KR101295774B1 - 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드 - Google Patents

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Abstract

열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드가 개시된다. 본 발명의 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드는, 잉크가 일정 이상 수용되는 공간을 가지며 상기 잉크를 외부로 토출하는 복수의 잉크 분사부; 상기 복수의 잉크 분사부 사이에 각각 배치되고 내부 공간을 가지며 일측에 열풍 토출구가 구비되는 복수의 열풍 유로부; 및 상기 복수의 열풍 유로부 내부로 열풍을 공급하여 상기 열풍 토출구로 토출시키는 열풍 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 종래에 비해 건조 공정을 단축하면서도 잉크가 기판에 안정적으로 부착되도록 함으로써, 공정단계 축소에 따른 생산 작업 시간 및 생산 비용을 절감할 수 있는 경제적인 이점이 있다.

Description

열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드{INK-JET HEAD HAVING HOT AIR BLOWER}
본 발명은, 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 건조 공정을 단축하면서도 컬러 잉크의 기판 부착성을 최대한 향상시키도록 열풍을 공급하는 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 회로소자 및 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 디스플레이 장치에 사용되는 미세패턴은 포토레지스트(Photoresist)를 이용한 포토리소그래피(Photolithography)에 의해 형성되는데, 일반적으로 상기 포토레지스트를 기판상에 코팅한 후 노광, 현상, 세정 및 경화하는 단계를 거쳐 제조된다.
그러나, 포토리소그래피는 원하는 패턴을 정밀하게 얻을 수 있는 장점이 있음에도 불구하고, 많은 단계의 공정을 거쳐야 한다는 것과 포토레지스트의 효과를 극대화하기 위해 많은 종류의 재료들이 사용된다는 점, 그리고 코팅 등의 공정에서 많은 양의 포토레지스트가 소모되는 단점이 있다. 최근에는 이러한 포토리소그래피의 단점을 극복하기 위해 잉크젯 프린팅 방식에 의해 미세패턴을 얻는 기술이 제안되고 있다.
잉크젯 프린팅에 의한 컬러 필터의 제작은 기존의 포토리소그래피 방식에 의해 차광부인 블랙 메트릭스 패턴을 형성하고, 이 블랙 메트릭스 패턴을 격벽으로 하여 블랙 메트릭스 패턴에 의해 구획된 화소부에 적색, 녹색, 청색의 잉크를 분사함으로써 가능해 진다.
종래 잉크젯 헤드를 이용하여 컬러(RGB) 잉크를 분사하여 잉크젯 프린팅 작업을 수행하는 경우, 특히 롤투롤(roll-to-roll) 공정과 같은 연속 인쇄 공정시에는 먼저 화소부에 적색(red) 잉크를 부착하고 건조시킨 후, 이어서 녹색(green) 잉크를 부착하고 건조시켰으며 마지막으로 청색(blue) 잉크를 부착하고 건조시켰다. 즉, 적색 잉크 부착 -> 적색 잉크 건조 -> 녹색 잉크 부착 -> 녹색 잉크 건조 -> 청색 잉크 부착 -> 청색 잉크 건조의 순으로 작업이 진행되었는데, 이러한 작업 공정은 최소 3단계의 건조 공정을 필요로 하므로 생산 시간 및 비용이 증가하는 단점이 발생하였다.
이를 해결하기 위해, 적색, 녹색, 청색 잉크를 동시에 화소부에 부착한 후 건조시키는 방안이 적용될 수 있는데, 이 또한 상기 건조 공정시 기판에 부착된 각각의 컬러 잉크가 어느 정도 건조된 상태가 아닐 경우 블랙 메트릭스 패턴을 넘어서 이웃하는 화소부 영역을 침범할 수 있는 현상이 발생하였다.
좀 더 자세하게, 롤투롤 공정의 경우, 인쇄 대상체인 기판이 가이드를 따라 이송하면서 기판이 일정 이상 휘어지거나 이송 방향이 변경되는 경우가 발생하게 된다. 이때, 기판상에 부착된 잉크는 전술한 바와 같이 기판이 휘어지거나 이송 방향이 변경되는 순간에 주변 화소부 영역을 침범하는 현상이 발생하였으며, 이에 따라 동종 또는 이종 컬러 잉크 간의 혼색이 발생하는 문제점이 발생하였다.
본 발명의 목적은, 건조 공정을 단축하면서도 컬러 잉크의 기판 부착성을 최대한 향상시키도록 열풍을 공급하는 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상술한 목적은, 본 발명에 따라, 잉크가 일정 이상 수용되는 공간을 가지며 상기 잉크를 외부로 토출하는 복수의 잉크 분사부; 상기 복수의 잉크 분사부 사이에 각각 배치되고 내부 공간을 가지며 일측에 열풍 토출구가 구비되는 복수의 열풍 유로부; 및 상기 복수의 열풍 유로부 내부로 열풍을 공급하여 상기 열풍 토출구로 토출시키는 열풍 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 열풍 유로부의 내부 공간에는, 열풍이 이웃하는 상기 잉크 분사부의 잉크 토출 방향을 향하도록 경사지게 토출되게 경사판이 구비될 수 있다.
상기 열풍 공급부는, 상기 복수의 열풍 유로부와 연통되는 공간상에 배치되는 히터; 및 상기 히터에서 발생된 열에 의해 가열된 공기를 상기 복수의 열풍 유로부로 공급하는 송풍팬을 포함할 수 있다.
상기 잉크 분사부로부터 잉크가 토출되기 전에 열풍을 미리 토출하도록, 상기 잉크 분사부와 상기 열풍 공급부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드에 따르면 다음과 같은 기술적 효과가 있다.
첫째, 종래에 비해 건조 공정을 단축하면서도 잉크가 기판에 안정적으로 부착되도록 함으로써, 공정단계 축소에 따른 생산 작업 시간 및 생산 비용을 절감할 수 있는 경제적인 이점이 있다.
둘째, 열풍 유로부 내에 경사판을 설치하여 열풍이 잉크가 분사되는 방향을 향해 경사지게 토출되도록 함으로써, 잉크가 기판상에 도달하기 전에 1차적으로 건조되도록 하고 기판상에 접촉한 후 2차적으로 건조되도록 할 수 있으며, 이에 따라 기판에 대한 잉크의 부착이 보다 신속하면서도 안정적으로 이루어지도록 할 수 있다.
셋째, 롤투롤 공정과 같은 연속 인쇄 공정시 기판이 일정 이상 벤딩되거나 이송 방향이 변경되는 경우에도 컬러 잉크가 설정된 화소 영역이 아닌 주변 영역을 침범하는 것을 최대한 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드를 이용하여 잉크젯 프린팅 작업을 수행하는 과정을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드를 이용하여 기판상에 잉크를 부착하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 분사된 잉크가 주변 화소부 영역을 침범하는 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해될 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부 도면들을 참조하여 설명된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하며, 각 도면에서 동일한 참조부호(도면부호)는 동일한 구성을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드를 이용하여 잉크젯 프린팅 작업을 수행하는 과정을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드를 이용하여 기판상에 잉크를 부착하는 과정을 나타내는 도면이고, 도 4는 분사된 잉크가 주변 화소부 영역을 침범하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드(이하, '잉크젯 헤드'라 한다)는, 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 컬러 필터를 제작하되, 종래에 비해 잉크 건조 공정단계 수를 단축할 수 있으며, 롤투롤과 같은 연속적인 인쇄공정 시 인쇄하고자 하는 대상체에 대한 잉크의 부착성을 최대한 향상시키고자 하는 것이다. 본 실시예에 따른 잉크젯 헤드(10)는, 잉크가 일정 이상 수용되는 공간을 가지며 잉크를 외부로 토출하는 복수의 잉크 분사부(100)와, 복수의 잉크 분사부(100) 사이에 각각 배치되고 내부 공간을 가지며 일측에 열풍 토출구(210)가 구비되는 복수의 열풍 유로부(220)와, 복수의 열풍 유로부(220) 내부로 열풍을 공급하여 열풍 토출구(210)로 토출시키는 열풍 공급부(240)를 포함한다.
한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 잉크젯 헤드(10)를 이용하여 실질적으로 대상체 즉, 기판(400)에 잉크(600)를 분사하는 공정 전(前)에는 기판(400)에 블랙 메트릭스 패턴(500)을 형성하는 공정이 선행된다.
이러한 블랙 메트릭스 패턴(500)은, 포토리소그래피 공정(photolithography process)에 의해 화소부(화소 영역)를 형성하는 격벽 역할을 하도록 기판(400)상에 형성되는 것으로서, 블랙 메트릭스 패턴(500)에 의해 구획된 화소부에는 본 실시예에 따른 잉크젯 헤드(10)를 이용하여 잉크가 분사된다.
본 실시예에 따른 잉크젯 헤드(10)는, 일 예로 롤루롤(roll-to-roll)같은 연속 인쇄 공정에 적용되는 경우, 가이드를 따라 이동하는 기판(400)이 일정 정도 이상으로 휘거나 이동 진행 방향이 변경되더라도 분사된 RGB 컬러 잉크가 블랙 메트릭스 패턴(500)을 넘어서 이웃하거나 주변의 화소부 영역을 침범하는 것을 최대한 방지할 수 있게 된다. 이하, 전술한 본 발명의 특징적인 부분에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 잉크 분사부(100)는 일정 이상 잉크를 수용하도록 내부 공간을 가지며, 수용된 잉크를 기판(400)상에 잉크 토출구(110)를 통해 분사하게 된다. 이러한 잉크 분사부(100)의 내부에는 잉크(600)를 미세하게 분사하기 위한 별도의 모세관 구조(미도시)가 형성되어 있으며, 이러한 모세관 구조는 잉크젯 헤드에 있어서 통상적으로 적용되는 구조이므로 별도의 설명 및 도면상 도시는 생략하기로 한다.
본 실시예에서, 잉크 분사부(100)는, 빨간(red) 잉크를 수용 및 분사하는 제1 잉크분사부(111), 녹색(green) 잉크를 수용 및 분사하는 제2 잉크분사부(112), 파랑(blue) 잉크를 수용 및 분사하는 제3 잉크분사부(113)를 포함하며, 이러한 제1,2,3 잉크분사부(111,112,113)는 서로 간에 이격되게 설치되어 있다.
한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 잉크 분사부(100)의 일측에는 잉크 저장 탱크(미도시)와 연결된 별도의 잉크 공급관(114)이 연결되어 있으며, 잉크 분사부(100)는 잉크 저장 탱크(미도시) 및 잉크 공급관(114)을 통해 지속적으로 잉크를 공급받게 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 열풍 유로부(220)는 제1,2,3 잉크분사부(111,112,113) 사이에 각각 마련되며, 기판(400)을 향해 일정 온도 이상의 열풍을 토출하도록 유로를 제공한다. 이러한 열풍 토출에 의해 기판(400) 상에 분사되는 잉크(600)는 기판(400)상에 좀 더 안정적으로 부착될 수 있다.
좀 더 자세하게, 잉크 분사부(100)로부터 분사되는 미세한 잉크 입자는 기판(400)상에 도달하기 전에 열풍 유로부(220)의 열풍 토출구(210)로부터 토출되는 열풍에 의해 일차적으로 건조될 수 있으며, 기판(400)상에 접촉된 상태에서도 이러한 열풍에 의해 2차적으로 건조되어 질 수 있다. 즉, 잉크 분사부(100)로부터 분사된 잉크는 반건조 상태로 기판(400)상에 부착될 수 있다.
잉크 분사부(100)로부터 분사된 잉크 입자는 일정 이상의 고열을 공급받은 상태로 기판(400)에 부착된다. 이때 잉크는 초기 분사전 상태보다 일정 이상 점도가 증가하게 되며 이에 따라 유동성이 하락하고 표면 장력이 증가하게 되므로, 본 발명은 도 4에 도시한 바와 같이, 기판(400)상에 부착된 잉크가 인접한 다른 화소부 영역을 침범하는 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 열풍 유로부(220) 및 열풍 공급부(240)를 통한 열풍 공급에 의해 잉크(600) 입자는 보다 안정적으로 기판(400)상에 부착될 수 있으며, 이에 따라 전술한 내용과 도 4에 도시한 바와 같이, 특히 롤투롤 공정시 기판(400)의 벤딩이나 이동 방향의 변경이 발생하여 RGB 컬러 잉크(600)가 블랙 메트릭스 패턴(500)을 넘어서 주변의 화소부 영역을 침범하는 현상을 최대한 방지할 수 있게 된다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 잉크 분사부(100)로부터 분사된 잉크(600)가 기판(400)상에 도달하기 전에 충분하게 일정 이상의 고열을 전달받는 것이 바람직하며, 이를 위해, 구체적으로 복수의 열풍 유로부(20)로부터 토출된 열풍은 이웃하는 잉크 분사부(100)의 잉크 토출 방향을 향하도록 경사지게 토출된다.
본 실시예에서, 실질적으로 열풍을 제공하는 열풍 공급부(240)는, 복수의 열풍 유로부(220)와 각각 연통되는 공간상에 배치되는 히터(241)와, 히터(241)에서 발생된 열에 의해 가열된 공기를 복수의 열풍 유로부(220)로 공급하는 송풍팬(242)을 포함한다.
즉, 히터(241)가 설치된 영역은 별도의 분기관을 통해 각각 복수의 열풍 유로부(220)의 내부 영역과 연통되며, 히터(241)의 발열시 송풍팬(242)의 구동에 의해 히터(241) 주변에 가열된 공기는 상기 분기관을 통해 각각 복수의 열풍 유로부 내부로 이송 가능하다.
한편, 본 실시예에서, 전술한 바와 같이 열풍 유로부(220)를 통과하여 기판(400) 측으로 토출된 열풍이 분사 중인 잉크(600)를 향하여 경사지게 토출되도록 하기 위해, 열풍 유로부(220)의 내부 공간에는 경사판(230)이 구비된다. 즉, 경사판(230)은 열풍의 이동 경로를 가이드하는 것으로서, 경사판(230)의 상단이 고정되는 열풍 유로부(220)의 내벽과의 사이에서 대략 20 ~ 45도의 각도가 형성되도록 경사지게 배치될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 잉크젯 헤드(10)는, 잉크 분사부(100)의 잉크 토출과 열풍 공급부(240)의 열풍 토출을 제어하여 잉크 분사부(100)로부터 잉크가 토출되기 전에 미리 열풍을 토출하도록 하는 제어부(300)를 더 포함한다. 이러한 제어부(300)는, 송풍팬(242), 히터(241) 및 잉크의 토출을 실질적으로 수행하도록 잉크 분사부(100)와 연결된 솔레노이드 밸브(미도시) 등과 전기적으로 연결되게 설치되며, 송풍팬(242), 히터(241) 및 솔레노이드 밸브(미도시)의 동작을 제어하게 된다.
전술한 바와 같이, 제어부(300)는 잉크 분사 전에 미리 열풍을 토출하도록 함으로써, 초기 잉크 분사시 초기 분사되는 일정량의 잉크도 기판(400)상에 보다 안정적으로 부착되도록 할 수 있다.
만약, 잉크가 초기에 분사되는 시점 전에 미리 열풍이 공급되지 않는다면 초기 분사된 잉크는 기판(400)과의 접착도가 불량하게 될 수 있으며, 도 4에 도시한 바와 같이, 특히 롤투롤 공정 시 기판(400)의 벤딩이나 이송 경로 변동시 초기 분사된 잉크(600)가 블랙 메트릭스 패턴(500)을 넘어서 이웃하는 화소부 영역을 침범하는 현상이 발생하게 된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드를 이용하여 기판상에 잉크를 부착하는 공정을 간단하게 설명한다.
먼저, 블랙 메트릭스 패턴(500)이 형성된 기판(400)상에 RGB 잉크를 동시에 분사하여 부착한다. 이때, 잉크에는 일정 온도 이상의 열이 공급되므로 잉크는 기판에 부착됨과 동시에 반건조 상태를 가질 수 있다. 다음, 기판상의 잉크를 완전 건조하는 추가적인 건조 공정이 진행될 수 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
10: 잉크젯 헤드 100: 잉크 분사부
114: 잉크 공급관 220: 열풍 유로부
230: 경사판 240: 열풍 공급부
241: 히터 300: 제어부
400: 기판 500: 블랙 메트릭스 패턴
600: 잉크

Claims (4)

  1. 잉크가 일정 이상 수용되는 공간을 가지며 상기 잉크를 외부로 토출하는 복수의 잉크 분사부;
    상기 복수의 잉크 분사부 사이에 각각 배치되고 내부 공간을 가지며 일측에 열풍 토출구가 구비되는 복수의 열풍 유로부; 및
    상기 복수의 열풍 유로부 내부로 열풍을 공급하여 상기 열풍 토출구로 토출시키는 열풍 공급부를 포함하며,
    상기 열풍 유로부의 내부 공간에는, 열풍이 이웃하는 상기 잉크 분사부의 잉크 토출 방향을 향하도록 경사지게 토출되게 경사판이 구비되는 것을 특징으로 하는 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열풍 공급부는,
    상기 복수의 열풍 유로부와 연통되는 공간상에 배치되는 히터; 및
    상기 히터에서 발생된 열에 의해 가열된 공기를 상기 복수의 열풍 유로부로 공급하는 송풍팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 잉크 분사부로부터 잉크가 토출되기 전에 열풍을 미리 토출하도록, 상기 잉크 분사부와 상기 열풍 공급부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드.
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