롤투롤(Roll-to-Roll) 공정은 Flexible한 소재를 이용하여 연속으로 대량 생산이 가능한 인쇄 공정이다. 기존의 롤투롤 공정은 제지, 섬유, 필름 등의 산업에서 경제적이고 편리한 공정으로 이용되어 왔다. 최근 기계, 전자 기술의 발전과 함께 롤투롤 공정은 고속, 고 정밀 인쇄를 통한 전자인쇄, 즉 RFID 태그, 센서, e-paper 등을 인쇄하는 ...
롤투롤(Roll-to-Roll) 공정은 Flexible한 소재를 이용하여 연속으로 대량 생산이 가능한 인쇄 공정이다. 기존의 롤투롤 공정은 제지, 섬유, 필름 등의 산업에서 경제적이고 편리한 공정으로 이용되어 왔다. 최근 기계, 전자 기술의 발전과 함께 롤투롤 공정은 고속, 고 정밀 인쇄를 통한 전자인쇄, 즉 RFID 태그, 센서, e-paper 등을 인쇄하는 인쇄전자 분야 까지 폭 넓게 응용되고 있다. 인쇄전자는 기존의 인쇄기술과 전자기술이 결합하여 전자소자 및 전자 회로를 제작하는 기술로서 저가형 전자 소자 및 Flexible한 소자를 제작 할 수 있는 새로운 분야이다. 롤투롤 공정으로 전자 소자를 인쇄하기 위해서는 중첩 인쇄가 필수적이므로 각 인쇄 층 사이의 중첩 정밀도를 제어하기 위해서 레지스터 제어가 필요하다. 레지스터란 인접하는 인쇄 롤 사이에서 발생하는 인쇄패턴간의 위치를 의미 한다. 장력의 불균형, 건조 시 열 변형, 프린팅 유닛의 강성, 압입롤의 형상오차, 패턴롤의 형상오차 및 패터닝 오차, 롤과 소재 사이의 미끄러짐 등으로 인해 소재의 이송방향(Machine Direction)과 폭 방향(Cross Direction)의 변위 및 인쇄 롤 간의 위상변위(phase variation)로 인한 레지스터 에러가 발생한다. 첫 번째 인쇄 패턴과 두 번째 인쇄 패턴 사이에 2차원 위치오차를 레지스터 에러라고 한다. 레지스터 에러는 곧 중첩 오차이므로 전자소자의 특성을 저하 시킨다. 앞으로 롤투롤 공정을 이용한 인쇄형 전자소자는 ±20미크론 수준 이하의 레지스터 제어가 필요하다. 본 연구에서는 인쇄 롤 간의 위상변위(phase variation) 와 소재의 사행변위(lateral motion)로 인한 레지스터 에러를 최소화하기 위해 레지스터 제어에 대한 연구를 계획하였다. 롤투롤 그라비아 장비에 CCD 카메라 및 칼라센서를 활용한 사행측정 시스템을 구축하였고, 장력과 롤의 형상오차 및 공정 속도 변화에 따른 중첩 정밀도를 분석 및 측정함으로써 레지스터 오차의 특성을 관찰 하였다. 그리고 레지스터 에러를 롤투롤 장비의 회전속도 제어 및 롤의 폭 방향 이동 제어로 에러를 최소화 하는 제어 방안을 제안하며, 롤의 형상 오차 및 장력 변화 등을 극복하는 장비의 최적 공정조건을 제시하고자 한다.
롤투롤(Roll-to-Roll) 공정은 Flexible한 소재를 이용하여 연속으로 대량 생산이 가능한 인쇄 공정이다. 기존의 롤투롤 공정은 제지, 섬유, 필름 등의 산업에서 경제적이고 편리한 공정으로 이용되어 왔다. 최근 기계, 전자 기술의 발전과 함께 롤투롤 공정은 고속, 고 정밀 인쇄를 통한 전자인쇄, 즉 RFID 태그, 센서, e-paper 등을 인쇄하는 인쇄전자 분야 까지 폭 넓게 응용되고 있다. 인쇄전자는 기존의 인쇄기술과 전자기술이 결합하여 전자소자 및 전자 회로를 제작하는 기술로서 저가형 전자 소자 및 Flexible한 소자를 제작 할 수 있는 새로운 분야이다. 롤투롤 공정으로 전자 소자를 인쇄하기 위해서는 중첩 인쇄가 필수적이므로 각 인쇄 층 사이의 중첩 정밀도를 제어하기 위해서 레지스터 제어가 필요하다. 레지스터란 인접하는 인쇄 롤 사이에서 발생하는 인쇄패턴간의 위치를 의미 한다. 장력의 불균형, 건조 시 열 변형, 프린팅 유닛의 강성, 압입롤의 형상오차, 패턴롤의 형상오차 및 패터닝 오차, 롤과 소재 사이의 미끄러짐 등으로 인해 소재의 이송방향(Machine Direction)과 폭 방향(Cross Direction)의 변위 및 인쇄 롤 간의 위상변위(phase variation)로 인한 레지스터 에러가 발생한다. 첫 번째 인쇄 패턴과 두 번째 인쇄 패턴 사이에 2차원 위치오차를 레지스터 에러라고 한다. 레지스터 에러는 곧 중첩 오차이므로 전자소자의 특성을 저하 시킨다. 앞으로 롤투롤 공정을 이용한 인쇄형 전자소자는 ±20미크론 수준 이하의 레지스터 제어가 필요하다. 본 연구에서는 인쇄 롤 간의 위상변위(phase variation) 와 소재의 사행변위(lateral motion)로 인한 레지스터 에러를 최소화하기 위해 레지스터 제어에 대한 연구를 계획하였다. 롤투롤 그라비아 장비에 CCD 카메라 및 칼라센서를 활용한 사행측정 시스템을 구축하였고, 장력과 롤의 형상오차 및 공정 속도 변화에 따른 중첩 정밀도를 분석 및 측정함으로써 레지스터 오차의 특성을 관찰 하였다. 그리고 레지스터 에러를 롤투롤 장비의 회전속도 제어 및 롤의 폭 방향 이동 제어로 에러를 최소화 하는 제어 방안을 제안하며, 롤의 형상 오차 및 장력 변화 등을 극복하는 장비의 최적 공정조건을 제시하고자 한다.
Roll to Roll (R2R) processes have been used as the most throughput process in the production of pulps, textiles, steels, films etc. In recent years, as an extension of typical R2R processes, the R2R printing process has been applied in the field of fabricating electronic devices such as RFID tags, s...
Roll to Roll (R2R) processes have been used as the most throughput process in the production of pulps, textiles, steels, films etc. In recent years, as an extension of typical R2R processes, the R2R printing process has been applied in the field of fabricating electronic devices such as RFID tags, sensors and signage with the development of servomechanism. To employ R2R printing process for printing electronic devices on plastic web, the overlay printing registration and lateral position accuracy should be well controlled up to 20 um. Since the errors of the overlay printing registration and lateral position are generated from the uneven web tension, thermal expansion and contraction of web, impression roll pressure, slipping the web, uneven circumference of the roll and so forth, the most important factors to control the overlay printing registration and lateral position accuracy need to be defined. In this thesis, the servomechanism for the overlay printing registration and lateral position in R2R gravure two color units printing system was studied by attaching high resolution CCD camera to detect the markers printed at the first printing unit and then, developing the algorithm to control the second roll speed of the gravure for matching the previously printed markers to the markers on the second roll. Based on this concept, the overlay printing registration and lateral position accuracy were monitored under various roll speeds and web tensions
Roll to Roll (R2R) processes have been used as the most throughput process in the production of pulps, textiles, steels, films etc. In recent years, as an extension of typical R2R processes, the R2R printing process has been applied in the field of fabricating electronic devices such as RFID tags, sensors and signage with the development of servomechanism. To employ R2R printing process for printing electronic devices on plastic web, the overlay printing registration and lateral position accuracy should be well controlled up to 20 um. Since the errors of the overlay printing registration and lateral position are generated from the uneven web tension, thermal expansion and contraction of web, impression roll pressure, slipping the web, uneven circumference of the roll and so forth, the most important factors to control the overlay printing registration and lateral position accuracy need to be defined. In this thesis, the servomechanism for the overlay printing registration and lateral position in R2R gravure two color units printing system was studied by attaching high resolution CCD camera to detect the markers printed at the first printing unit and then, developing the algorithm to control the second roll speed of the gravure for matching the previously printed markers to the markers on the second roll. Based on this concept, the overlay printing registration and lateral position accuracy were monitored under various roll speeds and web tensions
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