CN1883946A - 具有微型热管的阵列打印头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有微型热管的阵列打印头。阵列打印头具有多个布置成预定构造的头芯片。阵列打印头中的每个头芯片包括：具有一表面的基板，在该表面上形成有多个加热器以及用于为多个加热器提供电流的多个丝状电极；腔层，其堆叠在基板上，并具有多个填充有待喷出的墨的墨腔；喷嘴层，其堆叠在腔层上，并具有多个喷嘴，墨腔中的墨通过该多个喷嘴喷出；以及一个或多个微型热管，用于使所积聚的热量散失到基板外部，其形成在基板的露出表面上。

Description

具有微型热管的阵列打印头
技术领域
本发明涉及一种喷墨打印机的打印头，具体而言，涉及行打印型喷墨打印机的阵列打印头，其具有用于散热的微型热管。
背景技术
一般地，喷墨打印机通过将墨从打印头喷射到打印介质的期望区域上而在打印介质上打印彩色图像。喷墨打印机分为两种类型：热喷墨打印机，其通过用加热器加热墨产生的气泡的膨胀力来喷射墨；以及压电喷墨打印机，其通过压电体的变形而向墨施加压力来喷射墨。
在各种类型的热喷墨打印机中，一般使用往复型喷墨打印机，该往复型喷墨打印机的打印头在垂直于打印介质传送方向的方向上往复运动以打印图像。该往复型喷墨打印机的打印头由具有喷射墨的多个喷嘴的单一头芯片形成。
近来，已经开发出具有对应于打印介质宽度的页宽阵列打印头的行打印型喷墨打印机，用以实现高速打印。页宽阵列打印头具有设置成预定构造的多个头芯片，并且所述多个头芯片中的每个头芯片都具有多个喷射墨的喷嘴。在行打印型喷墨打印机中，在打印期间，页宽阵列打印头固定，打印介质在下方传送，从而允许高速打印。
然而，在打印时，行打印型喷墨打印机中的页宽阵列打印头比往复型喷墨打印机的打印头产生更多的热，从而热量积聚在多个头芯片中，导致通过加热墨产生的气泡的膨胀力而喷射墨的工艺质量下降。因此，从页宽打印头喷射墨的驱动频率降低并且打印质量下降。
发明内容
本发明提供了一种用在行打印型喷墨打印机中、具有用于散热的微型热管的阵列打印头。
本发明的上述和/或其它方面通过提供这样一种阵列打印头而实现，该阵列打印头具有多个布置成预定构造的头芯片，所述多个头芯片中的每个头芯片包括：具有一表面的基板，在该表面上形成有多个加热器以及用于为多个加热器提供电流的多个丝状电极；腔层，其堆叠在基板上，并具有多个填充有待喷出的墨的墨腔；喷嘴层，其堆叠在腔层上，并具有多个喷嘴，墨通过该多个喷嘴从多个墨腔中喷出；一个或多个微型热管，用于使所积聚的热量散失到基板外部，其形成在基板的露出表面上。
一个或多个微型热管可以沿着基板的露出表面的相对侧形成。
阵列打印头还可包括与所述一个或多个微型热管接触的一个或多个热沉(heat sink)。
所述一个或多个微型热管中的每个微型热管可包括：密封容器；容纳在密封容器中的工作流体；以及形成在密封容器的内壁上以通过毛细作用传输工作流体的毛细管结构。这里，毛细管结构可以是多孔的，或者具有形成在密封容器的内壁上的多个凹槽。
可以给基板打孔，以形成墨通道，墨通过该墨通道供给到墨腔。
本发明的上述和/或其它方面通过提供这样一种阵列打印头而实现，该阵列打印头具有多个布置成预定构造的头芯片，所述多个头芯片中的每个头芯片包括：具有一表面的基板，在该表面上形成有多个加热器以及用于为多个加热器提供电流的多个丝状电极；腔层，其堆叠在基板上，并具有多个填充有待喷出的墨的墨腔；喷嘴层，其堆叠在腔层上，并具有多个喷嘴，墨腔中的墨通过该多个喷嘴喷出；以及多个微型热管，其用于使所积聚的热量通过喷嘴层散失到外部，其形成在基板的表面上。
这里，可以给腔层打孔，以形成多个到达喷嘴层的微型热管。喷嘴层由具有良好导热性的金属板制成。
本发明的上述和/或其它方面通过提供这样一种宽页打印头而实现，该宽页打印头具有基板、贮存墨的腔室以及喷射由加热器加热的墨的多个喷嘴，所述宽页打印头包括多个微型热管，用于使多个加热器产生的热量散失掉。
本发明的上述和/或其它方面通过提供这样一种宽页打印头而实现，宽页打印头具有基板和多个头芯片，每个头芯片具有在受到相应加热器的加热时喷出墨的喷嘴，所述多个头芯片中的每个头芯片包括：用于散热的多个微型热管，其中，所述多个微型热管中的每个微型热管具有：与形成有加热器的头芯片的基板接触的第一表面，其具有一第一温度，使得工作流体在与该第一表面接触时蒸发；以及与第一表面相对的第二表面，其具有比第一温度低的第二温度，使得工作流体在与该第二表面接触时液化。
附图说明
本发明的这些和/或其它方面和优点将从下面结合附图的实施例的描述中变得明显，并更加易于理解，附图中：
图1是根据本发明实施例的行打印型喷墨打印机的阵列打印头平面图；
图2是图1所示的阵列打印头中包括的头芯片的透视图；
图3是图2所示的头芯片的基板的平面图；
图4是安装在图3的头芯片的基板上的微型热管的示意性横截面图；和
图5是示出根据本发明另一实施例的阵列打印头中的头芯片的基板的平面图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出，附图中相同的附图标记指的是相同的元件。下面通过参照附图，对实施例进行描述，以解释本发明。在附图中，为了清晰，对层和区域的尺寸和厚度进行了夸大。应当理解，当提到一层位于另一层或基板“上”时，其可以直接设置在另一层或基板上，或者还可以存在介于其间的层。
图1是根据本发明实施例的行打印型喷墨打印机中的阵列打印头200的平面图。参照图1，阵列打印头200包括设置成预定构造的多个头芯片100。多个头芯片100在图2所示的阵列打印头200中布置成两行，但是本发明不限于所示出的布置，而是多个头芯片100也可以布置成一行、三行或更多行。此外，阵列打印头中的头芯片100的布置和数量可以改变。多个头芯片100中的每个头芯片包括多个喷嘴132。
图2是图1所示的阵列打印头200中的多个头芯片100的一个头芯片的透视图。参照图2，阵列打印头200中的多个头芯片100中的每个头芯片都包括基板110、堆叠在基板110上的腔层120、以及堆叠在腔层120上的喷嘴层130。硅基板一般用作基板110。填充有待喷射的墨的多个墨腔(未示出)形成在腔层120中。多个喷嘴132形成在喷嘴层130中，墨通过该多个喷嘴132从多个墨腔中喷射出。
图3是图2所示的头芯片的基板110的平面图。参照图3，多个加热器112以及多个丝状电极114对应于形成在腔层120中的相应墨腔而形成在基板110的一表面上，所述多个丝状电极114电连接到多个加热器112中的相应加热器上。可以由加热电阻形成的多个加热器112对墨腔中的墨进行加热，以产生气泡。由优良导电性的导体形成的多个丝状电极114用于为多个加热器112提供电流。此外，给基板110打孔，以形成墨通道111，墨通过该墨通道111供给到腔层120中的每个墨腔。当墨腔通过墨通道111填充墨、并且电流通过相应的一个丝状电极114而供给到墨腔的相应加热器112时，相应的加热器112将墨腔中的墨加热到预定温度，以产生气泡。气泡的膨胀力将墨腔中的墨通过喷嘴132喷到腔室外部。
基板110的侧部暴露在头芯片外。如图3所示，用于将头芯片100电连接到外部电路系统(未示出)的多个焊盘116沿着基板110的表面的相对侧形成。这里，多个焊盘116电连接到多个丝状电极114中相应的一个丝状电极114。
一个或多个微型热管150沿着基板110的所述表面的相对侧形成。微型热管150将由基板110中的多个加热器112产生的积聚热量从基板110中散掉。微型热管150一般用在小型电气装置中作为散热元件，其通过使贮存在密封容器中的工作流体的相态在气态和液态之间连续变化而转移热量。这种微型热管与具有单相工作流体的其它散热元件相比具有优良的热量转移能力。
图4是示出图3所示的头芯片中包括的微型热管150的实施例的示意性横截面图。参照图4，微型热管150包括密封容器152、容纳在密封容器152中的工作流体、以及形成在密封容器152的内壁上的毛细管结构154。密封容器152的底壁与基板110的表面接触。工作流体可以在其中进行毛细作用的毛细管结构154可包括类似灯芯的多孔结构或者由密封容器152的底壁的内侧形成的多个凹槽。当积聚在基板110中的热量通过密封容器152上的外底壁转移到微型热管150时，毛细管结构154中的工作流体的相态因所转移的热量而从液态变为气态。气态的工作流体向上运动到密封容器152的顶壁(其与外部低温接触)，而后工作流体冷却下来并变回液态。因此，气态到液态的相态变化的潜热通过密封容器152的顶壁散失到外部。液态的工作流体通过毛细作用流入毛细管结构154中。通过连续重复该工作流体的相态变化，积聚在基板110中的热量可以有效地散失在外部。虽然微型热管150中的工作流体描述为通过毛细作用而返回，但是根据本发明的有选择实施例，微型热管150中的工作流体也可在渗透压力、静电力或磁力的作用下而返回。微型热管150可以布置为不同于图3所示的布置，用以进行有效的散热。图3所示的微型热管布置仅是示意性的，而不是对本发明的限制。或者，微型热管150可以连接到热沉，以进一步有效地散失积聚在基板110中的热量。
图5示出根据本发明另一实施例的阵列打印头中的头芯片的基板的平面图。下面，将相对于与上述实施例的不同处描述本发明。
参照图5，多个加热器112以及电连接到多个加热器112的多个丝状电极114形成在基板110的表面上。为基板110打孔，以形成墨通道111，墨通过该墨通道111供给到腔层120中的每个墨腔(参照图2)。用于将头芯片100(参照图1)电连接到外部电路系统(未示出)的多个焊盘116沿着基板110的表面的相对侧形成。这里，多个焊盘116电连接到多个丝状电极114的相应丝状电极。
多个微型热管250形成在多个加热器112附近的基板110的表面上。由于每个微型热管250的结构相似于前一实施例的上述微型热管150的结构，故将省去对其的描述。为腔层120(参照图2)打孔，以安装微型热管250，其上表面与喷嘴层130接触。因此，在基板110中的多个加热器112附近局部积聚的热量通过多个微型热管250转移到喷嘴层130并散失到外部。喷嘴层130可以由具有良好导热性的材料制成，例如有效散热的金属板。
在根据本发明各种实施例的行打印型喷墨打印机的阵列打印头中，用于散热的微型热管沿着露出的基板表面的相对侧形成，或者形成在加热器附近的基板表面上，从而有效地散失在打印时加热器进行加热而产生的积聚在基板中的热量，从而使驱动频率增加，打印质量更好。此外，由于微型热管可以采用在基板表面上形成电子电路元件的方法而形成，因此可以简化制造微型热管的过程。
虽然已经示出并描述了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不偏离本发明的原理和精神、以及由所附权利要求及其等同物所限定的范围的条件下，可以对这些实施例做改变。
本申请要求于2005年6月22日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.2005-54067的优先权，这里将其全部公开的内容引作参考。

Claims (24)

1.一种阵列打印头，具有多个布置成预定构造的头芯片，所述多个头芯片中的每个头芯片包括：
具有一表面的基板，在该表面上形成有多个加热器以及用于为所述多个加热器提供电流的多个丝状电极；
腔层，其堆叠在基板上，并具有多个填充有待喷出的墨的墨腔；
喷嘴层，其堆叠在腔层上，并具有多个喷嘴，墨通过该多个喷嘴从多个墨腔中喷出；和
一个或多个微型热管，用于使所积聚的热量散失到基板外部，其形成在基板的露出表面上。
2.如权利要求1的阵列打印头，其中，所述一个或多个微型热管中的每个微型热管沿着基板的露出表面的相对侧形成。
3.如权利要求1的阵列打印头，还包括与所述一个或多个微型热管接触的一个或多个热沉。
4.如权利要求1的阵列打印头，其中，所述一个或多个微型热管包括：
密封容器；
容纳在密封容器中的工作流体；和
形成在密封容器的内壁上以通过毛细作用传输工作流体的毛细管结构。
5.如权利要求4的阵列打印头，其中，所述毛细管结构是多孔的，或者包括形成在密封容器的内壁上的多个凹槽。
6.如权利要求1的阵列打印头，其中，给所述基板打孔，以形成墨通道，墨通过该墨通道供给到墨腔。
7.一种阵列打印头，具有多个布置成预定构造的头芯片，所述多个头芯片中的每个头芯片包括：
具有一表面的基板，在该表面上形成有多个加热器以及用于为所述多个加热器提供电流的多个丝状电极；
腔层，其堆叠在基板上，并具有多个填充有待喷出的墨的墨腔；
喷嘴层，其堆叠在腔层上，并具有多个喷嘴，墨腔中的墨通过该多个喷嘴喷出；和
多个微型热管，其用于使所积聚的热量通过喷嘴层散失到外部，其形成在基板的表面上。
8.如权利要求7的阵列打印头，其中，给所述腔层打孔，以形成多个到达喷嘴层的微型热管。
9.如权利要求7的阵列打印头，其中，所述喷嘴层由具有导热性的金属板制成。
10.如权利要求7的阵列打印头，其中，所述多个微型热管中的每个微型热管包括：
密封容器；
容纳在密封容器中的工作流体；和
形成在密封容器的内壁上以通过毛细作用传输工作流体的毛细管结构。
11.如权利要求10的阵列打印头，其中，所述毛细管结构是多孔的，或者包括形成在密封容器的内壁上的多个凹槽。
12.如权利要求7的阵列打印头，其中，给所述基板打孔，以形成墨通道，墨通过该墨通道供给到所述多个墨腔。
13.一种宽页打印头，其具有基板、贮存墨的腔室以及喷射由加热器加热的墨的多个喷嘴，所述宽页打印头包括：
多个微型热管，用于使加热器产生的热量散失掉。
14.如权利要求13的宽页打印头，其中，所述多个微型热管中的每个微型热管是填充有工作流体的容器，所述容器包括：
与宽页打印头的基板接触的第一表面，工作流体在与该第一表面接触时蒸发；以及
与第一表面相对的第二表面，其具有比第一表面的温度低的温度，使得工作流体在与该第二表面接触时液化。
15.如权利要求14的宽页打印头，其中，第一表面的温度等于或高于工作流体的蒸发温度，并且第二表面的温度等于或低于工作流体的液化温度。
16.如权利要求14的宽页打印头，其中，所述多个微型热管中的每个微型热管还包括：
设置在微型热管内的第一表面和第二表面上的毛细管结构，用于通过毛细作用使工作流体向着第一和第二表面运动。
17.如权利要求16的宽页打印头，其中，所述毛细管结构包括多个凹槽或者是多孔的。
18.如权利要求14的宽页打印头，其中，所述多个微型热管中的每个微型热管利用渗透压力、静电力和磁力中的一种使工作流体运动到第一和第二表面或者从第一和第二表面离开。
19.如权利要求14的宽页打印头，其中，所述多个微型热管设置成沿着形成有多个加热器的宽页打印头的基板的相对侧，并在外部具有第二表面。
20.如权利要求14的宽页打印头，其中，所述多个微型热管设置在所述多个加热器附近，所述第二表面与形成有多个喷嘴的宽页打印头的喷嘴表面接触。
21.如权利要求20的宽页打印头，其中，所述宽页打印头的喷嘴表面是金属的。
22.如权利要求14的宽页打印头，其中，所述多个微型热管中的每个微型热管的第二表面与热沉接触。
23.一种宽页打印头，具有基板和多个头芯片，每个头芯片具有在受到相应加热器的加热时喷出墨的喷嘴，所述多个头芯片中的每个头芯片包括：
用于散热的多个微型热管，其中所述多个微型热管中的每个微型热管包括：
与形成有加热器的头芯片的基板接触的第一表面，其具有第一温度，使得工作流体在与该第一表面接触时蒸发；以及
与第一表面相对的第二表面，其具有比第一温度低的第二温度，使得工作流体在与该第二表面接触时液化。
24.如权利要求23的宽页打印头，其中，所述头芯片在所述宽页打印头上布置成一行或多行。
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