KR20070018532A - Inkjet printhead having heat transfer layer - Google Patents

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KR20070018532A
KR20070018532A KR1020050073312A KR20050073312A KR20070018532A KR 20070018532 A KR20070018532 A KR 20070018532A KR 1020050073312 A KR1020050073312 A KR 1020050073312A KR 20050073312 A KR20050073312 A KR 20050073312A KR 20070018532 A KR20070018532 A KR 20070018532A
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ink
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heater
heat transfer
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KR1020050073312A
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민재식
하용웅
박병하
김경일
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삼성전자주식회사
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Abstract

열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드가 개시된다. 개시된 잉크젯 프린트헤드는, 상면에 소정 깊이의 트렌치가 외곽을 따라 형성된 기판; 기판 상에 형성되는 복수의 히터; 기판 상에서 상기 히터들과 전기적으로 연결되도록 형성되는 복수의 도체; 히터 및 도체들이 형성된 기판 상에 적층되는 것으로, 히터들의 상부에 토출될 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; 챔버층 상에 적층되는 것으로, 잉크의 토출이 이루어지는 복수의 노즐이 형성된 노즐층; 및 히터들로부터 발생되는 열을 분산시키기 위한 것으로, 기판과 챔버층 사이에서 히터 및 도체들을 덮도록 형성되는 동시에 트렌치를 채우도록 형성되는 열전달층;을 구비한다.A thermal drive inkjet printhead is disclosed. Disclosed is an inkjet printhead comprising: a substrate having a trench having a predetermined depth formed on an upper surface thereof; A plurality of heaters formed on the substrate; A plurality of conductors formed on the substrate to be electrically connected to the heaters; A chamber layer stacked on a substrate on which a heater and conductors are formed, the chamber layer having a plurality of ink chambers filled with ink to be discharged on top of the heaters; A nozzle layer laminated on the chamber layer and having a plurality of nozzles through which ink is ejected; And a heat transfer layer for dispersing heat generated from the heaters, the heat transfer layer being formed to cover the heater and the conductor between the substrate and the chamber layer and to fill the trench.

Description

열전달층을 구비한 잉크젯 프린트헤드{Inkjet printhead having heat transfer layer} Inkjet printhead with heat transfer layer

도 1은 종래 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional thermal inkjet printhead.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 평면도이다.2 is a plan view schematically illustrating a thermally driven inkjet printhead according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 도시한 도면이다.FIG. 3 is an enlarged view of portion A of FIG. 2.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 본 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV ′ of FIG. 3.

도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ'선을 따라 본 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV ′ of FIG. 2.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100... 잉크젯 프린트헤드 101... 패드100 ... Inkjet Printhead 101 ... Pad

110... 기판 111... 잉크피드홀110 ... substrate 111 ... ink feed hole

112... 절연층 114... 히터112. Insulation layer 114 ... Heater

116... 도체 118... 보호층116 ... conductor 118 ... protective layer

120... 챔버층 122... 잉크챔버120 ... chamber layer 122 ... ink chamber

130... 노즐층 132... 노즐130 ... Nozzle Layer 132 ... Nozzle

132a,132b,132c,132d... 노즐 열 140... 열전달층132a, 132b, 132c, 132d ... nozzle heat 140 ... heat transfer layer

150... 트렌치 150 ... trench

본 발명은 잉크젯 프린트헤드에 관한 것으로, 상세하게는 히터로부터 발생되는 잉여열을 효과적으로 분산시킴으로써 잉크의 토출특성을 향상시킬 수 있는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet printhead, and more particularly, to a thermally driven inkjet printhead capable of improving the ejection characteristics of ink by effectively dissipating excess heat generated from a heater.

일반적으로, 잉크젯 프린터는 잉크젯 프린트헤드로부터 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상을 형성하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린터에는 잉크젯 프린트헤드가 인쇄매체의 이송방향과 직각방향으로 왕복이동하면서 인쇄작업을 수행하는 셔틀 방식의 잉크젯 프린터와, 최근 고속인쇄의 구현을 위하여 개발되고 있는 것으로 인쇄매체의 폭에 해당하는 크기의 어레이 프린트헤드(array printhead)를 구비한 라인프린팅 방식의 잉크젯 프린터가 있다. 상기 어레이 프린트헤드에는 복수의 잉크젯 프린트헤드가 소정 형태로 배열되어 있다. 이러한 라인프린팅 방식의 잉크젯 프린터에서는 어레이 프린트헤드는 고정된 상태에서 인쇄 매체만이 이송하면서 인쇄작업이 수행되므로 고속 인쇄의 구현이 가능해진다. In general, an inkjet printer is an apparatus for ejecting a small droplet of ink from an inkjet printhead to a desired position on a print medium to form an image of a predetermined color. Such inkjet printers include a shuttle-type inkjet printer which performs a printing operation while the inkjet printhead reciprocates in a direction perpendicular to the transport direction of the print media, and recently developed for high speed printing, which corresponds to the width of the print media. There is a line-printing inkjet printer with an array printhead of size. A plurality of inkjet printheads are arranged in a predetermined form in the array printhead. In such a line-printing inkjet printer, the print job is performed while only the print medium is transferred while the array printhead is fixed, thereby enabling high-speed printing.

한편, 잉크젯 프린트헤드는 잉크 액적의 토출 메카니즘에 따라 크게 두가지 방식으로 분류될 수 있다. 그 하나는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 열구동 방식의 잉크젯 프린 트헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이다. On the other hand, inkjet printheads can be largely classified into two types according to the ejection mechanism of the ink droplets. One is a heat-driven inkjet printhead which generates bubbles in the ink by using a heat source and ejects the ink droplets by the expansion force of the bubbles, and the other is due to the deformation of the piezoelectric body using the piezoelectric body. A piezoelectric inkjet printhead which discharges ink droplets by a pressure applied to the ink.

열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 잉크 액적 토출 메카니즘을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 저항 발열체로 이루어진 히터에 펄스 형태의 전류가 흐르게 되면, 히터에서 열이 발생되면서 히터에 인접한 잉크는 대략 300℃로 순간 가열된다. 이에 따라 잉크가 비등하면서 버블이 생성되고, 생성된 버블은 팽창하여 잉크 챔버 내에 채워진 잉크에 압력을 가하게 된다. 이로 인해 노즐 부근에 있던 잉크가 노즐을 통해 액적의 형태로 잉크 챔버 밖으로 토출된다. The ink droplet ejection mechanism in the thermally driven inkjet printhead will be described in more detail as follows. When a pulse current flows through a heater made of a resistive heating element, heat is generated in the heater and the ink adjacent to the heater is instantaneously heated to approximately 300 ° C. Accordingly, as the ink boils, bubbles are generated, and the generated bubbles expand and apply pressure to the ink filled in the ink chamber. As a result, the ink near the nozzle is discharged out of the ink chamber in the form of droplets through the nozzle.

도 1에는 종래 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드를 개략적인 단면이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래 잉크젯 프린트헤드는 다수의 물질층이 적층된 기판(11)과, 상기 기판(11) 위에 적층되는 것으로, 잉크챔버(22)가 형성된 챔버층(20)과, 상기 챔버층(20) 위에 적층되는 노즐층(30)으로 이루어져 있다. 상기 잉크챔버(22) 내에는 잉크가 채워지며, 잉크챔버(22)의 아래쪽에는 잉크를 가열하여 버블을 생성시키기 위한 히터(13)가 마련된다. 그리고, 노즐층(30)에는 잉크의 토출이 이루어지는 노즐(32)이 형성되어 있다. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional thermally driven inkjet printhead. Referring to FIG. 1, a conventional inkjet printhead is a substrate 11 having a plurality of material layers stacked thereon, and is stacked on the substrate 11, the chamber layer 20 having an ink chamber 22 formed thereon, and the chamber. It consists of a nozzle layer 30 stacked on the layer 20. Ink is filled in the ink chamber 22, and a heater 13 is provided below the ink chamber 22 to generate bubbles by heating the ink. The nozzle layer 30 is provided with a nozzle 32 through which ink is ejected.

기판(11) 상에는 히터(13)와 기판(11) 사이의 단열과 절연을 위한 절연층(12)이 형성되어 있으며, 상기 절연층(12) 상에는 잉크챔버(22) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 히터(13)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 히터(13) 상에는 상기 히터(13)에 전류를 인가하기 위한 도체(conductor, 14)가 형성되어 있 다. 상기 히터(13)와 도체(14)의 표면에는 이들을 보호하기 위한 보호층(passivation layer, 15)이 형성되어 있다. An insulating layer 12 is formed on the substrate 11 to insulate and insulate between the heater 13 and the substrate 11. On the insulating layer 12, ink in the ink chamber 22 is heated to form bubbles. A heater 13 for generating is formed. In addition, a conductor 14 for applying a current to the heater 13 is formed on the heater 13. A passivation layer 15 is formed on the surfaces of the heater 13 and the conductor 14 to protect them.

그러나, 상기와 같은 구조의 종래 잉크젯 프린트헤드에서는 히터(13)에서 발생되는 열 중 잉크 토출에 기여하는 열 이외의 잉여열은 주로 잉크를 통해서 외부로 방출되므로 열 방출 효과가 떨어지게 된다. 따라서, 종래 잉크젯 프린트헤드에서는, 잉크챔버(22) 주변에 히터(13)로부터 발생되는 잉여열이 많이 잔존하게 되고, 이렇게 잔존하는 잉여열은 잉크챔버(22) 내에 있는 잉크의 온도를 증가시켜 잉크의 점도를 변화시키게 된다. 그리고, 이러한 잉크의 점도 변화는 잉크의 토출특성을 떨어뜨리게 된다. However, in the conventional inkjet printhead having the above structure, the excess heat other than the heat contributing to the ink ejection among the heat generated by the heater 13 is mainly emitted to the outside through the ink, thereby deteriorating the heat dissipation effect. Therefore, in the conventional inkjet printhead, a large amount of surplus heat generated from the heater 13 remains around the ink chamber 22, and the surplus heat remaining increases the temperature of the ink in the ink chamber 22 to increase the ink. It will change the viscosity of. In addition, such a change in viscosity of the ink lowers the discharge characteristics of the ink.

한편, 최근에는 프린트헤드의 고집적화, 고속화 요구에 따라 라인프린팅 방식의 잉크젯 프린터의 개발이 활발해지고 있다. 이러한 라인프린팅 방식의 잉크젯 프린터는 복수의 잉크젯 프린트헤드가 소정 형태로 배열된 어레이 프린트헤드가 주로 사용되는데, 이러한 어레이 프린트헤드는 셔틀방식의 잉크젯 프린터에 사용되는 잉크젯 프린트헤드보다 히터의 수가 훨씬 많기 때문에 히터로부터 발생되어 각 잉크젯 프린트헤드 내부에 잔존하는 잉여열이 상당히 많게 된다. 따라서, 상기와 같은 종래 잉크젯 프린트헤드를 어레이 프린트헤드에 사용하게 되면 잉크의 토출 특성을 더욱 나빠지게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 히터로부터 발생되는 열 중 잉크 토출에 기여하는 열 이외의 잉여열을 잉크젯 프린트헤드의 내부 전체로 분산시키거나 또는 히트 싱크(heat sink)을 통하여 빠르게 제거하는 것이 필요하다. On the other hand, in recent years, development of line printing type inkjet printers has been actively developed according to the demand for high integration and high speed of the printhead. The inkjet printer of the line printing method is mainly an array printhead in which a plurality of inkjet printheads are arranged in a predetermined form. Since the array printhead has a larger number of heaters than the inkjet printhead used in a shuttle inkjet printer, There is a considerable amount of excess heat generated from the heater and remaining inside each inkjet printhead. Therefore, when the above-described conventional inkjet printhead is used for the array printhead, the discharge characteristics of the ink are further deteriorated. In order to solve this problem, it is necessary to disperse the excess heat other than the heat contributing to the ink discharge from the heater to the entire interior of the inkjet printhead or to quickly remove it through a heat sink.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 히터로부터 발생되는 잉여열을 효과적으로 분산시킴으로써 잉크의 토출특성을 향상시킬 수 있는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an inkjet printhead of a thermal drive type that can improve the ejection characteristics of ink by effectively dissipating excess heat generated from a heater.

상기한 목적을 달성하기 위하여, In order to achieve the above object,

본 발명의 구현예에 따른 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드는,Thermal drive inkjet printhead according to an embodiment of the present invention,

상면에 소정 깊이의 트렌치가 외곽을 따라 형성된 기판;A substrate having a trench of a predetermined depth formed on an upper surface thereof along an outer edge thereof;

상기 기판 상에 형성되는 복수의 히터;A plurality of heaters formed on the substrate;

상기 기판 상에서 상기 히터들과 전기적으로 연결되도록 형성되어 상기 히터들에 전류를 인가하는 복수의 도체;A plurality of conductors formed on the substrate to be electrically connected to the heaters to apply current to the heaters;

상기 히터 및 도체들이 형성된 기판 상에 적층되는 것으로, 상기 히터들의 상부에 토출될 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; A chamber layer stacked on the substrate on which the heater and the conductors are formed, the chamber layer having a plurality of ink chambers filled with ink to be discharged on the heaters;

상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 잉크의 토출이 이루어지는 복수의 노즐이 형성된 노즐층; 및A nozzle layer stacked on the chamber layer and having a plurality of nozzles through which ink is ejected; And

상기 히터들로부터 발생되는 열을 분산시키기 위한 것으로, 상기 기판과 챔버층 사이에서 상기 히터 및 도체들을 덮도록 형성되는 동시에 상기 트렌치를 채우도록 형성되는 열전달층;을 구비한다.And a heat transfer layer formed between the substrate and the chamber layer to cover the heater and the conductor and to fill the trench at the same time to dissipate heat generated from the heaters.

상기 기판의 상면에는 상기 히터와 기판 사이의 절연을 위한 절연층이 형성되어 있으며, 상기 히터 및 도체의 표면에는 보호층이 형성될 수 있다. An insulating layer for insulating between the heater and the substrate is formed on the upper surface of the substrate, and a protective layer may be formed on the surfaces of the heater and the conductor.

상기 기판은 상기 열전달층을 통하여 상기 기판에 전달된 열을 외부로 방출시키는 히트싱크에 부착되는 것이 바람직하다.The substrate is preferably attached to a heat sink for dissipating heat transferred to the substrate through the heat transfer layer to the outside.

상기 열전달층은 3㎛ 이상의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 열전달층은 Ag로 이루어질 수 있다.The heat transfer layer may be formed to a thickness of 3㎛ or more, the heat transfer layer may be made of Ag.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings refer to like elements, and the size or thickness of each element may be exaggerated for clarity.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2의 A부분을 확대하여 도시한 도면이다. 그리고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 본 단면도이고, 도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ'선을 따라 본 단면도이다.FIG. 2 is a plan view schematically showing a thermal inkjet printhead according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of portion A of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV ′ of FIG. 3, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV ′ of FIG. 2.

이하에서 설명되는 본 발명의 실시예에 따른 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드는 셔틀방식의 잉크젯 프린터에 사용되는 잉크젯 프린트헤드 뿐만 아니라 라인프린팅 방식의 잉크젯 프린터에 사용되는 어레이 프린트헤드에도 적용될 수 있다. 어레이 프린트헤드에서는 잉크젯 프린트헤드가 다수로 배열되어 있기 때문에 히터들로부터 더 많은 양의 잉여열이 발생하게 되므로, 본 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드는 어레이 프린트헤드에 더욱 유용하다고 할 수 있다. The thermally driven inkjet printhead according to an embodiment of the present invention described below may be applied to not only an inkjet printhead used in a shuttle type inkjet printer but also an array printhead used in a line printing type inkjet printer. In the array printhead, the inkjet printhead according to the present embodiment is more useful for the array printhead because a large amount of excess heat is generated from the heaters because the inkjet printhead is arranged in plural.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드에는 예를 들면 컬러 화상을 형성하는 경우에는 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y) 및 블랙(K)의 잉크를 토출시키는 4개의 노즐 열(132a,132b,132c,132d)이 형성되어 있 다. 여기서, 상기 노즐 열(132a,132b,132c,132d)의 개수는 다양하게 변형될 수 있다. 그리고, 상기 잉크젯 프린트헤드의 양측 가장자리에는 도체들(116)과 전기적으로 연결되는 복수의 패드(101)가 마련되어 있다. 상기 잉크젯 프린트헤드는 이러한 패드들(101)을 통하여 프린터의 본체(미도시)로부터 전기적인 신호를 전달받아 구동된다. 2 to 5, the inkjet printhead according to the embodiment of the present invention, for example, when forming a color image of cyan (C), magenta (M), yellow (Y) and black (K) Four nozzle rows 132a, 132b, 132c, and 132d for discharging ink are formed. Here, the number of nozzle rows 132a, 132b, 132c, and 132d may be variously modified. A plurality of pads 101 are provided at both edges of the inkjet printhead to be electrically connected to the conductors 116. The inkjet printhead is driven by receiving an electrical signal from a main body (not shown) of the printer through the pads 101.

본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 수직 구조를 살펴보면, 절연층(112)이 형성된 기판(110) 상에 토출될 소정 색상의 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버(122)가 형성된 챔버층(120)이 적층되어 있고, 상기 챔버층(120) 상에 잉크의 토출이 이루어지는 복수의 노즐(132)이 형성된 노즐층(130)이 형성되어 있다. 상기 노즐들(132)은 소정 형태로 배열되어 전술한 각 노즐 열(132a,132b,132c,132d)을 형성하게 된다. Looking at the vertical structure of the inkjet printhead according to an embodiment of the present invention, a chamber layer having a plurality of ink chambers 122 filled with ink of a predetermined color to be discharged onto the substrate 110 on which the insulating layer 112 is formed ( 120 is stacked, and a nozzle layer 130 having a plurality of nozzles 132 through which ink is discharged is formed on the chamber layer 120. The nozzles 132 are arranged in a predetermined form to form the aforementioned nozzle rows 132a, 132b, 132c, and 132d.

상기 기판(110)으로는 일반적으로 실리콘 기판이 사용된다. 상기 기판(110)의 상면에는 기판(110)과 히터(114) 사이의 절연을 위한 절연층(112)이 형성되어 있다. 상기 절연층(112)은 실리콘 산화물(SiOx)로 이루어질 수 있다. 여기서, 절연층(112)이 형성된 기판(110)에는 잉크챔버들(122)로 잉크를 공급하기 위한 복수의 잉크피드홀(111)이 관통되어 형성되어 있다. 그리고, 상기 기판(110)의 상면에는 도 2에 도시된 바와 같이 소정 깊이 트렌치(150)가 외곽을 따라 형성되어 있다. In general, a silicon substrate is used as the substrate 110. An insulating layer 112 for insulating between the substrate 110 and the heater 114 is formed on the upper surface of the substrate 110. The insulating layer 112 may be made of silicon oxide (SiO x ). Here, a plurality of ink feed holes 111 for supplying ink to the ink chambers 122 are formed in the substrate 110 on which the insulating layer 112 is formed. In addition, as illustrated in FIG. 2, a predetermined depth trench 150 is formed along the outer surface of the substrate 110.

상기 절연층(112)의 상면에는 잉크챔버(122) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 복수의 히터(114)가 소정 형태로 형성되어 있다. 그리고, 상기 히 터(114)의 상면에는 상기 히터(114)에 전류를 인가하기 위한 도체(conductor,116)가 상기 히터(114)와 전기적으로 연결되도록 형성되어 있다. 여기서, 히터(114)의 발열부분, 즉 도체(116)를 통하여 노출된 히터(114)는 각 잉크챔버(122)의 하부에 위치하게 된다. 그리고, 상기 히터(114) 및 도체(116)의 표면에는 이들을 보호층(passivation layer,118)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 보호층(118)은 실리콘 질화물(SiNx) 또는 실리콘 산화물(SiOx)로 이루어질 수 있다. 한편, 본 실시예에서 상기 보호층(118)은 히터(114) 및 도체(116)의 표면에 형성되지 않을 수도 있다.A plurality of heaters 114 for generating bubbles by heating ink in the ink chamber 122 are formed on a top surface of the insulating layer 112 in a predetermined shape. In addition, a conductor 116 for applying a current to the heater 114 is formed on the upper surface of the heater 114 to be electrically connected to the heater 114. Here, the heat generating portion of the heater 114, that is, the heater 114 exposed through the conductor 116 is located under each ink chamber 122. The passivation layer 118 is formed on the surfaces of the heaters 114 and the conductors 116. The protective layer 118 may be formed of silicon nitride (SiN x ) or silicon oxide (SiO x ). In the present exemplary embodiment, the protective layer 118 may not be formed on the surfaces of the heater 114 and the conductor 116.

한편, 히터(114), 도체(116) 및 보호층(118)이 형성된 기판(110)의 절연층 (112) 상에는 잉크 토출 후 히터(114) 주변에 잔존하는 열을 분산시키는 열전달층(140)이 소정 두께로 형성되어 있다. 여기서, 상기 열전달층(140)은 챔버층(120)에 형성되는 잉크 챔버들(122)의 주변을 둘러싸도록 형성된다. 그리고, 상기 열전달층(140)은 외곽까지 연장되어 도 5에 도시된 바와 같이 기판(110)의 상면에 소정 깊이로 형성된 트렌치(150)를 채우도록 형성된다. 이에 따라, 잉크 토출 후 히터(114)로부터 발생된 열은 상기 열전달층(140)을 통하여 기판(110)쪽으로 전달되면서 분산되게 된다. 여기서, 상기 열전달층(140)은 열전도성이 우수한 물질으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 열전달층(140)은 Ag으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 열전달층(140)은 Ag 페이스트(paste)를 패터닝함으로써 형성될 수 있는데, 이때 상기 Ag 페이트스가 감광성 물질인 경우에는 리소그라피(lithography) 공정에 의하여 상기 Ag 페이스트를 패터닝하게 되고, 상기 Ag 페이 스트가 비감광성 물질인 경우에는 스크린 프린팅(screen printing), 또는 TSI(Top Surface Imaging) 프로세스를 이용하여 상기 Ag 페이스트를 패터닝할 수 있다. 그리고, 상기 열전달층(140)은 충분한 열전달 효과를 나타낼 수 있도록 대략 3㎛ 이상의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. Meanwhile, on the insulating layer 112 of the substrate 110 on which the heater 114, the conductor 116, and the protective layer 118 are formed, the heat transfer layer 140 dispersing the remaining heat around the heater 114 after ink discharge. It is formed in this predetermined thickness. Here, the heat transfer layer 140 is formed to surround the periphery of the ink chambers 122 formed in the chamber layer 120. The heat transfer layer 140 extends to the outside to fill the trench 150 formed at a predetermined depth on the upper surface of the substrate 110 as shown in FIG. 5. Accordingly, heat generated from the heater 114 after the ink is discharged while being transferred toward the substrate 110 through the heat transfer layer 140. Here, the heat transfer layer 140 is preferably made of a material having excellent thermal conductivity. For example, the heat transfer layer 140 may be made of Ag. In this case, the heat transfer layer 140 may be formed by patterning an Ag paste. In this case, when the Ag paste is a photosensitive material, the Ag paste is patterned by a lithography process. If the paste is a non-photosensitive material, the Ag paste may be patterned using screen printing or a TSI (Top Surface Imaging) process. In addition, the heat transfer layer 140 is preferably formed to a thickness of about 3㎛ or more so as to exhibit a sufficient heat transfer effect.

상기 기판(110)의 절연층(112) 상에는 상기 열전달층(112)을 덮도록 챔버층(120)이 적층되어 있다. 여기서, 상기 챔버층(120)에는 잉크챔버들(122)이 히터(114)의 발열부분 상부에 위치하도록 형성되며, 이러한 잉크챔버들(122) 내부에는 잉크피드홀(111)로부터 공급되는 잉크로 채워지게 된다. 그리고, 상기 챔버층(120) 상에는 노즐들(132)이 관통하여 형성된 노즐층(130)이 적층되어 있다. 여기서, 상기 노즐들(132)은 잉크챔버들(122)의 중심부에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. The chamber layer 120 is stacked on the insulating layer 112 of the substrate 110 to cover the heat transfer layer 112. Here, the ink chambers 122 are formed in the chamber layer 120 so as to be positioned above the heat generating portion of the heater 114, and in the ink chambers 122, ink supplied from the ink feed hole 111 may be used. Will be filled. The nozzle layer 130 formed by penetrating the nozzles 132 is stacked on the chamber layer 120. Here, the nozzles 132 may be formed at positions corresponding to the centers of the ink chambers 122.

상기와 같은 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서는, 히터(114)에 의하여 발생되는 열 중 잉크 토출에 기여하는 열 이외에 히터(114) 주변에 잔존하는 잉여열은 열전달층(140)을 통하여 기판(110)쪽으로 빠르게 전달되면서 분산되게 된다. 그리고, 상기 히터(114) 주변에 잔존하는 열을 더욱 효과적으로 외부로 방출시키기 위해서는 상기 잉크젯 프린트헤드의 기판(110) 하면이 히트싱크(heat sink,미도시)에 부착되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 열전달층(140)을 통하여 기판(110) 쪽으로 분산된 열은 히트싱크를 통하여 외부로 빠르게 방출될 수 있다. 여기서, 상기 히트싱크는 세라믹판, 금속판 등이 될 수 있다. 한편, 어레이 프린트헤드에서는 복수의 잉크젯 프린트헤드가 상기 히트싱크 상에 부착되게 된다. In the thermally driven inkjet printhead as described above, the remaining heat remaining around the heater 114 in addition to the heat contributing to the ink discharge among the heat generated by the heater 114 is transferred to the substrate 110 through the heat transfer layer 140. Are quickly distributed towards In addition, in order to more effectively discharge the heat remaining around the heater 114 to the outside, the lower surface of the substrate 110 of the inkjet printhead may be attached to a heat sink. Accordingly, heat dispersed toward the substrate 110 through the heat transfer layer 140 may be quickly released to the outside through the heat sink. Here, the heat sink may be a ceramic plate, a metal plate, or the like. On the other hand, in the array printhead, a plurality of inkjet printheads are attached on the heat sink.

이와 같이, 본 발명에 따른 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서는, 히터 (114)로부터 발생된 열 중 잉크 토출에 기여하는 열 이외에 히터(114) 주변에 잔존하는 잉여열이 열전달층(140)을 통하여 기판(110) 쪽으로 분산되거나 히트싱크를 통하여 외부로 방출됨으로써 잉크 토출 후 히터(114) 주변에 잔존하는 열이 빠르게 제거될 수 있다. 이에 따라, 잉크젯 프린트헤드 내의 열축적으로 인한 잉크의 토출특성 저하를 방지할 수 있게 된다.As described above, in the heat-driven inkjet printhead according to the present invention, in addition to the heat contributing to the ink ejection among the heat generated from the heater 114, surplus heat remaining around the heater 114 is transferred through the heat transfer layer 140. By dispersing toward the substrate 110 or being discharged to the outside through a heat sink, heat remaining around the heater 114 after ink discharge may be quickly removed. Accordingly, it is possible to prevent the lowering of the discharge characteristic of the ink due to thermal accumulation in the inkjet printhead.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although the preferred embodiment according to the present invention has been described above, this is merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 히터 및 잉크챔버 주변에 열전도성이 양호한 물질로 이루어진 열전달층을 형성함으로써 잉크 토출 후 히터 주변에 잔존하는 잉여열을 기판 쪽으로 효과적으로 분산시키거나 히트 싱크를 통하여 외부로 방출시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 히터 주변에 열이 축적되는 것을 방지할 수 있게 되어 잉크의 토출 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기와 같은 열전달층을 구비한 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드는 많은 수의 히터를 구비하여 상당히 많은 열이 발생될 수 있는 어레이 프린트헤드에서는 더욱 유용하게 적용될 수 있다.As described above, according to the present invention, by forming a heat transfer layer made of a material having good thermal conductivity around the heater and the ink chamber, the excess heat remaining around the heater after ink discharge is effectively dispersed to the substrate or externally through a heat sink. Can be released. As a result, it is possible to prevent heat from accumulating around the heater, thereby improving ink ejection characteristics. In addition, the inkjet printhead according to the present invention having the heat transfer layer as described above may be more usefully applied to an array printhead having a large number of heaters and generating a great amount of heat.

Claims (5)

상면에 소정 깊이의 트렌치가 외곽을 따라 형성된 기판;A substrate having a trench of a predetermined depth formed on an upper surface thereof along an outer edge thereof; 상기 기판 상에 형성되는 복수의 히터;A plurality of heaters formed on the substrate; 상기 기판 상에서 상기 히터들과 전기적으로 연결되도록 형성되어 상기 히터들에 전류를 인가하는 복수의 도체;A plurality of conductors formed on the substrate to be electrically connected to the heaters to apply current to the heaters; 상기 히터 및 도체들이 형성된 기판 상에 적층되는 것으로, 상기 히터들의 상부에 토출될 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; A chamber layer stacked on the substrate on which the heater and the conductors are formed, the chamber layer having a plurality of ink chambers filled with ink to be discharged on the heaters; 상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 잉크의 토출이 이루어지는 복수의 노즐이 형성된 노즐층; 및A nozzle layer stacked on the chamber layer and having a plurality of nozzles through which ink is ejected; And 상기 히터들로부터 발생되는 열을 분산시키기 위한 것으로, 상기 기판과 챔버층 사이에서 상기 히터 및 도체들을 덮도록 형성되는 동시에 상기 트렌치를 채우도록 형성되는 열전달층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드.A heat transfer layer for dissipating heat generated from the heaters, the heat transfer layer formed between the substrate and the chamber layer to cover the heaters and the conductors and at the same time filling the trenches; Inkjet printheads. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판의 상면에는 상기 히터와 기판 사이의 절연을 위한 절연층이 형성되어 있으며, 상기 히터 및 도체의 표면에는 보호층이 형성되는 것을 특징으로 하는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드. An insulating layer for insulation between the heater and the substrate is formed on the upper surface of the substrate, and a protective layer is formed on the surface of the heater and the conductor. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 기판은 상기 열전달층을 통하여 상기 기판에 전달된 열을 외부로 방출시키는 히트싱크에 부착되는 것을 특징으로 하는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드.And the substrate is attached to a heat sink for dissipating heat transferred to the substrate to the outside through the heat transfer layer. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 열전달층은 3㎛ 이상의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드.The heat transfer layer is a thermal inkjet printhead, characterized in that formed in a thickness of 3㎛ or more. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 열전달층은 Ag로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드.The heat transfer layer is a thermal inkjet printhead, characterized in that made of Ag.
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