KR20070013420A - Patterning head apparatus of inkjet system and patterning method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 종래 드롭-온-디맨드 잉크 젯 헤드를 도시한 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing a conventional drop-on-demand ink jet head.
도2는 본 발명에 따른 대전 잉크 패터닝 헤드 장치를 도시한 개략도이다. 2 is a schematic diagram showing a charging ink patterning head apparatus according to the present invention.
도3은 본 발명에 따른 토출 노즐에 대전 잉크가 이동하는 부분의 확대도이다. 3 is an enlarged view of a portion where charging ink moves to a discharge nozzle according to the present invention.
도4는 본 발명에 따른 대전 잉크가 토출되는 과정을 나타낸 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a process of discharging charging ink according to the present invention.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
2: 잉크 저장부 4: 대전 잉크2: ink reservoir 4: charging ink
6: 제1 직류전원 8: 제2 직류전원6: first DC power source 8: second DC power source
10: 토출 노즐 12: 기판10: discharge nozzle 12: substrate
14: 가변 스위치14: variable switch
본 발명은 잉크 저장부(2)에 충진된 잉크를 직류전원을 인가하여 극성으로 대전시킨 후 대전 잉크(4)를 특정 극성으로 대전된 토출 노즐(10)을 통과시켜 토출의 속도 및 토출량을 정밀 조정하기 위한 잉크(4)젯 방식의 패터닝 헤드 장치 및 그를 이용한 패터닝 방법에 관한 것이다. According to the present invention, the ink filled in the
종래의 종래 드롭-온-디맨드 잉크 젯 헤드는 도1에 도시된 바와 같이 일정 분량의 잉크(112)와 수용체에서 압력챔버(114)로 이루는 통로(113)를 포함하는 수용체(111)를 포함하도록 구성되었다. 상기 압력챔버(114)의 한 벽을 형성하는 트랜스듀서(115)는 수요가 있을 때 잉크를 챔버(114)에서 통로(116)를 거쳐 오리피스 플레이트(118)에 있는 오리피스(117)로 밀어 넣는 작동을 하도록 설치되는 잉크(119)의 일 드롭이 오리피스(117)로부터 분사되도록 하였다. 상기 구성으로 작동되는 동안에 기판(120)부근에 평면과 수직 방향으로 스캔되었다. Conventional conventional drop-on-demand ink jet heads include a
또한, 종래의 잉크 젯 프린터는 잉크 공급부로부터 노즐 경로까지 잉크 경로를 포함한다. 상기 노즐 경로는 잉크 방울이 분사되는 노즐 개구부에서 종료된다. 잉크 방울의 분사는 액츄에이터로서 잉크 경로내의 잉크를 가압함으로써 조절되며, 상기 액츄에이터는 예를 들어 압전 반사기(piezoelectric deflector), 전열 기포 제트 발생기(thermal bubble jet generator) 또는 정전 반사체(electro statically deflected element)일 수 있다. In addition, conventional ink jet printers include an ink path from an ink supply to a nozzle path. The nozzle path ends at the nozzle opening through which ink drops are ejected. The ejection of ink droplets is controlled by pressurizing the ink in the ink path as an actuator, the actuator being for example a piezoelectric deflector, a thermal bubble jet generator or an electro statically deflected element. Can be.
통상의 프린트 헤드는 해당 노즐 개구부와 액츄에이터를 구비한 잉크 경로 어레이를 갖고, 각 노즐 개구부로부터의 잉크 분사는 독립적으로 조절될 수 있다. 열전사(drop-on-demand) 프린트헤드에서, 각각의 액츄에이터는 프린트헤드와 프린팅 기판이 서로에 대해 움직일 때 이미지의 특정 화소 위치에 드롭(drop)을 선택적으로 분사하도록 작동된다. 고성능 프린트 헤드에서, 통상적으로 노즐 개구부는 50미크론 또는 그 이하, 예를 들어 약 25미크론의 직경을 가지며, 100 내지 300 노즐/인치의 피치로 분할되고, 100 내지 3000 dpi 또는 그 이상의 해상도를 가지며, 약 1 내지 70 피코리터(pl) 또는 그 이하의 드롭 크기를 제공한다. 드롭 분사 주파수는 통상적으로 10㎑ 또는 그 이상이다.Conventional print heads have an ink path array with corresponding nozzle openings and actuators, and ink ejection from each nozzle opening can be adjusted independently. In a drop-on-demand printhead, each actuator is operated to selectively spray a drop at a particular pixel location in the image as the printhead and printing substrate move relative to each other. In high performance print heads, the nozzle openings typically have a diameter of 50 microns or less, for example about 25 microns, are divided into pitches of 100 to 300 nozzles / inch, have a resolution of 100 to 3000 dpi or more, Drop sizes of about 1 to 70 picoliters (pl) or less. The drop injection frequency is typically 10 Hz or more.
또한, 잉크 젯 프린터에서 압전층의 두께가 증가할수록, 필요 전압은 증가하게 된다. 주어진 드롭 크기에 대한 필요 전압을 제한하기 위하여, 상기 압전 재료의 반사벽 영역을 증가시킬 수 있다. 큰 압전벽 영역 또한 그에 상응하게 큰 펌핑 챔버를 필요로 하게 되며, 이는 고해상도 프린팅을 위해 작은 오리피스 간격을 유지하는 것과 같은 복잡한 설계 양태를 나타낸다. Further, in an ink jet printer, as the thickness of the piezoelectric layer increases, the required voltage increases. In order to limit the required voltage for a given drop size, the reflective wall area of the piezoelectric material may be increased. Large piezoelectric wall regions also require correspondingly large pumping chambers, which represent complex design aspects such as maintaining small orifice spacing for high resolution printing.
그러므로, 프린팅 정밀도는 프린터에서 헤드 및 다중 헤드들 내의 노즐에 의해 분사되는 드롭의 크기 및 속도 균일성을 포함하여 많은 인자들에 의해 영향을 받았다. 상기 드롭의 크기 및 드롭의 속도 균일성은 다시 잉크 경로의 치수 균일성, 음향 간섭효과, 잉크 유동경로 내의 오염, 액츄에이터의 작동 균일성 등과 같은 요인에 의해 영향을 받는 문제점이 있었다.Therefore, printing accuracy has been affected by many factors, including the size and velocity uniformity of the drop ejected by the nozzles in the head and multiple heads in the printer. The size of the drop and the velocity uniformity of the drop were again affected by factors such as dimensional uniformity of the ink path, acoustic interference effects, contamination in the ink flow path, and operational uniformity of the actuator.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 잉크 저장부(2)에 충진된 잉크를 직류전원을 인가하여 극성으로 대전시킨 후 대전 잉크(4)를 특정 극성으로 대전된 토출 노즐(10)에 통과 시에 대전 잉크(4)는 같은 극성의 영역에서는 같은 극성끼리의 반발력에 의하여 상기 토출 노즐(10)의 중심으로 유도되고, 또한 반대 극성의 영역을 통과할 시에는 같은 극과의 반발력 및 반대 극성과의 흡인력을 이용하여 원활하게 유도하기 위하여 잉크 젯 방식의 패터닝 헤드 장치 및 그를 이용한 패터닝 방법를 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention charges the ink filled in the
또한, 액체 토출시의 Orifice끝단에서의 극성을 이용한 정밀 단락(Slicing/Cutting)을 통한 정밀한 토출 시작 및 토출 정지의 제어로 토출 노즐의 막힘 등을 방지하고 정밀 정량 토출을 실현할 수 있는 잉크 젯 방식의 패터닝 헤드 장치 및 그를 이용한 패터닝 방법를 제공한다. In addition, the ink jet method can prevent the clogging of the ejection nozzle and realize precise quantitative ejection by precise ejection start and ejection stop control through precise shorting (Slicing / Cutting) using the polarity at the end of the orifice during liquid ejection. A patterning head device and a patterning method using the same are provided.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 잉크가 공급되는 플레이트를 구비한 잉크젯 헤드에 있어서, 상기 잉크를 저장하며 제1 직류전원(6)의 구동 전압이 인가되도록 이루어진 잉크 저장부(2)와 상기 직류전원에서 공급되는 전원에 따라 대전되도록 이루어진 대전잉크(4)와 상기 대전잉크(4)는 하향 이동되며, 이동 중 대전 잉크(4)는 양측의 제2 직류전원(8)의 구동 전압에 따라 극성을 띄도록 이루어진 토출 노즐(10)과 상기 제2 직류전원(8)의 극성을 전환하여 상기 대전잉크(4)가 이동하도록 극성을 시간에 따라 +극과 -극으로 변경 및 극성을 선택 가능하도록 이루어진 가변 스위치(14)와 상기 토출 노즐(10)을 통하여 유도된 대전잉크(4)가 토출 후 증착되는 기판(12)으로 이루어진다. In order to achieve the object of the present invention, an inkjet head having a plate to which ink is supplied, the ink storage unit (2) and the direct current storing the ink and applying a driving voltage of the first DC power supply (6) The
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
도2는 본 발명에 따른 대전 잉크 패터닝 헤드 장치를 도시한 개략도이다. 상기 잉크를 저장하며 제1 직류전원(6)의 구동 전압이 인가되도록 이루어진 잉크 저장부(2)와 상기 직류전원에서 공급되는 전원에 따라 대전되도록 이루어진 대전잉크(4)와 상기 대전잉크(4)는 하향 이동되며, 이동 중 대전잉크(4)는 양측의 제2 직류전원(8)의 구동 전압에 따라 극성을 띄도록 이루어진 토출 노즐(10)과 상기 제2 직류전원(8)의 극성을 전환하여 상기 대전잉크(4)가 이동하도록 극성을 시간에 따라 +극과 -극으로 변경 및 극성을 선택 가능하도록 이루어진 가변 스위치(14)와 상기 토출 노즐(10)을 통하여 유도된 대전잉크(4)가 토출 후 증착되는 기판(12)으로 이루어진다. 2 is a schematic diagram showing a charging ink patterning head apparatus according to the present invention. An
또한, 제1 직류전원(6)의 극성도 가변 스위치를 이용하여 시간에 따라 필요에 따라 +극과 -극을 변화시켜 제어할 수 있고 나머지 제2 직류전원(8)에도 가변스위치를 부착하는 것을 포함하여 이루어진다. In addition, the polarity of the first
도3은 본 발명에 따른 토출 노즐(10)에 대전 잉크(4)가 이동하는 부분의 확대도이다. 3 is an enlarged view of a portion where the
상기 대전 잉크(4)가 토출 노즐(10)에 통과중에 대전 잉크(4)과 같은 극성을 띈 토출 노즐(10) 부분에서는 척력으로 대전 잉크(4)가 토출 노줄 중심으로 밀집(密集) 된다. 그러나, 대전 잉크(4)의 원활한 흐름을 위하여 중심 일부에는 다른 극성을 띈 토출 노즐(10) 부분에는 인력으로 하향 이동하도록 구성된다. In the portion of the
도시된 바와 같이, 토출 노즐(10)의 마지막 부분에는 다시 척력으로 대전 잉크(4)를 밀집(密集)시키기 위하여 같은 극성을 배치시키며, 대전량을 상대적으로 크게하도록 이루어진다. As shown, the same polarity is arranged at the last part of the
도4는 본 발명에 따른 대전 잉크(4)가 토출되는 과정을 나타낸 흐름도이다. 4 is a flowchart showing a process of discharging the
잉크에 제1 직류전원(6)의 구동 전압이 인가되는 제1단계와 상기 제1단계에서 구동 전압이 인가되어 잉크가 구동전압으로 대전되는 제2단계와 상기 제2단계에서 대전된 대전 잉크(4)가 토출 노즐(10)로 하향 이동하는 제3단계와 상기 제3단계에서 하향 이동되는 대전 잉크(4)가 제2 직류전원(8)의 구동 전압에 따라 극성을 띈 토출 노즐(10)을 통과하는 제4단계와 상기 제4단계에서 대전 잉크(4)가 토출 노즐(10)에 통과중에 대전 잉크(4)과 같은 극성을 띈 토출 노즐(10) 부분에서는 척력으로 대전 잉크(4)가 토출 노줄 중심으로 밀집(密集)되는 제5단계와 상기 제5단계에서 척력으로 토출 노즐(10) 중심으로 밀집(密集)된 대전 잉크(4)가 하향 이동을 위하여 토출 노즐(10)에 통과중에 대전 잉크(4)과 다른 극성을 띈 토출 노즐(10) 부분에서는 인력으로 하향 이동되는 제6단계와 상기 제6단계에서 하향 이동된 대전 잉크(4)를 재 밀집(密集)하기 위하여 대전 잉크(4)과 같은 극성을 띈 토출 노즐(10) 부분으로 척력으로 토출 노즐(10) 중심으로 정량 토출되도록 선택된 극성의 크기로 대전 밀집(密集)하는 제7단계와 상기 제7단계에서 척력으로 밀집(密集)된 대전 잉크(4)가 기판(12)에 정밀하게 단락(극성에 의한 Slicing) 토출/유도되는 제8단계로 이루어진다. The first step in which the driving voltage of the first
상기 제4단계에서 제2 직류전원(8)의 전원 극성은 상기 제1 직류전원(6)의 극성에 따라 가변스위치(14)로 변경이 가능하다. In the fourth step, the power polarity of the second
이상의 실시예들은 본원 발명을 설명하기 위한 것으로, 본원 발명의 범위는 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에 의거하여 정의되는 본원 발명의 범주 내에서 당업자들에 의하여 변형 또는 수정될 수 있다. 예를 들면 본원 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성의 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있다는 것이다. The above embodiments are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the examples, and may be modified or modified by those skilled in the art within the scope of the present invention defined by the appended claims. For example, the shape and structure of the elements of each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 첫째, 토출 노즐(10)에 반대 대전 영역과 동일 대전 극성영역의 조합을 이용하여 정지 및 토출을 정확히 할 수 있는 효 과가 있다. As described above, the present invention, firstly, has the effect of accurately stopping and discharging by using a combination of the opposite charging region and the same charging polarity region in the
둘째, 토출 노즐(10)의 라운드 형상 및 커팅(Cutting)면의 대전량을 크게하여 대전 잉크(4)의 토출 속도 및 토출양을 정밀 조정이 쉬운 효과가 있다. Second, the round shape of the
셋째, LCD(liquid crystal display)에서는 포토리소그라피 공정을 OLED(Organic Light Emitting Diodes)에서는 증착 공정을 잉크 젯 방식의 패터닝 헤드 장치를 이용한 패터닝 방법으로 하여 원가를 줄일 수 있는 효과가 있다. Third, in the LCD (liquid crystal display) photolithography process and OLED (Organic Light Emitting Diodes) in the deposition process is a patterning method using an inkjet patterning head device can reduce the cost.
넷째, 액체 토출시의 토출 노즐(10) 끝단에서의 극성을 이용한 정밀 단락(Slicing/Cutting)을 통한 정밀한 토출 시작 및 토출 정지의 제어로 토출 노즐(10)의 막힘 등을 방지하고 정밀 정량 토출을 실현할 수 있는 효과가 있다.Fourth, the control of precise discharge start and discharge stop through precise shorting (Slicing / Cutting) using the polarity at the end of the
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