KR20060032857A - 잉크젯 프린팅 장치 및 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치조절방법 - Google Patents

잉크젯 프린팅 장치 및 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치조절방법 Download PDF

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KR20060032857A
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inkjet
inkjet printing
ink
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최상진
오종한
이승황
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Abstract

본 발명은 잉크젯 프린팅 장치 및 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법 에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 잉크젯 헤드의 위치를 목표위치에 정확하게 일치시킬 수 있는 잉크젯 프린팅 장치 및 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 자동으로 잉크젯 헤드의 위치를 조절할 수 있는 잉크젯 프린팅 장치 및 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법을 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명은 위치이동이 가능한 설치대에 고정되고, 잉크를 토출하기 위한 노즐을 구비하는 잉크젯 헤드를 가지는 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법에 있어서, 상기 잉크젯 헤드를 목표위치로 이동시켜 인쇄하고, 인쇄대상물의 잉크액적을 촬영하여 잉크액적의 위치와 목표위치간의 오차를 연산하고, 연산된 오차를 보정하기 위한 방향으로 상기 잉크젯 헤드를 이동시킨다.

Description

잉크젯 프린팅 장치 및 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법{ A ink-jet printing apparatus and a head position adjustment method of the ink-jet printing apparatus}
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치를 도시한 사시도이다.
도2는 도1의 잉크젯 프린팅 장치에서 헤드부를 상세하게 도시한 도면이다.
도3은 도1에 나타낸 잉크젯 프린팅 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도4는 도1에 나타낸 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법을 도시한 흐름도이다.
도5 및 도6은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법을 도시한 개념도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
10:테이블 20:헤드부
21:제1리니어 모터 22:카메라
23:지지대 24:헤드 설치대
25a:레드 잉크젯 헤드 25b:그린 잉크젯 헤드
25c:블루 잉크젯 헤드 26:제1회전모터
27:미세위치 조절기 30:스테이지부
31:스테이지 32:제2회전모터
33:제2리니어 모터
본 발명은 잉크젯 프린팅 장치 및 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄대상물에 따라 잉크젯 헤드의 위치를 인쇄에 적합한 위치로 조절할 수 있는 잉크젯 프린팅 장치 및 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법에 관한 것이다.
일반적으로 칼라필터는 디스플레이 장치에서 원하는 색을 구현하기 위해 필수적으로 사용되는 요소로, LCD(:액정디스플레이-이하에서 LCD라 한다) 패널 등에 사용된다. 대부분의 디스플레이 장치는 칼라필터가 없는 상태에서 흑백만을 나타낼 수 있으며, R(red), G(green), B(blue)의 세 가지 색을 갖는 칼라필터에 의해 원하는 색을 표현할 수 있게 된다. LCD패널의 각 픽셀(pixel)은 R, G, B 3개의 서브픽셀을 가지는데 각 서브픽셀에 비춰지는 빛의 양에 따라 픽셀의 색이 결정된다.
한편, 잉크젯 프린팅 장치는 잉크를 다수의 노즐에서 분사하여 인쇄를 수행하는 장치로, 소음이 적고 컬러인쇄가 가능하여 널리 사용되고 있다. 이러한 잉크젯 프린팅 장치에서 헤드는 인쇄명령에 따라 인쇄대상에 화상을 형성하기 위하여 잉크를 분사하는 핵심장치인데 잉크의 분사를 위해 다수개의 노즐을 구비한다.
통상 칼라필터를 생산하기 위해 잉크젯 프린팅 장치를 주로 사용하는데, 잉크젯 헤드에서 토출된 잉크가 칼라필터에 형성된 각 서브픽셀의 캐비티(Cavity) 속으로 정확히 투입되기 위해서는 잉크 토출시 잉크젯 헤드의 노즐위치가 각 서브픽셀의 캐비티에 대응되는 위치에 있어야 한다. 만약 잉크젯 헤드의 노즐위치와 각 서브픽셀의 캐비티 위치가 정확하게 일치하지 않으면 잉크는 잘못된 위치에 분사되어 칼라필터의 불량이 발생되므로 양자의 위치를 일치시키는 과정은 칼라필터의 생산성 향상에 있어 중요한 요소가 된다.
종래의 잉크젯 프린팅 장치는 미국 특허공보US 6,565,206호에 개시된 바와 같이 R(레드),G(그린),B(블루) 세 종류의 잉크젯 헤드(204a,204b,204c)가 하나의 헤드 마운트(55a)에 마련된 잉크젯 프린팅 장치에서 복수의 미동나사(218,222)를 회전시킴에 의해 각각의 헤드가 θ방향 회전운동과 일방향으로의 직선운동이 가능하도록 한다. 즉 각각의 헤드는 2자유도의 운동이 가능하게 설치되어 있으며, 이에 의해 각 헤드들의 위치를 조절할 수 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법은 각 잉크젯 헤드의 위치를 조절할 때 2개의 조절변수(잉크젯 헤드의 회전위치를 조절하는 회전위치 조절변수와 잉크젯 헤드의 길이 방향의 위치를 조절하는 선형위치 조절변 수)만을 가져 잉크젯 헤드의 위치를 수 마이크론 이하로 정밀하게 조절하는데 한계가 있는 문제점이 있었다.
또한, 사용자가 수동으로 미동나사를 이용하여 잉크젯 헤드의 위치를 조절하므로 미세한 조절이 힘들뿐만 아니라 불편한 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 잉크젯 헤드의 위치를 목표위치에 정확하게 일치시킬 수 있는 잉크젯 프린팅 장치 및 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 자동으로 잉크젯 헤드의 위치를 조절할 수 있는 잉크젯 프린팅 장치 및 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 위치이동이 가능한 설치대에 고정되고, 잉크를 토출하기 위한 노즐을 구비하는 잉크젯 헤드를 가지는 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법에 있어서, 상기 잉크젯 헤드를 목표위치로 이동시켜 인쇄하고, 인쇄대상물의 잉크액적을 촬영하여 잉크액적의 위치와 목표위치간의 오차를 연산하고, 연산된 오차를 보정하기 위한 방향으로 상기 잉크젯 헤드를 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 잉크액적의 위치와 목표위치간의 오차는 잉크액적의 중앙점과 인쇄대상물인 평판디스플레이패널의 서브픽셀 중앙점간의 거리차인 것을 특징으로 한 다.
또한 상기 연산된 오차를 보정하기 위해 상기 잉크젯 헤드를 선형이동시키거나 회전이동시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 연산된 오차를 보정하기 위해 상기 인쇄대상물이 위치하는 스테이지를 선형이동시키거나 회전이동시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 잉크젯 헤드를 목표위치로 이동시키는 과정은 상기 잉크젯 헤드에 형성된 노즐간의 간격이 상기 인쇄대상물인 평판디스플레이패널의 서브픽셀 중앙점 중에서 임의의 두 지점간의 거리와 일치하게 되도록 상기 잉크젯 헤드를 회전이동시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 설치대에 고정된 잉크젯 헤드와, 상기 설치대를 회전이동시키는 제1회전구동부와, 상기 설치대를 선형이동시키는 제1선형구동부와, 인쇄대상물을 위치시키기 위한 스테이지와, 상기 스테이지를 회전이동시키는 제2회전구동부와, 상기 스테이지를 선형이동시키는 제2선형구동부를 포함하는 포함한다.
또한 상기 잉크젯 프린팅 장치는 상기 잉크젯 헤드의 위치가 목표위치가 되도록 1차 위치보정을 하고, 보정된 위치와 목표위치간의 오차를 연산하여 2차 위치보정을 하도록 각 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부는 상기 2차보정을 위해 상기 제1 및 제2회전구동부, 제1 및 제2선형구동부 중에서 적어도 하나의 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 설치대와 상기 스테이지는 서로 교차하는 방향으로 선형이동하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 도1에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치는 테이블(10)과, 복수의 잉크젯 헤드를 가지는 헤드부(20)와, 인쇄할 LCD패널을 위치시킬 스테이지부(30)를 포함한다.
헤드부(20)는 제1리니어 모터(21)의 이동자(21a) 일측에 결합되어 있으며, 제1리니어 모터의 이동자(21a)는 양측의 지지대(23) 위에 가로방향으로 설치된 제1리니어 모터 고정자(21b)의 상부에서 이동하므로 제1리니어 모터(21)의 동작에 따라 헤드부(20)가 좌우방향으로 이동할 수 있다. 또, 헤드부(20)의 측면에는 LCD패널의 인쇄상태를 촬영하기 위한 카메라(22)가 설치된다.
스테이지부(30)는 인쇄대상인 LCD패널을 위치시키기 위한 스테이지(31)와, 스테이지(31)를 회전시키기 위해 스테이지(31)의 하부에 설치된 제2회전모터(32)를 가진다. 이 때 스테이지부(30)는 전후방향으로 설치된 제2리니어 모터의 고정자(33b) 상부에서 이동하는 제2리니어 모터의 이동자(33a)에 결합되며, 제2리니어 모터(33)의 동작에 따라 전후방향으로 이동할 수 있다.
헤드부(20)는 도2에 도시된 바와 같이 잉크젯 헤드를 탑재하기 위한 헤드 설치대(24)와, 헤드 설치대(24)에 장착된 복수의 잉크젯 헤드(25a,25b,25c)와, 헤드 설치대(24)를 회전시키기 위한 제1회전모터(26)를 구비한다. 각 헤드(25a,25b,25c)는 하부에 복수의 노즐을 구비하며, 헤드 설치대(24)에 마련된 헤드설치공(미도시)에 삽입설치된다.
본 실시예의 잉크젯 프린팅 장치에는 다수의 잉크젯 헤드를 설치할 수 있으 나 본 명세서에서는 레드잉크를 분사하는 레드 잉크젯 헤드(25a), 그린 잉크를 분사하는 그린 잉크젯 헤드(25b), 블루잉크를 분사하는 블루 잉크젯 헤드(25c)를 구비하는 잉크젯 프린팅 장치를 예시한다.
또, 헤드 설치대(24)에는 복수의 미세위치 조절기(27)가 마련되는데 각 미세위치 조절기(27)를 회전시키면 레드 및 블루 잉크젯 헤드(25a,25c)가 선형방향으로 이동한다.
도3에 도시한 바와 같이 도1 및 도2에 도시한 잉크젯 프린팅 장치는 도1 및 도2에 도시한 장치외에 각 잉크젯 헤드 노즐에서의 분사여부나 분사시간 등을 조절하는 분사부(42)와, 사용자가 제어명령을 입력하기 위한 입력부(41)와, 각종 장치들을 제어하는 마이컴(40)을 포함한다.
도4 내지 도6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법을 설명한다. LCD패널의 칼라필터를 인쇄하기 위해 사용자는 LCD패널을 스테이지(31)에 위치시키고 헤드위치를 조절한다. 헤드위치를 조절하기 위해 사용자는 먼저 노즐피치와 픽셀피치간의 거리가 동일한지를 확인한다. 이 때 노즐피치는 잉크젯 헤드의 노즐간 간격을 의미하고, 픽셀피치(PP)는 동일한 색의 잉크로 인쇄되는 서브픽셀의 열간 간격을 의미한다.
만약 노즐피치와 LCD패널의 픽셀피치가 동일하다면 잉크젯 헤드(25a,25b,25c)의 노즐라인과 레드, 그린, 블루 서브픽셀이 반복되는 서브픽셀라인을 평행하게 하여 인쇄를 수행한다. 그러나 노즐피치와 LCD패널의 픽셀피치가 동일하지 않다면 잉크젯 헤드의 노즐위치와 목표위치인LCD패널의 서브픽셀위치(보다 정 확하게는 서브픽셀의 중앙점)가 일치하도록 잉크젯 헤드의 위치를 조절하여야 한다.
잉크젯 헤드(25a,25b,25c)의 위치조절시에 사용자는 먼저 잉크젯 헤드의 위치를 러프(rough)하게 보정하기 위해 노즐피치와 픽셀피치에 따른 잉크젯 헤드(25a,25b,25c)의 회전각을 연산하여 연산된 회전각만큼 잉크젯 헤드(25a,25b,25c)를 회전시킨다(50). 이 때의 회전각의 크기는 노즐피치가 서브픽셀 중앙점 중에서 임의의 두 지점간의 거리와 일치하게 되도록 설정되며, COS(픽셀피치/노즐피치)가 된다. 즉, 도5에서 예시한 바와 같이 잉크젯 헤드(25a,25b,25c)의 최초 위치에서 노즐피치(NP)와 LCD패널(70)의 픽셀피치(NP)가 일치하지 않으면 제1회전모터(26)를 구동하여 잉크젯 헤드를 소정각도(a)로 회전시킴으로써 각 노즐위치와 서브픽셀의 위치가 러프하게 매치되도록 한다.
잉크젯 헤드(25a,25b,25c)의 위치가 러프하게 보정되면 각 노즐에서 잉크를 분사하여 LCD패널을 인쇄한다(52). 그리고 카메라(22)를 이용하여 LCD패널의 잉크액적과 서브픽셀을 촬영한다(54). 카메라(22)에서 촬영된 LCD패널의 영상이 마이컴(40)으로 전달되면 마이컴(40)은 LCD패널의 영상을 분석하여 잉크액적의 좌표와 각 서브픽셀의 좌표를 확인한다.
그리고 도6에 도시한 바와 같이 서브픽셀 중앙점과 잉크액적과의 거리오차를 연산한다(56). 도6에서는 편의상 가로방향을 X방향, 세로방향을 Y방향으로 설정하며, 헤드부(20)가 제1리니어모터(21)의 구동에 의해 X방향으로 이동하고, 스테이지부(30)가 제2리니어모터(33)의 구동에 의해 Y방향으로 이동하는 것으로 본다.
도6을 참조하면 LCD패널(70)에서 인쇄가 시작되는 서브픽셀라인과 인쇄가 종료되는 서브픽셀라인의 각 서브픽셀 중앙점과 잉크액적이 서로 일치하지 않고 있다. 즉, 인쇄가 시작되는 서브픽셀라인의 가장 위쪽에 위치한 레드 서브픽셀은 서브픽셀 중앙점과 잉크액적 사이에 X1, Y1의 거리오차가 있고, 그린 서브픽셀은 X2,Y2의 거리오차가 있으며, 블루 서브픽셀은 X3,Y3의 거리오차가 있다. 마찬가지로 인쇄가 종료되는 서브픽셀라인의 가장 위쪽에 위치한 레드 서브픽셀은 서브픽셀 중앙점과 잉크액적 사이에 X1’,Y1’의 거리오차가 있고, 그린 서브픽셀은 서브픽셀 중앙점과 잉크액적 사이에 X2’,Y2’의 거리오차가 있으며, 블루 서브픽셀은 서브픽셀 중앙점과 잉크액적 사이에 X3’,Y3’의 거리오차가 있다.
카메라(22)를 통해 캡쳐된 영상의 좌표를 통해 이러한 오차들이 연산되면 오차들을 보정할 보정값을 계산한다. 보정값은 잉크젯 프린팅 장치의 사양에 따라 달라질 수 있으며, 본 실시예에서는 아래와 같은 보정값을 예시한다.
Δx(X방향의 보정값)=-X1
Δy(Y방향의 보정값)=-Y2
Δθ(잉크젯 헤드의 회전방향 보정값)={(Y1+ΔY)-(Y3+ΔY)}*K(상수)
=(Y1-Y3)*K
Δt(스테이지의 회전방향 보정값)=(|Y1-Y1’|+|Y2-Y2’|+|Y3-Y3’|)/3
위와 같은 보정값이 연산되면 헤드부(20) 또는 스테이지부(30)를 이동시켜 잉크젯 헤드(25a,25b,25c)나 스테이지(31)의 위치를 보정값 만큼 변경함으로써 잉크젯 헤드(25a,25b,25c)의 각 노즐이 LCD패널의 서브픽셀에 매치되도록 한다. 이 때 Δx방향의 위치보정을 위해 제1리니어 모터(21)를 구동시키고, Δy방향의 위치보정을 위해 제2리니어 모터(33)를 구동시킨다. 또한, Δθ방향의 위치보정을 위해 제1회전모터(26)를 구동시키고, Δt방향의 위치보정을 위해 제2회전모터(32)를 구동시킨다.
그리고 각 잉크젯 헤드(25a,25b,25c)의 위치보정이 완료되면 LCD패널에 대한 인쇄를 수행한다.
본 실시예에서는 잉크젯 헤드의 위치보정을 위해 제1 및 제2리니어 모터(21,33)와 제1 및 제2회전모터(26,32)를 이용하는 방법을 도시하였으나 잉크젯 헤드(25a,25b,25c)의 위치보정은 미세위치 조절기(27)를 이용할 수도 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 잉크젯 헤드의 위치보정을 위해 헤드부 및 스테이지부를 다양한 방향으로 이동시킬 수 있어 수 마이크론 이하의 위치오차를 보상하므로 LCD패널의 정확한 위치에 잉크를 분사할 수 있다.
또한, 위치오차의 연산 및 보정을 자동으로 수행하므로 잉크젯 헤드의 위치보정이 용이하고, 종전에 비해 보다 정확한 위치보정이 가능해진다.

Claims (9)

  1. 위치이동이 가능한 설치대에 고정되고, 잉크를 토출하기 위한 노즐을 구비하는 잉크젯 헤드를 가지는 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드를 목표위치로 이동시켜 인쇄하고,
    인쇄대상물의 잉크액적을 촬영하여 잉크액적의 위치와 목표위치간의 오차를 연산하고,
    연산된 오차를 보정하기 위한 방향으로 상기 잉크젯 헤드를 이동시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잉크액적의 위치와 목표위치간의 오차는 잉크액적의 중앙점과 인쇄대상물인 평판디스플레이패널의 서브픽셀 중앙점간의 거리차인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연산된 오차를 보정하기 위해 상기 잉크젯 헤드를 선형이동시키거나 회전이동시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연산된 오차를 보정하기 위해 상기 인쇄대상물이 위치하는 스테이지를 선형이동시키거나 회전이동시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법
  5. 제1항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드를 목표위치로 이동시키는 과정은 상기 잉크젯 헤드에 형성된 노즐간의 간격이 상기 인쇄대상물인 평판디스플레이패널의 서브픽셀 중앙점 중에서 임의의 두 지점간의 거리와 일치하게 되도록 상기 잉크젯 헤드를 회전이동시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 장치의 헤드위치 조절방법
  6. 설치대에 고정된 잉크젯 헤드와,
    상기 설치대를 회전이동시키는 제1회전구동부와,
    상기 설치대를 선형이동시키는 제1선형구동부와,
    인쇄대상물을 위치시키기 위한 스테이지와,
    상기 스테이지를 회전이동시키는 제2회전구동부와,
    상기 스테이지를 선형이동시키는 제2선형구동부를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치
  7. 제6항에 있어서,
    상기 잉크젯 프린팅 장치는 상기 잉크젯 헤드의 위치가 목표위치가 되도록 1차 위치보정을 하고, 보정된 위치와 목표위치간의 오차를 연산하여 2차 위치보정을 하도록 각 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 장치
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 2차보정을 위해 상기 제1 및 제2회전구동부, 제1 및 제2선형구동부 중에서 적어도 하나의 구동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 장치
  9. 제6항에 있어서,
    상기 설치대와 상기 스테이지는 서로 교차하는 방향으로 선형이동하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 장치
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