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KR102341946B1 - 점성 액체 토출 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

점성 액체 토출 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR102341946B1
KR102341946B1 KR1020170063446A KR20170063446A KR102341946B1 KR 102341946 B1 KR102341946 B1 KR 102341946B1 KR 1020170063446 A KR1020170063446 A KR 1020170063446A KR 20170063446 A KR20170063446 A KR 20170063446A KR 102341946 B1 KR102341946 B1 KR 102341946B1
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syringe
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Abstract

본 발명은 점성 액체 토출 장치 및 그 제어 방법에 대한 것이다. 본 발명은, 실린더와 상기 실린더의 내부에 형성된 스크루 수용부에 구비되는 토출 스크루을 포함하는 스크루 유닛; 상기 토출 스크루를 구동하는 구동 모터; 상기 스크루 유닛에 상기 점성 액체를 공급하는 시린지; 상기 시린지에 기체 압력을 공급하는 기압 공급부; 및 상기 구동 모터와 상기 기압 공급부를 제어하는 주제어부;를 포함하고, 상기 스크루 수용부에는 상기 시린지로부터 상기 점성 액체를 공급받는 점성 액체 공급공과, 상기 점성 액체 공급공보다 높은 위치에 형성되고 상기 스크루 수용부의 내측 공간과 연통된 기체 연통공이 형성된 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.

Description

점성 액체 토출 장치 및 그 제어 방법 {VISCOUS FLUID DISCHARGING DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 점성 액체 토출 장치 및 그 제어 방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 점성을 갖는 액체의 토출시 토출 정밀도를 향상시키는 점성 액체 토출 장치 및 그 제어 방법에 대한 것이다.
평판 디스플레이 또는 반도체 패키지 등과 같은 전자 기기의 제조 공정에서는 부품의 상호 접착이나 유체 충진 등의 공정이 수행된다.
일례로, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display : LCD), 유기발광다이오드(Organic Light Eimitting Diode : OLED) 디스플레이 등과 같은 평판 디스플레이(Flat Panel Display : FPD)는 두 개의 평판을 합착하여 제조된다. 두 개의 평판 합착을 위하여 소위 페이스트(Paste) 또는 씰런트(Sealant)라고 부르는 점성 액체를 디스펜서를 이용하여 어느 하나의 평판에 디스펜싱한다. 일례로 본 출원인의 대한민국 등록특허 제1115916호(2012.02.07. 등록)는 기판에 페이스트를 디스펜싱하는 페이스트 디스펜서 및 그 제어방법을 개시한다. 한편, 반도체 패키지 제조에 있어서는 다이 본딩 공정에 있어서 에폭시(Epoxy)를 디스펜서를 통해 디스펜싱한다.
노즐을 통한 점성 액체는 공압을 이용하거나 스크루를 회전시켜 토출될 수 있다. 일례로 대한민국 특허공개공보 제10-2009-0129493호(2009.12.16. 공개)는 스크루를 회전시켜 점성 액체를 토출시키는 점성 액체 토출 방법 및 장치를 개시한다.
도 1은 종래 점성 액체 토출 장치의 스크루 유닛의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 점성 액체 토출 장치의 스크루 유닛(1)은, 일측에 점성 액체를 보관하는 시린지(2)로부터 점성 액체를 공급받는 점성 액체 공급공(3)을 구비한 스크루 수용부(4)와, 상기 스크루 수용부(4)의 하단에 구비되어 점성 액체를 토출하는 노즐(5)과, 상기 스크루 수용부(4)에 삽입되는 토출 스크루(7)를 포함한다. 토출 스크루(7)는 봉 형상의 스크루 봉(8)과, 상기 스크루 봉(8)의 외주면에 형성된 스크루 날개(9)를 포함한다. 점성 액체 공급공(3)을 통해 공급된 점성 액체는 토출 스크루(7)의 회전에 의해 노즐(5) 방향으로 가압되어 토출된다.
종래 점성 액체 토출 장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 존재한다.
토출을 위하여 스크루 유닛(1)에 점성 액체를 공급하여 스크루 수용부(4)를 채우는 과정에서 점성 액체 내에 기포가 발생할 수 있다. 점성 액체 내에 기포가 존재하는 경우 토출 불량이 발생하는 문제점이 존재한다.
토출을 종료한 후 스크루 유닛(1)의 노즐(5)에 점성 액체가 맺히는 문제가 존재한다. 노즐(5) 끝에 맺힌 점성 액체는 하방으로 떨어져 기판 등을 오염시키는 원인이 된다. 또한, 다시 토출을 개시하고자 하는 경우 노즐(5) 끝에 맺힌 점성 액체로 인해 최초 토출되는 양이 과다해지는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 점성 액체의 토출 정밀도를 향상시킨 점성 액체 토출 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로 본 발명은 스크루 유닛 내에 공급되어 노즐을 통해 토출되는 점성 액체에 기포가 포함되는 것을 최소화하는 점성 액체 토출 장치 및 제어 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 스크루 유닛의 노즐 끝에서의 점성 액체의 맺힘을 방지하는 점성 액체 토출 장치 및 제어 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 스크루 유닛 내로의 점성 액체 공급 압력과 스크루 유닛 내부 상단의 기체 압력을 효과적으로 조절함으로써 점성 액체 토출 정밀도를 향상시킨 점성 액체 토출 장치 및 제어 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은, 실린더와 상기 실린더의 내부에 형성된 스크루 수용부에 구비되는 토출 스크루을 포함하는 스크루 유닛; 상기 토출 스크루를 구동하는 구동 모터; 상기 스크루 유닛에 상기 점성 액체를 공급하는 시린지; 상기 시린지에 기체 압력을 공급하는 기압 공급부; 및 상기 구동 모터와 상기 기압 공급부를 제어하는 주제어부;를 포함하고, 상기 스크루 수용부에는 상기 시린지로부터 상기 점성 액체를 공급받는 점성 액체 공급공과, 상기 점성 액체 공급공보다 높은 위치에 형성되고 상기 스크루 수용부의 내측 공간과 연통된 기체 연통공이 형성된 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 기체 연통공은, 상기 스크루 수용부 내부 압력을 센싱하는 압력 센서, 및 상기 스크루 수용부 내부로 기체 압력을 전달하는 압력 전달 요소 중 적어도 하나와 연결될 수 있다.
또한, 상기 주제어부는 상기 압력 센서의 센싱 정보를 입력받고, 상기 압력 센서의 센싱 정보에 따라 상기 기압 공급부 또는 상기 구동 모터를 제어할 수 있다.
또한, 상기 시린지에서 상기 스크루 수용부로 점성 액체를 공급하여 충진하는 과정에서, 상기 주제어부는 상기 시린지에서 상기 스크루 수용부로 점성 액체를 1차 공급하여 상기 스크루 수용부 내부의 기체 압력이 상승된 것으로 판단되면 상기 시린지로의 점성 액체 공급을 일시 중단하고, 다시 상기 시린지에서 상기 스크루 수용부로 점성 액체를 2차 공급하면서 상기 구동 모터가 회전하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 시린지에서 상기 스크루 수용부로 상기 점성 액체를 2차 공급하는 경우, 상기 점성 액체의 2차 공급 속도 및 상기 구동모터의 회전속도는 통상적인 점성 액체 토출시보다 느리도록 제어될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 점성 액체 공급 장치는, 상기 스크루 유닛의 노즐로부터의 점성 액체 토출 상태를 획득하는 카메라를 더 포함하고, 상기 주제어부는 상기 카메라로부터 획득된 영상으로부터 상기 노즐로부터의 점성 액체 토출 상태를 판단한다.
또한, 상기 주제어부는 상기 압력 센서의 센싱 정보에 따라 상기 스크루 유닛의 점성 액체 토출 불량 여부, 상기 시린지에서 상기 스크루 유닛으로의 점성 액체 공급 불량 여부, 또는 상기 스크루 유닛의 상기 노즐의 막힘 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 압력 전달 요소는 상기 기체 연통공에 연결되어 상기 기체 연통공에 기체 압력을 공급하는 보조 기압 공급부로 구성될 수 있다.
또한, 상기 스크루 유닛에서의 점성 액체 토출을 종료하는 과정에서, 상기 주제어부는 상기 보조 기압 공급부에서 상기 스크루 수용부로 부압이 공급되도록 상기 보조 기압 공급부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기압 공급부는, 시린지측 기체 압력 공급라인을 통해 시린지와 연결되고, 스크루측 기체 압력 공급라인을 통해 상기 기체 연통공과 연결된다.
상기 스크루측 기체 압력 공급라인은 상기 시린지측 기체 압력 공급라인으로부터 분기될 수 있다.
또한, 상기 스크루측 기체 압력 공급라인에는 스크루측 밸브가 구비되어 상기 기압 공급부로부터 상기 스크루 수용부로의 기체 압력 전달을 개폐할 수 있다.
또한, 상기 스크루 유닛에서의 점성 액체 토출을 종료하는 과정에서, 상기 주제어부는 상기 기압 공급부에서 상기 스크루 수용부로 부압이 공급되도록 상기 기압 공급부 및 상기 스크루측 밸브 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
또한, 상기 시린지측 기체 공급라인에는 시린지측 밸브가 구비되어 상기 기압 공급부로부터 상기 시린지로의 기체 압력 전달을 개폐할 수 있다.
또한, 상기 기체 연통공을 통해 상기 스크루 수용부 내부 기체 압력을 센싱하는 압력 센서가 더 포함될 수 있다.
한편, 본 발명은, (a) 스크루 유닛의 실린더 내부에 형성된 스크루 수용부에 점성 액체를 충진하는 토출 준비 단계; (b) 상기 스크루 유닛으로부터 상기 점성 액체를 토출시키는 토출 단계; 및 (c) 상기 스크루 유닛의 상기 점성 액체의 토출을 중단하는 토출 종료 단계;를 포함하고, 상기 (a) 단계는 상기 스크루 수용부의 내부 기체 압력을 모니터링하며 수행되는 것을 특징으로 하는 점성 액체 토출 제어 방법을 제공한다.
상기 (a) 단계는, (a1) 상기 점성 액체를 수용하는 시린지에 제 1 압력을 공급하여 상기 점성 액체를 상기 스크루 수용부로 공급하는 단계, (a2) 상기 스크루 수용부의 내부 기체 압력이 제 1 기준 압력에 도달하면 상기 시린지에 공급되는 기체 압력을 감소시켜 상기 점성 액체가 상기 스크루 수용부로 공급되는 것을 차단하는 단계, 및 (a3) 상기 시린지에 제 2 압력을 공급하고 상기 스크루 유닛의 토출 스크루를 구동하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 작게 설정될 수 있다.
또한, 상기 (a3) 단계에서 상기 토출 스크루의 회전 속도는 상기 (b) 단계에서의 상기 토출 스크루의 회전 속도보다 작게 설정될 수 있다.
또한, 상기 (a3) 단계는, 상기 (a2) 단계 후 소정 시간을 대기하거나 상기 스크루 수용부의 내부 기체 압력이 제 1 기준 압력으로부터 제 2 기준 압력으로 떨어지면 수행될 수 있다.
또한, 상기 점성 액체 토출 제어 방법은, (a4) 상기 스크루 유닛의 노즐 끝에서 상기 점성 액체가 확인되면 상기 시린지로부터 상기 스크루 수용부로의 상기 점성 액체 공급을 차단하고 상기 토출 스크루의 구동을 정지하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 태양에 따르면, 본 발명은 (a) 스크루 유닛의 실린더 내부에 형성된 스크루 수용부에 점성 액체를 충진하는 토출 준비 단계; (b) 상기 스크루 유닛으로부터 상기 점성 액체를 토출시키는 토출 단계; 및 (c) 상기 스크루 유닛의 상기 점성 액체의 토출을 중단하는 토출 종료 단계;를 포함하고, 상기 (c) 단계는, 상기 스크루 수용부의 내부에 부압을 공급하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 토출 제어 방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 시린지로부터 상기 스크루 수용부로의 점성 액체 공급을 차단하고, 상기 스크루 유닛의 토출 스크루의 회전을 정지시키는 단계, (c2) 상기 스크루 수용부에 제 1 부압을 공급하는 단계, 및 (c3) 상기 스크루 수용부에 제 1 부압보다는 압력이 높은 제 2 부압을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 기압 공급부가 상기 시린지와 상기 스크루 수용부로 기체 압력을 공급하고, 상기 기압 공급부와 상기 스크루 수용부를 연결하는 스크루측 기체 압력 공급라인에는 스크루측 밸브가 구비될 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계는, (c11) 상기 기압 공급부가 상기 시린지에 공급하는 기체 압력을 부압으로 감소시키는 단계, (c22) 상기 스크루측 밸브를 개방하여 상기 기압 공급부가 상기 시린지와 상기 스크루 수용부에 제 1 공통 부압을 공급하는 단계, 및 (c33) 상기 스크루측 밸브를 폐쇄하여 상기 기압 공급부가 상기 시린지에만 부압을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 (c22) 단계 후에, 상기 기압 공급부가 상기 시린지와 상기 스크루 수용부에 제 2 공통 부압을 공급하는 단계가 포함되고, 상기 제 2 공통 부압은 상기 제 1 공통 부압보다 압력이 높을 수 있다.
본 발명은 점성 액체를 토출하는 스크루 유닛의 실린더 내부 압력을 센싱 또는 조절함으로써 점성 액체의 토출 준비, 토출 진행 및 토출 종료 과정에 있어서 토출 정밀도를 향상시키고 점성 액체가 낙하하거나 노즐 끝에 맺히는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 토출 준비 과정에서 스크루 유닛의 실린더 내부에 기포 발생을 최소화하여 점성 액체를 충진할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 토출 종료 과정에서의 정확한 토출 중지가 가능하다는 장점을 제공한다.
도 1은 종래 점성 액체 토출 장치의 스크루 유닛의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치에 있어서, 스크루 유닛에 점성 액체를 충진하기 위한 제어 상태를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치에 있어서, 스크루 유닛에 점성 액체가 충진되는 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 다른 점성 액체 토출 장치에 있어서 점성 액체의 토출을 종료하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점성 액체 토출 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점성 액체 토출 제어 방법에 있어서 토출 준비 단계를 설명하는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점성 액체 토출 제어 방법에 있어서 토출 종료 단계를 설명하는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점성 액체 토출 제어 방법을 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치(10)는, 내부에 토출 스크루(28)를 포함하여 점성 액체를 토출하는 스크루 유닛(20), 상기 스크루 유닛(20)의 토출 스크루(28)를 구동하는 구동 모터(36), 스크루 유닛(20)에 점성 액체를 공급하는 시린지(40), 시린지(40)에 기체 압력을 공급하는 기압 공급부(60), 및 상기 기압 공급부(60)와 상기 구동 모터(36) 등을 제어하는 주제어부(100)를 포함한다.
또한, 점성 액체 토출 장치(10)는 상기 스크루 유닛(20)에서 토출 스크루(28)를 수용하는 스크루 수용부(26)의 내부 압력을 센싱하기 위한 압력 센서(50)를 더 포함할 수 있다.
또한, 점성 액체 토출 장치(10)는 스크루 유닛(20)에서 토출되는 점성 액체 또는 스크루 유닛(20)의 노즐 부분에 대한 영상을 획득하는 카메라(110)를 추가로 더 포함할 수 있다.
스크루 유닛(20)은 토출 스크루(28)와, 상기 토출 스크루(28)를 내부에 수용하는 스크루 수용부(26)가 형성된 실린더(24)와, 상기 실린더(24)와 연결되고 상기 토출 스크루(28)의 구동을 위한 구동축이 구비된 스크루 구동부(22)와, 상기 실린더(24)의 하단 개방부에 구비된 노즐(30)을 포함한다. 토출 스크루(28)는 외주면에 날개가 달린 봉 형태로 구성될 수 있다. 스크루 수용부(26)는 실린더(24)의 내부에 형성된 공간으로 이해될 수 있다. 토출 스크루(28)의 정회전에 의해 스크루 수용부(26) 내부의 점성 액체는 노즐(30)을 통해 토출될 수 있다.
스크루 수용부(26)에는 시린지(40)로부터 점성 액체를 공급받는 점성 액체 공급공(32)과, 상기 점성 액체 공급공(32)보다 높은 위치에 형성되고 상기 스크루 수용부(26)의 내측 상부 공간과 연통된 기체 연통공(34)이 구비된다. 점성 액체 공급공(32)과 기체 연통공(34)은 실린더(24)를 외부에서 내부로 관통시켜 형성할 수 있다.
시린지(40)는 점성 액체를 보관하고, 점성 액체 공급공(32)과 연결된 점성 액체 공급라인(42)을 통해 점성 액체를 스크루 유닛(20)의 스크루 수용부(26)로 공급한다.
기압 공급부(60)는 소정의 기체 압력을 생성한다. 기압 공급부(60)는 시린지(40)와 연결된 시린지측 기체 압력 공급라인(44)을 통해 시린지(40)로 기체 압력을 공급할 수 있다. 기압 공급부(60)에서 공급되는 기체 압력은 점성 액체가 토출되는 외부 환경의 압력(예를 들면, 대기압)보다 높은 압력이거나 낮은 압력일 수 있다. 시린지(40)에 외부 환경보다 높은 기체 압력이 공급되면, 시린지(40)에 저장된 점성 액체는 스크루 유닛(20)으로 전달된다. 반대로, 시린지(40)에 외부 환경보다 낮은 기체 압력이 공급되거나 시린지(40)의 압력이 외부환경과 동일한 경우 시린지(40)에 저장된 점성 액체는 스크루 유닛(20)으로 공급되지 않는다.
일 실시예에 있어서, 상기 기압 공급부(60)는 진공 압력을 생성하는 진공 펌프가 구비될 수 있다. 또한, 상기 기압 공급부(60)는 압축 건조 공기(Compressed Dry Air : CDA)를 공급받아 소정 압력으로 조절하여 공급하는 것일 수 있다. 또한, 상기 기압 공급부(60)는 퍼지 밸브(purge valve)를 구비하여 시린지측 기체 압력 공급라인(44)을 통해 시린지(40)로 공급된 압축 건조 공기를 퍼지 밸브를 통해 바로 배출시키도록 구성될 수 있다. 퍼지 밸브를 구비하는 경우, 시린지(40)에 공급된 기체 압력을 빠르게 조정하는 것이 가능할 수 있다.
압력 센서(50)는 스크루 수용부(26)의 내부 기체 압력을 센싱한다. 압력 센서(50)는 스크루 수용부(26)로 연통하여 형성된 기체 연통공(34)을 통해 연결된다. 압력 센서(50)와 기체 연통공(34)은 압력 센서 연결라인(52)을 통해 연결될 수 있다. 압력 센서(50)는 스크루 수용부(26)의 내부 기체 압력을 센싱하여 주제어부(100)로 전달할 수 있다.
주제어부(100)는 기압 공급부(60)를 제어하여 시린지(40) 내부의 압력을 조절함으로써 스크루 유닛(20)으로의 점성 액체 공급을 제어한다. 또한, 주제어부(100)는 구동 모터(36)의 구동 속도를 제어하여 점성 액체의 토출을 제어한다. 주제어부(100)는 카메라(110)에 의해 획득된 영상을 이용하여 점성 액체의 토출 여부, 점성 액체의 노즐(30) 맺힘 여부, 또는 점성 액체의 토출 상태를 확인할 수 있다.
주제어부(100)는 스크루 유닛(20)을 이용하여 점성 액체를 토출하는 과정에서 압력 센서(50)의 센싱 정보를 활용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 스크루 유닛(20)의 스크루 수용부(26)가 비어있는 상태에서 점성 액체를 스크루 수용부(26)로 전달하는 과정에서, 주제어부(100)는 스크루 수용부(26)의 내부 기체 압력을 센싱하는 압력 센서(50)의 센싱 정보를 활용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 스크루 유닛(20)에서 점성 액체를 토출하는 과정에서 압력 센서(50)로 센싱된 스크루 수용부(26)의 내부 기체 압력이 소정값 이상으로 높아지거나 낮아지는 경우 주제어부(100)는 토출 불량으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 노즐(30)이 막힌 상태에서 점성 액체가 시린지(40)로부터 공급되는 경우 스크루 수용부(26) 내부의 기체 압력이 상승한다. 구동 모터(36)의 구동 속도에 비해 시린지(40)로부터 공급되는 점성 액체가 많은 경우에도 스크루 수용부(26) 내부의 기체 압력이 상승할 수 있다. 또는, 스크루 수용부(26) 내부의 기체 압력이 소정 압력 이하로 하강하는 경우 시린지(40)로부터의 점성 액체 공급이 원활하지 않은 것으로 판단될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치(10)는 스크루 수용부(26)의 내측 상부에 구비된 기체 연통공(34)을 통해 스크루 수용부(26)의 기체 압력을 측정함으로써 점성 액체 토출 장치(10)의 정밀한 제어를 가능하게 하고, 오류를 검출하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 압력 센서(50)의 센싱 정보를 이용하여 스크루 유닛(20)의 토출 준비 단계에서 스크루 수용부(26) 내부에 기포 발생을 최소화하여 점성 액체를 충진하는 것을 가능하게 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치에 있어서, 스크루 유닛에 점성 액체를 충진하기 위한 제어 상태를 설명하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치에 있어서, 스크루 유닛에 점성 액체가 충진되는 상태를 도시한 도면이다.
도 3과 도 4를 참조하여 점성 액체 토출을 위한 토출 준비 단계를 설명한다.
본 발명에 있어서, 토출 준비 단계는 스크루 유닛(20)에 점성 액체를 공급하여 스크루 유닛(20)의 스크루 수용부(26)에 점성 액체를 충진하는 과정이다. 이 단계에서 스크루 수용부(26) 내의 노즐(30)까지 점성 액체가 충진된다. 토출 준비 단계에서는 스크루 수용부(26)의 점성 액체 공급공(32) 주변부터 노즐 하부까지 기포없이 점성 액체로만 채워지도록 하는 것이 바람직하다.
도 4의 (a)는 스크루 유닛(20)에 점성 액체가 공급되지 않은 상태를 나타낸다. 이 상태에서 시린지(40)에 공급되는 기체 압력(Pa)은 초기 압력 Pa0이고 스크루 수용부(26)의 내부 기체 압력(Pb)은 초기 압력 Pb0이며, 토출 스크루(28)는 정지된 상태이다. Pa0는 점성 액체 공급공(32)으로 점성 액체가 공급되지 않을 수 있는 압력으로 스크루 유닛(20)의 외부 압력보다 낮은 압력일 수 있다. 외부가 대기압 상태라면 Pa0는 대기압보다 낮은 압력일 수 있다. 스크루 유닛(20)의 스크루 수용부(26)는 노즐(30)을 통해 외부와 연통되어 있으므로 Pb0는 외부와 압력이 동일하며, 외부가 대기압인 경우 Pb0는 대기압과 동일하다.
t1 시점에서 스크루 유닛(20)에 점성 액체를 공급하기 위하여 시린지(40) 공급 기체 압력(Pa)을 Pa1으로 상승시킨다. 시린지(40)에 저장된 점성 액체는 점성 액체 공급공(32)으로 전달된다. 점성 액체가 스크루 수용부(26) 내부를 채우게 됨에 따라 스크루 수용부(26) 내부의 기체는 스크루 수용부(26)의 위쪽으로 밀리게 되며, 스크루 수용부(26) 내부 기체 압력(Pb)은 증가하기 시작된다.
점성 액체가 스크루 수용부(26) 내부를 채우기 시작하는 상태가 도 4의 (b)에 도시되어 있다. 도 4의 (b) 상태에서 점성 액체가 스크루 수용부(26)의 내부 공간을 상하로 분리할 정도로 채워진다. 즉, 점성 액체는 스크루 수용부(26)의 소정 위치 단면을 막음으로써 스크루 수용부(26)의 상부와 하부의 기체가 서로 차단된다. 스크루 수용부(26) 상부 측으로 점성 액체의 일부가 이동함에 따라 스크루 수용부(26) 상부의 내부 기체 압력이 증가한다.
t2 시점에서 스크루 수용부(26) 내부 기체 압력이 Pb1으로 증가하면, 시린지(40)에의 기체 압력 공급을 중지하거나 기체 압력을 감소시킨다. 이에 따라 스크루 수용부(26) 내부로의 점성 액체 공급은 중단된다. t2 시점 이후에 시린지 공급 기체 압력(Pa)은 시린지(40)에서 스크루 수용부(26)로 점성 액체가 공급되지 않는 압력이며, 일 실시예에 있어서 t2 시점 이후의 시린지 공급 기체 압력(Pa)은 Pa0와 같은 압력으로 설정될 수 있다.
스크루 수용부(26) 내부에 이미 공급된 점성 액체는 중력에 의해 노즐(30) 측으로 조금씩 하강한다. 이에 따라 스크루 수용부(26) 내부 기체 압력(Pb)은 Pb1에서 서서히 감소한다.
t2 시점으로부터 소정 시간 경과 후 또는 스크루 수용부(26) 내부 기체 압력(Pb)가 Pb2로 하강한 것이 센싱되면, t3 시점에서 구동 모터(36)를 구동하여 토출 스크루(28)를 회전시킨다. 또한, 시린지(40)로 공급되는 기체 압력(Pa)를 Pa2로 상승시켜 시린지(40)에서 스크루 수용부(26)로 점성 액체가 공급되도록 한다. 구동 모터(36)의 구동 개시 시점과 시린지(40) 공급 기체 압력(Pa)의 증가는 동시에 또는 미소한 시간차를 두고 수행될 수 있다. 토출 스크루(28)의 회전에 따라 스크루 수용부(26) 내부의 점성 액체는 노즐(30) 측으로 이동하고 스크루 수용부(26) 내부 기체 압력은 급격히 떨어져 Pb3가 된다.
Pa2는 Pa1보다 작을 수 있다. 또한, 토출 스크루 회전속도(RS)는 RS1으로 설정할 수 있는데, RS1은 통상적인 점성 액체 토출시의 토출 스크루(28)의 회전속도에 비해 작은 값일 수 있다. 이는 스크루 수용부(26) 내부로의 시간당 점성 액체 공급량을 작게 함으로써 스크루 수용부(26) 내부에 점성 액체가 천천히 충진되도록 하기 위함이다. 이에 따라 스크루 수용부(26) 내부에 점성 액체가 채워지면서 점성 액체 내부로 유입될 수 있는 기포가 최소화되거나 기포 유입이 방지된다. 토출 스크루(28)의 회전 속도 제어와 관련하여, 구동 모터(36)로서 스텝 모터을 사용하는 경우 스텝 모터에 인가되는 시간당 펄스(pulse per seconde, pps)를 제어함으로써 토출 스크루(28)의 회전 속도가 제어될 수 있다.
도 4의 (c)와 같이 점성 액체가 노즐(30)까지 공급되면, t4 시점에서 시린지(40)로 공급되는 기체 압력(Pa)을 Pa3로 낮추는 한편, 구동 모터(36)의 구동을 중지한다. t4 시점은 노즐(30) 끝에 점성 액체가 보이기 시작하거나 맺히기 시작하는 시점일 수 있다. 노즐(30) 끝에서의 점성 액체 존재 유무는 육안으로 확인하거나 카메라(110)를 이용하여 수행될 수 있다. Pa3는 시린지(40)에서 스크루 유닛(20)으로 점성 액체가 추가 공급되지 않을 수 있는 압력이다. 일 실시예에 있어서 Pa3는 Pa0와 동일하게 설정될 수 있다.
한편, t4 시점 이후의 스크루 수용부(26)의 내부 기체 압력(Pb)는 Pb3로 유지시킬 수 있다. 후술하는 실시예서와 같이 스크루 수용부(26)에 구비된 기체 연통공(34)을 통해 스크루 수용부(26) 내부로 기체 압력을 조절하여 공급하는 구성이 구비된 경우, 스크루 수용부(26) 내부 기체 압력(Pb)을 낮게 유지하여 스크루 수용부(26) 내부에 충진된 점성 액체가 노즐(30)로부터 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 3에 있어서, Pa1, Pa2, Pa3, Pb1 또는 RS1 등의 값은 스크루 유닛(20) 또는/및 점성 액체의 종류나 점도 등에 의해 실험적으로 설정될 수 있다.
또한, 시린지(40) 공급 기체 압력(Pa)를 Pa1으로 유지하는 시간은 압력 센서(50)로 Pb1을 센싱하고 수행되는 것 이외에 Pa1으로 소정 시간(Δt1) 동안 유지한 후 압력을 낮추는 것도 고려할 수 있다. 이 경우 Δt1은 실험적으로 설정될 수 있으며, t1+Δt1=t2가 된다.
도 3에 도시된 제어에 의해 스크루 유닛(20)의 실린더(24) 내부에 점성 유체가 충진되고 토출을 개시할 준비가 완료될 수 있다.
다음으로 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치(10A)를 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치(10A)의 기본적인 구성인 스크루 유닛(20), 시린지(42), 기압 공급부(60), 및 주제어부(100) 등을 구비한다는 점에서는 도 1에 도시된 구성과 동일하다.
본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 다른 점성 액체 토출 장치(10A)는 스크루 유닛(20)에 구비된 기체 연통공(34)에 연결된 보조 기압 공급부(70)를 구비한다는 점에서 제 1 실시예와 차이점이 있다.
보조 기압 공급부(70)는 스크루 유닛(20)을 통한 점성 액체 토출 과정에서 스크루 유닛(20)의 스크루 수용부(26) 상부의 기체 압력을 조절한다.
일 실시예에 있어서, 스크루 유닛(20)의 토출 과정에서, 보조 기압 공급부(70)는 점성 액체가 스크루 수용부(26)의 상부까지 전달되지 않도록 소정 기압을 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 보조 기압 공급부(70)는 스크루 유닛(20)의 토출을 종료하는 과정에서 스크루 수용부(26)에 부압(負壓, negative pressure)을 생성할 수 있다.
스크루 유닛(20)의 토출을 중단하는 과정에서, 기압 공급부(60)에 의해 시린지(40)에 공급되는 압력은 감소된다. 이에 따라 시린지(40)로부터 스크루 유닛(20)으로의 점성 액체 공급이 중단된다. 또한, 토출 스크루(28)의 회전이 정지된다. 그런데, 실제 토출 과정에서 토출 스크루(28)를 정지시키고 시린지(40)에 공급되는 기체 압력이 감소하더라도 스크루 유닛(20)의 노즐(30)로부터 토출되고 있던 점성 액체의 토출이 바로 중단되지 않을 수 있다. 이에 대해, 보조 기압 공급부(70)가 강한 부압을 스크루 수용부(26)에 공급하면 스크루 수용부(26) 내부의 점성 액체가 노즐(30) 하방으로 토출되는 것이 중단된다. 또한, 보조 기압 공급부(70)가 소정의 부압을 스크루 수용부(26)로 공급하면 스크루 수용부(26) 내부의 점성 액체가 노즐(30)을 통해 낙하하는 것이 방지된다.
한편, 시린지(40)에 공급되는 기체 압력을 외부 환경보다 낮게 유지하면 스크루 수용부(26) 내부의 점성 액체가 노즐(30)을 통해 누설되는 것이 방지된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치(10B)는 스크루 유닛(20), 시린지(40), 기압 공급부(60), 주제어부(100) 및 카메라(110)를 구비한다는 점에서 제 2 실시예와 동일하다.
제 2 실시예와 비교할 때, 제 3 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치(10B)는 기압 공급부(60)와 스크루 유닛(20)의 기체 연통공(34)을 연결하는 스크루측 기체 압력 공급라인(84)을 구비하고, 상기 스크루측 기체 압력 공급라인(84)에는 스크루측 밸브(84)가 구비된다는 점에서 차이가 있다.
스크루측 기체 압력 공급라인(84)은 시린지측 기체 압력 공급라인(44)과 합류하여 기압 공급부(60)로 연결될 수 있다. 또한, 시린지측 기체 압력 공급라인(44)에는 시린지측 밸브(80)가 구비되어 시린지측 기체 압력 공급라인(44)으로의 기압 공급을 개폐할 수 있다. 시린지측 밸브(80)와 스크루측 밸브(84)는 전기적으로 제어되는 솔레노이드 밸브일 수 있다.
다시 설명하면, 기압 공급부(60)에 연결되어 기체 압력이 공급되는 라인은 시린지(40)로 연결된 시린지측 기체 압력 공급라인(44)과 스크루 유닛(20)의 기체 연통공(34)으로 연결된 스크루측 기체 압력 공급라인(84)으로 분기되고, 시린지측 기체 압력 공급라인(44)의 일 지점에는 시린지측 밸브(80)가 구비되고, 스크루측 기체 압력 공급라인(84)의 일 지점에는 스크루측 밸브(82)가 구비될 수 있다.
다만, 제 3 실시예에 있어서, 스크루측 밸브(82)만 구비되고 시린지측 밸브(80)는 생략되는 것도 가능할 수 있다.
주제어부(100)는 구동 모터(36), 기압 공급부(60), 시린지측 밸브(80) 또는 스크루측 밸브(82)를 제어하여 스크루 유닛(20)으로의 점성 액체 공급, 스크루 유닛(36)의 구동, 및 스크루 유닛(20)의 스크루 수용부(22) 내부의 기체 압력을 제어할 수 있다.
점성 액체의 토출을 제어하는 과정에서, 주제어부(100)는 기압 공급부(60)에서 공급하는 기체 압력을 외부 환경의 압력(예를 들면, 대기압)보다 높게 또는 낮게 유지함으로써 시린지(40)에서 스크루 유닛(20)으로 공급되는 점성 액체를 양을 조절할 수 있다. 또한, 주제어부(100)는 시린지측 밸브(80)의 개폐를 제어할 수 있다.
점성 액체의 토출을 종료하는 과정에서, 주제어부(100)는 스크루측 밸브(82)를 개방하여 기압 공급부(60)의 기체 압력이 스크루 유닛(20)의 스크루 수용부(26)의 내부로 전달할 수 있다. 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 점성 액체 토출을 종료하는 과정에서 스크루 수용부(26)의 내부 압력에 부압을 공급함으로써 스크루 유닛(20)의 노즐(30)에서 토출되던 점성 액체의 토출을 끊고, 점성 액체가 노즐(30) 하방으로 떨어지거나 노즐(30) 끝에 맺히는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 주제어부(110)는 스크루측 밸브(82)는 개방하고 시린지측 밸브(80)는 폐쇄하여 기압 공급부(60)의 기체 압력이 스크루 수용부(26) 측으로만 전달되도록 할 수 있다. 시린지측 밸브(80)가 구비되지 않고 스크루측 밸브(82)가 개방되거나, 시린지측 밸브(80)가 스크루측 밸브(82)와 함께 개방된 경우에는 기압 공급부(60)의 기체 압력은 시린지(40)와 스크루 수용부(26)에 동시에 전달되는 것도 가능할 수 있다.
주제어부(100)는 카메라(110)로부터 획득된 영상을 분석하여 점성 액체의 토출 중단 여부 및 노즐(30) 끝에서의 맺힘 여부를 확인하고 기압 공급부(60)에서 공급하는 기체 압력의 크기나 스크루측 밸브(82)의 패쇄를 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 다른 점성 액체 토출 장치에 있어서 점성 액체의 토출을 종료하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 7은 스크루 유닛(20)을 통해 점성 액체를 토출을 진행하다 종료하는 과정이다. 도 7을 설명함에 있어서, 점성 액체 토출 장치(10B)의 시린지측 밸브(80)는 항상 개방되어 있거나 구비되어 있지 않은 것으로 한다.
스크루측 밸브(82)는 닫힌 상태에서, 구동 모터(36)의 구동에 의해 토출 스크루(28)은 소정 속도로 회전하고 기압 공급부(60)는 소정 압력(Ps0)을 시린지(40)로 공급한다. 시린지(40) 내부의 점성 액체는 스크류 유닛(20)의 실린더(24)로 전달되고 토출 스크루(28)의 회전에 의해 노즐(30)을 통해 토출된다.
t1 시점에서 토출 스크루(20)의 구동이 정지되고 기압 공급부(60)의 공급 압력(Ps)은 양압(Positive pressure)에서 부압(negative pressure)이 되도록 감소하기 시작한다. 스크루측 밸브(82)는 폐쇄된 상태이므로 기압 공급부(60)의 공급 압력(Ps)은 시린지(40)로만 전달된다. 스크루측 밸브(82)가 개방되기 전까지는 시린지 압력 제어구간(A 구간)이다. A 구간에서 기압 공급부(60)의 공급 압력(Ps)은 도 3에 도시된 시린지 공급 기체 압력(Pa)과 동일한 것으로 이해될 수 있다.
t2 시점에서 스크루측 밸브(82)가 개방된다. t2 시점은 기압 공급부(60)의 공급 압력(Ps)이 소정 부압 상태가 된 시점일 수 있다. 스크루측 밸브(82)가 개방되면 기압 공급부(60)의 공급 압력(Ps)은 시린지(40)와 스크루 수용부(26) 내부에 동시에 공급된다. 부압이 공급되는 상태이므로 시린지(40)로부터 스크루 유닛(20)으로의 점성 액체 공급이 중지되고 스크루 수용부(26)의 상측에도 부압이 걸려 노즐(30)로부터의 점성 액체 토출이 중단된다.
빠른 토출 중단을 위하여, 기압 공급부(60) 공급 압력(Ps)은 제 1 부압(Ps1)까지 더 떨어지도록 제어되고 소정 시간 유지될 수 있다. 스크루 수용부(26) 내측 상부에 공급되는 부압은 스크루 수용부(26)에 충진된 점성 액체에 직접적인 영향을 주어 노즐(30)로부터의 토출을 즉시 중단시킬 수 있다. t3 시점부터 t4 시점까지 제 1 부압(Ps1)을 유지하고, 부압 유지 시간은 스크루 유닛(20)의 특성 및/또는 점성 액체의 특성에 따라 다르게 설정될 수 있다.
t4 시점 이후에 기압 공급부(60) 공급 압력(Ps)는 제 2 부압(Ps2)로 상승시켜 유지한다. 시린지(40)와 스크루 수용부(26)에 부압이 동시에 공급되어 노즐(30)에서의 점성 액체의 누설이나 맺힘이 방지될 수 있다.
t5 시점에 스크루측 밸브(82)를 폐쇄한다. 스크루측 밸브(82)의 폐쇄에 따라 스크루 수용부(26) 내부의 기체 압력은 제 2 부압(Ps2)으로 계속 유지될 수 있다. t2 시점부터 t5 시점까지는 기압 공급부(60)에서 공급되는 기체 압력은 시린지(40)와 스크루 수용부(26)에 동시에 작용하며 시린지 압력/스크루 수용부 내부 압력 동시 제어구간(B 구간)이라 할 수 있다.
t5 시점 이후에 기압 공급부(60) 공급 압력(Ps)은 시린지(40)로 공급되고 시린지 압력 제어구간(C 구간)이다. 이때 공급 압력(Ps)는 제 3 부압(Ps3)로 유지될 수 있다. 제 3 부압(Ps3)은 제 2 부압(Ps2)보다 더 낮을 수 있다. 스크루 수용부(26) 내부에 가해지는 부압이 너무 낮으면 점성 액체가 스크루 수용부(26)의 내측 상부까지 올라와 토출 스크루(28)와 스크루 구동부(22) 내측 사이에 구비된 베어링 등을 오염시킬 수 있다. 따라서 스크루 수용부(26) 내부에서 유지되는 부압이 너무 낮은 것을 바람직하지 않을 수 있다. 이에 대해 시린지(40)에 가해지는 부압이 크게 낮지 않은 경우 점성 액체가 스크루 유닛(20) 측으로 조금씩 공급될 수 있다. 따라서 토출 종료 후 시린지(40)에 가해지는 제 3 부압(Ps3)은 제 2 부압(Ps2)보다 더 낮게 유지되도록 제어된다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 점성 액체 토출 장치(10C)는 도 6에 도시된 점성 액체 토출 장치(10)의 구성과 비교할 때, 스크루 수용부(26)의 압력을 센싱하는 압력 센서(50)가 구비된다는 점에서 차이가 있다.
압력 센서(50)의 압력 센서 연결라인(52)은 스크루측 기체 압력 공급라인(84)에 연결되어 기체 연통공(34)에 연결될 수 있다.
주제어부(100)는 압력 센서(50)는 센싱값을 이용하여 스크루 유닛(20)을 통한 점성 액체의 토출을 모니터링하거나 제어할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 스크루 유닛(20)의 토출을 준비하는 단계에서, 주제어부(100)는 스크루측 밸브(82)를 닫은 상태에서 압력 센서(50)가 센싱한 스크루 수용부(26) 내부의 압력을 모니터링하며 스크루 수용부(26)에 점성 유체가 충진되도록 제어할 수 있다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점성 액체 토출 장치의 제어 방법을 설명한다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점성 액체 토출 제어 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점성 액체 토출 제어 방법은, 토출 준비 단계(S200), 토출 단계(S300), 및 토출 종료 단계(S400)를 포함한다.
토출 준비 단계(S200)에서 시린지(40)의 점성 액체를 스크루 유닛(20)으로 공급하여 스크루 수용부(26) 하단의 노즐(30)까지 충진한다. 토출 준비 단계(S200)는 노즐(30) 끝에 점성 액체가 인식되는 순간까지 수행될 수 있다.
토출 단계(S300)는 시린지(40)에 기체 압력을 공급하고 토출 스크루(28)를 구동함으로써 수행된다. 시린지(40)에 공급되는 기체 압력과 토출 스크루(28)의 회전 속도를 제어함으로써 토출량이 제어될 수 있다. 시린지(40)에 공급되는 기체 압력은 기체 공급부(60)의 공급 압력을 제어함으로써 조절되고, 토출 스크루(28)의 회전 속도는 구동 모터(36)의 회전 속도를 제어함으로써 이루어질 수 있다. 구동 모터(36)의 회전 속도는 구동 모터(36)에 인가되는 전압, 전류, 또는 공급 펄스에 따라 제어될 수 있다.
토출 종료 단계(S400)에서, 시린지(40)에 공급되는 압력을 감소시켜 부압 상태로 제어하여 시린지(40)에 수용된 점성 액체가 스크루 유닛(20)으로 전달되지 않도록 하고, 구동 모터(36)를 정지시켜 토출 스크루(28)의 회전을 정지시킨다. 또한, 토출 종료 단계(S400)에서 스크루 유닛(20)의 스크루 수용부(26) 내부의 압력을 부압 상태로 제어함으로써 노즐(30)에서의 점성 액체 토출을 끊고 점성 액체가 노즐(30)로부터 떨어지거나 노즐(30) 끝에 맺히는 것을 방지할 수 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점성 액체 토출 제어 방법에 있어서 토출 준비 단계를 설명하는 순서도이다.
도 10에 도시된 토출 준비 단계(S200)을 도 3을 함께 참조하여 설명한다.
스크루 유닛(20)의 스크루 수용부(26)에는 점성 액체가 공급되지 않은 상태이다.
먼저, 주제어부(100)는 기압 공급부(60)를 제어하여 시린지 공급 기체 압력(Pa)을 초기 압력 Pa0에서 제 1 압력(Pa1)으로 상승시킨다(S202). 여기서 Pa0는 주변 환경의 압력(예를 들면, 대기압)보다 낮은 압력이고 제 1 압력(Pa1)은 주변 환경의 압력보다 높은 압력일 수 있다.
주제어부(100)는 압력 센서(50)의 센싱값을 바탕으로 스크루 수용부(26)의 내부 기체 압력(Pb)을 모니터링한다(S204).
주제어부(100)는 스크루 수용부 내부 기체 압력(Pb)이 제 1 기준 압력(Pb1)으로 상승하였는지를 판단한다(S206).
스크루 수용부 내부 기체 압력(Pb)이 제 1 기준 압력(Pb1)에 도달하면, 주제어부(100)는 기압 공급부(60)를 제어하여 시린지 공급 기체 압력(Pa)을 감소시켜 시린지(40)로부터 스크루 유닛(20)으로의 점성 액체 공급을 차단한다(S208).
소정 시간이 경과하거나 또는 스크루 수용부(26)의 내부 기체 압력(Pb)이 제 1 기준 압력(Pb1)에서 제 2 기준 압력(Pb2)으로 떨어진 것으로 판단되면(S210), 주제어부(100)는 기압 공급부(60)를 제어하여 시린지(40)에 공급되는 시린지 공급 기체 압력(Pa)을 제 2 압력(Pa2)으로 상승시킨다(S212). 여기서 제 2 압력(Pa2)은 제 1 압력(Pa1)보다는 낮고, 외부 환경의 압력보다는 높은 압력일 수 있다.
한편, S212 단계와 동시에 또는 S212 단계를 전후하여, 주제어부(100)는 구동 모터(36)를 제어하여 토출 스크루(28)를 구동한다(S214). S214 단계에서 토출 스크루(28)의 회전 속도는 통상적인 점성 액체 토출시의 회전 속도에 비해 작은 것이 바람직하다.
점성 액체의 토출이 개시되는지 여부를 확인한다(S216). S216 단계는 육안으로 확인되거나 카메라(110)를 통해 획득된 영상으로부터 확인될 수 있다.
점성 액체의 토출 개시가 확인되면, 주제어부(110)는 시린지(40)에 공급되는 시린지 공급 기체 압력(Pa)을 감소시키고 토출 스크루(28)의 구동을 정지시킨다(S218).
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점성 액체 토출 제어 방법에 있어서 토출 종료 단계를 설명하는 순서도이다.
토출 종료 단계(400)에 있어서, 주제어부(100)는 구동 모터(36)를 정지시켜 토출 스크루(28)의 회전을 정지시키고(S402), 시린지 공급 기체 압력(Pa)을 감소시켜 스크루 유닛(20)으로의 점성 액체 공급을 중단한다(S404).
주제어부(100)는 스크루 수용부(26) 내부에 제 1 부압을 공급하여 노즐(30)에서의 점성 액체 토출을 끊는다(S406). S406 단계 후에 스크루 수용부(26)에는 제 1 부압보다는 압력이 높은 제 2 부압이 공급될 수 있다(S408).
이후, 시린지 공급 기체 압력을 부압 상태로 계속 유지하여 점성 액체가 스크루 유닛(20)으로 공급되지 않도록 한다(S410).
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 점성 액체 토출 제어 방법을 설명하는 도면이다.
도 12에 설명된 점성 액체 토출 제어 방법을 도 6 내지 도 8을 함께 참조하여 설명한다.
점성 액체 토출을 제어함에 있어서 점성 액체를 스크루 유닛(20)에 공급하여 토출을 준비한다(S500). S500의 토출 준비 단계는 도 3 또는 도 10에 도시된 절차에 따라 이루어질 수 있다.
시린지(40)의 기체 압력을 상승시키는 한편, 구동 모터(36)를 제어하여 토출 스크루(28)를 구동시킴으로써 토출을 수행한다(S502). 시린지(40)에 공급되는 기체 압력과 토출 스크루(28)의 회전 속도를 제어함으로써 토출량이 제어될 수 있다. 시린지(40)에 공급되는 기체 압력은 기체 공급부(60)의 공급 압력을 제어함으로써 조절되고, 토출 스크루(28)의 회전 속도는 구동 모터(36)의 회전 속도를 제어함으로써 이루어질 수 있다. 구동 모터(36)의 회전 속도는 구동 모터(36)에 인가되는 전압, 전류, 또는 공급 펄스에 따라 제어될 수 있다.
점성 액체의 토출을 종료하기 위하여, 토출 스크루(28)를 정지시키고 기압 공급부 공급 압력(Ps)을 감소시킨다(S504).
기압 공급부 공급 압력(Ps)이 감소되는 과정에서 스크루측 밸브(82)를 개방하여 부압이 시린지(40)뿐만 아니라 스크루 유닛(20)의 스크루 수용부(26)의 상측 내부 공간에도 전달되도록 한다(S506).
기압 공급부 공급 압력(Ps)을 제 1 공통 부압(Ps1)으로 감소시켜 소정 시간 유지한다(S508). S508 단계에서 노즐(30)을 통한 점성 액체의 토출이 끊기고, 부압에 의해 스크루 수용부(26) 내부의 점성 액체가 스크루 수용부(26)의 내측 상부로 흡입되어 점성 액체의 토출이 중단된다.
기압 공급부 공급 압력(Ps)을 제 2 공통 부압(Ps2)으로 상승시킨다(S510). 제 2 공통 부압(Ps2)은 제 1 공통 부압(Ps1)보다는 압력이 높을 수 있다.
스크루측 밸브(82)를 폐쇄하여 스크루 수용부(26)의 내측 상부가 부압 상태를 유지하도록 한다(S512).
기압 공급부 공급 압력(Ps)을 제 3 부압(Ps3)으로 유지하여 시린지(40)에 공급함으로써 시린지(40)의 점성 액체가 스크루 유닛(20)으로 전달되지 않도록 한다(S514).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 점성 액체 토출 장치 20 : 스크루 유닛
22 : 스크루 구동부 24 : 실린더
26 : 스크루 수용부 28 : 토출 스크루
30 : 노즐 32 : 점성 액체 공급공
34 : 기체 연통공 36 : 구동 모터
40 : 시린지 42 : 점성 액체 공급라인
44 : 시린지측 기체 압력 공급라인
50 : 압력 센서 52 : 압력 센서 연결라인
60 : 기압 공급부 70 : 보조 기압 공급부
72 : 스크루 수용부 기체 압력 공급라인
80 : 시린지측 밸브 82 : 스크루측 밸브
84 : 스크루측 기체 압력 공급라인
100 : 주제어부 110 : 카메라

Claims (27)

  1. 실린더와 상기 실린더의 내부에 형성된 스크루 수용부에 구비되는 토출 스크루을 포함하는 스크루 유닛;
    상기 토출 스크루를 구동하는 구동 모터;
    상기 스크루 유닛에 점성 액체를 공급하는 시린지;
    상기 시린지에 기체 압력을 공급하는 기압 공급부; 및
    상기 구동 모터와 상기 기압 공급부를 제어하는 주제어부;
    를 포함하고,
    상기 스크루 수용부에는 상기 시린지로부터 상기 점성 액체를 공급받는 점성 액체 공급공과, 상기 점성 액체 공급공보다 높은 위치에 형성되고 상기 스크루 수용부의 내측 공간과 연통된 기체 연통공이 형성되고,
    상기 기체 연통공은, 상기 스크루 수용부 내부 압력을 센싱하는 압력 센서, 및 상기 스크루 수용부 내부로 기체 압력을 전달하는 압력 전달 요소 중 적어도 하나와 연결되고,
    상기 주제어부는 상기 압력 센서의 센싱 정보를 입력받고, 상기 압력 센서의 센싱 정보에 따라 상기 기압 공급부 또는 상기 구동 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 시린지에서 상기 스크루 수용부로 점성 액체를 공급하여 충진하는 과정에서, 상기 주제어부는 상기 시린지에서 상기 스크루 수용부로 점성 액체를 1차 공급하여 상기 스크루 수용부 내부의 기체 압력이 상승된 것으로 판단되면 상기 시린지로의 점성 액체 공급을 일시 중단하고, 다시 상기 시린지에서 상기 스크루 수용부로 점성 액체를 2차 공급하면서 상기 구동 모터가 회전하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 시린지에서 상기 스크루 수용부로 상기 점성 액체를 2차 공급하는 경우, 상기 점성 액체의 2차 공급 속도 및 상기 구동모터의 회전속도는 통상적인 점성 액체 토출시보다 느린 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크루 유닛의 노즐로부터의 점성 액체 토출 상태를 획득하는 카메라를 더 포함하고,
    상기 주제어부는 상기 카메라로부터 획득된 영상으로부터 상기 노즐로부터의 점성 액체 토출 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 주제어부는 상기 압력 센서의 센싱 정보에 따라 상기 스크루 유닛의 점성 액체 토출 불량 여부, 상기 시린지에서 상기 스크루 유닛으로의 점성 액체 공급 불량 여부, 또는 상기 스크루 유닛의 노즐의 막힘 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 전달 요소는 상기 기체 연통공에 연결되어 상기 기체 연통공에 기체 압력을 공급하는 보조 기압 공급부인 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스크루 유닛에서의 점성 액체 토출을 종료하는 과정에서, 상기 주제어부는 상기 보조 기압 공급부에서 상기 스크루 수용부로 부압이 공급되도록 상기 보조 기압 공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기압 공급부는, 시린지측 기체 압력 공급라인을 통해 시린지와 연결되고, 스크루측 기체 압력 공급라인을 통해 상기 기체 연통공과 연결되는 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스크루측 기체 압력 공급라인은 상기 시린지측 기체 압력 공급라인으로부터 분기된 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 스크루측 기체 압력 공급라인에는 스크루측 밸브가 구비되어 상기 기압 공급부로부터 상기 스크루 수용부로의 기체 압력 전달을 개폐하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스크루 유닛에서의 점성 액체 토출을 종료하는 과정에서, 상기 주제어부는 상기 기압 공급부에서 상기 스크루 수용부로 부압이 공급되도록 상기 기압 공급부 및 상기 스크루측 밸브 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 시린지측 기체 공급라인에는 시린지측 밸브가 구비되어 상기 기압 공급부로부터 상기 시린지로의 기체 압력 전달을 개폐하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체 연통공을 통해 상기 스크루 수용부 내부 기체 압력을 센싱하는 압력 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 공급 장치.
  16. (a) 스크루 유닛의 실린더 내부에 형성된 스크루 수용부에 점성 액체를 충진하는 토출 준비 단계;
    (b) 상기 스크루 유닛으로부터 상기 점성 액체를 토출시키는 토출 단계; 및
    (c) 상기 스크루 유닛의 상기 점성 액체의 토출을 중단하는 토출 종료 단계;를 포함하고,
    상기 (a) 단계는 상기 스크루 수용부의 내부 기체 압력을 모니터링하며 수행되는 것을 특징으로 하는 점성 액체 토출 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 상기 점성 액체를 수용하는 시린지에 제 1 압력을 공급하여 상기 점성 액체를 상기 스크루 수용부로 공급하는 단계,
    (a2) 상기 스크루 수용부의 내부 기체 압력이 제 1 기준 압력에 도달하면 상기 시린지에 공급되는 기체 압력을 감소시켜 상기 점성 액체가 상기 스크루 수용부로 공급되는 것을 차단하는 단계, 및
    (a3) 상기 시린지에 제 2 압력을 공급하고 상기 스크루 유닛의 토출 스크루를 구동하는 단계,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 토출 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 작은 것을 특징으로 하는 점성 액체 토출 제어 방법.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 (a3) 단계에서 상기 토출 스크루의 회전 속도는 상기 (b) 단계에서의 상기 토출 스크루의 회전 속도보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 점성 액체 토출 제어 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 (a3) 단계는, 상기 (a2) 단계 후 소정 시간을 대기하거나 상기 스크루 수용부의 내부 기체 압력이 제 1 기준 압력으로부터 제 2 기준 압력으로 떨어지면 수행되는 것을 특징으로 하는 점성 액체 토출 제어 방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    (a4) 상기 스크루 유닛의 노즐 끝에서 상기 점성 액체가 확인되면 상기 시린지로부터 상기 스크루 수용부로의 상기 점성 액체 공급을 차단하고 상기 토출 스크루의 구동을 정지하는 단계;
    를 추가로 포함하는 점성 액체 토출 제어 방법.
  22. 삭제
  23. (a) 스크루 유닛의 실린더 내부에 형성된 스크루 수용부에 점성 액체를 충진하는 토출 준비 단계;
    (b) 상기 스크루 유닛으로부터 상기 점성 액체를 토출시키는 토출 단계; 및
    (c) 상기 스크루 유닛의 상기 점성 액체의 토출을 중단하는 토출 종료 단계;를 포함하고,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 점성 액체를 수용하는 시린지로부터 상기 스크루 수용부로의 점성 액체 공급을 차단하고, 상기 스크루 유닛의 토출 스크루의 회전을 정지시키는 단계,
    (c2) 상기 스크루 수용부에 제 1 부압을 공급하는 단계, 및
    (c3) 상기 스크루 수용부에 제 1 부압보다는 압력이 높은 제 2 부압을 공급하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 토출 제어 방법.
  24. (a) 스크루 유닛의 실린더 내부에 형성된 스크루 수용부에 점성 액체를 충진하는 토출 준비 단계;
    (b) 상기 스크루 유닛으로부터 상기 점성 액체를 토출시키는 토출 단계; 및
    (c) 상기 스크루 유닛의 상기 점성 액체의 토출을 중단하는 토출 종료 단계;를 포함하고,
    상기 (c) 단계는, 상기 스크루 수용부의 내부에 부압을 공급하는 과정을 포함하고,
    기압 공급부가 상기 점성 액체를 수용하는 시린지와 상기 스크루 수용부로 기체 압력을 공급하고, 상기 기압 공급부와 상기 스크루 수용부를 연결하는 스크루측 기체 압력 공급라인에는 스크루측 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 점성 액체 토출 제어 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c11) 상기 기압 공급부가 상기 시린지에 공급하는 기체 압력을 부압으로 감소시키는 단계,
    (c22) 상기 스크루측 밸브를 개방하여 상기 기압 공급부가 상기 시린지와 상기 스크루 수용부에 제 1 공통 부압을 공급하는 단계, 및
    (c33) 상기 스크루측 밸브를 폐쇄하여 상기 기압 공급부가 상기 시린지에만 부압을 공급하는 단계,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 점성 액체 토출 제어 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 (c22) 단계 후에, 상기 기압 공급부가 상기 시린지와 상기 스크루 수용부에 제 2 공통 부압을 공급하는 단계가 포함되고, 상기 제 2 공통 부압은 상기 제 1 공통 부압보다 압력이 높은 것을 특징으로 하는 점성 액체 토출 제어 방법.
  27. 제 23 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 상기 스크루 수용부의 내부 기체 압력을 모니터링하며 수행되는 것을 특징으로 하는 점성 액체 토출 제어 방법.
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