KR20160075223A

KR20160075223A - 그라비어 롤러 및 이를 포함하는 그라비어 인쇄장치

Info

Publication number: KR20160075223A
Application number: KR1020140184933A
Authority: KR
Inventors: 김기룡; 강서영; 이상진
Original assignee: 삼성전기주식회사; 주식회사 이피랩
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-06-29

Abstract

그라비어 롤러 및 이를 포함하는 그라비어 인쇄장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 그라비어 롤러는 강화 유리를 포함하는 재질로 형성되고 축회전 가능하며 회전축에 수직한 단면이 원형으로 형성되는 몸체부, 및 몸체부의 외주면에 형성되는 패턴부를 포함하고, 패턴부는 몸체부의 외주면으로부터 5μm 내지 30μm의 깊이로 복수의 수용홈이 형성될 수 있다.

Description

그라비어 롤러 및 이를 포함하는 그라비어 인쇄장치{GRAVURE ROLLER AND GRAVURE PRINTING APPARATUS INCLUDING THE SAME}

본 발명은 그라비어 롤러 및 이를 포함하는 그라비어 인쇄장치에 관한 것이다.

그라비어 인쇄는 원통 형태의 롤러 표면에 음각으로 패턴을 형성하고 그 패턴에 잉크를 주입한 후 롤 형태로 감겨 있는 연속된 인쇄 대상물의 표면에 패턴을 전사하는 방법이다.

그라비어 인쇄의 경우 속도가 기존 판형 인쇄에 비하여 월등히 빠르고 인쇄 품질이 우수하여 사진, 포장재, 직물 인쇄분야뿐만 아니라 IT, 전자산업 분야까지 다양한 분야로 확대 적용되고 있다.

그라비어 인쇄용 롤러가 마찰에 의하여 형상이 훼손되는 경우 다양한 인쇄 불량이 발생할 수 있다.

메탈 혹은 세라믹 잉크 혹은 페이스트는 기존 발색 혹은 코팅용 그라비어 잉크 대비 고체 성분의 함량이 월등히 높고 마모성이 훨씬 더 강하기 때문에 그라비어 인쇄 적용 시 인쇄 시스템의 수명과 인쇄품질의 관리가 매우 어렵다.

한국공개특허 제10-2012-0131808호 (2012. 12. 05. 공개)

본 발명의 일 측면에 따르면, 강화 유리를 포함하는 재질로 형성되는 몸체부를 이용하므로, 그라비어 롤러의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 추가적인 강화층을 형성할 필요가 없으므로 그라비어 롤러의 제조 공정을 단순화할 있다.

그리고, 상술한 이유로 인해 최종 제품의 제조 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라비어 롤러를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러의 제조 방법을 예시적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 인쇄장치를 나타내는 단면도.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

이하, 본 발명에 따른 그라비어 롤러 및 이를 포함하는 그라비어 인쇄장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러를 나타내는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러를 나타내는 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러를 제조하는 순서를 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러(100)는 몸체부(10) 및 패턴부(20)를 포함한다.

몸체부(10)는 강화 유리를 포함하는 재질로 형성되고, 축회전 가능하며 회전축에 수직한 단면이 원형으로 형성된다. 또한, 몸체부(10)는 외주면이 피인쇄체(S)의 일면을 따라 접촉할 수 있다.

즉, 몸체부(10)는 전체적으로 원기둥의 형상으로 형성되고 외주면에 후술할 패턴부(20)가 형성되는데, 몸체부(10)의 밑면 중심을 회전축으로 회전함으로써 몸체부(10)의 외주면에 접하는 피인쇄체(S)에 전극 패턴(P)을 형성시킬 수 있다.

종래 그라비어 롤러는 동판(Cu)롤러에 패턴을 형성한 후 패턴의 기계적 강성 및 내구성을 향상시키기 위해 패턴 상에 크롬(Cr) 또는 니켈(Ni)을 도금하여 강화층을 형성시켰으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체부(10)는 강화 유리를 포함하는 재질로 형성되어, 강화층을 형성하지 않고도 기계적 강성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.

따라서, 공정 수가 줄어들며 강화층 형성에 필요한 원자재 비용을 절감할 수 있으므로, 본 실시예에 따른 그라비어 롤러 생산에 필요한 비용을 절감할 수 있다. 또한, 강화층을 형성시키지 않아 강화층의 두께를 고려할 필요가 없으므로 보다 유연하게 수용홈(21)의 종횡비(A/R)를 조절할 수 있다.

강화 유리는 통상의 판유리의 표면을 열처리(Tempering)한 열강화 유리(물리적 강화 유리)일수 있고, 판유리로부터 특정 이온 또는 원자를 치환하는 화학강화 유리일수 있다.

패턴부(20)는 몸체부(10)의 외주면에 형성되고, 몸체부(10)의 외주면으로부터 5μm 내지 30μm의 깊이로 복수의 수용홈(21)이 형성된다.

수용홈(21)은 피인쇄체(S)에 수용홈(21)에 대응하는 전극 패턴(P)이 형성되도록 인쇄 매체를 수용할 수 있다. 즉, 수용홈(21) 내부에 인쇄 매체가 수용된 후, 몸체부(10)가 피인쇄체(S)와 접촉하고 회전하여 인쇄가 이루어질 수 있다.

수용홈(21)의 깊이가 5 μm 미만인 경우에는 피인쇄체(S)에 패턴부(20)에 대응하는 전극 패턴(P)의 인쇄가 용이하지 않을 수 있다. 수용홈(21)의 깊이가 30μm 초과하는 경우에는 피인쇄체(S)에 형성되는 전극 패턴(P)의 두께가 두꺼워져 피인쇄체(S)를 이용하여 생산되는 최종 제품의 박막화가 용이하지 않을 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 패턴부(20)의 형태는 일 예시에 지나지 아니하고, 몸체부(10)의 외주면에 형성되는 복수의 수용홈(21)을 설계 상의 필요 등에 따라 다양하게 변형하여 배치함으로써, 패턴부(20)의 형태를 다양하게 변형시킬 수 있다.

여기서, 패턴부(20)는 인접하는 수용홈(21) 사이의 최단거리가 0 초과 15μm 이하가 되도록 형성될 수 있다. 인접하는 수용홈(21) 사이의 최단거리가 15μm 를 초과하는 경우에는 피인쇄체(S)에 인쇄되는 전극 패턴(P)의 수가 적어 피인쇄체(S)를 이용하여 생산되는 최종 제품의 제조비가 상승할 수 있다.

이렇게 함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러(100)는 강화 유리를 포함하는 재질로 몸체부(10)를 형성하고 몸체부(10)의 외주면에 수용홈(21)을 형성하여 패턴부(20)를 형성함으로써, 기계적 강성 및 내구성이 향상될 수 있다.

따라서, 제조 공정 수의 감소 및 원자재 비용 절감으로 인해 생산 비용을 절감할 수 있다. 또한, 강화층을 형성시킬 필요가 없으므로 수용홈(21)의 종횡비(A/R)를 향상시킬 수 있다.

여기서, 수용홈(21)은 깊이 방향에 대해 수직하는 단면의 형상이 다각형일 수 있다. 도 1 및 도 2에는 수용홈(21)의 단면이 직사각형 형태인 것을 도시하고 있으나, 공정 상의 필요 및 최종 제품에 따라 다양하게 변형될 수 있다.

수용홈(21)의 단면을 다양하게 변형하여 형성함으로써, 최종 제품을 다양하게 생산할 수 있고, 수요자의 다양한 요구에 부응할 수 있다.

여기서, 수용홈(21)은 몸체부(10)의 외주면을 에칭하여 형성될 수 있다. 에칭은 드라이 에칭(dry etching) 또는 웨트 에칭(wet etching)일 수 있고, 또한 등방성 에칭 또는 이방성 에칭일 수 있다.

상술한 바와 같이, 몸체부(10)는 강화 유리를 포함하는 재질로 형성되는데, 몸체부(10)를 에칭함으로써 수용홈(21)을 형성할 수 있다. 유리를 에칭하는 경우, 금속을 에칭하는 경우에 비하여 보다 높은 수직성을 실현할 수 있다. 따라서, 보다 정밀한 수용홈(21)을 형성할 수 있고, 이에 따라 피인쇄체(S)에 정밀한 전극 패턴(P)을 형성할 수 있다.

이렇게 함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러(100)는, 수용홈(21)의 단면을 다양하게 형성할 수 있어, 다양한 종류의 최종 제품을 생산할 수 있다.

또한, 몸체부(10)의 외주면을 에칭하여 수용홈(21)을 형성시킴으로써, 보다 정밀하게 수용홈(21)을 형성시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라비어 롤러를 나타내는 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라비어 롤러(200)에서 몸체부(10)는, 원기둥의 형태로 형성되는 코어(11), 및 코어(11)의 표면에 형성되는 표면층(13)을 포함하고, 표면층(13)은 강화 유리를 포함하는 재질로 형성될 수 있다.

코어(11)는 원기둥의 형태로 형성될 수 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체부(10)의 중앙부를 관통하는 형태로 형성될 수 있다. 코어(11)는 원기둥의 형태로 형성되어 옆면 및 두 개의 밑면을 가진다. 코어(11)는 몸체부(10)에 기계적 강성, 내구성 및 제조 비용을 고려하여 강화 유리 등의 유리 재질, 금속 재질, 세라믹 재질 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.

표면층(13)은 코어(11)의 표면에 형성될 수 있고, 강화 유리를 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 즉, 표면층(13)은 코어(11)의 표면에 형성되어 피인쇄체(S)와 접하도록 형성될 수 있다.

표면층(13)은 도 3에 도시된 바와 같이, 코어(11)의 표면 중 옆면을 커버하도록 형성될 수 있는데, 코어(11)의 밑면은 피인쇄체(S)와 접하는 부분이 아니므로 표면층(13)이 코어(11)의 옆면을 커버하도록 형성됨으로써, 제조 비용을 절감할 수 있다.

이상, 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라비어 롤러(200)는 상술한 특징을 제외하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러(100)와 동일 또는 유사하므로 중복되는 내용에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러의 제조 방법을 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러의 제조 방법은 몸체부(10) 표면에 금속층(30)을 형성시키는 단계로부터 시작된다.

금속층(30)은 티타늄, 몰리브덴, 크롬, 니켈, 텅스텐, 구리, 금, 은 중 어느 하나의 금속 또는 이들의 합금을 이용하여 형성할 수 있다. 금속층(30)은 i)몸체부(10)의 표면을 조화 처리하고 무전해 도금으로 시드층을 형성한 후 시드층 상에 전해 도금으로 형성될 수 있고, ii)몸체부(10) 표면에 금속 또는 합금을 증착시켜 형성할 수 있다.

다음으로, 금속층(30)에 PR(photo resist)층(40)을 형성한다. PR층(40)은 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. PR층(40)은 공정 필요 등에 따라 파지티브 PR(Positive PR) 또는 네거티브 PR(Negative PR) 중 어느 하나를 선택하여 형성할 수 있다.

다음으로, 노광 및 현상을 통해 PR층(40)의 일부를 제거하고 금속층(30) 중 일부를 에칭한다. PR층(40)의 노광 및 현상, 금속층(30)의 에칭에 관한 내용은 통상의 기술자에게 용이하므로 설명을 생략한다.

다음으로, PR층(40)을 박리한 후 금속층(30)을 이용하여 몸체부(10)의 표면을 에칭하여 수용홈(21)을 형성한다. 즉, 금속층(30)이 일부 에칭됨으로 인해, 외부로 노출되는 몸체부(10)의 표면을 에칭하여 수용홈(21)을 형성한다.

몸체부(10)는 상술한 바와 같이 강화 유리를 포함하는 재질로 형성될 수 있으므로, 에칭액(etchant)은 불산(HF) 또는 불화암모늄(NH₄F)을 포함할 수 있다.

몸체부(10)의 표면을 에칭한 후에 금속층(30)을 박리함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러를 제조할 수 있다.

이렇게 함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러의 제조 방법은 강화층을 형성할 필요가 없으므로, 제조 공정을 단순화할 수 있고 또한, 강화층을 형성하는 원재료를 필요로 하지 않으므로 비용을 절감할 수 있다.

한편, 상술한 실시예에서는 몸체부(10)의 표면에 금속층(30)을 형성하고, 금속층(30)을 에칭 마스크로 이용하는 방법을 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 금속층(30)을 형성할 필요 없이 몸체부(10)의 표면에 레이저를 이용하여 직접 수용홈(21)을 형성시킬 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 인쇄장치를 나타내는 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러 인쇄장치(1000)는 그라비어 롤러(100), 압동 롤러(300) 및 챔버(400)를 포함하고, 구동부(500) 및 제거부(600)를 더 포함할 수 있다.

그라비어 롤러(100)는 외주면에 복수의 수용홈(21)을 포함하는 패턴부(20)가 형성되어 있고, 회전함으로써 외주면이 피인쇄체(S)의 일면을 따라 접촉 가능한 부재로써, 상술하였으므로 중복되는 범위에서 자세한 설명은 생략한다. 또한, 본 실시예에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 롤러(100)를 상정하여 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 그라비어 롤러(200)도 사용될 수 있다.

압동 롤러(300)는 피인쇄체(S)를 사이에 두고 그라비어 롤러(100)와 대향되도록 배치되어 피인쇄체(S)를 가압할 수 있다. 즉, 압동 롤러(300)는 수용홈(21)에 수용된 인쇄 매체가 피인쇄체(S)에 인쇄될 수 있도록 그라비어 롤러(100)와 더불어 피인쇄체(S)에 압력을 가할 수 있다.

압동 롤러(300)는 실린더의 피스톤과 연결되어 피스톤의 수직이동을 통해 피인쇄체(S)를 하부로 가압할 수 있다. 따라서, 피인쇄체(S)는 일정 이상의 장력을 확보한 상태로 그라비어 롤러(100)에 의해 전극 패턴(P)이 인쇄될 수 있다.

이때, 압동 롤러(300)는 피인쇄체(S)의 너비와 동일한 너비로 형성되거나, 보다 넓은 너비로 형성되어 피인쇄체(S)의 전면적을 가압할 수 있다.

압동 롤러(300)는 피인쇄체(S)에 가해지는 과도한 압력을 방지하기 위해, 표면이 탄성력을 가지는 재질로 형성될 수 있다.

챔버(400)는 수용홈(21)에 인쇄 매체를 공급할 수 있다. 챔버(400)는 인쇄 매체가 채워져 있는 형태로 그라비어 롤러(100)의 하부에 형성되어 그라비어 롤러(100)가 침지되는 방식으로 수용홈(21)에 인쇄 매체를 공급할 수 있다. 또한, 그라비어 롤러(100)의 측면 상부에 노즐 등의 형태로 형성되어 인쇄 매체를 공급할 수도 있다.

이렇게 함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 그라비어 인쇄장치(1000)는 내구성 및 기계적 강도가 향상된 그라비어 롤러(100)를 사용함으로써 피인쇄체(S)에 형성되는 전극 패턴(P)의 불량률을 감소시킬 수 있다.

구동부(500)는 그라비어 롤러(100)를 승하강시키도록 그라비어 롤러(100)의 양단에 형성되어 회전축을 지지할 수 있다. 구동부(500)는 그라비어 롤러(100)의 양단을 지지하고 회전 및 승하강시켜, 그라비어 롤러(100)가 피인쇄체(S)에 전극 패턴(P)을 인쇄하도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 구동부(500)는 수직 운동이 가능한 피스톤 또는 실린더 등으로 형성될 수 있다.

여기서, 구동부(500)는 그라비어 롤러(100)가 압동 롤러(300)에 가하는 압력을 측정하는 압력센서를 포함할 수 있다. 압력센서는 그라비어 롤러(100)가 압동 롤러(300)를 과도한 압력으로 가압시 그라비어 롤러(100)의 승하강을 제어하여 가압력을 제어하므로, 피인쇄체(S) 또는 인쇄장치(1000)의 손상을 방지할 수 있다.

제거부(600)는 몸체부(10)의 외주면에 잔류하는 인쇄 매체를 제거하도록 몸체부(10)의 외주면에 접촉할 수 있다. 즉, 챔버(400)에 의해 그라비어 롤러(100)에 제공된 인쇄 매체 중 수용홈(21)에 수용되지 않은 부분을 그라비어 롤러(100)에서 제거할 수 있다. 제거부(600)는 닥터 블레이드로 형성될 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

S: 피인쇄체
P: 전극 패턴
10: 몸체부
11: 코어
13: 표면층
20: 패턴부
21: 수용홈
30: 금속층
40: PR층
100, 200: 그라비어 롤러
300: 압동 롤러
400: 챔버
500: 구동부
600: 제거부
1000: 그라비어 인쇄장치

Claims

강화 유리를 포함하는 재질로 형성되고, 축회전 가능하며 회전축에 수직한 단면이 원형으로 형성되는 몸체부; 및
상기 몸체부의 외주면에 형성되는 패턴부;
를 포함하고,
상기 패턴부는
상기 몸체부의 외주면으로부터 5μm 내지 30μm의 깊이로 복수의 수용홈이 형성되는, 그라비어 롤러.
제1항에 있어서,
상기 패턴부는
인접하는 상기 수용홈 사이의 최단거리가 0 초과 15μm 이하가 되도록 형성되는, 그라비어 롤러.
제2항에 있어서,
상기 수용홈은
상기 수용홈의 깊이 방향에 대해 수직하는 단면의 형상이 다각형인, 그라비어 롤러.
제3항에 있어서,
상기 수용홈은
상기 몸체부의 외주면을 에칭하여 형성되는, 그라비어 롤러.
제1항에 있어서,
상기 몸체부는
원기둥의 형태로 형성되는 코어, 및 상기 코어의 표면에 형성되는 표면층을 포함하고,
상기 표면층은, 상기 강화 유리를 포함하는 재질로 형성되는 그라비어 롤러.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몸체부는 외주면이 피인쇄체의 일면을 따라 접촉 가능하고,
상기 수용홈은 상기 피인쇄체에 상기 수용홈에 대응하는 전극 패턴이 형성되도록 인쇄 매체를 수용 가능한, 그라비어 롤러.
제6항에 따른 그라비어 롤러;
상기 피인쇄체를 사이에 두고 상기 그라비어 롤러와 대향되도록 배치되어 상기 피인쇄체를 가압하는 압동 롤러; 및
상기 수용홈에 상기 인쇄 매체를 공급하는 챔버;
를 포함하는 그라비어 인쇄장치.
제7항에 있어서,
상기 그라비어 롤러를 승하강 시키도록 상기 그라비어 롤러의 양단에 형성되어 회전축을 지지하는 구동부;
를 더 포함하는 그라비어 인쇄장치.
제7항에 있어서,
상기 몸체부의 외주면에 잔류하는 상기 인쇄 매체를 제거하도록 상기 몸체부의 외주면에 접촉 가능한 제거부;
를 더 포함하는 그라비어 인쇄장치.