利用喷墨印刷的涂覆钢板的制造装置的制作方法

本发明涉及一种即使长时间生产也不会发生图像模糊或光反射导致的喷头喷嘴堵塞的利用喷墨印刷的涂覆钢板的制造装置。

背景技术：

表面印刷有花纹的钢板可以分为利用丝网的印刷钢板和利用辊印刷机的印刷钢板等。丝网印刷钢板利用间歇分批式(batchtype)工艺在非卷板的板材(sheet)上进行印刷工艺，辊印刷钢板利用在蚀刻有印刷花纹的辊子上涂抹并涂覆油墨或油漆的方法，花纹转印纸印刷钢板利用将印有花纹的转印纸转印到钢板的方法。

这种现有技术中存在问题。

在丝网方式的情况下，虽然制作过程比较简单，但是需要根据想要印刷的花纹或产品的种类单独制作作为印刷板的网版，从而存在网版的数量根据颜色的数或种类而增加的缺点，因此作业速度缓慢导致生产性降低。

在辊印刷方式的情况下，与丝网方式不同，由于辊印刷方式是连续卷板涂覆方式，因此生产性高，但是由于印刷花纹简单并且难以实现各种花纹，因此难以实现产品设计的多样化。另外，与丝网方式一样，印刷辊的数量也会根据颜色的数量一起增加，因此存在由于生产工艺的复杂导致生产效率降低的缺点。

作为参考，与本发明关联的现有技术有韩国公开专利公报第2018-0021321号。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

因此，本发明的目的在于，提供一种可以利用喷墨印刷提高生产性和印刷质量的涂覆钢板的制造装置。

另外，本发明的另一个目的在于，提供一种即使长时间生产也不会发生图像模糊或光反射导致的喷头喷嘴堵塞的利用喷墨印刷的涂覆钢板的制造装置。

(二)技术方案

根据本发明的一个实施例的涂覆钢板的制造装置，其特征在于，包括：印刷装置，利用喷墨印刷对钢板表面进行印刷，所述印刷装置包括：油墨喷头，将由光固化的油墨排出到钢板的印刷区；光源，设置在所述油墨喷头的下游，向印刷区的油墨照射光；以及屏蔽部件，设置在所述光源的周围，防止从所述钢板反射的光到达所述油墨喷头，所述屏蔽部件在朝向所述钢板的面上沿斜线方向形成有多个凹槽。

(三)有益效果

如上所述，根据本发明，利用喷墨印刷实现连续卷板工艺生产，并且工艺简单、生产速度和效率高，而且可以实现高分辨率的各种花纹和颜色，从而可以得到将计算机数字图像无失真地印刷到钢板上的效果。

尤其，根据本发明，即使在提高印刷高度进行印刷以防止由于钢板的平坦度而损坏喷头的情况下，也可以将印刷速度显著地高速化而不降低图像质量，并且由于没有发生喷头的喷嘴堵塞而延伸使用寿命，因此具有可以长时间印刷生动的图像的效果。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明的一个实施例的涂覆钢板的制造装置的图。

图2是示出根据本发明的一个实施例的涂覆钢板的制造装置中的印刷装置的主要部分的立体图。

图3是图2的剖视图。

图4是图2的仰视图。

图5是用于说明发生图像模糊和喷头的喷嘴堵塞的状态的示意图。

图6是示出根据反射次数的光的强度变化的图表。

图7是示出屏蔽部件的另一个变形例的仰视图。

图8是示出屏蔽部件的又一个变形例的仰视图。

图9是用于比较本发明和现有技术的图像质量的照片。

图10是图9的一部分的放大照片。

具体实施方式

下面，参照示例的附图对本发明进行详细说明。在向每个附图的组件赋予附图标记时，需要留意的是，对于相同的组件，即使在不同的附图中表示，也要尽可能使其具有相同的附图标记。另外，在说明本发明时，当判断相关的已知结构或功能的详细说明可能会混淆本发明的主旨的情况下，将省略对其的详细说明。

图1是示意性地示出根据本发明的一个实施例的涂覆钢板的制造装置的图。

虽然并未在附图中示出，但是钢板在进入印刷工艺之前，可以经过形成涂层的工艺。即，涂覆钢板的制造装置可以包括形成涂层的步骤和利用喷墨印刷在涂层上形成印刷层的步骤。其中，涂覆钢板是指表面形成有涂层或者印刷层的钢板。

涂覆钢板的制造装置可以包括：张力控制装置10，赋予张力以使钢板不弯曲保持平坦的状态；横移控制装置20，防止钢板脱离生产线中央而偏向左右移动；速度控制装置30、40，保持钢板的移动速度以在将油墨滴到钢板时能够准确地滴落到所要求的位置上；以及印刷装置100，将油墨滴落到钢板上以印刷花纹或颜色。

参照附图，从钢板的进入方向可以连续设置张力控制装置10、横移控制装置20、导向辊(deflectorroll)51、浮动辊(dancerroll)53、速度控制装置30、印刷装置100、导向辊52以及速度控制装置40。

张力控制装置10可以调整张紧辊(tensionbridleroll)11、12的速度和接触角，以将钢板保持在设定的张力范围内。张力范围可以被设定成能够使钢板表面的形状平坦并且不会因过度的张力而发生断裂的范围。例如，张力范围可以设定在2～4kgf/mm²的范围内。此时，钢板的张力误差调整在-1～+1％的范围以内，从而可以保持钢板的张力。

2个张紧辊11、12可以相邻地设置。钢板沿着位于进入方向的张紧辊11的上部面进入，并沿着位于排出方向的张紧辊12的下部面排出。其中，可以通过改变任一个张紧辊的上下位置(或者水平位置)来调整施加到钢板上的张力大小。

在张紧辊11、12的下游可以设置用于测量钢板张力的张力测量传感器13。所述张力测量传感器测量钢板的张力并将信号传递到张力控制计14。当测量的钢板张力在设定范围以上时，所述张力控制计将降低钢板张力的操作信号传递到张紧辊，当测量的钢板张力在设定范围以下时，所述张力控制计将提高钢板张力的操作信号传递到张紧辊。

横移控制装置20可以根据横移测量传感器23通知的横移量来旋转或移动转向辊(steeringroll)21、22的轴，所述横移量是指钢板的宽度方向上的中央位置偏离钢板输送线的中央的程度。例如，钢板的横移量可以控制在-1～+1mm的范围以内。

转向辊21、22可以位于张紧辊11、12的下游。

另外，2个转向辊21、22可以相邻地设置。钢板可以沿着相邻的2个辊的上部面输送。其中，可以通过改变任一个转向辊在钢板宽度方向上的位置(或者旋转轴的钢板宽度方向倾斜度)来控制钢板的横移。

在纠偏转向辊21、22的下游可以设置用于测量钢板的横移的横移测量传感器23。所述横移测量传感器测量钢板的横移并将信号传递到横移控制计24。当钢板向右侧横移时，所述横移控制计将向左侧移动钢板的操作信号传递到转向辊，当钢板向左侧横移时，所述横移控制计将向右侧移动钢板的操作信号传递给转向辊。

另外，横移测量传感器23还可以与印刷装置100连接。例如，当钢板的横移程度超过危险范围时，可以使印刷装置100停止操作。

速度控制装置30、40可以调整夹送辊(pinchroll)31、41的旋转速度，以将钢板的移动方向速度保持在设定速度。因为只有恒定地保持钢板的速度，油墨才可以滴落到所需的位置上。例如，钢板的设定速度可以在30mpm～50mpm的范围内选择。此时，钢板的实际移动速度的变量可以控制在-21～+21μm/sec的范围以内。

夹送辊31、41可以由设置在钢板上下的2个辊组成。其中，可以通过改变至少一个夹送辊的旋转速度来调整钢板的移动速度。

另外，夹送辊31、41在固定钢板在宽度方向上运动的同时，可以减少钢板在宽度方向上震动。例如，夹送辊调整钢板的水平方向震动幅度保持在-11～+11μm的范围以内。

并且，夹送辊31、41可以设置在印刷装置100的上游和下游中的至少一侧。附图中示出在印刷装置的上游和下游都设置有夹送辊的例子，但不限于此，例如，夹送辊可以只设置在印刷装置的下游，以拉动钢板并控制速度，或者只设置在印刷装置的上游，推动钢板并控制速度。

导向辊51、52可用于改变钢板的移动方向和角度。例如，可以设置在横移控制装置20和速度控制装置30、40之间以改变钢板的移动方向，并且可以设置在印刷装置100和速度控制装置30、40之间以改变钢板的移动方向。

在浮动辊53与基座之间可以设置减震部件，使得钢板在上下方向上的小范围内移动。因此，浮动辊可以减少钢板的震动，进而可以调节钢板的张力。

具体地，浮动辊53可以减少经过张力控制装置10和横移控制装置20时产生的钢板的震动。例如，浮动辊调整钢板的上下震动幅度保持在-60～+60μm以内。

另一方面，印刷装置100包括：紧贴输送单元120，使钢板在作为油墨滴落位置的喷射区(jettingzone)或印刷区中不弯曲而平坦地展开；以及钢板支撑辊131、132的位置调节单元(未示出)，调节钢板的上下位置。

紧贴输送单元120可以通过真空将钢板紧贴在输送带133上，以使钢板的表面平坦。如上所述，虽然钢板表面的平坦度可以通过张力控制装置10来实现，但是钢板表面上会留有细微的残余波纹。例如，在油墨喷头101和钢板之间的距离为0.5～1.0mm的情况下，当以30～50mpm的速度移动的钢板与油墨喷头碰撞时，印刷装置100可能会损坏。因此，利用单独的紧贴输送单元来去除残余波纹。

钢板支撑辊131、132的位置调节单元用于调节支撑钢板并控制指定的钢板的上下方向位置的钢板支撑辊的上下位置，以使油墨滴落到钢板的准确位置上。例如，钢板支撑辊的位置调节单元调整钢板支撑辊的上下位置，以使钢板的上下振动幅度保持在-60～+60μm以内。

上述的张力控制装置10、横移控制装置20、速度控制装置30、40、印刷装置100的紧贴输送单元120以及钢板支撑辊131、132的位置调节单元等起到提供可通过喷墨印刷在钢板上精密地形成高分辨率数字图像的油墨喷头上的钢板条件的作用。即，在滴落油墨形成图像的喷射区或印刷区中，钢板的宽度方向中央位置需要位于钢板输送线的中央，并且与油墨喷头的距离需要保持设定值。

印刷装置100可以将油墨喷射到在印刷区内移动的钢板上以对钢板表面执行喷墨印刷。

图2是示出根据本发明的一个实施例的涂覆钢板的制造装置中的印刷装置的主要部分的立体图，图3是图2的剖视图，图4是图2的仰视图。

如以上附图所示，根据本发明的一个实施例的涂覆钢板的制造装置包括利用喷墨印刷对钢板表面进行印刷的印刷装置100，所述印刷装置包括：油墨喷头101，将由光固化的油墨排出到钢板1的印刷区；光源103，设置在所述油墨喷头的下游，向印刷区的油墨照射光；以及屏蔽部件150，设置在所述光源的周围，防止从钢板反射的光到达油墨喷头，所述屏蔽部件在朝向钢板的面上沿斜线方向形成有多个凹槽151。

油墨喷头101设置有朝下的多个喷嘴102，并且多个喷嘴在钢板1的宽度方向上以相同间距并排设置。只有将喷嘴以预定间距设置，才可以得到均匀的印刷质量。

另外，油墨喷头101可以在钢板的移动方向上并排设置多个。在钢板1的移动方向上设置的每个油墨喷头可以喷射彼此不同颜色的油墨。例如，沿着钢板的移动方向，从上游可以并排设置喷射青绿色(cyan，c)、洋红色(magenta，m)、黄色(yellow，y)、黑色(black，k)颜色油墨的油墨喷头。

与此同时，可以在钢板1的宽度方向上设置用于喷射具有单一颜色油墨的至少一个油墨喷头101。在油墨喷头的长度足以覆盖钢板宽度的情况下，可以设置一个油墨喷头，但是在油墨喷头的长度小于钢板宽度的情况下，可以在钢板的宽度方向上连接多个油墨喷头来使用。

沿着钢板1的移动方向设置的油墨喷头101可以被设置成喷头的一部分在钢板的移动方向上彼此重叠。此时，在每个油墨喷头中，位于钢板的宽度方向上的最外侧的喷嘴102可以被设置成不在钢板的移动方向上重叠。因此，可以在印刷区的钢板的宽度方向整个区域中实现不间断且均匀的印刷。

此外，印刷装置100可以包括能够持续无气泡地供应油墨的油墨供应装置(未示出)。所述油墨供应装置可以被设置成与油墨喷头101连接以向喷嘴102供应油墨，并可拆卸地与油墨喷头结合以在油墨不足的情况下进行更换。

油墨可以使用可由光固化的油墨。

可以使用紫外线(uv)光作为从光源103照射的光，对油墨进行固化。

喷射在钢板1上的墨滴(droplet)2可能会随着时间的经过持续扩散，并且墨滴的大小越大印刷图像的分辨率就越低。因此，光源103可以固化油墨，以使油墨不会扩散到适当的扩散量以上。

这种光源103可以设置在油墨喷头101的下游。例如，可以在负责一个颜色的油墨喷头的下游设置光源，此时可以沿着钢板的移动方向依次设置c颜色的油墨喷头、光源、m颜色的油墨喷头、光源、y颜色的油墨喷头、光源、k颜色的油墨喷头以及光源。

油墨喷头101之间的距离和光源103之间的距离以及相邻的油墨喷头和光源之间的距离可以是恒定的。因此，可以使每个颜色固化的程度均匀。

印刷装置100可以进一步包括用于固定油墨喷头101和光源103的基架105。

基架105可以将多个油墨喷头101和多个光源103结合成一个单元。例如，基架可以在钢板1的移动方向上延伸，以结合多个油墨喷头和多个光源。

虽然一个基架105可以将油墨喷头101和光源103结合成一个单元，但不同与此，也可以根据颜色设置多个基架。

基架105可以设置有容纳油墨喷头101的开口106和用于光源103的开口104。

钢板1和油墨喷头101的喷嘴102之间的距离是可以调整的，并且钢板和喷嘴之间的距离越短印刷质量越好，但由于用作印刷材料的钢板的强度和固有平坦度等约束条件，实际上钢板和喷嘴之间的距离不能无限小。

例如，当钢板1和油墨喷头101的喷嘴102之间的距离约小于0.5mm时，钢板可能与油墨喷头碰撞，从而损坏印刷装置100。由于钢板并不完全是平面而包括细微的波纹，因此钢板和喷嘴之间需要有安全距离。

图5是用于说明发生图像模糊和喷头喷嘴堵塞的状态的示意图。

例如，如图5所示，当钢板1和油墨喷头101的喷嘴102之间的距离约为3mm时进行喷墨印刷的情况下，由光源103照射的光会从钢板的表面反射并散射，而这样散射的反射光会到达油墨喷头的喷嘴。

其中，钢板表面上的平均反射率约为87％，而部分产品具有如镜子般的表面，因此其反射率达到95％。

从钢板1表面反射的光的强度会减弱，但会到达油墨喷头101附近，使掉落中的墨滴2提前固化，从而阻碍油墨的扩散。因此，滴落到钢板上的油墨在没有充分扩散的情况下固化，导致印刷出模糊的图像。

尤其，从钢板1的表面反射并散射的反射光中的一部分会照射到油墨喷头101的喷嘴102上，使得排出结束后凝聚在喷嘴上的油墨固化。之后，固化的油墨会导致喷嘴堵塞，使油墨不能顺畅地流出，从而会对印刷质量产生不良影响。例如，因喷嘴堵塞的部分没有喷射油墨，可能会在印刷的图像上形成条纹。

因此，根据本发明的一个实施例的涂覆钢板的制造装置的特征在于，印刷装置100包括用于防止从钢板反射的光到达油墨喷头的屏蔽部件150，以能够在确保钢板1和油墨喷头101的喷嘴102之间的安全距离的情况下，即使钢板和喷嘴之间的距离约为3mm以上，也不会在进行印刷时发生图像模糊和喷头的喷嘴堵塞。

屏蔽部件150在朝向钢板1的面上沿相对于钢板移动方向的斜线方向形成有多个凹槽151。另外，屏蔽部件可以由能够吸收反射光的材料制成，或者涂覆有黑色或类似于黑色的涂料，具体地，例如，可以在诸如铝的金属材料上涂覆阳极氧化层。

这种屏蔽部件150可以一体地形成在基架105上，或者也可以单独制造后使用任意的固定件(例如固定螺丝等)结合或组装到基架上。

屏蔽部件150上形成的凹槽151的槽壁优选形成约90度角，即，相对于钢板1的表面成直角，但不限于此，例如，可以根据随着光源103的照射角和材料表面的粗糙度变化而改变的反射角而具有任意的角度。

如上所述，使反射光在屏蔽部件150内的反射次数最大化以在凹槽151内部反射，从而可以降低流出屏蔽部件的光的强度。

另一方面，由于屏蔽部件150的凹槽151具有向斜线方向延伸的结构，反射光向上游侧，即，朝向油墨喷头101侧反复进行内部反射，因此反射光可能流出凹槽。为了防止这种情况，可以在每个凹槽中的向上游侧的油墨喷头开放的端部进一步形成横穿凹槽的阻断壁152。因此，屏蔽部件的每个凹槽可以将反射光锁在其内部，从而可以进行更多的内部反射次数。

图6是示出根据反射次数的光的强度变化的图表。

如图所示，在屏蔽部件150由未进行涂覆(裸露(bare)状态)的铝构成的情况下，当内部反射次数达到30次时，反射光的强度大约降低为8％左右，因此，优选将凹槽151设计成可以在屏蔽部件的凹槽内发生30次以上内部反射的深度。

并且，凹槽151的数量可以设定成使反射光具有即使在钢板的印刷时间期间(约100分钟，以50mpm为基准)持续接触油墨喷头101的喷嘴102也不会引发油墨固化的强度。

例如，在考虑安全系数的情况下，即使照射300分钟也不会引起喷头的喷嘴堵塞的反射光的强度是初始强度的0.00006％，此时，假设内部反射的次数是88次，则在考虑到凹槽内的内部反射次数的情况下，作为屏蔽部件150的设计变量的凹槽151的深度和数量可以根据印刷高度和钢板表面的最小反射角来改变。

图7是示出屏蔽部件的另一个变形例的仰视图。

图7所示的屏蔽部件150在朝向钢板1的面上沿相对于钢板移动方向的斜线方向形成有多个凹槽151，并且多个凹槽具有从中间弯曲的形状。因此，可以在光源103两侧设置大致v字形状的多个凹槽。

如上所述，多个凹槽151形成为从中间弯曲的形状时，可以具有仅在屏蔽部件150的一侧前端侧设置凹槽内阻断壁152的优点。

首先，从中间弯曲的凹槽151使反射光以最大的反射次数在内部反射，从而可以降低流出屏蔽部件150的光的强度。

尤其，由于这些凹槽151具有向弯曲的斜线方向延伸的结构，从而使反射光主要向下游侧，即，朝向光源103侧或者其下游反复进行内部反射，此时，即使反射光流出凹槽，由于其朝向光源侧或者其下游流出，因此可以显著地降低反射光到达油墨喷头101的可能性。

其中，凹槽151内的上游侧通过阻断壁152阻止反射光的排出。

图8是示出屏蔽部件的又一个变形例的仰视图。

图8所示的屏蔽部件150在朝向钢板1的面上沿相对于钢板移动方向的斜线方向形成有多个凹槽151，并且在每个凹槽内形成有横穿凹槽的多个隔板153。因此，可以设置大致斜线方向的格子形状的多个凹槽。

如上所述，多个凹槽151形成为斜线方向的格子形状时，不需要在凹槽内形成单独的阻断壁。

另外，每个凹槽151的槽壁或隔板153上设置有从墙面突出的突出面154，从而可以在每个凹槽内形成至少2个空间层。图8示出形成有三个空间层的示例的放大剖视图。

具有多个空间层的这种凹槽151可以在制造屏蔽部件150时成型或通过机械加工来形成。或者，可以堆叠具有相当于凹槽的孔或槽的多个薄板部件，从而形成具有多个空间层的凹槽。

如上所述，在内部具有多个空间层的凹槽151中，使反射光以最大的反射次数在内部反射，从而可以降低流出屏蔽部件的光的强度。

尤其，由于这些凹槽151具有形成有多个空间层和突出面154的内部结构，可以将反射光锁在其内部并进行更多的内部反射次数，因此反射光无法从凹槽流出，从而可以显著地降低到达油墨喷头101的可能性。

为了确认根据本发明的一个实施例的涂覆钢板的制造装置的印刷装置100中屏蔽部件150对图像质量的影响，通过改变印刷高度对安装有屏蔽部件的本发明的实施例和没有屏蔽部件的现有技术的比较例进行了测试。

印刷是以50mpm的钢板速度和20khz的油墨喷射速度以及600dpi的分辨率的印刷条件进行的，并且印刷高度，即，钢板和油墨喷头101的喷嘴102之间的距离分为0.5mm、1mm、2mm、3mm。

[表1]

根据现有技术在钢板上印刷的情况下，在推荐的印刷高度，即，钢板1和油墨喷头101的喷嘴102之间的距离在1mm以内时没有发生喷头的喷嘴堵塞，但是超过1mm时会发生喷嘴堵塞从而导致图像质量的不良。

另一方面，诸如根据本发明的一个实施例的涂覆钢板的制造装置，在印刷装置100上安装屏蔽部件150来进行印刷时，即使在3mm的印刷高度上进行印刷，期间也没有发生喷头的喷嘴堵塞。

因此，可以确认，即使在因钢板本身带有的平坦度等约束条件，而不得已增加印刷高度，即，钢板1和油墨喷头101的喷嘴102之间距离的情况下，根据本发明在印刷时不会发生喷头的喷嘴堵塞，从而可以在防止钢板的不良的平坦度损坏喷头的同时，长时间印刷生动的图像。

图9是用于比较本发明和现有技术的图像质量的照片，图10是图9的一部分的放大照片。

图9和图10示出了当印刷高度，即，钢板1和油墨喷头101的喷嘴102之间距离为3mm时，本发明和现有技术的利用喷墨印刷的涂覆钢板中的图像质量。

可以确认，在安装有屏蔽部件150的本发明的实施例中，即使印刷高度为3mm时也能实现生动且深色的图像，相反在没有屏蔽部件的现有技术的比较例中，印刷高度为3mm时会印刷出模糊的图像。尤其，现有技术的比较例示出了反射光使掉落中的墨滴提前固化，从而阻碍了油墨的扩散并印刷出模糊图像的例子。

如上所述，根据本发明，可以利用喷墨印刷对钢板连续印刷数字图像，从而实现连续卷板工艺生产，并且在提高印刷高度进行印刷以防止因钢板的平坦度而损坏喷头的情况下，也可以将印刷速度显著地高速化而不降低图像质量，并且由于没有发生喷头的喷嘴堵塞而延长了使用寿命，从而具有可长时间印刷生动的图像的效果。

以上的说明仅仅示例性地说明了本发明的技术思想，本发明所属技术领域的普通技术人员可以在不脱离本发明的本质特性的范围内进行各种修改和变形。因此，本说明书和附图中示出的实施例不是用于限制本发明的技术思想，而是用于进行说明，本发明的技术思想的范围不限于这些实施例。本发明的保护范围应由权利要求书解释，并且与其同等范围内的所有技术思想应被解释为包括在本发明的权利范围内。

工业实用性

本发明适用于利用喷墨印刷的涂覆钢板的制造。