KR20040035408A - 잉크 챔버 및 이를 구비한 잉크 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크 젯 제조방법에 의해 유기 전계 발광 소자를 제조하는 제조장치에 있어서, 헤드부의 음압 조절 및 매니스커스 형상의 유지 등 압력 조절이 용이하 헤드부의 정화기능 및 잉크 내의 기포 제거 기능을 겸비하며, 내화학성이 뛰어난 잉크 챔버 및 잉크 공급 시스템을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 잉크가 공급되어 저장되고, 상기 저장된 잉크의 상부 공간을 별도의 압력 조절장치를 이용해 감압 또는 가압시켜 헤드부의 선단의 압력을 조절하는 제 1 공간부와, 상기 제 1 공간부와 연통된 것으로, 내부에 잉크는 통과하지 않고 적어도 잉크 내의 기포는 통과하는 맴브레인이 장착되어, 상기 맴브레인을 중심으로 상기 잉크의 상류측에 구비된 잉크 저장부와, 상기 잉크의 하류측에 구비되어 상기 압력 조절장치에 의한 감압으로 상기 맴브레인을 통과한 기포를 제거하는 기포 제거부와, 상기 잉크 저장부의 잉크를 외부로 토출시키는 토출부를 갖는 제 2 공간부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크 챔버 및 이를 구비한 잉크 공급 시스템을 제공한다.

Description

잉크 챔버 및 이를 구비한 잉크 공급 시스템{Ink chamber and system for supplying ink therewith}

본 발명은 잉크 젯 인쇄장치의 잉크 공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풀 칼라 유기 전계 발광 소자(OLED)의 유기막을 인쇄할 수 있는 잉크 젯 인쇄장치의 잉크 챔버 및 잉크 공급 시스템에 관한 것이다.

통상적으로, 유기 전계 발광 소자(organic light emitting diode)는 형광성 유기화합물을 전기적으로 여기시켜 발광시키는 자발광(自發光)형 디스플레이로서, 낮은 전압에서 구동이 가능하고, 박형화가 가능하다는 등의 장점을 가진다. 또한, 유기 전계 발광 표시장치는 광시야각, 빠른 응답속도 등 액정표시장치에서 문제로 지적되는 단점을 해결할 수 있는 차세대 디스플레이로 주목받고 있다.

풀 칼라 표시 장치를 구현할 수 있는 유기 전계 발광 소자는 발광 유기막의 종류에 따라 저분자 발광물질을 사용하는 저분자 유기 전계 발광 소자와, 고분자 발광물질을 사용하는 고분자 유기 전계 발광 소자로 분류될 수 있다.

이 중 고분자 유기 전계 발광 소자는 일반적으로 기판 상에 서로 대향된 애노오드와 캐소오드의 두 전극을 갖고, 이 애노오드 및 캐소오드의 사이에 홀 수송층(Hole Transport Layer: HTL) 및 발광층(Emission Layer) 등의 유기막층으로 구비된 구조를 갖는다. 이 때, 상기 고분자 유기 전계 발광 소자는 상기 정공 수송층 및 발광층을 고분자 유기물질로 형성한다. 이러한 고분자 유기 전계 발광 소자는 저분자 유기 전계 발광 소자에 비해 구동전압 및 소비전력이 낮고, 대면적 풀 칼라 표시장치를 구현하기가 더 용이하여 최근 그 연구가 활발히 진행 중에 있다.

한편, 저분자 유기 전계 발광 소자는 저분자 유기 물질을 증착의 방법에 의해 전극이 형성된 기판 상에 형성하고, 고분자 유기 전계 발광 소자는 고분자 유기 물질을 스핀 코팅이나 잉크젯 인쇄방법에 의해 형성한다.

이 중, 잉크젯 프린팅 방법은 고분자로 된 발광 물질을 용매에 의해 용해 또는 분산시켜 고분자 잉크로 만들고, 이 고분자 잉크를 잉크젯 프린팅 헤드를 통해 기판 상에 인쇄하는 방식이다.

이러한 잉크젯 인쇄 방법에 있어서, 이미지의 손상이 없도록 하기 위해서는 헤드부의 노즐에서 액상의 메니스커스(meniscus)형상을 유지하는 것이 중요하고, 또한 헤드부의 음압을 정밀하게 제어하여야 보다 깨끗하고 인쇄정밀도가 높게 인쇄할 수 있다. 뿐만 아니라, 정확하게 소정 위치에 잉크를 인쇄하도록 하기 위하여는 헤드부 내에 이물질이나 기포가 존재해서는 않되고, 유기 전계 발광 소자의 고분자 유기막의 용매로서 주로 사용되는 크실렌(Xylene)계 용매를 이용한 잉크에 대해 내휘발성과 내화학성을 갖추고 있어야 한다.

한편, 종래의 잉크젯 인쇄방법 중 헤드에서의 잉크 분사를 압전소자를 이용한 피에조 구동방식을 사용하는 잉크젯 인쇄방법에 있어서, 헤드부로의 잉크 공급 장치는 대기압에 의한 수위차로 잉크를 공급하는 방식과, 제어시스템에 의해 잉크를 공급하는 방식으로 분류된다.

이 중, 대기압에 의한 수위차를 이용해 잉크를 공급하는 방식은 헤드부와 잉크 챔버간의 높이차에 의해 잉크를 공급하는 것으로, 구성이 간단하고, 잉크 교체가 용이하며, 저가인 장점을 가지나, 잉크 공급의 미세한 조절이 어렵고, 기포를 제거하기가 곤란해 헤드부의 노즐이 막힐 우려도 있다.

한편, 제어 시스템에 의해 잉크를 공급하는 방식에는 테프론 코팅이 되어 있는 저장 백(bag) 안에 잉크를 저장한 후 이 저장 백을 가압하여 잉크의 토출량을 조절하는 방식으로, 가압 구조가 미세한 액 공급, 압력조절 및 클리닝이 어렵다는 단점이 있다.

제어 시스템에 의해 잉크를 공급하는 또 다른 방식으로는 헤드부와 연결된 보조 잉크 챔버 내의 잉크에 직접 압력을 가하는 방식으로, 기포의 제거가 가능하고, 헤드부의 음압 제어가 용이한 장점을 가지나, 유기 전계 발광 소자의 유기 발광 재료에 주로 사용되는 크실렌 계 용매에는 취약하고, 이 용매를 퍼징해 주는 기능을 구비하고 있지 않다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 잉크 젯 제조방법에 의해 유기 전계 발광 소자를 제조하는 제조장치에 있어서, 헤드부의 음압 조절 및 매니스커스 형상의 유지 등 압력 조절이 용이하도록 할 수 있는 잉크 챔버 및 잉크공급 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 헤드부의 정화기능 및 잉크 내의 기포 제거 기능을 겸비한 잉크 챔버 및 잉크 공급 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 내화학성이 뛰어난 잉크 챔버 및 잉크 공급 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크 공급 시스템의 구성도.

도 2는 헤드부의 노즐 선단에서 잉크가 분사되는 과정을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 잉크 공급 시스템의 구성도.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크 챔버의 분해 사시도.

도 5는 도 4에 따른 잉크 챔버의 단면도.

도 6은 도 4에 따른 잉크 챔버의 본체의 사시도.

도 7은 도 4에 따른 잉크 챔버의 제 2 공간부를 나타내는 부분 확대 단면도.

도 8 및 도 9는 각각 도 4에 따른 잉크 챔버의 제 2 공간부를 형성하는 본체와 리어 헤드의 서로 대향하는 면을 나타내는 측면도.

도 10은 도 4에 따른 잉크 챔버의 수위 측정 장치의 작용을 나타내는 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10: 제 1 챔버20: 제 2 챔버

22,140: 맴브레인30: 압력 조절부

40: 헤드부60: 용매 챔버

100: 잉크 챔버110: 본체

111: 제 1 공간부112: 제 2 공간부

120: 프런트 헤드 130: 리어 헤드

150: 수위 측정 장치

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 잉크가 공급되어 저장되고, 상기 저장된 잉크의 상부 공간을 별도의 압력 조절장치를 이용해 감압 또는 가압시켜 헤드부의 선단의 압력을 조절하는 제 1 공간부와, 상기 제 1 공간부와 연통된 것으로, 내부에 잉크는 통과하지 않고 적어도 잉크 내의 기포는 통과하는 맴브레인이 장착되어, 상기 맴브레인을 중심으로 상기 잉크의 상류측에 구비된 잉크 저장부와, 상기 잉크의 하류측에 구비되어 상기 압력 조절장치에 의한 감압으로 상기 맴브레인을 통과한 기포를 제거하는 기포 제거부와, 상기 잉크 저장부의 잉크를 외부로 토출시키는 토출부를 갖는 제 2 공간부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크 챔버를 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 공간부의 외측에 상기 제 1 공간부와 연통되어 상기 저장된 잉크의 상한과 하한을 측정하는 높이 측정부가 더 구비될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 적어도 상기 제 1 공간부 및 제 2 공간부의 내측면은 테플론재로 구비될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크 공급 시스템의 구성도로서, 도면을 참조하면, 상기 잉크 공급 시스템은 잉크가 공급되어 저장되는 제 1 챔버(10)와, 상기 제 1 챔버(10)와 연통되어 잉크가 공급되고 헤드부(40)로 잉크를 공급하는 제 2 챔버(20)와, 상기 제 1 및 제 2 챔버의 압력을 조절하는 압력 조절부(30)로 구비된다.

본 발명에 따른 잉크 공급 시스템은 고분자 유기 물질을 유기막으로 사용하는 고분자 유기 전계 발광 소자를 제조할 수 있는 잉크 젯 인쇄장치에 체용될 수 있는 것으로, 그 헤드부(40)는 피에조 구동방식에 의해 잉크를 분사한다.

이 때, 상기 헤드부(40)에는 음압(陰壓)이 유지되도록 하여 잉크의 분사량을 제어하도록 해야 한다. 도 2의 (a) 내지 (c)에는 헤드부(40)의 노즐(42) 선단에서의 잉크(44)의 분사를 단계별로 나타낸 것인데, 먼저, 도 2의 (a)에서 볼 수 있듯이, 헤드부(40)에는 소정 정도의 음압이 유지되어 노즐(42) 선단에 잉크(44)의 액 형상이 메니스커스(Meniscus) 형상을 갖도록 한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 메니스커스 형상이 유지되도록 하기 위해서는 도 1에서 헤드부(40)와 제 1 및 제 2 챔버(10)(20)가 동일한 높이에 위치하는 상태를 기준으로 하여 -0.6 내지 -1.6 Kpa의 압력을 상기 압력 조절부(30)를 이용해 걸어준다.

음압이 유지되어 노즐 선단의 잉크(44) 액 형상이 메니스커스 형상이 유지된 상태에서 압전소자를 구동해 노즐(42)에 압력이 가해지면 도 2의 (b) 및 (c)와 같이, 원하는 양의 잉크 방울(46)이 분사될 수 있는 것이다.

본 발명에서는 상기와 같이 헤드부(40)의 노즐(42) 선단에서의 음압 유지를 위해서 헤드부(40)에 직접 압력 조절부(30)를 연결하는 것이 아니라, 제 1 챔버(10)에 압력 조절부(30)를 연결하였다. 즉, 적용 가능한 제 1 감압선(31)을 제 1 챔버(10)와 압력 조절부(30)의 사이에 연결하고, 이에 따라 상기 압력 조절부(30)는 제 1 챔버(10)에 저장된 잉크의 상부를 감압시킴으로써 이에 연결된 헤드부(40)의 노즐 선단의 음압을 조절하는 것이다. 상기 제 1 감압선(31)은 미세한 정도로 압력을 조절할 수 있는 어떠한 공압 회로도 적용 가능하다.

한편, 상기 제 1 챔버(10)에 연통된 제 2 챔버(20)는 그 내부에 맴브레인(22)이 장착되어 이를 통해 잉크 내의 기포를 제거하도록 한다. 즉, 도 1에서 볼 수 있듯이, 상기 제 2 챔버(20) 내에 맴브레인(22)을 장착하는 데, 이 맴브레인(22)은 약 0.2㎛ 정도의 포어(pore) 사이즈를 구비해 잉크는 통과하지 못하고 잉크 내의 기포만 통과할 수 있도록 한 것이다. 이러한 맴브레인(22)을 도 1에서 볼 수 있듯이 제 2 챔버(20) 내에 장착하고, 이 제 2 챔버(20) 내부의 상기 잉크가 저장되어 있지 않은 맴브레인(22)의 반대측과 압력 조절부(30)를 제 2 감압선(33)으로 연결하여 감압시키면 잉크 내의 기포는 맴브레인(22)의 상기 잉크와 닿지 않은 측으로 빠져나가게 되어 헤드부(40)로 공급되는 잉크는 기포가 제거된 상태의 잉크가 될 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 제 2 감압선(33)도 미세한 압력을 조절할 수 있는 어떠한 공압 회로든 적용 가능하다.

한편, 헤드부(40)의 노즐은 잉크 내에 잔재하는 기포나 기타 이물질에 오염되지 않도록 관리되어야 하는 데, 본 발명은 이를 위해 정화 기능을 더 구비하도록 할 수 있다. 즉, 도 1에서 볼 수 있듯이, 상기 제 1 챔버(10)와 압력 조절부(30)와의 사이에는 제 1 가압선(32)이 구비되어, 이 제 1 가압선(32)을 통해 상기 압력 조절부(30)가 제 1 챔버(10)에 소정의 압력을 가하면 잉크는 제 1 챔버(10)로부터 제 2 챔버(20)를 거쳐 헤드부(40)의 노즐을 통해 소정량 토출되어 헤드부(40)의 노즐에 잔존하는 기포나 기타 불순물을 제거할 수 있게 된다. 상기 제 1 가압선(32)을 통한 정화는 약 40Kpa 정도의 가압으로 가능하다.

상기 제 1 가압선(32)은 이렇게 헤드부(40)의 노즐을 정화하는 기능 외에 상기 헤드부(40)의 노즐에 잉크를 공급하여 충전하는 기능을 겸비하는 것으로, 이 때에는 잉크의 기포 발생을 억제하기 위하여 0.36 내지 36 ㎖/min 정도의 미량씩 공급하도록 한다.

상기와 같은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크 공급 시스템에 있어서, 각 구성품들은 유기 전계 발광 소자용 고분자의 용매로 많이 사용되는 크실렌에 대한 내화학성을 갖도록 그 재질을 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제 1,2 감압선(31)(33)이나, 제 1 가압선(32)의 공압 회로를 구성하는 밸브, 튜브, 진공 이젝터 및 진공 트랩 등은 크실렌 용매에 대한 내화학성을 갖도록 테플론 재질로 구비될 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 챔버(10)(20)의 내측면에도 테플론 코팅을 형성할 수 있다.

상기와 같이 구성된 잉크 공급 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제 1 챔버(10)에 잉크를 공급한 후 제 1 가압선(32)을 통해 가압을 하면 잉크는 제 2 챔버(20)로 유입된다. 이 때, 제 2 감압선(33)을 통해 감압을 해 잉크 내의 기포가 맴브레인(22)을 거쳐 토출되도록 한다. 이렇게 기포가 제거된 잉크는 제 1 가압선(32)의 가압에 의해 제 2 챔버(20)로부터 토출되어 헤드부(40)에 도달하게 되고, 헤드부(40)에 소정 량이 충전되게 된다. 여기서 잉크는 어느 정도 헤드부(40)의 노즐 밖으로 배출되어 노즐 선단부의 불순물 및 기포 등을 제거해 준 상태에서 상기 제 1 감압선(31)을 통해 감압되어 헤드부(40)의 노즐 선단의 음압이 유지된다.

한편, 상기와 같은 잉크 공급 시스템은 도 3에서 볼 수 있듯이, 별도의 3방 밸브(3way-valve)를 사용하여 그 기능을 강화할 수 있다.

즉, 상기 제 2 챔버(20)로부터 토출된 잉크는 제 1 밸브(51) 및 제 2 밸브(52)를 거쳐 헤드부(40)로 유입되도록 하는 데, 상기 제 1,2 밸브(51)(52)는 3방 밸브로 구비될 수 있다.

상기 제 1 밸브(51)는 제 2 챔버(20)로부터 잉크를 공급받아 제 2 밸브(52)로 공급하는 것으로, 이 제 1 밸브(51)에는 별도의 제 2 잉크 회수선(12)이 더 구비되어 있다.

상기 제 2 밸브(52)는 제 1 밸브(51)로부터 잉크를 공급받아 헤드부(40)에 잉크를 공급하는 것으로, 이 제 2 밸브(52)에는 별도의 용매 챔버(60)가 연결된다.

상기 제 2 잉크 회수선(12)은 분사할 잉크를 교체하고자 할 때에 제 2 챔버(20) 내의 잉크가 회수될 수 있도록 하는 것으로, 제 1 챔버(10)내의 잉크는 제 1 잉크 회수선(11)으로 회수되고, 상기 제 2 챔버(20) 내의 잉크는 제 1가압선(32)을 이용한 가압에 의해 제 1 밸브(51)를 거쳐 제 2 잉크 회수선(12)을 통해 회수될 수 있다.

상기 용매 챔버(60)는 별도의 클리닝액으로 상기 헤드부(40)내의 잉크액을 정화하기 위한 것으로, 이 용매 챔버(60)는 상기 압력 조절부(30)와 제 2 가압선(34)을 통해 연결되어 제 2 밸브(52)를 거쳐 헤드부(40)로 클리닝액을 공급한다. 본 발명에 있어 상기 제 2 가압선(34)도 압력을 미세하게 조절할 수 있는 어떠한 공압 회로든지 적용가능하다.

상술한 바와 같은 잉크 공급 시스템은 헤드부(40)의 이동과 제 1 및 제 2 챔버(10)(20)의 이동을 동시에 진행할 수 있어 압력 조절이 보다 용이할 수 있다.

도 1 및 도 3에서 볼 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크 공급 시스템는 상기 제 1 챔버(10) 및 제 2 챔버(20)가 서로 분리된 구조를 가지나, 이하 설명되는 바와 같이, 일체형으로 구비될 수 있다.

도 4 및 도 5에는 상기 제 1 챔버(10) 및 제 2 챔버(20)가 일체형으로 구비된 잉크 챔버(100)를 나타내었다.

도면을 참조로 하여 볼 때, 상기 잉크 챔버(100)는 본체(110)를 중심으로 프론트 헤드(120)와, 리어 헤드(130)의 결합 구조로 구비될 수 있다.

도 4 및 도 5에서 볼 수 있듯이, 상기 프론트 헤드(120)는 상기 본체(110)의 전단에 결합되어 제 1 공간부(111)를 형성하며, 상기 리어 헤드(130)는 상기 본체(110)의 후단에 결합되어 제 2 공간부(112)를 형성한다. 이렇게 제 1 및 제 2 공간부(111)(112)를 형성하는 프론트 헤드(120)와 본체(110)의 사이 및 본체(110)와 리어 헤드(130)의 사이에는 크실렌계 용매에 대한 내화학성을 지닌 테플론 또는 칼레쯔(Kalrez)재의 오링(122)(132)을 장착할 수 있다.

상기 제 1 공간부(111)는 프론트 헤드(120)에 형성된 잉크 공급관(121)을 통해 공급된 잉크가 저장되는 곳으로, 도 1 및 도 3에서 제 1 챔버(10)에 대응되며, 상기 제 2 공간부(112)는 상기 제 1 공간부(111)와 연통되어 잉크 내의 기포를 제거할 수 있는 곳으로, 도 1 및 도 3에서 제 2 챔버(20)에 대응된다.

상기 본체(110)는 격벽(110a)을 중심으로 일측에는 제 1 공간부(111)를 형성하고, 타측으로는 제 2 공간부(112)를 형성한다. 제 1 공간부(111)측으로는 도 4 및 도 5에서 볼 수 있듯이, 가압선 및 감압선이 연결될 수 있도록 제 1 및 제 2 관통공(113)(114)이 형성되고, 잉크를 교환하기 위해 토출할 수 있는 토출관(115)이 더 구비된다.

한편, 제 2 공간부(112)측으로는 도 6에서 볼 수 있듯이, 그 표면을 따라 소정의 제 1 홈(116)이 형성되어 있는 데, 이 제 1 홈(116)은 폐곡선 상으로 형성되는 것이 바람직하며, 제 1 홈(116)의 중심부(118)는 제 1 홈(116)의 바깥측 격벽의 면(110b)으로부터 좀 더 패여 있는 구조가 된다. 상기 제 1 홈(116)으로는 격벽의 건너편에 위치한 제 1 공간부(111)로부터 잉크가 공급될 수 있도록 제 3 관통공(117)이 형성되어 있고, 제 1 홈(116)의 어느 한 부분에는 후술하는 바와 같이, 맴브레인을 통과하지 않고 리어 헤드(130)로 잉크를 공급하도록 하는 제 1 연통부(119)가 구비된다.

한편, 상기 본체(110)에 결합되어 제 2 공간부(112)를 형성하는 리어헤드(130)는 도 4에서 볼 수 있듯이, 본체(110)의 후면에 형성된 패턴에 대응되는 패턴을 구비한다. 즉, 이 리어 헤드(130)의 상기 본체(110)를 향한 면에는 폐곡선상의 제 2 홈(133)이 형성되어 있고, 이 제 2 홈(133)의 중심부(134)는 그 바깥측면보다 좀 더 패여있는 구조를 갖는다. 그리고, 제 2 홈(133)의 어느 한 부분에는 본체(110)의 제 1 연통부(119)에 대응되어 맴브레인을 통과하지 않고 잉크가 공급되도록 하는 제 2 연통부(135)가 구비되며, 상기 제 2 연통부(135)에는 잉크가 외부로 토출될 수 있도록 하는 토출공(136)이 관통 형성되어 있다. 그리고, 이 리어 헤드(130)의 제 2 홈(133)의 중심부(134)로는 외측으로 관통되어 도 1에서 볼 수 있듯이 제 2 감압선(33)이 연결될 수 있는 감압 홀(131)이 구비된다.

상기와 같은 본체(110)와 리어 헤드(130)가 형성하는 제 2 공간부(112)에는 잉크는 통과하지 못하고 기포만이 통과할 수 있도록 0.2㎛의 포어(pore) 사이즈를 갖는 맴브레인(140)이 장착될 수 있는 데, 도 7 내지 도 9에 그 설치 구조를 나타내었다.

먼저, 도 7에서 볼 수 있듯이, 본체(110)와 리어 헤드(130)가 결합하면, 그 사이에 제 2 공간부(112)가 형성된다. 이 제 2 공간부(112)는 본체(110)와 리어 헤드(130)의 서로 대향되는 면에 구비된 제 1 홈(116) 및 제 2 홈(133)과, 이들 제 1 및 제 2 홈(116)(133)의 중심부면(118)(134)에 의해 구비되는 것으로, 이 제 2 공간부(112)에는 맴브레인(140)이 설치된다. 이 맴브레인(140)은 잉크가 통과하지 못하고, 이 제 2 공간부(112)로는 도 4 내지 도 6에서 볼 수 있듯이 제 3 관통공(117)을 통해 제 1 공간부(111)로부터 잉크가 유입되므로, 맴브레인(140)을중심으로 본체(110) 방향, 즉, 잉크의 상류측으로는 잉크가 저장되어 있는 잉크 저장부(112a)가 형성되고, 리어 헤드(130) 방향, 즉, 잉크의 하류측으로는 기포가 제거되는 기포 제거부(112b)가 구비된다. 상기 기포 제거부(112b)에는 리어 헤드(130)의 제 2 홈(133)의 중심부면(134)에 외부와 관통 형성된 감압 홀(131)이 천공되어 있어, 이 감압 홀(131)에 도 1에서 볼 수 있듯이 압력 조절부(30)의 제 2 감압선(33)이 연결된다. 따라서, 이 감압 홀(131)을 통해 감압되면, 맴브레인(140)을 중심으로 본체(110) 방향, 즉, 잉크의 상류측에 위치한 잉크 저장부(112a)에 저장된 잉크로부터 기포가 제거되게 된다.

이렇게 기포가 제거된 잉크는 외부로 토출되어 헤드부로 공급되어야 하는 데, 이를 위해 상기 본체(110)와 리어 헤드(130)에는 잉크가 맴브레인(140)을 거치지 않고 연통되도록 하는 제 1 및 제 2 연통부(119)(135)가 구비된다.

즉, 도 8 및 도 9에서 볼 수 있듯이, 상기 맴브레인(140)은 본체(110)와 리어 헤드(130)의 제 1 홈(116) 및 제 2 홈(133)을 덮도록 구비되는 데, 상기 제 1 및 제 2 연통부(119)(135)는 상기 맴브레인(140)을 벗어나도록 구비되어 있다. 따라서, 잉크는 이들 제 1 및 제 2 연통부(119)(135)를 통해 흐르게 되고, 제 2 연통부(135)에 형성되어 있는 토출공(136)에 의해 외부로 토출된다. 상기 토출공(136)은 물론 리어 헤드(130)의 제 2 홈(133)의 다른 부분에 형성될 수도 있다.

한편, 상기와 같은 잉크 챔버에는 제 1 공간부(111)의 잉크 수위를 측정하기 위하여 수위 측정 장치(150)를 본체(110)에 장착한다. 상기 수위 측정 장치(150)는 도 4에서 볼 수 있듯이, 제 1 공간부(111)에 연통되어 있는 연통 튜브(151)와, 상기 연통 튜브(151)의 상부와 하부에 구비된 측정 센서(152)(153)로 구비된다. 상기 연통 튜브(151)에는 제 1 공간부(111)로 잉크가 유입됨과 함께 잉크가 같이 유입되며, 상기 측정 센서는 상한 측정 센서(152)와 하한 측정 센서(153)로 구비되어 잉크액이 모자라지 않도록 한다. 상기 측정 센서들은 도 10에서 볼 수 있듯이, 연통 튜브(151)를 가로질러 빔을 주사하여 이를 통해 수위를 측정하는 것이다.

상기와 같이 구성된 잉크 챔버에 있어서, 제 1 공간부(111)를 형성하는 프론트 헤드(120)와 본체(110)의 대향면은 크실렌 용매에 대해 내화학성을 갖는 테플론 재질로 구비되고, 제 2 공간부(112)를 형성하는 본체(110)와 리어 헤드(130)의 대향면도 테플론 재질로 구비되도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 수위 측정 장치(150)의 연통 튜브(151)의 내측면도 테플론 재질로 구비되도록 한다. 물론, 상기 잉크 챔버를 구성하는 부재인 프론트 헤드(120), 본체(110) 및 리어 헤드(130)는 스텐레스강으로 형성하고, 제 1 및 제 2 공간부(111)(112)를 형성하는 부분에만 테플론 코팅처리를 할 수도 있다.

다음으로, 상기와 같이 구성된 잉크 챔버의 작용을 첨부된 도면을 참고로 설명한다.

먼저 도 4에서 볼 수 있듯이, 프론트 헤드(120)의 잉크 공급관(121)을 통해 주입된 잉크는 제 1 공간부(111)로 유입되어 저장된다. 여기서, 제 1 관통공(113)을 통해 연결된 가압선으로부터 가압이 되면, 잉크는 제 3 관통공(117)을 통해 제 2 공간부(112)로 유입된다.

제 2 공간부(112)에 유입된 잉크는 도 7에서 볼 수 있듯이, 맴브레인(140)과본체(110)의 사이인 잉크 저장부(112a)에 머물러 있게 되며, 이 때, 리어 헤드(130)의 감압 홀(131)을 통해 연결된 감압선으로부터 감압이 되면, 잉크 내의 기포는 맴브레인(140) 및 기포 제거부(112b)를 거쳐 배출되게 된다.

한편, 잉크 저장부(112a)의 잉크는 제 1 공간부(111)에서의 가압에 의해 맴브레인(140)을 통하지 않고 제 1 연통부(119)와 제 2 연통부(135)를 거쳐 흐르게 되며, 토출공(136)을 통해 외부로 토출되어 헤드부로 유입되게 된다. 헤드부까지 충분히 충전된 잉크는 정화를 위해 소정량 배출된다.

이렇게 헤드부의 정화기능까지 완료한 후에는 본체(110)의 제 2 관통공(114)에 연결된 감압선에 의해 감압이 이루어져 헤드부 노즐 선단에서의 음압 및 매니스커스 형상이 유지되고, 헤드부에서는 압전소자의 작용에 의해 잉크 방울이 배출된다.

인쇄 공정이 완료되고, 잉크 챔버 내의 잉크를 제거하기 위해서는 제 1 공간부(111)에 형성된 토출관(115)을 통해 잉크를 토출해 낸다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 헤드부에서의 음압 제어 및 매니스커스 형상 유지가 용이하다.

둘째, 정화기능을 통해 헤드부를 클리닝하기가 용이하며, 매니스커스를 이용해 잉크 내의 기포를 제거할 수 있다.

셋째, 잉크 공급 시스템 및 잉크 챔버의 내화학성이 뛰어나, 크실렌 용매에도 적용될 수 있다.

넷째, 잉크의 압력 조절이 용이하다.

다섯째, 헤드부와 함께 잉크 챔버를 이동시킬 수 있어 압력 설정치를 변환시키지 않고도 사용할 수 있다.

여섯째, 압력 조절을 위한 회로를 보다 간단하게 구성할 수 있다.

일곱째, 잉크젯 방식의 여러 헤드와도 호환적용이 가능하다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 잉크가 공급되어 저장되고, 상기 저장된 잉크의 상부 공간을 별도의 압력 조절장치를 이용해 감압 또는 가압시켜 헤드부의 선단의 압력을 조절하는 제 1 공간부; 및

   상기 제 1 공간부와 연통된 것으로, 내부에 잉크는 통과하지 않고 적어도 잉크 내의 기포는 통과하는 맴브레인이 장착되어, 상기 맴브레인을 중심으로 상기 잉크의 상류측에 구비된 잉크 저장부와, 상기 잉크의 하류측에 구비되어 상기 압력 조절장치에 의한 감압으로 상기 맴브레인을 통과한 기포를 제거하는 기포 제거부와, 상기 잉크 저장부의 잉크를 외부로 토출시키는 토출부를 갖는 제 2 공간부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크 챔버.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 공간부의 외측에 상기 제 1 공간부와 연통되어 상기 저장된 잉크의 상한과 하한을 측정하는 높이 측정부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 잉크 챔버.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   적어도 상기 제 1 공간부 및 제 2 공간부의 내측면은 테플론재로 구비된 것을 특징으로 하는 잉크 챔버.