KR20070110973A - 디지털 섬유 프린터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유 또는 의류용 칼라 디지털 섬유 프린터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 디지털 섬유 프린터는 정착 장치를 포함하며, 이 정착 장치는 이송되는 칼라 프린팅된 섬유의 인쇄면에 고온의 기체(공기 또는 증기)를 분사하여 잉크를 상기 섬유상에 정착시키는 적어도 하나의 가열 유니트; 및 상기 섬유가 이송될 수 있도록 상기 가열 유니트와 이격되어 배치되며, 상기 인쇄면의 배면을 냉각하는 적어도 하나의 냉각 유니트를 포함한다.

섬유, 잉크, 정착

Description

디지털 섬유 프린터{Digital textile printer}

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치의 내부 구성을 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치를 구성하는 가열 유니트의 단면도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치를 구성하는 냉각 유니트의 단면도.

도 4는 도 3의 V-V 선을 따라 절취한 냉각 유니트의 단면도.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치를 구성하는 냉각 유니트를 도시한 단면도.

도 6은 도 5의 선 Ⅶ-Ⅶ을 따라 절취한 냉각 유니트의 단면도.

도 7은 도 6의 Ⅷ 부분의 상세도.

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치의 단면도.

도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치에 설치된 교차 유동 바아의 단면도.

도 10은 다른 구조를 갖는 가열 유니트를 도시한 부분 단면도.

본 발명은 디지털 섬유 프린터에 관한 것으로서, 특히 프링팅된 섬유 또는 의류 면의 인쇄용 잉크를 최적의 조건에서 정착시킬 수 있는 디지털 섬유 프린터용 정착 장치에 관한 것이다.

일반적인 섬유에 대한 인쇄 공정은 스크린 프린트 또는 로울러 프린트를 이용하였으나, 제도 및 제판 공정이 필요하여 그 과정이 매우 복잡하다. 따라서, 이러한 방법은 유행에 신속하게 할 수 없어 다품종 소량 생산에는 적합하지 못한 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결할 수 있는 디지털 섬유 프린터가 개발, 이용되고 있다. 특허 제 0342445호(디지털 날염용 잉크젯 프린터), 특허 제 0456811 호(디지털 텍스타일 프린터), 특허 제 0486083 호(다기능 디지털 프린터) 및 특허공개 제10-2004-0096447호(디지털 텍스타일 프린터 장치 및 그를 이용한 날염)호에 개시된 디지털 섬유 프린터는 섬유 원단에 디자인된 문양을 직접 출력하기 때문에 복잡한 디자인도 인쇄할 수 있으며, 또한, 디지털 섬유 프린터는 종래의 섬유 인쇄 장치에서 구현하기 어려운 다양한 색조들도 간단하게 출력할 수 있는 장점을 갖고 있다.

이러한 디지털 섬유 프린터는 컴퓨터를 통하여 디자인한 색상 및 패턴을 섬유에 곧바로 인쇄하게 되며, 또한 컴퓨터 프로그램의 조작만으로 디자인을 간단하게 변경하여 인쇄할 수 있기 때문에 생산성 및 효율성 면에서 매우 우수하며, 디자 인 및 색상을 거의 무제한으로 표현할 수 있다.

이와 함께, 디지털 섬유 프린터는 소량의 원단으로 견본 의류를 제조하여 시장의 반응에 따라 판매 가능성이 높은 제품만을 실시간으로 생산할 수 있어 재고 부담이 덜어지고, 이에 따라 원가의 절감에 큰 도움이 된다.

또한, 생산 설비면에서도 디지털 섬유 프린터는 넓은 공간을 차지하지 않으며, 정착 장치 및 세정 장치를 구비할 경우 자체 설비로 다양한 디자인된 프린팅된 제품을 생산할 수 있다.

위와 같은 장점을 갖고 디지털 섬유 프린터를 사용하여 섬유 원단에 디자인된 칼라 문양을 인쇄하는 공정은 섬유 원단 상에 화학 성분의 코팅액을 도포하는 전처리 공정, 염료 잉크 및 안료 잉크(수성 잉크)를 이용하여 코팅층이 형성된 섬유 원단 상에 이미지를 프린팅하는 공정 및 프린팅된 섬유 원단으로부터 코팅층을 제거하는 후처리 공정을 포함한다.

이러한 프린팅 공정 이후에 진행되는 후처리 공정은 섬유 원단 상에 잉크를 정착시키는 공정을 포함할 수 있다. 잉크 정착 공정에는 다음과 같은 문제점이 예상된다.

1. 일반적으로, 정착 공정은 200℃ 이상의 온도에서 진행되며, 이 공정 조건에 섬유가 완전히 노출될 수 밖에 없다. 그러나 이러한 조건을 견딜 수 있는 섬유는 제한적이며, 따라서 문양을 인쇄하고자 하는 섬유의 선택에 제한이 뒤따를 수밖에 없다.

2. 고온 에어 팬(hot air fan) 또는 적외선 히터를 이용한 직접 정착 공정은 200℃의 이상의 온도에서 10초 이하의 짧은 시간 동안 실시되며, 따라서 불충분한 화학적 잉크 처리로 인하여 만족할만한 정착 결과를 얻을 수 없다.

3. 이 외에도, 불충분한 정착으로 인하여 (실외 사용시) 자외선에 노출된 잉크가 급격하게 바래지는 문제점이 존재한다.

본 발명의 목적은 섬유에 대한 인쇄 공정 후 실시되는 정착 공정에서 최적의 정착 분위기를 제공하여 어떠한 섬유에도 적용할 수 있는 디지털 섬유 프린터를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 섬유 프린터는 정착 장치를 포함하되, 정착 장치는 이송되는 프린팅된 섬유의 인쇄면에 고온의 기체(공기 또는 증기)를 분사하여 잉크를 상기 섬유상에 정착시키는 적어도 하나의 가열 유니트; 및 상기 섬유가 이송될 수 있도록 상기 가열 유니트와 이격되어 배치되며, 상기 인쇄면의 배면을 냉각하는 적어도 하나의 냉각 유니트를 포함한다.

상기 가열 유니트는 외부로 기체를 배출하는 하우징; 및 하우징에 장착되고, 복수개의 미세공들이 형성된 분사판을 포함하되, 상기 섬유의 이송이 정지된 경우에 상기 미세공들을 통해 외부로부터 흡입된 기체가 하우징으로 통해 배출되는 것이 바람직하다.

상기 가열 유니트는 내부로 기체가 유입되는 하우징; 및 하우징에 장착되고, 복수개의 미세공들이 형성된 분사판을 포함하되, 상기 하우징에 공급된 기체가 상기 미세공들을 통해 상기 섬유로 배출되는 것이 바람직하다.

상기 미세공은 상기 분사된 기체가 상기 섬유의 이송 방향과 반대 방향을 향하도록 배열되고, 상기 가열 유니트는 상기 하우징에 장착된 절연체를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 가열 유니트는 내부에 배열된 가열체를 더 포함하되, 상기 하우징으로 유입된 기체는 상기 가열체를 통과하면서 가열되고, 상기 가열 유니트는 내부에 배열된 적어도 하나의 분산핀을 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 하우징으로 유입된 기체는 상기 분산핀의 안내 방향으로 유동한다.

상기 섬유 프린터의 정착 장치는 곡면을 이루며 상호간에 인접하게 배열된 상기 복수개의 가열 유니트들 사이에 분사된 기체의 유동을 차단하는 셔터를 더 포함하고, 상기 셔터는 상기 섬유측 종단에 브러쉬를 포함하되, 이송되는 상기 섬유에 상기 브러쉬를 접촉시켜 상기 분사된 기체의 유동을 차단하는 것이 바람직하다.

상기 냉각 유니트는 유체 유입구 및 유체 배출구가 형성된 케이싱; 및 상기 케이싱에 장착되어 상기 케이싱과의 사이에 냉각 공간을 형성하는 커버를 포함하되, 상기 냉각 공간에는 상기 유체 유입구로 유입되어 상기 유체 배출구로 배출되도록 냉각 유체가 수용되는 것이 바람직하다.

상기 냉각 유니트는 상기 케이싱에 장착된 절연체, 상기 냉각 공간에 배열된 적어도 하나의 리브 및 상기 냉각 공간에 노출되도록 배치된 온도 센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 냉각 유니트는 상기 냉각 공간을 양분하도록 배치된 분리판을 더 포함하되, 상기 커버에는 복수 개의 기체 배출구가 형성되며, 상기 커버와 상기 분리판 의 사이로 유입된 가압 기체가 상기 기체 배출구로 배출되어, 상기 커버의 표면을 따라 이송되는 섬유를 냉각시키며, 상기 커버는 상기 기체 배출구들의 주변 영역들이 오목한 형상들인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

한편, 이하의 설명에서는 디지털 섬유 프린터의 구성 부재 중에서 섬유에 대한 프린팅 공정이 진행되는 프린팅 유니트는 설명하지 않았으며, 프린팅된 섬유에 대한 정착 공정이 진행되는 정착 장치만을 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터에 구성된 정착 장치의 내부 구성을 도시한 단면도이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치는 베이스(101) 상에 설치된 된 2개의 냉각 유니트(110 및 120) 및 냉각 유니트(110 및 120) 상에 위치한 2개의 가열 유니트(130 및 140)를 포함한다. 본 발명에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치는 2개의 냉각 유니트 및 2개의 가열 유니트에 한정되지 않으며, 적용되는 디지털 섬유 프린터에 따라 3개 이상으로 형성하는 것이 가능하다.

베이스(101) 상에서 상호 인접하도록 설치된 2개의 냉각 유니트(110 및 120) 표면은 곡면을 이루고 있으며, 이 냉각 유니트(110 및 120) 표면 상으로 프린팅 공정이 완료된 섬유(F)가 미끄러져 이동한다. 냉각 유니트(110 및 120)의 표면은 섬유(F)와의 양호한 접촉을 위하여 연마된 스테인레스 스틸이 바람직하다.

각 냉각 유니트(110 및 120)는 도면에 도시된 바와 같이 곡면을 이루는 복수개의 유니트들로 구성될 수 있을 뿐 아니라 회전 가능하도록 베이스(101) 상에 고정된 복수개의 중공 실린더들로 구성되는 것도 가능하다.

각 냉각 유니트(110 및 120)는 내부에 수용된 저온의 냉각 유체를 이용하여 이송되는 섬유(F)를 냉각하는 기능을 수행한다.

2개의 냉각 유니트(110 및 120)와 마주보는 상태로 설치된 2개의 가열 유니트(130 및 140)는 냉각 유니트(110 및 120)와 소정의 간격을 두고 배치되어 있다. 냉각 유니트(110 및 120)와 가열 유니트(130 및 140) 사이의 간격을 통하여 외부에서 공급된 섬유(F; 프린팅 공정이 완료된 상태임)가 이송된다.

각 가열 유니트(130 및 140)는 냉각 유니트(110 및 120) 위에서 이송되는 섬유(F)를 향하여 고온의 기체(예를 들어, 공기 또는 증기)를 분사하여 섬유 상의 잉크를 정착시키는 기능을 수행한다. 가열 유니트(130 및 140)로부터 분사된 고온의 기체는 섬유의 이송 방향의 반대 방향으로 유동하여 유체 배출구(150)로 배출된다.

한편, 섬유로 분사되는 고온의 기체는 섬유 표면에 존재하는 잉크의 종류에 따라 공기 또는 증기 중 하나를 선택하여 사용한다.

한편, 가열 유니트(130 및 140)의 사이에는 상하로 이동 가능한 셔터(160)가 형성되며, 냉각 유니트 및 가열 유니트가 3개 이상으로 배열되는 경우에도 각 가열 유니트 사이에는 셔터들이 각각 위치할 수 있다. 셔터(160)에 대하여는 후술한다.

냉각 유니트(110 및 120)는 유체 순환기(170)에 연결되어 있으며, 유체 순환기(170)의 내부에서 열교환을 통해 냉각 유체는 냉각된다. 또한, 냉각 유니트(110 및 120) 및 가열 유니트(130 및 140)는 제어 유니트(180)에 연결되어 제어된다.

한편, 유체 순환기(170)의 하부에는 응축수 수집부(190)가 위치한다. 응축수 수집부(190)는 유체 순환기(170)의 내부의 열교환에 의해 발생되는 응축수를 수집하는 기능을 수행한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 베이스(101)의 어느 한 종단부(상단부)에는 디지털 섬유 프린터의 정착 장치로 유입되는 섬유(F)를 안내하는 제 1 롤러(102)가 설치되어 있으며, 그 반대쪽 종단부(하단부)에는 배출되는, 즉 정착 공정이 완료된 섬유(F)를 권취하는 제 2 롤러(103)가 설치되어 있다. 제 2 롤러(103)의 위치는 도면에 도시된 것으로 한정되지 않으며, 정착 장치에서 권취하는 구성도 가능하다.

정착 공정이 완료된 섬유(F)가 세척 공정을 거친 후 제 2 롤러(103)에 권취되는 구성도 가능하다. 또한, 정착 공정을 마친 섬유 중 세척이 필요한 섬유는 제 2 롤러(103)에 권취되지 않고 외부로 배출되어 세척 공정으로 안내될 수도 있다.

섬유(F)를 안내하는 제 1 롤러(102)는 베이스(101)에 대하여 그 높이가 조절 가능하게 설치되어 있으며, 따라서, 프린팅 공정이 진행되는 유니트가 어떠한 위치에 있더라도 제 1 롤러(102)는 프린팅 유니트에서 배출되는 섬유(F)를 냉각 유니트(110 및 120)와 가열 유니트(130 및 140) 사이의 공간으로 안내할 수 있다.

베이스(101)를 덮는 커버(105)가 가열 유니트(130 및 140)를 덮도록 개폐 가능하게 위치하고, 커버(105)의 외면에는 제어 패널(107)이 설치되어 작업자의 작업을 용이하게 한다. 또한, 커버(105)의 섬유 유입부에는 정전기 방지 브러쉬(109)가 설치되며, 프린팅 공정을 거친 섬유(F)에 접촉됨으로써 섬유에 형성된 정전기를 제 거한다.

커버(105)의 섬유(F) 유입부에는 자석 부착식 커터(108)가 설치되는 것이 가능하며, 원하는 길이의 섬유(F)로 절단할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치를 구성하는 가열 유니트의 단면도이다. 도 2에는 도 1에 도시된 2개의 가열 유니트들 중 상부에 위치한 가열 유니트(130)가 도시된다.

가열 유니트(130)는 냉각 유니트(110)와 이격되어 위치하는 하우징(132), 하우징(132) 내면에 고정된 절연체(134), 냉각 유니트(110) 표면을 따라 소정의 간격을 두고 하우징(132)에 고정된 분사판(136) 및 하우징(132) 내에 장착된 가열체(138)를 포함한다. 또한, 가열체(138)와 분사판(136) 사이에는 분산핀(139)이 형성된다.

하우징(132)에는 외부로부터 기체가 유입되는 유입구(미도시)가 형성되어 있으며, 기체는 유입구를 통하여 하우징(132)과 가열체(138) 사이의 공간으로 유입된다.

유입된 기체는 가열체(138)를 통과하며 온도가 상승한다. 여기서 가열체(138)로는 발열 코일이 바람직하다. 고온의 기체는 가열체(138)와 분사판(136) 사이에 형성된 복수의 분산핀(139)에 의해 내부 온도를 균일하게 형성하도록 분산된다.

하우징(132) 내에서 분산된 고온의 기체는 분사판(136)에 형성된 다수의 미세공(137)을 통하여 외부로 배출된다. 미세공(137)은 섬유(F)의 이송 방향과 반대 방향으로 유동이 이루어지도록 방향이 형성된다. 이에 따라 보다 효율적인 정착이 이루어질 수 있다.

섬유(F)의 종류에 따른 정착 온도의 유지는 분사판(136)과 섬유(F) 사이에 온도 센서(135)를 장착함으로써 가능하게 된다. 온도 센서(135) 측정값을 피드백하여 원하는 온도로 일정하게 유지하고, 이에 따라 최적의 정착 온도를 얻을 수 있다.

또한, 하우징(132) 내부에 설치된 절연체(134)는 가열 유니트(130) 외부로의 열 손실을 차단함으로서 가열체(138)의 전력 소모를 감소시킬 수 있다.

각 가열 유니트(130 및 140) 사이에는 셔터(160)가 위치하며, 각 가열 유니트(130 및 140) 사이의 분사 기체의 유동을 차단한다. 즉, 하부 가열 유니트(140)가 사용되지 않는 경우에는 셔터(160)의 하강에 의해 분사된 고온 기체의 하향 유동이 차단되며, 이에 따라 상부 가열 유니트(130)에서 분사된 고온 기체의 상향 유동이 지속될 수 있게 된다. 셔터(160)의 차단을 효과적으로 하기 위하여 섬유(F) 방향의 종단에는 브러쉬(161)가 설치되는 것이 바람직하다.

복수 개의 가열 유니트(130 및 140)를 선택적으로 작동시키는 것이 가능하므로 섬유 종류에 맞춘 저비용의 생산이 가능하게 되고, 원하는 부분만의 보수가 가능하게 된다.

한편, 섬유 프린터의 동작이 갑자기 멈추는 경우에, 이송이 정지된 섬유(F)에 대한 과도한 고온 기체 분사를 방지하기 위하여 가열체(138)의 가열은 중단되고, 기체를 유입구를 통해 역으로 빨아들이는 공정이 진행된다. 이에 따라 과도한 가열에 따른 섬유 손상을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치를 구성하는 냉각 유니트의 단면도이다. 도 3에는 도 1에 도시된 2개의 냉각 유니트들 중 상부에 위치한 냉각 유니트(110)가 도시된다. 도 4는 도 3의 V-V 선을 따라 절취한 냉각 유니트의 단면도이다.

가열 유니트(130)와 대응하는 냉각 유니트(110)는 베이스(101)에 지지되는 케이싱(112), 케이싱(112)에 장착되어 케이싱(112)과의 사이에 냉각 공간(113)을 형성하는 커버(114)를 포함한다.

케이싱(112)의 양 종단부에는 냉각 공간(113)으로 냉각 유체(예를 들어 냉매)를 유입시키기 위한 유체 유입구(115) 및 냉각 유체가 배출되는 유체 배출구(116)가 각각 구성되어 있다. 이 유체 유입구(115) 및 유체 배출구(116)는 전술한 유체 순환기(170)와 연결되어 냉각 유체의 냉각이 수행된다.

냉각 유니트(110)의 케이싱(112)은 절연체(118)로 둘러싸이며, 이에 따라 외부와의 열교환이 차단되어 전력 소모가 감소된다. 또한, 최적의 냉각 온도를 유지하기 위하여 온도 센서(111)를 냉각 공간(113)에 장착한다. 측정된 온도에 의해 원하는 온도로의 조절이 가능하게 된다.

한편, 커버(114)의 내면에는 판 형상의 복수 개의 리브(119)가 고정되어 있어 커버(114)의 강도를 증가시키고, 냉각 공간(113)의 냉각 유체의 쏠림을 방지한다. 또한 냉각 공간(113)의 냉각 유체와의 접촉 면적을 증가시켜 커버(114)에 대한 냉각을 향상시킨다.

냉각 유니트(110)의 냉각 공간(113)으로 공급된 냉각 유체에 의하여 커버(114)의 표면은 저온의 상태로 유지되고, 이에 따라 커버(114) 표면을 따라 이동하는 섬유(F)는 가열 유니트(130)로부터 고온의 기체가 분사되더라고 섬유(F)의 손상은 방지된다. 즉, 섬유(F) 표면에 대한 잉크의 정착은 이루어지되, 섬유(F)의 열 손상은 방지되는 효과가 달성되는 것이다.

한편, 냉각 유니트(110)의 냉각 공간(113) 내부에는 냉각 유체가 유동되며, 외부와의 열교환에 따른 내부 압력이 증가되어 냉각 유체의 원활한 유동이 방해받을 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위하여 밸브에 의해 개폐되는 기체 배출구(117)가 냉각 공간(113)과 연통되도록 형성된다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치를 구성하는 냉각 유니트를 도시한 단면도, 도 6은 도 5의 선 Ⅶ-Ⅶ을 따라 절취한 냉각 유니트의 단면도, 그리고 도 7은 도 6의 Ⅷ 부분의 상세도이다.

도면에 도시된 냉각 유니트(210)는 베이스(101)에 지지되는 케이싱(212), 케이싱(212)에 장착되어 케이싱(212)과의 사이에 냉각 공간(213)을 형성하는 커버(214)를 포함한다.

케이싱(212)의 양 종단부에는 냉각 공간(213)으로 냉각 유체(예를 들어 냉매)를 유입시키기 위한 유체 유입구(215) 및 냉각 유체가 배출되는 유체 배출구(216)가 각각 구성되어 있다. 이 유체 유입구(215) 및 유체 배출구(216)는 전술한 유체 순환기(170)와 연결되어 냉각 유체의 냉각이 수행된다.

냉각 유니트(210)의 케이싱(212)은 절연체(218)로 둘러싸이며, 이에 따라 외 부와의 열 교환이 차단되어 전력 소모가 감소한다. 또한, 최적의 냉각 온도를 유지하기 위하여 온도 센서(211)를 냉각 공간(213)에 장착한다. 측정된 온도에 의해 원하는 온도로의 조절이 가능하게 된다.

한편, 커버(214)의 내면에는 판 형상의 복수개의 리브(219)가 고정되어 있어 커버(214)의 강도를 증가시키고, 냉각 공간(213)의 냉각 유체의 쏠림을 방지한다. 또한 냉각 공간(213)의 냉각 유체와의 접촉 면적을 증가시켜 커버(214)에 대한 냉각을 향상시킨다.

한편, 케이싱(212)의 내면에는 냉각 공간(213)을 구획하는 분리판(222)이 고정되어 있으며, 이 분리판(222)에는 가압 기체가 외부로부터 공기 펌프(미도시)에 의해 공급되는 가압 기체 공급 라인(224)이 연결되어 있다.

외부에서 공급된 가압 기체는 가압 기체 공급 라인(224)을 통하여 분리판(222)과 커버(214) 사이의 가압 기체 공간(226)으로 유입된다. 또한, 가압 기체 공급 라인(224)은 냉각 공간(213)에서 구부러진 형상을 가지며, 이에 따라 가압 기체 공급 라인(224)의 내부에서 유동하는 가압 기체의 이동 경로가 길어지므로 가압 기체는 냉각 공간(213)의 냉각 유체에 의해 충분히 냉각될 수 있다. 가압 기체는 외부에서 냉각된 상태로 공급되는 것도 가능하다.

커버(214)에는 복수 개의 기체 배출구들(214a)이 형성되어 있다. 가압 기체 공간(226)으로 유입된 가압 기체는 기체 배출구(214a)를 통하여 커버(214) 외부로 분사되어 커버(214) 표면을 따라 이송되는 섬유로 분사된다.

도 7에 도시된 바와 같이 커버(214)의 기체 배출구(214a)가 형성된 영역에는 기체 수용부(214b)가 오목한 형상으로 형성된다. 기체 수용부(214b)와 섬유(F) 사이에는 냉각된 공기층이 형성되며, 이에 따라 열에 손상되기 쉬운 섬세한 섬유를 보다 효과적으로 보호할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치는 도 1에서 가열 유니트(130 및 140)가 냉각 유니트(110 및 120) 상부에 배치되도록 도시되어 있으나, 가열 유니트를 하부에 배치하고 냉각 유니트를 그 상부에 설치하여도 동일한 기능을 수행할 수 있다. 이 경우 섬유의 인쇄면이 가열 유니트를 향한 상태에서 이송되어야 한다.

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치의 단면도이다. 본 실시예에서는, 냉각 유니트가 상부에 위치하고, 가열 유니트가 하부에 위치한 구성으로 되어 있다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치는 베이스(301) 상에 설치된 된 3개의 냉각 유니트(310, 320 및 330) 및 냉각 유니트(310, 320 및 330)의 아래에 위치한 가열 유니트(340)를 포함한다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치는 3개의 냉각 유니트 및 1개의 가열 유니트에 한정되지 않으며, 적용되는 디지털 섬유 프린터에 따라 더 많은 수의 냉각 유니트와 유니트화된 복수 개의 가열 유니트로 형성하는 것이 가능하다.

베이스(301) 상에서 상호간에 인접하도록 설치된 3개의 냉각 유니트(310, 320 및 330) 표면은 곡면을 이루고 있으며, 이 냉각 유니트(310, 320 및 330) 표면 상으로 인쇄 공정이 완료된 섬유(F)가 미끄러져 이송된다.

각 냉각 유니트(310, 320 및 330)는 내부에 수용된 저온의 냉각 유체(예를 들어 냉매)를 이용하여 이송되는 섬유(F)를 냉각하는 기능을 수행한다. 냉각 유니트(310, 320 및 330)는 유체 순환기(370)에 연결되어 있으며, 유체 순환기(370)에서 냉각된 냉각 유체가 냉각 유니트(310, 320 및 330)로 순환된다.

3개의 냉각 유니트(310, 320 및 330)의 아래쪽에 설치된 가열 유니트(340)는 냉각 유니트(310, 320 및 330)와 소정의 간격을 두고 배치된다. 냉각 유니트(310, 320 및 330)와 가열 유니트(340) 사이의 간격을 통하여 외부에서 공급된 섬유(F)가 이송된다.

가열 유니트(340)는 하우징(343)에 둘러싸여 있으며, 냉각 유니트(310, 320 및 330)에 밀착되어 이송되는 섬유(F)를 향하여 분사판(341)의 미세공(342)을 통하여 고온의 기체를 분사하여 섬유 상의 잉크를 정착시킨다.

고온의 기체는 섬유(F)의 이송 방향과 반대 방향으로 분사되며, 기체의 온도 차이에 의해 고온 기체의 상승 유동이 더욱 효과적으로 이루어진다. 가열 유니트(340) 내에는 복수 개의 교차 유동 바아(345)가 형성되어 고온의 기체가 공급되되, 내부의 온도 분포를 균일하도록 공급시킨다.

도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치에 적용된 교차 유동 바아(345)의 단면도이다.

교차 유동 바아(345)는 종단이 폐쇄된 중공 바로서 표면에 복수 개의 관통공(345a)이 형성되어 고온의 기체를 가열 유니트(340)의 내부로 분사한다. 하나의 교차 유동 바아(345)는 종단으로 갈수록 분사되는 기체의 온도가 떨어지나, 교차 유동 바아(345)의 각 종단이 엇갈리게 배열되므로 전체적인 가열 유니트(340) 내의 온도 분포는 균일해진다.

도 10은 다른 구조를 갖는 가열 유니트를 도시한 부분 단면도로서, 좌측부에 설치된 냉각 유니트는 도시하지 않았다.

도 10에 도시된 가열 유니트(400)는 하우징(401) 내에 수용된 상부 가열 유니트(410) 및 하부 가열 유니트(420)로 구분된다. 상부 가열 유니트(410)와 하부 가열 유니트(420)는 그 경계면을 기준으로 대칭 구조를 갖는다.

각 가열 유니트(410, 420)의 전면(즉, 냉각 유니트와 대응하는 면)에는 하우징(401)에 고정된 제 1 스크린(411, 421; 전면 스크린) 및 제 1 스크린(411, 421)과 소정 간격을 두고 설치된 제 2 스크린(412; 422; 후면 스크린)이 위치한다.

제 1 및 제 2 스크린(411, 421 및 412, 422)에는 다수의 개구(도시되지 않음)가 형성되어 있으며, 양 스크린(411, 421 및 412, 422) 간에는 다수의 지지대(415, 425)가 위치한다. 이와 같은 구조의 제 1 스크린 및 제 2 스크린(411, 421 및 412, 422) 사이에는 다수의 지지대(415, 425)에 의하여 소정의 공간(S)이 형성된다.

여기서, 제 1 스크린(411, 421)의 외측 영역, 즉 냉각 유니트와 제 1 스크린(411, 421 및 412, 422) 외부면 사이에 형성되는 공간은 하우징(401) 내에 설치된 단일의 흡입 챔버(430)와 연결되어 있다.

한편, 하우징(401) 내에는 가열 수단(419, 429)이 설치된다. 가열 수단(419, 429)은 제 1 종단이 흡입 챔버(430)와 연결된 케이싱(419-1, 429-1), 케이싱(419-1, 429-1) 내에 수용된 가열체(419-2, 429-2; 예를 들어, 발열 코일) 및 가열체(419-2, 429-2)와 흡입 챔버(430) 사이에 위치한 팬(419-3, 429-3; fan)을 포함한다.

케이싱(419-1, 429-1)의 제 2 종단에는 다수의 기체 흐름 라인(413, 423)이 병렬로 연결되어 있으며, 각 기체 흐름 라인(413, 423)은 제 2 스크린(412, 422)을 관통하여 제 1 스크린(411, 421)과 제 2 스크린(412, 422) 사이의 공간에 연결된다.

한편, 다수의 유체 흐름(413, 423) 라인 중 일부에는 기체의 흐름을 차단하는 셔터(414, 424)가 설치되어 있다. 이러한 셔터(414, 424)에 의하여 냉각 유니트와 제 1 스크린(411, 421) 사이로 공급되는 기체(고온 상태의 공기 또는 증기)의 양을 조절할 수 있다.

이러한, 가열 유니트(400)의 기능을 설명하면 다음과 같다.

흡입 챔버(430)에서 배출된 공기는 가열 수단(419, 429)의 팬(419-3, 429-3)에 의하여 케이싱(419-1, 429-1) 내로 강제 유입되며, 케이싱(419-1, 429-1)을 통과하는 과정에서 가열체(419-2, 429-2)와 접촉하여 온도가 상승한다. 고온의 공기는 케이싱(419-1, 429-1)과 연결된 각 기체 흐름 라인(413, 423)으로 유입되며, 이후 제 1 스크린(411, 421)과 제 2 스크린(412, 422) 사이의 공간(S)을 통하여 제 1 스크린(411, 421) 외부로 배출, 즉 냉각 유니트를 향하여 배출된다.

이와 같이 배출된 고온의 기체는 제 1 스크린(411, 421)과 냉각 유니트 사이 를 통과하는 (프린팅된) 섬유에 공급되어 섬유 표면으로 잉크를 정착시킨다.

이후, 흡입 챔버(430)의 강제 흡입 기능에 의하여 기체는 흡입 챔버(430)로 유입되며, 이후 상술한 과정을 반복한다.

전술한 바와 같이, 다수의 기체 흐름 라인(413, 423) 중 일부에는 기체의 흐름을 차단하는 셔터(414, 424)가 설치되어 있다. 섬유의 프린팅 속도 및 섬유의 종류에 의하여 공급되는 가열 기체의 양은 조절되어야 하며, 따라서 이러한 조건에 맞추어 셔터(414, 424)를 조절함으로써 냉각 유니트와 제 1 스크린(411, 421) 사이로 공급되는 기체(고온 상태의 공기 또는 증기)의 양을 조절할 수 있다.

한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 각 기체 흐름 라인(413, 423)의 종단부(413-1, 423-1), 즉 제 2 스크린(412, 422)과 대응하는 부분의 폭(단면적)은 다른 부분에 비하여 넓게 구성되어 있다. 이러한 구조의 기체 흐름 라인(413, 423)은 제 1 스크린(411, 421)과 제 2 스크린(412, 422) 사이로 공급되는 고온 유체를 균일하게 분사시키는 기능을 수행한다. 따라서, 고온의 기체는 이송되는 섬유의 전체면에 균일하게 분배된다.

이와 함께, 가열 수단(419, 429)을 구성하는 팬(419-3, 429-3)의 회전 속도를 제어하여 고속으로 프린팅되는, 즉 고속으로 이송되는 섬유에 고온의 기체를 빠른 속도로 공급할 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 스크린(411, 421)과 제 2 스크린(412, 422) 사이에 존재하는 기체를 흡입하는 흡입 챔버(430)는 상부 가열 유니트(410) 및 하부 가열 유니트(420)의 가열 수단(419, 429)에 각각 연결되어 있으나, 상부 및 하 부 가열 유니트(410, 420)로 구분하지 않고 단일의 가열 유니트로 구성하는 경우, 단일의 가열 수단에 연결된다.

이상과 같은 본 발명에 따른 디지털 섬유 프린터의 정착 장치는 다음과 같은 장점이 있다.

1. 프린팅된 섬유의 표면에 대한 정착 공정이 고온 조건 하에서 진행되어도 섬유의 배면을 저온 상태로 유지함으로써 면(cotton) 또는 실크와 같은 취급이 까다로운 섬유도 손상 없이 잉크의 정착이 이루어진다.

2. 에너지의 소모가 적으며, 순환 구조이므로 환경친화적이다.

3. 가열 유니트 또는 냉각 유니트가 유니트화 되어 있으므로 섬유의 종류에 따라서 원하는 유니트만 가동하여 섬유의 이송 거리를 조절할 수 있으며, 이에 따라 적정 시간 동안 최적의 정착 공정이 진행될 수 있다. 또한 정상 속도 뿐만 아니라 빠른 속도로도 높은 품질의 잉크 정착이 실현된다.

4. 종래의 프린터에 장착할 수 있는 구조로서 이동 및 장착이 편리하다.

위에 설명된 예시적인 실시예는 제한적이기보다는 본 발명의 모든 관점들 내에서 설명적인 것이 되도록 의도되었다. 따라서 본 발명은 본 기술 분야의 숙련된 자들에 의하여 본 명세서 내에 포함된 설명으로부터 얻어질 수 있는 많은 변형과 상세한 실행이 가능하다. 다음의 청구범위에 의하여 한정된 바와 같이 이러한 모든 변형과 변경은 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.

예를 들어, 본 명세서에는 정착 장치가 디지털 섬유 프린터에 설치되어 정착 공정을 수행하는 과정을 예를 들어 설명하였으나, 이 정착 장치가 일반적인 섬유 전사 프린터에도 설치되어 동일한 기능을 수행할 수 있음은 물론이다.

Claims (24)

1. 이송되는 프린팅된 섬유의 인쇄면에 고온의 기체를 분사하여 잉크를 상기 섬유상에 정착시키는 적어도 하나의 가열 유니트; 및

   상기 섬유가 이송될 수 있도록 상기 가열 유니트와 이격되어 배치되며, 상기 인쇄면의 배면을 냉각하는 적어도 하나의 냉각 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 유니트는 상기 냉각 유니트의 위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 유니트는 상기 가열 유니트의 위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 정착 장치는 정착된 섬유를 권취하는 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 유니트는

   외부로 기체를 배출하는 하우징; 및

   하우징에 장착되고, 복수개의 미세공들이 형성된 분사판을 포함하되,

   상기 섬유의 이송이 정지된 경우에 상기 미세공들을 통해 외부로부터 흡입된 기체가 하우징으로 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 유니트는

   내부로 기체가 유입되는 하우징; 및

   하우징에 장착되고, 복수개의 미세공들이 형성된 분사판을 포함하되,

   상기 하우징에 공급된 기체가 상기 미세공들을 통해 상기 섬유로 배출되는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 미세공은 상기 분사된 기체가 상기 섬유의 이송 방향과 반대 방향을 향하도록 배열된 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 가열 유니트는 상기 하우징에 장착된 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 가열 유니트는 내부에 배열된 가열체를 더 포함하되,

   상기 하우징으로 유입된 기체는 상기 가열체를 통과하면서 가열되는 것을 특 징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 가열 유니트는 내부에 배열된 적어도 하나의 분산핀을 더 포함하되,

    상기 하우징으로 유입된 기체는 상기 분산핀의 안내 방향으로 유동하는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
11. 제 6 항에 있어서,

    상기 가열 유니트는 상기 분사판과 상기 섬유 사이에 노출되도록 배치된 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 정착 장치는

    곡면을 이루며 상호간에 인접하게 배열된 상기 복수 개의 가열 유니트들 사이에 분사된 기체의 유동을 차단하는 셔터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 셔터는 상기 섬유측 종단에 브러쉬를 포함하되,

    이송되는 상기 섬유에 상기 브러쉬를 접촉시켜 상기 분사된 기체의 유동을 차단하는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 냉각 유니트는

    유체 유입구 및 유체 배출구가 형성된 케이싱; 및

    상기 케이싱에 장착되어 상기 케이싱과의 사이에 냉각 공간을 형성하는 커버를 포함하되,

    상기 냉각 공간에는 상기 유체 유입구로 유입되어 상기 유체 배출구로 배출되도록 냉각 유체가 수용되는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 냉각 유니트는 상기 케이싱에 장착된 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
16. 제 14 항에 있어서,

    상기 냉각 유니트는 상기 냉각 공간에 배열된 적어도 하나의 리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
17. 제 14 항에 있어서,

    상기 냉각 유니트는 상기 냉각 공간에 노출되도록 배치된 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
18. 제 14 항에 있어서,

    상기 냉각 유니트는

    상기 냉각 공간을 양분하도록 배치된 분리판을 더 포함하되,

    상기 커버에는 복수 개의 기체 배출구가 형성되며,

    상기 커버와 상기 분리판의 사이로 유입된 가압 기체가 상기 기체 배출구로 배출되어, 상기 커버의 표면을 따라 이송되는 섬유를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 커버는 상기 기체 배출구들의 주변 영역들이 오목한 형상들인 것을 특징으로 하는 섬유 프린터용 정착 장치.
20. 제 1 항에 있어서, 가열 유니트는 하우징 내에 설치된 적어도 하나 이상의 단위 가열 유니트 및 단위 가열 유니트에 연결된 흡입 챔버을 포함하되,

    각 단위 가열 유니트는,

    냉각 유니트와 대응하도록 하우징에 고정되며, 다수의 개구가 형성되어 있는 제 1 스크린;

    제 1 스크린과 이격된 상태로 하우징에 고정되며, 다수의 개구가 형성되어 있는 제 2 스크린;

    흡입 챔버를 통하여 공급된 기체를 가열하여 제 1 스크린과 제 2 스크린 사이의 공간으로 고온의 기체를 공급하는 가열 수단을 포함하는 섬유 프린터용 정착 장치.
21. 제 20 항에 있어서, 각 단위 가열 유니트의 가열 수단은,

    제 1 종단이 흡입 챔버와 연결되고, 제 2 종단이 제 2 스크린에 연결된 케이싱;

    케이싱 내에 수용된 가열체; 및

    가열체와 흡입 챔버 사이에 위치한 팬을 포함하는 섬유 프린터용 정착 장치.
22. 제 21 항에 있어서, 각 단위 가열 유니트는 가열 수단의 케이싱과 제 2 스크린을 병렬 상태로 연결하는 다수의 기체 흐름 라인을 더 포함하는 섬유 프린터용 정착 장치.
23. 제 22 항에 있어서, 다수의 기체 흐름 라인 중 적어도 하나의 기체 흐름 라인에는 기체의 흐름을 차단하는 셔터가 설치되어 있는 섬유 프린터용 정착 장치.
24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서, 각 기체 흐름 라인은 그 종단의 단면적이 다른 부분보다 넓게 구성된 섬유 프린터용 정착 장치.

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