KR20100085698A - 잉크젯 헤드 - Google Patents

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KR20100085698A
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정재우
양주환
유영석
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Abstract

잉크젯 헤드가 개시된다. 잉크를 수용하는 챔버, 챔버에 압력을 제공하는 구동부 및 잉크가 토출되도록 복수의 유로로 이루어지는 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드는, 잉크 액적의 표면장력을 감소시켜, 구동부에 요구되는 성능치(capacity)를 감소시킬 수 있다.
잉크젯, 헤드, 노즐, 표면장력, 유로

Description

잉크젯 헤드{Ink-Jet Head}
본 발명은 잉크젯 헤드에 관한 것이다.
잉크젯 헤드는 전기신호를 물리적인 힘으로 변환하여 작은 노즐을 통하여 잉크가 액적의 형태로 토출되도록 하는 원리를 이용한 것이다. 이러한 잉크젯 기술은 기존의 종이 및 섬유에 인쇄하는 그래픽 잉크젯 산업뿐만 아니라 최근에는 프린트 기반, LCD 패널 등의 전자 부품 제작에도 잉크젯 기술의 사용이 확대되고 있다.
한편, 최근의 잉크젯 프린터는 인쇄품질의 향상을 위해 잉크젯 프린터에 형성되는 노즐의 밀집도가 높아지고, 그 수도 증가하고 있는 추세이다.
도 1은 종래기술에 따른 잉크젯 헤드의 노즐을 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 노즐(13)의 수가 증가함에 따라 노즐(13)의 단면적은 감소하게 되고, 노즐면에 형성되는 잉크 액적(1)의 사이즈도 작아지게 된다.
잉크 액적(1)의 사이즈가 작아지게 되어, 그 곡률 반경(r1)도 감소하여 잉크 액적(1)이 가지는 표면장력이 증가하게 된다. 결국, 잉크젯 헤드의 노즐(13)의 밀도가 증가할수록 잉크 액적(1)을 토출하는데 보다 큰 구동력이 요구되는 문제가 있 었다.
따라서, 잉크젯 헤드의 구동부에 제공되는 구동전압은 높아지게 되고, 잉크젯 헤드의 토출 속도 향상 및 주파수 특성 등을 향상시키는데 어려움이 있었다.
본 발명은 노즐의 밀집도를 높이면서도, 토출 성능이 향상된 잉크젯 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 잉크를 수용하는 챔버, 챔버에 압력을 제공하는 구동부 및 잉크가 토출되도록 복수의 유로로 이루어지는 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드 이 제공된다.
여기서, 인접하는 유로들 간의 간격은 동일할 수 있다. 그리고, 복수의 유로는 친수 처리되는 노즐면 내에 형성될 수 있으며, 노즐면은 원형일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 유로를 이용하여 하나의 노즐을 형성함으로써, 잉크 액적의 표면장력을 감소시켜, 구동부에 요구되는 성능치(capacity)를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 특징, 이점이 이하의 도면과 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(100)를 나타낸 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(100)는, 리저버(150), 리스트릭터(140), 챔버(110), 멤브레인(111), 구동부(120) 및 노즐(130)을 포함할 수 있다.
리저버(150)는 잉크를 수용하며, 이하에서 설명할 리스트릭터(140)를 통해 챔버(110)에 잉크를 공급한다. 리저버(150)는 유입구(152)를 통해 잉크젯 헤드(100)의 외부로부터 잉크를 공급받을 수 있다.
리스트릭터(140)는 리저버(150)와 이하에서 설명할 챔버(110)를 서로 연결시키며, 리저버(150)로부터 챔버(110)로 잉크를 공급하는 채널로서의 기능을 수행할 수 있다.
리스트릭터(140)는 리저버(150) 보다 작은 단면을 갖도록 형성되며, 후술할 구동부(120)에 의해 챔버(110)에 압력이 제공되는 경우 리저버(150)로부터 챔버(110)로 공급되는 잉크의 흐름을 제어할 수 있다.
챔버(110)의 일단은 리스트릭터(140)와 연결되며, 그 타단은 노즐(130)과 연 결된다. 챔버(110)는 잉크젯 헤드(100)의 내부에 형성되어 잉크를 수용하며, 그 일측이 멤브레인(111)에 의해 커버된다.
멤브레인(111) 상에는 구동부(120)가 결합된다. 구동부(120)는 챔버(110)에 압력을 제공할 수 있는 부분으로, 예를 들어 압전체를 포함하여 이루어질 수 있다. 압전체는 전압이 인가되면, 상하 방향으로 변형되어 멤브레인(111)을 통해 챔버(110)에 압력을 제공할 수 있다.
노즐(130)은 챔버(110)를 중심으로 구동부(120)와 대향하여 형성된다. 챔버(110)에 수용된 잉크가 압력을 받아, 노즐(130)을 통해 잉크젯 헤드(100)의 외부로 토출될 수 있다.
이 때, 노즐(130)은 복수의 유로(132)를 포함하여 이루어짐으로써, 잉크 액적의 표면장력을 감소시켜, 구동부(120)가 챔버(110)에 제공해야 할 압력의 크기를 감소시킬 수 있다.
결국, 동일한 토출 특성을 구현하는데 보다 작은 압전 특성을 가지는 압전체를 사용할 수 있게 되므로, 압전체의 추가적인 압전 특성의 향상 없이도, 노즐(130)의 밀집도 향상과 함께 잉크젯 헤드(100)의 토출 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
유로(132)는 챔버(110)와 잉크젯 헤드(100)의 외부를 연결하도록 길이 방향으로 연장되는 형태를 가지며, 복수 개가 밀집된 형태를 가질 수 있다. 유로(132)의 단면적은 통상의 잉크젯 헤드(100)의 노즐(130)의 단면적 보다 작을 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(100)의 노즐(130)을 이루는 복수의 유 로(132)의 단면적의 합은, 도 1에 도시된 잉크젯 헤드의 노즐(13)의 단면적 보다 작을 수 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(100)의 노즐(130)을 나타내 평면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 유로(132)는 원형의 노즐면(134) 내에 형성될 수 있다. 이 때, 복수의 유로(132)는 정삼각형의 꼭지점을 이루며 형성되며, 유로(132)들 간의 간격은 서로 동일할 수 있다. 즉, 노즐면(134) 내에 복수의 유로(132)가 고르게 형성될 수 있다.
한편, 노즐면(134)은, 노즐(130)이 형성되는 잉크젯 헤드(100)의 일면의 일부를 구획하여 형성되는 영역일 수 있다. 하나의 노즐면(134) 내에 형성되는 복수의 유로(132)는 하나의 노즐(130)로서, 기능을 수행할 수 있다.
상술한 잉크젯 헤드(100)의 일면은 발수 처리될 수 있으며, 그 가운데 노즐면(134) 내의 영역은 친수 처리될 수 있다. 결국 노즐면(134)은 잉크 액적이 형성되는 영역을 한정할 수 있다. 이 때, 노즐면(134)은 원형으로 형성됨으로써, 잉크 액적이 원형의 단면을 가지며 용이하게 노즐면(134) 상에 맺히게 할 수 있다.
본 실시예의 노즐면(134)은 원형의 형태로 이루어져 있으나, 정사각형 또는 직사각형의 형태를 가지도록 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(100)의 노즐(130)을 나타낸 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 유로(132)를 통해 유출된 잉크는, 그와 인접한 유로(132)를 통해 유출된 잉크와 서로 뭉쳐, 하나의 잉크 액적(10)을 만들 수 있다.
이 때, 상술한 바와 같이, 복수의 유로(132)는 노즐면(134) 내에 일정한 간격을 가지고 고르게 분포되어 있어, 노즐면(134)의 중앙에 잉크 액적이 집중되어 형성됨으로 인해 잉크 액적의 곡률 반경이 감소하여 표면장력이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 잉크 액적(10)이 복수의 유로(132)가 형성되는 노즐면(134) 내의 전체에 걸쳐 고른 분포를 가지고, 그 곡률반경(r2)이 증가되어, 잉크 액적의(10) 표면장력이 감소될 수 있다. 따라서, 잉크 액적(10)을 토출시키기 위해 구동부(120)가 챔버(110)에 제공해야 할 압력은 감소될 수 있다.
이는 구동부(120)의 성능 용량을 감소시킬 수 있고, 그와 동시에 구동부(120)의 구동전압도 감소시킬 수 있음을 말한다. 결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(100)는, 노즐의 밀집도 증가와 함께 노즐의 단면적의 감소로 인해 잉크젯 헤드(100)의 토출 성능이 저하되는 것을, 복수의 유로(132)로 이루어지는 노즐(130)을 이용하여 잉크 액적(10)의 표면 장력을 감소시킴으로써, 해결할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1는 종래기술에 따른 잉크젯 헤드의 노즐을 나타낸 단면도.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 노즐을 나타내 평면도.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 노즐을 나타낸 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 잉크젯 헤드 110: 챔버
120: 구동부 130: 노즐
140: 리스트릭터 150: 리저버

Claims (4)

  1. 잉크를 수용하는 챔버;
    상기 챔버에 압력을 제공하는 구동부; 및
    상기 잉크가 토출되도록 복수의 유로로 이루어지는 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    인접하는 상기 유로들 간의 간격은 동일한 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 유로는 친수 처리되는 노즐면 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노즐면은 원형인 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
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