KR100797442B1 - Inkjet head and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR100797442B1
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ink
pressure chamber
reservoir
substrate
filter unit
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KR1020060088418A
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박창성
정재우
김태훈
유영석
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삼성전기주식회사
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Abstract

An inkjet head and a manufacturing method thereof are provided to enhance print quality and stabilize ink droplet jetting by trapping air bubbles in ink provided to a pressure chamber within a filter unit. An inkjet head comprises an ink inlet(10), a reservoir(20), a filter unit(22), a pressure chamber(30), and a nozzle(40). The reservoir stores ink flowing in from the ink inlet. The filter unit, provided in the reservoir, traps air bubbles(9) in ink. The pressure chamber receives ink flowing in via the filter unit. The nozzle jets ink pressurized in the pressure chamber. The filter may include a plurality of columns or recessed grooves at one side defining the reservoir. The interval between the projected columns is smaller than the air bubble, and the size of the recessed grooves is greater than that of the air bubble.

Description

잉크젯 헤드 및 그 제조방법{Inkjet head and manufacturing method thereof}Inkjet head and manufacturing method thereof

도 1은 종래기술에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing an inkjet head according to the prior art.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing an inkjet head according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 필터부를 나타낸 사시도.Figure 3 is a perspective view showing a filter portion of the inkjet head according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 필터부를 나타낸 사시도.Figure 4 is a perspective view showing a filter portion of the inkjet head according to another preferred embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 순서도.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an inkjet head according to an exemplary embodiment of the present invention.

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

9 : 기포 10 : 잉크 유입구9: bubble 10: ink inlet

20 : 리저버 22 : 필터부20: reservoir 22: filter unit

24 : 잉크 유로 26 : 돌출기둥24: ink flow path 26: protrusion pillar

28 : 함입홈 30 : 압력챔버28: recessed groove 30: pressure chamber

32 : 압전체 40 : 노즐32: piezoelectric 40: nozzle

본 발명은 잉크젯 헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inkjet head and a method of manufacturing the same.

잉크젯 헤드는 산업용, 사무용 및 개인용으로 사용되고 있으며, 잉크 유입구를 통해 공급된 잉크를 압력챔버 내에서 가압하여 액적의 형태로 노즐을 통해 분사하는 구조로 형성된다. 잉크가 노즐을 통해 분사되도록 하기 위해서는 PZT 등의 압전체의 구동에 의해 압력챔버 내에 압력 변화가 생겨야 하며, 이에 따라 압력챔버의 체적이 변화되어야 한다.Inkjet heads are used for industrial, office, and personal use, and are formed in a structure in which ink supplied through an ink inlet is pressurized in a pressure chamber and sprayed through a nozzle in the form of droplets. In order for the ink to be injected through the nozzle, a pressure change must occur in the pressure chamber by driving a piezoelectric body such as PZT, and thus the volume of the pressure chamber must be changed.

그러나, 압력챔버 내부에 잉크액적의 부피보다 큰 기포가 존재할 경우에는 압전체의 구동으로부터 압력챔버로의 압력 전달에 있어서 문제가 발생할 수 있으며, 이는 잉크액적이 토출되지 않거나 비정상적으로 토출되는 현상을 야기하게 된다. 이러한 현상들은 결과적으로 잉크젯 인쇄의 품질을 저하시키고, 잉크젯 헤드의 수명을 단축시키게 된다.However, when bubbles larger than the volume of the ink droplets exist in the pressure chamber, a problem may occur in the pressure transfer from the piezoelectric drive to the pressure chamber, which causes the ink droplets to be ejected or abnormally ejected. do. These phenomena result in deterioration of the inkjet printing quality and shorten the life of the inkjet head.

도 1은 종래기술에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도이다. 종래의 잉크젯 프린터 헤드(1)는 리저버(2)를 통해 공급된 잉크가 압력챔버(4)에 수용되며, 압전체(6)의 구동에 의해 압력챔버(4)가 가압되면 노즐(5)을 통해 잉크액적이 토출되는 구조로 형성된다.1 is a cross-sectional view showing an inkjet head according to the prior art. In the conventional inkjet printer head 1, ink supplied through the reservoir 2 is received in the pressure chamber 4, and when the pressure chamber 4 is pressurized by driving the piezoelectric body 6, the nozzle 5 is connected to the ink chamber. It is formed in a structure in which ink droplets are ejected.

도 1에 도시된 것과 같이 종래의 잉크젯 헤드에는 리저버 등에 기포를 제거하거나 트랩(trap)하기 위한 별도의 구성요소가 설치되어 있지 않아, 잉크의 초기 충진 과정에서 기포가 발생하거나 장시간 사용에 따라 리저버 내부에 기포가 발생 되었을 경우, 발생된 기포가 리저버를 막거나 압력챔버 내로 유입되어 토출 불량을 야기하는 문제를 해결할 수 없다는 한계가 있다.As shown in FIG. 1, the conventional inkjet head is not provided with a separate component for removing or trapping bubbles in the reservoir, etc., so that bubbles are generated during the initial filling process of the ink or the inside of the reservoir due to prolonged use. If bubbles are generated in the air bubble, there is a limitation in that the generated bubbles may not be able to solve the problem of blocking the reservoir or entering the pressure chamber to cause a poor discharge.

본 발명은 잉크젯 헤드의 압력챔버 내에 기포가 유입되지 않고, 잉크액적의 안정된 토출이 가능한 잉크젯 헤드구조를 제공하는 것이다.The present invention provides an inkjet head structure in which bubbles can be stably discharged without bubbles flowing into the pressure chamber of the inkjet head.

본 발명의 일 측면에 따르면, 잉크 유입구와, 잉크 유입구를 통해 유입된 잉크를 저장하는 리저버와, 리저버에 형성되며, 잉크에 포함된 기포를 트랩(trap)하는 필터부와, 필터부를 거쳐 유입되는 잉크를 수용하는 압력챔버와, 압력챔버에서 가압된 잉크를 토출시키는 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드가 제공된다.According to an aspect of the invention, the ink inlet, the reservoir for storing the ink flowed through the ink inlet, formed in the reservoir, the filter unit (trap) traps the bubbles contained in the ink, and is introduced through the filter unit An inkjet head is provided that includes a pressure chamber containing ink and a nozzle for ejecting ink pressurized from the pressure chamber.

필터부는 리저버를 구획하는 일면에서 돌출되는 복수의 돌출기둥 또는 리저버를 구획하는 일면에 함입되는 복수의 함입홈을 포함할 수 있으며, 복수의 돌출기둥 간의 간격은 기포의 크기보다 작으며, 함입홈의 크기는 기포의 크기보다 큰 것이 바람직하다.The filter unit may include a plurality of protruding pillars protruding from one surface partitioning the reservoir or a plurality of recessed grooves embedded in one surface of the reservoir partitioning, and the spacing between the plurality of protruding pillars is smaller than the size of the bubble, Preferably, the size is larger than the size of the bubbles.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 잉크 유입구를 통해 유입된 잉크가 리저버를 경유하여 압력챔버에 수용되며, 압력챔버에서 가압된 잉크가 노즐을 통해 토출되는 잉크젯 헤드를 제조하는 방법으로서, (a) 리저버의 일부로서, 제1 기판의 일부를 제거하여 잉크에 포함된 기포를 트랩하는 필터부를 형성하는 단계, (b) 리저버의 다른 일부로서, 제2 기판의 일부를 제거하여 필터부에 연결되는 잉크 유로 를 형성하는 단계, 및 (c) 필터부와 잉크 유로가 연결되어 리저버를 형성하도록 제1 기판과 제2 기판을 적층하여 결합하는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, a method of manufacturing an inkjet head in which ink introduced through an ink inlet is received in a pressure chamber via a reservoir, and ink pressurized in the pressure chamber is discharged through a nozzle (a) ) Removing a portion of the first substrate to form a filter portion trapping bubbles contained in the ink as part of the reservoir; and (b) removing a portion of the second substrate as another portion of the reservoir to be connected to the filter portion. Forming an ink flow path, and (c) laminating and bonding the first substrate and the second substrate so that the filter portion and the ink flow path is connected to form a reservoir is provided.

단계 (a)는, 필터부에 인접하여 제1 기판의 일부를 제거하여 압력챔버를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 단계 (b)는 잉크 유로에 인접하며, 상기 압력챔버의 위치에 상응하여 제2 기판의 일부를 제거하여, 노즐을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 단계 (c)는 압력챔버와 노즐이 연결되도록 제1 기판과 제2 기판을 결합하는 단계를 포함할 수 있다.Step (a) may include removing a portion of the first substrate adjacent the filter portion to form a pressure chamber, and step (b) is adjacent to the ink flow path and corresponding to the position of the pressure chamber. Removing a part of the second substrate may include forming a nozzle, and step (c) may include combining the first substrate and the second substrate such that the pressure chamber and the nozzle are connected to each other.

단계 (a)는 기포의 크기보다 작은 간격으로 복수의 돌출기둥이 형성되도록 제1 기판을 드라이 에칭(dry etching)하여 필터부를 형성하는 단계를 포함하거나, 기포의 크기보다 큰 복수의 함입홈이 형성되도록 제1 기판을 드라이 에칭하여 필터부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Step (a) may include forming a filter part by dry etching the first substrate to form a plurality of protrusions at intervals smaller than the size of the bubble, or forming a plurality of recessed grooves larger than the size of the bubble. Dry etching the first substrate so as to form a filter unit.

제1 기판 및 제2 기판은 실리콘 기판이며, 단계 (c)는 실리콘 다이렉트 본딩(silicon direct bonding)에 의해 수행될 수 있다. 단계 (c) 이후에, 압력챔버가 형성된 위치에 상응하여 제1 기판에 압전체를 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.The first substrate and the second substrate are silicon substrates, and step (c) may be performed by silicon direct bonding. After step (c), the method may further include coupling the piezoelectric body to the first substrate corresponding to the position where the pressure chamber is formed.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

이하, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of an inkjet head and a method of manufacturing the same 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. Duplicate description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 필터부를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 필터부를 나타낸 사시도이다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 기포(9), 잉크 유입구(10), 리저버(20), 필터부(22), 잉크 유로(24), 돌출기둥(26), 함입홈(28), 압력챔버(30), 압전체(32), 노즐(40)이 도시되어 있다.Figure 2 is a cross-sectional view showing an inkjet head according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view showing a filter portion of the inkjet head according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is another preferred embodiment of the present invention It is a perspective view which shows the filter part of the inkjet head which concerns on this. 2 to 5, the bubble 9, the ink inlet 10, the reservoir 20, the filter unit 22, the ink passage 24, the protruding pillar 26, the recess 28, and the pressure Chamber 30, piezoelectric body 32, nozzle 40 are shown.

본 실시예는 발명은 잉크젯 헤드의 리저버(20) 부분에 기포(9)를 트랩할 수 있는 구조물, 즉 일종의 필터부(22)를 설치함으로써, 리저버(20)의 상부에 기포(9)가 머물도록 하여 압력챔버(30)로 기포(9)가 유입되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 필터부(22) 내에 기포(9)를 가둬둠으로써 압력챔버(30) 내로 기포(9)가 유입되는 것을 방지할 경우, 기포(9)가 압력챔버(30)의 체적 변화에 영향을 주지 않아 안정적인 잉크액적의 토출이 가능하게 된다. 따라서 기포(9)에 의한 잉크젯 헤드 성능 악화를 방지하여 인쇄품질의 향상을 가져올 수 있다.According to the present embodiment, the bubble 9 stays on the reservoir 20 by providing a structure capable of trapping the bubble 9 in the reservoir 20 portion of the inkjet head, that is, a kind of filter part 22. It is characterized in that to prevent the bubble (9) flows into the pressure chamber (30). In this way, when the bubble 9 is trapped in the filter part 22 to prevent the bubble 9 from flowing into the pressure chamber 30, the bubble 9 affects the volume change of the pressure chamber 30. It is not possible to discharge stable ink droplets. Therefore, the inkjet head performance deterioration by the bubble 9 can be prevented, and the print quality can be improved.

본 실시예에 따른 잉크젯 헤드 구조는 잉크의 이동 경로에 따라, 잉크 유입구(10), 리저버(20), 압력챔버(30), 노즐(40)로 이루어진다. 잉크 유입구(10)는 외부로부터 헤드로 잉크가 공급되는 통로이며, 잉크 유입구(10)를 통해 유입된 잉크는 리저버(20)를 거쳐 압력챔버(30)로 공급된다. 따라서, 리저버(20)에 유입된 잉크에 기포(9)가 포함되어 있을 경우 기포(9)는 잉크와 함께 압력챔버(30)로 이동하 게 된다.The inkjet head structure according to the present embodiment includes an ink inlet 10, a reservoir 20, a pressure chamber 30, and a nozzle 40 according to a movement path of ink. The ink inlet 10 is a passage through which ink is supplied to the head from the outside, and the ink introduced through the ink inlet 10 is supplied to the pressure chamber 30 through the reservoir 20. Therefore, when the bubble 9 is included in the ink flowing into the reservoir 20, the bubble 9 moves to the pressure chamber 30 together with the ink.

압력챔버(30)에 존재하는 기포(9)는 압전체(32)의 구동에 의한 압력을 흡수하여 압력챔버(30)가 제 기능을 하지 못하도록 방해하는 역할을 하므로, 본 실시예에서는 잉크 내에서 기포(9)가 발생하더라도 기포(9)가 압력챔버(30)로 유입되지 못하도록 압력챔버(30)의 전단계인 리저버(20)에 기포(9)를 가둬둘 수 있는 필터부(22)를 설치하였다. 이와 같이 필터부(22)를 거쳐 잉크가 압력챔버(30)로 공급되도록 함으로써 압력챔버(30)에는 기포(9)가 유입되지 않도록 할 수 있다. 압력챔버(30)에 기포(9)가 유입되지 않으므로, 압력챔버(30)에서 가압된 잉크가 노즐(40)을 통해 토출되는 과정에서 기포(9)의 영향을 제거할 수 있다.Since the bubbles 9 present in the pressure chamber 30 absorb the pressure generated by the piezoelectric element 32 and prevent the pressure chamber 30 from functioning properly, in the present embodiment, bubbles are formed in the ink. Even if (9) occurs, the filter unit 22 is provided to trap the bubbles 9 in the reservoir 20 which is the previous stage of the pressure chamber 30 so that the bubbles 9 do not flow into the pressure chamber 30. . In this way, the ink 9 is supplied to the pressure chamber 30 through the filter unit 22 so that the bubble 9 does not flow into the pressure chamber 30. Since the bubble 9 does not flow into the pressure chamber 30, the influence of the bubble 9 may be removed in the process of ejecting the ink pressurized by the pressure chamber 30 through the nozzle 40.

리저버(20)에 저장된 잉크가 압력챔버(30)로 유입되는 과정에서 잉크 내에 발생된 기포(9)를 트랩하기 위한 필터부(22)의 구조는, 리저버(20)의 천정에서 바닥을 향해 돌출되는 복수의 돌출기둥(26)의 형태로 이루어질 수 있다.The structure of the filter unit 22 for trapping the bubbles 9 generated in the ink while the ink stored in the reservoir 20 flows into the pressure chamber 30 protrudes from the ceiling of the reservoir 20 toward the bottom. It may be made in the form of a plurality of protruding pillar (26).

도 3은 이와 같이 돌출기둥(26)의 형태로 형성된 필터부(22)에 대한 부분 확대 사시도이다. 도 3에 도시된 것과 같이 복수의 돌출기둥(26)이 리저버(20)의 천정에서 바닥을 향해 돌출 형성하면, 잉크가 리저버(20)를 경유하는 동안 잉크 내에 포함된 기포(9)가 상승하여 돌출기둥(26) 사이의 간극에 트랩된다. 이는 기포(9)가 잉크보다 가벼워 윗쪽으로 상승하는 성질을 이용한 것으로, 기포(9)가 갇히게 되는 돌출기둥(26) 사이의 간격을 기포(9)의 크기보다 작게 형성함으로써 기포(9)가 돌출기둥(26) 사이로 빠져나와 다시 압력챔버(30)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.3 is a partially enlarged perspective view of the filter unit 22 formed in the form of the protruding pillar 26 as described above. As shown in FIG. 3, when a plurality of protruding pillars 26 protrude toward the bottom from the ceiling of the reservoir 20, bubbles 9 contained in the ink rise while the ink passes through the reservoir 20. It is trapped in the gap between the projection pillars 26. This is because the bubble 9 is lighter than the ink and is used to rise upward. The gap between the protruding pillars 26 in which the bubble 9 is trapped is smaller than the size of the bubble 9 so that the bubble 9 protrudes. Out between the pillars 26 can be prevented from flowing back into the pressure chamber (30).

한편, 본 실시예와 같이 돌출기둥(26)을 복수로 형성하게 되면 기포(9)가 트 랩되는 공간을 많이 확보할 수 있으며, 필터부(22)가 리저버(20) 내에서 잉크에 대해 유동저항으로서 작용하게 되므로, 필터부(22) 부분에서는 잉크가 유동하지 않아 필터부(22) 내에 트랩된 기포(9)가 잉크의 유동에 의해 다시 빠져나와 압력챔버(30)로 유입되는 것도 방지할 수 있다.On the other hand, if a plurality of protruding pillars 26 are formed as in this embodiment, it is possible to secure a lot of space in which the bubbles 9 are trapped, and the filter unit 22 flows with respect to the ink in the reservoir 20. Since it acts as a resistance, ink does not flow in the filter portion 22 so that the bubbles 9 trapped in the filter portion 22 can escape again by the flow of ink and prevent the ink from flowing into the pressure chamber 30. Can be.

한편, 필터부(22)의 구조를 전술한 것과 같이 복수의 돌출기둥(26)으로 하지 않고, 리저버(20)의 천정 부분을 두껍게 형성하고, 리저버(20)의 천정을 향해 함입되는 복수의 함입홈(28)의 형태로 제작할 수도 있다. 도 4는 이와 같이 함입홈(28)의 형태로 형성된 필터부(22)에 대한 부분 확대 사시도이다.On the other hand, a plurality of recesses are formed in the ceiling portion of the reservoir 20 so as not to form the structure of the filter portion 22 as the plurality of protrusions 26 as described above, and are recessed toward the ceiling of the reservoir 20. It can also be produced in the form of a groove (28). 4 is a partially enlarged perspective view of the filter unit 22 formed in the shape of the recess 28.

도 4에 도시된 것과 같이 리저버(20)의 천정부분을 두껍게 형성하고, 복수의 함입홈(28)이 리저버(20)의 천정을 향해 함입되도록 형성하면, 잉크가 리저버(20)를 경유하는 동안 잉크 내에 포함된 기포(9)가 상승하여 함입홈(28) 내에 트랩된다. 이는 돌출기둥(26)의 경우와 마찬가지로 기포(9)가 잉크보다 가벼워 윗쪽으로 상승하는 성질을 이용한 것으로, 기포(9)가 갇히게 되는 함입홈(28)의 크기를 기포(9)의 크기보다 크게 형성함으로써 기포(9)가 함입홈(28)에 트랩되지 않고 압력챔버(30)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 4, if the ceiling portion of the reservoir 20 is formed thick, and the plurality of recesses 28 are formed to be recessed toward the ceiling of the reservoir 20, the ink passes through the reservoir 20. Bubbles 9 contained in the ink are raised and trapped in the recess 28. As in the case of the protruding column 26, the bubble 9 is lighter than the ink and is used to rise upward. The size of the recessed groove 28 in which the bubble 9 is trapped is larger than the size of the bubble 9. By forming, it is possible to prevent the bubble 9 from flowing into the pressure chamber 30 without being trapped in the recess 28.

도 2에 도시된 것과 같은 잉크젯 헤드를 실리콘 기판 등을 식각하여 형성할 경우, 리저버(20)에 돌출기둥(26)을 형성하는 공정과 리저버(20)의 천정을 두껍게 하고 함입홈(28)을 형성하는 공정은 모두 동일한 방법으로 수행될 수 있다. 이에 관하여는 후술한다.When the inkjet head as shown in FIG. 2 is formed by etching a silicon substrate or the like, the process of forming the protrusion pillar 26 in the reservoir 20 and the ceiling of the reservoir 20 are made thick, and the recess 28 is formed. All the forming process can be performed in the same way. This will be described later.

도 4와 같이 함입홈(28)을 복수로 형성하게 되면 돌출기둥(26)의 경우와 마 찬가지로 기포(9)가 트랩되는 공간을 많이 확보할 수 있으며, 필터부(22)가 리저버(20) 내에서 잉크에 대해 유동저항으로서 작용하게 되므로, 필터부(22) 부분에서는 잉크가 유동하지 않아 필터부(22) 내에 트랩된 기포(9)가 잉크의 유동에 의해 다시 빠져나와 압력챔버(30)로 유입되는 것도 방지할 수 있다.When the plurality of recesses 28 are formed as shown in FIG. 4, the space in which the bubbles 9 are trapped can be secured in the same way as in the case of the protruding pillar 26, and the filter unit 22 has the reservoir 20. Since it acts as a flow resistance to the ink in the inside, the ink does not flow in the filter portion 22, and the bubbles 9 trapped in the filter portion 22 escape again by the flow of the ink and the pressure chamber 30 It can also be prevented from entering.

예를 들어, 도 3에서 돌출기둥(26)을 직경 30~50㎛, 높이 50~150㎛의 원기둥 또는 사각기둥의 형태로 하여 격자모양으로 배열하여 구성할 수 있으며, 원기둥 또는 사각기둥의 간격은 잉크젯 헤드 내에서 발생할 수 있는 기포(9)의 크기보다 작게 되도록 배치하는 것이 좋다. 또한 도 3의 경우와 반대로 도 4와 같이 돌출기둥(26)과 동일한 크기 및 형태로 음각의 함입홈(28)을 형성하여 본 실시예에 따른 필터부(22)를 구성할 수 있다.For example, in FIG. 3, the protruding pillars 26 may be arranged in a grid shape in the form of a cylinder or a square pillar having a diameter of 30 to 50 μm and a height of 50 to 150 μm, and the interval between the cylinder or the square pillar is It is preferable to arrange so that it is smaller than the size of the bubble 9 which may arise in an inkjet head. In addition, the filter unit 22 according to the present exemplary embodiment may be formed by forming a recessed recess 28 having the same size and shape as the protrusion pillar 26 as shown in FIG. 4.

후술하는 바와 같이, 실리콘 기판을 드라이 에칭하여 잉크젯 헤드용 구조를 제작할 경우에는, 도 3의 양각 또는 도 4의 음각 형상에 대해 어느 경우든지 식각용 마스크의 모양만 변경하고 압력챔버(30) 형성을 위해 적용되는 기존 공정인 'ICP-RIE' 등의 공법을 그대로 적용하여 드라이 에칭을 실시하면 된다.As will be described later, when the silicon substrate is dry-etched to fabricate the inkjet head structure, the shape of the etching mask is changed in any case with respect to the embossed shape of FIG. 3 or the intaglio shape of FIG. 4 to form the pressure chamber 30. For example, dry etching may be performed by applying a method such as 'ICP-RIE', which is an existing process applied for the purpose.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 제조방법을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an inkjet head according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 실시예에서는 2장의 실리콘 기판을 식각하여 상부구조와 하부구조를 제작한 후, 이를 적층함으로써 전술한 잉크젯 헤드 구조를 제작하는 공정에 대해 설명한다. 상부기판의 경우 압력챔버(30), 필터부(22) 및 잉크유입구가 형성되며, 하부기판의 경우 노즐(40), 잉크 유로(24)가 형성된다. 압력챔버(30)와 노즐(40), 그리 고 필터부(22)와 잉크 유로(24)가 서로 연결되도록 상부기판과 하부기판을 접합하게 되면, 도 2에 도시된 것과 같은 잉크젯 헤드구조가 형성되며, 필터부(22)와 잉크 유로(24)는 리저버(20)를 이루게 된다.In this embodiment, two silicon substrates are etched to fabricate an upper structure and a lower structure, and then stacked to describe the above-described process of manufacturing the inkjet head structure. In the case of the upper substrate, the pressure chamber 30, the filter unit 22, and the ink inlet are formed. In the case of the lower substrate, the nozzle 40 and the ink passage 24 are formed. When the upper substrate and the lower substrate are bonded to each other so that the pressure chamber 30, the nozzle 40, and the filter unit 22 and the ink passage 24 are connected to each other, an inkjet head structure as shown in FIG. 2 is formed. The filter unit 22 and the ink flow passage 24 form the reservoir 20.

먼저, 상부기판을 드라이 에칭하여 리저버(20)의 일부인 필터부(22)를 형성한다(100). 필터부(22)는 전술한 것과 같이 잉크에 포함된 기포(9)를 트랩하는 구성요소이다. 본 실시예에서는 필터부(22)가 형성될 부분에 마스크를 올려놓고, 개방된 부분만 식각함으로써 필터부(22)를 형성하게 되는데, 돌출기둥(26)의 형태로 필터부(22)를 형성(104)하기 위해서는 돌출기둥(26)이 될 부분 이외의 부분이 개방된 마스크를 사용하며, 함입홈(28) 형태로 필터부(22)를 형성(106)하기 위해서는 함입홈(28) 부분이 개방된 마스크를 사용하면 된다.First, the upper substrate is dry etched to form a filter part 22 which is a part of the reservoir 20 (100). The filter part 22 is a component which traps the bubble 9 contained in ink as mentioned above. In this embodiment, the mask is placed on the portion where the filter portion 22 is to be formed, and only the open portion is etched to form the filter portion 22. The filter portion 22 is formed in the form of the protruding pillar 26. In order to 104, a portion having a portion other than the portion to be the protruding pillar 26 is opened, and in order to form 106 the filter portion 22 in the form of the recessed groove 28, the recessed groove 28 is formed. You can use an open mask.

즉, 본 실시예에 따른 필터부(22)는 소정 두께의 실리콘 기판에 마스크의 형상만을 달리하여 돌출기둥(26) 또는 함입홈(28)의 형태로 제작될 수 있는 것이다. 돌출기둥(26) 형태의 경우 기둥 간의 간격은 기포(9)의 크기보다 작도록 하여 기포(9)가 빠져나가지 못하도록 하고, 함입홈(28) 형태의 경우 홈 간의 간격은 기포(9)의 크기보다 크도록 하여 기포(9)가 트랩될 수 있도록 하는 것이 좋음은 전술한 바와 같다.That is, the filter unit 22 according to the present exemplary embodiment may be manufactured in the form of the protruding pillar 26 or the recessed groove 28 by changing only the shape of the mask on the silicon substrate having a predetermined thickness. In the case of the protruding pillar 26, the spacing between the pillars is smaller than the size of the bubble 9 so that the bubbles 9 do not escape. In the case of the recessed groove 28, the spacing between the grooves is the size of the bubble 9. It is preferable to make it larger so that the bubble 9 can be trapped as described above.

한편, 상부기판에는 필터부(22)에 인접하여 압력챔버(30)가 될 공간을 식각하여 압력챔버(30)를 형성한다(102).Meanwhile, in the upper substrate, a pressure chamber 30 is formed by etching a space to be the pressure chamber 30 adjacent to the filter unit 22 (102).

다음으로, 하부기판을 드라이 에칭하여 리저버(20)의 다른 일부로서 필터부(22)에 연결되는 잉크 유로(24)를 형성한다(110). 상부기판의 가공과 하부기판의 가공은 반드시 순서가 정해져 있는 것은 아니며, 어느 기판을 먼저 가공해도 되며, 두 기판을 동시에 가공해도 무방하다.Next, the lower substrate is dry-etched to form an ink flow path 24 connected to the filter part 22 as another part of the reservoir 20 (110). The processing of the upper substrate and the processing of the lower substrate are not necessarily ordered, and any substrate may be processed first, or both substrates may be processed simultaneously.

하부기판에 형성되는 잉크 유로(24)는 상부기판과 하부기판이 접합될 때, 리저버(20)를 구성하는 공간이 되며, 이 잉크 유로(24)를 통해 압력챔버(30)로 공급되는 잉크에 기포(9)가 발생할 경우, 기포(9)는 잉크와의 밀도차이로 인하여 윗쪽으로, 즉 필터부(22) 쪽으로 상승하여 필터부(22) 내에 트랩되게 된다.The ink passage 24 formed in the lower substrate becomes a space constituting the reservoir 20 when the upper substrate and the lower substrate are bonded to each other, and the ink passage 24 is formed in the ink supplied to the pressure chamber 30 through the ink passage 24. When the bubble 9 occurs, the bubble 9 rises upward, that is, toward the filter part 22 due to the density difference with the ink, and is trapped in the filter part 22.

한편, 하부기판에는 잉크 유로(24)에 인접하여 노즐(40)을 식각하여 형성한다(112). 노즐(40)의 경우 전술한 필터부(22)나 압력챔버(30)와 달리 소정의 경사면을 갖도록 형성될 수도 있으므로, 습식(wet) 에칭 공법을 적용하여 형성하는 것이 좋다. 노즐(40)은 상부기판과 하부기판이 접합되었을 때 압력챔버(30)에 연결되어, 압력챔버(30)로부터 가압된 잉크가 액적의 형태로 토출되는 통로에 해당하는 부분이므로, 하부기판에서 노즐(40)이 형성되는 위치는 상부기판에 형성된 압력챔버(30)의 위치에 상응하도록 하는 것이 좋다.On the other hand, the lower substrate is formed by etching the nozzle 40 adjacent to the ink flow path 24 (112). Since the nozzle 40 may be formed to have a predetermined inclined surface unlike the filter unit 22 or the pressure chamber 30 described above, the nozzle 40 may be formed by applying a wet etching method. The nozzle 40 is connected to the pressure chamber 30 when the upper substrate and the lower substrate are bonded to each other, and the nozzle 40 is a portion corresponding to a passage through which ink pressurized from the pressure chamber 30 is discharged in the form of droplets. The position at which the 40 is formed may correspond to the position of the pressure chamber 30 formed at the upper substrate.

이상과 같이 제작된 상부기판과 하부기판을 적층하여 결합함으로써 본 실시예에 따른 잉크젯 헤드 구조가 형성된다(120). 이 때, 전술한 것과 같이 상부기판의 필터부(22)와 하부기판의 잉크 유로(24)가 서로 연결되도록 두 기판을 접합하여 리저버(20)가 형성되도록 하고, 상부기판의 압력챔버(30)와 하부기판의 노즐(40)이 서로 연결되도록 하여 잉크액적이 토출될 수 있도록 한다(122).By stacking and combining the upper substrate and the lower substrate manufactured as described above, an inkjet head structure according to the present embodiment is formed (120). At this time, as described above, the reservoir 20 is formed by joining the two substrates so that the filter portion 22 of the upper substrate and the ink flow passage 24 of the lower substrate are connected to each other, and the pressure chamber 30 of the upper substrate is formed. And the nozzles 40 of the lower substrate are connected to each other so that ink droplets can be ejected (122).

상부기판과 하부기판을 모두 실리콘 기판으로 할 경우, 두 기판은 실리콘 다이렉트 본딩(silicon direct bonding) 공정을 적용하여 접합될 수 있다.When the upper substrate and the lower substrate are both silicon substrates, the two substrates may be bonded by applying a silicon direct bonding process.

마지막으로, 2장의 실리콘 기판을 가공하여 접합함으로써 형성된 잉크젯 헤드 구조의 멤브레인, 즉 압력챔버(30)가 형성된 위치의 박막 부분에 PZT 등의 압전체(32)를 결합하여 압전구동식 잉크젯 헤드의 제조가 완료된다(130).Finally, the piezoelectric drive inkjet head is manufactured by bonding a piezoelectric member 32 such as PZT to a membrane of an inkjet head structure formed by processing two silicon substrates and bonding them, that is, a thin film portion at a position where the pressure chamber 30 is formed. Complete 130.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.Many embodiments other than the above-described embodiments are within the scope of the claims of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 잉크젯 헤드 내의 리저버에 기포를 트랩시키기 위한 구조물로서 필터부를 형성하여, 리저버의 구조, 헤드 구조의 표면상태 이상, 잉크 탈포 불량 등의 원인으로 잉크 내에서 생성되는 기포가 압력챔버 내로 유입되지 않고 필터부 내에 트랩되도록 함으로써, 안정된 잉크액적의 토출 및 인쇄품질의 향상을 가져올 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention as described above, by forming a filter portion as a structure for trapping bubbles in the reservoir in the inkjet head, the inside of the ink due to the structure of the reservoir, the surface condition of the head structure, defective ink defoaming, etc. By allowing the bubbles generated in the trapping to be trapped in the filter unit without being introduced into the pressure chamber, stable ink droplets can be discharged and print quality can be improved.

Claims (15)

잉크 유입구와;An ink inlet; 상기 잉크 유입구를 통해 유입된 잉크를 저장하는 리저버와;A reservoir for storing ink introduced through the ink inlet; 상기 리저버에 형성되며, 상기 잉크에 포함된 기포를 트랩(trap)하는 필터부와;A filter unit formed in the reservoir and trapping air bubbles contained in the ink; 상기 필터부를 거쳐 유입되는 잉크를 수용하는 압력챔버와;A pressure chamber accommodating ink flowing through the filter unit; 상기 압력챔버에서 가압된 잉크를 토출시키는 노즐을 포함하며,A nozzle for discharging the pressurized ink from the pressure chamber, 상기 필터부는 상기 리저버를 구획하는 일면에 함입되는 복수의 함입홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.And the filter unit includes a plurality of recesses recessed in one surface of the reservoir. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 잉크 유입구를 통해 유입된 잉크가 리저버를 경유하여 압력챔버에 수용되며, 상기 압력챔버에서 가압된 상기 잉크가 노즐을 통해 토출되는 잉크젯 헤드를 제조하는 방법으로서,A method of manufacturing an inkjet head in which ink flowing through an ink inlet is received in a pressure chamber via a reservoir, and the ink pressurized in the pressure chamber is discharged through a nozzle. (a) 상기 리저버의 일부로서, 제1 기판의 일부를 제거하여 상기 잉크에 포함된 기포를 트랩하는 필터부를 형성하는 단계;(a) forming, as part of the reservoir, a filter portion for trapping bubbles contained in the ink by removing a portion of the first substrate; (b) 상기 리저버의 다른 일부로서, 제2 기판의 일부를 제거하여 상기 필터부에 연결되는 잉크 유로를 형성하는 단계; 및(b) removing a portion of the second substrate as another portion of the reservoir to form an ink flow path connected to the filter portion; And (c) 상기 필터부와 상기 잉크 유로가 연결되어 상기 리저버를 형성하도록 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 적층하여 결합하는 단계를 포함하며,(c) stacking and coupling the first substrate and the second substrate so that the filter unit and the ink flow path are connected to form the reservoir, 상기 단계 (a)는 복수의 함입홈이 형성되도록 상기 제1 기판을 드라이 에칭하여 상기 필터부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.The step (a) comprises the step of dry etching the first substrate to form a plurality of recessed grooves to form the filter portion of the ink jet head. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 단계 (a)는, 상기 필터부에 인접하여 상기 제1 기판의 일부를 제거하여 상기 압력챔버를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.And said step (a) comprises removing said portion of said first substrate adjacent said filter portion to form said pressure chamber. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 단계 (b)는 상기 잉크 유로에 인접하며, 상기 압력챔버의 위치에 상응하여 상기 제2 기판의 일부를 제거하여, 상기 노즐을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.And (b) removing the portion of the second substrate corresponding to the position of the pressure chamber and adjacent to the ink flow path to form the nozzle. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 단계 (c)는 상기 압력챔버와 상기 노즐이 연결되도록 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.The step (c) comprises the step of coupling the first substrate and the second substrate so that the pressure chamber and the nozzle is connected. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 실리콘 기판이며, 상기 단계 (c)는 실리콘 다이렉트 본딩(silicon direct bonding)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 제조방법.Wherein said first substrate and said second substrate are silicon substrates, and said step (c) is performed by silicon direct bonding. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 단계 (c) 이후에,After step (c), 상기 압력챔버가 형성된 위치에 상응하여 상기 제1 기판에 압전체를 결합하는 단계를 더 포함하는 잉크젯 헤드의 제조방법.Coupling a piezoelectric body to the first substrate corresponding to the position where the pressure chamber is formed.
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JPH06312506A (en) * 1993-04-30 1994-11-08 Canon Inc Ink jet head, manufacture thereof, and ink jet device equipped therewith
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