KR20190080442A - 인쇄 헤드 조립체, 인쇄 장치 및 인쇄 헤드 정렬 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인쇄 헤드 조립체, 인쇄 장치 및 인쇄 헤드 정렬 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인쇄 헤드를 정렬하기 위한 인쇄 헤드 조립체, 인쇄 장치 및 인쇄 헤드 정렬 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체는, 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군을 하나 이상 각각 구비하며, 상호 인접 배치되는 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드; 상기 제1 인쇄 헤드에 결합되어, 상기 제1 인쇄 헤드를 이동시키는 제1 정렬부; 상기 제2 인쇄 헤드에 결합되어, 상기 제2 인쇄 헤드를 상기 제1 인쇄 헤드에 대하여 상대적으로 이동시키는 제2 정렬부; 및 상기 제1 정렬부 및 제2 정렬부가 설치되는 지지 프레임;을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체는, 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군을 하나 이상 각각 구비하며, 상호 인접 배치되는 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드; 상기 제1 인쇄 헤드에 결합되어, 상기 제1 인쇄 헤드를 이동시키는 제1 정렬부; 상기 제2 인쇄 헤드에 결합되어, 상기 제2 인쇄 헤드를 상기 제1 인쇄 헤드에 대하여 상대적으로 이동시키는 제2 정렬부; 및 상기 제1 정렬부 및 제2 정렬부가 설치되는 지지 프레임;을 포함한다.
Description
본 발명은 인쇄 헤드 조립체, 인쇄 장치 및 인쇄 헤드 정렬 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인쇄 헤드를 정렬하기 위한 인쇄 헤드 조립체, 인쇄 장치 및 인쇄 헤드 정렬 방법에 관한 것이다.
최근, 평판 디스플레이 산업에서 생산성 향상을 위하여 PDP(Plasma Display Panel)와 LCD(Liquid Crystal Display)의 기판 사이즈가 커짐에 따라, 마스크를 사용한 기존의 포토리소그래피(photolithography) 공정은 한계를 보이기 시작하였으며, 획기적인 공정 단축이 가능하면서 기존 포토리소그래피 공정을 대체할 수 있는 새로은 기술이 요구되고 있다.
인쇄는 동일한 패턴 제판을 이용하여, 제품을 다량으로 생산해 내는 기술로서, 적은 비용으로 쉽게 전도성 패턴, 화상 패턴 등을 생산할 수 있는 기술이다. 특히 잉크젯 인쇄 기술은 기존의 그라비아, 스크린 인쇄 등이 고가의 제판 공정을 필요로 하는 것과 달리, 데이터를 디지털 신호로 변경하여 직접 패터닝 함으로써, 공정 비용을 획기적으로 절감할 수 있음은 물론, 최근 전자 기기 제조 추세인 다품종 소량생산에 매우 적합한 기술이다.
DoD(Drop on Demand) 방식의 잉크젯은 가정용 프린터로 개발되어 널리 보급된 기술이고 이 기술을 인쇄 회로 기판(PCB) 제조 기술에 전용하면 친환경 생산공정으로 부품 실장 밀도 증대와 가격 저감 효과를 기대 할 수 있다.
잉크젯 방식의 인쇄 기술에서 인쇄 헤드로부터 분사되는 액적이 원하는 위치에 정확히 도포되기 위해서는 액적 분사시 인쇄 헤드의 노즐이 각각 대응되는 도트의 위치에 정확하게 있어야 하며, 만약 인쇄 헤드의 노즐이 도트에 정확하게 일치하지 않게 된다면 액적은 잘못된 위치에 분사되어 질 것이다.
특히, 복수 개의 인쇄 헤드를 사용하는 멀티 헤드 어레이(MHA: Multi Head Array) 구조의 경우, 하나의 인쇄 장치에 수십 개에서 수백 개까지의 인쇄 헤드가 부착되어야 한다. 그러나, 이 경우 인쇄 헤드의 오정렬뿐만 아니라 각 인쇄 헤드의 제작 과정에서 발생하는 제작 오차로 인하여 복수 개의 인쇄 헤드 각각을 정확한 위치에 모두 정렬하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 인쇄 헤드를 효율적으로 정렬할 수 있는 인쇄 헤드 조립체, 인쇄 장치 및 인쇄 헤드 정렬 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체는, 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군을 하나 이상 각각 구비하며, 상호 인접 배치되는 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드; 상기 제1 인쇄 헤드에 결합되어, 상기 제1 인쇄 헤드를 이동시키는 제1 정렬부; 상기 제2 인쇄 헤드에 결합되어, 상기 제2 인쇄 헤드를 상기 제1 인쇄 헤드에 대하여 상대적으로 이동시키는 제2 정렬부; 및 상기 제1 정렬부 및 제2 정렬부가 설치되는 지지 프레임;을 포함한다.
또한, 상기 제1 정렬부는, 상기 제2 정렬부보다 적은 이동 자유도로 상기 제1 인쇄 헤드를 이동시킬 수 있다.
상기 제1 정렬부는, 상기 제1 인쇄 헤드를 회전 이동만시키고, 상기 제2 정렬부는, 상기 제2 인쇄 헤드를 회전 이동 및 일 방향으로 직선 이동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 장치는, 상기 기재된 어느 하나의 인쇄 헤드 조립체; 상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드로부터 인쇄된 인쇄물로부터, 상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드에서 분사된 액적의 위치를 획득하는 위치 획득부; 상기 액적의 위치로부터 상기 제1 인쇄 헤드 및 상기 제2 인쇄 헤드의 보정 값을 연산하는 연산부; 및 상기 보정 값에 따라 상기 제1 정렬부 및 제2 정렬부를 각각 구동시키는 구동부;를 포함한다.
상기 구동부는, 상기 지지 프레임을 스캔 방향을 따라 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키고, 상기 위치 획득부는, 상기 제1 위치에서 상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드로부터 분사된 1차 액적의 위치와, 상기 제2 위치에서 상기 제1 인쇄 헤드로부터 분사된 2차 액적의 위치를 각각 획득할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 제1 인쇄 헤드의 일 노즐로부터 분사된 1차 액적과 2차 액적을 연결하는 라인과, 상기 제1 인쇄 헤드의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 라인을 비교하여 상기 제1 인쇄 헤드의 회전 각도를 연산할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 제1 인쇄 헤드의 일 노즐로부터 분사된 1차 액적과 2차 액적을 연결하는 기준 라인과, 상기 제1 인쇄 헤드의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 제1 라인을 비교하여 상기 제1 인쇄 헤드의 회전 각도를 연산할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 제1 라인을 상기 제1 인쇄 헤드의 회전 각도를 따라 회전시킨 제1 보정 라인과, 상기 제2 인쇄 헤드의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 제2 라인을 비교하여 상기 제2 인쇄 헤드의 회전 각도를 연산할 수 있다.
상기 연산부는, 상기 제2 보정 라인과 상기 제1 보정 라인을 비교하여 상기 제2 인쇄 헤드의 직선 이동 거리를 연산할 수 있다.
상기 제1 인쇄 헤드 및 상기 제2 인쇄 헤드의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적이 동일한 인쇄선상에 분사되도록 상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드의 분사 시기를 조절하는 인쇄 제어부;를 더 포함할 수 있다.
상기 지지 프레임 및 인쇄되는 기판의 위치 중 적어도 하나를 정렬하는 인쇄 정렬부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 정렬 방법은, 제1 인쇄 헤드 및 상기 제1 인쇄 헤드에 인접 배치되는 제2 인쇄 헤드의 보정 값을 연산하는 과정; 상기 보정 값에 따라, 상기 제1 인쇄 헤드의 회전 이동만으로 상기 제1 인쇄 헤드를 정렬하는 과정; 및 상기 보정 값에 따라, 상기 제2 인쇄 헤드의 회전 이동 및 일 방향으로의 직선 이동에 의하여 상기 제2 인쇄 헤드를 정렬하는 과정;을 포함한다.
상기 보정 값을 연산하는 과정 전에, 상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드로부터 인쇄물을 인쇄하는 과정; 상기 인쇄물을 촬영하는 과정; 및 상기 촬영된 인쇄물의 이미지로부터 상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드에서 분사된 액적의 위치를 획득하는 과정;을 더 포함한다.
상기 액적의 위치를 획득하는 과정은, 상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드의 각각 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 1차 액적의 위치를 확인하여 획득할 수 있다.
상기 액적의 위치를 획득하는 과정은, 상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드를 스캔 방향으로 동시에 이동시켜 상기 제1 인쇄 헤드로부터 분사된 2차 액적의 위치를 더 확인하여 획득할 수 있다.
상기 보정 값을 연산하는 과정은, 상기 제1 인쇄 헤드의 일 노즐로부터 분사된 1차 액적과 2차 액적을 연결하는 기준 라인을 생성하는 과정; 상기 제1 인쇄 헤드의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 제1 라인을 생성하는 과정; 및 상기 제1 라인을, 상기 기준 라인에 수직한 방향으로 배치시킨 제1 보정 라인으로 회전시키기 위한 상기 제1 인쇄 헤드의 회전 각도를 계산하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 보정 값을 연산하는 과정은, 상기 제2 인쇄 헤드의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 제2 라인을 생성하는 과정; 및 상기 제2 라인을, 상기 제1 보정 라인과 평행하게 배치시킨 제2 보정 라인으로 회전시키기 위한 상기 제2 인쇄 헤드의 회전 각도를 계산하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
상기 보정 값을 연산하는 과정은, 상기 제2 보정 라인을, 상기 기준 라인에 수직한 방향을 따라 상기 제1 보정 라인과 설정된 간격으로 배치시키기 위한 상기 제2 인쇄 헤드의 직선 이동 거리를 계산하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체, 인쇄 장치 및 인쇄 헤드 정렬 방법에 의하면, 복수 개의 인쇄 헤드가 조립된 인쇄 헤드 조립체에 있어서 일 인쇄 헤드를 이동시켜 정렬하고, 일 인쇄 헤드와 인접한 다른 인쇄 헤드를 상대적으로 이동시켜 정렬함으로써, 복수 개의 인쇄 헤드를 신속하고 정확하게 정렬할 수 있다.
또한, 최소한의 이동 자유도로 복수 개의 인쇄 헤드를 각각 정렬할 수 있게 되어, 인쇄 헤드의 교체시 정렬에 소요되는 시간을 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 장비의 소형화 및 효율적인 정렬을 가능하게 한다.
뿐만 아니라, 복수 개의 인쇄 헤드로부터 분사된 액적의 위치 관계를 이용하여 각 인쇄 헤드를 정렬함으로써 인쇄 헤드의 오정렬 뿐만 아니라, 인쇄 헤드 또는 노즐의 제작 과정에서 발생하는 제작 오차까지 모두 반영한 보정 값을 연산할 수 있게 되며, 각 인쇄 헤드를 보다 정밀하게 정렬할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체, 인쇄 장치 및 인쇄 헤드 정렬 방법에 의하면, 각 인쇄 헤드로부터 분사된 액적의 위치 관계를 확인하기 위한 촬영부가 오정렬되는 경우에도 정확한 스캔 방향을 추출할 수 있게 되고, 이를 기준 라인으로 사용하여 각 인쇄 헤드를 스캔 방향에 수직한 방향으로 정밀하게 정렬할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 정렬부의 모습을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드에서 분사된 액적의 위치를 획득하는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기준 라인을 설정하는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 인쇄 헤드의 회전 각도를 계산하는 모습을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 인쇄 헤드의 회전 각도를 계산하는 모습을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 인쇄 헤드의 직선 이동 거리를 계산하는 모습을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 정렬 방법을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 정렬부의 모습을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4는 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드에서 분사된 액적의 위치를 획득하는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기준 라인을 설정하는 모습을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 인쇄 헤드의 회전 각도를 계산하는 모습을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 인쇄 헤드의 회전 각도를 계산하는 모습을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 인쇄 헤드의 직선 이동 거리를 계산하는 모습을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 정렬 방법을 개략적으로 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 정렬부의 모습을 나타내는 도면이다. 여기서, 도 2(a)는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 정렬부(210)의 모습을 나타내는 도면이고, 도 2(b)는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 정렬부(220)의 모습을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체는, 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군을 하나 이상 각각 구비하며, 상호 인접 배치되는 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120); 상기 제1 인쇄 헤드(110)에 결합되어, 상기 제1 인쇄 헤드(110)를 이동시키는 제1 정렬부(210); 상기 제2 인쇄 헤드(120)에 결합되어, 상기 제2 인쇄 헤드(120)를 상기 제1 인쇄 헤드(110)에 대하여 상대적으로 이동시키는 제2 정렬부(220); 및 상기 제1 정렬부(210) 및 제2 정렬부(220)가 설치되는 지지 프레임(300);을 포함한다.
인쇄 헤드는 일정 간격으로 이격되어 복수 개로 구비된다. 각각의 인쇄 헤드는 대략 직사각의 형상으로 형성되고, 하면에 복수 개의 노즐군이 적어도 일렬로 배열되어 구비된다.
인쇄 헤드는 용기로부터 공급되는 잉크를 소정의 분사 수단을 이용하여 노즐을 통하여 액적으로 분사하는 구조를 갖는다. 여기서, 분사 수단은 잉크에 열을 가하여 기포를 발생시켜 이 힘으로 액적을 분사하는 히터일 수 있다. 또한, 분사 수단은 압전체일 수 있으며, 이 경우 압전체의 변형으로 인하여 생기는 잉크의 체적의 변화에 의하여 노즐을 통하여 액적이 분사될 수 있다. 이외에도, 인쇄 헤드로부터 액적을 분사하는 다양한 구조가 적용될 수 있음은 물론이다.
복수 개의 인쇄 헤드는 횡 방향으로 일렬로 배열될 수도 있으나, 이 경우 선행하는 인쇄 헤드의 마지막 노즐과 다음에 배치되는 인쇄 헤드의 첫번째 노즐이 횡 방향으로 정확하게 해상도 간격으로 이격 배치되어야 한다. 그러나, 복수 개의 인쇄 헤드가 횡 방향으로 일렬로 배열되는 경우 노즐의 배치 구조상 이와 같은 요건을 충족시키기 매우 어렵다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수 개의 인쇄 헤드는 종 방향으로 서로 이격된 두 개의 인쇄 헤드 열로 배열될 수 있다. 즉, 복수 개의 인쇄 헤드는 서로 지그재그의 형태로 배열된다. 이 경우, 제4 인쇄 헤드(140)와 제3 인쇄 헤드(130)는 정확하게 해상도 간격으로 배치될 수 있으며, 이는 선행하는 인쇄 헤드와 후행하는 인쇄 헤드의 관계에 있는 제3 인쇄 헤드(130)와 제1 인쇄 헤드(110), 제1 인쇄 헤드(110)와 제2 인쇄 헤드(120)에도 동일하게 적용된다.
또한, 복수 개의 인쇄 헤드는 인쇄 헤드 사이의 인쇄 특성, 예를 들면 분사되는 액적의 크기 등이 다소간 차이가 있을 수 있다. 이에, 복수 개의 인쇄 헤드에 의하여 분사되는 액적의 차이를 완화하기 위하여 인접한 인쇄 헤드의 노즐들이 도 1에 도시된 바와 같이 상호 중첩되도록 각 인쇄 헤드가 배치될 수도 있다. 도 1에서는 4개의 인쇄 헤드가 지그재그의 형태로 배열되는 구조를 예시적으로 도시하였으나, 배열되는 인쇄 헤드의 개수는 이에 제한되지 않는다. 또한, 도 1에서는 인쇄 헤드에 복수 개의 노즐군이 일렬로 배열되어 구비되는 구조를 도시하였으나, 복수 개의 노즐군은 복수 개의 열로 배열되어 구비될 수도 있다. 이 경우, 이하에서 설명되는 인쇄 헤드의 정렬은 각 인쇄 헤드에서 서로 대응되는 위치 관계에 있는 일렬의 노즐로부터 적용될 수 있게 된다. 또한, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상호 인접 배치되는 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)에 대하여만 설명하기로 하나, 이는 제1 인쇄 헤드(110)와 상호 인접 배치되는 제3 인쇄 헤드(130) 및 상기 제3 인쇄 헤드(130)와 상호 인접 배치되는 제4 인쇄 헤드(140)에 대하여도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
제1 정렬부(210)는 제1 인쇄 헤드(110)에 결합되어, 상기 제1 인쇄 헤드(110)를 이동시킨다. 여기서, 제1 정렬부(210)는 제1 인쇄 헤드(110)를 분사 면에 수직한 방향을 중심축으로 회전 이동시키는 제1 회전 이동부(214)만으로 구성되어 제1 인쇄 헤드(110)를 1개의 이동 자유도로 이동시킬 수 있다. 즉, 제1 정렬부(210)는 제1 회전 이동부(214)에 구비되는 제1 인쇄 헤드 안착부(212)에 제1 인쇄 헤드(110)를 결합시키고, 구동부, 예를 들어 서보 모터 또는 마이크로미터 헤드에 의하여 웜(worm)과 웜 휠(worm sheel)의 결합 방식으로 제1 인쇄 헤드(110)를 회전 이동시킬 수 있다.
반면, 제2 정렬부(220)는 제2 인쇄 헤드(120)에 결합되어, 상기 제2 인쇄 헤드(120)를 상기 제1 인쇄 헤드(110)에 대하여 상대적으로 이동시킨다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체는 후술하는 바와 같이 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)를 정렬함에 있어서, 먼저 제1 인쇄 헤드(110)의 정렬을 위한 보정 값을 산출하고, 이후 제2 인쇄 헤드(120)의 정렬을 위한 보정 값을 산출하여 제1 인쇄 헤드(110)에 대하여, 제2 인쇄 헤드(120)를 상대적으로 이동시켜 정렬한다.
또한, 제2 정렬부(220)는 제2 인쇄 헤드(120)를 회전 이동시키는 제2 회전 이동부(224) 및 제2 인쇄 헤드(120)를 일 방향으로 직선 이동시키는 직선 이동부(224)를 포함하여 제2 인쇄 헤드(120)를 2개의 이동 자유도로 이동시킬 수 있다. 즉, 제2 정렬부(220)는 제1 정렬부(210)와 동일하게 제2 회전 이동부(224)에 구비되는 제2 인쇄 헤드 안착부(222)에 제2 인쇄 헤드(120)를 결합시키고, 구동부에 의하여 제2 인쇄 헤드(120)를 회전 이동시킬 뿐만 아니라, 가이드를 따라 이동 가능하게 설치되는 직선 이동부(224)를 통하여 제2 인쇄 헤드 안착부(222)에 결합된 제2 인쇄 헤드(120)를 일 방향으로 직선 이동시킬 수 있다.
일반적으로, 복수 개의 인쇄 헤드를 정렬하기 위하여는 각 인쇄 헤드에 대하여 일 방향으로의 직선 이동, 상기 일 방향에 수직한 방향으로의 직선 이동 및 회전 이동이 가능한 3개의 이동 자유도를 가지는 정렬부가 각 인쇄 헤드별로 장착된다. 그러나, 이 경우 인쇄 헤드 별로 정렬을 위한 다수의 이동 자유도를 가지게 되어 인쇄 헤드가 교체될 때마다 정렬에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 지지 프레임(300)에 4개의 인쇄 헤드가 설치되는 경우 하나의 인쇄 헤드마다 3개의 이동 자유도를 가지는 정렬부가 각각 장착되어 인쇄 헤드 조립체는 총 12개의 이동 자유도를 가지게 된다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체는 4개의 인쇄 헤드가 설치되는 경우, 1개의 인쇄 헤드에는 회전 이동만이 가능한 정렬부, 예를 들어 제1 인쇄 헤드(110)에는 제1 정렬부(210)를 설치하고, 나머지 인쇄 헤드, 예를 들어 제2 인쇄 헤드(120), 제3 인쇄 헤드(130) 및 제4 인쇄 헤드(140)에는 회전 이동 및 일 방향의 직선 이동만이 가능한 제2 정렬부(220), 제3 정렬부(230) 및 제4 정렬부(240)를 각각 설치하여 총 7개의 이동 자유도를 가지게 된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체는 각 인쇄 헤드의 정렬을 위하여 최소한의 이동 자유도를 가지며 인쇄 헤드를 각각 정렬할 수 있게 되어, 보다 높은 신뢰성으로 장비를 소형화할 수 있게 되며, 효율적인 정렬이 가능하게 된다.
또한, 인쇄 헤드 조립체는 3개 이상의 인쇄 헤드가 포함되는 경우 1개의 이동 자유도, 즉 인쇄 헤드를 회전 이동만시키는 정렬부를 내측에 위치하는 인쇄 헤드에 장착할 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 횡 방향으로 순차적으로 제4 인쇄 헤드(140), 제3 인쇄 헤드(130), 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)가 결합되는 경우, 외측에 배치되는 제4 인쇄 헤드(140)와 제2 인쇄 헤드(120)의 사이에 위치하는 제1 인쇄 헤드(110)만이 회전 이동될 수 있으며, 나머지 인쇄 헤드는 회전 이동 및 일 방향으로의 직선 이동을 수행하여 각 인쇄 헤드를 모두 정렬할 수 있게 된다. 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 이동 및 제2 인쇄 헤드(120)의 직선 이동 및 회전 이동에 의하여 각 인쇄 헤드를 모두 정렬하는 과정은 후술하기로 한다.
지지 프레임(300)에는 제1 정렬부(210) 및 제2 정렬부(220)가 각각 설치된다. 지지 프레임(300)에는 제1 정렬부(210) 및 제2 정렬부(220)에 의하여 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)가 각각 간접적으로 설치될 수 있으며, 지지 프레임(300)에 설치된 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)는 지지 프레임(300)의 스캔 방향을 따른 이동에 의하여 일체로 스캔 방향을 따라 이동하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 4는 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)에서 분사된 액적의 위치를 획득하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기준 라인을 설정하는 모습을 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도를 계산하는 모습을 나타내는 도면이다. 또한, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 각도를 계산하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 인쇄 헤드(120)의 직선 이동 거리를 계산하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 장치는, 전술한 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체; 상기 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 인쇄된 인쇄물로부터, 상기 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)에서 분사된 액적의 위치를 획득하는 위치 획득부(미도시); 상기 액적의 위치로부터 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도 및 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 각도와 직선 이동 거리를 포함하는 보정 값을 연산하는 연산부(미도시); 및 상기 보정 값에 따라 상기 제1 정렬부(210) 및 제2 정렬부(220)를 각각 구동시키는 구동부(미도시);를 포함한다.
제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)가 각각 제1 정렬부(210) 및 제2 정렬부(220)에 결합되어 지지 프레임(300)에 설치되는 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체와 관련하여는 전술한 바와 동일하므로, 이에 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
위치 획득부는 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 인쇄된 인쇄물로부터, 상기 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)에서 분사된 액적의 위치를 획득한다.
일반적으로, 인쇄 장치는 인쇄 헤드의 정렬을 위하여 각 인쇄 헤드에 구비되는 노즐을 촬영하며, 촬영된 이미지로부터 각 노즐의 위치를 파악하고, 각 노즐의 위치로부터 각 인쇄 헤드의 보정 값을 연산하여 정렬하는 방법을 사용한다.
그러나, 이는 노즐의 위치를 카메라로 직접 보면서 인쇄 헤드를 정렬하는 방식으로, 노즐로부터 분사되면서 오정렬되는 액적에 대한 위치 오차를 정렬 과정에서 반영하는 것은 불가능하다. 즉, 인쇄 헤드에 노즐이 정확하게 정렬된 경우에도 인쇄 헤드 또는 노즐의 제작 과정에서 발생하는 제작 오차에 의하여, 노즐로부터 분사되는 액적이 각각 대응하는 도트의 위치에 정확하게 위치하지 않고, 잘못된 위치에 분사될 수 있다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 장치는 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 인쇄된 인쇄물로부터 상기 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)에서 분사된 액적의 위치를 획득하고, 획득된 액적의 위치 관계를 이용하여 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)를 정렬한다. 이 경우, 인쇄 헤드의 오정렬 뿐만 아니라, 인쇄 헤드 또는 노즐의 제작 과정에서 발생하는 제작 오차까지 모두 반영하여 각 인쇄 헤드를 정렬할 수 있게 되어 각 인쇄 헤드를 훨씬 더 정밀하게 정렬할 수 있게 된다.
위치 획득부가 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 인쇄된 인쇄물로부터 액적의 위치를 획득하기 위하여, 먼저 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 장치에 포함되거나, 별도로 구비되는 촬영부를 이용하여 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 인쇄된 인쇄물을 촬영한다. 여기서, 인쇄물은 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 분사된 액적이 도포된 필름 또는 기판(S)을 의미하며, 촬영부는 인쇄물의 상부에 설치되거나, 인쇄물의 하부에 설치되어 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 인쇄된 인쇄물을 촬영할 수 있다. 촬영부가 인쇄물의 하부에 설치되는 경우, 필름 또는 기판(S)은 투명 필름 또는 투명 기판(S)을 사용할 수 있다. 또한, 촬영부는 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 인쇄된 인쇄물을 한번에 촬영할 수도 있으나, 해당 영역을 복수 개로 구획하여, 각 영역에 대하여 촬영을 수행할 수도 있다. 이경우, 촬영부는 이동 가능하게 설치될 수 있으며, 각 영역에 대하여 촬영된 이미지는 상호 합성되어 하나의 이미지로 생성될 수 있다. 또한, 여기서 촬영부는 카메라 또는 NJI(Nozzle Jetting Inspection)을 포함할 수 있다.
위치 획득부는 도 4에 도시된 바와 같이, 촬영부에 의하여 촬영된 인쇄물의 이미지로부터 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)에서 분사된 액적의 위치를 획득한다. 여기서, 위치 획득부는 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)에서 분사된 액적의 위치를 인쇄물의 이미지에 대한 X-Y 좌표로 획득할 수 있으며, 제1 인쇄 헤드(110)에 구비되어 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적(D11-1, D11-2,…, D11-N)의 위치 및 제2 인쇄 헤드(120)에 구비되어 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적(D12-1, D12-2,…, D12-N)의 위치를 각각 획득한다. 여기서, 제1 인쇄 헤드(110)에 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군과 제2 인쇄 헤드(120)에 일렬로 배열된 노즐은 제1 인쇄 헤드(110)와 제2 인쇄 헤드(120)에서 각각 상호 대응되는 위치에 배열되는 노즐일 수 있다.
또한, 위치 획득부는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)에서 분사된 액적의 위치를 가이드 레일(420)을 따른 지지 프레임(300)의 이동에 따라 복수 개로 획득할 수 있다. 즉, 지지 프레임(300)은 구동부에 의하여 스캔 방향을 따라 제1 위치에서 제2 위치로 이동하고, 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)는 제1 위치 및 제2 위치에서 각각 액적을 분사하여 필름 또는 기판(S)에 도포한다. 촬영부는 제1 위치 및 제2 위치에서 동시 또는 순차적으로 액적이 도포된 필름 또는 기판(S)을 포함하는 인쇄물을 촬영하여 이미지를 형성한다. 여기서, 위치 획득부는 촬영된 이미지 상에서 제1 위치에서 제1 인쇄 헤드(110)로부터 분사된 1차 액적(D11-1, D11-2,…, D11-N)의 위치와 제2 인쇄 헤드(120)로부터 분사된 1차 액적(D12-1, D12-2,…, D12-N)의 위치를 획독하고, 제2 위치에서 제1 인쇄 헤드(110)로부터 분사된 2차 액적(D21-1, D21-2,…, D21-N)의 위치와 제2 인쇄 헤드(120)로부터 분사된 2차 액적(D22-1, D22-2,…, D22-N)의 위치를 각각 획득할 수 있다. 여기서, 제2 위치에서는 제1 인쇄 헤드(110)로부터 분사된 액적의 위치만을 확인할 수 있으며, 이는 제2 위치에서 제1 인쇄 헤드(110)로부터 분사된 2차 액적이 후술할 기준 라인의 구성요소가 되기 때문이다.
이와 같이, 위치 획득부가 제1 위치에서 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 분사된 1차 액적의 위치와 제2 위치에서 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 분사된 2차 액적의 위치를 각각 획득하는 것은 촬영부의 오정렬 등으로 인하여 인쇄 헤드가 정확하게 정렬되지 못하는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
즉, 촬영된 이미지로부터 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 분사된 액적의 위치만을 확인하여 이미지 상의 절대 좌표에 의하여 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)를 정렬하는 경우, 촬영된 이미지가 오정렬되면 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)의 정확한 정렬 위치를 결정할 수 없게 된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 촬영된 이미지의 Y축 방향이 지지 프레임(300)의 스캔 방향과 일치하지 않는 경우, 이미지 상에서 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)를 X축 방향으로 정렬하는 경우에 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)는 스캔 방향에 수직한 정확한 위치로 정렬되지 못하게 된다. 이에, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 장치는 위치 확인부로부터 전술한 바와 같이 1차 액적의 위치와 2차 액적의 위치를 모두 확인하여, 이하에서 설명되는 바와 같이 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)를 스캔 방향에 수직한 위치로 정확하게 정렬할 수 있다.
연산부는 위치 획득부로부터 획득된 액적의 위치로부터 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도 및 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 각도와 직선 이동 거리를 포함하는 보정 값을 연산한다. 전술한 바와 같이 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)는 각각 제1 정렬부(210)와 제2 정렬부(220)에 결합되고, 제1 정렬부(210)는 제1 인쇄 헤드(110)를 회전 이동만시키고, 제2 정렬부(220)는 제2 인쇄 헤드(120)를 회전 이동 및 일 방향으로 직선 이동시켜 각 인쇄 헤드를 정렬하는바, 연산부는 이에 대응되도록 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도 및 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 각도와 직선 이동 거리를 포함하는 보정 값을 연산한다.
이를 위하여, 연산부는 제1 인쇄 헤드(110)의 일 노즐로부터 분사된 1차 액적과 2차 액적을 연결하는 라인과, 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 라인을 비교하여 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도를 연산한다.
즉, 연산부는 먼저 제1 인쇄 헤드(110)의 일 노즐로부터 분사된 1차 액적(예를 들어, D11-1)과 2차 액적(예를 들어, D21-1)을 연결하는 기준 라인(R)을 생성한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 지지 프레임(300)을 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키는 경우, 제1 위치에서 제1 인쇄 헤드(110)의 일 노즐, 예를 들어 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군 중 일단에 배치된 노즐로부터 분사된 1차 액적(예를 들어, D11-1)과 제2 위치에서 동일한 노즐로부터 분사된 2차 액적(예를 들어, D21-1)은 일 라인을 형성한다. 이 라인은 스캔 방향을 판단하기 위한 기준 라인(R)이 되며, 전술한 바와 같이 촬영된 이미지의 Y축 방향이 지지 프레임(300)의 스캔 방향과 일치하지 않는 경우에도 동일한 노즐로부터 분사된 1차 액적과 2차 액적의 위치를 확인하여 스캔 방향을 설정하기 위한 기준 라인으로 사용할 수 있게 된다.
또한, 연산부는 제1 인쇄 헤드(110)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적(D11-1, D11-2,…, D11-N)을 연결하는 제1 라인을 생성하고, 상기 제1 라인을 전술한 기준 라인에 수직한 방향으로 배치시킨 제1 보정 라인(D'11-1, D'11-2,…, D'11-N를 연결하는 라인)으로 회전시키기 위한 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도를 계산한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 인쇄 헤드(110)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 제1 라인(D11-1, D11-2,…, D11-N를 연결하는 라인)은 스캔 방향 즉, 기준 라인에 수직한 방향으로 배열되지 않고 오정렬되어 있다. 따라서, 제1 라인은 도 6에 도시된 바와 같이 기준 라인에 수직한 방향으로 배치시킨 제1 보정 라인(D'11-1, D'11-2,…, D'11-N를 연결하는 라인)으로 회전되어 보정되어야 한다. 이에, 연산부는 상기 제1 라인을 제1 인쇄 헤드(110)의 회전축을 중심으로 기준 라인에 수직한 방향으로 배치시킨 제1 보정 라인으로 회전시키기 위한 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도를 계산할 수 있으며, 제1 인쇄 헤드(110)가 상기 회전 각도로 회전되는 경우 제1 인쇄 헤드(110)는 스캔 방향에 수직한 방향으로 정확하게 정렬될 수 있게 된다.
연산부는 제1 인쇄 헤드(110)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 라인을 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도를 따라 회전시킨 라인(D'11-1, D'11-2,…, D'11-N를 연결하는 라인)과, 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 라인(D12-1, D12-2,…, D12-N를 연결하는 라인)을 비교하여 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 각도를 연산한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 인쇄 헤드(120)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적이 이루은 제2 라인(D12-1, D12-2,…, D12-N를 연결하는 라인)은 스캔 방향 즉, 기준 라인에 수직한 방향으로 배열되어 있지 않고 오정렬되어 있다. 따라서, 제2 라인은 도 7에 도시된 바와 같이 기준 라인에 수직한 방향으로 배치시킨 제2 보정 라인(D'12-1, D'12-2,…, D'12-N를 연결하는 라인)으로 회전되어 보정되어야 한다. 여기서, 제2 라인을 제2 보정 라인으로 회전시키기 위하여는 전술한 제1 라인을 기준 라인에 수직한 방향으로 배치시키는 과정과 동일하게 수행될 수도 있으나, 처리 과정을 간소화하고, 신속하고 효율적인 처리를 위하여 기준 라인에 수직한 방향을 설정하고, 이를 제2 라인에 대입시키는 과정을 생략하고, 제1 보정 라인과 제2 라인을 비교하는 과정만에 의하여 제2 인쇄 헤드(120)를 정렬할 수 있다. 이에, 연산부는 제2 인쇄 헤드(120)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적이 이루은 제2 라인을, 상기 제1 보정 라인과 평행하게 배치시킨 제2 보정 라인으로 회전시키기 위한 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 각도를 계산할 수 있으며, 제2 인쇄 헤드(120)가 상기 회전 각도로 회전되는 경우 제2 인쇄 헤드(120)는 스캔 방향에 수직한 방향으로 정확하게 정렬될 수 있게 된다.
또한, 연산부는 전술한 제2 인쇄 헤드(120)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 라인을 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 각도를 따라 회전시킨 라인(D'12-1, D'12-2,…, D'12-N를 연결하는 라인)과, 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 라인을 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도를 따라 회전시킨 라인(D'11-1, D'11-2,…, D'11-N를 연결하는 라인)을 비교하여 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 직선 이동 거리를 연산할 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 보정 라인(D'11-1, D'11-2,…, D'11-N를 연결하는 라인)과 제2 보정 라인(D'12-1, D'12-2,…, D'12-N를 연결하는 라인)은 스캔 방향에 수직한 방향을 따른 상호 간의 간격이 정렬되어 있지 않다. 이에, 제1 보정 라인과 제2 보정 라인은 상호 인접한 제1 보정 라인의 타단에 배치된 노즐로부터 분사되는 액적(D11'-N)과 제2 보정 라인의 일단에 배치된 노즐로부터 분사되는 액적(D12'-1)의 상호 간격이 정렬되어 있지 않다. 따라서, 제2 보정 라인은 도 8에 도시된 바와 같이 스캔 방향에 수직한 방향을 따른 제1 보정 라인과의 간격이 조절되도록 직선 이동하여 보정(D''12-1, D''12-2,…, D''12-N를 연결하는 라인)되어야 한다. 여기서, 제1 인쇄 헤드(110)는 제1 정렬부(210)에 의하여 회전 이동만 가능하므로, 제2 인쇄 헤드(120)의 직선 이동에 의하여 간격을 조절하여야 한다. 이에, 연산부는 상기 제2 보정 라인을, 상기 기준 라인에 수직한 방향을 따라 상기 제1 보정 라인과 설정된 간격으로 배치시키기 위한 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 직선 이동 거리를 계산할 수 있으며, 제2 인쇄 헤드(120)가 상기 직선 이동 거리로 직선 이동되는 경우 제1 인쇄 헤드(110)와 제2 인쇄 헤드(120)는 제1 인쇄 헤드(110)의 일렬로 배열된 노즐 중 타단에 배치되는 노즐과 제2 인쇄 헤드(120)의 일렬로 배열된 노즐 중 일단에 배치되는 노즐이 해상도 간격으로 이격되거나, 도 8에 도시된 바와 같이 스캔 방향을 따라 중첩되도록 배치될 수 있다.
상기와 같이 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도 및 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 각도와 직선 이동 거리를 포함하는 보정 값이 연산되면, 구동부는 제1 정렬부(210)를 구동시켜 제1 인쇄 헤드(110)를 연산된 회전 각도만큼 회전 이동시켜 정렬하고, 제2 정렬부(220)를 구동시켜 제2 인쇄 헤드(120)를 연산된 회전 각도만큼 회전 이동 및 연산된 직선 이동 거리만큼 직선 이동시켜 정렬한다. 또한, 구동부는 제1 정렬부(210) 및 제2 정렬부(220) 외에도 구동이 필요한 다른 구성들을 구동시킬 수 있음은 물론이다.
이와 같은 과정에 의하여 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)는 설정된 간격을 가지며 스캔 방향에 수직한 방향으로 정확하게 정렬될 수 있다. 여기서, 제1 인쇄 헤드(110)는 제1 정렬부(210)에 의하여 회전 이동만 가능하며, 제2 인쇄 헤드(120)는 제2 정렬부(220)에 의하여 일 방향으로의 직선 이동만이 가능한바, 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)는 상기의 과정에 의하여는 스캔 방향을 따라 정렬될 수 없다. 그러나, 이와 같은 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)의 스캔 방향을 따른 정렬은 인쇄 장치의 인쇄 제어부에 의하여 소프트웨어적으로 수행될 수 있다. 여기서, 인쇄 제어부는 상기 제1 인쇄 헤드(110) 및 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적이 동일한 선상에 분사되도록 상기 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)의 분사 시기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 인쇄 헤드(110)가 제2 인쇄 헤드(120) 또는 제2 인쇄 헤드(120)를 포함하는 다른 인쇄 헤드들보다 스캔 방향으로 전진 또는 후진 배치되는 경우 제1 인쇄 헤드(110)로부터 분사되는 액적의 분사 시간을 다른 인쇄 헤드를 통하여 분사되는 액적의 분사 시간보다 빠르게 또는 느리게 조절하여 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)의 스캔 방향을 따른 정렬을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 장치는 지지 프레임(300) 및 인쇄되는 기판(S)의 위치 중 적어도 하나를 정렬하는 인쇄 정렬부;를 더 포함할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 제1 인쇄 헤드(110)는 회전 이동만이 가능한 제1 정렬부(210)에 결합되고, 제2 인쇄 헤드(120)를 포함하는 다른 인쇄 헤드들은 제1 인쇄 헤드(110)의 정렬 위치를 기준으로 정렬되므로, 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)는 스캔 방향에 수직한 방향을 따라 일체적으로 정렬될 필요가 있다. 이에, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 장치는 지지 프레임(300) 또는 기판(S)을 스캔 방향에 수직한 방향을 따라 이동시켜 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 분사되는 액적이 기판(S) 상의 정확한 위치에 도포될 수 있도록 한다. 여기서, 지지 프레임(300)을 이동시키는 경우 지지 프레임(300)의 이동에 따른 파티클 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 기판(S)의 위치를 정렬하여 스캔 방향에 수직한 방향을 따른 일체적인 정렬이 수행됨이 바람직하다.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 정렬 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 정렬 방법의 설명에 있어서, 전술한 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 조립체 및 인쇄 장치와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 정렬 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 정렬 방법은, 제1 인쇄 헤드(110) 및 상기 제1 인쇄 헤드(110)에 인접 배치되는 제2 인쇄 헤드(120)의 보정 값을 연산하는 과정(S100); 상기 보정 값에 따라, 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 이동만으로 상기 제1 인쇄 헤드(110)를 정렬하는 과정(S200); 및 상기 보정 값에 따라, 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 이동 및 일 방향으로의 직선 이동에 의하여 상기 제2 인쇄 헤드(120)를 정렬하는 과정(S300);을 포함한다.
보정 값을 연산하는 과정(S100)은 제1 인쇄 헤드(110) 및 상기 제1 인쇄 헤드(110)에 인접 배치되는 제2 인쇄 헤드(120)의 보정 값을 연산한다. 여기서, 보정 값은 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도 및 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 각도와 직선 이동 거리를 포함한다.
보정 값을 연산하는 과정(S100)은 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 분사된 액적의 위치를 획득함에 의하여 수행된다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 정렬 방법은 보정 값을 연산하는 과정(S100) 전에, 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 인쇄물을 인쇄하는 과정; 상기 인쇄물을 촬영하는 과정; 및 상기 촬영된 인쇄물의 이미지로부터 상기 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)에서 분사된 액적의 위치를 획득하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
인쇄물을 인쇄하는 과정은 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 액적을 분사하여 인쇄물을 인쇄한다. 여기서, 인쇄물은 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 분사된 액적이 도포된 필름 또는 기판(S)을 의미함은 전술한 바와 같으며, 상기 인쇄물은 지지 프레임(300)의 스캔 방향을 따른 이동에 의하여 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)를 동시에 이동시켜 하나의 필름 또는 기판(S)에 제1 액적 및 제2 액적이 동시에 형성된 인쇄물일 수 있다.
인쇄물을 촬영하는 과정은 인쇄물의 상부에 설치되거나, 인쇄물의 하부에 설치된 촬영부로부터 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 인쇄된 인쇄물을 촬영한다. 여기서, 촬영부는 카메라 또는 NJI(Nozzle Jetting Inspection)을 포함할 수 있으며, 촬영부는 인쇄물의 상부에 설치되거나, 인쇄물의 하부에 설치되어 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 인쇄된 인쇄물을 촬영할 수 있다.
액적의 위치를 획득하는 과정은 촬영된 인쇄물의 이미지로부터 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)에서 분사된 액적의 위치를 획득한다. 촬영된 인쇄물의 이미지로부터 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)에서 분사된 액적의 위치를 획득하는 과정은 위치 획득부에 의하여 수행되며, 위치 획득부는 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)에서 분사된 액적의 위치를 인쇄물의 이미지에 대한 X-Y 좌표로 획득할 수 있으며, 제1 인쇄 헤드(110)에 구비되어 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적의 위치 및 제2 인쇄 헤드(120)에 구비되어 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적의 위치를 각각 획득한다.
또한, 액적의 위치를 획득하는 과정은 상기 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)를 스캔 방향으로 동시에 이동시켜 상기 제1 인쇄 헤드(110)로부터 분사된 2차 액적의 위치를 더 확인하여 획득할 수도 있다. 즉, 전술한 바와 같이 지지 프레임(300)은 구동부에 의하여 스캔 방향을 따라 제1 위치에서 제2 위치로 이동하고, 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)는 제1 위치 및 제2 위치에서 각각 액적을 분사하여 필름 또는 기판(S)에 도포한다. 여기서, 위치 획득부는 촬영된 이미지 상에서 제1 위치에서 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 분사된 1차 액적의 위치와 제2 위치에서 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 분사된 2차 액적의 위치를 각각 획득할 수 있다.
보정 값을 연산하는 과정(S100)은, 제1 인쇄 헤드(110)의 일 노즐로부터 분사된 1차 액적과 2차 액적을 연결하는 기준 라인을 생성하는 과정; 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 제1 라인을 생성하는 과정; 및 상기 제1 라인을, 상기 기준 라인에 수직한 방향으로 배치시킨 제1 보정 라인으로 회전시키기 위한 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도를 계산하는 과정;을 포함할 수 있다.
즉, 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도를 계산하기 위하여, 연산부는 먼저 제1 인쇄 헤드(110)의 일 노즐로부터 분사된 1차 액적과 2차 액적을 연결하는 기준 라인을 생성한다. 또한, 연산부는 제1 인쇄 헤드(110)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 제1 라인을 생성하고, 상기 제1 라인을 전술한 기준 라인에 수직한 방향으로 배치시킨 제1 보정 라인으로 회전시키기 위한 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도를 계산한다. 이와 같은 과정에 의하여, 연산부는 상기 제1 라인을 제1 인쇄 헤드(110)의 회전축을 중심으로 기준 라인에 수직한 방향으로 배치시킨 제1 보정 라인으로 회전시키기 위한 상기 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도를 계산할 수 있으며, 제1 인쇄 헤드(110)가 상기 회전 각도로 회전되는 경우 제1 인쇄 헤드(110)는 스캔 방향에 수직한 방향으로 정확하게 정렬될 수 있게 된다.
또한, 보정 값을 연산하는 과정(S400)은 제2 인쇄 헤드(120)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 제2 라인을 생성하는 과정; 및 상기 제2 라인을, 상기 제1 보정 라인과 평행하게 배치시킨 제2 보정 라인으로 회전시키기 위한 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 각도를 계산하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
즉, 연산부는 제2 인쇄 헤드(120)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 라인을 제2 라인으로 생성하고, 제2 라인을 상기 제1 보정 라인과 평행하게 배치시킨 제2 보정 라인으로 회전시키기 위한 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 각도를 계산할 수 있다. 이 경우, 제2 인쇄 헤드(120)가 상기 회전 각도로 회전되는 경우 제2 인쇄 헤드(120)는 스캔 방향에 수직한 방향으로 정확하게 정렬될 수 있게 된다.
또한, 보정 값을 연산하는 과정(S400)은 전술한 제2 보정 라인을, 상기 기준 라인에 수직한 방향을 따라 상기 제1 보정 라인과 설정된 간격으로 배치시키기 위한 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 직선 이동 거리를 계산하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 제1 인쇄 헤드(110)는 제1 정렬부(210)에 의하여 회전 이동만 가능하므로, 제2 인쇄 헤드(120)의 직선 이동에 의하여 간격을 조절하여야 한다. 이에, 연산부는 상기 제2 보정 라인을, 상기 기준 라인에 수직한 방향을 따라 상기 제1 보정 라인과 설정된 간격으로 배치시키기 위한 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 직선 이동 거리를 계산할 수 있으며, 제2 인쇄 헤드(120)가 상기 직선 이동 거리로 직선 이동되는 경우 제1 인쇄 헤드(110)와 제2 인쇄 헤드(120)는 제1 인쇄 헤드(110)의 일렬로 배열된 노즐 중 타단에 배치되는 노즐과 제2 인쇄 헤드(120)의 일렬로 배열된 노즐 중 일단에 배치되는 노즐이 해상도 간격으로 이격되거나, 스캔 방향을 따라 중첩되도록 배치될 수 있음은 전술한 바와 같다.
제1 인쇄 헤드(110)를 정렬하는 과정(S200)은 상기의 과정에 의해 연산된 보정 값, 즉 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 각도에 따라 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 이동만으로 제1 인쇄 헤드(110)를 정렬한다. 여기서, 제1 인쇄 헤드(110)는 제1 정렬부(210)에 결합되고, 제1 정렬부(210)는 제1 인쇄 헤드(110)를 분사 면에 수직한 방향을 중심축으로 회전 이동시키는 제1 회전 이동부(214)만으로 구성된다. 따라서, 제1 인쇄 헤드(110)를 정렬하는 과정(S200)은 구동부에 의하여 구동되는 제1 정렬부(210)에 의하여 제1 인쇄 헤드(110)의 회전 이동만으로 제1 인쇄 헤드(110)를 정렬할 수 있다.
제2 인쇄 헤드(120)를 정렬하는 과정(S300)은 상기의 과정에 의해 연산된 보정 값, 즉 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 각도와 직선 이동 거리에 따라 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 이동 및 일 방향으로의 직선 이동에 의하여 제2 인쇄 헤드(120)를 정렬한다. 여기서, 젠 인쇄 헤드의 이동 및 일 방향으로의 직선 이동은 순차적으로 수행될 수 있으며, 제2 인쇄 헤드(120)는 제2 정렬부(220)에 결합되고, 제2 정렬부(220)는 구동부에 의하여 제2 인쇄 헤드(120)를 회전 이동시킬 뿐만 아니라, 가이드를 따라 이동 가능하게 설치되는 직선 이동부(224)를 통하여 제2 인쇄 헤드 안착부(222)에 결합된 제2 인쇄 헤드(120)를 일 방향으로 직선 이동시킬 수 있으므로, 제2 정렬부(220)에 의하여 제2 인쇄 헤드(120)의 회전 이동 및 직선 이동에 의하여 제2 인쇄 헤드(120)를 정렬할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 정렬 방법은 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적이 동일한 선상에 분사되도록 상기 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)의 분사 시기를 조절하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
즉, 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)의 스캔 방향을 따른 정렬을 소프트웨어적으로 수행하기 위하여, 인쇄 제어부는 상기 제1 인쇄 헤드(110) 및 상기 제2 인쇄 헤드(120)의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적이 동일한 선상에 분사되도록 상기 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)의 분사 시기를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 헤드 정렬 방법은 지지 프레임(300) 및 인쇄되는 기판(S)의 위치 중 적어도 하나를 정렬하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
즉, 제1 인쇄 헤드(110)는 회전 이동만이 가능한 제1 정렬부(210)에 결합되고, 제2 인쇄 헤드(120)를 포함하는 다른 인쇄 헤드들은 제1 인쇄 헤드(110)의 정렬 위치를 기준으로 정렬되므로, 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)는 스캔 방향에 수직한 방향을 따라 일체적으로 정렬될 필요가 있다. 따라서, 지지 프레임(300) 또는 기판(S)을 스캔 방향에 수직한 방향을 따라 이동시켜 제1 인쇄 헤드(110) 및 제2 인쇄 헤드(120)로부터 분사되는 액적이 기판(S) 상의 정확한 위치에 도포될 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
110: 제1 인쇄 헤드
120: 제2 인쇄 헤드
210: 제1 정렬부 212: 제1 인쇄 헤드 안착부
214: 제1 회전 이동부 220: 제2 정렬부
222: 제2 인쇄 헤드 안착부 224: 제2 회전 이동부
226: 직선 이동부 300: 지지 프레임
410: 스테이지 420: 가이드 레일
210: 제1 정렬부 212: 제1 인쇄 헤드 안착부
214: 제1 회전 이동부 220: 제2 정렬부
222: 제2 인쇄 헤드 안착부 224: 제2 회전 이동부
226: 직선 이동부 300: 지지 프레임
410: 스테이지 420: 가이드 레일
Claims (17)
- 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군을 하나 이상 각각 구비하며, 상호 인접 배치되는 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드;
상기 제1 인쇄 헤드에 결합되어, 상기 제1 인쇄 헤드를 이동시키는 제1 정렬부;
상기 제2 인쇄 헤드에 결합되어, 상기 제2 인쇄 헤드를 상기 제1 인쇄 헤드에 대하여 상대적으로 이동시키는 제2 정렬부; 및
상기 제1 정렬부 및 제2 정렬부가 설치되는 지지 프레임;을 포함하는 인쇄 헤드 조립체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 정렬부는, 상기 제2 정렬부보다 적은 이동 자유도로 상기 제1 인쇄 헤드를 이동시키는 인쇄 헤드 조립체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 정렬부는, 상기 제1 인쇄 헤드를 회전 이동만시키고,
상기 제2 정렬부는, 상기 제2 인쇄 헤드를 회전 이동 및 일 방향으로 직선 이동시키는 인쇄 헤드 조립체.
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나의 인쇄 헤드 조립체;
상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드로부터 인쇄된 인쇄물로부터, 상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드에서 분사된 액적의 위치를 획득하는 위치 획득부;
상기 액적의 위치로부터 상기 제1 인쇄 헤드 및 상기 제2 인쇄 헤드의 보정 값을 연산하는 연산부; 및
상기 보정 값에 따라 상기 제1 정렬부 및 제2 정렬부를 각각 구동시키는 구동부;를 포함하는 인쇄 장치.
- 청구항 4에 있어서,
상기 구동부는, 상기 지지 프레임을 스캔 방향을 따라 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키고,
상기 위치 획득부는,
상기 제1 위치에서 상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드로부터 분사된 1차 액적의 위치와, 상기 제2 위치에서 상기 제1 인쇄 헤드로부터 분사된 2차 액적의 위치를 각각 획득하는 인쇄 장치.
- 청구항 5에 있어서,
상기 연산부는,
상기 제1 인쇄 헤드의 일 노즐로부터 분사된 1차 액적과 2차 액적을 연결하는 기준 라인과, 상기 제1 인쇄 헤드의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 제1 라인을 비교하여 상기 제1 인쇄 헤드의 회전 각도를 연산하는 인쇄 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 연산부는,
상기 제1 라인을 상기 제1 인쇄 헤드의 회전 각도를 따라 회전시킨 제1 보정 라인과, 상기 제2 인쇄 헤드의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 제2 라인을 비교하여 상기 제2 인쇄 헤드의 회전 각도를 연산하는 인쇄 장치.
- 청구항 7에 있어서,
상기 연산부는,
상기 제2 보정 라인과 상기 제1 보정 라인을 비교하여 상기 제2 인쇄 헤드의 직선 이동 거리를 연산하는 인쇄 장치.
- 청구항 4에 있어서,
상기 제1 인쇄 헤드 및 상기 제2 인쇄 헤드의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적이 동일한 인쇄선상에 분사되도록 상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드의 분사 시기를 조절하는 인쇄 제어부;를 더 포함하는 인쇄 장치.
- 청구항 4에 있어서,
상기 지지 프레임 및 인쇄되는 기판의 위치 중 적어도 하나를 정렬하는 인쇄 정렬부;를 더 포함하는 인쇄 장치.
- 제1 인쇄 헤드 및 상기 제1 인쇄 헤드에 인접 배치되는 제2 인쇄 헤드의 보정 값을 연산하는 과정;
상기 보정 값에 따라, 상기 제1 인쇄 헤드의 회전 이동만으로 상기 제1 인쇄 헤드를 정렬하는 과정; 및
상기 보정 값에 따라, 상기 제2 인쇄 헤드의 회전 이동 및 일 방향으로의 직선 이동에 의하여 상기 제2 인쇄 헤드를 정렬하는 과정;을 포함하는 인쇄 헤드 정렬 방법.
- 청구항 11에 있어서,
상기 보정 값을 연산하는 과정 전에,
상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드로부터 인쇄물을 인쇄하는 과정;
상기 인쇄물을 촬영하는 과정; 및
상기 촬영된 인쇄물의 이미지로부터 상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드에서 분사된 액적의 위치를 획득하는 과정;을 더 포함하는 인쇄 헤드 정렬 방법.
- 청구항 12에 있어서,
상기 액적의 위치를 획득하는 과정은,
상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드의 각각 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 1차 액적의 위치를 확인하여 획득하는 인쇄 헤드 정렬 방법.
- 청구항 13에 있어서,
상기 액적의 위치를 획득하는 과정은,
상기 제1 인쇄 헤드 및 제2 인쇄 헤드를 스캔 방향으로 동시에 이동시켜 상기 제1 인쇄 헤드로부터 분사된 2차 액적의 위치를 더 확인하여 획득하는 인쇄 헤드 정렬 방법.
- 청구항 14에 있어서,
상기 보정 값을 연산하는 과정은,
상기 제1 인쇄 헤드의 일 노즐로부터 분사된 1차 액적과 2차 액적을 연결하는 기준 라인을 생성하는 과정;
상기 제1 인쇄 헤드의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 제1 라인을 생성하는 과정; 및
상기 제1 라인을, 상기 기준 라인에 수직한 방향으로 배치시킨 제1 보정 라인으로 회전시키기 위한 상기 제1 인쇄 헤드의 회전 각도를 계산하는 과정;을 포함하는 인쇄 헤드 정렬 방법.
- 청구항 15에 있어서,
상기 보정 값을 연산하는 과정은,
상기 제2 인쇄 헤드의 일렬로 배열된 복수 개의 노즐군으로부터 분사된 액적을 연결하는 제2 라인을 생성하는 과정; 및
상기 제2 라인을, 상기 제1 보정 라인과 평행하게 배치시킨 제2 보정 라인으로 회전시키기 위한 상기 제2 인쇄 헤드의 회전 각도를 계산하는 과정;을 더 포함하는 인쇄 헤드 정렬 방법.
- 청구항 16에 있어서,
상기 보정 값을 연산하는 과정은,
상기 제2 보정 라인을, 상기 기준 라인에 수직한 방향을 따라 상기 제1 보정 라인과 설정된 간격으로 배치시키기 위한 상기 제2 인쇄 헤드의 직선 이동 거리를 계산하는 과정;을 더 포함하는 인쇄 헤드 정렬 방법.
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2017
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