KR20070074141A

KR20070074141A - Ink-jet printer line head

Info

Publication number: KR20070074141A
Application number: KR1020060001912A
Authority: KR
Inventors: 마사히코 하부카
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2007-07-12

Abstract

An ink-jet printer line head is provided to prevent printing errors caused by an overheated head tip by efficiently cooling a head tip in the ink-jet printer line head. An ink-jet printer line head comprises a head tip(1), an ink path structure(40), and a plurality of cooling paths(100). The head tip includes a nozzle plate(10), a compressing chamber plate(20), and a silicon chip(30). Nozzles(11) are formed on the nozzle plate in regular intervals. A compressing chamber(21) is formed on the compressing chamber plate for generating pressure to discharge ink. A heater(31) and a driving circuit are formed on the silicon chip. The head tip is fixed on the ink path structure and feeds the ink to the compressing chamber through an ink path(41). The cooling path is formed on the compressing chamber plate between the compressing chambers near the nozzles for efficiently cooling heat generated near the nozzles.

Description

Ink-jet printer line head

도 1은 일반적인 잉크젯 프린터의 라인 헤드의 구성을 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing the configuration of a line head of a general inkjet printer;

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 잉크젯 프린터의 라인 헤드의 구성을 도시한 단면도,2 is a cross-sectional view showing the configuration of a line head of an inkjet printer according to a first embodiment of the present invention;

도 3은 도 2의 평면도,3 is a plan view of FIG.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 잉크젯 프린터의 라인 헤드의 구성을 도시한 단면도, 그리고,4 is a cross-sectional view showing the configuration of a line head of an inkjet printer according to a second embodiment of the present invention, and

도 5는 도 4의 평면도이다.5 is a plan view of FIG. 4.

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

1; 헤드 팁 10; 노즐판One; Head tip 10; Nozzle plate

11; 노즐 20; 압력실 판11; Nozzle 20; Pressure chamber plate

21; 압력실 30; 실리콘 칩21; Pressure chamber 30; silicon chip

31; 히터 40; 잉크 유로 구조물31; Heater 40; Ink flow structure

41; 잉크유로41; Ink flow

본 발명은 잉크를 토출하여 인쇄작업을 수행하는 잉크젯 프린터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기-열변환 소자에 의해 버블을 발생시켜 잉크방울을 토출하는 잉크젯 프린터의 라인 헤드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet printer for discharging ink and performing a printing operation, and more particularly, to a line head of an inkjet printer for discharging ink droplets by generating bubbles by an electro-thermal conversion element.

일반적인 버블-젯 방식의 헤드 팁(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 노즐판(10)과, 압력실 판(20)과 실리콘 칩(30)을 포함한다.The general bubble-jet head tip 1 includes a nozzle plate 10, a pressure chamber plate 20, and a silicon chip 30, as shown in FIG. 1.

노즐판(10)에는 일정 간격으로 노즐(11)이 형성되며, 압력실 판(20)에는 잉크의 토출 압력을 발생시키는 압력실(21)이 형성된다. 그리고, 실리콘 칩(30)에는 히터(31) 및 도시되지 않은 구동회로가 형성된다.The nozzle plate 10 is formed in the nozzle plate 10 at regular intervals, and the pressure chamber plate 20 is formed with a pressure chamber 21 for generating discharge pressure of ink. The silicon chip 30 is provided with a heater 31 and a driving circuit (not shown).

상기와 같이 구성된 헤드 팁(1)은, 잉크 유로를 가지는 잉크 유로 구조물(40)에 고정된다.The head tip 1 configured as described above is fixed to the ink flow path structure 40 having the ink flow path.

잉크는 소정의 잉크 저장 수단으로부터 잉크 유로 구조물(40)과 상기 헤드 팁(1)과 연결되는 잉크 유로(41)를 통해 압력실(21)에 공급된다. 공급된 잉크는 히터(31)에 의해 가열되고 버블화 되어 노즐(11)을 통해 토출 된다.Ink is supplied from the predetermined ink storage means to the pressure chamber 21 through the ink flow passage structure 40 and the ink flow passage 41 connected with the head tip 1. The supplied ink is heated and bubbled by the heater 31 and discharged through the nozzle 11.

이와 같은 구성을 가지는 헤드 팁을 도 1에 도시된 바와 같이 복수 열로 구성하는 라인 헤드로 구성할 수 있다. 라인 헤드는, 유효 인쇄 폭이 인쇄 매체와 동일한 폭을 가지는 것으로, 상기 헤드 팁이 다수 개가 구비되어, 잉크 유로 구조물에 고정되므로 고속인쇄가 가능하다. The head tip having such a configuration can be configured as a line head composed of a plurality of rows as shown in FIG. The line head has an effective print width having the same width as that of the print medium. Since the head head is provided with a plurality of head tips and fixed to the ink flow path structure, high speed printing is possible.

그러나, 이와 같은 라인 헤드는 하나의 노즐 열을 가지는 시리얼 프린터에 비해 발열량이 크기 때문에 헤드 팁이 과열될 우려가 있다. 이와 같이 헤드 팁의 온도가 과도하게 상승 되면, 토출되는 잉크의 온도 역시 함께 상승하므로, 적절한 토출 메카니즘을 유지될 수 없게 되어, 인쇄를 계속할 수 없게 된다. 따라서, 노즐 열을 복수 열로 구성하는 라인 헤드의 냉각은 중요한 과제로 부각되고 있다.However, since such a line head generates a larger amount of heat than a serial printer having one nozzle row, the head tip may overheat. When the temperature of the head tip is excessively raised in this manner, the temperature of the ink to be discharged is also increased, so that the proper discharging mechanism cannot be maintained and printing cannot be continued. Therefore, cooling of the line head which comprises a nozzle row in multiple rows is an important subject.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 헤드 팁에서 발생되는 열을 효율적으로 배출할 수 있도록 냉각유닛이 구비된 잉크젯 프린터의 라인헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a line head of an inkjet printer equipped with a cooling unit to efficiently discharge the heat generated from the head tip.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 라인 헤드는 노즐이 형성된 노즐판과 압력실이 형성된 압력실 판과 히터 및 구동 회로가 형성된 실리콘 칩이 복수 열로 구성된 헤드 팁; 상기 헤드 팁을 고정함과 아울러, 각 헤드 팁에 잉크를 유도하는 잉크 유로 구조물; 상기 압력실판의 압력실 사이에 형성된 복수 개의 냉각통로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the line head of the inkjet printer according to the present invention includes a head tip including a nozzle plate having a nozzle, a pressure chamber plate having a pressure chamber, and a silicon chip having a heater and a driving circuit formed in a plurality of rows; An ink flow path structure which fixes the head tip and guides ink to each head tip; And a plurality of cooling passages formed between the pressure chambers of the pressure chamber plate.

본 발명의 제 1 실시예에 의한 라인 헤드는, 상기 냉각통로들에 공기를 공급하는 송풍 유닛;이 포함될 수 있다.The line head according to the first embodiment of the present invention may include a blowing unit for supplying air to the cooling passages.

본 발명의 제 2 실시예에 의한 라인 헤드는, 상기 냉각통로들에 물을 주성분으로 하는 냉매를 공급하는 냉매공급 유닛;이 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 노즐판은 상기 냉각통로를 지나는 냉매가 증발되는 증발구를 포함하며, 상기 노즐과 대응되는 직경을 가진다.The line head according to the second embodiment of the present invention may include a refrigerant supply unit supplying a refrigerant having water as a main component to the cooling passages. In this case, the nozzle plate includes an evaporation port through which the refrigerant passing through the cooling passage is evaporated, and has a diameter corresponding to the nozzle.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 함께 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 라인 헤드는 헤 드 팁(1), 잉크 유로 구조물(40) 및 복수 개의 냉각통로(100)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the line head of the inkjet printer according to the present invention includes a head tip 1, an ink passage structure 40, and a plurality of cooling passages 100.

헤드 팁(1) 및 잉크 유로 구조물(40)은 앞서 설명한 종래기술과 동일하다. The head tip 1 and the ink flow path structure 40 are the same as in the prior art described above.

부연하면, 헤드 팁(1)은 노즐판(10)과, 압력실 판(20)과 실리콘 칩(30)으로 구성되는데, 노즐판(10)에는 일정 간격으로 노즐(11)이 형성되며, 압력실 판(20)에는 잉크의 토출 압력을 발생시키는 압력실(21)이 형성된다. 그리고, 실리콘 칩(30)에는 히터(31) 및 도시되지 않은 구동회로가 형성된다. 잉크 유로 구조물(40)에는 상기 헤드 팁(1)이 고정되며, 잉크 유로(41)를 통해 압력실(21)로 잉크를 공급한다.In other words, the head tip 1 is composed of a nozzle plate 10, a pressure chamber plate 20 and a silicon chip 30, the nozzle plate 10 is formed on the nozzle plate 10 at regular intervals, the pressure In the seal plate 20, a pressure chamber 21 for generating discharge pressure of ink is formed. The silicon chip 30 is provided with a heater 31 and a driving circuit (not shown). The head tip 1 is fixed to the ink flow path structure 40 and supplies ink to the pressure chamber 21 through the ink flow path 41.

냉각통로(100)는 압력실 판(20)에 형성되는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수 개 형성되는 압력실(21) 사이에 형성된다. 냉각통로(100)는, 노즐(11)과 근접된 위치에 형성되므로, 노즐(11) 부근에서 발생된 열을 보다 효율적으로 냉각할 수 있다.Cooling passage 100 is formed in the pressure chamber plate 20, as shown in Figure 2, is formed between a plurality of pressure chamber 21 is formed. Since the cooling passage 100 is formed at a position close to the nozzle 11, the cooling passage 100 can more efficiently cool the heat generated in the vicinity of the nozzle 11.

본 발명의 제 1 실시예에 의하면, 냉각통로(100)를 통과하는 냉매는 공기를 사용하며, 공기 순환을 위해 공기 공급장치를 별도로 설치할 수 있다. 그 일 예가 도 3과 같이 도시된다.According to the first embodiment of the present invention, the refrigerant passing through the cooling passage 100 uses air, and an air supply device may be separately installed for air circulation. An example of this is shown in FIG. 3.

도시된 바와 같이, 공기 유입구(111)가 형성된 공기 공급장치(110)는 헤드 팁 커버(112)에 커버 필름(113)으로 밀봉된다. 공기 유입구(111)는 오픈된 상태로 공기가 공급될 수도 있고, 미도시된 송풍유닛을 이용하여 강제로 공기를 순환시킬 수도 있다.As shown, the air supply device 110 in which the air inlet 111 is formed is sealed with the cover film 113 to the head tip cover 112. The air inlet 111 may be supplied with air in an open state, or may be forced to circulate air by using a blower unit (not shown).

본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 냉각통로(100)를 통과하는 냉매는 물을 주 성분으로 하는 액상의 냉매를 사용할 수 있다. 이 경우, 노즐판(10)에는 냉각통로(100)와 연통되는 증발구(200)가 마련되어, 액상의 냉매가 히터(31)에 의해 발생되는 열에 의해 증발하면서 노즐(11) 부근의 열을 빼앗을 수 있도록 한다. 증발구(200)는 액상의 냉매가 부압에 의해 누출되지 않도록 노즐(11)과 대응되는 직경을 가지도록 형성되는 것이 좋다. 증발구(200)의 형상은, 원형으로 마련될 수도 있고, 다각형으로 마련될 수도 있다. 증발구(200)의 갯수는 노즐판(10)의 강도에 영향을 주지 않을 정도로 최대한 많이 생성되는 것이 좋다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 냉매 순환이 가능하도록 냉매 공급유로(121) 및 냉매 회수유로(122)를 포함하는 냉매 공급장치(120)를 구성하는 것도 가능하다. 냉매 공급장치(120)는 잉크 공급장치와 유사하게 구성하여, 부압이 발생하도록 냉매를 강제순환시키고, 냉매의 주성분은 물로 하여 증발 후 찌꺼기가 남지 않도록 한다. 이와 같이 액상의 냉매를 냉각통로(100)로 유동시키면, 헤드 팁(1)의 온도를 상온 부근까지 강제 냉각할 수 있다.According to the second embodiment of the present invention, the refrigerant passing through the cooling passage 100 may use a liquid refrigerant mainly composed of water. In this case, the nozzle plate 10 is provided with an evaporation port 200 in communication with the cooling passage 100, so that the liquid refrigerant evaporates by the heat generated by the heater 31 to take heat near the nozzle 11 away. To help. The evaporation port 200 may be formed to have a diameter corresponding to the nozzle 11 so that the liquid refrigerant does not leak due to the negative pressure. The evaporator 200 may have a circular shape or a polygonal shape. The number of evaporation ports 200 may be generated as much as possible so as not to affect the strength of the nozzle plate 10. In addition, as shown in FIG. 5, it is also possible to configure the refrigerant supply device 120 including the refrigerant supply passage 121 and the refrigerant recovery passage 122 to enable refrigerant circulation. The coolant supply device 120 is configured similarly to the ink supply device, forcibly circulating the coolant to generate a negative pressure, and the main component of the coolant is water so that no residue remains after evaporation. When the liquid refrigerant flows into the cooling passage 100 in this manner, the temperature of the head tip 1 can be forcedly cooled to around room temperature.

한편, 제 1 및 제 2 실시예 양자 공히, 압력판(20)과 실리콘 칩(30) 사이에는 열전달 효율을 향상시킬 수 있는 막 또는 미소한 방열핀을 형성하는 것이 좋다. 상기 막 또는 방열핀의 재질은 알루미늄이 적당하다.On the other hand, in both the first and second embodiments, it is preferable to form a film or a small heat dissipation fin between the pressure plate 20 and the silicon chip 30 to improve the heat transfer efficiency. The material of the film or the heat radiation fin is preferably aluminum.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 잉크젯 프린터의 라인 헤드의 동작에 대해 첨부된 도면과 함께 설명한다.Hereinafter, the operation of the line head of the inkjet printer according to the preferred embodiment of the present invention will be described with the accompanying drawings.

본 발명의 제 1 실시예에 의한 잉크젯 프린터의 라인 헤드의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 히터(31)에 의해 가열된 잉크가 버블을 형성하면서 노즐(11)로 배출되는데, 이때, 발생되는 열은 압력실(21) 근처에 형성된 냉각통로(100)를 통과하는 공기에 의해 냉각된다. 냉각 효율을 향상시키기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 공기 유입구(111)를 통해 흡입된 공기가 냉각통로(100)를 따라 흐를 수 있도록 별도의 송풍유닛(미도시)를 구비할 수도 있다.In the case of the line head of the inkjet printer according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the ink heated by the heater 31 is discharged to the nozzle 11 while forming a bubble. The heat to be cooled by the air passing through the cooling passage (100) formed near the pressure chamber (21). In order to improve the cooling efficiency, as shown in FIG. 3, a separate blowing unit (not shown) may be provided to allow the air sucked through the air inlet 111 to flow along the cooling passage 100.

이와 같이 냉각통로(100)를 통과한 공기는 헤드 팁(1)의 반대측 단부로 진행하여, 어레이 헤드의 각 헤드 팁으로부터 배출된 공기와 함께, 근처의 다른 헤드 팁도 조금씩 냉각하면서 공기흐름을 형성한다. 이와 같은 공기의 흐름은 잉크젯 프린터 내에 정체된 열기를 인쇄장치의 외부로 배출하는데도 유용하게 사용될 수 있다.In this way, the air passing through the cooling passage 100 proceeds to the opposite end of the head tip 1, and together with the air discharged from each head tip of the array head, the other head tip nearby is cooled while forming an air flow. do. Such a flow of air can also be usefully used to discharge the stagnant heat in the inkjet printer to the outside of the printing apparatus.

한편, 도시하지는 않았지만, 상기와 같이 냉각통로(100)를 형성하면, 노즐판(10)을 와이핑 할 때, 노즐판의 강도가 약해지는 결과를 초래할 수 있기 때문에, 별도의 보강용 기둥을 세울 수도 있다. 일반적으로, 노즐판(10)은 매우 얇은 수지로 구성되며, 비교적 넓은 면적을 가지기 때문에 강도가 부족해질 수 있기 때문이다.On the other hand, although not shown, if the cooling passage 100 is formed as described above, when wiping the nozzle plate 10, the strength of the nozzle plate may be weakened, so that a separate reinforcing column may be set up. It may be. In general, the nozzle plate 10 is composed of a very thin resin, because the strength may be insufficient because it has a relatively large area.

본 발명의 제 2 실시예에 의한 잉크젯 프린터의 라인 헤드는 앞서 설명한 제 1 실시예와 비교해 볼때, 냉각통로(100)를 액상의 냉매가 통과한다는 점에 있어서 차이가 있다. 이와 같이 냉각통로(100)를 액상의 냉매가 통과하기 때문에, 히터(31)에서 발생된 열에 의해 가열된 액상의 냉매가 증발할 수 있도록 노즐판(10)에는 냉각통로(100)와 연통되게 증발구(200)가 형성된다. 증발구(200)는 노즐(11)과 대응되는 크기로 형성되므로, 액상의 냉매에 일정 부압이 걸려 있을 경우, 외부로 누출되지 않는다. 액상의 냉매는 도 5에 도시된 바와 같이, 별도의 냉매 공급유로(121) 및 냉매 회수유로(122)를 구비하여, 도시되지 않은 펌프와 같은 순환유닛에 의해 강제 순환될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 히터(31)에서 발생된 열은, 압력실(21)과 근접한 위치에 마련된 냉각통로(100)를 지나는 액상의 냉매에 전달되고, 그 열에 의해 증발된 냉매는 상기 증발구(200)를 통해 외부로 배출되면서 헤드 팁(1)을 냉각한다.Compared to the first embodiment described above, the line head of the inkjet printer according to the second embodiment of the present invention has a difference in that the liquid refrigerant passes through the cooling passage 100. As the liquid refrigerant passes through the cooling passage 100 as described above, the nozzle plate 10 is evaporated in communication with the cooling passage 100 so that the liquid refrigerant heated by the heat generated by the heater 31 can evaporate. Sphere 200 is formed. Since the evaporator 200 is formed to have a size corresponding to that of the nozzle 11, when a certain negative pressure is applied to the liquid refrigerant, the evaporator 200 does not leak to the outside. As shown in FIG. 5, the liquid refrigerant may include a separate refrigerant supply passage 121 and a refrigerant recovery passage 122, and may be forcedly circulated by a circulation unit such as a pump (not shown). According to this structure, the heat generated by the heater 31 is transferred to the liquid refrigerant passing through the cooling passage 100 provided in the position close to the pressure chamber 21, the refrigerant evaporated by the heat is evaporation port Cooling the head tip 1 while being discharged to the outside through the (200).

또한, 제 1 및 제 2 실시예 모두, 압력판(20)과 실리콘 칩(30) 사이에는 열 전달 효율이 알루미늄 재질의 막 또는 방열핀이 설치되어, 히터(31)에서 발생된 열이 잉크 유로 구조물(40) 측으로 원활하게 전달될 수 있다.In addition, in both the first and second embodiments, an aluminum film or a heat radiating fin having heat transfer efficiency is installed between the pressure plate 20 and the silicon chip 30, so that the heat generated from the heater 31 is transferred to the ink flow path structure ( 40) can be delivered smoothly to the side.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 잉크젯 프린터의 라인 헤드를 구성하는 헤드 팁이 효율적으로 냉각될 수 있기 때문에, 헤드 팁 과열에 따른 인쇄오류 발생을 억제할 수 있다.According to the present invention as described above, since the head tip constituting the line head of the inkjet printer can be cooled efficiently, printing errors due to overheating of the head tip can be suppressed.

Claims

A head tip including a nozzle plate having a nozzle, a pressure chamber plate having a pressure chamber, and a silicon chip having a heater and a driving circuit formed in a plurality of rows;

An ink flow path structure which fixes the head tip and guides ink to each head tip; And

And a plurality of cooling passages formed between the pressure chambers of the pressure chamber plate.

The method of claim 1,

And a blower unit for supplying air to the cooling passages.

The method of claim 1,

And a coolant supply unit supplying a coolant mainly containing water to the cooling passages.

The method of claim 3, wherein the nozzle plate,

And an evaporation port through which the refrigerant passing through the cooling passage is evaporated.

The method of claim 4, wherein the evaporation port,

Line head of the inkjet printer, characterized in that having a diameter corresponding to the nozzle.