KR20150056193A - 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체 토출 장치에 관한 것으로서, 내부에 멤브레인(Membrane)을 구비하며, 토출되는 액체가 저장되어 있는 소정의 액체 저장 공간부가 형성된 액체 공급소와, 상기 액체 공급소 일측에 위치하며, 전기적 신호 제어를 통해 상기 멤브레인을 가압 변형시키고 이에 따라 상기 액체 저장 공간부의 체적변화를 일으키는 가압부재 및 상기 액체 저장 공간부의 체적변화량 만큼 액체를 토출하는 노즐부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 본 발명은 액체 공급소 내부에 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치를 사용하여, 토출 되는 액체 사이즈를 각각의 가압부재가 제어하면서 균일하게 맞출 수 있다.

Description

멤브레인이 구비된 액체 토출 장치{Liquid Dispensing Apparatus Equipped With Membrane}

본 발명은 액체를 토출하는 장치에 관한 것으로서, 액체 토출시 노즐부에서의 토출 압력을 일정하게 하여 액체 토출의 정밀도와 균일성을 높여, 토출 되는 액체 사이즈를 균일하게 맞출 수 있게 하는 액체 토출 장치에 관한 것이다.

종래의 기술에 따르면, 액체를 토출함으로써 기록 매체에 화상을 기록하는 액체 토출 장치상에는 일반적으로 잉크 등의 액체를 토출하는 액체 토출 헤드가 있다. 상기 액체 토출 헤드는 압전 소자에 의해 체적이 수축 가능한 압력 챔버를 이용한 장치 내에 포함되어 있다.

이러한 장치에서는, 전압이 인가된 압전 소자의 변형으로 인해 압력 챔버가 수축하고, 이에 따라 압력 챔버 내부의 잉크가 압력 챔버의 일 단부에 형성된 노즐부로 토출된다. 이는 압력 챔버의 1개 또는 2개의 내벽면이 압전 소자로 형성되고, 전압 인가에 의해 압전 소자의 전단 변형이 야기됨으로써, 압력 챔버를 수축시키는 것이다.

또 다른 종래 기술로써, 일본 공개 특허 제2007-168319호에서는, 각각의 압전 플레이트가 모두 동일한 방향으로 연장되는 복수의 홈에 형성된다. 이러한 복수의 압전 플레이트는 홈이 균일하게 배향되도록 적층되어, 홈의 방향과 직교하는 방향으로 절단된다. 절단된 압전 플레이트의 홈 부분은 압력 챔버의 내벽면을 형성한다. 그 후, 각각의 압력 챔버를 분리하기 위해, 압력 챔버들 사이에 존재하는 압전 부재를 소정의 깊이까지 제거한다. 압력 챔버가 완성된 압전 플레이트의 상측에는 공급로 플레이트 및 잉크 풀(pool) 플레이트가 접속되고, 압력 챔버가 완성된 압전 플레이트의 하측에는 프린트 회로 기판 및 노즐 플레이트가 접속된다.

그 외의 종래 기술인 일본 공개 특허 제2007-168319호에서는 복수의 압력챔버가 이들 사이에 공간을 두고 서로 이격된 상태로 배치되어 있다. 즉, 각각의 압력 챔버를 형성하는 벽부가 독립적으로 형성되어 있다. 따라서, 특히, 고점도의 액체를 토출하기 위해(즉, 액체의 토출력을 증가시키기 위해) 압력 챔버의 길이(높이)를 크게 했을 경우, 액체 토출 헤드의 강성이 낮아져 버린다. 강성이 낮아지면, 압력 챔버는 파단되기 쉬워져서, 액체 토출이 곤란해질 수 있다.

이러한 상기의 선행 기술들은 가압부재가 가압시 액체 공급소에 걸리는 압력이 동일하게 분배되지 않고 이 점은 노즐부에서의 토출 압력이 달라지는 결과를 가져와 액체 토출의 균일성과 정밀도를 저하하는 결과를 초래할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 특히 액체 공급소 내부에 멤브레인을 마련함으로써 가압부재로 인해 가압변형된 멤브레인이 액체 공급소 내부의 액체 저장 공간부 체적을 변화시켜 그 체적변화량 만큼, 보다 정밀하게 액체 토출량을 제어할 수 있는 압전 방식의 액체 토출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명은, 액체를 토출하는 복수의 노즐부와 각각 연통하여 상기 복수의 노즐부로부터 토출되는 액체를 저장하기 위해 소정의 액체 저장 공간부가 형성된 액체 공급소와, 상기 액체 공급소 내부에는 멤브레인의 양 단부가 액체 공급소 내측 단부와 고정되어 있고, 상기 액체 공급소 일측에 위치하며, 전기적 신호 제어를 통해 멤브레인을 가압 변형시키고 이에 따라 상기 액체 공급소내부의 액체 저장 공간부 체적 변화를 일으키는 가압부재를 포함한 액체 토출 장치를 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 멤브레인은 판상형으로 형성되어 탄성이 있는 스테인레스, 구리, 알루미늄 및 고분자 플라스틱 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하며, 또한, 상기 멤브레인의 양측 단부는 액체 공급소의 내측 단부에 고정되어 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 액체 공급소는 밀폐구조를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가압부재는 액체 공급소 상단에 위치하며 복수 개로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 액체의 토출량은 상기 가압부재의 개별적인 전압 인가를 통해 제어되는 것이 바람직하며, 상기 가압부재는 압전 소자, 압전 세라믹 필터 및 압전 세라믹 액츄에이터 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 노즐부는 기판의 길이 방향을 따라 나란하게 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 가압부재의 가압 방향은 상기 멤브레인과 수직을 이루는 것이 바람직하다.

본 발명은 액체 공급소 내부에 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치를 사용하여, 토출 되는 액체 사이즈를 각각의 가압부재가 제어하면서 균일하게 맞출 수 있다.

또한 액체 공급소의 상판과 하판이 분리가 되는 구조이므로 가압 부재와 액체 공급소의 개조 없이 노즐부 교체를 통해 노즐의 개수 조절이 용이할 수 있다.

도 1 - 본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치에 대한 단면도.
도 2 - 본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치에 대한 작용 예시도((a) 가압부재에 의한 가압 전 상태, (b)가압부재에 의한 가압 후 상태).

본 발명은 액체를 토출하는 장치에 관한 것으로서, 특히, 액체 공급소 내부에 멤브레인을 구비함으로써 가압부재로 인해 가압변형된 멤브레인이 액체 공급소내부에 있는 소정의 액체 저장 공간부의 체적을 변화시켜 그 체적변화량에 대응하여 액체 토출량을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 압전 방식의 액체 토출 장치를 제공하는 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 살펴보고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치에 대한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치에 대한 작용 예시도((a) 가압부재에 의한 가압 전 상태, (b)가압부재에 의한 가압 후 상태)이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 액체 토출 장치는, 내부에 멤브레인(110)을 구비하며, 토출되는 액체가 저장되어 있는 액체 공급소(100)와 그 내부에 위치한 소정의 액체 저장 공간부(120), 상기 액체 공급소(100) 일측에 위치하며, 전기적 신호 제어를 통해 상기 멤브레인(110)을 가압 변형시키고 이에 따라 상기 액체 공급소(100) 내부의 액체 저장 공간부(120) 체적변화를 일으키는 가압부재(200) 및 상기 액체 저장 공간부(120)의 체적변화량 만큼 액체를 토출하는 노즐부(300)로 크게 구성된다.

먼저, 상기 액체 공급소(100)에 대해 설명하고자 한다.

상기 액체 공급소(100)는 토출되는 액체를 저장하기 위한 것으로서, 내부에 소정의 액체 저장 공간부(120)가 형성된다. 여기에서, 토출되는 액체는 잉크, 액정 등을 말하며, 이러한 액체를 저장하여 후술할 노즐부(300)로 토출하기 위한 것이다.

또한, 상기 멤브레인(110)은 판상형의 형태이며 탄성이 있는 스테인레스, 구리, 알루미늄 및 고분자 플라스틱 중 어느 하나를 사용하게 된다. 멤브레인(110)의 소재를 탄성체로 사용하는 이유는 다음과 같다. 멤브레인(110)은 상기 가압부재(200)에 의해서 수시로 수축과 팽창을 하게 된다. 전압이 인가시 가압부재(200)는 멤브레인(110)을 가압하게 되면 멤브레인(110)은 수축하게 된다. 반대로 전압이 제거되면 가압부재(200)는 수축하게 되고 이때 멤브레인(110)은 본래의 위치와 형상을 찾아가게 된다. 따라서 다수의 수축과 팽창에 따른 멤브레인(110)의 파손을 막기 위해 멤브레인(110)의 소재는 탄성체를 사용함이 바람직하다.

또한, 상기 멤브레인(110)의 양측 단부는 액체 공급소(100)의 내측 단부에 고정되어 있다. 그 이유는 탄성체인 멤브레인(110)이 가압부재(200)에 의하여 수축한 뒤 전압이 제거되면 본래의 위치로 돌아오기 위하여는 멤브레인(110)의 양측 단부가 액체 공급소(100) 내측 단부에 고정되어 있다.

상기 멤브레인(110)과 액체 공급소(100)의 고정방법은 납땜, 나사결합, 결합고리 등의 방법으로 멤브레인(110) 양단이 액체 공급소(100)의 내측 단부에 고정시키게 된다.

또한, 상기 액체 공급소(100)는 상판과 하판으로 분리가능하며 상판과 하판의 결합부위에는 오링(O-Ring) 등의 결합재로 결합되어 밀폐구조를 가짐으로써 액체 토출시 액체 공급소(100) 내부의 액체가 노즐부(300) 이외의 공간으로 역류하는 것을 방지하는 효과를 가진다. 그 외에도 액체 토출 장치 내부에 먼지 등과 같은 이물질 인입을 방지하는 효과를 가진다.

또한, 상기 액체 공급소(100)의 상판에는 후술할 가압부재(200)가 결합되며, 하판에는 후술할 노즐부(300)가 결합되게 된다.

그리고, 상기 액체 공급소(100)는 내부에 멤브레인(110)을 구비하여 가압부재(200)에 의한 멤브레인(110)의 가압변형이 액체 저장 공간부(120)의 체적을 변화시켜 액체를 균일하게 토출하고자 한다.

다음으로는 상기 가압부재(200)에 대해 설명하고자 한다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 가압부재(200)는 액체 공급소(100) 일측에 위치하게 된다. 바람직하기로는 액체 공급소(100) 상단에 위치하여 멤브레인(110)과 수직을 이루며 가압하는 것이다. 전기적 신호 제어를 통해 상기 멤브레인(110)을 가압 변형시키고 이에 따라 상기 액체 저장 공간부(120)의 체적변화를 일으킨다.

또한, 상기 가압부재(200)는 액체 공급소(100) 상단에 위치하며 복수개로 이루어 지나 개별적인 전압 인가를 통해 제어된다. 가압부재(200)를 개별제어 하는 이유는 다음과 같다. 상기 액체 토출 장치는 가압부재(200)의 개수와 그보다 상대적으로 많은 개수의 노즐부(300)와 멤브레인(110)을 구비한 액체 공급소(100)로 구성되어 있다. 사용자가 원하는 공정 조건별로 토출 되는 액체의 사이즈와 양을 제어할 때 액체 공급소(100) 내부에 멤브레인(110)이 구비되어 있기 때문에 보다 적은 가압부재(200)의 구동만으로도 노즐부(300)에는 균일한 압력이 전달할 수 있다.

또한 본 발명의 가압부재(200)는 압전 소자, 압전 세라믹 필터 및 압전 세라믹 액츄에이터 중 어느 하나를 포함한다.

도시된 바와 같이 전압을 가하지 않을 시에는 도면2-a와 같은 형태를 취하게 되고 가압부재(200)에 전압을 가할 시 도면2-b와 같이 길이방향으로 신장된 가압부재(200)가 판상 형의 멤브레인(110)을 가압하게 되고 멤브레인(110)은 그 하부에 위치하고 있는 액체 공급소(100) 내부 액체 저장 공간부(120)를 수축하게 한다. 따라서 액체 저장 공간부(120)의 체적변화량 만큼 액체 공급소(100) 내부에 액체가 노즐부(300)로 토출되게 되는 방식이다.

마지막으로, 노즐부(300)에 대해 설명하고자 한다.

노즐부(300)는 기판의 길이 방향을 따라 나란하게 배치되며 상부에 위치한 액체 공급소의 내부 체적량 만큼 액체를 토출하게 된다. 노즐부(300)의 개수는 사용자가 최종적으로 원하는 제품의 기판 사이즈에 따라서 그 수를 결정하게 된다. 노즐부(300)는 수 mg부터 μg 까지의 단위 양으로 액정을 토출할 수 있다.

이에 의해 본 발명은 액체 공급소 내부에 멤브레인을 마련함으로써 가압부재로본 발명은 액체를 토출하는 장치에 관한 것으로서, 특히, 액체 공급소 내부에 멤브레인을 구비함으로써 가압부재로 인해 가압변형된 멤브레인이 액체 공급소 내부에 있는 소정의 액체 저장 공간부의 체적을 변화시켜 그 체적변화량에 대응하여 액체 토출량을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 압전 방식의 액체 토출 장치를 제공하는 것이다.

100 : 액체 공급소
110 : 멤브레인
120 : 액체 저장 공간부
200 : 가압부재
300 : 노즐부

Claims (10)

1. 내부에 멤브레인(Membrane)을 구비하며, 토출되는 액체가 저장되는 액체 저장 공간부가 형성된 액체 공급소;
   상기 액체 공급소 일측에 위치하며, 전기적 신호 제어를 통해 상기 멤브레인을 가압 변형시키고 이에 따라 상기 액체 저장 공간부의 체적을 변화시키는 가압부재;
   상기 액체 저장 공간부의 체적변화량 만큼 액체를 토출하는 노즐부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 멤브레인은 탄성이 있는 스테인레스, 구리, 알루미늄 및 고분자 플라스틱 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 멤브레인은 판상형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 멤브레인의 양측 단부는 액체 공급소의 내측 단부에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 액체 공급소는 밀폐구조를 가지는 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 가압부재는 액체 공급소 상단에 위치하며 복수개로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 액체의 토출량은 상기 가압부재의 개별적인 전압 인가를 통해 제어되는 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 가압부재는 압전 소자, 압전 세라믹 필터 및 압전 세라믹 액츄에이터 중 어느 하나를 포함하는 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 노즐부가 기판의 길이 방향을 따라 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치.
10. 제 1항 내지 제 9항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압부재의 가압 방향은 상기 멤브레인과 수직을 이루는 것을 특징으로 하는 멤브레인이 구비된 액체 토출 장치.

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