KR101030152B1 - Inkjet nozzle assembly having thermal bend actuator with an active beam defining substantial part of nozzle chamber roof - Google Patents

Inkjet nozzle assembly having thermal bend actuator with an active beam defining substantial part of nozzle chamber roof Download PDF

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KR101030152B1
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그레고리 존 매카보이
미스티 베이그너트
빈센트 패트릭 롤러
엠마 로즈 커
키아 실버브룩
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실버브룩 리서치 피티와이 리미티드
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Abstract

잉크젯 노즐 조립체를 제공한다. Providing an ink jet nozzle assembly. 이 조립체는 바닥부와 천정부로 구성되는 노즐 챔버를 포함한다. The assembly includes a nozzle chamber constituted by a bottom portion and a ceiling portion. 천정부는 내부에 노즐 개구와 상기 바닥부를 향하여 이동가능한 이동부를 갖는다. Ceiling portion has a movable portion moves toward the inner nozzle opening and the bottom portion. 상기 조립체는 복수의 캔틸레버 빔을 갖고 노즐 개구를 통하여 잉크를 분사하기 위한 서멀 벤드 액츄에이터를 더 포함한다. And the assembly includes a thermal bend actuator for ejecting ink further includes a plurality of cantilevered beams through the nozzle opening. 상기 액츄에이터의 제1 능동 빔은 천정부의 전체 면적의 적어도 30%를 차지한다. A first active beam of the actuator takes up at least 30% of the total area of ​​the ceiling portion.
프린터, 잉크젯, 노즐 조립체, 액츄에이터, 서멀 벤드 액츄에이터, 빔, 캔틸레버 Printer, ink-jet, nozzle assembly, actuator, a thermal bend actuator, the beam, the cantilever

Description

노즐 챔버 천정부의 실질적인 부분을 형성하는 능동 빔을 갖는 서멀 벤드 액츄에이터를 구비한 잉크젯 노즐 조립체{INKJET NOZZLE ASSEMBLY HAVING THERMAL BEND ACTUATOR WITH AN ACTIVE BEAM DEFINING SUBSTANTIAL PART OF NOZZLE CHAMBER ROOF} An ink jet nozzle assembly having a thermal bend actuator having the active beam to form a substantial part of the nozzle chamber ceiling {INKJET NOZZLE ASSEMBLY HAVING THERMAL BEND ACTUATOR WITH AN ACTIVE BEAM DEFINING SUBSTANTIAL PART OF NOZZLE CHAMBER ROOF}

본 발명은 서멀 벤드 액츄에이터(thermal bend actuator)에 관한 것이다. The present invention relates to a thermal bend actuator (thermal bend actuator). 본 발명은 주로, 서멀 벤드 액츄에이터를 통하여 잉크를 분사하는 개량된 잉크젯 노즐들을 제공하기 위해 개발되었다. The present invention primarily has been developed to provide an improved inkjet nozzle for ejecting ink through a thermal bend actuator.

상호 참조 Cross-reference

본 발명의 출원인 또는 양수인에 의해 출원된 다음의 특허들 또는 특허출원들은 본 명세서에 상호 참조에 의해 통합된다. Patents or patent applications filed by the applicant of the following or the assignee of the present invention are incorporated by cross-reference herein.

Figure 112009027516318-pct00002

Figure 112009027516318-pct00003

Figure 112009027516318-pct00004

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발명의 배경 Background of the Invention

본 출원인은 서멀 벤드 액츄에이터를 사용하는 다수의 MEMS 잉크젯 노즐을 앞서 설명하였다. The applicants have previously described a plurality of MEMS inkjet nozzles using thermal bend actuator. 서멀 벤드 액츄에이터란, 일반적으로 어떤 하나의 재료에 대하여 전류가 통과하는 다른 재료의 열 팽창에 의해 발생되는 굽힘 운동(bend movement)을 말한다. Thermal bend actuator refers to general bending movement (bend movement) caused by the thermal expansion of the different materials which current is passed for any single material. 결과적으로 생기는 굽힘 운동은 노즐 챔버(nozzle chamber) 내에서 압력파(pressure wave)을 일으키는, 패들(paddle) 또는 베인(vane)의 운동을 선택적으로 거쳐 노즐 개구로부터 잉크를 분사하는데 사용될 수 있다. As a result, the bending movement generated as may be used to eject ink from the nozzle opening through the selective movement of the pressure wave (pressure wave) for causing, paddle (paddle) or vane (vane) in the nozzle chamber (nozzle chamber).

몇 가지 대표적인 유형의 서멀 벤드 잉크젯 노즐은 위에 열거한 특허들 또는 특허출원들에 예시되어 있고, 상기 특허들 또는 특허출원들의 내용은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다. Thermal bend inkjet nozzles of some representative types have been illustrated in the patents or patent applications listed above, the content of the patents or patent applications are incorporated herein by reference.

본 출원인의 미국특허 제6,416,167호는 노즐 챔버 내에 위치된 패들과 노즐 챔버의 외부에 위치된 서멀 벤드 액츄에이터를 갖는 잉크젯 노즐에 대하여 기술하고 있다. U.S. Patent No. 6,416,167 of the present applicant has been described with respect to the ink-jet nozzle with a thermal bend actuator positioned outside of the paddle and a nozzle chamber located in the nozzle chamber. 이 액츄에이터는 비도전성 재료(non-conductive material, 예를 들면, 이산화 실리콘)의 상부 수동 빔(upper passive beam)에 융착된(fused) 도전성 재료의 하부 능동 빔(lower active beam)의 형태를 취한다. The actuator takes the form of a non-conductive material upper passive beam (upper passive beam) a (fused), a lower active beam (lower active beam) of a conductive material fused to the (non-conductive material, e.g., silicon dioxide) . 상기 액츄에이터는 노즐 챔버의 벽에 형성된 슬롯(slot)을 통하여 수용되는 아암(arm)을 거쳐 패들에 연결된다. The actuator is connected to the paddle via an arm (arm) to be received through the slot (slot) formed in the wall of the nozzle chamber. 전류가 하부 능동 빔을 통과할 때, 액츄에이터는 아래쪽으로 구부려지고, 패들은 노즐 챔버의 천정부(roof)에 형성된 노즐 개구를 향하여 움직이고, 이에 의해 잉크방울이 분사된다. When a current is passed through the lower active beam, the actuator is bent downwards, paddle moves towards a nozzle opening defined in a ceiling (roof) of the nozzle chamber, whereby ink droplets are ejected by. 이러한 디자인은, 구성이 간소화된다는 이점이 있다. This design has the advantage that the configuration is simplified. 이러한 설계구조의 단점은, 패들의 양쪽 면이 노즐 챔버 내부의 비교적 점성이 있는 잉크에 역작용한다는 것이다. A disadvantage of such a design structure is that both sides of the paddle inverse to the ink with a relatively viscous in the nozzle chamber.

본 출원인의 미국특허 제6,260,953호(본 출원인에게 양도됨)는, 액츄에이터가 노즐 챔버의 이동식 천정부(moving roof portion)를 형성하는 잉크젯 노즐에 대하여 기술하고 있다. (As assigned to the present applicant), U.S. Patent No. 6,260,953 of the present applicant, and the actuator is described with respect to the ink-jet nozzle to form a movable ceiling portion (moving roof portion) of the nozzle chamber. 이 액츄에이터는 폴리머 재료에 의해 밀봉된 도전성 재료의 사행(蛇行)형 코어(serpentine core)의 형태를 취한다. The actuator takes the form of a meandering (蛇行) core (serpentine core) of electrically conductive material sealed by polymer material. 작동시에, 액츄에이터는 노즐 챔버의 바닥을 향하여 구부려져, 챔버 내의 압력이 증가되고 챔버의 천정부에 형성된 노즐 개구로부터 잉크방울을 몰아낸다. In operation, the actuator is bent toward the bottom of the nozzle chamber, the pressure in the chamber increases and Driven ink droplets from nozzle openings formed in the ceiling portion of the chamber. 노즐 개구는 상기 천정부의 비이동부(non-moving portion)에 형성된다. The nozzle opening is formed in the non-east (non-moving portion) of the ceiling portion. 이러한 디자인의 이점은, 이동식 천정부의 한쪽 면만이 노즐 챔버 내부의 비교적 점성을 갖는 잉크에 역작용한다는 것이다. The advantage of this design is that inverse agonists to the ink on one side of the movable ceiling portion having a relatively viscosity in the nozzle chamber. 이러한 디자인의 단점은, 폴리머 재료에 의해 밀봉된 사행형 도전성 소자로 액츄에이터를 형성하는 것이 MEMS 프로세스에서 달성하기가 곤란하다는 것이다. A disadvantage of this design is to form an actuator in a serpentine conductive element sealed by a polymeric material that it is difficult to achieve in a MEMS process.

본 출원인의 미국특허 제6,623,101호는 내부에 노즐 개구가 형성된 이동식 천정부를 갖는 노즐 챔버를 포함하는 잉크젯 노즐에 대하여 기술하고 있다. U.S. Patent No. 6,623,101 of the present applicant has described the inkjet nozzle comprising a nozzle chamber having a movable ceiling portion formed in a nozzle opening therein. 이동식 천정부는 노즐 챔버의 외부에 위치된 서멀 벤드 액츄에이터에 아암을 거쳐 연결되어 있다. Movable ceiling portion is connected via an arm to a thermal bend actuator positioned outside of the nozzle chamber. 이 액츄에이터는, 상부 능동 빔이 하부 수동 빔과 이격된 형태를 취한다. The actuator includes an upper active beam takes a lower passive beam and spaced form. 능동 빔과 수동 빔을 이격함으로써, 수동 빔이 능동 빔에 대한 히트 싱크(heat sink)로서 작용하기 때문에 서멀 벤드 효율이 최대화된다. The thermal bend efficiency is maximized by spacing the active and passive beam beam, since the passive beam acts as a heat sink (heat sink) for the active beam. 전류가 상부 능동 빔을 통과할 때, 내부에 노즐 개구가 형성된 이동식 천정부는 노즐 챔버의 바닥을 향하여 회전하게 되고, 이에 의해 노즐 개구를 통하여 분사된다. When a current is passed through the active upper beam, the movable ceiling part the nozzle orifices formed therein is rotated toward the bottom of the nozzle chamber, it is injected through the nozzle openings thereby. 노즐 개구가 천정부와 함께 이동하므로, 잉크방울의 비행방향(flight direction)은 노즐 가장자리(rim)의 적절한 형상 변경에 의해 제어될 수 있다. Since the nozzle opening moves with the ceiling portion, a flying direction of ink droplets (flight direction) it can be controlled by the proper shape change of the nozzle edge (rim). 이러한 디자인의 이점은, 이동식 천정부의 한쪽 면만이 노즐 챔버 내부의 비교적 점성을 갖는 잉크에 역작용한다는 것이다. The advantage of this design is that inverse agonists to the ink on one side of the movable ceiling portion having a relatively viscosity in the nozzle chamber. 또 다른 이점은, 능동 빔과 수동 빔소자(element)들을 이격함으로써 열손실이 최소라는 것이다. Another advantage is that the heat loss by at least spaced from the active and passive beam beam device (element). 이러한 디자인의 단점은, 능동 빔과 수동 빔소자들을 이격할 때 구조적 강성이 부족하다는 것이다. A disadvantage of this design is, that it is the lack of structural rigidity when the active beam spaced apart from the beam and manual devices.

그래서 보다 효율적인 잉크방울 분사와 향상된 기계적 강건성(mechanical robustness)을 달성하기 위해 서멀 벤드 잉크젯 노즐의 디자인을 개선할 필요가 있다. So it is necessary to improve a more efficient ink drop ejection and improved mechanical robustness of thermal bend inkjet nozzles designed to achieve the (mechanical robustness).

발명의 요약 Summary of the Invention

제1 형태에 있어서, 본 발명은 바닥부(floor)와, 내부에 노즐 개구가 형성되어 있고 상기 바닥부를 향하여 이동가능한 이동부(moving portion)를 갖는 천정부(roof)로 이루어진 노즐 챔버; In the first aspect, the invention and the bottom (floor), is formed with a nozzle opening therein and the nozzle chamber comprising a ceiling (roof) having a movable portion mobile (moving portion) toward the bottom portion; 및 복수의 캔틸레버 빔(cantilever beam)을 갖고, 상기 노즐 개구를 통하여 잉크를 분사하기 위한 서멀 벤드 액츄에이터; And a plurality of cantilever beam (cantilever beam), a thermal bend actuator for ejecting ink through the nozzle opening; 를 포함하며, It includes,

상기 서멀 벤드 액츄에이터는 구동회로에 연결하기 위한 제1 능동 빔 및 제1 능동 빔과 기계적으로 협동하는 제2 수동 빔을 포함하여, 전류가 제1 능동 빔을 통과할 때, 제1 능동 빔이 제2 수동 빔에 대하여 팽창(expand)됨으로써 상기 액츄에이터의 굽힘을 일으키는 잉크젯 노즐 조립체를 제공한다. By the thermal bend actuator includes a second passive beam that cooperates with the first active beam and the first active beam and mechanically to connect the driving circuit, when a current is passed through the first active beam, the first active beam is first 2 expansion (expand) with respect to the passive beam being to provide an inkjet nozzle assembly causing bending of the actuator.

선택적으로, 상기 제1 능동 빔은 상기 천정부의 전체 면적의 적어도 30%를 차지한다. Alternatively, the first active beam occupies at least 30% of the total area of ​​the ceiling portion.

선택적으로, 상기 이동부는 상기 액츄에이터를 포함한다. Optionally, the movement unit comprising the actuator.

선택적으로, 상기 제1 능동 빔은 상기 천정부의 외면의 적어도 일부를 이룬다. Alternatively, the first active beam forms at least a portion of the outer surface of the ceiling portion.

선택적으로, 상기 노즐 개구는 상기 이동부에 형성되어, 노즐 개구가 상기 바닥부에 대하여 이동가능하다. Alternatively, the nozzle opening is formed in the moving part, it is possible to move the nozzle opening with respect to the floor.

선택적으로, 상기 액츄에이터는 상기 노즐 개구에 대하여 이동가능하다. Optionally, the actuator is movable relative to the nozzle opening.

선택적으로, 상기 제1 능동 빔은 사행형 빔소자(tortuous beam element)에 의해 형성되며, 상기 사행형 빔소자는 복수의 인접한 빔부재(beam member)를 갖는다. Alternatively, the first active beam is formed by a serpentine beam element (tortuous beam element), having the serpentine beam element (beam member) a plurality of adjacent beam members.

선택적으로, 상기 복수의 인접한 빔부재는 상기 제1 빔의 종축을 따라 뻗는 복수의 긴 빔부재와, 상기 제1 빔의 횡축을 가로질러 뻗고 상기 긴 빔부재를 상호연결하는 적어도 1개의 짧은 빔부재를 포함한다. Optionally the plurality of adjoining beam member is at least one short beam member which extends across the transverse axis of the first beam long beam member, said first beam a plurality of extending along the longitudinal axis of the interconnecting the elongated beam member It includes.

선택적으로, 상기 복수의 빔 중 하나는 다공성 재료(porous material)로 이루어진다. Alternatively, one of the plurality of beams is formed of a porous material (porous material).

선택적으로, 상기 다공성 재료는, 유전상수(dielectric constant)가 2이하인 다공성 이산화 실리콘이다. Alternatively, the porous material has a dielectric constant (dielectric constant) 2 is less than or equal to the porous silicon dioxide.

선택적으로, 상기 서멀 벤드 액츄에이터는 상기 제1 빔과 상기 제2 빔 사이에 개재된 제3 절연 빔(insulation beam)을 포함한다. Alternatively, the thermal bend actuator includes a third insulation beam (beam insulation) interposed between the first beam and the second beam.

선택적으로, 상기 제3 절연 빔은 다공성 재료로 이루어진다. Optionally the third insulation beam is made of a porous material.

선택적으로, 상기 제1 빔은 상기 제2 빔에 융착(fuse) 또는 접착(bond)된다. Alternatively, the first beam is fused (fuse) or adhesion (bond) to the second beam.

선택적으로, 상기 제2 빔은 다공성 재료로 이루어진다. Alternatively, the second beam is made of a porous material.

선택적으로, 상기 제1 빔의 적어도 일부는 상기 제2 빔과 이격되어 있다. Alternatively, at least a portion of the first beam is spaced apart from the second beam.

선택적으로, 상기 제1 빔은 질화티탄, 질화티탄알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 재료로 이루어진다. Alternatively, the first beam is made of a material selected from the group consisting of titanium nitride, titanium nitride, aluminum and aluminum alloys.

선택적으로, 상기 제1 빔은 알루미늄 합금으로 이루어진다. Alternatively, the first beam is made of aluminum alloy.

선택적으로, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄과 영률(Young's Modulus)이 100보다 큰 적어도 1종의 다른 금속으로 이루어진다. Alternatively, the aluminum alloy is formed of aluminum and the large Young's modulus at least one kind of metal other than the (Young's Modulus) of 100.

선택적으로, 상기 적어도 1종의 금속은 바나듐, 망간, 크롬, 코발트 및 니켈로 이루어지는 군에서 선택된다. Alternatively, the metal of said at least one member is selected from the group consisting of vanadium, manganese, chromium, cobalt and nickel.

선택적으로, 상기 합금은 알루미늄과 바나듐으로 이루어진다. Alternatively, the alloy is formed of aluminum and vanadium.

선택적으로, 상기 합금은 적어도 80%의 알루미늄으로 이루어진다. Alternatively, the alloy is formed of aluminum of at least 80%.

제2 형태에 있어서, 본 발명은 복수의 소자를 갖는 서멀 벤드 액츄에이터에 있어서, 구동회로에 연결하기 위한 제1 능동소자; In a second aspect the present invention relates to a thermal bend actuator having a plurality of elements, the first active element for connecting to the drive circuit; And

제1 능동소자와 기계적으로 협동하는 제2 수동소자; A second passive element which cooperate with one active element and mechanical; 를 포함하여, 전류가 제1 능동소자를 통과할 때, 제1 능동소자가 제2 수동소자에 대하여 팽창(expand)됨으로써 상기 액츄에이터의 굽힘을 일으키며, Including, when a current is passed through the first active element, whereby the first active element is expanded (expand) to the second passive element causes bending of the actuator,

상기 제1 소자는 알루미늄 합금으로 이루어지는 서멀 벤드 액츄에이터를 제공한다. The first element provides a thermal bend actuator made of aluminum alloy.

선택적으로, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄과 영률이 100GPa보다 큰 적어도 1종의 다른 금속으로 이루어진다. Alternatively, the aluminum alloy is formed of a different metal of at least one of aluminum and a Young's modulus greater than 100GPa species.

선택적으로, 상기 적어도 1종의 금속은 바나듐, 망간, 크롬, 코발트 및 니켈로 이루어지는 군에서 선택된다. Alternatively, the metal of said at least one member is selected from the group consisting of vanadium, manganese, chromium, cobalt and nickel.

선택적으로, 상기 합금은 알루미늄과 바나듐으로 이루어진다. Alternatively, the alloy is formed of aluminum and vanadium.

선택적으로, 상기 합금은 적어도 80%의 알루미늄으로 이루어진다. Alternatively, the alloy is formed of aluminum of at least 80%.

선택적으로, 상기 제1 및 제2 소자는 캔틸레버 빔이다. Optionally the first and the second element is a cantilevered beam.

선택적으로, 상기 제1 빔은 그 종축을 따라 상기 제2 빔에 융착 또는 접착되어 있다. Alternatively, the first beam is along its longitudinal axis is fused or bonded to the second beam.

선택적으로, 상기 제2 빔의 적어도 일부는 상기 제1 빔과 이격되어 있고, 이에 의해 상기 제1 빔이 상기 제2 빔으로부터 절연된다. Alternatively, at least a portion of the second beam may be spaced apart from the first beam, whereby said first beam is insulated from the second beam by.

선택적으로, 상기 복수의 빔 중 하나는 다공성 재료로 이루어진다. Alternatively, one of the plurality of beams is formed of a porous material.

선택적으로, 상기 다공성 재료는, 유전상수가 2이하인 다공성 이산화 실리콘이다. Alternatively, the porous material is a dielectric constant less than or equal to 2, the porous silicon dioxide.

선택적으로, 상기 다공성 재료는 다공성 이산화 실리콘이다. Alternatively, the porous material is porous silicon dioxide.

선택적으로, 상기 제1 빔과 상기 제2 빔 사이에는, 제3 절연 빔이 개재되어 있다. Optionally, between the first beam and the second beam, it is interposed a third insulation beam.

선택적으로, 상기 제3 절연 빔은 다공성 재료로 이루어진다. Optionally the third insulation beam is made of a porous material.

선택적으로, 상기 제2 빔은 다공성 재료로 이루어진다. Alternatively, the second beam is made of a porous material.

또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 노즐 개구와 잉크 유입구를 갖는 노즐 챔버; In a further aspect the present invention provides a nozzle chamber having a nozzle opening and an ink inlet; And

복수의 캔틸레버 빔을 갖고, 상기 노즐 개구를 통하여 잉크를 분사하기 위한 서멀 벤드 액츄에이터; A plurality of cantilever beam, a thermal bend actuator for ejecting ink through the nozzle opening; 를 포함하고, And including,

상기 액츄에이터는 구동회로에 연결하기 위한 제1 능동 빔 및 제1 능동 빔과 기계적으로 협동하는 제2 수동 빔을 포함하여, 전류가 제1 능동 빔을 통과할 때, 제1 능동 빔이 제2 수동 빔에 대하여 팽창됨으로써 상기 액츄에이터의 굽힘을 일으키며, 상기 제1 빔이 알루미늄 합금으로 이루어지는 잉크젯 노즐 조립체를 제공한다. The actuator includes a second passive beam to the first active beam and the first cooperation with the active beam and mechanically to connect the driving circuit, when a current is passed through the first active beam, the first active beam is a second manually by being expanded against the beam causes a bending of the actuator, and provides an inkjet nozzle assembly of the first beam made of aluminum alloy.

선택적으로, 상기 노즐 챔버는 바닥부와, 이동부를 갖는 천정부를 포함하여, 상기 액츄에이터가 상기 이동부를 상기 바닥부쪽으로 이동시킨다. Optionally, the nozzle chamber, including a ceiling portion having a bottom portion and a moving portion, said actuator moves said moving portion towards said bottom portion.

선택적으로, 상기 이동부는 상기 액츄에이터를 포함한다. Optionally, the movement unit comprising the actuator.

선택적으로, 상기 제1 능동 빔은 상기 천정부의 전체 면적의 적어도 30%를 차지한다. Alternatively, the first active beam occupies at least 30% of the total area of ​​the ceiling portion.

선택적으로, 상기 제1 능동 빔은 상기 천정부의 외면의 적어도 일부를 이룬다. Alternatively, the first active beam forms at least a portion of the outer surface of the ceiling portion.

선택적으로, 상기 노즐 개구는 상기 이동부에 형성되어, 노즐 개구가 상기 바닥부에 대하여 이동가능하다. Alternatively, the nozzle opening is formed in the moving part, it is possible to move the nozzle opening with respect to the floor.

제3 형태에 있어서, 본 발명은 복수의 소자를 갖는 서멀 벤드 액츄에이터에 있어서, 구동회로에 연결하기 위한 제1 능동소자; In a third aspect the present invention relates to a thermal bend actuator having a plurality of elements, a first active element for connecting to the drive circuit; And

제1 능동소자와 기계적으로 협동하는 제2 수동소자; A second passive element which cooperate with one active element and mechanical; 를 포함하여, 전류가 제1 능동소자를 통과할 때, 제1 능동소자가 제2 수동소자에 대하여 팽창됨으로써 상기 액츄에이터의 굽힘을 일으키며, And, when a current is passed through the first active element, a first active element is expanded to the second passive device includes a thereby causes a bending of the actuator,

상기 복수의 소자 중 하나는 다공성 재료로 이루어지는 서멀 벤드 액츄에이터를 제공한다. One of the plurality of device provides a thermal bend actuator composed of a porous material.

선택적으로, 상기 다공성 재료는, 유전상수가 약 2이하이다. Alternatively, the porous material has a dielectric constant of about 2 or less.

선택적으로, 상기 다공성 재료는 다공성 이산화 실리콘이다. Alternatively, the porous material is porous silicon dioxide.

선택적으로, 상기 제1 및 제2 소자는 캔틸레버 빔이다. Optionally the first and the second element is a cantilevered beam.

또 다른 형태에 있어서, 상기 제1 빔과 상기 제2 빔 사이에 개재된 제3 절연 빔을 더 포함하는 서멀 벤드 액츄에이터가 제공되어 있다. In a further aspect, there is a thermal bend actuator further comprising a third insulation beam interposed between the first beam and the second beam is provided.

선택적으로, 상기 제3 절연 빔은 다공성 재료로 이루어진다. Optionally the third insulation beam is made of a porous material.

선택적으로, 상기 제1 빔은 그 종축을 따라 상기 제2 빔에 융착 또는 접착되어 있다. Alternatively, the first beam is along its longitudinal axis is fused or bonded to the second beam.

선택적으로, 상기 제2 빔은 다공성 재료로 이루어진다. Alternatively, the second beam is made of a porous material.

선택적으로, 상기 제1 소자는 질화티탄, 질화티탄알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 재료로 이루어진다. Alternatively, the first element is made of a material selected from the group consisting of titanium nitride, titanium nitride, aluminum and aluminum alloys.

선택적으로, 상기 제1 소자는 알루미늄 합금으로 이루어진다. Alternatively, the first element is made of aluminum alloy.

선택적으로, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄과 영률이 100GPa보다 큰 적어도 1종의 다른 금속으로 이루어진다. Alternatively, the aluminum alloy is formed of a different metal of at least one of aluminum and a Young's modulus greater than 100GPa species.

선택적으로, 상기 적어도 1종의 금속은 바나듐, 망간, 크롬, 코발트 및 니켈로 이루어지는 군에서 선택된다. Alternatively, the metal of said at least one member is selected from the group consisting of vanadium, manganese, chromium, cobalt and nickel.

선택적으로, 상기 합금은 알루미늄과 바나듐으로 이루어진다. Alternatively, the alloy is formed of aluminum and vanadium.

선택적으로, 상기 합금은 적어도 80%의 알루미늄으로 이루어진다. Alternatively, the alloy is formed of aluminum of at least 80%.

또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 노즐 개구와 잉크 유입구를 갖는 노즐 챔버; In a further aspect the present invention provides a nozzle chamber having a nozzle opening and an ink inlet;

복수의 캔틸레버 빔을 갖고 노즐 개구를 통하여 잉크를 분사하기 위한 서멀 벤드 액츄에이터; A thermal bend actuator for ejecting ink and a plurality of cantilevered beams through the nozzle opening;

구동회로에 연결하기 위한 제1 능동 빔; A first active beam for connection to the drive circuit; And

제1 능동 빔과 기계적으로 협동하는 제2 수동 빔; A second passive beam mechanically cooperating with the first active beam; 을 포함하여, 전류가 제1 능동 빔을 통과할 때, 제1 능동 빔이 제2 수동 빔에 대하여 팽창됨으로써 상기 액츄에이터의 굽힘을 일으키며, And, when a current is passed through the first active beam, the first active beam is a second expansion relative to the passive beams including being causes the bending of the actuator,

상기 복수의 빔 중 하나가 다공성 재료로 이루어지는 잉크젯 노즐 조립체를 제공한다. And one of the plurality of beams is provide an ink jet nozzle assembly composed of a porous material.

선택적으로, 상기 노즐 챔버는 바닥부와, 이동부를 갖는 천정부를 포함하고, 이에 의해, 상기 액츄에이터의 작동시 상기 이동부가 상기 바닥부를 향하여 이동가능하다. Optionally, the nozzle chamber is moved comprises a ceiling portion having a movement and a bottom portion, and thereby, the movable part during operation of the actuator by towards the bottom portion.

선택적으로, 상기 이동부는 상기 액츄에이터를 포함한다. Optionally, the movement unit comprising the actuator.

선택적으로, 상기 제1 능동 빔은 상기 천정부의 전체 면적의 적어도 30%를 차지한다. Alternatively, the first active beam occupies at least 30% of the total area of ​​the ceiling portion.

선택적으로, 상기 제1 능동 빔은 상기 노즐 챔버의 외면의 적어도 일부를 이룬다. Alternatively, the first active beam forms at least a portion of the outer surface of the nozzle chamber.

선택적으로, 상기 노즐 개구는 상기 이동부에 형성되어, 노즐 개구가 상기 바닥부에 대하여 이동가능하다. Alternatively, the nozzle opening is formed in the moving part, it is possible to move the nozzle opening with respect to the floor.

제4 형태에 있어서, 본 발명은 바닥부와, 내부에 노즐 개구를 갖고 상기 바닥부를 향하여 이동가능한 이동부를 갖는 천정부로 이루어지는 노즐 챔버; In the fourth aspect the present invention provides a nozzle chamber comprising a ceiling portion having a nozzle opening therein and a bottom portion, which has a movement that is movable toward said bottom portion; And

복수의 캔틸레버 빔을 갖고, 노즐 개구를 통하여 잉크를 분사하기 위한 서멀 벤드 액츄에이터; A plurality of cantilever beam, a thermal bend actuator for ejecting ink through the nozzle opening; 를 포함하고, And including,

상기 액츄에이터는 구동회로에 연결하기 위한 제1 능동 빔 및 제1 능동 빔과 기계적으로 협동하는 제2 수동 빔을 포함하여, 전류가 제1 능동 빔을 통과할 때, 제1 능동 빔이 제2 수동 빔에 대하여 팽창됨으로써 상기 액츄에이터의 굽힘을 일으키며, The actuator includes a second passive beam to the first active beam and the first cooperation with the active beam and mechanically to connect the driving circuit, when a current is passed through the first active beam, the first active beam is a second manually by being expanded against the beam causes a bending of the actuator,

상기 이동부는 상기 액츄에이터를 포함하는 잉크젯 노즐 조립체를 제공한다. The mobile unit provides an inkjet nozzle assembly comprising the actuator.

선택적으로, 상기 제1 능동 빔은 상기 천정부의 전체 면적의 적어도 30%를 차지한다. Alternatively, the first active beam occupies at least 30% of the total area of ​​the ceiling portion.

선택적으로, 상기 제1 능동 빔은 상기 천정부의 외면의 적어도 일부를 이룬다. Alternatively, the first active beam forms at least a portion of the outer surface of the ceiling portion.

선택적으로, 상기 노즐 개구는 상기 이동부에 형성되어, 노즐 개구가 상기 바닥부에 대하여 이동가능하다. Alternatively, the nozzle opening is formed in the moving part, it is possible to move the nozzle opening with respect to the floor.

선택적으로, 상기 액츄에이터는 상기 노즐 개구에 대하여 이동가능하다. Optionally, the actuator is movable relative to the nozzle opening.

선택적으로, 상기 제1 빔은 사행형 빔소자에 의해 형성되며, 상기 사행형 빔소자는 복수의 인접한 빔부재를 갖는다. Alternatively, the first beam is formed by a serpentine beam element, the serpentine beam element has a plurality of adjacent beam members.

선택적으로, 상기 복수의 인접한 빔부재는 상기 제1 빔의 종축을 따라 뻗는 복수의 긴 빔부재와, 상기 제1 빔의 횡축을 가로질러 뻗고 상기 긴 빔부재를 상호연결하는 적어도 1개의 짧은 빔부재를 포함한다. Optionally the plurality of adjoining beam member is at least one short beam member which extends across the transverse axis of the first beam long beam member, said first beam a plurality of extending along the longitudinal axis of the interconnecting the elongated beam member It includes.

선택적으로, 상기 복수의 빔 중 하나는 다공성 재료로 이루어진다. Alternatively, one of the plurality of beams is formed of a porous material.

선택적으로, 상기 다공성 재료는, 유전상수가 2이하인 다공성 이산화 실리콘이다. Alternatively, the porous material is a dielectric constant less than or equal to 2, the porous silicon dioxide.

선택적으로, 상기 서멀 벤드 액츄에이터는 상기 제1 빔과 상기 제2 빔 사이에 개재된 제3 절연 빔을 포함한다. Alternatively, the thermal bend actuator includes a third insulation beam interposed between the first beam and the second beam.

선택적으로, 상기 제3 절연 빔은 다공성 재료로 이루어진다. Optionally the third insulation beam is made of a porous material.

선택적으로, 상기 제1 빔은 상기 제2 빔에 융착 또는 접착된다. Alternatively, the first beam is welded or bonded to the second beam.

선택적으로, 상기 제2 빔은 다공성 재료로 이루어진다. Alternatively, the second beam is made of a porous material.

선택적으로, 상기 제1 빔의 적어도 일부는 상기 제2 빔과 이격되어 있다. Alternatively, at least a portion of the first beam is spaced apart from the second beam.

선택적으로, 상기 제1 빔은 질화티탄, 질화티탄알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 재료로 이루어진다. Alternatively, the first beam is made of a material selected from the group consisting of titanium nitride, titanium nitride, aluminum and aluminum alloys.

선택적으로, 상기 제1 빔은 알루미늄 합금으로 이루어진다. Alternatively, the first beam is made of aluminum alloy.

선택적으로, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄과 영률이 100GPa보다 큰 적어도 1종의 다른 금속으로 이루어진다. Alternatively, the aluminum alloy is formed of a different metal of at least one of aluminum and a Young's modulus greater than 100GPa species.

선택적으로, 상기 적어도 1종의 금속은 바나듐, 망간, 크롬, 코발트 및 니켈로 이루어지는 군에서 선택된다. Alternatively, the metal of said at least one member is selected from the group consisting of vanadium, manganese, chromium, cobalt and nickel.

선택적으로, 상기 합금은 알루미늄과 바나듐으로 이루어진다. Alternatively, the alloy is formed of aluminum and vanadium.

선택적으로, 상기 합금은 적어도 80%의 알루미늄으로 이루어진다. Alternatively, the alloy is formed of aluminum of at least 80%.

제5 형태에 있어서, 본 발명은 바닥부와, 내부에 노즐 개구가 형성되어 있고 상기 바닥부를 향하여 이동가능한 이동부를 갖는 천정부로 이루어진 노즐 챔버; The fifth aspect the present invention provides a nozzle opening therein and the bottom portion, are formed in the nozzle chamber having a ceiling portion consisting of a movable part moves toward the bottom; And

복수의 캔틸레버 빔을 갖고, 상기 노즐 개구를 통하여 잉크를 분사하기 위한 서멀 벤드 액츄에이터; A plurality of cantilever beam, a thermal bend actuator for ejecting ink through the nozzle opening; 를 포함하며, It includes,

상기 액츄에이터는 구동회로에 연결하기 위한 제1 능동 빔 및 제1 능동 빔과 기계적으로 협동하는 제2 수동 빔을 포함하여, 전류가 제1 능동 빔을 통과할 때, 제1 능동 빔이 제2 수동 빔에 대하여 팽창됨으로써 상기 액츄에이터의 굽힘을 일으키며, The actuator includes a second passive beam to the first active beam and the first cooperation with the active beam and mechanically to connect the driving circuit, when a current is passed through the first active beam, the first active beam is a second manually by being expanded against the beam causes a bending of the actuator,

상기 제1 능동 빔은 상기 천정부의 외면의 적어도 일부를 이루는 잉크젯 노즐 조립체를 제공한다. Wherein the first active beam to provide an ink jet nozzle assembly forms at least a portion of the outer surface of the ceiling portion.

선택적으로, 상기 이동부는 상기 액츄에이터를 포함한다. Optionally, the movement unit comprising the actuator.

선택적으로, 상기 제1 능동 빔은 상기 천정부의 전체 면적의 적어도 30%를 차지한다. Alternatively, the first active beam occupies at least 30% of the total area of ​​the ceiling portion.

선택적으로, 상기 노즐 개구는 상기 이동부에 형성되어, 노즐 개구가 상기 바닥부에 대하여 이동가능하다. Alternatively, the nozzle opening is formed in the moving part, it is possible to move the nozzle opening with respect to the floor.

선택적으로, 상기 액츄에이터는 상기 노즐 개구에 대하여 이동가능하다. Optionally, the actuator is movable relative to the nozzle opening.

선택적으로, 상기 제1 빔은 사행형 빔소자에 의해 형성되며, 상기 사행형 빔소자는 복수의 인접한 빔부재를 갖는다. Alternatively, the first beam is formed by a serpentine beam element, the serpentine beam element has a plurality of adjacent beam members.

선택적으로, 상기 복수의 인접한 빔부재는 상기 제1 빔의 종축을 따라 뻗는 복수의 긴 빔부재와, 상기 제1 빔의 횡축을 가로질러 뻗고 상기 긴 빔부재를 상호연결하는 적어도 1개의 짧은 빔부재를 포함한다. Optionally the plurality of adjoining beam member is at least one short beam member which extends across the transverse axis of the first beam long beam member, said first beam a plurality of extending along the longitudinal axis of the interconnecting the elongated beam member It includes.

선택적으로, 상기 복수의 빔 중 하나는 다공성 재료로 이루어진다. Alternatively, one of the plurality of beams is formed of a porous material.

선택적으로, 상기 다공성 재료는, 유전상수가 2이하인 다공성 이산화 실리콘이다. Alternatively, the porous material is a dielectric constant less than or equal to 2, the porous silicon dioxide.

선택적으로, 상기 서멀 벤드 액츄에이터는 상기 제1 빔과 상기 제2 빔 사이에 개재된 제3 절연 빔을 포함한다. Alternatively, the thermal bend actuator includes a third insulation beam interposed between the first beam and the second beam.

선택적으로, 상기 제3 절연 빔은 다공성 재료로 이루어진다. Optionally the third insulation beam is made of a porous material.

선택적으로, 상기 제1 빔은 상기 제2 빔에 융착 또는 접착된다. Alternatively, the first beam is welded or bonded to the second beam.

선택적으로, 상기 제2 빔은 다공성 재료로 이루어진다. Alternatively, the second beam is made of a porous material.

선택적으로, 상기 제1 빔의 적어도 일부는 상기 제2 빔과 이격되어 있다. Alternatively, at least a portion of the first beam is spaced apart from the second beam.

선택적으로, 상기 제1 빔은 질화티탄, 질화티탄알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 재료로 이루어진다. Alternatively, the first beam is made of a material selected from the group consisting of titanium nitride, titanium nitride, aluminum and aluminum alloys.

선택적으로, 상기 제1 빔은 알루미늄 합금으로 이루어진다. Alternatively, the first beam is made of aluminum alloy.

선택적으로, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄과 영률이 100GPa보다 큰 적어도 1종의 다른 금속으로 이루어진다. Alternatively, the aluminum alloy is formed of a different metal of at least one of aluminum and a Young's modulus greater than 100GPa species.

선택적으로, 상기 적어도 1종의 금속은 바나듐, 망간, 크롬, 코발트 및 니켈로 이루어지는 군에서 선택된다. Alternatively, the metal of said at least one member is selected from the group consisting of vanadium, manganese, chromium, cobalt and nickel.

선택적으로, 상기 합금은 알루미늄과 바나듐으로 이루어진다. Alternatively, the alloy is formed of aluminum and vanadium.

선택적으로, 상기 합금은 적어도 80%의 알루미늄으로 이루어진다. Alternatively, the alloy is formed of aluminum of at least 80%.

제6 형태에 있어서, 본 발명은 복수의 기다란 캔틸레버 빔을 갖는 서멀 벤드 액츄에이터로서, In the sixth aspect the present invention provides a thermal bend actuator having a plurality of elongate cantilever beam,

구동회로에 연결하기 위한 것으로, 복수의 인접한 빔부재를 갖는 사행형 빔소자에 의해 형성되는 제1 능동 빔; As for connecting to the drive circuit, the first active beam formed by the serpentine beam element having a plurality of adjacent beam members; And

제1 능동 빔과 기계적으로 협동하는 제2 수동 빔; A second passive beam mechanically cooperating with the first active beam; 을 포함하여, 전류가 제1 능동 빔을 통과할 때, 제1 능동 빔이 제2 수동 빔에 대하여 팽창됨으로써 상기 액츄에이터의 굽힘을 일으키며, And, when a current is passed through the first active beam, the first active beam is a second expansion relative to the passive beams including being causes the bending of the actuator,

상기 복수의 인접한 빔부재는 상기 제1 빔의 종축을 따라 뻗는 복수의 긴 빔부재와, 상기 제1 빔의 횡축을 가로질러 뻗고 상기 긴 빔부재를 상호연결하는 적어도 1개의 짧은 빔부재를 포함하는 서멀 벤드 액츄에이터를 제공한다. Of the adjacent beam member said plurality including at least one short beam member which extends across the transverse axis of the first beam and the plurality of long beam member extending along a longitudinal axis of the first beam, interconnecting the elongated beam member It provides a thermal bend actuator.

선택적으로, 상기 제1 빔은 상기 액츄에이터의 일단에 위치된 한 쌍의 전기접점을 거쳐 상기 구동회로에 연결된다. Alternatively, the first beam is coupled to the drive circuitry through a once a pair of electrical contacts positioned on the actuator.

선택적으로, 상기 사행형 빔소자의 제1 단에는, 제1 전기접점이 연결되어 있고, 상기 사행형 빔소자의 제2 단에는, 제2 전기접점이 연결되어 있다. Alternatively, the first end of the serpentine beam element, the second and the first electrical contact is connected to the second end of the serpentine beam element, the electrical contact is a second connection.

선택적으로, 상기 복수의 빔 중 하나는 다공성 재료로 이루어진다. Alternatively, one of the plurality of beams is formed of a porous material.

선택적으로, 상기 다공성 재료는, 유전상수가 약 2이하인 다공성 이산화 실리콘이다. Alternatively, the porous material has a dielectric constant of the porous silicon dioxide of about 2 or less.

또 다른 형태에 있어서, 상기 제1 빔과 제 빔 사이에 개재된 제3 절연 빔을 더 포함하는 서멀 벤드 액츄에이터가 제공된다. In a further aspect, the thermal bend actuator further comprising a third insulation beam interposed between the first beam and the second beam is provided.

선택적으로, 상기 제3 절연 빔은 다공성 재료로 이루어진다. Optionally the third insulation beam is made of a porous material.

선택적으로, 상기 제1 빔은 상기 제2 빔에 융착 또는 접착되어 있다. Alternatively, the first beam is welded or bonded to the second beam.

선택적으로, 상기 제2 빔은 다공성 재료로 이루어진다. Alternatively, the second beam is made of a porous material.

선택적으로, 상기 제1 빔의 적어도 일부는 상기 제2 빔과 이격되어 있다. Alternatively, at least a portion of the first beam is spaced apart from the second beam.

선택적으로, 상기 제1 빔은 질화티탄, 질화티탄알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 재료로 이루어진다. Alternatively, the first beam is made of a material selected from the group consisting of titanium nitride, titanium nitride, aluminum and aluminum alloys.

또 다른 형태에 있어서, 본 발명은 노즐 개구와 잉크 유입구를 갖는 노즐 챔버; In a further aspect the present invention provides a nozzle chamber having a nozzle opening and an ink inlet;

복수의 캔틸레버 빔을 갖고 노즐 개구를 통하여 잉크를 분사하기 위한 서멀 벤드 액츄에이터; A thermal bend actuator for ejecting ink and a plurality of cantilevered beams through the nozzle opening;

구동회로에 연결하기 위한 것으로, 복수의 인접한 빔부재를 갖는 사행형 빔소자에 의해 형성되는 제1 능동 빔; As for connecting to the drive circuit, the first active beam formed by the serpentine beam element having a plurality of adjacent beam members; And

제1 능동 빔과 기계적으로 협동하는 제2 수동 빔; A second passive beam mechanically cooperating with the first active beam; 을 포함하여, 전류가 제1 능동 빔을 통과할 때, 제1 능동 빔이 제2 수동 빔에 대하여 팽창됨으로써 상기 액츄에이터의 굽힘을 일으키며, And, when a current is passed through the first active beam, the first active beam is a second expansion relative to the passive beams including being causes the bending of the actuator,

상기 복수의 인접한 빔부재는 상기 제1 빔의 종축을 따라 뻗는 복수의 긴 빔부재와, 상기 제1 빔의 횡축을 가로질러 뻗고 상기 긴 빔부재를 상호연결하는 적어도 1개의 짧은 빔부재를 포함하는 잉크젯 노즐 조립체를 제공한다. Of the adjacent beam member said plurality including at least one short beam member which extends across the transverse axis of the first beam and the plurality of long beam member extending along a longitudinal axis of the first beam, interconnecting the elongated beam member providing an ink jet nozzle assembly.

선택적으로, 상기 노즐 챔버는 바닥부와, 이동부를 갖는 천정부를 포함하고, 이에 의해, 상기 액츄에이터의 작동시 상기 이동부가 상기 바닥부를 향하여 이동가능하다. Optionally, the nozzle chamber is moved comprises a ceiling portion having a movement and a bottom portion, and thereby, the movable part during operation of the actuator by towards the bottom portion.

선택적으로, 상기 이동부는 상기 액츄에이터를 포함한다. Optionally, the movement unit comprising the actuator.

선택적으로, 상기 제1 능동 빔은 상기 천정부의 전체 면적의 적어도 30%를 차지한다. Alternatively, the first active beam occupies at least 30% of the total area of ​​the ceiling portion.

선택적으로, 상기 제1 능동 빔은 상기 노즐 챔버의 외면의 적어도 일부를 이룬다. Alternatively, the first active beam forms at least a portion of the outer surface of the nozzle chamber.

선택적으로, 상기 노즐 개구는 상기 이동부에 형성되어, 노즐 개구가 상기 바닥부에 대하여 이동가능하다. Alternatively, the nozzle opening is formed in the moving part, it is possible to move the nozzle opening with respect to the floor.

선택적으로, 상기 액츄에이터는 상기 노즐 개구에 대하여 이동가능하다. Optionally, the actuator is movable relative to the nozzle opening.

또 다른 형태에 있어서, 상기 액츄에이터의 일단에 위치된 한 쌍의 전기접점을 더 포함하고, 상기 전기접점은 상기 사행형 빔소자와 상기 구동회로 사이에서 전기접속을 제공하는 잉크젯 노즐 조립체가 제공된다. In a further aspect, the electrical contact further comprising an end electrical contact of the pair located on the actuator is an ink jet nozzle assembly that provides electrical connection between the above serpentine beam element and the driving circuit is provided.

선택적으로, 상기 사행형 빔소자의 제1 단에는, 제1 전기접점이 연결되어 있고, 상기 사행형 빔소자의 제2 단에는, 제2 전기접점이 연결되어 있다. Alternatively, the first end of the serpentine beam element, the second and the first electrical contact is connected to the second end of the serpentine beam element, the electrical contact is a second connection.

도 1은 알루미늄-바나듐 합금으로 형성된 능동 빔을 포함하는 복층(bi-layer)식 서멀 벤드 액츄에이터의 개략 측면도. Multilayer (bi-layer) type thermal bend schematic side view of an actuator including a beam formed of the active vanadium alloy 1 is aluminum.

도 2(A)-도 2(C)는 여러 작동단계에서 융착된 서멀 벤드 액츄에이터를 포함하는 잉크젯 노즐 조립체의 개략 측단면도. Figure 2 (A) - Fig. 2 (C) is a schematic cross-sectional side view of an inkjet nozzle assembly comprising a thermal bend actuator fused at various work steps.

도 3은 도 2(A)에 도시된 노즐 조립체의 사시도. Figure 3 is a perspective view of the nozzle assembly shown in Figure 2 (A).

도 4는 도 2(A) 및 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐 조립체의 어레이(array)를 포함하는 프린트헤드 집적회로의 일부 사시도. Figure 4 is a 2 (A) and part perspective view of the printhead integrated circuit, comprising an array (array) of the nozzle assembly as shown in Fig.

도 5는 이격된 서멀 벤드 액츄에이터와 이동식 천정부 구조를 포함하는 잉크젯 노즐 조립체의 절결 사시도. 5 is a cut-away perspective view of an inkjet nozzle assembly comprising a spaced-apart thermal bend actuator and the movable ceiling structure.

도 6은 도 5에 도시된 잉크젯 노즐 조립체의 작동형태에서의 절결 사시도. Figure 6 is a perspective view of a cut-out in the working mode of the inkjet nozzle assembly shown in FIG.

도 7은 도 5에 도시된 잉크젯 노즐 조립체의 작동중지 직후의 절결 사시도. 7 is a perspective view cut away immediately after the shutdown of the inkjet nozzle assembly shown in FIG.

도 8은 도 6에 도시된 노즐 조립체의 측단면도. 8 is a side cross-sectional view of the nozzle assembly shown in FIG.

도 9는 서멀 벤드 액츄에이터에 의해 형성된 이동부를 갖는 천정부를 포함하는 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도. Figure 9 is a cross-sectional side view of an inkjet nozzle assembly comprising a ceiling portion having a movement defined by a thermal bend actuator.

도 10은 도 9에 도시된 노즐 조립체의 절결 사시도. 10 is a perspective view cutaway of the nozzle assembly shown in FIG.

도 11은 도 10에 도시된 노즐 조립체의 사시도. 11 is a perspective view of the nozzle assembly shown in FIG.

도 12는 도 10에 도시된 노즐 조립체의 어레이의 절결 사시도. 12 is a perspective view cutaway of the array of the nozzle assembly shown in FIG.

도 13은 서멀 벤드 액츄에이터에 의해 형성된 이동부를 갖는 천정부를 포함하는 다른 잉크젯 노즐 조립체의 측단면도. Figure 13 is a cross-sectional side view of another inkjet nozzle assembly comprising a ceiling portion having a movement defined by a thermal bend actuator.

도 14는 도 13에 도시된 노즐 조립체의 절결 사시도. 14 is a cut-away perspective view of the nozzle assembly shown in FIG.

도 15는 도 13에 도시된 노즐 조립체의 사시도. 15 is a perspective view of the nozzle assembly shown in FIG.

도 16은 다공성 재료로 형성된 개재형(sandwitched) 절연 빔을 포함하는 복층식 서멀 벤드 액츄에이터의 개략 측면도. 16 is a more superficial (sandwitched) a schematic side view of the multi-layer type thermal bend actuator including a beam formed of a porous insulating material.

도 17은 다공성 재료로 형성된 능동 빔을 포함하는 복층식 서멀 벤드 액츄에이터의 개략 측면도. Figure 17 comprises an active beam formed of porous material, multi-layer type schematic side view of a thermal bend actuator.

<발명의 상세한 설명> <Detailed Description of the Invention>

알루미늄 합금으로 이루어진 열탄성 능동소자 Thermoelastic active elements made of aluminum alloy

전형적으로, MEMS 서멀 벤드 액츄에이터(또는 열탄성 액츄에이터(thermoelastic actuator)는 능동소자와 이 능동소자의 선팽창(linear expansion)을 구속하는 수동소자의 형태로 된 한 쌍의 소자를 포함한다. 능동소자는 수동소자에 대하여 보다 큰 열탄성 팽창을 받는 것이 요구되고, 이에 의해 굽힘 운동이 제공된다. 상기 소자들은 최대 구조보전(structural integrity)을 위해 함께 융착 또는 접착될 수 있고, 또는 능동소자에 대한 열손실을 최소화하기 위해 이격될 수 있다. Typically, the MEMS thermal bend actuator (or thermoelastic actuator (thermoelastic actuator) includes a pair of elements in the form of a passive component that binds the active element and the linear thermal expansion (linear expansion) of the active element. Active element is manually It has been required with respect to the element receiving the larger thermoelastic expansion, whereby a bending movement is provided by the elements of heat loss for the fusion or may be bonded, or the active elements together for maximum structural integrity (structural integrity) It can be spaced to minimize.

지금까지, 서멀 벤드 액츄에이터 내의 능동 열탄성 소자의 적합한 대체물(candidate)인 질화티탄에 대하여 설명하였다(예를 들면, 미국특허 제6,416,167호 참조). So far it has been described to a suitable substitute for the titanium nitride (candidate) of an active thermoelastic element in the thermal bend actuator (e.g., see U.S. Patent No. 6,416,167). 예를 들어, 본 출원인의 미국특허 제6,428,133호에 설명된 다른 적합한 재료는 TiB 2 , MoSi 2 및 TiAlN이다. For example, other suitable materials described in the present applicant in U.S. Patent No. 6,428,133 discloses TiB 2, MoSi 2, and a TiAlN.

그 높은 열팽창과 낮은 밀도의 관점에서, 알루미늄은 능동 열탄성 소자로서 사용하기 위한 강력한 대체물이다. In view of the high thermal expansion, low density, aluminum is a strong substitute for use as an active thermoelastic element. 그러나, 알루미늄은 영률이 비교적이 낮아, 그 전체적인 열탄성 효율을 떨어뜨린다. However, aluminum has low Young's modulus is relatively, lowers the overall thermal efficiency of the elastic. 따라서, 알루미늄은 능동 열탄성 소자로서 사용하기 위한 적합한 재료로서 무시되었다. Therefore, aluminum has been ignored as a material suitable for use as an active thermoelastic element.

그러나, 지금은 알루미늄 합금이 열탄성 능동소자로서 사용하는데 우수한 재료임을 알게 되었는데, 그 이유는 높은 열팽창, 낮은 밀도 그리고 높은 영률의 유리한 물성을 모두 갖고 있기 때문이다. However, now it was found that an excellent material for an aluminum alloy is used as a thermoelastic active element, since it has both high thermal expansion, low density and favorable physical properties of high Young's modulus.

전형적으로, 알루미늄은 영률이 100GPa보다 큰 적어도 1종의 금속으로 합금된다. Typically, the aluminum is an alloy of at least one metal and the Young's modulus is greater than 100GPa. 전형적으로, 알루미늄은 바나듐, 망간, 크롬, 코발트 및 니켈로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 금속으로 합금된다. Typically, the aluminum is an alloy of at least one metal selected from the group consisting of vanadium, manganese, chromium, cobalt and nickel. 놀랍게도, 알루미늄의 우수한 열팽창 물성이 그와 같은 금속과 합금되었을 때 손상(compromise)되지 않음을 알게 되었다. Surprisingly, it has been found to not be damaged (compromise) when the superior thermal expansion properties of the aluminum alloy is a metal and such.

선택적으로, 상기 합금은 적어도 60%, 선택적으로 적어도 70%, 선택적으로 적어도 80% 또는 선택적으로 적어도 90%의 알루미늄을 포함한다. Optionally, the alloy comprises at least 90% aluminum, at least 60%, alternatively at least 70%, alternatively at least 80% or optionally.

도 1은 지주(post)(202)에 고정된 캔틸레버 빔(201)의 형태로 있는 바이몰프(bimorph) 서멀 벤드 액츄에이터(200)를 도시한 것이다. Figure 1 shows a bi-morph (bimorph) thermal bend actuator 200 in the form of a cantilever beam 201 is fixed to the holding (post) (202). 캔틸레버 빔(201)은 이산화 실리콘으로 된 상부 능동 빔(220)에 접착된 하부 능동 빔(210)을 포함한다. The cantilever beam 201 comprises a lower active beam 210 is bonded to the upper active beam 220 to the silicon dioxide. (i) 100%의 Al, (ii) 95%의 Al/5%의 V, 및 (iii) 90%의 Al/10%의 V로 이루어지는 능동 빔에 대해 액츄에이터(200)의 열탄성 효율을 비교하였다. (I) 100% of Al, (ii) 95% Al / 5% of V, and (iii) for comparing the thermal acoustic efficiency of the actuator 200 for active beam made of a V of 90% Al / 10% of It was.

능동 빔(210)에 짧은 전기펄스를 자극하고 레이저 간섭계에 의해 결정한 바 와 같이 3m/s의 피크 진동속도(peak oscillatory velocity)를 확립하는데 요구되는 에너지를 측정함으로써 상기 열탄성 효율을 비교하였다. Stimulating the short electrical pulse to the active beam (210), which was compared to the thermoelastic efficiency by measuring the energy required to establish the peak vibration of 3m / s, such as bar speed (peak oscillatory velocity) determined by the laser interferometer. 그 결과를 아래의 표에 나타낸다. The results are shown in the table below.

능동 빔 재료 Active beam material 피크 진동속도에 도달하는데 요구된 에너지 The energy required to reach the peak vibration velocity
100% Al 100% Al 466nJ 466nJ
95% Al/5% V 95% Al / 5% V 224nJ 224nJ
90% Al/10% V 90% Al / 10% V 219nJ 219nJ

이와 같이, 95%의 Al/5%의 V 합금은 비교대상의 100%의 Al 소자보다 2.08배 적은 에너지를 요구하였다. Thus, V alloy of 95% Al / 5% of the required a 2.08 times less energy than Al element of 100% to be compared. 또한, 90%의 Al/10%의 V 합금은 비교대상의 100%의 Al 소자보다 2.12배 적은 에너지를 요구하였다. In addition, it required a V alloy of 90% Al / 10% of is 2.12 times less energy than Al element of 100% to be compared. 그러므로, Al소자에 대하여는, 알루미늄이 잉크젯 노즐용 서멀 벤드 액츄에이터를 포함하여 MEMS 적용분야의 범주에서 능동 열탄성 소자로서 사용하는데 우수한 대체물이라고 결론지어졌다. Therefore, with respect to Al element, aluminum was concluded that excellent substitute for use as an active thermoelastic element in the context of MEMS applications, including thermal bend actuators for inkjet nozzles.

서멀 Thermal 벤드 Bend 액츄에이터를 포함하는 잉크젯 노즐 Inkjet nozzle comprising an actuator

이하, 알루미늄 합금으로 이루어진 능동 소자를 갖는 서멀 벤드 액츄에이터를 통합할 수 있는 전형적인 잉크젯 노즐에 대하여 설명한다. It will be described in a typical ink-jet nozzle that can incorporate a thermal bend actuator having an active element consisting of the following, an aluminum alloy.

<융착된 서멀 벤드 액츄에이터를 포함하는 노즐 조립체> <Nozzle assembly comprising a fusion thermal bend actuators>

먼저 도 2(A) 및 도 3으로 돌아가면, 제1 실시형태에 의한 노즐 조립체(100)의 개략도가 도시되어 있다. First Turning to FIG. 2 (A) and Figure 3, a schematic view of a nozzle assembly 100 according to the first embodiment is shown. 노즐 조립체(100)는 미국특허 제6,416,167호에 설명된 바와 같이, 실리콘 기판(3)의 부동태층(passivation layer)(2) 상에 MEMS 처리 에 의해 형성된다. The nozzle assembly 100 is formed by, MEMS processing on the passivation layer (passivation layer) (2) of the silicon substrate 3, as described in U.S. Patent No. 6,416,167. 노즐 조립체(100)는 천정부(4)와 측벽부(5)를 갖는 노즐 챔버(1)를 포함한다. The nozzle assembly 100 comprises a nozzle chamber (1) having a ceiling portion 4 and the side wall portion (5). 노즐 챔버(1)에는, 기판(3)을 통해 에칭된 잉크 유입구 채널(ink inlet channel)(7)에 의해 잉크가 충전된다. Nozzle chamber (1), the ink is filled by the ink inlet channels (ink inlet channel) (7) etched through the substrate (3). 노즐 챔버(1)는 노즐 챔버로부터 잉크를 분사하기 위한 노즐 개구(8)를 더 포함한다. The chamber nozzle (1) further comprises a nozzle opening (8) for ejecting ink from the nozzle chamber. 잉크 메니스커스(meniscus)(20)는 도 2(A)에 도시된 바와 같이, 노즐 개구(8)의 가장자리(rim)(21)와 접촉되게 고정된다. An ink meniscus (meniscus) (20) is fixed in contact with the edge (rim) (21) of the nozzle opening 8, as illustrated in FIG. 2 (A).

노즐 조립체(100)는 노즐 챔버(1) 내부에 위치되어, 노즐 챔버의 외부에 위치된 액츄에이터(10)에 아암(arm)(11)을 통해 상호연결되는 패들(paddle)(9)을 더 포함한다. The nozzle assembly 100 further comprises a paddle (paddle), (9), which are mutually connected via an arm (arm) (11) to the actuator (10) located outside of the nozzle chamber 1 is positioned inside the nozzle chamber, do. 도 2에 보다 명확히 도시된 바와 같이, 아암은 노즐 챔버(1)의 슬롯(slot)(12)을 통하여 뻗는다. As more clearly shown in Figure 2, the arm extends through a slot (slot) (12) of the nozzle chamber (1). 슬롯(12) 내의 잉크의 표면장력은 노즐 챔버(1) 내에 들어있는 잉크에 대한 유체씰(fluidic seal)을 제공하는데 충분하다. The surface tension of the ink in the slot 12 is sufficient to provide a fluid seal (fluidic seal) for the ink contained in the nozzle chamber (1).

액츄에이터(10)는 횡방향으로 이격되어 있는 복수의 기다란 액츄에이터 유닛(elongate actuator unit)(13)을 포함한다. The actuator 10 comprises a plurality of elongate actuator units that are spaced apart in the cross direction (elongate actuator unit) (13). 각 액츄에이터 유닛은 부동태층(2) 상에 장착되는 고정지주(fixed post)(14)와 아암(11) 사이로 뻗어 있다. Each actuator unit extends between the fixed holding (fixed post) (14) and the arm (11) is mounted on the passivation layer (2). 그러므로, 지주(14)는 액츄에이터(10)의 굽힘운동을 위한 피벗(pivot)을 제공한다. Therefore, the holding unit 14 provides the pivot (pivot) for the bending motion of the actuator 10.

각 액츄에이터 유닛(13)은 제1 능동 빔(15)과 이 능동 빔의 상면에 융착된 제2 수동 빔(16)을 포함한다. Each actuator unit 13 includes a first active beam (15) and a second passive beam 16 is welded to the upper surface of the active beam. 능동 빔(15)은 도전성(conductive)을 가지며 기판(3)의 CMOS층의 구동회로에 연결되어 있다. An active beam (15) is connected to the driving circuit of the CMOS layer of the substrate (3) having a conductivity (conductive). 수동 빔(16)은 전형적으로 비도전성(non-conductive)이다. Passive beam 16 is typically a non-conductive (non-conductive).

이제 도 2(B)를 참조하면, 전류가 능동 빔(15)을 통하여 흐를 때, 능동 빔(15)은 가열되어 수동 빔(16)에 대하여 열팽창을 받는다. Referring now to FIG. 2 (B), with the current flow through the active beam 15, the active beam 15 is subjected to heat expansion with respect to the passive beam (16). 이는 액츄에이터(10)의 상향 굽힘운동을 야기시켜, 패들(9)의 회전운동으로 확대된다. This is caused by the upward bending motion of the actuator 10, is extended in a rotational movement of the paddle (9).

이러한 결과적인 패들 운동은 도 1b에 예시한 바와 같이, 급속한 방식으로 팽창하는 잉크 메니스커스 주변 압력의 증가를 유발한다. The resulting paddle movement causes an increase in the ink around the meniscus pressure that expands in a rapid manner, as illustrated in Figure 1b. 이어서, 액츄에이터는 작동중지되어, 패들(9)이 그 정지위치(quiescent position)로 복귀되게 한다(도 2(C)). Subsequently, the actuator operation is disabled, the paddle 9 is to be returned to its rest position (quiescent position) (Fig. 2 (C)).

펄스 사이클(pulsing cycle) 중에, 잉크방울(17)은 노즐 개구(8)로부터 분사되고 동시에 잉크(6)는 잉크 유입구(7)를 통하여 노즐 챔버(1)로 다시 흐른다. The pulse cycle (pulsing cycle), the ink droplet 17 is ejected from the nozzle opening (8) at the same time, the ink 6 flows back into the nozzle chamber 1 via the ink inflow port (7). 노즐 가장자리(21) 외부의 잉크의 전진운동과 그 대응하는 역류(backflow)는, 도 2(C)에 도시한 바와 같이, 인쇄매체쪽으로 진행하는 잉크방울(17)의 목을 잘라 단절시키게 한다. Nozzle edge (21) countercurrent to the external ink forward movement and the corresponding (backflow) is also thereby a cut break the neck of the ink droplets 17 traveling toward the print medium, as shown in 2 (C). 붕괴된 메니스커스(20)는, 잉크가 잉크 유입구(7)를 통해 노즐 챔버(1) 내로 빨려들어가게 하여 준다. The collapsed meniscus 20, allows to enter the ink is sucked into the nozzle chamber 1 via the ink inflow port (7). 노즐 챔버(1)는, 도 2(A)의 위치가 다시 도달되고 노즐 조립체(100)가 다른 잉크방울을 분사할 준비가 되어 있도록 리필(refill)된다. Nozzle chamber (1) is a refill (refill) is reached again, the position of 2 (A) and the nozzle assembly 100 so that the ready to spray other ink droplets.

도 3으로 돌아가면, 액츄에이터 유닛(13)들이 그 횡축에 대하여 테이퍼(taper)형상으로 되어 있고, 지주(14)에 연결된 협폭 단부(narrower end)와 아암(11)에 연결된 광폭 단부(wider end)를 갖는다. Turning to Figure 3, the actuator unit 13 are tapered narrow ends (narrower end) and the wide end (wider end) connected to the arm 11 connected to the (taper), and a shape, a holding (14) with respect to the horizontal axis have.

이러한 테이퍼 형상은, 최대의 저항가열이 지주(14) 근방에서 일어나서, 열탄성 굽힘운동을 최대화시키는 것을 보장한다. This tapered shape, the maximum of the resistance heating stand up in the vicinity of a holding (14), it ensures that to maximize the thermal elastic bending motion.

전형적으로, 수동 빔(16)은 CVD에 의해 증착된 TEOS 또는 이산화 실리콘으로 이루어진다. Typically, the passive beam 16 is made of the TEOS or silicon dioxide deposited by CVD. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 아암(11)은 같은 재료로 형성된다. 2 to the arm 11 as shown in Figure 4 is formed of the same material.

본 발명에서, 능동 빔(15)은 알루미늄 합금, 바람직하게는 상술한 바와 같이 알루미늄-바나듐 합금으로 이루어진다. In the present invention, the active beam 15 of aluminum, as an aluminum alloy, preferably, above - consists of a vanadium alloy.

<이격된 서멀 벤드 액츄에이터를 포함하는 노즐 조립체> <Nozzle assembly comprising a spaced-apart thermal bend actuators>

이제 도 5 내지 도 8로 돌아가면, 제2 실시형태에 따른 노즐 조립체(300)가 도시되어 있다. Turning now to Figures 5 to 8, a nozzle assembly 300 according to the second embodiment is shown. 도 5 내지 도 7을 참조하면, 노즐 조립체(300)는 챔버(304) 속의 육각형 유입구(3030)(다른 어떤 적합한 형태로 구성될 수 있음)를 통하여 잉크공급구(ink supply aperature)(303)를 형성하는 기판(301) 상에 구성된다(MEMS 기술에 의해). 5 to Referring to Figure 7, nozzle assembly 300 includes a chamber 304 in the hexagonal inlet 3030 ink supply port (ink supply aperature) through (which may be composed of any other suitable form) 303 It is constructed on a substrate 301 to form (by the MEMS technology). 챔버는 바닥부(305), 천정부(306) 및 망원경같은 신축방식(telescopic manner)으로 겹쳐지는 주변 측벽부(308, 308)들에 의해 형성된다. The chamber is formed by a peripheral side wall portion (308, 308) overlap the bottom portion 305, a ceiling portion 306 and a telescope stretching method (telescopic manner), such as. 측벽부(307)들은 천정부(306)로부터 아래쪽에 매달려 있고 바닥부(305)로부터 상향 측벽부(308) 내에서 상향 ·하향 이동할 수 있다. Side wall portions 307 are hanging down from the ceiling portion 306, and can move upward, downward in the up-side wall portions 308 from the bottom portion 305.

분사노즐은 이하에 더 상세히 설명하는 바와 같이 노즐로부터 잉크를 분사하기 위한 개구를 규정하기 위해 천정부(306)에 위치된 가장자리(309)에 의해 형성된다. The injection nozzle is formed by an edge 309 located on the ceiling portion 306 to define an opening for ejecting ink from the nozzle as will be described in more detail below.

천정부(306) 및 아래쪽에 연결되는 측벽부(307)들은 가열되지 않은 캔틸레버(non-heated cantilever)에 의해 구속되는 주울 가열된 캔틸레버(Joule heated cantilever)를 형성하는 층들로 전형적으로 이루어지는 벤드 액츄에이터(310)에 의 해 지지되므로, 주울 가열된 캔틸레버의 가열은 가열되지 않은 캔틸레버와 주울 가열된 캔틸레버 사이에서 차등 팽창(differential expansion)을 유발시켜, 벤드 액츄에이터(310)를 구부리게 한다. Side walls 307 are typically bend actuator (310 consisting of layers to form a cantilever (Joule heated cantilever) Joule heating that is bound by the non-heated cantilever (non-heated cantilever) is connected to the ceiling portion 306 and down ) so to support the heating of the heated cantilever causes a differential expansion by Joule (differential expansion) between the Joule heated cantilever and the non-heated cantilever, and to bend the bend actuator (310).

벤드 액츄에이터의 기단부(proximal end)는 기판(301)에 체결되고, 이하에 더 상세히 설명하는 바와 같이 앵커부재(anchor member)(312)에 의해 후방으로의 이동을 방지하며, 말단부(distal end)(313)는 잉크젯 노즐의 지지부, 즉 천정부(306)와 측벽부(307)들에 고정된다. The proximal end of the bend actuator (proximal end) is secured to the substrate 301, and as will be described in more detail below by the anchor member (anchor member) (312) preventing movement of the rearward, the distal end (distal end) ( 313) is fixed to the supports, that is, ceiling portion 306 and side wall 307 of the ink jet nozzle.

사용시에, 잉크는 적합한 어떤 방식으로 통로(passage)(302)와 개구(303)를 통하여 노즐 챔버에 공급되지만, 앞서 참조한 함께 계류중인 특허출원들에 설명한 바와 같은 방식으로도 공급될 수 있다. In use, ink is supplied to the nozzle, but the chamber via a passage (passage) (302) and the opening (303) in any manner suitable, may also be supplied in the same way as described in the co-pending patent application referenced above. 노즐 챔버로부터 잉크방울을 분사하고자 하는 경우, 전기전류는 벤드 액츄에이터(310)에 공급되어 액츄에이터가 도 6에 도시된 위치로 구부려지 천정부(306)를 바닥부(305)를 향해 아래쪽으로 이동되게 한다. If you want to eject ink droplets from the nozzle chamber, causing electric current to move the ceiling portion 306, if the is supplied to the bend actuator 310, the actuator bent to the position shown in Figure 6 to the bottom towards the bottom part (305) . 이러한 상대적인 이동은 노즐 챔버의 체적을 줄여, 잉크가 314(도 6)로 표시된 바와 같이 노즐 가장자리(309)를 통하여 위쪽으로 불룩 솟아오르게 한다. This relative movement is to rise by reducing the volume of the nozzle chamber, the ink 314, as indicated by (6) rises bulging upwardly through the nozzle rim 309. 도 6의 314는 잉크의 표면장력에 의해 잉크방울로 형성된다. 314 of Figure 6 is formed of an ink droplet by the surface tension of the ink.

전기전류가 벤드 액츄에이터(310)로부터 중단되면, 액츄에이터는 도 7에 도시된 바와 같은 일직선 형태(straight configuration)로 되돌아가서, 노즐 챔버의 천정부(306)를 원래 위치로 위쪽으로 이동시킨다. When the electric current is interrupted from the bend actuator 310, the actuator moves upwards the straight line form a ceiling 306 of the process returns to (straight configuration), nozzle chamber, as shown in Figure 7 to its original position. 부분적으로 형성된 잉크방울(314)의 모멘텀(momentum)은 잉크방울을 위쪽으로 계속 이동시키게 하여, 인쇄대상의 인접한 용지면 또는 다른 물품으로 돌출되는, 도 7에 도시된 잉크방울(315)를 형성한다. Momentum of the partially ink drop 314 formed in (momentum) has to thereby continue to move up the ink droplet, and, protruding in the adjacent yongjimyeon or other item is to be printed to form an ink droplet 315 shown in FIG.

본 발명의 하나의 형태에 있어서, 바닥부(305)의 개구(303)는 노즐 챔버의 단면과 비교하여 비교적 크고 잉크방울은 개구(302)의 측벽부들과, 잉크저장소(도시하지 않음)로부터 개구(303)까지 이어지는 공급도관 내의 점성항력(viscous drag)에 의해 천정부(306)의 상향 이동시에 노즐 가장자리(309)를 통하여 분사되게 된다. In one aspect of the invention, the side wall portions of the aperture 303 is relatively large and the ink drop compared to the cross section of the nozzle chamber has an opening 302 of bottom portion 305 and the ink reservoir (not shown) opening from 303 is to be injected through the nozzle rim 309, the upward movement of the ceiling portion 306 by the viscous drag (viscous drag) in the conduits leading to the supply.

작동 중, 즉 벤드 액츄에이터(310)의 굽힘 중에 잉크가 노즐 챔버로부터 누출되는 것을 방지하기 위해, 유체씰은 이하에 도 7 및 도 8을 특별히 참조하여 더 상세히 설명하는 바와 같이 측벽부(307, 308)들 사이에 형성된다. During bending, that is a bend actuator (310) during operation in order to prevent the ink from leaking from the nozzle chamber, fluid seal is the side wall portion as will be described more in detail with particular reference to FIGS. 7 and 8 below (307, 308 ) it is formed between the.

잉크는 측벽부(307, 308)들의 기하학적 구조에 의해 천정부(306)와 바닥부(305)의 상대적인 이동 중에 노즐 챔버 내에 보유되며, 이는 잉크가 표면장력에 의해 노즐 챔버 내에 보유되는 것을 보장한다. Ink is retained in the nozzle chamber during relative movement of the ceiling portion 306 and the bottom portion 305 by the geometry of the side wall portions 307 and 308, which ensures that the ink is retained in the nozzle chamber by surface tension. 이를 위해, 하향 측벽부(307)와 상향 측벽부(308)의 상호 대향하는 면(316) 사이에 매우 미세한 틈이 마련되어 있다. To this end, it is provided with a very small gap between the downstream side wall portions 307 and the upwardly facing each other of the side wall portions 308 face 316. 도 8에서 명확히 볼 수 있는 바와 같이, 잉크(어둡게 그늘진 영역으로서 도시됨)는 2개의 측벽부 부근에 의해 위쪽으로 뻗는 측벽부의 내면(316)과 하향 측벽부(307) 사이의 작은 개구 내에 보유되고, 이는 잉크가 매우 근접한 측벽부들로 인해, 표면장력에 의해 자유개구free opening)(317)를 가로질러 "자체 씰링(self seal)"하는 것을 보장한다. As can be clearly seen from Figure 8, (as a dark shaded area shown), ink is 2 held in the small opening between the two side wall portion inner surface 316, the side wall by at extending upward and downward sidewalls 307 , which ensures that the ink due to the very close to the side wall portions, across the free opening free opening) (317) by surface tension, "self-sealing (self seal)".

표면장력을 깨뜨릴 수 있는 불순물 또는 다른 요인들로 인해 표면장력 억제를 회피할 수 있는 어떤 잉크를 제공하도록 하기 위해서는, 상향 측벽부(308)는 내 면(316) 뿐만 아니라 2개의 표면 사이에서 U자형 채널(319)를 형성하는 이격된 평행한 외면(18)을 갖는 위쪽으로 대향하는 채널의 형태로 설치된다. To due to impurities or other factors which may break the surface tension to provide any print of avoiding the inhibition surface tension, up the side wall parts 308 in face 316 as well as U between the two surfaces shaped It is provided in the form of a channel which faces upwards having a parallel outer surface 18 spaced apart to form a channel (319). 표면(307, 316) 사이의 표면장력으로부터 달아나는 어떠한 잉크는 U자형 채널 안으로 넘쳐흐르는데, 여기서 잉크는 노즐 층들(nozzle sttrata)의 표면을 가로질러 "윅킹(wicking)" 하기보다는 오히려 보유된다. Is any ink escaping from the surface tension between the surface (307, 316) are overflowed flows in the U-shaped channel, in which ink is held, rather than across the surface "wikking (wicking)" of the nozzle layers (nozzle sttrata). 이와 같이, 이동식 노즐기구 내에 잉크를 보유함에 있어서 효과적인 이중벽 유체씰이 형성된다. An effective fluid seal is formed in a double wall as such, retain the ink within the removable nozzle mechanism.

도 8을 참조하면, 액츄에이터(310)가 제1 능동 빔(358)과 제2 수동 빔(360)으로 구성되어 있는데, 제1 능동 빔(358)이 제2 수동 빔(360) 위에 배치되어 그 제2 수동 빔(360)과 이격되어 있음을 볼 수 있다. 8, the actuator 310, the first consists in an active beam 358 and a second passive beam 360, a first active beam (358) is disposed on the second passive beams 360 that it is possible to see that it is spaced apart from the second passive beams 360. the 2개의 빔을 이격함으로써, 능동 빔(358)으로부터 수동 빔(360)으로의 열전달이 최소화된다. By spacing the two beams, the heat transfer of the passive beams 360 are minimized from the active beam 358. 따라서, 이렇게 이격된 배열구조는 열탄성 효율을 최대화하는 이점이 있다. Therefore, this spaced arrangement has the advantage of maximizing the thermoelastic efficiency. 본 발명에 있어서, 능동 빔(358)은 상술한 바와 같이, 알루미늄-바나듐 합금과 같은 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다. In the present invention, the active beam 358 is preferably aluminum, as described above - can be made of an aluminum alloy such as vanadium alloy.

<이동식 노즐 천정부를 갖는 서멀 벤드 액츄에이터> <Thermal bend actuator having a removable nozzle ceiling>

도 5 내지 도 8에 의해 예시한 실시형태는 노즐 챔버의 바닥부(305)에 대하여 이동하는 천정부(306)를 갖는 노즐 챔버(304)를 포함하는 노즐 조립체(300)를 도시한 것이다. FIG embodiment illustrated by Figure 5 to form 8 shows a nozzle assembly 300 including a nozzle chamber 304 having a ceiling 306 that move with respect to the bottom portion 305 of the nozzle chamber. 이동식 천정부(306)는 노즐 챔버(305)의 외부에 위치된 복층형 서멀 벤드 액츄에이터(310)에 의해 바닥부(305)쪽으로 이동하도록 작동된다. Movable ceiling portion 306 is actuated to move toward the bottom portion 305 by the duplex thermal bend actuator (310) located outside of the nozzle chamber (305).

이동식 천정부는, 이동구조의 한 면만이 점성을 갖는 잉크에 대하여 작용해 야 하므로, 잉크방울 분사에너지를 떨어뜨린다. Movable ceiling portion is, since the need to act on the ink is only one side of the mobile structure having a viscosity, drops the ink drop ejection energy. 그러나, 잉크방울 분사를 위해 유용한 전력량을 여전히 증가시킬 필요성이 있다. However, there is still a need to increase the amount of power available to the ink droplet ejection. 전력량을 증가시킴으로써, 보다 짧은 펄스폭이 같은 에너지량을 제공하는데 사용될 수 있다. By increasing the amount of power, a shorter pulse width can be used to provide the same amount of energy. 보다 짧은 펄스폭에 의해, 개선된 잉크방울 분사특성을 달성할 수 있다. By a shorter pulse width, it is possible to achieve improved ink drop ejection characteristics.

액츄에이터 전력을 증가시키기 위한 하나의 수단은 액츄에이터의 크기를 증가시키는 것이다. A means for increasing the power actuator is to increase the size of the actuator. 그러나, 도 5 내지 도 8에 도시된 노즐 디자인에서는, 액츄에이터 크기의 증가가 노즐 간격에 불리한 영향을 미치고, 이는 고해상의 페이지폭 프린트헤드의 제조시에 바람직하지 않다. However, in Fig. 5 to the nozzle design shown in Fig. 8, an increase in the size of the actuator having an adverse effect on the nozzle interval, which is undesirable in the production of a high resolution pagewidth printhead.

이러한 문제에 대한 해결책은 도 9 내지 도 12에 도시된 노즐 조립체(400)에 의해 제공된다. A solution to this problem is provided by a nozzle assembly 400 shown in Figures 9 to 12. 노즐 조립체(400)는 실리콘 기판(403)의 부동태화된 CMOS층(passivated CMOS layer)(402) 상에 형성된 노즐 챔버(401)를 포함한다. The nozzle assembly 400 includes a nozzle chamber 401 formed on the floating Taehwa CMOS layer (passivated CMOS layer) (402) of the silicon substrate 403. 노즐 챔버는 천정부(404)와 천정부로부터 부동태화된 CMOS층(402)으로 뻗는 측벽부(405)에 의해 형성된다. Nozzle chamber is formed by side wall portion 405 extending in the ceiling portion 404 and the CMOS layer 402 is passivated from the ceiling. 잉크는 실리콘 기판의 후면측으로부터 잉크를 수용하는 잉크공급채널(407)과 유체연통(fluid communication)하는 상태로 잉크 유입구(406)에 의해 노즐 챔버(401)에 공급된다. Ink is supplied to the nozzle chamber 401 by the ink supply channel 407 in fluid communication with (fluid communication), the ink inlet 406 to a state for receiving the ink from the back surface of the silicon substrate. 잉크는 천정부(404)에 형성된 노즐 개구(408)에 의해 노즐 챔버(401)로부터 분사된다. The ink is ejected from a nozzle chamber 401 by a nozzle opening 408 formed in the ceiling portion 404. 노즐 개구(408)는 잉크 유입구(406)으로부터 옵셋(offset)되어 있다. A nozzle opening (408) is offset (offset) from the ink inlet 406. The

도 10에 더 명확히 도시된 바와 같이, 천정부(404)는 천정부 총면적의 실질적인 부분을 이루는 이동부(409)를 갖는다. As more clearly shown in Figure 10, the ceiling portion 404 has a moving ceiling portion 409 forms a substantial portion of the total area. 전형적으로, 이동부(409)는 천정부(404) 총면적의 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40% 또는 적어도 50%를 형성한 다. Typically, the mobile unit 409 are to form a ceiling portion 404, at least 20% of the total area, at least 30%, at least 40% or at least 50%. 도 9 내지 도 12에 도시된 실시형태에 있어서, 노즐 개구(408)와 노즐 가장자리(415)는 이동부(409)에 형성되므로, 노즐 개구와 노즐 가장자리는 이동부와 함께 이동된다. 9 to Fig. In the embodiment shown in Figure 12, the nozzle opening 408 and the edge nozzle 415 are formed on the moving part 409, the nozzle opening and the nozzle edge is moved together with the moving part.

노즐 조립체(400)는 평면의 상부 능동 빔(411)과 평면의 하부 수동 빔(412)을 갖는 서멀 벤드 액츄에이터(410)에 의해 형성된다. The nozzle assembly 400 is formed by a thermal bend actuator (410) having a lower passive beam 412 of the upper plane of the active beam 411 and the plane. 그러므로, 액츄에이터(410)는 전형적으로, 천정부(404) 총면적의 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40% 또는 적어도 50%를 형성한다. Therefore, the actuator 410 typically forms the ceiling portion 404, at least 20% of the total area, at least 30%, at least 40% or at least 50%. 마찬가지로, 상부 능동 빔(411)은 전형적으로, 천정부(404) 총면적의 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40% 또는 적어도 50%를 형성한다. Similarly, the upper active beam 411 is typically forms a ceiling portion 404, at least 20% of the total area, at least 30%, at least 40% or at least 50%.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상부 능동 빔(411)의 적어도 일부는 2개의 빔의 열절연(thermal insulation)을 최대화하기 위해 하부 수동 빔(412)과 이격되어 있다. 9 and at least a portion of the upper active beam 411 as shown in Figure 10 are spaced apart and the lower passive beam 412 to maximize the second heat insulation (thermal insulation) of the beams. 더 구체적으로는, Ti의 층은 TiN으로 이루어진 상부 능동 빔(411)과 SiO 2 로 이루어진 하부 수동 빔(412) 사이에 가교층(bridging layer)(413)으로서 사용된다. More specifically, the layer of Ti is used as the cross-linked layer (bridging layer) (413) between the upper active beam made of TiN (411) and a bottom made of a SiO 2 the passive beams 412. The 가교층(413)은, 틈(414)이 능동 빔과 수동 빔 사이에서 액츄에이터(410)에 형성되게 하여 준다. Cross-linking layer 413, the gap 414 is to be formed to give the actuator (410) between the active and passive beam beam. 이 틈(414)은 능동 빔(411)으로부터 수돈 빔(412)으로의 열전달을 최소화함으로써 액츄에이터(410)의 전체 효율을 향상시킨다. The gap 414 is to improve the overall efficiency of the actuator 410 by minimizing heat transfer to the sudon beam 412 from the active beam 411.

그러나, 능동 빔(411)이 구조적 강성을 향상시키기 위해 택일적으로 수동 빔(412)에 직접 융착 또는 접착된다는 것을 물론 알 수 있을 것이다. However, it will be of course appreciated that the active beam 411 is directly welded or bonded to the alternative passive beam 412 to enhance structural rigidity. 이러한 디자인 변경은 숙련자의 영역 내에서 쉽게 이루어질 것이고 본 발명의 범위 내에 포함 된다. These design changes will be made easily in a region of the skilled person to be included within the scope of the invention.

능동 빔(411)은 Ti 가교층을 통해 한 쌍의 접점(416)(포지티브(positive)와 접지(ground))에 연결된다. Active beam 411 is connected to a pair of contacts 416 (positive (positive) and the ground (ground)) via the Ti cross-linked layer. 접점(416)들은 CMOS층들에서의 구동회로와 연결된다. Contacts 416 are connected with the drive circuit in the CMOS layers.

노즐 챔버(401)로부터 잉크방울을 분사할 것이 요구되면, 전류는 2개의 접점(416) 사이에서 능동 빔(411)을 통해 흐른다. When it is desired to eject ink droplets from the nozzle chamber 401, a current flows between the two contacts (416) through the active beam 411. 능동 빔(411)은 전류에 의해 급속히 가열되어 수동 빔(412)에 대하여 팽창되며, 이에 의해 액츄에이터(410)(천정부(404)의 이동부(409)를 형성함)가 기판(403)을 향해 아래쪽으로 구부려지게 된다. Active beam 411 is toward the passive beam is expanded with respect to the (412), whereby the actuator 410 (the ceiling portion (forming the moving part 409 of 404)), the substrate 403 is heated rapidly by the current It becomes bent downward. 액츄에이터(410)의 이와 같은 운동은 노즐 챔버(401) 내의 급속한 압력 증가에 의해 노즐 개구(408)로부터 잉크를 분사시키게 한다. Such movement of the actuator 410 thereby ejecting ink from the nozzle opening 408 by a rapid increase in pressure in the nozzle chamber (401). 전류 흐름이 중단되면, 천정부(404)의 이동부(409)는 다음 분사를 대비하여, 잉크를 유입구(406)로부터 노즐 챔버(401)로 빨아들이는 그 정지위치로 복귀되게 된다. If the current flow is stopped, the moving part 409 of the ceiling portion 404 is prepared for the next injection is to be returned to its rest position from the ink inlet 406 is sucked to the nozzle chamber 401. The

따라서, 잉크방울 분사의 원리는 노즐 조립체(300)와 관련하여 상술한 것과 유사하다. Thus, the principle of ink droplet ejection is similar to that described above in connection with nozzle assembly 300. 그러나, 서멀 벤드 액츄에이터(410)가 천정부(404)의 이동부(408)를 형성함에 따라, 훨씬 큰 전력량이 잉크방울 분사를 위해 유용하게 되는데, 그 이유는 능동 빔(411)이 노즐 조립체(400)의 전체 크기에 비하여 큰 영역을 갖기 때문이다. However, the thermal bend actuator 410 as forming the moving part 408 of the ceiling portion 404, there is a much greater amount of power that is useful for ink drop ejection, because the active beam 411, the nozzle assembly (400 ) it has a large area compared to the total size of the.

도 12로 돌아가면, 노즐 조립체(400)(본 명세서에 설명된 다른 노즐 조립체들도 포함)가 프린트헤드 또는 프린트헤드 집적회로를 형성하기 위해 노즐 조립체들의 어레이로 반복될 수 있음을 바로 알 수 있을 것이다. Turning to Figure 12, the nozzle assembly 400 can immediately see that may be repeated in the array of the nozzle assembly to form a (included are other nozzle assembly described herein), the print head or print head integrated circuit will be. 프린트헤드 집적회로는 실리콘 기판, 이 기판 상에 형성된 노즐 조립체들의 어레이(전형적으로는 행(row)으로 배열), 및 노즐 조립체들의 구동회로를 포함한다. Printhead integrated circuit includes a silicon substrate, the array of nozzle assemblies formed on the substrate (typically arranged in a line (row)), and the drive circuit of the nozzle assembly. 복수의 프린트헤드 집적회 로는 예를 들면, 본 명세서에 참조에 의해 통합된, 2004년 5월 27일자와 2004년 12월 20일자에 각각 출원된 본 출원인의 미국특허출원 제10/854,491호와 제11/014,732호에 설명된 바와 같이, 페이지폭 잉크젯 프린트헤드를 형성하기 위해 인접하거나 연결될 수 있다. Roneun integrated plurality of the print heads once, for example, of each of the present application the applicant in the present the herein incorporated by reference, May 2004 27, and December 20, dated 2004, the United States Patent Application No. 10/854 491 call and the as described in the 11/014 732 call can be adjacent or connected to form a pagewidth ink jet printhead.

도 13 내지도 15에 도시된 노즐 조립체(500)는, 상부 능동 빔(511)과 하부 수동 빔(512)을 갖는 서멀 벤드 액츄에이터(510)가 노즐 챔버(501)의 천정부(510)의 이동부를 형성하는 한, 노즐 조립체(400)와 유사하다. 13 to the nozzle assembly 500 shown in Figure 15, the upper active beam 511 and a thermal bend having a lower passive beam 512, the actuator 510, the nozzle chamber 501, movement of the ceiling portion 510, portions of the a forming, is similar to the nozzle assembly 400. 그러므로, 노즐 조립체(500)는 증가된 전력의 관점에서 노즐 조립체(400)와 같은 이점을 달성한다. Thus, the nozzle assembly 500 achieves advantages, such as the nozzle assembly 400 in view of the increased power.

그러나, 노즐 조립체(400)와는 대조적으로, 노즐 개구(508)와 가장자리(515)는 천정부(504)의 이동부에 의해 형성된다. However, as opposed to the nozzle assembly 400, the nozzle opening 508 and the edge 515 is formed by a moving part of the ceiling portion 504. 오히려, 노즐 개구(508)와 가장자리(515)는, 액츄에이터(510)가 잉크방울 분사 중에 노즐 개구와 가장자리와 관계없이 이동하도록 천정부(504)의 고정부에 형성된다. Rather, the nozzle opening 508 and rim 515, the actuator 510 is formed in the fixed part of the ceiling portion 504 to move independent of the nozzle opening and the edge of the ink drop ejection. 이러한 구조의 이점은 방울 비행방향(drop flight direction)을 더 간편하게 제어할 수 있다는 것이다. The advantage of this structure is that you can more easily control the direction of flight drops (drop flight direction).

서멀 벤드 효율이 향상된다는 고유의 이점을 갖는 알루미늄 합금이 도 9 내지 도 15에 도시된 실시형태들과 관련하여 상술한 서멀 벤드 액츄에이터(410, 510)들 중 어느 한 쪽에 능동 빔으로서 사용될 수 있음을 물론 알 수 있을 것이다. Having its own benefits, thermal bend efficiency is improved aluminum alloy is 9 to 15, the embodiment and a thermal bend actuator (410, 510) described above with reference to shown in any one of the side and may be used as the active beam Of course, it will be appreciated.

노즐 조립체(400, 500)는 본 명세서에 참조에 의해 통합된, 본 출원인의 미국특허 제6,416,167호 및 제6,755,509호에 예시된 잉크젯 노즐 제조공정과 유사한 방식으로 적합한 MEMS 기술을 이용하여 만들어 질 수 있다. The nozzle assembly (400, 500) may be made using a MEMS technology for a similar way to the the disclosure incorporated by reference, US patent of the present applicant No. 6,416,167) and (the inkjet nozzles manufacturing process illustrated in 6,755,509 No. .

굽힘 방향으로의 최적 강성을 갖는 능동 빔 Active beam having an optimum rigidity of the bending direction

이제 도 11 및 도 15를 참조하면, 액츄에이터(410, 510)들의 상부 능동 빔(411, 511)들이 구부려진 형태(빔(411)의 경우) 또는 사행형 형태(빔(511)의 경우)의 어느 한 쪽을 갖는 사행형 빔소자로 각각 이루어짐을 볼 수 있을 것이다. Turning now to Figure 11 and 15, the actuator (410, 510) of the (in the case of beam 411), an upper active beam (411, 511) to form a curved or (in the case of beam 511) meandering in the form of a serpentine beam element having either one will be able to see each true. 사행형 빔소자는 길다랗고 저항 가열에 적합한 비교적 작은 단면적을 갖는다. Serpentine beam element is elongated and has a relatively small cross-sectional area suitable for resistive heating. 또한, 사행형 형태는 빔소자의 각 단부를 액츄에이터의 일단에 위치된 각각의 접점에 연결하게 할 수 있어, 노즐 조립체의 전체 디자인과 구성이 간소화된다. Further, the serpentine shape can be connected to each end of the beam elements to respective contacts positioned at one end of the actuator is simplified, the entire design and configuration of the nozzle assembly.

구체적으로 도 14 및 도 15를 참조하면, 기다란 빔소자(520)는 액츄에이터(510)의 기다란 능동 캔틸레버 빔(511)을 형성하는 사행형 형태를 갖는다. Specifically in Figure 14 and 15, an elongate beam element 520 has a serpentine shape forming a long active cantilever beam 511 of the actuator 510. 사행형 빔소자(520)는 제1 전기접점(516)을 제2 전기접점(516)과 연결하는 평면 사행형 경로(planar tortuous path)를 갖는다. Serpentine beam element 520 has a first planar serpentine path connecting the electrical contact 516 and second electrical contact 516 (planar tortuous path). 전기접점(516)(포지티브와 접지)은 액츄에이터(510)의 일단에 위치되며 CMOS층(502) 내의 구동회로와 능동 빔(511) 사이에 전기접속을 제공한다. Electrical contacts 516 (positive and ground) is positioned at one end of the actuator 510 provides an electrical connection between the CMOS active layer beam 511 and the drive circuit in the 502.

사행형 빔소자(520)는 표준 리소그래피 에칭 기술에 의해 제조되며 복수의 인접한 빔부재에 의해 형성된다. Serpentine beam element 520 is fabricated by standard lithographic etching technique, it is formed by a plurality of adjacent beam members. 일반적으로, 빔 부재들은 빔 재료의 고형부(solid portion)로서 형성될 수 있는데, 이는 예를 들면, 종방향 또는 횡방향으로 거의 직선으로 뻗어 있다. In general, beam members are may be formed as a male part and (solid portion) of the beam material, which, for example, extend in a substantially straight line in the longitudinal direction or the transverse direction. 빔소자(520)의 빔 부재들은 기다란 캔틸레버 빔(511)의 종축을 따라 뻗는 긴 빔 부재(521)들과, 기다란 캔틸레버 빔(511)의 횡축을 따라 뻗는 짧은 빔 부재(522)들로 구성되어 있다. Of the beam element 520, the beam members are composed of elongate cantilever beam 511 is a long beam member 521 and, short beam member 522 extends along the horizontal axis of the elongate cantilever beam 511 extending along the longitudinal axis of the have. 이와 같은 사행형 빔소자(520) 구조의 이점은 캔틸레버 빔(511)의 굽힘 방향으로 최대 강성을 제공한다는 것이다. The advantage of such serpentine beam element 520 structure is that it provides maximum rigidity in the bending direction of the cantilever beam (511). 굽힘 방향으로의 강성은 각 작동 후에 그 정지위치로 돌아가는 액츄에이터(510)의 굽힘을 수월하게 하기 때문에 이점이 있다. Rigidity of the bending direction is advantageous because it facilitates the bending of the actuator 510 returns to its rest position after each operation.

도 11에 도시된 노즐 조립체(400)에 대한 구부려진 능동 빔이 노즐 조립체(500)와 관련하여 상술한 것과 같거나 유사한 이점을 달성함을 알 수 있을 것이다. Active beam bent to the nozzle assembly 400 shown in Figure 11 is to be understood that to achieve the same or similar advantages as described above in relation to the nozzle assembly 500. 도 11에서, 종방향으로 뻗는 긴 빔 부재들은 421로 표시되어 있는 반면, 횡방향으로 뻗는 짧은 빔 부재는 422로 표시되어 있다. In Figure 11, while the long beam member extending in the longitudinal direction are denoted by 421, short beam element extending in a transverse direction is indicated by 422.

열 효율을 향상시키기 위한 다공성 재료의 사용 The use of a porous material to improve the thermal efficiency

본 출원인에 의해 설명한 서멀 벤드 액츄에이터의 상술한 모든 실시형태는 물론 다른 실시형태들에 있어서, 능동 빔은 구조적 강성을 위해 수동 빔에 접착되거나(도 1 및 도 2 참조), 혹은 능동 빔은 최대 열 효율을 위해 수동 빔과 이격되어 있다(도 8 참조). In all embodiments described above of the thermal bend actuator, as well as other embodiments as described by the applicant, the active beam, or adhered to the passive beam for structural rigidity (See Figs. 1 and 2), or an active beam is a maximum thermal for efficiency and is spaced apart from the passive beams (see Fig. 8). 빔들 사이의 공기틈(air gap)에 의해 제공된 열 효율은 물론 바람직하다. Thermal efficiency is provided by the air gap (air gap) between the beams it is of course preferred. 그러나, 이와 같은 열 효율의 개선은 대체로, 구조적 강성의 비용과 서멀 벤드 액츄에이터를 구부리게 하기 위한 성향에 있다. However, the improvement in thermal efficiency as is the tendency for the whole, to bend the cost and thermal bend actuators of structural rigidity.

본 명세서에 참조에 의해 통합된 미국특허 제6,163,066호는, 유전상수가 약 2.0 이하인 다공성 실리콘 탄화물을 기술하고 있다. The specification of U.S. Patent No. 6,163,066 incorporated by reference, there is described a dielectric constant porous silicon carbide is less than or equal to 2.0. 그 재료는 다공성 실리콘 탄화물을 형성하기 위해 실리콘 탄화물의 증착과 탄소 성분의 산화에 의해 형성된다. The material is formed by oxidation of the deposited carbon content of the silicon carbide to form a porous silicon carbide. 실리콘에 대한 탄소의 비율을 증가시킴으로써, 결과적인 다공성 실리콘 탄화물의 다공성이 증대될 수 있다. By increasing the ratio of carbon to silicon, the porosity of the resulting porous silicon carbide can be increased. 다공성 실리콘 탄화물은 기생 저항(parasitic resistance)을 줄이기 위해 집적회로의 보호층(passivation layer)으로서 유용하다 는 것이 알려져 있다. Porous silicon carbide is known to be useful as a parasitic resistance (parasitic resistance) of the protective layer (passivation layer) of an integrated circuit to reduce.

그러나, 본 출원인은, 이러한 유형의 다공성 재료가 서멀 벤드 액츄에이터들의 효율을 향상시키기 위해 유용하다는 것을 알았다. However, the present applicant has found that this type of porous material is useful to improve the efficiency of thermal bend actuators. 다공성 재료는 능동 빔과 수동 빔 사이에 절연층으로서 사용되거나, 혹은 수동 빔 자체로서 사용될 수 있다. The porous material may be used as the insulating layer between the active and passive beam beam, or can be used as a passive beam itself.

도 16은 상부 능동 빔(601), 하부 수동 빔(602) 및 상부와 하부 빔 사이에 개재된 절연층(603)을 포함하는 서멀 벤드 액츄에이터(600)를 도시한 것이다. Figure 16 is a diagram showing a thermal bend actuator (600) including an insulating layer 603 interposed between the upper active beam 601 and a lower passive beam 602 and the upper and lower beams. 절연 빔은 다공성 실리콘 탄화물로 이루어진 반면, 능동 빔(601)과 수동 빔(602)은 각각 TiN과 SiO 2 와 같은 적합한 어떠한 재료로도 이루어질 수 있다. Isolated beam, while consisting of porous silicon carbide, the active beam 601 and the passive beams 602 may be formed in any suitable material, such as TiN and SiO 2, respectively.

절연층(603)의 다공성은 능동 빔(601)과 수동 빔(602) 사이에 우수한 열 절연(thermal insulation)을 제공한다. The porous insulating layer 603 provides a good heat insulation (thermal insulation) between the active beam 601 and the passive beams 602. The 절연층(603)은 구조적 강성을 갖는 액츄에이터(600)을 제공하기도 한다. Insulating layer 603 may provide the actuator 600 with structural rigidity. 그러므로, 액츄에이터(600)는 도 1, 도 2 및 도 8과 관련하여 상술한 양쪽 유형의 서멀 벤드 액츄에이터의 이점을 겸비하고 있다. Therefore, the actuator 600 may, and combines the advantages of the thermal bend actuator of both types described above with respect to FIG. 1, 2 and 8.

택일적으로 그리고 도 17에 도시한 바와 같이, 다공성 재료는 복층의 서멀 벤드 액츄에이터의 수동층(passive layer)을 간단히 형성할 수 있다. As described and the alternative shown in Figure 17, the porous material may simply form a passive layer (passive layer) of the multi-layered thermal bend actuator. 따라서, 서멀 벤드 액츄에이터(650)는 TiN으로 이루어진 상부 능동 빔(651)과, 다공성 이산화 실리콘으로 이루어진 하부 수동 빔(652)으로 구성된다. Therefore, a thermal bend actuator (650) is composed of an upper active beam 651 and a lower passive beam 652 comprised of porous silicon dioxide composed of TiN.

물론, 도 16 및 도 도 17에 도시한 유형들의 서멀 벤드 액츄에이터가 어떤 적합한 잉크젯 노즐 또는 다른 MEMS 장치에 통합될 수 있음을 알 수 있을 것이다. Of course, it will be appreciated that this is a thermal bend actuator of the type shown in FIGS. 16 and 17 may be incorporated in any suitable ink jet nozzle or other MEMS device. 열 효율과 구조적 강성을 개선하면, 기계적 액츄에이터 또는 변환기(transducer)를 필요로 하는 어떤 MEMS 응용분야에서는 이러한 액츄에이터가 매력적이다. By improving the thermal efficiency and structural rigidity, in some MEMS applications requiring a mechanical actuator or a converter (transducer), these actuators are attractive.

도 16 및 도 17에 도시된 유형들의 서멀 벤드 액츄에이터는 상술한 잉크젯 노즐 조립체(400, 500)들에 사용하는데 특히 적합하다. 16 and a thermal bend actuator of the type shown in Figure 17 is particularly suitable for use in the above-described ink-jet nozzle assembly (400, 500). 숙련자라면, 이러한 서멀 벤드 액츄에이터(400, 500)들이 상술한 열 효율과 구조적 강성의 개선을 실현할 수 있음을 바로 인식할 수 있을 것이다. Skilled artisan will be able to immediately recognize that such a thermal bend actuators 400 and 500 are described above can be realized to improve the thermal efficiency and structural rigidity.

상술한 서멀 벤드 액츄에이터(600, 650)들에서의 능동 빔 부재(601, 651)들이 열 굽힘 효율을 더 향상시키기 위해 본 명세서에서 설명한 바와 같이, 알루미늄 합금으로 구성될 수 있음을 더 알 수 있을 것이다. To further enhance the active beam member (601, 651) are thermal bend efficiency in the above-mentioned thermal bend actuator (600, 650) It will be appreciated further that, as described herein, may consist of an aluminum alloy .

물론, 본 발명은 실시예에 의해서만 설명하였고 상세한 변경은 첨부한 청구범위에 규정되는 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다. Of course, the present invention has been described only by changes in the detailed embodiment is to be understood that it can be made within the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims (20)

  1. 바닥부(floor)와, 내부에 노즐 개구가 형성되어 있고 상기 바닥부를 향하여 이동가능한 이동부(moving portion)를 갖는 천정부(roof)로 이루어진 노즐 챔버; And the bottom (floor), is formed with a nozzle opening therein and the nozzle chamber comprising a ceiling (roof) having a movable portion mobile (moving portion) toward the bottom portion; And
    복수의 캔틸레버 빔(cantilever beam)을 갖고, 상기 노즐 개구를 통하여 잉크를 분사하기 위한 서멀 벤드 액츄에이터(thermal bend actuator); A plurality of cantilever beam (cantilever beam), a thermal bend actuator for ejecting ink through the nozzle opening (thermal bend actuator); 를 포함하며, It includes,
    상기 서멀 벤드 액츄에이터는 구동회로에 연결하기 위한 제1 능동 빔(active beam) 및 제1 능동 빔과 기계적으로 협동하는 제2 수동 빔(passive beam)을 포함하여, 전류가 제1 능동 빔을 통과할 때, 제1 능동 빔이 제2 수동 빔에 대하여 팽창(expand)됨으로써 상기 액츄에이터의 굽힘(bending)을 일으키며, By the thermal bend actuator includes a first active beam (active beam) and a second passive beam (passive beam) which cooperate with first active beam and mechanically to connect the drive circuit, a current is passed through the first active beam when, by being first active beam is expanded (expand) to the second passive beam causes a bending (bending) of the actuator,
    상기 제1 능동 빔은 상기 천정부의 전체 면적의 적어도 30%를 차지하는 잉크젯 노즐 조립체. Wherein the first active beam inkjet nozzle assembly, which accounts for at least 30% of the total area of ​​the ceiling portion.
  2. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 이동부는 상기 액츄에이터를 포함하는 잉크젯 노즐 조립체. The mobile unit inkjet nozzle assembly comprising the actuator.
  3. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제1 능동 빔은 상기 천정부의 외면의 적어도 일부를 이루는 잉크젯 노즐 조립체. Wherein the first active beam is an ink jet nozzle assembly forms at least a portion of the outer surface of the ceiling portion.
  4. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 노즐 개구는 상기 이동부에 형성되어, 노즐 개구가 상기 바닥부에 대하여 이동가능한 잉크젯 노즐 조립체. The nozzle opening is an ink jet nozzle assembly is formed in the moving part, the nozzle opening is moveable relative to the floor.
  5. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 액츄에이터는 상기 노즐 개구에 대하여 이동가능한 잉크젯 노즐 조립체. Wherein the actuator is an ink jet nozzle assembly that is movable relative to the nozzle opening.
  6. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제1 능동 빔은 사행형 빔소자(tortuous beam element)에 의해 형성되며, 상기 사행형 빔소자는 복수의 인접한 빔부재를 갖는 잉크젯 노즐 조립체. Wherein the first active beam serpentine beam element is formed by a (tortuous beam element), the serpentine beam element is an ink jet nozzle assembly having a plurality of adjacent beam members.
  7. 제6항에 있어서, 7. The method of claim 6,
    상기 복수의 인접한 빔부재는 상기 제1 빔의 종축을 따라 뻗는 복수의 긴 빔부재와, 상기 제1 빔의 횡축을 가로질러 뻗고 상기 긴 빔부재를 상호연결하는 적어도 1개의 짧은 빔부재를 포함하는 잉크젯 노즐 조립체. Of the adjacent beam member said plurality including at least one short beam member which extends across the transverse axis of the first beam and the plurality of long beam member extending along a longitudinal axis of the first beam, interconnecting the elongated beam member an ink jet nozzle assembly.
  8. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 복수의 빔 중 하나는 다공성 재료(porous material)로 이루어지는 잉크 젯 노즐 조립체. An ink jet nozzle assembly of one of the plurality of beams are made of a porous material (porous material).
  9. 제8항에 있어서, The method of claim 8,
    상기 다공성 재료는, 유전상수(dielectric constant)가 2이하인 다공성 이산화 실리콘인 잉크젯 노즐 조립체. The porous material has a dielectric constant (dielectric constant) of 2 or less porous silicon dioxide in the ink jet nozzle assembly.
  10. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 서멀 벤드 액츄에이터는 상기 제1 빔과 상기 제2 빔 사이에 개재된 제3 절연 빔(insulation beam)을 더 포함하는 잉크젯 노즐 조립체. The thermal bend actuator includes an ink jet nozzle assembly further comprises a third insulation beam (beam insulation) interposed between the first beam and the second beam.
  11. 제10항에 있어서, 11. The method of claim 10,
    상기 제3 절연 빔은 다공성 재료로 이루어지는 잉크젯 노즐 조립체. The third insulation beam inkjet nozzle assembly composed of a porous material.
  12. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제1 빔은 상기 제2 빔에 융착(fuse) 또는 접착(bond)되는 잉크젯 노즐 조립체. The first beam is fused (fuse) or adhesion (bond) the ink-jet nozzle assembly is in the second beam.
  13. 제12항에 있어서, 13. The method of claim 12,
    상기 제2 빔은 다공성 재료로 이루어지는 잉크젯 노즐 조립체. The second beam is an ink jet nozzle assembly composed of a porous material.
  14. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제1 빔의 적어도 일부는 상기 제2 빔과 이격되어 있는 잉크젯 노즐 조립체. At least a portion of the first beam is an ink jet nozzle assembly that is spaced apart from the second beam.
  15. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제1 빔은 질화티탄, 질화티탄알루미늄 및 알루미늄 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 재료로 이루어지는 잉크젯 노즐 조립체. Wherein the first beam is an inkjet nozzle assembly comprising a material selected from the group consisting of titanium nitride, titanium nitride, aluminum and aluminum alloys.
  16. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제1 빔은 알루미늄 합금으로 이루어지는 잉크젯 노즐 조립체. Wherein the first beam is an ink jet nozzle assembly made of aluminum alloy.
  17. 제16항에 있어서, 17. The method of claim 16,
    상기 알루미늄 합금은 알루미늄과 영률(Young's Modulus)이 100GPa보다 큰 적어도 1종의 다른 금속으로 이루어지는 잉크젯 노즐 조립체. It said aluminum alloy is aluminum and the Young's modulus (Young's Modulus) The inkjet nozzle assembly made of a different metal of at least one or greater than 100GPa.
  18. 제17항에 있어서, 18. The method of claim 17,
    상기 적어도 1종의 금속은 바나듐, 망간, 크롬, 코발트 및 니켈로 이루어지는 군에서 선택되는 잉크젯 노즐 조립체. The metal is at least one kind of the ink jet nozzle assembly is selected from the group consisting of vanadium, manganese, chromium, cobalt and nickel.
  19. 제16항에 있어서, 17. The method of claim 16,
    상기 합금은 알루미늄과 바나듐으로 이루어지는 잉크젯 노즐 조립체. The alloy is an ink jet nozzle assembly made of aluminum and vanadium.
  20. 제16항에 있어서, 17. The method of claim 16,
    상기 합금은 적어도 80%의 알루미늄으로 이루어지는 잉크젯 노즐 조립체. The alloy is an ink jet nozzle assembly made of aluminum of at least 80%.
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