KR20110127606A

KR20110127606A - 닥터 블레이드의 온도 조절 장치 및 이를 이용한 건조 장치

Info

Publication number: KR20110127606A
Application number: KR1020110045751A
Authority: KR
Inventors: 강정식; 김동수; 조정대; 유하일; 김광영
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2011-11-25
Also published as: KR101321047B1

Abstract

본 발명은 닥터 블레이드의 온도를 조절하는 장치에 관련된 것으로서 특히 상기 닥터 블레이드 일측에 열전 소자를 부착하여 상기 닥터 블레이드의 온도를 조절하여 상기 닥터 블레이드와 접촉하는 전도성 잉크가 적정 온도에 있도록 하여 인쇄 품질 및 신뢰성을 담보할 수 있는 닥터 블레이드의 온도 조절 장치 및 이를 이용한 건조 장치에 대한 것이다.

Description

닥터 블레이드의 온도 조절 장치 및 이를 이용한 건조 장치{Temperature control apparatus for doctor blade and dry apparatus using same}

최근 인쇄 방식으로 전자 소자 등을 생산하는 인쇄 전자(Printed Electronics) 분야가 큰 각광을 받고 있으며 여기에는 RFID 안테나, 폴리머 트랜지스터, 유연성 디스플레이, 솔라 셀 등의 대량 저가 생산을 포함한다.

기존의 인쇄기의 개념으로 인쇄 전자 소자를 생산하되, 절연성, 반도체성, 전도성 등의 기능성 잉크를 저가의 필름 등에 인쇄하여야 하며, 필름 등에서 건조가 되기 위해서는 건조온도가 필름의 변형 온도인 150도 정도를 넘지 않아야 한다.

닥터링 공정은 널리 알려진 바와 같이 제판 롤러(R)의 제판에 공급되는 잉크를 패턴부에만 남을 수 있도록 닥터 블레이드를 사용하여 비 화상부의 잉크를 제거하는 공정으로 공급되는 피인쇄체에는 패턴만 남게 된다.(도 1참조)

이때 상기 닥터 블레이드(D)는 상기 제판 롤러(R)에 접촉하되 하우징(H)에 설치된다.

이때, 상기 닥터 블레이드(D)는 제판에 높은 압력으로 접촉해서 비 화상부에 패턴이 남지 않도록 해야 하며, 전자인쇄의 경우에는 비 화상부에 잉크가 남지 않는 것이 매우 중요하다.

특히, 나노 타입의 전도성 잉크를 사용하는 경우에는 매우 미세한 입자를 사용하기 때문에 닥터 블레이드(D)의 밀착성과 접촉 압력이 매우 높아야 한다.

그러나 이 경우, 높은 접촉 압력으로 인해 높은 마찰력에 의해 고온의 마찰열이 발생 할 수 있다.

그런데, 일반적으로 전도성 잉크와 같은 전자 인쇄용 잉크는 소성 온도가 150도 이내가 되어야 저가의 PET 같은 소재에 인쇄가 가능하므로, 소성 온도가 150도 이내로 제조된다.

따라서 높은 마찰열에 의해 전도성 잉크가 닥터링 공정 중에 쉽게 건조될 수 있고, 이렇게 닥터 블레이드(D)에 건조되는 잉크는 닥터링 성능을 저하시켜 인쇄 품질 및 신뢰성을 떨어뜨리는 문제가 있었다.

또한, 반대로 상기 닥터 블레이드(D)의 온도가 지나치게 낮은 경우 유사하게 닥터링 성능을 저하시켜 인쇄 품질 및 신뢰성을 떨어뜨리는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 상기 닥터 블레이드에 설치된 열전 소자를 이용하여 상기 닥터 블레이드의 온도가 일정 범위 이내로 유지하는 한편 이에 의해 인쇄 품질과 신뢰성을 담보할 수 있는 닥터 블레이드 냉각 장치 및 이를 이용한 건조 장치를 제공함에 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 닥터 블레이드(D)의 일측에 장치되는 열전 소자(130)를 포함하여 상기 닥터 블레이드(D)의 온도를 조절하는 닥터 블레이드의 온도 조절 장치에 일 특징이 있다.

이때, 상기 닥터 블레이드(D) 일측에 장치되는 온도 센서(150) 및 상기 온도 센서(150)와 열전 소자(130)와 연결되는 컨트롤러(160)를 더 포함하되, 상기 열전 소자(130)는 상기 닥터 블레이드(D)가 수용되는 하우징(H)의 일측에 부착되는 흡열 유닛(131)과 상기 흡열 유닛(131)에 부착되는 방열 유닛(132)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 흡열 유닛(131)은 상기 하우징(H)의 일측 단부에 평탄한 형상으로 장착되는 평탄부(131a)와, 상기 평탄부(131a)에서 돌출되되 상기 하우징(H)내부와 상기 닥터 블레이드(D) 내부를 관통하며 삽입되는 삽입부(131b)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 흡열 유닛(131)은 상기 하우징(H)의 일측 단부에 평탄한 형상으로 장착되는 평탄부(131c)와, 상기 평탄부(131c)에서 돌출되어 상기 하우징(H)내부에 삽입되고 상기 닥터 블레이드(D)가 내부에 수용되는 수용부(131d)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 하우징(H)은 상기 닥터 블레이드(D)가 삽입되는 인너부(H1)와, 상기 인너부(H1)를 감싸되 상기 인너부(H1)와의 사이에 빈 공간이 형성되는 아우터부(H2)를 포함하고, 상기 흡열 유닛(131)은 상기 하우징(H)의 일측 단부에 평탄한 형상으로 장착되는 평탄부(131c)와, 상기 평탄부(131c)에서 돌출되되 상기 인너부(H1)와 아우터 부(H2)사이의 빈 공간에 삽입되어 상기 아우터부(H2)가 내부에 수용되는 수용부(131d)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 방열 유닛(132)에 장치되어 열을 외부로 방출하는 발열부(120)를 더 포함하되, 상기 발열부(120)는 상기 방열 유닛(132)에 접촉하는 발열 하우징(121)과 상기 발열 하우징(121) 내부에 장치되는 팬(122)을 포함하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명은 상기 닥터 블레이드의 온도 조절 장치(100)를 이용하여 롤투롤 인쇄장치(200)의 웹(W)을 건조하는 건조 장치(300)로서, 상기 건조 장치(300)는 상기 웹(W)을 건조하는 드라이어(310)와 상기 온도 조절 장치(100)에서 방출되는 열을 상기 드라이어(310)로 이송하는 덕트(320)를 포함하는 건조 장치에 또 다른 특징이 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의해 상기 닥터 블레이드의 닥터링 성능을 유지하는 한편 이에 의해 인쇄 품질과 신뢰성을 담보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 닥터 블레이드의 일반적인 구성을 나타내는 개념도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 온도 조절 장치의 여러 실시예를 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 온도 조절 장치를 이용한 건조 장치를 도시하는 개념도이다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다.

또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)" 등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 첨부된 도면과 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예

본 발명의 온도 조절 장치(100)는 상술한 바와 같이 닥터 블레이드(D)의 일측에 장치되는 열전 소자(130)를 포함하여 상기 닥터 블레이드(D)의 온도를 조절한다.

상기 열전 소자(130)라고 하는 것은 널리 알려진 바와 같이 펠티에 효과를 이용한다.

상기 펠티에 효과는 2종류의 금속 끝을 접속시켜, 여기에 전류를 흘려보내면, 전류 방향에 따라 한쪽 단자는 흡열하고, 다른 쪽 단자는 발열을 일으키는 현상이다.

상기 2종류의 금속 대신 전기전도 방식이 다른 비스무트·텔루륨 등 반도체를 사용하면, 효율성 높은 흡열·발열 작용을 하는 펠티에 소자를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같은 펠티에 소자는 전류 방향에 따라 흡열·발열의 전환이 가능하고, 전류량에 따라 흡열·발열량이 조절가능하다.

본 발명의 열전 소자(130)는 상술한 바와 같이 흡열하여 냉각하는 흡열 유닛(131)과 열을 발생시키는 방열 유닛(132)을 포함한다.

상기 흡열 유닛(131)이 상기 닥터 블레이드(D)와 접촉하여 상기 닥터 블레이드(D)가 과열되지 않도록 함은 물론 상기 열전 소자(130)에 공급되는 전류 방향을 반대로 하여 상기 닥터 블레이드(D)가 과냉각되지 않도록 하여 결과적으로 상기 닥터 블레이드(D)가 항상 일정한 온도 범위에 있도록 한다.

이때 상기 흡열 유닛(131)과 방열 유닛(132)의 역할이 상호 반대로 됨은 당연하다.

한편, 상기 닥터 블레이드(D) 일측에 장치되는 온도 센서(150) 및 상기 온도 센서(150)와 열전 소자(130)와 연결되는 컨트롤러(160)를 더 포함할 수 있다.

상기 온도 센서(150)에 의해 닥터 블레이드(D)의 온도를 체크한 후 상기 열전 소자(130)를 구동하여 상기 닥터 블레이드(D)를 가열 또는 냉각하게 되며 이러한 제어는 상기 컨트롤러(160)에 의해 수행된다.

한편 상기 온도 센서(150)는 열전대와 같은 접촉식 온도 센서를 이용할 수 있다.

즉, 상기 닥터 블레이드(D)에 접촉되는 온도 센서(152) 또는 하우징(H)에 설치되는 온도 센서(151)를 사용할 수 있다.

또한, 상기 온도 센서(150)는 광학식 온도 측정기와 같은 비접촉식 온도 센서(153)를 이용할 수 있다.

이와 같은 접촉식 또는 비접촉식 온도 센서를 이용하여 상기 닥터 블레이드(D)의 온도를 측정하면 그 신호를 컨트롤러(160)로 송신하여 상기 열전 소자(130)에 공급되는 전류를 제어하여 상기 열전 소자(130)의 냉각 성능 또는 가열 성능을 조정할 수 있다.

한편 도 2에서는 상기 온도 센서(150)를 사각형 형상으로 개념적으로 표시하였으며 이는 상기 온도 센서(150)는 널리 알려진 구성인 관계로 자세한 도시는 생략한 것이다.

이상 설명한 바와 같은 작용에 의해 상기 닥터 블레이드(D)를 적절한 온도 범위에 있을 수 있도록 한다.

한편, 상기 흡열 유닛(131)과 방열 유닛(132)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 하우징(H)의 일측 단부에 평탄한 형상으로 장치될 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 흡열 유닛(131)은 상기 하우징(H)의 일측 단부에 평탄한 형상으로 장착되는 평탄부(131a)와, 상기 평탄부(131a)에서 돌출되되 상기 하우징(H)내부와 상기 닥터 블레이드(D) 내부를 관통하며 삽입되는 삽입부(131b)를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 형상에 의해 삽입부(131b)와 닥터 블레이드(D)의 접촉 면적이 증가하여 상기 닥터 블레이드(D)의 온도 조절이 보다 용이해 진다.

한편 도 4에 도시된 바와 같이 상기 흡열 유닛(131)은 상기 하우징(H)의 일측 단부에 평탄한 형상으로 장착되는 평탄부(131c)와, 상기 평탄부(131c)에서 돌출되어 상기 하우징(H)내부에 삽입되되 상기 닥터 블레이드(D)가 내부에 수용되는 수용부(131d)를 포함할 수 있다.

즉, 도 3과 유사한 형상이나 상기 도 3과 다른 점은 상기 수용부(131d)가 상기 닥터 블레이드(D)를 수용하는 점이다.

이와 같은 형상 역시 삽입부(131b)와 닥터 블레이드(D)의 접촉 면적이 증가하여 상기 닥터 블레이드(D)의 온도 조절이 보다 용이해 진다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 하우징(H)은 상기 닥터 블레이드(D)가 삽입되는 인너부(H1)와, 상기 인너부(H1)를 감싸되 상기 인너부(H1)와의 사이에 빈 공간이 형성되는 아우터부(H2)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 흡열 유닛(131)은 상기 하우징(H)의 일측 단부에 평탄한 형상으로 장착되는 평탄부(131e)와, 상기 평탄부(131e)에서 돌출되되 상기 인너부(H1)와 아우터 부(H2)사이의 빈 공간에 삽입되어 상기 아우터부(H2)가 내부에 수용되는 수용부(131f)를 포함하게 된다.

즉 상기 도 4의 경우와 상이한 점은 상기 수용부(131f)가 닥터 블레이드(D)를 감싸는 인너부(H1)까지 수용하는 점이다.

이 역시 상기 닥터 블레이드(D)의 온도 조절을 보다 용이하게 하기 위한 것이다.

한편 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 방열 유닛(132)에 장치되어 열을 외부로 방출하는 발열부(120)를 더 포함할 수 있다.

상기 발열부(120)는 상기 열전소자(130)에서 발생되는 열을 외부로 배출하여 상기 닥터 블레이드(D) 냉각시 보다 용이하게 냉각하기 위한 것이다.

이때, 상기 발열부(120)는 상기 방열 유닛(132)에 접촉하는 발열 하우징(121)과 상기 발열 하우징(121) 내부에 장치되는 팬(122)을 포함하는 것도 가능하다.

이하 상술한 바와 같은 닥터 블레이드의 온도 조절 장치(100)를 이용하여 롤투롤 인쇄장치(200)의 웹(W)을 건조하는 건조 장치(300)에 대해 도 6을 참조하여 설명한다.

우선 상기 롤투롤 인쇄 장치(200)에 대해 설명한다.

상기 롤투롤 인쇄 장치(200)는 널리 알려진 바와 같이 피인쇄대상물인 웹(W)을 롤을 이용하여 인쇄하는 장치이다.

이를 위해 상기 웹(W)을 풀어내는 리와인더(210)와 상기 웹(W)을 감는 언와인더(220)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 리와인더(210)와 언와인더(220)사이에 배치되어 상기 웹(W)을 프린팅하는 롤러 유닛(230)을 포함할 수 있다.

이와 같은 구성은 널리 알려진 내용이므로 자세한 설명은 생략한다.

한편 상술한 바와 같은 닥터 블레이드의 온도 조절 장치(100)는 상기 롤러 유닛(230) 일측에 개념적으로 도시하였다.

이때, 상술한 바와 같이 상기 온도 조절 장치(100)에서 열이 발생할 수 있다. 즉, 상기 발열부(120)로부터 열이 발생하거나 혹은 상기 열전 소자(130)의 방열 유닛(132)으로부터 열이 발생할 수 있다.

본 발명의 건조장치(300)는 상기 발열부(120) 또는 방열 유닛(132)에서 발생하는 열을 이용하여 상기 웹(W)을 건조하는 장치이다.

즉, 상기 건조 장치(300)는 상기 웹(W)을 건조하는 드라이어(310)와 상기 온도 조절 장치(100)에서 방출되는 열을 상기 드라이어(310)로 이송하는 덕트(320)를 포함한다.

상기 드라이어(310)는 예를 들어 상기 온도 조절 장치(100)에서 발생하는 열을 이용하여 열풍을 상기 웹(W)측으로 가하는 방식일 수 있다.

물론 상기 드라이어(310)는 상기 온도 조절 장치(100)에서 발생하는 열을 이용하여 상기 웹(W)을 건조하는 것을 목적으로 하는 방, 이러한 목적을 달성하는 한, 상기 드라이어(310)가 다른 방식으로 상기 웹(W)을 건조하더라도 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.

한편 상기 덕트(320)는 상기 온도 조절 장치(100)에서 발생하는 열을 상기 드라이어(310)측으로 전달하는 것을 목적으로 하는 바, 이러한 목적을 달성하는 한 상기 덕트(320)가 어떠한 방식을 취하든 모두 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.

이상 설명한 본 발명의 건조 장치(300)에 의해 상기 웹(W)의 건조에 필요한 열을 상기 온도 조정 장치(100)에서 발생한 열을 이용하여 열 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

100 : 온도 조절 장치 H : 하우징
120 : 발열부 130 : 열전 소자
140 : 팬 D : 닥터 블레이드

Claims

닥터 블레이드(D)의 일측에 장치되는 열전 소자(130)를 포함하여 상기 닥터 블레이드(D)의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 닥터 블레이드의 온도 조절 장치.
제1항에 있어서,
상기 닥터 블레이드(D) 일측에 장치되는 온도 센서(150) 및 상기 온도 센서(150)와 열전 소자(130)와 연결되는 컨트롤러(160)를 더 포함하되,
상기 열전 소자(130)는 상기 닥터 블레이드(D)가 수용되는 하우징(H)의 일측에 부착되는 흡열 유닛(131)과 상기 흡열 유닛(131)에 부착되는 방열 유닛(132)을 포함하는 것을 특징으로 하는 닥터 블레이드의 온도 조절 장치.
제2항에 있어서,
상기 흡열 유닛(131)은 상기 하우징(H)의 일측 단부에 평탄한 형상으로 장착되는 평탄부(131a)와, 상기 평탄부(131a)에서 돌출되되 상기 하우징(H)내부와 상기 닥터 블레이드(D) 내부를 관통하며 삽입되는 삽입부(131b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 닥터 블레이드의 온도 조절 장치.
제2항에 있어서,
상기 흡열 유닛(131)은 상기 하우징(H)의 일측 단부에 평탄한 형상으로 장착되는 평탄부(131c)와, 상기 평탄부(131c)에서 돌출되어 상기 하우징(H)내부에 삽입되되 상기 닥터 블레이드(D)가 내부에 수용되는 수용부(131d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 닥터 블레이드의 온도 조절 장치.
제2항에 있어서,
상기 하우징(H)은 상기 닥터 블레이드(D)가 삽입되는 인너부(H1)와, 상기 인너부(H1)를 감싸되 상기 인너부(H1)와의 사이에 빈 공간이 형성되는 아우터부(H2)를 포함하고,
상기 흡열 유닛(131)은 상기 하우징(H)의 일측 단부에 평탄한 형상으로 장착되는 평탄부(131c)와, 상기 평탄부(131c)에서 돌출되되 상기 인너부(H1)와 아우터 부(H2)사이의 빈 공간에 삽입되어 상기 아우터부(H2)가 내부에 수용되는 수용부(131d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 닥터 블레이드의 온도 조절 장치.
제2항에 있어서,
상기 방열 유닛(132)에 장치되어 열을 외부로 방출하는 발열부(120)를 더 포함하되,
상기 발열부(120)는 상기 방열 유닛(132)에 접촉하는 발열 하우징(121)과 상기 발열 하우징(121) 내부에 장치되는 팬(122)을 포함하는 것을 특징으로 하는 닥터 블레이드의 온도 조절 장치.
제1항 내지 제6항에 기재된 닥터 블레이드의 온도 조절 장치(100)를 이용하여 롤투롤 인쇄장치(200)의 웹(W)을 건조하는 건조 장치(300)로서,
상기 건조 장치(300)는 상기 웹(W)을 건조하는 드라이어(310)와 상기 온도 조절 장치(100)에서 방출되는 열을 상기 드라이어(310)로 이송하는 덕트(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 장치.