CN113370660A - 包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置 - Google Patents

包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113370660A
CN113370660A CN202110208996.5A CN202110208996A CN113370660A CN 113370660 A CN113370660 A CN 113370660A CN 202110208996 A CN202110208996 A CN 202110208996A CN 113370660 A CN113370660 A CN 113370660A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
nozzle
auxiliary electrode
printing apparatus
jet printing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110208996.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113370660B (zh
Inventor
边渡泳
张用熙
阮乌达
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Enjet Co Ltd
Original Assignee
Enjet Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Enjet Co Ltd filed Critical Enjet Co Ltd
Publication of CN113370660A publication Critical patent/CN113370660A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113370660B publication Critical patent/CN113370660B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14314—Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/06—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04576—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads of electrostatic type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04588—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits using a specific waveform
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/07—Ink jet characterised by jet control
    • B41J2/075—Ink jet characterised by jet control for many-valued deflection
    • B41J2/08—Ink jet characterised by jet control for many-valued deflection charge-control type
    • B41J2/085—Charge means, e.g. electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14072—Electrical connections, e.g. details on electrodes, connecting the chip to the outside...
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/16—Production of nozzles
    • B41J2/1607—Production of print heads with piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/06—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field
    • B41J2002/062—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field by using a divided counter electrode opposite to ejection openings of an electrostatic printhead, e.g. for controlling the flying direction of ejected toner particles by providing the divided parts of the counter electrode with different potentials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14491—Electrical connection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/04—Heads using conductive ink

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

本发明涉及一种包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，本发明的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置包括：喷嘴，用于将被供给的溶液通过形成在一端的喷嘴孔朝向相对置的基板喷射；主电极，由绝缘体涂覆，内插于所述喷嘴的内部，不与所述喷嘴内的溶液接触，与所述溶液分离；感应辅助电极，由导电材质形成在所述喷嘴的外侧面上；及电压供给部，用于对所述主电极施加电压。

Description

包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置
技术领域
本发明涉及一种利用基于在电场下感应的电荷所产生的感应静电力的电流体动力学喷射印刷装置，更为详细地涉及如下的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置：该喷射印刷装置用于喷射由通过电场感应在喷嘴末端液面上的静电力来带电的溶液，其中除了被施加高电压的主电极外还具有感应辅助电极，从而提高喷射(jetting)性能。
背景技术
一般来讲，喷墨打印机或分配器(Dispenser)是指对于填充在密封容器内的气体、液体或其他内容物，通过如加压装置或压电元件等的压力波传递装置，按规定量喷射并使用其内部内容物的装置。
最近，在如电子部件及相机模块等小型化的精密产业领域中也使用为了涂覆特定部位或进行接合加工等而喷射化学溶液的分配器。此外，在OLED显示器产业领域中为了在封装工艺的有机膜涂覆或构图如像素中的红色(Red)、绿色(Green)等颜色材料也使用喷墨打印机。此外，在如OLED背板(Backplane)的薄膜晶体管(Thin-film-transistor)的源极(source)、漏极(drain)、栅极(gate)等电极中出现断线(open)不良时，作为连接该断线的方法也考虑使用油墨等材料。在这种领域中使用的分配器或打印机要求更加精密地控制喷射量，以及喷射微细液滴。
作为喷射液滴的方法，以往广泛使用压电(piezoelectric)方式及电流体动力学(electrohydrodynamic，EHD)方式等。其中，电流体动力学方式是利用位于喷嘴上的电极和基板之间的电位差引起的静电力来喷射油墨的方法，其能实现微细线宽，因此广泛使用于用于精密喷射的技术领域中。
以往的利用电流体动力学的喷射技术利用在喷嘴内部配置电极并施加电压的方法来向喷嘴内溶液提供电荷以使该溶液带电并产生静电力来喷射液滴。此时，若电极与喷嘴内液体接触，则自由电子从电极传递到液体，或在电极表面上因离解(dissociation)而形成离子，且通过离子的传递，电流流过液体。此时，借助因施加到电极上的电压而形成的电场强度所作用的静电力来喷射液体。通常喷射的功能性油墨是在各种溶剂中分散纳米金属颗粒、聚合物、生物物质、粘合剂等物质的油墨而成的。这种物质自身带电，或通过激活电极中的离解(dissociation)来帮助离子的形成。
然而，这种以往的利用电流体动力学的喷射技术是电极与喷嘴内的溶液直接接触的结构，因此在离解(dissociation)过程中电极表面上产生氧化还原反应，在电极生成的电极离子会与喷嘴内的待喷射的溶液混合，且因在氧化还原反应中产生的热而导致溶液变性的问题。此时，因溶液变性，有时会产生喷嘴被堵塞的问题，且因生成泡沫，对喷射带来严重的问题。此外，根据溶液的导电度，可能会产生电流逆流，从而导致喷嘴和溶液腔之间可能会存在的阀门的误操作。
美国专利：第4333086号
美国专利：第4364054号
日本公开专利：第2004-165587号
发明内容
因此，本发明是为了解决如上所述的以往问题而提出的，其目的在于提供一种包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，该包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置将喷嘴内溶液和被施加电压的主电极之间用绝缘体分离，且通过在对主电极施加电压时产生的电场下感应的电荷(induced charge)所引起的静电力，从喷嘴喷射，以解决因溶液与电极直接接触产生的氧化还原反应导致的发热、溶液的变性、喷嘴堵塞及产生泡沫等以往的问题，其中在喷嘴的外侧面上形成感应辅助电极，进一步提高喷射性能。
本发明所要解决的问题并不局限于上面所提到的问题，关于没有提到的其他问题，本发明所属领域的技术人员应能从下面的记载中清楚地理解。
上述目的可通过本发明的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置来实现，该包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置包括：喷嘴，用于将被供给的溶液通过形成在一端的喷嘴孔朝向相对置的基板喷射；主电极，由绝缘体涂覆，内插于所述喷嘴的内部，不与所述喷嘴内的溶液接触，与所述溶液分离；感应辅助电极，由导电材质形成在所述喷嘴的外侧面上；及电压供给部，用于对所述主电极施加电压。
在此，所述感应辅助电极可以不被电连接，或被施加与所述主电极的电压不同的电压或被接地。
在此，所述感应辅助电极可形成为通过所述喷嘴的末端延伸到所述喷嘴的内侧面的形状。
在此，所述电压供给部可用于对所述主电极施加直流电压。
在此，所述电压供给部可用于对所述主电极施加交流电压。
在此，所述电压供给部可对所述主电极施加包括正弦波、三角波和四角波中的至少一种波的交流电压。
在此，所述主电极可形成为针(needle)状。
在此，所述主电极可形成为管状。
在此，可进一步包括配置在所述基板的下方的基板底部电极，在所述主电极和所述基板底部电极之间形成电位差。
在此，所述基板底部电极可被接地。
根据如上所述本发明的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，由于能够通过绝缘体来分离喷嘴内溶液和被施加电压的主电极之间，因此具有能够解决因溶液与电极直接接触且因施加在电极上的电压所产生的氧化还原反应产生的发热、溶液的变性、喷嘴堵塞及产生泡沫问题的优点。
此外，即使不存在因电极和溶液的直接接触产生的电荷传递，也能因电场而作用于喷嘴末端液面的感应静电力来实现喷射，因此具有能够降低根据溶液导电度的喷射灵敏度的优点。
此外，由于与主电极独立地形成感应辅助电极，因此还具有能够提高感应电场的特性，进一步提高喷射特性的优点。
此外，在将感应辅助电极涂覆形成在喷嘴外侧面上，而不是形成在喷嘴内侧面的情况下，还具有能够提高电压效率及微细线宽的实现等的喷射性能的同时容易制作感应辅助电极的优点。
附图说明
图1是用于说明根据本发明的感应电流体动力学喷射印刷装置的基本结构的剖视图。
图2是图1的变形例。
图3是用于说明本发明的原理的图，表示在对电容器施加交流电压时因位移电流(displacement current)，在本发明中即使主电极和溶液没有接触也能确保如传递电荷那样的效果的带电状态的变化。
图4是表示根据本发明的一实施例的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置的图。
图5是图4的变形例。
图6是表示对根据本发明的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置、以往的内插有电极且该电极与溶液接触的结构的电流体动力学喷射印刷装置及如图1所示那样不包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置进行喷射实验的结果的图。
具体实施方式
在具体实施方式及附图中包括实施例的具体事项。
若参照附图及在后面详述的实施例，则会更加清楚地了解本发明的优点和特征以及达到该优点和特征的方法。但本发明并不局限于以下公开的实施例，而能够以不同的多种形式实现，本实施例只是为了完整地公开本发明，并为了向本领域技术人员完整地告知本发明的范畴而提供的，本发明只由权利要求的范畴定义。在整个说明书中相同的附图标记表示相同的结构要素。
下面，通过本发明的实施例，并参照用于说明包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置的附图，对本发明进行说明。
首先，参照图1至图3，对根据本发明的感应电流体动力学喷射印刷装置进行说明。
图1是用于说明根据本发明的感应电流体动力学喷射印刷装置的基本结构的剖视图，图2是图1的变形例，图3是用于说明本发明的原理的图，表示在对电容器上施加交流电压时因位移电流(displacement current)，在本发明中即使主电极和溶液没有接触也能确保如传递电荷那样效果的带电状态的变化。
本发明的感应电流体动力学喷射印刷装置可包括喷嘴110、主电极120及电压供给部。
喷嘴110从溶液供给部接收溶液后，如后述那样通过由交流电压或直流电压而感应的静电力的力量，通过形成在下端的喷嘴末端的喷嘴孔喷射溶液。此时，喷嘴110形成为从上端到下端的剖面呈圆形且内径恒定的圆筒状，但并不局限于此。如图2所示，形成有喷嘴孔的喷嘴110下端部也可形成为锥形，以使内径越靠下方越逐渐变小。当然，喷嘴也可形成为四角筒或多角筒。
此时，优选喷射溶液的喷嘴孔的直径形成为50μm以下，但根据情况也可形成为1μm以下。
溶液供给部用于向喷嘴110的内部以规定的压力供给溶液，可由泵及阀门等来构成。
主电极120插入喷嘴110内部的中心，接收电压供给部所施加的直流电压或交流电压。如图所示，主电极120可形成为针(needle)状。或者，主电极120也可形成为形成有中空的长管状。
此时，对主电极120的外部涂覆绝缘体来形成绝缘层130。由此，主电极120和喷嘴110内部的溶液之间不直接接触，而通过绝缘层130被分离。由于喷嘴110内的溶液和主电极120可通过绝缘层130被分离，因此能够防止对主电极120施加高电压时在溶液和主电极120之间产生的氧化还原反应，还能解决因氧化还原反应导致的发热、溶液变性、产生泡沫及喷嘴110的堵塞等的问题。
此时，作为形成绝缘层130的绝缘体可使用环氧聚合物(polymer)、氟树脂(Fluorocarbon)系的涂覆剂等。为了将主电极120绝缘，也可在金属表面上形成氧化膜，也可涂覆环氧系或苯酚(phenolic)系的聚合物，或涂覆陶瓷，或使用玻璃等，但并不限于此。
电压供给部用于对位于喷嘴110内的主电极120施加直流电压或交流电压。此时，由电压供给部施加的电压的波形可为正弦波(sinusoidal)、三角波或四角波等多种波形。
在被喷射溶液的基板S的下方可形成有另一个基板底部电极180，所述电压供给部可对基板底部电极180和主电极120分别施加不同的电压，以在基板底部电极180和主电极120之间形成电位差。或者，基板底部电极180也可被接地。
【数学式1】
Figure BDA0002950594080000051
上述数学式1为表示对存在于电场下的溶液起作用的力的数学式(其中，fe表示电力，ρe表示电荷密度，ε表示介电系数，ε0表示真空状态的介电系数，E表示电场强度)。
在式中右边的第一项为库仑力，其为对包括自由电荷的溶液起作用的力。其为通过在溶液与电极直接接触时所传递的电荷起作用的力，其大小最大。在本实施例中，库仑力可通过在施加交流电压时所形成的感应电流来起作用。第二项为电场作用于非均匀电介质(non-homogeneous dielectric)液体时形成的介电力(dielectric force)。在电极与液体直接接触时，该力小于库仑力，但如本实施例那样利用感应电流时介电力也起较大的作用。第三项为通过电致伸缩压力(electrostrictive pressure)所形成的力，是在液体液面上分布有不均匀的电场时所产生的压力。
如在图3的左侧所示，电容器(Capacitor)为在两个导电金属板之间如三明治那样夹设由绝缘材料制作的电介质的电路元件。此时，电容器在被施加直流电压时，起到无电流流动的充电器的作用，但在被施加交流电压时，电荷流动会交替改变，产生有电流流动的现象，将此称为位移电流(displacement current)。
在本实施例中，也与对电容器施加交流电压的情况相似地，喷嘴110内的溶液和主电极120通过涂覆在主电极120外侧面的绝缘层130被分离，当对主电极120施加交流电压时，随着正(+)及负(–)电信号的反复，感应电荷作用到喷嘴110内的溶液，从而具有电流流动的效果。因此，可通过如此由电压供给部施加的交流电压产生的感应电力使溶液带电，且形成电场，通过库仑力喷射液体。
在本实施例中对主电极120施加直流电压时利用被绝缘的电极来施加电压，但是当在喷嘴末端的液面和基底之间形成电场时，如果液体为极性溶剂，则沿液面形成通过极化(polarization)产生的感应电荷，且通过电场产生的库仑力发挥作用。在溶液内包括带电的聚合物、纳米颗粒、生物物质等时，电场也会使得物质的电荷随着电场分布在液面上来产生附加的电力作用。此外，介电力和电致伸缩压力在本发明的感应电流体动力学喷射印刷中可有助于喷射液体。
如上所述，根据本发明的感应电流体动力学喷射印刷装置将涂覆有绝缘体的主电极120插入到喷嘴110内，通过绝缘层130将主电极120和溶液之间分开而防止接触，并通过对主电极120施加交流电压或直流电压时生成的电场下感应的电荷(induced charge)引起静电力，通过该静电力从喷嘴110喷射溶液。因此，即使溶液和主电极120之间不直接接触，也能通过感应的电荷以电流体动力学方式喷射溶液。
此时，根据本发明的一实施例的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置在上述图1及图2的结构中进一步包括感应辅助电极150，由此提高感应电场的特性，进一步提高喷射特性。
图4是表示根据本发明的一实施例的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置的图，图5是图4的变形例，图6是表示对根据本发明的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置、以往的内插有电极且该电极与溶液接触的结构的电流体动力学喷射印刷装置及如图1所示那样不包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置的喷射实验结果的图。
如图4所示，感应辅助电极150可形成在喷嘴110的外侧面上。更为详细地，所述感应辅助电极150可由导电材质涂覆喷嘴110外侧面的方法来形成。
感应辅助电极150的电极物质可包括：包括金、银、铜、铝等的金属物质；ITO、ZTO等的导电氧化物质；如PEDOT的导电聚合物；如石墨烯的碳基导电物质。
此时，感应辅助电极150可以不另行电连接，或被施加与主电极120的电压不同的电压或被接地。
如此在与插入喷嘴110内部的主电极120独立地形成有感应辅助电极150的情况下，当对主电极120施加电压而在溶液内产生感应电流时能够进一步强化感应电场，从而能够进一步提高喷射特性。
在从形成感应电场的角度来看，主电极120可视作发出电信号的发射(emitting)电极，感应辅助电极150可视作接收从主电极120发出的电信号的接收(receiving)电极。因此，即使不将感应辅助电极150电连接，仅通过感应辅助电极150这一存在也能强化感应电场，能够进一步提高喷射特性。
感应辅助电极150可通过涂覆喷嘴110内侧面的方法来形成，但在本实施例中，在喷嘴110外侧面上形成感应辅助电极150。
图5表示图4的变形例，在喷嘴110的外侧面上涂覆形成感应辅助电极150，形成在外侧面的感应辅助电极150可形成为其一部分通过喷嘴末端延伸到喷嘴110内部的形状。此时，能在喷嘴末端周围进一步集中感应电荷，从而进一步提高喷射性能。
图6按顺序表示对如图4所示那样在喷嘴110的外侧面形成有感应辅助电极150的感应电流体动力学喷射印刷装置、以往的内插有电极且该电极与溶液接触的结构的电流体动力学喷射印刷装置及如图1所示那样不包括感应辅助电极150的感应电流体动力学喷射印刷装置进行喷射实验的结果。
在如本发明那样在喷嘴110的外侧面形成有感应辅助电极150的情况下，可以确认可通过远远小的工作电压(0.12kV)来实现溶液喷射，进一步能够实现微细线宽(0.84μm)。进一步，在如本发明那样使用感应电流体动力学喷射印刷装置并使用感应辅助电极150的情况下，可以确认与不使用感应辅助电极150的情况相比，在工作电压及线宽上进一步提高喷射性能。
可在本发明中使用的用于电流体动力学喷射印刷的喷射溶液为导电纳米油墨组合物，其包括导电纳米结构体、高分子化合物、润湿分散剂及有机溶剂。导电纳米结构体的电特性、机械特性及热特性优异，因此可以成为导电纳米油墨组合物的基本物质，其优选为纳米颗粒形状或如纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带或纳米管等的一维纳米结构，可将纳米颗粒和所述一维纳米结构组合使用。此外，优选导电纳米结构体为由纳米结构体、碳纳米管或其组合构成，该纳米结构体或碳纳米管由选自金(Au)、银(Ag)、铝(Al)、镍(Ni)、锌(Zn)、铜(Cu)、硅(Si)或钛(Ti)中的一种以上来构成。高分子化合物用于调节导电纳米油墨组合物的粘度及光学特性，天然高分子化合物和合成高分子化合物的种类不受限制。在此，作为优选实施例，所述天然高分子化合物优选为壳聚糖(chitosan)、明胶(gelatin)、胶原蛋白(collagen)、弹性蛋白(elastin)、透明质酸(hyaluronic acid)、纤维素(cellulose)、丝素蛋白(silk fibroin)、磷脂(phospholipids)或纤维蛋白原(fibrinogen)中的至少一种，所述合成高分子化合物优选为聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA，Poly(lactic-co-glycolicacid))、聚乳酸(PLA，Poly(lactic acid))、聚(3-羟基丁酸酯-羟基戊酸酯)(PHBV，Poly(3-hydroxybutyrate-hydroxyvalerate))、聚二氧杂环己酮(PDO，Polydioxanone)、聚乙醇酸(PGA，Polyglycolic acid)、聚(丙交酯-己内酯)(PLCL，Poly(lactide-caprolactone))、聚(e-己内酯)(PCL，Poly(ecaprolactone))、聚L-乳酸(PLLA，Poly-L-lactic acid)、聚(醚聚氨酯尿素)(PEUU，Poly(ether Urethane Urea))、乙酸纤维素(Cellulose acetate)、聚环氧乙烷(PEO，Polyethylene oxide)、聚(乙烯乙烯醇)(EVOH，Poly(Ethylene VinylAlcohol))、聚乙烯醇(PVA，Polyvinyl alcohol)、聚乙二醇(PEG，Polyethylene glycol)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP，Polyvinylpyrrolidone)中的至少一种。根据导电纳米结构体的种类，可将天然高分子化合物和合成高分子化合物组合使用。在本发明中，在将银纳米线作为导电纳米结构体来实现油墨组合物的情况下，当将PEG或PEO作为高分子化合物来使用时，最容易进行粘度调节。
本发明的权利范围并不限于上述实施例，而在所附的权利要求书的范围内可由多种形式的实施例来使用。在不脱离权利要求书所要求保护的本发明精神的范围内，本领域技术人员所能变形的范围也属于本发明的权利要求书中记载的范围内。
附图标记说明
110:喷嘴
120:主电极
130:绝缘层
150:感应辅助电极
180:基板基底电极
S:基板

Claims (10)

1.一种包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，包括：
喷嘴，用于将被供给的溶液通过形成在一端的喷嘴孔朝向相对置的基板喷射；
主电极，由绝缘体涂覆，内插于所述喷嘴的内部，不与所述喷嘴内的溶液接触，与所述溶液分离；
感应辅助电极，由导电材质形成在所述喷嘴的外侧面上；及
电压供给部，用于对所述主电极施加电压。
2.根据权利要求1所述的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，其中，所述感应辅助电极不被电连接，或被施加与所述主电极的电压不同的电压或被接地。
3.根据权利要求1所述的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，其中，所述感应辅助电极形成为通过所述喷嘴的末端延伸到所述喷嘴的内侧面的形状。
4.根据权利要求1所述的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，其中，所述电压供给部用于对所述主电极施加直流电压。
5.根据权利要求1所述的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，其中，所述电压供给部用于对所述主电极施加交流电压。
6.根据权利要求5所述的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，其中，所述电压供给部对所述主电极施加包括正弦波、三角波和四角波中的至少一种波形的交流电压。
7.根据权利要求1所述的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，其中，所述主电极形成为针状。
8.根据权利要求1所述的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，其中，所述主电极形成为管状。
9.根据权利要求1所述的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，进一步包括配置在所述基板的下方的基板底部电极，在所述主电极和所述基板底部电极之间形成电位差。
10.根据权利要求9所述的包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置，其中，所述基板底部电极被接地。
CN202110208996.5A 2020-02-25 2021-02-24 包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置 Active CN113370660B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0022783 2020-02-25
KR1020200022783A KR102312804B1 (ko) 2020-02-25 2020-02-25 유도보조 전극을 포함하는 유도 전기수력학 젯 프린팅 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113370660A true CN113370660A (zh) 2021-09-10
CN113370660B CN113370660B (zh) 2023-01-10

Family

ID=77365501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110208996.5A Active CN113370660B (zh) 2020-02-25 2021-02-24 包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11383518B2 (zh)
KR (1) KR102312804B1 (zh)
CN (1) CN113370660B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08142330A (ja) * 1994-11-14 1996-06-04 Fujitsu Ltd インクジェットヘッド
JPH08149253A (ja) * 1994-09-22 1996-06-07 Toshiba Corp インクジェット記録装置
JPH09239988A (ja) * 1996-03-04 1997-09-16 Toshiba Corp 画像形成装置
US6331046B1 (en) * 1997-09-04 2001-12-18 Nec Corporation Electrostatic inkjet head having an ink drain for draining ink from a slit
JP2002370364A (ja) * 2001-06-15 2002-12-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液体噴出方法および液体噴出装置
JP2004114373A (ja) * 2002-09-24 2004-04-15 Sharp Corp 静電吸引型流体ジェット装置
CN1930000A (zh) * 2003-12-25 2007-03-14 柯尼卡美能达控股株式会社 液体喷射装置
CN101678373A (zh) * 2007-05-17 2010-03-24 玛丽皇后与西田学院 静电喷射设备和静电喷射方法
JP2011073189A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Ulvac Japan Ltd 吐出装置、印刷方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS594310B2 (ja) 1979-06-30 1984-01-28 株式会社リコー インクジェット記録装置
US4364054A (en) 1981-03-02 1982-12-14 Exxon Research And Engineering Co. Method and apparatus for fluid jet printing
JP3975272B2 (ja) 2002-02-21 2007-09-12 独立行政法人産業技術総合研究所 超微細流体ジェット装置
KR100917279B1 (ko) * 2009-01-14 2009-09-16 건국대학교 산학협력단 액적분사장치
KR101067839B1 (ko) * 2009-01-14 2011-09-27 성균관대학교산학협력단 잉크젯 프린트 헤드

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08149253A (ja) * 1994-09-22 1996-06-07 Toshiba Corp インクジェット記録装置
JPH08142330A (ja) * 1994-11-14 1996-06-04 Fujitsu Ltd インクジェットヘッド
JPH09239988A (ja) * 1996-03-04 1997-09-16 Toshiba Corp 画像形成装置
US6331046B1 (en) * 1997-09-04 2001-12-18 Nec Corporation Electrostatic inkjet head having an ink drain for draining ink from a slit
JP2002370364A (ja) * 2001-06-15 2002-12-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液体噴出方法および液体噴出装置
JP2004114373A (ja) * 2002-09-24 2004-04-15 Sharp Corp 静電吸引型流体ジェット装置
CN1930000A (zh) * 2003-12-25 2007-03-14 柯尼卡美能达控股株式会社 液体喷射装置
CN101678373A (zh) * 2007-05-17 2010-03-24 玛丽皇后与西田学院 静电喷射设备和静电喷射方法
JP2011073189A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Ulvac Japan Ltd 吐出装置、印刷方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210108528A (ko) 2021-09-03
KR102312804B1 (ko) 2021-10-15
CN113370660B (zh) 2023-01-10
US20210260876A1 (en) 2021-08-26
US11383518B2 (en) 2022-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102082621B1 (ko) 유도 전기수력학 젯 프린팅 장치
CN111823570B (zh) 感应电流体动力学喷射打印装置
KR100625015B1 (ko) 초미세 유체 제트장치
Bernasconi et al. Piezoelectric drop‐on‐demand inkjet printing of high‐viscosity inks
WO2006067966A1 (ja) 液体吐出ヘッド、液体吐出装置および液体吐出方法
TWI253987B (en) Electrostatic attraction fluid ejecting device
KR102229578B1 (ko) 유도 전기수력학 젯 프린팅 장치
CN113370660B (zh) 包括感应辅助电极的感应电流体动力学喷射印刷装置
JP2006315232A (ja) 液体吐出装置
Kim et al. On-demand electrohydrodynamic jetting with meniscus control by a piezoelectric actuator for ultra-fine patterns
KR100903963B1 (ko) 나노팁을 이용한 액적분사장치
KR101050187B1 (ko) 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드
KR102146196B1 (ko) 유도 전기수력학 젯 프린팅 장치
KR20100133065A (ko) 드롭-온-디맨드(ｄｒｏ ｐ ｏｎ ｄｅｍａｎｄ) 구동방식의 전기수력학적 프린팅 헤드 및 그 제조 방법
JP4930506B2 (ja) 液体吐出ヘッド及び液体吐出方法
WO2006070557A1 (ja) 液体吐出ヘッド、液体吐出装置および液体吐出方法
JP4715214B2 (ja) 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
WO2004028812A1 (ja) 静電吸引型流体ジェット装置
JP2006082345A (ja) 流体吐出装置および流体吐出方法
JP2008087365A (ja) 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
JP2006181926A (ja) 液体吐出ヘッド、液体吐出装置および液体吐出方法
Kim et al. Hybrid on demand jetting system for ultra fine droplet based on electrohydrodynamic and piezoelectric actuation
JP2007230018A (ja) 液体吐出装置及び液体吐出方法
JP2007289845A (ja) 静電吸引型流体吐出装置
JP2005058808A (ja) 静電吸引型流体吐出方法およびその装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant