KR20150030870A - 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법 - Google Patents

구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150030870A
KR20150030870A KR20130110140A KR20130110140A KR20150030870A KR 20150030870 A KR20150030870 A KR 20150030870A KR 20130110140 A KR20130110140 A KR 20130110140A KR 20130110140 A KR20130110140 A KR 20130110140A KR 20150030870 A KR20150030870 A KR 20150030870A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
driving force
roll
substrate
force
rotational
Prior art date
Application number
KR20130110140A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101519843B1 (ko
Inventor
강동우
최영만
김현창
이언석
이택민
이승현
윤덕균
Original Assignee
한국기계연구원
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 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020130110140A priority Critical patent/KR101519843B1/ko
Publication of KR20150030870A publication Critical patent/KR20150030870A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101519843B1 publication Critical patent/KR101519843B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/04—Tripping devices or stop-motions
    • B41F33/08—Tripping devices or stop-motions for starting or stopping operation of cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0009—Central control units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/04—Tripping devices or stop-motions
    • B41F33/06—Tripping devices or stop-motions for starting or stopping operation of sheet or web feed

Landscapes

  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)

Abstract

본 발명은 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 전자 인쇄에 있어서 롤의 인압에 의한 변형 등에 따라 발생되는 롤과 기판 지지부 간의 동기화 오차를 구동 피드백 신호를 이용하여 보정할 수 있도록 하는, 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법을 제공함에 있다.

Description

구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법 {Printing apparatus and method being available to measure and compensate synchronization error using motor feedback signal}
본 발명은 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법에 관한 것이다.
기존의 전자 소자 제작 기술에서는 리소그래피(lithography) 기술이 널리 사용되어 왔다. 그런데 리소그래피 기술을 사용하여 실제 공정을 구성하자면, 진공 증착, 노광, 현상, 도금 또는 에칭 등 다양하고 복잡한 세부 공정들이 필요하여, 공정 설계 및 장치 구성이 복잡해지는 등의 문제가 있었다. 더불어 다양한 분야에서의 미세 기술의 발전으로 인하여, 굳이 포토 리소그래피가 아니고서도 다른 방식으로 집적 회로를 만들 수 있는 방법이 모색되어 왔다.
전자 인쇄는 간단히 인쇄(printing) 공정을 수행함으로써 전자 소자를 제작하는 방식의 기술이다. 전자 인쇄는 앞서 설명한 포토 리소그래피 공정을 대체함으로써 포토 리소그래피 공정에 내재되어 있는 공정 복잡성을 근본적으로 제거해 줄 수 있기 때문에, 최근 다양한 분야로 적용 범위가 확대되는 등 그에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 최근 활용되고 있는 인쇄 기술로, 비접촉식 인쇄 기술로는 잉크젯, 스프레이, 슬롯다이 코팅 등이 있으며, 접촉식 인쇄 기술로는 그라비아, 그라비아 옵셋, 리버스 옵셋, 스크린 인쇄를 대표적으로 들 수 있다.
한편, 최근 반도체 제작 기술에 있어서 단단한 재질의 기판이 아닌 유연한 재질의 필름 형태의 기판이 사용되는 경우가 증가하고 있다. 이러한 필름 형태의 기판을 사용할 경우 공정 속도가 증대되어 대량 양산이 가능해지는 장점이 있다. 이 때 여기에 상술한 바와 같은 전자 인쇄 기술이 결합되면 더욱 생산 효율이 증가할 수 있다는 점에서, 이러한 롤투롤(roll-to-roll) 생산 방식과 전자 인쇄 기술의 결합에 대한 연구가 매우 활발히 이루어지고 있다.
비접촉식 인쇄 기법의 경우 넓은 면적을 고르게 코팅하는 식의 인쇄를 수행하기에 적합한 반면, 미세한 패턴을 형성하기 위해서는 그라비아, 리버스 옵셋 등과 같은 접촉식 인쇄 기법이 주로 사용된다. 이러한 접촉식 인쇄 기법에서는 연속적 공정을 위해 일반적으로 롤이 많이 사용된다. 즉 롤 상에 인쇄할 패턴이 형성되고, 이 롤 상의 패턴이 기판으로 전사되어 인쇄가 이루어지도록 하는 것이다. 이러한 접촉식 인쇄 기법은 단단한 재질의 기판 또는 유연한 재질의 기판 모두에 적용할 수 있는데, 단단한 재질의 기판의 경우 롤과 스테이지 상에 놓인 기판이 접촉하게 되며, 유연한 재질의 기판의 경우 롤과 다른 롤 또는 다른 평판형 지지부에 의해 지지되는 유연 기판이 접촉하게 된다. 기판을 제외하면 전자의 경우에는 롤과 스테이지가 접촉하는 셈이 되며, 후자의 경우에는 롤과 롤 또는 롤과 평판형 지지부가 접촉하는 셈이 된다.
이러한 롤을 이용한 접촉식 전자 인쇄에 있어서, 롤이 회전하는 속도와 기판을 지지하는 기판 지지부가 이동하는 속도가 잘 동기화되어야 함은 당연하다. 이 동기화가 제대로 이루어지지 않을 경우 롤이 미끄러지는 등의 문제가 발생하여 기판 상에 패턴이 올바르게 인쇄되지 못하는 것이다.
롤의 회전 속도와 기판 지지부의 이동 속도를 동기화하기 위해서는 롤의 반경 및 롤의 회전 각속도의 곱과 기판 지지부의 선형 이동 속도가 동일하게 만들어 주기만 하면 된다. 그런데, 실제로는 롤의 표면이 고무 등과 같은 유연한 재질로 되어 있으며, 롤이 기판 상에 인압되면서 인쇄 작업이 수행되기 때문에 즉 인쇄 위치에서 롤이 눌려져서 반경이 변화하게 된다. 이에 따라 단순히 변형이 일어나지 않은상태의 롤의 반경 및 롤의 회전 각속도의 곱과 기판 지지부의 선형 이동 속도를 동일하게 맞추어 준다고 해도, 실제 인쇄 작업 시에는 롤 반경의 변화로 인하여 롤과 기판 간 동기화 오차가 발생하게 된다.
종래에 접촉식 인쇄에 있어서의 오차 보정을 위한 여러 기술이 개시된 바 있다. 한국특허등록 제0981278호("롤과 기판의 정렬오차 보정이 가능한 유연 전자소자의 인쇄 장치 및 그 인쇄 방법", 2010.09.03) 등에서는 인쇄 위치의 정렬을 위한 다양한 오차의 보정 기술이 개시되는데, 이들은 원천적으로 상술한 바와 같은 롤과 기판 지지부 간의 동기화 오차를 전혀 보정할 수 없다. 일본특허공개 제2004-058536호("동기 보상 장치", 2004.02.26)에는 롤과 기판 간의 미끄러짐에 의해 발생되는 오차를 보정하기 위한 기술이 개시되기는 하나, 이는 단지 윤전 인쇄기에서 주행지가 올바르게 이송되고 있는지를 선단 검출기로 검출하여 홀더 등의 회전을 제어하는 것으로서, 롤의 반경이 변화하는 경우에 대한 전제가 전혀 없어 상술한 바와 같은 롤과 기판 지지부 간의 동기화 오차 문제에 대한 해결 방안이 전혀 없다.
이처럼 종래에는, 전자 인쇄에 있어서 롤의 인압에 의한 변형 등에 따라 발생되는 롤과 기판 지지부 간의 동기화 오차를 보정할 수 있는 방안이 전혀 없어, 인쇄 정밀도 향상에 큰 제한이 발생하는 문제가 있었다.
1. 한국특허등록 제0981278호("롤과 기판의 정렬오차 보정이 가능한 유연 전자소자의 인쇄 장치 및 그 인쇄 방법", 2010.09.03) 2. 일본특허공개 제2004-058536호("동기 보상 장치", 2004.02.26)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전자 인쇄에 있어서 롤의 인압에 의한 변형 등에 따라 발생되는 롤과 기판 지지부 간의 동기화 오차를 구동 피드백 신호를 이용하여 계측 및 보정할 수 있도록 하는, 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치는, 표면이 유연 재질로 형성되는 롤(111)과, 상기 롤(111)을 회전시키는 회전 구동력(FR)을 발생시키는 모터(112)를 포함하여 이루어지는 회전부(110); 상부에 기판(500)이 배치되어 상기 기판(500)을 지지하는 스테이지(121)와, 상기 스테이지(121)를 상기 롤(111)의 접선 방향과 나란한 방향으로 상대 이동시키는 이동 구동력(FL)을 발생시키는 액추에이터(122)를 포함하여 이루어지는 지지부(120); 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 간격을 변화시켜 상기 롤(111)을 상기 기판(500)에 밀착 및 인압 가능하도록 형성되는 인압부(130); 상기 모터(112)의 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력 및 상기 액추에이터(122)의 이동 구동력(FL) 발생을 위한 이동 구동 인가 전력을 각각 독립적으로 인가하되, 상기 롤(111) 회전 시 발생되는 회전 저항력(FdR) 및 상기 액추에이터(122) 이동 시 발생되는 이동 저항력(FdL)에 의해 각각 발생된 오차를 피드백 제어하여 회전 구동 인가 전력 및 이동 구동 인가 전력 각각을 조절하여 인가하는 제어부(140); 를 포함하여 이루어지되, 상기 제어부(140)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉 시에, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 비접촉 상태에 상응하는 상태가 유지되도록 인가 전력을 조절하여, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 접촉 시 발생되는 마찰력(Fsyn)에 의한 동기화 오차를 계측 및 보정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
이 때 상기 제어부(140)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 비접촉한 상태에서의 회전 구동력(FR) 및 이동 구동력(FL)을 각각 기준 회전 구동력(FrefR) 및 기준 이동 구동력(FrefL)으로 하여, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉한 상태에서, 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값이 0이 될 때까지, 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값을 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력에 피드포워드함으로써 회전 구동력(FR)을 보정하여 제어할 수 있다.
또는 상기 제어부(140)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 비접촉한 상태에서의 회전 구동력(FR) 및 이동 구동력(FL)을 각각 기준 회전 구동력(FrefR) 및 기준 이동 구동력(FrefL)으로 하여, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉한 상태에서, 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값이 0이 될 때까지, 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값을 이동 구동력(FL) 발생을 위한 이동 구동 인가 전력에 피드포워드함으로써 이동 구동력(FL)을 보정하여 제어할 수 있다.
또한 상기 모터(112)는, 직접 구동식 회전 모터(Direct Drive Rotary motor, DDR motor)로 이루어질 수 있다. 또한 상기 액추에이터(122)는, 선형 모터(linear motor) 또는 직접 구동식 회전 모터(Direct Drive Rotary motor, DDR motor)로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 방법은, 롤(111) 및 모터(112)를 포함하여 이루어지는 회전부(110); 스테이지(121) 및 액추에이터(122)를 포함하여 이루어지는 지지부(120); 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 간격을 변화시키는 인압부(130); 상기 모터(112)의 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력 및 상기 액추에이터(122)의 이동 구동력(FL) 발생을 위한 이동 구동 인가 전력을 각각 독립적으로 인가하되, 상기 롤(111) 회전 시 발생되는 회전 저항력(FdR) 및 상기 액추에이터(122) 이동 시 발생되는 이동 저항력(FdL)에 의해 각각 발생된 오차를 피드백 제어하여 회전 구동 인가 전력 및 이동 구동 인가 전력 각각을 조절하여 인가하는 제어부(140); 를 포함하여 이루어지는 인쇄 장치(100)를 이용한 동기화 오차를 보정하는 인쇄 방법으로서, 상기 제어부(140)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉 시에, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 비접촉 상태에 상응하는 상태가 유지되도록 인가 전력을 조절하여, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 접촉 시 발생되는 마찰력(Fsyn)에 의한 동기화 오차를 계측 및 보정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
이 때 상기 인쇄 방법은, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 비접촉한 상태에서, 상기 제어부(140)에서 인가하는 회전 구동 인가 전력이 상기 롤(111) 회전 시 발생되는 회전 저항력(FdR)을 사용하여 피드백 제어되고, 상기 제어부(140)에서 인가하는 이동 구동 인가 전력이 상기 스테이지(121) 이동 시 발생되는 이동 저항력(FdL)을 사용하여 피드백 제어되는 비접촉 피드백 제어 단계(S1); 상기 비접촉 피드백 제어 단계(S1)에서, 피드백 제어에 의하여 회전 저항력(FdR)이 보정된 회전 구동력(FR)이 기준 회전 구동력(FrefR) 값으로 상기 제어부(140)에 데이터베이스화되어 저장되고, 피드백 제어에 의하여 이동 저항력(FdL)이 보정된 이동 구동력(FL)이 기준 이동 구동력(FrefL) 값으로 상기 제어부(140)에 데이터베이스화되어 저장되는 기준값 생성 단계(S2); 상기 인압부(130)에 의하여 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉하는 롤-기판 접촉 단계(S3); 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉한 상태에서, 상기 제어부(140)가 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값 또는 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값 중 선택되는 적어도 어느 하나가 0이 되도록 회전 구동력(FR) 또는 이동 구동력(FL) 중 선택되는 적어도 어느 하나를 보정하여 제어하는 접촉 피드백 제어 단계(S4); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때 상기 접촉 피드백 제어 단계(S4)는, 상기 제어부(140)가 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)을 비교하는 단계; 상기 제어부(140)가 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값이 0이 될 때까지, 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값을 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력에 피드포워드하는 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
또는 상기 접촉 피드백 제어 단계(S4)는, 상기 제어부(140)가 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)을 비교하는 단계; 상기 제어부(140)가 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값이 0이 될 때까지, 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값을 이동 구동력(FL) 발생을 위한 이동 구동 인가 전력에 피드포워드하는 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 전자 인쇄에 있어서 롤의 인압에 의한 변형 등에 따라 발생되는 롤과 기판 지지부 간의 동기화 오차를 계측 및 보정할 수 있도록 하는 큰 효과가 있다. 보다 구체적으로 설명하자면, 전자 인쇄에 사용되는 롤은 표면이 고무 등과 같이 유연하고 탄성을 가지는 재질로 이루어지며, 롤 상에 전자 인쇄용 잉크로 형성되어 있는 패턴을 기판 상에 인압하여 전사함으로써 기판 상에 패턴의 인쇄가 이루어지게 되는데, 이 과정에서 롤의 반경이 변화하게 됨으로써 변형 이전의 원래 롤 반경 및 회전 각속도로 계산한 인쇄 위치에서의 접선 속도와 기판 지지부의 선형 이동 속도 간에 동기화가 이루어지지 못하여 동기화 오차가 발생하게 된다. 종래에는 이러한 동기화 오차를 보정할 수 있는 방법이 전혀 없었으며 따라서 인쇄 정밀도의 향상에 큰 제한이 있었다.
본 발명에 의하면, 롤과 기판이 비접촉할 때의 구동 피드백 입력 신호를 기준으로 하여, 롤과 기판이 접촉할 때 비접촉시의 구동 피드백 입력 신호와 동일한 크기의 구동 피드백 입력 신호가 나오도록 롤 회전 속도 또는 스테이지 이동 속도를 조절해 줌으로써 비접촉 시와 동일한 상태 조건을 만들어서, 인쇄 시 롤과 기판이 접촉할 때 동기화 오차에 의하여 발생되는 마찰력을 상쇄하여, 궁극적으로는 전자 인쇄 장비에서의 동기화 오차를 계측 및 보정해 줄 수 있다는 큰 효과가 있다. 물론 이처럼 동기화 오차를 계측 및 보정해 줌으로써 전자 인쇄에서의 인쇄 정밀도를 비약적으로 향상시킬 수 있는 효과도 있다.
특히 본 발명에 의하면, 종래에 사용되던 전자 인쇄 장비에 별도의 장치를 더 부가할 필요가 없이, 전자 인쇄 장비에 기본적으로 장착되어 있는 제어부의 제어 로직을 개선해 주는 것만으로 동기화 오차의 계측 및 보정이 가능하기 때문에, 장비를 교체하거나 하지 않고 기존에 설비되어 있던 전자 인쇄 장비를 거의 그대로 활용할 수 있어, 인쇄 정밀도를 크게 향상할 수 있으면서도 장비 교체 비용 등이 거의 발생하지 않는 큰 경제적 효과 또한 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 롤을 사용하는 접촉식 인쇄 장비의 구조.
도 2는 롤의 회전 및 기판의 상대 이동 및 동기화 오차 발생 원리.
도 3은 본 발명의 인쇄 장치.
도 4는 이동부 구성 예시.
도 5는 종래의 인쇄 장치 제어 원리.
도 6, 7은 본 발명의 인쇄 장치 제어 및 동기화 오차 계측 및 보정 원리.
도 8은 본 발명의 동기화 오차 계측 및 보정 방법의 흐름도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
먼저, 전자 인쇄에서 발생되는 동기화 오차에 대하여 보다 구체적으로 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 일반적인 롤을 사용하는 접촉식 인쇄 장비의 구조를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 일반적으로 롤을 사용하는 접촉식 인쇄 장비는, 롤(111') 및 모터(112')로 이루어지는 회전부(110'), 기판(500')을 지지하는 지지부(120'), 상기 회전부(110')를 상하 이동 가능하도록 이루어져 상기 지지부(120') 상에 배치된 상기 기판(500')상에 상기 롤(111')을 인압시키는 인압부(130')를 포함하여 이루어진다. 도면 상에서는 상기 지지부(120')가 스테이지 형태로 되어 있는 예시를 도시하고 있으며 이러한 경우에는 상기 기판(500')이 단단한 재질로 되는데, 물론 상기 기판(500')이 유연한 재질로 되는 경우라면 상기 지지부(120')는 롤 형태로 될 수 있는 등 상기 지지부(120')의 형태가 반드시 스테이지 형태인 것으로 한정되지는 않는다. 간략하게 인쇄 원리를 설명하자면, 상기 롤(111') 상에 전자 인쇄용 잉크로 패턴이 형성되어 있는 상태에서, 상기 롤(111')이 상기 인압부(130')의 하강에 의해 상기 기판(500')을 누르게 된다. 이 상태로 상기 롤(111')이 회전하고, 또한 이와 동기화된 속도로 상기 지지부(120')가 상대 이동함으로써, 상기 롤(111') 상의 패턴이 상기 기판(500') 상으로 전사됨으로써 상기 기판(500') 상에 패턴 인쇄가 이루어지게 된다. 이 때, 도 1 상의 예시에 나타난 바와 같이 상기 롤(111')이 회전함과 동시에 선형 이동을 함으로써 상기 회전부(110') 및 상기 지지부(120') 간 상대 이동이 이루어질 수도 있으나 물론 이에 한정되는 것은 아니고, 또는 상기 회전부(110')는 상기 롤(111')을 회전시키기만 하고 상기 지지부(120')가 직접 이동을 함으로써 상기 회전부(110') 및 상기 지지부(120') 간 상대 이동이 이루어질 수도 있는 등, 상기 회전부(110') 및 상기 지지부(120') 간 상대 이동이 이루어지기만 한다면 어느 쪽이 이동하도록 형성되든 무방하다.
도 2는 동기화 오차 발생 원리를 도시한 것이다. 도 2(A')는 이상적인 경우를 도시하고 있다. 상기 롤(111')이 강체로서 반경이 R로 고정되어 변화하지 않고, 또한 상기 모터(112')가 상기 롤(111')를 회전시키는 회전 속도가 ω로 일정하게 유지되고, 상기 지지부(120')의 상기 롤(111')과의 상대 이동 속도가 V로 일정하게 유지된다고 할 경우, Rω = V가 되도록 해 주기만 하면 이상적으로 동기화가 이루어지게 된다.
그런데 실제로는, 앞서 설명하고 도 2(B')에 도시되어 있는 바와도 같이, 상기 롤(111')은 표면이 고무 등과 같은 유연한 재질로 되어 있으며, 상기 인압부(130')가 상기 회전부(110')를 상기 기판(500') 상에 눌러 주는 과정에서 인쇄 위치에서 상기 롤(111')의 형상에 변형이 일어나게 된다. 즉 상기 롤(111')의 반경은 R + ΔR이 되며, 상기 모터(112')의 회전이나 상기 지지부(120') 이동 역시 실제로는 항상 이상적으로 일정하게 유지되지 못하므로, 회전 속도도 ω + Δω가 되고, 이동 속도도 V + ΔV가 된다. 이에 따라 (R + ΔR)(ω + Δω) - (V + ΔV) 만큼의 동기화 오차가 필연적으로 발생하게 되는 것이다.
이 중에서도 특히 상기 롤(111') 반경의 변화는 동기화에 치명적인 오차를 발생시킨다. 종래에도 인쇄 품질 향상을 위해 다양한 관점에서의 연구가 이루어져 왔으나, 이러한 회전부(110')와 지지부(120') 간 상대 운동의 차이로 발생되는 동기화 오차의 해결에 대한 연구는 현재 전무한 실정이다. 그러나 이러한 동기화 오차가 인쇄 품질에 끼치는 영향은 무시할 수 없을 정도로 크다. 실제로 일반적으로 사용되는 전자 인쇄 장비에서, 롤이 눌려진 상태에서 롤이 눌리지 않았다고 가정하고 제어할 경우 오차가 얼마나 나오는지를 시뮬레이션하였을 때 10㎛ 정도의 오차가 나올 수 있다는 점이 밝혀졌는데, 미세 패턴 인쇄 공정에서 이 정도의 오차는 패턴 인쇄가 불가능할 정도의 큰 오차이다. 예를 들어 1㎛ 짜리 선폭의 패턴을 인쇄하려고 하는 경우, 인쇄 장비에서 발생되는 오차가 아무리 크다 해도 1㎛보다는 작아야만 함이 당연한데, 이처럼 10㎛ 정도의 오차가 나올 수 있는 인쇄 장비로 인쇄를 한다면 원하는 품질의 인쇄를 수행하는 것이 거의 불가능하게 된다. 바로 이러한 문제 때문에, 전자 인쇄에서의 인쇄 정밀도에 큰 한계가 발생하는 문제가 종래에 꾸준히 있어 왔던 것이다.
본 발명에서는 바로 이러한 동기화 오차 문제를 해소하기 위하여, 다음과 같은 동기화 오차를 보정하는 인쇄 장치 및 방법을 제시한다.
도 3은 본 발명의 동기화 오차를 보정하는 인쇄 장치를 도시한 것이다. 본 발명의 동기화 오차를 보정하는 인쇄 장치(100)는, 회전부(110), 지지부(120), 인압부(130), 제어부(140)를 포함하여 이루어진다. 부연하자면, 상기 회전부(110), 상기 지지부(120), 상기 인압부(130)는 실질적으로 종래의 전자 인쇄 장비에서의 각부와 기본적으로는 동일한 것이며, 상기 제어부(140) 역시 종래의 전자 인쇄 장비에 구비되는 것이지만, 본 발명에서는 이러한 종래의 전자 인쇄 장비를 그대로 활용하되 상기 제어부(140)에서 이루어지는 제어 로직을 개선함으로써, 앞서 설명한 바와 같은 동기화 오차를 보정할 수 있다. 즉 본 발명은 별도의 장치를 더 부가할 필요가 없이, 상기 제어부(140)의 개선만으로 동기화 오차의 보정이 가능하기 때문에, 장비를 교체하거나 할 필요 없이 기존에 설비되어 있던 전자 인쇄 장비를 거의 그대로 활용하면서도 인쇄 정밀도를 크게 향상시킬 수 있는 큰 경제적 효과를 얻을 수 있는 것이다. 이하 각부에 대하여 설명한다.
상기 회전부(110)는, 표면이 유연 재질로 형성되는 롤(111)과, 상기 롤(111)을 회전시키는 회전 구동력(FR)을 발생시키는 모터(112)를 포함하여 이루어진다. 앞서 설명한 바와 같이, 전자 인쇄에서 접촉식 인쇄 기법을 사용하는 경우, 상기 롤(111) 표면에 전자 인쇄용 잉크로 패턴이 형성된 후, 이를 상기 기판(500) 상에 꾹 눌러 찍어 줌으로써 인쇄가 이루어지게 된다. 따라서 상기 롤(111)은 그 표면이 일반적으로 고무, PDMS 등과 같은 유연 재질로 이루어진다는 점이 잘 알려져 있다.
상기 지지부(120)는, 상부에 기판(500)이 배치되어 상기 기판(500)을 지지하는 스테이지(121)와, 상기 스테이지(121)를 상기 롤(111)의 접선 방향과 나란한 방향으로 상대 이동시키는 이동 구동력(FL)을 발생시키는 액추에이터(122)를 포함하여 이루어진다. 상기 액추에이터(122)가 이와 같이 상기 스테이지(121)를 상기 롤(111)의 접선 방향과 나란한 방향으로 상대 이동시킴으로써, 상기 롤(111)의 회전과 함께 상기 기판(500)이 상대 이동되어 상기 롤(111) 상의 패턴이 상기 기판(500) 상에 원활하게 전사되어 인쇄될 수 있게 된다. 여기에서 상기 액추에이터(122)는 상기 스테이지(121) 자체를 이동시킬 수도 있고, 또는 반대로 상기 회전부(110)를 이동시킬 수도 있다. 도 3에는 상기 기판(500) 및 상기 스테이지(121)는 고정된 상태로 둔 채 상기 액추에이터(122)가 상기 회전부(110)를 이동시키는 형태로 되어 있으며, 도 4(A)는 이러한 형태의 상기 액추에이터(122)의 간략한 측면 구성을 도시하고 있다. 그런데 상기 액추에이터(122)가 반드시 상기 회전부(110)를 이동시켜야 하는 것은 아니며, 상기 회전부(110)는 고정시켜 둔 채로 상기 기판(500), 즉 상기 스테이지(121)를 이동시키도록 이루어질 수도 있다. 도 4(B)는 상기 회전부(110)는 고정된 채 상기 액추에이더(122)가 상기 스테이지(121)를 이동시키는 형태를 도시하고 있는데, 예를 들어 이러한 형태는 상기 기판(500)이 컨베이어 벨트를 타고 이동하는 형태로 되어 있는 등과 같은 실시 형태로 확장시킬 수 있다. 어떠한 경우이든, 상기 액추에이터(122)가 상기 회전부(110)를 상기 롤(111)의 접선 방향과 나란한 방향으로 상대 이동시킨다는 점에서는 도 4(A)와 도 4(B)가 동일하다. 이처럼, 상기 액추에이터(122)의 형태는 도 3, 도 4 등에 나타난 형태로 한정되는 것이 전혀 아니며, 상술한 바와 같이 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120)를 상대 이동시킬 수 있는 형태라면 어떠한 형태로 이루어져도 무방하다.
상기 액추에이터(122)의 형태에 대해 좀더 설명하자면 다음과 같다. 상술한 바와 같이 도 3 또는 도 4(A)에서는, 상기 스테이지(121)는 단단한 재질의 평판형 기판에의 인쇄가 가능하도록 평판형 스테이지 형태로 되어 있으며, 상기 스테이지(121)가 고정되어 있고 상기 회전부(110)가 상기 스테이지(121) 상에서 이동 가능하게 형성되는 예시가 도시되어 있으며, 도 4(B)에는 상기 회전부(110)는 고정되어 있되 상기 스테이지(121)에 별도의 이동 구조가 구비됨으로써 상기 기판(500)을 이동시키도록 형성되는 예시가 도시되어 있다. 또는 상기 회전부(110)와 상기 지지부(120) 둘 다 이동 가능하게 형성될 수도 있다. 또한, 도 3 또는 도 4에서는 상기 지지부(120)가 평판형 스테이지 형태인 예시가 도시되어 있으나, 유연 기판에 인쇄를 수행하고자 하는 경우 상기 지지부(120)가 롤 형태로 되어 있을 수도 있고, 또는 유연 기판을 지지하되 유연 기판의 인쇄 위치 양측에 롤이 구비되도록 하고 인쇄 위치 부분에서는 유연 기판을 평판형 스테이지로 지지하는 형태로 형성되어도 되는 등, 적용 가능한 기판 지지 구조 중 어떤 것을 상기 지지부(120)로서 채용하여도 무방하다.
상기 인압부(130)는, 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 간격을 변화시켜 상기 롤(111)을 상기 기판(500)에 밀착 및 인압 가능하도록 형성된다. 즉 상기 인압부(130)가 상기 롤(111)을 하강시켜 상기 기판(500) 상에 눌러 주고, 이 상태에서 상기 롤(111)이 회전함으로써 상기 기판(500) 상에 인쇄가 이루어지게 되는 것이다. 상기 인압부(130)는 또한, 인쇄 작업이 이루어지지 않을 때, 예를 들어 상기 지지부(120) 상에 인쇄 작업이 이루어질 빈 기판(500)이 놓여지는 시점 등의 경우에는 상기 롤(111)을 상승시켜 충분한 작업 공간이 확보되도록 한다.
상기 제어부(140)는 상기 모터(112) 및 상기 액추에이터(122)의 구동을 제어하는 역할을 한다. 보다 구체적으로는, 상기 제어부(140)에 의해 상기 모터(112)의 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력 및 상기 액추에이터(122)의 이동 구동력(FL) 발생을 위한 이동 구동 인가 전력이 각각 독립적으로 인가되게 된다. 이상적으로는 인가되는 전력 대비 출력되는 회전 속도(또는 회전 구동력) / 이동 속도(또는 이동 구동력)는 상기 제어부(140)에서 인가되는 회전 구동 인가 전력 / 이동 구동 인가 전력에 미리 알고 있는 전력-구동력 관계식에 의하여 미리 결정된 값으로 결정될 것이다. 그러나 실제로는 구동 장치 부품들 간의 마찰력 등과 같은 여러 요인 때문에 약간의 오차가 피할 수 없이 발생한다.
보다 상세히 설명하자면 다음과 같다. 예를 들어, 상기 롤(111)을 미리 결정된 얼마의 회전 속도(ω)로 회전시키고자 한다. 상기 롤(111)의 질량, 형상, 각부 반경 등과 같은 여러 물리량들은 미리 알려져 있으므로, 이만큼의 회전 속도(ω)를 내기 위해서는 얼마의 회전 구동력(FR)이 필요한지 쉽게 계산될 수 있다. 또한 구동 장치의 각부 부품 사양들 역시 미리 알려져 있으므로, 이만큼의 회전 구동력(FR)을 발생시키기 위해서는 얼마의 회전 구동 인가 전력이 필요한지 쉽게 계산될 수 있다. 즉 상기 제어부(140)는, 미리 알려진 물리량 및 사양 값들을 사용하여 원하는 회전 속도(ω)에 상응하는 회전 구동 인가 전력을 상기 모터(112)에 인가하게 된다.
그런데, 상술한 바와 같이 이상적인 경우라면 이 회전 구동 인가 전력에 의하여 원하는 회전 속도(ω)가 나오겠지만, 실제로는 상기 롤(111) 회전 구조에 구비되는 베어링 등에 의하여 발생되는 마찰력 등과 같은 외란(disturbance) 요소가 반드시 존재하게 된다. 즉 실제로는 상기 제어부(140)에서 어떤 회전 구동력(FR)이 발생될 것을 예상하고 그에 상응하는 회전 구동 인가 전력을 상기 모터(112)에 인가하더라도, 실제로는 (상술한 바와 같은 외란 요소에 의한) 회전 저항력(FdR)의 영향으로 계산 상 나와야 되는 회전 구동력(FR)보다 작은 값의 회전 구동력(FR)이 발생되며, 즉 실제로 발생되는 회전 속도(ω) 역시 그만큼 작아지게 되는 것이다.
이와 같은 현상은 스테이지(121) 및 액추에이터(122)에서도 마찬가지로 발생한다. 즉 스테이지(121)가 움직이는 레일 등에 의해 발생하는 이동 저항력(FdL) 때문에, 상기 제어부(140)에서 인가한 이동 구동 인가 전력에 대하여 예상값보다 작은 값의 이동 구동력(FL), 나아가 예상값보다 작은 값의 이동 속도(V)가 발생되게 되는 것이다.
기존의 인쇄 장비에서도, 이러한 오차를 없애기 위한 상기 제어부(140)의 보정 제어가 원래 이루어졌다. 도 5(B), (C)는 이러한 베어링, 레일 등 때문에 생기는 회전 저항력(FdR) 및 이동 저항력(FdL)에 의해 발생되는 오차를 상쇄하기 위한 상기 제어부(140)에서 이루어지는 피드백 제어를 도시하고 있다. 먼저 도 5(B)에 도시된 바와 같이 기존의 인쇄 장비에서 상기 제어부(140)는, 상기 롤(111) 회전 시 발생되는 회전 저항력(FdR)에 의해 오차를 피드백 제어하여 회전 구동 인가 전력을 조절하여 인가함으로써 이러한 오차를 보정하였다. 또한 도 5(C)에 도시된 바와 같이 기존의 인쇄 장비에서 상기 제어부(140)는, 상기 액추에이터(122) 이동 시 발생되는 이동 저항력(FdL)에 의해 발생된 오차를 피드백 제어하여 이동 구동 인가 전력을 조절하여 인가함으로써 이러한 오차를 보정하였다.
본 발명은 바로, 상술한 바와 같은 상기 제어부(140)의 기존 제어 동작을 개선함으로써, 동기화 오차까지 보정할 수 있도록 하는 기술을 제시한다. 즉 종래에는 상기 제어부(140)가 구동 장치 부품들의 관성, 강성(stiffness), 마찰력 등에 의해 발생되는 외란만을 보정할 뿐이었으나, 본 발명에서는 여기에 더하여 동기화 오차에 의해 발생되는 외란까지 보정할 수 있도록 상기 제어부(140)의 제어 동작을 개선하는 것이다. 즉 본 발명의 기술을 도입할 경우 상기 제어부(140)의 제어 동작만을 개선하면 되므로 실질적으로 기존의 인쇄 장치에 추가 구성되어야 할 부품은 없게 된다. 이하 도 5 및 도 6, 7을 통해 본 발명의 인쇄 장치의 동기화 오차 보정 원리에 대하여 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 5에 도시된 종래의 인쇄 장치에서는 상기 롤(111)의 구동 제어와 상기 스테이지(121)의 구동 제어를 각각 독립적으로 수행하였다. 즉, 도 5(A)에 도시되어 있는 바와 같이 상기 롤(111)과 상기 기판(500)이 비접촉하고 있는 상태에서, 상기 제어부(140)는 상기 회전부(110) 및 상기 이동부(120)를 각각 독립적으로 피드백 제어하였던 것이다. 즉 상기 회전부(110) 쪽에서는 상기 롤(111) 회전 시 베어링 등에서 발생되는 마찰력 등에 의해 발생되는 회전 저항력(FdR)을 피드백하여 상기 제어부(140)에서 인가하는 회전 구동 인가 전력을 보정함으로써 보정된 회전 구동력(FR)을 얻고, 상기 이동부(120) 쪽에서는 상기 스테이지(121) 이동 시 레일 등에서 발생되는 마찰력 등에 의해 발생되는 이동 저항력(FdL)을 피드백하여 상기 제어부(140)에서 인가하는 이동 구동 인가 전력을 보정함으로써 보정된 이동 구동력(FL)을 얻는 것이다.
여기에서 알 수 있는 것은, 종래에는 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 간의 접촉 시 더 발생될 수 있는 외란의 영향을 고려하지 않은 제어를 수행하였다는 것이다. 다시 말해, 종래의 상기 액추에이터(122)의 이동 제어는 상기 롤(111)의 존재를 고려하지 않고(즉 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 비접촉 상태인 것으로 보고) 이루어지는 것이다. 그런데 도 2(B)를 통해 설명한 바와 같이, 롤 표면이 유연한 재질로 됨으로써 접촉 시 형상 변형이 발생되는 것에 따라 동기화 오차가 발생되고, 이에 따라 추가적인 롤-기판 간에 추가적인 마찰력이 발생하게 되는 문제가 있었는데, 종래의 제어 방식으로는 이러한 동기화 오차를 보정할 수 없었다.
도 6 및 도 7은 바로 이러한 점을 보완한, 본 발명의 인쇄 장치의 동기화 오차 보정 원리를 나타내고 있다. (도 6 및 도 7은 실시예들로서, 먼저 도 6의 실시예를 설명한다.) 도 5를 통해 설명한 바와 같이, 종래에는 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 비접촉 상태인 것으로 보고 상기 액추에이터(122)의 이동 제어가 이루어졌다. 그러나 본 발명에서는, 상기 제어부(140)가 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉한 상태일 때 추가적으로 더 발생되는 마찰력에 의한 외란을 보정하도록 한다.
도 5를 통해 설명한 바와 같이, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 비접촉 상태일 때에도 상기 제어부(140)는 상기 롤(111) 베어링 / 상기 스테이지(121) 레일 등에서 발생하는 회전 저항력(FdR) / 이동 저항력(FdL)을 사용하여 피드백 제어를 수행하였다. 이 때, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉하게 되면, 도 2(B)의 설명에서와 같이 롤 표면의 유연함에 의하여 형상 변형이 발생되는 등의 문제로 인하여 동기화 오차가 발생되고, 이에 따라 상기 롤(111)의 접선 방향과 나란한 방향으로 추가적인 마찰력(Fsyn)이 더 발생되게 된다.
이 때, 본 발명에서는 상기 제어부(140)가, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉 시에, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 비접촉 상태에 상응하는 상태가 유지되도록 인가 전력을 조절하여 동기화 오차를 보정하도록 제어하도록 한다. 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 비접촉 상태라는 것은, 즉 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉함으로써 발생하는 마찰력의 영향이 없는 상태라는 것이다. 앞서 도 2(B)를 통해 상세히 설명한 바와 같이, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 간 동기화 오차가 발생하지 않으면 마찰력(Fsyn)도 발생하지 않으며, 즉 마찰력(Fsyn)이 발생하지 않는다면 동기화 오차도 보정되어 사라졌다고 확정할 수 있음을 알 수 있다. 따라서 접촉 시에도 인가 전력을 조절하여 인위적으로 비접촉 상태에 상응하는 상태를 만들어 주게 되면, 결과적으로 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 간 마찰력이 발생하지 않는 상태가 이루어지게 되고, 이는 동기화 오차가 보정되었음을 뜻하게 되는 것이다.
도 6(A)는 상기 롤(111)과 상기 기판(500)이 접촉하고 있는 상태를 도시하고 있으며, 도 6(B)는 접촉 상태에서 상기 제어부(140)에서의 구동 제어의 한 실시예의 흐름도를 도시하고 있다. 도 5(B), (C)와 도 6(B)를 비교하여 보면, 도 6(B)에서는 상기 롤(111) 및 상기 기판(500) 간 접촉 시 동기화 오차에 의해 발생되는 마찰력을 Fsyn으로 표시하였으며, 피드백 제어에서 이 Fsyn을 더 고려하고 있음을 알 수 있다. 도 6의 실시예에서 상기 제어부(140)의 제어에 의해 동기화 오차가 보정되는 원리를 보다 구체적으로 설명하자면, 상기 제어부(140)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 비접촉한 상태에서의 회전 구동력(FR) 및 이동 구동력(FL)을 각각 기준 회전 구동력(FrefR) 및 기준 이동 구동력(FrefL)으로 하여, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉한 상태에서, 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값이 0이 될 때까지, 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값을 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력에 피드포워드함으로써 회전 구동력(FR)을 보정하여 제어한다.
이를 좀더 풀어서 설명하면 다음과 같다. 앞서 설명한 바와 같이 롤-기판이 비접촉 상태일 때(즉 도 5와 같은 상태일 때) 발생되는 구동 피드백 신호, 즉 회전 구동력(FR) 및 이동 구동력(FL) 값이 각각 기준 회전 구동력(FrefR) 및 기준 이동 구동력(FrefL)으로 정해진다. 이 때 롤-기판 접촉 후 입력되는 이동력(F) 값이 기준값에서 달라지면, 상기 제어부(140)에서는 그 달라진 만큼으로 동기화 오차의 발생 정도를 계측할 수 있다. 즉 마찰력(Fsyn)이 없을 때(비접촉 상태일 때)의 기준 회전 구동력(FrefR) 및 기준 이동 구동력(FrefL)을 기준값으로 삼아, 나머지 다른 조건이 모두 동일하고 마찰력(Fsyn)이 있을 때(접촉 상태일 때) 측정되는 회전 구동력(FR) 및 이동 구동력(FL)이 기준값과 얼마나 달라졌는지를 이용하여 동기화 오차를 계측할 수 있는 것이다.
또한 이처럼 계측된 동기화 오차를 보정하기 위해서, 도 6의 실시예에서는 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값을, 도 6(B)에 도시된 바와 같이 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력에 피드포워드한다. 상기 회전부(110) 및 상기 이동부(120)에서의 제어 흐름도는 비록 각각 따로 도시되어 있지만, 실제로 롤-기판 접촉 시 발생되는 마찰력(Fsyn)은 각각의 제어 흐름도에서 방향만 다르고 동일한 크기를 가진다. 따라서 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값으로 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력을 피드포워드 제어하면 발생되는 회전 구동력(FR)이 점점 변화하게 되고, 이에 따라 결국 마찰력(Fsyn)이 점점 줄어들게 된다. 물론 이처럼 마찰력(Fsyn)이 점점 줄어들면 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값 역시 점점 줄어들게 된다. 최종적으로 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값이 0이 되면, 실제로는 롤-기판이 접촉 상태임에도 불구하고 마치 롤-기판이 비접촉 상태인 것처럼(즉 마찰력(Fsyn)이 0인 것처럼) 작동하게 되어, 궁극적으로 마찰력(Fsyn)에 의해 발생되는 동기화 오차가 보정되게 되는 것이다.
도 7의 실시예는 도 6의 실시예와 마찬가지로 구동 피드백 신호를 이용하여 동기화 오차를 계측 및 보정하되, 도 6의 실시예에서 이동부측 구동 피드백 신호를 사용하여 회전부의 구동을 제어한 것과는 반대로, 도 7의 실시예에서는 회전부측 구동 피드백 신호를 사용하여 이동부의 구동을 제어한다. 즉 도 7의 실시예에서도 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 비접촉한 상태에서의 회전 구동력(FR) 및 이동 구동력(FL)을 각각 기준 회전 구동력(FrefR) 및 기준 이동 구동력(FrefL)으로 하되, 이번에는 상기 제어부(140)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉한 상태에서, 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값이 0이 될 때까지, 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값을 이동 구동력(FL) 발생을 위한 이동 구동 인가 전력에 피드포워드함으로써 이동 구동력(FL)을 보정하여 제어한다.
이와 같은 본 발명의 동기화 오차를 보정하는 인쇄 장치(100)에서, 상술한 바와 같이 원래 장치 자체가 가지고 있는 외란 요소(관성, 강성, 마찰력 등)에 의해 발생되는 힘 값 수준이 롤-기판 마찰력 값 수준보다 지나치게 클 경우, 롤-기판 마찰력에 의한 변화량이 유효하게 인식되지 못할 수 있다. 이러한 문제를 피하기 위해 본 발명의 인쇄 장치(100)는 장치 자체의 외란 요소가 가능한 한 최소화되는 형태로 구현되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로는, 기어 박스, 볼 스크류 등과 같은 부가 메커니즘이 많을수록 이러한 외란 요소의 영향이 커지므로, 이러한 부가 메커니즘을 최소화할 수 있도록 각 구동 장치들이 구현되는 것이 바람직하다. 즉 상기 모터(112)는 직접 구동식 회전 모터(Direct Drive Rotary motor, DDR motor)로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 상기 액추에이터(122)는, 상기 액추에이터(122)가 평판 스테이지 형태일 경우 선형 모터(linear motor)로 이루어지고, 상기 액추에이터(122)가 롤 형태인 경우 직접 구동식 회전 모터(Direct Drive Rotary motor, DDR motor)로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 8은 상술한 바와 같은 본 발명의 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 보정하는 인쇄 방법의 흐름도를 간략히 도시하고 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 먼저 비접촉 피드백 제어 단계(S1)에서는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 비접촉한 상태에서, 상기 제어부(140)에서 인가하는 회전 구동 인가 전력이 상기 롤(111) 회전 시 발생되는 회전 저항력(FdR)을 사용하여 피드백 제어되고, 상기 제어부(140)에서 인가하는 이동 구동 인가 전력이 상기 스테이지(121) 이동 시 발생되는 이동 저항력(FdL)을 사용하여 피드백 제어된다.
기준값 생성 단계(S2)에서는, 상기 비접촉 피드백 제어 단계(S1)에서 보정되어 발생된 회전 구동력(FR) 및 이동 구동력(FL) 값이 기준값으로서 저장된다. 좀더 풀어서 설명하자면, 앞서 설명한 바와 같이 롤-기판 비접촉 상태에서 이루어지는 피드백 제어는 베어링, 레일 등에서의 마찰력 등으로 발생되는 회전 저항력(FdR) 또는 이동 저항력(FdL)을 보정한다. 즉 기준값 생성 단계(S2)에서는, 피드백 제어에 의하여 회전 저항력(FdR)이 보정된 회전 구동력(FR)이 기준 회전 구동력(FrefR) 값으로 상기 제어부(140)에 데이터베이스화되어 저장되고, 피드백 제어에 의하여 이동 저항력(FdL)이 보정된 이동 구동력(FL)이 기준 이동 구동력(FrefL) 값으로 상기 제어부(140)에 데이터베이스화되어 저장됨으로써, 롤-기판 비접촉 상태일 때의 구동 피드백 신호가 기준값으로 정해지게 해 두는 것이다.
이와 같은 단계들을 통해 비접촉 상태의 기준값이 결정되면, 이제 실질적인 인쇄 및 보정을 수행할 수 있다. 즉 상기 두 단계는 말하자면 준비 단계에 해당하는 것으로, 최초 한 번만 수행하면 이후부터는 하기의 단계들만 수행해도 무방하다.
위와 같은 준비 단계가 완료되면, 상기 인압부(130)에 의하여 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉하는 롤-기판 접촉 단계(S3)가 이루어진다. 이후, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉한 상태에서, 상기 제어부(140)가 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값 또는 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값 중 선택되는 적어도 어느 하나가 0이 되도록 회전 구동력(FR) 또는 이동 구동력(FL) 중 선택되는 적어도 어느 하나를 보정하여 제어하는 접촉 피드백 제어 단계(S4)가 이루어짐으로써, 동기화 오차가 계측 및 보정되면서 인쇄가 수행될 수 있게 된다. 이 때 도 6 및 도 7의 실시예들로 보이는 바와 같이, 상기 접촉 피드백 제어 단계(S4)는 세부적으로는 다음과 같이 다양하게 구현될 수 있다.
먼저 도 6의 실시예에서와 같은 제어 흐름도를 따를 경우, 상기 접촉 피드백 제어 단계(S4)는, 상기 제어부(140)가 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)을 비교하는 단계; 상기 제어부(140)가 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값이 0이 될 때까지, 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값을 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력에 피드포워드하는 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 도 7의 실시예에서와 같은 제어 흐름도를 따를 경우, 상기 접촉 피드백 제어 단계(S4)는, 상기 제어부(140)가 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)을 비교하는 단계; 상기 제어부(140)가 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값이 0이 될 때까지, 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값을 이동 구동력(FL) 발생을 위한 이동 구동 인가 전력에 피드포워드하는 단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: (본 발명의) 인쇄 장치
110: 회전부
111: 롤 112: 모터
120: 지지부
121: 스테이지 122: 액추에이터
130: 인압부 140: 제어부
500: 기판

Claims (9)

  1. 표면이 유연 재질로 형성되는 롤(111)과, 상기 롤(111)을 회전시키는 회전 구동력(FR)을 발생시키는 모터(112)를 포함하여 이루어지는 회전부(110);
    상부에 기판(500)이 배치되어 상기 기판(500)을 지지하는 스테이지(121)와, 상기 스테이지(121)를 상기 롤(111)의 접선 방향과 나란한 방향으로 상대 이동시키는 이동 구동력(FL)을 발생시키는 액추에이터(122)를 포함하여 이루어지는 지지부(120);
    상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 간격을 변화시켜 상기 롤(111)을 상기 기판(500)에 밀착 및 인압 가능하도록 형성되는 인압부(130);
    상기 모터(112)의 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력 및 상기 액추에이터(122)의 이동 구동력(FL) 발생을 위한 이동 구동 인가 전력을 각각 독립적으로 인가하되, 상기 롤(111) 회전 시 발생되는 회전 저항력(FdR) 및 상기 액추에이터(122) 이동 시 발생되는 이동 저항력(FdL)에 의해 각각 발생된 오차를 피드백 제어하여 회전 구동 인가 전력 및 이동 구동 인가 전력 각각을 조절하여 인가하는 제어부(140);
    를 포함하여 이루어지되,
    상기 제어부(140)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉 시에, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 비접촉 상태에 상응하는 상태가 유지되도록 인가 전력을 조절하여, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 접촉 시 발생되는 마찰력(Fsyn)에 의한 동기화 오차를 계측 및 보정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부(140)는
    상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 비접촉한 상태에서의 회전 구동력(FR) 및 이동 구동력(FL)을 각각 기준 회전 구동력(FrefR) 및 기준 이동 구동력(FrefL)으로 하여,
    상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉한 상태에서, 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값이 0이 될 때까지, 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값을 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력에 피드포워드함으로써 회전 구동력(FR)을 보정하여 제어하는 것을 특징으로 하는 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부(140)는
    상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 비접촉한 상태에서의 회전 구동력(FR) 및 이동 구동력(FL)을 각각 기준 회전 구동력(FrefR) 및 기준 이동 구동력(FrefL)으로 하여,
    상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉한 상태에서, 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값이 0이 될 때까지, 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값을 이동 구동력(FL) 발생을 위한 이동 구동 인가 전력에 피드포워드함으로써 이동 구동력(FL)을 보정하여 제어하는 것을 특징으로 하는 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 모터(112)는
    직접 구동식 회전 모터(Direct Drive Rotary motor, DDR motor)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 액추에이터(122)는
    선형 모터(linear motor) 또는 직접 구동식 회전 모터(Direct Drive Rotary motor, DDR motor)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치.
  6. 롤(111) 및 모터(112)를 포함하여 이루어지는 회전부(110); 스테이지(121) 및 액추에이터(122)를 포함하여 이루어지는 지지부(120); 상기 회전부(110) 및 상기 지지부(120) 간의 간격을 변화시키는 인압부(130); 상기 모터(112)의 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력 및 상기 액추에이터(122)의 이동 구동력(FL) 발생을 위한 이동 구동 인가 전력을 각각 독립적으로 인가하되, 상기 롤(111) 회전 시 발생되는 회전 저항력(FdR) 및 상기 액추에이터(122) 이동 시 발생되는 이동 저항력(FdL)에 의해 각각 발생된 오차를 피드백 제어하여 회전 구동 인가 전력 및 이동 구동 인가 전력 각각을 조절하여 인가하는 제어부(140); 를 포함하여 이루어지는 인쇄 장치(100)를 이용한 동기화 오차를 보정하는 인쇄 방법으로서,
    상기 제어부(140)는, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉 시에, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 비접촉 상태에 상응하는 상태가 유지되도록 인가 전력을 조절하여, 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)의 접촉 시 발생되는 마찰력(Fsyn)에 의한 동기화 오차를 계측 및 보정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 인쇄 방법은
    상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 비접촉한 상태에서,
    상기 제어부(140)에서 인가하는 회전 구동 인가 전력이 상기 롤(111) 회전 시 발생되는 회전 저항력(FdR)을 사용하여 피드백 제어되고,
    상기 제어부(140)에서 인가하는 이동 구동 인가 전력이 상기 스테이지(121) 이동 시 발생되는 이동 저항력(FdL)을 사용하여 피드백 제어되는 비접촉 피드백 제어 단계(S1);
    상기 비접촉 피드백 제어 단계(S1)에서,
    피드백 제어에 의하여 회전 저항력(FdR)이 보정된 회전 구동력(FR)이 기준 회전 구동력(FrefR) 값으로 상기 제어부(140)에 데이터베이스화되어 저장되고,
    피드백 제어에 의하여 이동 저항력(FdL)이 보정된 이동 구동력(FL)이 기준 이동 구동력(FrefL) 값으로 상기 제어부(140)에 데이터베이스화되어 저장되는 기준값 생성 단계(S2);
    상기 인압부(130)에 의하여 상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉하는 롤-기판 접촉 단계(S3);
    상기 롤(111) 및 상기 기판(500)이 접촉한 상태에서,
    상기 제어부(140)가 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값 또는 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값 중 선택되는 적어도 어느 하나가 0이 되도록 회전 구동력(FR) 또는 이동 구동력(FL) 중 선택되는 적어도 어느 하나를 보정하여 제어하는 접촉 피드백 제어 단계(S4);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 접촉 피드백 제어 단계(S4)는
    상기 제어부(140)가 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)을 비교하는 단계;
    상기 제어부(140)가 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값이 0이 될 때까지, 이동 구동력(FL) 및 기준 이동 구동력(FrefL)의 차이 값을 회전 구동력(FR) 발생을 위한 회전 구동 인가 전력에 피드포워드하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 접촉 피드백 제어 단계(S4)는
    상기 제어부(140)가 상기 마찰력(Fsyn)에 의하여 발생되는 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)을 비교하는 단계;
    상기 제어부(140)가 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값이 0이 될 때까지, 회전 구동력(FR) 및 기준 회전 구동력(FrefR)의 차이 값을 이동 구동력(FL) 발생을 위한 이동 구동 인가 전력에 피드포워드하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 방법.
KR1020130110140A 2013-09-13 2013-09-13 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법 KR101519843B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130110140A KR101519843B1 (ko) 2013-09-13 2013-09-13 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130110140A KR101519843B1 (ko) 2013-09-13 2013-09-13 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150030870A true KR20150030870A (ko) 2015-03-23
KR101519843B1 KR101519843B1 (ko) 2015-05-13

Family

ID=53024695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130110140A KR101519843B1 (ko) 2013-09-13 2013-09-13 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101519843B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106994819B (zh) * 2015-11-18 2019-12-03 海德堡印刷机械股份公司 用于运行印刷机的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004261989A (ja) 2003-02-28 2004-09-24 Shinano Kenshi Co Ltd 印刷機の駆動制御装置
JP2010125703A (ja) * 2008-11-27 2010-06-10 Ihi Corp オフセット印刷装置とその制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101519843B1 (ko) 2015-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI393639B (zh) 平版印刷方法及裝置
US7127992B2 (en) Arrangement for printing flat workpieces
KR101445064B1 (ko) 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법
KR102048852B1 (ko) 액티브 댄서를 이용한 웹 좌우 장력 독립 제어 장치 및 방법
KR20120044825A (ko) 연속공정 롤투롤 인쇄를 위한 레지스터 에러 보정 장치 및 방법
KR101519843B1 (ko) 구동 피드백 신호를 이용한 동기화 오차를 계측 및 보정하는 인쇄 장치 및 방법
JP2010241069A (ja) オフセット印刷方法及び装置
CN111674055B (zh) 薄膜构造体的制造方法以及制造装置
KR101087585B1 (ko) 롤 및 인쇄 대상물의 배치 구조 및 이를 구비한 인쇄 장치 및 인쇄 시스템, 및 인쇄 방법
KR20200004933A (ko) 인쇄전자용 인쇄롤러의 위치 편차 방지장치
JP5195621B2 (ja) オフセット印刷方法及び装置
JP2016087915A (ja) 電子デバイスパターンの印刷装置及びその印刷方法
KR101684914B1 (ko) 이중 인압 제어 장치를 이용한 롤 인쇄기
KR20160124383A (ko) 롤투롤 공정 장치
KR101527721B1 (ko) 인쇄 위치 정밀도 보정 방법
WO2010122809A1 (ja) オフセット印刷方法及び装置
KR20160081622A (ko) 패드 인쇄장치
JP2017061361A (ja) ウエブ搬送装置及びロール滑り検出方法
KR102138030B1 (ko) 인쇄 장치
KR101445065B1 (ko) 동기화 오차를 보정하는 인쇄 장치
RU2769892C1 (ru) Подающее голографическую пленку устройство, а также машина для горячего тиснения пленкой
WO2023167164A1 (ja) 印刷装置と印刷方法
JPH1041618A (ja) はんだペースト印刷用スキージ、はんだペースト印刷装置及びはんだペースト印刷方法
WO2007052459A1 (ja) スクリーン印刷方法およびそれに用いるスクリーン印刷装置
KR20090081724A (ko) 웹의 폭방향 위치 변위 제어장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180416

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200309

Year of fee payment: 6