KR20120135769A - Apparatus and method for compensating alignment error of web layers in roll to roll printer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 롤투롤(roll to roll) 인쇄기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 롤투롤 인쇄기에서 웹(Web)이라 불리는 필름에 회로제품을 다층(Multi-layer)으로 인쇄할 경우 웹 층간 정렬오차를 최소화할 수 있는 롤투롤 인쇄기의 웹 층간 정렬오차 보상장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a roll to roll printer, and more particularly, to a web layer alignment error when a circuit product is printed in a multilayer film on a film called a web in a roll to roll printer. The present invention relates to a web interlayer misalignment compensation device and method of a roll-to-roll printing machine that can be minimized.
최근에 각광받고 있는 기술중 하나인 인쇄전자(Printed Electronics)는 프린팅 공정기법으로 만들어진 전자소자 혹은 전자제품을 의미하는데, 통상 저가의 기판 위에서 자동화된 공정으로 인쇄되는 소자를 말다.Printed electronics, which is one of the latest technologies, refers to an electronic device or an electronic product made by a printing process technique, which is a device printed by an automated process on a low-cost substrate.
이와 같은 인쇄전자 기술은 기존에는 진공 환경에서 노광, 증착, 식각, 현상, 세정 등의 복잡한 단계를 거쳐 회로를 형성하는 반도체 공법이나 PCB제조 공법과는 달리 기판 위에 직접 회로를 인쇄하는 방식을 따르고 있으므로 전체공정을 획기적으로 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 각 처리 단계에서 사용되던 화학약품을 사용할 필요가 없어 친환경적이고, 필요한 양만큼을 인쇄가 가능하여 기존의 공법에 비해 재료의 소모가 적다는 이점이 있다.Unlike the semiconductor method and the PCB manufacturing method, the printed electronics technology directly prints the circuit on the substrate, unlike the semiconductor method or the PCB manufacturing method, which forms a circuit through a complicated process such as exposure, deposition, etching, development, and cleaning in a vacuum environment. Not only can the entire process be drastically shortened, but there is no need to use the chemicals used in each treatment step, it is eco-friendly and prints as much as necessary, so it consumes less material than the conventional method. .
또한, 인쇄전자 기술은 진공이 아니 대기 중에서 수행되는 기술이어서 생산장비의 단가를 획기적으로 줄일 수 있고, 롤투롤 공법으로 연속작업이 가능하여 기존의 반도체나 PCB와 같은 제조공법에 비해 최대 1/1000 수준으로 생산단가를 줄일 수 있다는 장점이 있다.In addition, printed electronics technology is carried out in the air, not vacuum, it can significantly reduce the cost of the production equipment, and can be continuous work by the roll-to-roll method, up to 1/1000 compared to conventional manufacturing methods such as semiconductor or PCB This has the advantage of reducing production costs.
그러나 이러한 장점에도 불구하고, 롤투롤 공법은 그 특성상 웹이 최대 60m/min의 속도로 연속적으로 이송되면서 인쇄 또는 코팅이 이루어지고 기판 또한 그 두께가 100미크론 이하의 유연한 필름 형태이므로, 웹이 정상적으로 이송되지 못하면서 웹 층간 정렬도가 불량해지는 문제가 발생된다.Despite these advantages, however, the roll-to-roll method is characterized by the fact that the web is continuously transported at a speed of up to 60 m / min. The problem arises that the alignment between the web layers is poor.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 웹에 항상 일정수준의 일정한 장력이 부여되어야 하고 웹을 피딩하는 제반 부품들이 매우 정밀하게 가공되고 조립되어야 하며, 인쇄 후 건조시 열에 의한 팽창 등에 의한 변형이 완벽하게 차단되어야 한다.In order to solve this problem, a certain level of tension must always be applied to the web, the parts feeding the web must be processed and assembled very precisely, and deformation by heat expansion during drying after printing must be completely blocked. .
그러나, 현실적으로 아무리 기계가공을 정밀하게 수행한다 하더라도 가공오차나 조립오차를 완전히 제거할 수는 없다. 예컨대, 기계 가공한 원통에 구리를 도금한 후 회로 형상으로 음각하고 그 위에 내구성을 위해 크롬 등을 코팅하여 제작되는 패턴실린더의 경우, 기계 가공시 원통의 동심도 오차가 발생하는 것을 피할 수 없게 되는데 이러한 동심도 오차가 회전시 회전 반경을 변화시키면서 패턴실린더의 잉크전이 순간의 선속도의 변화를 유발시켜 정렬도의 오차를 발생시키게 되는 것이다.However, in reality, no matter how precisely the machining is performed, the machining error and the assembly error cannot be completely eliminated. For example, in the case of a pattern cylinder manufactured by plating copper on a machined cylinder and then engraving it into a circuit shape and coating chrome on it for durability, the occurrence of concentricity error of the cylinder during machining cannot be avoided. The concentricity error causes a change in the linear velocity at the instant of ink transfer of the pattern cylinder while changing the radius of rotation during rotation, thereby causing an error in the degree of alignment.
또한, 인쇄 후에 인쇄된 잉크를 열로써 건조하는 과정에서는 통상적으로 웹이 열변형에 민감한 금속이나 폴리머재질로 제작되어 있고 각 층마다 인쇄되는 잉크의 재질이 모두 다르며 이에 따라 건조에 필요한 열에너지량이 다르기 때문에 각층별로 각기 다른 열변형이 일어나게 되고 층간 정렬도가 불량해지는 것을 막을 수 없는 것이다. 여기에, 인쇄기의 건조부 내의 온도분포가 균일하지 않고 다층 인쇄를 위해 복수로 설치된 건조부간의 온도 또한 각기 다르고 건조열로 인한 인쇄구간별 웹의 길이변화량도 다르다는 점을 감안하면 층간 정렬도는 더욱 불량해지게 된다.In addition, in the process of drying the printed ink by heat after printing, the web is generally made of a metal or polymer material sensitive to thermal deformation, and each layer of the printed ink is different, and accordingly, the amount of heat energy required for drying is different. Different thermal deformations occur in each layer and the alignment between layers cannot be prevented. In addition, considering the fact that the temperature distribution in the drying unit of the printing machine is not uniform, the temperature between the plurality of drying units installed for the multi-layer printing is also different, and the change in the length of the web for each printing section due to the drying heat is also different. It becomes bad.
이와 같이 웹 층간 정렬도가 불량해지는 문제를 해결하기 위한 종래기술로는 도 1에 도시된 바와 같이, 상대회전하는 한 쌍의 패턴롤(1)과 압입롤(2) 사이로 웹(3)을 통과시켜 회로제품을 인쇄하는 롤투롤 인쇄기에 대하여, 웹(3)과 패턴롤(1) 상에 각각 얼라인마크(M1,M2)를 형성시키고 인쇄 직후 CCD카메라(10)와 같은 광학기기를 이용하여 중첩 인쇄된 얼라인마크(M1,M2)가 얼마나 어긋났는지를 통해 층간 정렬오차를 산출하고 이를 인쇄패턴이 새겨진 패턴롤(1)의 회전구동모터(M) 제어기에 피드백하여 웹(3)과의 상대변위를 발생시켜 정렬오차를 보상하는 기술이 알려져 있다.As shown in FIG. 1, a
그러나, 상기와 같은 종래의 기술은 CCD카메라(10)가 웹(3)에 걸리는 장력의 변화, 건조부의 온도변화 등에 의한 웹(3)의 길이 변화들이 이미 인쇄에 반영된 웹(3)을 촬영한 데이터를 근거로 정렬오차를 보상하도록 되어 있어서 그 보상효과가 제한적일 수밖에 없다.However, in the conventional technique as described above, the
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 웹을 비롯한 제반부품들로부터 발생되는 웹 층간 정렬오차를 인쇄 직전에 보상하여 웹 층간 정렬도가 크게 향상되도록 한 롤투롤 인쇄기의 웹 층간 정렬오차 보상장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the web interlayer misalignment of a roll-to-roll printing machine, which compensates the interlayer misalignment caused by various components including the web just before printing, greatly improves the interlayer misalignment. The object is to provide a compensation device and method.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 상대회전하는 한 쌍의 패턴롤과 압입롤 사이로 웹을 통과시켜 회로제품을 인쇄하는 롤투롤 인쇄기에 있어서, 상기 웹과 패턴롤 상에 각각에 형성된 웹 얼라인마크와 패턴롤 얼라인마크; 상기 패턴롤의 전방에 위치되어 웹 얼라인마크를 촬영하는 제1카메라; 상기 패턴롤의 전방에 위치되어 상기 제1카메라와 동시동작하면서 패턴롤 얼라인마크를 촬영하는 제2카메라; 상기 패턴롤의 후방에 위치되어 시운전시 웹에 인쇄된 웹 얼라인마크와 패턴롤 얼라인마크의 위치를 촬영하는 제3카메라; 상기 패턴롤의 전방에 설치되며, 패턴롤 얼라인마크를 감지하여 상기 제1카메라 내지 제3카메라측에 작동신호를 발생시키는 트리거센서; 및 시운전시에는 제3카메라로부터 촬영정보를 전달받아 웹 얼라인마크와 정확하게 중첩될 수 있는 패턴롤 얼라인마크의 셋팅위치로 패턴롤 얼라인마크가 이동되도록 패턴롤의 구동모터의 회전을 제어하고, 실운전시에는 제1카메라와 제2카메라로부터 얼라인마크들의 촬영정보를 전달받아 상기 셋팅위치로부터 벗어난 얼라인마크들의 위치편차를 통해 웹 층간 정렬오차를 산출하여 패턴롤의 구동모터의 회전을 제어함으로써 상기 웹 층간 정렬오차를 실시간으로 보상해 주는 제어부(150)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a roll-to-roll printing machine for printing a circuit product by passing the web between a pair of relatively rotating pattern roll and the indentation roll, web alignment formed on each of the web and the pattern roll Mark and pattern roll alignment marks; A first camera positioned in front of the pattern roll to photograph a web alignment mark; A second camera positioned in front of the pattern roll to photograph the pattern roll alignment mark while simultaneously operating with the first camera; A third camera positioned at the rear of the pattern roll and photographing positions of a web align mark and a pattern roll align mark printed on the web during a trial run; A trigger sensor installed at the front of the pattern roll to detect an alignment mark of the pattern roll and generate an operation signal to the first to third cameras; And controlling the rotation of the driving motor of the pattern roll so that the pattern roll alignment mark is moved to the setting position of the pattern roll alignment mark which can be accurately overlapped with the web alignment mark upon receiving the shooting information from the third camera. In real driving, the alignment information between the first and second cameras receives alignment marks from the first camera and the second camera to calculate the web layer alignment error through the positional deviation of the alignment marks, thereby rotating the driving motor of the pattern roll. It comprises a
이 경우, 상기 패턴롤의 일측에는 패턴롤 얼라인마크와 동일 원주상에 위치하는 원점마크가 더 형성되고, 상기 패턴롤의 전방에는 상기 원점마크를 인식하여 상기 제어부로 원점신호를 전송하는 원점감시센서가 더 설치될 수 있다.In this case, an origin mark located on the same circumference as a pattern roll align mark is formed on one side of the pattern roll, and an origin monitoring for transmitting the origin signal to the controller by recognizing the origin mark in front of the pattern roll. The sensor may be further installed.
그리고 본 발명의 롤투롤 인쇄기의 웹 층간 정렬오차 보상방법은 웹과 패턴롤 상에 얼라인마크를 형성시키는 제1단계와, 시운전 상태에서 제1 내지 제3카메라를 통해 촬영된 영상을 분석하여 웹 얼라인마크와 패턴롤 얼라인마크가 정확하게 중첩될 수 있도록 각 얼라인마크들의 위치를 셋팅하는 제2단계와, 실운전 상태에서 제1카메라와 제2카메라로부터 얻어지는 얼라인마크들의 위치와 상기 제2단계에서의 셋팅된 위치로부터 산출되는 웹 층간 정렬오차를 실시간으로 보정하는 제3단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.In addition, the method of compensating the interlayer alignment error of the web of the roll-to-roll printing machine of the present invention includes the first step of forming an alignment mark on the web and the pattern roll, and analyzing the images photographed by the first to third cameras in the test run state. A second step of setting the positions of each alignment mark so that the alignment mark and the pattern roll alignment mark can be accurately overlapped with each other, the positions of the alignment marks obtained from the first camera and the second camera in a running state, And a third step of correcting in real time the inter-layer alignment error calculated from the set position in the second step.
이 경우, 상기 제2단계는 제1카메라와 제2카메라가 각각 패턴롤을 통과하기 직전의 웹과 패턴롤에 형성된 얼라인마크들을 촬영하는 단계와, 제3카메라가 인쇄된 웹과 패턴롤에 형성된 얼라인마크들을 촬영하는 단계와, 제어부가 제3카메라로부터 영상정보를 전달받아 웹 얼라인마크와 패턴롤 얼라인마크가 정확하게 일치된 상태로 인쇄될 수 있도록 웹 얼라인마크를 기준으로 하는 셋팅위치를 산출하는 단계와, 제어부가 상기 셋팅위치에 패턴롤 얼라인마크가 위치하도록 패턴롤의 구동모터의 회전을 제어하는 단계로 구성될 수 있다.In this case, the second step includes photographing alignment marks formed on the web and the pattern roll immediately before the first camera and the second camera pass the pattern roll, respectively, and the third camera is printed on the printed web and the pattern roll. Photographing the formed alignment marks, and setting the web alignment mark based on the web alignment mark so that the control unit receives the image information from the third camera so that the web alignment mark and the pattern roll alignment mark can be printed in the correct state. Comprising the step of calculating the position, the control unit may be configured to control the rotation of the drive motor of the pattern roll so that the pattern roll alignment mark is located in the setting position.
또한, 제3단계는 제1카메라와 제2카메라가 각각 패턴롤을 통과하기 직전의 웹과 패턴롤에 형성된 얼라인마크들을 촬영하는 단계와, 제어부가 제1카메라와 제2카메라로부터 영상정보를 전달받아 셋팅위치로부터 벗어난 얼라인마크들의 위치편차를 통해 웹 층간 정렬오차를 산출하는 단계와, 제어부가 패턴롤의 구동모터의 회전을 제어하여 패턴롤 얼라인마크를 위치편차만큼 이동시킴으로써 발생된 웹 층간 정렬오차를 실시간으로 보상해주는 단계로 구성될 수 있다.In addition, in the third step, the alignment marks formed on the web and the pattern roll immediately before the first camera and the second camera pass through the pattern roll, respectively, and the controller controls the image information from the first camera and the second camera. Computing the alignment error between the web layers through the positional deviation of the alignment marks received from the setting position, and the control unit controls the rotation of the driving motor of the pattern roll to move the pattern roll alignment mark by the positional deviation Compensation of the interlayer alignment error in real time.
상기와 같이 구성된 본 발명은 패턴롤 전방에 웹과 패턴롤에 형성된 얼라인마크들을 촬영하는 제1카메라와 제2카메라를 설치하고 패턴롤 후방에 웹에 인쇄된 얼라인마크들을 촬영하는 제3카메라를 설치하여, 시운전시에 얼라인마크들이 완전히 중첩되게 인쇄되어지는 패턴롤의 위치를 파악하여 미리 셋팅해 놓은 다음 실운전시에 제1카메라와 제2카메라로부터 획득되는 얼라인마크의 위치와 셋팅위치를 비교하여 웹 층간 정렬오차를 산출하고 패턴롤의 구동을 제어하여 인쇄 직전까지의 웹을 비롯한 제반부품들의 모든 오차가 반영된 상태에서 웹 층간 정렬오차를 실시간으로 보상해 주도록 함으로써, 웹 층간 정렬오차가 인쇄가 이루어진 후에 보상되도록 하는 종래에 비해 웹 층간 정렬도가 매우 우수해지는 효과가 있다.The present invention configured as described above comprises a first camera and a second camera for photographing alignment marks formed on the web and the pattern roll in front of the pattern roll, and a third camera for photographing the alignment marks printed on the web behind the pattern roll. By setting the position of the pattern roll on which the alignment marks are completely superimposed at the time of commissioning, and setting them in advance. Then, the positions and settings of the alignment marks obtained from the first camera and the second camera at the time of actual operation. Comparing the position between web layers by calculating the position and controlling the operation of the pattern roll to compensate for the web layer alignment errors in real time while reflecting all errors of all parts including the web until printing. Compared with the prior art that the compensation is made after the printing is made, there is an effect that the interlayer alignment is very excellent.
도 1은 종래의 롤투롤 인쇄기의 웹 층간 정렬오차 보상장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 롤투롤 인쇄기의 웹 층간 정렬오차 보상장치를 나타내는 도면.1 is a view showing the configuration of a web interlayer alignment error compensation device of a conventional roll-to-roll printing machine.
2 is a view showing a web interlayer alignment error compensation device of a roll-to-roll printing machine according to the present invention.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims are to be interpreted in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can properly define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It must be interpreted in terms of meaning and concept.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Like reference numerals refer to like elements, and only different parts will be mainly described so as not to overlap for clarity.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 웹 층간 정렬오차 보상장치는 상대회전하는 한 쌍의 패턴롤(1)과 압입롤(2) 사이로 웹(3)을 통과시켜 회로제품을 인쇄하는 롤투롤 인쇄기에 적용된다.As shown in FIG. 2, the web interlayer misalignment compensation device of the present invention is a roll-to-roll for printing a circuit product by passing a
본 발명은 상기 웹(3)과 패턴롤(1) 상에 각각 형성된 웹 얼라인마크(M1)와 패턴롤 얼라인마크(M2)를 기본적으로 구비하며, 여기에 상기 패턴롤(1)의 전방에 위치된 제1카메라(110)와, 상기 패턴롤(1)의 전방에 위치된 제2카메라(120)와, 상기 패턴롤(1)의 후방에 위치된 제3카메라(130)와, 상기 패턴롤 얼라인마크(M2)를 감지하여 상기 제1카메라(110) 내지 제3카메라측에 작동신호를 발생시키는 트리거센서(140)와, 상기 제1카메라(110) 내지 제3카메라(130)로부터 촬영정보를 전달받아 웹 층간 정렬오차를 산출하여 이를 실시간으로 보상해주도록 패턴롤(1)의 동작을 제어하는 제어부(150)로 구성된다.The present invention basically includes a web align mark (M1) and a pattern roll align mark (M2) formed on the web (3) and the pattern roll (1), respectively, in front of the pattern roll (1). A
웹(3)에 형성되는 얼라인마크(M1)는 필요에 따라 단독으로 형성될 수도 있고 패턴롤(1)의 원주를 따라 일정 간격으로 반복형성될 수도 있다. 그리고, 패턴롤 얼라인마크(M2)는 웹 얼라인마크(M1)와 인쇄지점에서 정확하게 중첩되는 위치에 형성된다. 따라서, 상기 패턴롤 얼라인마크(M2)는 패턴롤(1)의 회전시 웹 얼라인마크(M1)와 중첩된 상태로 웹(3)에 인쇄된다.The alignment mark M1 formed on the
제1카메라(110)는 상기 패턴롤(1)의 전방에 위치되어 웹 얼라인마크(M1)를 촬영한다. 상기 제1카메라(110)는 통상의 CCD카메라가 적당하며 외부로부터 작동신호를 입력받아 촬영동작을 수행하고 촬영된 영상자료는 제어부(150)로 보내도록 프로그램되어 있다.The
상기 작동신호는 패턴롤(1)의 전방에 설치된 트리거센서(140)(trigger sensor)에 의해 발생되도록 한다. 트리거신호는 패턴롤(1)의 전방에 설치되어 패턴롤 얼라인마크(M2)를 감지한다. 그리고 상기 트리거 신호는 1개의 신호가 입력될 때 1개의 정해진 간격의 펄스 신호를 출력한 후 원위치되어 대기상태가 되기 때문에 일정한 주기로 신호를 출력하는 정형적인 작동신호로서 매우 적합하다.The operation signal is generated by the trigger sensor 140 (trigger sensor) installed in front of the pattern roll (1). The trigger signal is installed in front of the pattern roll 1 to detect the pattern roll alignment mark M2. The trigger signal is very suitable as a formal operation signal that outputs a signal at regular intervals since the trigger signal outputs a pulse signal at a predetermined interval when one signal is input and then returns to a standby state.
제2카메라(120)는 상기 패턴롤(1)의 전방에 위치되어 패턴롤 얼라인마크(M2)를 촬영한다. 상기 제2카메라(120)는 상기 제1카메라(110)와 동시동작하도록 설치된다. 상기 제2카메라(120) 역시 통상의 CCD카메라가 적당하며 제1카메라(110)로 입력되는 동일한 트리거신호를 트리거센서(140)로부터 입력받아 촬영동작을 수행하고 촬영된 영상자료는 제어부(150)로 보내도록 프로그램되어 있다.The
제3카메라(130)는 상기 패턴롤(1)의 후방에 위치되어 시운전시 웹(3)에 중첩 인쇄된 웹 얼라인마크(M1)와 패턴롤 얼라인마크(M2)를 촬영한다. 상기 제3카메라(130)는 상기 제1카메라(110)나 제2카메라(120)와 마찬가지로 통상의 CCD카메라가 적당하며 트리거센서(140)로부터 트리거신호를 입력받아 촬영동작을 수행하고 촬영된 영상자료는 제어부(150)로 보내도록 프로그램되어 있다.The
그리고 상기 트리거센서(140)는 제1카메라(110)와 제2카메라(120)측으로 트리거신호가 입력됨과 동시에 상기 제3카메라(130)측으로도 트리거신호가 입력되도록 프로그램되어 있다. 이 경우, 제3카메라(130)는 촬영주기와 얼라인마크(M1,M2)의 이동주기가 일치하도록 설치된다. 따라서, 최초로 제3카메라(130)가 촬영한 영상에는 제1카메라(110)와 제2카메라(120)가 촬영한 얼라인마크(M1,M2)가 찍히지 않게 되지만 특정횟수의 촬영이 이루어진 다음부터는 중첩된 얼라인마크(M1,M2) 데이터가 얻어지게 되며, 제어부(150)는 특정회수의 촬영이 이루어진 후에 제3카메라(130)로부터 얻어진 데이터를 최초의 얼라인마크(M1,M2)로 인식한다. 이와 같이 트리거센서(140)가 제1카메라(110) 내지 제3카메라(130)측으로 트리거신호를 동시에 발생시키도록 프램그램되면 제1카메라(110) 내지 제3카메라(130)의 동작제어를 매우 용이하게 수행할 수 있게 된다.The
한편, 상기 트리거센서(140)는 제1카메라(110)와 제2카메라(120)로 트리거신호를 발생시킨 뒤 시운전시에 한하여 일정시간이 경과하면 새로운 트리거신호를 제3카메라(130)측으로 발생시키도록 프로그램될 수도 있다. 이 경우, 제1카메라(110) 내지 제3카메라(130)의 동작제어는 트리거신호가 동시에 입력되도록 하는 전자의 경우에 비해 다소 어려워질 수는 있으나, 특정횟수의 불필요한 선행촬영 과정 없이 단 1회의 촬영을 통해 제3카메라(130)로부터 얼라인마크(M1,M2) 데이터를 얻을 수 있다는 이점이 있다.On the other hand, the
제어부(150)는 시운전시에 제3카메라(130)로부터 촬영정보를 전달받아 웹 얼라인마크(M1)와 정확하게 중첩될 수 있도록 웹 얼라인마크(M1)를 기준으로 하는 셋팅위치를 설정하고, 이 셋팅위치로 패턴롤 얼라인마크(M2)가 이동되도록 패턴롤(1)의 구동모터(M)의 회전을 제어한다.The
또한, 상기 제어부(150)는 실운전시에 제1카메라(110)와 제2카메라(120)로부터 얼라인마크들(M1,M2)의 촬영정보를 전달받아 상기 셋팅위치로부터 벗어난 얼라인마크(M1,M2)들의 위치편차를 통해 웹 층간 정렬오차를 산출한다. 그리고 산출된 웹 층간 정렬오차에 근거하여 패턴롤(1)의 구동모터(M)의 회전을 제어함으로써 상기 웹 층간 정렬오차를 실시간으로 보상해 준다.In addition, the
한편, 상기 패턴롤(1) 상의 인쇄시작점에는 패턴롤 얼라인마크(M2)와 동일 원주상에 위치하는 원점마크(M3)가 더 형성되고, 상기 패턴롤(1)의 전방에는 상기 원점마크(M3)를 인식하는 원점감시센서(160)가 더 설치될 수도 있다. 원점감시센서(160)는 제어부(150)로 원점신호를 발생시킨다. 이때, 원점감시센서(160)는 패턴롤(1)의 진행방향을 기준으로 할 때 트리거센서(140) 보다 전방에 배치하여 원점감시센서(160)가 원점마크(M3)를 먼저 인식한 후 트리거센서(140)가 원점마크(M3)와 동일원주상에 위치한 패턴롤 얼라인마크(M2)를 나중에 인식하게 함으로써 제어부(150)가 원점신호가 입력되고 난 뒤 제1카메라(110)와 제2카메라(120)로부터 전송된 촬영데이터가 첫번째 패턴롤 얼라인마크(M2)를 촬영한 데이터임을 인식할 수 있도록 한다. 이에 따라서 제어부(150)는 원점신호를 통해 첫번째 패턴롤 얼라인마크(M2)를 구별할 수 있게 된다. 만일 원점마크(M3)와 같은 기준점 없다면 다층 인쇄과정에서 인쇄시작 위치를 파악하기가 어렵게 되므로 첫번째 패턴롤 얼라인마크(M2)의 위치를 셋팅하기도 어려워진다.Meanwhile, an origin mark M3 located on the same circumference as the pattern roll alignment mark M2 is further formed at the printing start point on the pattern roll 1, and the origin mark () is located in front of the pattern roll 1.
이와 같이 구성된 본 발명의 롤투롤 인쇄기의 웹 층간 정렬오차 보상장치를 통해 각 처리공정에서 시시각각 변화하는 웹(3)의 길이변화는 물론 제반 부품들의 가공, 조립오차 및 동심도 오차 등을 모두 반영하여 인쇄 직전단계에서 웹 층간 정렬오차를 실시간으로 보정해 주는 과정을 살펴본다.Through the web layer alignment error compensation device of the roll-to-roll printing machine of the present invention configured as described above, the printing process reflects not only the change in the length of the
본 발명에 따른 롤투롤 인쇄기의 웹 층간 정렬오차 보상방법은 웹(3)과 패턴롤(1) 상에 얼라인마크(M1,M2)를 형성시키는 제1단계와, 시운전 상태에서 제 1 내지 제3카메라(110,120,130)를 통해 촬영된 영상을 분석하여 웹 얼라인마크(M1)와 패턴롤 얼라인마크(M2)가 정확하게 중첩될 수 있도록 각 얼라인마크들(M1,M2)의 위치를 셋팅하는 제2단계와, 실운전 상태에서 제1카메라(110)와 제2카메라(120)로부터 얻어지는 얼라인마크들(M1,M2)의 위치와 상기 제2단계에서의 셋팅된 위치로부터 산출되는 웹 층간 정렬오차를 실시간으로 보정하는 제3단계로 이루어진다.The web interlayer misalignment compensation method of the roll-to-roll printing machine according to the present invention comprises the first step of forming the alignment marks (M1, M2) on the web (3) and the pattern roll (1), the first to the first By setting the position of each alignment mark (M1, M2) so that the web alignment mark (M1) and the pattern roll alignment mark (M2) can be accurately overlapped by analyzing the image taken by the camera (110, 120, 130) In the second step, the web interlayer calculated from the positions of the alignment marks M1 and M2 obtained from the
먼저, 제 1단계로서 웹(3)에 패턴롤(1)의 원주 간격으로 웹 얼라인마크(M1)를 반복형성시키고 패턴롤(1)에 상기 웹 얼라인마크(M1)에 대응되는 패턴롤 얼라인마크(M2)를 형성시킨다.First, as a first step, the web align mark M1 is repeatedly formed on the
그리고 제2단계로서, 시운전 상태에서 얼라인마크들(M1,M2)의 초기위치를 셋팅한다. 즉, 패턴롤(1)이 회전함에 따라 트리거센서(140)가 첫번째 패턴롤 얼라인마크(M2)를 감지하여 제1카메라(110)와 제2카메라(120)측으로 트리거신호를 발생시키면, 제1카메라(110)와 제2카메라(120)가 트리거신호를 받아 패턴롤(1)을 통과하기 직전의 웹(3)과 패턴롤(1) 상에 형성된 얼라인마크(M1,M2)를 촬영한다.As a second step, the initial positions of the alignment marks M1 and M2 are set in the trial run state. That is, as the pattern roll 1 rotates, the
그리고, 제1카메라(110)와 제2카메라(120)에 트리거신호가 발생됨과 동시에 제3카메라(130)에도 트리거신호가 발생된다. 이 경우 제1카메라(110) 및 제2카메라(120)와의 설치위치상의 차이로 인해 제3카메라(130)에서는 특정횟수의 촬영이 이루어진 다음 중첩된 웹 얼라인마크(M1)와 패턴롤 얼라인마크(M2)가 촬영된다. 제어부는 제3카메라(130)로부터 획득된 영상을 분석하여 웹 얼라인마크(M1)와 패턴롤 얼라인마크(M2)가 정확하게 일치된 상태로 중첩되도록 웹 얼라인마크(M1)의 위치를 기준으로 셋팅위치로 정한 다음 패턴롤(1)의 구동모터(M)의 회전을 제어하여 패턴롤 얼라인마크(M2)를 셋팅위치로 이동시킨다.In addition, a trigger signal is generated in the
패턴롤 얼라인마크(M2)의 위치 이동은 패턴롤(1)의 회전속도를 일정시간 동안만 순간적으로 느려지게 하거나 빨라지게 하여 패턴롤(1)과 웹(3)과의 슬립을 인위적으로 발생시켜 이루어지도록 한다. 제어부(150)는 구동모터(M)의 엔코더(encoder)로부터 출력되는 펄스단위로 제어하여 패턴롤(1)의 회전이 정밀하게 제어되도록 한다.The positional movement of the pattern roll align mark M2 artificially causes slippage between the pattern roll 1 and the
한편, 인쇄가 이루어진 직후 일정시간이 경과하면 자동적으로 트리거신호가 제3카메라(130)측으로 발생되도록 할 수도 있다. 이 경우, 트리거센서(140)를 입력받은 제3카메라(130)는 인쇄된 웹(3)과 패턴롤(1) 상에 형성된 얼라인마크(M1,M2)를 촬영한다. 이렇게 하면, 얼라인마크들(M1,M2)이 중첩된 영상이 제3카메라(130)로부터 획득되는데, 이때 제어부(150)는 획득된 영상을 분석하여 웹 얼라인마크(M1)와 패턴롤 얼라인마크(M2)가 정확하게 일치된 상태로 중첩되도록 웹 얼라인마크(M1)의 위치를 기준으로 셋팅위치로 정한 다음 패턴롤(1)의 구동모터(M)의 회전을 제어하여 패턴롤 얼라인마크(M2)를 셋팅위치로 이동시킨다. 패턴롤 얼라인마크(M2)의 위치 이동은 상술한 바와 동일하므로 여기서의 상세한 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, if a predetermined time elapses immediately after printing is performed, the trigger signal may be automatically generated to the
또한, 패턴롤(1)에 원점마크(M3)가 형성된 경우, 제어부(150)는 원점감시센서(160)로부터 원점신호를 입력받은 후 제1카메라(110)와 제2카메라(120)로부터 입력되는 촬영데이터가 첫번째 패턴롤 얼라인마크(M2)인 것으로 판단하고, 이 패턴롤 얼라인마크(M2)에 대하여 위치를 셋팅한다. 이 경우, 인쇄시작점에서부터 정밀한 오차관리가 이루어질 수 있게 된다.In addition, when the origin mark M3 is formed on the pattern roll 1, the
이와 같이 얼라인마크들(M1,M2)들의 셋팅이 완료되면 제3단계로서 실운전을 수행하면서 다음과 같은 순서에 따라 웹 층간 정렬오차를 산출하여 실시간으로 보정한다.As such, when the setting of the alignment marks M1 and M2 is completed, the web-layer alignment error is calculated and corrected in real time according to the following procedure while performing a real operation as a third step.
먼저, 실운전 상태에서 트리거센서(140)가 패턴롤 얼라인마크(M2)를 인식하면 제1카메라(110)와 제2카메라(120)측으로 트리거신호가 발생되고, 트리거신호를 입력받은 제1카메라(110)와 제2카메라(120)는 인쇄직전 상태의 웹과 패턴롤 얼라인마크(M1,M2)들을 동시촬영한다. 제1카메라(110)와 제2카메라(120)에 의해 촬영된 영상정보는 제어부(150)로 전달되는데, 상기 제어부(150)는 제1카메라(110)와 제2카메라(120)로부터 획득된 영상정보를 분석하여 시운전시 설정된 셋팅위치와 실운전시 촬영된 얼라인마크들(M1,M2) 위치와의 위치편차로서 웹 층간 정렬오차를 산출한다. 이와 같이 웹 층간 정렬오차를 산출한 제어부(150)는 시운전시와 동일한 방법으로 인쇄가 이루어지기 이전에 패턴롤(1)의 구동모터(M)의 회전을 제어하여 패턴롤 얼라인마크(M2)를 위치편차 만큼 순간적으로 이동시킴으로써 웹 층간 정렬오차를 실시간으로 보상해 준다.First, when the
이와 같이, 본 발명은 웹(3)을 비롯한 제반부품들로부터 발생되는 모든 웹 층간 정렬오차가 인쇄가 이루어지기 직전에 실시간으로 보상되므로 웹 층간 인쇄의 정밀도가 매우 우수해진다.In this way, the present invention is very excellent in accuracy of web interlayer printing since all the web interlayer alignment errors generated from the various parts including the
이와 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상술하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.As described above, preferred embodiments of the present invention are described above with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art may modify the present invention without departing from the spirit of the present invention. Possible, such modifications will fall within the scope of the invention.
1...패턴롤 2...압입롤
3...웹 110...제1카메라
120...제2카메라 130...제3카메라
140...트리거센서 150...제어부
160...원점감시센서 M1...웹 얼라인마크
M2...패턴롤 얼라인마크 M3...원점마크1 ... pattern roll 2 ... press roll
3 ...
120 ...
140 ...
160 ... Home monitoring sensor M1 ... Web alignment mark
M2 ... Pattern align mark M3 ... Origin mark
Claims (5)
상기 웹과 패턴롤 상에 각각에 형성된 얼라인마크;
상기 패턴롤의 전방에 위치되어 웹 얼라인마크를 촬영하는 제1카메라;
상기 패턴롤의 전방에 위치되어 상기 제1카메라와 동시동작하면서 패턴롤 얼라인마크를 촬영하는 제2카메라;
상기 패턴롤의 후방에 위치되어 시운전시 웹에 인쇄된 웹 얼라인마크와 패턴롤 얼라인마크의 위치를 촬영하는 제3카메라;
상기 패턴롤의 전방에 설치되며, 패턴롤에 형성된 얼라인마크를 감지하여 상기 제1카메라 내지 제3카메라측에 작동신호를 발생시키는 트리거센서; 및
시운전시에는 제3카메라로부터 촬영정보를 전달받아 웹 얼라인마크와 정확하게 중첩될 수 있는 패턴롤 얼라인마크의 셋팅위치로 패턴롤 얼라인마크가 이동되도록 패턴롤의 구동모터의 회전을 제어하고, 실운전시에는 제1카메라와 제2카메라로부터 얼라인마크들의 촬영정보를 전달받아 상기 셋팅위치로부터 벗어난 얼라인마크들의 위치편차를 통해 웹 층간 정렬오차를 산출하여 패턴롤의 구동모터의 회전을 제어함으로써 상기 웹 층간 정렬오차를 실시간으로 보상해 주는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄기의 웹 층간 정렬오차 보상장치.In a roll-to-roll printing machine for printing a circuit product by passing a web between a pair of relatively rotating pattern rolls and a press-in roll,
An alignment mark formed on each of the web and the pattern roll;
A first camera positioned in front of the pattern roll to photograph a web alignment mark;
A second camera positioned in front of the pattern roll to photograph the pattern roll alignment mark while simultaneously operating with the first camera;
A third camera positioned at the rear of the pattern roll and photographing positions of a web align mark and a pattern roll align mark printed on the web during a trial run;
A trigger sensor which is installed in front of the pattern roll and detects an alignment mark formed on the pattern roll to generate an operation signal on the first to third cameras; And
During the trial operation, the rotation of the driving motor of the pattern roll is controlled so that the pattern roll alignment mark is moved to the setting position of the pattern roll alignment mark which can be accurately overlapped with the web alignment mark by receiving the shooting information from the third camera. In actual operation, the alignment information between the first and second cameras receives alignment marks from the first camera and the second camera to calculate web layer alignment errors through positional deviations of the alignment marks, thereby controlling the rotation of the driving motor of the pattern roll. And a control unit for compensating for the web inter-layer alignment error in real time.
상기 패턴롤의 일측에는 패턴롤 얼라인마크와 동일 원주상에 위치하는 원점마크가 더 형성되고,
상기 패턴롤의 전방에는 상기 원점마크를 인식하여 상기 제어부로 원점신호를 전송하는 원점감시센서가 더 설치된 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄기의 웹 층간 정렬오차 보상장치.The method of claim 1,
One side of the pattern roll is further formed with an origin mark located on the same circumference as the pattern roll alignment mark,
An apparatus for compensating for misalignment between web layers of a roll-to-roll printing machine, characterized in that an origin monitoring sensor is further provided at the front of the pattern roll to recognize the origin mark and transmit an origin signal to the controller.
웹과 패턴롤 상에 얼라인마크를 형성시키는 제1단계;
시운전 상태에서 제1 내지 제3카메라를 통해 촬영된 영상을 분석하여 웹 얼라인마크와 패턴롤 얼라인마크가 정확하게 중첩될 수 있도록 각 얼라인마크들의 위치를 셋팅하는 제2단계;
실운전 상태에서 제1카메라와 제2카메라로부터 얻어지는 얼라인마크들의 위치와 상기 제2단계에서의 셋팅된 위치로부터 산출되는 웹 층간 정렬오차를 실시간으로 보정하는 제3단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄기의 웹 층간 정렬오차 보상방법.In the web interlayer misalignment compensation method using the web interlayer misalignment compensation device of the roll-to-roll printing machine of claim 1,
Forming an alignment mark on the web and the pattern roll;
A second step of setting the positions of each alignment mark so that the web alignment mark and the pattern roll alignment mark can be accurately overlapped by analyzing the images photographed by the first to third cameras in the test driving state;
And a third step of correcting in real time a positional alignment mark obtained from the first camera and the second camera and an alignment error between web layers calculated from the position set in the second step. Compensation method for web interlayer misalignment of a roll-to-roll printing machine.
상기 제2단계는
제1카메라와 제2카메라가 각각 패턴롤을 통과하기 직전의 웹과 패턴롤에 형성된 얼라인마크들을 촬영하는 단계와,
제3카메라가 인쇄된 웹과 패턴롤에 형성된 얼라인마크들을 촬영하는 단계와,
제어부가 제3카메라로부터 영상정보를 전달받아 웹 얼라인마크와 패턴롤 얼라인마크가 정확하게 일치된 상태로 인쇄될 수 있도록 웹 얼라인마크를 기준으로 하는 셋팅위치를 산출하는 단계와,
제어부가 상기 셋팅위치에 패턴롤 얼라인마크가 위치하도록 패턴롤의 구동모터의 회전을 제어하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄기의 웹 층간 정렬오차 보상방법.The method of claim 3,
The second step
Photographing alignment marks formed on the web and the pattern roll immediately before the first camera and the second camera pass the pattern roll, respectively;
Photographing the alignment marks formed on the printed web and the pattern roll by the third camera,
Calculating a setting position based on the web alignment mark such that the control unit receives the image information from the third camera so that the web alignment mark and the pattern roll alignment mark can be printed in a state of being exactly matched;
And a control unit configured to control the rotation of the driving motor of the pattern roll so that the pattern roll alignment mark is located at the setting position.
상기 제3단계는
제1카메라와 제2카메라가 각각 패턴롤을 통과하기 직전의 웹과 패턴롤에 형성된 얼라인마크들을 촬영하는 단계와,
제어부가 제1카메라와 제2카메라로부터 영상정보를 전달받아 셋팅위치로부터 벗어난 얼라인마크들의 위치편차를 통해 웹 층간 정렬오차를 산출하는 단계와,
제어부가 패턴롤의 구동모터의 회전을 제어하여 패턴롤 얼라인마크를 위치편차만큼 이동시킴으로써 발생된 웹 층간 정렬오차를 실시간으로 보상해주는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄기의 웹 층간 정렬오차 보상방법.The method of claim 3,
The third step is
Photographing alignment marks formed on the web and the pattern roll immediately before the first camera and the second camera pass the pattern roll, respectively;
Calculating, by the controller, the web layer alignment error through the positional deviation of the alignment marks that are separated from the setting position by receiving the image information from the first camera and the second camera;
Compensating the web interlayer misalignment error of the roll-to-roll printing machine, characterized in that the control unit controls the rotation of the drive motor of the pattern roll to compensate in real time the interlayer misalignment caused by moving the pattern roll alignment mark by the positional deviation. Way.
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