KR102030150B1 - 코팅 강판의 제조장치 - Google Patents

Abstract

잉크젯 프린팅을 이용한 코팅 강판의 제조장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 강판 표면에 잉크젯 프린팅을 이용하여 인쇄하는 복수의 잉크헤드를 포함한 인쇄장치를 포함하는 코팅 강판의 제조장치에 있어서, 인쇄장치는 강판을 지지하는 만곡면을 갖는 몸체부와, 몸체부 내부에 진공압이 형성되는 챔버를 포함한 밀착 이송유닛을 포함하고, 잉크헤드에 의해 이미지가 형성되는 만곡면의 인쇄영역에는 잉크헤드의 직하방에 위치되는 헤드영역 양측으로 한 쌍의 압력 형성공간이 마련되고, 압력 형성공간은 챔버와 연통하는 압력 홀이 형성되며 강판의 진행방향에 대해 수직방향으로 연장 형성된 오목한 슬롯 형태로 이루어진다.

Description

코팅 강판의 제조장치{APPARATUS OF COATING STEEL SHEET USING INKJET PRINTING}

본 발명은 코팅 강판의 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잉크젯 프린팅을 이용한 코팅 강판의 제조장치에 관한 것이다.

표면에 무늬가 인쇄되어 있는 강판은 실크 스크린을 이용한 인쇄 강판, 롤 프린터를 이용한 인쇄 강판, 및 무늬전사지를 이용한 인쇄 강판으로 나눌 수 있다. 실크 스크린 인쇄 강판은 단속적인 배치타입(batch type)의 공정으로 코일이 아닌 시트(sheet) 상의 인쇄공정을 이용하고, 롤 인쇄 강판은 인쇄무늬가 식각된 롤에 잉크나 페인트를 묻혀 코팅하는 방법을 이용하고, 무늬전사지 인쇄 강판은 무늬가 새겨진 전사지를 강판에 전사시키는 방법을 이용한다.

그러나 이와 같은 종래의 기술들은 문제점을 가지고 있다.

실크 스크린 방식의 경우 제작과정이 비교적 간단하지만, 인쇄하고자 하는 무늬나 제품의 종류에 따라 인쇄판인 스크린을 별도로 제작하여야 하고, 색상의 수나 종류에 따라 스크린의 수가 늘어나는 단점이 있으며, 궁극적으로 작업속도가 느려 생산성이 취약하다.

롤 인쇄 방식의 경우 실크스크린 방식과 달리 연속 코일 코팅 방식이라서 생산성은 높으나, 인쇄무늬가 단순하고 다양한 무늬의 구현이 어려워서 제품 디자인의 다양화가 어렵다. 또한, 실크 스크린 방식과 마찬가지로 색상의 수에 따라서 인쇄 롤의 수도 함께 증가하고, 생산공정의 복잡함으로 인해 생산효율이 떨어지는 단점이 있다.

일본공개특허 제2013-111844호(2013.06.10 공개)

본 발명의 실시예는 잉크젯 프린팅을 이용하여 생산성과 인쇄 품질을 향상시킬 수 있는 코팅 강판의 제조장치를 제공하고자 한다.

또한, 강판의 주름(웨이브, wave)를 제거하여 잉크헤드와 강판 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있는 코팅 강판의 제조장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 강판 표면에 잉크젯 프린팅을 이용하여 인쇄하는 복수의 잉크헤드를 포함한 인쇄장치를 포함하는 코팅 강판의 제조장치에 있어서, 상기 인쇄장치는 강판을 지지하는 만곡면을 갖는 몸체부와, 상기 몸체부 내부에 진공압이 형성되는 챔버를 포함한 밀착 이송유닛을 포함하고, 상기 잉크헤드에 의해 이미지가 형성되는 상기 만곡면의 인쇄영역에는 상기 잉크헤드의 직하방에 위치되는 헤드영역 양측으로 한 쌍의 압력 형성공간이 마련되고, 상기 압력 형성공간은 상기 챔버와 연통하는 압력 홀이 형성되며 상기 강판의 진행방향에 대해 수직방향으로 연장 형성된 오목한 슬롯 형태로 이루어지는 코팅 강판의 제조장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 인쇄영역 사이에 위치되는 상기 만곡면에는 상기 강판의 잔여 웨이브가 이동할 수 있는 공간을 형성하기 위해 오목하게 패인 웨이브 보상공간이 마련될 수 있다.

또한 상기 밀착 이송유닛은 상기 몸체부와 상기 강판 사이에 마련되는 컨베이어 벨트를 더 포함하고, 상기 컨베이어 벨트는 형상 변형이 가능하도록 마련되어 상기 몸체부 주위를 무한궤도로 회전 운동할 수 있다.

또한 상기 컨베이어 벨트는 상기 챔버의 압력이 상기 강판에 작용할 수 있도록 하기 위한 복수의 벨트 홀을 포함한다.

또한 상기 만곡면은 상기 강판에 높이 방향 힘을 제공할 수 있다.

또한 상기 밀착 이송유닛은 상기 만곡면 상에 상기 강판을 밀착시킴으로써, 상기 강판에 장력을 제공할 수 있다.

또한 상기 잉크헤드와 상기 강판 사이의 거리는 0.8 mm 내지 1.2 mm의 범위로 유지될 수 있다.

또한 상기 인쇄장치의 전방과 후방에 각각 배치되는 강판 지지롤을 더 포함하고, 상기 밀착 이송유닛은 상기 한 쌍의 강판 지지롤 사이에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 코팅 강판의 제조장치는 밀착 이송유닛을 이용하여 강판을 평편하게 유지시킴으로써 이송 도중 미끄러짐이 발생하는 것을 방지하고 인쇄영역에 진입하기 전에 강판의 웨이브를 제거할 할 수 있다.

그리고 밀착 이송유닛의 표면 형상을 만곡형으로 제공함으로써 강판의 웨이브를 제거할 수 있고, 잉크헤드와 강판 사이의 거리를 일정하게 유지하여 균일한 인쇄품질을 확보할 수 있고, 강판이 헤드를 충격하여 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 코팅 강판의 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 주변 기류의 영향에 따른 잉크의 낙하지점 차이를 나타내는 측면확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프린팅유닛을 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프린팅유닛을 나타내는 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 밀착 이송유닛을 설명하기 위한 구조도이다.
도 6은 밀착 이송유닛의 몸체부를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 I-I 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 코팅 강판의 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도면에 도시되지는 않았지만, 강판은 인쇄 공정에 진입하기 전에 도막층을 형성하는 공정을 거칠 수 있다. 즉, 코팅 강판의 제조장치는 도막층을 형성하는 과정과, 도막층 위에 잉크젯 프린팅을 이용하여 인쇄층을 형성하는 과정을 포함할 수 있다. 여기서 코팅 강판은 표면에 도막층 또는 인쇄층이 형성된 강판을 의미한다.

코팅 강판의 제조장치는 강판이 구부러지지 않고 평평한 상태로 유지시키기 위해 장력을 부여하는 장력 제어장치(10), 강판이 생산라인의 중앙을 따라 이동하지 않고 좌우로 치우쳐 이동하는 것을 방지하는 사행 제어장치(20), 강판에 인쇄 잉크를 떨어뜨릴 때 잉크가 요구하는 위치에 정확히 떨어지도록 강판의 진행 속도를 유지시키는 속도 제어장치(30, 40), 및 강판에 인쇄 잉크를 떨어뜨려 무늬 또는 색상을 인쇄하는 인쇄장치(100)를 포함할 수 있다.

도면을 참고하면, 강판의 진입 방향으로부터 장력 제어장치(10), 사행 제어장치(20), 디플렉터 롤(51)(Deflector Roll), 댄서 롤(53)(Dancer Roll), 속도 제어장치(30), 인쇄장치(100), 디플렉터 롤(52), 그리고 속도 제어장치(40)가 연속적으로 마련될 수 있다.

장력 제어장치(10)는 텐션 브리들 롤(11, 12)(TBR; Tension Bridle Roll)의 속도 및 접촉 각을 조정함으로써 강판을 설정된 장력 범위 내로 유지시킬 수 있다. 장력 범위는 강판 표면 형상을 평편하게 만들면서도 너무 과도한 장력에 의해 파단이 발생하지 않는 범위 내에서 설정될 수 있다. 일 예로, 장력 범위는 2 kgf/mm2 내지 4 kgf/mm2 범위 내에서 설정될 수 있다. 이 때, 강판의 장력오차는 -1 % 내지 +1 % 범위 이내가 되도록 조정되어 강판의 장력을 유지시킬 수 있다.

텐션 브리들 롤(11, 12)은 인접하여 배치되는 2개의 롤을 포함할 수 있다. 그리고 강판은 진입 방향(이하, 전방이라 함)에 위치하는 텐션 브리들 롤(11)의 상부면을 따라 진입하고 진출 방향(이하, 후방이라 함)에 위치하는 텐션 브리들 롤(12)의 하부면을 따라 진출한다. 이 때, 어느 하나의 텐션 브리들 롤(11, 12)의 상하 위치(또는 수평 위치)를 변경함으로써 강판에 인가되는 장력의 크기를 조정할 수 있다.

그리고 텐션 브리들 롤(11, 12)의 후방에는 강판의 장력을 측정하는 장력 측정센서(13)가 설치될 수 있다. 장력 측정센서(13)는 강판의 장력을 측정하여 장력 제어계(14)에 신호를 전달한다. 그리고 장력 제어계(14)는 강판의 장력이 설정 범위 이상으로 측정되는 경우 강판의 장력을 낮추도록 텐션 브리들 롤(11, 12)에 동작 신호를 전달하고, 강판의 장력이 설정 범위 이하로 측정되는 경우 강판의 장력을 높이도록 텐션 브리들 롤(11, 12)에 동작 신호를 전달한다.

사행 제어장치(20)는 사행 측정센서(23)에서 알려주는 강판의 폭 방향 중앙 위치가 강판 이송라인의 중앙에서 벗어난 정도인 사행량에 따라 스티어링 롤(21, 22)(SR; Steering Roll)의 축을 회전 및 이동시킬 수 있다. 일 예로, 강판의 사행량은 -1 mm 내지 +1 mm 범위 이내로 관리될 수 있다.

스티어링 롤(21, 22)은 텐션 브리들 롤(11, 12)의 후방에 위치할 수 있다.

또한, 스티어링 롤(21, 22)은 인접하여 배치되는 2개의 롤을 포함할 수 있다. 그리고 강판은 인접하는 2개의 롤의 상부면을 따라 이송될 수 있다. 이 때, 어느 하나의 스티어링 롤(21, 22)의 강판 폭 방향 위치(또는 회전축의 강판 폭 방향 기울기)를 변경함으로써 강판의 사행을 제어할 수 있다.

그리고 스티어링 롤(21, 22)의 후방에는 강판의 사행을 측정하는 사행 측정센서(23)가 설치될 수 있다. 사행 측정센서(23)는 강판의 사행을 측정하여 사행 제어계(24)에 신호를 전달한다. 그리고 사행 제어계(24)는 강판이 오른편으로 사행되는 경우 강판을 왼편으로 이동시키도록 스티어링 롤(21, 22)에 동작 신호를 전달하고, 강판이 왼편으로 사행되는 경우 강판을 오른편으로 이동시키도록 스티어링 롤(21, 22)에 동작 신호를 전달한다.

또한 사행 측정센서(23)는 인쇄장치(100)와 연결될 수도 있다. 일 예로, 강판의 사행 정도가 위험 범위를 초과하는 경우 인쇄장치(100)가 동작을 멈추도록 할 수 있다.

속도 제어장치(30, 40)는 핀치 롤(31, 41)(PR; Pinch Roll)의 회전 속도를 조정하여 강판의 진행 방향 속도를 설정 속도로 유지시킬 수 있다. 강판의 속도가 일정하게 유지되어야 원하는 위치에 인쇄 잉크가 떨어질 수 있기 때문이다. 일 예로, 강판의 설정 속도는 30 mpm 내지 50 mpm의 범위 내에서 선택될 수 있다. 이 때, 강판의 실제 진행 속도의 변동량은 -25 μm/sec 내지 +25 μm/sec 범위 이내로 관리될 수 있다.

핀치 롤(31, 41)은 강판의 상하에 배치되는 2개의 롤을 포함할 수 있다. 이 때, 어느 하나 이상의 핀치 롤(31, 41)의 회전속도를 변경함으로써 강판의 진행 속도를 조정할 수 있다.

또한, 핀치 롤(31, 41)은 강판의 폭 방향으로의 움직임을 고정하면서 폭 방향 진동을 저감시킬 수 있다. 일 예로, 핀치 롤(31, 41)은 강판의 수평 방향 진동폭이 -11 μm 내지 +11 μm 범위 이내로 유지되도록 조정한다.

또한, 핀치 롤(31, 41)은 인쇄장치(100)의 전방과 후방 중 어느 하나 이상에 설치될 수 있다. 도면에는 인쇄장치(100)의 전방과 후방에 모두 핀치 롤(31, 41)이 설치되는 것을 도시하였다. 그러나 핀치 롤(31, 41)은 인쇄장치(100)의 후방에만 설치되어 강판을 잡아당기면서 속도를 제어하거나, 인쇄장치(100)의 전방에만 설치되어 강판을 밀어내면서 속도를 제어할 수도 있다.

그리고 디플렉터 롤(51, 52)은 강판의 진행 방향 및 각도를 바꾸기 위해 사용될 수 있다. 일 예로, 사행 제어장치(20)와 속도 제어장치(30, 40) 사이에 마련되어 강판의 진행 방향을 바꾸고, 인쇄장치(100)와 속도 제어장치(30, 40) 사이에 마련되어 강판의 진행 방향을 바꿀 수 있다.

그리고 댄서 롤(53)은 베이스와의 사이에 진동 저감부재가 설치됨으로써 강판의 상하 방향으로 작은 범위 내의 이동이 가능하다. 따라서 댄서 롤(53)은 강판의 진동을 저감할 수 있고, 나아가 강판의 장력을 조절할 수도 있다. 구체적으로 댄서 롤(53)은 장력 제어장치(10)와 사행 제어장치(20)를 지나면서 발생하는 강판의 진동을 저감할 수 있다. 일 예로, 댄서 롤(53)은 강판의 상하 진동폭이 -60 μm 내지 + 60 μm 이내로 유지되도록 조정한다.

한편, 인쇄장치(100)는 잉크가 떨어지는 위치인 제팅 영역(Jetting zone) 또는 인쇄영역에서 강판이 구부러지지 않고 평편하게 펼쳐지도록 하는 밀착 이송유닛(120)과, 강판의 상하 위치를 조절하는 강판 지지롤(54, 55)의 위치 조절유닛과, 강판에 인쇄 잉크를 떨어뜨리는 프린팅유닛(110)을 포함할 수 있다.

밀착 이송유닛(120)은 강판을 컨베이어 벨트(130)에 밀착시켜 강판의 표면을 평편하게 할 수 있다. 앞에서 강판 표면의 평편도는 장력 제어장치(10)를 통하여 달성된다고 하였다. 그러나 미세하게나마 강판 표면에는 잔여 웨이브가 남아 있게 된다. 뒤에서 다시 설명하겠지만, 잉크헤드(111)와 강판 사이의 거리(스탠드 오프, Stand Off)는 0.8 mm 내지 1.2 mm의 범위로 마련되기 때문에 30 mpm 내지 50 mpm의 속도로 이동하는 강판이 잉크헤드(111)와 충돌하는 경우 인쇄장치(100)가 손상될 수 있다. 따라서 별도의 밀착 이송유닛(120)을 이용하여 잔여 웨이브를 제거하게 된다.

그리고 강판 지지롤(54, 55)의 위치 조절유닛은 강판을 지지하면서 지정된 강판의 상하방향 위치를 제어하는 강판 지지롤(54, 55)의 상하 위치를 조절하여 인쇄 잉크가 강판의 정확한 위치에 떨어지도록 할 수 있다. 일 예로, 강판 지지롤(54, 55) 위치 조절유닛은 강판의 상하 진동폭이 -60 μm 내지 + 60 μm 이내로 유지되도록 강판 지지롤(54, 55)의 상하 위치를 조정할 수 있다.

프린팅유닛(110)은 인쇄영역 내에서 이동하는 강판에 인쇄 잉크를 뿌려주어 강판 표면에 프린팅 디자인을 실행할 수 있다.

다음으로 도 2 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 프린팅유닛에 대하여 설명하기로 한다.

도 2는 주변 기류의 영향에 따른 잉크의 낙하지점 차이를 나타내는 측면확대도이다.

강판은 비교적 빠른 속도로 지나가면서 강판 주위에 일정 기류를 만들어낸다. 따라서 노즐(3)에서 떨어지는 잉크는 수직으로 떨어지는 것이 아니라 강판의 진행 방향으로 이동하여 떨어지게 된다. 다만, 각각의 잉크헤드(1)들에 균일한 기류가 형성된다면 프린팅 이미지의 품질에는 영향이 없다. 그러나 어느 하나의 잉크헤드(1)에 불균일 유동이 발생하는 경우 프린팅 이미지가 왜곡될 염려가 있다.

잉크헤드(1)의 주위에는 불균일 유동이 발생할 수 있다. 불균일 유동은 잉크의 낙하 지점을 변화시켜 프린팅 이미지의 품질 저하를 유발한다. 하나의 잉크헤드(1)가 있다고 가정할 때, 잉크헤드(1)의 전방과 잉크헤드(1)의 양 측방의 불균일 유동에 의해 프린팅 이미지의 외곽 품질이 떨어질 수 있다. 다만, 잉크헤드(1)의 후방은 강판에 의해 형성되는 기류의 영향으로 불균일 유동이 발생할 가능성이 적다.

또한, 복수의 잉크헤드(1)들이 강판의 진행 방향으로 마련되는 경우에는 가장 전방에 위치하는 잉크헤드(1)가 주변 기류의 영향을 많이 받아 잉크의 낙하지점이 달라질 수 있다. 상대적으로 내측에 위치하는 잉크헤드(1)는 주변 기류의 영향을 적게 받는다. 또한, 가장 후방에 위치하는 잉크헤드(1) 역시 강판에 의해 형성되는 기류의 영향으로 불균일 유동이 발생할 가능성이 적다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프린팅유닛을 나타내는 측면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프린팅유닛의 저면도이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 프린팅유닛(110)은 인쇄 잉크를 뿌려주는 노즐(112)이 장착되는 잉크헤드(111)와, 강판에 떨어진 잉크가 적정 퍼짐량 이상이 되지 않도록 하기 위하여 잉크를 굳혀주는 경화장치(113)와, 잉크를 지속적으로 버블 없이 공급할 수 있는 잉크 공급장치(114)를 포함할 수 있다.

잉크헤드(111)는 아래를 향하도록 배치되는 노즐(112)이 복수로 마련되고, 복수의 노즐(112)들은 강판의 폭 방향으로 나란하게 배치되되, 균일한 간격으로 배치될 수 있다.

그리고 잉크 공급장치(114)는 잉크헤드(111)와 연결될 수 있으며, 잉크헤드(111)와 탈착 가능하도록 결합되어 잉크가 부족한 경우 교체 가능하도록 마련될 수 있다.

또한, 잉크헤드(111)는 강판의 진행 방향으로 복수개가 나란하게 배치될 수 있다. 이 때, 강판의 진행 방향으로 배치되는 각각의 잉크헤드(111)는 서로 다른 색상의 잉크를 뿌려줄 수 있다. 일 예로, 강판의 진행 방향 전방으로부터 C(Cyan), M(Magenta), Y(Yellow), K(Black) 색상의 잉크를 뿌려주는 잉크헤드(111)가 나란하게 배치될 수 있다.

또한, 하나의 색상을 가지는 잉크를 뿌려주는 잉크헤드(111)는 강판의 폭 방향으로 복수개의 잉크헤드(111)가 겹쳐지도록 배치될 수 있다. 잉크헤드(111)의 길이가 강판의 폭 길이를 커버할 수 있을 정도로 충분한 경우에는 하나의 잉크헤드(111)가 하나의 색상을 담당할 수 있지만, 잉크헤드(111)의 길이가 강판의 폭 길이 보다 작은 경우에는 복수의 잉크헤드(111)를 강판의 폭 방향으로 연결하여 사용할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 2개의 잉크헤드(111)가 강판의 폭 방향으로 나란하게 배치된다. 이 때, 잉크헤드(111)는 일부 겹치도록 배치되되 노즐(112)은 겹쳐지지 않도록 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 왼쪽에 위치하는 잉크헤드(111)의 왼쪽 최외곽의 노즐(112)의 위치와 오른쪽에 위치하는 잉크헤드(111)의 오른쪽 최외곽 노즐(112) 사이의 거리가 인접하는 노즐(112) 사이의 간격과 일치하도록 배치될 수 있다.

경화장치(113)는 자외선(UV)을 이용하여 잉크를 경화시킬 수 있다. 강판에 뿌려진 잉크 액적(Droplet)은 시간이 지나면서 계속적으로 퍼질 수 있다. 그러나 잉크 액적의 크기가 커질수록 프린팅 이미지의 해상도는 떨어지게 된다. 따라서 경화장치(113)는 잉크가 적정 퍼짐량 이상이 되지 않도록 잉크를 굳혀줄 수 있다.

그리고 경화장치(113)는 잉크헤드(111)의 후방에 배치될 수 있다. 일 예로, 하나의 색상을 담당하는 잉크헤드(111) 후방에 경화장치(113)가 배치될 수 있다. 이 경우 강판의 진행방향으로 C 색상의 잉크헤드(111), 경화장치(113), M 색상의 잉크헤드(111), 경화장치(113), Y 색상의 잉크헤드(111), 경화장치(113), K 색상의 잉크헤드(111), 및 경화장치(113)가 나란하게 배치될 수 있다.

한편, 강판과 잉크헤드(111)의 노즐(112) 사이의 거리는 0.8 mm 내지 1.2 mm의 범위로 조절될 수 있다. 강판과 노즐(112) 사이의 거리가 1.2 mm 보다 멀어지면 잉크가 떨어지는 위치의 정확한 제어가 어려워지고, 그만큼 프린팅 이미지의 품질이 떨어지게 된다. 잉크는 빠른 속도로 이동하는 강판 위에 떨어지는 것이고, 낙하하는 동안 주변 기류의 영향을 받기 때문이다. 또한, 강판과 노즐(112) 사이의 거리가 0.8 mm 보다 작아지면 강판이 잉크헤드(111)와 충격할 가능성이 발생한다. 강판은 완전한 평면으로 마련되지 않고 미세한 웨이브를 포함하기 때문에 강판과 잉크헤드(111) 사이에는 안전 거리가 필요하기 때문이다.

본 발명의 실시 예에 따른 프린팅유닛(110)은 잉크헤드(111)와 경화장치(113)를 고정하는 베이스 프레임(115)을 포함할 수 있다. 베이스 프레임(115)은 복수의 잉크헤드(111)들과 복수의 경화장치(113)들을 하나의 장치로 구속시킬 수 있다. 일 예로, 베이스 프레임(115)은 복수의 잉크헤드(111)들과 복수의 경화장치(113)들을 가로지르도록 배치될 수 있다.

그리고 베이스 프레임(115)은 잉크헤드(111)의 노즐(112)을 노출시키는 개구(115a)와 경화장치(113)의 조사부를 노출시키는 개구(115b)를 형성할 수 있다.

그리고 베이스 프레임(115)은 잉크 액적이 목표한 위치에 정확히 낙하할 수 있도록 유동 발달 거리를 확보하여 인쇄영역 내에 균일한 유동장을 확보할 수 있다.

이를 위해, 베이스 프레임(115)의 저면은 잉크헤드(111)의 아래에 위치할 수 있다. 일 예로, 베이스 프레임(115)의 저면은 노즐(112)의 위치보다 아래로 내려가지 않는 범위에서 가장 아래에 위치할 수 있다.

베이스 프레임(115)은 노즐(112) 주위의 기류에 의해 잉크의 낙하지점이 변하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 베이스 프레임(115)은 노즐(112)의 전방 및 후방과 양 측방으로 일정 거리 연장되도록 마련되어 인쇄영역 내에 균일 유동이 형성되도록 할 수 있다. 여기서 인쇄영역은 노즐(112)이 위치하는 영역 또는 잉크가 떨어져 프린팅 이미지가 형성되는 영역을 의미한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 밀착 이송유닛을 설명하기 위한 구조도이다.

밀착 이송유닛(120)은 잉크가 떨어지는 제팅 존(Jetting zone)에서 강판이 웨이브 없이 평편하게 펼쳐지도록 할 수 있다. 장력 제어장치(10)에서 일차적으로 강판의 장력을 제어하지만, 잉크헤드(111)와 강판 사이의 거리가 0.8 mm 내지 1.2 mm의 범위로 유지되는 것을 고려할 때, 10 mpm 내지 100 mpm, 바람직하게는 30 mpm 내지 50 mpm의 속도로 이동하는 강판이 잉크헤드(111)와 충돌하는 경우 인쇄장치(100)가 손상될 수 있기 때문에 별도의 밀착 이송유닛(120)을 이용하여 잔여 웨이브를 제거하게 된다.

밀착 이송유닛(120)은 강판을 지지하는 몸체부(121)와, 상기 몸체부(121) 상에서 강판과 함께 이동하는 컨베이어 벨트(130)와, 컨베이어 벨트(130)를 구동하는 컨베이어 구동롤(131, 132)을 포함한다.

강판을 지지하는 몸체부(121)의 상면은 위로 볼록한 만곡면(122)을 포함할 수 있다. 만곡면(122)은 강판의 장력을 증가시키고 잔여 웨이브를 제거할 수 있다.

이러한 몸체부(121)는 석정반으로 마련될 수 있다. 석정반은 자연석을 깍아내어 정형하고 나서 매끄럽게 다듬질한 것을 의미한다. 몸체부(121)는 석정반을 이용함으로써 만곡부(122)의 형상을 용이하게 제공할 수 있다. 석정반으로는 화강암, 대리석, 또는 오석 등이 이용될 수 있다.

또한 몸체부(121)는 석정반 내부를 텅빈 공간으로 파내고, 석정반 하부에 철판 구조인 덮개판을 기밀을 유지한 상태에서 결합함에 의해 몸체부(121) 내부에 빈 공간인 챔버(123)를 형성할 수 있다. 여기서 챔버(123)는 진공 챔버로 이루어질 수 있다.

한편 앞에서 장력 제어장치(10)에서 강판의 장력을 제어함을 설명한 바 있다. 그럼에도 불구하고 강판에는 잔여 웨이브가 존재하게 된다. 몸체부(121)의 상부면이 평편하게 마련되는 경우 강판의 길이 방향으로 제공되는 장력으로는 웨이브가 완전히 제거되지 않고 잔여 웨이브가 남게 된다.

강판의 잔여 웨이브를 제거하기 위해서는 강판을 상하 방향방향으로 제공되는 장력이 필요하다. 예를 들어, 몸체부(121)의 상부면을 볼록한 만곡면으로 마련하는 경우 강판을 위에서 아래로 눌러주는 힘이 발생하여 강판의 잔여 웨이브를 효과적으로 제거할 수 있다.

도 6은 밀착 이송유닛의 몸체부를 나타내는 평면도이고, 도 7은 도 6의 I-I 단면도이다.

밀착 이송유닛(120)은 강판에 압력을 제공할 수 있다. 이를 위해 몸체부(121)의 내부에는 압력이 제공되는 챔버(123)가 형성되고, 챔버(123)는 펌프 연결홀(125)을 통해 펌프(124)와 연결될 수 있다.

그리고 몸체부(121)의 만곡면(122)에는 챔버(123)와 연통되는 복수의 압력 홀(126)이 형성된 압력 형성공간(127)이 구비될 수 있다.

펌프(124)는 챔버(123)에 대기압 이하의 진공 압력을 제공하여 압력 홀(126)을 통해 강판을 당기는 흡착 압력을 제공할 수 있다.

이하에서는 챔버(123)에 진공 압력이 형성되어 압력 형성공간(127)을 통해 강판을 당기는 경우에 대하여 설명하기로 한다.

강판의 강도가 크지 않은 경우에는 몸체부(121)의 만곡면(122) 형상만으로도 강판의 잔여 웨이브를 제거할 수 있다. 하지만 강판의 강도가 큰 경우에는 위에서 아래로 누르는 힘이 약하여 잔여 웨이브가 남을 수 있다. 즉, 몸체부(121)와 강판 사이에 공간이 발생할 수 있다. 보다 상세하게는 몸체부(121)와 강판 사이에는 컨베이어 벨트(130)가 위치하기 때문에, 몸체부(121)와 강판 사이의 간격이 일정하지 않을 수 있다.

그러나 챔버(123)에 진공 압력을 형성하여 강판을 흡착하면 만곡면(122)의 형상에 의해 강판의 수직 방향으로 작용하는 힘과 함께 진공 압력이 강판을 당기는 힘이 더해져 강판과 몸체부(121) 사이의 밀착도를 향상시킬 수 있다. 즉, 강판의 잔여 웨이브를 효과적으로 제거할 수 있다.

밀착 이송유닛(120)은 선택적으로 압력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 강판의 강도가 크지 않은 경우에는 만곡면(122)의 형상만으로 장력을 제공하여 잔여 웨이브를 제거하고, 강판의 강도가 큰 경우에는 챔버(123)에 진공 압력을 형성하여 만곡면(122)의 형상에 의해 제공되는 수직 방향 힘에 흡착력을 더하여 잔여 웨이브를 제거할 수 있다.

압력 홀(126)은 압력 형성공간(127)의 바닥에 형성될 수 있다. 압력 형성공간(127)은 만곡면(122)에서 오목한 슬롯 형태로 요입되어 공간을 형성하고, 압력 형성공간(127)의 중앙 바닥에 압력 홀(126)이 위치할 수 있다. 이러한 압력 형성공간(127)은 강판의 진행방향에 대해 수직 방향(강판의 폭 방향)으로 연장되는 슬롯(slot) 형상일 수 있다.

압력 형성공간(127)은 강판 또는 컨베이어 벨트(130)와 만곡면(122) 사이에 압력 홀(126)에서 제공되는 압력(또는 진공 압력)이 작용하는 영역의 크기를 증가시키기 위해 마련된다. 진공 압력은 압력 형성공간(127) 내에서 동일한 압력으로 작용한다.

이러한 복수의 압력 형성공간(127) 에 진공 압력이 형성됨으로써 복수의 압력 홀(126)에서 직접 강판에 진공 압력이 작용하는 경우와 비교하여 보다 큰 힘으로 강판을 흡착할 수 있다.

다만, 압력 형성공간(127)이 형성되는 영역에서는 강판을 지지하지 못하고, 압력 형성공간(127)의 크기가 지나치게 커지는 경우 음압에 의해 강판에 변형이 발생할 수 있다는 점 등을 고려하여 압력 형성공간(127)의 크기를 정할 수 있다.

또한 압력 형성공간(127)은 만곡면(122)에서 각 색깔 별 잉크헤드(111)와 마주하는 헤드영역(128)의 양측으로 하나씩 위치될 수 있다.

즉 압력 형성공간(127)은 헤드영역(128)의 양측으로 하나(127a,127b)씩 위치되며, 강판의 진행방향에 대해 수직인 몸체부(121)의 폭방향으로 연장되는 길이를 가지도록 구성한다.

이는 압력 형성공간(127)이 강판의 진행방향으로 연장된 길이를 갖는 경우에는 강판의 두께가 얇거나 강성이 작을 경우 진공 압력의 부적절한 조절로 인해 강판이 평편해지지 않고 압력 형성공간(127)으로 빨려 들어가 굴곡이 질 경우 그 위치에 잉크 액적이 떨어지면 이미지 품질을 저하시키게 된다.

따라서 본 실시 예에서는 잉크헤드(111)의 직하방에 위치되는 헤드영역(128)의 양측으로 하나씩 위치되며 강판의 진행방향에 대해 수직으로 연장 형성된 슬롯 형태의 압력 형성공간(127)에 의해 잉크헤드(111)와 마주하는 헤드영역(128) 부분에서는 만곡면(122)에 의해 강판이 진공 압력의 크기와 무관하게 밀착도가 우수하게 되고, 헤드영역(128) 양측에 위치한 압력 형성공간(127)에서 강판의 흡착이 이루어짐에 따라 더 안정적이고 높은 밀착도를 가지게 된다.

이하에서는 하나의 헤드영역(128)과, 하나의 헤드영역(128) 양측에 위치한 한 쌍의 압력 형성공간(127a,127b)을 포함한 영역은 잉크 액적이 떨어져서 이미지를 형성하는 인쇄영역(129)으로 명한다.

한편 하나의 인쇄영역(129)과 이웃하는 인쇄영역(129) 사이의 만곡면(122)에는 강판의 잔류 웨이브가 이동할 수 있는 공간을 형성하도록 오목하게 패인 웨이브 보상공간(150)이 형성될 수 있다.

웨이브 보상공간(150)은 하나의 인쇄영역(129)에 위치하는 한 쌍의 압력 형성공간(127a,127b)에 의한 진공 흡입에 의해 강판이 밀착되는 경우 강판의 잔여 웨이브가 이동할 수 있는 공간을 형성함에 의해 강판의 잔여 웨이브를 제거하게 된다.

다시 도 5를 참조하면, 컨베이어 벨트(130)는 강판과 몸체부(121)가 직접 접촉하는 경우에 강판이 진행하면서 마찰 또는 스크레치 등에 의해 몸체부(121)가 손상되는 것을 방지하기 위해 만곡면(122) 위에서 강판을 지지하며 강판과 함께 이동할 수 있다.

컨베이어 벨트(130)는 몸체부(121)의 상면을 미끄러져 이동할 수 있다. 그리고 컨베이어 벨트(130)는 강판과 동일한 속력으로 이동할 수 있다. 컨베이어 벨트(130)의 속력은 컨베이어 구동롤(131, 132)의 회전 속도를 통해 조절할 수 있으며, 컨베이어 구동롤(131, 132)은 속도 제어장치(30, 40)와 동기화되어 동작할 수 있다.

컨베이어 구동롤(131, 132)은 몸체부(121)를 사이에 두고 강판의 전방과 후방에 마련될 수 있다. 도면에는 두 개의 컨베이어 구동롤을 도시하였지만 이보다 많은 컨베이어 구동롤이 마련될 수 있다. 또한, 컨베이어 구동롤(131, 132) 중 어느 하나는 동력이 전달되어 직접 구동하고, 다른 하나는 간접 구동될 수 있다.

도면에는 도시되지 않았지만 컨베이어 구동롤(131, 132)은 텐셔너(Tensioner)와 연결되어 있을 수 있다. 일 예로, 텐셔너는 컨베이어 구동롤(131, 132) 중 어느 하나를 축 방향(강판 폭 방향)으로 이동하거나 강판 진행 방향으로 이동시킬 수 있다. 일 예로, 컨베이어 구동롤(131, 132) 중 어느 하나를 축 방향으로 이동시켜 컨베이어 벨트(130)의 사행을 조절할 수 있고, 강판 진행 방향으로 이동시켜 컨베이어 벨트(130)의 장력을 조절할 수 있다. 즉, 컨베이어 구동롤(131, 132) 사이의 거리를 멀게 하여 컨베이어 벨트(130)의 장력을 크게 하거나, 컨베이어 구동롤(131, 132) 사이의 거리를 가깝게 하여 컨베이어 벨트(130)의 장력을 작게 할 수 있다.

컨베이어 벨트(130)는 무한궤도로 회전 운동할 수 있다. 컨베이어 벨트(130)는 몸체부(121)를 둘러싸도록 마련될 수 있다. 다만, 도면과 달리 컨베이어 벨트(130)가 몸체부(121) 주위를 둘러싸지 않거나, 무한궤도로 회전하지 않을 수도 있다.

한편, 컨베이어 벨트(130)는 챔버(123)의 압력이 강판에 작용할 수 있도록 복수의 벨트 홀(133) 또는 슬릿을 형성할 수 있다. 벨트 홀(133)의 크기 및 형상은 강판을 지지하는 컨베이어 벨트(130)의 면적과 압력을 전달하는 벨트 홀(133)의 면적을 고려하여 결정될 수 있다.

그리고 인접하는 벨트 홀(133) 사이의 간격은 만곡면(122)의 압력 형성공간(127)과 최소 한 번 이상 교차될 수 있도록 결정될 수 있다.

컨베이어 벨트(130)의 전방에 위치하는 컨베이어 구동롤(131)과 후방에 위치하는 컨베이어 구동롤(132)은 컨베이어 벨트(130)에 장력을 인가하여, 인쇄영역 내에서 컨베이어 벨트(130)가 평편하게 유지될 수 있도록 할 수 있다. 그러나 밀착 이송유닛(120)에 진입하는 강판에는 미세한 웨이브가 존재하기 때문에 컨베이어 벨트(130)가 평편하게 유지되더라도 컨베이어 벨트(130)와의 사이에 간격이 발생할 우려가 있다.

한편, 앞에서 강판과 잉크헤드(111) 사이의 거리가 가깝기 때문에 강판과 잉크헤드(111) 사이의 거리가 일정하여야 함을 설명한 바 있다.

강판 지지롤(54, 55)은 컨베이어 벨트(130)를 지지하는 컨베이어 구동롤(131, 132)과 일체로 마련될 수 있다. 이 경우, 컨베이어 벨트(130)는 복수의 강판 지지롤(54, 55)을 둘러싸도록 배치되고, 무한궤도를 형성할 수 있다. 그리고 강판은 컨베이어 벨트(130) 위에 지지되어 컨베이어 벨트(130)와 함께 이동할 수 있다.

컨베이어 벨트(130)는 형상 변형이 가능하도록 마련될 수 있다. 따라서 회전 궤도가 원형이 아닌 경우에도 연속적인 회전 운동이 가능하다. 그리고 만곡면(122) 상을 지나는 컨베이어 벨트(130)는 위로 볼록한 곡면을 형성할 수 있다. 이 때, 컨베이어 벨트(130)의 곡면은 만곡면(122)의 곡면에 대응될 수 있다.

한편, 코팅 강판의 제조장치는 인쇄장치(100)의 전후에서 강판을 가압하여 컨베이어 벨트(130)에 밀착시키는 강판 가압롤(미도시)을 더 포함할 수 있다. 그리고 강판 가압롤은 컨베이어 벨트(130)의 전방과 후방에서 강판을 가압하여 강판이 컨베이어 벨트(130)에 밀착하도록 할 수 있다.

한편, 앞에서 강판과 잉크헤드(111) 사이의 거리가 가깝기 때문에 강판과 잉크헤드(111) 사이의 거리가 일정하여야 함을 설명한 바 있다. 따라서 강판의 진행 방향으로 배치되는 복수의 잉크헤드(111)는 강판의 곡면 또는 만곡면(122)의 형상에 대응되는 형상으로 배치될 수 있다. 즉, 복수의 잉크헤드(111)는 강판의 진행 방향으로 오목한 곡면 상에 배치되어, 강판과 잉크헤드(111) 사이의 거리가 일정하게 유지될 수 있다.

또한, 강판의 진행 방향으로 배치되는 복수의 경화장치(113)도 강판의 곡면 또는 만곡면(122)의 형상에 대응되는 형상으로 배치될 수 있다. 즉, 복수의 경화장치(113)는 강판의 진행 방향으로 오목한 곡면 상에 배치되어 강판과 경화장치(113) 사이의 거리가 일정하게 유지될 수 있다.

다음으로 만곡면(122)의 형상을 설계하는 방법에 대하여 설명하기로 한다. 만곡면(122)의 형상 설계는 인쇄영역의 거리를 확인하고, 그 거리만큼 강판을 펼쳤을 때 발생하는 웨이브의 파고를 측정하고, 웨이브를 포함한 실제 강판의 길이와 동일하게 되는 만곡면(122)의 호(arc)의 길이를 선정함으로써 이루어진다. 그리고 만곡면(122)의 호를 구성하는 반경 길이는 웨이브를 포함하는 강판의 길이를 통해 결정한다.

가공 시 발생하는 가공 오차를 고려할 때, 실제 이론적인 곡률 반경과 가공된 만곡면(122) 표면의 곡률 반경의 차이는 잉크헤드(111)와 강판 사이의 거리의 1/10 이하의 곡률반경 오차 기준을 만족하도록 설계된다.

한편, 만곡면(122)의 곡률은 강판에 추가 제공하는 장력의 크기와 관계된다. 즉, 만곡면(122)의 곡률을 크게 할수록 강판에 추가 제공되는 장력의 크기가 커진다. 일 예로, 밀착 이송유닛(120)은 강판에 가해져 있는 장력의 0.2 % 내지 1.0 % 이내의 장력을 추가하도록 만곡면(122)의 곡률을 결정할 수 있다.

이를 위해, 인쇄영역에서 곡면으로 마련되는 강판의 길이가 인쇄영역에 강판이 평편하게 배치될 때의 길이보다 0.2 % 내지 1.0 % 이내로 증가하도록 마련되도록 하고, 그 길이에 따라 만곡면(122)의 곡률반경을 결정할 수 있다.

곡면으로 마련되는 강판의 인쇄영역을 원호로 볼 때, 강판이 평편하게 마련될 때의 인쇄영역의 직선 길이는 원호를 가로 지르는 현의 길이가 된다. 따라서 원호의 길이가 현의 길이보다 0.2 % 내지 1.0 % 이내로 증가하는 범위에서 곡률 반경을 찾을 수 있다.

일 예로, 인쇄영역의 직선 길이가 3,000 mm인 경우에 이러한 계산법에 의하면, 곡률반경은 5,000 mm 내지 5,500 mm 이내의 범위로 마련될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 장력 제어장치, 11, 12: 텐션 브리들 롤,
13: 장력 측정센서, 14: 장력 제어계,
20: 사행 제어장치, 21, 22: 스티어링 롤,
23: 사행 측정센서, 24: 사행 제어계,
30, 40: 속도 제어장치, 31, 41: 핀치 롤,
51. 52: 디플렉터 롤, 53: 댄서 롤,
100: 인쇄장치, 110: 프린팅유닛,
111: 잉크헤드, 112: 노즐,
113: 경화장치, 114: 잉크 공급장치,
115: 베이스 프레임, 120: 밀착 이송유닛,
121: 몸체부, 122: 만곡부,
123: 챔버, 124: 펌프,
125: 펌프 연결홀, 126: 압력 홀,
127: 압력 형성공간, 130: 컨베이어 벨트,
131, 132: 컨베이어 구동롤 133: 벨트 홀.
150: 웨이브 보상공간.

Claims (8)

1. 강판 표면에 잉크젯 프린팅을 이용하여 인쇄하는 복수의 잉크헤드를 포함한 인쇄장치와, 상기 인쇄장치의 인쇄영역 아래에서 강판을 지지하는 밀착 이송유닛과, 상기 강판에 장력을 부여하는 장력 제어장치와, 상기 강판의 사행을 방지하기 위한 사행 제어장치와, 상기 강판의 진행 속도를 유지시키는 속도 제어장치를 포함하는 코팅 강판의 제조장치에 있어서,
   상기 밀착 이송유닛은 강판을 지지하는 만곡면을 갖는 몸체부와, 상기 몸체부 내부에 진공압이 형성되는 챔버를 포함하고,
   상기 잉크헤드에 의해 이미지가 형성되는 상기 만곡면의 인쇄영역에는 상기 잉크헤드의 직하방에 위치되는 헤드영역 양측으로 상기 강판의 진행방향에 대해 수직방향으로 연장 형성된 오목한 슬롯 형태로 이루어진 한 쌍의 압력 형성공간이 마련되고,
   상기 압력 형성공간의 바닥에는 상기 챔버와 연통하는 압력 홀이 형성되는 코팅 강판의 제조장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 인쇄영역 사이에 위치되는 상기 만곡면에는 상기 강판의 잔여 웨이브가 이동할 수 있는 공간을 형성하기 위해 오목하게 패인 웨이브 보상공간이 마련되는 코팅 강판의 제조장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 밀착 이송유닛은 상기 몸체부와 상기 강판 사이에 마련되는 컨베이어 벨트를 더 포함하고,
   상기 컨베이어 벨트는 형상 변형이 가능하도록 마련되어 상기 몸체부 주위를 무한궤도로 회전 운동하는 코팅 강판의 제조장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 컨베이어 벨트는 상기 챔버의 압력이 상기 강판에 작용할 수 있도록 하기 위한 복수의 벨트 홀을 포함하는 코팅 강판의 제조장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 만곡면은 상기 강판에 높이 방향 힘을 제공하는 코팅 강판의 제조장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 밀착 이송유닛은 상기 만곡면 상에 상기 강판을 밀착시킴으로써, 상기 강판에 장력을 제공하는 코팅 강판의 제조장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 잉크헤드와 상기 강판 사이의 거리는 0.8 mm 내지 1.2 mm의 범위로 유지되는 코팅 강판의 제조장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 인쇄장치의 전방과 후방에 각각 배치되는 강판 지지롤을 더 포함하고,
   상기 밀착 이송유닛은 상기 한 쌍의 강판 지지롤 사이에 배치되는 코팅 강판의 제조장치.

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