KR100526693B1 - Ink jet printer head - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열압축 방식 잉크젯프린터 헤드에 있어서, 가열챔버 내에 기포가 생성되지 않아 진동박막의 내구성이 개선된 잉크젯프린터 헤드를 제공한다. The present invention provides an inkjet printer head in which a bubble is not formed in a heating chamber in the heat compression type inkjet printer head, thereby improving durability of the vibrating thin film.
이를 위하여 본 발명은, 노즐(30)과, 진동박막(20)과, 상기 노즐(30)과 진동박막(20) 사이에 위치하며 잉크공급관(80)과 연결되는 잉크챔버(81)와, 상기 진동박막(20)을 진동시키기 위한 발열부(10)와, 상기 발열부(10)와 진동박막(20) 사이의 가열챔버(90)와, 상기 발열부(10)에 전기를 전달하는 도전층(50)과, 상기 노즐(30), 박막(20) 및 도전층(50)을 연결 및 지지하는 지지체(40)를 포함하는 열압축식 잉크젯프린터 헤드에 있어서; 상기 진동박막(20)과 도전층(50) 사이에 지지체(40)가 위치되어 가열챔버(90)를 2 이상으로 구획하고 구획된 각각의 가열챔버(90a,90b)의 하측에 상기 발열부(10a,10b)가 각각 설치되어, 하나의 잉크챔버(81)에 대하여 적어도 2 이상의 발열부(10a,10b) 및 가열챔버(90a,90b)가 존재하도록 한 것을 특징으로 하는 잉크젯프린터 헤드를 제공한다.To this end, the present invention, the nozzle 30, the vibration thin film 20, the ink chamber 81 is located between the nozzle 30 and the vibration thin film 20 and connected to the ink supply pipe 80 and the A heat generating unit 10 for vibrating the vibrating thin film 20, a heating chamber 90 between the heat generating unit 10 and the vibrating thin film 20, and a conductive layer for transferring electricity to the heat generating unit 10. A thermal compression inkjet printer head comprising: a support (40) and a support (40) connecting and supporting the nozzle (30), the thin film (20), and the conductive layer (50); A support body 40 is positioned between the vibrating thin film 20 and the conductive layer 50 to partition the heating chamber 90 into two or more, and the heat generating part (below) of each of the divided heating chambers 90a and 90b. 10a and 10b are provided, respectively, so that at least two heat generating parts 10a and 10b and heating chambers 90a and 90b exist for one ink chamber 81, thereby providing an inkjet printer head. .
Description
본 발명은 잉크젯프린터 헤드에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 폴리이미드 진동박막을 이용한 열압축형 잉크젯헤드에 있어서 발열부를 분할하여 구동특성과 내구성을 개선시킨 잉크젯프린터 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to an inkjet printer head, and more particularly, to an inkjet printer head which improves driving characteristics and durability by dividing a heat generating portion in a thermal compression type inkjet head using a polyimide vibrating thin film.
잉크젯프린터는 크게 잉크젯 헤드에 있는 발열소자로 액상잉크를 가열하고 거품을 발생시켜 잉크를 분사시키는 버블젯 방식(캐논사)과 전압에 의해 형상이 변화하는 피에조소자를 사용하여 잉크를 분사시키는 마하젯 방식(엡슨사), 그리고 히터의 가열로 노즐의 일부가 변형되어 잉크가 분사되는 열전사 방식(휴렛펙커드사), 그리고 헵탄과 같은 작용유체를 가열하여 진동박막을 구동시켜 잉크를 토출시키는 열압축식으로 나눌 수 있다.Inkjet printers are Machjet, which uses a bubble jet method (Canon) that uses a heating element in the inkjet head to heat liquid ink and generates bubbles to inject ink, and a piezo element whose shape is changed by voltage. Method (Epson), and heat transfer method (Hewlett-Packard Co., Ltd.) in which a part of the nozzle is deformed by the heating of the heater, and ink is ejected by heating a working fluid such as heptane. It can be divided into compression type.
이중 열압축방식은 버블의 증기압에 의해 분사되지 않고 가열챔버 내의 액체 및 기체의 열팽창을 조절하여 진동박막의 변형에 따라 잉크를 분사하므로, 잉크와 히터부가 분리될 수 있어 잉크와의 접촉에 의한 부식을 방지할 수 있고, 버블이 생성되어 개구부로 분사될 때 생기는 충격에 의해 보호막이 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 잉크의 재충전이 빨리 이루어져 고속의 출력이 가능한 장점이 있다.The dual thermal compression method does not spray by the vapor pressure of the bubble, but controls the thermal expansion of liquids and gases in the heating chamber to inject ink according to the deformation of the vibrating thin film, so that the ink and the heater may be separated, thereby causing corrosion by contact with the ink. It is possible to prevent the damage, the protective film is prevented from being damaged by the impact generated when the bubble is generated and injected into the opening, there is an advantage that the high-speed output is possible because the refilling of the ink is made faster.
도 3은 이러한 열압축형 잉크젯 프린트헤드의 일반적인 구조를 개략적으로 나타내는 측단면도이다.3 is a side cross-sectional view schematically showing the general structure of such a heat compression inkjet printhead.
도면에서 실리콘 웨이퍼층(60) 위에는, 전류가 흐를 수 있는 알루미늄 도전층(50)이 패턴화되어 있고 이 알루미늄 도전층과 배선(70)과 연결되어 탄탈륨/알루미늄 또는 폴리실리콘 등의 저항체가 연결되어 발열부(10)를 구성하고 있으며 전기 에너지에 의해 발열부(10)를 가열하면 가열챔버(90) 내에 충만해 있는 액체 또는 기체가 열팽창함으로써 지지체(40)에 의해 고정된 상부의 진동박막(20)을 유동시키고 진동박막(20)의 유동에 따라 잉크가 노즐(30)을 통해 분사되는 방식이다.In the drawing, on the silicon wafer layer 60, an aluminum conductive layer 50 through which current can flow is patterned, and is connected to the aluminum conductive layer and the wiring 70 to connect a resistor such as tantalum / aluminum or polysilicon. When the heating unit 10 is heated by electrical energy, the heating unit 10 is constituted of the heating unit 10. The liquid or gas filled in the heating chamber 90 thermally expands, thereby fixing the upper vibration thin film 20 fixed by the support 40. ) And the ink is injected through the nozzle 30 according to the flow of the vibrating thin film 20.
이러한 열압축 방식의 잉크젯프린터 헤드의 재료로서는 일반적으로 금속이나 폴리이미드가 사용되고 있는데, 금속의 경우 금속의 산화와 잉크와의 상호반응을 방지하기 위하여 금(Au)코팅이 필요하여 공정이 복잡하고 제조비용이 상승된다. Metal or polyimide is generally used as a material of the thermal compression inkjet printer head. In the case of metal, gold (Au) coating is required to prevent oxidation of the metal and interaction with the ink. The cost rises.
폴리이미드를 사용할 경우 금속에 비해 잉크와의 화학적인 상호작용이 적고 산화로 인한 부식의 염려가 없다는 장점이 있으며 구조물의 크기가 작은 경우(600dpi)에는 좋은 결과를 나타내나, 내구성이 부족하고 300dpi 정도로 헤드의 구조를 크게 설계하여야 할 경우, 즉 진동박막의 크기를 크게 하는 경우에는 도 2의 (b)와 같은 비대칭적 파동이 전개되는 단점이 있으며, 이와 같이 막이 불규칙적인 파동을 전개할 경우 내부에 기포가 발생하여 막의 성능이 현격히 저하되어 잉크를 토출할 때 문제점이 발생되며, 막의 수명이 저하된다. The advantage of using polyimide is that it has less chemical interaction with ink and there is no risk of corrosion due to oxidation, and the result is good when the structure is small (600dpi), but the durability is insufficient and about 300dpi. When the structure of the head needs to be designed large, that is, when the size of the vibrating thin film is large, there is a disadvantage in that an asymmetric wave is developed as shown in FIG. 2 (b). Bubbles are generated, and the performance of the film is considerably lowered, which causes problems when ejecting ink, and the life of the film is reduced.
본 발명은 열압축 방식 잉크젯프린터 헤드에 있어서, 폴리이미드 진동박막을 사용할 경우 발생하는 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가열챔버 내에 기포가 발생되지 않아 진동박막의 내구성이 개선된 잉크젯프린터 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems caused by using a polyimide vibrating thin film in the thermal compression inkjet printer head, and does not generate bubbles in the heating chamber, thereby providing an inkjet printer head having improved durability of the vibrating thin film. For the purpose of
이를 위하여 본 발명은, 노즐과, 진동박막과, 상기 노즐과 진동박막 사이에 위치하며 잉크공급관과 연결되는 잉크챔버와, 상기 진동박막을 진동시키기 위한 발열부와, 상기 발열부와 진동박막 사이의 가열챔버와, 상기 발열부에 전기를 전달하는 도전층과, 상기 노즐, 박막 및 도전층을 연결 및 지지하는 지지체를 포함하는 열압축식 잉크젯프린터 헤드에 있어서; 상기 진동박막과 도전층 사이에 지지체가 위치되어 가열챔버를 2 이상으로 구획하고 구획된 각각의 가열챔버의 하측에 상기 발열부가 각각 설치되어, 하나의 잉크챔버에 대하여 적어도 2 이상의 발열부 및 가열챔버가 존재하도록 한 것을 특징으로 하는 잉크젯프린터 헤드를 요지로 한다.To this end, the present invention, the nozzle, the vibration thin film, the ink chamber is located between the nozzle and the vibration thin film and connected to the ink supply pipe, a heat generating portion for vibrating the vibration thin film, and between the heat generating portion and the vibration thin film A thermal compression inkjet printer head comprising a heating chamber, a conductive layer for transferring electricity to the heat generating unit, and a support for connecting and supporting the nozzle, the thin film, and the conductive layer; A support is positioned between the vibrating thin film and the conductive layer to partition the heating chamber into two or more portions, and the heating portions are respectively provided below each of the divided heating chambers, so that at least two heating portions and heating chambers are provided for one ink chamber. An ink jet printer head characterized by the presence of a.
이와 같은 구성에 의해, 진동하는 진동박막의 면적이 축소됨으로써 기포가 발생되지 않아 진동박막의 내구성이 증가된다. 즉 발열부를 분할하고 전기적 신호를 동기화시킴으로써 동기화된 2개 이상의 발열부의 작용에 의해 잉크챔버 내의 잉크가 노즐을 통해 분사된다. By such a configuration, since the area of the vibrating vibration thin film is reduced, bubbles are not generated and the durability of the vibration thin film is increased. That is, the ink in the ink chamber is ejected through the nozzle by the action of two or more heat generating portions synchronized by dividing the heat generating portion and synchronizing the electrical signals.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
도 1은 본 발명에 따른 잉크젯프린터 헤드(1)의 구조를 나타낸다. 도면의 최하부는 실리콘 웨이퍼(60)이다. 이 웨이퍼(60) 위에는 도전층(50)과 이 도전층(50)에 연결되는 발열부(10)가 2개의 소발열부(10a, 10b)로 나뉘어 결합되어 있다. 2개의 소발열부(10a, 10b)는 도전층(50)에 의해 구분되어 있다. 상기 도전층(50) 위에는 지지체들(40)이 연결되며, 이들 지지체(40) 위에는 폴리이미드 진동박막(20)이 결합되어 있다. 진동박막 위에는, 중앙에 잉크가 토출되는 구멍을 가지는 노즐(30)이, 진동박막(20)과 잉크챔버(81)만큼의 공간을 두고 설치되어 있다. 도전층(50)에는 발열부(10)에 전류를 흘리기 위한 배선(70)이 연결된다. 또한 실리콘 웨이퍼(60), 도전층(50) 및 지지체(40)를 관통하여 잉크공급관(80)이 연결된다. 진동박막(20)과 노즐(30) 사이의 공간은 잉크챔버(81)로서 그 한쪽 끝이 잉크공급관(80)과 통하여 있다. 진동박막(20)과 소발열부(10a, 10b) 사이는 각각 가열챔버(90a, 90b)가 형성되며, 이 가열챔버(90a, 90b)는 헵탄 등으로 채워진다.1 shows the structure of an inkjet printer head 1 according to the present invention. The lowermost part of the figure is a silicon wafer 60. The conductive layer 50 and the heat generating portion 10 connected to the conductive layer 50 are divided into two small heat generating portions 10a and 10b on the wafer 60. The two small heat generating portions 10a and 10b are divided by the conductive layer 50. Supports 40 are connected to the conductive layer 50, and the polyimide vibrating thin film 20 is coupled to the support 40. On the vibrating thin film, a nozzle 30 having a hole in which ink is discharged in the center is provided with a space equal to the vibrating thin film 20 and the ink chamber 81. The conductive layer 50 is connected to a wiring 70 for flowing a current through the heat generating unit 10. In addition, the ink supply pipe 80 is connected through the silicon wafer 60, the conductive layer 50, and the support 40. The space between the vibrating thin film 20 and the nozzle 30 is an ink chamber 81, one end of which is connected to the ink supply pipe 80. Heating chambers 90a and 90b are formed between the vibrating thin film 20 and the small heat generating portions 10a and 10b, respectively, and the heating chambers 90a and 90b are filled with heptane or the like.
이하 본 발명의 작용을 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention.
배선(70)을 통하여 공급된 전류가 도전층(50)을 통하여 소발열부(10a, 10b)를 가열한다. 소발열부(10a, 10b) 상부의 진동박막(20)은 20a 및 20b로 표시된 2개의 진동부에서 각각 진동하고, 이에 따라 잉크공급관(80)을 통하여 공급된 잉크챔버(81) 내의 잉크를 토출시킨다. A current supplied through the wiring 70 heats the small heat generating portions 10a and 10b through the conductive layer 50. The vibrating thin film 20 above the small heat generating portions 10a and 10b vibrates in two vibrating portions labeled 20a and 20b, respectively, thereby discharging ink in the ink chamber 81 supplied through the ink supply pipe 80. .
상기 구성의 잉크젯프린터 헤드에 의하면, 발열부가 소발열부 10a 및 10b로 그리고 가열챔버가 90a 및 90b로 나뉘어 있으므로, 진동박막(20)은 이들 챔버와 접하는 부분인 20a 및 20b에서 각각 별개로 진동한다. 따라서 하나의 진동부의 면적은 진동박막(20) 전체에 걸쳐 진동하는 경우에 비하여 작아진다. According to the inkjet printer head of the above configuration, since the heat generating portion is divided into the small heat generating portions 10a and 10b and the heating chamber is divided into 90a and 90b, the vibrating thin film 20 vibrates separately at 20a and 20b which are in contact with these chambers, respectively. Therefore, the area of one vibrating portion is smaller than the case of vibrating over the entire vibrating thin film 20.
이상 발열부가 2개로 분할되는 경우를 설명하였으나, 그 분할회수는 2개에 한정되는 것은 아니며, 가공성 및 비용 등을 고려하여 적절한 수로 할 수 있다. Although the case where the abnormal heat generating section is divided into two has been described, the number of times of division is not limited to two, and it can be set to an appropriate number in consideration of workability and cost.
본 발명의 효과를 시험하기 위하여, 본 발명에 따라 2개로 나뉘었을 경우에 해당되는 규격의 발열부 샘플과, 종래의 발열부에 해당되는 규격의 샘플을 각각 제작한 뒤, 이들 각각에 대하여 핫플레이트(hot plate)에서 직접 가열하여 진동박막을 팽창시킨 다음 냉각하여 수축시키는 행위를 여러 번 반복하였을 때 기포가 발생되는지 여부를 관찰하였다. In order to test the effects of the present invention, a heating unit sample of the standard corresponding to the case where it is divided into two according to the present invention, and a sample of the standard corresponding to the conventional heating unit are produced, respectively, and then a hot plate for each of them. It was observed whether bubbles were generated when the vibrating thin film was expanded by direct heating on a hot plate and then cooled and shrunk repeatedly.
그 결과 종래예의 샘플에서는 기포발생이 관찰되었으나, 본 발명의 샘플에서는 기포가 발생되지 않음을 확인하였다. As a result, bubbles were observed in the sample of the prior art, but it was confirmed that bubbles were not generated in the sample of the present invention.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 잉크젯프린터 헤드에 의하면, 300dpi 정도에 적합하도록 구조를 크게 하여도, 기포발생이 억제되고 막의 불규칙적인 파동이 감소되어, 진동면의 대형화에 따른 막특성 저하를 방지할 수 있는 잉크젯프린터 헤드를 제공할 수 있다.As described above, according to the inkjet printer head according to the present invention, even if the structure is enlarged to be suitable for about 300 dpi, bubble generation is suppressed and irregular waves of the film are reduced, thereby preventing deterioration of the film characteristics due to the enlargement of the vibration surface. Can provide an inkjet printer head.
도 1은 본 발명에 의한 잉크젯프린터 헤드의 구성을 개략적으로 나타내는 측단면도, 1 is a side cross-sectional view schematically showing the configuration of an inkjet printer head according to the present invention;
도 2는 본 발명 및 종래예에 있어서 진동박막의 진동형태를 나타내는 도면으로서, (a)는 본 발명 (b)는 종래예의 진동을 각각 나타내는 도면,2 is a view showing the vibration form of the vibration thin film in the present invention and the conventional example, (a) is a view showing the vibration of the conventional example (b), respectively,
도 3은 종래 잉크젯프린터 헤드의 구성을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.3 is a side cross-sectional view schematically showing the configuration of a conventional inkjet printer head.
<도면 부호의 설명><Description of Drawing>
1...잉크젯프린터 헤드 10...발열부Inkjet printer head 10.Heating part
10a, 10b...소발열부 20...진동박막10a, 10b ... heating element 20 ... vibration thin film
20a, 20b...진동박막의 진동부 30...노즐20a, 20b ... Vibration part of vibrating film 30 ... Nozzle
40...지지체 50...도전층40. Support 50. Conductor
60...실리콘 웨이퍼 70...배선60 ... silicon wafer 70 ... wiring
80...잉크공급관 81...잉크챔버80 Ink supply tube 81 Ink chamber
90, 90a, 90b...가열챔버90, 90a, 90b ... heat chamber
Claims (1)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR10-1999-0017963A KR100526693B1 (en) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Ink jet printer head |
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Publications (2)
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| KR100526693B1 true KR100526693B1 (en) | 2005-11-08 |
Family
ID=19586404
Family Applications (1)
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| KR10-1999-0017963A KR100526693B1 (en) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Ink jet printer head |
Country Status (1)
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| JPH07290700A (en) * | 1994-04-22 | 1995-11-07 | Fuji Electric Co Ltd | Ink jet printer print head |
| KR19980034764A (en) * | 1996-11-08 | 1998-08-05 | 김광호 | Injection device for inkjet printers with multiple membranes with different coefficients of thermal expansion |
-
1999
- 1999-05-19 KR KR10-1999-0017963A patent/KR100526693B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
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