KR101173145B1 - 인쇄 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤투롤로 피인쇄체를 이송하며 피인쇄체에 비접촉식으로 인쇄하는 방식을 택하는 인쇄 기계에 있어서 피인쇄체의 이송속도 및 이송거리를 정밀하게 제어하기 위한 인쇄 장치의 구조 및 센서 배치를 통한 장력제어 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 인쇄부 직후 또는 직전에 속도를 측정할 수 있는 센서와 이 센서로부터 속도 및 이송거리 신호를 피드백 받아 원하는 일정한 속도로 피인쇄체가 이송되거나 원하는 거리만큼 피 인쇄체가 이송되도록 롤러를 구동하는 속도 제어 장치가 구비된 인쇄장치 및 제어방법에 관한 것이다.

Description

인쇄 장치 및 그 제어 방법{Printing apparatus and control method}

본 발명은 롤투롤로 피인쇄체를 이송하며 피인쇄체에 비접촉식으로 인쇄하는 방식을 택하는 인쇄 기계에 있어서 피인쇄체의 이송속도 및 이송거리를 정밀하게 제어하기 위한 인쇄 장치의 구조 및 센서 배치를 통한 장력제어 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 인쇄부 직후 또는 직전에 속도를 측정할 수 있는 센서와 이 센서로부터 속도 및 이송거리 신호를 피드백 받아 원하는 일정한 속도로 피인쇄체가 이송되거나 원하는 거리만큼 피 인쇄체가 이송되도록 롤러를 구동하는 속도 제어 장치가 구비된 인쇄장치 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 롤투롤 잉크젯과 같은 비 접촉식 롤투롤 인쇄 장비에서는 피 인쇄체를 일정한 속도로 이송하며 인쇄를 수행하거나, 일정한 양만큼 이송 후 정지 상태에서 인쇄를 수행하는 방법들이 사용된다. 두 가지 경우는각각 피인쇄체의 정속 이송 또는 정량 이송이 중요시 된다.

일정한 속도로 피인쇄체를 이송하며 작업하는 연속공정 비접촉 방식에서는 피인쇄체의 이송 속도의 측정이 가능한 엔코더를 필요로 하지만, 인쇄면이 건조되기 전에 인쇄면에 롤러의 접촉이 있으면 안되기 때문에 도 1과 같은 피인쇄체(1)의 에지부근에만 롤러의 접촉이 있는 롤러(11, 12)를 사용하여 엔코더가 부착된 롤러(13)로부터 속도를 측정해야 하나, 이는 양 에지 측의 불균형 마찰력을 작용시켜 피인쇄체가 쉽게 사행할 수 있고, 피인쇄체의 폭이 바뀔 때마다 거리를 조정해 주어야 하는 번거로움이 있다.

일정한 거리만큼 피인쇄체를 이송하고 정지 후 작업하는 비연속공정 비접촉 방식에서는 언와인더에서 일정량을 감아주면 되므로 엔코더의 사용이나 위치 설정에 큰 제약은 없다.

비접촉식 인쇄 방식은 노즐로부터 잉크를 분사하여 노즐과 피인쇄체간의 직접적인 접촉이 없는 모든 형태의 비접촉 인쇄 방식을 말하며, 잉크의 종류와 요구 정밀도, 제작 패턴의 사양, 생산품에 따라 그 방식을 달리한다. 또한, 연속공정, 비연속공정의 웹 이송 방식도 생산품, 사양등에 따라 그 방식이 달라진다.

그러나, 기존의 비접촉식 롤투롤 인쇄 방식은 웹 이송 방식과 프린팅 방식이 정해져 있어 다양한 잉크와 생산품을 만족시키기 어렵다.

따라서 본 발명은 다양한 비접촉식 방식과 웹 이송 방식이 적용가능하게 하는 롤투롤 비접촉식 인쇄 장치의 구성과 그 제어 방법을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 비 접촉식 프린팅 장치(3)가 탈착 가능하게 설치되는 한편 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)에 의해 인쇄되는 피 인쇄체(W)가 롤투롤 방식으로 이송되는 인쇄 장치에 있어서, 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전,후 또는 건조기(5) 전,후 또는 피더(F)전,후에는 엔코더가 부착된 롤러(R)가 적어도 하나 이상 설치되는 한편, 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전후에는 하나 이상의 피더(F)가 설치되어, 상기 롤러(R)에 장치된 엔코더로부터 신호를 피드백 받아 상기 피더(F)에서 상기피 인쇄체(W)의 속도 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치에 일 특징이 있다.

이때, 상기 엔코더가 설치된 롤러(R)는 그 표면의 일부 또는 전부가 고무 재질로 코팅이 될 수 있다.

또한, 상기 엔코더가 설치된 롤러(R)는 정전기력으로 피인쇄체(W)를 부착할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

또한, 상기 엔코더가 설치된 롤러(R)는 공기 흡입 장치가 되어 있어 피인쇄체(W)를 부착할 수 있다.

또한, 상기 피인쇄체(W)를 연속적으로 이송하거나 이송 후 정지를 반복하는 것을 선택할 수 있다.

또한, 본 발명은 롤러(R)의 엔코더로부터 신호를 피드백 받아 상기 피더(F)에서 상기 피 인쇄체(W)의 속도 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치의 제어 방법에 다른 특징이 있다.

이때, 상기 피더(F)는 상기 피 인쇄체(W)의 속도 제어를 위해 동시 또는 순차적이거나 번갈아 가며 구동할 수 있다.

또한, 상기 피더(F)는 상기 피 인쇄체(W)의 위치 제어를 위해 동시 또는 순차적이거나 번갈아 가며 구동할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄기에서의 구조와 제어 방법은 롤투롤 비접촉식 장비에서 다양한 인쇄 방법과 피인쇄체 이송 방식의 적용이 가능하다

도 1은 종래 인쇄방법을 설명하기 위한 예시도
도 2는 본 발명에 따른 인쇄장치의 전체 구성도이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 소정의 롤러(R)에 장치된 엔코더로부터 신호를 받아 이를 이용하여 피더(F)를 제어하여 피 인쇄체(W)의 속도 제어를 수행하는 것이다.

이하 첨부된 도면과 실시예를 통해 상세히 설명한다.

실시예1

본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 비 접촉식 프린팅 장치(3)가 탈착 가능하게 설치되는 한편 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)에 의해 인쇄되는 피 인쇄체(W)가 롤투롤 방식으로 이송되는 인쇄 장치(100)이다.

이때, 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전 또는 후에는 엔코더가 부착된 롤러(R)가 적어도 하나 이상 설치된다.

또한, 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전후에는 하나 이상의 피더(F)가 설치된다.

이와 같은 구성에 의해 상기 롤러(R)에 장치된 엔코더(도시되지 않음)로부터 신호를 피드백 받아 상기 피더(F)에서 상기피 인쇄체(W)의 속도 제어를 수행하게 된다.

즉, 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전후에 장치된 롤러(R)에 장착된 엔코더로부터 롤러(R)의 회전속도를 감지하고, 이 회전속도와 롤러(R)의 외경으로부터 선속도를 계산한다.

이 선속도를 맞춰주기 위해 각 피더(F)는 상기 피더(F)에 장착된 모터를 구동하여 기판을 이송한다.

따라서, 엔코더의 회전속도(We)와 반경(Re), 피더(F)의 구동 롤러 회전속도(Wf)와 피더 반경(Rf)는 다음과 같은 관계를 갖는다.

We X Re = Wf X Rf

즉, 상기 관계식에 의해 필요한 피더(F)의 구동 속도를 산출하여 피 인쇄체(W)의 속도를 제어할 수 있으며 이에 대해서는 후술한다.

즉, 피더(F)라고 하는 것은 한 쌍의 롤러로 구성되어 피 인쇄체(W)을 두 롤러 사이로 이송하는 구조로서, 피 인쇄체(W)와 미끄러짐 없이 밀착하여 기판의 이송을 돕는 마찰력이 높은 한 개의 롤러와, 기판의 이탈을 방지하도록 기판을 눌러주는 역할을 하는 또 한 개의 롤러로 구성된다.

이때, 마찰력이 높은 롤러는 모터에 의해 구동되어 피 인쇄체(W)의 이송을 담당한다.

다시 말해서 상술한 바와 같은 관계식에 의해 피더(F)의 구동 속도를 산출한 후 상기 모터를 구동하여 피 인쇄체(W)의 이송 속도를 제어할 수 있게 된다.

상기 롤러(R)는 도 2에 도시된 바와 같이 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전에 위치한인쇄 전 롤러(31)와 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 후에 위치한 인쇄 후 롤러(32)를 구비하여, 상기 롤러(31,32)에서 엔코더에 의해 신호를 받을 수 있다.

또한, 상기 피더(F)는 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전후에 각각 위치한 제1피더(11)와 제2피더(12)를 포함할 수 있다.

한편, 상기 엔코더가 설치된 롤러(R)는 그 표면의 일부 또는 전부가 고무 재질로 코팅하여 피 인쇄체(W)가 이탈되지 않도록 하는 것도 가능하다.

또한, 상기 엔코더가 설치된 롤러(R)는 정전기력으로 피 인쇄체(W)를 부착할 수 있도록 하거나 또는 상기 롤러(R)에 공기 흡입 장치가 되어 있어 피 인쇄체(W)를 부착할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

이는 후술하는 실시예에서도 동일하게 적용되므로 중복되는 설명은 생략한다.

한편, 상기 피 인쇄체(W)는 특별한 제한이 없으며, 예를 들어 기판이나 웹 등 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)에 의해 프린트될 수 있는 것이면 모두 본 발명의 범주에 속한다.

한편, 상기 피 인쇄체(W)를 연속적으로 이송하거나 이송 후 정지를 반복하는 이른바비 연속적으로 이송할 수 있도록 선택하는 것도 가능하다.

실시예2

본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 비 접촉식 프린팅 장치(3)가 탈착 가능하게 설치되는 한편 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)에 의해 인쇄되는 피 인쇄체(W)가 롤투롤 방식으로 이송되는 인쇄 장치(100)임은 실시예1과 동일하다.

그러나, 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)에 의해 인쇄된 피 인쇄체(W)가 건조되는 건조기(5)가 설치되고, 상기 건조기(5)의 전 후 또는 내부에는 엔코더가 부착된 롤러(R)가 적어도 하나 이상 설치되는 점이 상이하다.

이때, 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전후에는 하나 이상의 피더(F)가 설치되어, 상기 롤러(R)에 장치된 엔코더로부터 신호를 피드백 받아 상기 피더(F)에서 상기 피 쇄체(W)의 속도 제어를 수행하게 된다.

즉, 본 실시예에서는 실시예1과 달리 건조기(5)의 전후 및 내부에 배치되는 롤러(33,34,35)라는 점이 상이하다.

이와 같은 구성에 의해 상기 건조기(5)를 통과하는 피 인쇄체(W)의 속도나 위치를 상기 롤러(33,34,35)의 엔코더로부터 산출하여 피더(F)를 제어함에 의해 적절한 피 인쇄체(W)의 속도를 제어할 수 있다.

그 외에는 실시예1과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

한편, 상기 롤러(33,34,35)는 도시된 바와 같이 건조기(5)의 상부 좌우측에 각각 배치하고 나머지는 상기 건조기(5)의 내부에 배치하여 상기 건조기(5) 전후의 피 인쇄체(W)의 속도나 위치를 감지할 수 있도록 할 수 있다.

그 외에는 상기 실시예와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

실시예3

본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 비 접촉식 프린팅 장치(3)가 탈착 가능하게 설치되는 한편 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)에 의해 인쇄되는 피 인쇄체(W)가 롤투롤 방식으로 이송되는 인쇄 장치(100)임은 실시예1 및 실시예2와 동일하다.

그러나, 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전후에는 하나 이상의 피더(F)가 설치되고,

상기 피더(F)의 전 또는 후에는 엔코더가 부착된 롤러(R)가 적어도 하나 이상 설치되어, 상기 롤러(R)에 장치된 엔코더로부터 신호를 피드백 받아 상기 피더(F)에서 상기피 인쇄체(W)의 속도 제어를 수행하는 점이 상이하다.

즉, 실시예1의 경우는 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전후, 실시예2의 경우는 건조기(5) 전후에 롤러(R)를 설치하는 것임에 비해 본 실시예3의 경우는 피더(F) 전후에 상술한 바와 같은 롤러(R)를 설치하는 점이 상이하다.

본 실시예의 롤러(R)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1피더(11)의 근방에 설치된 제1피더 롤러(37)와 제2피더(12) 근방에 설치된 제2피더 롤러(36)을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 롤러(36,37)에 의해 피 인쇄체(W)의 속도나 위치를 감지할 수 있도록 할 수 있다.

그 외에는 상기 실시예와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

실시예4

본 실시예에서는 상술한 바와 같은 본 발명의 인쇄 장치)의 속도를 제어하는 방법(S100)에 관한 것이다.

이를 위해 상기 엔코더의 회전속도를 측정하는 단계(S110, 이하 제1단계라 함)를 수행한다.

상기 제1단계(S110)는 상기 엔코더에서 전달받는 신호에 의해 바로 측정가능하며 이는 널리 알려진 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 제1단계(S110) 수행 후, 상기 측정된 엔코더의 회전 속도와 아래의 수학식1을 이용하여 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(Wf)를 산출하는 단계(S120, 이하 제2단계라 함)를 수행한다.

[수학식1]

단 Wf : 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(rad/s)

We : 엔코더의 회전 속도(rad/s)

Re : 엔코더의 반경(mm)

Rf : 피더의 반경(mm)

상기 제2단계(S120)의 수학식1은 결국 롤러(R)와 피더(F)의 선속도를 동일하게 하기 위한 것이다.

상기 수학식1에 의해 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(Wf)를 산출한 후 상기 산출된 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(Wf)에 의해 상기 피더(F)의 속도를 제어하는 단계(S130, 이하 제3단계라 함)를 수행한다.

상기 제3단계(S130)는 상기 구동 롤러를 회전하는 모터를 제어함에 의해 달성될 수 있으며, 이는 널리 알려진 기술이므로 자세한 설명을 생략한다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명의 방법(S100)에 의해, 상기 롤러(R)의 엔코더로부터 신호를 피드백 받아 상기 피더(F)에서 상기 피 인쇄체(W)의 속도 제어를 수행하게 된다.

가령, 도 2에 도시된 바와 같이 제2피더(12)로 이송하면서 제1피더(11)로 피 인쇄체(W)의 이송량을 제어하는, 즉, 앞에서 당기면서 뒤에서 그 크기를 조절할 수 있는 제어 시스템의 구성이 가능하다.

다시 말해서, 비연속 이송 시 L의 거리를 이동할 필요가 있을 경우, 제2피더(12) 및 제1피더(11)의 총 회전 거리는 L이 되어야 한다.

이때, 상기 피 인쇄체(W) 이송 시에는 상기 피 인쇄체(W)의 이탈 방지를 위하여 일정한 장력이 유지되어야 한다.

따라서, 이를 위해서는 두 피더(11,12)의 구동 모터가 상호 동기화 되어 동작하여야 하며, 두 피더(11,12) 사이의 장력은 두 피더(11,12) 사이에 설치된 로드셀(T,22, 23, 24)로부터 측정될 수 있다.

한편, 상기 피더(F)는 상기 피 인쇄체(W)의 속도 제어를 위해 동시 또는 순차적이거나 번갈아 가며 구동할 수 있다.

예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 제1피더(11)와 제2피더(12)를 동시에 구동하며 피 인쇄체(W)의 속도를 제어를 하거나 혹은 제1피더(11) 제어 후 제2피더(12) 제어를 하며 구동을 하여 피 인쇄체(W)의 속도를 제어할 수 있다.

물론 상기 피 인쇄체(W)의 위치 제어를 위해 상기 피더(F)를 동시 또는 순차적이거나 번갈아 가며 구동할 수 있다.

이는 상기 피 인쇄체(W)의 속도를 제어하는 것이 결과적으로 상기 피 인쇄체(W)의 위치를 제어하는 것이 되기 때문이다.

3 : 비 접촉식 프린팅 장치 W : 피 인쇄체
R : 롤러 F : 피더

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 비 접촉식 프린팅 장치(3)가 탈착 가능하게 설치되는 한편 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)에 의해 인쇄되는 피인쇄체(W)가 롤투롤 방식으로 이송되는 인쇄 장치로서, 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전 또는 후에는 엔코더가 부착된 롤러(R)가 적어도 하나 이상 설치되는 한편, 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전후에는 하나 이상의 피더(F)가 설치되어, 상기 롤러(R)에 장치된 엔코더로부터 신호를 피드백 받아 상기 피더(F)에서 상기 피 인쇄체(W)의 속도 제어를 수행하는 인쇄 장치의 롤러(R)의 엔코더로부터 신호를 피드백 받아 상기 피더(F)에서 상기 피 인쇄체(W)의 속도 제어를 수행하는 방법(S100)으로서,
   상기 엔코더의 회전속도를 측정하는 단계(S110)와,
   상기 측정된 엔코더의 회전 속도와 아래의 수학식1을 이용하여 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(Wf)를 산출하는 단계(S120)와,
   상기 산출된 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(Wf)에 의해 상기 피더(F)의 속도를 제어하는 단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치의 제어 방법.
   [수학식1]
   

   

   
   단 Wf : 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(rad/s)
   We : 엔코더의 회전 속도(rad/s)
   Re : 엔코더의 반경(mm)
   Rf : 피더의 반경(mm)
9. 비 접촉식 프린팅 장치(3)가 탈착 가능하게 설치되는 한편 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)에 의해 인쇄되는 피 인쇄체(W)가 롤투롤 방식으로 이송되는 인쇄 장치로서, 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)에 의해 인쇄된 피 인쇄체(W)가 건조되는 건조기(5)가 설치되고, 상기 건조기(5)의 전 후 또는 내부에는 엔코더가 부착된 롤러(R)가 적어도 하나 이상 설치되는 한편 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전후에는 하나 이상의 피더(F)가 설치되어, 상기 롤러(R)에 장치된 엔코더로부터 신호를 피드백 받아 상기 피더(F)에서 상기피 인쇄체(W)의 속도 제어를 수행하는 인쇄 장치의 롤러(R)의 엔코더로부터 신호를 피드백 받아 상기 피더(F)에서 상기 피 인쇄체(W)의 속도 제어를 수행하는 방법(S100)으로서,
   상기 엔코더의 회전속도를 측정하는 단계(S110)와,
   상기 측정된 엔코더의 회전 속도와 아래의 수학식1을 이용하여 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(Wf)를 산출하는 단계(S120)와,
   상기 산출된 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(Wf)에 의해 상기 피더(F)의 속도를 제어하는 단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치의 제어 방법.
   [수학식1]
   단 Wf : 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(rad/s)
   We : 엔코더의 회전 속도(rad/s)
   Re : 엔코더의 반경(mm)
   Rf : 피더의 반경(mm)
   
10. 비 접촉식 프린팅 장치(3)가 탈착 가능하게 설치되는 한편 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)에 의해 인쇄되는 피 인쇄체(W)가 롤투롤 방식으로 이송되는 인쇄 장치로서, 상기 비 접촉식 프린팅 장치(3)의 전후에는 하나 이상의 피더(F)가 설치되고, 상기 피더(F)의 전 또는 후에는 엔코더가 부착된 롤러(R)가 적어도 하나 이상 설치되어, 상기 롤러(R)에 장치된 엔코더로부터 신호를 피드백 받아 상기 피더(F)에서 상기피 인쇄체(W)의 속도 제어를 수행하는 인쇄 장치의 롤러(R)의 엔코더로부터 신호를 피드백 받아 상기 피더(F)에서 상기 피 인쇄체(W)의 속도 제어를 수행하는 방법(S100)으로서,
    상기 엔코더의 회전속도를 측정하는 단계(S110)와,
    상기 측정된 엔코더의 회전 속도와 아래의 수학식1을 이용하여 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(Wf)를 산출하는 단계(S120)와,
    상기 산출된 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(Wf)에 의해 상기 피더(F)의 속도를 제어하는 단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치의 제어 방법.
    [수학식1]
    단 Wf : 피더(F)의 구동 롤러 회전 속도(rad/s)
    We : 엔코더의 회전 속도(rad/s)
    Re : 엔코더의 반경(mm)
    Rf : 피더의 반경(mm)
    
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 피더(F)는 상기 피 인쇄체(W)의 속도 제어를 위해 동시 또는 순차적이거나 번갈아 가며 구동하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치의 제어 방법.
12. 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 피더(F)는 상기 피 인쇄체(W)의 위치 제어를 위해 동시 또는 순차적이거나 번갈아 가며 구동하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치의 제어 방법.

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