KR101589278B1

KR101589278B1 - 균일한 온도분포를 가지는 ｕｖ경화장치

Info

Publication number: KR101589278B1
Application number: KR1020140062435A
Authority: KR
Inventors: 이재영; 최재석
Original assignee: 이재영
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2016-01-28
Also published as: KR20150135703A

Abstract

본 발명은 길이방향으로 긴 UV램프의 일측에만 온도가 증대되는 것에 의한 냉각효율의 저하와 UV램프의 손상을 방지할 수 있는 균일한 온도분포를 가지는 UV경화장치에 관한 것으로, 내부에 공간을 가지고 상하부가 개방되는 통상의 하우징; 상기 하우징의 하부에 배치되는 길이방향으로 긴 UV램프; 상기 UV램프의 상측으로 배치되는 하나 이상의 냉각팬; 상기 UV램프의 광을 차단할 수 있는 한쌍의 셔터; 상기 하우징의 하부 일측에 형성되어 상기 냉각팬에 의해 상기 UV램프를 냉각한 공기가 이동하는 수집공간; 및 상기 수집공간으로 유입된 에어를 외부로 배출시키는 배기통로를 포함하고, 상기 수집공간에서 가까운 쪽으로 공급되는 풍량이 가장 크고, 상기 수집공간에서 멀어질수록 풍량이 적어지는 것을 특징으로 한다.

Description

균일한 온도분포를 가지는 ＵＶ경화장치{UV ink hardening device with uniform temperature distribution}

본 발명은 냉각이 가능한 균일한 온도분포를 가지는 UV경화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 길이방향으로 긴 UV램프의 일측에만 온도가 증대되는 것에 의한 냉각효율의 저하와 UV램프의 손상을 방지할 수 있는 균일한 온도분포를 가지는 UV경화장치에 관한 것이다.

UV잉크를 사용하는 디지털 출력장치는 헤드에 의해 출력매체에 UV잉크를 분사한 후, 상기 출력매체에 분사된 잉크를 경화고착시키기 위하여 UV광을 조사하여야 한다.

이 때, 플라스틱과 같은 열에 취약한 소재로 이루어진 출력매체는, UV광을 지속적으로 조사하면 온도상승으로 인하여 변형 또는 손상이 발생할 우려가 있으므로, UV광은 UV잉크를 경화고착시킬 수 있는 최소시간으로만 조사되는 것이 바람직하다.

이를 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 도어의 개폐작동을 통하여 UV광을 일시적으로만 조사하는 셔터형 UV경화장치(10)가 설치된다.

즉, 다수의 헤드(1,2,3,4)가 설치된 헤드플레이트(5)에, 상기 헤드(1,2,3,4)의 외측으로 UV경화장치(10)가 설치된다.

상기 UV경화장치(10)가 상기 다수의 헤드(1,2,3,4)의 양측으로 설치된 것은, 헤드가 왕복운동하면서 잉크를 분사하기 때문에, 헤드가 지나가고 난 자리에 UV광을 조사하여 UV잉크를 경화시키기 위함이다.

램프로부터 발산되는 광은 잉크를 경화시키는 자외선 뿐 아니라, 가시광선과 적외선도 함께 나오게 된다. 이 때 적외선은 피출력물에 공급되는 경우 피출력물의 온도를 상승시켜 피출력물이 변형되거나 인쇄층이 변질되는 문제가 있다. 따라서, 피출력물로의 적외선을 차단할 수 있는 방법이 요구된다.

종래기술에서는 한국특허 제10-1178098호 같이 도어의 개폐작동을 통하여 UV광을 일시적으로만 조사하는 셔터형 UV잉크경화장치를 사용한다.

그러나, 이 경우 길이방향으로 길이가 긴 UV램프를 냉각시키고, 상기 UV램프의 일측에 형성된 배기통로를 통한 에어의 배기로 인하여, 상기 배기통로에 근접한 부분에 열이 축적되어 피출력물의 인쇄품질을 저하시키고, UV램프를 손상시킬 수 있다.

한국특허 제10-1178098호

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 길이방향으로 긴 UV램프의 일측에만 온도가 증대되는 것에 의한 냉각효율의 저하와 UV램프의 손상을 방지할 수 있는 균일한 온도분포를 가지는 UV경화장치를 제공하는 데에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 공간을 가지고 상하부가 개방되는 통상의 하우징; 상기 하우징의 하부에 배치되는 길이방향으로 긴 UV램프; 상기 UV램프의 상측으로 배치되는 하나 이상의 냉각팬; 상기 UV램프의 광을 차단할 수 있는 한쌍의 셔터; 상기 하우징의 하부 일측에 형성되어 상기 냉각팬에 의해 상기 UV램프를 냉각한 공기가 이동하는 수집공간; 및 상기 수집공간으로 유입된 에어를 외부로 배출시키는 배기통로를 포함하고, 상기 수집공간에서 가까운 쪽으로 공급되는 풍량이 가장 크고, 상기 수집공간에서 멀어질수록 풍량이 적어지는 것을 특징으로 하는 균일한 온도분포를 가지는 UV경화장치이다.

상기 냉각팬은 복수개가 설치되고, 상기 수집공간에서 가까운 쪽의 냉각팬의 풍량이 가장 크고, 상기 수집공간에서 멀어질수록 냉각팬의 풍량이 적어지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 냉각팬과 상기 UV램프 사이에는 에어공급홀이 형성되는 에어분배판이 배치되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 에어분배판은 상기 수집공간에 가까운 쪽을 높게 하고, 상기 수집공간에서 먼 쪽을 낮도록 구배를 가지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 에어분배판은 상기 수집공간에 가까운 쪽의 에어공급홀의 단면적이 크고, 상기 수집공간에서 멀어질수록 단면적이 점차적으로 작아지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 에어분배판의 상측으로 보조커버가 설치되고, 상기 보조커버는 상기 UV램프의 길이방향에 수직방향인 폭방향 길이를 상기 수집공간에 가까운 쪽을 가장 넓게 하고, 상기 수집공간(154)에서 멀어질수록 점차적으로 좁게 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 통하여, 길이방향으로 긴 UV램프를 냉각시키면서도 상기 UV램프의 길이방향을 따라 전체적으로 균일한 온도분포를 가질 수 있으므로 UV램프의 손상을 방지할 수 있어서, 디지털 출력장치의 관리가 용이해지고 유지보수 비용이 저렴해진다.

또, 오랜시간의 사용에도 셔터의 열변형이 없어서, 셔터의 오작동이나 빛샘현상이 없다.

도 1은 종래기술에 따른 UV경화장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 UV경화장치의 셔터개방상태의 정단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 UV경화장치의 셔터폐쇄상태의 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 UV경화장치의 측면도이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2 및 도 3에서 도면부호 100은 본 발명의 실시예에 따른 UV경화장치를 지시한다. 상기 UV경화장치(100)는 공기를 강제순환시켜 UV광을 조사하는 UV램프(128)를 공냉시키는 구조를 가진다.

상기 UV경화장치(100)의 몸체를 이루는 하우징(102)은 그 형상의 제한은 없으나, 본 발명의 실시예에서는 육방체로 구성된다. 상기 하우징(102)의 내부에 상기 UV램프(128)의 상측으로 냉각팬(106,146,148)이 설치된다. 상기 하우징(102)의 내부에는 상기 냉각팬(106,146,148)에 의해 공급되는 에어를 배출하기 위한 배기통로(152)가 형성되며, 상기 배기통로(152)는 에어가 충분히 상기 UV램프(128)와 셔터(130)를 냉각시키도록 상기 UV램프(128)보다 하측의 공간과 연통된다. 상기 냉각팬(106,146,148)의 상측으로는 흡기공간(150)이 배치될 수 있다.

상기 냉각팬(106,146,148)과 상기 UV램프(128) 사이에는 에어분배판(118)이 배치된다. 상기 에어분배판(118)은 전체적으로 V자 형태를 가지면서 하우징(102)의 단면(cross section)을 커버하고, 그 중심부에는 오목하게 형성되는 메인공급부(120)가 형성된다.

상기 에어분배판(118)은 상기 셔터(130)의 작동영역에 최대한 근접하도록 설계되어, 상기 셔터(130) 및 상기 UV램프(128)를 향한 공기의 공급이 원활하게 이루어지도록 한다. 또, 상기 에어분배판(118)의 상부에는 상기 UV램프(128)의 광이 상기 에어분배판(118)을 통해 상측으로 직접 조사되는 것을 방지하도록 보조커버(108)가 배치된다. 상기 보조커버(108)는 상기 에어분배판(118)보다 폭방향(상기 UV램프(128)의 길이방향의 직각방향)이 더 작고, 중심부는 상기 UV램프(128)의 광을 차단하도록 막혀 있으며, 날개부(114)에는 에어를 하향으로 공급하는 날개홀(112)이 형성된다. 이때, 상기 날개부(114)의 에어를 하향외측으로 공급하여 차단셔터공급홀(126)을 향해 집중적으로 에어가 공급될 수 있도록 한다.

상기 메인공급부(120)에는 상기 UV램프(128)로 에어를 공급하는 UV램프공급홀(122)과, 상기 셔터(130)가 상기 UV램프(128)의 광을 개방한 상태에서 상기 셔터(130)에 형성되는 셔터내부에어통로(138)에 에어를 공급하는 개방셔터공급홀(124)이 상기 UV램프공급홀(122)의 양측으로 형성된다.

또, 상기 에어분배판(118)에는 상기 셔터(130)가 상기 UV램프(128)의 광을 차단한 상태에서 상기 셔터내부에어통로(138)를 향해 에어를 공급하는 차단셔터공급홀(126)이 상기 메인공급부(120)의 외측으로 형성된다.

상기 셔터(130)는 셔터구동축(132)에 회전되도록 고정되며, 상기 셔터구동축(132)의 회전에 의해 한쌍의 셔터(130)의 하단부가 서로 만나서 상기 UV램프(128)의 광을 차단한다. 반대로, 상기 셔터구동축(132)의 회전에 의해 한쌍의 셔터(130)의 하단부가 서로 이격되면 상기 UV램프(128)의 광을 하방으로 개방하게 된다. 상기 셔터구동축(132)은 도 4에 도시된 바와 같이 모터를 포함하는 셔터구동부(144)에 의해 구동된다.

상기 셔터(130)는 전체적으로 상기 셔터(130)를 감싸도록 휘어져 형성되는 C자형을 가지며, 특히 상기 셔터(130)의 내표면은 상기 UV램프(128)를 향하여 곡률중심을 가지도록 오목하게 형성되고, 여기에 반사수단(134)이 배치돼서, 상기 셔터(130)가 개방상태일 때, 상기 UV램프(128)에서 방출되는 광 중에서 주위로 공급되는 광을 하방을 향하도록 한다.

그리고, 상기 한쌍의 셔터(130)의 하단부 각각에는 상기 UV램프(128)의 광을 차단한 상태에서 상기 메인공급부(120)를 통해 공급되는 에어를 상기 셔터(130)의 외표면 측으로 배출하는 셔터배출부(140)가 형성된다. 한쌍의 셔터배출부(140)는 서로 간섭되지 않도록 배치된다.

그리고, 상기 셔터(130)에는 상기 에어분배판(118)을 통해 공급되는 에어를 유통시켜 상기 셔터(130)의 외표면 측으로 배출하는 셔터내부에어통로(138)가 형성된다. 상기 셔터내부에어통로(138)는 상기 셔터(130)의 내표면에 근접하게 위치하는 것이 냉각효율이 우수해지므로 바람직하며, 상기 셔터내부에어통로출구(142)는 상기 셔터(130)의 외표면 측에 위치한다.

상기 셔터내부에어통로(138)의 개구부는 상기 UV램프(128)의 광을 차단하는 상태에서는 차단셔터공급홀(126)을 향하고, 상기 UV램프(128)의 광을 개방하는 상태에서는 개방셔터공급홀(124)을 향한다.

도 4에서 도시되는 바와 같이, 상기 UV램프(128)와 그 주변을 냉각시킨 에어는 상기 하우징(102)의 수집공간(154)을 거쳐 상기 배기통로(152)로 나아간다. 이 때, 상기 수집공간(154)으로 근접할수록 상기 UV램프(128)에 의해 가열된 공기가 서로 영향을 미치는 것에 의해 점차적으로 온도가 상승하게 된다. 이것이 심하게 되면, 상기 수집공간(154)에 근접한 부분의 UV램프(128)는 냉각효율이 심하게 떨어지게 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기 UV램프(128)의 길이방향에 대하여 온도분포를 고르게 할 수 있도록 상기 수집공간(154)보다 가까운 쪽의 냉각량을 증대시키는 방법을 사용한다.

즉, 복수의 냉각팬(106,146,148)을 사용할 경우에는 상기 수집공간(154)에 가장 가까운 냉각팬(148)의 풍량을 가장 크게 하고, 상기 수집공간(154)에서 멀어질수록 점차적으로 풍량을 작게 한다.

또, 복수의 냉각팬(106,146,148)을 동일한 풍량으로 하고, 상기 UV램프공급홀(122), 상기 개방셔터공급홀(124), 및 상기 차단셔터공급홀(120)과 같이 상기 에어분배판(118)에 형성되는 에어공급홀의 단면적을 상기 수집공간(154)에 가까운 것을 가장 크게 하고, 상기 수집공간(154)에서 멀어질수록 점차적으로 작게 한다.

또는, 상기 에어분배판(118)을 상기 수집공간(154)에 가까운 쪽을 높게 하고, 상기 수집공간(154)에서 먼 쪽을 낮도록 구배를 두면, 상기 UV램프공급홀(122), 상기 개방셔터공급홀(124), 및 상기 차단셔터공급홀(120)의 단면적이 동일해도 경사에 의해 상기 수집공간(154)에 가장 가까운 곳의 풍량을 가장 크게 되고, 상기 수집공간(154)에서 멀어질수록 점차적으로 풍량이 작게 된다.

또는, 상기 보조판(108)의 폭방향 길이를 상기 수집공간(154)에 가까운 쪽을 넓게 하고, 상기 수집공간(154)에서 먼 쪽을 좁도록 하면, 상기 수집공간(154)에 가장 가까운 곳의 풍량을 가장 크게 되고, 상기 수집공간(154)에서 멀어질수록 점차적으로 풍량이 작게 된다.

위와 같은 여러가지 방법으로 상기 수집공간(154)에 가장 가까운 측의 풍량을 가장 크게 하고, 상기 수집공간(154)에서 멀어질수록 점차적으로 풍량을 작게 하여, 상기 UV램프(128)의 길이방향에 대하여 온도분포를 균일하게 할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1,2,3,4: 헤드 5: 헤드플레이트
10,100: UV경화장치 102: 하우징
106,146,148: 냉각팬 108: 보조
118: 에어분배판 120: 메인공급부
122: UV램프공급홀 124: 개방셔터공급홀
126: 차단셔터공급홀 128: UV램프
130: 셔터 132: 셔터구동축
134: 반사수단 138: 셔터내부에어통로
140: 셔터배출부 142: 셔터내부에어통로출구
150: 흡기공간 152: 배기통로
154: 수집공간

Claims

내부에 공간을 가지고 상하부가 개방되는 통상의 하우징;
상기 하우징의 하부에 배치되는 길이방향으로 긴 UV램프;
상기 UV램프의 상측으로 배치되는 하나 이상의 냉각팬;
상기 UV램프의 광을 차단할 수 있는 한쌍의 셔터;
상기 하우징의 하부 일측에 형성되어 상기 냉각팬에 의해 상기 UV램프를 냉각한 공기가 이동하는 수집공간;
상기 수집공간으로 유입된 에어를 외부로 배출시키는 배기통로를 포함하고,
상기 수집공간에서 가까운 쪽으로 공급되는 풍량이 가장 크고, 상기 수집공간에서 멀어질수록 풍량이 적어지는 것을 특징으로 하는 균일한 온도분포를 가지는 UV경화장치.
제1항에 있어서, 냉각팬은 복수개가 설치되고, 상기 수집공간에서 가까운 쪽의 냉각팬의 풍량이 가장 크고, 상기 수집공간에서 멀어질수록 냉각팬의 풍량이 적어지는 것을 특징으로 하는 균일한 온도분포를 가지는 UV경화장치.
제1항에 있어서, 상기 냉각팬과 상기 UV램프 사이에는 에어공급홀이 형성되는 에어분배판이 배치되는 것을 특징으로 하는 균일한 온도분포를 가지는 UV경화장치.
제3항에 있어서, 상기 에어분배판은 상기 수집공간에 가까운 쪽을 높게 하고, 상기 수집공간에서 먼 쪽을 낮도록 구배를 가지는 것을 특징으로 하는 균일한 온도분포를 가지는 UV경화장치.
제3항에 있어서, 상기 에어분배판은 상기 수집공간에 가까운 쪽의 에어공급홀의 단면적이 크고, 상기 수집공간에서 멀어질수록 단면적이 점차적으로 작아지는 것을 특징으로 하는 균일한 온도분포를 가지는 UV경화장치.
제3항에 있어서, 상기 에어분배판의 상측으로 보조커버가 설치되고, 상기 보조커버는 상기 UV램프의 길이방향에 수직방향인 폭방향 길이를 상기 수집공간에 가까운 쪽을 가장 넓게 하고, 상기 수집공간(154)에서 멀어질수록 점차적으로 좁게 형성하는 것을 특징으로 하는 균일한 온도분포를 가지는 UV경화장치.