KR101474129B1 - 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치에 관한 것으로, 인쇄 필름을 비접촉식으로 이송 및 방향 전환을 안내하여 인쇄 필름의 품질의 향상 및 유지함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치는, 공정에서 요구하는 인쇄 필름(1)의 필요경로를 따라 설치되며, 공기를 흡입하는 다수의 흡입구(12)와 압축공기를 분사하는 토출구(11)가 구비된 이송대와;
상기 이송대와 상기 인쇄 필름 사이의 공기를 상기 이송대의 흡입구를 통해 회수하여 상기 인쇄 필름을 상기 이송대쪽으로 당기는 힘을 발생하는 한편 압축공기를 상기 이송대의 토출구를 통해 공급하여 상기 인쇄 필름을 상기 이송대로부터 이격시키는 힘을 발생함으로써 상기 이송대와 상기 인쇄 필름 사이에 공기층을 형성하여 상기 인쇄 필름가 상기 이송대의 표면으로부터 이격시킨 상태로 이송되도록 하는 압축공기 공급수단(20) 및 공기 흡입수단(30)을 포함하며, 상기 압축공기 공급수단은, 공기를 압축하여 압송하는 공기 압축기, 상기 공기 압축기에 의해 공급되는 압축공기를 상기 토출구로 이송하는 압축공기 공급관, 상기 공기 압축기에 의해 분사되는 압축공기의 압력을 조정하는 압축공기 레귤레이터를 포함하고, 상기 공기 흡입수단은 상기 이송대의 흡입구와 연결되는 공기 흡입관, 상기 공기 흡입관을 통해 공기를 강제 흡입하는 진공 흡입기, 상기 공기 흡입관의 개도를 조정하여 흡입 공기의 양을 조정하는 흡기 댐퍼를 포함하되, 상기 이송대는 상기 흡입구와 토출구가 교대로 반복하도록 형성되어 상기 인쇄 필름을 당기는 힘과 압축공기의 토출압력에 의해 상기 이송대와 상기 인쇄 필름 사이의 모든 곳에 균일한 공기층을 형성함으로써 상기 인쇄 필름이 모든 곳에서 상기 이송대와 균일한 간격을 유지한 상태로 이송되도록 한다.

Description

롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치{FILM GUIDE UNIT USING COMPRESSED AIR OF ROLL TO ROLL PRINT SYSTEM}

본 발명은 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인쇄 필름을 비접촉식으로 이송 및 방향 전환을 안내하여 인쇄 필름의 품질의 향상 및 유지할 수 있는 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치에 관한 것이다.

최근에 각광받고 있는 기술 중 하나인 인쇄전자(Printed Electronics)는 프린팅 공정기법으로 만들어진 전자소자 혹은 전자제품을 의미하는데, 통상 저가의 기판 위에서 자동화된 공정으로 인쇄되는 소자를 말한다.

이와 같은 인쇄전자 기술은 기존에는 진공 환경에서 노광, 증착, 식각, 현상, 세정 등의 복잡한 단계를 거쳐 회로를 형성하는 반도체 공법이나 PCB제조 공법과는 달리 기판 위에 직접 회로를 인쇄하는 방식을 따르고 있으므로 전체공정을 획기적으로 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 각 처리 단계에서 사용되던 화학약품을 사용할 필요가 없어 친환경적이고, 필요한 양만큼을 인쇄가 가능하여 기존의 공법에 비해 재료의 소모가 적다는 이점이 있다.

또한, 인쇄전자 기술은 진공이 아닌 대기 중에서 수행되는 기술이어서 생산장비의 단가를 획기적으로 줄일 수 있고, 롤투롤 공법으로 연속작업이 가능하여 기존의 반도체나 PCB와 같은 제조공법에 비해 최대 1/1000 수준으로 생산단가를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

그러나 이러한 장점에도 불구하고, 롤투롤 공법은 그 특성상 최대 60m/min의 속도로 연속적으로 이송되면서 인쇄 또는 코팅이 이루어지고 기판 또한 그 두께가 100미크론 이하의 유연한 필름 형태이므로, 다층인쇄가 일반적인 인쇄특성상 다수회의 인쇄공정을 거치는 과정에서 필름이 정상적으로 이송되지 못하면서 인쇄 층간 정렬도가 불량해지는 문제가 발생되고, 또한, 인쇄 필름이 롤러와 접촉된 상태로 이송(방향 변경)되기 때문에 롤러에 의한 스크래치가 발생됨으로써 인쇄 필름의 품질이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 롤러는 인쇄 필름의 표면 접촉에 의한 이송(방향 변경)만이 가능할 뿐이며, 즉, 변경을 요하는 방향에 롤러가 위치하여 필름이 롤러의 표면을 따라 접촉하며 이송하여야 한다. 이때, 인쇄면의 롤러 접촉으로 인쇄되지 않은 면만을 롤러에 접촉하여 이송이 가능하기 때문에 인쇄 잉크가 건조되기 전까지는 필름의 한쪽 면만을 사용하여 방향을 전환할 수 있는 문제점이 있다.

등록특허 제10-1215540호 등록특허 제10-1213529호 공개특허 제10-2012-0070743호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인쇄 후 잉크가 건조되지 않은 필름을 비접촉식으로 이송 및 방향 전환을 안내하여 인쇄 필름과 이송 안내 수단(롤러 등)간의 접촉으로 인한 인쇄의 품질 저하를 방지할 수 있는 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 인쇄 필름의 인쇄 후 이송 경로 구간에서 인쇄 필름의 장력을 조정 및 유지하려는데 있다.

본 발명에 의한 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치는, 압축공기를 분사하는 다수의 토출구와 흡입구가 구비되며, 인쇄 필름의 이송경로를 따라 설치되는 이송대와; 상기 흡입구를 통해 공기를 흡입하여 상기 이송대와 상기 인쇄 필름 사이에 장력을 형성하는 공기 흡입수단 및 흡착으로 인한 인쇄필름의 손상을 방지하는 공기층을 형성하는 압축공기를 분사하는 압축공기 공급수단을 포함하며, 상기 공기 흡입수단은 상기 이송대의 흡입구와 연결되는 공기 흡입관, 상기 공기 흡입관을 통해 공기를 강제 흡입하는 진공 흡입기, 상기 공기 흡입관의 개도를 조정하여 흡입 공기의 양을 조정하는 흡기 댐퍼를 포함하고, 상기 압축공기 공급수단은, 공기를 압축하여 압송하는 공기 압축기, 상기 공기 압축기에 의해 공급되는 압축공기를 상기 토출구로 이송하는 압축공기 공급관, 상기 공기 압축기에 의해 분사되는 압축공기의 압력을 조정하는 압축공기 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 이송대의 토출구는 압축공기의 와류를 유도하는 와류안내홈이 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치에 의하면, 공기의 흡입을 이용하여 이송대와 필름간의 장력을 유지하면서 인쇄 필름의 이송을 안내함으로써 필름에 인쇄된 표면과의 접촉을 없애 인쇄 품질을 양호하게 유지하고 제품의 신뢰성을 향상할 수 있다. 특히, 인쇄 필름을 이송대에 의한 방향 전환 경로로 유도하여 곡선구간의 형태(외향 곡선, 내향 곡선 등)에 따른 인쇄 필름의 경로 이탈을 막을 수 있으며, 공기의 흡입과 분사로 인쇄 필름이 이송대에서 멀어지거나 가까워지지 않고 항상 일정한 간격을 두고 이격된 상태로 이송되도록 함으로써 인쇄 품질을 향상할 수 있다.

그리고, 인쇄 필름의 이송 경로의 전 구간에서 인쇄 필름의 장력을 유지하여 인쇄 필름을 팽팽한 상태로 이송함으로써 역시 인쇄 품질을 양호하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치의 개념도.
도 2와 도 3은 각각 본 발명에 의한 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치에 적용된 이송대의 배열 상태 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치에 적용된 토출구와 흡입구의 패턴을 보인 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치에 적용된 토출구의 확대도.

도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치는, 인쇄 필름(1)의 이송 경로를 제공하는 이송대(10), 압축공기를 통해 이송대(10)에 인쇄 필름(1)을 지지하는 공기층을 형성하는 압축공기 공급수단(20) 및 공기 흡입수단(30)을 포함하여 구성된다.

본 발명은 장력을 가지고 이송되는 인쇄 필름(1)의 이송 특히 경로를 변경하는 데에 매우 유용한 것으로, 공기흡입을 통해 생성된 장력(당기는 힘)으로 인쇄 필름(1)을 이송대(10)의 경로와 동일한 경로로 이동하도록 유도하는 것이며, 압축공기에 의한 비접촉식으로 인쇄 필름(1)의 손상 방지와 인쇄면의 이송대 접촉을 방지한다.

본 발명은 목적 상 인쇄 필름(1)의 이송시의 방향 전환에 매우 효과적이다.

압축공기에 의한 필름의 장력 관계는 장력과 이송속도 , 필름의 면적 등에 따라 공기흡입량과 압축공기의 분사량을 조절하며 이는 인쇄 필름(1)의 이송경로에 따라 이송대(10)와 떨어지는 방향으로 힘을 받는 구간의 경우 흡입량의 비율이 증가하고 이송대(10)와 붙는 방향으로 힘을 받는 구간의 경우 압축공기의 비율이 증가한다.

이송대(10)는 일정 두께와 폭을 갖도록 구성되며 압축공기를 인쇄 필름(1)쪽으로 분사하도록 하는 토출구(11), 인쇄 필름(1)과의 사이에 있는 공기를 흡입하도록 하는 흡입구(12)가 구비된다. 토출구(11)와 흡입구(12)는 각각 다수개가 갖추어지되, 균등한 간격을 두고 교대로 반복 배치됨으로써 모든 영역에서 인쇄 필름(1)의 안정적인 이송을 유도한다.

토출구(11)와 흡입구(12)의 크기와 간격 및 패턴은 공정의 속도와 필요 장력, 인쇄 범위 등에 따라 다양하게 변경 가능하다. 도 4는 토출구(11)(파란색)와 흡입구(12)(붉은색)의 패턴을 보인 예시도이다.

도 5에서 보이는 것처럼, 이송대(10)의 토출구(11)는, 압축공기가 와류를 형성하면서 토출되도록 벽면에 나선형의 와류안내홈(11a)이 구비된다.

와류안내홈(11a)은 토출구(11)에 전체적으로 형성될 수도 있고, 토출 단부으로부터 일정 구간에만 형성될 수도 있다.

이와 같은 와류안내홈(11a)에 따르면 압축공기가 와류안내홈(11a)을 따라 와류 형태로 분사되어 압축스프링과 같은 효과를 도출함으로써 인쇄 필름(1)을 안정적으로 유도할 수 있다.

이송대(10)는 인쇄 필름(1)의 이송 경로를 제공하는 것이므로 예를 들어 도 2와 도 3에서 보이는 것처럼, 인쇄 필름(1)의 롤투롤 인쇄 공정에서 요구하는 다양한 형태(곡선구간, 곡선구간과 직선구간의 조합 등)로 설치될 수 있다.

압축공기 공급수단(20)과 공기 흡입수단(30)은 압축공기를 통해 이송대(10) 위에 공기층을 형성하며, 이 공기층을 통해 인쇄 필름(1)이 이송대(10)에 비접촉식으로 이송하도록 함과 아울러 인쇄 필름(1)의 장력 조정도 가능하다.

압축공기 공급수단(20)은 공기 흡입수단(30)에 의한 공기 흡입시 발생될 수 있는 현상[인쇄 필름(1)이 흡입구(12)에 빨려 들어가는 현상, 인쇄 필름(1)이 이송대(10)의 표면에 접촉되는 현상]을 방지하기 위한 부가 구성이며, 공기를 압축하여 압송하는 공기 압축기, 상기 공기 압축기에 의해 공급되는 압축공기를 토출구(11)로 이송하는 압축공기 공급관, 상기 공기 압축기에 의해 분사되는 압축공기의 압력을 조정하는 압축공기 레귤레이터(regulator)를 포함한다.

다수의 토출구(11)에 연결된 압축공기 공급관은 하나 또는 소수의 매니폴드를 통해 공기 압축기와 연결된다.

상기 공기 압축기, 압축공기 공급관은 공지의 모든 제품의 사용이 가능하므로 구체적인 설명을 생략하며, 또한, 압축공기의 토출압력, 토출량은 필름의 장력 등에 따라 달라질 수 있으므로 구체적인 수치로 한정하지 않는다.

상기 압축공기 레귤레이터는, 토출구(11)를 통해 토출되는 압축공기의 토출압력과 토출량을 조정한다.

압축공기의 토출량은 흡입 공기의 흡입량과 관련있는 것이므로 흡입 공기의 흡입량과 함께 조정된다.

한편, 상기 압축공기 공급수단은, 이송대(10)의 토출구(11)에 공급되는 압축공기의 온도를 조정하는 온도조절기가 포함될 수 있다. 상기 온도조절기는 예를 들어 전원을 공급받아 발열하여 압축공기의 온도를 조절하는 것이며 상기 압축공기 공급관에 감기는 방식 등이 가능하다.

온도 조절은 인쇄 후 완전 건조 되기 전까지 인쇄 표면의 잉크의 계면에너지 조절에 의한 인쇄 효율을 높이기 위한 목적(계면 에너지가 변하게 되면 물방울이 맺히는 모양등에 영향을 준다)이 있으며 , 인쇄된 잉크의 솔밴트 특성에 따라 건조를 돕기 위한 예열의 기능 역시 포함하고, 온도는 인쇄 잉크와 필름의 종류에 따라 상온 ~ 100도(섭씨) 까지로 할 수 있다.

상기 공기 흡입수단은 이송대(10)의 흡입구(12)와 연결되는 공기 흡입관, 상기 공기 흡입관을 통해 이송대(10)와 인쇄 필름(1) 사이에 있는 공기를 강제로 흡입하는 진공 흡입기로 구성되며, 부가적으로 흡입 공기의 양을 조정하는 흡기 댐퍼가 포함된다.

다수의 흡입구(12)에 연결된 다수의 공기 흡입관은 하나 또는 소수의 매니폴드를 통해 합쳐질 수 있다

흡기된 공기는 비순환 방식으로 대기중으로 배출하거나 별도의 공조를 통해 외부로 배출된다. 흡입량은 압축공기의 토출량, 인쇄 필름의 장력 등에 따라 달라지므로 구체적인 수치로 한정하지는 않는다.

상기 압축공기 레귤레이터와 흡기 댐퍼는 관리자의 수작업에 의해 조정될 수도 있고, 컨트롤러에 의해 자동 조정될 수도 있다. 후자의 경우 예를 들어 인쇄 필름(1)의 장력 등을 기준으로 하여 압축공기의 토출량과 흡입량을 데이터베이스로 구축하고, 관리자가 데이터베이스에서 선택하는 사양에 맞도록 컨트롤러가 상기 압축공기 레귤레이터와 흡기댐퍼를 조정하는 방법이 가능하다.

본 발명에 의한 롤투롤 인쇄 장치의 인쇄 필름 이송 안내 방법은 다음과 같다.

압축공기 공급수단(20)에 의해 생성된 압축공기는 토출구(11)를 통해 이송대(10)의 이송 경로에 토출되고, 토출된 압축공기는 토출구(11) 주변의 흡입구(12)를 통해 흡입된다.

이와 같이 다수의 흡입구(12)를 통해 공기를 흡입하여 인쇄 필름(1)을 이송대(10)쪽으로 당기는 힘을 발생하고 또한 토출구(11)를 매개로 하여 압축공기를 토출하여 인쇄 필름(1)이 이송대(10)의 표면에 접촉하지 않도록 하며, 인쇄 필름(1)은 이 장력(당기는 힘)과 압축공기의 분사로 생성된 공기층을 통해 이송대(10)로부터 일정 간격을 두고 이격된 상태로 이송(방향 변경 등)된다.

즉, 인쇄 필름(1)은 이송대(10)를 따라 이송(방향 변경 등)하지만, 이송대(10) 및 기타 물리적 구조물과 접촉되지 않으므로 인쇄된 잉크가 건조되지 않은 인쇄면의 접촉으로 인한 인쇄 품질 저하가 발생되지 않는다.

또한, 압축공기가 와류안내홈(11a)을 따라 와류 형태로 토출되어 완충 기능을 하게 되어 인쇄 필름(1)의 이송 중에 인쇄 필름(1)에 꺽임 등이 발생되지 않는다.

또한, 압축공기의 토출량과 흡입량의 조절을 통해 인쇄 필름(1)의 장력을 적정 장력으로 유지함으로써 인쇄 필름(1)의 품질 및 인쇄 필름(1)에 인쇄된 인쇄물의 품질도 양호하게 유지할 수 있다.

1 : 인쇄 필름,
10 : 이송대, 11 : 토출구
12 : 흡입구, 20 : 압축공기 공급수단
30 : 공기 흡입수단,

Claims (3)

1. 공정에서 요구하는 인쇄 필름(1)의 필요경로를 따라 설치되며, 공기를 흡입하는 다수의 흡입구(12)와 압축공기를 분사하는 토출구(11)가 구비된 이송대와;
   상기 이송대와 상기 인쇄 필름 사이의 공기를 상기 이송대의 흡입구를 통해 회수하여 상기 인쇄 필름을 상기 이송대쪽으로 당기는 힘을 발생하는 한편 압축공기를 상기 이송대의 토출구를 통해 공급하여 상기 인쇄 필름을 상기 이송대로부터 이격시키는 힘을 발생함으로써 상기 이송대와 상기 인쇄 필름 사이에 공기층을 형성하여 상기 인쇄 필름가 상기 이송대의 표면으로부터 이격시킨 상태로 이송되도록 하는 압축공기 공급수단(20) 및 공기 흡입수단(30)을 포함하며,
   상기 압축공기 공급수단은, 공기를 압축하여 압송하는 공기 압축기, 상기 공기 압축기에 의해 공급되는 압축공기를 상기 토출구로 이송하는 압축공기 공급관, 상기 공기 압축기에 의해 분사되는 압축공기의 압력을 조정하는 압축공기 레귤레이터를 포함하고,
   상기 공기 흡입수단은 상기 이송대의 흡입구와 연결되는 공기 흡입관, 상기 공기 흡입관을 통해 공기를 강제 흡입하는 진공 흡입기, 상기 공기 흡입관의 개도를 조정하여 흡입 공기의 양을 조정하는 흡기 댐퍼를 포함하되,
   상기 이송대는 상기 흡입구와 토출구가 교대로 반복하도록 형성되어 상기 인쇄 필름을 당기는 힘과 압축공기의 토출압력에 의해 상기 이송대와 상기 인쇄 필름 사이의 모든 곳에 균일한 공기층을 형성함으로써 상기 인쇄 필름이 모든 곳에서 상기 이송대와 균일한 간격을 유지한 상태로 이송되도록 하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 이송대의 토출구는, 압축공기가 와류를 형성하면서 토출되도록 벽면에 와류안내홈(11a)이 포함되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 압축공기 공급수단은, 상기 이송대의 토출구에 공급되는 압축공기의 온도를 조정하는 온도조절기가 포함되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄 장치에서의 공기의 분사와 흡입을 이용한 필름 유도 장치.

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