KR20130094982A - 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤장치 및 그 방법 - Google Patents

롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자회로를 중첩인쇄하도록 다수의 인쇄유닛이 설치된 롤투롤 윤전인쇄기에 관한 것이다.
상세하게는 다수의 인쇄유닛에서 중첩인쇄되는 전자회로가 정확한 중첩인쇄를 할 수 있도록 서로 상이한 레지스터 마크를 제공하고, 이를 이용하여 중첩인쇄되는 횟수를 확인하고, 이를 이용하여 비전컨트롤시스템에 등록되어 있는 프로그램을 이용하여 자동 페이징하고, 가늠맞춤 함으로서 중첩인쇄의 품질향상 및 확인을 용이하게 실시할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 정확한 중첩인쇄를 할 수 있도록 하는 서로 상이한 레지스터 마크 및 마킹 방법을 제공하고, 이러한 레지스터 마크를 이용하여 가늠맞춤장치와 가늠맞춤방법을 제공한 것이다.

Description

롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤장치 및 그 방법{Register marking method and its device for Printed Electronics on Roll-to-Roll gravure offset printing press}
본 발명은 전자회로를 중첩인쇄하도록 다수의 그라비어 오프셋 인쇄유닛이 설치된 롤투롤 윤전인쇄기에서의 정밀한 가늠맞춤 인쇄를 위한 가늠맞춤장치와 그 방법에 관한 것이다.
일반 이미지 인쇄기술은 인쇄물이 사람의 시각을 대상으로 하기 때문에 시각의 분별 가능 해상도(100㎛ 내외)에 비추어 각 인쇄유닛으로부터 인쇄된 각 색의 가늠정밀도가 100㎛ 내외이면 만족스러운 고급인쇄로 취급된다. 그러나 그라비어오프셋 윤전인쇄기술에 의한 인쇄가능해상도(10㎛ 내외)를 활용한 전자회로 인쇄의 가늠정밀도는 10㎛ 보다 작아야 하기 때문에 일반 이미지 인쇄기술이 제공하는 가늠맞춤 기술로는 요구되는 중첩인쇄의 전자소자를 구현할 수 없음으로 새로운 방식의 레지스터 마크, 가늠맞춤 방법 및 장치가 요구된다.
본 발명에 연관된 배경기술은 본 출원인에 의하여 아래와 같이 다양한 기초 배경기술이 제공되어 있다.
본 출원인에 의해 제공된 특허등록번호 제10-0634327호(등록일 2006.10.09.)의 롤-투-롤 윤전인쇄방식을 이용한 전자소자의 제조방법 및 그 제조장치(특허문헌 1)와, 특허공개번호 제10-2009-112374호의 인쇄위치 보정장치를 갖는 전자소자 인쇄시스템(특허문헌 2)을 기초 배경기술로 한다.
상기 특허등록번호 제10-0634327호(등록일 2006.10.09.)의 롤-투-롤 윤전인새방식을 이용한 전자소자의 제조방법 및 그 제조장치(특허문헌 1)에서는 중저급 가격대의 전자소자를 공급할 수 있도록 플렉시블한 인쇄용지상에 롤-투-롤 윤전인쇄방식에 의해 전자회로를 인쇄함으로써 전자소자를 경제적으로 제조할 수 있으면서 생산성을 높일 수 있는 롤-투-롤 윤전신쇄방식을 이용한 전자소자의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 기술이 제공되어 있다.
이러한 종래기술인 롤투롤 윤전인쇄방식의 윤전인쇄기는 도 1과 같이 언와인더(UW)에 감겨 있는 피인쇄물(인쇄용지; a)이 다수의 인쇄유닛(PU)을 통과하여 리와인더(RW)에 감기고, 상기 다수의 인쇄유닛(PU)을 통과하는 피인쇄물(a)은 전자회로가 중첩인쇄되게 된다.
상기 인쇄유닛(PU)에는 도 2와 같이 미세패턴 잉크를 그라비어 제판의 판실린더(21)에서 잉크를 공급받아 닥터로 걸러 낸 다음 패턴요부의 잉크만 탄성고부가 피복된 블랑켓실린더(22)에 전이되고, 이를 피막만 약간 송풍으로 건조시켜 피인쇄물(인쇄용지; a)에 인쇄된다.
상기 블랑켓실린더(22)에 판실린더(21)의 잉크가 전이되고, 상기 블랑켓실린더(22)에 전이된 패턴요부의 잉크가 피인쇄물(인쇄용지; a)에 인쇄되도록 블랑켓실린더(22)와 가압실린더(23)에는 가압장치가 각각 설치되어 있다.
이러한 상기 롤투롤 윤전인쇄방식의 윤전인쇄기는 기존 인-라인 구조의 다색 이미지 인쇄에서 채택하고 있지 않은 그라비어 오프셋 방식의 인쇄유닛(PU)을 복수로 사용하고 있다. 상기 인쇄유닛(PU)은 그라비어 인쇄방식으로부터 제판상의 장점인 높은 해상도와 넓은 범위의 잉크량 포밍 조절능력을 이용하고, 패드 인쇄방식으로부터 고무자체의 유연성과 고무표면의 독특한 잉크전이 특성을 그 장점으로 활용하고 있어서 3차원 구조의 전자회로소자의 각 구성회로패턴을 한 인쇄유닛에서 하나씩 맡아 앞선 잉크층을 뭉기지 않고 겹쳐 인쇄 가능하도록 하여 결과적으로 한 인쇄기에서 전자소자를 모두 일관되게 완성할 수 있게 하였던 것이다.
그러나 피인쇄물(인쇄용지; a)이 다수의 인쇄유닛(PU)을 순차적으로 경유하는 과정에서 기계적인 결합이나 피인쇄물(인쇄용지; a)에 작용하는 장력으로 인한 피인쇄물(인쇄용지; a)의 변형과 같은 다양한 이유로 인하여 제1인쇄유닛(PU1)과 제2인쇄유닛(PU2) 및 제3인쇄유닛(PU3)에서 인쇄되는 인쇄층이 서로 어긋나는 경우가 발생하게 되는데, 종래에는 이러한 인쇄층의 인쇄편차를 보정하기 위한 보정수단이 마련되어 있지 않아 인쇄품질의 저하 및 정밀인쇄가 어려운 단점이 있으며, 상기 특허문헌 1에서 제공하고 있는 기술은 그라비어 오프셋 방식의 인쇄유닛을 다수로 사용한 롤-투-롤 윤전인쇄방식의 인쇄기의 구성과 인쇄유닛의 구성 및 인쇄방법에 대해서만 설명하고 있을 뿐이어서 전체적 인쇄공정에 필요한 중첩인쇄의 가늠맞춤 기술에 대하여 보완기술이 요구되고 있었다.
또한, 국내 공개특허공보 제10-2009-112374호에서는 피인쇄물(인쇄용지; a)상에 인쇄되는 다수의 레지스터를 인쇄한 후 상기 레지스터를 카메라가 인식하여 다수의 인쇄유닛에서 인쇄된 인쇄층의 어긋난 정도를 파악하도록 하고, 이후 제판실린더를 X방향(실린더 축방향 즉, 인쇄용지의 폭방향) 또는 Y방향(인쇄용지 진행방향)으로 어긋난 오차만큼 X방향 조정기와 Y방향 조정기로 이동시켜 일치시키는 기술이 제공되어 있다.
그러나 이러한 종래기술의 경우 다음과 같은 문제점이 있다.
종래기술인 일반 이미지 인쇄의 대표적인 가늠마춤기술은 다수의 인쇄유닛에 의한 레지스터마크의 인쇄가 모두 끝난 다음 최종적으로 하나의 카메라로 모아진 마크를 식별하고, 에러를 판단하여 각 판실린더의 구동을 조정하는 방식으로써 빠른 시간 내에 정밀한 가늠마춤이 어러운 단점이 있다.
또한, 인쇄시 인쇄용지(웹)에 가해지는 장력에 의하여 일정방향(예를 들어 폭방향 또는 진행(길이)방향)으로 미세하게 줄어들거나 늘어남에 따라 레지스터마크가 고정부착된 카메라의 인식범위를 벗어나는 현상에 의하여 움직인 레지스터마크를 수동으로 카메라센서의 위치를 수정하거나, 카메라 셔터의 가동위치를 수정시켜야 하는 불편을 초래하는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 국내 등록특허공보 제10-0634327호(등록일 2006.10.09.) 특허문헌 2: 국내 공개특허공보 제10-2009-112374호(공개일 2009.10.28.)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명은 상기 이미지인쇄의 가늠맞춤기술이 미세패턴의 인쇄전자를 윤전인쇄하기에는 정확성이 미흡하여 전자소자 윤전인쇄를 위한 새로운 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
즉, 이미지인쇄에서와 달리 수십 마이크로미터의 선폭 크기로 독특하게 디자인한 각 각 다른 모양의 레지스터 마크를 이용하여 인쇄정밀도와 가늠맞춤 정밀도를 제공하고자 한다.
다음 인쇄유닛에서 인쇄하기 위하여 건조시키기 전에 인쇄 직후 짧은 거리에 장치한 각각의 인쇄유닛에 설치된 고정밀 카메라로 레지스터 마크를 촬영하여 최단 시간의 이미지프로세싱으로 비전컨트롤시스템의 되먹임 조정을 받아 편차를 해소함으로써 수 마이크로미터 수준의 정확한 인쇄 맞춤이 가능하도록 하는 미세조정의 가늠맞춤 기술을 확보하고자 한다.
또한, 본 발명은 인쇄가 진행됨에 따라 인쇄용지(웹)에 가해지는 장력에 의하여 레지스터마크가 카메라센서가 인식하는 안전범위를 벗어나는 경우 자동으로 레지스터마크가 카메라센서가 인식하는 안전범위 내에 들어오도록 하는 가늠맞춤방법을 제공하고자 한다.
상기에 제시된 해결과제를 달성하기 위한 본 발명인 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤장치는, 다수의 인쇄전자 인쇄유닛이 설치된 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기에 있어서, 상기 전자인쇄층의 중첩인쇄 정확성을 판단하고, 조정을 위하여 각각의 인쇄유닛에서는 상이한 형상의 레지스터 마크를 각각 인쇄하고, 상기 인쇄된 레지스터 마크를 이용하는 가늠맞춤장치는, 기준 레지스터 마크(L1)를 인쇄하는 제1 인쇄유닛(PU#1)을 제외한 나머지 인쇄유닛(PU#n)에 설치된 인쇄되는 레지스터 마크와 기준 레지스터 마크를 촬영하여 한 장면으로 담아내는 카메라장치와; 상기 카메라장치를 판실린더의 축과 평행하게 이동시켜 카메라장치의 위치를 조정하는 카메라 구동장치와; 상기 카메라장치와 카메라 구동장치와 전기적으로 연결되어 기준 레지스터 마크(L1)와 바로 인쇄된 레지스터 마크가 함께 한 장면으로 촬영되도록 카메라장치와 카메라 구동장치를 제어하는 비전컨트롤시스템과; 상기 비전컨트롤시스템과 전기적으로 연결되어 필요한 데이터의 입력/출력 가능한 디스플레이장치를 포함하며,
상기 비전컨트롤시스템은, 카메라장치에서 촬영되는 기준 레지스터 마크(L1)와 해당 카메라장치가 설치된 인쇄유닛에서 인쇄되는 레지스터 마크의 장면을 이용하여 이미지프로세싱으로 거리편차를 계산하고, 상기 거리편차를 이용하여 해당 인쇄유닛의 판실린더를 실시간으로 제어하기 위한 프로그램이 등록되어 있다.
또 다른 발명인 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법은, 다수의 인쇄전자 인쇄유닛이 설치되어 인쇄전자를 중첩인쇄하여 다중 전자인쇄층을 인쇄하는 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법에 있어서,
각각 카메라 센서 화면(P) 내에 안전도메인(A)을 설정하고, 상기 안전도메인에 기준 레지스터 마크(L1)가 위치하도록 조절하는 예비 페이징단계(S100)와; 비전 컨트롤 시스템에 등록된 프로그램에 의하여 자동 페이징하여 기준 레지스터 마크와 해당 레지스터 마크가 카메라장치로 한 장면이 되게 하는 자동 페이징 단계(S200)와; 비전 컨트롤 시스템에 각 레지스터의 화상과 가늠맞춤에 필요한 세팅 정보를 입력하는 정보입력단계(S300)와; 카메라 센서 화면(field of view; P)으로부터 기준 레지스터 마크와 해당 레지스터 마크의 가로 또는 세로 거리를 측정하는 실거리 측정단계(S400)와; 상기 단계 후 비전 컨트롤 시스템에 입력된 정보와 측정된 기준 레지스터 마크와 해당 레지스터 마크의 가로 또는 세로 거리편차 구하고, 이를 해당 판실린더를 이용하여 실시간으로 조정하는 단계(S500)를 포함한다.
상기 자동 페이징 단계(S200)는, 기준 레지스터 마크를 인쇄하는 제1 인쇄유닛을 제외한 나머지 인쇄유닛에서 인쇄되는 레지스터 마크(Ln)를 촬영하여, 상기 레지스터 마크(Ln)의 페이징 좌표(Xn, Yn)를 확보하는 단계(S210)와; 제1 인쇄유닛에서 인쇄되는 기준 레지스터 마크(L1)의 페이징 좌표(X1, Y1)를 확보하는 단계(S220)와; 상기 기준 레지스터 마크(L1)의 페이징 좌표(X1, Y1)와 나머지 레지스터 마크(Ln)의 페이징 좌표(Xn, Yn)와의 편차(ΔXn, ΔYn)를 구하고, 상기 편차(ΔXn, ΔYn)를 해당 판실린더로 조정단계(S230)를 포함한다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명은 정밀 인쇄전자의 롤투롤 윤전인쇄에서 서로 다른 인쇄유닛에 의하여 인쇄된 미세한 레지스터 마크를 각 인쇄유닛에 장착한 현미경적인 카메라에 의하여 한 장면에 담아 가늠맞춤 하기 편리한 페이징 과정은 수동적으로 장시간을 필요로 하는 인쇄준비 작업으로 번거로운 공정이었으나 이의 자동화를 구현하여 인쇄의 가늠맞춤 공정을 쉽고 빠르게 연계시킴으로써 생산성을 획기적으로 제공할 수 있다.
상기 페이징 공정은 연관된 구동장치 내의 엔코더 신호를 좌표로 인식하게 하여 개발한 독특한 방법이다. 그러나 카메라 센서에 레지스터 마크를 현미경적으로 마이크로미터 수준으로 인식하게 하여 센서의 픽셀 단위로 이미지를 해석하고 중심좌표를 찾아 기준과의 편차를 계산하여 판실린더를 신속히 수시로 제어조정하는 인쇄 중의 가늠맞춤 방법 또한 특징적이다.
특히, 이 가늠맞춤 방법은 인쇄유닛마다 고정밀 카메라 센서에 미세 레지스터 마크 화상을 촬영하여 인식하게 하고 편차를 계산하여 구동시키는 빠른 신호체계를 특별히 강구함으로써 미세한 회로패턴의 인쇄전자 중첩인쇄를 가능케 한 발전을 이루었다.
도 1은 본 출원인에 의하여 제공된 종래의 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 개략도.
도 2는 본 출원인에 의하여 제공된 종래의 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 실린더들의 상세 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤장치에 대한 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 제3인쇄유닛(PU#3) 일부분에 대한 상세 사시 개략도.
도 5는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤장치의 구성 간 개략도.
도 6은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기에 사용되는 상이한 형성을 가지는 레지스터 마크에 대한 상세도.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기에 사용되는 상이한 형성을 가지는 레지스터 마크를 이용하여 기준 레지스터 마크를 정하고, 이를 기준으로 하여 가로, 세로 거리를 측정하는 것을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법에 대한 단계도.
도 9는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법에서 예비 페이징 단계도.
도 10은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법에서 예비 페이징의 개략도.
도 11은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법에서 자동 페이징 단계도.
첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 인쇄전자 윤전인쇄를 위한 복수의 인쇄유닛에 적용할 각 판실린더에 입력되는 상이한 형상의 레지스터 마크(L)의 디자인은 첨부된 도 6과 도 7에 예시한 바와 같다.
상기 도 6과 도 7과 같이 상이한 형상의 레지스터 마크(L)는 ┏, ┓, ┗, ┛ 4종류의 형태로 중앙이 꺾인 직선 선분으로 한쪽은 판실린더(21)의 축과 평행인 가로방향이고, 다른 한쪽은 판실린더의 회전방향과 평행한 세로방향으로 형성된다.
상기 서로 상이한 ┏, ┓, ┗, ┛ 4종류의 형태의 레지스터 마크(L1, L2, L3, L4)는 서로 중첩되지 않도록 이격된다.
이러한 상기 레지스터 마크(L)의 선분 폭(t)은 인쇄전자 회로패턴의 폭 넓이 이하로 하여 인쇄품질의 평가용으로도 활용할 수도 있으며, 보통 선분의 폭(t)은 20㎛ 정도이다.
레지스터 마크(L)의 선분 양쪽 각 길이(ℓ1, ℓ2)는 카메라 센서의 장면(field of view; P)의 크기를 감안하여 상기 장면 안에서 움직이는 레지스터 마크들이 충분히 잡히고 정밀한 이미지프로세싱이 가능한 크기를 가진다. 보통 선분 양쪽 각 길이(ℓ1, ℓ2)는 동일한 길이로 형성되며 최소 500㎛ 정도로 한다.
본 발명에 따른 상기 복수의 인쇄유닛(PU#n)을 가진 인쇄전자 윤전인쇄의 가늠맞춤 장치는 전체적으로 도 3과 같이 구성된다.
도 3에서는 언와인더(UW)에 권취되어 있는 인쇄용지(a; 종이나 플라스틱 필름의 플렉시블 피인쇄기판을 인쇄용지로 칭한다)가 리와인더(RW)로 이동하여 인쇄되는 과정에서 중첩인쇄가 가능하도록 하는 가늠맞춤을 위한 장치 이외의 것을 편의상 최대한 생략하였다.
비전컨트롤시스템(12)은 각 구동부의 서보모터를 제어하는 중앙제어시스템(13)과 함께 핵심적인 기능을 수행하는 장치로서 모든 단위의 장치와 빠른 통신체계를 이루도록 전기적으로 연결된다.
중앙콘솔(11)은 비전컨트롤시스템(12)와 전기적으로 연결되고, 비전컨트롤시스템(12)의 디스플레이장치(14)와 입출력기능을 제외한 모든 운전기능과 운전 입출력의 세팅기능을 수행한다.
상기 디스플레이장치(14)는 각 인쇄유닛(PU#n)에 설치되어 있는 각 카메라장치(15)에서 보내오는 레지스터 마크의 인쇄된 상태와 화면상의 좌표 정보 등을 각 인쇄유닛(PU#n) 별로 나타내고 비전컨트롤시스템(12)의 이미지프로세싱에 필요한 모든 입출력 기능을 수행한다.
상기 카메라 장치(15)는 첫 번째 인쇄유닛(PU#1)을 제외한 나머지 인쇄유닛(PU#2, PU#3, …, PU#n)에 각각 설치되어, 인쇄된 화상정보를 비전컨트롤시스템(12)에 보내고, 상기 비전컨트롤시스템(12)에서 이루어진 제어명령은 각 구동부 드라이버(211, 212, 221, 231, 311, 321)와, 카메라 장치(15)에 보내고 통제가 필요한 부분은 중앙제어시스템(13)을 거치도록 한다.
상기 각 구동부 드라이버(211, 212, 221, 231, 311, 321)는 중앙제어시스템(13)의 신호(제어)에 의하여 각각의 인쇄유닛(PU#n)을 구성한 판실린더(21)와 블랑켓실린더(22)의 회전구동과 인피더롤러(31)와 아웃피더롤러(32)의 회전구동을 제어하고 가압실린더(23)의 인압을 제어한다.
도 4와 도 5는 인쇄유닛에 의한 인쇄결과를 예시한 것으로, 제3 인쇄유닛(PU#3)를 그 예로 하고 있다.
인쇄용지(a) 좌측 백변(인쇄회로가 인쇄되지 않는 여백부분)에 기준 레지스터 마크(L1)를 포함한 나머지 레지스터 마크(L2, L3)가 인쇄되며, 카메라 센서 화면(P)에는 인쇄된 레지스터 마크(L1, L2, L3)가 한 장면으로 나타난다.
제3 인쇄유닛(PU#3)의 블랑켓실린더(22)는 인쇄운전에 의한 동기속도 제어에 의하여 구동케 하는 서보모터(222)와 엔코더(223)에 의하여 회전하고, 가압실린더(23)는 상기 블랑켓실린더(22)에 밀착한 인쇄용지(a)와의 마찰로 회전한다. 판실린더(21)는 가늠맞춤이 정확할 때 상기 블랑켓실린더(22)와 동기속도로 서보모터(212)와 엔코더(213)에 의하여 회전한다.
그러나, 가늠맞춤이 틀렸을 경우 판실린더(21)은 상기 블랑켓실린더(22)와 다르게 지속적인 회전각도의 미세 시프트 조정을 받아 회전한다. 즉, 서보모터(212)와 엔코더(213)를 이용하여 블랑켓실린더(22)와 다른 속도로 회전을 시켜 해당 레지스터 마크를 세로방향(인쇄용지 길이방향)으로 미세한 위치조정을 한다.
또한, 상기 판실린더(21) 좌측에 도시한 서보모터(214)와 엔코더(215)를 좌우로 정확하게 움직이게 하여 해당 레지스터 마크를 가로방향(인쇄용지 폭방향)으로 미세한 위치조정을 한다.
상기 각 판실린더(21)와 블랑켓실린더(22)에 설치되는 서보모터와 엔코더는 각각 같은 종류의 사양으로 장치하는 것이 신속한 제어에 유리함은 물론이다.
상기 카메라장치(15)와 카메라구동장치(16)의 구성은 도 5와 같이 이루어진다.
상기 카메라장치(15)는 카메라구동장치(16)와 함께 제1 인쇄유닛(PU#1) 이외의 각 인쇄유닛(PU#n) 상단에 인쇄용지(a)가 해당 건조부에 진입하기 전, 인쇄 직후의 인압부 위로부터 가까운 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 카메라장치(15)는 카메라구동장치(16) 상에 블록으로 일체되게 설치되고, 이를 리드스크류(미도시)를 구동하는 서보모터(161)에 의해 인쇄용지(a) 진행방향과 수직한 가로방향(즉, 인쇄용지 폭방향)으로 상기 인쇄용지 표면과 평행하게 스캔할 수 있게 움직인다.
상기 카메라구동장치(16)의 정밀한 평행 스캔 구동은 정밀한 LM 가이드(163)에 의하여 보장되며 가로방향 스캔 결과 레지스터 마크 장면을 촬영한 위치는 상기 서보모터(161)와 일체로 된 엔코더(162)의 신호로 회전수와 회전각도가 읽혀진다.
상기 카메라장치(15)는 센서(151)와 렌즈(152)가 일체되고 램프(153)와 함께 정열 구성된다.
상기 렌즈(152)는 센서(151)의 픽셀 크기를 보완하여 보다 정밀한 화상을 얻도을 수 있다.
상기 램프(153)는 센서(151)의 높은 프레임 율과 마이크로 초 단위의 짧은 셔터시간에도 감도에 상응하여 선명한 화상을 갖도록 충분한 광량을 제공한다.
상기 디스플레이장치(14)는 장면 상에 보이는 가늠맞춤 상태를 보이는 것으로, 기준 레지스터 마크(L1)와 해당 레지스터 마크(L2, L3)는 양호한 품질로 인쇄된 화면을 등록하여 가늠맞춤의 기준으로 사용한다.
도 8은 본 발명인 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법를 설명하기 위한 가늠맞춤단계를 도시한 것으로, 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법은 크게 페이징하여 기준 레지스터 마크와 해당 레지스터 마크가 카메라장치로 한 장면이 되게 하는 자동 페이징 단계(S200)와; 비전 컨트롤 시스템에 각 레지스터의 화상과 가늠맞춤에 필요한 세팅 정보를 입력하는 정보입력단계(S300)와; 카메라 센서 화면(field of view; P)으로부터 기준 레지스터 마크와 해당 레지스터 마크의 가로 또는 세로 거리를 측정하는 실거리 측정단계(S400)와; 상기 단계(S400) 후 비전 컨트롤 시스템에 입력된 정보와 측정된 기준 레지스터 마크와 해당 레지스터 마크의 가로 또는 세로 거리편차 구하고, 이를 해당 판실린더를 이용하여 실시간으로 조정하는 단계(S500)로 이루어진다.
상기 자동 페이징 단계(S200) 전에 각각 카메라 센서 화면(P) 내에 안전도메인(A)을 설정하고, 상기 안전도메인에 기준 레지스터 마크(L1)가 위치하도록 조절하는 예비 페이징단계(S100)를 실시할 수도 있다.
상기 예비 페이징단계(S100)는 도 9와 같이 각 카메라 센서에서 기준 레지스터 마크(L1)가 안전도메인(A) 내의 중앙에 위치하도록 각각의 카메라 센서 화면(P) 내에 예비 페이징 작업을 위한 안전도메인(A)을 설정하는 단계(S110)ㅇ와 기준 레지스터 마크(L1)가 단계(S110)에서 설정된 안전도메인(A)을 벗어나는 경우 안전도메인(A) 중앙에 기준 레지스터 마크(L1)가 위치하도록 램프와 카메라 셔터를 조절하는 단계(S120)로 이루어진다.
상기 단계(S110)에서 안전도메인(A)의 설정은 도 10과 같이 카메라 센서 화면(P) 내에 설정하고, 상기 설정된 안전도메인(A)에서 도 10과 같이 기준 레지스터 마크(L1)가 벗어난 경우 안전도메인(A) 중앙에 기준 레지스터 마크(L1)가 위치하도록 램프와 카메라 셔터를 이용하여 조정한다.
상기 예비 페이징은 정상가동으로 인쇄가 진행됨에 따라 제2 인쇄유닛(PU#2) 이후에서 자동 페이징 단계(S200)가 자동 페이징이 진행되면서 기준이 되는 레지스터 마크(L1)가 카메라 센서 상의 일정위치에 항상 고정되지 않음으로써 실시를 하게 된다.
룰투롤 윤전인쇄기 상에서 신축성의 인쇄용지(웹)는 다수의 인쇄유닛(PU#n)과, 건조유닛을 통과하고, 여러 개의 아이들롤러를 통과하면서 장력의 변화 때문에 기준 레지스터 마크(L1)의 위치가 불가피하게 흔들리게 된다. 따라서 카메라 센서 상에 잡히는 기준 레지스터 마크(L1)의 형상 좌표가 흔들려 이를 기준으로 하는 해당 레지스터 마크의 맞춤은 매번 수정되어야 하고, 편차가 큰면 편차에 따른 수정이 크게 되면서 오차도 커져 정밀한 가늠맞춤이 불가능해진다. 심한 경우에는 인쇄 시작 후 얼마 지나지 않아 기준 레지스터 마크(L1)가 카메라 인식범위인 카메라 센서 화면(P)를 벗어나 비전컨트롤시스템의 기능을 수행할 수 없게 되어 인쇄불량이 발생한다.
도 10은 각 카메라 센서 화면(P)에서 기준 레지스터 마크(L1)가 안전도메인(A) 내에 머물도록 한 것을 도시한 것으로, 각 카메라 센서 화면(P)에서 기준 레지스터 마크(L1)가 안전 도메인(A) 내의 중앙에 위치하다가 미세하게 이동하여 상부영역(B) 또는 하부영역(C)을 침범하게 되면 예비 페이징을 하여 기준 레지스터 마크(L1)가 안전 도메인(A) 내의 중앙에 위치하도록 한다.
상기 예비 페이징 단계(S100)를 실행함으로써 그동안 수동적인 방법으로 기준 레지스터 마크(L1)가 인식범위인 카메라 센서 화면(P)을 벗어나지 않도록 일정 주기마다 수정시키던 번거로움을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 안전도메인(A)의 상하 폭을 좁게 설정을 하는 경우 보다 정밀한 가늠맞춤이 가능하여 고품질의 정밀한 인쇄전자를 인쇄하여 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
상기 자동 페이징 단계(S200)는 복수의 인쇄유닛을 가진 인쇄전자 윤전인쇄를 위한 가늠맞춤의 예비단계라고 할 수 있으며, 비전컨트롤시스템(12)에 등록된 프로그램에 의하여 자동으로 이루어진다. 페이징이라 함은 한 카메라 센서(151)의 장면(field of view)에 기준 레지스터 마크(L1)와 해당 레지스터 마크(Ln)의 화상을 동시에 잡아내는 것으로서 상기 두 레지스터 마크를 같은 장면의 위상이 되도록 하는 작업이다.
도 11은 자동 페이징 단계를 나타낸 것이다.
도 11과 같이 상기 자동 페이징 단계(S200)는,
기준 레지스터 마크를 인쇄하는 제1 인쇄유닛을 제외한 나머지 인쇄유닛에서 인쇄되는 레지스터 마크(Ln)를 촬영하여, 상기 각각의 레지스터 마크(Ln)의 페이징 좌표(Xn, Yn)를 확보하는 단계(S210)와;
제1 인쇄유닛에서 인쇄되는 기준 레지스터 마크(L1)의 페이징 좌표(X1, Y1)를 확보하는 단계(S220)와;
상기 기준 레지스터 마크(L1)의 페이징 좌표(X1, Y1)와 나머지 레지스터 마크(Ln)의 페이징 좌표(Xn, Yn)와의 편차(ΔXn, ΔYn)를 구하고, 상기 편차(ΔXn, ΔYn)를 해당 판실린더를 이용하여 조정하는 조정단계(S230)로 이루어진다.
상기 단계(S210)와 단계(S220)의 순서는 서로 바뀔 수도 있다.
상기 레지스터 마크(Ln)의 페이징 좌표(Xn, Yn)를 확보하는 단계(S210)는
레지스터 마크를 입력한다.
제1 인쇄유닛(PU#1)을 제외한 나머지 인쇄유닛인쇄유닛(PU#n)을 저속(약 3~5rpm(2~3m/Min)) 인쇄한다.
해당 레지스터 마크(Ln)가 해당 카메라에 나타날 수 있도록 카메라 셔터의 프레임 율을 최대로 하여 스캔을 한다.
미리 디자인된 레지스터 마크와 동일한 형상의 레지스터 마크가 카메라 페이즈에 일치하지 않는 경우 해당 카메라를 조정하고, 일치하는 경우에는 위치 값 Xn과 Yn을 저장한다.
상기 카메라장치(15)의 위치를 가로방향으로 작동하게 하는 카메라구동장치(16)에 의하여 인쇄용지(a) 상의 해당 레지스터 마크의 가로방향 인쇄위치를 찾아 카메라 장치가 스캔한 결과로 Xn 위치 값이 결정된다.
상기 카메라장치의 스캔 결과 동시에 잡힌 레지스터 마크의 판실린더(21) 상 회전방향 위치를 Yn 위치 값으로 결정한다.
상기 Xn과 Yn은 모두 구동부의 엔코더의 신호 값을 읽어 결정하는 값으로 모두 비전컨트롤시스템(12)에 내장된 DSP(Digital signal processor)에 의해 계산된다.
상기 Xn은 카메라구동장치(16)내의 서보모터(161)와 일체로 구동하는 엔코더(162)로부터 읽어낸 카메라장치(15)의 가로방향 위치로서 서보모터의 회전수와 회전각도 값 또는 상기 위치에 이르기까지 엔코더의 단순한 누적신호 값이 될 수 있다.
상기 Yn은 상기 판실린더(21)를 구동하는 서보모터(212)와 일체로 된 엔코더(213)로부터 읽어낸 판실린더(21)의 회전방향 위치로서 판실린더의 회전각도 또는 1회전 내의 엔코더의 단순한 누적신호 값이 될 수 있다.
상기 기준 레지스터 마크(L1)의 페이징 좌표(X1, Y1)를 확보하는 단계(S220)는,
상기에서 설명한 해당 레지스터 마크를 상기 카메라장치(15)의 센서(151)에 담기 위하여 해당 카메라구동장치(16)를 조정하는 방법과 동일한 방법으로 이루어지는 것으로,
기준 레지스터 마크(L1)의 X₁, Y₁의 위치를 결정한다.
상기 Y₁의 결정은 기준 레지스터 마크(L1)가 있는 제1 판실린더의 엔코더로부터 회전위치 값으로 결정한다.
제1 인쇄유닛(PU#1)에서 기준 레지스터 마크(L1)를 인쇄하고, 촬영은 다른 인쇄유닛의 카메라로 하는 것이다. 그러기 위해 다른 모든 인쇄유닛에서는 판실린더에 의한 잉크 전이가 이뤄지지 않도록 판실린더(21)를 블랑켓실린더(22)에 부착하지 않든가 또는 잉크공급을 하지 않도록 하되, 가압실린더(23)는 정상 인압으로 인쇄용지와 블랑켓실린더에 가하여 제1 인쇄유닛(PU#1)의 기준 레지스터 마크(L1)만 인쇄되어 각 카메라 센서에 담겨지게 한다.
상기 조정단계(S230)는, 각 인쇄유닛에 설치된 카메라장치(15)를 기준 레지스터 마크(L1)의 장면을 담기 위해 자리 잡은 위치에 고정하고, 모든 인쇄유닛을 인쇄상태로 하여 저속으로 인쇄한다.
비전컨트롤시스템(12)에 등록된 프로그램에 의하여 Xn-X₁=ΔXn 즉, 상기 해당 레지스터 마크의 가로방향 위치와 상기 기준 레지스터 마크의 가로방향 위치를 같은 카메라 구동장치 상의 엔코더로 읽은 값을 가지고, 이 두 값의 편차와 방향 값을 계산한다.
다음은 상기 해당 인쇄유닛의 판실린더를 좌우로 미동케 하는 서보모터와 엔코더에 상기 계산된 편차를 해소하도록 조정한다.
같은 방식으로 비전컨트롤시스템(12)에 등록된 프로그램에 의하여 Yn-Y₁=ΔY 즉, 상기 해당 레지스터 마크의 회전방향 위치와 상기 기준 레지스터 마크의 회전방향 위치를 각각 다른 인쇄유닛의 판실린더 구동의 엔코더로 읽은 값을 가지고 이 두 값의 편차와 방향 값을 계산한다.
다음은 상기 해당 인쇄유닛의 판실린더를 회전방향으로 시프트로 미동케 하는 서보모터와 엔코더에 상기 계산된 편차를 해소하도록 조정한다.
도 7은 레지스터 마크의 좌표설정과, 기준 레지스터 마크와 해당 레지스터 마크간에 거리 설정을 나타낸 것이다.
도 7과 같이 각 레지스터 마크의 대표점 좌표인 a(x₁,y₁), b(x₂,y₂), c(x₃, y₃), d(x₄,y₄)가 상기 화면의 좌표 값으로 결정된다.
이러한 대표점의 계산이 이루어져 각 레지스터 마크 간의 거리(ℓ, m)가 역시 계산된다.
도 7의 (a)는 기준 레지스터 마크(L1)이다.
도 7의 (b)에서는 기준 레지스터 마크(L1)와 제2 레지스터 마크(L2)의 가로간 세팅거리 ℓ이 지정된 거리로 되는 것을 보이고 있다.
도 7의 (c)에서는 기준 레지스터 마크(L1)와 제3 레지스터 마크(L3)의 가로간 세팅거리 ℓ과 세로간 세팅거리 m이 지정된 거리로 되는 것을 보이고 있다.
마찬가지로 도 7의 (d)에서는 기준 레지스터 마크(L1)와 제4 레지스터 마크(L4)의 세로간 세팅거리 m이 지정된 거리로 되는 것을 보이고 있다.
레지스터 마크의 선폭보다 수십 배 큰 길이로 선분의 직선거리를 정한 것이나 선분의 중앙을 꺾어 90°를 갖도록 한 것은 인쇄상태의 변화에도 불구하고 최대한 대표점이 해당 레지스터 마크의 대표성을 갖는 점의 위치를 확보하도록 하기 위한 방법이었다.
상기 각 레지스터 마크 간의 가로간 거리 ℓ와 세로간 거리 m을 맞추는데 있어서도 상기 인식되는 한계와 같이, 각 인쇄유닛의 미소한 가동변화를 수렴하여 생산성을 확보할 수 있도록 상기 레지스터 마크 간의 허용 맞춤거리 범위를 설정함으로써 기준거리와 비교되어 조정되는 한계수준을 갖도록 한다. 상기와 같은 방법으로 저속인쇄에서 모든 인쇄유닛의 가늠맞춤상태가 정상으로 이루어지면 인쇄를 정상가동으로 운전한다.
PU, PU#1, PU#2, PU#3, PU#n : 인쇄유닛
a : 인쇄용지
L, L1, L2, L3, L4, Ln : 레지스터 마크
11 : 중앙콘솔 12 : 비전컨트롤시스템
13 : 중앙제어시스템 14 : 디스플레이장치
15 : 카메라장치 16 : 카메라 구동장치
21 : 판실린더 22 : 블랑켓실리더
23 : 가압실린더

Claims (7)

  1. 다수의 인쇄전자 인쇄유닛이 설치된 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용하는 가늠맞춤장치에 있어서,
    기준 레지스터 마크(L1)를 인쇄하는 제1 인쇄유닛(PU#1)을 제외한 나머지 인쇄유닛(PU#n)에 설치된 인쇄되는 레지스터 마크와 기준 레지스터 마크를 한 장면으로 촬영하는 카메라장치(15)와, 상기 카메라장치(15)를 판실린더(21)의 축과 평행하게 이동시켜 위치를 조정하는 카메라 구동장치(16)와, 상기 기준 레지스터 마크(L1)와 카메라장치(15)와 카메라 구동장치(16)를 제어하는 비전컨트롤시스템(12)을 포함하며,
    상기 비전컨트롤시스템(12)은, 카메라장치(15)에서 촬영되는 기준 레지스터 마크(L1)와 인쇄유닛(PU#n)에서 인쇄되는 레지스터 마크의 장면을 이용하여 이미지프로세싱으로 거리편차를 계산하고, 상기 거리편차를 이용하여 인쇄유닛의 판실린더를 실시간으로 제어함을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 인쇄유닛에서 인쇄되는 레지스터 마크는 ┏, ┓, ┗, ┛ 중 어느 하나가 인쇄되되, 상호 중첩되지 않도록 이격되게 인쇄하며,
    상기 ┏, ┓, ┗, ┛ 형태의 중 어느 하나가 기준 레지스터 마크로 사용됨을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤장치.
  3. 다수의 인쇄전자 인쇄유닛이 설치되어 인쇄전자를 중첩인쇄하여 다중 전자인쇄층을 인쇄하는 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법에 있어서,
    기준 레지스터 마크와 레지스터 마크가 카메라장치로 한 장면이 되도록 하는 자동 페이징 단계(S200)와;
    비전 컨트롤 시스템에 각 레지스터의 화상과 가늠맞춤에 필요한 정보를 입력하는 정보입력단계(S300)와;
    카메라 센서 화면(P)으로부터 기준 레지스터 마크와 해당 레지스터 마크의 거리를 측정하는 실거리 측정단계(S400)와;
    상기 단계 후 비전 컨트롤 시스템에 입력된 정보와 측정된 기준 레지스터 마크와 해당 레지스터 마크의 거리편차 구하고, 이를 해당 판실린더를 이용하여 실시간으로 조정하는 단계(S500);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 자동 페이징 단계(S200) 전에 각각 카메라 센서 화면(P) 내에 안전도메인(A)을 설정하고, 상기 안전도메인에 기준 레지스터 마크(L1)가 위치하도록 조절하는 예비 페이징단계(S100)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 예비 페이징단계(S100)는 각 카메라 센서 화면(P) 내에 예비 페이징 작업을 위한 안전도메인(A)을 설정하는 단계(S110)와, 기준 레지스터 마크(L1)가 단계(S110)에서 설정된 안전도메인(A)을 벗어나는 경우 안전도메인(A) 중앙에 기준 레지스터 마크(L1)가 위치하도록 램프와 카메라 셔터를 조절하는 단계(S120)로 이루어짐을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자동 페이징 단계(S200)는,
    기준 레지스터 마크를 인쇄하는 제1 인쇄유닛을 제외한 나머지 인쇄유닛에서 인쇄되는 레지스터 마크(Ln)를 촬영하여, 상기 레지스터 마크(Ln)의 페이징 좌표(Xn, Yn)를 확보하는 단계(S210)와;
    제1 인쇄유닛에서 인쇄되는 기준 레지스터 마크(L1)의 페이징 좌표(X1, Y1)를 확보하는 단계(S220)와;
    상기 기준 레지스터 마크(L1)의 페이징 좌표(X1, Y1)와 나머지 레지스터 마크(Ln)의 페이징 좌표(Xn, Yn)와의 편차(ΔXn, ΔYn)를 구하고, 상기 편차(ΔXn, ΔYn)를 해당 판실린더로 조정단계(S230);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 각각의 인쇄유닛에서 인쇄되는 레지스터 마크는 ┏, ┓, ┗, ┛ 중 어느 하나가 인쇄되되, 상호 중첩되지 않도록 이격되게 인쇄하며,
    상기 ┏, ┓, ┗, ┛ 형태의 중 어느 하나가 기준 레지스터 마크로 사용됨을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄전자 윤전인쇄기의 레지스터 마크를 이용한 가늠맞춤방법.
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