KR101194312B1

KR101194312B1 - 인쇄 패턴의 정밀도가 향상된 롤투롤 인쇄장치

Info

Publication number: KR101194312B1
Application number: KR1020120021656A
Authority: KR
Inventors: 최동권
Original assignee: 성안기계 (주)
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2012-10-24
Also published as: US20130228083A1; US8820231B2

Abstract

본 발명은 패턴마스크의 장력을 조절할 수 있도록 함으로써 인쇄 패턴의 정밀도가 향상될 수 있도록 한 롤투롤 인쇄장치에 관한 것이다.
그 구성은, n각형(n은 3 이상의 정수)을 이루도록 배열되는 n개의 서포트롤러; 내외면을 관통하여 형성된 다수의 패턴부를 갖고, 상기 각 서포트롤러를 상호 연결하는 형태로 배치되는 루프(loop)형 패턴마스크; 상기 패턴마스크의 순환 동작을 위한 구동부; 인쇄대상체 언와인더 및 리와인더, 그리고 상호 인접 배치된 두 서포트롤러 사이에 배치되되 상기 패턴마스크 외측에 배치되어 상기 언와인더에서 상기 리와인더로 이송되는 인쇄대상체를 받치게 되는 백업롤러를 포함하는 이송유닛; 상기 패턴마스크 내측에 배치되고, 상기 백업롤러에 지지된 인쇄대상체를 향해 잉크를 토출하는 프린팅유닛; 및 상기 패턴마스크를 위한 장력조절수단;을 포함하여 이루어진다.
이와 같은 구성에 의하면, 패턴마스크 내측에 배치된 프린팅유닛이 상기 패턴마스크에 형성된 패턴부를 통해 인쇄대상체에 패턴을 형성시키되, 이때 상기 패턴마스크가 장력조절수단에 의해 일정한 장력을 유지하게 됨으로써 상기 인쇄대상체에 정밀한 인쇄 패턴을 형성시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

인쇄 패턴의 정밀도가 향상된 롤투롤 인쇄장치{APPARATUS FOR ROLL TO ROLL TYPE PRINTING}

본 발명은 패턴마스크의 장력을 조절할 수 있도록 함으로써 인쇄 패턴의 정밀도가 향상될 수 있도록 한 롤투롤 인쇄장치에 관한 것이다.

인쇄 패턴의 정밀도가 향상될 수 있도록 한 롤투롤 인쇄장치에 관한 기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0001379호(2011년 01월 06일 공고, 이하 '선행기술'이라고 함) "롤투롤 인쇄장치"가 제시되어 있다.

상기 선행기술은, "유체를 일정량 수용하기 위해 몸체의 내부에 형성된 챔버, 상기 유체의 분사를 위해 상기 챔버로부터 연통되어 몸체의 일측면으로 형성된 노즐이 형성된 몸체, 상기 유체가 상기 노즐을 통해 분사되도록 정전기장을 형성하는 액추에이터를 포함하는 액적분사 잉크젯헤드가 외주면에 다수개 배열되어 구비된 인쇄롤러부;가 구비된 롤투롤 인쇄장치에 있어서,

상기 인쇄롤러부의 중심축선을 따라 등간격으로 배열된 임의의 제1열노즐부와, 상기 제1열노즐부와 이웃하여 상기 인쇄롤러부의 중심축선을 따라 등간격으로 배열된 임의의 제2열노즐부를 포함하여 구성되되, 상기 제1열노즐부를 구성하는 각 노즐의 사이마다 상기 제2열노즐부를 구성하는 각 노즐이 배열된 것을 특징"으로 하는 것으로서,

매우 작은 마이크로 크기의 인쇄물을 만들 수 있으며, 인쇄물의 해상도, 집정도 및 정밀도가 향상될 수 있도록 한 기술이다.

상기 선행기술은 인쇄롤러부 외주면에 다수의 노즐부를 배열하되, 정전기장 유도에 의한 마이크로 잉크젯을 구현함으로써 미세 패턴이 형성될 수 있도록 하고는 있으나,

상기 인쇄롤러부에 다수의 노즐부가 구비되어야 함으로써 제작이 곤란하고, 제작비가 높은 문제가 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 인쇄 패턴의 정밀도가 향상된 롤투롤 인쇄장치는,

n각형(n은 3 이상의 정수)을 이루도록 배열되는 n개의 서포트롤러;

내외면을 관통하여 형성된 다수의 패턴부를 갖고, 상기 각 서포트롤러를 상호 연결하는 형태로 배치되는 루프(loop)형 패턴마스크;

상기 패턴마스크의 순환 동작을 위한 구동부;

인쇄대상체 언와인더 및 리와인더, 그리고 상호 인접 배치된 두 서포트롤러 사이에 배치되되 상기 패턴마스크 외측에 배치되어 상기 언와인더에서 상기 리와인더로 이송되는 인쇄대상체를 받치게 되는 백업롤러를 포함하는 이송유닛;

상기 패턴마스크 내측에 배치되고, 상기 백업롤러에 지지된 인쇄대상체를 향해 잉크를 토출하는 프린팅유닛; 및

상기 패턴마스크를 위한 장력조절수단;

을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 다른 특징에 의하면,

상기 장력조절수단은

상기 각 서포트롤러 중 어느 한 서포트롤러에 연결되는 로드셀;

상기 로드셀이 연결된 서포트롤러를 상기 패턴마스크 내측 방향 또는 외측 방향으로 이동시키기 위한 변위수단; 및

상기 로드셀의 측정값에 따라 상기 변위수단을 작동시켜 상기 로드셀이 연결된 서포트롤러의 위치를 제어하게 되는 컨트롤러;

를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면,

상기 장력조절수단은

상기 패턴마스크 외면에 접촉되고, 상호 인접 배치된 두 서포트롤러 사이에 배치되는 가압롤러;

상기 가압롤러에 연결되는 로드셀;

상기 가압롤러를 상기 패턴마스크 내측 방향 또는 외측 방향으로 이동시키기 위한 변위수단; 및

상기 로드셀의 측정값에 따라 상기 변위수단을 작동시켜 상기 가압롤러의 위치를 제어하게 되는 컨트롤러;

를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면,

상기 프린팅유닛은

내부 캐비티 및 상기 캐비티로 잉크를 공급하기 위한 상부 주입부를 갖되, 상기 캐비티와 상기 주입부를 갖는 제1분체, 그리고 상기 제1분체에 결합되어 상기 캐비티를 덮는 제2분체로 이루어진 바디;

상기 바디의 각 분체에 개재되고, 상기 제1분체의 캐비티와 마주하는 일부 또는 전부 영역에 형성된 하방 개구형 토출부를 갖는 제1심플레이트; 및

상기 제1심플레이트와 상기 제2분체에 개재되고, 상기 제1심플레이트의 토출부 일측을 가리게 되는 스크린부, 그리고 상기 스크린부에서 하방 연장되어 상기 패턴마스크를 상기 백업롤러 측으로 가압하게 되는 스퀴즈부를 갖는 제2심플레이트;

를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 의한 인쇄 패턴의 정밀도가 향상된 롤투롤 인쇄장치는,

패턴마스크 내측에 배치된 프린팅유닛이 상기 패턴마스크에 형성된 패턴부를 통해 인쇄대상체에 패턴을 형성시키되, 이때 상기 패턴마스크가 장력조절수단에 의해 일정한 장력을 유지하게 됨으로써 상기 인쇄대상체에 정밀한 인쇄 패턴을 형성시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 패턴마스크가 다각형을 이루는 각 서포트롤러를 감싸는 형태로 이루어짐으로써 패턴마스크의 제작 및 교체가 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 인쇄 패턴의 정밀도가 향상된 롤투롤 인쇄장치의 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 프린팅유닛의 분해 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 프린팅유닛의 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 인쇄 패턴의 정밀도가 향상된 롤투롤 인쇄장치의 개략도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에서와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 인쇄 패턴의 정밀도가 향상된 롤투롤 인쇄장치는 크게 서포트롤러(100), 패턴마스크(200), 이송유닛(300), 프린팅유닛(400) 및 장력조절수단(500)으로 이루어진다.

이하 각 구성에 대해 살펴보면,

상기 서포트롤러(100)는

도 1에 도시된 바와 같이,

세 개가 구비되어 상호 삼각형을 이루도록 배열된다.

상기 패턴마스크(200)는

도 1에 도시된 바와 같이,

루프(loop)형으로 이루어진 것으로서,

내외(內外)면을 관통하여 형성된 다수의 패턴부(210)를 갖고, 상기 각 서포트롤러(100)를 상호 연결하는 형태로 배치된다.

따라서 상기 패턴마스크(200)는 상기 각 서포트롤러(100)에 의해 삼각형을 이루도록 지지되며, 이에 의해 상기 패턴마스크(200) 내측에는 상기 프린팅유닛(400)이 배치될 수 있는 수용공간부(220)가 마련된다.

결국, 상기 서포트롤러(100)는 상기 패턴마스크(200)를 지지하기 위한 것이며, 따라서 상기 서포트롤러(100)는 상기 패턴마스크(200) 내측에 수용공간부(220)가 형성될 수 있도록 상기 패턴마스크(200)를 지지하는 범위 내에서 삼각형뿐만 아니라, 사각형, 오각형, 육각형 등 다양한 형태를 이루며 배열될 수 있을 것이다.

즉, 상기 서포트롤러(100)는 n개(n은 3 이상의 정수)가 구비되어 n각형을 이루도록 배열될 수 있다.

상기 패턴마스크(200)는 스테인리스, 인바(invar), 니켈과 같은 재질로 이루어진 기다란 금속 판재에 에칭(etching) 또는 레이저가공 등의 방법으로 패턴부(210)를 형성시킨 후, 판재의 양단부를 연결함으로써 제작될 수 있다.

상기 패턴마스크(200)는 인쇄될 패턴의 두께에 따라 20㎛ 내지 100㎛ 정도의 두께 갖도록 제작된다.

한편, 상기 각 서포트롤러(100) 중 어느 한 서포트롤러(100)에는 상기 패턴마스크(200)의 순환 동작을 위한 구동부(미도시)가 연결된다.

본 실시예에서 상기 구동부는 세 서포트롤러(100) 중 상부에 배치된 서포트롤러(100)에 연결되는 것으로 하며, 이하에서는 상기 구동부가 연결된 서포트롤러(100)를 구동롤러(100A)라 지칭하기로 한다.

상기 구동부는 모터로 이루어져 상기 구동롤러(100A)를 회전시키게 되고, 이 구동롤러(100A)의 선회 동작에 의해 상기 패턴마스크(200)가 순환 동작하게 된다.

도시된 바와 같이, 상기 구동롤러(100A)는 다른 두 서포트롤러(100)보다 큰 지름을 갖도록 이루지는 것이 바람직한데, 이에 의해 상기 패턴마스크(200)와의 접촉면적이 증대되어 패턴마스크(200)를 원활하게 순환 동작시킬 수 있다.

그리고 상기 구동롤러(100A)의 외주면에는 고무롤(110)이 끼워지고, 이때 상기 고무롤(110)의 외주면에는 상기 패턴마스크(200)의 원활한 순환 동작 및 내구성 향상 등을 위한 DLC(Diamond Like Carbon)코팅층이 형성될 수 있다.

상기 이송유닛(300)은

인쇄대상체(10)를 이송하기 위한 것으로서,

도 1에 도시된 바와 같이,

인쇄대상체(10) 언와인더(unwinder)(310) 및 리와인더(rewinder)(320), 그리고 상호 인접 배치된 두 서포트롤러(100) 사이에 배치되되 상기 패턴마스크(200) 외측에 배치되어 상기 언와인더(310)에서 상기 리와인더(320)로 이송되는 인쇄대상체(10)를 받치게 되는 백업롤러(330)를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 인쇄대상체(10)는 가요성(可撓性)이 있는 기판으로서, 웨브(web) 형태로 이루어져 상기 언와인더(310)에서 상기 리와인더(320)로 이송된다.

상기 프린팅유닛(400)은

상기 패턴마스크(200) 내측에 배치되어 상기 백업롤러(330)에 지지된 인쇄대상체(10)를 향해 잉크를 토출하게 되는 것으로서,

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이,

내부 캐비티(cavity)(411a) 및 상기 캐비티(411a)로 잉크를 공급하기 위한 상부 주입부(411b)를 갖되, 상기 캐비티(411a)와 상기 주입부(411b)가 형성된 제1분체(411), 그리고 상기 제1분체(411)에 결합되어 상기 캐비티(411a)를 덮는 제2분체(412)로 이루어진 바디(410),

상기 바디(410)의 각 분체(411, 412)에 개재되고, 상기 제1분체(411)의 캐비티(411a)와 마주하는 일부 또는 전부 영역에 형성된 하방 개구형 토출부(421)를 갖는 제1심플레이트(shim plate)(420), 및

상기 제1심플레이트(420)와 상기 제2분체(412)에 개재되고, 상기 제1심플레이트(420)의 토출부(421) 일측을 가리게 되는 스크린(screen)부(431), 그리고 상기 스크린부(431)에서 하방 연장되어 상기 패턴마스크(200)를 상기 백업롤러(330) 측으로 가압하게 되는 스퀴즈(squeeze)부(432)를 갖는 제2심플레이트(430)를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 제1분체(411)의 주입부(411b)에는 별도로 구비된 잉크 공급장치가 연결되며, 따라서 상기 잉크 공급장치에서 공급되는 잉크는 상기 주입부(411b)를 통해 상기 캐비티(411a)로 이송된다.

상기 제1 및 제2 심플레이트(420, 430)는 50㎛ 내지 100㎛ 정도의 두께를 갖는 스테인리스, 니켈, 폴리머 등의 재질로 이루어진 판재로 제작된다.

상기 제1심플레이트(420)의 토출부(421)는 상기 제1분체(411)의 캐비티(411a)와 연통되고, 이에 따라 상기 토출부(421)는 상기 캐비티(411a)에 공급된 잉크가 상기 바디(410) 하방으로 토출될 수 있도록 토출경로를 제공하게 된다.

상기 제2심플레이트(430)의 스퀴즈부(432)는 상기 패턴마스크(200)를 가압함으로써 상기 패턴마스크(200)를 인쇄대상체(10)에 접촉시키게 되고, 상기 제1심플레이트(420)의 토출부(421)를 통해 토출되는 잉크를 상기 인쇄대상체(10)로 유도하게 된다.

결국, 상기 프린팅유닛(400)은 상기 수용공간부(220)에 배치되어 상기 패턴마스크(200)에 형성된 패턴부(210)를 통해 상기 인쇄대상체(10)를 향하여 잉크를 토출함으로써 상기 인쇄대상체(10)에 인쇄 패턴을 형성시키게 되고, 이때 상기 제2심플레이트(430)의 스퀴즈부(432)가 상기 패턴마스크(200)를 가압하여 인쇄대상체(10)에 접촉시키게 됨으로써 상기 인쇄대상체(10)에 더욱 정밀한 인쇄 패턴을 형성시킬 수 있게 된다.

한편, 필요에 따라 상기 프린팅유닛(400)에는 상하 위치 조절을 위한 승강수단 및 상기 백업롤러(330)에 지지된 인쇄대상체(10)에 대한 각도조절수단이 구비될 수 있을 것이다.

상기 장력조절수단(500)은

상기 인쇄대상체(10)의 이송방향에 대한 상기 패턴마스크(200)의 장력을 조절하기 위한 것으로서,

도 1에 도시된 바와 같이,

상기 각 서포트롤러(100) 중 어느 한 서포트롤러(100)에 연결되는 로드셀(load cell)(510),

상기 로드셀(510)이 연결된 서포트롤러(100)를 상기 패턴마스크(200) 내측 방향 또는 외측 방향으로 이동시키기 위한 변위수단(520), 및

상기 로드셀(510)의 측정값에 따라 상기 변위수단(520)을 작동시켜 상기 로드셀(510)이 연결된 서포트롤러(100)의 위치를 제어하게 되는 컨트롤러(530)를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 변위수단(520)은 공지의 실린더, 또는 모터 및 볼스크류(ball screw)와 같이 대상체의 직선운동을 가능케 하는 다양한 장치가 적용될 수 있을 것이다.

결국, 상기 장력조절수단(500)은 상기 패턴마스크(200), 상기 인쇄대상체(10) 및 상기 인쇄대상체(10)에 형성될 인쇄 패턴 등의 조건에 따라 미리 설정해놓은 기준치와 상기 로드셀(510)의 측정값을 비교하고, 상기 측정값이 상기 기준치에 도달할 수 있도록 상기 서포트롤러(100)의 위치를 제어하게 된다.

따라서 상기 패턴마스크(200)가 일정한 장력을 유지할 수 있으며, 이에 의해 인쇄대상체(10)에 형성된 인쇄 패턴의 정밀도가 향상될 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 장력조절수단(500)은

상기 패턴마스크(200) 외면에 접촉되고, 상호 인접 배치된 두 서포트롤러(100) 사이에 배치되는 가압롤러(540),

상기 가압롤러(540)에 연결되는 로드셀(510),

상기 가압롤러(540)를 상기 패턴마스크(200) 내측 방향 또는 외측 방향으로 이동시키기 위한 변위수단(520), 및

상기 로드셀(510)의 측정값에 따라 상기 변위수단(520)을 작동시켜 상기 가압롤러(540)의 위치를 제어하게 되는 컨트롤러(530)를 포함하여 이루어질 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같은 장력조절수단(500)은 상기 패턴마스크(200)를 외측에서 내측으로 가압하되, 그 가압 정도를 조절함으로써 상기 패턴마스크(200)의 장력을 조절하게 된다.

이와 같이 상기 장력조절수단(500)은 상기 패턴마스크(200)를 외측으로 당기거나, 또는 내측으로 가압함으로써 패턴마스크(200)의 장력을 조절하게 되는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능할 것이다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "인쇄 패턴의 정밀도가 향상된 롤투롤 인쇄장치"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

100 ; 서포트롤러
110 ; 고무롤
200 ; 패턴마스크
210 ; 패턴부 220 ; 수용공간부
300 ; 이송유닛
310 ; 언와인더 320 ; 리와인더 330 ; 백업롤러
400 ; 프린팅유닛
410 ; 바디
411 ; 제1분체
411a ; 캐비티 411b ; 주입부
412 ; 제2분체
420 ; 제1심플레이트
421 ; 토출부
430 ; 제2심플레이트
431 ; 스크린부 432 ; 스퀴즈부
500 ; 장력조절수단
510 ; 로드셀 520 ; 변위수단
530 ; 컨트롤러 540 ; 가압롤러

Claims

n각형(n은 3 이상의 정수)을 이루도록 배열되는 n개의 서포트롤러(100);
내외면을 관통하여 형성된 다수의 패턴부(210)를 갖고, 상기 각 서포트롤러(100)를 상호 연결하는 형태로 배치되는 루프(loop)형 패턴마스크(200);
상기 패턴마스크(200)의 순환 동작을 위한 구동부;
인쇄대상체(10) 언와인더(310) 및 리와인더(320), 그리고 상호 인접 배치된 두 서포트롤러(100) 사이에 배치되되 상기 패턴마스크(200) 외측에 배치되어 상기 언와인더(310)에서 상기 리와인더(320)로 이송되는 인쇄대상체(10)를 지지하는 백업롤러(330)를 포함하는 이송유닛(300);
상기 패턴마스크(200) 내측에 배치되고, 상기 백업롤러(330)에 지지된 인쇄대상체(10)를 향해 잉크를 토출하는 프린팅유닛(400); 및
상기 패턴마스크(200)를 위한 장력조절수단(500);
을 포함하되,
상기 프린팅유닛(400)은
내부 캐비티(411a) 및 상기 캐비티(411a)로 잉크를 공급하기 위한 상부 주입부(411b)를 갖되, 상기 캐비티(411a)와 상기 주입부(411b)가 형성된 제1분체(411), 그리고 상기 제1분체(411)에 결합되어 상기 캐비티(411a)를 덮는 제2분체(412)로 이루어진 바디(410);
상기 바디(410)의 각 분체(411, 412)에 개재되고, 상기 제1분체(411)의 캐비티(411a)와 마주하는 일부 또는 전부 영역에 형성된 하방 개구형 토출부(421)를 갖는 제1심플레이트(420); 및
상기 제1심플레이트(420)와 상기 제2분체(412)에 개재되고, 상기 제1심플레이트(420)의 토출부(421) 일측을 가리게 되는 스크린부(431), 그리고 상기 스크린부(431)에서 하방 연장되어 상기 패턴마스크(200)를 상기 백업롤러(330) 측으로 가압하게 되는 스퀴즈부(432)를 갖는 제2심플레이트(430);
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인쇄 패턴의 정밀도가 향상된 롤투롤 인쇄장치.
제1항에 있어서,
상기 장력조절수단(500)은
상기 각 서포트롤러(100) 중 어느 한 서포트롤러(100)에 연결되는 로드셀(510);
상기 로드셀(510)이 연결된 서포트롤러(100)를 상기 패턴마스크(200) 내측 방향 또는 외측 방향으로 이동시키기 위한 변위수단(520); 및
상기 로드셀(510)의 측정값에 따라 상기 변위수단(520)을 작동시켜 상기 로드셀(510)이 연결된 서포트롤러(100)의 위치를 제어하게 되는 컨트롤러(530);
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인쇄 패턴의 정밀도가 향상된 롤투롤 인쇄장치.
제1항에 있어서,
상기 장력조절수단(500)은
상기 패턴마스크(200) 외면에 접촉되고, 상호 인접 배치된 두 서포트롤러(100) 사이에 배치되는 가압롤러(540);
상기 가압롤러(540)에 연결되는 로드셀(510);
상기 가압롤러(540)를 상기 패턴마스크(200) 내측 방향 또는 외측 방향으로 이동시키기 위한 변위수단(520); 및
상기 로드셀(510)의 측정값에 따라 상기 변위수단(520)을 작동시켜 상기 가압롤러(540)의 위치를 제어하게 되는 컨트롤러(530);
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인쇄 패턴의 정밀도가 향상된 롤투롤 인쇄장치.
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