KR20090084560A - 잉크젯 헤드의 노즐 제어방법 및 잉크젯 헤드의 노즐로부터토출되는 잉크의 양을 측정하는 장치 - Google Patents

잉크젯 헤드의 노즐 제어방법 및 잉크젯 헤드의 노즐로부터토출되는 잉크의 양을 측정하는 장치 Download PDF

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Abstract

잉크젯 헤드의 노즐 제어방법 및 잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출되는 잉크의 양을 측정하는 장치가 개시된다. 개시된 노즐 제어방법은, 진동 변화를 이용하여 질량을 측정하는 질량측정소자를 픽셀 내에 준비하는 단계; 잉크젯 헤드의 노즐로부터 픽셀 내에 잉크를 토출시킨 다음, 질량측정소자를 이용하여 노즐로부터 토출된 잉크의 양을 측정하는 단계; 및 상기 잉크젯 헤드의 노즐에 인가되는 전압 파형을 조절하는 단계;를 포함한다.

Description

잉크젯 헤드의 노즐 제어방법 및 잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출되는 잉크의 양을 측정하는 장치{Method for controlling nozzle of inkjet head and Apparatus for measuring amount of ink ejected from nozzle of inkjet head}
본 발명은 잉크젯 헤드의 노즐을 제어하는 방법 및 잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출되는 잉크의 양을 측정하는 장치에 관한 것이다.
잉크젯 헤드는 노즐들을 통하여 잉크 방울들을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜 화상을 형성하는 장치이다. 이러한 잉크젯 헤드는 최근에는 액정 디스플레이 장치(liquid crystal display device), 유기발광 디스플레이 장치(organic light emitting display device), 유기 박막트랜지스터(organic thin film transistor) 등과 같은 전자소자 분야로 그 응용 범위가 널리 확대되고 있다.
그 일례로 도 1에는 잉크젯 헤드를 이용하여 액정 디스플레이 장치용 컬러 필터를 제조하는 모습이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 잉크젯 헤드(50)의 노즐들(55)로부터 소정 색상의 잉크 방울들(60)이 토출되어 기판(10) 상의 픽셀들(22) 내부에 채워지게 된다. 이어서, 잉크의 건조 과정을 거치게 되면 상기 픽셀들(22) 내부에는 고상(solid state)의 잉크층(65)이 소정 두께로 형성된다. 도 1에서 참조 부호 20은 기판(10) 상에 형성되어 픽셀들(22)을 정의하는 블랙 매트릭스를 나타낸다. 이와 같은 컬러 필터의 제작 과정에서, 잉크젯 헤드(50)의 노즐들(55)은 서로 다른 토출 특성을 가질 수 있으며, 이러한 토출 특성의 차이로 인하여 노즐들(55)마다 토출되는 잉크 방울들(60)의 양이 달라지게 된다. 이와 같이, 노즐(55)마다 토출되는 잉크 방울(60)의 양이 달라지게 되면 도 2에 도시된 바와 같이 픽셀들(22) 내에서 잉크층들(65)이 서로 다른 두께로 형성되며, 이러한 두께의 불균일은 색특성을 크게 저하시키는 요인이 된다.
따라서, 이러한 잉크층 두께의 불균일 문제를 해결하기 위해서는 프린팅 작업시 잉크젯 헤드의 모든 노즐로부터 동일한 양의 잉크가 토출되어야 하는데, 이를 위해서는 잉크젯 헤드의 노즐들 각각에 인가되는 전압 파형들(wave forms)을 제어할 필요가 있다. 이러한 잉크젯 헤드의 노즐들을 제어하기 위한 전제로서 로드셀(load cell) 등과 같은 저울을 이용하여 노즐로부터 토출된 잉크방울의 질량을 측정하는 방법, 카메라를 이용하여 노즐로부터 토출된 잉크 방울의 부피를 측정하는 방법, 또는 노즐로부터 토출된 잉크 방울들을 픽셀 내에 채운 다음, 건조 과정을 거친 후 픽셀 내 잉크층의 두께를 측정하는 방법 등이 제안되어 왔다. 그러나, 저울을 이용하여 잉크 방울의 질량을 측정하는 방법은 측정 오차가 크고 측정 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있으며, 잉크 방울의 부피를 측정하는 방법은 잉크 방울의 형상이 불규칙한 경우에는 측정에 어려움이 있다. 또한, 노즐로부터 토출된 잉크 방울들을 픽셀 내에 채운 다음, 건조 과정을 거친 후 잉크층 두께를 측정하는 방법은 건조 과정을 거쳐야 하므로 측정 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있다.
본 발명은 잉크젯 헤드로의 노즐들로부터 토출되는 잉크의 양을 측정하는 장치를 제공하고, 또한 이 장치를 이용하여 잉크젯 헤드의 노즐들로부터 균일한 양의 잉크가 토출될 수 있도록 노즐들을 제어하는 방법을 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 구현예에 따르면,
진동 변화를 이용하여 질량을 측정하는 질량측정소자를 픽셀 내에 준비하는 단계;
잉크젯 헤드의 노즐로부터 상기 픽셀 내에 잉크를 토출시킨 다음, 상기 질량측정소자를 이용하여 상기 노즐로부터 토출된 잉크의 양을 측정하는 단계; 및
상기 잉크젯 헤드의 노즐에 인가되는 전압 파형을 조절하는 단계;를 포함하는 잉크젯 헤드의 노즐 제어방법이 개시된다.
상기 질량측정소자는 순차적으로 적층된 제1 전극, 고유 진동수를 가지고 규칙적으로 진동하는 압전 물질층 및 제2 전극을 구비할 수 있다. 상기 질량측정소자에는 QCM(Quartz Crystal Microbalance)이 포함될 수 있다. 이러한 질량측정소자는 상기 픽셀 내의 하부에 마련될 수 있다.
상기 잉크젯 헤드로부터 토출된 잉크의 양은 상기 픽셀 내에 잉크가 채워짐에 따라 상기 질량측정소자로부터 측정되는 진동수 변화량(frequency shift value) 에 의하여 측정될 수 있다.
상기 잉크젯 헤드로부터 토출된 잉크의 양을 측정하는 단계는, 상기 픽셀 내에 잉크가 채워지지 않은 상태에서 상기 질량측정소자로부터 고유 진동수를 측정하는 단계; 상기 픽셀 내에 잉크가 채워진 상태에서 상기 질량측정소자로부터 고유 진동수를 측정하는 단계; 및 상기 픽셀 내에 잉크가 채워짐에 따라 상기 질량측정소자로부터 측정되는 진동수 변화량을 이용하여 상기 픽셀 내에 채워진 잉크의 질량을 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 노즐에 인가되는 전압 파형을 조절하는 단계는, 상기 노즐로부터 토출된 잉크의 측정량과 상기 노즐로부터 얻고자하는 잉크의 목표 토출량을 비교하는 단계; 및 상기 잉크의 목표 토출량에 대응하는 전압 파형을 상기 노즐에 인가하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면,
잉크젯 헤드의 노즐들로부터 토출된 잉크가 그 내부에 채워지는 다수의 픽셀; 및
상기 픽셀들 각각에 대응하여 마련되는 것으로, 진동 변화를 이용하여 상기 픽셀 내에 채워지는 잉크의 질량을 측정하는 질량측정소자;를 구비하는 잉크의 양 측정장치가 개시된다.
상기 픽셀들은 상기 잉크젯 헤드의 노즐들에 대응하여 형성될 수 있다.
상기 픽셀들이 형성된 프레임이 더 구비될 수 있으며, 이 경우 상기 질량측정소자의 가장자리부가 상기 프레임에 고정될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
본 발명은 잉크젯 방식의 프린팅에 의하여 픽셀 내에 채워진 잉크의 양을 측정하기 위하여 QCM(Quartz Crystal Microbalance)과 같이 물질의 미세한 양을 측정할 수 있는 질량측정소자를 이용한다.
도 3은 QCM의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, QCM(170)은 제1 전극(171), 수정 결정(173) 및 제2 전극(172)이 순차적으로 적층된 구조를 가지고 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전극(171,172)은 금으로 이루어질 수 있다. 상기 수정 결정(173)은 고유 진동수(resonant frequency)를 가지고 규칙적으로 진동하는 압전 물질이다. 한편, 상기 제1 및 제2 전극(171,172)에는 수정 결정의 임피던스를 측정하기 위한 임피던스 분석기(impedence analyzer,180)가 전기적으로 연결되어 있다. 이러한 임피던스 분석기(180)를 통하여 QCM(170)으로부터 고유 진동수가 측정될 수 있다.
상기와 같은 구조에서, 제2 전극(172) 상에 소정 물질(예를 들면, 액체 또는 기체)이 놓여지면, QCM(170)으로부터 측정되는 고유 진동수가 이동하게 된다. 여기서, 측정된 진동수 변화량(frequency shift valve)을 이용하면 제2 전극(172) 상에 부착된 물질의 질량을 측정할 수 있게 된다.
구체적으로, 물질의 질량변화에 따라 QCM(170)으로부터 측정되는 진동수 변 화량은 아래와 같은 (식 1)로 표현된다.
(식 1)
Δf = -[2×fo 2×Δm]/[A×(ρq×μq)1/2]
여기서, Δf는 측정된 진동수 변화량(measured frequency shift value), fo는 수정의 기본 모드에서의 고유 진동수(resonant frequency of the fundamental mode of the crystal), Δm는 단위 면적당 질량 변화(mass change per unit area, g/cm2), A는 압전 면적(piezo-electrically active area)을 나타낸다. 그리고, ρq는 수정의 밀도(density of quartz)로서 2.648g/cm3 이고, μq는 수정의 전단 계수(shear modulus of quartz)로서 2.947×1011g/cm×s2이다.
(식 1)을 참조하면, QCM(170) 상에 소정 물질이 놓여지기 전후에 각각 QCM(170)으로부터 측정되는 고유 진동수를 측정하여 그 진동수 변화량(Δf)을 계산하게 되면, 상기 QCM(170)의 제2 전극(172) 상에 부착된 물질의 질량(Δm)을 알 수 있다.
이러한 QCM(170)은 일반적으로 화학 물질의 미세한 양의 변화 또는 바이오 센서에 흡착되는 물질의 양과 같이 미세한 물질의 양을 측정하는데 사용되고 있다. 한편, 상기 제1 및 제2 전극(171,172)은 금 이외에 다른 도전성 금속 물질로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 전극(171,172)은 잉크와의 반응성을 방지 하기 위하여 표면 처리되는 것도 가능하다. 본 발명은 QCM과 같이 진동수 변화량에 따라 물질의 미세한 질량을 측정할 수 있는 질량측정소자를 이용하여 잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출되는 잉크의 미세한 양을 실시간으로 측정하고자 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출되는 잉크의 양 측정장치를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ'선을 따라 본 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잉크의 양 측정장치(100)는 다수의 픽셀(P1,P2,P3,P4,P5,P6)과 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 각각에 마련되는 질량측정소자(110)를 구비한다. 구체적으로, 상기 다수의 픽셀(P1,P2,P3,P4,P5,P6)은 프레임(101)에 소정 형태로 형성되어 있다. 그리고, 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에는 다수의 질량 측정소자(110)가 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6)에 대응하여 마련되어 있다. 여기서, 상기 프레임(101)은 폴리프로필렌(polypropylene) 등과 같은 고분자 수지로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며 상기 프레임(101)은 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 상기 프레임(101)에 형성된 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에는 각각 후술하는 바와 같이 잉크젯 헤드(도 7의 150)의 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6)로부터 토출되는 잉크가 채워진다. 이에 따라, 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6)은 잉크젯 헤드(150)의 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6)에 대응하도록 형성될 수 있다. 한편, 도 5에는 프레임(101)에 6개의 픽셀(P1,P2,P3,P4,P5,P6)이 1열로 배열되는 경우가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 픽셀들의 개수 및 배열 상태는 다양하게 변형될 수 있다. 그리 고, 도 5에는 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6)이 4각형 형상을 가지는 경우가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 픽셀들은 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 질량측정소자(110)는 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 채워진 잉크의 양을 측정하여 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6)에 대응되는 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각으로부터 토출되는 잉크의 양을 측정하기 위한 것이다. 상기 질량측정소자(110)는 전술한 QCM과 마찬가지로 진동 변화를 이용하여 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 채워지는 잉크의 질량을 측정한다. 상기 질량측정소자(110)는 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내의 하부에 마련되어 그 상부에 채워지는 잉크의 양을 측정하게 된다. 이러한 질량측정소자(110)는 제1 전극(111), 압전 물질층(113) 및 제2 전극(112)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 그리고, 상기 제2 전극(112)은 그 표면이 잉크와의 접촉으로 인하여 손상되는 것을 방지하기 위하여 표면 처리가 될 수도 있다. 상기 질량측정소자(110)의 대표적인 예로는 QCM을 들 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다. 즉, 상기 압전 물질층(113)을 구성하는 물질은 수정 결정 뿐만 아니라 고유 진동수를 가지고 규칙적으로 진동하는 압전 물질이면 모두 사용될 수 있다. 그리고, 상기 제1 및 제2 전극(111,112)은 금 뿐만 아니라 다른 도전성이 우수한 금속 물질로 이루어질 수도 있다. 한편, 상기 질량측정소자(110)는 전단 모드(shear mode)로 진동하게 되므로, 상기 질량측정소자(110)의 진동 부분이 프레임(101)으로부터 이격되게 배치될 수 있다. 이를 위하여 상기 질량측정소자(110)는 가장 자리부만이 프레임(101)에 고정될 수 있다. 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 마련된 질량측정소자(110)의 제 1 및 제2 전극(111,112)은 임피던스 분석기(120)에 전기적으로 연결된다. 도 5에서 참조부호 130은 임피던스 분석기들(120)에 연결되어 상기 임피던스 분석기들(120)을 통하여 측정된 주파수 변동값을 이용하여 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내 잉크의 질량을 측정하는 계측기를 나타낸다.
그리고, 도 7은 잉크젯 헤드(150)에 의하여 도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 잉크의 양 측정장치(100)의 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6)을 인쇄하는 모습을 도시한 것이다. 도 7을 참조하면, 잉크젯 헤드(150)가 화살표 방향으로 이동하면서 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각으로부터 소정 개수의 잉크 방울들을 토출시킨다. 그리고, 이렇게 토출된 잉크 방울들은 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 각각에 채워져 소정 두께의 잉크층을 형성하게 된다. 이 과정에서, 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 잉크가 채워짐에 따라 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 각각에 마련된 질량측정소자(110)로부터 진동수 변화량(frequency shift valve)이 측정된다. 그리고, 이렇게 측정된 진동수 변화량을 이용하여 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 각각에 채워진 잉크의 질량을 계산할 수 있고, 이에 따라, 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6)에 대응되는 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각으로부터 토출되는 잉크의 양을 측정할 수 있게 된다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 전술한 잉크젯 헤드(150)의 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6)로부터 토출되는 잉크의 양 측정 장치(100)를 이용하여 잉크젯 헤드(150)의 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6)을 제어하는 방법에 대하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드(150)의 노 즐(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 제어방법을 설명하기 위한 플로우 챠트(flow chart)를 도시한 것이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 먼저 전술한 본 발명의 실시예에 따른 잉크의 양 측정장치(100)를 준비한다. 즉 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 질량측정소자(110)를 마련한다(201). 상기 질량측정소자(110)는 전술한 실시예에서 상세하게 설명하였으므로, 여기서 이에 대한 설명은 생략한다. 이어서, 잉크젯 헤드(150)의 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6)로부터 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 잉크를 토출시킨다(202). 구체적으로, 상기 잉크젯 헤드(150)의 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6)에 소정의 전압 파형을 인가하면, 상기 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각으로부터 소정 개수의 잉크 방울이 토출된다. 그리고, 이렇게 토출된 잉크 방울들은 상기 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6)에 대응되는 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 채워지게 된다.
다음으로, 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 잉크가 채워짐에 따라 상기 질량측정소자(110)로부터 진동수 변화량을 측정한다(203). 이를 구체적으로 설명하면, 먼저 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 잉크가 채워지기 전의 상태에서, 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 마련된 질량측정소자들(110)로부터 제1 고유 진동수를 측정한다. 그리고, 잉크젯 프린팅에 의하여 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 잉크가 채워진 상태에서, 상기 질량측정소자들(110)로부터 제2 고유 진동수를 측정한다. 이에 따라, 상기 질량측정소자들(110)로부터 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 잉크가 채워짐에 따른 진동수 변화량을 측정할 수 있다. 이어서, 상기 잉크젯 헤드(150)의 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각으로부터 토출되는 잉크의 양을 측정한다(204). 이를 구체적으로 설명하면, 상기 질량측정소자들(110)로부터 측정된 진동수 변화량을 이용하면 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 각각에 채워진 잉크의 질량을 계산할 수 있다. 이에 따라, 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6)에 대응되는 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각으로부터 토출되는 잉크의 양을 측정할 수 있게 된다.
다음으로, 상기 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각으로부터 토출되어 측정된 잉크의 측정량과 상기 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6)로부터 얻고자 하는 목표 토출량을 비교한다(205). 여기서, 상기 목표 토출량은 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 원하는 균일한 두께의 잉크층을 형성하기 위한 잉크의 양을 의미할 수 있다. 그리고, 마지막으로 상기 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각에 인가되는 전압 파형을 조절한 다음 상기 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각에 상기 목표 토출량에 대응되는 전압 파형을 인가한다(206). 이와 같이 조절된 전압 파형들을 상기 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각에 인가하게 되면, 상기 잉크젯 헤드(150)의 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각으로부터 동일한 양의 잉크를 토출시킬 수 있게 된다. 따라서, 예를 들어 컬러 필터를 제작하고자 하는 경우, 전술한 과정을 통하여 조절된 전압 파형을 잉크젯 헤드(150)의 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각에 인가하게 되면 컬러 필터의 픽셀들 내에는 모두 균일한 두께의 잉크층을 얻을 수 있게 된다.
한편, 상기 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6) 각각에 인가되는 전압 파형을 조절한 다음, 전술한 과정들을 한번 이상 반복하게 되면 잉크젯 헤드(150)의 노즐 들(N1,N2,N3,N4,N5,N6)을 보다 정확하게 제어할 수 있다. 즉, 전술한 과정을 통하여 조절된 전압 파형들을 노즐들(N1,N2,N3,N4,N5,N6)에 인가하여 상기 픽셀들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 내에 채워진 잉크의 양을 측정한다. 그리고, 이렇게 측정된 잉크의 양과 목표 토출량을 비교하여 상기 노즐들(P1,P2,P3,P4,P5,P6) 각각에 인가되는 전압 파형을 다시 조절하게 되면 보다 정확하게 노즐들을 제어할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면 잉크의 미세 질량을 측정할 수 있는 질량측정소자를 이용하여 잉크젯 헤드의 노즐들 각각으로부터 토출되는 잉크의 양을 측정할 수 있다. 그리고, 이렇게 측정된 잉크의 양을 이용하여 잉크젯 헤드의 노즐들 각각에 인가되는 전압 파형을 조절함으로써 잉크젯 헤드의 노즐들로부터 동일한 양의 잉크를 토출시킬 수 있다. 이에 따라, 픽셀 내에 균일한 두께의 잉크층을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 잉크의 양 측정장치에 형성된 픽셀들을 예를 들어 컬러 필터의 픽셀과 동일한 패턴으로 형성하게 되면, 픽셀들 내에 균일한 두께의 잉크층이 형성된 컬러 필터를 얻을 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따르면, 픽셀 내에 액상의 잉크가 채워진 후, 솔벤트(solvent)가 증발하는 과정에서도 픽셀 내 잉크의 양을 실시간으로 모니터링할 수 있다. 즉, 종래에는 픽셀 내 잉크가 채워진 다음, 베이킹(baking)과 같은 후처리 공정이 수행된 후에야 잉크의 양을 측정할 수 있었지만, 본 발명에서는 픽셀 내에 잉크를 채움과 동시에 실시간으로 잉크의 양을 측정할 수 있으므로 측정시간을 크게 단축시킬 수 있다. 또한, 상기와 같은 잉크 두께 측정장치는 세척에 의하여 재사용이 가능하므로 큰 비용이 소요되지 않는다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 잉크젯 헤드를 이용하여 액정 디스플레이 장치용 컬러 필터를 제조하는 모습을 도시한 것이다.
도 2는 픽셀 내의 잉크층들이 불균일한 두께로 형성된 상태를 도시한 것이다.
도 3은 QCM(Quartz Crystal Microbalance)의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 QCM에서 질량 변화에 따른 진동수 변화(frequency shift)을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출되는 잉크의 양을 측정하는 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ'선에 따른 단면도이다.
도 7은 잉크젯 헤드에 의하여 도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 잉크의 양 측정 장치의 픽셀들이 인쇄되는 모습을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 노즐 제어방법을 설명하기 위한 플로우 챠트(flow chart)를 도시한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100... 잉크의 양 측정장치 101... 프레임
110... 질량측정소자 111,171... 제1 전극
112... 고유 진동수를 가지는 압전 물질층 113,173... 제2 전극
120,180... 임피던스 애널라이저 130... 계측기
150... 잉크젯 헤드 160... 잉크 방울
170... QCM 173... 수정 결정
P1,P2,P3,P4,P5,P6... 픽셀
N1,N2,N3,N4,N5,N6... 노즐

Claims (15)

  1. 진동 변화를 이용하여 질량을 측정하는 질량측정소자를 픽셀 내에 준비하는 단계;
    잉크젯 헤드의 노즐로부터 상기 픽셀 내에 잉크를 토출시킨 다음, 상기 질량측정소자를 이용하여 상기 노즐로부터 토출된 잉크의 양을 측정하는 단계; 및
    상기 잉크젯 헤드의 노즐에 인가되는 전압 파형을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 노즐 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 질량측정소자는 순차적으로 적층된 제1 전극, 고유 진동수를 가지고 규칙적으로 진동하는 압전 물질층 및 제2 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 노즐 제어방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 질량측정소자는 QCM(Quartz Crystal Microbalance)을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 노즐 제어방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 질량측정소자는 상기 픽셀 내의 하부에 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 노즐 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드로부터 토출된 잉크의 양은 상기 픽셀 내에 잉크가 채워짐에 따라 상기 질량측정소자로부터 측정되는 진동수 변화량(frequency shift value)에 의하여 측정되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 노즐 제어방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드로부터 토출된 잉크의 양을 측정하는 단계는,
    상기 픽셀 내에 잉크가 채워지기 전에 상기 질량측정소자로부터 제1 고유 진동수를 측정하는 단계;
    상기 픽셀 내에 잉크가 채워진 다음에 상기 질량측정소자로부터 제2 고유 진동수를 측정하는 단계; 및
    상기 질량측정소자로부터 측정되는 진동수 변화량을 이용하여 상기 픽셀 내에 채워진 잉크의 질량을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 노즐 제어방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐에 인가되는 전압 파형을 조절하는 단계는,
    상기 노즐로부터 토출된 잉크의 측정량과 상기 노즐로부터 얻고자 하는 목표 토출량을 비교하는 단계; 및
    상기 목표 토출량에 대응하는 전압 파형을 상기 노즐에 인가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 노즐 제어방법.
  8. 잉크젯 헤드의 노즐들로부터 토출된 잉크가 그 내부에 채워지는 다수의 픽셀; 및
    상기 픽셀들 각각에 대응하여 마련되는 것으로, 진동 변화를 이용하여 상기 픽셀 내에 채워지는 잉크의 질량을 측정하는 질량측정소자;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크의 양 측정장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 질량측정소자는 순차적으로 적층된 제1 전극, 고유 진동수를 가지고 규칙적으로 진동하는 압전 물질층 및 제2 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크의 양 측정장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 질량측정소자는 QCM(Quartz Crystal Microbalance)을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크의 양 측정장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 질량측정소자는 상기 픽셀 내의 하부에 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크의 양 측정장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 질량측정소자는 상기 픽셀 내에 잉크가 채워짐에 따라 측정되는 진동수 변화량(frequency shift value)을 이용하여 상기 픽셀 내에 채워진 잉크의 질량을 측정하는 것을 특징으로 하는 잉크의 양 측정장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 픽셀들은 상기 잉크젯 헤드의 노즐들에 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크의 양 측정장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 픽셀들이 형성된 프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크의 양 측정장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 질량측정소자의 가장자리부가 상기 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 잉크의 양 측정장치.
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