KR102264714B1

KR102264714B1 - 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법

Info

Publication number: KR102264714B1
Application number: KR1020210066689A
Authority: KR
Inventors: 이종문
Original assignee: 주식회사에이엠피코리아
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2021-06-15
Also published as: KR102277201B1

Abstract

본 발명은 미세 전자회로 구현을 위한 정밀성을 높일 수 있는 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법을 제공하기 위한 것이다.
이에 본 발명에서는 롤투롤 인쇄전자 시스템의 선행 인쇄부(11)와 후행 인쇄부(12)에서 웹(W)에 서로 다른 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)를 상기 웹(W)의 이송 방향으로 일정한 간격을 두고 인쇄하는 단계; 상기 웹(W)에 연속적으로 인쇄된 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)를 비젼 카메라 모듈(20)로 촬영하여 영상 이미지를 획득하는 단계; 획득된 영상 이미지에서 제1레지스터 마크(M1)의 중심과, 이 제1레지스터 마크(M1)와 인접한 제2레지스터 마크(M2)의 중심으로부터 상기 웹(W)의 이송 방향과, 상기 웹(W)의 이송 방향과 수직 방향으로의 중심간 거리를 측정하여 연속적으로 레지스터 오차를 산출하는 단계; 레지스터 오차가 미획득되는 구간 발생 시 그 이전 레지스터 오차 데이터와 그 이후 레지스터 오차 데이터를 이용하여 산출한 보상값을 해당 미획득 구간의 레지스터 오차로 대체하는 단계;를 수행하는 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법을 개시한다.

Description

롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법{PRECISION CONTROL METHOD FOR ROLL-TO-ROLL ELECTRONIC PRINTING}

본 발명은 롤투롤(roll-to-roll) 인쇄전자 정밀제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인쇄롤러의 회전속도와 웹의 이송속도를 정밀하게 제어하여 동기화 오차를 방지함으로써 미세 전자회로 구현을 위한 정밀성을 높일 수 있는 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법에 관한 것이다.

인쇄전자(Printed Electronics)는 전자회로 부분만을 단단한 기판이나 얇은 필름 등에 전도성 전자잉크로 인쇄하여 다양한 전자 부품을 제조하는 기술로서, 기존의 리소그래피(lithography) 기술을 대체할 기술로 주목받고 있으며, 최근에는 플렉서블 디스플레이 또는 스마트 레이블(smart labels) 등과 같은 다양한 분야로 적용 범위가 확대되고 있다.

이러한 인쇄전자에서 유연성 전자소자의 회로패턴을 형성하는 대표적인 방법으로는 롤(roll) 형태로 감긴 필름이나 종이 등의 유연한 기판(이하, "웹(web)"이라고 통칭함)을 이송 중에 프린팅하는 롤투롤(roll-to-roll) 인쇄법이 있고, 그 인쇄 방법에 따라 그라비아, 오프셋으로 분류하고 있다.

일반적으로 롤투롤 인쇄전자 시스템에서 다수개의 인쇄유닛을 이용하거나 반복하여 중첩(register) 인쇄를 구현하는 가늠맞춤 기술은 각 롤에 하나의 레지스터 마크를 배정하며, 1회전 인쇄마다 레지스터 마크(register mark)를 레지스터 센서로 감지하고 기준점과의 오차를 측정하여 인쇄 위치를 보정한다.

이를테면, 이상적인 상태를 상정하고 설정한 값으로 롤의 회전속도와 웹의 이동속도를 동기화시켜 제어함으로써 롤 표면에 형성되어 있는 잉크 패턴이 올바르게 웹에 전사되도록 한다. 이상적으로는 롤의 반경 및 롤의 회전 각속도의 곱과 웹의 선형 이동속도가 동일하게 만들어 주면 동기화를 달성할 수 있다.

그런데 이와 같은 보정 방식은 고속인쇄를 지향하는 2차원 평면 이미지 인쇄에 적용할 수 있으나, 마이크로미터 단위의 층간 중첩 정밀도를 요구하는 전자소자의 롤투롤 윤전인쇄에서는 신뢰성이 낮아 3차원적 MEMS 구조나 캐퍼시터, 트랜지스터 등으로 이루어진 마이크로 선폭을 가진 다층 구조의 미세한 전자회로 패턴을 중첩 인쇄할 수 없다.

즉, 1회전 시 1레지스터 마크를 감지하여 보정하는 방식은 두루마리 형태의 인쇄용 웹이 다수의 인쇄유닛을 지나면서 불가피하게 받는 인압, 온도 변화, 장력 및 마찰 등 여러 가지 스트레스로 인한 수축과 팽창과 같은 변형이 일어나 인쇄 화선부의 위치와 크기의 변화가 발생하기 때문에 마이크로미터 수준에서는 상당히 미흡하여 정확한 가늠맞춤이 어려운 한계가 있다.

또한, 레지스터 센서가 이미 변형 및 신축 현상이 일어난 상태로 인쇄가 완료된 웹의 레지스터 마크를 감지한 데이터를 근거로 정렬 오차를 보정하는 구조여서 그 효과가 제한적일 수밖에 없다.

한편, 레지스터 오차는 웹의 이송 방향(machine direction: MD)과, 웹의 이송 방향과 수직 방향(cross direction: CD)으로 발생하는데, 중첩 인쇄 시 레지스터 오차를 줄여 정밀한 중첩 정밀도를 위한 제어는 인쇄유닛의 패턴롤에 위상 보상을 통한 제어, 속도에 의한 제어, 장력 변환에 의한 제어 등을 통해 이루어진다.

일반적으로 중첩 인쇄 시 각 층을 구성하는 패턴과 함께 레지스터 마크를 인쇄하고, 그 레지스터 마크들의 상대적인 위치 오차, 즉 1도 인쇄부에서 인쇄된 레지스터 마크와 2도 인쇄부에서 인쇄된 레지스터 마크의 2차원 평면 상 위치 차이를 레지스터 오차로 정의하며, 이를 줄이는 것이 패턴 간의 위치 오차를 줄이는 것에 해당한다.

따라서 정밀한 중첩 인쇄를 위해서는 정확한 레지스터 오차 측정이 필수적이며, 정확한 레지스터 오차 측정을 위해서는 정확한 레지스터 마크의 인식이 필요하다.

이를 위해 인쇄유닛의 패턴롤에 각인된 레지스터 마크가 웹에 인쇄되고, 인쇄된 레지스터 마크가 레지스터 센서나 카메라와 같은 인식 장치에 인식되어 정확한 오차가 얻어져야 하지만, 레지스터 마크의 인쇄성이 떨어져 인식이 안되거나 레지스터 마크가 인식 장치의 인식 범위에 벗어날 경우 정확한 레지스터 오차를 측정할 수 없다.

여기서 상술한 배경기술 또는 종래기술은 본 발명자가 보유하거나 본 발명을 도출하는 과정에서 습득한 정보로서 본 발명의 기술적 의의를 이해하는데 도움이 되기 위한 것일 뿐, 본 발명의 출원 전에 이 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 기술을 의미하는 것은 아님을 밝힌다.

KR

10-1300192

B1(2013.08.20)

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10-1527721

B1(2015.06.04)

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10-0983499

B1(2010.09.15)

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10-0953475

B1(2010.04.09)

이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려하면서 기존의 롤투롤 인쇄전자 시스템이 지닌 한계 및 문제점을 해결하려는 발상으로, 레지스터 마크가 인쇄불량 등으로 인해 인식되지 않아 레지스터 오차를 획득하지 못하는 구간이 발생할 경우 선형 보간법을 이용한 데이터 보상을 통해 산출 및 처리함으로써 인쇄롤러의 회전속도와 웹의 이송속도를 정밀하게 제어하여 미세 전자회로 구현을 위한 정밀성을 높일 수 있는 새로운 구조의 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법을 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 레지스터 마크가 인식되지 않을 경우 레지스터 오차를 데이터 보상을 통해 처리할 수 있도록 하는 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법을 제공하는 데 있는 것이다.

여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성 및 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1실시 태양(aspect)에 따른 구체적 수단은, 웹에 제1레지스터 마크를 그 이송 방향으로 일정한 간격을 두고 인쇄하는 선행 인쇄부; 상기 선행 인쇄부와 일정한 간격을 두고 배치되고, 상기 웹에 상기 제1레지스터 마크와 서로 다른 제2레지스터 마크를 그 이송 방향으로 일정한 간격을 두고 인쇄하는 후행 인쇄부; 상기 후행 인쇄부를 거친 상기 웹에 연속적으로 인쇄된 제1레지스터 마크와 제2레지스터 마크를 촬영하여 영상 이미지를 획득하는 비젼 카메라 모듈; 상기 비젼 카메라 모듈에서 획득된 영상 이미지에서 제1레지스터 마크의 중심과, 이 제1레지스터 마크와 인접한 제2레지스터 마크의 중심으로부터 상기 웹의 이송 방향과, 상기 웹의 이송 방향과 수직 방향으로의 중심간 거리를 측정하여 연속적으로 레지스터 오차를 산출하고, 레지스터 오차가 미획득되는 구간 발생 시 그 이전 레지스터 오차 데이터와 그 이후 레지스터 오차 데이터를 이용하여 선형 보간으로 산출한 보상값을 해당 미획득 구간의 레지스터 오차로 대체하는 제어부를 포함하여 채용하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법을 제시한다.

이로써 본 발명은 레지스터 마크의 인쇄불량 등으로 인해 비젼 카메라 모듈에서 레지스터 오차를 획득하지 못하는 구간이 발생할 경우 제어부에서 선형 보간법을 이용하여 미획득 데이터를 추가 및 대체하는 보상처리를 수행함으로써 인쇄롤러의 회전속도와 웹의 이송속도를 정밀하게 제어하여 동기화할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 제1실시 태양으로, 상기 제어부는, 하기의 수학식 1에 따라 산출한 보상값을 해당 미획득 구간의 레지스터 오차로 대체할 수 있다.

[수학식 1]

여기서 Δｘ는 웹(W)의 이송 방향과 수직 방향(cross direction) 오차이고, Δｙ는 웹(W)의 이송 방향(machine direction) 오차이며, M은 레지스터 오차가 미획득된 구간 내 레지스터 마크의 개수이다.

그리고 본 발명의 제2실시 태양(aspect)은, (A) 롤투롤 인쇄전자 시스템의 선행 인쇄부(11)와 후행 인쇄부(12)에서 웹(W)에 서로 다른 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)를 상기 웹(W)의 이송 방향으로 일정한 간격을 두고 인쇄하는 단계; (B) 상기 (A)단계에서 상기 웹(W)에 연속적으로 인쇄된 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)를 비젼 카메라 모듈(20)로 촬영하여 영상 이미지를 획득하는 단계; (C) 상기 (B)단계에서 획득된 영상 이미지에서 제1레지스터 마크(M1)의 중심과, 이 제1레지스터 마크(M1)와 인접한 제2레지스터 마크(M2)의 중심으로부터 상기 웹(W)의 이송 방향과, 상기 웹(W)의 이송 방향과 수직 방향으로의 중심간 거리를 측정하여 연속적으로 레지스터 오차를 산출하는 단계; (D) 상기 C)단계에서 레지스터 오차가 미획득되는 구간 발생 시 그 이전 레지스터 오차 데이터와 그 이후 레지스터 오차 데이터를 이용하여 하기의 수학식 1에 따라 산출한 보상값을 해당 미획득 구간의 레지스터 오차로 대체하는 단계로 이루어지는 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법을 제시한다.

[수학식 1]

상기와 같은 목적의 달성과 기술적 과제를 해결하기 위한 수단 및 구성을 갖춘 본 발명의 실시 태양(aspect)은, 레지스터 마크의 인쇄불량 등으로 인해 비젼 카메라 모듈에서 레지스터 오차를 획득하지 못하는 구간이 발생할 경우 제어부에서 선형 보간법을 이용하여 미획득 데이터를 추가 및 대체하는 보상처리를 수행함으로써 인쇄롤러의 회전속도와 웹의 이송속도를 정밀하게 제어하여 동기화할 수 있다.

따라서 인쇄 과정에서 인쇄롤러의 반경 변화 등으로 인한 인쇄 오차를 방지하여 미세 전자회로 구현을 위한 정밀성을 높이고 제품을 불량률을 줄일 수 있다.

여기서 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 롤투롤 인쇄전자 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 롤투롤 인쇄전자 시스템에서 웹에 인쇄된 제1 및 2레지스터 마크를 촬영하여 획득한 영상 이미지를 토대로 정의하는 레지스터 오차의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 롤투롤 인쇄전자 시스템을 이용하여 실험적으로 얻은 레지스터 오차에서 미획득 구간의 레지스터 오차는 선행 보간을 수행하여 보상한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법을 나타낸 순서도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과, 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기 및 형태와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.

아울러 본 명세서에서 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함하는 의미이며, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

즉, 본 명세서에서 설시하는 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해해야 한다.

아울러 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

이외에도 "부" 및 "유닛"의 용어에 대한 의미는 시스템에서 목적하는 적어도 하나의 기능이나 어느 일정한 동작을 처리하는 단위 또는 역할을 하는 모듈 형태를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 결합 등을 통한 수단이나 독립적인 동작을 수행할 수 있는 디바이스 또는 어셈블리 등으로 구현할 수 있다.

그리고 상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부, 상측, 하측, 전후, 좌우 등의 용어는 각 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 편의상 사용한 것이다. 예를 들어, 도면상의 위쪽을 상부로 아래쪽을 하부로 명명하거나 지칭하고, 길이 방향을 전후 방향으로, 폭 방향을 좌우 방향으로 명명하거나 지칭할 수 있다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있다. 즉, 제1, 제2 등의 용어는 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 구성요소는 본 발명의 보호범위를 벗어나지 않는 한에서 제2 구성요소로 명명할 수 있고, 또 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명할 수도 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법에 따른 시스템은 크게 선행 인쇄부(11), 후행 인쇄부(12), 비젼 카메라 모듈(20) 및 제어부(30)를 포함하고 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법에 따른 시스템은 언와인더(13)와 리와인더(14)가 구비되어 있고, 그 사이에서 웹(W)은 언와인더(13)로부터 풀려나와 인쇄 작업을 위해 공급 및 이송되고 리와인더(14)로 다시 감긴다.

선행 인쇄부(11)는 웹(W)에 제1레지스터 마크(M1)를 그 이송 방향으로 일정한 간격을 두고 인쇄하기 위해 언와인더(unwinder)(13)와 리와인더(rewinder)(14) 사이에 배치되어 있다.

후행 인쇄부(12)는 웹(W)에 제1레지스터 마크(M1)와 서로 다른 제2레지스터 마크(M2)를 그 이송 방향으로 일정한 간격을 두고 인쇄하기 위해 선행 인쇄부(11)와 일정한 간격을 두고 배치되어 있다.

여기서 선행 인쇄부(11) 및 후행 인쇄부(12)는 각각 전자회로 패턴과 레지스터 마크 패턴이 외주면 둘레에 형성된 패턴롤과, 이와 대응하여 접촉되며 외주면 둘레가 고무 등의 탄성 재질로 형성된 블랑켓롤을 포함할 수 있다.

아울러 패턴롤은 그 축방향으로 제어부(30)가 제어하는 구동부와 연결된 서보모터 등의 작동에 의해 미세하게 위치를 조정하거나 회전속도 또는 회전각도를 조절할 수 있다.

또한, 웹(W)에 접촉하여 회전하는 선행 인쇄부(11), 후행 인쇄부(12), 웹(W)의 장력을 측정하는 기능을 하는 텐션롤(15, 16, 18) 및 웹(W)의 장력을 제어하는 기능을 하는 댄서(danser)(17)가 언와인더(13)와 리와인더(14) 사이에 위치되어 있으며, 이송되는 웹(W)에 근접하여 비젼 카메라 모듈(20)이 설치될 수 있다.

한편, 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)는 중첩 인쇄 시 각 인쇄 중간의 위치 오차를 측정하기 위한 기준으로서 사용하는 마크로, 그 형상 또는 모양은 엑스(×), 다이아몬드(◇), 원(○), 크로스(＋) 등과 같이 다양하게 형성할 수 있다.

비젼 카메라 모듈(20)은 후행 인쇄부(12)를 거친 웹(W)에 연속적으로 인쇄된 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)를 촬영하여 영상 이미지를 획득하기 위해 후행 인쇄부(12)와 리와인더(14) 사이에 구비되어 있다.

즉, 비젼 카메라 모듈(20)은 이송되는 웹(W)에 인쇄된 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)를 촬영하여 영상 이미지를 획득하기 위해 이미지 프로세싱에 필요한 모든 입출력 기능을 수행한다.

여기서 비젼 카메라 모듈(20)로는 동일한 마크를 촬영할 수 있는 에어리어 스캔(Area scan) 카메라 타입을 채용하는 것이 바람직하며, 이외에도 CCD, CMOS 등과 같은 이미지 센서를 사용하는 카메라 또는 라인 스캔(Line scan) 카메라를 채용할 수도 있다.

또한, 비젼 카메라 모듈(20)은 웹(W)에 인쇄된 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)를 감지하는 트리거 센서나 제어부(30) 등의 외부로부터 작동신호를 입력받아 촬영 동작을 수행하고, 촬영된 영상자료는 제어부(30)로 보내도록 프로그램될 수 있다.

한편, 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)의 인쇄성이 떨어질 경우 비젼 카메라 모듈(20)은 정확한 레지스터 오차를 획득할 수 없으며, 또 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)의 왜곡이 심하면 레지스터 오차를 획득하지 못하는 경우가 발생하게 된다.

제어부(30)는 비젼 카메라 모듈(20)에서 획득된 영상 이미지에서 제1레지스터 마크(M1)의 중심과, 이 제1레지스터 마크(M1)와 인접한 제2레지스터 마크(M2)의 중심으로부터 웹(W)의 이송 방향과, 그 웹(W)의 이송 방향과 수직 방향으로의 중심간 거리를 측정하여 연속적으로 레지스터 오차를 산출한다.

아울러 제어부(30)는 레지스터 오차가 미획득되는 구간 발생 시 그 이전 레지스터 오차 데이터와 그 이후 레지스터 오차 데이터를 이용하여 선형 보간으로 산출한 근사값을 해당 미획득 구간의 레지스터 오차로 대체한다.

즉, 제어부(30)는 비젼 카메라 모듈(20)에서 획득된 영상 이미지를 이용하여 중첩 인쇄의 정밀도를 보상하기 위해, 이전 오차 데이터 점과 이후 오차 데이터 점 사이가 직선이라고 생각하고 이전 오차 데이터와 이후 오차 데이터 사이의 값을 구하여 해당 미획득 구간의 레지스터 오차로 보상처리한다.

이를테면, MD 레지스터 오차를 획득한 결과, 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)의 일부 순번 및 구간에서 레지스터 오차를 획득하지 못한 경우 임의의 값인 '0'으로 정하고, 이전 레지스터 오차 데이터와 이후 레지스터 오차 데이터를 이용한 선형 보간을 통해 실제 오차값과 가장 근사한 보상값을 획득할 수 있다.

즉, 제어부(30)는 하기의 수학식 1에 따라 산출한 보상값을 해당 미획득 구간의 레지스터 오차로 대체할 수 있다.

예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 웹의 이송 방향(machine direction: MD)으로 일정한 간격을 두고 연속적으로 인쇄된 32개의 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)를 촬영하여 획득한 영상 이미지에서 얻은 MD 레지스터 오차 중 레지스터 오차를 획득하지 못한 경우 임의의 값인 '0'으로 정하고, 하기의 수학식 1을 이용해 산출한 결과값을 해당 미획득 구간의 레지스터 오차로 대체할 수 있다.

[수학식 1]

여기서 웹(W)의 이송 방향(machine direction: MD) 레지스터 오차는 Δy로, 웹의 이송 방향과 수직 방향(cross direction: CD) 레지스터 오차는 Δx로 나타낼 수 있다. M은 레지스터 오차가 미획득된 구간 내 레지스터 마크의 개수이다.

Δx는 주로 웹(W)의 사행이 주원인이고, Δy는 웹(W)의 열변형, 장력 변화 등이 주원인으로 제어하지 않을 경우 기울기를 가진 선형적인 오차 형태로 나타난다.

따라서 웹(W)의 이송 방향(machine direction: MD) 레지스터 제어는 오차의 기울기를 보상해주는 기울기(slope) 제어와 오차의 위상을 보상해주는 오프셋(offset) 제어가 수행되어야 한다.

여기서 기울기 제어는 선행 또는 후행 인쇄부(11)(12)의 패턴롤과 블랑켓롤의 선속도 차이를 발생시켜 오차의 기울기를 보상하고, 오프셋 제어는 선행 또는 후행 인쇄부(11)(12)의 패턴롤 구동모터에 펄스 신호를 보냄으로써 인위적으로 위상을 이동시키거나 상대변위를 발생시켜 정렬오차를 감소시킬 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법은 먼저, 선행 인쇄부(11)와 후행 인쇄부(12)에서 웹(W)에 서로 다른 모양의 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)를 웹(W)의 이송 방향으로 일정한 간격을 두고 인쇄한다(S101).

S101단계에서 웹(W)에 연속적으로 인쇄된 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)를 비젼 카메라 모듈(20)로 촬영하여 영상 이미지를 획득한다(S103).

이때, 순차적이고 연속적인 영상 이미지 획득은 서로 인접하고 서로 다른 모양을 가지는 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)가 하나의 화면에 포함되도록 하여 획득한다.

이어서 S103단계에서 획득된 영상 이미지에서 영상처리 알고리즘을 통해 서로 다른 모양의 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2) 중심과 그 중심간 거리, 즉 제1레지스터 마크(M1)의 중심과, 이 제1레지스터 마크(M1)와 인접한 제2레지스터 마크(M2)의 중심으로부터 웹(W)의 이송 방향(MD)과, 웹(W)의 이송 방향과 수직 방향(CD)으로의 중심간 거리를 측정하여 연속적으로 레지스터 오차를 산출한다(S105).

이 과정에서 레지스터 오차가 미획득되는 구간 발생 시 그 이전 레지스터 오차 데이터와 그 이후 레지스터 오차 데이터를 이용하여 상기의 수학식 1에 따라 산출한 보상값을 해당 미획득 구간의 레지스터 오차로 대체한다(S107).

이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법은 레지스터 마크의 인쇄불량 등으로 인해 비젼 카메라 모듈(20)에서 레지스터 오차를 획득하지 못하는 구간이 발생할 경우 선형 보간법을 이용해 미획득 데이터를 추가 및 대체하는 보상처리를 실시간으로 수행함으로써 레지스터 오차만큼 선행 또는 후행 인쇄부(11)(12)의 패턴롤의 회전속도와 위치, 웹(W)의 이송속도를 정밀하게 제어하여 동기화 및 중첩 인쇄의 정밀도를 높일 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지로 다양하게 변형하고 응용할 수 있음은 물론이고 각 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경하여 폭넓게 적용할 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다.

그러므로 본 발명의 기술적 특징을 변형하고 응용하는 것에 관계된 내용은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.

11: 선행 인쇄부 12: 후행 인쇄부
20: 비젼 카메라 모듈 30: 제어부
M1: 제1레지스터 마크 M2: 제2레지스터 마크
W: 웹

Claims

다음의 단계로 이루어지는 롤투롤 인쇄전자 정밀제어방법.
(A) 롤투롤 인쇄전자 시스템의 선행 인쇄부(11)와 후행 인쇄부(12)에서 웹(W)에 서로 다른 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)를 상기 웹(W)의 이송 방향으로 일정한 간격을 두고 인쇄하는 단계;
(B) 상기 (A)단계에서 상기 웹(W)에 연속적으로 인쇄된 제1레지스터 마크(M1)와 제2레지스터 마크(M2)를 비젼 카메라 모듈(20)로 촬영하여 영상 이미지를 획득하는 단계;
(C) 상기 (B)단계에서 획득된 영상 이미지에서 제1레지스터 마크(M1)의 중심과, 이 제1레지스터 마크(M1)와 인접한 제2레지스터 마크(M2)의 중심으로부터 상기 웹(W)의 이송 방향과, 상기 웹(W)의 이송 방향과 수직 방향으로의 중심간 거리를 측정하여 연속적으로 레지스터 오차를 산출하는 단계;
(D) 상기 C)단계에서 레지스터 오차가 미획득되는 구간 발생 시 그 이전 레지스터 오차 데이터와 그 이후 레지스터 오차 데이터를 이용하여 하기의 수학식 1에 따라 산출한 보상값을 해당 미획득 구간의 레지스터 오차로 대체하는 단계;
[수학식 1]

여기서 Δｘ는 웹(W)의 이송 방향과 수직 방향(cross direction) 오차이고, Δｙ는 웹(W)의 이송 방향(machine direction) 오차이며, M은 레지스터 오차가 미획득된 구간 내 레지스터 마크의 개수이다.