KR101154583B1 - 액적 증착 장치 - Google Patents

액적 증착 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101154583B1
KR101154583B1 KR1020057023895A KR20057023895A KR101154583B1 KR 101154583 B1 KR101154583 B1 KR 101154583B1 KR 1020057023895 A KR1020057023895 A KR 1020057023895A KR 20057023895 A KR20057023895 A KR 20057023895A KR 101154583 B1 KR101154583 B1 KR 101154583B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
deposition apparatus
droplet
droplet deposition
substrate
pressure
Prior art date
Application number
KR1020057023895A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060027336A (ko
Inventor
멜빈 엘. 빅스
스티븐 에이치. 바르스
폴 에이. 호이싱톤
Original Assignee
후지필름 디마틱스, 인크.
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 후지필름 디마틱스, 인크. filed Critical 후지필름 디마틱스, 인크.
Publication of KR20060027336A publication Critical patent/KR20060027336A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101154583B1 publication Critical patent/KR101154583B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04581Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/07Ink jet characterised by jet control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/19Ink jet characterised by ink handling for removing air bubbles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters 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
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14387Front shooter
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/07Embodiments of or processes related to ink-jet heads dealing with air bubbles

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

기판 상에 액적을 증착하는 장치가 개시되어 있다. 이 장치는 기판을 위한 지지체와, 펌핑 챔버를 포함하는 액적 배출 조립체와, 제어기와, 상기 펌핑 챔버 내에 정류 확산형(rectified diffusion type) 버블 성장을 피하기 위하여 상기 펌핑 챔버 내의 전체 압력을 임계 압력 수준 위로 상승시키는 정압 공급원을 포함한다. 상기 액적 배출 조립체는 기판 상에 액적을 증착하기 위하여 상기 지지체 위에 배치되며, 펌핑 챔버 외에 변위 부재(displacement member) 및 상기 액적을 배출하는 오리피스를 포함한다. 제어기는 액적을 배출하기 위하여 변위 부재에 신호를 제공한다.

Description

액적 증착 장치 {APPARATUS FOR DEPOSITING DROPLETS}
본 발명은 기판에 액적(droplet)을 증착(depositing)하는 것에 관련되어 있다.
잉크젯 프린터는 기판 위에 액적을 증착하는 장치의 일종이다. 잉크젯 프린터는 전형적으로 잉크 공급원으로부터 노즐 경로(nozzle path)로의 잉크 경로(ink path)를 포함한다. 노즐 경로는 잉크 액적이 배출되는 노즐 개구(opening)에서 종단된다. 잉크 액적 배출은, 예컨대 압전 변형기(piezoelectric deflector), 열 버블젯 발생기 또는 정전기 변형기(electrostatically deflected element)가 될 수 있는 액츄에이터로 잉크 경로 내의 잉크를 가압함으로써 제어된다. 전형적인 프린트 조립체는 대응하는 노즐 개구 및 관련 액츄에이터를 갖춘 잉크 경로의 배열체를 구비한다. 각 노즐 개구로부터의 액적 배출은 독립적으로 제어될 수 있다. 드롭-온-디멘드(drop-on-demand) 방식의 프린트 조립체에서, 이 프린트 조립체와 인쇄용 기판이 서로에 대하여 이동함에 따라 각 액츄에이터는 이미지의 특정 픽셀 위치에 선택적으로 액적을 배출하기 위하여 소성 처리(firing)된다. 고성능 프린트 조립체에서, 노즐 개구는 전형적으로 직경이 50 미크론 이하, 예컨대 약 25 미크론 정도이며, 100-300 노즐/인치의 피치로 분리되어 있고, 해상도는 100 내지 3000 dpi 이상이며, 체적이 약 1 내지 70 피코리터(pl) 이하인 액적을 제공한다. 액적 배출 주파수는 전형적으로 10 kHz 이상이다.
전체 내용이 본 명세서에 참고로 병합되는 호이싱톤(Hoisington) 등의 미국 특허 제5,265,315호에는 반도체 본체 및 압전식 액츄에이터를 구비하는 프린트 조립체가 기재되어 있다. 본체는 실리콘으로 제작되는데, 이는 에칭 처리되어 잉크 챔버를 형성한다. 노즐 개구는 분리된 노즐 플레이트에 의하여 형성되는데, 이는 실리콘 본체에 부착된다. 압전식 액츄에이터는 압전 재료의 층을 구비하는데, 이는 인가되는 전압에 응답하여 형태를 바꾸거나 벤딩된다. 압전 층의 벤딩은 잉크 경로를 따라 위치하는 펌핑 챔버(pumping chamber) 내의 잉크를 가압한다. 압전식 잉크젯 프린트 조립체는 피쉬벡(Fishbeck) 등의 미국 특허 제4,825,227호 및 하인(Hine)의 미국 특허 제4,937,598호에도 역시 기재되어 있으며, 이들의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 병합된다.
인쇄 정확도는 프린터 내의 조립체 내에 그리고 다수의 조립체 사이에 있는 노즐에 의하여 방출되는 액적의 크기 및 속도 균일성을 포함하는 많은 인자들에 의하여 영향을 받는다. 이어서, 액적 크기 및 액적 속도 균일성은 잉크 경로의 치수 균일성, 음 간섭 효과(acoustic interference effects), 잉크 유동 경로 내의 오염 및 액츄에이터의 작동 균일성과 같은 인자들에 의하여 영향을 받는다.
많은 잉크젯 시스템에서, 잉크는 공급 덕트(supply duct)를 통하여 노즐과 연통하는 펌핑 챔버로 공급되고, 잉크는 압전 요소와 같은 전기기계 변환기(electromechanical transducer)에 의한 작용의 결과로서 펌핑 챔버의 체적의 급격 한 압축에 의하여 노즐로부터 주기적으로 배출된다. 급격한 압축은 챔버 체적의 대응하는 급격한 팽창에 후속하고, 및/또는 선행한다. 잉크 액적 배출 사이클의 팽창 부분 동안에, 펌핑 챔버 내의 잉크의 압력은 상당히 감소하고, 챔버 내의 잉크에 용해된 임의의 공기가 챔버의 표면 상의 버블을 성장하게 하는 경향을 증가시킨다. 버블은 이러한 방식으로, 특히 예각 코너, 작은 크랙 또는 피트(pits), 또는 챔버 표면 상에 증착되는 외래의 입자와 같이 챔버 내의 응집 장소(nucleation site)에서 성장하는 경향이 있는데, 여기서 가스는 유지될 수 있다. 팽창/압축 사이클이 충분히 높은 주파수에서 발생한다면, 버블은 한 사이클에서 다음 사이클로 나아감에 따라 크기 면에서 커질 수 있으며, 이는 정류 확산(rectified diffusion)을 발생시킨다. 펌핑 챔버 내의 가스 버블의 존재는, 선택된 체적의 잉크 액적을 선택된 시간에 노즐로부터 배출하는 압력이 원하는 방법으로 잉크에 인가되는 것을 막게 되며, 이는 시간이 흘러감에 따라 인쇄 품질의 저하를 야기한다. 정류 확산은 고품질 잉크젯 시스템에서 더 문제를 일으킬 수 있는데, 이는 그러한 시스템은 적절하게 분사되는 더 높은 압력과 주파수를 필요로 하는 점성 잉크를 채용하는 경향이 있기 때문이다.
펌핑 챔버 내의 압력 진동의 주파수가 상대적으로 낮다면, 응집 장소의 버블은 펌핑 챔버 내에서 팽창하지만, 도 1에 도시된 바와 같이 다음 행정 전에 재-용해(re-dissolving)된다. 버블(20)은 시간 D에서 팽창 행정 중에 형성된다. 그 다음에, 시간 E에서 압축 행정 중에 버블(22)은 증가하는 압력때문에, 그리고 버블로부터 다시 펌핑 챔버의 유체 안으로 가스가 다시 확산하기 때문에 이제 보다 작아 진다. 이러한 낮은 주파수 시나리오에서, 버블은 시간 F에서 용해된다.
펌핑 챔버 내의 압력 진동의 주파수가 비교적 높다면, 버블은 또다른 팽창 사이클에 따르기 전에 압축 행정 중에 재-용해할 시간이 없다. 도 2는 버블 반경 사이클이 다수의 펌프 사이클 너머로 반경이 일반적으로 증가하는 것을 도시한다. 도 3a 내지 도 3c는 펌핑 챔버 내의 증가하는 버블 반경의 효과를 도시한다. 도 2 내지 도 3c를 보면, 시간 G에서, 프린트 요소(30)는 펌핑 챔버(34)의 압축 행정 중에 액적(32)을 소성 처리한다. 펌핑 챔버(34) 내에서, 메니스커스(meniscus; 33)와 함께 버블(36)은 반경이 R36이다. 그 다음에, 시간 H에서, 압축 행정 중에 버블(38; 도시되지 않음)은 다음 팽창 행정 중에 훨씬 더 성장하는 반경 R38을 가진다. 그 다음에 I 지점에서 팽창 행정 중에, 버블(40)은 프린트 챔버(34) 내에서 메니스커스(42)와 함께 크기 면에서 성장한다. 이러한 공정은 이전과 같이 반경 R44의 버블(44; 도시되지 않음), 반경 R46의 버블(46; 도시되지 않음)을 계속하여 생산한다. 최종적으로, 상당한 체적의 버블(48)이 펌핑 챔버 내에서 만들어진다. 이 지점에서, 액적 체적과 속도는 감소할 수 있고, 또는 극단적인 경우에 분사하는 액적 안으로 갔을 에너지가 그 대신에 버블을 압축하기 때문에 분사는 완전히 방지될 수 있다.
보다 높은 선속도를 허용함으로써 처리량(throughput)을 증가시키기 때문에, 보다 높은 주파수에서 분사가 바람직할 수 있다. 작동 주파수에 대한 주요한 제한은 펌핑 챔버 내의 압력파를 위하여 왕복 운동에 소요되는 시간(round trip time) 에 의하여 결정되는 잉크젯의 공진 주파수이다. 그러므로, 펌핑 챔버를 보다 작게 만드는 것은 잉크젯의 고유 주파수를 증가시키고, 보다 높은 작동 주파수를 허용하게 된다. 노즐 직경을 보다 작게 제작하는 것도 역시 보다 높은 주파수에서 작동하는 데 도움을 주지만, 이것은 또한 보다 작은 액적 체적을 필요로 한다. 또한, 압력이 인가되는 시간을 감소시킴으로써 보다 높은 주파수에서 분사하는 것이 가능하지만, 이 경우 보다 높은 압력이 필요하다. 통상적으로, 음 압력(acoustic pressure)의 범위는 팽창 행정 상에서 주위보다 약 2 atm 낮은 압력에서, 그 이후 압축 행정 중에 주위보다 약 2-3 atm 높은 압력에 이른다. 정류 확산은 보다 높은 분사 주파수에서 보다 많은 문제를 야기하게 될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 한 측면의 특징은 액적을 기판 상에 증착하는 장치이다. 이 장치는 기판을 위한 지지체, 펌핑 챔버를 포함하는 액적 배출 조립체(droplet ejection assembly), 제어기, 및 펌핑 챔버 내에 정류 확산형 버블 성장을 피하기 위하여 펌핑 챔버 내의 전체 압력을 임계 압력 수준 위로 증가시키는 정압(static pressure)의 공급원(source)을 포함한다. 액적 배출 조립체는 기판 상에 액적을 증착하는 지지체 위에 배치되며, 상기 펌핑 챔버 외에 변위 부재(displacement member) 및 액적을 배출하는 오리피스를 포함한다. 제어기는 액적을 배출하기 위하여 상기 변위 부재에 신호를 제공한다.
몇몇 실시예에서, 정압은 절대 압력으로 약 1.5 대기압보다 더 크다.
몇몇 실시예에서, 상기 신호는 약 8000 Hz보다 큰 주파수로 제공된다. 다른 실시예에서, 상기 신호는 약 8000 Hz보다 더 큰 주파수로 제공되며 정압은 절대 압력이 약 1.5 대기압보다 더 크다.
배출된 액적은 잉크 또는 다른 적절한 액적-형성 재료일 수 있다. 기판은 종이 또는 임의의 다른 적절한 기판일 수 있다.
압력 공급원은 가압된 가스를 포함할 수 있다. 가스는 미립자(particulate matter)를 제거하기 위하여 여과될 수 있다. 습기 또는 기화된 용매가 가스에 더해질 수 있다. 가스는 공기 또는 임의의 다른 적절한 가스일 수 있다.
본 발명의 또다른 측면의 특징은 기판을 위한 지지체, 펌핑 챔버를 포함하는 액적 배출 조립체, 제어기, 인클로져 구조(enclosure structure), 및 펌핑 챔버 내에 정류 확산형 버블 성장을 피하기 위하여 펌핑 챔버 내의 전체 압력을 임계 압력 수준 위로 증가시키는 정압의 공급원을 포함하는 장치이다. 액적 배출 조립체는 지지체 상에 있는 기판 위에 액적을 증착하는 지지체 위에 배치된다. 액적 배출 조립체는 상기 펌핑 챔버 외에 변위 부재 및 액적을 배출하는 오리피스를 포함한다. 제어기는 액적을 배출하기 위하여 상기 변위 부재에 신호를 제공한다. 인클로져 구조는 지지체와 함께 포위된 영역을 형성되는데, 이를 통하여 액적은 기판 상으로 배출된다. 또한, 인클로져 구조는 지지체와 함께 기판이 이동하는 입구 간격 및 출구 간격도 형성한다. 입구 간격은 약 0.002 인치 내지 약 0.04 인치일 수 있다. 출구 간격은 약 0.002 인치 내지 약 0.04 인치일 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예의 상세는 첨부 도면과 다음의 설명에서 제시된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점들은 이 설명과 도면 그리고 청구범위로부터 명백할 것이다.
도 1은 주파수 진동이 낮은 경우에 잉크 압력 대 시간의 그래프이다.
도 2는 주파수 진동이 높은 경우에 잉크 압력 및 버블 반경 대 시간의 그래프이다.
도 3a 내지 도 3c는 이상화된 프린트헤드(printhead)에서 버블의 성장을 나타낸다.
도 4는 기판 상에 인쇄하는 장치의 측면도이다.
도 5는 도 4의 장치의 프린트 스테이션(print station)의 측면 개략도이다.
도 6은 선택적인 실시예의 측면도이다.
도 7은 상대 농도 대 인가된 음장(acoustic field)의 그래프이다.
다양한 도면에서 유사한 참조 부호는 유사한 요소를 가리킨다.
도 4는 기판(52; 예컨대, 종이) 상에 잉크 액적을 연속적으로 증착하는 장치(50)를 나타낸다. 기판(52)은 공급대(supply stand; 56) 상에 있는 롤(54)로부터 인출되어, 복수 개의 다양한 색깔의 액적을 기판(52) 상에 배치하는 일련의 액적- 증착 스테이션(droplet-depositing station; 58)으로 이송된다. 각 액적-증착 스테이션(58)은, 기판(52) 상에 액적을 증착하기 위하여 기판(52) 위에 배치되는 액적 배출 조립체(60)를 구비한다. 기판(52) 아래에 각 증착 스테이션(58)에는 기판 지지 구조(62)[예컨대, 비-다공성 압반(non-porous platen)]가 있다. 기판(52)이 최종 증착 스테이션(64)을 벗어난 후에, 그것은 예비-마무리 스테이션(pre-finishing station; 66)으로 갈 수 있다. 예비-마무리 스테이션(66)은 기판(52)을 건조시키는 데 사용될 수 있다. 그것은 UV 또는 기판(52)의 다른 방사선 경화(radiation curing)를 위하여 사용될 수 있다. 다음에, 기판(52)은 마무리 스테이션(68)으로 이동하는데, 여기서 그것은 접히고 슬리팅(slitting)되어 최종 산물(70)이 된다. 기판 이송 속도는 약 0.25-5.0 미터/초 이상이다. 액적 배출 조립체는 잉크 액적을 배출할 수 있다. 그것은 또한 방사선 경화 재료 또는 액적 형태로 운반 가능한 다른 재료도 배출할 수 있다.
도 5는 실질적인 정류 확산을 피하도록 구성되는 높은 주파수의 액적 증착 스테이션(58)의 구성품을 보여준다. 이 장치에서, 펌핑 챔버 내의 잉크의 전체 압력은 상승되어, 팽창 행정 중에 달성되는 최소 전체 압력은 펌핑 챔버 내에 정류 확산형 버블 성장을 피할 수 있을 정도로 충분히 높다. 도 5에 개략적으로 나타난 바와 같이, 이것은 펌핑 챔버(92) 내에 그리고 액적 배출 영역(86) 내에 압력을 증가시킴으로써, 펌핑 챔버(92)와 잉크의 공급원(98)을 포함하는 프린트헤드를 인클로져(80) 내에서 포위함으로써, 그리고 슬릿(84)을 통하여 매니폴드(82)를 경유하여 공급되는 가압된 공기에 의하여 인클로져(80)를 상승된 압력 수준에 유지함으로써 달성된다. 매니폴드(82)는, 예컨대 퀵 커넥터(quick connector; 도시되지 않음)를 이용하여 압축기와 연결된다. 액적 배출 조립체(58)는 기판(52; 예컨대 종이) 위에 배치된다. 정압 공급원은 슬릿(84)을 이용하여 인클로져 구조(80) 내부에 매니폴드(82)를 경유하여 인가된다. 이런 방법으로 인가된 압력은 포위된 영역 (86) 내부와 그 주위에서의 난류(turbulence)를 감소시킨다. 주요 잉크 액적과 보다 작은 관련된 부수 액적은 난류 공기에 의하여 잘못 인도될 수 있기 때문에, 난류는 불량한 인쇄 품질을 야기할 수 있다. 기판(52)은 기판 지지 구조(62, 예컨대 비-다공성 압반)의 상단부 상에서 입구 간격(88)과 출구 간격(90)을 통과한다. 상기 압반은 고압 하의 기판(52)이 압반을 지나서 인입됨에 따라 너무 많은 드랙(drag)을 생성할 수 있기 때문에, 상기 압반은 비-다공성인 것이 바람직하다. 입구 간격(88) 및 출구 간격(90)은 기판(52) 위에서 측정할 때 약 0.002 인치 내지 약 0.04 인치이다. 이 간격이 너무 커지면 동력 요건이 제한될 수 있고, 이 간격이 너무 작아지면 이미지에 얼룩이 생기거나 페이퍼 잼(paper jam)이 발생할 수 있다. 압력이 너무 낮으면 정류 확산이 잠재적으로 발생할 수 있고, 압력이 너무 높으면 인클로져 구조(80)를 위한 구조적 요건은 금지적인(prohibitive) 것이 될 수 있다. 정압은 절대 압력으로 약 1.5 atm 내지 약 10 atm 인 것(대기압보다 0.5-9 atm 큰 값)이 바람직하다. 액적 배출 조립체(58)는 연결된 잉크 경로(94)를 갖춘 펌핑 챔버(92)를 포함한다. 잉크 경로(94)는 잉크(100)를 유지하는 잉크 저장소(reservoir; 98)로 연결되는 잉크 입구(96)에 의하여 연결된다. 전체 잉크 저장소(98)는 정압 상태에서 유지된다. 이것은 잉크 저장소(98) 내에 작은 구멍(103)에 의하여 달성된다. 펌핑 챔버(92)에 대하여 잉크 저장소 높이 차이에 기인하는 펌핑 챔버(92) 내에서의 작은 차이(예컨대, 0.1-0.3 psi)는, 펌프(102; 예컨대 작은 원심형 블로워 타입의 펌프)를 이용하여 수정된다. 물 또는 다른 용매가 노즐 내의 건조화(drying)를 억제하기 위하여 가스에 추가될 수 있다. 가스는 공기이거나 가스는 잉크의 노화(aging)를 지연시키기 위하여 공기에 비하여 감소된 산소 함유량을 가질 수 있다. 공기에 비하여 산소 함유량을 증가시키는 것은 UV 경화 가능한 잉크의 경화를 지연시킬 수 있다. 게다가, 가스는 미립자와 과다한 습기를 제거하기 위하여, 예컨대 HEPA 필터로 여과될 수 있다.
도 6은 도 5의 장치 내의 인클로져(80) 하부에 정지 상태의 곡면형 지지체(62)를 대체하는 회전 드럼(104)을 인쇄 기판(52) 아래에 채용하는 선택적 실시예를 나타낸다.
도 7은 상대 농도(Ci/CO) 대 인가된 음 압력의 그래프이고, 버블 성장을 방지하기 위하여 요구되는 공기의 상대 농도 대 100 kHz 압력 장에서 다양한 정압상태에서 다양한 평형 상태의 버블 반경을 위하여 인가된 음 압력을 나타낸다. Ci는 잉크 내부의 공기의 농도이고, CO는 그것이 포화될 때 잉크 내의 공기의 농도이다. 100이라는 양(Ci/CO)은 퍼센트 포화를 나타낸다. 잉크가 장시간 공기와 접촉된 상태로 남겨진다면, 비율 Ci/CO는 100% 포화될 것이다. 많은 잉크젯 시스템에서, 잉크는 버블 문제를 피하기 위하여 사용 전에 잉크에서 가스는 제거된다. 잉크에 가스를 제거하는 것은 상대 농도 수치를 낮추며, 이는 보다 높이 인가되는 음장에서 버블 성장 없이 작업할 수 있게 한다. 정압을 증가시키는 것도 역시 보다 높이 인가되는 음 압력에서 버블 성장 없이 작업할 수 있게 한다. 그래프에서, PO는 정압이다. X축은 음 압력 장의 크기를 나타낸다. 주어진 크기의 버블은 주어진 정압, 인가된 음 압력 장 및 잉크 내 공기의 상대 농도에서 성장 또는 수축할 것이다. 정압을 증가시키고 잉크 내 공기의 상대 농도를 감소시키며 진동하는 인가된 압력 장의 크기를 감소시키는 것은, 대상물을 버블이 수축하는 방향으로 이동시킨다. 예를 들면, Rn = 5 미크론 : PO = 1 atm의 곡선 라벨은 5 미크론의 평형 상태의 반경(즉, 인가된 음 압력이 없는 경우의 반경) 및 정압 1 atm의 버블을 나타낸다. 이 곡선은, (+/-)40,000 파스칼의 음장을 인가하면 상대 농도가 100%(Ci/CO=1)일지라도 버블은 성장하지 않을 것이라는 것을 나타낸다. 만약 우리가 이 버블이 (+/-) 100,000 파스칼 압력 장에서 성장하지 않는 것을 바란다면, 우리는 상대 농도를 약 27%로 감소시킬 필요가 있다. 또다른 예에서, Rn = 0.2 미크론 : PO = 5 atm의 곡선 라벨은 0.2 미크론의 평형 상태의 반경(즉, 인가된 음파 압력이 없는 경우의 반경) 및 정압 5 atm의 버블을 위한 것이다. 곡선 위의 상태에 대하여 버블은 시간의 경과에 따라 성장할 것이고, 곡선 아래의 상태에 대하여 버블은 수축할 것이다. 도 7에 도시된 모든 상태 중에서, Rn = 0.2 미크론 : PO = 5 atm은 정류 확산에 기인하는 버블 성장에 가장 낮은 경향을 가질 것이다. 이 경우에, 공기로 포화되는 잉크 내의 버블(Ci/CO = 1)은 인가된 음장이 450000 파스칼을 초과할 때까지 성장하지 않을 것이다. 잉크를 상대 농도 0.2로 기포를 제거함으로써, 580000 파스칼을 넘는 음 압력 장은 버블 성장 없이 인가될 수 있다. 도 7은 상대 농도 Ci/CO를 감소시키는 것은 제한된 효과를 가진다는 것을 보여준다. 예컨대, Rn = 1 내지 Rn = 5의 응집 장소 크기에 대하여, 분사(jet) 내에 인가될 수 있는 최대 음장은 약 150,000 파스칼이고, Ci/CO가 1%로 감소될지라도 이는 어렵다. 대조적으로, 정압을 증가시킴으로써, 우리는 버블 성장을 야기함이 없이 네 배 더 높은 음장을 인가할 수 있다. 헨리의 법칙에 의하면, 액체 내의 가스의 용해도는 액체와 접촉하는 가스의 압력에 직접 비례한다. 그러므로, 잉크 위의 공기 압력이 1 atm에서 5 atm으로 상승할 때, 상대 농도는 인자 5에 의하여 감소된다. 1 atm에서 100%로 포화 상태인 잉크가 이제 5 atm인 저장소 안으로 펌핑되면, 그 경우 Ci/CO = 20%가 된다. 물론, 100% 포화 상태로 재-평형 없이 잉크가 펌핑 챔버 안으로 유입되도록 조치가 취해진다. 재-평형은 공기와 접촉 상태에 있는 분사하는 유체의 표면적을 최소화함으로써, 및/또는 재-평형을 방지할 정도로 충분히 빠른 비율로 유체를 분사함으로써 피할 수 있다.
본 발명의 많은 실시예가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 증착된 액적은 잉크 또는 다른 재료일 수 있다. 예를 들면, 증착된 액적은 UV 또는 다른 방사선 경화 가능한 재료 또는 액적으로 전송 가능한 재료일 수 있다. 예를 들면, 설명된 장치는 정밀 분배 시스템(precision dispensing system)의 일부일 수 있다. 따라서, 다른 실시예도 다음의 청구범위 내에 있다.

Claims (30)

  1. 기판 상으로의 액적 증착 장치로서,
    상기 기판을 위한 지지체와,
    상기 지지체 상의 상기 기판 상에 상기 액적을 증착하기 위하여 상기 지지체 위에 배치되며, 펌핑 챔버(pumping chamber)와 변위 부재(displacement member) 및 상기 액적을 배출하는 오리피스를 포함하는 액적 배출 조립체(droplet ejection assembly)와,
    액적을 배출하기 위하여 상기 변위 부재에 신호를 제공하는 제어기와,
    상기 펌핑 챔버 내에 정류 확산형(rectified diffusion type) 버블 성장을 피하기 위하여 상기 펌핑 챔버 내의 전체 압력을 임계 압력 수준 위로 상승시키는 정압 공급원
    을 포함하는 것인 액적 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정압은 절대 압력으로 1.5 atm보다 큰 것인 액적 증착 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 신호는 8,000 Hz보다 큰 주파수로 제공되는 것인 액적 증착 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 정압은 절대 압력으로 1.5 atm보다 크고, 상기 신호의 주파수는 8000 Hz보다 큰 것인 액적 증착 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 액적은 잉크를 포함하는 것인 액적 증착 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판은 종이를 포함하는 것인 액적 증착 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 지지체는 연속적으로 이동하는 것인 액적 증착 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 정압 공급원은 가압된 가스를 포함하는 것인 액적 증착 장치.
  9. 제8항에 있어서, 미립자(particulate matter)를 제거하기 위하여 상기 가압된 가스가 여과되는 액적 증착 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 가압된 가스의 공급원에 습기가 가해지는 액적 증착 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 가압된 가스의 공급원에 용매가 가해지는 액적 증착 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 가스는 공기인 것인 액적 증착 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 가스는 산소 함유량이 공기의 산소 함유량보다 작은 것인 액적 증착 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 가스는 산소 함유량이 공기의 산소 함유량보다 많은 것인 액적 증착 장치.
  15. 기판 상으로의 액적 증착 장치로서,
    상기 기판을 위한 지지체와,
    상기 지지체 상의 상기 기판 상에 상기 액적을 증착하기 위하여 상기 지지체 위에 배치되며, 펌핑 챔버와 변위 부재 및 상기 액적을 배출하는 오리피스를 포함하는 액적 배출 조립체와,
    액적을 배출하기 위하여 상기 변위 부재에 신호를 제공하는 제어기와,
    상기 지지체와 함께 상기 액적이 상기 기판 상으로 배출되는 포위된 영역을 형성하고, 상기 지지체와 함께 상기 기판이 이동하는 입구 간격과 출구 간격도 역시 형성하는 인클로져 구조(enclosure structure)와,
    상기 펌핑 챔버 내에 정류 확산형 버블 성장을 피하기 위하여 상기 펌핑 챔 버 내의 전체 압력을 임계 압력 수준 위로 상승시키는 정압 공급원
    을 포함하는 것인 액적 증착 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 정압은 절대 압력으로 1.5 atm보다 큰 것인 액적 증착 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 신호는 8,000 Hz보다 큰 주파수로 제공되는 것인 액적 증착 장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 정압은 절대 압력으로 1.5 atm보다 크고, 상기 신호의 주파수는 8000 Hz보다 큰 것인 액적 증착 장치.
  19. 제15항에 있어서, 상기 액적은 잉크를 포함하는 것인 액적 증착 장치.
  20. 제15항에 있어서, 상기 기판은 종이를 포함하는 것인 액적 증착 장치.
  21. 제15항에 있어서, 상기 지지체는 연속적으로 이동하는 것인 액적 증착 장치.
  22. 제15항에 있어서, 상기 정압 공급원은 가압된 가스를 포함하는 것인 액적 증 착 장치.
  23. 제22항에 있어서, 미립자를 제거하기 위하여 상기 가압된 가스가 여과되는 액적 증착 장치.
  24. 제22항에 있어서, 상기 가압된 가스의 공급원에 습기가 가해지는 액적 증착 장치.
  25. 제22항에 있어서, 상기 가압된 가스의 공급원에 용매가 가해지는 액적 증착 장치.
  26. 제22항에 있어서, 상기 가스는 공기인 것인 액적 증착 장치.
  27. 제22항에 있어서, 상기 가스는 산소 함유량이 공기의 산소 함유량보다 더 작은 것인 액적 증착 장치.
  28. 제22항에 있어서, 상기 가스는 산소 함유량이 공기의 산소 함유량보다 더 큰 것인 액적 증착 장치.
  29. 제15항에 있어서, 상기 입구 간격은 0.002 인치 내지 0.04 인치인 것인 액적 증착 장치.
  30. 제15항에 있어서, 상기 출구 간격은 0.002 인치 내지 0.04 인치인 것인 액적 증착 장치.
KR1020057023895A 2003-06-13 2004-06-14 액적 증착 장치 KR101154583B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/462,092 US6923866B2 (en) 2003-06-13 2003-06-13 Apparatus for depositing droplets
US10/462,092 2003-06-13
PCT/US2004/018810 WO2004113078A2 (en) 2003-06-13 2004-06-14 Apparatus for depositing droplets

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060027336A KR20060027336A (ko) 2006-03-27
KR101154583B1 true KR101154583B1 (ko) 2012-06-08

Family

ID=33511393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020057023895A KR101154583B1 (ko) 2003-06-13 2004-06-14 액적 증착 장치

Country Status (9)

Country Link
US (3) US6923866B2 (ko)
EP (1) EP1633565B1 (ko)
JP (1) JP4447014B2 (ko)
KR (1) KR101154583B1 (ko)
CN (1) CN100420576C (ko)
AT (1) ATE487603T1 (ko)
DE (1) DE602004030006D1 (ko)
HK (1) HK1091441A1 (ko)
WO (1) WO2004113078A2 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6923866B2 (en) * 2003-06-13 2005-08-02 Spectra, Inc. Apparatus for depositing droplets
JP3791518B2 (ja) * 2003-10-29 2006-06-28 セイコーエプソン株式会社 製膜方法、及び製膜装置
JP5008307B2 (ja) * 2005-02-03 2012-08-22 オセ−テクノロジーズ・ベー・ヴエー インクジェットプリンタの印刷方法、およびこの方法が適用されるように修正されたインクジェットプリンタ
US20100102471A1 (en) * 2008-10-24 2010-04-29 Molecular Imprints, Inc. Fluid transport and dispensing
DE102009013477B4 (de) * 2009-03-19 2012-01-12 Khs Gmbh Druckvorrichtung zum Bedrucken von Flaschen oder dergleichen Behältern
US8640717B2 (en) 2010-04-12 2014-02-04 Thomas Robert McCarthy Multipurpose sequential droplet applicator

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4106032A (en) 1974-09-26 1978-08-08 Matsushita Electric Industrial Co., Limited Apparatus for applying liquid droplets to a surface by using a high speed laminar air flow to accelerate the same
JPS54123950A (en) 1978-03-17 1979-09-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ink jet recorder
JPS58220758A (ja) * 1982-06-16 1983-12-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd インクジエツト記録装置
US4558326A (en) * 1982-09-07 1985-12-10 Konishiroku Photo Industry Co., Ltd. Purging system for ink jet recording apparatus
US4599626A (en) * 1984-08-02 1986-07-08 Metromedia, Inc. Ink drop ejecting head
US4613875A (en) 1985-04-08 1986-09-23 Tektronix, Inc. Air assisted ink jet head with projecting internal ink drop-forming orifice outlet
US4591873A (en) 1985-04-12 1986-05-27 Eastman Kodak Company Ink jet printing apparatus with orifice array cleaning system
US4651161A (en) * 1986-01-17 1987-03-17 Metromedia, Inc. Dynamically varying the pressure of fluid to an ink jet printer head
JPS62292438A (ja) 1986-06-13 1987-12-19 Canon Inc インクジエツト記録装置
US4788556A (en) * 1987-04-28 1988-11-29 Spectra, Inc. Deaeration of ink in an ink jet system
US4947184A (en) 1988-02-22 1990-08-07 Spectra, Inc. Elimination of nucleation sites in pressure chamber for ink jet systems
US4825227A (en) * 1988-02-29 1989-04-25 Spectra, Inc. Shear mode transducer for ink jet systems
US5065169A (en) 1988-03-21 1991-11-12 Hewlett-Packard Company Device to assure paper flatness and pen-to-paper spacing during printing
US4995940A (en) 1988-11-18 1991-02-26 Spectra, Inc. Method for forming a gas removing device for an ink jet system
US4940995A (en) 1988-11-18 1990-07-10 Spectra, Inc. Removal of dissolved gas from ink in an ink jet system
US4937598A (en) 1989-03-06 1990-06-26 Spectra, Inc. Ink supply system for an ink jet head
US5406318A (en) * 1989-11-01 1995-04-11 Tektronix, Inc. Ink jet print head with electropolished diaphragm
JPH03234539A (ja) 1990-02-09 1991-10-18 Canon Inc インクジェット記録装置
US5155498A (en) 1990-07-16 1992-10-13 Tektronix, Inc. Method of operating an ink jet to reduce print quality degradation resulting from rectified diffusion
US5265315A (en) * 1990-11-20 1993-11-30 Spectra, Inc. Method of making a thin-film transducer ink jet head
US5519420A (en) 1992-12-21 1996-05-21 Ncr Corporation Air system to protect ink jet head
US5474032A (en) * 1995-03-20 1995-12-12 Krietzman; Mark H. Suspended feline toy and exerciser
US5742313A (en) 1994-10-31 1998-04-21 Spectra, Inc. Efficient ink jet head arrangement
US5880759A (en) * 1995-04-12 1999-03-09 Eastman Kodak Company Liquid ink printing apparatus and system
US5739254A (en) * 1996-08-29 1998-04-14 Xerox Corporation Process for haloalkylation of high performance polymers
JPH10138461A (ja) 1996-11-06 1998-05-26 Hitachi Ltd 印字装置
US6281912B1 (en) 2000-05-23 2001-08-28 Silverbrook Research Pty Ltd Air supply arrangement for a printer
AU2000247330B2 (en) 2000-05-24 2004-05-06 Zamtec Limited Air supply arrangement for a printer
JP2002086725A (ja) * 2000-07-11 2002-03-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd インクジェットヘッド、その製造方法及びインクジェット式記録装置
CN1228402C (zh) * 2001-04-27 2005-11-23 味之素株式会社 脱色性喷墨印刷用墨水及使用它的喷墨印刷方法
US6588889B2 (en) * 2001-07-16 2003-07-08 Eastman Kodak Company Continuous ink-jet printing apparatus with pre-conditioned air flow
US6923866B2 (en) * 2003-06-13 2005-08-02 Spectra, Inc. Apparatus for depositing droplets

Also Published As

Publication number Publication date
JP4447014B2 (ja) 2010-04-07
WO2004113078A2 (en) 2004-12-29
EP1633565A4 (en) 2009-08-05
US6923866B2 (en) 2005-08-02
DE602004030006D1 (de) 2010-12-23
HK1091441A1 (en) 2007-01-19
CN1816451A (zh) 2006-08-09
US7326439B2 (en) 2008-02-05
ATE487603T1 (de) 2010-11-15
WO2004113078A3 (en) 2005-07-07
US20080094433A1 (en) 2008-04-24
EP1633565B1 (en) 2010-11-10
EP1633565A2 (en) 2006-03-15
CN100420576C (zh) 2008-09-24
JP2007500636A (ja) 2007-01-18
US20040250758A1 (en) 2004-12-16
US20050206689A1 (en) 2005-09-22
KR20060027336A (ko) 2006-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4885879B2 (ja) 流体滴下排出
JP2008513254A (ja) 流体滴吐出のためのシステムおよび方法
US20050195248A1 (en) Discharge determination device and method
EP1518683B1 (en) Droplet discharge head and inkjet recording apparatus
US7326439B2 (en) Apparatus for depositing droplets
CN104290463B (zh) 用于喷墨打印机的空气膜支撑装置
US7470016B2 (en) Introducing material into a printhead enclosure
EP1673227B1 (en) Apparatus for depositing droplets
KR101323209B1 (ko) 프린트헤드 및 프린트헤드를 이용하는 시스템
US11685157B2 (en) Upwards jetting digital printing platform
JP2927265B2 (ja) 液滴噴射装置
JPH10230598A (ja) 液滴噴射装置
EP1110733A1 (en) Ink jet printer including a printhead and a method of removing bubbles from ink jet printheads
KR20070080118A (ko) 잉크젯 프린팅 시스템의 기포제거장치 및 방법
JP2001171117A (ja) インクジェット記録ヘッド
JP2008260288A (ja) 連続式memsインクジェットのための方法、装置および印刷ヘッド

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150522

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160517

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170522

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180517

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190515

Year of fee payment: 8