KR101277069B1 - 그라비아 롤 검사장치 - Google Patents

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Abstract

그라비아 롤 검사장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 롤 검사장치는, 장치본체; 장치본체에 상호 이격되게 한 쌍으로 마련되며, 레지스트가 도포되는 패턴(pattern)과 다수의 얼라인 마크(align mark)가 외면에 형성되는 그라비아 롤(gravure roll)이 회전 가능하게 그립핑되는 롤 그립퍼(roll gripper); 및 롤 그립퍼와 이격된 위치에서 장치본체에 마련되어 그라비아 롤의 패턴 또는 얼라인 마크를 촬영하는 검사 카메라를 포함한다.

Description

그라비아 롤 검사장치{Apparatus for inspecting gravure roll}
본 발명은, 그라비아 롤 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 마스터 기판(master glass)을 사용하지 않더라도 그라비아 롤의 패턴(pattern) 가공정도 또는 얼라인 마크(align mark) 위치 등의 다양한 검사를 선택적으로 또는 일괄적으로 진행할 수 있어 공정 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있는 그라비아 롤 검사장치에 관한 것이다.
최근 들어 반도체 산업 중 전자 디스플레이 산업이 급속도로 발전하면서 평판디스플레이(Flat Panel Display, FPD)가 등장하기 시작하였다. 평판디스플레이는 TV나 컴퓨터의 모니터, 혹은 핸드폰(mobile phone), PDA, 디지털 카메라 등과 같은 기기의 표시장치로 많이 사용된다. 평판디스플레이의 종류에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등이 있다.
평판디스플레이에는 통상적으로 칼라(color) 구현을 위한 칼라필터층이 형성되어 있는데, 화상표시 영역 이외의 영역으로 광이 누설되어 표시장치의 화질이 저하되는 것을 방지하기 위한 블랙매트릭스가 형성되어 있는 칼라필터가 구비된다.
이러한 칼라필터를 갖는 대표적인 평판디스플레이가 전술한 LCD이다. LCD는 박막트랜지스터가 형성된 박막트랜지스터 기판과, 칼라필터층이 형성된 칼라필터 기판과, 이들 기판 사이에 충전되는 액정을 구비한다.
칼라필터층에는, 각각 R, G, B 패턴이 인쇄된 칼라필터층의 2 종류 구조를 도시한 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 통상적으로 R(Red), G(Green), B(Blue) 패턴의 색소를 갖는 화소가 형성된다. 각 화소는 R, G, B를 갖는 서브화소(sub-pixel)로 이루어질 수도 있지만, 일반적으로 각 화소가 하나의 색소를 갖는 것이 보통이다.
칼라필터층을 형성함에 있어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 동일한 열에 R, G, B 패턴이 각각 배열되도록 R, G, B 패턴을 일렬로 규칙적으로 배열할 수도 있고, 혹은 도 1b에 도시된 바와 같이, 동일한 행에 R, G, B 패턴을 반복적으로 배열할 수도 있다. R, G, B 패턴의 배열에 따라 해상도의 차이를 다양하게 구현할 수 있다.
이러한 칼라필터층은 다양한 방법, 예를 들어, 염색법, 인쇄법, 전착법, 안료분산법 등의 방법에 의해 제작될 수 있다. 종래의 수동 매트릭스 방식 중 하나인 STN(Super Twisted Nematic) 방식의 LCD에서는 주로 염색법, 인쇄법 및 점착법 등에 의해 칼라필터층을 제작했지만, 정교성이 뛰어나고 재현성이 좋으며 대면적 액정에 적용 가능한 능동 매트릭스 방식인 TFT(Thin Film Transistor) LCD에서는 주로 안료분산법이 사용된다.
안료분산법에서는 감광성의 칼라레지스트(이하, 레지스트라 함)를 일반적인 포토공정에 의해 패턴을 형성함으로써 칼라필터층을 제작한다. 즉, 감광성의 레지스트를 기판 상에 도포하고 마스크를 이용하여 광을 조사한 후 현상액을 작용시켜 원하는 패턴을 형성함으로써 칼라필터층을 완성한다.
이와 같이 안료분산법에 의해 칼라 필터를 형성하기 위해서는 포토공정이 필요하게 되는데, 이러한 포토공정은 공정이 복잡할 뿐만 아니라 제조비용이 많이 소요되는 문제점을 야기한다. 더욱이 R, G, B 패턴의 색소에 대응하는 화소를 형성하기 위해서는 포토공정을 3회 반복해야만 하기 때문에 공정이 더욱 복잡해진다.
이러한 안료분산법의 문제점을 극복하기 위하여 최근에는 인쇄법을 TFT LCD 분야에서도 사용하는 방안이 제시되고 있다.
인쇄법은 레지스트가 도포되어 있는 그라비아(Gravure)와 이에 대응하는 롤(roll)을 구비하여 해당 색소의 레지스트 패턴을 롤의 작용에 의해 기판에 형성하고 이어서 또 다른 롤에 의해 다른 색의 레지스트를 순차적으로 형성하는 방식이다.
이러한 인쇄법이 실용화될 수 있다면 기판에 R, G, B 패턴을 인쇄하여 칼라필터층을 제작하는 공정을 보다 빠르고 효과적으로 수행할 수 있을 것이나, 아직 이러한 인쇄법으로 칼라필터층을 제작할 수 있는 장치가 실용화되지 못한 상태이다.
따라서 이러한 장치에 대한 연구 개발이 활발히 진행 중이다. 이러한 연구 개발의 일환으로 본 출원인은 인쇄법을 이용하여 기판에 R, G, B 패턴을 형성하기 위한 다양한 기능을 갖는 인쇄장치를 기출원한 바 있다.
한편, 전술한 것처럼 LCD의 경우에는 그 표면에 R, G, B의 레지스트가 적절한 배열 구조를 가지면서 인쇄되어야 하는데 반해, EMI 필터 등의 필름에 대해서는 마치 바둑판과 같은 배열을 갖는 단색 혹은 다색 레지스트 패턴이 인쇄될 수 있다.
전자의 경우는 인쇄의 정도가 상당히 높아야 하기 때문에 잉크젯 프린터나 롤 프린터와 같은 전자 인쇄장치를 사용하는 것을 고려할 수 있으나, 후자의 경우는 인쇄의 정도가 상대적으로 낮아도 되기 때문에 고정도가 어려운 스크린 프린터나 롤투롤(Roll to Roll) 인쇄장치를 사용하는 것을 고려할 수 있다.
필름 인쇄를 위해 스크린 프린터를 사용하는 경우에는 구조상 생산성 저하의 문제가 있어 대안으로 롤투롤 인쇄장치를 사용하는 방안이 연구되고 있다.
롤투롤 인쇄장치는 다수의 하부 롤 상에 배치되는 인쇄 대상의 필름을 스테이지 상으로 피딩(feeding)시킨 후에 스테이지 상에서 블랭킷 롤(blanket roll)을 통해 필름의 상면인 인쇄면에 인쇄를 하는 방식으로서 스크린 프린터에 비해 고속 인쇄가 가능하다는 이점이 있다.
LCD 등의 제조를 위한 인쇄장치의 경우를 비롯하여 롤투롤 인쇄장치의 경우, 블랭킷 롤이 기판이나 필름(이하, 기판으로 통일함)의 인쇄면에 인쇄를 하려면 블랭킷 롤이 그라비아 롤(gravure roll)로부터 레지스트를 전이 받아야 한다. 다시 말해, 블랭킷 롤이 그라비아 롤로부터 레지스트 패턴을 전이 받고, 이를 스테이지 상의 기판으로 재전이 시키는 일련의 과정을 통해 기판에 대한 인쇄 작업이 진행될 수 있다.
이때, 그라비아 롤의 가공 품질은 기판에 대한 인쇄 품질에 많은 영향을 미친다. 즉 그라비아 롤이 공정에서 요구되는 정도로 가공되지 못했을 경우, 특히 그라비아 롤의 외면 패턴(pattern) 가공정도가 요구되는 품질이 미치지 못하거나 그라비아 롤의 외면에 형성되는 다수의 얼라인 마크(align mark) 위치가 맞지 않게 그라비아 롤이 장착되는 경우라면 인쇄 품질이 저하될 수밖에 없다.
따라서 기판에 대한 실질적인 인쇄 작업을 진행하고자 할 때는 그라비아 롤에 대한 전반적인 검사를 먼저 수행하게 된다. 즉 그라비아 롤의 외면에는 다수의 얼라인 마크가 형성되므로 별도의 마스터 기판(master glass)을 준비하고, 이 마스터 기판에 이상적인 얼라인 마크를 표시해 놓은 후, 마스터 기판으로 인쇄를 진행하여 그라비아 롤과 마스터 기판 간의 얼라인 마크를 비교하면서 얼라인 위치를 수정하고, 또한 인쇄된 마스터 기판을 보면서 그라비아 롤의 패턴 가공정도를 검사하게 된다.
종래기술에서 마스터 기판을 사용하어 그라비아 롤의 패턴 가공정도를 검사하거나 얼라인 마크 위치를 검사하는 까닭은 이를 검사하기 위한 검사장치가 아직 개발된 바 없기 때문이다.
이와 같이, 종래기술의 경우, 그라비아 롤을 검사하기 위한 별도의 검사장치가 개발되거나 적용된 바 없기 때문에 불가피하게 마스터 기판을 사용해야 하며, 이에 따라 마스터 기판을 사용하는 데 따른 비용적인 로스(loss) 혹은 그만큼 공정이 지연되는 시간적인 로스(loss) 등 다양한 공정 로스를 발생시키고 마스터 기판 없이도 그라비아 롤의 패턴 가공정도 또는 얼라인 마크 위치 등을 비롯한 다양한 검사를 효율적으로 진행할 수 있는 그라비아 롤 검사장치의 개발이 요구된다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 마스터 기판(master glass)을 사용하지 않더라도 그라비아 롤의 패턴(pattern) 가공정도 또는 얼라인 마크(align mark) 위치 등의 다양한 검사를 선택적으로 또는 일괄적으로 진행할 수 있어 공정 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있는 그라비아 롤 검사장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 장치본체; 상기 장치본체에 상호 이격되게 한 쌍으로 마련되며, 레지스트가 도포되는 패턴(pattern)과 다수의 얼라인 마크(align mark)가 외면에 형성되는 그라비아 롤(gravure roll)이 회전 가능하게 그립핑되는 롤 그립퍼(roll gripper); 및 상기 롤 그립퍼와 이격된 위치에서 상기 장치본체에 마련되어 상기 그라비아 롤의 패턴 또는 얼라인 마크를 촬영하는 검사 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비아 롤 검사장치가 제공될 수 있다.
상기 장치본체에 마련되어 상기 장치본체 상에서 상기 그라비아 롤의 길이 방향인 X축 방향을 따라 이동되는 X축 이동 베드; 및 상기 X축에 교차되는 Y축 방향을 따라 상기 검사 카메라를 미세 구동시키는 제1 Y축 미세 구동부와, 상하 방향인 Z축 방향을 따라 상기 검사 카메라를 미세 구동시키는 제1 Z축 미세 구동부를 구비하며, 상기 X축 이동 베드 상에 상기 검사 카메라를 연결시키는 카메라 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 검사 카메라는, 상기 그라비아 롤의 패턴을 촬영하는 비전 카메라(vision camera); 및 상기 비전 카메라와는 별개로 마련되고, 상기 그라비아 롤의 얼라인 마크를 촬영하는 얼라인 카메라(align camera)를 포함할 수 있다.
상기 비전 카메라에는 상기 얼라인 카메라에 비해 상대적으로 고화소의 렌즈가 적용될 수 있다.
상기 롤 그립퍼에 그립핑된 상기 그라비아 롤을 기준으로 하여 상기 검사 카메라의 반대편 위치에 배치되어 그라비아 롤에 대한 원통도를 측정하는 원통도 측정모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 Y축 방향을 따라 상기 원통도 측정모듈을 미세 구동시키는 제2 Y축 미세 구동부와, 상기 Z축 방향을 따라 상기 원통도 측정모듈을 미세 구동시키는 제2 Z축 미세 구동부를 구비하며, 상기 X축 이동 베드 상에 상기 원통도 측정모듈을 연결시키는 원통도 측정모듈 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 그라비아 롤의 하부 영역에 배치되며, 상기 그라비아 롤이 상기 롤 그립퍼에 그립핑된 때 상기 그라비아 롤의 초기 영점(zero setting) 위치를 측정하는 롤 세팅용 측정모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 X축 이동 베드 상에 상기 롤 세팅용 측정모듈을 연결시키는 롤 세팅용 측정모듈 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 롤 세팅용 측정모듈 연결부는, 상기 Z축 방향을 따라 상기 롤 세팅용 측정모듈을 미세 구동시키는 제3 Z축 미세 구동부; 및 상기 롤 세팅용 측정모듈 연결부는 θ축 방향으로 상기 롤 세팅용 측정모듈을 미세 구동시키는 θ축 미세 구동부를 포함할 수 있다.
상기 제3 Z축 미세 구동부는, 상기 X축 이동 베드에 고정되는 Z축 고정체; 및 X축 핸들의 조작에 기초하여 상기 Z축 고정체에 대해 Z축 방향으로 이동되는 Z축 이동체를 포함할 수 있으며, 상기 θ축 미세 구동부는, 상기 Z축 이동체에 고정되는 θ축 고정체; 및 θ축 핸들의 조작에 기초하여 상기 θ축 고정체에 대해 θ축 방향으로 이동되는 θ축 이동체를 포함할 수 있다.
상기 롤 세팅용 측정모듈은 상기 그라비아 롤을 사이에 두고 양측에 한 쌍으로 배치되되 하나의 롤 세팅용 측정모듈은 발광용이고, 다른 하나의 롤 세팅용 측정모듈은 수광용일 수 있다.
상기 한 쌍의 롤 그립퍼 중 어느 한 쪽에 연결되어 상기 롤 그립퍼에 그립핑된 상기 그라비아 롤을 회전구동시키는 롤 회전구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 마스터 기판(master glass)을 사용하지 않더라도 그라비아 롤의 패턴(pattern) 가공정도 또는 얼라인 마크(align mark) 위치 등의 다양한 검사를 선택적으로 또는 일괄적으로 진행할 수 있어 공정 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 각각 R, G, B 패턴이 인쇄된 칼라필터층에 대한 2 종류의 구조를 나타낸 도면들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 롤 검사장치의 측면 구도도이다.
도 3은 도 2의 정면 구조도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
참고로, 이하에서 설명될 기판이란, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등을 포함하는 FPD(Flat Panel Display) 기판, 혹은 평판디스플레이 산업이나 혹은 그와 유사한 IT 산업에서 요구되는 필름, 예컨대 EMI(electromagnetic interference) 필터를 비롯하여 플랙서블한 터치 스크린 패널 등을 포함할 수 있는데, 본 실시예에서는 이들을 구분하지 않고 기판이라 하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비아 롤 검사장치의 측면 구도도이고, 도 3은 도 2의 정면 구조도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 그라비아 롤 검사장치는, 장치본체(100)와, 장치본체(100)에 마련되어 그라비아 롤(110, gravure roll)이 회전 가능하게 그립핑되는 롤 그립퍼(120, roll gripper)와, 장치본체(100)에 마련되어 장치본체(100) 상에서 그라비아 롤(110)의 길이 방향인 X축 방향(도 3 참조)을 따라 이동되는 X축 이동 베드(130)와, 그라비아 롤(110)의 패턴(pattern, 도 2 참조) 또는 얼라인 마크(align mark, 도 3 참조)를 촬영하는 검사 카메라(140)와, 그라비아 롤(110)에 대한 원통도를 측정하는 원통도 측정모듈(160)과, 그라비아 롤(110)의 초기 영점(zero setting) 위치를 측정하는 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b)을 포함한다.
그라비아 롤(110)에 대해 먼저 설명하면, 그라비아 롤(110)은, 전술한 도 1a 및 도 1b와 관련하여 설명한 R, G, B 레지스트 중에서 선택된 어느 한 레지스트를 실질적인 인쇄 롤인 블랭킷 롤(blanket roll, 미도시)의 외면으로 전이시키는 역할을 한다. 따라서 그라비아 롤(110)은 블랭킷 롤과 실질적으로 거의 유사한 부피를 갖도록 제조될 수 있다.
전술한 도 1a 및 도 1b와 같이, 기판에 R, G, B 패턴을 인쇄함에 있어 레지스트를 도포하는 디스펜서(dispenser, 미도시)가 R, G, B 중에서 선택된 어느 한 레지스트(잉크)를 그라비아 롤(110)의 외면으로 도포하게 되는데, 이를 위해 그라비아 롤(110)의 외면에는 도 2의 확대 A 및 B처럼 레지스트가 도포되는, 즉 묻는 패턴(pattern)이 형성된다.
이러한 패턴은 양각 혹은 음각의 형태가 모두 가능하다. 양각의 형태라면 돌출된 요철부(10b)의 외면에 레지스트가 도포되어 블랭킷 롤로 전이되고, 음각의 형태라면 함몰된 요홈부(10a)의 내부에 레지스트가 도포되어 블랭킷 롤로 전이된다.
다만, 블랭킷 롤이 그라비아 롤(110)의 외면에서 레지스트를 전이 받아 이를 기판에 재전이(인쇄)하여 도 1a 및 도 1b와 같은 형상의 R, G, B 패턴을 인쇄함에 있어, 기판의 표면으로부터 R, G, B 패턴의 두께를 균일하게 유지하기 위해서는 그라비아 롤(110)의 외면에 형성된 패턴이 음각의 형태 즉, 요홈부(10a)의 형태인 것이 유리할 수 있다. 물론, 이러한 사항은 하나의 실시예에 불과하므로 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.
결과적으로 그라비아 롤(110)의 외면에는 패턴(도 2 참조)과, 도 3처럼 다수의 얼라인 마크(align mark)가 형성되는데, 본 실시예의 그라비아 롤 검사장치는 이러한 패턴과 얼라인 마크의 검사를 위해 마련된다.
특히, 본 실시예의 그라비아 롤 검사장치는 종래처럼 마스터 기판(master glass)을 사용하지 않더라도 그라비아 롤(110)의 얼라인 마크 위치 또는 패턴 등을 비롯하여 다양한 검사를 선택적으로 또는 일괄적으로 진행할 수 있어 공정 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있다. 이하, 그라비아 롤 검사장치의 각 구성에 대해 하나씩 살펴보도록 한다.
우선, 장치본체(100)는 본 실시예의 그라비아 롤 검사장치에서 외관을 형성한다.
도면에는 장치본체(100)가 단순히 박스(box) 형태로 개략적으로 도시되어 있지만 장치본체(100)에는 지면에는 지지되는 푸트(foot, 미도시)를 비롯하여 외관 케이싱(미도시)이 더 장착될 수 있다. 뿐만 아니라 장치본체(100)에는 진동을 저지시키는 제진수단 등이 더 갖춰질 수도 있다. 제진수단은 고무 패킹이나 현가 스프링 장치일 수 있다.
롤 그립퍼(120)는 장치본체(100)에 상호 이격되게 한 쌍으로 마련된다. 한 쌍의 롤 그립퍼(120)는 그라비아 롤(110)의 양쪽 롤 샤프트(111)를 회전 가능하게 그립핑한다.
그라비아 롤(110)의 양쪽 롤 샤프트(111)가 롤 그립퍼(120)에 그립핑되거나 그립핑 해제될 수 있도록 롤 그립퍼(120)는 회전식 혹은 덮개식의 착탈 구조를 가질 수 있다. 롤 그립퍼(120)에는 그라비아 롤(110)의 원활한 회전 운동을 유도하는 베어링(B)이 장착된다.
한 쌍의 롤 그립퍼(120) 중 어느 일측에는 도 3에 도시된 바와 같이, 롤 회전구동부(125)가 연결된다.
롤 회전구동부(125)는 롤 그립퍼(120)에 그립핑된 그라비아 롤(110)을 회전구동시키는 역할을 한다. 롤 회전구동부(125)는 모터(125a)와, 모터(125a)와 그라비아 롤(110)의 롤 샤프트(111)를 연결하는 커플링(125b)을 포함할 수 있다.
X축 이동 베드(130)는 장치본체(100)에 마련되어 장치본체(100) 상에서 그라비아 롤(110)의 길이 방향인 X축 방향(도 3 참조)을 따라 이동되는 구조체이다.
X축 이동 베드(130)는 실린더 등의 액추에이터로 적용될 수도 있고, 아니면 본 실시예처럼 리니어 모터(linear motor)로 적용될 수 있다. 속도 제어 등이 좀 더 세밀하고 정확해지기 위해서는 본 실시예처럼 리니어 모터로 X축 이동 베드(130)가 적용되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 경우, X축 이동 베드(130)에 검사 카메라(140), 원통도 측정모듈(160) 및 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b)이 모두 연결되어 X축 방향을 따라 이동되면서 해당 기능을 수행한다.
본 실시예처럼 하나의 X축 이동 베드(130) 상에 검사 카메라(140), 원통도 측정모듈(160) 및 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b)을 모두 연결시켜 함께 구동되는 경우, 한번의 동작으로 다양한 검사 요소들, 예컨대, 그라비아 롤(110)의 패턴 가공정도 또는 얼라인 마크 위치, 그라비아 롤(110)의 원통도 및 초기 영점(zero setting) 위치 등을 일괄적으로 검사할 수 있어 검사의 편의성이 증대되고 효율이 높아질 수 있다.
하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되지 않는다. 즉 검사 카메라(140), 원통도 측정모듈(160) 및 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b)이 개별적으로 혹은 몇몇끼리 연결되어 동작될 수도 있는데, 이러한 경우라면 그라비아 롤(110)의 패턴 가공정도 또는 얼라인 마크 위치, 그라비아 롤(110)의 원통도 및 초기 영점(zero setting) 위치 등을 선택적으로 검사할 수 있을 것이다.
검사 카메라(140)는 그라비아 롤(110)의 패턴(pattern, 도 2 참조)과 얼라인 마크(align mark, 도 3 참조)를 촬영하는 역할을 한다. 물론, 촬영된 영상은 별도의 제어부(미도시)로 전송되고 제어부를 통한 모니터링을 통해 그 위치가 검출될 수 있는데, 이러한 사항에 대해서는 도시를 생략하였다.
검사 카메라(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 그라비아 롤(110)의 패턴을 촬영하는 비전 카메라(141, vision camera)와, 비전 카메라(141)와는 별개로 마련되고, 그라비아 롤(110)의 얼라인 마크를 촬영하는 얼라인 카메라(142, align camera)를 포함한다.
물론, 하나의 카메라를 이용하여 그라비아 롤(110)의 패턴과 얼라인 마크 모두를 촬영하는 것을 고려해볼 수도 있고, 충분히 적용될 수도 있다.
하지만, 얼라인 마크에 비해 패턴의 형상은 매우 미세하기 때문에 통상적인 일반 카메라를 통해서는 패턴의 가공정도, 즉 품질을 명확하게 검사하기 곤란하다.
따라서 본 실시예의 경우, 비전 카메라(141)와 얼라인 카메라(142)를 개별적으로 마련하여 이들이 그라비아 롤(110)의 패턴 가공정도와 그라비아 롤(110)의 얼라인 마크 위치를 개별적으로 촬영하도록 하고 있는 것이다.
이러한 점으로 미루어 볼 때, 비전 카메라(141)에는 얼라인 카메라(142)에 비해 상대적으로 고화소의 렌즈가 적용될 수 있으며, 오토 포커싱(auto focusing)이 좀 더 세밀한 고가의 장비일 수 있다.
비전 카메라(141)와 얼라인 카메라(142)가 개별적으로 마련되기 때문에 이들을 개별적으로 X축 구동시키는 것을 고려해볼 수도 있지만 본 실시예의 경우, 효율을 고려하여 이들이 함께 X축 방향을 따라 이동되도록 하고 있다.
이를 위해, 본 실시예의 그라비아 롤 검사장치에는 카메라 연결부(150)가 마련된다.
카메라 연결부(150)는 X축 이동 베드(130) 상에 검사 카메라(140)를 연결시키는 역할을 하며, 이에 따라 검사 카메라(140)는 X축 이동 베드(130)에 의해 X축을 따라 이동되면서 그라비아 롤(110)의 패턴과 얼라인 마크를 촬영할 수 있다.
이러한 카메라 연결부(150)는 도 2에 도시된 바와 같이, X축에 교차되는 Y축 방향(도 2 참조)을 따라 검사 카메라(140)를 미세 구동시키는 제1 Y축 미세 구동부(151)와, 상하 방향인 Z축 방향(도 2 참조)을 따라 검사 카메라(140)를 미세 구동시키는 제1 Z축 미세 구동부(152)를 포함한다.
제1 Y축 미세 구동부(151)는 X축 이동 베드(130) 상에서 핸들(151a)의 조작 시 카메라 연결부(150) 전체를 지지하는 지지체(151b)를 Y축 방향으로 이동시키는 역할을 한다. 제1 Z축 미세 구동부(152)는 핸들(152a)의 조작 시 제1 Y축 미세 구동부(151)의 지지체(151b)에 연결된 슬라이더(152b)를 Z축으로 이동시키는 역할을 한다. 이러한 구조에서 비전 카메라(141)와 얼라인 카메라(142)는 슬라이더(152b)의 상부 영역에 착탈식으로 마련될 수 있다.
원통도 측정모듈(160)은 롤 그립퍼(120)에 그립핑된 그라비아 롤(110)을 기준으로 하여 검사 카메라(140)의 반대편 위치에 배치되어 그라비아 롤(110)에 대한 원통도를 측정한다.
여기서, 원통도란 진직 또는 진원을 모두 포함하는 용어일 수 있다. 예컨대, 그라비아 롤(110)의 측벽에 수평 라인(line)을 그라비아 롤(110)의 길이 방향인 X축 방향을 따라 긋는 경우, 수평 라인이 비뚤어지지 않게 그려진다면 진직 또는 진원이 규격에 맞는, 다시 말해 원통도가 규격에 맞는 상태라 할 수 있다.
원통도 측정모듈(160)은 그라비아 롤(110)의 측벽에 레이저를 조사하는 레이저 센서일 수 있으며, 이러한 레이저를 그라비아 롤(110)의 측벽에서 그라비아 롤(110)의 길이 방향인 X축 방향을 따라 조사함으로써 그라비아 롤(110)의 원통도 검사를 진행할 수 있다.
이때, 좀 더 정확한 원통도 검사가 진행되려면 그라비아 롤(110)의 쿼터 라인수평 지름 축선으로 레이저를 조사하는 것이 유리하다. 따라서 원통도 측정모듈(160) 역시 X축 이동 베드(130) 상에 연결될 때, 원통도 측정모듈(160)이 Y축 방향 또는 Z축 방향으로 이동될 수 있도록 원통도 측정모듈 연결부(170)가 더 갖춰질 수 있다.
이러한 원통도 측정모듈 연결부(170)는 도 2에 도시된 바와 같이, Y축 방향을 따라 원통도 측정모듈(160)을 미세 구동시키는 제2 Y축 미세 구동부(171)와, Z축 방향을 따라 원통도 측정모듈(160)을 미세 구동시키는 제2 Z축 미세 구동부(172)를 구비한다.
원통도 측정모듈 연결부(170) 역시, 앞서 설명한 카메라 연결부(150)와 유사한 구조를 가질 수 있다. 즉 제2 Y축 미세 구동부(171)는 X축 이동 베드(130) 상에서 핸들(171a)의 조작 시 원통도 측정모듈(160) 전체를 지지하는 지지체(171b)를 Y축 방향으로 이동시키는 역할을 하고, 제2 Z축 미세 구동부(172)는 핸들(172a)의 조작 시 제2 Y축 미세 구동부(171)의 지지체(171b)에 연결된 슬라이더(172b)를 Z축으로 이동시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 구조에서 원통도 측정모듈(160)은 슬라이더(172b)의 상부 영역에 착탈식으로 마련될 수 있다.
마지막으로, 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b)은 그라비아 롤(110)의 하부 영역에 배치되며, 그라비아 롤(110)이 롤 그립퍼(120)에 그립핑된 때 그라비아 롤(110)의 초기 영점(zero setting) 위치를 측정하는 역할을 한다.
본 실시예에서 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b) 역시 레이저 센서로 적용되고 있다. 따라서 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b)은 그라비아 롤(100)을 사이에 두고 양측에 한 쌍으로 배치되며, 하나의 롤 세팅용 측정모듈(180a)은 광(빛)이 발광되는 발광용으로, 다른 하나의 롤 세팅용 측정모듈(180b)은 발광된 광이 수광되는 수광용으로 적용될 수 있다.
이처럼 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b) 중 하나가 광의 발광용이고 다른 하나가 수광용임에 따라 그라비아 롤(110)의 하단부 영역으로 X축 방향을 따라 레이저를 조사하여 수광함으로써 가상의 이상적인 수평면에 대한 그라비아 롤(110)의 배치 정도를 검사할 수 있다.
물론, 이러한 검사는 그라비아 롤(110)을 롤 그립퍼(120)에 그립핑시키는 초기에 행해질 수 있다. 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b)에 의해서는 그라비아 롤(110)의 마모 정도도 함께 검사될 수 있다.
이러한 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b) 역시, 롤 세팅용 측정모듈 연결부(190)에 의해 X축 이동 베드(130) 상에서 Y축 방향 및 Z축 방향을 따라 이동 가능하게 연결된다.
롤 세팅용 측정모듈 연결부(190)는 도 2에 도시된 바와 같이, Z축 방향을 따라 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b)을 미세 구동시키는 제3 Z축 미세 구동부(191)와, θ축 방향으로 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b)을 미세 구동시키는 θ축 미세 구동부(192)를 구비한다.
본 실시예의 경우, 롤 세팅용 측정모듈 연결부(190)에 Y축 미세 구동부가 마련되지 않았으나 전술한 제1 및 제2 Y축 미세 구동부(151,172)와 유사한 구조로 적용될 수도 있을 것이며, 이러한 사항은 본 발명의 권리범위에 속한다 하여야 할 것이다.
제3 Z축 미세 구동부(191)는 X축 이동 베드(130)에 고정되는 Z축 고정체(191a)와, X축 핸들(191b)의 조작에 의해 Z축 고정체(191a)에 대해 Z축 방향으로 이동되는 Z축 이동체(191c)를 구비한다. 이에, X축 핸들(191b)을 돌리면 X축 이동 베드(130)에 고정되어 있는 Z축 고정체(191a)에 대해 Z축 이동체(191c)가 Z축 방향으로 이동되면서 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b)의 Z축 높이를 미세 조정할 수 있다.
θ축 미세 구동부(192) 역시, 제3 Z축 미세 구동부(191)와 유사한 구성을 가질 수 있다. 즉 θ축 미세 구동부(192)는 Z축 이동체(191c)에 고정되는 θ축 고정체(192a)와, θ축 핸들(192b)의 조작에 의해 θ축 고정체(192a)에 대해 θ축 방향으로 이동되는 θ축 이동체(192c)를 구비한다. 이에, θ축 핸들(192b)을 돌리면 Z축 이동체(191c)에 고정되어 있는 θ축 고정체(192a)에 대해 θ축 이동체(192c)가 θ축 방향으로 이동되면서 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b)의 θ축 방향을 미세 조정할 수 있다.
이러한 구성을 갖는 그라비아 롤 검사장치의 작용에 대해 설명한다.
우선, 검사 대상의 그라비아 롤(110)의 양쪽 롤 샤프트(111)가 한 쌍의 롤 그립퍼(120)에 그립핑되도록 한다. 그리고는 롤 회전구동부(125)의 모터(125a)를 동작시킨다. 그러면 롤 회전구동부(125)의 모터(125a)가 동작됨으로써 모터(125a)의 회전력이 커플링(125b)을 통해 그라비아 롤(110)로 전달됨으로써 그라비아 롤(110)이 회전한다.
다음, 롤 세팅용 측정모듈 연결부(190)를 위치별로 미세 조정한 후에, X축 이동 베드(130)를 X축 방향으로 이동시킨다.
그러면 롤 세팅용 측정모듈(180a,180b) 중 하나가 광의 발광용으로 다른 하나가 수광용으로 적용되어 있으므로 그라비아 롤(110)의 하단부 영역으로 X축 방향을 따라 광이 조사되어 수광됨으로써 가상의 이상적인 수평면에 대한 그라비아 롤(110)의 배치 정도를 검사할 수 있다. 즉 그라비아 롤(110)에 대한 초기 영점(zero setting) 위치를 측정할 수 있다. 이때는 그라비아 롤(110)의 마모 정도도 함께 검사될 수 있다.
이처럼 X축 이동 베드(130)가 X축 방향으로 이동되면, X축 이동 베드(130)에 연결되어 있는 비전 카메라(141)와 얼라인 카메라(142)가 함께 X축으로 이동되면서 그라비아 롤(110)의 패턴(pattern, 도 2 참조) 가공정도와 얼라인 마크(align mark, 도 3 참조) 위치를 촬영한다. 촬영된 정보는 제어부로 전송되어 신호 처리됨에 따라 패턴 가공정도 및 얼라인 마크의 위치가 검사될 수 있다.
그라비아 롤(110)의 패턴과 얼라인 마크의 촬영 시 그라비아 롤(110)의 반대편에서는 원통도 측정모듈(160)이 X축 이동 베드(130)를 따라 X축 방향으로 이동되면서 그라비아 롤(110)로 레이저를 조사하여 그라비아 롤(110)의 원통도를 검사하게 된다.
이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예의 그라비아 롤 검사장치에 따르면, 종래처럼 마스터 기판(master glass)을 사용하지 않더라도 그라비아 롤(110)의 얼라인 마크(align mark) 위치 또는 패턴(pattern) 가공정도 등의 다양한 검사를 선택적으로 또는 일괄적으로 진행할 수 있어 공정 로스(loss) 발생을 감소시킬 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 장치본체 110 : 그라비아 롤
120 : 롤 그립퍼 125 : 롤 회전구동부
130 : X축 이동 베드 140 : 검사 카메라
141 : 비전 카메라 142 : 얼라인 카메라
150 : 카메라 연결부 151 : 제1 Y축 미세 구동부
152 : 제1 Z축 미세 구동부 160 : 원통도 측정모듈
170 : 원통도 측정모듈 연결부 171 : 제2 Y축 미세 구동부
172 : 제2 Z축 미세 구동부 180a,180b : 롤 세팅용 측정모듈
190 : 롤 세팅용 측정모듈 연결부 191 : 제3 Z축 미세 구동부
192 : θ축 미세 구동부

Claims (12)

  1. 장치본체;
    상기 장치본체에 상호 이격되게 한 쌍으로 마련되며, 레지스트가 도포되는 패턴(pattern)과 다수의 얼라인 마크(align mark)가 외면에 형성되는 그라비아 롤(gravure roll)이 회전 가능하게 그립핑되는 롤 그립퍼(roll gripper);
    상기 롤 그립퍼와 이격된 위치에서 상기 장치본체에 마련되어 상기 그라비아 롤의 패턴 또는 얼라인 마크를 촬영하는 검사 카메라;
    상기 장치본체에 마련되어 상기 장치본체 상에서 상기 그라비아 롤의 길이 방향인 X축 방향을 따라 이동되는 X축 이동 베드;
    상기 X축에 교차되는 Y축 방향을 따라 상기 검사 카메라를 미세 구동시키는 제1 Y축 미세 구동부와, 상하 방향인 Z축 방향을 따라 상기 검사 카메라를 미세 구동시키는 제1 Z축 미세 구동부를 구비하며, 상기 X축 이동 베드 상에 상기 검사 카메라를 연결시키는 카메라 연결부; 및
    상기 롤 그립퍼에 그립핑된 상기 그라비아 롤을 기준으로 하여 상기 검사 카메라의 반대편 위치에 배치되어 그라비아 롤에 대한 원통도를 측정하는 원통도 측정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비아 롤 검사장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검사 카메라는,
    상기 그라비아 롤의 패턴을 촬영하는 비전 카메라(vision camera); 및
    상기 비전 카메라와는 별개로 마련되고, 상기 그라비아 롤의 얼라인 마크를 촬영하는 얼라인 카메라(align camera)를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비아 롤 검사장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비전 카메라에는 상기 얼라인 카메라에 비해 상대적으로 고화소의 렌즈가 적용되는 것을 특징으로 하는 그라비아 롤 검사장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Y축 방향을 따라 상기 원통도 측정모듈을 미세 구동시키는 제2 Y축 미세 구동부와, 상기 Z축 방향을 따라 상기 원통도 측정모듈을 미세 구동시키는 제2 Z축 미세 구동부를 구비하며, 상기 X축 이동 베드 상에 상기 원통도 측정모듈을 연결시키는 원통도 측정모듈 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비아 롤 검사장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 그라비아 롤의 하부 영역에 배치되며, 상기 그라비아 롤이 상기 롤 그립퍼에 그립핑된 때 상기 그라비아 롤의 초기 영점(zero setting) 위치를 측정하는 롤 세팅용 측정모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비아 롤 검사장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 X축 이동 베드 상에 상기 롤 세팅용 측정모듈을 연결시키는 롤 세팅용 측정모듈 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비아 롤 검사장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 롤 세팅용 측정모듈 연결부는,
    상기 Z축 방향을 따라 상기 롤 세팅용 측정모듈을 미세 구동시키는 제3 Z축 미세 구동부; 및
    상기 롤 세팅용 측정모듈 연결부는 θ축 방향으로 상기 롤 세팅용 측정모듈을 미세 구동시키는 θ축 미세 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비아 롤 검사장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 Z축 미세 구동부는,
    상기 X축 이동 베드에 고정되는 Z축 고정체; 및
    X축 핸들의 조작에 기초하여 상기 Z축 고정체에 대해 Z축 방향으로 이동되는 Z축 이동체를 포함하며,
    상기 θ축 미세 구동부는,
    상기 Z축 이동체에 고정되는 θ축 고정체; 및
    θ축 핸들의 조작에 기초하여 상기 θ축 고정체에 대해 θ축 방향으로 이동되는 θ축 이동체를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비아 롤 검사장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 롤 세팅용 측정모듈은 상기 그라비아 롤을 사이에 두고 양측에 한 쌍으로 배치되되 하나의 롤 세팅용 측정모듈은 발광용이고, 다른 하나의 롤 세팅용 측정모듈은 수광용인 것을 특징으로 하는 그라비아 롤 검사장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 롤 그립퍼 중 어느 한 쪽에 연결되어 상기 롤 그립퍼에 그립핑된 상기 그라비아 롤을 회전구동시키는 롤 회전구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비아 롤 검사장치.
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