수 있게 된다. On the other hand, the vibration of the upper substrate affects not only the corresponding pressure chamber 22 but also the adjacent pressure chamber (to which no external signal is applied). This is because the upper substrates 20 extend together to form a single body. However, the vibration transmitted to the adjacent pressure chamber reaches the groove-shaped crosstalk preventing grooves 28a and 28b having the uneven portion in the partition 50 partitioning the pressure chamber, and reaches the crosstalk preventing grooves 28a and 28b. It will no longer move forward and will be reflected or scattered at various angles. In particular, since the crosstalk preventing grooves 28a and 28b have a groove shape having an uneven portion, the dispersion effect of vibration can be remarkably exhibited as compared with the other case. Through this process, it is possible to prevent crosstalk, a phenomenon in which vibration is transmitted to the pressure chamber to which no external signal is applied.

전술한 실시 예 외의 많은 실시 예들이 본 발명의 청구범위 내에 존재한다.Many embodiments other than those described above are within the scope of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 잉크젯 헤드는 압력챔버를 구획하는 격벽에 크로스토크 방지홈을 형성함으로써 크로스토크(Crosstalk)를 방지할 수 있다.As described above, the inkjet head according to the preferred embodiment of the present invention can prevent crosstalk by forming a crosstalk preventing groove in a partition wall partitioning the pressure chamber.

Claims (5)

일방향으로 배열되며, 격벽에 의해 구획되는 복수의 압력챔버와;A plurality of pressure chambers arranged in one direction and partitioned by partition walls; 상기 복수의 압력챔버의 일면을 커버하는 소정 두께의 멤브레인과;A membrane having a predetermined thickness covering one surface of the plurality of pressure chambers; 상기 압력챔버의 위치에 상응하여 상기 멤브레인에 결합되는 복수의 압전소자와;A plurality of piezoelectric elements coupled to the membrane corresponding to the position of the pressure chamber; 상기 복수의 압전소자 사이에, 상기 격벽의 위치에 상응하여, 소정의 도랑형상이 상기 멤브레인의 두께방향으로 함입되어 형성되는 크로스토크(Crosstalk) 방지홈과;A crosstalk preventing groove formed between the plurality of piezoelectric elements, corresponding to a position of the partition wall, in which a predetermined groove shape is embedded in the thickness direction of the membrane; 상기 복수의 압력챔버 각각에 연결되어 잉크액적을 토출하기 위한 복수의 노즐을 포함하되,A plurality of nozzles connected to each of the plurality of pressure chambers to discharge ink droplets, 상기 도랑형상은 복수의 요철부를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.The groove shape has an inkjet head having a plurality of uneven parts. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도랑형상은 'S'자 형상의 곡선인 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.The ditch is an inkjet head, characterized in that the curve of the 'S' shape. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도랑형상은 'ㄹ'자 형상의 직선인 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.The ditch is an inkjet head, characterized in that the straight line of the '' 'shape. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 크로스토크 방지홈의 최대 피치는 상기 격벽의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.The maximum pitch of the crosstalk preventing groove is smaller than the thickness of the partition wall inkjet head. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 크로스토크 방지홈의 길이는 상기 압력챔버의 길이보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.And the length of the crosstalk preventing groove is greater than or equal to the length of the pressure chamber.
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