KR20070053143A - 액적 토출 장치 - Google Patents

Abstract

액적 토출 장치는 대상물에 액적을 토출하는 액적 토출 유닛을 포함한다. 상기 액적 토출 유닛은 다관절 로봇에 탑재되고, 상기 다관절 로봇은 상기 액적 토출 유닛을 상기 대상물의 상방에서 2차원 방향으로 이동시킨다. 상기 액적 토출 유닛은 액적 토출 헤드와, 액상체 탱크와, 자기(自己) 밀봉 밸브를 갖는다. 자기 밀봉 밸브는 상기 액상체 탱크로부터 상기 액적 토출 헤드에 공급되는 액상체의 압력을 소정 압력으로 제어한다. 상기 자기 밀봉 밸브는 상기 액적 토출 헤드 측의 액상체의 압력과 상기 액상체 탱크 측의 액상체의 압력 사이의 차압(差壓)에 따라 폐쇄 위치와 개방 위치 사이를 이동할 수 있는 밸브체를 갖는다. 상기 밸브체를 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치로 이동시킬 수 있는 힘을 발생시키는 가속도의 방향이, 상기 2차원 방향으로 이동할 때의 상기 액적 토출 유닛의 가속도의 방향과 상이하도록 상기 밸브체가 배열 설치된다.

액적 토출 유닛, 자기 밀봉 밸브, 액상체, 액적 토출 헤드, 밸브체

Description

액적 토출 장치{DROPLET EJECTION APPARATUS}

도 1은 액정 표시 장치를 나타내는 평면도.

도 1의 (a)는 도 1에서 원 1A에 의해 둘러싸인 부분의 확대도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액적 토출 장치를 나타내는 개략 사시도.

도 3은 도 2의 액적 토출 장치를 나타내는 개략 평면도.

도 4는 도 2의 액적 토출 장치의 헤드 유닛을 나타내는 도면.

도 5는 도 4의 헤드 유닛에 설치된 자기 밀봉 밸브를 나타내는 단면도.

도 6은 도 5의 자기 밀봉 밸브의 단면도.

도 7은 액적 토출 헤드를 나타내는 도면.

도 8은 도 2의 액적 토출 장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도.

도 9는 제 2 실시예의 자기 밀봉 밸브를 나타내는 단면도.

도 10은 제 3 실시예의 자기 밀봉 밸브를 나타내는 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 액적 표시 장치 10 : 식별 코드

20 : 액적 토출 장치 26 : 스칼라(scalar) 로봇

30 : 헤드 유닛 32 : 액상체(液狀體) 탱크

33 : 자기(自己) 밀봉 밸브 34 : 액적 토출 헤드

35 : 밸브 본체 37S : 밸브체 수용실

41 : 밸브체 45 : 레이저 헤드

D : 도트 F : 액상체

본 발명은 액적 토출 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 액정 표시 장치나 일렉트로루미네선스 표시 장치와 같은 표시 장치는 화상을 표시하기 위한 기판을 구비하고 있다. 이러한 기판에는 품질 관리나 제조 관리를 목적으로서, 그 제조원이나 제품 번호를 포함하는 제조 정보를 나타내는 식별 코드(예를 들어 2차원 코드)가 형성되어 있다. 식별 코드는 예를 들어 유색(有色)의 박막이나 오목부 등의 도트(dot)로 이루어지는 복수의 도트를 포함한다. 그들 도트는 소정의 패턴을 형성하도록 배치되고, 그 도트의 배치 패턴이 식별 코드를 결정한다.

식별 코드 형성 방법으로서, 일본국 공개특허 평11-77340호 공보는 금속박(金屬箔)에 레이저광을 조사하여 도트를 스퍼터링 성막(成膜)하는 레이저 스퍼터링법을 제안하고 있고, 일본국 공개특허 2003-127537호 공보는 연마재를 포함한 물을 기판 등에 분사하여 도트를 상기 기판에 각인(刻印)하는 워터젯법을 제안하고 있다.

상기 레이저 스퍼터링법에서는, 원하는 사이즈의 도트를 얻기 위해, 금속박과 기판의 간극(間隙)을 수㎛∼수십㎛로 조정해야만 한다. 즉, 기판의 표면 및 금속박의 표면에는 매우 높은 평탄성을 갖는 것이 요구되며, 또한 금속박과 기판의 간극을 ㎛ 오더(order)의 정밀도로 조정해야만 한다. 그 때문에, 레이저 스퍼터링법을 적용할 수 있는 기판의 대상 범위가 제한되어, 상기 방법은 범용성이 떨어진다. 또한, 워터젯법에서는 기판에의 각인 시에 물이나 먼지, 연마제 등이 비산(飛散)되어 상기 기판을 오염시키는 경우가 있다.

그래서, 이러한 생산 상의 문제를 해소하는 식별 코드 형성 방법으로서, 잉크젯법이 주목받고 있다. 잉크젯법에서는, 금속 미립자를 포함하는 액적을 액적 토출 헤드로부터 기판을 향하여 노즐로부터 토출하고, 그 액적을 건조시킴으로써 기판 위에 도트를 형성한다. 그 때문에, 상기 방법을 적용할 수 있는 기판의 대상 범위는 비교적 크며, 또한 기판을 오염시키지 않고 식별 코드를 형성할 수 있다.

일본국 공개특허 평8-174860호 공보, 일본국 공개특허 평9-290514호 공보, 일본국 공개특허 2001-225479호 공보, 일본국 공개특허 2002-36583호 공보, 및 재공표특허공보 WO2000/03877에는, 상기 잉크젯법에서 이용하는 액적 토출 장치가 개시되어 있다. 이 액적 토출 장치는 잉크를 저장하는 잉크 탱크와 액적 토출 헤드 사이에 잉크의 차압(差壓)에 의해 개폐되는 밸브 기구를 구비하고 있다. 밸브 기구는 액적 토출 헤드에서의 잉크 소비에 의해 발생되는 마이너스 압력에 따라 열려, 액적 토출 헤드에 안정된 압력으로 잉크를 공급한다. 이것에 의해, 액적 토출 장치는 잉크의 누설을 회피시킨다. 또한, 액적의 사이즈나 착탄(着彈) 위치를 안 정시켜 높은 위치 정밀도 하에서 도트를 형성할 수 있다.

상기 표시 장치의 제조 공정에서는, 상기 표시 장치의 생산성을 향상시키기 위해, 1매의 머더(mother) 기판에 복수의 식별 코드를 형성한다. 그리고, 각 식별 코드에 대응하는 기판의 영역을 머더 기판으로부터 각각 절출(切出)하고, 1매의 머더 기판으로부터 복수의 기판을 제조한다. 그 때문에, 상기 잉크젯법에서는, 머더 기판 위에 점재(点在)하는 식별 코드 형성 영역 위에서만 액적 토출 헤드가 액적 토출 동작을 실행한다. 그 결과, 상기 잉크젯법에서는, 복수의 식별 코드 형성에 필요한 시간의 대부분이 식별 코드 형성 영역 사이에서의 액적 토출 헤드의 이동 시간에 소비된다.

그래서, 상기 잉크젯법에서는, 식별 코드의 생산성을 향상시키기 위해, 액적 토출 헤드를 다관절 로봇에 탑재하여 액적 토출 헤드를 2차원 방향으로 고속 이동시키는 것이 요망된다.

재공표특허공보 WO2000/03877에는 코일 스프링과, 코일 스프링에 의해 밸브좌(seat)에 항상 탄성적으로 접촉되는 가동막을 갖는 구성이 기재되어 있다. 액적 토출 헤드의 이동에 기인하는 잉크의 요동(搖動)이 코일 스프링에 의해 수용되고, 그것에 의해 액적 토출 헤드에서의 압력 상태가 안정된다. 즉, 액적 토출 헤드의 2차원 방향에서의 가속도와 잉크 질량의 상호 작용으로 발현되는 힘이 코일 스프링에 의해 수용된다.

그러나, 재공표특허공보 WO2000/03877에서는, 액적 토출 헤드의 가속도와 밸 브체 질량의 상호 작용으로 발현되는 힘에 관하여 아무런 검토도 이루어지지 않고 있다. 그 때문에, 밸브체 질량이 클 경우, 또는 액적 토출 헤드의 가속도가 클 경우, 상기 밸브 기구에 설치된 밸브체가 가속도 방향으로 힘을 받아 밸브 기구를 오동작시킬 우려가 있다.

액적 토출 헤드를 다관절 로봇 등에 탑재하면, 액상체(液狀體) 탱크와 액적 토출 헤드를 연결하는 액상체 공급 튜브가 다관절 로봇의 암(arm) 등에 얽혀 액상체의 안정 공급에 지장을 초래할 우려가 있다.

따라서, 액적 토출 헤드를 다관절 로봇에 탑재한 액적 토출 장치는 액적 토출 헤드의 액적 토출 동작의 안정성을 확보하기 어려운 것이었다.

본 발명의 목적은 액적 토출 헤드에 액상체를 안정적으로 공급할 수 있는 액적 토출 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에서는, 액적 토출 장치는 대상물에 액적을 토출하는 액적 토출 유닛을 포함한다. 상기 액적 토출 유닛은 다관절 로봇에 탑재되고, 상기 다관절 로봇은 상기 액적 토출 유닛을 상기 대상물의 상방에서 2차원 방향으로 이동시킨다. 상기 액적 토출 유닛은 액적 토출 헤드와, 액상체 탱크와, 자기(自己) 밀봉 밸브를 갖는다. 자기 밀봉 밸브는 상기 액상체 탱크로부터 상기 액적 토출 헤드에 공급되는 액상체의 압력을 소정 압력으로 제어한다. 상기 자기 밀봉 밸브는 상기 액적 토출 헤드 측의 액상체의 압력과 상기 액상체 탱크 측의 액상체의 압력 사이의 차압에 따라 폐쇄 위치와 개방 위치 사이를 이 동할 수 있는 밸브체를 갖는다. 상기 밸브체를 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치로 이동시킬 수 있는 힘을 발생시키는 가속도의 방향이 상기 2차원 방향으로 이동할 때의 상기 액적 토출 유닛의 가속도의 방향과 상이하도록, 상기 밸브체가 배열 설치된다.

이하, 본 발명을 구체화한 제 1 실시예를 도 1 내지 도 8에 따라 설명한다. 우선, 본 발명의 액적 토출 장치(20)를 이용하여 형성한 식별 코드(10)를 갖는 액정 표시 장치(1)에 대해서 설명한다.

도 1에 있어서, 기판(2)의 일측면(피(被)토출면으로서의 표면(2a))의 대략 중앙 위치에는 액정 분자를 봉입한 사각 형상의 표시부(3)가 형성되어 있다. 표시부(3)의 외측에는 주사선 구동 회로(4) 및 데이터선 구동 회로(5)가 형성되어 있다. 액정 표시 장치(1)는 이들 주사선 구동 회로(4)가 생성하는 주사 신호와, 데이터선 구동 회로(5)가 생성하는 데이터 신호에 의거하여, 상기 표시부(3) 내의 액정 분자의 배향 상태를 제어한다. 액정 표시 장치(1)는 조명 장치(도시 생략)로부터의 평면광이 액정 분자의 배향 상태에 따라 변조됨으로써, 표시부(3) 영역에 원하는 화상을 표시한다.

표면(2a) 좌측의 하부 코너에는 한 변이 약 1㎜의 정사각형인 코드 영역(S)이 형성되어 있다. 상기 코드 영역(S)은 16행×16열의 매트릭스를 구성하는 복수의 데이터 셀(도트 형성 영역)(C)에 가상 분할되어 있다. 그 코드 영역(S)의 선택된 데이터 셀(C)에는 각각 마크로서의 도트(D)가 형성되어, 이들 복수의 도트(D)에 의해, 액정 표시 장치(1)의 식별 코드(10)가 구성되어 있다.

본 실시예에서는, 도트(D)를 형성해야 할 데이터 셀(C)의 중심 위치를 「목표 토출 위치(P)」라고 하고, 각 데이터 셀(C)의 한 변의 길이를 셀 폭(W)이라고 한다.

각 도트(D)의 외경(外徑)은 데이터 셀(C)의 한 변의 길이(상기 셀 폭(W))와 동일하게 형성되고, 각 도트는 반구 형상을 이룬다. 금속 미립자(예를 들어 니켈 미립자나 망간 미립자)를 분산매에 분산시킨 액상체(F)(도 4 참조)로 이루어지는 액적(Fb)이 데이터 셀(C)을 향하여 토출되어 상기 데이터 셀(C)에 착탄된다. 도트(D)는 착탄된 액적(Fb)이 건조 및 소성(燒成)함으로써 형성되어 있다. 착탄된 액적(Fb)의 건조 및 소성은 레이저광(B)(도 4 참조)을 액적(Fb)에 조사함으로써 행해진다. 본 실시예에서는, 액적(Fb)을 건조 및 소성함으로써 도트(D)를 형성하지만, 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 레이저광(B)에 의한 건조에 의해서만 도트(D)를 형성할 수도 있다.

식별 코드(10)는 각 데이터 셀(C) 내의 도트(D)의 유무에 따라 정해지는 도트의 배치 패턴에 의해, 액정 표시 장치(1)의 제품 번호나 로트(lot) 번호 등을 재현 가능하게 한다.

도 1 내지 도 7을 통하여 본 실시예에서는, 상기 기판(2)의 길이 방향을 X방향으로 정의하고, 기판(2)과 평행한 면내에서 X방향과 직교하는 방향을 Y방향으로 정의한다. 또한, X방향 및 Y방향의 양쪽과 직교하는 방향을 Z방향으로 정의한다. 특히, 도면 중에 화살표로 나타낸 방향을 +X방향, +Y방향, +Z방향으로 하며, 이들과 반대 방향을 각각 -X방향, -Y방향, -Z방향으로 한다.

다음으로, 상기 식별 코드(10)를 형성하기 위한 액적 토출 장치(20)에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는, 복수의 상기 기판(2)의 모재(母材)로 되는 머더 기판(2M)에 복수의 상기 식별 코드(10)를 점재시켜 형성할 경우에 대해서 설명한다. 머더 기판(2M)을 절출함으로써, 각각 식별 코드(10)를 구비한 복수의 기판(2)이 얻어진다. 머더 기판(2M)은 액적 토출 장치(20)가 액적을 토출하는 대상물이다.

도 2에 있어서, 액적 토출 장치(20)는 대략 직육면체 형상으로 형성되어 장치 본체를 구성하는 베이스(21)를 구비한다. 베이스(21)의 일측부(X방향에서의 일측부)에는 복수의 머더 기판(2M)을 수용하는 기판 스토커(stocker)(22)가 배열 설치되어 있다. 기판 스토커(22)는 도 2에서의 상하 방향(+Z방향 및 -Z방향)으로 이동하여 기판 스토커(22)에 수용되는 머더 기판(2M)의 베이스(21) 위로의 반출 및 베이스(21) 위의 머더 기판(2M)의 대응하는 슬롯(slot)으로의 반입을 행한다.

베이스(21)의 상면(21a)이며, 그 기판 스토커(22) 근처의 개소에는 Y방향을 따라 연장되는 주행 장치(23)가 배열 설치되어 있다. 주행 장치(23)는 그 내부에 주행 모터(MS)(도 8 참조)를 가지며, 주행 모터(MS)의 출력축에 연결되는 반송 장치(24)를 Y방향을 따라 주행시킨다. 반송 장치(24)는 수평 다관절 로봇이며, 머더 기판(2M)의 이면(裏面)(2Mb)을 흡착하여 유지 가능한 반송 암(24a)을 갖는다. 반송 장치(24)는 그 내부에 반송 모터(MT)(도 8 참조)를 가지며, 반송 모터(MT)의 출력축에 연결되는 반송 암(24a)을 X방향과 Y방향을 포함하는 평면(X-Y평면) 내에서 신축(伸縮) 및 회동(回動)시키고, 또한 상하 방향으로 이동시킨다.

베이스(21)의 상면(21a)이며, Y방향에서의 양측에는 머더 기판(2M)이 탑재 배치되는 한 쌍의 재치대(載置臺)(25R, 25L)가 병설되어 있다. 한 쌍의 재치대(25R, 25L)은 각각 표면(2Ma)을 상측으로 하여 탑재 배치되는 머더 기판(2M)의 이면(2Mb) 측에, 상기 반송 암(24a)을 빼고 꽂을 수 있는 공간(오목부(25a))을 획정(劃定)한다. 반송 암(24a)은 오목부(25a)의 내부에서 상방 또는 하방으로 이동하여, 머더 기판(2M)을 각 재치대(25R, 25L)로부터 들어올리거나 각 재치대(25R, 25L) 위에 탑재 배치하거나 한다.

주행 모터(MS) 및 반송 모터(MT)가 소정의 제어 신호를 받았을 때, 주행 장치(23) 및 반송 장치(24)는 상기 기판 스토커(22) 내의 머더 기판(2M)을 반출하여 재치대(25R, 25L) 중 어느 한쪽에 탑재 배치한다. 또한, 주행 장치(23) 및 반송 장치(24)는 재치대(25R, 25L)에 탑재 배치된 머더 기판(2M)을 기판 스토커(22)의 소정 슬롯에 반입하여 머더 기판(2M)의 회수(回收)를 행한다.

본 실시예에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 각 재치대(25R, 25L)에 탑재 배치된 머더 기판(2M)의 코드 영역(S)이 -X방향을 향하여 차례로, 즉 도 3의 상측으로부터 하측을 향하여 차례로, 1행째 코드 영역 S1, 2행째 코드 영역 S2, …, 5행째 코드 영역 S5로서 정의되어 있다.

도 2에 있어서, 베이스(21)의 상면(21a)이며, 상기 한 쌍의 재치대(25R, 25L) 사이에는 다관절 로봇(이하, 스칼라(scalar) 로봇이라고 함)(26)이 배열 설치되어 있다. 스칼라 로봇(26)은 베이스(21)의 상면(21a)에 고정되어 상방(+Z방향)으로 연장되는 주축(27)을 구비한다. 주축(27)의 상단에는 제 1 암(28a)이 설치되 어 있다. 제 1 암(28a)의 기단부(基端部)는 주축(27)에 설치된 제 1 모터(M1)(도 8 참조)의 출력축에 연결되고, 제 1 암(28a)은 수평면 내에서, 즉 Z방향을 따라 연장되는 축 주위를 회동 가능하다. 제 1 암(28a)의 선단부에는 제 2 모터(M2)(도 8 참조)가 설치되어 있다. 상기 제 2 모터(M2)의 출력축에는 제 2 암(28b)의 기단부가 연결되고, 제 2 암(28b)은 수평면 내에서 회동 가능하다. 제 2 암(28b)의 선단부에는 제 3 모터(M3)(도 8 참조)가 설치되어 있다. 상기 제 3 모터(M3)의 출력 축에는 원기둥 형상의 제 3 암(28c)이 연결되어 있다. 상기 제 3 암(28c)은 Z방향을 따라 연장되는 축 주위를 회동 가능하다. 제 3 암(28c)의 하단부에는 액적 토출 유닛으로서의 헤드 유닛(30)이 배열 설치되어 있다.

스칼라 로봇(26)은 이들 제 1, 제 2 및 제 3 모터(M1, M2, M3)가 소정의 제어 신호를 받을 때, 대응하는 제 1, 제 2 및 제 3 암(28a, 28b, 28c)을 회동시키고, 도 3에서 헤드 유닛(30)을 상면(21a) 위의 주사 영역(E)(이점쇄선으로 나타낸 영역) 내에서 주사시킨다.

상세하게 설명하면, 도 3의 화살표로 나타낸 바와 같이, 스칼라 로봇(26)은 먼저 헤드 유닛(30)이 1행째 코드 영역 S1 위를 +Y방향으로 주사하도록 제 1 암(28a), 제 2 암(28b) 및 제 3 암(28c)을 회동시킨다. 이 때, 스칼라 로봇(26)은 헤드 유닛(30)을 각 코드 영역(S)의 상방 위치에서는 저속 이동시키고, 서로 이웃하는 코드 영역(S) 사이의 상방 위치에서는 고속 이동시킨다.

스칼라 로봇(26)은 다음으로, 제 3 암(28c)과 함께 헤드 유닛(30)을 180°만큼 좌측 주위로 회전시킨다. 그리고, 스칼라 로봇(26)은 헤드 유닛(30)이 2행째 코드 영역 S2 위를 -Y방향으로 주사하도록 제 1 암(28a), 제 2 암(28b) 및 제 3 암(28c)을 회동시킨다. 이 때, 스칼라 로봇(26)은 헤드 유닛(30)을 각 코드 영역(S)의 상방 위치에서는 저속 이동시키고, 서로 이웃하는 코드 영역(S) 사이의 상방 위치에서는 고속 이동시킨다. 이후 마찬가지로, 스칼라 로봇(26)은 헤드 유닛(30)이 3행째, 4행째 및 5행째 코드 영역 S3, S4, S5를 차례로 주사하도록 암(28a, 28b, 28c)을 회동시킨다.

즉, 본 실시예의 스칼라 로봇(26)은 헤드 유닛(30)의 방향을 상기 헤드 유닛(30)의 이동 방향(주사 방향 J)에 따라 변경하고, 헤드 유닛(30)을 모든 코드 영역(S) 위를 통과하는 지그재그 형상의 주사 경로를 따라 이동시킨다. 헤드 유닛(30)의 주사 방향 J, 즉 주사 경로는 X-Y평면 내에 존재한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 헤드 유닛(30)은 박스체 형상으로 형성된 케이스(31)를 구비하고 있다. 케이스(31)의 내부에는 액상체 탱크(32)와, 상기 액상체 탱크(32)의 하측에 위치하는 자기 밀봉 밸브(33)가 배열 설치되고, 자기 밀봉 밸브(33)는 액상체 탱크(32)에 연통(連通)된다. 케이스(31)의 하측에는 상기 자기 밀봉 밸브(33)에 연통되는 액적 토출 헤드(이하 간단히, 토출 헤드라고 함)(34)가 배열 설치되어 있다.

액상체 탱크(32)는 상기 액상체(F)를 수용한다. 액상체(F)는 그 수두(水頭) 차압을 이용하여 액상체 탱크(32) 내의 액면(液面)(FS)보다도 하방(자기 밀봉 밸브(33) 및 토출 헤드(34))을 향하여 도출(導出)된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 자기 밀봉 밸브(33)는 밸브 본체(35)를 갖고, 상 기 밸브 본체(35)의 내부에는 도입로(36)가 형성되어 있다. 도입로(36)는 상기 액상체 탱크(32)에 연통되고, 액상체 탱크(32)로부터 도출된 액상체(F)를 밸브 본체(35)의 내부에 도입한다. 밸브 본체(35)의 내부에는 도입로(36)의 하류 끝에 연통 되는 단면 사각 형상의 공간, 즉 밸브체 수용실(37S)이 형성되어 있다. 밸브체 수용실(37S)은 도입로(36)로부터 도출된 액상체(F)를 수용한다. 밸브 본체(35)는 밸브체 수용실(37S)의 상방에서 밸브 본체(35)의 상면(35a)에 개구되는 오목부(수압(受壓) 오목부(37b))를 갖고 있다. 밸브 본체(35)는 또한, 밸브체 수용실(37S)을 수압 오목부(37b)에 연통시키도록 Z방향을 따라 연장되는 원형 구멍(연통 구멍(37a))을 갖고 있다.

밸브 본체(35)의 상면(35a)에는 가요성(可撓性)의 수압 시트(38)가 점착되고, 이것은 상하 방향(Z방향)으로 요곡(撓曲) 가능하다. 이 수압 시트(38)가 수압 오목부(37b)를 밀봉함으로써 공간(수압실(39S))이 형성된다. 이들 수압 오목부(37b)와 수압 시트(38)에 의해 둘러싸인 수압실(39S)은 그 용적이 가변(可變)이다. 수압실(39S)은 밸브체 수용실(37S)과 연통되어 액상체(F)를 수용한다.

수압 시트(38)의 하측에는 상하 방향으로 변위 가능한 수압판(38T)이 점착되어, 그 수압판(38T)과 수압 오목부(37b)의 저면(底面) 사이에는 가압 부재로서의 코일 스프링(SP1)이 배열 설치되어 있다. 코일 스프링(SP1)은 수압판(38T)(수압 시트(38))을 상방으로 가압하여 수압판(38T)(수압 시트(38))과 수압 오목부(37b)의 저면 사이를 소정 거리(「정상 거리 H1」)만큼 이간(離間)시킨다. 본 실시예에서는, 수압판(38T)과 수압 오목부(37b)의 저면 사이의 거리를 상기 「정상 거리 H1」 으로 하는 수압실(39S)의 압력을 「정상압」이라고 한다.

밸브 본체(35)는 수압 오목부(37b)의 저면으로부터 Z방향을 따라 연장되는 도출로(40)를 갖고 있다. 도출로(40)는 수압실(39S)을 상기 토출 헤드(34)에 연통 시키는 유로(流路)이며, 액상체(F)를 수압실(39S)로부터 토출 헤드(34)로 안내한다.

수압실(39S) 내의 액상체(F)가 토출 헤드(34)에 도입될 때, 수압실(39S)의 압력은 상기 「정상압」보다도 낮아지고, 수압판(38T)(수압 시트(38))이 코일 스프링(SP1)의 가압력에 저항하여 하방으로 이동한다.

밸브체 수용실(37S)의 내부에는 밸브체(41)가 배열 설치되어 있다. 밸브체(41)는 원판 형상의 차양부(41a)와, 차양부(41a)의 중심으로부터 상방으로 연장되는 축부(41b)를 가지며, 그 중심(G)이 차양부(41a)의 대략 중심 위치로 되도록 형성되어 있다. 차양부(41a)는 밸브체 수용실(37S)의 내부에 배치되고, 축부(41b)는 연통 구멍(37a)을 통하여 수압실(39S)의 내부에 연장되어 있다. 연통 구멍(37a)은 밸브체(41)의 상하 이동만을 허용한다.

밸브체(41)의 하면과 밸브체 수용실(37S)의 저면 사이에는 밸브체(41)를 상방으로 가압하는 가압 부재로서의 코일 스프링(SP2)이 배열 설치되어 있다. 코일 스프링(SP2)의 가압력은 수압실(39S)의 압력이 「정상압」일 때, 차양부(41a)를 밸브체 수용실(37S)의 상면에 맞닿게 하여, 밸브체 수용실(37S)과 수압실(39S) 사이의 연통을 차단한다.

밸브체(41)는 「폐쇄 위치」와 「개방 위치」 사이를 이동 가능하다. 밸브 체(41)가 「폐쇄 위치」에 있을 때, 차양부(41a)가 밸브체 수용실(37S)의 상면에 맞닿아, 밸브체 수용실(37S)과 수압실(39S)의 연통이 차단된다. 밸브체(41)가 「개방 위치」에 있을 때, 차양부(41a)가 밸브체 수용실(37S)의 상면으로부터 이간되어 밸브체 수용실(37S)과 수압실(39S)이 서로 연통된다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 액상체(F)가 수압실(39S)로부터 토출 헤드(34)에 도출되어 수압실(39S)의 압력이 「정상압」보다도 낮아질 때, 수압판(38T)은 코일 스프링(SP1)의 가압력에 저항하여 하동하고, 밸브체(41)를 「폐쇄 위치」로부터 「개방 위치」로 이동시킨다. 밸브체(41)가 「개방 위치」로 이동하면, 밸브체 수용실(37S)은 연통 구멍(37a)을 통하여 수압실(39S)과 연통되고, 그것에 의해 액상체(F)가 밸브체 수용실(37S)로부터 수압실(39S)로 도입되어, 수압실(39S)의 압력 저하가 보상된다. 수압실(39S)의 압력이 다시 「정상압」으로 돌아가면, 밸브체(41)는 코일 스프링(SP1)의 가압력에 의해 다시 「폐쇄 위치」로 이동하고, 밸브체 수용실(37S)과 수압실(39S)의 연통을 차단한다. 즉, 밸브체(41)는 밸브체 수용실(37S)로부터 수압실(39S)로의 액상체(F) 도입을 차단하여 수압실(39S)의 압력을 「정상압」으로 유지한다. 따라서, 자기 밀봉 밸브(33)는 토출 헤드(34)에 공급하는 액상체(F)의 압력을 「정상압」으로 유지한다.

자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 방향, 즉 밸브체(41)의 이동 방향(밸브체(41)의 중심(重心)(G)의 이동 방향)은 상하 방향이다. 환언하면, 밸브체(41)의 이동 방향은 헤드 유닛(30)의 주사 방향 J를 포함하는 X-Y평면에 대하여 수직이다. 그 때문에, X-Y평면 내에서의 헤드 유닛(30)의 움직임에 기인하여 밸브체(41)에 작용하는 가속도의 방향은 밸브체(41)의 이동 방향에 대하여 수직이다. 따라서, 자기 밀봉 밸브(33)는 X-Y평면 내에서의 헤드 유닛(30)의 움직임에 영향을 받지 않고, 수압실(39S)의 압력에 따라 적정히 개폐 동작하여 액상체(F)의 공급압을 「정상압」으로 적합하게 유지한다.

헤드 유닛(30)이 주사 방향 J(X-Y평면)에서 가속 또는 감속할 때, 자기 밀봉 밸브(33)(밸브체(41))는 헤드 유닛(30)의 가속도에 따라, X-Y평면과 평행한 방향의 힘(가중)을 받는다. 이 힘의 방향은 자기 밀봉 밸브(33)가 개폐 동작할 때의 밸브체(41) 중심(G)의 이동 방향과 수직이다. 이 때문에, 자기 밀봉 밸브(33)는 헤드 유닛(30)의 가속 또는 감속에 영향을 받지 않고, 수압실(39S)의 압력에 따라 적정히 개폐 동작한다. 따라서, 자기 밀봉 밸브(33)는 헤드 유닛(30)의 가속 또는 감속에 영향을 받지 않고, 토출 헤드(34)에 공급하는 액상체(F)의 압력을 「정상압」으로 유지할 수 있다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 토출 헤드(34)의 하측에는 노즐 플레이트(42)가 구비되고, 그 노즐 플레이트(42)의 하면(노즐 형성면(42a))에는 Z방향을 따라 노즐 플레이트(42)를 관통하는 복수의 원형 구멍(노즐(N))이 개구되어 있다(도 7에서는, 1개의 노즐(N)만을 도시). 노즐(N)은 헤드 유닛(30)의 주사 방향 J와 직교하는 방향(도 7에서 지면에 수직인 방향)을 따라 배열되어 있고, 그 배열 피치는 상기 셀 폭(W)과 동일하다.

본 실시예에서는, 머더 기판(2M)의 표면(2Ma) 위이며, 각 노즐(N)의 Z방향에서의 바로 아래의 위치를 「착탄 위치(PF)」라고 한다.

토출 헤드(34)는 각 노즐(N)의 상측에서, 상기 자기 밀봉 밸브(33)(도출로(40))에 연통되는 캐비티(cavity)(43)를 갖고, 각 캐비티(43)는 자기 밀봉 밸브(33)로부터 도출된 액상체(F)를 대응하는 노즐(N)의 내부에 공급한다. 각 캐비티(43)의 상측에는 진동판(44)이 점착되고, 각 진동판(44)은 대응하는 캐비티(43) 내의 용적을 확대 및 축소하도록 상하 방향으로 진동 가능하다.

진동판(44)의 상측에는 노즐(N)에 각각 대응하는 복수의 압전 소자(PZ)가 배열 설치되어 있다. 각 압전 소자(PZ)는 구동 신호(구동 전압(COM1): 도 8 참조)를 받으면, 구동 전압(COM1)에 따른 구동량에 의해 상하 방향으로 수축 및 신장한다. 진동판(44)은 압전 소자(PZ)의 수축 및 신장에 의해 상하 방향으로 진동하여 노즐(N) 내의 액상체(F)의 계면(메니스커스(K))을 상하 방향으로 진동시킨다.

각 압전 소자(PZ)는 각각 대응하는 「착탄 위치(PF)」가 코드 영역(S)의 「목표 토출 위치(P)」에 위치할 때, 구동 전압(COM1)을 받는다. 구동 전압(COM1)을 받은 압전 소자(PZ)는 메니스커스(K)를 진동시켜 소정 용량의 액적(Fb)을 대응하는 노즐(N)로부터 토출시킨다. 액상체(F)가 자기 밀봉 밸브(33)에 의해 안정적으로 토출 헤드(34)에 공급되기 때문에, 노즐(N)로부터 토출되는 액적(Fb)은 소정 용량으로 적합하게 제어된다. 액적(Fb)은 Z방향을 따라 하방으로 안정 비행하여, 대응하는 착탄 위치(PF)(목표 토출 위치(P))에 착탄된다. 착탄 위치(PF)에 착탄된 액적(Fb)은 그 외경이 셀 폭(W)으로 되도록 표면(2Ma)을 따라 습윤 확장된다.

본 실시예에서는, 액적(Fb)의 토출 동작의 개시 시로부터, 토출된 액적(Fb)의 외경이 셀 폭(W)으로 될 때까지의 시간을 「조사(照射) 대기 시간」으로 한다. 헤드 유닛(30)은 이 「조사 대기 시간」 동안에 셀 폭(W)만큼 이동한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 토출 헤드(34)의 한쪽에는 레이저 헤드(45)가 배열 설치되어 있다. 레이저 헤드(45)는 주사 방향 J에 관하여 토출 헤드(34)의 뒤쪽에 위치한다. 레이저 헤드(45)의 내부에는 노즐(N)에 각각 대응하는 복수의 레이저 조사 장치(반도체 레이저(LD))가 노즐(N)의 배열 방향(도 4에서 지면에 수직인 방향)을 따라 배열되어 있다. 각 반도체 레이저(LD)는 구동 신호(구동 전압(COM2): 도 8 참조)를 받으면, 액적(Fb)의 흡수 파장에 대응한 파장 영역의 레이저광(B)을 Z방향을 따라 하방을 향하여 출사시킨다.

반도체 레이저(LD)의 바로 아래에는 광학계(반사 미러(M))가 상기 노즐(N)의 배열 방향을 따라 연장되도록 배치되어 있다. 반사 미러(M)는 대응하는 반도체 레이저(LD)로부터의 레이저광(B)을 전반사시키고, 전반사된 레이저광(B)을 「조사 위치(PT)」로 안내한다. 조사 위치(PT)는 주사 방향 J에 관하여 착탄 위치(PF)의 뒤쪽에 위치한다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 착탄 위치(PF)와 조사 위치(PT) 사이의 거리는 헤드 유닛(30)이 상기 조사 대기 시간 동안에 이동하는 거리, 즉 셀 폭(W)과 동일한 거리로 설정되어 있다.

각 반도체 레이저(LD)는 각각 대응하는 조사 위치(PT)가 목표 토출 위치(P)에 위치할 때, 구동 전압(COM2)을 받는다. 구동 전압(COM2)을 받은 반도체 레이저(LD)는 출사되는 레이저광(B)을 반사 미러(M)에 전반사시키고, 레이저광(B)을 조사 위치(PT)에 존재하는 액적(Fb)에 조사한다. 액적(Fb)을 조사하는 레이저광(B)은 액적(Fb)의 용매 또는 분산매 등을 증발시켜 액적(Fb) 중의 금속 미립자를 조사 위치(PT)에서 소성한다. 이것에 의해, 목표 토출 위치(P)에는 셀 폭(W)과 동일한 외경을 갖는 도트(D)가 형성된다.

다음으로, 상기한 바와 같이 구성된 액적 토출 장치(20)의 전기적 구성을 도 8에 따라 설명한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 제어 장치(51)는 CPU, RAM 및 ROM을 구비하고, ROM에 저장된 각종 데이터 및 각종 제어 프로그램에 따라, 주행 장치(23), 반송 장치(24) 및 스칼라 로봇(26)을 구동시키는 동시에, 토출 헤드(34) 및 레이저 헤드(45)를 구동시킨다.

제어 장치(51)에는 기동 스위치 및 정지 스위치 등의 조작 스위치를 갖는 입력 장치(52)가 접속되어 있고, 이 입력 장치(52)를 통하여 식별 코드(10)의 화상이 미리 정해진 묘화(描畵) 데이터(Ia)로서 입력된다. 제어 장치(51)는 입력 장치(52)로부터의 묘화 데이터(Ia)에 따라 비트맵 데이터(BMD), 압전 소자(PZ)에 대한 구동 전압(COM1) 및 반도체 레이저(LD)에 대한 구동 전압(COM2)을 생성한다.

비트맵 데이터(BMD)는 각 비트의 값(0 또는 1)에 따라, 압전 소자(PZ)의 온(on) 또는 오프(off)를 규정하는 것이다. 즉, 비트맵 데이터(BMD)는 이차원 묘화 평면(머더 기판(2M)의 표면(2Ma)) 위에서의 각 데이터 셀(C)에 액적(Fb)을 토출할지의 여부를 규정하는 데이터이다.

제어 장치(51)에는 주행 장치 구동 회로(53)가 접속되어 있다. 주행 장치 구동 회로(53)는 주행 모터(MS)와 주행 모터 회전 검출기(MSE)에 접속되어 있다. 주행 장치 구동 회로(53)는 제어 장치(51)로부터의 제어 신호에 응답하여 주행 모터(MS)를 정회전 또는 역회전시키는 동시에, 주행 모터 회전 검출기(MSE)로부터의 검출 신호에 의거하여, 반송 장치(24)의 이동 방향 및 이동량을 연산한다.

제어 장치(51)에는 반송 장치 구동 회로(54)가 접속되어 있다. 반송 장치 구동 회로(54)는 반송 모터(MT)와 반송 모터 회전 검출기(MTE)에 접속되어 있다. 반송 장치 구동 회로(54)는 제어 장치(51)로부터의 제어 신호에 응답하여 반송 모터(MT)를 정회전 또는 역회전시키는 동시에, 반송 모터 회전 검출기(MTE)로부터의 검출 신호에 의거하여, 반송 암(24a)의 이동 방향 및 이동량을 연산한다.

제어 장치(51)에는 스칼라 로봇 구동 회로(55)가 접속되어 있다. 스칼라 로봇 구동 회로(55)는 제 1 모터(M1), 제 2 모터(M2) 및 제 3 모터(M3)에 접속되어 있고, 제어 장치(51)로부터의 제어 신호에 응답하여 제 1, 제 2 및 제 3 모터(M1, M2, M3)를 정회전 또는 역회전시킨다. 스칼라 로봇 구동 회로(55)는 제 1 모터 회전 검출기(M1E), 제 2 모터 회전 검출기(M2E) 및 제 3 모터 회전 검출기(M3E)에 접속되어 있고, 제 1, 제 2 및 제 3 모터 회전 검출기(M1E, M2E, M3E)로부터의 검출 신호에 의거하여, 헤드 유닛(30)의 이동 방향 및 이동량을 연산한다.

제어 장치(51)는 스칼라 로봇 구동 회로(55)를 통하여 헤드 유닛(30)을 주사 방향 J를 따라 지그재그 형상으로 이동시키는 동시에, 스칼라 로봇 구동 회로(55)로부터의 연산 결과에 의거하여, 각종 제어 신호를 출력한다.

제어 장치(51)에는 토출 헤드 구동 회로(56)가 접속되어 있다. 제어 장치(51)는 소정의 클록 신호에 동기(同期)한 토출 타이밍 신호(LP)를 토출 헤드 구동 회로(56)에 출력한다. 제어 장치(51)는 또한, 구동 전압(COM1)을 소정의 클록 신호에 동기시켜 토출 헤드 구동 회로(56)에 출력한다. 제어 장치(51)는 또한, 비트맵 데이터(BMD)에 의거하여, 소정의 기준 클록 신호에 동기한 토출 제어 신호(SI)를 생성하고, 그 토출 제어 신호(SI)를 토출 헤드 구동 회로(56)에 시리얼(serial) 전송한다. 토출 헤드 구동 회로(56)는 제어 장치(51)로부터의 토출 제어 신호(SI)를 시리얼/패럴렐(parallel) 변환하여, 복수의 압전 소자(PZ)에 대응시킨다.

토출 헤드 구동 회로(56)는 제어 장치(51)로부터의 토출 타이밍 신호(LP)를 받으면, 시리얼/패럴렐 변환된 토출 제어 신호(SI)에 의거하여 선택되는 압전 소자(PZ)에 대하여, 각각 구동 전압(COM1)을 공급한다. 즉, 제어 장치(51)는 각 착탄 위치(PF)가 목표 토출 위치(P)에 일치하는 타이밍에서 토출 제어 신호(SI)(비트맵 데이터(BMD))에 의거하여 선택된 노즐(N)로부터 액적(Fb)을 토출시키고, 토출된 액적(Fb)을 목표 토출 위치(P)에 착탄시킨다. 또한, 토출 헤드 구동 회로(56)는 시리얼/패럴렐 변환된 토출 제어 신호(SI)를 레이저 헤드 구동 회로(57)에 출력한다.

제어 장치(51)에는 레이저 헤드 구동 회로(57)가 접속되어 있다. 제어 장치(51)는 소정의 기준 클록 신호에 동기시킨 구동 전압(COM2)을 레이저 헤드 구동 회로(57)에 출력한다. 레이저 헤드 구동 회로(57)는 토출 헤드 구동 회로(56)로부터 토출 제어 신호(SI)를 받으면, 소정의 시간, 즉 상기 조사 대기 시간만큼 대기한 후, 토출 제어 신호(SI)에 대응한 반도체 레이저(LD)에 각각 구동 전압(COM2)을 공급한다. 즉, 조사 대기 시간이 경과하면, 조사 위치(PT)가 목표 토출 위치(P)에 일치한다. 제어 장치(51)는 조사 위치(PT)가 목표 토출 위치(P)에 일치하는 타이 밍에서 레이저 헤드(45)에 레이저광(B)을 출사시킨다.

다음으로, 액적 토출 장치(20)를 이용하여 식별 코드(10)를 형성하는 순서에 대해서 설명한다.

우선, 입력 장치(52)를 조작하여 묘화 데이터(Ia)를 제어 장치(51)에 입력한다. 그러면, 제어 장치(51)는 주행 장치 구동 회로(53) 및 반송 장치 구동 회로(54)를 통하여 주행 장치(23) 및 반송 장치(24)를 구동시키고, 머더 기판(2M)을 기판 스토커(22)로부터 재치대(25R) 또는 재치대(25L)에 반송하여 거기에 탑재 배치한다.

또한, 제어 장치(51)는 묘화 데이터(Ia)에 의거하는 비트맵 데이터(BMD)를 생성시켜 저장하는 동시에, 구동 전압(COM1) 및 구동 전압(COM2)을 생성시킨다. 그리고, 제어 장치(51)는 스칼라 로봇 구동 회로(55)를 통하여 스칼라 로봇(26)을 구동시켜 헤드 유닛(30)에 주사를 개시시킨다. 제어 장치(51)는 스칼라 로봇 구동 회로(55)로부터 얻어지는 연산 결과에 의거하여, 헤드 유닛(30)과 함께 이동하는 착탄 위치(PF)가 선두의 데이터 셀(C)(목표 토출 위치(P))에 도달했는지의 여부를 판단한다. 선두의 데이터 셀(C)은 1행째 코드 영역 S1 중 도 3에서 가장 우측에 위치하는 코드 영역(S) 중에서, 가장 우측에 위치하는 1열(列)분의 데이터 셀(C)이다.

또한, 제어 장치(51)는 토출 헤드 구동 회로(56)에 토출 제어 신호(SI)를 출력하는 동시에, 토출 헤드 구동 회로(56) 및 레이저 헤드 구동 회로(57)에 각각 구동 전압(COM1) 및 구동 전압(COM2)을 출력한다.

착탄 위치(PF)가 선두의 데이터 셀(C)(목표 토출 위치(P))에 도달하면, 제어 장치(51)는 토출 헤드 구동 회로(56)에 토출 타이밍 신호(LP)를 출력한다. 그러면, 토출 헤드 구동 회로(56)는 토출 제어 신호(SI)에 의거하여 선택된 압전 소자(PZ)에 각각 구동 전압(COM1)을 공급하여, 대응하는 노즐(N)로부터 일제히 액적(Fb)을 토출시킨다.

이 때, 각 노즐(N)에는 자기 밀봉 밸브(33)에 의한 압력 제어에 의해, 안정된 압력의 액상체(F)가 계속 공급된다. 그 때문에, 토출되는 액적(Fb)의 용량이나 비행 방향이 안정되어 액적(Fb)은 대응하는 목표 토출 위치(P)에 정확하게 착탄된다. 목표 토출 위치(P)에 착탄된 액적(Fb)은 시간의 경과와 함께 습윤 확장되고, 토출 동작의 개시로부터 조사 대기 시간이 경과하면, 액적(Fb)의 외경은 셀 폭(W)으로 된다.

또한, 제어 장치(51)는 토출 헤드 구동 회로(56)를 통하여, 시리얼/패럴렐 변환한 토출 제어 신호(SI)를 레이저 헤드 구동 회로(57)에 출력한다. 그리고, 토출 동작의 개시로부터 조사 대기 시간이 경과하여 조사 위치(PT)가 목표 토출 위치(P)에 일치하면, 레이저 헤드 구동 회로(57)는 토출 제어 신호(SI)에 의거하여 선택된 반도체 레이저(LD)에 각각 구동 전압(COM2)을 공급하여, 선택된 반도체 레이저(LD)로부터 일제히 레이저광(B)을 출사시킨다.

반도체 레이저(LD)로부터 출사된 레이저광(B)은 반사 미러(M)에 의해 전반사되어, 조사 위치(PT)에 존재하는 액적(Fb)에 조사된다. 그러면, 액적(Fb) 중의 용매 또는 분산매가 증발하는 동시에, 액적(Fb) 중의 금속 미립자가 소성되고, 그것 에 의해 액적(Fb)이 셀 폭(W)과 동일한 외경을 갖는 도트(D)로서 표면(2Ma)에 고착(固着)된다. 이와 같이 하여, 셀 폭(W)에 정합(整合)한 도트(D)가 형성된다.

이후, 상기와 같은 방법으로 하여, 헤드 유닛(30)이 주사 경로를 따라 이동하면서 착탄 위치(PF)가 목표 토출 위치(P)에 도달할 때마다, 선택된 노즐(N)로부터 액적(Fb)이 토출된다. 그리고, 표면(2Ma)에 착탄된 액적(Fb)의 외경이 셀 폭(W)으로 되는 타이밍에서 그 액적(Fb)에 대하여 레이저광(B)이 조사된다. 그 결과, 머더 기판(2M)의 각 코드 영역(S)에 소정의 배치 패턴을 갖는 도트(D)가 형성된다.

다음으로, 본 실시예의 이점(利點)을 이하에 기재한다.

(1) 수두 차압을 이용하여 액상체(F)를 공급하는 액상체 탱크(32)와, 액상체 탱크(32)로부터 공급되는 액상체(F)의 압력을 정상압으로 제어하는 자기 밀봉 밸브(33)가 토출 헤드(34)와 함께 스칼라 로봇(26)에 탑재되어 있다. 액상체 탱크(32) 및 자기 밀봉 밸브(33)는 토출 헤드(34)와 함께 X-Y평면 내에 존재하는 주사 방향 J를 따라 이동한다.

따라서, 액상체 탱크(32)나 자기 밀봉 밸브(33)를 베이스(21)에 배열 설치하는 경우에 비하여, 액상체(F)를 위한 공급 라인을 짧게 할 수 있으며, 공급 라인의 굴곡 등에 기인하는 액상체(F)의 공급 불량을 회피할 수 있다. 그 결과, 2차원 방향으로 가속 또는 감속하는 토출 헤드(34)에 대하여, 액상체(F)를 안정되게 공급할 수 있으며, 액적(Fb)으로 이루어지는 식별 코드(10)의 생산성을 향상시킬 수 있다.

(2) 밸브체(41)의 축부(41b)는 밸브체 수용실(37S)과 수압실(39S) 사이를 연 장되는 연통 구멍(37a)에 삽입되고, 밸브체(41)는 상하 방향(Z방향)으로만 이동 가능하다. 밸브체(41)를 이동시킬 수 있는 힘을 발생시키는 가속도의 방향이 X-Y평면 내에서 이동하는 헤드 유닛(30)의 가속도의 방향에 대하여 수직으로 되도록 자기 밀봉 밸브(33)가 배치되어 있다.

즉, 가령 Z방향의 가속도가 밸브체(41)에 작용한 경우에는, 밸브체(41)는 그 가속도와 자신의 질량에 의해 생기는 힘을 받아, Z방향으로 이동시킬 수 있다. 그러나, 본 실시예에서는 헤드 유닛(30)의 가속도의 방향이 Z방향에 대하여 수직이다. 따라서, 헤드 유닛(30)의 가속 또는 감속의 영향을 받지 않고, 수압실(39S)의 압력에 따라 밸브체(41)의 위치를 적합하게 제어할 수 있다. 그 결과, 토출 헤드(34)에 공급되는 액상체(F)의 압력을 안정시킬 수 있다.

(3) 자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 방향은 헤드 유닛(30)의 주사 방향 J에 대하여 수직이다. 따라서, 자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 동작을 보다 확실하게 제어할 수 있으며, 토출 헤드(34)에 공급되는 액상체(F)의 압력을 보다 안정시킬 수 있다.

(4) 밸브체(41) 중심(G)의 이동 방향은 자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 방향과 일치한다. 따라서, 자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 동작을 보다 안정화시킬 수 있으며, 토출 헤드(34)에 액상체(F)를 보다 안정적으로 공급할 수 있다.

(5) 코일 스프링(SP2)이 밸브체(41)를 폐쇄 위치를 향하여 가압한다. 따라서, 코일 스프링(SP2)의 가압력에 의거하여, 자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 동작을 규정할 수 있으며, 토출 헤드(34)에 공급되는 액상체(F)의 압력을 더 안정시킬 수 있다.

(6) 레이저 헤드(45)는 헤드 유닛(30)에 탑재되어 있고, 그 레이저 헤드(45)로부터 출사되는 레이저광(B)에 의해 액적(Fb)이 건조된다. 그 때문에, 착탄된 액적(Fb)의 형상 제어성을 향상시킬 수 있다. 또한, 식별 코드(10)의 생산성을 향상시킬 수 있다.

다음으로, 본 발명을 구체화한 제 2 실시예를 도 9에 따라 설명한다. 제 2 실시예의 액적 토출 장치(20)는 자기 밀봉 밸브(33)에 대해서만 제 1 실시예의 액적 토출 장치(20)와 상이하다. 그 때문에, 이하에서는 자기 밀봉 밸브(33)의 변경 점에 대해서 상세하게 설명한다.

도 9에 있어서, 밸브 본체(35)는 도입로(36)에 연통되는 도입실(37R)과, 도출로(40)에 연통되는 도출실(39R)과, 도입실(37R)과 도출실(39R)을 연통하는 연통 구멍(37a)을 갖고 있다. 도출실(39R)에는 도 9의 지면에 수직인 방향으로 연장되는 회동축 A가 설치되는 동시에, 회동축 A를 중심으로 회동 가능한 단면 L자 형상의 밸브체(41)가 배열 설치되어 있다.

밸브체(41)는 판 형상의 차단부(41c)를 갖고, 차단부(41c)가 도출실(39R)의 내벽면에 맞닿을 때, 연통 구멍(37a)과 도출실(39R)의 연통이 차단된다. 이 상태로부터 차단부(41c)가 회동축 A를 중심으로 우측 방향으로 회동하면, 차단부(41c)가 도출실(39R)의 내벽면으로부터 이간되어 연통 구멍(37a)과 도출실(39R)의 연통이 허용된다. 즉, 자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 방향은 회동축 A를 중심으로 하는 원의 둘레 방향과 동일하다.

밸브체(41)는 차단부(41c)가 도출실(39R)의 내벽면에 맞닿는 「폐쇄 위치」 와, 차단부(41c)가 도출실(39R)의 내벽면으로부터 이간되는 「개방 위치」 사이를 회동 가능하다.

차단부(41c)의 하부에는 회동부(41d)가 형성되어 있다. 밸브체(41)가 폐쇄 위치에 있는 상태에서, 차단부(41c)는 Z방향을 따라 연장되어 있고, 회동부(41d)는 주사 방향 J(Y방향)를 따라 연장되어 있다. 회동부(41d)는 차단부(41c)보다도 큰 질량을 가지며, 그 회동부(41d)의 대략 중심 위치에 밸브체(41)의 중심(G)이 존재한다. 회동부(41d)는 상기 회동부(41d)에 삽입된 상기 회동축 A에 의해, 회동 가능하게 지지되어 있다. 본 실시예의 자기 밀봉 밸브(33)에서는, 밸브체(41)를 회동시킬 수 있는 힘을 발생시키는 가속도의 방향이 밸브체(41) 중심(G)의 이동 방향, 즉 중심(G) 부위에서의 밸브체(41)의 이동 방향과 일치하고, 헤드 유닛(30)의 주사 방향 J를 포함하는 X-Y평면에 대하여 대략 수직이다.

회동부(41d)와 도출실(39R)의 내측벽 사이에는, 회동부(41d)를 폐쇄 위치를 향하여 가압하는 가압 부재로서의 코일 스프링(SP3)이 배열 설치되어 있다.

액상체(F)가 도출실(39R)로부터 토출 헤드(34)에 도출되어 도출실(39R)의 압력이 소정 압력(정상압)보다도 낮아지면, 밸브체(41)가 코일 스프링(SP3)의 가압력에 저항하여 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 회동한다. 밸브체(41)가 개방 위치로 이동하면, 액상체(F)가 도입실(37R)로부터 도출실(39R)에 도입되어 도출실(39R)의 압력 저하가 보상된다. 도출실(39R)의 압력이 다시 정상압으로 돌아가면, 밸브체(41)는 코일 스프링(SP3)의 가압력에 의해 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 회동하여, 도입실(37R)과 도출실(39R)의 연통을 차단한다. 즉, 밸브체(41)는 도입실(37R)로 부터 도출실(39R)로의 액상체(F)의 도입을 차단하여 도출실(39R)의 압력을 정상압으로 유지한다. 이와 같이 하여, 자기 밀봉 밸브(33)는 토출 헤드(34)에 공급하는 액상체(F)의 압력을 정상압으로 유지한다.

헤드 유닛(30)이 주사 방향 J(X-Y평면)에서 가속 또는 감속할 때, 자기 밀봉 밸브(33)(밸브체(41))는 헤드 유닛(30)의 가속도에 따라, X-Y평면과 평행한 방향의 힘(가중)을 받는다. 이 힘의 방향은 자기 밀봉 밸브(33)가 개폐 동작할 때의 밸브체(41) 중심(G)의 이동 방향과 수직이다. 그 때문에, 자기 밀봉 밸브(33)는 헤드 유닛(30)의 가속 또는 감속에 영향을 받지 않고, 도출실(39R)의 압력에 따라 적정히 개폐 동작한다. 따라서, 자기 밀봉 밸브(33)는 헤드 유닛(30)의 가속 또는 감속에 영향을 받지 않고, 토출 헤드(34)에 공급되는 액상체(F)의 압력을 정상압으로 유지할 수 있다.

따라서, 본 실시예의 구성에 의해 얻어지는 이점은, 제 1 실시예의 구성에 의해 얻어지는 이점과 동일하다.

다음으로, 본 발명을 구체화한 제 3 실시예를 도 10에 따라 설명한다. 제 3 실시예의 액적 토출 장치(20)는 자기 밀봉 밸브(33)에 대해서만 제 2 실시예의 액적 토출 장치(20)와 상이하다. 그 때문에, 이하에서는 자기 밀봉 밸브(33)의 변경점에 대해서 상세하게 설명한다.

도 10에 있어서, 도입실(37R)과 도출실(39R) 사이에는 연결 공간으로서의 밸브체 수용실(41R)이 설치되어 있다. 밸브체 수용실(41R)은 도입실(37R)과 도출실(39R)을 연통시켜 구체(球體) 형상의 밸브체(41)를 이동 가능하게 수용한다.

밸브체 수용실(41R)과 도입실(37R)은 원추(圓錐) 구멍(연통 구멍(37h))에 의해 연통되어 있다. 도 10에 실선으로 나타낸 바와 같이, 밸브체(41)가 연통 구멍(37h)의 내벽에 맞닿음으로써, 밸브체 수용실(41R)과 도입실(37R)의 연통이 차단된다. 밸브체(41)가 연통 구멍(37h)의 내벽에 맞닿은 상태에서, 연통 구멍(37h)은 밸브체(41) 상하 방향을 따른 이동만을 허용한다.

밸브체 수용실(41R)과 도출실(39R)은 원형 구멍(연통 구멍(39h))에 의해 연통되어 있다. 연통 구멍(39h)은 연통 구멍(37h)과 동일축선상에 위치한다. 도 10에 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 밸브체(41)가 연통 구멍(39h)의 개구를 막음으로써, 밸브체 수용실(41R)과 도출실(39R)의 연통이 차단된다.

밸브체(41)는 연통 구멍(37h)을 막는 「제 1 폐쇄 위치(도 10에서 실선으로 나타낸 위치)」와, 연통 구멍(39h)을 막는 「제 2 폐쇄 위치(도 10에서 이점쇄선으로 나타낸 위치)」 사이를 이동 가능하다. 밸브체(41)가 제 1 폐쇄 위치와 제 2 폐쇄 위치 사이의 위치, 즉 「개방 위치」에 있을 때, 도입실(37R)과 도출실(39R)이 밸브체 수용실(41R)을 통하여 연통된다.

본 실시예에서는, 자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 방향이 상하 방향(Z방향)으로 설정되고, 헤드 유닛(30)의 주사 방향 J(X-Y평면)와 수직이다. 또한, 자기 밀봉 밸브(33)는 개방 위치의 상하 양측에 폐쇄 위치를 갖는다.

밸브체(41)의 좌우 양측에는 밸브체(41)를 제 1 폐쇄 위치를 향하여 가압하는 한 쌍의 코일 스프링(가압 부재)(SP4)이 배열 설치되어 있다. 코일 스프링(SP4)은 도출실(39R)의 압력이 소정 압력(정상압)에 있을 때, 그 가압력에 의해 밸 브체(41)를 제 1 폐쇄 위치에 배치시킨다. 코일 스프링(SP4)은 도출실(39R)의 압력이 정상압보다도 작아지면, 밸브체(41)가 개방 위치로 이동하는 것을 허용한다. 또한, 코일 스프링(SP4)은 제 1 폐쇄 위치에 있는 밸브체(41)가 상방으로 향하는 가속도를 받을 때에, 그 가속도와 밸브체(41)의 질량에 의해 생기는 힘(가중)에 의해 밸브체(41)가 제 2 폐쇄 위치로 이동하는 것을 허용한다.

따라서, 본 실시예에서의 자기 밀봉 밸브(33)(밸브체(41))는 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지로, 헤드 유닛(30)의 가속 또는 감속에 의해 생기는 힘의 영향을 받지 않고, 토출 헤드(34)에 공급되는 액상체(F)의 압력을 정상압으로 적합하게 유지한다. 또한, 헤드 유닛(30)이 예측하지 못한 진동 등에 기인하여 상하 방향의 가속도를 받았을지라도, 자기 밀봉 밸브(33)는 밸브체(41)의 제 1 폐쇄 위치와 제 2 폐쇄 위치 사이의 이동에 의해, 폐쇄 상태를 적합하게 유지한다.

본 실시예의 구성에 의하면, 제 1 및 제 2 실시예의 이점에 부가하여, 폐쇄 상태에 있는 자기 밀봉 밸브(33)의 제어성을 향상시키는 이점이 얻어진다. 그 결과, 토출 헤드(34)에 공급되는 액상체(F)의 압력을 더 안정화시킬 수 있다.

상기 실시예는 이하와 같이 변경할 수도 있다.

상기 제 1 실시예에서는, 자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 방향, 및 밸브체(41) 중심(G)의 이동 방향이 각각 헤드 유닛(30)의 주사 방향 J(X-Y평면)와 수직이다. 그러나, 이것에 한정되지 않아, 자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 방향 및 밸브체(41) 중심(G)의 이동 방향은 각각 X-Y평면에 대하여 경사지는 방향, 즉 헤드 유닛(30)의 가속도의 방향과 상이한 방향이면 된다. 이것에 의하면, 자기 밀봉 밸브(33)의 배 치의 자유도를 향상시킬 수 있다.

상기 제 1 실시예에서는, 자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 방향이 밸브체(41) 중심(G)의 이동 방향과 동일하다. 그러나, 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 중심(G)을 중심(中心)으로 하여 회동 가능한 밸브체(41)를 자기 밀봉 밸브(33)에 설치하고, 밸브체(41)의 회동 방향을 자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 방향과 동일하게 할 수도 있다. 즉, 자기 밀봉 밸브(33)의 개폐 방향이 밸브체(41) 중심(G)의 이동 방향과 상이할 수도 있다.

상기 각 실시예에서는, 헤드 유닛(30)에 레이저 헤드(45)가 탑재되어 있지만, 이것에 한정되지 않아, 헤드 유닛(30)에 레이저 헤드(45)를 탑재하지 않는 구성일 수도 있다. 이것에 의하면, 액적 토출 헤드(34)의 이동을 보다 고속으로 제어할 수 있으며, 식별 코드(10)의 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 각 실시예에서는, 액적(Fb)의 영역을 조사하는 레이저광(B)에 의해, 액적(Fb)을 건조 및 소성하고 있다. 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 조사하는 레이저광(B)의 에너지에 의해, 액적(Fb)을 원하는 방향으로 유동시킬 수도 있다. 또는, 액적(Fb)의 외측 가장자리에만 레이저광(B)을 조사하여 액적(Fb)을 피닝(pinning)할 수도 있다. 즉, 액적(Fb)의 영역에 조사하는 레이저광(B)에 의해, 액적(Fb)으로 이루어지는 마크를 형성하는 구성이면 된다.

상기 각 실시예에서는, 액적(Fb)에 의해 반원구 형상의 도트(D)를 형성하고 있지만, 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 타원 형상의 도트나 선형상의 마크를 형성하도록 할 수도 있다.

상기 각 실시예에서는, 토출된 액적(Fb)에 의해, 식별 코드(10)를 구성하는 도트(D)를 형성하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 액정 표시 장치(1)에 설치되는 각종 박막, 금속 배선, 컬러 필터 등을 형성하도록 할 수도 있다. 또는, 형광 물질을 발광시키는 평면 형상의 전자 방출 소자를 구비한 전계 효과형 장치(FED나 SED 등)에 설치되는 각종 박막이나 금속 배선 등을 형성하도록 할 수도 있다. 즉, 액적 토출 장치(20)는 착탄된 액적(Fb)에 의해 마크를 형성하는 구성이면 된다.

상기 각 실시예에서는, 액적을 토출해야 할 대상물을 액정 표시 장치(1)의 기판(2)에 구체화했다. 그러나, 이것에 한정되지 않아, 예를 들어 대상물을 실리콘 기판이나 플렉시블 기판, 또는 금속 기판 등에 구체화할 수도 있다. 즉, 액적을 토출해야 할 대상물은 착탄된 액적(Fb)에 의해 마크가 형성되는 것이면 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 액적 토출 헤드에 액상체를 안정적으로 공급할 수 있는 액적 토출 장치를 제공할 수 있다.

Claims (10)

1. 대상물에 액적을 토출하는 액적 토출 유닛과,

   상기 액적 토출 유닛을 탑재하고, 상기 액적 토출 유닛을 상기 대상물의 상방에서 2차원 방향으로 이동시키는 다관절 로봇을 구비한 액적 토출 장치로서,

   상기 액적 토출 유닛은,

   상기 액적을 토출하는 액적 토출 헤드와,

   상기 액적 토출 헤드보다도 상방에서 액상체(液狀體)를 수용하는 액상체 탱크와,

   상기 액적 토출 헤드와 상기 액상체 탱크 사이에 배열 설치되어, 상기 액상체 탱크로부터 상기 액적 토출 헤드에 공급되는 액상체의 압력을 소정 압력으로 제어하는 자기(自己) 밀봉 밸브를 구비하며,

   상기 자기 밀봉 밸브는 상기 액적 토출 헤드 측의 액상체의 압력과 상기 액상체 탱크 측의 액상체의 압력 사이의 차압(差壓)에 따라 폐쇄 위치와 개방 위치 사이를 이동할 수 있는 밸브체를 갖고, 상기 밸브체를 상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치로 이동시킬 수 있는 힘을 발생시키는 가속도의 방향이 상기 2차원 방향으로 이동할 때의 상기 액적 토출 유닛의 가속도의 방향과 상이하도록, 상기 밸브체가 배열 설치되는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치를 향하는 상기 밸브체의 이동 방향이, 상기 2차원 방향으로 이동할 때의 상기 액적 토출 유닛의 가속도의 방향과 상이한 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 폐쇄 위치로부터 상기 개방 위치를 향하는 상기 밸브체의 이동 방향이, 상기 2차원 방향으로 이동할 때의 상기 액적 토출 유닛의 가속도의 방향과 대략 수직인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브체 중심(重心)의 이동 방향이 상기 2차원 방향으로 이동할 때의 상기 액적 토출 유닛의 가속도의 방향과 상이한 방향인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 밸브체 중심의 이동 방향이 상기 2차원 방향으로 이동할 때의 상기 액적 토출 유닛의 가속도의 방향과 대략 수직인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 자기 밀봉 밸브는 상기 액상체 탱크와 상기 액적 토출 헤드를 연결하는 연결 공간을 갖고, 상기 밸브체는 상기 연결 공간에 설치되며,

   상기 폐쇄 위치는 제 1 폐쇄 위치 및 제 2 폐쇄 위치의 한쪽이고, 상기 개방 위치는 상기 제 1 폐쇄 위치와 상기 제 2 폐쇄 위치 사이에 설치되며, 상기 밸브체는 제 1 폐쇄 위치에서 상기 액상체 탱크와 상기 연결 공간 사이를 차단하고, 상기 제 2 폐쇄 위치에서 상기 액적 토출 헤드와 상기 연결 공간 사이를 차단하며, 상기 개방 위치에서 상기 액상체 탱크와 상기 토출 헤드 사이를 연통(連通)시키고,

   상기 밸브체는 상기 차압에 따라, 상기 제 1 폐쇄 위치 및 상기 제 2 폐쇄 위치의 한쪽과 상기 개방 위치 사이를 이동하는 한편, 밸브체의 이동 방향을 따른 방향의 가속도를 받았을 때에, 상기 제 1 폐쇄 위치 및 상기 제 2 폐쇄 위치의 한쪽으로부터 다른쪽으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 폐쇄 위치로부터 상기 제 2 폐쇄 위치를 향하는 상기 밸브체의 이동 방향이, 상기 2차원 방향으로 이동할 때의 상기 액적 토출 유닛의 가속도의 방향과 상이한 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 제 1 폐쇄 위치로부터 상기 제 2 폐쇄 위치를 향하는 상기 밸브체의 이동 방향이, 상기 2차원 방향으로 이동할 때의 상기 액적 토출 유닛의 가속도의 방향과 대략 수직인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 자기 밀봉 밸브는 상기 밸브체를 상기 폐쇄 위치로 가압하는 가압 부재를 갖고, 상기 가압 부재가 상기 밸브체를 가압하는 방향은 상기 2차원 방향으로 이동할 때의 상기 액적 토출 유닛의 가속도의 방향과 대략 수직인 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 액적 토출 유닛은 상기 대상물에 착탄(着彈)된 상기 액적에 레이저광을 조사하는 레이저 조사 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 장치.

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