(57)【要約】【課題】薄膜型駆動部を有しながらも必要なメンブレインの変位を確保できるインクジェットヘッドを提供すること。【解決手段】インクを収容するチャンバ１０２と、インクが吐出されるように、チャンバ１０２に結合されるノズル１０４と、チャンバ１０２のノズル１０４と対向する側に形成されるメンブレイン１０６と、メンブレイン１０６を変形させるためにメンブレイン１０６上に結合される第１駆動部１１０と、メンブレイン１０６を変形させるためにチャンバ１０２の一側に結合される第２駆動部１２０と、を備えるインクジェットヘッドを提供する。【選択図】図１
2010195031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容するチャンバと、
前記インクが吐出されるように、前記チャンバに結合されるノズルと、
前記チャンバの前記ノズルと対向する側に形成されるメンブレインと、
前記メンブレインを変形させるために前記メンブレインの上部に結合される第１駆動部と、
前記メンブレインを変形させるために前記チャンバの一側に結合される第２駆動部と、を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記第２駆動部が、前記チャンバの両側に結合されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記第２駆動部が、前記チャンバの側面を囲むことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記第１駆動部が、圧電体を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記第１駆動部の圧電体が両側に伸縮することを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記第２駆動部が、圧電体を含むことを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記第２駆動部の圧電体が、両側に伸縮することを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記第２駆動部が、前記圧電体の両側に伸縮することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、電気的信号を物理的な力に変換して、ノズルを介してインク液滴を吐出することにより印刷が行われる装置である。インクジェットヘッドは、チャンバ、リストリクタ、ノズル、圧電体などの多様な部品をそれぞれの層に加工し、これらを互いに接合する方式で作製可能である。
【０００３】
近年、インクジェットヘッド技術は、紙や繊維に印刷する従来のグラフィックインクジェットの産業分野だけではなく、プリント基板、ＬＣＤパネルなどの電子部品製作においても用いられるなど、その適用が拡大されている。
【０００４】
しかし、従来のグラフィックプリント技術に比べて、機能性インクを正確かつ精密に吐出しなければならない電子部品用インクジェットプリント技術においては、従来には要求されなかった機能が要求される。例えば、吐出液滴のサイズの微細化や速度偏差の低減などであって、そのほかにも、生産量を増加するための高密度ノズルや高周波特性を備えることが求められる。
【０００５】
従来のインクジェットヘッドの駆動は、チャンバ上に接合されている厚膜型の圧電体の圧電特性を用いて行われている。厚膜型の圧電体は、その製作が容易で、また圧電特性も優れている。しかしながら、駆動電圧を低減するために圧電体を薄くすると、圧電特性が低下するだけでなく、接合工程及びダイシング工程も困難になるため、厚膜型の圧電体を薄くするには限界がある。
【０００６】
一方、薄膜型の圧電体を用いると、薄型の駆動部が実現でき、ダイシング工程なしに蒸着及びパターニングから所望する構造を作製できるが、厚膜型の圧電体に比べて、圧電特性が非常に低いため、実際にインクジェット吐出のための駆動部に応用するには限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明は、薄膜型駆動部を有するインクジェットヘッドを提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、インクを収容するチャンバと、インクが吐出されるように、チャンバに結合されるノズルと、チャンバのノズルと対向する側に形成されるメンブレインと、メンブレインを変形させるためにメンブレイン上に結合される第１駆動部と、メンブレインを変形させるためにチャンバの一側に結合される第２駆動部と、を含むインクジェットヘッドが提供される。
【０００９】
第２駆動部は、チャンバの両側に結合されてもよく、チャンバの側面を囲んでもよい。第１駆動部は、圧電体を含んで構成されることができ、第１駆動部の圧電体は両側に伸縮できる。また、第２駆動部は、圧電体を含んで構成されることができ、第２駆動部の圧電体は両側に伸縮でき、第２駆動部は圧電体の両側に伸縮できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によれば、薄膜型駆動部を有しながら、必要なメンブレインの変位を確保することができる。
【００１１】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴を全て列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドを示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの動作を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの動作を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施形態を有することができるため、本願では特定の実施形態のみを図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。
【００１４】
以下、本発明によるインクジェットヘッドの実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。添付図面を参照して説明するにあたって、同一または対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド１００を示す断面図である。図１に示すように、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド１００は、インクを収容するチャンバ１０２と、インクが吐出されるように、チャンバ１０２に結合されるノズル１０４と、チャンバ１０２のノズル１０４と対向する側に形成されるメンブレイン１０６と、メンブレイン１０６を変形させるためにメンブレイン１０６上に結合される第１駆動部１１０と、メンブレイン１０６を変形させるためにチャンバ１０２の一側に結合される第２駆動部１２０と、を備えることにより、薄膜型駆動部を有しながら、必要なメンブレイン１０６の変位を確保することができる。
【００１６】
チャンバ１０２は、インクジェットヘッド１００の内部に形成され、インクを収容する空間を提供することができる。チャンバ１０２の上側は全体的に直方体の形状を有し、チャンバ１０２の下側はノズル１０４に向かって断面積が次第に減少する形状を有する。ノズル１０４は、インクが吐出されるようにチャンバ１０２に結合される。ノズル１０４は、チャンバ１０２の下側の断面積が次第に減少する部分に形成され、チャンバ１０２のインクが外部へ吐出されるように通路を提供する。
【００１７】
メンブレイン１０６は、チャンバ１０２のノズル１０４と対向する側に形成される。メンブレイン１０６は薄膜の形態を有し、チャンバ１０２の上側をカバーする。メンブレイン１０６は、第１駆動部１１０で発生した振動をチャンバ１０２内のインクに伝達してインクが吐出されるようにすることができる。
【００１８】
第１駆動部１１０は、メンブレイン１０６が変形されるようにメンブレイン１０６の上部で結合される。第１駆動部１１０は、メンブレイン１０６の上部で結合される下部電極１１４、下部電極１１４の上部で結合される圧電体１１２、圧電体１１２の上部で結合される上部電極１１６を含んで構成されることができる。
【００１９】
チャンバ１０２が形成されるインクジェットヘッド１００の本体は、複数のシリコンウェハを積層することにより形成でき、下部電極１１４はシリコンウェハ上に白金（Ｐｔ）とチタニウム（Ｔｉ）を蒸着して形成される。
【００２０】
圧電体１１２は、下部電極１１４の上部に圧電材料を蒸着して薄膜型で形成することができる。蒸着して形成された薄膜型の圧電体１１２は、厚膜型の圧電体に比べて相対的に低い駆動電圧でも動作できるので、インクジェットヘッド１００の駆動電圧を低減することができる。結果的に、薄膜型の圧電体１１２を用いることにより、インクジェットヘッド１００の電気的特性を改善することができる。
【００２１】
上部電極１１６は、圧電体１１２の上部に白金（Ｐｔ）を蒸着することにより形成できる。上部電極１１６及び下部電極１１４は、圧電体１１２を動作させるために電気的に接続される。上部電極１１６及び下部電極１１４により圧電体１１２に電圧が印加されると、圧電体１１２はその両側に伸長するように分極される。正方形の薄膜形態を有する本実施形態による圧電体１１２は、圧電体１１２に電圧が印加されると、正方形の面積が増加して上下左右の４方向に伸長される。圧電体１１２に電圧が印加されないと、圧電体１１２はもとの形態に戻り収縮することができる。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド１００を示す平面図である。図１、図２に示すように、第２駆動部１２０はメンブレイン１０６を変形させるためにチャンバ１０２の側面を囲んで設けられてもよい。
【００２３】
第２駆動部１２０はチャンバ１０２の側壁１０１に隣接して形成され、チャンバ１０２の側壁１０１を囲んでいる。第２駆動部１２０の下部電極１２４は、第１駆動部１１０の下部電極１１４と同じく、チャンバ１０２が形成されるインクジェットヘッド１００のシリコンウェハ上に白金（Ｐｔ）とチタニウム（Ｔｉ）を蒸着して形成することができる。
【００２４】
第２駆動部１２０の圧電体１２２は、下部電極１２４の上部に圧電材料を蒸着して薄膜型に形成される。蒸着して形成された薄膜型の圧電体１２２は、厚膜型の圧電体に比べて低い駆動電圧でも動作できるので、インクジェットヘッド１００の駆動電圧を低減することができる。第２駆動部１２０の圧電体１２２の上部に白金（Ｐｔ）を蒸着して第２駆動部１２０の上部電極１２６を形成することができる。
【００２５】
第２駆動部１２０に駆動電圧が印加されると、第２駆動部１２０の圧電体１２２は両側に伸長する。第２駆動部１２０はチャンバ１０２の側壁１０１に沿って環状に形成されるため、第２駆動部１２０の圧電体１２２は環状の内外側に伸長することができる。結果的に、第２駆動部１２０はチャンバ１０２の側壁１０１をチャンバ１０２の内側に向かって押すかたちとなり、第１駆動部１１０の動作によりメンブレイン１０６が上側に変形するのを補助する。
【００２６】
図３および図４は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド１００の動作を示す断面図である。図３に示すように、第１駆動部１１０と第２駆動部１２０に電圧が印加されると、第１駆動部１１０及び第２駆動部１２０の圧電体１１２，１２２はそれぞれ両側に伸長する。チャンバ１０２の上部にあるメンブレイン１０６は、チャンバ１０２の上側に向かって凸状に変形し、チャンバ１０２の側壁１０１はチャンバ１０２の内側に収縮されてメンブレイン１０６が上側に向かって凸状に変形することを補助する。結果として、チャンバ１０２内部の容積は増加する。
【００２７】
次に、図４に示すように、第１駆動部１１０及び第２駆動部１２０に電圧が印加されない場合、第１駆動部１１０及び第２駆動部１２０はもとの形状に戻り、メンブレイン１０６及びチャンバ１０２の側壁１０１ももとの形状に戻ることになる。したがって、チャンバ１０２内部の容積は減少し、インク１０がノズル１０４からインクジェットヘッド１００の外部に吐出される。
【００２８】
上述したように、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッド１００は、薄膜型圧電体１１２，１２２を用いて第１駆動部１１０及び第２駆動部１２０を実現することにより、インクジェットヘッド１００にかかる駆動電圧が低減され、インクジェットヘッド１００の電気的特性を改善できる。さらに、インクジェットヘッド１００は、チャンバ１０２の側面に形成された第２駆動部１２０を備えることにより、メンブレイン１０６の変位を十分に確保することができる。
【００２９】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることは当業者にとって明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３０】
１００  インクジェットヘッド
１０１  側壁
１０２  チャンバ
１０４  ノズル
１０６  メンブレイン
１１０  第１駆動部
１２０  第２駆動部
【図１】
2010195031.tif 000003
【図２】
2010195031.tif 000004
【図３】
2010195031.tif 000005
【図４】
2010195031.tif 000006