KR101846160B1 - 전기수력학적 잉크젯 장치 - Google Patents

전기수력학적 잉크젯 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치는, 잉크 방울이 토출되는 적어도 하나의 노즐을 구비한 토출 헤드; 상기 노즐의 일측에 마련되어 상기 노즐에서 토출되는 잉크방울을 관측하는 제팅 관측부; 상기 노즐의 타측에 마련되어 상기 제팅 관측부에 조명을 제공하는 조명부; 및 상기 노즐의 외부에 제공되어 전압을 인가하는 전극 부재;를 구비하고, 상기 전극 부재는, 상기 토출 헤드의 일측에 연결되는 전극 프레임; 상기 전극 프레임의 일단에 형성되며 상기 노즐이 통과하는 노즐 통과부; 및 일측에 상기 노즐이 위치하도록 상기 노즐 통과부의 일부를 차폐하는 필름부;를 포함하며, 상기 토출 헤드 또는 상기 전극 부재 중 어느 하나에는 직류 전압이 인가되고 다른 하나에는 펄스 전압이 인가되고 상기 직류 전압과 상기 펄스 전압의 극성은 반대로 형성될 수 있다.

Description

전기수력학적 잉크젯 장치{Electro hydro dynamic inkjet apparatus}
본 발명은 전기수력학적 잉크젯 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토출 헤드의 노즐의 일부분을 둘러싸도록 제공되는 외부 전극을 구비한 전기수력학적 잉크젯 장치에 있어서 외부 전극에 의해서 노즐의 토출 상태 관측이 방해되는 것을 방지할 수 있는 전기수력학적 잉크젯 장치를 제공한다.
전기수력학적(EHD; Electro-hydrodynamic) 잉크젯 프린팅 시스템은 유체가 강력한 국소 전기장에 노출 되었을 때 정전기적 힘이 유체에 작용하여 대전을 일으키고 이러한 전기적인 상호 인력을 사용하여 기판에 패턴을 행하는 장치로서, 기존의 피에조 잉크젯 프린팅 시스템의 헤드와는 달리 잉크에 주입된 전하에 의해 유발되는 정전기적 상호 인력을 바탕으로 기판 상에 패턴을 행하는 장치이다.
기존의 잉크젯 프린팅 장비와 마찬가지로 정확한 위치에 정확한 양의 잉크를 토출시킴으로써 재료의 낭비를 최소화하는 장점이 있다. 전기수력학적 잉크젯 기술은 정전기력 잉크젯 기술이라고도 불리우며, 정전기력을 이용함으로써 기존의 피에조 잉크젯 방식에 비해서 고점도 및 미세 선폭의 패터닝이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 노즐 막힘 현상이 적기 때문에 공정 안정성이 높다는 장점으로 새로운 차세대 인쇄 기술로 평가되는 기술이다. 이러한 장점으로 인해 RFID, 태양전지의 공정기술, 유연 기판을 갖는 전자 소자의 제조 공정 기술 등의 다양한 인쇄 전자 산업으로의 응용 가능성이 기대되고 있다.
전기수력학 잉크젯을 위하여는 노즐로부터 메니스커스 형상을 제어를 해야 된다. 이를 위하여 수두(fluid height)의 높이를 이용하여 헤드에서 약간의 양압이 걸릴 수 있도록 할 수도 있고, 공압을 이용하여 약간의 양압을 걸 수도 있고, 시린지 펌프를 사용하기도 한다. 따라서, 토출을 위한 힘은 전기적인 인력, 유체에 가해지는 압력이 합하여져서 토출을 하게 된다.
전기수력학적 잉크젯 장치에서 잉크를 토출시키기 위해서는 전기장을 가해 주어야 한다. 전기장은 고전압(수백~수kV)의 직류(DC) 전압을 가해줄 수 있다. 직류전압을 가해주면 노즐의 끝단에 콘 제트(cone jet)형태의 제팅이 형성이 된다.
전기수력학적 잉크젯 장치에서 기판 홀더와 잉크젯 헤드에 전기를 가해주는 방법이 일반적으로 사용되지만, 실제 디스플레이 등의 리페어(repair)에서는 기판 홀더를 금속으로 만들고 절연 등을 넓게 하는 비용이 들 수도 있고, 제팅 결과에 대한 검사를 위하여 카메라를 구비한 장치의 경우에는 기판 홀더 밑에 위치한 투명한 기판 홀더 등에는 전기를 직접 인가하는 것은 불가능하다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 헤드 자체에 전기를 걸어서 제팅하는 구조가 발표된 바 있다. 그러나, 헤드 외부에 링 형태의 전극은 효과적이나 링과 기판 사이가 가깝게 되어야만 잉크가 스프레이(Spray)되는 것을 줄일 수 있는데, 이 때는 링 형태의 전극에 인가되는 전압에 의해 기판에 대전이 될 수 있다.
본 출원인은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 한국특허출원 제2014-0120871호(발명의 명칭: 전기수력학적 잉크젯 장치)를 출원한 바 있다. 그러나, 한국특허출원 제2014-0120871호에서는 외부 전극이 노즐의 끝단을 가려서 토출면이 정확하게 보이지 않아서 토출조건을 설정하기 어렵고 잉크방울의 제팅 상태를 정확하게 관측하기 어렵다는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 카메라를 사용한 토출 모니터링을 방해하지 않고 잉크 토출 상태를 정확하게 모니터링할 수 있는 전기수력학적 잉크젯 장치를 제공한다.
본 발명은 노즐의 외부에 제공된 별도의 외부 전극 부재에 의해서 노즐의 끝단이 가려지지 않고 외부 전극 부재가 카메라 등 제팅 관측수단의 관측을 방해하지 않는 전기수력학적 잉크젯 장치를 제공한다.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치는, 잉크 방울이 토출되는 적어도 하나의 노즐을 구비한 토출 헤드; 상기 노즐의 일측에 마련되어 상기 노즐에서 토출되는 잉크방울을 관측하는 제팅 관측부; 상기 노즐의 타측에 마련되어 상기 제팅 관측부에 조명을 제공하는 조명부; 및 상기 노즐의 외부에 제공되어 전압을 인가하는 전극 부재;를 구비하고, 상기 전극 부재는, 상기 토출 헤드의 일측에 연결되는 전극 프레임; 상기 전극 프레임의 일단에 형성되며 상기 노즐이 통과하는 노즐 통과부; 및 일측에 상기 노즐이 위치하도록 상기 노즐 통과부의 일부를 차폐하는 필름부;를 포함하며, 상기 토출 헤드 또는 상기 전극 부재 중 어느 하나에는 직류 전압이 인가되고 다른 하나에는 펄스 전압이 인가되고 상기 직류 전압과 상기 펄스 전압의 극성은 반대로 형성될 수 있다.
상기 필름부는 투명 또는 반투명 재질로 형성되거나, ITO 필름, ITO 글라스 또는 메탈 메쉬 투명 전극 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 필름부는 투명 재질로 형성되고 상기 노즐 통과부에서 상기 제팅 관측부의 관측 부분을 제외한 부분을 차폐하고, 상기 노즐의 최하단 보다 위쪽에 위치할 수 있다.
상기 필름부에는 상기 노즐의 둘레를 일부 감싸는 반경 2mm 이하의 원호부가 형성될 수 있다.
상기 원호부는 반원 또는 일부가 절단된 원형 또는 유사 원형 형태로 형성될 수 있다.
상기 노즐을 중심으로 상기 조명부는 상기 필름부가 있는 쪽에 위치하고 상기 제팅 관측부는 상기 필름부가 없는 쪽에 위치할 수 있다.
상기 노즐의 최하단은 상기 필름부 보다 0 μm 초과 내지 300 μm 이하의 범위 내에서 아래쪽에 위치할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치는 기판 홀더에 전극을 설치하지 않거나 전기를 인가하지 않더라도 헤드에 장착된 노즐을 둘러싼 외부 전극에 전기를 인가함으로써 토출에 필요한 전기장을 만들 수 있다.
본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치는 노즐의 끝단을 가리지 않는 형태로 외부의 전극 부재를 형성하기 때문에 카메라 등을 사용하여 노즐의 토출 상태 또는 잉크의 탄착상태를 정확하게 모니터링할 수 있다.
본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치는 외부의 전극 부재를 사용하더라도 토출면이 정확하게 보이기 때문에 토출조건을 쉽고 정확하게 설정할 수 있다.
삭제
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 잉크젯 장치에 전기를 인가하는 방식을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치의 토출 헤드와 외부의 전극 부재를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 전극 부재를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 전극 부재와 노즐, 조명부 및 제팅 관측부를 도시한 도면이다.
도 6은 도 4에 따른 전극 부재와 노즐 최하단의 위치를 보여주는 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도, 도 2는 도 1에 따른 잉크젯 장치에 전기를 인가하는 방식을 예시적으로 도시한 도면, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치의 토출 헤드와 외부의 전극 부재를 도시한 사시도, 도 4는 도 3에 따른 전극 부재를 도시한 도면, 도 5는 도 4에 따른 전극 부재와 노즐, 조명부 및 제팅 관측부를 도시한 도면, 도 6은 도 4에 따른 전극 부재와 노즐 최하단의 위치를 보여주는 도면이다.
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100)는, 잉크 방울이 토출되는 적어도 하나의 노즐(125)을 구비한 토출 헤드(120), 상기 노즐(125)과 대향하며 상기 노즐(125)에서 토출된 잉크 방울이 인쇄되는 피토출물(130), 상기 토출 헤드(120)의 상기 노즐(125)의 일부분을 둘러싸도록 제공되는 외부의 전극 부재(300), 상기 전극 부재(300)에 연결되어 제1전압을 인가하는 파워 서플라이어(140), 상기 토출 헤드(120)에 인가될 제2전압을 발생시키는 임의파형 발생기(150), 상기 임의파형 발생기(150)에 연결되어 상기 제2전압을 증폭시키고 상기 토출 헤드(120)에 증폭된 상기 제2전압을 인가하는 전압증폭기(160) 및 상기 파워 서플라이어(140) 및 상기 임의파형 발생기(150)에 연결되며 상기 제1전압 또는 상기 제2전압이 상기 토출 헤드(120) 또는 상기 전극 부재(300)에 인가되는 상태를 제어하는 제어부(170)를 포함할 수 있다.
토출 헤드(120)에는 잉크를 주입 또는 공급하기 위한 퍼지/석션 컨트롤러(110, Purge/Suction Controller)가 연결될 수 있다. 퍼지/석션 컨트롤러(110)는 토출 헤드(120) 또는 노즐(125)에 잉크의 주입 여부를 제어하거나 공급될 잉크의 양을 제어할 수 있다. 이를 위해 퍼지/석션 컨트롤러(110)는 제어부(170)에 연결될 수 있다.
토출 헤드(120) 또는 노즐(125)의 하부에는 피토출물(130)이 위치하는데, 피토출물(130)에 인쇄될 패턴이 인쇄된다. 여기서, 피토출물(130)로는 패턴이 인쇄되는 기판(Substrate) 등이 될 수 있다. 이처럼, 피토출물(130)에 토출이 가능한 전기장이 형성될 수 있는 전압이 인가될 수 있도록 기판 등 피토출물(130)이 놓이거나 고정되는 처리기판홀더(미도시)는 전도체로 형성되는 것이 바람직하다. 만약, 토출 헤드(120)의 주위에 전극을 설치하여 토출 헤드(120) 자체의 토출을 위한 전기장을 형성할 수 있다면 처리기판홀더는 전도체가 아니어도 무방하다.
복잡한 모양의 패턴을 인쇄할 수 있도록 토출 헤드(120)/노즐(125) 또는 처리기판홀더는 X축 또는 Y축 방향으로 움직일 수 있으며, 이를 위한 구동부(미도시)를 구비할 수 있다. 구동부는 XYZ스테이지 등으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100)는 토출 헤드(120)/노즐(125)에 인가되는 전압과 피토출물(130) 또는 전극 부재(300)에 인가되는 전압이 분리되어 있다. 도 1에 도시된 장치(100)의 경우에는 전극 부재(300)에 파워 서플라이어(Power-Supplier, 140)가 연결되고, 토출 헤드(120)/노즐(125)에는 임의파형 발생기(150, Function Generator) 또는 전압 증폭기(160, Voltage Amplifier)가 연결된다.
여기서, 제어부(170)는 토출 헤드(120)/노즐(125)에 인가되는 전압과 전극 부재(300)에 인가되는 전압을 분리하거나, 토출 헤드(120)/노즐(125)에 상기 제1전압 또는 상기 제2전압 중 어느 하나가 인가되면 전극 부재(300)에는 상기 제1전압 또는 상기 제2전압 중 다른 하나가 인가되도록 제어할 수 있다.
상기와 같이, 토출 헤드(120)/노즐(125)과 전극 부재(300)에 인가되는 전압을 분리함으로써 전기수력학적 잉크젯 장치의 비용을 절감할 수 있다. 즉, 저가의 파워 서플라이어와 저가의 전압증폭기를 사용하여 잉크젯 장치(100)를 구동할 수 있다.
파워 서플라이어(140)는 저가형 파워 서플라이어를 사용할 수 있으며, 직류전압을 발생시켜서 전극 부재(300)에 직류전압과 펄스가 인가되게 한다. 이 때, 파워 서플라이어(140)에서 인가되는 직류전압은 대략 수백(V)~수천(V)가 될 수 있다.
임의파형 발생기(150)는 제어부(170)에 의해 그 작동이 제어되며, USB를 이용하여 제어부(170)와 통신하여 원하는 파형을 생성할 수 있다. 임의파형 발생기(150)로부터 생성된 파형은 전압증폭기(160)를 통해 대략 1000배 정도 증폭이 되어 토출 헤드(120)/노즐(125)에 인가될 수 있다. 종래 기술과 달리 본 발명의 일 실시예에 따른 전압증폭기(160)는 저가형 증폭기가 사용된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100)의 제어부(170)는 상기 토출 헤드(120)에 인가되는 전압과 상기 전극 부재(300)에 인가되는 전압을 분리하거나, 상기 토출 헤드(120)에 상기 제1전압 또는 상기 제2전압 중 어느 하나가 인가되면 상기 전극 부재(300)에는 상기 제1전압 또는 상기 제2전압 중 다른 하나가 인가되도록 제어하고, 상기 전극 부재(300)는 투명 또는 반투명한 전극 필름(electrode film)을 포함할 수 있다.
노즐(125) 외부의 전극 부재(300)에는 노즐(125)에 인가되는 전압과 같은 전압이 인가될 수도 있고 다른 전압이 인가될 수도 있다. 전극 부재(300)에 노즐(125)과 다른 전압이 인가되는 경우에는 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이 전극 부재(300)에 직류 전압(DC) 또는 펄스(Pulse)의 형태의 전압이 인가될 수 있다. 이와 같이, 전극 부재(300)에 인가되는 전압의 종류, 형태 또는 크기 등은 제어부(170)에 의해서 제어되거나 결정될 수 있다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100)에 사용되는 토출 헤드(120) 및 전극 부재(300)의 일례를 도시한 사시도이다.
토출 헤드(120) 또는 노즐(125)에 전압 또는 전기를 인가하기 위해서 토출 헤드(120) 및 헤드 홀더(121a)를 전도체 또는 금속으로 형성하고, 헤드 홀더(121a)에 전기 또는 전압을 걸어줄 수 있다. 헤드 홀더(121a)의 일측에 형성된 전원연결부(미도시)에 전원 공급선(201)을 연결함으로써 토출 헤드(120) 및 노즐(125)에 전기 또는 전압을 인가할 수 있다.
헤드 홀더(121a)에서부터 전압을 전달 받기 위해서 토출 헤드(120)의 홀딩부(120a)가 헤드 홀더(121a)에 삽입될 수 있다. 여기서, 홀딩부(120a) 역시 금속 등의 전도체로 형성된다.
토출 헤드(120)의 일측에는 노즐(125) 끝단에서의 잉크 토출 상태, 처리기판홀더에 놓이는 피토출물(130, 도 1 참조)에서 잉크가 탄착되는 상태 등을 관찰하기 위한 카메라 등의 제팅 관측부(도 5의 260 참조)에 조명을 주기 위한 조명부(250)가 구비될 수 있다. 조명부(250)는 조명 프레임(251)에 연결되고, 조명 프레임(251)은 홀더 장착부(124)에 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100)는 노즐(125)의 끝단이 통과하거나 노즐(125)의 끝단을 둘러싸는 형태로 제공되는 외부의 전극 부재(300)을 구비할 수 있다. 이러한 외부 전극 부재(300)와 토출 헤드(120)에 분리된 형태의 전압을 각각 인가함으로써 전기수력학적 잉크젯을 구현할 수 있으며, 피토출물(130)에 대전되는 것을 방지할 수 있다. 이하에서는 외부 전극 부재(300)에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3에서 도면부호 "202"는 토출 헤드(120)에 잉크를 공급하는 잉크공급튜브이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 노즐(125)의 하단 끝부분의 적어도 일부를 둘러싸는 형태의 외부 전극 부재(300)를 추가로 설치할 수 있는데, 이때에는 피토출물(130)에 전기를 인가할 필요가 없다. 피토출물(130)에 전기를 인가하지 않으면 다양한 장점이 있을 수 있다. 예를 들면, 기판 등의 리페어 대상물과 토출 헤드(120)간의 거리에도 민감하지 않게 잉크 토출이 가능하며, 잉크젯 장치의 구조를 단순하게 할 수 있고, 다른 기능을 하는 장비에도 간단히 추가하여 미세 패턴을 구현할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이의 검사장비가 리페어 기능을 할 수 있도록 간단히 헤드 모듈을 붙여서 미세 패턴을 그릴 수 있는 장점이 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 기존의 외부 전극은 ITO 필름 등이 노즐의 최하단을 가리기 때문에 카메라 등에 의해서 잉크방울의 제팅상태를 정확하게 관측할 수 없는 문제가 발생하기 쉽다. 따라서, 본 발명에서는 노즐의 최하단을 가리지 않는 외부 전극 부재(300)를 제공하여 제팅 관측 성능 및 토출 성능을 향상시킬 수 있다.
우선 도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100)는, 잉크 방울이 토출되는 적어도 하나의 노즐(125)을 구비한 토출 헤드(120); 및 상기 노즐(125)의 외부에 제공되어 전압을 인가하는 전극 부재(300);를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 전극 부재(300)는, 토출 헤드(120)의 일측에 연결되는 전극 프레임(310); 상기 전극 프레임(310)의 일단에 형성되며 상기 노즐(125)이 통과하는 노즐 통과부(330); 및 일측에 상기 노즐(125)이 위치하도록 상기 노즐 통과부(330)의 일부를 차폐하는 필름부(340);를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 토출 헤드(120) 또는 상기 전극 부재(300) 중 어느 하나에는 직류 전압이 인가되고 다른 하나에는 펄스 전압이 인가되고 상기 직류 전압과 상기 펄스 전압의 극성은 반대로 형성될 수 있다.
더욱 자세하게는, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 노즐(125)의 외부에 마련되는 전극 부재(300)의 전극 프레임(310)은 대략 "ㄱ"자 형태로 절곡되며 그 재질은 전기전도체 또는 비전도체로 형성될 수 있지만, 전극 부재(300)에 전기를 보다 쉽게 인가하기 위해서 스틸(steel) 등의 전기전도체를 이용할 수 있다. 전극 프레임(310)의 일단에는 사각형 모양 또는 원형 모양의 전극 통과부(330)가 형성될 수 있다. 전극 통과부(330)는 전극 프레임(310)의 일단에 형성된 구멍이며, 이 전극 통과부(330)를 통해서 노즐(125)의 최하단이 통과하게 된다.
전극 통과부(330)의 둘레에는 전극 프레임(310)과 일체로 형성된 테두리(320)가 마련될 수 있다. 테두리(320)는 후술하는 필름부(340)를 고정 부착하기 위한 부분이다. 전극 통과부(330)는 조명부(250)와 제팅 관측부(260)가 노즐(125)의 최하단에서의 잉크방울 제팅 상태를 용이하고 정확하게 관측할 수 있도록 가급적 크게 형성되는 것이 바람직하다.
전극 통과부(330)의 테두리(320)에는 필름부(340)가 부착될 수 있다. 여기서, 필름부(340)는 전기전도성이 있는 투명 재질 또는 반투명 재질로 형성되거나, ITO 필름, ITO 글라스 또는 메탈 메쉬 투명 전극 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
필름부(340)은 실질적인 전극의 역할을 하는 부분으로서, 필름부(340)에 인가된 전압에 의해서 노즐(125)에서 잉크가 토출될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 부재(300)는 필름부(340)가 전극 통과부(330)의 전체를 모두 차폐하거나 덮도록 형성되는 것이 아니라, 전극 통과부(330)의 일부만 차폐하거나 덮도록 형성될 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 필름부(340)가 전극 통과부(330)의 절반 정도만 차폐하거나 덮고 있음을 알 수 있다. 만약, 필름부(340)가 전극 통과부(330)의 전체를 덮거나 차폐하는 경우에는 제팅 관측부(260)가 노즐(125)을 선명하게 관측할 수 없다. 특히, 토출되는 제팅 드랍(jetting drop, 토출되는 잉크방울)이 작아지면 드랍의 관측이 매우 어려워서 선명하게 잉크 제팅을 모니터링하는 것이 매우 중요하다. 설령, 필름부(340)가 ITO 필름 등 투명한 재질로 형성된 경우에도 카메라 등 제팅 관측부(260)에 의해서 확대해 보면 필름부(340)가 흐리게 보이면서 노즐(125) 또는 노즐(125)에서 토출되는 제팅 드랍이 정확히 보이지 않을 수도 있다. 제팅 조건 및 모니터링은 전기수력학적 잉크젯에서 매우 중요하기 때문에 제팅 성능과 함께 모니터링을 확보하는 것은 제팅의 신뢰성을 위해서 필수적이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 부재(300)의 경우에는 필름부(340)가 전극 통과부(330)의 일부만 차폐하기 때문에, 필름부(340)가 없거나 필름부(340)에 의해 제팅 관측부(260)의 시야가 가려지지 않는 부분을 통해서 제팅 관측부(260)가 노즐(125)의 제팅(토출) 상태를 정확하게 관찰할 수 있다.
상기 필름부(340)는 상기 노즐 통과부(330)의 1/2 이상 차폐하고, 상기 노즐(125)의 최하단 보다 위쪽에 위치할 수 있다. 즉, 노즐(125)의 최하단은 필름부(340) 보다 아래쪽에 위치하는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하면, 필름부(340)는 전극 통과부(330)의 좌측을 차폐하고 있으며, 전극 통과부(330)의 중심을 기준으로 조명부(250)가 위치하는 쪽에 치우친 상태로 형성되어 있다. 즉, 전극 통과부(330)의 중심을 기준으로 우측에는 필름부(340)가 없으며 제팅 관측부(260)가 위치하는 쪽은 필름부(340) 없이 전극 통과부(330)가 개구된 상태로 형성되어 있다.
한편, 상기 필름부(340)의 상기 노즐(125) 측 단부 즉, 도 5에서 필름부(340)의 우측 단부는, 상기 노즐(125)의 둘레를 일부 감싸는 원호부(341) 및 상기 원호부(341)의 양단에 각각 형성된 선형부(342)를 포함하여 형성될 수 있다. 원호부(341)는 대략적으로 전극 통과부(330)의 가운데 부분에 위치하도록 형성되며, 노즐(125)의 둘레를 일부 감싸도록 형성될 수 있다.
원호부(341)의 양단은 각각 선형부(342)와 연결될 수 있다. 원호부(341)를 기준으로 위쪽에 있는 선형부와 아래쪽에 있는 선형부를 연결하면 하나의 직선이 될 수 있다. 즉, 원호부(341)를 중심으로 그 양단의 선형부(342)는 동일 선상에 형성될 수 있다. 경우에 따라서는 원호부(341)를 중심으로 그 양단의 선형부(342)는 동일 선상에 형성되지 않고 어느 하나의 선형부와 다른 하나의 선형부 사이의 각도가 180도를 초과하도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 투명하고 전도성이 있는 재질로 된 필름부(340)는 상기 노즐 통과부(330)의 일부분 즉, 1/2 정도를 차폐하도록 형성됨으로써, 노즐(125)에서의 제팅은 가능하면서 동시에 제팅 관측부(260)의 관측 시야를 필름부(340)가 가리거나 차단하는 것을 방지할 수 있다. 필름부(340)에 의해서 차폐된 부분 쪽에는 조명부(250)가 위치할 수 있고, 필름부(340)의 투명도가 높지 않아도 조명부(250)이 노즐(125) 또는 제팅 드랍을 비추는 것에는 문제가 없다.
상기 원호부(341)는 반원 형태로 형성될 수 있다. 다만, 반드시 반원 형태를 가져야 하는 것은 아니며, 타원형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 원호부(341)의 모양 또는 크기에 따라서 노즐(125)의 토출 성능이 좋거나 나쁠 수 있다.
원호부(341)의 중심에 노즐(125)의 최하단이 위치하고, 원호부(341)와 노즐(125) 사이의 거리가 동일하도록 형성되는 것이 바람직하다. 원호부(341)와 노즐(125) 사이의 거리가 크면 제팅 성능 또는 토출 성능이 나빠질 수 있다. 따라서, 원호부(341)는 반지름이 약 0.5mm~3mm 정도인 반원 또는 일부가 절단된 원형 또는 원형과 유사한 형태 등 다양한 형태의 구멍으로 노즐(125)의 주위에 형성될 수 있다.
외부의 전극 부재(300)가 있는 경우에는 외부 전극 부재(300)에 형성되어 노즐(125)의 최하단이 통과하게 되는 원호부(341)의 크기를 작게 할수록 토출 제어가 유리하다. 필름부(340)에 노즐(125)의 최하단을 완전히 둘러싸는 작은 구멍을 형성하는 경우에는, 카메라 등 제팅 관측부(260)가 필름부(340)에 의해서 노즐(125)에서의 토출 상태 또는 잉크의 제팅 상태를 정확하게 모니터링 하기 어렵고 필름부(340)로 ITO(Indium Tin Oxide) 필름과 같은 투명한 재질을 사용하는 경우에도 마찬가지이다. 그러나, 본 발명에서는 노즐(125)을 기준으로 조명부(250) 쪽에는 필름부(340)가 있지만 그 반대쪽인 제팅 관측부(260) 쪽에는 필름부(340)가 없기 때문에 필름부(340)에 의한 방해 없이 제팅 상태를 모니터링할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100)는, 상기 노즐(125)의 일측에 마련되어 상기 노즐(125)에서 토출되는 잉크방울을 관측하는 제팅 관측부(260) 및 상기 상기 노즐(125)의 타측에 마련되어 상기 제팅 관측부(260)에 조명을 제공하는 조명부(250)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 조명부(250)는 LED조명을 사용하는 것이 바람직하며, 제팅 관측부(260)는 조명부(250)와 연동되어서 작동될 수 있다. 조명부(250)와 제팅 관측부(250)는 대략 동일한 선상 배치되되 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
이 때, 상기 필름부(340)는 상기 노즐 통과부(330)의 중심을 기준으로 상기 제팅 관측부(260)의 반대 쪽 즉, 조명부(250) 쪽에 위치할 수 있다. 도 5를 참조하면, 조명부(250)는 필름부(340)의 일측에 위치하고 제팅 관측부(260)는 개구된 전극 통과부(330)의 일측에 위치한다. 카메라 등의 제팅 관측부(260)는 필름부(340)가 형성되지 않은 개구된 전극 통과부(330)의 일측에 있기 때문에 노즐(125)의 최하단을 직접적으로 촬영하거나 관측할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 필름부(340) 보다 아래쪽에 위치하는 노즐(125)의 길이(D1)는 0 μm 초과 내지 300 μm 이하의 범위 내가 되는 것이 바람직하다. 노즐(125)의 최하단이 필름부(340) 보다 위에 있어도 제팅(잉크 토출)은 가능하지만 제팅된 잉크의 일부가 필름부(340)에 쌓이거나 노즐(125)의 끝단이 오염되어 토출 불량이 일어날 수 있다. 그러므로, 노즐(125)의 최하단 보다 필름부(340)가 위에 있어야 보다 신뢰성이 높은 제팅이 가능하다.
이와 같이, 필름부(340)에 형성된 원호부(341)의 크기 또는 필름부(340)와 노즐(125)의 최하단 사이의 거리(D1)는 잉크의 토출 또는 제팅 성능에 영향을 줄 수 있다. 본 발명에 따른 일실시예에서 원호부(341)가 0.5mm~3mm 정도의 반경을 가지는 반원형 또는 일부가 절단된 원형 또는 원형과 유사한 구멍 형태로 형성되거나, 필름부(340)와 노즐(125)의 최하단 사이의 거리(D1)가 대략 0 μm 초과 내지 300 μm 이하의 범위 내가 되면 최상의 토출 성능을 얻을 수 있다.
이와 같이 형성함으로써, 필름부(340) 쪽에 조명부(250)에 의한 조명을 제공하고 필름부(340)가 없는 전극 통과부(330) 쪽에서 카메라 등의 제팅 관측부(260)를 통해서 토출 상태를 관측할 수 있다. 제팅 관측부(260) 쪽에는 필름부(340)가 없기 때문에 필름부(340)에 의해서 토출 상태가 가려지는 일 없이 제팅 관측부(260)에서의 관측이 가능하다.
이상과 같이 본 발명의 일실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 전기수력학적 잉크젯 장치
110: 퍼지/석션 컨트롤러 120: 토출 헤드
125: 노즐 130: 피토출물
140: 파워 서플라이어 150: 임의파형 발생기
160: 전압 증폭기 170: 제어부
250: 조명부 260: 제팅 관측부
300: 전극 부재 310: 전극 프레임
320: 테두리 330: 전극 통과부
340: 필름부 341: 원호부
342: 선형부

Claims (7)

  1. 잉크 방울이 토출되는 적어도 하나의 노즐을 구비한 토출 헤드;
    상기 노즐의 일측에 마련되어 상기 노즐에서 토출되는 잉크방울을 관측하는 제팅 관측부;
    상기 노즐의 타측에 마련되어 상기 제팅 관측부에 조명을 제공하는 조명부;및
    상기 노즐의 외부에 제공되어 전압을 인가하는 전극 부재;를 구비하고,
    상기 전극 부재는,
    상기 토출 헤드의 일측에 연결되는 전극 프레임;
    상기 전극 프레임의 일단에 형성되며 상기 노즐이 통과하는 노즐 통과부; 및
    일측에 상기 노즐이 위치하도록 상기 노즐 통과부의 일부를 차폐하는 필름부;를 포함하며,
    상기 토출 헤드 또는 상기 전극 부재 중 어느 하나에는 직류 전압이 인가되고 다른 하나에는 펄스 전압이 인가되고 상기 직류 전압과 상기 펄스 전압의 극성은 반대로 형성되고,
    상기 필름부는 투명 재질로 형성되거나, ITO 필름, ITO 글라스 또는 메탈 메쉬 투명 전극 중 어느 하나로 형성되되, 상기 노즐 통과부에서 상기 제팅 관측부의 관측 부분을 제외한 부분을 차폐하고 상기 노즐의 최하단 보다 위쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필름부에는 상기 노즐의 둘레를 일부 감싸는 반경 2mm 이하의 원호부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 원호부는 반원 또는 일부가 절단된 원형 또는 유사 원형 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
  6. 잉크 방울이 토출되는 적어도 하나의 노즐을 구비한 토출 헤드;
    상기 노즐의 일측에 마련되어 상기 노즐에서 토출되는 잉크방울을 관측하는 제팅 관측부;
    상기 노즐의 타측에 마련되어 상기 제팅 관측부에 조명을 제공하는 조명부;및
    상기 노즐의 외부에 제공되어 전압을 인가하는 전극 부재;를 구비하고,
    상기 전극 부재는,
    상기 토출 헤드의 일측에 연결되는 전극 프레임;
    상기 전극 프레임의 일단에 형성되며 상기 노즐이 통과하는 노즐 통과부; 및
    일측에 상기 노즐이 위치하도록 상기 노즐 통과부의 일부를 차폐하는 필름부;를 포함하며,
    상기 토출 헤드 또는 상기 전극 부재 중 어느 하나에는 직류 전압이 인가되고 다른 하나에는 펄스 전압이 인가되고 상기 직류 전압과 상기 펄스 전압의 극성은 반대로 형성되고,
    상기 필름부는 투명 또는 반투명 재질로 형성되거나, ITO 필름, ITO 글라스 또는 메탈 메쉬 투명 전극 중 어느 하나로 형성되며,
    상기 노즐을 중심으로 상기 조명부는 상기 필름부가 있는 쪽에 위치하고 상기 제팅 관측부는 상기 필름부가 없는 쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐의 최하단은 상기 필름부 보다 0 μm 초과 내지 300 μm 이하의 범위 내에서 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
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