[논문]산업용 잉크젯 플로터의 정전기 해석 및 차폐

최근수; 백수현

문제 정의

본 연구에서는 정전기 대전에 대한 이론을 정립하며, 이를 해석하기 위하여 유한요소법 (FEM)을 적용하여 대상 플로터에 대한 각 위치별 정전기 현 상을 해석하며 실험을 통하여 위치별 정전기 분포를 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 연속 출력 시 정전기로부터 플로터를 보호하여 안정된 동작이 가능함을 제시하고자 하며 정전기 해석 및 실험결과로부터 이에 대한 타당성을 제 시하고자 한다.
본 연구에서는 산업용 잉크젯 플로터를 대상으로 광 고용 현수막 출력물 인쇄 시 발생되는 정전기를 해석하고 차 폐시켰다. 이를 해석하기 위하여 정전기와 접지에 대한 이론 정립과 유한요소법을 적용하였다.
특히 본 연구에서는 플로터가 연속적인 인쇄를 계속해야하는 특성상 정전기를 완전히 제거할 수는 없으므로 제어기의 오동작을 차단할 수 있는 정전차폐와 안전한 접지를 제안한다. 잉크젯 플로터의 정전기원은 정전유도, 대전 및 전자기파 에 의한 노이즈로 인해 제어기 반도체소자, 통싣선로 및 전원 라인 장치 등에 영향을 미친다.

제안 방법

또한 접지방법은 PCB 기판 의 신호접지와 제어기 금속체 케이스의 대지접지와는 완전히 플로팅 되도록 하여 정전기의 침입을 차단하였다. 그 밖의 제어기로 입출력되는 전원선과 통신선도 정전기 및 노이즈에 의해 오동작이 없도록 차폐 접지하였다.
이를 해석하기 위하여 정전기와 접지에 대한 이론 정립과 유한요소법을 적용하였다. 대상 플로터의 정전기는 계측장비를 통하여 각 부분별 정전기를 측정하였으며 이로부터 정전기가 발생되는 각 부분의 위치에 대한 크기를 알 수 있었다. 해석결과 마찰대전이 발생되는 면은 1) 두 인쇄롤러의 인쇄 천 사이, 2) 전면미디어와 제어기박스 부분, 3) 헤드이동 롤러에서 정전기가 가장 크게 발생되었다.
특히 장시간 연속 인쇄시 정 전기는 계속 발생되며 마찰대전은 완전히 제거 할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 정전기를 저감하기 위해서 정전차폐와 안전한 접지방식을 적용하였다. 제어기로 침입하는 정전기를 금속케이스에 의해 정전 차폐하였으며 여기에 대지접지에 의해 바이패스 되도툰구성하였다.
제어기로 침입하는 정전기를 금속케이스에 의해 정전 차폐하였으며 여기에 대지접지에 의해 바이패스 되도툰구성하였다. 또한 접지방법은 PCB 기판 의 신호접지와 제어기 금속체 케이스의 대지접지와는 완전히 플로팅 되도록 하여 정전기의 침입을 차단하였다. 그 밖의 제어기로 입출력되는 전원선과 통신선도 정전기 및 노이즈에 의해 오동작이 없도록 차폐 접지하였다.
잉크젯 플로터의 정전기원은 정전유도, 대전 및 전자기파 에 의한 노이즈로 인해 제어기 반도체소자, 통싣선로 및 전원 라인 장치 등에 영향을 미친다. 본 연구에서는 정전기 대전에 대한 이론을 정립하며, 이를 해석하기 위하여 유한요소법 (FEM)을 적용하여 대상 플로터에 대한 각 위치별 정전기 현 상을 해석하며 실험을 통하여 위치별 정전기 분포를 확인할 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 연속 출력 시 정전기로부터 플로터를 보호하여 안정된 동작이 가능함을 제시하고자 하며 정전기 해석 및 실험결과로부터 이에 대한 타당성을 제 시하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 정전기를 저감하기 위해서 정전차폐와 안전한 접지방식을 적용하였다. 제어기로 침입하는 정전기를 금속케이스에 의해 정전 차폐하였으며 여기에 대지접지에 의해 바이패스 되도툰구성하였다. 또한 접지방법은 PCB 기판 의 신호접지와 제어기 금속체 케이스의 대지접지와는 완전히 플로팅 되도록 하여 정전기의 침입을 차단하였다.

대상 데이터

정전기 방전에 의한 디바이스 피해의 원인은 다음과 같이 분류한다. 인체모델 ( HBM : human body model ) 작업자의 이동에 의함, 대전자 모델 ( CDM : charged device model ) 운반 선적시, 유도모델 ( FIM - field inducted model) 등이 있지만 본 시스템에서는 인쇄 중 직접적인 영향을 미치는 유 도모델을 대상으로 한다. 유도모델은 소자 외부의 전자기장 으로 소자에 두 가지 양항을 미친다.

이론/모형

본 3장에서는 2장에서의 이론을 바탕으로 산업용 플로터를 유한요소법(FEM)을 이용하여 해석하였다. 그림 11(a), (b)는 그림 1(a), (b)의 대상모델에 대해 정전기 해석을 위한 정면 도와 측면도의 요소분할 삼각 mesh(51U)를 나타낸 것이며 이때 해석 오차는 0.
본 연구에서는 산업용 잉크젯 플로터를 대상으로 광 고용 현수막 출력물 인쇄 시 발생되는 정전기를 해석하고 차 폐시켰다. 이를 해석하기 위하여 정전기와 접지에 대한 이론 정립과 유한요소법을 적용하였다. 대상 플로터의 정전기는 계측장비를 통하여 각 부분별 정전기를 측정하였으며 이로부터 정전기가 발생되는 각 부분의 위치에 대한 크기를 알 수 있었다.

성능/효과

대상 플로터의 정전기는 계측장비를 통하여 각 부분별 정전기를 측정하였으며 이로부터 정전기가 발생되는 각 부분의 위치에 대한 크기를 알 수 있었다. 해석결과 마찰대전이 발생되는 면은 1) 두 인쇄롤러의 인쇄 천 사이, 2) 전면미디어와 제어기박스 부분, 3) 헤드이동 롤러에서 정전기가 가장 크게 발생되었다. 후면 미디어 천과 타래 사이의 박리, 헤드 이송서보모터 축 기어벨트의 마찰 및 박리에서도 정전기가 발생됨을 확인하였다.
측정결과 플로터의 전면미디어 (테스트 4)와 제어기박 스 표면 (테스트 4), 후면미디어 (테스트 11), 인쇄 천 미 디어 우측커버 (테스트 8), 후면커버 (테스트 6) 및 전면 미디어와 헤드베이스(테스트 7)의 크기 순으로 정전기가 크게 발생 됨을 알 수 있었다. 실험 중 롤러와 천 사이는 구조상 측정기로 정확한 측정이 곤란하여 측정을 할 수 없었다.
후면 미디어 천과 타래 사이의 박리, 헤드 이송서보모터 축 기어벨트의 마찰 및 박리에서도 정전기가 발생됨을 확인하였다. 해석 결과 플로터 자체에 의한 정전기보다는 인 쇄물과 플로터 롤러 및 금속면과의 마찰 대전 의해 발생되는 정전기가 가장 큼을 알 수 있었다.
해석결과 마찰대전이 발생되는 면은 1) 두 인쇄롤러의 인쇄 천 사이, 2) 전면미디어와 제어기박스 부분, 3) 헤드이동 롤러에서 정전기가 가장 크게 발생되었다. 후면 미디어 천과 타래 사이의 박리, 헤드 이송서보모터 축 기어벨트의 마찰 및 박리에서도 정전기가 발생됨을 확인하였다. 해석 결과 플로터 자체에 의한 정전기보다는 인 쇄물과 플로터 롤러 및 금속면과의 마찰 대전 의해 발생되는 정전기가 가장 큼을 알 수 있었다.

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