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KR100903963B1 - Apparatus for jetting droplet using nanotip - Google Patents

Apparatus for jetting droplet using nanotip Download PDF

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Publication number
KR100903963B1
KR100903963B1 KR1020080066310A KR20080066310A KR100903963B1 KR 100903963 B1 KR100903963 B1 KR 100903963B1 KR 1020080066310 A KR1020080066310 A KR 1020080066310A KR 20080066310 A KR20080066310 A KR 20080066310A KR 100903963 B1 KR100903963 B1 KR 100903963B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
tip
nanoplate
nanotip
voltage
Prior art date
Application number
KR1020080066310A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
변도영
김지훈
Original Assignee
건국대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to CN200880129852.3A priority patent/CN102066113B/en
Priority to US12/993,611 priority patent/US8705114B2/en
Priority to PCT/KR2008/004676 priority patent/WO2010005134A2/en
Application granted granted Critical
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Abstract

A droplet jetting apparatus using a nano-tip is provided to jet a fluid in the form of droplet without the thermal change by applying an adjustable electrostatic field onto the fluid surface. A droplet jetting apparatus comprises a body part(100) equipped with a cantilever(140), a horizontal open channel(150), a vertical open channel(160), and a first electrode(110), a second electrode(120) installed between a pointed end(144a) of a nano-tip(144) and prints(A) and having a through hole(120h) through which the droplets of fluid are emitted toward one-side surface of the prints, a power supply part(200) applying a voltage between the first and the second electrode, a third electrode(130) which is located apart from the other-side surface of the prints, and a controller(300) controlling the power supply part.

Description

나노팁을 이용한 액적분사장치{APPARATUS FOR JETTING DROPLET USING NANOTIP}Droplet injection device using nano tip {APPARATUS FOR JETTING DROPLET USING NANOTIP}

본 발명은 나노팁을 이용한 액적분사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 나노팁의 첨단부를 통해 분사되는 유체의 유면에 전계(정전기장)를 인가하여 상기 유체를 액적(Droplet)의 형태로 미세하고, 효율적으로 분사시키기 위한 나노팁을 이용한 액적분사장치에 관한 것이다. The present invention relates to a droplet ejection apparatus using a nanotip, and more particularly, by applying an electric field (electrostatic field) to the oil surface of the fluid injected through the tip of the nanotip, the fluid in the form of droplets (Droplet) fine And a droplet ejection apparatus using nanotips for efficient injection.

일반적으로 유체를 액적의 형태로 분사(토출)시키는 액적분사 장치는, 주로 잉크젯 프린터에 다양하게 적용되어 왔으며, 최근에는 디스플레이 공정장치, 인쇄회로기판 공정장치 및 DNA칩 제조공정과 같은 첨단의 고부가 가치 창출 분야에 적용하기 위해 응용 개발되고 있다. In general, droplet ejection apparatuses for ejecting (discharging) fluid in the form of droplets have been mainly applied to inkjet printers, and recently, high value-added values such as display processing apparatus, printed circuit board processing apparatus, and DNA chip manufacturing process have been applied. It is being developed for application in the field of creation.

상기 잉크젯 프린터(Ink Jet Printer)에 있어서, 잉크를 액적의 형태로 분사시키기 위한 잉크분사장치는, 크게 열구동 방식 및 정전기력 방식으로 나뉜다.In the above ink jet printer, the ink ejection value for ejecting ink in the form of droplets is largely divided into a thermal drive method and an electrostatic force method.

먼저, 상기 열구동 방식의 잉크분사장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(10)에 구비된 매니폴드(22)와, 상기 기판(10) 상부에 형성된 격벽(14)에 의해 한정 구속되는 잉크채널(24) 및 잉크챔버(26)와, 상기 잉크챔버(26) 내에 구 비되어 있는 히터(12)와, 노즐 플레이트(18)에 구비되어 잉크 액적(29')을 분사시키는 노즐(16)을 포함하고 있으며, 이러한 열구동 방식의 잉크분사장치는 다음과 같은 동작을 통해 액적(29')을 분사시키게 된다.First, as shown in FIGS. 1 and 2, the ink ejection device of the thermal drive method is formed by the manifold 22 provided in the substrate 10 and the partition wall 14 formed on the substrate 10. The ink channel 24 and the ink chamber 26 that are constrained constrained, the heater 12 provided in the ink chamber 26, and the nozzle plate 18 are provided to spray the ink droplets 29 ′. The nozzle 16 is included, and the ink ejection device of the thermal drive method ejects the droplet 29 'by the following operation.

상기 히터(12)에 전압이 공급되면 열이 발생하고, 이 열에 의해 상기 잉크챔버(26) 내에 채워진 잉크(29)가 가열되어 버블(28)이 생성된다.When a voltage is supplied to the heater 12, heat is generated, and the ink 29 filled in the ink chamber 26 is heated by this heat to generate bubbles 28.

다음으로, 상기 생성된 버블(28)은 계속 팽창되고, 따라서 상기 잉크챔버(26) 내에 채워진 잉크(29)에 압력이 가해지고, 상기 노즐(16)을 통해 잉크 액적(29')이 노즐(16) 외부로 분사된다.Next, the generated bubble 28 continues to expand, so that pressure is applied to the ink 29 filled in the ink chamber 26, and the ink droplet 29 ′ is discharged through the nozzle 16. 16) It is sprayed to the outside.

이후, 상기 매니폴드(22)로부터 잉크채널(22)을 통해 잉크챔버(26)의 내부로 잉크(29)가 흡입되면서 상기 잉크챔버(26)는 잉크(29)로 재충전된다.Thereafter, the ink chamber 26 is refilled with the ink 29 while the ink 29 is sucked into the ink chamber 26 from the manifold 22 through the ink channel 22.

그러나 상술한 바와 같은 종래의 열구동 방식의 잉크분사장치는, 버블을 형성시키기 위한 히터(12)의 열에 의해 상기 잉크(29)의 화학적 변화가 야기될 수 있는바, 상기 잉크(29)의 품질저하와 같은 문제점이 발생할 수 있는 단점이 있다.However, the above-described conventional thermally driven ink jetting device may cause a chemical change of the ink 29 due to the heat of the heater 12 for forming a bubble, so that the quality of the ink 29 There is a disadvantage that problems such as degradation can occur.

또한, 상기 노즐(16)을 통해 분사된 잉크의 액적(29')은, 종이와 같은 대상체를 향해 이동하는 동안 상기 히터(12)의 열로 인해, 급속한 체적 변화가 생길 수 있는바, 해상도와 같은 인쇄품질이 저하되는 문제점도 있다.In addition, the droplet 29 'of the ink ejected through the nozzle 16 may cause a rapid volume change due to the heat of the heater 12 while moving toward an object such as paper. There is also a problem that the print quality is degraded.

또한, 이러한 열구동 방식의 잉크분사장치는, 노즐(16)을 통해 분사되는 액적(29')의 미세한 제어, 예를 들어 액적의 크기 및 형상과 같은 제어에 한계가 있다는 문제점도 있다.In addition, there is a problem in that the thermal injection type ink jetting device has a limitation in fine control of the droplet 29 'injected through the nozzle 16, for example, the size and shape of the droplet.

그리고 상기와 같은 문제점들로 인해, 고집적도 액적분사 장치의 구현이 어 렵다는 문제점도 있다.And due to the above problems, there is also a problem that it is difficult to implement a high-density droplet ejection device.

한편, 상기 도 3 및 도 4는 상기 액적분사 장치의 다른 방식, 즉 전계를 이용한 정전기력 방식의 액적분사 장치를 도시하고 있다.3 and 4 illustrate another method of the droplet ejection apparatus, that is, an electrostatic force droplet ejection apparatus using an electric field.

더욱 상세하게 상기 정전기력 방식의 액적분사 장치는, 상기 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 전극(32)과 이에 마주하도록 위치하는 대향 전극(Opposite Electrode)(33)이 구비되어 있고, 상기 두 개의 전극(32, 33) 사이에 잉크(31)가 주입되며, 상기 두 개의 전극(32, 33)에는 직류전원(34)이 연결되어 있다.In more detail, the electrostatic force type droplet ejection apparatus, as shown in FIGS. 3 and 4, is provided with an opposing electrode 33 positioned to face the base electrode 32. Ink 31 is injected between the two electrodes 32 and 33, and a DC power supply 34 is connected to the two electrodes 32 and 33.

상기 직류전원(34)에 의해 상기 전극(32, 33)에 전압이 인가되면, 두 개의 전극(32, 33) 사이에 정전기장이 형성된다.When a voltage is applied to the electrodes 32 and 33 by the DC power supply 34, an electrostatic field is formed between the two electrodes 32 and 33.

이에 따라 상기 잉크(31)에는 대향 전극(33) 방향으로 작용하는 쿨롱의 힘(Coulomb's Force)이 작용하게 된다.Accordingly, Coulomb's Force acting in the direction of the counter electrode 33 acts on the ink 31.

한편, 상기 잉크(31)에는 그 고유의 표면장력과 점성 등에 의해 상기 쿨롱의 힘에 대한 반발력도 작용하게 되므로, 상기 잉크(31)는 용이하게 대향 전극(33) 방향으로 분사되지 못한다.On the other hand, since the repulsive force with respect to the coulomb force also acts on the ink 31 due to its inherent surface tension and viscosity, the ink 31 is not easily ejected toward the counter electrode 33.

따라서 상기 잉크(31)의 표면으로부터 액적을 분리시키고, 이를 분사시키기 위해서는 상기 전극(32, 33) 사이에 매우 1kV 이상의 높은 전압을 인가해야 한다.Therefore, in order to separate the droplet from the surface of the ink 31 and to eject it, a high voltage of 1 kV or more must be applied between the electrodes 32 and 33.

그러나 상기 전극(32, 33) 사이에 높은 전압이 인가될 경우, 액적의 분사는 매우 불규칙적으로 일어나게 되므로, 상기 잉크(31)의 소정 부분을 국부적으로 가열하게 된다.However, when a high voltage is applied between the electrodes 32 and 33, the ejection of the droplets occurs very irregularly, thereby locally heating a predetermined portion of the ink 31.

즉 S1의 영역에 위치하는 잉크(31')의 온도(T1)는 다른 영역에 위치하는 잉크(31)의 온도(T0)보다 높게 상승하게 되며, 이에 따라 상기 S1 영역의 잉크(31')는 팽창하게 되고, 이 영역에 정전기장이 집중되면서 다수의 전하(Electron)가 모이게 된다.That is, the temperature T1 of the ink 31 'positioned in the region of S1 rises higher than the temperature T0 of the ink 31 positioned in the other region, so that the ink 31' of the region S1 is As it expands, the electrostatic field is concentrated in this region, which attracts a large number of charges.

이에 따라 상기 S1 영역의 잉크(31')에는 전하들 사이에 작용하는 반발력과 정전기장에 의한 쿨롱의 힘이 작용하게 되므로, 상기 도 4에 도시된 바와 같이, S1 영역의 잉크(31')로부터 액적이 분리되면서 상기 대향 전극(33) 쪽으로 이동하게 된다.Accordingly, the repulsive force acting between the charges and the coulomb force due to the electrostatic field act on the ink 31 'of the S1 region, and as shown in FIG. 4, from the ink 31' of the S1 region. As the droplets are separated, they move toward the counter electrode 33.

그러나 상술한 바와 같은 정전기력 방식의 액적분사 장치는, 전극(32, 33)에 1kV 이상의 매우 높은 전압을 인가해야 하며, 또한 노즐과 마주한 방향에 외부 대향 전극(33)을 구비해야 하는 문제점이 있다. 또한, 최근에 중요하게 제기되고 있는 나노스케일의 패터닝을 구현하는데 한계가 있다. 디바이스의 크기가 마이크로 수준에서 나노 수준으로 축소됨에 따라 나노구조의 제작이 더욱 중요해지고 있는 것이다. 나노 구조물을 패터닝 할수 있는 인쇄 기술연구로서 Atomic-Force Microscope (AFM) 기반 기법, Nanopipet 증착법, Beam 기반 기법, Contact printing 기법, 전기방사법으로 구분하여 간략할 수 있다. 위의 기술들은 나노스케일의 패터닝이 가능하다는 획기적 결과들을 제시하고 있으나 패터닝의 낮은 속도, 대면적 패터닝의 한계 등 단점도 갖고 있어, 마이크로에서 나노스케일의 패터닝을 동시에 수행할 수 있는 고속 프린팅 기술이 요구되고 있다.However, the electrostatic force type droplet ejection apparatus as described above has a problem in that a very high voltage of 1 kV or more must be applied to the electrodes 32 and 33, and the external counter electrode 33 must be provided in a direction facing the nozzle. In addition, there is a limit in implementing nanoscale patterning, which has recently been important. As device sizes shrink from the microscale to the nanoscale, fabrication of nanostructures becomes more important. As a research on printing technology that can pattern nano structures, it can be briefly divided into Atomic-Force Microscope (AFM) based method, Nanopipet deposition method, Beam based method, Contact printing method, and electrospinning method. The above technologies show breakthrough results that nanoscale patterning is possible, but they also have disadvantages such as low speed of patterning and limitations of large area patterning. Therefore, a high speed printing technique capable of simultaneously performing nanoscale patterning in micros is required. It is becoming.

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 나노팁의 첨단부를 통해 분사되는 유체의 유면에 제어 가능한 정전기장을 인가하여, 상기 유체를 열적인 변화없이 액적(Droplet)의 형태로 분사시킬 수 있으며, 제1전극부, 제2전극부, 및 제3전극부를 통해 상기 분사되는 액적을 미세하게 제어할 수 있는 나노팁을 이용한 액적분사장치를 제공함에 있다. An object of the present invention for solving the problems according to the prior art, by applying a controllable electrostatic field to the surface of the fluid injected through the tip of the nanotip, the fluid in the form of a drop (Droplet) without thermal changes The present invention provides a droplet spraying device using nano-tips that can be sprayed and finely control the sprayed droplets through the first electrode portion, the second electrode portion, and the third electrode portion.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 나노팁을 이용한 액적분사장치는, 나노플레이트 및 상기 나노플레이트의 일측 하면에 구비된 나노팁을 포함하는 캔틸레버, 상기 나노플레이트의 타측에 마련된 챔버로부터 상기 나노플레이트의 상측 표면을 따라 상기 나노플레이트의 일측 단부로 연장형성되어, 상기 챔버에 수용된 유체가 상기 나노플레이트의 일측 단부로 이송 가능하게 하는 수평개방채널, 일측이 상기 수평개방채널과 연속되도록 형성되고, 타측이 상기 나노팁의 첨단부로 연장형성되어, 상기 나노플레이트의 일측으로 이송된 유체가 상기 나노팁의 첨단부로 이송 가능하도록 상기 나노팁의 일측 표면에 형성된 수직개방채널, 상기 유체와 전기적인 접속을 위해 적어도 일부분에 마련된 제1전극부를 포함하는 몸체부; 상기 나노팁의 첨단부와 상기 인쇄물의 사이에 설치되되, 상기 나노팁의 첨단부를 통해 상기 인쇄물의 일측 표면에 분사되는 유체의 액적이 관통되는 관통홀이 구비된 제2전극부; 상기 제1전극부와 제2전극부의 사이에 전압을 인가하는 전원부; 및 상기 전원부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다. Droplet injection device using the nanotip of the present invention for solving the above technical problem, the nanoplate and the nanoplate from the chamber provided on the other side of the nanoplate, including a cantilever including a nanotip provided on one side of the nanoplate A horizontal open channel is formed to extend to one end of the nanoplate along the upper surface of the, to allow the fluid contained in the chamber to be transferred to one end of the nanoplate, one side is formed to be continuous with the horizontal open channel, the other side It is extended to the tip of the nanotip, the vertical open channel formed on one surface of the nanotip so that the fluid transferred to one side of the nanoplate to the tip of the nanotip, for electrical connection with the fluid A body part including a first electrode part provided at least in part; A second electrode part disposed between the tip of the nanotip and the printed material, the second electrode part having a through hole through which droplets of fluid sprayed onto one surface of the printed material through the tip of the nanotip; A power supply unit applying a voltage between the first electrode unit and the second electrode unit; And a control unit controlling the power supply unit.

여기서, 상기 인쇄물의 타측 표면에서 이격되어 설치되는 제3전극부;를 더 포함할 수 있다. Here, the third electrode unit is spaced apart from the other surface of the printed matter; may further include.

이때, 상기 전원부는 상기 제1전극부와 제3전극부의 사이에 전압을 인가할 수 있다. In this case, the power supply unit may apply a voltage between the first electrode unit and the third electrode unit.

여기서, 상기 제2전극부는 전극판 및 절연판이 교호적으로 적층되어 형성될 수 있다. The second electrode part may be formed by alternately stacking an electrode plate and an insulating plate.

이때, 상기 제1전극부와 상기 제2전극부의 각 전극판의 사이에 인가되는 전압은 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 제어될 수 있다. In this case, voltages applied between the electrode plates of the first electrode part and the second electrode part may be individually controlled by the controller.

여기서, 상기 제1전극부와 제2전극부의 사이에 인가되는 전압은 직류펄스전압, 교류전압, 또는, 직류전압을 인가하면서 교류전압을 인가하는 전압 중 어느 하나가 될 수 있다. Here, the voltage applied between the first electrode portion and the second electrode portion may be any one of a DC pulse voltage, an AC voltage, or a voltage for applying an AC voltage while applying a DC voltage.

여기서, 상기 나노팁의 첨단부 표면에는 소수성 막이 도포 또는 코팅될 수 있다. Here, the hydrophobic film may be applied or coated on the surface of the tip of the nanotip.

여기서, 상기 캔틸레버는 폴리머 재질로 이루어질 수 있다. Here, the cantilever may be made of a polymer material.

여기서, 상기 몸체부는 복수개가 이웃하여 집적되도록 구성되고, 각 몸체부의 첨단부와 상기 인쇄물의 사이에 상기 제2전극부가 구비되며, 상기 제2전극부에는 각 몸체부의 첨단부와 대응되는 위치마다 관통홀이 형성될 수 있다. Here, the body portion is configured such that a plurality of neighbors are integrated, and the second electrode portion is provided between the tip portion of each body portion and the printed matter, and the second electrode portion penetrates at positions corresponding to the tip portion of each body portion. Holes may be formed.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 나노팁을 이용한 액적분사장치는, 나노플레이트 및 상기 나노플레이트의 일측 하면에 구비된 나노팁을 포 함하는 캔틸레버, 상기 나노플레이트의 타측에 마련된 챔버로부터 상기 나노플레이트의 상측 표면을 따라 일측으로 연장형성되어, 상기 챔버에 수용된 유체가 상기 나노플레이트의 일측으로 이송 가능하게 하는 수평개방채널, 일측이 상기 수평개방채널과 연속되고, 타측이 상기 나노팁의 첨단부로 연장되도록 상기 나노팁의 상하를 관통하여 형성되어, 상기 나노플레이트의 일측으로 이송된 유체가 상기 나노팁의 첨단부로 이송 가능하게 하는 수직폐쇄채널, 상기 유체와 전기적인 접속을 위해 적어도 일부분에 마련된 제1전극부를 포함하는 몸체부; 상기 나노팁의 첨단부와 상기 인쇄물의 사이에 설치되되, 상기 나노팁의 첨단부를 통해 상기 인쇄물의 일측 표면에 분사되는 유체의 액적이 관통되는 관통홀이 구비된 제2전극부; 상기 제1전극부와 제2전극부의 사이에 전압을 인가하는 전원부; 및 상기 전원부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다. Droplet injection device using another nanotip of the present invention for solving the above technical problem, the cantilever including a nanoplate provided on the bottom surface of the nanoplate and the nanoplate, from the chamber provided on the other side of the nanoplate A horizontal open channel is formed extending to one side along the upper surface of the nanoplate, allowing the fluid contained in the chamber to be transferred to one side of the nanoplate, one side is continuous with the horizontal open channel, the other side is the tip of the nanotip A vertically closed channel formed through the top and bottom of the nanotip so as to extend in a negative direction, and allowing the fluid transferred to one side of the nanoplate to be transferred to the tip of the nanotip, and provided at least in part for electrical connection with the fluid. A body part including a first electrode part; A second electrode part disposed between the tip of the nanotip and the printed material, the second electrode part having a through hole through which droplets of fluid sprayed onto one surface of the printed material through the tip of the nanotip; A power supply unit applying a voltage between the first electrode unit and the second electrode unit; And a control unit controlling the power supply unit.

여기서, 상기 인쇄물의 타측 표면에서 이격되어 설치되는 제3전극부;를 더 포함할 수 있다. Here, the third electrode unit is spaced apart from the other surface of the printed matter; may further include.

이때, 상기 전원부는 상기 제1전극부와 제3전극부의 사이에 전압을 인가할 수 있다. In this case, the power supply unit may apply a voltage between the first electrode unit and the third electrode unit.

여기서, 상기 제2전극부는 전극판 및 절연판이 교호적으로 적층되어 형성될 수 있다. The second electrode part may be formed by alternately stacking an electrode plate and an insulating plate.

이때, 상기 제1전극부와 상기 제2전극부의 각 전극판의 사이에 인가되는 전압은 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 제어될 수 있다. In this case, voltages applied between the electrode plates of the first electrode part and the second electrode part may be individually controlled by the controller.

여기서, 상기 제1전극부와 제2전극부의 사이에 인가되는 전압은 직류펄스전 압, 교류전압, 또는, 직류전압을 인가하면서 교류전압을 인가하는 전압 중 어느 하나가 될 수 있다. Here, the voltage applied between the first electrode portion and the second electrode portion may be any one of a DC pulse voltage, an AC voltage, or a voltage for applying an AC voltage while applying a DC voltage.

여기서, 상기 나노팁의 첨단부 표면에는 소수성 막이 도포 또는 코팅될 수 있다. Here, the hydrophobic film may be applied or coated on the surface of the tip of the nanotip.

여기서, 상기 캔틸레버는 폴리머 재질로 이루어질 수 있다. Here, the cantilever may be made of a polymer material.

여기서, 상기 몸체부는 복수개가 이웃하여 집적되도록 구성되고, 각 몸체부의 첨단부와 상기 인쇄물의 사이에 상기 제2전극부가 구비되며, 상기 제2전극부에는 각 몸체부의 첨단부와 대응되는 위치마다 관통홀이 형성될 수 있다. Here, the body portion is configured such that a plurality of neighbors are integrated, and the second electrode portion is provided between the tip portion of each body portion and the printed matter, and the second electrode portion penetrates at positions corresponding to the tip portion of each body portion. Holes may be formed.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 나노팁을 이용한 액적분사장치는, 인쇄물의 일측 표면에 액적을 분사하는 액적분사장치에 있어서, 일측 단부의 폭이 좁아지도록 첨단부가 형성된 나노플레이트, 상기 나노플레이트의 타측에 마련된 챔버로부터 상기 나노플레이트의 상측 표면을 따라 상기 나노플레이트의 일측 단부로 연장형성되어, 상기 챔버에 수용된 유체가 상기 나노플레이트의 일측 단부에 형성된 첨단부로 이송 가능하게 하는 수평개방채널, 상기 유체와 전기적인 접속을 위해 상기 수평개방채널의 일부분에 마련된 제1전극부를 포함하는 몸체부; 상기 나노플레이트의 첨단부와 상기 인쇄물의 사이에 설치되되, 상기 나노플레이트의 첨단부를 통해 상기 인쇄물의 일측 표면에 분사되는 유체의 액적이 관통되는 관통홀이 구비된 제2전극부; 상기 제1전극부와 제2전극부의 사이에 전압을 인가하는 전원부; 및 상기 전원부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다. Droplet injection device using another nanotip of the present invention for solving the above technical problem, in the droplet injection device for injecting droplets on one surface of the printed material, the nanoplate formed with a tip portion to narrow the width of one end, the A horizontal open channel is formed extending from the chamber provided on the other side of the nanoplate to one end of the nanoplate along the upper surface of the nanoplate, allowing the fluid contained in the chamber to be transferred to the tip formed at one end of the nanoplate. A body part including a first electrode part provided in a portion of the horizontal opening channel for electrical connection with the fluid; A second electrode part disposed between the tip of the nanoplate and the printed material, the second electrode part having a through hole through which droplets of fluid sprayed onto one surface of the print through the tip of the nanoplate; A power supply unit applying a voltage between the first electrode unit and the second electrode unit; And a control unit controlling the power supply unit.

여기서, 상기 인쇄물의 타측 표면에서 이격되어 설치되는 제3전극부;를 더 포함할 수 있다. Here, the third electrode unit is spaced apart from the other surface of the printed matter; may further include.

여기서, 상기 전원부는 상기 제1전극부와 제3전극부의 사이에 전압을 인가할 수 있다. The power supply unit may apply a voltage between the first electrode portion and the third electrode portion.

여기서, 상기 제2전극부는 전극판 및 절연판이 교호적으로 적층되어 형성될 수 있다. The second electrode part may be formed by alternately stacking an electrode plate and an insulating plate.

여기서, 상기 제1전극부와 상기 제2전극부의 각 전극판의 사이에 인가되는 전압은 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 제어될 수 있다. Here, voltages applied between the electrode plates of the first electrode part and the second electrode part may be individually controlled by the controller.

여기서, 상기 제1전극부와 제2전극부의 사이에 인가되는 전압은 직류펄스전압, 교류전압, 또는, 직류전압을 인가하면서 교류전압을 인가하는 전압 중 어느 하나가 될 수 있다. Here, the voltage applied between the first electrode portion and the second electrode portion may be any one of a DC pulse voltage, an AC voltage, or a voltage for applying an AC voltage while applying a DC voltage.

여기서, 상기 나노플레이트의 첨단부 표면에는 소수성 막이 도포 또는 코팅될 수 있다. Here, a hydrophobic film may be applied or coated on the surface of the tip of the nanoplate.

상기 나노플레이트는 폴리머 재질로 이루어질 수 있다. The nanoplate may be made of a polymer material.

여기서, 상기 나노플레이트는 복수개가 이웃하여 집적되도록 구성되고, 각 나노플레이트의 첨단부와 상기 인쇄물의 사이에 상기 제2전극부가 구비되며, 상기 제2전극부에는 각 나노플레이트의 첨단부와 대응되는 위치마다 관통홀이 형성될 수 있다. Here, the nanoplates are configured to be integrated with a plurality of neighbors, and the second electrode portion is provided between the tip portion of each nanoplate and the printed matter, and the second electrode portion corresponds to the tip portion of each nanoplate. Through holes may be formed for each position.

상술한 바와 같은 본 발명은, 나노팁의 첨단부를 통해 분사되는 유체의 유면에 제어 가능한 정전기장을 인가하여, 상기 유체를 열적인 변화없이 액적(Droplet) 의 형태로 분사시킬 수 있으며, 제1전극부, 제2전극부, 및 제3전극부를 통해 상기 분사되는 액적을 미세하게 제어할 수 있다는 이점이 있다. The present invention as described above, by applying a controllable electrostatic field to the oil surface of the fluid injected through the tip of the nano-tip, it is possible to inject the fluid in the form of a drop (Droplet) without a thermal change, the first electrode Advantageously, the sprayed droplets can be finely controlled through the portion, the second electrode portion, and the third electrode portion.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 갖는 다수개의 나노팁을 이용한 액적분사장치를 소정 간격으로 배열함에 있어, 종래와 같은 여러 가지 열적인 문제들에 영향을 받지 않는바 고집적의 배열이 가능하다는 이점이 있다. In addition, in arranging droplet injection devices using a plurality of nanotips having a configuration according to an embodiment of the present invention at predetermined intervals, a highly integrated arrangement is possible without being affected by various thermal problems as in the prior art. There is an advantage.

본 실시예에 따른 나노팁을 이용한 액적분사장치는, 도 5 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 크게, 제1전극부(110)가 구비된 몸체부(100), 제2전극부(120), 제3전극부(130), 전원부(200) 및 제어부(300)를 포함하여 구성된다. Droplet injection device using the nano-tip according to the present embodiment, as shown in Figure 5 or 7, large, the body portion 100, the second electrode portion 120 is provided with the first electrode portion 110 And a third electrode part 130, a power supply part 200, and a control part 300.

상기 몸체부(100)는 캔틸레버(140, Cantilever), 수평개방채널(150), 수직개방채널(160), 제1전극부(110)를 포함하여 구성되며, 상기 캔틸레버(140)는 나노플레이트(142) 및 상기 나노플레이트(142)의 일측 하면에 구비된 나노팁(144)을 포함하여 이루어진 부분이고, 상기 수평개방채널(150)은 상기 나노플레이트(142)의 타측에 마련된 챔버(도 8의 C)로부터 상기 나노플레이트(142)의 상측 표면을 따라 상기 나노플레이트(142)의 일측 단부로 연장형성되어, 상기 챔버(C)에 수용된 유체가 상기 나노플레이트(142)의 일측 단부로 이송 가능하게 하는 부분이며, 상기 수직개방채널(160)은 일측이 상기 수평개방채널(150)과 연속되도록 형성되고, 타측이 상기 나노팁(144)의 첨단부(144a)로 연장형성되어, 상기 나노플레이트(142)의 일측으로 이송된 유체가 상기 나노팁(144)의 첨단부(144a)로 이송 가능하도록 상기 나노팁(144)의 일측 표면에 형성된 부분이고, 상기 제1전극부(110)는 유체와의 전기적 인 접촉을 위해 마련된 부분이다. The body part 100 includes a cantilever 140, a horizontal open channel 150, a vertical open channel 160, and a first electrode part 110. The cantilever 140 includes a nanoplate ( 142 and a nano tip 144 provided on one side lower surface of the nanoplate 142, the horizontal opening channel 150 is a chamber provided on the other side of the nanoplate 142 (Fig. 8 Extending from C) to one end of the nanoplate 142 along the upper surface of the nanoplate 142, such that fluid contained in the chamber C can be transferred to one end of the nanoplate 142. The vertical open channel 160 is formed so that one side thereof is continuous with the horizontal open channel 150, and the other side extends to the tip portion 144a of the nanotip 144 to form the nanoplate ( Fluid transferred to one side of the 142 to the tip 144a of the nanotip 144 It is a portion formed on one surface of the nanotip 144 to be transportable, the first electrode portion 110 is a portion provided for electrical contact with the fluid.

상기 제2전극부(120)는 나노팁(144)의 첨단부(144a)와 인쇄물(A)의 사이에 설치되되, 첨단부(144a)를 통해 인쇄물(A)의 일측 표면에 분사되는 액적이 관통되는 관통홀(120h)이 구비된 부분이고, 상기 전원부(200)는 제1전극부(110)와 제2전극부(120)의 사이에 전압을 인가하는 부분이며, 상기 제어부(300)는 전원부(200)를 제어하는 부분이고, 상기 제3전극부(130)는 인쇄물(A)의 타측 표면에서 이격되어 설치되는 부분이다. The second electrode part 120 is installed between the tip portion 144a of the nanotip 144 and the printed matter A, and the droplets are sprayed onto one surface of the printed matter A through the tip portion 144a. The through hole 120h penetrates, the power supply unit 200 is a portion for applying a voltage between the first electrode unit 110 and the second electrode unit 120, the control unit 300 is The part controlling the power supply unit 200, and the third electrode unit 130 is a part spaced apart from the other surface of the printed matter (A).

여기서, 상기 수직개방채널(160)을 대신하여 수직폐쇄채널(160')을 형성할 수 있으며, 이때, 수평개방채널(150)은 상기 나노플레이트(142)의 타측에 마련된 챔버(C)로부터 상기 나노플레이트(142)의 상측 표면을 따라 일측으로 연장형성되고, 수직폐쇄채널(160')은 일측이 상기 수평개방채널(150)과 연속되고, 타측이 상기 나노팁(144)의 첨단부(144a)로 연장되도록 상기 나노팁(144)의 상하를 관통하여 형성될 수 있다. Here, the vertical closed channel 160 ′ may be formed in place of the vertical open channel 160. In this case, the horizontal open channel 150 may be formed from the chamber C provided on the other side of the nanoplate 142. It extends to one side along the upper surface of the nanoplate 142, the vertical closed channel (160 ') is one side is continuous with the horizontal open channel 150, the other side is the tip portion (144a) of the nano tip (144) It may be formed to penetrate the top and bottom of the nanotip 144 to extend to).

먼저, 몸체부(100)에 대하여 설명하도록 한다. First, the body portion 100 will be described.

제1실시예의 몸체부(100)는 나노플레이트(142) 및 상기 나노플레이트(142)의 일측 하면에 구비된 나노팁(144)을 포함하는 캔틸레버(140), 상기 나노플레이트(142)의 타측에 마련된 챔버(C)로부터 상기 나노플레이트(142)의 상측 표면을 따라 상기 나노플레이트(142)의 일측 단부로 연장형성되어, 상기 챔버(C)에 수용된 유체가 상기 나노플레이트(142)의 일측 단부로 이송 가능하게 하는 수평개방채 널(150), 일측이 상기 수평개방채널(150)과 연속되도록 형성되고, 타측이 상기 나노팁(144)의 첨단부(144a)로 연장형성되어, 상기 나노플레이트(142)의 일측으로 이송된 유체가 상기 나노팁(144)의 첨단부(144a)로 이송 가능하도록 상기 나노팁(144)의 일측 표면에 형성된 수직개방채널(160), 상기 유체와 전기적인 접속을 위해 적어도 일부분에 마련된 제1전극부(110)를 포함하여 구성된다. The body portion 100 of the first embodiment may include a nanoplate 142 and a nanotip 144 provided on one side lower surface of the nanoplate 142, on the other side of the nanoplate 142. It extends from the provided chamber (C) to one end of the nanoplate 142 along the upper surface of the nanoplate 142, the fluid contained in the chamber (C) to one end of the nanoplate 142 Horizontal open channel 150 to enable transport, one side is formed to be continuous with the horizontal open channel 150, the other side is formed extending to the tip portion (144a) of the nanotip 144, the nanoplate ( The vertical open channel 160 formed on one surface of the nanotip 144 so that the fluid transferred to one side of the 142 may be transferred to the tip portion 144a of the nanotip 144, and electrically connects the fluid. It comprises a first electrode unit 110 provided at least in part for do.

예컨대, 제1실시예의 몸체부(100)의 캔틸레버(140)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 나노플레이트(142)의 상측 표면 중앙을 따라서 홈이 형성되어 수평개방채널(150)이 형성되고, 상기 홈과 이어지도록 나노팁(144)의 일측 표면 중앙을 따라서 홈이 형성되어 수직개방채널(160)이 형성될 수 있다. For example, the cantilever 140 of the body portion 100 of the first embodiment, as shown in Figure 5, the groove is formed along the center of the upper surface of the nanoplate 142 to form a horizontal open channel 150 In addition, a groove may be formed along the center of one surface of the nanotip 144 so as to be connected to the groove, so that the vertical open channel 160 may be formed.

한편, 제1전극부(110)는 상기 수평개방채널(150)과 상기 수직개방채널(160)의 내측면에 패터닝처리에 의해 마련될 수 있다. 이때, 상기 제1전극부(110)는 상기 수평개방채널(150) 또는 상기 수직개방채널(160) 중 하나에만 마련될 수도 있고, 몸체부(100) 전체를 전기가 흐를 수 있는 재질을 사용하여 제1전극부(110)로 활용할 수도 있다. On the other hand, the first electrode unit 110 may be provided on the inner surface of the horizontal open channel 150 and the vertical open channel 160 by a patterning process. In this case, the first electrode unit 110 may be provided only in one of the horizontal open channel 150 or the vertical open channel 160, using a material that allows electricity to flow through the entire body portion 100. It may be utilized as the first electrode unit 110.

이때, 상기 수평개방채널(150) 또는 상기 수직개방채널(160)의 내측면에 패터닝처리에 의해 제1전극부(110)가 마련되는 경우에는 상기 캔틸레버(140)는 폴리머 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 이는, 다수의 몸체부(100)가 이웃하여 배열된 경우에, 전기가 통하지 않는 폴리머 재질로 몸체부(100)를 형성함에 따라 이웃하여 배열된 몸체부(100) 간에 전기적인 간섭이 발생하지 않도록 하기 위함이다. In this case, when the first electrode unit 110 is provided on the inner surface of the horizontal opening channel 150 or the vertical opening channel 160 by the patterning process, the cantilever 140 is preferably made of a polymer material. When the plurality of body parts 100 are arranged next to each other, electrical interference does not occur between the body parts 100 arranged next to each other as the body part 100 is formed of a non-conductive polymer material. This is to avoid.

제2실시예의 몸체부(100)는 나노플레이트(142) 및 상기 나노플레이트(142)의 일측 하면에 구비된 나노팁(144)을 포함하는 캔틸레버(140), 상기 나노플레이트(142)의 타측에 마련된 챔버(C)로부터 상기 나노플레이트(142)의 상측 표면을 따라 일측으로 연장형성되어, 상기 챔버(C)에 수용된 유체가 상기 나노플레이트(142)의 일측으로 이송 가능하게 하는 수평개방채널(150), 일측이 상기 수평개방채널(150)과 연속되고, 타측이 상기 나노팁(144)의 첨단부(144a)로 연장되도록 상기 나노팁(144)의 상하를 관통하여 형성되어, 상기 나노플레이트(142)의 일측으로 이송된 유체가 상기 나노팁(144)의 첨단부(144a)로 이송 가능하게 하는 수직폐쇄채널(160'), 상기 유체와 전기적인 접속을 위해 적어도 일부분에 마련된 제1전극부(110)를 포함하여 구성된다. The body portion 100 of the second embodiment includes a nanoplate 142 and a nanotip 144 provided on one side lower surface of the nanoplate 142 and the other side of the nanoplate 142. A horizontal open channel 150 extending from one side of the nanoplate 142 to the one side of the nanoplate 142 by extending from one side along the upper surface of the nanoplate 142 from the provided chamber C. ), One side is continuous with the horizontal open channel 150, and the other side is formed to penetrate the top and bottom of the nanotip 144 so as to extend to the tip portion (144a) of the nanotip 144, the nanoplate ( Vertical closed channel 160 ′ enables the fluid transferred to one side of the 142 to the tip portion 144a of the nanotip 144, and a first electrode part provided at least in part for electrical connection with the fluid. And 110.

예컨대, 제2실시예의 몸체부(100)의 캔틸레버(140)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 나노플레이트(142)의 상측 표면 중앙을 따라서 홈이 형성되어 수평개방채널(150)이 형성되고, 상기 홈과 이어지도록 나노팁(144)의 상하를 관통하는 홀을 형성하여 수직폐쇄채널(160')이 형성될 수 있다. For example, the cantilever 140 of the body portion 100 of the second embodiment, as shown in Figure 7, the groove is formed along the center of the upper surface of the nanoplate 142 to form a horizontal open channel 150 The vertical closure channel 160 ′ may be formed by forming a hole penetrating the top and bottom of the nanotip 144 to be connected to the groove.

한편, 제1전극부(110)는 상기 수평개방채널(150)과 상기 수직폐쇄채널(160')의 내측면에 패터닝처리에 의해 마련될 수 있다. 이때, 상기 제1전극부(110)는 상기 수평개방채널(150) 또는 상기 수직폐쇄채널(160') 중 하나에만 마련될 수도 있고, 몸체부(100) 전체를 전기가 흐를 수 있는 재질을 사용하여 제1전극부(110)로 활용할 수도 있다. On the other hand, the first electrode unit 110 may be provided by the patterning process on the inner surface of the horizontal open channel 150 and the vertical closed channel 160 ′. In this case, the first electrode unit 110 may be provided only in one of the horizontal open channel 150 or the vertical closed channel 160 ′, using a material that allows electricity to flow through the entire body portion 100. It may be utilized as the first electrode unit 110.

이때, 상기 수평개방채널(150) 또는 상기 수직폐쇄채널(160')의 내측면에 패터닝처리에 의해 제1전극부(110)가 마련되는 경우에는 상기 캔틸레버(140)는 폴리 머 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 이는, 다수의 몸체부(100)가 이웃하여 배열된 경우에, 전기가 통하지 않는 폴리머 재질로 몸체부(100)를 형성함에 따라 이웃하여 배열된 몸체부(100) 간에 전기적인 간섭이 발생하지 않도록 하기 위함이다. In this case, when the first electrode unit 110 is provided on the inner surface of the horizontal opening channel 150 or the vertical closing channel 160 'by the patterning process, the cantilever 140 is formed of a polymer material. Preferably, when the plurality of body parts 100 are arranged next to each other, electrical interference between the body parts 100 arranged adjacently is formed as the body part 100 is formed of an electrically conductive polymer material. This is to prevent the occurrence.

나노팁(144)의 첨단부(144a)의 표면에는 소수성 막이 도포 또는 코팅될 수 있으며, 예컨대, 산소 플라즈마 공정 또는 아르곤 및 산소 이온빔 공정을 통해 소수성 표면이 형성되도록 할 수 있다. 이는, 노즐의 단부 표면이 소수성 막으로 이루어져 노즐을 통한 액적분사 시 유체의 초기 메니스커스(menisCus)의 형성이 효과적으로 일어나고, 반복적인 분사를 하더라도 분사 현상의 안정성 및 효율성이 증가하도록 하기 위함이다. A hydrophobic film may be applied or coated on the surface of the tip 144a of the nanotip 144, for example, to form a hydrophobic surface through an oxygen plasma process or an argon and oxygen ion beam process. This is because the end surface of the nozzle is made of a hydrophobic membrane to effectively form the initial menisCus of the fluid during the droplet injection through the nozzle, and to increase the stability and efficiency of the injection phenomenon even if repeated injection.

한편, 상술한 몸체부(100)는 PCMS 몰딩(polyCimethylsiloxane molCinC) 방법을 이용하여 제작할 수 있다. On the other hand, the above-described body portion 100 can be manufactured using the PCMS molding (polyCimethylsiloxane molCinC) method.

다음으로, 제2전극부(120) 및 제3전극부(130)에 대하여 설명하도록 한다. Next, the second electrode unit 120 and the third electrode unit 130 will be described.

도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2전극부(120)는 나노팁(144)의 첨단부(144a)와 인쇄물(A)의 사이에 설치되되, 나노팁(144)의 첨단부(144a)를 통해 인쇄물(A)의 일측 표면에 분사되는 액적이 관통되는 관통홀(120h)이 구비된다. As shown in FIG. 5 and FIG. 7, the second electrode part 120 is installed between the tip 144a of the nanotip 144 and the printed matter A, but the tip of the nanotip 144 ( A through hole 120h through which droplets sprayed onto one surface of the printed matter A through 144a is provided.

상술한 바와 같이 구성된 제2전극부(120)와 몸체부(100)에 구비된 제1전극부(110)의 사이에는 후술하게 될 전원부(200)에 의해 전압이 인가되어, 챔버(C)에 공급된 유체가 수평개방채널(150)을 지나 수직개방채널(160) 또는 수평개방채널(150)을 통해 첨단부(144a)로부터 분사되어 관통홀(120h)을 관통한 후 인쇄물(A) 에 인쇄될 수 있게 된다. 상세하게는, 제1전극부(110)와 제2전극부(120)의 사이에 전압이 인가되면, 제1전극부(110)와 제2전극부(120)의 사이에 정전기장이 형성되고, 이에 따라 상기 유체에는 대향 전극인 제2전극부(120) 방향으로 작용하는 쿨롱의 힘(Coulomb's ForCe)이 작용하게 되어 액적이 첨단부(144a)를 통해 인쇄물(A)로 분사되는 것이다. A voltage is applied between the second electrode part 120 and the first electrode part 110 provided in the body part 100 configured as described above by the power supply part 200 which will be described later. The supplied fluid is injected from the tip 144a through the vertical open channel 160 or the horizontal open channel 150 through the horizontal open channel 150 to penetrate the through hole 120h and then print on the printed matter A. It becomes possible. In detail, when a voltage is applied between the first electrode part 110 and the second electrode part 120, an electrostatic field is formed between the first electrode part 110 and the second electrode part 120. Accordingly, Coulomb's ForCe acting in the direction of the second electrode portion 120, which is the counter electrode, is applied to the fluid, and the droplet is sprayed onto the printed matter A through the tip portion 144a.

이때, 제2전극부(120)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 전극판(122) 및 절연판(124)이 교호적으로 적층되어 형성되고, 제1전극부(110)와 제2전극부(120)의 각 전극판(122)의 사이에 인가되는 전압은 상기 제어부(300)에 의해 각각 개별적으로 제어될 수 있으며, 이에 대해서는 전원부(200)와 제어부(300)에 대한 설명시 상세하게 하도록 한다. In this case, as shown in FIG. 6, the second electrode part 120 is formed by alternately stacking the electrode plate 122 and the insulating plate 124, and the first electrode part 110 and the second electrode part. Voltages applied between the electrode plates 122 of the 120 may be individually controlled by the controller 300, which will be described in detail when describing the power supply unit 200 and the control unit 300. do.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 하나의 챔버(C)로부터 하나의 첨단부(144a)를 통해 액적이 분사되는 경우에는 하나의 관통홀(120h)이 구비되고, 도 9에 도시된 바와 같이, 다수의 몸체부(100)가 이웃하여 배열되어 집적된 경우에는 각 몸체부(100)의 첨단부(144a)에 대응하는 위치마다 제2전극부(120)를 마련하여 제1전극부(110)와 각각의 제2전극부(120)의 사이에 인가되는 전압을 각각 개별적으로 제어될 수 있도록 한다. On the other hand, as shown in Figure 8, when the droplet is injected through one tip portion (144a) from one chamber (C), one through hole (120h) is provided, as shown in FIG. When the plurality of body parts 100 are arranged adjacent to each other and are integrated, the second electrode part 120 may be provided at positions corresponding to the tips 144a of the body parts 100 so as to form the first electrode part 110. ) And the voltage applied between each of the second electrode units 120 can be individually controlled.

도 5 및 도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제3전극부(130)는 인쇄물(A)의 타측 표면에서 이격되어 설치되고, 제3전극부(130)와 제1전극부(110)의 사이에도 전압이 인가되며, 이처럼 제3전극부(130)와 제1전극부(110)의 사이에 전압이 인가됨에 따라 쿨롱의 힘(Coulomb's ForCe)이 더욱 크게 작용하게 되어 첨단 부(144a)를 통해 분사된 액적의 직진성능이 증진될 수 있다. As shown in FIGS. 5, 7, 8, and 9, the third electrode unit 130 is spaced apart from the other surface of the printed matter A, and the third electrode unit 130 and the first electrode unit are disposed. A voltage is applied between the 110, and as the voltage is applied between the third electrode 130 and the first electrode 110, the Coulomb's ForCe acts more greatly. The straightness performance of the droplets injected through 144a may be enhanced.

다음으로, 전원부(200)와 제어부(300)에 대하여 설명하도록 한다. Next, the power supply unit 200 and the control unit 300 will be described.

도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 전원부(200)는 제1전극부(110)와 제2전극부(120)의 사이, 제1전극부(110)와 제3전극부(130)의 사이에 전압을 인가하는 부분이고, 제어부(300)는 상기 전원부(200)를 제어하는 부분이다. As shown in FIG. 5 and FIG. 7, the power supply unit 200 is disposed between the first electrode unit 110 and the second electrode unit 120 and the first electrode unit 110 and the third electrode unit 130. A voltage is applied between the controller 300 and the controller 300 to control the power supply unit 200.

한편, 전술한 바와 같이, 상기 제어부(300)는 제1전극부(110)와 각 전극판(122)의 사이에 인가되는 전압을 개별적으로 제어하고, 제1전극부(110)와 각 제2전극부(120)의 사이에 인가되는 전압을 각각 개별적으로 제어함과 동시에 제1전극부(110)와 각 전극판(122)에 인가되는 전압을 각각 개별적으로 제어할 수 있다. On the other hand, as described above, the controller 300 individually controls the voltage applied between the first electrode 110 and each electrode plate 122, the first electrode 110 and each second The voltages applied between the electrode units 120 may be individually controlled, and the voltages applied to the first electrode unit 110 and the electrode plates 122 may be individually controlled.

예컨대, 제1전극부(110)와 첨단부(144a)에서 가까운 전극판(122)과의 전압, 제1전극부(110)와 첨단부(144a)에서 먼 전극판(122)과의 전압이 서로 다르게 인가되면, 액적의 가속도가 +값 또는 -값을 갖도록 변화할 수 있는 것이다. 이처럼 액적의 가속도가 변함에 따라 인쇄물(A)에 인쇄되는 인쇄품질도 달라진다. For example, the voltage between the first electrode portion 110 and the electrode plate 122 close to the tip portion 144a and the voltage between the first electrode portion 110 and the electrode plate 122 far from the tip portion 144a are When applied differently, the acceleration of the droplet can be changed to have a + value or a-value. As the acceleration of the droplets changes as described above, the print quality printed on the printed matter A also changes.

한편, 상기 제1전극부(110)와 제2전극부(120)의 사이에 인가되는 전압은, 직류펄스전압, 교류전압, 또는, 직류전압을 인가하면서 교류전압을 인가하는 전압 중 어느 하나로 구성될 수 있다. The voltage applied between the first electrode part 110 and the second electrode part 120 may be one of a DC pulse voltage, an AC voltage, or a voltage for applying an AC voltage while applying a DC voltage. Can be.

직류전압의 연속적인 신호에 의하여 유체의 계면에 전하가 하전되고 계면의 접선방향으로 전하의 이동이 생기면서 계면 중앙부근에 정전기력의 집중이 생기면서 액적이 형성되어 토출될 수 있다. 다만, 인가되는 전압의 크기와 유체의 전기전 도도, 표면장력계수, 점성도 등에 따라서 계면의 변화와 제팅모드가 다르게 되기 때문에 연속적인 신호일 경우에는 단일 액적이 형성되는 매우 제한된 조건에서만 액적을 생성·토출할 수 있다. The charge is charged at the interface of the fluid by the continuous signal of the direct current voltage, the charge is generated in the tangential direction of the interface, the concentration of the electrostatic force occurs near the center of the liquid droplets can be formed and discharged. However, since the change of interface and jetting mode are different according to the applied voltage, the electrical conductivity of the fluid, the surface tension coefficient, and the viscosity, the droplets are generated and discharged only under very limited conditions in which a single droplet is formed in a continuous signal. can do.

이를 극복하기 위하여, 직류전압의 펄스를 가하면 한정된 시간에서만 정전기력을 액적의 계면에 작용하므로 원하는 시점에 원하는 개수의 액적을 생성·토출할 수 있으며, 연속젯(Continuous jet) 또는 콘젯(Cone-jet)의 경우에도 연속젯을 절단함으로써 액적을 형성할 수 있다. 그러나 이 경우에도 인가전압과 유체의 물리적 특성에 따른 최적조건을 인가하여야 효과적으로 액적을 생성할 수 있다. 즉, 원하는 시점에 원하는 개수의 액적을 생성하기 위해서는 유체의 특성에 따라 최적의 전압과 주파수의 펄스를 인가해야 한다. In order to overcome this, applying a pulse of DC voltage acts on the interface of the droplets for a limited time, so that the desired number of droplets can be generated and discharged at a desired time, and continuous jet or cone-jet can be used. Also in the case of the droplets can be formed by cutting the continuous jet. However, even in this case, droplets can be effectively generated by applying the optimum conditions according to the applied voltage and the physical characteristics of the fluid. That is, in order to generate a desired number of droplets at a desired time point, a pulse of an optimal voltage and frequency should be applied according to the characteristics of the fluid.

한편, 전기분무(eleCtrospray) 연구에서 교류전압에 의해서도 유체 계면의 변화가 가능함이 보고되고 있다. 따라서 본 실시예에서는 이러한 교류전압을 이용한 액적의 생성, 토출을 제안한다. On the other hand, in the eleCtrospray research, it is reported that the fluid interface can be changed by the AC voltage. Therefore, the present embodiment proposes the generation and discharge of droplets using the AC voltage.

더불어 전술한 액적 생성·토출의 효율과 효과를 증진시키기 위하여, 유체가 분무 또는 액적 생성이 되지 않는 범위의 직류전압을 인가하면서 특정주파수의 교류전압을 인가하면 해당 주파수에 비례하는 횟수로 액적이 생성·토출될 수 있으며, 보다 안정적인 최적조건을 제공할 수 있다. In addition, in order to enhance the efficiency and effect of the above-described droplet generation and discharging, when an alternating current voltage of a specific frequency is applied while applying a DC voltage in a range where the fluid is not sprayed or generated, droplets are generated in proportion to the frequency. · Can be discharged and can provide more stable optimum conditions.

미설명한 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 나노팁을 이용한 액적분사장치의 나노팁 첨단부에 형성된 유체의 계면을 나타내는 도면으로서, (a), (b), (c), (d)와 같이 다향한 형태가 될 수 있으며, (a), (b)의 형태가 최적의 형태이다. 10 is a view showing the interface of the fluid formed on the tip of the nano-tip of the droplet ejection apparatus using the nano-tip according to an embodiment of the present invention, (a), (b), (c), (d) It can be a variety of forms, such as (a), (b) is the optimal form.

한편, 나노플레이트(142) 및 상기 나노플레이트(142)의 일측 하면에 구비된 나노팁(144)을 포함하는 캔틸레버(140)를 대신하여, 도 11에 도시된 바와 같이, 일측 단부의 폭이 좁아지도록 첨단부(144a)가 형성된 나노플레이트(142)를 선택하여 사용할 수도 있다. Meanwhile, in place of the cantilever 140 including the nanoplate 142 and the nanotip 144 provided on one lower surface of the nanoplate 142, as shown in FIG. 11, the width of one end portion is narrow. The nanoplate 142 on which the tip portion 144a is formed may be selected and used.

즉, 제2전극부(120), 전원부(200), 제어부(300) 등은 모두 동일하게 구성하고, 상기 캔틸레버(140)를 대신하여 나노팁(144)의 구성을 나노플레이트(142)에 일체화하여 일측 단부의 폭이 좁아지도록 첨단부(144a)가 형성된 나노플레이트(142)를 사용하여, 이 나노플레이트(142)에 형성된 첨단부(144a)를 통해 유체의 액적이 분사되도록 하는 것이다. 이때, 상기 나노플레이트(142)는 나노 스케일뿐만 아니라 마이크로 스케일도 가능하다. That is, the second electrode unit 120, the power supply unit 200, the control unit 300, and the like are all configured in the same manner, and instead of the cantilever 140, the nanotip 144 is integrated into the nanoplate 142. By using the nanoplate 142 having the tip portion 144a formed to narrow the width of one end portion, the droplet of the fluid is injected through the tip portion 144a formed on the nanoplate 142. In this case, the nanoplate 142 may be microscale as well as nanoscale.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다. Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it will be apparent to those skilled in the art that many different and obvious modifications are possible without departing from the scope of the invention from this description. Therefore, the scope of the invention should be construed by the claims described to include many such variations.

도 1 및 도 2는 종래의 열구동 방식의 액적분사 장치를 나타내는 예시도. 1 and 2 is an exemplary view showing a conventional thermal drive type droplet injection device.

도 3 및 도 4는 종래의 정전기력 방식의 액적분사 장치를 나타내는 예시도. 3 and 4 is an exemplary view showing a conventional electrostatic force droplet ejection apparatus.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 나노팁을 이용한 액적분사장치의 제1실시예를 나타내는 예시도. 5 is an exemplary view showing a first embodiment of a droplet ejection apparatus using a nanotip according to an embodiment of the present invention.

도 6은 도 5의 I-I' 단면도. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 5.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 나노팁을 이용한 액적분사장치의 제2실시예를 나타내는 예시도. 7 is an exemplary view showing a second embodiment of a droplet ejection apparatus using a nanotip according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 나노팁을 이용한 액적분사장치를 나타내는 개념도. 8 is a conceptual diagram showing a droplet injection using a nanotip according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 나노팁을 이용한 액적분사장치가 집적된 것을 나타내는 개념도. Figure 9 is a conceptual diagram showing that the droplet ejection apparatus using a nanotip integrated in accordance with an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 나노팁을 이용한 액적분사장치의 나노팁 첨단부에 형성된 유체의 계면을 나타내는 도면. 10 is a view showing the interface of the fluid formed on the tip of the nano-tip of the droplet ejection apparatus using a nanotip according to an embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 나노팁을 이용한 액적분사장치의 제3실시예를 나타내는 예시도. 11 is an exemplary view showing a third embodiment of a droplet ejection apparatus using a nanotip according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100:몸체부 110:제1전극부100: body portion 110: first electrode portion

120:제2전극부 120h:관통홀120: second electrode portion 120h: through hole

122:전극판 124:절연판122: electrode plate 124: insulating plate

130:제3전극부 140:캔틸레버130: third electrode portion 140: cantilever

142:나노플레이트 144:나노팁142: nanoplate 144: nano tips

144a:첨단부 150:수평개방채널144a: high end 150: horizontal open channel

160:수직개방채널 160':수직폐쇄채널160: vertical open channel 160 ': vertical closed channel

Claims (27)

인쇄물의 일측 표면에 액적을 분사하는 액적분사장치에 있어서, In the droplet ejection apparatus for injecting droplets on one surface of the printed matter, 나노플레이트 및 상기 나노플레이트의 일측 하면에 구비된 나노팁을 포함하는 캔틸레버, 상기 나노플레이트의 타측에 마련된 챔버로부터 상기 나노플레이트의 상측 표면을 따라 상기 나노플레이트의 일측 단부로 연장형성되어, 상기 챔버에 수용된 유체가 상기 나노플레이트의 일측 단부로 이송 가능하게 하는 수평개방채널, 일측이 상기 수평개방채널과 연속되도록 형성되고, 타측이 상기 나노팁의 첨단부로 연장형성되어, 상기 나노플레이트의 일측으로 이송된 유체가 상기 나노팁의 첨단부로 이송 가능하도록 상기 나노팁의 일측 표면에 형성된 수직개방채널, 상기 유체와 전기적인 접속을 위해 상기 수직개방채널의 적어도 일부분에 마련된 제1전극부를 포함하는 몸체부; Cantilevers including nanoplates and nanotips provided on one side of the nanoplates, extending from the chamber provided on the other side of the nanoplates to one end of the nanoplates along the upper surface of the nanoplates, A horizontal open channel for allowing the fluid to be transported to one end of the nanoplate, one side is formed to be continuous with the horizontal open channel, the other side is formed to extend to the tip of the nanotip, transferred to one side of the nanoplate A body part including a vertical open channel formed on one surface of the nanotip so as to transfer fluid to the tip of the nanotip, and a first electrode part provided on at least a portion of the vertical open channel for electrical connection with the fluid; 상기 나노팁의 첨단부와 상기 인쇄물의 사이에 설치되되, 상기 나노팁의 첨단부를 통해 상기 인쇄물의 일측 표면에 분사되는 유체의 액적이 관통되는 관통홀이 구비된 제2전극부; A second electrode part disposed between the tip of the nanotip and the printed material, the second electrode part having a through hole through which droplets of fluid sprayed onto one surface of the printed material through the tip of the nanotip; 상기 제1전극부와 제2전극부의 사이에 전압을 인가하는 전원부; 및 A power supply unit applying a voltage between the first electrode unit and the second electrode unit; And 상기 전원부를 제어하는 제어부;를 포함하며, And a controller for controlling the power supply unit. 상기 제1전극부와 제2전극부의 사이에 인가되는 전압은 직류전압을 인가하면서 교류전압을 인가하는 전압이고, 상기 나노팁의 첨단부 표면에는 소수성 막이 도포 또는 코팅되며, 상기 캔틸레버는 폴리머 재질로 이루어지되, The voltage applied between the first electrode portion and the second electrode portion is a voltage applying an alternating current voltage while applying a direct current voltage, and a hydrophobic film is coated or coated on the surface of the tip of the nanotip, and the cantilever is made of a polymer material. It's done, 상기 몸체부는 복수개가 이웃하여 집적되도록 구성되고, 각 몸체부의 첨단부와 상기 인쇄물의 사이에 상기 제2전극부가 구비되며, 상기 제2전극부에는 각 몸체부의 첨단부와 대응되는 위치마다 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. The body portion is configured such that a plurality of neighbors are integrated, and the second electrode portion is provided between the tip portion of each body portion and the printed matter, and the second electrode portion has through holes at positions corresponding to the tip portion of each body portion. Droplet injection device using a nano-tip, characterized in that formed. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 인쇄물의 타측 표면에서 이격되어 설치되는 제3전극부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. Droplet injection device using a nano-tip further comprises a; third electrode portion spaced apart from the other surface of the printed matter. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 전원부는 상기 제1전극부와 제3전극부의 사이에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. And the power supply unit applies a voltage between the first electrode section and the third electrode section. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제2전극부는 전극판 및 절연판이 교호적으로 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. The second electrode unit droplet injection device using a nano-tip, characterized in that the electrode plate and the insulating plate is formed by alternately stacked. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 제1전극부와 상기 제2전극부의 각 전극판의 사이에 인가되는 전압은 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. Droplet injection device using a nano-tip, characterized in that the voltage applied between each electrode plate of the first electrode portion and the second electrode portion is individually controlled by the controller. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 인쇄물의 일측 표면에 액적을 분사하는 액적분사장치에 있어서, In the droplet ejection apparatus for injecting droplets on one surface of the printed matter, 나노플레이트 및 상기 나노플레이트의 일측 하면에 구비된 나노팁을 포함하는 캔틸레버, 상기 나노플레이트의 타측에 마련된 챔버로부터 상기 나노플레이트의 상측 표면을 따라 일측으로 연장형성되어, 상기 챔버에 수용된 유체가 상기 나노플레이트의 일측으로 이송 가능하게 하는 수평개방채널, 일측이 상기 수평개방채널과 연속되고, 타측이 상기 나노팁의 첨단부로 연장되도록 상기 나노팁의 상하를 관통하여 형성되어, 상기 나노플레이트의 일측으로 이송된 유체가 상기 나노팁의 첨단부로 이송 가능하게 하는 수직폐쇄채널, 상기 유체와 전기적인 접속을 위해 상기 수직폐쇄채널의 적어도 일부분에 마련된 제1전극부를 포함하는 몸체부; A cantilever comprising a nanoplate and a nanotip provided on one side of the nanoplate, and extending from the chamber provided on the other side of the nanoplate to one side along the upper surface of the nanoplate, the fluid contained in the chamber A horizontal open channel for transporting to one side of the plate, one side is continuous with the horizontal opening channel, the other side is formed through the top and bottom of the nanotip so as to extend to the tip of the nanotip, the transfer to one side of the nanoplate A body part including a vertical closure channel for allowing the fluid to be transferred to the tip of the nanotip, and a first electrode part provided in at least a portion of the vertical closure channel for electrical connection with the fluid; 상기 나노팁의 첨단부와 상기 인쇄물의 사이에 설치되되, 상기 나노팁의 첨단부를 통해 상기 인쇄물의 일측 표면에 분사되는 유체의 액적이 관통되는 관통홀이 구비된 제2전극부; A second electrode part disposed between the tip of the nanotip and the printed material, the second electrode part having a through hole through which droplets of fluid sprayed onto one surface of the printed material through the tip of the nanotip; 상기 제1전극부와 제2전극부의 사이에 전압을 인가하는 전원부; 및 A power supply unit applying a voltage between the first electrode unit and the second electrode unit; And 상기 전원부를 제어하는 제어부;를 포함하며, And a controller for controlling the power supply unit. 상기 제1전극부와 제2전극부의 사이에 인가되는 전압은 직류전압을 인가하면서 교류전압을 인가하는 전압이고, 상기 나노팁의 첨단부 표면에는 소수성 막이 도포 또는 코팅되며, 상기 캔틸레버는 폴리머 재질로 이루어지되, The voltage applied between the first electrode portion and the second electrode portion is a voltage applying an alternating current voltage while applying a direct current voltage, and a hydrophobic film is coated or coated on the surface of the tip of the nanotip, and the cantilever is made of a polymer material. It's done, 상기 몸체부는 복수개가 이웃하여 집적되도록 구성되고, 각 몸체부의 첨단부와 상기 인쇄물의 사이에 상기 제2전극부가 구비되며, 상기 제2전극부에는 각 몸체부의 첨단부와 대응되는 위치마다 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. The body portion is configured such that a plurality of neighbors are integrated, and the second electrode portion is provided between the tip portion of each body portion and the printed matter, and the second electrode portion has through holes at positions corresponding to the tip portion of each body portion. Droplet injection device using a nano-tip, characterized in that formed. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 인쇄물의 타측 표면에서 이격되어 설치되는 제3전극부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. Droplet injection device using a nano-tip further comprises a; third electrode portion spaced apart from the other surface of the printed matter. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 전원부는 상기 제1전극부와 제3전극부의 사이에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. And the power supply unit applies a voltage between the first electrode section and the third electrode section. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 제2전극부는 전극판 및 절연판이 교호적으로 적층되어 형성된 것을 특 징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. The second electrode unit is a droplet injection device using a nano-tip characterized in that the electrode plate and the insulating plate is formed by alternately stacked. 제13항에 있어서, The method of claim 13, 상기 제1전극부와 상기 제2전극부의 각 전극판의 사이에 인가되는 전압은 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. Droplet injection device using a nano-tip, characterized in that the voltage applied between each electrode plate of the first electrode portion and the second electrode portion is individually controlled by the controller. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 인쇄물의 일측 표면에 액적을 분사하는 액적분사장치에 있어서, In the droplet ejection apparatus for injecting droplets on one surface of the printed matter, 일측 단부의 폭이 좁아지도록 첨단부가 형성된 나노플레이트, 상기 나노플레이트의 타측에 마련된 챔버로부터 상기 나노플레이트의 상측 표면을 따라 상기 나노플레이트의 일측 단부로 연장형성되어, 상기 챔버에 수용된 유체가 상기 나노플레이트의 일측 단부에 형성된 첨단부로 이송 가능하게 하는 수평개방채널, 상기 유체와 전기적인 접속을 위해 상기 수평개방채널의 일부분에 마련된 제1전극부를 포함하는 몸체부; Nanoplate formed with a tip portion to narrow the width of one end, extending from the chamber provided on the other side of the nanoplate to one end of the nanoplate along the upper surface of the nanoplate, the fluid contained in the chamber A body part including a horizontal opening channel configured to be transported to a tip portion formed at one end of the first electrode part, and a first electrode part provided at a portion of the horizontal opening channel for electrical connection with the fluid; 상기 나노플레이트의 첨단부와 상기 인쇄물의 사이에 설치되되, 상기 나노플레이트의 첨단부를 통해 상기 인쇄물의 일측 표면에 분사되는 유체의 액적이 관통되는 관통홀이 구비된 제2전극부; A second electrode part disposed between the tip of the nanoplate and the printed material, the second electrode part having a through hole through which droplets of fluid sprayed onto one surface of the print through the tip of the nanoplate; 상기 제1전극부와 제2전극부의 사이에 전압을 인가하는 전원부; 및 A power supply unit applying a voltage between the first electrode unit and the second electrode unit; And 상기 전원부를 제어하는 제어부;를 포함하며, And a controller for controlling the power supply unit. 상기 제1전극부와 제2전극부의 사이에 인가되는 전압은 직류전압을 인가하면서 교류전압을 인가하는 전압이고, 상기 나노플레이트의 첨단부 표면에는 소수성 막이 도포 또는 코팅되며, 상기 나노플레이트는 폴리머 재질로 이루어지되, The voltage applied between the first electrode part and the second electrode part is a voltage for applying an alternating current voltage while applying a direct current voltage, and a hydrophobic film is coated or coated on the surface of the tip of the nanoplate, and the nanoplate is made of a polymer material. Consisting of, 상기 나노플레이트는 복수개가 이웃하여 집적되도록 구성되고, 각 나노플레이트의 첨단부와 상기 인쇄물의 사이에 상기 제2전극부가 구비되며, 상기 제2전극부에는 각 나노플레이트의 첨단부와 대응되는 위치마다 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. The nanoplates are configured to be integrated with a plurality of neighbors, and the second electrode part is provided between the tip part of each nanoplate and the printed matter, and the second electrode part is provided at a position corresponding to the tip part of each nanoplate. Droplet injection device using a nano-tip, characterized in that the through-hole is formed. 제19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 인쇄물의 타측 표면에서 이격되어 설치되는 제3전극부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. Droplet injection device using a nano-tip further comprises a; third electrode portion spaced apart from the other surface of the printed matter. 제20항에 있어서, The method of claim 20, 상기 전원부는 상기 제1전극부와 제3전극부의 사이에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. And the power supply unit applies a voltage between the first electrode section and the third electrode section. 제19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 제2전극부는 전극판 및 절연판이 교호적으로 적층되어 형성된 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. The second electrode unit droplet injection device using a nano-tip, characterized in that the electrode plate and the insulating plate is formed by alternately stacked. 제22항에 있어서, The method of claim 22, 상기 제1전극부와 상기 제2전극부의 각 전극판의 사이에 인가되는 전압은 상기 제어부에 의해 각각 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 나노팁을 이용한 액적분사장치. Droplet injection device using a nano-tip, characterized in that the voltage applied between each electrode plate of the first electrode portion and the second electrode portion is individually controlled by the controller. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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