RU2219062C2 - Thermal ink-jet printing head - Google Patents
Thermal ink-jet printing head Download PDFInfo
- Publication number
- RU2219062C2 RU2219062C2 RU2000116213A RU2000116213A RU2219062C2 RU 2219062 C2 RU2219062 C2 RU 2219062C2 RU 2000116213 A RU2000116213 A RU 2000116213A RU 2000116213 A RU2000116213 A RU 2000116213A RU 2219062 C2 RU2219062 C2 RU 2219062C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working
- microvolumes
- layer
- ink
- nozzle plate
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике струйной печати и может быть использовано в струйных принтерах и других печатающих устройствах. The invention relates to techniques for inkjet printing and can be used in inkjet printers and other printing devices.
Известна конструкция термоструйной печатающей головки, содержащая диэлектрическую основу, на которой сформированы последовательно термозапирающий, резистивный и коммутационный слои, образующие управляемую систему резистивных нагревательных элементов и сопловую пластину с объемами с выполненными в них сопельными отверстиями и заполненными инжектируемой жидкостью (SU 2051042, В 41 J 2/05, 1995). A known design of a thermal inkjet printhead containing a dielectric base on which thermally locking, resistive and switching layers are formed in series, forming a controlled system of resistive heating elements and a nozzle plate with volumes with nozzle openings made in them and filled with injected liquid (SU 2051042, В 41 J 2 / 05, 1995).
Недостатком известного технического решения является ограниченная область применения - низкая эффективность использования подобной конструкции при использовании инжектируемой жидкости, содержащей пигмент. Кроме того, инжектируемая жидкость, взаимодействуя при работе устройства с нагревательным резистивным элементом, приводит к преждевременному выходу последнего из строя и уменьшает ресурс работы термоструйной печатающей головки в целом. A disadvantage of the known technical solution is the limited scope - low efficiency of using a similar design when using an injected liquid containing pigment. In addition, the injected fluid, interacting during operation of the device with the heating resistive element, leads to premature failure of the latter and reduces the life of the thermal inkjet print head as a whole.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является техническое решение термоструйной печатающей головки, содержащее диэлектрическую основу, резистивный и коммутационный слои, образующие управляемые извне нагревательные резистивные элементы, гибкую мембрану, расположенную над нагревательными резистивными элементами таким образом, что образуется микрозазор либо микрообъем, и сопловую пластину (US 4480259, В 41 J 2/05, 1984). The closest in technical essence and the achieved effect is the technical solution of the thermal inkjet print head containing a dielectric base, resistive and switching layers, forming externally controlled heating resistive elements, a flexible membrane located above the heating resistive elements in such a way that a micro-gap or microvolume, and a nozzle are formed plate (US 4480259, B 41 J 2/05, 1984).
В данной конструкции печатающей головки гибкая мембрана, выполненная из силиконовой резины, расположена между пластиной с чернильной камерой и барьерами, формирующими карманы, объединенные между собой z-образными каналами, а на дне кармана расположены резисторы. В кармане между мембраной и резистором находится рабочая жидкость, которая при нагреве резистора создает пузыри пара, которые при разрыве создают дополнительное ударное воздействие на мембрану с последующим выбросом капли чернил из чернильной камеры. Основное достоинство данного технического решения состоит в том, что в нем исключается непосредственный контакт чернил с нагревательными резистивными элементами. In this design of the print head, a flexible membrane made of silicone rubber is located between the plate with the ink chamber and the barriers forming the pockets, interconnected by z-shaped channels, and resistors are located at the bottom of the pocket. In the pocket between the membrane and the resistor there is a working fluid that, when the resistor is heated, creates vapor bubbles, which upon rupture create an additional impact on the membrane with the subsequent ejection of an ink drop from the ink chamber. The main advantage of this technical solution is that it eliminates the direct contact of ink with heating resistive elements.
Однако к недостаткам данного технического решения относится:
- недостаточная частота работы устройства из-за плохого теплоотвода рабочей жидкости при образовании пузырьков и задержки времени конденсации;
- неуправляемое смачивание поверхности сопловой пластины инжектируемой жидкостью, что снижает эффективность инжекции чернил;
- низкая эффективность работы устройства из-за гидродинамических ударов в процессе разрыва пузырей пара и оттока рабочей жидкости по системе каналов при локальном разогреве резистивного элемента;
- все карманы печатающей головки объединены последовательными гидравлическими каналами, что создает условия взаимного влияния импульсов давления при работе одного из резисторов на другие карманы, что приводит к ложным срабатываниям сопел - провоцирует выброс дополнительных капель;
- мембрана из силиконовой резины не обеспечивает герметичность рабочей камеры при вскипании жидкости и не обладает динамической упругостью для быстрого выброса чернил, что приводит к снижению предельной частоты генерации капель, а в целом, к снижению эксплуатационных характеристик работы устройства и качества печати.However, the disadvantages of this technical solution include:
- insufficient frequency of operation of the device due to poor heat removal of the working fluid during the formation of bubbles and delay condensation time;
- uncontrolled wetting of the surface of the nozzle plate with the injected liquid, which reduces the efficiency of ink injection;
- low efficiency of the device due to hydrodynamic shocks during the bursting of vapor bubbles and the outflow of the working fluid through the channel system with local heating of the resistive element;
- all the pockets of the print head are connected by sequential hydraulic channels, which creates the conditions for the mutual influence of pressure pulses when one of the resistors works on the other pockets, which leads to false triggering of the nozzles - provokes the release of additional drops;
- a silicone rubber membrane does not ensure the tightness of the working chamber when liquid boils and does not have dynamic elasticity for rapid ink ejection, which leads to a decrease in the droplet generation frequency limit and, in general, to a decrease in the operational characteristics of the device and print quality.
Настоящее изобретение направлено на решение технических задач, связанных с устранением указанных выше недостатков. The present invention is directed to solving technical problems associated with the elimination of the above disadvantages.
Достигаемый при этом технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик термоструйных печатающих головок, а именно, повышения, как частотных характеристик печатающих головок, так и надежности их работы, за счет повышения параметров герметичности. The technical result achieved in this case is to improve the operational characteristics of the thermal inkjet printheads, namely, to increase both the frequency characteristics of the printheads and their reliability, by increasing the tightness parameters.
Для реализации вышеуказанных целей настоящего изобретения разработана термоструйная печатающая головка, содержащая диэлектрическую подложку с последовательно сформированными на ней резистивным и коммутационным слоями, гибкую мембрану, микрообъемы и систему каналов, образуемые структурой термопроводящего и диэлектрического слоя и гибкой мембраной, заполненных рабочей жидкостью; сопловую пластину. Термопроводящий слой расположен между диэлектрическим слоем и гибкой мембраной. В качестве термопроводящего слоя предпочтительно использовать металлы типа алюминий, медь, хром и поликремний или структуру хром-медь-хром суммарной толщиной не менее 1/2 толщины рабочей жидкости. Такое сочетание материалов на барьерах приводит к увеличению теплопередачи и ускоряет охлаждение рабочей жидкости;
- резистивный слой сформирован из поликремния с разными размерами блоков в объеме слоя с высокой шероховатостью поверхности;
- замкнутая система подводящих каналов и микрообъемы над резисторами герметичны, причем система каналов содержит гидросопротивления, образованные в объеме между диэлектрическим слоем и гибкой мембраной или термопроводящим слоем и гибкой мембраной;
- гидросопротивления располагаются между микрообъемами и подводящими каналами, а их величина выбирается из следующего интервала
где η - коэффициент, зависящий от вязкости рабочей жидкости и усредненной величины смачиваемости стенок резистора; l - длина гидросопротивления; h•b≥4 - сечение гидросопротивления (мкм2), К - коэффициент, зависящий от сечения гидросопротивления и режима работы термоструйной печатающей головки, при этом все величины, кроме коэффициента η, который связан с физико-химическими свойствами жидкости, определяются технологией изготовления оснастки термоструйной печатающей головки (ее фотошаблонов и т.п.);
- рабочая жидкость термически, химически и электрохимически стабильна и смачивает поверхности микрообъемов и каналов;
- внутренняя поверхность сопловой пластины имеет дополнительный слой, хорошо смачивающийся инжектируемой жидкостью, а внешняя поверхность сопловой пластины имеет слой, не смачивающийся инжектируемой жидкостью;
- сопловая пластина содержит распределительную камеру с инжектируемой жидкостью и систему каналов; сопловая пластина изготавливается, например, методом гальванопластики, где одновременно за одну операцию изготовляются отверстия заданной величины, объем для чернил, соединенный каналом с распределительной чернильной камерой;
- гибкая мембрана выполнена в виде многослойного образования из полимера - металла или из полимера - неорганического диэлектрика.To achieve the above objectives of the present invention, a thermostatic printhead is provided comprising a dielectric substrate with resistive and switching layers sequentially formed thereon, a flexible membrane, microvolumes and a channel system formed by a structure of a thermally conductive and dielectric layer and a flexible membrane filled with a working fluid; nozzle plate. The thermally conductive layer is located between the dielectric layer and the flexible membrane. As a thermally conductive layer, it is preferable to use metals such as aluminum, copper, chromium and polysilicon or a chromium-copper-chromium structure with a total thickness of at least 1/2 the thickness of the working fluid. This combination of materials on the barriers leads to an increase in heat transfer and accelerates the cooling of the working fluid;
- the resistive layer is formed of polysilicon with different block sizes in the volume of the layer with a high surface roughness;
- a closed system of supply channels and microvolumes above the resistors are tight, and the channel system contains hydraulic resistance formed in the volume between the dielectric layer and the flexible membrane or thermally conductive layer and the flexible membrane;
- hydroresistance are located between the microvolumes and the supply channels, and their value is selected from the following interval
where η is a coefficient depending on the viscosity of the working fluid and the average wettability of the walls of the resistor; l is the length of the hydraulic resistance; h • b≥4 is the hydroresistance cross-section (μm 2 ), K is a coefficient depending on the hydroresistance cross-section and the operating mode of the thermal inkjet print head, and all values except the η coefficient, which is associated with the physicochemical properties of the liquid, are determined by the equipment manufacturing technology a thermal inkjet printhead (its photo masks, etc.);
- the working fluid is thermally, chemically and electrochemically stable and wets the surfaces of microvolumes and channels;
- the inner surface of the nozzle plate has an additional layer that is well wetted by the injected liquid, and the outer surface of the nozzle plate has a layer that is not wetted by the injected liquid;
- the nozzle plate contains a distribution chamber with injected liquid and a channel system; the nozzle plate is made, for example, by the method of electroforming, where at the same time holes of a given size are made in one operation, the volume for ink connected by a channel to the ink distribution chamber;
- a flexible membrane is made in the form of a multilayer formation from a polymer - metal or from a polymer - inorganic dielectric.
На фиг.1 представлено сечение конструкции термоструйной печатающей головки, содержащей несущую диэлектрическую или проводящую основу с хорошей теплопроводностью (1) с последовательно нанесенными на ней термозапирающим (2), резистивным (3) и коммутационным (4) слоями, образующие нагревательные элементы, далее нанесены диэлектрический (5) и термопроводящий (6) слои, в которых сформированы рабочий микрообъем (7) с системой подводящих каналов и гидросопротивлений (8), термопроводящий слой с системой подводящих каналов, гидросопротивления и микрообъемы перекрыты гибкой мембраной (9), рабочий микрообъем (7) заполнен рабочей жидкостью (10), над мембраной (9) располагается сопловая пластина (11), содержащая чернильные микрообъемы (12), заполненные инжектируемой жидкостью (чернилами) (13), поступающей через чернильные каналы (14). Figure 1 shows a cross-section of the design of a thermal inkjet print head containing a carrier dielectric or conductive substrate with good thermal conductivity (1) with thermal blocking (2), resistive (3) and switching (4) layers sequentially forming heating elements, then applied dielectric (5) and thermally conductive (6) layers in which a working microvolume (7) with a system of supply channels and hydraulic resistances is formed (8), a thermally conductive layer with a system of supply channels, hydraulic resistance and micro- the volumes are covered by a flexible membrane (9), the working microvolume (7) is filled with a working fluid (10), above the membrane (9) there is a nozzle plate (11) containing ink microvolumes (12) filled with injected liquid (ink) (13) coming through the ink channels (14).
На фиг. 2 представлен вариант выполнения сопловой пластины (11) с нанесенными на ее внутреннюю и внешнюю поверхности дополнительными слоями: на внутренней поверхности сформирован внутренний слой (15), хорошо смачиваемый (угол смачивания (10-30o)) инжектируемой жидкостью (13), а на внешней - внешний слой (16) с плохой смачиваемостью (краевой угол смачивания (70-90o)) инжектируемой жидкостью.In FIG. 2 shows an embodiment of a nozzle plate (11) with additional layers deposited on its inner and outer surfaces: an inner layer (15) is formed on the inner surface, which is well wetted (wetting angle (10-30 ° )) by the injected liquid (13), and external - the outer layer (16) with poor wettability (contact angle (70-90 o )) of the injected liquid.
На фиг. 3 представлен вариант выполнения герметичной замкнутой системы подводящего канала (17) и рабочие микрообъемы (7), расположенные над резистивными слоями (3), причем система подводящего канала (17) содержит гидросопротивления (8), образованные в объеме между диэлектрическим слоем (5) и гибкой мембраной (9). In FIG. Figure 3 shows an embodiment of a sealed closed supply channel system (17) and working microvolumes (7) located above the resistive layers (3), the feed channel system (17) containing hydraulic resistance (8) formed in the volume between the dielectric layer (5) and flexible membrane (9).
На фиг. 4 показан пример выполнения многослойной гибкой мембраны (9), состоящей из полимерного (18), металлического (19) и клеевого (20) слоев. In FIG. 4 shows an example of a multilayer flexible membrane (9), consisting of a polymer (18), metal (19) and adhesive (20) layers.
Предлагаемая термоструйная печатающая головка устроена следующим образом. The proposed thermal ink printhead is arranged as follows.
В герметичных рабочих микрообъемах (7) и в системе гидросопротивлений (8) и подводящих каналов (17) находится рабочая жидкость (10), которая термически, химически и электрохимически стабильна и смачивает поверхности рабочих микрообъемов (7) и системы подводящих каналов (17). Толщина слоя рабочей жидкости (10) составляет 3-10 мкм. Чернильные микрообъемы (12) сопловой пластины (11), выполненной, например, из никеля, заполнены инжектируемой жидкостью (13) - чернилами, состоящими из смеси красящего вещества, этиленгликоля и воды, которая хорошо смачивает внутреннюю поверхность (15) сопловой пластины (11). Чернила через чернильный канал (14) поступают в чернильный микрообъем (12) сопловой пластины (11). In sealed working microvolumes (7) and in the hydraulic resistance system (8) and inlet channels (17) there is a working fluid (10), which is thermally, chemically and electrochemically stable and moistens the surfaces of the working microvolumes (7) and inlet channel system (17). The thickness of the layer of the working fluid (10) is 3-10 microns. Ink microvolumes (12) of the nozzle plate (11) made, for example, of nickel, are filled with an injected liquid (13) - ink, consisting of a mixture of a coloring matter, ethylene glycol and water, which wetts the inner surface (15) of the nozzle plate (11) well . Ink passes through the ink channel (14) into the ink microvolume (12) of the nozzle plate (11).
Геометрические размеры сопловой пластины (11) определяются топологией оснастки при изготовлении сопловой пластины (11). The geometric dimensions of the nozzle plate (11) are determined by the equipment topology in the manufacture of the nozzle plate (11).
Внешняя поверхность сопловой пластины (16) покрыта слоем полимера толщиной ~1-3 мкм, обеспечивающим угол смачивания не более ~30o и не менее 10o. Внутренняя поверхность сопловой пластины (15) покрыта слоем, обеспечивающим угол смачивания не менее ~70o и не более 180o, например, тетрафторэтиленом. Указанные слои на сопловой пластине (11) обеспечивают эффективное проникновение инжектируемой жидкости (13) в чернильные микрообъемы (12) сопловой пластины (11) и последующий выброс капельной фазы инжектируемой жидкости (13) при работе термоструйной печатающей головки. Резистивный слой (3) сформирован из поликремния с разными размерами блоков в объеме слоя с высокой шероховатостью поверхности (0,1-0,15) мкм.The outer surface of the nozzle plate (16) is covered with a polymer layer with a thickness of ~ 1-3 μm, providing a contact angle of not more than ~ 30 o and not less than 10 o . The inner surface of the nozzle plate (15) is coated with a layer providing a contact angle of at least ~ 70 o and not more than 180 o , for example, tetrafluoroethylene. These layers on the nozzle plate (11) ensure the effective penetration of the injected liquid (13) into the ink microvolumes (12) of the nozzle plate (11) and the subsequent ejection of the droplet phase of the injected liquid (13) during the operation of the thermal inkjet print head. The resistive layer (3) is formed of polysilicon with different block sizes in the volume of the layer with a high surface roughness (0.1-0.15) microns.
Для предотвращения деформации гибкой мембраны (9) соседних микрообъемов в предлагаемой конструкции устройства термоструйной печатающей головки предусмотрены гидросопротивления (8), обеспечивающие демпфирование ударной волны рабочей жидкости (10). Для улучшения упругих свойств и герметичности гибкая мембрана (9) выполнена многослойной и включает полимерный (18), металлический (19) и клеевой (20) слои. Предлагаемое решение многослойной гибкой мембраны (9) обеспечивает послойное взаимное устранение (самозалечивание) дефектов слоев мембраны в процессе ее работы и тем самым увеличивает срок ее работы. При этом данное многослойное образование мембраны (9) позволяет обеспечить повышенную герметичность рабочих (7) и чернильных (12) микрообъемов и требуемую динамическую эластичность в момент образования пара в рабочем микрообъеме (7), необходимую для передачи импульса давления на инжектируемую жидкость (13). Толщина гибкой мембраны (9) выбирается от 1 до 3 мкм. Структурно она имеет не менее 3-х слоев. В примере конкретной ее реализации, первый слой - полиимид (18), второй - металл (19), например хром или алюминий, третий - клеевой слой (20). Возможен вариант выполнения гибкой мембраны из двух модификаций полиимида, или в сочетании полиимида с металлом. To prevent deformation of the flexible membrane (9) of adjacent microvolumes, the proposed design of the device of the thermal inkjet print head provides hydraulic resistance (8), providing shock wave damping of the working fluid (10). To improve the elastic properties and tightness, the flexible membrane (9) is multilayer and includes polymer (18), metal (19) and adhesive (20) layers. The proposed solution of a multilayer flexible membrane (9) provides layer-by-layer mutual elimination (self-healing) of defects in the layers of the membrane during its operation and thereby increases its life. Moreover, this multilayer formation of the membrane (9) allows for increased tightness of the working (7) and ink (12) microvolumes and the required dynamic elasticity at the time of the formation of steam in the working microvolume (7), which is necessary for transmitting a pressure pulse to the injected liquid (13). The thickness of the flexible membrane (9) is selected from 1 to 3 μm. Structurally, it has at least 3 layers. In the example of its specific implementation, the first layer is polyimide (18), the second is metal (19), for example, chrome or aluminum, the third is the adhesive layer (20). An embodiment of a flexible membrane of two modifications of polyimide, or in combination of polyimide with metal, is possible.
Для уменьшения времени конденсации пара рабочей жидкости (10) после снятия электрического импульса с резистивного слоя (3), используется дополнительно сформированный термопроводящий слой (6), расположенный между диэлектрическим слоем (5) и гибкой мембраной (9). Термопроводящий слой (6) может быть сформирован из различных металлов, в том числе в виде многослойной структуры хром, медь, хром. В указанной структуре хром служит адгезионным слоем. Суммарная толщина указанного выше примера реализации термопроводящего слоя (6) составляет (0,3-0,9) толщины рабочей жидкости (10) над резистивным слоем (3). To reduce the condensation time of the working fluid vapor (10) after removing the electric pulse from the resistive layer (3), an additionally formed thermally conductive layer (6) located between the dielectric layer (5) and the flexible membrane (9) is used. The thermally conductive layer (6) can be formed from various metals, including chromium, copper, and chromium as a multilayer structure. In this structure, chromium serves as an adhesive layer. The total thickness of the above example implementation of the thermally conductive layer (6) is (0.3-0.9) the thickness of the working fluid (10) over the resistive layer (3).
В качестве рабочей жидкости (10) выбираются материалы, характеризующиеся рядом параметров. Рабочая жидкость (10) не должна разлагаться или изменять свой химический состав при температурах до 300-350oС. Рабочая жидкость не должна диссоциировать при подаче напряжений питания до ~21 В. Сопротивление рабочей жидкости не должно быть ниже ~108 Ом при температурах от нормальной до ~ 350oС. Рабочая жидкость должна кипеть при температурах 100-150oС при нормальном давлении окружающей среды и иметь высокое давление насыщенных паров при t = 250-350oС. С целью исключения диффузии через гибкую мембрану (9), в качестве рабочей жидкости (10) предпочтительно использовать высокомолекулярное соединение со структурой, близкой к кубу. Возможно применение в качестве рабочей жидкости смесей жидкости, в которых одна из жидкостей имеет температуру кипения в пределах 90-110oС с высоким давлением паров, а другая с более высокой температурой кипения, но обладающая высокой теплопроводностью. Исходя из перечисленных требований, в качестве рабочей жидкости (10) может быть выбран ксилол, толуол, гептан и другие высокомолекулярные жидкости.As the working fluid (10), materials are selected that are characterized by a number of parameters. The working fluid (10) should not decompose or change its chemical composition at temperatures up to 300-350 o C. The working fluid should not dissociate when applying power voltages up to ~ 21 V. The resistance of the working fluid should not be lower than ~ 10 8 Ohms at temperatures from normal to ~ 350 o C. The working fluid should boil at temperatures of 100-150 o C at normal ambient pressure and have a high vapor pressure at t = 250-350 o C. In order to prevent diffusion through a flexible membrane (9), the quality of the working fluid (10) is preferably used Use a high molecular weight compound with a structure close to the cube. It is possible to use liquid mixtures as a working fluid, in which one of the liquids has a boiling point in the range of 90-110 o With high vapor pressure, and the other with a higher boiling point, but with high thermal conductivity. Based on the above requirements, xylene, toluene, heptane and other high molecular weight liquids can be selected as the working fluid (10).
Термоструйная печатающая головка работает следующим образом. Thermostatic print head operates as follows.
При подаче электрического импульса на один из резистивных слоев (3) через коммутационный слой (4) происходит мгновенное (в течение микросекунд) образование пара рабочей жидкости (10) со скачкообразным ростом давления в рабочем микрообъеме (7). Гибкая мембрана (9) деформируется и выталкивает из чернильного микрообъема (12) сопловой пластины (11) каплю инжектируемой жидкости (13). После окончания электрического импульса происходит конденсация пузырька рабочей жидкости (10) и гибкая мембрана (9) возвращается в исходное положение. После конденсации пара и натекания инжектируемой жидкости (13) в чернильный микрообъем (12) над гибкой мембраной (9) цикл подачи электрического импульса может быть повторен. When an electric pulse is applied to one of the resistive layers (3) through the switching layer (4), instantaneous (within microseconds) steam generation of the working fluid (10) occurs with an abrupt increase in pressure in the working microvolume (7). The flexible membrane (9) is deformed and pushes a drop of injected liquid (13) from the ink microvolume (12) of the nozzle plate (11). After the end of the electric pulse, the condensation of the bubble of the working fluid (10) occurs and the flexible membrane (9) returns to its original position. After condensation of the vapor and leakage of the injected liquid (13) into the ink microvolume (12) above the flexible membrane (9), the cycle of applying the electric pulse can be repeated.
В качестве примера рассмотрим варианты конкретного исполнения термоструйной печатающей головки. As an example, we consider options for a specific design of the thermal inkjet printhead.
Термоструйные печатающие головки выполнялись на подложках кремния со сформированным на нем слоем термического окисла толщиной (0,9-1,1) мкм. Резистивный слой выполнялся из поликремния толщиной (0,55-0,65) мкм, номинал резисторов выдерживался в диапазоне (25-35) Ом (включая переходные сопротивления). В качестве коммутирующего слоя использовался алюминий толщиной (0,8-1,5) мкм. Диэлектрический слой выполняли из термостойкого полиимида толщиной не менее 0,5 мкм и не более 2,5 мкм, термопроводящий слой - на основе структуры хром-медь-хром. Гибкая мембрана выполнена многослойной - адгезионный слой из клеящего полиимида, барьерный слой - хром и слой полиимида с нанесенным хромом по периферии микрообъемов. Суммарная толщина гибкой мембраны составляла ~(2,5-3) мкм. Сопловую пластину выполняли из никеля-кобальта с покрытием внутренней поверхности полиимидом, а наружной - золотом. Thermostatic printheads were made on silicon substrates with a thermal oxide layer formed on it with a thickness of (0.9-1.1) microns. The resistive layer was made of polysilicon with a thickness of (0.55-0.65) μm, the resistors were kept in the range of (25-35) Ohms (including transition resistance). As a switching layer, aluminum (0.8-1.5) microns thick was used. The dielectric layer was made of heat-resistant polyimide with a thickness of not less than 0.5 μm and not more than 2.5 μm, the thermally conductive layer was based on the structure of chromium-copper-chromium. The flexible membrane is multilayer — the adhesive layer is made of adhesive polyimide, the barrier layer is chromium and the polyimide layer is coated with chromium on the periphery of the microvolumes. The total thickness of the flexible membrane was ~ (2.5-3) microns. The nozzle plate was made of nickel-cobalt with an inner surface coated with polyimide and an outer one with gold.
Толщина покрытий сопловой пластины не более ~1 мкм и не менее 0,1 мкм. The coating thickness of the nozzle plate is not more than ~ 1 μm and not less than 0.1 μm.
В качестве рабочей жидкости использовали ксилол, в качестве инжектируемой жидкости - смесь дистиллированной воды, этиленгликоля и красителя. Xylene was used as the working fluid, and a mixture of distilled water, ethylene glycol and a dye was used as the injected fluid.
Реализованная конструкция термоструйной печатающей головки обеспечила следующие технические характеристики:
- габаритные размеры чипа 7600•5300 мкм;
- диаметр сопельного отверстия 50 мкм;
- расстояния между сопельными отверстиями 169 мкм;
- минимальный размер элемента конструкции 10 мкм;
- размеры контактных площадок 160•300 мкм;
- расстояние между контактными площадками 240 мкм;
- размеры активной части резистивного слоя 90•90 мкм;
- количество сопел на одном чипе 50;
- разрешение 300 dpi.The implemented design of the thermal inkjet printhead provided the following technical specifications:
- overall dimensions of the chip 7600 • 5300 microns;
- diameter of the nozzle hole 50 μm;
- the distance between the nozzle holes 169 microns;
- the minimum size of the structural element is 10 microns;
- dimensions of the contact pads 160 • 300 microns;
- the distance between the contact pads 240 microns;
- dimensions of the active part of the resistive layer 90 • 90 microns;
- the number of nozzles on one chip is 50;
- Resolution 300 dpi.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000116213A RU2219062C2 (en) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | Thermal ink-jet printing head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000116213A RU2219062C2 (en) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | Thermal ink-jet printing head |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000116213A RU2000116213A (en) | 2002-05-27 |
| RU2219062C2 true RU2219062C2 (en) | 2003-12-20 |
Family
ID=32065175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000116213A RU2219062C2 (en) | 2000-06-23 | 2000-06-23 | Thermal ink-jet printing head |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2219062C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2677994C2 (en) * | 2014-11-07 | 2019-01-22 | Зирокс Корпорейшн | Anti-wetting low adhesion coatings for aqueous ink printheads |
| WO2021045773A1 (en) * | 2019-09-06 | 2021-03-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Orifice shield |
-
2000
- 2000-06-23 RU RU2000116213A patent/RU2219062C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2677994C2 (en) * | 2014-11-07 | 2019-01-22 | Зирокс Корпорейшн | Anti-wetting low adhesion coatings for aqueous ink printheads |
| WO2021045773A1 (en) * | 2019-09-06 | 2021-03-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Orifice shield |
| TWI749753B (en) * | 2019-09-06 | 2021-12-11 | 美商惠普發展公司有限責任合夥企業 | Fluid ejection head with orifice shield and method of forming fluid ejection head |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8366952B2 (en) | Low ejection energy micro-fluid ejection heads | |
| US7413289B2 (en) | Low energy, long life micro-fluid ejection device | |
| US4951063A (en) | Heating elements for thermal ink jet devices | |
| EP0390346B1 (en) | Thermal ink jet device | |
| JPH0428770Y2 (en) | ||
| US4774530A (en) | Ink jet printhead | |
| WO2005021266A2 (en) | Improved ink jet printheads | |
| US6312109B1 (en) | Ink-jet head with bubble-driven flexible membrane | |
| RU2219062C2 (en) | Thermal ink-jet printing head | |
| EP0594369B1 (en) | Improved thermal ink jet heater design | |
| US5729261A (en) | Thermal ink jet printhead with improved ink resistance | |
| US6273555B1 (en) | High efficiency ink delivery printhead having improved thermal characteristics | |
| KR100425306B1 (en) | Bubble-jet type inkjet printhead | |
| JP2004224053A (en) | Liquid droplet discharging device and ink jet print-head adopting the same | |
| US7178904B2 (en) | Ultra-low energy micro-fluid ejection device | |
| KR100553912B1 (en) | Inkjet printhead and method for manufacturing the same | |
| US20150097899A1 (en) | Liquid ejection head and fabricating method therefor | |
| MX2008008236A (en) | Low energy, long life micro-fluid ejection device | |
| TW462926B (en) | Bubble jet print head with bubble driven elastic membrane | |
| US7118200B2 (en) | Inkjet printer head | |
| JPS5931941B2 (en) | Droplet jet recording device | |
| RU2000116213A (en) | THERMOJET PRINTING HEAD | |
| Liou et al. | Lower power supply thermal bubble printhead chip with MEMS technology increasing thermal energy effect | |
| MXPA01000907A (en) | Ink-jet printer head and manufacturing method thereof | |
| JPH081943A (en) | Ink jet printing head and its production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090624 |