KR101562713B1 - 액체 토출 유닛과 액체 토출 시스템, 이를 이용한 액체 토출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점성이 있는 액체를 표면에 음각으로 형성된 액체 토출구를 통해 토출하는 액체 토출 유닛과 액체 토출 시스템, 이를 이용한 액체 토출 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액체 토출 유닛은, 액체를 대상물의 표면에 토출하는 액체 토출 유닛으로서, 내부공간에 점성이 있는 액체가 수용되고, 소정 길이와 폭을 가지는 다수의 유로에 의해 내부공간과 연결된 음각의 액체 토출구가 표면에 형성되며, 수용된 액체가 가압되어 상기 액체 토출구 내에 충전되어 대상물의 표면에 토출하는 것을 특징으로 한다.

Description

액체 토출 유닛과 액체 토출 시스템, 이를 이용한 액체 토출 방법 {Liquid ejecting unit, liquid ejecting system, and liquid ejecting method using it}

본 발명은 액체 토출 유닛, 액체 토출 시스템 및 이를 이용한 인쇄방법과 코팅방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에 점성이 있는 액체를 표면에 음각으로 형성된 액체 토출구를 통해 토출하는 액체 토출 유닛과 액체 토출 시스템 및 이를 이용한 액체 토출 방법에 관한 것이다.

인쇄 또는 코팅은 점성이 있는 잉크나 코팅액을 대상물의 표면에 토출시켜 이루어진다. 인쇄의 경우, 최근 전자 기기의 소형, 다기능화에 따라 기판의 표면에 도전성 잉크를 이용하여 회로패턴이나 전극패턴을 인쇄하는 기술이 사용되고 있는데, 스크린 인쇄방식과 잉크젯 인쇄방식이 주로 사용된다.

스크린 인쇄는 대한민국 공개특허 제2010-0015205호에 개시된 바와 같이, 개구 패턴을 갖는 마스크 상부에 도전성 잉크를 토출한 후, 스퀴지를 왕복 이송하여 마스크의 개구로 도전성 잉크를 낙하시켜 기판에 패턴을 인쇄하는 방식이다.

그런데, 마스크의 표면에 작은 폭과 두께로 이루어진 미세한 개구가 형성된 경우, 점성이 있는 도전성 잉크는 미세한 마스크의 개구를 통해 낙하 되기가 어렵고, 낙하 되더라도 기판 표면과의 점착력이 약해 건조과정에서 표면으로부터 쉽게 탈락되어, 반도체나 디스플레이 기판의 전극 패턴과 같은 미세한 선폭의 인쇄에는 사용될 수 없는 문제가 있다. 또한, 상당한 폭과 두께로 비교적 크게 형성된 마스크 개구를 통해 도전성 잉크를 낙하시키는 경우에도, 개구 내부에 잉크가 완전히 충전되지 않아 의도한 패턴대로 인쇄되기 어렵고, 완벽한 인쇄를 위해서는 잉크 토출과 스퀴즈 이송을 통해 개구 내부로의 반복적인 충전이 필요하다.

잉크젯 방식은 도전성 잉크를 미세한 노즐을 통해 기판 표면으로 토출시켜 인쇄하는 방식으로, 노즐에 의한 미세한 선폭의 인쇄가 가능하다는 장점이 있지만, 미세하게 토출된 잉크는 기판에 견고하게 점착되지 않아 스크린 인쇄방법과 마찬가지로 잉크가 기판 표면으로부터 탈락되는 문제가 있고, 또한 기판에 요구되는 전기적 사양에 따라 회로패턴의 두께를 조절해야 하는 경우 점착되는 잉크의 두께를 조절할 수 없는 문제가 있다.

코팅의 경우, 대한민국 공개특허 제2011-0005010호에 개시된 바와 같이, 그라비아 롤의 표면에 형성된 미세홈에 코팅액을 채우고 필름이나 시트의 표면에 접촉하여 코팅하는 그라비아 코팅방식이 주로 사용되고 있다. 하지만, 이와 같은 코팅방식은 그라비아 롤의 미세홈에 수용된 코팅액이 피도물로 전이되지 않고 일부 잔존하여 목표 사양의 코팅두께를 도포할 수 없는 문제가 있는데, 고점도 코팅액의 경우에는 점도를 낮추도록 추가적인 용제가 첨가되어야 하는 부담이 있다. 또한, 그라비아 롤과 피도물의 접촉에 의해 코팅액의 전이가 이루어짐에 따라, 피도물 표면에서의 코팅액의 점착력이 약하다는 단점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 점도가 있는 액체의 토출량을 제어하면서도 대상물의 표면에 대상물의 표면에 견고하게 점착되도록 액체를 토출할 수 있는 액체 토출 방안이 필요하다.

대한민국 공개특허공보 제2010-0015205호 (발명의 명칭 : 스크린 인쇄장치 및 스크린 인쇄방법) 대한민국 공개특허공보 제2011-0005010호 (발명의 명칭 : 마이크로 그라비아를 이용한 필름 코팅장치 및 이 장치에 의해 필름을 코팅하는 방법)

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 점성이 있는 액체를 대상물의 표면에 원하는 유량으로 토출량을 제어하고 대상물의 표면에 견고하게 점착될 수 있도록 액체를 토출할 수 있는 액체 토출 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 점성이 있는 액체를 대상물의 표면에 원하는 유량으로 토출량을 제어하고 대상물의 표면에 견고하게 점착될 수 있도록 액체를 토출할 수 있는 액체 토출 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명의 액체 토출 시스템에 사용되는 액체 토출유닛을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 액체를 대상물의 표면에 토출하는 액체 토출 유닛으로서, 내부공간에 점성이 있는 액체가 수용되고, 소정 깊이와 폭을 가지는 다수의 유로에 의해 내부공간과 연결된 음각의 액체 토출구가 표면에 형성되며, 수용된 액체가 가압되어 상기 액체 토출구 내에 충전되어 대상물의 표면에 토출하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 유닛이 제공된다.

본 발명에 있어서 유로는 깊이방향으로 폭이 상이하게 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서 유로의 단면은 사다리꼴 형상일 수 있다.

본 발명에 있어서 유로는 단차지게 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서 내부공간에서 액체가 가압되는 방향과 평행하게 상기 다수의 유로가 배열될 수 있다.

본 발명에 있어서 액체 토출구는 대상물에 형성하려는 문양 형태일 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 내부공간에 점성이 있는 액체를 수용하고, 소정 길이와 폭을 가지는 다수의 유로에 의해 상기 내부공간과 연결된 음각의 액체 토출구가 형성된 액체 토출 유닛의 표면을 대상물 표면에 접촉시키는 단계, 및 액체를 가압하여 대상물 표면에 의해 외부와 격리되는 상기 액체 토출구를 통해 액체를 토출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법이 제공된다.

본 발명에 있어서 상기 내부공간으로 주입되는 액체 압력을 제어하여 토출되는 액체의 유량을 제어할 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 액체는 도전성 잉크로서 회로패턴으로 형성된 액체 토출구를 통해 대상물인 기판 표면에 토출할 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 액체는 코팅액으로서 액체 토출구를 통해 대상물인 피도물 표면에 토출할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 내부공간이 형성되어 점성이 있는 액체가 수용되고, 소정 길이와 폭을 가지는 다수의 유로에 의해 내부공간과 연결된 음각의 액체 토출구가 표면에 형성된 액체 토출 유닛, 상기 내부공간으로 액체를 주입하는 펌프, 및 상기 펌프를 제어하여 내부공간으로 주입되는 액체의 압력을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 시스템이 제공된다.

본 발명의 액체 토출 유닛과 액체 토출 시스템에 따르면, 점성이 있는 액체를 표면에 음각으로 형성된 액체 토출구에 충전하여 원하는 형태와 유량으로 대상물에 토출할 수 있을 뿐만 아니라, 액체가 대상물 표면에 견고하게 점착된다.

본 발명의 액체 토출 방법에 따르면, 대상물과 접촉하여 외부와 격리되는 액체 토출구로 토출된 액체가 대상물 표면을 가압하면서 토출됨에 따라, 대상물 표면에 액체가 견고하게 점착될 수 있고, 액체 토출구에 충전되는 액체의 유량을 제어하여 토출량을 자유롭게 조절할 수 있다.

따라서, 본 발명의 액체 토출 방법을 이용하여 인쇄할 경우, 미세 회로패턴의 인쇄와 같이 미세한 두께로 피인쇄물의 표면에 인쇄되더라도 탈락의 우려가 없고, 액체 토출구에 충전되는 잉크의 양을 제어하여 잉크의 두께를 자유롭게 조절할 수 있어 회로기판 인쇄와 같이 전기적 사양에 따라 회로패턴의 두께의 조절이 필요한 곳에 사용이 가능하며, 또한 잉크가 퍼지지 않고 액체 토출구의 단면에만 잉크가 점착됨에 따라 해상도 높은 인쇄가 가능하다.

또한, 본 발명의 액체 토출 방법을 이용하여 코팅할 경우, 액체 토출구에 충전되는 코팅액의 양을 임의로 제어할 수 있어, 피도물의 요구사양에 따라 코팅막의 두께를 자유롭게 형성할 수 있어 후막은 물론 박막코팅에까지 널리 사용될 수 있으며, 높은 점도의 코팅액이라도 쉽게 토출할 수 있어 점도를 낮추기 위한 별도 용제를 혼합할 필요가 없을 뿐만 아니라 피도물 표면에 코팅액이 견고하게 점착된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 토출 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 액체 토출 유닛의 저면도이다.
도 3은 도 2의 A-A’선에 따른 종단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유로의 단면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 액체가 토출되는 동작을 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 의해 도전성 잉크가 인쇄된 기판을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 토출 유닛의 저면도이다.
도 8은 도 7의 C-C’선에 따른 종단면도이다.
도 9는 도 7에 의해 코팅액이 도포된 피도물을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 점성이 있는 액체를 대상물의 표면에 토출하는데 사용되는 것으로, 액체로는 잉크, 수지, 접착제와 같이 점도가 있는 액체라면 사용이 가능함에 따라 다양한 분야에 적용될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 토출 시스템의 구성이 도시되어 있는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 액체 토출 유닛의 저면도이며, 도 3은 도 2의 A-A’선에 따른 종단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 유로의 단면을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 액체 토출 시스템(100)은 대상물의 표면으로 액체를 토출하는 액체 토출 유닛, 상기 액체 토출 유닛으로 액체를 주입하는 펌프(40), 펌프(40)를 제어하여 액체 토출 유닛으로 주입되는 액체의 압력을 제어하는 제어부(50)를 포함하여 이루어진다.

액체 토출 유닛은 액체 토출부(10)와 액체 수용부(20)의 결합에 의해 내부공간(S₁)이 형성된다. 내부공간(S₁)은 액체 수용부(20)의 상면에 마련된 액체 주입구(21)과 연결되어 펌프(40)에 의해 액체가 주입되고, 주입된 액체는 액체 토출부(10)의 저면에 내부공간(S₁)에 연결되는 음각의 액체 토출구(11)를 통해 토출된다.

액체 토출구(11)는 소정 깊이(D)와 폭(W)을 가지는 다수의 유로(12)에 의해 내부공간(S₁)과 연결되는데, 내부공간(S₁)에서 액체가 가압되는 방향과 평행하게 다수의 유로(12)가 배열되는 것이 바람직한데, 이를 통해 액체가 대상물의 표면에 충분한 압력으로 토출될 수 있다.

액체 토출구(11)는 대상물에 형성하려는 문양 형태로 마련될 수 있는데, 액체 토출구(11)와 대상물과의 접촉에 의해 표면에 원하는 형태로 액체를 토출할 수 있다. 도 1 및 도 2에는 그 일례로 회로패턴의 액체 토출구(11)가 도시되어 있다.

유로(12)는 깊이(D) 방향으로 폭(W)이 상이하게 형성되는 것이 바람직한데, 이를 통해 액체 토출 시 유로(12) 내벽과의 저항을 감소되어 액체의 점성이 높더라도 용이하게 토출된다. 도 4에는 단면이 사다리꼴이거나 단차진 형상의 유로(12)가 도시되어 있다.

내부공간(S₁)은 저면 중앙이 만입된 액체 수용부(10)와 액체 토출부(10)와의 결합에 의해 형성되는데, 내부공간(S₁)에 수용되는 액체의 누출방지를 위해 액체 수용부(10)와 액체 토출부(20)는 기밀하게 결합된다. 기밀 결합수단으로 내부공간(S₁)의 가장자리에 구비되는 밀폐링(30)과, 액체 토출부(10)와 액체 수용부(20)를 결합시키는 결합핀(31)이 도시되어 있다. 밀폐링(30)은 액체 토출부(10) 상면에 형성된 요홈(13)과 액체 수용부(20)의 만입된 공간의 주위에 형성된 요홈(23)에 끼워지고, 결합핀(31)은 액체 토출부(10)과 액체 수용부(20)의 가장자리에 형성된 결합공(14,24)에 체결된다.

한편, 액체 토출부(10)와 액체 수용부(20)는 비록 판 형태로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상이 가능한데, 예를 들어 원통 형상으로 구현하면 대상물에 접촉하여 회전시킴으로써 연속적으로 액체를 토출할 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따라 액체가 토출되는 동작을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 펌프(40)는 탱크(미도시)에 저장된 액체를 연결관(50)을 통해 액체 토출 유닛으로 이송하는데, 액체를 이송할 수 있는 다양한 공지의 펌프가 사용될 수 있다. 펌프(60)에 의해 이송된 액체(70)는 액체 수용부(20)에 형성된 잉크 유입구(21)를 통해 내부공간(S₁)으로 주입되고, 유로(12)를 통해 액체 토출구(11) 내에 충전되어 토출된다.

제어부(50)는 펌프(40)를 제어하여 액체 토출 유닛의 내부공간(S₁)으로 주입되는 액체(70)의 압력을 제어하는 구성인데, 액체(70)의 압력을 제어함으로써 액체 토출구(11)를 통해 토출되는 액체량을 조절한다.

이상 설명한 본 발명의 실시예는 기판(또는 필름)에 회로패턴의 인쇄를 위한 것으로, 도 6에는 이에 의해 도전성 잉크(71)가 토출되어 회로패턴이 인쇄된 기판(81)이 도시되어 있다. 본 발명에 따르면 제어부(50)에 의해 도전성 잉크(71)의 토출량이 조절되어 기판에 인쇄되는 회로패턴의 두께(T)를 가변시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 토출 유닛을 구성하는 액체 토출부의 저면도이고, 도 8은 도 7의 C-C’선에 따른 종단면도이며, 도 9는 도 7에 의해 코팅액이 도포된 피도물을 도시한 도면이다.

본 실시예는 피도물(82)에 코팅액의 도포를 위한 것으로, 피도물로는 필름, 종이, 직물 등이 사용될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 액체 토출구(11)가 코팅액의 도포를 위해 표면으로부터 만입된 사각 단면으로 형성된다는 것 외에는 앞선 실시예의 구성과 동일하다.

이하, 본 발명에 따른 액체 토출 시스템(100)을 이용하여 대상물(80)에 액체를 토출하는 방법을 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 대상물(80)을 액체 토출부(10) 하부에 정렬시킨 후, 대상물(80)을 상승시켜 액체 토출구(11)가 형성된 액체 토출부(10) 표면에 접촉시킨다. 그런 다음, 탱크에 수용된 점성 액체(70)가 펌프(40)에 의해 가압되어 내부공간(S₁)을 거쳐 액체 토출구(12)로 충전되어 대상물(80)로 토출된다.

본 발명에 따르면, 토출 시 대상물(80)의 표면에 의해 액체 토출구(11)가 외부와 격리된 상태에서 충전된 액체(70)가 가압되어 토출됨에 따라, 대상물의 표면에 상당한 압력이 인가되어 액체(70)가 대상물의 표면에 견고하게 점착된다. 그리고, 내부공간(S₁)에서 액체가 가압되는 수직 방향과 평행하게 다수의 유로(12)가 배열되어 더욱 강한 압력으로 액체가 점착될 수 있으며, 또한 유로(12)의 폭(W)이 깊이(D) 방향을 따라 상이하게 형성되어 토출 시 유로(12) 내벽과의 저항이 감소되어 점성이 높은 액체도 용이하게 토출된다.

또한, 본 발명에 따르면 제어부(50)에 의해 내부공간(S₁)으로 주입되는 액체의 압력을 제어하여 토출되는 액체량을 조절함으로써, 회로패턴이나 코팅의 두께(T)를 자유롭게 제어할 수 있다.

10 : 액체토출부 11, 91 : 액체 토출구 12, 92: 유로
13, 23: 요홈 14, 24 : 결합공 20 : 액체수용부
21 : 액체유입구 30 : 밀폐링 31 : 결합핀
40 : 펌프 50 : 제어부 60 : 연결튜브
70 : 점성액체 71 : 도전성 잉크 72 : 코팅액
80 : 대상물 81 : 기판 82 : 피도물
100 : 액체 토출 시스템
S : 내부공간 W: 유로폭 D: 유로 깊이

Claims (11)

1. 액체를 대상물의 표면에 토출하는 액체 토출 유닛으로서,
   내부공간에 점성이 있는 액체가 수용되고, 소정 깊이와 폭을 가지는 다수의 유로에 의해 내부공간과 연결된 음각의 액체 토출구가 표면에 형성되며, 접촉되는 대상물에 의해 외부와 격리되는 상기 액체 토출구를 통해 대상물의 표면에 수직으로 가압되어 액체가 토출되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유로는 깊이방향으로 폭이 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 유닛.
3. 제2항에 있어서,
   상기 유로의 단면은 사다리꼴 형상인 것을 특징으로 하는 액체 토출 유닛.
4. 제2항에 있어서,
   상기 유로는 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 유닛.
5. 제2항에 있어서,
   내부공간에서 액체가 가압되는 방향과 평행하게 상기 다수의 유로가 배열되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 유닛.
6. 제2항에 있어서,
   상기 액체 토출구는 대상물에 형성하려는 문양 형태인 것을 특징으로 하는 액체 토출 유닛.
7. 액체를 대상물의 표면에 토출하는 방법으로서,
   내부공간에 점성이 있는 액체를 수용하고, 소정 길이와 폭을 가지는 다수의 유로에 의해 상기 내부공간과 연결된 음각의 액체 토출구가 형성된 액체 토출 유닛의 표면을 대상물 표면에 접촉시키는 단계; 및
   접촉되는 대상물에 의해 외부와 격리되는 상기 액체 토출구를 통해 대상물의 표면에 수직으로 가압된 액체를 토출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 내부공간으로 주입되는 액체 압력을 제어하여 토출되는 액체의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 액체는 도전성 잉크로서 회로패턴으로 형성된 액체 토출구를 통해 대상물인 기판 표면에 토출하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
10. 제7항에 있어서,
    상기 액체는 코팅액으로서 액체 토출구를 통해 대상물인 피도물 표면에 토출하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
11. 액체를 대상물의 표면에 토출하는 액체 토출 시스템으로서,
    내부공간이 형성되어 점성이 있는 액체가 수용되고, 소정 길이와 폭을 가지는 다수의 유로에 의해 내부공간과 연결된 음각의 액체 토출구가 표면에 형성된 액체 토출 유닛; 및
    상기 내부공간으로 액체를 주입하는 펌프; 및
    상기 펌프를 제어하여 접촉된 대상물에 의해 외부와 격리되는 상기 액체 토출구를 통해 대상물의 표면에 수직으로 액체를 가압하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 시스템.

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