KR20210002304A

KR20210002304A - 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리

Info

Publication number: KR20210002304A
Application number: KR1020190078453A
Authority: KR
Inventors: 장재영; 정유종; 설봉호
Original assignee: 참엔지니어링(주)
Priority date: 2019-06-30
Filing date: 2019-06-30
Publication date: 2021-01-07

Abstract

본 발명은 전기수력학을 이용한 잉크토출장치용 노즐어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노즐의 내구성을 향상하고, 전극부를 튜브형태로 마련하여 노즐 내부에 잉크가 균일하고 손쉽게 충전될 수 있으며, 노즐 내에 잉크탱크를 마련하여 잉크를 공급하기 위한 별도의 설비가 필요 없으며, 잉크 충전 후 최초 사용 시 노즐 끝단까지 잉크가 균일하게 충전될 수 있도록 한 잉크토출장치용 노즐어셈블리에 관한 것이다.
본 발명의 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리는 전기수력학에 의해 잉크를 토출하는 노즐과, 상기 노즐의 상부에 연결되어 상기 노즐을 고정하는 루어부와, 상기 노즐 내부에 삽입되어 전기수력학에 의해 노즐 내부의 잉크가 토출되도록 전원이 인가되는 전극부와, 상기 루어부와 연결되며 상기 전극부를 고정하는 어뎁터와, 상기 노즐과 연통 연결되고, 노즐로 공급되는 잉크가 저장되는 잉크탱크와, 상기 잉크탱크의 상부에는 노즐 내부로 잉크를 공급하기 위한 푸시블럭을 포함한다.
본 발명의 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리에 따르면 노즐을 장시간 사용하더라도 정확하고 정밀하게 잉크를 지속적으로 토출할 수 있고, 노즐 자체에 잉크탱크를 마련하여 잉크공급을 위해 별도의 설비가 필요하지 않으므로 설비의 구성이 간단해지며, 잉크 토출을 위한 전극부를 튜브형태로 마련하여 노즐 내부로 잉크 주입이 용이하고 균일하게 충전될 수 있고, 잉크탱크 일단에 푸시블럭을 통해 노즐의 최초 사용 시 노즐 끝단가지 잉크를 간단하고 균일하게 충진시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리{Nozzle assembly for Ink ejection apparatus by electrohydrodynamics}

본 발명은 전기수력학을 이용하여 잉크를 정밀하게 토출하는 잉크토출장치에 사용되는 노즐어셈블리에 대한 것이다. 보다 상세하게는 잉크가 토출되는 노즐과 잉크가 저장되는 잉크탱크 및 전기수력학에 의해 잉크가 토출될 수 있도록 전원이 인가되는 전극부를 포함하여 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리에 대한 것이다.

최근 반도체 소자 뿐만 아니라 FPD(Flat Panel Display)로 통칭되는 LCD, OLED 등의 평면 패널 디스플레이들은 단위면적당 더 많은 많은 픽셀을 구현하기 위해 각 픽셀을 구동하는 회로소자들이 더욱 작아지고 있다. 그에 따라 제조공정 중 다양한 결함이 발생하고 있는데 이러한 결함을 수리하는 리페어 설비는 FPD 제조공정에 필수적인 공정이다.

종래 FPD에 형성된 결함을 수리하는 리페어기기들은 예를 들어 FPD에 포함된 배선들이 합선된 경우 합선된 부분을 레이저로 커팅하거나, 배선이 끊어진 경우 끊어진 배선을 Metal source와 레이저를 이용하여 연결하는 작업을 수행한다. 종래의 리페어 장비는 끊어진 배선을 연결하는 경우 통상 CVD 기술을 이용하여 결함이 나타난 부분에 Metal source를 기화시켜 배선의 끊어진 부분에 공급하고 레이저를 조사하여 증착시키는 방식을 사용하는데 이러한 방식은 기화된 Metal source를 공급해주는 챔버와 레이저광학계를 이용하여 리페어가 이루어져야하기 때문에 구조가 복잡하여 장비의 유지 보수가 어렵고 기화된 Metal source 등의 노출을 막기 위한 안전장치 등 다양한 구성요소들이 필요한 문제가 있다.

또한, 종래 잉크를 이용하여 패턴을 형성하는 장치의 경우 공압을 사용하거나 피에조모터를 이용하여 잉크를 토출함에 따라 토출되는 잉크의 양을 미세하게 조절하는데 제약이 많고 특정 수준 이하의 극미량의 잉크 토출이 불가능함에 따라 미세한 배선을 형성하거나 리페어하는 것이 불가능하다.

또한, 등록특허 10-1454106호에는 전기수력학을 이용한 패턴라인 형성장치가 개시되어 있는데 종래 전기수력학을 이용한 패턴라인 형성장치는 잉크토출을 하기 위해 전원이 인가되는데 인가된 전원에 의해 잉크를 토출하기 위해 유리 등 부도성재질의 노즐에 금속을 얇게 증착하여 사용하는 노즐이 개시되어 있으나 사용 중 증착된 금속이 벗겨져 잉크 토출이 불안정한 문제가 있고 잉크를 충전이 어려워 작업자의 숙련도에 따라 잉크 충전이 정밀하게 이루어지지 않는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노즐 내부에 전극부를 삽입하여 노즐 외벽에 증착된 금속이 벗겨져 잉크토출의 정밀도가 떨어지는 문제점을 해결하고, 전극부를 튜브형태로 마련하여 노즐 내부에 잉크가 균일하고 손쉽게 충전될 수 있으며, 노즐 내에 잉크탱크를 마련하여 잉크를 공급하기 위한 별도의 설비가 필요없으며, 잉크 충전 후 최초 사용 시 노즐 끝단까지 잉크가 균일하게 충전될 수 있도록 잉크탱크를 밀어주는 푸시블럭이 포함된 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리는 전기수력학을 이용한 잉크토출장치에 사용되는 노즐어셈블리에 있어서, 전기수력학에 의해 잉크를 토출하는 노즐과, 상기 노즐의 상부에 연결되어 상기 노즐을 고정하는 루어부와, 상기 노즐 내부에 삽입되어 전기수력학에 의해 노즐 내부의 잉크가 토출되도록 전원이 인가되는 전극부와, 상기 루어부와 연결되며 상기 전극부를 고정하는 어뎁터와, 상기 노즐과 연통 연결되고, 노즐로 공급되는 잉크가 저장되는 잉크탱크와, 상기 잉크탱크의 상부에는 노즐 내부로 잉크를 공급하기 위한 푸시블럭을 포함한다.

또한, 상기 노즐은 비전도성 재질인 유리로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전극부는 튜브형태로 이루어져 일단이 상기 잉크탱크에 연결되고, 상기 루어부를 통과하여 노즐 내부로 삽입되며, 상기 어뎁터에 의해 잉크탱크와 연결된 상부가 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐에서 전기수력학에 의해 잉크가 토출되도록 상기 전극부에 전원이 연결되되, 상기 전극부에 인가되는 전원은 전도성 재질로 이루어진 상기 잉크탱크와 어뎁터를 통해 전원이 전극부로 인가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 잉크탱크는 일단는 푸시블록이 설치되고, 타단은 루어부와 어뎁터가 결합되는 홀이 각각 마련되고 푸시블록이 결합되는 일단 내에 잉크를 저장할 수 있는 내부 공동이 형성되며 상기 공동은 어뎁터와 접촉되는 부분에 잉크가 이송될 수 있도록 연통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 푸시블럭은 상기 잉크탱크 일단에 연결 설치되어 상기 노즐어셈블리가 잉크토출장치에 장착되어 사용되기 전에 눌려 잉크탱크 내의 잉크가 노즐로 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 푸시블록은 일정 깊이 이상 잉크탱크 내로 눌리지 않도록 하는 스토퍼를 더 포함한다.

이상과 같은 구성의 본 발명은 노즐을 장시간 사용하더라도 정확하고 정밀하게 잉크를 지속적으로 토출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 노즐 자체에 잉크탱크를 마련하여 잉크공급을 위해 별도의 설비가 필요하지 않으므로 설비의 구성이 간단해지는 효과가 있다.

또한, 잉크 토출을 위한 전극부를 튜브형태로 마련하여 노즐 내부로 잉크 주입이 용이하고 균일하게 충전될 수 있는 효과가 있다.

또한, 잉크탱크 일단에 푸시블럭을 통해 노즐의 최초 사용 시 노즐 끝단가지 잉크를 간단하고 균일하게 충진시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리의 분해도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리의 결합도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리의 잉크탱크 단면을 나타내는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리의 푸시블록에 의해 노즐에 잉크가 충전되는 과정을 나타내는 도면이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리에 대해 상세히 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치는 전도성이 있는 재질로 이루어진 노즐에 전원을 인가하면 노즐 내에 충진되어 있던 잉크가 노즐에 가해지는 전기장에 의해 토출되는 장치이다. 종래 공압 또는 압전소자에 의해 토출되는 장치에 비해 정밀한 토출이 가능하고 토출장치의 구성이 간단한 장점이 있는 반면 노즐을 전도성이 있는 재질이 포함되어야 하므로 노즐의 제조과정이 복잡하고 내구성이 떨어지는 문제점이 있어왔다. 본 발명은 이러한 종래 노즐의 단점을 극복한 것으로 노즐 내에 전극을 삽입하고 상단부에 잉크탱크를 포함하여 구성함으로써 노즐어셈블리의 내구성을 향상시키고 잉크를 공급하기 위한 별도의 설비가 필요 없으므로 교체가 용이한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기수력학을 이용하는 잉크토출장치용 노즐어셈블리(10)의 분해도인데 본 발명의 노즐어셈블리(10)는 내부에 충진된 잉크를 토출하는 노즐(100)과 노즐(100)이 결합되고 노즐(100)이 유동되지 않도록 고정하며 노즐(100) 내로 삽입되는 전극부(300)가 통과되는 루어부(200)와 노즐(100)내로 삽입되어 전원이 인가되어 노즐(100)내에 충진된 전도성 잉크(50)를 토출시키기 위한 전기장이 형성되는 전극부(300)와 전극부(300)를 고정하고 잉크탱크(500)를 통해 인가되는 전원을 전극부(300)로 전달하는 어뎁터(400)와 일단이 루어부(200)와 결합되고 내부에 잉크를 저장하기 위한 공간이 형성되는 잉크탱크(500)와 잉크탱크(500) 내에 저장된 잉크를 노즐(100)까지 충진되도록 압력을 가하는 푸시블록(600)을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 노즐(100)은 내부에 잉크가 충진되고 내부에 마련되는 전극부(200)에 인가되는 전원에 의해 형성되는 전기장에 의해 잉크를 토출하는 구성이다. 노즐(100)의 앞단에는 잉크를 토출하기 위한 구멍이 형성되는데 정밀하게 극소량의 잉크 토출을 위해서는 노즐(100) 구멍이 작을수록 유리하지만 제작에 한계가 있으므로 마냥 작게할 수는 없다. 노즐(100)의 제작 상 편의를 위해 유리로 제작되는 것이 바람직하고 노즐(100) 곧고 균일하게 만들 수만 있다면 유리가 아닌 다른 재질도 사용할 수 있음은 물론이다.

루어부(200)는 노즐을 고정하고 잉크탱크(500)에 저장된 잉크가 노즐로 전달되도록 하고 전극부(300)가 통과할 수 있도록 중앙부에 연통홀이 형성되는 구성이다. 루어부(200)의 재질은 어떤 것이든 상관없지만 제작상의 편의를 위해 폴리카보네이트나 플라스틱류로 제작하는 것이 바람직하다. 루어부(200)의 일단에는 노즐(100)을 고정하기 위해 노즐(100)과 거의 같은 직경으로 제작되는 것이 바람직하고 도 2의 조립도와 같이 노즐(100)이 끼워져 잉크탱크까지 연장되도록 제작하여도 무방하다. 다만, 노즐(100)의 안정적인 고정과 조립의 편의성을 위해 약간 신축성이 있는 재질로 노즐(100)의 직경과 동일하도록 제작된다면 노즐(100)이 끼움 고정되어 토출장치에 장착된 후 유격이 없이 안정적인 잉크토출이 가능한 장점이 있다.

본 발명의 전극부(300)는 어뎁터(400)에 결합되너 노즐(100) 내부에 마련되어 잉크탱크(500)를 통해 인가되는 전원이 공급되어 노즐(100) 내부에 충진된 잉크를 토출하기 위한 전기장을 발생시키는 구성이다. 종래의 노즐은 전도성 재질로 제작되거나 유리와 같은 부도성 재질로 제작된 후 표면에 금속으로 코팅 또는 증착되었으나 어느 정도 사용된 후 금속막이 벗겨져 잉크토출이 잘 되지 않는 문제점이 있었으나 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 노즐(100) 내부로 전극부(300)가 삽입되어 전기장을 형성하므로 종래 노즐보다 내구성이 대폭 향상되는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 전극부(300)는 튜브형태로 제작되어 푸시블록(600)의 압력에 의해 잉크탱크(500)로부터 잉크가 나와 노즐로 채워질 때 튜브형태의 전극부(300)를 통해 노즐(100)로 잉크 충진이 훨씬 용이하게 이루어지는 장점이 있다. 또한, 핀 형태의 전극보다 전극의 표면을 넓게 할 수 있어 더욱 균일한 전기장을 형성할 수 있어 잉크토출이 더 잘되는 장점이 있다. 전극부(300)는 어뎁터(400)와 전기적으로 연결되는데 전기적 연결의 보다 원활히 하기 위해 어뎁터(400)와 결합되는 부분에 전도성 재질의 연결부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 어뎁터(400)는 일단에 전극부(300)를 고정할 수 있는 구멍과 중앙에 잉크를 튜브 형태의 전극부(300)를 통해 노즐(100)로 전달하기 위한 연통홀이 형성되는 구성이고, 잉크탱크(500)와 결합되어 잉크탱크(500)를 통해 인가되는 전원을 전극부(300)로 전달하기 위해 전도성 재질로 제작하는 것이 바람직하다. 어뎁터(400)의 외경은 잉크탱크(500)와 결합되는 부분과 맞춤 제작되고 어뎁터(400) 일단의 내경은 튜브형태의 전극부(300) 외경과 맞춤 제작된다. 즉, 도2를 참조하면 노즐(100)이 결합된 루어부(200)와 일단이 결합하고 타단은 잉크탱크(500)와 결합 고정된다. 결합부위는 끼움 고정될 수도 있지만 나사산을 형성한 후 회전시켜 결합시키는 것도 무방하다.

본 발명의 잉크탱크(500)는 내부에 잉크를 저장하기 위한 공간이 형성되고 잉크탱크(500) 외부를 통해 인가되는 전원을 잉크탱크(500)의 일단(B)을 통해 결합된 어뎁터(400), 전극부(300)로 전달하기 위해 금속재질로 제작되는 것이 바람직하다. 잉크가 저장되는 공간이 형성된 잉크탱크(500)의 일단(A)은 잉크를 잉크탱크(500)로부터 내보내기 위한 푸시블록(600)이 결합된다. 즉, 도 3과 같이 잉크탱크(500) 내에 저장된 잉크(50)는 푸시블록(600)이 눌리면서 가해지는 압력에 의해 잉크탱그(500)의 중앙에 형성된 홀(510)을 통해 튜브형태의 전극부(300)를 통해 노즐(100)로 이동하거나 잉크탱크(500)와 노즐(100)이 연통형성 된다면 노즐(100)로 직접 잉크가 이동하며 전극부(300)가 튜브형태로 제작됨에 따라 노즐(100)로 잉크가 더욱 용이하게 충진되는 장점이 있다. 푸시블록(600)이 눌리는 것은 실린지처럼 외부에서 힘을 가해 눌릴 수도 있고, 푸시블록(600)에 나사산을 형성한 후 회전을 통해 압력을 가할 수도 있다. 또한, 일정 깊이 이상 눌리지 않도록 푸시블록(600)에는 스토퍼(650)을 마련하는 것이 바람직하다. 이는 너무 깊이 눌려 잉크탱크(500) 내부에 저장된 잉크가 과도하게 토출되는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 회전하는 방식으로 푸시블록(600)에 압력을 가할 경우 손으로 돌려도 되지만 외부에 모터를 마련하여 모터를 통해 잉크가 토출되도록 압력을 가할 수도 있다. 또한, 외부 전원과의 연결을 원활히 하거나 노즐 어셈블리의 고정을 위해 잉크탱크(500) 외부에 결합홈(520)이 형성될 수 있다.

노즐 : 100 루어부 : 200
전극부 : 300 어뎁터 : 400
잉크탱크 : 500 푸시블럭 : 600
스토퍼 : 650

Claims

전기수력학을 이용한 잉크토출장치에 사용되는 노즐어셈블리에 있어서,
전기수력학에 의해 잉크를 토출하는 노즐과,
상기 노즐의 상부에 연결되어 상기 노즐을 고정하는 루어부와,
상기 노즐 내부에 삽입되어 전기수력학에 의해 노즐 내부의 잉크가 토출되도록 전원이 인가되는 전극부와,
상기 루어부와 연결되며 상기 전극부를 고정하는 어뎁터와,
상기 노즐과 연통 연결되고, 노즐로 공급되는 잉크가 저장되는 잉크탱크와,
상기 잉크탱크의 상부에는 노즐 내부로 잉크를 공급하기 위한 푸시블럭을 포함하는 전기수력학을 이용한 잉크토출장치용 노즐어셈블리.
청구항 1에서,
상기 노즐은 비전도성 재질인 유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기수력학을 이용한 잉크토출장치용 노즐어셈블리.
청구항 1에서,
상기 전극부는 튜브형태로 이루어져 일단이 상기 잉크탱크에 연결되고, 상기 루어부를 통과하여 노즐 내부로 삽입되며, 상기 어뎁터에 의해 잉크탱크와 연결된 상부가 고정되는 것을 특징으로 하는 전기수력학을 이용한 잉크토출장치용 노즐어셈블리.
청구항 1에서,
상기 노즐에서 전기수력학에 의해 잉크가 토출되도록 상기 전극부에 전원이 연결되되, 상기 전극부에 인가되는 전원은 전도성 재질로 이루어진 상기 잉크탱크와 어뎁터를 통해 전원이 전극부로 인가되는 것을 특징으로 하는 전기수력학을 이용한 잉크토출장치용 노즐어셈블리.
청구항 4에서,
상기 잉크탱크는 일단는 푸시블록이 설치되고, 타단은 루어부와 어뎁터가 결합되는 홀이 각각 마련되고 푸시블록이 결합되는 일단 내에 잉크를 저장할 수 있는 내부 공동이 형성되며 상기 공동은 어뎁터와 접촉되는 부분에 잉크가 이송될 수 있도록 연통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기수력학을 이용한 잉크토출장치용 노즐어셈블리.
청구항 1에서,
상기 푸시블럭은 상기 잉크탱크 일단에 연결 설치되어 상기 노즐어셈블리가 잉크토출장치에 장착되어 사용되기 전에 눌려 잉크탱크 내의 잉크가 노즐로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기수력학을 이용한 잉크토출장치용 노즐어셈블리.
청구항 6에서,
상기 푸시블록은 일정 깊이 이상 잉크탱크 내로 눌리지 않도록 하는 스토퍼를 더 포함하는 전기수력학을 이용한 잉크토출장치용 노즐어셈블리.