KR102221292B1 - 3d surface printing method - Google Patents

3d surface printing method Download PDF

Info

Publication number
KR102221292B1
KR102221292B1 KR1020190020216A KR20190020216A KR102221292B1 KR 102221292 B1 KR102221292 B1 KR 102221292B1 KR 1020190020216 A KR1020190020216 A KR 1020190020216A KR 20190020216 A KR20190020216 A KR 20190020216A KR 102221292 B1 KR102221292 B1 KR 102221292B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
printing
printed
nozzle
pattern
dispenser
Prior art date
Application number
KR1020190020216A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200102073A (en
Inventor
권계시
Original Assignee
순천향대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 순천향대학교 산학협력단 filed Critical 순천향대학교 산학협력단
Priority to KR1020190020216A priority Critical patent/KR102221292B1/en
Publication of KR20200102073A publication Critical patent/KR20200102073A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102221292B1 publication Critical patent/KR102221292B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/0082—Digital printing on bodies of particular shapes
    • B41M5/0088—Digital printing on bodies of particular shapes by ink-jet printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J25/00—Actions or mechanisms not otherwise provided for
    • B41J25/304—Bodily-movable mechanisms for print heads or carriages movable towards or from paper surface
    • B41J25/308—Bodily-movable mechanisms for print heads or carriages movable towards or from paper surface with print gap adjustment mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
    • B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
    • B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects
    • B41J3/40733—Printing on cylindrical or rotationally symmetrical objects, e. g. on bottles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00—Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/40—Printing on bodies of particular shapes, e.g. golf balls, candles, wine corks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation

Abstract

본 발명은, 잉크 방울이 토출되는 노즐을 구비한 잉크젯 디스펜서, 상기 잉크젯 디스펜서를 이동시키는 디스펜서 구동부 및 상기 디스펜서와 대향하며 상기 디스펜서에서 토출된 잉크 방울이 인쇄되는 프린팅 대상물을 이동시키는 대상물 구동부를 포함하는 잉크젯 디스펜서 장비 및 상기 디스펜서의 토출 여부를 제어하는 제어부를 포함하는 인쇄 전자 시스템의 3차원 표면 프린팅 방법에 있어서, 상기 제어부는 상기 프린팅 대상물의 표면과 상기 잉크젯 디스펜서 또는 상기 노즐 사이의 거리가 일정하게 유지된 상태에서 상기 프린팅 대상물의 표면에 프린팅 패턴을 인쇄하는, 3차원 표면 프린팅 방법을 제공할 수 있다.The present invention is an inkjet dispenser comprising an inkjet dispenser having a nozzle from which ink droplets are discharged, a dispenser driving unit for moving the inkjet dispenser, and an object driving unit facing the dispenser and moving a printing object on which the ink droplets discharged from the dispenser are printed In a 3D surface printing method of a printed electronic system comprising an equipment and a control unit for controlling whether or not the dispenser is discharged, the control unit is a state in which a distance between a surface of the object to be printed and the inkjet dispenser or the nozzle is kept constant In can provide a three-dimensional surface printing method for printing a printing pattern on the surface of the object to be printed.

Description

3차원 표면 프린팅 방법{3D SURFACE PRINTING METHOD}3D surface printing method {3D SURFACE PRINTING METHOD}

본 발명은 3차원 표면 프린팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형태가 일정하지 않는 3차원 표면에도 2차원 형태의 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있는 3차원 표면 프린팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional surface printing method, and more particularly, to a three-dimensional surface printing method capable of printing a printing pattern in a two-dimensional shape even on a three-dimensional surface having an irregular shape.

본 발명은 교육부 및 한국연구재단의 기본연구사업의 연구비지원 (세부과제번호: 2016R1D1A1B01006801)에 의해 수행되었다.The present invention was carried out by the Ministry of Education and the research funding of the basic research project of the National Research Foundation of Korea (detailed project number: 2016R1D1A1B01006801).

액체 잉크를 사용한 잉크젯 프린팅 기술은 2차원 평면에서의 프린팅에 그치지 않고 3차원 형상 위에 프린팅하는 방법으로 점차 응용 범위를 확대해 나가고 있다.Inkjet printing technology using liquid ink is gradually expanding its application range as a method of printing on a three-dimensional shape, not just printing on a two-dimensional plane.

점차 기판의 형태가 2차원의 평면에서부터 형태 정해진 반구, 반원 또는 기타 모양으로 확장됨에 따라서, 해당하는 모양 위에서 프린팅 해야 되는 요구가 커지고 있다. As the shape of the substrate gradually expands from a two-dimensional plane to a shaped hemisphere, semicircle, or other shape, there is a growing demand for printing on a corresponding shape.

일반적으로 트리거(trigger)를 사용하는 비접촉식 잉크젯 프린팅 방법으로는 피에조 타입의 엑추에이터를 사용하는 일반적인 잉크젯 방법, 하전되는 잉크에 전기장을 이용하는 전기 수력학적 프린팅 방법, 피스톤 및 스프링으로 이루어지며 공압으로 인한 피스톤의 운동에너지를 사용하여 제팅을 하는 디스펜서 방식 등이 사용이 될 수 있다.In general, a non-contact inkjet printing method using a trigger is a general inkjet method using a piezo-type actuator, an electro-hydrodynamic printing method using an electric field for charged ink, a piston and a spring, and the piston is formed by pneumatic pressure. A dispenser method that jets using kinetic energy can be used.

그런데, 내부 또는 외부에서 발생되는 제팅 트리거를 사용하는 비접촉식 프린팅 방법의 경우에는 프린팅하는 기판(또는 프린팅 대상물)과 노즐 사이의 간격 제어가 매우 중요하다.However, in the case of a non-contact printing method using a jetting trigger generated internally or externally, it is very important to control the distance between the printing substrate (or printing object) and the nozzle.

기판(또는 프린팅 대상물)과 노즐 사이의 간격이 멀어지게 되면 노즐에서 토출된 잉크 방울(drop)의 직진도가 떨어지게 된다. 예를 들면, 잉크젯 방식을 사용하는 경우 기판(또는 프린팅 대상물)과 노즐 사이의 간격이 2mm 이상이 되면 잉크 방울의 정밀도가 매우 떨어지게 되고, 또한 패턴을 프린팅하기 위하여 간격이 달라지면 이로 인하여 노즐과 기판(프린팅 대상물)이 상대 운동을 하게 될 때 잉크 방울이 떨어지는 위치가 간격에 따라서 달라지게 된다. 왜냐하면, 간격이 멀어지면 노즐 밖에서 잉크 방울이 이동하는 시간이 길어지는데 그 사이에 기판(프린팅 대상물)의 이동 거리가 더 멀어지기 때문에 잉크 방울의 위치 정밀도가 떨어지게 된다.When the distance between the substrate (or object to be printed) and the nozzle increases, the straightness of the ink drop discharged from the nozzle decreases. For example, in the case of using the inkjet method, if the distance between the substrate (or the object to be printed) and the nozzle is 2 mm or more, the precision of the ink drop is very poor, and if the distance is different for printing the pattern, the nozzle and the substrate When the object to be printed) performs relative motion, the drop position of the ink drops varies according to the interval. This is because, as the distance increases, the time for the ink droplet to move out of the nozzle increases, and since the movement distance of the substrate (printing object) becomes longer in the meantime, the positional accuracy of the ink droplet decreases.

종래의 잉크젯 디스펜서 등에서는 3차원의 표면에 프린팅하기 위해서는 주로 프린팅해야 하는 경로를 미리 센서를 통하여 저장하고 저장된 3차원의 경로를 따라 이동하여 프린팅하는 방식을 사용한다. 이때, 프린팅하는 동안 정속(constant velocity)을 위하여 리스티드 모션(listed motion)이라는 방법을 주로 사용한다. 리스티드 모션 방법은 움직이는 포인트(즉, 프린팅 지점 또는 위치)를 스테이지(Stage)의 컨트롤러(controller)에 미리 입력하여 각 포인트 사이를 움직일 때 가속도 구간이 없이 부드럽게 움직일 수 있게 한다. 그러나 이것은 이미 알고 있는 포인트를 이동할 때는 효과적이지만 패턴이 달라지거나 새로운 패턴을 프린팅 할 때는 새로 많은 시간을 들어서 포인트에 대한 정보를 구해야 하는 문제점이 있다.In a conventional inkjet dispenser, in order to print on a three-dimensional surface, a path to be printed is mainly stored through a sensor in advance, and a method of printing by moving along the stored three-dimensional path is used. At this time, a method called a listed motion is mainly used for a constant velocity during printing. In the listed motion method, moving points (ie, printing points or positions) are input in advance to a controller of a stage, so that when moving between points, smooth movement without an acceleration section. However, this is effective when moving an already known point, but when a pattern changes or a new pattern is printed, there is a problem in that it takes a lot of time to obtain information on the point.

또한, 일정한 간격이 필요한 전기수력학적 잉크젯(EHD) 등의 프린팅 기법을 이용하는 경우에는 2차원 평면 위에 프린팅을 하더라도 기판 홀더가 정밀한 평판도를 가지지 못하는 경우에는 기판 홀더의 평면 상태를 고려한 3차원 형상에 대한 모델링이 필요하다는 문제도 있다.In addition, in the case of using a printing technique such as electrohydrodynamic inkjet (EHD) that requires a certain interval, even if printing is performed on a two-dimensional plane, if the substrate holder does not have a precise flatness, the three-dimensional shape considering the plane state of the substrate holder There is also a problem that modeling is necessary.

대부분의 경우에 3차원 표면에 프린팅 해야 되는 프린팅 패턴은 2차원으로 이루어져 있다. 2차원의 프린팅을 위하여 캐드(CAD)의 기능을 이용하여 프린팅 치수와 위치를 디자인 할 수 있다. 이때, 프린팅하는 방법은 크게 2가지가 있는데, 비트맵(bitmap) 이미지를 프린팅하는 방법과 벡터(vector) 프린팅을 이용하는 방법이 있다. 이러한 캐드를 이용한 방법은 다양한 디자인에 따른 다양한 패턴이 있을 수 있기 때문에 캐드의 xy정보를 이용하여 자동으로 z값을 구하는 방법이 필요하다.In most cases, the printing pattern to be printed on a three-dimensional surface consists of two dimensions. For 2D printing, printing dimensions and locations can be designed using the function of CAD. At this time, there are two methods of printing, a method of printing a bitmap image and a method of using vector printing. Since such a method using CAD may have various patterns according to various designs, a method of automatically calculating a z value using xy information of the CAD is required.

또한, 기판의 형태가 다양할 뿐만 아니라 제팅해야 되는 액체(잉크) 역시 다양하다. 나노 파티클을 가진 전도성 잉크가 사용될 수도 있고 절연 잉크를 사용할 수도 있다. In addition, not only various types of substrates, but also various liquids (inks) to be jetted. Conductive ink having nanoparticles may be used or insulating ink may be used.

3차원 형상에 프린팅하는 알고리즘은 향후에 기판 홀더의 조립 불균형에 의해서 미세한 각도가 있다거나 가공의 정밀도가 문제가 되어 약간의 오르내림 등이 있을 때 이러한 미세한 위치의 변화 또는 차이가 토출에 영향을 미치는 경우에는 기판(프린팅 대상물)과 노즐 사이의 거리를 자동으로 계산해서 Z 스테이지를 통하여 일정한 거리가 되도록 보상하는 것이 필요하다.In the future, the algorithm for printing on a 3D shape is when there is a slight angle due to an unbalanced assembly of the substrate holder, or when there is a slight rise or fall due to a problem of processing precision, such a change or difference in the minute position affects the ejection. In this case, it is necessary to automatically calculate the distance between the substrate (printing object) and the nozzle and compensate for a constant distance through the Z stage.

특히, 노즐에 전기를 인가하는 전기수력학적 잉크젯의 경우에는 기판과 노즐 사이의 간격이 100um 정도가 되도록 유지하는 것이 바람직하지만 전체의 기판의 크기가 수십 cm 이상 큰 경우에는 기판과 노즐까지의 거리를 수 um 이내로 유지하기는 매우 어렵다. 이러한 경우에는 수십 um의 높이 차이가 있을 수 있고 이때는 제팅되는 잉크의 양이 매우 차이가 나게 되어 적절한 토출이 불가능하게 된다. 이러한 경우에도 xy 값에 대한 z 값이 필요하게 된다.In particular, in the case of an electrohydrodynamic inkjet that applies electricity to the nozzle, it is desirable to maintain the distance between the substrate and the nozzle so that the distance between the substrate and the nozzle is about 100 μm. It is very difficult to keep within a few um. In this case, there may be a height difference of several tens of um, and in this case, the amount of jetted ink is very different, so that proper ejection is impossible. Even in this case, the z value for the xy value is required.

본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다.The present applicant has proposed the present invention in order to solve the above problems.

한국등록특허공보 제10-1256978호 (2013.04.15.)Korean Registered Patent Publication No. 10-1256978 (2013.04.15.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 형태가 정해져 있는 3차원 프린팅 대상물 뿐만 아니라 형태가 정해져 있지 않은 비정형 3차원 프린팅 대상물의 표면에도 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있는 3차원 표면 프린팅 방법을 제공한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and a 3D surface printing method capable of printing a printing pattern on the surface of not only a 3D printing object with a fixed shape but also an irregular 3D printing object with an undefined shape Provides.

또한, 본 발명은 프린팅하는 동안 노즐과 프린팅 대상물 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있는 3차원 프린팅 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a three-dimensional printing method capable of maintaining a constant distance between a nozzle and a printing object during printing.

또한, 본 발명은 프린팅하는 동안 기판의 평편도 또는 기판 홀더의 조립 정밀도에 의해 노즐과 기판(프린팅 대상물) 사이의 간격이 변하는 경우에는 평편도를 보상할 수 있는 3차원 표면 프린팅 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a 3D surface printing method capable of compensating for the flatness when the gap between the nozzle and the substrate (to be printed) changes due to the flatness of the substrate or the assembly precision of the substrate holder during printing.

상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 잉크 방울이 토출되는 노즐을 구비한 잉크젯 디스펜서, 상기 잉크젯 디스펜서를 이동시키는 디스펜서 구동부 및 상기 디스펜서와 대향하며 상기 디스펜서에서 토출된 잉크 방울이 인쇄되는 프린팅 대상물을 이동시키는 대상물 구동부를 포함하는 잉크젯 디스펜서 장비 및 상기 디스펜서의 토출 여부를 제어하는 제어부를 포함하는 인쇄 전자 시스템의 3차원 표면 프린팅 방법에 있어서, 상기 제어부는 상기 프린팅 대상물의 표면과 상기 잉크젯 디스펜서 또는 상기 노즐 사이의 거리가 일정하게 유지된 상태에서 상기 프린팅 대상물의 표면에 프린팅 패턴을 인쇄하는, 3차원 표면 프린팅 방법을 제공할 수 있다.The present invention for achieving the above object is an inkjet dispenser having a nozzle from which ink droplets are discharged, a dispenser driving unit for moving the inkjet dispenser, and a printing object facing the dispenser and on which the ink droplets discharged from the dispenser are printed. A 3D surface printing method of a printed electronic system including an inkjet dispenser device including a moving object driving unit and a control unit controlling whether or not to discharge the dispenser, wherein the control unit comprises a surface of the object to be printed and the inkjet dispenser or the nozzle It is possible to provide a 3D surface printing method in which a printing pattern is printed on the surface of the object to be printed while the distance between them is kept constant.

상기 프린팅 대상물을 상기 잉크젯 디스펜서 장비의 기판 홀더에 제공하는 단계; 상기 프린팅 대상물의 표면을 스캐닝하는 단계; 상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계; 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계;를 포함할 수 있다.Providing the printing object to a substrate holder of the inkjet dispenser equipment; Scanning the surface of the object to be printed; Performing a three-dimensional fitting on the surface of the object to be printed; Generating 3D data corresponding to the surface of the object to be printed from 2D data of the printing pattern; And printing the printing pattern on the surface of the object to be printed.

상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계에서는, 상기 프린팅 대상물의 형태가 정해진 경우에는 형상 방정식을 이용하여 커브 피팅을 수행하고, 상기 프린팅 대상물의 형태가 정해지지 않은 경우에는 스플라인 커브를 이용하여 형상 방정식을 구할 수 있다.In the step of performing 3D fitting on the surface of the printing object, if the shape of the printing object is determined, curve fitting is performed using a shape equation, and when the shape of the printing object is not determined, a spline curve is used. Thus, the shape equation can be obtained.

상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에서는, 상기 노즐에 전기를 인가하여 미세 패턴을 만들어 인쇄할 수 있다.In the step of printing the printing pattern on the surface of the object to be printed, electricity may be applied to the nozzle to create a fine pattern for printing.

상기 인쇄 전자 시스템이 상기 노즐에 전기가 인가되는 전기 수력학적 인쇄 전자 시스템인 경우에 상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계에서는, 상기 프린팅 대상물이 제공되는 상기 기판 홀더의 평편도를 보상하는 경우에는 평면 방정식을 이용하여 피팅을 수행하거나, 평판인 상기 프린팅 대상물의 표면에 프린팅 하는 경우에는 평면 방정식 또는 스플라인 커브를 이용하여 평편도 및 굴곡진 부분에 대한 위치를 보상할 수 있다.When the printed electronic system is an electrohydrodynamic printed electronic system in which electricity is applied to the nozzle, in the step of performing a three-dimensional fitting to the surface of the printing object, the flatness of the substrate holder provided with the printing object is determined. In the case of compensation, fitting may be performed using a plane equation, or, in the case of printing on the surface of the object to be printed, which is a flat plate, the flatness and the position of the curved portion may be compensated using a plane equation or a spline curve.

상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서, 상기 제어부는, 외부 트리거를 사용하는 경우에는 엔코더 신호를 이용하여 프린팅 위치에서 잉크 방울이 토출되게 하거나 내부 트리거를 사용하는 경우에는 프린팅 구간에서 일정한 주파수로 잉크 방울을 토출시킬 수 있다.In the step of printing the printing pattern on the surface of the object to be printed, the control unit causes ink droplets to be ejected at the printing position using an encoder signal when an external trigger is used, or in a printing section when an internal trigger is used. Ink droplets can be discharged at a constant frequency.

상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서, 트리거를 사용하지 않는 경우에 상기 제어부는 상기 노즐이 상기 프린팅 대상물의 표면과 접촉은 하되 상기 노즐에서 잉크 방울이 토출되지 않는 위치에서는 상기 노즐을 상기 프린팅 대상물로부터 떨어뜨려서 프린팅 되는 영역과 프린팅 되지 않는 영역을 구분할 수 있다.In the step of printing the printing pattern on the surface of the object to be printed, when a trigger is not used, the control unit controls the nozzle at a position where the nozzle contacts the surface of the object to be printed, but no ink droplets are ejected from the nozzle. The printed area and the non-printed area may be separated from the object to be printed.

상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서, 상기 잉크젯 디스펜서의 노즐과 상기 프린팅 대상물 사이의 거리는 상기 기판 홀더에서 반사되는 상기 노즐과 상기 기판 홀더 사이의 거리를 이용하여 구해질 수 있다.In the step of printing the printing pattern on the surface of the object to be printed, a distance between the nozzle of the inkjet dispenser and the object to be printed may be obtained by using a distance between the nozzle and the substrate holder reflected from the substrate holder. .

상기 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계에서는, 상기 프린팅 대상물의 표면을 스캐닝하는 단계에서 얻어진 상기 프린팅 대상물의 표면에 대한 포인트 군 데이터를 이용하여 커브 피팅을 통해 프린팅 지점의 x 및 y 값으로부터 z 값을 구할 수 있다.In the step of generating 3D data corresponding to the surface of the object to be printed from the 2D data of the printing pattern, a curve using point group data on the surface of the object to be printed obtained in the step of scanning the surface of the object to be printed Through fitting, the z value can be obtained from the x and y values of the printing point.

상기 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계에서는, 상기 프린팅 패턴의 CAD 데이터 또는 비트맵 이미지 데이터를 이용하여 프린팅 지점의 x 및 y 값을 구할 수 있다.In the step of generating 3D data corresponding to the surface of the object to be printed from the 2D data of the printing pattern, x and y values of the printing point may be obtained using CAD data or bitmap image data of the printing pattern. .

상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서, 상기 대상물 구동부 및 상기 디스펜서 구동부에 의해서 상기 프린팅 대상물 및 상기 잉크젯 디스펜서가 움직이는 위치에 대한 정보가 프린팅 이전에 상기 제어부에 입력 또는 전달됨으로써, 상기 제어부는 상기 프린팅 대상물 또는 상기 잉크젯 디스펜서가 가속도 없이 일정한 속도로 움직이도록 제어할 수 있다.In the step of printing the printing pattern on the surface of the object to be printed, information on the position of the object to be printed and the position at which the inkjet dispenser moves is input or transmitted to the control unit prior to printing by the object driver and the dispenser driver, The controller may control the printing object or the inkjet dispenser to move at a constant speed without acceleration.

상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서, 상기 제어부는 프린팅 지점의 x 및 y 값으로부터 외부 트리거 또는 내부 트리거 정보를 얻어 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있다.In the step of printing the printing pattern on the surface of the object to be printed, the control unit may obtain external trigger or internal trigger information from x and y values of the printing point to print the printing pattern.

본 발명에 따른 3차원 표면 프린팅 방법은 형태가 정해져 있는 3차원 프린팅 대상물 뿐만 아니라 형태가 정해져 있지 않은 비정형 3차원 프린팅 대상물의 표면에도 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있다.The 3D surface printing method according to the present invention can print a printing pattern not only on a 3D printing object with a fixed shape but also on a surface of an irregular 3D printing object with an undefined shape.

본 발명에 따른 3차원 표면 프린팅 방법은 프린팅하는 동안 노즐과 프린팅 대상물 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.The 3D surface printing method according to the present invention can maintain a constant distance between a nozzle and a printing object during printing.

본 발명에 따른 3차원 표면 프린팅 방법은 프린팅하는 동안 기판의 평편도 또는 기판 홀더의 조립 정밀도에 의해 노즐과 기판(프린팅 대상물) 사이의 간격이 변하는 경우에는 평편도를 보상할 수 있다.The 3D surface printing method according to the present invention can compensate for the flatness during printing when the distance between the nozzle and the substrate (printing object) changes due to the flatness of the substrate or the assembly precision of the substrate holder.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 인쇄 전자 시스템의 잉크젯 디스펜서 장비를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 따른 잉크젯 디스펜서 장비의 잉크젯 디스펜서를 확대 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1에 따른 인쇄 전자 시스템을 사용한 3차원 표면 프린팅 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 표면 프린팅 방법에 의해 프린팅 된 3차원 프린팅 대상물을 보여주는 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 있어서, 구(Sphere) 형태인 3차원 프린팅 대상물을 피팅하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 있어서, 실린더(Cylinder) 형태인 3차원 프린팅 대상물을 피팅하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 있어서, 비정형 형태(Freeform)인 3차원 프린팅 대상물을 피팅하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 3에 따른 잉크젯 디스펜서 장비의 노즐과 기판 홀더의 사진이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a printed electronic system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating an inkjet dispenser device of the printed electronic system according to FIG. 1.
3 is an enlarged perspective view illustrating an inkjet dispenser of the inkjet dispenser device according to FIG. 2.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a 3D surface printing method using the printed electronic system according to FIG. 1.
5 is a photograph showing a 3D printing object printed by a 3D surface printing method according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a method of fitting a 3D printing object in a sphere shape in a printing method according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining a method of fitting a 3D printing object in the form of a cylinder in a printing method according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are diagrams for explaining a method of fitting a freeform 3D printing object in a printing method according to an embodiment of the present invention.
10 is a photograph of a nozzle and a substrate holder of the inkjet dispenser device according to FIG. 3.

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. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. The same reference numerals in each drawing indicate the same members.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 도 1에 따른 인쇄 전자 시스템의 잉크젯 디스펜서 장비를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에 따른 잉크젯 디스펜서 장비의 잉크젯 디스펜서를 확대 도시한 사시도이다. 도 4는 도 1에 따른 인쇄 전자 시스템을 사용한 3차원 표면 프린팅 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 표면 프린팅 방법에 의해 프린팅 된 3차원 프린팅 대상물을 보여주는 사진이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 있어서, 구(Sphere) 형태인 3차원 프린팅 대상물을 피팅하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 있어서, 실린더(Cylinder) 형태인 3차원 프린팅 대상물을 피팅하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 있어서, 비정형 형태(Freeform)인 3차원 프린팅 대상물을 피팅하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 도 3에 따른 잉크젯 디스펜서 장비의 노즐과 기판 홀더의 사진이다. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a printed electronic system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view illustrating an inkjet dispenser device of the printed electronic system according to FIG. 1. 3 is an enlarged perspective view illustrating an inkjet dispenser of the inkjet dispenser device according to FIG. 2. FIG. 4 is a flowchart illustrating a 3D surface printing method using the printed electronic system according to FIG. 1. 5 is a photograph showing a 3D printing object printed by a 3D surface printing method according to an embodiment of the present invention. 6 is a view for explaining a method of fitting a 3D printing object in a sphere shape in a printing method according to an embodiment of the present invention. 7 is a view for explaining a method of fitting a 3D printing object in the form of a cylinder in a printing method according to an embodiment of the present invention. 8 and 9 are diagrams for explaining a method of fitting a freeform 3D printing object in a printing method according to an embodiment of the present invention. 10 is a photograph of a nozzle and a substrate holder of the inkjet dispenser device according to FIG. 3.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1)은, 잉크 방울이 토출되는 노즐을 구비한 잉크젯 디스펜서(120), 잉크젯 디스펜서(120)를 이동시키는 디스펜서 구동부(60) 및 잉크젯 디스펜서(120)와 대향하며 잉크젯 디스펜서(120)에서 토출된 잉크 방울이 인쇄되는 프린팅 대상물(200)을 이동시키는 대상물 구동부(40)를 포함하는 잉크젯 디스펜서 장비(100) 및 잉크젯 디스펜서(120)의 토출 여부를 제어하는 제어부(70)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a printed electronic system 1 according to an embodiment of the present invention includes an inkjet dispenser 120 having a nozzle from which ink droplets are discharged, a dispenser driving unit 60 for moving the inkjet dispenser 120, and Discharge of the inkjet dispenser device 100 and the inkjet dispenser 120 including an object driving unit 40 facing the inkjet dispenser 120 and moving the printing object 200 on which ink droplets discharged from the inkjet dispenser 120 are printed It may include a control unit 70 that controls whether or not.

잉크젯 디스펜서(120)에 잉크를 주입 또는 공급하고 공압을 가하는 퍼지/석션 컨트롤러(10, Purge/Suction Controller)가 잉크젯 디스펜서(120)에 연결될 수 있다. 여기서, 도시하지는 않았지만, 퍼지/석션 컨트롤러(10)는 제어부(70)에 의해서 공급하는 잉크의 양 또는 공압의 크기 등이 조절될 수 있다.A purge/suction controller 10 that injects or supplies ink to the inkjet dispenser 120 and applies pneumatic pressure may be connected to the inkjet dispenser 120. Here, although not shown, the purge/suction controller 10 may adjust the amount of ink supplied by the control unit 70 or the amount of pneumatic pressure.

잉크젯 디스펜서(120)는 디스펜서 구동부(60)에 의해서 상하 방향 즉, z축 방향으로 승강할 수 있다. 프린팅 대상물(200)은 대상물 구동부(40)에 의해서 좌우-전후 방향 즉, x-y축 방향으로 움직일 수 있다. 디스펜서 구동부(60) 및 대상물 구동부(40) 역시 제어부(70)에 의해서 작동 상태 또는 작동 여부가 조절될 수 있다.The inkjet dispenser 120 may be moved up and down by the dispenser driving unit 60, that is, in the z-axis direction. The printing object 200 may be moved in the left-right-front-rear direction, that is, the x-y axis direction by the object driving unit 40. The dispenser driving unit 60 and the object driving unit 40 may also be operated or not operated by the control unit 70.

제어부(70)는 트리거 발생부(50)와 연결될 수 있고, 트리거 발생부(50)는 잉크젯 디스펜서(120)와 연결될 수 있다. 도 1에는 트리거 발생부(50)가 디스펜서 구동부(60)를 거쳐서 잉크젯 디스펜서(120)와 연결되는 것으로 도시되어 있는데, 트리거 발생부(50)와 잉크젯 디스펜서(120)가 직접 연결될 수도 있다.The control unit 70 may be connected to the trigger generation unit 50, and the trigger generation unit 50 may be connected to the inkjet dispenser 120. In FIG. 1, the trigger generating unit 50 is shown to be connected to the inkjet dispenser 120 via the dispenser driving unit 60, but the trigger generating unit 50 and the inkjet dispenser 120 may be directly connected.

트리거 발생부(50)는 잉크젯 디스펜서(120)에서 잉크 방울(drop)을 토출시키기 위한 트리거 신호(trigger signal)를 생성할 수 있다. The trigger generator 50 may generate a trigger signal for discharging ink drops from the inkjet dispenser 120.

도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1)을 사용한 프린팅 방법은, 제어부(70)에 의해 프린팅 대상물(200)의 표면과 잉크젯 디스펜서(120) 또는 노즐(130, 도 10 참조) 사이의 거리가 일정하게 유지된 상태에서 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 패턴(400)을 인쇄할 수 있다.In the printing method using the printed electronic system 1 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the surface of the object to be printed 200 and the inkjet dispenser 120 or the nozzle 130 by the control unit 70 10), the printing pattern 400 may be printed on the surface of the printing object 200 while the distance between them is kept constant.

본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1) 또는 잉크젯 디스펜서 장비(100)는 잉크젯 디스펜서(120)의 노즐(130)과 프린팅 대상물(200)이 서로 접촉하지 않는 상태로 일정한 간격을 유지하면서 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있다.The printed electronic system 1 or the inkjet dispenser equipment 100 according to an exemplary embodiment of the present invention maintains a predetermined distance while the nozzle 130 of the inkjet dispenser 120 and the printing object 200 do not contact each other. A printing pattern may be printed on the surface of the object 200 to be printed.

한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1)의 잉크젯 디스펜서 장비(100)는, 잉크젯 디스펜서(120)의 위치제어가 가능한 리니어 스테이지의 형태로 구성되어 베이스 프레임(101) 상에 설치된 XY 스테이지(104,105), XY 스테이지(104,105)에 형성되어 프린팅 대상물(200)이 놓이는 기판 홀더(110), 베이스 프레임(101)에 형성되며 기판 홀더(110)의 상부에 위치하도록 구비되는 잉크젯 디스펜서(120), 잉크젯 디스펜서(120)의 일측에 형성되어 잉크 토출 상태를 관측하는 제팅관측부(140), 잉크젯 디스펜서(120)의 타측에 형성되어 프린팅 대상물(200)에 대한 잉크젯 디스펜서(120)의 위치를 관측하는 정렬관측부(160), 그리고 잉크젯 디스펜서(120)와 기판 홀더(110) 사이의 높이를 조절하는 Z 스테이지(미도시)를 포함할 수 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 2 and 3, the inkjet dispenser equipment 100 of the printed electronic system 1 according to an embodiment of the present invention is configured in the form of a linear stage capable of positioning the inkjet dispenser 120. Is formed on the XY stages 104 and 105 installed on the base frame 101, the substrate holder 110 on which the object to be printed 200 is placed, and the substrate holder 110 An inkjet dispenser 120 provided to be positioned above, a jetting observation part 140 formed on one side of the inkjet dispenser 120 to observe an ink discharge state, and a printing object 200 formed on the other side of the inkjet dispenser 120 An alignment observation unit 160 for observing the position of the inkjet dispenser 120 with respect to, and a Z stage (not shown) for adjusting the height between the inkjet dispenser 120 and the substrate holder 110 may be included.

여기서, Z 스테이지는 디스펜서 구동부(60)에 의해서 구동되며, XY 스테이지(104,105)는 대상물 구동부(40)에 의해서 구동될 수 있다.Here, the Z stage is driven by the dispenser driving unit 60, and the XY stages 104 and 105 may be driven by the object driving unit 40.

제팅관측부(140) 및 정렬관측부(160)는 카메라인 것이 바람직하고, 촬영된 영상 또는 이미지는 제어부(70)로 전달될 수 있다. 특히, 제팅관측부(140)는 잉크젯 디스펜서(120)의 노즐(130)과 프린팅 대상물(200)의 프린팅 상태를 촬영하도록 마련될 수 있다.It is preferable that the jetting observing unit 140 and the alignment observing unit 160 are cameras, and the captured image or image may be transmitted to the control unit 70. In particular, the jetting observation unit 140 may be provided to photograph a printing state of the nozzle 130 of the inkjet dispenser 120 and the printing object 200.

본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1) 또는 잉크젯 디스펜서 장비(100)는 평평한 기판 뿐만 아니라 구, 반구, 실린더 등과 같이 형태가 잘 알려져 있는 3차원 대상물의 표면에도 원하는 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있고, 또한, 형태가 알려져 있지 않거나 형태가 정해져 있지 않은 3차원 대상물의 표면에도 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1)을 사용하여 3차원 표면에 프린팅하는 방법에 대해서 설명한다.The printed electronic system 1 or the inkjet dispenser device 100 according to an embodiment of the present invention can print a desired printing pattern not only on a flat substrate but also on the surface of a three-dimensional object having a well-known shape such as a sphere, hemisphere, and cylinder. In addition, the printing pattern may be printed on the surface of a 3D object whose shape is unknown or the shape is not determined. Hereinafter, a method of printing on a three-dimensional surface using the printed electronic system 1 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 표면에 프린팅하는 방법은, 프린팅 대상물(200)을 잉크젯 디스펜서 장비(100)의 기판 홀더(110)에 제공하는 단계(1100); 프린팅 대상물(200)의 표면을 스캐닝하는 단계(1200); 프린팅 대상물(200)의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계(1300); 프린팅 패턴(400)의 2차원 데이터로부터 프린팅 대상물(200)의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계(1400); 및 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 패턴(400)을 인쇄하는 단계(1500);를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 4, the method of printing a three-dimensional surface according to an embodiment of the present invention includes providing a printing object 200 to the substrate holder 110 of the inkjet dispenser device 100 (1100). ; Step 1200 of scanning the surface of the object to be printed 200; Performing a three-dimensional fitting on the surface of the object to be printed 200 (1300); Generating 3D data corresponding to the surface of the object to be printed 200 from the 2D data of the printing pattern 400 (1400); And printing the printing pattern 400 on the surface of the object 200 to be printed (1500 ).

프린팅 대상물(200)을 잉크젯 디스펜서 장비(100)의 기판 홀더(110)에 제공하는 단계(1100)에서는 기판 홀더(110) 위에 프린팅 대상물(200)을 놓게 되는데, 프린팅 대상물(200)이 기판 홀더(110) 위에서 움직이지 않도록 거치 상태를 고정하는 것이 바람직하다.In the step 1100 of providing the printing object 200 to the substrate holder 110 of the inkjet dispenser equipment 100, the printing object 200 is placed on the substrate holder 110, and the printing object 200 is the substrate holder ( 110) It is desirable to fix the mounting so that it does not move from above.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 표면 프린팅 방법에 있어서, 프린팅 대상물(200)은 일반적인 2차원 평면 기판에 국한되는 것이 아니라 3차원의 표면을 가지는 대상물이다.In the 3D surface printing method according to an embodiment of the present invention, the printing object 200 is not limited to a general 2D flat substrate, but is an object having a 3D surface.

도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1)을 사용한 3차원 표면 프린팅 방법이 적용된 실체 프린팅 대상물의 사진이 도시되어 있다. (a)는 구(Sphere)의 표면에 전도성 잉크로 패턴을 인쇄한 결과물의 사진이다. LED를 연결할 경우 점등됨을 보여주고 있다. (b)는 실린더 형태의 표면을 가지는 투명한 병의 표면에 전도성 잉크로 패턴을 인쇄한 결과물의 사진이다. 이 역시 LED를 연결할 경우 점등이 되는 것을 보여주고 있다. (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 3차원 표면 프린팅 방법에 의하면, 3차원 표면에서도 원하는 패턴이 정상적으로 인쇄됨을 알 수 있다. (c)는 컴퓨터용 마우스의 표면에 패턴이 인쇄된 상태를 보여주는 사진이다. 도 5에서 (a) 및 (b)는 구 또는 실린더와 같이 형태가 정해져 있는 프린팅 대상물에 프린팅한 결과물의 사진이고, (c)는 형태가 정해져 있지 않은 프린팅 대상물에 프린팅한 결과물의 사진이다.FIG. 5 shows a photograph of an object to be printed to which a three-dimensional surface printing method using the printed electronic system 1 according to an embodiment of the present invention is applied. (a) is a photograph of the result of printing a pattern with conductive ink on the surface of a sphere. It shows that it turns on when LED is connected. (b) is a photograph of the result of printing a pattern with conductive ink on the surface of a transparent bottle having a cylindrical surface. This also shows that when the LED is connected, it turns on. As can be seen from (a) and (b), according to the 3D surface printing method according to the present invention, it can be seen that a desired pattern is normally printed even on a 3D surface. (c) is a photograph showing a pattern printed on the surface of a computer mouse. In FIG. 5, (a) and (b) are photographs of a result of printing on a printing object with a fixed shape such as a sphere or cylinder, and (c) is a photograph of the result of printing on a printing object with no fixed shape.

이와 같이, 3차원 표면을 가지는 프린팅 대상물(200)에 패턴을 프린팅 하기 위해서는 프린팅 패턴이 프린팅되어야 하는 위치 즉, 프린팅 지점에 대한 위치 정보를 알아야 한다.In this way, in order to print a pattern on a printing object 200 having a three-dimensional surface, it is necessary to know the location where the printing pattern is to be printed, that is, location information on the printing point.

프린팅 대상물(200)의 표면을 스캐닝하는 단계(1200)에서는 프린팅 대상물(200)을 스캐닝하여 프린팅되는 3차원 표면에 대한 xyz 정보를 구할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1) 또는 잉크젯 디스펜서 장비(100)는 스캐닝 모듈(미도시)을 별도로 구비할 수도 있고 잉크젯 디스펜서(120)를 사용하여 스캐닝할 수도 있다. 잉크젯 디스펜서(120)의 노즐(130)이 프린팅 대상물(200)의 표면과 접촉하도록 구동함으로써 프린팅 대상물(200)의 스캐닝 정보를 얻을 수 있다. 이때, 프린팅되는 표면에 대한 스캐닝 정보만 있으면 충분하기 때문에 프린팅 대상물의 전체 표면에 대해서 스캐닝할 필요는 없다.In the step 1200 of scanning the surface of the printing object 200, xyz information on the 3D surface to be printed may be obtained by scanning the printing object 200. The printed electronic system 1 or the inkjet dispenser device 100 according to an embodiment of the present invention may separately include a scanning module (not shown) or may perform scanning using the inkjet dispenser 120. By driving the nozzle 130 of the inkjet dispenser 120 to contact the surface of the printing object 200, scanning information of the printing object 200 may be obtained. At this time, it is not necessary to scan the entire surface of the object to be printed because only scanning information on the surface to be printed is sufficient.

프린팅 대상물(200)의 표면 즉, 프린팅 패턴(400)이 인쇄되어야 하는 3차원 표면에 대한 스캐닝 정보는 x,y,z 값에 대한 정보로 저장되어 제어부(70)에 전달될 수 있다. 여기서, 프린팅 대상물의 3차원 표면에 대한 스캐닝 정보는 4개 이상의 프린팅 지점에 대한 스캐닝 정보를 포함하는 것이 바람직하다.Scanning information on the surface of the object 200 to be printed, that is, the 3D surface on which the printing pattern 400 is to be printed may be stored as information on x, y, and z values and transmitted to the controller 70. Here, it is preferable that the scanning information on the three-dimensional surface of the object to be printed includes scanning information on four or more printing points.

제어부(70)는 프린팅 대상물(200)의 스캐닝 정보를 이용하여 프린팅 대상물(200)의 애니메이션 이미지 또는 그림 이미지를 생성하여 보여줄 수도 있다.The controller 70 may generate and display an animation image or a picture image of the printing object 200 by using the scanning information of the printing object 200.

한편, 상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계(1300)에서는, 프린팅 대상물(200)의 형태가 정해진 경우에는 형상 방정식을 이용하여 커브 피팅(Curve Fitting)을 수행할 수 있다.Meanwhile, in step 1300 of performing 3D fitting on the surface of the object to be printed, if the shape of the object to be printed 200 is determined, curve fitting may be performed using a shape equation.

도 6 및 도 7에는 프린팅 대상물(200)이 형태가 정해진 구(Sphere) 및 실린더(Cylinder) 형상인 경우가 도시되어 있다.6 and 7 illustrate a case in which the object to be printed 200 has a predetermined shape of a sphere and a cylinder.

우선, 도 6의 (a)를 참조하면, 프린팅 대상물(200)이 구 형태이고 3차원 구 표면의 일부에 프린팅하는 경우에 있어서 스캐닝 정보가 표현되어 있다. (a)의 경우에는 스캐닝 정보가 5개 포인트(1~5)에 대한 xyz 값이다. First, referring to FIG. 6A, scanning information is expressed in a case where the printing object 200 is in a sphere shape and is printed on a part of a three-dimensional sphere surface. In the case of (a), the scanning information is the xyz value for 5 points (1-5).

도 6의 (a)에 도시된 구의 경우에는 형상 방정식이 [수학식 1]로 정의된다.In the case of the sphere shown in FIG. 6A, the shape equation is defined as [Equation 1].

Figure 112019018323427-pat00001
Figure 112019018323427-pat00001

[수학식 1]에서 (x0, y0, z0-)는 구의 중심의 xyz 값이고, r은 구의 반지름 값이다. [수학식 1]에서 알 수 있듯이, 구의 형상 방정식을 구하기 위해서는 4개의 변수(x,y,z,r)가 필요한데, 스캐닝 정보는 5개 포인트에 대한 스캐닝 정보를 이용한다. 이와 같이, 정해져 있는 형태를 가지는 프린팅 대상물(200)의 형상 방정식을 구하기 위해서 필요한 변수의 개수 보다 많은 포인트에 대한 스캐닝 정보를 이용하는 것이 필요하다.In [Equation 1], (x 0 , y 0 , z 0- ) is the xyz value of the center of the sphere, and r is the radius value of the sphere. As can be seen from [Equation 1], four variables (x,y,z,r) are required to obtain the shape equation of a sphere, and scanning information for five points is used. As described above, it is necessary to use scanning information for more points than the number of variables necessary to obtain the shape equation of the object to be printed 200 having a predetermined shape.

도 6의 (a)에 도시된 5개 포인트에 대한 스캐닝 정보는 수동으로 구해진 것이기 때문에 z값이 정확하지 않을 수 있다. 즉, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 z축 방향으로 잉크젯 디스펜서(120)의 노즐(130)을 하강시키면서 구의 표면과 접촉하는 점을 찾아 내기 때문에 z축 좌표값에 오차가 있을 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 구의 정확한 3차원 표면을 표현하기 위해서 피팅(Fitting)을 수행하게 된다. 피팅은 Least square method에 의해서 수행되는 것이 바람직하다. Since the scanning information for the five points shown in FIG. 6A is obtained manually, the z value may not be accurate. That is, as shown in Fig. 6(a), since the nozzle 130 of the inkjet dispenser 120 is lowered in the z-axis direction and a point in contact with the surface of the sphere is found, there may be an error in the z-axis coordinate value. . In order to solve this problem, in the present invention, fitting is performed to represent an accurate three-dimensional surface of a sphere. The fitting is preferably performed by the least square method.

도 6의 (b)는 피팅한 결과를 나타낸다. 도 6의 (b)를 참조하면, 실선으로 표시된 XYZ 좌표계는 잉크젯 디스펜서 장비(100)의 좌표계이고 점선으로 표시된 xyz 좌표계는 프린팅 대상물(200)의 구의 중심을 원점으로 하는 좌표계이다. XYZ 좌표계에 대해서 피팅을 수행한 결과가 xyz 좌표계를 가지는 구로 표현될 수 있다. 여기서, 도면부호 "300"은 포인트 군 데이터(point clouds data)를 나타낸다. 6B shows the fitting result. Referring to FIG. 6B, the XYZ coordinate system indicated by a solid line is a coordinate system of the inkjet dispenser device 100, and the xyz coordinate system indicated by a dotted line is a coordinate system using the center of the sphere of the printing object 200 as an origin. The result of performing the fitting on the XYZ coordinate system may be expressed as a sphere having an xyz coordinate system. Here, reference numeral "300" denotes point clouds data.

포인트 군 데이터는 도 6의 (a)에 도시된 스캐닝 정보를 피팅하여 얻어지는 데이터이다. 포인트 군 데이터는 [수학식 2]와 같은 매트릭스로 표현될 수 있다.The point group data is data obtained by fitting the scanning information shown in FIG. 6A. The point group data can be expressed in a matrix such as [Equation 2].

Figure 112019018323427-pat00002
Figure 112019018323427-pat00002

이와 같이, 포인트 군 데이터를 이용하여 프린팅 대상물(200)인 구의 3차원 표면에 대한 형상 방정식을 얻을 수 있다.In this way, the shape equation for the three-dimensional surface of the sphere, which is the object to be printed 200, can be obtained using the point group data.

도 7에는 프린팅 대상물(200)이 실린더 형태인 경우에 피팅하는 과정이 도시되어 있다. 도 7의 (a)를 참조하면, 프린팅 대상물(200)이 실린더 형태이고 3차원 실린더 표면의 일부에 프린팅하는 경우에 있어서 스캐닝 정보가 표현되어 있다. (a)의 경우에는 스캐닝 정보가 4개 포인트(1~4)에 대한 xyz 값이다.7 illustrates a fitting process when the printing object 200 has a cylinder shape. Referring to FIG. 7A, scanning information is expressed in a case where the printing object 200 is in the shape of a cylinder and is printed on a part of the 3D cylinder surface. In the case of (a), the scanning information is the xyz value for four points (1 to 4).

실린더의 형상 방정식을 구하기 위해서 중심 값과 반지름 값이 필요하다. In order to obtain the shape equation of the cylinder, the center and radius values are required.

도 7의 (a)에 도시된 실린더의 경우에는 형상 방정식이 [수학식 3]과 같이 정의된다.In the case of the cylinder shown in Fig. 7A, the shape equation is defined as [Equation 3].

Figure 112019018323427-pat00003
Figure 112019018323427-pat00003

[수학식 3]에서 (x0, z0-)는 중심의 x,z 값이고, r은 반지름 값이다. [수학식 3]에서 알 수 있듯이, 실린더의 형상 방정식을 구하기 위해서는 3개의 변수(x,z,r)가 필요한데, 스캐닝 정보는 4개 포인트에 대한 스캐닝 정보를 이용한다. 이와 같이, 정해져 있는 형태를 가지는 프린팅 대상물(200)의 형상 방정식을 구하기 위해서 필요한 변수의 개수 보다 많은 포인트에 대한 스캐닝 정보를 이용하는 것이 필요하다.In [Equation 3], (x 0 , z 0- ) is the x,z value of the center, and r is the radius value. As can be seen from [Equation 3], three variables (x,z,r) are required to obtain the shape equation of a cylinder, and scanning information for four points is used. As described above, it is necessary to use scanning information for more points than the number of variables necessary to obtain the shape equation of the object to be printed 200 having a predetermined shape.

도 7의 (a)의 스캐닝 정보를 이용하여 피팅을 수행하면, 프린팅 패턴(400)이 인쇄되어야 하는 3차원 표면에 대한 정확한 데이터를 얻을 수 있다. 피팅에 의해서 얻어진 포인트 군 데이터는 [수학식 4]와 같은 매트릭스로 표현될 수 있다.When fitting is performed using the scanning information of FIG. 7A, accurate data on a 3D surface on which the printing pattern 400 is to be printed can be obtained. Point group data obtained by fitting may be expressed in a matrix such as [Equation 4].

Figure 112019018323427-pat00004
Figure 112019018323427-pat00004

도 7의 (b)는 프린팅 대상물(200)에 인쇄되는 프린팅 패턴(400)이다. 일반적으로 프린팅 패턴(400)은 2차원 좌표 정보를 가지는 것이 바람직하다. 도 7의 (b)에 도시된 바와 같은 2차원의 프린팅 패턴(400)을 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면에 프린팅하기 위해서는 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면에 2차원의 프린팅 패턴(200)을 투영(projection)하는 것이 필요하다.7B is a printing pattern 400 printed on the printing object 200. In general, it is preferable that the printing pattern 400 has 2D coordinate information. In order to print the two-dimensional printing pattern 400 as shown in FIG. 7 (b) on the three-dimensional surface of the printing object 200 as shown in FIG. 7 (c), the printing object 200 It is necessary to project a two-dimensional printing pattern 200 on a three-dimensional surface.

상기 프린팅 패턴(400)의 2차원 데이터로부터 프린팅 대상물(200)의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계(1400)에서는, 프린팅 패턴(400)의 CAD 데이터 또는 비트맵 이미지 데이터를 이용하여 프린팅 지점의 x 및 y 값을 구할 수 있다. 이렇게 구해진 프린팅 패턴(400)의 x 및 y 값을 프린팅 대상물(200)의 표면에 투영한 후 프린팅 패턴(400)을 인쇄하게 된다.In the step 1400 of generating 3D data corresponding to the surface of the object to be printed 200 from the 2D data of the printing pattern 400, printing is performed using CAD data or bitmap image data of the printing pattern 400. You can find the x and y values of the point. The x and y values of the printing pattern 400 obtained in this way are projected onto the surface of the printing object 200 and then the printing pattern 400 is printed.

제어부(70)는 CAD 파일 또는 비트맵 이미지 데이터를 가지는 2차원 프린팅 패턴(400)의 x 및 y 값을 저장할 수 있다. 또한 제어부(70)는 2차원 프린팅 패턴(400)을 구성하는 CAD 파일을 읽어서 비트맵 이미지 또는 래스터(raster) 이미지로 변환하는 이미지 프로세싱을 수행할 수도 있다. 이와 같이, 제어부(70)는 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면에 인쇄되어야 하는 프린팅 패턴(400)의 2차원 정보 즉, x 및 y 값에 관한 정보를 취득함으로써, 추후 3차원 표면에의 인쇄에 활용할 수 있다.The controller 70 may store x and y values of the 2D printing pattern 400 having the CAD file or bitmap image data. In addition, the controller 70 may read a CAD file constituting the 2D printing pattern 400 and perform image processing to convert it into a bitmap image or a raster image. In this way, the control unit 70 acquires two-dimensional information of the printing pattern 400 to be printed on the three-dimensional surface of the printing object 200, that is, information on x and y values, so that the printing on the three-dimensional surface later Can be used for

상기에서 언급한 바와 같이 구 또는 실린더와 같이 형태가 알려지거나 정형화되어 있는 프린팅 대상물(200)의 경우에는 형상 방정식에 프린팅 패턴(400)의 x 및 y 값을 대입하여 해당되는 프린팅 지점에서의 z 값을 구할 수 있다. 따라서, 최종적으로 구한 x,y,z 값을 이용하여 3차원 표면에 프린팅을 수행할 수 있다.As mentioned above, in the case of a printing object 200 having a known or standardized shape such as a sphere or cylinder, the z value at the corresponding printing point by substituting the x and y values of the printing pattern 400 into the shape equation Can be obtained. Therefore, printing can be performed on the 3D surface using the finally obtained x, y, and z values.

한편, 상기 프린팅 대상물(200)의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계(1300)에서는, 프린팅 대상물(200)의 형태가 정해지지 않은 경우에는 스플라인 커브(spline curve)를 이용하여 형상 방정식을 구할 수 있다. 형태가 알려지지 않거나 정해지지 않은 프린팅 대상물(200)의 경우에는 형태 방정식이 정해져 있지 않다. 이러한 비정형화된 프린팅 대상물(200)의 경우에는 피팅 과정을 통해서 형상 방정식을 구해야 하는데, 스플라인 커브를 이용하여 형상 방정식을 구해야 한다.Meanwhile, in the step 1300 of performing a three-dimensional fitting on the surface of the printing object 200, when the shape of the printing object 200 is not determined, a shape equation can be obtained using a spline curve. have. In the case of a printing object 200 whose shape is unknown or not determined, the shape equation is not determined. In the case of such an atypical printing object 200, a shape equation must be obtained through a fitting process, and a shape equation must be obtained using a spline curve.

도 8에는 형태가 정해지지 않은 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면을 피팅하는 과정이 도시되어 있다. 도 8의 (a)를 참조하면, 형태가 정해져 있지 않은 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면의 일부에 프린팅하는 경우에 있어서 스캐닝 정보가 표현되어 있다. 도 8의(a)에는 스캐닝 정보가 7개 포인트(1~7)에 대한 xyz 값이다. 도 8의 (a)에서 동그라미로 표시된 것은 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면에서의 스캐닝 정보이고, 사각형으로 표시된 것은 동그라미에 해당되는 지점을 xy 평면에 투영한 것이다. FIG. 8 illustrates a process of fitting a 3D surface of an object to be printed 200 having an undefined shape. Referring to FIG. 8A, scanning information is expressed in the case of printing on a part of the 3D surface of an object 200 for which the shape is not determined. In FIG. 8A, the scanning information is xyz values for 7 points (1 to 7). In (a) of FIG. 8, a circle indicates scanning information on a three-dimensional surface of the object to be printed 200, and a square indicates a point corresponding to a circle is projected onto the xy plane.

도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 7개의 포인트에 스플라인 커브를 이용한 피팅을 적용하여 포인트 군 데이터(point clouds data)를 얻을 수 있다. 이때, 분산된 7개의 포인트에 대한 포인트 군 데이터(300) 사이를 연결하는 매끄러운 경로(smooth path)를 얻기 위해서 3차원 표면 보간 기법을 적용하여 최적의 스플라인 표면을 찾을 수 있다.As shown in (b) of FIG. 8, point clouds data can be obtained by applying a fitting using spline curves to seven points. In this case, in order to obtain a smooth path connecting the point group data 300 for the seven scattered points, an optimal spline surface may be found by applying a 3D surface interpolation technique.

도 8에 도시된 바와 같이 형태가 정해져 있지 않은 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면에 프린팅 패턴(400)을 인쇄하기 위해서는 3차원 표면 전체 면적에 대표적인 값을 충분히 많이 사용하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 8, in order to print the printing pattern 400 on the three-dimensional surface of the object 200 for printing, the shape of which is not determined, it is preferable to use a large enough representative value for the entire area of the three-dimensional surface.

도 9에 도시된 바와 같이, 2차원의 정보를 가지는 프린팅 패턴(400)을 3차원 표면에 인쇄할 수 있고, 이 과정에도 프린팅 패턴(400)의 x 및 y 값을 이용하여 포인트 군 데이터에 대한 z 값을 구해서 3차원 프린팅을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 9, a printing pattern 400 having two-dimensional information can be printed on a three-dimensional surface, and in this process, the point group data can be obtained by using x and y values of the printing pattern 400. You can perform 3D printing by finding the z value.

상기 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계(1400)에서는, 프린팅 대상물(200)의 표면을 스캐닝하는 단계(1200)에서 얻어진 프린팅 대상물(200)의 표면에 대한 포인트 군 데이터를 이용하여 커브 피팅을 통해 프린팅 지점의 x 및 y 값으로부터 z 값을 구할 수 있다.In the step 1400 of generating 3D data corresponding to the surface of the object to be printed from the 2D data of the printing pattern, the object 200 obtained in the step 1200 of scanning the surface of the object to be printed 200 Using the point group data for the surface, z values can be obtained from the x and y values of the printing points through curve fitting.

한편, 프린팅 지점의 해당하는 높이(z 값)를 측정하기 위하여 별도의 센서를 사용하기도 하지만 잉크젯 디스펜서(120) 또는 노즐(130)과의 높이를 대략적으로 측정하여 프린팅하는 경우에도 충분히 정밀도를 맞출 수 있다. 이러한 방법으로 제팅관측부(140) 등의 카메라가 있는 경우 카메라를 이용하고 측정하려고 하는 대표 포인트에서 노즐(130)의 높이를 노즐(130)과 프린팅 대상물(200) 사이의 간격이 일정하게 하도록 대상물 구동부(40)를 움직이고 이때의 x,y,z 값의 위치를 엔코더 신호의 값으로 측정하여 데이터를 쌓는 단계를 포함할 수 있다.On the other hand, although a separate sensor is used to measure the corresponding height (z value) of the printing point, even when printing is performed by roughly measuring the height of the inkjet dispenser 120 or the nozzle 130, it is possible to achieve sufficient precision. have. In this way, when there is a camera such as the jetting observation unit 140, the object is to make the height of the nozzle 130 at the representative point to be measured using the camera so that the distance between the nozzle 130 and the printing object 200 is constant. It may include the step of accumulating data by moving the driving unit 40 and measuring the positions of the x, y, and z values at this time as values of an encoder signal.

이러한 쌓여진 데이터는 미리 형상이 있는 경우 즉, 구 또는 실린더와 같이 형상이 정해진 경우에는 least square 방법에 의한 커브 피팅 또는 스플라인 커브를 통하여 수식화를 하는 단계를 거친다.When the accumulated data has a shape in advance, that is, when the shape is determined such as a sphere or a cylinder, it is subjected to a step of formulating through a curve fitting or spline curve by the least square method.

다음으로는 CAD 데이터 또는 비트맵 이미지의 2차원 프린팅 패턴(400)을 프린팅 할 때 2차원 데이터를 이용하여 z 데이터를 구하고 이러한 데이터 세트(set)를 스테이지와 프린팅 할 부분은 헤드 드라이버(미도시)로 보내어 트리거를 이용하여 프린팅할 수 있다. 이때 프린팅 트리거는 xy 평면의 엔코더 신호를 이용하여 발생할 수 있다.Next, when printing the 2D printing pattern 400 of CAD data or bitmap image, z data is obtained using the 2D data, and the part to be printed with the stage is a head driver (not shown). Can be sent to and printed using a trigger. In this case, the printing trigger may be generated using an encoder signal of the xy plane.

이와 같이, 상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계(1500)에 있어서, 제어부(70)는, 외부 트리거를 사용하는 경우에는 엔코더 신호를 이용하여 프린팅 위치에서 잉크 방울이 토출되게 하거나 내부 트리거를 사용하는 경우에는 프린팅 구간에서 일정한 주파수로 잉크 방울을 토출시킬 수 있다.In this way, in the step 1500 of printing the printing pattern on the surface of the object to be printed, the control unit 70, when using an external trigger, causes ink droplets to be ejected from the printing position using an encoder signal or an internal trigger. In the case of using, ink droplets can be discharged at a constant frequency in the printing section.

상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계(1500)에 있어서, 제어부(70)는 프린팅 지점의 x 및 y 값으로부터 외부 트리거 또는 내부 트리거 정보를 얻어 프린팅 패턴(400)을 인쇄할 수 있다.In the step 1500 of printing the printing pattern on the surface of the printing object, the control unit 70 may print the printing pattern 400 by obtaining external trigger or internal trigger information from x and y values of the printing point. .

또한, 상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계(1500)에 있어서, 트리거를 사용하지 않는 경우에 제어부(70)는 노즐(130)이 프린팅 대상물(200)의 표면과 접촉은 하되 노즐(130)에서 잉크 방울이 토출되지 않는 위치에서는 노즐(130)을 프린팅 대상물(200)로부터 떨어뜨려서 프린팅 되는 영역과 프린팅 되지 않는 영역을 구분할 수 있다. 즉, 트리거를 이용하지 않는 접촉식 프린팅 방법인 경우에, 제어부(70)는 프린팅 할 때 프린팅 대상물(200)의 표면과 노즐(130)이 접촉을 하고 토출하지 않는 위치에서는 노즐(130)이 프린팅 대상물(200)로부터 떨어지게 하여 프린팅 영역과 프린팅 하지 않는 영역을 구별할 수 있다.In addition, in the step 1500 of printing the printing pattern on the surface of the object to be printed, when the trigger is not used, the control unit 70 allows the nozzle 130 to contact the surface of the object to be printed 200, but the nozzle In a position where ink droplets are not ejected at 130, the nozzle 130 may be separated from the object 200 to be printed to distinguish a printed area from a non-printed area. That is, in the case of a contact printing method that does not use a trigger, the control unit 70 contacts the surface of the printing object 200 and the nozzle 130 when printing, and the nozzle 130 prints at a position where the nozzle is not ejected. The printing area and the non-printing area can be distinguished by moving away from the object 200.

한편, 프린팅 대상물(200)의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계(1300)에 있어서, 프린팅 대상물(200)이 제공되는 기판 홀더(110)의 평편도를 보상하는 경우에는 평면 방정식을 이용하여 피팅을 수행할 수 있다. 특히, 노즐(130)에 전기가 인가되는 전기 수력학적 잉크젯(EHD)을 이용하는 인쇄 전자 시스템(1)의 경우에, 프린팅 대상물(200)이 제공되는 기판 홀더(110)의 평편도를 보상하기 위해서 평면 방정식을 이용하여 피팅을 수행하거나, 형태가 평판인 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 하는 경우에는 평면 방정식 또는 스플라인 커브를 이용하여 프린팅 대상물(200)의 평편도 및 프린팅 대상물(200)의 표면 중 굴곡진 부분에 대한 위치를 보상할 수 있다.On the other hand, in the step 1300 of performing a three-dimensional fitting to the surface of the printing object 200, in the case of compensating the flatness of the substrate holder 110 provided with the printing object 200, a plane equation is used. Fitting can be done. In particular, in the case of the printed electronic system 1 using electrohydrodynamic inkjet (EHD) in which electricity is applied to the nozzle 130, in order to compensate for the flatness of the substrate holder 110 provided with the printing object 200 When fitting is performed using a plane equation, or when printing on the surface of a printing object 200 having a flat plate shape, the flatness of the printing object 200 and the surface of the printing object 200 are performed using a plane equation or a spline curve. It is possible to compensate the position for the middle curved part.

여기서, 노즐(130)에 전기가 인가되는 전기 수력학적 잉크젯 인쇄 전자 시스템(1)을 이용하여 프린팅 하는 경우 상기 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 패턴(400)을 인쇄하는 단계(1500)에서는, 노즐(130)에 전기를 인가하여 미세한 패턴을 만들어 인쇄할 수도 있다. 즉, 노즐(130)에 전기를 인가함으로써 노즐(130)에서 토출되는 잉크 방울을 미세하게 만들 수 있다.Here, in the step 1500 of printing the printing pattern 400 on the surface of the printing object 200 when printing using the electrohydrodynamic inkjet printing electronic system 1 in which electricity is applied to the nozzle 130, By applying electricity to the nozzle 130, a fine pattern may be created and printed. That is, by applying electricity to the nozzle 130, ink droplets discharged from the nozzle 130 may be made fine.

상기에서 언급한 바와 같이, 프린팅 대상물(200)이 3차원의 프린팅 표면을 가지는 경우 뿐만 아니라 프린팅 대상물(200)이 놓이는 기판 홀더(110)가 평평하지 않거나 기울어져 있을 경우에는 기판 홀더(110)의 기울어짐을 고려하거나 평편도를 보상해야 정확한 위치에 프린팅 패턴(400)을 인쇄할 수 있다. 즉, x,y 평면의 기울기를 구하고 z값을 x,y 위치에 대해서 구한 다음에 일정한 높이가 되도록 기판 홀더(110)의 평편도를 보상할 수 있다. 평면의 방정식을 위한 커브 피팅을 사용하여 z의 높이를 측정하고 이를 통하여 보상을 할 수 있다. 특히, 전기수력학적 잉크젯(EHD)의 경우에는 노즐과 프린팅 대상물 또는 기판 홀더 사이의 간격이 제팅에 매우 큰 영향을 주기 때문에 이를 보상해야 한다.As mentioned above, when the printing object 200 has a three-dimensional printing surface as well as when the substrate holder 110 on which the printing object 200 is placed is not flat or inclined, the substrate holder 110 The printing pattern 400 can be printed at an accurate position only when inclination is considered or flatness is compensated. That is, after obtaining the inclination of the x and y planes and obtaining the z values for the x and y positions, the flatness of the substrate holder 110 may be compensated so that the height is constant. We can measure the height of z using curve fitting for the equation of the plane and compensate for it. In particular, in the case of electrohydrodynamic inkjet (EHD), since the gap between the nozzle and the printing object or substrate holder has a very large influence on the jetting, it must be compensated.

또한, 프린팅 대상물(200)의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계(1300)에서는, 의도된 3차원 평면이 있지만 평면으로 프린팅을 해야 되는 경우에 프린팅 대상물(200)과 노즐(130) 또는 잉크젯 디스펜서(120) 사이의 간격이 제팅에 영향을 미치는 경우에는 상기한 방법을 이용하여 평면의 방정식을 커브 피팅으로 구해서 2차원의 프린팅 패턴(400)을 인쇄할 수 있다.In addition, in the step 1300 of performing a three-dimensional fitting on the surface of the printing object 200, if there is an intended three-dimensional plane but needs to be printed on a plane, the printing object 200 and the nozzle 130 or inkjet When the spacing between the dispensers 120 affects jetting, the two-dimensional printing pattern 400 may be printed by obtaining the equation of the plane by curve fitting using the above method.

이러한 경우에, 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 패턴(400)을 인쇄하는 단계(1500)에 있어서, 잉크젯 디스펜서(120)의 노즐(130)과 프린팅 대상물(200) 사이의 거리는 기판 홀더(110)에서 반사되는 노즐(130)과 기판 홀더(110) 사이의 거리를 이용하여 구해질 수 있다. 노즐(130)과 기판 홀더(110) 사이의 거리(간격)를 측정하기 위한 별도의 센서가 없을 때에는 사이드 뷰 카메라 등의 제팅관측부(140)에서 촬영된 이미지를 이용하여 노즐(130)의 그림자와 중간지점이 기판 홀더(110)이기 때문에 이러한 간격이 일정하게 되도록 x 및 y 위치에 따른 z값을 측정하고, 이러한 z값을 실제 프린팅 할 때 이용하여 일정한 높이의 프린팅이 가능하게 된다. 도 10은 노즐(130)과 기판 홀더(110)를 제팅관측부(140)에서 촬영한 이미지이다. 도 10을 참조하면, 노즐(130)이 기판 홀더(110)에 반사된 그림자(135)가 기판 홀더(110)에 나타나 있으며, 노즐(130)의 하단과 그림자(135)의 상단 사이 거리의 1/2이 되는 지점이 기판 홀더(110)의 위치가 된다. 이러한 이미지에서 계산된 z 값(즉, 노즐과 그림자 사이 거리의 1/2)을 이용하여 일정한 높이를 유지하면서 프린팅을 할 수 있다.In this case, in the step 1500 of printing the printing pattern 400 on the surface of the printing object 200, the distance between the nozzle 130 of the inkjet dispenser 120 and the printing object 200 is the substrate holder 110 ) Can be obtained by using the distance between the nozzle 130 and the substrate holder 110 reflected from. When there is no separate sensor for measuring the distance (gap) between the nozzle 130 and the substrate holder 110, the shadow of the nozzle 130 is used using an image captured by the jetting observation unit 140 such as a side view camera. Since the intermediate point of and is the substrate holder 110, z-values according to x and y positions are measured so that the interval is constant, and printing of a constant height is possible by using these z-values when actually printing. 10 is an image of the nozzle 130 and the substrate holder 110 taken by the jetting observation unit 140. Referring to FIG. 10, a shadow 135 reflected by the nozzle 130 on the substrate holder 110 is shown on the substrate holder 110, and is 1 of the distance between the lower end of the nozzle 130 and the upper end of the shadow 135. The point where /2 becomes the position of the substrate holder 110. Printing can be performed while maintaining a constant height by using the z value calculated from this image (ie, 1/2 of the distance between the nozzle and the shadow).

한편, 노즐(130)과 프린팅 대상물(200) 사이의 높이에 대한 정밀도의 요구도가 높지 않는 경우에는 노즐(130)과 프린팅 대상물(200) 또는 기판 홀더(110)의 거리를 별도의 측정 센서 없이 대략적으로 스테이지를 이동하면서 프린팅 대상물(200) 또는 기판 홀더(110)와 해당위치의 간격이 비슷하도록 한 값을 저장하여 측정할 수도 있다.On the other hand, in the case where the precision requirement for the height between the nozzle 130 and the printing object 200 is not high, the distance between the nozzle 130 and the printing object 200 or the substrate holder 110 is approximated without a separate measurement sensor. While moving the stage, a value may be stored and measured so that the distance between the printing object 200 or the substrate holder 110 and the corresponding position is similar.

또한, 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 패턴(400)을 인쇄하는 단계(1500)에 있어서, 대상물 구동부(40) 또는 디스펜서 구동부(60)에 의해서 프린팅 대상물(200) 또는 잉크젯 디스펜서(120)가 움직이는 위치에 대한 정보가 프린팅 이전에 제어부(70)에 입력 또는 전달됨으로써, 제어부(70)는 프린팅 대상물(200) 또는 잉크젯 디스펜서(120)가 가속도 없이 일정한 속도로 프린팅 지점을 움직이도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(70)는, XY 스테이지(104,105) 또는 Z 스테이지가 움직이는 위치에 관한 정보들이 프린팅 하기에 앞서 미리 제어부(70)에 다운로드 되어 각 프린팅 지점을 움직일 때 가속도 없이 일정한 속도로 움직이도록 제어할 수 있다.In addition, in the step 1500 of printing the printing pattern 400 on the surface of the printing object 200, the printing object 200 or the inkjet dispenser 120 by the object driving unit 40 or the dispenser driving unit 60 As information about the moving position is input or transmitted to the control unit 70 before printing, the control unit 70 can control the printing object 200 or the inkjet dispenser 120 to move the printing point at a constant speed without acceleration. . That is, the controller 70 controls the XY stage 104, 105 or the Z stage to move at a constant speed without acceleration when the information on the moving position is downloaded to the controller 70 in advance before printing. I can.

기판 홀더(110) 또는 프린팅 대상물(200)과 노즐(130)의 높이는 커브 피팅으로 구한 x,y,z값을 계산하여 움직일 포인트들을 미리 저장하고 이것을 제어부(70)에 보내어 listed motion 기능을 사용하여 스테이지의 가속도 없이 부드러운 운동을 발생시켜 프린팅 할 수 있다.The height of the substrate holder 110 or the printing object 200 and the nozzle 130 is calculated by calculating the x, y, z values obtained by curve fitting, storing the moving points in advance, and sending them to the control unit 70 by using the listed motion function. You can print by generating smooth motion without acceleration of the stage.

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 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, in one embodiment of the present invention, specific matters such as specific components, etc., and limited embodiments and drawings have been described, but this is only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is based on the above embodiments. It is not limited, and various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the field to which the present invention belongs. Accordingly, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and all things equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the inventive concept.

1: 인쇄 전자 시스템
100: 잉크젯 디스펜서 장비
110: 기판 홀더 120: 잉크젯 디스펜서
130: 노즐 140: 제팅관측부
160: 정렬관측부 200: 프린팅 대상물
300: 포인트 군 데이터 400: 프린팅 패턴1: printed electronic system
100: inkjet dispenser equipment
110: substrate holder 120: inkjet dispenser
130: nozzle 140: jetting observation part
160: alignment observation part 200: printing object
300: point group data 400: printing pattern

Claims (12)

잉크 방울이 토출되는 노즐을 구비한 잉크젯 디스펜서, 상기 잉크젯 디스펜서를 이동시키는 디스펜서 구동부 및 상기 디스펜서와 대향하며 상기 디스펜서에서 토출된 잉크 방울이 인쇄되는 프린팅 대상물을 이동시키는 대상물 구동부를 포함하는 잉크젯 디스펜서 장비 및 상기 디스펜서의 토출 여부를 제어하는 제어부를 포함하는 인쇄 전자 시스템의 3차원 표면 프린팅 방법에 있어서,
상기 제어부는 상기 프린팅 대상물의 표면과 상기 잉크젯 디스펜서 또는 상기 노즐 사이의 거리가 일정하게 유지된 상태에서 상기 프린팅 대상물의 표면에 프린팅 패턴을 인쇄하며,
상기 프린팅 대상물을 상기 잉크젯 디스펜서 장비의 기판 홀더에 제공하는 단계; 상기 프린팅 대상물의 표면을 스캐닝하는 단계; 상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계; 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계;를 포함하고,
상기 인쇄 전자 시스템이 상기 노즐에 전기가 인가되는 전기 수력학적 인쇄 전자 시스템인 경우에 상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계에서는, 상기 프린팅 대상물이 제공되는 상기 기판 홀더의 평편도를 보상하는 경우에는 평면 방정식을 이용하여 피팅을 수행하거나, 평판인 상기 프린팅 대상물의 표면에 프린팅 하는 경우에는 평면 방정식 또는 스플라인 커브를 이용하여 평편도 및 굴곡진 부분에 대한 위치를 보상하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
Inkjet dispenser equipment and the dispenser including an inkjet dispenser having a nozzle from which ink droplets are discharged, a dispenser driving unit for moving the inkjet dispenser, and an object driving unit facing the dispenser and moving a printing object on which the ink droplets discharged from the dispenser are printed In the 3D surface printing method of a printed electronic system comprising a control unit for controlling whether or not to discharge,
The control unit prints a printing pattern on the surface of the object to be printed while the distance between the surface of the object to be printed and the inkjet dispenser or the nozzle is kept constant,
Providing the printing object to a substrate holder of the inkjet dispenser equipment; Scanning the surface of the object to be printed; Performing a three-dimensional fitting on the surface of the object to be printed; Generating 3D data corresponding to the surface of the object to be printed from 2D data of the printing pattern; And printing the printing pattern on the surface of the object to be printed.
When the printed electronic system is an electrohydrodynamic printed electronic system in which electricity is applied to the nozzle, in the step of performing a three-dimensional fitting to the surface of the printing object, the flatness of the substrate holder provided with the printing object is determined. In the case of compensation, the fitting is performed using a plane equation, or in the case of printing on the surface of the object to be printed, which is a flat plate, the flatness and the position of the curved portion are compensated using a plane equation or a spline curve. 3D surface printing method.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계에서는,
상기 프린팅 대상물의 형태가 정해진 경우에는 형상 방정식을 이용하여 커브 피팅을 수행하고,
상기 프린팅 대상물의 형태가 정해지지 않은 경우에는 스플라인 커브를 이용하여 형상 방정식을 구하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
The method of claim 1,
In the step of performing a three-dimensional fitting on the surface of the object to be printed,
When the shape of the object to be printed is determined, curve fitting is performed using a shape equation,
3D surface printing method, characterized in that when the shape of the object to be printed is not determined, a shape equation is obtained using a spline curve.
 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에서는,
상기 노즐에 전기를 인가하여 미세 패턴을 만들어 인쇄하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
The method of claim 1 or 3,
In the step of printing the printing pattern on the surface of the printing object,
3D surface printing method, characterized in that by applying electricity to the nozzle to create a fine pattern and print.
 삭제delete 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서,
상기 제어부는, 외부 트리거를 사용하는 경우에는 엔코더 신호를 이용하여 프린팅 위치에서 잉크 방울이 토출되게 하거나 내부 트리거를 사용하는 경우에는 프린팅 구간에서 일정한 주파수로 잉크 방울을 토출시키는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
The method of claim 1 or 3,
In the step of printing the printing pattern on the surface of the printing object,
When using an external trigger, the control unit causes ink droplets to be ejected at the printing position using an encoder signal, or when an internal trigger is used, the control unit ejects ink droplets at a constant frequency in a printing section. Way.
 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서, 트리거를 사용하지 않는 경우에 상기 제어부는 상기 노즐이 상기 프린팅 대상물의 표면과 접촉은 하되 상기 노즐에서 잉크 방울이 토출되지 않는 위치에서는 상기 노즐을 상기 프린팅 대상물로부터 떨어뜨려서 프린팅 되는 영역과 프린팅 되지 않는 영역을 구분하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
The method of claim 1 or 3,
In the step of printing the printing pattern on the surface of the object to be printed, when a trigger is not used, the control unit controls the nozzle at a position where the nozzle contacts the surface of the object to be printed, but no ink droplets are ejected from the nozzle. 3D surface printing method, characterized in that to separate the area from the printing object to be printed and the area not to be printed.
 제6항에 있어서,
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서,
상기 잉크젯 디스펜서의 노즐과 상기 프린팅 대상물 사이의 거리는 상기 기판 홀더에서 반사되는 상기 노즐과 상기 기판 홀더 사이의 거리를 이용하여 구해지는 것을 특징으로 3차원 표면 프린팅 방법.
The method of claim 6,
In the step of printing the printing pattern on the surface of the printing object,
3D surface printing method, characterized in that the distance between the nozzle of the inkjet dispenser and the object to be printed is obtained using a distance between the nozzle and the substrate holder reflected from the substrate holder.
 제8항에 있어서,
상기 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계에서는,
상기 프린팅 대상물의 표면을 스캐닝하는 단계에서 얻어진 상기 프린팅 대상물의 표면에 대한 포인트 군 데이터를 이용하여 커브 피팅을 통해 프린팅 지점의 x 및 y 값으로부터 z 값을 구하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
The method of claim 8,
In the step of generating 3D data corresponding to the surface of the object to be printed from the 2D data of the printing pattern,
3D surface printing method, characterized in that the z value is obtained from the x and y values of the printing points through curve fitting using point group data on the surface of the printing object obtained in the step of scanning the surface of the printing object.
 제9항에 있어서,
상기 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계에서는,
상기 프린팅 패턴의 CAD 데이터 또는 비트맵 이미지 데이터를 이용하여 프린팅 지점의 x 및 y 값을 구하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
The method of claim 9,
In the step of generating 3D data corresponding to the surface of the object to be printed from the 2D data of the printing pattern,
3D surface printing method, characterized in that the x and y values of the printing point are obtained using CAD data or bitmap image data of the printing pattern.
 제10항에 있어서,
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서,
상기 대상물 구동부 및 상기 디스펜서 구동부에 의해서 상기 프린팅 대상물 및 상기 잉크젯 디스펜서가 움직이는 위치에 대한 정보가 프린팅 이전에 상기 제어부에 입력 또는 전달됨으로써, 상기 제어부는 상기 프린팅 대상물 또는 상기 잉크젯 디스펜서가 가속도 없이 일정한 속도로 프린팅 지점을 움직이도록 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
The method of claim 10,
In the step of printing the printing pattern on the surface of the printing object,
By the object driving unit and the dispenser driving unit, information on the moving position of the printing object and the inkjet dispenser is input or transmitted to the control unit prior to printing, so that the control unit operates at a constant speed without acceleration. 3D surface printing method, characterized in that controlling to move the printing point.
 제10항에 있어서,
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서,
상기 제어부는 프린팅 지점의 x 및 y 값으로부터 외부 트리거 또는 내부 트리거 정보를 얻어 프린팅 패턴을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.The method of claim 10,
In the step of printing the printing pattern on the surface of the printing object,
The control unit obtains external trigger or internal trigger information from x and y values of the printing point and prints the printing pattern.
KR1020190020216A 2019-02-21 2019-02-21 3d surface printing method KR102221292B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190020216A KR102221292B1 (en) 2019-02-21 2019-02-21 3d surface printing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190020216A KR102221292B1 (en) 2019-02-21 2019-02-21 3d surface printing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200102073A KR20200102073A (en) 2020-08-31
KR102221292B1 true KR102221292B1 (en) 2021-02-26

Family

ID=72234231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190020216A KR102221292B1 (en) 2019-02-21 2019-02-21 3d surface printing method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102221292B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230094237A (en) * 2021-12-20 2023-06-28 주식회사 페로카 Apparatus and method for manufacturing for micro-needle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003058911A (en) * 2001-08-09 2003-02-28 Minolta Co Ltd Device, method, program for modeling surface shape of three-dimensional object

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030069916A (en) * 2003-06-20 2003-08-27 정종숙 Direct ink-jet printing device at the surface of 3 dimensional body
JP2011514234A (en) * 2007-12-31 2011-05-06 エグザテック・リミテッド・ライアビリティー・カンパニー Apparatus and method for printing on a three-dimensional object
EP2283932B1 (en) 2008-12-11 2015-02-11 Mimaki Engineering Co., Ltd. Three-dimensional inkjet printer
KR101390391B1 (en) * 2012-05-21 2014-05-27 엔젯 주식회사 Apparatus for printing on 3-dimensional surface using electrohydrodynamic force

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003058911A (en) * 2001-08-09 2003-02-28 Minolta Co Ltd Device, method, program for modeling surface shape of three-dimensional object

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
APPLIED SCIENCES 2018/08
YOUTUBE

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200102073A (en) 2020-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW202339977A (en) Inkjet printer
CA2728127C (en) Apparatus and method for printing on articles having a non-planar surface
CN112140741B (en) Object printer and operation method thereof
JP6656102B2 (en) Coating device and coating method
US11207896B2 (en) High accuracy printing on a curved surface using fiducial markers and a camera
CN107529489A (en) Untouched control for the layering of three dimensional object printing
CN104085190A (en) Male & female positioning and printing method for inkjet printer
KR102221292B1 (en) 3d surface printing method
US20230391105A1 (en) Ejection control using imager
JP2009214040A (en) Printing device
JP6482914B2 (en) Printing device
JP2008111695A (en) Visual inspection method
JP2021160059A (en) Robot track formation method for discharge device and robot track formation program
KR101111083B1 (en) Multi-layer printing method
KR102656011B1 (en) Ejection control using imager
KR101160466B1 (en) Driving method for ink jet head
JP6414888B2 (en) Droplet ejection device, droplet deposition accuracy inspection device, and droplet deposition accuracy inspection method
KR20240050467A (en) Ejection control using imager
Snyder Evolutionary controllers for identifying viable regimes and obtaining optimal performance in precision inkjet systems
KR101507917B1 (en) Built-in cad printing electronic system
JP2024055887A (en) Discharge control using an imaging device
CN115891435A (en) Printing apparatus having a plurality of nozzle heads and method of arranging a plurality of nozzle tips
KR20190062196A (en) System and method for identifying a location for printing an image on an object and operating printheads to print the image on the object
JP2009234193A (en) Discharge characteristic measuring method, discharge characteristic measuring device and image forming device having discharge characteristic measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant