KR102045763B1 - 잉크젯 인쇄장치 및 그를 이용한 잉크젯 인쇄방법 - Google Patents

잉크젯 인쇄장치 및 그를 이용한 잉크젯 인쇄방법 Download PDF

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Abstract

잉크젯 인쇄장치 및 그를 이용한 잉크젯 인쇄방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치는, 기재를 향하여 잉크를 토출시키는 다수의 노즐을 구비하는 잉크젯 헤드유닛; 잉크젯 헤드유닛에 인접하게 마련되어 기재에 잉크가 불균일하게 인쇄되는 정도의 데이터인 인쇄 불균일 데이터를 검출하는 인쇄 불균일 데이터 검출유닛; 및 잉크젯 헤드유닛에 연결되며, 인쇄 불균일 데이터에 기초하여 다수의 노즐을 개별적으로 조절하고 기재를 향하여 토출시키는 잉크의 양을 조절하는 인쇄 불균일 보정유닛을 포함한다.

Description

잉크젯 인쇄장치 및 그를 이용한 잉크젯 인쇄방법{INKJET PRINTING APPARATUS AND PRINTING METHOD USING THE SAME}
본 발명은, 잉크젯 인쇄장치 및 그를 이용한 잉크젯 인쇄방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 간단하면서도 콤팩트한 구조를 통해 기재에 인쇄되는 인쇄 불균일 정도를 검출하고 인쇄 불균일 정도를 보완하여 인쇄 품질을 향상시키는 잉크젯 인쇄장치 및 그를 이용한 잉크젯 인쇄방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린팅 기술이라 함은 그 부피가 수십 피코리터(pℓ, 10-12ℓ) 이하의 작은 액적을 전기 또는 자기로부터 나오는 힘이나 공압에 의해 초당 수백번 이상의 빈도로 인쇄 대상체인 기재에 잉크를 분사하여 직접 패턴를 만드는 기술을 말한다.
즉 잉크젯 인쇄장치는 잉크를 원하는 위치에 분사하여 인쇄하는 장치로 정의할 수 있다.
이러한 잉크젯 인쇄장치는, 최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 그 중요성이 강조되고 있는 디스플레이 및 반도체 등의 패터닝 공정에 활용될 수 있다.
특히, 잉크젯 인쇄장치의 대표적인 응용분야로는, 핀(pin) 삽입 형태인 딥(Dual In-line Package, DIP)에서부터, TSOP(Thin Small Out-Line Package), QFP(Quad Flat Package) 형태와 핀 형태가 아닌 볼이 패키지 하부에 놓인 FBGA(Fine Ball Grid Array), CSP(Chip Scale Package), 스택 패키지(Stack Package), 플립 핍 패키지(Flip chip Package), WLP(Wafer Level Package) 등과 같은 다양한 형태의 반도체 패키징 분야와 액정표시장치(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이장치(Plasma Display Panel), 유기발광다이오드 디스플레이(Organic Light Emitting Diode Display) 등과 같은 분야가 있다.
또한, 최근에는 바이오테크놀로지(biotechnology) 분야의 DNA chip 제조 등에도 잉크젯 인쇄장치가 활용되고 있다.
이와 같이 잉크젯 인쇄장치는 다양한 분야에서 활용될 수 있고, 각 산업 분야의 효율성을 증대시킬 수 있으므로, 그 중요성이 점점 커지고 있으며, 정보 통신 관련분야 및 바이오테크놀로지 관련분야에 잉크젯 인쇄장치가 광범위하게 활용되고 있다.
정보 통신 관련분야 및 바이오테크놀로지 관련분야의 각 공정에서는, 높은 생산 및 제어 정밀도가 요구되며, 각종 공정 설비의 정확한 제어를 통해 오차를 줄이고 안정성을 향상시키기 위하여 많은 노력이 기울여지고 있다.
한편, 잉크젯 인쇄장치는 원하는 인쇄패턴을 인쇄하기 위하여 인쇄패턴이 인쇄되는 기재를 향하여 다수의 노즐에서 잉크를 토출시킨다.
이와 같이 다수의 노즐에서 잉크를 토출시키는 경우 노즐의 산포도 차이 및 기재 자체의 불균일도에 의해 인쇄패턴을 일정하게 유지하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.
즉 잉크젯 인쇄장치가 활용되는 각 공정의 제어 정밀도 향상을 통하여 각 공정의 전체 안정성을 향상시키며, 잉크가 불균일하게 인쇄되는 정도를 검출하고 인쇄 불균일 정도를 보정하여 인쇄패턴을 균일하고 안정적으로 인쇄하고, 인쇄품질을 향상시키는 것이 주요 과제로 부상하고 있다.
대한민국공개특허 제10-2016-0013166호 (후지필름 가부시키가이샤), 2016.02.03
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 간단하면서도 콤팩트한 구조를 통해 기재에 인쇄되는 인쇄 불균일 정도를 검출하고, 잉크의 토출량을 조정하여 인쇄 불균일 정도를 보완하여 인쇄 품질을 향상시키는 잉크젯 인쇄장치 및 그를 이용한 잉크젯 인쇄방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기재를 향하여 잉크를 토출시키는 다수의 노즐을 구비하는 잉크젯 헤드유닛; 상기 잉크젯 헤드유닛에 인접하게 마련되어 상기 기재에 상기 잉크가 불균일하게 인쇄되는 정도의 데이터인 인쇄 불균일 데이터를 검출하는 인쇄 불균일 데이터 검출유닛; 및 상기 잉크젯 헤드유닛에 연결되며, 상기 인쇄 불균일 데이터에 기초하여 상기 다수의 노즐을 개별적으로 조절하고 상기 기재를 향하여 토출시키는 상기 잉크의 양을 조절하는 인쇄 불균일 보정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 인쇄장치가 제공될 수 있다.
상기 인쇄 불균일 데이터는, 상기 기재에 인쇄된 인쇄패턴들 간의 얼룩진 정도의 데이터인 인쇄패턴 얼룩 데이터이며, 상기 인쇄 불균일 보정유닛은 상기 인쇄패턴 얼룩 데이터를 미리 결정된 범위 내로 보정할 수 있는 인쇄패턴 얼룩 보정 데이터에 의하여 상기 다수의 노즐을 개별적으로 조절할 수 있다.
상기 인쇄패턴 얼룩 데이터는 다수의 상기 노즐 각각에서 토출된 상기 잉크의 양에 따른 노즐 산포에 의한 표면 프로파일(profile) 데이터이며, 상기 인쇄패턴 얼룩 보정 데이터는, 상기 표면 프로파일 데이터에 기초하여 결정된 상기 다수의 노즐 각각의 단위 잉크 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch) 데이터일 수 있다.
상기 다수의 노즐 각각의 잉크젯 드랍 피치 데이터는 이미지)에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지일 수 있다.
상기 인쇄 불균일 데이터 검출유닛은, 상기 잉크젯 헤드유닛과 이격되게 마련되어 상기 인쇄패턴 얼룩 데이터를 검출하는 라인 스캔 카메라(line scan camera)를 포함할 수 있다.
상기 인쇄 불균일 데이터는, 상기 기재 자체의 편평한 정도의 데이터인 기재 평탄도 데이터이며, 상기 인쇄 불균일 보정유닛은 상기 기재 평탄도 데이터를 미리 결정된 범위 내로 보정할 수 있는 평탄도 보정 데이터에 의하여 상기 다수의 노즐을 개별적으로 조절할 수 있다.
상기 기재 평탄도 데이터는 상기 기재 자체의 편평한 정도를 측정한 3차원 이미지 데이터이며, 상기 평탄도 보정 데이터는, 상기 3차원 이미지 데이터의 마루와 골 사이의 부피를 계산하여 목표 박막 높이를 형성할 수 있도록 결정된 상기 다수의 노즐 각각의 단위 잉크 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch) 데이터일 수 있다.
상기 다수의 노즐 각각의 잉크젯 드랍 피치 데이터는 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지일 수 있다.
상기 인쇄 불균일 데이터 검출유닛은, 상기 잉크젯 헤드유닛에 인접하게 마련되어 상기 기재의 표면을 따라 미리 결정된 경로로 상기 기재의 평탄도를 측정하는 포인트(point) 평탄도 측정 센서를 포함할 수 있다.
상기 경로는, 상기 기재의 표면을 따라 지그재그(zigzag)로 마련된 지그재그 툴 패스(zigzag tool path) 및 상기 기재의 표면을 따라 나선형으로 마련된 스파이어럴 툴 패스(spiral tool path) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 인쇄 불균일 데이터 검출유닛은, 상기 잉크젯 헤드유닛에 연결되어 상기 기재의 길이방향을 따라 레이저 스캐닝(laser scanning) 방식으로 상기 기재의 평탄도를 측정하는 레이저 라인 스캐너(laser line scanner)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기재를 향하여 잉크젯 헤드유닛의 다수의 노즐을 통하여 토출된 잉크가 상기 기재에 불균일하게 인쇄되는 정도인 인쇄 불균일 데이터를 검출하는 인쇄 불균일 데이터 검출단계; 및 상기 인쇄 불균일 데이터에 기초하여 상기 기재를 향하여 토출시키는 상기 다수의 노즐의 상기 잉크의 양을 개별적으로 조절하여 상기 기재의 인쇄 불균일 정도를 보정하는 인쇄 불균일 보정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 인쇄방법이 제공될 수 있다.
상기 인쇄 불균일 데이터는, 상기 기재에 인쇄된 인쇄패턴들 간의 얼룩진 정도의 데이터인 인쇄패턴 얼룩 데이터이며, 상기 인쇄 불균일 보정단계는, 상기 인쇄패턴 얼룩 데이터를 미리 결정된 범위 내로 보정할 수 있는 인쇄패턴 얼룩 보정 데이터에 의하여 상기 다수의 노즐을 개별적으로 조절하는 단계일 수 있다.
상기 인쇄패턴 얼룩 데이터는, 다수의 상기 노즐 각각에서 토출된 상기 잉크의 양에 따른 노즐 산포에 의한 표면 프로파일(profile) 데이터이며, 상기 인쇄패턴 얼룩 보정 데이터는, 상기 표면 프로파일 데이터에 기초하여 결정된 상기 다수의 노즐 각각의 단위 잉크 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch) 데이터일 수 있다.
상기 다수의 노즐 각각의 잉크젯 드랍 피치 데이터는 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지일 수 있다.
상기 인쇄 불균일 데이터는, 상기 기재 자체의 편평한 정도의 데이터인 기재 평탄도 데이터이며, 상기 인쇄 불균일 보정 단계는, 상기 기재 평탄도 데이터를 미리 결정된 범위 내로 보정할 수 있는 평탄도 보정 데이터에 의하여 상기 다수의 노즐을 개별적으로 조절하는 단계일 수 있다.
상기 기재 평탄도 데이터는 상기 기재 자체의 평편한 정도를 측정한 3차원 이미지 데이터이며, 상기 평탄도 보정 데이터는, 상기 3차원 이미지 데이터의 마루와 골 사이의 부피를 계산하여 목표 박막 높이를 형성할 수 있도록 결정된 상기 다수의 노즐 각각의 단위 잉크 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch) 데이터일 수 있다.
상기 다수의 노즐 각각의 잉크젯 드랍 피치 데이터는 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지일 수 있다.
상기 인쇄 불균일 데이터 검출단계는, 상기 잉크젯 헤드유닛에 인접하게 마련된 포인트 평탄도 측정 센서로, 상기 기재의 표면을 따라 지그재그로 마련된 지그재그 툴 패스(zigzag tool path) 및 상기 기재의 표면을 따라 나선형으로 마련된 스파이어럴 툴 패스(spiral tool path) 중 어느 하나의 경로로 상기 기재의 평탄도를 측정하는 단계일 수 있다.
본 발명에 따르면, 간단하면서도 콤팩트한 구조를 통해 기재에 인쇄되는 인쇄 불균일 정도를 검출하고, 검출된 인쇄 불균일 정도에 기초하여 잉크의 토출량을 효율적이고 정밀하게 조정할 수 있으며, 잉크의 토출량을 조정하여 인쇄 불균일 정도를 보완함으로써 인쇄 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 잉크젯 인쇄장치의 개략도이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치의 개략도이다.
도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 기재를 향하여 토출된 잉크의 인쇄패턴을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3의 (a)는 도 2의 (a)의 기재의 인쇄 불균일 데이터를 검출하기 위한 스캔(scan) 방향을 도시한 것이다.
도 3의 (b)는 도 2의 (a)의 기재의 표면 프로파일(profile) 데이터를 도시한 그래프이다.
도 4의 (a) 내지 도 4의 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보정 전 잉크젯 드랍 피치(drop pitch)와 보정 후 잉크젯 드랍 피치(drop pitch)를 간략하게 비교한 것이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크젯 드랍 피치(drop pitch)를 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지로 도시한 것이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법의 개략적인 블럭도이다.
도 7의 (a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치의 개략도이다.
도 7의 (b)는 이상적인 기재 및 본 발명의 제2 실시예에 따른 불균일한 기재를 개략적으로 비교한 것이다.
도 8의 (a)는 도 7의 (a)의 포인트(point) 평탄도 측정 센서의 지그재그 툴 패스(zigzag tool path) 경로를 간략하게 도시한 것이다.
도 8의 (b)는 도 7의 (a)의 포인트(point) 평탄도 측정 센서의 스파이어럴 툴 패스(spiral tool path) 경로를 간략하게 도시한 것이다.
도 9는 상이한 두 기재 각각의 기재 자체의 평탄도 데이터를 도시한 그래프이다.
도 10의 (a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치의 개략도이다.
도 10의 (b)는 도 10의 (a)의 레이저 라인 스캐너(laser line scaner)를 간략하게 도시한 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 잉크젯 인쇄장치의 개략도이며, 도 2의 (a)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치의 개략도이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 기재를 향하여 토출된 잉크의 인쇄패턴을 개략적으로 도시한 것이며, 도 3의 (a)는 도 2의 (a)의 기재의 인쇄 불균일 데이터를 검출하기 위한 스캔(scan) 방향을 도시한 것이고, 도 3의 (b)는 도 2의 (a)의 기재의 표면 프로파일(profile) 데이터를 도시한 그래프이며, 도 4의 (a) 내지 도 4의 (b)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보정 전 잉크젯 드랍 피치(drop pitch)와 보정 후 잉크젯 드랍 피치(drop pitch)를 간략하게 비교한 것이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크젯 드랍 피치(drop pitch)를 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지로 도시한 것이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치(100)는, 잉크젯 헤드유닛(110)과, 인쇄 불균일 데이터 검출유닛(120)과, 인쇄 불균일 보정유닛(130)을 포함한다.
잉크젯 헤드유닛(110)은, 기재(G)를 향하여 잉크(I)를 토출시키는 다수의 노즐(111)을 구비한다.
일반적으로, 기재(G)는 플라즈마 디스플레이(PDP, Plasma Display Panel), 액정디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display) 및 유기EL(OLED, Organic Light Emitting Diodes)과 같은 평판표시소자(FPD, Flat Panel Display)와, 플랙서블 디스플레이(Flexible Display), 벤디블 디스플레이(Bendable Display)와 같은 유연 기재, 반도체용 웨이퍼(wafer), 포토 마스크용 글라스(glass), 박판 글라스(Thin glass) 등을 포함하는 기판을 가리키며, 바이오테크놀로지(biotechnology) 분야에서의 기재(G)는 DNA chip 등을 포함하는 생화학 반도체 기판을 가리킨다.
다만, 본 발명은 위에서 나열한 다양한 기판에 모두 적용될 수 있으므로, 이하에서는 별도의 구분 없이 기재(G)로 지칭하기로 한다. 그러나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않으며 필요에 따라 기재(G)는 전술한 기판 외에 다른 제품을 의미할 수도 있을 것이다.
인쇄 불균일 데이터 검출유닛(120)은, 도 2의 (a)에 자세히 도시된 바와 같이, 잉크젯 헤드유닛(110)에 인접하게 마련되어 기재(G)에 잉크(I)가 불균일하게 인쇄되는 정도의 데이터인 인쇄 불균일 데이터를 검출하며, 잉크젯 헤드유닛(110)과 이격되게 마련되어 인쇄패턴 얼룩 데이터를 검출하는 라인 스캔 카메라(line scan camera, 121)를 포함한다.
본 실시예에 따른 인쇄 불균일 데이터는, 기재(G)에 인쇄된 인쇄패턴들 간의 얼룩진 정도의 데이터인 인쇄패턴 얼룩 데이터이다.
즉 인쇄패턴의 얼룩은 다수의 노즐(111)의 산포 차이로 발생할 수 있는데, 본 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치는 이러한 인쇄패턴들 간의 얼룩진 정도의 데이터를 검출하여 효율적으로 인쇄 불균일 정도를 보정할 수 있도록 하며, 이에 대하여 자세히 후술하기로 한다.
인쇄패턴 얼룩 데이터는, 도 2의 (a), 도 2의 (b) 및 도 3의 (a)에 자세히 도시된 바와 같이, 기재(G)를 향하여 토출된 잉크(I)의 잉크젯 드랍 피치(drop pitch, d1)를 헤드 스캔 다이렉션(Head Scan Direction) 방향을 따라 측정하고, 측정된 잉크젯 드랍 피치(drop pitch, d1)에 따라 다수의 노즐(111) 간의 산포를 프로파일링(profiling)하여 수집된다.
즉 본 실시예에 따른 인쇄패턴 얼룩 데이터는 다수의 노즐(111) 각각에서 토출된 잉크(I)의 양에 따른 노즐 산포에 의한 표면 프로파일(profile) 데이터이다.
한편, 본 실시예에 따른 인쇄 불균일 보정유닛(130)은 잉크젯 헤드유닛(110)에 연결되며, 인쇄 불균일 데이터에 기초하여 다수의 노즐(111)을 개별적으로 조절하고 기재(G)를 향하여 토출시키는 잉크(I)의 양을 조절한다.
인쇄 불균일 보정유닛(130)은, 도 3의 (b)에 자세히 도시된 바와 같이, 인쇄패턴 얼룩 데이터를 미리 결정된 범위(c) 내로 보정할 수 있는 인쇄패턴 얼룩 보정 데이터에 의하여 다수의 노즐(111)을 개별적으로 조절하여 인쇄패턴 얼룩을 효율적으로 보정할 수 있다.
인쇄패턴 얼룩 보정 데이터는, 도 4의 (a) 내지 도 4의 (b)에 자세히 도시된바와 같이, 보정 전 다수의 노즐(111) 각각의 단위 잉크(I) 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch, d2)를 표면 프로파일 데이터에 기초하여 결정된 보정 후 다수의 노즐(111) 각각의 단위 잉크(I) 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch, d2)로 보정한 잉크젯 드랍 피치(d2) 데이터이다.
즉 인쇄패턴 얼룩 보정 데이터에 의하여 다수의 노즐(111) 각각의 잉크젯 드랍 피치(d2)를 보정하여 인쇄품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 다수의 노즐(111) 각각의 잉크젯 드랍 피치(d2) 데이터는, 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지이다.
다수의 노즐(111) 각각의 잉크젯 드랍 피치(d2) 데이터를 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지로 마련하여 다수의 노즐(111) 각각을 정밀하게 조절할 수 있으므로 인쇄패턴 얼룩을 효율적으로 보정할 수 있다.
도 6은 제1 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법의 개략적인 블럭도이다.
이하에서는, 제1 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법은, 인쇄 불균일 데이터 검출단계(S100) 및 인쇄 불균일 보정단계(S200)를 포함한다.
인쇄 불균일 데이터 검출단계(S100)는, 기재(G)를 향하여 잉크젯 헤드유닛(110)의 다수의 노즐(111)을 통하여 토출된 잉크(I)가 기재(G)에 불균일하게 인쇄되는 정도인 인쇄 불균일 데이터를 검출하는 단계이다.
본 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법에 있어서, 인쇄 불균일 데이터 검출단계의 인쇄 불균일 데이터가 기재(G)에 인쇄된 인쇄패턴들 간의 얼룩진 정도의 데이터인 인쇄패턴 얼룩 데이터이다.
즉 인쇄패턴의 얼룩은 다수의 노즐(111)의 산포 차이로 발생할 수 있는데, 본 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법은 이러한 인쇄패턴들 간의 얼룩진 정도의 데이터를 검출하여 효율적으로 인쇄 불균일 정도를 보정할 수 있도록 한다.
또한, 인쇄패턴 얼룩 데이터가 다수의 노즐(111) 각각에서 토출된 잉크(I)의 양에 따른 노즐 산포에 의한 표면 프로파일 데이터인 것은 전술한 바와 같다.
그리고 인쇄 불균일 보정단계(S200)는, 인쇄 불균일 데이터에 기초하여 기재(G)를 향하여 토출시키는 다수의 노즐(111)의 잉크(I)의 양을 개별적으로 조절하여 기재의 인쇄 불균일 정도를 보정하는 단계이다.
즉 인쇄 불균일 보정단계(S200)는, 도 3의 (b)에 자세히 도시된 바와 같이, 인쇄패턴 얼룩 데이터를 미리 결정된 범위(c) 내로 보정할 수 있는 인쇄패턴 얼룩 보정 데이터에 의하여 다수의 노즐을 개별적으로 조절하는 단계이다.
또한, 본 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법에 있어서, 인쇄패턴 얼룩 보정 데이터는, 보정 전 다수의 노즐(111) 각각의 단위 잉크(I) 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch, d2)를 표면 프로파일 데이터에 기초하여 결정된 보정 후 다수의 노즐(111) 각각의 단위 잉크(I) 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch, d2)로 보정한 잉크젯 드랍 피치(d2) 데이터이고, 다수의 노즐(111) 각각의 잉크젯 드랍 피치(d2) 데이터는 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지인 것은 전술한 바와 같다.
다수의 노즐(111) 각각의 잉크젯 드랍 피치(d2) 데이터는, 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지이다.
즉 다수의 노즐(111) 각각의 잉크젯 드랍 피치(d2) 데이터를 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지로 마련하여 다수의 노즐(111) 각각을 정밀하게 조절할 수 있으므로 인쇄패턴 얼룩을 효율적으로 보정할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 잉크젯 인쇄방법은 다수의 노즐(111) 각각의 산포 차이로 인해 발생할 수 있는 인쇄패턴 얼룩을 효율적으로 검출하고 보정하여 인쇄품질을 향상시킬 수 있다.
도 7의 (a)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치의 개략도이고, 도 7의 (b)는 이상적인 기재 및 본 발명의 제2 실시예에 따른 불균일한 기재를 개략적으로 비교한 것이며, 도 8의 (a)는 도 7의 (a)의 포인트(point) 평탄도 측정 센서의 지그재그 툴 패스(zigzag tool path) 경로를 간략하게 도시한 것이고, 도 8의 (b)는 도 7의 (a)의 포인트(point) 평탄도 측정 센서의 스파이어럴 툴 패스(spiral tool path) 경로를 간략하게 도시한 것이며, 도 9는 상이한 두 기재 각각의 기재 자체의 평탄도 데이터를 도시한 그래프이다. 이들 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예와 다른 부분만을 설명하고 동일한 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 7의 (a)에 자세히 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 인쇄 불균일 데이터 검출유닛(120)은, 포인트 평탄도 측정 센서(122)를 포함하는 것이 전술한 제1 실시예와 다르다.
도 7의 (b)에 자세히 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 인쇄 불균일 데이터 검출유닛(120)은, 불균일한 기재 자체의 평탄도를 측정하고 다수의 노즐(111) 각각의 잉크(I) 토출양을 조절하여 이상적인 기재의 경우와 같이 효율적으로 인쇄 표면을 고르게하여 인쇄품질 향상시킬 수 있는데 이에 대하여 자세히 후술하기로 한다.
포인트 평탄도 측정 센서(122)는, 잉크젯 헤드유닛(110)에 인접하게 마련되어 기재의 표면을 따라 미리 결정된 경로로 기재의 평탄도를 측정하며, 광학 기기에서 관찰하는 대상의 최소 식별능력을 말하는 분해능이 높아 정밀한 측정이 가능하다.
포인트 평탄도 측정 센서(122)는 측정결과가 2차원적으로 구현되므로 기재(G)의 3차원 이미지 데이터의 마루와 골 사이의 부피를 계산하기 위하여 미리 결정된 경로로 기재(G)를 측정할 수 있다.
본 실시예에 따른 경로는, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 자세히 도시된 바와 같이, 기재(G)의 표면을 따라 지그재그(zigzag)로 마련된 지그재그 툴 패스(zigzag tool path) 및 기재(G)의 표면을 따라 나선형으로 마련된 스파이어럴 툴 패스(spiral tool path) 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 다양한 경로로 마련될 수도 있을 것이다.
한편, 본 실시예에 따른 인쇄 불균일 데이터는, 기재 자체의 편평한 정도의 데이터인 기재 평탄도 데이터이며, 인쇄 불균일 보정유닛(130)은 기재 평탄도 데이터를 미리 결정된 범위 내로 보정할 수 있는 평탄도 보정 데이터에 의하여 다수의 노즐을 개별적으로 조절한다.
본 실시예에 따른 기재 평탄도 데이터는 기재 자체의 편평한 정도를 측정한 3차원 이미지 데이터이다.
또한, 3차원 이미지 데이터의 마루와 골 사이의 부피를 계산하여 목표 박막 높이(h1, h2)를 구할 수 있고, 도 9의 (a) 및 도 8의 (b)에 자세히 도시된 바와 같이, 목표 박막 높이(h1, h2)를 2차원 그래프 상에 표현할 수 있다.
즉 평탄도 보정 데이터는 3차원 이미지 데이터의 마루와 골 사이의 부피를 계산하여 목표 박막 높이(h1, h2)를 형성할 수 있도록 결정된 다수의 노즐 각각의 단위 잉크 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch, 미도시) 데이터이다.
다수의 노즐(111) 각각의 잉크젯 드랍 피치 데이터(미도시)는 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap, 미도시) 이미지이며, 다수의 노즐(111) 각각의 잉크젯 드랍 피치 데이터(미도시)를 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap, 미도시) 이미지로 마련하여 다수의 노즐(111) 각각을 정밀하게 조절할 수 있으므로 기재 평탄도를 효율적으로 보정할 수 있다.
이하에서는, 이러한 구성을 갖는 제2 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법에 대해서 설명하기로 하며, 제1 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법과 동일한 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법에 있어서, 인쇄 불균일 데이터는 기재(G) 자체의 편평한 정도의 데이터인 기재 평탄도 데이터이며, 인쇄 불균일 보정 단계는 기재 평탄도 데이터를 미리 결정된 범위 내로 보정할 수 있는 평탄도 보정 데이터에 의하여 다수의 노즐을 개별적으로 조절하는 단계인 것이 전술한 제1 실시예와 다르다.
즉 본 실시예에 따른 기재 평탄도 데이터는 기재(G) 자체의 평편한 정도를 측정한 3차원 이미지 데이터이며, 평탄도 보정 데이터는 3차원 이미지 데이터의 마루와 골 사이의 부피를 계산하여 목표 박막 높이(h1, h2)를 형성할 수 있도록 결정된다.
본 실시예에 따른 잉크젯 인쇄방법의 인쇄 불균일 데이터는, 기재(G) 자체의 편평한 정도의 데이터인 기재 평탄도 데이터이며, 기재(G) 자체의 평편한 정도를 측정한 3차원 이미지 데이터이다.
또한, 본 실시예에 따른 인쇄 불균일 데이터 검출단계(S100)는, 잉크젯 헤드유닛(110)에 연결된 포인트 평탄도 측정 센서(122)를 통하여 미리 결정된 경로로 기재(G)의 평탄도를 측정하는 단계이다.
즉 전술한 바와 같이, 포인트 평탄도 측정 센서(122)는, 잉크젯 헤드유닛(110)에 인접하게 마련되어 기재의 표면을 따라 미리 결정된 경로로 기재의 평탄도를 측정하며, 광학 기기에서 관찰하는 대상의 최소 식별능력을 말하는 분해능이 높아 정밀한 측정이 가능하다.
또한, 포인트 평탄도 측정 센서(122)는 측정결과가 2차원적으로 구현되므로 기재(G)의 3차원 이미지 데이터의 마루와 골 사이의 부피를 계산하기 위하여 미리 결정된 경로로 기재(G)를 측정할 수 있다.
본 실시예에 따른 인쇄 불균일 데이터 검출단계(S100)는, 기재(G)의 표면을 따라 지그재그로 마련된 지그재그 툴 패스(zigzag tool path) 및 기재(G)의 표면을 따라 나선형으로 마련된 스파이어럴 툴 패스(spiral tool path) 중 어느 하나의 경로로 기재(G)의 평탄도를 측정하는 단계이다. 다만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 다양한 경로로 마련될 수도 있을 것이다.
한편, 평탄도 보정 데이터는 3차원 이미지 데이터의 마루와 골 사이의 부피를 계산하여 목표 박막 높이(h1, h2)를 형성할 수 있도록 결정된 다수의 노즐(111) 각각의 단위 잉크(I) 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch, 미도시) 데이터이다.
다수의 노즐(111) 각각의 잉크젯 드랍 피치 데이터(미도시)는 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap, 미도시) 이미지이며, 다수의 노즐(111) 각각의 잉크젯 드랍 피치 데이터(미도시)를 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(미도시) 이미지로 마련하여 다수의 노즐(111) 각각을 정밀하게 조절할 수 있으므로 기재 평탄도를 효율적으로 보정할 수 있는 것은 전술한 바와 같다.
도 10의 (a)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치의 개략도이고, 도 10의 (b)는 도 10의 (a)의 레이저 라인 스캐너(laser line scaner)를 간략하게 도시한 것이다. 이들 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예와 다른 부분만을 설명하고 동일한 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 인쇄 불균일 데이터 검출유닛(120)은, 도 10의 (a)에 자세히 도시된 바와 같이, 레이저 라인 스캐너(laser line scaner, 123)를 포함하는 것이 전술한 제1 실시예 및 제2 실시예와 다르다.
레이저 라인 스캐너(123)는, 잉크젯 헤드유닛(110)에 연결되어 기재의 길이방향을 따라 레이저 스캐닝(laser scanning) 방식으로 기재의 평탄도를 측정한다.
본 실시예에 따른 레이저 라인 스캐너(123)는 측정결과를 직접 3차원적으로 구현할 수 있으므로 인쇄 불균일 데이터를 검출하여 인쇄 불균일 정도를 보정하는 공정시간을 효율적으로 줄일 수 있다.
즉 본 실시예에 따른 기재 평탄도 데이터는 기재(G) 자체의 평편한 정도를 측정한 3차원 이미지 데이터이며, 평탄도 보정 데이터는 3차원 이미지 데이터의 마루와 골 사이의 부피를 계산하여 목표 박막 높이(h1, h2)를 형성할 수 있도록 결정된 다수의 노즐(111) 각각의 단위 잉크(I) 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch) 데이터인 것은 전술한 바와 같은데, 본 실시예에 따른 레이저 라인 스캐너(123)는 측정결과를 직접 3차원적으로 구현할 수 있으므로 3차원 이미지 데이터의 마루와 골 사이의 부피를 계산하여 목표 박막 높이(h1, h2)를 효율적으로 결정할 수 있다.
이하에서는, 이러한 구성을 갖는 제3 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법에 대해서 설명하기로 하며, 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법과 동일한 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법은 레이저 라인 스캐너(123)를 통하여 기재(G) 자체의 평탄도를 측정하여 직접 3차원적으로 구현할 수 있는것이 전술한 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법과 다르다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치를 이용한 잉크젯 인쇄방법은, 레이저 라인 스캐너(123)를 통하여 기재(G) 자체의 평탄도를 측정하여 직접 3차원적으로 구현함으로써 불균일 데이터를 검출하여 인쇄 불균일 정도를 보정하는 공정시간을 효율적으로 줄일 수 있는 것은 전술한 바와 같다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 간단하면서도 콤팩트한 구조를 통해 기재에 인쇄되는 인쇄 불균일 정도를 검출하고, 검출된 인쇄 불균일 정도에 기초하여 잉크의 토출량을 효율적으로 조정하여 인쇄 불균일 정도를 보완함으로써 인쇄 품질을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 잉크젯 인쇄장치
110 : 잉크젯 헤드유닛
120 : 인쇄 불균일 데이터 검출유닛
121 : 라인 스캔 카메라(line scan camera)
122 : 포인트(point) 평탄도 측정 센서
123 : 레이저 라인 스캐너(laser line scanner)
130 : 인쇄 불균일 보정유닛
S100 : 인쇄 불균일 데이터 검출단계
S200 : 인쇄 불균일 보정단계

Claims (8)

  1. 기재를 향하여 잉크를 토출시키는 다수의 노즐을 구비하는 잉크젯 헤드유닛;
    상기 잉크젯 헤드유닛에 인접하게 마련되어 상기 기재에 상기 잉크가 불균일하게 인쇄되는 정도의 데이터인 인쇄 불균일 데이터를 검출하는 인쇄 불균일 데이터 검출유닛; 및
    상기 잉크젯 헤드유닛에 연결되며, 상기 인쇄 불균일 데이터에 기초하여 상기 다수의 노즐을 개별적으로 조절하고 상기 기재를 향하여 토출시키는 상기 잉크의 양을 조절하는 인쇄 불균일 보정유닛을 포함하며,
    상기 인쇄 불균일 데이터는, 상기 기재 자체의 편평한 정도의 데이터인 기재 평탄도 데이터이고,
    상기 기재 평탄도 데이터는 상기 기재 자체의 편평한 정도를 측정한 3차원 이미지 데이터이며,
    상기 인쇄 불균일 보정유닛은 상기 기재 평탄도 데이터를 미리 결정된 범위 내로 보정할 수 있는 평탄도 보정 데이터에 의하여 상기 다수의 노즐을 개별적으로 조절하되,
    상기 평탄도 보정 데이터는, 상기 3차원 이미지 데이터의 마루와 골 사이의 부피를 계산하여 목표 박막 높이를 형성할 수 있도록 잉크의 토출량을 조절하기 위해 결정된 상기 다수의 노즐 각각의 단위 잉크 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch) 데이터인 것을 특징으로 하는 잉크젯 인쇄장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 노즐 각각의 잉크젯 드랍 피치 데이터는 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지인 것을 특징으로 하는 잉크젯 인쇄장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 불균일 데이터 검출유닛은,
    상기 잉크젯 헤드유닛에 인접하게 마련되어 상기 기재의 표면을 따라 미리 결정된 경로로 상기 기재의 평탄도를 측정하는 포인트(point) 평탄도 측정 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 인쇄장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 경로는, 상기 기재의 표면을 따라 지그재그(zigzag)로 마련된 지그재그 툴 패스(zigzag tool path) 및 상기 기재의 표면을 따라 나선형으로 마련된 스파이어럴 툴 패스(spiral tool path) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 잉크젯 인쇄장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 불균일 데이터 검출유닛은,
    상기 잉크젯 헤드유닛에 연결되어 상기 기재의 길이방향을 따라 레이저 스캐닝(laser scanning) 방식으로 상기 기재의 평탄도를 측정하는 레이저 라인 스캐너(laser line scanner)를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 인쇄장치.
  6. 기재를 향하여 잉크젯 헤드유닛의 다수의 노즐을 통하여 토출된 잉크가 상기 기재에 불균일하게 인쇄되는 정도인 인쇄 불균일 데이터를 검출하는 인쇄 불균일 데이터 검출단계; 및
    상기 인쇄 불균일 데이터에 기초하여 상기 기재를 향하여 토출시키는 상기 다수의 노즐의 상기 잉크의 양을 개별적으로 조절하여 상기 기재의 인쇄 불균일 정도를 보정하는 인쇄 불균일 보정단계를 포함하며,
    상기 인쇄 불균일 데이터는, 상기 기재 자체의 편평한 정도의 데이터인 기재 평탄도 데이터이고,
    상기 기재 평탄도 데이터는 상기 기재 자체의 평편한 정도를 측정한 3차원 이미지 데이터이며,
    상기 인쇄 불균일 보정 단계는, 상기 기재 평탄도 데이터를 미리 결정된 범위 내로 보정할 수 있는 평탄도 보정 데이터에 의하여 상기 다수의 노즐을 개별적으로 조절하는 단계이되,
    상기 평탄도 보정 데이터는, 상기 3차원 이미지 데이터의 마루와 골 사이의 부피를 계산하여 목표 박막 높이를 형성할 수 있도록 잉크의 토출량을 조절하기 위해 결정된 상기 다수의 노즐 각각의 단위 잉크 토출 시간인 잉크젯 드랍 피치(drop pitch) 데이터인 것을 특징으로 하는 잉크젯 인쇄방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 노즐 각각의 잉크젯 드랍 피치 데이터는 이미지에 농담차가 부여된 비트맵(bitmap) 이미지인 것을 특징으로 하는 잉크젯 인쇄방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 인쇄 불균일 데이터 검출단계는,
    상기 잉크젯 헤드유닛에 인접하게 마련된 포인트 평탄도 측정 센서로, 상기 기재의 표면을 따라 지그재그로 마련된 지그재그 툴 패스(zigzag tool path) 및 상기 기재의 표면을 따라 나선형으로 마련된 스파이어럴 툴 패스(spiral tool path) 중 어느 하나의 경로로 상기 기재의 평탄도를 측정하는 단계인 것을 특징으로 하는 잉크젯 인쇄방법.
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