KR101079451B1

KR101079451B1 - 그라비아 인쇄장치

Info

Publication number: KR101079451B1
Application number: KR1020090028524A
Authority: KR
Inventors: 김기룡; 이기우; 윤혜선; 이영우
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2011-11-03
Also published as: CN101850646B; CN101850646A; JP2010241103A; KR20100110113A; JP4991802B2

Abstract

본 발명은 인쇄시트상의 결함유무에 따라서 압동롤과 그라비아롤을 분리 및 접촉시켜 제품의 신뢰성을 향상시키고 불량발생을 방지할 수 있는 그라비아 인쇄장치에 관한 것이다.

본 발명은 둘레면에 도전성 페이스트가 도포되어 고속 이동하는 인쇄시트에 전극패턴을 인쇄하는 그라비아롤; 상기 인쇄시트를 매개로 상기 그라비아롤과 대향하여 배치되며, 상기 인쇄시트가 상기 그라비아롤에 밀착되도록 압착력을 가하는 압동롤; 상기 그라비아롤과 압동롤을 통해 상기 인쇄시트상에 전극패턴이 인쇄되기 전에 상기 인쇄시트의 결함을 감지하는 결함 감지수단; 및 상기 결함 감지수단에서 송신되는 신호에 따라 상기 인쇄시트의 결함부분이 인쇄되지 않고 통과되도록 상기 압동롤과 그라비아롤을 분리 및 접촉시키는 분리수단;을 포함한다.

그라비아, 인쇄, 회로 패턴, 압동롤

Description

그라비아 인쇄장치{Gravure Printing Apparatus}

본 발명은 그라비아 인쇄장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄시트상의 결함유무에 따라서 압동롤과 그라비아롤을 분리 및 접촉시켜 제품의 신뢰성을 향상시키고 불량발생을 방지할 수 있는 그라비아 인쇄장치에 관한 것이다.

일반적으로 적층형 세라믹 전자부품의 제조과정에서 내부전극은 스크린 프린팅(screen printing) 방법으로 이루어진다. 이러한 스크린 프린팅은 전극패턴을 쉽게 형성하며, 롤투롤(roll-to-roll) 공정에 적합하여 양산에 적용되고 있다.

한편, 최근에는 성능향상과 원가절감의 목적으로 그라비아 인쇄방법(gravure printing)이 제안되고 있으며, 스크린 프린팅 방법에 비해 롤의 이송속도가 수십배 이상 빠르기때문에 생산성이 우수하다는 장점이 있다.

이에 따라서 기존의 단순한 이미지 인쇄에 적용되던 그라비아 인쇄방법을 적층형 전자부품의 제조공정에 적용하고있다.

이러한 그라비아 인쇄방법으로 전자부품용 전극을 인쇄하는 경우, 인쇄면 전체의 균일성 뿐만 아니라 각 패턴 내부의 미시적인 균일성이 요구되며, 따라서 기 존의 이미지 인쇄에 비해 보다 정밀한 기구제어가 요구된다.

특히, 그라비아 인쇄방법에서는 박층의 인쇄층이 고속으로 형성되기 때문에 인쇄 시트에 결함이 있는 경우 이를 감지하여 결함부분은 인쇄를 하지 않아야 품질불량이 발생하지 않는다.

종래의 스크린 프린팅 방법에서는 인쇄공정 과정에서 인쇄 시트에 이물결함이나 핀홀결함 등이 카메라 장치에 의해 발견되면 인쇄 스퀴지의 작동을 멈추고, 결함이 있는 시트만 이송시킴으로써 결함부분은 인쇄를 하지않고 통과시켰다.

이 방식은 인쇄 시트가 정지한 상태에서 인쇄가 불연속적으로 이루어지므로 저속 인쇄장치에서는 문제가 없었으나, 분당 수십 미터의 속도로 고속 이동하면서 동시에 인쇄가 연속적으로 진행되는 그라비아 인쇄장치에서는 결함 발견시 매번 작동을 멈추는 것이 사실상 불가능하다는 문제가 있다.

또한, 시트의 결함부분을 포함하여 일체로 인쇄층이 형성되기 때문에 제품의 신뢰성 저하 및 품질불량이 발생하는 문제가 있다.

따라서, 고속 인쇄가 연속적으로 진행되는 그라비아 인쇄장치에서 장치의 멈춤 없이 시트의 결함을 검출하여 해당 결함부분을 제외하고 인쇄를 진행할 수 있는 기술개발이 요구된다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 그라비아 인쇄장치와 같은 고속 인쇄장치에서 인쇄 시트의 결함을 사전에 감지하며, 장치의 멈춤 없이 해당 결함부분만을 제외하고 인쇄를 진행할 수 있는 그라비아 인쇄장치를 제공하는데 있다.

또한, 인쇄용 페이스트의 낭비를 막아 제조비용을 줄이는 한편, 제품불량의 발생을 방지할 수 있는 그라비아 인쇄장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 그라비아 인쇄장치는 둘레면에 도전성 페이스트가 도포되어 고속 이동하는 인쇄시트에 전극패턴을 인쇄하는 그라비아롤; 상기 인쇄시트를 매개로 상기 그라비아롤과 대향하여 배치되며, 상기 인쇄시트가 상기 그라비아롤에 밀착되도록 압착력을 가하는 압동롤; 상기 그라비아롤과 압동롤을 통해 상기 인쇄시트상에 전극패턴이 인쇄되기 전에 상기 인쇄시트의 결함을 감지하는 결함 감지수단; 및 상기 결함 감지수단에서 송신되는 신호에 따라 상기 인쇄시트의 결함부분이 인쇄되지 않고 통과되도록 상기 압동롤과 그라비아롤을 분리 및 접촉시키는 분리수단;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 결함 감지수단의 신호를 수신하고, 상기 신호를 통해 상기 인쇄시트상의 결함부분이 상기 압동롤과 그라비아롤에 도착하는 시간을 계산하여 상기 분리수단을 작동시키는 제어수단을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 분리수단은, 상기 압동롤이 그라비아롤에 대해 평행상태를 유지하며 그라비아롤과 분리 및 접촉되도록 상기 압동롤의 양끝단에서 연장형성되는 중심축을 승하강시킬 수 있다.

또한, 상기 분리수단은, 외주면이 상기 압동롤의 중심축과 면접촉하고, 회전축이 편심되어 회전하는 캠; 및 상기 압동롤의 중심축이 상기 캠의 외주면을 따라 이동하여 승하강하도록 상기 캠을 회전구동시키는 모터;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 분리수단은, 끝단부가 상기 압동롤의 중심축과 결합하는 로드; 및 상기 압동롤의 중심축이 상기 로드와 함께 승하강하도록 상기 로드를 이동시키는 유압 또는 공압 실린더;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 그라비아 인쇄장치는 고속으로 이동하는 인쇄 시트에서 결함을 사전에 감지하고, 결함 감지시 장치를 멈추지 않고도 해당 결함부분만을 제외하고 인쇄를 진행할 수 있어 생산성이 향상되는 효과를 가진다.

또한, 결함부분에 사용되는 인쇄용 페이스트의 낭비를 막아 제조비용이 절감되는 한편, 인쇄결함에 따른 제품불량의 발생을 방지하여 제품의 신뢰성이 향상되는 효과를 가진다.

본 발명의 실시예에 따른 그라비아 인쇄장치에 관한 구체적인 사항을 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 그라비아 인쇄장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 그라비아 인쇄장치에서 분리수단의 일실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 3a, 3b는 도 2에 도시한 분리수단을 통해 압동롤과 그라비아롤이 분리 및 접촉되는 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

그리고, 도 4는 도 1에 도시한 그라비아 인쇄장치에서 분리수단의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 5a, 5b는 도 4에 도시한 분리수단을 통해 압동롤과 그라비아롤이 분리 및 접촉되는 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 6a, 6b는 본 발명에 따른 제어수단을 통해 분리수단을 작동시켜 결함부분이 인쇄되지 않고 통과하는 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 그라비아 인쇄장치(1)는 그라비아롤(10), 압동롤(20), 결함 감지수단(30), 분리수단(40)을 포함하여 구성된다.

상기 그라비아롤(gravure roll)(10)은 둘레면에 도전성 페이스트가 도포되어 고속 이동하는 인쇄시트(70)에 전극(71) 패턴을 인쇄하는 롤부재이다.

상기 그라비아롤(10)의 표면에는 전극을 이루는 회로패턴(12)이 형성되며, 도전성 페이스트가 담긴 셀(미도시) 내에 상기 그라비아롤을 침지하여 상기 그라비아롤(10)의 표면에 도전성 페이스트가 부여된다.

그리고, 여분의 도전성 페이스트는 미도시된 닥터 블레이드(doctor blade)에 의해 제거된다.

상기 그라비아롤(10)에 의해 도전성 페이스트로 이루어지는 내부 전극(71)이 인쇄형성되는 인쇄시트(70)는 세라믹 그린시트이며, 바람직하게는 캐리어 필름에 의해 배접된 세라믹 그린시트이다.

상기 인쇄시트(70)상에 상기 그라비아롤(10)의 회로패턴을 따라 내부 전극(71)을 인쇄하기 위해서는 상기 인쇄시트(70)를 매개로 상기 그라비아롤(10)과 대향하는 압동롤(20)로부터 가해지는 소정의 압력이 필요하다.

즉, 도면에서와 같이 상기 그라비아롤(10)에 대해 인쇄시트(70)를 사이에 두고 대향하여 배치되는 압동롤(20)을 구비하고, 상기 압동롤(20)이 가하는 압착력(Pp)에 의해 상기 인쇄시트(70)가 상기 그라바아롤(10)에 밀착되어 상기 인쇄시트(70)의 표면에는 내부 전극(71)이 인쇄된다.

상기 압동롤(20)은 미도시된 압동 실린더의 피스톤과 연결되어 상기 피스톤의 수직이동을 통해 상기 인쇄시트(70)에 가하는 접촉압력(Pc)을 유지 및 조절한다.

이러한 상기 압동롤(20)은 상기 인쇄시트(70)를 매개로 상기 그라비아롤(10)과 대향하는 위치에 배치되어 상기 그라비아롤(10)과 함께 상기 인쇄시트(70)의 이동속도에 맞추어 회전한다.

그리고, 상기 압동롤(20)은 상기 그라비아롤(10)과 적어도 동일한 크기의 길이로 형성되거나 보다 작은 길이로 형성되며, 상기 그라비아롤(10)과의 사이틈은 길이방향을 따라 일정한 간격을 유지하도록 한다.

상기 사이틈의 크기는 인쇄시트(70)의 두께 및 내부 전극의 두께 등에 따라서 조절가능하며, 이러한 사이틈의 크기 조절은 상기 압동 실린더의 피스톤을 통해 조절한다.

상기 압동롤(20)과 그라비아롤(10)의 전방이나 후방 또는 전후방에는 상기 인쇄시트(70)의 이동방향을 가이드하는 가이드롤(60)을 더 구비할 수 있다.

한편, 상기 결함 감지수단(30)은 상기 그라비아롤(10)과 압동롤(20)을 통해 고속 이동하는 상기 인쇄시트(70)상에 전극(71) 패턴이 인쇄되기 전에 상기 인쇄시트(70)의 결함을 감지한다.

도 1 및 도 6에서와 같이, 상기 결함 감지수단(30)은 상기 그라비아롤(10)과 압동롤(20)로부터 소정 거리(D)만큼 이격되어, 상기 인쇄시트(70)의 이동방향에 대해 반대측 전방에 구비된다.

즉, 상기 결함 감지수단(30)을 통해 인쇄시트(70)의 결함(72)유무를 먼저 검출한 다음, 상기 그라비아롤(10)과 압동롤(20)을 통해 상기 인쇄시트(70)에 내부 전극(71)을 인쇄하는 것이며, 이러한 검출 및 인쇄공정은 고속 이동하는 인쇄시트(70)에 맞춰 연속적으로 진행된다.

상기 결함 감지수단(30)은 인쇄시트(70)로 빛을 조사하는 광원(32)과 상기 인쇄시트(70)를 투과한 빛을 수광하는 카메라(31)로 구성되며, 빛의 조도 변화를 감지하여 결함유무를 검출한다.

따라서, 상기 인쇄시트(70) 상의 이물결함이나 핀홀결함에 의해 상기 인쇄시트(70)를 투과하는 빛의 조도가 변하게 되면, 상기 카메라(31)는 이를 감지하여 분 리수단(40)을 구동시키기 위한 신호를 전송한다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에서는 상기 결함 감지수단(30)으로 광원(32) 및 카메라(31)로 구성되는 투광 카메라 장치를 사용하는 것으로 설명하였으나 이에 한정하는 것은 아니며, 레이저 또는 초음파 장치를 통한 검출도 가능하다.

상기 분리수단(40)은 상기 결함 감지수단(30)에서 송신되는 신호에 따라 상기 압동롤(20)과 그라비아롤(10)을 분리 및 접촉시켜 상기 인쇄시트(70)의 결함(72)부분은 인쇄하지 않고 그대로 통과시킨다.

도 2 내지 도 5를 참조하여 상기 분리수단에 대해 구체적으로 설명한다.

고속 이동하는 상기 인쇄시트(70)가 상기 압동롤(20)과 그라비아롤(10) 사이를 통과할 때, 회전하는 양 롤(10,20) 사이의 압착력(Pp)에 의해 상기 인쇄시트(70)에는 전극(71) 패턴이 연속하여 인쇄된다.

이때, 상기 인쇄시트(70)상에 결함(72)이 검출되면 상기 결함(72)부분에는 전극(71)패턴이 인쇄되지 않도록 상기 결함부분의 도달에 맞춰 상기 압동롤(20)과 그라비아롤(10) 사이의 압착력(Pp)을 제거해야 한다.

따라서, 상기 압동롤(20)이 압동 실린더(미도시)를 통해 상기 압동롤에 가하는 소정의 접촉압력(Pc)보다 큰 힘(Pf)을 반대방향으로 가하게 되면, 상기 압동롤(20)과 그라비아롤(10)이 분리되어 양 롤(10,20) 사이의 압착력(Pp)이 제거될 수 있다.

이를 위해 상기 분리수단(40)은 상기 압동롤(20)이 그라비아롤(10)에 대해 평행상태를 유지하며 그라비아롤(10)과 분리 및 접촉되도록 상기 압동롤(20)의 양 끝단에서 연장형성되는 중심축(21)을 승하강시킨다.

즉, 상기 분리수단(400)을 통해 상기 압동롤(20)의 양 중심축(21)은 접촉압력(Pc)과 반대방향으로 승하강되어 상기 압동롤(20)과 그라비아롤(10)이 분리 및 접촉되는 것이며, 상기 그라비아롤(10)의 양 중심축(11)을 승하강시키는 것도 가능하다.

도 2 및 도 3에서와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 분리수단(40)은 외주면이 상기 압동롤(20)의 중심축(210과 면접촉하고 회전축(42)이 편심되어 회전하는 캠(41)과, 상기 압동롤(20)의 중심축(21)이 상기 캠(41)의 외주면을 따라 이동하여 승하강하도록 상기 캠(41)을 회전구동시키는 모터(43)를 포함할 수 있다.

따라서, 원형 또는 타원형의 플레이트 구조를 가지는 상기 캠(41)은 회전하면서 그 외주면과 면접촉하는 상기 압동롤(20)의 중심축(21)을 안내하여 상기 캠(41)의 편심거리(d)만큼 상기 중심축(21)을 승하강시킨다.

이때, 상기 캠(41)이 상기 중심축(21)에 가하는 힘(Pf)은 압동 실린더에 의해 가해지는 접촉압력(Pc) 보다 크므로 상기 중심축(21)은 승강하여 압동롤(20)과 그라비아롤(10)은 분리된다.

또한, 도 4 및 도 5에서와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 분리수단(40')은 끝단부가 상기 압동롤(20)의 중심축(21)과 결합하는 로드(44)와, 상기 압동롤(20)의 중심축(21)이 상기 로드(44)와 함께 승하강하도록 상기 로드(44)를 이동시키는 유압 또는 공압 실린더(45)를 포함할 수 있다.

따라서, 상기 로드(44)의 이동거리(l)만큼 상기 로드(44)와 결합하는 상기 중심축(21)을 승하강시킬 수 있어 상기 압동롤(20)과 그라비아롤(10)을 분리 및 접촉시키는 것이 가능하다.

이와 같이 상기 분리수단(40,40')은 상기 인쇄시트(70)상에 결함(72)이 검출되면 상기 압동롤(20)과 그라비아롤(10)을 분리시켜 상기 인쇄시트(70)의 이동을 멈추지 않고 결함(72)부분을 그대로 통과시킴으로써 상기 인쇄시트(70)상의 결함(72)부분에만 전극(71)패턴이 인쇄되지 않도록 한다.

그리고, 상기 인쇄시트(70)의 결함(72)부분이 통과한 후에는 다시 상기 압동롤(20)과 그라비아롤(10)을 접촉시켜 상기 인쇄시트(70)상에 전극(71)인쇄가 연속적으로 진행되도록 한다.

한편, 본 발명은 상기 결함 감지수단(30) 및 분리수단(40,40')과 연결되어 결함 감지수단(30)의 신호를 수신하고, 상기 분리수단(40,40')을 작동시키는 제어수단(50)을 더 포함한다.

상기 제어수단(50)은 PLC(Programmable Logic Controller)인 것이 바람직하다.

도 6에서와 같이, 상기 제어수단(50)은 상기 결함 감지수단(30)을 통해 인쇄시트(70)상의 결함검출 신호를 수신하게 되면, 상기 결함 감지수단(30)과 상기 압동롤(20) 사이의 거리(D) 및 상기 인쇄시트(70)의 이동속도(V)를 토대로 결함(72)부분이 상기 압동롤(20)과 그라비아롤(10)에 도착하는 시간을 계산하여 상기 분리수단(40,40')을 작동시킨다.

따라서, 상기 결함(72)부분이 도달하는 시간에 맞춰 상기 압동롤(20)과 그라 비아롤(10)은 분리되고, 상기 결함(72)부분은 전극(71)패턴이 인쇄되지 않은 상태로 통과하여 후공정시 칩 불량의 발생을 방지할 뿐만 아니라 도전성 페이스트의 낭비도 줄일 수 있다.

상기 결함(72)부분이 모두 통과한 후에는 다시 상기 분리수단(40,40')을 작동시켜 상기 압동롤(20)과 그라비아롤(10)을 접촉시킴으로써 인쇄시트(70)의 이동을 멈추지 않고 전극(71)인쇄가 연속적으로 진행되도록 하여 생산성을 향상시키는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 그라비아 인쇄장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시한 그라비아 인쇄장치에서 분리수단의 일실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 3a, 3b는 도 2에 도시한 분리수단을 통해 압동롤과 그라비아롤이 분리 및 접촉되는 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 4는 도 1에 도시한 그라비아 인쇄장치에서 분리수단의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 5a, 5b는 도 4에 도시한 분리수단을 통해 압동롤과 그라비아롤이 분리 및 접촉되는 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 6a, 6b는 본 발명에 따른 제어수단을 통해 분리수단을 작동시켜 결함부분이 인쇄되지 않고 통과하는 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10....... 그라비아롤 20....... 압동롤

30....... 결함 감지수단 31....... 카메라

32....... 광원 40,40'... 분리수단

50....... 제어수단 60....... 가이드롤

70....... 인쇄시트 72....... 결함

Claims

둘레면에 도전성 페이스트가 도포되어 고속 이동하는 인쇄시트에 전극패턴을 인쇄하는 그라비아롤;

상기 인쇄시트를 매개로 상기 그라비아롤과 대향하여 배치되며, 상기 인쇄시트가 상기 그라비아롤에 밀착되도록 압착력을 가하는 압동롤;

상기 그라비아롤과 압동롤을 통해 상기 인쇄시트상에 전극패턴이 인쇄되기 전에 상기 인쇄시트의 결함을 감지하는 결함 감지수단; 및

상기 결함 감지수단에서 송신되는 신호에 따라 상기 인쇄시트의 결함부분이 인쇄되지 않고 통과되도록 상기 압동롤과 그라비아롤을 분리 및 접촉시키는 분리수단;

을 포함하는 그라비아 인쇄장치.
제1항에 있어서,

상기 결함 감지수단의 신호를 수신하고, 상기 신호를 통해 상기 인쇄시트상의 결함부분이 상기 압동롤과 그라비아롤에 도착하는 시간을 계산하여 상기 분리수단을 작동시키는 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비아 인쇄장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 분리수단은,

상기 압동롤이 그라비아롤에 대해 평행상태를 유지하며 그라비아롤과 분리 및 접촉되도록 상기 압동롤의 양끝단에서 연장형성되는 중심축을 승하강시키는 것을 특징으로 하는 그라비아 인쇄장치.
제3항에 있어서,

상기 분리수단은,

외주면이 상기 압동롤의 중심축과 면접촉하고, 회전축이 편심되어 회전하는 캠; 및

상기 압동롤의 중심축이 상기 캠의 외주면을 따라 이동하여 승하강하도록 상기 캠을 회전구동시키는 모터;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비아 인쇄장치.
제3항에 있어서,

상기 분리수단은,

끝단부가 상기 압동롤의 중심축과 결합하는 로드; 및

상기 압동롤의 중심축이 상기 로드와 함께 승하강하도록 상기 로드를 이동시키는 유압 또는 공압 실린더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비아 인쇄장치.