KR0165677B1 - 잉크-제트 방식 인쇄기용 노즐 - Google Patents

Abstract

연속식 잉크 분사 원리에 따라 작동하는 잉크-제트 방식 인쇄기용 제트 노즐은 잉크공급로(2)가 내장되어 있는 본질적으로 변형될 수 없는 재질의 블럭형 하우징(1)로 이루어진다. 잉크공급로(2)는 유출 말단(4)측 직경이 비교적 작다. 하우징(1)에 고정된 잉크공급로(2)의 말단 벽면에는, 매우 작은 직경을 가지며 그의 길이가 직경보다 더 긴 유출구(8)이 설치된다. 하우징(1)은 잉크공급로(2)의 유출 말단(4) 부근에 초음파 진동부품(12)를 갖추고 있다.

Description

잉크-제트 방식 인쇄기용 노즐

제1도는 본 발명에 따른 제트 노즐의 종단면도.

제2도는 제1도의 제트 노즐에 대한 화살표 II방향의 정면도.

제3도는 제1도에 도시한 제트 노즐의 유출구에 대한 세부(III) 확대도, 그리고

제4도는 본 발명에 따른 제트 노즐의 변형장치의 단부를 도시한 것이다.

본 발명은 잉크-제트 방식 인쇄기용 제트 노즐에 관한 것이다.

잉크-제트 방식 인쇄기에는 보편적으로 적어도 하나의 제트 노즐과 그 제트 노즐에 적정압력의 잉크를 공급해주는 잉크 공급장치가 있다. 잉크가 유출구에서 밀려나와, 크기가 똑같은 일련의 소적(small drops) 형태로 기재, 예를 들면 한장의 종이 위에 분사된다. 적상 잉크는 하전 전극을 거쳐, 그 곳에서 선택적으로 전하를 얻은 다음, 한상의 편향판을 통과한다. 하전된 적상잉크는 편향판에 걸리는 전압에 대한 반응으로 편향되어, 적상 잉크가 기재상으로 진행되거나, 편향되어 수거된다. 수거된 잉크는 공급장치로 재순환될 수 있다.

잉크-제트 방식 인쇄기는 2가지 다른 원리, 즉 연속식 잉크 분사 원리 및 적하 조정 원리(drop on demand principle)에 따라 작동할 수 있다. 연속식 잉크 분사 원리의 경우, 잉크 분사는 제트 노즐을 통해 고압으로 잉크를 내뿜으로서 발생된다. 그 압력은 20 내지 60 바아 사이에 있다. 그로 인해 잉크 분사가 이루어지며, 그 잉크 분사는 여기(excitation) 수단에 의해, 고속으로 기재에 충돌되는 적상 잉크로 재현 가능하게 전환된다. 적상 잉크의 생성수는 초당 100,000 내지 2,000,000개 이다. 적하 조정 원리의 경우에 있어서는, 고압하에 잉크 분사가 생기는 것이 아니라, 개발형태의 적상 잉크가 생성되어 기재 위에 방출된다. 이러한 기법의 특징은 펄스형태로 제공되는 저압(2 내지 10바아)에 있다. 적상 잉크의 생성수는 초당 1,000 내지 30,000개의 범위 내에 있다.

연속식 잉크 분사 원리에 따르는 제트 노즐의 경우, 적상 잉크의 형상은 보편적으로 고진동수의 진동을 재현 가능하게 일으키는 초음파 진동 부품에 의해 자극을 받는다. 적상 잉크 형성에 필요한 압력 펄스는 사용 압력의 0.1%이다. 사용 압력이 30바아(bar) 일 경우, 그 압력 펄스는 대략 0.03%바아에 해당하며, 이는 적하 조정식 원리에 따라 조작되는 잉크-제트 방식 인쇄기(이 경우에 압력펄스는 100배에 달함)와 비교하면 매우 작은 것이다.

본 발명은 연속식 잉크 분사 원리에 따라 작동하는 잉크-제트 방식 인쇄기용 제트 노즐에 관한 것이다.

연속식 잉크 분사 원리에 따라 작동하는 잉크-제트 방식 인쇄기에 대한 기존 제트 노즐은 잉크공급로를 형성하는 유리관으로 이루어져 있는데, 그의 단부는 끝이 가늘어지면서 유출구를 형성하는 모세관의 형태를 취한다. 그 유리관은 모세관을 보호하기 위해, 또한 전기장을 차폐시키기 위해 금속 슬리브로 둘러 싸여 있다.

상기 기존의 제트 노즐은 여러가지 불리점을 갖는다. 그 제트 노즐은 제작이 어렵고 부서지기 쉽다. 또한, 사용중의 안정성면에 있어서 만족스럽지 못하다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 불리점이 해소된 제트 노즐을 생산하는데 있다.

상기 목적은 잉크공급로와, 그 잉크공급로의 유출 말단에 일렬로 배치된 유출구를 포함하며, 본 발명에 따른 잉크공급로가 내장된 본질적으로 변형될 수 없는 재질의 블럭형 하우징으로 구성되고, 그 잉크공급로의 유출 말단측 직경은 매우 작으며, 하우징에 고정되는 잉크공급로의 말단 벽면에 유출구가 조립되고, 상기 유출구는 직경이 매우 작으며 그 직경보다 더 긴 길이를 갖고, 상기 잉크공급로의 유출 말단 가까이 상기 하우징에 초음파 진동 부품이 설치됨을 특징으로 하는 연속식 잉크 분사 원리에 따라 작동하는 잉크-제트 방식 인쇄기용 제트 노즐에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 제트 노즐은 견고하며, 소형 구조를 취하고, 사용시 안정성이 있다. 이 노즐은 또한 신뢰할 수 있으며 세척이 용이하다.

본 발명에 따른 제트 노즐의 바람직한 실시예에는 종속항으로 기술한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 하기 실시예로 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.

제1도 및 제2도에 도시한, 연속식 잉크 분사 원리에 따라 작동하는 잉크-제트 방식 인쇄기용 제트 노즐은, 잉크공급로(2)가 동심적으로 내장된 약간 장방형의 원통형 하우징(1)으로 구성된다. 잉크공급로(2)의 직경은 유입 선단(3)에서 유출 말단(4) 쪽으로 갈수록 점차 줄어든다. 잉크공급로(2)의 유입 선단(3)에는 예를 들어 암나사산(5)이 가공되어 있어서, 제트 노즐은 잉크 공급관로(이는 도시되어 있지 않음)에 끼울 수 있다. 그 잉크공급로를 통해 흐르는 잉크를 여과하기 위해 잉크공급로(2)에 필터(6)이 설치된다.

잉크공급로(2)의 유출 말단(4)에는 독립된 박판(7) 형태의 말단벽이 있으며, 그 말단벽은 하우징(1)에 고착되고, 잉크공급로(2)를 따라 거의 동심적으로 배치된 매우 작은 직경의 유출구(8)를 갖추고 있다. 잉크 공급로(2)의 직경은 작동시판(7)에 대해 가능한한 작은 힘이 가해지도록, 유출 말단(4) 측에서 작아져야 한다. 그 직경은 0.2 내지 1mm 범위 내인 것이 바람직하다. 그러나, 잉크공급로(2)의 유출 말단(4) 즉 직경은 유출구(8)의 직경보다 몇 배 더 크다(제3도 또한 참조 바람). 유출구(8)의 직경은 예를 들면 3 내지 30μ, 바람직하게는 약 6내지 20μ이다. 유출구(8)은 적절한 잉크 분사 방향을 얻기에 충분히 길어야 한다. 한편, 유출구(8)은, 이하에서 더 자세히 설명하겠지만, 적상 잉크의 형성을 위해, 유출구를 통해 흐르는 잉크에 전달되는, 고진동수의 진동이 너무나 크게 감쇠되지 않도록 가능한 한 짧아야 하며, 고진동수의 진동이 크게 감쇠되면 적상잉크 형성의 재현성에 불리한 영향을 미친다.

제트 노즐의 하우징(1)은 스테인레스 강으로 제작되는 것이 바람직하다. 그러나, 하우징(1)은 내부를 피복한다면, 예를 들어 화학적으로 증착시켜 피복한다면, 부식 내성이 덜한 재료로 제작할 수도 있다. 그 피복물은 완전 도포되어야 하고, 구멍이 없어야 할 뿐더러, 부식 내성이 있어야 한다. 또한, 그 피복물은 잉크의 성질에 영향을 끼쳐서는 안된다. 하우징은 비-팽창성 플라스틱으로 제작할 수도 있다. 또한, 세라믹재도 사용할 수 있다.

도시된 제트 노즐에 있어서, 하우징(1)은 약간 장방형의 원통 형태를 취한다. 그러나, 하우징(1)은 다른 형태를 취할 수도 있다. 이 하우징은 또한 제트 노즐의 중심조성을 위해 끼움면(이는 도시되어 있지 않음)을 갖출 수 있으며, 그 끼움면은 하우징의 외벽에 절삭 가공으로 배치할 수 있다. 하우징(1)은 예를 들어 길이 20mm, 직경 8mm를 갖는다.

필터(6)는 투과계수가 3μ를 갖도록 스테인레스 강으로 제작하는 것이 바람직하다. 필요하다면, 필터(6)는 폴리테트리플루오로 에틸렌이나 유리로 만들 수도 있다.

박판(7)은 유리로 제가되는 것이 바람직하기는 하나, 루비, 사파이어, 스틴레스 강, 닉켈, 백금 등과 같은, 각종 다른 재질로 만들어질 수도 있다. 그 판(7)의 두께는 예를 들면 약 100μ(0.1mm) 정도이다.

잉크공급로의 직경이 작은 탓으로, 판(7)과 유출구(8)는 아주 정확히 끼워 맞춰야 한다. 하우징(1)에 대한 판(7)의 접합은 작동시 판(7)에 대해 가능한한 작은 힘이 가해지도록 이루어져야 한다. 그 힘이 크면 분사 방향으로 되튀면서 판(7)이 변형되거나, 또는 판이 부서지거나 균열된다.

제1도 및 제2도의 실시예에 있어서, 판(7)은 한 오목부분의 중심에 맞춰, 예를 들면 열 강화성 2-성분계 에폭시 접착제에 의해 하우징(1)에 고착된다. 접착제층은 매우 얇아서 하는 한편, 하우징(1)과 판(7)의 접착될 면은 매우 편평해야 한다. 접착제는 그 접착제가 잉크공급로(2) 안으로 유입되어 유출구를 막지 못하도록, 또한 판(7)의 접착제를 바르지 않은, 고압의 영향을 받는 표면적이 가능한한 작게 유지되도록, 아주 정확히 계량되어야 한다.

제4도의 실시예에 있어서, 판(7)은 캡(9)에 의해 중심에 오도록 조정되며, 그 캡 내부에는 판(7)이 놓여지고, 그 캡에는 판(7)에서 유출구(8)이 자유로이 놓여지도록, 개구(10)이 마련되어 있다. 캡(9)는 하우징(1)에 고정된다.

제4도의 실시예는, 제1도에 도시한 고정 형태의 다른 실시예이다. 이 경우에 다시, 판(7)에서 고압의 영향을 받는 표면적은 가능한한 적게 유지되어야 한다. 판(7)이 유리와 같은, 변형될 수 없는 재질로 만들어질 경우, 그 판은 고정시키는 것이 아나라, 접착제를 사용하여 접합시켜야 한다. 그 경우에, 접합하는데는 제1도의 실시예에 필요한 조건과 동일한 조건이 적용된다.

제1도 및 제2도의 제트 노즐에 있어서, 하우징(1)의 내부에는 잉크공급로(2)의 유출 말단(4) 부근에, 초음파 진동부품, 예를 들면 압전 결정(12)가 조립되는 오목부분(11)이 형성된다. 이러한 진동부품(12)는 진동시 유출구(8)에서 나오는 잉크분사액을 경화시키는데 사용된다. 압전결정은 예를 들어 횡단길이 5mm, 두께 1mm의 납/지르콘산업/티탄산업 결정일 수 있다. 압전결정(12)에는 접속 전선(13)이 설치된다. 열 강화성 2-성분계 에폭시 접착제가 압전 결정(12)를 하우징(1)에 고착시키는데 사용될 수 있다. 오목부분(11)에는 또한 충진제(14), 예를 들면 에폭시가 채워질 수 있다.

하우징(1)의 강성 구조로 인해, 초음파 진동부품(12)를 제1도에 도시한 바와 같이, 잉크공급로(2)와 평행하게 조립할 수 있다. 이는 잉크공급로 주변에 부착되는 초음파 진동 부품과 비교하여 하기와 같은 잇점을 갖는다. 접합될 면이 서로 서로 매우 잘 압착될 수 있기 때문에, 초음파 진동장치(12)와 하우징(1) 간의 접착제에 의한 접합이 매우 재현 가능하게 이루어질 수 있는점, 초음파 진동은 결과적으로 접착제에 의한 접합으로 거의 감쇠되지 않은 상태로 하우징에 전달된다(여기에서 접착제 층은 실질적으로 감쇠제 역할을 한다). 접착제에 의한 접합의 우수한 재현성은 양호한 적상 잉크 형성에 필수적이다.

초음파 진동부품에 구멍을 뚫을 필요는 없으나, 아마 잉크공급로에 대해 동축 위치에 있는 경우에는 그렇게 할 필요가 있을지 모른다.

본 발명에 따른 제트 노즐은 하기의 잇점을 갖는다.

- 압축된 소형이라는 점.

- 견고한 점(이는 취급 및 세척에 유리함).

- 생산비가 비교적 저렴한 점.

- 매우 높은 압력(예 120바아)에도 견딜 수 있는 점.

- 앞면의 윤내기가 용이한 점, 이는 세척에 유리한 점으로 특히 유리판을 사용하는 경우에 습윤 적성이 개선되는 것.

- 금속 하우징을 사용할 경우에 잉크의 정전차폐(전하를 방해하는 정전장에 대해)가 탁월한 점.

- 스테인레스 강(또는 하우징을 제작할 수 있는 다른 재료)의 용이한 가공적성으로 인해, 형태변화(정렬 면)를 쉽게 이를 수 있는 점, 크기가 매우 작은 실시예들의 생산이 또한 용이한 점.

- 시간면에서, 잉크 제트 방향이 매우 안정하다는 점, 조정후, 더 이상 다시 중심의 조정할 필요가 없는 점.

- 기계적 안정성이 매우 양호한 점.

- 잉크공급로의 형태로 인해, 잉크가 건조된 경우 잔류물의 제거가 매우 용이한 점.

본 발명에 따른 제트 노즐의 종합 디자인은 또한, 초음파 진동부품에 동일한 전기 진동이 제공되었다고 가정하면, 초당 적상 잉크의 생성수가 매우 작은 허용한도 내에서 다른 제트 노즐의 경우와 동일하다는 커다란 잇점을 갖는다.

Claims (9)

1. 잉크공급로 및 상기 잉크공급로의 유출 말단에 일렬로 배치된 유출구를 포함하며, 연속식 잉크 분사 원리에 따라 작동하는 잉크 제트 방식 인쇄기용 제트 노즐에 있어서, 잉크공급로(2)가 내장된 본질적으로 변형될 수 없는 재질의 블럭형 하우징(1)으로 구성되며, 상기 잉크공급로(2)의 유출 말단(4)측 직경은 매우 작고, 유출구(8)이 하우징(1)에 고정되는 잉크공급로(2)의 말단 벽면에 조립되며, 상기 유출구(8)은 직경이 매우 작고 상기 직경보다 더 긴 길이를 가지며, 상기 잉크공급로(2)의 유출 말단(4) 가까이 상기 하우징(1)에 초음파 진동 부품(12)가 설치됨을 특징으로 하는 제트 노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 하우징(1)이 금속 바람직하게는 스테인레스 강으로 제작됨을 특징으로 하는 제트 노즐.
3. 제1항에 있어서, 상기 잉크공급로(2)의 말단 벽면이 상기 잉크공급로(2)의 유출 말단(4)에서 하우징(1)에 고정되는 별개의 박판(7)에 의해 형성됨을 특징으로 하는 제트 노즐.
4. 제3항에 있어서, 상기 판(7)이 접착제를 사용한 접착 수단에 의해 하우징에 접합됨을 특징으로 하는 제트 노즐.
5. 제1항에 있어서, 상기 유출구(8)의 직경이 3 내지 30μ, 바람직하게는 6 내지 20μ이며, 유출구(8)의 길이/직경비는 3 내지 30, 바람직하게는 4 내지 20임을 특징으로 하는 제트 노즐.
6. 제1항에 있어서, 상기 잉크공급로(2)의 유출 말단(4)측 직경이 0.2 내지 1mm 사이에 있음을 특징으로 하는 제트 노즐.
7. 제1항에 있어서, 상기 초음파 진동부품(12)가 잉크공급로(2) 옆에 평행하게 배치됨을 특징으로 하는 제트 노즐.
8. 제7항에 있어서, 상기 초음파 진동부품(12)가 접착제에 의해 상기 하우징(1)의 오목부분 내에 고착됨을 특징으로 하는 제트 노즐.
9. 제1항 내지 8항중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징(1)에 제트 노즐의 중심조정을 위해 끼움면이 제공됨을 특징으로 하는 제트 노즐.