KR20220148982A - 액적 측정 시스템 - Google Patents

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이정호
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Abstract

일 실시예에 따른 액적 측정 시스템은 잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출된 액적이 탄착되는 기판, 상기 기판보다 아래에 위치하며 제1 카메라 및 제1 포커싱 모듈을 포함하는 제1 측정부, 그리고 상기 기판보다 아래에 위치하며 제2 카메라 및 제2 포커싱 모듈을 포함하는 제2 측정부를 포함한다.

Description

액적 측정 시스템{SYSTEM FOR DROPLET MEASUREMENT}
본 발명은 잉크젯 인쇄 장치(inkjet printer)의 노즐의 위치와 액적의 탄착 위치, 토출 속도, 토출 각도, 토출 부피 등을 실질적으로 동시에 측정할 수 있는 액적 측정 시스템 및 액적 측정 방법에 관한 것이다.
전자 장치의 제조 공정에서 인쇄 시스템이 이용될 수 있다. 예컨대, 발광 표시 장치, 액적 표시 장치 같은 표시 장치를 제조하는데 있어서 잉크젯 인쇄 장치를 사용하여 패턴이나 층을 형성할 수 있다.
잉크젯 인쇄 장치는 잉크젯 헤드와 대상물의 상대 위치를 변화시키면서 잉크젯 헤드에 구비된 노즐에서 잉크의 액적을 대상물을 향하여 토출함으로써 인쇄를 수행할 수 있다. 잉크젯 헤드에는 제조 과정에서의 가공이나 조립에 의한 편차에 의해 동일한 작동 조건에서도 토출되는 액적의 속도나 체적에 개체 차이가 발생할 수 있다. 또한, 단일 잉크젯 헤드라도 노즐마다 토출 속도, 토출 각도, 토출 부피 등이 다를 수 있고, 노즐마다 액적의 탄착 위치가 다를 수 있다. 잉크젯 인쇄 장치를 사용함에 따라 이러한 액적 관련 파라미터는 변할 수 있다.
잉크젯 헤드에서 토출되는 액적의 속도, 각도, 부피 등을 정확하게 측정하는 것은 중요하다. 예컨대, 액적의 속도가 부정확한 경우에는 대상물에서 착탄 위치가 어긋날 수 있다. 액적의 부피가 부정확한 경우에는 대상물에 탄착된 액적이 너무 퍼져서 번짐이 발생하거나 반대로 흐림이 발생할 수 있다.
실시예들은 잉크젯 헤드의 노즐에서 토출되는 액적의 위치, 속도, 각도, 부피 등의 잉크젯 인쇄 장치의 액적에 관한 파라미터를 실질적으로 동시에 정확하게 측정할 수 있는 액적 측정 시스템 및 액적 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 액적 측정 시스템은 잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출된 액적이 탄착되는 기판, 상기 기판보다 아래에 위치하며 제1 카메라 및 제1 포커싱 모듈을 포함하는 제1 측정부, 그리고 상기 기판보다 아래에 위치하며 제2 카메라 및 제2 포커싱 모듈을 포함하는 제2 측정부를 포함한다.
상기 제1 카메라는 상기 제1 포커싱 모듈에 의해 상기 노즐의 하면에 초점이 맞춰질 수 있고, 상기 제2 카메라는 상기 제2 포커싱 모듈에 의해 상기 기판의 상면에 초점이 맞춰질 수 있다.
상기 제1 카메라에 의해 상기 노즐의 위치를 측정할 수 있고, 상기 제2 카메라에 의해 상기 기판에 탄착된 액적의 위치 및 크기를 측정할 수 있다.
상기 액적 측정 시스템은 상기 노즐의 위치 및 상기 액적의 위치에 기초하여 상기 액적의 토출 각도를 구할 수 있고, 상기 액적의 크기에 기초하여 상기 액적의 부피를 구할 수 있고, 상기 액적을 토출하도록 하는 신호의 인가 시간과 상기 액적이 상기 기판에 탄착된 시간에 기초하여 상기 액적의 토출 속도를 구할 수 있다.
상기 제1 카메라 및 상기 제1 포커싱 모듈은 상기 노즐로부터 토출되는 잉크의 적하 방향에 수직인 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 제2 카메라 및 상기 제2 포커싱 모듈은 상기 적하 방향에 수직인 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 제2 카메라 및 상기 제2 포커싱 모듈은 상기 적하 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 액적 측정 시스템은 상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부 사이에 위치하며 제3 카메라 및 제3 포커싱 모듈을 포함하는 제3 측정부를 더 포함할 수 있다.
상기 액적 측정 시스템은 상기 노즐과 중첩하는 빔 스플리터 및 미러를 더 포함할 수 있다. 상기 노즐의 이미지를 제공하는 제1 광과 상기 기판 상의 이미지를 제공하는 제2 광이 각각 상기 빔 스플리터 및 상기 미러에 의해 상기 제1 측정부 및 상기 제2 측정부로 출사될 수 있다.
상기 제1 포커싱 모듈은 상기 제1 카메라와 상기 빔 스플리터 사이에 위치할 수 있고, 상기 제2 포커싱 모듈은 상기 제2 카메라와 상기 미러 사이에 위치할 수 있다.
상기 액적 측정 시스템은 상기 기판과 상기 빔 스플리터 사이에 위치하며 상기 노즐과 중첩하는 조명 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 액적 측정 시스템은 잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출된 액적이 탄착되는 기판, 그리고 상기 기판보다 아래에 위치하며 카메라 및 포커싱 모듈을 포함하는 측정부를 포함한다. 상기 포커싱 모듈은 텔레센트릭 렌즈 또는 바이텔레센트릭 렌즈를 포함한다.
상기 액적 측정 시스템은 상기 카메라에 의해 상기 노즐의 위치를 측정하고 상기 기판에 탄착된 액적의 위치 및 크기를 측정할 수 있다.
상기 액적 측정 시스템은 상기 노즐의 위치 및 상기 액적의 위치에 기초하여 상기 액적의 토출 각도를 구할 수 있고, 상기 액적의 크기에 기초하여 상기 액적의 부피를 구할 수 있고, 상기 액적을 토출하도록 하는 신호의 인가 시간과 상기 액적이 상기 기판에 탄착된 시간에 기초하여 상기 액적의 토출 속도를 구할 수 있다.
상기 액적 측정 시스템은 상기 카메라에 의해 상기 액적의 이동 경로를 측정할 수 있고, 상기 이동 경로에 기초하여 상기 액적의 토출 궤적을 구할 수 있다.
상기 카메라 및 상기 포커싱 모듈은 상기 노즐로부터 토출되는 잉크의 적하 방향에 수직인 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 카메라 및 상기 포커싱 모듈은 상기 노즐로부터 토출되는 잉크의 적하 방향에 수직인 방향을 따라 배열될 수 있다.
상기 액적 측정 시스템은 상기 노즐과 중첩하는 미러를 더 포함할 수 있다. 상기 노즐의 이미지를 제공하는 제1 광과 상기 기판 상의 이미지를 제공하는 제2 광이 상기 미러에 의해 반사되어 상기 측정부로 출사될 수 있다.
상기 포커싱 모듈은 상기 카메라와 상기 미러 사이에 위치할 수 있다.
상기 액적 측정 시스템은 상기 기판과 상기 미러 사이에 위치하며 상기 노즐과 중첩하는 조명 유닛을 더 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 잉크젯 헤드의 노즐에서 토출되는 액적의 위치, 속도, 각도, 부피 등의 잉크젯 인쇄 장치의 액적에 관한 파라미터를 실질적으로 동시에 정확하게 측정할 수 있다. 이에 따라, 액적에 관한 파라미터를 정확하고 빠르게 획득함으로써, 최적 상태로 액적의 토출 위치, 토출량, 탄착 위치 등을 조정할 수 있고, 잉크젯 인쇄 장치를 이용하여 형성하고자 하는 패턴이나 층을 정확하게 형성할 수 있다. 또한, 하나의 측정기로 다양한 파라미터를 측정할 수 있으므로, 설비 크기와 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템에서 측정된 노즐 및 액적을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템에서 액적의 토출 각도를 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템에서 액적의 부피를 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템에서 측정된 노즐 및 액적을 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
첨부한 도면을 참고하여 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 구성이 다른 구성 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 구성이 없는 것을 뜻한다.
명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서에서, "연결"된다는 둘 이상의 구성요소가 직접적으로 연결되는 경우만을 의미하는 것이 아니고, 둘 이상의 구성요소가 다른 구성요소를 통하여 간접적으로 연결되는 경우, 물리적으로 연결되는 경우나 전기적으로 연결되는 경우뿐만 아니라, 위치나 기능에 따라 상이한 명칭으로 지칭되었으나 실질적으로 일체인 각 부분이 서로 연결되는 경우를 포함할 수 있다.
도면에서, 방향을 나타내는데 부호 "x", "y" 및 "z"가 사용되고, 여기서 "x"는 제1 방향이고, "y"는 제1 방향과 수직인 제2 방향이고, "z"는 제1 방향 및 제2 방향과 수직인 제3 방향이다. 제1 방향(x), 제2 방향(y) 및 제3 방향(z)은 각각 표시 장치의 가로 방향, 세로 방향 및 두께 방향에 대응할 수 있다.
명세서에서 특별한 언급이 없으면 "중첩"은 평면도에서 중첩을 의미하고, 제3 방향(z)으로 중첩을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 액적 측정 시스템은 제1 카메라(111), 제2 카메라(112), 제1 포커싱 모듈(focusing module)(121), 제2 포커싱 모듈(122), 빔 스플리터(beam splitter)(131), 미러(mirror)(140) 및 조명 유닛(150)을 포함하는 측정기를 포함할 수 있다. 또한, 액적 측정 시스템은 롤러(211a, 211b), 가이드 롤러(212a, 212b) 및 기판(220)을 포함할 수 있다. 측정기는 액적이 탄착되는 기판(220)보다 (좀 더 정확하게는 x-y 평면과 평행한 기판(220)의 평면보다) 아래 즉, 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 측정기는 액적 측정 시스템 내에서 이동 가능하게 배치될 수 있고, 액적 측정 시스템은 측정기를 이동시키기 위한 구동 유닛(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 측정기는 하나의 모듈로 구성될 수 있다.
액적 측정 시스템은 액적 측정 시스템의 동작을 제어하고 전반적인 처리를 수행하는 제어부(100)를 포함할 수 있다. 제어부(100)는 예컨대 측정기의 동작을 제어하고 측정기로부터 얻어진 데이터를 처리하여 액적에 관한 파라미터를 산출할 수 있다. 제어부(100)는 중앙 처리 장치, 메모리, 입출력 포트 등을 포함할 수 있다. 제어부(100)는 또한 잉크젯 헤드(300)의 동작을 제어할 수 있다.
액적 측정 시스템에서 잉크젯 인쇄 장치는 잉크젯 헤드(300)의 노즐(310)로부터 기판(220) 상으로 액적을 토출하도록 배치될 수 있다. 노즐(310)은 잉크젯 헤드(300)의 하부에 복수 개 제공될 수 있으며, 예컨대 소정의 간격으로 일렬로 또는 복수 열로 배치될 수 있다. 도면의 복잡화를 피하기 위해, 잉크젯 인쇄 장치의 구성 중 잉크젯 헤드(300)만을 개략적으로 도시하였다.
제1 카메라(111)는 제1 포커싱 모듈(121)에 의해 잉크젯 헤드(300)의 노즐(310)의 하면에 초점이 맞춰질 수 있고, 노즐(310)을 촬영할 수 있다. 제2 카메라(112)는 제2 포커싱 모듈(122)에 의해 기판(220)의 상면에 초점이 맞추질 수 있고, 기판(220)의 상면에 탄착된 액적을 촬영할 수 있다. 이와 반대로, 제2 카메라(112)는 제2 포커싱 모듈(122)에 의해 잉크젯 헤드(300)의 노즐(310)의 하면에 초점이 맞춰지고 노즐(310)을 촬영할 수 있고, 제1 카메라(111)는 제1 포커싱 모듈(121)에 의해 기판(220)의 상면에 초점이 맞춰지고 기판(220)의 상면에 탄착된 액적을 촬영할 수도 있다. 제1 카메라(111)의 초점 조절을 위해, 제1 포커싱 모듈(121)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 제2 카메라(112)의 초점 조절을 위해, 제2 포커싱 모듈(122)은 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 제1 포커싱 모듈(121)은 제1 카메라(111)와 빔 스플리터(131) 사이에 위치할 수 있고, 제2 포커싱 모듈(122)은 제2 카메라(112)와 미러(140) 사이에 위치할 수 있다. 제1 카메라(111), 제1 포커싱 모듈(121) 및 빔 스플리터(131)는 일렬로 배열될 수 있고, 제2 카메라(112), 제2 포커싱 모듈(122) 및 미러(140)는 일렬로 배열될 수 있다.
제1 카메라(111) 및 제1 포커싱 모듈(121)은 제1 측정부(11)를 구성할 수 있고, 제2 카메라(112) 및 제2 포커싱 모듈(122)은 제2 측정부(12)를 구성할 수 있다. 제1 측정부(11)와 제2 측정부(12)는 잉크젯 헤드(300) 및 기판(220) 아래에서 잉크젯 헤드(300)의 노즐(310)과 중첩하지 않게 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 측정부(11) 및 제2 측정부(12)는 잉크젯 헤드(300)의 노즐(310)로부터 토출되는 잉크의 적하 방향에 대략 수직인 방향으로 배치될 수 있고, 제1 카메라(111) 및 제2 카메라(112)는 잉크의 적하 방향에 대략 수직인 방향에서 소정의 이미지(예컨대, 노즐(310)의 하면, 기판(220) 상에 탄착된 액적 등)를 촬영할 수 있다.
잉크젯 헤드(300)의 노즐(310)과 중첩하게 빔 스플리터(131) 및 미러(140)가 배치될 수 있다. 빔 스플리터(131) 및 미러(140)는 노즐(310)의 축과 동축으로 배열될 수 있다. 예컨대, 노즐(310), 빔 스플리터(131) 및 미러(140)는 제3 방향(z)으로 일렬로 배열될 수 있다. 노즐(310)의 이미지를 제공하는 제1 광과 기판(220) 상의 이미지를 제공하는 제2 광이 빔 스플리터(131)에 의해 나뉘어, 제1 광은 제1 측정부(11)로 출사될 수 있고, 제2 광은 미러(140)에 의해 반사되어 제2 측정부(12)로 출사될 수 있다. 이와 같이, 빔 스플리터(131)와 미러(140)를 사용하여 제1 카메라(111) 및 제2 카메라(112)는 동시에 또는 실질적으로 동시에 자신의 초점 거리에 있는 이미지를 촬영할 수 있다. 빔 스플리터(131) 및 미러(140)가 잉크젯 헤드(300)와 중첩하게 배치되므로, 노즐(310) 및 액적을 동시에 실시간으로 촬영할 수 있다.
롤러(211a, 211b)는 액적이 탄착될 기판(220)을 공급하고 회수할 수 있다. 롤러(211a, 211b)는 평면도에서 잉크젯 헤드(300)의 양측에 하나씩 위치할 수 있다. 롤러(211a, 211b) 중 하나는 액적이 탄착될 기판(220)을 공급하는 롤러일 수 있고, 다른 하나는 액적이 탄착된 기판(220)을 회수하는 롤러일 수 있다. 롤러(211a, 211b)는 제어부(100)의 제어 하에 동작할 수 있다.
기판(220)은 광학적으로 투명할 수 있다. 기판(220)은 발수 코팅된 기판일 수 있다. 기판(220)은 폴리머 기판이거나 글라스 기판일 수 있다. 기판(220)은 x-y 평면과 실질적으로 평행한 탄착면을 제공할 수 있다. 기판(220)의 탄착면은 잉크젯 헤드(300)와 측정기 사이에 위치할 수 있다.
가이드 롤러(212a, 212b)는 롤러(211a, 211b)와 잉크젯 헤드(300) 사이에 제공될 수 있다. 가이드 롤러(212a, 212b)는 액적이 탄착될 기판(220)의 위치(높이)를 규정할 수 있다. 예컨대, 가이드 롤러(212a, 212b)의 상면의 레벨은 기판(220)의 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. 가이드 롤러(212a, 212b)는 기판(220)에 장력을 인가할 수도 있다. 가이드 롤러(212a, 212b)는 생략될 수 있고, 이 경우, 롤러(211a, 211b)는 가이드 롤러(212a, 212b)의 역할을 겸할 수 있다.
조명 유닛(150)은 선명한 이미지를 얻기 위한 조명을 잉크젯 헤드(300) 쪽으로 제공할 수 있다. 조명 유닛(150)은 링 형태일 수 있고, 링의 개구는 촬영될 노즐(310) 및 액적과 중첩할 수 있다. 조명 유닛(150)은 기판(220)과 빔 스플리터(131) 사이에 배치될 수 있다. 조명 유닛(150), 빔 스플리터(131) 및 미러(140)는 제3 방향(z)으로 일렬로 배열될 수 있다. 조명 유닛(150)은 제어부(100)에 의해 제어될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하여, 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템에서 잉크젯 헤드의 노즐의 위치와 액적의 탄착 위치, 토출 속도, 토출 각도, 토출 부피 등을 측정 또는 산출하는 방법에 대해 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템에서 측정된 노즐 및 액적을 나타내는 도면이고, 도 3은 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템에서 액적의 토출 각도를 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템에서 액적의 부피를 구하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 제1 포커싱 모듈(121)을 조절하여 제1 카메라(111)의 초점이 잉크젯 헤드(300)의 하면에 대응할 수 있는 노즐(310)의 하면에 맞춰지게 할 수 있다. 또한, 제2 포커싱 모듈(122)을 조절하여 제2 카메라(112)의 초점이 액적이 탄착될 기판(220)의 상면에 맞춰지게 할 수 있다. 이와 같이, 제1 카메라(111) 및 제2 카메라(112)의 초점을 맞춘 후, 제1 카메라(111)로 노즐(310)의 하면을 촬영할 수 있고, 제2 카메라(112)로 기판(220) 상에 탄착된 액적을 촬영할 수 있다.
도 2를 참고하면, 제1 카메라(111)에 의해 얻어진 노즐 이미지(INZ)로부터 노즐(310)의 위치를 측정할 수 있다. 또한, 제2 카메라(112)에 의해 얻어진 액적 이미지(IDR)로부터 액적의 탄착 위치와 크기를 측정할 수 있다. 여기서 액적의 크기는 평면도에서 액적의 면적을 의미할 수 있다. 노즐 이미지(INZ) 및 액적 이미지(IDR)로부터 노즐의 중심(CNZ)과 액적의 중심(CDR) 간의 거리(d1)를 측정할 수 있다.
도 3을 참고하면, 제1 카메라(111)에 의해 측정된 노즐(310)의 위치와 제2 카메라(112)에 의해 측정된 액적의 위치 차이로부터 액적의 토출 각도(α)를 구할 수 있다. 즉, 노즐의 중심(CNZ)과 액적의 중심(CDR) 간의 거리(d1)와 노즐(310)과 기판(220) 간의 거리(d2)로부터 액적의 토출 각도(α)를 구할 수 있다. 도시된 직각 삼각형에서
Figure pat00001
이므로, 토출 각도(α)는
Figure pat00002
이다. 노즐(310)과 기판(220) 간의 거리(d2)는 액적 측정 시스템에서 설정될 수 있다. 예컨대, 잉크 액적 토출 시 설비에서 노즐(310)과 기판(220) 간의 거리를 조정하여 정해질 수 있다. 토출 각도(α)는 노즐(310)에서 토출된 액적의 비행 방향이 노즐(310)의 축으로부터 어긋난 각도를 나타낼 수 있다. 만약 토출 각도(α)가 0이면 액적의 비행 방향이 노즐(310) 축과 일치함을 의미할 수 있다.
액적의 토출 속도는 노즐(310)에서 액적이 토출될 때 시간 정보와 액적이 기판(220)에 탄착될 때 시간 정보로부터 얻어질 수 있다. 액적이 토출될 때 시간 정보는 노즐(310)에서 액적을 토출하도록 잉크젯 인쇄 장치에 신호를 인가할 때의 시간일 수 있다. 제2 카메라(112)는 기판(220) 상의 이미지를 실시간으로 촬영할 수 있으므로, 액적이 기판(220)에 탄착될 때 시간 정보는 제2 카메라(112)에 의해 측정될 수 있다. 액적의 이동 거리(비행 길이)는 도 3에 도시된 직각 삼각형에서 대략 빗변의 길이에 대응할 수 있다. 따라서 액적의 토출 신호를 인가할 때 시간을 t1이라 하고 액적이 탄착될 때 시간을 t2라고 하면, 액적의 토출 속도는
Figure pat00003
로 산출될 수 있다.
도 4를 참고하면, 제2 카메라(112)에 의해 얻어진 액적 이미지(IDR)로부터 액적의 토출 부피(VDR)를 구할 수 있다. 액적 이미지(IDR)로부터 액적의 반지름(R)을 측정할 수 있다. 액적과 기판 간의 표면에너지에 의해 이루는 접촉각(θ)은 미리 측정되어 액적 측정 시스템(예컨대, 제어부(100)의 메모리)에 저장될 수 있다. 액적의 반지름(R)과 접촉각(θ)으로부터 다음 식에 따라 액적의 토출 부피(VDR)를 산술적으로 구할 수 있다.
Figure pat00004
(여기서 π는 원주율임).
도 5는 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템에서 측정된 노즐 및 액적을 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 액적 측정 시스템은 전술한 도 1에 도시된 액적 측정 시스템과 측정기의 구성에 있어 차이가 있다. 구체적으로, 측정기는 카메라(110), 포커싱 모듈(120), 미러(140) 및 조명 유닛(150)을 포함할 수 있다. 전술한 실시예와 달리, 측정기는 하나의 측정부(10) 즉, 하나의 카메라(110) 및 하나의 포커싱 모듈(120)을 포함할 수 있다. 하나의 측정부(10)를 포함하므로, 측정기는 빔 스플리터(131)를 포함하지 않을 수 있다. 카메라(110) 및 포커싱 모듈(120)은 잉크젯 헤드(300)의 노즐(310)로부터 토출되는 잉크의 적하 방향에 수직인 방향을 따라 배열될 수 있고, 카메라(110)는 잉크의 적하 방향에 수직인 방향에서 소정의 이미지를 촬영할 수 있다. 잉크젯 헤드(300)의 노즐(310)과 중첩하게 미러(140)가 배치될 수 있고, 미러(140)와 카메라(110) 사이에 포커싱 모듈(120)이 배치될 수 있다. 노즐(310)의 이미지를 제공하는 제1 광과 기판(220) 상의 이미지를 제공하는 제2 광은 미러(140)에 의해 반사되어 측정부(10)로 출사될 수 있다. 조명 유닛(150)은 노즐(310)과 미러(140) 사이에 위치할 수 있다.
카메라(110)는 노즐(310)의 하면과 기판(220)의 상면을 동시에 촬영할 수 있다. 이를 위해, 포커싱 모듈(120)은 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens) 또는 바이텔레센트릭 렌즈(bi-telecentric lens)를 포함할 수 있다. 텔레센트릭 렌즈 또는 바이텔레센트릭 렌즈를 사용하면 거리에 따라 이미지의 크기가 달라지지 않으므로 하나의 카메라(110)를 이용하여 노즐(310)의 하면과 기판(220)의 상면 위의 액적을 정확한 크기(dimension)로 선명하게 촬영할 수 있다.
도 6을 참고하면, 카메라(110)에 의해 얻어진 노즐 이미지(INZ)로부터 노즐(310)의 위치와 크기를 측정할 수 있다. 또한, 카메라(110)에 의해 얻어진 액적 이지미(IDR)로부터 액적의 탄착 위치와 크기를 측정할 수 있다. 노즐 이미지(INZ) 및 액적 이지미(IDR)로부터 노즐의 중심(CNZ)과 액적의 중심(CDR) 간의 거리(d1)를 측정할 수 있다. 또한, 액적의 토출 각도, 토출 속도, 토출 부피 등은 전술한 방법과 같은 방법으로 구할 수 있다.
액적 측정 시스템이 하나의 카메라(110)를 포함하더라도 텔레센트릭 렌즈 또는 바이텔레센트릭 렌즈를 포함하는 포커싱 모듈(120)을 이용함에 따라 액적이 노즐(310)에서 액적이 토출될 때부터 기판(220)에 탄착될 때까지 액적이 촬영될 수 있다. 촬영된 다수의 또는 연속적인 액적 이미지로부터 시간에 따른 액적의 위치, 즉 이동 경로를 측정할 수 있고, 따라서 액적의 토출 궤적(trajectory)을 얻을 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 액적 측정 시스템은 도 1에 도시된 액적 측정 시스템과 비교하여 측정기의 구성에 있어 차이가 있다.
도 7을 참고하면, 측정기는 제1 측정부(11)와 제2 측정부(12) 사이에 추가적인 측정부(13, 14)를 포함할 수 있다. 제3 측정부(13)는 제3 카메라(113) 및 제3 포커싱 모듈(123)을 포함할 수 있고, 제4 측정부(14)는 제4 카메라(114) 및 제4 포커싱 모듈(124)을 포함할 수 있다. 추가되는 측정부(13, 14)의 개수만큼 빔 스플리터(132, 133)를 더 포함할 수 있다. 빔 스플리터(131, 132, 133) 및 미러(140)는 잉크젯 헤드(300)의 노즐(310)과 중첩하게 배치될 수 있다. 빔 스플리터(131, 132, 133) 및 미러(140)는 제3 방향(z)으로 일렬로 배열될 수 있다.
제3 측정부(13)는 제1 측정부(11)와 제4 측정부(14) 사이에 위치할 수 있고, 제4 측정부(14)는 제3 측정부(13)와 제2 측정부(12) 사이에 위치할 수 있다.
제1 카메라(111)는 제1 포커싱 모듈(121)에 의해 잉크젯 헤드(300)의 노즐(310)의 하면에 초점이 맞춰질 수 있고, 노즐을 촬영할 수 있다. 제2 카메라(112)는 제2 포커싱 모듈(122)에 의해 기판(220)의 상면에 초점이 맞추질 수 있고, 기판(220)의 상면에 탄착된 액적을 촬영할 수 있다. 제3 카메라(113)는 제3 포커싱 모듈(123)에 의해 노즐(310) 하면과 기판(220)의 상면 사이의 한 지점에 초점이 맞추질 수 있고, 적하하는 액적을 촬영할 수 있다. 제4 카메라(114)는 제4 포커싱 모듈(124)에 의해 노즐(310) 하면과 기판(220)의 상면 사이의 한 지점(제3 카메라(113)의 초점과 다른 지점)에 초점이 맞추질 수 있고, 적하하는 액적을 촬영할 수 있다.
이와 같이, 제3 측정부(13) 및 제4 측정부(14)에 의해 적하하는 액적을 촬영함으로써 액적의 이동 경로를 측정할 수 있으므로, 액적의 토출 궤적을 얻을 수 있다. 측정기가 제1 측정부(11)와 제2 측정부(12) 사이에 2개의 측정부(13, 14)를 포함하는 것을 예시하였지만, 하나 이상의 추가 측정부를 포함함으로써 액적의 토출 궤적을 얻을 수 있고, 추가 측정부의 개수가 증가할수록 토출 궤적의 정밀도가 향상될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 액적 측정 시스템은 도 1에 도시된 액적 측정 시스템과 비교하여 측정기의 제2 측정부(12)의 배치에 있어 차이가 있다.
도 8을 참고하면, 제2 카메라(112) 및 제2 포커싱 모듈(122)을 포함하는 제2 측정부(12)는 잉크젯 헤드(300)의 노즐(310)과 중첩하게 배치될 수 있다. 제2 카메라(112) 및 제2 포커싱 모듈(122)은 액적의 적하 방향을 따라 배열될 수 있다. 이에 따라, 노즐(310), 조명 유닛(150), 빔 스플리터(131), 제2 포커싱 모듈(122) 및 제2 카메라(112)는 제3 방향(z)으로 일렬로 또는 동축으로 배열될 수 있다. 제2 측정부(12)가 노즐(310)과 중첩하게 배치되므로, 제2 측정부(12)를 위한 광 경로 변환이 요구되지 않고, 측정기는 도 1에 도시된 미러(140)를 포함하지 않을 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 액적 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 액적 측정 시스템은 도 5에 도시된 액적 측정 시스템과 비교하여 측정기의 배치에 있어 차이가 있다.
도 9를 참고하면, 카메라(110) 및 포커싱 모듈(120)을 포함하는 측정부(10)는 잉크젯 헤드(300)의 노즐(310)과 중첩하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 노즐(310), 조명 유닛(150), 포커싱 모듈(120) 및 카메라(110)는 제3 방향(z)으로 일렬로 또는 동축으로 배열될 수 있다. 측정부(10)가 노즐(310)과 중첩하게 배치되므로, 측정부(10)를 위한 광 경로 변환이 요구되지 않고, 측정기는 도 5에 도시된 미러(140)를 포함하지 않을 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10, 11, 12, 13, 14: 측정부
100: 제어부
110, 111, 112, 113, 114: 카메라
120, 121, 122, 123, 124: 포커싱 모듈
131, 132, 133: 빔 스플리터
140: 미러
150: 조명 유닛
211a, 211b: 롤러
212a, 212b: 가이드 롤러
300: 잉크젯 헤드
310: 노즐

Claims (20)

  1. 잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출된 액적이 탄착되는 기판,
    상기 기판보다 아래에 위치하며, 제1 카메라 및 제1 포커싱 모듈을 포함하는 제1 측정부, 그리고
    상기 기판보다 아래에 위치하며, 제2 카메라 및 제2 포커싱 모듈을 포함하는 제2 측정부
    를 포함하는 액적 측정 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 카메라는 상기 제1 포커싱 모듈에 의해 상기 노즐의 하면에 초점이 맞춰지고, 상기 제2 카메라는 상기 제2 포커싱 모듈에 의해 상기 기판의 상면에 초점이 맞춰지는 액적 측정 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 카메라에 의해 상기 노즐의 위치를 측정하고, 상기 제2 카메라에 의해 상기 기판에 탄착된 액적의 위치 및 크기를 측정하는 액적 측정 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 노즐의 위치 및 상기 액적의 위치에 기초하여 상기 액적의 토출 각도를 구하고,
    상기 액적의 크기에 기초하여 상기 액적의 부피를 구하고,
    상기 액적을 토출하도록 하는 신호의 인가 시간과 상기 액적이 상기 기판에 탄착된 시간에 기초하여 상기 액적의 토출 속도를 구하는 액적 측정 시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 카메라 및 상기 제1 포커싱 모듈은 상기 노즐로부터 토출되는 잉크의 적하 방향에 수직인 방향을 따라 배열되어 있는 액적 측정 시스템.
  6. 제5항에서,
    상기 제2 카메라 및 상기 제2 포커싱 모듈은 상기 적하 방향에 수직인 방향을 따라 배열되어 있는 액적 측정 시스템.
  7. 제5항에서,
    상기 제2 카메라 및 상기 제2 포커싱 모듈은 상기 적하 방향을 따라 배열되어 있는 액적 측정 시스템.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 측정부와 상기 제2 측정부 사이에 위치하며, 제3 카메라 및 제3 포커싱 모듈을 포함하는 제3 측정부를 더 포함하는 액적 측정 시스템.
  9. 제1항에서,
    상기 노즐과 중첩하는 빔 스플리터 및 미러를 더 포함하며,
    상기 노즐의 이미지를 제공하는 제1 광과 상기 기판 상의 이미지를 제공하는 제2 광이 각각 상기 빔 스플리터 및 상기 미러에 의해 상기 제1 측정부 및 상기 제2 측정부로 출사되는 액적 측정 시스템.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 포커싱 모듈은 상기 제1 카메라와 상기 빔 스플리터 사이에 위치하고, 상기 제2 포커싱 모듈은 상기 제2 카메라와 상기 미러 사이에 위치하는 액적 측정 시스템.
  11. 제9항에서,
    상기 기판과 상기 빔 스플리터 사이에 위치하며 상기 노즐과 중첩하는 조명 유닛을 더 포함하는 액적 측정 시스템.
  12. 잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출된 액적이 탄착되는 기판, 그리고
    상기 기판보다 아래에 위치하며, 카메라 및 포커싱 모듈을 포함하는 측정부
    를 포함하며,
    상기 포커싱 모듈은 텔레센트릭 렌즈 또는 바이텔레센트릭 렌즈를 포함하는 액적 측정 시스템.
  13. 제12항에서,
    상기 카메라에 의해 상기 노즐의 위치를 측정하고 상기 기판에 탄착된 액적의 위치 및 크기를 측정하는 액적 측정 시스템.
  14. 제13항에서,
    상기 노즐의 위치 및 상기 액적의 위치에 기초하여 상기 액적의 토출 각도를 구하고,
    상기 액적의 크기에 기초하여 상기 액적의 부피를 구하고,
    상기 액적을 토출하도록 하는 신호의 인가 시간과 상기 액적이 상기 기판에 탄착된 시간에 기초하여 상기 액적의 토출 속도를 구하는 액적 측정 시스템.
  15. 제12항에서,
    상기 카메라에 의해 상기 액적의 이동 경로를 측정하고,
    상기 이동 경로에 기초하여 상기 액적의 토출 궤적을 구하는 액적 측정 시스템.
  16. 제12항에서,
    상기 카메라 및 상기 포커싱 모듈은 상기 노즐로부터 토출되는 잉크의 적하 방향에 수직인 방향을 따라 배열되어 있는 액적 측정 시스템.
  17. 제12항에서,
    상기 카메라 및 상기 포커싱 모듈은 상기 노즐로부터 토출되는 잉크의 적하 방향에 수직인 방향을 따라 배열되어 있는 액적 측정 시스템.
  18. 제12항에서,
    상기 노즐과 중첩하는 미러를 더 포함하며,
    상기 노즐의 이미지를 제공하는 제1 광과 상기 기판 상의 이미지를 제공하는 제2 광이 상기 미러에 의해 반사되어 상기 측정부로 출사되는 액적 측정 시스템.
  19. 제18항에서,
    상기 포커싱 모듈은 상기 카메라와 상기 미러 사이에 위치하는 액적 측정 시스템.
  20. 제18항에서,
    상기 기판과 상기 미러 사이에 위치하며 상기 노즐과 중첩하는 조명 유닛을 더 포함하는 액적 측정 시스템.
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