KR102317423B1

KR102317423B1 - 잉크젯 프린트 장치

Info

Publication number: KR102317423B1
Application number: KR1020190174794A
Authority: KR
Inventors: 차승환; 김인문; 채호철; 장범권; 김진승
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2021-10-26
Also published as: KR20210082646A

Abstract

잉크젯 프린트 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 장치는, 인쇄 대상체를 향하여 잉크를 토출시키는 잉크젯 헤드유닛; 및 잉크를 저장하고, 잉크젯 헤드유닛에 연결되어 잉크를 잉크젯 헤드유닛으로 공급하는 교반형 잉크 레저버를 포함하며, 교반형 잉크 레저버는, 나노입자를 분산시켜 형성된 잉크를 저장하는 레저버(Reservoir) 본체; 및 레저버 본체에 배치되며, 나노입자가 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지시키도록 전계(電界)를 형성시켜 나노입자를 운동시킴으로써 잉크를 교반하는 전계 형성식 교반모듈을 구비하는 잉크유동 감소형 나노입자 분산유닛을 포함한다.

Description

잉크젯 프린트 장치{INKJET PRINTING APPARATUS}

본 발명은, 잉크젯 프린트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 잉크에 분산된 나노입자가 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지시킬 수 있도록 잉크를 효과적으로 교반할 수 있으며, 잉크를 교반할 때 발생할 수 있는 잉크의 유동을 감소시켜 레저버 내부에 적용된 음압 상태에 영향을 주는 것을 최소화시킬 수 있는 잉크젯 프린트 장치에 관한 것이다.

잉크젯 프린팅 기술이라 함은 부피가 작은 액적을 전기 또는 자기로부터 나오는 힘이나 공압에 의해 초당 수백번 이상의 빈도로 기재에 잉크를 분사하여 직접 패턴를 만드는 기술을 말하며, 잉크젯 인쇄 장치는 잉크를 원하는 위치에 분사하여 인쇄하는 장치로 정의할 수 있다.

이러한 잉크젯장치는, 최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 그 중요성이 강조되고 있는 디스플레이 및 반도체 등의 패터닝 공정에 활용될 수 있다.

특히, 잉크젯장치의 대표적인 응용분야로는, 핀(pin) 삽입 형태인 딥(Dual In-line Package, DIP)에서부터, TSOP(Thin Small Out-Line Package), QFP(Quad Flat Package) 형태와 핀 형태가 아닌 볼이 패키지 하부에 놓인 FBGA(Fine Ball Grid Array), CSP(Chip Scale Package), 스택 패키지(Stack Package), 플립 핍 패키지(Flip chip Package), WLP(Wafer Level Package) 등과 같은 다양한 형태의 반도체 패키징 분야와 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이장치(Plasma Display Panel), 유기발광다이오드 디스플레이(Organic Light Emitting Diode Display) 등과 같은 평판표시소자 관련 분야 등이 있다.

한편, 종래 반도체 제조 공정 및 디스플레이 제조 공정은 포토리소그라피(photo lithography)공정을 포함한다.

반도체 제조 공정의 포토리소그래피 공정은, 원하는 회로설계에 맞게 유리판 위에 금속패턴으로 마스크(mask) 만들고, 이러한 마스크를 향하여 빛을 조사하며, 이에 따라 생기는 그림자를 웨이퍼 상에 전사시켜 복사하는 공정이다.

반도체 제조 공정의 포토리소그라피공정은 웨이퍼(wafer)를 세척하는 공정, 포토레지스터 증착 공정, 포토레지스터 박리 공정, 에칭(etching) 공정, 현상 공정, 노광 공정 등 다양하고 복잡한 세부공정으로 이루어져 있다. 또한, 디스플레이 제조 공정의 포토리소그라피 공정 역시 복잡한 세부공정을 포함하고 있다.

그러나, 전술한 바와 같이 반도체 제조 공정 및 디스플레이 제조 공정에 잉크젯 프린터 장치를 응용하여 적용하는 경우 기존의 복잡한 포토리소그라피 공정을 거치지 않고 직접 원하는 패턴을 만들 수 있으므로 반도체 제조 공정 및 디스플레이 제조 공정의 효율성이 증대될 수 있으므로, 잉크젯 프린팅 공정 기술은 현재 디스플레이 공정 기술 전반에 걸쳐 그 적용 범위가 확대되고 있다.

최근에는 OLED 적층구조에 적용되는 용액공정형 소재들이 개발됨에 따라 정밀한 토출이 가능하고 약액 소모량이 적은 잉크젯 프린팅 공법이 OLED 소자 기술에 적극 활용되고 있다. 특히, 차세대 물질로 주목받고 있는 퀀텀닷(QDs)이나 산화금속 나노입자(MOx)와 같은 나노구조체 기반 물질들(이하 나노입자)을 잉크젯 프린팅 공정 기술을 통해 토출하고자 하는 시도가 거듭되고 있다.

그런데, 이러한 나노입자들은 물질 고유의 특성으로 인해 반 데르 발스 힘에 의해 부분적으로 플러스 전하 및 마이너스 전하로 대전되어 있기 때문에, 나노입자들끼리 서로 뭉치는 응집(aggregation) 현상이 발생할 수 있고, 응집된 나노입자들은 무게가 증가하여 침전하게 되는 현상도 발생할 수 있으며, 이로 인해 잉크젯 프린팅을 통해 잉크를 미세하게 토출하는데 어려움이 있다는 문제점이 있다.

이러한 문제들을 해결하기 위해 레저버(Reservoir)에 잉크를 교반하는 교반장치를 부착하여 레저버 내부의 나노입자들이 응집되는 것을 방지하는 기술들이 필요한 실정이다.

도 1은 마그네틱 교반기를 이용하는 종래의 레저버를 개략적으로 도시한 도면인데, 여기에 도시된 바와 같이 종래에는 막대자석의 교반자(stirring bar, 3)를 레저버(2) 내부에 배치하고 레저버 외부에서 자기장을 생성하는 마그네틱 교반기(4)를 이용하여 잉크를 교반하거나, 이와 달리 레저버에 펌프를 장착하여 잉크를 순환시키는 방법이 이용하였다.

그런데, 레저버에는 음압(陰壓, negative pressure) 상태가 적용되어 있으며 이러한 음압을 제어하여 저장된 잉크의 포텐셜에너지를 일정하게 유지시키는데, 이렇게 마그네틱 교반기 또는 펌프를 이용하여 잉크를 교반하는 경우에는 잉크의 유동에 의해 와류가 발생할 수 있으므로, 레저버 내부에 정밀하게 조율되어 있는 음압 상태에 영향을 주게되어 결과적으로 잉크젯 프린팅 공정의 품질에 영향을 줄 수 있는 문제점이 있다.

또한, 이러한 잉크의 와류로 인해 발생할 수 있는 음압 상태의 영향을 감쇠기키기 위해 레저버 내부에 많은 밸브와 펌프를 반드시 적용하여야 하기 때문에, 잉크젯 프린트 장치의 전체 크기가 커지게 되고, 전체 모듈의 비용상승을 초래하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1082146호 (2011.11.09. 공고)

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 잉크에 분산된 나노입자가 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지시킬 수 있도록 잉크를 효과적으로 교반할 수 있으며, 잉크를 교반할 때 발생할 수 있는 잉크의 유동을 감소시켜 레저버 내부에 적용된 음압 상태에 영향을 주는 것을 최소화시킬 수 있는 잉크젯 프린트 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 인쇄 대상체를 향하여 잉크를 토출시키는 잉크젯 헤드유닛; 및 상기 잉크를 저장하고, 상기 잉크젯 헤드유닛에 연결되어 상기 잉크를 상기 잉크젯 헤드유닛으로 공급하는 교반형 잉크 레저버를 포함하며, 상기 교반형 잉크 레저버는, 나노입자를 분산시켜 형성된 잉크를 저장하는 레저버(Reservoir) 본체; 및 상기 레저버 본체에 배치되며, 상기 나노입자가 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지시키도록 전계(電界)를 형성시켜 상기 나노입자를 운동시킴으로써 상기 잉크를 교반하는 전계 형성식 교반모듈을 구비하는 잉크유동 감소형 나노입자 분산유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치가 제공될 수 있다.

상기 전계 형성식 교반모듈은, 상기 레저버 본체의 내부에 상호 이격 배치되는 한 쌍의 전계 형성부; 및 상기 한 쌍의 전계 형성부와 연결되어 상기 한 쌍의 전계 형성부로 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하며, 상기 한 쌍의 전계 형성부 중에서 선택된 어느 하나는 상기 전원 공급부에 의해 음극으로 대전되며, 상기 한 쌍의 전계 형성부 중에서 나머지 하나는 양극으로 대전되어 전계를 형성시킬 수 있다.

상기 전계 형성식 교반모듈은, 상기 한 쌍의 전계 형성부는 상기 전원 공급부에 의해 각각 음극 및 양극으로 상호 교차되어 반복적으로 대전될 수 있다.

상기 한 쌍의 전계 형성부 각각은, 상기 레저버 본체의 상부 본체에 관통 배치되는 고정 기둥; 및 상기 고정 기둥의 하부에 결합되는 박막 형태의 전극을 포함하며, 상기 한 쌍의 전계 형성부의 전극은 상기 레저버 본체의 내부의 양단부에서 상호 대향되게 배치될 수 있다.

상기 한 쌍의 전계 형성부 각각은 PFA(Perfluoro Alkoxy) 코팅이 될 수 있다.

상기 잉크유동 감소형 나노입자 분산유닛은, 상기 레저버 본체에 상기 전계 형성식 교반모듈과 이격 배치되며, 초음파 진동을 발생시켜 상기 나노입자를 운동시킴으로써 상기 잉크를 교반하는 초음파 진동식 교반모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 초음파 진동식 교반모듈은, 상기 레저버 본체의 하부 본체에 관통 배치되어 상기 잉크에 초음파 진동을 제공하는 초음파 진동자; 상기 레저버 본체와 상기 초음파 진동자 사이에 배치되어 상기 레저버 본체와 상기 초음파 진동자 사이의 밀봉을 유지시키는 오-링(O-ring); 및 상기 초음파 진동자의 일측에 연결되어 상기 초음파 진동자로 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함할 수 있다.

상기 잉크유동 감소형 나노입자 분산유닛은, 상기 레저버 본체의 내부에 배치되어, 상기 레저버 본체의 이동 및 상기 잉크의 교반에 의해 발생되는 상기 잉크의 유동을 감소시키는 잉크유동 감소모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 잉크유동 감소모듈은, 상기 잉크의 수면부에 떠다닐 수 있도록 배치되어 상기 수면부의 유동을 감소시키는 배플(baffle)을 포함할 수 있다.

상기 배플은, 와플 평면 형상 및 허니콤 평면 형상 중에서 선택된 어느 하나의 평면 형상을 가지며, 하단이 상기 잉크의 수면으로부터 하방으로 미리 정해진 거리에 위치하는 적어도 하나의 격벽 구조체를 포함할 수 있다.

상기 잉크유동 감소모듈은, 상기 배플의 하부에 결합되어 상기 배플의 흔들림을 감쇠시키는 적어도 하나의 흔들림 감쇠 테일을 더 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 흔들림 감쇠 테일은 상기 배플의 하단부에서 상기 배플에 상호 이격되어 결합되는 복수의 흔들림 감쇠 테일이며, 상기 흔들림 감쇠 테일은 판 형상을 가질 수 있다.

상기 교반형 잉크 레저버는, 상기 레저버 본체에 마련되어 상기 레저버 본체 내부의 음압을 제어하기 위한 음압 제어 밸브; 상기 레저버 본체에 마련되어 상기 레저버 본체에 열을 가하는 히터; 및 상기 레저버 본체에 마련되어 상기 레저버 본체에 저장된 상기 잉크의 수위를 측정하여 외부로 표시하는 수위센서모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 히터의 적어도 일부분은 상기 레저버 본체의 외벽의 적어도 일부분이 함몰되어 마련되는 히터장착홈 내에서 상기 레저버 본체와 결합되며, 상기 수위센서모듈은, 상기 레저버 본체와 연통되어 마련되는 수위측정관; 및 상기 수위측정관에 결합되어 수위를 측정하는 수위센서를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전계 형성식 교반모듈과 초음파 진동식 교반모듈을 마련하여 두 가지 방식으로 수평 방향 및 수직 방향으로 동시에 잉크를 교반시킴으로써 잉크에 분산된 나노입자가 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지시킬 수 있도록 잉크를 효과적으로 교반할 수 있으며, 잉크유동 감소모듈을 마련함으로써 잉크를 교반할 때 발생할 수 있는 잉크의 유동을 감소시켜 레저버 내부에 적용된 음압 상태에 영향을 주는 것을 최소화시킬 수 있게 된다.

도 1은 마그네틱 교반기를 이용하는 종래의 레저버를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 장치의 교반형 잉크 레저버를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 교반형 잉크 레저버의 구조를 설명하기 위해 교반형 잉크 레저버의 단면을 도시한 단면사시도이다.
도 4는 도 3의 전계 형성식 교반모듈의 작동원리를 설명하기 위해 한 쌍의 전계 형성부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 초음파 진동식 교반모듈 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 도 3의 잉크유동 감소모듈을 도시한 사시도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 장치의 교반형 잉크 레저버를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 교반형 잉크 레저버의 구조를 설명하기 위해 교반형 잉크 레저버의 단면을 도시한 단면사시도이며, 도 4는 도 3의 전계 형성식 교반모듈의 작동원리를 설명하기 위해 한 쌍의 전계 형성부를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 3의 초음파 진동식 교반모듈 부분을 확대하여 도시한 도면이며, 도 6은 도 3의 잉크유동 감소모듈을 도시한 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉크젯 프린트 장치는, 잉크젯 헤드유닛(미도시)와, 교반형 잉크 레저버(Reservoir, 1)를 포함한다.

잉크젯 헤드유닛(미도시)은 인쇄 대상체를 향하여 잉크를 토출시키는 역할을 하며, 교반형 잉크 레저버(1)는 잉크를 저장하고, 잉크젯 헤드유닛(미도시)에 연결되어 잉크를 잉크젯 헤드유닛으로 공급하는 역할을 한다.

여기서 잉크는 나노입자, 특히 차세대 물질로 주목받고 있는 퀀텀닷(QDs)이나 산화금속 나노입자(MOx)와 같은 나노구조체 기반 물질들을를 분산시켜 형성된 잉크를 말하며, 이러한 나노입자들은 전도체 혹은 반도체의 성질을 띠는 입자들을 말한다.

이러한 나노입자들이 잉크에 분산된 경우에, 나노입자들은 물질 고유의 특성으로 인해 반 데르 발스 힘에 의해 부분적으로 플러스 전하 및 마이너스 전하로 대전되어 있기 때문에, 나노입자들끼리 서로 뭉치는 응집(aggregation) 현상이 발생할 수 있으며, 이로 인해 잉크젯 프린팅을 통해 잉크를 미세하게 토출하는데 어려움이 있다는 문제점이 있음은 전술한 바와 같다.

따라서, 이러한 문제들을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 교반형 잉크 레저버(1)를 마련하여 나노입자가 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지시킴으로써, 레저버 내부의 나노입자들이 응집되거나 침전되는 현상을 방지하여 잉크젯 프린팅 공정의 품질을 유지시킬 수 있게 된다.

나아가, 전술한 바와 같이 마그네틱 교반기 및 펌프 등을 이용하는 종래의 레저버를 이용하는 경우에, 잉크의 유동에 의해 와류가 발생하여 레저버 내부에 정밀하게 조율되어 있는 음압 상태에 영향을 주게되고 결과적으로 잉크젯 프린팅 공정의 품질에 영향을 줄 수 있는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

이러한 교반형 잉크 레저버(1)는, 도 2 및 도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 레저버 본체(10)와, 잉크유동 감소형 나노입자 분산유닛(30)과, 음압 제어 밸브(50)와, 히터(70)와, 수위센서모듈(90)를 포함한다.

레저버 본체(10)는 나노입자를 분산시켜 형성된 잉크를 저장하는 역할을 하며, 상부 본체(11)와 하부 본체(12)를 포함함으로써 교반형 잉크 레저버(1)의 정비성을 향상시킬 수 있다.

잉크유동 감소형 나노입자 분산유닛(30)은 레저버 본체(10)에 배치되며, 나노입자가 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지시키도록 잉크를 교반하는 역할을 하고, 전계 형성식 교반모듈(300)과, 초음파 진동식 교반모듈(500)과, 잉크유동 감소모듈(700)을 포함한다.

먼저, 전계 형성식 교반모듈(300)은, 나노입자가 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지시키도록 전계(電界)를 형성시켜 나노입자를 운동시킴으로써 잉크를 교반하는 역할을 하며, 한 쌍의 전계 형성부(310a, 310b)와, 전원 공급부(미도시)를 포함한다.

도 3 및 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 한 쌍의 전계 형성부(310a, 310b)는 레저버 본체(10)의 내부에 상호 이격 배치되며, 전원 공급부(미도시)는 한 쌍의 전계 형성부(310)와 연결되어 한 쌍의 전계 형성부(310)로 전원을 공급하는 역할을 한다.

한 쌍의 전계 형성부(310a, 310b) 각각은 레저버 본체(10)의 상부 본체(11)에 관통 배치되는 고정 기둥(311a, 311b)과, 고정 기둥(311a, 311b)의 하부에 결합되는 박막 형태의 전극(312a, 312b)을 포함하며, 한 쌍의 전계 형성부(311a, 311b) 각각은 PFA(Perfluoro Alkoxy) 코팅이 되어 있다.

절연체인 PFA로 코팅이 됨으로써, 내식성을 가질 수 있으며, 나노입자가 석출되면서 전극(312a, 312b)에 부착되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한 쌍의 전계 형성부(310a, 310b)의 전극(312a, 312b)은 레저버 본체(10)의 내부의 양단부에서 상호 대향되게 배치되며, 박막 형태를 가짐으로써 나노입자에 더 많은 영향을 미칠 수 있도록 표면적을 극대화시킬 수 있다.

따라서 박막 형태를 가지는 전극(312a, 312b)의 면적은, 도 3에 도시된 바와 같이, 레저버 본체(10)의 내부면에 접촉하지 않으면서 양단부의 면적에 거의 대부분을 차지하는 크기로 마련될 수 있다.

도 4를 참조하여 이러한 구조를 가지는 전계 형성식 교반모듈(300)에 자세히 설명하면, 한 쌍의 전계 형성부(310a, 310b)가 상호 이격배치된 상태에서, 한 쌍의 전계 형성부(310a, 310b) 중에서 선택된 어느 하나(310a)는 전원 공급부(미도시)에 의해 음극으로 대전되며, 한 쌍의 전계 형성부(310a, 310b) 중에서 나머지 하나(310b)는 양극으로 대전되어 전계를 형성시키게 된다.

이렇게 형성된 전계 내에서, 물질 고유의 특성으로 인해 반 데르 발스 힘에 의해 부분적으로 플러스 전하로 대전된 나노입자들의 부분(A)은 음극으로 대전된 전극(312a)을 향해 이동하게 되고, 마이너스 전하로 대전된 나노입자들의 부분(B)은 양극으로 대전된 전극(312b)를 향해 이동하게 된다.

즉, 전계 효과를 통해 한 쌍의 전극 사이에서 나노입자를 수평 방향으로 운동시킴으로써 잉크를 교반하여 나노입자가 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지시킬 수 있게 된다.

이 때, 한 쌍의 전계 형성부(310a, 310b)는 전원 공급부(미도시)에 의해 각각 음극 및 양극으로 상호 교차되어 반복적으로 대전되는데, 이렇게 음극 및 양극으로 상호 교차되어 반복적으로 대전시킴으로써, 플러스 및 마이너스 전하로 대전된 나노입자들이 한쪽으로만 이동하여 석출되는 것을 방지할 수 있으며, 나노입자들이 주기적인 이동방향의 변화에 의해 더욱 활발하게 움직일 수 있게 하여 더욱 효과적으로 나노입자가 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지시킬 수 있게 된다.

한편, 초음파 진동식 교반모듈(500)은 레저버 본체(10)에 전계 형성식 교반모듈(300)과 이격 배치되며, 초음파 진동을 발생시켜 나노입자를 운동시킴으로써 잉크를 교반하는 역할을 한다.

이러한 초음파 진동식 교반모듈(500)은, 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 초음파 진동자(510)와, 오-링(O-ring, 530)과, 전원 공급부(미도시)를 포함한다.

초음파 진동자(510)는 레저버 본체(10)의 하부 본체(12)에 관통 배치되어 잉크에 초음파 진동을 제공하는 역할을 하고, 오-링(530)은 레저버 본체(10)와 초음파 진동자(510) 사이에 배치되어 레저버 본체(10)와 초음파 진동자(510) 사이의 밀봉을 유지시키는 역할을 하며, 전원 공급부(미도시)는 초음파 진동자(510)의 일측에 연결되어 초음파 진동자(510)로 전원을 공급하는 역할을 한다.

전술한 전계 형성식 교반모듈(300)은 나노입자가 수평 방향으로 운동을 하도록 유도시키지만, 초음파 진동식 교반모듈(500)은 나노입자가 수직 방향으로 운동을 하도록 유도시키는 역할을 하여 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지하게 한다.

즉, 잉크의 하부에서 초음파 진동을 발생시키고 진동을 잉크에 전달하여, 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 화살표 방향을 따라 잉크의 대류를 발생시킴으로써, 나노입자들끼리 서로 뭉치는 응집 현상에 의해 응집되고 무게가 증가하여 침전하는 나노입자들을 위쪽방향으로 이동시킬 수 있으며, 나아가 레저버 본체(10)의 내부에서 잉크의 대류를 따라 이동시켜 나노입자들이 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지하게 한다.

특히, 전술한 전계 형성식 교반모듈(300)과 초음파 진동식 교반모듈(500)을 동시에 마련함으로써, 두 가지 방식으로 수평 방향 및 수직 방향으로 동시에 잉크를 교반시킬 수 있으므로 그 효과는 더욱 증가될 수 있다.

한편, 잉크유동 감소모듈(700)은 레저버 본체(10)의 내부에 배치되어, 레저버 본체(10)의 이동 및 잉크의 교반에 의해 발생되는 잉크의 유동을 감소시키는 역할을 한다.

전술한 바와 같이, 전술한 전계 형성식 교반모듈(300)과 초음파 진동식 교반모듈(500)에 의해 잉크를 교반하는 경우에는, 종래의 마그네틱 교반기 또는 펌프를 이용하여 교반하는 방식보다는 잉크의 유동현상이 훨씬 덜하기는 하지만 어느 정도 잉크의 유동이 발생할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉크유동 감소모듈(700)을 마련함으로써, 잉크의 유동을 감소시켜 레저버 내부에 적용된 음압 상태에 영향을 주는 것을 최소화시킬 수 있게 된다.

나아가, 프린트 작업이 진행되는 동안에는 이동하는 잉크젯 헤드유닛을 따라 레저버 본체(10)도 함께 이동하게 되는데, 본 발명의 일 실시 예에 따른 잉크유동 감소모듈(700)을 마련함으로써, 레저버 본체(10)의 이동에 의해 발생되는 잉크의 유동도 효과적으로 감소시킬 수 있게 된다.

이러한 잉크유동 감소모듈(700)은, 도 6에 자세히 도시된 바와 같이, 배플(baffle, 710)과, 흔들림 감쇠 테일(730)을 포함한다.

배플(710)은 잉크의 수면부에 떠다닐 수 있도록 배치되어 수면부의 유동을 감소시키는 역할을 하며, 적어도 하나의 격벽 구조체(711)를 포함한다.

여기서 격벽 구조체(711)은 와플 평면 형상 및 허니콤 평면 형상 중에서 선택된 어느 하나의 평면 형상을 가지며, 하단이 잉크의 수면으로부터 하방으로 미리 정해진 거리에 위치하도록 마련된다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 6에 자세히 도시된 바와 같이, 와플 평면 형상을 가지는 격벽 구조체(711)가 네 개 마련되었으나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니며, 교반형 잉크 레저버의 크기 및 저장되는 잉크의 양에 따라 격벽 구조체(711)의 크기 및 수가 변경될 수 있을 것이며, 격벽 구조체(711)의 하단이 잉크의 수면으로부터 어느 정도의 거리에 위치하는 것이 유동 감소에 유리한가에 따라 그 거리가 변경될 수도 있을 것이다.

이러한 구조를 가진 격벽 구조체(711)를 포함함으로써, 잉크의 수면부가 격벽 구조체(711)의 면적에 해당하는 복수 개의 작은 잉크 단위체로 구획되며, 각각의 잉크 단위체의 유동은 격벽 구조체(711) 내부에서만 이루어지므로 전체 잉크의 유동을 효과적으로 감소시킬 수 있게 된다.

그리고, 배플(710)은 잉크의 수면부에 떠다닐 수 있도록 배치됨으로써 레저버 본체(10)의 이동에 의해 발생되는 잉크의 유동에도 효과적으로 대응하여 잉크의 유동을 감소시킬 수 있게 된다.

흔들림 감쇠 테일(730)은 배플(710)의 하부에 결합되어 배플(710)의 흔들림을 감쇠시키는 역할을 하며, 도 6에 자세히 도시된 바와 같이, 복수 개의 흔들림 감쇠 테일(730)이 배플(710)의 하단부에서 상기 배플에 상호 이격되어 결합된다.

이렇게 복수 개의 흔들림 감쇠 테일(730)이 상호 이격되어 결합됨으로써, 무게 중심을 잡아주게 되므로 배플(710)의 흔들림을 효과적으로 감쇠시킬 수 있으며, 나아가 배플(710)에 의해 잉크의 유동을 감소시킬 수 있게 된다.

즉, 복수 개의 흔들림 감쇠 테일(730)이 배플(710)의 하단부에 결합되어 무게 중심을 잡아주기 때문에, 잉크의 수면부에 떠다닐 수 있도록 배치되는 배플(710)이 뒤집어지거나 회전하는 경우가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 잉크의 유동에 대하여 배플(710)의 격벽 구조체(711)가 효과적으로 대항할 수 있도록 무게 중심을 유지시켜 주게 된다.

이러한 흔들림 감쇠 테일(730)은 교반형 잉크 레저버의 크기 및 저장되는 잉크의 양에 따라 그 위치 및 수는 변경될 수 있을 것이며, 또한 도 6에 도시된 바와 같이, 기둥 형상의 흔들림 감쇠 테일(730) 뿐만 아니라 판 형상을 가지는 흔들림 감쇠 테일이 마련될 수도 있을 것이다.

한편, 음압 제어 밸브(50)는 레저버 본체(10)에 마련되어 레저버 본체(10) 내부의 음압을 제어하기 위해 진공을 제공하는 진공 펌프(미도시)와 연결되는 장소이다.

그리고, 히터(70)는 레저버 본체(10)에 마련되어 레저버 본체(10)에 열을 가하여 나노입자가 더욱 활발하게 움직일 수 있는 환경을 만들어주는 역할을 하며, 히터(70)의 적어도 일부분은 레저버 본체(10)의 외벽의 적어도 일부분이 함몰되어 마련되는 히터장착홈(13) 내에서 레저버 본체(10)와 결합된다.

마지막으로, 수위센서모듈(90)은 레저버 본체(10)에 마련되어 레저버 본체(10)에 저장된 잉크의 수위를 측정하여 외부로 표시하는 역할을 하며, 레저버 본체(10)와 연통되어 마련되는 수위측정관(91)과, 수위측정관(91)에 결합되어 수위를 측정하는 수위센서(92)를 포함한다.

이와 같이, 본 실시 예에 따르면, 전술한 전계 형성식 교반모듈(300)과 초음파 진동식 교반모듈(500)을 마련하여 두 가지 방식으로 수평 방향 및 수직 방향으로 동시에 잉크를 교반시킴으로써 잉크에 분산된 나노입자가 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지시킬 수 있도록 잉크를 효과적으로 교반할 수 있으며, 잉크유동 감소모듈(700)을 마련함으로써 잉크를 교반할 때 발생할 수 있는 잉크의 유동을 감소시켜 레저버 내부에 적용된 음압 상태에 영향을 주는 것을 최소화시킬 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

1 : 교반형 잉크 레저버 10 : 레저버 본체
30 : 잉크유동 감소형 나노입자 분산유닛 50 : 음압 제어 밸브
70 : 히터 90 : 수위센서모듈
300 : 전계 형성식 교반모듈 310a , 310b : 전계 형성부
312a , 312b : 전극 500 : 초음파 진동식 교반모듈
510 : 초음파 진동자 700 : 잉크유동 감소모듈
710 : 배플 730 : 흔들림 감쇠 테일

Claims

인쇄 대상체를 향하여 잉크를 토출시키는 잉크젯 헤드유닛; 및
상기 잉크를 저장하고, 상기 잉크젯 헤드유닛에 연결되어 상기 잉크를 상기 잉크젯 헤드유닛으로 공급하는 교반형 잉크 레저버를 포함하며,
상기 교반형 잉크 레저버는,
나노입자를 분산시켜 형성된 잉크를 저장하는 레저버(Reservoir) 본체; 및
상기 레저버 본체에 배치되며, 상기 나노입자가 서로 뭉치지 않고 균일하게 분산된 상태를 유지시키도록 전계(電界)를 형성시켜 상기 나노입자를 운동시킴으로써 상기 잉크를 교반하는 전계 형성식 교반모듈을 구비하는 잉크유동 감소형 나노입자 분산유닛을 포함하고,
상기 잉크유동 감소형 나노입자 분산유닛은,
상기 레저버 본체에 상기 전계 형성식 교반모듈과 이격 배치되며, 초음파 진동을 발생시켜 상기 나노입자를 운동시킴으로써 상기 잉크를 교반하는 초음파 진동식 교반모듈; 및
상기 레저버 본체의 내부에 배치되어, 상기 레저버 본체의 이동 및 상기 잉크의 교반에 의해 발생되는 상기 잉크의 유동을 감소시키는 잉크유동 감소모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 전계 형성식 교반모듈은,
상기 레저버 본체의 내부에 상호 이격 배치되는 한 쌍의 전계 형성부; 및
상기 한 쌍의 전계 형성부와 연결되어 상기 한 쌍의 전계 형성부로 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하며,
상기 한 쌍의 전계 형성부 중에서 선택된 어느 하나는 상기 전원 공급부에 의해 음극으로 대전되며, 상기 한 쌍의 전계 형성부 중에서 나머지 하나는 양극으로 대전되어 전계를 형성시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치.
제2항에 있어서,
상기 전계 형성식 교반모듈은,
상기 한 쌍의 전계 형성부는 상기 전원 공급부에 의해 각각 음극 및 양극으로 상호 교차되어 반복적으로 대전되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치.
제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 전계 형성부 각각은,
상기 레저버 본체의 상부 본체에 관통 배치되는 고정 기둥; 및
상기 고정 기둥의 하부에 결합되는 박막 형태의 전극을 포함하며,
상기 한 쌍의 전계 형성부의 전극은 상기 레저버 본체의 내부의 양단부에서 상호 대향되게 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치.
제4항에 있어서,
상기 한 쌍의 전계 형성부 각각은 PFA(Perfluoro Alkoxy) 코팅이 되어있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 초음파 진동식 교반모듈은,
상기 레저버 본체의 하부 본체에 관통 배치되어 상기 잉크에 초음파 진동을 제공하는 초음파 진동자;
상기 레저버 본체와 상기 초음파 진동자 사이에 배치되어 상기 레저버 본체와 상기 초음파 진동자 사이의 밀봉을 유지시키는 오-링(O-ring); 및
상기 초음파 진동자의 일측에 연결되어 상기 초음파 진동자로 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 잉크유동 감소모듈은,
상기 잉크의 수면부에 떠다닐 수 있도록 배치되어 상기 수면부의 유동을 감소시키는 배플(baffle)을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치.
제9항에 있어서,
상기 배플은,
와플 평면 형상 및 허니콤 평면 형상 중에서 선택된 어느 하나의 평면 형상을 가지며, 하단이 상기 잉크의 수면으로부터 하방으로 미리 정해진 거리에 위치하는 적어도 하나의 격벽 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치.
제9항에 있어서,
상기 잉크유동 감소모듈은,
상기 배플의 하부에 결합되어 상기 배플의 흔들림을 감쇠시키는 적어도 하나의 흔들림 감쇠 테일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치.
제11항에 있어서,
상기 적어도 하나의 흔들림 감쇠 테일은 상기 배플의 하단부에서 상기 배플에 상호 이격되어 결합되는 복수의 흔들림 감쇠 테일이며,
상기 흔들림 감쇠 테일은 판 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치.
제1항에 있어서,
상기 교반형 잉크 레저버는,
상기 레저버 본체에 마련되어 상기 레저버 본체 내부의 음압을 제어하기 위한 음압 제어 밸브;
상기 레저버 본체에 마련되어 상기 레저버 본체에 열을 가하는 히터; 및
상기 레저버 본체에 마련되어 상기 레저버 본체에 저장된 상기 잉크의 수위를 측정하여 외부로 표시하는 수위센서모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치.
제13항에 있어서,
상기 히터의 적어도 일부분은 상기 레저버 본체의 외벽의 적어도 일부분이 함몰되어 마련되는 히터장착홈 내에서 상기 레저버 본체와 결합되며,
상기 수위센서모듈은,
상기 레저버 본체와 연통되어 마련되는 수위측정관; 및
상기 수위측정관에 결합되어 수위를 측정하는 수위센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 장치.