KR20160111768A - 잉크 분사 유닛 - Google Patents

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KR20160111768A
KR20160111768A KR1020150036852A KR20150036852A KR20160111768A KR 20160111768 A KR20160111768 A KR 20160111768A KR 1020150036852 A KR1020150036852 A KR 1020150036852A KR 20150036852 A KR20150036852 A KR 20150036852A KR 20160111768 A KR20160111768 A KR 20160111768A
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황인호
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주식회사 선익시스템
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 잉크를 토출시키는 잉크 분사 유닛으로서, 상기 기판에 상기 잉크를 각각 분사하는 복수의 노즐을 구비하는 노즐부와; 상기 노즐부에 상기 잉크를 공급하는 잉크 공급부와; 상기 노즐로부터 분사되는 상기 잉크의 분사량을 조절하도록 상기 복수의 노즐 각각에 전압을 인가하고 전압 크기를 조절하는 전압 조절부를 포함하는, 잉크 분사 유닛이 제공된다.

Description

잉크 분사 유닛{UNIT FOR EJECTING INK}
본 발명은 잉크 분사 유닛에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수의 노즐에 전압을 인가하고 노즐에 인가되는 전압 크기를 각각 조절하여 노즐로부터 분사되는 잉크의 분사량을 조절할 수 있는 잉크 분사 유닛에 관한 것이다.
잉크젯 프린팅 방식은, 잉크젯 헤드를 이용하여 잉크의 미소한 액적(drop)을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 인쇄 매체의 표면에 소정 색상의 화상을 인쇄하는 방식이다.
한편, 디스플레이 소자로 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel, PDP), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 등 평판 표시 소자(Flat Panel Display)가 널리 이용되고 있는데, 이러한 평판 표시 소자의 제조에 잉크젯 프린팅 방식을 사용되는 경우가 있다.
평판 표시 소자의 제조에 사용되는 잉크젯 프린팅 방식은 노즐이 형성된 잉크젯 헤드를 이용하여 기판 등의 인쇄 매체에 잉크를 분사하는데, 복수의 노즐에서 잉크가 토출되도록 하여 증착 속도를 향상시킬 수 있는 증착용 잉크 분사 유닛의 개발이 필요하다.
대한민국 등록특허 제10-0858820호(2008. 09. 10 등록)
본 발명은 복수의 노즐에 전압을 인가하고 노즐에 인가되는 전압 크기를 각각 조절하여 노즐로부터 분사되는 잉크의 분사량을 조절할 수 있는 잉크 분사 유닛에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 잉크를 토출시키는 잉크 분사 유닛으로서, 상기 기판에 상기 잉크를 각각 분사하는 복수의 노즐을 구비하는 노즐부와; 상기 노즐부에 상기 잉크를 공급하는 잉크 공급부와; 상기 노즐로부터 분사되는 상기 잉크의 분사량을 조절하도록 상기 복수의 노즐 각각에 전압을 인가하고 전압 크기를 조절하는 전압 조절부를 포함하는, 잉크 분사 유닛이 제공된다.
상기 기판은 상기 복수의 노즐에 대향 배치되는 기판 안착부에 안착되며, 상기 전압 조절부는, 상기 복수의 노즐과 (+) 전극이 연결되고 상기 기판 안착부와 (-) 전극이 연결되어, 상기 복수의 노즐에 전압을 인가할 수 있다.
상기 전압 조절부는, 상기 복수의 노즐 각각에 전기적으로 연결되어 상기 복수의 노즐에 인가되는 전압을 제어하는 가변저항을 포함할 수 있다.
상기 복수의 노즐로부터 분사되는 잉크의 분사량을 촬영하는 카메라를 더 포함하며, 상기 전압 조절부는, 상기 카메라를 통해 촬영된 노즐의 잉크의 분사량에 따라 상기 복수의 노즐과 상기 기판에 인가되는 전압 크기를 각각 조절할 수 있다.
상기 잉크 공급부로부터 공급되는 상기 잉크를 상기 노즐부로 공급하는 잉크 공급관과; 상기 잉크 공급관에 결합되어 상기 잉크의 유량을 측정하는 유량 센서와; 상기 잉크 공급부에 결합되어 상기 잉크의 공급량을 제어하는 유량제어 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 잉크 공급부로부터 상기 잉크 공급관으로 공급되는 상기 잉크의 공급량은 다음 식에 의해 정해질 수 있다.
잉크의 공급량 = 기설정된 노즐의 1회 분사량 * 노즐의 개수,
상기 잉크 공급관과 연결되며, 상기 복수의 노즐 각각으로 상기 잉크를 분배하는 복수의 분기관을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 노즐에 전압을 인가하고 노즐에 인가되는 전압 크기를 각각 조절하여 노즐로부터 분사되는 잉크의 분사량을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 잉크 분사 유닛의 개략도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 잉크 분사 유닛을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부한 도면을 참조하여 설명함에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 개략도이다. 도 1에는 기판 안착부(12), 기판(14), 카메라(16), 잉크 공급부(22), 유량제어 밸브(24), 유량 센서(26), 잉크 공급관(31), 노즐부(40), 노즐(42), 노즐 챔버(44), 전압 조절부(60), 전압 인가부(62), 가변저항(64)이 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 잉크 분사 유닛은, 기판(14)에 잉크를 토출시키는 잉크 분사 유닛으로서, 기판(14)에 잉크를 각각 분사하는 복수의 노즐(42)을 구비하는 노즐부(40)와; 노즐부(40)에 잉크를 공급하는 잉크 공급부(22)와; 복수의 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 조절하도록 복수의 노즐(42) 각각에 전압을 인가하고 전압 크기를 조절하는 전압 조절부(60)를 포함하여, 복수의 노즐(42) 각각에 전압을 인가하고 노즐(42)에 인가되는 전압 크기를 각각 조절하여 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 개별적으로 조절할 수 있다.
노즐부(40)는 기판(14)에 잉크를 각각 분사하는 복수의 노즐(42)을 구비할 수 있다. 노즐부(40)는 공정챔버(미도시) 내부에 결합되어 후술할 잉크 공급부(22)로부터 잉크를 공급받아 노즐(42)을 통해 공정챔버(미도시)에 배치되는 기판(14)을 향해 잉크를 분사한다. 노즐(42)을 통해 분사되는 잉크는 기판(14) 상에 형성되는 뱅크(미도시) 사이에 형성된 그루브(groove)로 분사될 수 있다. 한편, 분사되는 잉크는 R, G, B에 해당하는 형광재료를 포함할 수 있다.
노즐(42)은 복수로 구비될 수 있으며 후술할 노즐 챔버(44)에 이격되어 배치되며 노즐(42)의 일단에 형성되는 노즐공(미도시)을 통해 기판(14)을 향해 잉크를 분사한다. 본 실시예에 따른 노즐 챔버(44)는 공정챔버(미도시) 내부에 결합되고 잉크 공급부(22)로부터 잉크를 공급받아 결합된 복수의 노즐(42)로 잉크를 분배한다. 한편, 노즐(42)은 후술할 전압 조절부(60)를 통해 전압이 인가되어 노즐(42) 내부의 잉크를 대전시키도록 전도성 재질로 형성될 수 있다.
잉크 공급부(22)는 노즐부(40)에 잉크를 공급한다. 잉크 공급부(22)는 잉크를 저장하며 전기적 신호에 따라 노즐부(40)로 잉크를 공급한다.
전압 조절부(60)는 복수의 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 조절하도록 복수의 노즐(42) 각각에 전압을 인가하고 전압 크기를 조절한다. 전압 조절부(60)는 전압 인가부(62)를 포함할 수 있으며, 전압 인가부(62)는 복수의 노즐(42) 각각에 전압을 인가하여 노즐(42)을 고전위로 하고 기판(14)을 저전위로 하는 전압을 형성한다. 전압 조절부(60)는 복수의 노즐(42)에 인가되는 전압 크기를 각각 조절하여 각 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 조절한다. 즉, 전압 조절부(60)를 통해 필요에 따라 복수의 노즐(42)의 잉크 분사량을 개별적으로 조절할 수 있다. 이와 같이 전압 조절부(60)를 이용하여 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 개별적으로 제어할 수 있어, 노즐(42)마다 잉크 공급부(22)를 구비할 필요 없이 하나의 잉크 공급부(22)를 통해 복수의 노즐(42)에 잉크 공급이 가능하다.
한편, 잉크 인쇄 공정 중 복수의 노즐(42) 각각에서 분사되는 잉크의 분사량이 같아야 하는 경우가 있다. 그러나, 노즐 챔버(44) 내부의 압력 구배나 각각의 노즐(42)의 노즐공의 크기에 의해서 노즐(42)을 통해 분사되는 잉크의 분사량 서로 다를 수 있는데, 이러한 경우 전압 조절부(60)를 이용하여 복수의 노즐(42) 각각에 인가되는 전압 크기를 개별적으로 조절하여 복수의 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 동일하게 할 수 있다. 즉, 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량은 노즐(42)로 인가되는 전압 크기에 비례하므로, 어느 하나의 노즐(42)을 통해 분사되는 잉크의 분사량이 다른 노즐(42)을 통해 분사되는 잉크의 분사량에 비해 적은 경우 전압 조절부(60)를 통해 다른 노즐(42)에 비해 상대적으로 고전압을 인가하고, 인가된 고전압에 의해 노즐(42)을 통해 분사되는 잉크의 분사량이 증가하여 복수의 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 동일하게 맞출 수 있다. 반대로, 어느 하나의 노즐(42)을 통해 분사되는 잉크의 분사량이 다른 노즐(42)을 통해 분사되는 잉크의 분사량에 비해 많은 경우 전압 조절부(60)를 통해 다른 노즐(42)에 비해 상대적으로 저전압을 인가하여, 노즐(42)을 통해 분사되는 잉크의 분사량을 감소시켜 복수의 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 동일하게 맞출 수 있다. 이와 같이 전압 조절부(60)를 이용하여 각 노즐(42)의 잉크 분사량을 개별적으로 조절함으로써 복수의 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 동일하게 할 수 있다.
한편, 기판(14)은 복수의 노즐(42)에 대향 배치되는 기판 안착부(12)에 안착될 수 있다. 기판 안착부(12)는 공정챔버(미도시)에 노즐(42)에 대향하도록 배치되어 기판(14)을 지지한다.
본 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 전압 조절부(60)는, (+) 전극이 복수의 노즐(42)에 연결되고 (-) 전극이 기판 안착부(12)에 연결되어, 복수의 노즐(42)에 전압을 인가하고 인가된 전압 크기를 조절하여 복수의 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 조절할 수 있다. 구체적으로, 노즐(42) 및 기판 안착부(12)는 전도성 재질로 형성되며, 노즐(42)에 전기적으로 연결되는 (+) 전극에 의해 노즐(42) 내부의 잉크는 (+) 전하를 띠게 되고 노즐(42)과 반대되는 전극이 연결된 기판 안착부(12)에 안착된 기판(14)은 (-) 전하를 띠게 된다. 전압 조절부(60)는 노즐(42)과 기판(14) 사이에 형성되는 전압 크기를 조절하여 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 조절한다. 본 실시예에서는 복수의 노즐(42)에 (+) 전극이 연결되고 기판 안착부(12)에 (-) 전극이 연결되어 복수의 노즐(42)에 전압을 인가하는 경우를 중심으로 설명하였으나, 복수의 노즐(42)에 (+) 전극이 연결되고 기판 안착부(12) 또는 기판(14)이 접지되어 복수의 노즐(42)에 전압이 인가되는 경우도 가능하다.
한편, 본 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 전압 조절부(60)는, 복수의 노즐(42) 각각에 전기적으로 연결되어 복수의 노즐(42)에 인가되는 전압을 제어하는 가변저항(64)을 포함 할 수 있다. 가변저항(64)은 복수의 노즐(42) 각각에 전기적으로 연결되어 저항값을 조절하여 노즐(42)에 인가되는 전압 크기를 조절할 수 있다. 가변저항(64)을 이용하여 각 노즐(42)에 인가되는 전압 크기를 조절하는 경우, 복수의 노즐(42)에 인가되는 전압 크기를 조절하기 위한 전압 인가부(62)가 노즐(42)의 개수만큼 구비되지 않아도 가변저항(64)을 통해 복수의 노즐(42)에 인가되는 전압 크기를 각각 조절할 수 있으므로, 설비가 간단해지는 장점이 있다.
본 실시예에 따른 잉크 분사 유닛은, 복수의 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 촬영하는 카메라(16)를 더 포함하며, 전압 조절부(60)는 카메라(16)를 통해 촬영된 노즐(42)의 잉크의 분사량에 따라 복수의 노즐(42)에 인가되는 전압 크기를 각각 조절할 수 있다. 카메라(16)는 공정챔버(미도시)에 노즐(42)에 인접하게 배치되어 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량를 촬영한다. 카메라(16)에 의해 촬영된 영상은 판단부(미도시)에 제공되어 복수의 노즐(42) 중 잉크의 분사량이 다른 노즐(42)을 판단하는데 이용된다. 전압 조절부(60)는 판단부(미도시)의 판단 결과를 이용하여 노즐(42)에 인가되는 전압 크기를 조절하여 복수의 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 개별적으로 조절한다.
한편, 본 실시예에 따른 잉크 분사 유닛은, 잉크 공급부(22)로부터 공급되는 잉크를 노즐부(40)로 공급하는 잉크 공급관(31)과; 잉크 공급관(31)에 결합되어 잉크의 유량을 측정하는 유량 센서(26)와, 잉크 공급부(22)에 결합되어 잉크의 공급량을 제어하는 유량제어 밸브(24)를 더 포함할 수 있다.
잉크 공급관(31)은 잉크 공급부(22)에 결합되어 잉크 공급부(22)로부터 공급되는 잉크를 노즐 챔버(44)로 공급한다. 잉크 공급관(31)을 통해 공급되는 잉크는 노즐 챔버(44)를 거쳐 노즐(42)로 분배된다.
유량 센서(26)는 잉크 공급관(31)에 결합되어 잉크의 유량을 측정하며, 유량제어 밸브(24)는 유량 센서(26)를 통해 측정된 잉크의 공급량에 따라 개폐되어 잉크 공급부(22)로부터 공급되는 잉크의 공급량을 제어한다.
잉크 공급부(22)로부터 잉크 공급관(31)으로 공급되는 잉크의 공급량은 다음 식에 의해 정해질 수 있다.
잉크의 공급량 = 기설정된 노즐(42)의 1회 분사량 * 노즐(42)의 개수
기판(14)의 인쇄에 필요한 잉크의 양을 고려하여 노즐(42)의 1회 분사량이 정해질 수 있는데, 잉크 공급부(22)로부터 공급되는 잉크의 공급량은 노즐(42)의 1회 분사량에 노즐(42)의 개수를 곱한 것으로 정해진다. 전압 조절부(60)를 통해 복수의 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 균일하게 할 수 있어 상기 식에 의해 정해진 잉크의 공급량만큼만 공급하여도 기판(14)의 인쇄가 가능하므로 잉크의 과잉 공급을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 잉크 분사 유닛의 개략도이며, 도 2에는 기판 안착부(12), 기판(14), 카메라(16), 잉크 공급부(22), 유량제어 밸브(24), 유량 센서(26), 잉크 공급관(31), 분기관(33), 노즐부(40), 노즐(42), 노즐 챔버(44), 전압 조절부(60), 전압 인가부(62), 가변저항(64)이 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 잉크 분사 유닛은, 잉크 공급관(31)과 연결되며, 복수의 노즐(42) 각각으로 잉크를 분배하는 복수의 분기관(33)을 포함한다. 본 실시예에 따른 잉크 분사 유닛은 복수의 분기관(33) 및 노즐 챔버(44)의 구성을 제외하고 앞선 실시예와 동일하므로 동일한 구성에 관하여는 앞선 실시예의 설명에 갈음하기로 한다.
분기관(33)은 잉크 공급관(31)과 연결되며 노즐(42)의 개수에 대응하여 복수로 형성되어 잉크 공급관(31)으로부터 공급되는 잉크를 복수의 노즐(42) 각각으로 분배한다. 분기관(33)은 노즐 챔버(44)에 삽입되어 노즐 챔버(44)에 결합되는 복수의 노즐(42) 각각과 연결된다. 즉, 본 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 노즐(42)에 공급되는 잉크의 분배는 노즐(42)에 연결되는 복수의 분기관(33)에 의해 이루어지나, 앞선 실시예에 따른 잉크 분사 유닛은 노즐 챔버(44)에 의해 분배되는 점이 차이가 있다.
분기관(33)과 연결되는 노즐(42)에 전압 조절부(60)가 연결된다. 전압 조절부(60)를 통해 노즐(42)에 전압을 인가하고 인가되는 전압 크기를 각각 조절함으로써 각 노즐(42)로부터 분사되는 잉크의 분사량을 개별적으로 조절할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
12: 기판 안착부 14: 기판
16: 카메라 22: 잉크 공급부
24: 유량제어 밸브 26: 유량 센서
31: 잉크 공급관 33: 분기관
40: 노즐부 42: 노즐
44: 노즐 챔버 60: 전압 조절부
62: 전압 인가부 64: 가변저항

Claims (7)

  1. 기판에 잉크를 토출시키는 잉크 분사 유닛으로서,
    상기 기판에 상기 잉크를 각각 분사하는 복수의 노즐을 구비하는 노즐부와;
    상기 노즐부에 상기 잉크를 공급하는 잉크 공급부와;
    상기 노즐로부터 분사되는 상기 잉크의 분사량을 조절하도록 상기 복수의 노즐 각각에 전압을 인가하고 전압 크기를 조절하는 전압 조절부를 포함하는, 잉크 분사 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 복수의 노즐에 대향 배치되는 기판 안착부에 안착되며,
    상기 전압 조절부는,
    상기 복수의 노즐과 (+) 전극이 연결되고 상기 기판 안착부와 (-) 전극이 연결되어, 상기 복수의 노즐에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는, 잉크 분사 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전압 조절부는,
    상기 복수의 노즐 각각에 전기적으로 연결되어 상기 복수의 노즐에 인가되는 전압을 제어하는 가변저항을 포함하는 것을 특징으로 하는, 잉크 분사 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 노즐로부터 분사되는 잉크의 분사량을 촬영하는 카메라를 더 포함하며,
    상기 전압 조절부는, 상기 카메라를 통해 촬영된 상기 노즐의 잉크의 분사량에 따라 상기 복수의 노즐에 인가되는 전압 크기를 각각 조절하는 것을 특징으로 하는, 잉크 분사 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 잉크 공급부로부터 공급되는 상기 잉크를 상기 노즐부로 공급하는 잉크 공급관과;
    상기 잉크 공급관에 결합되어 상기 잉크의 유량을 측정하는 유량 센서와;
    상기 잉크 공급부에 결합되어 상기 잉크의 공급량을 제어하는 유량제어 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 잉크 분사 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 잉크 공급부로부터 상기 잉크 공급관으로 공급되는 상기 잉크의 공급량은 다음 식에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는, 잉크 분사 유닛.

    잉크의 공급량 = 기설정된 노즐의 1회 분사량 * 노즐의 개수
  7. 제1항에 있어서,
    상기 잉크 공급관과 연결되며, 상기 복수의 노즐 각각으로 상기 잉크를 분배하는 복수의 분기관을 더 포함하는, 잉크 분사 유닛.
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