고점도 잉크를 위한 니들 타입 젯 디스펜서의 액적 형성에 관한 해석적 연구

Abstract

잉크젯 기술이 문서의 프린팅뿐만 아니라 산업의 여러 분야에 활용되면서 점도가 높은 잉크를 분사하여야 할 필요성이 많이 늘어나고 있다. 기존 잉크젯 기술로는 고점도 잉크를 분사하기 어려워서 니들 타입 젯 디스펜서 기술이 주목받고 있다. 본 연구는 전산유체해석 기술을 적용하여 니들 타입 디스펜서에서 고점도 잉크가 분사될 때 액적 형성 메커니즘을 설명하였다. 챔버 내에서 니들이 전진하면 니들 앞부분 잉크의 압력이 높아지는데, 초기에는 노즐 내 고점도 잉크의 점성마찰력이 니들 앞부분 잉크의 압력보다 높아서 잉크의 거동이 없다. 니들이 노즐 시트에 충돌하기 직전에 니들 앞의 압력이 급격히 높아지는데, 이때 압력이 노즐 내 잉크의 점성마찰력을 넘어서서 잉크가 토출된다. 액적 토출에 영향을 미치는 중요한 변수인 잉크 초기 충전량, 니들의 전진 속도, 잉크의 점도 변화가 액적 형성에 미치는 영향을 연구하였다. 적절한 형상의 액적을 만들 수 있는 변수의 범위가 무척 좁아서 변수 선정에 주의를 기울여야 한다. 니들 타입 젯 디스펜서에서 액적 토출 해석과 실험 결과를 비교한 결과 전산모사 해석 결과가 실제 현상을 잘 구현함을 확인하였다.