KR20230130243A - 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 led 제어 시스템 - Google Patents

멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 led 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄유닛이 인쇄 대상물 위에 잉크젯 프린팅을 수행하여 대상 이미지를 인쇄한 후, 가경화유닛이 출력 이미지의 가장자리 영역만 먼저 가경화시킨다. 이로 인해, 먼저 가경화된 출력 이미지의 가장자리 영역이 댐 역할을 하여 가장자리 영역이 무너지는 것이 방지되고, 출력 이미지의 내부 영역은 레벨링 시간을 갖게 되어 스티치 얼룩과 스와스 얼룩이 감소된다. 따라서 출력 이미지 상면의 얼룩을 감소시키면서 동시에 고각 가장자리 경사도 유지할 수 있다.

Description

멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템{LED control system for reducing stitch mura of multi head inkjet printing}
본 발명은 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템에 관한 것이다.
잉크젯 프린팅 기술이란 부피가 작은 액적을 전기 또는 자기로부터 나오는 힘이나 공압에 의해 초당 수백 번 이상의 빈도로 인쇄 대상물에 분사하여 직접 패턴을 만드는 기술을 말한다.
이러한 잉크젯 프린팅 기술을 이용한 프린팅 방식에는, 같은 인쇄 영역을 여러 번에 나누어 인쇄하는 멀티 패스 프린팅(multi pass printing) 방식과, 한 번에 인쇄해서 최종 이미지를 구현하는 원 패스 프린팅(one pass printing) 방식이 있다.
원 패스 프린팅 방식은 멀티 패스 프린팅 방식에 비해 인쇄 시간이 짧아, 택 타임(tack time) 단축이 중요한, 평판 디스플레이 박막봉지(TFE, Thin Film Encapsulation), OCR(Optically Clear Resin) 등 평판 디스플레이 코팅 공정에 사용되며, 본 발명 역시 원 패스 프린팅 방식을 사용한다.
원 패스 프린팅 방식으로 넓은 면적을 한 번에 프린팅하기 위해서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 잉크젯 헤드(H)를 여러 개 배열한 멀티헤드(multi-head)(121)를 사용하며, 본 발명 역시 멜티헤드를 사용한다.
이하, 멀티헤드(121)로 원 패스 프린팅 방식의 잉크젯 프린팅을 수행할 경우 발생하는 문제점을 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 잉크젯 헤드(H)로부터 인쇄 대상물(S)에 잉크가 도포되면, 시간이 지남에 따라 표면장력에 의해 가장자리 영역으로 잉크 쏠림 현상이 일어나 중심 영역에 비해 가장자리 영역의 높이가 더 높아지는 힐록(hillock) 현상이 발생한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 멀티헤드(121)로 원 패스 프린팅 방식의 잉크젯 프린팅을 수행하는 경우, 잉크젯 헤드(H)가 중첩되는 스티치 라인에는 스티치 얼룩(stitch mura)이 발생하고, 멀티헤드(121)의 첫 번째 인쇄행정영역인 스와스1과 두 번째 인쇄행정영역인 스와스2가 중첩되는 부분에는 스와스 얼룩(swathe mura)이 발생한다.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 멀티헤드(121)의 전열의 잉크젯 헤드(H)와 후열의 잉크젯 헤드(H)의 간격으로 인해 전열의 잉크젯 헤드(H)와 후열의 잉크젯 헤드(H) 간에는 인쇄 시차가 발생하는데, 이로 인해 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 전열의 잉크젯 헤드(H)에 의한 인쇄에 힐록 현상이 나타난 상태에서 후열의 잉크젯 헤드(H)에 의한 인쇄가 중첩되면서 스티치 얼룩이 발생하게 된다. 또한, 멀티헤드(121)가 중첩되는 스와스 영역에도 스와스 얼룩이 발생하게 된다.
이러한 문제들로 인해, 평판 디스플레이 박막봉지(TFE, Thin Film Encapsulation), OCR(Optically Clear Resin) 등 평판 디스플레이 코팅공정에서 얼룩이 발생한다.
이를 해결하기 위해, 출력 이미지(I) 상면이 평편해질 때까지 일정 시간을 대기하는 레벨링 시간(leveling time)을 둘 수 있다. 레벨링 시간을 둘 경우 얼룩 감소 효과는 크나, 택 타임(tack time)을 증가시킨다.
또한, 레벨링 시간 동안 힐록 현상이 발생한 가장자리의 경사가 무너져 내리게 되어 공정에서 요구하는 경사도 요구를 충족하기 어렵게 된다.
한국공개특허(10-2016-0014506)
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템은,
베이스 프레임에 설치되며, 인쇄 대상물이 공급된 스테이지를 전후 방향으로 이동시키는 이송유닛;
베이스 프레임에 설치되며, 상기 이송유닛에 의해 이송된 인쇄 대상물 위에 잉크젯 프린팅을 수행하여 대상 이미지를 인쇄하는 인쇄유닛;
베이스 프레임에 설치되고, 상기 인쇄유닛에 후속하여 위치되며, 상기 인쇄 대상물에 인쇄된 출력 이미지의 가장자리 영역만 먼저 가경화시키는 가경화유닛; 및
상기 이송유닛, 상기 인쇄유닛, 상기 가경화유닛을 제어하는 제어유닛을 포함하며,
상기 가경화유닛은,
상기 베이스 프레임에 설치되는 광원 프레임; 및
상기 광원 프레임에 설치되며, 상기 출력 이미지를 향하여 경화용 빛을 방출하며 상호 이격되어 배치되는 다수개의 광원을 포함하며,
상기 제어유닛은,
상기 출력 이미지의 가장자리 영역만 가경화되도록 다수개의 상기 광원을 개별적으로 점멸(on/off)시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 인쇄유닛이 인쇄 대상물 위에 잉크젯 프린팅을 수행하여 대상 이미지를 인쇄한 후, 가경화유닛이 출력 이미지의 가장자리 영역만 먼저 가경화시킨다. 이로 인해, 먼저 가경화된 출력 이미지의 가장자리 영역이 댐 역할을 하여 가장자리 영역이 무너지는 것이 방지되고, 출력 이미지의 내부 영역은 레벨링 시간을 갖게 되어 스티치 얼룩과 스와스 얼룩이 감소된다. 따라서 출력 이미지 상면의 얼룩을 감소시키면서 동시에 고각 가장자리 경사도 유지할 수 있다.
본 발명은 다수개의 광원이 광원 프레임에 하나 이상의 열로 배치된 가경화유닛을 포함하고, 제어유닛이 출력 이미지의 가장자리 영역만 가경화되도록 다수개의 광원을 개별적으로 점멸(on/off)시킨다. 이로 인해, 출력 이미지의 크기, 형상이 변경되더라도 출력 이미지의 크기, 형상에 따라 출력 이미지의 가장자리 영역만 분리하여 경화용 빛을 조사할 수 있다. 또한, 가경화유닛이 바 형태를 가지므로, 출력 이미지 전체를 모두 커버하는 큰 사이즈의 가경화유닛이 필요 없다.
도 1은 다수개의 잉크젯 헤드가 배열된 멀티헤드의 바닥면을 나타낸 도면이다.
도 2는 하나의 잉크젯 헤드로부터 인쇄 대상물에 잉크가 도포된 상태를 나타낸 도면으로, 도 2(a)는 도포 직후 상태, 도 2(b)는 시간경과 후 힐록 현상이 발생한 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 멀티헤드로 원 패스 프린팅 방식으로 인쇄된 출력 이미지를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 대상 이미지의 두께 프로파일을 나타낸 도면이다.
도 5(a)는 멀티헤드의 잉크젯 헤드간 인쇄 시차를 나타낸 도면이고, 도 5(b)는 인쇄 시차와 힐록 현상에 의한 스티치 얼룩의 발생과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템의 스테이지가 가경화유닛으로 이송된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 가경화유닛을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 6에 도시된 인쇄유닛에 의해 인쇄 대상물에 인쇄된 출력 이미지를 나타낸 도면이다.
도 10은 출력 이미지의 위치에 따른 광원의 점멸 위치를 순서대로 나타낸 도면으로, 설명의 편의를 위해 광원 프레임은 생략하였다.
도 11은 도 10에 도시된 과정을 통해 가장자리 영역만 가경화된 출력 이미지를 나타낸 도면이다.
도 12는 가경화유닛을 통해 본경화를 수행할 때 출력 이미지의 위치에 따른 광원의 점멸 위치를 순서대로 나타낸 도면으로, 설명의 편의를 위해 광원 프레임은 생략하였다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템을 자세히 설명한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템은, 이송유닛(110), 인쇄유닛(120), 가경화유닛(140), 제어유닛(150)으로 구성된다.
[이송유닛(110)]
이송유닛(110)은 베이스 프레임(F)에 설치되며, 인쇄 대상물(S)이 공급된 스테이지(SG)를 전후 방향(X 방향)으로 이동시킨다. 인쇄 대상물(S)이 공급된 스테이지(SG)는 이송유닛(110)에 의해 연속하여 배치된 인쇄유닛(120), 가경화유닛(140)을 통과하게 된다.
이송유닛(110)은 볼스크류 방식, 리니어모터 방식 등 공지된 기술을 이용하여 구현될 수 있다.
[인쇄유닛(120)]
인쇄유닛(120)은 베이스 프레임(F)에 설치되며, 이송유닛(110)에 의해 이송된 인쇄 대상물(S) 위에 잉크젯 프린팅을 수행하여 인쇄하고자 하는 대상 이미지를 인쇄한다.
인쇄유닛(120)은 하나 이상의 멀티헤드(121)를 구비한다. 멀티헤드(121)는 이송유닛(110)에 의해 이송된 인쇄 대상물(S)에 잉크를 토출하여 대상 이미지를 인쇄한다.
멀티헤드(121)는 복수개의 잉크젯 헤드(H)를 구비하며, 복수개의 잉크젯 헤드(H)는 전열과 후열에 교차하여 배치된다. 각 잉크젯 헤드(H)는 잉크를 토출하는 다수개의 노즐이 구비된다. 멀티헤드(121)는 하나 이상 구비될 수 있다.
멀티헤드(121)에서 토출되는 잉크는 UV 경화성 잉크로서, 본 실시예에서는 폴리이미드(polyimid, PI)가 사용된다.
본 실시예에서 실시되는 잉크젯 프린팅은 원 패스 프린팅(one pass printing) 방식으로 이루어진다. 따라서 멀티헤드(121)가 한 번의 이동으로 대상 이미지를 형성해나간다.
인쇄유닛(120)은 제어유닛(150)에 저장된 대상 이미지 정보에 따라 멀티헤드(121)의 노즐에서 토출되는 잉크의 농도가 조절된다.
[가경화유닛(140)]
가경화유닛(140)은 인쇄유닛(120)에 후속하여 위치되며, 베이스 프레임(F)에 설치된다. 가경화유닛(140)은 인쇄 대상물(S)에 인쇄된 출력 이미지(I)의 가장자리 영역만 가경화시킨다.
도 8에 도시된 바와 같이, 가경화유닛(140)은 광원 프레임(141)과, 광원(142)으로 구성된다.
광원 프레임(141)은 베이스 프레임(F)의 경화용 겐트리(G)의 상부에 설치된다. 광원(142)은 다수개로 구성되며, 광원 프레임(141)에 설치된다. 다수개의 광원(142)은 출력 이미지(I)를 향하여 경화용 빛을 방출하며 광원 프레임(141)에 상호 이격되어 배치된다. 본 실시예에서 다수개의 광원(142)은 자외선(ultraviolet rays, UV)을 방출하는 UV LED 램프로 구성된다.
가경화유닛(140)은 다수개의 광원(142)이 긴 막대 형상의 광원 프레임(141)에 하나 이상의 열로 배치된 바 형태(bar type)이다. 본 실시예에서는 다수개의 광원(142)은 일렬로 구성되었지만, 그 이상의 열로 배치될 수도 있다. 광원바 형태의 가경화유닛(140)을 통과하는 출력 이미지(I)의 폭은 광원(142)이 방출하는 경화용 빛이 도달할 수 있도록 다수개의 광원(142)의 길이보다 작아야 한다.
가경화유닛(140)은 이송유닛(110)에 의해 이송되는 출력 이미지(I)의 위치 및 형상을 감지하기 위해 카메라, 위치 센서 등을 더 포함할 수 있다.
[제어유닛(150)]
제어유닛(150)은 이송유닛(110), 인쇄유닛(120), 가경화유닛(140)을 제어한다.
<이송유닛(110) 제어>
제어유닛(150)은 인쇄 대상물(S)이 공급된 스테이지(SG)가 인쇄유닛(120), 가경화유닛(140)을 통과하며 각 공정이 수행되도록 이송유닛(110)의 이송방향, 이송속도 등을 제어한다.
<인쇄유닛(120) 제어>
제어유닛(150)은 대상 이미지 정보를 저장하고, 인쇄유닛(120)이 대상 이미지 정보에 따라 멀티헤드(121)에서 잉크를 토출하여 인쇄 대상물(S)에 대상 이미지를 인쇄하도록 제어한다.
<가경화유닛(140) 제어>
제어유닛(150)은 가경화유닛(140)의 경화온도, 경화시간, 경화영역 등을 제어한다.
제어유닛(150)은 이송유닛(110)의 제어에 따라 가경화유닛(140)을 통과하는 출력 이미지(I)의 가장자리 영역만 가경화되도록 다수개의 광원(142)을 개별적으로 점멸(on/off)시킨다. 이로 인해, 출력 이미지(I)의 가장자리 영역에만 신속하게 가경화되어, 레벨링 시간 동안 댐 역할을 하는 가장자리 영역이 무너지는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템의 작동을 자세히 설명한다. 도 1 내지 도 8을 기본적으로 참조한다.
인쇄 대상물(S)이 스테이지(SG)에 공급되면, 스테이지(SG)는 이송유닛(110)에 의해 인쇄유닛(120)으로 이송된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 인쇄유닛(120)은 제어유닛(150)에 저장된 대상 이미지 정보에 따라 잉크를 토출하여 인쇄 대상물(S)에 대상 이미지를 인쇄한다.
인쇄 대상물(S)에 인쇄된 출력 이미지(I)는 인쇄 후 표면장력과 인쇄 시차에 의해 가장자리 영역에는 힐록 현상이 나타나고, 내부 영역에는 스티치 얼룩과 스와스 얼룩이 나타나기 시작한다.
출력 이미지(I)가 인쇄된 인쇄 대상물(S)은 이송유닛(110)에 의해 가경화유닛(140)으로 이송된다. 출력 이미지(I)가 가경화유닛(140)을 통과하는 동안, 제어유닛(150)은 도 10에 도시된 바와 같이, 출력 이미지(I)의 가장자리 영역의 상부에 위치한 가경화유닛(140)의 광원(142)만 점등시킨다.
따라서 도 11에 도시된 바와 같이, 출력 이미지(I)는 가경화유닛(140)에서 가장자리 영역만 가경화되어 힐록 현상에 의해 상승된 가장자리 영역이 무너지지 않게 된다. 또한, 출력 이미지(I)의 내부 영역은 출력 이미지(I)가 가경화유닛(140)을 통과하는 동안 경화되지 않고 레벨링 작업이 이루어져 상면이 평편해진다.
가경화유닛(140)에 의해 가경화 작업을 마친 출력 이미지(I)는 본경화를 위한 본경화 챔버(미도시)로 이동된다. 출력 이미지(I)는 본경화 챔버로 이동되기까지 레벨링 시간을 더 갖게 되며, 본경화 챔버에서 출력 이미지(I) 전체에 대해 본경화 과정이 진행된다.
또는, 본경화 과정이 가경화유닛(140)에 의해 진행될 수도 있다. 이 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 가경화 작업을 마친 후 출력 이미지(I) 형상에 대응하는 가경화유닛(140)의 광원(142)을 전부 점등시키고, 본경화 조도로 조정하여 출력 이미지(I) 전체에 대해 경화용 빛을 조사하여 본경화를 진행한다. 본경화는 출력 이미지(I)를 이송유닛(110)에 의해 이송반대방향 즉, 전방으로 이송시키면서 진행하거나, 출력 이미지(I)를 이송유닛(110)에 의해 가경화유닛(140) 진입 전 위치로 회귀시킨 후 이송방향 즉, 후방으로 이송시키면서 진행할 수 있다.
110: 이송유닛 120: 인쇄유닛
121: 멀티헤드 140: 가경화유닛
141: 광원 프레임 142: 광원
150: 제어유닛 F: 베이스 프레임
H: 잉크젯 헤드 I: 출력 이미지
S: 인쇄 대상물 SG: 스테이지

Claims (5)

  1. 베이스 프레임에 설치되며, 인쇄 대상물이 공급된 스테이지를 전후 방향으로 이동시키는 이송유닛;
    베이스 프레임에 설치되며, 상기 이송유닛에 의해 이송된 인쇄 대상물 위에 잉크젯 프린팅을 수행하여 대상 이미지를 인쇄하는 인쇄유닛;
    베이스 프레임에 설치되고, 상기 인쇄유닛에 후속하여 위치되며, 상기 인쇄 대상물에 인쇄된 출력 이미지의 가장자리 영역만 먼저 가경화시키는 가경화유닛; 및
    상기 이송유닛, 상기 인쇄유닛, 상기 가경화유닛을 제어하는 제어유닛을 포함하며,
    상기 가경화유닛은,
    상기 베이스 프레임에 설치되는 광원 프레임; 및
    상기 광원 프레임에 설치되며, 상기 출력 이미지를 향하여 경화용 빛을 방출하며 상호 이격되어 배치되는 다수개의 광원을 포함하며,
    상기 제어유닛은,
    상기 출력 이미지의 가장자리 영역만 가경화되도록 다수개의 상기 광원을 개별적으로 점멸(on/off)시키는 것을 특징으로 하는 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 자외선을 방출하는 UV LED 램프인 것을 특징으로 하는 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가경화유닛은 다수개의 상기 광원이 상기 광원 프레임에 하나 이상의 열로 배치된 바 형태인 것을 특징으로 하는 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어유닛은,
    상기 가경화유닛을 통과하는 상기 출력 이미지의 가장자리 영역의 상부에 위치된 상기 광원만을 점등(on)시켜 상기 출력 이미지의 가장자리 영역을 가경화시키는 것을 특징으로 하는 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄유닛은 잉크를 토출하는 다수개의 노즐이 구비된 다수개의 잉크젯 헤드로 구성된 멀티헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 LED 제어 시스템.
KR1020220027155A 2022-03-03 2022-03-03 멀티헤드 잉크젯 프린팅의 얼룩 감소 led 제어 시스템 KR102657229B1 (ko)

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