전자소자 인쇄방식은 주지의 윤전 인쇄(Roll to roll 인쇄) 기술에 의해 RFID 안테나, 폴리머 트랜지스터, 유연성 디스플레이, 솔라셀 등의 전자소자를 다량으로 속성 인쇄하는 방식을 말한다.
상기한 전자소자 인쇄방식은 적층인쇄(이하 '증착인쇄'라 함)가 가능하다.
증착인쇄란 기저 인쇄층 상에 최소 한 층 이상의 증착 인쇄층을 인쇄하는 방식으로서, 이러한 증착인쇄는 기저 인쇄층과 증착 인쇄층 또는, 증착 인쇄층과 증착 인쇄층이 서로 어긋나지 않도록 정확하게 인쇄하는 것이 중요하다.
이러한 증착인쇄를 위해서는 기저 인쇄층을 인쇄하기 위한 기저 인쇄유닛과 증착 인쇄층을 인쇄하기 위한 증착 인쇄유닛을 구비하고 있어야 한다.
이하에서는 이해를 돕기 위해 인쇄유닛이 2개이고, 롤러는 3롤방식, 즉 그라비아 옵셋 인쇄방식인 것을 일 예로 하여 설명하기로 한다(도 1참조).
기저 인쇄유닛(10)은 네거티브형 인쇄패턴이 형성되고 구동모터(미도시)에 의해 강제 회전되는 제판롤러(12)와, 상기 제판롤러(12)와 선접촉되게 설치되어 제판롤러로 부터 전이된 잉크패턴을 피 인쇄체(1)로 전이시키는 블랑켓 롤러(14)와, 상기 블랑켓 롤러(14)와 선접촉되게 설치되어 블랑켓 롤러와의 사이로 통과되는 피 인쇄체(1)를 적당한 압력으로 가압함으로써 양호한 인쇄가 이루어지도록 하는 임프레션 롤러(16)로 구성되며; 증착 인쇄유닛(20)은 상기 기저 인쇄유닛(10)과 동일한 구성을 취하고 있다(제판롤러:22, 블랑켓 롤러:24, 임프레션 롤러:26).
따라서, 도 1에서와 같이 피 인쇄체(1)에는 기저 인쇄유닛(10)을 통과하면서 그 일면에 기저 인쇄층(2)이 인쇄되고, 순차적으로 증착 인쇄유닛(20)을 통과하면서 상기 기저 인쇄층(2) 위에 증착 인쇄층(3)이 인쇄되는 것이다.
상기 피 인쇄체(1)가 기저 인쇄유닛(10)과 증착 인쇄유닛(20)을 순차적으로 경유하는 과정에서 기계적인 결함이나 이송결함 등의 여러 가지 이유로 인해 도 2의 예와 같이 기저 인쇄층(2)과 증착 인쇄층(3)이 서로 어긋나는 경우가 발생하게 되는데, 기존에는 기저 인쇄층과 증착 인쇄층의 인쇄편차를 보정하기 위한 보정수단이 마련되어 있지 않아서 인쇄품질을 저하시키는 폐단이 있었다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 보다 명확해 질 것이다.
첨부된 도 3은 본 발명에 따른 인쇄위치 보정장치를 갖는 전자소자 인쇄시스템의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 인쇄위치 보정장치의 구체적 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 인쇄위치 보정장치의 제어 흐름도이고, 도 6은 증착 인쇄시 정상 증착과 비정상 증착을 비교한 도면이며, 도 7은 위치오차에 대한 보정을 설명하기 위한 도면을 나타내고 있다.
본 발명은 피 인쇄체 상에 다층 인쇄를 할 때 기저 인쇄층과 그 위에 적층 인쇄되는 증착 인쇄층이 정위치에 인쇄되도록 실시간으로 감시하면서 동시에 위치 교정도 자동으로 시행할 수 있도록 하는 인쇄위치 보정장치를 갖는 전자소자 인쇄시스템에 관한 것이다.
우선, 전자소자 인쇄시스템의 제반 구성을 첨부된 도면을 통해 설명한다.
상기한 전자소자 인쇄시스템은 피 인쇄체(예컨데 필름지나 종이등)(1)의 일면에 다층 인쇄를 하기 위해 복수의 단위 인쇄유닛을 구비하고 있다.
상기 단위 인쇄유닛은 피 인쇄체(1)가 이송되는 상태에서, 상기 피 인쇄체(1)의 일면에 기저 인쇄층(2)을 인쇄하는 기저 인쇄유닛(10)과, 상기 기저 인쇄층(2) 상에 증착 인쇄층(3)을 인쇄하는 증착 인쇄유닛(20)으로 구성된다. 여기서, 상기 증착 인쇄유닛은 적어도 하나 이상 구성되는데, 본 발명에서는 간결한 설명을 위해 하나만 구성된 것으로 간주하여 설명한다.
상기 기저 인쇄유닛(10)은 원주면에 네거티브형 인쇄패턴이 형성된 제1제판롤러(12)와; 상기 제1제판롤러와 선접촉 상태로 설치되어 상기 제1제판롤러로 부터 전이된 잉크패턴을 피 인쇄체(1)로 전이시키는 역할을 하는 제1블랑켓 롤러(14)와; 상기 제1블랑켓 롤러(14)와 선접촉 상태로 설치되어 제1블랑켓 롤러(14)와의 사이로 통과되는 피 인쇄체(1)를 적당한 압력으로 가압함으로써 양호한 인쇄가 이루어지도록 하는 제1임프레션 롤러(16)로 구성된다.
상기 증착 인쇄유닛(20)은 상기한 제1제판롤러, 제1블랑켓 롤러, 제1임프레션 롤러와 동일한 기능을 하는 제2제판롤러(22), 제2블랑켓 롤러(24), 제2임프레션 롤러(26)로 구성된다. 이러한 3롤러 타입은 그라비아 옵셋 인쇄시에 적용되는 구성이다.
다른 한편으로는, 도 3에서와 같이 상기 기저 인쇄유닛(10)은 제1제판롤러(12)와 제1임프레션 롤러(16)로 구성될 수 있으며, 증착 인쇄유닛(20)은 제2제판롤러(22)와 제2임프레션 롤러(26)로 구성될 수 있다. 이러한 2롤러 타입은 그라비아 인쇄시에 적용되는 구성이다.
본 발명은 상기한 바 있는 전자소자 인쇄시스템의 구성을 기초로 하고 있으며, 이에 더하여 도 3 및 도 4에서와 같이 기저 인쇄층(2)과 증착 인쇄층(3)의 위치오차를 감지하기 위한 위치오차 감지수단(100)과; 기저 인쇄층(2)과 증착 인쇄층(3)이 순서적으로 적층되고 있는지를 감지하는 정상적층 감지수단(200)과; 상기 위치오차 감지수단(100)과 정상적층 감지수단(200)을 제어하는 제어부(300)로 크게 구성된다.
상기한 위치오차 감지수단(100)은 아래와 같이 구성된다.
기저 인쇄층(2)의 인쇄시 피 인쇄체(1)의 일측에, 제1제판롤러(12)에 형성된 제1마크 인쇄부(미도시)에 의해 인쇄되는 제1마크(110)와; 증착 인쇄층(3)의 인쇄시 피 인쇄체(1)의 제1마크(110)와 동일지점에, 제2제판롤러(22)에 형성된 제2마크 인쇄부(미도시)에 의해 인쇄되는 제2마크(120)와; 상기 제1마크(110)와 제2마크(120)의 위치오차를 감지하여 상기 제어부(300)로 전송하여 주는 위치오차 감지기(130)로 구성된다.
여기서, 상기 위치오차 감지기(130)는 상기 제2제판롤러(22)의 후방에 설치되어 상기 제1마크(110)와 제2마크(120)를 비교할 수 있도록 촬영하여 상기 제어부(300)로 전송해 주는 카메라(이하 '제1카메라'라 함)로 되는 것이 바람직하다.
상기한 제1카메라는 불필요한 작동을 피하기 위해서 필요한 순간에만 촬영되도록 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 제1카메라는 상기한 제어부(300)와 후술될 트리거(Triger) 수단(400)에 의해 제1마크(110) 및 제2마크(120)가 촬영영역에 포착되었을 때만 촬영되도록 하였다.
이때, 상기 트리거 수단(400)은 상기 기저 인쇄층(2)의 인쇄시 제1제판롤러(12)에 구비된 제3마크 인쇄부(미도시)에 의해 피 인쇄체(1) 상에 인쇄되는 제3마크(410)와; 상기 제3마크(410)가 감지되면 감지신호를 상기 제어부(300)로 전송하여 주는 제3마크 감지기(420)로 구성함으로써, 상기 제어부(300)로 하여금 제3마크(410)가 감지된 시점에 맞춰서 제1카메라가 작동되게(촬영) 하고, 제3마크(410)가 감지되지 않으면 제1카메라가 작동되지 않도록 제어함으로써 제1카메라가 꼭 필요한 시점에서만 촬영되도록 함에 따라 효율적 활용이 가능토록 하였다.
상기한 제3마크 감지기(420)는 상기 제3마크(410)를 촬영하였을 때 이와 때를 같이하여 상기 제1카메라에 트리거 신호를 송출하여 제1카메라의 촬영시점을 알려주는 제2카메라이거나 또는, 색상을 감지하는 컬러센서일 수도 있다. 상기 컬러센서는 상기 제3마크를 색깔로 구별하여 감지하는 기능을 하는 것으로서, 제3마크가 감지되면 상기 제2카메라와 같이 제1카메라에 트리거 신호를 송출하여 제1카메 라의 촬영시점을 알려주는 역할을 하게 된다.
상기한 정상적층 감지수단(200)은 아래와 같이 구성된다.
상기 기저 인쇄층(2)의 인쇄시, 상기 피 인쇄체(1)의 제1마크(110)와 동일선상에 위치하도록 제1제판롤러(12)에 의해 인쇄되는 제4마크(210)와; 상기 증착 인쇄층(3)의 인쇄시, 상기 피 인쇄체(1)의 제1마크(110)와 동일지점에 제2제판롤러(22)에 의해 인쇄되는 제5마크(220)와; 상기 제4마크(210)와 제5마크(220)의 일치 여부를 감별하여 상기 제어부(300)로 송출하는 초기위치 감지기(230)로 구성된다.
상기한 초기위치 감지기(230)는 상기 제2제판롤러(22) 상에 설치되어 상기 제4마크(210)와 제5마크(220)의 위치를 비교할 수 있도록 촬영하는 제3카메라이거나, 또는 제4마크(210)와 제5마크(220)의 색상차를 이용하여 두 마크의 위치차를 비교하는 컬러센서를 적용할 수도 있다.
한편, 본 발명은 기저 인쇄층(2)과 증착 인쇄층(3)의 위치가 인쇄가 어긋났을 경우, 이를 자동으로 보정하기 위해서 자동보정수단(500)이 더 구비되는 것이 바람직하다.
상기 자동보정수단(500)은 증착 인쇄유닛(20)의 제2제판롤러(22)를 X방향(제2제판롤러의 축방향)으로 보정하기 위한 X방향 교정모터(510)와, 상기 제2제판롤러(22)를 Y방향(피 인쇄체의 길이방향)으로 보정하기 위한 Y방향 교정모터(520)로 구성된다. 상기 X방향 교정모터(510)와 Y방향 교정모터(520)는 공히 상기 제어부()에 의해 제어된다.
여기서, 상기 X방향 교정모터(510)는 서보모터 또는 스텝모터가 적용될 수 있고, Y방향 교정모터(520)는 서보모터가 적용될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 시스템의 작용을 도 3내지 도 7을 참조하여 설명한다.
기저 인쇄유닛(10)에 의해 피 인쇄체(1) 상에 기저 인쇄층(2)을 인쇄할 때, 제1제판롤러(12)에 의해 제1마크(110), 제3마크(410), 제4마크(210)를 함께 인쇄한다. 이렇게 기저 인쇄층(2)과, 제1마크(110), 제3마크(410), 제4마크(210)가 인쇄된 피 인쇄체(1)는 증착 인쇄유닛(20)을 통하면서 제2제판롤러(22)에 의해 제2마크(120)와 제5마크(220)가 인쇄된다.
이때, 상기 제4마크(210)와 제5마크(220)가 일치되었는지를 정상적층 감지수단(200)의 제3카메라나 컬러센서에 의해 감지한 결과, 일치하지 않았다고 한다면 제어부(300)의 통제에 의해 위치를 보정해야 하고, 일치되었다면 정상상태이므로 위치보정을 하지 않아도 된다.
상기에서 제4마크(210)와 제5마크(220)가 일치되지 않은 상태라는 의미를 쉽게 설명하기 위해서 도 6을 참고로 하여 예시한다.
즉, 정상상태일 때는 원형 사각형, 삼각형의 기저 인쇄층(2)의 위에 삼각형, 사각형, 원형의 증착 인쇄층(3)이 짝을 이루도록 적층되어야 하나, 원형의 기저 인쇄층(2) 위에 원형의 증착 인쇄층(3)이 적층되는 비 정상적인 적층이 이루어질 경 우 제품불량이 되므로 이를 방지하기 위해서는 제4마크(210)와 제5마크(220)가 적정범위 내에서 일치되도록 해야 한다.
만약, 비 정상적인 적층이 이루어지고 있다면, 이를 보정하기 위해 Y방향 교정모터(520)의 회전속도를 가감시켜서 위치를 교정하면 된다. 다시 말하면, 피 인쇄체(1)는 제2임프레션 롤러(26)의 표면이 고무로 되어 있기 때문에 그 마찰력에 의해 항상 일정한 속도로 이동됨을 유지하나, 상기 제2제판롤러(22)는 표면이 금속으로 되어 있기 때문에 피 인쇄체(1)와의 접촉에 있어서 마찰력이 크지 않은 상태에 있다. 따라서, 제2제판롤러(22)이 속도를 가감시키더라도 피 인쇄체(1)의 이동에는 아무런 영향을 미치지 않고 접선부위에서 약간의 슬립현상이 발생하면서 손쉽게 위치교정이 가능하게 된다.
한편, 상기 제3마크(410)는 제2카메라 또는 컬러센서에 의해 감지되었을 때, 제2카메라로 부터 발진되는 트리거 신호가 제1카메라에 송출됨으로써 제1카메라의 촬영시점을 알려주게 된다. 이에 따라, 상기 제1카메라는 제1마크(110)와 제2마크(120)를 촬영하게 되는 것이고, 이 촬영이 끝나면 또 다시 트리거 신호가 수신되기 전까지는 촬영을 하지 않게 된다. 따라서, 제1카메라를 적시에만 사용함으로써 효율적이다.
또 한편, 상기 제1카메라에 의해 촬영된 제1마크(110)와 제2마크(120)를 대비한 결과가 설정된 범위 내에 위치하게 되면 기저 인쇄층(2)과 증착 인쇄층(3)이 정상적으로 인쇄된 것이므로 교정할 필요가 없지만 만약, 설정된 범위를 벗어나게 되면 기저 인쇄층(2)과 증착 인쇄층(3)이 어긋나게 인쇄된 것이므로 이를 교정해 주어야 한다.
교정시에는 X방향 교정모터(510) 및/또는 Y방향 교정모터(520)에 의해 제2제판롤러(22)를 X방향으로 이동시키거나 또는 Y방향으로는 회전속도를 가감시켜서 교정하게 된다.
예컨대, 도 7의 왼쪽 도면과 같이 제1마크(110)와 제2마크(120)가 정상범위로 부터 벗어난 위치오차가 발생하게 되면, 오른쪽 도면과 같이 제2마크(120)를 정상범위(도면상 점선영역)내에 위치하도록 교정해야 하는 것이다.