KR20210121368A

KR20210121368A - 잉크젯 프린트 장치

Info

Publication number: KR20210121368A
Application number: KR1020200037786A
Authority: KR
Inventors: 후토시 요시다; 민청완; 한민아; 박재범; 이정호; 정흥철; 허명수
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-10-08
Also published as: US20210300026A1; US11370218B2; CN113442578A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치는 기판 상에 잉크를 토출하고, 상기 잉크를 가열하는 제1 히터를 포함하는 프린트 헤드, 잉크를 저장하는 리저버, 리저버로부터 프린트 헤드로 잉크를 공급하는 제1 배관, 프린트 헤드로부터 잔여 잉크를 리저버로 회수하는 제2 배관. 제1 배관에 배치되고, 잉크를 가열하는 제2 히터를 포함하며, 잉크를 혼합하는 혼합부, 제2 배관에 배치되고, 잔여 잉크를 가압하여 리저버로 공급하는 펌프, 혼합부와 프린트 헤드 사이의 제1 배관에 배치되고, 잉크의 온도를 감지하는 온도 센서, 및 온도 센서로부터 수신한 정보에 대응하여 제1 히터 및 제2 히터 중 적어도 하나의 온도를 제어하는 제어부; 를 포함한다.
프린트 헤드는 기판과 제1 히터 사이에 제1 히터로부터 방출된 열을 차단하는 단열부를 더 포함한다.

Description

잉크젯 프린트 장치 {INKJET PRINT APPRATUS}

본 발명은 잉크젯 프린트 장치에 관한 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 영상을 표시하기 위한 표시 장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 예를 들어, 표시 장치는 스마트폰, 태블릿 PC, 디지털 카메라, 노트북 컴퓨터, 네비게이션, 모니터 및 TV와 같이 다양한 전자기기에 적용되고 있다. 표시 장치는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display Device), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display Device), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device), 양자점 발광 표시 장치(Quantum Dot Light Emitting Display Device) 등과 같은 평판 표시 장치일 수 있다.

이 중 유기 발광 표시 장치의 발광층 형성과 같은 박막 제조 공정에는 대상체 표면으로 잉크를 분사하여 원하는 형태의 박막을 형성하는 잉크젯 프린팅(Inkjet printing) 공정이 이용될 수 있다. 잉크젯 프린트 장치는, 각각의 잉크 방울을 프린트 헤드의 노즐에서 생성하고, 이를 대상체인 기판의 소정 위치에 토출시켜 기판 상에 원하는 패턴의 박막을 인쇄할 수 있다.

잉크젯 프린트 장치는, 필요시 프린트 헤드에서 잉크 방울을 생성하는 불연속 잉크젯 프린팅 방식 및 프린트 헤드에서 잉크 방울이 연속으로 생성되고 이 중 선택된 잉크 방울만이 기판쪽으로 토출되며, 토출되지 않은 잉크 방울은 잉크 공급부로 재 순환되는 연속 잉크젯 프린팅 방식을 가질 수 있다.

연속 잉크젯 프린팅 방식의 잉크젯 프린트 장치는, 토출되지 않은 잉크가 재 순환됨에 따라 잉크의 온도 및 점도가 변동되어 토출량이 불균일해지는 문제점을 가진다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 잉크의 토출량을 균일하게 유지할 수 있는 잉크젯 프린트 장치를 제공하는 것이다.

또한, 기판의 온도 분포를 균일하게 유지하여 기판 상 원하는 위치에 패턴의 박막을 인쇄할 수 있는 잉크젯 프린트 장치를 제공하는 것이다.

또한, 잉크의 농도를 균일하게 유지할 수 있는 잉크젯 프린트 장치를 제공하는 것이다.

다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치는, 기판 상에 잉크를 토출하고, 상기 잉크를 가열하는 제1 히터를 포함하는 프린트 헤드, 상기 잉크를 저장하는 리저버, 상기 리저버로부터 상기 프린트 헤드로 상기 잉크를 공급하는 제1 배관, 상기 프린트 헤드로부터 잔여 잉크를 상기 리저버로 회수하는 제2 배관, 상기 제1 배관에 배치되고, 상기 잉크를 가열하는 제2 히터를 포함하며, 상기 잉크를 혼합하는 혼합부, 상기 제2 배관에 배치되고, 상기 잔여 잉크를 가압하여 상기 리저버로 공급하는 펌프, 상기 혼합부와 상기 프린트 헤드 사이의 상기 제1 배관에 배치되고, 상기 잉크의 온도를 감지하는 온도 센서, 및 상기 온도 센서로부터 수신한 정보에 대응하여 상기 제1 히터 및 상기 제2 히터 중 적어도 하나의 온도를 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 프린트 헤드는 상기 기판과 상기 제1 히터 사이에 상기 제1 히터로부터 방출된 열을 차단하는 단열부를 더 포함한다.

상기 프린트 헤드는 상기 잉크를 토출하는 노즐부를 포함하고, 상기 단열부는 상기 노즐부와 두께 방향으로 중첩하는 개구부를 포함할 수 있다.

상기 펌프와 상기 리저버 사이의 상기 제2 배관에 배치되고, 상기 잔여 잉크를 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다.

상기 냉각부는 펠티에(peltier)소자를 포함할 수 있다.

상기 냉각부는 상기 잔여 잉크의 온도를 상기 리저버로부터 상기 프린트 헤드로 상기 잉크를 최초 공급 시 온도로 유지할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제1 히터를 통해, 상기 프린트 헤드의 온도를 상기 제2 히터에 의해 가열된 잉크의 온도와 동일하게 유지할 수 있다.

상기 제2 히터는 펠티에(peltier) 소자 또는 실리콘 고무 히터를 포함할 수 있다.

상기 혼합부는 스태틱 믹서(static mixer) 또는 탄성 표면파(surface acoustic wave)를 이용한 믹서를 포함할 수 있다.

상기 혼합부와 상기 프린트 헤드 사이의 상기 제1 배관에 배치되고, 상기 잉크의 압력을 감지하는 제1 압력 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제1 압력 센서가 감지한 압력이 기설정된 압력보다 높은 경우, 상기 제1 히터를 통해, 상기 기설정된 압력에 대응되는 온도로 상기 잉크를 가열할 수 있다.

상기 프린트 헤드와 상기 펌프 사이의 상기 제2 배관에 배치되고, 상기 잔여 잉크의 압력을 감지하는 제2 압력 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제1 압력 센서에서 감지한 압력과 상기 제2 압력 센서에서 감지한 압력의 차가 기설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 히터를 통해, 상기 압력의 차에 비례하여 상기 잉크를 가열할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치는, 잉크를 토출하는 프린트 헤드, 상기 프린트 헤드에 상기 잉크에 포함된 용매를 공급하는 용매 순환부, 및 상기 프린트 헤드에 상기 잉크에 포함된 입자 함유액을 공급하는 입자 순환부를 포함한다.

상기 용매 순환부는, 상기 용매를 저장하는 제1 리저버, 상기 제1 리저버로부터 상기 프린트 헤드로 상기 용매를 공급하는 제1 배관, 및 상기 프린트 헤드로부터 잔여 잉크에 포함된 잔여 용매를 상기 제1 리저버로 회수하는 제2 배관을 포함한다.

상기 입자 순환부는, 상기 제1 배관에 상기 입자 함유액을 공급하는 입자 공급부, 상기 제2 배관에 배치되고, 상기 프린트 헤드로부터 토출되고 남은 잔여 잉크를 저장하는 제2 리저버, 상기 제2 리저버로부터 상기 잔여 잉크 중 상기 잔여 용매와 분리된 잔여 입자 함유액을 상기 입자 공급부로 회수하는 제3 배관, 상기 입자 공급부와 상기 프린트 헤드 사이의 상기 제1 배관에 배치되고, 상기 잉크의 농도를 감지하는 농도 센서, 및 상기 농도 센서로부터 수신한 정보에 대응하여 상기 입자 함유액의 공급량을 제어하는 공급 제어부를 포함한다.

상기 입자 공급부는 상기 회수된 잔여 입자 함유액을 저장하는 제3 리저버 및 상기 제3 리저버로부터 상기 제1 배관으로 상기 잔여 입자 함유액을 공급하는 제1 펌프를 포함할 수 있다.

상기 공급 제어부는 상기 농도 센서가 감지한 상기 잉크의 농도가 기설정된 농도보다 낮은 경우, 상기 제1 펌프를 통해 상기 입자 함유액의 공급량을 증가시킬 수 있다.

상기 제3 배관에 배치되고, 상기 잔여 입자 함유액을 가압하여 상기 입자 공급부로 공급하는 제2 펌프를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 리저버는 탄성 표면파(surface acoustic wave)를 이용하여 상기 잔여 잉크를 상기 잔여 용매 및 상기 잔여 입자 함유액으로 분리할 수 있다.

상기 프린트 헤드는 상기 잉크를 가열하는 제1 히터를 포함할 수 있다.

상기 입자 공급부와 상기 농도 센서 사이의 상기 제1 배관에 배치되는 혼합부를 더 포함하고, 상기 혼합부는 상기 잉크를 가열하는 제2 히터를 포함하고, 상기 용매와 상기 입자를 혼합할 수 있다.

상기 혼합부와 상기 프린트 헤드 사이의 상기 제1 배관에 배치되고, 상기 잉크의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 히터를 통해, 상기 프린트 헤드의 온도를 상기 제2 히터에 의해 가열된 잉크의 온도와 동일하게 유지하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 제2 리저버와 상기 제3 리저버 사이의 상기 제2 배관에 배치되고, 상기 잔여 용매를 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다.

상기 냉각부는 상기 잔여 용매의 온도를 상기 제1 리저버로부터 상기 프린트 헤드로 상기 용매를 최초 공급 시 온도로 유지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치에 의하면, 잉크의 온도 및 점도를 일정하게 유지시킴으로써 잉크의 토출량을 균일하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치에 의하면, 프린트 헤드로부터 발생되는 열이 기판으로 전달되는 것을 방지함으로써 기판의 온도 분포를 균일하게 유지하여 기판 상 원하는 위치에 패턴의 박막을 인쇄할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치에 의하면, 잉크에 포함된 입자의 침전을 방지함으로써 잉크의 농도를 균일하게 유지할 수 있다.

실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린트 헤드의 사시도이다.
도 5는 도 4의 II-II'라인을 따라 절단한 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리저버의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 리저버의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합부를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린트 헤드의 사시도이다.
도 12는 도 11의 III-III'라인을 따라 절단한 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I'라인을 따라 절단한 기판의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치(1)는 스테이지(10), 기판(30) 상에 잉크(예를 들어, 유기 발광 잉크)를 토출하는 프린트 헤드(20) 및 스테이지(10) 또는 프린트 헤드(20)를 이동시키는 구동부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.

스테이지(10)는 기판(30)을 지지하며, 강성 재질로 형성될 수 있다. 다만, 스테이지(10)의 재질은 이에 한정되지 않는다. 예시적인 실시예에서 스테이지(10)는 직육면체 형상일 수 있으나 스테이지(10)의 형상이 이에 제한되는 것은 아니다.

스테이지(10) 상에는 기판(30)이 배치될 수 있다. 기판(30)은 베이스 기판, 박막 트랜지스터 및 절연층 등을 포함할 수 있다. 베이스 기판은 투명 유리, 플라스틱 시트 또는 실리콘등과 같은 물질로 이루어질 수 있으나, 베이스 기판의 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.

기판(30)은 단위 표시 기판일 수 있으며, 복수 개의 단위 표시 기판으로 절단되어 분할되기 전의 모기판일 수 있다. 기판(30)은 한 매의 기판(30)일 수도 있지만, 적층된 복수의 기판을 포함할 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판(30)은 베이스 기판(30a)상에 버퍼층(33)이 형성되어 있고, 이 버퍼층(33) 위에 박막트랜지스터(31)와 유기 발광 소자(32)가 형성되어 있을 수 있다.

박막트랜지스터(31)는 활성층(31a)과, 이 활성층(31a)을 덮도록 형성된 게이트 절연막(34)과, 게이트 절연막(34) 상부의 게이트 전극(31b)을 가질 수 있다.

게이트 전극(31b)을 덮도록 층간 절연막(35)이 형성되며, 층간 절연막(35)의 상부에 소스전극(31c) 및 드레인 전극(31d)이 형성될 수 있다.

소스전극(31c) 및 드레인 전극(31d)은 게이트 절연막(34) 및 층간 절연막(35)에 형성된 컨택홀에 의해 활성층(31a)의 소스 영역 및 드레인 영역에 각각 접촉될 수 있다.

그리고, 드레인 전극(31d)에 유기 발광 소자(32)의 화소전극(32a)이 연결될 수 있다. 화소전극(32a)은 평탄화막(36) 상부에 형성되어 있으며, 이 화소전극(32a) 위에 서브 화소 영역을 구획하는 화소정의막(Pixel defining layer: 37)이 형성된다. 그리고, 이 화소정의막(37)의 개구부에 유기 발광 소자(32)의 발광층(32b)이 형성되고, 이들 상부에 대향전극(32c)이 증착된다. 즉, 화소정의막(37)으로 둘러싸인 개구부가 적색화소(R), 녹색화소(G), 및 청색화소(B)와 같은 한 서브 화소의 영역이 되며, 그 안에 해당 색상의 발광층(32b)이 형성되는 것이다. 여기서는 하나의 서브 화소를 도시한 것이고, 실제 디스플레이부에는 이러한 서브 화소들이 행과 열의 방향으로 다수개가 배치될 수 있다.

복수 개의 서브 화소들은 직사각형 형상일 수 있다. 복수 개의 서브 화소들은 n 곱하기 m(여기에서 n 및 m은 1 이상의 정수)의 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 도 1 에 도시된 예시적인 실시예에서, 행 방향을 y 방향, 열 방향을 x 방향이라고 하였을 경우, 기판(30) 상에는 6 곱하기 6의 매트릭스 형태로 서브 화소가 배열될 수 있다. 그러나, 도 1 의 서브 화소 배열 형태는 예시적인 것으로, 실제로는 이보다 많은 숫자의 서브 화소가 기판(30) 상에 배열될 수 있다. 또한, 매트릭스 형태뿐만 아니라 스트라이프(Stripe) 형태 또는 팬타일(Pentile) 형태 등의 다양한 형태로 서브 화소가 배열될 수 있다.

이와 같은 유기 발광 표시 장치의 박막들을 상기한 프린트 헤드(20)로 인쇄하여 형성할 수 있으며, 예컨대 발광층(32b)에 대응하는 위치에 잉크를 분사하면 원하는 패턴의 발광층(32b)을 형성할 수 있다.

잉크젯 프린트 장치(1)에 대한 보다 구체적인 설명을 위해 도 3 내지 도 9가 참조된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치를 설명하기 위한 도면이다. 　도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린트 헤드의 사시도이다. 도 5는 도 4의 II-II'라인을 따라 절단한 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리저버의 사시도이다. 도 7은 도 6에 도시된 리저버의 단면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합부를 설명하기 위한 단면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부를 설명하기 위한 도면이다.

도 3 내지 도 9를 참조하면, 잉크젯 프린트 장치(1)는 프린트 헤드(20), 리저버(reservoir; 40), 제1 배관(P1), 제2 배관(P2), 혼합부(50), 펌프(PU), 냉각부(60), 온도 센서(TS) 및 제어부(70)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 프린트 헤드(20)는 기판(30) 상에 잉크를 토출할 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 프린트 헤드(20)는 프린트 헤드(20)의 프레임 역할을 하는 본체(21), 본체(21)의 측면에 배치되는 구동부(22), 잉크 저장부(23), 노즐부(24) 및 제1 히터(H1)를 포함할 수 있다.

본체(21)는 프린트 헤드(20)의 프레임 역할을 할 수 있다. 본체(21)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 본체(21)는 사각 기둥 형태를 가질 수 있다.

본체(21)는 본체(21)의 일 측에 배치되는 주입구(IN1) 및 타 측에 배치되는 잉크 유출구(OUT1)를 포함할 수 있다. 본체(21) 상에 홀을 형성하여, 주입구(IN1) 및 잉크 유출구(OUT1)를 형성할 수 있다. 주입구(IN1)를 통하여 다양한 종류의 잉크 조성물, 세정제 등이 주입될 수 있다. 잉크 유출구(OUT1)를 통하여 잉크 조성물 및 세정제 등이 유출될 수 있다. 예를 들어, 리저버(40)에 저장된 잉크는 주입구(IN1)를 통해 잉크 저장부(23)로 공급되고, 노즐부(24)에서 잉크 방울이 연속으로 생성되고, 이 중 선택된 잉크 방울만이 기판(30)쪽으로 토출되며, 토출되지 않은 잉크 방울은 잉크 유출구(OUT1)를 통해 리저버(40)로 회수되어 잉크는 재 순환될 수 있다.

본체(21)는 노즐부(24)와의 결합을 위한 결합 홀(21a)을 포함할 수 있다. 결합 홀(21a)은 본체의 양 측에 배치될 수 있다.

구동부(22)는 본체(21)의 양측에 배치되어, 노즐부(24)에 전원을 인가하여, 노즐부(24)를 구동할 수 있다. 구동부(22)는 연성회로기판(22a)을 통하여 인쇄회로기판(22b)과 전기적으로 연결될 수 있다.

도시하지는 않았으나, 구동부(22)는 실리콘 기판 상에 다수의 트랜지스터, 저항, 캐패시터 등이 집적되어 있는 회로를 포함하여 구성될 수 있다. 구동부(22)는 노즐부(24)에 전원을 인가하여 잉크를 분사할 수 있다.

연성회로기판(22a)은 본체의 외부에 배치되며, 구동부(22)와 전기적으로 연결될 수 있다. 연성회로기판(22a)은 잉크를 배출하기 위한 전원을 구동부(22)에 인가할 수 있다.

연성회로기판(22a)은 유연한 절연 필름 위에 회로를 형성한 기판으로서, 연성 재료인 폴리에스터(polyester) 또는 폴리이미드(polyimide)와 같은 내열성 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 연성회로기판(22a)은 필요에 따라 복수 개 형성될 수 있다.

인쇄회로기판(22b)은 구동부(22)를 구동하기 위한 신호를 발생시킬 수 있다. 인쇄회로기판(22b)은 프린트 헤드(20)의 상부에 배치되어 연성회로기판(22a)을 통하여 구동부(22)와 전기적으로 연결될 수 있다.

구동부(22)와 연성회로기판(22a), 연성회로기판(22a)과 인쇄회로기판(22b)은 연결 소자들(22c)을 통하여 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 연결 소자들(22c)은 구리(Gu), 알루미늄(Al) 등의 도전 물질로 이루어질 수 있다.

본체(21)는 주입구(IN1)로부터 공급된 잉크를 저장하는 잉크 저장부(23)를 포함할 수 있다.

잉크 저장부(23)는 본체(21)의 내부에 배치되며, 주입구(IN1)의 하부에 배치될 수 있다. 잉크 저장부(23)는 주입구(IN1)로부터 잉크를 공급받아 노즐부(24)를 향하여 잉크를 흘려 보낼 수 있다.

본체(21)는 잉크 저장부(23)로부터 잉크를 공급받아 본체(21)의 외부로 배출하는 노즐부(24)를 포함할 수 있다. 노즐부(24)는 잉크 저장부(23)의 하부에 배치될 수 있다.

도시하지는 않았으나, 본체(21)의 하부 면에는 노즐부(24)로부터 배출된 잉크를 분산하는 복수의 분산 홀들(미도시)이 형성될 수 있다. 분산 홀들은 예를 들어, 128개 또는 256개가 형성될 수 있다.

노즐부(24)는 프린트 헤드(20)로부터 잉크를 공급 받아 원하는 크기의 잉크를 배출할 수 있다. 노즐부(24)는 프린트 헤드(20)의 하부에 배치될 수 있다.

노즐부(24)의 상부 면에 복수의 노즐 상부 홀들(24a)이 형성될 수 있다. 노즐부(24)는 프린트 헤드(20)로부터 잉크를 공급 받는다. 노즐 상부 홀들(24a)은 예를 들어, 128개 또는 256개가 형성될 수 있다. 잉크는 노즐부(24)의 내부를 거쳐 원하는 크기의 복수의 노즐 하부 홀들(24b)이 형성된 노즐부(24)의 하부 면을 거쳐 분사될 수 있다.

노즐부(24)는 실리콘 노즐부 또는 금속 노즐부일 수 있다. 바람직하게는 실리콘 노즐부일 수 있다. 일반적으로, 노즐부(24)는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 방식으로 실리콘을 이용하여 형성될 수 있다. 이와 달리 노즐부(24)는 잉크의 크기, 양 등을 조절하기 위하여 공지의 노즐부로 구현될 수 있다.

제1 히터(H1)는 잉크 저장부(23)와 두께 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 제1 히터(H1)는 전류가 흐르면 열이 발생하는 코일을 포함할 수 있다. 제1 히터(H1)는 잉크 저장부(23)와 물리적으로 접촉하고 있어 제1 히터(H1)에서 발생한 열이 열전도에 의해 잉크 저장부(23)에 저장된 잉크로 전달될 수 있다.

리저버(40)는 잉크를 저장하고, 프린트 헤드(20)의 요청에 대응하여 잉크를 공급할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 리저버(40)는, 잉크 탱크(41) 및 예열부(42)를 포함할 수 있다. 리저버(40)에 저장 및 유출되는 잉크는 상세한 설명을 위해 신주입잉크(INK0) 및 기저장잉크(INK1)로 구분하여 설명하기로 한다. 신주입잉크(INK0)는 외부의 잉크저장소(미도시)에 저장되어 있다가 주입구(41a)를 통해 잉크 탱크(41)로 새로 주입된 잉크며, 기저장잉크(INK1)는 신주입잉크(INK0)가 잉크 탱크(41)로 주입되기 전부터 잉크 탱크(41)내에서 저장된 잉크다. 따라서, 신주입잉크(INK0)의 온도는 기저장잉크(INK1)의 온도와 다를 수 있다.

잉크 탱크(41)는 기저장잉크(INK1)를 저장하는 저장영역(41b), 신주입잉크(INK0)를 외부로부터 주입받는 주입구(41a), 기저장잉크(INK1)를 저장영역(41b)으로부터 외부로 유출시키는 유출구(OUT2) 및 노즐부(24)에서 기판(30)쪽으로 토출되지 않은 잉크가 회수되는 회수구(IN2)를 포함할 수 있다. 잉크 탱크(41)는 그 내부에 기저장잉크(INK1)를 저장 할 수 있도록 일정한 체적의 빈 공간을 구비할 수 있다. 잉크 탱크(41)는 열전도성이 높은 물질로 구성될 수 있다. 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속으로 형성된다.

주입구(41a)는 예열부(42)의 상측에 형성된다. 구체적으로, 주입구(41a)는 잉크 탱크(41)의 가장자리의 상면에 형성되며, 외부의 잉크 저장소와 연결되어 잉크 저장소로부터 신주입잉크(INK0)를 내부로 주입받는다.

저장영역(41b)에는 기저장잉크(INK1)가 잉크 탱크(41)의 저장영역(41b) 내에 임시로 저장된다. 리저버(40) 내부에는 레벨 센서(미도시)가 있어 유출로 인해 낮아진 기저장잉크(INK1)의 높이를 인식하여 신주입잉크(INK0)를 주입시켜 일정한 양의 신주입잉크(INK0) 및 기저장잉크(INK1)가 저장영역(41b)내에 저장되도록 유지할 수 있다. 저장영역(41b)은 예열부(42)의 하측에 정의된다. 따라서, 기저장잉크(INK1)는 예열부(42) 하측에서만 저장되도록 유지된다.

유출구(OUT2)는 예열부(42)의 하측에 형성된다. 구체적으로 잉크탱크의 하측측면에 형성된다. 그러나 이에 한정되지 않고 유출구(OUT2)는 잉크 탱크(41)의 하면에도 형성될 수 있다. 저장영역(41b)내의 기저장잉크(INK1)는 유출구(OUT2)를 통과하여 프린트 헤드(20)에 도달하고, 프린트 헤드(20)에 도달한 기저장잉크(INK1)는 기판(30)쪽으로 토출될 수 있다.

잉크 탱크(41)의 일면(41s)은 착탈이 가능하도록 형성될 수 있다. 사용자는 리저버(40)를 장기간 사용하여 리저버(40)의 내부가 오염되거나, 이물질이 생성된 경우 착탈 가능한 일면(41s)을 분리하여 리저버(40)의 내부를 청소 할 수 있다. 그러나 이는 일 실시예에 불과하며, 이에 한정되지 않고 잉크 탱크(41)는 착탈 가능한 일면(41s)을 포함하지 않을 수도 있다.

예열부(42)는 주입구(41a) 및 저장영역(41b)의 사이에 배치된다. 주입구(41a)로부터 잉크 탱크(41)로 주입되는 신주입잉크(INK0)는 예열부(42)에 도달할 수 있다. 예열부(42)는 일면이 잉크 탱크(41)의 내부측면과 접촉되어 내부측면으로부터 열을 공급받을 수 있다.

예열부(42)는 열전도도가 높은 물질로 형성되며, 바람직하게는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.

예열부(42)는 평판 형상을 갖는 베이스판(BS)을 포함할 수 있다. 베이스판(BS)은 주입구(41a)로부터 주입된 신주입잉크(INK0)를 상면을 따라 이동시켜 저장영역(41b)으로 전달시킨다. 신주입잉크(INK0)가 예열부(42)에 가둔 상태에서 예열되어 저장영역(41b)으로 전달되도록, 예열부(42)는 베이스판(BS)의 가장자리를 따라 형성된 예열벽(WA)을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 예열부(42)의 형태는 변형되어 실시 될 수 있다. 구체적으로 예열부(42)는 예열벽(WA)을 포함하지 않고 베이스판(BS)만을 포함 할 수 있다.

신주입잉크(INK0)는 베이스판(BS)의 상면을 따라 베이스판(BS)의 일단부(BS_E)로 이동할 수 있다. 주입구(41a)를 통해 주입된 신주입잉크(INK0)는 예열부(42)에 도달할 수 있다. 예열부(42)는 잉크 탱크(41)의 내부측면과 접촉하고 있으므로, 예열부(42)는 잉크 탱크(41)의 내부측면으로 전달된 기저장잉크(INK1)의 열을 공급받아 열평형을 이룰 수 있다.

신주입잉크(INK0)의 초기 온도는 낮고 밀도는 높으므로, 주입된 신주입잉크(INK0)는 예열부(42)내에서 가라 앉으며 확산된다. 가라 앉은 신주입잉크(INK0)는 예열부(42)에 의해 가열되어 온도가 높아지고 밀도가 낮아진다. 온도 및 밀도가 정상상태에 이른 신주입잉크(INK0)는 떠오르며 제1 화살표(Da)와 같이 일단부(BS_E)로 확산되고, 일단부(BS_E)로 확산된 신주입잉크(INK0)는 베이스판(BS)의 일단부(BS_E)에서 저장영역(41b)으로 이동하여 기저장잉크(INK1)와 합쳐지게 된다. 일단부(BS_E)에서의 예열벽(WA)은 다른 예열벽(WA)보다 낮게 형성되어 신주입잉크(INK0)가 제2 화살표(Db)와 같이 일단부(BS_E)에서의 예열벽(WA)을 넘어 저장영역(41b)으로 이동할 수 있도록 형성된다. 그러나 이에 한정되지 않고 예를 들어, 일단부(BS_E)에서의 예열벽(WA)의 형태는 변형되어 실시 될 수 있다.

잉크 탱크(41)에 주입되었던 신주입잉크(INK0)의 처음 온도는 기저장잉크(INK1)의 온도보다 낮은 온도를 갖고 있을 수 있으나, 예열부(42)에 의해 기저장잉크(INK1)의 온도와 동일한 온도로 예열되어 신주입잉크(INK0)가 기저장잉크(INK1)와 합쳐진 후에도 저장영역(41b) 내의 잉크의 온도는 균일하게 유지될 수 있다. 따라서, 리저버(40)에 저장된 기저장잉크(INK1)의 점성도 균일하게 유지되어 유출구(OUT2)를 통해 균일한 양의 기저장잉크(INK1)가 유출될 수 있다.

다만, 리저버(40)는 예열부(42)를 포함하지 않고, 저장영역(41b)만 포함할 수도 있다.

제1 배관(P1)은 프린트 헤드(20)의 주입구(IN1)와 리저버(40)의 유출구(OUT2)를 연결할 수 있다.

제1 배관(P1)은 리저버(40)의 유출구(OUT2)와 프린트 헤드(20)의 주입구(IN1)를 연결할 수 있다. 리저버(40)에 저장된 잉크는 제1 배관(P1)을 경유하여 프린트 헤드(20)로 공급될 수 있다.

제2 배관(P2)은 프린트 헤드(20)의 유출구(OUT1)와 리저버(40)의 회수구(IN2)를 연결할 수 있다. 프린트 헤드(20)의 노즐부(24)를 통해 토출되지 않고 남은 잔여 잉크는 제2 배관(P2)을 경유하여 리저버(40)로 회수될 수 있다.

혼합부(50)는 제1 배관(P1)의 일 영역에 배치될 수 있다. 혼합부(50)는 정적 믹서(static mixer; SM) 및 잉크를 가열하는 제2 히터(H2)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 정적 믹서(SM)는 믹싱관체(51)의 길이 방향을 따라 배열된 날개(52)를 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 날개(52)는 잉크를 1피치(pitch) 마다 상호 방향을 전환시켜 하부로 이송할 수 있도록 날개-엘리먼트(53, 54)를 포함할 수 있다. 날개-엘리먼트(53, 54)는 스크류(screw) 형상을 가질 수 있고, 날개-엘리먼트(53)와 날개-엘리먼트(54)의 스크류 방향은 상호 반대일 수 있다. 다만, 날개-엘리먼트(53, 54)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 혼합부(50)를 경유하는 잉크의 종류 및 점성에 대응하여 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 날개-엘리먼트(53, 54)의 개수는 혼합부(50)를 경유하는 잉크의 양에 대응하여 다양하게 변경될 수 있다.

제1 배관(P1)을 통하여 정적 믹서(SM)로 잉크가 주입될 수 있다. 주입된 잉크는, 믹싱관체(51)에 길이 방향으로 설치된 날개(52)를 통과하는 동안 날개-엘리먼트(53, 54)가 1피치 마다 급송 방향이 전환됨에 따라, 잉크에 포함된 입자 및 용매가 상호 균일하게 혼합될 수 있다. 특히 혼합과정에서 발생되는 기포 발생을 없앨 수 있어서, 잉크의 물성 효율을 향상시킬 수 있다.

혼합부는 정적 믹서(SM)의 믹싱관체(51)를 둘러싸는 제2 히터(H2)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 제2 히터(H2)는 실리콘 고무 히터일 수 있다. 제2 히터(H2)는 히터 매트(55) 및 재킷(56)을 포함할 수 있다.

히터 매트(55)는 믹싱관체(51)의 외부표면과 직접 접촉하여 부착될 수 있다. 히터 매트(55)에 의해서 발생된 열이 믹싱관체(51)로 주로 전도에 의해서 직접 전달될 수 있다.

재킷(56)은 히터 매트(55)로부터 방사상 외측으로 뻗어 있고 히터 매트(55)를 실질적으로 둘러싸고 있고, 믹싱관체(51) 및 히터 매트(55)보다 낮은 열전도율을 가진 단열재일 수 있다. 재킷(56)이 믹싱관체(51)보다 낮은 열전도율을 가지고 있으므로, 히터 매트(55)에 의해서 발생된 열은 믹싱관체(51)로부터 방사상 외측보다는 믹싱관체(51)를 향하여 방사상 내측으로 주로 흐를 수 있다. 이로 인해, 믹싱관체(51)를 경유하는 잉크에 효율적으로 제2 히터(H2)의 열이 전달될 수 있다.

다만, 제2 히터(H2)의 종류는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 히터(H2)는 후술할 펠티어 효과(Peltier　Effect)를 이용한 소자일 수 있다.

냉각부(60)는 제2 배관(P2)의 일 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 냉각부(60)는 펌프(PU)와 리저버(40) 사이에 배치될 수 있다.

냉각부(60)는 펌프(PU)를 통과한 잔여 잉크를 냉각시킬 수 있다.

도 9를 참조하면, 냉각부(60)는 열전 소자(61)를 포함할 수 있다. 열전 소자(61)는 두 종류의 금속을 접속하여 전류가 흐를 때 두 금속의 접합부에서 열의 발생 또는 흡수가 일어나는　펠티어　효과(Peltier　Effect)를 이용한 소자이다. 즉, 이종의 금속에서는 금속 내 전자의 포텐셜(Potential) 에너지에 차이가 있기 때문에 포텐셜 에너지가 낮은 상태에 있는 금속으로부터 포텐셜 에너지가 높은 상태에 있는 금속으로 전자를 운반하는데, 외부로부터 에너지를 얻어야 할 필요가 있으므로, 접점에서 열 에너지를 빼앗기고, 반대의 경우에는 열 에너지가 방출되는 것이다. 이러한 열전 소자(61)에 제공되는 전류 방향에 따라 열의 발생 또는 열의 흡수가 일어나는 방향이 결정될 수 있다.

예를 들어,　도 9에서 화살표 방향과 같이 전류가 흐를 때는 제1 금속(61a) 측에서는 열의 흡수가 일어나고, 제2 금속(61b) 측에서는 열의 방출이 일어나게 되며, 만일　도 9에 도시된 화살표 방향과 반대 방향으로 전류가 흐를 때는 제1 금속(61a) 측에서 열의 방출이 일어나고, 제2 금속(61b) 측에서는 열의 흡수가 일어나게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에서는　제2 배관(P2)을 경유하는 잔여 잉크의 온도를 낮추기 위하여 장착시 많은 공간을 차지하는 팬 타입의 쿨러를 사용하지 않고도 전류가 인가될 때 냉각 효과를 가지는 열전 소자(61)를 이용하기 때문에 장착 공간이 상대적으로 적게 필요하며, 이로 인해 전체적인 공간 활용도가 향상될 수 있다.

열전 소자(61)는 제2 배관(P2)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.　냉각부(60)는 온도 센서(미도시)를 통해 제2 배관(P2)을 경유하는　잔여 잉크의 온도가 높아지는 것을 감지하는 경우, 열전 소자(61)를 통해 신속히 열을 방출시킬 수 있다. 이 때, 냉각부(60)는 독립적인 제어부(미도시)에 의해 열전 소자(61)의 동작을 제어하거나, 후술하는 제어부(70)에 의해 열전 소자(61)의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 냉각부(60)는 제2 배관(P2)을 경유하는 잔여 잉크의 온도를 대기 온도(예: 약 23℃)로 유지할 수 있다. 다시 말해, 냉각부(60)는 리저버(40)로 회수되는 잔여 잉크의 온도를 리저버(40)로부터 프린트 헤드(20)로 잉크를 최초 공급했을 때 온도로 유지할 수 있다.

즉, 리저버(40)에 최초 저장된 잉크의 온도는 아직 잉크가 잉크젯 프린트 장치(1)를 순환하기 전이므로, 대기 온도(또는 잉크젯 프린트 장치의 주변 온도)를 가질 수 있다. 따라서, 잔여 잉크의 온도를 대기 온도로 유지하는 경우, 리저버(40)의 회수구(IN2)로 회수되는 잔여 잉크의 온도는 리저버(40)로부터 프린트 헤드(20)로 잉크를 최초 공급했을 때 온도와 동일할 수 있다.

이로 인해, 리저버(40)로 회수된 잔여 잉크는 외부 잉크저장소(미도시)에서 주입된 신주입잉크(INK0)와 온도 및 점성이 유사한 물성 상태를 유지할 수 있다.

다만, 냉각부(60)는 열전 소자(61)로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 배관(P2)에 상시적으로 냉각수 또는 냉각액을 흘려 제2 배관(P2)을 경유하는　잔여 잉크의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

펌프(PU)는 제2 배관(P2)의 일 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 펌프(PU)는 프린트 헤드(20)와 냉각부(60) 사이에 배치될 수 있다.

펌프(PU)는 잔여 잉크를 가압하여 리저버(40)로 공급할 수 있다. 펌프(PU)를 경유하는 잔여 잉크는 냉각부(60)를 경유하기 전이므로, 냉각부(60)를 경유한 후의 잔여 잉크보다 점성이 낮을 수 있다. 따라서, 점성이 낮은 잔여 잉크가 펌프(PU)에 의해 리저버(40)로 공급되므로, 펌프(PU)의 내구성 및 동작 성능이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

온도 센서(TS)는 제1 배관(P1)의 일 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(TS)는 혼합부(50)와 프린트 헤드(20)의 주입구(IN1) 사이에 배치될 수 있다. 온도 센서(TS)는 혼합부(50)를 통과한 잉크의 온도를 감지할 수 있다.

제어부(70)는 온도 센서(TS)로부터 수신한 정보에 대응하여 제1 히터(H1) 및/또는 제2 히터(H2)의 온도를 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(70)는 프린트 헤드(20)에서 토출되는 잉크의 양을 일정하게 유지하기 위해, 제2 히터(H2)를 통해, 혼합부(50)를 경유하는 잉크의 온도를 높일 수 있다. 다만, 혼합부(50)로부터 프린트 헤드(20)에 이르는 제1 배관(P1)의 길이가 긴 경우, 제2 히터(H2)에 의해 가열된 잉크의 온도가 다시 떨어질 수 있다. 의도했던 잉크의 온도가 외부 환경에 의해 변동되는 경우, 잉크젯 프린트 장치(1)의 인쇄 품질이 저하될 수 있다.

따라서, 제어부(70)는 온도 센서(TS)에 의해 감지된 잉크의 온도가 제2 히터(H2)에 의해 가열된 잉크의 온도와 상이한 것으로 판단되는 경우, 제1 히터(H1)를 통해, 잉크 저장부(23)에 저장된 잉크의 온도를 제2 히터(H2)에 의해 가열된 잉크의 온도와 동일한 온도로 유지할 수 있다.

이하, 다른 실시예들에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 이미 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 간략화하고, 차이점을 위주로 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프린트 헤드의 사시도이다. 도 12는 도 11의 III-III'라인을 따라 절단한 잉크젯 프린트 헤드의 단면도이다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치(1_1)는 기판(30)과 제1 히터(H1) 사이에 제1 히터(H1)로부터 방출된 열을 차단하는 단열부(25)를 더 포함한다는 점에서, 도 3에 도시된 잉크젯 프린트 장치(1)와 차이점이 있다. 따라서, 실질적으로 구성 및 동작이 동일한 리저버(40), 혼합부(50), 냉각부(60), 제1 배관(P1), 제2 배관(P2) 및 펌프(PU)에 대한 설명은 생략하고, 이하 프린트 헤드(20_1)에 대해서 설명한다.

구체적으로, 프린트 헤드(20_1)는 기판(30)과 제1 히터(H1) 사이에 제1 히터(H1)로부터 방출된 열을 차단하는 단열부(25)를 더 포함할 수 있다.

단열부(25)는 본체(21)의 하면에 배치될 수 있다. 단열부(25)와 본체(21) 사이에는 노즐부(24)가 배치될 수 있다. 단열부(25)는 노즐부(24)로부터 일정 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 단열부(25)는 노즐부(24)와 복수의 스페이서(SPC)에 의해 상호 지지될 수 있다.

단열부(25)는 노즐부(24)를 둘러싸도록 일체형으로 형성될 수 있다. 예를들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 단열부(25)는 직육면체 형상의 수납부(25a) 및 수납부(25a)를 본체(21)의 하면에 결속시키위한 체결부(25b)를 포함할 수 있다. 수납부(25a)의 바닥면에는 노즐부(24)(또는, 노즐 하부 홀들(24b))와 두께 방향으로 중첩하는 개구부(25c)를 포함할 수 있다.

단열부(25)는 방사율(Emissivity)이 0.2 이하인 것이 바람직하다. 이 때, 방사율은 한 물체가 외부 광 에너지를 흡수한 후 일부 투과하거나 혹은 표면 반사 현상이 일어날 때 재 복사하는 에너지 비율을 말한다. 이론적으로 외부 에너지를 흡수한 후 100% 복사하고 표면 반사하지 않는 물체를 흑체(Blackbody)라 하며, 이 때의 방사율 값은 ‘1’로 규정될 수 있다. 즉, 방사율이 0.2인 경우 제1 히터(H1)에서 방출된 열의 20%만을 재 복사함을 의미한다. 다시 말해, 방사율이 0.2인 경우 제1 히터(H1)에서 방출된 열의 80%를 표면 반사하거나 일부 투과함을 의미할 수 있다. 예를 들어, 단열부(25)는 스테인리스 스틸(SUS), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스페이서(SPC)는 상술한 단열부(25)와 동일한 물질을 포함할 수 있다.

제어부(70)는 제1 히터(H1)를 통해 잉크의 온도를 제어함으로써, 잉크의 토출량을 일정하게 유지할 수 있다. 다만, 제1 히터(H1)를 통해 가열된 잉크의 온도는 대기 온도(예: 23℃)보다 일반적으로 높을 수 있다. 예를 들어, 제1 히터(H1)에 의해 방출되는 열은 약 40℃일 수 있다.

제1 히터(H1)에 의해 방출되는 열은 기판(30)에 전달될 수 있다. 이와 같은 경우, 제1 히터(H1)를 마주보는 기판(30)의 일 면 상에는 불균일한 온도 분포가 발생할 수 있다. 기판(30) 상에 불균일한 온도 분포가 발생하면 열팽창에 의해 기판(30)의 평편도가 변동될 수 있고, 이로 인해 인쇄 품질이 저하될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프린트 헤드(20_1)는 단열부(25)를 포함함으로써, 기판(30) 상에 전달되는 열을 차단하여, 기판(30) 상의 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있다. 또한, 제1 히터(H1)로부터 방출된 열이 외부로 방출되는 정도가 감소하므로, 잉크 저장부(23)에 저장된 잉크의 온도가 감소하는 것을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 다른 잉크젯 프린트 장치(1_2)는 도 3에 도시된 잉크젯 프린트 장치(1)와 달리 복수의 압력 센서들(PS1, PS2)을 포함한다는 점에서 차이점이 있다. 따라서, 실질적으로 구성 및 동작이 동일한 리저버(40), 혼합부(50), 냉각부(60), 제1 배관(P1), 제2 배관(P2) 및 펌프(PU)에 대한 설명은 생략하고, 이하 압력 센서들(PS1, PS2)에 대해서 설명한다.

구체적으로, 제1 압력 센서(PS1)는 혼합부(50)와 프린트 헤드(20) 사이의 제1 배관(P1)에 배치될 수 있다. 제1 압력 센서(PS1)는 혼합부(50)를 통과한 후, 프린트 헤드(20)에 유입되기 전 상태의 잉크의 압력을 감지할 수 있다.

제어부(70)는 제1 압력 센서(PS1)가 감지한 압력이 기 설정된 압력보다 높은 경우, 제1 히터(H1)를 통해, 감지한 압력에 대응되는 기 설정된 온도로 잉크를 가열할 수 있다.

잉크가 반복하여 순환하는 경우 잉크에 포함된 용매의 휘발에 따라 잉크의 농도가 변화되거나, 잉크를 반복하여 가열 및 냉각시키는 경우 잉크의 물리적 성질이 변화될 수 있다. 이와 같은 변성된 잉크는 잉크 탱크(41)로 주입되는 신주입잉크(INK0, 도 6 및 도 7 참조)와 동일한 온도로 가열하더라도 상호 다른 점도를 가질 수 있다.

제1 배관(P1)에 있어서 압력 손실은 점도와 아래 식 1과 같은 관계를 가질 수 있다.

[식 1] 압력 손실 = a * 점도 * 배관 길이 * 평균 유량 / 배관 내경(여기서, a는 비례 상수)

예를 들어, 잉크의 점도가 상승하는 경우, 노즐부(24)를 통과하는 잉크의 저항이 증가하므로, 제1 압력 센서(PS1)에서 감지되는 압력 값이 증가할 수 있다. 이와 같은 경우, 제어부(70)는 제1 히터(H1)를 통해, 감지된 압력 값에 대응되는 기 실정된 온도로 잉크를 가열할 수 있다. 이 때, 잉크의 점도와 온도의 관계는 실험적으로 구할 수 있으며, 이를 토대로 룩업 테이블을 사전에 생성할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 감지된 압력 값이 높을수록 기 설정된 온도가 높을 수 있다. 따라서, 잉크의 점도가 상승하는 경우, 제1 히터(H1)를 더 높은 온도로 가열하여 잉크의 점도를 낮춤으로써, 잉크의 점도를 일정하게 유지할 수 있다.

이로 인해, 잉크의 물성이 변동되더라도 잉크의 점도를 일정하게 유지시킴으로써 잉크의 토출량을 균일하게 유지하는 효과를 기대할 수 있다.

한편, 제2 압력 센서(PS2)는 프린트 헤드(20)와 펌프(PU) 사이의 제2 배관(P2)에 배치될 수 있다. 제2 압력 센서(PS2)는 프린트 헤드(20)를 통과한 후, 펌프(PU)에 유입되기 전 상태의 잉크의 압력을 감지할 수 있다.

제어부(70)는 제1 압력 센서(PS1)에서 감지한 압력과 제2 압력 센서(PS2)에서 감지한 압력의 차가 기 설정된 범위를 벗어나는 경우, 제1 히터(H1)를 통해, 상기 압력의 차에 비례하여 잉크를 가열할 수 있다.

예를 들어, 잉크의 점도가 상승하는 경우, 노즐부(24)를 통과하는 잉크의 저항이 증가하므로, 제1 압력 센서(PS1)에서 감지되는 압력 값이 증가하며, 제1 압력 센서(PS1)에서 감지된 압력 값과 제2 압력 센서(PS2)에서 감지된 압력 값의 차이 또한 증가할 수 있다. 제1 히터(H1)를 통해, 상기 압력의 차에 비례하여 잉크를 가열할 수 있다. 즉, 상기 압력의 차이가 클수록 제1 히터(H1)를 더 높은 온도로 가열할 수 있다. 이 때, 잉크의 점도와 온도의 관계는 실험적으로 구할 수 있으며, 이를 토대로 룩업 테이블을 사전에 생성할 수 있다.

이로 인해, 잉크의 물성이 변동되더라도 잉크의 점도를 일정하게 유지시킴으로써 잉크의 토출량을 균일하게 유지하는 효과를 기대할 수 있다. 도 13에서 온도 센서를 포함하지 않은 실시예를 설명하였으나, 압력 센서들(PS1, PS2)과 온도 센서를 함께 적용할 수 있다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 14를 참조하면, 잉크젯 프린트 장치(2)는 잉크에 포함된 입자 함유액 및 용매를 분리하여 프린트 헤드(20)에 공급한다는 점에서, 도 3에 도시된 잉크젯 프린트 장치(1)와 차이점이 있다. 이 때, 잉크에 포함된 입자 함유액은 무기 물질을 포함할 수 있다.

구체적으로, 잉크젯 프린트 장치(2)는 잉크에 포함된 용매를 공급하는 용매 순환부 및 잉크에 포함된 입자 함유액을 공급하는 입자 순환부로 구분될 수 있다.

용매 순환부는 용매를 저장하는 제1 리저버(40_1a), 제1 리저버(40_1a)로부터 프린트 헤드(20)로 용매를 공급하는 제1 배관(P1), 제1 배관(P1)에 배치되고, 후술할 입자 공급부(80)로부터 공급되는 잉크의 입자 함유액과 제1 리저버(40_1a)로부터 공급되는 용매를 혼합하는 혼합부(50_1), 프린트 헤드(20)로부터 토출되고 남은 잔여 잉크를 제2 리저버(40_1b)에 공급하는 제2 배관(P2_1a), 제2 리저버(40_1b)에 의해 잉크로부터 분리된 잔여 용매를 제1 리저버(40_1a)로 회수하는 제2 배관(P2_1b), 및 제2 배관(P2_1b)에 배치되는 냉각부(60)를 포함할 수 있다.

제1 리저버(40_1a)는 도 3의 리저버(40)와 대응되고, 제1 펌프(PU1)는 도 3의 펌프(PU)와 대응되고, 프린트 헤드(20), 온도 센서(TS) 및 냉각부(60)는 도 3의 실시예와 구성 및 동작이 실질적으로 동일하므로, 이하 혼합부(50_1)에 대해 설명한다.

혼합부(50_1)는 도 14에 도시된 바와 같이, 탄성 표면파(surface acoustic wave)를 이용하는 믹서(SAW)를 통해 잉크에 포함된 입자 함유액과 용매를 균일하게 혼합할 수 있다. 여기서, 탄성 표면파는 초음파의 일종으로서, 그 파동 에너지가 구체 표면에 집중해서 전파되는 특성을 가진다.

입자 순환부는 제1 리저버(40_1a)와 혼합부(50_1) 사이의 제1 배관(P1)에 잉크의 입자 함유액을 공급하는 입자 공급부(80), 제2 배관(P2_1a, P2_1b)의 일 영역에 배치되고 프린트 헤드(20)로부터 토출되고 남은 잔여 잉크를 저장하는 제2 리저버(40_1b), 제2 리저버(40_1b)로부터 잔여 잉크 중 잔여 용매와 분리된 잔여 입자 함유액을 입자 공급부(80)로 회수하는 제3 배관(P3), 입자 공급부(80)와 프린트 헤드(20) 사이의 제1 배관(P1)에 배치되고 입자의 농도를 감지하는 농도 센서(PC), 및 농도 센서(PC)로부터 수신한 정보에 대응하여 상기 입자 함유액의 공급량을 제어하는 공급 제어부(90)를 포함할 수 있다. 제3 리저버(40_1c)는 도 3의 리저버(40)와 구성 및 동작이 동일할 수 있다. 이하 입자 공급부(80), 농도 센서(PC) 및 제2 리저버(40_1b)를 중심으로 설명한다.

제2 리저버(40_1b)는 탄성 표면파(surface acoustic wave)를 이용하여, 프린트 헤드(20)에서 토출되지 않고 회수된 잔여 잉크를 잔여 용매 및 잔여 입자 함유액으로 분리할 수 있다.

제2 펌프(PU2)는 제2 리저버(40_1b)와 입자 공급부(80) 사이의 제3 배관(P3)에 배치되고, 잔여 잉크로부터 분리된 잔여 입자 함유액을 가압하여 입자 공급부(80)로 공급할 수 있다.

입자 공급부(80)는 회수된 잔여 입자 함유액을 저장하는 제3 리저버(40_1c) 및 제3 리저버(40_1c)로부터 제1 리저버(40_1a)와 혼합부(50_1) 사이 영역의 제1 배관(P1)으로 잔여 입자 함유액을 공급하는 제3 펌프(PU3)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 농도 센서(PC)는 잉크에 포함된 단위 체적당 입자의 수를 카운팅하는 입자수 카운터(particle counter)일 수 있다.

공급 제어부(90)는 농도 센서(PC)가 감지한 잉크에 포함된 입자의 농도가 기설정된 농도보다 낮은 경우, 제3 펌프(PU3)를 통해 잉크의 입자 함유액의 공급량을 증가시킬 수 있다.

잉크에 무기 물질을 포함하는 입자 함유액이 포함되는 경우, 입자의 크기 및 중량에 의해 입자가 용매로부터 분리되어 침전되는 경우가 발생할 수 있다. 특히, 혼합부(50_1)로부터 프린트 헤드(20) 사이에 위치한 제1 배관(P1)의 길이가 긴 경우, 혼합된 잉크가 프린트 헤드(20)에 도달하는 동안 입자가 용매로부터 분리되어 침전될 수 있다. 이와 같은 경우, 프린트 헤드(20)로부터 토출되는 잉크의 농도가 불균일해지므로, 인쇄 품질이 저하될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치(2)는 프린트 헤드(20)의 주입구(IN1) 근처의 잉크 농도를 농도 센서(PC)를 통해 감지하고, 공급 제어부(90)를 통해, 잉크 농도를 일정하게 제어함으로써, 프린트 헤드(20)로부터 토출되는 잉크의 농도를 균일하게 유지할 수 있다. 또한, 용매 순환부와 입자 순환부를 분리하여 동작함으로써, 잉크젯 프린트 장치(2)에 걸리는 부하를 전체적으로 낮출 수 있다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 15를 참조하면, 잉크젯 프린트 장치(2_1)는 혼합부(50)가 탄성 표면파를 이용한 믹서(SAW)가 아닌 정적 믹서(SM)를 포함한다는 점과 제2 리저버(40_2b)에서 탄성 표면파를 이용하지 않고, 중력을 이용하여 입자 함유액과 용매를 분리한다는 점에서 도 14에 도시된 실시예와 차이점이 있다.

정적 믹서(SM)는 도 3에서 설명한 내용과 중복되는 바 설명을 생략하고, 제2 리저버(40_2b)에 대해서 설명한다. 제2 리저버(40_2b)는 프린트 헤드(20)로부터 회수한 잔여 잉크를 냉각부(60) 및 제2 배관(P2)으로 유출시키지 않고 일정시간 저장할 수 있다. 이 경우, 잉크에 포함된 입자는 중력에 의해 침전될 수 있다.

제2 리저버(40_2b)에 탄성 표면파를 발생하기 위한 장치를 구비할 필요가 없으므로 경량화가 가능하며, 비용 측면에서 유리할 수 있다.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 16을 참조하면, 제2 펌프(PU2)와 입자 공급부(80)를 연결하는 제3 배관(P3)을 포함하지 않고, 입자 회수부(100)를 포함한다는 점에서 도 14의 실시예와 차이점이 있다.

구체적으로, 제2 리저버(40_1b)는 탄성 표면파(surface acoustic wave)를 이용하여, 프린트 헤드(20)에서 토출되지 않고 회수된 잔여 잉크를 잔여 용매 및 잔여 입자 함유액으로 분리할 수 있다. 제2 펌프(PU2)는 제2 리저버(40_1b)와 입자 회수부(100) 사이의 제3 배관(P3_1)에 배치되고, 잔여 잉크로부터 분리된 잔여 입자 함유액을 입자 회수부(100)에 공급할 수 있다.

입자 회수부(100)에 모인 잔여 입자 함유액의 상태를 점검한 후에 입자 함유액의 상태가 양호한 경우에는 입자 공급부(80)로 공급하고, 그렇지 않은 경우에는 폐기할 수 있다. 이로 인해, 잉크의 물성 상태를 양호한 상태로 유지할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 잉크젯 프린트 장치
10: 스테이지
20: 프린트 헤드
H1: 제1 히터
30: 기판
40: 리저버
50: 혼합부
SM: 정적 믹서
H2: 제2 히터
60: 냉각부
70: 제어부
P1, P2: 제1 및 제2 배관
TS: 온도 센서

Claims

기판 상에 잉크를 토출하고, 상기 잉크를 가열하는 제1 히터를 포함하는 프린트 헤드;
상기 잉크를 저장하는 리저버;
상기 리저버로부터 상기 프린트 헤드로 상기 잉크를 공급하는 제1 배관;
상기 프린트 헤드로부터 잔여 잉크를 상기 리저버로 회수하는 제2 배관;
상기 제1 배관에 배치되고, 상기 잉크를 가열하는 제2 히터를 포함하며, 상기 잉크를 혼합하는 혼합부;
상기 제2 배관에 배치되고, 상기 잔여 잉크를 가압하여 상기 리저버로 공급하는 펌프;
상기 혼합부와 상기 프린트 헤드 사이의 상기 제1 배관에 배치되고, 상기 잉크의 온도를 감지하는 온도 센서; 및
상기 온도 센서로부터 수신한 정보에 대응하여 상기 제1 히터 및 상기 제2 히터 중 적어도 하나의 온도를 제어하는 제어부; 를 포함하되,
상기 프린트 헤드는 상기 기판과 상기 제1 히터 사이에 상기 제1 히터로부터 방출된 열을 차단하는 단열부를 더 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제1 항에 있어서,
상기 프린트 헤드는 상기 잉크를 토출하는 노즐부를 포함하고,
상기 단열부는 상기 노즐부와 두께 방향으로 중첩하는 개구부를 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제1 항에 있어서,
상기 펌프와 상기 리저버 사이의 상기 제2 배관에 배치되고, 상기 잔여 잉크를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제3 항에 있어서,
상기 냉각부는 펠티어(peltier)소자를 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제3 항에 있어서,
상기 냉각부는 상기 잔여 잉크의 온도를 상기 리저버로부터 상기 프린트 헤드로 상기 잉크를 최초 공급 시 온도로 유지하는 잉크젯 프린트 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 히터를 통해, 상기 프린트 헤드의 온도를 상기 제2 히터에 의해 가열된 잉크의 온도와 동일하게 유지하는 잉크젯 프린트 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 히터는 펠티어(peltier) 소자 또는 실리콘 고무 히터를 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제1 항에 있어서,
상기 혼합부는 스태틱 믹서(static mixer) 또는 탄성 표면파(surface acoustic wave; SAW)를 이용한 믹서를 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
기판 상에 잉크를 토출하고, 상기 잉크를 가열하는 제1 히터를 포함하는 프린트 헤드;
상기 잉크를 저장하는 리저버;
상기 리저버로부터 상기 프린트 헤드로 상기 잉크를 공급하는 제1 배관;
상기 프린트 헤드로부터 잔여 잉크를 상기 리저버로 회수하는 제2 배관;
상기 제1 배관에 배치되고, 상기 잉크를 가열하는 제2 히터를 포함하며, 상기 잉크를 혼합하는 혼합부;
상기 제2 배관에 배치되고, 상기 잔여 잉크를 가압하여 상기 리저버로 공급하는 펌프;
상기 혼합부와 상기 프린트 헤드 사이의 상기 제1 배관에 배치되고, 상기 잉크의 온도를 감지하는 온도 센서;
상기 혼합부와 상기 프린트 헤드 사이의 상기 제1 배관에 배치되고, 상기 잉크의 압력을 감지하는 제1 압력 센서; 및
상기 온도 센서로부터 수신한 정보에 대응하여 상기 제1 히터 및 상기 제2 히터 중 적어도 하나의 온도를 제어하는 제어부; 를 포함하되,
상기 프린트 헤드는 상기 기판과 상기 제1 히터 사이에 상기 제1 히터로부터 방출된 열을 차단하는 단열부를 더 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제9 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 압력 센서가 감지한 압력이 기 설정된 압력보다 높은 경우, 상기 제1 히터를 통해, 상기 감지한 압력에 대응되는 기 설정된 온도로 상기 잉크를 가열하는 잉크젯 프린트 장치.
제9 항에 있어서,
상기 프린트 헤드와 상기 펌프 사이의 상기 제2 배관에 배치되고, 상기 잔여 잉크의 압력을 감지하는 제2 압력 센서를 더 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제11 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 압력 센서에서 감지한 압력과 상기 제2 압력 센서에서 감지한 압력의 차가 기설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 히터를 통해, 상기 압력의 차에 비례하여 상기 잉크를 가열하는 잉크젯 프린트 장치.
잉크를 토출하는 프린트 헤드;
상기 프린트 헤드에 상기 잉크에 포함된 용매를 공급하는 용매 순환부; 및
상기 프린트 헤드에 상기 잉크에 포함된 입자 함유액을 공급하는 입자 순환부; 를 포함하되,
상기 용매 순환부는,
상기 용매를 저장하는 제1 리저버;
상기 제1 리저버로부터 상기 프린트 헤드로 상기 용매를 공급하는 제1 배관; 및
상기 프린트 헤드로부터 잔여 잉크에 포함된 잔여 용매를 상기 제1 리저버로 회수하는 제2 배관; 을 포함하고,
상기 입자 순환부는,
상기 제1 배관에 상기 입자 함유액을 공급하는 입자 공급부;
상기 제2 배관에 배치되고, 상기 프린트 헤드로부터 토출되고 남은 잔여 잉크를 저장하는 제2 리저버;
상기 제2 리저버로부터 상기 잔여 잉크 중 상기 잔여 용매와 분리된 잔여 입자 함유액을 상기 입자 공급부로 회수하는 제3 배관;
상기 입자 공급부와 상기 프린트 헤드 사이의 상기 제1 배관에 배치되고, 상기 잉크의 농도를 감지하는 농도 센서; 및
상기 농도 센서로부터 수신한 정보에 대응하여 상기 입자 함유액의 공급량을 제어하는 공급 제어부를 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제13 항에 있어서,
상기 입자 공급부는 상기 회수된 잔여 입자 함유액을 저장하는 제3 리저버 및 상기 제3 리저버로부터 상기 제1 배관으로 상기 잔여 입자 함유액을 공급하는 제1 펌프를 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제14 항에 있어서,
상기 공급 제어부는 상기 농도 센서가 감지한 상기 잉크의 농도가 기설정된 농도보다 낮은 경우, 상기 제1 펌프를 통해 상기 입자 함유액의 공급량을 증가시키는 잉크젯 프린트 장치.
제13 항에 있어서,
상기 제3 배관에 배치되고, 상기 잔여 입자 함유액을 가압하여 상기 입자 공급부로 공급하는 제2 펌프를 더 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제13 항에 있어서,
상기 제2 리저버는 탄성 표면파(surface acoustic wave; SAW)를 이용하여 상기 잔여 잉크를 상기 잔여 용매 및 상기 잔여 입자 함유액으로 분리하는 잉크젯 프린트 장치.
제13 항에 있어서,
상기 프린트 헤드는 상기 잉크를 가열하는 제1 히터를 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제18 항에 있어서,
상기 입자 공급부와 상기 농도 센서 사이의 상기 제1 배관에 배치되는 혼합부를 더 포함하고, 상기 혼합부는 상기 잉크를 가열하는 제2 히터를 포함하고, 상기 용매와 상기 입자를 혼합하는 잉크젯 프린트 장치.
제19 항에 있어서,
상기 혼합부와 상기 프린트 헤드 사이의 상기 제1 배관에 배치되고, 상기 잉크의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제19 항에 있어서,
상기 제1 히터를 통해, 상기 프린트 헤드의 온도를 상기 제2 히터에 의해 가열된 잉크의 온도와 동일하게 유지하는 제어부를 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제19 항에 있어서,
상기 혼합부는 스태틱 믹서(static mixer) 또는 탄성 표면파(surface acoustic wave; SAW)를 이용한 믹서를 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제13 항에 있어서,
상기 제2 리저버와 상기 제3 리저버 사이의 상기 제2 배관에 배치되고, 상기 잔여 용매를 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 잉크젯 프린트 장치.
제23 항에 있어서,
상기 냉각부는 상기 잔여 용매의 온도를 상기 제1 리저버로부터 상기 프린트 헤드로 상기 용매를 최초 공급 시 온도로 유지하는 잉크젯 프린트 장치.