KR102161692B1 - 잉크젯 프린트 헤드 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 잉크젯 프린트 헤드는 본체, 보호층, 무기층및 유기층을 포함한다. 상기 본체는 탄소 동소체를 포함하며, 잉크를 수용하기 위한 수납 공간을 형성하는 잉크 저장부를 포함한다. 상기 보호층은 상기 본체의 내부 면에 배치되며, 패럴린을 포함한다. 상기 무기층은 상기 보호층 상에 배치된다. 상기 유기층은 상기 무기층 상에 배치된다. 이에 따라서, 잉크젯 프린트 헤드의 본체에 잉크 또는 세정제 등의 유기 용매가 흡수되는 것을 방지하여, 내구성을 향상시키며, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

잉크젯 프린트 헤드 및 이의 제조 방법{INKET PRINTHEAD AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 잉크젯 프린트 헤드 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내구성이 향상된 잉크젯 프린트 헤드 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
산업용 잉크젯 프린터는 일반 염료는 물론 구리, 금, 은 등 금속소재와 세라믹, 고분자 등을 프린팅 용액으로 사용한다. 기판, 필름, 직물, 디스플레이 등 다양한 대상에 바로 인쇄를 하는 방식으로 산업그래픽, 디스플레이, 태양전지 등에 사용되고 있다. 특히, 디스플레이 분야에 있어 잉크젯 프린터를 이용한 공정은 칼라필터 제조 및 액정배향 공정 등에 적용되고 있다.
이러한 산업용 잉크젯 프린터에서 미세한 프린팅을 구현하기 위해서는 초정밀, 고신뢰성 프린트 헤드가 요구된다. 이에 따라, 최근에는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 방식의 잉크젯 프린트헤드의 기술개발이 이루어지고 있다. 그러나, 잉크젯 프린터는 잉크의 배출을 조절하는 노즐 부분에서는 MEMS 방식으로 형성되나, 다른 부분은 다양한 부품들의 조립되며, 이러한 부품들의 접착을 위하여 접착제가 사용된다.
일반적으로 잉크젯 프린트 헤드의 본체는 강도를 증가시키기 위하여 그래파이트(graphite)와 같은 탄소 동소체를 이용하여 제조될 수 있다. 이때에, 탄소 동소체들은 잉크 또는 세정제 등의 유기 용매에 대하여 부식에는 강하지만, 다공성이 높아 유기 용매가 본체에 흡수되어 다른 잉크에 유입되는 문제점이 있다. 또한, 본체로부터 탄소 동소체들의 입자들이 떨어져 나오거나, 부품의 접착을 위한 접착제가 섞여 나와, 표시 장치의 표시 품질이 감소하는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 잉크젯 프린트 헤드의 본체에 잉크 또는 세정제 등의 유기 용매가 흡수되는 것을 방지하여, 내구성을 향상시키며, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킨 잉크젯 프린트 헤드를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드는 본체, 보호층, 무기층 및 유기층을 포함한다. 상기 본체는 탄소 동소체를 포함하며, 잉크를 수용하기 위한 수납 공간을 형성하는 잉크 저장부를 포함한다. 상기 보호층은 상기 본체의 내부 면에 배치된 패럴린(parylene)을 포함한다. 상기 무기층은 상기 보호층 상에 배치된다. 상기 유기층은 상기 무기층 상에 배치된다.
일 실시예에서, 상기 본체 및 상기 보호층 사이에 배치되는 실란을 포함하는 접착층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 접착층은 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 및 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 탄소 동소체는 그래파이트(graphite) 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보호층의 두께는 1um 내지 5um일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보호층은 패럴린C, 패럴린 N, 패럴린 D 및 패럴린 HT로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 무기층의 두께는 10nm 내지 1um일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 무기층은 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화 타이타늄(TiO2), 산화 아연(ZnO), 산화 지르코늄(ZrO)으로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유기층의 두께는 10nm 내지 1um일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유기층은 폴리아마이드(polyamide), 나일론 6(nylon 6), 나일론 6, 6(nylone 6,6), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리우레아(polyurea), 폴리티오우레아(polythiourea), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리아조메틴(polyazomethine), 알루미늄 알콕사이드(aluminum alkoxide), 아연 알콕사이드(zinc alkoxide) 및 타이타늄 알콕사이드(titanium alkoxide)로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 본체는, 상기 본체의 상기 수납 공간으로 상기 잉크를 공급하기 위한 홀이 형성된 잉크 주입부 및 상기 잉크 저장부의 하부에 배치되고, 상기 잉크 저장부로부터 상기 잉크를 공급받아 외부로 배출하는 노즐부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 본체의 외부에 배치되며, 상기 노즐부가 상기 잉크를 배출하도록, 상기 노즐부에 전원을 인가하는 구동부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 노즐부는 탄소 동소체를 포함하며, 상기 잉크 저장부와 연결되며, 잉크를 수용하기 위한 개구가 형성된 노즐 본체 및 상기 개구와 연결되는 압전 세라믹 막을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 노즐 본체 및 상기 압전 세라믹 막 상에 배치된 패럴린을 포함하는 보호층, 상기 보호층 상에 배치된 무기층 및 상기 무기층 상에 배치된 유기층을 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법은 패럴린 다이머(dimmer)를 가열하여 탄소 동소체를 포함하는 본체의 표면 상에 보호층을 형성한다. 상기 보호층 상에 무기층을 증착한다. 상기 무기층 상에 유기층을 증착한다.
일 실시예에서, 상기 탄소 동소체는 그래파이트(graphite) 일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보호층을 형성하는 단계 이전에, 상기 본체 상에 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 및 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택되는 접착층을 더 코팅할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보호층을 형성하는 단계는, 상기 패럴린 다이머들을 가열하여 패럴린 모노머들로 분해하고, 분해된 상기 패럴린 모노머들이 상기 본체 상에서 중합 반응하여 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 무기층은 원자층 증착 공정(atomic layer deposition; ALD)을 통하여 증착될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 유기층은 분자층 증착(molecular layer deposition; MLD) 공정을 통하여 증착될 수 있다.
이러한 잉크젯 프린트 헤드 및 이의 제조 방법에 의하면, 잉크젯 프린트 헤드의 본체에 유기 용매가 흡수되는 것을 방지하는 보호층, 무기층 및 유기층의 3중층을 형성하여, 내구성을 향상시키며, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린터 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이다.
도 3은 도 2의 A영역을 확대하여 나타낸 부분 확대도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 2의 잉크젯프린트 헤드의 제조 방법을 설명하기 위한 부분 확대도들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 노즐부의 평면도이다.
도 6는 도 5의 B영역을 확대하여 나타낸 부분 확대도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린터 장치의 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 잉크젯 프린터 장치는 잉크젯 프린트 헤드(100) 및 노즐 플레이트(200)를 포함한다.
상기 잉크젯 프린트 헤드(100)는 프린트 헤드의 프레임 역할을 하는 본체(110), 상기 본체(110)의 측면에 배치되는 구동부(120), 잉크 저장부(130), 노즐부(140)를 포함한다.
상기 본체(110)는 프린트 헤드의 프레임 역할을 한다. 상기 본체(110)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 본체(110)는 사각 기둥 형태를 가질 수 있다.
상기 본체(110)는 탄소 동소체를 포함할 수 있다. 상기 탄소 동소체는 그래파이트(graphite)일 수 있다. 상기 그래파이트는 탄화 가능한 물질을 가열하여 탄소 원자 주위의 불순물을 제거하여 탄소 원자의 결정체이다.
상기 본체(110)는 상기 본체(110)의 양 측에 배치되는 잉크 주입부(111)를 포함할 수 있다. 상기 본체(110) 상에 홀을 형성하여, 상기 잉크 주입부(111)를 형성한다. 상기 잉크 주입부(111)를 통하여 다양한 종류의 잉크 조성물, 세정제 등이 주입된다.
상기 본체(110)는 상기 본체의 양 측에 배치된다. 상기 본체(110)는 상기 노즐 플레이트(200)와의 결합을 위한 결합 홀(112)을 포함할 수 있다.
상기 구동부(120)는 상기 본체(110)의 양측에 배치되어, 상기 노즐부(140)에 전원을 인가하여, 상기 노즐부(140)를 구동한다. 상기 구동부(120)는 연성회로기판(121)을 통하여 인쇄회로기판(122)과 전기적으로 연결되어 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 구동부(120)는 실리콘 기판 상에 다수의 트랜지스터(미도시), 저항(미도시), 캐패시터(미도시) 등이 집적되어 있는 회로(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 구동부(120)는 상기 노즐부(140)에 전원을 인가하여 잉크를 분사할 수 있다.
상기 연성회로기판(flexible printed circuit board FPCB)(121)은 상기 본체의 외부에 배치되며, 상기 구동부(120)와 전기적으로 연결된다. 상기 연성회로기판(121)은 잉크를 배출하기 위한 전원을 상기 구동부(120)에 인가한다.
상기 연성회로기판(121)은 유연한 절연 필름 위에 회로를 형성한 기판으로서, 연성 재료인 폴리에스터(polyester) 또는 폴리이미드(polyimide)와 같은 내열성 플라스틱 필름을 사용한다. 상기 연성회로기판(121)은 필요에 따라 복수 개 형성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판(122)은 상기 구동부(120)을 구동하기 위한 신호를 발생시킨다. 상기 인쇄회로기판(122)은 상기 프린트 헤드(100)의 상부에 배치되어 상기 연성회로기판(121)을 통하여 상기 구동부(120)과 전기적으로 연결된다.
상기 구동부(120)과 상기 연성회로기판(121), 상기 연성회로기판(121)과 상기 인쇄회로기판(122)는 연결 소자들(123)을 통하여 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 연결 소자들(123)은 구리(Gu), 알루미늄(Al) 등의 도전 물질로 이루어질 수 있다.
상기 본체(110)는 상기 잉크 주입부(111)로부터 공급된 상기 잉크를 저장하는 상기 잉크 저장부(130)를 포함할 수 있다.
상기 잉크 저장부(130)는 상기 본체(110)의 내부에 배치되며, 상기 잉크 주입부(111)의 하부에 배치된다. 상기 잉크 저장부(130)는 상기 잉크 주입부(111)로부터 잉크를 공급받아 상기 노즐부(140)를 향하여 잉크를 흘려 보낼 수 있다.
상기 본체(110)는 상기 잉크 저장부(130)으로부터 상기 잉크를 공급받아 상기 본체(110)의 외부로 배출하는 상기 노즐부(140)를 포함할 수 있다.
상기 노즐부(140)는 상기 잉크 저장부(130)의 하부에 배치된다.
상기 노즐부(140)는 압전 세라믹 막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압전 세라믹 막은 티탄산 지르콘산 연(lead zirconate titanate; PZT)일 수 있다.
상기 노즐부(140)의 상세한 구성은 후술할 도 5 및 도 6을 참조하여, 상세히 설명하도록 한다.
도시하지는 않았으나, 상기 본체(110)의 하부 면에는 상기 노즐부(140)로부터 배출된 상기 잉크를 분산하는 복수의 분산 홀들(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 분산 홀들은 예를 들어, 128개 또는 256개가 형성될 수 있다.
상기 노즐 플레이트(200)는 상기 잉크젯 프린트 헤드(100)로부터 잉크를 공급 받아 원하는 크기의 잉크를 배출할 수 있다. 상기 노즐 플레이트(200)는 상기 잉크젯 프린트 헤드(100)의 하부에 배치될 수 있다.
상기 노즐 플레이트(200)는 상부 면에 복수의 노즐 상부 홀들(210)이 형성될 수 있다. 상기 노즐 플레이트(200)은 상기 잉크젯 프린트 헤드(100)로부터 잉크를 공급 받는다. 상기 노즐 상부 홀들(210)은 예를 들어, 128개 또는 256개가 형성될 수 있다. 상기 잉크는 상기 노즐 플레이트(200)의 내부를 거쳐 원하는 크기의 복수의 노즐 하부 홀들(220)이 형성된 상기 노즐 플레이트(200)의 하부면을 거쳐 분사된다.
상기 노즐 플레이트(200)는 실리콘 노즐 플레이트 또는 금속 노즐 플레이트일 수 있다. 바람직하게는 실리콘 노즐 플레이트 일 수 있다. 일반적으로, 상기 노즐 플레이트(200)는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 방식으로 실리콘을 이용하여 형성된다. 이와 달리 상기 노즐 플레이트(200)는 잉크의 크기, 양 등을 조절하기 위하여 공지의 노즐 플레이트를 사용할 수 있다.
도 3은 도 2의 A영역을 확대하여 나타낸 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드는 본체(110), 접착층(113), 보호층(114), 무기층(115) 및 유기층(116)을 포함한다.
상기 본체(110)는 탄소 동소체를 포함할 수 있다. 상기 탄소 동소체는 그래파이트(graphite)일 수 있다. 상기 그래파이트는 탄화 가능한 물질을 가열하여 탄소 원자 주위의 불순물을 제거하여 탄소 원자의 결정체이다.
상기 그래파이트는 강도가 매우 강하여, 상기 본체(110)에 포함되는 경우에 유기 용매에 대하여 강한 내부식성을 나타낸다. 다만, 그래파이트는 다공성(porosity)이 매우 높기 때문에, 공극 사이에 잉크 조성물이 흡수될 수 있다. 또한, 그래파이트는 분말(powder)을 포함하여 상기 그래파이트의 분말이 잉크 조성물에 묻어 기판 상에 시인 될 수 있다.
상기 접착층(113)은 상기 본체(110) 상에 배치될 수 있다.
상기 접착층(113)은 예를 들어, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane) 및 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란(N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropyltrimethoxysilane)으로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다. 상기 접착층(113)은 접착력을 향상시키는 역할을 할 수 있다
상기 보호층(114)은 상기 본체(110)의 내부 면 및 외부 면 상에 배치된다. 상기 보호층은 상기 본체(110)의 표면에 형성된 기공들 사이에 형성되어, 상기 본체(110)의 표면을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 탄소 동소체를 포함하는 상기 본체(110)의 표면을 평탄화할 수 있다. 또한, 상기 보호층(114)는 상기 본체(110)의 표면을 둘러싸므로, 상기 본체(110)로부터 분말이 묻어 나오는 것을 방지할 수 있다.
상기 보호층(114)의 두께는 예를 들어, 1um 내지 5um일 수 있다. 상기 보호층의 두께가1um 미만인 경우, 탄소 동소체를 포함하는 상기 본체(110)의 표면을 충분히 평탄화 하기 어렵다. 상기 보호층의 두께가 5um 초과인 경우, 잉크 주입부(111), 노즐부(140) 등의 폭이 너무 좁아져 잉크의 공급이 매우 제한되게 되는 문제점이 있다.
상기 보호층(114)은 예를 들어, 패럴린 N, 패럴린 C, 패럴린 D 및 패럴린 HT로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다.
상기 패럴린 N은 하기 화학식 1로 표현되는 중합체이다. 상기 패럴린 N은 폴리-p-크실일렌(poly-p-xylylene)으로 명명될 수 있다.
Figure 112013111976520-pat00001
[화학식 1]
상기 패럴린 N을 포함하는 상기 보호층(114)은 하기 화학식 2로 표현되는 다이머(dimmer)를 통하여 형성될 수 있다. 상기 다이머를 가열하여 라디칼 중간체(radical intermediate)를 형성한다. 상기 라디칼 중간체가 서로 중합 반응을 하여 상기 보호층(114)를 형성할 수 있다.
Figure 112013111976520-pat00002
[화학식 2]
상기 패럴린 C는 하기 화학식 3으로 표현되는 중합체이다. 상기 패럴린 C는 폴리-2-클로로-p-크실일렌(poly-2-chloro-p-xylylene)으로 명명될 수 있다.
Figure 112013111976520-pat00003
[화학식 3]
상기 패럴린 C를 포함하는 상기 보호층(114)은 하기 화학식 4로 표현되는 다이머(dimmer)를 통하여 형성될 수 있다.
Figure 112013111976520-pat00004
[화학식 4]
상기 패럴린 D는 하기 화학식 5로 표현되는 중합체이다. 상기 패럴린 D는 폴리-2,5-다이클로로-p-크실일렌(poly-2,5-dichloro-p-xylylene)으로 명명될 수 있다.
Figure 112013111976520-pat00005
[화학식 5]
상기 패럴린 D를 포함하는 상기 보호층(114)은 하기 화학식 6으로 표현되는 다이머(dimmer)를 통하여 형성될 수 있다.
Figure 112013111976520-pat00006
[화학식 6]
상기 패럴린 HT는 하기 화학식 5로 표현되는 중합체이다. 상기 패럴린 HT는 폴리-테트라플루오로-p-크실일렌(poly-tetrafluoro-p-xylylene)으로 명명될 수 있다.
Figure 112013111976520-pat00007
[화학식 7]
상기 패럴린 HT를 포함하는 상기 보호층(114)은 하기 화학식 8로 표현되는 다이머(dimmer)를 통하여 형성될 수 있다.
Figure 112013111976520-pat00008
[화학식8]
상기 무기층(115)은 상기 보호층(114) 상에 배치된다.
상기 무기층(115)은 표면이 평탄화된 상기 보호층(114) 상에 배치되어 잉크, 세정제등의 유기 용매가 상기 본체(110)의 내부로 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 상기 무기층(115)는 원자층 증착 공정(atomic layer deposition; ALD)을 통하여 원자 단위로 상기 보호층(114) 상에 증착 될 수 있다.
상기 무기층(115)의 두께는 예를 들어, 10nm 내지 1um 일 수 있다. 상기 무기층(115)의 두께가 10nm 미만인 경우, 충분히 조밀한 무기층을 확보할 수 없다. 상기 무기층(115)의 두께가 1um 초과인 경우, 잉크 주입부(111), 노즐부(140) 등의 폭이 너무 좁아져 잉크의 공급이 매우 제한되게 되는 문제점이 있다.
상기 무기층(115)은 예를 들어, 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화 타이타늄(TiO2), 산화 아연(ZnO), 산화 지르코늄(ZrO)으로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다.
상기 유기층(116)은 상기 무기층(115) 상에 배치된다.
상기 유기층(116)은 상기 무기층(115) 상에 배치되어 잉크, 세정제 등의 유기 용매가 상기 본체(110)의 내부로 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 유기층(116)은 플렉서블(flexible)한 특성을 지녀, 상기 무기층(115)이 외부 압력에 의하여 크랙이 발생하는 것을 감소시킬 수 있다. 상기 유기층(116)은 분자층 증착 공정(molecular layer deposition; MLD)을 통하여 분자 단위로 상기 무기층(115) 상에 증착 될 수 있다.
상기 유기층(116)의 두께는 예를 들어, 10nm 내지 1um 일 수 있다. 상기 유기층(116)의 두께가 10nm 미만인 경우, 상기 유기층(116)의 플렉서블한 특성을 발현하기 어렵다. 상기 유기층(116)의 두께가 1um 초과인 경우, 잉크 주입부(111), 노즐부(140) 등의 폭이 너무 좁아져 잉크의 공급이 매우 제한되게 되는 문제점이 있다.
상기 유기층(116)은 예를 들어, 폴리아마이드(polyamide), 나일론 6(nylon 6), 나일론 6, 6(nylone 6,6), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리우레아(polyurea), 폴리티오우레아(polythiourea), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리아조메틴(polyazomethine), 알루미늄 알콕사이드(aluminum alkoxide), 아연 알콕사이드(zinc alkoxide) 및 타이타늄 알콕사이드(titanium alkoxide)로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 도 2의 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법을 설명하기 위한 부분 확대도들이다.
도 1 내지 도 4d를 참조하면, 탄소 동소체를 포함하는 상기 본체(110)의 내부 면 및 외부 면 상에 접착층(113)을 코팅한다. 패럴린 다이머(dimmer)를 가열하여 상기 접착층(113) 상에 보호층(114)을 형성한다. 상기 보호층(114) 상에 무기층(115)을 증착한다. 상기 무기층(115) 상에 유기층(116)을 증착한다.
상기 접착층(113)은 예를 들어, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane) 및 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란(N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropyltrimethoxysilane)으로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다.
상기 보호층(114)은 상기 접착층(113) 상에 형성된다.
상기 보호층(114)은 예를 들어, 패럴린 N, 패럴린 C, 패럴린 D 및 패럴린HT로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다.
상기 패럴린 N을 포함하는 상기 보호층(114)은 상기 화학식 2로 표현되는 다이머(dimmer)를 통하여 형성될 수 있다. 상기 패럴린 C를 포함하는 상기 보호층(114)은 상기 화학식 4로 표현되는 다이머(dimmer)를 통하여 형성될 수 있다. 상기 패럴린 D를 포함하는 상기 보호층(114)은 상기 화학식 6으로 표현되는 다이머(dimmer)를 통하여 형성될 수 있다. 상기 패럴린 HT를 포함하는 상기 보호층(114)은 상기 화학식 8로 표현되는 다이머(dimmer)를 통하여 형성될 수 있다.
상기 보호층(114)은 상기 패럴린 다이머들을 가열하여 패럴린 모노머들로 분해하고, 분해된 상기 패럴린 모노머들이 상기 본체(110) 상에서 중합 반응시켜 형성한다.
일반적으로 상기 패럴린 다이머들은 분말(powder) 상태로 보관된다. 따라서, 상기 패럴린 다이머들을 증발기에 주입하여 120℃ 내지 180℃로 가열하여 가스 상(gas phase)으로 증발시킨다.
가스 상으로 증발된 상기 패럴린 다이머들을 650℃ 내지 700℃로 가열된열분해기를 통과시켜 패럴린 모노머로 분해(cleavage)시킨다. 상기 패럴린 모노머들은 라디칼 중간체(radical intermediate)이다. 분해된 상기 패럴린 모노머들을 증착 챔버(chamber)에서 0.1 torr의 압력 및 상온으로 상기 본체(110)에 중합 반응시켜 상기 보호층(114)를 형성한다.
상기 무기층(115)는 원자층 증착 공정(atomic layer deposition; ALD)을 통하여 원자 단위로 상기 보호층(114) 상에 증착 될 수 있다.
상기 유기층(116)은 분자층 증착 공정(molecular layer deposition; MLD)을 통하여 분자 단위로 상기 무기층(115) 상에 증착 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 노즐부의 평면도이다. 도 6는 도 5의 B영역을 확대하여 나타낸 부분 확대도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 노즐부(140)은 노즐 본체(141), 압전 세라믹 막(142), 잉크 배출부(143), 접착층(144), 보호층(145), 무기층(146) 및 유기층(147)을 포함한다.
상기 노즐부(140)는 도 3 내지 도 4d에 따른 잉크젯 프린트 헤드와 동시에 형성될 수 있다. 따라서, 상기 노즐 본체(141) 상에 형성된 상기 접착층(144), 상기 보호층(145), 상기 무기층(146) 및 상기 유기층(147)은 도 3 내지 도 4d에 따른 잉크젯 프린트 헤드의 본체(110) 상에 형성된 접착층(113), 보호층(114), 무기층(115) 및 유기층(116)과 구성 및 성분이 동일한바, 이하 설명을 생략하거나 간략히 하도록 한다.
상기 노즐 본체(141)는 탄소 동소체를 포함할 수 있다. 상기 탄소 동소체는 그래파이트(graphite)일 수 있다.
상기 압전 세라믹 막(142)은 인가되는 전압의 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 잉크에 압력을 가한다. 상기 압전 세라믹 막(142)은 상기 노즐부(140)의 내부에 충진된 잉크에 압력을 가하여, 상기 잉크가 상기 노즐부(140)의 하부로 분사하여 프린팅 공정을 수행한다.
상기 압전 세라믹 막(142)은 예를 들어, 티탄산 지르콘산 연(lead zirconate titanate; PZT)일 수 있다.
상기 잉크 배출부(143)는 상기 노즐 본체(141) 및 상기 압전 세라믹 막(142)에 둘러싸여 형성된다. 상기 잉크 배출부(143)에는 잉크가 충진되어 있으며, 상기 압전 세라믹 막(142)으로부터 압력을 전달받아 잉크를 배출할 수 있다.
상기 접착층(144)은 상기 노즐 본체(141) 상에 배치될 수 있다.
상기 접착층(144)은 예를 들어, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane) 및 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란(N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropyltrimethoxysilane)으로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다. 상기 접착층(144)은 접착력을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상기 보호층(145)은 상기 노즐 본체(141)의 내부 면 및 외부 면 상에 배치된다. 상기 보호층(145)은 상기 노즐 본체(141)의 표면에 형성된 기공들 사이에 형성될 수 있다. 따라서, 탄소 동소체를 포함하는 상기 노즐 본체(141)의 표면을 평탄화할 수 있다. 또한, 상기 보호층(145)는 상기 노즐 본체(141)의 표면을 둘러싸므로, 상기 노즐 본체(141)로부터 분말이 묻어나오는 것을 방지할 수 있다.
상기 보호층(145)의 두께는 예를 들어, 1um 내지 5um일 수 있다. 상기 보호층(145)의 두께가 1um 미만인 경우, 탄소 동소체를 포함하는 상기 노즐 본체(141)의 표면을 충분히 평탄화 하기 어렵다. 상기 보호층(145)의 두께가 5um 초과인 경우, 상기 잉크 배출부(143)의 폭이 너무 좁아져 잉크의 공급이 매우 제한되게 되는 문제점이 있다.
상기 보호층(145)은 예를 들어, 패럴린 N, 패럴린 C, 패럴린 D 및 패럴린 HT로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다.
상기 패럴린 N은 상기 화학식 1로 표현되는 중합체이다. 상기 패럴린 N은 폴리-p-크실일렌(poly-p-xylylene)으로 명명될 수 있다.
상기 패럴린 C는 상기 화학식 3으로 표현되는 중합체이다. 상기 패럴린 C는 폴리-2-클로로-p-크실일렌(poly-2-chloro-p-xylylene)으로 명명될 수 있다.
상기 패럴린 D는 상기 화학식 5로 표현되는 중합체이다. 상기 패럴린 D는 폴리-2,5-다이클로로-p-크실일렌(poly-2,5-dichloro-p-xylylene)으로 명명될 수 있다.
상기 패럴린 HT는 상기 화학식 5로 표현되는 중합체이다. 상기 패럴린 HT는 폴리-테트라플루오로-p-크실일렌(poly-tetrafluoro-p-xylylene)으로 명명될 수 있다.
상기 무기층(146)은 상기 보호층(145) 상에 배치된다.
상기 무기층(146)은 표면이 평탄화된 상기 보호층(145) 상에 배치되어 잉크, 세정제 등의 유기 용매가 상기 노즐 본체(141)의 내부로 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 상기 무기층(146)는 원자층 증착 공정(atomic layer deposition; ALD)을 통하여 원자 단위로 상기 보호층(145) 상에 증착 될 수 있다.
상기 무기층(146)의 두께는 예를 들어, 10nm 내지 1um 일 수 있다. 상기 무기층(146)의 두께가 10nm 미만인 경우, 충분히 조밀한 무기층을 확보할 수 없다. 상기 무기층(146)의 두께가 1um 초과인 경우, 상기 잉크 배출부(143)의 폭이 너무 좁아져 잉크의 공급이 매우 제한되게 되는 문제점이 있다.
상기 무기층(146)은 예를 들어, 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화 타이타늄(TiO2), 산화 아연(ZnO), 산화 지르코늄(ZrO)으로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다.
상기 유기층(147)은 상기 무기층(146) 상에 배치된다.
상기 유기층(147)은 상기 무기층(146) 상에 배치되어 잉크, 세정제 등의 유기 용매가 상기 노즐 본체(141)의 내부로 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 상기 압전 세라믹 막(142)은 구동부(120)에서 인가되는 전압에 의하여 휘어지는데, 이러한 휘어짐의 반복에 의하여, 상기 무기층(146)의 크랙이 발생할 수 있다. 상기 유기층(147)은 플렉서블(flexible)한 특성을 지녀, 상기 무기층(146)이 외부 압력에 의하여 크랙이 발생하는 것을 감소시킬 수 있다.
상기 유기층(147)은 분자층 증착 공정(molecular layer deposition; MLD)을 통하여 분자 단위로 상기 무기층(146) 상에 증착 될 수 있다.
상기 유기층(147)의 두께는 예를 들어, 10nm 내지 1um 일 수 있다. 상기 유기층(147)의 두께가 10nm 미만인 경우, 상기 유기층(147)의 플렉서블한 특성을 발현하기 어렵다. 상기 유기층(147)의 두께가 1um 초과인 경우, 상기 잉크 배출부(143)의 폭이 너무 좁아져 잉크의 공급이 매우 제한되게 되는 문제점이 있다.
상기 유기층(147)은 예를 들어, 폴리아마이드(polyamide), 나일론 6(nylon 6), 나일론 6, 6(nylone 6,6), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리우레아(polyurea), 폴리티오우레아(polythiourea), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리아조메틴(polyazomethine), 알루미늄 알콕사이드(aluminum alkoxide), 아연 알콕사이드(zinc alkoxide) 및 타이타늄 알콕사이드(titanium alkoxide)로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 잉크 등을 분사하는 잉크젯 프린터 장치 등에 적용될 수 있다.
100: 잉크젯 프린트 헤드 110: 본체
111: 잉크 주입부 112: 결합 홀
113: 접착층 114: 보호층
115: 무기층 116: 유기층
120: 구동부 121: 연성회로기판
130: 잉크 저장부 140: 노즐부
141: 노즐 본체 142: 압전 세라믹 막
143: 잉크 배출부 144: 접착층
145: 보호층 146: 무기층
147: 유기층 200: 노즐 플레이트

Claims (20)

  1. 탄소 동소체를 포함하며, 잉크를 수용하기 위한 수납 공간을 형성하는 잉크 저장부를 포함하는 본체;
    상기 본체의 내부 면에 배치된 패럴린(parylene)을 포함하는 보호층
    상기 보호층 상에 배치된 무기층; 및
    상기 무기층 상에 배치된 유기층을 포함하는 잉크젯 프린트 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 본체 및 상기 보호층 사이에 배치되는 실란을 포함하는 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 접착층은 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane) 및 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란(N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropyltrimethoxysilane)으로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 탄소 동소체는 그래파이트(graphite) 인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보호층의 두께는 1um 내지 5um인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보호층은 패럴린 C, 패럴린 N, 패럴린 D 및 패럴린HT로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 무기층의 두께는 10nm 내지 1um인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 무기층은 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화 타이타늄(TiO2), 산화 아연(ZnO), 산화 지르코늄(ZrO)으로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 유기층의 두께는 10nm 내지 1um인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  10. 제1항에 있어서, 상기 유기층은 폴리아마이드(polyamide), 나일론 6(nylon 6), 나일론 6, 6(nylone 6,6), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리우레아(polyurea), 폴리티오우레아(polythiourea), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리에스테르(polyester), 폴리아조메틴(polyazomethine), 알루미늄 알콕사이드(aluminum alkoxide), 아연 알콕사이드(zinc alkoxide) 및 타이타늄 알콕사이드(titanium alkoxide)로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  11. 제1항에 있어서, 상기 본체는, 상기 본체의 상기 수납 공간으로 상기 잉크를 공급하기 위한 홀이 형성된 잉크 주입부; 및
    상기 잉크 저장부의 하부에 배치되고, 상기 잉크 저장부로부터 상기 잉크를 공급받아 외부로 배출하는 노즐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  12. 제11항에 있어서, 상기 본체의 외부에 배치되며, 상기 노즐부가 상기 잉크를 배출하도록, 상기 노즐부에 전원을 인가하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  13. 제11항에 있어서, 상기 노즐부는 탄소 동소체를 포함하며, 상기 잉크 저장부와 연결되며, 상기 잉크를 수용하기 위한 개구가 형성된 노즐 본체 및 상기 개구와 연결되는 압전 세라믹 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  14. 제13항에 있어서, 상기 노즐 본체 및 상기 압전 세라믹 막 상에 배치된 패럴린을 포함하는 보호층, 상기 보호층 상에 배치된 무기층 및 상기 무기층 상에 배치된 유기층을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드.
  15. 패럴린 다이머(dimmer)를 가열하여 탄소 동소체를 포함하는 본체의 표면 상에 보호층을 형성하는 단계;
    상기 보호층 상에 무기층을 증착하는 단계; 및
    상기 무기층 상에 유기층을 증착하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 탄소 동소체는 그래파이트(graphite) 인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 보호층을 형성하는 단계 이전에,
    상기 본체 상에 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 및 N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 그룹에서 하나이상 선택되는 접착층을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 보호층을 형성하는 단계는,
    상기 패럴린 다이머들을 가열하여 패럴린 모노머들로 분해하는 단계; 및
    분해된 상기 패럴린 모노머들이 상기 본체 상에서 중합 반응하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 무기층은 원자층 증착 공정(atomic layer deposition; ALD)을 통하여 증착되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 유기층은 분자층 증착(molecular layer deposition; MLD) 공정을 통하여 증착되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 제조 방법.
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