KR102161906B1 - pressure controller for meniscus pressure of ink-jet nozzle - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치는 압력이 인가되는 공급관로; 잉크가 수용되는 레저버의 내부 공압이 인가되는 제1관로; 일단이 상기 제1밸브에 연결되고, 타단이 외부 대기에 연결되는 제2관로; 상기 공급관로와 상기 제1관로 사이에 구비되고, 상기 공급관로, 상기 제1관로 및 상기 제2관로를 개폐하는 제1밸브; 상기 제1관로에 인가되는 제1인가압력을 측정하는 제1센서; 및 상기 제1센서에서 측정된 상기 제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값을 초과하면, 상기 제1밸브를 제어하여 상기 제2관로의 개도율을 증가시켜 상기 제1인가압력을 상기 목표압력으로 제어하는 제어부; 를 포함한다.An apparatus for controlling fine pressure of an inkjet nozzle according to an embodiment of the present invention includes: a supply pipe to which pressure is applied; A first conduit through which the internal pneumatic pressure of the reservoir in which the ink is accommodated is applied; A second pipe having one end connected to the first valve and the other end connected to the outside atmosphere; A first valve provided between the supply pipe and the first pipe and opening and closing the supply pipe, the first pipe and the second pipe; A first sensor measuring a first applied pressure applied to the first pipe; And when the absolute value of the first applied pressure measured by the first sensor exceeds the absolute value of the target pressure, the first applied pressure is increased by controlling the first valve to increase the opening rate of the second pipe. A control unit controlling the target pressure; Includes.
Description
본 발명은 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치에 관한 것으로, 잉크가 수용된 레저버의 내부 공압을 정밀하게 제어하여 잉크젯 노즐의 메니스커스 상태를 정밀 제어할 수 있는 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치에 관한 것이다. The present invention relates to a fine pressure control device of an inkjet nozzle, and to a fine pressure control device of an inkjet nozzle capable of precisely controlling the meniscus state of the inkjet nozzle by precisely controlling the internal air pressure of a reservoir containing ink. .
잉크젯(ink-jet) 기술은 액체 잉크를 미세한 노즐을 통하여 분사하여 용지에 정착시키는 기술이다. 잉크젯 기술은 종이 또는 인쇄 매체 상에 잉크를 미세하게 분사하여 원하는 문자, 도형 또는 그림을 얻을 수 있는 비충격식 인쇄장치에 일반적으로 사용되어 왔다.Ink-jet technology is a technology in which liquid ink is jetted through fine nozzles and fixed to paper. Inkjet technology has been generally used in non-impact printing apparatuses capable of obtaining desired characters, figures, or pictures by finely spraying ink onto paper or a printing medium.
이러한 잉크젯 기술은 그래픽용 인쇄장치뿐만 아니라 액정표시장치(LCD), 유기발광다이오드(OLED), 반도체 제조 공정에도 사용되고 있다. 특히, 반도체 공정 중 미세 박막 형성 또는 유기발광다이오드(OLED) 제조 공정 중 유기발광층(EML)을 봉지하는(encapsulation) 봉지공정 시 유기 박막을 형성하기 위해 사용되기도 한다. 또한, 잉크젯은 최근 유연 OLED(flexible OLED) 제조 시 유기발광층의 봉지층인 TFE(thin film encapsulation, 박막봉지)에 사용되기도 한다.Such inkjet technology is used not only in graphic printing devices, but also in liquid crystal display (LCD), organic light-emitting diodes (OLED), and semiconductor manufacturing processes. In particular, it is also used to form an organic thin film during the encapsulation process of forming a fine thin film during a semiconductor process or encapsulating the organic light emitting layer (EML) during an organic light emitting diode (OLED) manufacturing process. In addition, inkjets are also used in thin film encapsulation (TFE), which is an encapsulation layer of an organic light emitting layer, when manufacturing flexible OLEDs.
잉크젯 헤드에 구비된 잉크젯 노즐은 수 내지 수십 나노 그램(ng)의 미세 액적(droplet)을 개별 노즐에서 해당 기판에 분사하여 수 마이크로 두께의 박막을 형성하므로, 잉크의 토출량을 정밀하게 제어하여야 디스플레이 또는 반도체 공정에서 요구하는 품질의 박막을 제조할 수 있다. The inkjet nozzle provided in the inkjet head sprays fine droplets of several to tens of nanograms (ng) onto the substrate from individual nozzles to form a thin film having a thickness of several microns. Therefore, the discharge amount of ink must be precisely controlled to display or A thin film of the quality required in a semiconductor process can be manufactured.
토출량을 정밀하게 제어하기 위해 잉크젯 노즐에는 일반적으로 음압(negative pressure)이 인가되어 잉크의 끝단이 노즐 내측으로 함입되어 있는데, 이를 메니스커스(meniscus)라고 한다. In order to precisely control the discharge amount, a negative pressure is generally applied to the inkjet nozzle so that the tip of the ink is inserted into the nozzle, which is called a meniscus.
메니스커스 상태는 잉크젯 헤드에 연결된 레저버(reservoir)의 내부 공압 상태에 따라 변화되므로 레저버의 내부 공압을 정밀하게 제어하여야 메니스커스의 상태가 안정적으로 유지되고 토출량이 정밀하게 제어되어, 디스플레이 또는 반도체 공정에서 요구하는 박막 품질을 구현할 수 있다. Since the state of the meniscus changes according to the internal pneumatic state of the reservoir connected to the inkjet head, the internal pneumatic pressure of the reservoir must be precisely controlled so that the state of the meniscus is maintained stably and the discharge amount is precisely controlled. Alternatively, it is possible to implement the thin film quality required in the semiconductor process.
도 1은 일반적인 잉크젯 노즐(4)의 메니스커스(m) 압력 제어를 위한 시스템 개략도이다. 도 1을 참조하면, 잉크(i)가 수용되는 레저버(2), 레저버(2)로부터 잉크(i)가 공급되는 잉크젯 헤드(3), 잉크젯 헤드(3)의 단부에 구비되어 기판으로 잉크(i)를 토출하는 잉크젯 노즐(4), 레저버(2)에 연결되어 레저버(2)의 내부 공압(O)을 제어하는 압력제어장치(1)로 구성된다. 1 is a schematic diagram of a system for controlling a meniscus (m) pressure of a
상술한 것과 같이, 압력제어장치(1)가 레저버(2)의 내부 공압(O)을 제어하여 잉크젯 노즐(4)의 메니스커스(m) 상태를 일정하게 유지하는데, 압력제어장치(1)로 레저버(2)에 음압을 최초 인가할 경우 압력제어장치(1) 내의 압력이 급격히 상승한다. 이후, 압력 제어를 위한 온/오프 밸브들이 온/오프 작동하면서 압력 헌팅(pressure hunting)이 발생하는데, 밸브들의 제어가 잘 되지 않으면 오랜 시간 동안 압력 헌팅 현상이 유지되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 잉크의 최초 토출을 위해 레저버(2) 내부에 양압을 최초 인가할 경우에도 이러한 압력 차이로 인한 압력 헌팅 및 불안정이 발생하기도 한다.As described above, the
특히, 상대압력으로 0 미만 내지 -10kPa 이상의 음압이 인가되는 환경에서, 수 내지 수십 나노 수준의 미세 액적의 토출량 제어를 위해 1Pa 단위로 압력을 제어하는 경우에 이러한 압력 헌팅 및 불안정은 레저버(2)의 내부 공압(O)을 불안정하게 하여 잉크의 토출 불량을 일으키기도 하므로 기판의 박막에 큰 불량을 초래하기도 한다.In particular, in an environment in which a negative pressure of less than 0 to -10 kPa or more is applied as a relative pressure, when the pressure is controlled in units of 1 Pa to control the discharge amount of fine droplets of several to tens of nanometers, such pressure hunting and instability are caused by the reservoir (2 In some cases, the internal pneumatic pressure (O) of) is unstable, which causes a defect in discharging of the ink.
또한, 레저버(2)에 수용되는 잉크 수위가 점차 낮아지면서 잉크 수위 변화에 따른 미세 압력 변화로 인해 메니스커스(m)의 압력이 미세하게 변화되어 토출되는 액적의 부피 및 속도가 설정값에서 변화됨에 따라 기판에 탄착 오차를 발생하여 제품 불량을 일으키기도 한다.In addition, as the level of ink accommodated in the
또한, 압력의 정밀 제어를 위해 레귤레이터(regulator)를 레저버(2)에 추가로 설치할 경우, 최초 음압 인가 시 레저버(2) 내부의 압력으로 인한 역류가 발생하여 레귤레이터의 압력이 파손될 수 있다.In addition, when a regulator is additionally installed in the
따라서, 최초 압력 인가 시 압력 헌팅을 최소화시키고, 별도의 레귤레이터가 필요 없이 레저버(2)의 내부 공압(O)을 정밀하게 제어하여 메니스커스(m)의 압력을 정밀하게 유지시키고, 구조를 단순화하여 제조원가를 절감할 수 있는 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치의 개발이 필요하다. Therefore, when pressure is first applied, pressure hunting is minimized, and the internal pneumatic pressure (O) of the reservoir (2) is precisely controlled without the need for a separate regulator to precisely maintain the pressure of the meniscus (m), and There is a need to develop a fine pressure control device for inkjet nozzles that can reduce manufacturing costs by simplifying.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 잉크가 수용된 레저버의 내부 공압을 정밀하게 제어하여 잉크젯 노즐의 메니스커스 상태를 정밀 제어할 수 있는 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치를 제공하는데 있다.An object to be solved by the present invention is to provide a fine pressure control device of an inkjet nozzle capable of precisely controlling the meniscus state of the inkjet nozzle by precisely controlling the internal air pressure of the reservoir containing the ink.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포함하는 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치는 압력이 인가되는 공급관로; 잉크가 수용되는 레저버의 내부 공압이 인가되는 제1관로; 일단이 상기 제1밸브에 연결되고, 타단이 외부 대기에 연결되는 제2관로; 상기 공급관로와 상기 제1관로 사이에 구비되고, 상기 공급관로, 상기 제1관로 및 상기 제2관로를 개폐하는 제1밸브; 상기 제1관로에 인가되는 제1인가압력을 측정하는 제1센서; 및 상기 제1센서에서 측정된 상기 제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값을 초과하면, 상기 제1밸브를 제어하여 상기 제2관로의 개도율을 증가시켜 상기 제1인가압력을 상기 목표압력으로 제어하는 제어부; 를 포함한다. The micro-pressure control apparatus of an inkjet nozzle including according to an embodiment of the present invention for solving the above problem includes: a supply pipe to which pressure is applied; A first conduit through which the internal pneumatic pressure of the reservoir in which the ink is accommodated is applied; A second pipe having one end connected to the first valve and the other end connected to the outside atmosphere; A first valve provided between the supply pipe and the first pipe and opening and closing the supply pipe, the first pipe and the second pipe; A first sensor measuring a first applied pressure applied to the first pipe; And when the absolute value of the first applied pressure measured by the first sensor exceeds the absolute value of the target pressure, the first applied pressure is increased by controlling the first valve to increase the opening rate of the second pipe. A control unit controlling the target pressure; Includes.
또한, 상기 제1밸브는 비례제어밸브로 실시될 수 있다.In addition, the first valve may be implemented as a proportional control valve.
또한, 상기 제1밸브는 3방밸브로 실시될 수 있다.In addition, the first valve may be implemented as a three-way valve.
또한, 상기 제1밸브는, 상기 공급관로에 연결되는 상부 포트; 상기 상부 포트와 연통되며 상기 제1관로에 연결되는 중부 포트; 상기 중부 포트와 연통되고 상기 제2관로에 연결되는 하부 포트; 상기 상부 포트와 상기 중부 포트 사이에 구비되고, 상기 공급관로를 개폐하는 제1실링; 및 상기 중부 포트와 상기 하부 포트 사이에 구비되고, 상기 제2관로를 개폐하는 제2실링; 을 포함할 수 있다.In addition, the first valve may include an upper port connected to the supply pipe; A central port in communication with the upper port and connected to the first pipe; A lower port communicating with the central port and connected to the second pipe; A first seal provided between the upper port and the central port and opening and closing the supply pipe; And a second seal provided between the central port and the lower port to open and close the second pipe. It may include.
또한, 상기 제2관로의 단부에는 상기 제2관로가 상기 외부 대기와 연통되도록 홀이 형성된 아답터가 더 구비될 수 있다.In addition, an adapter having a hole formed at an end of the second pipe may be further provided to allow the second pipe to communicate with the external atmosphere.
또한, 상기 제1센서는 상기 제1관로에서 분기된 계측관로의 단부에 구비될 수 있다. In addition, the first sensor may be provided at an end of the measuring pipe branched from the first pipe.
또한, 상기 레저버에 연결되는 제3관로; 상기 제3관로와 상기 레저버 사이에 구비되는 역류감지센서; 잉크를 수용하는 드레인 탱크에 연결되는 제4관로; 및 상기 제1관로의 후단에 구비되고, 상기 제3관로를 상기 제1관로 또는 상기 제4관로 중 어느 하나와 연결시키는 제3밸브; 를 더 포함할 수 있다.In addition, a third pipe connected to the reservoir; A backflow sensor provided between the third pipe and the reservoir; A fourth pipe connected to a drain tank for accommodating ink; And a third valve provided at a rear end of the first pipe and connecting the third pipe to one of the first pipe or the fourth pipe. It may further include.
또한, 상기 제어부는 상기 제3밸브를 제어하여 상기 제3관로를 상기 제4관로에 연결시킬 수 있다.In addition, the controller may control the third valve to connect the third pipe to the fourth pipe.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치는 최초 음압 또는 양압 인가 시 압력 헌팅 시간을 최소화시키고, 신속하게 압력을 안정화시켜 별도의 레귤레이터 없이 레저버의 내부 공압을 정밀하게 제어하여 메니스커스의 압력을 정밀하게 유지시킬 수 있다.The micro-pressure control device of an inkjet nozzle according to an embodiment of the present invention minimizes the pressure hunting time when applying negative or positive pressure for the first time, stabilizes the pressure quickly, and precisely controls the internal air pressure of the reservoir without a separate regulator. The pressure of the varnish can be precisely maintained.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the description of the claims.
도 1은 일반적인 잉크젯 노즐의 메니스커스 압력 제어를 위한 시스템 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치의 저면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1밸브 또는 제2밸브가 실제로 동작하는 가동 구간을 도시한 그래프이다.
도 7은 공급관로에 양압이 최초 인가되는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치가 제어되는 것이 나타난 그래프이다.
도 8은 공급관로에 음압이 최초 인가되는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치가 제어되는 것이 나타난 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치의 제어 순서도이다.
도 10은 공급관로에 양압이 인가된 후 목표압력이 재설정되는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치가 제어되는 것이 나타난 그래프이다.
도 11은 공급관로에 음압이 인가된 후 목표압력이 재설정되는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치가 제어되는 것이 나타난 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 제3밸브를 제어하는 동작이 도시된 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치가 도시된 도면이다.
도 14는 도 13에 도시된 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치의 개략도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1밸브의 동작도이다.
도 16은 공급관로에 양압이 최초 인가되는 경우 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치가 제어되는 것이 나타난 그래프이다.
도 17은 공급관로에 음압이 최초 인가되는 경우 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치가 제어되는 것이 나타난 그래프이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치의 제어순서도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3밸브를 제어부가 제어하는 동작이 도시된 도면이다.
도 20은 도 19에 도시된 제3밸브의 상세 동작도이다.1 is a schematic diagram of a system for controlling a meniscus pressure of a general inkjet nozzle.
2 is a perspective view of an apparatus for controlling fine pressure of an inkjet nozzle according to an embodiment of the present invention.
3 is a bottom perspective view of an apparatus for controlling fine pressure of an inkjet nozzle according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of an apparatus for controlling fine pressure of an inkjet nozzle according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of an apparatus for controlling fine pressure of an inkjet nozzle according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing an operation section in which a first valve or a second valve actually operates according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing that a fine pressure control device of an inkjet nozzle according to an embodiment of the present invention is controlled when a positive pressure is first applied to a supply pipe.
8 is a graph showing that the micro-pressure control device of the inkjet nozzle according to an embodiment of the present invention is controlled when a negative pressure is first applied to a supply pipe.
9 is a control flow chart of an apparatus for controlling fine pressure of an inkjet nozzle according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph showing that the micro-pressure control apparatus of the inkjet nozzle according to an embodiment of the present invention is controlled when the target pressure is reset after a positive pressure is applied to the supply pipe.
11 is a graph showing that the micro-pressure control apparatus of the inkjet nozzle according to an embodiment of the present invention is controlled when the target pressure is reset after the negative pressure is applied to the supply pipe.
12 is a diagram illustrating an operation of controlling a third valve by a controller according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram illustrating an apparatus for controlling a fine pressure of an inkjet nozzle according to another embodiment of the present invention.
14 is a schematic diagram of an apparatus for controlling fine pressure of the ink jet nozzle shown in FIG. 13.
15 is an operation diagram of a first valve according to another embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a graph showing that a fine pressure control device of an inkjet nozzle according to another embodiment of the present invention is controlled when a positive pressure is first applied to a supply pipe.
FIG. 17 is a graph showing that when a negative pressure is first applied to a supply pipe, a fine pressure control device of an inkjet nozzle according to another embodiment of the present invention is controlled.
18 is a control flowchart of an apparatus for controlling a fine pressure of an inkjet nozzle according to another embodiment of the present invention.
19 is a view showing an operation of controlling a third valve according to another embodiment of the present invention.
20 is a detailed operation diagram of the third valve shown in FIG. 19.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Even if the terms are the same, if the displayed parts are different, the reference numerals do not coincide.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 조작자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms set in consideration of functions in the present invention, and since they may vary according to the intention or custom of operators such as experimenters and measurers, their definitions should be made based on the contents throughout this specification.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. In the present specification, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may be referred to as a first component. The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms, including technical and scientific terms, used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 도면부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals shown in each drawing indicate the same member.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)의 구조에 대하여 설명하고, 동작에 대하여는 도 7이하에서 설명한다.Hereinafter, a structure of the fine
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)의 저면 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)의 개략도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1밸브(30) 또는 제2밸브(40)가 실제로 동작하는 가동 구간을 도시한 그래프이다.2 is a perspective view of an
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)는 잉크를 수용하는 레저버(2)에 연결된다. 레저버(2)는 기판으로 잉크(i)를 토출하는 잉크젯 노즐(4)이 복수개 구비된 잉크젯 헤드(3)에 연결된다.1 to 6, the
레저버(2)는 일부분이 잉크(i)로 수용되어 있고, 나머지 부분이 공기층을 형성한다. 이 경우, 레저버(2)의 내부 공압(O)은 공기층의 압력으로 실시된다.A part of the
잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)는 레저버(2)와 연결되어 레저버(2)의 내부 공압(O)을 제어한다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)는 압력이 인가되는 공급관로(11), 잉크가 수용되는 레저버(2)의 내부 공압(O)이 인가되는 제1관로(13), 공급관로(11)와 제1관로(13) 사이에 구비되는 제1밸브(30), 일단이 제1관로(13)에 연결되고, 타단이 제2관로(15)로 외부 대기에 연결되는 제2밸브(40)를 포함한다.The
몸체는 외관을 형성한다. 몸체의 내부에는 압력이 인가되는 관로가 형성될 수 있다. 도 2 이하에는 몸체가 두 개의 파트(part)로 분리되어 제1몸체(10) 및 제2몸체(20)로 형성된 것이 도시되어 있으나, 하나의 몸체로 형성될 수 있다. 이하에서는, 제1몸체(10) 및 제2몸체(20)로 실시되는 것으로 설명하나, 이에 실시예가 한정되는 것은 아니다.The body forms the exterior. A pipe to which pressure is applied may be formed inside the body. 2 or less, it is shown that the body is divided into two parts and formed into a
공급관로(11)는 제1몸체(10)에 형성된다. 공급관로(11)는 제1몸체(10)의 내부로 연장될 수 있다. 이하에서 공급관로(11)를 포함한 모든 관로(管路)는 제1몸체(10) 또는 제2몸체(20)에 전부 또는 부분 관통되어 형성되는 것으로 설명한다.The
공급관로(11)에는 기설정된 압력이 인가된다. 이하에서 압력은 대기압을 기준값(zero, 0)으로 하는 상대압력으로 설명한다. 여기서, 기설정된 압력은 음압(negative pressure) 또는 양압(positive pressure)일 수 있다. 음압이 인가되는 경우 인가 압력은 0 미만 내지 - 98.1 kPa의 범위에서 인가될 수 있고, 양압이 인가되는 경우 인가 압력은 0 초과 내지 981 kPa의 범위에서 인가될 수 있으나, 이에 실시예가 한정되는 것은 아니다.A preset pressure is applied to the
제1밸브(30)는 몸체의 외부에 구비될 수 있다. 제1밸브(30)는 제1몸체(10)의 상면에 구비될수 있다. 제1밸브(30)는 공급관로(11)에 연결된다. 제1밸브(30)는 공급관로(11)의 후단에 구비될 수 있다. 제1밸브(30)는 제1관로(13)와 연결되어, 공급관로(11)와 제1관로(13)를 연결한다. 이 경우, 제1밸브(30)는 공급관로(11)와 제1관로(13) 사이에 구비된다.The
제1관로(13)는 몸체에 형성된다. 제1관로(13)에는 잉크가 수용되는 레저버(2)의 내부 공압(O)이 인가된다. 제1관로(13)는 후술하는 제3밸브(50)까지 연장될 수 있다. 몸체가 제1몸체(10) 및 제2몸체(20)로 형성될 경우, 제1관로(13)는 제1몸체(10) 및 제2몸체(20)를 연결하도록 형성될 수 있다.The
제1밸브(30)는 공급관로(11)를 개폐한다. 제1밸브(30)는 제어부(90)의 동작에 의해 제어된다. 제1밸브(30)는 압력 또는 유량을 연속 또는 다단으로 제어부(90)의 전기신호에 의해 비례적으로 제어할 수 있는 비례제어밸브(proportional valve)로 실시될 수 있다. 비례제어밸브는 온/오프 밸브와 상이하게 밸브의 개도율을 비례제어로 조절하여 압력을 선형적으로 상승시킬 수 있다.The
즉, 온/오프 밸브는 온(on) 작동 시 밸브가 완전 폐쇄상태에서 완전 개방상태로 순간적으로 전환되어 내부의 관로에 압력이 급격히 인가된다. 예를 들어, 공급관로(11)에 -98.1 kPa의 음압이 인가 시 온/오프 밸브로 개방되면, 제1관로(13)에 순간적으로 -98.1 kPa의 음압이 인가되어, 관로 내 압력충격이 발생할 수 있다.That is, when the on/off valve is operated on, the valve is momentarily switched from the fully closed state to the fully open state, so that pressure is rapidly applied to the internal pipeline. For example, when a negative pressure of -98.1 kPa is applied to the
반면에, 본 발명과 같이 비례제어밸브로 실시되면 공급관로(11)에 - 98.1 kPa의 음압이 인가되는 경우라도, 제1관로(13)에 곧 바로 -98.1 kPa의 음압이 인가되지 않고, 밸브의 개도율이 조절되어 압력차가 훨씬 적은 압력이 인가된다. 이러한 비례제어밸브는 1Pa 단위의 분해능을 구현할 수 있다. On the other hand, when implemented with a proportional control valve as in the present invention, even when a negative pressure of -98.1 kPa is applied to the
다만, 비례제어밸브는 도 6에 도시된 것과 같이 작동 전압을 인가하더라도 초기 인가된 전압에 작동되지 않고 일정 시간 후에 작동하는 비가동 구간(T1)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 기설정한 목표압력에 도달하기 위한 전압이 5V로 설정되었을 때, 비례제어밸브는 최초 전압 인가 시 설계값(L1)에 따라 바로 개방되지 않고, 비가동 구간(T1)을 지난 후에 가동 구간(T2)에 이르러 상대적으로 급격하게 개방된다. 이에 따라, 비례제어밸브를 최초 작동시키면, 실제값(L2)과 같이 관로 내 압력이 상대적으로 급격히 상승할 수 있다.However, even if the operating voltage is applied as illustrated in FIG. 6, the proportional control valve may not operate at the initially applied voltage and may have a non-operation period T1 that operates after a predetermined time. For example, when the voltage to reach the target pressure set by the user is set to 5V, the proportional control valve does not open immediately according to the design value (L1) when the initial voltage is applied, and the non-operation section (T1) is After passing, it reaches the operation section T2 and opens relatively rapidly. Accordingly, when the proportional control valve is first operated, the pressure in the pipeline may increase relatively rapidly, as in the actual value L2.
제1밸브(30)에 전원이 인가되면 온(on) 동작을 수행한다. 제1밸브(30)가 동작하면 공급관로(11) 측이 개방되어, 공급관로(11)에 인가된 압력이 제1관로(13)로 인가될 수 있다. 이 경우, 상술한 것과 같이 공급관로(11)에 압력이 최초 인가되면 압력이 급격히 상승할 수 있다. 이에 대하여는 후술한다.When power is applied to the
제2밸브(40)는 몸체의 외부에 구비될 수 있다. 제2밸브(40)는 제1몸체(10)의 상면에 구비될 수 있다. 제2밸브(40)는 제1밸브(30)의 후단에 배치될 수 있다. The
제2밸브(40)는 일단이 제1관로(13)에 연결된다. 제2밸브(40)의 타단은 외부 대기에 연결된다. 제2밸브(40)의 타단은 제1몸체(10)에 형성된 제2관로(15)로 외부 대기에 연결될 수 있다. 이 경우, 제2관로(15)는 제1관로(13)와 간섭되지 않으며 외부 대기에 연결되도록 제1몸체(10)에 형성될 수 있다.One end of the
제2관로(15)의 단부에는 어댑터(70)가 구비될 수 있다. 이 경우, 어댑터(70)는 제1몸체(10)의 하측에 구비될 수 있다. 어댑터(70)에는 미세 크기의 홀(h)이 형성될 수 있다. 홀(h) 직경은 0.3 mm 이하로 형성될 수 있다. 홀(h)은 제2관로(15)가 외부 대기와 연통되도록 한다.An
제2밸브(40)는 제2관로(15)를 개폐한다. 제2밸브(40)는 제어부(90)의 동작에 의해 제어된다. 제2밸브(40)도 상술한 비례제어밸브로 실시될 수 있다. 제2밸브(40)는 제1밸브(30)와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.The
제2밸브(40)에 전원이 인가되면 온(on) 동작을 수행한다. 제2밸브(40)가 동작되면 제2관로(15) 측이 개방되어, 제2관로(15)를 통해 대기압이 제1관로(13)로 인가될 수 있다. 대기압은 미세 크기의 홀(h)을 통해 제2관로(15)로 인가되며, 제2밸브(40)는 인가된 대기압을 정밀하게 제어하여 제1관로(13)로 인가시킬 수 있다. When power is applied to the
제1센서(60)는 제1관로(13)에 구비될 수 있다. 제1센서(60)는 제1몸체(10)의 측면에 배치되어, 제1관로(13)로 인입되게 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예의 경우 제1센서(60)는 제1밸브(30)와 제2밸브(40) 사이에 위치되는 것으로 설명하나, 이에 실시예가 한정되지 않는다. The
제1센서(60)는 제1관로(13)에 인가되는 제1인가압력을 측정한다. 제1센서(60)는 제1관로(13)의 제1인가압력을 측정하여 제어부(90)로 전송한다. 제1센서(60)는 피에조(piezo) 센서로 실시될 수 있다.The
제어부(90)는 제1센서(60)에서 측정된 제1인가압력을 기설정된 목표압력과 비교한다. 목표압력은 레저버(2)의 내부 공압(O)에 대해 사용자가 목표값으로 설정한 압력으로 정의한다.The
제어부(90)는 제1센서(60)에서 측정된 제1인가압력이 기설정된 목표압력과 상이하면, 제2밸브(40)를 개방한다. 이 경우, 제2관로(15)로 연결된 외부의 대기압이 제1관로(13)로 인가된다. 이에 대하여는 후술한다.When the first applied pressure measured by the
본 발명에 따른 몸체에는 제3관로(17), 제4관로(19), 제3밸브(50)가 구비될 수 있다. 상술한 것과 같이, 몸체가 제1몸체(10) 및 제2몸체(20)로 실시되는 경우, 제2몸체(20)에 제3관로(17), 제4관로(19), 제3밸브(50)가 구비될 수 있으나, 이에 실시예가 한정되는 것은 아니다.The body according to the present invention may be provided with a
제3관로(17)는 잉크를 수용하는 레저버(2)에 연결된다. 이 경우, 제3관로(17)는 레저버(2)의 잉크가 수용되지 않은 공기층에 연결된다. 이에 따라, 제3관로(17)에는 레저버(2)의 내부 공압(O)이 인가된다. 이하에서, 제3관로(17)의 인가압력은 레저버(2)의 내부 공압(O)과 동일한 것으로 설명한다.The
제4관로(19)는 외부 대기에 연결된다. 제4관로(19)의 직경은 미세 크기로 형성될 수 있다. 제4관로(19)는 외부의 대기압이 인가된다. 또한, 실시예에 따라, 제4관로(19)에는 미세 크기의 홀이 형성된 어댑터가 구비될 수도 있다.The
제3밸브(50)는 몸체에 구비된다. 제3밸브(50)는 제2몸체(20)의 상면에 구비되어 일부가 제2몸체(20)에 인입되게 배치될 수 있다. 제3밸브(50)는 제1관로(13)의 후단에 구비된다.The
제3밸브(50)는 3방밸브(3-Way valve)로 실시될 수 있다. 제3밸브(50)는 제어부(90)의 제어신호에 따라 상승 또는 하강하여 제3관로(17)를 제1관로(13) 또는 제4관로(19) 중 어느 하나와 연결시킨다.The
제3밸브(50)는 기본적으로 제1관로(13)와 제3관로(17)를 연결시킨다. 이 경우, 제1관로(13)에는 레저버(2)의 내부 공압(O)이 제3관로(17)를 따라 인가될 수 있다. 제3관로(17)가 제1관로(13)에 연결됨에 따라, 레저버(2)의 내부 공압(O)이 제1관로(13) 내에서 측정될 수 있다. 제3밸브(50)가 제3관로(17)를 제4관로(19)로 연결시키는 것에 대하여는 후술한다.The
제3밸브(50)가 구비된 제2몸체(20)의 하부에는 미세 중공(c)이 형성될 수 있다. 미세 중공(c)은 제3밸브(50)와 일직선 상에 배치된다. 미세 중공(c)은 제3관로(17) 또는 제4관로(19)와 연결되지 않는다. 미세 중공(c)은 제3밸브(50)가 제2몸체(20)를 기준으로 상하 방향으로 작동 시 제3밸브(50)가 움직일 수 있도록 에어 벤트(air vent)기능을 한다.A fine hollow c may be formed under the
제1관로(13)의 후단에는 제2센서(80)가 구비될 수 있다. 제2센서(80)는 제2몸체(20)의 측면에 배치되어, 제1관로(13)로 인입되게 구비될 수 있다. 제2센서(80)는 제1관로(13)의 후단에 인가되는 압력을 측정한다. 제2센서(80)는 피에조(piezo) 센서로 실시될 수 있다.A
이 경우, 제2센서(80)는 제1센서(60)와는 별도로 제1관로(13)의 후단에 인가되는 제2인가압력을 측정한다. 즉, 제3관로(17)가 제1관로(13)와 연결된 경우, 제2센서(80)는 제3관로(17)에서 인가되는 레저버(2)의 내부 공압(O)을 측정할 수 있다. 이때, 제2센서(80)에서 감지되는 제2인가압력은, 제1센서(60)와 제2센서(80)가 제1관로(13) 내에서 최대한 인접한 경우 동일할 수 있으며, 제1센서(60)와 제2센서(80)가 제1관로(13) 내에서 최대한 이격될 경우 미세하게 차이날 수 있다. 제2센서(80)는 제1관로(13)의 제2인가압력을 측정하여 제어부(90)로 전송한다. In this case, the
실시예에 따라, 제2센서(80)가 구비되지 않을 경우, 제1센서(60)가 제2센서(80)의 기능을 대신할 수도 있다. 이 경우, 제1센서(60)의 위치에 따라 제1센서(60)의 전단 및 후단의 압력이 미세하게 상이할 수 있으나, 제1관로(13)에 인가되는 압력은 동일한 인가압력인 것으로 설명한다.According to an embodiment, when the
실시예에 따라, 제2센서(80)는 제1센서(60)의 보조 센서로 사용될 수 있다. 즉, 제1센서(60) 및 제2센서(80)가 모두 구비될 경우, 제1센서(60)의 고장 시 제1인가압력을 측정하는 센서로서 제2센서(80)가 기능할 수도 있다.Depending on the embodiment, the
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)의 동작에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the
도 7은 공급관로(11)에 양압이 최초 인가되는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)가 제어되는 것이 나타난 그래프이고, 도 8은 공급관로(11)에 음압이 최초 인가되는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)가 제어되는 것이 나타난 그래프이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치의 제어 순서도이다.7 is a graph showing that the fine
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)의 제어부(90)는, 제1센서(60)에서 측정된 제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값을 초과하면, 제2밸브(40)를 개방하여 외부의 대기압이 제1관로(13)에 인가되도록 하여, 제1인가압력을 목표압력으로 제어한다.7 to 9, the
먼저, 도 7 또는 도 8과 같이 공급관로(11)에 양압 또는 음압이 인가된다. 제3밸브(50)는 제1관로(13)와 제3관로(17)를 연결하여, 레저버(2)의 내부 공압(O)이 제1관로(13)에 인가된다. 공급관로(11)에 압력이 인가되면 제1밸브(30)는 전원이 인가되어 온(on) 동작을 수행한다. First, positive pressure or negative pressure is applied to the
이 경우, 상술한 것과 같이 공급관로(11)에 압력이 최초 인가되면 압력이 급격히 상승 또는 하강하여, 도 7 또는 도 8과 같이 압력 증가 구간(P1)이 나타난다. 도 7의 경우 양압이 인가되는 경우로서 제1인가압력이 급격하게 상승하고(+방향), 도 8의 경우 음압이 인가되는 경우로서 제1인가압력이 급격하게 하강한다(-방향).In this case, as described above, when pressure is first applied to the
제1센서(60)는 제1관로(13)에 인가되는 제1인가압력을 측정한다. 제1센서(60)는 제1관로(13)의 제1인가압력을 측정하여 제어부(90)로 전송한다. The
도 7과 같이 공급관로(11)에 양압이 공급되는 경우, 제어부(90)는 기설정된 목표압력과 제1인가압력의 크기를 비교한다. 제1인가압력이 목표압력 미만일 경우, 제어부(90)는 제1밸브(30)를 비례제어 방식으로 개방하여 제1인가압력이 목표압력에 도달하도록 한다.When positive pressure is supplied to the
반대로, 제1인가압력이 목표압력을 초과하면(제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값을 초과), 제어부(90)는 제2밸브(40)를 개방한다. 제2밸브(40)가 온(on) 동작하여 개방되면 외부의 대기압이 제1관로(13)에 인가된다.Conversely, when the first applied pressure exceeds the target pressure (the absolute value of the first applied pressure exceeds the absolute value of the target pressure), the
한편, 도 8과 같이 공급관로(11)에 음압이 공급되는 경우, 제어부(90)는 기설정된 목표압력과 제1인가압력의 크기를 비교한다. 제1인가압력이 목표압력을 초과할 경우(제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값 보다 작을 경우), 제어부(90)는 제1밸브(30)를 비례제어 방식으로 개방하여 제1인가압력이 목표압력에 도달하도록 한다.On the other hand, when the negative pressure is supplied to the
반대로, 제1인가압력이 목표압력 미만이면(제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값을 초과), 제어부(90)는 제2밸브(40)를 개방한다. 제2밸브(40)가 온(on) 동작하여 개방되면 외부의 대기압이 제1관로(13)에 인가된다.Conversely, if the first applied pressure is less than the target pressure (the absolute value of the first applied pressure exceeds the absolute value of the target pressure), the
이후, 공급관로(11)에 양압 또는 음압이 공급되어 제2밸브(40)가 동작하는 동안 제1센서(60)에서 감지된 제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값 미만이면, 제1밸브(30)가 더 개방될 수 있다. 이때, 제1밸브(30) 및 제2밸브(40)가 서로 조금씩 개방되어 제1인가압력이 목표압력을 기준으로 증가 및 감소하는 압력 헌팅(pressure hunting) 현상이 나타날 수 있다. 도 7 및 도 8에는 이에 따른 압력 헌팅 구간(P2)가 도시되어 있다.Thereafter, when positive or negative pressure is supplied to the
이 경우, 제2밸브(40)가 비례제어 방식으로 다시 미세하게 제어된다. 제2밸브(40)에 연결된 어댑터(70)의 미세 크기의 홀(h)을 통해 대기압이 비례제어되어 제2관로(15)를 따라 제1관로(13)로 인가된다.In this case, the
이에 따라, 제1관로(13) 내에 압력 보상이 이루어져 제1인가압력이 제어된다. 양압이 인가된 도 7의 경우 제2밸브(40)에 의해 제1관로(13) 내에 인가된 대기압은 제1인가압력을 하강시키고(음의 보상), 음압이 인가된 도 8의 경우 제2밸브(40)에 의해 제1관로(13) 내에 인가된 대기압은 제1인가압력을 증가시킨다(양의 보상). 제1인가압력이 제어되어 목표압력과 동일해지면, 제어부(90)는 제2밸브(40)를 닫아 외부의 대기압을 차단할 수 있다.Accordingly, pressure compensation is performed in the
최종적으로 제1인가압력이 목표압력으로 제어되어 압력 안정화 구간(P3)에 진입하면, 레저버(2)의 내부 공압(O)이 일정하게 제어되므로 레저버(2)에 연결된 잉크젯 노즐(4)의 메니스커스(m) 상태가 안정된다.Finally, when the first applied pressure is controlled to the target pressure and enters the pressure stabilization section (P3), the internal air pressure (O) of the reservoir (2) is constantly controlled, so the inkjet nozzle (4) connected to the reservoir (2) The meniscus (m) state of is stabilized.
실시예에 따라, 제2센서(80)가 더 구비되는 경우, 제어부(90)는 제2센서(80)에서 측정된 제2인가압력을 사용할 수도 있다. 이 경우, 제어부(90)는 제1인가압력과 제2인가압력의 평균값을 목표압력과 비교할 수도 있으나, 이에 실시예가 한정되지 않는다.According to the embodiment, when the
도 7 및 도 8의 경우, 이러한 결과가 나타난 그래프가 도시되어 있다. 공급관로(11)에 양압 또는 음압이 인가된 후 압력 증가 구간(P1), 제1인가압력이 제어되는 압력 헌팅 구간(P2), 및 압력 안정화 구간(P3)이 도시되어 있다.In the case of FIGS. 7 and 8, a graph showing these results is shown. A pressure increase section P1 after a positive or negative pressure is applied to the
각 구간별 지속 시간은 실시예에 따라 상이하나, 목표압력이 1 ~ 10bar 구간에서 압력 증가 구간(P1)은 1초 이내, 압력 헌팅 구간(P2)은 3초 이내로 제어되었다. 또한, 목표압력이 0 ~ 1bar구간에서 압력 증가 구간(P1)은 0.5초 이내, 압력 헌팅 구간(P2)은 1초 이내로 제어되어, 신속하게 압력 헌팅을 제어하는 것으로 나타났다.The duration of each section is different depending on the embodiment, but the pressure increase section (P1) was controlled within 1 second and the pressure hunting section (P2) within 3 seconds in the range of 1 to 10 bar target pressure. In addition, when the target pressure is 0 to 1 bar, the pressure increase section (P1) is controlled within 0.5 seconds, and the pressure hunting section (P2) is controlled within 1 second, and it is shown that pressure hunting is quickly controlled.
이후, 압력 안정화 구간(P3)에서는 제1인가압력이 목표압력과 동일하게 제어되어 1Pa 단위로 압력제어가 가능해진다. 압력 안정화 구간(P3)에서는 제1관로(13)에 인가되는 제1인가압력이 레저버(2)의 내부 공압(O)과 동일하므로, 사용자가 원하는 목표압력으로 레저버(2)의 내부 공압(O)을 1Pa 단위로 제어할 수 있어, 메니스커스(m) 상태를 정밀하게 제어할 수 있게 된다.Thereafter, in the pressure stabilization section P3, the first applied pressure is controlled equal to the target pressure, and the pressure can be controlled in units of 1 Pa. In the pressure stabilization section (P3), since the first applied pressure applied to the first pipe (13) is the same as the internal air pressure (O) of the reservoir (2), the internal air pressure of the reservoir (2) is the target pressure desired by the user. Since (O) can be controlled in units of 1Pa, the meniscus (m) state can be precisely controlled.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)는 최초 음압 또는 양압 인가 시 압력 헌팅 시간을 최소화시키고, 신속하게 압력을 안정화시켜 별도의 레귤레이터 없이 레저버(2)의 내부 공압(O)을 정밀하게 제어하여 메니스커스(m)의 압력을 정밀하게 유지시키며, 구조가 간단하여 제조원가를 절감할 수 있게 된다.As described above, the
이하, 도 10 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)의 또 다른 동작에 대하여 설명한다.Hereinafter, another operation of the fine
도 10은 공급관로(11)에 양압이 인가된 후 목표압력이 재설정되는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)가 제어되는 것이 나타난 그래프이고, 도 11은 공급관로(11)에 음압이 인가된 후 목표압력이 재설정되는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)가 제어되는 것이 나타난 그래프이다.10 is a graph showing that the fine
도 10 또는 도 11을 참조하면, 먼저 사용자에 의해 레저버(2)의 내부 공압(O)에 대한 목표압력이 재설정된다. 여기서, 압력은 상술한 것과 같이 상대압력이다. 제어부(90)는 제1인가압력이 목표압력에 도달되도록 제1밸브(30)를 제어한다. 이에 따라, 공급관로(11)에 양압 또는 음압이 더 인가된다.Referring to FIG. 10 or 11, first, the target pressure for the internal pneumatic pressure O of the
공급관로(11)에 양압 또는 음압이 인가되면 제어부(90)는 제1밸브(30)의 개도율을 제어하여 제1인가압력이 재설정된 목표압력과 일치되도록 한다. When positive or negative pressure is applied to the
먼저, 상술한 것과 같이 변화된 제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값 미만인 경우, 제어부(90)는 제1밸브(30)를 비례제어 방식으로 개방하여 제1인가압력이 목표압력에 도달하도록 한다.First, when the absolute value of the first applied pressure changed as described above is less than the absolute value of the target pressure, the
반대로, 도 10 또는 도 11과 같이 변화된 제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값을 초과하는 경우, 제어부(90)는 제2밸브(40)를 개방한다. 제어부(90)는 제2밸브(40)를 비례제어 방식으로 제어하여 제1인가압력을 목표압력으로 제어한다.Conversely, when the absolute value of the first applied pressure changed as shown in FIG. 10 or 11 exceeds the absolute value of the target pressure, the
도 10 내지 도 11은 제1인가압력을 목표압력으로 제어하는 결과가 도시되어 있다. 제1밸브(30) 및 제2밸브(40)를 다단으로 제어할 경우, 각 압력은 1kPa 구간으로 변화되며, 압력 유지 시간은 10sec로 설정된다.10 to 11 show the results of controlling the first applied pressure to the target pressure. When controlling the
도 10의 경우 목표압력이 양압 1kPa에서 2kPa로 재설정 된 후, 공정 변수, 장비의 작동 조건 변화, 레저버(2)의 잉크 충진, 잉크젯 노즐이 일시적으로 막혀 이를 해소하기 위해 임의의 양압 부여 등 여러가지 변수로 인해 제1밸브(30)가 30sec구간까지 4kPa의 과양압(over positive pressure)으로 개방되면, 제어부(90)가 제2밸브(40)를 제어한다. 이 경우, 제2밸브(40)는 50sec구간까지 개방되어 대기압을 제1관로(13)에 인가하여 제1인가압력을 떨어뜨려 재설정된 목표압력인 2kPa로 제어한다.In the case of FIG. 10, after the target pressure is reset from
마찬가지로, 도 11의 경우, 목표압력이 음압 -1kPa에서 -3kPa로 재설정 된 후 제1밸브(30)가 40sec구간까지 -5kP의 과음압(over negative pressure)으로 개방되면, 제어부(90)가 제2밸브(40)를 제어한다. 이 경우, 제2밸브(40)는 60sec구간까지 개방되어 대기압을 제1관로(13)에 인가하여 제1인가압력을 높여 재설정된 목표압력인 -3kPa로 제어한다.Likewise, in the case of FIG. 11, when the target pressure is reset from -1 kPa to -3 kPa and then the
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(90)가 제3밸브(50)를 제어하는 동작이 도시된 도면이다. 12 is a diagram illustrating an operation of controlling the
도 12를 참조하면, 제3밸브(50)는 제어부(90)의 제어신호에 따라 제1관로(13) 또는 제4관로(19)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 즉, 제어부(90)의 제어신호에 따라 제3밸브(50)가 상승 또는 하강하여 제3관로(17)를 제1관로(13) 또는 제4관로(19) 중 어느 하나와 연결시킨다.Referring to FIG. 12, the
먼저, 제3밸브(50)는 레저버(2)의 내부 공압(O)이 제1관로(13)에 인가되도록 제3관로(17)를 제1관로(13)로 연결시킨다. 이 경우, 상술한 것과 같이 제1관로(13)의 제1인가압력이 제어되어 이에 연결된 레저버(2)의 내부 공압(O)이 제어되고, 최종적으로 메니스커스(m)의 압력이 제어된다.First, the
한편, 공정 변수 또는 장비의 작동 변화 또는 레저버(2)의 잉크 충진 등으로 인해 레저버(2)의 내부 공압(O)이 변화되는 경우가 있다. 이 경우, 제1관로(13)의 제1인가압력이 급격하게 변동할 수 있다.On the other hand, there is a case where the internal pneumatic pressure O of the
이때, 제2센서(80)가 제1관로(13)의 후단에 구비되거나, 제2센서(80) 없이 제1센서(60)가 제1관로(13)의 후단에 구비될 경우, 제1센서(60) 또는 제2센서(80)에 압력 충격이 발생할 수 있다. 즉, 제1관로(13)의 제1인가압력과 레저버(2)의 내부 공압(O)의 압력 차이로 인해 압력 충격이 발생하고, 제1센서(60) 또는 제2센서(80)는 피에조 센서로 실시되므로 압력 충격에 의해 물리적인 파손이 발생할 수도 있다.At this time, when the
이때, 제어부(90)는 제3밸브(50)를 제어하여 제3관로(17)를 외부 대기에 연결된 제4관로(19)로 연결시킨다. 이 경우, 제3밸브(50)에 의해 제1관로(13)는 폐쇄되고, 레저버(2)는 제3관로(17) 및 제4관로(19)를 따라 외부 대기와 연통되어, 레저버(2)의 내부 공압(O)에 대기압이 인가된다. 제3밸브(50)가 작동하여 제3관로(17)를 제4관로(19)에 연결 시, 미세 중공(c)은 제3밸브(50)가 움직일 수 있도록 에어 벤트(air vent)기능을 한다.At this time, the
실시예에 따라, 레저버(2)의 내부 공압(O)이 대기압 이상의 과양압 상태인 경우 제3밸브(50)가 제어되어 제3관로(17)가 제4관로(19)로 연결되면, 도 12의 b방향으로 레저버(2)의 내부 공압(O)이 퍼지(purge)되어 과양압 상태가 해소된다.According to an embodiment, when the internal pneumatic pressure (O) of the
이 경우, 레저버(2)의 내부에는 레저버(2)의 내부 공압(O)을 측정하여 제어부(90)로 전송하는 공압 센서(5)가 구비될 수 있다. 제어부(90)는 공압 센서(5)에서 측정된 레저버(2)의 내부 공압(O)을 제2센서(80)에서 측정된 제2인가압력과 비교하여, 압력 충격의 발생이 예상되면 제3밸브(50)를 제어하여 제3관로(17)를 제4관로(19)로 연결시킨다.In this case, a
반대로, 실시예에 따라, 레저버(2)의 내부 공압(O)이 과음압 상태인 경우 제3밸브(50)가 제어되어 제3관로(17)가 제4관로(19)로 연결되면, 도 12의 a방향으로 레저버(2)의 내부 공압(O)이 대기압에 의해 보상되어 과음압 상태가 해소될 수 있다. Conversely, according to the embodiment, when the internal pneumatic pressure O of the
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치가 도시된 도면이고, 도 14는 도 13에 도시된 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치의 개략도이며, 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1밸브의 동작도이다.13 is a view showing a micro pressure control apparatus of an ink jet nozzle according to another embodiment of the present invention, FIG. 14 is a schematic diagram of a micro pressure control apparatus of the ink jet nozzle shown in FIG. 13, and FIG. 15 is It is an operation diagram of the first valve according to another embodiment.
이하에서, 도 13 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치에 대하여 설명한다. 상술한 구성요소 중 동일한 구성요소는 상세한 설명을 생략하며, 차이점이 있는 구성요소 위주로 설명한다. Hereinafter, an apparatus for controlling a fine pressure of an inkjet nozzle according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 20. Detailed description of the same components among the above-described components will be omitted, and the components having differences will be mainly described.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐 미세압력 제어장치는 압력이 인가되는 공급관로(11), 잉크가 수용되는 레저버(2)의 내부 공압이 인가되는 제1관로(13), 일단이 제1밸브(31)에 연결되고 타단이 외부 대기에 연결되는 제2관로(15), 공급관로(11)와 제1관로(13) 사이에 구비되고, 공급관로(11), 제1관로(13) 및 제2관로(15)를 개폐하는 제1밸브(31), 제1관로(13)에 인가되는 제1인가압력을 측정하는 제1센서(60), 및 제1센서(60)에서 측정된 제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값을 초과하면, 제1밸브(31)를 제어하여 제2관로(15)의 개도율을 증가시켜 제1인가압력을 목표압력으로 제어하는 제어부(90)를 포함한다.13 to 15, the inkjet nozzle micropressure control apparatus according to another embodiment of the present invention includes a
몸체(100)는 외관을 형성한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 몸체(100)는 일체로 형성되는 것으로 설명하나, 이에 실시예가 한정되지 않는다.The
제2관로(15)는 몸체(100)에 형성된다. 제2관로(15)의 일단은 제1밸브(31)에 연결된다. 이 경우, 후술하는 것과 같이 제1밸브(31)는 제2관로(15)를 개폐할 수 있다. 제2관로(15)의 타단은 외부 대기에 연결된다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서 설명한 것과 같이, 제2관로(15)는 제1관로(13)와 간섭되지 않게 형성된다.The
제2관로(15)의 단부에는 어댑터(70)가 구비될 수 있다. 이 경우, 어댑터(70)는 몸체(100)의 하측에 구비될 수 있다. 어댑터(70)에는 미세 크기의 홀(h)이 형성될 수 있다. 홀(h) 직경은 0.3 mm 이하로 형성될 수 있다. 홀(h)은 제2관로(15)가 외부 대기와 연통되도록 한다.An
제1밸브(31)는 공급관로(11)와 제1관로(13) 사이에 구비된다. 상술한 것과 같이, 제1밸브(31)는 비례제어밸브로 실시될 수 있다.The
제1밸브(31)는 공급관로(11), 제1관로(13), 제2관로(15)를 개폐할 수 있다. 이 경우, 제1밸브(31)는 3방밸브(3-Way valve)로 실시될 수 있다. 제1밸브(31)는 제어부(90)의 제어신호에 따라 공급관로(11), 제1관로(13), 제2관로(15) 중 적어도 어느 하나를 개폐할 수 있다.The
제1밸브(31)는 기본적으로 공급관로(11)와 제1관로(13)를 연결시킬 수 있다. 이 경우, 제2관로(15)는 폐쇄된다. 또한, 제1밸브(31)는 제1관로(13)와 제2관로(15)를 연결시킬 수 있다. 이 경우, 공급관로(11)는 폐쇄된다.The
제1밸브(31)는 각 관로를 각각 전부 개방 또는 전부 폐쇄시키지 않고, 일부 개방 또는 폐쇄시킬 수 있다. 이 경우, 공급관로(11), 제1관로(13), 제2관로(15)가 각각 개방되는 정도를 개도율(open rate)로 정의한다. The
제1밸브(31)는 공급관로(11), 제1관로(13), 제2관로(15)의 개도율을 선형적으로 증가 또는 감소시킬 수 있다. 즉, 제1밸브(31)가 비례제어밸브로 실시되는 경우, 공급관로(11)의 개도율을 비례제어로 조절하여 후술하는 상부 포트(330)에 인가되는 압력을 선형적으로 상승 또는 하강시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1밸브(31)는 제1관로(13) 및 제2관로(15)의 개도율을 비례제어로 조절할 수 있다.The
여기서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1밸브(31)는 외관을 형성하는 밸브 바디(310), 밸브 바디(310)에 승하강되게 구비되는 샤프트(320)를 포함한다.Here, the
밸브 바디(310)는 외관을 형성한다. 밸브 바디(310)는 몸체(100)의 외부에 노출되게 구비될 수 있다. 밸브 바디(310)에는 제1밸브(31)를 제어하는 제어 장치가 구비될 수 있다.The
샤프트(320)는 밸브 바디(310)에 승하강된다. 샤프트(320)는 제어부(90)의 제어신호에 따라 밸브 바디(310)를 기준으로 승하강된다. 여기서, 제1밸브(31)가 비례제어밸브로 실시됨에 따라, 승하강되는 샤프트(320)의 변위가 미세하게 제어될 수 있다. 즉, 밸브 바디(310)가 제어부(90)의 제어신호에 따라 샤프트(320)를 일정 변위만큼 승강 또는 하강시킬 수 있어, 샤프트(320)의 변위가 미세하게 제어된다.The
여기서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1밸브(31)는 공급관로(11)에 연결되는 상부 포트(330), 상부 포트(330)와 연통되고 제1관로(13)에 연결되는 중부 포트(340), 중부 포트(340)와 연통되고 제2관로(15)에 연결되는 하부 포트(350), 상부 포트(330)와 중부 포트(340) 사이에 구비되고, 공급관로(11)를 개폐하는 제1실링(360), 및 중부 포트(340)와 하부 포트(350) 사이에 구비되고, 제2관로(15)를 개폐하는 제2실링(370)을 포함한다.Here, the
상부 포트(330)는 샤프트(320)의 상부에 구비된다. 상부 포트(330)는 공급관로(11)에 연결될 수 있다. 상부 포트(330)는 샤프트(320)의 승하강 시 샤프트(320)와 함께 승하강된다. 이하에서, 상부 포트(330), 중부 포트(340) 및 하부 포트(350)는 샤프트(320)와 함께 승하강되는 것으로 설명한다.The
중부 포트(340)는 샤프트(320)의 중부에 구비된다. 중부 포트(340)는 상부 포트(330)와 연통되게 구비된다. 중부 포트(340)는 제1관로(13)에 연결될 수 있다. 이 경우, 공급관로(11)에 인가되는 음압 또는 양압이 상부 포트(330)를 따라 중부 포트(340)로 인가되어, 최종적으로 제1관로(13)에 인가될 수 있다.The
하부 포트(350)는 샤프트(320)의 하부에 구비된다. 하부 포트(350)는 중부 포트(340)와 연통되게 구비된다. 하부 포트(350)는 제2관로(15)에 연결될 수 있다. 이 경우, 제2관로(15)에 인가되는 대기압이 하부 포트(350)를 따라 중부 포트(340)로 인가되어, 최종적으로 제1관로(13)에 인가될 수도 있다.The
제1실링(360)은 상부 포트(330)와 중부 포트(340) 사이에 구비된다. 제1실링(360)은 샤프트(320)의 승하강 시 샤프트(320)와 함께 승하강된다. 이 경우, 제1실링(360)은 승강 또는 하강되어 공급관로(11)를 개폐할 수 있다.The
제1실링(360)에는 제1실링(360)을 관통하는 관통홀(361)이 하나 이상 형성된다. 관통홀(361)은 상부 포트(330)와 중부 포트(340)를 연통시켜, 상부 포트(330)에 인가된 압력이 중부 포트(340)로 인가되게 한다. One or more through
이때, 제1실링(360)은 공급관로(11)의 개도율을 선형적으로 증가 또는 감소시킬 수 있다. 즉, 제1실링(360)이 공급관로(11)의 개구된 단부를 차폐하는 비율에 따라 공급관로(11)의 개도율이 증가 또는 감소되는데, 제1밸브(31)가 비례제어밸브로 실시됨에 따라, 제어부(90)가 샤프트(320)의 변위를 미세하게 제어하여 제1실링(360)이 공급관로(11)의 개도율을 미세하게 증가 또는 감소시킬 수 있다. 이 경우, 제1실링(360)은 공급관로(11)에 인가되는 압력을 선형적으로 미세하게 증가 또는 감소시킬 수 있다.In this case, the first sealing 360 may linearly increase or decrease the opening rate of the
제2실링(370)은 중부 포트(340)와 하부 포트(350) 사이에 구비된다. 제1실링(360)과 마찬가지로 제2실링(370)은 샤프트(320)와 함께 승하강되며, 제2관로(15)를 개폐할 수 있다. 이때, 제2실링(370)은, 제1실링(360)과 마찬가지로 제2관로(15)의 개도율을 선형적으로 증가 또는 감소시킬 수 있다. 이 경우, 제2실링(370)은 제2관로(15)에 대기압에 의해 인가되는 압력을 선형적으로 미세하게 증가 또는 감소시킬 수 있다.The
제2실링(370)에는 제2실링(370)을 관통하는 관통홀(371)이 하나 이상 형성된다. 관통홀(371)은 중부 포트(340)와 하부 포트(350)를 연통시켜, 중부 포트(340)에 인가된 압력이 하부 포트(350)로 인가되게 한다. One or more through
도 15의 (a)와 같이 제2관로(15)가 제2실링(370)에 의해 완전히 폐쇄되는 경우, 공급관로(11) 및 제1관로(13)는 완전히 개방되어 상호 연통될 수 있다. 또한, 도 15의 (b)와 같이 공급관로(11)가 제1실링(360)에 의해 완전히 폐쇄되는 경우, 제1관로(13) 및 제2관로(15)는 완전히 개방되어 상호 연통될 수 있다.When the
또한, 도 15의 (c)와 같이 공급관로(11)가 제1실링(360)에 의해 일부만 개방되는 경우 제2실링(370)이 제2관로(15)를 일부만 개방하여, 공급관로(11), 제1관로(13) 및 제2관로(15)가 상호 연통될 수 있다.In addition, as shown in (c) of FIG. 15, when the
여기서, 도 15의 (c)를 참조하면, 상술한 공급관로(11)의 개도율은 공급관로(11)의 단부(A)가 제1실링(360)에 의해 일부 차폐되고 남은 개방량 대비 완전 개방량의 비율이며, 제2관로(15)의 개도율은 제2관로(15)의 단부(B)가 제2실링(370)에 의해 일부 차폐되고 남은 개방량 대비 완전 개방량의 비율이다.Here, referring to Figure 15 (c), the opening rate of the
이 경우, 제1관로(13)에는 공급관로(11)에 인가되는 압력과 제2관로(15)를 통해 인가되는 압력이 동시에 인가될 수 있다. 이때, 제1관로(13)에는 공급관로(11)와 제2관로(15)를 통해 인가되는 각 압력의 합산값이 인가될 수 있다. 이에 따른 합산값은 제1인가압력으로 실시될 수 있다. In this case, a pressure applied to the
샤프트(320)의 최하부에는 밀폐실링(380)이 구비될 수 있다. 밀폐실링(380)에는 관통홀이 형성되지 않고, 하부 포트(350)를 외부로부터 차폐한다.A sealing
제1밸브(31)가 구비된 몸체(100)의 하부에는 미세 중공(c1)이 형성될 수 있다. 미세 중공(c1)은 제1밸브(31)와 일직선 상에 배치된다. 미세 중공(c1)은 공급관로(11), 제1관로(13) 및 제2관로(15)와 연결되지 않는다. 미세 중공(c1)은 샤프트(320)가 승하강 작동 시 밀폐실링(380)이 샤프트(320)를 따라 움직일 수 있도록 에어 벤트(air vent)기능을 한다. A fine hollow c1 may be formed under the
제1센서(60)는 상술한 것과 같이 제1관로(13)에 인가되는 제1인가압력을 측정한다. 제1센서(60)는 몸체(100)에 구비될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제1센서(60)는 제1관로(13)에서 분기된 계측관로(14)의 단부에 구비될 수 있다. 이때, 계측관로(14)는 제1관로(13)에서 T자로 분기되어 형성될 수 있다. 제1센서(60)가 계측관로(14)의 단부에 구비됨에 따라 제1센서(60)의 고장 시 교체를 용이하게 할 수 있다.The
계측관로(14) 내의 인가압력은 제1인가압력과 동일할 수 있다. 이하에서, 계측관로(14) 내의 인가압력은 제1인가압력으로 실시되는 것으로 설명한다. The applied pressure in the
제어부(90)는 제1센서(60)에서 측정된 제1인가압력을 기설정된 목표압력과 비교한다. 목표압력은 레저버(2)의 내부 공압(O)에 대해 사용자가 목표값으로 설정한 압력으로 정의한다.The
제어부(90)는 제1센서(60)에서 측정된 제1인가압력이 기설정된 목표압력과 상이하면, 제1밸브(31)를 제어한다. 이에 대하여는 후술한다.The
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 몸체(100)에는 제3관로(17), 제4관로(19), 제3밸브(51)가 구비될 수 있다.On the other hand, the
제3관로(17)는 잉크를 수용하는 레저버(2)에 연결된다. 이 경우, 제3관로(17)는 레저버(2)의 잉크가 수용되지 않은 공기층에 연결된다. 이에 따라, 제3관로(17)에는 레저버(2)의 내부 공압(O)이 인가된다. 이하에서, 제3관로(17)의 인가압력은 레저버(2)의 내부 공압(O)과 동일한 것으로 설명한다.The
실시예에 따라 제3관로(17)에는 레저버(2) 내부의 잉크가 역류될 수 있다. 즉, 제1인가압력이 음압으로 실시되고 레저버(2) 내부에 잉크가 가득 차 있는 경우, 제3관로(17)로 레저버(2) 내부의 잉크가 흡입되어 일부의 잉크가 역류될 수도 있다. 이에 대하여는 후술한다.According to an exemplary embodiment, ink inside the
레저버(2)와 제3관로(17) 사이에는 역류감지센서(S)가 구비될 수 있다. 역류감지센서(S)는 제3관로(17)로 레저버(2) 내부의 잉크가 역류될 때 잉크의 존재여부를 감지하여, 제어부(90)로 전달한다.A backflow detection sensor S may be provided between the
제4관로(19)는 드레인 탱크(T)에 연결될 수 있다. 드레인 탱크(T)는 레저버(2)로부터 역류된 잉크를 수용하는 기능을 한다. The
제3밸브(51)는 몸체(100)에 구비될 수 있다. 제3밸브(51)는 제1관로(13)의 후단에 구비될 수 있다.The
제3밸브(51)는 3방밸브(3-Way valve)로 실시될 수 있다. 제3밸브(51)는 제어부(90)의 제어신호에 따라 상승 또는 하강하여 제3관로(17)를 제1관로(13) 또는 제4관로(19) 중 어느 하나와 연결시킨다.The
제3밸브(51)는 기본적으로 제1관로(13)와 제3관로(17)를 연결시킨다. 이 경우, 제1관로(13)에는 레저버(2)의 내부 공압(O)이 제3관로(17)를 따라 인가될 수 있다. 제3관로(17)가 제1관로(13)에 연결됨에 따라, 레저버(2)의 내부 공압(O)이 제1관로(13) 내에서 측정될 수 있다. 제3밸브(51)가 제3관로(17)를 제4관로(19)로 연결시키는 것에 대하여는 후술한다.The
제3밸브(51)가 구비된 몸체(100)의 하부에는 미세 중공(c2)이 형성될 수 있다. 미세 중공(c2)은 제3밸브(51)와 일직선 상에 배치된다. 미세 중공(c2)은 제3관로(17) 또는 제4관로(19)와 연결되지 않는다. 미세 중공(c2)은 제3밸브(51)가 몸체(100)를 기준으로 상하 방향으로 작동 시 제3밸브(51)가 움직일 수 있도록 에어 벤트(air vent)기능을 한다. A fine hollow c2 may be formed in the lower portion of the
이하, 도 16 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치의 동작에 대하여 설명한다.Hereinafter, an operation of an apparatus for controlling a fine pressure of an inkjet nozzle according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 to 18.
도 16은 공급관로(11)에 양압이 최초 인가되는 경우 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)가 제어되는 것이 나타난 그래프이고, 도 17은 공급관로(11)에 음압이 최초 인가되는 경우 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)가 제어되는 것이 나타난 그래프이며, 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치의 제어순서도이다.16 is a graph showing that the fine
도 16 내지 도 18을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)의 제어부(90)는, 제1센서(60)에서 측정된 제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값을 초과하면, 제1밸브(31)를 제어하여 제2관로(15)의 개도율을 증가시켜, 외부의 대기압이 제1관로(13)에 추가적으로 인가되도록 하여, 제1인가압력을 목표압력으로 제어한다.16 to 18, the
먼저, 도 16 또는 도 17과 같이 공급관로(11)에 양압 또는 음압이 인가된다. 제3밸브(51)는 제1관로(13)와 제3관로(17)를 연결하여, 레저버(2)의 내부 공압(O)이 제1관로(13)에 인가되도록 한다. 공급관로(11)에 압력이 인가되면 제1밸브(31)는 전원이 인가되어 온(on) 동작을 수행한다. 이에 따라, 제1밸브(31)가 작동하여 공급관로(11)가 제1관로(13)에 연결된다. First, positive pressure or negative pressure is applied to the
이 경우, 상술한 것과 같이 공급관로(11)에 압력이 최초 인가되면 압력이 급격히 상승 또는 하강하여, 도 16 또는 도 17과 같이 압력 증가 구간(P1)이 나타난다. 도 16의 경우 양압이 인가되는 경우로서 제1인가압력이 급격하게 상승하고(+방향), 도 17의 경우 음압이 인가되는 경우로서 제1인가압력이 급격하게 하강한다(-방향).In this case, as described above, when pressure is first applied to the
제1센서(60)는 제1관로(13)에 인가되는 제1인가압력을 측정한다. 제1센서(60)는 제1관로(13)의 제1인가압력을 측정하여 제어부(90)로 전송한다. The
도 16과 같이 공급관로(11)에 양압이 공급되는 경우, 제어부(90)는 기설정된 목표압력과 제1인가압력의 크기를 비교한다. 제1인가압력이 목표압력 미만일 경우, 제어부(90)는 제1밸브(31)를 비례제어 방식으로 개방하여 제1인가압력이 목표압력에 도달하도록 한다.When positive pressure is supplied to the
반대로, 제1인가압력이 목표압력을 초과하면(제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값을 초과), 제어부(90)는 제1밸브(31)를 제어하여 제2관로(15)의 개도율을 증가시킨다. 이에 따라 외부의 대기압이 제1관로(13)에 인가된다.Conversely, when the first applied pressure exceeds the target pressure (the absolute value of the first applied pressure exceeds the absolute value of the target pressure), the
한편, 도 17과 같이 공급관로(11)에 음압이 공급되는 경우, 제어부(90)는 기설정된 목표압력과 제1인가압력의 크기를 비교한다. 제1인가압력이 목표압력을 초과할 경우(제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값 보다 작을 경우), 제어부(90)는 제1밸브(31)를 비례제어 방식으로 개방하여 제1인가압력이 목표압력에 도달하도록 한다.On the other hand, when the negative pressure is supplied to the
반대로, 제1인가압력이 목표압력 미만이면(제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값을 초과), 제어부(90)는 제1밸브(31)를 제어하여 제2관로(15)의 개도율을 증가시킨다. 이에 따라 외부의 대기압이 제1관로(13)에 인가된다.Conversely, when the first applied pressure is less than the target pressure (the absolute value of the first applied pressure exceeds the absolute value of the target pressure), the
이후, 제2관로(15)가 개방된 상태에서, 다시 제1센서(60)에서 감지된 제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값보다 미만인 상태가 되면, 제어부(90)는 다시 공급관로(11)의 개도율을 증가시키도록 제1밸브(31)를 제어할 수 있다. 이 경우, 밸브 바디(310)는 샤프트(320)를 승하강시켜 제1실링(360)이 공급관로(11)의 개도율을 증가시키도록 제어할 수 있다.Thereafter, when the
이때, 제1센서(60)에서 감지된 제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값을 초과하면, 제어부(90)는 다시 제2관로(15)의 개도율을 증가시키도록 제1밸브(31)를 제어할 수 있다. 마찬가지로, 밸브 바디(310)는 샤프트(320)를 승하강시켜 제2실링(370)이 제2관로(15)의 개도율을 증가시키도록 제어할 수 있다.At this time, when the absolute value of the first applied pressure sensed by the
이 경우, 공급관로(11)의 개도율 및 제2관로(15)의 개도율이 변화됨에 따라 제1인가압력이 목표압력을 기준으로 증가 및 감소하는 압력 헌팅(pressure hunting) 현상이 나타날 수 있다. 이때, 샤프트(320)는 승하강 동작이 반복되어, 샤프트(320)의 변위량이 미세하게 제어될 수 있다.In this case, as the opening rate of the
도 16 및 도 17에는 이에 따른 압력 헌팅 구간(P2)가 도시되어 있다. 도 16의 경우 양압이 공급되는 경우로서, 목표압력을 기준으로 압력 과다(과양압) 및 압력 부족 현상이 반복된다. 마찬가지로, 도 17의 경우 음압이 공급되는 경우로서, 목표압력을 기준으로 압력 과다(과음압) 및 압력 부족 현상이 반복된다.16 and 17 illustrate the pressure hunting section P2 accordingly. In the case of FIG. 16, when positive pressure is supplied, excessive pressure (over positive pressure) and insufficient pressure are repeated based on the target pressure. Similarly, in the case of FIG. 17, when negative pressure is supplied, excessive pressure (over-negative pressure) and insufficient pressure are repeated based on the target pressure.
이후, 제2관로(15)의 개도율이 비례제어 방식으로 다시 미세하게 제어된다. 즉, 제어부(90)는 제2관로(15)의 개도율을 제어하여, 제2관로(15)에 연결된 어댑터(70)의 미세 크기의 홀(h)을 통해 대기압이 비례제어되어 제2관로(15)를 따라 제1관로(13)로 인가되도록 한다.Thereafter, the opening rate of the
이에 따라, 제1관로(13) 내에 압력 보상이 이루어져 제1인가압력이 제어된다. 양압이 인가된 도 16의 경우 제2관로(15)에 의해 제1관로(13) 내에 인가된 대기압은 제1인가압력을 하강시키고(음의 보상), 음압이 인가된 도 17의 경우 제2관로(15)에 의해 제1관로(13) 내에 인가된 대기압은 제1인가압력을 증가시킨다(양의 보상). 제1인가압력이 제어되어 목표압력과 동일해지면, 제어부(90)는 제2관로(15)의 개도율을 일정하게 유지시킬 수 있다.Accordingly, pressure compensation is performed in the
최종적으로 제1인가압력이 목표압력으로 제어되어 압력 안정화 구간(P3)에 진입하면, 레저버(2)의 내부 공압(O)이 일정하게 제어되므로 레저버(2)에 연결된 잉크젯 노즐(4)의 메니스커스(m) 상태가 안정된다.Finally, when the first applied pressure is controlled to the target pressure and enters the pressure stabilization section (P3), the internal air pressure (O) of the reservoir (2) is constantly controlled, so the inkjet nozzle (4) connected to the reservoir (2) The meniscus (m) state of is stabilized.
도 16 및 도 17의 경우, 이러한 결과가 나타난 그래프가 도시되어 있다. 공급관로(11)에 양압 또는 음압이 인가된 후 압력 증가 구간(P1), 제1인가압력이 제어되는 압력 헌팅 구간(P2), 및 압력 안정화 구간(P3)이 도시되어 있다.In the case of FIGS. 16 and 17, graphs showing these results are shown. A pressure increase section P1 after a positive or negative pressure is applied to the
각 구간별 지속 시간은 실시예에 따라 상이하나, 목표압력이 1 ~ 10bar 구간에서 압력 증가 구간(P1)은 1초 이내, 압력 헌팅 구간(P2)은 3초 이내로 제어되었다. 또한, 목표압력이 0 ~ 1bar구간에서 압력 증가 구간(P1)은 0.5초 이내, 압력 헌팅 구간(P2)은 1초 이내로 제어되어, 신속하게 압력 헌팅을 제어하는 것으로 나타났다.The duration of each section is different depending on the embodiment, but the pressure increase section (P1) was controlled within 1 second and the pressure hunting section (P2) within 3 seconds in the range of 1 to 10 bar target pressure. In addition, when the target pressure is 0 to 1 bar, the pressure increase section (P1) is controlled within 0.5 seconds, and the pressure hunting section (P2) is controlled within 1 second, and it is shown that pressure hunting is quickly controlled.
이후, 압력 안정화 구간(P3)에서는 제1인가압력이 목표압력과 동일하게 제어되어 1Pa 단위로 압력제어가 가능해진다. 압력 안정화 구간(P3)에서는 제1관로(13)에 인가되는 제1인가압력이 레저버(2)의 내부 공압(O)과 동일하므로, 사용자가 원하는 목표압력으로 레저버(2)의 내부 공압(O)을 1Pa 단위로 제어할 수 있어, 메니스커스(m) 상태를 정밀하게 제어할 수 있게 된다.Thereafter, in the pressure stabilization section P3, the first applied pressure is controlled equal to the target pressure, and the pressure can be controlled in units of 1 Pa. In the pressure stabilization section (P3), since the first applied pressure applied to the first pipe (13) is the same as the internal air pressure (O) of the reservoir (2), the internal air pressure of the reservoir (2) is the target pressure desired by the user. Since (O) can be controlled in units of 1Pa, the meniscus (m) state can be precisely controlled.
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치(1)는 최초 음압 또는 양압 인가 시 압력 헌팅 시간을 최소화시키고, 신속하게 압력을 안정화시켜 별도의 레귤레이터 없이 레저버(2)의 내부 공압(O)을 정밀하게 제어하여 메니스커스(m)의 압력을 정밀하게 유지시키며, 구조가 간단하여 제조원가를 절감할 수 있게 된다.As described above, the
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제3밸브(51)를 제어부(90)가 제어하는 동작이 도시된 도면이고, 도 20은 도 19에 도시된 제3밸브(51)의 상세 동작도이다.FIG. 19 is a diagram illustrating an operation of the
도 19 및 도 20을 참조하면, 제3밸브(51)는 제어부(90)의 제어신호에 따라 제1관로(13) 또는 제4관로(19)를 선택적으로 개폐할 수 있다. 즉, 제어부(90)의 제어신호에 따라 제3밸브(51)가 상승 또는 하강하여 제3관로(17)를 제1관로(13) 또는 제4관로(19) 중 어느 하나와 연결시킨다.19 and 20, the
먼저, 도 20의 (a)와 같이 제3밸브(51)는 레저버(2)의 내부 공압(O)이 제1관로(13)에 인가되도록 제3관로(17)를 제1관로(13)로 연결시킨다. 이 경우, 상술한 것과 같이 제1관로(13)의 제1인가압력이 제어되어 이에 연결된 레저버(2)의 내부 공압(O)이 제어되고, 최종적으로 메니스커스(m)의 압력이 제어된다.First, as shown in (a) of FIG. 20, the
한편, 상술한 것과 같이 제3관로(17)에 레저버(2) 내부의 잉크가 역류될 수 있다. 즉, 제1인가압력이 음압으로 실시되고 레저버(2) 내부에 잉크가 가득 차 있는 경우, 제3관로(17)로 레저버(2) 내부의 잉크가 흡입되어 일부의 잉크가 역류될 수도 있다. 이 경우, 역류감지센서(S)가 잉크의 역류를 감지하여 제어부(90)로 전송할 수 있다.Meanwhile, as described above, the ink inside the
제어부(90)는 역류감지센서(S)에서 잉크의 역류가 감지되면 제3밸브(51)를 제어한다. 제어부(90)는 도 20의 (b)와 같이 제3관로(17)를 제4관로(19)에 연결되도록 제3밸브(51)를 제어한다. 즉, 제어부(90)는 제3관로(17)에 역류된 잉크를 드레인 탱크(T)로 배출될 수 있도록, 제3관로(17)를 제4관로(19)와 연결시킨다. 이 경우, 제3관로(17)에 존재하는 잉크가 도 19에 도시된 c방향과 같이 제4관로(19)를 따라 드레인 탱크(T)로 유동되어 드레인 탱크(T)에 수용될 수 있다.The
제3관로(17)에 역류된 잉크를 드레인 탱크(T)로 회수하므로, 잉크젯 노즐 미세압력 제어장치(1)의 오작동을 방지할 수 있게 되고, 드레인 탱크(T)로 회수된 잉크의 재사용이 가능해 진다. 드레인 탱크(T)로 역류된 잉크의 회수가 종료되면, 제3밸브(51)는 제1관로(13)와 제3관로(17)를 다시 연결시킬 수 있다.Since the ink flowing back into the
이상, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.As described above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention. It must be interpreted.
100 : 몸체 31 : 제1밸브
51 : 제3밸브 S : 역류감지센서100: body 31: first valve
51: third valve S: backflow detection sensor
Claims (8)
잉크가 수용되는 레저버의 내부 공압이 인가되는 제1관로;
타단이 외부 대기에 연결되는 제2관로;
상기 공급관로와 상기 제1관로 사이에 구비되고, 상기 제2관로에 연결되며, 상기 공급관로, 상기 제1관로 및 상기 제2관로를 개폐하는 제1밸브;
상기 제1관로에 인가되는 제1인가압력을 측정하는 제1센서; 및
상기 제1센서에서 측정된 상기 제1인가압력의 절대값이 목표압력의 절대값을 초과하면, 상기 제1밸브를 제어하여 상기 제2관로의 개도율을 증가시켜 상기 제1인가압력을 상기 목표압력으로 제어하는 제어부;
를 포함하는 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치.
A supply pipe to which pressure is applied;
A first conduit through which the internal pneumatic pressure of the reservoir in which the ink is accommodated is applied;
A second pipe through which the other end is connected to the outside atmosphere;
A first valve provided between the supply pipe and the first pipe, connected to the second pipe, and opening and closing the supply pipe, the first pipe and the second pipe;
A first sensor measuring a first applied pressure applied to the first pipe; And
When the absolute value of the first applied pressure measured by the first sensor exceeds the absolute value of the target pressure, the first valve is controlled to increase the opening rate of the second pipe to set the first applied pressure to the target. A control unit controlling pressure;
Fine pressure control device of the inkjet nozzle comprising a.
상기 제1밸브는 비례제어밸브인 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치.
The method of claim 1,
The first valve is a micro pressure control device of an inkjet nozzle which is a proportional control valve.
상기 제1밸브는 3방밸브인 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치.
The method of claim 1,
The first valve is a fine pressure control device of an ink jet nozzle as a three-way valve.
상기 제1밸브는,
상기 공급관로에 연결되는 상부 포트;
상기 상부 포트와 연통되며 상기 제1관로에 연결되는 중부 포트;
상기 중부 포트와 연통되고 상기 제2관로에 연결되는 하부 포트;
상기 상부 포트와 상기 중부 포트 사이에 구비되고, 상기 공급관로를 개폐하는 제1실링; 및
상기 중부 포트와 상기 하부 포트 사이에 구비되고, 상기 제2관로를 개폐하는 제2실링;
을 포함하는 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치.
The method of claim 3,
The first valve,
An upper port connected to the supply line;
A central port in communication with the upper port and connected to the first pipe;
A lower port communicating with the central port and connected to the second pipe;
A first seal provided between the upper port and the central port and opening and closing the supply pipe; And
A second seal provided between the central port and the lower port and configured to open and close the second conduit;
Fine pressure control device of the inkjet nozzle comprising a.
상기 제2관로의 단부에는 상기 제2관로가 상기 외부 대기와 연통되도록 홀이 형성된 아답터가 더 구비되는 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치.
The method of claim 1,
A fine pressure control device for an inkjet nozzle further comprising an adapter having a hole formed at an end of the second pipe to communicate with the external atmosphere.
상기 제1센서는 상기 제1관로에서 분기된 계측관로의 단부에 구비되는 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치.
The method of claim 1,
The first sensor is a fine pressure control device of the ink jet nozzle provided at the end of the measuring pipe branched from the first pipe.
상기 레저버에 연결되는 제3관로;
상기 제3관로와 상기 레저버 사이에 구비되는 역류감지센서;
잉크를 수용하는 드레인 탱크에 연결되는 제4관로; 및
상기 제1관로의 후단에 구비되고, 상기 제3관로를 상기 제1관로 또는 상기 제4관로 중 어느 하나와 연결시키는 제3밸브;
를 더 포함하는 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치.
The method of claim 1,
A third pipe connected to the reservoir;
A backflow sensor provided between the third pipe and the reservoir;
A fourth pipe connected to a drain tank for accommodating ink; And
A third valve provided at a rear end of the first pipe and connecting the third pipe to either the first pipe or the fourth pipe;
Fine pressure control device of the inkjet nozzle further comprising a.
상기 제어부는 상기 제3밸브를 제어하여 상기 제3관로를 상기 제4관로에 연결시키는 잉크젯 노즐의 미세압력 제어장치.The method of claim 7,
The control unit controls the third valve to connect the third pipe to the fourth pipe.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E701 | Decision to grant or registration of patent right |