KR101098341B1 - Sided electrode for electrifying fluid in ink jet head assembly - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극을 측면에서 삽입하는 방식의 잉크 젯 헤드 어셈블리에 관한 것으로서 상기 측면에서 삽입된 전극에 의해 유체와 전극사이의 접촉면적을 최소화할 수 있게 되고, 이에 의해 상기 유체의 유동을 용이하게 함은 물론 이에 의해 분사에 필요한 전압을 낮출 수 있으며, 결과적으로 상기 헤드 어셈블리의 사용 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an ink jet head assembly in which an electrode is inserted from a side, and the electrode inserted from the side makes it possible to minimize the contact area between the fluid and the electrode, thereby facilitating the flow of the fluid. Of course, it can thereby lower the voltage required for injection, and as a result, there is an effect that can increase the service life of the head assembly.
전극, 측면 삽입, ESD, 압전 액츄에이터 Electrodes, Side Insertion, ESD, Piezo Actuators
Description
본 발명은 전극을 측면에서 삽입하는 방식의 잉크 젯 헤드 어셈블리에 관한 것으로서 상기 측면에서 삽입된 전극에 의해 유체와 전극사이의 접촉면적을 최소화할 수 있게 되고, 이에 의해 상기 유체의 유동을 용이하게 함은 물론 이에 의해 분사에 필요한 전압을 낮출 수 있으며, 결과적으로 상기 헤드 어셈블리의 사용 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an ink jet head assembly in which an electrode is inserted from a side, and the electrode inserted from the side makes it possible to minimize the contact area between the fluid and the electrode, thereby facilitating the flow of the fluid. Of course, it can thereby lower the voltage required for injection, and as a result, there is an effect that can increase the service life of the head assembly.
일반적으로 정전기 유도증착(electrostatic deposition:ESD) 방식이라고 하는 것은 전기장을 이용하여 잉크 액적을 분사하는 프린트 기법을 말한다.In general, the electrostatic deposition (ESD) method refers to a printing technique that ejects ink droplets using an electric field.
상기 방식은 정전기 장을 제어하여 단백질 또는 대전된 나노 입자들을 전도성 기판의 특정 영역 위에 증착시킬 수 있도록 개발되었는데, 방울의 크기, 시료의 농도, 분사시간 등으로 증착량을 조절할 수 있고, 다양한 패턴을 동시에 증착할 수 있어서 고속 대면적 분사가 가능하다는 특징을 갖는다.The method was developed to control the electrostatic field to deposit proteins or charged nanoparticles on a specific area of the conductive substrate. The deposition amount can be controlled by the size of the droplet, the concentration of the sample, the injection time, and various patterns. It can be deposited at the same time, so that it is possible to spray a large area at high speed.
상기한 정전기 유도증착의 원리를 도 1의 개념도를 통해 간략히 설명하면 다음과 같다. The principle of electrostatic induction deposition is briefly described through the conceptual diagram of FIG. 1.
도면을 보면, 상측에는 잉크를 배출하기 위한 미세직경의 노즐(21)이 위치하고 있고, 그 직하방에는 그라운드(22)가 위치하고 있다. 이때, As shown in the figure, a
상기 노즐(21)에는 (+) 또는 (-)전압을 인가해 주고, 그라운드(22)에는 반대 전극인 (-) 또는 (+)전압을 인가해 주게 되면 노즐(21)을 통과하는 전도성 잉크가 노즐(21)과 같은 극으로 대전되며, 이에 따라 전도성 잉크는 반대전극의 그라운드(22)와의 인력(자기력)에 의해 그라운드(22) 상의 피인쇄체(미도시)에 인쇄되는 것이다. When the positive or negative voltage is applied to the
그런데, 이러한 ESD방식의 프린트 기법은 잉크 액적의 미세화를 위해 소요되는 에너지가 많다는 문제점이 있었다.However, such an ESD printing technique has a problem in that a large amount of energy is required for miniaturization of ink droplets.
이러한 문제를 해결하기 위해 압전 액츄에이터를 이용한 프린트 방법이 제시된다.In order to solve this problem, a printing method using a piezoelectric actuator is proposed.
압전 액츄에이터 방식은 피에조 압전기(Piezo Electric) 또는 세라믹 압전기(Ceramic Electric)를 이용해서 분사하는 방식으로 나뉜다.Piezoelectric actuator method is divided into a method using a piezoelectric piezoelectric (Piezo Electric) or ceramic piezoelectric (ceramic Electric).
상기 피에조 압전기는 피에조 압전소자(Piezo Actuator)를 이용하여 기계적인 압력으로 잉크를 분사하는 방식이다. The piezoelectric piezoelectric is a method of spraying ink at a mechanical pressure by using a piezo actuator.
프린터가 압전소자에 전기신호를 보내면 압전소자가 진동을 하게 되고 이 진동의 압력으로 잉크가 노즐구멍 밖으로 밀려 나는 것이다. 빠져나간 부분은 모세 현상과 관성법칙 등에 의하여 채워진다.When the printer sends an electric signal to the piezoelectric element, the piezoelectric element vibrates and ink is pushed out of the nozzle hole by the pressure of the vibration. The escaped part is filled by the phenomenon of Moses and the law of inertia.
또한 세라믹 압전기는 세라믹의 분극 처리 후 동일 방향의 전계를 가하거나 제거함에 의해 각각의 결정체가 늘어난 상태 및 줄어든 상태를 왕복하여 동작하게 되고 이를 이용하여 세라믹 압전기 전체의 움직으로 나타나게 된다.In addition, the ceramic piezo is operated by reciprocating the stretched state and the reduced state of each crystal by applying or removing an electric field in the same direction after the polarization of the ceramic.
이러한 압전 액츄에이터 방식에 의한 잉크 젯 헤드 어셈블리(10)를 도 2를 참조하여 설명한다.The ink
상기 도 2는 잉크 젯 헤드 어셈블리(10)의 단면을 도시한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a cross section of the ink
도시된 바와 같이 상기 잉크 젯 헤드 어셈블리(10)의 일측에 잉크 투입구(11)가 형성된다.As shown, an
도시되지 않은 잉크 저장조로부터 상기 잉크 투입구(11)측으로 잉크가 유동한 후 상기 잉크 투입구(11)를 통해 잉크 젯 헤드 어셈블리(10)내부로 잉크가 유입된다.After the ink flows from the ink reservoir (not shown) to the
상기 유입된 잉크는 채널(12)을 통해 잉크 챔버(13)로 투입된다.The introduced ink is introduced into the
상기 잉크 챔버(13)에 투입된 잉크는 노즐(15)을 통해 분사되며, 이때, 상술한 바와 같은 압전 액츄에이터(14)가 변형되면서 잉크를 분사키기게 된다.Ink injected into the
이러한 압전 액츄에이터 방식은 전류 제어로 잉크의 분출을 정밀하게 제어할 수 있다는 점이 장점이다. The piezoelectric actuator method is advantageous in that the ejection of ink can be precisely controlled by the current control.
잉크방울이 부풀어 오를 때 압전소자의 전류를 제어하는 시간을 조절하면 밀려나가는 잉크방울의 크기를 조절할 수 있다. By adjusting the time for controlling the current of the piezoelectric element when the ink bubble swells, it is possible to control the size of the ink ink to be pushed out.
때문에 노즐이 크면서도 잉크방울을 작게 만들 수 있으며 하나의 노즐로 다양한 크기의 잉크방울을 만드는 멀티 사이즈 도트 기능도 실현할 수 있는 것이다. 이러한 멀티 사이즈 도트 기능으로 피인쇄체에 따라서 도트의 크기를 조절할 수 있어 속도 향상에도 도움이 된다.As a result, the nozzle is large and ink droplets can be made small, and the multi-size dot function of making ink droplets of various sizes with one nozzle can be realized. This multi-size dot function can be used to adjust the size of the dot according to the printed body, which helps in speed improvement.
이러한 압전 액츄에이터 방식과 상술한 ESD방식을 병용하는 것도 가능하며 이하 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.It is also possible to use such a piezoelectric actuator method and the above-described ESD method, which will be described in more detail with reference to FIG. 3.
상기 도 3에서는 앞서 설명한 압전 액츄에이터 방식의 잉크 젯 어셈블리와 기본 구조는 동일한 것으로서 잉크 챔버(33)와 전극(34)만을 확대하여 도시한 것이다.In FIG. 3, the piezoelectric actuator type ink jet assembly and the basic structure are the same, and only the
도시된 바와 같이 잉크 챔버(33) 내부에 잉크가 유입된다.As shown, ink flows into the
상기 유입된 잉크는 상기 전극(34)에 의해 도전되어 노즐(32)을 통해 분사된다.The introduced ink is conducted by the
이때 상기 노즐(32)은 도시된 바와 같이 잉크 챔버(33)의 도면상 상부측에서 삽입되어 상기 잉크 챔버(33)의 하부측까지 삽입 설치된다.At this time, the
그런데 이러한 종래의 잉크 젯 헤드 어셈블리(30)의 경우 상기 잉크를 도전시키기 위한 전극(34)이 잉크와의 접촉면적이 넓어 상기 잉크의 유동을 방해하는 현상이 발생한다.However, in the conventional ink
이러한 현상에 의해 상기 노즐(32)에 클로깅(clogging)이 현상이 발생하는 문제점이 있었다.Due to this phenomenon, clogging occurs in the
또한 상술한 바와 같이 잉크의 유동이 방해되어 소정의 분사량을 확보하기 위해서는 가전되는 전압을 상승시켜야 하며, 이에 의해 상기 헤드 어셈블리의 사용 수명이 단축되는 문제점이 있었다.In addition, as described above, the flow of the ink is disturbed, and in order to secure a predetermined injection amount, the voltage to be household appliances must be increased, thereby reducing the service life of the head assembly.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 잉크 챔버의 측면에 전극을 삽입하여 상기 전극과 잉크의 접촉 면적을 최소화하고 이에 의해 소요되는 전압을 낮출 수 있으며, 결과적으로 잉크 젯 헤드 어셈블리의 사용 수명을 증가시킬 수 있는 잉크 젯 헤드 어셈블리를 제공함에 목적이 있다.The present invention is to solve the above-described problems by inserting an electrode on the side of the ink chamber to minimize the contact area between the electrode and the ink and thereby lower the voltage required, resulting in a service life of the ink jet head assembly It is an object to provide an ink jet head assembly that can be increased.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 잉크 챔버 내부에 일시 저장되는 잉크를 정전기 유도에 의해 분사하는 잉크 젯 헤드 어셈블리에 있어서,The present invention for achieving the above object is an ink jet head assembly for spraying the ink temporarily stored in the ink chamber by electrostatic induction,
잉크 챔버의 일 측면에서 삽입되어 상기 잉크 챔버 내부로 진입하는 전극과, 상기 잉크 챔버 일측에 장치되는 그라운드를 포함하는 전극이 측면 삽입되는 방식인 잉크 젯 헤드 어셈블리에 일 특징이 있다.The ink jet head assembly is characterized in that the electrode is inserted into one side of the ink chamber and enters into the ink chamber, and the electrode including the ground disposed on one side of the ink chamber is side-inserted.
또한, 잉크 챔버 내부에 일시 저장되는 잉크를 정전기 유도에 의해 분사하는 잉크 젯 헤드 어셈블리에 있어서, 잉크 챔버의 일 측면에서 삽입되어 상기 잉크 챔버 내부로 진입하는 전극과, 상기 잉크 챔버의 일측에 장치되어 상기 잉크 챔버에 저장된 잉크를 가압하는 압전 액츄에이터와, 상기 잉크 챔버의 타측에 일측에 장치되는 그라운드를 포함하는 전극이 측면 삽입되는 방식인 잉크 젯 헤드 어셈블리에 또 다른 특징이 있다.In addition, an ink jet head assembly for ejecting ink temporarily stored in the ink chamber by electrostatic induction, comprising: an electrode inserted at one side of the ink chamber and entering the ink chamber, and provided at one side of the ink chamber; Another feature of the ink jet head assembly is that a piezoelectric actuator for pressurizing the ink stored in the ink chamber and an electrode including a ground disposed on one side of the ink chamber are side-inserted.
또한, 잉크 챔버 내부에 일시 저장되는 잉크를 정전기 유도에 의해 분사하는 잉크 젯 헤드 어셈블리에 있어서, 박스 형상을 구비하되 상기 잉크가 일시 저장되 는 잉크 챔버가 다수개 형성된 헤드 하우징과, 상기 잉크 챔버의 일 측면에서 삽입되어 상기 잉크 챔버 내부로 진입하는 전극과, 상기 잉크 챔버의 일측에 장치되어 상기 잉크 챔버에 저장된 잉크를 가압하는 압전 액츄에이터와, 상기 잉크 챔버의 타측에 일측에 장치되는 그라운드를 포함하는 전극이 측면 삽입되는 방식인 잉크 젯 헤드 어셈블리에 또 다른 특징이 있다.In addition, an ink jet head assembly for spraying ink temporarily stored in the ink chamber by electrostatic induction, the head housing having a box shape and a plurality of ink chambers for temporarily storing the ink, An electrode inserted from one side to enter the ink chamber, a piezoelectric actuator mounted on one side of the ink chamber to pressurize the ink stored in the ink chamber, and a ground disposed on one side of the ink chamber; Another feature of the ink jet head assembly is that the electrodes are laterally inserted.
이때, 상기 전극은 원통 형상을 구비하되 상기 잉크 챔버 내부로 진입된 선단부는 뾰족한 형상을 구비할 수 있다.In this case, the electrode may have a cylindrical shape, but the tip portion entered into the ink chamber may have a pointed shape.
또한, 상기 전극은 한 쌍의 전극을 구비하되 상기 잉크 챔버 양측에서 각각 삽입되어 상기 잉크 챔버 내부로 각각 진입할 수 있다.In addition, the electrode may include a pair of electrodes, each of which may be inserted into both sides of the ink chamber to enter the ink chamber.
또한, 상기 전극은 상기 잉크 챔버 중심부로 갈수록 잉크 챔버 하측방향으로 경사지게 각각 배치되되, 상기 잉크 챔버의 반경방향 평면을 기준으로 50도 내지 60도 각도를 가지도록 경사지게 배치될 수 있다.In addition, the electrodes may be disposed to be inclined downward toward the ink chamber toward the center of the ink chamber, and may be disposed to have an angle of 50 to 60 degrees with respect to the radial plane of the ink chamber.
상기 전극의 잉크 챔버 내부방향의 선단부는 상기 잉크 챔버의 높이방향으로 1mm 내지 1.5mm의 간격을 가지고 이격될 수 있다.The front end portions of the electrode in the ink chamber may be spaced apart from each other by 1 mm to 1.5 mm in the height direction of the ink chamber.
또한, 상기 잉크 챔버의 하단부에 배치되는 노즐을 더 포함하되, 상기 노즐은 상기 잉크 챔버의 하단부에 배치되되 상기 잉크 챔버의 깊이방향 중심과 동일 중심을 구비하며, 상기 잉크 챔버의 깊이방향으로 동일 직경이 유지되는 형상인 모세관과, 상기 모세관의 하측에 배치되는 것으로서 하측으로 갈수록 직경이 감소하는 형상인 오리피스를 포함할 수 있다.The apparatus may further include a nozzle disposed at a lower end of the ink chamber, wherein the nozzle is disposed at a lower end of the ink chamber and has the same center as a depth center of the ink chamber, the same diameter in the depth direction of the ink chamber. The capillary having the shape to be maintained and the orifice having the shape that is disposed below the capillary and whose diameter decreases toward the lower side may be included.
또한, 상기 압전 액츄에이터는 상기 잉크 챔버의 상부측에 장치되는 판체 형 상의 진동 플레이트와, 상기 진동 플레이트상에 장치되는 압전 소자를 포함할 수 있다.Further, the piezoelectric actuator may include a plate-shaped vibration plate installed on the upper side of the ink chamber, and a piezoelectric element installed on the vibration plate.
또한, 상기 잉크 챔버 상부측과 진동 플레이트 사이에 장치되는 판체 형상의 절연판을 더 포함하되, 상기 절연판에는 상기 잉크 챔버측과 연통되는 잉크 투입공과 상기 전극이 삽입되는 전극 삽입공이 형성될 수 있다.The apparatus may further include an insulating plate having a plate shape disposed between the ink chamber upper side and the vibrating plate, wherein the insulating plate may be formed with an ink insertion hole communicating with the ink chamber side and an electrode insertion hole into which the electrode is inserted.
또한, 상기 절연판과 진동 플레이트사이에 배치되어 상기 절연판과 진동 플레이트사이의 간격을 확보하여 잉크가 유동할 수 있는 공간을 형성하는 스페이서 어셈블리를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a spacer assembly disposed between the insulating plate and the vibrating plate to form a space in which ink may flow by securing a gap between the insulating plate and the vibrating plate.
또한, 상기 스페이서 어셈블리는 판체 형상의 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트상에 다수개 장치되되 상호 이격되도록 배치되는 상부 스페이서와, 상기 상부 스페이서사이의 베이스 플레이트에 관통되어 상기 상부 스페이서사이를 경유한 잉크가 상기 절연판의 잉크 투입공측으로 유동할 수 있도록 형성된 잉크 투입공을 포함할 수 있다.In addition, the spacer assembly includes a plate-shaped base plate, a plurality of upper spacers disposed on the base plate and arranged to be spaced apart from each other, and ink penetrating through the upper spacers through the base plate between the upper spacers. It may include an ink input hole formed to flow to the ink input hole side of the insulating plate.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의해 전극과 잉크의 접촉 면적이 최소화되어 상기 잉크의 유동을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.As described above, the contact area between the electrode and the ink is minimized, thereby facilitating the flow of the ink.
또한, 잉크의 유동이 용이하게 되어 클로깅 현상의 발생을 방지할 수 있고 필요로 하는 전압을 낮출 수 있는 효과도 있다.In addition, the ink can be easily flowed to prevent the occurrence of clogging phenomenon and to lower the required voltage.
이에 의해 잉크 젯 헤드 어셈블리의 사용 수명을 증가시킬 수 있는 효과도 있다.This also has the effect of increasing the service life of the ink jet head assembly.
이하에서는 첨부된 도면과 실시예를 참고하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and embodiments will be described in detail with respect to the present invention.
도 4는 본 발명의 개념을 도시한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating the concept of the present invention.
도 5는 본 발명의 잉크 젯 헤드어셈블리의 일 실시예를 도시한 분리 사시도이다.5 is an exploded perspective view showing one embodiment of the ink jet head assembly of the present invention.
상술된 바와 같이 본 발명은 잉크 챔버의 양측에서 전극을 삽입하여 잉크과 전극의 접촉 면적을 최소화하는 것으로서 이하 각 실시예를 통해 설명한다.As described above, the present invention is described through the following embodiments by inserting electrodes on both sides of the ink chamber to minimize the contact area between the ink and the electrodes.
실시예1Example 1
본 실시예에서는 ESD 방식에 의해 잉크를 분사하는 경우를 대상으로 설명한다.In this embodiment, the case of ejecting ink by the ESD method will be described.
본 발명의 잉크 젯 헤드 어셈블리(30)는 도 4에 나타난 바와 같이 잉크 챔버(33) 내부에 일시 저장되는 잉크를 정전기 유도에 의해 분사하는 잉크 젯 헤드 어셈블리(30)에 있어서, 잉크 챔버(33)의 일 측면에서 삽입되어 상기 잉크 챔버(33) 내부로 진입하는 전극(E)과, 상기 잉크 챔버(33) 일측에 장치되는 그라운드(G)를 포함한다.The ink
종래에는 잉크 챔버의 상단부에서 전극이 삽입되는 형상이었다.(도 3 참조). 그런데 이러한 종래의 경우 상기 전극과 잉크의 접촉 면적이 넓어 잉크의 유동이 방해되는 문제점이 있었다.Conventionally, the electrode was inserted into the upper end of the ink chamber (see Fig. 3). However, in the conventional case, there is a problem that the flow of ink is hindered because the contact area between the electrode and the ink is wide.
그러나 본 발명에 의한 경우 상기 전극(E)이 잉크 챔버(33)의 일측면에서 삽입됨에 의해 잉크와 접촉되는 면적을 최소화 할 수 있게 된다.However, according to the present invention, since the electrode E is inserted from one side of the
한편, 상기 전극(E)은 원통 형상을 구비하되 상기 잉크 챔버 내부로 진입된 선단부는 뾰족한 형상을 구비하는 것이 바람직하다On the other hand, the electrode (E) has a cylindrical shape, but the front end portion entering the ink chamber preferably has a pointed shape.
이는 상기 뾰족한 부분에 전기장이 집중되어 메니스커스의 생성에 도움이 되기 때문이다.This is because the electric field is concentrated in the pointed portion to help the creation of the meniscus.
상기 전극(E)은 도 4에 도시된 바와 같이 원통 형상의 바아(E1)와 상기 바아(E1) 중 상기 잉크 챔버(33)에 삽입되는 방향의 단부에 형성되는 것으로서 뾰족한 형상인 선단부(E2)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4, the electrode E is formed at the end of the cylindrical bar E1 and the bar E1 in the direction in which the electrode E is inserted into the
이는 상술한 바와 같은 잉크와의 접촉 면적을 최소화하는 한편 메니스커스를 용이하게 생성할 수 있도록 하는 것을 목적으로 하는 바 이러한 목적을 달성하는 한 상기 전극(E)이 다른 형상을 구비하는 경우라도 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.This aims at minimizing the contact area with the ink as described above and making it possible to easily create a meniscus. As long as this object is achieved, all of the electrodes E may have different shapes. Naturally, it belongs to the scope of the present invention.
이는 아래 설명하는 다른 실시예에서 동일하게 적용되며 중복되는 설명은 생략한다.This is the same in other embodiments described below, and overlapping description is omitted.
한편, 상기 전극(E)은 한 쌍의 전극을 구비하되 상기 잉크 챔버(33) 양측에서 각각 삽입되어 상기 잉크 챔버(33) 내부로 각각 진입할 수 있다.On the other hand, the electrode (E) may be provided with a pair of electrodes, respectively inserted from both sides of the
이는 상기 잉크와의 접촉 면적을 최소화하는 점에서는 약간 불리하나 그 대신 잉크를 대전하기가 유리하다.This is slightly disadvantageous in terms of minimizing the contact area with the ink, but instead it is advantageous to charge the ink.
아래 [표1]에 나타난 바와 같이 메니스커스 생성을 위한 전압은 3KV로서 종래의 전극에 의한 경우인 2.6KV보다 약간 높으나, 잉크 분사를 위한 전압은 3.8KV로서 종래의 전극에 의한 경우인 500KV보다 현격히 낮다.As shown in Table 1 below, the voltage for generating the meniscus is 3KV, which is slightly higher than the 2.6KV of the conventional electrode, but the voltage for ink ejection is 3.8KV, which is higher than the 500KV of the conventional electrode. Significantly lower
따라서 상기 전극(E)이 1개만 사용되어 앞서 설명한 바와 같은 효과를 기대할 수 있다.Therefore, only one electrode E is used, and thus the effects as described above can be expected.
다만 상기 [표1]에 나타난 바와 같이 전극(E)을 2개 사용하되 상술된 바와 같이 잉크 챔버(33)의 양측면에서 삽입하는 것이 더 바람직하다.However, as shown in [Table 1], two electrodes E are used, but it is more preferable to insert them from both sides of the
즉, 전극을 2개 사용하는 경우 메니스커스 생성 전압은 1.3KV로서 종래의 경우인 2.6KV보다 현격히 낮으며 상술한 바와 같이 전극을 1개 사용하는 경우보다 낮다.That is, when two electrodes are used, the meniscus generation voltage is 1.3KV, which is significantly lower than the conventional 2.6KV, and lower than the case of using one electrode as described above.
또한, 젯팅을 위한 전압은 전극을 2개 사용하는 경우 2.75KV로서 종래의 경우인 500KV보다 현격히 낮다.In addition, the voltage for jetting is 2.75 KV when using two electrodes, which is significantly lower than the conventional 500 KV.
이와 같은 실험 데이터로부터 확인할 수 있듯이 본 발명의 전극을 2개 사용하는 것이 바람직하다.As can be seen from such experimental data, it is preferable to use two electrodes of the present invention.
이는 후술하는 실시예에서도 동일하게 적용되며 중복되는 설명은 생략한다.The same applies to the embodiments described later, and duplicate descriptions are omitted.
No.
No.
전극 타입
Electrode type
Droplet analysis
생성 필요 전압Meniscus
Generate required voltage
(잉크 챔버 측면에서 삽입됨)1 electrode with circular cross section
(Inserted from the side of the ink chamber)
3 KV (DC)
3.8 KV (DC)
(잉크 챔버 양측면에서 삽입됨)2 electrodes with circular cross section
(Inserted on both sides of the ink chamber)
2.75KV (DC)
(잉크 챔버의 상부측에서 삽입됨)Conventional electrodes
(Inserted from the top side of the ink chamber)
500KV (DC)
단 매니스커스 생성에 필요한 전압은 거리가 250um인 조건에서 실험된 것이다.However, the voltage needed to generate the meniscus was tested under a distance of 250um.
또한, 잉크를 분사하는 jetting에 필요한 전압은 거리가 200um 내지 250um이고, 유량은 100ul/hr 조건에서 실험된 것이다.In addition, the voltage required for jetting the ink is a distance of 200um to 250um, the flow rate was tested at 100ul / hr conditions.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 전극(E)은 상기 잉크 챔버 중심부로 갈수록 잉크 챔버 하측방향으로 경사지게 각각 배치되되, 상기 잉크 챔버의 반경방향 평면을 기준으로 50도 내지 60도 각도를 가지도록 경사지게 배치된 것이 바람직하다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, the electrodes E are disposed to be inclined downward toward the ink chamber toward the center of the ink chamber, and have an angle of 50 degrees to 60 degrees with respect to the radial plane of the ink chamber. It is preferred to be arranged obliquely.
또한, 전극(E)의 잉크 챔버 내부방향의 선단부(E2)는 상기 잉크 챔버의 높이방향으로 1mm 내지 1.5mm의 간격을 가지고 상호 이격되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the tip portion E2 in the ink chamber inner direction of the electrode E may be spaced apart from each other at intervals of 1 mm to 1.5 mm in the height direction of the ink chamber.
이와 같은 전극(E)의 삽입 각도나 이격 거리는 후술하는 실시예에서 동일하게 적용되며 중복되는 설명은 생략한다.The insertion angle or the separation distance of the electrode (E) is the same in the embodiments described later, and overlapping description is omitted.
한편 상술한 잉크 챔버(33)의 하단부에 배치되는 노즐(N)을 더 포함하는 것도 가능하다.On the other hand, it is also possible to further include a nozzle (N) disposed in the lower end of the
상기 노즐(N)은 상기 잉크 챔버의 하단부에 배치되되 상기 잉크 챔버의 깊이방향 중심과 동일 중심을 구비하며, 상기 잉크 챔버의 깊이방향으로 동일 직경이 유지되는 형상인 모세관(N1)과, 상기 모세관(N1)의 하측에 배치되는 것으로서 하측으로 갈수록 직경이 감소하는 형상인 오리피스(N2)를 포함할 수 있다.The nozzle (N) is disposed at the lower end of the ink chamber, and has the same center as the depth direction center of the ink chamber, the capillary tube (N1) having the same diameter in the depth direction of the ink chamber and the capillary tube It may include an orifice (N2) having a shape that is disposed below (N1) as the diameter decreases toward the lower side.
이와 같은 노즐(N)에 의해 잉크 분사를 보다 용이하게 할 수 있다.Such nozzles N can facilitate ink injection.
한편 상기 노즐(N)은 후술하는 실시에에서 동일하게 적용되며, 중복되는 설명은 생략한다.On the other hand, the nozzle (N) is the same in the embodiments to be described later, overlapping description is omitted.
실시예2Example 2
본 실시예에서는 상술한 바와 같은 ESD방식과 압전 액츄에이터를 이용하는 방식을 병용하는 경우이다.In this embodiment, the above-described ESD method and the method using the piezoelectric actuator are used together.
즉, 잉크 챔버(33) 내부에 일시 저장되는 잉크를 정전기 유도에 의해 분사하는 잉크 젯 헤드 어셈블리(30)인 점은 동일하다.That is, the point is the same as the ink
이때, 상기 잉크 챔버(33)의 일 측면에서 삽입되어 상기 잉크 챔버(33) 내부로 진입하는 전극(E)과, 상기 잉크 챔버(33)의 타측에 일측에 장치되는 그라운드(G)를 포함하는 점도 동일하나, 상기 잉크 챔버(33)의 일측에 장치되어 상기 잉크 챔버(33)에 저장된 잉크를 가압하는 압전 액츄에이터(A)를 포함하는 점이 상이하다.In this case, the electrode E may be inserted into one side of the
즉, 도 4에 나타난 바와 같이 잉크 챔버(33)의 상부측에 압전 액츄에이터(A)를 배치하여 상기 압전 액츄에이터(A)의 가압에 의해 잉크의 분사를 돕게 된다.That is, as shown in FIG. 4, the piezoelectric actuator A is disposed on the upper side of the
이러한 압전 액츄에이터(A)에 대해서는 후술하는 실시예3에서 보다 상세히 설명한다.The piezoelectric actuator A will be described in more detail in Example 3 described later.
그외에는 상기 실시예1의 경우와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.Other details are the same as in the first embodiment, so detailed description thereof will be omitted.
실시예3Example 3
본 실시예에서는 잉크 챔버(112) 내부에 일시 저장되는 잉크를 정전기 유도에 의해 분사하는 잉크 젯 헤드 어셈블리(100)에 대한 점은 동일하다.In the present embodiment, the point is the same for the ink
다만, 도 5에 나타난 바와 같이 박스 형상을 구비하되 상기 잉크가 일시 저장되는 잉크 챔버(112)가 다수개 형성된 헤드 하우징(110)과, 상기 잉크 챔버(112)의 일 측면에서 삽입되어 상기 잉크 챔버(112) 내부로 진입하는 전극(E)과, 상기 잉크 챔버(112)의 일측에 장치되어 상기 잉크 챔버(112)에 저장된 잉크를 가압하는 압전 액츄에이터(A)와, 상기 잉크 챔버(112)의 타측에 일측에 장치되는 그라운드(G)를 포함하는 점이 상이하다.However, as shown in FIG. 5, a
즉, 본 실시예에서는 헤드 하우징(110)에 다수개의 잉크 챔버(112)가 형성되고, 상기 잉크 챔버(112)에 앞서 설명한 전극(E)이 장치되는 것이다.That is, in this embodiment, a plurality of
이때, 상기 압전 액츄에이터(A)는 상기 잉크 챔버의 상부측에 장치되는 판체 형상의 진동 플레이트(A2)와, 상기 진동 플레이트(A2)상에 장치되는 압전 소자(A1)를 포함할 수 있다.In this case, the piezoelectric actuator A may include a plate-shaped vibration plate A2 installed on the upper side of the ink chamber, and a piezoelectric element A1 installed on the vibration plate A2.
상기 압전 소자(A1)가 전원을 공급받아 변형되면서 상기 진동 플레이트(A2)를 진동하게 하고, 상기 진동에 의해 잉크를 노즐 측으로 가압하여, 상기 잉크를 분사하게 하는 것이다.As the piezoelectric element A1 is deformed by receiving power, the vibrating plate A2 is vibrated, and the ink is pressed to the nozzle side by the vibration, thereby discharging the ink.
이때, 상기 잉크 챔버 상부측과 진동 플레이트(A2) 사이에 장치되는 판체 형상의 절연판(130)을 더 포함하는 것도 가능하다.At this time, it is also possible to further include a plate-shaped insulating
상기 절연판(130)에는 상기 잉크 챔버(112)측과 연통되는 잉크 투입공(131a)과 상기 전극(E)이 삽입되는 전극 삽입공(132)이 형성될 수 있다.The insulating
상기 잉크 투입공(131a)을 통해 잉크가 잉크 챔버(112)로 투입된다.Ink is introduced into the
한편 도 5에는 상기 잉크 투입공(131a) 양측으로 전극 삽입공(132a,132b)이 각각 형성된 것이 도시된다.5 illustrates
이는 상술한 본 발명의 전극(E)이 2개 사용되는 것을 대상으로 한 것에 기인한다.This is due to the object of using two electrodes E of the present invention described above.
따라서 상기 전극(E)이 1개 사용되는 경우에는 상기 전극 삽입공(132)이 1개 형성될 것이다.Therefore, when one electrode E is used, one
이러한 측면에서 본 발명은 본 실시예에 의해 제한되지 않음은 명백하다.In this respect, it is clear that the present invention is not limited by this embodiment.
한편, 상기 절연판(130)과 진동 플레이트(A2)사이에 배치되어 상기 절연판(130)과 진동 플레이트(A2)사이의 간격을 확보하여 잉크가 유동할 수 있는 공간을 형성하는 스페이서 어셈블리(140)를 더 포함하는 것도 가능하다.Meanwhile, the
상기 스페이서 어셈블리(140)는 판체 형상의 베이스 플레이트(144)와, 상기 베이스 플레이트(144)상에 다수개 장치되되 상호 이격되도록 배치되는 상부 스페이서(US)를 포함할 수 있다.The
이때, 상기 상부 스페이서(US)사이의 베이스 플레이트(144)에 관통되어 상기 상부 스페이서(US)사이를 경유한 잉크가 상기 절연판(130)의 잉크 투입공(131a)측으로 유동할 수 있도록 형성된 잉크 투입공(144a)을 포함하는 것도 가능하다.At this time, the ink is formed so that the ink penetrates through the
한편, 도 5에 나타난 바와 같이 상부 스페이서(US)는 3개(141,142,143)가 구비될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 5, three
이와 같은 3개의 상부 스페이서(141,142,143)사이를 통해 잉크가 유입된다.Ink is introduced through the three
물론 상기 상부 스페이서의 개수는 제한되지 않으며 다만 상기 잉크가 유동될 수 있는 공간을 제공하면 족하다.Of course, the number of the upper spacers is not limited, but it is sufficient to provide a space in which the ink can flow.
상기 상부 스페이서(141,142,143)사이를 통해 유입된 잉크는 상기 베이스 플레이트(144)의 잉크 투입공(144a)을 통해 절연판(130)측으로 유동한다.The ink flowing through the
이때, 상기 잉크는 상기 절연판(130)의 잉크 투입공(131a)을 통해 최종적으로 잉크 챔버(112)로 투입된다.At this time, the ink is finally introduced into the
한편 상기 상부 스페이서(141,142,143) 사이를 경유하는 잉크는 진동 플레이트(A2)에 의해 가압되어 상술한 바와 같이 잉크 챔버(112)로 투입된다.Meanwhile, the ink passing through the
물론 상기 진동 플레이트(A2)는 압전 소자(A1)에 의해 진동됨은 설명한 바와 같다.Of course, the vibration plate A2 is vibrated by the piezoelectric element A1 as described above.
이와 같은 과정을 통해 잉크 챔버(112)로 투입된 잉크는 본 발명의 전극(E)에 의해 대전된다.The ink introduced into the
이때, 본 발명의 전극(E)은 상술한 바와 같이 상기 잉크 챔버(112)의 측면에서 삽입되는 것으로서 상기 잉크와의 접촉 면적을 최소화하게 된다.In this case, the electrode E of the present invention is inserted from the side of the
따라서 상기 잉크의 유동을 방해하지 않아 낮은 전압으로도 안정적인 매니스커스를 생성할 수 있다.Therefore, it is possible to generate stable meniscus even at low voltage without disturbing the flow of the ink.
한편, 본 실시예에서는 상기 전극(E)이 잉크 챔버(112)사이에 도면상 하측 방향으로 삽입된 후 잉크 챔버(112) 내측으로 절곡되어 삽입된 것이 예시된다.Meanwhile, in the present embodiment, the electrode E is inserted between the
그러나, 이는 상기 전극(E)이 잉크 챔버(112)의 측면에서 삽입될 수 있는 일 예를 도시한 것으로서 본 발명은 이러한 실시예에 의해 제한되지 아니함은 당연하다.However, this shows an example in which the electrode E can be inserted in the side of the
도 1은 정전기 유도증착의 원리를 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the principle of electrostatic induction deposition.
도 2는 압전 액츄에이터 방식에 의한 잉크 젯 헤드 어셈블리를 도시한 개념도이다.2 is a conceptual view illustrating an ink jet head assembly by a piezoelectric actuator method.
도 3은 상기 잉크 젯 헤드 어셈블리의 일 예를 도시한 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating an example of the ink jet head assembly.
도 4는 본 발명의 전극을 구비한 잉크 젯 헤드 어셈블리의 개념을 도시한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating the concept of an ink jet head assembly having an electrode of the present invention.
도 5는 본 발명의 잉크 젯 헤드 어셈블리의 일 예를 도시한 분리 사시도이다.5 is an exploded perspective view showing an example of the ink jet head assembly of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
E : 전극 33, 112 : 잉크 챔버E:
N : 노즐 A : 압전 액츄에이터N: Nozzle A: Piezoelectric Actuator
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KR1020090135727A KR101098341B1 (en) | 2009-12-31 | 2009-12-31 | Sided electrode for electrifying fluid in ink jet head assembly |
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Citations (2)
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JP2001162805A (en) * | 1999-12-13 | 2001-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electrostatic ink jet head |
KR100917279B1 (en) | 2009-01-14 | 2009-09-16 | 건국대학교 산학협력단 | Apparatus for jetting droplet |
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2009
- 2009-12-31 KR KR1020090135727A patent/KR101098341B1/en active IP Right Grant
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JP2001162805A (en) * | 1999-12-13 | 2001-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electrostatic ink jet head |
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