KR20130120368A - 자체-퍼지, 침전물 방지 및 연기 제거 배열체를 구비한 프린팅 시스템 - Google Patents

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Abstract

일체형 정화 메커니즘을 구비한 프린팅 헤드 조립체가 설명된다. 프린팅 헤드 조립체는 (a) 적어도 제 1 및 제 2 압력에 의해 구동된, 노즐판 내에서 둘러싸여진 하나 또는 둘 이상의 분배 노즐을 포함하는 액체 분배 헤드, 및 (b) 하나 또는 둘 이상의 노즐의 전방에서 개구를 포함하는 차폐 마스크를 포함하며, 프린팅 액체가 제 1 압력에 의해 구동된 헤드로부터 분배될 때, 액체가 차폐 마스크 내에서 개구를 통해 펄스로 분배되도록 상기 개구가 형성되며, (ii) 퍼지 프린팅 액체가 제 2 압력에 의해 구동되는 헤드로부터 분배될 때, 액체가 차폐 마스크와 노즐판 사이에 형성된 모세관 형상 갭으로 취입되어 근처의 노즐로부터 퍼지 프린팅 액체를 제거한다.

Description

자체-퍼지, 침전물 방지 및 연기 제거 배열체를 구비한 프린팅 시스템 {PRINTING SYSTEM WITH SELF-PURGE, SEDIMENT PREVENTION AND FUMES REMOVAL ARRANGEMENTS}
본 실시예는 일반적으로 프린팅 분야에 관한 것으로, 특히 본 실시예는 일체형 자체-정화, 침전물 방지 및 연기 제거 배열체를 구비한 프린팅 시스템에 관한 것이다.
잉크젯 프린팅 헤드에 프린팅 노즐을 세척하고 공기 거품을 제거하고 프린팅 품질을 유지하기 위한 주기적 퍼징이 요구되는 것이 프린팅 분야에 알려져 있다. 간단히 설명하면, 잉크젯 프린터는 프린팅 또는 마스크가 위에 형성될 태양 전지 또는 다른 매체의 종이 또는 전방 표면 근처에 고정된 노즐판 내의 대응하는 작은 오리피스를 통하여 복수의 노즐로부터 작은 용적의 잉크를 방출함으로써 작동된다. 이러한 오리피스는 노즐판에서 매체의 특별한 위치에 대해 선택된 개수의 노즐로부터 잉크의 액적의 방출이 원하는 캐릭터 또는 이미지의 부분의 제조를 초래하는 방식으로 배열된다. 잉크 액적의 다른 방출에 의해 후속되는 매체의 제어된 재위치 설정은 원하는 캐릭터 또는 이미지의 더 많은 부분의 형성을 초래한다.
태양 전지는 햇빛의 에너지를 전기로 직접 변환하는 고체 상태의 반도체 장치이다. 최대 규모의 상업적 태양 전지 공장은 프린팅 다결정질 실리콘 태양 전지를 제조한다. 프린팅 다결정질 실리콘 태양 전지는 은 페이스트 잉크젯 프린팅을 이용하여 전방 표면 상으로 프린팅된 더 큰 버스 바아 및 미세한 핑거로 구성되는 그리드형 금속 접촉부를 가진다. 그리드형 금속 접촉부는 2 밀리미터(mm) 이격되고 100 마이크로미터(um)의 통상적인 폭을 가지는 60 내지 100 프린팅 실버 라인으로 이루어진다.
프린팅 헤드를 퍼징하는 빈도수는 프린팅 헤드가 사용되는 특정 적용분야에 종속된다. 퍼징은 거의 0.5 바아의 과잉 압력 하에서 노즐을 통하여 잉크젯 헤드로부터 프린팅 액체를 강제적으로 강압하는 것을 포함한다. 과잉 압력의 힘은 약 -0.01 바아의 프린팅 동안 사용된 정상의 감소된 압력에 대한 것이다.
종래의 퍼징 기술의 단점들 중 하나는 프린팅 헤드가 프린팅 영역으로부터 퍼징된 액체가 헤드로부터 드리핑(drip)되는 유지 영역으로 시프팅될 수 있는 것이 요구되며, 헤드로부터 드리핑되는 임의의 액체는 프린팅 프로세스에 역효과를 일으키지 않을 것이다. 산업에서 일반적으로 알려진 바와 같이, 노즐판은 프린팅 헤드의 프린팅 측 상에 위치되고, 특히 프린팅 헤드에 대한 보호를 제공하면서 프린팅하기 위해 노즐에 대한 접근을 제공한다.
퍼징 후, 노즐판이 와이핑으로서 알려진, 세척되고 퍼징된 액체를 제거하고 노즐로부터 프린팅 액체의 적절한 제팅을 가능하게 하는 것이 바람직하다. 노즐판의 평탄함 및 반-습윤 특성을 보존하도록, 노즐판과의 접촉 없이 와이핑을 수행하는 것이 바람직하다.
노즐판에 대한 접촉 없이 와이핑을 위한 하나의 종래의 기술은 진공 와이핑이며, 진공 와이핑에서 진공 헤드가 노즐판을 가로질러 이동된다. 진공 헤드는 노즐판과 접촉하지 않고 노즐판으로부터 퍼징된 액체를 제거하도록, 또한 흡입으로서 알려진, 진공을 허용하도록 충분히 근접된다. 진공 헤드가 노즐판과 접촉하지 않기 때문에, 진공 헤드의 모든 측면으로부터(바로 노즐판의 방향으로부터가 아니라) 흡입이 있어서 노즐판의 낮은 세척 효율을 초래한다.
종래의 진공 와이핑에 대한 단점은 와이핑의 비용, 프린팅 속도, 신뢰성, 및 품질을 포함한다. 종래의 진공 와이핑의 단점들의 예들은: (a) 프린팅 헤드는 프린팅 헤드로부터 퍼징된 액체 드리핑의 가능성에 의해 프린팅 영역으로부터 유지 영역으로의 시프팅을 요구한다. (b) 프린팅 영역으로부터 유지 영역으로 프린팅 헤드의 시프팅은 시간이 걸려서, 감소된 프린팅 속도 및 대응하는 증가된 비용을 초래한다. (c) 프린팅 기계는 진공 슬릿이 접촉 없이 작은 거리로, 예를 들면 약 0.15 mm로 노즐판을 가로질러 이동하도록 하는 매우 높은 정밀 요소 및 구조를 요구한다. 더 높은 정밀 요소는 프린팅 기계의 비용을 증가시키고, 와이핑의 신뢰성은 유지하는 높은 정밀도에 종속한다. (d) 유효 와이핑은 저속으로, 예를 들면 약 2 mm/s(millimeters per second)로 노즐판을 가로질러 이동하도록 진공 슬릿을 요구한다. 유효 와이핑을 위해 요구되는 시간은 프린팅 속도를 감소하고 대응적으로 프린팅 비용을 증가한다.
따라서, 예를 들면 노즐판으로부터(또는 일반적으로 프린팅 헤드로부터) 퍼징 액체를 드리핑하지 않고 퍼징을 가능하게 하는 태양 전지 그리드형 금속 접촉부를 프린팅하기 위해 사용될 수 있는 프린팅 시스템에 대한 요구가 있다. 현 기술보다 낮은 비용으로 높은 품질 세척 및 더 높은 신뢰성이 더 바람직하다. 더욱이, 노즐판 상의 침전물의 형성을 방지하기 위한 그리고 프린팅 잉크 제트의 변형을 방지하도록 노즐 표면 상에 축적된 연기의 부분을 제거하기 위한 요구가 있다.
본 발명의 실시예들은 일체형 퍼지 메카니즘을 구비한 프린팅 헤드 조립체를 공개한다. 프린팅 헤드 조립체는 (a) 적어도 제 1 및 제 2 압력에 의해 구동된, 노즐판 내에 들어 있는 하나 또는 둘 이상의 분배 노즐을 포함하는 액체 분배 헤드; 및 (b) 하나 또는 둘 이상의 노즐의 전방에 개구를 포함하는 차폐 마스크를 포함하며, 개구는 (i) 프린팅 액체가 제 1 압력에 의해 구동된 헤드로부터 분배될 때, 액체가 상기 차폐 마스크 내의 개구를 통하여 펄스로 분배되며; (ii) 퍼지 프린팅 액체가 제 2 압력에 의해 구동된 헤드로부터 분배될 때, 프린팅 액체가 차폐 마스크와 노즐판 사이에 형성된 모세관 형상 갭으로 취입되어 노즐 근처로부터 퍼지 프린팅 액체를 제거하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 프린팅 헤드 조립체는 일체형 퍼지 메카니즘을 구비한 하나 또는 둘 이상의 프린팅 헤드 조립체를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 프린팅 헤드 조립체는 복수의 프린팅 헤드를 포함하며, 상기 차폐 마스크는 상기 프린팅 헤드의 각각의 전방에 개구를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 차폐 마스크 개구가 슬릿을 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 하나 또는 둘 이상의 노즐은 프린팅 헤드의 각각 내에 슬릿의 에지에 근접하게 구성되어 퍼지 프린팅 액체가 슬릿의 에지를 경유하여 모세관 형상 갭으로 취입된다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 슬릿은 상기 노즐에 대해 중심에서 벗어나서 노즐로부터 슬릿의 하나의 에지로의 거리가 노즐로부터 슬릿의 대향 에지로의 거리의 20% 미만이 되도록 한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 흡입 시스템이 모세관 형상 갭과 유체적으로 상호 연결되고, 흡입 시스템은 모세관 형상 갭에 대한 압력 구배를 제공하여, 모세관 형상 갭으로부터 퍼지 프린팅 액체를 제거한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 흡입 시스템이 개구 아래 제거가능하게 부착된 모세관 형상 갭과 유체적으로 상호 연결되며, 흡입 시스템은 개구에 압력 구배를 제공하여, 모세관 형상 갭으로부터 개구를 경유하여 퍼지 프린팅 액체를 제거한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 차폐 마스크는 프린팅 헤드 하우징을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 상기 프린팅 헤드 조립체는 프린팅 헤드 하우징을 냉각하는 냉각 시스템을 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 상기 프린팅 헤드 조립체는 프린팅 액체 저장부, 및 모세관 형상 갭 내에 포착되는 퍼지 프린팅 액체를 프린팅 헤드 조립체 프린팅 액체 저장부로 회수하는 재순환 시스템을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 프린팅 헤드가 프린팅 영역에 있는 동안 퍼지 프린팅 액체가 분배될 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 프린팅 헤드 하우징은 노즐판에 인접하여 미리결정된 수준의 습기를 유지하도록 가열된 프린트된 기판 상에 분배된 프린팅 액체로부터, 또는 프린팅 헤드가 프린팅 영역으로부터 방출되는 동안 프린팅 헤드 아래 휘발성 액체의 고온 풀로부터 배출되는 연기의 적어도 일 부분을 배기하기 위해 배치되는 보조 흡입 시스템을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 프린팅 방법이 공개된다. 상기 방법은 (a) 일체형 퍼지 메카니즘을 구비한 프린팅 헤드 조립체를 제공하는 단계로서, 각각의 프린팅 헤드 조립체는: (i) 하나 또는 둘 이상의 노즐을 포함하는 프린팅 헤드; 및 (ii) 상기 다수의 노즐과 정렬된 개구를 포함하는 차폐 마스크로서, 모세관 형상 갭이 상기 프린팅 헤드와 상기 프린팅 마스크 사이에 형성되는, 차폐 마스크를 포함하는, 프린팅 헤드 조립체 제공 단계; (b) 프린팅 액체가 상기 개구를 통하여 통과하는 상기 프린팅 헤드로부터 펄스로 분배되도록 제 1 압력으로 상기 프린팅 헤드를 작동함으로써 프린팅하는 단계; 및 (c) 상기 분배된 액체가 상기 모세관 형상 갭으로 취입되도록 제 2 압력으로 상기 하나 또는 둘 이상의 노즐을 통하여 프린팅 액체를 강제함으로써 퍼징되는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 상기 방법은 일체형 퍼지 메카니즘을 구비한 하나 또는 둘 이상의 프린팅 헤드 조립체를 이용한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 차폐 마스크는 프린팅 헤드의 각각의 전방에 개구를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 차폐 마스크 개구가 슬릿을 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 상기 방법은 퍼지 프린팅 액체가 슬릿의 에지를 경유하여 모세관 형상 갭으로 취입되도록 프린팅 헤드의 각각 내의 슬릿의 에지에 하나 또는 둘 이상의 노즐을 근접되게 구성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 상기 방법은 상기 노즐로부터 상기 슬릿의 하나의 에지로의 거리가 상기 노즐로부터 상기 슬릿의 대향 에지로의 거리의 20% 미만이 되도록 상기 슬릿을 상기 노즐에 대해 중심이 벗어나도록 구성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 상기 방법은 프린팅 헤드 조립체 프린팅 액체 저장부로 모세관 형상 갭으로 취입되는 프린팅 액체를 재순환하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 상기 방법은 모세관 형상 갭에 유체적으로 연결되는 흡입 시스템을 이용하여 모세관 형상 갭으로부터 프린팅 액체를 제거하는 단계를 포함하며, 진공 시스템은 모세관 형상 갭에 압력 구배를 제공하여, 모세관 형상 갭으로부터 프린팅 액체를 제거한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 상기 방법은 개구 아래에 제거가능하게 부착된 모세관 형상 갭과 유체적으로 상호 연결되는 흡입 시스템을 이용하여 모세관 형상 갭으로부터 프린팅 액체를 제거하는 단계를 포함하며, 흡입 시스템은 개구로 압력 구배를 제공하여, 개구를 경유하여 모세관 형상 갭으로부터 퍼지 프린팅 액체를 제거한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 잉크제트 헤드에 의한 프린팅 방법이 공개된다. 상기 방법은 노즐판 내에 들어 있는 제팅 노즐을 포함하며, 노즐판 상에 고체 침전물의 축적을 방지하도록 프린팅 동안 노즐판을 습하게 유지한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 노즐판을 습하게 유지하는 단계는 가열된 기판 상에 축적된 방출된 프린팅 액체로부터 배출되는 연기에 의해 달성된다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 노즐판을 습하게 유지하는 단계는 프린팅 헤드가 프린팅 영역으로부터 방출되는 동안 프린팅 헤드 아래 휘발성 액체의 고온 풀로부터 배출되는 연기에 의해 달성된다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 보조 흡입 시스템에 의해 연기의 일 부분을 제거하는 단계가 노즐판에 인접한 미리 결정된 수준의 습기를 유지하기 위해 수행된다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 상기 방법은 노즐판 상의 젖은 액적의 크기를 제어하도록 단속적으로 상기 노즐판을 와이핑하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 상기 방법은 노즐판에 인접하여 미리결정된 수준의 습기를 유지하기 위한 개구를 포함하는 차폐 마스크를 이용하여 프린트된 기판의 열 및 연기로부터 부분적으로 프린팅 잉크제트 헤드를 차폐하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 제팅 노즐 근처에 퍼진 연기의 양은 차폐 마스크를 통하여 개구의 에지에 근접하게 노즐을 설치함으로써 제어된다.
본 발명의 일 실시예의 추가 특징에 따라, 프린팅 잉크제트 헤드의 퍼지 시퀀스는 노즐판 상의 액체 액적의 상기 퍼짐(spread)을 제거한다.
본 발명의 부가 특징 및 장점은 아래의 도면 및 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명의 더 나은 이해를 위해 그리고 본 발명이 효과적으로 수행될 수 있는 방법을 보여주기 위해, 지금부터 순전히 예시적으로 동일한 도면부호가 전체적으로 대응하는 요소 또는 섹션을 나타내는 첨부된 도면을 참조한다.
지금부터 도면을 상세하게 참조하면, 도시된 특징들은 예시적이고 단지 본 발명의 바람직한 실시예들의 예시적인 논의 목적을 위한 것이고, 가장 유용한 것으로 믿어지고 본 발명의 원리 및 개념적 양태들의 상세한 설명을 용이하게 이해되는 것을 제공하기 위해 제시되는 것이 강조된다. 이에 대해, 본 발명의 기본적인 이해를 위해 필요한 것보다 더욱 상세하게 본 발명의 구조적 상세를 보여주기 위한 시도가 이루어지지 않으며, 도면으로부터 취한 상세한 설명은 본 발명의 수 개의 형태가 실제로 실시될 수 있는 방법을 본 기술분야의 기술자에게 명백하게 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 자체-퍼지 배열체를 구비한 프린팅 시스템을 도시하며;
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 자체-퍼지 배열체를 구비한 프린팅 시스템의 제 2 도를 도시하며;
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따라 잉크가 프린트되는 방향으로부터 일체형 자체-퍼지 배열체를 구비한 프린팅 시스템의 제 3 도를 도시하며;
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 퍼지된 액체를 세척하기 위한 진공 파이프 시스템의 정면도이며;
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 퍼지된 액체를 세척하기 위한 진공 파이프 시스템의 측면도이며;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 퍼지된 액체를 세척하기 위한 메카니즘을 도시하며;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 퍼지된 액체를 세척하기 위한 메나키즘의 상세도이며;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 퍼지 프린팅 액체의 배출 및 프린팅 시스템 모세관 형상 갭을 도시하며;
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 헤드와 프린팅 기판 사이의 갭으로부터 연기를 제거하기 위한 메카니즘을 도시하며;
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 헤드와 프린팅 기판 사이의 갭으로부터 연기의 일 부분을 제거하기 위한 메카니즘을 도시하며;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 헤드 노즐판을 적시기 위한 연기를 도시하며;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 헤드 노즐판 상에 형성된 작은 액적을 도시하며;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐을 통하여 잉크의 배출을 방해할 수 있는 큰 액적을 도시하며;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 작은 액적 위로 떠오르는 잉크 액적을 도시하며;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 연기의 소스로서 증발 배쓰(evaporation bath)를 도시하며;
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿의 에지에 근접하게 위치되는 노즐을 도시하며;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐판 슬릿의 저면도이며;
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 자체-퍼지 및 연기 제거 배열체를 구비한 프린팅 헤드 조립체를 도시한다.
본 발명의 실시예들은 노즐판으로부터 퍼징된 액체를 드리핑(dripping)하지 않고 일체형 자체-퍼징, 침전물 방지 및 연기 제거 장치를 구비한 프린팅 시스템을 제공한다. 일체형 자체-퍼징 배열체는 종래의 기술 보다 더 낮은 비용 및 더 높은 신뢰성으로 세척하는 높은 품질을 위해 바람직하다. 특히, 본 발명의 실시예는 프린팅을 용이하게 하고 반면 종래 기술에 대해 요구된 시간에 비해, 프린팅 헤드를 유지 영역으로 시프팅하기 위해 요구된 시간을 제거한다. 또한, 하나의 유지 영역(또는 대체로 헤드보다 더 작은 유지 영역)이 퍼징을 위해 사용되는 다중 헤드 시스템(또는 헤드의 다중 그룹을 구비한 시스템)에서, 본 발명의 실시예는 감소된 시스템 복잡성을 용이하게 한다. 예를 들면, 각각의 헤드(또는 헤드의 그룹)는 일체형 자체-퍼징 배열체를 가져서 유지 영역을 위한 헤드의 경쟁 및 조정을 위한 요구를 제거한다. 비록 이러한 실시예가 잉크젯 프린팅 헤드에 대해 설명되지만, 설명된 시스템 및 방법은 일반적으로 노즐 디스펜서와 같은, 액체-분출 메카니즘의 액체-분출 노즐로 적용가능하다.
본 공보의 내용에서, 용어 프린팅 액체 및 잉크는 대체로 프린팅을 위해 사용되는 재료를 지칭하며, 균일 및 비균일 재료, 예를 들면 프린팅 프로세스를 경유하여 증착되는 캐리어 액체 함유 금속 입자를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 제 1 양태에 따라, 일체형 퍼지 메카니즘을 구비한 프린팅 헤드 조립체는: (a) 적어도 제 1 및 제 2 압력에 의해 구동되는 노즐판 내에 둘러싸인 하나 또는 둘 이상의 분배 노즐을 포함하는 액체 분배 헤드, 및 (b) 하나 또는 둘 이상의 노즐의 전방에 개구를 포함하는 차폐 마스크를 포함하며, 여기서 상기 개구는 프린팅 액체가 제 1 압력에 의해 구동되는 헤드로부터 분배될 때, 액체는 차폐 마스크 내의 개구를 통하여 펄스로 분배되도록, 그리고 퍼지 프린팅 액체가 제 2 압력에 의해 구동된 헤드로부터 분배될 때, 액체는 차폐 마스크와 노즐판 사이에 형성된 모세관 형상 갭으로 취입되어, 근처의 노즐로부터 퍼지 프린팅 액체를 제거하도록 구성된다.
본 발명의 실시예들에 따라, 모세관 작용은 프린팅 액체를 포착하여 프린팅 헤드로부터 프린팅 기판으로 프린팅 액체의 드리핑을 방지하기 위해 사용된다.
모세관 작용은 작은 개구 내로 취입되는 액체의 경향이 있다. 또한 모세관 현상으로서 공지된 모세관 작용은 액체 및 고체 재료 내에 분자 사이의 인력의 결과이다. 모세관 작용의 잘 알려진 예는 섬유들 사이의 좁은 개구들 내로 액체를 취입함으로써 액체를 흡수하도록 건조 종이 타월의 경향이 있다. 또 다른 예는 좁은 튜브들에서 상승하기 위한 액체의 경향이 있다. 특별한 액체의 유사한 분자들 사이에 존재하는 상호 인력은 응집력으로 지칭된다. 응집력은 표면 장력으로서 알려진 현상을 야기한다. 인력이 두 개의 유사하지 않은 재료들, 예를 들면 액체와 고체 컨테이너의 에지 사이에 존재할 때, 인력은 응집력으로서 지칭된다. 모세관 작용은 액체 분자들의 응집력의 결과이고 고체 재료에 대한 이들 분자들의 접착력은 보이드, 예를 들면 좁은 튜브의 벽들에 의해 형성된 보이드를 형성한다. 컨테이너의 에지가 예를 들면 매우 좁은 튜브에서 서로 근접하게 될 때, 응집력의 상호 작용 및 접착력은 액체가 현 예에서 좁은 튜브 내로 컨테이너의 에지에 의해 형성된 보이드 내로 취입을 유발한다. 본 명세서의 내용에서, 보이드는 노즐과 마스크판 사이의 모세관 형상의 갭으로 형성된다.
본 발명의 추가의 양태는 연기를 이용하여 잉크 제트를 차단 또는 변형할 수 있는 프린팅 헤드 노즐판 상의 침전물 축적을 방지하기 위한 그리고 노즐판 상의 프린팅 헤드 아래 축적되는 연기의 부분을 제거하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 추가 양태에 따라, 소정의 실시예들은 일체형 셀프-퍼지, 침전 방지 및 연기 제거 배열체를 구비한 프린팅를 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 (a) 일체형 피지 메카니즘을 구비한 하나 또는 둘 이상의 프린팅 헤드 조립체를 포함하는 프린팅 시스템을 제공하는 단계로서, 각각의 프린팅 헤드 조립체는 하나 또는 둘 이상의 노즐을 포함하는 프린팅 헤드 및 노즐 판 개구가 하나 또는 둘 이상의 노즐과 정렬되고 모세관 형상 갭이 프린팅 헤드와 프린팅 마스크 사이에 생성되도록 정렬된, 개구를 구비한 노즐판을 포함하는 프린팅 마스크를 포함하는 단계, (b) 프린팅 액체가 노즐판 개구를 통하여 지나가는 프린팅 헤드로부터 방출되도록 제 1 압력으로 프린팅 헤드를 작동함으로써 프린팅하는 단계, 및 (c) 제 2 압력을 경유하여 하나 또는 둘 이상의 노즐을 통하여 방출되는 프린팅 액체가 모세관 형상 갭에 의해 포착되도록 제 2 압력으로 프린팅 헤드를 작동시킴으로써 퍼징하는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가 양태에 따라, 프린팅 헤드는 마스크에 의한 기판의 열 및 연기로부터 차폐되고, 여기에서 마스크는 잉크가 관통하여 기판 상에 분배되는 슬릿을 포함한다. 더욱이, 프린팅 헤드 노즐은 슬릿의 하나의 에지에 근접하게 위치되고 이에 따라 슬릿으로 들어가는 연기의 대 부분이 슬릿을 통하여 볼 때 노즐판의 중앙 영역에서 응축되고 단지 연기의 미세한 부분만이 슬릿의 에지 근처에서 응축된다.
본 발명의 다양한 양태는 태양 전지 그리드형 접촉부를 프린팅하기 위한 시스템 및 방법의 비-제한적인 예를 참조함으로써 주로 본 명세서에서 설명될 것이지만, 본 발명의 다양한 양태가 넓은 범위의 다른 잉크 제트 프린팅 시스템에 동일하게 적용가능한 것이 이해될 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라 일체형 자체-퍼지 배열체를 구비한 프린팅 시스템의 제 1 도면을 도시한다. 편리함을 위해, 도 1a 및 도 1b는 각각 정면도 및 측면도로서 임의로 지칭된다. 상기 도면이 스케일 대로 도시되지 않은 것에 주의하라. 잉크젯 프린팅 헤드(100)는 노즐판(102)을 포함한다. 잉크는 다중 실리콘 태양 전지의 전방 표면일 수 있는 프린팅 기판(도시안됨)으로 화살표의 방향(108)으로 복수의 노즐(도시안됨)로부터 프린팅된다. 비록 이러한 분야에서 정상적 사용이 다수의 노즐을 이용하는 것이지만, 이러한 시스템이 하나 또는 둘 이상의 노즐을 위해 사용될 수 있다는 것에 주의하여야 한다. 편리성을 위해, 화살표(108)에 의해 도시된 프린팅 헤드로부터 프린팅 기판으로의 잉크의 방향이 하방으로 지칭된다. 도 1a는 노즐의 어레이로부터 잉크의 프린팅 방향을 표시하는 복수의 화살표(108)를 보여주며, 반면 측면도로부터 단지 단일 어레이가 가시적일 때 도 1b의 측면도는 단지 하나의 화살표를 보여준다. 이러한 실행의 특징은 노즐판(102)과 정렬된, 또한 마스크로서 본 명세서에서 지칭되는, 프린팅 마스크(104)의 위치 설정은 노즐판과 프린팅 마스크 사이의 모세관 형상 갭(110)을 형성한다. 퍼징 동안, 퍼징된 액체는 모세관 형상 갭(110)의 표면에 부착되고 모세관 작용이 퍼징된 액체를 모세관 형상 갭 내로 취입한다. 프린팅 헤드의 노즐은 프린팅을 용이하게 하도록 프린팅 마스크(104) 내의 슬릿(106)과 정렬된다.
도 1c는 잉크가 프린팅되는 방향으로부터 일체형 자체-퍼지 배열체를 구비한 프린팅 시스템의 제 3 도를 도시한다. 편리성을 위해, 도 1c는 또한 저면도로서 지칭된다. 참조를 위해, 슬릿(106)은 폭(112) 및 길이(114)를 가진다. 또한 깊이로서 지칭되는, 높이(116)는 일반적으로 실질적으로 프린팅 마스크의 두께와 동일하다.
프린팅 마스크(104)는 노즐판(102)과 정렬되고 프린팅 마스크와 노즐판 사이의 모세관 형상 갭(110)을 형성하도록 위치된다. 본 명세서의 내용에서, 마스크는 노즐판(102)을 부분적으로 덮고 노즐로부터 프린트 영역으로 프린팅을 용이하게 하기 위한 개구를 가지는 판을 지칭한다. 노즐판(102)은 일반적으로 노즐로부터 프린팅을 용이하게 하도록 프린팅 프로세스동안 사용되고 또한 프린팅 헤드(100) 및 노즐에 대한 보호가 제공될 수 있다. 정상 작동시, 프린팅 마스크(104) 내의 슬릿(106)은 충분히 넓고 프린팅을 용이하게 하도록 프린팅 노즐과 충분히 정확하게 정렬된다. 잉크젯 프린팅 헤드(100)의 경우, 프린팅는 제팅 압력이 압전 액정, 각각의 노즐에 대해 하나의 압전 액정에 의해 프린팅 헤드(100) 내부에 형성되는 펄스로 노즐로부터(도시안됨)의 잉크의 제팅 액적을 포함한다. 제팅은 프린팅 헤드로 적절한 기간 동안 적절한 압력을 인가하고, 프린팅 헤드가 노즐로부터 노즐판(102) 내의 개구(도시안됨)를 통하여 갭(110)을 가로질러, 프린팅 마스크(104) 내의 슬릿(106)을 통하여, 그리고 프린팅 기판(도시안됨) 상으로 프린팅 액체(잉크)의 액적을 방출하도록 한다. 하나의 비-제한적 예에서, 20 um 와이드 노즐은 100 내지 300 um 사이의 폭(112)을 가지는 슬릿을 통하여 프린팅한다.
퍼징 동안, 적절한 추가 압력은 노즐을 통하여 프린팅 헤드로부터 잉크를 강제적으로 가압하도록 적절한 기간 동안 프린팅 헤드(100)를 통하여 그리고 프린팅 액체 외부로 인가된다. 퍼징 동안 노즐로부터 나오는 잉크는 첫번째로 접착에 의해(아래에서 한정된 바와 같이, 두 개의 상이한 재료 사이의 인력) 노즐판(102)에 부착되며, 이러한 경우 접착은 또한 노즐판을 젖게 하는 잉크의 경향으로서 알려져 있다. 노즐판이 반-습윤 코팅으로 코팅될 때조차 노즐판의 습윤이 발생된다. 마스크(104)가 노즐판(102)에 충분히 근접하게 정렬될 때, 마스크는 잉크에 의해 적셔진다. 접착에 의해, 잉크는 슬릿(106)을 통하여 지나가는 경향이 없다. 마스크(104)가 노즐판(102)에 대해 개략적으로 위치되는 경우, 퍼징된 잉크는 모세관력에 의해 모세관 형상의 갭(110) 내로 취입되는 경향이 있다. 모세관 형상의 갭(110)의 에지는 슬릿(106)의 에지의 적어도 일 부분을 공유한다. 통칭적으로, 퍼징이 마스크(104) 아래 임의의 부가 하드웨어를 요구하지 않기 때문에(노즐판의 퍼징 및 와이핑 동안 드리핑될 수 있는 잉크 수집을 위해) 이러한 기술은 "숨겨진 퍼지(hidden purge)"로서 지칭된다.
원하는 모세관 작용을 생성하도록 모세관 형상의 갭의 요구된 크기는 특정 분야에 종속되고, 더욱 구체적으로 표면 자체 및 액체의 특성에 종속된다. 본 명세서의 내용에서, 달리 특정되지 않으면, 모세관 형상 갭의 크기에 대한 참조가 노즐판(102)과 마스크(104) 사이의 거리를 지칭한다. 프린팅 액체, 노즐판, 및 마스크판의 물리적 특성이 주어진 경우, 본 기술분야의 당업자는 원하는 모세관 작용을 제공하도록 모세관 형상의 갭의 요구된 크기를 계산할 수 있다.
노즐의 폭이 20 um인 비-제한적 예에서, 모세관 형상 갭(110)은 50 내지 500 um 만큼 클 수 있다. 상술된 실시예의 범위 내에서, 모세관 형상 갭(110)에 대한 바람직한 크기는 가능한 작아야 하며 따라서 노즐은 프린팅 기판에 가능한 근접될 수 있어, 더 높은 품질의 프린팅을 용이하게 한다. 유사하게, 모세관 작용을 강화하도록, 모세관 형상 갭은 가능한 작아야 한다. 최소 모세관 형상 갭 크기는 프린팅 액체의 물리적 특성에 적어도 부분적으로 종속한다. 모세관 형상의 갭 크기는 특정 분야에 대한 프린팅 액체의 유동 및 수집을 용이하기에 충분할 정도로 커야 한다. 모세관 작용을 용이하게 하도록, 퍼징된 프린팅 액체는 바람직하게는 슬릿 에지들(갭 에지들) 중 하나 이상에 부착되어야 하며, 이에 따라 노즐들은 슬릿 에지에 가능한 근접하게 위치되어야 하여, 하나 이상의 슬릿 에지(모세관 형상 갭의 에지들)에 퍼징된 잉크가 부착되는 것을 용이하게 한다. 본 예에서, 50 내지 300 um의 노즐로부터의 슬릿 에지로의 거리가 적절하다.
예를 들면 탄성의 얇은 와이퍼에 의해 노즐판의 때때로의 와이핑을 용이하게 하도록 슬릿이 충분히 큰 것이 바람직하다. 현 예에서, 0.7 내지 1.5 mm의 슬릿 폭이 충분하다. 이러한 경우, 퍼징된 프린팅 액체를 슬릿의 에지에 부착하는 것을 용이하게 하도록 노즐이 슬릿의 에지에 더 근접하게 위치되는 것이 바람직하다(슬릿의 중간에서 위치되는 것에 비해).
유사하게, 마스크(104)는 필요한 기계적 강도 및 열 전도를 제공하기에 충분히 두껍게(치수(116))되는 것이 요구되고, 바람직하게는 노즐이 프린팅 표면에 가능한 근접하게 될 수 있도록 가능한 얇은 것이 요구된다. 퍼징 후, 지연은 실질적으로 퍼지된 액체 모두가 노즐판(102)으로부터 모세관 형상 갭(110) 내로 유동하기에 충분한 시간을 제공한다. 비-제한적인 예에서, 잉크 헤드 퍼지 후 2 내지 8초 사이의 지연은 노즐판이 잉크를 제거하기에 충분하여, 높은 품질의 세척을 제공한다. 지연 후, 프린팅 헤드는 프린팅을 위해 사용될 준비가 된다.
프린팅 마스크의 내부 측면(본 명세서에서, 노즐판과 직면하는 프린팅 마스크의 측면) 및 노즐판 둘 다 방습 코팅으로 코팅되는 것이 바람직하다. 방습 코팅은 프린팅 마스크의 내부 측면 및 노즐판의 표면들로 부착하는 프린팅 액체의 경향을 감소한다. 퍼징된 프린팅 액체는 모세관 형상 갭으로부터 제거되는 것이 요구되며 또는 바꾸어 말하면 모세관 형상 갭으로부터 제거된다. 모세관 형상 갭을 세척하는 빈도는 적용에 종속된다. 하나의 경우에서, 모세관 형상 갭은 모든 퍼징 후 세척된다. 세척 시스템의 실행은 적용 분야에 종속된다.
도 2a 및 도 2b는 각각 퍼징 액체를 세척하기 위한 진공 파이프 시스템의 정면도 및 측면도를 도시하며, 진공 파이프 시스템(200)은 슬릿(106)의 일 부분을 덮는 마스크(104) 아래 도시된다. 이러한 경우, 진공 파이프 시스템(200)은 아래로부터 슬릿(106)을 따라 이동하는 진공 헤드(202)를 포함한다. 진공 헤드(202)는 펌프(도시안됨)로 연결되는 튜브(204)로 연결되거나 튜브의 부분이다. 진공, 예를 들면 -0.4 내지 -0.8 바아의 감소된 압력이 펌프에 의해 튜브(204)로 인가되고, 압력 구배의 힘은 화살표(206)의 방향으로 모세관 형상 갭(110)으로부터 슬릿(106)을 통하여 퍼징된 액체를 흡입한다.
진공 헤드(202)는 슬릿(106)을 덮는 마스크(104)의 플로어에 단단히 부착될 수 있어 진공 헤드의 흡입은 주로 슬릿으로부터 일어나며, 반면 진공 헤드는 노즐판과 접촉하지 않는다. 도 2b에서 볼 수 있는 바와 같이, 진공 헤드(202)는 마스크(104)와 접촉하고 슬릿(106)의 폭을 덮는다. 대비하면, 상술된 종래의 진공 와이핑 기술에서, 진공 헤드는 노즐판의 저 세척 효율을 초래하는 노즐판과 접촉하지 않는다. 본 실시예에서, 노즐판(102)의 세척이 퍼징된 잉크가 높은 세척 효율을 가지고 모세관 작용에 의해 갭 내로 취입될 때 퍼징 동안 또는 퍼징 후 이루어지며, 진공 파이프 시스템(200)은 슬릿(106)을 경유하여 모세관 형상 갭(110)으로부터 퍼징된 액체를 배출한다. 다른 실시예에서, 노즐판(102)의 세척은 슬릿을 경유하여 노즐판으로부터 퍼징된 액체를 배출하는 진공 파이프 시스템(200)에 의한 퍼징 동안 또는 퍼징 후 이루어질 수 있다. 종래의 진공 와이핑에 비해 부가적으로 세척 시간이 감소된다. 진공 파이프 시스템들은 본 기술 분야에 알려져 있으며, 이러한 설명을 기초로 하여 본 기술의 당업자는 적용 분야에 적절한 진공 파이프 시스템을 실행하는 것이 가능할 것이다.
상술된 방법은 효율적이다. 그러나, 소정의 경우 프린팅 마스크 아래 시스템 요소 없이 모세관 형상 갭을 세척하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 피쳐(feature)는 헤드가 세척 동안 프린팅 표면 위에 있는 경우 바람직하고, 보수를 위해 요구되는 시간의 감소를 용이하게 하고 이에 따라 프린팅 속도를 증가시킨다.
도 3은 퍼징된 액체를 세척하기 위한 메카니즘을 도시하며, 프린팅 헤드는 또한 간단히 하우징으로 알려지고 프린팅 헤드(100)를 부분적으로 둘러싸는 프린팅 헤드 하우징(300)을 더 포함한다. 본 기술 분야에서 프린팅 헤드 하우징(300)은 또한 때때로 "마스크"로서 지칭되지만, 본 명세서에서 사용된 바와 같은, 마스크(104)와 혼동되지 않아야 한다. 하우징(300)은 프린팅 헤드(100)의 측면을 둘러싸는 측부(302)를 포함한다. 하우징(300)의, 또한 플로어로서 알려진, 바닥 부분(304)은 마스크(104)로서 기능하며 부분적으로 노즐판(102)을 둘러싼다. 하우징(300)은 진공 시스템(310)으로 연결되는 하나 또는 둘 이상의 흡입 포트(306)를 포함한다. 흡입 포트(306)는 퍼징된 액체를 모세관 형상 갭(110)으로부터 하우징의 외부로 흡입하는 것을 용이하게 한다. 진공 시스템(310)은 진공 파이프 시스템 진공 헤드(202)의 이동을 요구하지 않으면서, 상술된 진공 파이프 시스템(200)과 유사하게 실행될 수 있다. 진공 시스템(310)은 하우징(300)으로 연결되어 남아 있을 수 있다.
하나의 비-제한적 예에서, 상기 시스템은 퍼징 다음에 진공 시스템(310)의 작동이 후속한다. 이러한 경우, 퍼징된 액체는 상술된 바와 같이 모세관 형상 갭 내로 취입된다. 결정된 시간에서 퍼지가 완료된 후, 진공 시스템(310)이 작동되어, 상술된 바와 같이 퍼징된 액체를 하우징 외부로 배출한다. 또 다른 비-제한적 예에서, 진공 시스템(310)은 퍼징 동안 작동된다. 이러한 경우, 퍼징은 퍼징된 액체를 드리핑되는 것을 방지하도록 흡입이 모세관 작용에 부가 압력을 부가한다는 점에서 더 효율적이며, 더 빠른 퍼징을 용이하게 하여, 상술된 기술에 비해 세척 시간을 감소시킨다. 대비하면, 종래의 퍼징 기술에서, 퍼징이 동시에 모든 노즐로부터 수행되기 때문에(병렬 노즐 퍼징) 진공 와이핑은 퍼징 동안 수행될 수 없으며, 반면 진공 와이핑은 진공 헤드가 노즐판을 가로질러 이동할 때 한 번에 노즐의 일 부분만을 덮는 진공 헤드에 의해 이루어진다. 선택적 일 실시예에서, 진공 시스템(310)은 퍼징 동안 또는 퍼징 후 갭(110)을 경유하여 노즐판으로부터 퍼징된 액체를 빨아 내는, 모세관 작용과 관계없이 작동될 수 있다. 선택적으로, 퍼징된 액체는 진공 시스템으로부터 적절한 여과 시스템을 경유하여 잉크 공급 시스템으로 재순환될 수 있다. 진공 시스템들은 본 기술분야에서 알려져 있으며, 이러한 상세한 설명을 기반으로 하여, 본 기술의 당업자는 하우징(300) 및 적용 분야에 적절한 진공 시스템(310)을 실행할 수 있게 될 것이다.
도 4는 퍼징된 액체를 세척하기 위한 상세한 메카니즘을 도시하며, 상기 하우징(300)은 냉매가 관통하여 지나가는 냉각 채널(400)을 더 포함한다. 적용 분야에 따라, 프린팅 헤드(100) 및/또는 하우징(300)은 프린팅로부터 열을 얻을 수 있으며 예를 들면 시스템을 손상으로부터 보호하고 및/또는 프린팅 품질을 유지하도록 냉각을 요구한다. 통상적으로, 열원은 하우징(300) 외부에 있으며, 하우징은 프린팅 헤드(100)를 열에 의한 손상으로부터 보호한다. 비-제한적 예에서, 주 열원은 금속 라인이 그 위에 프린팅되는 태양 전지 실리콘 웨이퍼와 같은 하우징(300) 아래 프린팅된 기판이다. 태양 전지 실리콘 웨이퍼는 250 ℃로 워밍(warmming)된 후 프린팅 존으로 들어 갈 수 있다. 이러한 온도는 은 입자와 같은 잉크를 포함하는 금속 입자의 액체 캐리어를 증발하기 위해 요구될 수 있다. 이러한 경우, 하우징(300)은 태양 전지 웨이퍼로부터의 열이 프린팅 헤드(100)의 노즐판(102)에 도달하는 것을 방지하는 열 배리어로서 기능한다. 하나의 선택적 실시예에서, 냉각 채널(400)은 액체 냉매용 채널이다. 액체 냉매는 적용에 대해 적절한 채널을 통하여 순환하여, 시스템을 위한 냉각을 제공한다. 하우징(300)은 알루미늄, 구리 또는 적용을 위해 적절한 또 다른 재료, 바람직하게는 우수한 열 전도체인 재료로 제조될 수 있다.
비-제한적인 예에서, 하우징(300)은 알루미늄으로 제조되고 프린팅 헤드(100)는 잉크젯 헤드이다. 또한 도 1a, 도 1b, 및 도 1c를 참조하면, 슬릿(106)은 0.3 밀리미터(mm)의 폭(112)을 가진다. 슬릿 폭은 적용에 따라 더 작거나 더 클 수 있다. 슬릿 폭이 제팅된 액적의 직경 보다 더 크고, 또한 부가적으로 노즐들의 정렬 및 직선 형태에서의 부정확성을 허용하기에 충분히 크다. 비-제한적인 예에서, 액적 직경이 20 um일 때, 50 um의 슬릿 폭이 바람직하게는 최소 폭이다. 슬릿이 바람직한 최소치보다 더 큰 경우, 퍼지된 액체를 모세관 형상 갭(110)의 에지에 부착되는 것을 용이하게 하도록 노즐들이 슬릿의 에지(측부)에 충분히 근접한 것이 바람직하다. 이러한 경우의 비-제한적 예는 1 내지 2 mm의 슬릿 폭이 0.3 mm의 최소 슬릿 폭 대신에 사용되는 경우이며, 노즐은 슬릿의 에지로부터 0.1 mm가 되도록 정렬된다. 상술된 바와 같이, 퍼징된 액체가 모세관 형상 갭(110)의 에지에 부착되면, 모세관 작용은 퍼징된 액체를 마스크(104) 뒤의 모세관 형상 갭 내로 취입된다. 노즐이 더 근접하게 정렬되는, 슬릿의 일 측부 상의 모세관 형상 갭 내로 퍼징된 액체를 취입하기에 일반적으로 충분하다는 점에 주목한다. 노즐의 두 개의 열을 포함하는 노즐의 어레이를 구비한 경우, 노즐들의 각각의 열이 슬릿의 각각의 에지에 근접하게 되도록 슬릿 폭 및 정렬이 설계될 수 있다. 0.3 mm의 슬릿의 높이(116)는 마스크의 두께에 대응하고 하우징(300)의 플로어(304)로서 실행된다. 높이는 적용에 따라 더 작거나 더 클 수 있다. 더 작은 높이, 예를 들면 0.2 mm가 가능한 반면, 더 작은 높이가 실제 고려에 의해 제한된다. 실제 고려는 더 작은 높이가 일반적으로 불충분한 열 전도도를 가지며 더 용이하게 손상되는 더 얇은 마스크에 대응하는 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 더 큰 높이, 예를 들면 1 mm가 또한 가능하며, 더 큰 높이는 이에 제한되는 것은 아니지만 상술된 바와 같이 프린팅 품질을 감소하기 위해 의도되는 프린팅 기판과 프린팅 헤드 사이의 더 큰 분리를 요구하는 것을 포함하는 실제적 고려에 의해 제한된다. 노즐판과 마스크 사이의 0.3 mm의 모세관 형상 갭(110)이 바람직하지만, 적용에 따라 모세관 형상 갭이 0.05 mm 내지 약 0.5 mm일 수 있다. 하우징의 측 부분(302)과 프린팅 헤드(100) 사이의 간격(410)은 바람직하게는 0.3 mm이지만 적용에 따라 모세관 형상 갭이 0.1 mm 내지 1 mm일 수 있다.
화살표(402)는 퍼징된 액체의 유동의 방향을 보여준다. 비록 도 4의 2차원 도면에서 화살표는 슬릿(106)으로부터 나와서 좌측 및 우측을 향하여 유동하는 것을 보여주지만, 실제 3차원 시스템에서 유동은 슬릿(106)으로부터 밖으로 진공 시스템(310)에 연결된 흡입 포트(306)를 향한다. 세척은 진공 시스템(310), 광학 밸브(V), 또는 적용에 대해 적절한 다른 수단의 작동에 의해 시작될 수 있다. 대안적인 일 실시예에서, 퍼징 동안 노즐로부터 나오는 프린팅 액체는 노즐판에 부착된다. 진공 시스템(310)은 갭(110)을 경유하여 부압(negative pressure)을 제공하며 흡입은 노즐판(102)으로부터 퍼징된 프린팅 액체를 세척한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼징 액체의 배출 및 프린팅 시스템 모세관 형상 갭을 도시한다. 프린팅 헤드(100) 및 선택적 냉매(400)를 구비한 하우징(30)이 도시된다. 퍼징 액체(510)는 노즐의 어레이(도시안됨)를 통하여 그리고 노즐판(102)을 통하여 구동된다. 퍼징 액체(510)는 모세관 형상 갭(110)으로 취입되고 모세관 현상 갭(110)을 통하여 그리고 진공 파이프 시스템에 의해 프린팅 헤드 하우징(520) 외부로 배출된다. 퍼징 액체는 재순환될 수 있고 프린팅 액체를 함유하도록 구성된 프린팅 헤드의 내부 부분에 저장될 수 있다.
잉크젯 헤드(100)의 노즐판(102)은 종종 프린팅 액체를 밀어내고 프린팅 액체가 노즐판에 고정되는 것을 방지하는 비-습윤 재료에 의해 코팅된다. 결과적으로, 노즐판(102) 상에 유동하는 액체는 노즐판으로 가볍게 부착되고 모세관 형상 갭(110)에 의해 그리고 진공 파이프 시스템에 의해 노즐판으로부터 제거될 수 있는 큰 방울(510)로 용이하게 변환된다.
잉크는 수 개의 방식으로 노즐판(102) 상에 축적될 수 있다. 1. 퍼징 동안, 잉크는 연속적으로 노즐로부터 유동하고, 심지어 최상의 비-습윤 코팅을 이용하여 잉크는 개방된 공기 및 기판 내로 떨어지지 않고 노즐판 위로 퍼진다. 2. 제팅된 새터라이트(satellite)(즉, 제팅된 잉크를 포함하는 매우 큰 주 액적을 동반하는 매우 작은 패러사이트 액적(parasite droplet))는 노즐로부터 나온 직 후 이들의 속도를 잃고(공기와의 마찰 때문에) 노즐판 상의 랜드 및 공기 내로 역으로 용이하게 유동할 수 있다. 3. 기판 상에 충돌하는 제팅된 잉크의 소정의 작은 부분은 노즐 판을 향하여 노즐판에 달라붙는 리코세이(ricochet)와 같이 역으로 진행될 수 있다. 4. 특히 가열된 기판 상에 인쇄될 때, 기판 상에 증착된 프린팅 유체의 용매가 신속하게 증발되어, 더 차가운 노즐판(102) 상에 응축될 수 있는 용매 증기의 연기를 발생한다.
특히 바람직하지만 은과 같은 전도성 금속 입자를 이용한 프린팅의 비 제한적인 예와 같이 특히 고체 입자를 포함하는 프린팅 액체("잉크")로 프린팅할 때, 노즐판 상의 잉크의 존재는 중요한 문제를 초래할 수 있다. 구체적으로, 노즐판 상의 잉크가 건조되는 것이 허용되는 경우, 입자의 레이어가 표면상으로 증착된다. 시간에 걸쳐, 다중의 이 같은 레이어가 축적될 수 있다. 이러한 레이어들은 노즐판의 비-습윤 표면 특성이 저하되고, 노즐에 충분히 근접하게 형성되는 경우, 프린트 품질이 바로 감소할 수 있고 결국 노즐들이 완전히 막힐 수 있다.
본 발명의 추가 양태에 따라, 입자들의 이 같은 증착은 노즐판 근처의 액체 증기의 존재를 유지함으로써 제거 또는 감소되어 노즐판 상에 존재하는 임의의 잉크가 건조되지 않는다. 여전히 습한 잉크는 이어서 기계적 와이핑 또는 흡입에 의해 주기적으로 제거될 수 있어 노즐판 상의 재료의 축적을 방지한다. 특히 가열된 반도체 웨이퍼와 같은 고온 기판 상의 프린팅의 바람직한 경우에서, 용매 증기는 기판 상에 증착된 잉크로부터 본질적으로 발생된다. 그러나, 과잉 증기는 프린팅 프로세스와 직접 자체적으로 간섭될 수 있는 노즐판 상의 큰 액적의 축적을 일으킨다. 따라서, 본 발명의 이러한 양태는 노즐판의 근처에 충분한 증기를 남기는 동안 과잉 증기를 제거하는 증기(또는 "연기") 관리 시스템을 제공하여 표면 상의 임의의 잉크가 여전히 큰 액적을 형성하지 않으면서 건조되지 않는 것을 보장하도록 한다.
프린팅 헤드가 노즐의 어레이를 포함하는 것을 가정하면, 연기의 양을 제어하는 두 개의 방식이 있으며: 연기가 노즐 영역에 도달하기 전에 보조 진공 개구에 의해 연기의 부분을 배출하고 제 2 방식은 헤드에서 마스크에 의해 기판의 열 및 연기로부터 차폐되는 경우를 지칭하며, 마스크는 슬릿을 포함하며 이 슬릿을 통하여 잉크가 기판 상에 분배된다. 이 같은 경우 슬릿으로 들어가는 연기의 대부분이 슬릿을 통하여 볼 때 노즐판의 중앙 영역에서 응축되며, 단지 연기의 더 적은 양이 슬릿의 에지 근처에 응축된다. 본 발명의 소정의 바람직한 실행에 따라, 이러한 현상이 장점을 갖도록, 마스크 내의 슬릿은 프린팅 헤드의 노즐이 슬릿의 하나의 에지에 근접하도록 위치된다. 슬릿의 하나의 에지에 인접한 노즐의 이러한 위치 설정은 또한 퍼지 프로세스 동안 프린팅 유체의 전술된 모세관 현상 흡수에 대해 또한 유용하여, 퍼징 프로세스 동안 노즐에서의 액적 형성이 모세관 형상 갭과 신속하게 접촉되고 갭 내로 취입되는 것을 보장한다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라 프린팅 헤드와 프린팅 기판 사이의 갭으로부터 과잉 연기를 제거하기 위한 메카니즘을 도시한다. 프린팅 액체가 노즐판(102) 내의 노즐을 통하여 프린팅 헤드(100)에 의해 배출된 후 고온 기판(620)에 의해 형성될 수 있는 연기(610)는 프린팅 헤드 하우징(300)을 통하여 보조 흡입 시스템(640)에 의해 제거된다.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따라 프린팅 헤드와 프린팅 기판 사이의 갭으로부터 연기의 부분을 제거하기 위한 메카니즘을 도시한다. 연기(610)의 부분, 전형적으로 연기의 90%는 보조 흡입 시스템(640)에 의해 배출되며 연기(615)의 나머지 부분은 노즐판(102) 상에 축적된다. 매우 낮은 연기 압력으로 노즐판은 잉크 액적에 의해 그리고 이에 따라 예를 들면 은 입자와 같은 잉크 내에 포함되는 고체 침전물에 의해 점차적으로 덮힐 것이다. 높은 연기 압력으로 프린팅 액체 액적은 덩어리화가 되고 노즐판(102)의 노즐을 편향시키고 차단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 프린팅 헤드 노즐 표면을 적시는 연기를 도시한다. 연기(615)의 일 부분은 노즐판(102) 상에 축적한다.
본 발명의 실시예들에 따라, 고체 침전물 증착은 노즐판을 축축하게 유지함으로써 회피되고, 축적된 잉크는 흡수 스폰지 등을 구비한 와이핑 서비스 작용에 의해 간헐적으로 와이핑한다. 반복된 문지름(rubbing)은 결국 노즐판의 비-습윤 코팅을 저하시킨다. 본 발명에 따라, 노즐판 상의 잉크로부터의 건조가 회피되기 때문에, 노즐판의 연속적인 기계적 와이핑 사이의 시간이 증기 제어 없이 와이핑에만 의존하는 종래의 시스템에 대해 매우 증가될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 프린팅 헤드 노즐 표면 상에 형성된 작은 액적을 도시한다. 노즐판(102)에 도포되는 비-습윤 코팅은 큰 액적이 노즐판 표면에 붙는 것을 방지한다. 그러나, 고온 기판 인쇄 이미지(660)으로부터 나오는 고온 연기(615)는 노즐판 표면(102) 상에 작은 액적(670)을 형성한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 노즐을 통하여 잉크의 배출을 방해할 수 있는 큰 액적을 도시한다. 도 8에 도시된 작은 액적(670)은 노즐판 표면(102) 상의 더 적거나 더 큰 액적(680)으로 둥글게 뭉쳐질 수 있는 잉크 제트를 흩뜨릴 수 있고 심지어 매우 높은 연기 압력으로 노즐판 노즐을 차단한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 작은 액적 위로 떠오르는 잉크 액적을 도시한다. 실험은 작은 액적(670)을 가지는 노즐판이 젖을 때, 큰 액적(690)에서 노즐판과 접촉하는 프린팅 유체가 노즐 상에 미량의 고체 침전물이 남지 않는 것을 보여준다. 이는 노즐판의 표면과 잉크 내의 고체 재료의 밀접한 접촉이 노즐판 상에 퍼지는 세척 액체의 액체 층에 의해 방지되고, 이는 고체 입자들(또는 용해된 재료)과 노즐판 사이를 완충한다. 잉크가 실제로 노즐판과 접촉하지 않고 오히려 세척 액체의 작은 액적 상에 올라탄 경우 밀접한 접촉이 또한 방지될 수 있다. 마지막 문장은 심지어 노즐판 상에 달라붙는 잉크 방울이 일단 제거되면 고체 침전물이 남지 않는다는 사실을 설명할 수 있다. 대안적인 하나의 가설에 따라, 노즐판에 달라붙는 잉크 액적(690)은 또한 잉크 방울이 노즐판에 정착된 후 세척 액체의 스프레이 또는 가스 또는 증기의 연속적인 공급 때문에 노즐판이 오염되지 않아서 노즐판 상의 고체물의 접착을 방지한다. 노즐판(102) 상에 축적되는 연기로 배기되는 연기의 비율은 보조 흡입 시스템 효율 상에 종속되고 기술자에 의해 제어될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따라 노즐판 상의 연기의 작은 양은 위에서 설명된 바와 같은 침전물 및 프린팅 액체 액적 축적 모두를 방지한다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 연기의 소스로서 증발 배쓰를 도시한다. 연기(615)는 예를 들면 헤드가 프린팅 영역(700)로부터 나오는 동안 헤드 아래 휘발성 액체(665)의 워엄 풀(warm pool)에 의해 발생될 수 있다. 이러한 옵션은 프린팅 프로세스가 노즐판 상의 바람직한 습기 레벨을 유지하기에 충분한 연기를 본질적으로 발생하지 않도록 저온(가열되지 않은) 기판 상에 프린팅이 수행되는 상황에서 특히 관련된다.
노즐판을 적시는 것이 각각의 프린팅 패스(예를 들면 각각의 프린트된 페이지) 사이에 요구될 수 있다. 그러나 퍼징 전 또는 퍼징 후, 또는 임의의 다른 유지 작동 전 또는 후 단 한번 노즐판을 젖게 하기에 충분한 경우가 있을 수 있다. 이 경우에서 가습은 요구된 바와 같이 덜 자주 수행된다. 또 다른 실시예는 프린팅 작동들(printing runs) 사이에서(예를 들면 2D 프린팅에서 상이한 페이지들, 또는 3D 프린팅에서 레이어들, 또는 태양 전지 상의 프린팅 금속 라인에서의 웨이퍼 사이에서) 노즐판 상에 액체 증기 또는 스팀을 분사 또는 지향시키는 것이다.
프린팅 헤드가 노즐의 어레이를 포함하는 것을 가정하면, 연기의 양을 제어하기 위한 두 개의 방식이 있다: 연기가 노즐 영역에 도달하기 전에 보조 진공 개구에 의해 연기의 부분을 배출하는 방법이 있고 제 2 방식은 헤드에서 마스크에 의해 기판의 열 및 연기로부터 차폐되는 경우를 지칭하며, 여기서 마스크는 슬릿을 포함하며, 이 슬릿을 통하여 잉크가 기판상에 분배된다. 이 같은 경우 슬릿으로 들어가는 연기의 대부분이 슬릿을 통하여 볼 때 노즐판의 중앙 영역에서 응축되고 단지 미세한 연기는 슬릿의 에지 근처에서 응축된다. 따라서 헤드가 마스크 뒤에 위치되어 노즐들이 슬릿의 하나의 에지에 근접된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 슬릿의 에지에 근접한 위치의 노즐을 도시한다. 전형적으로 20 um 직경을 가지는 잉크 제트(715)가 슬릿 에지에 근접하게 통과하도록 도시된다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐판 슬릿의 저면도를 도시한다. 마스크(720)는 슬릿(730)의 형태로 개구를 가지며 슬릿 아래에 노즐판(102)이 도시된다. 노즐(750)의 어레이가 도시되며 여기에서 슬릿(730)은 노즐(750)에 대해 중심이 벗어나서 노즐로부터 슬릿의 하나의 에지까지의 거리가 노즐로부터 슬릿의 대향 에지까지의 거리의 20% 미만이다. 응축된 액체 액적(760)은 슬릿(730)의 중앙에서 주로 덩어리화되고 단지 작은 부분 및 직경이 더 작은 액체 액적이 슬릿 에지에 도달하고 슬릿 에지에서 노즐(750)의 어레이가 위치된다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 자체-퍼징 및 연기 제거 배열체를 구비한 프린팅 헤드 조립체를 도시한다. 보조 흡입 시스템(640)은 노즐판(102)에 인접한 미리결정된 습기 수준을 유지하도록 배치된다. 보조 흡입 시스템(640)은 대부분의 연기(695)를 제거하고 그 동안 작은 부분의 연기(615)가 노즐판(102)에 도달한다. 모세관 형상 갭(110)은 진공 파이프 시스템(도시안됨)에 의해 제거될 수 있는 퍼지 프린팅 액체(510)의 큰 방울을 취입한다. 흡입 시스템은 모세관 형상 갭(110)에 대한 압력 구배를 제공하여, 그에 따라 모세관 형상 갭(110)으로부터 퍼징 프린팅 액체(510)를 제거한다. 퍼지 프린팅 액체(510)는 프린팅 액체를 포함하도록 구성된 프린팅 헤드 내부 부분으로 재순환할 수 있다.
퍼징의 빈도는 프린팅 헤드가 사용되는 특정 적용에 종속된다. 일 실시예에서, 퍼징은 연속 프린팅 프로세스에서의 단계로서 주기적으로 시작된다. 다른 실시예에서, 퍼징은 미리결정된 스케쥴에 따라 시작된다. 다른 실시예에서, 퍼징은 시스템 요구 조건을 기초로 시작된다. 시스템 요구 조건의 하나의 비 제한적인 예는 프린팅 품질을 추적하기 위해 검사 카메라를 사용한다. 프린팅 품질이 주어진 매개 변수를 만족하지 않는 경우, 퍼징이 시작된다.
본 발명의 일 실시예는 효과적인 프린팅 시퀀스 및 퍼징 지속 사이클을 용이하게 하여 드리핑 없이 퍼징의 장점을 얻어서 프린팅 마스크 아래 시스템 요소 없이 세척한다. 퍼징 지속 사이클의 일 실시예에서, 연속 프린팅 동안 프린팅 헤드는 프린팅을 중단하고 프린팅 표면 위 제 위치에 유지된다. 0.2 내지 0.5 초 걸리는 퍼징이 시작된다. 퍼징 후, 약 5초의 지연은 노즐판의 일 부분으로부터 유동하도록 실질적으로 퍼징된 액체 모두에 대해 충분한 시간을 제공하며 이는 노즐판과 마스크 사이의 갭 내로 슬릿이 정렬된다. 1 내지 3 초 동안 진공 시스템의 작동은 갭으로부터 퍼징된 액체를 흡입하기 위한 압력을 제공한다. 흡입이 완료될 때 프린팅이 다시 시작될 수 있다. 상술된 바와 같이, 또한 흡입 동안 프린팅이 다시 시작될 수 있으며, 이 경우 흡입 압력이 적절한 프린팅 및 정확한 정밀 방향을 허용하기 위한 적절한 레벨이 되도록 확인되어야 한다. 프린팅은 프린팅 영역으로부터 지속 영역으로 시프트하기 위한 시간이 걸리는 프린팅 헤드 없이 다시 시작한다.
선택적 일 실시예에서, 퍼징이 프린팅 노즐을 세척하고 프린팅 품질을 지속하기에 충분하지 않은 경우, 감소된 압력이 프린팅 헤드가 아닌 소스로부터 노즐 근처로 인가될 수 있다 프린팅 헤드 내부로부터 노즐로 정압(positive pressure)을 인가하는 것과 대조적으로, 인가 압력 구배는 막힌 노즐을 개장하는데 더 효율적일 수 있다. 도 2를 참조하여 설명된 시스템은 프린팅 노즐을 세척하는 이러한 방법을 용이하게 하도록 약 -0.4 내지 -0.8 바아(bar)의 요구된 감소된 압력을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따라, 프린팅 시스템은 태양 전지 제조 라인에서 이송기 시스템 위의 태양 전지의 프린팅 금속 접촉 라인의 경우와 같이 대량 연속 프린팅에서 이용될 수 있다. 정상 작동시, 이송기 시스템은 연속적으로 작동하고 연속적으로 작동하거나 최소 지속 시간으로 작동하는 프린팅 시스템을 요구한다. 정상적으로, 이송기 시스템은 프린팅 시스템을 위한 지속 시간을 허용하기 위해 중단되는 것이 가능하지 않다. 프린팅 시스템 내의 프린팅 헤드가 퍼징이 요구되기 때문에, 종래의 해결책은 작동하는 제 1 프린팅 헤드를 대체하도록 예비 제 2 프린팅 헤드를 제공하여, 프린팅이 프린팅 헤드가 퍼지 영역으로 전달하도록 개별 퍼지 영역 및 메카니즘을 이용하여 이송기 메카니즘을 중단하지 않고 계속되는 것을 허용한다.
본 발명의 일 실시예를 이용하여, 특정 적용에 따라, 작동하는 제 1 프린팅 헤드는 연속 프린팅에 대한 요구 없이 연속적인 태양 전지들, 또는 전지들의 그룹 사이의 고유의 작은 지연 시간 내에 퍼지을 수행할 수 있다. 예비 제 2 프린팅 헤드는 연속 프린팅을 보장하도록 작동될 수 있고 이전의 작동하는 제 1 프린팅 헤드는 본 발명의 실시예들을 이용하여 신속하게 퍼지될 수 있어, 이전의 작동하는 제 1 프린팅 헤드는 본 발명의 실시예들을 이용하여 신속하게 퍼징될 수 있어, 제 2 프린팅 헤드를 대체하기 위해 신속하게 준비되는 것을 용이하게 하여, 요구된 프린트 품질을 가진 연속 프린팅을 유지한다.
본 발명의 실시예들에 따라, 프린팅 시스템은 전형적으로 하나 이상의 프로세서를 포함하고 본 명세서에서 설명된 다양한 기능을 수행하도록 프린트 헤드의 작동, 다양한 흡입 시스템, 증기 제어 배열체 및/또는 냉각 시스템을 조정하도록 적절한 하드웨어 및/또는 소프트웨어에 의해 구성된 제어 시스템(도시 안됨)을 포함한다.
유용하게는, 본 발명의 프린팅 헤드 조립체는 고온 태양 전지 폴리 실리콘 기판 상에 전형적으로 50 um 라인 폭 및 20 um 라인 높이를 가진 태양 전지 그리드형 접촉부를 프린팅하기 위해 사용될 수 있다.
상술된 프린팅 헤드 조립체의 다른 장점은 프린팅 헤드 조립체를 퍼지하는 것이 지속 영역으로 시프트될 필요없이 프린팅 영역에서 프린팅 동안 수행되는 경우 대량 프린팅이 연속적으로 수행될 수 있다는 것이다.
상술된 프린팅 헤드 조립체의 다른 장점은 프린팅 금속 접촉 라인이 기판 위의 프린팅 헤드 조립체의 하나의 통로에서 수행될 수 있으며, 여기에서 프린팅 액체는 다음 프린팅 헤드가 프린팅된 은의 건조 라인 상에 프린팅 액체를 분출하기에 충분히 신속하게 증발하여 프린팅 라인이 수직 방향으로 층 위에 쌓이고 고온 표면 상의 수평방향으로 최소로 퍼진다.
더욱이, 본 발명의 프린팅 헤드 조립체는 종이 상에 잉크 제트 프린팅과 같은 다른 잉크 제트 프린팅 적용을 위해 사용될 수 있다. 프린팅 헤드가 효율적인 퍼징을 요구하는 임의의 다른 적용은 또한 본 발명의 범위 내에 있다.
요약하면, 본 발명의 프린팅 헤드 조립체는 자체 퍼지, 침전물 방지 및 연기 제거 배열체를 도입함으로써 종래의 태양 전지 그리드형 접촉 프린팅 잉크 제트 헤드를 개선한다. 프린팅 헤드 조립체는 더 신속하고 더 높은 품질 대량 잉크 제트 프린팅을 가능하게 할 수 있다.
명료성을 위해 개별 실시예들의 내용에서 설명되는 본 발명의 소정의 특징들은 또한 단일 실시예의 조합에 제공될 수 있다는 것이 이해된다. 반대로, 간결성을 위해 단일 실시예의 내용에서 설명된 본 발명의 다양한 특징들은 또한 임의의 적절한 부-조합으로 또는 개별적으로 제공될 수 있다.
달리 규정되지 않는 경우, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 특정 용어는 본 발명이 속하는 분야의 당업자에 의해 공통으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가진다. 비록 본 명세서에서 설명된 방법과 유사하거나 동일한 방법이 본 발명의 실시 또는 테스트에서 사용될 수 있지만, 적절한 방법들이 여기에서 설명된다.
본 명세서에서 언급된 모든 공보, 특허 출원, 특허 및 다른 참조물은 전체적으로 참조로서 통합된다. 충돌의 경우, 정의를 포함하는 특허 명세서는 우선될 것이다. 또한, 재료, 방법, 및 예들은 단지 예시적이고 제한되는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명이 여기서 특별히 도시되고 설명된 것으로 제한되지 않는다는 것이 본 기술분야의 당업자에 의해 이해될 것이다. 오히려 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 규정되고 여기서 설명된 다양한 특징의 조합 및 부조합 모두 뿐만 아니라 이들의 변화 및 변형을 포함하며, 이 변화 및 변형은 앞의 상세한 설명을 읽을 때 본 기술 분야의 당업자에게 발생될 수 있다.

Claims (30)

  1. 일체형 퍼지 메카니즘을 구비한 프린팅 헤드 조립체로서,
    (a) 적어도 제 1 및 제 2 압력에 의해 구동된, 노즐판 내에 들어 있는 하나 또는 둘 이상의 분배 노즐을 포함하는 액체 분배 헤드; 및
    (b) 상기 하나 또는 둘 이상의 노즐의 전방에 개구를 포함하는 차폐 마스크를 포함하며,
    상기 개구는
    (i) 프린팅 액체가 상기 제 1 압력에 의해 구동된 헤드로부터 분배될 때, 상기 액체가 상기 차폐 마스크 내의 상기 개구를 통하여 펄스로 분배되며;
    (ii) 퍼지 프린팅 액체가 상기 제 2 압력에 의해 구동된 상기 헤드로부터 분배될 때, 상기 프린팅 액체가 상기 차폐 마스크와 상기 노즐판 사이에 형성된 모세관 형상 갭으로 취입되어 상기 노즐 근처로부터 상기 퍼지 프린팅 액체를 제거하도록 구성되는,
    프린팅 헤드 조립체.
  2. 제 1 항에 따른 일체형 퍼지 메카니즘을 구비한 하나 또는 둘 이상의 프린팅 헤드 조립체를 포함하는,
    프린팅 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수의 프린팅 헤드를 포함하며,
    상기 차폐 마스크는 상기 프린팅 헤드의 각각의 전방에 개구를 포함하는,
    프린팅 헤드 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐 마스크 개구가 슬릿을 포함하는,
    프린팅 헤드 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하나 또는 둘 이상의 노즐은 상기 프린팅 헤드의 각각 내에 상기 슬릿의 에지에 근접하게 구성되어 상기 퍼지 프린팅 액체가 상기 슬릿의 상기 에지를 경유하여 상기 모세관 형상 갭으로 취입되는,
    프린팅 헤드 조립체.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 노즐에 대해 중심에서 벗어나서 상기 노즐로부터 상기 슬릿의 하나의 에지로의 거리가 상기 노즐로부터 상기 슬릿의 대향 에지로의 거리의 20% 미만이 되도록 하는,
    프린팅 헤드 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 모세관 형상 갭과 유체적으로 상호 연결되는 흡입 시스템을 더 포함하고, 상기 흡입 시스템은 상기 모세관 형상 갭에 대한 압력 구배를 제공하여, 상기 모세관 형상 갭으로부터 상기 퍼지 프린팅 액체를 제거하는,
    프린팅 헤드 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구 아래 제거가능하게 부착된 상기 모세관 형상 갭과 유체적으로 상호 연결되는 흡입 시스템을 더 포함하며, 상기 흡입 시스템은 상기 개구에 압력 구배를 제공하여, 상기 모세관 형상 갭으로부터 상기 개구를 경유하여 상기 퍼지 프린팅 액체를 제거하는,
    프린팅 헤드 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐 마스크는 프린팅 헤드 하우징을 더 포함하는,
    프린팅 헤드 조립체.
  10. 제 10 항에 있어서,
    상기 프린팅 헤드 하우징을 냉각하는 냉각 시스템을 포함하는,
    프린팅 헤드 조립체.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    프린팅 액체 저장부, 및 상기 모세관 형상 갭 내에 포착되는 상기 퍼지 프린팅 액체를 상기 프린팅 헤드 조립체 프린팅 액체 저장부로 회수하는 재순환 시스템을 더 포함하는,
    프린팅 헤드 조립체.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 프린팅 헤드가 프린팅 영역에 있는 동안 퍼지 프린팅 액체가 분배되는,
    프린팅 헤드 조립체.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 프린팅 헤드 하우징은 상기 노즐판에 인접하여 미리결정된 수준의 습기를 유지하도록 가열된 프린트된 기판 상에 분배된 프린팅 액체로부터, 또는 프린팅 헤드가 프린팅 영역으로부터 방출되는 동안 상기 프린팅 헤드 아래 휘발성 액체의 고온 풀(hot pool)로부터 나오는 연기의 적어도 일 부분을 배출하기 위해 배치되는 보조 흡입 시스템을 더 포함하는,
    프린팅 헤드 조립체.
  14. 프린팅 방법으로서,
    (a) 일체형 퍼지 메카니즘을 구비한 프린팅 헤드 조립체를 제공하는 단계로서, 각각의 프린팅 헤드 조립체는:
    (i) 하나 또는 둘 이상의 노즐을 포함하는 프린팅 헤드; 및
    (ii) 상기 다수의 노즐과 정렬된 개구를 포함하는 차폐 마스크로서,
    모세관 형상 갭이 상기 프린팅 헤드와 상기 프린팅 마스크 사이에 형
    성되는, 차폐 마스크를 포함하는,
    프린팅 헤드 조립체 제공 단계;
    (b) 프린팅 액체가 상기 개구를 통하여 통과하는 상기 프린팅 헤드로부터 펄스로 분배되도록 제 1 압력으로 상기 프린팅 헤드를 작동함으로써 프린팅하는 단계; 및
    (c) 상기 분배된 액체가 상기 모세관 형상 갭으로 취입되도록 제 2 압력으로 상기 하나 또는 둘 이상의 노즐을 통하여 프린팅 액체를 강제함으로써 퍼징되는 단계를 포함하는,
    프린팅 방법.
  15. 제 14 항에 따른 일체형 퍼지 메카니즘을 구비한 하나 또는 둘 이상의 프린팅 헤드 조립체를 이용하여 프린팅하기 위한 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    복수의 프린팅 헤드를 포함하며, 상기 차폐 마스크는 프린팅 헤드의 각각의 전방에 개구를 포함하는,
    프린팅 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 차폐 마스크 개구가 슬릿을 포함하는,
    프린팅 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 퍼지 프린팅 액체가 상기 슬릿의 상기 에지를 경유하여 상기 모세관 형상 갭으로 취입되도록 상기 프린팅 헤드의 각각 내의 상기 슬릿의 에지에 상기 하나 또는 둘 이상의 노즐을 근접되게 구성하는 단계를 더 포함하는,
    프린팅 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 노즐로부터 상기 슬릿의 하나의 에지로의 거리가 상기 노즐로부터 상기 슬릿의 대향 에지로의 거리의 20% 미만이 되도록 상기 슬릿을 상기 노즐에 대해 중심이 벗어나도록 구성하는 단계를 더 포함하는,
    프린팅 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 모세관 형상 갭에 유체적으로 연결되는 흡입 시스템을 이용하여 상기 모세관 형상 갭으로부터 상기 프린팅 액체를 제거하는 단계를 더 포함하며, 상기 진공 시스템은 상기 모세관 형상 갭에 압력 구배를 제공하여, 상기 모세관 형상 갭으로부터 상기 프린팅 액체를 제거하는,
    프린팅 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 개구 아래에 제거가능하게 부착된 상기 모세관 형상 갭과 유체적으로 상호 연결되는 흡입 시스템을 이용하여 상기 모세관 형상 갭으로부터 상기 프린팅 액체를 제거하는 단계를 더 포함하며, 상기 흡입 시스템은 상기 개구로 압력 구배를 제공하여, 상기 개구를 경유하여 상기 모세관 형상 갭으로부터 상기 퍼지 프린팅 액체를 제거하는,
    프린팅 방법.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 모세관 형상 갭으로 취입되는 상기 프린팅 액체를 프린팅 헤드 조립체 프린팅 액체 저장부로 재-순환하는 단계를 더 포함하는,
    프린팅 방법.
  23. 잉크제트 헤드에 의한 프린팅 방법으로서,
    노즐판 내에 들어 있는 제팅 노즐을 포함하며, 상기 노즐판 상에 고체 침전물의 축적을 방지하도록 프린팅 동안 상기 노즐판을 습하게 유지하는,
    프린팅 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 노즐판을 습하게 유지하는 단계는 가열된 기판 상에 축적된 상기 방출된 프린팅 액체로부터 배출되는 연기에 의해 달성되는,
    프린팅 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 노즐판을 습하게 유지하는 단계는 상기 프린팅 헤드가 상기 프린팅 영역으로부터 방출되는 동안 상기 프린팅 헤드 아래 휘발성 액체의 고온 풀로부터 배출되는 연기에 의해 달성되는,
    프린팅 방법.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
    상기 노즐판에 인접한 미리결정된 수준의 습기를 유지하도록 보조 흡입 시스템에 의해 연기의 일 부분을 제거하는 단계를 더 포함하는,
    프린팅 방법.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 노즐판 상의 젖은 액적의 크기를 제어하도록 단속적으로 상기 노즐판을 와이핑하는 단계를 더 포함하는,
    프린팅 방법.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 노즐판에 인접하여 미리결정된 수준의 습기를 유지하기 위한 개구를 포함하는 차폐 마스크를 이용하여 상기 프린트된 기판의 열 및 연기로부터 부분적으로 상기 프린팅 잉크제트 헤드를 차폐하는 단계를 더 포함하는,
    프린팅 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제팅 노즐 근처에 퍼진 연기의 양은 상기 차폐 마스크를 통하여 상기 개구의 에지에 근접하게 상기 노즐을 설치함으로써 제어되는,
    프린팅 방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 프린팅 잉크제트 헤드의 퍼지 시퀀스는 상기 노즐판 상의 액체 액적의 상기 퍼짐(spread)을 제거하는,
    프린팅 방법.
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