KR100921017B1

KR100921017B1 - 잉크젯 헤드

Info

Publication number: KR100921017B1
Application number: KR1020070052210A
Authority: KR
Inventors: 심원철; 정재우; 김영재; 박창성; 강필중; 유영석
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2009-10-09
Also published as: KR20080104847A

Abstract

잉크젯 헤드가 개시된다. 소정의 방향으로 연장되는 리저버와, 리저버에 연결되며, 리저버의 연장 방향에 대한 일측방향으로 연장되는 복수의 토출유로와, 리저버에 연결되며, 토출유로에 대향하여 리저버의 연장 방향에 대한 타측방향으로 연장되는 복수의 더미유로와, 토출유로에 연결되는 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드는, 잉크액적을 실제로 토출하는 유로와 동일한 더미(dummy) 유로 패턴을 리저버의 반대편에 형성함으로써, 리저버에 잉크가 충전되는 과정에서 양측벽의 유동저항이 달라 기포가 발생되는 현상을 방지하여 모든 챔버와 노즐에 고르게 잉크가 충전되며, 액적 토출시 잉크가 리저버로부터 원활하게 공급되도록 할 수 있다.

잉크젯, 더미(dummy)유로

Description

잉크젯 헤드{Inkjet head}

도 1은 종래기술에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 횡단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 횡단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 횡단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

8 : 잉크 주입구 10 : 리저버

20 : 토출유로 22 : 리스트릭터

24 : 챔버 26 : 노즐

30, 32 : 더미유로

본 발명은 잉크젯 헤드에 관한 것이다.

종래의 잉크젯 헤드에 대한 횡단면을 살펴보면, 잉크 주입구(inlet)로부터 유입되는 잉크가 도 1과 같이 리저버(reservoir)(2)를 경유하여, 리스트릭 터(restrictor)와 같은 유로를 통해, 각 챔버(chamber)로 공급되며, 이와 같이 챔버에 공급된 잉크를 가압함으로써 노즐(1)을 통해 잉크액적이 토출된다.

이와 같은 잉크젯 헤드의 내부에 잉크를 충전하기 위해서는 기포가 발생하지 않도록 천천히 잉크를 주입하여야 하는데, 이 경우 리저버의 유로가 형성되어 있지 않은 쪽에서는 잉크가 웨팅(wetting) 현상으로 인하여 보다 빠르게 유동하지만 반대쪽인 유로가 형성되어 있는 쪽에서는 유로로 인한 모세관 현상 때문에 잉크가 상대적으로 느리게 유동하는 현상이 발생한다.

이와 같은 리저버의 양측벽에서의 잉크 유동속도의 차이로 인해 잉크의 유동 프로파일이 불균일하게 되고, 결과적으로 리저버를 끝단에 도달할 때에는 유동이 빠른 쪽의 잉크가 리저버의 끝단을 돌아나오면서 기포가 트랩되는 현상이 발생하게 된다.

이러한 기포는 잉크가 유로를 통해 챔버에 공급되는 것을 방해하게 되어 일부 챔버에 잉크가 충전되지 않도록 하는 문제를 야기할 수 있으며, 각 챔버에 잉크가 충전된다 하더라도 잉크액적의 토출시 원활한 잉크 공급을 막아 불안정한 토출을 유발하는 원인이 되기도 한다.

본 발명은 잉크젯 헤드에 있어서 초기 잉크 충전(priming)의 성능을 향상시키기 위한 잉크젯 헤드 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 소정의 방향으로 연장되는 리저버(reservoir)와, 리저버에 연결되며, 리저버의 연장 방향에 대한 일측방향으로 연장되는 복수의 토출유로와, 리저버에 연결되며, 토출유로에 대향하여 리저버의 연장 방향에 대한 타측방향으로 연장되는 복수의 더미(dummy)유로와, 토출유로에 연결되는 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드가 제공된다.

리저버의 일단부에는 잉크 주입구(inlet)가 형성되며, 잉크 주입구를 통해 유입된 잉크는 리저버 및 토출유로를 순차적으로 경유하여 노즐을 통해 토출될 수 있다. 토출유로는, 리저버에 연결되는 리스트릭터(restrictor)와, 리스트릭터에 연결되며, 리저버로부터 유입된 잉크를 수용하고 가압하여 노즐을 통해 토출되도록 하는 챔버(chamber)를 포함할 수 있다.

토출유로의 연장 방향과 리저버의 연장 방향은 실질적으로 직교할 수 있다.

더미유로는, 리저버에 유입되는 잉크에 대해, 복수의 토출유로의 유동저항과 복수의 더미유로의 유동저항이 실질적으로 동일하게 되도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 더미유로의 수는 토출유로의 수에 상응하며, 더미유로의 형태는 토출유로의 형태에 상응할 수 있다. 토출유로와 더미유로는 리저버의 연장 방향을 기준으로 대칭으로 형성될 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하 여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 횡단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 횡단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 잉크 주입구(8), 리저버(10), 토출유로(20), 리스트릭터(22), 챔버(24), 노즐(26), 더미유로(30, 32)가 도시되어 있다.

잉크젯 헤드를 이용하여 잉크액적을 토출하기 위해서는 초기에 헤드 내부에 잉크를 충전하게 되는데, 이와 같은 초기 충전시 헤드 내에 기포가 발생하면 잉크액적이 토출되지 않거나 토출이 불안정해지는 경우가 발생한다. 본 실시예는 잉크젯 헤드의 토출성능을 향상시키기 위해서 잉크를 헤드 내부에 채우는 초기 충전(priming) 작업시 기포의 발생을 방지한 것을 특징으로 한다.

본 실시예는 초기 잉크 충전시 리저버(10)의 양측벽에서의 유동 속도가 달라져 리저버(10) 내에 기포가 발생하게 되는 현상을 방지하기 위해서, 도 2 및 도 3과 같이 실제 잉크액적을 토출하는 헤드구조와 동일하거나 상응하는 형상의 구조물을 리저버(10)의 반대편 쪽에도 만들어 줌으로써, 잉크 충전시 유속 프로파일(profile)이 한쪽으로 치우치지 않고 균일한 형태를 유지하여, 기포가 발생하지 않고 모든 챔버(24)에 고르게 잉크가 충전되어 원활한 토출성능을 발휘하도록 한 것이다.

본 실시예에 따른 잉크젯 헤드는 소정의 방향(도 2 및 도 3의 'A'방향)으로 연장되는 리저버(10)의 양측으로 헤드구조를 형성하는 것을 특징으로 한다. 잉크젯 헤드는 기본적으로 도 2에 도시된 것처럼 리저버(10)의 일측방향으로 형성되는 복수의 토출유로(20)를 구비하며, 각 토출유로(20)는 리저버(10)로부터 잉크를 공급받아 노즐(26)을 통해 토출한다.

리저버(10)의 단부는 잉크 주입구(8)와 연결되는데, 잉크 주입구(8)를 통해 잉크를 주입하게 되면, 유입된 잉크는 리저버(10)를 거쳐 각 토출유로(20)에 공급되는 것이다. 전술한 바와 같이 본 실시예는 초기에 잉크젯 헤드에 잉크를 충전하는 과정에서 리저버(10) 내에 기포가 발생하지 않도록 하기 위한 것이다.

도 2에 도시된 것과 같이, 토출유로(20)는 리스트릭터(22)와 챔버(24)로 구성되어 노즐(26)에 연결되며, 리저버(10)와 노즐(26) 사이에서 잉크의 유로 역할을 하게 된다. 챔버(24)는 리저버(10)로부터 유입된 잉크를 수용하는 공간을 제공하며, 챔버(24) 내에 잉크가 수용된 상태에서 액츄에이터를 통해 챔버(24)를 가압함으로써 수용된 잉크가 노즐(26)을 통해 액적의 형태로 토출된다.

리스트릭터(22)는 리저버(10)로 유입된 잉크가 챔버(24)로 공급되도록 하는 통로역할을 하며, 챔버(24)가 가압될 때 잉크가 리저버(10) 쪽으로 역류하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해 리스트릭터(22)는, 리저버(10)나 챔버(24)와 달리, 통로의 단면적이 상대적으로 작은 유로의 형태로 형성될 수 있다.

본 실시예는 잉크의 초기 충전시 리저버(10) 내에 기포가 발생하지 않도록 하기 위한 것으로, 리저버(10)를 기준으로 토출유로(20)가 형성된 쪽의 반대쪽에 더미유로(30, 32)를 형성하는 것을 특징으로 한다.

토출유로(20)와 달리 더미유로(30, 32)는 잉크액적을 토출하는 기능을 하지 않는 잉크 유로로써, 후술하는 바와 같이 리저버(10) 내의 양측벽에서 균일한 유동저항을 발생시키기 위한 구조물이다.

즉, 본 실시예에 따른 더미유로(30, 32)는, 리저버(10)에 연결되며 리저버(10)를 기준으로 토출유로(20)의 반대쪽으로 형성되는데, 초기 잉크 충전시 리저버(10)의 양측벽에 동일한 유동저항이 생기도록 함으로써, 잉크 충전시 리저버(10) 내의 유속 프로파일이 한쪽으로 치우치지 않고 균일한 형태를 유지하도록 하여 헤드 내에 기포가 발생하지 않도록 하는 것이다.

더미유로(30, 32)는 리저버(10)를 기준으로 토출유로(20)의 정반대의 방향으로 연장되는 형태로 형성되는데, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 토출유로(20)와 더미유로(30, 32)의 연장방향은 서로 180도가 되고, 리저버(10)와 토출유로(20) 내지 더미유로(30, 32)의 연장방향은 서로 직교하도록 형성될 수 있다.

다만, 더미유로(30, 32)는 리저버(10)에 유동하는 잉크에 대해 토출유로(20)와 동일한 유동저항을 발생시키기 위한 것이므로, 토출유로(20)와 리저버(10)의 연장방향이 서로 직교하지 않을 경우 더미유로(30, 32)는 리저버(10)를 기준으로 토출유로(20)와 서로 대칭이 되도록 형성할 수도 있음은 물론이다.

결국, 본 실시예에 따른 더미유로(30, 32)는 리저버(10)에 유입되는 잉크에 대해 토출유로(20)와 동일한 유동저항을 발생시키기 위한 것으로서, 이를 위해, 더미유로(30, 32)를 토출유로(20)와 동일한 수로, 또한 토출유로(20)와 동일한 형태로 형성할 수 있다.

다만, 더미유로(30, 32)는 토출유로(20)와 동일한 유동저항을 발생시키기 위한 것이므로, 반드시 토출유로(20)와 동일한 수 및 동일한 형태로 형성해야 하는 것은 아니며, 도 3에 도시된 것처럼 토출유로(20)에서 모세관 현상으로 인하여 유동저항이 발생할 경우에는 동등한 수준의 모세관 현상이 발생하도록 리스트릭터(22) 부분만 형성할 수도 있으며, 이외에도 토출유로(20)와 다른 형태 또는 다른 수의 더미유로(30, 32)를 형성하여 리저버(10)의 양측벽에 동일한 유동저항이 발생하도록 할 수도 있음은 물론이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 잉크액적을 실제로 토출하는 유로와 동일한 더미(dummy) 유로 패턴을 리저버의 반대편에 형성함으로써, 리저버에 잉크가 충전되는 과정에서 양측벽의 유동저항이 달라 기포가 발생되는 현상을 방지하여 모든 챔버와 노즐에 고르게 잉크가 충전되며, 액적 토출시 잉크가 리저버로부터 원활하게 공급되도록 할 수 있다.

Claims

소정의 방향으로 연장되는 리저버(reservoir)와;

상기 리저버에 연결되며, 상기 리저버의 연장 방향에 대한 일측방향으로 연장되는 복수의 토출유로와;

상기 리저버에 연결되며, 상기 토출유로에 대향하여 상기 리저버의 연장 방향에 대한 타측방향으로 연장되는 복수의 더미(dummy)유로와;

상기 토출유로에 연결되는 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드.
제1항에 있어서,

상기 리저버의 일단부에는 잉크 주입구(inlet)가 형성되며, 상기 잉크 주입구를 통해 유입된 잉크는 상기 리저버 및 상기 토출유로를 순차적으로 경유하여 상기 노즐을 통해 토출되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
제1항에 있어서,

상기 토출유로는,

상기 리저버에 연결되는 리스트릭터(restrictor)와,

상기 리스트릭터에 연결되며, 상기 리저버로부터 유입된 잉크를 수용하고 가 압하여 상기 노즐을 통해 토출되도록 하는 챔버(chamber)를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
제1항에 있어서,

상기 토출유로의 연장 방향과 상기 리저버의 연장 방향은 직교하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
제1항에 있어서,

상기 더미유로는, 상기 리저버에 유입되는 잉크에 대해, 상기 복수의 토출유로의 유동저항과 상기 복수의 더미유로의 유동저항이 동일하게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
제5항에 있어서,

상기 더미유로의 수는 상기 토출유로의 수와 동일한 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
제5항에 있어서,

상기 더미유로의 형태는 상기 토출유로의 형태와 동일한 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
제1항에 있어서,

상기 토출유로와 상기 더미유로는 상기 리저버의 연장 방향을 기준으로 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.