KR20180135641A

KR20180135641A - 코팅 강판의 제조장치

Info

Publication number: KR20180135641A
Application number: KR1020170073922A
Authority: KR
Inventors: 김경석; 홍완기; 유석진
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2018-12-21
Also published as: CN109080269A; KR102003222B1; JP2019000841A; JP6538807B2; CN109080269B

Abstract

잉크젯 프린팅을 이용한 코팅 강판의 제조장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 코팅 강판의 제조장치는 강판 표면에 잉크젯 프린팅을 이용하여 인쇄하는 인쇄장치를 포함하고, 인쇄장치는 인쇄영역 상에 강판의 진행방향을 따라 잉크헤드와 경화장치가 교대로 배치되고, 경화장치는 경화장치의 조사부에서 강판 표면으로 조사되어 반사된 빔이 인접한 잉크헤드에서 떨어지는 잉크 액적에 영향을 주는 것을 줄이도록 강판 표면에서 반사된 빔의 적어도 일부를 수용하는 차폐커버를 포함한다.

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 실시 예는 잉크젯 프린팅을 이용하여 강판에 인쇄무늬를 코팅하는 경우 인쇄 높이가 높아지더라도 생산성과 인쇄 품질을 향상시킬 수 있는 코팅 강판의 제조장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 강판 표면에 잉크젯 프린팅을 이용하여 인쇄하는 인쇄장치를 포함하고, 상기 인쇄장치는 인쇄영역 상에 상기 강판의 진행방향을 따라 잉크헤드와 경화장치가 교대로 배치되고, 상기 경화장치는 상기 경화장치의 조사부에서 상기 강판 표면으로 조사되어 반사된 빔이 인접한 잉크헤드에서 떨어지는 잉크 액적에 영향을 주는 것을 줄이도록 상기 강판 표면에서 반사된 빔의 적어도 일부를 수용하는 차폐커버를 포함하는 코팅 강판의 제조장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 차폐커버는 상기 경화장치가 결합되는 상부 프레임과, 상기 상부 프레임의 가장자리 둘레에서 하부로 연장 형성되는 측면 프레임을 포함한다.

또한 상기 상부 프레임에는 적어도 하나의 홀이 형성될 수 있다.

또한 상기 차폐커버의 내벽에는 자외선을 흡수하기 위한 자외선 흡수부재가 마련될 수 있다.

또한 상기 잉크헤드와 상기 차폐커버를 하나의 장치로 구속하도록 상기 잉크헤드와 상기 하부 프레임을 연결하는 베이스 프레임을 더 포함하고, 상기 베이스 프레임에는 상기 잉크헤드의 노즐을 노출시키는 제1 개구와 상기 경화장치의 조사부를 노출시키도록 상기 차폐커버의 개방된 하부와 대응하는 크기를 갖는 제2 개구가 형성될 수 있다.

또한 상기 상부 프레임에는 상기 경화장치의 조사부가 노출되는 개구가 마련될 수 있다.

또한 상기 경화장치의 조사부에서 수직을 조사되는 빔으로부터 상기 측면 프레임 사이의 거리(L)는 아래 식을 만족한다.

L >= 2H/tanθ, 여기서, H는 인쇄 높이

또한 상기 인쇄장치의 인쇄영역 아래에서 상기 강판을 지지하는 밀착 이송유닛을 더 포함한다.

또한 상기 강판에 장력을 부여하는 장력 제어장치와, 상기 강판의 사행을 방지하기 위한 사행 제어장치와, 상기 강판의 진행 속도를 유지시키는 속도 제어장치를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 코팅 강판의 제조장치는 강판의 평탄도 불량에 의해 인쇄 높이를 부득이하게 올려야 하는 경우에도 이미지 흐려짐이 발생하지 않아 생산성과 인쇄 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 코팅 강판의 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프린팅유닛을 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프린팅유닛을 나타내는 저면도이다.
도 4는 인쇄 높이에 따른 강판에 프린팅된 이미지를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 인쇄 높이가 높아진 경우 잉크헤드에서 떨어지는 잉크 액적이 반사 빔에 의한 영향을 받는 것을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차폐커버를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차폐커버를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차폐커버 내부에서의 반사 빔 경로를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차폐커버 내부에서의 반사 빔 경로를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 밀착 이송유닛을 설명하기 위한 구조도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 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 -21 μm/sec 내지 +21 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 인쇄영역(A)에서 강판이 구부러지지 않고 평편하게 펼쳐지도록 하는 밀착 이송유닛(120)과, 강판의 상하 위치를 조절하는 강판 지지롤(131, 132)의 위치 조절유닛과, 강판에 인쇄 잉크를 떨어뜨리는 프린팅유닛(110)을 포함할 수 있다.

밀착 이송유닛(120)은 강판을 컨베이어 벨트(133)에 밀착시켜 강판의 표면을 평편하게 할 수 있다. 앞에서 강판 표면의 평편도는 장력 제어장치(10)를 통하여 달성된다고 하였다. 그러나 미세하게나마 강판 표면에는 잔류 웨이브가 남아 있게 된다. 뒤에서 다시 설명하겠지만, 잉크헤드(111)와 강판과의 거리는 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 잔류 웨이브를 제거하게 된다.

그리고 강판 지지롤(131, 132)의 위치 조절유닛은 강판을 지지하면서 지정된 강판의 상하방향 위치를 제어하는 강판 지지롤(131, 132)의 상하 위치를 조절하여 인쇄 잉크가 강판의 정확한 위치에 떨어지도록 할 수 있다. 일 예로, 강판 지지롤(131, 132) 위치 조절유닛은 강판의 상하 진동폭이 -60 μm 내지 + 60 μm 이내로 유지되도록 강판 지지롤(131, 132)의 상하 위치를 조정할 수 있다.

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

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프린팅유닛을 나타내는 측면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프린팅유닛을 나타내는 저면도이다.

도 1 내지 도 3을 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.

또한 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. 여기서 개구(115b)는 후술하는 차폐커버(200)의 개방된 하부와 대응하는 크기를 가진다.

그리고 베이스 프레임(115)은 잉크 액적이 목표한 위치에 정확히 낙하할 수 있도록 유동 발달 거리를 확보하여 인쇄영역(A) 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(A) 내에 균일 유동이 형성되도록 할 수 있다. 여기서 인쇄영역(A)은 노즐(112)이 위치하는 영역 또는 잉크가 떨어져 프린팅 이미지가 형성되는 영역을 의미한다.

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.

그러나 강판 자체가 가지고 있는 평탄도 불량 때문에 인쇄 높이를 부득이하게 올려야 하는 경우가 있다.

도 4는 인쇄 높이에 따른 이미지 품질을 나타낸 것이다.

도 4(a)와 같이 인쇄 높이가 1mm일 때에는 생생하고 진한 이미지가 구현되는 반면, 도 4(b)와 같이 인쇄 높이가 3mm일 때에는 이미지가 흐려지게 인쇄되고 있음을 알 수 있다. 이는 강판에 떨어진 잉크가 제대로 퍼지지 않고 경화되어 있기 때문이다.

도 5와 같이, 경화장치(113)의 조사부에서 강판에 조사되는 자외선 빔(B)은 강판에서 반사되고, 인접한 잉크헤드(111) 근처까지 도달한 반사 빔(B1)은 잉크헤드(111)에서 낙하 중인 잉크 액적(I)을 사전 경화시킴에 의해 강판에서의 퍼짐성을 약화시키게 된다. 즉 인쇄 높이(H)가 높아질수록 반사된 자외선 빔에 의해 잉크 액적(I)이 받는 영향도는 점점 커지게 된다.

이를 방지하기 위해, 본 발명의 실시 예의 경화장치(113)는 경화장치(113)의 조사부에서 조사된 자외선 빔이 강판에서 반사된 후 잉크헤드(111) 근처까지 도달하여 잉크헤드(111)에서 떨어지는 잉크 액적에 영향(사전 경화)을 주는 것을 줄이도록 강판에서 반사된 빔의 적어도 일부를 수용하기 위한 차폐커버(200)를 포함한다.

차폐커버(200)는 경화장치(113)의 조사부(113a)에서 조사되어 강판에 반사된 자외선 빔(B1)을 차폐커버(200) 내부로 유도함에 의해 인접하는 잉크헤드(11)에 도달하는 빔(B1)을 줄일 수 있게 된다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 차폐커버(200)는 경화장치(113)의 조사부(113a)에서 조사되는 자외선 빔 영역(B) 둘레를 포위하도록 하부가 개방된 박스 형태로 이루어질 수 있다.

차폐커버(200)는 경화장치(113)가 결합되는 상부 프레임(201)과, 상부 프레임(201)의 가장자리 둘레에서 하방으로 소정길이 연장 형성되는 측면 프레임(202)을 포함한다.

상부 프레임(201)에는 경화장치(113)의 조사부(113a)가 노출되는 개구(201a)가 구비되고, 측면 프레임(202)의 하단은 베이스 프레임(115)의 저면에서 돌출되지 않게 위치할 수 있다.

측면 프레임(202)의 연장 길이는 상부 프레임(201)에 위치된 경화장치(113)의 조사부(113a)가 강판에서 대략 10mm의 높이를 넘지 않도록 설계할 수 있다. 이는 조사부(113a)에서 강판으로 조사되는 자외선은 강판으로부터 대략 10mm 높이까지는 Intensity의 변화가 거의 없기 때문이다.

상부 프레임(201)의 폭(W)은 강판에 조사되는 빔(B)의 내부 반사를 유도하기 위해 조사되는 빔(B)의 폭보다 충분히 넓게 설계한다.

일 예로, 경화장치(113)의 조사부(113a)에서 조사되는 빔(B)의 조사 각도(θ)는 보통 55 내지 60도의 조사 각도를 가지며, 집광렌즈를 사용 시에는 20 내지 25도로 조사 각도의 축소가 가능하다. 이 경우 조사부(113a)에서 수직으로 조사되는 빔으로부터 측면 프레임(202) 사이의 거리(L)는 식 1을 만족하는 것이 좋다.

[식 1]

L >= 2H/tanθ, 여기서, H는 인쇄 높이

한편 차폐커버(200) 내벽에서 반사되는 빔은 굴절 및 반사를 끊임없이 반복하기 때문에 일부의 빔이 차폐커버(200)의 개방된 하부를 통해 외부로 유출되어 인접하는 잉크헤드(111) 근방으로 도달할 수 있게 된다.

이를 방지하기 위해, 상부 프레임(201)에는 차폐커버(200) 내에서 반사되는 빔이 상부 프레임(201)의 상부로 새어 나갈 수 있도록 개구된 적어도 하나 이상의 홀(203)이 형성될 수 있다.

이러한 구성을 통해, 도 8과 같이 조사부(113a)에서 조사된 빔(B)이 강판에 반사되는 경우 차폐커버(200)의 내벽에 반사되는 과정에서 빔(B1)의 일부가 상부 프레임(201)의 홀(203)을 통해 외부로 유출되게 되므로 차폐커버(200)의 개방된 하부를 통해 인접하는 잉크헤드(111)로 도달하는 빔은 줄어들게 된다.

한편 도 9를 참조하면, 차폐커버(200) 내벽에서 반사되는 빔의 반사 횟수를 줄이기 위해 차폐커버(200)의 내벽에는 자외선 흡수부재(210)가 마련될 수 있다.

자외선 흡수부재(210)는 옥시벤존(Oxybenzone), 아보벤존(Avobenzone) 등 벤젠 계열의 유기화학물질, 또는 공지된 자외선 흡수물질로 이루어질 수 있고, 차폐커버(200)의 내벽에 코팅 또는 필름 형태로 부착될 수 있다.

이를 통해, 강판에서 반사되어 차폐커버(200) 내부로 반사된 빔은 자외선 흡수부재(210)에 의해 일부가 흡수됨에 따라 빔의 반사 횟수를 줄여 차폐커버(200) 외부로 누설되는 빔을 현저히 줄일 수 있게 된다.

항목	구분	인쇄높이(mm)	이미지 흐려짐	목표 달성여부
차폐커버 미장착	실시예1	1mm 이상	불량	미달
	비교예1	0.5~1mm	양호	달성
	비교예2	1~3mm	불량	미달
차폐커버 장착	실시예1	1mm 이상	양호	달성
	비교예1	0~1mm	양호	달성
	비교예2	1~3mm	양호	달성

표 1은 인쇄조건 50mpm의 강판 속도와 20Khz의 잉크 분사 속도와, 600dpi 해상도의 조건에서 본 실시 예의 차폐커버 장착 유무 및 인쇄 높이에 따른 이미지 흐려짐 여부를 나타낸 것이다.

부득이하게 인쇄 높이를 올려야 하는 경우 본 실시 예의 차폐커버(200)를 장착한 경우에는 인쇄 높이를 3mm까지 높여서 인쇄를 수행하더라도 이미지 흐려짐이 발생하지 않아 강판의 불량한 평판도에 의한 잉크헤드의 손상을 방지하면서 생생한 이미지를 인쇄할 수 있음을 알 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 밀착 이송유닛을 설명하기 위한 구조도이다.

밀착 이송유닛(120)은 강판의 전방과 후방에서 강판을 지지하는 강판 지지롤(131, 132)과, 회전 운동하면서 강판과 함께 이동하는 컨베이어 벨트(133)와, 강판을 흡착시키는 진공압이 형성되는 진공챔버(134)와, 진공압을 제공하는 펌프(135)를 포함할 수 있다.

강판 지지롤(131, 132)은 컨베이어 벨트(133)를 지지하는 컨베이어 지지롤과 일체로 마련될 수 있다. 이 경우, 컨베이어 벨트(133)는 복수의 강판 지지롤(131, 132)을 둘러싸도록 배치되고, 무한궤도를 형성할 수 있다. 그리고 강판은 컨베이어 벨트(133) 위에 지지되어 컨베이어 벨트(133)와 함께 이동할 수 있다.

컨베이어 벨트(133)는 형상 변형이 가능하도록 마련될 수 있다. 따라서 회전 궤도가 원형이 아닌 경우에도 연속적인 회전 운동이 가능하다. 그리고 컨베이어 벨트(133)의 전방에 위치하는 강판 지지롤(131)과 후방에 위치하는 강판 지지롤(132)은 컨베이어 벨트(133)에 장력을 인가하여, 인쇄영역(A) 내에서 컨베이어 벨트(133)가 평편하게 유지될 수 있도록 할 수 있다. 그러나 밀착 이송유닛(120)에 진입하는 강판에는 미세한 웨이브가 존재하기 때문에 컨베이어 벨트(133)가 평편하게 유지되더라도 컨베이어 벨트(133)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. 이를 위해 밀착 이송유닛(120)은 강판을 컨베이어 벨트(133)에 밀착시키기 위해 컨베이어 벨트(133)에 진공압력을 형성할 수 있다.

이를 위해 컨베이어 벨트(133)의 내부 공간에는 진공챔버(134)가 마련될 수 있고, 진공챔버(134)는 펌프(135)와 연결되어 진공압이 형성될 수 있다. 그리고 컨베이어 벨트(133)는 진공압이 강판에 작용할 수 있도록 복수의 진공홀 또는 진공슬릿을 형성할 수 있다. 즉, 진공챔버(134)에 형성된 진공압은 진공홀 또는 진공슬릿을 통해 강판에 작용하여 강판을 흡착한다. 따라서 강판이 컨베이어 벨트(133)에 밀착하여 평편하게 될 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, 115: 베이스 프레임,
120: 밀착 이송유닛, 200: 차폐커버,
201: 상부 프레임, 202: 측면 프레임,
203: 홀, 210: 자외선 흡수부재.

Claims

강판 표면에 잉크젯 프린팅을 이용하여 인쇄하는 인쇄장치를 포함하고,
상기 인쇄장치는 인쇄영역 상에 상기 강판의 진행방향을 따라 잉크헤드와 경화장치가 교대로 배치되고,
상기 경화장치는 상기 경화장치의 조사부에서 상기 강판 표면으로 조사되어 반사된 빔이 인접한 잉크헤드에서 떨어지는 잉크 액적에 영향을 주는 것을 줄이도록 상기 강판 표면에서 반사된 빔의 적어도 일부를 수용하는 차폐커버를 포함하는 코팅 강판의 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 차폐커버는 상기 경화장치가 결합되는 상부 프레임과, 상기 상부 프레임의 가장자리 둘레에서 하부로 연장 형성되는 측면 프레임을 포함하는 코팅 강판의 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 상부 프레임에는 적어도 하나의 홀이 형성되는 코팅 강판의 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 차폐커버의 내벽에는 자외선을 흡수하기 위한 자외선 흡수부재가 마련되는 코팅 강판의 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 잉크헤드와 상기 차폐커버를 하나의 장치로 구속하도록 상기 잉크헤드와 상기 하부 프레임을 연결하는 베이스 프레임을 더 포함하고,
상기 베이스 프레임에는 상기 잉크헤드의 노즐을 노출시키는 제1 개구와 상기 경화장치의 조사부를 노출시키도록 상기 차폐커버의 개방된 하부와 대응하는 크기를 갖는 제2 개구가 형성되는 코팅 강판의 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 상부 프레임에는 상기 경화장치의 조사부가 노출되는 개구가 마련되는 코팅 강판의 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 경화장치의 조사부에서 수직을 조사되는 빔으로부터 상기 측면 프레임 사이의 거리(L)는 아래 식을 만족하는 코팅 강판의 제조장치.
L >= 2H/tanθ, 여기서, H는 인쇄 높이
제1항에 있어서,
상기 인쇄장치의 인쇄영역 아래에서 상기 강판을 지지하는 밀착 이송유닛을 더 포함하는 코팅 강판의 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 강판에 장력을 부여하는 장력 제어장치와, 상기 강판의 사행을 방지하기 위한 사행 제어장치와, 상기 강판의 진행 속도를 유지시키는 속도 제어장치를 더 포함하는 코팅 강판의 제조장치.