KR20240000163A - 롤 변형 보정 시스템 및 이를 이용한 롤 변형 보정 방법 - Google Patents

롤 변형 보정 시스템 및 이를 이용한 롤 변형 보정 방법 Download PDF

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KR20240000163A
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권신
김현태
우규희
석재영
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한국기계연구원
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Abstract

롤 변형 보정 시스템 및 이를 이용한 롤 변형 보정 방법에서, 상기 롤 변형 보정 시스템은 플레이트부, 프린팅 롤, 가압유닛, 측정유닛, 저장유닛 및 제어유닛을 포함한다. 상기 플레이트부는 측정 패턴이 형성된다. 상기 프린팅 롤은 상기 플레이트부 상에서 회전하여 상기 측정 패턴을 전사받는다. 상기 가압유닛은 상기 프린팅 롤에 소정의 가압력을 제공한다. 상기 측정유닛은 상기 프린팅 롤에 전사된 상기 측정 패턴을 촬상하여, 상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정한다. 상기 저장유닛은 상기 측정된 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 저장한다. 상기 제어유닛은 상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 바탕으로, 상기 프린팅 롤을 이용한 인쇄 공정을 제어한다.

Description

롤 변형 보정 시스템 및 이를 이용한 롤 변형 보정 방법{ROLL DEFORMATION CORRECTING SYSTEM AND METHOD FOR CORRECTING ROLL DEFORMATION USING THE SAME}
본 발명은 롤 변형 보정시스템 및 이를 이용한 롤 변형 보정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오프셋(off-set) 방식의 롤 인쇄공정에서 롤에 인가되는 가압력에 의해 발생하는 롤의 변형을 고려하여, 롤의 변형에 따른 위치 오차를 보정하는 롤 변형 보정시스템 및 이를 이용한 롤 변형 보정방법에 관한 것이다.
최근 미세 패턴을 연속 공정으로 생산함에 따라 생산의 효율성 및 양산성을 향상시킬 수 있는 롤 인쇄공정이 다양한 분야에서 사용되고 있다.
이러한 롤 인쇄공정은, 패턴 플레이트 또는 패턴 롤에 형성되는 패턴을 롤이 전사 받아 기판 상에 상기 패턴을 인쇄하여 미세 패턴을 형성하는 그라비아 옵셋(gravure offset) 공정, 잉크가 코팅된 롤을 오프 공정을 통해 제거한 후 잔류한 롤 상의 패턴을 기판 상으로 전사하여 미세 패턴을 형성하는 리버스 옵셋(reverse offset) 공정 등이 있다.
이러한 롤 인쇄공정에 사용되는 프린팅 롤은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 프린팅 롤(10)의 중앙 구조체를 형성하며 변형되지 않는 실린더부(11)와 상기 실린더부(11)의 외주면을 따라 쿠션 역할을 하며 잉크와 직접 접촉하는 블랭킷부(12)로 구성되는데, 상기 블랭킷부(12)의 경우 인쇄 공정의 원활한 수행을 위해 외력의 인가에 따라 변형되는 재료로 형성된다.
즉, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 프린팅 롤에 제공되는 가압력이 증가하는 경우(F1->F2), 상기 블랭킷부(12)는 가압력의 증가에 따라 압축 변형되어 상기 실린더부(11)와 플레이트부(20) 사이의 간격이 감소(t1->t2)하는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 상기 프린팅 롤(10)에 제공되는 가압력이 가변됨에 따라 상기 프린팅 롤(10)의 전체 회전 반경은 가변되지만, 실제 인쇄 공정에서 이러한 프린팅 롤의 회전 반경의 변화를 확인하는 것은 어려우며, 이러한 변화를 고려하여 인쇄 공정을 설계하는 것은 용이하지 않다. 이에, 상기 프린팅 롤의 변형에 따른 인쇄 공정의 정확성이 저하되는 문제가 있다.
일본국 등록특허 제6079233호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 오프셋(off-set) 방식의 롤 인쇄공정에서 롤에 인가되는 가압력에 의해 발생하는 롤의 변형을 고려하여, 롤의 변형에 따른 위치 오차를 보정함으로써, 인쇄공정의 정밀도와 정확도를 보다 향상시킬 수 있는 롤 변형 보정시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 롤 변형 보정시스템을 이용한 롤 변형 보정방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 롤 변형 보정 시스템은 플레이트부, 프린팅 롤, 가압유닛, 측정유닛, 저장유닛 및 제어유닛을 포함한다. 상기 플레이트부는 측정 패턴이 형성된다. 상기 프린팅 롤은 상기 플레이트부 상에서 회전하여 상기 측정 패턴을 전사받는다. 상기 가압유닛은 상기 프린팅 롤에 소정의 가압력을 제공한다. 상기 측정유닛은 상기 프린팅 롤에 전사된 상기 측정 패턴을 촬상하여, 상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정한다. 상기 저장유닛은 상기 측정된 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 저장한다. 상기 제어유닛은 상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 바탕으로, 상기 프린팅 롤을 이용한 인쇄 공정을 제어한다.
일 실시예에서, 상기 측정 패턴은, 상기 프린팅 롤의 이송방향을 따라 제1 간격으로 이격되며 형성되는 한 쌍의 제1 및 제2 패턴들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 패턴들은 상기 프린팅 롤에 전사된 후, 상기 프린팅 롤의 외주면을 따라 제2 간격으로 서로 이격될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 측정유닛은, 상기 제1 간격과 상기 제2 간격의 차이를 바탕으로 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가압유닛은 상기 가압력을 다양하게 제공하며, 상기 저장유닛은 상기 가압유닛으로부터 인가되는 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 저장유닛은, 상기 가압력과 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 룩업 테이블로 저장하거나, 상기 가압력과 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 관계를 학습을 통해 소정의 관계식으로 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어유닛은, 상기 프린팅 롤에 인가되는 가압력을 바탕으로, 상기 저장유닛에 저장된 해당 가압력에서의 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 바탕으로, 상기 인쇄 공정을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 플레이트부는, 상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 미리 획득하기 위한 베이스 플레이트, 상기 인쇄 공정으로서, 그라비아 옵셋 인쇄공정이 수행되는 경우, 패턴이 형성되는 패턴 플레이트, 또는 상기 인쇄 공정으로서, 리버스 옵셋 인쇄공정이 수행되는 경우, 패턴을 오프(off)하는 클리쉐 플레이트일 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 롤 변형 보정방법에서, 가압유닛에서 제공하는 가압력에 따른 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정한다. 상기 측정된 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 저장유닛으로 저장한다. 상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 바탕으로, 상기 프린팅 롤을 이용한 인쇄 공정을 수행한다.
일 실시예에서, 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정하는 단계는, 측정 패턴이 형성되는 플레이트부 상에서 상기 프린팅 롤을 회전시키는 단계, 및 상기 프린팅 롤로 전사된 상기 측정 패턴을 촬상하여, 상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가압유닛은 상기 가압력을 다양하게 제공하며, 상기 저장유닛은 상기 가압유닛으로부터 인가되는 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프린팅 롤을 이용한 인쇄 공정을 수행하는 단계는, 상기 프린팅 롤에 인가되는 가압력 정보를 제공받는 단계, 상기 가압력에 매칭되는 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 추출하는 단계, 및 상기 추출된 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 바탕으로 인쇄 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 프린팅 롤에 인가되는 가압력에 따라 프린팅 롤의 회전 반경이 가변되고, 이에 따라 인쇄 공정에서 프린팅 롤의 실제 이동거리가 가변되는 상태를 고려하여 인쇄 공정이 수행될 수 있으므로, 인쇄 공정에서의 패턴의 품질이 향상되고 정밀도 및 정확도가 향상된다.
이 경우, 실시간으로 프린팅 롤의 변형 상태를 측정하는 것은 어려우나 프린팅 롤에 인가되는 가압력은 실시간으로 측정이 가능하므로, 가압력과 프린팅 롤 변형 사이의 관계에 대한 정보를 사전에 데이터 베이스화함으로써, 인쇄 공정에서는 가압력에 대한 정보만 획득하여 프린팅 롤의 변형에 부합하는 인쇄 공정의 제어가 가능하다.
특히, 오프셋 인쇄 공정에서, 패턴 플레이트로부터 패턴을 전사받거나 클리쉐 플레이트로 패턴을 오프하는 공정에서의 가압력이, 실제 패턴을 기판 상에 전사하는 공정에서의 가압력보다 작게 유지되어야 하는데, 이러한 가압력의 차이가 필요한 연속 인쇄 공정의 각 단계에서 실제 프린팅 롤의 이동거리에 부합하도록 인쇄 공정의 제어가 가능하므로, 이러한 인쇄 공정에서의 패턴의 품질 향상 및 정밀도 향상을 도모할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 프린팅 롤에서 가압력에 따라 블랭킷부가 변형되는 상태를 도시한 모식도들이다.
도 2는 프린팅 롤이 변형됨에 따라 실제 인쇄공정의 스트로크가 가변되는 상태를 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 롤 변형 보정시스템을 도시한 블록도이다.
도 4는 도 3의 롤 변형 보정시스템이 적용되는 상태를 예시한 모식도이다.
도 5는 도 3의 롤 변형 보정시스템을 이용한 롤 변형 보정방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 도 5의 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정하는 단계를 도시한 흐름도이다.
도 7은 도 5의 프린팅 롤의 실제 이동거리를 바탕으로 기판 상에 패턴을 형성하는 단계를 도시한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1a 및 도 1b는 프린팅 롤에서 가압력에 따라 블랭킷부가 변형되는 상태를 도시한 모식도들이다. 도 2는 프린팅 롤이 변형됨에 따라 실제 인쇄공정의 스트로크가 가변되는 상태를 도시한 모식도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 프린팅 롤(10)을 이용한 인쇄 공정에서는, 상기 프린팅 롤(10)에 인가되는 가압력(F1, F2)에 따라 상기 프린팅 롤(10)은 회전 반경이 가변되도록 변형된다.
이에, 도 2를 참조하며, 상기 프린팅 롤(10)의 회전 반경이 일정하여 변형되지 않은 상태에서는, 상기 프린팅 롤(10)이 플레이트부(20) 상에 이동하는 경우, 상기 프린팅 롤(10)의 직선 운동에 의한 이동거리(VΔt)는 상기 프린팅 롤(10)의 회전 운동에 의한 이동거리(A~C)가 동일하게 유지된다. 이 경우, V는 프린팅 롤의 직선 운동 속도이고, t는 시간이다.
그러나, 가압력의 제공에 따라 상기 프린팅 롤(10)의 회전 반경이 감소(Reff)하여 변형되는 상태에서는, 상기 프린팅 롤(10)이 플레이트부(20) 상에서 이동하는 경우, 상기 프린팅 롤(10)의 직선 운동에 의한 이동거리(VΔt)는 상기 프린팅 롤(10)의 회전 운동에 의한 이동거리(A~B, ReffωΔt)보다 소정 길이만큼(ΔL) 크게 된다. 이 경우, Reff는 프린팅 롤의 실제 회전 반경이고, ω는 프린팅 롤의 회전 각속도이다.
즉, 상기 프린팅 롤(10)의 회전 반경이 감소함에 따라, 상기 프린팅 롤(10)의 회전에 의한 실제 이동거리(A~B)는 감소하게 되며, 이러한 실제 이동거리의 감소는 프린팅 롤의 실제 회전 반경에 따라 가변된다. 이 경우, 프린팅 롤의 실제 회전 반경은 상기 프린팅 롤에 인가되는 가압력에 따라 가변되므로, 결국, 프린팅 롤의 실제 이동거리는 프린팅 롤에 인가되는 가압력에 따라 가변된다.
이에, 본 실시예에서는, 이러한 가압력과 프린팅 롤의 실제 이동거리의 관계를 고려하여, 가압력에 의해 야기되는 롤 변형을 보정하여 인쇄 공정을 수행하는 롤 변형 보정시스템 및 이를 이용한 롤 변형 보정방법에 관한 것으로, 이하 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 롤 변형 보정시스템을 도시한 블록도이다. 도 4는 도 3의 롤 변형 보정시스템이 적용되는 상태를 예시한 모식도이다.
우선, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 롤 변형 보정시스템(100)은 프린팅 롤(10), 플레이트부(20), 측정유닛(30), 저장유닛(40), 제어유닛(50) 및 가압유닛(70)을 포함한다.
상기 프린팅 롤(10)은 인쇄 공정에서 인쇄를 수행하여 최종적으로 기판 상에 소정의 패턴을 형성하는 롤(roll)이며, 도시된 바와 같이 원통형 형상을 가진다.
이 경우, 상기 프린팅 롤(10)은 세부적으로는 도 1a 및 도 1b에 도시되며 앞서 설명한 바와 같이, 금속 재료를 포함하여 단단한 구조를 가져 변형되지 않는 실린더부(11)와, 상기 실린더부(11)의 외주면 상에 형성되며 쿠션 역할을 하면서 잉크를 전달하는 블랭킷부(12)를 포함한다.
한편, 상기 블랭킷부(12)는 보다 구체적으로는 쿠션 역할을 수행하는 언더시트(under-sheet)와 잉크 전달을 수행하는 블랭킷(blanket)으로 구분될 수도 있다.
이와 같은 구성의 프린팅 롤(10)의 경우, 상기 프린팅 롤(10)에 인가되는 가압력에 의해 상기 블랭킷부(12)는 압축 변형되며, 이에 따라 전체적으로 상기 프린팅 롤(10)의 반경(R)은 감소하게 된다.
상기 가압유닛(70)은 상기 프린팅 롤(10)에 소정의 가압력을 인가하는 것으로, 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 프린팅 롤(10)의 실린더부(11)의 회전 중심축에 연결되어, 상기 회전 중심축에 상기 플레이트부(20)를 향하는 방향으로 힘을 제공함으로써, 상기 프린팅 롤(10)을 가압할 수 있다.
실제, 인쇄 공정의 경우, 상기 프린팅 롤(10)은 패턴을 제공받거나, 패턴의 일부를 오프하거나, 나아가 상기 프린팅 롤(10) 상의 패턴을 기판부로 전사하여야 하는데, 이러한 인쇄 공정의 각 단계마다, 상기 프린팅 롤(10)은 소정의 가압력이 인가되어야 하며, 이를 통해 각 공정이 효과적으로 수행될 수 있다.
다만, 인쇄 공정의 각 단계마다, 상기 프린팅 롤(10)에 인가되는 가압력은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 그라비아 옵셋(gravure offset) 인쇄 공정의 경우, 상기 프린팅 롤(10)이 패턴 플레이트로부터 패턴을 제공받는 공정보다 상기 프린팅 롤(10)을 이용하여 패턴을 기판부로 전사하는 공정에서 보다 높은 가압력이 필요할 수 있다. 또한, 리버스 옵셋(reverse offset) 인쇄 공정의 경우, 상기 프린팅 롤(10)의 잉크를 오프하는 공정보다 상기 프린팅 롤(10)을 이용하여 패턴을 기판부로 전사하는 공정에서 보다 높은 가압력이 필요할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서도, 이러한 다양한 인쇄 공정의 특성을 고려하여, 상기 가압유닛(70)은 상기 프린팅 롤(10)에 다양한 가압력을 가변시키며 제공할 수 있으며, 각각의 가압력에 따라 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리에 대한 정보를 획득하여 이를 데이터베이스화한다.
그리하여, 이와 같이 다양한 가압력에 따른 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리에 대한 정보의 데이터베이스로부터, 실제 인쇄 공정에서의 가압력 정보를 바탕으로 해당 가압력에서의 프린팅 롤의 실제 이동거리에 대한 정보를 추출하여, 해당 가압력에 부합하도록 인쇄 공정의 제어를 수행할 수 있다.
상기 플레이트부(20)는 상면 상에서 상기 프린팅 롤(10)이 회전하여 이동되는 것으로, 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리에 대한 정보 획득을 위해, 상기 프린트부(20)의 상면 상에는 측정패턴(60)이 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 플레이트부(20)는, 상기 롤 변형 보정시스템(100)에서의, 가압력과 실제 이동거리 사이의 정보를 데이터베이스화하기 위한 선행 공정을 수행하기 위해 별도의 베이스 플레이트(21)가 사용될 수 있다.
즉, 후속되는 실제 인쇄 공정에서 사용되는 플레이트나 기판이 아닌, 데이터베이스의 구축을 위한 별도의 베이스 플레이트(21)가 사용되어, 상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리의 관계에 대한 정보만 획득할 수 있다.
이상과 같이, 별도의 베이스 플레이트(21)가 사용되는 경우, 상기 베이스 플레이트(21) 상에는 인쇄 공정에서 실제 사용되는 별도의 인쇄 패턴이나 오프 패턴 등이 형성되지는 않으며, 상기 측정패턴(60) 만이 양각으로 형성될 수 있다.
그리하여, 상기 베이스 플레이트(21)에 형성되는 상기 측정패턴(60)은, 상기 베이스 플레이트(21) 상에서 회전하는 상기 프린팅 롤(10)의 외주면 상으로 전사된다. 즉, 상기 프린팅 롤(10) 상에 잉크가 도포된 상태라면, 상기 측정패턴(60)은 상기 도포된 잉크로 전사될 수 있으며, 상기 프린팅 롤(10) 상에 별도의 잉크가 도포되지 않은 상태라도, 상기 측정패턴(60)이 소정의 잉크 등으로 형성된다면 그대로 상기 프린팅 롤(10) 상으로 전사될 수 있다.
이와 달리, 별도의 베이스 플레이트(21)를 대신하여, 실제 인쇄 공정에서 사용되는 플레이트가 적용될 수도 있다.
예를 들어, 상기 인쇄 공정이 그라비아 옵셋(gravure offset) 인쇄 공정인 경우, 상기 플레이트부(20)는 상기 프린팅 롤(10)로 패턴을 전사시키도록 소정의 패턴이 형성되는 패턴 플레이트(22)일 수 있다.
이와 달리, 상기 인쇄 공정이 리버스 옵셋(reverse offset) 인쇄 공정인 경우, 상기 플레이트부(20)는 상기 프린팅 롤(10)로부터 오프 공정을 수행하는 클리쉐 플레이트(23)일 수 있다.
이상과 같이, 상기 플레이트부가 패턴 플레이트(22) 또는 클리쉐 플레이트(23)인 경우, 상기 플레이트부(20) 상에는 소정의 패턴들이 기 형성될 수 있다. 따라서, 상기 측정 패턴(60)은 상기 기 형성된 소정의 패턴들과 중복되지 않은 위치에 형성되어야 한다.
또한, 상기 패턴 플레이트(22) 또는 클리쉐 플레이트(23)에 형성되는 상기 측정패턴(60)의 경우도, 상기 베이스 플레이트(21) 상에서 회전하는 상기 프린팅 롤(10)의 외주면 상으로 전사된다. 즉, 상기 패턴 플레이트(22)의 경우, 상기 패턴 플레이트(22) 상에 형성되는 상기 측정 패턴(60)이 상기 프린팅 롤(10)로 전사될 수 있으며, 상기 클리쉐 플레이트(23)의 경우, 상기 프린팅 롤(10) 상에 잉크가 도포된 상태에서 상기 클리쉐 플레이트(23)를 통해 상기 프린팅 롤(10)의 잉크가 상기 측정패턴(60)에 의해 오프될 수 있다. 이에, 결과적으로 상기 프린팅 롤(10) 상에는 상기 측정패턴(60)에 매칭되는 패턴이 잔류하게 된다.
나아가, 이상과 같이 상기 플레이트부가 패턴 플레이트(22) 또는 클리쉐 플레이트(23)인 경우, 후속되는 인쇄 공정에서 직접 사용되는 플레이트이므로, 인가되는 가압력에 따른 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리에 대한 정보가 보다 정확하게 획득될 수 있다.
한편, 상기 측정패턴(60)은, 도시된 바와 같이, 상기 프린팅 롤(10)이 진행하는 방향(X)을 따라 제1 거리(d1) 만큼 이격되는 한 쌍의 제1 및 제2 패턴들(61, 62)을 포함할 수 있다.
다만, 상기 측정패턴(60)은, 한 쌍으로만 형성되는 것을 예시하였으나, 측정의 정확성을 향상시키기 위해, 상기 프린팅 롤(10)의 길이방향을 따라 복수의 열로 형성될 수도 있다. 즉, 상기 프린팅 롤(10)의 중앙을 따라 한 쌍이 형성되고, 상기 프린팅 롤(10)의 양 측부를 따라 한 쌍이 형성되는 등 다양한 배열로 형성될 수도 있다.
상기 측정유닛(30)은 상기 프린팅 롤(10)로 전사되는 상기 측정패턴(60)을 촬상한다. 이를 위해, 상기 측정유닛(30)은 이미지 촬상이 가능한 카메라 모듈일 수 있으며, 카메라의 종류는 제한되지 않는다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 플레이트부(20) 상에 형성되는 상기 측정패턴(60)의 제1 및 제2 패턴들(61, 62)은 제1 거리(d1) 만큼 이격된다. 그러나, 소정의 가압력이 작용되는 상태에서 상기 프린팅 롤(10)의 반경(R)은 감소하게 되므로, 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리는 감소할 수 있다.
즉, 상기 프린팅 롤(10)로 전사된 상기 한 쌍의 제1 및 제2 패턴들(61, 62) 사이의 거리인 제2 거리(d2)는 상기 제1 거리(d1)보다 감소할 수 있다.
이에, 상기 측정유닛(30)은 상기 프린팅 롤(10) 상의 제1 및 제2 패턴들(61, 62) 사이의 거리인 제2 거리(d2) 정보는 물론, 상기 플레이트부(20) 상의 제1 및 제2 패턴들(61, 62) 사이의 거리인 제1 거리(d1)와의 차이 정보도 도출할 수 있다. 상기 제1 거리(d1)의 경우, 사전에 기 입력된 정보에 해당된다. 또한, 이 경우, 상기 제2 거리(d2)는 상기 프린팅 롤(10)의 외주면인 원주면을 따른 거리임은 자명하다.
그리하여, 상기 측정유닛(30)은 상기 제2 거리(d2)에 대한 정보를 바탕으로, 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리, 즉 상기 프린팅 롤(10)의 회전 반경이 감소함에 따라 직선 운동에 따른 이동거리보다 감소하는 회전운동에 따른 실제 이동거리에 대한 정보를 획득하게 된다.
상기 저장유닛(40)은 상기 측정유닛(30)에서 측정된 정보, 즉 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리에 대한 정보를 저장하는데, 이 경우, 해당 실제 이동거리가 획득되는 상황에서의 상기 프린팅 롤(10)에 인가되는 가압력에 대한 정보를 동시에 저장한다.
즉, 상기 저장유닛(40)은 상기 가압유닛(70)으로부터 가압력에 대한 정보를 제공받고, 상기 측정유닛(30)으로부터 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리에 대한 정보를 제공받아, 하나의 데이터 세트 형태로 저장한다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 가압유닛(70)에서 인가되는 가압력을 다양하게 가변시키면서, 해당 가압력에 따른 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리의 정보를 모두 획득하여, 데이터 세트로 저장할 수 있다.
즉, 상기 저장유닛(40)은 가압력과 이에 따른 프린팅 롤의 실제 이동거리의 정보를 모두 저장하는 것으로, 상기 저장유닛(40) 상에는 상기 가압력과 상기 실제 이동거리의 관계가 룩업테이블(lookup table)의 형태로 저장될 수 있다.
이와 달리, 상기 저장유닛(40)은, 상기 가압력과 상기 실제 이동거리의 관계를 바탕으로 학습을 수행하여, 상기 가압력과 상기 실제 이동거리의 관계를 매칭하는 함수를 도출할 수 있으며, 이렇게 도출된 함수를 상기 가압력과 실제 이동거리의 관계식으로 저장할 수도 있다.
상기 제어유닛(50)은 상기 프린팅 롤(10)을 이용한 후속되는 인쇄공정을 제어한다. 구체적으로는, 상기 제어유닛(50)은, 상기 프린팅 롤(10)을 이용하여 인쇄 공정의 각 단계를 수행함에 있어, 각 단계에서 상기 프린팅 롤(10)에 인가되는 가압력 정보를 바탕으로 해당 가압력에서의 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리에 대한 정보를 고려하여, 상기 프린팅 롤(10)의 이송을 제어한다.
즉, 상기 프린팅 롤(10)을 통해 인쇄를 수행하는 경우, 상기 제어유닛(50)은 인쇄가 수행되어야 하는 길이(또는 면적)에 대한 정보 및 상기 프린팅 롤(10)에 인가되는 가압력 정보를 바탕으로, 해당 길이(또는 면적)에서의 정확한 인쇄 공정을 수행하기 위한 상기 프린팅 롤(10)의 이송을 제어하게 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 가압력에 따라 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리는 변화하게 되므로, 입력되는 가압력에 따라, 동일한 길이(또는 면적)에 대하여 인쇄를 수행하는 경우 상기 프린팅 롤(10)의 이송 제어는 달라져야 한다. 이에, 상기 제어유닛(50)은, 상기 저장유닛(40)에 저장되는 룩업 테이블 형태 또는 관계식 형태의 가압력과 프린팅 롤의 실제 이동거리에 대한 정보를 바탕으로, 실제 인쇄 공정에서의 상기 프린팅 롤(10)의 이송을 제어한다.
나아가, 오프셋 인쇄 공정에서는, 상기 패턴 플레이트(22) 또는 상기 클리쉐 플레이트(23) 상에서 상기 프린팅 롤(10)을 이송시키는 경우의 가압력과, 기판 상에서 상기 프린팅 롤(10)을 이송시키는 경우의 가압력이 서로 다르므로, 각 공정에서 상기 프린팅 롤(10)의 가압력에 따른 실제 이동거리에 대한 정보를 고려하여, 해당 공정에서의 상기 프린팅 롤(10)의 이송 제어가 수행되어야 한다.
따라서, 상기 제어유닛(40)은 이러한 인쇄 공정의 각 단계의 특성을 고려하여, 상기 프린팅 롤(10)의 이송 제어를 수행하고, 이를 통해 기판 상에 형성되는 최종 인쇄 패턴의 품질은 물론, 정밀도와 정확도를 보다 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 상기 롤 변형 보정시스템(100)을 이용한 롤 변형 보정방법에 대하여 설명한다.
도 5는 도 3의 롤 변형 보정시스템을 이용한 롤 변형 보정방법을 도시한 흐름도이다. 도 6은 도 5의 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정하는 단계를 도시한 흐름도이다. 도 7은 도 5의 프린팅 롤의 실제 이동거리를 바탕으로 기판 상에 패턴을 형성하는 단계를 도시한 흐름도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 롤 변형 보정방법에서는, 우선, 상기 가압유닛(70)에서 제공하는 가압력에 따른 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리를 측정한다(단계 S10).
보다 구체적으로, 이러한 실제 이동거리 측정단계(단계 S10)의 경우, 상기 측정 패턴(60)이 형성되는 상기 플레이트부(20) 상에서 상기 프린팅 롤(10)을 회전시킨다(단계 S11).
이 때, 상기 플레이트부(20)는 베이스 플레이트(21) 외에, 실제 인쇄 공정이 수행되는 패턴 플레이트(22) 또는 클리쉐 플레이트(23)가 적용될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같고, 상기 측정 패턴(60)의 형상이나 프린팅 롤(10)로의 전사에 대하여도 이미 설명한 바와 같다.
그리하여, 상기 프린팅 롤(10)로 전사된 상기 측정 패턴(60)을 상기 측정유닛(30)이 촬상하여, 상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리를 측정한다(단계 S12).
이 때, 상기 측정 패턴(60)은 제2 거리(d2)를 가지며 서로 이격되도록 상기 프린팅 롤(10)의 외주면 상으로 전사되고, 상기 측정 패턴(60)은 상기 측정 패턴(60)의 제2 거리(d2)를 측정한다.
나아가, 이상과 같이 상기 측정 패턴(60)에 의해 측정된 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리에 대한 정보는 상기 저장유닛(40)으로 저장된다(단계 S20).
한편, 상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리에 대한 정보는, 상기 가압력을 다양하게 가변시키면서 복수회 반복되어 수행될 수 있다.
즉, 상기 가압유닛(70)은 인가하는 가압력을 다양하게 가변시키고, 각각의 가압력에 대하여, 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리에 대한 정보를 획득하여, 이를 상기 저장유닛(40)에 저장한다.
이 때, 상기 저장유닛(40)은, 상기 가압력과 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리의 관계를, 별도의 룩업 테이블(lookup table)로 저장할 수 있으며, 이와 달리, 학습을 통해 관계식을 도출하여 저장할 수도 있음은 앞서 설명한 바와 같다.
이상과 같이, 상기 저장유닛(40)에 저장된 가압력과 프린팅 롤의 실제 이동거리의 관계를 이용하여, 상기 제어유닛(50)은, 상기 프린팅 롤(10)을 이용하여 후속되는 인쇄 공정에서, 상기 프린팅 롤(10)의 이송을 제어한다(단계 S30). 즉, 후속되는 인쇄 공정의 각 단계를 수행함에 있어, 상기 가압력과 프린팅 롤의 실제 이동거리의 관계를 바탕으로, 필요한 이송 거리만큼 상기 프린팅 롤(10)이 이송하도록, 상기 프린팅 롤(10)의 이송을 제어한다.
구체적으로, 도 7을 참조하면, 상기 제어유닛(50)에서의 상기 프린팅 롤(10)의 이송 제어에서는(단계 S30), 상기 프린팅 롤(10)에 인가되는 가압력 정보를 상기 가압유닛(70)으로부터 제공받는다(단계 S31).
또한, 상기 저장유닛(40)에 저장되는 상기 가압력과 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리의 관계에 대한 정보를 바탕으로, 상기 인가되는 가압력에 매칭되는 상기 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리에 대한 정보를 추출한다(단계 S32). 이 때, 상기 정보의 추출은, 룩업 테이블을 통해 매칭되는 데이터를 추출하는 방법이 적용될 수 있으며, 이와 달리 도출되었던 관계식에 가압력을 입력하여 실제 이동거리 정보를 연산하는 방법이 적용될 수도 있다.
그리하여, 상기 제어유닛(50)은 상기 추출된 프린팅 롤(10)의 실제 이동거리에 대한 정보를 바탕으로, 후속되는 인쇄 공정을 수행한다(단계 S33).
이 때, 후속되는 인쇄 공정은, 앞서 설명한 바와 같이, 그라비아 옵셋(gravure offset) 인쇄 공정 또는 리버스 옵셋(reverse offset) 인쇄 공정일 수 있으며, 인쇄 공정의 종류가 제한되지는 않는다.
나아가, 각 인쇄 공정의 각각의 단계마다, 서로 다른 가압력이 인가된다면, 각 단계에서의 가압력에 매칭되는 프린팅 롤의 실제 이동거리에 대한 정보를 바탕으로, 각 단계마다 상기 제어유닛(50)은 상기 프린팅 롤(10)의 이송을 서로 다르게 제어하여야 한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 프린팅 롤에 인가되는 가압력에 따라 프린팅 롤의 회전 반경이 가변되고, 이에 따라 인쇄 공정에서 프린팅 롤의 실제 이동거리가 가변되는 상태를 고려하여 인쇄 공정이 수행될 수 있으므로, 인쇄 공정에서의 패턴의 품질이 향상되고 정밀도 및 정확도가 향상된다.
이 경우, 실시간으로 프린팅 롤의 변형 상태를 측정하는 것은 어려우나 프린팅 롤에 인가되는 가압력은 실시간으로 측정이 가능하므로, 가압력과 프린팅 롤 변형 사이의 관계에 대한 정보를 사전에 데이터 베이스화함으로써, 인쇄 공정에서는 가압력에 대한 정보만 획득하여 프린팅 롤의 변형에 부합하는 인쇄 공정의 제어가 가능하다.
특히, 오프셋 인쇄 공정에서, 패턴 플레이트로부터 패턴을 전사받거나 클리쉐 플레이트로 패턴을 오프하는 공정에서의 가압력이, 실제 패턴을 기판 상에 전사하는 공정에서의 가압력보다 작게 유지되어야 하는데, 이러한 가압력의 차이가 필요한 연속 인쇄 공정의 각 단계에서 실제 프린팅 롤의 이동거리에 부합하도록 인쇄 공정의 제어가 가능하므로, 이러한 인쇄 공정에서의 패턴의 품질 향상 및 정밀도 향상을 도모할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 프린팅 롤 11 : 실린더부
12 : 블랭킷 부 20 : 플레이트부
30 : 측정유닛 40 : 저장유닛
50 : 제어유닛 60 : 측정패턴
70 : 가압유닛 100 : 롤 변형 보정시스템

Claims (12)

  1. 측정 패턴이 형성되는 플레이트부;
    상기 플레이트부 상에서 회전하여 상기 측정 패턴을 전사받는 프린팅 롤;
    상기 프린팅 롤에 소정의 가압력을 제공하는 가압유닛;
    상기 프린팅 롤에 전사된 상기 측정 패턴을 촬상하여, 상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정하는 측정유닛;
    상기 측정된 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 저장하는 저장유닛; 및
    상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 바탕으로, 상기 프린팅 롤을 이용한 인쇄 공정을 제어하는 제어유닛을 포함하는 롤 변형 보정시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정 패턴은,
    상기 프린팅 롤의 이송방향을 따라 제1 간격으로 이격되며 형성되는 한 쌍의 제1 및 제2 패턴들을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 변형 보정시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 패턴들은 상기 프린팅 롤에 전사된 후, 상기 프린팅 롤의 외주면을 따라 제2 간격으로 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 롤 변형 보정시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 측정유닛은,
    상기 제1 간격과 상기 제2 간격의 차이를 바탕으로 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 롤 변형 보정시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가압유닛은 상기 가압력을 다양하게 제공하며,
    상기 저장유닛은 상기 가압유닛으로부터 인가되는 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 롤 변형 보정시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 저장유닛은,
    상기 가압력과 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 룩업 테이블로 저장하거나,
    상기 가압력과 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 관계를 학습을 통해 소정의 관계식으로 저장하는 것을 특징으로 하는 롤 변형 보정시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제어유닛은,
    상기 프린팅 롤에 인가되는 가압력을 바탕으로, 상기 저장유닛에 저장된 해당 가압력에서의 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 바탕으로, 상기 인쇄 공정을 제어하는 것을 특징으로 하는 롤 변형 보정시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 플레이트부는,
    상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 미리 획득하기 위한 베이스 플레이트,
    상기 인쇄 공정으로서, 그라비아 옵셋 인쇄공정이 수행되는 경우, 패턴이 형성되는 패턴 플레이트, 또는
    상기 인쇄 공정으로서, 리버스 옵셋 인쇄공정이 수행되는 경우, 패턴을 오프(off)하는 클리쉐 플레이트인 것을 특징으로 하는 롤 변형 보정시스템.
  9. 가압유닛에서 제공하는 가압력에 따른 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정하는 단계;
    상기 측정된 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 저장유닛으로 저장하는 단계; 및
    상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 바탕으로, 상기 프린팅 롤을 이용한 인쇄 공정을 수행하는 단계를 포함하는 롤 변형 보정방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정하는 단계는,
    측정 패턴이 형성되는 플레이트부 상에서 상기 프린팅 롤을 회전시키는 단계; 및
    상기 프린팅 롤로 전사된 상기 측정 패턴을 촬상하여, 상기 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 변형 보정방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가압유닛은 상기 가압력을 다양하게 제공하며,
    상기 저장유닛은 상기 가압유닛으로부터 인가되는 가압력에 따른 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 롤 변형 보정방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 프린팅 롤을 이용한 인쇄 공정을 수행하는 단계는,
    상기 프린팅 롤에 인가되는 가압력 정보를 제공받는 단계;
    상기 가압력에 매칭되는 상기 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 프린팅 롤의 실제 이동거리 정보를 바탕으로 인쇄 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 변형 보정방법.
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