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논문 상세정보

단일 히터의 디지털 구동을 통한 유효 히터면적 변화 및 분사 액적크기 조절이 가능한 미소유체분사기

Effective Heater-Area and Droplet-Volume Adjustable Microinjectors Using a Digitally Controlled Single Heater

Abstract

The paper presents a single-heater microfluid injector, whose ejected droplet volume is adjusted by digital current path control for a single microheater. The previous droplet volume adjustable methods have used the digital current control for multiple heaters or the analog current control for a single heater, while the present method uses the digital current control for a single microheater. Two different microinjectors, having a rectangular heater and a circular hearter, are designed and fabricated in the chip area of $7.64\;mm{\times}5.26\;mm$. The fabricated microinjectors have been tested and characterized for the number, size, shape and lifetime of the generated bubbles as well as for the volume and velocity of the ejected droplets. The input power for the rectangular heater and the circular heater has been varied in the ranges of $8.7{\sim}24.9{\mu}W\;and\;8.1{\sim}43.8{\mu}W$, respectively. The projected area of the generated bubble has been changed in the ranges of $440{\sim}l,3600{\mu}m^2\;and\;800{\sim}3,300{\mu}m^2$ for the rectangular heater and the circular heater, respectively. The microinjector with the rectangular heater ejects three discrete levels of the droplet in the volume range of $9.4{\sim}20.7pl$ with the velocity range of $0.8{\sim}1.7m/s$, while the microinjector with the circular heater achieves five discrete levels of the droplet in the volume range of $7.4{\sim}27.4pl$ with the velocity range of $0.5{\sim}2.8m/s$.

참고문헌 (5)

  1. Rembe, C., and der Wiesche, S. and Hofer, E.P., 1999, 'Dynamics in a Thermal Ink Jet; A Model for Identificiation and Simulation,' Proc. Modeling and Simulation of Microsystems Workshop, Puerto Rico, U.S.A., pp. 550-553 
  2. Lee, J.-D., Lee, C.-S., Chun, K.-C. and Han, C.-H., 1999, 'Two-dimensional Nozzle Arrangement in a Monolithic Inkjet Printhead for High-resolution and High-speed Printing,' IEDM Technical Digest, pp. 127-130 
  3. Chen, P.-H., Chen, W.-C. and Chang, S.-H., 1997, 'Bubble Growth and Ink Ejection Process of a Thermal Ink Jet Printhead,' International Journal of Mechanical Sciences, Vol.39, No.6, pp. 683-695. 
  4. Kang, T. G. and Cho, Y.-H., 2003, 'Droplet Volume Adjustable Microinjectors Using a Microheater Array,' Proc. MicroElectroMechanical Systems Workshop (MEMS 2003), Kyoto, Japan, pp. 690-693 
  5. Pond, S. F., 2000, Inkjet Technology and Product Development Strategies, Torrey Pines Research, pp. 371-375 

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