KR20190079823A - 잉크젯 프린팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서브 탱크 내부에 구비되는 경사면 및 교반홈과 같은 간소한 구성을 통해서 프린팅 헤드로 공급될 잉크 내의 미립자의 침전 및 불균일 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 잉크젯 프린팅 장치에 관한 것이다.

Description

잉크젯 프린팅 장치{INKJET PRINTING APPARATUS}

본 발명은 잉크젯 프린팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 개별적 공급 경로 및 잉크 순환 경로를 구비한 복수의 프린팅 헤드가 통합되어 구성되는 잉크젯 프린팅 장치에 관한 것이다.

통상적으로 기판 상에 다층화된 층상 구조를 형성하거나 기판 상에 특정한 패턴을 형성하기 위해 잉크젯 프린팅 장치(inkjet printing apparatus)가 널리 사용되고 있다.

공정의 효율성 및 연속성을 보장하기 위해서 잉크젯 프린팅 장치는, 소정의 저장 용량을 갖는 잉크 탱크를 통해서 프린팅 헤드에 연속적으로 잉크를 공급하고, 프린팅 헤드에 공급된 잉크 중에서 분사되지 않은 잔여 잉크는 잉크 탱크로 다시 회수되도록 하는 잉크 순환 경로를 구비하는 것이 일반적이다.

한편, 잉크젯 프린팅 장치에 적용되는 잉크는 미립자 형태의 성분을 포함하고 있으며, 특히 금속 배선을 기판에 형성하기 위해서 적용되는 잉크와, 오엘이디(OLED) 장치 등의 광 확산판을 기판에 형성하기 위해서 적용되는 잉크의 경우에는 상대적으로 침강성이 높은 미립자 성분이 잉크에 포함된다.

이와 같은 침강성 미립자를 포함하는 잉크는 미립자의 침전에 의한 층분리 현상 및 미립자의 불균일 현상이 발생할 가능성이 매우 높기 때문에, 이에 대비하여 잉크가 프린팅 헤드로 공급되기 전에 잉크 탱크 내부에서 잉크를 충분히 교반시켜 줌으로써 미립자에 운동 에너지를 공급하여 미립자의 분산 상태를 유지시키는 수단을 구비하는 것이 일반적이다.

이와 관련하여, 미국공개특허공보 제20120200649호에는 잉크 공급유로와 잉크 회수유로를 통해서 프린팅 헤드에 유체 연통하는 잉크 탱크의 저면에 임펠러(impeller)를 설치하여 잉크 탱크로 새로 유입된 신액 잉크와 프린팅 헤드로부터 순환된 회수액 잉크를 교반하여 프린팅 헤드에 공급될 잉크의 미립자의 농도를 균일하게 유지하고 미립자의 침전을 방지하는 구성이 제안되어 있다.

상기 문헌에 공개된 내용에 따르면, 잉크 탱크의 상측에 신액 잉크의 유입구와 회수액 잉크의 유입구가 형성되어 있으며, 잉크 탱크의 하단 일측에 혼합액 잉크의 배출구가 형성되며, 잉크 탱크의 내부 바닥면에 잉크의 교반 및 가압을 위한 임펠러가 구비된다.

또한, 임펠러의 회전 구동을 위한 구동 모터가 잉크 탱크의 저면 외부에 구비된다.

이와 같은 구성을 통해서, 구동 모터에 전력이 인가되면 구동 모터의 회전력으로 임펠러가 회전되며, 임펠러의 회전에 의해서 잉크 탱크 내부의 잉크에 대한 교반 및 가압이 진행되게 된다.

그러나 상기 문헌에 개시된 구성은, 잉크의 미립자를 균일하게 유지하고 미립자의 침전을 방지하기 위한 수단으로서 임펠러가 잉크 탱크의 내부에 반드시 구비되어야 하는 점, 및 유체 상태의 잉크에 침지된 임펠러의 회전 구동을 위해 상대적으로 고출력을 갖는 전동 모터가 잉크 탱크의 외부에 구비되어야 하는 점 때문에 전체 시스템의 구성이 복잡해지며 시스템의 구성을 위한 비용이 높아지고 에너지 소모량이 매우 높다는 문제점이 발생한다.

또한, 개별 프린팅 헤드에 대한 잉크 공급 및 순환 수단로서 이들 잉크 탱크, 임펠러, 전동 모터 등이 구비되어야 하기 때문에 다수의 프린팅 헤드가 통합화 및 시스템화된 대형 잉크젯 프린팅 장치에는 적용하기 곤란하다는 문제점이 있다.

미국공개특허공보 제20120200649호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 프린팅 헤드로 공급될 잉크 내의 미립자의 침전 및 불균일 현상을 방지하기 위한 구성을 단순화시킬 수 있어 전체 시스템의 구성이 간소화되고 시스템 구성을 위한 비용 및 에너지 소모를 현저히 절감시킬 수 있는 잉크젯 프린팅 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 개별 프린팅 헤드를 위한 잉크 교반 및 순환 수단이 소형화 및 단순화되어 다수의 프린팅 헤드의 통합화가 현저히 용이한 잉크젯 프린팅 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치는, 기판에 상기 잉크를 분사하도록 구성된 프린팅 헤드, 및 메인 탱크로부터 공급되는 신액 잉크와, 상기 프린팅 헤드로부터 회수된 회수액 잉크가 혼합된 혼합액 잉크를 상기 프린팅 헤드에 공급하는 서브 탱크를 포함하고, 상기 서브 탱크의 내부에는 상기 신액 잉크와 상기 회수액 잉크를 혼합하여 혼합액 배출구로 유도하는 메인 경사면이 형성된 유동 가이드가 구비되고, 상기 회수액 잉크가 도입되는 회수액 유입구는 상기 신액 잉크의 이동 경로 상에 상기 메인 경사면을 관통하여 형성되도록 구성된다.

또한, 상기 신액 잉크가 공급되는 신액 유입구는 상기 혼합액 배출구보다 중력방향으로 상측에 형성되고, 상기 회수액 유입구는 상기 중력방향으로 상기 신액 유입구와 상기 혼합액 배출구 사이에 형성되며, 상기 신액 유입구로 공급된 신액 잉크는 상기 회수액 잉크와 혼합되어 중력에 의해서 상기 메인 경사면을 따라 상기 배출구로 이동된다.

또한, 상기 메인 경사면에는 상기 중력방향으로 상기 신액 유입구와 상기 배출구 사이의 위치에 교반홈이 구비되며, 상기 회수액 유입구는 상기 교반홈을 관통하여 형성된다.

또한, 상기 교반홈의 바닥면은 연속된 곡면을 갖는 깔때기 형상으로 구성된다.

또한, 상기 회수액을 가압하여 상기 회수액 유입구로 토출시키는 순환펌프를 더 포함하고, 상기 순환펌프의 토출량에 의해서, 상기 혼합액 잉크의 액면의 높이가 상기 교반홈의 하단 높이보다 더 낮게 유지된다.

또한, 상기 메인 경사면에서 상기 신액 잉크가 이동하는 유동방향에 수직한 방향으로 상기 메인 경사면의 표면에서 상기 교반홈의 폭이 상기 신액 유입구의 내경보다 더 크게 구성된다.

또한, 상기 메인 경사면에는, 상기 신액 유입구로부터 공급된 상기 신액 잉크를 상기 교반홈으로 유도하기 위한 가이드 홈이 형성되며, 상기 가이드 홈은 상기 메인 경사면의 상단부 측으로부터 상기 교반홈의 상단 측까지 연장되어 상기 교반홈과 병합되도록 구성된다.

또한, 상기 메인 경사면에서 상기 신액 잉크가 이동하는 유동방향에 수직한 방향으로 상기 메인 경사면의 표면에서 상기 가이드 홈의 폭은 상기 교반홈을 향해서 진행하면서 점차 좁아지도록 구성된다.

또한, 상기 혼합액 배출구의 주변에는 상기 혼합액 잉크를 상기 혼합액 배출구로 수렴시키기 위한 서브 경사면이 구비되고, 상기 서브 경사면과 상기 메인 경사면의 하단부는 전체적으로 깔때기 형상을 갖도록 구성된다.

또한, 상기 서브 경사면의 상기 중력방향으로의 단면은 직선이 되도록 구성된다.

또한, 상기 서브 경사면의 상기 중력방향으로의 단면은 곡선이 되도록 구성된다.

또한, 상기 회수액 유입구로부터 상기 회수액 잉크가 토출되는 토출방향과, 상기 유동방향 사이에 형성되는 사이각은 예각이 되도록 구성된다.

또한, 상기 회수액 유입구로부터 상기 회수액 잉크가 토출되는 토출방향과, 상기 유동방향 사이에 형성되는 사이각은 둔각이 되도록 구성된다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치는, 프린팅 헤드로 공급될 잉크 내의 미립자의 침전 및 불균일 현상을 방지하기 위한 구성을 단순화시킬 수 있어 전체 시스템의 구성이 간소화되고 시스템 구성을 위한 비용 및 에너지 소모를 현저히 절감할 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한, 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치는, 개별 프린팅 헤드를 위한 잉크 교반 및 순환 수단이 소형화 및 단순화되어 다수의 프린팅 헤드의 통합화가 현저히 용이하게 되는 효과를 갖게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 전체 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 개별 서브 탱크, 프린팅 헤드에 대한 세부 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3a는, 도 2의 일부 확대도이며, 도 3b는 도 3a의 S-S 방향 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3a의 S-S 방향 단면도로서 가이드 홈이 추가된 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4a 및 도 4b에 도시된 가이드 홈의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 서브 경사면이 추가된 실시예를 설명하기 위한 개략도 및 단면도들이다.
도 7a 내지 도 10b는 회수액 잉크가 교반홈으로 토출되는 방향을 달리하여 구성되는 실시예들을 설명하기 위한 개략도 및 부분 확대도들이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.

아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)의 전체 구성을 도시한 개략도이며, 도 2는 도 1에 도시된 개별 서브 탱크(30), 프린팅 헤드(40)에 대한 상세 구성을 설명하기 위한 개략도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)의 구성을 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는, 기판(G) 상에 잉크를 분사하기 위한 복수의 프린팅 헤드(40)를 포함하여 구성되며, 개별 프린팅 헤드(40)는 동시 또는 순차적으로 잉크를 기판(G) 상에 분사할 수 있도록 제어될 수 있다.

인쇄 공정의 효율성 및 연속성을 보장하기 위해서, 이들 개별 프린팅 헤드(40)의 노즐(42)을 통해 분사될 잉크는 도 1에 도시된 메인 순환경로(C1) 및 도 2에 도시된 서브 순환경로(C2)를 포함하는 2개의 순환 경로를 통해서 연속적으로 공급된다.

메인 순환경로(C1)는 메인 탱크(10)에 저장된 신액 잉크(도 2의 In)를 서브 순환경로(C2)로 공급하기 위한 신액 순환 경로에 해당하며, 메인 탱크(10), 메인 공급관(11), 잉크 매니폴드(20, ink manifold) 및 메인 회수관(16)을 포함하여 구성된다.

메인 탱크(10)는 프린팅 헤드(40)로 공급될 신액 잉크(In)를 대량으로 저장하는 역할을 한다.

메인 탱크(10)의 출구 측에는 신액 잉크(In)의 메인 공급관(11)이 연결되고, 입구 측에는 잉크 매니폴드(20)로부터 배출되는 신액 잉크(In)를 회수하기 위한 메인 회수관(16)이 연결된다. 메인 탱크(10)의 하단에 연결되는 배출유로(18)는 메인 탱크(10) 내부의 기존 잉크를 후술하는 드레인 탱크(50)로 전부 배출하고 새로운 신액 잉크로 교체 및 충전하기 위한 역할을 한다.

도시되어 있지 않으나 메인 탱크(10)의 내부에는 침강성 미립자의 침전을 방지하고 신액 잉크(In)의 농도를 일정하게 유지시키기 위한 교반 수단이 구비될 수 있다.

메인 공급관(11)은 메인 탱크(10)에 저장된 신액 잉크(In)를 잉크 매니폴드(20)로 전달하는 역할을 하며, 메인 공급관(11)의 일단부는 메인 탱크(10)에 연결되고 타단부는 잉크 매니폴드(20)의 입구 측에 유체 연결된다.

한편, 도시된 바와 같이 메인 공급관(11)의 일단부와 타단부 사이에는 메인 펌프(12), 탈기부(13, degasser), 필터(15), 및 메인 공급관 밸브(14)가 연결된다.

메인 펌프(12)는 신액 잉크(In)를 메인 순환경로(C1)를 따라 순환시키는 구동력을 발생시키는 역할을 하며, 메인 공급관(11)으로부터 잉크 탱크에서 배출된 신액 잉크(In)는 메인 펌프(12)에 의해서 가압되어 잉크 매니폴드(20)로 전달된다.

탈기부(13)는 신액 잉크(In)의 내부에 포함된 공기 및 가스 성분을 제거하기 위한 역할을 하며, 필터(15)는 신액 잉크(In) 내부에 포함된 불순물을 제거하여 잉크 매니폴드(20)로 전달하기 위한 역할을 한다.

이들 탈기부(13) 및 필터(15)는 인쇄 품질 향상 및 불량 방지를 위해 신액 잉크(In) 내부에 포함된 공기/가스 성분 또는 불순물을 제거할 수 있는 기능을 수행할 수 있는 구성이라면 본 발명에 제한 없이 변형하여 적용 가능하며 이러한 변형예는 모두 본 발명의 범위에 속한다고 볼 것이다.

메인 공급관 밸브(14)는, 메인 회수관(16)에 연결된 메인 회수관 밸브(17)와 함께 메인 공급관(11)을 따라 공급되는 신액 잉크(In)의 공급량을 조절하거나, 신액 잉크(In)의 공급 및 순환을 차단하는 역할을 한다.

잉크 매니폴드(20)는 메인 공급관(11)을 통해 메인 탱크(10)로부터 공급된 신액 잉크(In)를 후술하는 개별 서브 순환경로(C2)에 균등하게 분배하여 공급하는 역할을 한다.

도시되어 있지는 않으나 잉크 매니폴드(20)의 내부에는 공급된 신액 잉크(In)의 균등 분배를 위한 복수의 유로 분기 구조가 형성되어 있으며, 개별 유로 분기 구조의 출구 측에는 각각 신액 공급관(21)이 연결된다.

신액 공급관(21)을 통해 신액 공급경로(C3)를 따라 공급되는 신액 잉크(In)는 후술하는 개별 서브 탱크(30)의 내부로 공급되어, 서브 순환경로(도 2의 C2)에 유입되도록 구성된다.

도시된 바와 같이 개별 신액 공급관(21)에는 각각 공급량 조절밸브(22)가 연결되어 있으며, 공급량 조절밸브(22)의 개도량 조절을 통해서 각 서브 탱크(30)로 공급되는 신액 잉크(In)의 공급량이 개별적으로 조절될 수 있다.

서브 탱크(30) 및 서브 순환경로(C2)에 대한 상세 구성은 도 2를 참조하여 후술한다.

신액 잉크(In)의 메인 순환경로(C1)가 형성될 수 있도록, 잉크 매니폴드(20)로 공급된 신액 잉크(In) 중에서 서브 탱크(30)로 공급되지 않은 잔여 신액 잉크(In)는 잉크 매니폴드(20)의 출구 측에 연결된 메인 회수관(16)을 통해서 메인 탱크(10)로 회수된다.

한편, 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 서브 탱크(30) 및 프린팅 헤드(40)의 세척을 위한 수단으로서 세척 수단을 더 포함한다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는 침강성 미립자를 포함하는 잉크를 순환시켜 프린팅 헤드(40)의 노즐(42)을 통해 분사하기 때문에 반복적인 인쇄 공정을 통해서 잉크의 서브 순환경로(C2) 및 노즐(42)이 침강성 미립자 등의 잉크 잔여물에 의해서 폐색될 가능성이 높으며, 세척 수단을 통해서 개별 서브 탱크(30) 및 프린팅 헤드(40)의 내부를 주기적으로 세척해 주는 과정이 반드시 필요하다.

세척 수단은, 세정액 공급부(71), 세정액 메인 공급관(72), 세정액 매니폴드(70), 세정액 서브 공급관(74)을 포함하여 구성된다.

세정액 공급부(71)는, 서브 탱크(30) 및 프린팅 헤드(40)로 공급될 세정액을 저장 및 공급하는 역할을 하며, 도시되어 있지는 않으나 세정액 저장 탱크 및 세정액 가압펌프를 포함할 수 있다.

세정액 공급부(71)로부터 공급되는 세정액은 세정액 메인 공급관(72) 및 세정액 메인 밸브(73)를 거쳐 세정액 매니폴드(70)로 공급된다.

세정액 매니폴드(70)는, 전술한 신액 매니폴드와 유사한 복수의 유로 분기 구조를 구비하고 있으며, 세정액 공급부(71)로부터 전달된 세정액을 복수의 세정액 서브 공급관(74)을 통해서 개별 서브 탱크(30) 및 프린팅 헤드(40)로 균등하게 분배하는 역할을 한다.

도시된 바와 같이 각 세정액 서브 공급관(74)에는 각 서브 탱크(30)로 공급될 세정액의 공급량을 조정하거나 차단할 수 있도록 세정액 서브 밸브(75)가 연결된다.

이와 같이, 세정액 공급부(71) 및 세정액 매니폴드(70)를 통해서 서브 탱크(30) 및 프린팅 헤드(40)로 세정액이 공급되면, 서브 탱크(30)의 내부 및 프린팅 헤드(40)의 내부, 노즐(42)에 고착되어 있던 잉크 잔여물 등이 세척 과정을 통해서 제거된다.

제거된 잉크 잔여물 등은 세척액과 함께 노즐(42)로 분사되어 도 1에 도시된 메인티넌스부(60)로 수집되며, 수집된 세척액은 폐액 배출관(61)을 따라 화살표(A2) 방향으로 이동되어 최종적으로 드레인 탱크(50)에 수용된다.

한편, 메인티넌스부(60)는 상기와 같이 세척 과정이 완료된 세정액을 수집하는 역할 외에도, 프린팅 헤드(40)의 노즐(42)로부터 잉크가 분사되기 전에 기판(G)을 도시되지 않은 스크래퍼(scraper) 등으로 클리닝하는 과정에서 생성된 불순물, 및 노즐(42) 믹힘 방지를 위해서 프린팅 헤드(40)의 초기 분사 과정에서 분사된 잉크를 수집하여 드레인 탱크(50)로 전달하는 역할을 겸할 수 있다.

드레인 탱크(50)는, 전술한 바와 같이 메인 탱크(10)로부터 드레인 밸브(19)의 개방 시에 배출유로(18)를 따라 화살표 방향(A1)으로 배출되는 기존 신액 잉크(In)를 수집 및 임시 보관하는 역할 및 메인티넌스부(60)로부터 메인티넌스밸브(62) 개방시에 폐액 배출관(61)을 따라 화살표 방향(A2)으로 배출되는 세정액 및 폐 잉크 등을 수집 및 임시 보관하는 역할을 한다.

드레인 탱크(50)에 임시로 보관된 폐 잉크 및 세정액은 드레인 탱크 밸브(52) 개방 시에 드레인 유로(51)를 따라 외부로 배출되어 폐액 처리 시스템에 전달된 후 최종적으로 폐기 처리된다.

이하, 도 2를 참조하여 개별 서브 탱크(30) 및 프린팅 헤드(40)의 상세 구성 및 이들 내부에 형성되는 서브 순환경로(C2)에 대해서 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는, 노즐(42)을 통해 미립자가 분산된 상태로 포함된 잉크를 기판(G)에 분사하는 프린팅 헤드(40)와, 메인 탱크(10)로부터 잉크 매니폴드(20)를 거쳐 공급되는 신액 잉크(In), 및 프린팅 헤드(40)로부터 회수된 회수액 잉크(Ir)가 혼합된 혼합액 잉크(Im)를 프린팅 헤드(40)에 공급하는 서브 탱크(30)를 포함하여 구성된다.

프린팅 헤드(40)는 서브 탱크(30)로부터 공급된 혼합액 잉크(Im)를 기판(G)에 고르게 분사하여 기판(G) 상에 층상구조를 형성하거나 기판(G) 상에 소정의 패턴을 형성하는 기능을 수행한다.

후술하는 바와 같이 중력에 의해서 혼합액 잉크(Im)가 공급될 수 있도록 프린팅 헤드(40)의 상측면에 혼합액 공급관(31)이 연결된다.

그리고 프린팅 헤드(40)의 하측면에는 다수의 노즐(42)이 형성되어 있으며, 프린팅 헤드(40)의 내부에는 혼합액 공급관(31)을 통해서 공급된 혼합액 잉크(Im)를 각 노즐(42)로 고르게 분배하기 위한 내부 유로(41)가 형성되어 있다. 이와 같은 내부 유로(41)의 구조를 통해서 각각의 노즐(42)로부터 균등한 양의 잉크가 기판(G) 상에 고르게 분사될 수 있다.

프린팅 헤드(40)의 내부 유로(41)의 출구 측에는 회수액 순환관(32)이 연결되며, 노즐(42)을 통해 분사되지 않은 잔여 잉크는 재사용될 수 있도록 하기 위해 회수액 순환관(32)을 통해서 다시 서브 탱크(30)로 공급된다.

한편, 회수액 순환관(32)에는 회수액 잉크(Ir)를 가압하여 서브 탱크(30)의 회수액 유입구(30g)로 토출시키기 위한 순환 펌프(33)가 구비되며, 후술하는 바와 같이 순환 펌프(33)의 토출량을 조절하여 정상상태(steady-state)에서 혼합액 잉크(Im)의 액면의 높이(h1)가 일정하게 유지될 수 있다.

서브 탱크(30)는, 전술한 바와 같이 메인 탱크(10)로부터 잉크 매니폴드(20)를 거쳐 신액 공급관(21)을 통해 공급되는 신액 잉크(In)와, 회수액 순환관(32)을 통해 회수된 회수액 잉크(Ir)를 혼합하고, 혼합된 혼합액 잉크(Im)를 저장 및 프린팅 헤드(40)로 공급하는 역할을 한다.

도면을 기준으로, 서브 탱크(30)는 상하단이 상측벽(30a) 및 하측벽(30b)으로 막혀있고, 좌우단이 좌측벽(30c) 및 우측벽(30d)으로 막혀있으며, 전후단이 전측벽(30e) 및 후측벽(30f)으로 막혀있는 대략 박스 형태로 구성될 수 있다.

박스 형태의 서브 탱크(30)의 내부 공간은 프린팅 헤드(40)로 공급될 혼합액 잉크(Im)의 저장소로서 기능한다.

한편, 한편 서브 탱크(30)의 내부 공간에는 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir)의 혼합 및 교반의 기능을 수행할 수 있도록 유동 가이드(34)가 구비된다.

유동 가이드(34)의 상측면은, 도면을 기준으로 서브 탱크(30)의 좌측벽(30c)으로부터 혼합액 잉크(Im)를 혼합액 배출구(30h)로 유도할 수 있도록 서브 탱크(30)의 하측벽(30b)까지 소정의 각도로 연장되는 메인 경사면(34a)으로서 형성된다.

이 때, 신액 공급경로(C3)를 형성하는 신액 공급관(21)의 일단부는 서브 탱크(30)의 상측벽(30a)을 관통하여 서브 탱크(30)의 내부에 구비된 메인 경사면(34a)의 상단부(34a-1) 측까지 연장될 수 있도록 구성되기 때문에, 신액 공급관(21)의 일단부에 형성된 신액 유입구(21a)로부터 유출되는 신액 잉크(In)가 중력에 의해서 메인 경사면(34a)을 타고 하측 방향으로 이동된다.

그리고 중력 방향(-y방향)으로 신액 유입구(21a)보다 낮은 위치에는, 신액 유입구(21a)로부터 공급되어 메인 경사면(34a)을 타고 이동하는 신액 잉크(In)의 이동 경로 상에 메인 경사면(34a)을 관통하여 회수액 유입구(30g)가 형성된다.

이와 같이, 메인 경사면(34a)을 타고 이동하는 신액 잉크(In)의 이동 경로 상에 회수액 유입구(30g)가 형성되도록 함으로써, 신액 잉크(In)에 형성된 중력에 의한 운동 에너지와, 회수액 잉크(Ir)에 형성된 순환 펌프(33)에 의한 운동 에너지가 상호간 교환되면서 혼합액 잉크(Im) 내의 미립자, 특히 침강성 미립자의 운동 에너지를 일정한 수준으로 유지시켜 미립자의 침전을 방지하고 프린팅 헤드(40)로 공급되는 동안 이들의 분산 상태를 고르게 유지할 수 있게 된다.

나아가, 회수액 유입구(30g)의 주위의 메인 경사면(34a)에는 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir)의 혼합 및 미립자의 분산 효과를 높이기 위한 교반홈(34b)이 구비된다.

도시된 바와 같이, 교반홈(34b)은 회수액 유입구(30g)로부터 메인 경사면(34a)까지 진행하면서 단면적이 점차 확장되는 형상을 갖도록 구성된다.

이와 같이 회수액 유입구(30g)가, 단면적이 점자 커지는 형상을 갖는 교반홈(34b)을 관통하여 형성되도록 함으로써 회수액 유입구(30g)를 통과한 회수액 잉크(Ir)의 압력은 강하되나 속도는 증가하게 된다.

즉, 회수액 잉크(Ir)의 증가된 속도 성분에 의해서 회수액 잉크(Ir)와 신액 잉크(In)의 교반 효과 및 이들이 혼합되어 형성되는 혼합액 잉크(Im) 내의 미립자의 운동 에너지가 더 높게 즉, 미립자의 분산 효과가 더 높게 유지될 수 있는 것이다.

이 경우에 회수액 유입구(30g)로부터 메인 경사면(34a)까지 이어지는 교반홈(34b)의 바닥면은 연속된 곡면을 갖는 깔때기 형상으로 구성하는 것이 바람직하다. 교반홈(34b)의 바닥면이 연속된 곡면이 아닌 형상으로 가공되는 경우에는 각도가 형성되는 모서리측 부분에 잉크의 미립자가 침전되어 축적되는 현상이 발생할 수 있기 때문이다.

한편, 서브 탱크(30)의 하측벽(30b)의 메인 경사면(34a)의 하단부(34a-2)에 인접한 위치에 혼합액 배출구(30h)가 관통 형성된다. 즉, 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir)가 혼합되어 형성된 혼합액 잉크(Im)가 펌프 등과 같은 가압수단 없이 단지 중력에 의해서 하측으로 이동되면서 프린팅 헤드(40)로 공급될 수 있도록 서브 탱크(30)의 가장 낮은 위치에 혼합액 배출구(30h)가 형성되도록 하는 것이다.

신액 유입구(21a), 회수액 유입구(30g), 교반홈(34b), 및 혼합액 배출구(30h) 사이의 위치 관계에 관한 상세 내용은 도 3a 이하를 참조하여 후술한다.

상술한 바와 같이, 서브 탱크(30) 내부의 메인 경사면(34a), 혼합액 공급관(31), 프린팅 헤드(40)의 내부 유로(41), 및 회수액 순환관(32)을 통해서 잉크의 서브 순환경로(C2)가 형성되며, 종래 기술 상의 임펠러 및 임펠러의 구동 수단을 배제시키면서도 비교적 단순한 구성으로 잉크 내의 침강성 미립자의 침전 및 불균일 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

이를 통해, 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는 잉크 공급 및 순환을 위한 에너지 소모를 종래에 비해 최소화할 수 있고, 상대적으로 저비용의 소형화된 잉크 공급 및 순환시스템을 구현할 수 있다.

도 3a는, 도 2의 일부 확대도이며, 도 3b는 도 3a의 S-S 방향 단면도이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하여 신액 유입구(21a), 회수액 유입구(30g), 교반홈(34b) 및 혼합액 배출구(30h)의 위치 관계 등에 대한 상세 구성을 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)의 서브 순환경로(C2)는 적어도 부분적으로 중력을 이용하여 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir)를 교반 및 혼합하고, 혼합액 잉크(Im)를 프린팅 헤드(40)로 공급하도록 구성된다.

이를 위해서, 신액 잉크(In)가 공급되는 신액 유입구(21a)는 회수액 유입구(30g) 및 혼합액 배출구(30h)보다 상측으로서 메인 경사면(34a)의 상단부(34a-1)에 인접한 위치에 형성된다.

또한, 도시된 바와 같이 유입된 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir) 사이의 혼합 또는 교반이 효과적으로 수행되도록 회수액 유입구(30g)와 교반홈(34b)은 신액 유입구(21a)와 혼합액 배출구(30h) 사이에 형성되도록 구성된다.

보다 상세히는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 수직방향(y방향)으로 서브 탱크(30)의 하측벽(30b)을 기준으로 혼합액 배출구(30h)의 높이(h4)가 가장 낮으며, 신액 유입구(21a)의 높이(h3)가 가장 높게 형성된다.

그리고 회수액 유입구(30g)의 높이(h2)는 신액 유입구(21a)의 높이(h3)와 혼합액 배출구(30h)의 높이(h4) 사이의 값을 갖도록 구성된다.

한편, 교반홈(34b) 내부에서 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir)의 교반 효과를 극대화하기 위해서 도시된 바와 같이, 정상 상태에서 수직방향(y방향)으로 혼합액 잉크(Im)의 액면의 높이(h1)가 교반홈(34b)의 하단의 높이(h5)보다 더 낮게 유지할 필요가 있다.

이는 이미 교반이 완료된 혼합액 잉크(Im)가 다시 교반홈(34b)의 내부로 유입되는 것을 방지하여, 메인 경사면(34a)을 타고 이동하는 신액 잉크(In)의 운동 에너지와 회수액 유입구(30g)로부터 토출된 회수액 잉크(Ir)의 운동 에너지가 이미 교반이 완료된 혼합액 잉크(Im)로 흡수되는 되는 것을 방지하기 위함이다.

이와 같은 정상 상태에서의 혼합액 잉크(Im)의 액면의 높이(h1)는 순환 펌프(33)의 토출량 및 신액 잉크(In)의 유입량을 조절함으로써 일정하게 유지될 수 있다.

한편, 신액 유입구(21a)를 통과한 신액 잉크(In)는 유동 가이드(34)의 메인 경사면(34a)의 표면에 도달하게 되면 표면 장력에 의해서 신액 유입구(21a)의 내경(d4)보다는 더 넓게 퍼지면서 메인 경사면(34a)을 타고 하방으로 이동하게 된다.

이 경우에 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir) 사이의 혼합 효율을 높이기 위해서 신액 유입구(21a)로부터 메인 경사면(34a)을 향해 도입되는 신액 잉크(In)가 모두 교반홈(34b)으로 유입되도록 구성할 필요가 있다.

이를 위해, 도 3b에 도시된 바와 같이 메인 경사면(34a)에서 신액 잉크(In)가 이동하는 방향에 수직한 방향(z방향)으로 메인 경사면(34a)의 표면에서 교반홈(34b)의 폭(d2)을 신액 유입구(21a)의 내경(d4)보다 더 크게 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 메인 경사면(34a)에서 신액 잉크(In)가 이동하는 방향에 수직한 방향(z방향)으로 메인 경사면(34a)의 표면에서 교반홈(34b)의 폭(d2)을 신액 유입구(21a)의 내경(d4)보다 더 크게 설정함으로써, 신액 잉크(In)가 표면 장력에 의해 메인 경사면(34a)을 따라 넓게 퍼지면서 이동하더라도 교반홈(34b)으로 유입되지 않고 이동하게 되는 신액 잉크(In)의 비율을 최소화할 수 있고, 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir) 사이의 교반 및 혼합 효율을 최대화할 수 있다.

또한, 후술하는 바와 같이, 교반홈(34b)의 내부에서 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir) 사이의 충돌에 따른 교반 및 혼합 효율을 높이기 위해서 회수액 유입구(30g)의 내경(d1)은 신액 유입구(21a)의 내경(d4)보다 더 크게 설정된다.

한편, 인쇄 공정의 속도를 높이기 위해 프린팅 헤드(40)의 노즐(42)로부터 분사되는 혼합액 잉크(Im)의 분사량이 증가하게 되는 경우에 혼합액 잉크(Im)의 증가된 분사량만큼 서브 탱크(30)로 공급되는 신액 잉크(In)의 유입량도 증가되어야 한다.

이와 같이 신액 잉크(In)의 유입량은 증가되지만 신액 유입구(21a)의 내경(d4)은 일정하게 유지되기 때문에 신액 유입구(21a)를 통과하는 신액 잉크(In)의 속도가 증가하게 되며, 저속으로 유입되는 경우에 비해서 상대적으로 신액 잉크(In)가 메인 경사면(34a)의 표면에서 더 넓게 퍼지면서 하측 방향으로 이동하는 현상이 발생하게 된다.

그 결과, 서브 탱크(30)로 공급된 신액 잉크(In) 중에서 교반홈(34b)으로 유입되지 않고 이동하게 되는 신액 잉크(In)의 비율은 신액 잉크(In)의 공급량 및 신액 잉크(In)의 속도가 증가되는 만큼 증가하게 되어 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir) 사이의 교반 및 혼합 효율이 저하될 가능성이 높다.

본 발명에 따른 이와 같은 신액 잉크(In)의 공급량 증가에 따른 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir) 사이의 교반 및 혼합 효율 저하를 방지하기 위한 수단으로서, 메인 경사면(34a)에 형성되며 신액 유입구(21a)로부터 공급된 신액 잉크(In)를 교반홈(34b)으로 유도하기 위한 가이드 홈(34c)이 구비된다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 가이드 홈(34c)은 메인 경사면(34a)의 상단부(34a-1)에 인접한 위치로서 신액 잉크(In)가 메인 경사면(34a)에 공급되는 위치로부터 교반홈(34b)의 상단 측까지 대체로 폭(d3)이 일정하게 유지되면서 연장되고, 교반홈(34b)과 병합되도록 하는 일종의 유로로써 구성된다.

이 때, 메인 경사면(34a)에서 신액 잉크(In)가 이동하는 방향에 수직한 방향(z방향)으로 메인 경사면(34a)에서의 가이드 홈(34c)의 폭(d3)은, 메인 경사면(34a)에서 신액 잉크(In)가 이동하는 방향에 수직한 방향(z방향)으로의 교반홈(34b)의 폭(d2)보다 더 작게 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 교반홈(34b)의 폭(d2)보다 작은 폭(d3)을 갖는 유로 형상의 가이드 홈(34c)을 신액 잉크(In)가 메인 경사면(34a)에 공급되는 위치로부터 교반홈(34b)의 상단 측까지 연장되도록 형성함으로써, 신액 잉크(In)의 공급량 및 이동 속도가 증가되더라도 공급된 신액 잉크(In) 전부를 교반홈(34b)으로 유도할 수 있고, 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir) 사이의 교반 및 혼합 효율을 최상의 상태로 유지할 수 있게 된다.

도 5에는 가이드 홈(34c)의 다른 실시예가 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예와는 달리, 메인 경사면(34a)에서 신액 잉크(In)가 이동하는 방향에 수직한 방향(z방향)으로 메인 경사면(34a)의 표면에서 가이드 홈(34c)의 폭(d2)이 교반홈(34b)을 향해서 진행하면서 점차 좁아지도록 구성된다.

즉, 도 5에 도시된 실시예 상의 가이드 홈(34c)은, 메인 경사면(34a)의 상단부(34a-1)에 인접한 위치로서 신액 잉크(In)가 메인 경사면(34a)에 공급되는 위치로부터 교반홈(34b)의 상단 측까지 진행하면서 메인 경사면(34a)에서 신액 잉크(In)가 이동하는 방향에 수직한 방향(z방향)으로 가이드 홈(34c)의 폭(d3)이 좁아지면서 회수액 유입구(30g)를 향해 수렴하는 형상의 유로로써 형성되는 것이다.

이와 같이 가이드 홈(34c)을 회수액 유입구(30g)를 향해 수렴하도록 그 폭(d3)이 점차 좁아지게 구성함으로써, 회수액 유입구(30g)로부터 토출되는 회수액 잉크(Ir)가 가이드 홈을 따라 이동하는 신액 잉크(In)와 직접적으로 중첩되는 비율을 높이고, 그에 따라 회수액 잉크(Ir)가 갖는 운동 에너지와 신액 잉크(In)가 갖는 운동 에너지 사이의 에너지 교환 효율을 더욱 높일 수 있는 효과를 갖게 된다.

도 6a 내지 도 6c는 서브 경사면(34d)이 추가된 실시예를 설명하기 위한 개략도 및 단면도들이다.

먼저 도 6a을 참조하면, 서브 탱크(30)의 하측벽(30b)에 형성된 혼합액 배출구(30h)의 주변에는 혼합액 잉크(Im)를 혼합액 배출구(30h)로 수렴시키기 위한 서브 경사면(34d)이 구비된다.

도시된 바와 같이, 서브 탱크(30)의 내부 공간은 소정량의 혼합액 잉크(Im)를 저장하기 위해 서브 탱크(30)의 하측벽(30b)의 폭이 혼합액 배출구(30h)의 내경보다 상대적으로 크게 설정되어야 한다. 특히, 서브 탱크(30)의 내부는 유동 가이드(34)에 의해서 저장 용량이 제한될 수밖에 없기 때문에 적정 저장 용량의 확보를 위해서 서브 탱크(30)의 하측벽(30b)의 폭이 혼합액 배출구(30h)의 내경에 비해 수 배 이상 크게 구성된다.

따라서 서브 탱크(30)의 하측벽(30b)과 전측벽(30e)에 의해서 형성되는 모서리 위치와, 서브 탱크(30)의 하측벽(30b)과 후측벽(30f)에 의해서 형성되는 모서리 위치와, 서브 탱크(30)의 하측벽(30b)과 우측벽(30d)에 의해서 형성되는 모서리 위치에 저장되어 있는 혼합액 잉크(Im)는 혼합액 배출구(30h)로 유도되지 않고 해당 모서리 위치에 고착되어 미립자의 침전이 발생할 가능성이 매우 높다.

이와 같이 혼합액 잉크(Im)의 고착 및 미립자의 침전을 방지하기 위해서, 혼합액 잉크(Im)가 고착될 가능성이 있는 모서리 위치에 혼합액 잉크(Im)를 혼합액 배출구(30h)로 수렴시키기 위한 서브 경사면(34d)이 구비된다.

서브 경사면(34d)은, 도 6a에 도시된 바와 같이, 서브 탱크(30)의 우측벽(30d)의 하단 측으로부터 하측벽(30b)까지 소정의 각도로 연장되는 부분과, 도 6b에 도시된 바와 같이 전측벽(30e) 및 후측벽(30f)의 하단 측으로부터 하측벽(30b)을 향해 각각 소정의 각도로 연장되는 부분들이 결합되어 중력방향으로의 단면이 직선이 되는 연속된 경사면으로써 형성된다.

나아가 서브 경사면(34d)은 메인 경사면(34a)의 하단부(34a-2)에 연결되도록 형성되며, 서브 경사면(34d)과 메인 경사면(34a)의 하단부(34a-2)는 전체적으로 깔때기 형상을 갖도록 형성되어 혼합액 잉크(Im)를 혼합액 배출구(30h)로 수렴시켜 배출을 유도하도록 구성된다.

한편, 도 6b에는 서브 경사면(34d)의 단면이 직선으로 형성되는 실시예가 도시되어 있지만, 도 6c에 도시된 실시예와 같이 서브 경사면(34d)의 단면이 곡선이 되도록 구성할 수도 있다

이와 같이 서브 경사면(34d)의 단면을 곡면으로 형성하면, 도 6b에 도시된 실시예에 비해서 서브 탱크(30)의 저장 용량의 확보 측면에서 유리하게 되는 이점을 갖게 된다.

도 7a 내지 도 10b는 회수액 잉크(Ir)가 토출되는 방향을 달리하여 교반홈(34b)으로 유입되는 실시예들을 설명하기 위한 개략도 및 부분 확대도들이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는, 메인 경사면(34a)을 타고 이동하는 신액 잉크(In)와 회수액 유입구(30g)를 통해 토출되는 회수액 잉크(Ir)를 교반홈(34b)의 내부에서 충돌시키면서 상호간 운동 에너지를 교환하면서 교반 및 혼합되도록 함으로써, 혼합액 잉크(Im) 내의 침강성 미립자의 침전을 방지하고 프린팅 헤드(40)로 공급되는 동안 미립자 분산 상태를 고르게 유지시키는 것을 주요 특징으로 한다.

다만, 기판(G)에 분사될 혼합액 잉크(Im)에 포함된 미립자의 사이즈에 따라 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir)의 충돌에 따른 교반 및 혼합 효율을 달리 설정할 필요가 있다.

이는 메인 경사면(34a)의 경사각은 일정하게 유지되는 상태, 즉 메인 경사면(34a)을 따라 신액 잉크(In)가 이동하는 유동방향(Df)은 일정하게 유지되는 상태에서 회수액 잉크(Ir)가 회수액 유입구(30g)를 통해서 토출되는 토출방향(Ds)을 다르게 설정함으로써 달성될 수 있다.

회수액 잉크(Ir)가 회수액 유입구(30g)를 통해서 토출되는 토출방향(Ds)은 회수액 순환관(32)이 유동 가이드(34)를 관통하여 회수액 유입구(30g)까지 연장되는 방향을 통해서 결정된다.

도 7a 내지 도 8b에는, 회수액 유입구(30g)로부터 상기 회수액 잉크(Ir)가 토출되는 토출방향(Ds)과, 메인 경사면(34a)을 따라 신액 잉크(In)가 이동하는 유동방향(Df) 사이에 형성되는 사이각(α)이 예각이 되도록 구성되는 실시예들이 도시되어 있다.

먼저 도 7a 및 7b를 참조하면, 도시된 실시예는 회수액 유입구(30g)로부터 회수액 잉크(Ir)가 토출되는 토출방향(Ds)이 대략 수평방향(x방향)과 동일하게 되도록 회수액 순환관(32)의 연장 방향이 설정되어 있다.

이와 같은 경우에, 회수액 잉크(Ir)의 토출방향(Ds)과 신액 잉크(In)의 메인 경사면(34a)에서의 유동방향(Df) 사이의 사이각(α)은 45도 이하의 예각이 된다.

이러한 실시예는, 교반홈(34b)으로 유입되어 교반홈(34b)의 바닥면을 따라 이동하는 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir)가 교반홈(34b)의 내부에서 거의 90도의 교차각으로 충돌되도록 하는 경우로서 후술하는 실시예들에 비해서 교차각이 가장 작은 경우에 해당하며, 비교적 작은 사이즈 및 낮은 침강성을 갖는 미립자를 포함하는 잉크에 적합하다.

다음으로, 도 8a 및 8b를 참조하면, 도시된 실시예는 회수액 유입구(30g)로부터 회수액 잉크(Ir)가 토출되는 토출방향(Ds)이 대략 수평방향(x방향)에 대해서 예각을 갖도록 회수액 순환관(32)의 연장 방향이 설정되어 있다.

이와 같은 경우에, 회수액 잉크(Ir)의 토출방향(Ds)과 신액 잉크(In)의 메인 경사면(34a)에서의 유동방향(Df) 사이의 사이각(α)은 45도를 초과하는 예각이 된다.

이러한 실시예는, 교반홈(34b)으로 유입되어 교반홈(34b)의 바닥면을 따라 이동하는 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir)가 교반홈(34b)의 내부에서 90도보다는 크지만 180도보다는 작은 교차각으로 충돌되도록 하는 경우로서 도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예에 비해서 교차각이 조금 더 크게 설정된 경우에 해당하며, 도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예에 비해서 조금 더 큰 사이즈를 갖거나 및 조금 더 큰 침강성을 갖는 미립자를 포함하는 잉크에 적합하다.

도 9a 내지 도 10b에는, 이전 실시예들과는 다르게 회수액 유입구(30g)로부터 회수액 잉크(Ir)가 토출되는 토출방향(Ds)과, 메인 경사면(34a)을 따라 신액 잉크(In)가 이동하는 유동방향(Df) 사이에 형성되는 사이각(α)이 둔각이 되도록 구성되는 실시예들이 도시되어 있다.

먼저 도 9a 및 9b를 참조하면, 도시된 실시예는 회수액 유입구(30g)로부터 회수액 잉크(Ir)가 토출되는 토출방향(Ds)이 대략 수직방향(y방향)과 동일하게 되도록 회수액 순환관(32)의 연장 방향이 설정되어 있다.

이와 같은 경우에, 회수액 잉크(Ir)의 토출방향(Ds)과 신액 잉크(In)의 메인 경사면(34a)에서의 유동방향(Df) 사이의 사이각(α)은 대략 120도 내외의 둔각이 된다.

이러한 실시예는, 교반홈(34b)으로 유입되어 교반홈(34b)의 바닥면을 따라 이동하는 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir)가 교반홈(34b)의 내부에서 거의 180도의 교차각으로 충돌되도록 하는 경우로서 이전 실시예들에 비해서 교차각을 더 크게 설정하여, 이전 실시예들에 비해서 더 큰 사이즈를 갖거나 더 큰 침강성을 갖는 미립자를 포함하는 잉크에 더 큰 분산 에너지기 필요한 경우에 적합하다.

다음으로, 도 10a 및 10b를 참조하면, 도시된 실시예는 회수액 유입구(30g)로부터 회수액 잉크(Ir)가 토출되는 토출방향(Ds)이 대략 수평방향(x방향)에 대해서 둔각을 갖도록 회수액 순환관(32)의 연장 방향이 설정되어 있다.

이와 같은 경우에, 회수액 잉크(Ir)의 토출방향(Ds)과 신액 잉크(In)의 메인 경사면(34a)에서의 유동방향(Df) 사이의 사이각(α)은 도 9a 및 도 9b에 도시된 실시예에 비해서 더 크며 거의 180도에 가까운 둔각이 된다.

이러한 실시예는, 교반홈(34b)으로 유입되어 교반홈(34b)의 바닥면을 따라 이동하는 신액 잉크(In)와 회수액 잉크(Ir)가 교반홈(34b)의 내부에서 180도를 초과하는 교차각으로 충돌되도록 하는 경우로서 이전 실시예들에 비해서 교차각을 더 크게 설정되는 경우이다.

이는 회수액 잉크(Ir)가 도면을 기준으로 좌측을 향해 토출되도록 하여, 교반홈(34b)으로 유입되어 회수액 잉크(Ir)와 회수액 잉크(Ir)가 충돌 및 혼합된 후 교반홈(34b) 내부에서 토출되는 회수액 잉크(Ir)에 의해서 재충돌 및 재혼합이 일어나도록 함으로써 교반 및 혼합 효율을 더 높일 필요가 있는 경우에 적합하다.

즉, 도 10a 및 10b에 도시된 실시예는 이전 실시예들에 비해서 가장 큰 사이즈를 갖거나 가장 큰 침강성을 갖는 미립자를 포함하는 잉크에 더 큰 분산 에너지기 필요한 경우에 적합하다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

잉크젯 프린팅 장치(1) 메인 탱크(10)
잉크 매니폴드(20) 신액 공급관(21)
신액 유입구(21a) 서브 탱크(30)
회수액 유입구(30g) 혼합액 배출구(30h)
혼합액 공급관(31) 회수액 순환관(32)
프린팅 헤드(40) 내부 유로(41)
노즐(42) 기판(G)
메인 순환경로(C1) 서브 순환경로(C2)
신액 공급경로(C3) 신액 잉크(In)
혼합액 잉크(Im) 회수액 잉크(Ir)
교반홈(34b) 가이드 홈(34c)

Claims (13)

1. 미립자를 포함하는 잉크를 기판에 프린트하기 위한 잉크젯 프린팅 장치로서,
   상기 기판에 상기 잉크를 분사하도록 구성된 프린팅 헤드; 및
   메인 탱크로부터 공급되는 신액 잉크와, 상기 프린팅 헤드로부터 회수된 회수액 잉크가 혼합된 혼합액 잉크를 상기 프린팅 헤드에 공급하는 서브 탱크;
   를 포함하고,
   상기 서브 탱크의 내부에는 상기 신액 잉크와 상기 회수액 잉크를 혼합하여 혼합액 배출구로 유도하는 메인 경사면이 형성된 유동 가이드가 구비되고,
   상기 회수액 잉크가 도입되는 회수액 유입구는 상기 신액 잉크의 이동 경로 상에 상기 메인 경사면을 관통하여 형성되도록 구성되는 잉크젯 프린팅 장치.
   
2. 제1항에서,
   상기 신액 잉크가 공급되는 신액 유입구는 상기 혼합액 배출구보다 중력방향으로 상측에 형성되고, 상기 회수액 유입구는 상기 중력방향으로 상기 신액 유입구와 상기 혼합액 배출구 사이에 형성되며,
   상기 신액 유입구로 공급된 신액 잉크는 상기 회수액 잉크와 혼합되어 중력에 의해서 상기 메인 경사면을 따라 상기 배출구로 이동되는 잉크젯 프린팅 장치.
   
3. 제2항에서,
   상기 메인 경사면에는 상기 중력방향으로 상기 신액 유입구와 상기 배출구 사이의 위치에 교반홈이 구비되며,
   상기 회수액 유입구는 상기 교반홈을 관통하여 형성되는 잉크젯 프린팅 장치.
   
4. 제3항에서,
   상기 교반홈의 바닥면은 연속된 곡면을 갖는 깔때기 형상으로 구성되는 잉크젯 프린팅 장치.
   
5. 제3항에서,
   상기 회수액을 가압하여 상기 회수액 유입구로 토출시키는 순환펌프를 더 포함하고,
   상기 순환펌프의 토출량에 의해서, 상기 혼합액 잉크의 액면의 높이가 상기 교반홈의 하단 높이보다 더 낮게 유지되는 잉크젯 프린팅 장치.
   
6. 제3항에서,
   상기 메인 경사면에서 상기 신액 잉크가 이동하는 유동방향에 수직한 방향으로 상기 메인 경사면의 표면에서 상기 교반홈의 폭이 상기 신액 유입구의 내경보다 더 크게 구성되는 잉크젯 프린팅 장치.
   
7. 제3항에서,
   상기 메인 경사면에는, 상기 신액 유입구로부터 공급된 상기 신액 잉크를 상기 교반홈으로 유도하기 위한 가이드 홈이 형성되며,
   상기 가이드 홈은 상기 메인 경사면의 상단부 측으로부터 상기 교반홈의 상단 측까지 연장되어 상기 교반홈과 병합되도록 구성되는 잉크젯 프린팅 장치.
   
8. 제7항에서,
   상기 메인 경사면에서 상기 신액 잉크가 이동하는 유동방향에 수직한 방향으로 상기 메인 경사면의 표면에서 상기 가이드 홈의 폭은 상기 교반홈을 향해서 진행하면서 점차 좁아지도록 구성되는 잉크젯 프린팅 장치.
   
9. 제3항에서,
   상기 혼합액 배출구의 주변에는 상기 혼합액 잉크를 상기 혼합액 배출구로 수렴시키기 위한 서브 경사면이 구비되고,
   상기 서브 경사면과 상기 메인 경사면의 하단부는 전체적으로 깔때기 형상을 갖도록 구성되는 잉크젯 프린팅 장치.
   
10. 제9항에서,
    상기 서브 경사면의 상기 중력방향으로의 단면은 직선이 되도록 구성되는 잉크젯 프린팅 장치.
    
11. 제10항에서,
    상기 서브 경사면의 상기 중력방향으로의 단면은 곡선이 되도록 구성되는 잉크젯 프린팅 장치.
    
12. 제6항에서,
    상기 회수액 유입구로부터 상기 회수액 잉크가 토출되는 토출방향과, 상기 유동방향 사이에 형성되는 사이각은 예각이 되도록 구성되는 잉크젯 프린팅 장치.
    
13. 제6항에서,
    상기 회수액 유입구로부터 상기 회수액 잉크가 토출되는 토출방향과, 상기 유동방향 사이에 형성되는 사이각은 둔각이 되도록 구성되는 잉크젯 프린팅 장치.
    

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