具有微型熱管的陣列列印頭的製作方法
2023-09-12 23:47:15 1
專利名稱：具有微型熱管的陣列列印頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種噴墨印表機的列印頭，具體而言，涉及行列印型噴墨印表機的陣列列印頭，其具有用於散熱的微型熱管。
背景技術：
一般地，噴墨印表機通過將墨從列印頭噴射到列印介質的期望區域上而在列印介質上列印彩色圖像。噴墨印表機分為兩種類型熱噴墨印表機，其通過用加熱器加熱墨產生的氣泡的膨脹力來噴射墨；以及壓電噴墨印表機，其通過壓電體的變形而向墨施加壓力來噴射墨。
在各種類型的熱噴墨印表機中，一般使用往復型噴墨印表機，該往復型噴墨印表機的列印頭在垂直於列印介質傳送方向的方向上往復運動以列印圖像。該往復型噴墨印表機的列印頭由具有噴射墨的多個噴嘴的單一頭晶片形成。
近來，已經開發出具有對應於列印介質寬度的頁寬陣列列印頭的行列印型噴墨印表機，用以實現高速列印。頁寬陣列列印頭具有設置成預定構造的多個頭晶片，並且所述多個頭晶片中的每個頭晶片都具有多個噴射墨的噴嘴。在行列印型噴墨印表機中，在列印期間，頁寬陣列列印頭固定，列印介質在下方傳送，從而允許高速列印。
然而，在列印時，行列印型噴墨印表機中的頁寬陣列列印頭比往復型噴墨印表機的列印頭產生更多的熱，從而熱量積聚在多個頭晶片中，導致通過加熱墨產生的氣泡的膨脹力而噴射墨的工藝質量下降。因此，從頁寬列印頭噴射墨的驅動頻率降低並且列印質量下降。
發明內容
本發明提供了一種用在行列印型噴墨印表機中、具有用於散熱的微型熱管的陣列列印頭。
本發明的上述和/或其它方面通過提供這樣一種陣列列印頭而實現，該陣列列印頭具有多個布置成預定構造的頭晶片，所述多個頭晶片中的每個頭晶片包括具有一表面的基板，在該表面上形成有多個加熱器以及用於為多個加熱器提供電流的多個絲狀電極；腔層，其堆疊在基板上，並具有多個填充有待噴出的墨的墨腔；噴嘴層，其堆疊在腔層上，並具有多個噴嘴，墨通過該多個噴嘴從多個墨腔中噴出；一個或多個微型熱管，用於使所積聚的熱量散失到基板外部，其形成在基板的露出表面上。
一個或多個微型熱管可以沿著基板的露出表面的相對側形成。
陣列列印頭還可包括與所述一個或多個微型熱管接觸的一個或多個熱沉(heat sink)。
所述一個或多個微型熱管中的每個微型熱管可包括密封容器；容納在密封容器中的工作流體；以及形成在密封容器的內壁上以通過毛細作用傳輸工作流體的毛細管結構。這裡，毛細管結構可以是多孔的，或者具有形成在密封容器的內壁上的多個凹槽。
可以給基板打孔，以形成墨通道，墨通過該墨通道供給到墨腔。
本發明的上述和/或其它方面通過提供這樣一種陣列列印頭而實現，該陣列列印頭具有多個布置成預定構造的頭晶片，所述多個頭晶片中的每個頭晶片包括具有一表面的基板，在該表面上形成有多個加熱器以及用於為多個加熱器提供電流的多個絲狀電極；腔層，其堆疊在基板上，並具有多個填充有待噴出的墨的墨腔；噴嘴層，其堆疊在腔層上，並具有多個噴嘴，墨腔中的墨通過該多個噴嘴噴出；以及多個微型熱管，其用於使所積聚的熱量通過噴嘴層散失到外部，其形成在基板的表面上。
這裡，可以給腔層打孔，以形成多個到達噴嘴層的微型熱管。噴嘴層由具有良好導熱性的金屬板製成。
本發明的上述和/或其它方面通過提供這樣一種寬頁列印頭而實現，該寬頁列印頭具有基板、貯存墨的腔室以及噴射由加熱器加熱的墨的多個噴嘴，所述寬頁列印頭包括多個微型熱管，用於使多個加熱器產生的熱量散失掉。
本發明的上述和/或其它方面通過提供這樣一種寬頁列印頭而實現，寬頁列印頭具有基板和多個頭晶片，每個頭晶片具有在受到相應加熱器的加熱時噴出墨的噴嘴，所述多個頭晶片中的每個頭晶片包括用於散熱的多個微型熱管，其中，所述多個微型熱管中的每個微型熱管具有與形成有加熱器的頭晶片的基板接觸的第一表面，其具有一第一溫度，使得工作流體在與該第一表面接觸時蒸發；以及與第一表面相對的第二表面，其具有比第一溫度低的第二溫度，使得工作流體在與該第二表面接觸時液化。
本發明的這些和/或其它方面和優點將從下面結合附圖的實施例的描述中變得明顯，並更加易於理解，附圖中圖1是根據本發明實施例的行列印型噴墨印表機的陣列列印頭平面圖；圖2是圖1所示的陣列列印頭中包括的頭晶片的透視圖；圖3是圖2所示的頭晶片的基板的平面圖；圖4是安裝在圖3的頭晶片的基板上的微型熱管的示意性橫截面圖；和圖5是示出根據本發明另一實施例的陣列列印頭中的頭晶片的基板的平面圖。
具體實施例方式
現在將詳細描述本發明的實施例，其示例在附圖中示出，附圖中相同的附圖標記指的是相同的元件。下面通過參照附圖，對實施例進行描述，以解釋本發明。在附圖中，為了清晰，對層和區域的尺寸和厚度進行了誇大。應當理解，當提到一層位於另一層或基板「上」時，其可以直接設置在另一層或基板上，或者還可以存在介於其間的層。
圖1是根據本發明實施例的行列印型噴墨印表機中的陣列列印頭200的平面圖。參照圖1，陣列列印頭200包括設置成預定構造的多個頭晶片100。多個頭晶片100在圖2所示的陣列列印頭200中布置成兩行，但是本發明不限於所示出的布置，而是多個頭晶片100也可以布置成一行、三行或更多行。此外，陣列列印頭中的頭晶片100的布置和數量可以改變。多個頭晶片100中的每個頭晶片包括多個噴嘴132。
圖2是圖1所示的陣列列印頭200中的多個頭晶片100的一個頭晶片的透視圖。參照圖2，陣列列印頭200中的多個頭晶片100中的每個頭晶片都包括基板110、堆疊在基板110上的腔層120、以及堆疊在腔層120上的噴嘴層130。矽基板一般用作基板110。填充有待噴射的墨的多個墨腔(未示出)形成在腔層120中。多個噴嘴132形成在噴嘴層130中，墨通過該多個噴嘴132從多個墨腔中噴射出。
圖3是圖2所示的頭晶片的基板110的平面圖。參照圖3，多個加熱器112以及多個絲狀電極114對應於形成在腔層120中的相應墨腔而形成在基板110的一表面上，所述多個絲狀電極114電連接到多個加熱器112中的相應加熱器上。可以由加熱電阻形成的多個加熱器112對墨腔中的墨進行加熱，以產生氣泡。由優良導電性的導體形成的多個絲狀電極114用於為多個加熱器112提供電流。此外，給基板110打孔，以形成墨通道111，墨通過該墨通道111供給到腔層120中的每個墨腔。當墨腔通過墨通道111填充墨、並且電流通過相應的一個絲狀電極114而供給到墨腔的相應加熱器112時，相應的加熱器112將墨腔中的墨加熱到預定溫度，以產生氣泡。氣泡的膨脹力將墨腔中的墨通過噴嘴132噴到腔室外部。
基板110的側部暴露在頭晶片外。如圖3所示，用於將頭晶片100電連接到外部電路系統(未示出)的多個焊盤116沿著基板110的表面的相對側形成。這裡，多個焊盤116電連接到多個絲狀電極114中相應的一個絲狀電極114。
一個或多個微型熱管150沿著基板110的所述表面的相對側形成。微型熱管150將由基板110中的多個加熱器112產生的積聚熱量從基板110中散掉。微型熱管150一般用在小型電氣裝置中作為散熱元件，其通過使貯存在密封容器中的工作流體的相態在氣態和液態之間連續變化而轉移熱量。這種微型熱管與具有單相工作流體的其它散熱元件相比具有優良的熱量轉移能力。
圖4是示出圖3所示的頭晶片中包括的微型熱管150的實施例的示意性橫截面圖。參照圖4，微型熱管150包括密封容器152、容納在密封容器152中的工作流體、以及形成在密封容器152的內壁上的毛細管結構154。密封容器152的底壁與基板110的表面接觸。工作流體可以在其中進行毛細作用的毛細管結構154可包括類似燈芯的多孔結構或者由密封容器152的底壁的內側形成的多個凹槽。當積聚在基板110中的熱量通過密封容器152上的外底壁轉移到微型熱管150時，毛細管結構154中的工作流體的相態因所轉移的熱量而從液態變為氣態。氣態的工作流體向上運動到密封容器152的頂壁(其與外部低溫接觸)，而後工作流體冷卻下來並變回液態。因此，氣態到液態的相態變化的潛熱通過密封容器152的頂壁散失到外部。液態的工作流體通過毛細作用流入毛細管結構154中。通過連續重複該工作流體的相態變化，積聚在基板110中的熱量可以有效地散失在外部。雖然微型熱管150中的工作流體描述為通過毛細作用而返回，但是根據本發明的有選擇實施例，微型熱管150中的工作流體也可在滲透壓力、靜電力或磁力的作用下而返回。微型熱管150可以布置為不同於圖3所示的布置，用以進行有效的散熱。圖3所示的微型熱管布置僅是示意性的，而不是對本發明的限制。或者，微型熱管150可以連接到熱沉，以進一步有效地散失積聚在基板110中的熱量。
圖5示出根據本發明另一實施例的陣列列印頭中的頭晶片的基板的平面圖。下面，將相對於與上述實施例的不同處描述本發明。
參照圖5，多個加熱器112以及電連接到多個加熱器112的多個絲狀電極114形成在基板110的表面上。為基板110打孔，以形成墨通道111，墨通過該墨通道111供給到腔層120中的每個墨腔(參照圖2)。用於將頭晶片100(參照圖1)電連接到外部電路系統(未示出)的多個焊盤116沿著基板110的表面的相對側形成。這裡，多個焊盤116電連接到多個絲狀電極114的相應絲狀電極。
多個微型熱管250形成在多個加熱器112附近的基板110的表面上。由於每個微型熱管250的結構相似於前一實施例的上述微型熱管150的結構，故將省去對其的描述。為腔層120(參照圖2)打孔，以安裝微型熱管250，其上表面與噴嘴層130接觸。因此，在基板110中的多個加熱器112附近局部積聚的熱量通過多個微型熱管250轉移到噴嘴層130並散失到外部。噴嘴層130可以由具有良好導熱性的材料製成，例如有效散熱的金屬板。
在根據本發明各種實施例的行列印型噴墨印表機的陣列列印頭中，用於散熱的微型熱管沿著露出的基板表面的相對側形成，或者形成在加熱器附近的基板表面上，從而有效地散失在列印時加熱器進行加熱而產生的積聚在基板中的熱量，從而使驅動頻率增加，列印質量更好。此外，由於微型熱管可以採用在基板表面上形成電子電路元件的方法而形成，因此可以簡化製造微型熱管的過程。
雖然已經示出並描述了本發明的一些實施例，但是本領域的技術人員將理解，在不偏離本發明的原理和精神、以及由所附權利要求及其等同物所限定的範圍的條件下，可以對這些實施例做改變。
本申請要求於2005年6月22日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.2005-54067的優先權，這裡將其全部公開的內容引作參考。
權利要求
1.一種陣列列印頭，具有多個布置成預定構造的頭晶片，所述多個頭晶片中的每個頭晶片包括具有一表面的基板，在該表面上形成有多個加熱器以及用於為所述多個加熱器提供電流的多個絲狀電極；腔層，其堆疊在基板上，並具有多個填充有待噴出的墨的墨腔；噴嘴層，其堆疊在腔層上，並具有多個噴嘴，墨通過該多個噴嘴從多個墨腔中噴出；和一個或多個微型熱管，用於使所積聚的熱量散失到基板外部，其形成在基板的露出表面上。
2.如權利要求1的陣列列印頭，其中，所述一個或多個微型熱管中的每個微型熱管沿著基板的露出表面的相對側形成。
3.如權利要求1的陣列列印頭，還包括與所述一個或多個微型熱管接觸的一個或多個熱沉。
4.如權利要求1的陣列列印頭，其中，所述一個或多個微型熱管包括密封容器；容納在密封容器中的工作流體；和形成在密封容器的內壁上以通過毛細作用傳輸工作流體的毛細管結構。
5.如權利要求4的陣列列印頭，其中，所述毛細管結構是多孔的，或者包括形成在密封容器的內壁上的多個凹槽。
6.如權利要求1的陣列列印頭，其中，給所述基板打孔，以形成墨通道，墨通過該墨通道供給到墨腔。
7.一種陣列列印頭，具有多個布置成預定構造的頭晶片，所述多個頭晶片中的每個頭晶片包括具有一表面的基板，在該表面上形成有多個加熱器以及用於為所述多個加熱器提供電流的多個絲狀電極；腔層，其堆疊在基板上，並具有多個填充有待噴出的墨的墨腔；噴嘴層，其堆疊在腔層上，並具有多個噴嘴，墨腔中的墨通過該多個噴嘴噴出；和多個微型熱管，其用於使所積聚的熱量通過噴嘴層散失到外部，其形成在基板的表面上。
8.如權利要求7的陣列列印頭，其中，給所述腔層打孔，以形成多個到達噴嘴層的微型熱管。
9.如權利要求7的陣列列印頭，其中，所述噴嘴層由具有導熱性的金屬板製成。
10.如權利要求7的陣列列印頭，其中，所述多個微型熱管中的每個微型熱管包括密封容器；容納在密封容器中的工作流體；和形成在密封容器的內壁上以通過毛細作用傳輸工作流體的毛細管結構。
11.如權利要求10的陣列列印頭，其中，所述毛細管結構是多孔的，或者包括形成在密封容器的內壁上的多個凹槽。
12.如權利要求7的陣列列印頭，其中，給所述基板打孔，以形成墨通道，墨通過該墨通道供給到所述多個墨腔。
13.一種寬頁列印頭，其具有基板、貯存墨的腔室以及噴射由加熱器加熱的墨的多個噴嘴，所述寬頁列印頭包括多個微型熱管，用於使加熱器產生的熱量散失掉。
14.如權利要求13的寬頁列印頭，其中，所述多個微型熱管中的每個微型熱管是填充有工作流體的容器，所述容器包括與寬頁列印頭的基板接觸的第一表面，工作流體在與該第一表面接觸時蒸發；以及與第一表面相對的第二表面，其具有比第一表面的溫度低的溫度，使得工作流體在與該第二表面接觸時液化。
15.如權利要求14的寬頁列印頭，其中，第一表面的溫度等於或高於工作流體的蒸發溫度，並且第二表面的溫度等於或低於工作流體的液化溫度。
16.如權利要求14的寬頁列印頭，其中，所述多個微型熱管中的每個微型熱管還包括設置在微型熱管內的第一表面和第二表面上的毛細管結構，用於通過毛細作用使工作流體向著第一和第二表面運動。
17.如權利要求16的寬頁列印頭，其中，所述毛細管結構包括多個凹槽或者是多孔的。
18.如權利要求14的寬頁列印頭，其中，所述多個微型熱管中的每個微型熱管利用滲透壓力、靜電力和磁力中的一種使工作流體運動到第一和第二表面或者從第一和第二表面離開。
19.如權利要求14的寬頁列印頭，其中，所述多個微型熱管設置成沿著形成有多個加熱器的寬頁列印頭的基板的相對側，並在外部具有第二表面。
20.如權利要求14的寬頁列印頭，其中，所述多個微型熱管設置在所述多個加熱器附近，所述第二表面與形成有多個噴嘴的寬頁列印頭的噴嘴表面接觸。
21.如權利要求20的寬頁列印頭，其中，所述寬頁列印頭的噴嘴表面是金屬的。
22.如權利要求14的寬頁列印頭，其中，所述多個微型熱管中的每個微型熱管的第二表面與熱沉接觸。
23.一種寬頁列印頭，具有基板和多個頭晶片，每個頭晶片具有在受到相應加熱器的加熱時噴出墨的噴嘴，所述多個頭晶片中的每個頭晶片包括用於散熱的多個微型熱管，其中所述多個微型熱管中的每個微型熱管包括與形成有加熱器的頭晶片的基板接觸的第一表面，其具有第一溫度，使得工作流體在與該第一表面接觸時蒸發；以及與第一表面相對的第二表面，其具有比第一溫度低的第二溫度，使得工作流體在與該第二表面接觸時液化。
24.如權利要求23的寬頁列印頭，其中，所述頭晶片在所述寬頁列印頭上布置成一行或多行。
全文摘要
本發明公開了一種具有微型熱管的陣列列印頭。陣列列印頭具有多個布置成預定構造的頭晶片。陣列列印頭中的每個頭晶片包括具有一表面的基板，在該表面上形成有多個加熱器以及用於為多個加熱器提供電流的多個絲狀電極；腔層，其堆疊在基板上，並具有多個填充有待噴出的墨的墨腔；噴嘴層，其堆疊在腔層上，並具有多個噴嘴，墨腔中的墨通過該多個噴嘴噴出；以及一個或多個微型熱管，用於使所積聚的熱量散失到基板外部，其形成在基板的露出表面上。
文檔編號B41J2/045GK1883946SQ2006100738
公開日2006年12月27日 申請日期2006年3月31日 優先權日2005年6月22日
發明者金南鈞 申請人:三星電子株式會社