KR20070115558A - 유체토출장치 및 유체토출장치군 - Google Patents

유체토출장치 및 유체토출장치군 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체공급실 및 압력실을 잇는 공급유로 안의 유체저항을 간단히 변화시킬 수 있는 유체토출장치를 제공한다.
유체를 토출하는 노즐구멍(1)과, 노즐구멍(1)에 연결되는 공간으로 이루어지는 압력실(2)과, 유체공급원으로부터 유체가 공급되는 유체공급실(4)과, 유체공급실(4) 및 압력실(2)을 잇는 공급유로(3)를 가지고 구성되는 유체토출장치(U)에 있어서, 유체공급실(4)의 내부에 공급유로(3) 안의 유체저항을 변화시키는 저항가변수단(10,20,30,40)을 설치한다.
유체토출, 잉크젯, 유체밸브

Description

유체토출장치 및 유체토출장치군{Fluid Ejecting Device and Fluid Ejecting Device Group}
도 1은 제 1 구성예의 저항가변기구를 설치한 잉크젯 장치의 정면단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선에 따라 나타내는 잉크젯 장치의 평면단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선에 따라 나타내는 잉크젯 장치의 측면단면도이다.
도 4는 잉크젯 장치의 작동을 설명하기 위한 정면단면도이다.
도 5는 잉크젯 장치의 작동을 설명하기 위한 정면단면도이다.
도 6은 제 2 구성예의 저항가변기구를 설치한 유체토출장치의 정면단면도이다.
도 7은 도 6의 VII-VII선에 따라 나타내는 잉크젯 장치의 평면단면도이다.
도 8은 도 6의 VIII-VIII선에 따라 나타내는 잉크젯 장치의 측면단면도이다.
도 9는 제 3 구성예의 저항가변기구를 설치한 유체토출장치의 측면단면도이다.
도 10은 제 4 구성예의 저항가변기구를 설치한 유체토출장치의 정면단면도이다.
도 11은 도 10의 XI-XI산에 따라 나타내는 잉크젯 장치의 평면단면도이다.
도 12는 도 10의 XII-XII선에 따라 나타내는 잉크젯 장치의 측면단면도이다.
도 13은 종래의 잉크젯 장치의 정면단면도이다.
**주요 도면부호의 부호설명**
I: 잉크젯 장치(유체토출장치)
H: 프린터 헤드 장치(유체토출장치군)
1: 노즐구멍 2: 압력실
3: 공급유로 4: 유체공급실
5: 다이아프램 6: 액츄에이터
7: 헤드바디 10,20,30,40: 저항가변기구
11: 로드(개구도 설정부재) 15: 가동부재(개구도 설정부재)
25,31,35,45: 플레이트(개구도 설정부재) 16,26,46: 구동장치
본 발명은 프린터 장치의 잉크젯 장치 등에 사용되는 유체토출장치에 관한 것이며, 또한 복수개의 유체토출장치를 정렬하여 이루어지는 유체토출장치군에 관한 것이다.
프린터 장치의 잉크젯 장치는 예를 들어 도 13에 나타내는 바와 같이, 헤드바디(207)에 포토에칭 등에 의해 유체(액상 잉크)를 토출하는 노즐구멍(201), 압력실(202), 공급유로(203), 유체공급실(204)을 형성하고, 압력실(202)의 상부 개구를 덮어 다이아프램(205)을 설치하는 동시에, 다이아프램(205)을 상하이동시키는 액추에이터(206)를 설치하여 구성된다. 유체공급실(204) 안에는 공급구멍(204a)으로부터 액상 잉크가 공급되며, 이것이 공급유로(203)를 통하여 압력실(202)로 공급되어, 압력실(202) 및 노즐구멍(201) 안에 가득찬 상태가 된다.
이 잉크젯 장치에 의해 프린트를 할 때는, 액츄에이터(206)를 상하진동시켜 다이아프램(205)을 상하이동시킨다. 이에 의해 압력실(202) 안의 유체의 압력이 변동하고, 다이아프램(205)이 아래로 이동하여 압력실(202) 안의 압력이 높아지면, 내부 유체(액상 잉크)가 노즐구멍(201)의 선단 개구(201a)로부터 토출된다. 이와 같이 압력실(202) 안의 압력이 높아졌을 때, 내부 유체는 노즐구멍(201)으로부터 토출될 뿐만 아니라, 동시에 유체공급실(204) 측으로 역류한다. 이 때문에 잉크젯 장치에서는 압력실(202)과 유체공급실(204)을 잇는 공급유로(203)의 유로단면을 작게 하여(압축하여), 상기 역류에 대하여 유체저항을 부여하도록 구성된다. 일반적으로 노즐구멍(201) 안의 유체저항과 공급유로(203) 안의 유체저항이 거의 같게 설정된다.
이어서, 액츄에이터(206)에 의해 다이아프램(205)이 위로 움직이면, 다이아프램(205)은 압력실(202) 안의 부피가 커지도록 작동하여 내부압력이 낮아진다. 이 때, 노즐구멍(201) 안의 유체는 압력실(202) 측으로 흡인되는데, 선단 개구(201a)에서의 유체의 표면장력에 의해 메니스커스(meniscus)를 형성하여 대기가 압력실(202) 안으로 흡입되는 것을 억제한다. 이 때 동시에 유체공급실(204) 안의 유체를 공급유로(203)를 통하여 흡인하여, 압력실(202) 안으로 공급시킨다. 한편, 이와 같은 잉크젯 장치는 예를 들어, 일본특허공개 2005-47165호 공보 및 일본특허공개 2005-67047호 공보에 개시되어 있다.
그런데, 근래 산업용도의 프린터 장치가 보급되고, 인쇄대상물로서 여러가지 재질이나 크기를 선택할 수 있게 되었다. 이와 같은 프린터 장치에서는 인쇄대상물의 재질 등에 따라 사용하는 잉크의 물성이나 토출속도 및 토출량을 변화시킬 필요가 있으며, 이들 토출속도 등을 최적으로 설정하기 위해서는, 공급유로(203) 안의 유체저항을 변화시킬 필요가 있다. 이와 같이 특히 산업용도의 분야에서는, 프린트 작업의 전후에서 공급유로(203) 안의 유체저항을 간단히 설정변경할 수 있는 구조를 가진 유체토출장치가 요구되고 있다. 또한, 일반적으로 프린터 장치에는 복수개의 잉크젯 장치를 정렬하여 이루어지는 프린터 헤드 장치가 탑재되기 때문에, 이와 같이 잉크젯 장치가 프린터 헤드 장치를 구성하고 있는 상태에서, 장치 전체가 대형화되지 않고 상기 구조를 간단히 배치할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 이와 같은 문제에 감안하여 이루어진 것으로, 프린터 장치의 잉크젯 장치 등에 사용되는 유체토출장치에 있어서, 간단히 유체저항을 변화시킬 수 있는 구성의 유체토출장치 및 유체토출장치군을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 유체토출장치는, 유체를 토출하는 노즐구멍과, 노즐구멍에 연결되는 공간으로 이루어지는 압력실과, 유체공급원으로부터 유체가 공급되는 유체공급실과, 유체공급실 및 압력실을 잇는 공급유로를 가지고 구성되고, 압력실 안 의 압력을 변화시켜 유체공급실로부터 압력실로 공급된 유체를 노즐구멍으로부터 토출시키도록 구성된 유체토출장치에 있어서, 유체공급실의 내부에 공급유로 안의 유체저항을 변화시키는 저항가변수단을 설치하고 있다.
한편, 저항가변수단을, 공급유로에서의 유체공급실에 대한 개구부분의 면적을 변화시킴으로써 공급유로 안의 유체저항을 변화시키도록 구성하여도 좋다.
이 때, 저항가변수단을, 선단부가 송곳형상으로 형성되어 유체공급실의 내부에 송곳축 방향으로 이동가능하게 설치된 개구도 설정부재로 구성하여, 이 개구도 설정부재를 이동시켜 선단부의 공급유로에 대한 삽입량을 변화시킴으로써, 공급유로의 개구부분의 면적을 변화시키도록 구성하여도 좋다. 또한, 저항가변수단을, 평판형상으로 형성되어 유체공급실의 내부에 공급유로가 개구하는 벽면 위를 슬라이드 가능하게 설치된 개구도 설정부재로 구성하여, 개구도 설정부재를 슬라이드시켜 개구도 설정부재에 형성된 관통구멍을 공급유로의 개구에 대하여 상대이동시킴으로써, 공급유로의 개구와 관통구멍이 오버랩하는 부분의 면적을 변화시키도록 구성하여도 좋다. 또한, 저항가변수단을, 각각 평판형상으로 형성되어 유체공급실의 내부에 공급유로가 개구하는 벽면 위에 착탈가능하게 설치하고, 서로 면적이 다른 관통구멍이 형성된 복수개의 개구도 설정부재를 구비하여 구성하여, 복수개의 개구도 설정부재 중 어느 하나의 개구도 설정부재를 선택하여 설치함으로써, 공급유로의 개구와 관통구멍이 오버랩하는 부분의 면적이 설정변경되도록 구성하여도 좋다. 또한, 압력실 및 유체공급실을 잇는 복수개의 공급유로가 형성될 때는, 저항가변수단을, 평판형상으로 형성되어 유체공급실의 어느 한쪽 내부에 공급유로가 개구하는 벽면 위를 슬라이드 가능하게 설치된 개구도 설정부재로 구성하여, 개구도 설정부재를 슬라이드시켜 개구도 설정부재에 형성된 복수개의 관통구멍을 복수개의 공급유로의 개구에 대하여 상대이동시킴으로써, 복수개의 공급유로의 개구를 선택적으로 개폐하도록 구성하여도 좋다.
한편, 저항가변수단이 이동가능한 개구도 설정부재를 설치하여 구성될 때에는, 이 개구도 설정부재가 외부에서 발생된 자력에 의해 구동되도록 구성하여도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 제 1 유체토출장치군은, 복수개의 유체토출장치를 정렬하여 이루어진다. 본 발명에 따른 제 2 유체토출장치군은, 개구도 설정부재를 설치한 복수개의 상기 유체토출장치를 정렬하여 이루어지는 것으로, 복수개의 유체토출장치에서의 유체공급실을 공통된 하나의 공간으로 구성하고, 유체공급실에 각각 압력실로 이어지는 복수개의 공급유로가 정렬하여 개구하며, 복수개의 유체토출장치의 각각에 대하여 설치된 복수개의 개구도 설정부재가 일체로 되어 있다. 본 발명에 따른 제 3 유체토출장치군은, 개구도 설정부재를 이동가능하게 설치한 형태의 복수개의 유체토출장치를 정렬하여 이루어지는 것으로, 복수개의 유체토출장치에서의 유체공급실을 공통된 하나의 공간으로 구성하고, 유체공급실에 각각 압력실로 이어지는 복수개의 공급유로가 정렬하여 개구하며, 복수개의 유체토출장치의 각각에 대하여 설치된 복수개의 개구도 설정부재가 일체로 되어 있어, 단일 구동장치에 의해 이 일체로 된 개구도 설정부재가 구동되도록 구성된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 한 편, 본 발명에 따른 유체토출장치는 프린터 장치의 잉크젯 장치에 사용하기 적합하기 때문에, 아래에서는 잉크젯 장치에 적용하는 것을 전제로 하여 설명한다. 단, 본 발명의 유체토출장치는 잉크젯 장치로 한정되지 않고, 당연히 그 밖의 유체토출용도로도 사용할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 이 잉크젯 장치(I)(I1~I4)는 도 13에 나타낸 종래 형태와 유사한 구조를 가지고 있어, 헤드바디(7)에 노즐구멍(1), 압력실(2), 공급유로(3) 및 유체공급실(4)을 형성하고, 압력실(2)의 상부 개구를 덮어 다이아프램(5)을 설치하는 동시에, 다이아프램(5)을 상하이동시키는 피에조 소자 등으로 이루어지는 액츄에이터(6)를 설치하여 구성되어 있다. 한편, 공급유로(3)는 단면 원형상으로 형성되어 있고, 중심축에 따라 직선적으로 뻗도록 성형되어 있다.
또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수개의 잉크젯 장치(I)가 가로방향으로 정렬하여 형성되어 프린터 장치의 프린터 헤드 장치(H)(H1~H4)가 구성되어 있다. 이 프린터 헤드 장치(H)에서는 각 잉크젯 장치(I)의 헤드바디(7)가 일체로 되어 있고, 이 헤드바디(7)의 끝부분에 복수개의 노즐구멍(1, 1,…)이 가로방향으로 정렬하여 개구되어 있는 동시에, 유체공급실(4)이 각 잉크젯 장치(I)에 대하여 공통되는 하나의 공간으로 구성되어 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 유체공급실(4)을 구획하는 벽면(4b)의 하나에는, 각 압력실(2, 2,…)로 이어지는 복수개의 공급유로(3, 3,…)가 가로방향으로 정렬하여 개구되어 있다.
이 프린터 헤드 장치(H)(잉크젯 장치(I))에 의해 프린트를 할 때는, 피에조 소자에 소정의 전류를 인가하여 액츄에이터(6)를 상하진동시켜 다이아프램(5)을 상 하이동시킨다. 먼저, 도 4에 화살표 B1으로 나타내는 바와 같이, 액츄에이터(6)에 의해 다이아프램(5)이 아래로 움직이면, 압력실(2) 안의 압력이 높아져, 그 내부 유체 즉, 액상 잉크가 입자형상이 되어 화살표 B2로 나타내는 바와 같이 노즐구멍(1)의 선단 개구(1a)로부터 토출된다. 이에 의해 노즐구멍(1)에 대향 배치되어 있는 인쇄대상물에 액상 잉크를 뿜어 칠하여 프린트가 이루어진다. 이와 같이 압력실(2) 안의 압력이 높아졌을 때, 내부 유체는 노즐구멍(1)으로부터 토출될 뿐만 아니라, 동시에 화살표 B3으로 나타내는 바와 같이 공급측 즉, 유체공급실(4) 측으로 공급유로(3)를 통하여 역류한다(공급유로(3) 안으로 역방향 흐름이 발생한다).
이어서, 도 5에 화살표 C1로 나타내는 바와 같이 액츄에이터(6)에 의해 다이아프램(5)이 위로 움직이면, 다이아프램(5)은 압력실(2) 안의 부피가 커지도록 작동하여 내부압력이 낮아진다. 이 때는 화살표 C2로 나타내는 바와 같이 노즐구멍(1) 안의 유체가 압력실(2) 쪽으로 흡인되는데, 선단 개구(1a)에서의 유체의 표면장력에 의해 메니스커스(M)을 형성하여 대기를 흡입하는 것을 억제한다. 이 때 동시에, 유체공급실(4) 안의 유체를 공급유로(3)를 통하여 흡인하고, 화살표 C3으로 나타내는 바와 같이 압력실(2) 안으로 공급시킨다(공급유로(3) 안에 순방향 흐름이 발생한다).
그런데, 이 프린터 장치가 예를 들어 산업용도로 이용되는 등, 여러가지 크기나 재질의 인쇄대상물을 취급할 수 있도록 구성되는 경우에는, 그 인쇄대상물의 재질이나 인쇄된 물건의 이용 용도 등에 따라 사용하는 액상 잉크의 물성을 바꾸거나, 노즐구멍(1)으로부터의 잉크 토출속도나 잉크 토출량을 바꿀 필요가 있다. 이 잉크젯 장치(I)(프린터 헤드 장치(H))에는 잉크의 토출속도나 토출량을 설정변경하기 위하여, 공급유로(3) 안의 유체저항을 변화시키는 저항가변기구가 설치되어 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 제 1 구성예의 저항가변기구(10)는 각각 선단부(11a)가 원추형상으로 형성된 복수개의 로드(11,11,…)를 가지고 구성되어 있다. 복수개의 로드(11,11,…)는 가로방향으로 정렬하여 배치되며, 헤드바디(7)의 외부로부터 선단부(11a)를 유체공급실(4)의 내부로 삽입시켜 공급유로(3)의 개구(3a)에 대향시키고 있다. 한편, 헤드바디(7)에서 로드(11)가 삽입되는 부분에는 O-링 등의 밀봉부재(19)가 설치되어, 유체공급실(4)로부터 외부로의 잉크 누출이 방지된다. 복수개의 로드(11,11,…)는 각각의 기단부(11b,11b,…)가 헤드바디(7)의 외부에서 가로방향으로 뻗는 바(bar, 12)를 통하여 연결되어 있다. 이와 같이 복수개의 로드(11,11,…)와 바(12)가 일체로 되어 빗모양의 가동부재(15)가 구성되어 있다.
가동부재(15)에는 바(12)의 가로방향 중앙부분으로부터 로드(11) 연장방향의 반대측으로 뻗는 샤프트(13)가 설치되어 있다. 저항가변기구(10)에는 이 샤프트(13)를 축방향으로 이동시키기 위한 구동장치(16)가 구비되어 있다.
이와 같이 구성되는 저항가변기구(10)에 따르면, 구동장치(16)를 작동시켜 샤프트(13)를 축방향으로 이동시키면, 복수개의 로드(11,11,…)가 일제히 축방향(선단부(11a)에서는 원추축 방향)으로 이동된다. 이 이동에 의해 로드(11)의 선단부(11a)가 개구(3a)를 통하여 공급유로(3)에 대하여 출입된다. 왼쪽으로의 이동량이 커지면 선단부의 공급유로(3)에 대한 삽입량이 많아지고, 이에 따라 공급유 로(3)에서의 유체공급실(4)측의 개구면적이 작아진다. 한편, 이 저항가변기구(10)는, 선단부(11a)가 공급유로(3)가 개구하는 벽면에 대하여 이간되어 공급유로(3)가 완전히 개방되는 위치(도 1의 실선 참조)와, 선단부(11a)의 외주면을 공급유로(3)의 개구 가장자리에 맞닿게 하여 공급유로(3)가 완전히 폐색되는 위치(도 1의 점선 참조)의 사이에서 가동부재(15)가 이동하도록 구성되어 있다.
이와 같이, 선단부(11a)의 공급유로에 대한 삽입량에 따라 공급유로(3)의 개구면적(개구부분의 조임량)이 변하고, 이에 따라 공급유로(3) 안의 유체저항을 변화시킬 수 있다. 즉, 구동장치(16)에 의해 구동되는 샤프트(13)의 이동량을 제어함으로써, 공급유로(3) 안의 유체저항을 제어할 수 있게 된다. 예를 들어, 노즐구멍(1)으로부터의 토출량을 크게 확보하거나, 토출속도를 늘리고 싶은 경우에는, 선단부(11a)의 공급유로(3)에 대한 삽입량을 늘려 유체저항을 크게 설정하면 된다.
본 구성예의 잉크젯 장치(I1)에 따르면, 유체공급실(4)의 내부에 선단부(11a)가 원추형상으로 형성된 로드(11)가 삽입되어, 이 선단부(11a)가 공급유로(3)의 개구(3a)와 마주보고 공급유로(3)에 대하여 출입하도록 되어 있다. 이에 의해, 잉크의 토출속도나 토출량 등을 최적으로 설정할 수 있게 되어, 가장 좋은 토출특성을 얻을 수 있다. 게다가, 공급유로(3)의 개구부분의 조임량을 변화시켜 유체저항을 변화시키도록 되어 있어, 공급유로(3)에 대해서는 외부가 되는 유체공급실(4)에 설치하고 있다. 이 때문에, 저항가변기구(10)를 구성하는 구동부재(12)(로드(11))를 배치하는 공간을 쉽게 확보할 수 있어, 잉크장치(I1)의 대형화를 피할 수 있다. 한편, 배치공간의 확보가 용이하다는 점에서 압력실(2)의 내부에 설 치하여도 되지만, 유체공급실(4)에 설치하는 편이 가동부재(15)에 작용하는 압력변동이 작아져 가동부재(15)의 작동성이 좋아지는 등의 점에서 유리하다.
더욱이, 복수개의 잉크젯 장치(I1)를 정렬시켜 헤드바디(7)가 일체인 프린터 헤드 장치(H1)가 구성되고, 이 프린터 헤드 장치(H1)는 노즐구멍(1), 압력실(2) 및 공급유로(3)가 각 잉크젯 장치(I1)에 개별 대응하여 설치되어 있는 한편, 유체공급실(4)이 공통된 하나의 공간으로 이루어진다. 이 유체공급실(4)에 복수개의 로드(11)가 일체로 되어 배치되어 있다. 따라서, 각 로드(11)의 선단부(11a)와 개구(3a)의 대향 간격을 같게 설정하는 것만으로, 각 공급유로(3)의 유체저항을 일제히 똑같이 설정변경할 수 있어, 프린터 헤드 장치(H1)의 구성을 간단하게 할 수 있다. 그리고, 이와 같이 복수개의 로드(11,11,…)가 일체인 가동부재(15)를 구성하고 있기 때문에, 각 공급유로(3) 안의 유체저항을 설정하기 위하여 필요한 구동장치(16)가 단일하여도 되어, 장치의 구성을 간략화할 수 있다.
한편, 로드(11)는 선단부(11a)의 외주면이 선단 방향을 향하여 완만하게 경사지도록 성형되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 선단부(11a)의 삽입량에 대한 공급유로(3)의 개구면적의 변화가 작아지기 때문에, 유체저항의 가변제어를 보다 정확하게 할 수 있다. 또한, 로드(11)의 선단부(11a)는 원추형상으로 한정되지 않고, 추형상으로 성형되어 앞이 가늘게 되어 있으면 된다.
이어서, 도 6 내지 도 8을 참조하여 제 2 구성예의 저항가변기구(20)에 대하여 설명한다. 한편, 동일한 부재에는 같은 부호를 사용하고 중복설명을 생략한다.
이 저항가변기구(20)는 공급유로(3)의 정렬간격과 등간격으로 가로방향으로 정렬하여 복수개의 관통구멍(21,21,…)이 형성된 플레이트(25)를 가지고 구성되어 있다. 이 플레이트(25)는 유체공급실(4) 안에서 공급유로(3)가 개구하는 벽면(4b) 위에 설치되어 있다. 플레이트(25)는 헤드바디(7)의 측벽으로부터 삽입되어 관통하고 있으며, 외부에 설치된 구동장치(26)에 의해 벽면(4b) 위를 슬라이드하도록 구동된다.
한편, 헤드바디(7)에서의 플레이트(25)를 삽입시키는 부분에는, 밀봉부재(29)가 설치된다. 도시하는 예에서는 관통구멍(21)이 원형상으로 형성되며, 그 직경이 공급유로(3)의 개구(3a)보다 작게 설정되어 있는데, 직경의 대소관계는 반대이어도 된다.
도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 플레이트(25)의 관통구멍(21,21,…)과 공급유로(3)의 개구(3a,3a,…)가 동축위에 있을 때, 관통구멍(21)과 공급유로(3)의 개구(3a)가 오버랩하는 부분의 면적이 최대가 된다. 이 오버랩하는 부분에 의해 공급유로(3)와 유체공급실(4)이 연결된다. 도 8의 (a)에서는 이 부분의 면적이 최대로서, 이 잉크젯 장치(I2)에서 공급유로(3) 안의 유체저항이 최소로 설정된 상태로 되어 있다.
한편, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 구동장치(26)에 의해 플레이트(25)를 가로방향으로 슬라이드시켰을 때에는, 관통구멍(21)이 공급유로(3)의 개구(3a)에 대하여 상대이동하여 상기 오버랩하는 부분의 면적이 작아져, 공급유로(3) 안의 유체저항이 커진다. 이와 같이, 도 8의 (a)에 나타내는 상태에 대한 슬라이드량을 제어함으로써 오버랩하는 부분의 면적을 변화시켜, 공급유로(3) 안의 유체저항을 가변제어할 수 있다.
이 저항가변기구(20)에서는 평판형상의 플레이트(25)가 공급유로(3)가 개구하는 벽면(4b)에 따라 구성되어 있으며, 유체공급실(4) 안에서의 점유 공간이 제 1 구성예보다 컴팩트해져 유체공급실(4)의 대형화를 피할 수 있다.
또한, 노즐구멍(1), 압력실(2) 및 공급유로(3)가 각 잉크젯 장치(I2)에 개별 대응하여 설치되어 있는 한편, 유체공급실(4)이 공통된 하나의 공간으로 구성되어, 각 공급유로(3,3,…)의 개구(3a,3a,…)가 동일한 벽면(4b)에 정렬하는 프린터 헤드 장치(H2)에 있어서, 유체공급실(4)의 내부에 저항가변기구(20)를 설치하고 있다. 이 때문에, 관통구멍(21,21,…)의 간격을 개구(3a,3a…)의 정렬간격과 동일하게 설정하는 것만으로, 1장의 플레이트(25)로 각 공급유로(3)의 유체저항을 일제히 똑같이 설정변경할 수 있게 되어, 프린터 헤드 장치(H2)의 구성을 간단하게 할 수 있다.
한편, 이 형태에서는 플레이트(25)의 슬라이드 방향을 반드시 공급유로의 개구(3a,3a,…)의 정렬방향에 맞출 필요는 없지만, 상기와 같이 정렬방향으로 이동시키도록 구성하면, 예를 들어, 플레이트(25)의 높이를 벽면(4b)의 높이와 같게 함으로써 슬라이드의 안내기구를 생략할 수 있는 등, 구성을 더욱 간략화할 수도 있다.
이어서, 도 9를 참조하여 제 3 구성예의 저항가변기구(30)에 대하여 설명한다. 이 저항가변기구(30)는 제 2 구성예와 마찬가지로 하여 복수개의 관통구멍이 정렬되어 형성된 복수개의 플레이트를 착탈 교환하여 공급유로(3)의 개구면적을 설정변경하는 것이다. 플레이트마다 관통구멍의 직경이 다르며, 각각 관통구멍과 공 급유로의 개구가 동축상에 위치하도록 하여, 유체공급실(4) 안에서 공급유로(3)가 개구하는 벽면(4b) 위에 설치되도록 되어 있다. 한편, 헤드바디(7)는 플레이트를 착탈 교환할 수 있는 구조로 되어 있으며, 예를 들어, 외부와 유체공급실(4)을 연결하는 도시하지 않은 개구를 가지고, 이 개구를 덮는 폐색 부재가 설치된다. 또한, 내부에서 플레이트가 벽면에 접촉한 상태를 유지하는 보유기구를 설치하는 것이 바람직하다.
도 9에서는 제 1 및 제 2 플레이트(31,35)의 2개의 플레이트를 예시하고 있다. 도 9의 (a)에 관통구멍(32)의 직경이 공급유로(3)의 개구(3a)보다 크게 설정된 제 1 플레이트(31)가 설치된 상태를 나타낸다. 이 상태에서는 관통구멍(32)과 공급유로(3)의 개구(3a)가 오버랩하는 부분 즉, 공급유로(3)의 개구(3a)가 그대로 공급유로(3)와 유체공급실(4)을 연결시키는 개구부분이 되어, 이 잉크젯 장치(I3)에서 공급유로(3) 안의 유체저항이 최소로 설정되는 상태로 되어 있다. 도 9의 (b)에는 관통구멍(36)의 직경이 공급유로(3)의 개구(3a)보다 작게 설정된 제 2 플레이트(35)가 설치된 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는 상기 오버랩하는 부분 즉, 관통구멍(36)이 그대로 공급유로(3)와 유체공급실(4)을 연결시키는 개구부분이 되어, 그 면적이 도 9의 (a)에 나타낸 상태보다 작고, 공급유로(3) 안의 유체저항이 크게 되어 있다.
이와 같이 미리 의도하는 토출속도나 토출량을 설정하도록 형성된 관통구멍을 가지는 플레이트를 준비하여 설치해둠으로써, 프린트를 하기 전에 공급유로(3) 안의 유체저항을 적절히 설정변경할 수 있게 된다.
이 형태도 제 2 구성예와 마찬가지로 대형화를 초래하지 않고 잉크젯 장치(I3) 및 프린터 헤드 장치(H3)를 구성할 수 있으며, 1장의 플레이트를 착탈 교환하는 것만으로 복수개의 공급유로의 개구면적을 일제히 똑같이 설정변경할 수 있다. 또한, 본 구성예에서는 준비되는 복수개의 플레이트가 착탈 교환 가능하게 설치되는 구성이면 되고, 제 1, 제 2 및 후술하는 제 4 구성예에서 설치되는 밀봉부재(19,29,49)를 생략할 수 있다.
이어서, 도 10 내지 도 12를 참조하여 제 4 구성예의 저항가변기구(40)에 대하여 설명한다. 본 구성예에서는 잉크젯 장치(I4)의 구성이 다르게 되어 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이 압력실(2)로 이어지는 공급유로(3)가 상하로 나란하게 2개 설치되어 있으며, 이 공급유로(31,32)는 서로의 단면적이 다르게 설정된다(도시한 예에서는 상측 공급유로(31)의 단면적이 크고, 하측 공급유로(32)의 다면적이 작다). 도 11에 나타내는 바와 같이 프린터 헤드 장치(H4)는 이와 같은 잉크젯 장치(I4)가 가로방향으로 정렬하여 형성되어 구성되고, 공통된 하나의 공간으로 구성되는 유체공급실(4)의 벽면(4b)에는 상하의 공급유로(31,32)가 각각 가로방향으로 정렬하여 개구되어 있다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 저항가변기구(40)는 상하로 뻗는 긴 구멍(41)과, 긴 구멍(41)의 상부 왼쪽으로 인접하는 상부 관통구멍(42)과, 긴 구멍(41)의 하부에 왼쪽으로 인접하는 하부 관통구멍(43)을 한 세트로 하는 관통구멍군(44)이 가로방향으로 정렬하여 형성된 플레이트(45)를 가지고 구성되어 있다. 관통구멍 군(44)은 긴 구멍(41)의 상하방향의 축간격이 공급유로(31,32)의 정렬간격과 같게 형성되어 있다. 플레이트(45)는 제 2 구성예와 마찬가지로, 헤드바디(7)의 측벽으로부터 삽입되어 공급유로(31,32)가 개구하는 벽면(4c)에 면접촉되어 있으며, 외부에 설치된 구동장치(46)에 의해 벽면(4b) 위를 슬라이드하도록 구동된다. 또한, 헤드바디(7)에서의 플레이트(45)를 삽입하는 부분에는 밀봉부재(49)가 설치되어 있다.
도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 플레이트(45)의 긴 구멍(41)의 길이방향으로 뻗는 축이 공급유로(3)의 개구(31,32)의 나란한 방향으로 뻗는 중심선과 정합할 때에는, 상하 2개의 공급유로(31,32)가 모두 유체공급실(4)로 개방된다. 이에 의해, 상하 2개의 공급유로(31,32)를 통하여 압력실(2) 및 유체공급실(4)이 연결되어, 공급유로 전체에서 보았을 때의 개구단면이 최대가 되어 유체저항이 최소로 설정된다.
도 12의 (b)에는 구동장치(46)에 의해 플레이트(45)가 오른쪽으로 슬라이드되어 관통구멍군(44)의 공급유로(31,32)의 개구(3a1,3a2)에 대한 상대위치가 이동하여, 상부 관통구멍(42)과 상측 공급유로(31)의 개구(3a1)가 동축상에 위치한 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는 플레이트(45)에 의해 하측 공급유로(32)가 폐색되고, 상측 공급유로(31)만을 통하여 압력실(2) 및 유체공급실(4)이 연결되어, 도 12의 (a)에 나타내는 상태와 비교하여 유체저항이 커진다.
도 12의 (c)에는 구동장치(46)에 의해 플레이트(45)가 왼쪽으로 슬라이드되어 관통구멍군(44)의 공급유로(31,32)의 개구(3a1,3a2)에 대한 상대위치가 이동하여, 하부 관통구멍(43)과 하측 공급유로(32)의 개구(3a2)가 동축상에 위치한 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는 플레이트(45)에 의해 상측 공급유로(31)가 폐색되고, 하측 공급유로(32)만을 통하여 압력실(2) 및 유체공급실(4)이 연결된다. 하측 공급유로(32)의 단면적은 상측 공급유로(31)보다 작기 때문에, 이 상태에서는 도 12의 (b)에 나타내는 상태와 비교하여 더욱 유체저항이 커진다.
이와 같이 본 구성예의 저항가변기구(40)에서는 잉크젯 장치(I4)에 2개의 공급유로를 가지고 플레이트(45)에 관통구멍군(44)을 형성하고 있어, 관통구멍군(44)을 공급유로(3)의 개구(3a)에 대하여 상대이동시킴으로써, 공급유로를 개폐하여 단계적으로 유체저항을 설정변경할 수 있도록 되어 있다.
이 본 구성예에서도 제 2 구성예와 마찬가지로 대형화를 초래하지 않고 잉크젯 장치(I4) 및 프린터 헤드 장치(H4)를 구성할 수 있으며, 1장의 플레이트를 슬라이드시키는 것만으로 복수개의 공급유로의 개폐를 일제히 진행시켜 연결된 상태의 공급유로의 단면적을 똑같이 설정변경할 수 있게 되어 있다.
지금까지 본 발명에 따른 유체토출장치로서 잉크젯 장치(I)를, 유체토출장치군의 예로서 프린터 헤드 장치(H)의 구성예를 나타내었는데, 반드시 상기 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 1, 제 2 및 제 4 구성예에서는 구동장치(16,26,46)에 의해 개구면적을 변화시키는 로드(11)나 플레이트(25,45)를 구동하는 형태인데, 이 부재들을 유체공급실 안에 내장시켜 두고, 헤드바디(7) 외부에 설치한 전자석의 자력을 이용하여 부재의 이동량을 제어하도록 구성하여도 좋다. 이 구성에 의해 헤드바디(7)에 로드(11)나 플레이트(25,45)를 삽입시키기 위한 구멍을 형성하여 이것에 밀봉부재를 설치할 필요가 없어져, 구조를 간단하게 할 수 있다.
본 발명의 유체토출장치에 따르면, 유체의 물성에 따른 유체저항을 설정할 수 있는 동시에, 토출속도나 토출량을 최적으로 설정할 수 있게 되므로, 가장 좋은 토출특성을 얻을 수 있다. 이 때, 저항가변수단을 유체공급실의 내부에 설치함으로써, 배치 공간의 확보가 용이하고 장치의 대형화를 피할 수 있다. 한편, 배치 공간 확보라는 관점에서 말하면 압력실에 설치하여도 좋지만, 압력실에 설치하는 경우와 비교하여 압력변동이 작기 때문에, 작동성을 양호하게 할 수 있다. 이 때, 공급유로의 개구부분의 면적(즉, 개구부분의 조임량)을 변화시키도록 구성함으로써, 공급유로 안의 유체저항을 변화시키는 수단이 간단한 구조로 실현된다. 한편, 개구도 설정부재를 이동시킴으로써 공급유로의 개구부분의 면적을 변경하는 형태에 있어서, 이 개구도 설정부재를 외부에서 발생된 자력에 의해 구동하도록 구성하면, 개구도 설정부재를 유체공급실 안에 내장하는 것이 가능해져, 밀봉 등을 고려할 필요가 없게 되어 장치의 구성을 간략화할 수 있다.
또한, 상기 유체토출장치를 정렬하여 이루어지는 유체토출장치군에서도 상기 와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 이 때, 복수개의 유체토출장치의 유체공급실이 공통된 하나의 공간으로 이루어지고, 저항가변수단의 개구도 설정부재를 일체로 성형함으로써 일체가 된 개구도 설정부재를 구동하거나 착탈 교환하는 것만으로, 복수개의 공급유로의 개구면적의 설정변경을 일제히 실행할 수 있게 되어, 장치를 간략화하여 구성할 수 있다. 또한, 개구도 설정부재를 이동가능하게 설치한 형태의 복수개의 유체토출장치를 정렬하여 이루어지는 유체토출장치군에서는, 개구도 설정부재를 구동하는 구동장치를 단일로 함으로써 장치의 구성을 간략화할 수 있다.

Claims (10)

  1. 유체를 토출하는 노즐구멍과, 상기 노즐구멍에 연결되는 공간으로 이루어지는 압력실과, 유체공급원으로부터 유체가 공급되는 유체공급실과, 상기 유체공급실 및 상기 압력실을 잇는 공급유로를 가지고 구성되고, 상기 압력실 안의 압력을 변화시켜 상기 유체공급실로부터 상기 압력실로 공급된 유체를 상기 노즐구멍으로부터 토출시키도록 구성된 유체토출장치에 있어서,
    상기 유체공급실의 내부에 상기 공급유로 안의 유체저항을 변화시키는 저항가변수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 유체토출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항가변수단은, 상기 공급유로에서의 상기 유체공급실에 대한 개구부분의 면적을 변화시킴으로써, 상기 공급유로 안의 유체저항을 변화시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체토출장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 저항가변수단은 선단부가 송곳형상으로 형성되어 상기 유체공급실의 내부에 송곳축 방향으로 이동가능하게 설치된 개구도 설정부재로 구성되어,
    상기 개구도 설정부재를 이동시켜 상기 선단부의 상기 공급유로에 대한 삽입량을 변화시킴으로써, 상기 공급유로의 개구부분의 면적을 변화시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유체토출장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 저항가변수단은 평판형상으로 형성되어 상기 유체공급실의 내부에 상기 공급유로가 개구하는 벽면 위를 슬라이드 가능하게 설치된 개구도 설정부재로 구성되어,
    상기 개구도 설정부재를 슬라이드시켜 상기 개구도 설정부재에 형성된 관통구멍을 상기 공급유로의 개구에 대하여 상대이동시킴으로써, 상기 공급유로의 개구와 상기 관통구멍이 오버랩하는 부분의 면적을 변화시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유체토출장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 저항가변수단은 각각 평판형상으로 형성되어 상기 유체공급실의 내부에 상기 공급유로가 개구하는 벽면 위에 착탈가능하게 설치되고, 서로 면적이 다른 관통구멍이 형성된 복수개의 개구도 설정부재를 구비하여 구성되어,
    상기 복수개의 개구도 설정부재 중 어느 하나의 개구도 설정부재를 선택하여 설치함으로써, 상기 공급유로의 개구와 상기 관통구멍이 오버랩하는 부분의 면적이 설정변경되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유체토출장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 압력실 및 상기 유체공급실을 잇는 복수개의 상기 공급유로가 형성되고,
    상기 저항가변수단은 평판형상으로 형성되어 상기 유체공급실의 어느 한쪽 내부에 상기 공급유로가 개구하는 벽면 위를 슬라이드 가능하게 설치된 개구도 설정부재로 구성되어,
    상기 개구도 설정부재를 슬라이드시켜 상기 개구도 설정부재에 형성된 복수개의 관통구멍을 상기 복수개의 공급유로의 개구에 대하여 상대이동시킴으로써, 상기 복수개의 공급유로의 개구를 선택적으로 개폐하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유체토출장치.
  7. 제 3 항, 제 4 항, 및 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개구도 설정부재가 외부에서 발생된 자력에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 유체토출장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 유체토출장치를 복수개 정렬하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유체토출장치군.
  9. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 유체토출장치를 복수개 정렬하여 이루어지는 유체토출장치군으로서,
    상기 복수개의 유체토출장치에서의 상기 유체공급실이 공통된 하나의 공간으 로 이루어지고, 상기 유체공급실에 각각 상기 압력실로 이어지는 복수개의 상기 공급유로가 개구되어 있어,
    상기 복수개의 유체토출장치의 각각에 대하여 설치된 복수개의 상기 개구도 설정부재가 일체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 유체토출장치군.
  10. 제 3 항, 제 4 항, 제 6 항, 및 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 유체토출장치를 복수개 정렬하여 이루어지는 유체토출장치군으로서,
    상기 복수개의 유체토출장치에서의 상기 유체공급실이 공통된 하나의 공간으로 이루어지고, 상기 유체공급실에 각각 상기 압력실로 이어지는 복수개의 상기 공급유로가 개구되어 있어,
    상기 복수개의 유체토출장치의 각각에 대하여 설치된 복수개의 상기 개구도 설정부재가 일체로 되어 있고, 일체로 된 상기 복수개의 개구도 설정부재가 단일 구동장치에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 유체토출장치군.
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