KR20160013555A - 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템은, 웹을 풀어주는 언와인더 롤러; 상기 웹의 이송방향에 대해 상기 언와인더 롤러의 앞쪽에 구비되며, 상기 웹에 발생하는 횡방향 변위를 제1 기준치까지 감소시키는 웹가이드; 상기 웹가이드의 앞쪽에 구비되며, 상기 웹에 발생한 횡방향 변위를 측정하는 제1 측정부; 상기 제1 측정부의 앞쪽에 구비되며, 상기 웹가이드에 의해 감소된 상기 웹의 횡방향 변위를 제2 기준치까지 감소시키는 마이크로 래터럴 제어부; 상기 제어부의 앞쪽에 구비되며, 상기 마이크로 래터럴 제어부에 의해 감소된 상기 웹의 횡방향 변위를 측정하는 제2 측정부; 및 상기 제2 측정부의 앞쪽에 구비되며, 상기 웹을 감아 들이는 리와인더 롤러;를 포함할 수 있다.

Description

롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템 및 방법{Micro lateral displacement control system and method for roll-to-roll printing}

본 발명은 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤투롤 인쇄 공정에서 발생하는 웹의 횡방향 변위(래터럴 에러)를 최대한 줄일 수 있는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 롤투롤(roll-to-roll, R2R) 공정은 제지회사, 섬유회사 또는 인쇄업소 등에서 사용되는 원자재, 즉, 종이, 원단, 코팅지, 웹(web) 등의 필름형태의 원자재(이하, "웹"으로 통칭함)를 롤 형태로 보관하였다가 원자재를 풀면서 계획한 공정을 순차적으로 진행하고 원자재를 다시 롤 형태로 감아서 마무리하는 연속 공정을 의미한다.

한편, 롤투롤 공정 중에서 풀림롤러(언와인더 롤러), 이송롤러 및 감김롤러(리와인더 롤러)를 중심으로 웹을 이송시키는 과정에서 웹의 폭방향으로 변위되는 운동을 폭방향 위치 변위 또는 횡방향 변위 또는 래터럴 에러(lateral error)라 하며, 이러한 횡방향 변위는 주로 이송 롤러의 정렬 불량 때문에 발생하게 된다.

상세하게는 롤러의 지름변화, 웹 자체의 횡방향 운동, 웹 자체의 특성 변화 등의 여러 가지 원인에 의해서도 횡방향 변위가 발생할 수 있다.

또한, 상기 횡방향 변위는 인쇄, 코팅, 건조 등과 같은 여러 단계의 프로세스를 지나면서 웹이 받게 되는 온도, 습도, 장력, 속도 등의 조건이 변화함에 따라 발생하게 된다.

특히, OTFT(Organic Thin Film Transistor, 유기박막트랜지스터), OPV(Organic photovoltaic, 유기태양전지) 등 다층 유연 전자소자를 저비용, 고롤투롤 인쇄전자 공정으로 생산하기 위한 롤투롤 인쇄전자 공정의 성공적 정착을 위해서는 횡방향 변위에 대해서 마이크로 정밀도의 공정 제어 기술이 필요한 실정이다.

따라서, 본 출원인은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 본 발명을 제안하게 되었으며, 종래기술과 관련된 참고문헌으로는 대한민국공개특허 제10-2009-0127265호의 "롤과 기판의 정렬오차 보정이 가능한 유연 전자소자의 인쇄장치 및 그 인쇄방법"이 있다.

본 발명은 웹의 이송방향에 대한 측방향으로 발생하는 횡방향 변위를 마이크로 미터 수준에서 정밀하게 제어할 수 있는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템 및 방법을 제공한다.

본 발명은 2단계에 걸쳐서 웹의 횡방향 변위를 측정하고 줄일 수 있는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템 및 방법을 제공한다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템은, 웹을 풀어주는 언와인더 롤러; 상기 웹의 이송방향에 대해 상기 언와인더 롤러의 앞쪽에 구비되며, 상기 웹에 발생하는 횡방향 변위를 제1 기준치까지 감소시키는 웹가이드; 상기 웹가이드의 앞쪽에 구비되며, 상기 웹에 발생한 횡방향 변위를 측정하는 제1 측정부; 상기 제1 측정부의 앞쪽에 구비되며, 상기 웹가이드에 의해 감소된 상기 웹의 횡방향 변위를 제2 기준치까지 감소시키는 마이크로 래터럴 제어부; 상기 제어부의 앞쪽에 구비되며, 상기 마이크로 래터럴 제어부에 의해 감소된 상기 웹의 횡방향 변위를 측정하는 제2 측정부; 및 상기 제2 측정부의 앞쪽에 구비되며, 상기 웹을 감아 들이는 리와인더 롤러;를 포함할 수 있다.

상기 웹가이드는 상기 웹의 이송방향과 교차하는 방향으로 발생하는 상기 웹의 횡방향 변위를 상기 제1 기준치 보다 작게 유지시키기 위해 상기 웹의 이송방향을 조절할 수 있다.

상기 웹가이드는, 일정 간격 이격 배치된 한 쌍의 가이드 롤러; 상기 가이드 롤러의 회전축을 지지하는 회전지지대; 상기 가이드 롤러 또는 상기 회전지지대를 회전시키는 회전축; 및 상기 회전축을 회전시키는 회전구동부;를 포함할 수 있다.

상기 회전구동부는 상기 제1 측정부의 측정 결과를 피드백 받아 상기 회전축의 회전 여부 또는 회전 각도를 제어할 수 있다.

상기 마이크로 래터럴 제어부는 상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작은 경우에 횡방향 변위를 상쇄시킬 수 있다.

상기 마이크로 래터럴 제어부는 상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작은 경우에 상기 웹의 이송방향과 교차하는 횡방향으로 상기 웹을 선형적으로 이동시킬 수 있다.

상기 마이크로 래터럴 제어부는, 래터럴 제어롤러; 상기 래터럴 제어롤러를 횡방향을 따라 선형적으로 이동시키는 마이크로 스테이지; 및 상기 마이크로 스테이지를 구동시키는 제어구동부;를 포함할 수 있다.

상기 제어구동부는 스텝모터가 사용될 수 있다.

상기 제어구동부는 상기 제2 측정부의 측정 결과가 상기 제2 기준치 보다 작을 때까지 상기 마이크로 스테이지를 구동시킬 수 있다.

상기 제1 측정부 또는 상기 제2 측정부는 상기 웹의 폭방향에 가장자리의 이송 방향 또는 이송 각도를 센싱하는 비전센서 또는 카메라를 포함할 수 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 본 발명은 상기한 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 시스템을 사용한 제어 방법에 있어서, 상기 웹의 횡방향 변위를 측정하는 단계; 상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작은지 여부를 판단하는 단계; 상기 웹가이드를 이용하여 상기 횡방향 변위를 제어하는 단계; 상기 제1 기준치 보다 작은 상기 횡방향 변위를 상쇄시키는 단계; 상쇄된 상기 횡방향 변위를 측정하는 단계; 및 상쇄된 상기 횡방향 변위가 상기 제2 기준치 보다 작은지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 방법을 제공한다.

상기 웹가이드를 이용하여 상기 횡방향 변위를 제어하는 단계에서는 상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작을 때까지 상기 웹가이드를 회전 구동시킬 수 있다.

상기 횡방향 변위를 상쇄시키는 단계에서는 상기 웹의 횡방향 변위가 상기 제1 기준치와 상기 제2 기준치 사이의 값을 가지는 경우에 상기 마이크로 래터럴 제어부를 구동시킬 수 있다.

본 발명에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템 및 방법은 웹의 이송방향에 대한 측방향으로 발생하는 횡방향 변위를 마이크로 미터 수준으로 정밀하게 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템 및 방법은 2단계에 걸쳐서 웹의 횡방향 변위를 측정하고 횡방향 변위를 제거하기 때문에 롤루롤 인쇄전자 공정의 생산성을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템 및 방법은 웹의 이송 과정 중에 실시간으로 횡방향 변위를 측정하고 즉각적으로 횡방향 변위를 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템의 웹가이드를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 웹가이드를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 2에 따른 웹가이드의 작동 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 따른 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템의 마이크로 래터럴 제어부를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 따른 마이크로 래터럴 제어부에 의한 웹의 횡방향 움직임을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제서 방법을 도시한 순서도이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템을 개략적으로 도시한 도면, 도 2는 도 1에 따른 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템의 웹가이드를 도시한 도면, 도 3은 도 2에 따른 웹가이드를 도시한 평면도, 도 4는 도 2에 따른 웹가이드의 작동 상태를 도시한 도면, 도 5는 도 1에 따른 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템의 마이크로 래터럴 제어부를 도시한 도면, 도 6은 도 5에 따른 마이크로 래터럴 제어부에 의한 웹의 횡방향 움직임을 보여주는 도면, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제서 방법을 도시한 순서도이다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템(100)이 도시되어 있다. 도 1은 본 발명에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템(100)의 하나의 예시이며, 도 1에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템(100)은, 웹(W)을 풀어주는 언와인더 롤러(101, Unwinder roller), 상기 웹(W)의 이송방향에 대해 언와인더 롤러(101)의 앞쪽에 구비되며 웹(W)에 발생하는 횡방향 변위(lateral displacement)를 제1 기준치까지 감소시키는 웹가이드(140, web-guide), 웹가이드(140)의 앞쪽에 구비되며 웹(W)에 발생한 횡방향 변위를 측정하는 제1 측정부(112), 제1 측정부(112)의 앞쪽에 구비되며 웹가이드(140)에 의해 감소된 웹(W)의 횡방향 변위를 제2 기준치까지 감소시키는 마이크로 래터럴 제어부(150), 마이크로 래터럴 제어부(150)의 앞쪽에 구비되며 마이크로 래터럴 제어부(150)에 의해 감소된 상기 웹(W)의 횡방향 변위를 측정하는 제2 측정부(113) 및 제2 측정부(113)의 앞쪽에 구비되며 상기 웹(W)을 감아 들이는 리와인더 롤러(102, Rewinder roller)를 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템(100)은 웹(W)이 이송되는 과정에 웹(W)의 폭방향으로 웹(W)의 위치가 변하는 횡방향 변위를 정밀하고 정확하게 제어할 수 있고, 횡방향 변위의 발생을 최대한 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템(100)은 인쇄 전자 공정에 이용되는 웹(W)이 감겨져 있는 보빈(미도시)이 언와인더 롤러(101)에 장착된다. 언와인더 롤러(101)는 보빈에서부터 웹(W)을 풀어 내는 롤러이다. 언와인더 롤러(101)에서 풀린 웹(W)은 최종적으로 리와인더 롤러(102)에 감기면서 롤투롤 인쇄 전자 공정이 마무리될 수 있다.

언와인더 롤러(101)와 리와인더 롤러(102) 사이에는 웹(W)을 지지하거나 웹(W)을 이송시키기 위한 다수개의 가이드 롤러들이 구비된다. 웹(W)의 장력을 유지하고 웹(W)의 표면에 수행되는 다양한 공정들을 위해서 가이드 롤러들은 웹(W)의 이송 방향에 대해서 동일한 평면 상에 배치되기 보다는 다양한 평면 상에 배치되는 것이 바람직하다.

도 1에 도시된 래터럴 변위 제어 시스템(100)에는 제1 가이드롤러(103), 제2 가이드롤러(104), 제3 가이드롤러(105), 제4 가이드롤러(107), 제5 가이드롤러(108), 제6 가이드롤러(109)가 구비되어 있다. 이러한 가이드롤러의 개수는 시스템의 요구조건에 따라 적절하게 선택되거나 결정될 수 있다.

언와인더 롤러(101)와 리와인더 롤러(102) 사이에는 로드셀(121, loadcell)이 구비될 수 있다. 로드셀(121)은 웹(W)의 장력을 측정하고, 측정된 값을 피드백하여 웹(W)의 장력을 일정하게 유지하며 웹(W)을 이송할 수 있다.

언와인더 롤러(101)와 리와인더 롤러(102)는 AC 서보모터에 의해서 구동되는 것이 바람직하다. 언와인더 롤러(101)와 리와인더 롤러(102)의 회전속도, 회전력 등은 웹의 장력, 웹의 이송 상태 등에 따라 같거나 다르게 유지될 수 있다. 예를 들어, 로드셀(121)에서 측정한 웹(W)의 장력이 기준값 보다 작은 경우에는 웹(W)이 아래 쪽으로 처지거나 이송이 정상적으로 되지 않을 수 있다. 이 경우에는 언와인더 롤러(101)의 회전속도 보다 리와인더 롤러(102)의 회전속도를 빠르게 하여 웹(W)의 장력이 높아지게 할 수 있다. 이와 같이, 언와인더 롤러(101)와 리와인더 롤러(102)는 서로 독립적으로 구동되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템(100)에는 웹(W)의 이송방향과 교차하는 방향으로 웹(W)이 움직이기 때문에 생기는 횡방향 변위(래터럴 변위, lateral displacement)를 줄이기 위해 적어도 하나의 웹가이드(140)를 구비할 수 있다.

도 1에 도시된 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템(100)은 2개의 웹가이드(130,140)를 구비하고 있으나, 웹가이드(140)가 한 개만 있을 수도 있다. 웹가이드(130,140)는 상기 웹(W)의 이송방향과 교차하는 방향으로 발생하는 상기 웹(W)의 횡방향 변위를 상기 제1 기준치 보다 작게 유지시키기 위해 상기 웹(W)의 이송방향을 조절할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 웹가이드(140)는, 일정 간격 이격 배치된 한 쌍의 가이드 롤러(141,142), 가이드 롤러(141,142)의 회전축(미도시)을 지지하는 회전지지대(143), 가이드 롤러(141,142) 또는 회전지지대(143)를 회전시키는 회전축(145) 및 회전축(145)을 회전시키는 회전구동부(144)를 포함할 수 있다.

웹가이드(140)의 가이드 롤러(141,142)는 한 쌍으로 형성되며, 이 가이드 롤러(141,142)가 한꺼번에 움직일 수 있는 구조를 가진다. 가이드 롤러(141,142)의 양단은 회전지지대(143)에 회전 가능하게 연결된다. 회전축(145) 및 회전구동부(144)는 한 쌍의 가이드 롤러(141,142)를 일체로 소정 각도 만큼 회전시킬 수 있는데, 이를 위해 회전축(145)은 회전지지대(143)에 연결되거나 가이드롤러(141,142)에 연결될 수 있다.

회전구동부(144)는 모터로 형성되는데, 회전구동부(144)는 제1 측정부(112)의 측정 결과를 피드백 받아 회전축(145)의 회전 여부 또는 회전 각도를 결정하고 회전의 범위를 제어할 수 있다.

웹가이드(140)가 작동하게 되면 도 4에 도시된 바와 같이 웹(W)의 이송 상태가 변하게 된다. 웹(W)의 이송 경로가 기준 보다 우측(웹의 진행방향 뒤쪽에서 바라볼 경우)으로 치우친 경우에는 도 4(a) 같이 웹가이드(140)가 작동하여 가이드 롤러(141,142)를 일정 각도만큼 좌측으로 회전시켜 준다. 만약, 웹(W)의 이송 경로가 기준 보다 좌측으로 치우친 경우에는 도 4(b) 같이 웹가이드(140)가 작동하여 가이드 롤러(141,142)를 일정 각도만큼 우측으로 회전시켜 준다.

후술할 마이크로 래터럴 제어부(150)와 달리 웹가이드(140)는 가이드 롤러(141,142)와 웹의 가장자리가 거의 직각을 유지한 상태에서 웹(W)의 이송 방향 또는 경로 변경시켜서 웹의 횡방향 변위를 방지하거나 줄일 수 있다.

웹가이드(140)는 웹의 이송 방향에 대해서 웹가이드(140)의 전방에 구비된 제1 측정부(112)에서 측정한 웹의 횡방향 변위가 제1 기준치 보다 큰 경우에 작동하게 된다.

제1 측정부(112)는 상기 웹의 폭방향에 가장자리의 이송 방향 또는 이송 각도를 센싱하는 비전센서 또는 카메라를 포함할 수 있다. 즉, 제1 측정부(112)는 웹의 횡방향 변위, 웹의 가장자리가 얼마나 기울어진 상태로 이송되는지 등을 측정할 수 있는 일종의 센서로서, 카메라, 비전센서, 적외선 에지 센서(Infrared edge sensor) 등이 사용될 수 있다. 제1 측정부(112)에서 측정된 웹의 횡방향 변위 값은 웹가이드(140)의 회전구동부(144)의 작동을 제어하는 웹가이드 제어부(미도시)에 전달되어 웹가이드(140)의 구동 여부를 결정하게 된다.

제1 측정부(112)의 측정 결과가 제1 기준치 보다 작을 때까지 웹가이드(140)가 작동하는 것이 바람직하다. 여기서, 제1 기준치는 횡방향 변위의 크기가 ±50μm로 설정한다. 예를 들어, 웹가이드(140) 앞에서의 횡방향 변위가 ±100μm 보다 크다고 한다면, 웹가이드(140)가 움직여서 횡방향 변위를 ±50μm 보다 작은 수준으로 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템(100)은 웹가이드(140)를 사용하여 웹의 횡방향 변위를 제어하는데 그치지 않고 웹가이드(140)의 앞쪽에 설치된 마이크로 래터럴 제어부(150)에 의해서 웹의 횡방향 변위가 제1 기준치 보다 더 작은 수준이 되도록 제어하고 관리할 수 있다.

마이크로 래터럴 제어부(150)는 웹의 이송방향에 대해서 웹가이드(140)의 후방에 설치되기 때문에 웹가이드(140)에 의해서 일정한 수준으로 관리되는 웹의 횡방향 변위를 더 작은 수준까지 줄이거나 관리할 수 있다.

마이크로 래터럴 제어부(150)는 상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작은 경우에 횡방향 변위를 상쇄시킬 수 있다. 즉, 마이크로 래터럴 제어부(150)는 상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작은 경우에 상기 웹의 이송방향과 교차하는 횡방향으로 상기 웹을 선형적으로 이동시킬 수 있고, 이로 인해 횡방향 변위를 상쇄시킬 수 있게 된다.

마이크로 래터럴 제어부(150)는 상기 웹의 횡방향 변위가 상기 제1 기준치와 상기 제2 기준치 사이의 값을 가지는 경우에 한하여 구동되는 것이 바람직하다.

도 5를 참조하면, 마이크로 래터럴 제어부(150)는, 래터럴 제어롤러(151), 래터럴 제어롤러(151)를 횡방향을 따라 선형적으로 이동시키는 마이크로 스테이지(152) 및 마이크로 스테이지(151)를 구동시키는 제어구동부(153)를 포함할 수 있다. 도 5에서 도면부호 106은 래터럴 제어 보조롤러이다.

마이크로 래터럴 제어부(150)는 약 2μm 수준의 모션 변위 분해능을 가지며, 웹의 횡방향 변위를 ±10μm 이하의 수준으로 제어하거나 관리할 수 있다.

래터럴 제어롤러(151)는 웹의 이송방향과 수직인 방향 즉, 웹의 폭방향(횡방향)으로 움직일 수 있는데, 웹가이드(140)와는 달리 선형적으로 움직이는 것이 바람직하다.

마이크로 스테이지(151, micro-stage)는 래터럴 제어롤러(151)가 웹의 횡방향 내지 폭방향으로 선형적으로 움직일 수 있게 하는 구성이다. 마이크로 스테이지(151)는 웹의 횡방향 또는 폭방향으로 마이크로 미터 단위로 움직일 수 있다. 마이크로 스테이지(151)의 분해능은 약 1μm 수준인 것이 바람직하다.

마이크로 스테이지(151)가 마이크로 미터 단위로 선형 모션을 할 수 있도록 제어구동부(153)는 스텝모터(step motor) 내지 스테퍼모터(stepper motor)가 사용될 수 있다.

제어구동부(153)는 제2 측정부(113)의 측정 결과가 상기 제2 기준치 보다 작을 때까지 마이크로 스테이지(152)를 구동시킬 수 있다. 다시 말하면, 제어구동부(153)는 제2 측정부(113)에서 측정한 웹의 횡방향 변위가 제2 기준치 즉, ±10μm 이하가 될 때까지 마이크로 스테이지(152)를 구동시켜서 래터럴 제어롤러(151)가 웹의 횡방향 내지 폭방향으로 움직이게 해서 웹의 횡방향 변위를 상쇄시킬 수 있다.

마이크로 스테이지(152) 또는 래터럴 제어롤러(151)의 구동방향은 웹이 폭방향으로 움직인 방향과 반대 방향으로 움직여야 횡방향 변위를 상쇄할 수 있다. 도 6을 참조하면, 마이크로 래터럴 제어부(150)의 래터럴 제어롤러(151)와 래터럴 제어 보조롤러(106)는 일정 간격(L) 만큼 이격되어 있고, 웹의 횡방향 변위를 상쇄시키기 위해 래터럴 제어롤러(151)가 웹의 폭방향으로 움직이게 된다. 도 6의 경우에는 래터럴 제어롤러(151)가 우측으로 움직였는데, 이는 좌측으로 발생한 웹의 횡방향 변위를 상쇄하기 위한 움직임이다.

한편, 도 6을 참조하면, 래터럴 제어롤러(151)가 웹의 폭방향을 따라 선형적으로 움직일 때 웹의 가장자리와 래터럴 제어롤러(151) 사이의 각도가 90도 보다 작아지게 된다. 웹가이드(140)는 회전운동에 의해서 웹의 횡방향 변위를 제어하는 반면에, 마이크로 래터럴 제어부(150)는 래터럴 제어롤러(151)의 선형운동에 의해서 웹의 횡방향 변위를 제어하는 점에서 차이가 있다.

웹가이드(140)와 같이 롤러 전체가 회전 운동을 하는 경우에는 횡방향 변위를 줄일 수 있는데 한계가 있지만, 마이크로 래터럴 제어부(150)는 직선운동에 의해서 횡방향 변위를 줄이기 때문에 보다 정밀한 수준까지 횡방향 변위를 줄일 수 있고, 횡방향 변위를 줄이는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 즉, 제2 측정부(113)의 측정 결과를 피드백 받으면 즉각적으로 횡방향 변위를 줄이거나 제어할 수 있다.

제2 측정부(113)는 상기 웹의 폭방향에 가장자리의 이송 방향 또는 이송 각도를 센싱하는 비전센서 또는 카메라를 포함할 수 있다. 즉, 제2 측정부(113)는 웹의 횡방향 변위, 웹의 가장자리가 얼마나 기울어진 상태로 이송되는지 등을 측정할 수 있는 일종의 센서로서, 카메라, 비전센서 등이 사용될 수 있다. 제2 측정부(113)에서 측정된 웹의 횡방향 변위 값은 마이크로 래터럴 제어부(150)의 제어구동부(153)의 작동을 제어하는 마이크로 래터럴 제어부(미도시)에 전달되어 마이크로 래터럴 제어부(150)의 구동 여부를 결정하게 된다.

마이크로 래터럴 제어부(150)와 제2 측정부(113)를 지난 지점에 제3 측정부(114)를 구비하여 웹의 횡방향 변위가 제2 기준치 수준으로 관리되고 있는지 한 번 점검할 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템(100)은 웹가이드(140)의 앞단에 보조 웹가이드(130)를 구비하고, 보조 웹가이드(130)의 앞쪽에 보조 측정부(111)를 더 구비할 수도 있다. 추가적으로 구비되는 보조 웹가이드(130)는 보조 측정부(111)의 측정결과에 따라 구동되어 웹의 횡방향 변위를 제어할 수 있다. 또한, 보조 웹가이드(130)는 그 앞쪽에 구비되는 웹가이드(140)에서 횡방향 변위를 쉽게 측정하고 제어할 수 있도록 인위적으로 웹에 횡방향 변위가 생기게 작동할 수도 있다.

한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 본 발명은 상기한 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 시스템(100)을 사용한 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 방법을 제공할 수 있다.

도 7을 참조하면, 언와인더 롤러(101)에서 웹을 언와인딩하는 단계(1100), 언와인딩되어 이송되는 상기 웹의 횡방향 변위를 측정하는 단계(1200), 상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작은지 여부를 판단하는 단계(1300), 상기 웹가이드를 이용하여 상기 횡방향 변위를 제어하는 단계(1400), 상기 제1 기준치 보다 작은 상기 횡방향 변위를 상쇄시키는 단계(1500), 상쇄된 상기 횡방향 변위를 측정하는 단계(1600), 상쇄된 상기 횡방향 변위가 상기 제2 기준치 보다 작은지 여부를 판단하는 단계(1700) 및 리와인더 롤러(102)에 웹을 리와인딩하는 단계(1800)를 포함하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 방법을 제공한다.

상기 웹의 횡방향 변위를 측정하는 단계(1200)에서는 제1 측정부(112)를 이용하여 웹의 횡방향 변위를 측정하게 된다. 상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작은지 여부를 판단하는 단계(1300)에서 제1 측정부(112)의 측정 결과가 제1 기준치 보다 큰 경우에는 웹가이드(140)를 구동해서 웹의 횡방향 변위를 제1 기준치 보다 작아지도록 제어하게 되고(1400), 제1 기준치 보다 작은 경우에는 웹의 횡방향 변위가 제2 기준치 보다 작아지도록 횡방향 변위를 상쇄시키게 된다(1500).

상기 웹가이드를 이용하여 상기 횡방향 변위를 제어하는 단계(1400)에서는 상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작을 때까지 웹가이드(140)를 회전 구동시킬 수 있다.

상기 횡방향 변위를 상쇄시키는 단계에서는 상기 웹의 횡방향 변위가 상기 제1 기준치와 상기 제2 기준치 사이의 값을 가지는 경우에 마이크로 래터럴 제어부(150)를 구동시킬 수 있다. 마이크로 래터럴 제어부(150)를 구동시켜서 상쇄된 횡방향 변위를 측정하고(1600), 그 측정결과가 제2 기준치 보다 작은지 판단하게 된다(1700).

상쇄된 횡방향 변위가 제2 기준치 보다 크고 제1 기준치 보다 작은 경우에는 마이크로 래터럴 제어부(150)를 구동시켜서 횡방향 변위를 상쇄시키는 단계(1500)를 수행하게 된다. 상쇄된 횡방향 변위가 제2 기준치 보다 작은 경우에는 웹을 리와인딩하고 래터럴 변위 제어 과정을 종료하게 된다(1800).

만약, 상쇄된 횡방향 변위가 제1 기준치 보다 큰 경우에는 웹가이드를 이용하여 횡방향 변위를 제어하는 단계(1400)가 수행될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템(100)은 롤투롤 전자 인쇄 시스템(미도시)에도 적용될 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명에 따른 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템 및 방법은 웹의 횡방향 변위를 2단계에 걸쳐서 정밀하고 아주 작은 마이크로 미터 수준까지 제어할 수 있고, 웹가이드와 마이크로 래터럴 제어부만 구비하면 횡방향 변위를 제어할 수 있으므로 롤투롤 인쇄 공정 시스템에 쉽게 적용할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템
101: 언와인더 롤러 102: 리와인더 롤러
111: 보조 측정부 112: 제1 측정부
113: 제2 측정부 114: 제3 측정부
130: 보조 웹가이드 140: 웹가이드
150: 마이크로 래터럴 제어부 151: 래터럴 제어롤러
152: 마이크로 스테이지 153: 제어구동부

Claims (13)

1. 웹을 풀어주는 언와인더 롤러;
   상기 웹의 이송방향에 대해 상기 언와인더 롤러의 앞쪽에 구비되며, 상기 웹에 발생하는 횡방향 변위를 제1 기준치까지 감소시키는 웹가이드;
   상기 웹가이드의 앞쪽에 구비되며, 상기 웹에 발생한 횡방향 변위를 측정하는 제1 측정부;
   상기 제1 측정부의 앞쪽에 구비되며, 상기 웹가이드에 의해 감소된 상기 웹의 횡방향 변위를 제2 기준치까지 감소시키는 마이크로 래터럴 제어부;
   상기 제어부의 앞쪽에 구비되며, 상기 마이크로 래터럴 제어부에 의해 감소된 상기 웹의 횡방향 변위를 측정하는 제2 측정부; 및
   상기 제2 측정부의 앞쪽에 구비되며, 상기 웹을 감아 들이는 리와인더 롤러;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 웹가이드는 상기 웹의 이송방향과 교차하는 방향으로 발생하는 상기 웹의 횡방향 변위를 상기 제1 기준치 보다 작게 유지시키기 위해 상기 웹의 이송방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 웹가이드는,
   일정 간격 이격 배치된 한 쌍의 가이드 롤러;
   상기 가이드 롤러의 회전축을 지지하는 회전지지대;
   상기 가이드 롤러 또는 상기 회전지지대를 회전시키는 회전축; 및
   상기 회전축을 회전시키는 회전구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 회전구동부는 상기 제1 측정부의 측정 결과를 피드백 받아 상기 회전축의 회전 여부 또는 회전 각도를 제어하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 마이크로 래터럴 제어부는 상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작은 경우에 횡방향 변위를 상쇄시키는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 마이크로 래터럴 제어부는 상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작은 경우에 상기 웹의 이송방향과 교차하는 횡방향으로 상기 웹을 선형적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 마이크로 래터럴 제어부는,
   래터럴 제어롤러;
   상기 래터럴 제어롤러를 횡방향을 따라 선형적으로 이동시키는 마이크로 스테이지; 및
   상기 마이크로 스테이지를 구동시키는 제어구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어구동부는 스텝모터가 사용되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어구동부는 상기 제2 측정부의 측정 결과가 상기 제2 기준치 보다 작을 때까지 상기 마이크로 스테이지를 구동시키는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 측정부 또는 상기 제2 측정부는 상기 웹의 폭방향에 가장자리의 이송 방향 또는 이송 각도를 센싱하는 비전센서 또는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템.
    
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 마이크로 래터럴 변위 제어 시스템을 사용한 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 방법에 있어서,
    상기 웹의 횡방향 변위를 측정하는 단계;
    상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작은지 여부를 판단하는 단계;
    상기 웹가이드를 이용하여 상기 횡방향 변위를 제어하는 단계;
    상기 제1 기준치 보다 작은 상기 횡방향 변위를 상쇄시키는 단계;
    상쇄된 상기 횡방향 변위를 측정하는 단계; 및
    상쇄된 상기 횡방향 변위가 상기 제2 기준치 보다 작은지 여부를 판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 방법.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 웹가이드를 이용하여 상기 횡방향 변위를 제어하는 단계에서는 상기 횡방향 변위가 상기 제1 기준치 보다 작을 때까지 상기 웹가이드를 회전 구동시키는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 방법.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 횡방향 변위를 상쇄시키는 단계에서는 상기 웹의 횡방향 변위가 상기 제1 기준치와 상기 제2 기준치 사이의 값을 가지는 경우에 상기 마이크로 래터럴 제어부를 구동시키는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄용 마이크로 래터럴 변위 제어 방법.

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