Flora Digital, 인쇄에 Renishaw 옵티컬 엔코더 채택
배경
사람 눈의 최대 해상도는 어느 정도일까요? 여기에는 가시 거리, 조명 조건, 눈 건강 등 다양한 요인이 영향을 미칩니다. 일반적으로 건강한 사람의 경우 정상 판독 거리(250 mm)에서 눈의 최대 해상도는 350 DPI 또는 73 µm(1 arc min)입니다. 향후 인쇄 기술의 발전에 관계없이 육안으로 구분 가능한 물리적 한계가 존재하며 400 DPI 이상의 인쇄 해상도는 대부분의 경우 육안으로 구분이 불가능합니다. 1000 DPI 이상 높은 해상도의 주된 이점은 예를 들어 CMYK(cyan-magenta-yellow-black) 하프토닝을 통한 색상 렌더링입니다. 프린터 해상도가 증가하면서 프린터 속도와 처리량이 주요 차별화 요인이 되었습니다.
Flora Digital은 상업용 인쇄 산업에 필요한 다양한 형식의 잉크젯 전문 기술을 보유하고 있는 Shenzhen Runtianzhi Digital Equipment Co Ltd(SRDEC)의 브랜드명입니다. Flora Digital 프린터에는 고가의 구성 요소를 활용하여 첨단 성능을 제공하는 자외선(UV) 잉크젯 프린터가 포함됩니다. Flora Digital 프린터는 초창기부터 최고 수준의 인쇄 성능을 보장하기 위해 Renishaw의 RGH41 엔코더를 여러 축에 사용해 왔습니다. 상업용 프린터는 프린트 헤드, 여러 축의 리니어 모터와 로터리 모터, 모션 제어 시스템 및 모재 이송 시스템으로 구성됩니다.
Flora Digital UV 프린터는 마이크로 압전 기술 기반의 드롭 온 디맨드(DOD) 잉크젯 헤드를 사용합니다. 각 프린트 헤드 노즐 뒤에 있는 잉크 탱크에서 압전 세라믹 구성 요소의 형태를 변경하고, 적절한 전하를 적용함하여 노즐로 들어오고 나가는 잉크의 양을 정확하게 제어할 수 있습니다. 이렇게 하면 프린트 헤드가 양질의 컬러 인쇄에 필요한 정밀하게 제어된 다양한 크기의 잉크 방울을 분사할 수 있습니다. 잉크가 모재로 전달되면 UV 광선을 사용하여 각 레이어를 차례로 건조 및 응고시킵니다.
과제
프린터의 품질은 명확하게 판단할 수 있습니다. 프린터 성능이 낮으면 일반적으로 인쇄된 이미지에 줄무늬가 생기고, 스티치 오류가 발생하며 색상이 흐릿해지는 현상이 나타납니다. 주된 이유는 프린트 헤드 성능, 잉크 품질, 모터 및 모션 제어 시스템 성능입니다. 모션 제어 관점에서 엔코더 정확도가 무엇보다 중요합니다. 엔코더 오차(주기 오차)가 너무 크면 위치 제어 정확도에 영향을 미쳐 리니어 모터의 속도와 안정성이 저하됩니다. 엔코더 오차가 발생하면 모션 추종 오차의 정도가 증가하여 프린트 헤드가 부드럽게 움직이지 않습니다.
잉크젯 프린트 헤드와 캐리지는 프린터 시스템에서 가장 중요한 요소입니다. 기계식 변속 및 모션 제어기와 같은 다른 구성 요소도 중요한 역할을 합니다. SRDEC 프로젝트 디렉터, Sunny Yu는 다음과 같이 설명합니다. “인쇄 장비의 속도와 처리량은 프린트 헤드의 최대 토출 주파수에 실제로 영향을 받습니다. 예를 들어 고급 잉크젯의 작동 주파수는 30 kHz입니다. 토출 주파수가 높을수록 인쇄 실행 속도가 빠르고 전체 처리량이 향상된다는 점에서 명확한 이점입니다. 그러나 프린트 헤드의 위치는 토출 반응과 보조를 맞추어야 합니다. 이를 위해 독자적인 컨트롤러 하드웨어 개발로 시간당 315제곱미터의 최대 인쇄 속도(2 PASS 모드)를 제공할 수 있는 리니어 모터가 적용되었습니다."
이러한 유형의 역동적인 모션에는 반응도가 높은 리니어 모터가 필수적입니다. 컨트롤러에서 '동작' 신호가 수신되면 모터가 빠른 속도와 높은 가속으로 반응해야 합니다. 이는 프린트 헤드가 적정 시점에서 올바른 위치에 잉크를 분사하도록 하기 위해서입니다. 기계식 변속을 훨씬 능가하는 고품질의 인쇄 모션에 필요한 빠른 반응은 리니어 모터만 제공할 수 있습니다. 엔코더의 역할은 리니어 모터의 움직임을 항상 정밀하게 추적하는 것입니다.
“인쇄소 환경은 매우 집약적입니다. 유지보수를 위한 가동 중단은 항상 경제적인 손실로 이어집니다. Renishaw의 RGH41 엔코더 시스템은 뛰어난 성능, 빠른 축 속도와 안정성을 제공합니다.
Shenzhen Runtianzhi Digital Equipment Co Ltd(중국)
솔루션
Renishaw의 RGH41 시리즈 엔코더는 상업용 인쇄 장비의 현재 요구 사항을 충족하는 데 필요한 15 m/s(엔코더 분해능에 따라 다름)의 높은 최대 작동 속도를 위해 선택되었습니다.
Yu는 다음과 같이 계속 설명합니다. “최근 수년 간 당사는 최대 5m의 인쇄 폭을 지원하는 다양한 대용량 및 와이드 포멧의 평판형 UV 잉크젯 프린터를 개발했습니다. 당사는 이진 인쇄(흑백) 모드에서 최대 1200 DPI의 최대 해상도를 지원하는 프린트 헤드를 사용합니다. Flora 잉크젯 스캔 축(프린터 X-축)은 피드백 제어를 위해 Renishaw의 RGH41 리니어 엔코더 시스템과 RGS40-P 골드 테이프 스케일을 적용한 리니어 모터 구성을 사용합니다. 설계자는 이 구성을 위해 1 미크론(µm)의 엔코더 분해능을 선택했습니다. 서버 구동 피드-축(Y-축)은 또한 인쇄 프로세스에서 모재의 위치 제어와 재료 처리를 담당합니다.”
결과
Renishaw RGH41 엔코더 시리즈는 총 주기 오차가 ±300 nm 미만이며 이는 프린트 헤드의 원활한 속도 제어에 충분한 수준입니다. Yu는 다음과 같이 말합니다. “거의 10년 동안 Renishaw 제품을 사용해 온 고객으로서, RGH41 엔코더의 성능과 브랜드에 대해 높은 신뢰를 갖고 있습니다. RGS40-P 골드 스케일은 프린터용으로 특별 설계되었으며 청소와 유지 관리가 상대적으로 간편합니다.”
비용 및 내구성을 이유로 잉크젯 프린터는 개방형 엔코더 시스템을 사용하는 경향이 있습니다. 인쇄 산업의 작업 환경이 일반적으로 비교적 깨끗하기 때문입니다. 그러나 엔코더 설계는 먼지 입자, 잉크 및 기타 오염 유형을 고려해야 합니다. Renishaw의 최신 광학 필터링 기술은 스케일 오염으로 인한 비주기적인 신호 영향을 필터링함으로써 출력 신호의 품질을 향상시킵니다. 스케일은 최대 50 m의 코일 길이로 주문할 수 있어 엔지니어가 축에 필요한 길이만큼 절단할 수 있습니다.
Yu는 다음과 같이 마무리합니다. “인쇄소 환경은 매우 집약적입니다. 유지보수를 위한 가동 중단은 항상 경제적인 손실로 이어집니다. Renishaw의 RGH41 엔코더 시스템은 뛰어난 성능, 빠른 축 속도와 안정성을 제공합니다. 실제로 고객은 인쇄 작업 과정에서 스케일 오염이 엔코더 성능에 영향을 미치지 않는다고 말했습니다. 특히 엔지니어들은 5 m 너비 인쇄 기계에 스케일을 설치할 때 간편한 설치 및 셋업 기능도 높이 평가합니다.
Renishaw의 RGH41 엔코더는 속도와 비용 대비 성능상의 이점으로 상업용 인쇄에 적합한 제품입니다. 최근 Flora Digital은 경쟁력있는 글로벌 인쇄 브랜드로 인정 받고 있으며 Renishaw의 LM10 마그네틱 엔코더와 RGH41 엔코더를 사용하고 있습니다.
SRDEC 소개
Shenzhen Runtianzhi Digital Equipment Co Ltd(SRDEC)는 2015년 중국 선전 증권거래소에 상장되었습니다. SRDEC는 광고 산업의 상업용 잉크젯 프린터 시장을 선도하는 기업으로, 섬유 인쇄기 UV 평판 프린터, 세라믹 타일 잉크젯 기계 등의 제품을 생산하고 있습니다. 전체 생산량의 절반 이상을 100개 이상의 전세계 국가와 지역으로 수출하고 잇습니다. SRDEC은 또한 ISO9001:2000 인증 기업이자 중국 인쇄 및 인쇄 장비 산업 연합(Printing and Printing Equipment Industries Association of China, PEIAC) 회원사입니다.
자세한 정보는 www.renishaw.com/rg4에서 확인할 수 있습니다.