KR20110058115A - 잉크젯 헤드 및 이를 구비한 잉크젯 프린터 - Google Patents

Abstract

잉크젯 헤드 및 이를 구비한 잉크젯 프린터가 개시된다. 잉크가 수용되는 챔버, 챔버에 수용된 잉크를 토출하는 노즐을 포함하고, 노즐의 내벽에는 노즐의 길이방향으로 연장된 복수의 내벽홈이 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드는, 큰 액적의 잉크를 토출한 후에도 신속하게 노즐에 잉크를 충전함으로써 큰 액적의 잉크를 높은 주파수로 토출할 수 있다.

잉크젯, 액적, 주파수, 내벽홈

Description

잉크젯 헤드 및 이를 구비한 잉크젯 프린터{Inkjet head and inkjet printer having the same}

본 발명은 잉크젯 헤드 및 이를 구비한 잉크젯 프린터에 관한 것이다.

잉크젯 프린터는 전기적인 신호를 물리적인 힘으로 변환하여 노즐을 통해 잉크 액적을 토출함으로써 인쇄를 수행할 수 있는 장치이다.

잉크젯 프린터는 잉크 액적의 토출을 위하여 잉크젯 헤드를 구비하며, 잉크젯 헤드는 챔버, 리스트릭터, 노즐, 압전체 등의 다양한 부품을 각각의 층에 가공하고 이들을 서로 접합하는 방식으로 제작될 수 있다.

이러한 잉크젯 헤드에서 액적이 토출되면, 일시적으로 잉크젯헤드 셀은 잉크부족 상태에 이르게 되어 리스트릭터를 통해 잉크를 공급받게 된다. 이 때, 리스트릭터의 저항으로 인하여 잉크공급은 비교적 느리게 진행된다. 그리고, 토출액적의 크기가 클수록 잉크공급이 느리게 진행된다.

이에 따라, 비교적 큰 액적(80~100pL)의 토출을 목표로 하는 잉크젯 헤드에 서 잉크의 리필속도는 잉크 토출의 주파수를 결정하는 주요한 요인이 된다.

한편, 잉크젯 프린터에서는 토출된 잉크의 직진성은 인쇄품질의 주요한 요인이다.

본 발명은 큰 액적을 높은 주파수로 토출할 수 있는 잉크젯 헤드 및 이를 구비한 잉크젯 프린터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 액적의 직진성을 향상시키는 잉크젯 헤드 및 이를 구비한 잉크젯 프린터를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 잉크가 수용되는 챔버, 상기 챔버에 수용된 상기 잉크를 토출하는 노즐을 포함하고, 상기 노즐의 내벽에는 상기 노즐의 길이방향으로 연장된 복수의 내벽홈이 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드가 제공된다.

상기 복수의 내벽홈은, 상기 노즐의 내벽에 방사형으로 배치될 수 있다.

상기 복수의 내벽홈은, 상기 노즐의 중심을 기준으로 대칭적으로 형성될 수 있다.

상기 복수의 내벽홈은, 상기 노즐의 내벽을 따라 연속적인 요철구조로 형성될 수 있다.

상기 복수의 내벽홈은, 챔버의 내부에서 외부로 관통되게 형성될 수 있다.

상기 챔버에 압력을 제공하는 압전체를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 잉크젯 헤드, 상기 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하는 잉크 공급부를 포함하는 잉크젯 프린터가 제공된다.

본 발명에 따르면, 큰 액적의 잉크를 토출한 후에도 신속하게 노즐에 잉크를 충전함으로써, 큰 액적의 잉크를 높은 주파수로 토출할 수 있다.

또한, 잉크 액적의 계면이 균일하게 형성됨으로써, 토출된 잉크의 직진성을 향상시킬 수 있다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드는 챔버(30)와, 복수의 내벽홈(54)이 형성된 노즐(50)을 포함한다. 그리고, 잉크젯 헤드는 리저버(10), 리스트릭터(20), 챔버(30), 댐퍼(50), 멤브레인(35) 및 압전체(36)를 포함할 수 있다.

챔버(30)는 잉크를 수용하는 부분으로, 멤브레인(35)의 상면에 형성되는 압 전체(36) 등에 의해 압력이 가해지면 수용된 잉크는 노즐(50) 방향으로 이동되어 토출될 수 있다. 챔버(30)는 하나의 잉크젯 헤드에 여러 개가 병렬적으로 배치되고, 이들 각각의 챔버(30)에 압력을 제공하기 위해 압전체(36)도 챔버(30)의 수만큼 구비될 수 있다. 이 때, 각 압전체(36)는 인접한 다른 챔버(30)에 대한 영향이 최소화될 수 있도록 서로 이격되어 배치된다. 또한, 압전체(36)의 상하에는 압전체(36)에 전압을 인가하기 위해 상부전극(미도시)과 하부전극(미도시)이 형성될 수 있다.

리저버(10)는 유입구 등을 통해 잉크 공급부(미도시)로부터 잉크를 공급 받아 이를 저장하고, 챔버(30)에 잉크를 공급해주는 부분이다. 이 때, 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하는 잉크 공급부로는 공지의 다양한 잉크공급장치가 사용될 수 있다.

리스트릭터(20)는 리저버(10)와 챔버(30)를 연통시키며, 리저버(10)와 챔버(30) 사이에서 발생하는 잉크의 흐름을 조절하는 기능을 수행하는 부분이다. 이를 위해, 리스트릭터(20)는 리저버(10) 및 챔버(30)보다 작은 단면적을 갖도록 형성되어, 압전체(36)에 의해 멤브레인(35)이 진동하는 경우 리저버(10)로부터 챔버(30)로 공급되는 잉크의 양을 조절할 수 있다.

노즐(50)은 챔버(30)와 연결되어 챔버(30)로부터 잉크를 공급받아 잉크를 분사하는 부분이다. 압전체(36) 등에 의해 발생한 진동이 멤브레인(35)을 통하여 챔 버(30)에 전달되면, 챔버(30)에는 압력이 가해지고, 이 압력에 의해 챔버(30)로부터 노즐(50)로 잉크가 전달되어 분사된다. 이 때, 챔버(30)와 노즐(50) 사이에는 댐퍼(50)가 형성될 수 있다. 댐퍼(50)는 챔버(30)에서 발생된 에너지를 노즐(50) 측으로 집중시키고 급격한 압력 변화를 완충하는 기능을 수행할 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐(50)의 내벽(52)에는 노즐(50)의 길이방향으로 연장된 복수의 내벽홈(54)이 형성됨으로써, 잉크 토출 후에 노즐(50)에는 새로운 잉크가 신속하게 충전될 수 있다.

구체적으로 설명하면, 본 실시예의 노즐 내벽(52)에는 챔버(30)의 내부에서 외부로 관통되게 복수의 내벽홈(54)이 형성되어 잉크 계면의 둘레가 증가된다. 이에 따라, 노즐 내벽(52)과 접하는 잉크의 표면장력이 증가하게 되고, 증가된 표면장력의 힘에 의해 노즐 내벽(52)에 대한 잉크의 부착력이 증가되어 잉크가 노즐(50)의 내벽(52)을 따라 신속하게 충전될 수 있다.

따라서, 내벽홈(54)이 형성된 노즐(50)에는 비교적 큰 액적(80~100pL)의 잉크가 토출된 후에도 신속하게 잉크가 충전될 수 있다. 이에 따라, 도 4에 나타난 바와 같이, 본 실시예의 잉크젯 헤드는 종래의 잉크젯 헤드에 비하여 큰 액적의 잉크를 균일하게 높은 주파수로 토출할 수 있다. 종래기술에 따른 잉크젯 헤드는 잉크를 빠르게 충전할 수 없으므로, 높은 주파수로 큰 액적의 잉크를 토출할 경우에 유입되는 잉크의 양이 유출되는 잉크의 양보다 많은 현상 즉, 토출되는 잉크의 액적이 점차 작아지는 현상이 발생한다. 이에 반해, 본 실시예의 잉크젯 헤드는 높은 주파수에서도 일정하게 잉크를 유입 및 유출할 수 있다. 즉, 큰 액적의 잉크를 비 교적 일정하게 토출할 수 있다.

본 실시예에서는 복수의 내벽홈(54)이 노즐(50)의 내벽(52)을 따라 연속적인 요철구조로 형성됨으로써, 잉크 계면이 최대로 확보될 수 있다.

이 때, 노즐(50)의 내벽(52)을 따라 균일한 계면을 형성하기 위하여, 복수의 내벽홈(54)은 노즐(50)의 내벽(52)에 방사형으로 배치될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 노즐(50) 형상을 나타낸 도면이다.

도 3에 나타난 바와 같이, 복수의 내벽홈(54)이 방사형 즉, 별모양과 유사한 형태로 형성됨으로써, 노즐(50)의 내벽(52)을 따라 내벽홈(54)이 균일한 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 잉크를 충전시키는 표면장력이 내벽(52)을 따라 균일하게 작용하며, 내벽홈(54)으로 인하여 노즐(50)의 내벽(52) 둘레 길이가 기존의 원형노즐 대비 크게 증가된다. 따라서 내벽홈(54)의 둘레를 따라 발생되는 계면의 면적이 증가하며 이에 따라 계면에 작용하는 표면장력의 크기가 증가한다. 이러한 계면에서의 강화된 표면장력은 댐퍼(40) 내부의 미세한 압력변화에 의해 발생되는 계면의 불안정한 거동을 안정적으로 억제시켜서, 잉크의 계면이 노즐 내벽(52)에 안정적으로 부착되게 하여 토출된 액적의 직진성을 향상시킨다.

특히, 복수의 내벽홈(54)은 노즐(50)의 중심을 기준으로 대칭적인 모양을 갖도록 형성됨으로써, 잉크 액적의 중심을 기준으로 대칭적인 계면이 형성되어 토출된 잉크의 직진성이 더욱 향상될 수 있다.

도 5에 나타난 바와 같이, 종래의 잉크젯 헤드에서는 댐퍼(40)의 압력불균형으로 인하여 토출된 잉크가 사선으로 토출되는 형성이 종종 발생한다. 본 실시예의 잉크젯 헤드에는 내벽홈(54)은 노즐(50)의 중심을 기준으로 대칭적으로 형성됨으로써, 잉크 액적의 중심을 기준으로 대칭적인 계면이 넓게 형성될 수 있다. 이에 따라, 잉크 액적의 계면이 노즐 내벽(52)에 안정적으로 부착되어 어느 정도의 압력불균형에도 일정한 계면이 유지되어 토출된 잉크의 직진성이 향상될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 잉크젯 헤드에, 잉크를 공급하는 잉크 공급부가 추가로 포함되어 잉크젯 프린터가 구성될 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 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.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 노즐 형상을 나타낸 도면.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 효과를 설명하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 리저버 20: 리스트릭터

30: 챔버 35: 멤브레인

36: 압전체 40: 댐퍼

50: 노즐 52: 노즐 내벽

54: 내벽홈

Claims (7)

1. 잉크가 수용되는 챔버; 및

   상기 챔버에 수용된 상기 잉크를 토출하는 노즐을 포함하고,

   상기 노즐의 내벽에는 상기 노즐의 길이방향으로 연장된 복수의 내벽홈이 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 내벽홈은, 상기 노즐의 내벽에 방사형으로 배치된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
3. 제2항에 있어서,

   상기 복수의 내벽홈은, 상기 노즐의 중심을 기준으로 대칭적으로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
4. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 내벽홈은, 상기 노즐의 내벽을 따라 연속적인 요철구조로 형성 된 것을 특징으로 잉크젯 헤드.
5. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 내벽홈은, 챔버의 내부에서 외부로 관통되게 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
6. 제1항에 있어서,

   상기 챔버에 압력을 제공하는 압전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 잉크젯 헤드; 및

   상기 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하는 잉크 공급부를 포함하는 잉크젯 프린터.

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