KR102621740B1 - 잉크젯 방식 액체토출모듈 및 그 탈포 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 액체를 저장하는 액체 저장공간이 형성된 액체 저장부; 및 상기 액체 저장부로부터 상기 액체를 전달받아 노즐을 통해 잉크젯 방식으로 토출하는 잉크젯 노즐부를 포함하고, 상기 잉크젯 노즐부의 하부를 폐쇄하는 노즐 캡핑부가 부착되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식 액체토출모듈을 제공한다. 또한, 본 발명은 노즐 캡핑부를 부착한 상태에서 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포를 수행하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 방법을 제공한다.

Description

잉크젯 방식 액체토출모듈 및 그 탈포 방법 {INKJET TYPE LIQUID DISPENSING MODULE AND DEAERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 잉크젯 방식 액체토출모듈 및 그 탈포 방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 공급된 액체를 일시 저장하고 저장된 액체를 잉크젯 노즐로 공급하여 잉크젯 방식으로 액체를 토출하는 잉크젯 방식 액체토출모듈 및 그 탈포 방법에 대한 것이다.
전자 장치의 제조에 있어서, 기판에 특정 기능을 수행하기 위한 액체를 토출하거나 도포하는 장치가 사용된다. 예를 들면, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 또는 OLED 디스플레이 등의 평판 표시 장치(Flat Panel Display, FPD)의 제조에 있어서 기판 상에 소정 기능을 수행하기 위한 구성을 형성하기 위하여 다양한 디스펜싱 장치가 사용된다.
일례로, 액정 표시 장치는 컬러 필터층이 구비된 컬러 기판과, 구동 소자들이 배열된 TFT(Thin Film Transistor) 기판을 합착하여 제조된다. 컬러 기판과 TFT 기판 사이에 액정이 도포되고, 컬러 기판과 TFT 기판을 접착시키기 위하여 페이스트(또는 실런트)가 도포된다.
액정 표시 장치나 OLED 소자 또는 OLED 디스플레이 등의 제조에 있어서는, 액정층, 페이스트 패턴, 배향막, 스페이서, 도전성 패턴, 컬러 필터, 발광층, 블랙 매트릭스(Black Matrix), 또는 형광체층을 형성하기 위한 다양한 디스펜싱 장치가 사용된다.
도 1은 종래 디스펜싱 장치의 일례를 도시한다.
디스펜싱 장치(1)는, 프레임(3)과, 상기 프레임(3)의 상부에 구비되며 소정 액체가 디스펜싱되는 기판(S)이 로딩되는 스테이지(5)와, 상기 스테이지(5)의 상부에 구비되는 헤드 지지대(7)와, 상기 헤드 지지대(7)에 구비되며 소정 액체를 디스펜싱하는 디스펜싱 헤드유닛(9)을 포함한다. 스테이지(5)는 X축 또는 Y축 방향으로 구동되도록 구성될 수 있다. 또한, 헤드 지지대(7)는 구동 모터(8)에 의해 프레임(3)의 상부에서 Y축 방향으로 직선 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 디스펜싱 헤드유닛(9)은 기판과의 상대적 위치를 조정하기 위하여 Z축 방향으로 위치 조정될 수 있으며, X축 또는/및 Y축 방향으로도 구동될 수 있다.
한편, 보다 정밀하고 정확한 양을 기판에 제공하기 위하여 최근에는 잉크젯 방식으로 액체를 토출하는 디스펜싱 장치의 사용도 증가하고 있다.
일례로, 대한민국 등록특허 제0701442호는 액정을 빠른 시간에 넓은 면적에 동시에 도포할 수 있도록 하는 잉크젯 방식 액정 도포 방법을 개시한다.
잉크젯 방식으로 노즐을 통해 액체를 토출하는 잉크젯 방식 액체토출모듈의 경우 액체 공급 채널이나 토출될 액체 내에 공기가 존재하는 경우 토출 불량이 발생된다. 또한, 잉크젯 방식 액체토출모듈에 존재하는 공기나 기포를 제거하기 위해서는 액체를 공급한 후 노즐을 통해 배출하며 여러 번의 시험 토출을 하여야 하므로 액체를 낭비하는 문제가 있다.
한편, 디스펜싱 장치에서 잉크젯 방식 액체토출모듈을 제거하는 경우, 노즐로부터 액체가 누설되는 문제가 발생한다. 누설된 액체는 디스펜싱 장치의 스테이지나 기판 등을 오염시키는 문제를 야기한다.
본 발명은 노즐로부터의 액체의 누설을 방지하고 효과적인 기포 제거가 가능한 잉크젯 방식 액체토출모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈 내에 존재하는 공기를 제거하는 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 액체를 저장하는 액체 저장공간이 형성된 액체 저장부; 및 상기 액체 저장부로부터 상기 액체를 전달받아 노즐을 통해 잉크젯 방식으로 토출하는 잉크젯 노즐부를 포함하고, 상기 잉크젯 노즐부의 하부를 폐쇄하는 노즐 캡핑부가 부착되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식 액체토출모듈을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 잉크젯 노즐부의 하단이 삽입되는 노즐 삽입공간이 형성되고 상기 액체 저장부에 결합되는 잉크젯 노즐부 언더커버를 추가로 구비하며, 상기 노즐 캡핑부는 상기 잉크젯 노즐부 언더커버의 저면에 부착된다.
또한, 상기 액체 저장부의 일측은 잉크젯 노즐 수용공간을 형성하고, 상기 액체 저장부의 상기 잉크젯 노즐 수용공간의 양측은 돌출공간부를 형성하며, 상기 잉크젯 노즐 수용공간에 상기 잉크젯 노즐부가 수용될 수 있다.
또한, 상기 잉크젯 노즐부 언더커버는 상기 돌출공간부의 하부에 결합될 수 있다.
한편, 상기 노즐 캡핑부에는 제 1 자력 결합부가 구비되고, 상기 잉크젯 노즐부 언더커버에는 상기 제 1 자력 결합부와 대응되는 제 2 자력 결합부가 구비될 수 있다.
또한, 상기 노즐 캡핑부가 상기 잉크젯 노즐부의 하방을 향한 면에는 누설액체 수용홈이 형성될 수 있다.
한편, 본 발명은, 액체를 저장하는 액체 저장부와, 상기 액체를 전달받아 노즐을 통해 잉크젯 방식으로 토출하는 잉크젯 노즐부를 포함하는 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포를 위하여, (a) 상기 잉크젯 노즐부의 하부를 폐쇄하는 노즐 캡핑부를 부착하는 단계; (b) 상기 노즐 캡핑부가 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈에 부착된 상태로 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈을 진공 챔버에 로딩하는 단계; 및 (c) 상기 진공 챔버를 진공 상태로 하여 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포를 진행하는 단계;를 포함하는 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 방법을 제공한다.
상기 (a) 단계는 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈을 디스펜싱 헤드유닛으로부터 분리하기 전에 수행될 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계에 있어서, 상기 노즐 캡핑부를 부착한 상태에서 상기 액체 저장부에 음압을 인가할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈을 탈포 지그의 액체토출장치 거치부에 거치한 상태에서 수행된다.
또한, 상기 액체토출장치 거치부에는 가열 플레이트가 구비되고, 상기 (c) 단계의 수행 중 적어도 일부 동안에 상기 가열 플레이트를 이용하여 상기 잉크젯 방식 액체토출장치를 가열한다.
또한, 상기 탈포 방법은 (d) 탈포가 완료된 후 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈을 디스펜싱 헤드유닛에 장착하고 상기 액체 저장부에 음압을 인가한 후 상기 노즐 캡핑부를 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 잉크젯 방식 액체토출모듈의 노즐 하부에 노즐 캡핑부가 장착되도록 함으로써 잉크젯 방식 액체토출모듈의 노즐의 음압을 유지시킬 수 있다.
이에 따라 잉크젯 방식 액체토출모듈의 노즐로부터 액체가 누설되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 노즐 캡핑부를 구비한 상태로 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포를 진행하고, 잉크젯 방식 액체토출모듈을 디스펜싱 헤드유닛에 장착하고 음압 조정이 완료된 후 노즐 캡핑부가 제거되도록 함으로써 기포 발생을 최소화하는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따르면 잉크젯 방식 액체토출모듈을 디스페싱 헤드유닛 장착 후 시험 토출시 액체 소모를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 방법은 탈포 효율성 및 편이성을 증대시킨다.
도 1은 종래 디스펜싱 장치의 일례를 도시한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈을 장착한 디스펜싱 헤드유닛을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 단면도(도 3의 B-B' 방향)이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 수직 방향 단면도(도 3의 C-C' 방향)이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 사시도로서 하부에 노즐 캡핑부가 장착되는 것을 도시한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 하부에 노즐 캡핑부가 장착된 상태의 단면도(도 7의 D-D' 방향)이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포를 위한 탈포 지그를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 지그에 잉크젯 방식 액체토출모듈를 거치한 측면도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포를 위한 탈포 지그를 진공 챔버에 로딩한 상태를 도시한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 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. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈을 장착한 디스펜싱 헤드유닛을 도시한 도면이다.
디스펜싱 헤드유닛은 도 1에 도시된 바와 같은 디스펜싱 장치(1)의 헤드 지지대(7)에 결합될 수 있고, 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)을 이용하여 액체 공급병(230)에 저장된 액체를 잉크젯 방식으로 토출할 수 있다.
디스펜싱 헤드유닛은 베이스 모듈(10)과, 상기 베이스 모듈(10)에 착탈 가능하게 결합하는 헤드 모듈(20)을 포함할 수 있다. 액체 공급병(230)에 저장되고 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)을 통해 토출되는 액체는 소정 점성을 갖는 액체일 수 있으며, 액정층, 페이스트 패턴, 배향막, 스페이서, 도전성 패턴, 컬러 필터, 발광층, 블랙 매트릭스(Black Matrix), 또는 형광체층 중 어느 하나를 기판 상에 형성하기 위한 액체일 수 있다.
베이스 모듈(10)은, 수직 방향으로 배치되는 베이스 패널(100), 상기 베이스 패널(100)의 중앙 부분에 수평 방향으로 고정되며 헤드 모듈(20)이 결합 및 정렬되는 헤드모듈 장착부(110), 및 베이스 패널(100)의 하단에서 수평 방향으로 고정되는 가열부(120)를 포함한다.
헤드 모듈(20)은 수직 방향으로 배치된 메인 패널(200)과, 상기 메인 패널(200)에 수평 방향으로 결합된 고정판(210)과, 상기 메인 패널(200)의 하부에 결합된 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)을 포함한다. 상기 고정판(210)의 상부에는 액체 공급병(230)이 구비될 수 있다. 또한, 헤드 모듈(20)에는 메인 패널(200)에 결합되며 작업자가 파지함으로써 상기 헤드 모듈(20)을 지지하거나 이동시킬 수 있는 적어도 하나의 손잡이(202)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 헤드 모듈(20)은 액체 공급병(230)에서 공급된 액체 중의 이물질이나 기포를 제거하여 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)로 전달하는 필터부(240)를 포함할 수 있다.
메인 패널(200)의 하단에는 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)이 결합된다. 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)은 상기 필터부(240)를 통해 액체를 공급받은 액체 공급홀(222)과, 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 액체 저장부 내의 압력을 조절하기 위하여 압력을 공급받는 압력 조절홀(224)을 구비한다.
필터부(240)는 필터 입구(242)와 필터 출구(244)를 포함하고, 필터 지지부(246)에 의해 메인 패널(200)에 고정될 수 있다.
고정판(210)의 상부에는 액체 공급병(230)이 구비된다. 액체 공급병(230)의 상부에는 마개(250)가 결합한다. 마개(250)의 일측에는 액체 공급병 압력 공급홀(252)이 형성되고, 액체 공급병 압력 공급홀(252)에는 액체 공급병(230) 내부로 압력을 공급하는 튜브(미도시)가 연결될 수 있다. 또한, 마개(254)에는 제 1 액체 공급관(300)이 삽입되는 액체 공급관 삽입홀(254)이 형성된다. 액체 공급관 삽입홀(254)을 통해 삽입된 제 1 액체 공급관(300)은 액체 공급병(230) 내부까지 삽입된다. 제 1 액체 공급관(300)은 필터부(240)의 필터 입구(242)로 연결되어 액체 공급병(230) 내에 저장된 액체를 필터부(240)로 공급한다.
제 2 액체 공급관(310)의 일측은 필터부(240)의 필터 출구(244)에 연결되고, 제 2 액체 공급관(310)의 타측은 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 액체 공급홀(222)에 연결된다. 액체 공급병(230)에 저장된 액체는 제 1 액체 공급관(300)을 통해 필터부(240)로 전달되고, 필터부(240)에서 이물질이나 기포가 제거된 액체는 제 2 액체 공급관(310)을 통해 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)로 전달된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)은 디스펜싱 헤드유닛에 구비되어 액체 공급병(230)으로부터 공급된 액체를 잉크젯 방식으로 토출한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)은 디스펜싱 헤드유닛으로부터 분리하기 전에 후술하는 노즐 캡핑부를 하부에 장착하는 것을 추가적인 특징으로 한다. 상기 노즐 캡핑부가 장착되기 전의 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 구성에 대해 먼저 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 분해사시도이다. 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 단면도(도 3의 B-B' 방향)이다.
잉크젯 방식 액체토출모듈(220)은 공급된 액체를 잉크젯 방식으로 토출한다. 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)은 토출될 액체를 공급받아 저장하는 액체 저장부(400)와 액체 저장부(400)로부터 액체를 공급받고 잉크젯 방식으로 토출하는 잉크젯 노즐부(450)를 포함한다.
헤드 모듈(20)을 베이스 모듈(10)에 결합한 상태에서, 상기 액체 저장부(400)의 저면은 베이스 모듈(10)에 구비되는 가열부(120)의 상면에 접한다. 이에 따라 액체 저장부(400)에 저장되는 액체의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 특히 온도에 따라 점성이 변하는 액체의 경우 정밀한 토출 제어를 위한 액체의 온도 제어는 중요한 요소이다. 본 발명에 있어서는 액체 저장부(400)의 저면이 베이스 모듈의 가열부(120)에 직접 닿게 되고, 열전도에 의해 액체를 가열할 수 있어 액체의 효과적인 온도 제어를 가능하게 한다.
일 실시예에 있어서 액체 저장부(400)는 액체 저장부 커버(420)를 포함한다. 액체 저장부(400)의 상부는 개방면을 형성하고, 상기 개방면을 액체 저장부 커버(420)가 덮음으로써 액체 저장부(400)의 상부를 폐쇄할 수 있다.
액체 저장부 커버(420)에는 액체를 공급받는 액체 공급홀(222)과, 액체 저장부(400) 내부의 압력을 조절하기 위하여 외부로부터 압력을 공급받는 압력 조절홀(224)이 구비된다. 일 실시예에 있어서, 액체 공급홀(222)은 제 2 액체 공급관(310)을 통해 필터부(240)의 필터 출구(244)에 연결되고, 필터부(240)를 통과한 액체를 공급받는다. 압력 조절홀(224)은 도시되지 않은 튜브를 통해 액체 저장부(400) 내부 압력을 조절하는 압력을 전달받는다. 압력 조절홀(224)에는 필요에 따라 양압(positive pressure) 또는 음압(negative pressure)이 공급된다. 압력 조절홀(224)을 통해 양압이 공급된 경우 잉크젯 노즐부(450)에서의 토출이 가능하고, 음압이 공급된 경우에는 잉크젯 노즐부(450)에서의 토출이 불가능하도록 제어될 수 있다.
액체 저장부(400)의 내부 공간은 액체 저장공간(401)을 형성한다.
일 실시예에 있어서, 액체 저장부(400)는 일측에 잉크젯 노즐부(450)를 수용하는 잉크젯 노즐부 수용공간(402)을 형성하고, 상기 잉크젯 노즐부 수용공간(402)의 양측으로 돌출된 돌출공간부(406a, 406b)를 포함한다. 한편, 잉크젯 노즐부 수용공간(402)의 반대측으로는 중앙 돌출공간부(408)가 형성될 수 있다. 중앙 돌출공간부(408)를 형성하는 양측 벽면에는 견시창(見示窓, 410)이 형성될 수 있다. 견시창(410)은 투명한 소재로 이루어질 수 있다. 상기 마주보는 견시창(410)을 통해 광을 송신 및 수신하도록 하는 광센서를 구비하여 상기 액체 저장부(400)의 수위를 측정할 수 있다.
액체 저장부(400)의 내벽에는 적어도 하나의 수위 조절 부재(412)가 형성된다. 수위 조절 부재(412)는 액체 저장부(400)의 내벽면에서 돌출된 형태로 구비될 수 있다. 일 실시예에 있어서 상기 수위 조절 부재(412)는 단면이 반원 또는 타원 또는 호 형상을 갖고 상기 액체 저장부(400)의 내벽에 수직 방향으로 돌출된 형태로 구비될 수 있다. 상기 수위 조절 부재(412)는 서로 마주보는 면에 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
디스펜싱 헤드유닛(9)이 헤드 지지대(7)에 부착되어 이동하는 경우, 액체 저장부(400)에 저장된 액체는 출렁일 수 있다. 정지된 상태에서 안정화된 경우 액체 저장부(400)에 저장된 액체의 수위는 일정할 것이다. 그러나, 디스펜싱 헤드유닛(9)의 이동에 따라 속도 변화가 발생하면, 액체 저장부(400)에 저장된 액체가 한쪽으로 쏠리게 된다. 이는 액체 저장부(400) 내의 액체 수위를 센싱하는 것에 오류를 발생시킬 수 있다.
액체 공급병(230)에서 액체 저장부(400)로의 액체 공급은 액체 저장부(400)의 수위에 의해 제어될 수 있다. 그런데 액체 저장부(400)의 수위 센싱에 오류가 발생하면 액체 저장부(400)로의 액체 공급에 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어 액체 저장부(400)의 수위가 낮아 액체 공급병(230)에서 액체가 공급되어야 함에도, 액체의 출렁거림에 의해 액체 저장부(400)의 수위가 실제보다 높게 측정된 경우에는 액체 저장부(400)로의 액체 공급이 적시에 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다.
그러나, 액체 저장부(400)의 내벽면에 돌출 형성된 수위 조절 부재(412)가 구비되는 경우, 액체 저장부(400) 내에서의 액체의 흔들림을 일정 정도 막아주어 수위의 급격한 변화를 방지할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 액체 저장부(400)의 수위 센싱 오류를 감소시키는 효과가 있다.
액체 저장부(400)의 내부에는 저면(415)으로부터 소정 높이 돌출된 경계벽(414)이 형성된다. 경계벽(414)의 높이는 액체 저장부(400)의 전체 깊이보다 낮게 형성된다. 상기 경계벽(414)은 액체 저장부(400) 내부의 액체 저장공간(401)을 구획한다. 경계벽(414)은 액체 공급홀(222)을 통해 액체가 공급되는 부분과 나머지 부분을 구획한다. 액체 저장부(400)가 비어있는 상태에서 액체 공급홀(222)을 통해 액체가 공급되면, 경계벽(414)에 의해 구획된 액체 공급홀(222) 하부 공간에 액체가 먼저 채워지고, 경계벽(414)의 높이보다 수위가 높아지면 나머지 공간으로 액체가 전달된다. 일 실시예에 있어서, 상기 경계벽(414)은 제 1 돌출공간부(406a) 측으로 치우쳐 형성될 수 있다.
액체 저장부(400)의 저면에는 잉크젯 노즐부 언더커버(430)가 구비된다. 잉크젯 노즐부 언더커버(430)는 잉크젯 노즐부(450)의 하부를 고정하는 한편, 잉크젯 노즐부 언더커버(430)의 양측은 액체 저장부(400)의 돌출 공간부(406a, 406b)의 하단에 결합한다.
잉크젯 노즐부 언더커버(430)는 중앙부에 가로 방향으로 형성된 노즐 삽입공간(432)을 구비하고, 양측에는 고정공(434)이 형성된다. 노즐 삽입공(432)의 중앙 부분은 상하로 관통된다. 잉크젯 노즐부 언더커버(430)의 저면으로부터 고정공(434)을 통해 고정나사(미도시)가 삽입되어 액체 저장부(400)의 저면에 고정됨으로써 잉크젯 노즐부 언더커버(430)가 액체 저장부(400)에 결합될 수 있다.
잉크젯 노즐부 언더커버(430)는 양측에 잉크젯 노즐부 보호커버(440)의 하단을 수용하는 수용홈(436)을 구비하고, 수용홈(436)에는 적어도 하나의 제 1 보호커버 고정공(438)이 형성된다.
잉크젯 노즐부(450)는 잉크젯 노즐부 보호커버(440)에 보호되고, 잉크젯 노즐부(450)의 하단(451)이 잉크젯 노즐부 보호커버(440)의 하부로 노출된다. 잉크젯 노즐부 보호커버(440)는 내부가 빈 사각 기둥 형태의 보호커버 몸체(442)를 포함할 수 있다. 보호커버 몸체(442)의 하단에는 제 2 보호커버 고정공(444)이 형성될 수 있다.
잉크젯 노즐부(450)의 하단(451)에는 양측으로 돌출된 부분에 제 1 액체 유통홀(456)과 제 2 액체 유통홀(458)이 형성된다. 또한, 제 1 액체 유통홀(456)과 제 2 액체 유통홀(458)의 외측으로 잉크젯 노즐부 고정홀(453)이 형성될 수 있다. 잉크젯 노즐부(450)의 상단에는 잉크젯 노즐부(450)의 제어 신호를 외부로부터 입력받기 위한 커넥터 핀(452)이 구비될 수 있다.
잉크젯 노즐부(450)와 잉크젯 노즐부 보호커버(440)의 결합체를 잉크젯 노즐부 언더커버(430)에 결합하는 구성을 설명한다. 잉크젯 노즐부(450)의 하단과, 제 1 액체 유통홀(456), 제 2 액체 유통홀(458) 및 잉크젯 노즐부 고정홀(453)이 형성된 부분은 노즐 삽입공간(432)에 삽입된다. 이때, 잉크젯 노즐부(450)에서 노즐이 형성된 부분은 노즐 삽입공간(432)에서 상하로 관통된 부분에 위치한다. 잉크젯 노즐부 보호커버(440)의 하단은 잉크젯 노즐부 언더커버(430)의 수용홈(436)에 위치하고, 고정나사를 제 2 보호커버 고정공(444)을 통해 제 1 보호커버 고정공(438)에 결합시킴으로써 잉크젯 노즐부 보호커버(440)와 잉크젯 노즐부(450)를 잉크젯 노즐부 언더커버(430)에 고정할 수 있다.
이후, 잉크젯 노즐부 언더커버(430)를 액체 저장부(400)에 결합시키면, 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 조립이 완료된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 수직 방향 단면도(도 3의 C-C' 방향)이다.
잉크젯 노즐부 보호커버(440) 내에 삽입된 잉크젯 노즐부(450)의 일측은 액체 저장부(400)의 잉크젯 노즐 수용공간(402) 내에 위치한다. 잉크젯 노즐부(450)의 하단(451)은 잉크젯 노즐부 언더커버(430)의 노즐 삽입공간(432)에 삽입되어 잉크젯 노즐부(450) 저면에 형성된 노즐(460)의 단부가 노출된다.
잉크젯 노즐부 언더커버(430)의 저면에 형성된 조립 나사공(435)을 통해 조립 나사(437)를 삽입하고, 조립 나사(437)가 잉크젯 노즐부 고정홀(453)을 통과하여 액체 저장부(400)의 외벽 내에 고정된다. 이에 따라 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)이 조립된다.
조립이 완료된 상태에서, 잉크젯 노즐부(450)의 제 1 액체 유통홀(456)은 액체 저장부의 제 1 돌출공간부(406a)의 하부에 위치하고, 제 2 액체 유통홀(458)은 제 2 돌출공간부(406b)의 하부에 위치한다. 제 1 돌출공간부(406a)의 저면(415)에는 하방으로 관통된 제 1 관통홀(416)이 형성되고, 제 2 돌출공간부(406b)의 저면(415)에는 하방으로 관통된 제 2 관통홀(418)이 형성된다. 제 1 관통홀(416)은 잉크젯 노즐부(450)의 제 1 액체 유통홀(456)과 연통되고, 제 2 관통홀(418)은 제 2 액체 유통홀(458)과 연통된다.
잉크젯 노즐부(450)에는 제 1 액체 유통홀(456) 및 제 2 액체 유통홀(458)과 연통하며 그 하부에 복수의 노즐(460)이 위치한 액체 공급채널(454)이 형성된다. 잉크젯 노즐부(450)는 액체 공급채널(454)로 공급된 액체를 복수의 노즐(460)을 통해 잉크젯 방식으로 토출한다. 잉크젯 노즐부(450)의 토출은 압전소자를 이용하는 등 공지의 기술을 이용할 수 있다.
제 1 관통홀(416) 또는 제 2 관통홀(418)을 통해 액체 저장부(400)의 저장 공간(401)에 저장된 액체는 잉크젯 노즐부(450)의 액체 공급채널(454)로 전달되고, 액체 공급채널(454)에 공급된 액체는 노즐(460)을 통해 잉크젯 방식으로 토출된다.
한편, 액체 저장부(400)가 비어있는 상태에서 액체 저장 공간(401)으로 최초로 액체를 공급하는 경우, 액체는 경계벽(414)에 의해 구획된 일측 공간을 먼저 채우게 된다. 일 실시예에 있어서 상기 일측 공간은 제 1 관통홀(416)이 형성된 부분일 수 있다. 최초 공급된 액체는 제 1 관통홀(416)을 통해 액체 공급채널(454)로 전달된다. 만약 액체 공급채널(454) 내에 공기가 존재하는 상태라면, 그 공기는 제 2 관통홀(418) 측으로 배출되면서 액체 공급채널(454)에 액체가 채워진다. 따라서 액체 공급채널(454) 내에서의 공기로 인한 기포나 에어 트랩(air trap)의 발생을 최소화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 사시도로서 하부에 노즐 캡핑부가 장착되는 것을 도시한다.
노즐 캡핑부(500)는 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)을 디스펜싱 헤드유닛으로부터 분리하기 전에 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 하부에 장착되고, 디스펜싱 헤드유닛에 장착한 후에 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 하부로부터 제거된다.
도 2에 도시된 바와 같이 헤드 모듈(20)에 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)이 장착되고, 헤드 모듈(20)을 베이스 모듈(10)에 결합하는 방식으로 디스펜싱 헤드유닛을 구성하는 경우라면, 헤드 모듈(20)을 베이스 모듈(10)로부터 분리하기 전에 액체토출모듈(220)의 하부에 노즐 캡핑부(500)가 결합된다.
도 7을 참조하면, 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 액체 공급홀(222)에는 제 2 액체 공급관(310)이 연결되고, 압력 조절홀(224)에는 액체 저장부(400)의 압력 제어를 위한 압력 공급관(320)이 연결된 상태이다.
잉크젯 방식 액체토출모듈(220)을 분리하기 전에 압력 저장부(400)의 내부 압력은 음압을 유지하도록 압력 공급관(320)을 통해 음압이 전달된다. 이는 잉크젯 노즐부(450)의 노즐(460)로부터 액체가 누설되는 것을 방지하기 위함이다. 압력 저장부(400)의 내부 압력이 음압으로 설정된 이후 압력 조절홀(224)을 폐쇄하고 압력 공급관(320)을 분리하거나, 압력 공급관(320)이 압력 조절홀(224)에 연결된 상태에서 압력 공급관(320)의 일단을 분리할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 압력 공급관(320)은 분리 밸브(330)를 통해 메인 압력 공급관(320a)과 연결되고, 압력 조절홀(224)에 압력 공급관(320)을 연결한 상태에서 상기 분리 밸브(330)를 분리할 수 있다. 분리 밸브(330)는 이중 셧오프 밸브(Double shut off Valve)로 구성되어 제 1 분리 밸브(330a)와 제 2 분리 밸브(330b)로 분리될 수 있다. 이 경우, 제 1 분리 밸브(330a)와 제 2 분리 밸브(330b)의 연결시 밸브가 개방되고 양자를 분리하면 각각이 폐쇄될 수 있다.
한편, 제 2 액체 공급관(310)의 경우에도, 제 2 액체 공급관(310)을 액체 공급홀(222)에 연결한 상태에서 제 2 액체 공급관(310)의 타측을 폐쇄하도록 조치할 수 있다. 또는 제 2 액체 공급관(310)을 액체 공급홀(222)로부터 분리하고, 액체 공급홀(222)을 막은 후 압력 공급관(320)을 통해 음압을 공급할 수 있다.
액체 저장부(400)의 내부 압력이 음압으로 유지되더라도 잉크젯 노즐부(450)의 하방은 대기압에 노출된 상태이어서 노즐(460)을 통해 공기가 유입되거나 노즐(460)로부터 액체가 떨어질 수 있다.
노즐 캡핑부(500)는 잉크젯 노즐부(450)의 하방에 부착되어 잉크젯 노즐부(450)의 하부로 대기압이 공급되지 못하도록 하는 한편, 노즐(460)로부터 떨어지는 액체를 수용한다. 노즐 캡핑부(500)를 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 하부에 부착한 상태에서 액체 저장부(400)의 내부에 음압을 공급하거나, 액체 저장부(400)의 내부에 음압을 공급하는 중 또는 직후에 노즐 캡핑부(500)를 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 하부에 부착한다.
노즐 캡핑부(500)는, 잉크젯 노즐부 언더커버(430)의 저면에 부착한다. 노즐 캡핑부(500)는 블록 형태로 구성될 수 있고, 상부면에는 누설액체 수용홈(502)이 형성될 수 있다. 노즐 캡핑부(500)가 잉크젯 노즐부 언더커버(430)의 저면에 부착된 상태에서 노즐(460)로부터 떨어지는 액체는 상기 누설액체 수용홈(502)에 모인다.
한편, 상기 노즐 캡핑부(500)의 상부면은 상기 잉크젯 노즐부 언더커버(430)의 저면에 밀착하여 부착되는 것이 바람직하고, 가능한 한 공기의 유출입이 이루어지지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 경우에 따라서는 노즐 캡핑부(500)의 상부면에 기밀성을 향상시키기 위한 실링 부재가 형성되는 것도 가능할 수 있다.
상기 노즐 캡핑부(500)는 적어도 하나의 제 1 자력 결합부(504)가 구비된다. 상기 제 1 자력 결합부(504)는 복수로 구비될 수 있다. 제 1 자력 결합부(504)는 영구자석 또는 자성체로 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 하부에 노즐 캡핑부가 장착된 상태의 단면도(도 7의 D-D' 방향)이다.
잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 저면에 노즐 캡핑부(500)가 부착되고, 복수의 노즐(460)은 누설액체 수용홈(502)의 상부 내에 위치한다.
한편, 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 저면, 즉, 본 발명의 실시예에서 잉크젯 노즐부 언더커버(430)의 저면 내측에는 제 2 자력 결합부(510)가 구비된다.
제 2 자력 결합부(510)는 영구자석 또는 자성체로 이루어질 수 있다. 제 1 자력 결합부(504)가 영구자석으로 이루어진 경우, 상기 제 2 자력 결합부(510)는 제 1 자력 결합부(504)와 반대 극성이 마주보도록 배치되는 영구자석이거나 자성체일 수 있다. 제 1 자력 결합부(504)가 자성체로 이루어진 경우, 상기 제 2 자력 결합부(510)는 영구자석일 수 있다.
제 1 자력 결합부(504)와 제 2 자력 결합부(510)의 구성에 의해 노즐 캡핑부(500)는 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 저면에 용이하게 부착될 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 방법에 대하여 설명한다.
종래 잉크젯 방식으로 액체를 토출하는 모듈의 경우 디스펜싱 헤드유닛에 장착 후, 복수 개의 노즐로부터 액체가 정상적으로 토출될 때까지 여러 번의 시험 토출을 실시하여야 하는 문제가 있었다. 특히 잉크젯 토출 모듈에 공기가 존재하여 노즐 막힘이 발생하는 원인이 되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 잉크젯 방식 액체토출모듈(220) 내의 공기를 제거하고, 공기된 제거된 상태에서 디스펜싱 헤드유닛에 장착함으로써 장착 후 준비 시간을 단축하는 방법을 제안한다.
잉크젯 방식 액체토출모듈(220)은 저면에 노즐 캡핑부(500)를 장착한 상태로 디스펜싱 헤드유닛으로부터 분리된다. 노즐 캡핑부(500)가 부착된 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)은 노즐 캡핑부(500)를 분리한 후 내부가 세정될 수 있다. 또는 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)는 분리된 후 바로 탈포 과정을 거칠 수 있다.
본 발명에서 제시하는 탈포 방법은, 최초 사용되거나 세정이 완료된 잉크젯 방식 액체토출모듈(220) 또는 디스펜싱 헤드유닛으로부터 분리된 잉크젯 방식 액체토출모듈(220) 모두에 대해 적용할 수 있다.
잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 저면에는 노즐 캡핑부(500)가 장착된 상태로 준비된다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포를 위한 탈포 지그를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 지그에 잉크젯 방식 액체토출모듈를 거치한 측면도이다.
탈포 지그(600)는, 하부 지그 패널(602)과 상부 지그 패널(604) 및 하부 지그 패널(602)과 상부 지그 패널(604)을 연결하는 복수의 연결바(608)를 포함한다.
상부 지그 패널(604)에는 액체토출장치 거치부(620)가 형성된다. 또한, 상부 지그 패널(604)에는 액체 공급병(230)을 거치할 수 있는 액체 공급병 거치부(610)를 추가로 포함할 수 있다.
상부 지그 패널(604)의 액체토출장치 거치부(620)의 저면에는 가열 플레이트(622)가 구비될 수 있다. 가열 플레이트(622)는 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 일부와 접하여 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)을 가열할 수 있다. 일 실시예에 있어서 가열 플레이트(622)에는 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 액체 저장부(400)의 저면이 접하도록 배치될 수 있다.
탈포 지그(600)에는 이동의 편의를 위하여 지그 손잡이(606)가 구비될 수 있다.
잉크젯 방식 액체토출모듈(220)는 저면에 노즐 캡핑부(500)가 부착된 상태로 탈포 지그(600)에 거치된다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포를 위한 탈포 지그를 진공 챔버에 로딩한 상태를 도시한다.
노즐 캡핑부(500)가 부착된 상태로 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)는 탈포 지그(600)에 거치되고, 탈포 지그(600)는 진공 챔버(700)에 로딩된다. 이 때, 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 액체 공급홀(222) 및/또는 압력 조절홀(224)는 개방된 상태이다.
탈포 지그(600)는 진공 챔버(700) 내의 지그 테이블(630)에 놓여질 수 있다. 지그 테이블(630)은 테이블 판(630)과 테이블 판(630)을 지지하는 지지 다리(634)를 구비하고, 테이블 판(630)의 상부에는 탈포 지그(600)의 위치를 고정하는 위치 고정부(636)가 형성될 수 있다.
한편, 진공 챔버(700) 내부로는 전원이 공급되고, 공급된 전원은 탈포 지그(600)의 히팅 플레이트(622)로 공급된다.
진공 챔버(700)의 공기 배출구(702)에 진공 펌프(미도시)를 연결하여 진공 챔버(700) 내의 공기를 배출한다. 한편, 히팅 플레이트(622)를 작동시켜 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)를 가열한다. 히팅 플레이트(622)의 가열은 40 내지 80 ℃ 범위에서 이루어질 수 있다. 히팅 플레이트(622)의 가열을 통해 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 초기 준비를 지원할 수 있고, 잉크젯 방식 액체토출모듈(220) 내의 공기가 원활히 배출되는 것을 보조할 수 있다.
진공 챔버(700) 내의 압력이 기준치 이하가 되도록 진공 챔버(700)에서 공기를 배출하고 소정 시간이 경과하면 잉크젯 방식 액체토출모듈(220) 내부의 공기도 배출된다.
진공 분위기에서 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 액체 공급홀(222) 및 압력 조절홀(224)을 막는다. 일 실시예에 있어서, 액체 공급홀(222)에는 일측이 폐쇄된 상태의 제 2 액체 공급관(310)을 연결할 수 있다. 또한, 압력 조절홀(224)에는 일측이 폐쇄된 상태의 압력 공급관(320)을 연결할 수 있다. 한편, 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 하부는 노즐 캡핑부(500)에 의해 폐쇄되어 노즐(460) 하부로 대기압이 직접 공급되지 않는다. .
내부 공기가 제거된 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)은 디스펜싱 헤드유닛에 장착된다. 일 실시예에 있어서, 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)은 헤드 모듈(20)에 장착된 후 헤드 모듈(20)이 베이스 모듈(10)에 결합된다.
잉크젯 방식 액체토출모듈(220)이 디스펜싱 헤드유닛에 장착된 후 압력 조절홀(224)에 음압을 공급할 수 있도록 관을 연결한다. 일 실시예에 있어서, 압력 조절홀(224)에 압력 공급관(320)이 결합한 상태로 준비되고, 압력 공급관(320) 단부에 구비된 제 1 분리 밸브(330a)를 메인 압력 공급관(320a)의 제 2 분리 밸브(330b)와 연결할 수 있다.
상기 압력 공급관(320)을 통해 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)에 음압을 인가한 후, 노즐 캡핑부(500)를 제거한다. 경우에 따라서는, 제 2 액체 공급관(310)을 통해 액체를 액체 저장부(400)에 공급한 후에 노즐 캡핑부(500)를 제거하는 것도 가능하다.
노즐 캡핑부(500)는 잉크젯 방식 액체토출모듈(220) 내부의 압력 제어가 완료된 후 제거됨으로써, 탈포가 완료된 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 세팅이 완료될 때까지 외부 공기가 노즐을 통해 액체토출모듈(220) 내부로 유입되는 것을 차단한다. 이에 따라 잉크젯 방식 액체토출모듈(220)의 토출 준비를 완료하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 잉크젯 방식 액체토출모듈(220) 내부에 액체가 존재하는 상태로 탈포 과정이 진행된 경우, 노즐 캡핑부(500)는 액체가 누설되는 것을 방지한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 베이스 모듈 20 : 헤드 모듈
100 : 베이스 패널 110 : 헤드모듈 장착부
120 : 가열부 200 : 메인 패널
210 : 고정판 220 : 잉크젯 방식 액체토출모듈
222 : 액체 공급홀 224 : 압력 조절홀
230 : 액체 공급병 240 : 필터부
250 : 마개 300 : 제 1 액체 공급관
310 : 제 2 액체 공급관 400 : 액체 저장부
420 : 액체 저장부 커버 430 : 잉크젯 노즐부 언더커버
440 : 잉크젯 노즐부 보호커버 450 : 잉크젯 노즐부
500 : 노즐 캡핑부 502 : 수설액체 수용홈
504 : 제 1 자력 결합부 510 : 제 2 자력 결합부
600 : 탈포 지그 602 : 하부 지그 패널
604 : 상부 지그 패널 610 : 액체 공급병 거치부
620 : 액체토출장치 거치부 622 : 가열 플레이트
700 : 진공 챔버

Claims (13)

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  8. 액체를 저장하는 액체 저장부와, 상기 액체를 전달받아 노즐을 통해 잉크젯 방식으로 토출하는 잉크젯 노즐부를 포함하는 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 방법에 있어서,
    (a) 상기 잉크젯 노즐부의 하부를 폐쇄하는 노즐 캡핑부를 부착하는 단계;
    (b) 상기 노즐 캡핑부가 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈에 부착된 상태로 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈을 진공 챔버에 로딩하는 단계;
    (c) 상기 진공 챔버를 진공 상태로 하여 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포를 진행하는 단계; 및
    (d) 탈포가 완료된 후 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈을 디스펜싱 헤드유닛에 장착하고 상기 액체 저장부에 음압을 인가한 후 상기 노즐 캡핑부를 분리하는 단계;
    를 포함하는 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈을 디스펜싱 헤드유닛으로부터 분리하기 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에 있어서, 상기 노즐 캡핑부를 부착한 상태에서 상기 액체 저장부에 음압을 인가하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 잉크젯 방식 액체토출모듈을 탈포 지그의 액체토출장치 거치부에 거치한 상태에서 수행하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 액체토출장치 거치부에는 가열 플레이트가 구비되고, 상기 (c) 단계의 수행 중 적어도 일부 동안에 상기 가열 플레이트를 이용하여 상기 잉크젯 방식 액체토출장치를 가열하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식 액체토출모듈의 탈포 방법.
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