KR20200144203A - 오토레벨링 잉크젯장치 및 이를 이용한 인쇄 방법 - Google Patents
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Abstract
오토레벨링 잉크젯장치는 인쇄 대상체를 향하여 잉크를 토출시키는 잉크젯 헤드유닛, 상기 잉크를 저장하고, 상기 잉크를 상기 잉크젯 헤드유닛에 공급하는 레저버, 및 상기 레저버와 연결되고, 상기 잉크젯 헤드 유닛으로부터 상기 레저버 내의 상기 잉크의 상면까지 높이를 일정하게 유지하기 위해, 상기 레저버의 높이를 조절하며, 내부에 공간이 형성되고, 상기 공간 내에 유체가 저장된 카운터 매스를 포함하는 잉크레벨 유지유닛을 포함한다.
Description
본 발명은 오토레벨링 잉크젯장치 및 그를 이용한 인쇄 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 간단하면서도 콤팩트한 구조를 통해 잉크가 토출되더라도 잉크의 토출량에 기초하여 잉크의 저장 높이를 일정하게 유지시킬 수 있으며, 이에 따라 잉크의 분사 정밀도를 향상시킬 수 있는 오토레벨링 잉크젯장치 및 그를 이용한 인쇄 방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린팅 기술이라 함은 그 부피가 수십 피코리터(pℓ, 10-12ℓ) 이하의 작은 액적을 전기 또는 자기로부터 나오는 힘이나 공압에 의해 초당 수백번 이상의 빈도로 인쇄 대상체에 잉크를 분사하여 직접 패턴를 만드는 기술을 말한다. 즉 잉크젯장치는 잉크를 원하는 위치에 분사하여 인쇄하는 장치로 정의할 수 있다. 이러한 잉크젯장치는, 최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 그 중요성이 강조되고 있는 디스플레이 및 반도체 등의 패터닝 공정에 활용될 수 있다.
상기 잉크젯 장치는 상기 잉크를 저장하는 레저버를 포함한다. 상기 잉크의 수위 변화에 따라 잉크 방울에 가해지는 포텐셜 에너지 차이에 의한 인쇄품질 저하를 방지하기 위한 오토레벨링 잉크젯장치가 제안되고 있다. 그러나, 인쇄 대상체인 기판이 고정되고, 잉크젯 헤드유닛이 이동하며, 잉크젯 프린팅을 수행하는 경우에는 적합하지 않은 문제가 있었다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 인쇄 대상체인 기판이 고정되고, 잉크젯 헤드유닛이 고속으로 이동하면서도 인쇄 품질이 저하되지 않는 오토레벨링 잉크젯장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 오토레벨링 잉크젯장치를 이용한 인쇄 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 오토레벨링 잉크젯장치는 인쇄 대상체를 향하여 잉크를 토출시키는 잉크젯 헤드유닛, 상기 잉크를 저장하고, 상기 잉크를 상기 잉크젯 헤드유닛에 공급하는 레저버, 및 상기 레저버와 연결되고, 상기 잉크젯 헤드 유닛으로부터 상기 레저버 내의 상기 잉크의 상면까지 높이를 일정하게 유지하기 위해, 상기 레저버의 높이를 조절하며, 내부에 공간이 형성되고, 상기 공간 내에 유체가 저장된 카운터 매스를 포함하는 잉크레벨 유지유닛을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 상기 레저버의 일측에 구비되어 상기 레저버의 움직임을 상하 방향으로 가이드 하는 제1 리니어 가이드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 상기 카운터 매스의 일측에 구비되어 상기 카운터 매스의 움직임을 상하 방향으로 가이드 하는 제2 리니어 가이드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 상기 레저버와 상기 카운터 매스를 연결시키는 카운터 매스 벨트, 및 상기 카운터 매스 벨트를 지지하는 풀리(pully)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 카운터 매스의 상면에는 상기 유체를 공급 또는 제거하여 상기 유체의 종류 및 량을 조절할 수 있는 주입/배출부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 카운터 매스 내의 상기 액체는 상기 레저버 내의 상기 잉크와 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 카운터 매스는 상기 레저버와 동일한 크기를 갖고, 상기 카운터 매스의 상기 내부 공간은 상기 레저버의 상기 잉크가 저장되는 공간과 동일한 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 상기 레저버에 연결되어, 상기 레저버의 높이에 따라 상기 레저버에 가하는 탄성력이 변화하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 상기 레저버에 결합되어 상기 레저버의 높이 변화에 따른 진동을 완충시키는 댐핑(damping)모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 상기 잉크젯 헤드유닛 및 상기 레저버 사이에 구비되어 상기 잉크젯 헤드유닛 및 상기 레저버를 연결시키는 커넥팅유닛(connecting-unit)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레저버와 공급 유로를 통해 연결되고, 상기 레저버에 상기 잉크를 공급하는 메인 저장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 메인 저장부는 상기 레저버에 저정된 상기 잉크의 량이 일정하도록 상기 잉크를 상기 레저버에 공급할 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 인쇄 방법은 고정된 인쇄 대상체를 향하여, 잉크를 잉크젯 헤드유닛에서 토출시키는 제1 잉크 토출단계, 상기 잉크젯 헤드유닛을 상기 고정된 인쇄 대상체에 대해 제1 방향을 따라 이동시키는 이동단계, 상기 잉크를 저장하는 레저버의 높이 조절에의하여 상기 잉크젯 헤드 유닛으로부터 상기 레저버 내부에 저장된 상기 잉크의 상면까지의 높이인 잉크레벨(ink-level)을 일정하게 유지시키기 위하여, 상기 레저버의 높이를 조절하는 레저버 높이 조절단계, 및 상기 잉크젯 헤드유닛이 이동된 위치에서, 상기 인쇄 대상체를 향하여, 잉크를 잉크젯 헤드유닛에서 토출시키는 제2 잉크 토출단계를 포함한다. 상기 레저버 높이 조절단계에서는, 풀리(pulley)에 지지되는 카운터 매스 밸트를 통하여 상기 레저버에 연결되어 상기 레저버의 무게에 저항하는 카운터 매스에 의하여 상기 잉크의 무게 변화에 따라 상기 레저버의 높이가 조절된다. 상기 카운터 매스는 내부에 공간이 형성되고, 상기 공간 내에 유체가 저장된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레저버 높이 조절단계에서는, 상기 레저버의 일측에 구비되어 상기 레저버의 움직임을 상하 방향으로 가이드 하는 제1 리니어 가이드에 의해, 상기 레저버의 움직임이 상기 상하 방향으로 제한될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레저버 높이 조절단계에서는, 상기 카운터 매스의 일측에 구비되어 상기 카운터 매스의 움직임을 상하 방향으로 가이드 하는 제2 리니어 가이드에 의해, 상기 카운터 매스의 움직임이 상기 상하 방향으로 제한될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 카운터 매스 내의 상기 액체는 상기 레저버 내의 상기 잉크와 동일한 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 카운터 매스는 상기 레저버와 동일한 크기를 갖고, 상기 카운터 매스의 상기 내부 공간은 상기 레저버의 상기 잉크가 저장되는 공간과 동일한 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 인쇄 방법은 상기 레저버와 공급 유로를 통해 연결된 메인 저장부에서 상기 레저버로 상기 잉크를 공급하는 잉크 공급단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 잉크 토출단계 및 상기 제2 잉크 토출단계는 연속적으로 이루어지고, 이와 동시에 상기 이동 단계 및 상기 레저버 높이 조절 단계가 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 잉크레벨(ink-level)을 일정하게 유지하고, 저장된 잉크의 포텐셜에너지(potential energy)를 일정하게 지속시킬 수 있도록 한다. 또한, 잉크젯 헤드유닛이 고속 이동하더라도, 레저버와 카운터 매스 내의 잉크와 유체가 유사한 움직임을 보이므로, 상기 레저버 내의 잉크의 오토레벨링이 안정적으로 수행될 수 있다.
또한, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 제1 및 제2 리니어 가이드를 포함하여, 상기 레저버와 카운터 매스의 횡방향 흔들림을 억제하므로, 보다 안정적인 오토레벨링이 수행될 수 있다.
이에 따라, 잉크 토출량의 정밀 제어 정도가 향상되어, 상기 오토레벨링 잉크젯장치를 이용한 인쇄 방법에서의 인쇄 품질이 향상될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오토레벨링 잉크젯장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 오토레벨링 잉크젯장치의 측면도이다.
도 3은 도 1의 오토레벨링 잉크젯장치의 잉크젯 헤드유닛(100)이 인쇄 대상체(G) 상에서 이동하며 잉크젯 프린팅을 수행하는 것을 설명한 평면도이다.
도 4는 도 1의 오토레벨링 잉크젯장치의 오토레벨링에 대한 개략적인 개념도이다.
도 5는 도 1의 오토레벨링 잉크젯장치의 잉크젯 헤드유닛의 이동에 따른 레저버 내의 잉크의 움직임을 시뮬레이션한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오토레벨링 잉크젯장치의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 도 1의 오토레벨링 잉크젯장치의 측면도이다.
도 3은 도 1의 오토레벨링 잉크젯장치의 잉크젯 헤드유닛(100)이 인쇄 대상체(G) 상에서 이동하며 잉크젯 프린팅을 수행하는 것을 설명한 평면도이다.
도 4는 도 1의 오토레벨링 잉크젯장치의 오토레벨링에 대한 개략적인 개념도이다.
도 5는 도 1의 오토레벨링 잉크젯장치의 잉크젯 헤드유닛의 이동에 따른 레저버 내의 잉크의 움직임을 시뮬레이션한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오토레벨링 잉크젯장치의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오토레벨링 잉크젯장치의 사시도이다. 도 2는 도 1의 오토레벨링 잉크젯장치의 측면도이다.
도 1및 2를 참조하면, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 잉크젯 헤드유닛(100), 잉크레벨 유지 유닛(200) 및 커넥팅 유닛(300)을 포함할 수 있다.
상기 잉크젯 헤드유닛(100)은 인쇄 대상체(G)(예를 들면, 기판)를 향하여 잉크 액적(도 4의 I 참조)를 토출시키며, 본 실시예에 따른 잉크젯 헤드유닛(100)은, 도 1 및 2에 자세히 도시된 바와 같이, 상기 잉크젯 헤드유닛(100) 상에 마련된 피에조(piezo) 소자에 의한 압력에 기초하여 상기 잉크 액적을 토출시키는 압전(piezo-electric)방식 잉크젯 헤드모듈일 수 있다. 다만, 본 발명의 권리 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 상기 잉크젯 헤드 유닛(100)은 잉크 액적을 토출시키는 토출 구동원으로 열에 의한 히터의 가열을 통하여 마련되는 써멀(thermal)방식의 잉크젯 헤드모듈일 수도 있다.
상기 잉크레벨 유지유닛(200)은 잉크(INK)를 저장하고, 상기 잉크젯 헤드유닛(100)에 연결되어 상기 잉크(INK)를 잉크젯 헤드유닛(100)으로 공급하되 잉크젯 헤드유닛(100)에서의 상기 잉크(INK)의 토출량에 기초하여 상기 잉크(K)의 저장 높이(잉크의 상면)인 잉크레벨(ink-level, 도 4의 h1 참조)을 일정하게 유지시킬 수 있다.
상기 잉크레벨 유지 유닛(200)은 레저버(210), 레저버 높이 조절부(220), 카운터 매스(230), 카운터 매스 벨트(232) 및 풀리(233)을 포함할 수 있다.
상기 레저버(210)는 상기 잉크(INK)를 저장하고, 상기 잉크를 상기 잉크젯 헤드유닛(100)에 공급할 수 있다.
상기 레저버 높이조절부(220)는, 레저버(210)에 연결되어 잉크(I)의 토출량에 기초하여 레저버(210)의 높이(도 4의 h2 참조)를 조절할 수 있다. 상기 레저버 높이조절부(220)는 탄성부재(221) 및 댐핑(damping)모듈(222)을 포함할 수 있다.
상기 탄성 부재(221)는 상기 레저버(210)에 연결되어, 상기 레저버(210)의 높이에 따라 상기 레저버(210)에 가하는 탄성력이 변화할 수 있다. 예를 들면,
예를 들면, 상기 탄성부재(221)는 상기 레저버(210)의 하부에 배치되어 상기 레저버(210)의 무게에 의하여 압축된 상태로 유지되어 상기 잉크(INK)의 토출량에 따라 상기 레저버(210)를 상향시키는 압축 스프링일 수 있다.
즉, 상기 압축 스프링은 초기의 레저버(210)와의 관계에서 평형상태를 유지하고 있으며, 초기의 레저버(210)의 무게에 의하여 압축된 상태로 유지된다. 이후 상기 레저버(210)에 저장된 상기 잉크(INK)의 토출로 상기 레저버(210)의 무게가 감소하면, 상기 잉크(INK)의 토출량에 따라 상기 레저버(210)에 상방향 탄성력을 전달하고, 상기 레저버(210)를 상향 이동시켜 상기 잉크레벨을 일정하게 유지할 수 있게 한다.
상기 댐핑(damping)모듈(222)은 상기 레저버(210)에 결합되어 상기 레저버(210)의 높이 변화에 따른 진동을 완충시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 댐핑 모듈(222)은 유압식 리니어모션 댐퍼(linear-motion damper)일 수 있다.
이와 같이, 상기 댐핑모듈(222)을 마련함으로써 상기 레저버(210)의 이동에 따른 진동을 완충하며, 인쇄 속도를 저하시키지 않으면서도 상기 잉크레벨을 안정적으로 일정하게 유지시킬 수 있다.
상기 카운터 매스(230)는 상기 레저버(210)와 카운터 매스 벨트(232) 에 의해 연결될 수 있다. 상기 카운터 매스 벨트(232)는 풀리(pully)에 의해 지지되어, 상기 카운터 매스(230)와 상기 레저버(210)가 서로 연동될 수 있다.
상기 카운터 매스(230)는 상기 레저버(210)의 무게에 저항하도록 마련함으로써, 상기 잉크(INK)의 토출에 따른 상기 레저버(210)의 높이 조절 시 필요한 외력을 감소시킬 수 있다.
상기 카운터 매스(230)는 내부에 공간이 형성되고, 상기 공간 내에 유체(FL)가 저장될 수 있다.
상기 카운터 매스(230) 내부의 상기 유체(FL)는 상기 레저버(210) 내부의 상기 잉크(INK)와 유사한 유체 특성을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 유체(FL)는 상기 잉크(INK)와 유사한 점도(viscosity), 표면 장력(surface tension), 밀도(density) 등의 특성을 가질 수 있다.
예를 들면, 상기 카운터 매스(230) 내의 상기 유체(FL)는 상기 레저버 내의 상기 잉크(INK)와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 카운터 매스(230)는 상기 레저버(210)와 동일한 크기를 갖고, 상기 카운터 매스(230)의 상기 유체(FL)가 저장되는 내부 공간은 상기 레저버(210)의 상기 잉크(INK)가 저장되는 내부 공간과 동일한 크기 및 형상을 가질 수 있다.
그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 레저버의 크기 및 형상, 카운터 매스의 크기 및 형상을 적절히 설계함에 따라, 상기 유체(FL)와 상기 잉크(INK)가 유사한 유체 특성을 갖도록 상기 유체(FL)의 구성물질을 적절히 선택할 수 있을 것이다.
상기 카운터 매스(230)의 상면에는 상기 유체(FL)를 공급 또는 제거하여 상기 유체(FL)의 종류 및 량을 조절할 수 있도록, 주입/배출부(231)가 형성될 수 있다.
상기 오토레벨링 잉크젯장치는 상기 레저버(210)의 일측에 구비되어 상기 레저버(210)의 움직임을 상하 방향, 즉, 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)과 수직한 제3 방향(D3)으로 가이드 하는 제1 리니어 가이드(LM1)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 리니어 가이드(LM1)는 상기 레저버(210)의 구동시 흔들림을 방지하여 안정성을 높이는 효과가 있다.
상기 오토레벨링 잉크젯장치는 상기 카운터 매스의 일측에 구비되어 상기 카운터 매스의 움직임을 상하 방향, 즉, 상기 제3 방향(D3)으로 가이드 하는 제2 리니어 가이드(LM2)를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 리니어 가이드(LM2)는 상기 카운터 매스(230)의 구동시 흔들림을 방지하여 안정성을 높이는 효과가 있다.
상기 제1 및 제2 리니어 가이드(LM1, LM2)에 의해, 상기 잉크젯 헤드유닛(100)이 고속으로 구동하는 경우에도, 상기 잉크젯 헤드유닛(100)의 감속/가속에 따른 상기 카운터 메스(230)의 상대적인 횡방향 움직임, 즉, 상기 제1 또는 제2 방향(D1, D2)으로의 움직임을 제한할 수 있다.
따라서, 상기 카운터 매스(230)의 수직방향 힘 (수직방향 위치 에너지) 만이 상기 카운터 매스 벨트(232)를 통하여 상기 레저버(210)에 전달될 수 있으며, 이에 따라 상기 레저버(210) 내의 상기 잉크(INK)의 오토 레벨링이 안정적으로 이루어질 수 있다.
상기 커넥팅유닛(300)은 상기 잉크젯 헤드유닛(100) 및 상기 잉크레벨 유지유닛(200) 사이에 마련되어, 상기 잉크젯 헤드유닛(100) 및 상기 잉크레벨 유지유닛(200)을 연결시킬 수 있다. 상기 커넥팅유닛(300)은, 도시된 바와 같이, 주름관의 형상으로 마련되어 상기 레저버(210)의 구동시 압축, 신장이 가능하게 마련될 수 있다. 다만, 본 발명의 권리 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 형상으로 마련될 수 있을 것이다.
본 실시예에 따르면, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 잉크레벨(ink-level)을 일정하게 유지하고, 저장된 잉크의 포텐셜에너지(potential energy)를 일정하게 지속시킬 수 있도록 한다. 또한, 잉크젯 헤드유닛이 고속 이동하더라도, 레저버와 카운터 매스 내의 잉크와 유체가 유사한 움직임을 보이므로, 상기 레저버 내의 잉크의 오토레벨링이 안정적으로 수행될 수 있다.
또한, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 제1 및 제2 리니어 가이드를 포함하여, 상기 레저버와 카운터 매스의 횡방향 흔들림을 억제하므로, 보다 안정적인 오토레벨링이 수행될 수 있다.
이에 따라, 잉크 토출량의 정밀 제어 정도가 향상되어, 상기 오토레벨링 잉크젯장치를 이용한 인쇄 방법에서의 인쇄 품질이 향상될 수 있다.
도 3은 도 1의 오토레벨링 잉크젯장치의 잉크젯 헤드유닛(100)이 인쇄 대상체(G) 상에서 이동하며 잉크젯 프린팅을 수행하는 것을 설명한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 인쇄 대상체(G)는 표시 장치 등의 제조에 사용되는 기판(substrate) 일 수 있다. 상기 기판은 제1 방향(D1) 및 상기 제1 방향(D1)과 수직한 제2 방향(D2)이 이루는 평면 상에 배치될 수 있다.
한편, 상기 인쇄 대상체(G)의 크기가 매우 큰 경우(예를 들면, 표시 장치용 표시 기판을 제조하는 경우)는 상기 인쇄 대상체(G)를 고정시키고, 잉크젯 헤드유닛(100)을 포함하는 오토레벨링 잉크젯장치가 상기 제1 방향(D1)과 평행한 방향으로 반복적으로 이동하며, 잉크젯 프린팅을 수행하는 것이 유리하다.
이때, 상기 잉크젯 헤드유닛(100)이 고속으로 구동되는 경우, 상기 오토레벨링 잉크젯장치의 레저버 내의 잉크가 상기 레저버 내에서 유동할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 오토레벨링 잉크젯장치는 카운터 매스 내에 상기 잉크와 유사한 유체 특성을 갖는 유체가 저장되어 있으므로, 상기 레저버 내의 상기 잉크의 유동과 상기 카운터 매스 내의 유체의 유동이 서로 유사하므로, 안정적인 오토레벨링이 수행될 수 있다.
도 4는 도 1의 오토레벨링 잉크젯장치의 오토레벨링에 대한 개략적인 개념도이다.
도 1, 2 및 4를 참조하면, 도시된 바와 같이 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 잉크가 토출되더라도 잉크의 토출량에 기초하여 레저버(reservior, 210)의 높이(h2)를 조절하여, 잉크레벨(ink-level, h1)을 일정하게 유지하고, 저장된 잉크의 포텐셜에너지(potential energy)를 일정하게 지속시킬 수 있도록 한다.
즉 본 실시예에 따른 오토레벨링 잉크젯장치(1)의 레저버(210)는 잉크 액적(I)의 토출량에 기초하여 잉크의 저장 높이인 잉크레벨(h1)을 일정하게 유지시키는데, 도 4의 (a)에 도시된 초기 레저버(210)의 높이(h2)는 잉크 액적(I) 토출량에 기초하여 상방으로 이동하는 레저버(210)에 따라 도 4의 (b)와 같이 상향 조절되나, 저장된 잉크의 높이인 상기 잉크레벨(h1)은 잉크 액적(I)의 토출 전 상태인 도 4의 (a) 상태와 잉크의 토출 후 상태인 도 4의 (b) 상태에서 일정하게 유지되도록 마련된다.
도 5는 도 1의 오토레벨링 잉크젯장치의 잉크젯 헤드유닛의 이동에 따른 레저버 내의 잉크의 움직임을 시뮬레이션한 도면이다.
도 5를 참조하면, 도면의 좌측 방향으로 가속/감속 됨에 따라((a)(b)(c)), 레저버 내의 잉크의 출렁 거림을 확인할 수 있다. 특히 가속 또는 감속에 의한 영향이 큰 경우, 상기 잉크의 일부가 공중에 떠있는 상태가 지속되며, 이에 따라 상기 레저버와 상기 레저버 내부의 상기 잉크가 외부로 영향을 미치는 무게(즉, 카운터 매스와 평형을 이루는 무게)가 줄어드는 효과를 발생시킬 수 있다.
따라서, 카운터 매스가 유체를 포함하지 않는 경우(rigid 한 경우), 성가 레저버의 위치가 정위치에 비하여 위쪽으로 상승되는 상황이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 카운터 매스 내에 상기 잉크와 유사한 유체 특성을 갖는 유체가 저장되어 있으므로, 상기 레저버 내의 상기 잉크의 유동과 상기 카운터 매스 내의 유체의 유동이 서로 유사하므로, 안정적인 오토레벨링이 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오토레벨링 잉크젯장치의 측면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 메인 저장부(400) 및 공급 유로(410)를 제외하고, 도 1 및 2의 오토레벨링 잉크젯장치와 실질적으로 동일하다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
상기 오토레벨링 잉크젯장치는 잉크젯 헤드유닛(100), 잉크레벨 유지 유닛(200) 및 커넥팅 유닛(300)을 포함할 수 있다. 상기 잉크레벨 유지 유닛(200)은 레저버(210), 레저버 높이 조절부(220), 카운터 매스(230), 카운터 매스 벨트(232) 및 풀리(233)을 포함할 수 있다. 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 제1 리니어 가이드(LM1) 및 제2 리니어 가이드(LM2)를 더 포함할 수 있다.
상기 메인 저장부(400)는 상기 레저버(210)와 상기 공급 유로(410)를 통해 연결되며, 상기 레저버(210)에 잉크(INK)를 공급할 수 있다. 상기 메인 저장부(400)는 상기 레저버(210)에 저정된 상기 잉크(INK)의 량이 일정하도록 상기 잉크(INK)를 상기 레저버(210)에 공급할 수 있다. 이는 상기 카운터 매스(230)에 저장된 유체(FL)의 량은 변함이 없는데 반해, 상기 레저버(210)에 저장된 상기 잉크(INK)는 잉크 액적을 토출함에 따라 줄어들며, 이에 따라, 상기 유체(FL)와 상기 잉크(INK)의 유동 특성이 달라질 수 있는데, 상기 메인 저장부(400)에서 상기 레저버(210)로 상기 잉크(INK)를 공급함에 따라, 그 차이를 최소화 할 수 있기 때문이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 상기 인쇄 방법은 제1 잉크 토출단계(S100), 이동단계(S200), 레저버 높이 조절단계(S300) 및 제2 잉크 토출단계(S400)을 포함할 수 있다.
상기 제1 제1 잉크 토출단계(S100)에서는, 고정된 인쇄 대상체를 향하여, 잉크를 잉크젯 헤드유닛에서 토출시킬 수 있다.
상기 이동단계(S200)에서는, 상기 잉크젯 헤드유닛을 상기 고정된 인쇄 대상체에 대해 제1 방향을 따라 이동시킬 수 있다.
상기 레저버 높이 조절단계(S300)에서는, 상기 잉크를 저장하는 레저버의 높이 조절에의하여 상기 잉크젯 헤드 유닛으로부터 상기 레저버 내부에 저장된 상기 잉크의 상면까지의 높이인 잉크레벨(ink-level)을 일정하게 유지시키기 위하여, 상기 레저버의 높이를 조절할 수 있다.
제2 잉크 토출단계(S400)에서는, 상기 잉크젯 헤드유닛이 이동된 위치에서, 인쇄 대상체를 향하여, 잉크를 잉크젯 헤드유닛에서 토출시킬 수 있다.
이때, 상기 인쇄방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 오토레벨링 잉크젯장치에 의해 수행될 수 있다.
한편, 본 실시예에에서는 상기 잉크젯 헤드 유닛으로부터 잉크가 토출된 후, 상기 잉크젯 헤드 유닛이 이동 및 높이 조절을 수행하고, 이후 다시 잉크가 토출되는 것으로 설명되었으나, 상기 잉크의 토출, 상기 잉크젯 헤드 유닛의 이동 및 상기 잉크젯 헤드 유닛의 높이 조절은 동시에 이루어질 수 도 있다. 즉, 상기 잉크젯 헤드 유잇이 이동하면서 높이 조절됨과 동시에 상기 인쇄 대상체에 잉크를 토출할 수도 있을 것이다. 다른 말로, 상기 제1 제1 잉크 토출단계(S100) 및 상기 제2 잉크 토출단계(S400)는 연속적으로 이루어지며, 이와 동시에 상기 이동단계(S200) 및 상기 레저버 높이 조절단계(S300)가 수행될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 잉크레벨(ink-level)을 일정하게 유지하고, 저장된 잉크의 포텐셜에너지(potential energy)를 일정하게 지속시킬 수 있도록 한다. 또한, 잉크젯 헤드유닛이 고속 이동하더라도, 레저버와 카운터 매스 내의 잉크와 유체가 유사한 움직임을 보이므로, 상기 레저버 내의 잉크의 오토레벨링이 안정적으로 수행될 수 있다.
또한, 상기 오토레벨링 잉크젯장치는 제1 및 제2 리니어 가이드를 포함하여, 상기 레저버와 카운터 매스의 횡방향 흔들림을 억제하므로, 보다 안정적인 오토레벨링이 수행될 수 있다.
이에 따라, 잉크 토출량의 정밀 제어 정도가 향상되어, 상기 오토레벨링 잉크젯장치를 이용한 인쇄 방법에서의 인쇄 품질이 향상될 수 있다.
본 발명은 유기 발광 표시 장치 및 이를 포함하는 다양한 전자 기기들을 제조하는데 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰, 스마트폰, 비디오폰, 스마트패드, 스마트 워치, 태블릿 PC, 차량용 네비게이션, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 노트북, 헤드 마운트 디스플레이 등에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 잉크젯 헤드유닛
200: 잉크레벨 유지 유닛
210: 레저버
220: 레저버 높이조절부
230: 카운터 매스
300: 커넥팅 유닛
INK: 잉크
FL: 유체
LM1, LM2: 제1 및 제2 리니어 가이드
200: 잉크레벨 유지 유닛
210: 레저버
220: 레저버 높이조절부
230: 카운터 매스
300: 커넥팅 유닛
INK: 잉크
FL: 유체
LM1, LM2: 제1 및 제2 리니어 가이드
Claims (19)
- 인쇄 대상체를 향하여 잉크를 토출시키는 잉크젯 헤드유닛;
상기 잉크를 저장하고, 상기 잉크를 상기 잉크젯 헤드유닛에 공급하는 레저버; 및
상기 레저버와 연결되고, 상기 잉크젯 헤드 유닛으로부터 상기 레저버 내의 상기 잉크의 상면까지 높이를 일정하게 유지하기 위해, 상기 레저버의 높이를 조절하며, 내부에 공간이 형성되고, 상기 공간 내에 유체가 저장된 카운터 매스를 포함하는 잉크레벨 유지유닛을 포함하는 오토레벨링 잉크젯장치. - 제1 항에 있어서,
상기 레저버의 일측에 구비되어 상기 레저버의 움직임을 상하 방향으로 가이드 하는 제1 리니어 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오토레벨링 잉크젯장치. - 제2 항에 있어서,
상기 카운터 매스의 일측에 구비되어 상기 카운터 매스의 움직임을 상하 방향으로 가이드 하는 제2 리니어 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오토레벨링 잉크젯장치. - 제1 항에 있어서,
상기 레저버와 상기 카운터 매스를 연결시키는 카운터 매스 벨트; 및
상기 카운터 매스 벨트를 지지하는 풀리(pully)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오토레벨링 잉크젯장치. - 제1 항에 있어서,
상기 카운터 매스의 상면에는 상기 유체를 공급 또는 제거하여 상기 유체의 종류 및 량을 조절할 수 있는 주입/배출부가 형성된 것을 특징으로 하는 오토레벨링 잉크젯장치. - 제1 항에 있어서,
상기 카운터 매스 내의 상기 액체는 상기 레저버 내의 상기 잉크와 동일한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 오토레벨링 잉크젯장치. - 제6 항에 있어서,
상기 카운터 매스는 상기 레저버와 동일한 크기를 갖고, 상기 카운터 매스의 상기 내부 공간은 상기 레저버의 상기 잉크가 저장되는 공간과 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 오토레벨링 잉크젯장치. - 제1 항에 있어서,
상기 레저버에 연결되어, 상기 레저버의 높이에 따라 상기 레저버에 가하는 탄성력이 변화하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오토레벨링 잉크젯장치. - 제8 항에 있어서,
상기 레저버에 결합되어 상기 레저버의 높이 변화에 따른 진동을 완충시키는 댐핑(damping)모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오토레벨링 잉크젯장치. - 제9 항에 있어서,
상기 잉크젯 헤드유닛 및 상기 레저버 사이에 구비되어 상기 잉크젯 헤드유닛 및 상기 레저버를 연결시키는 커넥팅유닛(connecting-unit)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오토레벨링 잉크젯장치. - 제1 항에 있어서,
상기 레저버와 공급 유로를 통해 연결되고, 상기 레저버에 상기 잉크를 공급하는 메인 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오토레벨링 잉크젯장치. - 제11 항에 있어서,
상기 메인 저장부는 상기 레저버에 저정된 상기 잉크의 량이 일정하도록 상기 잉크를 상기 레저버에 공급하는 것을 특징으로 하는 오토레벨링 잉크젯장치. - 고정된 인쇄 대상체를 향하여, 잉크를 잉크젯 헤드유닛에서 토출시키는 제1 잉크 토출단계;
상기 잉크젯 헤드유닛을 상기 고정된 인쇄 대상체에 대해 제1 방향을 따라 이동시키는 이동단계;
상기 잉크를 저장하는 레저버의 높이 조절에의하여 상기 잉크젯 헤드 유닛으로부터 상기 레저버 내부에 저장된 상기 잉크의 상면까지의 높이인 잉크레벨(ink-level)을 일정하게 유지시키기 위하여, 상기 레저버의 높이를 조절하는 레저버 높이 조절단계; 및
상기 잉크젯 헤드유닛이 이동된 위치에서, 상기 인쇄 대상체를 향하여, 잉크를 잉크젯 헤드유닛에서 토출시키는 제2 잉크 토출단계를 포함하고,
상기 레저버 높이 조절단계에서는,
풀리(pulley)에 지지되는 카운터 매스 밸트를 통하여 상기 레저버에 연결되어 상기 레저버의 무게에 저항하는 카운터 매스에 의하여 상기 잉크의 무게 변화에 따라 상기 레저버의 높이가 조절되고,
상기 카운터 매스는 내부에 공간이 형성되고, 상기 공간 내에 유체가 저장된 것을 특징으로 하는 인쇄 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 레저버 높이 조절단계에서는,
상기 레저버의 일측에 구비되어 상기 레저버의 움직임을 상하 방향으로 가이드 하는 제1 리니어 가이드에 의해, 상기 레저버의 움직임이 상기 상하 방향으로 제한되는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법. - 제14 항에 있어서,
상기 레저버 높이 조절단계에서는,
상기 카운터 매스의 일측에 구비되어 상기 카운터 매스의 움직임을 상하 방향으로 가이드 하는 제2 리니어 가이드에 의해, 상기 카운터 매스의 움직임이 상기 상하 방향으로 제한되는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법. - 제15 항에 있어서,
상기 카운터 매스 내의 상기 액체는 상기 레저버 내의 상기 잉크와 동일한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법. - 제16 항에 있어서,
상기 카운터 매스는 상기 레저버와 동일한 크기를 갖고, 상기 카운터 매스의 상기 내부 공간은 상기 레저버의 상기 잉크가 저장되는 공간과 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 레저버와 공급 유로를 통해 연결된 메인 저장부에서 상기 레저버로 상기 잉크를 공급하는 잉크 공급단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법. - 제13 항에 있어서,
상기 제1 잉크 토출단계 및 상기 제2 잉크 토출단계는 연속적으로 이루어지고, 이와 동시에 상기 이동 단계 및 상기 레저버 높이 조절 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법.
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