KR101562730B1 - 회전형 점성액체 토출장치 및 이를 이용한 점성액체 토출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상물을 연속적으로 이송시키면서 대상물의 표면에 점성이 있는 액체를 토출할 수 있는 토출장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 회전형 점성액체 토출장치는, 내부공간이 형성된 원통 형상으로 상기 내부공간에 연통되는 액체 토출구가 형성되는 토출몸체, 상기 내부공간을 이루는 토출몸체 내측의 일정 구간을 측면으로 하여 내부공간을 구획하여 형성되는 액체 수용부, 및 상기 액체 수용부로 액체를 공급하는 액체 공급부를 구비하여, 액체 수용부에 수용된 액체가 액체 공급부에 의해 가압되어 토출되는 것을 특징으로 한다.

Description

회전형 점성액체 토출장치 및 이를 이용한 점성액체 토출방법 {Rotary ejecting apparatus for viscous liquid and ejecting method using the same}

본 발명은 점성이 있는 액체를 토출하는 장치와 토출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상물을 연속적으로 이송시키면서 대상물의 표면에 점성이 있는 액체를 토출할 수 있는 토출장치와 토출방법에 관한 것이다.

전자 기기의 소형, 다기능화에 따라 기판의 표면에 도전성 잉크를 이용하여 회로패턴이나 전극패턴을 인쇄하는 인쇄전자기술과 많이 사용되고 있는데, 스크린 인쇄방식이 주로 사용된다.

스크린 인쇄는 공개 특허 제2010-0015205호에 개시된 바와 같이, 개구 패턴을 갖는 마스크 상부에 도전성 잉크를 토출한 후, 스퀴지를 왕복 이송하여 마스크의 개구로 도전성 잉크를 낙하시켜 기판에 패턴을 인쇄하는 방식이다.

하지만, 이와 같은 방식은 마스크 등이 고정된 상태에서 스퀴지가 움직여 인쇄를 하게 되므로, 기판이 멈추지 않고 연속적으로 공급되는 것이 불가능하여 생산성을 크게 저하시키는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 공개 특허 제2012-0097894호의 로터리 스크린 프린터가 제안되었다. 상기 로터리 스크린 프린터는 개구부 패턴이 구비된 원기둥 모양의 로터리마스크와, 상기 로터리 마스크의 내부에 안착되는 스퀴지를 포함하여 이루어져, 로터리 마스크가 회전할 수 있어 기판의 인쇄 공정 중에 기판을 정지하지 않고, 기판을 연속적으로 이동시키면서 기판의 인쇄가 가능하다.

그런데, 마스크의 표면에 작은 폭과 두께로 이루어진 미세한 개구가 형성된 경우, 점성이 있는 잉크는 미세한 마스크의 개구를 통해 낙하 되기가 어렵고, 낙하 되더라도 기판 표면과의 점착력이 약해 건조과정에서 표면으로부터 쉽게 탈락되어, 반도체나 디스플레이 기판의 전극 패턴과 같은 미세한 선폭의 인쇄에는 사용될 수 없는 문제가 있다.

한편, 필름이나 시트와 같은 피도물의 코팅을 위해 그라비아 코팅방법이 많이 사용되고 있다. 그라비아 코팅법은 음각된 인쇄롤의 표면에 코팅 액을 채우고 피도물로 전사하는 방법이다. 하지만, 인쇄롤로 코팅액을 공급하기 위해 인쇄롤이 수용되는 대형 코팅액 수용조가 필요하여 설치에 상당한 공간이 필요하다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는, 공정상의 번거로움이 없이 점도가 있는 액체를 목표로 하는 제품사양에 따라 대상물의 표면에 토출할 수 있는 새로운 방안이 필요하다.

공개특허공보 제2010-0015205호 (발명의 명칭 : 스크린 인쇄장치 및 스크린 인쇄방법) 공개특허공보 제2012-0097894호 (발명의 명칭 : 로터리 스크린프린터 및 이를 이용한 스크린프린팅)

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 높은 점도의 액체를 막힘없이 대상물의 표면에 연속적으로 토출하면서도 대상물의 표면에 견고하게 점착시킬 수 있는 점성액체 토출장치와 토출방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 회전형 점성액체 토출장치는, 내부공간이 형성된 원통 형상으로 상기 내부공간에 연통되는 액체 토출구가 형성되는 토출몸체, 상기 내부공간을 이루는 토출몸체 내측의 일정 구간을 측면으로 하여 내부공간을 구획하여 형성되는 액체 수용부, 및 상기 액체 수용부로 액체를 공급하는 액체 공급부를 구비하여, 액체 수용부에 수용된 액체가 액체 공급부에 의해 가압되어 토출되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 토출몸체의 하부에 구비되어 토출몸체와의 사이로 이송되는 대상물을 가압 지지하는 지지롤러를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 액체 수용부는 상호 이격되어 일단이 토출몸체 내측에 접하는 격벽에 의해 형성될 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 액체 수용부는 토출몸체의 중심에서 직하방으로 형성될 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 액체 수용부는 하부에서 상부방향을 향해 일정 구간에 걸쳐 폭이 증가하도록 형성될 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 액체 토출구는 토출몸체의 표면에 다수개 형성될 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 액체 토출구는 방사방향으로 폭이 상이하게 형성될 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 액체 토출구는, 상기 내부공간에 방사방향으로 연통하여 형성되는 다수의 유로, 상기 유로에 방사방향으로 연통하여 형성되며, 대상물에 토출하려는 문양 형태로 형성되는 문양홈으로 이루어질 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 문양홈은 다수의 유로를 연결하여 형성될 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 문양 형태는 회로패턴일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 점성액체 토출방법은, 액체 토출구가 형성된 원통 형상의 토출몸체와 토출몸체의 하부에 지지 롤러를 구비하는 액체 토출장치를 이용하여 대상물의 표면에 액체를 토출하는 방법으로서, 회전하는 토출몸체와 지지롤러 사이에 대상물을 이송시키는 단계, 대상물이 상기 토출몸체와 지지롤러 사이에 위치하는 동안, 토출몸체의 내부공간에 마련된 액체 수용부의 액체를 가압하는 단계, 및 대상물에 의해 외부로부터 차단되는 액체 토출구를 통해 대상물에 수직방향으로 가압되어 액체가 토출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 토출몸체를 회전하여 단속적으로 액체가 토출될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 액체는 도전성 잉크로서 회로패턴으로 형성된 액체 토출구를 통해 대상물인 기판에 토출될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 액체는 대상물의 표면에 코팅되는 코팅액일 수 있다.

본 발명에 따르면, 토출몸체가 회전함으로써 대상물을 표면에 연속적으로 점성액체를 토출하면서도, 대상물과 접촉하여 형성되는 격리된 공간을 통해 액체가 가압 토출됨에 따라 대상물의 표면에 견고하게 점착될 수 있어, 미세 회로패턴의 인쇄와 같이 미세한 두께로 인쇄되더라도 탈락의 우려가 없으며, 또한 높은 점도의 잉크라도 쉽게 토출할 수 있어, 점도가 높은 액체의 용이한 인쇄를 위해 점도를 낮추기 위한 용제를 혼합할 필요가 없고, 또한 잉크가 퍼지지 않고 액체 토출구의 단면에만 잉크가 점착됨에 따라 해상도 높은 인쇄가 가능하다.

또한, 본 발명을 이용하여 코팅작업 시 코팅액을 수용하는 별도의 코팅 용기가 필요하지 않아 설치에 효율적이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전형 점성액체 토출장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 A-A′선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B′선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 토출장치가 구비된 기판 인쇄 시스템의 구성도이다.
도 5는 도 4에 의해 도전성 잉크가 인쇄된 기판을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전형 점성액체 토출장치의 구성도이다.
도 7은 도 5의 C-C′선에 따른 단면도이다.
도 8은 도 6에 의해 코팅액이 도포된 피도물을 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 회전형 점성액체 토출장치는 점성이 있는 액체를 대상물의 표면에 토출하는 장치이다. 점성액체로는 소정의 점도가 있는 잉크, 코팅액, 접착액 등이 사용될 수 있는데, 점성액체로 잉크를 사용하는 경우에는 인쇄분야에 사용될 수 있고, 점성액체로 코팅액을 사용하는 경우에는 코팅분야에 적용될 수 있다. 본 발명은 이들 분야에 한정되지 않고 사용되는 점성액체의 종류에 따라 다양한 분야에 적용될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 기판의 표면에 회로패턴을 인쇄하는 점성액체 토출장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전형 점성액체 토출장치의 구성도이고, 도 2,3은 각각 도 1의 A-A′선과 B-B′선에 따른 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전형 점성액체 토출장치는 회전이 가능하고 점성이 있는 액체를 토출하는 토출몸체(10), 토출몸체(10)의 내부에 마련되어 점성액체가 수용되는 액체 수용부(20), 액체 수용부(20)로 액체를 공급하는 액체 공급부(30)로 이루어진다.

토출몸체(10)는 내부공간(S)이 마련되어 회전이 가능하도록 원통 형상으로 이루어진다. 토출몸체(10)는 원통 형상 이외에 회전이 가능한 다른 형상으로 이루어질 수 있음은 물론이다. 토출몸체(10)의 내부공간(S)은 일정 영역이 구획되어 액체 수용부(20)가 마련되는데, 여기에 점성 액체인 잉크(43)가 수용된다. 수용된 잉크(43)의 토출을 위해 토출몸체(10)의 표면에는 액체 수용부(20)와 연통되는 액체 토출구(11)가 마련된다.

액체 토출구(11)는 토출몸체(10)의 두께방향을 관통하여 형성되는데, 액체 토출구의 폭과 깊이는 잉크(43)의 점도, 인쇄되는 회로패턴(P)의 폭과 두께에 따라 적절하게 형성될 수 있다. 액체 토출구(11)는 토출몸체(10)의 두께방향 즉, 방사방향을 따라 동일한 폭으로 형성될 수도 있고, 상이하게 형성될 수도 있다. 도 2에는 방사방향으로 폭이 상이하게 형성된 액체 토출구(11)가 도시되어 있는데, 방사방향으로 내부공간(S)에 연통하여 형성되는 다수의 유로(12)와, 유로(12)에 방사방향으로 연통되는 문양홈(13)이 도시되어 있다. 유로(12)는 토출몸체(10)의 내부공간(S)에 연결되어 다수 개로 형성되며, 문양홈(13)은 유로(12) 보다 폭이 크도록 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 문양홈(13)은 다수의 유로(12)를 연결하여 기판(40)에 인쇄하려는 회로패턴(P)의 모양으로 마련된다.

액체 수용부(20)는 토출몸체(10)의 내부공간(S)을 구획하여 형성된다. 내부공간(S)에는 상호 이격되어 토출몸체(10)의 중심으로부터 방사방향으로 연장되어 토출몸체의 내측과 접하는 한 쌍의 격벽(21)이 구비되어, 격벽(21)과 토출몸체(10)의 내측 일정구간에 의해 액체 수용부(20)가 형성된다. 토출몸체(10)의 내측에 한 쌍의 격벽(21)이 접하도록 구비됨에 따라 토출몸체(10)는 회전이 가능하게 된다. 따라서, 토출몸체(10)가 회전하여 액체 수용부(20)의 직하방에 액체 토출구(11)가 위치하면, 후술하는 액체 공급부(30)에 의해 액체가 가압되어 액체 토출구(11)를 통해 토출된다. 한편, 격벽(21)과 토출몸체(10)의 내측 사이에는 기밀을 위해 실링수단이 마련될 수 있다.

도 3에는 중앙이 볼록하게 형성된 단지 형상의 액체 수용부(20)가 도시되어 있는데, 액체가 수용될 수 있다면 다양한 형상이 가능한데, 예를 들어 한 쌍의 격벽(21)이 평행하게 배열되어 격벽 사이의 거리가 일정한 직선형상의 액체 수용부(20), 거리가 좁아 지도록 한 쌍의 격벽(21)이 배열된 역부채꼴 형상의 액체 수용부(20), 한 쌍의 격벽(21) 사이가 거리가 증가하도록 배열된 부채꼴 형상의 액체 수용부(20)(도 7 참조) 등이 가능하다.

액체 수용부(20)는 토출몸체(10)의 중심에서 직하방으로 형성되는 것이 바람직한데, 이를 통해 대상물의 표면에 충분한 압력으로 토출될 수 있다. 액체 수용부(20)는 이송튜브(31)에 의해 액체 공급부(30)와 연결되어 외부로부터 액체가 공급되는데, 액체의 공급에 의해 액체 수용부(20)의 내부 압력이 변화하여 액체가 토출된다.

액체 공급부(30)는 이송튜브(31)를 통해 점성 액체를 액체 수용부(20)로 공급하는 구성으로, 액체를 가압하여 이송할 수 있는 펌프, 디스펜서와 같은 공지의 액체 공급 수단이 사용될 수 있다. 또한, 이송튜브(31)에는 벨브와 같이 액체의 유량을 제어할 수 있는 수단이 마련될 수 있다. 따라서, 액체 공급부(30)에 의해 액체 수용부(20) 내의 압력이 변화되고, 토출몸체(10)의 회전에 의해 액체 수용부(20)에 수용된 액체가 단속적으로 토출되는데, 이에 대해서는 후술토록 한다.

도 4는 도 1의 토출장치가 구비된 기판 인쇄 시스템의 구성도이다. 도 4를 참조하면, 기판(40)을 상면에 안착하여 수평방향으로 연속적으로 이송하는 컨베이어(41)의 사이에 토출몸체(10)와 지지롤러(42)가 설치된다. 지지롤러(42)는 토출몸체(10)의 하부에 구비되어, 회전하면서 이송되는 기판(40)을 지지 및 가압한다. 토출몸체(10)와 지지롤러(42)는 컨베이어(41)와의 마찰에 의해 회전토록 구성할 수도 있고, 별도의 구동장치에 의해 회전하도록 구성할 수도 있다. 그리고, 토출몸체(10)의 회전속도는 기판(40)의 이송속도에 맞추는 것이 바람직하다.

이하, 도 4를 참조하여 기판(40)의 표면에 잉크(43)를 인쇄하는 공정을 설명한다. 플렉시블한 기판(40)은 일측에 구비된 권취롤에 감겨져 있다가 컨베이어(41)에 의해 수평방향으로 연속적으로 이송된다. 기판(40)이 토출몸체(10)와 지지롤러(42)의 사이로 통과시, 기판(40)의 하부는 지지롤러(42)에 의해 지지되고, 기판(40)의 상면은 토출몸체(10)의 표면에 밀착된다. 토출몸체(10)의 회전에 의해 액체 수용부(20)와 액체 토출구(11)가 수직방향으로 정렬되면, 토출몸체(10)의 표면에 기판(40)이 밀착된 상태에서, 액체 공급부(30)에 의해 액체 수용부(20)에 수용된 잉크(43)가 가압되어 기판(40)의 표면으로 토출된다. 기판(40)은 컨베이어(41)에 의해 이송되어 토출몸체(10)에 의해 연속적으로 인쇄가 이루어지고, 인쇄된 기판(40)은 타측에 구비된 권취롤에 감겨진다. 토출몸체(10)의 회전에 의해 잉크(43)는 토출몸체(10)로부터 단속적으로 토출된다.

본 발명에 따르면, 잉크는 접촉된 토출몸체(10)와 기판(40)에 의해 외부로부터 차단되는 액체 토출구(11)에 수직방향으로 충전되어 가압됨에 따라, 기판(40)의 표면에 충분한 압력으로 잉크(43)가 토출될 수 있어, 높은 점도의 잉크(43)라도 막힘없이 토출될 수 있고, 기판(40)의 표면에 상당한 점착력으로 점착될 수 있어 충격에 의한 탈락이 발생하지 않는다. 이와 같이 잉크(43)가 인쇄된 기판(40)이 도 5에 도시되어 있다.

이상에서는 기판(40)에 회로패턴(P)을 인쇄하는 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 일반 잉크를 종이, 필름, 직물지 등의 다양한 대상물에 토출하여 원하는 문양을 인쇄하는 데도 적용될 수 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전형 점성액체 토출장치의 구성도이고, 도 7은 도 5의 C-C′선에 따른 단면도이다.

본 실시예는 필름, 종이, 직물 등과 같이 얇은 두께로 이루어진 피도물(50)의 표면을 코팅하는 실시예로서, 토출몸체(110)는 전술한 실시예와 동일하게 내부공간(S)에는 액체 수용부(120)가 마련되어 코팅액(60)을 수용되고, 표면에는 액체 토출구(111)가 형성된다. 본 실시예에서 코팅액(60)은 액체 토출구(111)로 토출되어 피도물의 표면에 균일하게 도포된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 액체 수용부(120)는 한 쌍의 격벽(121) 사이가 거리가 증가하도록 배열된 부채꼴 형상으로 이루어질 수 있는데, 보다 넓은 액체 토출구(111)를 통해 코팅액(60)이 토출될 수 있다. 도 8은 도 6에 의해 코팅액(60)이 도포된 피도물(50)을 도시한 도면이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10, 110: 토출몸체 11, 111: 액체 토출구 12 : 유로
13 : 문양홈 20, 120 : 액체 수용부 21, 121 : 격벽
30 : 액체 공급부 31 : 이송튜브 40 : 기판
41 : 컨베이어 42 : 지지롤러 43 : 잉크
50 : 피도물 60 : 코팅액 S : 내부공간
P : 회로패턴

Claims (13)

1. 대상물의 표면에 점성이 있는 액체를 토출하는 장치로서,
   내부공간이 형성된 원통 형상으로 상기 내부공간에 연통되는 액체 토출구가 형성되는 토출몸체;
   상기 내부공간을 이루는 토출몸체 내측의 일정 구간을 측면으로 하여 내부공간을 구획하여 형성되는 액체 수용부; 및
   상기 액체 수용부로 액체를 공급하여 상기 토출몸체와 접촉되는 대상물에 의해 외부와 격리되는 액체 토출구를 통해 대상물의 표면에 액체를 수직으로 가압하여 토출하는 액체 공급부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 회전형 점성액체 토출장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 토출몸체의 하부에 구비되어 토출몸체와의 사이로 이송되는 대상물을 가압 지지하는 지지롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 점성액체 토출장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 액체 수용부는 상호 이격되어 일단이 토출몸체 내측에 접하는 격벽에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 회전형 점성액체 토출장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 액체 수용부는 토출몸체의 중심에서 직하방으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전형 점성액체 토출장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 액체 수용부는 하부에서 상부방향을 향해 일정 구간에 걸쳐 폭이 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 회전형 점성액체 토출장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 액체 토출구는 방사방향으로 폭이 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 회전형 점성액체 토출장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 액체 토출구는,
   상기 내부공간에 방사방향으로 연통하여 형성되는 다수의 유로; 및
   상기 유로에 방사방향으로 연통하여 형성되며, 대상물에 토출하려는 문양 형태로 형성되는 문양홈;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전형 점성액체 토출장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 문양홈은 다수의 유로를 연결하여 형성되는 것을 특징으로 하는 회전형 점성액체 토출장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 문양 형태는 회로패턴인 것을 특징으로 하는 회전형 점성액체 토출장치.
10. 액체 토출구가 형성된 원통 형상의 토출몸체와 토출몸체의 하부에 지지 롤러를 구비하는 액체 토출장치를 이용하여 대상물의 표면에 액체를 토출하는 방법으로서,
    토출몸체와 지지롤러 사이에 대상물을 이송시키는 단계;
    대상물이 상기 토출몸체와 지지롤러 사이에 위치하는 동안, 토출몸체의 내부공간에 마련된 액체 수용부의 액체를 가압하는 단계; 및
    상기 토출몸체와 접촉되는 대상물에 의해 외부와 격리되는 액체 토출구를 통해 대상물의 표면에 수직으로 가압한 액체를 토출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 점성액체 토출방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 토출몸체를 회전하여 단속적으로 액체가 토출되는 것을 특징으로 하는 점성액체 토출방법.
12. 제10항에 있어서,
    상기 액체는 도전성 잉크로서 회로패턴으로 형성된 액체 토출구를 통해 대상물인 기판에 토출되는 것을 특징으로 하는 점성액체 토출방법.
13. 제10항에 있어서,
    상기 액체는 대상물의 표면에 코팅되는 코팅액인 것을 특징으로 하는 점성액체 토출방법.

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