KR20240116784A - 액적 토출 장치 및 액적 토출 방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 에스아이제이 테쿠노로지
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Abstract

본 발명의 일 실시형태의 액적 토출 장치는, 대상물을 유지하기 위한 대상물 유지부와, 제1 액적을 토출하기 위한 적어도 하나의 제1 액적 토출 노즐과, 상기 제1 액적 토출 노즐에 있어서의 제1 선단부의 제1 내경보다 작은 제2 내경을 갖는 제2 선단부를 갖고, 상기 제1 액적 토출 노즐로부터 토출된 제1 액적을 사용하여 제2 액적을 토출하기 위한 복수의 제2 액적 토출 노즐과, 상기 대상물 유지부에 유지된 대상물과 상기 제2 액적 토출 노즐의 상대적인 위치 관계 및 상기 제1 액적 토출 노즐과 상기 제2 액적 토출 노즐의 상대적인 위치 관계를 제어하는 구동부를 포함한다.

Description

액적 토출 장치 및 액적 토출 방법
본 발명은, 액적 토출 장치 및 액적 토출 방법에 관한 것이다.
근년, 잉크젯 인쇄 기술의 공업용 프로세스로의 응용이 행하여지고 있다. 예를 들어, 액정 디스플레이용의 컬러 필터 제조 공정 등은 그 일례이다. 잉크젯 인쇄 기술로서, 종래에는 기계적 압력이나 진동에 의해 액적을 토출하는, 소위 피에조형 헤드가 많이 사용되어 오고 있었으나, 보다 미세한 액적을 토출할 수 있는 정전 토출형 잉크젯 헤드가 주목받고 있다. 특허문헌 1에는, 정전 토출형 잉크젯 기록 장치에 대하여 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 평10-34967호
최근에는, 미세한 액적을 토출할 수 있는 정전 토출형 잉크젯 헤드의 특성을 살린 채, 생산성을 향상시키는 관점에서, 일제 토출형의 멀티 노즐 헤드의 개발이 진행되고 있다. 일제 토출형의 멀티 노즐 헤드의 경우, 임의로 노즐의 배치를 설계할 수 있다. 그러나, 이러한 멀티 노즐 헤드의 경우, 미리 결정된 노즐 배치의 패턴만이 형성된다는 과제를 남기고 있다. 미리 결정된 패턴과는 다른 토출 패턴을 형성하기 위해서는, 별도로 새로운 노즐 배치의 멀티 노즐 헤드를 준비할 필요가 있다. 이 경우, 멀티 노즐 헤드의 교환에 따른 절차 변경의 시간 등이 필요 이상으로 걸리는 등의 과제가 발생한다. 한편, 종래부터 존재하는 고정의 피치를 갖는 피에조형의 멀티 노즐 헤드의 경우, (1) 애초의 토출량을 작게 하는 것이 곤란하다는 과제 외에, (2) 노즐 피치와는 다른 위치로의 잉크 토출에는, 일제 토출이 아니라 래스터 스캔이 필요하다는 과제가 있다. 이 때문에, 패턴의 형성 시간에는 스캔 속도의 한계가 존재하였다.
이에, 본 발명은, 멀티 노즐 헤드를 교환하지 않고 토출 패턴 변경할 수 있는 액적 토출 장치를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 대상물을 유지하기 위한 대상물 유지부와, 제1 액적을 토출하기 위한 적어도 하나의 제1 액적 토출 노즐과, 상기 제1 액적 토출 노즐에 있어서의 제1 선단부의 제1 내경보다 작은 제2 내경을 갖는 제2 선단부를 갖고, 상기 제1 액적 토출 노즐로부터 토출된 제1 액적을 사용하여 제2 액적을 토출하기 위한 복수의 제2 액적 토출 노즐과, 상기 대상물 유지부에 유지된 대상물과 상기 제2 액적 토출 노즐의 상대적인 위치 관계 및 상기 제1 액적 토출 노즐과 상기 제2 액적 토출 노즐의 상대적인 위치 관계를 제어하는 구동부를 포함하는, 액적 토출 장치가 제공된다.
상기 액적 토출 장치에 있어서, 상기 복수의 제2 액적 토출 노즐의 각각은, 상기 제2 내경보다 큰 제3 내경의 관통공을 갖는 플레이트부와 접속되어도 된다.
상기 액적 토출 장치에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 액적 토출 노즐은, 복수의 제1 액적 토출 노즐을 포함하고, 인접하는 제2 액적 토출 노즐간의 거리는 인접하는 제1 액적 토출 노즐간의 거리보다 작아도 된다.
상기 액적 토출 장치에 있어서, 상기 제1 액적 토출 노즐은, 피에조형 노즐이고, 상기 제2 액적 토출 노즐은, 정전 토출형 노즐이어도 된다.
상기 액적 토출 장치에 있어서, 상기 복수의 제2 액적 토출 노즐은, 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 설치되어도 된다.
상기 액적 토출 장치에 있어서, 상기 제2 액적 토출 노즐의 개구 상태를 검사하는 검사부를 더 포함해도 된다.
상기 액적 토출 장치에 있어서, 상기 제2 액적 토출 노즐은, 소정의 조건을 만족할 때에 클리닝되어도 된다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 제1 액적 토출 노즐이 제1 액적을 토출함으로써 당해 제1 액적을, 상기 제1 액적 토출 노즐에 있어서의 제1 선단부의 제1 내경보다 작은 제2 내경을 갖는 제2 선단부를 구비하는 복수의 제2 액적 토출 노즐의 적어도 하나에 제공하는 것과, 상기 제1 액적이 제공된 상기 제2 액적 토출 노즐이 당해 제1 액적을 사용하여 상기 제2 액적을 대상물에 토출하는 것을 포함하는 액적 토출 방법이 제공된다.
상기 액적 토출 방법에 있어서, 상기 제1 액적 토출 노즐은, 피에조형 노즐이고, 상기 제2 액적 토출 노즐은, 정전 토출형 노즐이어도 된다.
상기 액적 토출 방법에 있어서, 상기 제2 액적 토출 노즐은, 소정의 조건을 만족할 때에 클리닝되어도 된다.
본 발명의 일 실시형태를 이용함으로써, 멀티 노즐 헤드를 교환하지 않고 토출 패턴 변경할 수 있는 액적 토출 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 멀티 노즐 헤드의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 노즐의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 노즐의 평면도 및 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법을 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법을 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법을 나타내는 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 멀티 노즐 헤드의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 장치의 모식도이다.
도 11은 형성된 패턴의 평면 모식도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 장치의 모식도이다.
이하, 본 출원에서 개시되는 발명의 각 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 본 발명은, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 형태로 실시할 수 있으며, 이하에 예시하는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
한편, 본 실시형태에서 참조하는 도면에 있어서, 동일 부분 또는 동일한 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호 또는 유사한 부호(숫자 뒤에 A, B, 또는 -1, -2 등을 붙였을 뿐인 부호)를 붙이고, 그 반복 설명은 생략하는 경우가 있다. 또한, 도면의 치수 비율은 설명의 형편상 실제의 비율과는 다르거나, 구성의 일부가 도면으로부터 생략되거나 하는 경우가 있다.
또한, 본 발명의 상세한 설명에 있어서, 어느 구성물과 다른 구성물의 위치 관계를 규정할 때, 「위에」 「아래에」란, 어느 구성물의 바로 위 혹은 바로 아래에 위치하는 경우뿐만 아니라, 특별히 언급이 없는 한은, 사이에 또 다른 구성물을 개재하는 경우를 포함하는 것으로 한다.
<제1 실시형태>
(1-1. 액적 토출 장치(100)의 구성)
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 장치(100)의 개략도이다.
액적 토출 장치(100)는, 제어부(110), 기억부(115), 전원부(120), 구동부(130), 잉크 탱크(135), 제1 액적 토출부(140), 제2 액적 토출부(150) 및 대상물 유지부(160)를 포함한다.
제어부(110)는, CPU(Central Processing Unit), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programable Gate Array), 또는 그 밖의 연산 처리 회로를 포함한다. 제어부(110)는, 미리 설정된 액적 토출용 프로그램을 이용하여, 제1 액적 토출부(140)의 토출 처리를 제어한다.
기억부(115)는, 액적 토출용 프로그램, 및 액적 토출용 프로그램에서 이용되는 각종 정보를 기억하는 데이터베이스로서의 기능을 갖는다. 기억부(115)에는, 메모리, SSD, 또는 기억 가능한 소자가 사용된다.
전원부(120)는, 제어부(110), 기억부(115), 구동부(130), 잉크 탱크(135), 제1 액적 토출부(140), 제2 액적 토출부(150) 및 대상물 유지부(160)와 접속된다. 전원부(120)는, 제어부(110)로부터 입력되는 신호를 바탕으로, 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)에 전압을 인가한다. 이 예에서는, 전원부(120)는, 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)에 대하여 펄스상의 전압을 인가한다. 한편, 펄스 전압에 한정되지 않고, 일정한 전압이 상시 인가되어도 된다. 제1 액적 토출부(140)에 대하여 전원부(120)로부터 인가된 전압에 의해 후술하는 제1 액적 토출 노즐(141)의 선단부(141a)로부터 제1 액적(147)이 대상물(200)의 방향(제3 방향(D3))으로 토출된다. 마찬가지로, 제2 액적 토출부(150)에 대하여 전원부(120)로부터 인가된 전압에 의해 제2 액적 토출부(150) 중 후술하는 멀티 노즐 헤드(151)에 설치된 제2 액적 토출 노즐(153)(선단부(153a))로부터 제2 액적(157)이 대상물(200)의 방향(제3 방향(D3))으로 토출된다.
구동부(130)는, 모터, 벨트, 기어 등의 구동 부재에 의해 구성된다. 구동부(130)는, 제어부(110)로부터의 지시에 기초하여, 대상물 유지부(160)에 대하여 제1 액적 토출부(140)(제1 액적 토출 노즐(141)) 및 제2 액적 토출부(150)(보다 구체적으로는, 멀티 노즐 헤드(151))를 상대적으로(이 예에서는, 제2 방향(D2)) 이동시킨다. 이에 의해, 구동부(130)는, 장치 사용시(액적 토출시)에 있어서의 대상물(200)과 멀티 노즐 헤드(151)(제2 액적 토출 노즐(153))의 상대적인 위치 관계, 및 제1 액적 토출 노즐(141)과 멀티 노즐 헤드(151)(제2 액적 토출 노즐(153))의 상대적인 위치 관계를 제어한다.
구동부(130)는, 제1 액적 토출부(140)(제1 액적 토출 노즐(141)) 및 제2 액적 토출부(150)(멀티 노즐 헤드(151))를 적절히 고정하여 대상물(200)을 이동시켜도 된다. 또한, 구동부(130)는, 고니오 스테이지와 조합하여 사용되어, 제1 액적 토출 노즐(141)과 멀티 노즐 헤드(151)(제2 액적 토출 노즐(153))를 미조정해도 된다.
대상물 유지부(160)는, 대상물(200)을 유지하는 기능을 갖는다. 대상물 유지부(160)는, 이 예에서는 스테이지가 사용된다. 대상물 유지부(160)가 대상물(200)을 유지하는 기구는 특별히 제한되지 않고, 일반적인 유지 기구가 사용된다. 이 예에서는, 대상물(200)은, 대상물 유지부(160)에 진공 흡착되어 있다. 한편, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 대상물 유지부(160)는 고정구를 사용하여 대상물(200)을 유지해도 된다.
대상물(200)은, 액적 토출부로부터 토출되는 액적이 토출되는 부재를 말한다. 이 예에서는, 대상물(200)에는 유리판이 사용된다. 한편, 대상물(200)은 유리판에 한정되지 않는다. 예를 들어, 금속판이어도 되고, 유기 수지 부재여도 된다. 또한, 대상물(200) 상에는, 금속 배선 또는 유기 수지 부재가 형성되어도 된다. 또한, 대상물(200)에는, 액적 토출용의 대향 전극이 설치되어도 된다. 이 때, 대상물(200)에는, GND 전위가 인가되어도 된다.
(1-2. 제1 액적 토출부(140)의 구성)
제1 액적 토출부(140)는, 구동부(130)에 의해 액적 토출시에 있어서 대상물(200)(대상물 유지부(160)) 및 제2 액적 토출부(150)의 상방에 배치된다. 제1 액적 토출부(140)는, 액적(제1 액적(147))을 토출하기 위한 제1 액적 토출 노즐(141) 및 압전 소자(145)를 포함한다. 이 예에서는, 제1 액적 토출 노즐(141)에는, 피에조형 잉크젯 노즐이 사용된다. 압전 소자(145)는, 제1 액적 토출 노즐(141)의 상부에 설치되는데, 압전 소자(145)의 배치는 적절히 변경되어도 된다. 압전 소자(145)는, 전원부(120)와 전기적으로 접속된다. 압전 소자(145)는, 전원부(120)로부터 인가된 전압에 의해 잉크 탱크(135)로부터 공급된 액체를 가압함으로써, 제1 액적 토출 노즐(141)의 선단부(141a)(제1 선단부라고도 한다)로부터 제1 액적(147)을 토출한다.
제1 액적 토출부(140)의 제1 액적 토출 노즐(141)은, 대상물(200)의 표면(대상물 유지부(160)의 상면)에 대하여 수직으로 설치된다.
(1-3. 제2 액적 토출부(150)의 구성)
제2 액적 토출부(150)는, 구동부(130)에 의해 액적 토출시에 있어서 대상물(200)(대상물 유지부(160)) 상에 배치된다. 제1 액적 토출부(140)는, 액적 토출시에 있어서 제2 액적 토출부(150)의 상방에 배치된다. 따라서, 제2 액적 토출부(150)는, 액적 토출시에 있어서 제1 액적 토출부(140)와, 대상물(200)(대상물 유지부(160)) 사이에 배치된다. 제2 액적 토출부(150)는, 제1 액적 토출부(140)와 일부에 있어서 접속 또는 고정되어도 된다. 제2 액적 토출부(150)는, 멀티 노즐 헤드(151)를 포함한다.
멀티 노즐 헤드(151)는, 마운트 및 어태치먼트(도시 생략)에 고정되어 사용된다. 멀티 노즐 헤드(151)에는, 액적(제2 액적(157))을 토출하기 위한 복수의 제2 액적 토출 노즐(153)이 설치된다. 제2 액적 토출 노즐(153)에는, 정전 토출형의 잉크젯 노즐이 사용된다. 멀티 노즐 헤드(151)의 상세에 대해서는, 이하에 상세히 서술한다.
(1-4. 멀티 노즐 헤드(151)의 구성)
도 2는, 멀티 노즐 헤드(151)의 평면도이다. 도 3은, 제2 액적 토출 노즐(153)의 사시도이다. 도 4(A)는, 제2 액적 토출 노즐(153)의 상면도이다. 도 4(B)는, 제2 액적 토출 노즐(153)에 있어서의 A1-A2 사이의 단면도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 멀티 노즐 헤드(151)는, 플레이트부(152) 및 제2 액적 토출 노즐(153)을 포함한다.
플레이트부(152)는, 판상으로 설치된다. 이 예에서는, 플레이트부(152)는 제1 방향(D1)으로 연장된다. 플레이트부(152)에는, 니켈·구리·스테인리스 등의 금속 재료가 사용되는데, 전위를 인가할 수 있는 경우 사용되는 재료이면 적절히 변경되어도 된다. 플레이트부(152)의 두께는, 적절히 설정된다. 이 예에서는, 플레이트부(152)의 두께는 10 μm 이상 100 μm 이하이다.
도 3∼도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 액적 토출 노즐(153)은, 상부에 있어서 플레이트부(152)의 일면(하면)에 접속되어 설치된다. 멀티 노즐 헤드(151)는, 복수의 제2 액적 토출 노즐(153)을 포함한다. 제2 액적 토출 노즐(153)은, 제1 방향(D1)으로 나란히 배치된다. 본 실시형태에서는, 제2 액적 토출 노즐(153-1, 153-2,···, 153-(N-1), 153-N)이 플레이트부(152)에 설치된다. N은, 3 이상의 자연수이다. 한편, 제2 액적 토출 노즐(153-1, 153-2,···, 153-(N-1), 153-N)을 나누어 설명할 필요가 없는 경우에는, 제2 액적 토출 노즐(153)로서 설명한다. 제2 액적 토출 노즐(153)에는, 니켈·구리 등의 금속 재료가 사용되는데, 전위를 인가할 수 있는 경우 사용되는 재료이면 적절히 변경되어도 된다. 제2 액적 토출 노즐(153)은, 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상을 갖는다. 이 예에서는, 인접하는 제2 액적 토출 노즐(153) 사이의 거리(제2 액적 토출 노즐(153-1)과 제2 액적 토출 노즐(153-2) 사이의 거리)(d1)는, 200 μm이다.
플레이트부(152)는, 제2 액적 토출 노즐(153)과 대응하는 부분(중첩하는 부분)에 제2 액적 토출 노즐(153)의 토출구(제2 액적 토출 노즐(153)의 선단부(153a)의 개공부(153ao))의 내경(r153a)(제2 내경이라고도 한다)보다 큰 내경(r152o)(제3 내경이라고도 한다)을 갖는 관통공(152o)을 갖는다. 플레이트부(152)의 관통공의 내경은, 1 μm 이상 100 μm 이하여도 된다. 제2 액적 토출 노즐(153)의 선단부(153a)의 내경은, 수 백 nm 이상 50 μm 이하, 바람직하게는 1 μm 이상 30 μm 이하, 보다 바람직하게는 5 μm 이상 20 μm 이하여도 된다. 본 실시형태에 있어서, 제2 액적 토출 노즐(153)에 전압을 인가해도 되고, 플레이트부(152)에 전압을 인가해도 되며, 제2 액적 토출 노즐(153)에 저장된 잉크에 전압을 인가해도 된다. 플레이트부(152), 제2 액적 토출 노즐(153)에 전압을 인가하는 경우, 전극이 설치되어도 된다. 전극에는, 텅스텐, 니켈, 몰리브덴, 티탄, 금, 은, 구리, 백금 등이 설치되어도 된다. 이 때, 플레이트부(152)의 전체에 균일하게 전압이 인가되도록, 복수의 전극이 설치되어도 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 제2 액적 토출 노즐(153), 플레이트부(152) 또는 잉크에 대하여 전압을 인가하는 예를 나타내었으나, 멀티 노즐 헤드(151)를 유지하는 지그(예를 들어, 마운트 또는 어태치먼트)에 전압이 인가되어도 된다.
제2 액적 토출 노즐(153)의 토출구(선단부(153a))의 내경(r153a)(제2 내경)은, 제1 액적 토출 노즐(141)의 토출구(선단부(141a))의 내경(제1 내경이라고도 한다)보다 작다. 그 때문에, 제2 액적 토출 노즐(153)의 단위 시간당의 토출량은, 제1 액적 토출 노즐(141)의 단위 시간당의 토출량보다 적다.
또한, 본 실시형태에서는, 제2 액적 토출부(150)는, 잉크 탱크(135)에 연결되어 있지 않다. 액적 토출시에 있어서, 제1 액적 토출부(140)(제1 액적 토출 노즐(141))는, 제어부(110) 및 구동부(130)에 의해 제2 액적 토출부(150)(멀티 노즐 헤드(151))의 상방을 이동한다. 즉, 본 실시형태의 경우, 제1 액적 토출 노즐(141)과 복수의 제2 액적 토출 노즐을 포함하는 멀티 노즐 헤드(151)의 상대적인 위치 관계로 토출되는 위치를 제어할 수 있다.
(1-5. 액적 토출 방법)
다음으로, 본 실시형태에 있어서의 액적 토출 방법에 대하여 설명한다. 도 5∼도 8은, 액적 토출 방법을 나타내는 모식도이다.
먼저, 제1 액적 토출부(140)는, 제어부(110) 및 구동부(130)에 의해 제1 방향(D1)의 소정의 위치까지 이동한다. 이 때, 제1 액적 토출부(140)(제1 액적 토출 노즐(141))는, 제2 액적 토출부(150)에 있어서의 멀티 노즐 헤드(151) 상의 소정의 위치에 배치된다. 다음으로, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1 액적 토출 노즐(141)은, 전원부(120)로부터 인가된 전압에 의해, 멀티 노즐 헤드(151)의 상방에 있어서 소정의 위치에 대하여 잉크 탱크(135)에 유지된 액체를 제1 액적(147)으로서 제3 방향(D3)(구체적으로는 하방)으로 토출한다.
토출된 제1 액적(147)은, 소정의 제2 액적 토출 노즐(153)에 제공되어, 일시적으로 저장된다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 액적 토출부(140)는, 상술한 처리를 반복하여 행한다. 이에 의해, 복수의 제2 액적 토출 노즐(153) 중 몇 개의 제2 액적 토출 노즐(153)에 제1 액적(147)이 제공된다(저장된다). 이 때, 본 실시형태에서는, 제2 액적 토출 노즐(153)은, 상측에 있어서 플레이트부(152)와 접속되어 있다. 플레이트부(152)는, 제2 액적 토출 노즐(153)보다 내경이 큰 관통공을 갖는다. 이에 의해, 제2 액적 토출 노즐(153)은 제1 액적을 저장하기 쉬운 구조를 갖고 있다고 할 수 있다.
다음으로, 전원부(120)는, 제어부(110)로부터의 제어에 기초하여 제2 액적 토출부(150)(멀티 노즐 헤드(151))에 대하여 펄스상의 전압(이 예에서는, 대상물(GND 전위)을 기준으로 하여 1000 V)을 인가한다. 이에 의해, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제2 액적 토출 노즐(153)은, 제2 액적 토출 노즐(153)에 제공된 제1 액적(147)(제1 액적(147)의 일부)을 사용하여 제2 액적(157)을 동시에 토출한다. 이에 의해, 도 8에 나타내는 바와 같이, 대상물(200)에는, 제2 액적(157)에 의한 토출 패턴이 형성된다.
본 실시형태의 경우, 제2 액적 토출부(150)는, 복수의 정전 토출형의 액적 토출 노즐을 포함하는 멀티 노즐 헤드를 갖고 있어도, 제2 액적 토출부(150)는, 잉크 탱크에는 직접적으로 연결되어 있지 않다. 이 때문에, 모든 제2 액적 토출 노즐로부터 일제히 액적이 토출되는 것이 제한된다. 제1 액적 토출부(140)만이 잉크 탱크(135)에 연결되어 있다. 본 실시형태의 경우, 토출 패턴을 형성하는 경우, 액적을 토출하고 싶은 위치는 제1 액적 토출부(140)가 이동함으로써 제어되고, 액적의 사이즈는 제2 액적 토출부(150)에 의해 제어된다.
따라서, 본 실시형태를 이용함으로써, 멀티 노즐 헤드를 교환하지 않고 토출 패턴 변경할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 경우, 대상물에 대하여 정전 토출 노즐로부터 토출되는 직경이 작은 액적을 사용하여 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 본 실시형태를 이용함으로써, 원하는 토출 패턴을 고정밀하게 형성할 수 있다.
<제2 실시형태>
본 실시형태에서는, 제1 실시형태와는 다른 제2 액적 토출부(멀티 노즐 헤드)에 대하여 설명한다. 구체적으로는, 제2 액적 토출 노즐이 2차원적으로 설치되어 있는 예에 대하여 설명한다. 한편, 설명의 관계상, 적절히 부재를 생략하여 설명한다.
(2-1. 멀티 노즐 헤드(151A)의 구성)
도 9는, 제2 액적 토출부(150A)에 있어서의 멀티 노즐 헤드(151A)의 평면도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 멀티 노즐 헤드(151A)는, 플레이트부(152) 및 제2 액적 토출 노즐(153A)을 포함한다.
복수의 제2 액적 토출 노즐(153A)은, 플레이트부(152)의 일면에 설치된다. 제2 액적 토출 노즐(153A)은, 제1 방향(D1) 및 제1 방향(D1)과 교차하는(이 예에서는 직교하는) 제2 방향(D2)으로 등간격으로 나란히 배치된다. 이 예에서는, 멀티 노즐 헤드(151A)는, 5행 × 13열 = 65개의 액적 토출 노즐을 포함한다. 한편, 제2 액적 토출 노즐(153)이 배치되는 수는, 적절히 변경된다. 예를 들어, 4행 × 100열 = 400개여도 되고, 1,000행 × 1,000열 = 1,000,000개여도 된다.
본 실시형태의 경우, 제2 액적 토출부(150A)는, 2차원적으로 배치된 복수의 정전 토출형의 액적 토출 노즐을 포함하는 멀티 노즐 헤드를 갖고 있어도, 제2 액적 토출부(150A)는, 잉크 탱크(135)에 직접적으로 연결되어 있지 않다. 이 때문에, 모든 제2 액적 토출 노즐(153)로부터 일제히 액적이 토출되는 것이 제한된다. 이 때, 잉크 탱크(135)에 연결되어 있는 것은, 제1 액적 토출부(140)뿐이다. 본 실시형태의 경우, 토출 패턴을 형성하는 경우, 액적을 토출하고 싶은 위치는 제1 액적 토출부(140)가 이동함으로써 제어되고, 액적의 사이즈가 제2 액적 토출부(150A)에 의해 제어된다.
따라서, 본 실시형태를 이용함으로써, 멀티 노즐 헤드를 교환하지 않고 토출 패턴을 변경할 수 있다. 또한, 정전 토출형의 액적 토출 노즐을 사용하여 액적을 토출함으로써 고정밀하게 원하는 토출 패턴을 형성할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 제2 액적 토출 노즐(153A)은, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 등간격으로 나란히 배치되어 있는 예를 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 방향에 있어서 어긋나게(지그재그로) 배치되어도 되고, 인접하는 제2 액적 토출 노즐(153A)의 간격이 달라도 된다.
<제3 실시형태>
본 실시형태에서는, 제1, 2 실시형태와는 다른 액적 토출 장치에 대하여 설명한다. 구체적으로는, 복수의 제1 액적 토출 노즐이 설치되어 있는 예에 대하여 설명한다. 한편, 설명의 관계상, 적절히 부재를 생략하여 설명한다.
도 10은, 액적 토출 장치(100B)의 모식도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 액적 토출 장치(100B)는, 제어부(110), 기억부(115), 전원부(120), 구동부(130), 제1 액적 토출부(140B), 제2 액적 토출부(150B) 및 대상물 유지부(160)를 포함한다.
제1 액적 토출부(140B)는, 복수의 제1 액적 토출 노즐(141B)을 포함한다. 이 예에서는, 2개의 제1 액적 토출 노즐(141B)이, 제1 방향(D1)으로 나란히 배치된다. 한편, 각각의 제1 액적 토출 노즐(141B)은, 독립적으로 이동하여, 토출하도록 제어되어도 된다. 또한, 제1 액적 토출 노즐(141B)의 수는, 적절히 변경되어도 된다.
본 실시형태에 있어서, 인접하는 제1 액적 토출 노즐(141B)(보다 구체적으로는, 제1 액적 토출 노즐(141B)의 선단부(141Ba))간의 거리(D1)는, 인접하는 제2 액적 토출 노즐(153B)(보다 구체적으로는 제2 액적 토출 노즐(153B)의 선단부(153Ba))간의 거리(D2)보다 커진다.
제2 액적 토출부(150B)의 제2 액적 토출 노즐(153B)은, 제2 액적 토출 노즐(153A)과 마찬가지로, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 배치되어도 된다.
한편, 본 실시형태에 있어서, 2개의 제1 액적 토출 노즐(141B)이 제1 방향(D1)으로 나란히 배치되는 예를 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 3개 이상의 제1 액적 토출 노즐(141B)이 설치되어도 되고, 또한, 인접하는 제1 액적 토출 노즐(141B)은, 제1 방향(D1)과 교차하는 방향으로 나열되어도 된다.
도 11은, 제1 액적 토출부(140B) 및 제2 액적 토출부(150B)를 사용하여 형성된 패턴의 평면도이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 대상물(200) 상에 제2 액적(157)에 의해 형성된 패턴(190)이 형성되어 있다. 본 실시형태의 경우, 제1 액적 토출부(140B) 및 제2 액적 토출부(150B)가 조합하여 사용된다. 이 때, 멀티 노즐 헤드(151B) 상의 원하는 위치에 제1 액적 토출부(140B)의 제1 액적 토출 노즐(141B)이 2차원적으로 이동한다. 각각의 제1 액적 토출 노즐(141B)로부터 한번에 액적을 토출함으로써, 멀티 노즐 헤드를 교환하지 않고 복잡한 원하는 패턴을 단시간에 형성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 제1 액적 토출부(140B)는, 기판을 반송하는 타이밍이나, 기판을 얼라인먼트하는 타이밍에 있어서, 제2 액적 토출부(150B) 상에 액적을 토출(묘화라고도 한다)해도 된다.
종래의 경우에서는, 기판의 반송 및 얼라인먼트 동작이 종료된 후에 액적 토출(묘화) 공정이 개시된다. 한편으로, 본 실시형태의 경우, 제1 액적의 토출 공정에 대하여 이들 공정 시간(기판의 반송 및 얼라인먼트)을 충당할 수 있다. 그 때문에, 기판의 얼라인먼트 직후에, 제2 액적 토출부(150B)로부터 일제히 토출을 할 수 있다. 결과적으로, 매우 고속의 묘화가 가능하게 된다.
따라서, 본 실시형태를 이용함으로써, 정전 토출형의 멀티 노즐 헤드를 사용하여 원하는 토출 패턴을 고정밀하게 형성할 수 있고, 또한 헛된 시간을 배제한 고속의 묘화가 가능하게 되는 동시에, 보다 복잡한 토출 패턴을 형성할 수 있다.
<제4 실시형태>
본 실시형태에서는, 제1∼3 실시형태와는 다른 액적 토출 장치에 대하여 설명한다. 구체적으로는, 검사부를 갖는 액적 토출 장치에 대하여 설명한다. 한편, 설명의 관계상, 적절히 부재를 생략하여 설명한다.
도 12는, 액적 토출 장치(100C)의 모식도이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 액적 토출 장치(100C)는, 제어부(110), 기억부(115), 전원부(120), 구동부(130), 제1 액적 토출부(140), 제2 액적 토출부(150) 및 대상물 유지부(160)에 더하여, 검사부(170)를 포함한다.
검사부(170)는, 액적을 토출하기 전에 제2 액적 토출 노즐(153)의 선단부(153a)를 검사해도 된다. 검사부(170)에는, CMOS 이미지 센서가 사용되어도 된다. 제1 액적 토출부(140)로부터 토출된 액적의 일부는, 제2 액적 토출부(150)의 제2 액적 토출 노즐(153) 안에 잔존하는 경우가 있다. 검사부(170)는, 제2 액적(157)을 제2 액적 토출부(150)를 검사하였을 때에, 제2 액적 토출 노즐(153)의 선단부(153a)가 소정의 조건을 만족할 때, 제2 액적 토출 노즐(153)은, 클리닝 처리되어도 된다. 이 경우의 소정의 조건이란, 선단부(153a)의 폐색률이 30% 이상이어도 된다. 제2 액적 토출 노즐(153)을 클리닝할 때에, 유기 용매가 사용되어도 된다.
본 실시형태를 이용함으로써, 제2 액적 토출부로부터 제2 액적(157)을 안정적으로 토출할 수 있다.
(변형예)
본 발명의 사상의 범주에 있어서, 당업자라면, 각종 변경예 및 수정예에 상도할 수 있는 것으로, 그들 변경예 및 수정예에 대해서도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해된다. 예를 들어, 전술한 각 실시형태에 대하여, 당업자가 적절히, 구성 요소의 추가, 삭제, 각 실시형태의 조합 혹은 설계 변경을 행한 것, 또는 처리의 추가, 생략 혹은 조건 변경을 행한 것도, 본 발명의 요지를 구비하고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 제1 실시형태에서는, 토출된 제1 액적(147)은, 소정의 제2 액적 토출 노즐(153)에 제공되어, 일시적으로 저장되는 예를 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 멀티 노즐 헤드(151)에 인가되는 전압 타이밍을 제어함으로써, 제2 액적 토출 노즐(153)에 제공된 뒤, 저장되지 않고 제2 액적(157)이 토출되어도 된다. 구체적으로는, 제1 액적 토출 노즐(141) 및 제2 액적 토출 노즐(153)에 대하여 동시에 전압을 인가해도 된다.
본 발명의 제1 실시형태에서는, 제1 액적 토출부(140)는, 대상물(200)(대상물 유지부(160)) 및 제2 액적 토출부(150) 상에 배치되는 예를 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제1 액적 토출부(140)는, 제2 액적 토출부(150)(멀티 노즐 헤드(151))를 통하지 않고 대상물(200)에 제1 액적(147)을 토출해도 된다. 이에 의해, 대상물(200)에 고정밀한 패턴과 함께, 액적 사이즈가 큰 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 복수의 제2 액적 토출 노즐(153)이 동시에 토출하는 예를 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 복수회로 나누어 순차적으로 토출해도 된다.
또한, 본 발명의 제1 실시형태에서는, 몇 개의 제2 액적 토출 노즐(153)에 토출하고 나서, 제2 액적(157)을 토출하는 예를 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 1개의 제1 액적(147)을 제2 액적 토출 노즐(153)에 토출 및 저장한 뒤에, 제2 액적(157)을 토출해도 된다. 제1 액적 및 제2 액적을 토출하는 타이밍은 적절히 제어되어도 된다.
또한, 본 발명의 제1 실시형태의 경우, 제1 액적 토출 노즐(141) 및 멀티 노즐 헤드(151)(제2 액적 토출 노즐(153))가, 대상물의 상방에 배치되어, 액적을 토출하는 예를 나타내었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 액적(147)을 토출할 때에는, 제1 액적 토출 노즐(141) 및 멀티 노즐 헤드(151)(제2 액적 토출 노즐(153))는, 대상물(200)의 상방에 배치되어 있지 않아도 된다. 또한, 제2 액적(157)을 토출할 때에, 제1 액적 토출 노즐(141)은, 멀티 노즐 헤드(151)(제2 액적 토출 노즐(153)) 및 대상물(200) 상에 배치되지 않아도 된다.
100···액적 토출 장치, 110···제어부, 115···기억부, 120···전원부, 130···구동부, 135···잉크 탱크, 140···제1 액적 토출부, 141···제1 액적 토출 노즐, 141a···선단부, 145···압전 소자, 147···제1 액적, 150···제2 액적 토출부, 151···멀티 노즐 헤드, 151o···관통공, 152···플레이트부, 153···제2 액적 토출 노즐, 153a···선단부, 153ao···개공부, 157···제2 액적, 160···대상물 유지부, 170···검사부, 190···패턴, 200···대상물

Claims (10)

  1. 대상물을 유지하기 위한 대상물 유지부와,
    제1 액적을 토출하기 위한 적어도 하나의 제1 액적 토출 노즐과,
    상기 제1 액적 토출 노즐에 있어서의 제1 선단부의 제1 내경보다 작은 제2 내경을 갖는 제2 선단부를 갖고, 상기 제1 액적 토출 노즐로부터 토출된 제1 액적을 사용하여 제2 액적을 토출하기 위한 복수의 제2 액적 토출 노즐과,
    상기 대상물 유지부에 유지된 대상물과 상기 제2 액적 토출 노즐의 상대적인 위치 관계 및 상기 제1 액적 토출 노즐과 상기 제2 액적 토출 노즐의 상대적인 위치 관계를 제어하는 구동부를 포함하는,
    액적 토출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 액적 토출 노즐의 각각은, 상기 제2 내경보다 큰 제3 내경의 관통공을 갖는 플레이트부와 접속되는,
    액적 토출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 액적 토출 노즐은, 복수의 제1 액적 토출 노즐을 포함하고,
    인접하는 제2 액적 토출 노즐간의 거리는 인접하는 제1 액적 토출 노즐간의 거리보다 작은,
    액적 토출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액적 토출 노즐은, 피에조형 노즐이고,
    상기 제2 액적 토출 노즐은, 정전 토출형 노즐인,
    액적 토출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 액적 토출 노즐은, 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 설치되는,
    액적 토출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 액적 토출 노즐의 개구 상태를 검사하는 검사부를 더 포함하는,
    액적 토출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 액적 토출 노즐은, 소정의 조건을 만족할 때에 클리닝되는,
    액적 토출 장치.
  8. 제1 액적 토출 노즐이 제1 액적을 토출함으로써, 당해 제1 액적을, 상기 제1 액적 토출 노즐에 있어서의 제1 선단부의 제1 내경보다 작은 제2 내경을 갖는 제2 선단부를 구비하는 복수의 제2 액적 토출 노즐의 적어도 하나에 제공하는 것과,
    상기 제1 액적이 제공된 상기 제2 액적 토출 노즐이 당해 제1 액적을 사용하여 제2 액적을 대상물에 토출하는 것을 포함하는
    액적 토출 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 액적 토출 노즐은, 피에조형 노즐이고,
    상기 제2 액적 토출 노즐은, 정전 토출형 노즐인,
    액적 토출 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 액적 토출 노즐은, 소정의 조건을 만족할 때에 클리닝되는,
    액적 토출 방법.
KR1020247021737A 2022-03-23 2023-02-09 액적 토출 장치 및 액적 토출 방법 KR20240116784A (ko)

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