KR101153681B1

KR101153681B1 - 압전 액츄에이터를 채용한 잉크젯 프린트헤드

Info

Publication number: KR101153681B1
Application number: KR1020060010055A
Authority: KR
Inventors: 정재우; 이화선; 김지훈
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2012-06-18
Also published as: EP1815989B1; JP5140283B2; CN101011881B; EP1815989A1; KR20070079412A; US20070176979A1; CN101011881A; JP2007203737A; US7857433B2

Abstract

잉크젯 프린트헤드가 개시된다. 개시된 잉크젯 프린트헤드는, 압력 챔버를 가진 유로형성 기판; 상기 유로형성기판의 상부에 형성되어 상기 압력 챔버에 잉크를 토출하기 위한 구동력을 제공하는 압전 액츄에이터; 상기 유로형성 기판의 하부에 형성되고 노즐을 구비하는 노즐 기판; 및 상기 압전액츄에이터의 상부 및 상기 유로형성 기판에 형성되어 상기 압전액츄에이터의 잔류진동을 감쇄시키는 댐핑층;을 포함하고, 상기 댐핑층은 상기 유로형성 기판에서 상기 압력챔버에 대응하는 전 영역에 형성될 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 액츄에이터의 진동을 신속하게 감쇄시켜 응답 속도를 높일 수 있으며, 안정적인 구동이 가능하다.

Description

압전 액츄에이터를 채용한 잉크젯 프린트헤드{Ink-jet printhead adopting piezoelectric actuator}

도 1은 종래의 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드의 일반적인 구성을 도시한 수직 단면도이다.

도 2는 압전막의 잔류진동을 보여주는 그래프.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구조를 도시한 수직단면도.

도 4는 도 3에 도시된 잉크젯 프린트헤드의 일 실시예의 평면도이다.

도 5는 도 3에 도시된 잉크젯 프린트헤드에 의한 잔류진동의 감쇄효과를 보여주는 그래프.

도 6a 내지 도 6d는 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 단계적으로 보여주는 단면도들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...유로형성 기판 111...압력 챔버

112...리스트릭터 113...매니폴드

114...진동판 120...노즐 기판

122...노즐 131...실리콘 산화막

134...트렌치 140...압전 액츄에이터

141...하부 전극 142...압전막

143...상부 전극 150...플렉시블 인쇄 회로

151...배선 152......접합부

160......댐핑층

본 발명은 잉크젯 프린트헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압전 방식에 의하여 잉크를 토출하는 잉크젯 프린트헤드에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 프린트헤드는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 기록용지 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린트헤드는 잉크 토출 방식에 따라 크게 두 가지로 나뉠 수 있다. 그 하나는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크를 토출시키는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크를 토출시키는 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드이다.

도 1은 종래의 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드의 일반적인 구성을 도시한 수직 단면도이다. 도 1을 참조하면, 유로형성 기판(10)에는 잉크 유로를 구성하는 매니폴드(13), 다수의 리스트릭터(12) 및 다수의 압력 챔버(11)가 형성되어 있으며, 노즐 기판(20)에는 다수의 압력 챔버(11) 각각에 대응하는 다수의 노즐(22)이 형성되어 있다. 그리고, 유로형성 기판(10)의 상부에는 압전 액츄에이터(40)가 마련되어 있다. 매니폴드(13)는 도시되지 않은 잉크 저장고로부터 유입된 잉크를 다수의 압력 챔버(11) 각각으로 공급하는 통로이며, 리스트릭터(12)는 매니폴드(13)로부터 압력 챔버(11) 내부로 잉크가 유입되는 통로이다. 다수의 압력 챔버(11)는 토출될 잉크가 채워지는 곳으로, 매니폴드(13)의 일측 또는 양측에 배열되어 있다. 압력 챔버(11)는 압전 액츄에이터(40)의 구동에 의해 그 부피가 변화함으로써 잉크의 토출 또는 유입을 위한 압력 변화를 생성하게 된다. 이를 위해, 유로형성 기판(10)의 압력 챔버(11) 상부벽을 이루게 되는 부위는 압전 액츄에이터(40)에 의해 변형되는 진동판(14)의 역할을 하게 된다.

압전 액츄에이터(40)는 유로형성 기판(10) 위에 순차 적층된 하부 전극(41)과, 압전막(42)과, 상부 전극(43)을 포함한다. 하부 전극(41)과 유로형성 기판(10) 사이에는 절연막으로서 실리콘 산화막(31)이 형성되어 있다. 하부 전극(41)은 실리콘 산화막(31)의 전 표면에 형성되며, 공통 전극의 역할을 하게 된다. 압전막(42)은 압력 챔버(11)의 상부에 위치하도록 하부 전극(41) 위에 형성된다. 상부 전극(43)은 압전막(42) 위에 형성되며, 압전막(42)에 전압을 인가하는 구동 전극의 역할을 하게 된다. 상부 전극(43)에는 전압 인가용 플렉시블 인쇄 회로(FPC; Flexible Printed Circuit, 50)가 연결된다.

상부 전극(43)에 구동펄스를 인가하면, 압전막(42)이 변형되면서 진동판(14)을 변형시켜 압력 챔버(11)의 부피를 변화시킨다. 이에 의하여 압력 챔버(11) 내부 의 잉크가 노즐(22)을 통하여 토출된다. 구동펄스의 주파수는 압전막(42)의 감쇄성능에 영향을 받는다. 따라서, 압전막(42)의 진동은 신속하게 감쇄될 필요가 있다. 도 2에는 하나의 구동펄스를 상부 전극(43)에 인가한 후에 압전막(42)의 변위를 레이저-도플러 측정기(LDV: laser-dopler velocimetry)를 이용하여 측정한 결과가 도시되어 있다. 도 2를 보면, 약 15㎲ 동안 잉크를 토출하기 위한 압전막(42)의 변위가 발생되고 그 이후 약 85㎲ 동안 압전막(42)의 잔류진동이 게속된다. 이 실험예에서 볼 때에, 구동펄스의 주파수가 10KHz보다 커지면 압전막(42)의 변위는 앞 주기의 구동펄스에 의한 잔류진동의 영향을 받게 된다. 그러면, 잉크액적을 균일한 속도로 토출하기 어려우며, 토출되는 잉크액적의 부피도 불균일하게 될 우려가 있다. 또, 압력 챔버(11) 내의 압력파가 짧은 시간 내에 해소되지 않음으로 인하여 인접되는 압력 챔버(11)들 사이에 크로스 토크(cross-talk)가 발생될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 압전막의 잔류진동을 신속하게 감쇄시킬 수 있도록 개선된 압전방식 잉크젯 프린트헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압전방식 잉크젯 프린트헤드는, 압력 챔버를 가진 유로형성 기판; 상기 유로형성기판의 상부에 형성되어 상기 압력 챔버에 잉크를 토출하기 위한 구동력을 제공하는 압전 액츄에이터; 상기 유로형성 기판의 하부에 형성되고 노즐을 구비하는 노즐 기판; 및 상기 압전액츄에이터의 상부 및 상기 유로형성 기판에 형성되어 상기 압전액츄에이터의 잔류진동을 감쇄시키는 댐핑층;을 포함하고, 상기 댐핑층은 상기 유로형성 기판에서 상기 압력챔버에 대응하는 전 영역에 형성될 수 있다.

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일 실시예로서, 상기 프린트헤드는, 상기 압전 액츄에이터를 구동하기 위한 구동전압인가용 인쇄회로;를 더 구비하며, 상기 댐핑층은 적어도 상기 인쇄회로의 상기 압전 액츄에이터와의 접합부의 상부에까지 형성된다.

일 실시예로서, 상기 댐핑층은 그 기계적 손실률이 상기 압전 액츄에이터와 상기 유로 형성기판보다 큰 것이 바람직하다. 일 실시예로서, 상기 댐핑층의 영률은 5000MPa 이하이다.

일 실시예로서, 상기 댐핑층은 실리콘 고무, 에폭시, 폴리우레탄, 포토레지스트 물질 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 형성될 수 있다.

이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 그 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제 3의 층이 존재할 수도 있다. 이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구조를 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 압전막의 길이 방향을 따른 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 구조를 도시한 수직 단면도이다.

도 3과 도 4를 함께 참조하면, 잉크젯 프린트헤드는 잉크유로가 형성된 유로형성 기판(110)과, 잉크 토출압력을 제공하기 위한 안전 액츄에이터(140)를 포함한다. 유로형성 기판(110)에는 압력 챔버(111)와, 압력 챔버(111)에 잉크를 공급하기 위한 매니폴드(113) 및 리스트릭터(112)를 구비한다. 유로형성 기판(110)에는 압력 챔버(111)로부터 잉크를 토출시키기 위한 노즐(122)이 형성된 노즐 기판(120)이 접합된다. 압력 챔버(111)의 상부에는 압전 액츄에이터(140)의 구동에 의해 변형되는 진동판(114)이 마련된다. 유로형성 기판(110)과 노즐 기판(120)에 의하여 잉크유로가 정의된다.

압전 액츄에이터(140)는 유로형성 기판(110)의 상부에 형성되어, 압력 챔버(111)에 잉크의 토출을 위한 구동력을 제공하는 역할을 한다. 압전 액츄에이터(140)는, 공통 전극의 역할을 하는 하부 전극(141)과, 전압의 인가에 따라 변형되는 압전막(142)과, 구동 전극의 역할을 하는 상부 전극(143)을 구비하며, 하부 전극(141), 압전막(142) 및 상부 전극(143)이 유로형성 기판(110) 위에 순차적으로 적층된 구조를 가진다.

하부 전극(141)은 압력 챔버(111)가 형성된 유로형성 기판(110) 상에 형성된다. 유로형성 기판(110)이 실리콘 웨이퍼로 이루어진 경우에는, 유로형성 기판(110)과 하부 전극(141)의 사이에 절연막으로 실리콘 산화막(131)이 형성될 수 있다. 하부 전극(141)은 도전성을 가진 금속 물질로 이루어진다. 하부 전극(141)은 하나의 금속층으로 이루어질 수도 있으나. Ti 층과 Pt 층의 두 개의 금속층으로 이루어진 것이 바람직하다. Ti/Pt 층으로 이루어진 하부 전극(141)은 공통 전극의 역 할을 할 뿐만 아니라, 그 위에 형성되는 압전막(142)과 그 아래의 유로형성 기판(110) 사이의 상호 확산(inter-diffusion)을 방지하는 확산방지층(diffusion barrier layer)의 역할도 하게 된다.

압전막(142)은 하부 전극(141) 위에 형성되며, 압력 챔버(111)에 대응하는 위치에 배치된다. 압전막(142)은 압전물질, 바람직하게는 PZT(Lead Zirconate Titanate) 세라믹 재료로 형헝될 수 있다.

상부 전극(143)은 압전막(142)에 전압을 인가하는 구동 전극의 역할을 하는 것으로, 압전막(142) 위에 형성된다. 상부 전극(143)의 상면에는 전압 인가용 구동 회로, 예컨대 플렉시블 인쇄 회로(150)의 배선(151)이 본딩된다.

도 3과 도 4에 도시된 유로형성 기판(110)과 노즐 기판(120) 및 압전 액츄에이터(140)의 구조은 단지 일 례에 불과하다. 즉, 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드에는 다양한 구조의 잉크 유로가 마련될 수 있으며, 이러한 잉크 유로는 도 3에 도시된 두 개의 기판(110, 120)이 아니라 그 보다 많은 다수의 기판을 사용하여 형성될 수도 있다. 또, 압전 액츄에이터(140)의 구조와 압전 액츄에이터와 전압 인가용 구동 회로의 연결을 위한 구조도 다양한 구조로 변형될 수 있다. 다시 말하면, 본 발명은, 잉크 유로의 구조, 압전 액츄에이터(140)의 구조, 압전 액츄에이터와 전압 인가용 구동 회로의 연결을 위한 구조에 특징이 있는 것이 아니라, 압전막(142)의 잔류진동을 감쇄시키기 위한 구조에 특징이 있다는 점을 명확히 밝혀둔다.

압전막(142)의 진동은 신속하게 감쇄시킬 필요가 있다. 이를 위하여 액티브 댐핑법, 패시브 댐핑법, 벌크 액츄에이터를 이용하는 방법 등을 고려할 수 있다.

액티브 댐핑법은 잉크를 토출하기 위한 주구동펄스 다음에 보조펄스를 인가하여 압전막(142)의 잔류진동파와 반대의 진동을 압전막(142)에 유발시켜 강제로 잔류진동을 감쇄시키는 방법이다. 다시 말하면, 도 2의 그래프에서 15㎲와 100㎲ 구간 사이에 보조펄스를 인가한다. 이 방법에 의하여, 보다 신속한 감쇄가 가능하나, 압전 액츄에이터(140)를 구동하기 위한 구동회로의 구조가 복잡해진다. 또, 보조펄스의 인가 시점에 대한 정밀한 검토가 필요하다.

패시브 댐핑법은 진동하는 물체에 기계적 손실률이 큰 물질을 첨부하여 잔류진동 에너지를 패시브 댐핑물질이 흡수, 소모하도록 하는 방법이다.

벌크 액츄에이터는 소결된 압전물질을 식각하여 제조한 압전 액츄에이터를 말하는 것으로서, 재료의 밀도가 높고 두께가 두껍기 때문에 강성(stiffness)이 크다. 따라서, 잔류진동을 억제하는데 효과가 있다. 하지만, 벌크 액츄에이터는 제조공정이 어렵고 수율이 낮다. 또, 벌크 액츄에이터는 변위가 상대적으로 작아서 높은 구동전압을 요한다.

상술한 사항을 검토한 결과, 본 발명자 등은 패시브 댐핑법을 적용하기로 결정하였다. 도 3을 보면, 압전 액츄에이터(140)의 상부에 댐핑층(160)이 형성된다. 댐핑층(160)은 기계적 손실율이 압전 액츄에이터(140)나 유로형성 기판(110)보다 큰 것이 바람직하다. 기계적 손실율은 영률(Young's modulus), 전단모드(shear mode)에서 손실계수(전단계수(G: shear modulus)의 허수부/실수부의 탄젠트값)등 다양한 방법으로 표시될 수 있다. 이하에서는 기계적 손실율을 영률로 표시한다. 영률(Young's Modulus)이 작을수록 기계적 손실율이 크다. 유로형성 기판(110)으로 사용될 수 있는 실리콘 단결정 기판의 영률(Young's Modulus)은 약 150 내지 2000GPa 정도이다. 또, 압전막(142)을 형성하는 PZT(Lead Zirconate Titanate)는 영률이 약 40 내지 600GPa정도이다. 댐핑층(160)은 잉크를 토출하기 위하여 압전 액츄에이터(140)가 발생시키는 아주 작은 힘과 변위를 억제하지 않을 정도로 충분히 소프트하여야 한다. 따라서, 댐핑층(160)의 영률은 유로형성 기판(110) 또는 압전막(142)의 영률보다 충분히 작아야 하며, 댐핑층(160)으로서 채용될 수 있는 물질은 영률이 약 5000MPa 이하인 것이 바람직하다. 댐핑층(160)은 예를 들면 실리콘 고무(silicone rubber), 바람직하게는 상온 경화형(RTV: room temperature volcanizing) 실로콘 고무, 에폭시, 폴리우레탄, 포토레지스트(photoresisst) 물질 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 형성될 수 있다. 상술한 물질들은 단지 예일 뿐이며 댐핑층(160)은 영률이 유로형성 기판(110) 또는 압전막(142)보다 충분히 작은 다양한 물질로 형성될 수 있다.

댐핑층(160)은 적어도 압전 액츄에이터(140)의 상부를 덮을 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 댐핑층(160)은 유로형성 기판(110)의 압력 챔버(111)에 대응되는 영역 전체를 덮을 수 있도록 형성된다. 또, 댐핑층(160)은 인쇄회로(150)의 압전 액츄에이터(140)와의 접합부(152)까지 덮을 수 있도록 형성될 수 있다. 실질적으로 디스펜서(dispenser)를 이용하거나 스핀 코팅(spin coating) 또는 스프레이 코팅(spray coating)에 의하여 댐핑층(160)을 형성하는 경우에는 압전 액츄에이터(140)를 포함한 프린트헤드의 상부 전체에 형성된다.

도 5에는 실리콘 고무로 된 댐핑층(160)을 형성한 후에 감쇄효과를 시험한 결과가 도시되어 있다. 댐핑층(160)의 두께는 약 2mm 이다. 실로콘 고무의 평균탄성계수는 약 5MPa이다. 압전 액츄에이터(140)에 인가된 구동펄스의 전압은 35V이며, 인가시간은 10㎲이다.

도 5를 보면, 구동펄스의 인가시점으로부터 약 35㎲ 이내에 잔류진동이 거의 감쇄완료(damping out)된 것을 확인할 수 있다. 이는, 도 2에 도시된 결과와 비교할 때에, 잔류진동의 감쇄시간을 획기적으로 줄인 것으로 평가될 수 있다. 실험에서는 댐핑층(160)의 두께를 2mm로 하였지만, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

농도가 높은 잉크를 안정적으로 토출하기 위하여는 압전막(142)의 변위를 증가시킬 필요가 있다. 압전막(142)의 변위는 압전막(142)의 크기에 어느 정도 비례한다. 압전막(142)의 두께를 증가시키면 오히려 변위가 작아지므로 동일한 변위를 얻기 위하여 큰 구동전압이 필요하다. 압전막(142)의 길이는 압력 챔버(111)의 길이에 의존된다. 따라서, 실질적으로 압전막(142)의 크기를 키우기 위하여는 압전막(142)의 폭을 키울 필요가 있다. 두께와 길이가 동일한 경우에 압전막(142)의 폭이 커지면 압전막(142)의 강성(stiffness)작아져서 잔류진동을 억제하는데에 불리하다. 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드에 따르면, 댐핑층(160)을 형성함으로써 압전막(142)의 폭 증가에 따른 강성의 저하를 보상할 수 있다. 따라서, 압전막(142)의 높은 변위를 유지하면서 잔류진동을 효과적으로 감쇄시킴으로써 고점도의 잉크를 안정적으로 토출할 수 있는 잉크젯 프린터 헤드의 구현이 가능하다.

또, 강제감쇄(active damping)을 위한 보조펄스가 불필요하므로 구동회로를 단순화할 수 있으며, 구동펄스의 주파수를 높일 수 있다. 따라서, 안정된 고속 구동이 가능한 잉크젯 프린트헤드를 구현할 수 있다.

또, 잔류진동을 신속하게 감쇄시킴으로써 구동펄스에 대한 토출응답특성을 향상시킬 수 있으며, 잉크 액적의 거동 안정성을 확보할 수 있어 고화질의 인쇄가 가능하다.

또, 인접되는 압력 챔버(111) 상호간의 크로스-토크를 저하시킴으로써 동시에 다수의 노즐에서 토출되는 잉크 액적의 속도나 체적을 균일하게 유지할 수 있어 균일한 품질의 인쇄가 가능하다.

댐핑층(160)은 유로형성 기판(110)의 압력 챔버(111)에 대응되는 영역에까지 형성됨으로써 압력 챔버(111) 내부의 압력파에 의하여 유로형성 기판(110) 전체로 전달되는 진동을 흡수할 수 있다. 또한, 댐핑층(160)은 부가적으로 씰링작용을 할 수 있다. 잉크의 토출횟수가 누적되면 진동판(114)이 반복적으로 진동에 의하여, 리시트릭터(112)를 형성하기 위하여 연장된 격벽(115) 주위의 코너부(116)에는 크랙(crack)이 발생될 가능성이 있다. 크랙을 통하여 잉크가 누출되면 상부 전극(143)과 하부 전극(141)이 쇼트(short)되어 잉크젯 헤드가 파손될 수 있다. 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드에 따르면, 댐핑층(160)이 유로형성 기판(110)의 압력 챔버(111)에 대응되는 영역에까지 형성됨으로써 잉크의 누출을 방지할 수 있다. 또, 댐핑층(160)은 압전 액츄에이터(140)를 포함하는 잉크젯 프린트헤드 전체의 전기적, 기계적, 화학적 표면 보호층으로서의 역할을 겸할 수 있다. 이러한 씰링효과와 표면보호효과를 극대화하기 위하여는 댐핑층(160)은 압전 액츄에이터(140)를 포함 한 유로형성 기판(110)의 상부 전체에 형성되는 것이 더 바람직하다.

또, 댐핑층(160)은 인쇄회로(150)의 압전 액츄에이터(140)와의 접합부(152)까지 덮을 수 있도록 형성됨으로써 인쇄회로(150)와 압전 액츄에이터(140)와의 접합 내구성을 향상시킬 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명에 따른 압전방식 잉크젯 프린트헤드의 제조 방법을 설명하기로 한다.

도 6a 내지 도 6d는 도 3에 도시된 본 발명의 압전 방식 잉크젯 프린트헤드의 제조방법을 단계적으로 보여주는 단면도들이다.

도 6a를 참조하면, 압력 챔버(111), 리스트릭터(112), 매니폴드(113), 및 진동판(114)이 형성된 유로형성기판(110)을 준비한다. 유로형성 기판(110)의 상면에 플라즈마 화학기상증착(PECVD)에 의해 절연막으로서 실리콘 산화막(131)을 형성한다.

다음으로, 6b에 도시된 바와 같이, 실리콘 산화막(131) 상에 하부 전극(141)을 형성한다. 구체적으로, 하부 전극(141)은 전술한 바와 같이 Ti 층과 Pt 층의 두 개의 금속층으로 이루어질 수 있다. 하부 전극(141)은 실리콘 산화막(131)의 전 표면에 Ti와 Pt를 각각 스퍼터링(sputtering)에 의해 소정 두께로 증착함으로써 형성될 수 있다.

도 6c에 도시된 바와 같이, 페이스트 상태의 압전물질을 하부 전극(141) 위에 스크린 프린팅(screen printing)에 의해 소정 두께로 도포함으로써 압전막(142)을 형성한다. 압전막(142)은 압력 챔버(111)에 대응하는 위치에 형성된다. 압전물 질로는 여러가지가 사용될 수 있으나, 바람직하게는 PZT(Lead Zirconate Titanate) 세라믹 재료가 사용될 수 있다.

도 6d는 압전막(142) 위에 상부 전극(243)을 형성한 상태를 도시한 것이다. 상부 전극(143)은 압전막(142) 위에 도전성 금속 물질, 예컨대 Ag-Pd 페이스트를 스크린 프린팅함으로써 형성될 수 있다. 압전막(142)과 상부 전극(143)을 소정 온도, 예컨대 900 ~ 1,000℃에서 소결시킨 후, 압전막(142)에 전계를 가하여 압전특성을 발생시키는 폴링(poling) 공정을 수행한다.

다음으로, 실리콘 고무 또는 에폭시 등의 댐핑물질을 디서펜서를 이용하여 압전 액츄에이터(140)의 상부에 도포하거나 스핀 코팅 또는 스프레이 코팅법에 의하여 코팅하여 댐핑층(160)을 형성한다. 이 때, 상부 전극(143)을 마스킹하여 플렉시블 인쇄 회로(150)의 배선(151)을 본딩할 자리에는 댐핑층(160)이 형성되지 않도록 한다. 그런 다음에 상부 전극(143)의 상면에 전압 인가용 구동 회로, 예컨대 플렉시블 인쇄 회로(150)의 배선(151)을 본딩함으로써 도 3에 도시된 바와 같은 댐핑층(160)을 갖는 압전방식 잉크젯 프린트헤드가 제조된다.

상부 전극(142)에 플렉시블 인쇄 회로(150)의 배선(151)을 본딩한 후에 상술한 방법에 의하여 댐핑층(160)을 형성할 수도 있다. 이 경우에, 댐핑층(160)은 접합부(152)에까지 형성되는 것이 바람직하다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 잉크젯 프린트헤드를 베젤(bessel)에 패키징한 후에 드러나는 표면에 실리콘 고무 또는 에폭시 등의 댐핑물질을 디서펜서를 이용하여 도포하거나 스핀 코팅 또는 스프레이 코팅법에 의하여 코팅하여 댐핑층(160)을 형성할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 입전방식 잉크젯 프린트헤드에 의하면, 압전 액츄에이터 상부에 댐핑층을 형성함으로써 잔류진동의 감쇄시간을 획기적으로 줄일 수 있다. 따라서, 고점도의 잉크를 안정적으로 토출할 수 있는 잉크젯 프린터 헤드의 구현이 가능하다. 또, 압전 액추에이터를 구동하는 구동펄스의 주파수를 높일 수 있으며, 안정된 고속 구동이 가능한 잉크젯 프린트헤드를 구현할 수 있다. 또, 구동펄스에 대한 토출응답특성을 향상시킬 수 있으며, 잉크 액적의 거동 안정성을 확보할 수 있어 고화질의 인쇄가 가능하며, 인접되는 압력 챔버 상호간의 크로스-토크를 저하시킬 수 있다. 부가적으로, 잉크의 누출을 방지하는 씰링효과와 압전 액츄에이터와 인쇄회로와의 접합을 견고하게 유지하는 효과를 얻을 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명했지만, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

압력 챔버를 가진 유로형성 기판;

상기 유로형성기판의 상부에 형성되어 상기 압력 챔버에 잉크를 토출하기 위한 구동력을 제공하는 압전 액츄에이터;

상기 유로형성 기판의 하부에 형성되고 노즐을 구비하는 노즐 기판; 및

상기 압전액츄에이터의 상부 및 상기 유로형성 기판에 형성되어 상기 압전액츄에이터의 잔류진동을 감쇄시키는 댐핑층;을 포함하고,

상기 댐핑층은 상기 유로형성 기판에서 상기 압력챔버에 대응하는 전 영역에 형성되는 압전방식 잉크젯 프린트헤드.
삭제
제1항에 있어서,

상기 압전 액츄에이터를 구동하기 위한 구동전압인가용 인쇄회로;를 더 구비하며,

상기 댐핑층은 적어도 상기 인쇄회로의 상기 압전 액츄에이터와의 접합부의 상부에까지 형성되는 것을 특징으로 하는 압전방식 잉크젯 프린트헤드.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 댐핑층은 그 기계적 손실률이 상기 압전 액츄에이터와 상기 유로 형성기판보다 큰 것을 특징으로 하는 압전방식 잉크젯 프린트헤드.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 댐핑층의 영률은 5000MPa 이하인 것을 특징으로 하는 압전방식 잉크젯 프린트헤드.
제1항 또는 제3항에 있어서,

상기 댐핑층은 실리콘 고무, 에폭시, 폴리우레탄, 포토레지스트 물질 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 된 것을 특징으로 하는 압전방식 잉크젯 프린트헤드.