KR101243113B1 - 정전기력 잉크젯 헤드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 상측에 위치하는 홀더 플레이트와, 상기 홀더 플레이트에 설치되며 잉크 토출을 위한 모세관을 갖는 금속 재질의 모세관 헤드와, 상기 기판의 배면에 배치되는 배면 전극과, 상기 모세관 헤드와 배면 전극 사이에 정전기장이 형성되도록 상기 모세관 헤드와 배면 전극에 전압을 인가하는 전압 인가부, 및 상기 모세관 헤드의 둘레에 위치하도록 상기 홀더 플레이트에 설치되며 상기 전압 인가부에 연결되어 상기 기판 위에 균일한 정전기장을 형성시키기 위한 복수의 주변 전극을 포함하는 정전기력 잉크젯 헤드에 관한 것으로서, 기판 위에 균일한 정전기장을 형성시킬 수 있는 잉크젯 헤드의 구조를 제공한다.

Description

정전기력 잉크젯 헤드{ELECTROSTATIC INK-JET HEAD}
본 발명은 정전기 유도 증착 방식에 의해 기판에 잉크를 인쇄하기 위한 정전기력 잉크젯 헤드에 관한 것이다.
잉크젯 기술은 종이나 옷감에 잉크를 인쇄하거나 기판에 도전성 잉크를 인쇄하여 회로패턴을 형성하는데 사용되고 있다.
최근 전자기기의 소형화, 고집적화 경향에 따라 전자기기에 적용되는 기판의 회로패턴 또한 보다 미세화되고 있으며, 그에 따라 보다 미세화된 회로패턴을 형성시키기 위한 잉크젯 기술이 요구되고 있다.
이러한 잉크젯 기술의 일 예로서 정전기 유도증착 방식을 들 수 있다. 정전기 유도증착 방식은 잉크젯 헤드에 정전기장을 형성시켜 대전된 잉크 입자들을 기판의 특정 영역 위에 증착시키는 기술을 말한다. 정전기 유도증착 방식은 잉크 방울의 크기, 시료의 농도, 분사 시간 등으로 증착량을 조절할 수 있으며, 모세관을 이용하는 경우 미세한 인쇄패턴의 형성이 가능한 특징을 갖는다.
이러한 정전기 유도증착 방식에 의한 인쇄공정에서 미세한 인쇄패턴을 일정하게 형성시키기 위해서는 크기 및 방향 등이 균일한 정전기장을 형성시키는 것이 매우 중요하다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 정전기 유도증착 방식에 적용되는 잉크젯 헤드에 있어서 기판 위에 균일한 정전기장을 형성시킬 수 있는 잉크젯 헤드 구조를 제공하기 위한 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 기판의 상측에 위치하는 홀더 플레이트와, 상기 홀더 플레이트에 설치되며 잉크 토출을 위한 모세관을 갖는 금속 재질의 모세관 헤드와, 상기 기판의 배면에 배치되는 배면 전극과, 상기 모세관 헤드와 배면 전극 사이에 정전기장이 형성되도록 상기 모세관 헤드와 배면 전극에 전압을 인가하는 전압 인가부, 및 상기 모세관 헤드의 둘레에 위치하도록 상기 홀더 플레이트에 설치되며 상기 전압 인가부에 연결되어 상기 기판 위에 균일한 정전기장을 형성시키기 위한 복수의 주변 전극을 포함하는 정전기력 잉크젯 헤드를 개시한다.
상기 전압 인가부는 상기 모세관 헤드 및 복수의 주변 전극에 양극 및 음극 중 어느 하나를 인가하고, 상기 배면 전극에 양극 및 음극 중 다른 하나를 인가하도록 구성될 수 있다.
상기 복수의 주변 전극은 상기 모세관 헤드를 중심으로 서로 일정 각도를 이루도록 이격되게 배치 가능하다.
상기 모세관 헤드는 상기 홀더 플레이트의 상면에 지지되는 제1헤드부와, 상기 홀더 플레이트에 형성된 관통홀을 통해 상기 홀더 플레이트를 관통하여 연장되는 제1연장부를 포함할 수 있다.
상기 주변 전극은 상기 홀더 플레이트의 상면에 지지되는 제2헤드부와, 상기 홀더 플레이트에 형성된 설치홀을 통해 상기 홀더 플레이트를 관통하여 연장되는 제2연장부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 설치홀은 상기 주변 전극의 설치 위치를 조절할 수 있도록 수평 방향을 따르는 장공 형태를 가질 수 있다.
상기 제1 및 제2연장부에는 금속 재질의 고정 너트가 체결될 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 모세관 헤드 주변에 설치되는 주변 전극 구조를 통해 기판 위에 균일한 정전기장을 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 모세관 헤드 및 주변 전극의 볼트 형태의 체결 구조를 통해 정전기력 잉크젯 헤드의 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
주변 전극의 개수, 간격 등을 조절함으로써 정전기장의 크기 및 방향을 조절할 수 있다. 아울러, 본 발명의 정전기력 잉크젯 헤드는 주변 전극의 개수, 전극 사이의 간격 변화에 따른 정전기장 변화를 실험할 수 있는 테스트 베드로서 사용 가능하다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기력 잉크젯 헤드의 사시도들.
도 3은 도 1 및 2에 도시된 정전기력 잉크젯 헤드의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기력 잉크젯 헤드의 작동 상태를 나타내는 단면도.
이하, 본 발명과 관련된 정전기력 잉크젯 헤드에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기력 잉크젯 헤드의 사시도들이다. 도 1은 정전기력 잉크젯 헤드를 위에서 본 모습을 나타내고, 도 2는 정전기력 잉크젯 헤드를 아래에서 본 모습을 나타내고 있다. 도 3은 도 1 및 2에 도시된 정전기력 잉크젯 헤드의 분해 사시도이다.
본 실시예에 따른 정전기력 잉크젯 헤드는 홀더 플레이트(110), 모세관 헤드(120), 및 주변 전극(130)을 포함한다.
홀더 플레이트(110)는 모세관 헤드(120)와 주변 전극(130)을 지지하는 기능을 한다. 홀더 플레이트(110)에는 모세관 헤드(120)의 설치를 위한 관통홀(111)과, 주변 전극(130)의 설치를 위한 설치홀(112)이 형성된다.
모세관 헤드(120)는 잉크를 임시 수용함과 아울러 외부로 분무하기 위한 것으로서, 내부에 잉크 토출을 위한 모세관(125)을 구비한다. 본 발명에 적용되는 잉크는 전도성 잉크, 유기 화합물 잉크 등 다양한 종류의 잉크가 사용될 수 있다. 모세관 헤드(120)는 홀더 플레이트(110)에 설치되며, 본 실시예는 모세관 헤드(120)가 홀더 플레이트(110)의 중앙 영역에 설치된 것을 예시하고 있다. 모세관 헤드(120)는 모세관(125) 내부의 잉크를 대전(charge)시킬 수 있게 도전성 재질, 예를 들어, 금속 재질로 형성된다.
모세관 헤드(120)는 홀더 플레이트(110)의 상면에 지지되는 헤드부(121)와, 홀더 플레이트(110)의 관통홀(111)을 통해 홀더 플레이트(110)를 관통하여 연장되는 연장부(122)를 포함한다. 헤드부(121)의 내부에는 잉크의 임시 수용을 위한 챔버부(126)가 형성되며, 모세관(125)은 챔버부(126)로부터 연장부(122)의 단부까지 연장되어 외부와 연통된다.
주변 전극(130)은 모세관 헤드(120)의 둘레에 위치하도록 홀더 플레이트(110)에 설치된다. 주변 전극(130)은 모세관 헤드(120)와 마찬가지로 도전성 재질, 예를 들어 금속 재질로 형성 가능하다.
주변 전극(130)은 모세관 헤드(120)를 중심으로 서로 일정 각도를 이루도록 이격되게 배치될 수 있다. 본 실시예는 4개의 주변 전극(130)이 서로 90도 간격을 갖도록 배치된 것을 예시하고 있으나, 주변 전극(130)의 갯수 및 서로 이격된 각도는 다양하게 변형 실시 가능하다.
주변 전극(130)은 모세관 헤드(120)의 형상과 유사한 형상을 가질 수 있다. 다시 말해, 주변 전극(130)은 홀더 플레이트(110)의 상면에 지지되는 헤드부(131)와, 홀더 플레이트(110)의 설치홀(112)을 통해 홀더 플레이트(110)를 관통하여 연장되는 연장부(132)를 포함할 수 있다.
홀더 플레이트(110)의 설치홀(112)은 주변 전극(130)의 위치를 조절할 수 있도록 수평 방향을 따르는 장공 형태를 가질 수 있다. 주변 전극(130)의 연장부(132)는 설치홀(112)에 삽입되게 설치되며, 장공 형태의 설치홀(112)의 임의의 위치에 위치할 수 있다. 이러한 구조를 통해, 모세관 헤드(120)와 주변 전극(130)과의 거리, 주변 전극(130)들 사이의 거리를 조절할 수 있다.
모세관 헤드(120)와 주변 전극(130)은 고정 너트(170)에 의해 홀더 플레이트(110)에 체결될 수 있다. 고정 너트(170)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 모세관 헤드(120) 및 주변 전극(130)의 연장부들(122,132)은 고정 너트(170)에 삽입 고정된다. 이들의 체결 방식으로서, 고정 너트(170)와 연장부들(122,132)에 암수나사산이 각각 형성되어 이들이 체결되는 방식, 연장부들(122,132)이 고정 너트(170)에 끼움 결합되는 방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기력 잉크젯 헤드의 작동 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 홀더 플레이트(110)는 잉크 분무 대상인 기판(140)의 상측에 위치된다. 아울러, 기판(140)의 배면에는 정전기장 형성을 위한 배면 전극(150)이 배치된다. 배면 전극(150)은 기판(140)의 전체면을 지지하도록 플레이트 형태로 형성 가능하다.
모세관 헤드(120)와 배면 전극(150)은 전압 인가부(160)에 연결되며, 전압 인가부(160)는 모세관 헤드(120)와 배면 전극(150) 사이에 전압을 인가하여 이들 사이에 정전기장이 형성되도록 한다.
주변 전극(130)은 전압 인가부(160)에 연결되어 기판(140) 위에 균일한 정전기장이 형성될 수 있도록 한다.
전압 인가부(160)는 모세관 헤드(120) 및 복수의 주변 전극(130)에 양극 및 음극 중 어느 하나를 인가하고, 배면 전극(150)에 양극 및 음극 중 다른 하나를 인가하도록 구성된다. 본 실시예의 경우, 모세관 헤드(120)와 주변 전극(130)에 양극이 인가되고, 배면 전극(150)에 음극이 인가되는 구성을 예시하고 있으나, 이하의 설명에서는 이러한 구성을 근거로 설명하기로 한다.
모세관 헤드(120)와 배면 전극(150)에 전압이 인가됨에 따라 모세관 헤드(120) 내부에는 기판(140)을 향하는 방향의 정전기장이 형성되게 된다. 모세관 헤드(120) 내부의 잉크는 그 내부의 도전입자들이 양극으로 대전되게 되며, 기판 방향을 향하는 정전기장에 의해 토출이 유도되게 된다.
기판(140)과 홀더 플레이트(110) 사이의 공간에는 배면 전극(150), 주변 전극(130), 모세관 헤드(120)에 인가된 전압에 의해 정전기장이 형성되게 된다. 이 때, 주변 전극(130)은 모세관 헤드(120)의 주변에 일정 각도를 이루고 배치되어 있는바, 정전기장이 균일하게 기판(140)을 향하는 방향으로 형성되도록 한다.
모세관 헤드(120) 외부로 분무된 잉크 액적들은 기판(140) 위에 형성된 정전기장에 의해 기판(140)으로의 이동이 유도된다. 본 발명에 따르면, 기판 위의 정전기장이 보다 균일화시켜 잉크가 증착되는 영역, 잉크의 증착 두께를 균일하게 형성시킬 수 있다.
또한, 주변 전극(130)의 개수, 간격 등을 다양하게 설정 가능하며, 이들을 조절함으로써 정전기장의 크기 및 방향을 조절할 수 있다. 아울러, 본 발명의 정전기력 잉크젯 헤드는 주변 전극(130)의 개수, 주변 전극(130) 사이의 간격의 변화에 따른 정전기장 변화를 실험할 수 있는 테스트베드(test bed)로서도 활용 가능하다 할 것이다.
이상에서는 본 발명에 따른 정전기력 잉크젯 헤드를 첨부한 도면들을 참조로 하여 설명하였으나,　본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (7)

  1. 기판의 상측에 위치하는 홀더 플레이트;
    상기 홀더 플레이트에 설치되며, 잉크 토출을 위한 모세관을 갖는 금속 재질의 모세관 헤드;
    상기 기판의 배면에 배치되는 배면 전극;
    상기 모세관 헤드와 배면 전극 사이에 정전기장이 형성되도록 상기 모세관 헤드와 배면 전극에 전압을 인가하는 전압 인가부; 및
    상기 모세관 헤드의 둘레에 위치하도록 상기 홀더 플레이트에 설치되며, 상기 전압 인가부에 연결되어 상기 기판 위에 균일한 정전기장을 형성시키기 위한 복수의 주변 전극을 포함하는 정전기력 잉크젯 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전압 인가부는,
    상기 모세관 헤드 및 복수의 주변 전극에 양극 및 음극 중 어느 하나를 인가하고, 상기 배면 전극에 양극 및 음극 중 다른 하나를 인가하는 것을 특징으로 하는 정전기력 잉크젯 헤드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 주변 전극은 상기 모세관 헤드를 중심으로 서로 일정 각도를 이루도록 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 정전기력 잉크젯 헤드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 모세관 헤드는,
    상기 홀더 플레이트의 상면에 지지되는 제1헤드부; 및
    상기 홀더 플레이트에 형성된 관통홀을 통해 상기 홀더 플레이트를 관통하여 연장되는 제1연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력 잉크젯 헤드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 주변 전극은,
    상기 홀더 플레이트의 상면에 지지되는 제2헤드부; 및
    상기 홀더 플레이트에 형성된 설치홀을 통해 상기 홀더 플레이트를 관통하여 연장되는 제2연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력 잉크젯 헤드.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 설치홀은 상기 주변 전극의 설치 위치를 조절할 수 있도록 수평 방향을 따르는 장공 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 정전기력 잉크젯 헤드.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2연장부에는 금속 재질의 고정 너트가 체결되는 것을 특징으로 하는 정전기력 잉크젯 헤드.
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