KR20140089818A - 스크린 인쇄 장치 - Google Patents

Abstract

끊김 없이 이어진 필름에 일정 패턴을 연속하여 인쇄함으로써 작업 생산성을 높이고, 인쇄 품질도 높일 수 있는 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법이 개시된다. 개시된 스크린 인쇄 장치는, 권취된 필름을 풀어 공급하는 언와인딩 롤러(unwinding roller), 잉크가 스며들도록 구성되며 인쇄 패턴(pattern)이 형성된 스크린(screen)과, 상기 스크린을 팽팽하게 지지하는 스크린 프레임과, 상기 스크린 프레임을 전진 및 후진시키는 수단을 구비한 스크린 이동 유닛, 스크린 아래에 배치되고, 언와인딩 롤러로부터 공급된 필름을 스크린의 하측면과 마주보도록 지지하며, 스크린이 전진할 때 스크린의 이동 속도와 같은 속도로 필름을 전진 이동시키는 인쇄 롤러, 스크린의 폭 방향으로 연장되고 스크린의 위에 배치되며, 스크린이 전진할 때 인쇄 롤러에 지지된 필름에 밀착되도록 스크린을 가압하여 잉크로 필름의 표면에 인쇄 패턴을 인쇄하는 인쇄 스퀴지(squeegee), 필름에 인쇄된 인쇄 패턴을 건조시키는 건조 유닛, 및 인쇄 패턴이 건조된 필름을 다시 권취하여 수거하는 리와인딩 롤러(rewinding roller)를 구비한다.

Description

스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법{Apparatus and method for screen printing}

본 발명은 스크린 인쇄 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나로 이어져 연속 공급되는 필름에 패턴(pattern)을 인쇄하는 스크린 인쇄 장치와, 이 스크린 인쇄 장치에 의해 구현되는 스크린 인쇄 방법에 관한 것이다.

디스플레이 기기, 스마트폰 등 많은 전자기기에서 특정 패턴(pattern)이 인쇄된 합성수지 필름이 사용된다. 도 1은 종래에 필름에 일정 패턴을 스크린 인쇄하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 일정 패턴이 형성된 필름을 생산하기 위하여, 통상적으로 편평한 석션 다이(suction die)(8)에 사각형 시트(sheet) 형상으로 절단된 필름 시트(film sheet)(2)를 올리고, 공기 흡입으로 상기 필름 시트(2)를 석션 다이(8)에 고정 지지하고, 인쇄할 패턴(pattern)이 형성된 스크린(4)을 필름 시트(2)와 정렬하여 그 위에 적층하고, 잉크(ink)(미도시)를 스크린(4)에 뿌리고, 스퀴지(squeegee)(6)를 스크린(4)에 밀착시킨 채 스크린(4)의 일 측에서 타 측으로 밀어 잉크를 스크린(4)에 침투시킨다. 스크린(4)에 스며든 잉크가 필름 시트(2)에 인쇄되어 필름 시트(2) 표면에 일정 패턴이 형성된다.

그런데, 상술한 종래의 방법은 석션 다이(8)의 편평도를 매우 높은 정밀도 수준으로 유지하지 못하면 필름 시트(2)에 인쇄된 잉크의 두께 편차가 크게 발생하여 인쇄 품질이 저하될 수 있으며, 코팅 두께가 두꺼워질 수 밖에 없다.

또한, 롤(roll) 형태로 말려 있는 원단 필름을 시트 형태로 재단한 후 인쇄 과정을 진행하므로 생산성도 저하된다.

본 발명은, 끊김 없이 이어진 필름에 일정 패턴을 연속하여 인쇄함으로써 작업 생산성을 높이고, 인쇄 품질도 높일 수 있는 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법을 제공한다.

본 발명은, 권취된 필름을 풀어 공급하는 언와인딩 롤러(unwinding roller), 잉크가 스며들도록 구성되며 인쇄 패턴(pattern)이 형성된 스크린(screen)과, 상기 스크린을 팽팽하게 지지하는 스크린 프레임과, 상기 스크린 프레임을 전진 및 후진시키는 수단을 구비한 스크린 이동 유닛, 상기 스크린 아래에 배치되고, 상기 언와인딩 롤러로부터 공급된 필름을 상기 스크린의 하측면과 마주보도록 지지하며, 상기 스크린이 전진할 때 상기 스크린의 이동 속도와 같은 속도로 상기 필름을 전진 이동시키는 인쇄 롤러, 상기 스크린의 폭 방향으로 연장되고 상기 스크린의 위에 배치되며, 상기 스크린이 전진할 때 상기 인쇄 롤러에 지지된 필름에 밀착되도록 상기 스크린을 가압하여 상기 잉크로 상기 필름의 표면에 상기 인쇄 패턴을 인쇄하는 인쇄 스퀴지(squeegee), 상기 필름에 인쇄된 인쇄 패턴을 건조시키는 건조 유닛, 및 상기 인쇄 패턴이 건조된 필름을 다시 권취하여 수거하는 리와인딩 롤러(rewinding roller)를 구비하는 스크린 인쇄 장치를 제공한다.

본 발명의 스크린 인쇄 장치는, 상기 언와인딩 롤러와 상기 인쇄 롤러 사이에 마련되고, 상기 필름의 텐션(tension) 변화에 감응하여 승강하여 상기 필름의 텐션의 급격한 변화를 억제하는 댄서 롤러(dancer roller)을 더 구비할 수 있다.

상기 스크린 프레임을 전진 및 후진시키는 수단은, 상기 스크린 프레임을 지지하는 것으로, 상기 스크린 프레임의 이동 방향과 평행한 방향으로 연장된 한 쌍의 랙 기어(rack gear)를 구비한 무빙 프레임(moving frame), 상기 인쇄 롤러의 아래에 배치된 스크린 이동용 모터, 상기 상기 스크린 이동용 모터의 구동력에 의해 회전하는 한 쌍의 동력 전달 기어, 및 상기 한 쌍의 동력 전달 기어에 치합되고 상기 한 쌍의 랙 기어에 치합되며, 상기 인쇄 롤러의 양 측에 하나씩 배치되는 한 쌍의 피니언 기어(pinion gear)를 구비할 수 있다.

본 발명의 스크린 인쇄 장치는, 상기 필름에 인쇄되는 인쇄 패턴의 위치 오차를 줄이기 위하여 상기 필름을 상기 스크린에 대해 정렬시키는 필름 정렬 수단을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 스크린 인쇄 장치는, 상기 언와인딩 롤러로부터 공급된 필름이 상기 인쇄 롤러로 공급되도록 지지하는 인쇄전 정렬 롤러, 및 상기 필름에 인쇄되는 인쇄 패턴의 위치 오차를 줄이기 위하여 상기 필름을 상기 스크린에 대해 정렬시키는 필름 정렬 수단을 더 구비할 수 있다.

상기 필름 정렬 수단은, 상기 필름이 지지되는 롤러의 외주면에 상기 필름을 흡착시키는 필름 흡착 유닛, 상기 필름이 지지되는 롤러를 그 길이 방향으로 미세 이동시키는 미세 이동 유닛, 및 상기 스크린에 대한 상기 필름의 위치 오차를 감지하는 오차 감지 센서를 구비할 수 있다.

상기 필름 흡착 유닛은, 자신의 측면의 일 부분이 상기 필름을 접촉 지지하고, 상기 필름의 이송을 위해 회전하며, 자신의 측면 전체에 다수의 외측 통기구(通氣口)가 고르게 분포된 외측 실린더, 및 상기 외측 실린더의 내부에 배치되고, 회전하지 않으며, 자신의 측면 중에서 상기 외측 실린더의 일 부분을 마주보는 일 부분에 다수의 내측 통기구가 분포된 내측 실린더를 구비하고, 상기 내측 실린더의 내부 공간에 상압(常壓)보다 낮은 부압(負壓)이 형성되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 스크린 인쇄 장치는, 상기 스크린이 후진할 때에는 상기 인쇄 스퀴지를 상기 스크린에서 이격되게 상승시키고, 상기 스크린이 전진할 때에는 상기 인쇄 스퀴지를 하강시켜 상기 스크린을 가압하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 스크린 인쇄 장치는, 상기 인쇄 스퀴지의 경사각을 미세 조정할 수 있게 구성될 수 있다.

본 발명의 스크린 인쇄 장치는, 상기 스크린의 폭 방향으로 연장되고 상기 스크린의 위에 배치되며, 상기 스크린이 후진할 때에는 하강하여 상기 스크린의 표면에 잉크를 확산시키고, 상기 스크린이 전진할 때에는 상기 스크린에서 이격되게 상승하는 잉크 확산 스퀴지를 더 구비하고, 상기 스크린이 후진할 때 상기 잉크 확산 스퀴지의 말단과 상기 스크린 사이의 간격은 0 보다 크고 1mm 이내일 수 있다.

본 발명의 스크린 인쇄 장치는, 상기 언와인딩 롤러와 상기 인쇄 롤러 사이에 마련되고, 상기 필름이 그 폭 방향으로 편향되지 않도록 정렬하는 중앙 위치 정렬 유닛을 더 구비할 수 있다.

또한 본 발명은, 권취된 필름을 풀어 공급하는 언와인딩 롤러와, 인쇄 패턴이 형성된 스크린과, 상기 스크린 아래에 배치되어 상기 언와인딩 롤러로부터 공급된 필름을 상기 스크린의 하측면과 마주보도록 지지하는 인쇄 롤러를 이용한 스크린 인쇄 방법으로서, 상기 스크린의 위에 배치된 인쇄 스퀴지를 하강시켜 잉크가 스며든 상기 스크린을 상기 인쇄 롤러에 지지된 필름에 밀착시키는 인쇄 스퀴지 하강 단계, 및 상기 인쇄 스퀴지가 하강된 채로 상기 스크린과 상기 필름이 같은 속도로 전진하도록 상기 스크린을 전진시키고 상기 인쇄 롤러를 회전시켜 상기 필름에 상기 인쇄 패턴을 인쇄하는 스크린 및 필름 전진 단계를 구비하는 스크린 인쇄 방법을 제공한다.

본 발명의 스크린 인쇄 방법은, 상기 인쇄 스퀴지 하강 단계 및 상기 스크린 및 필름 전진 단계에 앞서서, 상기 스크린의 위에 배치된 잉크 확산 스퀴지를, 그 말단과 상기 스크린 사이의 간격이 0 보다 크고 1mm 이내가 되도록 하강시키는 잉크 확산 스퀴지 하강 단계, 및 상기 인쇄 롤러를 정지시켜 상기 필름의 이동을 정지시키고, 상기 잉크 확산 스퀴지는 하강된 채로 잉크가 투여된 상기 스크린을 후진시켜 상기 스크린에 상기 잉크를 확산시키고 스며들게 하는 스크린 후진 단계를 더 구비하되, 상기 잉크 확산 스퀴지 하강 단계, 상기 스크린 후진 단계, 상기 인쇄 스퀴지 하강 단계, 및 상기 스크린 및 필름 전진 단계를 그 순서대로 반복할 수 있다.

본 발명의 스크린 인쇄 방법은, 상기 스크린 및 필름 전진 단계 이후 및 상기 스크린 후진 단계에 앞서서 상기 인쇄 스퀴지를 상기 스크린에서 이격되도록 상승시키는 인쇄 스퀴지 상승 단계를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 스크린 인쇄 방법은, 상기 스크린 후진 단계 이후 및 상기 인쇄 스퀴지 하강 단계에 앞서서 상기 잉크 확산 스퀴지를 상기 스크린으로부터 더 멀리 이격되도록 상승시키는 잉크 확산 스퀴지 상승 단계를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법에 의하면, 필름을 편평한 다이(die)에 지지하는 과정, 및 필름을 시트 형태로 재단하는 과정을 포함하지 않으며, 끊임 없이 이어진 필름에 일정 패턴을 연속하여 인쇄할 수 있다. 따라서, 인쇄 작업의 생산성과 인쇄 품질을 높일 수 있다.

도 1은 종래에 필름에 일정 패턴을 스크린 인쇄하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스크린 인쇄 장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2의 III-III에 따른 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 인쇄전 정렬 롤러 및 인쇄 롤러를 개략 도시한 단면도이다.
도 6은 도 2의 스크린 프레임(screen frame)과 이를 지지하는 무빙 프레임(moving frame)을 도시한 평면도이다.
도 7 내지 도 9는 도 2의 스크린 인쇄 장치를 이용한 스크린 인쇄 과정을 순차적으로 도시한 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스크린 인쇄 장치 및 스크린 인쇄 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스크린 인쇄 장치를 도시한 구성도이고, 도 3은 도 2의 III-III에 따른 단면도이고, 도 4 및 도 5는 도 2의 제1 인쇄 정렬 롤러 및 제2 인쇄 정렬 롤러를 개략 도시한 단면도이며, 도 6은 도 2의 스크린 프레임(screen frame)과 이를 지지하는 무빙 프레임(moving frame)을 도시한 평면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 다른 스크린 인쇄 장치(10)는 끊김 없이 연속적으로 공급되는 필름(1)에 인쇄 패턴(58)(도 6 참조)를 인쇄하는 장치로서, 언와인딩 롤러(11) 및 리완딩 롤러(97)을 포함하는 필름 가이드 유닛, 중간 공급 유닛(20), 댄서 롤러(23), 중앙 위치 정렬 유닛(26), 인쇄전 정렬 롤러(30), 인쇄 롤러(40), 스크린 이동 유닛(55), 잉크 확산 스퀴지(squeegee)(80), 인쇄 스퀴지(83), 건조 유닛(96), 및 제어 유닛(98)을 구비한다. 중앙 위치 정렬 유닛(26), 인쇄전 정렬 롤러(30), 인쇄 롤러(40), 및 스크린 이동 유닛(55)은 다이(die)(25)에 지지된다.

언와인딩 롤러(11)는 권취되어 롤(roll) 형태로 말려있는 필름(1)을 풀어 인쇄 작업용으로 공급한다. 언와인딩 롤러(11)에서 풀린 필름(1)은 제1 및 제2 가이드롤러(14, 15)에 의해 한정되는 이송 경로를 따라 중간 공급 유닛(20)으로 진입한다.

언와인딩 롤러(11)와 중간 공급 유닛(20) 사이에 스플라이싱 유닛(slicing unit)(미도시)이 구비될 수 있다. 스플라이싱 유닛에서는 언와인딩 롤러(11)에 권취된 필름(1)이 모두 풀려 공급되어 다른 언와인딩 롤러(11)로 교체된 때 앞서 진행하는 필름(1)의 말단과 나중에 진행하는 필름(1)의 선단을 서로 이어주는 작업이 수행된다. 중간 공급 유닛(20)은 회전 구동 롤러(21), 및 이에 밀착되어 상기 필름(1)이 통과하는 닙(nip)을 형성하는 닙 롤러(22)를 구비하며, 상기 회전 구동 롤러(21)가 회전하여 필름(1)을 댄서 롤러(23)로 공급한다.

댄서 롤러(23)는 필름(1)의 텐션(tension), 즉 장력의 변화에 감응하여 승강함으로써 필름(1)의 텐션의 급격한 변화를 억제한다. 중간 공급 유닛(20)과 제3 가이드 롤러(16) 사이에서 필름(1)에 접촉 지지되는 댄서 롤러(23)는, 필름(1)의 텐션과 댄서 롤러(23)의 자중(自重)이 힘의 평형을 이루는 높이(level)에 위치하고, 필름(1)의 텐션이 약해지면 하강하며, 필름(1)의 텐션이 강해지면 상승한다. 댄서 롤러(23)는 하한점과 상한점 사이에서 승강 가능하다. 도 2에서 실선으로 도시된 댄서 롤러(23)의 위치가 상기 하한점을 나타내고, 이점 쇄선으로 도시된 댄서 롤러(23)의 위치가 상기 상한점을 나타낸다. 도 2에 도시되진 않았으나 댄서 롤러(23)의 승강은 Z축과 평행한 방향으로 연장된 가이드(guide)에 의해 안내될 수 있다. 인쇄 롤러(40)가 정지하면 필름(1)의 텐션이 약해져 하강하며 필름(1)을 축적하고, 인쇄 롤러(40)가 회전하여 필름(1)이 전진하면 필름(1)의 텐션이 강해져 상승하며 필름(1)을 공급한다.

댄서 롤러(23)를 통과한 필름(1)은 제4 가이드 롤러(17)를 거쳐 중앙 위치 정렬 유닛(26)을 통과한다. 중앙 위치 정렬 유닛(26)은 필름(1)이 그 폭 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 편향되지 않도록 필름(1)을 정렬한다. 도시되진 않았으나, 필름(1)의 Y축과 평행한 방향의 편향 정도를 감지하는 편향 감지 센서가 상기 필름(1)의 진행 경로상 상기 중앙 위치 정렬 유닛(26)에 앞서서 구비되며, 상기 편향 감지 센서에 의해 감지된 편향 정도에 기초하여 제어 유닛(98)이 중앙 위치 정렬 유닛(26)의 동작을 제어한다.

중앙 위치 정렬 유닛(26)을 통과한 필름(1)은 인쇄전 정렬 롤러(30)와 인쇄 롤러(40)를 차례로 통과한다. 인쇄 롤러(40)는 스크린(56)의 아래에 배치되고, 중앙 위치 정렬 유닛(26)을 통과한 필름(1)을 스크린(56)의 하측면과 마주보도록 지지한다. 또한, 스크린(56)이 전진할 때, 즉 X축 양(+)의 방향과 평행한 방향으로 이동할 때 스크린(56)의 이동 속도와 같은 속도로 필름(1)을 전진 이동시킨다. 필름(1)을 전진 이동시키기 위하여 인쇄 롤러(40), 보다 구체적으로는 인쇄 롤러(40)의 외측 실린더(44)를 회전 구동하는 인쇄 롤러 구동 모터(47)가 구비된다. 인쇄 롤러 샤프트(48)가 상기 모터(47)에 의해 회전 구동되어 외측 실린더(44)가 회전하며, 상기 모터(47)의 구동에 불구하고 내측 실린더(31)는 회전하지 않는다.

스크린 인쇄 장치(10)는 필름(1)에 인쇄되는 인쇄 패턴(58)(도 6 참조)의 위치 오차를 줄이기 위하여 인쇄 롤러(40)를 그 길이 방향, 즉 Y축에 평행한 방향으로 미세 이동시켜 인쇄 롤러(40)에 지지되는 필름(1)을 스크린(56)에 대해 정렬시키는 제1 필름 정렬 수단을 더 구비한다. 상기 제1 필름 정렬 수단은 인쇄 롤러(40)의 외주면에 필름(1)을 흡착시키는 제1 필름 흡착 유닛과, 인쇄 롤러(40)를 그 길이 방향으로 이동시키는 제1 미세 이동 유닛과, 스크린(56)에 대한 필름(1)의 위치 오차를 감지하는 제1 오차 감지 센서(38)를 구비한다.

도 2, 도 3, 및 도 5를 참조하면, 제1 필름 흡착 유닛은 외측 실린더(44)와, 외측 실린더(44) 내부에 배치되는 내측 실린더(41)와, 상기 내측 실린더(41)의 내부 공간과 연결된 흡기 파이프(50)와, 상기 흡기 파이프(50)에 연결된 흡기 펌프(미도시)를 구비한다. 외측 실린더(44)는 자신의 측면 일 부분이 필름(1)을 접촉 지지하고, 상술한 바와 같이 인쇄 롤러 구동 모터(47)의 구동력에 의해 회전 하여 필름(1)을 이송한다. 외측 실린더(44)의 측면 전체에 다수의 외측 통기구(通氣口)(45)가 고르게 분포된다.

이에 반해, 내측 실린더(41)는 인쇄 롤러 구동 모터(47)의 구동력이 전달되지 않아 회전하지 않으며, 자신의 측면 중에서, 외측 실린더(44)의 상기 일 부분, 즉 필름(1)을 접촉 지지하는 부분을 마주보는 일 부분에만 다수의 내측 통기구(通氣口)(42)가 분포된다. 따라서, 상기 흡기 펌프가 작동하면 내측 실린더(41)의 내부 공간에 상압(常壓)보다 낮은 부압(負壓)이 형성되어 도 5의 화살표와 같이 공기가 흡기되며, 이로써 필름(1)이 외측 실린더(44)의 상기 일 부분에 밀착된다. 한편, 외측 실린더(44)가 회전하여 필름(1)이 전진하더라도 상기 내측 통기구(42)들과 가깝게 마주보는 외측 실린더(44)의 일 부분에는 항상 외측 통기구(45)들이 형성되어 있으므로 필름(1)의 흡착력이 유지될 수 있다.

상기 제1 미세 이동 유닛은 인쇄 롤러 정렬용 모터(52)를 구비하며, 상기 모터(52)의 회전 방향에 따라 인쇄 롤러 샤프트(48) 및 이에 결합된 인쇄 롤러(40)를 Y축 양(+)의 방향 또는 음(-)의 방향과 평행한 방향으로 미세 이동시킨다. 상기 제1 오차 감지 센서(38)는 예컨대, CCD 카메라를 구비하는 비전 센서(vision sensor)일 수 있다. 상기 CCD 카메라는 인쇄 롤러(40)에 지지되기 전의 필름(1)의 진행 궤도를 촬상(撮像)할 수 있다. 제어 유닛(98)은 제1 오차 감지 센서(38)를 통해 스크린(56)에 대한 필름(1)의 위치 오차를 감지하면 그 위치 오차를 줄이는 방향으로 인쇄 롤러(40)가 미세 이동하도록 인쇄 롤러 정렬용 모터(52)의 작동을 제어한다. 상기 제1 필름 흡착 유닛은 스크린 인쇄 장치(10)의 동작 중에 계속 작동하고 있으므로, 인쇄 롤러(40)의 외측 실린더(44)에 흡착된 필름(1)은 Y축과 평행한 방향으로 미세 이동하는 인쇄 롤러(40)를 따라 이동하여 스크린(56)에 정렬된다.

인쇄전 정렬 롤러(30)는 중앙 위치 정렬 유닛(26)을 통과한 필름(1)이 인쇄 롤러(40)로 공급되도록 지지한다. 스크린 인쇄 장치(10)는 상기 제1 필름 정렬 수단에 더하여, 필름(1)에 인쇄되는 인쇄 패턴(58)(도 6 참조)의 위치 오차를 줄이기 위하여 인쇄전 정렬 롤러(30)를 그 길이 방향, 즉 Y축에 평행한 방향으로 미세 이동시켜 인쇄 롤러(40)에 지지되는 필름(1)을 스크린(56)에 대해 정렬시키는 제2 필름 정렬 수단을 더 구비한다. 상기 제1 필름 정렬 수단과 유사하게, 상기 제2 필름 정렬 수단도 인쇄전 정렬 롤러(30)의 외주면에 필름(1)을 흡착시키는 제2 필름 흡착 유닛과, 인쇄전 정렬 롤러(30)를 그 길이 방향으로 이동시키는 제2 미세 이동 유닛과, 스크린(56)에 대한 필름(1)의 위치 오차를 감지하는 제2 오차 감지 센서(28)를 구비한다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 제2 필름 흡착 유닛은 외측 실린더(34)와, 외측 실린더(34) 내부에 배치되는 내측 실린더(31)와, 상기 내측 실린더(31)의 내부 공간과 연결된 흡기 파이프(미도시)와, 상기 흡기 파이프에 연결된 흡기 펌프(미도시)를 구비한다. 외측 실린더(34)는 자신의 측면 일 부분이 필름(1)을 접촉 지지하고, 인쇄전 정렬 롤러 구동 모터(미도시)의 구동력에 의해 회전 하여 필름(1)을 이송한다. 외측 실린더(34)의 측면 전체에 다수의 외측 통기구(通氣口)(35)가 고르게 분포된다. 이에 반해, 내측 실린더(31)는 상기 인쇄전 정렬 롤러 구동 모터의 구동력이 전달되지 않아 회전하지 않으며, 자신의 측면 중에서, 외측 실린더(34)의 상기 일 부분, 즉 필름(1)을 접촉 지지하는 부분을 마주보는 일 부분에만 다수의 내측 통기구(通氣口)(32)가 분포된다. 따라서, 상기 흡기 펌프가 작동하면 내측 실린더(31)의 내부 공간에 상압(常壓)보다 낮은 부압(負壓)이 형성되어 도 4의 화살표와 같이 공기가 흡기되며, 이로써 필름(1)이 외측 실린더(34)의 상기 일 부분에 밀착된다. 한편, 외측 실린더(34)가 회전하여 필름(1)이 전진하더라도 상기 내측 통기구(32)들과 가깝게 마주보는 외측 실린더(34)의 일 부분에는 항상 외측 통기구(35)들이 형성되어 있으므로 필름(1)의 흡착력이 유지될 수 있다.

상기 제2 미세 이동 유닛도 상기 제1 미세 이동 유닛과 유사하게 인쇄전 정렬 롤러 정렬용 모터(미도시)를 구비하며, 상기 모터의 회전 방향에 따라 인쇄전 정렬 롤러(30)가 Y축 양(+)의 방향 또는 음(-)의 방향과 평행한 방향으로 미세 이동한다. 상기 제2 오차 감지 센서(28)는 예컨대, CCD 카메라를 구비하는 비전 센서(vision sensor)일 수 있다. 상기 CCD 카메라는 인쇄전 정렬 롤러(30)에 지지되기 전의 필름(1)의 진행 궤도를 촬상(撮像)할 수 있다. 제어 유닛(98)은 제2 오차 감지 센서(28)를 통해 스크린(56)에 대한 필름(1)의 위치 오차를 감지하면 그 위치 오차를 줄이는 방향으로 인쇄전 정렬 롤러(30)가 미세 이동하도록 상기 인쇄전 정렬 롤러 정렬용 모터(미도시)의 작동을 제어한다. 상기 제2 필름 흡착 유닛은 스크린 인쇄 장치(10)의 동작 중에 계속 작동하고 있으므로, 인쇄전 정렬 롤러(30)의 외측 실린더(34)에 흡착된 필름(1)은 Y축과 평행한 방향으로 미세 이동하는 인쇄전 정렬 롤러(30)를 따라 이동하여 스크린(56)에 정렬된다. 한편, 도 2에 도시된 스크린 인쇄 장치(10)는 인쇄전 정렬 롤러(30)를 구비하여 필름(1)의 위치 정렬 정확도를 높이고 있으나, 본 발명의 스크린 인쇄 장치에 반드시 인쇄전 정렬 롤러가 구비되어야 하는 것은 아니다.

도 2, 도 3, 및 도 6을 참조하면, 스크린 이동 유닛(55)은 스크린(56), 스크린 프레임(60), 및 스크린 프레임(60)을 전진 및 후진시키는 수단을 구비한다. 스크린(56)은 예컨대, 직물처럼 인쇄용 잉크가 스며들 수 있게 구성된다. 스크린(56)에는 특정 디자인의 인쇄 패턴(pattern)(58)이 형성된다. 스크린 프레임(60)은 사각형 창틀과 유사한 형태로서, 스크린(56)의 외주변을 스크린 고정 기구(62)로 고정하여 스크린(56)이 쳐지지 않도록 팽팽하게 지지한다. 스크린 고정 기구(62)를 이용하여 스크린(56)을 스크린 프레임(60)에 분리 가능하게 고정할 수 있다.

스크린 프레임(60)을 전진 및 후진시키는 수단은 무빙 프레임(64), 스크린 이동용 모터(74), 한 쌍의 동력 전달 기어(76), 및 한 쌍의 피니언 기어(pinion gear)(78)를 구비한다. 무빙 프레임(64)은 스크린 프레임(60)보다 큰 사각 형상의 프레임으로 스크린 연결 기구(68)를 통해 스크린 프레임(60)을 연결 지지한다. 스크린 정렬 기구(69)를 이용하여 스크린 연결 기구(68)의 위치를 조정함으로써 스크린 프레임(60)의 위치를 미세 조정하여 정렬할 수 있다. 무빙 프레임(64)의 X축과 평행한 방향으로 연장된 한 쌍의 빔(beam)의 아래에는 각각 랙 기어(rack gear)(66)가 마련된다. 상기 한 쌍의 랙 기어(66)는 상기 한 쌍의 피니언 기어(78)와 치합된다. 따라서, 한 쌍의 피니언 기어(78)가 회전함에 따라 무빙 프레임(64)이 X축 양(+)의 방향과 평행한 방향으로 전진하거나, X축 음(-)의 방향과 평행한 방향으로 후진한다.

무빙 프레임(64)의 4곳의 코너(corner)에는 LM 가이드(71)가 구비되고, 상기 LM 가이드(71)는 X축과 평행한 방향으로 직선 연장된 LM 가이드 레일(72)에 슬라이딩(sliding) 가능하게 체결된다. LM 가이드 레일(72)과 LM 가이드(71)에 의해 무빙 프레임(64)의 전진 및 후진 시 정확하게 경로가 안내된다.

스크린 이동용 모터(74)는 인쇄 롤러(40)의 아래에 배치된다. 상기 모터(74)의 샤프트(75)는 Y축과 평행하게 연장되며, 한 쌍의 동력 전달 기어(76)의 회전 중심에 체결된다. 한 쌍의 피니언 기어(78)는 아래로는 상기 한 쌍의 동력 전달 기어(76)에 치합되고 위로는 상기 한 쌍의 랙 기어(66)에 치합되며, 인쇄 롤러(40)의 길이 방향 양 측에 하나씩 배치된다. 제어 유닛(98)이 스크린 이동용 모터(74)의 작동을 제어하여 무빙 프레임(64)을 X축과 평행한 방향으로 이동시킴으로써 스크린(56)이 전진 또는 후진한다. 제어 유닛(98)은 인쇄 롤러 구동 모터(47) 및 스크린 이동용 모터(74)의 작동을 함께 제어하여, 스크린(56)이 전진할 때에는 필름(1)이 스크린(56)의 이동 속도와 동일한 속도로 진행하도록 하고, 스크린(56)이 후진할 때에는 필름(1)이 진행을 멈추도록 한다.

도 2 및 도 3을 다시 참조하면, 잉크 확산 스퀴지(80)와 인쇄 스퀴지(83)는 스크린(56)의 폭 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 연장되고, 스크린(56)의 위에 배치된다. 잉크 확산 스퀴지(80) 및 인쇄 스퀴지(83)의 말단은 예컨대, 고무와 같은 탄성 소재로 형성된다. 잉크 확산 스퀴지(80)는 스크린(56)이 후진할 때 하강하여 스크린(56)의 표면에 잉크를 확산시킨다. 인쇄 스퀴지(83)는 스크린(56)이 전진할 때 인쇄 롤러(40)에 지지된 필름(1)에 밀착되도록 스크린(56)을 가압하여 스크린(56)에 스며들어 있는 잉크로 필름(1)의 표면에 인쇄 패턴(58)(도 6 참조)을 인쇄한다.

스크린 인쇄 장치(10)는 상기 잉크 확산 스퀴지(80)와 인쇄 스퀴지(83)를 승강시키는 구성을 구비한다. 구체적으로, 다이(25)에 지지되는 한 쌍의 측벽(86)에는 각각 승강 구동용 모터(87)가 고정되고, 승강 구동용 모터(87)의 구동력에 의해 Z축과 평행한 방향, 즉 수직 방향으로 연장된 볼 스크류(ball screw)(89)가 회전할 수 있다. 잉크 확산 스퀴지(80)를 지지하는 잉크 확산 스퀴지 미세 승강부(90)와, 인쇄 스퀴지(83)를 지지하는 인쇄 스퀴지 미세 승강부(92)는 볼 스크류(89)가 회전하면 그 회전 방향에 따라 승강한다.

한편, 상기 잉크 확산 스퀴지 미세 승강부(90)는 잉크 확산 스퀴지(80)를 미세하게 승강 구동할 수 있고, 상기 인쇄 스퀴지 미세 승강부(92)는 인쇄 스퀴지(83)를 미세하게 승강 구동할 수 있다. 또한, 인쇄 스퀴지 미세 승강부(92)는 제어 유닛(98)에 의해 작동이 제어되는 인쇄 스퀴지 틸팅용 실린더(94)를 구비하여 인쇄 스퀴지(83)의 경사각을 미세하게 조정할 수 있다. 제어 유닛(98)은 스크린 인쇄 장치(10)가 작동을 개시하면 승강 구동용 모터(87)의 작동을 제어하여 잉크 확산 스퀴지(80)와 인쇄 스퀴지(83)가 스크린(56)에 닿지 않도록 잉크 확산 스퀴지 미세 승강부(90)와 인쇄 스퀴지 미세 승강부(92)를 하강시킨다. 이 상태가 인쇄 준비 위치이다.

제어 유닛(98)은 잉크 확산 스퀴지 미세 승강부(90)의 작동을 제어하여 스크린(56)이 후진할 때에는 잉크 확산 스퀴지(80)를 스크린(56)에 닿을 정도로 하강시키고, 스크린(56)이 전진할 때에는 잉크 확산 스퀴지(80)를 상기 인쇄 준비 위치까지 상승시킨다. 이때 잉크 확산 스퀴지(80)의 말단과 스크린(56) 사이의 간격(G)(도 7 참조)은 0 보다 크고 1mm 이내가 된다. 또한, 제어 유닛(98)는 인쇄 스퀴지 미세 승강부(92)의 작동을 제어하여 스크린(56)이 전진할 때에는 스크린(56)이 인쇄 롤러(40)에 지지된 필름(1)에 밀착되도록 인쇄 스퀴지(82)를 하강시키고, 스크린(56)이 후진할 때에는 인쇄 스퀴지(82)를 상기 인쇄 준비 위치까지 상승시킨다. 또한, 제어 유닛(98)은 스크린 인쇄 장치(10)가 작동을 멈추면 승강 구동용 모터(87)의 작동을 제어하여 잉크 확산 스퀴지 미세 승강부(90)와 인쇄 스퀴지 미세 승강부(92)를 원래의 위치로 상승시킨다.

건조 유닛(96)은 인쇄 롤러(40)를 통과한 필름(1)에 인쇄된 인쇄 패턴(58)(도 6 참조)을 열 또는 공기 순환으로 건조시킨다. 리와인딩 롤러(rewinding roller)(97)는 건조 유닛(96)을 통과하여 표면의 인쇄 패턴(58)이 건조된 필름(1)을 다시 롤(roll) 형태로 권취하여 수거한다.

한편, 도면에서는 상기 인쇄롤러 및 스크린 이동 유닛의 구성은 상기 언와인딩 롤러와 리와인딩 롤러 사이에 하나가 배치되는 것을 예시하고 있으나, 본 발명은 상기 인쇄롤러 및 스크린 이동 유닛의 구성이 복수개로 배치시킬 수 있는 것은 명백하다.

특히, 여러 모양 또는 색깔의 스크린 인쇄가 필요한 경우, 상기 인쇄롤러 및 스크린 이동 유닛의 구성을 복수개로 배치할 수 있고, 이 경우 전체 스크린 인쇄 장치의 전체 사이즈가 감소하고, 스크린 인쇄 시간이 단축되며, 보다 정밀한 인쇄가 가능하다.

도 7 내지 도 9는 도 2의 스크린 인쇄 장치를 이용한 스크린 인쇄 과정을 순차적으로 도시한 구성도로서, 이하에서 이 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스크린 인쇄 방법을 상세하게 설명한다. 도 2 및 도 7을 참조하면, 스크린(56)은 초기에 전방 단부(56a)가 후방 단부(56b)보다 인쇄 롤러(40)에서 멀리 이격된 상태, 즉 전진되어 있는 상태이다. 스크린 인쇄 장치(10)의 동작을 시작하기 전에 스크린(56) 위에 인쇄용 잉크가 투여된다.

스크린 인쇄 장치(10)가 작동을 개시하면 상술한 바와 같이 잉크 확산 스퀴지(80)와 인쇄 스퀴지(83)가 인쇄 준비 위치까지 하강하고, 잉크 확산 스퀴지(80)는 그 말단이 스크린(56)에 닿을 정도까지 하강한다. 이때, 잉크 확산 스퀴지(80)의 말단과 스크린(56) 사이의 간격(G)은 0 보다 크고 1mm 이내가 된다. 이 단계를 잉크 확산 스퀴지 하강 단계라 한다.

그리고, 인쇄 롤러(40)의 회전이 정지되어 필름(1)의 이동이 정지되고, 잉크 확산 스퀴지(80)는 하강한 채로 스크린(56)이 후진, 즉 X축 음(-)의 방향과 평행한 방향으로 이동한다. 이로 인해 스크린(56)에 투여(投與)된 잉크가 스크린(56) 표면에 확산되고 스며든다. 이 단계를 스크린 후진 단계라 한다. 스크린 후진 단계에서는 스크린(56)과 필름(1)은 이격된다.

도 2 및 도 8을 참조하면, 스크린(56)의 후진이 정지되고 잉크 확산 스퀴지(80)가 스크린(56)으로부터 멀리 이격되도록 상승한다. 상기한 인쇄 준비 위치까지 상승할 수도 있다. 이 단계를 잉크 확산 스퀴지 상승 단계라 한다. 그리고, 인쇄 스퀴지(83)가 하강하여 스크린(56)을 가압함으로써 스크린(56)이 인쇄 롤러(40)에 지지된 필름(1)에 밀착된다. 이 단계를 인쇄 스퀴지 하강 단계라 한다.

그리고, 인쇄 스퀴지(83)는 하강하고 잉크 확산 스퀴지(80)는 상승한 채로 스크린(56)이 전진하고 인쇄 롤러(40)는 회전하여 필름(1)도 전진한다. 이때 스크린(56)의 이동 속도와 필름(1)의 이동 속도는 같아지도록 제어된다. 이 단계를 스크린 및 필름 전진 단계라 한다. 스크린 및 필름 전진 단계에서 스크린(56)에 스며든 잉크가 인쇄 스퀴지(83)에 의해 가압되어 인쇄 패턴(58)(도 6 참조)을 통해 필름(1)으로 배출되어 필름(1) 표면에 인쇄 패턴(58)이 인쇄된다.

도 2 및 도 9를 참조하면, 스크린(56)의 전진과 필름(1)의 전진이 정지되고 인쇄 스퀴지(83)가 스크린(56)에서 이격되도록 상승한다. 상기한 인쇄 준비 위치까지 상승할 수도 있다. 이 단계를 인쇄 스퀴지 상승 단계라 한다. 이상에서 순차적으로 설명한 상기 잉크 확산 스퀴지 하강 단계, 스크린 후진 단계, 잉크 확산 스퀴지 상승 단계, 인쇄 스퀴지 하강 단계, 스크린 및 필름 전진 단계, 인쇄 스퀴지 상승 단계는 그 순서대로 반복되어 끊김 없이 이어진 필름(1)에 인쇄 패턴(58)이 인쇄된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 스크린 인쇄 장치 11: 언와인딩 롤러
23: 댄서 롤러 26: 중앙 위치 정렬 유닛
30: 인쇄전 정렬 롤러 40: 인쇄 롤러
55: 스크린 이동 유닛 56: 스크린
66: 랙 기어 78: 피니언 기어
80: 잉크 확산 스퀴지 83: 인쇄 스퀴지

Claims (12)

1. 필름을 롤루롤 방식으로 이송시키는 필름 가이드 유닛;
   상기 가이드 유닛을 통하여 공급된 필름을 흡착하여, 상기 필름을 전진 이동시키는 인쇄 롤러;
   상기 인쇄 롤러 상측에 배치되며, 잉크가 스며들도록 구성되며 인쇄 패턴(pattern)이 형성된 스크린(screen);
   상기 인쇄 롤러가 필름을 전진시키는 속도와 같은 속도로 상기 필름을 전진시키는 스크린 이동 유닛; 및
   상기 스크린이 전진할 때 상기 스크린을 가압하여 상기 잉크로 상기 필름의 표면에 상기 인쇄 패턴을 인쇄하는 인쇄 스퀴지(squeegee);
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 인쇄 롤러 전방에는, 상기 필름의 텐션(tension) 변화에 감응하여 승강하여 상기 필름의 텐션의 급격한 변화를 억제하는 댄서 롤러(dancer roller)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 스크린 이동 유닛은:
   상기 스크린을 지지하는 스크린 프레임;
   상기 스크린 프레임을 지지하는 것으로, 상기 스크린 프레임의 이동 방향과 평행한 방향으로 연장된 한 쌍의 랙 기어(rack gear)를 구비한 무빙 프레임(moving frame);
   스크린 이동용 모터;
   상기 스크린 이동용 모터의 구동력에 의해 회전하는 한 쌍의 동력 전달 기어; 및,
   상기 한 쌍의 동력 전달 기어에 치합되고 상기 한 쌍의 랙 기어에 치합되며, 상기 인쇄 롤러의 양 측에 하나씩 배치되는 한 쌍의 피니언 기어(pinion gear);를 구비한 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 필름에 인쇄되는 인쇄 패턴의 위치 오차를 줄이기 위하여 상기 필름을 상기 스크린에 대해 정렬시키는 필름 정렬 수단;을 더 구비하고,
   상기 필름 정렬 수단은:
   상기 필름이 지지되는 롤러의 외주면에 상기 필름을 흡착시키는 필름 흡착 유닛;
   상기 필름이 지지되는 롤러를 그 길이 방향으로 미세 이동시키는 미세 이동 유닛; 및,
   상기 스크린에 대한 상기 필름의 위치 오차를 감지하는 오차 감지 센서;를 구비하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 필름 흡착 유닛은:
   상기 필름의 이송을 위해 회전하며, 일 부분이 상기 필름을 접촉 지지하는 측면을 가지고, 상기 측면 전체에 다수의 외측 통기구(通氣口)가 분포된 외측 실린더; 및,
   상기 외측 실린더의 내부에 배치되고, 회전하지 않으며, 측면 중에서 상기 외측 실린더의 일 부분을 마주보는 일 부분에 다수의 내측 통기구가 분포된 내측 실린더;를 구비하고,
   상기 내측 실린더의 내부 공간에 상압(常壓)보다 낮은 부압(負壓)이 형성되며,
   상기 미세 이동 유닛은:
   상기 내측 실린더와 결합된 인쇄 롤러 샤프트와;
   상기 인쇄롤러 샤프트를 전진 및 후진시키는 인쇄 롤러 정렬용 모터;
   를 구비한 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 장치.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 스크린이 후진할 때에는 상기 인쇄 스퀴지를 상기 스크린에서 이격되게 상승시키고, 상기 스크린이 전진할 때에는 상기 인쇄 스퀴지를 하강시켜 상기 스크린을 가압하도록 구성된 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 스크린의 폭 방향으로 연장되고 상기 스크린의 위에 배치되며, 상기 스크린이 후진할 때에는 하강하여 상기 스크린의 표면에 잉크를 확산시키고, 상기 스크린이 전진할 때에는 상기 스크린에서 이격되게 상승하는 잉크 확산 스퀴지를 더 구비하고,
   상기 스크린이 후진할 때 상기 잉크 확산 스퀴지의 말단과 상기 스크린 사이의 간격은 0 보다 크고 1mm 이내인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 장치.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 필름 가이드 유닛은:
   권취된 필름을 풀어 공급하는 언와인딩 롤러와;
   상기 인쇄 패턴이 건조된 필름을 다시 권취하여 수거하는 리와인딩 롤러(rewinding roller);를 포함하고,
   상기 언와인딩 롤러와 상기 인쇄 롤러 사이에 마련되고, 상기 필름이 그 폭 방향으로 편향되지 않도록 정렬하는 중앙 위치 정렬 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 장치.
9. 권취된 필름을 풀어 공급하는 언와인딩 롤러와, 인쇄 패턴이 형성된 스크린과, 상기 스크린 아래에 배치되어 상기 언와인딩 롤러로부터 공급된 필름을 상기 스크린의 하측면과 마주보도록 지지하는 인쇄 롤러를 이용한 스크린 인쇄 방법으로서,
   상기 스크린의 위에 배치된 인쇄 스퀴지를 하강시켜 잉크가 스며든 상기 스크린을 상기 인쇄 롤러에 지지된 필름에 밀착시키는 인쇄 스퀴지 하강 단계; 및,
   상기 인쇄 스퀴지가 하강된 채로 상기 스크린과 상기 필름이 같은 속도로 전진하도록 상기 스크린을 전진시키고 상기 인쇄 롤러를 회전시켜 상기 필름에 상기 인쇄 패턴을 인쇄하는 스크린 및 필름 전진 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 인쇄 스퀴지 하강 단계 및 상기 스크린 및 필름 전진 단계에 앞서서,
    상기 스크린의 위에 배치된 잉크 확산 스퀴지를, 그 말단과 상기 스크린 사이의 간격이 0 보다 크고 1mm 이내가 되도록 하강시키는 잉크 확산 스퀴지 하강 단계; 및,
    상기 인쇄 롤러를 정지시켜 상기 필름의 이동을 정지시키고, 상기 잉크 확산 스퀴지는 하강된 채로 잉크가 투여된 상기 스크린을 후진시켜 상기 스크린에 상기 잉크를 확산시키고 스며들게 하는 스크린 후진 단계;를 더 구비하되,
    상기 잉크 확산 스퀴지 하강 단계, 상기 스크린 후진 단계, 상기 인쇄 스퀴지 하강 단계, 및 상기 스크린 및 필름 전진 단계를 그 순서대로 반복하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 스크린 및 필름 전진 단계 이후 및 상기 스크린 후진 단계에 앞서서 상기 인쇄 스퀴지를 상기 스크린에서 이격되도록 상승시키는 인쇄 스퀴지 상승 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 스크린 후진 단계 이후 및 상기 인쇄 스퀴지 하강 단계에 앞서서 상기 잉크 확산 스퀴지를 상기 스크린으로부터 더 멀리 이격되도록 상승시키는 잉크 확산 스퀴지 상승 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄 방법.

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