KR20200102073A - 3차원 표면 프린팅 방법 - Google Patents

3차원 표면 프린팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 잉크 방울이 토출되는 노즐을 구비한 잉크젯 디스펜서, 상기 잉크젯 디스펜서를 이동시키는 디스펜서 구동부 및 상기 디스펜서와 대향하며 상기 디스펜서에서 토출된 잉크 방울이 인쇄되는 프린팅 대상물을 이동시키는 대상물 구동부를 포함하는 잉크젯 디스펜서 장비 및 상기 디스펜서의 토출 여부를 제어하는 제어부를 포함하는 인쇄 전자 시스템의 3차원 표면 프린팅 방법에 있어서, 상기 제어부는 상기 프린팅 대상물의 표면과 상기 잉크젯 디스펜서 또는 상기 노즐 사이의 거리가 일정하게 유지된 상태에서 상기 프린팅 대상물의 표면에 프린팅 패턴을 인쇄하는, 3차원 표면 프린팅 방법을 제공할 수 있다.

Description

3차원 표면 프린팅 방법{3D SURFACE PRINTING METHOD}
본 발명은 3차원 표면 프린팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 형태가 일정하지 않는 3차원 표면에도 2차원 형태의 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있는 3차원 표면 프린팅 방법에 관한 것이다.
본 발명은 교육부 및 한국연구재단의 기본연구사업의 연구비지원 (세부과제번호: 2016R1D1A1B01006801)에 의해 수행되었다.
액체 잉크를 사용한 잉크젯 프린팅 기술은 2차원 평면에서의 프린팅에 그치지 않고 3차원 형상 위에 프린팅하는 방법으로 점차 응용 범위를 확대해 나가고 있다.
점차 기판의 형태가 2차원의 평면에서부터 형태 정해진 반구, 반원 또는 기타 모양으로 확장됨에 따라서, 해당하는 모양 위에서 프린팅 해야 되는 요구가 커지고 있다.
일반적으로 트리거(trigger)를 사용하는 비접촉식 잉크젯 프린팅 방법으로는 피에조 타입의 엑추에이터를 사용하는 일반적인 잉크젯 방법, 하전되는 잉크에 전기장을 이용하는 전기 수력학적 프린팅 방법, 피스톤 및 스프링으로 이루어지며 공압으로 인한 피스톤의 운동에너지를 사용하여 제팅을 하는 디스펜서 방식 등이 사용이 될 수 있다.
그런데, 내부 또는 외부에서 발생되는 제팅 트리거를 사용하는 비접촉식 프린팅 방법의 경우에는 프린팅하는 기판(또는 프린팅 대상물)과 노즐 사이의 간격 제어가 매우 중요하다.
기판(또는 프린팅 대상물)과 노즐 사이의 간격이 멀어지게 되면 노즐에서 토출된 잉크 방울(drop)의 직진도가 떨어지게 된다. 예를 들면, 잉크젯 방식을 사용하는 경우 기판(또는 프린팅 대상물)과 노즐 사이의 간격이 2mm 이상이 되면 잉크 방울의 정밀도가 매우 떨어지게 되고, 또한 패턴을 프린팅하기 위하여 간격이 달라지면 이로 인하여 노즐과 기판(프린팅 대상물)이 상대 운동을 하게 될 때 잉크 방울이 떨어지는 위치가 간격에 따라서 달라지게 된다. 왜냐하면, 간격이 멀어지면 노즐 밖에서 잉크 방울이 이동하는 시간이 길어지는데 그 사이에 기판(프린팅 대상물)의 이동 거리가 더 멀어지기 때문에 잉크 방울의 위치 정밀도가 떨어지게 된다.
종래의 잉크젯 디스펜서 등에서는 3차원의 표면에 프린팅하기 위해서는 주로 프린팅해야 하는 경로를 미리 센서를 통하여 저장하고 저장된 3차원의 경로를 따라 이동하여 프린팅하는 방식을 사용한다. 이때, 프린팅하는 동안 정속(constant velocity)을 위하여 리스티드 모션(listed motion)이라는 방법을 주로 사용한다. 리스티드 모션 방법은 움직이는 포인트(즉, 프린팅 지점 또는 위치)를 스테이지(Stage)의 컨트롤러(controller)에 미리 입력하여 각 포인트 사이를 움직일 때 가속도 구간이 없이 부드럽게 움직일 수 있게 한다. 그러나 이것은 이미 알고 있는 포인트를 이동할 때는 효과적이지만 패턴이 달라지거나 새로운 패턴을 프린팅 할 때는 새로 많은 시간을 들어서 포인트에 대한 정보를 구해야 하는 문제점이 있다.
또한, 일정한 간격이 필요한 전기수력학적 잉크젯(EHD) 등의 프린팅 기법을 이용하는 경우에는 2차원 평면 위에 프린팅을 하더라도 기판 홀더가 정밀한 평판도를 가지지 못하는 경우에는 기판 홀더의 평면 상태를 고려한 3차원 형상에 대한 모델링이 필요하다는 문제도 있다.
대부분의 경우에 3차원 표면에 프린팅 해야 되는 프린팅 패턴은 2차원으로 이루어져 있다. 2차원의 프린팅을 위하여 캐드(CAD)의 기능을 이용하여 프린팅 치수와 위치를 디자인 할 수 있다. 이때, 프린팅하는 방법은 크게 2가지가 있는데, 비트맵(bitmap) 이미지를 프린팅하는 방법과 벡터(vector) 프린팅을 이용하는 방법이 있다. 이러한 캐드를 이용한 방법은 다양한 디자인에 따른 다양한 패턴이 있을 수 있기 때문에 캐드의 xy정보를 이용하여 자동으로 z값을 구하는 방법이 필요하다.
또한, 기판의 형태가 다양할 뿐만 아니라 제팅해야 되는 액체(잉크) 역시 다양하다. 나노 파티클을 가진 전도성 잉크가 사용될 수도 있고 절연 잉크를 사용할 수도 있다.
3차원 형상에 프린팅하는 알고리즘은 향후에 기판 홀더의 조립 불균형에 의해서 미세한 각도가 있다거나 가공의 정밀도가 문제가 되어 약간의 오르내림 등이 있을 때 이러한 미세한 위치의 변화 또는 차이가 토출에 영향을 미치는 경우에는 기판(프린팅 대상물)과 노즐 사이의 거리를 자동으로 계산해서 Z 스테이지를 통하여 일정한 거리가 되도록 보상하는 것이 필요하다.
특히, 노즐에 전기를 인가하는 전기수력학적 잉크젯의 경우에는 기판과 노즐 사이의 간격이 100um 정도가 되도록 유지하는 것이 바람직하지만 전체의 기판의 크기가 수십 cm 이상 큰 경우에는 기판과 노즐까지의 거리를 수 um 이내로 유지하기는 매우 어렵다. 이러한 경우에는 수십 um의 높이 차이가 있을 수 있고 이때는 제팅되는 잉크의 양이 매우 차이가 나게 되어 적절한 토출이 불가능하게 된다. 이러한 경우에도 xy 값에 대한 z 값이 필요하게 된다.
본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다.
한국등록특허공보 제10-1256978호 (2013.04.15.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 형태가 정해져 있는 3차원 프린팅 대상물 뿐만 아니라 형태가 정해져 있지 않은 비정형 3차원 프린팅 대상물의 표면에도 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있는 3차원 표면 프린팅 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 프린팅하는 동안 노즐과 프린팅 대상물 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있는 3차원 프린팅 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 프린팅하는 동안 기판의 평편도 또는 기판 홀더의 조립 정밀도에 의해 노즐과 기판(프린팅 대상물) 사이의 간격이 변하는 경우에는 평편도를 보상할 수 있는 3차원 표면 프린팅 방법을 제공한다.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 잉크 방울이 토출되는 노즐을 구비한 잉크젯 디스펜서, 상기 잉크젯 디스펜서를 이동시키는 디스펜서 구동부 및 상기 디스펜서와 대향하며 상기 디스펜서에서 토출된 잉크 방울이 인쇄되는 프린팅 대상물을 이동시키는 대상물 구동부를 포함하는 잉크젯 디스펜서 장비 및 상기 디스펜서의 토출 여부를 제어하는 제어부를 포함하는 인쇄 전자 시스템의 3차원 표면 프린팅 방법에 있어서, 상기 제어부는 상기 프린팅 대상물의 표면과 상기 잉크젯 디스펜서 또는 상기 노즐 사이의 거리가 일정하게 유지된 상태에서 상기 프린팅 대상물의 표면에 프린팅 패턴을 인쇄하는, 3차원 표면 프린팅 방법을 제공할 수 있다.
상기 프린팅 대상물을 상기 잉크젯 디스펜서 장비의 기판 홀더에 제공하는 단계; 상기 프린팅 대상물의 표면을 스캐닝하는 단계; 상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계; 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계에서는, 상기 프린팅 대상물의 형태가 정해진 경우에는 형상 방정식을 이용하여 커브 피팅을 수행하고, 상기 프린팅 대상물의 형태가 정해지지 않은 경우에는 스플라인 커브를 이용하여 형상 방정식을 구할 수 있다.
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에서는, 상기 노즐에 전기를 인가하여 미세 패턴을 만들어 인쇄할 수 있다.
상기 인쇄 전자 시스템이 상기 노즐에 전기가 인가되는 전기 수력학적 인쇄 전자 시스템인 경우에 상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계에서는, 상기 프린팅 대상물이 제공되는 상기 기판 홀더의 평편도를 보상하는 경우에는 평면 방정식을 이용하여 피팅을 수행하거나, 평판인 상기 프린팅 대상물의 표면에 프린팅 하는 경우에는 평면 방정식 또는 스플라인 커브를 이용하여 평편도 및 굴곡진 부분에 대한 위치를 보상할 수 있다.
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서, 상기 제어부는, 외부 트리거를 사용하는 경우에는 엔코더 신호를 이용하여 프린팅 위치에서 잉크 방울이 토출되게 하거나 내부 트리거를 사용하는 경우에는 프린팅 구간에서 일정한 주파수로 잉크 방울을 토출시킬 수 있다.
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서, 트리거를 사용하지 않는 경우에 상기 제어부는 상기 노즐이 상기 프린팅 대상물의 표면과 접촉은 하되 상기 노즐에서 잉크 방울이 토출되지 않는 위치에서는 상기 노즐을 상기 프린팅 대상물로부터 떨어뜨려서 프린팅 되는 영역과 프린팅 되지 않는 영역을 구분할 수 있다.
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서, 상기 잉크젯 디스펜서의 노즐과 상기 프린팅 대상물 사이의 거리는 상기 기판 홀더에서 반사되는 상기 노즐과 상기 기판 홀더 사이의 거리를 이용하여 구해질 수 있다.
상기 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계에서는, 상기 프린팅 대상물의 표면을 스캐닝하는 단계에서 얻어진 상기 프린팅 대상물의 표면에 대한 포인트 군 데이터를 이용하여 커브 피팅을 통해 프린팅 지점의 x 및 y 값으로부터 z 값을 구할 수 있다.
상기 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계에서는, 상기 프린팅 패턴의 CAD 데이터 또는 비트맵 이미지 데이터를 이용하여 프린팅 지점의 x 및 y 값을 구할 수 있다.
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서, 상기 대상물 구동부 및 상기 디스펜서 구동부에 의해서 상기 프린팅 대상물 및 상기 잉크젯 디스펜서가 움직이는 위치에 대한 정보가 프린팅 이전에 상기 제어부에 입력 또는 전달됨으로써, 상기 제어부는 상기 프린팅 대상물 또는 상기 잉크젯 디스펜서가 가속도 없이 일정한 속도로 움직이도록 제어할 수 있다.
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서, 상기 제어부는 프린팅 지점의 x 및 y 값으로부터 외부 트리거 또는 내부 트리거 정보를 얻어 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 표면 프린팅 방법은 형태가 정해져 있는 3차원 프린팅 대상물 뿐만 아니라 형태가 정해져 있지 않은 비정형 3차원 프린팅 대상물의 표면에도 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 표면 프린팅 방법은 프린팅하는 동안 노즐과 프린팅 대상물 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 표면 프린팅 방법은 프린팅하는 동안 기판의 평편도 또는 기판 홀더의 조립 정밀도에 의해 노즐과 기판(프린팅 대상물) 사이의 간격이 변하는 경우에는 평편도를 보상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 인쇄 전자 시스템의 잉크젯 디스펜서 장비를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 따른 잉크젯 디스펜서 장비의 잉크젯 디스펜서를 확대 도시한 사시도이다.
도 4는 도 1에 따른 인쇄 전자 시스템을 사용한 3차원 표면 프린팅 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 표면 프린팅 방법에 의해 프린팅 된 3차원 프린팅 대상물을 보여주는 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 있어서, 구(Sphere) 형태인 3차원 프린팅 대상물을 피팅하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 있어서, 실린더(Cylinder) 형태인 3차원 프린팅 대상물을 피팅하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 있어서, 비정형 형태(Freeform)인 3차원 프린팅 대상물을 피팅하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 3에 따른 잉크젯 디스펜서 장비의 노즐과 기판 홀더의 사진이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 도 1에 따른 인쇄 전자 시스템의 잉크젯 디스펜서 장비를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에 따른 잉크젯 디스펜서 장비의 잉크젯 디스펜서를 확대 도시한 사시도이다. 도 4는 도 1에 따른 인쇄 전자 시스템을 사용한 3차원 표면 프린팅 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 표면 프린팅 방법에 의해 프린팅 된 3차원 프린팅 대상물을 보여주는 사진이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 있어서, 구(Sphere) 형태인 3차원 프린팅 대상물을 피팅하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 있어서, 실린더(Cylinder) 형태인 3차원 프린팅 대상물을 피팅하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 있어서, 비정형 형태(Freeform)인 3차원 프린팅 대상물을 피팅하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 도 3에 따른 잉크젯 디스펜서 장비의 노즐과 기판 홀더의 사진이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1)은, 잉크 방울이 토출되는 노즐을 구비한 잉크젯 디스펜서(120), 잉크젯 디스펜서(120)를 이동시키는 디스펜서 구동부(60) 및 잉크젯 디스펜서(120)와 대향하며 잉크젯 디스펜서(120)에서 토출된 잉크 방울이 인쇄되는 프린팅 대상물(200)을 이동시키는 대상물 구동부(40)를 포함하는 잉크젯 디스펜서 장비(100) 및 잉크젯 디스펜서(120)의 토출 여부를 제어하는 제어부(70)를 포함할 수 있다.
잉크젯 디스펜서(120)에 잉크를 주입 또는 공급하고 공압을 가하는 퍼지/석션 컨트롤러(10, Purge/Suction Controller)가 잉크젯 디스펜서(120)에 연결될 수 있다. 여기서, 도시하지는 않았지만, 퍼지/석션 컨트롤러(10)는 제어부(70)에 의해서 공급하는 잉크의 양 또는 공압의 크기 등이 조절될 수 있다.
잉크젯 디스펜서(120)는 디스펜서 구동부(60)에 의해서 상하 방향 즉, z축 방향으로 승강할 수 있다. 프린팅 대상물(200)은 대상물 구동부(40)에 의해서 좌우-전후 방향 즉, x-y축 방향으로 움직일 수 있다. 디스펜서 구동부(60) 및 대상물 구동부(40) 역시 제어부(70)에 의해서 작동 상태 또는 작동 여부가 조절될 수 있다.
제어부(70)는 트리거 발생부(50)와 연결될 수 있고, 트리거 발생부(50)는 잉크젯 디스펜서(120)와 연결될 수 있다. 도 1에는 트리거 발생부(50)가 디스펜서 구동부(60)를 거쳐서 잉크젯 디스펜서(120)와 연결되는 것으로 도시되어 있는데, 트리거 발생부(50)와 잉크젯 디스펜서(120)가 직접 연결될 수도 있다.
트리거 발생부(50)는 잉크젯 디스펜서(120)에서 잉크 방울(drop)을 토출시키기 위한 트리거 신호(trigger signal)를 생성할 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1)을 사용한 프린팅 방법은, 제어부(70)에 의해 프린팅 대상물(200)의 표면과 잉크젯 디스펜서(120) 또는 노즐(130, 도 10 참조) 사이의 거리가 일정하게 유지된 상태에서 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 패턴(400)을 인쇄할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1) 또는 잉크젯 디스펜서 장비(100)는 잉크젯 디스펜서(120)의 노즐(130)과 프린팅 대상물(200)이 서로 접촉하지 않는 상태로 일정한 간격을 유지하면서 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1)의 잉크젯 디스펜서 장비(100)는, 잉크젯 디스펜서(120)의 위치제어가 가능한 리니어 스테이지의 형태로 구성되어 베이스 프레임(101) 상에 설치된 XY 스테이지(104,105), XY 스테이지(104,105)에 형성되어 프린팅 대상물(200)이 놓이는 기판 홀더(110), 베이스 프레임(101)에 형성되며 기판 홀더(110)의 상부에 위치하도록 구비되는 잉크젯 디스펜서(120), 잉크젯 디스펜서(120)의 일측에 형성되어 잉크 토출 상태를 관측하는 제팅관측부(140), 잉크젯 디스펜서(120)의 타측에 형성되어 프린팅 대상물(200)에 대한 잉크젯 디스펜서(120)의 위치를 관측하는 정렬관측부(160), 그리고 잉크젯 디스펜서(120)와 기판 홀더(110) 사이의 높이를 조절하는 Z 스테이지(미도시)를 포함할 수 있다.
여기서, Z 스테이지는 디스펜서 구동부(60)에 의해서 구동되며, XY 스테이지(104,105)는 대상물 구동부(40)에 의해서 구동될 수 있다.
제팅관측부(140) 및 정렬관측부(160)는 카메라인 것이 바람직하고, 촬영된 영상 또는 이미지는 제어부(70)로 전달될 수 있다. 특히, 제팅관측부(140)는 잉크젯 디스펜서(120)의 노즐(130)과 프린팅 대상물(200)의 프린팅 상태를 촬영하도록 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1) 또는 잉크젯 디스펜서 장비(100)는 평평한 기판 뿐만 아니라 구, 반구, 실린더 등과 같이 형태가 잘 알려져 있는 3차원 대상물의 표면에도 원하는 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있고, 또한, 형태가 알려져 있지 않거나 형태가 정해져 있지 않은 3차원 대상물의 표면에도 프린팅 패턴을 인쇄할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1)을 사용하여 3차원 표면에 프린팅하는 방법에 대해서 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 표면에 프린팅하는 방법은, 프린팅 대상물(200)을 잉크젯 디스펜서 장비(100)의 기판 홀더(110)에 제공하는 단계(1100); 프린팅 대상물(200)의 표면을 스캐닝하는 단계(1200); 프린팅 대상물(200)의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계(1300); 프린팅 패턴(400)의 2차원 데이터로부터 프린팅 대상물(200)의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계(1400); 및 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 패턴(400)을 인쇄하는 단계(1500);를 포함할 수 있다.
프린팅 대상물(200)을 잉크젯 디스펜서 장비(100)의 기판 홀더(110)에 제공하는 단계(1100)에서는 기판 홀더(110) 위에 프린팅 대상물(200)을 놓게 되는데, 프린팅 대상물(200)이 기판 홀더(110) 위에서 움직이지 않도록 거치 상태를 고정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 표면 프린팅 방법에 있어서, 프린팅 대상물(200)은 일반적인 2차원 평면 기판에 국한되는 것이 아니라 3차원의 표면을 가지는 대상물이다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1)을 사용한 3차원 표면 프린팅 방법이 적용된 실체 프린팅 대상물의 사진이 도시되어 있다. (a)는 구(Sphere)의 표면에 전도성 잉크로 패턴을 인쇄한 결과물의 사진이다. LED를 연결할 경우 점등됨을 보여주고 있다. (b)는 실린더 형태의 표면을 가지는 투명한 병의 표면에 전도성 잉크로 패턴을 인쇄한 결과물의 사진이다. 이 역시 LED를 연결할 경우 점등이 되는 것을 보여주고 있다. (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 3차원 표면 프린팅 방법에 의하면, 3차원 표면에서도 원하는 패턴이 정상적으로 인쇄됨을 알 수 있다. (c)는 컴퓨터용 마우스의 표면에 패턴이 인쇄된 상태를 보여주는 사진이다. 도 5에서 (a) 및 (b)는 구 또는 실린더와 같이 형태가 정해져 있는 프린팅 대상물에 프린팅한 결과물의 사진이고, (c)는 형태가 정해져 있지 않은 프린팅 대상물에 프린팅한 결과물의 사진이다.
이와 같이, 3차원 표면을 가지는 프린팅 대상물(200)에 패턴을 프린팅 하기 위해서는 프린팅 패턴이 프린팅되어야 하는 위치 즉, 프린팅 지점에 대한 위치 정보를 알아야 한다.
프린팅 대상물(200)의 표면을 스캐닝하는 단계(1200)에서는 프린팅 대상물(200)을 스캐닝하여 프린팅되는 3차원 표면에 대한 xyz 정보를 구할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 전자 시스템(1) 또는 잉크젯 디스펜서 장비(100)는 스캐닝 모듈(미도시)을 별도로 구비할 수도 있고 잉크젯 디스펜서(120)를 사용하여 스캐닝할 수도 있다. 잉크젯 디스펜서(120)의 노즐(130)이 프린팅 대상물(200)의 표면과 접촉하도록 구동함으로써 프린팅 대상물(200)의 스캐닝 정보를 얻을 수 있다. 이때, 프린팅되는 표면에 대한 스캐닝 정보만 있으면 충분하기 때문에 프린팅 대상물의 전체 표면에 대해서 스캐닝할 필요는 없다.
프린팅 대상물(200)의 표면 즉, 프린팅 패턴(400)이 인쇄되어야 하는 3차원 표면에 대한 스캐닝 정보는 x,y,z 값에 대한 정보로 저장되어 제어부(70)에 전달될 수 있다. 여기서, 프린팅 대상물의 3차원 표면에 대한 스캐닝 정보는 4개 이상의 프린팅 지점에 대한 스캐닝 정보를 포함하는 것이 바람직하다.
제어부(70)는 프린팅 대상물(200)의 스캐닝 정보를 이용하여 프린팅 대상물(200)의 애니메이션 이미지 또는 그림 이미지를 생성하여 보여줄 수도 있다.
한편, 상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계(1300)에서는, 프린팅 대상물(200)의 형태가 정해진 경우에는 형상 방정식을 이용하여 커브 피팅(Curve Fitting)을 수행할 수 있다.
도 6 및 도 7에는 프린팅 대상물(200)이 형태가 정해진 구(Sphere) 및 실린더(Cylinder) 형상인 경우가 도시되어 있다.
우선, 도 6의 (a)를 참조하면, 프린팅 대상물(200)이 구 형태이고 3차원 구 표면의 일부에 프린팅하는 경우에 있어서 스캐닝 정보가 표현되어 있다. (a)의 경우에는 스캐닝 정보가 5개 포인트(1~5)에 대한 xyz 값이다.
도 6의 (a)에 도시된 구의 경우에는 형상 방정식이 [수학식 1]로 정의된다.
Figure pat00001
[수학식 1]에서 (x0, y0, z0-)는 구의 중심의 xyz 값이고, r은 구의 반지름 값이다. [수학식 1]에서 알 수 있듯이, 구의 형상 방정식을 구하기 위해서는 4개의 변수(x,y,z,r)가 필요한데, 스캐닝 정보는 5개 포인트에 대한 스캐닝 정보를 이용한다. 이와 같이, 정해져 있는 형태를 가지는 프린팅 대상물(200)의 형상 방정식을 구하기 위해서 필요한 변수의 개수 보다 많은 포인트에 대한 스캐닝 정보를 이용하는 것이 필요하다.
도 6의 (a)에 도시된 5개 포인트에 대한 스캐닝 정보는 수동으로 구해진 것이기 때문에 z값이 정확하지 않을 수 있다. 즉, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 z축 방향으로 잉크젯 디스펜서(120)의 노즐(130)을 하강시키면서 구의 표면과 접촉하는 점을 찾아 내기 때문에 z축 좌표값에 오차가 있을 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 구의 정확한 3차원 표면을 표현하기 위해서 피팅(Fitting)을 수행하게 된다. 피팅은 Least square method에 의해서 수행되는 것이 바람직하다.
도 6의 (b)는 피팅한 결과를 나타낸다. 도 6의 (b)를 참조하면, 실선으로 표시된 XYZ 좌표계는 잉크젯 디스펜서 장비(100)의 좌표계이고 점선으로 표시된 xyz 좌표계는 프린팅 대상물(200)의 구의 중심을 원점으로 하는 좌표계이다. XYZ 좌표계에 대해서 피팅을 수행한 결과가 xyz 좌표계를 가지는 구로 표현될 수 있다. 여기서, 도면부호 "300"은 포인트 군 데이터(point clouds data)를 나타낸다.
포인트 군 데이터는 도 6의 (a)에 도시된 스캐닝 정보를 피팅하여 얻어지는 데이터이다. 포인트 군 데이터는 [수학식 2]와 같은 매트릭스로 표현될 수 있다.
Figure pat00002
이와 같이, 포인트 군 데이터를 이용하여 프린팅 대상물(200)인 구의 3차원 표면에 대한 형상 방정식을 얻을 수 있다.
도 7에는 프린팅 대상물(200)이 실린더 형태인 경우에 피팅하는 과정이 도시되어 있다. 도 7의 (a)를 참조하면, 프린팅 대상물(200)이 실린더 형태이고 3차원 실린더 표면의 일부에 프린팅하는 경우에 있어서 스캐닝 정보가 표현되어 있다. (a)의 경우에는 스캐닝 정보가 4개 포인트(1~4)에 대한 xyz 값이다.
실린더의 형상 방정식을 구하기 위해서 중심 값과 반지름 값이 필요하다.
도 7의 (a)에 도시된 실린더의 경우에는 형상 방정식이 [수학식 3]과 같이 정의된다.
Figure pat00003
[수학식 3]에서 (x0, z0-)는 중심의 x,z 값이고, r은 반지름 값이다. [수학식 3]에서 알 수 있듯이, 실린더의 형상 방정식을 구하기 위해서는 3개의 변수(x,z,r)가 필요한데, 스캐닝 정보는 4개 포인트에 대한 스캐닝 정보를 이용한다. 이와 같이, 정해져 있는 형태를 가지는 프린팅 대상물(200)의 형상 방정식을 구하기 위해서 필요한 변수의 개수 보다 많은 포인트에 대한 스캐닝 정보를 이용하는 것이 필요하다.
도 7의 (a)의 스캐닝 정보를 이용하여 피팅을 수행하면, 프린팅 패턴(400)이 인쇄되어야 하는 3차원 표면에 대한 정확한 데이터를 얻을 수 있다. 피팅에 의해서 얻어진 포인트 군 데이터는 [수학식 4]와 같은 매트릭스로 표현될 수 있다.
Figure pat00004
도 7의 (b)는 프린팅 대상물(200)에 인쇄되는 프린팅 패턴(400)이다. 일반적으로 프린팅 패턴(400)은 2차원 좌표 정보를 가지는 것이 바람직하다. 도 7의 (b)에 도시된 바와 같은 2차원의 프린팅 패턴(400)을 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면에 프린팅하기 위해서는 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면에 2차원의 프린팅 패턴(200)을 투영(projection)하는 것이 필요하다.
상기 프린팅 패턴(400)의 2차원 데이터로부터 프린팅 대상물(200)의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계(1400)에서는, 프린팅 패턴(400)의 CAD 데이터 또는 비트맵 이미지 데이터를 이용하여 프린팅 지점의 x 및 y 값을 구할 수 있다. 이렇게 구해진 프린팅 패턴(400)의 x 및 y 값을 프린팅 대상물(200)의 표면에 투영한 후 프린팅 패턴(400)을 인쇄하게 된다.
제어부(70)는 CAD 파일 또는 비트맵 이미지 데이터를 가지는 2차원 프린팅 패턴(400)의 x 및 y 값을 저장할 수 있다. 또한 제어부(70)는 2차원 프린팅 패턴(400)을 구성하는 CAD 파일을 읽어서 비트맵 이미지 또는 래스터(raster) 이미지로 변환하는 이미지 프로세싱을 수행할 수도 있다. 이와 같이, 제어부(70)는 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면에 인쇄되어야 하는 프린팅 패턴(400)의 2차원 정보 즉, x 및 y 값에 관한 정보를 취득함으로써, 추후 3차원 표면에의 인쇄에 활용할 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이 구 또는 실린더와 같이 형태가 알려지거나 정형화되어 있는 프린팅 대상물(200)의 경우에는 형상 방정식에 프린팅 패턴(400)의 x 및 y 값을 대입하여 해당되는 프린팅 지점에서의 z 값을 구할 수 있다. 따라서, 최종적으로 구한 x,y,z 값을 이용하여 3차원 표면에 프린팅을 수행할 수 있다.
한편, 상기 프린팅 대상물(200)의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계(1300)에서는, 프린팅 대상물(200)의 형태가 정해지지 않은 경우에는 스플라인 커브(spline curve)를 이용하여 형상 방정식을 구할 수 있다. 형태가 알려지지 않거나 정해지지 않은 프린팅 대상물(200)의 경우에는 형태 방정식이 정해져 있지 않다. 이러한 비정형화된 프린팅 대상물(200)의 경우에는 피팅 과정을 통해서 형상 방정식을 구해야 하는데, 스플라인 커브를 이용하여 형상 방정식을 구해야 한다.
도 8에는 형태가 정해지지 않은 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면을 피팅하는 과정이 도시되어 있다. 도 8의 (a)를 참조하면, 형태가 정해져 있지 않은 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면의 일부에 프린팅하는 경우에 있어서 스캐닝 정보가 표현되어 있다. 도 8의(a)에는 스캐닝 정보가 7개 포인트(1~7)에 대한 xyz 값이다. 도 8의 (a)에서 동그라미로 표시된 것은 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면에서의 스캐닝 정보이고, 사각형으로 표시된 것은 동그라미에 해당되는 지점을 xy 평면에 투영한 것이다.
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 7개의 포인트에 스플라인 커브를 이용한 피팅을 적용하여 포인트 군 데이터(point clouds data)를 얻을 수 있다. 이때, 분산된 7개의 포인트에 대한 포인트 군 데이터(300) 사이를 연결하는 매끄러운 경로(smooth path)를 얻기 위해서 3차원 표면 보간 기법을 적용하여 최적의 스플라인 표면을 찾을 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이 형태가 정해져 있지 않은 프린팅 대상물(200)의 3차원 표면에 프린팅 패턴(400)을 인쇄하기 위해서는 3차원 표면 전체 면적에 대표적인 값을 충분히 많이 사용하는 것이 바람직하다.
도 9에 도시된 바와 같이, 2차원의 정보를 가지는 프린팅 패턴(400)을 3차원 표면에 인쇄할 수 있고, 이 과정에도 프린팅 패턴(400)의 x 및 y 값을 이용하여 포인트 군 데이터에 대한 z 값을 구해서 3차원 프린팅을 수행할 수 있다.
상기 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계(1400)에서는, 프린팅 대상물(200)의 표면을 스캐닝하는 단계(1200)에서 얻어진 프린팅 대상물(200)의 표면에 대한 포인트 군 데이터를 이용하여 커브 피팅을 통해 프린팅 지점의 x 및 y 값으로부터 z 값을 구할 수 있다.
한편, 프린팅 지점의 해당하는 높이(z 값)를 측정하기 위하여 별도의 센서를 사용하기도 하지만 잉크젯 디스펜서(120) 또는 노즐(130)과의 높이를 대략적으로 측정하여 프린팅하는 경우에도 충분히 정밀도를 맞출 수 있다. 이러한 방법으로 제팅관측부(140) 등의 카메라가 있는 경우 카메라를 이용하고 측정하려고 하는 대표 포인트에서 노즐(130)의 높이를 노즐(130)과 프린팅 대상물(200) 사이의 간격이 일정하게 하도록 대상물 구동부(40)를 움직이고 이때의 x,y,z 값의 위치를 엔코더 신호의 값으로 측정하여 데이터를 쌓는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 쌓여진 데이터는 미리 형상이 있는 경우 즉, 구 또는 실린더와 같이 형상이 정해진 경우에는 least square 방법에 의한 커브 피팅 또는 스플라인 커브를 통하여 수식화를 하는 단계를 거친다.
다음으로는 CAD 데이터 또는 비트맵 이미지의 2차원 프린팅 패턴(400)을 프린팅 할 때 2차원 데이터를 이용하여 z 데이터를 구하고 이러한 데이터 세트(set)를 스테이지와 프린팅 할 부분은 헤드 드라이버(미도시)로 보내어 트리거를 이용하여 프린팅할 수 있다. 이때 프린팅 트리거는 xy 평면의 엔코더 신호를 이용하여 발생할 수 있다.
이와 같이, 상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계(1500)에 있어서, 제어부(70)는, 외부 트리거를 사용하는 경우에는 엔코더 신호를 이용하여 프린팅 위치에서 잉크 방울이 토출되게 하거나 내부 트리거를 사용하는 경우에는 프린팅 구간에서 일정한 주파수로 잉크 방울을 토출시킬 수 있다.
상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계(1500)에 있어서, 제어부(70)는 프린팅 지점의 x 및 y 값으로부터 외부 트리거 또는 내부 트리거 정보를 얻어 프린팅 패턴(400)을 인쇄할 수 있다.
또한, 상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계(1500)에 있어서, 트리거를 사용하지 않는 경우에 제어부(70)는 노즐(130)이 프린팅 대상물(200)의 표면과 접촉은 하되 노즐(130)에서 잉크 방울이 토출되지 않는 위치에서는 노즐(130)을 프린팅 대상물(200)로부터 떨어뜨려서 프린팅 되는 영역과 프린팅 되지 않는 영역을 구분할 수 있다. 즉, 트리거를 이용하지 않는 접촉식 프린팅 방법인 경우에, 제어부(70)는 프린팅 할 때 프린팅 대상물(200)의 표면과 노즐(130)이 접촉을 하고 토출하지 않는 위치에서는 노즐(130)이 프린팅 대상물(200)로부터 떨어지게 하여 프린팅 영역과 프린팅 하지 않는 영역을 구별할 수 있다.
한편, 프린팅 대상물(200)의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계(1300)에 있어서, 프린팅 대상물(200)이 제공되는 기판 홀더(110)의 평편도를 보상하는 경우에는 평면 방정식을 이용하여 피팅을 수행할 수 있다. 특히, 노즐(130)에 전기가 인가되는 전기 수력학적 잉크젯(EHD)을 이용하는 인쇄 전자 시스템(1)의 경우에, 프린팅 대상물(200)이 제공되는 기판 홀더(110)의 평편도를 보상하기 위해서 평면 방정식을 이용하여 피팅을 수행하거나, 형태가 평판인 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 하는 경우에는 평면 방정식 또는 스플라인 커브를 이용하여 프린팅 대상물(200)의 평편도 및 프린팅 대상물(200)의 표면 중 굴곡진 부분에 대한 위치를 보상할 수 있다.
여기서, 노즐(130)에 전기가 인가되는 전기 수력학적 잉크젯 인쇄 전자 시스템(1)을 이용하여 프린팅 하는 경우 상기 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 패턴(400)을 인쇄하는 단계(1500)에서는, 노즐(130)에 전기를 인가하여 미세한 패턴을 만들어 인쇄할 수도 있다. 즉, 노즐(130)에 전기를 인가함으로써 노즐(130)에서 토출되는 잉크 방울을 미세하게 만들 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 프린팅 대상물(200)이 3차원의 프린팅 표면을 가지는 경우 뿐만 아니라 프린팅 대상물(200)이 놓이는 기판 홀더(110)가 평평하지 않거나 기울어져 있을 경우에는 기판 홀더(110)의 기울어짐을 고려하거나 평편도를 보상해야 정확한 위치에 프린팅 패턴(400)을 인쇄할 수 있다. 즉, x,y 평면의 기울기를 구하고 z값을 x,y 위치에 대해서 구한 다음에 일정한 높이가 되도록 기판 홀더(110)의 평편도를 보상할 수 있다. 평면의 방정식을 위한 커브 피팅을 사용하여 z의 높이를 측정하고 이를 통하여 보상을 할 수 있다. 특히, 전기수력학적 잉크젯(EHD)의 경우에는 노즐과 프린팅 대상물 또는 기판 홀더 사이의 간격이 제팅에 매우 큰 영향을 주기 때문에 이를 보상해야 한다.
또한, 프린팅 대상물(200)의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계(1300)에서는, 의도된 3차원 평면이 있지만 평면으로 프린팅을 해야 되는 경우에 프린팅 대상물(200)과 노즐(130) 또는 잉크젯 디스펜서(120) 사이의 간격이 제팅에 영향을 미치는 경우에는 상기한 방법을 이용하여 평면의 방정식을 커브 피팅으로 구해서 2차원의 프린팅 패턴(400)을 인쇄할 수 있다.
이러한 경우에, 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 패턴(400)을 인쇄하는 단계(1500)에 있어서, 잉크젯 디스펜서(120)의 노즐(130)과 프린팅 대상물(200) 사이의 거리는 기판 홀더(110)에서 반사되는 노즐(130)과 기판 홀더(110) 사이의 거리를 이용하여 구해질 수 있다. 노즐(130)과 기판 홀더(110) 사이의 거리(간격)를 측정하기 위한 별도의 센서가 없을 때에는 사이드 뷰 카메라 등의 제팅관측부(140)에서 촬영된 이미지를 이용하여 노즐(130)의 그림자와 중간지점이 기판 홀더(110)이기 때문에 이러한 간격이 일정하게 되도록 x 및 y 위치에 따른 z값을 측정하고, 이러한 z값을 실제 프린팅 할 때 이용하여 일정한 높이의 프린팅이 가능하게 된다. 도 10은 노즐(130)과 기판 홀더(110)를 제팅관측부(140)에서 촬영한 이미지이다. 도 10을 참조하면, 노즐(130)이 기판 홀더(110)에 반사된 그림자(135)가 기판 홀더(110)에 나타나 있으며, 노즐(130)의 하단과 그림자(135)의 상단 사이 거리의 1/2이 되는 지점이 기판 홀더(110)의 위치가 된다. 이러한 이미지에서 계산된 z 값(즉, 노즐과 그림자 사이 거리의 1/2)을 이용하여 일정한 높이를 유지하면서 프린팅을 할 수 있다.
한편, 노즐(130)과 프린팅 대상물(200) 사이의 높이에 대한 정밀도의 요구도가 높지 않는 경우에는 노즐(130)과 프린팅 대상물(200) 또는 기판 홀더(110)의 거리를 별도의 측정 센서 없이 대략적으로 스테이지를 이동하면서 프린팅 대상물(200) 또는 기판 홀더(110)와 해당위치의 간격이 비슷하도록 한 값을 저장하여 측정할 수도 있다.
또한, 프린팅 대상물(200)의 표면에 프린팅 패턴(400)을 인쇄하는 단계(1500)에 있어서, 대상물 구동부(40) 또는 디스펜서 구동부(60)에 의해서 프린팅 대상물(200) 또는 잉크젯 디스펜서(120)가 움직이는 위치에 대한 정보가 프린팅 이전에 제어부(70)에 입력 또는 전달됨으로써, 제어부(70)는 프린팅 대상물(200) 또는 잉크젯 디스펜서(120)가 가속도 없이 일정한 속도로 프린팅 지점을 움직이도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(70)는, XY 스테이지(104,105) 또는 Z 스테이지가 움직이는 위치에 관한 정보들이 프린팅 하기에 앞서 미리 제어부(70)에 다운로드 되어 각 프린팅 지점을 움직일 때 가속도 없이 일정한 속도로 움직이도록 제어할 수 있다.
기판 홀더(110) 또는 프린팅 대상물(200)과 노즐(130)의 높이는 커브 피팅으로 구한 x,y,z값을 계산하여 움직일 포인트들을 미리 저장하고 이것을 제어부(70)에 보내어 listed motion 기능을 사용하여 스테이지의 가속도 없이 부드러운 운동을 발생시켜 프린팅 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 인쇄 전자 시스템
100: 잉크젯 디스펜서 장비
110: 기판 홀더 120: 잉크젯 디스펜서
130: 노즐 140: 제팅관측부
160: 정렬관측부 200: 프린팅 대상물
300: 포인트 군 데이터 400: 프린팅 패턴

Claims (12)

  1. 잉크 방울이 토출되는 노즐을 구비한 잉크젯 디스펜서, 상기 잉크젯 디스펜서를 이동시키는 디스펜서 구동부 및 상기 디스펜서와 대향하며 상기 디스펜서에서 토출된 잉크 방울이 인쇄되는 프린팅 대상물을 이동시키는 대상물 구동부를 포함하는 잉크젯 디스펜서 장비 및 상기 디스펜서의 토출 여부를 제어하는 제어부를 포함하는 인쇄 전자 시스템의 3차원 표면 프린팅 방법에 있어서,
    상기 제어부는 상기 프린팅 대상물의 표면과 상기 잉크젯 디스펜서 또는 상기 노즐 사이의 거리가 일정하게 유지된 상태에서 상기 프린팅 대상물의 표면에 프린팅 패턴을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프린팅 대상물을 상기 잉크젯 디스펜서 장비의 기판 홀더에 제공하는 단계;
    상기 프린팅 대상물의 표면을 스캐닝하는 단계;
    상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계;
    프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계에서는,
    상기 프린팅 대상물의 형태가 정해진 경우에는 형상 방정식을 이용하여 커브 피팅을 수행하고,
    상기 프린팅 대상물의 형태가 정해지지 않은 경우에는 스플라인 커브를 이용하여 형상 방정식을 구하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에서는,
    상기 노즐에 전기를 인가하여 미세 패턴을 만들어 인쇄하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인쇄 전자 시스템이 상기 노즐에 전기가 인가되는 전기 수력학적 인쇄 전자 시스템인 경우에 상기 프린팅 대상물의 표면에 대해서 3차원 피팅을 수행하는 단계에서는,
    상기 프린팅 대상물이 제공되는 상기 기판 홀더의 평편도를 보상하는 경우에는 평면 방정식을 이용하여 피팅을 수행하거나, 평판인 상기 프린팅 대상물의 표면에 프린팅 하는 경우에는 평면 방정식 또는 스플라인 커브를 이용하여 평편도 및 굴곡진 부분에 대한 위치를 보상하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서,
    상기 제어부는, 외부 트리거를 사용하는 경우에는 엔코더 신호를 이용하여 프린팅 위치에서 잉크 방울이 토출되게 하거나 내부 트리거를 사용하는 경우에는 프린팅 구간에서 일정한 주파수로 잉크 방울을 토출시키는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서, 트리거를 사용하지 않는 경우에 상기 제어부는 상기 노즐이 상기 프린팅 대상물의 표면과 접촉은 하되 상기 노즐에서 잉크 방울이 토출되지 않는 위치에서는 상기 노즐을 상기 프린팅 대상물로부터 떨어뜨려서 프린팅 되는 영역과 프린팅 되지 않는 영역을 구분하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서,
    상기 잉크젯 디스펜서의 노즐과 상기 프린팅 대상물 사이의 거리는 상기 기판 홀더에서 반사되는 상기 노즐과 상기 기판 홀더 사이의 거리를 이용하여 구해지는 것을 특징으로 3차원 표면 프린팅 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계에서는,
    상기 프린팅 대상물의 표면을 스캐닝하는 단계에서 얻어진 상기 프린팅 대상물의 표면에 대한 포인트 군 데이터를 이용하여 커브 피팅을 통해 프린팅 지점의 x 및 y 값으로부터 z 값을 구하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프린팅 패턴의 2차원 데이터로부터 상기 프린팅 대상물의 표면에 해당하는 3차원 데이터를 생성하는 단계에서는,
    상기 프린팅 패턴의 CAD 데이터 또는 비트맵 이미지 데이터를 이용하여 프린팅 지점의 x 및 y 값을 구하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서,
    상기 대상물 구동부 및 상기 디스펜서 구동부에 의해서 상기 프린팅 대상물 및 상기 잉크젯 디스펜서가 움직이는 위치에 대한 정보가 프린팅 이전에 상기 제어부에 입력 또는 전달됨으로써, 상기 제어부는 상기 프린팅 대상물 또는 상기 잉크젯 디스펜서가 가속도 없이 일정한 속도로 프린팅 지점을 움직이도록 제어하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 프린팅 대상물의 표면에 상기 프린팅 패턴을 인쇄하는 단계에 있어서,
    상기 제어부는 프린팅 지점의 x 및 y 값으로부터 외부 트리거 또는 내부 트리거 정보를 얻어 프린팅 패턴을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 3차원 표면 프린팅 방법.
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