KR19990069797A - Droplet ejector on the printhead - Google Patents
Droplet ejector on the printhead Download PDFInfo
- Publication number
- KR19990069797A KR19990069797A KR1019980004276A KR19980004276A KR19990069797A KR 19990069797 A KR19990069797 A KR 19990069797A KR 1019980004276 A KR1019980004276 A KR 1019980004276A KR 19980004276 A KR19980004276 A KR 19980004276A KR 19990069797 A KR19990069797 A KR 19990069797A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thin film
- alloys
- flow path
- printhead
- liquid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
본 발명은 하나의 액실 내부에 박막형상기억합금으로 구성된 엑츄에이터를 다수개 설치함으로써, 빠른 동작속도와 액적의 크기조절이 용이하고 피로파괴 등의 신뢰성이 증가되는 프린트헤드의 액적 분사장치에 관한 것으로서, 특히 진동판의 저면에 형성되고 온도변화에 따라 서로 독립적으로 형상변화되는 다수개의 박막형상기억합금; 상기 각 박막형상기억합금의 저면에 형성되어 상기 각 박막형상기억합금을 온도변화시키는 온도조절부; 상기 진동판의 상측에 설치되고 상기 각 박막형상기억합금이 포함되도록 액실이 형성되어 있으며 상기 액실을 둘러싼 벽면의 일측에 액체가 유입되도록 유로가 형성된 유로판; 그리고 상기 유로판 위에 설치되고 상기 각 박막형상기억합금이 형상변화될 때 액체가 액적의 형태로 분사될 수 있도록 상기 유로판의 액실 면적보다 작은 면적의 노즐이 형성된 노즐판을 구비하는 특징이 있다.The present invention relates to a droplet ejection apparatus of a printhead in which a plurality of actuators consisting of thin film-shaped suppression alloys are installed in one liquid chamber, so that quick operation speed and droplet size can be easily adjusted and reliability such as fatigue breakdown is increased. In particular, a plurality of thin-film-type suppression alloy is formed on the bottom surface of the diaphragm and change shape independently of each other according to the temperature change; A temperature control unit formed on a bottom surface of each of the thin film storage alloys to change the temperature of the thin film storage alloys; A flow path plate installed at an upper side of the diaphragm and having a liquid chamber formed to include each of the thin film-type suppression alloys, and a flow path formed at one side of a wall surface surrounding the liquid chamber; And a nozzle plate provided on the flow path plate and having a nozzle having an area smaller than that of the flow chamber of the flow path plate so that the liquid can be sprayed in the form of droplets when the thin film-shaped suppression alloy is changed in shape.
Description
본 발명은 프린트헤드의 액적 분사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 액실에 박막형상기억합금을 이용한 엑츄에이터를 복수개 설치함으로써, 빠른 동작속도와 높은 신뢰성 그리고 액적의 크기 조절이 가능한 프린트헤드의 액적 분사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a droplet ejection apparatus of a printhead, and more particularly, by installing a plurality of actuators using a thin film-shaped retaining alloy in a single liquid chamber, which enables rapid operation speed, high reliability, and droplet size control. It relates to an injection device.
일반적으로 널리 이용되고 있는 프린트헤드는 DOD(Dorp On Demand)방식을 사용하고 있다. 이 DOD방식은 기록액 방울을 대전(帶電)하거나 편향시킬 필요가 없고, 고압도 필요치 않으며, 대기의 압력하에서 즉시 기록액 방울을 분사하여 손쉽게 프린트할 수 있기 때문에 이용이 점차 늘어 나고 있다. 대표적인 분사원리는 저항을 이용하는 가열식 분사방법과 압전소자(Piezo-Electric)를 이용하는 진동식 분사방법이 있다.In general, a widely used printhead uses a DoD On Demand (DOD) method. This DOD method is increasingly used because it does not need to charge or deflect recording liquid droplets, does not require high pressure, and can easily print by spraying the recording liquid droplets under atmospheric pressure. Typical spraying principles include a heating spray method using a resistance and a vibration spray method using a piezo-electric.
그러나 이러한 가열식 분사방법은 기록액이 열에 가열되므로 화학적 변화를 유발하게 되어 막힘현상이 발생되는 문제가 있으며, 또한 발열저항기의 수명이 짧은 단점과 함께 수용성 기록액을 사용해야 하므로 문서의 보존성이 뒤떨어 지는 단점이 있다. 또한 압전소자의 방식은 가공이 어렵고, 특히 압전소자를 액실의 바닥에 부착하는 작업이 어렵기 때문에 양산성이 저하되는 문제점이 있다.However, this method of heating spraying causes a chemical change because the recording liquid is heated to heat, which causes clogging. Also, the shortness of the life of the heat generating resistor and the shortcoming of the preservation of documents due to the use of a water-soluble recording liquid. There is this. In addition, the piezoelectric element is difficult to process, and in particular, it is difficult to attach the piezoelectric element to the bottom of the liquid chamber.
또한 기록액을 토출하기 위해 형상기억합금이 사용된다. 일본 공개특허공보 공개번호 소57-203177, 소63-57251, 평성4-247680, 평성2-265752, 평성2-308466, 평성3-65349 에는 형상기억합금이 사용된 프린트헤드의 실시예가 개시돼 있다. 종래의 실시예는 상변태온도가 다르고 두께가 서로다른 형상기억합금이 여러장 결합되어 휨변형되도록 구성된 것과, 탄성부재와 형상기억합금의 결합에 의해 휨변형되도록 구성된 것 등이 있다.Also, a shape memory alloy is used to discharge the recording liquid. Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 57-203177, 63-57251, Pyeong 4-247680, Pyeong 2-265752, Pyeong 2-308466, and Pyeong 3-65349 disclose examples of printheads in which shape memory alloys are used. . Conventional embodiments include a plurality of shape memory alloys having different phase transformation temperatures and different thicknesses, which are configured to be bent and deformed, and those configured to be bent by a combination of the elastic member and the shape memory alloy.
그러나 종래의 형상기억합금을 이용한 프린트헤드는 형상기억합금이 박막으로 구현되지 않고 두께가 50㎛이상인 후막으로 구현했기 때문에 가열시 전력소비가 크고 냉각시간이 길어 작동주파수가 떨어지며 인쇄속도가 낮아 실용성이 없는 등의 단점이 있다.However, the printhead using the shape memory alloy is implemented as a thick film having a shape memory alloy of 50 μm or more, rather than a thin film, so that the power consumption is high during heating, the cooling time is long, the operating frequency is low, and the printing speed is low. There are disadvantages such as no.
본 발명자는 상기와 같은 종래의 여러 가지 문제점을 해결하기 위해 형상기억합금을 박막으로 구현하여 발생력이 매우 크고 노즐의 밀집도를 높여 해상도를 증가시킬수 있으며 또한 반도체 박막제조공정을 이용하여 박막형상기억합금을 제조함으로 양산성이 뛰어난 프린트헤드의 기록액 분사장치를 국내특허출원 제 97-8267호로 선출원한바 있다.The present inventors implement the shape memory alloy as a thin film in order to solve the various problems as described above, the generation force is very high and the density of the nozzle can be increased to increase the resolution and also using the semiconductor thin film manufacturing process using It has been filed with Korean Patent Application No. 97-8267 for a print head injection liquid ejecting device having excellent mass productivity.
본 발명은 선출원된 프린트헤드의 개선에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 액실 내부에 박막형상기억합금으로 구성된 엑츄에이터를 다수개 설치함으로써, 빠른 동작속도와 액적의 크기조절이 용이하고 피로파괴 등의 신뢰성이 증가되는 프린트헤드의 액적 분사장치를 제공함에 있다.The present invention relates to an improvement of a pre- filed printhead, and an object of the present invention is to install a plurality of actuators consisting of a thin film-type retaining alloy in one liquid chamber, so that fast operation speed and droplet size can be easily adjusted, and fatigue breakdown, etc. It is to provide a droplet ejection apparatus of the printhead is increased reliability.
도 1a,b는 본 발명 제1실시예의 작동상태를 나타낸 단면도,1A and 1B are cross-sectional views showing an operating state of the first embodiment of the present invention;
도 2는 도 1a의 A - A선 단면도,2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
도 3a,b는 본 발명 제2실시예의 작동상태를 나타낸 단면도,Figure 3a, b is a cross-sectional view showing an operating state of the second embodiment of the present invention,
도 4는 도 3a의 B - B선 단면도,4 is a cross-sectional view taken along the line B-B of Figure 3a,
도 5는 본 발명 제3실시예의 개략적인 사시도,5 is a schematic perspective view of a third embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명 제3실시예의 단면도,6 is a cross-sectional view of a third embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명 제4실시예의 개략적인 사시도,7 is a schematic perspective view of a fourth embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명 제4실시예의 단면도,8 is a cross-sectional view of a fourth embodiment of the present invention;
도 9a,b는 본 발명 제5실시예의 작동상태를 나타낸 단면도.9A and 9B are sectional views showing an operating state of the fifth embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 기판 11 : 공간부10 substrate 11 space part
12 : 격벽 13 : 진동판12 bulkhead 13 diaphragm
14 : 박막형상기억합금 15 : 온도조절부14: thin film shape alloy 15: temperature control unit
16 : 유로판 16a : 연결통로16: Euro plate 16a: connecting passage
17 : 액실 18 : 유로17: liquid chamber 18: euro
19 : 노즐판 20 : 노즐19: nozzle plate 20: nozzle
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 진동판의 저면에 형성되고 온도변화에 따라 서로 독립적으로 형상변화되는 다수개의 박막형상기억합금; 상기 각 박막형상기억합금의 저면에 형성되어 상기 각 박막형상기억합금을 온도변화시키는 온도조절부; 상기 진동판의 상측에 설치되고 상기 각 박막형상기억합금이 포함되도록 액실이 형성되어 있으며 상기 액실을 둘러싼 벽면의 일측에 액체가 유입되도록 유로가 형성된 유로판; 그리고 상기 유로판 위에 설치되고 상기 각 박막형상기억합금이 형상변화될 때 액체가 액적의 형태로 분사될 수 있도록 상기 유로판의 액실 면적보다 작은 면적의 노즐이 형성된 노즐판을 구비하는 특징이 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of thin-film-type storage alloys formed on the bottom surface of the diaphragm and independently changed in shape with temperature changes; A temperature control unit formed on a bottom surface of each of the thin film storage alloys to change the temperature of the thin film storage alloys; A flow path plate installed at an upper side of the diaphragm and having a liquid chamber formed to include each of the thin film-type suppression alloys, and a flow path formed at one side of a wall surface surrounding the liquid chamber; And a nozzle plate provided on the flow path plate and having a nozzle having a smaller area than the liquid chamber area of the flow path plate so that the liquid can be sprayed in the form of droplets when the thin-film-type suppression alloys are changed in shape.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a,b는 본 발명 제1실시예의 작동상태를 나타낸 단면도 이다. 기판(10)을 상,하측으로 관통하는 다수개의 공간부(11)가 마련된다. 이들 공간부(11)는 도 2에 도시된 바와 같은 십자형의 격벽(12)에 의해 구획되며 기판(10)의 상부에는 각 공간부(11)를 덮는 박막 형태의 진동판(13)이 결합된다. 진동판(13)은 열산화 실리콘산화물(SiO2)와 같이 압축잔류응력이 있는 박막으로 구성된다. 그리고 진동판(13)은 일부 또는 전체가 실리콘질화물(Si3N4)로 형성될수 있으며 그 두께는 0.05㎛이상 10㎛이하로 구성된다.1A and 1B are cross-sectional views showing an operating state of the first embodiment of the present invention. A plurality of spaces 11 penetrating the substrate 10 upward and downward are provided. These spaces 11 are partitioned by cross-shaped partitions 12 as shown in FIG. 2, and a diaphragm 13 in a thin film form covering each space 11 is coupled to an upper portion of the substrate 10. The diaphragm 13 is composed of a thin film having a compressive residual stress, such as thermal silicon oxide (SiO 2 ). The diaphragm 13 may be partially or entirely formed of silicon nitride (Si 3 N 4 ), and the thickness thereof may be 0.05 μm or more and 10 μm or less.
그리고 진동판(13)의 상부에 기판(10)을 덮는 유로판(16)이 구비된다. 유로판(16)은 진동판(13)을 감싸는 액실(17)이 구비되며 액실(17) 내부에 기록액용 액체가 저장된다. 또한 액실(17)을 감싸는 벽면의 일측에 액체가 액실(17) 내부로 유입되는 유로(18)가 형성되며 유로판(16)의 상측에는 액실(17)을 덮는 노즐판(19)이 마련된다. 또한 노즐판(19)에는 액실(17)과 연통되는 노즐(19)이 형성되며 유로판(16)과 노즐판(19) 그리고 기판(10)은 그 재질이 단결정 실리콘, 니켈, 스테인레스틸, 그리고 폴리미드(polyimide) 중의 하나로 구성된다.The flow path plate 16 covering the substrate 10 is provided on the diaphragm 13. The flow path plate 16 is provided with a liquid chamber 17 surrounding the diaphragm 13, and the recording liquid is stored in the liquid chamber 17. In addition, a flow path 18 through which liquid flows into the liquid chamber 17 is formed on one side of the wall surface surrounding the liquid chamber 17, and a nozzle plate 19 covering the liquid chamber 17 is provided above the flow path plate 16. . In addition, the nozzle plate 19 is formed with a nozzle 19 in communication with the liquid chamber 17, the flow path plate 16, the nozzle plate 19 and the substrate 10 is made of a single crystal silicon, nickel, stainless steel, and It consists of one of the polyimide.
또한 진동판(13)의 저면에는 각 공간부(11)와 대응되도록 다수개의 박막형상기억합금(14)과 온도조절부(15)가 순차적으로 적층된다. 박막형상기억합금(14)은 온도조절부(15)의 온도변화에 따라 형태가 변화되며 이때 액실(17)의 내압에 따라 액체가 액적의 상태로 분사된다. 박막형상기억합금(14)은 티타늄(Ti)과 니켈(Ni)이 주성분으로 각각의 금속이 40% 이상 함유된다. 그리고 박막형상기억합금(14)은 진동판(13)의 표면에 스퍼터링에 의해 형성되며 이의 상변태온도를 조절하기 위해 300℃이상의 온도에서 30분 이상으로 열처리된다.In addition, the bottom surface of the diaphragm 13, a plurality of thin-film-type storage alloy 14 and the temperature control unit 15 are sequentially stacked so as to correspond to each space portion (11). The thin-film-shaped storage alloy 14 is changed in shape according to the temperature change of the temperature control unit 15, and at this time, the liquid is injected in the form of droplets according to the internal pressure of the liquid chamber 17. Titanium (Ti) and nickel (Ni) are the main components of the thin-film-type retaining alloy 14 and contain 40% or more of each metal. In addition, the thin film-shaped retaining alloy 14 is formed on the surface of the diaphragm 13 by sputtering and heat-treated at a temperature of 300 ° C. or higher for 30 minutes or more to control its phase transformation temperature.
또한 박막형상기억합금(14)은 상변태온도를 조절하기 위해 소량의 철(Fe)(10% 이하)이 첨가되며, 상변태 온도상승을 위하여 백금(Pt)과 납(Pb)을 최대 20%까지 첨가된다. 그리고 박막형상기억합금(14)은 그 두께가 0.05㎛이상 10㎛이하로 구성되며 박막형상기억합금(14)은 마르텐사이트(martensite) 상변태와 롬보헤드랄(rohmbohedral) 상변태를 이용하여 액적을 분사한다. 즉 박막형상기억합금(14)은 가열시 오오스테나이트(B2격자)로 상변태 되고 이때 기억된 형태만큼 변형을 일으키게 된다. 그리고 냉각에 의해 마르텐사이트 또는 롬보헤드랄 상태로 상변태될 때 원래의 평판 형태로 복귀되며 이 과정에서 진동판(13)의 탄성력에 의해 신속하게 복귀된다.In addition, a small amount of iron (Fe) (10% or less) is added to the thin film-type storage alloy 14 to control the phase transformation temperature, and up to 20% of platinum (Pt) and lead (Pb) are added to increase the phase transformation temperature. do. In addition, the thin film storage alloy 14 has a thickness of 0.05 µm or more and 10 µm or less, and the thin film storage alloy 14 injects droplets using a martensite phase transformation and a rommbohedral phase transformation. . That is, the thin-film-type storage alloy 14 is phase-transformed into austenite (B 2 lattice) upon heating, and causes deformation as much as the stored shape. And when the phase transformation to a martensite or lomboheadral state by cooling, it is returned to the original flat form and in this process is quickly returned by the elastic force of the diaphragm 13.
박막형상기억합금의 변형온도는 다음 표와 같다.The deformation temperature of the thin-film-type storage alloy is shown in the following table.
또한 박막형상기억합금(14)이 구비된 프린트헤드는 제품 출하전에 박막형상기억합금(14)을 500회 이하로 반복 구동시켜 온도변화에 따른 변위량을 안정시켜야 된다.In addition, the print head provided with the thin film storage alloy 14 should be repeatedly driven to the thin film storage alloy 14 up to 500 times before shipment of the product to stabilize the displacement according to the temperature change.
또한 온도조절부(15)는 전기저항으로 인한 발열체를 이용할수 있으며 냉각시 자연냉각되도록할수 있다. 그리고 온도조절부(15)의 전류를 제어하면 온도가 제어되며 또한 자연냉각속도를 높이기 위해 방열판을 이용할수 있다. 또한 냉각을 돕기위해 냉각팬을 별도로 구비할수 있으며 형상기억합금 자체를 전기저항의 발열체로 이용할수 있다. 그리고 온도조절부(15)에 펠티에효과(Peltier)로 작동되는 p-n형 반도체를 이용한 π구조의 열전(thermoelectric)기구를 사용할수 있다.In addition, the temperature control unit 15 may use a heating element due to electrical resistance and may be naturally cooled during cooling. And by controlling the current of the temperature control unit 15, the temperature is controlled and can also use a heat sink to increase the natural cooling rate. In addition, a cooling fan may be separately provided to assist cooling, and the shape memory alloy itself may be used as a heating element for electric resistance. In addition, a thermoelectric mechanism having a π structure using a p-n-type semiconductor operated by a Peltier effect can be used for the temperature controller 15.
이처럼 구성된 본 발명 제1실시예는 박막형상기억합금(14)에 열을 가하여 온도를 증가시키면 박막형상기억합금(14)이 고온상(오오스테나이트)로 변태하면서 판형의 박막형상기억합금(14)이 기억된 형태만큼 변형을 일으키게 된다. 그리고 고온상을 가지는 박막형상기억합금을 자연 냉각을 하거나 열을 인위적으로 빼았는 경우 온도가 감소하여 저온상(마르텐사이트 또는 롬보헤드랄)으로 변태하게 된다. 저온상으로 상변태한 형상기억합금은 강성이 약하게 되어 진동판(13)에 의한 변형을 일으켜 신속하게 판형의 형태로 복귀되어 다음 동작의 대기상태에 놓인다. 그리고 온도변화에 따른 박막형상기억합금(14)의 작용으로 인해 액실(17)의 액체가 노즐(19)을 통하여 분사되며 위의 과정을 반복하게 되면 액적을 분사할수 있다.According to the first embodiment of the present invention configured as described above, when the temperature is increased by applying heat to the thin film-shaped storage alloy 14, the thin film-shaped storage alloy 14 is transformed into a high temperature phase (austenite) and the plate-shaped thin film storage alloy 14 ) Will transform as much as it remembers. In addition, when the thin-film-shaped suppression alloy having a high temperature phase is naturally cooled or artificially removed from heat, the temperature is reduced to transform into a low temperature phase (martensite or lomboheadal). The shape memory alloy phase-transformed to a low temperature phase becomes weak and becomes deformed by the diaphragm 13, and quickly returns to the plate shape, and is placed in the standby state of the next operation. In addition, the liquid in the liquid chamber 17 is sprayed through the nozzle 19 due to the action of the thin film-shaped suppression alloy 14 according to the temperature change, and when the above process is repeated, the droplet may be sprayed.
본 발명 제1실시예는 하나의 액실(17)에 다수개의 박막형상기억합금(14)이 구비되어 서로 독립적으로 구동된다. 따라서 상변태에 의한 체적변화량을 조절할수 있어서, 분사되는 액적의 크기를 변화시킬수 있으며, 큰 하나의 박막형상기억합금에 비해 계면이 더 많고 분산되어 있어 빠른 열이동이 가능하며 동작속도가 증가하고 토출되는 액적의 속도도 증가된다. 또한 같은 두께의 박막형상기억합금(같은 열용량을 갖는 박막)이 있을 경우 이를 소형의 박막으로 나누어 복수로 형성하는 경우 상대적으로 박막의 탄성이 더 커서 결국 박막의 컴플라이언스가 작아지고 이에 따라 토출되는 액적의 속도를 빠르게 할수 있다.In the first embodiment of the present invention, a plurality of thin-film-type storage alloys 14 are provided in one liquid chamber 17 to be driven independently of each other. Therefore, it is possible to control the volume change due to the phase transformation, and to change the size of the sprayed droplets, and the interface is larger and more dispersed than a single thin film-type suppression alloy, which enables rapid thermal movement and increases the operating speed and discharges. The speed of the droplets is also increased. In addition, when there are thin film-type suppression alloys (thin films having the same heat capacity) having the same thickness, a plurality of thin films are formed into smaller thin films, and the elasticity of the thin films is relatively larger, resulting in a smaller compliance of the thin films and thus the discharge of droplets. You can speed it up.
또한 같은 두께의 박막이 소형으로 이루어질 경우 상대적으로 변위량이 더 작아져서 피로 파괴의 위험이 현저히 줄어든다. 복수개의 박막형상기억합금중 일부는 액체 토출에 필요한 액실(17) 가압에 이용되고, 일부는 액체 토출후의 안정화에 쓰일수 있어서, 연속 토출을 안정적으로 할수 있다. 또한 복수개의 박막형상기억합금(14)중 일부는 액체 토출에 필요한 액실(17) 가압에 이용되고, 일부는 액실의 높은 압력이 유로(18) 쪽으로 전달되는 것을 막는데 쓰여 액체 분사를 효율적으로 할수 있다.In addition, when the thin film of the same thickness is made smaller, the displacement amount is relatively smaller, which significantly reduces the risk of fatigue fracture. Some of the plurality of thin film type retaining alloys are used to pressurize the liquid chamber 17 necessary for discharging the liquid, and some of them can be used for stabilization after discharging the liquid, so that continuous discharging can be made stable. In addition, some of the plurality of thin film storage alloys 14 are used to pressurize the liquid chamber 17 required for discharging the liquid, and some of them are used to prevent the high pressure of the liquid chamber from being transferred to the flow path 18 so that the liquid injection can be efficiently performed. have.
또한 복수개의 박막형상기억합금(14)에 있어서, 한번의 액적분사를 위해 0.01sec 이하의 시간차를 두고 동작되도록 하면 연속적인 분사가 이루어질수 있다. 또한 하나의 액실(17) 내부에 형성된 각 박막형상기억합금(14)의 기계적변위를 일으키는 면적을 0.001㎟ 이상 0.1㎟ 이하로 동일하게 구성하거나 또는 0.001㎟ 이상 0.1㎟ 이하의 크기 범위에서 서로 다른 크기로 구성하여 액실(17)의 체적변화량을 조절할수 있다.In addition, in the plurality of thin film storage alloys 14, continuous spraying may be performed by operating with a time difference of 0.01 sec or less for one droplet injection. In addition, the area causing the mechanical displacement of each thin film-shaped retaining alloy 14 formed in one liquid chamber 17 is equally configured to be 0.001 mm 2 or more and 0.1 mm 2 or less, or different sizes in the size range of 0.001 mm 2 or more and 0.1 mm 2 or less. The volume change of the liquid chamber 17 can be adjusted.
그리고 한번의 액적분사를 위하여 복수개의 박막형상기억합금중 동작하는 박막형상기억합금의 조합을 달리하여 액적의 크기와 속도가 조절되도록 하고 또한 복수개의 박막형상기억합금중 동작하는 박막형상기억합금의 조합을 달리하여 액적 분사를 연속적으로 할수 있다. 즉 복수개의 박막형상기억합금중 일부는 가압된 액실(17)의 액체가 유로(18) 쪽으로 되돌아가는 양을 줄이는 작용을 하도록 할수 있으며, 복수개의 박막형상기억합금중 유로(18) 쪽의 컨덕턴스를 조절하여 분사되는 액적의 크기를 조절할수 있다. 또한 복수개의 박막형상기억합금중 일부는 액체 분사후에 액실(17)에 남아있는 액체의 유동을 안정시키는 시간을 줄이는 작용을 하도록 할수 있다.The combination of thin film type suppression alloys that operate among the plurality of thin film type suppression alloys allows the droplet size and speed to be controlled and a combination of thin film type suppression alloys that operate among the plurality of thin film type suppression alloys for single droplet injection. Differently, it is possible to continuously spray droplets. That is, some of the plurality of thin film storage alloys may act to reduce the amount of the liquid in the pressurized liquid chamber 17 to return to the flow path 18, and the conductance on the flow path 18 of the plurality of thin film storage alloys may be reduced. By adjusting the size of the sprayed droplets can be adjusted. In addition, some of the plurality of thin film storage alloys may serve to reduce the time for stabilizing the flow of the liquid remaining in the liquid chamber 17 after the liquid injection.
도 3a,b는 본 발명 제2실시예의 작동상태를 나타낸 단면도 로서, 제1실시예와 동일구성요소는 동일부호를 사용하여 본 발명 제2실시예를 설명한다. 본 발명 제2실시예는 하나의 액실(17)에 박막형상기억합금(14)이 일렬로 구비된다. 그리고 액실(17)을 구성하는 벽면의 일측에 유로(18)가 구비되고 타측에는 액체가 토출되는 노즐(19)이 마련된다.3A and 3B are cross-sectional views showing the operating state of the second embodiment of the present invention, in which the same components as those of the first embodiment will be described using the same reference numerals. In the second embodiment of the present invention, a thin film-shaped storage alloy 14 is provided in one liquid chamber 17 in a row. And a flow path 18 is provided on one side of the wall surface constituting the liquid chamber 17, and a nozzle 19 for discharging the liquid is provided on the other side.
이처럼 구성된 본 발명 제2실시예는 도 3b에서와 같이 온도조절부(15)에 의해 각 박막형상기억합금(14)이 기억된 형태로 변형된다. 이 과정에서 액실(17)의 내압이 증가되고 액체가 노즐(19)을 거쳐 분사된다. 또한 유로(18) 근방의 박막형상기억합금(14)은 액실(17)의 반대쪽으로 변형되어 액실(17)의 내압이 증가되는 동안 액체가 유로(18) 쪽으로 역류되는 것이 차단되도록 할수 있다.According to the second embodiment of the present invention configured as described above, each thin film-type storage alloy 14 is deformed by the temperature controller 15 as shown in FIG. 3B. In this process, the internal pressure of the liquid chamber 17 is increased and the liquid is injected through the nozzle 19. In addition, the thin film-shaped retaining alloy 14 near the flow channel 18 may be deformed to the opposite side of the liquid chamber 17 to prevent the liquid from flowing back toward the flow channel 18 while the internal pressure of the liquid chamber 17 is increased.
도 5는 본 발명 제3실시예의 개략적인 사시도 이고 도 6은 제3실시예의 단면도 로서, 본 발명 제1실시예와 동일 구성을 갖는다. 단지 유로판(16) 내부의 액실(17)을 구성하는 벽면중 2면에 박막형상기억합금(14)을 형성하고 이들이 동작할수 있도록 공간부(11)가 형성된다. 또한 액실(17)을 구성하는 벽면중 박막형상기억합금(14)이 형성되지 않은 벽면에 유로(18)와 노즐(19)이 각각 형성된다.5 is a schematic perspective view of a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the third embodiment, and has the same configuration as the first embodiment of the present invention. Only the thin film-shaped storage alloy 14 is formed on two surfaces of the wall constituting the liquid chamber 17 inside the flow path plate 16, and the space 11 is formed so that they can operate. Moreover, the flow path 18 and the nozzle 19 are formed in the wall surface in which the thin film type | mold suppression alloy 14 was not formed among the wall surfaces which comprise the liquid chamber 17, respectively.
이처럼 구성된 본 발명 제3실시예는 제1실시예와 동일한 기능을 한다. 각 박막형상기억합금(14)이 동시에 또는 시간차를 두고 작동되는 동안 액실(17)의 내압이 증가되며 이때 액체가 유로(18)를 따라 액실(17) 내부로 유입된 다음 노즐(19)을 거쳐 액적의 상태로 토출된다.The third embodiment of the present invention configured as described above has the same function as the first embodiment. The internal pressure of the liquid chamber 17 is increased while the thin film-shaped storage alloys 14 are operated at the same time or at a time difference, and the liquid flows into the liquid chamber 17 along the flow path 18 and then passes through the nozzle 19. It is discharged in the state of droplets.
도 7은 본 발명 제4실시예의 개략적인 사시도 이고 도 8은 제4실시예의 단면도 로서, 본 발명 제1실시예와 동일 구성을 갖는다. 단지 유로판(16) 내부의 액실(17)이 연결유로(18)를 따라 직렬로 다수개 연결돼 있으며 이들 액실(17)마다 복수개의 박막형상기억합금(14)이 구비된다. 따라서 각 박막형상기억합금(14)이 동작되는 동안 유로(18)를 통하여 액체가 첫 번째 액실(17) 내부로 유입된 다음 연결통로(16a)를 따라 두 번째 액실(17) 내부로 압송되며 이후 노즐(19)을 거쳐 액적의 상태로 분사된다.7 is a schematic perspective view of a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the fourth embodiment, having the same configuration as that of the first embodiment of the present invention. Only a plurality of liquid chambers 17 inside the flow path plate 16 are connected in series along the connection flow path 18, and a plurality of thin film-shaped storage alloys 14 are provided for each of the liquid chambers 17. Therefore, the liquid flows into the first liquid chamber 17 through the flow path 18 during the operation of each thin film-shaped storage alloy 14 and then is pumped into the second liquid chamber 17 along the connecting passage 16a. It sprays in the state of a droplet via the nozzle 19. FIG.
도 9a,b는 본 발명 제5실시예의 단면도 로서, 본 발명 제1실시예와 동일 구성을 갖는다. 단지 기판(10)의 상부에 각 박막형상기억합금(14)을 덮는 유로판(16)이 구비되며 이때 유로판(16)에는 일부 박막형상기억합금(14)을 덮는 액실(17)이 마련되며 액실(17)의 일측에는 나머지 박막형상기억합금(14)을 덮는 유로(18)가 구비된다. 그리고 액실(17)의 타측에 액체를 분사하는 노즐(19)이 마련된다.9A and 9B are cross-sectional views of the fifth embodiment of the present invention, and have the same configuration as the first embodiment of the present invention. Only the flow path plate 16 covering each of the thin film-type storage alloys 14 is provided on the substrate 10. In this case, the flow chamber 16 is provided with a liquid chamber 17 covering the thin film-type storage alloys 14. One side of the liquid chamber 17 is provided with a flow path 18 to cover the remaining thin film-type storage alloy (14). And the nozzle 19 which injects a liquid in the other side of the liquid chamber 17 is provided.
이처럼 구성된 본 발명 제5실시예는 유로(18)의 컨덕턴스를 조절하여 토출되는 액적의 크기를 조절할수 있다. 예컨데 도 9a에서와 같이 유로(18)와 대응되는 박막형상기억합금(14)의 변위량을 크게하여 유로(18)가 대부분 막히도록 하면 액실(17)의 내압이 증가되어 노즐(19) 쪽으로 토출되는 액체의 량이 증가된다. 그리고 도 9b에서와 같이 유로(18)와 대응되는 박막형상기억합금(14)의 변위량을 적게 조절하여 유로(18)가 대부분 열리도록 하면 액실(17)의 내압이 유로(18) 쪽으로 분산되며 이 과정에서 노즐(19) 쪽으로 토출되는 액체의 량이 감소되며 액적의 크기가 작아진다.In the fifth embodiment of the present invention configured as described above, the size of the discharged droplets may be adjusted by adjusting the conductance of the flow path 18. For example, as shown in FIG. 9A, when the displacement amount of the thin film-shaped storage alloy 14 corresponding to the flow path 18 is increased so that most of the flow path 18 is blocked, the internal pressure of the liquid chamber 17 is increased to be discharged toward the nozzle 19. The amount of liquid is increased. In addition, as shown in FIG. 9B, when the displacement amount of the thin film storage alloy 14 corresponding to the flow path 18 is adjusted to be small so that the flow path 18 is mostly opened, the internal pressure of the liquid chamber 17 is dispersed toward the flow path 18. In the process, the amount of liquid discharged toward the nozzle 19 is reduced and the size of the droplet is reduced.
이상에서와 같이 본 발명에 따르면 상변태에 의한 체적 변화량을 조절할수 있어서 분사되는 액적의 크기를 변화시킬수 있고, 계면이 더 많고 분사되어 있어 빠른 열이동이 가능하여 동작속도가 증가되며 액적의 속도도 증가된다. 또한 소형의 박막으로 나누어 형성됨으로 컴플라이언스가 커지고 피로 파괴의 위험이 현저히 줄어든다. 또한 복수개의 박막형상기억합금을 조합하여 작동시킬 경우 액체 토출후의 안정화에 쓰일수 있다. 또한 일부 박막형상기억합금을 이용하여 유로의 크기를 조절하면 액실의 압력이 유로쪽으로 전달되는 것을 막을수 있으므로 액적의 크기조절이 쉽고 액적의 분사를 효율적으로 할수 있다.As described above, according to the present invention, the volume change due to phase transformation can be adjusted, and thus the size of the sprayed droplets can be changed, and the interface is more and sprayed, so that the rapid thermal movement is possible, the operation speed is increased, and the velocity of the droplet is increased. do. In addition, the thin film is formed by dividing it into smaller films, thereby increasing compliance and significantly reducing the risk of fatigue failure. In addition, it can be used for stabilization after liquid discharge when operating in combination with a plurality of thin-film-type suppression alloys. In addition, by adjusting the size of the flow path using some thin film-type suppression alloy, it is possible to prevent the pressure of the liquid chamber from being transferred to the flow path, thereby making it easy to control the size of the liquid droplets and efficiently spraying the droplets.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980004276A KR19990069797A (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Droplet ejector on the printhead |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980004276A KR19990069797A (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Droplet ejector on the printhead |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990069797A true KR19990069797A (en) | 1999-09-06 |
Family
ID=65894318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980004276A KR19990069797A (en) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | Droplet ejector on the printhead |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19990069797A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100399760B1 (en) * | 2001-10-05 | 2003-09-29 | 한국과학기술원 | Micro fluid injector and its injection method |
| WO2013158100A1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-10-24 | Hewlett Packard Development Company, L.P. | Fluid circulation within chamber |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6357251A (en) * | 1986-08-28 | 1988-03-11 | Fujitsu Ltd | Ink jet head |
| JPH02265752A (en) * | 1989-04-05 | 1990-10-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ink-jet recording head |
| JPH0691865A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-05 | Seikosha Co Ltd | Ink jet head |
| JPH0691873A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-05 | Seikosha Co Ltd | Ink-jet head |
| JPH0691866A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-05 | Seikosha Co Ltd | Ink jet head |
-
1998
- 1998-02-13 KR KR1019980004276A patent/KR19990069797A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6357251A (en) * | 1986-08-28 | 1988-03-11 | Fujitsu Ltd | Ink jet head |
| JPH02265752A (en) * | 1989-04-05 | 1990-10-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ink-jet recording head |
| JPH0691865A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-05 | Seikosha Co Ltd | Ink jet head |
| JPH0691873A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-05 | Seikosha Co Ltd | Ink-jet head |
| JPH0691866A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-05 | Seikosha Co Ltd | Ink jet head |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 가공열처리한 Ti-Ni-Cu형상기억합금의 변태거동 Ti-Ni합금은 B2격자에서 Monoclinic마르텐사이트(B19) 변태를 함에 있어, B19이전에 롬보헤드랄상으로 변태되는 특성을 갖으며, Ti-Ni 2원 합금에 제3첨가원서로서 미량의 Fe를 첨가할 수 있다.,(9,13,16)쪽 * |
| 형상기업합금 개발에 관한 연구 Fe를 Ni나Ti대신 치환하면 마르텐사이트 변태가 억제되어 B2상과 마르텐사이트 상 사이에 롬보헤드랄상구조의 중간상이 존재하게 된다,도1 및 (18,21)쪽 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100399760B1 (en) * | 2001-10-05 | 2003-09-29 | 한국과학기술원 | Micro fluid injector and its injection method |
| WO2013158100A1 (en) * | 2012-04-19 | 2013-10-24 | Hewlett Packard Development Company, L.P. | Fluid circulation within chamber |
| US9193161B2 (en) | 2012-04-19 | 2015-11-24 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fluid circulation within chamber |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5502471A (en) | System for an electrothermal ink jet print head | |
| EP1658178B1 (en) | Thermal actuator and liquid drop emitter | |
| JP2006130917A (en) | Inkjet printing head with cantilever actuator | |
| JP2004209981A (en) | Apparatus in drop-on-demand method for discharging different amount of droplets using thermomechanical actuator, and method for operating the apparatus | |
| WO2006057910A1 (en) | Doubly-anchored thermal actuator having varying flexural rigidity | |
| KR19990069797A (en) | Droplet ejector on the printhead | |
| US20030098899A1 (en) | Ink-jet printhead and manufacturing method thereof | |
| US6270198B1 (en) | Micro injecting device | |
| EP2054231B1 (en) | Continuous printing using temperature lowering pulses | |
| US7011394B2 (en) | Liquid drop emitter with reduced surface temperature actuator | |
| KR100221459B1 (en) | Recording liquid ejecting apparatus and method thereof of print head | |
| EP1066966A2 (en) | Ink-jet head and fabrication method of the same | |
| JPH09234864A (en) | Ink jet recording head | |
| KR100221460B1 (en) | Recording liquid ejecting apparatus and method thereof of print head | |
| KR19990070319A (en) | Droplet ejector on the printhead | |
| KR100221458B1 (en) | Recording liquid ejecting apparatus of print head | |
| US6443559B1 (en) | Ink jet printhead which incorporates mass actuated ink ejection mechanisms | |
| KR100279313B1 (en) | Print head and manufacturing method thereof | |
| KR100337112B1 (en) | Printer head | |
| KR100359107B1 (en) | A method for manufacturing actuator of inkjet printhead | |
| KR100374591B1 (en) | Printer head using shape memory alloy and method for manufacturing the same | |
| JP2000190495A (en) | Printer head using shape memory alloy and production thereof | |
| US20040207696A1 (en) | Ink jet head and droplet ejection device having same mounted thereon | |
| US6848771B2 (en) | Method of operating a thermal actuator and liquid drop emitter with multiple pulses | |
| JP2004106232A (en) | Microfluidic driver and its manufacturing process, electrostatic head unit and its manufacturing process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |