説明

インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド用電気接続装置

【課題】本発明はインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド用電気接続装置に関する。
【解決手段】本発明によるインクジェットヘッドは、内部に形成されるインクチャンバ及び上記インクチャンバと隣接した表面に形成される電極部を含むヘッドの胴体と、上記電極部と電気的に連結されるように上記ヘッドの胴体に装着される圧電アクチュエータと、ボンディングツールにより加圧され相互高さが異なる上記電極部及び上記圧電アクチュエータに伝導性接着剤により電気的に連結される基板部と、を含むことができる。

【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、インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド用電気接続装置に関するもので、より詳細には、電気接続が容易なインクジェットヘッド、上記インクジェットヘッドを製造する製造方法及び、ヘッドの胴体にアクチュエータを電気的に接続させるためのインクジェットヘッド用電気接続装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的にインクジェットヘッドは、電気信号を物理的な力に変換し、小さいノズルを通じてインクが液滴の形態で吐出されるようにする構造体である。
【0003】
最近、圧電方式のインクジェットヘッドは、産業用インクジェットプリンターにおいても使用されている。例えば、印刷回路基板(PCB)上に金、銀等の金属を溶かして作ったインクを噴射して回路パターンを直接形成したり、産業グラフィックや液晶ディスプレイ(LCD)、有機発光ダイオード(OLED)の製造、太陽電池等に使用される。
【0004】
このようなインクジェットプリンターのインクジェットヘッド内には、カートリッジでインクを流入及び流出する流入口と流出口、流入されるインクを保存するリザーバ、そして上記リザーバ内のインクをノズルに移動させるためにアクチュエータの駆動力を伝達するチャンバ等が形成される。
【0005】
しかし、従来のインクジェットヘッドは、アクチュエータの上部電極と基板の電極の間にワイヤーボンディングを通じてアクチュエータが接続されるが、1つのインクジェットヘッドにノズルの数が増えるに従ってアクチュエータを 接続するためのワイヤーボンディングの作業時間が多くかかる。
【0006】
また、従来のインクジェットヘッドは、このようなワイヤーボンディングを通じてインクジェットヘッドにアクチュエータを電気的に連結させる方法以外 に、別途のソルダリング作業を通じて電気的に連結させる方法を使用することもできるが、それによる作業時間も多くかかるという問題点があるため、このような問題点を解決する技術が求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上述された従来技術の問題を解決するためのもので、その目的は1回の工程で簡単にアクチュエータをヘッドの胴体に電気的に連結することができるインクジェットヘッド、このようなインクジェットヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法及び、このようなヘッドの胴体に圧電アクチュエータを電気的に連結させるインクジェットヘッド用接続装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明によるインクジェットヘッドは、内部に形成されるインクチャンバ及び上記インクチャンバと隣接した表面に形成される電極部を含むヘッドの胴体と、上記電極部と電気的に連結されるように上記ヘッドの胴体の表面に形成される圧電アクチュエータと、ボンディングツールにより加圧され相互高さが異なる上記電極部及び上記圧電アクチュエータに伝導性接着剤で接着されて電気的に連結される基板部と、を含むことができる。
【0009】
また、本発明によるインクジェットヘッドの上記伝導性接着剤は、上記圧電アクチュエータ及び上記基板部の間に配置され、上記ボンディングツールにより上記基板部を加圧する際、上記圧電アクチュエータの表面及び側面に沿って密着するように端部が折り曲げられた形状で形成されることを特徴とすることができる。
【0010】
また、本発明によるインクジェットヘッドの上記基板部は、上記電極部と接触する上記圧電アクチュエータの一面の反対面に電気的に連結されるアクチュエータ接続部及び、上記電極部と電気的に連結される電極接続部を含むことができる。
【0011】
また、本発明によるインクジェットヘッドの上記基板部は、上記アクチュエータ接続部及び上記電極接続部の間が離隔されるように形成されることを特徴とすることができる。
【0012】
また、本発明によるインクジェットヘッドの上記基板部は、上記圧電アクチュエータの表面を全体的に覆うように形成されることを特徴とすることができる。
【0013】
また、本発明によるインクジェットヘッドの上記基板部は、上記圧電アクチュエータの表面を部分的に覆うように形成されることを特徴とすることができる。
【0014】
また、本発明によるインクジェットヘッドの製造方法は、ステージに電極部が形成されたヘッドの胴体を配置させる段階と、上記ヘッドの胴体に圧電アクチュエータを電気的に連結させるように配置し、上記圧電アクチュエータの上部に基板部を位置させる段階と、上記基板部が上記圧電アクチュエータと上記電極部に電気的に連結されるようにボンディングツールを移動させて上記基板部を加圧する段階と、を含むことができる。
【0015】
また、本発明によるインクジェットヘッドの製造方法の上記伝導性接着剤を位置させる段階は、基板部が上記電極部及び上記圧電アクチュエータと夫々電気的に連結させるために上記伝導性接着剤の上部に上記基板部を配置させる段階を含むことを特徴とすることができる。
【0016】
また、本発明によるインクジェットヘッドの製造方法は、上記基板と上記ボンディングツールの間にダンパを配置させる段階を含むことを特徴とすることができる。
【0017】
また、本発明によるインクジェットヘッドの製造方法の上記伝導性接着剤はフィルム型接着剤を使用することを特徴とすることができる。
【0018】
また、本発明によるインクジェットヘッド用電気接続装置は、圧電アクチュエータが電気的に連結された電極部を含むヘッドの胴体が配置されるステージと、上記圧電アクチュエータの屈曲した面に伝導性接着剤が密着するように上部から加圧する上記ボンディングツールと、を含むことができる。
【0019】
また、本発明によるインクジェットヘッド用電気接続装置の上記ボンディングツールは、上記伝導性接着剤の間に配置されるダンパをさらに含むことを特徴とすることができる。
【0020】
また、本発明によるインクジェットヘッド用電気接続装置の上記ダンパは、上記ボンディングツールと一体に形成されることを特徴とすることができる。
【0021】
また、本発明によるインクジェットヘッド用電気接続装置の上記ダンパは、上記ボンディングツールと分離されるように形成されることを特徴とすることができる。
【0022】
また、本発明によるインクジェットヘッド用電気接続装置の上記ボンディングツールは、上記圧電アクチュエータの側面に沿って移動する折り曲げ部を含むことを特徴とすることができる。
【0023】
また、本発明によるインクジェットヘッド用電気接続装置の上記ステージは、内部に収容された上記ヘッドの胴体が固定されるようにするストッパーを含むことを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明によるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド用電気接続装置は、ボンディングツールにより基板部を加圧し、高さが異なる電極部及び圧電アクチュエータを同時に電気的に連結するため非常に簡単にインクジェットヘッドを製造し、作業工程を簡単にすることができ、電気的な接合不良も減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の第1実施例によるインクジェットヘッドを説明するための概略的な斜視図である。
【図2】図1のインクジェットヘッドを説明するための断面図である。
【図3】図1のインクジェットヘッドを説明するための上面図である。
【図4】図3のインクジェットヘッドの側断面図である。
【図5】図3のインクジェットヘッドの側断面図である。
【図6】本発明によるインクジェットヘッド用電気接続装置を説明するための分解断面図である。
【図7】図6のインクジェットヘッド用電気接続装置の動作を説明するための部分断面図である。
【図8】図6のインクジェットヘッド用電気接続装置により完成されるインクジェットヘッドを説明するための概略的な断面図である。
【図9】本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドを説明するための上面図である。
【図10】図9のインクジェットヘッドを説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本発明によるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド用電気接続装置に関して、図1から図8を参照しさらに具体的に説明する。以下では図面を参照し本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。
【0027】
但し、本発明の思想は提示される実施例に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内において他の構成要素を追加、変更、削除等を通じ、退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施例を容易に提案することができるが、これも本願発明の思想の範囲内に含まれる。
【0028】
図1は、本発明の第1実施例によるインクジェットヘッドを説明するための概略的な斜視図であり、図2は、図1のインクジェットヘッドを説明するための断面図であり、図3は、図1のインクジェットヘッドを説明するための上面図であり、図4及び図5は、図3のインクジェットヘッドの側断面図である。
【0029】
図1から図5を参照すると、インクジェットヘッド100は、ヘッドの胴体110、圧電アクチュエータ120、基板部130及び伝導性接着剤140を含むことができる。
【0030】
図2で図示されたように、ヘッドの胴体110は、圧電アクチュエータ120の駆動により内部のインクを外部に吐出させる。この時ヘッドの胴体110は流路プレート112、中間プレート114及びノズルプレート116を含むことができる。
【0031】
流路プレート112には複数のインクチャンバ10が形成され、インクが流入されるためのインク導入口20が備えられる。この時、インク導入口20はマニホールド30と直接連結されるように提供され、マニホールド30はレストリクタ40を通じてインクチャンバ10にインクを供給する役割をする。
【0032】
インクチャンバ10は、圧電アクチュエータ120が装着される位置の下部に設けられる。この時、流路プレート112においてインクチャンバ10の天井を成す部分は振動板の役割をする。
【0033】
従って、インクを吐出するために圧電アクチュエータ120に駆動信号を印加すると、圧電アクチュエータ120と共にその下の振動板が変形しながらインクチャンバ10の体積が減少するようになる。
【0034】
これによるインクチャンバ10内の圧力の増加により、インクチャンバ10内のインクIはダンパ50とノズル60を通じて外部に吐出され、ペーパーP等に印刷されることができる。
【0035】
そして、中間プレート114には、長さ方向に長く形成されるマニホールド30及びノズル60とインクチャンバ10を連結するダンパ50を含むことができる。
【0036】
マニホールド30はインク導入口20からインクの供給を受け、インクチャンバ10にインクを供給するが、マニホールド30及びインクチャンバ10はレストリクタ40により連結される。
【0037】
この時、マニホールド30は1つの大きい空間に形成され複数のインクチャンバ10に連結されることもできるが、これに限定されず、各インクチャンバ10に対応されるように複数形成されることができる。
【0038】
そして、ダンパ50は、インクチャンバ10から圧電アクチュエータ120により吐出されるインクの伝達を受け、ノズル60を通じて外部に吐出させる。
【0039】
この時、上記ダンパ50は選択事項としてこれを削除することもでき、このような場合は、流路プレート112とノズルプレート116のみでもインクジェットヘッドを構成することができる。
【0040】
ノズルプレート116は、各インクチャンバ10と対応されるように形成され、ダンパ50を通過するインクがノズル60を通じて外部に吐出される。そして、ノズルプレート116は中間プレート114の下部に接着される。
【0041】
ノズル60は、上記インクジェットヘッド内に形成された流路を通じて移動するインクを液滴で噴射させる。
【0042】
この時、流路プレート112、中間プレート114及びノズルプレート116は、半導体直接回路に広く使用されるシリコン基板が使用されることができる。
【0043】
また、圧電アクチュエータ120は、上面及び下面に電気的に連結される電極が形成されることができ、圧電物質であるPZT(Plumbum Zirconate Titanate)セラミック材料から成ることができる。
【0044】
この時、圧電アクチュエータ120は、バルク(bulk)形態で形成されることができ、図1で図示されたように、バルク形態の圧電アクチュエータ120には切断線が形成されることができる。
【0045】
そして、圧電アクチュエータ120の上面には、基板部130と電気的に連結されるための上部電極122が形成され、圧電アクチュエータ120の底面にはヘッドの胴体110の表面に形成されグラウンド(ground)の役割をする電極部118と電気的に連結するための下部電極124が形成されることができる。
【0046】
この時、下部電極124は、圧電アクチュエータ120に電極物質が蒸着される方法を通じて形成されることもできる。しかし、下部電極124が形成される方法はこれに限定されない。
【0047】
また、図2及び図3で図示されたように、基板部130は圧電アクチュエータ120にパワーを供給するために上部電極122と連結されるアクチュエータ接続部132及び、ヘッドの胴体110の表面に形成された電極部118と電気的に連結される電極接続部134を含むことができる。
【0048】
そして、基板部130は、圧電アクチュエータ120の側端部に偏って形成されることができる。しかし、基板部130の形状はこれに限定されない。
【0049】
この時、アクチュエータ接続部132及び電極接続部134は、相互離隔されるように形成されることができる。従って、上部電極122と電極部118の高さが相互異なるが、上記離隔された構造により基板部130の接続を容易にすることができる。
【0050】
そして、図4で図示されたように、アクチュエータ接続部132の底面には伝導性接着剤140により圧電アクチュエータ120と電気的に連結するためのパッド部136が形成される。
【0051】
また、伝導性接着剤140は圧電アクチュエータ120及び基板部130の間に配置され、ボンディングツールにより基板部130を加圧する際、圧電アクチュエータ120の表面に沿って密着するように端部が折り曲げられた形状で形成されることができる。
【0052】
この時、伝導性接着剤140は、フィルム形態の接着剤であることができ、異方性導電接着フィルム(ACF:Anisotrofic Conductive Film)であることができる。
【0053】
図5で図示されたように、伝導性接着剤140の端部は圧電アクチュエータ120の表面及び各側面と密着するように折り曲げて形成されることができる。従って、伝導性接着剤140が圧電アクチュエータ120を完全に封止する役割をするため、外部の衝撃から保護することができ、また圧電アクチュエータ120の振動力がヘッドの胴体110に伝達される効果を極大化することができるためインクジェットの信頼性が向上する効果がある。
【0054】
この時、本実施例は伝導性接着剤140及び基板部130をボンディングツールを利用し1度に加圧して伝導性接着剤140により圧電アクチュエータ120及び電極部118に電気的に連結させるためいくつもの工程を経る必要が無く、非常に簡単にインクジェットヘッドを製造することができ、これによって作業工程を簡単にすることができる。
【0055】
また、各圧電アクチュエータ120とワイヤーボンディングのように、夫々の電気接続作業をする際にしばしば発生する電気的接合不良も減少させることができる。
【0056】
図6は、本発明によるインクジェットヘッド用電気接続装置を説明するための分解断面図であり、図7は図6のインクジェットヘッド用電気接続装置の動作を説明するための部分断面図であり、図8は図6のインクジェットヘッド用電気接続装置により完成されるインクジェットヘッドを説明するための概略的な断面図である。
【0057】
図6から図8を参照すると、インクジェットヘッド用電気接続装置はステージ210及びボンディングツール220を含むことができる。
【0058】
ステージ210は、電極部118が形成されたヘッドの胴体110を配置させるための収容空間が提供され、ヘッドの胴体110の両端部に形成されるストッパー212を含むことができる。この時、ストッパー212はヘッドの胴体110が流動されないようにそのヘッドの胴体110の長さだけ相互離隔されて形成される。
【0059】
従って、ステージ210は、ボンディングツール220により加圧されるヘッドの胴体110を下部で支持するためヘッドの胴体110に伝導性接着剤140が容易に付着するようにする。
【0060】
ボンディングツール220は、ステージ210の上部に順に形成されたヘッドの胴体110、圧電アクチュエータ120、伝導性接着剤140及び基板部130の上部に位置し、上下に移動可能である。
【0061】
そして、ボンディングツール220の両端部は下部に向かって垂直に折り曲げられた折り曲げ部222を含む。従って、折り曲げ部222は圧電アクチュエータ120の側面に沿って移動するため伝導性接着剤140を加圧し伝導性接着剤140が圧電アクチュエータ120を完全に覆うようにする。
【0062】
そして、折り曲げ部222の間の空間は圧電アクチュエータ120の長さと同一にされることができる。従って、ボンディングツール220の内面は圧電アクチュエータ120の上面に接触し、折り曲げ部222の表面は電極部118の表面に接触する。
【0063】
また、ボンディングツール220と基板部130の間には弾性シート230が配置されることができ、弾性シート230によりボンディングツール220が加圧される時に基板部130及び他の構成が損傷されるのを防止する。
【0064】
本実施例によるインクジェットヘッドの製造方法は以下のようである。
【0065】
インクジェットヘッドの製造方法は、ステージ210上にヘッドの胴体110を配置させ、圧電アクチュエータ120の上部に伝導性接着剤140を位置させる段階を含むことができる。
【0066】
この時、ステージ210はヘッドの胴体110が移動しないようにヘッドの胴体110の両端に形成されたストッパー212を含むため、ストッパー212により形成された収容空間にヘッドの胴体110を簡単に配置し容易に作業を行うことができる。
【0067】
そして、その後には電極部118が形成されたヘッドの胴体110に圧電アクチュエータ120を電気的に連結させるように配置する段階を含むことができる。
【0068】
この時、圧電アクチュエータ120の下部電極124を電極部118と導通するように接着させるが、このような接着工程で使用される接着剤はエポキシであることができる。しかし、本実施例ではこのような接着剤に限定されない。
【0069】
そして、上記接着剤の厚さは2〜5μmで薄く形成されることができ、接着層の厚さがさらに厚くなったり薄くなったりすると電気的損失または機械的信頼性が弱くなることがあるため、上記厚さを維持するように接着剤を塗布する。
【0070】
次の段階としては圧電アクチュエータ120の屈曲した面に沿って伝導性接着剤140が密着するようにボンディングツール220で伝導性接着剤140を加圧する段階を含むことができる。
【0071】
具体的に、図7及び図8で図示されたように、ボンディングツール220が下部に向かって移動する時(a)、ボンディングツール220の折り曲げ部222は圧電アクチュエータ120の側面に密着するため伝導性接着剤140が圧電アクチュエータ120を完全に密閉させるように圧電アクチュエータ120に接着される。
【0072】
また、ボンディングツール220の折り曲げ部222の間の空間には、圧電アクチュエータ120の上部電極が接触し、折り曲げ部222により加圧される電極接続部134は上部電極より高さが低い電極部118に接触する。
【0073】
従って、本実施例によるインクジェットヘッド用電気接続装置は、ボンディングツール220を利用し1度にアクチュエータ接続部132及び電極接続部134が高さが、相互異なる上部電極122及び電極部118と夫々電気的に連結するため、非常に簡単にインクジェットヘッドの電気接続を完成することができ、これによって作業工程を簡単にすることができる。
【0074】
図9は、本発明の他の実施例によるインクジェットヘッドを説明するための上面図であり、図10は図9のインクジェットヘッドを説明するための断面図である。
【0075】
図9及び図10を参照すると、インクジェットヘッド300はヘッドの胴体110、圧電アクチュエータ120、基板部330及び伝導性接着剤140を含むことができる。
【0076】
この時、ヘッドの胴体110、圧電アクチュエータ120及び伝導性接着剤140は実質的に先の実施例の構成と同一であるため、その具体的な説明は省略する。
【0077】
基板部330は、圧電アクチュエータ120にパワーを供給するために上部電極122と連結されるアクチュエータ接続部332及び、ヘッドの胴体110の表面に形成された電極部118と電気的に連結される電極接続部334を含むことができる。この時、図10で図示されたように、各接続部にはパッド部336が形成され、上記パッド部336が上部電極122と全体的に接触するため電気的に連結される。
【0078】
従って、基板部330は圧電アクチュエータ120の上端部を全体的に覆うように接着するため外部の衝撃に対してもより安定して圧電アクチュエータ120及び電極部118に連結されることができる。
【符号の説明】
【0079】
110 ヘッドの胴体
120 圧電アクチュエータ
130 基板部
140 伝導性接着剤
210 ステージ
220 ボンディングツール
230 弾性シート
112 流路プレート
114 中間プレート
116 ノズルプレート

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に形成されるインクチャンバ及び上記インクチャンバと隣接した表面に形成される電極部を含むヘッドの胴体と、
上記電極部と電気的に連結されるように上記ヘッドの胴体の表面に装着される圧電アクチュエータと、
ボンディングツールにより加圧され相互高さが異なる上記電極部及び上記圧電アクチュエータに伝導性接着剤により電気的に連結される基板部と、
を含むインクジェットヘッド。
【請求項2】
上記伝導性接着剤は、
上記圧電アクチュエータ及び上記基板部の間に配置され、上記ボンディングツールにより上記基板部を加圧する際、共に加圧され、上記圧電アクチュエータの表面及び側面に密着するように端部が折り曲げられた形状で形成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】
上記基板部は、上記電極部と接触する上記圧電アクチュエータの一面の反対面に電気的に連結されるアクチュエータ接続部及び、上記電極部と電気的に連結される電極接続部を含む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4】
上記基板部は、上記アクチュエータ接続部及び上記電極接続部の間が離隔されるように形成されることを特徴とする請求項3に記載のインクジェットヘッド。
【請求項5】
上記基板部は、上記圧電アクチュエータの表面を全体的に覆うように形成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6】
上記基板部は、上記圧電アクチュエータの表面を部分的に覆うように形成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7】
ステージに電極部が形成されたヘッドの胴体を配置させる段階と、
上記ヘッドの胴体に圧電アクチュエータを電気的に連結させるように配置し、上記圧電アクチュエータの上部に基板部を位置させる段階と、
上記基板部が上記圧電アクチュエータと上記電極部に電気的に連結されるようにボンディングツールを移動させて上記基板部を加圧する段階と、
を含むインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項8】
上記基板部を加圧する段階は、
上記圧電アクチュエータの屈曲した面に沿って伝導性接着剤が密着するように上記基板部の下部に上記伝導性接着剤を配置する段階を含む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の製造方法。
【請求項9】
上記基板と上記ボンディングツールの間にダンパを配置させる段階を含む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の製造方法。
【請求項10】
上記伝導性接着剤は、フィルム型接着剤を使用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の製造方法。
【請求項11】
圧電アクチュエータが電気的に連結された電極部を含むヘッドの胴体が配置されるステージと、
相互高さが異なる上記電極部及び上記圧電アクチュエータに伝導性接着剤及び基板部が密着するように上部から加圧するボンディングツールと、
を含むインクジェットヘッド用電気接続装置。
【請求項12】
上記ボンディングツールは、
上記伝導性接着剤の間に配置されるダンパをさらに含むことを特徴とする請求項11に記載のインクジェットヘッド用電気接続装置。
【請求項13】
上記ダンパは、上記ボンディングツールと一体に形成されることを特徴とする請求項12に記載のインクジェットヘッド用電気接続装置。
【請求項14】
上記ダンパは、上記ボンディングツールと分離されるように形成されることを特徴とする請求項12に記載のインクジェットヘッド用電気接続装置。
【請求項15】
上記ボンディングツールは、
上記圧電アクチュエータの側面に沿って移動する折り曲げ部を含むことを特徴とする請求項11に記載のインクジェットヘッド用電気接続装置。
【請求項16】
上記ステージは、
内部に収容された上記ヘッドの胴体が固定されるようにするストッパーを含むことを特徴とする請求項11に記載のインクジェットヘッド用電気接続装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2011−31604(P2011−31604A)
【公開日】平成23年2月17日(2011.2.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−286337(P2009−286337)
【出願日】平成21年12月17日(2009.12.17)
【出願人】(594023722)サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. (1,585)
【Fターム(参考)】