KR101050187B1 - Inkjet Printer Heads for Nano Patterning - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노 패터닝 인쇄시 잉크꼬리 없이 잉크를 배출할 수 있어서 인쇄품질을 향상시킬 수 있는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to an inkjet printer head for nano-patterning, which can improve the printing quality by discharging ink without ink tail during nano-patterning printing.

본 발명의 주요 특징은,The main features of the present invention,

잉크가 수용된 잉크공급채널과, 상기 잉크공급채널과 연통되는 분사챔버와, 상기 분사챔버의 말단부에 형성되는 노즐부로 이루어진 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드에 있어서,An inkjet printer head for nano patterning comprising an ink supply channel containing ink, an ejection chamber in communication with the ink supply channel, and a nozzle portion formed at an end of the ejection chamber,

상기 노즐부에 (+)전압 또는 (-)전압을 인가하여 이를 통과하는 잉크가 양전하 또는 음전하로 대전되도록 함을 포함하고; 상기 노즐부의 하부에 위치하며, 상기 노즐부에서 배출되는 잉크를 전기장에 의해 응집시키는 응집전극층; 상기 응집전극층의 하부에 위치하며, 상기 노즐부에 인가된 전류의 극성과 반대되는 극성을 갖도록 전압을 인가하여 상기 잉크와의 상호간 자기력 작용에 의해 잉크가 유도 배출되도록 하는 그라운드 전극층;으로 이루어진 분사유도모듈을 더 포함하는 것이다.Applying a positive voltage or a negative voltage to the nozzle part such that ink passing therethrough is charged with a positive charge or a negative charge; Located in the lower portion of the nozzle unit, the aggregation electrode layer to agglomerate the ink discharged from the nozzle by an electric field; A ground electrode layer positioned below the aggregation electrode layer, the ground electrode layer configured to apply a voltage to have a polarity opposite to the polarity of the current applied to the nozzle unit so that the ink is induced and discharged by mutual magnetic force with the ink; It further includes a module.

나노 패터닝, 잉크젯 프린터, 헤드 Nano patterning, inkjet printer, head

Description

나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드{Ink-jet printer head} Inkjet printer head for nano patterning {Ink-jet printer head}

본 발명은 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드에 관련한 것이다.The present invention relates to an inkjet printer head for nano patterning.

더 상세하게는 패터닝 인쇄시 잉크꼬리 없이 잉크를 배출할 수 있어서 인쇄품질을 향상시킬 수 있는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an inkjet printer head for nano-patterning, which can improve printing quality by discharging ink without an ink tail during patterning printing.

주지하듯이, 잉크젯 프린팅 방식은 크게 가열방식과 압전소자 방식으로 나뉜다.As is well known, the inkjet printing method is largely divided into a heating method and a piezoelectric element method.

가열방식은 잉크를 분사할 때 열을 이용하는 것으로서 잉크 카트리지 헤드부의 저항에 전기신호가 가해지면 급속히 달구어져 기포가 발생하고 이 기포의 힘으로 잉크가 헤드 밖으로 밀려 나와 피인쇄체에 인쇄된다. 기포가 수축되면 새로운 잉크가 헤드로 공급되어 잉크가 채워진다. The heating method uses heat to inject ink. When an electrical signal is applied to the resistance of the ink cartridge head, the heating is rapidly heated to generate bubbles, and the ink is pushed out of the head and printed on the printed object. When the bubble shrinks, new ink is supplied to the head to fill the ink.

이 제품의 장점은 매우 단순한 헤드 구조에 있다. 열을 전사할 수 있는 히터 부분은 잉크실과 헤드가 있는 부분의 중간 부분 즉, 헤드의 위쪽에 위치하게 된다. 헤드의 위쪽에 있는 히터를 가열하여 생기는 기포의 힘을 이용하여 잉크를 분사한다. 이러한 방식은 버블젯 방식과 유사하며, 잉크실에 기포가 들어가도 잉크와 함께 방출되기 쉽고, 잉크가 막히는 현상이 적다. 또한 구조가 간단하여 노즐의 수를 늘리기가 쉽다는 장점을 갖는다. 반면, 노즐마다 일정한 크기의 잉크만 분출하기 때문에 넓은 면적에 인쇄를 하려면 여러 차례 반복하여 같은 장소에 잉크를 분출함에 따라 그만큼 인쇄 속도가 떨어진다는 단점을 갖는다.The advantage of this product is its very simple head structure. The heater portion capable of transferring heat is positioned in the middle of the ink chamber and the portion where the head is, that is, above the head. Ink is ejected by using the force of bubbles generated by heating the heater above the head. This method is similar to the bubble jet method, and even if air bubbles enter the ink chamber, they are easily released together with the ink, and the ink is less clogged. In addition, the simple structure has the advantage that it is easy to increase the number of nozzles. On the other hand, since only a certain size of ink is ejected for each nozzle, the printing speed decreases as the ink is ejected to the same place repeatedly for several times.

압전소자방식(Piezo Actuator)은 피에조 압전기(Piezo Electric)를 이용해서 분사하는 방식으로, 압전소자(Piezo Actuator)를 이용하여 기계적인 압력으로 잉크를 분사하는 방식이다. 프린터가 압전소자에 전기신호를 보내면 압전소자가 진동을 하게 되고 이 진동의 압력으로 잉크가 노즐구멍 밖으로 밀려 나는 것이다. 빠져나간 부분은 모세 현상과 관성법칙 등에 의하여 채워진다.Piezo Actuator (Piezo Actuator) is a method of spraying using a piezo piezoelectric (Piezo Electric), a method of spraying ink at a mechanical pressure using a piezoelectric element (Piezo Actuator). When the printer sends an electric signal to the piezoelectric element, the piezoelectric element vibrates and ink is pushed out of the nozzle hole by the pressure of the vibration. The escaped part is filled by the phenomenon of Moses and the law of inertia.

이러한 압전소자방식은 전류 제어로 잉크의 분출을 정밀하게 제어할 수 있다는 점이 장점이다. 잉크방울이 부풀어 오를 때 압전소자의 전류를 제어하는 시간을 조절하면 밀려나가는 잉크방울의 크기를 조절할 수 있다. 때문에 노즐이 크면서도잉크방울을 작게 만들 수 있으며 하나의 노즐로 다양한 크기의 잉크방울을 만드는 멀티 사이즈 도트 기능도 실현할 수 있는 것이다. 이러한 멀티 사이즈 도트 기능으로 피인쇄체에 따라서 도트의 크기를 조절할 수 있어 속도 향상에도 도움이 된다.The piezoelectric element method has an advantage in that ink ejection can be precisely controlled by current control. By adjusting the time for controlling the current of the piezoelectric element when the ink bubble swells, it is possible to control the size of the ink ink to be pushed out. As a result, the nozzle is large and ink droplets can be made small, and the multi-size dot function of making ink droplets of various sizes with one nozzle can be realized. This multi-size dot function can be used to adjust the size of the dot according to the printed body, which helps in speed improvement.

단점은 노즐의 크기가 큰 편이라 노즐의 수를 늘리는 일이 어렵고 노즐이 막히는 일이 많다는 점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해서 출력 전에 클리닝 동작을 하여 기포를 배출하고 있으나 근본적인 문제해결 방법은 아니다.The disadvantage is that the size of the nozzle is large, it is difficult to increase the number of nozzles and the nozzles are often clogged. In order to solve this problem, air is discharged by cleaning before printing, but it is not a fundamental problem solving method.

또한, 압전소자방식에서 사용되는 잉크는 12 ~ 15cps정도의 점도를 갖고 있어서 계속적으로 잉크를 가열하지 않으면 잉크가 쉽게 응고되는 문제점이 있고, 이로 인해 노즐 막힘 현상이 발생하게 된다. In addition, the ink used in the piezoelectric element method has a viscosity of about 12 to 15 cps, so if the ink is not continuously heated, the ink easily coagulates, which causes nozzle clogging.

또한, 앞서 언급하였듯이 압전소자방식에서 사용되는 잉크는 소정의 점도를 갖고 있어서 도트 프린팅시 잉크가 방울형태로 절도있게 끊어진 채 배출되어야 하나 실제로는 점도의 영향으로 잉크방울이 길게 늘어지는 잉크꼬리가 발생하여(마치 엿이 늘어지는 현상과 동일한 현상) 프린팅 된 도트의 크기가 일정치 못하고 이로 인해 인쇄품질이 떨어지는 문제점이 발생하였다.In addition, as mentioned above, the ink used in the piezoelectric element method has a predetermined viscosity so that the ink should be discharged in the form of droplets when the dot printing is cut off, but in reality, the ink tail is long and the ink drops are generated due to the influence of the viscosity. (Same phenomenon as the drooping phenomenon) The size of the printed dot is not fixed, which causes a problem of poor print quality.

한편, 본 발명에서 적용하고자 하는 정전기 유도증착(electrospray deposition:ESD) 방식은 정전기 장을 제어하여 단백질 또는 대전된 나노 입자들을 전도성 기판의 특정 영역 위에 증착시킬 수 있도록 개발되었는데, 방울의 크기, 시료의 농도, 분사시간 등으로 증착량을 조절할 수 있고, 다양한 패턴을 동시에 증착할 수 있어서 고속 대면적 분사가 가능하다는 특징을 갖는다.On the other hand, the electrospray deposition (ESD) method to be applied in the present invention was developed to control the electrostatic field to deposit proteins or charged nanoparticles on a specific area of the conductive substrate, the size of the droplet, The amount of deposition can be controlled by concentration, injection time, etc., and various patterns can be deposited at the same time.

상기한 정전기 유도증착의 원리를 도 1의 개념도를 통해 간략히 설명하면 다음과 같다. 도면을 보면, 상측에는 잉크를 배출하기 위한 미세직경의 노즐(1)이 위치하고 있고, 그 직하방에는 그라운드(2)가 위치하고 있다. 이때, 상기 노즐(1)에는 (+) 또는 (-)전압을 인가해 주고, 그라운드(2)에는 반대 전극인 (-) 또는 (+)전압을 인가해 주게 되면 노즐(1)을 통과하는 전도성 잉크가 노즐과 같은 극으로 대전되며, 이에 따라 전도성 잉크는 반대전극의 그라운드(2)와의 인력(자기력)에 의해 그라운드(2) 상의 피인쇄체(미도시)에 인쇄되는 것이다. 이러한 정전기 유도증착은 앞선 압전소자방식에서의 노즐막힘현상을 해소할 수 있는 장점이 있다. The principle of electrostatic induction deposition is briefly described through the conceptual diagram of FIG. 1. As shown in the figure, a nozzle 1 having a fine diameter for discharging ink is located on the upper side, and a ground 2 is located directly under the nozzle. At this time, when the positive (+) or (-) voltage is applied to the nozzle 1 and the negative electrode (-) or (+) voltage, which is the opposite electrode, is applied to the nozzle (1) The ink is charged to the same pole as the nozzle, so that the conductive ink is printed on the printed object (not shown) on the ground 2 by the attraction force (magnetic force) with the ground 2 of the counter electrode. Such electrostatic induction deposition has the advantage of eliminating the nozzle clogging phenomenon in the previous piezoelectric element method.

그러나, 정전기 유도증착기를 이용하더라도 잉크꼬리를 근본적으로 제어하는 것이 어려워 인쇄품질이 떨어지는 문제점을 해소하지 못하고 있다.However, even if the electrostatic induction evaporator is used, it is difficult to fundamentally control the ink tail and thus does not solve the problem of poor print quality.

또한, 도 2에서와 같이 상기 노즐(1)에는 양펄스가 형성되도록 전압을 인가하는 반면, 그라운드(2)에는 전압을 인가하지 않음에 따라 양자 간의 펄스폭(P1)을 크게 하기 위해서는 노즐(1)의 인가 전압을 높여야 한다. 이에 따라 노즐(1)에 비교적 고전압인 3 ~ 4kv가 인가되어야 함으로 전력소모가 큰 문제점이 발생하게 된다. In addition, as shown in FIG. 2, a voltage is applied to the nozzle 1 so that a positive pulse is formed, whereas a voltage is not applied to the ground 2 so that the pulse width P1 between the nozzles 1 is increased. ) Should be increased. Accordingly, a relatively high voltage of 3 to 4kv should be applied to the nozzle 1, which causes a large power consumption problem.

또한, 종래의 정전기 유도증착기는 노즐(1) 내의 잉크를 강제로 배출하기 위해서 피스톤(미도시)에 의해 일정한 압력으로 잉크를 밀고 있는데, 이러한 피스톤은 정밀제어가 어려워 잉크배출량을 일정하게 제어하는데 어려움이 있었다.In addition, the conventional electrostatic induction evaporator is pushing the ink at a constant pressure by a piston (not shown) in order to forcibly discharge the ink in the nozzle (1), this piston is difficult to precisely control the amount of ink discharge difficult There was this.

또한, 종래의 정전기 유도증착기는 노즐(1)과 그라운드(2)가 별개로 구성되어 있어서 이들 간의 위치선정 및 조립이 불편하다는 문제점도 지적된다.In addition, the conventional electrostatic induction evaporator is also pointed out that the nozzle (1) and the ground (2) are configured separately, so that positioning and assembly between them is inconvenient.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적 1은 노즐부에서 배출되는 점도성 잉크를 응집하기 위한 응집전극층을 구성하여 잉크가 배출될 때 잉크꼬리가 없이 정형화된 크기의 방울로 배출되게 한 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention 1 constitutes a cohesive electrode layer for agglomerating the viscous ink discharged from the nozzle unit when the ink tail is discharged To provide an inkjet printer head for nano-patterned to be discharged in drops of a standard size without.

본 발명의 목적 2는 노즐부에는 기존에 비해 저전압인 양전압을 인가하여 양펄스가 형성되게 하고 그라운드 전극층에는 음전압을 인가하여 음펄스가 형성되게 하여 저전압을 인가하였음에도 불구하고 이들 간의 전위차를 크게 할 수 있어서 소비전력을 저감시킬 수 있도록 한 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드를 제공함에 있다.The objective 2 of the present invention is to apply a positive voltage having a lower voltage to the nozzle unit to form a positive pulse, and to apply a negative voltage to the ground electrode layer so that a negative pulse is formed. The present invention provides an inkjet printer head for nano patterning which can reduce power consumption.

본 발명의 목적 3는 공압 의해 노즐챔버의 압력을 일정하게 유지해 줌으로써 일정량의 잉크가 토출되도록 한 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide an inkjet printer head for nano-patterning in which a predetermined amount of ink is discharged by maintaining a constant pressure in the nozzle chamber by pneumatic pressure.

본 발명의 목적 4는 응집전극층과 그라운드 전극층 및 수 개의 절연층을 일체화한 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드를 제공함에 있다.An object 4 of the present invention is to provide an inkjet printer head for nano patterning in which an aggregation electrode layer, a ground electrode layer, and several insulating layers are integrated.

상기한 본 발명의 목적은,The object of the present invention described above,

잉크가 수용된 잉크공급채널과, 상기 잉크공급채널과 연통되는 분사챔버와, 상기 분사챔버의 말단부에 형성되는 노즐부로 이루어진 나노 패터닝용 잉크젯 프린 터 헤드에 있어서,An ink supply printer head for nano patterning comprising an ink supply channel containing ink, an ejection chamber communicating with the ink supply channel, and a nozzle portion formed at an end of the ejection chamber,

상기 노즐부에 (+)전압 또는 (-)전압을 인가하여 이를 통과하는 잉크가 양전하 또는 음전하로 대전되도록 함을 포함하고; 상기 노즐부의 하부에 위치하며, 상기 노즐부에서 배출되는 잉크를 전기장에 의해 응집시키는 응집전극층; 상기 응집전극층의 하부에 위치하며, 상기 노즐부에 인가된 전류의 극성과 반대되는 극성을 갖도록 전압을 인가하여 상기 잉크와의 상호간 자기력 작용에 의해 잉크가 유도 배출되도록 하는 그라운드 전극층;으로 이루어진 분사유도모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터에 의해 달성된다.Applying a positive voltage or a negative voltage to the nozzle part such that ink passing therethrough is charged with a positive charge or a negative charge; Located in the lower portion of the nozzle unit, the aggregation electrode layer to agglomerate the ink discharged from the nozzle by an electric field; A ground electrode layer positioned below the aggregation electrode layer, the ground electrode layer configured to apply a voltage to have a polarity opposite to the polarity of the current applied to the nozzle unit so that the ink is induced and discharged by mutual magnetic force with the ink; It is achieved by an inkjet printer for nano patterning, characterized in that it further comprises a module.

여기서, 상기 분사유도모듈은, 상기 응집전극층과 그라운드 전극층의 사이에 적층되는 중간 절연층을 더 포함한다.Here, the injection guide module further includes an intermediate insulating layer stacked between the aggregation electrode layer and the ground electrode layer.

또한, 상기 분사유도모듈은, 상기 응집전극층의 상부와 그라운드 전극층의 하부에 적층되는 상,하부 절연층을 더 포함한다.In addition, the injection induction module further includes an upper and a lower insulating layer stacked on an upper portion of the aggregation electrode layer and a lower portion of the ground electrode layer.

또한, 상기 중간 절연층과 외부 절연층은 에폭시 글라스로 되는 것이 바람직하다.In addition, the intermediate insulating layer and the outer insulating layer is preferably made of epoxy glass.

또한, 상기 상부 절연층에는 상기 노즐부가 끼움 결합되는 끼움부가 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the upper insulating layer is preferably provided with a fitting portion to which the nozzle portion is fitted.

또한, 상기 상부 절연층과 노즐부가 일체로 구성될 수 있다.In addition, the upper insulating layer and the nozzle unit may be integrally formed.

또한, 상기 응집전극층과 그라운드 전극층은 구리 또는 알루미늄으로 되는 것이 바람직하다.In addition, the aggregation electrode layer and the ground electrode layer is preferably made of copper or aluminum.

또한, 상기 응집전극층에는 (+) 또는 (-)전압을 인가하여, 이 응집전극층의 두께방향으로 관통되게 형성된 잉크배출구의 벽면을 따라 같은 극의 전기장이 발생되게 함으로써 잉크배출구를 통과하는 잉크가 같은 극 끼리 밀어내는 척력으로 인해 잉크배출구의 중심방향으로 응집되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the positive electrode or the negative voltage is applied to the cohesive electrode layer so that the same electric field is generated along the wall surface of the ink outlet formed so as to penetrate in the thickness direction of the coherent electrode layer, so that the ink passing through the ink outlet is the same. It is desirable to allow the poles to repel in the direction of the center of the ink discharge port due to the repulsive force.

또한, 상기 잉크공급채널은 공압발생수단에서 제공되는 공압에 의해 항상 일정한 압력이 유지되게 하는 것이 바람직하다.In addition, the ink supply channel is preferably such that a constant pressure is always maintained by the pneumatic pressure provided from the pneumatic generating means.

여기서, 상기 공압발생수단은 공압펌프로 되는 것이 보다 바람직하다.Here, the pneumatic generating means is more preferably a pneumatic pump.

또한, 상기 노즐부에는 양전압을 인가하여 양펄스가 형성되도록 하고, 상기 그라운드 전극층에는 음전압을 인가하여 음펄스가 형성되도록 하여, 노즐부와 그라운드 전극층 간의 전위차가 크게 되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to apply a positive voltage to the nozzle unit to form a positive pulse, and to apply a negative voltage to the ground electrode layer to form a negative pulse so that the potential difference between the nozzle unit and the ground electrode layer is increased.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 응집전극층에 의해 도트 프린트시 잉크꼬리가 발생하지 않아서 인쇄품질을 높일 수 있다.As described above, the present invention does not generate an ink tail during dot printing by the aggregation electrode layer, thereby improving printing quality.

또한, 본 발명은 노즐부에 저전압을 인가하는 대신 상대전극인 그라운드 전극에는 음전압을 인가하여 상호간의 전위차를 크게 함으로써 잉크를 일정크기로 배출하는 기능성은 약화되지 않으면서도 기존 대비 전압소모량을 절반으로 줄일 수 있다.In addition, the present invention increases the potential difference between each other by applying a negative voltage to the ground electrode, which is a counter electrode, instead of applying a low voltage to the nozzle part, thereby halving the amount of voltage consumption compared to the conventional one, while not impairing the functionality of discharging ink to a certain size. Can be reduced.

또한, 노즐챔버의 압력을 일정하게 유지해 줌으로써 잉크 배출량을 일정하게 배출하기 위한 정밀제어가 가능하다.In addition, by keeping the pressure in the nozzle chamber constant, it is possible to precisely control the discharge of ink constantly.

또한, 응집전극층, 그라운드 전극층, 절연층을 모듈화하여 조립이 간편하고, 분리된 구성에 비해 동작불량율을 현저히 줄일 수 있다.In addition, it is easy to assemble by modularizing the aggregation electrode layer, the ground electrode layer, and the insulating layer, it is possible to significantly reduce the operation failure rate compared to the separated configuration.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 보다 명확해 질 것이다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them will become more apparent with reference to the embodiments described below in conjunction with the accompanying drawings.

첨부된 도 3은 본 발명에 따른 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드의 조립도이고, 도 4는 본 발명에 따른 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드에서 분사유도모듈의 상세 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드에서 노즐부와 그라운드 전극의 펄스형태를 나타낸 도면이다.Attached Figure 3 is an assembly view of the inkjet printer head for nano patterning according to the present invention, Figure 4 is a detailed cross-sectional view of the jet induction module in the inkjet printer head for nano patterning according to the present invention, Figure 5 is a patterning according to the present invention Fig. 1 shows pulse shapes of the nozzle portion and the ground electrode in the inkjet printer head.

위 도면에 따르면, 본 발명의 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드는 잉크가 수용되는 잉크공급채널(20)과, 상기 잉크공급채널(20)과 연통되는 분사챔버(30)와, 상기 분사챔버(30)의 말단부에 형성되는 하나 이상의 노즐부(40)로 이루어진 바디(10)를 갖는다. 여기서, 상기 노즐부(40)에는 (+)전압 또는 (-)전압을 인가하여 이를 통해 배출되는 잉크가 양전하 또는 음전하로 대전되도록 한다. 이때, 상기 잉크가 대전이 되기 위해서는 잉크가 전도성 잉크이어야 함은 당연할 것이다.According to the above drawings, the nano-patterned inkjet printer head of the present invention includes an ink supply channel 20 in which ink is accommodated, an injection chamber 30 in communication with the ink supply channel 20, and the injection chamber 30. It has a body 10 consisting of one or more nozzles 40 formed at the distal end of the. Here, the nozzle unit 40 is applied with a positive voltage or a negative voltage so that the ink discharged through the nozzle unit 40 is charged with a positive or negative charge. At this time, it will be obvious that the ink must be a conductive ink in order for the ink to be charged.

본 발명은, 상기 노즐부(40)의 하부에 위치되어 잉크분사를 유도하는 분사유도모듈(50)을 더 포함한다.The present invention further includes an injection guide module 50 positioned below the nozzle unit 40 to induce ink injection.

상기한 분사유도모듈(50)은 상기 노즐부(40)와 결합되는 상부 절연층(51)을 갖는다. 상기 상부 절연층(51)은 후술될 응집전극층(52)의 전류가 외부로 누전되지 않도록 하는 역할을 하는 것으로서, 에폭시 글라스와 같은 절연성 재질로 된 평판형태를 취하고 있다.The injection guide module 50 has an upper insulating layer 51 coupled to the nozzle unit 40. The upper insulating layer 51 serves to prevent the current of the aggregation electrode layer 52, which will be described later, from leaking to the outside, and has a flat plate shape made of an insulating material such as epoxy glass.

이러한 상부 절연층(51)은 그 소정부위에 상기 노즐부(40)가 끼움 결합되는 끼움부(51a)를 가지며, 상기 끼움부(51a)의 하부에는 끼움부에 비해 직경이 큰 확관부(51b)가 연이어 형성되어 있다.The upper insulating layer 51 has a fitting portion 51a to which the nozzle portion 40 is fitted to a predetermined portion thereof, and an expansion pipe 51b having a larger diameter than the fitting portion at the lower portion of the fitting portion 51a. ) Are formed successively.

상기 확관부(51b)는 잉크방울에 비해 약간 큰 직경으로 하여, 잉크가 확관부(51b)의 벽면에 묻지 않고 원활하게 배출되도록 하기 위해 상기 끼움부의 직경에 비해 약간 확관하여 형성한 것이다.The expansion portion 51b has a diameter slightly larger than that of the ink drop, and is formed to be slightly enlarged compared to the diameter of the fitting portion so that ink can be smoothly discharged without contacting the wall surface of the expansion portion 51b.

상기 상부 절연층(51)과 노즐부(40)는 앞서 설명한 바 있듯이 끼움 결합하는 것도 가능하나, 이들을 단일체로 형성하여도 무방하다.As described above, the upper insulating layer 51 and the nozzle unit 40 may be fitted together, but they may be formed in a single body.

또한, 상기 분사유도모듈(50)은 상기 상부 절연층(51)의 하부에 적층되는 응집전극층(52)을 갖는다.In addition, the injection guide module 50 has a cohesive electrode layer 52 stacked below the upper insulating layer 51.

상기 응집전극층(52)은 분사되는 잉크를 자기장에 의해 응집하여 잉크방울의 크기를 최대한 정형화되게 하는 역할을 하는 것으로서, 구리 또는 알루미늄과 같은 전도성 재질로 되고 평판형태를 취하고 있다.The aggregation electrode layer 52 serves to agglomerate the ejected ink by a magnetic field so that the size of the ink droplets is as large as possible. The aggregation electrode layer 52 is made of a conductive material such as copper or aluminum and has a flat plate shape.

이러한 응집전극층(52)은 그 소정부위에 상기 상부 절연층(51)의 확관부(51b)와 동일 또는 유사한 직경을 갖는 하나 이상의 잉크배출구(52a)가 상하로 관통되게 형성되어 있다. The cohesive electrode layer 52 is formed such that at least one ink discharge port 52a having the same or similar diameter as that of the expansion part 51b of the upper insulating layer 51 penetrates up and down at a predetermined portion thereof.

상기 응집전극층(52)에는 (+) 또는 (-)전류중 선택된 어느 한 극의 전류만이 인가된다. 그렇게 되면, 응집전극층(52)은 (+) 또는 (-) 자계를 형성하게 되며, 결과적으로 상기 잉크배출구(52a)의 벽면에는 같은 극의 자계가 형성되어 같은 극끼 리는 서로 미는 척력이 발생하게 된다.Only the current of one pole selected from the positive or negative currents is applied to the aggregation electrode layer 52. As a result, the aggregation electrode layer 52 forms a positive or negative magnetic field. As a result, a magnetic field of the same pole is formed on the wall surface of the ink discharge port 52a so that the same poles push each other. do.

따라서, 잉크가 잉크배출구(52a)를 통과할 때 상기한 척력에 의해 잉크배출구(52a)의 중심방향으로 응집됨으로써 잉크방울의 크기가 일정하게 형성되도록 함과 아울러 자계에 의해 잉크꼬리가 커팅(cutting)되는 효과를 가져오게 되어 잉크꼬리를 제거해주는 역할을 하게 된다. 이로 인해 잉크방울의 크기를 정형화하여 도트인쇄시 인쇄품질을 높일 수 있게 된다. Therefore, when ink passes through the ink discharge port 52a, the ink is agglomerated in the direction of the center of the ink discharge port 52a by the above repulsive force so that the size of the ink droplets is uniformly formed and the ink tail is cut by the magnetic field. The effect is to remove the ink tail. As a result, the size of the ink droplets can be standardized, thereby improving print quality when printing dots.

또한, 상기 분사유도모듈(50)은 상기 응집전극층(52)의 하부에 적층되는 중간 절연층(53)을 갖는다.In addition, the injection guide module 50 has an intermediate insulating layer 53 stacked below the aggregation electrode layer 52.

상기 중간 절연층(53)은 상기한 응집전극층(52)과 후술될 그라운드 전극층(54) 사이를 절연시켜주는 역할을 하는 것으로서, 이 역시 상부 절연층(51)과 같이 에폭시 글라스와 같은 절연성 재질로 되고 평판형태를 취하고 있다.The intermediate insulating layer 53 serves to insulate between the cohesive electrode layer 52 and the ground electrode layer 54 to be described later, which is also made of an insulating material such as epoxy glass as the upper insulating layer 51. It takes the form of a flat plate.

이러한 중간 절연층(53)은 그 소정부위에 상기 응집전극층(52)의 잉크배출구(52a)와 연통되는 잉크배출구(53a)가 형성되어 있다.The intermediate insulating layer 53 has an ink discharge port 53a communicating with the ink discharge port 52a of the aggregation electrode layer 52 at a predetermined portion thereof.

또한, 상기 분사유도모듈(50)은 상기 중간 절연층(53)의 하부에 적층되는 그라운드 전극층(54)을 갖는다.In addition, the injection guide module 50 has a ground electrode layer 54 stacked below the intermediate insulating layer 53.

상기 그라운드 전극층(54)은 상기 (전도성)잉크의 반대극성을 가지고 있어서 잉크가 자계인력에 의해 끌려 내려오도록 하는 역할을 하는 것으로서, 구리 또는 알루미늄과 같은 전도성 재질로 되고 평판형태를 취하고 있다.The ground electrode layer 54 has the opposite polarity of the (conductive) ink and serves to draw ink down by magnetic field force. The ground electrode layer 54 is made of a conductive material such as copper or aluminum and has a flat plate shape.

이러한 그라운드 전극층(54)은 그 소정부위에 상기 중간 절연층(53)의 잉크배출구(53a)와 연통되는 하나 이상의 잉크배출구(54a)가 상하로 관통되게 형성되어 있다.The ground electrode layer 54 is formed such that at least one ink discharge port 54a communicating with the ink discharge port 53a of the intermediate insulating layer 53 passes through the predetermined portion.

여기서, 상기 잉크배출구(54a)의 직경은 상기한 중간 절연층(53)의 잉크배출구(53a)의 직경에 비해 크다. 그 이유는 앞선 응집전극층(52)에서 응집된 잉크가 낙하하면서 응집력이 약해지게 되어 잉크방울의 직경이 약간 커지게 되므로 이러한 커진 잉크방울이 벽면과 접촉되지 않고 원활하게 배출되도록 하기 위한 것이다.Here, the diameter of the ink outlet 54a is larger than the diameter of the ink outlet 53a of the intermediate insulating layer 53. The reason for this is to make the cohesive force weaken as the ink coagulated in the cohesive electrode layer 52 drops, so that the diameter of the ink droplets is slightly increased, so that the larger ink droplets are smoothly discharged without contacting the wall surface.

또한, 상기 분사유도모듈(50)은 상기 그라운드 전극층(54)의 하부에 적층되는 하부 절연층(55)을 갖는다.In addition, the injection guide module 50 has a lower insulating layer 55 stacked below the ground electrode layer 54.

상기 하부 절연층(55)은 상기한 그라운드 전극층(54)의 전류가 외부로 누전되지 않도록 하는 역할을 하는 것으로서, 에폭시 글라스와 같은 절연성 재질로 되고 평판형태를 취하고 있다.The lower insulating layer 55 serves to prevent the current of the ground electrode layer 54 from shorting to the outside. The lower insulating layer 55 is made of an insulating material such as epoxy glass and has a flat plate shape.

이러한 하부 절연층(55)은 그 소정부위에 상기 그라운드 전극층(54)의 잉크배출구(54a)와 동일 또는 유사한 직경의 잉크배출구(55a)를 갖는다.The lower insulating layer 55 has an ink outlet 55a of the same or similar diameter as the ink outlet 54a of the ground electrode layer 54 at a predetermined portion thereof.

한편, 상기 잉크공급채널(20)은 공압펌프(60)와 같은 공압발생수단에서 제공되는 공압에 의해 항상 일정한 압력이 유지되게 하는 것이 바람직하다. 잉크공급채널(20)내의 잉크는 일정한 압축압력을 받고 있어야만 노즐부(40)를 통해 배출될 것이므로 이러한 역할을 공압펌프(60)가 하게 된다. On the other hand, the ink supply channel 20 is preferably such that the constant pressure is always maintained by the pneumatic pressure provided from the pneumatic generating means, such as the pneumatic pump 60. The ink in the ink supply channel 20 is discharged through the nozzle unit 40 only when a certain compression pressure is applied, and thus the pneumatic pump 60 plays this role.

참고로, 상기 잉크가 방울형태로 배출되기 위해서는 노즐부(40)에 주기적인 형태의 펄스가 형성되도록 전압을 인가 해야 하는데, 펄스의 진폭이 클수록 잉크방울의 꼬리를 없앨 수 있는 조건이 되지만 펄스의 진폭이 크다는 것은 그만큼 큰 전압을 인가해야 하기 때문에 가격이 높은 고전압 발생장치를 사용하는 단점이 있다.For reference, in order for the ink to be discharged in the form of droplets, a voltage must be applied to form a periodic pulse in the nozzle unit 40. The larger the amplitude of the pulse becomes a condition for eliminating the tail of the ink droplet, but the The large amplitude has a disadvantage of using a high-cost high voltage generator because a large voltage must be applied.

본 발명은 진폭(P2)도 크고 인가 전압을 낮추기 위해서 노즐부(40)에는 양전압을 인가하여 양펄스가 형성되도록 하고, 상기 그라운드 전극층(54)에는 음전압을 인가하여 음펄스가 형성되도록 함으로써 노즐부(40)와 그라운드 전극층(54) 간의 전위차가 크게 되게 하였다. 이로써, 전압의 크기를 최소화 하면서도 원하는 정도의 전위차를 얻을 수 있게 된다.According to the present invention, a positive pulse is formed by applying a positive voltage to the nozzle unit 40 and a negative pulse is formed by applying a negative voltage to the ground electrode layer 54 so as to reduce the applied voltage. The potential difference between the nozzle portion 40 and the ground electrode layer 54 was made large. As a result, a potential difference of a desired level can be obtained while minimizing the magnitude of the voltage.

위에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.The embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art having various ordinary knowledge of the present invention may make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. Additions should be considered to be within the scope of the following claims.

도 1은 종래 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드의 개략적인 구성도1 is a schematic configuration diagram of a conventional inkjet printer head for nano patterning

도 2는 종래 나노 패터닝 잉크젯 프린터 헤드의 노즐과 그라운드의 펄스형태Figure 2 is a pulse form of the nozzle and the ground of the conventional nano-patterned inkjet printer head

도 3은 본 발명에 따른 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드의 조립도Figure 3 is an assembly view of the inkjet printer head for nano patterning according to the present invention

도 4는 본 발명에 따른 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드에서 분사유도모듈의 상세 단면도Figure 4 is a detailed cross-sectional view of the jet induction module in the inkjet printer head for nano patterning according to the present invention

도 5는 본 발명에 따른 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드에서 노즐부와 그라운드 전극의 펄스형태Figure 5 is a pulse form of the nozzle portion and the ground electrode in the inkjet printer head for patterning according to the present invention

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

50 : 분사모듈 51 : 상부 절연층50: injection module 51: upper insulating layer

52 : 응집전극층 53 : 중간 절연층52: cohesive electrode layer 53: intermediate insulating layer

54 : 그라운드 전극층 55 : 하부 절연층54 ground electrode layer 55 lower insulating layer

Claims (11)

잉크가 수용된 잉크공급채널과, 상기 잉크공급채널과 연통되는 분사챔버와, 상기 분사챔버의 말단부에 형성되는 노즐부로 이루어진 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드에 있어서,An inkjet printer head for nano patterning comprising an ink supply channel containing ink, an ejection chamber in communication with the ink supply channel, and a nozzle portion formed at an end of the ejection chamber, 상기 노즐부에 (+)전압 또는 (-)전압 인가하여 이를 통과하는 잉크가 양전하 또는 음전하로 대전되도록 함을 포함하고;Applying a positive voltage or a negative voltage to the nozzle part such that ink passing therethrough is charged with a positive charge or a negative charge; 상기 노즐부의 하부에 위치하며, 상기 노즐부에서 배출되는 잉크를 전기장에 의해 응집시키는 응집전극층;Located in the lower portion of the nozzle unit, the aggregation electrode layer to agglomerate the ink discharged from the nozzle by an electric field; 상기 응집전극층의 하부에 위치하며, 상기 노즐부에 인가된 전류의 극성과 반대되는 극성을 갖도록 전류를 인가하여 상기 잉크와의 상호간 자기력 작용에 의해 잉크가 유도 배출되도록 하는 그라운드 전극층;으로 이루어진 분사유도모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드.A ground electrode layer positioned below the aggregation electrode layer, the ground electrode layer configured to apply current to have a polarity opposite to the polarity of the current applied to the nozzle unit so that ink is induced and discharged by mutual magnetic force with the ink; An inkjet printer head for nano patterning, further comprising a module. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 분사유도모듈은, 상기 응집전극층과 그라운드 전극층의 사이에 적층되는 중간 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드.The jet induction module further comprises an intermediate insulating layer stacked between the aggregation electrode layer and the ground electrode layer. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 분사유도모듈은, 상기 응집전극층의 상부와 그라운드 전극층의 하부에 적층되는 상,하부 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드.The jet induction module, the ink jet printer head for nano-patterning further comprising an upper and lower insulating layers stacked on the upper portion of the aggregation electrode layer and the lower portion of the ground electrode layer. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 중간 절연층과 외부 절연층은 에폭시 글라스인 것을 특징으로 하는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드.The intermediate insulating layer and the outer insulating layer is inkjet printer head for nano patterning, characterized in that the epoxy glass. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 상부 절연층에는 상기 노즐부가 끼움 결합되는 끼움부가 구비된 것을 특징으로 하는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드.The upper insulating layer is an inkjet printer head for nano patterning, characterized in that the fitting portion is provided with the nozzle portion is fitted. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 상부 절연층과 노즐부가 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드.The inkjet printer head for nano patterning, wherein the upper insulating layer and the nozzle unit are integrally formed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 응집전극층과 그라운드 전극층은 구리 또는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드.The aggregation electrode layer and the ground electrode layer is nano-patterned inkjet printer head, characterized in that the copper. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 응집전극층에는 (+) 또는 (-)전압을 인가하여, 이 응집전극층의 두께방향으로 관통되게 형성된 잉크배출구의 벽면을 따라 같은 극의 전기장이 발생되게 함으로써 잉크배출구를 통과하는 잉크가 같은 극 끼리 밀어내는 척력으로 인해 잉크배출구의 중심방향으로 응집되도록 한 것을 특징으로 하는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드.(+) Or (-) voltage is applied to the cohesive electrode layer to generate the same electric field along the wall surface of the ink outlet formed so as to penetrate in the thickness direction of the coherent electrode layer, so that the ink passing through the ink outlet is the same Inkjet printer head for nano patterning, characterized in that the coagulation in the center of the ink discharge port due to the repulsive force. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 잉크공급채널은 공압발생수단에서 제공되는 공압에 의해 항상 일정한 압력이 유지되게 한 것을 특징으로 하는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드.The ink supply channel is nano-patterned inkjet printer head, characterized in that the constant pressure is always maintained by the pneumatic pressure provided from the pneumatic generating means. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 공압발생수단은 공압펌프인 것을 특징으로 하는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드.The pneumatic generating means is an inkjet printer head for nano patterning, characterized in that the pneumatic pump. 제1항에 있어서, 상기 노즐부에는 양전압을 인가하여 양펄스가 형성되도록 하고, 상기 그라운드 전극층에는 음전압을 인가하여 음펄스가 형성되도록 하여, 노즐부와 그라운드 전극층 간의 전위차가 크게 되도록 한 것을 특징으로 하는 나노 패터닝용 잉크젯 프린터 헤드.The method of claim 1, wherein a positive voltage is applied to the nozzle unit to form a positive pulse, and a negative voltage is applied to the ground electrode layer to form a negative pulse so that a potential difference between the nozzle unit and the ground electrode layer is increased. An inkjet printer head for nano patterning.
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