KR101220272B1 - Drop ejection assembly - Google Patents

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KR101220272B1
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존 씨. 바터톤
안드리아스 비블
폴 에이. 호이싱톤
스티븐 에이치. 바스
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후지필름 디마틱스, 인크.
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Abstract

A fluid drop delivery device is disclosed. The device includes a plurality of nozzle openings from which fluid is ejected and a waste control aperture.

Description

액적 분사 조립체 {DROP EJECTION ASSEMBLY}Droplet Injection Assembly {DROP EJECTION ASSEMBLY}

본 발명은 액적(drop)의 분사에 관한 것이다.The present invention relates to the injection of droplets.

잉크젯 프린터는 액적을 기판 상에 도포하기 위한 장치의 한 종류이다. 통상적으로, 잉크젯 프린터는 잉크 공급원으로부터 노즐 통로로의 잉크 경로를 가진다. 노즐 통로는 잉크 액적이 분사되는 노즐 개구에서 종결된다. 통상적으로, 잉크 액적 분사는 예를들어, 압전형 편향기, 가열식 기포젯(bubble jet) 발생기, 또는 압전 편향소자일 수 있는 작동기에 의해 잉크 통로 내의 잉크를 가압함으로써 제어된다. 통상적인 프린트 조립체는 대응 노즐 개구와 관련 작동기를 갖는 일련의 잉크 통로를 가진다. 각각의 노즐 개구로부터 액적의 분사는 독립적으로 제어된다. 드롭-온-디맨드형(drop-on-demand) 프린트 조립체에 있어서, 각각의 작동기는 프린트 조립체와 프린팅 기판이 서로 연관되어 이동하면서 이미지의 특정 픽셀 위치에 액적을 선택적으로 분사시키도록 작동된다. 고성능 프린트 조립체에 있어서, 통상적으로 노즐 개구는 50μ 또는 그 미만, 약 25μ의 직경을 가지며, 100~300 노즐/인치의 피치로 분리되며, 100 내지 3000 dpi 또는 그 초과의 해상도를 가지며, 약 1 내지 120 피코리터(pL) 또는 그 미만의 체적을 액적에 제공한다. 액적 분사 주파수는 10 ㎑ 또는 그 초과이다.Inkjet printers are one type of apparatus for applying droplets onto a substrate. Typically, an inkjet printer has an ink path from an ink source to a nozzle passage. The nozzle passage terminates at the nozzle opening through which ink droplets are ejected. Ink droplet ejection is typically controlled by pressurizing ink in an ink passage by an actuator, which may be, for example, a piezoelectric deflector, a heated bubble jet generator, or a piezoelectric deflection element. A typical print assembly has a series of ink passages with corresponding nozzle openings and associated actuators. Spraying of the droplets from each nozzle opening is controlled independently. In a drop-on-demand print assembly, each actuator is operated to selectively eject droplets at specific pixel locations in the image while the print assembly and printing substrate move relative to each other. In high performance print assemblies, nozzle openings typically have a diameter of about 50 microns or less, about 25 microns, separated by a pitch of 100-300 nozzles / inch, have a resolution of 100-3000 dpi or more, and about 1- A volume of 120 picoliters (pL) or less is provided for the droplets. Droplet injection frequency is 10 Hz or more.

호이싱톤 등의 미국특허 제 5,265,315호에는 반도체 본체와 압전형 작동기를 갖는 프린트 조립체가 설명되어 있다. 상기 본체는 실리콘으로 제조되며 잉크 챔버를 형성하도록 에칭된다. 노즐 개구는 실리콘 본체에 부착되는 개별 노즐판에 형성된다. 압전형 작동기는 인가 전압에 대응하여 형상을 변경시키거나 굽혀지는 압전 재료 층을 가진다. 압전 재료 층의 굽힘은 잉크 통로를 따라 위치되는 펌핑 챔버 내의 잉크를 가압한다. 압전형 잉크젯 프린트 조립체는 피쉬벡 등의 미국특허 제 4,825,227호, 하인 등의 미국특허 제 4,937,598호, 모이니한 등의 미국특허 제 5,659,346호 및 호이싱톤 등의 미국특허 제 5,757,391호에도 설명되어 있으며, 이들 특허의 내용들은 본 발명에 참조되었다.U.S. Patent No. 5,265,315 to Hoistington et al. Describes a print assembly having a semiconductor body and a piezoelectric actuator. The body is made of silicon and etched to form an ink chamber. The nozzle openings are formed in individual nozzle plates attached to the silicon body. The piezoelectric actuator has a layer of piezoelectric material that changes shape or bends in response to an applied voltage. The bending of the piezoelectric material layer pressurizes the ink in the pumping chamber located along the ink passage. Piezoelectric inkjet print assemblies are described in US Pat. No. 4,825,227 to Fishbeck et al., US Pat. No. 4,937,598 to Hein et al., US Pat. No. 5,659,346 to Moinihan et al. And US Pat. The contents of these patents are incorporated herein by reference.

본 발명의 일면에 따라서, 본 발명은 실질적으로 평탄한 기판 내에 형성된 노즐 개구로부터 액적을 분사시키도록 내부에서 가압되는 유동로를 포함하는 액적 분사기를 특징으로 한다. 또한, 노즐 개구에 근접한 기판 내에 형성되는 채널을 특징으로 한다. 상기 채널은 노즐 폭의 약 20% 또는 그 초과의 거리만큼 노즐 개구로부터 이격되어 있다.According to one aspect of the invention, the invention features a droplet injector comprising a flow path pressurized therein to eject the droplet from a nozzle opening formed in a substantially flat substrate. It is also characterized by a channel formed in the substrate proximate the nozzle opening. The channel is spaced from the nozzle opening by a distance of about 20% or more of the nozzle width.

본 발명의 다른 일면에 따라서, 본 발명은 기판 내에 형성된 노즐 개구를 통해 분사하기 위해 내부에서 유체가 가압되는 유동로를 포함하는 액적 분사기를 제공하는 단계를 포함하는 유체 분사 방법을 특징으로 한다. 또한, 노즐 개구에 인접한 기판 내에 형성되는 채널을 특징으로 한다. 상기 채널은 노즐 폭의 약 20% 또는 그 초과의 거리만큼 노즐 개구로부터 이격되어 있다. 상기 방법은 또한 채널에 의해 형성된 공간의 내측으로 모세관력에 의해 흡입된 유체를 제공하는 단계 및 상기 유동로 내에서 유체를 가압하여 상기 유체를 노즐 개구를 통해 분사시키는 단계를 포함한다.According to another aspect of the invention, the invention features a fluid ejection method comprising providing a droplet injector comprising a flow passage through which fluid is pressurized therein for ejection through a nozzle opening formed in a substrate. It also features a channel formed in the substrate adjacent the nozzle opening. The channel is spaced from the nozzle opening by a distance of about 20% or more of the nozzle width. The method also includes providing a fluid sucked by capillary force into the space defined by the channel and pressurizing the fluid within the flow path to eject the fluid through the nozzle opening.

다른 일면들 또는 실시예들은 전술한 일면 및/또는 다음에 설명되는 하나 이상의 일면들 중의 특징들의 조합도 포함한다. 노즐 개구는 채널에 의해 에워싸인다. 상기 채널은 원형 형상이다. 채널은 노즐 개구로부터 반경방향으로 연장한다. 채널은 노즐 개구 폭의 약 두 배 또는 그 미만인 폭을 가진다. 채널은 약 100μ 또는 그 미만의 폭을 가진다. 채널은 약 2 내지 약 50μ 범위이다. 기판은 실리콘 재료이다. 평탄한 기판은 복수의 노즐 개구 및 상기 노즐 개구에 인접한 채널을 포함한다. 노즐 개구의 폭은 약 200μ 또는 그 미만이다. 액적 분사기는 압전형 작동기를 포함한다. 유체는 약 20 내지 50 dyne/cm의 표면 장력을 가지며 약 1 내지 40 센티푸아즈의 점성을 가진다.Other aspects or embodiments also include combinations of features in one or more of the aspects described above and / or described below. The nozzle opening is surrounded by the channel. The channel is circular in shape. The channel extends radially from the nozzle opening. The channel has a width that is about twice or less than the nozzle opening width. The channel has a width of about 100 microns or less. The channel ranges from about 2 to about 50 microns. The substrate is a silicon material. The flat substrate includes a plurality of nozzle openings and channels adjacent the nozzle openings. The width of the nozzle opening is about 200 microns or less. Droplet injectors include piezoelectric actuators. The fluid has a surface tension of about 20 to 50 dyne / cm and a viscosity of about 1 to 40 centipoise.

본 발명의 실시예는 하나 이상의 다음과 같은 특징들을 포함할 수 있다. 노즐판 정면 주위의 폐잉크가 액적의 형성과 분사에의 간섭을 감소시키도록 제어되므로 프린트 헤드의 작동이 강력하고 신뢰성이 있다. 액적의 속도와 궤적의 직진성은 다수 열의 소형 노즐이 잉크를 기판 상의 정밀한 위치에 정확하게 분사시켜야 하는 고성능 프린트 헤드에서도 유지된다. 웰의 구조는 폐잉크를 제어하고 가변 점성 또는 표면 장력 특성을 갖는 잉크와 같은 다양한 제트 유체, 및 노즐 개구에서 가변 압력 특성을 갖는 헤드에 대해 바람직한 제트 특성을 부여한다. 웰 구조 자체는 강력하며, 가동 부품을 필요로 하지 않으며, 예를 들어 실리콘 재료와 같은 반도체 재료의 에칭에 의해 보완될 수 있다.Embodiments of the invention may include one or more of the following features. Since the waste ink around the front of the nozzle plate is controlled to reduce the formation of droplets and the interference to the ejection, the operation of the print head is powerful and reliable. Droplet speed and trajectory straightness are maintained even in high performance print heads where multiple rows of small nozzles must accurately eject ink to precise locations on the substrate. The structure of the well controls the waste ink and imparts desirable jet properties for various jet fluids, such as inks having variable viscosity or surface tension characteristics, and for heads with variable pressure characteristics at the nozzle openings. The well structure itself is strong and does not require moving parts and can be complemented by etching of semiconductor materials such as, for example, silicon materials.

또 다른 일면, 특징 및 장점들은 다음과 같다. 예를 들어, 웰의 치수와 특징은 이후에 설명하는 바와 같다.Another aspect, features and advantages are as follows. For example, the dimensions and features of the wells are as described later.

도 1은 액적 분사 조립체의 개략도이며,1 is a schematic representation of a droplet ejection assembly,

도 2는 노즐판의 사시도이며,2 is a perspective view of the nozzle plate,

도 2a는 도 2의 A영역의 확대도이며,FIG. 2A is an enlarged view of region A of FIG. 2,

도 3 내지 도 3c는 액적 분사를 설명하기 위해 도 2a의 3-3선을 따라 취한 노즐의 단면도이다.3 to 3C are cross-sectional views of the nozzles taken along line 3-3 of FIG. 2A to illustrate droplet injection.

도 1을 참조하면, 잉크젯 장치(10)는 잉크 공급원(12)과 통로(13)를 갖추고 있는 저장조(11)를 포함하며, 상기 통로는 저장조(11)로부터 가압 챔버(14)로 이어져 있다. 작동기(15), 예를 들어 압전형 변환기가 가압 챔버(14)를 덮고 있다. 작동기는 가압 챔버(14)로부터 노즐판(18) 내의 노즐 개구(17)로 이어져 있는 통로(16)를 통해 잉크를 압출시키도록 작동하여, 잉크 액적(19)이 노즐(17)로부터 기판(20)을 향해 분사되게 한다. 작동 중에, 잉크젯 장치(10)와 기판(20)은 서로에 대해 이동될 수 있다. 예를 들어, 기판은 롤(22,23)들 사이로 이동되는 연속적인 웨브일 수 있다. 노즐판(18) 내의 노즐(17) 열로부터의 액적의 선택적인 분사에 의해 바람직한 이미지가 기판(20) 상에 생성된다.Referring to FIG. 1, the inkjet apparatus 10 includes a reservoir 11 having an ink source 12 and a passage 13 that extends from the reservoir 11 to the pressurization chamber 14. An actuator 15, for example a piezoelectric transducer, covers the pressurization chamber 14. The actuator operates to extrude ink through a passage 16 leading from the pressurization chamber 14 to the nozzle opening 17 in the nozzle plate 18, such that the ink droplets 19 are transferred from the nozzle 17 to the substrate 20. To be sprayed toward During operation, the inkjet device 10 and the substrate 20 can be moved relative to each other. For example, the substrate may be a continuous web that is moved between the rolls 22, 23. Selective spraying of droplets from the nozzle 17 rows in the nozzle plate 18 produces a desired image on the substrate 20.

잉크젯 장치는 또한 시스템이 액적을 분사시키지 못할 때 노즐 개구에 인접한 잉크 메니스커스의 작동 압력을 제어한다. 메니스커스 내의 압력 변화는 액적 체적 또는 속도의 변화를 초래하여 프린팅 에러 및 스며나옴(weeping)의 원인이 된다. 도시된 실시예에서, 압력 제어는 저장조(11) 내의 잉크(12) 위에 있는 헤드 공간(9)에 진공을 부여하는 기계식 펌프와 같은 진공원(30)에 의해 제공된다. 진공은 잉크를 통해 노즐 개구(17)로 전달되어 중력에 의해 노즐 개구로 잉크가 흐르는 것을 방지한다. 제어기(32), 예를 들어 컴퓨터 제어기는 저장조(11) 내에 있는 잉크 위의 진공을 모니터링하며 저장조 내에 바람직한 진공을 유지하도록 진공원(30)을 조절한다. 다른 실시예에서, 진공원은 잉크 저장조를 노즐 개구 아래에 배열하여 노즐 개구에 인접해서 진공이 생성되도록 제공된다. 잉크 수위 모니터는 잉크가 프린팅 작업 동안에 소모되어 노즐에서의 진공도가 증가할 때 낮아지는 잉크의 수위를 검출한다. 제어기는 잉크 수위를 모니터링하며 바람직한 작업 범위 내에서 진동도를 유지하도록 바람직한 수위 이하로 잉크가 낮아지면 대형 컨테이너로부터 저장조를 재충전시킨다. 메니스커스의 진공도가 노즐 내부의 모세관 힘을 극복할 수 있는, 노즐로부터 아래로 충분히 떨어진 위치에 저장조가 위치되어 있는 다른 실시예에서, 잉크는 노즐 개구 근처에 메니스커스를 유지하도록 가압될 수 있다. 실시예들에 있어서, 작동 진공도는 약 0.5 내지 약 10 inwg로 유지된다.The inkjet apparatus also controls the operating pressure of the ink meniscus adjacent to the nozzle opening when the system fails to eject the droplets. Pressure changes in the meniscus lead to changes in droplet volume or velocity, causing printing errors and sweeping. In the illustrated embodiment, pressure control is provided by a vacuum source 30 such as a mechanical pump that applies a vacuum to the head space 9 above the ink 12 in the reservoir 11. The vacuum is transmitted through the ink to the nozzle opening 17 to prevent the ink from flowing into the nozzle opening by gravity. A controller 32, for example a computer controller, monitors the vacuum over the ink in the reservoir 11 and adjusts the vacuum source 30 to maintain the desired vacuum in the reservoir. In another embodiment, a vacuum source is provided so that an ink reservoir is arranged below the nozzle opening to generate a vacuum adjacent to the nozzle opening. An ink level monitor detects the level of ink that is lowered when ink is consumed during a printing operation and the degree of vacuum at the nozzle increases. The controller monitors the ink level and refills the reservoir from the large container when the ink drops below the desired level to maintain vibration within the desired working range. In another embodiment where the reservoir is located at a location sufficiently far from the nozzle, where the vacuum of the meniscus can overcome the capillary forces inside the nozzle, the ink can be pressurized to maintain the meniscus near the nozzle opening. have. In embodiments, the working vacuum is maintained at about 0.5 to about 10 inwg.

도 2 및 도 2a를 참조하면, 노즐 평판부(40)는 실질적으로 평탄한 기판(41)내에 형성되는 복수의 노즐 개구를 포함한다. 각각의 노즐 개구(42)에 인접한 기판(41) 내에 형성되는 것은 방사상 채널(44)으로 형성되는 세척 구조이다. 상기 방사상 채널(44)은 노즐 성능에 영향을 끼치는 노즐판 상의 표류 잉크를 제어한다. 예를 들어, 잉크 분사 중에 잉크는 노즐 판 상의 수집을 종료한다. 시간 초과 후에, 잉크는 프린팅 에러의 원인이 되는 퍼들(puddle)을 형성한다. 예를 들어, 노즐 개구의 에지 근처에 있는 퍼들은 분사된 액적의 궤적, 속도 또는 체적에 영향을 끼친다. 또한, 퍼들은 프린트 기판으로 떨어져 불필요한 마크를 생성할 정도로 커질 수 있다. 퍼들은 또한 프린팅 기판(20)이 접촉하여 프린팅 기판(20) 상으로 스며드는 원인이 될 정도로 노즐판(40)으로부터 충분히 멀리 돌출될 수 있다. 방사상 채널(44)은 폐잉크를 수집하고, 위치시키고, 또한 지향시킨다. 특히 도 2a를 참조하면, 방사상 채널(44)은 플랫폼 영역(43)의 중심에 있는 각각의 노즐 개구(42)를 완전히 에워싸고 있다. 방사상 채널(44)은 방사상 채널(44)로부터 퍼져 나온 연결 채널(46,48)에 연결되어 노즐판 상의 표류 유체를 지향시키고 유지하는 연결 채널 네트워크를 형성한다.2 and 2A, the nozzle plate portion 40 includes a plurality of nozzle openings formed in the substantially flat substrate 41. What is formed in the substrate 41 adjacent to each nozzle opening 42 is a cleaning structure formed by the radial channels 44. The radial channel 44 controls the drift ink on the nozzle plate which affects nozzle performance. For example, during the ink ejection, the ink ends the collection on the nozzle plate. After timeout, the ink forms a puddle that causes printing errors. For example, a puddle near the edge of the nozzle opening affects the trajectory, velocity or volume of the sprayed droplets. In addition, the puddle may be large enough to fall to the printed board to produce unnecessary marks. The puddle may also protrude far enough from the nozzle plate 40 to cause the printing substrate 20 to contact and permeate onto the printing substrate 20. The radial channel 44 collects, locates, and directs waste ink. With particular reference to FIG. 2A, the radial channel 44 completely surrounds each nozzle opening 42 at the center of the platform region 43. The radial channel 44 is connected to the connecting channels 46 and 48 spread out from the radial channel 44 to form a connecting channel network for directing and maintaining the drift fluid on the nozzle plate.

특히 도 3을 참조하면, 방사상 채널(44)을 갖춘 노즐 개구(42)는 액적 분사 이전의 상태로 도시된 것이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 플랫폼 영역(43) 상에 도포된 폐잉크(38)는 모세관력에 의해 방사상 채널(44) 내측으로 흡입된다. 도 3c를 참조하면, 폐잉크(38)는 방사상 채널(44)에 의해 노즐 개구(42) 주위에 포함 및 분포된다. 연결 채널(46,48)과 만날 때, 잉크는 방사상 채널에 의해 형성되는 간극으로 이동된 후에 노즐 개구(42)로부터 반경 방향으로 모세관력 하에서 이동하여 표류 유체를 지향시키고 유지하는 연결 채널의 네트워크로 이동한다(도 2 참조). 노즐판이 수직으로 지향될 때, 폐잉크는 중력과 모세관력의 영향하에서 채널 네트워크를 통해 단일 방향으로 거시적으로 이동한다. 노즐판이 수평으로 지향될 때, 진공원 또는 위킹 재료(wicking material)가 채널로부터 잉크를 제거하는데 사용될 수 있다.With particular reference to FIG. 3, the nozzle opening 42 with the radial channel 44 is shown in a state prior to droplet injection. 3A and 3B, the waste ink 38 applied on the platform region 43 is sucked into the radial channel 44 by capillary force. Referring to FIG. 3C, the waste ink 38 is included and distributed around the nozzle opening 42 by the radial channel 44. Upon encountering the connecting channels 46 and 48, the ink is moved into the gap formed by the radial channels and then moved from the nozzle opening 42 into the network of connecting channels which move under the capillary force in the radial direction to direct and maintain the drift fluid. Move (see FIG. 2). When the nozzle plate is oriented vertically, the waste ink moves macroscopically in a single direction through the channel network under the influence of gravity and capillary forces. When the nozzle plate is oriented horizontally, a vacuum source or wicking material can be used to remove the ink from the channel.

채널의 간극, 크기 및 방위는 폐잉크를 제어하도록 선택된다. 실시예들에서, 채널 에지로부터 노즐 개구의 에지까지의 간극(S)은 노즐 폭(WN)의 약 20 또는 그 초과, 예를 들어 30% 또는 그 초과의 노즐 폭의 약 5 배 또는 그 미만, 예를 들어 노즐 폭의 3 배 또는 그 미만 사이이다. 채널의 폭(WC)과 깊이(D)는 노즐 표면 상에서의 잉크의 과도한 풀링(pooling)을 방지하여 채널에 의해 형성되고 모세관력에 의해 유지되는 간극 내측으로 유체가 흡인될 수 있도록 선택된다. 실시예들에서, 채널 폭은 노즐 폭의 약 2 배 또는 그 미만과 노즐 폭의 약 10% 또는 그 초과 사이이다. 특정 실시예에서, 채널 폭(WC)은 예를 들어, 약 100 μ 또는 그 미만, 예를 들어 5 내지 20μ이며, 채널 깊이(D)는 예를 들어, 약 2 내지 10μ또는 그 초과, 예를 들어 50μ이다. 실시예들에서, 노즐 폭(WN)은 예를 들어, 약 200μ 또는 그 미만, 예를 들어 25 내지 100 μ이며, 노즐 개구로부터 채널의 에지까지의 간극(S)은 예를 들어, 40μ또는 그 초과, 예를 들어 100μ이다. 실시예들에서, 노즐 피치는 약 25 노즐/인치 또는 그 초과, 예를 들어 약 300 노즐/인치이며, 잉크 액적의 체적은 약 1 내지 70 pL이고 유체는 압전형 작동기에 의해 가압된다. 실시예들에서, 분사 유체는 약 1 내지 40 센티푸아즈의 점성과 약 20 내지 50 dyne/cm의 표면 장력을 가진다. 실시예들에서, 분사 유체는 잉크이다. 실시예들에서, 채널은 노즐과 채널 사이에 있는 노즐판 표면에 도포될 수 있는 위킹 재료 및/또는 비습식 코팅(예를 들어, 테프론(등록상표) 플루오로폴리머)을 포함할 수 있다. 채널 네트워크도 진공원(도시 않음)과 연통되어 있다. 폐잉크는 주 잉크 공급원 또는 별도의 흡입 시스템으로 복귀될 수 있다. 실시예들에서, 채널의 형상은 원형이다. 다른 실시예들에서, 채널의 형상은 사인 형상이다.The gap, size and orientation of the channels are chosen to control the waste ink. In embodiments, the gap S from the channel edge to the edge of the nozzle opening is about 20 or more of the nozzle width W N , for example about 5 times or less of the nozzle width of 30% or more. For example, between three times or less than the nozzle width. The width W C and depth D of the channel are selected to prevent excessive pooling of ink on the nozzle surface so that fluid can be drawn into the gap formed by the channel and maintained by capillary forces. In embodiments, the channel width is between about two times or less of the nozzle width and about 10% or more of the nozzle width. In certain embodiments, the channel width W C is for example about 100 μ or less, for example 5 to 20 μ and the channel depth D is for example about 2 to 10 μ or more, eg For example 50μ. In embodiments, the nozzle width W N is for example about 200 μ or less, for example 25 to 100 μ, and the gap S from the nozzle opening to the edge of the channel is for example 40 μ or More than, for example, 100 mu. In embodiments, the nozzle pitch is about 25 nozzles / inch or more, for example about 300 nozzles / inch, the volume of the ink droplets is about 1 to 70 pL and the fluid is pressurized by the piezoelectric actuator. In embodiments, the injection fluid has a viscosity of about 1-40 centipoise and a surface tension of about 20-50 dyne / cm. In embodiments, the spray fluid is ink. In embodiments, the channel may comprise a wicking material and / or a non-wetting coating (eg, Teflon® fluoropolymer) that may be applied to the nozzle plate surface between the nozzle and the channel. The channel network is also in communication with a vacuum source (not shown). The waste ink can be returned to the main ink source or to a separate suction system. In embodiments, the shape of the channel is circular. In other embodiments, the shape of the channel is sinusoidal.

전술한 실시예들에서 채널 및/또는 노즐 개구는 기계가공, 일렉트로포밍(electroforming), 레이저 제거법, 화학 또는 플라즈마 에칭법에 의해 형성될 수 있다. 채널도 성형법, 예를 들어 사출 성형된 플라스틱 채널에 의해 형성될 수 있다. 실시예들에서, 채널, 노즐 개구, 및 가압 챔버들은 공동체로서 형성된다. 그 본체들은 금속, 카본 또는 실리콘 재료와 같은 에칭가능한 재료, 예를 들어 실리콘 또는 이산화실리콘일 수 있다. 에칭 기술을 사용하여 프린트 헤드를 형성하는 방법에 대해서는 2002년 7월 3일자 출원된 미국 출원번호 10/189,947호 및 2003년 10월 10일 출원된 미국 출원번호 60/510,459호이며, 이들 모든 내용들은 본 발명에 참조되었다.In the above-described embodiments the channel and / or nozzle openings may be formed by machining, electroforming, laser ablation, chemical or plasma etching. The channel may also be formed by a molding method, for example an injection molded plastic channel. In embodiments, the channel, nozzle opening, and pressurization chambers are formed as a community. The bodies may be etchable materials such as metal, carbon or silicon materials, for example silicon or silicon dioxide. Methods of forming print heads using etching techniques are US Application No. 10 / 189,947 filed July 3, 2002 and US Application No. 60 / 510,459 filed October 10, 2003, all of which are incorporated herein by reference. Reference was made to the present invention.

채널은 2003년 12월 30일자 출원된 미국 출원번호 10/749,829호 및 2003년 12월 30일자 출원된 미국 출원번호 10/749,622호에 설명된 구멍 및/또는 2003년 12월 30일자 출원된 미국 출원번호 10/749,816호에 설명된 돌기과 같은 기타 폐유체 제어장치와 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 일련의 돌기들은 채널 근처의 노즐 정면에 포함될 수 있다.The channels are described in the holes described in US Application No. 10 / 749,829 filed December 30, 2003 and US Application No. 10 / 749,622 filed December 30, 2003 and / or US application filed December 30, 2003. It can be used in combination with other waste fluid control devices, such as the projections described in number 10 / 749,816. For example, a series of protrusions may be included in front of the nozzle near the channel.

실시예들에서, 액적 분사시스템은 잉크 이외의 유체들을 분사시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도포된 액적들은 액적으로서 분배될 수 있는 UV 또는 기타 방사선 경화가능한 재료 또는 예를 들어, 화학 또는 생물학적 유체들일 수 있다. 예를 들어, 설명된 장치들은 정밀 분배 시스템의 일부 일 수 있다. 작동기는 전기기계적 또는 가열식 작동기(thermal actuator)일 수 있다. 세척 장치는 세척액이 노즐판으로 공급되어 깨끗이 세척되는 수동 또는 자동 세척 및 세정 시스템과 조합될 수 있다. 세척 장치는 분사된 폐잉크 이외에 세척액 및 파편들을 수집할 수 있다.In embodiments, a droplet ejection system may be used to eject fluids other than ink. For example, the applied droplets can be UV or other radiation curable material or chemical or biological fluids, for example, that can be dispensed as droplets. For example, the described devices can be part of a precision dispensing system. The actuator can be an electromechanical or thermal actuator. The cleaning device may be combined with a manual or automatic cleaning and cleaning system in which the cleaning liquid is supplied to the nozzle plate and cleaned. The cleaning device may collect the cleaning liquid and debris in addition to the injected waste ink.

또 다른 실시예들이 다음 청구의 범위의 범주 내에 있을 수 있다.Still other embodiments may be within the scope of the following claims.

Claims (14)

액적 분사기로서,As a droplet injector, 평탄한 기판 내에 형성되어 상기 기판의 표면에 의해 정의되는 평면 내에 놓인 노즐 개구로부터 액적을 분사시키도록 내부에서 유체가 가압되는 유동로; 및A flow path formed therein in the flat substrate and pressurized therein to eject the droplet from the nozzle opening in the plane defined by the surface of the substrate; And 간극을 정의하여 상기 간극 내로 유체를 끌어당기기(drawing) 위해 상기 노즐 개구 근처의 기판 내에 형성되는 방사상 채널;A radial channel formed in a substrate near the nozzle opening to define a gap and draw fluid into the gap; 을 포함하며,/ RTI > 상기 채널의 일부는 상기 기판의 표면에 의해 정의되는 상기 평면 아래에 있고,A portion of the channel is below the plane defined by the surface of the substrate, 상기 노즐 개구에 인접한 상기 방사상 채널은 연결 채널에 의해 서로 연결되는,The radial channels adjacent the nozzle opening are connected to each other by a connecting channel, 액적 분사기.Droplet injector. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 노즐 개구는 상기 방사상 채널에 의해 에워싸여 있는,The nozzle opening is surrounded by the radial channel, 액적 분사기.Droplet injector. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 방사상 채널은 원형 형상인,The radial channel is circular in shape, 액적 분사기.Droplet injector. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 각각의 상기 연결 채널은 상기 노즐 개구로부터 방사상으로 연장하는,Each said connecting channel extending radially from said nozzle opening, 액적 분사기.Droplet injector. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방사상 채널은 상기 노즐 개구 폭의 2 배 또는 그 미만인 폭을 가지는,Wherein the radial channel has a width that is twice or less than the nozzle opening width; 액적 분사기.Droplet injector. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방사상 채널은 100 μ 또는 그 미만인 폭을 가지는,The radial channel having a width of 100 μ or less, 액적 분사기.Droplet injector. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방사상 채널의 깊이는 2μ 내지 50μ인,The depth of the radial channel is 2μ to 50μ, 액적 분사기.Droplet injector. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판은 실리콘 재료인,The substrate is a silicon material, 액적 분사기.Droplet injector. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 평탄한 기판은 복수의 노즐 개구 및 상기 노즐 개구 근처의 방사상 채널들을 포함하는,The flat substrate comprises a plurality of nozzle openings and radial channels near the nozzle openings; 액적 분사기.Droplet injector. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 노즐 개구의 폭은 200μ 또는 그 미만인,The width of the nozzle opening is 200μ or less, 액적 분사기.Droplet injector. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 압전형 작동기를 더 포함하는,Further comprising a piezo actuator, 액적 분사기.Droplet injector. 유체 분사 방법으로서,As a fluid injection method, 기판 내에 형성되어 상기 기판의 표면에 의해 정의되는 평면 내에 놓인 노즐 개구를 통해, 그리고 간극을 정의하여 상기 간극 내로 유체를 끌어당기기 위해 상기 노즐 개구 근처의 기판 내에 형성되는 방사상 채널을 통해, 액적을 분사하는 단계; 그리고Droplets are ejected through a nozzle opening formed in the substrate and placed in a plane defined by the surface of the substrate, and through a radial channel formed in the substrate near the nozzle opening to define a gap to draw fluid into the gap Making; And 상기 방사상 채널에 의해 정의된 상기 간극 내로 끌어당겨진 유체를 제공하는 단계;를 포함하는Providing a fluid drawn into the gap defined by the radial channel; 유체 분사 방법에 있어서,In the fluid injection method, 상기 채널의 일부는 상기 기판의 표면에 의해 정의되는 상기 평면 아래에 있고,A portion of the channel is below the plane defined by the surface of the substrate, 상기 노즐 개구 근처의 방사상 채널은 연결 채널에 의해 서로 연결되는,The radial channels near the nozzle openings are connected to each other by a connecting channel, 유체 분사 방법.Fluid injection method. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 유체는 20 내지 50 dyne/cm인 표면 장력을 가지는,The fluid has a surface tension of 20 to 50 dyne / cm, 유체 분사 방법.Fluid injection method. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 유체는 1 내지 40 센티푸아즈(centipoise)인 점성을 가지는,The fluid has a viscosity of 1 to 40 centipoise, 유체 분사 방법.Fluid injection method.
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