• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.14.2-14.2
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• 2009

잉크젯의 응용이 넓어 짐에 잉크젯 헤드에서의 잉크 토출을 효과적으로 제어해야되는 이슈가 대두 되고 있다. 이를 위해서는 잉크젯 헤드의 입력전압을 적절하게 인가 해야만 한다. 본 연구에서는 잉크젯 토출 현상을 이해하고 이를 통해 잉크젯 헤드의 최적의 입력 파형을 설계가 가능한 알고리즘을 소개 하려고 한다. 본 연구에서는 토출 현상을 측정하기 위하여 CCD 카메라의 이미지를 사용한 메니스커스 운동을 측정하였다. 측정된 메니스커스 운동은 잉크젯 헤드의 피에조에 인가되는 입력전압에 의해서 야기된 압력파가 노즐에 전달되어 나타나는 현상이다. 따라서 잉크젯 헤드내의 현상 뿐만 아니라 잉크젯 토출 현상의 많은 정보를 가지고 있다. 파형 설계를 위해서 메니스커스 운동의 주기를 측정하여 잉크젯 입력 파형의 최적의 휴지시간 (dwell time)을 결정하는것이 가능하였음을 실험적으로 검증하였다. 또한 메니스커스 운동을 측정 함으로서 설계된 파형을 평가하것도 용이함을 실험적으로 보였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.10
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• pp.1529-1535
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• 2010

For the reliable use of inkjet technology as patterning tools, the jetting of the inkjet dispenser needs to be monitored for real-time detection of any malfunction. We present a self-sensing circuit that can be used to detect jetting failure by measuring electrical signals only. In addition, practical problems involved in the monitoring of inkjets in multinozzle printheads are discussed. In the study, software was developed and presented to demonstrate the feasibility of the proposed method for detecting inkjet jetting failure in a printing system.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2011.05b
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• pp.828-831
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• 2011

본 논문에서는 피에조 잉크젯 헤드의 액적 토출 형상에 대해 전산해석을 통하여 연구하였다. 열유체 해석 전용 프로그램인 FLUENT를 이용하여 에틸렌 글리콜이 잉크젯 헤드의 노즐에서 토출될 때의 형상을 전산모사하였다. 노즐 출구에서 메니스커스 변위의 시간에 따른 변화를 직접 측정하여 노즐 입구의 속도분포를 예측하고 이를 해석의 입력 자료로 사용하였다. 측정치와 해석치를 비교한 결과 전산해석이 측정치의 액정 형성 과정을 잘 모사함을 알 수 있었다.

• 기계와재료
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• v.22 no.3
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• pp.22-29
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• 2010

자원의 고갈과 지구환경오염의 심각성을 인지하는 시각이 늘어남에 따라 산업계에서도 친환경적 기술에 대한 다양한 연구 개발이 이슈가 되고 있다. 정전기력 잉크젯 패터닝 기술 또한 그 예라 할 수 있겠는데, 이는 기존인쇄 기술의 시각적인 표현의 개념을 벗어나 패턴 자체의 기능을 부여함으로써 그 가치를 높이고, 현존하는 각종 미세 패터닝 기술의 다공정성과 환경에 미치는 영향 등의 문제점을 개선 할 수 있는 기술이라 할 수 있겠다. 정전기력 잉크젯 패터닝 기술은 이미 60~70년대부터 연구 개발 되어왔던 정전기력이 유체에 미치는 영향을 제어하여 극소량 미세 액적 토출 및 분무를 이끌어 내는 기술을 기반으로 토출되는 노즐 헤드의 직경 대비 극 미량의 기능성 잉크를 토출하고, 서브마이크론(submicron)급의 패턴 인쇄를 가능케 한다. 본 논문에서는 정전기력 잉크젯 패터닝 공정의 요소기술을 기반으로 프린팅 장비를 설계 및 제작하고, 미세 액적 토출을 위한 수마이크론의 직경을 갖는 노즐 헤드를 개발 및 프린팅 장비에 대응하여 통합 제어 프로그램을 이용한 기판상의 미세 패터닝 실험을 실시하였다. 정전기력 기반 미세 패터닝 실험의 공정 변수를 잉크의 특성, 노즐헤드의 특성, 기판의 특성, 장비의 특성으로 구분지어 공정 시스템의 성능을 검토 및 기능성 잉크의 미세 패터닝을 구현 하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.04c
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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.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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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.

• The Journal of the Convergence on Culture Technology
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• v.8 no.2
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• pp.337-342
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• 2022

Although printing technology has recently been widely used in IT fields including displays and fuel cells, residual and thermal stress are generated by a manufacturing process of stacking the layers of the print head and result in the substrate deformation and nozzle plate crack, which may cause ink leaks or not be ejected onto a desired region. Therefore, in this paper, we propose a new design of thermal inkjet print head with a robust and reliable structure. Diverse types of inkjet print head such as a rib, pillar, support wall and individual feed hole are designed to reduce the deformation of the substrate and nozzle plate, and their feasibility is numerically investigated through FEA analysis. The numerical results show that the maximum stress and deformation of proposed print head dramatically drops to at least 40~50%, and it is confirmed that there is no nozzle plate cracks and ink leakage through the fabrication of pillar and support wall typed print head. Therefore, it is expected that the proposed head shape can be applied not only to ink ejection in the normal direction, but also to large-area printing technology.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2009.07a
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• pp.930_931
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• 2009

본 논문에서는 잉크젯 프린팅 기술을 이용하여 FPCB의 미세패턴 전극회로를 구현하였다. 이를 위하여 압전 잉크젯헤드에 의한 잉크드롭제어에 의해 전도성 잉크의 프린팅이 가능하도록 구현하였다. 그 동안 PCB 제작은 포토리소그라픽 공정에 의해 13단계 공정을 통하여 제작함으로써 폐수에 의한 환경오염, 비경제적인 비용, 긴 공정시간을 요구하였지만, 잉크젯 프린팅 기술을 적용함으로써 3단계로 공정간소화, 공정시간 단축, 비용절감의 효과를 얻을 수 있었다. 잉크젯 헤드는 당사에서 제작한 128노즐을 적용하였으며 이러한 결과 다음사양을 얻을 수 있었다. 인쇄 전극의 선폭 50um, 선폭 균일도 <15%, 패턴, 패턴 건조 큐어링 온도는 $150^{\circ}C$ 15분, 인쇄 속도 250mm/s, 720 dpi 분해능의 결과를 얻을 수 있었다.

• The Journal of the Convergence on Culture Technology
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• v.9 no.5
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• pp.529-534
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• 2023

Although line printing technology is capable of high-speed and large area printing, residual stresses generated during the manufacturing process can deform the feedhole, causing nozzle plate crack or ink leaks. Therefore, in this paper, we propose a new thermal inkjet print head that is robust, reliable and more suitable for line-printing. The amount of deformation of the conventional line printing head measured through the experiment was converted into an equivalent load, and the validity of the load estimation method was verified through FEA analysis. In addition, in order to minimize deformation without increasing the head size, the head structure was designed to increase internal rigidity by reinforcing the unit nozzle with a pillar or support wall or by adding a support beam or dry/wet etched bridge. The FEA analysis results show that the feedhole deformation was reduced by up to 90%, and it is confirmed that the suggested print head with dry etched feedhole bridge operates normally without nozzle plate cracks and ink leakage through fabrication.

• 한국가시화정보학회:학술대회논문집
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• 2003.05a
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• pp.19-30
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• 2003