KR102379000B1 - 액적 검사 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

잉크젯 헤드에 구비되는 복수 개의 노즐들로부터 토출되는 액적의 면적을 검사하기 위한 액적 검사 장치 및 방법에 있어서, 상기 복수 개의 노즐들로부터 토출이 이루어지는 액적을 향하여 조사되어 지는 레이저 광의 주파수 변화를 측정함에 의해 상기 액적의 속도를 측정할 수 있도록 구비되는 속도 측정부; 상기 액적에 대한 속도를 측정할 때 상기 액적이 상기 레이저 광을 지나는 시간을 측정하도록 구비되는 시간 측정부; 및 상기 속도 및 상기 시간을 통하여 상기 액적에 대한 면적을 분석하도록 구비되는 분석부를 포함할 수 있다.

Description

액적 검사 장치 및 방법{Apparatus and Method for Inspecting Droplet}
본 발명은 액적 검사 장치 및 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 잉크젯 헤드에 구비되는 복수 개의 노즐들로부터 토출되는 액적의 면적을 검사하기 위한 액적 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 종이 등의 프린트 매체에 잉크를 사용하여 인쇄를 행할 경우, 액정 표시 장치 등으로 제조하기 위한 기판(투명 기판) 상에 배향막의 형성이나 UV 잉크를 도포할 경우, 또는 유기 EL 표시 장치 등으로 제조하기 위한 기판 상에 컬러 필터를 도포할 경우 등에 대해서는 잉크젯 헤드를 구비하는 인쇄 장치를 사용하고 있다.
상기 잉크젯 헤드를 사용하는 공정에서는 상기 잉크젯 헤드에 구비되는 복수 개의 노즐로부터 토출되는 액적의 사이즈, 즉 액적의 면적이 설정된 범위를 벗어날 경우 공정 불량으로 판단한다. 따라서 상기 잉크젯 헤드에 구비되는 복수 개의 노즐들로부터 토출되는 액적의 면적을 액적 검사 장치를 사용하여 항상 검사하고 있다.
상기 액적 검사 장치 중에서 카메라를 구비하는 검사 장치를 사용할 경우에는 고해상도, 빠른 측정 속도 등을 요구하는 카메라를 구비해야 하기 때문에 비용적인 측면에서 불리하고, 카메라의 초점 거리에 대한 차이로 인하여 한 번의 촬영으로 획득하는 액적 이미지의 개수에 제한이 있기 때문에 광학적인 측면에서 불리한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 간단한 구조만으로도 정확하게 액적의 면적을 검사할 수 있는 액적 검사 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 검사 장치는 잉크젯 헤드에 구비되는 복수 개의 노즐들로부터 토출되는 액적의 면적을 검사하기 위한 액적 검사 장치에 있어서, 상기 복수 개의 노즐들로부터 토출이 이루어지는 액적을 향하여 조사되어 지는 레이저 광의 주파수 변화를 측정함에 의해 상기 액적의 속도를 측정할 수 있도록 구비되는 속도 측정부; 상기 액적에 대한 속도를 측정할 때 상기 액적이 상기 레이저 광을 지나는 시간을 측정하도록 구비되는 시간 측정부; 및 상기 속도 및 상기 시간을 통하여 상기 액적에 대한 면적을 분석하도록 구비되는 분석부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액적 검사 장치에서, 상기 속도 측정부로부터 조사되는 상기 레이저 광의 주파수와 상기 노즐로부터 토출되는 상기 액적의 토출 주파수를 동기화시키는 동기화부를 더 포함할 수 있다.
언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 검사 장치는 잉크젯 헤드에 구비되는 복수 개의 노즐들로부터 토출되는 액적의 면적을 검사하기 위한 액적 검사 방법에 있어서, 상기 복수 개의 노즐들로부터 토출이 이루어지는 액적을 향하여 조사되어 지는 레이저 광의 주파수 변화를 측정함에 의해 상기 액적의 속도를 측정하는 단계; 상기 액적에 대한 속도를 측정할 때 상기 액적이 상기 레이저 광을 지나는 시간을 측정하는 단계; 및 상기 속도 및 상기 시간을 하기 수학기 1에 대입하여 상기 액적에 대한 면적을 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
(수학식 1 : d = TㅧV , d = 액적의 직경, T = 액적이 레이저 광을 지나는 시간, V = 액적의 속도)
본 발명의 일 실시예에 따른 액적 검사 장치에서, 상기 레이저 광의 주파수와 상기 액적의 토출 주파수를 동기화시키 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 액적 검사 장치 및 방법에 따르면 노즐로부터 토출되는 액적을 향하여 조사되는 레이저 광의 주파수 변화를 통하여 액적의 속도를 측정하고, 그리고 액적이 레이저 광을 지나는 시간을 측정함에 의해 액적에 대한 면적을 분석할 수 있다. 이에 본 발명에서는 언급한 속도 및 시간을 분석함으로써 액적의 면적을 보다 용이하게 분석할 수 있는 것이다.
따라서 본 발명의 액적 검사 장치 및 방법을 적용할 경우 간단한 구조만으로도 정확하게 액적에 대한 면적을 검사할 수 있기 때문에 비용적인 측면에서 보다 유리할 수 있다.
또한, 본 발명의 액적 검사 장치 및 방법에서는 레이저 광을 이용한 연속적인 측정이 가능하기 때문에 시간적인 측면에서도 보다 유리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 검사 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 액적 검사 장치를 사용한 액적 검사 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예를 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 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. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 검사 장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 액적 감사 장치는 속도 측정부, 시간 측정부, 분석부(19), 그리고 주파수 동기화부(17), 제어부(21) 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서의 검사 대상인 액적(12)은 잉크젯 헤드(11)에 구비되는 노즐로부터 토출될 수 있다. 그리고 상기 노즐은 상기 잉크젯 헤드(11)의 단부 표면에 복수 개가 배치되도록 구비될 수 있다. 상기 잉크젯 헤드(11)는 액정 표시 장치 등으로 제조하기 위한 기판 상에 배향막의 형성이나 UV 잉크를 도포하는 인쇄 장치, 유기 EL 표시 장치 등으로 제조하기 위한 기판 상에 컬러 필터를 도포하는 인쇄 장치 등에 구비될 수 있다.
그리고 본 발명의 액적 검사 장치는 상기 인쇄 장치에 구비되는 상기 잉크젯 헤드(11)의 노즐로부터 토출되는 액적(12)을 대상으로 검사를 수행하는 것으로써, 상기 액적(12)의 토출 속도, 상기 액적(12)이 토출되는 시간 등을 측정하고, 그리고 언급한 토출 속도 및 토출 시간을 이용하여 액적(12)의 면적을 검사한다. 아울러, 상기 액적 검사 장치는 액적 토출 공정을 위한 기판을 상기 인쇄 장치로 로딩하기 이전 설치하여 상기 액적(12)의 면적을 검사하거나, 또는 상기 기판을 상기 인쇄 장치로 로링한 이후에 설치하여 상기 액적(12)의 면적을 검사할 수 있다. 또한, 상기 액적 검사 장치는 실시간으로 상기 액적(12)에 대한 상태, 즉 상기 액적(12)의 면적을 검사하도록 구비될 수도 있다.
상기 잉크젯 헤드(11)에 제공되는 노즐은 언급한 바와 같이 하나의 잉크젯 헤드(11)에 복수 개가 구비될 수 있는 것으로써, 주로 하나의 잉크젯 헤드(11)에 128개 또는 256개가 구비될 수 있다. 즉, 상기 잉크젯 헤드(11)에는 복수 개의 노즐들이 상기 잉크젯 헤드(11)의 길이 방향을 따라 라인 구조를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 속도 측정부(13)는 상기 노즐로부터 토출이 이루어지는 액적(12)을 향하여 레이저 광을 조사되어 지는 레이저 광의 주파수 변화를 측정하도록 구비될 수 있다. 이에, 상기 속도 측정부(13)는 상기 액적으로 상기 레이저 광을 조사하는 조사부(13a) 및 상기 조사부(13a)에 조사되는 상기 레이저 광의 주파수 변화를 측정할 수 있도록 상기 레이저 광을 수광하는 수광부(13b)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 상기 속도 측정부(13)는 이동하는 물체(액적(12))에 레이저 광을 조사하면 광은 산란하고 산란광은 물체의 속도에 비례하는 주파수 변화를 일으키게 되는데, 이 변화된 주파수를 광 비트 신호로 측정함으로써 물체의 이동 속도를 알 수 있는 레이저-도플러 유속계일 수 있다. 따라서 본 발명의 상기 속도 측정부(13)는 언급한 바와 같이 상기 액적(12)을 향하여 레이저 광을 조사할 수 있는 조사부(13a) 및 상기 레이저 광을 수광하여 변화된 주파수를 측정하는 수광부(13b)를 포함할 수 있는 것이다. 그리고 상기 속도 측정부(13)는 상기 노즐로부터 토출되는 액적(12)을 향하여 레이저 광을 조사함과 더불어 수광해야 하기 때문에 상기 잉크젯 헤드(11)의 아래에 배치되도록 구비될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 상기 속도 측정부(13)를 구비함으로써 상기 노즐로부터 토출되는 액적(12)의 속도를 측정할 수 있다.
그리고 상기 시간 측정부(15)는 상기 속도 측정부(13)를 사용하여 상기 액적(12)에 대한 속도를 측정할 때 상기 액적(12)이 상기 레이저 광을 지나는 시간을 측정하도록 구비될 수 있다.
도 2는 도 1의 액적 검사 장치를 사용한 액적 검사 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 시간 측정부(15)를 사용하여 상기 액적(12)이 상기 속도 측정부(13)의 조사부(13a)로부터 조사되는 레이저 광을 지나가는 시간인 T를 측정할 수 있을 것이다. 즉, 상기 시간 측정부(15)는 상기 액적(12)이 상기 레이저 광을 통과하는 시간을 측정하는 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 분석부(19)는 상기 속도 측정부(13)를 사용하여 측정한 상기 액적(12)의 속도 및 상기 시간 측정부(15)를 사용하여 측정한 상기 액적(12)이 레이저 광을 통과하는 시간을 이용하여 상기 액적(12)에 대한 면적을 분석하도록 구비된다.
여기서, 상기 분석부(19)는 상기 액적(12)의 속도인 V 및 상기 액적(12)에 대한 시간인 T로부터 상기 액적(12)의 직경인 d를 획득할 수 있는 것이다. 즉, 상기 액적(12)이 V의 속도로 상기 T 시간 동안 지나간 거리를 상기 액적(12)의 직경(d)으로 확인할 수 있고, 이에 상기 V와 상기 T를 곱한 값으로 상기 액적(12)의 직경(d)을 구할 수 있는 것이다.
그리고 본 발명에서의 상기 분석부(19)는 상기 액적(12)의 직경을 구하고, 아울러 상기 액적(12)이 원형 구조라는 것을 가정함에 의해 상기 액적(12)의 면적을 구할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 상기 속도 측정부(13), 상기 시간 측정부(15) 및 상기 분석부(19)를 이용함으로써 상기 잉크젯 헤드(11)에 구비되는 복수 개의 노즐들로부터 토출되는 액적(12)의 면적을 용이하게 획득할 수 있는 것이다.
상기 동기화부(17)는 상기 속도 측정부(13)로부터 조사되는 상기 레이저 광의 주파수와 상기 노즐로부터 토출되는 상기 액적(12)의 토출 주파수를 동기화시키도록 구비될 수 있다.
여기서, 상기 속도 측정부(13)의 조사부(13a)로부터 조사되는 레이저 광의 주파수와 상기 노즐로부터 토출되는 액적(12)의 토출 주파수를 서로 동기화시키지 않을 경우에는 상기 노즐로부터 상기 액적(12)이 언제 토출되는 가를 확인할 수 없기 때문에 검사에 따른 신뢰도에 지장을 줄 수 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 동기화부(17)를 구비하여 상기 액적(12)이 토출되는 시간과 상기 속도 측정부(13)의 조사부(13a)로부터의 상기 레이저 광이 조사되는 시간을 서로 동기화시키는 것이다. 즉, 상기 동기화부(17)를 이용하여 상기 액적(12)이 토출되는 시점과 상기 레이저 광을 조사하는 시점을 일치시키는 것이다.
상기 제어부(21)는 상기 분석부(19)에 의해 분석되는 상기 액적(12)의 면적 상태에 근거하여 상기 액적(12)의 토출 여부를 제어하도록 구비될 수 있다.
상기 제어부(21)는 상기 액적(12)의 면적 상태가 설정된 상태에 다를 경우 상기 액적(12)의 계속적인 토출을 멈추도록 구비될 수 있다. 특히, 상기 제어부(21)는 상기 인쇄 장치를 사용하여 실시간으로 액적(12)을 토출시킬 때 상기 액적(12)의 면적 상태가 설정된 상태와 다를 경우 상기 액적(12)의 토출을 멈추도록 구비시킬 수 있는 것으로써, 실시간 제어에 보다 적절하게 이용할 수 있다.
그리고 언급한 본 발명의 액적 검사 장치를 사용한 액적 검사 방법에서는 상기 잉크젯 헤드(11)의 복수 개의 노즐들로부터 토출이 이루어지는 액적(12)을 향하여 조사되어 지는 레이저 광의 주파수 변화를 측정함에 의해 상기 액적(12)의 속도를 측정하고, 상기 액적(12)에 대한 속도를 측정할 때 상기 액적(12)이 상기 레이저 광을 지나는 시간을 측정할 수 있다. 이에, 상기 속도 및 상기 시간을 이용하여 상기 액적(12)에 대한 면적을 분석할 수 있는 것이다.
언급한 바와 같이, 본 발명에서는 저가 부재인 레이저 광을 이용함에도 불구하고 액적의 면적을 용이하게 분석할 수 있고, 아울러 보다 빠른 시간 내에 분석할 수 있다.
이에, 본 발명의 액적 검사 장치 및 방법을 적용할 경우에는 비용적인 측면과 더불어 시간적인 측면에서도 보다 유리하고, 그 결과 인쇄 공정에서의 가격 경갱력의 확보와 함께 생산성의 향상도 기대할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
11 : 잉크젯 헤드 12 : 액적
13 : 속도 측정부 13a : 조사부
13b : 수광부 15 : 시간 측정부
17 : 동기화부 19 : 분석부
21 : 제어부

Claims (8)

  1. 잉크젯 헤드에 구비되는 복수 개의 노즐들로부터 토출되는 액적의 면적을 검사하기 위한 액적 검사 장치에 있어서,
    상기 복수 개의 노즐들로부터 토출이 이루어지는 액적을 향하여 조사되어 지는 레이저 광의 주파수 변화를 측정함에 의해 상기 액적의 속도를 측정할 수 있도록 구비되는 속도 측정부;
    상기 액적에 대한 속도를 측정할 때 상기 액적이 상기 레이저 광을 지나는 시간을 측정하도록 구비되는 시간 측정부; 및
    상기 속도 및 상기 시간을 통하여 상기 액적에 대한 면적을 분석하도록 구비되는 분석부를 포함하되,
    상기 분석부는 상기 액적이 원형 구조라고 가정할 때, 상기 속도 및 상기 시간을 하기 수학식 1에 대입하여 상기 액적에 대한 면적을 분석하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 액적 검사 장치.
    (수학식 1 : d = T × V , d = 액적의 직경, T = 액적이 레이저 광을 지나는 시간, V = 액적의 속도)
  2. 제1 항에 있어서, 상기 속도 측정부로부터 조사되는 상기 레이저 광의 주파수와 상기 노즐로부터 토출되는 상기 액적의 토출 주파수를 동기화시키는 동기화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 검사 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 액적에 대한 면적을 분석한 결과, 설정 면적과 다를 경우 상기 액적에 대한 토출 여부를 제어하도록 구비되는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 검사 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 속도 측정부는 레이저-도플러 유속계인 것을 특징으로 하는 액적 검사 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 분석부는 상기 액적이 원형 구조라고 가정함에 의해 상기 액적이 면적을 분석하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 액적 검사 장치.
  6. 잉크젯 헤드에 구비되는 복수 개의 노즐들로부터 토출되는 액적의 면적을 검사하기 위한 액적 검사 방법에 있어서,
    상기 복수 개의 노즐들로부터 토출이 이루어지는 액적을 향하여 조사되어 지는 레이저 광의 주파수 변화를 측정함에 의해 상기 액적의 속도를 측정하는 단계;
    상기 액적에 대한 속도를 측정할 때 상기 액적이 상기 레이저 광을 지나는 시간을 측정하는 단계; 및
    상기 액적이 원형 구조라고 가정할 때, 상기 속도 및 상기 시간을 하기 수학식 1에 대입하여 상기 액적에 대한 면적을 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 검사 방법.
    (수학식 1 : d = T × V , d = 액적의 직경, T = 액적이 레이저 광을 지나는 시간, V = 액적의 속도)
  7. 제6 항에 있어서, 상기 레이저 광의 주파수와 상기 액적의 토출 주파수를 동기화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 검사 방법.
  8. 제6 항에 있어서, 상기 액적에 대한 면적을 분석한 결과, 설정 면적과 다를 경우 상기 액적에 대한 토출 여부를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 검사 방법.
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