KR20200072819A - 친환경 인쇄를 위한 잉크조색 자동화 기기 - Google Patents

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KR20200072819A
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Abstract

따라서 본 발명의 목적은 친환경 인쇄를 위한 것으로, 상기에서 언급했듯이 현재의 조색 잉크제조 및 조색 인쇄에 발생되는 문제점을 개선하기 위해서는 잉크 조색 자동화 기기를 개발하여 인쇄사에서 자체적으로 현재보다 객관적이고 자동화된 방법으로 조색잉크를 원하는 시간에 필요한 수량만큼 생산하여 사용할 수 있다.

Description

친환경 인쇄를 위한 잉크조색 자동화 기기{Ink Color Automation for Green Printing}
본 발명은 친환경 인쇄를 위한 잉크조색 자동화 기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인쇄사에서 자체적으로 현재보다 객관적이고 자동화된 방법으로 조색잉크를 원하는 시간에 필요한 수량만큼 생산하여 사용할 수 있다.
따라서 폐잉크의 감소에 따른 친환경성 및 경제성 및 생산성등 많은 장점을 가질 수 있는 자동화 기기에 관한 것이다.
친환경적인 작업환경과 배출물질 감소에 대한 관심이 계속 강조되는 현 상황에서 인쇄와 관련된 분야에서의 지정폐기물 감소에 대한 노력들이 계속되고 있다. 인쇄현장에서 배출되는 지정페기물에는 색맞춤(Color-matching)후 남아있는 폐잉크가 대표적인 예라 할 것이다.
색맞춤후 폐잉크가 발생하지 않도록 하기 위해서는 실제 인쇄에 사용할 잉크만 혼합하여 사용하면 된다. 그러나 인쇄현장에서 진행되고 있는 상황은 작업자의 육안과 경험치에 의존해 잉크를 혼합하게 되고 결과적으로는 비과학적 방법으로 색상을 혼합하여 잉크를 과잉으로 혼합하는 문제가 항시 존재한다.
인쇄사에서는 사용후 남은 색맞춤 잉크(조색잉크)를 지정폐기물로 처리하게 되는데 폐기물업체에서 수거하여 전량 소각 처리하도록 규정되어 있다. 특히 옵셋잉크는 석유계용제를 사용하여 소각시 VOC를 발생하게 되며 VOC는 광화학 스모그를 발생시켜 대기온난화의 원인이 되며 각국에서는 VOC량을 강력하게 규제하고 있다.
금번 과제에서 해결하고자 하는 것은 인쇄사에서 원하는 색상의 잉크를 원하는 수량에 맞게 만들어 사용할 수 있는 잉크조색 자동화기기를 개발하여 불필요한 지정폐기물을 양산하지 않도록 하는 방법에 관한 것이다.
현재 인쇄사 및 잉크업체에서 조색잉크의 사용 상황은 대부분 아래와 같으며 그로 인해 발생되는 문제점들이 있다. 또한 이런 문제점들을 개선하기 위해서는 기존 방법보다 좀더 효과적인 방법이 필요한 실정이다.
현재의 문제점
① 인쇄사의 비교적 숙련된 작업자가 노하우를 통해 원색잉크를 임의로 혼합하여 인쇄후 색상을 확인하고 색상이 맞지 않으면 다시 혼합하여 인쇄하여 확인하는 색상을 과정을 되풀이하여 원하는 색상에 근접한 잉크를 만들어 인쇄하기 때문에 생산성이 떨어지며 폐잉크가 증가하는 문제점이 있다.
② 대표적인 Color Chart인 Pantone 및 DIC Color 번호를 선정해서 잉크업체에 요청하여 조색 및 대략적으로 필요한 잉크수량을 받아 인쇄하는데 인쇄시 잉크가 부족한 경우를 감안하여 과잉의 잉크를 주문하고 있는 실정이어서 인쇄후 폐잉크가 증가하는 문제점이 있다.
③ 인쇄물 표본이나 또는 조색해서 사용했던 잉크를 잉크업체에 보내어 색맞춤 및 원하는 잉크수량을 받아 인쇄를 하는 경우에는 표준이 되는 견본(인쇄물이나 잉크)을 보내는 등의 시간이 걸리는 문제가 발생된다.
④ 긴급을 요하는 인쇄물일 경우 조색업체의 일정이 있기 때문에 제시간에 맞추기가 어려운 문제점이 있다.
상기에서 언급했듯이 현재의 조색 잉크제조 및 조색 인쇄에 발생되는 문제점을 개선하기 위해서는 잉크 조색 자동화 기기를 개발하여 인쇄사에서 자체적으로 현재보다 객관적이고 자동화된 방법으로 조색잉크를 원하는 시간에 필요한 수량 만큼 생산하여 사용할 수 있다.
따라서 폐잉크의 감소에 따른 친환경성 및 경제성 및 생산성등 많은 장점을 가질 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 친환경 인쇄를 위한 것으로, 상기에서 언급했듯이 현재의 조색 잉크제조 및 조색 인쇄에 발생되는 문제점을 개선하기 위해서는 잉크 조색 자동화 기기를 개발하여 인쇄사에서 자체적으로 현재보다 객관적이고 자동화된 방법으로 조색잉크를 원하는 시간에 필요한 수량만큼 생산하여 사용할 수 있다.
따라서 폐잉크의 감소에 따른 친환경성 및 경제성 및 생산성등 많은 장점을 가질 수 있는 자동화 장치를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 친환경 인쇄를 위한 것으로, 상기에서 언급했듯이 현재의 조색 잉크제조 및 조색 인쇄에 발생되는 문제점을 개선하기 위해서는 잉크 조색 자동화 기기를 개발하여 인쇄사에서 자체적으로 현재보다 객관적이고 자동화된 방법으로 조색잉크를 원하는 시간에 필요한 수량만큼 생산하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 따라서 폐잉크의 감소에 따른 친환경성 및 경제성 및 생산성등 많은 장점을 가질 수 있는 자동화 장치를 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경인쇄을 위한 잉크조색 자동화 기기의 구성을 나타낸 도면;
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경인쇄을 위한 잉크조색 자동화 기기의 구성을 나타낸 도면;
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경인쇄을 위한 잉크조색 자동화 기기의 구성을 나타낸 도면;
도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경인쇄을 위한 잉크조색 자동화 기기의 구성을 나타낸 도면;
도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경인쇄을 위한 잉크조색 자동화 기기의 구성을 나타낸 도면;
도6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경인쇄을 위한 잉크조색 자동화 기기의 구성을 나타낸 도면;
도7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 친환경인쇄을 위한 잉크조색 자동화 기기의 구성을 나타낸 도면;
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
친환경 인쇄를 위한 잉크 조색 자동화 기기의 주요 구성은 colorimetry part와 dispensing part, mixing part 부분으로 구성되어 있고 본 생산전 색상판정을 위한 전색장비(printability tester)가 있으며 파트별 기능은 다음과 같다.
Part 구성 기능
1 Colorimetry part Spectrophotometer
(색차계, 측색기)
측색 (색상의 고유한 파장 측정)
Color Matching Software 측색 data 분석 / 잉크 함량 제시
2 Dispensing part 잉크 베이스 자동 투입장치 Colorimetry part에서 제시한 각각의 잉크들을 정확하게 투입
3 Mixing part Color Matching Mixer 투입된 각각의 잉크 베이스들을 균일하게 혼합
색상 판정 Printerability tester(전색기) Colorimetry part의 잉크 함량이
정확한지 판별
3. 친환경 인쇄를 위한 잉크 조색 자동화 기기 개발 목표 및 개발 내용
3-1. 개발 목표 :
1) 색상 차이 값 ΔEab = 2.0 이하
2) 비접촉식 잉크 자동 혼합기
- 진동 또는 자이로스코프 원리를 이용한 자동 믹싱 장치 개발
- 디스크, 샤프트가 필요없이 잉크의 균일한 혼합이 가능
3) 색상 분석 및 잉크 투입, 잉크 혼합 등의 공정이 한곳에서 가능한 일체형 구조
3-2. 개발 내용 :
1) Colorimetry part
-. 조색용 잉크 베이스 10가지 색상 개발
-. 조색용 잉크 베이스의 농도를 세분화하여 색상 데이터의 신뢰성 향상
-. 혼색 색상 데이터화로 신뢰성 향상
-. 개발된 조색 잉크 베이스의 적용으로 ΔEab = 2.0 이하 달성
2) Dispensing part
-. 조색용 잉크 베이스 10가지 색을 정량으로 자동 투입할 장치의 개발
-. 회전식 원형 턴테이블에 카트리지 형태의 잉크 베이스를 장착
3) Mixing part
-. 진동식이며 비접촉식(세척 불필요) 자동 믹싱 장치 개발
4. 친환경 인쇄를 위한 잉크 조색 자동화 기기 개발
4-1. Colorimetry part
1) 개발현황
개발내용 비고
조색용 잉크 베이스 10가지 색상 개발 완료
조색용 잉크 베이스의 농도를 세분화하여 색상 데이터의 신뢰성 향상 완료
혼색 색상 데이터화로 색상 차이 ΔEab = 2.0 이하 달성 완료
2) 세부개발내용
-. 조색용 잉크 베이스 10가지 색상 개발
일반적으로 컬러인쇄는 프로세스 인쇄라고 하며 프로세스 4원색 잉크인 황색(Yellow), 적색(Magenta), 청색(Cyan), 흑색(Black) 잉크를 사용하여 모든 색상을 표현 할 수 있다. 그러나 한가지 색상을 표현하기 위해 4원색 잉크를 사용하여 4도 인쇄를 해야 하는 불편함과 4색의 혼색으로 명도, 채도, 투명성, 광택의 감소로 이어진다.
Figure pat00001
별색(Special Color, Spot Color)의 경우는 4도 인쇄의 불편함을 줄이기 위해 4원색의 잉크를 혼합(조색)하여 한가지 잉크로 원하는 색상을 구현할 수 있으나 위에서 언급한 품질저하의 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하고 우수한 품질의 인쇄를 위해 다양한 색상의 조색용 잉크 베이스가 필요하며 이번의 개발품에 사용될 조색용 잉크 베이스는 10가지 색상과 메디움(Transperant White)으로 구성한다.
조색용 잉크 베이스(고농도, 고광택 type)
옐로우
(Yellow)
웜레드
(Warm Red)
루빈레드
(Rubine Red)
로다민레드
(Rhodamine Red)
그린
(Green)
블루
(Process Blue)
군청
(Reflex Blue)
퍼플
(Purple)
바이올렛
(Violet)
블랙
(Black)
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
-. 조색용 잉크 베이스의 농도를 세분화하여 색상 데이터의 신뢰성 향상
10가지 조색용 잉크 베이스를 12 단계로 농도를 조정하여 기초 data를 준비한다.
12단계별 농도는 잉크 및 투명 메디움을 사용하여 잉크 함량을 1%, 4%, 6%, 10%, 14%, 20%, 24%, 36%, 48%, 60%, 72%, 88%, 100%로 한다.
완성된 12단계별 베이스 잉크를 볼륨게이지 0.125cc로 하여 LT tester로 코트지에 전색한다.
코트지이외의 매트지, 모조지, 마닐라지, 크라프트지도 동일한 방법으로 전색한다.
각 색별 전색한 data를 측색하여 각각의 파장에 따른 반사율 데이타 등록한다.
등록한 조색용 베이스의 정보는 아래와 같다.
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
각 색상별 반사율 데이터를 기초로 하여 스플라인 보간식을 이용하여 1% ~ 100% 단계의 반사율 데이터를 등록한다. 10가지 색상에 대해 모두 등록한다.
Figure pat00020
-. 혼색 색상 데이터화
상기의 기초 및 기본 데이터만으로는 자동조색시 여러번의 피드백 과정을 거치게 된다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서 10가지 조색용 잉크 base를 2가지 색, 3가지 색, 4가지 색으로 혼색하여 2)와 같은 방법으로 실측 데이터를 등록한다.
혼색시 색상표
Figure pat00021
상기의 조합이외에도 여러 형태의 조합을 통해 다양한 색상 데이터를 등록해 놓음으로써 원하는 색상의 잉크를 빠르고 정확하게 제시할 수 있다.
3) 개발된 조색 잉크 베이스의 적용 및 소프트웨어 데이터 업데이트를 통해
ΔEab = 2.0 이하 달성
자동 조색 예) Pantone 294C
① 원고의 측색
Figure pat00022
② 조색용 베이스 잉크 및 함량 자동완성
Figure pat00023
③ 1차 조색 색상
Figure pat00024
④ 1차 ΔEab = 1.83
Figure pat00025
⑤ Feedback 기능을 이용하여 추가될 잉크를 계산 ΔEab를 줄임
Figure pat00026
⑥ ΔEab 감소 및 조색 완료
Figure pat00027
자동 조색 예) Pantone 2291C
① 원고의 측색
Figure pat00028
② 조색용 베이스 잉크 및 함량 자동완성
Figure pat00029
③ 1차 조색 색상
Figure pat00030
④ 1차 ΔEab = 0.70 조색 완료
Figure pat00031
4) 대표적인 컬러 챠트인 Pantone Color에서 임의의 색상을 선정하여 상기와 같이
조색한 결과 1회 또는 2회(feedback)의 조색으로 원하는 색상과 ΔEab값을 얻을 수 있다.
4-2. Dispensing part
1) 개발현황
개발내용 비고
잉크 용기 및 잉크 베이스 선택 장치의 형태 디자인 완료
잉크 토출방식 및 잉크 카트리지 선택 완료
시제품 제작 완료
2) 세부개발내용
-. 잉크 용기 및 잉크 베이스 장치의 형태 디자인
자동 잉크 공급장치는 10가지 색상의 조색용 베이스 잉크를 장착하고 있고 추가적으로 메디움 베이스를 장착하여 총 11가지의 조색용 베이스 잉크를 장착하고 있으며 조색하고자 하는 색상의 잉크 베이스 조성 및 함량을 colorimetry part으로 부터 받아 필요한 수량에 맞게 정확하게 토출해주는 장치이다.
베이스 잉크의 용기는 저장성 및 작업성등을 고려하여 4kg의 원통형 카트리지 형태가 가장 이상적이며 원형 선반위에 놓여져 짜주는 형태이다.
이는 협소한 작업 공간을 최대한 사용하기 위해 디자인된 것이며 간편하게 잉크 카트리지의 교환만으로 잉크를 바로 공급해 주기 위한 설계이다.
Figure pat00032
Figure pat00033
< 잉크 카트리지 > < 원형 잉크 카트리지 홀더 / 턴테이블 >
3) 특성
: 카트리지 형태로 장착 및 제거가 용이함
: 0.01g 단위의 정확한 계량이 가능함
: 투입되는 잉크 색상을 정확히 확인 가능하여 오류를 줄여줌
: 콤팩트한 크기와 이동에 편이하기 때문에 비좁은 환경에 편리함
: 하단부 별도의 수납공간이 있어 별도의 잉크 베이스 재고공간이 불필요함
: 작단한 조작으로 사용이 간편함
4-3. Mixing part
1) 개발현황
개발내용 비고
비접촉식 진동 원리의 교반기 디자인 완료
비접촉식 자이로스코프 원리의 교반기 디자인 완료
자이로스코프 원리의 교반기시제품 제작 완료
2) 세부개발내용
-. 도 1과 2에서 보는 바와 같이, 기존의 조색잉크 혼합 방법은 잉크 주걱을 사용하여 작업자가 직접 혼합하는 방법과 샤프트 및 디스크를 창착한 혼합기를 이용하여 잉크를 혼합하고 이다. 이러한 경우 작업시간이 길어지며 혼합이후 샤프트와 디스크를 세척해야 하는 번거로움이 있다.
이러한 부분을 개선하기 위해 잉크의 혼합방법을 진동 또는 자이로스코프 원리를 이용하여 잉크 혼합이 가능하도록 검토되었다.
-. 구상도
A. 상하좌우 고속 진동에 의한 잉크 혼합기
Figure pat00034
잉크용기를 고정한 후 적정한 진동각 및 진동수를 주어 잉크가 균일하게 혼합되는 원리로 잉크 베이스 컬러에 따른 잉크의 물성(비중, 점성, tack등)이 상이한 점을 이용해 혼합하는 방식이다.
도 3과 4에서 보는 바와 같이, B. 2방향 고속 회전을 통한 잉크 혼합기
Figure pat00035
양측면에 동일한 무게의 잉크용기를 고정할 홀더를 하고 이 홀더 자체가 고속 회전이 가능하며 중심 샤프트가 고속으로 회전하면서 잉크가 균일하게 혼합되는 원리로 잉크 베이스 컬러에 따른 잉크의 물성(비중, 점성, tack등)이 상이한 점을 이용해 혼합하는 방식이다.
도 5에서와 같이, A. 상하좌우 고속 진동에 의한 잉크 혼합기
: 진동을 이용한 비접촉식 교반기
: 상하좌우 두방향의 고속 진동으로 균일한 잉크의 혼합이 가능
: 10kg 이하의 잉크 혼합이 가능
: 작동법이 간단함
: 문제점 - 현재 대용량 잉크 혼합시 충격 및 고속진동에 따른 방진판(충격흡수용 고무패드) 파열의 발생으로 설계 보강이 필요하여 진동 방식의 혼합기 검토는 중지함
B. 2방향 고속 회전을 통한 잉크 혼합기
: 잉크 용기의 고속회전을 이용한 비접촉식 교반기
: 중심축을 기준으로 회전하면서 잉크 용기 자체의 회전으로 균일한 혼합이 가능
: 한번에 1kg ~ 4kg 까지 잉크 혼합이 가능
: 작동법이 간단함
Figure pat00036
5. 인쇄소 평가
5-1 목적
친환경 인쇄를 위한 잉크조색 자동화 기기 성능 시험
5-2 현황
1) 일 시  : 2018년 12월 6일
2) 인쇄사 : 보진재 (파주)
3) 평가 항목
-. 색상 차이 값 ΔEab = 2.0 이하
-. 잉크 계량 및 비접촉식 잉크 자동 혼합기 혼합정도 평가
-. 색상 분석 및 잉크 투입, 잉크 혼합등의 공정의 일련성 평가
5-3 평가
1) Coloimetry Part
Figure pat00037
Figure pat00038
2) Dispensing Part
항목 양호 보통 개선요 비고
잉크 토출 평가 0.01g 단위 정확성 평가
작업성 평가 작업 편이성 평가
3) Mixing Part
항목 양호 보통 개선요 비고
잉크 혼합 정도 균일하게 혼합되었는지 평가
작업성 평가 작업 편이성 평가
5-4 평가 결과
컴퓨터 컬러 매칭( CCM ) 자동 조색이 육안에 의한 주관적인 조색에 비해 정확한 색상 표현으로 조색 시간이 단축됨
잉크 계량 및 혼합이 자동화 되어 생산시 색상 오차를 줄일 수 있고 필요한 양만큼 만들어 사용할 수 있어 좋음
전반적으로 별색 인쇄시 시간 및 비용절감등 생산성 향상에 효과가 있을 것으로 판단됨
8. 결론
2018년 대한인쇄문화협회에서 주관하여 연구가 진행된 친환경인쇄를 위한 잉크조색 자동화기기의 개발은 인쇄사에서 잉크 조색시 힘들고 번거로운 부분을 없애고 보다 쉽고 보다 빠르게 잉크조색이 가능하도록 개발되었다. 조색 잉크의 낭비를 줄여 폐잉크 발생량을 줄일 수 있으며 정확한 색상과 빠른 작업성으로 생산성 향상의 효과를 가져올 것으로 판단된다.
더불어 현재 국내 인쇄사 상황에 맞도록 경제적인 부분도 고려한 자동화기기의 개발로 인쇄사들의 경쟁력도 향상시킬 것으로 판단된다.

Claims (3)

  1. 자동 잉크 공급장치는 10가지 색상의 조색용 베이스 잉크를 장착하고 있고 추가적으로 메디움 베이스를 장착하여 총 11가지의 조색용 베이스 잉크를 장착하고 있으며 조색하고자 하는 색상의 잉크 베이스 조성 및 함량을 colorimetry part으로 부터 받아 필요한 수량에 맞게 정확하게 토출해주는 장치이다.
    베이스 잉크의 용기는 저장성 및 작업성등을 고려하여 4kg의 원통형 카트리지 형태가 가장 이상적이며 원형 선반위에 놓여져 짜주는 형태이다.
    잉크의 토출은 샤프트에 모터를 장착하여 상하로 회전시킴으로써 카트리지를 눌려주어서 정확한 잉크량을 계량할 수 있게 설계되었으며 원형 턴테이블이 회전하면서 각각 색상의 잉크 카트리지를 선택하는 구조이다.
    : 카트리지 형태로 장착 및 제거가 용이함
    : 0.01g 단위의 정확한 계량이 가능함
    : 투입되는 잉크 색상을 정확히 확인 가능하여 오류를 줄여줌
    : 콤팩트한 크기와 이동에 편이하기 때문에 비좁은 환경에 편리함
    : 하단부 별도의 수납공간이 있어 별도의 잉크 베이스 재고공간이 불필요함
    : 작단한 조작으로 사용이 간편할 수 있는 잉크조색 자동화 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상하좌우 고속 진동에 의한 잉크 혼합기
    잉크용기를 고정한 후 적정한 진동각 및 진동수를 주어 잉크가 균일하게 혼합되는 원리로 잉크 베이스 컬러에 따른 잉크의 물성(비중, 점성, tack등)이 상이한 점을 이용해 혼합하는 방식의 잉크조색 자동화 기기.
  3. 제1항에 있어서,
    2방향 고속 회전을 통한 잉크 혼합기
    양측면에 동일한 무게의 잉크용기를 고정할 홀더를 하고 이 홀더 자체가 고속 회전이 가능하며 중심 샤프트가 고속으로 회전하면서 잉크가 균일하게 혼합되는 원리로 잉크 베이스 컬러에 따른 잉크의 물성(비중, 점성, tack등)이 상이한 점을 이용해 혼합하는 방식의 잉크조색 자동화 기기.
KR1020180160837A 2018-12-13 2018-12-13 친환경 인쇄를 위한 잉크조색 자동화 기기 KR20200072819A (ko)

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