The patterning of a series of drops was investigated by the electrohydrodynamic printing method in the drop-on-demand fashion. A positive pulse voltage was applied to the capillary nozzle periodically to eject a pulsed liquid jet. The ejected jet was directed to the moving substrate, to which DC bias voltage was applied. High-speed imaging revealed that a Taylor cone was established at the nozzle tip during the ejection of the liquid jet, and that the jet directly struck the substrate to form a drop without the jet break-up. The frequency of drop generation can be controlled precisely, because the frequency of the pulsed voltage was almost same as the pulsating frequency of the liquid in pulsed cone-jet mode. The deposited patterns showed a series of uniformly sized drops with a regular spacing. Using this drop-on-demand method, it is feasible to produce a variety of patterns of dots and continuous/discontinuous lines.
전기수력학적 드랍온디맨드 패터닝에 의해 연속선이 아닌 일련의 드랍 선 패터닝이 구현되었다. DC 바이어스 전압에 추가로 임의 파형을 가지는 펄스 전압을 노즐에 인가하여 펄스를 인가할 때마다 노즐에서 제트가 분출되게 하여, 기판 위로 부착시켰다. 고속카메라 이미지 분석을 통해 제트가 분출되는 동안 노즐 끝에서는 테일러 콘이 형성되고, 제트의 분열 없이 기판 위에서 바로 드랍이 형성됨을 확인하였다. 인가하는 펄스 전압 주파수와 펄스 콘젯 모드에서 제트가 분출되어 형성되는 드랍의 발생 주파수가 정확히 일대일 대응되었다. 일정한 형태의 주파수를 가지는 펄스에 의해 패턴된 드랍은 크기가 일정하고, 드랍 간의 간격도 일정하였다. 주파수를 증가함에 따라 매 펄스마다 드랍이 발생하지 않는 경우가 생기는데 이것은 노즐 끝에서 테일러 콘 형성 시간보다 펄스 시간이 더 짧기 때문에, 상대적으로 작은 전기적 스트레스로 제트가 분출되지 않았기 때문이다. 펄스의 형태를 조절함에 따라 드랍의 크기 및 드랍 간 간격 조절도 가능하였으며, 드랍의 크기는 최소 5 마이크로미터 크기까지 형성되었다. 본 연구를 통해 개발된 드랍온디맨드 패터닝을 통해, 정보 및 바이오 기술에 응용 가능한 다양한 형태의 패턴 구현을 기대할 수 있다.
