KR20210060724A - 액적토출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소형화 및 배관 구성의 단순화가 용이한 액적토출장치에 관한 것으로서, 액적을 토출하는 잉크젯 헤드; 상기 잉크젯 헤드의 상부에 위치하며, 상기 잉크젯 헤드에 공급라인을 통해 액적을 제공하는 공급 리저버; 상기 공급 리저버 상부에 위치하며, 상기 잉크젯 헤드에 공급된 액적 중 미사용 액적을 상기 잉크젯 헤드로부터 회수하여 상기 공급 리저버로 공급하는 펌프를 포함하고, 상기 공급 리저버는, 상기 액적을 저장하고, 상기 잉크젯 헤드에 상기 액적을 제공하는 액적저장부; 및 상기 액적저장부의 일측에 구비되며, 상기 잉크젯 헤드의 미사용 액적을 상기 펌프로 제공하기 위한 제1 연결관로 및 상기 펌프와 연결되며 상기 미사용 액적을 상기 액적저장부로 제공하기 위한 제2 연결관로가 형성되는 순환경로부를 포함한다.

Description

액적토출장치{DROPLET DISCHARGING APPARATUS}
본 발명은 액적토출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 잉크젯 헤드를 통해 기판상에 액적을 토출하는 액적토출장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 공정에 사용되는 기판처리장치 중 기판 상에 액적을 토출하는 액적토출장치는, 버퍼 리저버, 버퍼 리저부 하부에 구비되는 공급 리저버, 공급 리저버와 연결되는 압력 조절부, 액적을 토출하는 잉크젯 헤드, 잉크젯 헤드에서 미사용 액적을 회수하여 공급 리저버에 제공하는 펌프, 펌프에서 공급 리저버로 제공되는 미사용 액적의 유량을 센싱하는 유량센서, 각 구성을 연결하는 각종 라인을 포함한다.
버퍼 리저버를 통해 공급 리저버로 공급된 액적은, 라인을 통해 잉크젯 헤드에 공급된다. 이때 잉크젯 헤드로 공급된 액적 중 사용되지 않은 미사용 액적은 펌프를 이용하여 잉크젯 헤드로부터 공급 리저버로 되돌려진다. 공급 리저버와 잉크젯 헤드는 순환라인을 통해 연결되며, 순환라인 상에 펌프와 유량센서가 구비된다. 펌프는 잉크젯 헤드로부터 미사용 액적을 빨아들여 공급 리저버로 공급해야 하므로, 일반적으로 펌프는 공급 리저버와 잉크젯 헤드 사이에 배치된다. 따라서 잉크젯 헤드 상부에 펌프가 구비되고, 펌프 상부에 공급 리저버가 구비된다.
한편 공급 리저버는 압력조절부와 연결된다. 압력조절부는 공급 리저버 내부의 압력을 조절하여 잉크젯 헤드의 액적 토출을 제어한다. 특히 잉크젯 헤드가 액적을 토출하지 않는 중인 때에, 압력조절부는 잉크젯 헤드의 노즐 내의 약액이 매니스커스 상태를 유지하도록 공급 리저버의 내부압력을 조절한다.
압력조절부는 상한치 및 하한치를 갖는 일정범위의 양압 또는 음압을 제공할 수 있다. 그러나 공급 리저버와 잉크젯 헤드 사이의 거리가 멀어질수록 압력조절부는 상한치 및 하한치와 근접한 압력으로 공급 리저버 상에 양압 또는 음압을 제공해야 한다. 따라서 공급 리저버와 잉크젯 헤드 사이를 서로 가까운 위치에 배치됨으로써, 압력 제어 마진을 넓힐 필요가 있다.
그러나 공급 리저버과 잉크젯 헤드 사이를 가깝게 배치할 수록, 순환라인 연결, 펌프, 유량센서의 배치 구성이 복잡해져서 액적토출장치의 소형화가 용이하지 않다는 문제점이 존재한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 소형화 및 배관구성의 간단화가 용이한 액적토출장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 액적토출장치는, 액적을 토출하는 잉크젯 헤드; 상기 잉크젯 헤드의 상부에 위치하며, 상기 잉크젯 헤드에 공급라인을 통해 액적을 제공하는 공급 리저버; 상기 공급 리저버 상부에 위치하며, 상기 잉크젯 헤드에 공급된 액적 중 미사용 액적을 상기 잉크젯 헤드로부터 회수하여 상기 공급 리저버로 공급하는 펌프를 포함하고, 상기 공급 리저버는, 상기 액적을 저장하고, 상기 잉크젯 헤드에 상기 액적을 제공하는 액적저장부; 및 상기 액적저장부의 일측에 구비되며, 상기 잉크젯 헤드의 미사용 액적을 상기 펌프로 제공하기 위한 제1 연결관로 및 상기 펌프와 연결되며 상기 미사용 액적을 상기 액적저장부로 제공하기 위한 제2 연결관로가 형성되는 순환경로부를 포함한다.
또한 실시예에 있어서, 상기 순환경로부는 금속재질로 상기 제1 및 제2 연결관로를 포함하여 일체로 형성된다.
본 발명에 따른 액적토출장치는, 액적을 토출하는 잉크젯 헤드; 상기 잉크젯 헤드의 상부에 위치하며, 상기 잉크젯 헤드에 공급라인을 통해 액적을 제공하는 공급 리저버; 상기 공급 리저버에 액적을 제공하는 버퍼 리저버; 상기 공급 리저버 상부에 위치하며, 상기 잉크젯 헤드에 공급된 액적 중 미사용 액적을 상기 잉크젯 헤드로부터 회수하여 상기 공급 리저버로 공급하는 펌프를 포함하고, 상기 공급 리저버는, 액적을 저장하는 액적저장부; 및 상기 액적저장부의 일측에 구비되며, 상기 잉크젯 헤드의 미사용 액적을 상기 펌프로 제공하기 위한 제1 연결관로, 상기 펌프와 연결되며 상기 미사용 액적을 상기 액적저장부로 제공하기 위한 제2 연결관로, 상기 버퍼 리저버로부터의 액적을 상기 액적저장부로 제공하기 위한 제3 연결관로를 구비하는 순환경로부를 포함한다.
또한 실시예에 있어서, 상기 순환경로부는 금속재질로 상기 제1 내지 제3 연결관로를 포함하여 일체로 형성된다.
본 발명에 따르면, 공급 리저버이 액적을 저장하는 액적저장부와, 액정저장부의 일측에 복수의 연결관로가 관통 형성된 순환경로부를 구비함으로서, 펌프를 잉크젯 헤드의 상부에 배치하고, 공급리저버를 잉크젯 헤드와 근접하게 배치할 때의 배관 구성을 단순화할 수 있다. 배관 구성의 단순화에 따라 액적토출장치의 소형화가 용이해진다.
또한 본 발명에 따르면, 잉크젯 헤드와 공급 리저버 사이의 거리가 줄어들어, 압력조절부의 음압제어 마진이 넓혀진다.
또한 본 발명에 따르면, 순환경로부는 복수의 연결관로가 내부에 형성된 채로 금속재질로 일체로 제조될 수 있다. 이때 복수의 연결관로는 부식방지를 위해 이노다이징 처리될 수 있다. 그리고 순환경로부 상의 배관의 꺾임에 의한 파손 위험이 전혀 없어, 순환경로부의 영구 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액적토출장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 공급 리저버를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액적토출장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 공급 리저버를 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액적토출장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 공급 리저버를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 액적토출장치(10)은 잉크젯 헤드(100), 공급 리저버(200), 버퍼 리저버(300), 압력조절부(400), 펌프(500), 유량센서(600), 각종 라인을 포함한다.
잉크젯 헤드(100)는 공급 리저버(200)로부터 토출라인(L2)를 통해 액적을 공급받고, 공급받은 액적을 기판 상에 토출한다. 잉크젯 헤드(100)에는 기판 상에 액적을 토출하기 위한 복수의 노즐이 구비된다. 잉크젯 헤드(100)로 공급되는 액적은 잉크젯 헤드(100)의 상부에 위치한 공급 리저버(200)로부터 중력에 의해 제공된다.
공급 리저버(200)는 잉크젯 헤드(100)의 상부에 구비되며, 공급 리저버(200)의 상부에 위치한 버퍼 리저버(300)로부터 액적을 공급라인(L1)을 통해 공급받아 저장하고, 공급라인(L1)을 통해 잉크젯 헤드(100)에 저장된 액적을 공급한다.
공급 리저버(200)에는 공급 리저버(200) 내부의 압력을 조절하기 위한 압력조절부(400)와 연결된다.
압력 조절부(400)는 공급 리저버(200) 내부에 양압/ 음압을 제공하여 공급 리저버(200) 내부의 압력을 조절한다. 압력 조절부(400)는 공급 리저버(200) 내부의 압력을 조절함으로써, 공급 리저버(200)로부터 잉크젯 헤드(100)로의 액적의 공급을 제어할 수 있다.
공급 리저버(200)는 잉크젯 헤드(100)의 상부에 구비되며, 공급 리저버(200)로부터 잉크젯 헤드(100)로의 액적의 공급은 중력에 의해 이루어진다. 액적의 공급 중단은, 압력 조절부(400)가 공급 리저버(200)의 내부에 음압을 제공함으로써 이루어진다. 한편 잉크젯 헤드(100)에 구비되는 복수의 노즐 단부에서의 액적 상태가 매니스커스 상태 즉, “∩”자 형태가 되도록, 압력 조절부(400)는 공급 리저버(200) 내부에 양압/음압을 제공한다. 노즐 단부에서의 액적 상태가 매니스커스 상태가 되는 경우, 노즐 단부에서 액적이 흘러내리지 않게 되어 기판 불량이 방지될 수 있다.
공급 리저버(200)는 액적저장부(210)와 순환경로부(220)를 포함한다. 공급 리저버(200)의 액적저장부(210)와 순환경로부(220)에 대한 상세한 설명은 후술한다.
버퍼 리저버(300)는 외부의 액적공급원(미도시)으로부터 액적을 제공받아 저장하고, 제공받은 액적을 공급라인(L1)을 통해 공급 리저버(200)에 공급한다. 액적공급원(미도시)에서 버퍼 리저버(300)로 액적이 공급될 때, 액적공급원(미도시) 내부가 가압된다. 액적공급원(미도시)이 가압 상태일 때, 버퍼 리저버(300)는 가압 상태의 액적공급원(미도시)에 의한 공급 리저버(200) 내부 압력에 미치는 영향을 차단한다.
펌프(500)은 공급 리저버(200) 상부에 위치하며, 잉크젯 헤드(100)에 공급된 액적 중 사용되지 않은 미사용 액적을 잉크젯 헤드(100)로부터 회수하여 공급 리저버(200)로 다시 공급한다.
펌프(500)는 잉크젯 헤드(100)에서 사용되지 않은 미사용 액적을 회수라인(L3), 순환경로부(220), 펌프입력라인(L4)를 통해 흡입하고, 흡입된 액적을 펌프출력라인(L5)를 통해 공급 리저버(200)의 액적저장부(210)에 공급한다.
유량센서(600)는 펌프출력라인(L5) 상에 구비되며, 펌프(500)로부터 출력되어 공급리저버(210)로 제공되는 미사용 액적의 양을 측정한다.
이하 도 2를 참조하여, 공급 리저버(200)에 대해 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 공급 리저버(200)는 내부에 액적을 저장할 수 있는 빈공간이 형성된 액적저장부(210)과, 내부에 복수의 연결관로가 형성된 순환경로부(220)을 포함한다.
액적저장부(210)는 공급라인(L1)에 의해 버퍼 리저버(300)와 연결되며, 버퍼 리저버(300)로부터 액적을 공급받는다. 또한 액적저장부(210)는 토출라인(L2)에 의해 잉크젯 헤드(100)와 연결되며, 잉크젯 헤드(100)에 액적을 제공한다.
순환경로부(220)는 액적저장부(210)의 일측 또는 타측에 구비된다. 이때 도 2에 도시된 액적저장부(210)의 단면과 같은 단면을 갖는 형상으로 구비될 수 있다.
순환경로부(220)에는 제1 연결관로(221)과 제2 연결관로(222)가 형성된다.
제1 연결관로(221)는 미사용액적을 펌프로 제공하기 위한 관로로서, 순환경로부(220) 내부를 관통 형성된다. 제1 연결관로(221)의 일단은 체결구에 의해 회수라인(L3)과 연결되고, 제1 연결관로(221)의 일단은 체결구에 의해 펌프입력라인(L4)와 연결된다.
즉, 제1 연결관로(221)의 일단은 회수라인(L3)를 통해 잉크젯 헤드(100)와 연결되고, 제1 연결관로(221)의 타단은 펌프입력라인(L4)를 통해 펌프(500)의 입력단과 연결된다.
제2 연결관로(222)는 펌프(500)에서 흡입된 미사용액적을 액적저장부로 제공하기 위한 관로으로서, 순환경로부(220) 내부를 일부 관통하여 형성된다. 제2 연결관로(222)의 일단은 액적저장부(210)와 연통되며, 제2 연결관로(222)의 타단은 체결구를 통해 펌프출력라인(L5)과 연결된다. 한편 제2 연결관로(222)는 액적저장부(210)와 연통되기 위해 순환경로부(220) 내부에서 'ㄴ'형으로 굽어진 형태로 형성될 수 있다. 그리고 제2 연결관로(222)의 타단은 펌프출력라인(L5)을 통해 펌프(500)의 출력단과 연결된다.
펌프출력라인(L5) 상에는 유량센서(600)가 구비될 수 있다. 특히, 유량센서(600)는 공급 리저버(200)의 순환경로부(220) 상의 제1 연결관로(221)의 상단부와 결합 고정되거나 펌프(500)의 출력단에 결합 고정됨으로써 유량센서(600)와 공급 리저버(200) 사이의 배관의 사용을 줄일 수 있다.
순환경로부(220)는 금속재질, 예를 들어 알루미늄 재질로 상기 제1 및 제2 연결관로를 포함하여 일체로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 연결관로는 부식방지를 위해 이노다이징 처리될 수 있다. 그리고 순환경로부 상의 배관의 꺾임에 의한 파손 위험이 전혀 없어, 순환경로부의 영구 사용이 가능하다.
특히, 음압제어 마진을 높이기 위해 종래의 구성에서 공급리저버(200)를 헤드(100)의 상부로 근접하게 배치하려고 하는 경우, 공급리저버(200)의 하부에 배치된 기존의 펌프(500)를 공급리저버(200)의 상부로 배치해야 한다. 이 경우, 잉크젯 헤드(100)와 펌프(500)를 연결하는 라인이 헤드(100)와 펌프(500) 사이에 위치한 공급리저버(200)를 회피하여 구성되어야 하고, 펌프(500)로 흡입된 액적을 다시 공급리저버(200)에 공급하기 위한 라인이 별도로 연결됨에 따라 라인 연결 구성이 복잡해진다. 본 발명은 순환경로부(220)를 통해 라인 연결구성을 간소화시킬 수 있으므로, 소형화가 용이하고 작업자의 유지보수에 용이하다.
또한 본 발명에 따르면, 잉크젯 헤드와 공급 리저버 사이의 거리가 줄어들어, 압력조절부의 음압제어 마진이 넓혀진다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액적토출장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 4은 도 3에 도시된 공급 리저버를 설명하기 위한 도면이다.
제1 실시예의 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 액적토출장치(10)는 잉크젯 헤드(100), 공급 리저버(200), 버퍼 리저버(300), 압력조절부(400), 펌프(500), 유량센서(600), 각종 라인을 포함한다. 잉크젯 헤드(100), 공급 리저버(200), 버퍼 리저버(300), 압력조절부(400), 펌프(500), 유량센서(600) 각각에 대한 설명은 제1 실시예와 동일하다.
도 4를 참조하면, 공급 리저버(200)는 내부에 액적을 저장할 수 있는 빈공간이 형성된 액적저장부(210)과, 내부에 복수의 연결관로가 형성된 순환경로부(220)을 포함한다.
액적저장부(210)는 토출라인(L2)에 의해 잉크젯 헤드(100)와 연결되며, 잉크젯 헤드(100)에 토출라인(L2)를 통해 액적을 제공한다.
순환경로부(220)는 액적저장부(210)의 일측 또는 타측에 구비된다. 이때 도 2에 도시된 것처럼 액적저장부(210)의 단면과 같은 단면을 갖는 형상으로 구비될 수 있다.
순환경로부(220)에는 제1 연결관로(221), 제2 연결관로(222), 제3 연결관로(223)가 형성된다.
제1 연결관로(221)는 미사용액적을 펌프로 제공하기 위한 관로로서, 순환경로부(220) 내부를 관통 형성된다. 제1 연결관로(221)의 일단은 체결구에 의해 회수라인(L3)과 연결되고, 제1 연결관로(221)의 일단은 체결구에 의해 펌프입력라인(L4)와 연결된다.
즉, 제1 연결관로(221)의 일단은 회수라인(L3)를 통해 잉크젯 헤드(100)와 연결되고, 제1 연결관로(221)의 타단은 펌프입력라인(L4)를 통해 펌프(500)의 입력단과 연결된다.
제2 연결관로(222)는 펌프(500)에서 흡입된 미사용액적을 액적저장부로 제공하기 위한 관로로서, 순환경로부(220) 내부를 일부 관통하여 형성된다. 제2 연결관로(222)의 일단은 액적저장부(210)와 연통되며, 제2 연결관로(222)의 타단은 체결구를 통해 펌프출력라인(L5)과 연결된다. 한편 제2 연결관로(222)는 액적저장부(210)와 연통되기 위해 순환경로부(220) 내부에서 'ㄴ'형으로 굽어진 형태로 형성될 수 있다. 그리고 제2 연결관로(222)의 타단은 펌프출력라인(L5)을 통해 펌프(500)의 출력단과 연결된다.
펌프출력라인(L5) 상에는 유량센서(600)가 구비될 수 있다. 특히, 유량센서(600)는 공급 리저버(200)의 순환경로부(220) 상의 제1 연결관로(221)의 상단부와 결합 고정되거나 펌프(500)의 출력단에 결합 고정됨으로써 유량센서(600)와 공급 리저버(200) 사이의 배관의 사용을 줄일 수 있다.
제3 연결관로(223)는 버퍼리저버(300)로부터의 액적을 액적저장부(210)로 제공하기 위한 관로로서, 순환경로부(220) 내부를 일부 관통하여 형성된다. 제3 연결관로(223)의 일단은 내부에서 액적저장부(210)와 연통되며, 제3 연결관로(223)의 타단은 공급라인(L1)에 체결구를 통해 연결된다. 제3 연결관로(223)는 액적저장부(210)와 연통되기 위해 순환경로부(220) 내부에서 'ㄴ'형으로 굽어진 형태로 형성될 수 있다. 제3 연결관로(223)의 타단은 공급라인(L1)을 통해 버퍼 리저버(300)에 연결된다.
제1 실시예에서의 순환경로부(220)는 잉크젯 헤드(100), 펌프(500), 액적저장부(210) 간 액적의 통로역할을 하였지만, 제2 실시예에서의 순환경로부(220)는 잉크젯 헤드(100), 버퍼리저버(300), 펌프(500), 액적저장부(210) 간 액적의 통로역할을 한다.
순환경로부(220)는 금속재질, 예를 들어 알루미늄 재질로 상기 제1 내지 제3 연결관로를 포함하여 일체로 형성될 수 있다. 이때 복수의 연결관로는 부식방지를 위해 이노다이징 처리될 수 있다. 그리고 순환경로부 내에 일체로 형성되는 연결관로에 의해 튜브배관의 꺾임에 의한 파손위험이 전혀 없으며, 영구 사용이 가능하다.
본 발명에 따르면, 공급 리저버가 액적을 저장하는 액적저장부와, 액정저장부의 일측에 복수의 연결관로가 관통 형성된 순환경로부를 구비함으로서, 펌프를 잉크젯 헤드의 상부에 배치하고, 공급리저버를 잉크젯 헤드와 근접하게 배치할 때의 배관 구성을 단순화할 수 있다. 배관 구성의 단순화에 따라 액적토출장치의 소형화가 용이해진다.
또한 본 발명에 따르면, 잉크젯 헤드와 공급 리저버 사이의 거리가 줄어들어, 압력조절부의 음압제어 마진이 넓혀진다.
10: 액적토출장치 100: 잉크젯 헤드
200: 공급 리저버 210: 액적저장부
220: 순환경로부 221: 제1 연결관로
222: 제2 연결관로 223: 제3 연결관로
300: 버퍼 리저버 400: 압력 조절부
500: 펌프 600: 유량센서
L1: 공급라인 L2: 토출라인
L3: 회수라인 L4: 펌프입력라인
L5:펌프출력라인

Claims (4)

  1. 액적을 토출하는 잉크젯 헤드;
    상기 잉크젯 헤드의 상부에 위치하며, 상기 잉크젯 헤드에 공급라인을 통해 액적을 제공하는 공급 리저버;
    상기 공급 리저버 상부에 위치하며, 상기 잉크젯 헤드에 공급된 액적 중 미사용 액적을 상기 잉크젯 헤드로부터 회수하여 상기 공급 리저버로 공급하는 펌프를 포함하고,
    상기 공급 리저버는,
    상기 액적을 저장하고, 상기 잉크젯 헤드에 상기 액적을 제공하는 액적저장부; 및
    상기 액적저장부의 일측에 구비되며, 상기 잉크젯 헤드의 미사용 액적을 상기 펌프로 제공하기 위한 제1 연결관로 및 상기 펌프와 연결되며 상기 미사용 액적을 상기 액적저장부로 제공하기 위한 제2 연결관로가 형성되는 순환경로부를 포함하는 액적토출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 순환경로부는 금속재질로 상기 제1 및 제2 연결관로를 포함하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 액적토출장치.
  3. 액적을 토출하는 잉크젯 헤드;
    상기 잉크젯 헤드의 상부에 위치하며, 상기 잉크젯 헤드에 공급라인을 통해 액적을 제공하는 공급 리저버;
    상기 공급 리저버에 액적을 제공하는 버퍼 리저버;
    상기 공급 리저버 상부에 위치하며, 상기 잉크젯 헤드에 공급된 액적 중 미사용 액적을 상기 잉크젯 헤드로부터 회수하여 상기 공급 리저버로 공급하는 펌프를 포함하고,
    상기 공급 리저버는,
    액적을 저장하는 액적저장부; 및
    상기 액적저장부의 일측에 구비되며, 상기 잉크젯 헤드의 미사용 액적을 상기 펌프로 제공하기 위한 제1 연결관로, 상기 펌프와 연결되며 상기 미사용 액적을 상기 액적저장부로 제공하기 위한 제2 연결관로, 상기 버퍼 리저버로부터의 액적을 상기 액적저장부로 제공하기 위한 제3 연결관로를 구비하는 순환경로부를 포함하는 액적토출장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 순환경로부는 금속재질로 상기 제1 내지 제3 연결관로를 포함하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 액적토출장치.
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