KR101619924B1 - 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법 - Google Patents

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KR101619924B1 KR1020150021398A KR20150021398A KR101619924B1 KR 101619924 B1 KR101619924 B1 KR 101619924B1 KR 1020150021398 A KR1020150021398 A KR 1020150021398A KR 20150021398 A KR20150021398 A KR 20150021398A KR 101619924 B1 KR101619924 B1 KR 101619924B1
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고현석
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순천향대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법은, 토출헤드의 이동구간을 결정하는 단계; 이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계; 이동구간에 걸쳐 상기 토출헤드 또는 피토출물의 토출간격을 구하는 단계; 엔코더 신호를 카운트하고 토출 트리거를 발생시키는 단계; 상기 토출 트리거의 발생지점이 상기 토출구간 또는 상기 비토출구간에 존재하는지 판단하는 단계; 및 상기 토출 트리거가 상기 토출구간에 있는 경우에 상기 토출 트리거를 출력하여 잉크를 토출시키는 단계;를 포함하며, , 2축 이상의 스테이지를 이용한 벡터 프린팅시 각 축의 엔코더로부터 1개의 벡터 토출 트리거가 프린팅 구간에 생성될 수 있다.

Description

인쇄 전자 벡터 프린팅 방법{Vector printing method for printed electronics}
본 발명은 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속 벡터 프린팅하는 경우에 헤드가 가속되거나 감속되는 구간에서 잉크가 뭉쳐서 토출되는 것을 방지할 수 있는 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법에 관한 것이다.
잉크젯(Inkjet) 기술이 발전함에 따라 사무용에서부터 전자 부품 및 디스플레이 제조 등 인쇄 전자 분야로의 응용 범위가 넓어지고 있다. 이러한 잉크젯이 제조 공정으로서 응용 범위를 넓혀감에 따라 사무용 잉크젯 장비와 달리 잉크방울(ink drop)의 크기를 정밀하게 제어하는 것과 원하는 위치에 수 마이크로 미터 이내의 정밀도로 정밀하게 토출시키는 기술이 필요하다. 이러한 잉크젯 기술은 기존의 반도체 공정과 달리 비싼 재료를 낭비 하지 않고 공정이 이루어질 수 있으며 대형화가 용이하기 때문에, 특히 전자 인쇄 분야에서 잉크젯을 양산 공정에 적용하려는 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.
또한, 이러한 잉크젯 기술이 디스플레이 제조로 응용 범위를 넓혀감에 따라 정확한 양의 잉크를 정확한 위치에 토출하여 패터닝(patterning)해야 하는 필요성이 증대되고 있다. 따라서, 정확하게 패턴을 인쇄하기 위하여 캐드(CAD)등의 파일을 이용하는 것이 필요하다. CAD를 이용한 프린팅 방법에는 캐드의 도면을 비트맵 이미지(Bitmap Image)로 변환하여 프린팅하는 래스터 프린팅(Raster printing) 방법과 캐드의 디엑스에프 파일(dxf file, Drawing Exchange file Format file) 형태로 스테이지(stage)를 이동시켜서 프린팅하는 벡터 프린팅(Vector printing) 방법이 있다. 디엑스에프 파일(Dxf file)은 아스키(ASCII) 형태의 파일로 다양한 캐드 간의 도면 교환에 널리 사용되는 파일 방식으로 도면의 치수 및 선종류 등의 모든 도면 정보를 가지고 있는 파일이다.
한편, 래스터 프린팅은 토출 헤드가 주방향으로만 프린팅하고 서브 방향으로는 이동만 하는 방식으로 보다 복잡한 이미지의 프린팅에 적합하고, 멀티 노즐을 구비한 토출 헤드에 보다 유리한 방식이다. 반면 벡터 프린팅 방법은 래스터 프린팅 방법과는 달리 XY 2개의 축이 동시에 움직이면서 프린팅하고 노즐의 수가 적을 때 적합한 방법이다. 또한, 복잡한 이미지 보다는 사선, 원, 원호 또는 도형 등 비교적 간단한 이미지를 프린팅 할 때 효과적이고 우수한 방법이다.
그런데, 벡터 프린팅을 할 경우에 프린팅 속도가 너무 느리거나, 끝단에서 잉크가 뭉쳐지는 현상이 발생해서 고속으로 고품질의 벡터 프린팅하는 것이 쉽지 않다. 또한, 끝단에서 잉크가 뭉치는 것을 방지하기 위해서 토출위치에서 헤드가 정지한 후에 트리거 신호를 이용하여 프린팅하는 방법이 있는데, 이 방법은 프린팅 속도가 매우 느리다는 한계가 있다.
따라서, 고속으로 벡터 프린팅을 하는 경우에 끝단에서 잉크의 뭉침 현상이 발생하는 것을 방지하고 고품질의 벡터 프린팅을 할 수 있는 기술에 대한 필요성이 점차 커지고 있다.
본 출원인은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 본 발명을 제안하게 되었으며, 종래기술과 관련된 참고문헌으로는 한국특허출원 제10-2012-0119430호의 "캐드 도면을 이용한 전자 인쇄 시스템의 벡터 프린팅 방법"이 있다.
본 발명은 벡터 프린팅을 고속으로 할 수 있고 헤드의 속도가 변하는 지점에서 잉크가 뭉치는 것을 방지할 수 있는 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법을 제공한다.
본 발명은 일정한 간격으로 잉크를 토출하더라도 토출 주파수에 따라서 제팅 특성이 변하지 않는 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법을 제공한다.
본 발명은 고속으로 벡터 프린팅을 하더라도 고품질의 인쇄를 구현할 수 있는 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법을 제공한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법은, 토출헤드의 이동구간을 결정하는 단계; 이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계; 이동구간에 걸쳐 상기 토출헤드 또는 피토출물의 이동간격을 구하는 단계; 엔코더 신호를 카운트하고 토출 트리거를 발생시키는 단계; 상기 토출 트리거의 발생지점이 상기 토출구간 또는 상기 비토출구간에 존재하는지 판단하는 단계; 및 상기 토출 트리거가 상기 토출구간에 있는 경우에 상기 토출 트리거를 출력하여 잉크를 토출시키는 단계;를 포함하며, 2축 이상의 스테이지를 이용한 벡터 프린팅시 각 축의 엔코더로부터 1개의 벡터 토출 트리거가 프린팅 구간에 생성될 수 있다.
상기 이동구간에 걸쳐 토출헤드의 토출간격을 구하는 단계에서, 상기 토출간격은 상기 이동구간에 걸쳐 동일한 값을 가질 수 있다.
상기 엔코더 신호를 카운트하고 토출 트리거를 발생시키는 단계에서는, 상기 토출헤드가 상기 토출간격에 해당하는 거리를 이동하는 동안 엔코더에서 발생하는 엔코더 신호를 카운트하여 토출간격 만큼 토출헤드가 이동한 경우에만 토출 트리거를 발생시킬 수 있다.
상기 토출 트리거 발생지점이 토출구간 또는 비토출구간에 존재하는지 판단하는 단계에서는, 상기 토출 트리거가 발생한 지점이 상기 비토출구간에 있으면 토출간격으로 토출 트리거를 출력하지 않거나 발생된 토출 트리거를 온오프하여 상기 토출헤드로 보내지 않고 다음 토출간격 만큼 상기 토출헤드를 이동시키고, 상기 토출 트리거가 발생한 지점이 상기 토출구간에 있으면 토출 트리거를 출력하거나 상기 토출헤드로 보내어 잉크를 토출시킬 수 있다.
상기 이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계에서 상기 토출구간은 상기 토출헤드가 등속도로 이동하는 구간을 포함하고, 상기 비토출구간은 상기 토출헤드가 가속 또는 감속되는 구간을 포함할 수 있다.
상기 토출헤드의 이동구간을 결정하는 단계에서, 상기 이동구간은 프린팅 패턴의 길이 보다 긴 구간으로 결정될 수 있다.
상기 이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계에서 상기 비토출구간은 상기 토출헤드가 등속도로 움직이는 구간을 포함할 수 있다.
상기 이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계에서, 상기 토출구간 및 상기 비토출구간은 엔코더에서 발생하는 엔코더 신호를 카운트하여 얻어지는 상기 토출간격의 개수로부터 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법은 벡터 프린팅을 고속으로 할 수 있고 헤드의 속도가 변하는 지점에서도 잉크가 뭉치는 것을 방지할 수 있다. 종래기술에 따른 방법은 토출구간에서 동일 주파수로 토출하는 경우가 많은데 이럴 경우 가감속 구간에서 프린팅 속도가 줄어들게 되어 토출 간격이 좁아지게 된다. 따라서, 프린팅하는 구간의 끝단에 뭉침이 심해져서 원하는 품질을 얻을 수 없게 되는데, 본 발명에서는 이러한 단점을 극복할 수 있다. 또한, 끝단 뭉침을 해결하기 위하여 토출 간격만큼 이동하고 정지하여 프린팅하는 방법은 프린팅 속도가 지나치게 느려서 실제 생산에 부적합 할 수 있는데, 본 발명에 따른 방법은 일정한 속도로 프린팅 구간을 움직이면서 프린팅 할 수 있기 때문에 속도를 빠르게 할 수 있다.
벡터 움직임시 등간격마다 토출 트리거를 이용함으로 등간격 토출이 가능하다. 그러나 등간격 토출시 가감속 구간과 등속 구간에서는 토출 주파수가 바뀌게 되는 경우가 있다. 토출 주파수에 따라서 토출 특성이 바뀌게 되는 경우가 있는데, 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법은 토출 주파수가 일정한 등속구간에만 잉크가 토출되기 때문에 토출 주파수의 크기에 따라 잉크 토출량이 변하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법은 일정한 간격으로 잉크를 토출하더라도 토출 주파수가 변하지 않고 고속으로 프린팅이 가능하기 때문에 고품질의 인쇄 결과물을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법은 일반적인 잉크젯 뿐만 아니라 전기 수력학 잉크젯 기술(EHD) 및 트리거 신호를 이용하여 잉크를 제팅하는 디스펜서에도 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 따른 엔코더 프로세싱 유닛의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템이 적용되는 경우에 있어서 이동 구간과 이동속도를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템을 사용한 프린팅 방법을 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템에 있어서 엔코더 프로세싱 유닛의 작동을 위한 소프트웨어 화면을 예시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템 및 프린팅 방법이 적용될 수 있는 프린팅 패턴을 예시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템을 개략적으로 도시한 도면, 도 3은 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템의 구성을 도시한 도면, 도 4는 도 3에 따른 엔코더 프로세싱 유닛의 구성을 도시한 도면, 도 5는 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템이 적용되는 경우에 있어서 이동 구간과 이동속도를 보여주는 도면, 도 6은 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템을 사용한 프린팅 방법을 도시한 순서도, 도 7은 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템에 있어서 엔코더 프로세싱 유닛의 작동을 위한 소프트웨어 화면을 예시한 도면, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템 및 프린팅 방법이 적용될 수 있는 프린팅 패턴을 예시한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템(100)은, 잉크를 토출시키는 토출헤드(110); 토출헤드(110)를 이동시키는 헤드 구동부(130), 토출헤드(110)에 의해서 프린팅 패턴이 인쇄되는 피토출물(120), 피토출물(120)을 이동시키는 피토출물 구동부(140); 토출헤드(110) 또는 피토출물(120)의 X축방향 이동거리를 센싱하는 제1엔코더(150); 토출헤드(110) 또는 피토출(120)의 Y축방향 이동거리를 센싱하는 제2엔코더(160); 및 제1 및 제2엔코더(150,160)의 신호를 카운트하여 토출헤드(110)의 토출 여부를 제어하는 엔코더 프로세싱 유닛(170)을 포함할 수 있다. 여기서, XY 스테이지 구성 방법에 따라서 피토출물(120)이 X축방향 및 Y축방향으로 모두 이동하는 방식 또는 피토출물(120)은 고정되고 토출헤드(110)가 X축방향 및 Y축방향으로 모두 움직이도록 구성된 시스템을 포함할 수 있다.
경우에 따라서는 헤드 구동부(130) 또는 피토출물 구동부(140) 중 하나만 구비되어 토출헤드(110)와 피토출물(120)을 모두 이동시킬 수도 있다.
본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템(100)은 일반 잉크젯 뿐만 아니라 전기 수력학적 잉크젯 또는 트리거 신호를 이용하여 잉크를 제팅하는 디스펜서에도 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템(100)은 적어도 한 개의 노즐을 가지는 토출헤드(110)가 지정된 좌표(즉, 잉크를 토출시킬 지점)까지 XY방향으로 동시에 움직이면서 프린팅할 수 있는 벡터 프린팅 시스템이다. 이 때, 지정된 좌표로 이동하는 필요한 위치정보는 캐드(CAD) 도면의 정보를 이용하거나 관측 카메라(미도시) 등을 이용해서 편집하여 잉크를 토출시킬 위치의 XY 좌표 정보를 얻을 수 있다. 토출헤드(110)의 이동 경로는 직선 또는 곡선의 이동경로가 지정될 수 있다.
잉크젯 및 전기 수력학적 잉크젯 등은 잉크 토출위치마다 각각의 트리거 신호(trigger signal)를 이용하여 토출을 하게 되는데, 본 발명에 따른 프린팅 시스템(100)도 마찬가지이다.
본 발명에 따른 벡터 프린팅 시스템(100)은 엔코더 프로세싱 유닛(170, Encoder Processing Unit, EPU)에서 엔코더 신호를 카운트하여 일정한 토출간격 마다 토출 트리거를 발생시킬 수 있다. 엔코더 프로세싱 유닛(170)은 2축 이상의 엔코더 신호를 사용하여 일정한 벡터 토출간격 마다 토출 트리거를 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따른 벡터 프린팅 시스템(100)은 벡터 프린팅을 하기 때문에 토출헤드(110) 또는 피토출물(120, 즉, 기판)이 X축 및 Y축 방향으로 동시에 움직여야 한다. 이를 위해 X스테이지(130), Y스테이지(140)를 구비하며, X스테이지(130)는 토출헤드(110)를 X축 방향으로 이동시키고, Y스테이지(140)는 피토출물(120)을 Y축 방향으로 이동시키게 형성할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 Y스테이지(140)가 피토출물(120)을 이동시키는 것이 아니라 토출헤드(110)를 이동시킬 수도 있다.
또한, 스테이지의 구성에 따라서 토출헤드(110)에 XY 스테이지 이동부가 있고 피토출물(120)이 고정되거나, 반대로 헤드(110)가 고정되고 XY스테이지 이동부를 피토출물(120)에 둘 수도 있다.
X 및 Y스테이지(130,140)의 이동거리를 센싱하기 위해서 엔코더가 사용되며, 엔코더에서 발생한 엔코더 신호(엔코더 펄스)는 엔코더 프로세싱 유닛(170)에서 이용되어 트리거 신호를 출력(190)할 수 있다. 엔코더 프로세싱 유닛(170)은 별도의 컴퓨터(200) 등에 연결되어 작동이 제어될 수도 있다.
X 및 Y스테이지(130,140)의 구동에 따른 엔코더 신호를 카운트하고, 이에 따라 엔코더 프로세싱 유닛(170)이 온/오프되고, 온 되는 경우에는 헤드 드라이버(115)에 토출 트리거가 전달되어 토출헤드(110)의 노즐(117)에서 잉크가 토출될 수 있다. X 및 Y스테이지는 각각 헤드구동부(130) 및 피토출물구동부(140)가 될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 토출헤드(110)를 이동시키는 헤드구동부(130)는 피토출물(120) 상에서 토출헤드(110)를 X축 또는 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 피토출출구동부(140)도 피토출물(120)을 X축 또는 Y축 방향으로 이동시킬 수 있다.
헤드구동부(130) 또는 피토출물구동부(140)에 의해서 헤드(110) 또는 피토출물(120)이 이동한 거리를 감지하기 위해서 제1 및 제2엔코더(150,160)가 구비될 수 있다. 제1엔코더(150)는 토출헤드(110)의 X축방향 이동거리를 센싱하고, 제2엔코더(160)는 토출헤드(110)의 Y축방향 이동거리 또는 피토출물(120)의 Y축방향 이동 거리를 센싱할 수 있다.
토출헤드(110) 또는 피토출물(120)이 2차원으로 움직이는 경우에는 엔코더가 2개인 2축 엔코더로 충분하지만, 3차원으로 움직이는 경우에는 엔코더가 3개인 3축 또는 그 이상의 경우에는 다축 엔코더가 사용되는 것이 바람직하다.
엔코더 프로세싱 유닛(170)은 제1 및 제2엔코더(150,160)의 엔코더 신호(또는 엔코더 펄스)를 카운트하여 토출헤드(110)의 토출 여부를 제어할 수 있다. 즉, 엔코더 프로세싱 유닛(170)은 엔코더 신호를 카운트한 값을 이용하여 토출헤드(110)가 이동한 거리를 판단하고 토출 트리거의 출력 여부를 결정할 수 있다. 토출 트리거의 출력 여부를 위해서 엔코더 프로세싱 유닛(170)은 토출 트리거 출력부(190)에 연결될 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 엔코더 프로세싱 유닛(170)은, 제1 및 제2엔코더(150,160)에서 엔코더 신호를 각각 수신하는 제1 및 제2엔코더 신호 수신부(171,172), 제1 및 제2엔코더 신호 수신부(171,172)에서 수신한 엔코더 신호를 각각 카운트하는 제1 및 제2엔코더 카운터(173,174), 제1 및 제2엔코더 카운터(173,174)의 카운트 값에 의해 토출헤드(110)의 이동거리를 획득하는 이동거리 판단부(175), 이동거리 판단부(175)에서 얻은 토출헤드(110)의 이동거리가 상기 일정한 토출간격과 동일한 경우에 토출 트리거를 발생시키는 토출 트리거 생성부(176) 및 토출 트리거 생성부(176)에서 발생된 토출 트리거의 출력 여부를 판단하는 토출 트리거 제어부(177)를 포함할 수 있다.
엔코더 프로세싱 유닛(170)은 미리 알고 있는 토출헤드(110)의 토출간격, 인쇄되어야 하는 프린팅 패턴의 길이, 토출헤드(110)의 속도 등과 XY 스테이지 엔코더 신호 카운트 값을 비교하여 일정한 거리 즉, 토출헤드(110)의 토출간격마다 토출 트리거를 발생시키고, 발생된 토출 트리거의 출력 여부를 결정하는 유닛이다. 기존의 래스터 프린팅 방법과 본 발명에 따른 벡터 프린팅 방법의 다른 점은 1축의 엔코더만을 이용하여 토출신호를 만드는 것이 아니라 2축 이상의 벡터 길이를 이용하여 1개의 토출 트리거를 만드는 것에 주된 차별점이 있다. 즉, 2축 이상의 스테이지를 이용한 벡터 프린팅시 각 축의 엔코더를 사용하여 1개의 벡터 토출 트리거가 프린팅 구간에 나오는 점에 주된 차이가 있다.
또한, 엔코더 프로세싱 유닛(170)은 잉크를 토출시켜야 하는 프린팅 패턴과 토출시키지 않고 헤드(110)의 이동을 위한 스테이지 움직임을 분리하기 위하여 토출 트리거의 출력 온/오프를 소프트웨어로 지정할 수 있다. 제1 및 제2엔코더 카운터(173,174)의 카운트 값을 이용하여 지정된 거리마다 토출되게 할 수 있다. 이와 같이, 거리 즉, 토출간격을 지정하여 지정된 토출간격 마다 토출 트리거가 발생되게 할 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 벡터 프린팅은 래스터 프린팅 방법과 달리 XY축방향으로 동시에 움직이기 때문에 1축의 엔코더 신호로는 일정한 간격으로 프린팅하기가 어렵다. 따라서, 2개 축 또는 다수의 엔코더로부터 일정길이(즉, 토출간격) 마다 토출 트리거가 발생되게 하는 엔코더 프로세싱 유닛(170)이 필요하다. 엔코더 프로세싱 유닛(170)에 의해서 2개 이상의 엔코더 신호를 기준으로 지정된 토출간격 마다 토출을 위한 1개의 트리거 펄스가 생기게 할 수 있다.
만약, 동일 간격마다 토출 트리거가 생기게 하면, 가속 구간 및 감속구간에서는 저주파가 나오게 되는데, 속도가 낮은 구간과 높은 구간에서는 토출 주파수가 속도에 비례하여 낮은 주파수부터 높은 주파수까지 존재하게 된다. 잉크젯 또는 전기 수력학적 잉크젯(EHD)에서는 토출 주파수가 잉크의 토출량과 밀접한 관계가 있다. 예를 들면, 일정한 토출간격 마다 토출을 하는 경우에도 감속구간에서는 토출 주파수가 작아지기 때문에 토출량이 적어지거나 많아질 수 있다. 특히, 전기 수력학적 잉크젯(EHD)의 경우에는 토출 주파수에 따라 토출량이 매우 많이 달라질 수 있다. 따라서, 균일한 프린팅을 위해서는 토출 주파수가 토출되는 영역에서 균일하게 나와야 한다.
또한, 토출헤드(11)가 등속도로 이동하는 구간에서는 동일한 주파수로 토출이 되기 때문에 토출량이 일정하여 균일한 패턴 인쇄가 가능하다. 따라서, 등속도 구간에서만 프린팅 패턴을 인쇄하는 시스템 및 방법이 필요한데, 본 발명에서는 엔코더 프로세싱 유닛(170)이 이러한 기능을 수행할 수 있다.
도 5(a)에는 프린팅 패턴의 길이((x1,y1)과 (x2,y2) 사이의 구간)와 전체 이동구간((x1',y1')와 (x2',y2')사이의 구간)이 도시되어 있고, 도 5(b)에는 토출헤드(110)의 전체 이동구간에 대한 토출헤드(110)의 이동속도가 도시되어 있다.
도 5(b)에 도시된 바와 같이, 토출헤드(110)는 가속구간, 등속구간, 감속구간에 걸쳐서 이동하되, 등속구간에서만 잉크를 토출하게 된다. 도 5(a)를 참조하면, 잉크가 토출되어야 하는 프린팅 패턴 즉, 프린팅 구간은 등속구간에 있고, 프린팅 패턴 앞뒤로 더미(Dummy1,Dummy2) 구간이 있는데 더미구간에는 가속구간 및 감속구간이 포함될 수 있다. 더미구간은 잉크는 토출되지 않고 이동만 하는 구간이다.
등속 구간을 프린팅 구간으로 사용하는 것은 매우 중요하다. 이를 위하여 Dummy1 구간과 Dummy2 구간을 도입하되 더미구간에서는 토출은 시키지 않고 속도를 증가시키거나 감속시키는 구간으로 사용하면, 실제로 토출이 되어야 하는 프린팅 패턴 구간((x1,y1)과 (x2,y2) 사이의 구간)에서 균일한 프린팅 패턴을 얻는 것이 가능하다. 여기서, 가속구간 및 감속구간의 거리를 위하여 프린팅 패턴과 같은 직선 상에서 지정한 거리 dummy1 구간((x1',y1')과 (x1,y1) 사이의 구간) 만큼 추가로 이동하고, 프린팅 이후에 dummy2 구간((x2,y2)와 (x2',y2') 사이의 구간) 만큼 더 이동한다.
토출헤드(110)가 등속도로 움직이는 구간(프린팅 구간)과 토출헤드(110)가 가속 또는 감속되어 움직이는 구간(더미구간)의 총합은 프린팅 패턴의 길이((x1,y1)과 (x2,y2) 사이의 구간) 보다 길게 형성될 수 있다.
한편, 토출헤드(110) 또는 피토출물(120)이 동시에 이동해야 하는 전체 구간((x1',y1')와 (x2',y2') 사이의 구간)에 걸쳐서 지정된 벡터 속도로 토출헤드(110)가 이동하게 된다. XY 각각의 스테이지로부터 엔코더를 사용하여 지정한 등간격 마다 토출 트리거를 1개씩 생성하게 되는데, 토출헤드(110)가 지정된 토출 트리거 간격 만큼 이동하는지 여부, 토출 트리거의 생성 여부 등은 엔코더 프로세싱 유닛(170)에 의해서 결정될 수 있다.
엔코더 프로세싱 유닛(170)의 이동거리 판단부(175)는 제1 및 제2엔코더 카운터(173,174)에서 얻은 엔코더 카운트 값으로부터 계산된 벡터 거리가 토출간격(del)과 동일한지 여부를 판단하고, 토출헤드(110)가 토출간격(del) 만큼 이동한 경우에만 토출 트리거가 생성되도록 토출 트리거 생성부(176)에 판단 결과를 전달할 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2엔코더(150,160)가 0.5um 엔코더이고 이동간격(토출 트리거 간격)이 10um인 경우에, X축방향으로의 이동거리를 dx라 하고 Y축방향으로의 이동거리를 dy라고 하면,
Figure 112015014885747-pat00001
이 10um가 될 때 토출간격 만큼 이동했다고 판단하고 토출 트리거 생성부(176)에서 1개의 토출 트리거를 발생시키게 된다.
이처럼, 토출 트리거 생성부(176)는 상기 토출간격 마다 1개의 토출 트리거를 발생시킬 수 있다.
여기서, 토출 트리거는 토출헤드(110)에서 잉크를 토출시키기 위한 신호인데, 토출헤드(110)가 더미구간에 있는 경우에는 잉크가 토출되면 안 된다. 토출 트리거 제어부(177)는 매 토출간격 마다 생성된 토출 트리거가, 토출헤드(110)가 등속도로 움직이는 경우 즉, 토출헤드(110) 또는 피토출물(120)의 XY스테이지를 사용한 벡터 이동시 토출간격에 따른 토출 트리거를 출력하여 토출헤드(110)에서 잉크가 토출되게 할 수 있다. 이러한 토출 트리거를 카운트하여 등속구간의 프린팅 구간에서만 프린팅할 수도 있다. 토출 트리거 제어부(177)는 토출헤드(110)가 가속구간 및 감속구간 즉, 더미구간에 있는 토출간격에 있을 때에는 발생된 토출 트리거를 내부적으로 발생시키고 외부 즉, 토출헤드(110) 측으로 출력하지는 않는다.
이와 같이, 토출헤드(110)가 등속도로 움직이는 경우에는 토출 트리거는 토출 트리거 출력부(190)를 통해서 출력되어 토출헤드(110) 또는 헤드 드라이버(도 2의 115)로 전달되고, 토출헤드(110)가 가속되거나 감속되는 경우(더미구간에 있을 경우)에는 토출 트리거는 엔코더 프로세싱 유닛(170)에서부터 토출 트리거 출력부(190)로 전달되지 않는다.
(x1',y1') 위치로부터 토출 위치는 엔코더 카운터(173,174)를 사용하여 엔코더 프로세싱 유닛(170)으로부터 일정한 토출간격(거리) 마다 나오는 토출 트리거 신호를 카운트하여 Dummy1 구간에서는 제팅 트리거를 토출을 위하여 내보내지 않고(jetting trigger off), Dummy1 구간이 끝나는 시점부터 트리거를 신호를 내보내고 프린팅 패턴의 길이에 해당하는 프린팅 구간의 길이에 대해서는 트리거 신호는 내보낸다(trigger signal out, on). 프린팅이 끝난 이후에는 트리거 신호를 내보지 않기 때문에(jetting trigger off) Dummy2 구간에서는 프린팅 하지 않는다.
이와 같이, 동일한 토출간격(del)에 대해서 토출 트리거는 (x1',y1') 위치부터 내부적으로 발생하지만, 제팅을 위한 트리거 출력(trigger out)은 프린팅 구간에만 온(on)이 될 수 있도록 엔코더 프로세싱 유닛(170)이 제어하게 된다.
엔코더 프로세싱 유닛(170)은 토출헤드(170)가 등속도로 움직이거나 프린팅 구간에 있는 경우에만 작동될 수 있다. 또한, 전 구간에서 작동은 되지만 프린팅을 위한 구간에서만 트리거 신호를 헤드(110)에 전달할 수도 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템(100)을 사용한 프린팅 방법에 대해서 설명한다.
우선, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법은, 상기한 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템(100)을 사용한 프린팅 방법으로서, 토출헤드(11)의 이동구간을 결정하는 단계(1100); 이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계(1200); 이동구간에 걸쳐 토출헤드(110) 또는 피토출물(120)의 벡터 토출간격을 구하는 단계(1300); 엔코더 신호를 카운트하고 토출 트리거를 발생시키는 단계(1400); 토출 트리거의 발생지점이 토출구간 또는 비토출구간에 존재하는지 판단하는 단계(1500,1700); 및 토출 트리거가 토출구간에 있는 경우에 토출 트리거를 출력하여 잉크를 토출시키는 단계(1800);를 포함할 수 있다.
토출헤드(110)의 이동구간을 결정하는 단계(1100)에서, 이동구간은 도 5(a)의 (x1',y1')위치에서부터 (x2',y2')위치까지의 구간을 의미한다.
또한, 토출헤드(110)의 이동구간을 결정하는 단계(1100)에서, 상기 이동구간은 프린팅 패턴의 길이 보다 긴 구간으로 결정될 수 있다.
이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계(1200)에서, 토출구간은 도 5(b)에서 프린팅 구간에 해당하고, 비토출구간은 더미구간(Dummy1, Dummy2)에 해당한다. 즉, 이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계(1200)에서 상기 토출구간은 상기 토출헤드(110) 또는 피토출물(120)이 등속도로 벡터 이동하는 구간을 포함하고 상기 비토출구간은 상기 토출헤드(110) 또는 피토출물(120)이 가속 또는 감속되는 구간을 포함할 수 있다.
한편, 이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계(1200)에서 상기 비토출구간은 상기 토출헤드가 등속도로 움직이는 구간을 포함할 수 있다. 도 5(b)를 참조하면, 비토출구간 즉, 더미구간에서 토출헤드(110)는 가속 또는 감속될 뿐만 아니라, 등속으로 움직일 수도 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 프린팅 구간 보다 등속도 구간이 더 길게 될 수도 있다.
이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계(1200)에서, 토출구간 및 비토출구간은 XY축 2개의 엔코더에서 발생하는 엔코더 신호를 단일한 벡터거리마다의 펄스신호로 변환하고 이를 다시 카운트하여 토출간격마다 트리거 펄스를 만든 것을 카운트하여 얻어지는 토출 트리거 또는 디지털 펄스신호의 개수로부터 결정될 수 있다.
이동구간에 걸쳐 토출헤드(110)의 토출간격을 구하는 단계(1300)에서, 토출간격(del)은 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 전체 이동구간에 걸쳐서 동일한 길이의 토출간격을 구하는 것이 필요하다. 즉, 이동구간에 걸쳐 토출헤드의 토출간격을 구하는 단계(1300)에서, 벡터 프린팅시 2축 이상이 이동하기 때문에 벡터 토출간격을 구하고, 토출간격은 이동구간에 걸쳐 동일한 값을 가질 수 있다.
엔코더 신호를 카운트하고 토출 트리거를 발생시키는 단계(1400)에서는, 토출헤드(110)가 토출간격에 해당하는 거리를 이동하는 동안 엔코더(150,160)에서 발생하는 엔코더 신호를 카운트하여 토출간격 만큼 토출헤드(110) 또는 피토출물(120)이 이동한 경우에만 토출 트리거를 발생시킬 수 있다.
토출 트리거 발생지점이 토출구간 또는 비토출구간에 존재하는지 판단하는 단계(1500,1700)에서는, 토출 트리거가 발생한 지점이 비토출구간(더미구간 또는 가속구간, 감속구간)에 있으면 토출 트리거를 출력하지 않거나, 출력하더라도 발생된 토출 트리거를 온오프하여 토출헤드(110)로 보내지 않는다. 반면에, 토출 트리거가 발생한 지점이 토출구간(프린팅 구간 또는 등속구간)에 있으면 토출 트리거를 출력하거나 토출헤드(110)로 보내어 잉크를 토출시킬 수 있다. 이 때, 토출의 위치는 토출헤드(110) 또는 피토출물(120)을 동시에 움직여서 이동하기 때문에 토출간격은 XY의 벡터 거리를 이용하여 토출 트리거를 발생시켜야 한다.
도 6을 참조하면, 매 토출간격 마다 토출 트리거를 발생시키는 단계(1400) 이후에는 토출 트리거가 발생된 지점이 비토출구간에 존재하는지 판단한다(1500). 즉, 토출헤드(110)가 가속 또는 감속되는 더미구간에 있는지 판단하게 된다. 토출헤드(110)가 더미구간에 있는 경우에는 발생된 토출 트리거를 출력하지 않는 단계(1600) 즉, 토출 트리거가 발생해도 잉크 토출이 되지 않는 단계가 수행된다. 만약, 토출헤드(110)가 더미구간에 존재하지 않는다면, 토출헤드(110)가 프린팅 구간 또는 등속구간 즉, 토출구간에 있는지 여부를 판단하게 된다(1700).
토출헤드(110)가 토출구간에 존재하면 토출 트리거 출력부(190)에 의해서 토출 트리거를 출력하여 잉크를 토출하게 된다(1800). 만약, 토출헤드(110)가 토출구간에 존재하는 것이 아니라면 단계 1500이 다시 수행될 수 있다.
토출 트리거 출력부(190)에 의해서 토출 트리거를 출력하여 잉크가 토출된 이후(1800)에는 토출헤드(110)가 등속도로 이동하는지 여부를 판단할 수 있다(1900). 단계 1900은 토출헤드(110)가 여전히 프린팅 구간에 있는지 여부를 판단하는 단계이다.
도 7에는 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템(100)의 엔코더 프로세싱 유닛(170)의 작동을 위한 소프트웨어의 화면을 예시한 것이다.
한편, 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템(100) 및 프린팅 방법은 도 8에 도시된 프린팅 패턴(P2)을 벡터 프린팅하는 경우 뿐만 아니라 도 9에 도시된 프린팅 패턴(P2)을 벡터 프린팅하는 경우에도 적용될 수 있다.
도 9의 경우, 최종적으로 인쇄하고자 하는 프린팅 패턴(P2)은 사각형 모양이다. 구간 P2에서 프린팅이 이루어지며, 구간 P1과 P3에서는 프린팅이 이루어지지 않는다. 즉, 구간 P2는 등속구간이고, 구간 P1과 P3는 더미구간이라고 할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템(100) 및 프린팅 방법은 다양한 패턴을 벡터 프린팅하는 경우에 적용될 수 있다. 더미구간을 계산하기 위하여 스테이지의 가속도 및 속도 정보를 이용할 수 있다. 예를 들면 더미구간은 정속이 되게 하기 위한 길이로부터 계산이 가능하며, 프린팅 영역에서 앞부분의 더미구간과 뒷부분의 더미구간을 더하여 스테이지를 이동하기만 하면 된다. 이때 계산된 더미구간 영역은 프린팅 전에 엔코더 프로세싱 유닛(170)에 PC통신을 이용하여 설정을 미리 해야 되고 이러한 상태로 프린팅 영역을 이동하면 자동으로 등속 구간에 프린팅이 될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 인쇄 전자 벡터 프린팅 시스템
110: 토출헤드 120: 피토출물
130: 헤드구동부 140: 피토출물구동부
150: 제1엔코더 160: 제2엔코더
170: 엔코더 프로세싱 유닛 190: 토출 트리거 출력부

Claims (8)

  1. 토출헤드의 이동구간을 결정하는 단계;
    이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계;
    이동구간에 걸쳐 상기 토출헤드 또는 피토출물의 토출간격을 구하는 단계;
    엔코더 신호를 카운트하고 토출 트리거를 발생시키는 단계;
    상기 토출 트리거의 발생지점이 상기 토출구간 또는 상기 비토출구간에 존재하는지 판단하는 단계; 및
    상기 토출 트리거가 상기 토출구간에 있는 경우에 상기 토출 트리거를 출력하여 잉크를 토출시키는 단계;를 포함하며,
    2축 이상의 스테이지를 이용한 벡터 프린팅시 각 축의 엔코더로부터 1개의 벡터 토출 트리거가 프린팅 구간에 생성되는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동구간에 걸쳐 토출헤드의 토출간격을 구하는 단계에서, 상기 토출간격은 상기 이동구간에 걸쳐 동일한 값을 가지는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 엔코더 신호를 카운트하고 토출 트리거를 발생시키는 단계에서는, 상기 토출헤드가 상기 토출간격에 해당하는 거리를 이동하는 동안 엔코더에서 발생하는 엔코더 신호를 카운트하여 토출간격 만큼 토출헤드가 이동한 경우에만 토출 트리거를 발생시키는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 토출 트리거 발생지점이 토출구간 또는 비토출구간에 존재하는지 판단하는 단계에서는,
    상기 토출 트리거가 발생한 지점이 상기 비토출구간에 있으면 토출간격으로 토출 트리거를 출력하지 않거나 발생된 토출 트리거를 온오프하여 상기 토출헤드로 보내지 않고 다음 토출간격 만큼 상기 토출헤드를 이동시키고,
    상기 토출 트리거가 발생한 지점이 상기 토출구간에 있으면 토출 트리거를 출력하거나 상기 토출헤드로 보내어 잉크를 토출시키는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법.
  5. 제4항에 있어서
    상기 이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계에서 상기 토출구간은 상기 토출헤드가 등속도로 이동하는 구간을 포함하고, 상기 비토출구간은 상기 토출헤드가 가속 또는 감속되는 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 토출헤드의 이동구간을 결정하는 단계에서, 상기 이동구간은 프린팅 패턴의 길이 보다 긴 구간으로 결정되는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계에서 상기 비토출구간은 상기 토출헤드가 등속도로 움직이는 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 이동구간을 토출구간 및 비토출구간으로 구분하는 단계에서, 상기 토출구간 및 상기 비토출구간은 엔코더에서 발생하는 엔코더 신호를 카운트하여 얻어지는 상기 토출간격의 개수로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 인쇄 전자 벡터 프린팅 방법.
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