KR20240013478A - 인쇄 불량 검출 및 보정이 가능한 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템 - Google Patents

인쇄 불량 검출 및 보정이 가능한 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄 불량 검출 및 보정이 가능한 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컬럼 색차나 얼라인먼트 오류로 인한 인쇄 불량을 검출하여 보정하는 것이 가능한 고속 디지털 컬러강판 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 인쇄 불량 검출 및 보정이 가능한 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템은 강판에 묻어있는 도유를 알칼리 탈지액으로 제거하고, 물로 세척하는 전처리모듈; 세척한 강판에 케미를 박막으로 도장하는 코팅모듈; 케미가 박막으로 도장된 강판에 베이스 도료를 도장하고 코팅하는 베이스 코팅/건조모듈; 베이스 도료가 도장된 강판을 냉각하는 제1 냉각모듈; 냉각된 강판에 컬러 인쇄를 수행하는 디지털 컬러프린터; 강판에 인쇄된 이미지를 촬영하는 마스터 비전; 이미지 인쇄된 강판에 클리닝 도료를 도장하고 건조하는 후처리 코팅/건조모듈; 및 클리닝 도료가 도장된 가열된 강판에 물을 뿌려 냉각하는 제2 냉각모듈을 포함한다.

Description

인쇄 불량 검출 및 보정이 가능한 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템{A high-speed digital color steel sheet system that can detect and correct print defects}
본 발명은 인쇄 불량 검출 및 보정이 가능한 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컬럼 색차나 얼라인먼트 오류로 인한 인쇄 불량을 검출하여 보정하는 것이 가능한 고속 디지털 컬러강판 시스템에 관한 것이다.
컬러강판은 건축 내외장재, 지붕재, 생활 가전 외장재, TV 가구 외장재 등에 폭넓게 활용되고 있다. 현재 생활가전의 외장재나 건축물 내/외장재로 사용되는 컬러강판은 거의 대부분 VCM(Vinyl Coated Metal) 또는 PCM(Pre-Coated Metal) 방식으로 제조되고 있다. VCM 및 PCM 방식은 환경적인 측면이나 경제적인 측면에서 불리하고 수요자의 다양한 요구에 대응하기에도 한계가 있다.
부연하여 설명하면, 기존 IT 관련 완성품 및 전자가전 소재에 사용되는 강판은 다양한 패턴의 무늬가 있는 고광택 PVC 필름을 원자재(철판)에 라미네이팅(Laminating)한 VCM 컬러강판을 주로 사용하고 있는데, VCM 컬러강판의 경우에는 원가부터 이미지가 인쇄된 필름까지 가격이 다소 비싸다는 단점이 있다. 이에 원가절감 차원에서 이미지를 일반 철판에 도장하는 PCM 컬러강판으로 대체하는 경우가 증가하고 있다. 그라비어 인쇄롤을 적용한 PCM 컬러강판의 경우에는 이미지의 패턴이 복잡해지고 색상 수가 증가할수록 이미지 구현에 필요한 인쇄 도수가 늘어날 수밖에 없는 구조이기에 추가적인 투자비용이 발생할 수밖에 없으며, 제품의 질적 측면에서도 VCM 제품과 비교해서 고선영성이나 투명성 등 고급 가전제품에서 요구되는 품질 충족에는 한계가 있다.
또한 PCM 방식의 경우 특정 이미지로 사용된 그라비아 인쇄롤은 추후 변경이 불가능하므로 신규 이미지를 제작해야 하는 경우 그에 따라 인쇄롤 역시 신규로 추가제작이 필요하기에 제작비용이 증가할 수밖에 없으며, 인쇄롤의 수가 증가할수록 각 그라비아 인쇄롤마다 필요한 잉크를 개별적으로 투입하여 진행해야 하므로 새로운 이미지 적용 시 준비 및 정리과정 상에 불필요한 시간 소요도 많이 발생하는 문제가 있다.
한국공개특허 제2021-0155869호 한국공개특허 제2020-0069080호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 강판에 컬러 인쇄가 가능한 고속 디지털 컬러강판 시스템을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 컬러 인쇄의 오류 여부를 판단할 수 있는 고속 디지털 컬러강판 시스템을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 컬러 인쇄의 오류 여부를 판단하고, 인쇄 오류를 보정할 수 있는 고속 디지털 컬러강판시스템을 제안함에 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 또 다른 과제는 미싱 노즐 현상에 따라 잉크의 퍼짐성을 조절하는 고속 디지털 컬러강판 시스템을 제안함에 있다.
이를 위해 본 발명의 인쇄 불량 검출 및 보정이 가능한 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템은 강판에 묻어있는 도유를 알칼리 탈지액으로 제거하고, 물로 세척하는 전처리모듈; 세척한 강판에 케미를 박막으로 도장하는 코팅모듈; 케미가 박막으로 도장된 강판에 베이스 도료를 도장하고 코팅하는 베이스 코팅/건조모듈; 베이스 도료가 도장된 강판을 냉각하는 제1 냉각모듈; 냉각된 강판에 컬러 인쇄를 수행하는 디지털 컬러프린터; 강판에 인쇄된 이미지를 촬영하는 마스터 비전; 이미지 인쇄된 강판에 클리닝 도료를 도장하고 건조하는 후처리 코팅/건조모듈; 및 클리닝 도료가 도장된 가열된 강판에 물을 뿌려 냉각하는 제2 냉각모듈을 포함한다.
본 발명에 따른 인쇄 불량 검출 및 보정이 가능한 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템은 디지털 컬러프린터는 마스터 비전에서 인쇄된 기준 이미지 챠트를 촬영하고, 촬영된 기준 이미지 챠트의 인쇄 불량 여부를 판단하여 인쇄 불량을 자동으로 보정함으로써 컬러 프린터의 인쇄 불량을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 노즐이 막히는 미싱 노즐 현상이 발생하면, 분사되는 잉크의 퍼짐성을 좋게 하여 작은 잉크만으로 넓은 면적에 도포되도록 하여 인쇄 불량을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 강판을 컬러 인쇄하는 디지털 컬러프린터가 포함된 롤투롤(Roll to Roll) 고속 디지털 컬러강판 시스템을 제조 공정을 도시하고 있다.
도 2는 컬러 인쇄시 컬럼 자국이나 얼라이먼트가 맞지 않아 발생한 인쇄 불량을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 디지털 컬러프린터의 헤더를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 인쇄 불량을 검출하는 디지털 컬러프린터를 도시하고 있다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 강판을 컬러 인쇄하는 디지털 컬러프린터가 포함된 롤투롤(Roll to Roll) 고속 디지털 컬러강판 시스템의 제조 공정을 도시하고 있다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 강판에 컬러 인쇄하는 곳속 디지털 컬러강판 시스템의 제조 공정에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 1에 의하면, 강판을 컬러 인쇄하는 디지털 컬러프린터가 포함된 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템(100)의 제조 공정에 포함되는 구성은 제1 릴(Reel)(105), 조이너(Joiner)(110), 제1 루퍼(115), 전처리모듈(120), 코팅모듈(125), 베이스 코팅/건조모듈(130), 제1 냉각모듈(125), 디지털 컬러프린터(140), 후처리 코팅/건조모듈(145), 제2 냉각모듈(150), 제2 루퍼(155) 및 제2 릴(Reel)(160)을 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 강판을 컬러 인쇄하는 디지털 컬러프린터가 포함된 컬러강판 시스템의 제조 공정을 구성할 수 있다.
제1 릴(Reel)(105)은 복수 개로 구성되며, 강판이 감겨 있다. 복수 개로 구성된 제1 릴(105)은 어느 하나의 릴에 감겨있는 강판이 풀려서 배출되면, 다른 하나의 릴에 감겨있는 강판을 풀어서 배출한다. 일 예로 제1 릴은 제1-1 릴 내지 제1-2 릴로 구성된 경우, 제1-1 릴에 감겨있는 강판이 먼저 배출된 이후 제1-2 릴에 감겨있는 강판이 배출된다.
조이너(Joiner)(110)는 제1-1 릴에 감겨있는 강판의 종단과 제1-2 릴에 감겨있는 강판의 종단을 눌러서 연결한다. 즉, 조이너(110)는 강판이 끊어지지 않고 연속된 상태로 인쇄가 진행될 수 있도록 한다.
제1 루퍼(115)는 제1-1 릴에 감겨있는 강판의 종단과 제1-2 릴에 감겨있는 강판의 종단을 연결하는 동안에도 강판이 배출될 수 있도록 강판을 미리 채워놓으며, 채워놓은 강판을 제1-1 릴에 감겨있는 강판의 종단과 제1-2 릴에 감겨있는 강판의 종단을 연결하는 동안에 배출한다.
전처리모듈(120)은 강판에 묻어있는 도유를 알칼리 탈지액으로 제거하고, 물로 세척하는 기능을 수행한다.
코팅모듈(125)은 강판과 잉크의 인쇄 효율을 향상시키기 위해 케미(chemi)를 박막으로 도장한다.
베이스 코팅/건조모듈(130)은 베이스 도료를 도장하고 건조하는 모듈이며, 제1 냉각모듈(135)은 가열된 강판에 물을 뿌려 강판을 냉각시키는 모듈이다.
디지털 컬러프린터(140)는 강판에 컬러 인쇄를 수행하는 기능을 수행한다. 디지털 컬러프린터에 대해서는 후술하기로 한다.
후처리 코팅/건조모듈(145)은 클리닝 도료를 도장하고 건조하는 모듈이며, 제2 냉각모듈(150)은 가열된 강판에 물을 뿌려 강판을 냉각시키는 모듈이다.
제2 루퍼(155)는 제2 릴에 감겨있는 강판을 빼내는 동안 강판을 임시로 쌓아두는 기능을 수행하며, 제2 릴(Reel)(160)은 인쇄가 완료된 강판을 감아주는 기능을 수행한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 제1 릴은 복수 개의 릴로 구성되며, 복수 개의 릴로 구성된 제1 릴에서 배출되는 강판이 빠른 속도로 이동하면서 디지털 컬러프린터를 통과하는데 이 때 컬럼 자국이 발생하거나 얼라이먼트가 맞지 않아 인쇄 불량이 발생하는 경우가 있다.
도 2는 컬러 인쇄시 컬럼 자국이나 얼라이먼트가 맞지 않아 발생한 인쇄 불량을 도시하고 있다. 컬럼 자국의 경우에는 컬러프린터 헤더간의 전압이 균일하지 못하여 발생하며, 얼라이먼트가 맞지 않는 경우는 일반적으로 설비의 틀어짐 등의 사유로 각 색상의 잉크가 동일 지점에 떨어지지 않아서 발생한다. 이와 같이 본 발명은 컬러프린터로 컬러 인쇄시 발생하는 인쇄 불량을 감지하여 보정하는 방안을 제안한다.
도 3은 본 발명에서 제안하는 디지털 컬러프린터의 헤더를 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 디지털 컬러프린터의 헤더에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 3에 의하면, 강판의 이동방향에 따라 Cyan, Light Cyan, Magnet, Yellow, Light Black, Black 순으로 헤더가 형성되며, 각 헤더는 해당 색상의 잉크를 분사한다. 본 발명은 상술한 바와 같이 Cyan, Light Cyan, Magnet, Yellow, Light Black, Black 순으로 헤더를 배열하여 잉크를 분사한다. 즉, Cyan, Light Cyan, Magnet, Yellow, Light Black, Black 순으로 잉크를 분사해야 색 구현이 가장 효율적이다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 각 색상별 헤더는 Row0, Row1과 같이 2열로 배치되며, 각 열별로 배치된 복수의 노즐은 지그재그 형태로 배치된다. 이와 같이 본 발명에서 제안하는 동일 색상의 잉크는 2열로 배치되며, 특히, 동일 열에 배치된 노즐은 인접 노즐과 동일 선상에 위치하지 않는다. 이외에도 본 발명은 동일 색상의 잉크를 2열로 배치하여 해상도를 조절할 수 있으며, 특정 지점의 해당 색상의 노즐에 막힌 경우에는 해당 색상의 다른 노즐을 이용하여 컬러 인쇄를 진행할 수 있다. 부연하여 설명하면, 하나의 노즐로 제1 해상도를 갖는 컬러 인쇄를 진행할 수 있는 반면, 두 개의 노즐로는 제1 해상도보다 높은 해상도를 갖는 제2 해상도로 인쇄를 진행할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안하는 각 색상별 헤더의 후단에는 LED 모듈이 배치된다. LED 모듈은 노즐을 통해 분사된 잉크가 다른 색상의 잉크가 분사되기 이전에 퍼지지 않도록 하는 기능을 수행한다. 따라서 본 발명과 관련하여 LED 모듈은 각 색상의 잉크가 분사되는 노즐의 후단에 반드시 배치되어야 하며, 배치된 LED 모듈을 이용하여 다른 색상의 잉크가 분사되기 이전에 퍼지지 않도록 한다.
LED 모듈에서 조사되는 LED 파워는 조절이 가능하며, 상대적으로 퍼짐성이 필요한 경우에는 낮은 LED 파워를 조사하며, 상대적으로 퍼짐성이 요구되지 않는 경우에는 높은 LED 파워를 조사한다.
따라서, LED 파워는 단순히 해당 색상의 퍼짐성 여부만을 고려하는 것이 아니라 이후 분사되는 색상의 잉크와의 혼합 여부를 고려하여 판단한다.
이외에도 컬러 인쇄시 특정 색상의 노즐이 막혀 미싱 노즐(Missing Nozzle) 현상이 발생하는데, 미싱 노즐 현상은 노즐이 막혀 잉크가 분사되지 않는 것처럼 보이지만 실제로는 노즐이 완전히 막히지 않고, 노즐 내부의 틈 사이로 잉크의 일부가 떨어지는 경우가 대부분이다. 따라서 본 발명은 노즐이 미싱 노즐 상태인지 판단하며, 미싱 노즐 상태인 경우에는 상대적으로 낮은 LED 파워를 조사하여 옆으로 잉크가 퍼지는 퍼짐성을 좋게 한다. 이와 같이 퍼짐성을 좋게 하면 적은 양의 잉크로도 상대적으로 넓은 부분에 인쇄할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 본 발명은 노즐이 미싱 노즐 상태인지 판단하여 LED 파워를 조절하는 방안을 제안하며, 이를 위해 각 색상이 분사되는 노즐의 후단에 LED 모듈을 배치한다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 인쇄 불량을 검출하는 디지털 컬러프린터를 도시하고 있다. 이하 도 4를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 인쇄 불량을 검출하는 디지털 컬러프린터에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 4에 의하면, 인쇄 불량은 마스터 비전(Master Vision)을 이용한다. 강판에 연속적으로 디지털 컬러프린터 작업이 진행되는 과정 중 기준 이미지 챠트를 인쇄하며, 기준 이미지 챠트는 얼라이먼트 챠트, 컬러 균일성 챠트(Alignment Chart, Color uniformity Chart)를 인쇄하며, 마스터 비전에서 촬영한 인쇄된 이미지 챠트와 등록된 이미지 챠트를 비교하여 디지털 컬러프린터의 인쇄 불량을 감지한다.
도 4에 의하면, 마스터 비전 전단에 UV 모듈을 배치하며, 배치된 UV 모듈은 분사된 잉크를 경화하며, 마스터 비전은 잉크가 경화된 이미지 챠트를 촬영한다.
도 4는 강판의 진행 방향에 따라 Alignment Chart 및 Color uniformity Chart를 인쇄하는 예를 도시하며, 마스터 비전은 디지털 컬러프린터 후단에 설치하여 인쇄된 기준 이미지 챠트를 촬영한다.
본 발명과 관련하여 인쇄 오류를 판단하는 절차는 먼저 Alignment Chart에 의한 인쇄 오류를 먼저 판단 및 보정하며, 이후 Color uniformity Chart에 의한 인쇄 오류를 판단 및 보정한다. 이와 같이 얼라이먼트에 의한 인쇄 오류를 먼저 판단하지 않은 상태에서, 컬러 균일성 챠트에 의한 인쇄 오류를 판단 및 보정하는 경우, 설비의 얼라이먼트가 보정하지 않은 경우에는 다시 컬러 균일성 챠트에 의한 인쇄 오류를 다시 진행해야 하는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 얼라이먼트 챠트를 이용한 인쇄 오류를 먼저 보정한 후 컬러 균일성 챠트를 이용한 인쇄 오류를 보정한다.
따라서, 본 발명은 얼라이먼트 챠트를 이용한 인쇄 오류를 보정하는 경우에는 얼라이먼트 챠트만을 이용할 수 있으나, 컬러 균일성 챠트를 이용한 인쇄 오류를 보정하는 경우에는 얼라이먼트 챠트를 이용한 컬러 보정 절차를 수행하는 것이 바람직하다.
마스터 비전은 촬영한 기준 이미지 챠트를 제어모듈로 전송하며, 제어모듈은 수신한 기준 이미지 챠트(마스트 비전에서 촬영한 인쇄된 기준 이미지 챠트)와 저장된 기준 이미지 챠트를 비교하여 인쇄 불량 여부를 판단한다. 제어모듈은 인쇄 불량이라고 판단되면 인쇄 불량의 유형을 판단하고, 판단된 인쇄 불량의 유형에 따라 인쇄 보정 프로세스를 진행한다.
이와 같이 본 발명은 마스터 비전을 이용하여 인쇄된 기준 이미지 챠트를 촬영하고, 촬영된 기준 이미지 챠트를 이용하여 인쇄 불량 여부를 판단한다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100: 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템
105: 제1 릴(Reel) 110: 조이너(Joiner)
115: 제1 루퍼 120: 전처리모듈
125: 코팅모듈 130: 베이스 코팅/건조모듈
135: 제1 냉각모듈 140: 디지털 컬러프린터
145: 후처리 코팅/건조모듈 150: 제2 냉각모듈
155: 제2 루퍼 160: 제2 릴(Reel)

Claims (8)

  1. 강판에 묻어있는 도유를 알칼리 탈지액으로 제거하고, 물로 세척하는 전처리모듈;
    세척한 강판에 케미를 박막으로 도장하는 코팅모듈;
    케미가 박막으로 도장된 강판에 베이스 도료를 도장하고 코팅하는 베이스 코팅/건조모듈;
    베이스 도료가 도장된 강판을 냉각하는 제1 냉각모듈;
    냉각된 강판에 컬러 인쇄를 수행하는 디지털 컬러프린터;
    강판에 인쇄된 이미지를 촬영하는 마스터 비전;
    이미지 인쇄된 강판에 클리닝 도료를 도장하고 건조하는 후처리 코팅/건조모듈; 및
    클리닝 도료가 도장된 가열된 강판에 물을 뿌려 냉각하는 제2 냉각모듈을 포함함을 특징으로 하는 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 디지털 컬러프린터는,
    동일 색상을 분사하는 복수개의 노즐로 구성된 적어도 2개의 헤더를 포함하며,
    헤더와 인접 헤더 사이에는 광을 조사하는 LED 모듈이 배치됨을 특징으로 하는 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 디지털 컬러프린터로 컬러 인쇄를 지시하는 제어모듈을 포함하며,
    상기 제어모듈은 저장된 기준 이미지 챠트의 컬러 인쇄를 상기 디지털 컬러프린터로 지시함을 특징으로 하는 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제어모듈은,
    상기 마스터 비전으로부터 인쇄된 기준 이미지 챠트를 수신하며,
    수신된 기준 이미지 챠트와 저장된 기준 이미지 챠트를 비교하여 인쇄 불량 여부를 판단함을 특징으로 하는 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제어모듈은,
    수신된 기준 이미지 챠트가 인쇄 불량이라고 판단되면, 판단한 인쇄 불량 유형에 따라 인쇄 불량을 보정하는 인쇄 불량 프로세스를 진행함을 특징으로 하는 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제어모듈은,
    LED 광을 조사하는 LED 모듈의 파워를 제어함을 특징으로 하는 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제어모듈은,
    분사되는 잉크가 상대적으로 넓게 퍼지는 것이 요구되는 경우에는 조사되는 LED 광의 파워를 상대적으로 낮게 제어함을 특징으로 하는 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템.
  8. 제 8항에 있어서, 상기 제어모듈은,
    잉크를 분사는 노즐이 막힘 여부를 판단하며, 노즐이 막히는 미싱 노즐 현상이 발생하면, 조사되는 LED 광의 파워를 상대적으로 낮게 제어함을 특징으로 하는 롤투롤 고속 디지털 컬러강판 시스템.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200069080A (ko) 2018-12-06 2020-06-16 포스코강판 주식회사 잉크젯 프린터를 이용한 도장강판 제조방법
KR20210155869A (ko) 2020-06-16 2021-12-24 대한민국(농촌진흥청장) 보리누룩으로 제조한 창포식초 제조방법 및 이에 의해 제조된 창포식초

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