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KR20120007378A - 약액 도포 장치 - Google Patents

약액 도포 장치 Download PDF

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KR20120007378A
KR20120007378A KR1020100068114A KR20100068114A KR20120007378A KR 20120007378 A KR20120007378 A KR 20120007378A KR 1020100068114 A KR1020100068114 A KR 1020100068114A KR 20100068114 A KR20100068114 A KR 20100068114A KR 20120007378 A KR20120007378 A KR 20120007378A
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KR
South Korea
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chemical liquid
reservoir
unit
head
nozzles
Prior art date
Application number
KR1020100068114A
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Inventor
이원우
김정선
Original Assignee
세메스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 약액 저장용 레저버(reservoir)를 구비하여 잉크젯 인쇄 방식으로 약액을 토출하는 노즐을 구비한 잉크젯 헤드유닛에 관한 것으로, 본 발명은 대상물 상부 표면에 약액을 토출하는 복수 개의 노즐들이 제공되는 노즐면을 갖는 헤드와; 일측에 상기 헤드가 결합되어 적어도 하나의 방향으로 이동 가능한 몸체와; 상기 몸체 내부에 형성되어 약액 공급원으로부터 약액을 받아서 저장하고 상기 노즐들로 약액을 공급하는 레저버와; 상기 레저버에 설치되고 상기 약액을 가열하는 히터와; 상기 레저버에 저장된 상기 약액의 온도를 측정하는 온도 센서와; 상기 레저버에 연결되고, 압력조절밸브가 설치된 공압라인과; 상기 온도 센서로부터 온도값을 실시간으로 제공받아 온도에 따른 내압 변화를 보상하도록 상기 압력조절밸브를 제어하는 압력조절기를 포함한다.

Description

약액 도포 장치{CHEMICAL COATING APPARATUS}
본 발명은 약액 도포 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 약액 저장용 레저버(reservoir)를 구비하여 잉크젯 인쇄 방식으로 약액을 토출하는 노즐을 구비하는 약액 도포 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 장치는 예를 들어, 액정 층에 의해서 변조되는 광을 컬러 필터에 통과시킴으로써 풀 컬러를 표시한다. 그리고 컬러 필터는 예를 들어, 글래스 기판의 표면에 R(적색), G(녹색), B(청색)의 도트상의 각 색상의 필터 요소를 스트라이프 배열, 델타 배열 또는 모자이크 배열 등으로 배열함에 의해서 형성된다.
액정 표시 장치의 제조 공정에서는, 컬러 필터, 배향막 등을 제조하기 위하여, 글래스 기판의 표면에 약액을 공급, 도포한다. 이러한 약액을 도포하는 약액 도포 장치로는 약액을 기판의 표면에 토출하여 도포하는 잉크젯 방식의 약액 도포 장치가 있다. 이 약액 도포 장치는 복수 개의 잉크젯 헤드유닛들을 이용하여 잉크젯 인쇄 방식으로 약액을 도포한다. 잉크젯 헤드유닛는 기판에 대해 여러 방향으로 이동하여 약액을 공급하는 복수 개의 노즐들을 구비하는 헤드를 포함한다. 헤드는 상부에 약액을 임시로 저장하는 레저버로부터 약액을 공급받아서 노즐들 각각에 의해 기판의 표면으로 약액을 토출한다.
레저버는 R, G 또는 B 색상의 약액으로, 강솔벤트 성분을 함유하고 점성이 높은 약액을 저장한다. 레저버는 이러한 약액의 온도를 조절하여 각각의 노즐들로 약액을 공급한다. 예를 들어, 잉크젯 헤드는 피에조 압전 소자를 이용하여 약액을 토출하는데, 이 때, 레저버는 약액을 가열하여 점성을 낮춰서 공급한다. 이를 위해 점성이 큰 약액은 피에조 압전 소자의 전압을 점성이 낮은 약액보다 높게 인가해야 한다.
이러한 약액 도포 장치에서는 약액의 유변 특성 제어는 캡핑제(capping agent)나 고분자전해질 종류와 첨가량 등 소재의 특성을 변화하여 유변 특성을 제어하였기 때문에, 토출 대상 약액의 점도 특성 및 이에 따른 분사파형 설정이 어려워 토출 유니포미티 관리가 어려웠다.
본 발명의 목적은 레저버의 내압을 정밀 제어 가능하고 일정하게 유지할 수 있는 잉크젯 헤드유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 약액의 온도 변화에 따라 레저버의 내압과 약액의 유변 특성을 제어할 수 있는 잉크젯 헤드유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 약액의 온도에 따른 점도 등의 유변 특성을 분석하여 토출 파형 제어에 적용함으로써 토출 균일성을 향상시킬 수 있는 잉크젯 헤드유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 잉크젯 헤드유닛은 대상물 상부 표면에 약액을 토출하는 복수 개의 노즐들이 제공되는 노즐면을 갖는 헤드와; 일측에 상기 헤드가 결합되어 적어도 하나의 방향으로 이동 가능한 몸체와; 상기 몸체 내부에 형성되어 약액 공급원으로부터 약액을 받아서 저장하고 상기 노즐들로 약액을 공급하는 레저버와; 상기 레저버에 설치되고 상기 약액을 가열하는 히터와; 상기 레저버에 저장된 상기 약액의 온도를 측정하는 온도 센서와; 상기 레저버에 연결되고, 압력조절밸브가 설치된 공압라인과; 상기 온도 센서로부터 온도값을 실시간으로 제공받아 온도에 따른 내압 변화를 보상하도록 상기 압력조절밸브를 제어하는 압력조절기를 포함한다.
이 특징에 따른 본 발명의 잉크젯 헤드유닛는, 상기 헤드의 노즐들의 액적 토출량을 조절하는 헤드제어부를 더 포함하되; 상기 헤드 제어부는 상기 압력조절기로부터 온도값을 제공받아 온도에 따른 약액의 점도 변화를 분석하여 토출량을 제어한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 레저버의 내압을 정밀 제어 가능하고 일정하게 유지할 수 있으며, 약액의 온도 변화에 따라 레저버의 내압과 약액의 유변 특성을 제어할 수 있고, 또한 약액의 온도에 따른 점도 등의 유변 특성을 분석하여 토출 파형 제어에 적용함으로써 토출 균일성을 향상시킬 수 있다.
이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 약액 도포 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면;
도 2는 도 1에 도시된 잉크젯 프린팅 유닛의 구성을 도시한 사시도;
도 3은 도 2에 도시된 잉크젯 프린팅 유닛의 평면도;
도 4는 도 1에 도시된 잉크젯 헤드유닛의 구성을 도시한 사시도;
도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시된 잉크젯 헤드유닛의 전면 및 후면 구성을 나타내는 도면들;
도 6은 잉크젯 헤드유닛에 연결된 압력 조절부와 액정 공급부를 보여주는 구성도이다.
도 7a는 액정의 온도 변화에 따른 점도와 압력 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7b는 액정의 온도 변화로 액정의 점도를 제어하여 토출 드롭의 볼륨 변화를 보여주는 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 상술한 본 발명이 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 및 효과는 첨부된 도면과 관련된 실시 예들을 통해서 용이하게 이해될 것이다. 각 도면은 명확한 설명을 위해 일부가 간략하거나 과장되게 표현되었다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 도시되었음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 7b를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 약액 도포 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 약액 도포 장치(100)는 대상물의 상부 표면에 약액을 잉크젯 방식으로 도포하는 설비로, 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 유닛(110)을 포함한다. 대상물은 직사각형의 평판 예를 들어, 액정 표시 패널의 컬러 필터(color filter), 배향막(alignment film) 등을 제작하기 위한 글래스(glass) 기판이나, 회로 패턴에 금속 박막을 형성하기 위한 인쇄회로기판 및, 잉크젯 방식으로 약액을 인쇄하는 플레이트 등을 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 대상물로서 컬러 필터를 제작하기 위한 글래스 기판(S)을 이용하여 상세히 설명한다.
약액 도포 장치(100)는 기판 표면을 잉크젯 방식으로 인쇄하는 잉크젯 프린팅 유닛(110)과, 복수 매의 기판이 적재되는 로더(loader)(102)와, 로더(102)로부터 기판을 인출하여 잉크젯 프린팅 유닛(110)으로 공급하는 인덱스(index)(106)와, 인덱스(106)로부터 약액이 도포된 기판을 받아서 베이킹하는 베이크 유닛(baker, oven)(108) 및, 베이킹된 기판을 적재하는 언로더(unloader)(104)를 포함한다. 인덱스(106)는 로더(102), 잉크젯 프린팅 유닛(110), 베이킹 유닛(108) 및 언로더(104) 상호간에 기판을 이송하는 이송 로봇(미도시됨)이 구비된다.
약액 도포 장치(100)는 잉크젯 프린팅 유닛(110)으로 약액을 공급하는 약액 공급부(105)를 구비한다. 또 약액 도포 장치(100)는 전장 제어부로, 약액 도포 장치(100)의 제반 동작을 제어하는 메인 제어부(101)를 구비한다.
이러한 본 발명의 약액 도포 장치(100)는 복수 개의 잉크젯 헤드유닛(도 2의 210)들을 이용하여 기판 표면에 약액을 토출한다. 여기서 잉크젯 헤드유닛(210)는 내부에 버퍼 공간이 제공되는 잉크젯 헤드로 구비된다.
구체적으로, 도 2 및 도 3은 잉크젯 프린팅 유닛의 구성을 도시한 도면들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 잉크젯 프린팅 유닛(110)은 잉크젯 방식으로 기판(S) 표면에 약액을 도포하는 장치로, 스틸 재질의 베이스(116)와, 베이스(116) 상부에 배치되는 스테이지(112)와, 스테이지(112) 상부에 배치되어 스테이지(112)에 안착된 기판(S) 표면에 약액을 도포하는 복수 개의 잉크젯 헤드유닛(210 : 210a ~ 210c)들을 구비하는 헤드 어셈블리(200) 및, 헤드 어셈블리(200)를 지지하는 갠트리(gantry)(114)를 포함한다. 또 잉크젯 프린팅 유닛(110)은 베이스(116)와 스테이지(112) 사이에 진동을 차단하기 위한 복수 개의 방진부재(113)가 구비된다.
헤드 어셈블리(head assambly)(200)는 멀티 헤드 어레이(Multi Head Array : MHA) 유닛으로 구비된다. 헤드 어셈블리(200)는 잉크젯 방식으로 약액을 토출하는 복수 개의 잉크젯 헤드유닛(210 : 210a ~ 210c)들과, 잉크젯 헤드유닛(210)들이 설치되는 브래킷(202) 및, 브래킷(202)과 결합되어 헤드 어셈블리(200)를 적어도 하나의 방향으로 이동시키는 구동 유닛(204)을 포함한다.
잉크젯 헤드유닛(210)는 예컨대, 브래킷(202)의 전후면에 복수 개가 2 열로 설치된다. 즉, 잉크젯 헤드유닛(210)들은 브래킷(202)의 Y 축 방향의 전후 양측에 복수 개가 나란히 배치된다. 잉크젯 헤드유닛(210)들 각각은 약액 공급부(도 1의 105)와 연결되어 약액들을 공급받는다. 잉크젯 헤드유닛(210)들 각각은 동일 또는 서로 상이한 약액들을 공급받을 수 있다.
잉크젯 헤드유닛(210)는 기판(S) 표면으로 약액을 토출하는 장치로, 잉크젯 헤드유닛(210)들 각각은 헤드(도 4의 240)를 구비한다.
잉크젯 헤드유닛(210)들은 대상물이 컬러 필터를 위한 기판(S)인 경우, R 색상, G 색상 및, B 색상의 약액들 중 어느 하나를 각각 공급한다. 이 때, 약액은 R 색상, G 색상 및, B 색상의 잉크들이다. R 색상, G 색상 및, B 색상의 약액들을 각각 공급하는 잉크젯 헤드유닛(210)들은 서로 인접하게 배치된다. 잉크젯 헤드유닛(210)들은 브래킷(202)에 일정 간격을 유지하여 설치된다. 잉크젯 헤드유닛(210)들은 브래킷(202)에서 간격이 조절 가능하도록 구비된다. 이 경우, 잉크젯 헤드유닛(210)들은 적어도 3 개가 구비된다. 잉크젯 헤드유닛(210)들은 서로 다른 약액을 각각 공급하는 3 개가 하나의 그룹으로 제공되며, 복수 개의 그룹들로 구비된다. 잉크젯 헤드유닛(210)에 대한 구체적인 구성은 도 4 내지 도 5b에서 상세히 설명한다.
구동 유닛(204)은 잉크젯 헤드유닛(210)들이 설치되는 브래킷(202)과 결합되어 헤드 어셈블리(200)를 제 1 방향으로 이동시키는 제 1 가이드 부재(150, 152)들, 헤드 어셈블리(200)를 제 2 방향으로 이동시키는 제 2 가이드 부재(206) 및, 구동부(미도시됨)을 포함한다. 구동 유닛(204)은 갠트리(114)를 따라 제 1 방향(즉, Y 축) 또는 제 2 방향(즉, X 축)으로 이동된다. 또 구동 유닛(204)은 헤드 어셈블리(204)를 제 3 방향(즉, Z 축)으로 이동시킨다. 또 구동 유닛(204)은 잉크젯 헤드유닛(210)들 각각의 중심축을 기준으로 회전 이동시킨다.
스테이지(stage)(112)는 석정반으로 구비되고, 상부 일측에 배치되어 기판(S)을 척킹하는 척킹부(120)와, 상부 타측에 배치되어 헤드 어셈블리(200)를 세정하는 세정부(130, 140)를 포함한다. 척킹부(120)는 인덱스(106) 측으로 직선 이동하여 기판(S)을 받고, 기판(S)이 안착되면 척킹하여 인덱스(106) 반대측 즉, 기판(S)에 약액을 도포할 위치로 이동하는 척(124)과, 척(124)을 적어도 하나의 직선 방향으로 이동시키거나 회전시키는 척 구동부(126) 및, 척(124)을 직선 이동하도록 가이드하는 제 3 가이드 부재(122)를 포함한다. 척(124)은 하부가 척 구동부(126)와 결합되어 제 3 가이드 부재(122)를 따라 Y 축 방향으로 직선 이동된다.
또 스테이지(112)에는 갠트리(114)의 양단에 대응하여 제 1 가이드 부재(150, 152)들이 설치된다. 제 1 가이드 부재(150, 152)들은 Y 축 방향을 따라 연장되어 스테이지(112)와 동일한 폭을 가진다. 제 1 가이드 부재(150, 152)들은 Y 축 방향을 따라 스테이지(112)의 상부 양단에서 길게 제공되어 갠트리(114)를 Y 축 방향으로 직선 이동시킨다.
갠트리(114)는 일측면에 구동 유닛(204)과 결합되고 양측 하부에 슬라이더(154)가 결합되어, 헤드 어셈블리(200)를 Y 축 또는 X 축 방향으로 이동시킨다. 이를 위해 갠트리(114)는 헤드 어셈블리(200)를 X 축 방향으로 직선 이동되도록 제 2 가이드 부재(206) 및, 구동 유닛(204)이 제 2 가이드 부재(206)를 따라 이동되도록 구동하는 구동 장치(미도시됨)(예를 들어, 모터, 기어, 풀리, 밸트, 볼 스크류, 리니어 모터) 등을 구비한다. 갠트리(114)의 상부 일측에는 잉크젯 프린팅 유닛(110)의 동작 예를 들어, 약액 토출 등의 제반 동작을 제어하는 헤드제어부(118)가 설치된다. 갠트리(114)는 X 축 방향으로 스테이지(112)와 동일한 폭을 가진다. 즉, 갠트리(114)는 하부 양단에 슬라이더(154)와 결합되고, 슬라이더(154)가 제 1 가이드 부재(150, 152)를 따라 Y 축 방향으로 이동 가능하게 구비된다. 또 갠트리(114)는 헤드 어셈블리(200)를 X 축 방향으로 이동할 수 있도록 구동 유닛(204)을 X 축 방향으로 직선 이동시킨다.
이러한 약액 도포 장치(100)는 잉크젯 헤드유닛(210)를 세정하기 위하여, 헤드 어셈블리(200)를 세정부(130 ~ 140)에 대응하는 위치(200a)로 이동시킨다.
즉, 세정부(maintenance zone)(130 ~ 140)는 복수 개의 잉크젯 헤드유닛(210)들을 1 차 세정하기 위한 제 1 세정 유닛(130) 및, 잉크젯 헤드유닛(210)들의 약액이 토출되는 노즐면(242)을 2 차 세정하는 제 2 세정 유닛(140)을 포함한다.
제 1 세정 유닛(130)은 노즐면(242)에 잔존하는 약액을 비접촉 방식으로 제거하는 복수 개의 블래이드(blade)(도 3의 132)들과, 블래이드(132)들에 의해 제거된 약액을 수집하는 퍼지 탱크(purge tank)(134)를 포함한다. 또 퍼지 탱크(134)는 노즐들이 약액에 의해 막히는 현상을 방지하기 위해, 잉크젯 헤드유닛(210)를 제 1 세정 유닛(130)의 상부에 위치시키고, 잉크젯 헤드유닛(210)의 내부 압력을 가압하여 내부에 잔존하는 약액들을 토출할 때, 토출된 약액들을 수집한다. 블래이드(132)들은 퍼지 탱크(134)의 상부에 설치된다. 블래이드(132)들은 잉크젯 헤드유닛(210)에 대응하여 복수 개가 구비된다. 블래이드(132)는 잉크젯 헤드유닛(210)의 노즐면(242)에 맺혀 있는 약액을 제거하기 위하여, 노즐면(242)과 비접촉 방식으로 약액을 제거한다.
제 2 세정 유닛(140)은 롤(roll) 타입의 와이퍼(wiper)(142)를 이용하여 제 1 세정 유닛(130)에서 약액이 제거된 노즐면(242)을 세정한다. 세정 시, 와이퍼(142)는 노즐면(242)과 접촉된다. 이를 위해 제 2 세정 유닛(140)은 와이퍼(142)를 회전시키는 다수의 롤러와, 와이퍼(142)가 노즐면(242)과 접촉시 와이퍼(142)의 접촉 부위를 노즐면(242) 방향으로 상승시키는 스펀지(미도시됨) 및, 와이퍼, 스펀지 등을 구동하는 구동 장치(미도시됨)(예를 들어, 모터, 실린더 등)들을 포함한다.
이러한 세정부(130 ~ 140)는 헤드 어셈블리(200)가 구동 유닛(204)에 의해 X 축 방향으로 이동하여 스테이지(112)의 타측으로 이동되면, 먼저 제 1 세정 유닛(130)의 상부에 잉크젯 헤드유닛(210)가 위치되도록 Y 축 방향으로 이동한다. 잉크젯 헤드유닛(210)는 블래이드(132) 상부에서 일정 간격을 유지한 채, 직선 이동함으로써, 블래이드(132)에 의해 노즐면(242)의 약액을 제거한다. 이 때, 노즐면(242)에서 제거된 약액은 퍼지 탱크(134)에 수집된다. 이어서 잉크젯 헤드유닛(210)를 Y 축 방향으로 이동하여 제 2 세정 유닛(140)의 상부로 위치시킨다. 제 2 세정 유닛(140)의 와이퍼(142)를 잉크젯 헤드유닛(210)의 노즐면(242)과 접촉하도록 하고, 와이퍼(142)를 회전시켜서 노즐면(242)을 세정한다.
그리고 헤드제어부(118)는 약액 공급 시, 복수 개의 압전 소자(미도시됨)들을 개별적으로 제어하여 각각의 노즐들로부터 약액이 균일하게 토출하도록 제어한다. 즉, 헤드제어부(118)는 각 노즐들에 대응하는 피에조(piezo) 압전 소자로의 인가 전압을 조정하여, 각 노즐의 토출량을 균등하게 제어한다.
도 4 내지 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드유닛의 구성을 도시한 도면들이다.
도 4를 참조하면, 잉크젯 헤드유닛(210)는 몸체(212)와, 몸체(212) 내부에 약액을 저장하는 레저버(reservoir 또는 buffer tank)(220)와, 레저버(220)로부터 약액을 공급받아서 기판 표면에 약액을 토출하는 헤드(240), 몸체(212)를 브래킷(도 1의 202)의 일측면에 결합하는 결합부재(214), 레저버(220)에 설치되어 약액을 히팅하는 히터(250)를 포함한다. 또한, 잉크젯 헤드유닛(210)는 레저버(220) 내부에 저장된 약액의 수위를 감지하는 적어도 하나의 센서(230 : 232, 234)와 약액의 온도를 측정하는 온도센서(252)를 포함한다.
몸체(212)는 하부면에 헤드(240)가 배치되고, 적어도 하나의 방향으로 이동 가능하도록 브래킷(202)과 결합된다. 몸체(212)는 내부 하단에 레저버(220)가 제공된다.
헤드(240)는 척(124)에 안착된 기판 표면과 대향하는 하부면에 기판(S)으로 약액을 공급하는 복수 개의 노즐(미도시됨)들이 제공되는 노즐면(242)을 갖는다. 하나의 노즐면(242)에는 예를 들어, 128 또는 256 개의 노즐들(미도시)이 제공될 수 있다. 노즐들(미도시)은 일정 피치의 간격으로 일렬로 배치될 수 있다. 노즐들(미도시)은 μg 단위의 양으로 액정을 토출할 수 있다.
종래의 씨린지(Syringe)를 이용한 포인트 도팅(Point Dotting) 방식의 경우, 액정의 토출 피치가 크고, 토출되는 액정의 양이 mg 단위이므로, 액정의 점성 유동 저항 때문에 기판상에 액정이 고르게 퍼지지 못하는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명은, 좁은 피치 간격을 가지는 다수의 노즐들(미도시)을 통해 μg 단위로 액정을 토출하므로, 액정의 점성 유동 저항에 불구하고 기판상에 보다 고르게 액정을 도포할 수 있다.
각각의 헤드들(240)에는 노즐들(미도시)에 대응하는 수만큼의 압전 소자가 제공될 수 있으며, 노즐들(미도시)의 액적 토출 량은 압전 소자들에 인가되는 전압의 제어에 의해 각기 독립적으로 조절될 수 있다.
레저버(220)는 약액의 버퍼 탱크 역할을 한다. 즉, 레저버(220)는 몸체(212) 내부에 형성되어 약액 공급부(105)로부터 약액을 받아서 저장하고 노즐들로 약액을 공급한다. 레저버(220)는 상부벽(215) 중앙에 센서(230 : 232 ~ 236)들이 관통되어 내부에 저장된 약액의 수위를 감지한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 레저버(220)의 전면에는 투명 재질의 덮개(211)가 결합, 밀폐되어 내부를 모니터링할 수 있다. 또 레저버(220)의 후면에는 헤드(240)의 노즐들로부터 토출되는 약액을 유량을 조절하기 위한 복수 개의 압전 소자(미도시됨)들 및 이를 노즐들과 인터페이스하는 인터페이스부(213)가 결합된다. 인터페이스부(213)는 갠트리(114)의 상단부에 설치된 헤드제어부(118)와 전기적으로 연결된다.
도 6을 참조하면, 헤드제어부(118)는 잉크젯 헤드유닛에 전기적으로 연결되고, 잉크젯 헤드유닛으로 제어신호를 인가한다. 잉크젯 헤드유닛에는 노즐들에 대응하는 수의 압전소자가 제공되며, 헤드제어부(118)는 압전소자들에 인가되는 전압을 제어하여 노즐들의 액적 토출량을 조절하게 된다.
레저버(220)의 하부면(217)은 양측에 노즐들로 약액을 공급하는 제 1 및 제 2 배출구(222, 224)들과, 하부면(217) 내부에 형성되어 노즐들과 제 1 및 제 2 배출구(222, 224)들을 연결하는 유로(228)를 포함한다. 따라서 노즐들은 유로(228)를 통해 레저버(220)로부터 약액을 공급받는다. 또 레저버(220)의 하부면(217)은 제 1 및 제 2 배출구(222, 224)가 서로 다른 높이를 갖도록 단차가 제공된다. 이는 제 1 및 제 2 배출구(222, 224)의 압력차를 이용하여 레저버(220)에 저장된 약액에 포함된 기포를 용이하게 제거하기 위함이다.
또 레저버(220)의 후면에는 내부 압력을 조절하기 위한 제 1 연결부(216)와, 약액을 공급하는 제 2 연결부(218)가 제공된다. 제 1 연결부(216)는 압력을 안정적으로 제어하기 위하여 레저버(220) 상부에 배치된다. 제 1 연결부(216)는 압력이 안정되고 상부에 배치됨으로써, 약액이 제 1 연결부(216) 및 공압라인(262)으로 역류되는 현상을 제거할 수 있다.
제1연결부(216)에는 압력 조절부(260)가 연결되고, 제2연결부(218)에는 액정 공급부(270)가 연결된다.
도 6은 잉크젯 헤드유닛에 연결된 압력 조절부와 액정 공급부를 보여주는 구성도이다.
도 6을 참조하면, 압력 조절부(260)는 레저버(220)의 내부 압력을 일정하게 유지하도록 제어하기 위하여 서보 밸브(servo v/v)인 압력조절밸브(264)가 설치된 공압라인(262)과, 히팅에 따른 레저버(220)의 내압 조건을 실시간으로 아날로그 시그날로 피드백 받아 압력조절밸브(264)를 제어하는 압력조절기(266)를 포함한다. 압력 조절기(266)는 온도센서(252)에서 측정된 온도값을 실시간으로 제공받아 압력조절밸브(264)를 제어하여 레저버(220)의 내부 압력을 온도 변화에 따른 내압 변화에 대한 보상을 실시한다. 도 7a에는 액정의 온도 변화에 따른 점도와 압력 변화를 보여주고 있다. 압력조절기는 내부 압력을 조절하기 위한 압력 제어(Meniscus Pressure Control : MPC) 유닛을 포함할 수 있다.
즉, 압력 조절부(260)는 레저버(220)에 저장된 액정(약액)의 온도 상승에 의한 내부 압력 상승(변화)을 반영하여 압력조절밸브(264)를 제어하게 된다. 공압라인(262)은 레저버(220)의 제1연결부(216)에 연결된다.
한편, 헤드제어부(118)는 압력 조절부(260)의 압력조절기(266)로부터 액정의 온도 변화 신호를 제공받아, 온도 변화에 따른 액정의 점도 변화를 감안하여 압전소자들에 인가되는 전압을 제어하여 노즐들의 액적 토출량을 조절하게 된다. 도 7b를 참조하면, 액정의 온도 변화로 액정의 점도를 제어하여 토출 드롭의 볼륨 변화를 확인하고, 선형적으로 변화하여 토출되는 pl 단위의 드롭 볼륨을 파형 조건 설정시에 적용하여 볼륨에 대한 전압의 경향성에 의해 파형 제어가 가능하다.
이처럼, 레저버(220)에 설치된 히터에 의해 온도가 변화함으로써 레저버의 내압과 액정의 유변 특성을 제어하여 토출 볼륨의 변화로 파형 제어가 가능하기 때문에 헤드의 분사 특성을 향상시킬 수 있다.
액정 공급부(170)는, 액정 공급원(272), 가압 부재(274), 액정 공급라인(275)를 포함한다. 액정 공급원(272)은 예를 들어 통 형상으로 제공될 수 있으며, 액정 공급원(272) 내에는 액정이 채워져 있다. 가압 부재(274)는 액정 공급원(272)에 가스 압력을 작용시킨다. 액정 공급원(272) 내의 액정은 가압 부재(274)의 가스 압력에 의해 액정 공급라인(275)를 통해 레저버(220)로 전달된다. 액정 공급라인(275)에는 파티클 여과 부재(276), 기포 여과 부재(277)이 설치된다. 액정 공급 라인(275)의 일단은 액정 공급원(272)에 연결되고, 액정 공급 라인(275)의 타단은 레저버(220)의 제2연결부(218)에 연결된다.
센서(230)들은 레저버(220)에 저장된 약액의 수위를 감지한다. 센서(230)들은 제 1 및 제 2 레벨 센서(232, 234)들로 구비된다. 제 1 레벨 센서(232)는 레저버(220)의 약액 공급이 필요한 수위를 감지하고, 제 2 레벨 센서(234)는 약액 공급을 중단하기 위한 수위를 감지한다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 레벨 센서(232, 236)는 약액의 온도를 측정하여 레저버(220) 내부의 약액 수위를 감지한다.
제 1 및 제 2 레벨 센서(232, 234)들은 레저버(220)의 상부벽(215)을 관통하여 수위 차에 대응하여 단차(L) 갖도록 설치된다. 제 1 및 제 2 레벨 센서(232, 234)들 각각은 레저버(220) 상부벽(215) 외측에 단자(236)가 제공되어, 이를 통해 헤드제어부(118)와 전기적으로 연결된다.
이상에서, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드유닛 및 이를 구비하는 약액 도포 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 약액 도포 장치 110 : 잉크젯 프린팅 유닛
112 : 스테이지 114 : 갠트리
120 : 척킹부 130 : 제 1 세정 유닛
140 : 제 2 세정 유닛 200 : 헤드 어셈블리
210 : 잉크젯 헤드유닛 220 : 레저버
230 : 센서 240 : 헤드

Claims (2)

  1. 잉크젯 헤드유닛에 있어서:
    대상물 상부 표면에 약액을 토출하는 복수 개의 노즐들이 제공되는 노즐면을 갖는 헤드와;
    일측에 상기 헤드가 결합되어 적어도 하나의 방향으로 이동 가능한 몸체와;
    상기 몸체 내부에 형성되어 약액 공급원으로부터 약액을 받아서 저장하고 상기 노즐들로 약액을 공급하는 레저버와;
    상기 레저버에 설치되고 상기 약액을 가열하는 히터와;
    상기 레저버에 저장된 상기 약액의 온도를 측정하는 온도 센서와;
    상기 레저버에 연결되고, 압력조절밸브가 설치된 공압라인과;
    상기 온도 센서로부터 온도값을 실시간으로 제공받아 온도에 따른 내압 변화를 보상하도록 상기 압력조절밸브를 제어하는 압력조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드의 노즐들의 액적 토출량을 조절하는 헤드제어부를 더 포함하되;
    상기 헤드 제어부는 상기 압력조절기로부터 온도값을 제공받아 온도에 따른 약액의 점도 변화를 분석하여 토출량을 제어하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드유닛.
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