• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 춘계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.49-52
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• 2007

본 논문에서는 FEM (Finite Element Method)을 이용한 압전세라믹의 특성해석을 통하여 잉크젯 프린트헤드를 설계, 제작하였다. 압전세라믹의 물질 특성과 잉크유체 특성을 고려한 굽힘 모드방식의 구동원리와 이론정립을 하였다. 압전방정식은 압전구조에 의한 공진주파수로 압전 파라미터를 구할 수 있고, 실험을 통하여 이러한 측정값을 얻을 수 있었다. 제작된 압전세라믹 프린트헤드의 잉크드롭 실험결과 통하여 이에 대한 특성을 알 수 있었다. 이때 잉크유체의 음파와 압전 공진주파수 범위 내에서 압전세라믹 응력(변형)의 이득을 발생할 수 있음을 제작한 128노즐의 압전세라믹 잉크젯 프린트헤드로부터 알 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.961-964
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• 2007

본 논문에서는 FEM (Finite Element Method)을 이용한 압전세라믹의 특성해석을 통하여 잉크젯 프린트헤드를 설계, 제작하였다. 압전세라믹의 물질특성과 잉크유체 특성을 고려한 굽힘 모드방식의 구동원리와 이론정립을 하였다. 압전방정식은 압전구조에 의한 공진주파수로 압전 파라미터를 구할 수 있고, 실험을 통하여 이러한 측정값을 얻을 수 있었다. 제작된 압전세라믹 프린트헤드의 잉크드롭 실험결과 통하여 이에 대한 특성을 알 수 있었다. 이때 잉크유체의 음파와 압전 공진주파수 범위 내에서 압전세라믹 응력(변형)의 이득을 발생할 수 있음을 제작한 128노즐의 압전세라믹 잉크젯 프린트헤드로부터 알 수 있었다.

• 문화기술의 융합
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• 제8권2호
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• pp.337-342
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• 2022

최근 프린팅 기술은 디스플레이나 연료전지를 포함한 IT 분야에 폭넓게 사용되고 있지만 핵심 부품인 프린터 헤드의 박막을 적층하는 제조공정에서 발생하는 잔류응력 및 열응력으로 인해 기판이 변형되거나 노즐층이 파손되어 잉크가 새거나 원하는 영역으로 토출되지 않는 문제가 발생하고 있다. 따라서 본 논문에서는 보다 견고하고 신뢰할수 있는 구조를 가진 열전사 잉크젯 프린트 헤드 형상을 제안하고자 한다. 기판과 노즐층의 변형을 줄이기 위해 리브, 기둥, 지지벽 및 개별 피드홀과 같은 다양한 형태의 잉크젯 프린트 헤드 구조가 설계되었으며, FEA 해석을 통해 타당성을 검증하였다. 해석 결과 헤드의 최대 응력 및 노즐층 변형이 최소 40~50%로 급격히 감소하였으며 기둥 및 지지벽 형태의 프린터 헤드를 제작하여 노즐층 변형에 의한 균열 및 잉크 누출이 없는 것을 확인하였다. 따라서 제안된 헤드 형상이 정상 방향의 잉크 토출에 기여하며 대면적 프린팅 기술에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제30권10호
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• pp.942-949
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• 2006

A lumped model is proposed to predict liquid ejection characteristics of a thermally driven inkjet print head. The model is based on a two-dimensional heat conduction equation, an empirical pressure-temperature equation and a nonlinear hydraulic flow-pressure equation. It has been simulated through the construction of an equivalent R-C circuit, and subsequently analyzed using SIMULINK and a circuit simulation tool, PLECS. Using the model, heating and cooling characteristics of the head are predicted to be in agreement with the IR temperature measurements. The effects of the head geometry on the drop ejection are also analyzed using the nonlinear hydraulic model. The present model can be used as a design tool for a better design of thermal inkjet print heads.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제1권1호
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• pp.34-40
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• 2011

In this paper, a hybrid design tool combining one-dimensional(1D) lumped model and three-dimensional computational fluid dynamics(CFD) approach has been developed in order to evaluate the performance of inkjet print head and droplet control process are studied to reduce the deviations between nozzles which affect the size of the printed line for the industrial application of direct writing on printed circuit boards(PCB). 1D lumped model analysis shows that it is useful tool for evaluating performance of an inkjet head by varying the design parameters. The differences in ejected volume and droplet velocity between analytical and experimental result are within 12%. Time sequence of droplet generation is verified by the comparison between 3D analysis result and photographic images acquired by stroboscopic technique. In addition, by applying DPN process, velocity and volume uniformity between nozzles is dramatically improved that the tolerance achieved by the piezoelectric inkjet printhead across the 64 nozzles is 5 to 8%. A printed line pattern is successfully obtained using the fabricated inkjet print head and droplet calibration system.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권2호
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• pp.141-150
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• 2007

This paper presents a lumped model to predict crosstalk characteristics of thermally driven inkjet print heads. Using the lumped R-C model, heating characteristics of the head are predicted to be in agreement with IR temperature measurements. The inter-channel crosstalk is simulated using the lumped R-L network. The values of viscous flow resistance, R and flow inertance, L of connecting channels are adjusted to accord with the 3-D numerical simulation results of three adjacent jets. The crosstalk behaviors of a back shooter head as well as a top shooter head have been investigated. Predictions of the proposed lumped model on the meniscus oscillations are consistent with numerical simulation results. Comparison of the lumped model with experimental results identifies that abnormal two-drop ejection phenomena are related to the increased meniscus oscillations because of the more severe crosstalk effects at higher printing speeds. The degree of crosstalk has been quantified using cross-correlations between neighboring channels and a critical channel dimension for acceptable crosstalk has been proposed and validated with the numerical simulations. Our model can be used as a design tool for a better design of thermal inkjet print heads to minimize crosstalk effects.

• 문화기술의 융합
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• 제9권5호
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• pp.529-534
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• 2023

고속 및 대면적 인쇄를 위한 라인 프린팅 기술은 늘어난 헤드 길이만큼 헤드 내부로 잉크를 공급하는 유로를 확보해야 하는 구조적 취약점과 제조 과정에서 발생하는 잔류응력에 의한 피드홀 변형으로 인해 노즐층이 파손되거나 잉크가 누출되는 결함이 있다. 따라서 본 논문에서는 견고하고 신뢰할 수 있으며 라인 프린팅 방식에 보다 적합한 열전사 방식의 잉크젯 프린트 헤드 형상을 제안하고자 한다. 먼저 실험을 통해 초기 라인 프린팅 헤드의 변형량을 측정한 후 이를 등가의 하중량으로 변환하였으며 FEA 해석을 통해 하중 추정 방법의 타당성을 검증하였다. 또한 헤드 크기를 증가시키지 않으면서 변형을 최소화할 수 있도록 기둥이나 지지벽으로 단위 노즐을 보강하거나 지지빔이나 건/습식각된 브릿지를 추가하여 내부 강성을 증가시킨 헤드 구조를 설계하였으며, 피드홀 변형이 최대 90% 감소하는 것을 확인하였다. 제안된 형상 중 공정 편의성과 제작비용을 고려하여 건식각된 피드홀 브릿지 형태의 헤드를 선정하였으며 실제 제작을 통해 노즐층 변형이나 잉크 누출 없이 정상 작동하는 것을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.215-217
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• 2006

본 논문에서는 잉크젯 프린팅 기술을 이용한 산업용 FPCB의 패턴형성을 위한 잉크드롭의 최적형성을 연구목적으로 하였다. 이를 위하여 압전헤드에 대한 구동특성을 해석하였으며 드롭형성을 위한 전압파형의 크기, 펄스폭, 기울기(감속)조정을 통하여 잉크드롭을 최적으로 형성하도록 제어기(FPGA)를 구성하였으며 실험결과를 통하여 잉크의 최적형성 과정을 확인할 수 있었으며 잉크 드롭시 1[mm]에 ${\pm}10$[um]의 드롭오차를 ${\pm}2$[um]까지 감소시켜 50[um]패턴을 프린트하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제25권9호
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• pp.116-125
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• 2008

Inkjet printing technology with a drop-on-demand (DOD) inkget head technology has been recognized as one of versatile and low cost manufacturing tools in the electronics industry. Concerned with control of driving signal, however, general strategy to optimize jetting stability has not been understood well, because of the inherent complex multi-physics nature in inkjet phenomena. Motivated by this, present study investigates the effect of driving waveforms of piezoelectric head on jetting characteristics of DOD inkjet system focused on jetting stability with phase matching of pressure waves in the print head. The results show that velocities and volumes of the ink jetted droplets were linear relations with the driving signal's maximum voltage, while periodic behaviors are observed with the driving signal's pulse widths.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2007년도 춘계학술대회A
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• pp.1444-1449
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• 2007

Inkjet printing technology with a drop-on-demand (DOD) inkjet head technology has been recognized as one of versatile and low cost manufacturing tools in the electronics industry. Concerned with control of driving signal, however, general strategy to optimize jetting stability has not been understood well, because of the inherent complex multi-physics nature in inkjet phenomena. Motivated by this, present study investigates the effect of driving waveforms of piezoelectric head on jetting characteristics of DOD inkjet system focused on jetting stability with phase matching of pressure waves in the print head. The results show that velocities and volumes of the ink jetted droplets were linear relations with the driving signal's maximum voltage, while periodic behaviors are observed with the driving signal's pulse widths.