KR20170078388A - 고정밀 프린팅 장치 및 방법 - Google Patents

고정밀 프린팅 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 실시예들은 동작시간 전에 준비시간을 갖고 준비시간 동안 희생체에 프린팅함으로써, 준비시간 이후 인가전압의 크기를 동작개시전압보다 낮은 안정동작전압으로 유지하여 안정된 프린팅이 가능한 고정밀 프린팅 장치 및 방법을 제공한다.

Description

고정밀 프린팅 장치 및 방법 {High Precision Printing Method and Apparatus}
본 실시예가 속하는 기술 분야는 안정되고 고정밀하게 프린팅하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
전기수력학(Electrohydrodynamic, EHD)을 이용한 프린터 장치는 전극 및 노즐을 포함한다. 전극은 노즐의 내부에 위치하고, 전극에는 전압이 인가되어 전위차를 발생시킨다. EHD 프린팅 장치는 전극의 전위차에 의한 정전기력을 노즐에서 토출되는 액적에 가한다. 정전기력으로 인하여 액적의 액면은 원뿔형이 되고, 액적의 크기는 나노스케일까지 조절이 가능하게 된다.
EHD 프린팅 장치가 액적의 크기를 미세화할 수 있다 하더라도 인쇄 품질은 또 다른 이슈이다. 고정밀 프린팅 장치가 정전기력을 형성하기 위해서는 전극에 전압을 인가하여야 하는데, 인가되는 전압의 크기는 휴면시간(Rest Time)의 장단에 따라 상이하게 된다. 여기서 휴면시간은 프린팅 장치가 인쇄를 하지 않는 동안의 시간을 의미한다. 예를 들면, 프린팅 장치의 전원이 오프(Off)되어 있던 시간이다. 휴면시간이 길어질수록 고점도 용액의 특성으로 인하여 노즐의 막힘 현상, 용액의 변성 현상 등의 다양한 문제가 발생할 수 있다.
고정밀 프린팅 장치가 동작하는 동안 인가되는 전압의 크기는 일정하지 않고 가변한다. 예컨대, 프린팅 장치의 전극 전압은 처음에 동작을 개시하기 위하여 높은 전압이 인가되고, 이후에 안정적인 동작을 수행하기 위하여 낮은 전압을 유지한다. 안정동작전압보다 상대적으로 높은 동작개시전압으로 인하여, 노즐에는 정전기력이 과하게 인가되게 된다. 다시 말해 프린팅 장치는 동작시간(Working Time) 중 일부 구간에서 불안정한 프린팅을 하게 되는 문제가 생긴다. 예컨대, 불안정한 프린팅은 직선을 패터닝하는 경우 선의 모양이 지그재그로 형성되거나 선폭이 불규칙하게 형성되는 것을 의미한다.
따라서 프린팅 장치가 동작 초기부터 안정되게 프린팅하기 위한 방안이 요구된다. 안정된 프린팅은 인쇄된 결과물이 미리 설정된 인쇄형상을 만족하는 것을 의미한다. 예를 들면, 직선을 패터닝하는 경우 기 설정된 선폭을 갖는 반듯한 선이 패터닝되는 것을 의미한다.
이상에서 언급한 문제점들을 해결한 안정된 고정밀 프린팅 장치 및 방법은 아직 구현되지 못한 실정이다.
본 발명의 발명자는 고정밀 프린팅 장치의 휴면시간의 장단에 따라 동작개시전압의 크기가 다르게 되어 고정밀 프린팅 장치가 불안정하게 프린팅하는 문제점을 인식하고, 고정밀 프린팅 장치가 동작 초기부터 안정된 프린팅을 할 수 있게 하고자 한다.
본 발명의 실시예들은 고정밀 프린팅 장치가 동작시간 전에 준비시간(Standby Time)을 갖고 준비시간 동안 희생체에 프린팅함으로써, 준비시간 이후 인가전압의 크기를 동작개시전압보다 낮은 안정동작전압으로 유지하여 고정밀 프린팅 장치가 안정된 프린팅이 가능하도록 하는 데 발명의 주된 목적이 있다. 또한 특정 주기의 공압을 노즐 내부에 인가함으로써 전기장만으로는 제어하기 어려운 안정된 프린팅이 가능하도록 하는데 발명의 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 실시예와 관련된 일 측면에 의하면, 인쇄대상을 향하여 또는 인쇄대상을 형성하기 위하여 프린팅재료를 토출하는 노즐(Nozzle) 및 상기 프린팅재료의 양을 조절하는 프린팅제어부(Printing Control Unit)를 포함하는 고정밀 프린팅 장치에 있어서, 휴면시간(Rest Time)과 동작시간(Working Time) 사이에 준비시간(Standby Time)을 할애하고, 상기 준비시간 동안 액적을 희생영역에 희생시키며, 상기 준비시간 이후 상기 인쇄대상의 프린팅영역에 액적을 토출시키는 것을 특징으로 하는 고정밀 프린팅 장치를 제공한다.
본 실시예와 관련된 다른 측면에 의하면, 인쇄대상을 향하여 액체의 액적을 토출하는 노즐(Nozzle)을 포함하는 고정밀 프린팅 장치가 고정밀하게 프린팅하는 방법에 있어서, 휴면시간(Rest Time)과 동작시간(Working) 사이에 준비시간(Standby Time)을 할애하는 과정, 상기 준비시간 동안 불안정하게 토출되는 액적을 희생영역에 희생시키는 과정, 및 상기 준비시간 이후 상기 인쇄대상의 프린팅영역에 액적을 토출시키는 과정을 포함하는 고정밀 프린팅 방법을 제공한다. 또한 상기 준비시간 이후 액적을 토출시키기 전에 공압 펄스를 노즐로 인가하여 고정밀 프린팅이 가능하도록 하는 방법을 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 휴면시간(Rest Time)과 동작시간(Working Time) 사이에 준비시간(Standby Time)을 할애하고 준비시간 동안 희생영역에 액적을 희생시킴으로써, 불안정하게 토출되는 액적을 제거하여 동작 초기부터 안정된 프린팅을 할 수 있는 효과가 있다. 공압에 의한 노즐외단의 액면에 대한 진동은 전압펄스와의 조화를 통하여 고정밀 액적을 토출할 수 있도록 하는 효과가 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예들에 따른 고정밀 프린팅 장치를 간략하게 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정밀 프린팅 장치의 노즐의 전극에 인가되는 전압을 예시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정밀 프린팅 장치의 노즐의 내부에 인가되는 공압을 예시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정밀 프린팅 장치의 인쇄대상을 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정밀 프린팅 장치의 희생체를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고정밀 프린팅 장치의 동작을 예시한 흐름도이다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예들에 따른 고정밀 프린팅 장치를 간략하게 예시한 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 고정밀 프린팅 장치(10)는 인쇄대상(Printed Object, 100), 노즐(Nozzle, 200), 재료공급부(Material Supplying Unit, 300), 전압공급부(Voltage Supplying Unit, 400), 기체공급부(Gas Supplying Unit, 500), 노즐이송부(Nozzle Transporting Unit, 600), 인쇄대상이송부(Printed Object Transporting Unit, 700), 및 프린팅제어부(Printing Control Unit, 800)을 전부 또는 일부 포함한다. 고정밀 프린팅 장치(10)는 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
고정밀 프린팅 장치(10)는 정전기력을 이용하여 액적의 액면을 원뿔형으로 형성하여 액적의 크기를 나노스케일까지 조절 가능한 프린팅 장치이다.
인쇄대상(100)은 노즐(200)에서 토출되는 액체의 액적이 탄착되는 대상체이다. 도 1에서는 설명의 편의를 위해 인쇄대상(100)을 사각형으로 도시하였으나 인쇄대상(100)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 인쇄대상이송부(700)는 인쇄대상(100)을 이동시킨다. 예를 들면, 인쇄대상이송부(700)는 체인(Chain), 벨트(Belt), 로프(Rope) 등을 이용하여 인쇄대상(100)을 인쇄대상용 가이드라인을 따라 이동시킬 수 있다.
노즐(200)은 액체의 액적이 토출되는 일종의 관이다. 노즐(200)은 전극(210), 재료통로(220), 및 기체통로(230)를 전부 또는 일부 포함한다. 재료통로(220)에는 재료공급부(300)에서 공급하는 액체가 통과한다. 기체통로(230)에는 기체공급부(500)에서 공급하는 기체가 통과한다. 도 1에서 도시된 노즐(200)의 형상은 예시일 뿐이고, 노즐(200)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 노즐이송부(600)는 노즐(200)을 이동시킨다. 예를 들면, 노즐이송부(600)는 체인, 벨트, 로프 등을 이용하여 노즐(200)을 노즐용 가이드라인을 따라 이동시킬 수 있다.
재료공급부(300)는 노즐(200)의 재료통로(220)로 재료를 공급한다. 여기서 재료는 대상의 표면에 모양을 그리거나 색채를 프린팅하거나 입체형상을 제작하기 위한 재료일 수 있고, 인쇄전자에 사용되는 도전성 재료일 수도 있다. 한편, 3D 형상 생성에 사용되는 액상 광경화성 수지이거나, 3D 형상 생성에 사용되는 액상 접착제일 수 있다. 도전성 재료에는 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 텅스텐(W), 알루미늄(Al) 등의 금속; 카드뮴(Cd), 아연(Zn) 등의 금속 유화물; 철(Fe), 티타늄(Ti), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 지르코늄(Zr), 바륨(Ba) 등의 산화물; 할로겐화은의 미립자 또는 분산성 나노 입자 등이 있을 수 있다. 다만 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 권리범위가 재료로 한정되는 것은 아니다.
전압공급부(400)는 노즐(200)의 전극(210)에 전압을 공급한다. 전극(210)과 인쇄대상(100) 간에 전기장을 형성한다. 전극(210) 및 인쇄대상(100)의 극성은 서로 반대 극성을 갖는다. 한편 인쇄대상(100)이 접지(Ground)될 수도 있다. 인가된 전압으로 인하여, 전극(210)으로부터 인쇄대상(100) 방향으로 전기장이 형성되고 메니스커스(Meniscus)의 액면에 전하가 집중된다. 여기서 메니스커스는 관벽을 따라 중앙에 비해 주위가 올라가거나 내려가서 형성된 곡면을 의미한다. 메니스커스의 액면에 발생되는 전하와 전기장에 의해 메니스커스로부터 액적이 토출되려는 압력이 메니스커스의 표면장력보다 커지면 구형이던 메니스커스가 원뿔형으로 변한다. 따라서 나노스케일의 액적이 토출될 수 있게 된다.
기체공급부(500)는 노즐(200)의 기체통로(230)로 기체를 공급한다. 노즐 내부에 기체를 공급하여 노즐 외부로 재료를 토출시킨다. 다시 말해 공압을 이용하여 재료를 밀어내는 방식을 사용한다. 여기서 기체는 공기일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 본 기체로 인한 공압은 액체를 밀어낼 뿐만 아니라 특정한 주기동안의 가압을 통하여 액적의 토출이 더 정밀하게 수행될 수 있도록 한다.
프린팅제어부(800)는 재료량공급부(810), 전압제어부(820), 공압제어부(830), 및 이송제어부(840)를 전부 또는 일부 포함한다. 재료량공급부(810)는 재료공급부(300)에 연결된다. 재료량공급부(810)는 재료공급부(300)가 노즐(200)에 공급하는 재료의 양을 조절하여 재료가 재료통로(220)를 통과하는 속도를 조절한다. 전압제어부(820)는 전압공급부(400)에 연결된다. 전압제어부(820)는 전압공급부(400)가 전극(210)에 공급하는 전압의 크기를 조절한다. 공압제어부(830)는 기체공급부(500)에 연결된다. 공압제어부(830)는 기체공급부(500)가 노즐(200)의 내부에 공급하는 기체의 압력을 조절한다. 이송제어부(840)는 노즐이송부(600) 및 인쇄대상이송부(700) 중 적어도 하나에 연결된다. 이송제어부(840)는 노즐이송부(600) 및 인쇄대상이송부(700) 중 적어도 하나를 이동시켜서 작업자가 원하는 인쇄대상(100)의 특정 위치로 노즐(200)에서 토출되는 재료의 액적을 탄착시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정밀 프린팅 장치의 노즐의 전극에 인가되는 전압을 예시한 그래프이다. 도 2에서 X축은 시간을 나타내고 Y축은 인가전압을 나타낸다. 시간의 단위는 초(Sec)이고 전압의 단위는 볼트(V)이다.
도 2에서의 시간은 휴면시간(Resting Time), 준비시간(Standby Time), 및 동작시간(Working Time)으로 구분된다. 휴면시간은 프린팅 장치가 인쇄를 하지 않는 동안의 시간을 의미한다. 예컨대, 도 2에서 0부터 t1까지의 시간은 휴면시간을 나타낸다. 준비시간은 프린팅 장치가 불안정하게 토출되는 액적을 희생시키기 위한 시간을 나타낸다. 예컨대, 도 2에서 t1부터 t2까지의 시간은 준비시간을 나타낸다. 동작시간은 프린팅 장치가 동작을 개시하여 실제로 인쇄를 하는 시간(Printing Time) 또는 인쇄 중간에 대기하는 시간(Waiting Time)을 포함하는 개념이다. 예컨대, 도 2에서 t2 이후의 시간은 동작시간을 나타낸다.
인가전압은 동작개시전압 및 안정동작전압으로 나뉜다. 동작개시전압은 프린팅 장치(10)가 처음에 동작을 개시하기 위하여 전극(210)에 인가되는 높은 전압이다. 예컨대, 도 2에서 인가전압 v1은 동작개시전압을 나타낸다. 안정동작전압은 일정시간 이후 안정적인 프린팅을 수행하기 위하여 전극(210)에 인가되는 낮은 전압이다. 예컨대, 도 2에서 인가전압 v2는 안정동작전압을 나타낸다.
동작개시전압 및 안정동작전압은 사전에 설정된다. 동작개시전압 및 안정동작전압은 노즐(200)의 크기, 노즐(200)의 재질, 및 용액의 성질 등에 기반하여 추정된 임의의 수치 또는 통계적으로 산출된 수치일 수 있다. 동작개시전압 및 안정동작전압은 작업자에 의해 입력된 수치로서 변경이 가능하다.
‘안정된 프린팅’이라 함은 인쇄된 결과물이 미리 설정된 인쇄형상을 만족하는 것을 의미한다. 예를 들면, 직선(Straight Line)을 패터닝하는 경우 선의 모양이 지그재그로 형성되거나 선폭이 불규칙하게 형성되지 않고 기 설정된 선폭을 갖는 반듯한 선이 패터닝된 것을 의미한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 고정밀 프린팅 장치(10)는 인쇄대상(100)을 향하여 재료의 액적을 토출하는 노즐(200) 및 재료의 유량을 조절하는 프린팅제어부(800)를 포함한다. 프린팅제어부(800)는 휴면시간과 동작시간 사이에 준비시간을 할애한다. 준비시간은 노즐(200)의 크기, 노즐(200)의 재질, 및 용액의 성질 중 적어도 하나를 고려하여 기 설정될 수 있다.
프린팅제어부(800)는 준비시간 동안 불안정하게 토출되는 액적을 희생시킨다. ‘희생’이라 함은 노즐 내부의 프린팅 재료, 예컨대 액적을 제거하는 것이다. 희생과정으로 인하여 휴면시간동안 노즐의 개구부에서 변성된 재료를 노즐로부터 제거하거나 상대적으로 높은 동작개시전압이 인가되어 불안정하게 토출되는 액적을 제거할 수 있다. 프린팅제어부(800)가 준비시간 이후 인쇄대상(100)의 프린팅영역에 안정하게 액적을 토출시킨다.
고정밀 프린팅 장치(10)는 휴면시간과 동작시간 사이에 준비시간을 할애하고 준비시간 동안 희생영역에 액적을 희생시킴으로써, 불안정하게 토출되는 액적을 제거하여 동작 초기부터 안정된 프린팅을 할 수 있는 효과가 있다.
고정밀 프린팅 장치(10)는 노즐(200)의 전극(210)에 전압을 공급하는 전압공급부(400)를 추가로 포함할 수 있다. 프린팅제어부(800)는 전압공급부(400)가 준비시간 동안에는 기 설정된 동작개시전압을 노즐(200)의 전극(210)에 공급하도록 할 수 있다. 프린팅제어부(800)는 전압공급부(400)가 준비시간 이후에는 동작개시전압보다 낮게 기 설정된 안정동작전압을 노즐(200)의 전극(210)에 공급하도록 할 수 있다.
고정밀 프린팅 장치(10)는 동작시간 전에 준비시간을 갖고 준비시간 동안 동작개시전압을 공급함으로써, 동작시간의 초기부터 인가전압을 안정동작전압으로 유지하면서 안정된 프린팅을 할 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정밀 프린팅 장치의 노즐의 내부 공압을 예시한 그래프이다. 도 3을 참조하면 X축은 시간을 나타내고 Y축은 공압을 나타낸다. 시간의 단위는 초(Sec)이고 공압의 단위는 바(Bar)이다. 도 3에서 0부터 t3까지의 시간은 휴면시간을 나타내고, t3부터 t4까지의 시간은 준비시간을 나타내고, t4이후의 시간은 동작시간을 나타낸다. 도 3에 도시된 그래프는 도 2에 도시된 전압과 달리 공압이 도시되어 있다. 도 2를 참조하여 이미 설명한 부분은 제외하고 설명하기로 한다.
공압은 동작개시공압 및 안정동작공압으로 나뉜다. 동작개시공압은 프린팅 장치(10)가 처음에 동작을 개시하기 위하여 노즐(200) 내부에 공급되는 기체의 높은 압력이다. 예컨대, 도 3에서 공압 p1은 동작개시공압을 나타낸다. 안정동작공압은 일정시간 이후 안정적인 프린팅을 수행하기 위하여 노즐(200) 내부에 공급되는 기체의 낮은 압력이다. 예컨대, 도 3에서 공압 p2는 안정동작공압을 나타낸다.
동작개시공압 및 안정동작공압은 사전에 설정된다. 동작개시공압 및 안정동작공압은 노즐(200)의 크기, 노즐(200)의 재질, 및 용액의 성질 등에 기반하여 추정된 임의의 수치 또는 통계적으로 산출된 수치일 수 있다. 동작개시공압 및 안정동작공압은 작업자에 의해 입력된 수치로서 변경이 가능하다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 고정밀 프린팅 장치(10)는 노즐(200) 내부에 기체를 공급하는 기체공급부(500)를 추가로 포함할 수 있다. 프린팅제어부(800)는 기체공급부(500)가 준비시간 동안 기 설정된 동작개시공압으로 노즐(200)의 내부에 기체를 공급하도록 할 수 있다. 프린팅제어부(800)는 기체공급부(500)가 준비시간 이후에 동작개시공압보다 낮게 기 설정된 안정동작공압으로 노즐(200)의 내부에 기체를 공급하도록 할 수 있다.
고정밀 프린팅 장치(10)는 동작시간 전에 준비시간을 갖고 준비시간 동안 동작개시공압으로 기체를 공급함으로써, 동작시간의 초기부터 공압의 크기를 안정동작공압으로 유지하면서 안정된 프린팅을 할 수 있는 효과가 있다.
한편 고정밀 프린팅 장치(10)는 재료를 토출시키기 위하여 전압공급부(400) 및 기체공급부(500)를 동시 또는 별도로 사용할 수 있다. 프린팅제어부(800)는 전압공급부(400) 및 기체공급부(500)를 조절하여 준비시간 동안 기 설정된 동작개시전압을 노즐(200)의 전극(210)에 공급하면서, 기 설정된 동작개시공압으로 노즐(200)의 내부에 기체를 공급할 수 있다. 준비시간 이후 기 설정된 안정동작전압을 노즐(200)의 전극(210)에 공급하면서, 기 설정된 안정동작공압으로 노즐(200)의 내부에 기체를 공급할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정밀 프린팅 장치의 인쇄대상을 예시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정밀 프린팅 장치의 희생체를 예시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 인쇄대상(100)은 프린트영역과 비프린트영역을 갖는다. 예를 들면, 사각형의 인쇄대상(100)에 직선을 패터닝하는 경우 프린트영역은 인쇄하려는 선의 길이에 따라 인쇄대상(100)의 가로폭 전체 또는 세로폭 전체일 수 있다.
희생영역(110 내지 190)은 노즐(200)에서 불안정하게 토출되는 액적이 탄착되는 영역으로서, 인쇄대상(100)의 프린팅영역이 아닌 영역의 일부 영역(110 내지 180) 또는 희생체(900)의 일부영역(190)일 수 있다.
도 5에 도시된 희생체(Sacrificial Object, 900)는 인쇄대상(100) 이외에 액적이 토출되는 대상체이다. 희생체(900) 위에 액적을 토출시킨 이후에는 희생체(900)는 제거된다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 희생체(900)를 사각형으로 도시하였으나 희생체(900)의 형상이나 재질 등은 희생체(900)를 구현하는 데 영향을 주지 않는다. 고정밀 프린팅 장치(10)는 희생체(900)에 불안정하게 토출되는 액적을 희생시킴으로써, 더 이상 인쇄대상(100)에 액적을 토출할 필요가 없고 인쇄대상(100)의 표면 전체를 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 5에서는 희생체(900)가 인쇄대상(100)의 위에 위치하고 있으나 희생체(900)의 위치가 인쇄대상(100)의 위로 제한되는 것은 아니다. 프린팅 장치(10)가 희생체(900)에 불안정하게 토출되는 액적을 희생시킨 후 안정적인 프린팅이 가능한 시점에 곧바로 프린팅할 수 있는 위치가 바람직하다. 예를 들면, 인쇄대상의 영역 중에서 프린팅이 시작되는 지점의 위에 희생체(900)를 위치시킬 수 있다. 이러한 희생체(900)의 위치 조정은 노즐(200)의 이동시간을 최소화하는 효과가 있다.
고정밀 프린팅 장치(10)는 노즐(200)을 이동시키는 노즐이송부(600)를 추가로 포함할 수 있다. 노즐이송부(660)는 준비시간 동안 노즐(200)을 희생영역(110 내지 190)의 위에 위치시키고, 준비시간 이후 노즐(200)을 인쇄대상(100)의 프린팅영역의 위에 위치시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고정밀 프린팅 장치의 동작을 예시한 흐름도이다.
과정 S610에서는 고정밀 프린팅 장치(10)가 휴면시간과 동작시간 사이에 준비시간을 할애한다. 과정 S620에서는 고정밀 프린팅 장치(10)는 준비시간 동안 노즐(200)을 희생영역(110 내지 190)의 위에 위치시킨다.
과정 S630에서는 고정밀 프린팅 장치(10)가 준비시간 동안 희생영역(110 내지 190)에 불안정하게 토출되는 액적을 희생시킨다. 고정밀 프린팅 장치(10)는 준비시간 동안 기 설정된 동작개시전압을 노즐(200)의 전극(210)에 공급한다. 또한 고정밀 프린팅 장치(10)는 준비시간 동안 기 설정된 동작개시공압으로 노즐(200)의 내부에 기체를 공급한다. 과정 S640에서는 고정밀 프린팅 장치(10)는 준비시간 이후 노즐(200)을 인쇄대상(100)의 프린팅영역의 위에 위치시킨다.
과정 S650에서는 고정밀 프린팅 장치(10)가 준비시간 이후 인쇄대상(100)의 프린팅영역에 안정하게 액적을 토출시킨다. 고정밀 프린팅 장치(10)는 준비시간 이후 동작개시전압보다 낮게 기 설정된 안정동작전압을 노즐(200)의 전극(210)에 공급한다. 고정밀 프린팅 장치(10)는 준비시간 이후 동작개시공압보다 낮게 기 설정된 안정동작공압으로 노즐(200)의 내부에 기체를 공급한다.
고정밀 프린팅 장치(10)는 휴면시간과 동작시간 사이에 준비시간을 할애하고 준비시간 동안 희생영역(110 내지 190)에 액적을 희생시킴으로써, 불안정하게 토출되는 액적을 제거하여 동작 초기부터 안정된 프린팅을 할 수 있는 효과가 있다.
도 6에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 6에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
본 실시예들에 따른 장치는 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다. 여기서 장치는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 인쇄대상 200: 노즐
210: 전극 220: 재료통로
230: 기체통로 240: 기체입구
300: 재료공급부 400: 전압공급부
500: 기체공급부 600: 노즐이송부
700: 인쇄대상이송부 800: 프린팅제어부
810: 재료량공급부 820: 전압제어부
830: 공압제어부 840: 이송제어부
900: 희생체 110 내지 190: 희생영역

Claims (10)

  1. 인쇄대상을 향하여 또는 인쇄대상을 형성하기 위하여 프린팅재료를 토출하는 노즐(Nozzle) 및 상기 프린팅재료의 양을 조절하는 프린팅제어부(Printing Control Unit)를 포함하는 고정밀 프린팅 장치에 있어서,
    휴면시간(Rest Time)과 동작시간(Working Time) 사이에 준비시간(Standby Time)을 할애하고, 상기 준비시간 동안 액적을 희생영역에 희생시키며, 상기 준비시간 이후 상기 인쇄대상의 프린팅영역에 액적을 토출시키는 것을 특징으로 하는 고정밀 프린팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 휴면시간은 상기 고정밀 프린팅 장치가 인쇄를 하지 않는 동안의 시간이고, 상기 동작시간은 상기 고정밀 프린팅 장치가 인쇄를 하거나 인쇄 중간에 대기하는 시간(Waiting Time)인 것을 특징으로 하는 고정밀 프린팅 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 준비시간은 액적을 희생시키기 위하여 기 설정된 시간으로서, 상기 노즐의 크기, 상기 노즐의 재질, 및 상기 용액의 성질 중 적어도 하나를 고려하여 기 설정되는 것을 특징으로 하는 고정밀 프린팅 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생영역은 상기 인쇄대상의 프린팅영역이 아닌 영역의 일부 영역 또는 희생체의 일부영역인 것을 특징으로 하는 고정밀 프린팅 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐의 전극에 전압을 공급하는 전압공급부를 추가로 포함하되,
    상기 전압공급부는 상기 준비시간 동안 기 설정된 동작개시전압을 상기 노즐의 전극에 공급하고, 상기 준비시간 이후 상기 동작개시전압보다 낮게 기 설정된 안정동작전압을 상기 노즐의 전극에 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 고정밀 프린팅 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐의 내부에 기체를 공급하는 기체공급부를 추가로 포함하되,
    상기 기체공급부는 상기 준비시간 동안 기 설정된 동작개시공압으로 상기 노즐의 내부에 기체를 공급하고, 상기 준비시간 이후 상기 동작개시공압보다 낮게 기 설정된 안정동작공압으로 상기 노즐의 내부에 기체를 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 고정밀 프린팅 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐을 이동시키는 노즐이송부를 추가로 포함하되,
    상기 노즐이송부는 상기 준비시간 동안 상기 노즐을 상기 희생영역의 위에 위치시키고, 상기 준비시간 이후 상기 노즐을 상기 인쇄대상의 프린팅영역의 위에 위치시키는 것을 특징으로 하는 고정밀 프린팅 장치.
  8. 인쇄대상을 향하여 액체의 액적을 토출하는 노즐(Nozzle)을 포함하는 고정밀 프린팅 장치가 고정밀하게 프린팅하는 방법에 있어서,
    휴면시간(Rest Time)과 동작시간(Working) 사이에 준비시간(Standby Time)을 할애하는 과정;
    상기 준비시간 동안 액적을 희생영역에 희생시키는 과정; 및
    상기 준비시간 이후 상기 인쇄대상의 프린팅영역에 액적을 토출시키는 과정
    을 포함하는 고정밀 프린팅 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 액적을 희생영역에 희생시키는 과정은 기 설정된 동작개시전압을 상기 노즐의 전극에 공급하고, 상기 인쇄대상의 프린팅영역에 액적을 토출시키는 과정은 상기 동작개시전압보다 낮게 기 설정된 안정동작전압을 상기 노즐의 전극에 공급하는 것을 특징으로 하는 고정밀 프린팅 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 액적을 희생영역에 희생시키는 과정은 기 설정된 동작개시공압으로 상기 노즐의 내부에 기체를 공급하고, 상기 인쇄대상의 프린팅영역에 액적을 토출시키는 과정은 상기 동작개시공압보다 낮게 기 설정된 안정동작공압으로 상기 노즐의 내부에 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 고정밀 프린팅 방법.
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