KR20230126298A - 잉크젯 장치 및 이를 이용한 잉크젯 방법 - Google Patents

Abstract

한 실시예에 따른 잉크젯 장치는 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드, 상기 잉크젯 헤드와 연결된 제1 유입관, 상기 제1 유입관과 연결된 잉크 저장부, 그리고 상기 잉크젯 헤드의 외부에 위치하는 온도 조절부를 포함하고, 상기 온도 조절부는 상기 잉크젯 헤드에 유입되기 전 잉크의 온도를 조절하여 상기 잉크젯 헤드에 유입한다.

Description

잉크젯 장치 및 이를 이용한 잉크젯 방법{inkjet device and method of ink-jetting using the same}

본 개시는 잉크젯 장치 및 이를 이용한 잉크젯 방법에 관한 것이다.

잉크젯 장치는 잉크를 토출할 수 있는 노즐을 가지는 잉크젯 헤드를 포함한다. 잉크젯 헤드는 노즐면 형성된 복수의 노즐 구멍에서 잉크를 토출할 수 있다. 잉크젯 헤드는 도전 재료, 컬러 필터 재료, 경화성 재료 또는 절연 물질 재료를 잉크로서 기판 상에 토출함으로써 표시 패널의 배선을 형성하거나 컬러 필터를 형성하거나 스페이서 등의 여러 박막을 형성할 수 있다.

잉크젯 장치를 구동하지 않는 동안, 잉크젯 헤드의 안 및 노즐 안에 잉크가 존재한다. 잉크젯을 하지 않는 동안 잉크젯 헤드의 노즐 내부의 잉크는 정체되어 있어 잉크 중의 용제가 증발된다. 잉크의 용제가 증발하여 잉크의 점도가 올라가거나, 잉크와 외부의 경계인 노즐 입구에 잉크의 입자들이 흡착된 고체 이물이 형성될 수 있다. 그러면 잉크젯 장치를 다시 구동할 때 적어도 일부가 막힌 노즐을 통해 잉크가 토출되지 않거나 정확하지 않은 위치에 잉크가 토출될 수 있다.

실시예들은 잉크젯 장치를 구동하지 않을 때 노즐 내부에 입자가 흡착되는 속도 및 흡착량을 줄여 노즐의 막힘을 방지함으로써 잉크젯 장치가 정확한 위치에 잉크를 토출할 수 있게 하기 위한 것이다. 또한 실시예들은 잉크젯 장치의 세정 주기를 늘리고 세정액의 소모량 및 소모 시간을 줄여 생산성을 향상하기 위한 것이다.

한 실시예에 따른 잉크젯 장치는 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드, 상기 잉크젯 헤드와 연결된 제1 유입관, 상기 제1 유입관과 연결된 잉크 저장부, 그리고 상기 잉크젯 헤드의 외부에 위치하는 온도 조절부를 포함하고, 상기 온도 조절부는 상기 잉크젯 헤드에 유입되기 전 잉크의 온도를 조절하여 상기 잉크젯 헤드에 유입한다.

상기 온도 조절부는 상기 잉크젯 헤드가 동작하지 않는 동안 상기 제1 유입관 및 상기 잉크 저장부 중 적어도 하나의 내부에 위치하는 잉크의 온도를 섭씨 영하 10도 이상 및 섭씨 25도 이하로 온도를 조절할 수 있다.

상기 온도 조절부와 연결되어 있으며, 상기 온도 조절부를 구동 및 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제1 유입관 또는 상기 잉크 저장부 내의 잉크의 온도를 제어할 수 있다.

상기 잉크젯 헤드의 상면 또는 측면에 연결되어 있는 제2 유입관을 더 포함하고, 상기 제2 유입관은 상기 제1 유입관과 연결되어 있을 수 있다.

상기 잉크젯 장치는 복수의 상기 잉크젯 헤드 및 복수의 상기 제2 유입관을 포함하고, 상기 복수의 제2 유입관은 서로 연결되어 상기 제1 유입관과 연결되어 있을 수 있다.

상기 제1 유입관은 상기 잉크 저장부의 하면에 연결되어 있는 부분을 포함할 수 있다.

상기 잉크젯 헤드는 내부에 상기 노즐과 연결되어 있으며 잉크를 저장할 수 있는 저장실을 포함할 수 있다.

상기 잉크젯 헤드는 동작시 상기 잉크젯 헤드 내부의 잉크의 온도를 높일 수 있는 열원을 포함하거나 연결되어 있을 수 있다.

상기 온도 조절부의 동작시 상기 열원은 히팅을 멈출 수 있다.

한 실시예에 따른 잉크젯 장치는 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드, 상기 잉크젯 헤드와 연결된 제1 유입관, 상기 제1 유입관과 연결된 잉크 저장부, 그리고 상기 잉크젯 헤드의 외부에 위치하는 온도 조절부를 포함하고, 상기 온도 조절부는 상기 제1 유입관의 주변의 적어도 일부를 둘러싸며 상기 제1 유입관 내부의 잉크의 온도를 조절할 수 있다.

상기 온도 조절부는 상기 잉크젯 헤드가 동작하지 않는 동안 상기 제1 유입관의 내부에 위치하는 잉크의 온도를 섭씨 영하 10도 이상 및 섭씨 25도 이하로 온도를 조절할 수 있다.

상기 온도 조절부와 연결되어 있으며, 상기 온도 조절부를 구동 및 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제1 유입관 또는 상기 잉크 저장부 내의 잉크의 온도를 제어할 수 있다.

상기 잉크젯 헤드는 동작시 상기 잉크젯 헤드 내부의 잉크의 온도를 높일 수 있는 열원을 포함하거나 연결되어 있고, 상기 온도 조절부의 동작시 상기 열원은 히팅을 멈출 수 있다.

한 실시예에 따른 잉크젯 장치는 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드, 상기 잉크젯 헤드와 연결된 제1 유입관, 상기 제1 유입관과 연결된 잉크 저장부, 그리고 상기 잉크젯 헤드의 외부에 위치하는 온도 조절부를 포함하고, 상기 온도 조절부는 상기 잉크 저장부의 주변의 적어도 일부를 둘러싸며 상기 잉크 저장부 내부의 잉크의 온도를 조절할 수 있다.

상기 온도 조절부는 상기 잉크젯 헤드가 동작하지 않는 동안 상기 잉크 저장부의 내부에 위치하는 잉크의 온도를 섭씨 영하 10도 이상 및 섭씨 25도 이하로 온도를 조절할 수 있다.

상기 온도 조절부와 연결되어 있으며 상기 잉크 저장부 내의 잉크의 온도를 제어할 수 있는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 잉크젯 헤드는 동작시 상기 잉크젯 헤드 내부의 잉크의 온도를 높일 수 있는 열원을 포함하거나 연결되어 있고, 상기 온도 조절부의 동작시 상기 열원은 히팅을 멈출 수 있다.

한 실시예에 따른 잉크젯 방법은, 잉크젯 헤드가 동작하지 않는 동안 잉크젯 헤드의 외부에서 잉크의 온도를 섭씨 25도 이하 섭씨 영하 10도 이상으로 냉각시키는 단계, 그리고 상기 냉각된 잉크를 상기 잉크젯 헤드로 유입시키는 단계를 포함한다.

실시예들에 따르면, 잉크젯 장치를 구동하지 않을 때 노즐 내부에 입자가 흡착되는 속도 및 흡착량을 줄여 노즐의 막힘을 방지함으로써 잉크젯 장치가 정확한 위치에 잉크를 토출할 수 있다. 또한 잉크젯 장치의 세정 주기를 늘리고 세정액의 소모량 및 소모 시간을 줄여 생산성을 향상할 수 있다.

도 1, 도 2, 도 3 및 도 4는 각각 한 실시예에 따른 잉크젯 장치의 구조를 도시하고,
도 5 및 도 6은 한 비교예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 잉크젯 헤드의 노즐의 측면에 흡착된 고체 이물을 도시하고,
도 7은 한 실시예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 잉크젯 헤드의 노즐 내의 잉크가 포함하는 입자의 움직임을 나타내는 시뮬레이션 결과를 도시하고,
도 8은 한 비교예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 잉크젯 헤드의 노즐 내의 잉크가 포함하는 입자의 움직임을 나타내는 시뮬레이션 결과를 도시하고,
도 9는 한 실시예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 잉크젯 헤드의 노즐 내의 잉크가 포함하는 입자의 움직임을 나타내는 시뮬레이션 결과를 도시하고,
도 10은 한 비교예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 잉크젯 헤드의 노즐 내의 잉크가 포함하는 입자의 움직임을 나타내는 시뮬레이션 결과를 도시하고,
도 11은 한 실시예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 온도 조절기를 작동시키지 않은 경우와 작동시킨 경우에 잉크의 탄착 위치의 표준 편차를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.

도 1을 참조하여 한 실시예에 따른 잉크젯 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 한 실시예에 따른 잉크젯 장치의 구조를 도시한다.

도 1을 참조하면 한 실시예에 따른 잉크젯 장치(1000)는 하나 이상의 잉크젯 헤드(100), 캐리지(110), 잉크 저장부(200), 온도 조절부(300), 그리고 제어부(310)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 잉크젯 장치(1000)가 복수의 잉크젯 헤드(100)를 포함하는 예를 위주로 설명한다. 복수의 잉크젯 헤드(100)는 일 방향으로 배열되어 있을 수 있다. 잉크젯 헤드(100)는 캐리지(110)에 조립되어 고정될 수 있다. 캐리지(110)는 이동이 가능하다.

각 잉크젯 헤드(100)는 잉크가 토출될 수 있는 노즐(130)이 위치하는 노즐면(120)을 가진다. 복수의 잉크젯 헤드(100)의 노즐면(120)은 동일한 방향(예를 들어 도 1에서 아래쪽 방향)을 향할 수 있다. 노즐(130)의 단면 모양은 대략 원형일 수 있으나 단면 모양이 이에 한정되는 것은 아니다.

잉크젯 헤드(100)는 실시예에 따라 내부 또는 외부에 열원을 포함할 수 있다. 열원을 이용해 잉크젯 헤드(100)의 구동 또는 사용시 내부의 잉크의 온도를 일정 온도 이상이 되게 할 수 있다. 예를 들어 잉크젯 헤드(100)를 구동하여 잉크젯을 진행할 때 잉크젯 헤드(100) 내부의 잉크의 온도는 대략 섭씨 30도 이상 섭씨 55도 이하일 수 있으며, 일 수 있으며, 더 구체적으로는 대략 섭씨 45도 정도일 수 있다. 잉크의 가열은 잉크젯 헤드(100)의 내부 또는 외부의 열원을 이용할 수도 있고, 잉크젯 헤드(100)의 외부에서 가열된 잉크를 잉크젯 헤드(100)에 유입시킬 수도 있다.

실시예에 따라서는 잉크젯 헤드(100)가 포함하는 열원은 잉크에 버블을 발생시키는 기능을 할 수 있고, 이 겨우 버블의 팽창력에 의해 잉크를 노즐(130)을 통해 토출시킬 수 있다. 이러한 잉크젯 헤드(100)는 열구동 방식의 잉크젯 헤드라 한다.

한 실시예에 따른 잉크젯 헤드(100)는 압전 소자를 포함할 수 있다. 잉크젯 헤드(100)가 압전 소자를 포함하는 경우 압전체의 변형에 의해 잉크에 압력을 가해 잉크를 노즐(130)을 통해 토출시킬 수 있다. 압전체의 변형 방식에 따라 노즐(130)을 수축 또는 팽창시켜 잉크를 용이하게 토출할 수 있다. 실시예에 따른 잉크젯 헤드(100)는 열원 및 압전 소자를 모두 포함할 수도 있다.

잉크젯 헤드(100)가 잉크젯 동작을 하지 않을 때, 즉 사용되지 않을 때 잉크젯 헤드(100)가 포함하거나 연결된 열원은 히팅을 멈출 수 있다.

잉크젯 헤드(100)는 잉크를 저장할 수 있는 저장실(105)을 가지고, 저장실(105)은 적어도 하나의 유입관(140)에 연결되어 잉크를 유입받을 수 있다. 저장실(105)은 노즐(130)과 연결되어 있다.

잉크는 잉크젯 헤드를 포함하는 잉크젯 장치(1000)의 목적에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 잉크는 도전 재료, 컬러 필터 재료, 경화성 재료, 절연 물질 재료, 발광층, 또는 색 변환층 재료를 포함할 수 있고, 잉크를 기판 상에 토출하여 표시 패널의 배선, 컬러 필터, 스페이서, 발광층 등의 여러 막을 형성할 수 있다.

잉크에 포함되는 발광층 또는 색 변환층 재료로는 예를 들어 반도체 나노 결정을 포함할 수 있고, 반도체 나노 결정은 형광체, 양자점 및 산란체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 양자점은 반도체 나노 결정을 포함하는 코어 및 코어를 둘러싸는 쉘을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다.

잉크는 용제와 함께 상기한 각 재료를 위한 입자를 포함한다.

유입관(140)은 잉크젯 헤드(100)의 윗면에 연결되어 있을 수도 있고, 측면에 연결되어 있을 수도 있다. 도 1은 유입관(140)이 잉크젯 헤드(100)의 윗면에 연결되어 수직으로 연장된 부분 및 수평으로 연장된 부분을 포함하는 예를 도시한다.

복수의 잉크젯 헤드(100)에 연결된 유입관(140)은 서로 연결되어 있을 수 있으며 하나의 메인 유입관(150)에 연결될 수 있다. 도시하지 않았으나 잉크젯 헤드(100)는 잉크를 배출할 수 있는 적어도 하나의 유출관을 더 포함할 수 있다.

메인 유입관(150)은 잉크 저장부(200)와 유입관(140)을 서로 연결하여, 결국 메인 유입관(150)과 유입관(140)을 통해 잉크 저장부(200)의 내부와 잉크젯 헤드(100)의 내부를 서로 연결할 수 있다. 유입관(140) 및 메인 유입관(150)을 통해 잉크 저장부(200)에 저장된 잉크를 각 잉크젯 헤드(100)의 저장실(105)로 공급할 수 있다. 메인 유입관(150)의 일단은 잉크 저장부(200)의 하면에 연결되어 있을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

온도 조절부(300)는 잉크젯 헤드(100)의 외부에 위치하며 메인 유입관(150) 및 잉크 저장부(200) 중 적어도 하나의 주변의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 도 1은 한 실시예로서 온도 조절부(300)가 잉크젯 헤드(100)의 외부에 위치하며 메인 유입관(150)의 주변의 적어도 일부를 둘러싸는 예를 도시한다. 온도 조절부(300)는 메인 유입관(150)의 내부를 지나는 잉크의 온도를 조절할 수 있으며, 특히 일정 온도 이하로 잉크의 온도를 냉각시킬 수 있다.

온도 조절부(300)는 내부에 온도 조절용 물질을 포함할 수 있으며, 온도 조절용 물질은 메인 유입관(150)의 외부에 접촉하여 메인 유입관(150) 및 내부의 잉크의 온도를 조절할 수 있다. 메인 유입관(150) 내부의 잉크를 일정 온도 이하로 냉각시키고자 할 경우 온도 조절용 물질은 예를 들어 냉각수를 포함할 수 있다.

제어부(310)는 온도 조절부(300)와 연결되어 있으며, 온도 조절부(300)를 구동 및 제어할 수 있다. 제어부(310)는 온도 조절부(300)를 통해 메인 유입관(150)의 조절하고자 하는 온도를 제어할 수 있다. 특히, 제어부(310) 및 온도 조절부(300)는 잉크젯 헤드(100)가 잉크젯 동작을 하지 않을 때 잉크젯 헤드(100)로 유입되는 잉크의 온도를 일정 온도 이하로 냉각시킬 수 있다. 일정 온도는 대략 섭씨 25도일 수 있다. 즉, 잉크젯 헤드(100)가 잉크젯 동작을 하지 않을 때, 즉 사용되지 않을 때 온도 조절부(300)는 잉크젯 헤드(100)로 유입되는 잉크의 온도를 대략 섭씨 25도 이하로 조절할 수 있다. 온도 조절부(300)에 의해 조절되는 잉크의 온도는 대략 섭씨 영하 10도 이상이면서 대략 섭씨 25도 이하일 수 있다. 잉크젯 헤드(100)가 동작을 하지 않을 때 잉크젯 헤드(100)에 연결된 열원은 잉크젯 헤드(100)에 대한 히팅을 멈춘다.

이와 같이 잉크젯 헤드(100)가 잉크젯 동작을 하지 않을 때 온도 조절부(300)를 이용해 메인 유입관(150)을 통과하는 잉크의 온도를 일정 온도 이하로 냉각시켜 잉크젯 헤드(100)로 유입할 수 있다. 이에 따라 잉크젯 헤드(100)의 미사용시 잉크젯 헤드(100)의 노즐(130) 안의 잉크의 온도도 일정 온도 이하로 낮출 수 있다. 이에 따라 노즐(130) 내의 잉크의 점도가 상승할 수 있고 잉크 내의 입자 간 달라붙음(aggregation)이 줄어들고 노즐(130)의 측면에 입자의 흡착량을 줄일 수 있다. 이에 대해서는 이후에 더 설명한다.

다음 도 2를 참조하여 한 실시예에 따른 잉크젯 장치에 대하여 설명한다.

도 2는 한 실시예에 따른 잉크젯 장치의 구조를 도시한다.

도 2에 도시한 실시예에 따른 잉크젯 장치(1000a)는 앞에서 설명한 잉크젯 장치(1000)와 대부분 동일할 수 있으나 온도 조절부가 다를 수 있다.

한 실시예에 따른 잉크젯 장치(1000a)는 하나 이상의 잉크젯 헤드(100), 캐리지(110), 잉크 저장부(200), 온도 조절부(300a), 그리고 제어부(310)를 포함할 수 있다.

온도 조절부(300a)는 잉크젯 헤드(100)의 외부에 위치하며 잉크 저장부(200)의 주변의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 온도 조절부(300a)는 잉크 저장부(200)의 내부에 저장된 잉크의 온도를 조절할 수 있으며, 특히 일정 온도 이하로 잉크의 온도를 냉각시킬 수 있다.

온도 조절부(300a)는 내부에 온도 조절용 물질을 포함할 수 있으며, 온도 조절용 물질은 잉크 저장부(200)의 외부에 접촉하여 잉크 저장부(200) 및 내부의 잉크의 온도를 조절할 수 있다. 잉크 저장부(200) 내부의 잉크를 일정 온도 이하로 냉각시키고자 할 경우 온도 조절용 물질은 예를 들어 냉각수를 포함할 수 있다.

제어부(310)는 온도 조절부(300a)와 연결되어 있으며, 온도 조절부(300a)를 구동 및 제어할 수 있다. 제어부(310)는 온도 조절부(300a)를 통해 잉크 저장부(200)의 조절하고자 하는 온도를 제어할 수 있다. 특히, 제어부(310) 및 온도 조절부(300a)는 잉크젯 헤드(100)가 잉크젯 동작을 하지 않을 때 잉크젯 헤드(100)로 유입되는 잉크의 온도를 일정 온도 이하로 냉각시킬 수 있다. 일정 온도는 대략 섭씨 25도일 수 있다. 즉, 잉크젯 헤드(100)가 잉크젯 동작을 하지 않을 때, 즉 사용되지 않을 때 온도 조절부(300a)는 잉크젯 헤드(100)로 유입되는 잉크의 온도를 대략 섭씨 25도 이하로 조절할 수 있다. 온도 조절부(300a)에 의해 조절되는 잉크의 온도는 대략 섭씨 영하 10도 이상이면서 대략 섭씨 25도 이하일 수 있다. 잉크젯 헤드(100)가 동작을 하지 않을 때 잉크젯 헤드(100)에 연결된 열원은 잉크젯 헤드(100)에 대한 히팅을 멈춘다.

잉크젯 장치(1000a)의 나머지 구성 및 온도 조절부(300a)에 의한 효과는 앞에서 설명한 바와 동일할 수 있다.

다음 도 3을 참조하여 한 실시예에 따른 잉크젯 장치에 대하여 설명한다.

도 3은 한 실시예에 따른 잉크젯 장치의 구조를 도시한다.

도 3에 도시한 실시예에 따른 잉크젯 장치(1000b)는 앞에서 설명한 잉크젯 장치(1000)와 대부분 동일할 수 있으나 유입관이 다를 수 있다.

한 실시예에 따른 잉크젯 장치(1000b)는 하나 이상의 잉크젯 헤드(100), 캐리지(110), 잉크 저장부(200), 온도 조절부(300b), 그리고 제어부(310)를 포함할 수 있다.

잉크젯 헤드(100)는 잉크를 저장할 수 있는 저장실(105)을 가지고, 저장실(105)은 적어도 하나의 유입관(140a)에 연결되어 잉크를 유입받을 수 있다.

유입관(140a)은 잉크젯 헤드(100)의 측면에 연결되어 있을 수 있다. 복수의 잉크젯 헤드(100)에 연결된 유입관(140a)은 서로 연결되어 있을 수도 있고, 도 3에 도시한 바와 같이 서로 이웃한 잉크젯 헤드(100) 사이를 연결할 수도 있다. 복수의 유입관(140a)은 메인 유입관(150)에 연결될 수도 있고, 도 3에 도시한 바와 같이 마지막에 위치하는 잉크젯 헤드(100)에 연결된 유입관(140a)이 메인 유입관(140)에 연결될 수도 있다.

메인 유입관(150)은 잉크 저장부(200)와 유입관(140a)을 서로 연결하여, 결국 메인 유입관(150)과 유입관(140a)을 통해 잉크 저장부(200)의 내부와 잉크젯 헤드(100)의 내부를 서로 연결할 수 있다. 유입관(140a) 및 메인 유입관(150)을 통해 잉크 저장부(200)에 저장된 잉크를 각 잉크젯 헤드(100)의 저장실(105)로 공급할 수 있다. 메인 유입관(150)의 일단은 잉크 저장부(200)의 하면에 연결되어 있을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

온도 조절부(300b)는 잉크젯 헤드(100)의 외부에 위치하며 메인 유입관(150)의 주변의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 온도 조절부(300b)는 메인 유입관(150)의 내부를 지나는 잉크의 온도를 조절할 수 있으며, 특히 일정 온도 이하로 잉크의 온도를 냉각시킬 수 있다.

이 밖에 온도 조절부(300b), 제어부(310) 등 잉크젯 장치(1000b)의 나머지 구성 및 온도 조절부(300b)에 의한 효과는 앞에서 설명한 바와 동일할 수 있다.

다음 도 4를 참조하여 한 실시예에 따른 잉크젯 장치에 대하여 설명한다.

도 4는 한 실시예에 따른 잉크젯 장치의 구조를 도시한다.

도 4에 도시한 실시예에 따른 잉크젯 장치(1000c)는 앞에서 설명한 도 2에 도시한 잉크젯 장치(1000a)와 대부분 동일할 수 있으나 유입관이 다를 수 있다.

한 실시예에 따른 잉크젯 장치(1000c)는 하나 이상의 잉크젯 헤드(100), 캐리지(110), 잉크 저장부(200), 온도 조절부(300c), 그리고 제어부(310)를 포함할 수 있다.

잉크젯 헤드(100)는 잉크를 저장할 수 있는 저장실(105)을 가지고, 저장실(105)은 적어도 하나의 유입관(140a)에 연결되어 잉크를 유입받을 수 있다.

유입관(140a)은 잉크젯 헤드(100)의 측면에 연결되어 있을 수 있다. 복수의 잉크젯 헤드(100)에 연결된 유입관(140a)은 서로 연결되어 있을 수도 있고, 도 3에 도시한 바와 같이 서로 이웃한 잉크젯 헤드(100) 사이를 연결할 수도 있다. 복수의 유입관(140a)은 메인 유입관(150)에 연결될 수도 있고, 도 3에 도시한 바와 같이 마지막에 위치하는 잉크젯 헤드(100)에 연결된 유입관(140a)이 메인 유입관(140)에 연결될 수도 있다.

메인 유입관(150)은 잉크 저장부(200)와 유입관(140a)을 서로 연결하여, 결국 메인 유입관(150)과 유입관(140a)을 통해 잉크 저장부(200)의 내부와 잉크젯 헤드(100)의 내부를 서로 연결할 수 있다. 유입관(140a) 및 메인 유입관(150)을 통해 잉크 저장부(200)에 저장된 잉크를 각 잉크젯 헤드(100)의 저장실(105)로 공급할 수 있다. 메인 유입관(150)의 일단은 잉크 저장부(200)의 하면에 연결되어 있을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

온도 조절부(300c)는 잉크젯 헤드(100)의 외부에 위치하며 잉크 저장부(200)의 주변의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 온도 조절부(300c)는 잉크 저장부(200)의 내부에 저장된 잉크의 온도를 조절할 수 있으며, 특히 일정 온도 이하로 잉크의 온도를 냉각시킬 수 있다.

온도 조절부(300c)는 내부에 온도 조절용 물질을 포함할 수 있으며, 온도 조절용 물질은 잉크 저장부(200)의 외부에 접촉하여 잉크 저장부(200) 및 내부의 잉크의 온도를 조절할 수 있다. 잉크 저장부(200) 내부의 잉크를 일정 온도 이하로 냉각시키고자 할 경우 온도 조절용 물질은 예를 들어 냉각수를 포함할 수 있다.

제어부(310)는 온도 조절부(300c)와 연결되어 있으며, 온도 조절부(300c)를 구동 및 제어할 수 있다. 제어부(310)는 온도 조절부(300c)를 통해 잉크 저장부(200)의 조절하고자 하는 온도를 제어할 수 있다. 특히, 제어부(310) 및 온도 조절부(300c)는 잉크젯 헤드(100)가 잉크젯 동작을 하지 않을 때 잉크젯 헤드(100)로 유입되는 잉크의 온도를 일정 온도 이하로 냉각시킬 수 있다. 일정 온도는 대략 섭씨 25도일 수 있다. 즉, 잉크젯 헤드(100)가 잉크젯 동작을 하지 않을 때, 즉 사용되지 않을 때 온도 조절부(300c)는 잉크젯 헤드(100)로 유입되는 잉크의 온도를 대략 섭씨 25도 이하로 조절할 수 있다. 온도 조절부(300c)에 의해 조절되는 잉크의 온도는 대략 섭씨 영하 10도 이상이면서 대략 섭씨 25도 이하일 수 있다. 잉크젯 헤드(100)가 동작을 하지 않을 때 잉크젯 헤드(100)에 연결된 열원은 잉크젯 헤드(100)에 대한 히팅을 멈춘다.

잉크젯 장치(1000c)의 나머지 구성 및 온도 조절부(300c)에 의한 효과는 앞에서 설명한 바와 동일할 수 있다.

다음, 도 5 내지 도 10을 참조하여 비교예에 따른 잉크젯 장치와 비교하여 한 실시예에 따른 잉크젯 장치의 기능 및 효과에 대하여 설명한다.

도 5 및 도 6은 한 비교예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 잉크젯 헤드의 노즐의 측면에 흡착된 고체 이물을 도시한다.

도 5를 참조하면, 비교예에 따른 잉크젯 장치는 본 발명의 실시예와 같은 온도 조절부(300, 300a, 300b, 300c)를 포함하지 않아 잉크젯 헤드가 동작하지 않는 경우에도 잉크젯 헤드의 노즐(130c) 내의 잉크의 온도가 일정 온도로 제어되지 않는다. 이 경우 도 5의 AA 및 도 6에 도시한 바와 과 같이 노즐(130c)의 측면(131)에 잉크의 입자들이 상당히 많이 흡착되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 잉크의 입자들이 흡착되어 생긴 고체 이물(PTC)은 노즐(131c)의 입구를 막거나 입구의 모양을 변형시킨다. 따라서 잉크젯 헤드를 다시 동작시켜 잉크젯을 할 때 잉크가 토출되지 않거나 토출되어 탄착된 잉크 드랍의 위치가 정확하지 않는 불량이 발생한다.

그러나 실시예에 따른 잉크젯 장치(1000, 1000a, 1000b, 1000c)는 잉크젯 헤드(100)가 동작하지 않을 때 잉크젯 헤드(100)의 밖으로부터 유입되는 잉크의 온도가 일정 온도, 예를 들어 대략 섭씨 25도 이하로 유지될 수 있다. 이에 따라 잉크젯 헤드(100)의 미사용시 노즐(130) 내의 잉크의 점도가 상승할 수 있고 잉크 내의 입자 간 달라붙음이 줄어들고 노즐(130)의 측면에 입자의 흡착량을 줄여 노즐(130)의 측면에 흡착되는 고체 이물(PTC)의 발생을 줄일 수 있다. 따라서 잉크젯 헤드(100)를 다시 동작시켜 잉크젯을 할 때 노즐(130)을 통해 잉크가 정상적으로 토출될 수 있고 정확한 위치에 잉크를 토출할 수 있다. 따라서 잉크젯 헤드의 노즐이 고체 이물(PTC)에 의해 막힌 것을 뚫기 위한 부가적인 작업, 예를 들어 노즐에 대한 세정, 잉크 퍼지 등의 작업을 하지 않아도 되거나 작업 주기를 늘릴 수 있으며, 세정액 또는 퍼지되는 잉크의 소모량 및 소모 시간을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다.

이와 관련한 시뮬레이션 결과에 대해 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다.

도 7은 한 실시예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 잉크젯 헤드의 노즐 내의 잉크가 포함하는 입자의 움직임을 나타내는 시뮬레이션 결과를 도시하고, 도 8은 한 비교예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 잉크젯 헤드의 노즐 내의 잉크가 포함하는 입자의 움직임을 나타내는 시뮬레이션 결과를 도시하고, 도 9는 한 실시예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 잉크젯 헤드의 노즐 내의 잉크가 포함하는 입자의 움직임을 나타내는 시뮬레이션 결과를 도시하고, 도 10은 한 비교예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 잉크젯 헤드의 노즐 내의 잉크가 포함하는 입자의 움직임을 나타내는 시뮬레이션 결과를 도시한다.

구체적으로, 도 7은 한 실시예에 따른 잉크젯 장치(1000, 1000a, 1000b, 1000c)가 포함하는 잉크젯 헤드(100) 내에 온도 조절부(300, 300a, 300b, 300c)에 의해 냉각된 잉크가 유입된 후 일정 시간(T)이 지난 후에 노즐(130)의 측면(131)에 흡착된 고체 이물(PTC)의 모습을 도시한다. 도 8은 한 비교예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 잉크젯 헤드 내에 냉각되지 않은 잉크가 유입된 후 일정 시간(T)이 지난 후에 노즐(130c)의 측면(131)에 흡착된 고체 이물(PTC)의 모습을 도시한다.

도 8의 시뮬레이션 결과에서 잉크의 점도는 도 7의 시뮬레이션 결과에서 잉크의 점도보다 낮다. 본 시뮬레이션에서는 도 8의 시뮬레이션 결과에서 잉크의 점도는 예를 들어 대략 12.5 Cp이고, 도 7의 시뮬레이션 결과에서 잉크의 점도는 예를 들어 대략 25 Cp이다. 즉, 잉크젯 헤드 내에 온도 조절부를 통해 냉각된 잉크가 유입될 경우 노즐(130) 내의 잉크의 점도가 높아짐을 알 수 있다. 도 7의 결과를 도 8과 비교하여 보면, 노즐(130) 내의 잉크의 점도가 높아지면서 레이놀즈 수(Reynolds number)가 감소하고 잉크의 입자의 달라붙음(aggregation)이 줄어들어 노즐(130)의 측면(131)에 입자의 흡착이 줄어들어 고체 이물(PTC)이 더 적게 형성된다.

다른 실험예로서, 도 9는 한 실시예에 따른 잉크젯 장치(1000, 1000a, 1000b, 1000c)가 포함하는 잉크젯 헤드(100) 내에 온도 조절부(300, 300a, 300b, 300c)에 의해 냉각된 잉크가 유입된 후 도 7 및 도 8에서의 일정 시간(T)의 대략 2배가 지난 후에 노즐(130)의 측면(131)에 흡착된 고체 이물(PTC)의 모습을 도시한다. 도 10은 한 비교예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 잉크젯 헤드 내에 냉각되지 않은 잉크가 유입된 후 상기 일정 시간(T)의 대략 2배가 지난 후에 노즐(130c)의 측면(131)에 흡착된 고체 이물(PTC)의 모습을 도시한다.

본 실험예에서도, 도 10의 시뮬레이션 결과에서 잉크의 점도는 도 9의 시뮬레이션 결과에서 잉크의 점도보다 낮다. 본 시뮬레이션에서는 도 10의 시뮬레이션 결과에서 잉크의 점도는 예를 들어 대략 12.5 Cp이고, 도 9의 시뮬레이션 결과에서 잉크의 점도는 예를 들어 대략 25 Cp이다. 이와 같이 잉크젯 헤드 내에 온도 조절부를 통해 냉각된 잉크가 유입될 경우 노즐(130) 내의 잉크의 점도가 높아짐을 알 수 있다. 도 9의 결과를 도 10과 비교하여 보면, 노즐(130) 내의 잉크의 점도가 높아지면서 레이놀즈 수(Reynolds number)가 감소하고 잉크의 입자의 달라붙음(aggregation)이 줄어들어 노즐(130)의 측면(131)에 입자의 흡착이 줄어들어 고체 이물(PTC)이 더 적게 형성됨을 알 수 있다.

도 11은 한 실시예에 따른 잉크젯 장치가 포함하는 온도 조절기를 작동시키지 않은 경우와 작동시킨 경우에 잉크의 탄착 위치의 표준 편차를 나타낸 그래프이다.

구체적으로 도 11은 한 실시예에 따른 온도 조절부(300, 300a, 300b, 300c)를 포함하지 않거나 작동시키지 않은 경우에 잉크젯 헤드의 노즐을 통해 토출된 잉크가 탄착된 위치의 표준 편차를 나타낸 그래프(RA) 및 한 실시예에 따른 온도 조절부(300, 300a, 300b, 300c)를 작동시켜 잉크젯 헤드(100)에 냉각된 잉크를 유입시킨 경우에 잉크젯 헤드의 노즐(130)을 통해 토출된 잉크가 탄착된 위치의 표준 편차를 나타낸 그래프(RB)를 도시한다.

도 11의 그래프(RA)를 참조하면 온도 조절부(300, 300a, 300b, 300c)를 포함하지 않거나 작동시키지 않은 경우에 잉크젯 헤드의 노즐을 통해 토출된 잉크가 탄착된 위치의 표준 편차가 점차 커지는 구간을 포함하고 변화가 큰 데 반해, 그래프(RB)를 참조하면 온도 조절부(300, 300a, 300b, 300c)를 통해 냉각된 잉크가 유입된 잉크젯 헤드(100)의 노즐(130)을 통해 토출된 잉크가 탄착된 위치의 표준 편차가 일정함을 알 수 있다.

한 실시예에 따르면, 잉크젯 헤드(100)가 동작하지 않을 때 온도 조절부(300, 300a, 300b, 300c)를 통해 일정 온도 이하로 냉각된 잉크를 잉크젯 헤드(100)에 유입시킴으로써 노즐(130)의 측면에 입자의 흡착량을 줄여 노즐(130) 측면의 고체 이물(PTC)의 발생을 줄이고, 잉크젯 헤드(100)가 정확한 위치에 잉크를 토출할 수 있다.

앞에서 설명한 도면들을 참조하여, 한 실시예에 따른 잉크젯 장치(1000, 1000a, 1000b, 1000c)를 이용한 잉크젯 방법에 대하여 설명한다.

잉크젯 헤드(100)를 구동하여 잉크젯을 한 후 또는 잉크젯 헤드(100)를 미사용하는 동안, 온도 조절부(300, 300a, 300b, 300c)를 통해 메인 유입관(150) 또는 잉크 저장부(200) 내의 잉크를 소정 온도, 예를 들어 대략 섭씨 25도 이하 섭씨 영하 10도 이상으로 냉각시킨다.

다음, 냉각된 잉크를 메인 유입관(150) 및 유입관(140)을 통해 각 잉크젯 헤드(100)의 저장실(105)로 공급한다. 잉크젯 헤드(100)가 동작하지 않으며 온도 조절부(300, 300a, 300b, 300c)가 동작할 때 잉크젯 헤드(100)가 포함하거나 연결된 열원은 히팅을 멈출 수 있다.

그러면, 잉크젯 헤드(100)의 노즐(130) 내의 잉크의 온도가 저온으로 유지되어 잉크젯 헤드(100)가 동작하지 않는 동안에 노즐(130)의 측면에 잉크의 입자가 흡착되어 고체 이물이 발생되어 노즐(130)의 입구가 막히거나 노즐(130)의 구멍의 형태가 변형되는 것을 막을 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 잉크젯 헤드
105: 저장실
110: 캐리지
120: 노즐면
130, 130c: 노즐
131: 노즐의 측면
140, 140a: 유입관
150: 메인 유입관
200: 잉크 저장부
300, 300a, 300b, 300c: 온도 조절부
310: 제어부
1000, 1000a, 1000b, 1000c: 잉크젯 장치
PTC: 고체 이물

Claims (20)

1. 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드,
   상기 잉크젯 헤드와 연결된 제1 유입관,
   상기 제1 유입관과 연결된 잉크 저장부, 그리고
   상기 잉크젯 헤드의 외부에 위치하는 온도 조절부를 포함하고,
   상기 온도 조절부는 상기 잉크젯 헤드에 유입되기 전 잉크의 온도를 조절하여 상기 잉크젯 헤드에 유입하는
   잉크젯 장치.
2. 제1항에서,
   상기 온도 조절부는, 상기 잉크젯 헤드가 동작하지 않는 동안, 상기 제1 유입관 및 상기 잉크 저장부 중 적어도 하나의 내부에 위치하는 잉크의 온도를 섭씨 영하 10도 이상 및 섭씨 25도 이하로 온도를 조절하는 잉크젯 장치.
3. 제2항에서,
   상기 온도 조절부와 연결되어 있으며, 상기 온도 조절부를 구동 및 제어하는 제어부를 더 포함하는 잉크젯 장치.
4. 제3항에서,
   상기 제어부는 상기 제1 유입관 또는 상기 잉크 저장부 내의 잉크의 온도를 제어하는 잉크젯 장치.
5. 제3항에서,
   상기 잉크젯 헤드의 상면 또는 측면에 연결되어 있는 제2 유입관을 더 포함하고,
   상기 제2 유입관은 상기 제1 유입관과 연결되어 있는
   잉크젯 장치.
6. 제5항에서,
   상기 잉크젯 장치는 복수의 상기 잉크젯 헤드 및 복수의 상기 제2 유입관을 포함하고,
   상기 복수의 제2 유입관은 서로 연결되어 상기 제1 유입관과 연결되어 있는
   잉크젯 장치.
7. 제1항에서,
   상기 제1 유입관은 상기 잉크 저장부의 하면에 연결되어 있는 부분을 포함하는 잉크젯 장치.
8. 제1항에서,
   상기 잉크젯 헤드는 내부에 상기 노즐과 연결되어 있으며 잉크를 저장할 수 있는 저장실을 포함하는 잉크젯 장치.
9. 제1항에서,
   상기 잉크젯 헤드는 동작시 상기 잉크젯 헤드 내부의 잉크의 온도를 높일 수 있는 열원을 포함하거나 연결되어 있는 잉크젯 장치.
10. 제9항에서,
    상기 온도 조절부의 동작시 상기 열원은 히팅을 멈추는 잉크젯 장치.
    
11. 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드,
    상기 잉크젯 헤드와 연결된 제1 유입관,
    상기 제1 유입관과 연결된 잉크 저장부, 그리고
    상기 잉크젯 헤드의 외부에 위치하는 온도 조절부를 포함하고,
    상기 온도 조절부는 상기 제1 유입관의 주변의 적어도 일부를 둘러싸며 상기 제1 유입관 내부의 잉크의 온도를 조절할 수 있는
    잉크젯 장치.
12. 제11항에서,
    상기 온도 조절부는, 상기 잉크젯 헤드가 동작하지 않는 동안, 상기 제1 유입관의 내부에 위치하는 잉크의 온도를 섭씨 영하 10도 이상 및 섭씨 25도 이하로 온도를 조절하는 잉크젯 장치.
13. 제12항에서,
    상기 온도 조절부와 연결되어 있으며, 상기 온도 조절부를 구동 및 제어하는 제어부를 더 포함하는 잉크젯 장치.
14. 제13항에서,
    상기 제어부는 상기 제1 유입관 또는 상기 잉크 저장부 내의 잉크의 온도를 제어하는 잉크젯 장치.
15. 제11항에서,
    상기 잉크젯 헤드는 동작시 상기 잉크젯 헤드 내부의 잉크의 온도를 높일 수 있는 열원을 포함하거나 연결되어 있고,
    상기 온도 조절부의 동작시 상기 열원은 히팅을 멈추는
    잉크젯 장치.
    
16. 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드,
    상기 잉크젯 헤드와 연결된 제1 유입관,
    상기 제1 유입관과 연결된 잉크 저장부, 그리고
    상기 잉크젯 헤드의 외부에 위치하는 온도 조절부를 포함하고,
    상기 온도 조절부는 상기 잉크 저장부의 주변의 적어도 일부를 둘러싸며 상기 잉크 저장부 내부의 잉크의 온도를 조절할 수 있는
    잉크젯 장치.
17. 제16항에서,
    상기 온도 조절부는, 상기 잉크젯 헤드가 동작하지 않는 동안, 상기 잉크 저장부의 내부에 위치하는 잉크의 온도를 섭씨 영하 10도 이상 및 섭씨 25도 이하로 온도를 조절하는 잉크젯 장치.
18. 제17항에서,
    상기 온도 조절부와 연결되어 있으며 상기 잉크 저장부 내의 잉크의 온도를 제어할 수 있는 제어부를 더 포함하는 잉크젯 장치.
19. 제16항에서,
    상기 잉크젯 헤드는 동작시 상기 잉크젯 헤드 내부의 잉크의 온도를 높일 수 있는 열원을 포함하거나 연결되어 있고,
    상기 온도 조절부의 동작시 상기 열원은 히팅을 멈추는
    잉크젯 장치.
    
20. 잉크젯 헤드가 동작하지 않는 동안, 잉크젯 헤드의 외부에서 잉크의 온도를 섭씨 25도 이하 섭씨 영하 10도 이상으로 냉각시키는 단계, 그리고
    상기 냉각된 잉크를 상기 잉크젯 헤드로 유입시키는 단계를 포함하는
    잉크젯 방법.