KR20150024649A - 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치에 관한 것으로서, 잉크가 토출되도록 전압이 인가되는 노즐; 상기 노즐의 단부에 설치되고, 상기 노즐로부터 토출된 상기 잉크를 입자크기에 따라 분무하도록 단부에는 개구부가 마련되며, 분무되지 않은 상기 잉크를 임시저장하는 액적 순환 챔버; 상기 노즐과의 사이에서 전기장을 형성함으로써 상기 개구부로부터 분무되는 상기 잉크가 착탄되는 기판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여, 전압차를 이용하여 노즐에서 기판까지 전기장을 형성하고, 노즐에서는 1차 미립화 단계와 2차 미립화 단계를 거쳐 액체가 미립화하며, 미립화된 분무 액적들 중 큰 액적들은 액적 순환 챔버에서 회수되며 작은크기의 분무액적들만 출구를 통하여 분무되어 기판에 착탄되며, 마스크를 이용하여 보다 정밀하게 착탄 영역을 조절하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치가 제공된다.

Description

정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치{APPARATUS FOR SPRAYING AND PATTERNING USING ELECTROSTATIC FORCE}
본 발명은 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전압차를 이용하여 노즐에서 기판까지 전기장을 형성하고, 노즐을 통한 1차 미립화와 전기장을 통한 2차 미립화를 거쳐 액체가 미립화하며, 미립화된 분무 액적들 중 전기장을 따라 거동할 수 있는 크기의 액적만 개구부를 통하여 분무되어 기판에 착탄되고, 그 이상의 크기의 액적은 액적 순환 챔버에서 회수되며, 마스크 또는 전기장 집속부를 이용하여 보다 정밀하게 착탄 영역을 조절하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기수력학(electrohydrodynamic) 분무 장치는 노즐과 기판 또는 전극으로 구성되어 있으며, 노즐과 기판 사이에 전압을 인가하여 생기는 전위차(potential difference)에 의한 정전기력을 이용하여 잉크를 분무하는 장치이다.
전기수력학 분무는 액면을 정전기력으로 당기는 힘을 이용하여 액적 또는 연속 젯을 토출하기 때문에 종래의 잉크젯과는 달리 나노스케일의 패터닝도 가능하고, 고점도의 잉크도 토출할 수 있으며, 균일한 액적 생성이 가능하고, 미세 유량의 분출이 가능하기 때문에 최근 패터닝 분야에서 많은 연구가 이루어지고 있다.
한편, 종래 전기수력학 분무는 전기분무(electrospray)법으로도 불리고 있다. 이때, 전기분무법은 노즐 또는 모세관 등으로부터 토출되는 액체의 유량이 작고, 안정적인 분무를 유지하기 위한 액체의 전기전도도 및 표면장력 등의 제한이 많다는 문제점이 있다.
또한, 분무되는 액적들을 마스크를 이용한 전기장의 집속을 이용하여 패터닝을 수행할 수 있으나, 전기분무에서 생성되는 액적들의 전하밀도가 너무 커서 별도의 전하제어 모듈을 필요로 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전압차를 이용하여 노즐에서 기판까지 전기장을 형성하고, 노즐을 통한 1차 미립화와 전기장을 통한 2차 미립화를 거쳐 액체가 미립화하며, 미립화된 분무 액적들 중 전기장을 따라 거동할 수 있는 크기의 액적만 개구부를 통하여 분무되어 기판에 착탄되고, 그 이상의 크기의 액적은 액적 순환 챔버에서 회수되며, 마스크 또는 전기장 집속부를 이용하여 보다 정밀하게 착탄 영역을 조절하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 잉크가 토출되도록 전압이 인가되는 노즐; 상기 노즐의 단부에 설치되고, 상기 노즐로부터 토출된 상기 잉크를 입자크기에 따라 분무하도록 단부에는 개구부가 마련되며, 분무되지 않은 상기 잉크를 임시저장하는 액적 순환 챔버; 상기 노즐과의 사이에서 전기장을 형성함으로써 상기 개구부로부터 분무되는 상기 잉크가 착탄되는 기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용한 분무 및 패터닝 장치에 의하여 달성된다.
또한, 상기 액적 순환 챔버와 상기 기판 사이에 배치되고, 상기 잉크가 착탄되는 영역을 조절할 수 있도록 관통부가 마련되며, 상기 관통부 내로 전기장이 집중될 수 있도록 전압이 인가되는 마스크를 더 포함할 수 있다.
또한, 일단은 상기 개구부와 연결되며 타단은 상기 마스크와 연결되어, 상기 관통부 내로 전기장이 집중될 수 있도록 전압이 인가되는 전기장 집속부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 노즐은, 상기 잉크를 토출하는 액체 노즐; 기체가 분사되며, 상기 기체를 상기 잉크의 분사경로 상에서 상기 잉크와 충돌시켜 상기 잉크를 1차적으로 미립화하는 기체 노즐; 상기 액체노즐과 연결되며, 상기 액체 노즐과 상기 기판 사이에 전기장을 발생시켜 상기 액체가 2차적으로 미립화하도록 상기 액체 노즐에 전압을 인가하는 전압인가부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 액체 노즐 및 상기 기체 노즐을 내부에 수용하며, 상기 기체 노즐로부터 분사되는 상기 기체가 상기 액체의 토출경로 상에서 상기 액체와 충돌하도록 상기 기체의 유동방향을 안내하는 기체유로가 형성된 케이스를 더 포함하며, 상기 케이스 내부에서 상기 기체를 상기 액체와 충돌시킬 수 있다.
또한, 상기 기판은 전기적 절연성을 가지는 소재로 마련되고, 상기 잉크가 착탄되는 면의 반대쪽에 마련되며, 전압이 인가되는 대향전극을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 잉크가 수용되며 상기 노즐과 연결되어 상기 잉크를 공급하는 잉크 공급부; 일단은 상기 액적 순환 챔버와 연결되며, 타단은 상기 잉크 공급부와 연결되어 상기 액적 순환 챔버 내의 상기 잉크를 상기 잉크 공급부로 순환시키는 순환관;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 노즐에 인가되는 전압의 크기보다 작고 상기 기판에 인가되는 전압의 크기보다 큰 전압을 상기 마스크에 인가함으로써 상기 관통부에 상기 잉크가 분무될 수 있다.
또한, 상기 노즐은 상기 액체 노즐의 길이방향이 상기 기판과 나란하도록 배치되고, 상기 액적 순환 챔버의 단부에는 상기 개구부가 형성되며, 적어도 일부는 개구부 쪽으로 갈수록 단면적이 감소할 수 있다.
또한, 상기 노즐은 상기 액체 노즐의 길이방향이 상기 기판과 수직하도록 배치되고, 상기 액적 순환 챔버는 하단부에 상기 개구부를 형성하며, 단부에는 분무되지 않은 상기 잉크가 임시저장되는 공간을 형성하도록 단부가 하방으로부터 상측으로 절곡형성될 수 있다.
또한, 상기 잉크가 상기 액적 순환 챔버로부터 이탈하지 않도록 상기 노즐과 상기 액적 순환 챔버를 밀봉하는 밀봉부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 액적 순환 챔버에 의하여 노즐로부터 미립자 형태의 잉크가 기판으로 분무될 수 있다.
또한, 액적 순환 챔버 내부에서 분무되지 않은 잉크는 잉크 공급부로 순환되어 노즐을 통하여 기판으로 재분무될 수 있다.
또한, 전압이 인가되는 마스크를 포함함으로써 전기장이 관통부 내로 집중되어 잉크가 보다 정밀하게 기판으로 착탄되며, 정교한 패터닝이 가능하다.
또한, 전기장 집속부를 채택함으로써 개구부로부터 기판까지 전기장을 집속하여 보다 정교한 패터닝이 가능하다.
또한, 마스크에는 복수 개의 관통부가 형성되며, 관통부는 특정한 형상을 가짐으로써, 대면적의 기판에 동시에 특정한 형상이 패터닝 될 수 있다.
또한, 노즐은 액체노즐과 기체노즐을 포함하여 1차적으로 잉크를 미립화할 수 있으며, 전기장에 의하여 2차적으로 잉크를 미립화할 수 있어, 보다 용이하게 잉크가 나노미터 내지 10마이크로미터 이하의 액적으로 분무될 수 있다.
또한, 액적 순환 챔버는 노즐의 단부를 내부에 수용하도록 설치됨으로써 노즐 외부로 기체가 갑자기 확산됨으로써 액적이 비산되는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 기판에 대향전극을 설치함으로써 기판이 비전도성 소재로 마련되더라도 노즐과의 사이에 전기장을 형성하여 잉크가 기판에 착탄될 수 있다.
또한, 잉크 공급부와 액적 순환 챔버에 연결되어 분무되지 않은 비교적 큰 액적을 순환시킴으로써 잉크가 보다 용이하게 가스 형태로 분무될 수 있다.
또한, 노즐에 인가되는 전압의 크기보다 작고 기판에 인가되는 전압의 크기보다 큰 전압을 마스크 또는 전기장 집속부에 인가함으로써, 잉크를 기판에 착탄시키는 전기장이 형성될 수 있다.
또한, 노즐과 액적 순환 챔버를 밀봉하는 밀봉부재를 채택함으로써 보다 용이하게 미립자 형태의 잉크가 액적 순환 챔버로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 개략도이다.
도 3은 도 1의 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 작동을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 작동을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제7실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 개략도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 사시도이며, 도 2는 도 1의 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치의 개략도이다.
도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치(100)는 노즐(110)과, 노즐(110)의 일단에 연결되는 액적 순환 챔버(120)와, 노즐(110)의 길이방향과 나란하게 설치되는 기판(130)과, 노즐(110)과 기판(130) 사이에 마련되는 마스크(140)와, 노즐(110)의 타단에 연결되는 잉크 공급부(150)와, 액적 순환 챔버(120)와 잉크 공급부(150)를 상호 연결하는 순환관(160)과, 노즐(110)과 기판(130)과 마스크(140)에 전압을 인가하는 전압 인가부(170) 및 노즐(110)과 액적 순환 챔버(120) 사이에 개재되는 밀봉부재(180)를 포함한다.
노즐(110)은 기판(130)과의 사이에서 발생하는 전기장에 영향을 받음으로써, 잉크 공급부(150)로부터 공급되어 내부에 수용되는 잉크를 액적 순환 챔버(120) 측으로 미립자 형태로 토출시키기 위한 부재이다.
노즐(110)은 액체 노즐(111)과 기체 노즐(112)을 포함한다. 한편, 본 실시예에서 노즐(110)에는 전압 인가부(170)에 의하여 전압이 인가된다.
액체 노즐(111)은 잉크가 유동하는 통로로서 액적 순환 챔버(120)를 향하여 잉크를 토출하는 것이다.
액체 노즐(111)은 유입부(111a)와 토출부(111b)를 포함한다. 여기서, 유입부(111a)는 잉크 공급부(150)로부터 잉크가 유입되는 영역이다. 토출부(111b)는 액적 순환 챔버(120)측으로 잉크를 토출하는 영역이다.
유입부(111a)와 토출부(111b)는 액체 노즐(111)의 양 단부에 각각 형성된다.이때, 액체 노즐(111)의 토출부(111b)가 위치하는 단부는 액적 순환 챔버(120) 내에 수용되도록 설치된다. 이로 인해, 노즐(110) 외부로 기체가 갑자기 확산됨으로써 액적이 비산되는 문제점을 해결할 수 있다. 다만, 이는 액적 순환 챔버(120) 내에 잉크를 보다 용이하게 토출하며, 액적이 비산되는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반드시 이러한 설치방법에 제한되는 것은 아니다.
기체 노즐(112)은 기체가 분사되는 것으로서, 기체 노즐(112)로부터 분사되는 기체를 잉크의 토출경로 상에서 잉크와 충돌시켜 잉크를 1차적으로 미립화 시키는 것이다. 기체 노즐(112)은 잉크와 기체의 충돌시, 잉크의 토출경로와 기체가 수직을 형성하며 충돌하도록 기체를 분사하는 것이 바람직하다.
다시 설명하면, 잉크의 1차적인 미립화를 위해서 기체와 잉크의 충돌이 매우 중요한 요소이며, 기체가 잉크의 분사경로와 수직을 형성하며 충돌해야 안정적으로 잉크를 미립화할 수 있다.
즉, 기체가 액체의 분사경로와 수직을 형성하지 못하며 충돌하는 경우, 기체가 잉크의 분사방향 또는 잉크의 분사방향의 반대방향으로 영향을 미칠 수 있다. 충돌에 의해 잉크의 토출방향으로 힘을 가하는 경우, 미립화된 액적이 너무 강한 속도로 토출된다. 또한, 충돌에 의해 잉크의 토출방향의 반대방향으로 힘을 가하는 경우, 기체에 의해 잉크의 토출이 방해받아 토출속도 또는 잉크의 토출유량 등에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 다만, 이는 잉크의 분사속도를 조절하여 해결할 수 있으므로 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 액체 노즐(111)로부터 토출되어 기체 노즐(112)에 의해 1차적으로 미립화된 잉크는 노즐(110)과 기판(130) 사이에 형성된 전기장에 의해 2차적으로 미립화 된다. 전기장에 의해 2차적으로 미립화된 잉크는 나노미터 내지 10 마이크로미터 이하의 액적으로 분무된다.
정리하면, 상술한 바와 같이 노즐(110)은 분사되는 잉크를 기체와 충돌시켜 1차적으로 미립화시키고, 1차적으로 미립화된 액체에 전기장을 가하여 2차적으로 미립화시켜, 액체를 균일한 크기의 미세 액적 상태로 분사시킬 수 있다.
본 실시예에서 노즐(110)은 액체 노즐(111)과 기체 노즐(112)이 별도로 설치되는 것을 이용하였으나, 하나의 케이스 내에 액체 노즐(111)과 기체 노즐(112)이 수용되어 잉크가 케이스 외부로 토출되는 경우 이미 1차적인 미립화가 완료되는 것등 장치의 구성 등에 따라 달리 마련될 수 있으며, 이러한 실시예에 대해서는 후술한다.
한편, 노즐(110)은 액체 노즐(111)의 길이방향이 후술하는 기판(130)과 나란하도록 배치된다. 이에 의하여, 기체의 교란에 의하여 패터닝이 흩어지는 문제점을 해결할 수 있다. 다만, 기체의 교란에 의하여 패터닝이 흩어지지 않는다면 반드시 이러한 배치에 제한되는 것은 아니다..
본 실시예에서 노즐(110)은 핀 형태인 것을 이용하였으나, 잉크의 성질이나 장치의 구성 등에 따라 다른 형태인 것을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
액적 순환 챔버(120)는 노즐(110)로부터 토출된 미립자 형태의 잉크 중 전기장을 따라 거동할 수 있는 크기의 잉크는 기판(130) 측으로 분무시키고, 분무되지 않은 잉크는 잉크 공급부(150)로 순환시키기 위한 것이다.
액적 순환 챔버(120)는 개구부(121)와 제1순환공(122)이 마련된다. 또한, 액적 순환 챔버(120) 내부에는 빈 공간이 형성된다. 또한, 액적 순환 챔버(120)는 적어도 일부가 개구부(121) 쪽으로 갈수록 단면적이 감소하는 형상으로 마련된다.
액적 순환 챔버(120)에는 노즐(110)이 연결된다. 본 실시예에서는 액체 노즐(111)의 토출부(111b)가 액적 순환 챔버(120) 내부에 수용되도록 설치된다. 다만, 상술한 바와 같이, 반드시 이러한 설치방법에 제한되는 것은 아니다. 이때, 액적 순환 챔버(120)는 노즐(110)의 단부를 감싸도록 설치됨으로써, 노즐(110) 외부로 기체가 갑자기 확산됨으로써 액적이 비산되는 문제점을 해결할 수 있다.
개구부(121)는 노즐(110)과 기판(130) 사이에 형성된 전기장의 영향을 받아 입자크기에 따라 잉크를 분무하는 영역이다. 개구부(121)는 액적 순환 챔버(120)의 단부에 형성된다.
제1순환공(122)은 순환관(160)이 연결되어 액적 순환 챔버(120) 내의 분무되지 않은 잉크가 배출되는 것이다. 제1순환공(122)는 액적 순환 챔버(120)의 하면에 형성된다.
즉, 액적 순환 챔버(120) 내에서 액적이 통과하는 과정에서 전기장에 의하여 액적이 2차적으로 미립화된다. 또한, 개구부(121)까지 분무되는 과정에서 중력 및 노즐(110)을 빠져나온 기체의 순환 유동에 의하여 비교적 큰 액적들은 액적 순환 챔버(120)의 하면에 임시저장된다.
정리하면, 전기장에 따라 거동할 수 있는 수 마이크로미터 이하의 크기의 액적들만이 개구부(121)를 통하여 방출된다. 한편, 그 이상의 크기의 액적들은 액적 순환 챔버(120)의 하면에 임시저장된다. 임시저장된 액적은 순환관(160)을 통하여 잉크 공급부(150)로 다시 순환된다.
기판(130)은 노즐(110)로부터 토출되는 잉크가 착탄, 인쇄되는 부재이다. 기판(130)은 노즐(110) 또는 액체 노즐(111)의 길이 방향과 나란하게 위치한다.
여기서, 상술한 노즐(110)과 기판(130) 사이에 전기장이 형성되도록 각각에는 전압 인가부(170)에 의하여 전압이 인가된다. 이때, 노즐(110)에 인가되는 전압의 크기가 기판(130)에 인가되는 전압의 크기보다 더 크다. 다만, 기판(130)에는 반드시 전압이 인가되어야 하는 것은 아니며, 노즐(110)과의 사이에서 전기장을 형성할 수 있도록 전기적으로 접지될 수도 있다.
마스크(140)는 노즐(110)로부터 토출되는 잉크의 착탄 정밀도를 향상시키기 위한 용도의 부재이다. 마스크(140)는 잉크를 토출하기 위해 노즐(110)과 기판(130) 사이에 형성되는 전기장을 관통부(141) 쪽으로 집중시킨다.
마스크(140)는 노즐(110)과 기판(130) 사이에 마련된다. 여기서, 노즐(110)로부터 토출되는 잉크가 기판(120)에 도달할 수 있도록 잉크의 이동경로 상에는 관통부(141)가 형성된다.
관통부(141)는 복수 개가 마련될 수 있다. 복수 개의 관통부(141)에 의하여 멀티 패터닝이 가능하다. 이때, 관통부(141)는 차폐부(미도시)에 의하여 차폐되어 액적이 분무되는 관통부(141)의 개수가 조절된다.
또한, 마스크(140)에 노즐(110)에 인가하는 전압보다 큰 전압을 인가함으로써, 전기장을 노즐(110) 방향으로 형성하여 관통부(141)를 통하여 패터닝이 되지 않도록 제어할 수도 있다.
또한, 관통부는 특정한 형상을 갖도록 형성할 수 있다. 이에 의해, 대면적의 기판(130)에 특정 형상으로 동시에 멀티 패터닝이 가능하다.
한편, 형성되는 전기장이 관통부(141)에 집중될 수 있도록 마스크(140)에는 전압인가부(170)에 의하여 전압이 인가된다. 관통부(141)가 복수 개인 경우에는 복수 개의 관통부(141)에 전기장이 집중된다. 이때, 마스크(140)에 인가되는 전압의 크기는, 노즐(110)에 인가되는 전압의 크기보다 작으며, 기판(130)에 인가되는 전압의 크기보다 크다. 이로 인해, 노즐(110)로부터 관통부(140)를 향하는 전기장이 형성된다. 다만, 반드시 마스크(140)에 전압이 인가되어야 하는 것은 아니며, 전기장 집속부를 설치하는 경우에는 전기장 집속부에 전압을 인가하며, 마스크(140)는 절연체로 마련할 수도 있다. 이러한 실시예에 대해서는 후술한다.
한편, 마스크(140)에 인가되는 전압이 노즐의 전압보다 큰 경우에는, 척력에 의하여 전기장이 노즐(110)방향으로 형성되어 전기분무의 형성이 어렵다. 이를 통해, 액적이 통과되는 관통부(141)의 제어 및 본 발명의 작동여부를 결정할 수 있다.
잉크 공급부(150)는 노즐(110)에 잉크를 공급하기 위한 것이다. 잉크 공급부(150)는 노즐(110)에 연결된다. 잉크 공급부(150)에는 내부에 잉크를 수용할 수 있는 빈 공간이 형성된다. 또한, 잉크 공급부(150) 일면에는 순환관(160)과 연결되어 액적 순환 챔버(120)로부터 순환된 미립자 형태의 잉크가 유입되도록 제2순환공(151)이 마련된다.
순환관(160)은 액적 순환 챔버(120) 내부의 미립자 형태의 잉크를 잉크 공급부(150)로 순환시키기 위한 것이다. 본 실시예에서는 3개의 관을 이용하여 순환관(160)을 형성하였으나, 액적 순환 챔버(120) 내부의 분무되지 못한 잉크를 잉크 공급부(150)로 순환할 수 있다면, 순환관(160)의 형성방법은 제한되지 않는다.
전압 인가부(170)는 노즐(110)과 기판(130)과 마스크(140) 각각에 전압을 인가하기 위한 부재이다.
상술한 바와 같이, 마스크(140)에 인가되는 전압의 크기는 노즐(110)에 인가되는 전압의 크기보다 작으며 기판(130)에 인가되는 전압의 크기보다 크다. 또한, 기판(130)에는 전압이 인가되지 않고 접지되어, 노즐(110)과 기판(130)에 인가되는 전압의 크기를 보다 용이하게 설정할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 노즐(110)과 기판(130)과 마스크(140)에 각각 전압을 인가하기 위하여 별도의 전압 인가부(170)가 마련된다. 다만, 반드시 이에 제한되지 않으며 하나의 전압 인가부(170)에서 별도의 제어를 통하여 전압을 인가할 수도 있다.
밀봉부재(180)는 액적 순환 챔버(120) 내부의 잉크가 액적 순환 챔버(120)로부터 이탈되지 않도록 하는 부재이다. 밀봉부재(180)는 노즐(110)과 액적 순환 챔버(120) 사이에 개재된다.
이는 노즐(110)의 토출부(111b)가 액적 순환 챔버(120) 내에 수용되도록 설치함으로써 액적 순환 챔버(120)로부터 이탈되지 않도록 할 수 있으나, 밀봉부재(180)로 밀봉함으로써 보다 용이하게 잉크가 액적 순환 챔버(120)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서 밀봉부재(180)는 오링을 사용하였으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 액적 순환 챔버(120)로부터 잉크가 이탈되지 않도록 한다면 노즐(110)과 액적 순환 챔버(120)의 형상 또는 재질 등에 따라 다른 부재를 사용할 수 있다.
지금부터는 본 발명의 제1실시예에 따른 정전기력을 이용한 분무 및 패터닝 장치의 작동에 대하여 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 정전기력을 이용한 분무 및 패터닝 장치의 작동을 나타내는 도면이다.
먼저, 기판(130) 상에 잉크가 착탄되는 영역을 설정한다. 이 후, 마스크(140)의 관통부(141)가 기판(130) 상의 잉크가 착탄되는 영역에 위치할 수 있도록 정렬한다.
이 후, 전압 인가부(170)는 노즐(110)과 기판(130)과 마스크(140)에 전압을 인가한다. 이때, 상술한 바와 같이 노즐(110)에는 마스크(140)에 인가되는 전압의 크기보다 더 큰 전압을 인가한다. 또한, 마스크(140)에는 기판(130)에 인가되는 전압의 크기보다 더 큰 전압을 인가한다. 다만, 기판(130)에 전압을 인가하지 않고 전기적으로 접지시킬 수도 있다.
전압 인가부(150)에 의하여 노즐(110)과 기판(130)에 전압이 인가되면, 노즐(110)로부터 기판(120) 측 방향으로 전기장이 형성된다. 또한, 마스크(140)에 전압이 인가됨에 따라 전기장은 마스크(140)의 관통부(131) 측으로 집중되어 형성된다. 즉, 노즐(110)과 기판(130) 사이에 형성되는 전기장 중 마스크(140)에 형성되는 전기장은 관통부(141)에 집중되어 형성된다.
한편, 유입부(111a)를 통하여 잉크 공급부(150)로부터 잉크를 공급받은 노즐(110)은 기판(130)과의 사이에서 형성되는 전기장에 의하여 잉크를 토출한다. 토출부(111b)에 위치하는 잉크의 표면장력보다 전기장의 전기력이 크기가 더 크므로 토출부(111b)로부터 미립자 형태의 잉크가 액적 순환 챔버(120) 내부로 토출된다.
도 3을 참조하여 보면, 토출부(111b)로부터 액적 순환 챔버(120) 내부에 토출된 잉크는 먼저 기체 노즐(112)로부터 분사된 기체에 의해 1차적으로 미립화된다. 또한, 노즐(110)과 기판(130) 사이에 형성된 전기장에 의하여 2차적으로 미립화된다. 이 결과, 잉크는 나노미터 내지 10 마이크로미터 이하의 액적으로 미립화된다.
액적 순환 챔버(120)의 개구부(121)까지 분무되는 과정에서 중력 및 노즐(110)을 빠져나온 기체의 순환 유동에 의하여 큰 액적들은 액적 순환 챔버(120)의 바닥면으로 모인다.
즉, 전기장을 따라 거동할 수 있는 수 마이크로미터 이하의 크기의 액적들만 개구부(121)로 분무된다. 그 이상의 액적들은 액적 순환 챔버(120)의 바닥면에 임시저장된다. 임시저장된 액적들은 순환관(160)을 통하여 잉크 공급부(150)로 다시 순환된다.
이때, 관통부(141)로 집중된 전기장에 의하여 개구부(121)를 통하여 분무된 잉크는 기판(130) 상의 정확한 위치에 착탄된다. 이로 인해, 인쇄 정밀도가 높아질 수 있으며, 마스크(140)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 관통부(141)의 폭을 조절함으로써 보다 정밀하게 잉크를 기판(130) 상에 착탄시킬 수 있다.
한편, 도 4를 참조하여 보면, 액적 순환 챔버(120) 내부의 분무되지 않은 잉크는 제1순환공(121) 및 제2순환공(151)을 통하여 잉크 공급부(120) 쪽으로 순환되어 다시 일련의 단계를 거친다. 이 후, 미립자 형태로 다시 분무된다.
이때, 노즐(110)과 마스크(140)를 일체로 이동시킴으로써, 젯 프린터와 같은 패터닝도 가능하다. 또한, 후술하는 바와 같이, 전기장 집속부(790)가 설치되는 경우에는, 노즐(110)과 전기장 집속부(790)를 일체로 이동시킴으로써 프린터와 같은 패터닝을 구현할 수 있다. 이는, 기판(130)과 전기장 집속부(790)를 일체로 이동시키는 것으로도 구현할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치를 나타내는 개략도이다.
도 5를 참조하여 보면, 본 발명의 제2실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치(200)는 노즐(110)과, 노즐(110)의 일단에 연결되는 액적 순환 챔버(120)와, 노즐(110)의 길이방향과 나란하게 설치되는 기판(130)과, 노즐(110)과 기판(130) 사이에 마련되는 마스크(140)와, 노즐(110)의 타단에 연결되는 잉크 공급부(150)와, 액적 순환 챔버(120)와 잉크 공급부(150)를 상호 연결하는 순환관(160)과, 노즐(110)과 마스크(140)에 전압을 인가하는 전압 인가부(170)와, 노즐(110)과 액적 순환 챔버(120) 사이에 개재되는 밀봉부재(180) 및 기판(130)에 설치되는 대향전극(290)을 포함한다.
다만, 본 실시예에서의 노즐(110)과 액적 순환 챔버(120)와 마스크(140)와 잉크 공급부(150)와 순환관(160)과 전압 인가부(170)와 밀봉부재(180)는 제1실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
기판(230)은 제1실시예와는 달리 전기적으로 절연 특성을 가지는 소재로 마련된다. 즉, 필름, 세라믹, 유리 등의 비전도성 소재로 마련된다. 기판(230)에는 대향전극(180)이 설치된다. 따라서, 본 실시예에서는 후술하는 바와 같이 전압 인가부(170)는 기판(230)에 별도의 전압을 인가하지 않는다.
이때, 대향전극(290)은 기판(230)의 잉크가 착탄되는 면의 반대쪽에 마련된다. 대향전극(290)에는 전기적 절연 특성을 가지는 기판(230)을 대신하여 전압이 인가된다. 즉, 본 실시예에서는 기판(230)이 전기적 절연 특성을 가지나, 기판(230)의 잉크가 착탄되는 면의 반대편에 설치된 대향전극(290)에 전압이 인가됨으로써 노즐(110)과의 사이에 전기장이 형성된다.
따라서, 본 실시예는 제1실시예와 달리 비전도성 소재로 마련된 기판(230)에도 정전기력을 이용하여 잉크를 착탄시킬 수 있다.
다음으로 본 발명의 제3실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치를 나타내는 개략도이다.
도 6을 참조하여 보면, 본 발명의 제2실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치(300)는 노즐(310)과, 노즐(310)의 일단에 연결되는 액적 순환 챔버(320)와, 노즐(310)의 길이방향과 수직하게 설치되는 기판(130)과, 노즐(310)과 기판(130) 사이에 마련되는 마스크(140)와, 노즐(310)의 타단에 연결되는 잉크 공급부(150)와, 액적 순환 챔버(330)와 잉크 공급부(150)를 상호 연결하는 순환관(260)과, 노즐(310)과 기판(130)과 마스크(140)에 전압을 인가하는 전압 인가부(170)와, 노즐(310)과 액적 순환 챔버(320) 사이에 개재되는 밀봉부재(180)를 포함한다.
다만, 본 실시예에서의 기판(130)과 마스크(140)와 잉크 공급부(150)와 순환관(160)과 전압 인가부(170)와 밀봉부재(180)는 제1실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
노즐(310)은 기판(130)과의 사이에서 발생하는 전기장에 영향을 받음으로써, 잉크 공급부(150)로부터 공급되어 내부에 수용되는 잉크를 미립자 형태로 액적 순환 챔버(320) 측으로 미립자 형태로 토출시키기 위한 부재이다.
노즐(310)은 액체 노즐(311)과 기체 노즐(312)을 포함한다. 한편, 본 실시예에서 노즐(310)에는 전압 인가부(170)에 의하여 전압이 인가된다.
액체 노즐(311)은 잉크가 유동하는 통로로서 액적 순환 챔버(320)를 향하여 잉크를 토출하는 것이다. 액체 노즐(311)은 유입부(311a)와 토출부(311b)를 포함한다. 기체 노즐(312)은 기체가 분사되는 것으로서 기체 노즐(312)로부터 분사되는 기체를 잉크의 토출경로 상에서 잉크와 충돌시켜 잉크를 1차적으로 미립화시키는 것이다. 즉, 노즐(310)의 역할은 제1실시예와 같이 분사되는 잉크를 기체와 충돌시켜 1차적으로 미립화하는 것이다.
이때, 액체 노즐(311)의 토출부(311b)가 위치하는 단부는 액적 순환 챔버(320) 내에 수용되도록 설치된다. 이로 인해, 노즐(310) 외부로 기체가 갑자기 확산됨으로써 액적이 비산되는 문제점을 해결할 수 있다. 다만, 이는 액적이 비산되는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반드시 이러한 설치방법에 제한되는 것은 아니다.
한편, 노즐(310)은 액체 노즐(311)의 길이방향이 후술하는 기판(130)과 수직하도록 배치된다.
본 실시예에서 노즐(310)은 잉크를 미립자 형태로 토출할 수 있는 핀 형태인 것을 이용하였으나, 잉크의 성질이나 장치의 구성 등에 따라 다른 형태인 것을 사용할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
액적 순환 챔버(320)는 노즐(310)로부터 토출된 잉크 중 미립자 형태의 잉크는 기판(130)측으로 분무시키고, 분무되지 않은 잉크는 잉크 공급부(150)로 순환시키기 위한 것이다.
액적 순환 챔버(320)에는 개구부와 제1순환공이 마련되며 내부에 빈 공간이 형성된다. 액적 순환 챔버(320)에는 노즐(310)이 연결된다. 구체적으로 노즐(310)의 일부가 액적 순환 챔버(320) 내부에 수용되어 토출부(311b)가 액적 순환 챔버(320) 내부에 수용되도록 설치된다.
이때, 액적 순환 챔버(320)는 노즐(310)의 단부가 수용되도록 설치됨으로써, 기체 노즐(312)에 주입되는 기체의 교란에 의하여 패터닝이 흩어지는 문제점을 해결할 수 있다.
개구부는 노즐(310)과 기판(130) 사이에 형성된 전기장의 영향을 받아 입자크기에 따라 잉크를 분무하는 영역이다. 본 실시예에서 개구부는 미립자 형태로 분무된 잉크가 기판(130) 상에 수직으로 착탄되도록 액적 순환 챔버(320)의 하단부에 형성된다. 이때, 액적 순환 챔버(320) 하단부의 개구부를 제외한 영역은 분무되지 못한 잉크가 임시저장 될 수 있도록 하방으로부터 상측으로 절곡 형성된다. 여기서, 잉크가 임시저장되는 공간에 제1순환공이 형성되어 잉크 공급부(150)로 미립자 형태의 잉크가 순환될 수 있다.
즉, 본 실시예는 제1실시예 또는 제2실시예와 달리 노즐(310)이 기판(130)과 수직하도록 배치되어도 하방으로부터 상측으로 절곡 형성된 액적 순환 챔버(320)에서 잉크 공급부(150)로 미립자 형태의 잉크가 순환될 수 있다.
다음으로 본 발명의 제4실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치를 나타내는 개략도이다.
도 7을 참조하여 보면, 본 발명의 제4실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치(400)는 노즐(310)과, 노즐(310)의 일단에 연결되는 액적 순환 챔버(320)와, 노즐(310)의 길이방향과 수직하게 설치되는 기판(430)과, 노즐(310)과 기판(430) 사이에 마련되는 마스크(140)와, 노즐(310)의 타단에 연결되는 잉크 공급부(150)와, 액적 순환 챔버(320)와 잉크 공급부(150)를 상호 연결하는 순환관(160)과, 노즐(310)과 마스크(140)에 전압을 인가하는 전압 인가부(170)와, 노즐(310)과 액적 순환 챔버(320) 사이에 개재되는 밀봉부재(180) 및 기판(430)에 설치되는 대향전극(490)을 포함한다.
다만, 본 실시예에서의 노즐(310)과 액적 순환 챔버(320)와 마스크(140)와 잉크 공급부(150)와 순환관(360)과 전압 인가부(170)와 밀봉부재(180)는 제3실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
기판(430)은 제3실시예와는 달리 전기적으로 절연 특성을 가지는 소재로 마련된다. 즉, 필름, 세라믹, 유리 등의 비전도성 소재로 마련된다. 기판(430)에는 대향전극(490)이 설치된다. 따라서, 본 실시예에서는 후술하는 바와 같이 전압 인가부(170)는 기판(430)에 별도의 전압을 인가하지 않는다.
이때, 대향전극(490)은 기판(430)의 잉크가 착탄되는 면의 반대쪽에 마련된다. 대향전극(490)에는 전기적 절연 특성을 가지는 기판(430)을 대신하여 전압이 인가된다. 즉, 본 실시예에서는 기판(430)이 전기적 절연 특성을 가지나, 기판(430)의 잉크가 착탄되는 면의 반대편에 설치된 대향전극(490)에 전압이 인가됨으로써 노즐(310)과의 사이에 전기장이 형성된다.
따라서, 본 실시예는 제3시예와 달리 비전도성 소재로 마련된 기판(430)에도 정전기력을 이용하여 잉크를 착탄시킬 수 있다.
다음으로 본 발명의 제5실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치를 나타내는 개략도이다.
도 8을 참조하여 보면, 본 발명의 제5실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치(500)는 노즐(510)과, 노즐(510)의 일단에 연결되는 액적 순환 챔버(120)와, 노즐(510)의 길이방향과 나란하게 설치되는 기판(130,230)과, 노즐(510)과 기판(130,230) 사이에 마련되는 마스크(140)와, 노즐(510)의 타단에 연결되는 잉크 공급부(150)와, 액적 순환 챔버(120)와 잉크 공급부(150)를 상호 연결하는 순환관(160)과, 노즐(510)과 기판(130)과 마스크(140)에 전압을 인가하는 전압 인가부(170)와, 노즐(510)과 액적 순환 챔버(120) 사이에 개재되는 밀봉부재(180) 및 액체노즐(111)과 기체노즐(112)를 수용하는 케이스(590)를 포함한다.
다만, 본 실시예에서의 노즐(110)과 액적 순환 챔버(120)와 마스크(140)와 잉크 공급부(150)와 순환관(160)과 전압 인가부(170)와 밀봉부재(180)는 제1실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
케이스(590)는 액체 노즐(111)과 기체 노즐(112)를 내부에 수용하는 것이다.
케이스(590)는 잉크와 기체와의 충돌이 케이스(590)에서 발생하도록 한다. 즉, 케이스(590) 외부로 잉크가 토출되는 경우, 잉크는 이미 1차적인 미립화가 완료된 상태이며, 케이스(590) 외부에서 전기장에 의해 2차적인 미립화가 발생한다는 점에서 상술한 노즐(110,310)과 차이점이 있다.
이때, 노즐(110)은 기체의 교란에 의한 패터닝이 흩어지는 문제점을 해결하기 위하여 길이방향이 기판(130,230)과 나란하게 배치된다.
한편, 케이스(590) 내부에는 기체 노즐(112)로부터 분사된 기체가 유동한다. 또한, 기체가 잉크의 토출경로와 수직을 형성하며 충돌하도록 안내하는 기체 유로(591)가 형성된다. 또한, 케이스(590)는 액체가 기판(130,230) 측을 향하여 분사되도록 가이드부(592)가 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 실시예에서 기판(130,230)은 노즐(110)로부터 토출되는 잉크가 착탄, 인쇄되는 부재이다. 기판(130,230)은 제1실시예와 같이 전기적 전도성을 지니는 소재로 마련되어 전압이 인가됨으로써 노즐(110)과의 사이에 전기장을 형성한다. 또한, 제2실시예와 같이 전기적 절연 특성을 가지는 소재로 마련되어 대향전극(290)에 전압이 인가됨으로써 노즐(110)과의 사이에 전기장을 형성할 수도 있다.
따라서, 본 실시예는 제1실시예 또는 제2실시예와 달리 잉크의 토출경로 상에 기체가 분사되도록 안내하는 기체 노즐(112)이 마련되며, 케이스(590) 내부에서 잉크와 기체가 충돌하므로 보다 정교하게 패터닝을 할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제6실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치를 나타내는 개략도이다.
도 9를 참조하여 보면, 본 발명의 제6실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치(600)는 노즐(310)과, 노즐(310)의 일단에 연결되는 액적 순환 챔버(320)와, 노즐(310)의 길이방향과 수직하게 설치되는 기판(130,230)과, 노즐(310)과 기판(130,230) 사이에 마련되는 마스크(140)와, 노즐(310)의 타단에 연결되는 잉크 공급부(150)와, 액적 순환 챔버(320)와 잉크 공급부(150)를 상호 연결하는 순환관(160)과, 노즐(310)과 기판(130,230)과 마스크(140)에 전압을 인가하는 전압 인가부(170)와, 노즐(310)과 액적 순환 챔버(320) 사이에 개재되는 밀봉부재(180) 및 액체 노즐(311)과 기체 노즐(312)를 수용하는 케이스(690)를 포함한다.
케이스(690)는 액체 노즐(311)과 기체 노즐(312)를 내부에 수용하는 것이다.
케이스(690)는 잉크와 기체와의 충돌이 케이스(690)에서 발생하도록 한다. 즉, 케이스(690) 외부로 잉크가 토출되는 경우, 잉크는 이미 1차적인 미립화가 완료되는 점에서 상술한 노즐(110,310)과 차이점이 있다.
한편, 케이스(690) 내부에는 기체 노즐(312)로부터 분사된 기체가 유동하며, 기체가 잉크의 토출경로와 수직을 형성하며 충돌하도록 안내하는 기체 유로(691)가 형성된다. 또한, 케이스(590)는 액체가 기판(130,230) 측을 향하여 분사되도록 가이드부(692)가 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
따라서, 본 실시예는 제3실시예 또는 제4실시예와 달리 잉크의 토출경로 상에 기체가 분사되도록 안내하는 기체 노즐(312)이 마련되며, 케이스(690) 내부에서 잉크와 기체가 충돌하므로 보다 정교하게 패터닝을 할 수 있다.
다음으로 본 발명의 제7실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치에 대하여 설명한다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치를 나타내는 개략도이다.
도 10 또는 도 11을 참조하여 보면, 본 발명의 제6실시예에 따른 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치(600)는 노즐(110,310)과, 노즐(110,310)의 일단에 연결되는 액적 순환 챔버(120,320)와, 노즐(110,310)과 이격되어 설치되는 기판(130,230)과, 노즐(110,310)과 기판(130,230) 사이에 마련되는 마스크(140)와, 노즐(110,310)의 타단에 연결되는 잉크 공급부(150)와, 액적 순환 챔버(120,320)와 잉크 공급부(150)를 상호 연결하는 순환관(160)과, 노즐(110,310)과 기판(130,230)과 마스크(140)에 전압을 인가하는 전압 인가부(170)와, 노즐(310)과 액적 순환 챔버(320) 사이에 개재되는 밀봉부재(180) 및 액적 순환 챔버(120,320)와 마스크(140) 사이에 설치되는 전기장 집속부(790)를 포함한다.
다만, 본 실시예에서의 노즐(110,310)과 액적 순환 챔버(120,320)와 마스크(140)와 잉크 공급부(150)와 순환관(160)과 전압 인가부(170)와 밀봉부재(180)는 제1실시예 또는 제3실시예 등과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
전기장 집속부(790)는 액적 순환 챔버(120,320)와 마스크(140) 사이에 형성되는 전기장을 집속시키기 위한 것이다. 전기장 집속부(790)는 개구부(121)가 형성된 액적 순환 챔버(120,320)와 관통공(141)이 형성된 마스크(140)를 상호 연결한다. 즉, 전기장 집속부(790)에 의하여, 개구부(121)에서 마스크(140)에 이르기까지 순차적으로 전기장이 집속될 수 있다. 다만, 반드시 액적 순환 챔버(120,320)와 마스크(140) 모두와 연결되는 것은 아니며, 어느 하나에만 연결될 수도 있다.
전기장 집속부(790)가 없는 경우, 액적 순환 챔버(120,320)와 기판(130,230) 사이에 전기장이 형성된다. 이때, 기판(130,230) 상에 액적이 보다 정교하게 착탄 및 패터닝이 될 수 있도록 마스크(140)를 설치한다. 마스크(140)에 전압을 인가함으로써 전기장이 관통부(141)에 집중될 수 있다.
본 실시예에서는 전기장 집속부(790)를 설치함으로써, 개구부(121)에서 기판(130,230)에 이르기까지 전기장이 집중됨으로써 보다 더 정교한 액적의 착탄 및 패터닝이 가능하다.
전기장 집속부(790)에는 전압이 인가된다. 이때, 전기장 집속부(790)에 인가되는 전압은 기판(130,230)과 마스크(140)에 인가되는 전압보다 크기가 크다. 한편, 노즐(110,310)에 인가되는 전압의 크기보다 작다. 이로 인해, 잉크가 개구부(121)를 통하여 전기장 집속부(790) 내부로 분무될 수 있고, 기판(130,230) 방향으로 유도된다. 한편, 제1실시예에서 설명한 바와 같이, 전기장 집속부(790)가 설치된 경우에는 마스크(140)에 전압이 인가되지 않아도 무방하다. 따라서, 마스크(140)는 절연체로 마련되거나, 절연체로 코팅될 수 있다.
한편, 전기장 집속부(790)는 노즐(110,310) 또는 기판(130,230)과 일체로 이동함으로써, 프린터와 같은 패터닝을 구현할 수도 있다.
또한, 전기장 집속부(790)와 액적 순환 챔버(120,320) 사이에 밀봉부재를 마련하여, 보다 용이하게 전기장을 집속시킬 수 있다.
즉, 본 실시예는 전기장 집속부(790)를 통하여 보다 정교한 액적의 착탄 및 패터닝이 가능하다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치 110 : 노즐
111 : 액체 노즐 112 : 기체 노즐
111a : 유입부 111b : 토출부
120 : 액적 순환 챔버 130 : 기판
140 : 마스크 150 : 잉크 공급부
160 : 순환관 170 : 전압 인가부
180 : 밀봉부재 210 : 노즐
220 : 액적 순환 챔버 230 : 기판
260 : 순환관 290 : 대향전극
310 : 노즐 311 : 액체 노즐
312 : 기체 노즐 590 : 케이싱
591 : 기체 유로 592 : 가이드부
690 : 케이싱 691 : 기체 유로
692 : 가이드부 790 : 전기장 집속부

Claims (11)

  1. 잉크가 토출되도록 전압이 인가되는 노즐;
    상기 노즐의 단부에 설치되고, 상기 노즐로부터 토출된 상기 잉크를 입자크기에 따라 분무하도록 단부에는 개구부가 마련되며, 분무되지 않은 상기 잉크를 임시저장하는 액적 순환 챔버;
    상기 노즐과의 사이에서 전기장을 형성함으로써 상기 개구부로부터 분무되는 상기 잉크가 착탄되는 기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액적 순환 챔버와 상기 기판 사이에 배치되고, 상기 잉크가 착탄되는 영역을 조절할 수 있도록 관통부가 마련되며, 상기 관통부 내로 전기장이 집중될 수 있도록 전압이 인가되는 마스크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    일단은 상기 개구부와 연결되며 타단은 상기 마스크와 연결되어, 상기 관통부 내로 전기장이 집중될 수 있도록 전압이 인가되는 전기장 집속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 잉크를 토출하는 액체 노즐; 기체가 분사되며, 상기 기체를 상기 잉크의 토출경로 상에서 상기 잉크와 충돌시켜 상기 잉크를 1차적으로 미립화하는 기체 노즐; 상기 액체노즐과 연결되며, 상기 액체 노즐과 상기 기판 사이에 전기장을 발생시켜 상기 액체가 2차적으로 미립화하도록 상기 액체 노즐에 전압을 인가하는 전압인가부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액체 노즐 및 상기 기체 노즐을 내부에 수용하며, 상기 기체 노즐로부터 분사되는 상기 기체가 상기 액체의 토출경로 상에서 상기 액체와 충돌하도록 상기 기체의 유동방향을 안내하는 기체유로가 형성된 케이스를 더 포함하며,
    상기 케이스 내부에서 상기 기체를 상기 액체와 충돌시키는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 전기적 절연성을 가지는 소재로 마련되고,
    상기 잉크가 착탄되는 면의 반대쪽에 마련되며, 전압이 인가되는 대향전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉크가 수용되며 상기 노즐과 연결되어 상기 잉크를 공급하는 잉크 공급부;
    일단은 상기 액적 순환 챔버와 연결되며, 타단은 상기 잉크 공급부와 연결되어 상기 액적 순환 챔버 내의 상기 잉크를 상기 잉크 공급부로 순환시키는 순환관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 노즐에 인가되는 전압의 크기보다 작고 상기 기판에 인가되는 전압의 크기보다 큰 전압을 상기 마스크에 인가함으로써 상기 관통부에 상기 잉크가 분무되는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 액체 노즐의 길이방향이 상기 기판과 나란하도록 배치되고,
    상기 액적 순환 챔버의 단부에는 상기 개구부가 형성되며, 적어도 일부는 개구부 쪽으로 갈수록 단면적이 감소하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 액체 노즐의 길이방향이 상기 기판과 수직하도록 배치되고,
    상기 액적 순환 챔버는 하단부에 상기 개구부를 형성하며, 단부에는 분무되지 않은 상기 잉크가 임시저장되는 공간을 형성하도록 단부가 하방으로부터 상측으로 절곡형성되는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 잉크가 상기 액적 순환 챔버로부터 이탈하지 않도록 상기 노즐과 상기 액적 순환 챔버를 밀봉하는 밀봉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기력을 이용하는 분무 및 패터닝 장치.
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