KR101445064B1 - 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법 - Google Patents

동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 전자 인쇄에 있어서 롤의 인압에 의한 변형 등에 따라 발생되는 롤과 기판 지지부 간의 동기화 오차를 보정할 수 있도록 하는, 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법을 제공함에 있다.

Description

동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법 {Printing apparatus and method being available to measure and compensate synchronization error}
본 발명은 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법에 관한 것이다.
기존의 전자 소자 제작 기술에서는 리소그래피(lithography) 기술이 널리 사용되어 왔다. 그런데 리소그래피 기술을 사용하여 실제 공정을 구성하자면, 진공 증착, 노광, 현상, 도금 또는 에칭 등 다양하고 복잡한 세부 공정들이 필요하여, 공정 설계 및 장치 구성이 복잡해지는 등의 문제가 있었다. 더불어 다양한 분야에서의 미세 기술의 발전으로 인하여, 굳이 포토 리소그래피가 아니고서도 다른 방식으로 집적 회로를 만들 수 있는 방법이 모색되어 왔다.
전자 인쇄는 간단히 인쇄(printing) 공정을 수행함으로써 전자 소자를 제작하는 방식의 기술이다. 전자 인쇄는 앞서 설명한 포토 리소그래피 공정을 대체함으로써 포토 리소그래피 공정에 내재되어 있는 공정 복잡성을 근본적으로 제거해 줄 수 있기 때문에, 최근 다양한 분야로 적용 범위가 확대되는 등 그에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 최근 활용되고 있는 인쇄 기술로, 비접촉식 인쇄 기술로는 잉크젯, 스프레이, 슬롯다이 코팅 등이 있으며, 접촉식 인쇄 기술로는 그라비아, 그라비아 옵셋, 리버스 옵셋, 스크린 인쇄를 대표적으로 들 수 있다.
한편, 최근 반도체 제작 기술에 있어서 단단한 재질의 기판이 아닌 유연한 재질의 필름 형태의 기판이 사용되는 경우가 증가하고 있다. 이러한 필름 형태의 기판을 사용할 경우 공정 속도가 증대되어 대량 양산이 가능해지는 장점이 있다. 이 때 여기에 상술한 바와 같은 전자 인쇄 기술이 결합되면 더욱 생산 효율이 증가할 수 있다는 점에서, 이러한 롤투롤(roll-to-roll) 생산 방식과 전자 인쇄 기술의 결합에 대한 연구가 매우 활발히 이루어지고 있다.
비접촉식 인쇄 기법의 경우 넓은 면적을 고르게 코팅하는 식의 인쇄를 수행하기에 적합한 반면, 미세한 패턴을 형성하기 위해서는 그라비아, 리버스 옵셋 등과 같은 접촉식 인쇄 기법이 주로 사용된다. 이러한 접촉식 인쇄 기법에서는 연속적 공정을 위해 일반적으로 롤이 많이 사용된다. 즉 롤 상에 인쇄할 패턴이 형성되고, 이 롤 상의 패턴이 기판으로 전사되어 인쇄가 이루어지도록 하는 것이다. 이러한 접촉식 인쇄 기법은 단단한 재질의 기판 또는 유연한 재질의 기판 모두에 적용할 수 있는데, 단단한 재질의 기판의 경우 롤과 스테이지 상에 놓인 기판이 접촉하게 되며, 유연한 재질의 기판의 경우 롤과 다른 롤 또는 다른 평판형 지지부에 의해 지지되는 유연 기판이 접촉하게 된다. 기판을 제외하면 전자의 경우에는 롤과 스테이지가 접촉하는 셈이 되며, 후자의 경우에는 롤과 롤 또는 롤과 평판형 지지부가 접촉하는 셈이 된다.
이러한 롤을 이용한 접촉식 전자 인쇄에 있어서, 롤이 회전하는 속도와 기판을 지지하는 기판 지지부가 이동하는 속도가 잘 동기화되어야 함은 당연하다. 이 동기화가 제대로 이루어지지 않을 경우 롤이 미끄러지는 등의 문제가 발생하여 기판 상에 패턴이 올바르게 인쇄되지 못하는 것이다.
롤의 회전 속도와 기판 지지부의 이동 속도를 동기화하기 위해서는 롤의 반경 및 롤의 회전 각속도의 곱과 기판 지지부의 선형 이동 속도가 동일하게 만들어 주기만 하면 된다. 그런데, 실제로는 롤의 표면이 고무 등과 같은 유연한 재질로 되어 있으며, 롤이 기판 상에 인압되면서 인쇄 작업이 수행되기 때문에 즉 인쇄 위치에서 롤이 눌려져서 반경이 변화하게 된다. 이에 따라 단순히 변형이 일어나지 않은상태의 롤의 반경 및 롤의 회전 각속도의 곱과 기판 지지부의 선형 이동 속도를 동일하게 맞추어 준다고 해도, 실제 인쇄 작업 시에는 롤 반경의 변화로 인하여 롤과 기판 간 동기화 오차가 발생하게 된다.
종래에 접촉식 인쇄에 있어서의 오차 보정을 위한 여러 기술이 개시된 바 있다. 한국특허등록 제0981278호("롤과 기판의 정렬오차 보정이 가능한 유연 전자소자의 인쇄 장치 및 그 인쇄 방법", 2010.09.03), 일본특허공개 제2011-173393호("인쇄용 롤과 판, 인쇄 대상의 경사 보정 장치", 2011.09.08), 일본특허공개 제2011-037239호("인쇄 위치 오차 보정 방법 및 장치 ", 2011.02.24) 등에서는 인쇄 위치의 정렬을 위한 다양한 오차의 보정 기술이 개시되는데, 이들은 원천적으로 상술한 바와 같은 롤과 기판 지지부 간의 동기화 오차를 전혀 보정할 수 없다. 일본특허공개 제2004-058536호("동기 보상 장치", 2004.02.26)에는 롤과 기판 간의 미끄러짐에 의해 발생되는 오차를 보정하기 위한 기술이 개시되기는 하나, 이는 단지 윤전 인쇄기에서 주행지가 올바르게 이송되고 있는지를 선단 검출기로 검출하여 홀더 등의 회전을 제어하는 것으로서, 롤의 반경이 변화하는 경우에 대한 전제가 전혀 없어 상술한 바와 같은 롤과 기판 지지부 간의 동기화 오차 문제에 대한 해결 방안이 전혀 없다.
이처럼 종래에는, 전자 인쇄에 있어서 롤의 인압에 의한 변형 등에 따라 발생되는 롤과 기판 지지부 간의 동기화 오차를 보정할 수 있는 방안이 전혀 없어, 인쇄 정밀도 향상에 큰 제한이 발생하는 문제가 있었다.
1. 한국특허등록 제0981278호("롤과 기판의 정렬오차 보정이 가능한 유연 전자소자의 인쇄 장치 및 그 인쇄 방법", 2010.09.03) 2. 일본특허공개 제2011-173393호("인쇄용 롤과 판, 인쇄 대상의 경사 보정 장치", 2011.09.08) 3. 일본특허공개 제2011-037239호("인쇄 위치 오차 보정 방법 및 장치 ", 2011.02.24) 4. 일본특허공개 제2004-058536호("동기 보상 장치", 2004.02.26)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전자 인쇄에 있어서 롤의 인압에 의한 변형 등에 따라 발생되는 롤과 기판 지지부 간의 동기화 오차를 보정할 수 있도록 하는, 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치(100)는, 표면이 유연 재질로 형성되는 롤(111)과, 상기 롤(111)을 회전시키는 모터(112)를 포함하여 이루어지는 회전부(110); 상부에 기판(500)이 배치되어 상기 기판(500)을 지지하며, 상기 회전부(110)와 상기 롤(111)의 접선 방향과 나란한 방향으로 상대 이동 가능하게 형성되는 지지부(120); 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 간격을 변화시켜 상기 롤(111)을 상기 기판(500)에 밀착 및 인압 가능하도록 형성되는 인압부(130); 상기 기판(500) 하부에 구비되어 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 접촉 위치에서 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘을 측정하는 센서부(141)와, 상기 센서부(141)에서 계측된 힘 값을 사용하여 동기화 오차를 보정하도록 제어하는 제어부(142)를 포함하여 이루어지는 보정부(140); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때 상기 센서부(141)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘을 측정할 수 있다.
이 때 상기 보정부(140)는, 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 보정하여 제어할 수 있다. 이 때 상기 보정부(140)는, 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘이 0이 되도록, 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 피드백 제어하는 것이 바람직하다.
또한 이 때 상기 센서부(141)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 반경 방향으로 작용하는 힘 또는 상기 롤(111)의 연장 방향으로 작용하는 힘 중 선택되는 적어도 하나를 더 측정할 수 있다. 이 때 상기 보정부(140)는, 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 틸팅, 벤딩, 얼라인먼트 중 선택되는 적어도 하나를 더 보정하도록 상기 지지부(120)를 제어할 수 있다.
또한 상기 보정부(140)는, 그 상부에 기판(500)이 배치되도록 상기 지지부(120) 상에 구비되는 부가 스테이지(145)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때 상기 보정부(140)는, 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나 및 상기 부가 스테이지(145)의 변위 또는 속도를 보정하여 제어할 수 있다.
또한 이 때 상기 센서부(141)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 반경 방향으로 작용하는 힘 또는 상기 롤(111)의 연장 방향으로 작용하는 힘 중 선택되는 적어도 하나를 더 측정할 수 있다. 이 때 상기 보정부(140)는, 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 틸팅, 벤딩, 얼라인먼트 중 선택되는 적어도 하나를 더 보정하도록 상기 지지부(120) 또는 상기 부가 스테이지(145) 중 선택되는 적어도 하나를 제어할 수 있다.
또는 상기 센서부(141)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 반경 방향으로 작용하는 힘 또는 상기 롤(111)의 연장 방향으로 작용하는 힘 중 선택되는 적어도 하나를 측정할 수 있다. 이 때 상기 보정부(140)는, 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 상기 제어부(142)에 미리 저장된 룩업 테이블(lookup table) 데이터에 따라 제어할 수 있다. 이 때 상기 룩업 테이블은, 상기 인압부(130)에 의해 인가되는 압력, 상기 롤(111) 반경(R), 상기 모터(112)의 회전 속도(ω), 상기 롤(111)의 각도(θ), 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V), 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 변위(x) 중 선택되는 적어도 둘 이상의 변수 간 관계가 데이터화되어 저장될 수 있다. 이 때 상기 룩업 테이블에 저장되는 데이터는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘이 0이 될 때의 상기 변수들 값으로 이루어질 수 있다.
또한 상기 센서부(141)는, 6축 센서로 이루어질 수 있다.
또는 상기 센서부(141)는, 상기 기판(500)이 그 위에 배치되도록 상기 지지부(120)에 연결되어 구비되며, 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로의 이동만을 허용하도록 형성되는 가이드부(143)와, 상기 가이드부(143)의 이동 방향에 나란한 끝단에 구비되어 상기 가이드부(143)의 이동에 따른 변위 값을 측정하는 변위 센서 및 변위를 힘으로 변환하는 계산부를 포함하여 이루어지거나, 또는 상기 가이드부(143)의 이동 방향에 나란한 끝단에 구비되어 상기 가이드부(143)의 이동에 따른 힘 값을 측정하는 로드셀로 이루어지는 측정부(144)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이 때 상기 가이드부(143)는, 플렉셔(flexure) 구조 또는 롤링 베어링 구조로 이루어질 수 있다.
이 때 상기 가이드부(143A)는, 상기 기판(500)이 그 위에 배치되는 배치부(143A1)와, 상기 배치부(143A1)의 하단에 구비되어 상기 배치부(143A1)를 상기 지지부(120)와 연결하는 링크부(143A2)와, 상기 링크부(143A2)가 상기 배치부(143A1) 또는 상기 지지부(120)와 연결되는 지점에 구비되며 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로 회전하도록 형성되는 힌지부(143A3)를 포함하여 이루어질 수 있다.
또는 상기 가이드부(143B)는, 상기 기판(500)이 그 위에 배치되는 배치부(143B1)와, 상기 배치부(143B1)의 하단에 구비되어 상기 배치부(143B1)를 상기 지지부(120)와 연결하는 링크부(143B2)와, 상기 링크부(143B2)가 상기 배치부(143B1) 또는 상기 지지부(120)와 연결되는 지점에 구비되며 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로 함몰 형성되는 노치부(143B3)를 포함하여 이루어질 수 있다.
또는 상기 가이드부(143C)는, 상기 기판(500)이 그 위에 배치되는 배치부(143C1)와, 상기 지지부(120) 상에 고정 구비되는 복수 개의 연결부(142C2)와, 상기 배치부(143C1)가 상기 연결부(142C2)와 연결되는 지점에 구비되며 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로 벤딩되도록 형성되는 판스프링부(143C3)를 포함하여 이루어질 수 있다.
또는 상기 가이드부(143D)는, 상기 기판(500)이 그 위에 배치되는 배치부(143D1)와, 상기 지지부(120) 및 상기 배치부(143D1) 사이에 구비되는 롤링 베어링(143D2)을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 상기 지지부(120)는, 평판형 기판을 지지하는 평판형 스테이지 형태로 형성되거나, 유연 기판을 지지하는 롤 형태로 형성되거나, 유연 기판을 지지하는 평판형 스테이지 형태로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 방법은, 롤(111) 및 모터(112)를 포함하여 이루어지는 회전부(110); 상부에 기판(500)이 배치되어 상기 기판(500)을 지지하는 지지부(120); 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 간격을 변화시키는 인압부(130); 상기 기판(500) 하부에 구비되어 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 접촉 위치에서 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 적어도 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 한 방향의 힘을 측정하는 센서부(141)와, 상기 센서부(141)에서 계측된 힘 값을 사용하여 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 동기화 오차를 보정하도록 제어하는 제어부(142)를 포함하여 이루어지는 보정부(140); 를 포함하여 이루어지는 인쇄 장치(100)를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 방법으로서, 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘이 0이 되도록, 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 피드백 제어하는 것을 특징으로 한다.
이 때 상기 인쇄 방법은, 상기 제어부(142)가 상기 모터(112)에 인가되는 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110) 또는 상기 지지부(120)에 인가되는 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 입력받는 단계(S1); 상기 센서부(141)가 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘(F)을 계측하는 단계(S2); 상기 제어부(142)가 상기 센서부(141)에서 계측된 힘 값 및 미리 저장된 마찰력 모델(friction model)을 사용하여 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 또는 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V)의 보정 값을 산출하는 단계(S3); 상기 제어부(142)가 상기 단계(S3)에서 산출된 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 보정 값을 상기 모터(112)에 인가하거나 또는 상기 단계(S3)에서 산출된 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V)의 보정 값을 상기 회전부(110) 또는 상기 지지부(120)에 인가하는 단계(S4); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전자 인쇄에 있어서 롤의 인압에 의한 변형 등에 따라 발생되는 롤과 기판 지지부 간의 동기화 오차를 보정할 수 있도록 하는 큰 효과가 있다. 보다 구체적으로 설명하자면, 전자 인쇄에 사용되는 롤은 표면이 고무 등과 같이 유연하고 탄성을 가지는 재질로 이루어지며, 롤 상에 전자 인쇄용 잉크로 형성되어 있는 패턴을 기판 상에 인압하여 전사함으로써 기판 상에 패턴의 인쇄가 이루어지게 되는데, 이 과정에서 롤의 반경이 변화하게 됨으로써 변형 이전의 원래 롤 반경 및 회전 각속도로 계산한 인쇄 위치에서의 접선 속도와 기판 지지부의 선형 이동 속도 간에 동기화가 이루어지지 못하여 동기화 오차가 발생하게 된다. 종래에는 이러한 동기화 오차를 보정할 수 있는 방법이 전혀 없었으며 따라서 인쇄 정밀도의 향상에 큰 제한이 있었다.
본 발명에 의하면, 인쇄 위치에서의 접선 방향의 마찰력을 이용하여 동기화 오차를 계측하고 롤의 회전 속도 또는 기판 지지부의 이동 속도를 피드백 제어해 주는 능동적인 보정을 통해, 이러한 동기화 오차를 정밀하게 보정할 수 있게 해 주는 큰 효과가 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 이러한 동기화 오차를 보정해 줌으로써 인쇄 정밀도를 종래에 비해 비약적으로 향상시키는 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 종래의 일반적인 롤을 사용하는 접촉식 인쇄 장비의 구조.
도 2는 롤의 회전 및 기판의 상대 이동 및 동기화 오차 발생 원리.
도 3은 본 발명의 인쇄 장치의 제1실시예.
도 4는 본 발명의 인쇄 장치의 제1실시예의 일부 상세도.
도 5는 마찰력과 상대 변위 / 마찰력과 상대 속도 간 관계 그래프.
도 6은 제1실시예에서의 본 발명의 인쇄 방법의 블록도.
도 7은 본 발명의 인쇄 방법의 흐름도.
도 8은 본 발명의 인쇄 장치의 제2실시예.
도 9는 제2실시예에서의 본 발명의 인쇄 방법의 블록도.
도 10은 본 발명의 가이드부의 여러 실시예.
도 11은 지지부 형태의 여러 예시.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
먼저, 전자 인쇄에서 발생되는 동기화 오차에 대하여 보다 구체적으로 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 일반적인 롤을 사용하는 접촉식 인쇄 장비의 구조를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 일반적으로 롤을 사용하는 접촉식 인쇄 장비는, 롤(111') 및 모터(112')로 이루어지는 회전부(110'), 기판(500')을 지지하는 지지부(120'), 상기 회전부(110')를 상하 이동 가능하도록 이루어져 상기 지지부(120') 상에 배치된 상기 기판(500')상에 상기 롤(111')을 인압시키는 인압부(130')를 포함하여 이루어진다. 도면 상에서는 상기 지지부(120')가 스테이지 형태로 되어 있는 예시를 도시하고 있으며 이러한 경우에는 상기 기판(500')이 단단한 재질로 되는데, 물론 상기 기판(500')이 유연한 재질로 되는 경우라면 상기 지지부(120')는 롤 형태로 될 수 있는 등 상기 지지부(120')의 형태가 반드시 스테이지 형태인 것으로 한정되지는 않는다. 간략하게 인쇄 원리를 설명하자면, 상기 롤(111') 상에 전자 인쇄용 잉크로 패턴이 형성되어 있는 상태에서, 상기 롤(111')이 상기 인압부(130')의 하강에 의해 상기 기판(500')을 누르게 된다. 이 상태로 상기 롤(111')이 회전하고, 또한 이와 동기화된 속도로 상기 지지부(120')가 상대 이동함으로써, 상기 롤(111') 상의 패턴이 상기 기판(500') 상으로 전사됨으로써 상기 기판(500') 상에 패턴 인쇄가 이루어지게 된다. 이 때, 도 1 상의 예시에 나타난 바와 같이 상기 롤(111')이 회전함과 동시에 선형 이동을 함으로써 상기 회전부(110') 및 상기 지지부(120') 간 상대 이동이 이루어질 수도 있으나 물론 이에 한정되는 것은 아니고, 또는 상기 회전부(110')는 상기 롤(111')을 회전시키기만 하고 상기 지지부(120')가 직접 이동을 함으로써 상기 회전부(110') 및 상기 지지부(120') 간 상대 이동이 이루어질 수도 있는 등, 상기 회전부(110') 및 상기 지지부(120') 간 상대 이동이 이루어지기만 한다면 어느 쪽이 이동하도록 형성되든 무방하다.
도 2는 동기화 오차 발생 원리를 도시한 것이다. 도 2(A')는 이상적인 경우를 도시하고 있다. 상기 롤(111')이 강체로서 반경이 R로 고정되어 변화하지 않고, 또한 상기 모터(112')가 상기 롤(111')를 회전시키는 회전 속도가 ω로 일정하게 유지되고, 상기 지지부(120')의 상기 롤(111')과의 상대 이동 속도가 V로 일정하게 유지된다고 할 경우, Rω = V가 되도록 해 주기만 하면 이상적으로 동기화가 이루어지게 된다.
그런데 실제로는, 앞서 설명하고 도 2(B')에 도시되어 있는 바와도 같이, 상기 롤(111')은 표면이 고무 등과 같은 유연한 재질로 되어 있으며, 상기 인압부(130')가 상기 회전부(110')를 상기 기판(500') 상에 눌러 주는 과정에서 인쇄 위치에서 상기 롤(111')의 형상에 변형이 일어나게 된다. 즉 상기 롤(111')의 반경은 R + ΔR이 되며, 상기 모터(112')의 회전이나 상기 지지부(120') 이동 역시 실제로는 항상 이상적으로 일정하게 유지되지 못하므로, 회전 속도도 ω + Δω가 되고, 이동 속도도 V + ΔV가 된다. 이에 따라 (R + ΔR)(ω + Δω) - (V + ΔV) 만큼의 동기화 오차가 필연적으로 발생하게 되는 것이다.
이 중에서도 특히 상기 롤(111') 반경의 변화는 동기화에 치명적인 오차를 발생시킨다. 종래에도 인쇄 품질 향상을 위해 다양한 관점에서의 연구가 이루어져 왔으나, 이러한 회전부(110')와 지지부(120') 간 상대 운동의 차이로 발생되는 동기화 오차의 해결에 대한 연구는 현재 전무한 실정이다. 그러나 이러한 동기화 오차가 인쇄 품질에 끼치는 영향은 무시할 수 없을 정도로 크다. 실제로 일반적으로 사용되는 전자 인쇄 장비에서, 롤이 눌려진 상태에서 롤이 눌리지 않았다고 가정하고 제어할 경우 오차가 얼마나 나오는지를 시뮬레이션하였을 때 10㎛ 정도의 오차가 나올 수 있다는 점이 밝혀졌는데, 미세 패턴 인쇄 공정에서 이 정도의 오차는 패턴 인쇄가 불가능할 정도의 큰 오차이다. 예를 들어 1㎛ 짜리 선폭의 패턴을 인쇄하려고 하는 경우, 인쇄 장비에서 발생되는 오차가 아무리 크다 해도 1㎛보다는 작아야만 함이 당연한데, 이처럼 10㎛ 정도의 오차가 나올 수 있는 인쇄 장비로 인쇄를 한다면 원하는 품질의 인쇄를 수행하는 것이 거의 불가능하게 된다. 바로 이러한 문제 때문에, 전자 인쇄에서의 인쇄 정밀도에 큰 한계가 발생하는 문제가 종래에 꾸준히 있어 왔던 것이다.
본 발명에서는 바로 이러한 동기화 오차 문제를 해소하기 위하여, 다음과 같은 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법을 제시한다.
도 3은 본 발명의 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치를 도시한 것이다. 본 발명의 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치(100)는, 회전부(110), 지지부(120), 인압부(130) 및 보정부(140)를 포함하여 이루어진다. 부연하자면, 상기 회전부(110), 상기 지지부(120), 상기 인압부(130)는 종래의 전자 인쇄 장비에서의 각부와 동일한 것으로, 즉 본 발명의 인쇄 장치(100)는 동기화 오차를 계측하고 보정하면서 궁극적으로는 전자 인쇄를 수행하는 장치이다. 이하 각부에 대하여 설명한다.
상기 회전부(110)는, 표면이 유연 재질로 형성되는 롤(111)과, 상기 롤(111)을 회전시키는 모터(112)를 포함하여 이루어진다. 앞서 설명한 바와 같이, 전자 인쇄에서 접촉식 인쇄 기법을 사용하는 경우, 상기 롤(111) 표면에 전자 인쇄용 잉크로 패턴이 형성된 후, 이를 상기 기판(500) 상에 꾹 눌러 찍어 줌으로써 인쇄가 이루어지게 된다. 따라서 상기 롤(111)은 그 표면이 일반적으로 고무, PDMS 등과 같은 유연 재질로 이루어진다는 점이 잘 알려져 있다.
상기 지지부(120)는, 상부에 기판(500)이 배치되어 상기 기판(500)을 지지하며, 상기 회전부(110)와 상기 롤(111)의 접선 방향과 나란한 방향으로 상대 이동 가능하게 형성된다. 상기 지지부(120)가 이와 같이 상기 롤(111)의 접선 방향과 나란한 방향으로 상대 이동됨으로써, 상기 롤(111)의 회전에 따라 상기 기판(500)이 이동되어 상기 롤(111) 상의 패턴이 상기 기판(500) 상에 원활하게 전사되어 인쇄될 수 있게 된다.
도 3에서는, 상기 지지부(120)는 단단한 재질의 평판형 기판에의 인쇄가 가능하도록 평판형 스테이지 형태로 되어 있으며, 상기 지지부(120)가 고정되어 있고 상기 회전부(110)가 상기 지지부(120) 상에서 이동 가능하게 형성되는 예시가 도시되어 있다. 그러나 물론 이로써 본 발명이 한정되는 것은 전혀 아니며, 상기 회전부(110)는 고정되어 있되 상기 지지부(120)에 별도의 액추에이터 등이 구비됨으로써 상기 기판(500)을 이동시키도록 형성될 수도 있고, 또는 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 둘 다 이동 가능하게 형성될 수도 있다. 또한, 도 3에서는 상기 지지부(120)가 평판형 스테이지 형태인 예시가 도시되어 있으나, 유연 기판에 인쇄를 수행하고자 하는 경우 상기 지지부(120)가 롤 형태로 되어 있을 수도 있고, 또는 유연 기판을 지지하되 유연 기판의 인쇄 위치 양측에 롤이 구비되도록 하고 인쇄 위치 부분에서는 유연 기판을 평판형 스테이지로 지지하는 형태로 형성되어도 되는 등, 적용 가능한 기판 지지 구조 중 어떤 것을 상기 지지부(120)로서 채용하여도 무방하다.
상기 인압부(130)는, 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 간격을 변화시켜 상기 롤(111)을 상기 기판(500)에 밀착 및 인압 가능하도록 형성된다. 즉 상기 인압부(130)가 상기 롤(111)을 하강시켜 상기 기판(500) 상에 눌러 주고, 이 상태에서 상기 롤(111)이 회전함으로써 상기 기판(500) 상에 인쇄가 이루어지게 되는 것이다. 상기 인압부(130)는 또한, 인쇄 작업이 이루어지지 않을 때, 예를 들어 상기 지지부(120) 상에 인쇄 작업이 이루어질 빈 기판(500)이 놓여지는 시점 등의 경우에는 상기 롤(111)을 상승시켜 충분한 작업 공간이 확보되도록 한다.
상기 보정부(140)가 바로 본 발명의 가장 핵심적인 구성으로, 상기 보정부(140)에 의해 동기화 오차를 계측하고 또한 보정하게 된다. 상기 보정부(140)는 기본적으로 도 3에 도시된 바와 같이 센서부(141) 및 제어부(142)를 포함하여 이루어진다. 도 4는 상기 보정부(140)의 배치 구조를 보다 상세히 도시한 단면도이다.
먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 센서부(141)는 상기 기판(500) 하부에 구비되어, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 접촉 위치에서 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘을 측정한다. 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘은 마찰력이다. 만일 상기 회전부(110)와 상기 이동부(120) 간의 동기화 오차가 전혀 없다면, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에는 마찰력이 발생되지 않을 것이다. 그러나 동기화 오차가 발생할 경우에는, 상기 롤(111)이 밀리거나 상기 기판(500)이 밀리는 현상이 발생하게 되며, 이 때 마찰력이 발생하게 되는 것이다. 보다 구체적으로 설명하자면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 롤(111)은 상기 기판(500)을 눌러 인쇄를 수행하는 과정에서 그 표면이 유연한 재질로 되어 있기 때문에 반경이 변화하게 된다(R + ΔR). 또한 상기 모터(112)의 회전 속도(ω)나 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V)도, 외란(disturbance)에 의하여 실제 인가한 회전 속도(ω)나 이동 속도(V)와 비교하여 오차가 발생할 수 있다(ω + Δω / V + ΔV). 이에 따라 인쇄 위치에서 상기 롤(111)과 상기 기판(500) 간에 (R + ΔR)(ω + Δω) - (V + ΔV)의 동기화 오차가 발생하게 되며, 이 동기화 오차에 의하여 상기 롤(111)이나 상기 기판(500)이 밀림으로써 마찰력(F)이 발생된다. 본 발명에서는 바로 이 마찰력(F)을 이용하여 상기 회전부(110)와 상기 이동부(120) 간의 동기화 오차가 발생하였는지의 여부를 계측하고 보정하는 데 사용한다.
이 때, 마찰력을 계측하여 직접 보정에 사용할 수도 있고, 마찰력과 관계되는 다른 물리량을 계측하여 보정에 사용할 수도 있다. 또한 보정하는 대상 역시, 상기 모터(112)의 회전 속도(ω)나 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V)를 직접 보정할 수도 있으나, 이와 관계된 다른 물리량을 보정할 수도 있다. 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(142)는 상기 센서부(141)에서 계측된 힘 값을 사용하여 동기화 오차를 보정하도록 제어를 수행하는데, 여기에서 동기화 오차를 보정하기 위해서는 상기 모터(112)의 회전 속도(ω)만 보정해도 되고, 또는 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V)만 보정해도 되고, 또는 둘 다 보정해도 된다. 이는 제어 모델을 적절히 결정하면 되는 문제로서, 사용자가 원하는 바에 따라 어떤 변수가 선택되어 보정되도록 하여도 무방하다. 이와 같이 본 발명의 원리로부터 다양한 실시예가 있을 수 있는 바, 이하에서 각 실시예를 나누어 설명한다.
[제1실시예]
제1실시예에서는, 상기 센서부(141)가 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘을 측정하여, 상기 보정부(140)가 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 보정하여 제어한다.
보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 제1실시예에서, 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간에 동기화 오차가 발생할 경우, 인쇄 위치(즉 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 접촉 위치)에서 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘 즉 마찰력(F)이 발생하게 된다. 상기 보정부(140)는 이 마찰력이 0이 되도록 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 제어함으로써 동기화 오차를 보정한다.
도 5는 마찰력(F)과 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 변위(x) 간의 관계 그래프(도 5(A)) 및 마찰력(F)과 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 간의 관계 그래프(도 5(B))이다. 도 5와 같이 마찰력(F)과 동기화 오차 간의 관계를 모델링하여 마찰력 모델(friction model)을 만들 수 있으며, 따라서 상기 보정부(140)는 이를 피드백 제어에 활용하여 동기화 오차를 보정하도록 이루어질 수 있다.
도 6은 마찰력 모델을 이용한 다양한 피드백 제어의 예시를 도시하고 있다. 도 6(A)는 회전 속도(ω)만을 보정하는 피드백 제어의 예시를, 도 6(B)는 이동 속도(V)만을 보정하는 피드백 제어의 예시를, 도 6(C)는 회전 속도(ω) 및 이동 속도(V) 둘 다를 보정하는 피드백 제어의 예시를 각각 도시한다. 또한 도 7은 이러한 피드백 제어를 통한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 방법의 흐름도를 도시하고 있다. 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 인쇄 방법에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 제어부(142)가 상기 모터(112)에 인가되는 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110) 또는 상기 지지부(120)에 인가되는 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 입력받는다(S1). 도 6의 블록도에서는, 인가되는 회전 속도는 제1입력값(u1), 인가되는 이동 속도는 제2입력값(u2)으로 나타난다. 이 때, 앞서 설명한 바와 같이 각각에 작용하는 외란에 의하여, 실제로 상기 모터(112)에는 제1입력값+제1외란값(u1+d1)이 인가되고, 상기 회전부(110) 또는 상기 지지부(120)에는 제2입력값+제2외란값(u2+d2)이 인가된다. 이에 따라 도 6의 블록도 상에 도시된 바와 같이, 상기 롤(111)에서는 원래 원했던 회전 속도(ω)가 아닌 오차가 있는 회전 속도(ω + Δω)가 출력되며, 상기 지지부(120)에서는 원래 원했던 이동 속도(V)가 아닌 오차가 있는 이동 속도(V + ΔV)가 출력된다. 여기에 더불어 상기 롤(111)에서는 유연 표면에의 인압으로 인해 원래의 반경(R)이 아닌 오차가 있는 반경(R + ΔR)이 발생하게 된다. 이에 따라, (R + ΔR)(ω + Δω) - (V + ΔV)만큼의 동기화 오차가 발생하게 된다.
다음으로 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 센서부(141)가 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘(F)을 계측한다(S2). 앞서 설명한 바와 같이 동기화 오차가 발생하면 마찰력(F) 역시 발생하므로, 마찰력(F)이 0이 아니라면 보정이 필요하다는 것을 알 수 있게 된다.
다음으로 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 제어부(142)가 상기 센서부(141)에서 계측된 힘 값 및 미리 저장된 마찰력 모델(friction model)을 사용하여 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 또는 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V)의 보정 값을 산출한다(S3). 도 6의 블록도에서도, 동기화 오차 (R + ΔR)(ω + Δω) - (V + ΔV) 값을 (상기 제어부(142)의) 마찰력 모델에 넣어 줌으로써 필요한 보정값을 산출하는 과정이 나타나 있다.
마지막으로 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 제어부(142)가 상기 단계(S3)에서 산출된 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 보정 값을 상기 모터(112)에 인가하거나 또는 상기 단계(S3)에서 산출된 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V)의 보정 값을 상기 회전부(110) 또는 상기 지지부(120)에 인가한다(S4). 도 6(A)는 상기 제어부(142)가 상기 단계(S3)에서 산출된 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 보정 값을 상기 모터(112)에 인가하여 보정하는 예시를 나타내고 있는 것이며, 도 6(B)는 상기 제어부(142)가 상기 단계(S3)에서 산출된 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V)의 보정 값을 상기 회전부(110) 또는 상기 지지부(120)에 인가하여 보정하는 예시를 나타내고 있는 것이며, 도 6(C)는 상기 제어부(142)가 회전 속도(ω) 및 이동 속도(V) 둘 다의 보정 값을 산출하여 양쪽에 모두 인가하여 보정하는 예시를 나타내고 있는 것이다.
더불어, 상기 센서부(141)는 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 반경 방향으로 작용하는 힘 또는 상기 롤(111)의 연장 방향으로 작용하는 힘 중 선택되는 적어도 하나를 더 측정할 수 있도록 되는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 접선 방향으로 작용하는 힘, 즉 마찰력을 측정함으로써 마찰력이 0이 되도록 구동되는 부품들을 제어하여 동기화 오차를 보정할 수 있다. 한편 상기 인쇄 장치(100)에서는 실질적으로 동기화 오차 외에도 여러 오차 발생 요인이 있다. 예를 들어 상기 인쇄 장치(100)가 도 3과 같은 형태로 되어 있다고 할 때, 상기 회전부(110)의 양단부가 동일한 속도로 이동하지 못할 경우 상기 회전부(110)가 비틀리는 틸팅 문제가 일어날 수 있다. 또는, 상기 회전부(110)를 형성하는 롤 자체가 자중 등의 문제로 인하여 중간 부분이 처진다거나 하는 등과 같은 벤딩 문제가 일어날 수 있다. 또는, 상기 기판(500)의 정렬이 원하는 위치에 제대로 이루어지지 않는 등과 같은 얼라인먼트 문제가 일어날 수 있다. 이와 같은 다른 오차 요인들은, 예를 들어 틸팅이나 벤딩의 경우 상기 회전부(110)가 상기 지지부(120)를 누르는 힘의 분포를 통해 확인할 수 있는 등과 같은 방식으로 계측이 가능하다. 즉, 상기 센서부(141)가 단지 마찰력(접선 방향 힘)만 측정할 경우 동기화 오차만의 보정이 가능하겠으나, 상기 센서부(141)가 반경 방향 힘, 연장 방향 힘 등을 측정할 수 있도록 함으로써, 다른 오차들의 보정이 함께 이루어질 수 있도록 할 수 있는 것이다. 이 경우에는 상기 보정부(140)가 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 틸팅, 벤딩, 얼라인먼트 중 선택되는 적어도 하나를 더 보정하도록 상기 지지부(120)를 제어하도록 하면 된다.
[제2실시예]
제1실시예에서는, 상기 인쇄 장치(100)의 동기화 오차 보정에 있어서, 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 마찰력(접선 방향의 힘)을 이용하여 이 마찰력이 0이 되도록, 상기 보정부(140)가 회전 속도(ω)나 상대 이동 속도(V)를 보정하여 제어하였다. 그런데 이 때, 회전 속도(ω)를 조절하기 위해서는 상기 모터(112)를 직접 제어하여야 하고, 상대 이동 속도(V)를 제어하기 위해서는 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120)의 상대 이동을 직접 제어해야 한다는 점에서 실제 구현에 어려움이 있을 수 있다. 이러한 동기화 오차가 발생되는 정도는 대개 상당히 미소한 양이 되는데, 그렇게 미소하고 정밀한 동작 제어가 되기 위해서는 상기 모터(112) 자체나 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간 상대 이동을 시켜 주는 액추에이터 등의 구동부 자체가 고성능의 제품이어야 할 필요가 있을 수 있는 것이다.
이러한 점을 고려하여, 상기 인쇄 장치(100)는 동기화 오차 제어를 위한 위치 이동을 전담하는 부가 스테이지(145)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 도 8은 이러한 부가 스테이지(145)가 더 구비되는 제2실시예의 예시를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 제2실시예에서 상기 보정부(140)는, 그 상부에 기판(500)이 배치되도록 상기 지지부(120) 상에 구비되는 부가 스테이지(145)를 더 포함하여 이루어진다. 즉 제2실시예에서는, 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나 및 상기 부가 스테이지(145)의 변위 또는 속도를 보정함으로써 동기화 오차의 보정이 이루어지도록 한다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 모터(112) 회전이나 상기 회전부(110) 이동 등을 직접 제어할 경우 정밀한 제어가 어렵거나 또는 그 실현을 위해 모터 또는 이동용 구동부를 고성능 제품으로 사용해야 하여 장비 구성을 위한 비용이 상승하는 등의 문제가 있을 수 있었다. 이 때 이와 같은 제2실시예에 따른 인쇄 장치(100)에서는 상기 부가 스테이지(145)가 정밀 위치 제어가 가능한 정밀 스테이지(fine stage)로 이루어지도록 하여, 상기 모터(112)나 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간 상대 이동을 위한 구동부는 (정밀 제어까지는 하지 않아도 되는) 상대적으로 저성능의 제품을 사용하여 상대적으로 큰 범위의 제어를 하고, 정밀 스테이지로 이루어지는 상기 부가 스테이지(145)를 이용하여 더 정밀한 범위의 보정이 이루어지도록 함으로써, 동기화 오차의 경제적이면서도 정밀한 보정을 용이하게 실현할 수 있게 된다.
개념적인 예를 들자면, 동기화 오차를 보정해야 하는 양이 12.8이라고 한다면, 제2실시예에서는, 모터 또는 회전부-지지부 상대 이동 구동부 제어로는 12만큼을 보정하고, 정밀 스테이지 제어로는 0.8만큼을 보정하도록 한다. 제1실시예와 같은 방식으로 보정을 할 때, 이 예시에서 모터 또는 회전부-지지부 상대 이동 구동부는 최소 제어 가능 범위가 0.1 이하가 되어야 하며, 이는 고성능 부품을 사용해야 한다는 것을 뜻하고, 결과적으로 부품 가격 상승 요인이 된다. 그러나 제2실시예와 같은 방식으로 보정을 할 경우, 이 예시에서 모터 또는 회전부-지지부 상대 이동 구동부는 최소 제어 가능 범위는 1 정도만 되어도 되며, 대신 정밀 스테이지의 최소 제어 가능 범위가 0.1 이하가 되도록 하면 된다. 정밀 스테이지는 다양한 분야에서 활용되고 있는 만큼 상대적으로 저렴한 가격의 고성능 제품을 구할 수 있는 바, 모터 또는 회전부-지지부 상대 이동 구동부 자체를 고성능 부품으로 하는 것보다, 모터 또는 회전부-지지부 상대 이동 구동부 자체는 저성능 부품으로 하고 정밀 스테이지를 더 부가하는 것이 오히려 장치를 구성하는 비용을 줄일 수 있게 되는 것이다.
도 9는 이와 같이 정밀 스테이지로 이루어지는 상기 부가 스테이지(145)를 더 이용한 경우의 피드백 제어의 한 예시의 블록도를 도시하고 있다. 도 9의 예시는 도 6(C)의 피드백 제어에서 상기 부가 스테이지(145)에 의한 제어가 더 추가되는 경우를 도시하고 있다. 즉, 회전 속도, 이동 속도, 부가 스테이지 모두 제어하는 경우이다. 도 9에서는 도 6(C)의 피드백 제어에 부가 스테이지 제어가 추가되는 경우를 도시하고 있으나, 물론 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 도 6(A)와 같이 회전 속도를 피드백 제어하는 경우에 부가 스테이지 제어가 추가되도록 할 수도 있고, 또는 도 6(B)와 같이 이동 속도를 피드백 제어하는 경우에 부가 스테이지 제어가 추가되도록 할 수도 있는 등, 사용자의 목적이나 편의에 따라 적절한 제어 모델의 선택이 가능함은 당연하다.
더불어, 제1실시예에서와 마찬가지로, 상기 센서부(141)는 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 반경 방향으로 작용하는 힘 또는 상기 롤(111)의 연장 방향으로 작용하는 힘 중 선택되는 적어도 하나를 더 측정할 수 있도록 되는 것이 바람직하다. 이 경우에는 상기 보정부(140)가 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 틸팅, 벤딩, 얼라인먼트 중 선택되는 적어도 하나를 더 보정하도록 상기 지지부(120) 또는 상기 부가 스테이지(145) 중 선택되는 적어도 하나를 제어하도록 하면 된다.
[제3실시예]
제3실시예는 상술한 바와 같은 제1실시예 또는 제2실시예의 원리를 기본으로 하되, 경제적인 관점에서 장치를 구성하는 비용을 더 절감할 수 있도록 할 수 있는 실시예이다.
위와 같은 피드백 제어를 수행함에 있어서, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 간의 힘 중 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘(즉 마찰력)을 측정하기 위해서는 상기 센서부(141)가 전단력의 측정이 가능한 것이어야 한다. 그런데, 전단력을 정밀하게 측정할 수 있는 센서는 고가인 경우가 많아, 모든 인쇄 장치(100)마다 상기 센서부(141)가 전단력을 측정할 수 있는 것으로 구비되도록 할 경우 인쇄 장치(100) 자체의 가격이 상승할 우려가 있다.
이러한 경제적인 관점에서 상기 센서부(141)는, 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘은 측정하지 않고, 상기 롤(111)의 반경 방향으로 작용하는 힘 또는 상기 롤(111)의 연장 방향으로 작용하는 힘 중 선택되는 적어도 하나를 측정하도록 이루어질 수 있다. 특히 상기 롤(111)의 반경 방향으로 작용하는 힘을 측정하게 할 경우 압전 센서 등과 같은 간단한 장비를 이용할 수 있어 경제적 비용 절감 효과가 매우 크다.
상기 센서부(141)가 이와 같이 이루어질 경우, 상기 보정부(140)는, 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 상기 제어부(142)에 미리 저장된 룩업 테이블(lookup table) 데이터에 따라 제어하도록 이루어진다. 이 때 상기 룩업 테이블은, 상기 인압부(130)에 의해 인가되는 압력, 상기 롤(111) 반경(R), 상기 모터(112)의 회전 속도(ω), 상기 롤(111)의 각도(θ), 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V), 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 변위(x) 중 선택되는 적어도 둘 이상의 변수 간 관계가 데이터화되어 저장될 수 있다.
상기 룩업 테이블은, 앞서 설명한 바와 같은 피드백 제어까지 수행할 수 있는 인쇄 장치를 이용하여 얻어진 데이터로 만들어지게 된다. 따라서 상기 롤의 접선 방향으로 작용하는 힘 즉 마찰력을 측정하는 센서부가 구비되는 인쇄 장치가 최소한 하나는 필요하게 된다. 또한 이와 같이 룩업 테이블을 이용하여 보정할 경우 미리 예상되는 동기화 오차의 보정은 가능하겠으나 외란에 의하여 발생되는 예상치 못한 오차의 경우에는 대처하기 어려울 수 있다. 그러나 예를 들어 대량 생산을 위해 다수의 인쇄 장치가 설치되어야 하는 경우에 있어, 하나의 인쇄 장치에만 센서부를 구비하도록 하여 미리 룩업 테이블을 만들고, 나머지 인쇄 장치들은 센서부를 구비하지 않고 앞서 만들어진 룩업 테이블로만 보정 제어가 이루어지도록 함으로써, 모든 인쇄 장치에 마찰력 측정이 가능한 센서부를 구비할 필요가 없으므로, 전체 설비를 구성하는 비용이 크게 절약될 수 있게 된다. 또한 한 공장 설비에 센서부가 구비된 인쇄 장비가 반드시 하나 필요한 것은 아니다. 다른 공장 설비에서 작성된 룩업 테이블을 이용할 수도 있고, 또는 장비 셋업 시에 캘리브레이션을 통해 룩업 테이블을 작성 후 양산 시 이렇게 작성된 룩업 테이블을 이용할 수도 있다. 이처럼 룩업 테이블을 사용하는 경우 어느 정도 보정을 수행할 수 있으면서 설비 구축에 드는 비용을 크게 절약할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법에 의하면, 전자 인쇄 시 (특히 롤의 변형에 의하여) 롤 및 기판 간에 발생하는 동기화 오차를 보정하여 줌으로써, 롤 및 기판 간 미끄러짐에 의해 발생되는 오차를 크게 줄일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 종래에는 이와 같은 동기화 오차를 계측하거나 보정하려는 시도가 전혀 없었기 때문에, 이러한 동기화 오차에 의해 발생되는 인쇄 정밀도 저하 문제를 해결할 수 있는 방안이 없었으나, 본 발명에 의하면 동기화 오차를 보정하여 이러한 문제를 원천적으로 해결하기 때문에, 궁극적으로는 인쇄 정밀도를 비약적으로 향상시킬 수 있게 되는 큰 효과가 있는 것이다.
* * *
한편, 이처럼 본 발명의 인쇄 장치는 적절한 방향의 힘을 선택적으로 측정하고, 이를 이용하여 적절한 방법으로 동기화 오차를 보정하는 것이 궁극적인 목적이다. 이 때 상기 센서부(141)를 어떻게 구성하는지에 따라 측정하는 힘의 방향이나 제어 방법의 선택이 이루어질 수 있으며, 뿐만 아니라 장비 구성 비용도 결정될 수 있다. 이에 따라 이하에서는 상기 센서부(141) 구성의 여러 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.
[센서부 실시예 가]
앞서 설명한 바와 같은 비용적인 측면에서의 고려를 제외하고 보면, 상기 센서부(141)는 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘, 상기 롤(111)의 반경 방향으로 작용하는 힘, 상기 롤(111)의 연장 방향으로 작용하는 힘 등을 포함하여 각 축 모멘트까지 측정하는 6축 센서로 이루어질 때 가장 정밀하고 효과적인 보정 제어가 가능하다. 이와 같이 상기 센서부(141)가 다양한 방향의 힘을 모두 측정하게 할 경우, 상기 롤(111)과 상기 기판(500) 간의 마찰력 뿐 아니라 상기 롤(111)의 벤딩이나 틸팅, 상기 기판(500)의 수평 맞춤 등과 같이 다양한 요소들을 모두 고려할 수 있게 되어(즉 앞서 설명한 벤딩, 틸팅, 얼라인먼트 등) 더욱 정교한 보정 모델을 만들 수 있으며, 궁극적으로 인쇄 정밀도를 가장 극대화시킬 수 있다.
[센서부 실시예 나]
상기 센서부(141)가 가장 기본적으로 갖추어야 하는 조건은 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘을 측정할 수 있어야 한다는 것이다. 이 때 상기 센서부(141)가 단지 접선 방향 힘만 측정 가능하도록 할 경우, 보다 저렴하면서도 다양하게 상기 센서부(141)를 구현할 수 있다.
이 경우 상기 센서부(141)는, 상기 기판(500)이 그 위에 배치되도록 상기 지지부(120)에 연결되어 구비되며, 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로의 이동만을 허용하도록 형성되는 가이드부(143)와, 상기 가이드부(143)의 이동 방향에 나란한 끝단에 구비되어 상기 가이드부(143)의 이동에 따른 변위 또는 힘 값을 측정하는 변위 센서 또는 로드셀로 이루어지는 측정부(144)를 포함하여 이루어지도록 한다.
이와 같이 상기 가이드부(143)가 구비될 경우, 실질적으로 상기 롤(111)과 상기 기판(500) 간에 마찰력이 발생하게 되는 상황에서, (상술한 바와 같이 상기 가이드부(143)는 상기 기판(500)이 마찰력 방향으로만 이동 가능하도록 안내해 주기 때문에) 그 마찰력에 의하여 상기 기판(500)이 이동을 한다. 따라서 이 경우 상기 측정부(144)가 상기 가이드부(143)에 의해 밀림으로써 0이 아닌 변위 또는 힘 값이 측정되게 되며, 이 변위 또는 힘 값이 0이 되도록 보정이 이루어지도록 함으로써 동기화 오차의 보정이 이루어질 수 있게 된다. 뿐만 아니라 상기 가이드부(143)는 동기화 오차 발생 시 마찰력에 의하여 변형을 일으켜 상기 가이드부(143) 자체가 상기 기판(500)을 일부 이동시키게 되는데, 이는 결과적으로 자연히 동기화 오차가 보정되는 효과를 발생시킨다. 즉 상기 가이드부(143)가 구비됨으로써 상기 가이드부(143)에 의해 큰 범위에서의 동기화 오차가 자연히 보정되도록 하고, 상기 센서부(141) 및 상기 제어부(142)에 의하여 정밀한 보정이 이루어지도록 함으로써, 상기 인쇄 장치(100)에 의한 인쇄 정밀도를 그야말로 극대화시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 형태의 상기 센서부(141)의 구체적인 구조의 실제 구현 가능한 구조를 여러 실시예로 설명한다. 상기 가이드부(143)는 플렉셔(flexure) 구조 또는 롤링 베어링 구조로 이루어지도록 할 수 있다. 플렉셔 구조란 앞서 설명한 바와 같이 어느 한쪽 방향으로만의 변형이 가능하고 나머지 방향으로의 변형은 발생하지 않는 형태로 이루어지는 구조를 일반적으로 칭하는 용어이다.
도 10은 이러한 [센서부 실시예 나]에서의 가이드부의 여러 실시예(실시예 나A~D)를 도시하고 있다. 도 10(A), 도 10(B), 도 10(C)는 상기 가이드부(143)가 플렉셔 구조로 되는 경우의 실시예들을, 도 10(D)는 상기 가이드부(143)가 롤링 베어링 구조로 되는 경우의 실시예를 도시하고 있다.
도 10(A)는 실시예 나A의 가이드부(143A)의 구체적인 구조를 도시한다. 실시예 나A에서 상기 가이드부(143A)는, 상기 기판(500)이 그 위에 배치되는 배치부(143A1)와, 상기 배치부(143A1)의 하단에 구비되어 상기 배치부(143A1)를 상기 지지부(120)와 연결하는 링크부(143A2)와, 상기 링크부(143A2)가 상기 배치부(143A1) 또는 상기 지지부(120)와 연결되는 지점에 구비되며 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로 회전하도록 형성되는 힌지부(143A3)를 포함하여 이루어진다. 즉 상기 힌지부(143A3)의 회전 방향이 한 방향으로 고정되어 있기 때문에, 상기 배치부(143A1)는 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로만 이동 가능하고, 나머지 방향으로의 이동은 불가능하도록 이루어지는 것이다.
도 10(B)는 실시예 나B의 가이드부(143B)의 구체적인 구조를 도시한다. 실시예 나B에서 상기 가이드부(143B)는, 상기 기판(500)이 그 위에 배치되는 배치부(143B1)와, 상기 배치부(143B1)의 하단에 구비되어 상기 배치부(143B1)를 상기 지지부(120)와 연결하는 링크부(143B2)와, 상기 링크부(143B2)가 상기 배치부(143B1) 또는 상기 지지부(120)와 연결되는 지점에 구비되며 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로 함몰 형성되는 노치부(143B3)를 포함하여 이루어진다. 상기 노치부(143B3)에 의하여, 상기 링크부(143B2)의 상하 양단은 외부 힘에 의해 쉽게 휨 방향의 탄성 변형이 일어날 수 있게 되며, 앞서 설명한 바와 같은 상기 가이드부(143)의 운동 조건을 만족하는 운동을 실현할 수 있다.
도 10(C)는 실시예 나C의 가이드부(143C)의 구체적인 구조를 도시한다. 실시예 나C에서 상기 가이드부(143C)는, 상기 기판(500)이 그 위에 배치되는 배치부(143C1)와, 상기 지지부(120) 상에 고정 구비되는 복수 개의 연결부(142C2)와, 상기 배치부(143C1)가 상기 연결부(142C2)와 연결되는 지점에 구비되며 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로 벤딩되도록 형성되는 판스프링부(143C3)를 포함하여 이루어진다. 상기 판스프링부(143C3) 자체의 구조적 특성에 의하여, 실시예 나C의 가이드부(143C) 역시 앞서 설명한 바와 같은 상기 가이드부(143)의 운동 조건을 만족하는 운동을 실현할 수 있다.
도 10(D)는 실시예 나D의 가이드부(143D)의 구체적인 구조를 도시한 것이다. 실시예 나D는 앞서 설명한 바와 같이 가이드부가 롤링 베어링 구조로 되어 있는 예시로서, 실시예 나D에서 상기 가이드부(143D)는, 상기 기판(500)이 그 위에 배치되는 배치부(143D1)와, 상기 지지부(120) 및 상기 배치부(143D1) 사이에 구비되는 롤링 베어링(143D2)을 포함하여 이루어진다. 상기 롤링 베어링(143D2) 역시 마찰력 방향으로의 이동만 허용하도록 이루어지므로, 역시 앞서 설명한 바와 같은 상기 가이드부(143)의 운동 조건을 만족하는 운동을 실현할 수 있다.
더불어, 앞서의 도면들에서는 상기 지지부(120)가 평판형 기판을 지지하는 평판형 스테이지 형태를 가진 것으로 예시되어 있으나, 이로써 본 발명이 한정되는 것은 물론 아니다. 도 11은 지지부 형태의 여러 예시를 도시하는 것으로서, 도 11(A)는 상기 지지부(120)가 평판형 기판을 지지하는 평판형 스테이지 형태인 경우를, 도 11(B)는 상기 지지부(120)가 유연 기판을 지지하는 평판형 스테이지 형태인 경우를, 도 11(C)는 상기 지지부(120)가 유연 기판을 지지하는 롤 형태인 경우를 각각 도시하고 있다. 이와 같이 상기 지지부(120)는 기판의 종류에 따라 적절하게 선택적으로 사용될 수 있으며, 물론 이에 따라 상기 센서부(141)의 형태 역시 이에 맞게 적절히 설계 변경될 수 있다. 앞서의 예시들에서 상기 센서부(141)의 다양한 실시예들은 실질적으로 도 11(A)에 도시된 바와 같은 평판형 기판을 지지하는 평판형 스테이지에 적절한 형태였으나, 이러한 실시예들은 도 11(B)에 도시된 바와 같은 유연 기판을 지지하는 평판형 스테이지에도 모두 그대로 적용 가능하다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들만으로도, 평판형 기판이나 유연 기판 모두에 본 발명의 기술이 적용 가능함이 당연하다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: (본 발명의) 인쇄 장치 110: 회전부
111: 롤 112: 모터
120: 지지부 130: 인압부
140: 보정부 141: 센서부
142: 제어부 143: 가이드부
143A: 가이드부 실시예 나A
143A1: (가이드부 실시예 나A의) 배치부
143A2: (가이드부 실시예 나A의) 링크부
143A3: (가이드부 실시예 나A의) 힌지부
143B: 가이드부 실시예 나B
143B1: (가이드부 실시예 나B의) 배치부
143B2: (가이드부 실시예 나B의) 링크부
143B3: (가이드부 실시예 나B의) 노치부
143C: 가이드부 실시예 나C
143C1: (가이드부 실시예 나C의) 배치부
143C2: (가이드부 실시예 나C의) 연결부
143C3: (가이드부 실시예 나C의) 판스프링부
143D: 가이드부 실시예 나D
143D1: (가이드부 실시예 나D의) 배치부
143D2: (가이드부 실시예 나D의) 롤링 베어링
145: 부가 스테이지

Claims (23)

  1. 표면이 유연 재질로 형성되는 롤(111)과, 상기 롤(111)을 회전시키는 모터(112)를 포함하여 이루어지는 회전부(110);
    상부에 기판(500)이 배치되어 상기 기판(500)을 지지하며, 상기 회전부(110)와 상기 롤(111)의 접선 방향과 나란한 방향으로 상대 이동 가능하게 형성되는 지지부(120);
    상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 간격을 변화시켜 상기 롤(111)을 상기 기판(500)에 밀착 및 인압 가능하도록 형성되는 인압부(130);
    상기 기판(500) 하부에 구비되어 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 접촉 위치에서 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘을 측정하는 센서부(141)와, 상기 센서부(141)에서 계측된 힘 값을 사용하여 동기화 오차를 보정하도록 제어하는 제어부(142)를 포함하여 이루어지는 보정부(140);
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 센서부(141)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘을 측정하는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 보정부(140)는
    상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 보정하여 제어하는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 보정부(140)는
    상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘이 0이 되도록, 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 센서부(141)는
    상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 반경 방향으로 작용하는 힘 또는 상기 롤(111)의 연장 방향으로 작용하는 힘 중 선택되는 적어도 하나를 더 측정하는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 보정부(140)는
    상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 틸팅, 벤딩, 얼라인먼트 중 선택되는 적어도 하나를 더 보정하도록 상기 지지부(120)를 제어하는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 보정부(140)는
    그 상부에 기판(500)이 배치되도록 상기 지지부(120) 상에 구비되는 부가 스테이지(145)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 보정부(140)는
    상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나 및 상기 부가 스테이지(145)의 변위 또는 속도를 보정하여 제어하는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 센서부(141)는
    상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 반경 방향으로 작용하는 힘 또는 상기 롤(111)의 연장 방향으로 작용하는 힘 중 선택되는 적어도 하나를 더 측정하는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 보정부(140)는
    상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 틸팅, 벤딩, 얼라인먼트 중 선택되는 적어도 하나를 더 보정하도록 상기 지지부(120) 또는 상기 부가 스테이지(145) 중 선택되는 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  11. 표면이 유연 재질로 형성되는 롤(111)과, 상기 롤(111)을 회전시키는 모터(112)를 포함하여 이루어지는 회전부(110);
    상부에 기판(500)이 배치되어 상기 기판(500)을 지지하며, 상기 회전부(110)와 상기 롤(111)의 접선 방향과 나란한 방향으로 상대 이동 가능하게 형성되는 지지부(120);
    상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 간격을 변화시켜 상기 롤(111)을 상기 기판(500)에 밀착 및 인압 가능하도록 형성되는 인압부(130);
    상기 기판(500) 하부에 구비되어 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 접촉 위치에서 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘을 측정하는 센서부(141)와, 상기 센서부(141)에서 계측된 힘 값을 사용하여 동기화 오차를 보정하도록 제어하는 제어부(142)를 포함하여 이루어지는 보정부(140);
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 센서부(141)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 반경 방향으로 작용하는 힘 또는 상기 롤(111)의 연장 방향으로 작용하는 힘 중 선택되는 적어도 하나를 측정하며,
    상기 보정부(140)는, 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 상기 제어부(142)에 미리 저장된 룩업 테이블(lookup table) 데이터에 따라 제어하며,
    상기 룩업 테이블은, 상기 인압부(130)에 의해 인가되는 압력, 상기 롤(111) 반경(R), 상기 모터(112)의 회전 속도(ω), 상기 롤(111)의 각도(θ), 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V), 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 변위(x) 중 선택되는 적어도 둘 이상의 변수 간 관계가 데이터화되어 저장되되,
    상기 룩업 테이블에 저장되는 데이터는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘이 0이 될 때의 상기 변수들 값으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1항 또는 제 11항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서, 상기 센서부(141)는
    6축 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 센서부(141)는
    상기 기판(500)이 그 위에 배치되도록 상기 지지부(120)에 연결되어 구비되며, 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로의 이동만을 허용하도록 형성되는 가이드부(143)와,
    상기 가이드부(143)의 이동 방향에 나란한 끝단에 구비되어 상기 가이드부(143)의 이동에 따른 변위 값을 측정하는 변위 센서 및 변위를 힘으로 변환하는 계산부를 포함하여 이루어지거나, 또는 상기 가이드부(143)의 이동 방향에 나란한 끝단에 구비되어 상기 가이드부(143)의 이동에 따른 힘 값을 측정하는 로드셀로 이루어지는 측정부(144)
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 가이드부(143)는
    플렉셔(flexure) 구조 또는 롤링 베어링 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 가이드부(143A)는
    상기 기판(500)이 그 위에 배치되는 배치부(143A1)와, 상기 배치부(143A1)의 하단에 구비되어 상기 배치부(143A1)를 상기 지지부(120)와 연결하는 링크부(143A2)와, 상기 링크부(143A2)가 상기 배치부(143A1) 또는 상기 지지부(120)와 연결되는 지점에 구비되며 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로 회전하도록 형성되는 힌지부(143A3)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 가이드부(143B)는
    상기 기판(500)이 그 위에 배치되는 배치부(143B1)와, 상기 배치부(143B1)의 하단에 구비되어 상기 배치부(143B1)를 상기 지지부(120)와 연결하는 링크부(143B2)와, 상기 링크부(143B2)가 상기 배치부(143B1) 또는 상기 지지부(120)와 연결되는 지점에 구비되며 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로 함몰 형성되는 노치부(143B3)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 가이드부(143C)는
    상기 기판(500)이 그 위에 배치되는 배치부(143C1)와, 상기 지지부(120) 상에 고정 구비되는 복수 개의 연결부(142C2)와, 상기 배치부(143C1)가 상기 연결부(142C2)와 연결되는 지점에 구비되며 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 방향과 나란한 방향으로 벤딩되도록 형성되는 판스프링부(143C3)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 가이드부(143D)는
    상기 기판(500)이 그 위에 배치되는 배치부(143D1)와, 상기 지지부(120) 및 상기 배치부(143D1) 사이에 구비되는 롤링 베어링(143D2)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  21. 제 1항 또는 제 11항 중 선택되는 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부(120)는
    평판형 기판을 지지하는 평판형 스테이지 형태, 유연 기판을 지지하는 롤 형태, 유연 기판을 지지하는 평판형 스테이지 형태 중 선택되는 적어도 한 가지 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  22. 롤(111) 및 모터(112)를 포함하여 이루어지는 회전부(110); 상부에 기판(500)이 배치되어 상기 기판(500)을 지지하는 지지부(120); 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 간격을 변화시키는 인압부(130); 상기 기판(500) 하부에 구비되어 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 접촉 위치에서 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 사이에 작용하는 힘 중 적어도 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 한 방향의 힘을 측정하는 센서부(141)와, 상기 센서부(141)에서 계측된 힘 값을 사용하여 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 동기화 오차를 보정하도록 제어하는 제어부(142)를 포함하여 이루어지는 보정부(140); 를 포함하여 이루어지는 인쇄 장치(100)를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 방법으로서,
    상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘이 0이 되도록, 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 인쇄 방법은
    상기 제어부(142)가 상기 모터(112)에 인가되는 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 및 상기 회전부(110) 또는 상기 지지부(120)에 인가되는 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V) 중 선택되는 적어도 하나를 입력받는 단계(S1);
    상기 센서부(141)가 상기 롤(111)의 접선 방향으로 작용하는 힘(F)을 계측하는 단계(S2);
    상기 제어부(142)가 상기 센서부(141)에서 계측된 힘 값 및 미리 저장된 마찰력 모델(friction model)을 사용하여 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 또는 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V)의 보정 값을 산출하는 단계(S3);
    상기 제어부(142)가 상기 단계(S3)에서 산출된 상기 모터(112)의 회전 속도(ω) 보정 값을 상기 모터(112)에 인가하거나 또는 상기 단계(S3)에서 산출된 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 간의 상대 이동 속도(V)의 보정 값을 상기 회전부(110) 또는 상기 지지부(120)에 인가하는 단계(S4);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 방법.
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