KR20000027016A - Fluid sprayer of micro structure - Google Patents

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이병찬
권순철
박경진
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윤종용
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Abstract

PURPOSE: A fluid sprayer of a micro structure is provided to secure its acceptance rate and reliability by exactly injecting a certain amount of a driving fluid in plural driving fluid chambers after improving a driving fluid injection route of the fluid sprayer and to improve productivity by quickly injecting the driving fluid in the plural driving fluid chambers. CONSTITUTION: A lower wall(15) for covering its ambient part is formed to prepare plural driving fluid chamber(16) stored with a driving fluid, centering on an irradiation body(13) in a state that an insulation layer, an irradiation body and an electrode unit are formed on a silicon substrate. A driving fluid injection hole(100) formed in the center so the plural driving fluid chambers as to be symmetric at the same distance of right and left sides, an extension passage(200) extended right and left from the driving fluid injection hole and a connection passage connected to the corresponding plural driving fluid chambers from the extension passage are formed on the lower wall.

Description

미소구조의 유체분사장치Micro Structure Fluid Injection Device

본 발명은 미소구조의 유체분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체분사장치의 구동유체 주입경로를 개선한 미소구조의 유체분사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a microstructure fluid injection device, and more particularly, to a microstructure fluid injection device having an improved driving fluid injection path of the fluid injection device.

일반적으로 잉크젯프린터 헤드와 같은 열압축방식의 유체분사장치는, 발열체에서 발생하는 열에 의해 구동유체가 열팽창하게 되고 그 상부에 존재하는 멤브레인을 구동하여 잉크를 토출시키는 원리로 구동된다. 도 1은 일반적인 유체분사장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 종래 유체분사장치의 구동유체 주입경로를 나타낸 도 1의 A-A′선 평단면도이다.In general, a fluid compression device of a thermal compression method, such as an inkjet printer head, is driven on a principle of thermally expanding a driving fluid by heat generated from a heating element and driving a membrane existing thereon to eject ink. 1 is a cross-sectional view showing a general fluid injection value, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG.

도 1에 의하면, 실리콘 기판(11) 위에 절연층(12)이 형성되고, 이 절연층(12) 위에 차례로 소정 크기의 발열체(13) 및 전극부(14)가 형성된다. 또한, 발열체(13) 및 전극부(14)를 중심으로 하여 구동유체가 저장되는 구동유체방(16)이 마련되도록 그 주변을 감싸는 하부벽(15)이 형성된다. 또한, 구동유체방(16)을 상부에서 밀폐시키는 멤브레인(21)이 하부벽(15) 위에 접착되고, 이 멤브레인(21) 위에 그 내부에 잉크와 같은 토출유체가 저장되는 토출유체방(33)이 마련되도록 그 주변으로 상부벽(34)이 형성된다. 이 상부벽(34) 위에는 토출유체방(33)과 대응되는 위치에 소정 직경의 노즐(32)을 갖는 노즐판(31)이 접착된다.According to FIG. 1, an insulating layer 12 is formed on a silicon substrate 11, and a heating element 13 and an electrode portion 14 having a predetermined size are sequentially formed on the insulating layer 12. In addition, a lower wall 15 surrounding the periphery of the heating element 13 and the electrode part 14 is formed to provide the driving fluid chamber 16 in which the driving fluid is stored. Further, a discharge fluid 33 in which a membrane 21 for sealing the driving fluid chamber 16 at the top thereof is adhered to the lower wall 15, and a discharge fluid such as ink is stored therein on the membrane 21. The upper wall 34 is formed in the periphery thereof so as to be provided. On the upper wall 34, a nozzle plate 31 having a nozzle 32 of a predetermined diameter is bonded to a position corresponding to the discharge fluid chamber 33.

따라서, 상기 전극부(14)에 전원이 인가되면 발열체(13)에서는 열이 발생되고, 이에 따라 구동유체방(16) 내부의 구동유체가 열팽창하여 멤브레인(21)을 상단으로 밀어 올리게 된다. 이렇게 멤브레인(21)이 밀어 올려지면, 이 멤브레인(21) 위의 토출유체방(33)이 압축되어 그 내부의 토출유체가 노즐(32)을 통하여 외부로 토출되는 것이다.Accordingly, when power is applied to the electrode unit 14, heat is generated in the heating element 13, and accordingly, the driving fluid inside the driving fluid chamber 16 thermally expands to push the membrane 21 upward. When the membrane 21 is pushed up in this way, the discharge fluid chamber 33 on the membrane 21 is compressed and the discharge fluid therein is discharged to the outside through the nozzle 32.

한편, 이와 같은 종래 유체분사장치는 도 2에 도시된 바와 같은 구동유체 주입경로를 갖는다. 이에 의하면, 실리콘 기판(11) 위에 절연층(12), 발열체(13) 및 전극부(14)가 형성된 상태에서, 이 발열체(13)를 중심으로 하여 구동유체가 저장되는 다수의 구동유체방(16)이 마련되도록 그 주변을 감싸는 하부벽(15)이 형성된다. 또한, 이 하부벽(15)에는 그 일측에 구동유체를 주입시키는 구동유체주입구(20)와, 이 구동유체주입구(20)로부터 연장 형성된 연장통로(21)와, 이 연장통로(21)로부터 상기 다수의 구동유체방(16)에 각각 대응되도록 연결 형성된 연결통로(22)가 마련된다.On the other hand, such a conventional fluid injection device has a drive fluid injection path as shown in FIG. As a result, in the state where the insulating layer 12, the heating element 13, and the electrode portion 14 are formed on the silicon substrate 11, a plurality of driving fluid chambers in which the driving fluid is stored around the heating element 13 ( The lower wall 15 surrounding the periphery thereof is formed to provide 16. In addition, the lower wall 15 has a drive fluid inlet 20 for injecting a drive fluid to one side thereof, an extension passage 21 extending from the drive fluid inlet 20, and from the extension passage 21. Connection passages 22 are formed to be connected to correspond to the plurality of driving fluid chambers 16, respectively.

그러나, 이와 같은 종래 유체분사장치는, 상기 구동유체주입구를 통하여 다수의 구동유체방에 구동유체를 주입할 경우, 이 구동유체주입구에서 가까운 쪽의 구동유체방부터 순차적으로 일정량의 구동유체가 채워지게 되므로, 상대적으로 거리가 먼 타측의 구동유체방은 그 거리에 비례하여 주입시간이 늦어지므로 생산성이 떨어지고, 각 구동유체방에 일정량의 구동유체가 고루 주입되지 못하여 각 구동유체방 상호간에 미세한 불균형이 발생하게 될 문제점이 있다.However, in the case of injecting the driving fluid into the plurality of driving fluid chambers through the driving fluid inlet, such a conventional fluid spraying device may sequentially fill a predetermined amount of driving fluid from the driving fluid chamber near the driving fluid inlet. Therefore, the driving fluid chamber on the other side, which is relatively far apart, has a low injection time in proportion to the distance, which leads to a decrease in productivity. There is a problem that will occur.

따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 유체분사장치의 구동유체 주입경로를 개선하여 다수의 구동유체방에 일정량의 구동유체를 정확히 주입하여 그 수율 및 신뢰성을 확보하고, 다수의 구동유체방에 신속히 구동유체를 주입하여 생산성을 향상시키도록 한 미소구조의 유체분사장치를 제공함에 있다.Therefore, an object of the present invention devised to solve such a problem is to improve the drive fluid injection path of the fluid injection device to accurately inject a certain amount of drive fluid into a plurality of drive fluid chamber to secure the yield and reliability, The present invention provides a fluid ejection device having a micro structure for rapidly injecting a driving fluid into a plurality of driving fluid chambers to improve productivity.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 일정량의 구동유체를 저장시킬 수 있도록 함으로써, 가열된 구동유체의 급속 냉각을 가능케하며, 구동유체방에 항상 일정량의 구동유체를 충진시키는 기능을 수행하므로 유체분사장치의 성능을 향상시킨 미소구조의 유체분사장치를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention, by allowing a certain amount of the driving fluid to be stored, enabling rapid cooling of the heated driving fluid, and performs a function of always filling a certain amount of the driving fluid in the fluid chamber fluid injection device It is to provide a fluid ejection device with a microstructure that improves the performance of.

도 1은 일반적인 유체분사장치를 나타낸 측단면도,1 is a side cross-sectional view showing a typical fluid injection value,

도 2는 종래 유체분사장치의 구동유체 주입경로를 나타낸 도 1의 A-A′선 평단면도,2 is a cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. 1 showing a driving fluid injection path of a conventional fluid injection device;

도 3은 본 발명에 따른 미소구조의 유체분사장치의 제 1실시예를 나타낸 평단면도,3 is a plan sectional view showing a first embodiment of a fluid ejection apparatus of a microstructure according to the present invention;

도 4는 본 발명의 제 2실시예를 나타낸 평단면도,4 is a plan sectional view showing a second embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제 3실시예를 나타낸 평단면도이다.5 is a plan sectional view showing a third embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

11 : 기판 12 : 절연층11 substrate 12 insulating layer

13 : 발열체 14 : 전극부13 heating element 14 electrode part

16 : 구동유체방 15 : 하부벽16: driving fluid chamber 15: lower wall

100, 110, 120 : 구동유체주입구 200 : 연장통로100, 110, 120: driving fluid inlet 200: extension passage

300, 310 : 연결통로 210, 211, 212 : 공간부300, 310: connecting passage 210, 211, 212: space part

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미소구조의 유체분사장치의 특징은, 기판 위에 절연층, 발열체 및 전극부가 형성되고, 상기 발열체를 중심으로 하여 구동유체가 저장되는 다수의 구동유체방이 마련되도록 그 주변을 감싸는 하부벽이 형성된 미소구조의 유체분사장치에 있어서, 상기 하부벽은, 상기 다수의 구동유체방들이 좌,우측의 같은 거리에 대칭되도록 대략의 중앙에 형성된 구동유체주입구와, 상기 구동유체주입구로부터 좌우로 연장 형성된 연장통로 및 상기 연장통로로부터 상기 다수의 구동유체방에 각각 대응되도록 연결 형성된 연결통로를 포함한다.In order to achieve the above object, a microstructured fluid spraying device according to the present invention is characterized in that an insulating layer, a heating element, and an electrode are formed on a substrate, and a plurality of driving fluid chambers are provided in which a driving fluid is stored around the heating element. In the micro-fluidic spraying device having a lower wall surrounding the periphery of the microstructure, the lower wall includes a driving fluid inlet formed at an approximately center such that the plurality of driving fluid chambers are symmetrical at the same distance from the left and the right; And extending passages extending from the driving fluid inlet to the left and right, and connecting passages connected to the plurality of driving fluids, respectively.

상기 연장통로는 그 중앙에 형성된 상기 구동유체주입구 좌,우측의 대략 같은 거리에 각각의 다른 구동유체주입구가 더 형성된다. 상기 연장통로는 일정량의 구동유체를 저장할 수 있도록 공간부가 형성된다. 상기 연장통로는 일정량의 구동유체를 각각 저장할 수 있도록 상호간이 다른 연결통로로 연결된 다수개의 다른 공간부가 형성된다. 상기 다수개의 공간부는, 상기 각각의 공간부에 일대일 대응하여 연결 형성된 다수개의 구동유체주입구가 형성된다.The extension passage is further formed with each other drive fluid inlet at substantially the same distance between the left and right sides of the drive fluid inlet formed at the center thereof. The extension passage is formed with a space to store a certain amount of the driving fluid. The extension passages are formed with a plurality of different space portions connected to each other by different connection passages so as to respectively store a certain amount of driving fluid. The plurality of space parts are provided with a plurality of driving fluid inlets formed in one-to-one correspondence with the respective space parts.

따라서, 다수의 구동유체방이 구동유체주입구로부터 대략 같은 거리에 위치하도록 유체분사장치의 구동유체 주입경로를 개선하여 다수의 구동유체방에 일정량의 구동유체를 정확히 주입하여 그 수율 및 신뢰성을 확보함과 아울러 다수의 구동유체방에 신속히 구동유체를 주입하여 생산성을 향상시키도록 하고, 일정량의 구동유체를 저장시킬 수 있도록 함으로써 가열된 구동유체의 급속 냉각을 가능케하며 구동유체방에 항상 일정량의 구동유체를 충진시키는 기능을 수행하므로 유체분사장치의 성능을 향상시키게 된다.Therefore, the driving fluid injection path of the fluid ejection apparatus is improved so that the plurality of driving fluid chambers are located at about the same distance from the driving fluid inlet, and a certain amount of driving fluid is accurately injected into the plurality of driving fluid chambers to secure the yield and reliability thereof. In addition, it is possible to rapidly inject driving fluids into a plurality of driving fluid chambers to improve productivity, and to store a certain amount of driving fluids, thereby enabling rapid cooling of the heated driving fluids, and always supplying a certain amount of driving fluids to the driving fluid chambers. Since the filling function is performed, the performance of the fluid injection device is improved.

이하, 본 발명에 따른 미소구조의 유체분사장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a micro-structure fluid injection device according to the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명에 따른 미소구조의 유체분사장치의 제 1실시예를 나타낸 평단면도이다. 실리콘 기판(11) 위에 절연층(12), 발열체(13) 및 전극부(14)가 형성된 상태에서, 이 발열체(13)를 중심으로 하여 구동유체가 저장되는 다수의 구동유체방(16)이 마련되도록 그 주변을 감싸는 하부벽(15)이 형성됨은 종래기술과 동일하다.Figure 3 is a plan sectional view showing a first embodiment of a fluid ejection apparatus of a microstructure according to the present invention. In the state where the insulating layer 12, the heating element 13, and the electrode portion 14 are formed on the silicon substrate 11, a plurality of driving fluid droplets 16 storing the driving fluid around the heating element 13 are formed. The lower wall 15 is formed around the periphery thereof so as to be provided.

다만 본 발명의 주요특징은, 상기 하부벽(15)에는, 상기 다수의 구동유체방(16)들이 좌,우측의 같은 거리에 대칭되도록 대략의 중앙에 형성된 구동유체주입구(100)와, 상기 구동유체주입구(100)로부터 좌우로 연장 형성된 연장통로(200) 및 상기 연장통로(200)로부터 상기 다수의 구동유체방(16)에 각각 대응되도록 연결 형성된 연결통로(300)를 형성한다. 또한 상기 연장통로(200)에는 그 중앙에 형성된 상기 구동유체주입구(100) 좌,우측의 대략 같은 거리에 각각의 다른 구동유체주입구(110)(120)를 더 형성한다.However, the main feature of the present invention, the lower wall 15, the driving fluid inlet 100 is formed in the approximately center so that the plurality of driving fluid chambers 16 are symmetrical at the same distance of the left and right, and the drive An extension passage 200 extending from the fluid inlet 100 to the left and right sides and the connection passage 300 connected to the driving fluid chambers 16 from the extension passage 200 are formed. In addition, the extension passage 200 further forms the respective driving fluid injection holes 110 and 120 at approximately the same distance to the left and right sides of the driving fluid injection hole 100 formed at the center thereof.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 상기 구동유체주입구(100)를 통하여 다수의 구동유체방(16)에 구동유체를 주입할 경우, 이 구동유체주입구(100)로부터 대략 같은 거리에 배치된 다수의 구동유체방(16)에 거의 같은 시간에 같은 양의 구동유체가 고루 주입되어 구동유체방(16) 상호간의 불균형을 방지한다. 또한, 다수의 구동유체주입구(100)(110)(120)에 의하여 구동유체의 주입시간을 대폭 단축시키게 된다.According to the present invention configured as described above, when the driving fluid is injected into the plurality of driving fluid chambers 16 through the driving fluid inlet 100, the plurality of driving devices are disposed at about the same distance from the driving fluid inlet 100. The same amount of driving fluid is evenly injected into the fluid chamber 16 at about the same time to prevent imbalance between the driving fluid chambers 16. In addition, the injection time of the driving fluid is greatly shortened by the plurality of driving fluid inlets 100, 110, 120.

도 4는 본 발명의 제 2실시예를 나타낸 평단면도로서, 상기 연장통로(200)는 일정량의 구동유체를 저장할 수 있도록 공간부(210)가 형성된다. 따라서, 이 공간부(210)를 통하여 가열된 구동유체의 급속 냉각을 가능케하며, 구동유체방(16)에 항상 일정량의 구동유체를 충진시키는 기능을 수행하므로 유체분사장치의 성능을 향상시키게 된다. 아울러, 여기에서도 다수의 구동유체주입구(100)(110)(120)에 의하여 구동유체의 주입시간을 대폭 단축시킬 수 있음은 전술한 바와 같다.Figure 4 is a plan sectional view showing a second embodiment of the present invention, the extension passage 200 is formed with a space 210 to store a certain amount of drive fluid. Therefore, the cooling of the driving fluid heated through the space portion 210 is possible, and the driving fluid chamber 16 performs a function of always filling a certain amount of driving fluid, thereby improving the performance of the fluid injection device. In addition, as described above, the injection time of the driving fluid can be significantly shortened by the plurality of driving fluid inlets 100, 110, and 120.

도 5는 본 발명의 제 3실시예를 나타낸 평단면도로서, 상기 연장통로(200)는 일정량의 구동유체를 각각 저장할 수 있도록 상호간이 다른 연결통로(310)로 연결된 다수개의 공간부(220)(221)(222)가 형성된다. 상기 다수개의 공간부(220)(221)(222)에는 각각의 상기 공간부(220)(221)(222)에 일대일 대응하여 연결 형성된 다수개의 구동유체주입구(100)(110)(120)가 형성된다. 따라서, 가열된 구동유체의 급속 냉각 기능과 구동유체방(16)에 항상 일정량의 구동유체를 충진시키는 기능을 더욱 효과적으로 수행하여 유체분사장치의 성능을 향상시키게 된다.5 is a plan sectional view showing a third embodiment of the present invention, wherein the extension passage 200 includes a plurality of spaces 220 connected to different connection passages 310 so as to respectively store a predetermined amount of driving fluid. 221 and 222 are formed. In the plurality of spaces 220, 221, 222, a plurality of driving fluid inlets 100, 110, 120 are formed in one-to-one correspondence with the spaces 220, 221, 222, respectively. Is formed. Therefore, the rapid cooling function of the heated driving fluid and the function of always filling a certain amount of driving fluid into the driving fluid chamber 16 are more effectively performed to improve the performance of the fluid injection device.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 미소구조의 유체분사장치에 의하면, 다수의 구동유체방이 구동유체주입구로부터 대략 같은 거리에 위치하도록 그 유체분사장치의 구동유체 주입경로를 개선하여 다수의 구동유체방에 일정량의 구동유체를 정확히 주입하여 수율 및 신뢰성을 확보함과 아울러, 다수의 구동유체방에 신속히 구동유체를 주입하여 생산성을 향상시키도록 하는 효과가 있다.As described above, according to the micro-structure fluid ejection apparatus, the driving fluid injection path of the fluid ejection apparatus is improved so that the plurality of the driving fluid chambers are located at about the same distance from the driving fluid inlet. Accurately injecting a certain amount of driving fluid to secure the yield and reliability, it is effective to improve the productivity by injecting the driving fluid quickly into a plurality of driving fluid room.

또한, 일정량의 구동유체를 저장시킬 수 있도록 함으로써, 가열된 구동유체의 급속 냉각을 가능케하며, 구동유체방에 항상 일정량의 구동유체를 충진시키는 기능을 수행하므로 유체분사장치의 성능을 향상시키게 되는 다른 효과도 있다.In addition, by allowing a certain amount of driving fluid to be stored, enabling rapid cooling of the heated driving fluid, and filling the driving fluid with a certain amount of driving fluid at all times, thereby improving the performance of the fluid injection device. It also works.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments, the invention is not limited to the embodiments described above, but in the field to which the invention pertains without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.

Claims (5)

기판 위에 절연층, 발열체 및 전극부가 형성되고, 상기 발열체를 중심으로 하여 구동유체가 저장되는 다수의 구동유체방이 마련되도록 그 주변을 감싸는 하부벽이 형성된 미소구조의 유체분사장치에 있어서, 상기 하부벽은,In the fluid injection apparatus of a micro structure having an insulating layer, a heating element and an electrode portion formed on a substrate, and having a lower wall surrounding the periphery so that a plurality of driving fluid chambers for storing a driving fluid are provided around the heating element. silver, 상기 다수의 구동유체방들이 좌,우측의 같은 거리에 대칭되도록 대략의 중앙에 형성된 구동유체주입구;A drive fluid inlet formed at a substantially center such that the plurality of drive fluid chambers are symmetrical at the same distance on the left and right sides; 상기 구동유체주입구로부터 좌우로 연장 형성된 연장통로; 및An extension passage extending left and right from the driving fluid inlet; And 상기 연장통로로부터 상기 다수의 구동유체방에 각각 대응되도록 연결 형성된 연결통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소구조의 유체분사장치.And a connecting passage connected to each of the plurality of driving fluid chambers from the extension passage. 제 1항에 있어서, 상기 연장통로는The method of claim 1, wherein the extension passage 그 중앙에 형성된 상기 구동유체주입구 좌,우측의 대략 같은 거리에 각각의 다른 구동유체주입구가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 미소구조의 유체분사장치.And a different drive fluid inlet is formed at approximately the same distance to the left and right of the drive fluid inlet formed in the center thereof. 제 1항에 있어서, 상기 연장통로는The method of claim 1, wherein the extension passage 일정량의 구동유체를 저장할 수 있도록 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 미소구조의 유체분사장치.Microfluidic fluid injection device, characterized in that the space is formed to store a certain amount of the driving fluid. 제 1항에 있어서, 상기 연장통로는The method of claim 1, wherein the extension passage 일정량의 구동유체를 각각 저장할 수 있도록 상호간이 다른 연결통로로 연결된 다수개의 다른 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 미소구조의 유체분사장치.Microfluidic fluid injection device, characterized in that a plurality of different spaces are formed connected to each other by a different connection passage to store a certain amount of the driving fluid. 제 4항에 있어서, 상기 다수개의 공간부는The method of claim 4, wherein the plurality of spaces 상기 각각의 공간부에 일대일 대응하여 연결 형성된 다수개의 구동유체주입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 미소구조의 유체분사장치.And a plurality of driving fluid inlets formed in one-to-one correspondence with each of the spaces.
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KR100696428B1 (en) * 2005-09-23 2007-03-19 김용환 A panties of pregnancy and ovulation for diagnosis

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