KR20210059150A - 약액토출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공급리저버로부터 공급되는 약액을 잉크젯 헤드로 토출하는 약액 토출장치에 관한 것으로서, 본 발명의 약액토출장치는, 약액을 공급하는 버퍼리저버; 상기 버퍼리저버로부터 약액을 공급받아 일시적으로 저장하는 공급리저버; 상기 공급리저버의 내부압력을 조정하는 압력조정부; 헤드지지부에 의해 지지되며, 상기 공급리저버로부터의 약액을 공급받아 토출하는 헤드; 상기 공급리저버의 약액을 상기 헤드에 공급하는 공급라인; 상기 공급라인 상에 구비되어, 상기 약액의 공급을 제어하는 제어밸브; 상기 제어밸브의 하류측에 구비되며, 상기 약액을 가열하는 제1 가열부; 및 상기 헤드에 구비되며, 상기 가열된 약액을 설정온도로 가열하는 제2 가열부를 포함한다.

Description

약액토출장치{APPARATUS FOR DISCHARGING CHEMICAL LIQUID}
본 발명은 약액토출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 약액의 토출안정성을 갖는 약액토출장치에 관한 것이다.
기판 상에 배향막의 형성, 기판 상에 UV 잉크의 도포, 또는 기판 상에 컬러 필터의 도포 시, 잉크젯 헤드를 구비하는 약액 토출 장치가 사용된다.
일반적으로 약액 토출 장치에서의 약액은, 버퍼 리저버, 공급 리저버, 제어밸브를 거쳐 잉크젯 헤드를 통해 토출된다. 공급 리저버에는 연결라인을 통해 압력조절부와 연결된다. 압력조절부는 공급 리저버에 양압 또는 음압을 제공한다. 압력조절부는 연결라인 상에 양압 또는 음압을 제공함으로써, 공급 리저버로부터 제공되는 약액이 잉크젯 헤드의 노즐단부에서 메니스커스(meniscus)를 유지할 수 있게 한다.
잉크젯 헤드의 노즐 단부에서 약액이 메니스커스를 유지하지 못할 경우에는 미토출이 발생하거나 약액이 토출되어도 주변에 얼룩지는 현상 등이 발생할 수 있다. 리저버로 압력을 제공하는 연결 라인에 압력 조정부 및 센서를 배치하여 압력을 관리하고 있다.
한편, 약액은 상온에서 비교적 점도가 높기 때문에, 약액 토출을 위해 약액의 점도를 낮추어 유동성을 갖도록 할 필요가 있다. 따라서 공급 리저버에 가열수단이 설치되어 약액을 가열하여 약액의 점도를 낮추는 수단이 개시되고 있다.
공급 리저버에 가열수단이 구비되는 경우, 공급 리저버 내부의 약액이 가열되면, 약액의 일부가 기화되어 공급 리저버 내부 압력이 증가하게 된다. 공급 리저버 내부 압력이 증가되면, 공급 리저버의 내부 압력을 감소시키기 위해, 압력조절부에 의한 불필요한 약액 흡입에 의한 약액 낭비가 발생한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 약액의 연속토출 시 약액의 온도변화를 최소화하여 토출 안정성을 향상시킬 수 있는 약액토출장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 공급리저버로부터 공급되는 약액을 잉크젯 헤드로 토출하는 약액 토출장치는, 약액을 공급하는 버퍼리저버; 상기 버퍼리저버로부터 약액을 공급받아 일시적으로 저장하는 공급리저버; 상기 공급리저버의 내부압력을 조정하는 압력조정부; 헤드지지부에 의해 지지되며, 상기 공급리저버로부터의 약액을 공급받아 토출하는 헤드; 상기 공급리저버의 약액을 상기 헤드에 공급하는 공급라인; 상기 공급라인 상에 구비되어, 상기 약액의 공급을 제어하는 제어밸브; 상기 제어밸브의 하류측에 구비되며, 상기 약액을 가열하는 제1 가열부; 및 상기 헤드에 구비되며, 상기 가열된 약액을 설정온도로 가열하는 제2 가열부를 포함한다.
또한 실시예에 있어서, 상기 헤드지지부는, 상기 제2 가열수단으로부터 전달되는 열에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 내부에 냉각수단이 구비된다.
또한 실시예에 있어서, 상기 헤드지지부에는, 상기 헤드와 접촉되는 부분에 열차단부재가 구비된다.
또한 실시예에 있어서, 상기 헤드에는, 상기 헤드의 하단부를 제외한 상기 헤드의 외측면 전체를 감싸는 형태의 열차단부재가 구비된다.
본 발명에 따르면, 제1 가열수단을 이용하여 약액을 사전 가열하고, 사전가열된 약액을 다시 제2 가열수단을 이용하여 가열함으로써, 약액의 연속 토출시 약액의 온도변화를 최소화하여 토출안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 열차단부재를 이용하여, 헤드지지부의 열변형을 방지하고, 헤드 내의 약액이 냉각되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 약액토출장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 열차단부재의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 약액토출장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 약액토출장치(100)은 버퍼리저버(110), 공급리저버(120), 압력조절부(130), 제어밸브(140), 제1 가열수단(150), 헤드(160), 제2 가열수단(161), 헤드지지부(180), 냉각수단(181)을 포함한다.
버퍼리저버(110)는 캐니스터와 같은 약액공급원(미도시)으로부터 약액을 공급받아 저장하고, 공급리저버(120)에 저장된 약액을 공급한다.
이때 약액은 액적, 잉크, 컬러필터 등의 디스플레이 소자 또는 반도체 소자 제조에 이용되는 물질 중 하나일 수 있다.
약액공급원(미도시)은 내부를 가압하여 약액을 공급하기 때문에, 압력조절부(130)가 구비된 공급리저버(120)는 약액을 약액공급원(미도시)로부터 직접 공급받을 수 없다. 버퍼리저버(110)는 공급리저버(120)와 약액공급원(미도시) 사이에 구비되어 버퍼역할을 한다. 즉 버퍼리저버(110)는 약액공급원(미도시)으로부터 가압된 약액을 공급받아 저장하고, 중력을 이용하여 약액을 공급리저버(120)에 공급한다.
공급리저버(120)는 헤드(160)와 버퍼리저버(110) 사이에 위치한다. 구체적으로 공급리저버(120)는 헤드(160)의 상부에 구비되며, 버퍼리저버(110)의 하부에 구비된다. 공급리저버(120)는 헤드로 공급하기 위한 약액을 일시적으로 저장한다.
공급리저버(120)는 상부에 배치된 버퍼리저버(110)로부터 약액을 공급받아 일시적으로 저장한다. 그리고 공급리저버(120)는 하부에 배치된 헤드(160)에 공급라인(L1)을 통해 약액을 공급한다. 공급리저버(120)는 중력을 이용하여 약액을 버퍼리저버(110)로부터 공급받거나, 공급리저버(120)는 중력을 이용하여 약액을 헤드(160)에 공급한다.
공급리저버(120)에는 압력조절부(130)가 구비된다. 압력조절부(130)는 별도의 압력조절라인를 통해 공급리저버(120)와 연결될 수도 있다.
압력조절부(130)는 공급리저버(120)에서 헤드(160)로 공급된 약액이, 헤드(160)의 노즐단부에서 메니스커스 상태가 되도록 공급리저버(120)의 내부압력을 조절한다.
메니스커스 상태란, 헤드(160)의 노즐 단부의 둘레에 약액이 정확히 위치하되, 노즐 단부 중앙 부분의 약액이 내부로 오목하게 들어간 상태를 의미한다. 헤드 노즐단부에서 메니스커스 상태가 유지하면, 약액이 흘러내리지 않고, 약액이 토출되는 시점이 의도한 시점과 달라지지 않게 된다.
공급라인(L1)은 공급리저버(120)와 헤드(160)를 연결한다. 공급리저버(120)의 약액은 공급라인(L1)을 통해 헤드(160)로 제공된다.
공급라인(L1) 상에는 약액의 흐름을 제어할 수 있는 제어밸브(140)이 구비된다.
제어밸브(140)는 공급라인(L1) 상에 구비되어, 공급리저버(120)로부터 헤드(160)로의 약액의 공급을 제어한다. 제어밸브(140)가 닫히면 약액의 공급이 중단되고, 제어밸브(140)가 열리면 약액이 공급된다.
헤드(160)는 공급리저버(120)로부터 약액을 공급받아 기판(W) 상에 토출한다. 헤드(160)는 복수로 구비될 수 있으며, 헤드(160) 각각은 약액을 토출하는 복수의 노즐을 포함한다. 헤드(160)의 노즐 단부에서의 약액은 압력조절부(130)에 의해 메니스커스 상태가 유지된다.
헤드(160)에서 토출되지 못한 약액은 펌프를 이용하여 다시 공급리저버(120)로 되돌린다. 이를 위해 헤드(160)와 공급리저버(120) 사이에는 공급라인(L1)과는 별도로 회귀라인(L2)이 구비된다. 회귀라인(L2) 상에는 약액을 공급리저버(120)로 되돌리기 위한 펌프(170)가 구비된다.
헤드(160)는 헤드지지부(180)에 의해 지지된다. 헤드지지부(180)는 복수의 헤드(160)를 지지할 수 있다.
이하 제1 가열수단, 제2 가열수단, 냉각수단에 대해 상세히 설명한다.
제1 가열수단(150)이 공급라인(L1) 상에서 제어밸브(140)의 하류측에 구비된다. 제1 가열수단(150)은 히터를 포함한다. 복수의 헤드(160)와 연결된 복수의 공급라인(L1)들을 동시에 가열할 수 있도록, 제1 가열수단(150)은 복수의 공급라인(L1)을 감싸도록 구비될 수도 있다.
제1 가열수단(150)은 공급리저버(120)로부터 제공되는 공급라인(L1) 내부의 약액을 사전적으로 가열한다. 제1 가열수단(150)에서 사전적으로 가열되는 약액의 온도는, 헤드(160)에서 토출 되는 약액의 온도보다 낮은 온도일 수 있다.
제1 가열수단(150)은 제어밸브(140)의 하류측에 구비된다. 제1 가열수단(150)은 제어밸브(140)에 의해 공급리저버(120)와 단절되므로, 사전 가열된 약액이 공급리저버(120)의 내부압력을 변화시키지 못한다. 따라서 제1 가열수단에 의한 약액의 사전가열 시 압력조절부(130)의 약액흡입에 따른 약액낭비를 방지할 수 있다.
제1 가열수단(150)에 대응되도록 헤드(160)의 내부에는 제2 가열수단(161)이 구비된다. 어느 하나의 가열수단만으로는 연속토출 시 약액의 온도변화를 방지할 수 없기 때문에, 본 발명의 약액토출장치는 2개의 가열수단을 구비한다.
제2 가열수단(161)은 노즐부의 약액을 가열수 있는 히터를 포함한다. 제2 가열수단(161)은 제1 가열수단(150)에 의해 사전 가열된 약액을 설정온도로 가열한다. 제2 가열수단(161)도 제1 가열수단(150)과 마찬가지로 제어밸브(140)에 의해 공급리저버(1200와 단절된다. 따라서 제2 가열수단(161)에 의해 가열된 약액이 공급리저버(120)의 내부압력을 변화시키지 못한다. 따라서 압력조절부(130)의 약액흡입에 따른 약액낭비가 방지된다.
한편 헤드(160)를 지지하고 있는 헤드지지부(180)는 헤드(160)에 구비되는 제2 가열수단(161)에 의한 열을 전달받는다. 제2 가열수단(161)로부터 전달되는 열은 헤드지지부(180)의 열변형을 일으킬 수 있다. 헤드지지부(180)가 열변형되는 경우, 헤드지지부(180)에 의해 지지되는 복수의 헤드(160)의 위치가 틀어지게 된다. 따라서 헤드지지부(180)는 자체 열변형을 방지하기 위한 냉각수단(181)을 내부에 구비한다.
냉각수단(181)은 헤드지지부(180)를 냉각한다. 따라서 제2 가열수단(161)로 인한 헤드지지부(180)의 열변형이 냉각수단(181)에 의해 방지된다. 냉각수단(181)은 헤드지지부(180)의 전면적에 대해 구비될 수 있다. 예를 들어, 냉각수단(181)은 헤드지지부(180)의 전면적을 관통하는 쿨링라인으로 구성될 수 있다. 쿨링라인에는 PCW나 냉각수 등이 공급될 수 있다. 또는 헤드지지부(180)의 전면적에 펠티어 소자와 같은 냉각용 열전소자가 구비될 수도 있다.
헤드지지부(180)에는, 헤드(160)와 접촉되는 부분에 열차단부재(181)가 구비될 수 있다. 열차단부재(181)는 헤드(160) 내부에 구비되는 제2 가열수단(161)으로부터 전달되는 열을 차단한다. 따라서 제2 가열수단(161)의 헤드지지부(180)에 대한 열전달을 최소화할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 열차단부재(181)의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 헤드 주위에 열차단부재(162)가 구비된다. 구체적으로 열차단부재(162)는 헤드(160)의 하단부를 제외한 헤드(160) 외측면 전체를 감싸는 형태로 구비된다.
열차단부재(162)는 제2 가열수단(161)에 의해 가열된 약액이 다시 냉각되는 것을 방지하는 보온효과와, 제2 가열수단(161)에 의해 생성되는 열이 헤드지지부(180)로 전달되는 것을 방지하는 열차단효과를 갖는다.
본 발명은 열차단부재를 이용하여 가열된 약액의 온도변화를 최소화하고, 헤드지지부의 열변형을 최소화할 수 있다.
한편, 헤드지지부(180)에는 도 1의 열차단부재(182)가 구비되고, 헤드(160)에는 도 2의 열차단부재(162)가 동시에 구비될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 제1 가열수단을 이용하여 약액을 사전 가열하고, 사전가열된 약액을 다시 제2 가열수단을 이용하여 가열함으로써, 약액의 연속 토출시 약액의 온도변화를 최소화하여 토출안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 열차단부재를 이용하여, 헤드지지부의 열변형을 방지하고, 헤드 내의 약액이 냉각되는 것을 방지할 수 있다.
100: 약액토출장치 110: 버퍼리저버
120: 공급리저버 130: 압력조절부
140: 제어밸브 150: 제1 가열수단
160: 헤드 161: 제1 가열수단
170: 펌프 180: 헤드지지부
181: 냉각수단

Claims (4)

  1. 공급리저버로부터 공급되는 약액을 잉크젯 헤드로 토출하는 약액토출장치에 있어서,
    약액을 공급하는 버퍼리저버;
    상기 버퍼리저버로부터 약액을 공급받아 일시적으로 저장하는 공급리저버;
    상기 공급리저버의 내부압력을 조정하는 압력조정부;
    헤드지지부에 의해 지지되며, 상기 공급리저버로부터의 약액을 공급받아 토출하는 헤드;
    상기 공급리저버의 약액을 상기 헤드에 공급하는 공급라인;
    상기 공급라인 상에 구비되어, 상기 약액의 공급을 제어하는 제어밸브;
    상기 제어밸브의 하류측에 구비되며, 상기 약액을 가열하는 제1 가열부; 및
    상기 헤드에 구비되며, 상기 가열된 약액을 설정온도로 가열하는 제2 가열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액토출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헤드지지부는, 상기 제2 가열수단으로부터 전달되는 열에 의해 변형되는 것을 방지하기 위해 내부에 냉각수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 약액토출장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 헤드지지부에는, 상기 헤드와 접촉되는 부분에 열차단부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 약액토출장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 헤드에는, 상기 헤드의 하단부를 제외한 상기 헤드의 외측면 전체를 감싸는 형태의 열차단부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 약액토출장치.

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