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KR102267119B1 - 고분자 스프레이 침착 장치용 스프레이 충전 및 방전 시스템 - Google Patents

고분자 스프레이 침착 장치용 스프레이 충전 및 방전 시스템 Download PDF

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KR102267119B1
KR102267119B1 KR1020150172926A KR20150172926A KR102267119B1 KR 102267119 B1 KR102267119 B1 KR 102267119B1 KR 1020150172926 A KR1020150172926 A KR 1020150172926A KR 20150172926 A KR20150172926 A KR 20150172926A KR 102267119 B1 KR102267119 B1 KR 102267119B1
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spray
droplet
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스티븐 파스치케위츠 존
슈래더 에릭
벡 빅터
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팔로 알토 리서치 센터 인코포레이티드
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Abstract

개시되는 스프레이 침착 시스템들 및 방법들은 스프레이 충전 및 방전 기술들을 사용하여 기판 상에 스프레이 액적들의 디지털 침착을 지원한다. 예를 들어 개시되는 시스템들 및 방법들은 스프레이 발생기로부터 스프레이 액적들을 생성하고 또한 그 액적들을 충전하는 충전 시스템을 갖는다. 집속 전극들은 액적들을 조밀한 액적 스트림 내로 시준하도록 협조하고 또한 선택적으로 조향 전극들은 조밀한 액적 스트림을 지향하도록 협조한다. 전하 제거 시스템은 기판 상의 액적들을 침착하는 동안 또는 액적들이 기판 상에 침착된 후 액적들로부터 전하를 중화 또는 제거한다.

Description

고분자 스프레이 침착 장치용 스프레이 충전 및 방전 시스템{SPRAY CHARGING AND DISCHARGING SYSTEM FOR POLYMER SPRAY DEPOSITION DEVICE}
개시되는 방법 및 시스템들은 공기 역학적 고분자 스프레이 침착 기술에 관한 것으로, 구체적으로, 고분자 스프레이 침착에 협조하도록 전계 및 충전된 고분자 액적을 이용하는 것에 관한 것이다.
많은 제조 및 산업용 응용들은 잉크 프린트 헤드, 3 차원(3D) 부품 제조, 연소 응용들에서 사용되는 연료/공기 혼합, 스프레이 프린팅을 위한 공기-페인트 혼합물의 분무화, 의약품에의 코팅, 각종 물체 및 표면 상에 접착제의 도포, 등과 같은 미세한 증기 연무 또는 에어로졸을 생성하기 위한 유체 분무화에 유익하다. 성분 용액을 분무화하면 거의 모든 형태의 표면을 처리할 수 있다.
그들 응용과 무관하게, 대부분의 스프레이 침착 시스템들은 고유의 방향성을 갖는 노즐 팁에 액적들을 생성한다. 종래의 스프레이 시스템들은 기폭(airblast), 전단 분무화기(shear atomizer), 상류 분무화기, 및 다양한 시준(collimation) 방법들(즉, 가상 충격기 제어 및 전단 흐름 제어)을 사용하여 스프레이를 노즐 속으로 집속 및 지향하여 목표한 침착을 행한다. 일반적으로, 프린트 헤드 환경에서는, 예를 들어, 1 미크론 정도로 작은 크기의 액적들을 침착하기 위해, 밀리미터(mm) 정도의 거리에 액적들을 투사하는 데 필요한 공기 역학적 기류의 속도가 약 30-50 m/s로 높다.
종래의 한 스프레이 침착 방법은 다중 유체 배출기(ejector)의 공유된 매니폴드(manifold)에서 측방 교차 흐름을 이용한다. 측방 교차 흐름은 3D 프린팅에 응용하기 위해 높은 공간 정밀도를 갖는 작은 액적들을 성공적으로 침착하는 데 필요한 교차 흐름 속도들에서 불안정한 흐름과 2차 흐름을 발생시킬 가능성이 있다. 대안으로, 임의의 다른 종래의 스프레이 침착 시스템들은 각 배출기 또는 젯트로의 다중 전용 공급 라인들을 사용하고, 또한 전용 소형 에어로졸 젯트 배열들을 필요로 하는 특수한 입구 설계(inlet design)를 사용한다. 그러나 그러한 전용의 특수 시스템들은 복잡하고, 특히, 매니폴드의 입구 설계는 통상적으로 3D 부품 제조에 공통적으로 사용되는 고점도 용액과 같은 비 뉴톤(non-Newtonian) 특성을 갖는 유체와 용융된 침착 모델링(fused deposition modeling: FDM) 시스템들에 사용되는 고분자 용융물에 의해 막히는 취약성이 있다. 현존 시스템들 및 방법들의 단점들 대부분은 다중 노즐을 갖는 시스템들에서 증폭된다.
액적들의 지향 및 집속에 도움을 주기 위해, 자동차에 금속성 페인트를 도포하기 위해 사용되는 스프레이 또는 분말 코팅 프린팅 시스템들과 같은 일부 액적 침착 시스템들은 외부 코로나 발생기들과 결합되고 또한 부품들을 전기적으로 접지시킨 회전식 분무화기들을 사용함으로써 물질의 고효율 침착과 균일한 코팅을할 수 있는 정전기적 지원 스프레이 공정을 달성할 수 있다. 유사한 코로나 충전 시스템들이 고분자 분말 코팅 장치와 함께 사용된다. 그러나, 그러한 시스템들은 전하가 축적되므로 부품들을 접지해야 하는 문제가 있다. 증폭되는 높은 표면 전압은 시스템들에 따라 코팅 전체에 전기적 파괴(breakdown)를 일으키므로 코팅 두께를 10 내지 100미크론으로 제한해야 한다. 따라서, 유전(플라스틱) 부품들을 코팅하기가 어렵다. 왜냐하면 유전 물질에서는 접지 경로를 사용할 수 없기 때문이다. 지향 및 집속을 위한 정전기 전략들은 간단히 적용할 수 없으므로, 3D 부품 제조 및 기타 프린팅 응용들을 포함하여 많은 응용들에 실현하기 위해서는 너무도 많은 도전을 해야만 한다.
그러므로, 스프레이 침착 기술은 스프레이 액적들을 지향 및 집속하여 공기 역학적 스프레이 침착을 용이하게 할 수 있는 시스템들 및 방법들에 크게 유익할 것이다.
고분자 스프레이 침착 시스템들은 충전 시스템들, 집속 전극들, 및 전하 제거 시스템들을 갖고 있어, 기판에 액적들을 침착하는 동안 액적들을 집속 및 지향할 수 있도록 협조한다. 또한 액적들을 충전하기 전 또는 후에 스프레이 지향기(spray director)를 사용하여 액적들을 더 조밀하게 시준할 수 있다. 예를 들어, 유체 공급원을 갖는 스프레이 발생기에 의해 액적들을 형성할 수 있다. 일부 예들에서는, 조향 전극들을 사용하여 액적들을 전하 제거 시스템들 내로 조향하도록 협조 받을 수도 있다. 중화된 액적 스프레이를 피 처리 기판 상으로 집속하기 위해 침착 기류를 선택적으로 더 사용할 수도 있다.
다른 실시예들에서, 기판 상에 고분자 스프레이를 침착하는 방법은 유체 액적들 상에 전하를 침착하는 단계를 포함한다. 유체 액적들은 스프레이 발생기에 의해 생성될 수 있다. 충전된 유체 액적들은 조밀한 유체 액적 스트림 내로 집속된다. 조밀한 유체 액적 스트림 내의 충전된 액적들은 기판 상에 주문에 따라 침착된다. 침착된 유체 액적들 상의 전하는 중화된다.
도 1은 일 예의 스프레이 침착 시스템의 블록도.
도 2는 다른 예의 스프레이 침착 시스템의 블록도.
도 3은 일 예의 스프레이 침착 시스템의 개략도.
도 4는 다른 예의 스프레이 침착 시스템의 개략도.
도 5는 고분자 스프레이 침착 시스템을 위한 충전 시스템의 일 예시도.
도 6은 고분자 스프레이 침착 시스템을 위한 일 예의 집속 전극들의 개략도.
도 7은 도 6에 도시된 집속 전극 설계를 위한 액적 이송의 시뮬레이션 예시도.
도 8은 조향 전극들을 갖는 고분자 스프레이 침착 시스템의 예시도.
도 9는 고분자 스프레이 침착 시스템을 위한 전하 제거 시스템의 예시도.
도 10은 고분자 스프레이 침착을 위한 고분자 스프레이 충전 및 방전 방법에 대한 흐름도.
도 11은 전기 시준 및 공기 역학적 및 전기 결합된 침착 시스템을 갖는 프린트 헤드의 개략적 예시도.
도 12는 전기적 지원을 하지 않고 침착 기술을 채용하지 않은 고분자 스프레이 침착 시스템을 위한 액적 경로의 예시도.
도 13은 전기적 지원을 하는 고분자 스프레이 침착 시스템들을 위한 액적 경로의 예시도.
도 14 및 도 15는 전기 시준 및 지원된 침착을 모두 하는 고분자 스프레이 침착 시스템을 위한 각각의 입자 견인력 및 쿨롱력의 비교도.
도 16은 전기 시준 및 지원된 침착을 모두 하는 프린트 헤드 매니폴드의 예시적인 부분도.
개시되는 고분자 스프레이 침착 시스템들 및 방법들은 종래의 접지된 정전 스프레이 침착 시스템들에서 종종 요구되는 고속 측방 기류를 사용하지 않고, 기판 상에 고분자 스프레이 액적들의 디지털 침착을 지원하는 스프레이 충전 및 방전 기술을 사용한다. 그에 더하여, 개시되는 예시적인 시스템들 및 방법들은 고분자 스프레이의 침착을 조밀하게 시준 및 지원하도록 충전된 고분자 액적들과 관련하여 전계를 채용한다. 또한, 고분자 스프레이 침착을 위해 개시되는 시스템들 및 방법들은 다른 정전 지원 입자 침착 기술에서 종래보다 오히려 접지된 피 처리 표면들의 공기 역학적 충격 및 전계 조향을 사용함으로써 고분자 스프레이 액적들을 지향 및 집속하도록 전기 지원을 사용한다.
개시되는 예시적인 시스템들 및 방법들은 저속 스프레이 침착에서 잘 작동한다. 구체적으로, 개시되는 시스템들 및 방법들은 3D 부품 제조 등의 부가적인 제조 응용들과 다른 코팅 및 플라스틱 응용들에서 스프레이 침착에 유용하다. 예를 들어, 3D 프린터는 종종 고밀도 고분자 용융물들을 사용하여 용융된 용융물의 층들을 디지털 모델에 따라 기판 상에 침착한다. 종래의 액적 침착 또는 코팅 방법은 액적들을 침착하는 젯트들을 막힘 없이 효율적으로 침착하기 위해 고속 측방 기류 및/또는 접지가 필요하기 때문에 한계가 있다. 여기에 개시되는 새로운 설계는 젯트들의 노즐에서 침착 스트림을 방해하여, 2차 흐름을 생성하는 고속 기류를 필요로 하지 않으며, 접지를 필요로 하지 않는 공기 역학적 시스템들을 제공함으로써, 3D 부품 제조의 효율 및 성능을 향상시키도록, 다른 응용들 중에서도 3차원 프린팅 시스템들 및 프린트 헤드들에 적용할 수 있다.
I. 충전 및 방전하는 고분자 스프레이 침착 시스템들
개시되는 고분자 스프레이 침착 방법들 및 시스템들은 유체 액적들을 충전하는 코로나 충전 시스템과 같은 액적 충전기를 갖는다. 유체 액적들은 스프레이 발생기에 의해 생성될 수 있다. 일부의 예들은 비 뉴톤 특성을 갖는 유체로부터 유체 액적들을 생성하고, 비 뉴톤 유체들의 강한 신장성 농화 특성을 극복하기 위해 유체 스트레칭 기술을 사용하는 유체 분무화기로부터 혜택을 받을 수 있다. 유체 연신 기술은 역 회전 롤러 쌍과 같은 두 표면들 간과 두 분기 피스톤들의 표면들 간에서 유체를 필라멘트들(filament)로 연신한다. 연신된 유체 필라멘트는 유체 필라멘트에 대한 모세관 분해점(capillary break-up point)이기도 한, 유체 브리지(liquid bridge)가 불안정해지는 지점에 도달하면, 유체 필라멘트는 분기하는 표면(들) 상의 뒤에 약간 과잉의 유체를 남기면서 여러 개의 액적들로 분해된다. 그 다음 형성된 액적들은 고분자 스프레이 침착 시스템들의 충전부/방전부로 들어간다.
도 1 및 도 2는 충전 및 방전 기술을 사용하는 예시적인 고분자 스프레이 침착 시스템들의 블록도를 나타낸다. 도 1 및 도 2 내의 화살표들은 액적의 흐름 경로가 다르게 정렬될 수 있는 예들이지만, 시스템들의 블록 구성 요소들 간에서 액적들의 일반적인 이동 방향을 나타낸다. 화살표들은 궁극적으로 기판(도시 생략) 상에 액적들을 침착하는 경로를 따라 이동하는 액적들의 움직임을 나타낸다.
도 1 및 도 2에 도시된 블록도는 스프레이 발생기(104)에 유체를 공급하는 유체 공급원(102)을 갖는다. 유체 공급원(102)은 적절한 유체 공급원으로서, 임의의 원하는 유체를 공급한다. 3D 프린터의 예에서, 유체는 용융 고밀도 고분자 용융물이며, 스프레이 발생기는 유체가 스트레스를 받아, 결국 유체의 액적들로 분해되는 유체 필라멘트들로 유체를 신장하는 임의 쌍 또는 쌍들의 분기 표면들 일 수 있다. 그러나, 임의의 적절한 유체 분무화기를 사용하여 순차적으로 지향되어 침착되는 액적들을 생성할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 고분자 스프레이 침착 시스템들의 블록도로서, 각각 선택적 스프레이 지향기(106,107)를 갖는다. 스프레이 지향기(106,107)는 스프레이 발전기로부터 멀리 스프레이를 제거 및 지향한다. 예를 들어, 스프레이 지향기(106,107)는 두 개의 역 회전 롤러들의 한 예에서, 롤러들의 표면과 같은 분기 표면들 상에 형성되는 유체의 얇은 경계층으로부터 멀리 액적 스프레이를 제거 및 지향한다. 그 외에도, 일부 액적은 유체 필라멘트(들)이 액적으로 분해되는 위치로부터 멀리 지향된다. 두 개의 역 회전 롤러 쌍의 예에서, 유체 액적들은 한 쌍의 역 회전 롤러 쌍들 간에 한정된 닙(nip)의 하류 측으로부터 멀리 지향된다.
역 회전 롤러 쌍을 갖는 예에서, 두 개의 액적 스프레이 스트림들 즉, 얇은 경계층에서의 제 1 스트림 및 닙의 하류 측에서의 제 2 스트림은 일반적으로 스프레이 발생 공정 중에 형성된다. 두 스트림들은 모두 충전 시스템들에서 충전을 위해 포착될 수 있거나 또는 충전 후 스프레이 지향기에 의해 포착된 다음 충전될 수 있다. 스프레이 지향기는 특히 역 회전 롤러들의 쌍과 같은, 형성된 액적들의 다중 스트림을 갖는 실시예들 및/또는 다중 역 회전 롤러 쌍을 갖는 시스템들에서 특히 도움이 되지만, 선택 사항이다. 도 1은 스프레이 발생기(104)에 의해 생성된 액적들을 접수하는 스프레이 지향기(106)를 나타내고, 도 2는 그들이 충전 시스템(108)에 의해 충전된 후에 액적들을 접수하는 스프레이 지향기(107)를 나타낸다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 액적들은 선택적 스프레이 지향기(106,107) 뒤 또는 앞에 있는 코로나 충전 시스템들과 같은 충전 시스템들(108)에 의해 충전된다. 코로나 충전 시스템들(108)은 포지티브 또는 네거티브일 수 있으며, 이러한 3D 부품 제조 예에서 용융된 고분자의 용융물 액적들과 같은 유체 액적들 상에 전하를 침착하기 위해 사용된다. 코로나 충전 시스템들(108)은 전기적으로 통전되는 도체를 감싸는 유체 액적들이 이온화에 의해 제어되어 전기 방전을 유도한다. 유체 액적들의 이온화는 양성 또는 음성의 코로나 전하를 생성하는 전자를 생성하며, 이들은 개시되는 고분자 스프레이 침착 예들에서 액적들을 충전하기 위해 사용될 수 있다. 침착되고 있는 유체의 타입은 상이한 물질들의 유체 액적들이 전계 충전 행태를 변화시키기 때문에, 코로나 충전 시스템이 양성인지 또는 음성인지를 결정하는데 도움을 줄 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 고분자 스프레이 침착 시스템들(100)은 충전된 액적 스트림을 시준 및 지향하는 집속 전극들(110)을 갖는다. 집속 전극들(110)은 충전된 액적들을 시준 및 지향하기 위해 기류 및 전계의 조합을 사용한다. 예를 들어, 집속 전극들(110)은 다양한 타입의 이온 용기, 전형적으로, 무선 주파수(RF) 전계가 질량 분석법에서 다양한 분자 및 입자들을 격리 및 분리하도록 돕는 방식과 유사한 방식으로 조밀한 액적 스트림을 형성하기 위해 충전된 액적 빔들을 조밀하게 집속하도록 교류(AC) 전계의 진행파를 사용할 수 있다. 복수의 액적 스트림들을 갖는 그 예들에서, 다수의 액적 스트림은 단일의 조밀하게 집속된 액적 스트림 내로 함께 조밀하게 시준된다. 액적 스트림은 시간 및/또는 공간적으로 변화 가능한 전계를 사용하여 임의의 원하는 방식으로 집속 및 시준될 수 있다.
도 1 및 도 2는 집속 전극들(110) 외에도 또는 그에 통합되는 조향 전극들(112)을 선택적으로 포함하는 예시적인 고분자 스프레이 침착 시스템들(100)을 나타낸다. 프린트 헤드에서, 예를 들어, 조향 전극은 액적들을 순방향으로 조향하도록 전계를 인가하여 공기 역학적 가속을 유발함으로써 침착 시스템들에서 서브 미크론 크기의 액적들의 이동을 촉진한다, 조향 전극(112)은 스테이지, 희생 물질 및/또는 고분자와 같은 임의 물체 또는 표면을 향하여 액적을 가속하며, 또한 피 처리 기판 상에 액적들의 침작을 선택적으로 지향하도록 침착 기류 기술들과 조합하여 사용될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 충전되고, 시준되어, 현재 가속되는 액적들은 그 다음 전하 제거 시스템들(114)에 의해 중화된다. 전하는 예컨대, 역 충전된 코로나 충전 시스템들을 사용하여 제거된다. 전하 제거 시스템들(114)은 액적들 상에 침착된 전하를 충전 시스템들(108)에 의해 간단히 중화시킨다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 충전 시스템들(108)은 포지티브 코로나 충전 시스템들 일 수 있다. 전하 제거 시스템들(114)은 포지티브 코로나 충전 시스템들에 의해 침착된 양성 전하를 중화하는 네가티브 코로나 충전 시스템들 일 수 있다.
도 1 및 도 2의 블록도에 도시된 고분자 스프레이 침착 시스템들(100)은 피 처리 기판을 향하여 액적들을 안내하도록 협조하는 침착 기류(116)를 갖는다. 침착 기류(116)는 전하 제거 시스템들(114)에 의해 액적들로부터 전하가 제거되기 전, 후 또는 동시에 인가될 수 있다. 또한, 침착 기류(116)는 임의의 하나 이상의 원하는 방향(들)으로부터 액적들에 가해질 수 있다.
도 3은 예시적인 고분자 스프레이 침착 시스템들(300)을 도시한다. 이 실시 예에서, 스프레이 발생기(302)는 두 개의 역 회전 롤러(304,306)를 갖는 유체 연장 분무화기이다. 역 회전 롤러 쌍(304,306)은 그들 간에 닙(308)을 한정한다. 닙(308)은 두 개의 롤러들(304,306) 간의 공간일 수 있으며, 또는 롤러들(304,306)은 물리적으로 서로 접촉하며, 또한 상기 닙(308)은 롤러들(304,306)이 서로 접촉하는 지점이다. 닙(308)은 상류측(310) 및 하류측(312)을 한정한다. 두 롤러들(304,306)(미도시) 중 하나 또는 양자 모두를 코팅하는 유체가 롤러의 역 회전에 의해 상류측(310) 상의 닙(308)을 통해 인출되고, 닙(308)의 하류측(312) 상의 유체 필라멘트들(또한 도시 않됨) 내로 신장한다.
유체 필라멘트들은 롤러들(304,306)의 분기 표면들 간에서 신장한다. 롤러들(304,306)이 역 회전할 때, 유체 필라멘트는 그들의 모세관 분해점을 초과하여 닙(308)의 하류측 상에서 액적들로 분해하기까지 연신된다. 일부 유체는 롤러들(304,306)의 표면 상으로 되돌아 가므로 닙(108)의 상류측(310) 상에 담길 수 있어 공정이 반복될 때, 닙(108)의 상류측(310)을 통해 다시 인출될 수 있다. 롤러들(304,306)은 팬(pan) 코팅, 드립(drip) 코팅, 슬롯 비드(slot bead) 코팅, 커튼(curtain) 코팅, 또는 임의의 다른 유체 코팅 기술을 포함하는 임의의 적절한 방식으로 유체로 도포된다.
화살표(314)는 닙(308)의 하류측(312)으로부터 멀리 스프레이 지향기(316)를 향하는 액적들의 이동 방향을 나타낸다. 화살표(314)는 역 회전 롤러들(304,306)의 얇은 경계 상에 형성된 스트림 및 닙(308)으로부터 먼 방향으로 닙(308)의 하측(312) 상의 유체 필라멘트를 분해함으로써 형성된 스트림과 같은, 형성된 액적들의 다중 스트림들을 나타낼 수 있다. 화살표(314)는 형성된 액적들의 임의 수의 스트림들을 나타낼 수 있으며, 스트림들의 수와 타입은 액적들을 생성하기 위해 사용되는 유체 분무화기, 분무화되는 유체, 및 기타 시스템들 변화의 타입에 따라 변화한다.
스프레이 지향기(316)는 액적들의 스트림들 각각을 수집하여, 스프레이 지향기(316)를 통해 화살표(318)로 나타낸 바와 같이, 액적들을 스프레이 발생기(302)로부터 멀리 지향한다. 스프레이 지기기(316)는 본 예에서 깔때기 모양으로서, 충전 시스템들(320)을 향하여 액적들을 지향하여 액적들을 충전시킨다. 도 3에서 충전 시스템들(320)은 액적들에 양성 전하(322)를 인가하는 포지티브 코로나 충전 시스템들(320)이다. 마치 충전되어 있는, 양성으로 충전된 액적들은 액적들 간에 존재하는 정전 반발력 때문에 응집하지 않는다.
양성으로 충전된 액적들은 그 다음 3 쌍의 집속 전극들(324) 간으로 흘러 조밀하게 시준 및 집속된 액적 스트림을 형성한다. 각 쌍의 전극들(324) 내의 두 전극들은 액적들(326)의 유로를 가로질러 서로 격리된다. 격리된 전극들의 쌍들은 양성으로 충전된 액적들이 흐르는 터널형 경로를 형성하도록 서로 인접하여 위치된다. 적당한 수의 전극들과 전극 쌍들이 사용될 수 있다. 전극들은 액적 스트림에 전계를 인가한다. 일부 예들에서, 액적 스트림 흐름은 집속 전극들 간의 유로를 따라 액적들을 이동하도록 액적들에 인가되는 기류에 의해 도움을 받는다. 기류의 도움으로 액적들을 이동하고, 액적들을 특정 방향으로 조향하고, 시준 공정에서 도움을 주고, 액적들의 속도를 조정 또는 유지하게 할 수 있다. 인가된 기류와 인가된 전계의 압축력의 조합은 액적들을 최종 시준된 액적 스트림으로 함께 조밀하게 묶어준다.
시준된 액적 스트림의 액적들(326)은 여전히 양성으로 충전된다. 시준된 액적 스트림은 집속 전극들을 나와서 한 쌍의 조절판들(baffle: 328)을 통하여 흐른다. 조절판들(328)은 서로 격리되어 액적 경로의 방향으로 경사진다. 게다가 조절판들(328)의 경사는 시준된 액적 스트림을 집속하는데 도움을 준다. 충전된 후, 시준된 액적 스트림은 조절판들(328)을 나오고, 침착 기류(332)는 유체 액적들이 침착될 예정인 기판(338)을 향하여 시계회전 방향으로 약 90°돌도록 액적 스트림을 지향한다. 액적 스트림은 두 개의 벽들(330) 간의 개구까지 이동한다. 침착 기류(332)는 벽들(330) 간의 구멍을 통해 흐르며, 일반적으로, 수평으로부터 수직으로 변화, 즉, 거의 90°방향 변화함으로써 유체 스트림의 방향을 제어한다. 유체 스트림(334)의 새로운 방향, 즉, 거의 수직 방향은 유체 액적들이 침착되는 기판(338)을 향하여 유체 스트림(334)을 지향한다.
도 3에 도시된 고분자 스프레이 침착 시스템들(300)도 역시 전하 제거기(336)를 갖는다. 본 예에서, 전하 제거기(336)는 양성으로 충전된 액적들을 음성으로 충전된 플라즈마(340)에 노출시킴으로써 그들을 중화시키는 네가티브 코로나 시스템이다. 이 예에서, 대안적인 예들에서, 기판 상에 액적들이 침착된 후 양성의 액적들이 중화될 수는 있지만, 양성으로 충전된 액적 스트림은 기판(338) 상에 액적들이 침착되기 전에 네가티브 코로나 전하 제거 시스템에 의해 중화된다. 도 3은 기판(338) 상에 침착되는 중화된 액적들(342)을 나타낸다.
도 4는 또 다른 예시적인 고분자 스프레이 침착 시스템들(400)의 한 구역을 나타낸다. 예시적인 시스템들(400)은 또한 액적들을 생성하는 한 쌍의 역 회전 롤러들(402,404)을 갖는다. 도 3에 도시된 예시적인 시스템들(300)에서의 롤러들과 동일한 방식으로, 역 회전 롤러들(402,404)은 그들 간에 닙(406)을 한정한다. 유체는 유체 필라멘트들이 닙(406)의 하류측(408) 상에서 역 회전 롤러들(402,404)의 분기 표면들 간에서 연신되어 액적들로 분해되도록 닙(406)을 통해 인출된다. 액적들은 충전기(414)의 양성측 상의 코로나 충전기를 통해 흐르는 두 개의 액적 스트림들(410,412)을 형성한다. 코로나 충전기(414)는 공기 지향기가 충전된 액적 스트림들(410,412)에 관여하여 그의 유로를 따라 액적 스트림들을 지향하기 전에 액적들 상에 전하를 침착한다. 공기 지향기는 각 액적 스트림들(410,412)에 공기 스트림들(416,418)을 인가함으로써 공기를 매니폴드를 통해 인도한다. 공기 매니폴드는 집속 전극들을 향하여 액적 스트림을 안내한다.
a. 충전 시스템들
도 5는 여러 가지 전극들(506)에 의해 둘러싸인 벨(bell)(502) 및 동축 형상 공기 링(504)을 갖는 예시적인 액정 코로나 충전 시스템들(500)을 나타낸다. 벨(502) 및 동축 형상 링(504)은 액적들의 코로나 충전이 더욱 유효하도록 최종 스프레이 줄기(plum)의 유체 및 형상을 분무화하기 위해 사용된다. 전극들(506)은 액적들 상에 전하를 외부적으로 침착한다. 코로나 충전 시스템(500)은 분당 100리터 용적의 공기 유속으로 약 50-70킬로볼트(kV로)에서 동작할 수 있다. 액적들에 대한 전계 충전 행태는 아래의 파우데니어(Pauthenier) 방정식에 의해 설명된다:
Figure 112015119280629-pat00001
파우데니어 식에서, ｑ는 상대 반경 ａ를 갖는 구형 유전 입자에 의해 취득된 전하이고, εr는 전계 내에서 이온 플럭스(flux)에 노출될 때의 상대 유전률이다. 이온 플럭스는 충전 시간 상수 q 내에 내재하며, 이는 아래 식에 의해 주어진다:
Figure 112015119280629-pat00002
여기서 J는 이온 플럭스의 전류 밀도이다.
파우데니어 식은 코로나 파라미터들의 함수로서 유전 고분자 액적에 의해 획득된 전하들과의 관계를 나타낸다. 만일 액적들이 τ보다 훨씬 긴 시간 ｔ 동안 충전하는 전계에 노출될 경우, 충전은 최대화된다.
코로나 충전에서 액적들이 일반적으로 갖는 0.001초(들) 정도의 잔류 시간은 아래에 보인 식에 의해 계산되는, 액적들에 대하여 파우데니어 한계치로서 알려진, 최대 전하 레벨에 도달하기에 충분하다.
q max = 12πa2ε0 E
그 다음 결과적인 최대 전하를 알 수 있다.
b. 집속 전극들 및 조향 전극들
도 6은 상술한 집속 전극들 중 하나의 타입인 예시적인 적층된 링 무선 주파수(RF) 이온 가이드를 나타낸다. 교류(AC) 전계로 안내하는 또 다른 방법은 액적과 셀 조작을 위해 미세 유체에서 채용되는 진행파 전기 영동 시스템들에서 실현된다.
RF 이온 가이드들은 통상적으로 질량 분석 기기에서 사용되는 깔대기들로서, 시간과 공간에 따라 변화하는 전계를 사용하여 충전되는 입자 시준의 예시적인 구현이다. 이온 깔대기들은 근접하여 격리된 전극들(602) 및 RF 전위(604)를 사용하여, 이온의 분산된 구름을 구속하여 조밀한 빔 내로 이온들을 집속한다. 도 7은 액적들이 도 6에 도시된 이온 깔대기에 의해 시준될 때, 액적들(700)의 컴퓨터 모델 시뮬레이션을 나타낸다.
이온 깔때기에서, 교호하는 전계는 액적들을 비행 튜브 양단을 즉, 배출기로부터 지향기로 이송하게 하는 도 6에 도시된 전극들의 적층된 링들의 길이 양단에 순 전위를 인가하고 또한 높은 무선 주파수(RF)의 교호 전위를 인가함으로써 액적들을 함께 시준하도록 협조한다. 그 결과 유효 전계는 충전되는 입자들을 좁은 빔에 구속한다. 적층된 링 전극(602)의 배열은 빔 영역에서 거의 전계가 없지만 전극 링 부근에서 첨예한 전위 구배를 갖는 유효 전위 분포를 생성한다. 액적들을 함께 시준하도록 전계를 교호하는 다른 방법이 이온 깔대기의 예 대신 또는 그에 부가하여 사용될 수 있다.
선택적으로, 조향 전극들은 기판 상에 액적들을 조향하도록 협조한다. 전계는 액적 움직임을 주 액적 흐름으로부터 멀리 기판을 향하여 유도하기 위해 사용된다. 전계는 일부 액적들을 통과시킬 수 있지만 다른 것은 통과시킬 수 없도록 변화함으로써, 기판 상에 침착된 액적들의 용적을 제어하도록 협조한다. 예를 들어, 전기 조향 기술들을 잉크 젯 프린트 헤드에 사용하여 젯트로부터 액적들이 기판 상에 침착될 필요가 있을 때까지 재사용 용기 속으로 스프레이를 담아둔다. 액적들의 젯트가 요망될 때 조향 전극들을 오프하거나 또는 전계를 감소시키는데, 이는 잉크 젯 스트림의 "오프 모드(off-mode)" 조향으로서 알려져 있다,
도 8은 조향 전극들(800)을 갖는 예시적인 스프레이 침착 시스템들을 나타낸다. 이 시스템들(800)은 여기서 설명되는 개시된 임의의 예들일 수 있는 액적 발생기(802) 및 충전 시스템들(804)을 갖는다. 또한 시스템들(800)은 한 쌍의 고전압 조향 전극들(806,808)을 포함하는데, 이 전극들 간에서 충전된 액적들이 충전 시스템들(804)에 의해 충전된 후 이동한다. 액적들에 인가되는 전압은 액적들 상에 쿨롱력, FC = qE 를 생성하며, 이 힘으로 조향 전극들(806,808) 간에서 액적 스트림을 편향한다.
인가된 전압은 액적들에 힘을 가하여 일부 액적(또는 모든 액적들)이 재사용 용기를 향하여 방향을 변경하여, 액적들(810)이 도 8에 도시된 배수로(gutter: 812)를 향하여 지향되게 한다. 다른 액적들(814)은 그들의 궤적을 그대로 유지할 수 있으므로 도 8에 도시된 예에서 종이인 기판(816) 상에 침착된다.
조향 전극들은 재사용 용기를 향하는 모든 액적들을 포함하여 임의 부분을 지향할 수 있으며 또한 인가된 전압의 범위 내에서 동작할 수 있다. 인가된 전압 범위는 액적들에 인가되는 전계를 변화할 수 있으며, 이 변화된 전계는 액적 경로로부터 재사용 용기를 향하여 재지향되는 액적들의 용적과 방향을 변화할 수 있다. 예를 들어, 잉크 프린트 헤드에서, 특정한 젯트를 위해 조종 전극들이 도통됨으로써 젯트가 종이 또는 기판 상으로 액적들을 침착하도록 할 수 있다. 일부 예들에서, 재사용 용기 내에 포착된 액적들은 유체 공급원으로 되돌아가 재사용하도록 스프레이 발생기에 공급될 수 있으며, 또는 다른 예들에서, 시스템의 상이한 부분으로 폐기 또는 재사용될 수 있다.
일부 예시적인 스프레이 침착 시스템들은 집속 전극들 또는 조향 전극들을 갖는다. 그러나, 다른 대안적인 시스템들은 집속 전극들 및 조향 전극들을 모두 갖는다. 또 다른 시스템들에서 집속 전극들 및 조향 전극들을 단일 집속/조향 요소로 통합하여, 액적들을 조밀하게 시준된 스트림으로 집속하는 한편 형성된 액적들을 원하는 방향으로 조향하게 할 수 있다.
c. 전하 제거 시스템들
전하 제거 시스템들은 액적 침착 공정 동안 또는 액적들이 기판 상에 침착된 후 액적들로부터 전하를 제거한다. 예를 들어, 공기 역학적인 침착 후, 전하 제거 시스템은 액적들의 전하를 중화한다. 예를 들어, 도 9는 플라스틱 웹 처리(plastic web processing)에서 축적된 정전을 제거할 시에 공통적으로 사용되는 전하 제거 시스템들(900)을 나타낸다. 또한 그러한 전하 제거 시스템(900)은 여기에 개시되는 스프레이 침착 시스템들에서도 사용될 수 있다.
도 9에 도시된 전하 제거 시스템(900)은 중화 플라즈마 전하 제거 시스템들로서, 충전된 액적들로부터 전하를 제거한다. 전하 제거 시스템(900) 또는 전하 중화기는 교호하는 전극들(904) 및 유전 요소들(906)을 가지고 있어 교호 전극들(904) 및 유전 요소들(906)로부터 한정된 부근에 플라즈마 영역을 생성한다. 액적들이 전하 제거 시스템(900)의 플라즈마 영역(908)을 통해 이동할 때, 여기서 전하는 액적들 상에 침착될 수 있으며, 반대로 충전된 플라즈마는 충전된 액적들을 중화한다. 상술한 바와 같이, 액적들은 그들이 기판 상에 침착되고 있는 동안 또는 액적들이 기판 상에 침착된 후 중화될 수 있다. 도 9에서, 전하 제거 시스템(900)은 중화되는 액적들 상에 수직으로 위치되는 것으로 보이지만, 대안적인 예들에서는 액적들에 대하여 상이하게 위치될 수도있다.
II. 충전 및 방전 고분자 스프레이 침착법
고분자 스프레이 침착을 충전 및 방전하는 방법들을 이하에 개시한다. 스프레이 침착 방법들은 스프레이 발생기에 의해 발생된 유체 액적들 상에 코로나 전하를 침착하고, 그 다음, 충전된 유체 액적들을 조밀한 유체 액적 스트림으로 집속하는 것을 포함한다. 조밀한 유체 액적 스트림은 기판 상에 주문에 따라 침착된다. 충전된 액적들은 그들이 기판 상에 침착되는 동안 또는 기판 상에 침착된 후 중화된다.
코로나 전하는 상술한 방법들 또는 액적들을 충전하기 위한 기타 공지된 방법들을 사용하여 침착된다. 액적들은 도 10에 상술되고 도시된 바와 같이 스프레이 발생기(1000)의 하류에서 충전된다. 그 다음 충전된 액적들은 집속 전극들을 사용하는 상술한 일부 예들과 같이 시간적 및 공간적 가변 전계들(1002)을 사용하여 집속 및 시준됨으로써 액적들을 조밀한 유체 액적 스트림으로 집속 및 시준할 수 있다.
그 조밀한 유체 액적 스트림이 기판 상에 침착된다. 일부 예들에서는 액적들의 침착이 수동 또는 자동 제어 시스템에 의해 주문에 따라 시행된다. 예를 들어, 상술한 조향 전극들과 같은 동기화된 조향 전극들 및 공기 파동들(air pulse)이 주문에 따라 물질을 침착하기 위해 사용될 수 있다. 조향 전극들 및 공기 파동의 조합을 사용하여 특정 위치에 특정 유속으로 특정 용적 및 밀도의 액적들을 침착할 수도 있다.
예를 들어, 3D 프린터는 프린팅될 특정 부분을 묘사하는 디지털 데이터를 갖는다. 제어기는 한층한층의 부품에 대한 디지털 데이터에 따라 3D 프린터의 개별 젯트들을 제어한다. 특정 젯트로 액적들을 침착할 필요가 있을 때, 그 젯트를 기동하여 3D 프린터가 액적들을 침착하기 위한 젯트 신호를 보내는 데, 이 신호는 종종 액적들의 특정 용적, 밀도, 및/또는 유속으로 침착하기 위한 지령일 수 있다. 다중 젯트들이 동시에 액적을 침착한다. 임의의 적합한 주문 시스템이 사용될 수도 있다.
액적들이 침착하는 동안 또는 액적들이 침착된 후, 액적들 상의 전하는 전하 제거 시스템에 의해 제거될 수 있다. 예를 들어, 전하 제거 시스템은 충전 시스템에 의해 액적들 상에 침착된 전하의 반대로 충전되는 역 충전 플라즈마 시스템일 수도 있다. 도 10에 도시된 예에서, 전하는 액적들이 기판 상에 침착된 후 역 충전된 플라즈마를 사용함으로써 제거된다.
III. 용융된 고분자 용융 시스템 및 방법들의 예
일 예에서, 3D 프린터에서 사용되는 것들과 같은 유전 용융된 고분자 용융물은 스프레이 발생기에 의해 분무화되며, 그 스프레이 발생기는 상술한 예들에서와 같이 두 개의 롤러를 갖고 있어 유체 필라멘트들을 신장하여 용융된 고분자 용융물의 액적들로 분해할 수 있다. 3D 프린터들을 위해, 용융된 고분자 용융물 액적은 직경이 1㎛ 일 수 있다. 용융된 고분자 용융물 액적들은 상술한 코로나 충전 시스템들을 사용하여 충전됨으로써 도 5에 관하여 상술한 파우데니어 식에 의해 계산되는 약 -1e-12C의 전하를 달성할 수 있다.
각 액적 상의 직경이 1㎛이고 쿨롱력이 -1e-12C인 전하 때문에, 각 액적들의 궤적은Ｅ 다음 식에 의해 계산된 바와 같이 액적 상의 쿨롱력의 함수이다.
F C = qE
쿨롱력 FC의 변수들은 액적 상의 전하(C)인 ｑ, 및 전계(V/m)인 E 를 포함한다.
각각의 액적 상의 견인력은 다음과 같다:
F D = 1/2ρcC D A | u - v |(u - v)
견인력의 변수들은 이송 위상(공기)의 밀도인 ρc; 견인 계수인 CD; 액적의 면적인 A; 및 드롭(drop)과 반송자 위상 속도 간의 슬립 속도 또는 거리인 (u - v)를 포함한다.
본 실시예에서, 유전 고분자 용융물 액적들은 상류 코로나 충전기에 의해 침착된 영구 표면 전하를 가지고 있다. 전계를 사용하여 충전되는 액적들은 기판 상에 공기 역학적 침착하기 전에 조향되고 시준된다. 액적 조향을 달성하기 위해, 전력은 공기 역학적 견인력에 필적할 수 있거나 더 커야 한다. 공기 역학적 침착에서, 견인력은 액적들의 속도에 따라 1 X 10-9 ∼ 1 X 10-12뉴턴(N)의 정도이다. 필적할 수 있는 크기를 생성하기 위해, 유사한 크기의 쿨롱력을 생성하려면 1 X 103 - 1 X 104volts/meter(V/m) 정도의 전계 강도가 필요하다. 이러한 크기의 전계 강도는 고전압 전계 없는 작은 간극들에서 달성될 수 있고 또한 공기의 분해 강도보다 작다. 공기의 분해 강도는 약 1000배 더 높은 3 X 106V/m 정도이다. 예를 들어, 5000V/m의 횡전계가 4V 전위를 사용하여 1㎛의 액적들에 인가되면, 액적들이 조밀한 스트림으로 조향 및 시준될 수 있다.
도 11에는 구체적 예로서 용융된 고분자 용융물 프린트 헤드 시스템(1100)의 개략도가 도시되어 있으며, 이 도면은 액적 스트림을 시준 및 조향하기 위한 전계의 능력을 도해한다. 두 세트의 전극들인, 시준 전극들과 조향 전극들은 액적들을 조밀한 실린더 형상으로 시준하고 또한 액적들의 조밀하게 시준된 실린더를 프린트 헤드의 중심 내로 그리고 피 처리 기판 상으로 제각기 조향하도록 협조한다. 시준 전극들은 젯트의 입구(1101)로부터 출구를 향하여 점진적으로 더 높은 전계를 갖는 일련의 3쌍의 전극들이다. 도 11에 도시된 예에서, 시준 전극들의 제1 쌍(1102)은 0.5V의 전위를 가지며, 제2 전극 쌍(1104)은 약 1V의 전위를 가지며, 또한 제3 쌍(1106)은 약 1.5V의 전위를 갖는다. 각 쌍의 시준 전극들(1102,1104,1106)은 젯트의 액적 유로(1108)를 가로질러 그의 짝으로부터 격리된다.
조향 전극들은 도 11에 도시된 바와 같이 전극(1110,1112)들을 두 쌍 포함한다. 본 예에서 제1 쌍(1110)이 비대칭 전계를 액적 스트림에 인가하면, 액적 스트림이 조향 전극들(1112) 및 출구(1114)의 다른 쌍을 향하여 90°시계 방향으로 회전한다. 두 쌍의 조향 전극들(1112)은 표면 상에 액적을 안내하도록 돕는다. 또한 도 11에 도시된 시스템(1100)은 공기 침착 유입구(1116)를 가지고 있어, 공기를 액적 스트림 및 또 다른 쌍의 조향 전극들(1111)에 선택적으로 인가하여, 액적들을 지향할 시, 조향 공정 및 침착 공정을 심지어 더 세분화하는 한편 조향 전극들을 지원한다.
도 12 및 도 13은 도 11에 도시된 프린트 헤드에서 액적 스트림들 및 그들의 각 유로들의 예들을 나타낸다. 도 12는 도 11에 도시된 샘플 프린트 헤드 구조를 나타내는 것으로, 입구(1101), 액적 유로(1108), 및 공기를 액적 스트림에 선택적으로 인가하는 공기 침착 유입구(1116)를 갖는 헤드를 나타낸다. 이 예에서, 공기 침착 유입구(1116)는 공기를 액적 스트림에 인가한다. 도 12는 집속 전극들, 조향 전극들, 또는 기타 전기 협조가 되지 않는 시스템을 나타낸다. 액적 경로(1108)는 정렬된 조밀한 액적 스트림 내로 절대 시준되지 못한다. 그에 따라 공기 침착 유입구(1116)는 액적 경로(1108)에 공기를 인가할 때, 인가되는 공기(1118)의 속도가 더 높은 교차 흐름에 의해 액적들이 소거(sweep)되므로 기판 상에 침착되지 않는다.
도 13은 입구(1101), 액적 유로(1108), 및 공기 침착 유입구(1116)를 갖는 도 11에 도시된 샘플 프린트 헤드의 구조를 나타낸다. 도 11의 시준 전극들(1102,1104,1106)과 유사한, 한 세트의 시준 전극들(도시 않됨)은 액적들을 도 13에 도시된 바와 같이, 조밀한 액적 스트림(1109) 내로 시준한다. 공기 침착 유입구(1116) 근처에 배치된 조향 전극들(도시 않됨)은 조밀한 액적 스트림(1108)을 점진적으로 젯트 노즐로 회전시키므로 비로서 액적들이 젯트의 중심으로 조향되어 기판(1120)에 충격을 가할 수 있다.
도 14 및 도 15는 스프레이 노즐의 중심을 향하여 궁극적으로 피 처리 기판으로 액적들을 집속 및 조향 해주는 액적 상의 입자 견인력(1400) 및 쿨롱력(1500)의 비교를 나타낸다. 액적들 상의 견인력 및 쿨롱력의 크기는 조향 및 시준을 제공하는 쿨롱력과 공기 역학적 흐름을 가능하도록 침착을 제공하는 쿨롱력을 비교할 수 있다. 3D 프린팅의 예에서, 전기 조향 및 공기 역학적 침착을 사용하는데 그 이유는 프린팅된 부분이 겹겹이 쌓일 때 접지하는 것이 불가능하거나 실용적이지 않기 때문이다. 전술한 다른 스프레이 침착 시스템들을 갖는 것과 같이, 액적의 침착 후 또는 침착하는 동안, 개시된 전하 제거 시스템들 중 임의의 것을 사용하여 전하를 제거한다.
도 16은 도 11에 도시된 예시적인 프린트 헤드의 3D 사시도(1600)의 단면도를 나타낸다. 본 예에서, 매니폴드는 두 개의 유전 플라스틱 물질 층(1602,1604)으로서, 이 층들은 폴리에테르 케톤(PEEK) 또는 폴리클로로트리풀루오로에텐(polychlorotrifluoroethene: PCTFE)과 같은 고열을 견딜 수 있다. 액적 유로(1606)는 시준 전극들 및 조향 전극들로서 역할하는 일련의 전극 링들(1608)을 가지고 있어 조밀한 액적 스트림을 형성할 수 있다. 다중 교차 유로(1610)는 상부 매니폴드 층(1602)을 통해 액적 유로(1606)로 연장한다. 그러한 교차 관통 경로를 사용하면 가스 및 액적들의 이송이 용이하다. 시준 전극들 및 조향 전극들은 일 예에서 동축 상에 장착된 와샤들 일 수 있다. 전술한 바와 같이 배출 구멍의 일측 상에 위치하는 전극들은 비대칭일 수 있다. 일부 예들에서, 전기 접속은 매니폴드 층을 통해 관통되는 경로 또는 구멍을 추가함으로써 제공될 수도 있다.
유출구(1612)는 하부 매니폴드 층(1604)을 통해 연장되어 있으며, 그 층을 통해 액적들이 기판(도시 않됨) 상으로 침착될 젯트를 내보낸다. 유출구 전극(1614)은 유출구(1612) 내에 위치되어 통합된다. 도 16에 도시된 예시적인 프린트 헤드는 단일 프린트 헤드 내의 다중 프린트 헤드 젯트 어레이 중 하나일 수 있다. 또한, 잉크 젯트 헤드는 기판 상에 액적들을 침착하는 다중 액적 유출구를 가질 수 있다.

Claims (10)

  1. 스프레이 침착 시스템(spray deposition system)에 있어서:
    스프레이 발생기에 의해 생성된 유체 액적들의 스프레이 상에 전하를 침착하도록(deposit) 구성된 코로나 충전 시스템;
    유로(flow pathway)를 따라 상기 액적들을 이동시키도록 기류를 생성하는 공기 지향기(air director);
    조밀한 액적 스트림을 형성하기 위해 충전된 유체 액적 스프레이를 집속(focus) 및 시준(collimate)하도록 구성된 집속 전극들로서, 상기 유체 액적들의 스트림에 대한 터널형 경로를 형성하기 위해 상기 유로를 가로질러 격리된 전극들의 쌍들을 포함하는 상기 집속 전극들;
    기판 상에 상기 충전된 유체 액적들을 침착하도록 구성된 액적 침착 시스템; 및
    상기 기판 상에 침착되는 상기 충전된 유체 액적들 상의 전하를 중화하도록 구성된 전하 제거 시스템을 포함하는, 스프레이 침착 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 액적들을 접수하고 상기 집속 전극들 쪽으로 상기 유체 액적들을 지향시키도록 구성되는 스프레이 지향기를 더 포함하는, 스프레이 침착 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 유체 액적들은 상기 유체 액적들이 상기 코로나 충전 시스템들에 의해 충전되기 전 또는 후에 상기 집속 전극들을 향하여 지향되는, 스프레이 침착 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 코로나 충전 시스템은 상기 지향된 유체 액적들 상에 양전하를 침착하는, 스프레이 침착 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전하 제거 시스템들은 중화된 유체 액적들의 액적 침착 스트림을 형성하기 위해 상기 지향된 유체 액적들에 코로나 음전하를 인가하도록 구성되는, 스프레이 침착 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전하 제거 시스템들은 음으로 충전된 플라즈마로 상기 지향된 유체 액적들에 상기 코로나 음전하를 인가하도록 구성되는, 스프레이 침착 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 액적 침착 시스템은 주문형(on-demand) 액적 침착 시스템인, 스프레이 침착 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 액적들이 기판 상에 침착될 때 상기 충전된 유체 액적들에 기류 스트림을 인가하도록 구성된 침착 기류 소자를 더 포함하는, 스프레이 침착 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
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