KR20220135590A - 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치 및 이를 이용한 프린팅 방법 - Google Patents

자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치 및 이를 이용한 프린팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 자성체 감지를 이용함으로써 미세 노즐과 기판과의 미세 거리를 감지하여 나노 단위의 스테이지로 미세 동작을 제어할 수 있는 3D/4D 프린팅 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 노즐 레벨링 장치는, 유동하는 유체에 유로를 제공하고 유체를 배출시키는 노즐; 노즐의 하단에 형성되고 자기장을 발생시키는 하단자성체; 노즐의 일 부위에 결합되고 자기장을 발생시켜 하단자성체의 자기장 세기를 증폭시키는 증폭용자성체; 노즐의 유로 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고 증폭용자성체의 자기장을 하단자성체로 집속 전달하는 자속집속체; 및 유체가 배출되는 기판 상에 형성되고 하단자성체의 자기장을 감지하는 자기감지센서를 포함한다.

Description

자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치 및 이를 이용한 프린팅 방법 {APPARATUS FOR FINE NOZZLE LEVELING USING MAGNETIC SUBSTANCE DETECTION AND PRINTING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치 및 이를 이용한 프린팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 자성체 감지를 이용함으로써 미세 노즐과 기판과의 미세 거리를 감지하여 나노 단위의 스테이지로 미세 동작을 제어할 수 있는 3D/4D 프린팅 기술에 관한 것이다.
최근, 나노 단위의 미세 패턴을 프린팅하여 구조체를 제조하는 3D 프린팅 시스템 또는 4D 프린팅 시스템에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 이에 따라, 미세 유체를 배출시키는 노즐 관련 기술에 대한 수요도 증가하고 있다.
나노 단위의 미세 패턴을 프린팅하기 위해서는 노즐과 기판과의 거리를 미세하게 제어할 수 있는 기술이 필요한데, 종래기술의 나노 단위 스테이지를 활용하는 경우, 노즐의 미세 이동은 가능하지만, 노즐과 기판과의 거리를 직/간접적으로 측정할 수 있는 기술의 부재로 미세 패턴 프린팅의 한계에 직면한 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-2212256호(발명의 명칭: 개선된 유형의 프린팅 유닛 및 상기 프린팅 유닛을 포함하는 잉크젯 프린팅 장치)에서는, 복수 개의 노즐(3)이 설치된 노즐 플레이트(12)에 근접 센서 수단(8)이 형성되고, 근접 센서 수단(8)에서는 영구 자석(92)과 센서(95) 간의 거리 측정을 위해 자기장 세기를 이용하며, 거리 측정 대상인 구성의 일 부위에 영구 자석(92)이 형성되고, 노즐 플레이트(12)의 말단에 센서(95)가 형성되어 노즐(3)과 대상 간의 거리를 측정할 수 있는 사항이 개시되어 있다. 다만, 선행특허의 기술에서는, 노즐(3) 자체의 끝단이 아닌 거리 측정 대상인 구성의 일 부위에 영구 자석(92)이 형성되므로, 미세한 거리 측정에는 한계가 있다는 문제가 있다.
미국 공개특허 제 2019/0202001호(발명의 명칭: Insulation part for supporting an electrically conductive nozzle in an insulated manner, and laser machining head with a sensor assembly for detecting such an insulation part)에서는, 도전성 노즐(17)은 하우징(10) 상에 지지된 절연부품(18) 상에 지지되고 있고 정전용량식 거리 측정을 위해서 거리 측정 회로(22)의 발진 회로(24)로 전기적으로 접속되어 있으며, 공작물(15)과의 거리에 따라 정전 용량이 가변하면서 거리 측정 가능한 사항을 개시하고 있다, 다만, 선행특허의 기술에서는, 노즐(17)의 말단이 영구자석이 아닌 전기적 자석으로 형성되고, 금속인 공작물(15)과의 거리 변화에 따른 정전 용량 변화로 노즐(17)과 공작물(15) 간 거리를 측정하므로, 나노 또는 마이크로 단위의 거리 측정에 있어서는 오차 확률이 증가한다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-2212256호 미국 공개특허 제 2019/0202001호 미국 등록특허 제 9,802,264호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 노즐과 기판과의 미세 거리를 감지하여 나노 단위의 스테이지로 미세 동작을 제어할 수 있는 미세 노즐 레벨링 장치 및 3D/4D 프린팅 기술을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 유동하는 유체에 유로를 제공하고 유체를 배출시키는 노즐; 상기 노즐의 하단에 형성되고 자기장을 발생시키는 하단자성체; 상기 노즐의 일 부위에 결합되고 자기장을 발생시켜 상기 하단자성체의 자기장 세기를 증폭시키는 증폭용자성체; 상기 노즐의 유로 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고 상기 증폭용자성체의 자기장을 상기 하단자성체로 집속 전달하는 자속집속체; 및 상기 유체가 배출되는 기판 상에 형성되고 상기 하단자성체의 자기장을 감지하는 자기감지센서를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자기감지센서는, 상기 기판 상 10 내지 100나노미터(nm)의 두께로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자기감지센서는, 상기 기판의 표면에 형성된 홈에 삽입되어 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 증폭용자성체는, 상기 노즐의 상단에 위치하는 영구자석일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 증폭용자성체는, 상기 노즐의 외부 둘레를 따라 형성된 솔레노이드 코일일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자속집속체는, 금속 또는 자성 물질이 상기 노즐의 유로 표면에 코팅되어 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자속집속체는, 상기 노즐의 내부에서 상기 노즐의 상부로부터 하부를 방향으로 점차적으로 직경이 감소하는 원뿔 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자기감지센서로부터 신호를 전달받고 상기 하단자성체와 상기 자기감지센서 간 거리를 측정하는 측정제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 하단자성체는, 자성 물질을 상기 노즐의 하단에 코팅하여 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자기감지센서는, 상기 기판 상 프린팅 영역 또는 프린팅 영역 외의 영역에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 측정제어부에서 상기 노즐의 하단과 상기 자기감지센서 사이의 간격을 미리 설정하는 제1단계; 상기 측정제어부의 제어에 의해 상기 노즐이 상기 자기감지센서 상으로 이동하고, 상기 노즐의 하단과 상기 자기감지센서 사이 간격이 감소하는 제2단계; 상기 측정제어부에 의해 미리 설정된 간격으로 상기 노즐의 하단과 상기 자기감지센서 사이 간격이 형성되는 제3단계; 및 상기 노즐이 이동하면서 상기 노즐로부터 유체가 상기 기판 상으로 배출되는 제4단계;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제4단계 이 후, 상기 기판 상 유체 적층 시, 상기 노즐의 분사 직경과 상기 유체 내 입자 직경에 따라, 상기 노즐과 상기 기판 사이의 거리가 제어될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 노즐과 기판 사이의 미세 거리 측정 및 정확도 향상 가능하여, 노즐을 이용한 수백 나노급 이하 분자 단위의 프린팅에서의 잉크 분사 및 제어가 용이하다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 노즐의 하단 직경이 미세하게 형성되고, 자기감지센서가 초박막 형상으로 형성되더라도, 하단자성체의 자기장에 의해 자기감지센서의 신호 강도가 분석에 용이하도록 생성될 수 있으며, 이에 따라, 자기감지센서의 신호 민감도가 증대될 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐 레벨링 장치의 사용상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐 레벨링 장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐의 하부 확대도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 노즐과 증폭용자성체의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기감지센서의 설치 상태에 대한 모식도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐 레벨링 장치의 사용상태도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐 레벨링 장치의 모식도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐의 하부 확대도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 노즐과 증폭용자성체의 모식도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자기감지센서의 설치 상태에 대한 모식도이다.
도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 노즐 레벨링 장치는, 유동하는 유체에 유로를 제공하고 유체를 배출시키는 노즐(100); 노즐(100)의 하단에 형성되고 자기장을 발생시키는 하단자성체(110); 노즐(100)의 일 부위에 결합되고 자기장을 발생시켜 하단자성체(110)의 자기장 세기를 증폭시키는 증폭용자성체(120); 노즐(100)의 유로 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고 증폭용자성체(120)의 자기장을 하단자성체(110)로 집속 전달하는 자속집속체(130); 및 유체가 배출되는 기판(220) 상에 형성되고 하단자성체(110)의 자기장을 감지하는 자기감지센서(210)를 포함한다.
노즐(100)의 유로를 통과하는 유체는 기판(220) 상에 배출되어 3D 프린팅 또는 4D 프린팅이 수행될 수 있고, 노즐(100)의 배출관 직경은 500nm이하로 형성될 수 있으며, 이에 따라 노즐(100)은 미세 유체를 배출시킬 수 있다.
자기감지센서(210)는, 기판(220) 상 10 내지 100나노미터(nm)의 두께로 형성될 수 있다. 상기와 같이 자기감지센서(210)의 두께가 극히 얇게 형성됨으로써 노즐(100)의 하단과 기판(220) 사이의 간격을 나노 단위로 측정할 수 있으며, 이에 따라, 노즐(100)과 기판(220) 간 거리를 나노 단위로 정밀하게 측정하면서 노즐(100)의 위치를 제어할 수 있다.
또한, 도 5에서 보는 바와 같이, 자기감지센서(210)는, 기판(220)의 표면에 형성된 홈에 삽입되어 형성될 수 있다. 이와 같은 경우에는, 기판(220) 상 자기감지센서를 형성시키는 경우보다 자기감지센서(210)의 두께가 증가되고 기판(220)에 의해 자기감지센서(210)가 보호될수 있어, 자기감지센서(210)의 내구성이 증가될 수 있다. 또한, 기판(220)의 표면과 자기감지센서(210) 표면의 레벨이 일치하여 노즐(100)과 기판(220) 간 거리 측정 시 오차가 감소할 수 있다.
그리고, 기판(220)에 자기감지센서(210) 형성 시, 자기감지센서(210)에 전기를 인가하는 양극(211)과 음극(212)이 형성될 수 있으며, 양극(211)과 음극(212) 각각은, 기판(220)의 두께 방향으로 기판(220)을 관통하여 형성되면서, 일단이 자기감지센서(210)와 결합되고 타단이 외부로 노출될 수 있다. 이에 따라, 각각의 전극에 의한 자기장의 영향을 최소화하여 자기감지센서(210)에 의한 하단자성체(110) 감지 효율이 증대될 수 있다.
상기와 같은 자기감지센서(210)의 형성에 의해, 하단자성체(110)와 자기감지센서(210) 사이의 간격 변화에 따라 자기감지센서(210)의 저항이 변화될 수 있고, 이에 따라 자기감지센서(210)는 하단자성체(110)와의 거리 변화에 따라 신호를 생성할 수 있다.
자기감지센서(210)는 박막의 두께를 구비할 수 있으면 GMR, TMR, AMR, PHR 및 Hall sensor 중 선택되는 어느 하나의 자기저항센서로 형성될 수 있으며, 자기감지센서(210)가 상기와 같이 초박막으로 형성되는 기술은 종래기술로써 상세한 설명은 생략하기로 한다.
자기감지센서(210)는, 기판(220) 상 프린팅 영역 또는 프린팅 영역 외의 영역에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 먼저, 자기감지센서(210)가 기판(220) 상 프린팅 영역에 형성되는 경우, 노즐(100)에서 배출된 유체는 자기감지센서(210)에 적층될 수 있으며, 이와 같은 경우, 노즐(100)로부터 배출된 유체의 적층 수행 중에 자기감지센서(210)에 의한 노즐(100)의 레벨링 측정이 수행될 수 있다.
그리고, 자기감지센서(210)가 기판(220) 상 프린팅 영역 외의 영역에 형성되는 경우, 노즐(100)로 배출된 유체의 적층 수행 전에 자기감지센서(210)에 의한 노즐(100)의 레벨링 측정이 수행된 후, 노즐(100)이 기판(220) 상 프린팅 영역으로 위치 변경한 다음 노즐(100)로부터 배출된 유체의 적층이 수행될 수 있다. 또한, 기판(220) 상 프린팅 영역 외의 영역에 자기감지센서(210)가 복수 개 형성되므로, 유체의 적층 중, 노즐(100)이 자기감지센서(210) 상으로 위치 변경하여 자기감지센서(210)에 의한 노즐(100)의 레벨링 측정이 수행될 수 있다.
상기와 같이, 복수 개의 자기감지센서(210)에 의해 지속적으로 노즐(100)의 레벨링 측정이 수행되므로, 노즐(100)의 미세 레벨링 오차가 감소하여, 기판(220) 상 프린팅의 정밀도가 증가할 수 있다.
하단자성체(110)는, 자성 물질을 노즐(100)의 하단에 코팅하여 형성될 수 있다. 여기서, 자성 물질은 강자성의 성질을 구비할 수 있고, 이에 따라 하단자성체(110)는 강자성체로 형성될 수 있다.
증폭용자성체(120)는, 영구자석(121) 또는 솔레노이드(122)를 구비할 수 있다. 증폭용자성체(120)가 영구자석(121)을 구비하는 경우 및 증폭용자성체(120)가 솔레노이드(122)를 구비하는 경우 각각의 실시 예에 대해서 하기에 설명하기로 한다.
먼저, 도 2에서 보는 바와 같이, 증폭용자성체(120)가 영구자석(121)을 구비하는 경우, 영구자석(121)은 중심에 홀을 구비하는 도넛 형상으로 형성될 수 있으며, 노즐(100)의 상단에 영구자석(121)이 형성될 수 있다. 그리고, 영구자석(121)의 중심 홀을 관이 통과함으로써 외부로부터 노즐(100)로 유체가 전달될 수 있다. 도 2에서는 영구자석(121)의 N극과 S극의 분리가 무늬 형상의 구분으로 표현되어 있다. 상기와 같이 영구자석(121)이 형성됨으로써 영구자석(121)의 자기장이 자속집속체(130)에 집속될 수 있다.
도 4에서 보는 바와 같이, 증폭용자성체(120)가 솔레노이드(122)를 구비하는 경우, 솔레노이드(122)는, 노즐(100)의 외측면을 둘러싸는 형상으로, 즉, 노즐(100)의 외부 둘레를 따라 형성될 수 있다. 상기와 같이 솔레노이드(122)가 형성됨으로써 솔레노이드(122)의 자기장이 자속집속체(130)에 집속될 수 있다.
자속집속체(130)는, 노즐(100)의 내부에서 노즐(100)의 상부로부터 하부를 방향으로 점차적으로 직경이 감소하는 원뿔 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기와 같이 증폭용자성체(120)에 의해 자기장이 발생하여 자기장이 자속집속체(130)에 집속되는 경우, 자기장의 집속 효율이 증대될 수 있다.
자속집속체(130)는, 금속 또는 자성 물질이 노즐(100)의 유로 표면에 코팅되어 형성될 수 있다. 이와 같은 경우에는, 노즐(100)에 유로를 먼저 형성시킨 후 유로의 내측면에 상기와 같은 물질을 코팅시켜 자속집속체(130)를 형성시킬 수 있다.
또는, 자속집속체(130)는, 노즐(100)의 내부에서 노즐(100)의 유로를 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같은 경우에는, 노즐(100)의 유로에 대응되게 미리 형성시키는 홀인 사전홀을 노즐(100)에 형성시키고, 이와 같은 사전홀의 내측면에 상기와 같은 물질을 코팅시켜 자속집속체(130)를 형성시킨 후 자속집속체(130)의 표면에 레이어를 형성시켜 노즐(100)의 유로를 형성시킬 수 있다.
상기와 같이 자속집속체(130)가 형성됨으로써, 증폭용자성체(120)의 자기장이 노즐(100)의 유로를 따라 집속된 후, 이와 같이 집속된 자기장이 하단자성체(110)로 전달됨으로써, 하단자성체(110)의 자기장을 증폭시킬 수 있으며, 이에 따라, 노즐(100)의 하단 직경이 상기와 같은 유로 직경에 대응되게 미세하게 형성되고, 자기감지센서(210)가 상기와 같이 초박막 형상으로 형성되더라도, 하단자성체(110)의 자기장에 의해 자기감지센서(210)의 신호 강도가 분석에 용이하도록 생성될 수 있다. 즉, 자기감지센서(210)의 신호 민감도를 증대시킬 수 있다.
본 발명의 노즐 레벨링 장치는, 자기감지센서(210)로부터 신호를 전달받고 하단자성체(110)와 자기감지센서(210) 간 거리를 측정하는 측정제어부를 더 포함할 수 있다. 측정제어부는, 자기감지센서(210)로부터 전달되는 신호의 강도가 증가하는 경우 노즐(100)의 하단과 자기감지센서(210)의 간격이 감소하는 것으로 측정하고, 자기감지센서(210)로부터 전달되는 신호의 강도가 감소하는 경우 노즐(100)의 하단과 자기감지센서(210)의 간격이 증가하는 것으로 측정할 수 있다.
3D 프린팅 또는 4D 프린팅을 수행하기 위해서는, 기판(220) 상 유체가 적층됨에 따라 노즐(100)의 하단과 기판(220) 사이의 간격이 가변되어야 하며, 상기와 같은 미세한 직경의 유로로부터 배출되는 유체에 의해 적층이 수행되는 경우, 노즐(100)의 하단과 기판(220) 사이 간격의 정밀한 측정이 필요할 수 있다.
그러므로, 상기와 같이 노즐(100)의 하단과 자기감지센서(210) 사이 간격을 정밀하게 측정하여 노즐(100)의 하단과 기판(220) 표면 사이의 간격을 정밀하게 측정한 후, 노즐(100)이 이동하면서 유체를 배출시켜 3D/4D 프린팅이 수행됨으로써, 정밀한 3D/4D 프린팅이 수행될 수 있다.
자기감지센서(210)는, 기판(220) 상에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 기판(220) 상 유체에 의한 적층이 수행되는 면을 제외한 나머지 면에 자기감지센서(210)가 복수 개 형성될 수 있으며, 이와 같이 자기감지센서(210)가 위치를 달리하면서 복수 개 형성되는 경우, 노즐(100)이 이동하면 유체를 배출시키는 중간에, 유체의 배출을 중지시키고 인접한 자기감지센서(210) 상으로 이동하여 자기감지센서(210)와 노즐(100)의 하단 사이 간격을 측정하고, 측정제어부에서 미리 설정된 노즐(100)의 하단과 기판(220) 표면 사이의 간격인 기준 간격과 실시간 측정된 노즐(100)의 하단과 기판(220) 표면 사이의 간격이 상이한 경우, 측정제어부에 의해 노즐(100)의 위치가 제어되어 기준 간격과 노즐(100)의 하단과 기판(220) 사이의 간격이 일치될 수 있다.
상기된 본 발명의 노즐 레벨링 장치를 포함하는 4D 프린팅 시스템을 제작할 수 있다.
이하, 본 발명의 노즐 레벨링 장치를 이용한 프린팅 방법에 대해서 설명하기로 한다.
제1단계에서, 측정제어부에서 노즐(100)의 하단과 자기감지센서(210) 사이의 간격을 미리 설정할 수 있다. 이에 따라, 미리 설정된 노즐(100)의 하단과 기판(220) 표면 사이의 간격인 기준 간격이 설정될 수 있다.
그리고, 제2단계에서, 측정제어부의 제어에 의해 노즐(100)이 자기감지센서(210) 상으로 이동하고, 노즐(100)의 하단과 자기감지센서(210) 사이 간격이 감소할 수 있다.
다음으로, 제3단계에서, 측정제어부에 의해 미리 설정된 간격으로 노즐(100)의 하단과 자기감지센서(210) 사이 간격이 형성될 수 있다. 여기서, 미리 설정된 간격이란 상기 기준 간격일 수 있다.
그 후, 제4단계에서, 노즐(100)이 이동하면서 노즐(100)로부터 유체가 기판(220) 상으로 배출될 수 있다. 제4단계 이 후, 노즐(100)의 하단과 기판(220) 사이 간격의 변경이 필요한 경우마다 노즐(100)이 자기감지센서(210) 상으로 이동하여 노즐(100)의 하단과 자기감지센서(210) 사이의 간격이 측정된 후 변경될 수 있다.
본 발명의 프린팅 방법에 대한 나머지 사항은, 상기된 본 발명의 노즐 레벨링 장치에 대한 사항 사항과 동일하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 노즐
110 : 하단자성체
120 : 증폭용자성체
121 : 영구자석
122 : 솔레노이드
130 : 자속집속체
210 : 자기감지센서
211 : 양극
212 : 음극
220 : 기판

Claims (13)

  1. 유동하는 유체에 유로를 제공하고 유체를 배출시키는 노즐;
    상기 노즐의 하단에 형성되고 자기장을 발생시키는 하단자성체;
    상기 노즐의 일 부위에 결합되고 자기장을 발생시켜 상기 하단자성체의 자기장 세기를 증폭시키는 증폭용자성체;
    상기 노즐의 유로 길이 방향을 따라 연장되게 형성되고 상기 증폭용자성체의 자기장을 상기 하단자성체로 집속 전달하는 자속집속체; 및
    상기 유체가 배출되는 기판 상에 형성되고 상기 하단자성체의 자기장을 감지하는 자기감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기감지센서는, 상기 기판 상 10 내지 100나노미터(nm)의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기감지센서는, 상기 기판의 표면에 형성된 홈에 삽입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 증폭용자성체는, 상기 노즐의 상단에 위치하는 영구자석인 것을 특징으로 하는 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 증폭용자성체는, 상기 노즐의 외부 둘레를 따라 형성된 솔레노이드 코일인 것을 특징으로 하는 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 자속집속체는, 금속 또는 자성 물질이 상기 노즐의 유로 표면에 코팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 자속집속체는, 상기 노즐의 내부에서 상기 노즐의 상부로부터 하부를 방향으로 점차적으로 직경이 감소하는 원뿔 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기감지센서로부터 신호를 전달받고 상기 하단자성체와 상기 자기감지센서 간 거리를 측정하는 측정제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 하단자성체는, 자성 물질을 상기 노즐의 하단에 코팅하여 형성되는 것을 특징으로 하는 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 자기감지센서는, 상기 기판 상 프린팅 영역 또는 프린팅 영역 외의 영역에 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 선택되는 어느 하나의 항에 의한 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 4D 프린팅 시스템.
  12. 청구항 8의 자성체 감지를 이용한 미세 노즐 레벨링 장치를 이용한 프린팅 방법에 있어서,
    상기 측정제어부에서 상기 노즐의 하단과 상기 자기감지센서 사이의 간격을 미리 설정하는 제1단계;
    상기 측정제어부의 제어에 의해 상기 노즐이 상기 자기감지센서 상으로 이동하고, 상기 노즐의 하단과 상기 자기감지센서 사이 간격이 감소하는 제2단계;
    상기 측정제어부에 의해 미리 설정된 간격으로 상기 노즐의 하단과 상기 자기감지센서 사이 간격이 형성되는 제3단계; 및
    상기 노즐이 이동하면서 상기 노즐로부터 유체가 상기 기판 상으로 배출되는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제4단계 이 후, 상기 기판 상 유체 적층 시, 상기 노즐의 분사 직경과 상기 유체 내 입자 직경에 따라, 상기 노즐과 상기 기판 사이의 거리가 제어되는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법.
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