레이져 다이오드(이하 LD)는 현재 의료용, 산업용 가공, 센서, 광고용기기, 인쇄장비 등등 많은 분야에서 연구되고 실제 산업현장에서 적용되어 사용되고 있다. 하지만 정밀한 취급이 요구되는 LD의 민감한 특성상 그 효용성에 비해서 실제 사용은 전문분야에 국한되어진다. 본 논문에서는 LD가 가지는 정전기, 전류, 열, 물리적 충격 등에 대한 민감한 특성을 고려하여, 다양한 파장대의 LD를 안정적으로 드라이빙 할 수 있는 샘플 모듈을 직접 제작해보고, 더 나아가 하나의 LD가 아닌 다수(다채널)의 LD 제어를 인쇄용 CTP(Computer To Plate) 장비를 통해 연구해 본다. 특히 현 CTP장비의 다채널 제어가 64채널에 한정되어 있음을 착안해, 이의 두 배인 128채널의 LD 제어를 목표로 하고, 이때 발생하는 시작점의 LD와 끝점의 LD 사이의 망점 간의 딜레이 문제점에 대한 해결 방안을 제시하고, 또한 실제 CTP 장비에 장착한 후 인쇄 속도와 해상도를 비교하여 128채널 LD 제어의 효율을 비교해본 후, 마지막으로 256채널 LD 제어의 가능성을 검토해본다.
레이져 다이오드(이하 LD)는 현재 의료용, 산업용 가공, 센서, 광고용기기, 인쇄장비 등등 많은 분야에서 연구되고 실제 산업현장에서 적용되어 사용되고 있다. 하지만 정밀한 취급이 요구되는 LD의 민감한 특성상 그 효용성에 비해서 실제 사용은 전문분야에 국한되어진다. 본 논문에서는 LD가 가지는 정전기, 전류, 열, 물리적 충격 등에 대한 민감한 특성을 고려하여, 다양한 파장대의 LD를 안정적으로 드라이빙 할 수 있는 샘플 모듈을 직접 제작해보고, 더 나아가 하나의 LD가 아닌 다수(다채널)의 LD 제어를 인쇄용 CTP(Computer To Plate) 장비를 통해 연구해 본다. 특히 현 CTP장비의 다채널 제어가 64채널에 한정되어 있음을 착안해, 이의 두 배인 128채널의 LD 제어를 목표로 하고, 이때 발생하는 시작점의 LD와 끝점의 LD 사이의 망점 간의 딜레이 문제점에 대한 해결 방안을 제시하고, 또한 실제 CTP 장비에 장착한 후 인쇄 속도와 해상도를 비교하여 128채널 LD 제어의 효율을 비교해본 후, 마지막으로 256채널 LD 제어의 가능성을 검토해본다.
A laser diode(LD) has been studied in many fields what medical, industrial processing, sensor, advertising equipment, printing equipment. And the LD is being used in industry. However, LD will require precision handling. Therefore, the actual use of LD is limited to areas of specialization. In this ...
A laser diode(LD) has been studied in many fields what medical, industrial processing, sensor, advertising equipment, printing equipment. And the LD is being used in industry. However, LD will require precision handling. Therefore, the actual use of LD is limited to areas of specialization. In this study, attend to the characteristics of the LD what weak to electrostatic and physical impact, current and heat. And will make a sample module that use comfortably a various wavelength LD. Furthermore, Furthermore, through the printing CTP(Computer to Plate) equipment used the 128-channel LD-Driver, compares it with a 64-channel CTP device about the print speed and resolution. And will solved the problem of delay between the dot and the dot. Finally, consider the potential of the 256-channel LD-Driver.
A laser diode(LD) has been studied in many fields what medical, industrial processing, sensor, advertising equipment, printing equipment. And the LD is being used in industry. However, LD will require precision handling. Therefore, the actual use of LD is limited to areas of specialization. In this study, attend to the characteristics of the LD what weak to electrostatic and physical impact, current and heat. And will make a sample module that use comfortably a various wavelength LD. Furthermore, Furthermore, through the printing CTP(Computer to Plate) equipment used the 128-channel LD-Driver, compares it with a 64-channel CTP device about the print speed and resolution. And will solved the problem of delay between the dot and the dot. Finally, consider the potential of the 256-channel LD-Driver.
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문제 정의
다채널 LD-Driver의 경우, 단순히 단채널 드라이버 모듈들의 연결이 아닌, 그 활용분야에 따른 드라이버 제작이 이루어져야 한다. 다채널 드라이버에 있어서는 프로그래밍과는 별도로 그 활용되는 분야에 따라 LD-Driver Board의 제작이 판이하게 달라지는데, 본 논문에서는 여러개의 LD사용이 필수적 CTP(Computer to plate)용 인쇄 장비를 사용하여 다채널 LD-Driver를 연구한다.
또한 산업용 인쇄 장비는 작업환경의 특성이 LD 구동에 이상적이지 못한 극한의 환경으로 고온, 다습, 진동, 분진 등의 여러 가지 좋지 못한 환경에서 구동되어 짐을 가만하여 PCB의 설계 및 외부 보호 케이스 등에 대한 고려가 필요하다. 이에 본 연구에서는 기존의 CTP 장비의 문제점을 고찰하고 이를 개선하는 방향으로 드라이버를 개발 하였다.
제안 방법
LD마운트 보드의 기본은 다음 그림 3에서처럼 Digital & Analog Select 점퍼를 두어 점퍼를 1,2번 핀에 연결할 경우 버튼을 이용한 디지털 컨트롤이 가능하게 하였으며, 다시 Jumper를 2, 3번 핀에 연결할 경우 볼륨을 이용한 아날로그 컨트롤이 가능하게 설계하였고, 그림 4와 같은 구성을 통해 LD 출력 값의 세팅을 위해서 LD가 마운트 되는 위치에 Tester를 이용하여 6번(+)과 7번(GND)단에 저항을 주어 LD의 한계 값을 조절할 수 있게 하였다.
앞에서 언급하였듯이 CTP에 응용되어지는 LD Driver는 노광을 발생시키는 조건의 고출력을 유지하여하며, 또한 출력의 변동이 없어야 이 고품질의 인쇄를 보장할 수 있다. 그러므로 선행 연구에서 진행한 단채널 LD Driver기술을 응용하여 안정적인 Current의 공급 및 LD의 최적 온도제어 기술을 적용하여 CTP용 드라이버를 개발하였다.
단채널 LD-Driver를 프로그래밍 함에 있어서 고려한 사항들은 LD의 광 출력량과 온도에 관하여 볼륨을 통한 미세 조절과 이의 값들을 LCD 화면에 표현할 수 있도록 하였고, LD의 최대 출력 량은 1A(1000mA)로 하고, LD의 온도는 최대 30도 이하로 하였고, CodeVisionAVR V2.03.4 Standard 컴파일러를 사용하고, ATmega128 칩을 사용하여 16.00MHz의 Clock frequency의 환경에서 프로그래밍 하였다.
본 논문은 Ⅱ장에서 본연구의 기반이 되는 LD에 대한 일반적인 내용과 LD가 본 논문의 목표가 되는 인쇄장비인 CTP에 어떻게 사용되는지를 정리 하였고, Ⅲ장과 Ⅳ장에서는 LD의 민감성으로 인한 문제점을 고려한 하드웨어와 소프트웨어 설계를 통해 샘플용 단채널 LD-Driver를 제작해본다, Ⅴ장에서는 다채널 LD의 제어를 인쇄용 장비인 Computer to Plate(이하 CTP) 장비를 통해 살펴봄에 있어, 현재 사용되고 있는 64채널의 CTP와 본 논문에서 개발하고자 하는 125채널의 CTP를 속도와 해상도의 측면에서 비교해 본 후, 256채널 CTP의 활용 가능성까지 판단해보고, Ⅵ장은 결론으로 구성하였다.
이에 본 연구에서는 LD의 출력을 제어하는 Current 제어부를 정전류 제어방식을 체택하였고 또한 미세 출력 변화를 감지하기위하여 LD 내부의 Photodiode의 출력신호를 감지하여 미세 출력 제어가 가능한 Closeloop 제어 방식의 프로그램을 적용 제어하였고, 이로 인해 LD의 상태를 Forward Current를 확인하는 수동적 제어방식이 아닌 LD의 출력 광량을 직접 모니터링 하는 능동적 제어방식이 가능할 수 있게 되었다.
성능/효과
다음으로 이러한 Current Driver를 데이터 처리 단위인 Bit 묶음으로 구성된 LDB(LaserDiode Driving Board)가 구성하였다. 기존에는 그림 10에서 처럼 8Bit 데이터 처리방식으로 8개의 Current Driver를 한 묶음의 LDB로 구성하였으나 본 연구에서는 Current Driver의 사이즈를 최소화하여 16Bit 단위로 개발 16개의 Current Driver를 한 묶음으로 하는 LDB를 개발 적용하였음, 이로 인해 기존의 8Bit 데이터 전송처리 시스템을 16Bit 전송시스템으로 개선하므로 인해서 한번에 처리할 수 있는 데이터 처리량이 증가 되므로 기존에 데이터 버퍼에 의한 인쇄 속도 저하를 개선하는 효과를 거둘 수 있게 되었다.
본 논문에서는 현재 다양한 분야에서 그 활용을 필요로 하는 LD를 LD가 가지는 민감한 특성을 고려하여 다양한 파장대의 LD를 안정적으로 제어할 수 있는 범용의 단채널 LD-Driver를 제작·구동하고, 더 나아가 LD의 효율을 최적화 할 수 있는 128채널 LD를 사용할 수 있는 드라이버를 제작, CTP용 인쇄 장비에 장착하여, 기존 64채널의 CTP 장비와 비교한 결과, 128채널용 CTP 가 같은 해상도를 유지하며 1.7배 이상의 빠른 속도를 보인다는 것을 확인하였다.
본 연구에서 개발한 CTP용 LD Driver를 통하여 직접 재판을 제작을 진행한 결과, 64채널의 CTP장비의 경우 시간당 9장∼10장의 재판 인쇄 속도를 보인 반면에 본 논문의 128채널을 장착한 CTP는 시간당 17장∼19장의 인쇄 속도로 기존에 비해 1.7배 이상의 속도 상승을 보였으며, 속도 상승에 의한 해상도의 저하도 일어나지 않았다.
후속연구
위 실험 결과를 토대로 256채널의 LD-Driver를 CTP 장비에 적용했을 때, Lens와 Fiber Array등의 광학적 요건이 갖추어 진다면, 증가되는 LD의 수에 비례하여 인쇄 속도를 증가시킬 수 있으며, 이를 통한 인쇄시장의 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
참고문헌 (11)
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