KR20230026467A - 자체 세척 추출기가 있는 전기수력학적 프린터 - Google Patents

Abstract

전기수력학적 프린터는 인쇄 중에 자체 세척할 수 있는 자체 세척 추출기를 포함한다. 추출기는 세척 유체의 층이 그를 따라 세척 유체의 공급원으로부터 수집기로 흐르는 금속 블록 또는 금속 막대의 형태일 수 있다. 세척 유체가 그를 따라 흐르는 추출기의 표면은 수평 각도와 임의의 다른 각도 사이에서 조정할 수 있다. 자체 세척 추출기는 잉크 추출 및 인쇄 중에 추출기를 계속 깨끗하게 유지하여 추출기에서 부유 인쇄 유체를 세척하기 위해 e 제트 인쇄 사이클을 중단할 필요성을 제거시킨다.

Description

자체 세척 추출기가 있는 전기수력학적 프린터

본 발명은 일반적으로 인쇄에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기수력학적 인쇄에 관한 것이다.

e 제트 인쇄로도 알려진 전기수력학적(electrohydrodynamic) 인쇄는 인쇄 표면에 증착하기 위해 인쇄 노즐에서 하전 또는 분극 인쇄 유체를 추출하기 위해 전기장에 의존하는 인쇄 기술이다. E 제트 인쇄는 서브미크론 또는 나노미터 규모의 액적 크기 및 공간 정밀도를 가진 기타 드롭 온 디맨드 또는 스트림 인쇄 방법에 비해 매우 고해상도 인쇄가 가능하다. 인쇄 표면은 전기장이 생성되는 전극 중 하나이기 때문에 초기 e 제트 인쇄는 전기 전도성 인쇄 표면으로 제한되었다. 인쇄가 진행됨에 따라 전기장과 간섭을 일으키는 증착된 잉크로 인해 전기장과의 일관성도 문제가 되었다. Barton 등의 미국 특허 번호 제9,415,590호는 전도성 인쇄 표면에 의존하지 않는 영리한 잉크 추출 및 디렉팅 기술을 통해 이러한 문제 및 기타 문제를 해결했다.

본 발명에 따르면, 자체 세척 추출기가 있는 전기수력학적 프린터를 제공할 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 전기수력학적 프린터는 자체 세척 추출기를 포함한다.

다양한 실시예에서, 상기 추출기는 금속 블록을 포함한다.

다양한 실시예에서, 추출기는 금속 막대이다.

다양한 실시예에서, 프린터는 세척 유체의 층이 상기 추출기의 표면을 따라 흐르도록 구성된다.

다양한 실시예에서:

- 상기 세척 유체는 액체이며,

- 상기 표면은 수평에 대해 0이 아닌 각도를 형성하여 상기 세척 유체의 층이 상기 추출기의 작업 단부로부터 멀리 아래로 흐르도록 하고,

- 수평에 대한 상기 표면의 각도는 조정 가능하고,

- 상기 표면이 하향 표면이고, 및/또는

- 상기 프린터는 세척 유체 공급원과 수집기를 포함하며, 상기 세척 유체의 층은 상기 공급원에서 상기 수집기로 흐른다.

다양한 실시예에서, 상기 프린터는 상기 추출기 상에 세척 유체의 층을 분배하는 기체-액체 분배 시스템을 포함한다.

다양한 실시예에 따르면, 방법은 인쇄 동안 전기수력학적 프린터의 추출기를 세척하는 단계를 포함한다.

다양한 실시예에서, 세척되는 상기 추출기는 금속 블록 또는 금속 막대를 포함한다.

다양한 실시예에서, 상기 방법은 상기 추출기의 표면을 따라 세척 유체의 층이 흐르게 하는 단계를 포함한다.

다양한 실시예에서:

- 상기 추출기의 상기 표면을 따라 흐르는 상기 세척 유체는 액체이며,

- 상기 표면은 수평에 대해 0이 아닌 각도를 형성하여 세척 유체의 층이 상기 추출기의 작업 단부로부터 멀리 아래로 흐르도록 하고,

- 수평에 대한 상기 표면의 각도가 조정 가능하고 및/또는

- 상기 표면은 하향 표면이다.

다양한 실시예에서, 상기 세척 유체의 층은 상기 추출기의 표면을 따라 공급원에서 수집기로 흐른다.

다양한 실시예에서, 방법은 기체-액체 분배 시스템을 사용하여 상기 추출기 상에 세척 유체를 분배하는 단계를 포함한다.

상술한 실시예 및 도면 또는 이하의 설명에 묘사된 임의의 다른 실시예의 임의의 수의 개별적인 특징은 특징이 호환되지 않는 경우를 제외하고 임의의 조합으로 결합되어 발명을 정의할 수 있음이 고려된다.

예시적인 실시예는 하기의 도면과 관련하여 이하에서 설명될 것이며, 여기서 유사한 번호는 유사한 엘리먼트를 나타낸다:
도 1은 금속 블록으로 형성된 자체 세척 추출기를 갖는 전기수력학적 프린터의 일부를 개략적으로 도시하는 부분 측단면도이다.
도 2는 금속 막대로 형성된 자체 세척 추출기를 갖는 전기수력학적 프린터의 일부를 개략적으로 도시하는 부분 단면 등각투영도이다.
도 3은 금속 막대의 직경을 가로질러 취해진 도 2의 단면도이다.
도 4는 금속 막대의 길이를 따라 취해진 도 2의 단면도이다.

도 1은 자체 세척 추출기(12)가 장착된 전기수력학적(또는 e 제트) 프린터(10)의 일부를 개략적으로 도시한다. 추출기(12)는 제어 가능한 전기장을 사용하여 잉크 노즐(18)로부터 인쇄 유체(16)를 추출하고 추출된 인쇄 유체를 기판 표면 또는 이전에 인쇄된 재료 층과 같은 인쇄 표면(20)으로 지향시키도록 구성된 인쇄 헤드(14)의 일부이다. 전기장은 노즐(18)과 추출기(12)가 서로 다른 전위에 있을 때 그것들 사이의 공간에서 생성된다. 이 예에서, 전압(V)은 노즐(18)에 선택적으로 인가되어 노즐과 추출기(12) 양단의 전압 전위를 야기하며, 이는 도 1에서 전기 접지에 있다. 전압 전위가 충분히 높고 노즐(18)과 추출기(12) 사이의 거리가 충분히 낮을 때 전기장이 생성된다.

인쇄 유체(16)는 그것이 포함되어 있고 그에 따라서 생성 전기장의 다른 쪽 끝을 향하여, 즉 추출기(12)를 향하여 끌어당겨지는 노즐(18)의 전하를 취한다. 인쇄 유체(16)는 변형되어 인쇄 유체가 그를 통해 인쇄 유체의 스트림(24)으로서 추출되는 노즐(18)의 배출 개구(22)에 있는 최소 저항의 경로에서 추출기를 향하여 흐른다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 잉크 또는 인쇄 유체는 압력 하에서 흐르고 증착 후에 응고될 수 있는 임의의 유체이다. 응고는 용매 증발, 화학 반응, 냉각 또는 소결과 같은 다양한 메커니즘을 통해 이루어질 수 있다. 일부 경우에, 인쇄 유체는 기능성 잉크로서 그것이 인쇄되는 표면 상에서 일단 응고되면 착색 이외의 기능을 부여하는 인쇄 유체이다. 이러한 기능의 예로는 전기 전도성, 유전 특성, 물리적 구조(예를 들어, 강성, 탄성 또는 내마모성), 전자기 차폐 또는 필터링, 광학 특성, 전계발광(electroluminescence) 등이 있다.

전압(V)의 진폭, 시간 함수로서의 전압(V), 인쇄 유체(16)의 점도 등과 같은 여러 인자에 따라, 인쇄 유체의 스트림(24)은 도 1의 삽입도에 도시된 바와 같이 인쇄 유체의 연속 제트 또는 일련의 개별 액적일 수 있다. 예를 들어, 인가 전압(V)이 AC 전압 또는 펄스 DC 전압인 경우, 인쇄 유체의 스트림(24)은 개별 액적으로 구성될 수 있다. 고점도 인쇄 유체와 같은 일부 경우에, 스트림(24)은 점착성이 있어서 전압이 교류이거나 펄싱하는 경우에도 개별 액적을 식별할 수 없다. 인쇄 헤드(14)와 인쇄 표면(20)이 서로에 대해 이동함에 따라, 증착된 인쇄 유체의 패턴(26)은 인쇄 표면에 대한 인쇄 헤드의 위치와 전압(V) 함수의 조정에 의해 제어되고 정의될 수 있다. 전압(V)은 생성된 필드가 노즐 팁에서 인쇄 유체의 테일러 콘을 유지하기에 충분하지만 추출에는 불충분한 10V 내지 300V(예를 들어, 200-300V)의 베이스라인 범위를 가질 수 있다. 추출 전압(V)은 300V 내지 1000V(예를 들어, 400-700V) 범위일 수 있다. 이것은 물론 예시적인 범위일 뿐이다.

예시된 인쇄 헤드(14)는 또한 인쇄 표면(20)을 향해 추출된 인쇄 유체를 지향시키기 위해 방향성(directionality) 필드를 이용한다. 이 경우, 방향성 필드는 디렉터 노즐(28)과 인쇄 표면(20) 사이에 생성된 가스 유동 필드이다. 가스 유동 필드는 노즐(28)로부터 인쇄 표면(20) 방향으로 방출되는 가스 제트(30)에 의해 생성된다. 상술한 Barton 등의 미국 특허에 개시된 바와 같은 정전기적 방향성 필드와 같은 다른 유형의 방향성 필드가 가능하다.

프린터(10)는 물론 몇가지 예를 들면, 베이스, 인쇄 헤드(14)와 인쇄 표면(20)을 서로에 대해 이동시키기 위한 이동 메커니즘, 다수의 잉크 노즐(18) 또는 추출기(12) 또는 방향성 필드 생성기, 온보드 잉크 공급원, 노즐(들) 내의 인쇄 유체(16)를 가압하기 위한 수단, 공압 또는 다른 가스 커넥터, 인쇄 유체 및/또는 가스 제트(30)를 위한 압력 컨트롤러, 또는 추출 필드를 선택적으로 생성하기 위한 하나 이상의 전원 공급 장치 및 관련 컨트롤러와 같은 도면 상에는 도시되지 않은 기타 컴포넌트들을 포함한다. 또한 예시된 추출기-노즐-디렉터 조합은 단지 예시일 뿐이며 아래에서 논의되는 자동 세척 기능은 임의의 e-제트 추출기와 함께 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 자체 세척 추출기는 전기수력학적 인쇄 헤드의 임의의 추출기이며, 여기서 인쇄 헤드는 추출기의 표면으로부터 인쇄 유체를 세척하도록 구성된 하나 이상의 컴포넌트들을 포함한다. 이러한 컴포넌트는 인쇄 헤드(14)의 일체형 부분이며, 예를 들어 프린터 작동 중에 인쇄 헤드와 함께 움직인다. 따라서, 프린터(10) 또는 인쇄 헤드(14)는 추출기(12)로부터 부유(stray) 인쇄 유체를 청소하기 위해 분해될 필요가 없다. 일부 실시예에서, 추출기(12)는 청소되고, 심지어 부유 인쇄 유체가 추출기를 향한 궤적 상에 있을 때에도 인쇄 동안 실질적으로 깨끗한 상태를 유지한다. 실제로, 다음의 설명으로부터 명백해지는 바와 같이, 자체 세척 기능은 부유 인쇄 유체를 가로채서 부유 유체가 추출기와 접촉하기 전에 추출기(12)로부터 멀리 운반하도록 작동할 수 있다.

도 1의 예에서. 프린터(10)는 세척 유체(32)의 층이 추출기(12)의 표면(34)을 따라 흐르도록 구성된다. 예시된 추출기(12)는 노즐(18)로부터 멀어지는 방향(도 1의 x-방향)으로 신장된다. 세척 유체(32)는 인쇄 유체(16)가 용해되는 유기 용매(예를 들어, 아세톤 또는 알코올)와 같은 액체이고, 세척 유체의 층은 노즐(18)에 가장 근접한 추출기(12)의 작동 단부(36)로부터, 노즐로부터 먼 대향 단부(38)를 향해 흐른다.

인쇄 헤드(14)의 세척 시스템(40)은 세척 유체의 공급원(42) 및 수집기(44)를 포함할 수 있다. 도 1의 예에서, 공급원(42)은 노즐 형태의 디스펜서이고, 수집기(44)는 수집관이다. 디스펜서(42)는 추출기(12)의 작업 단부(36)에 위치하고, 수집기(44)는 추출기의 대향 단부(38)에 위치한다. 세척 유체(32)는 디스펜서(42)의 출구 단부로부터 추출기의 외부 표면(34) 상으로 흐른다. 이 경우에, 세척 유체(32)는 추출기 표면(34)의 전체적으로 수직 부분을 따라 분배되고 표면을 하향으로 따라간 다음 만곡부(46)를 따라 세척 유체 층을 작업 단부(36)로부터 수집기(44)를 향해 멀어지게 하는 표면의 하향 대면 부분으로 향하게 하고, 여기서 세척 유체 및 세척 유체에 의해 포획된 임의의 인쇄 유체는 예를 들어 진공에 의해 수집기 내로 흡인된다.

세척 유체(32)의 층은 이 경우 디스펜서(42)와 수집기(44) 사이의 표면(34)의 일부인 추출기 표면(34)의 적어도 일부를 따라 대기에 노출된다. 대기에 노출되는 경우, 세척 유체(32)의 층은 추가적인 프린터 컴포넌트에 의해 지지되지 않으며 세척 유체의 응집력(예를 들어, 표면 장력, 점도 등)을 통해 중력에 대항하여 추출기 표면(34)에 부착된 상태로 남아 있다. 표면(34)의 하향 부분은 세척 유체가 추출기(12)의 작업 단부(36)로부터 멀어지는 원하는 방향으로 흐르게 하기 위해 수평에 대해 0이 아닌 각도(α)에 있다. 도 1의 예에서, 각도(α)는 약 5°이다. 이 각도(α)는 제한된 작동 범위를 가질 수 있다. 각도(α)가 너무 작으면 세척 유체(32)가 원하는 방향으로 흐르지 않을 수 있다. 각도(α)가 너무 크면, 세척 유체의 층의 결과적인 유속이 수집기(44)가 포착하기에 너무 높을 수 있다. 또한, 각도(α)가 클수록 추출기(12)의 주어진 길이(L)에 대해 인쇄 헤드(14)와 인쇄 표면(20) 사이의 이용 가능한 거리(H)가 작아지고; 또는 인쇄 표면에서 주어진 거리(H)에 대해 사용 가능한 길이(L)가 더 작아진다. 수집기(44)는 예를 들어 인쇄 유체의 스트림(24)의 궤적에 대한 원치 않는 효과를 피하기 위해 노즐(18)로부터 약간의 최소 거리로 이격될 필요가 있을 수 있다.

프린터(10)는 각도(α)를 조정할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 추출기(12)는 수평축(A)에 대해 회전할 수 있고 표면(34)의 방향을 조정 및 고정할 수 있도록 인쇄 헤드의 구조적 컴포넌트에 장착될 수 있다. 여기서, 회전축(A)은 각도(α)가 변경될 때 노즐(18)과 추출기 사이의 거리 변화를 최소화하기 위해 추출기(12)의 작업 단부(36) 근처 및 추출기 바닥 근처에 있다. 최적의 각도(α)는 적어도 세척 유체(32)의 점도 및 추출기 표면(34)의 표면 에너지 및 형상에 기초하여 변할 수 있다. 이 예에서, 추출기의 만곡부(46)와 추출기의 단부(38) 사이의 하향 표면 부분은 평면이다. 다른 예에서, 표면(34)은 홈을 포함하거나 길이(L)의 함수로서 변화하는 각도(α)로 점진적으로 만곡될 수 있다.

세척 시스템(40)은 또한 디스펜서(42)로부터의 세척 유체(32)의 유속을 제어하도록 구성될 수 있다. 유속이 너무 높으면 세척 유체(32)의 층이 불안정하게 되어 인쇄 표면(20), 특히 표면(34)을 따라서 만곡부(46) 근처에서 떨어질 수 있다. 유속이 너무 낮으면 추출기(12)가 충분히 세척되지 않을 수 있다. 세척 유체의 유속의 안정성 또는 일관성도 중요하다. 기체-액체 분배 시스템(48)이 도 1의 실시예에서 특히 적합하다는 것이 밝혀졌다. 그러한 시스템(48)의 일부가 세척 유체(32)로 부분적으로 채워진 압력 용기로서 도 1에 개략적으로 도시되어 있으며, 용기의 하부는 분배 노즐(42)과 유체 연통되어 있다. 압력 용기 내의 세척 유체에 대한 공간에서의 기체(예를 들어, 공기)가 가압되고, 이 압력(P)은 분배 노즐(42)로부터의 세척 유체(32)의 유속을 제어하도록 조절된다. 이러한 유형의 분배 시스템(48)은 본질적으로 최소의 맥동(pulsation)으로 유체 흐름을 생성하는 포지티브 변위 펌프에 비해 세척 유체의 상대적으로 매끄럽고 균일한 흐름을 제공할 수 있다. 특정한 애플리케이션에 따라, 약 5psi 정도의 낮은 조절 압력이 적합할 수 있다.

공급원(42) 및 수집기(44)는 다른 형태를 취할 수 있고 세척될 표면(34) 부분의 반대편에 어느 곳이건 위치될 수 있다. 일반적으로, 세척될 표면(34)의 부분은 노즐(18)에 가장 가까운 표면의 부분일 수 있는데, 이것은 부유 인쇄 유체(16)를 수용할 가능성이 가장 큰 추출기(12)의 일부이기 때문이다. 이 예에서, 이는 세척 유체(32)의 층이 흐르는 것을 따라서 있는 만곡부(46)에 대응한다. 일부 실시예에서, 공급원(42) 및/또는 수집기는 추출기(12)에 형성되고 표면(34) 상의 상이한 위치에서 개방되는 유체 채널일 수 있다. 세척 시스템(40)은 세척 유체 수용기, 펌프, 솔벤트 재순환 시스템, 밸브, 컨트롤러 또는 유사한 외부 컴포넌트에 대한 연결부와 같은 기타 비도시된 컴포넌트를 포함할 수 있다.

추출기(12)는 또한 다수의 형태를 취할 수 있으며 전기 추출 필드의 한 측면으로 작동하는 임의의 컴포넌트이다. 노즐(18)과 유사하게, 추출기(12)는 바람직하게는 금속이지만, 대신에 충분히 상이한 전위에 있을 때 그 자체와 노즐 사이에 전기장을 생성할 수 있는 금속 또는 일부 기타 전기 전도성 재료의 층 또는 일부만을 가질 수 있다. 도 1의 예에서, 추출기(12)는 금속 블록(예를 들어, 알루미늄 또는 스테인레스 스틸)이며, 이는 비교적 간단하고 비용 효율적인 구성이다. 특히, 예시된 추출기는 플레이트 형태이며, 이는 2개의 가시적 디멘션(x 및 z 방향)이 두께 디멘션(도 1의 y-방향)보다 현저하게 크다는 것을 의미한다. 두께가 약 0.25인치인 금속판이 적합한 옵션 중 하나이다.

도 2는 프린터(10) 및 인쇄 헤드(14)의 일부로서 자체 세척 추출기(12)의 다른 예를 개략적으로 도시한다. 이 예에서, 추출기(12)는 작업 부분이 수평인 금속 막대 또는 와이어이다. 막대 또는 와이어 구성은 길이 방향 치수가 단면 치수(예를 들어 직경)보다 상당히 큰 특징이 있다. 직경이 약 0.25인치인 금속 막대가 적합한 옵션 중 하나이다. 추출기(12)의 예시된 부분은 일반적으로 잉크 노즐(18)과 디렉터 노즐(28)이 정렬되는 평면(x-z)에 수직인 평면(도 2의 y-z 평면)과 평행하다. 이하에서 명확성을 위해 도 3 및 도 4를 추가로 참조한다. 도 3은 노즐(18, 28)을 통과하고 추출기(12)의 직경을 가로지르는 x-z 평면에서의 단면도이다. 도 4는 추출기(12)의 길이를 통과한 y-z 평면에서의 단면도이다. 도 1의 컴포넌트에 대응하는 특정 프린터 컴포넌트들은 이해의 편의를 위해 도 2 내지 4에서 참조번호로 표시된다.

도 2-4의 예시적인 프린터(10)는 도 1의 예시적 프린터와 동일한 e 제트 원리로 작동한다. 추출기(12)와 노즐(18) 사이에 전기적 추출 필드가 선택적으로 생성되고, 추출된 인쇄 유체(16)는 인쇄 유체의 스트림(30)으로서 인쇄 표면(20)을 향하여 디렉터 노즐(28)로부터 가스 제트(30)에 의해 생성된 방향성 필드로 향한다. 도 1을 참조하면, 도 2-4의 세척 시스템(40)은 추출기(12)의 표면(34)을 따라 세척 유체(32) 층이 흐르도록 구성된다. 여기서 세척 유체(32)는 또한 액체(예를 들어, 용매)이고, 세척 유체 층은 세척 유체 공급원(42)으로부터 수집기(44)로 흐른다.

이 예에서, 공급원(42)과 수집기(44)는 모두 추출기(12)가 연장되는 튜브이다. 특히, 추출기(12)는 공급원(42)의 분배 개구(50) 및 수집기(44)의 수집 개구(52)를 통해 연장된다(도 4). 세척 유체(32)는 공급원(42)의 분배 개구(50)로부터 추출기(12)의 외부 표면(34) 상으로 흐르며, 이는 이 경우에 원통형 표면이다. 가압된 세척 유체(32)는 추출기(12)의 대체로 수평 부분을 따라 분배되고 표면(34)을 따라 수집기(44)로 향하는데, 여기서 세척 유체는 예를 들어 진공에 의해 수집기 내로 흡인된다. 도 1의 예에서와 같이. 세척 유체가 그를 따라 흐르는 표면(34)의 일부는 아래쪽을 향하고 있다. 보다 구체적으로, 도 2-4의 예에서 세척 유체가 그를 따라서 흐르는 전체 표면(34)은 하향 부분이 원통형 표면의 하부 볼록부인 반경방향 외부로 향하는 표면이다.

예시된 예에서, 추출기는 일반적으로 U자형이며, U자형의 바닥 부분은 수평으로 배향되고 U자형의 수직 부분은 공급원 및 수집기 튜브(42, 44)에 위치한다. 디스펜서(42)에 충분한 압력이 있고 수집기(44)에 충분한 진공이 있는 경우, 세척 유체의 적절한 흐름을 달성하기 위해 표면(34)이 기울어질 필요가 없다는 것이 발견되었다. 다만, 도 1의 예와 같이 경사각을 채용할 수도 있고, 그 각도를 조절할 수 있다.

따라서 세척 유체(32)의 층은 예시된 구성에서 추출기의 전체 외부 표면과 접촉할 수 있다. 공급원 및 수집기 튜브(42, 44) 내에서, 세척 유체 층은 도 3에 도시된 바와 같이 환형 단면을 가질 수 있다. 디스펜서(42)와 수집기(44) 사이의 세척 유체 층(32)의 노출된 부분은 중력으로 인해 다른 환형 형태로부터 변형될 수 있다. 노출된 경우, 세척 유체 층(32)은 추가적인 프린터 컴포넌트에 의해 지지되지 않고 세척 유체의 응집력을 통해 중력에 대항하여 추출기 표면(34)에 부착된 상태로 유지된다.

상술한 자체 세척 추출기는 e 제트 인쇄에서 추출 필드를 생성하기 위해 전도성 인쇄 표면 이외의 하전 추출기를 사용하는 것의 출현 이후 발생한 문제를 해결한다. 즉, 특히 프린터의 교정 및 초기화 사이클 중에 추출된 인쇄 유체가 인쇄 표면이 아닌 추출기에 떨어지는 경우가 있다. 이는 노즐의 전하를 더 쉽게 취해서 추출기에 더 강하게 끌리는 전도성 잉크와 같은 특정 기능성 잉크에서 특히 문제가 될 수 있다. 또한, 추출기, 특히 잉크 노즐에 가장 가까운 추출기의 작업 부분에서의 전도성 잉크의 축적은 추출기의 형상을 변경하여 효과적으로 추출기를 노즐에 더 가깝게 만들고 갭을 가로지르는 아크의 위험을 증가시키기 때문에 문제가 된다.

이롭게는, 자체 세척 추출기(12)는 프린터의 정상 작동 동안, 즉 인쇄 동안 추출기 표면(34) 상의 인쇄 유체의 증착을 세척 및/또는 방지하도록 작동할 수 있다. 이는 인쇄 사이클 사이에 별도의 세처 사이클에 대한 필요성을 줄이거나 제거할 수 있으며 세척 또는 교체를 위해 인쇄 헤드(14)를 분해할 필요가 없도록 할 수 있다. 따라서 e 제트 인쇄 방법은 인쇄 중에 추출기(12)를 세척하는 것을 포함할 수 있고 상술한 세척 시스템(40)의 작동을 추가로 포함할 수 있다. 전기 전도성 인쇄 유체가 사용되는 경우, 방법은 또한 추출기의 전위를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.

예를 들어, 전도성 인쇄 유체의 경우, 세척 유체(32)가 존재하고 표면의 영향을 받는 부분을 따라 흐르는 경우에도 인쇄 유체의 부유 액적이 끌어당겨져 추출기(12)의 표면(34) 상에 증착될 수 있다. 세척 유체가 증착된 잉크의 용제 부분을 청소할 수 있지만 잉크의 금속성 또는 전도성 고형물이 추출기의 표면에 남아 있을 수 있다. 인쇄 표면 상의 잉크의 추출 및 증착 동안, 추출기가 플로팅 전위를 갖도록 추출기가 접지 및 인가된 노즐 전압(V)으로부터 분리될 수 있다. 이는 전도성 잉크의 존재로 인해 발생하는 아크의 위험을 줄일 수 있다. 노즐에서 잉크가 추출되지 않는 사이클의 일부 동안, 추출기는 일시적으로 접지될 수 있으며, 이는 인쇄 유체의 부유 액적에 의해 추출기로 전달된 양전하를 제거한다. 이제 추출기와 동일한 전위에서 인쇄 유체의 고형물 부분을 청소할 수 있다.

인쇄 헤드(10)는 예시된 컴포넌트가 적어도 부분적으로 포함되는 하우징(38)을 포함할 수 있다. 하우징(38)은 도 2에서 점선으로 도시되어 있다. 상세히 도시되지는 않았지만, 숙련된 기술자는 인쇄 유체, 디렉터 가스, 디버터 가스, 진공 및 전압의 하나 이상의 공급원을 포함하는 하우징 외부의 유체 및 전기 공급원에 예시된 인쇄 헤드 컴포넌트들을 연결하기 위해 하우징(38)에 의해 유체 및 전기 연결이 제공될 수 있음을 이해할 것이다. 인쇄 유체의 공급원(들)은 프린터 유휴 시간 동안 0이 될 수 있고 작동 중에 5psi ~ 30psi(~ 35 ~ 200kPa) 범위로 될 수 있는 제어 가능한 배압을 가질 수 있다. 배압은 각 노즐에서 상이한 유체의 인쇄를 수용하기 위해 각 노즐에서 개별적으로 제어할 수 있다. 디렉터 가스 및 디버터 가스 공급원은 동일하거나 상이할 수 있지만, 적어도 디버터 가스 흐름은 각각 전환 및 비전환 상태에 대응하는 온 및 오프 상태 사이에서 제어 가능하다. 디버터의 이러한 온 및 오프 상태는 노즐로부터 인쇄 유체의 정전기적 추출을 독립적으로 제어하지 않고 각각의 상이한 노즐로부터의 인쇄 패턴이 상이하도록 개별적으로 그리고 독립적으로 제어될 수 있다. 이와 같이, 추출기가 모두 잉크 노즐에 입력되는 동일한 전압 하에서 작동하는 동안 독립적으로 제어 가능한 디버터는 전체 인쇄 패턴을 완전히 정의할 수 있다. 일부 경우에, 디렉터 가스와 디버터 가스는 동일한 가스(예를 들어, 공기, 질소, 불활성 가스 등)이지만 독립적인 공급원에서 공급된다.

추출기(22)에 대한 베이스라인 전압은 각 잉크 노즐(16)에서 유지되어 각 노즐의 추출 개구(24)에서 편극 인쇄 유체의 일관된 테일러 원뿔을 유지할 수 있다. 충분히 높은 전압(V)이 임의의 하나 이상의 노즐(16)에 인가될 때, 인쇄 유체는 각각의 추출기(22)를 향해 끌어당겨지고 인쇄 유체의 액적은 방향성 필드로 방출된다. 예시적인 추출 전압(V)은 300V 내지 1000V 범위일 수 있는 반면, 각각의 노즐(16)에서의 베이스라인 전압은 10V 내지 300V 범위와 같이 각각의 추출 전압보다 낮다. 다양한 실시예에서, 각각의 전극(24)에서의 베이스라인 전압은 200V 내지 300V 범위이고 및/또는 추출 전압 범위는 400V 내지 700V 범위이다. 전압(V)은 모든 잉크 노즐에 공통으로 도시되어 있지만, 예를 들어 점도, 고형물 함량, 전기 전도성, 편극성과 같은 각각의 노즐에서의 각각의 인쇄 유체의 다양한 특징에 의해 하나의 노즐이 다른 것보다 더 높은 추출 전압을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 각 노즐에서의 전압의 펄스 함수는 시간에 대해 동일하지만, 추출 전압은 상이하다.

도 3 및 도 4는 디버터의 작동을 도시하는 인쇄 헤드(10)의 단면도이다. 도 3에서, 인쇄 유체의 제1 및 제2 스트림(20, 20')은 각각의 제1 및 제2 추출기(22, 22')를 향하는 2개의 상이한 방향으로 각각의 제1 및 제2 잉크 노즐(16, 16')로부터 추출되고, 제1 및 제2 디렉터 노즐(26, 26')로부터 방출되는 가스 제트(28, 28')에 의해 인쇄 표면 상으로 지향된다. 이는 인쇄 유체의 제3 및 제4 스트림(120, 120'), 그들의 각각의 잉크 노즐(116, 116'), 추출기(22', 122), 가스 제트(128, 128') 및 디렉터 노즐(126, 126')에 대해서도 동일하다. 모든 디버터(18, 18', 118, 118')는 전환되지 않는 상태에 있고, 즉, 이것들은 가스 제트를 방출하지 않아서 추출된 인쇄 유체를 인쇄 유체의 스트림 중 어디에서도 전환하지 않는다.

도 4에서, 제1 디버터(18) 및 제3 디버터(118)는 전환 상태에 있는데, 즉 그것들은 인쇄 유체의 흐름이 인쇄 표면에 증착되지 않도록 x 방향으로(페이지를 벗어나서) 가스 제트를 방출하고 인쇄 유체의 제1 및 제3 스트림(22, 122)을 전환한다. 특히, 인쇄 유체의 4개 스트림 모두는 하나 이상의 디버터가 온 상태 또는 전환 상태에 있을 때에도 계속 추출되어 인쇄 표면을 향한다. 따라서 시간의 함수로서 인쇄 헤드(10)의 면을 따라서 있는 순 정전기장은 일정하게 유지될 수 있고, 그에 따라 인쇄 정확도를 개선하고 높은 잉크 노즐 밀도를 갖는 구성을 가능하게 한다. 디버터는 개별적으로 제어할 수 있으며 다수의 노즐에서 인쇄 유체의 추출 및 방향이 동기화된 경우에도 인쇄 패턴을 정의하는 데 사용할 수 있다. 도시된 예에서, 디버터가 도 4에 도시된 상태에 있는 동안 제1 및 제3 잉크 노즐(16, 116)과 연관된 인쇄 라인에 불연속부가 형성된다.

상술한 설명은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 대한 것임을 이해해야 한다. 본 발명은 여기에 개시된 특정 실시 예(들)로 제한되지 않고, 오히려 아래의 청구범위에 의해서만 정의된다. 또한, 상술한 설명에 포함된 진술은 개시된 실시예(들)와 관련되며, 용어 또는 어구가 위에서 명시적으로 정의된 경우를 제외하고는 본 발명의 범위 또는 청구범위에 사용된 용어의 정의에 대한 제한으로 해석되어서는 안 된다. 개시된 실시 예(들)에 대한 다양한 다른 실시 예 및 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명백할 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 바와 같이, 용어 "e.g.", "for example", "for instance", "such as" 및 "like", 동사 "comprising", "having", "including" 및 이들의 다른 동사 형태는 하나 이상의 구성 요소 또는 기타 항목의 목록과 함께 사용될 때 각각 개방형으로 해석되어야 하며, 이는 목록이 다른 추가 구성 요소 또는 항목을 배제하는 것으로 간주되지 않는다는 것을 의미한다. 또한, 용어 "electrically connected" 및 그의 변형은 무선 전기 연결 및 하나 이상의 와이어, 케이블, 또는 전도체(유선 연결)을 통해 이루어지는 전기 연결 모두를 포함하는 것으로 의도된다. 다른 용어는 다른 해석이 필요한 맥락에서 사용되지 않는 한 가장 광범위한 합리적인 의미를 사용하여 해석되어야 한다.

Claims (20)

1. 자체 세척 추출기를 가진 것을 특징으로 하는 전기수력학적(electrohydrodynamic) 프린터.
2. 제1항에 있어서, 상기 추출기는 금속 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 프린터.
3. 제1항에 있어서, 상기 추출기는 금속 막대인 것을 특징으로 하는 전기수력학적 프린터.
4. 제1항에 있어서, 세척 유체의 층이 상기 추출기의 표면을 따라 흐르도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 프린터.
5. 제4항에 있어서, 상기 세척 유체는 액체인 것을 특징으로 하는 전기수력학적 프린터.
6. 제4항에 있어서, 상기 표면은 수평에 대해 0이 아닌 각도를 형성하여 상기 세척 유체의 층이 상기 추출기의 작업 단부로부터 멀어지는 방향으로 아래로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 프린터.
7. 제4항에 있어서, 수평에 대한 상기 표면의 각도는 조정가능한 것을 특징으로 하는 전기수력학적 프린터.
8. 제4항에 있어서, 상기 표면은 하향 표면인 것을 특징으로 하는 전기수력학적 프린터.
9. 제4항에 있어서, 세척 유체 공급원 및 수집기를 추가로 포함하고, 상기 세척 유체의 층은 상기 공급원으로부터 상기 수집기로 흐르는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 프린터.
10. 제1항에 있어서, 상기 추출기 상에 세척 유체의 층을 분배하는 기체-액체 분배 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 프린터.
11. 인쇄 중 전기수력학적 프린터의 추출기를 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 추출기는 금속 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 추출기는 금속 막대인 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제11항에 있어서, 상기 추출기의 표면을 따라 세척 유체의 층을 흐르게 하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 세척 유체는 액체인 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 표면은 수평에 대해 0이 아닌 각도를 형성하여 상기 세척 유체의 층이 상기 추출기의 작업 단부로부터 멀어지는 방향으로 아래로 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 방법..
17. 제14항에 있어서, 수평에 대한 상기 표면의 각도는 조정가능한 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제14항에 있어서, 상기 표면은 하향 표면인 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제11항에 있어서, 상기 세척 유체 층은 상기 추출기의 표면을 따라 공급원으로부터 수집기로 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제11항에 있어서, 가스-액체 분배 시스템을 사용하여 상기 추출기 상에 세척 유체를 분배하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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