KR101532794B1 - 복사경화가능한 겔잉크 이미지를 기판에 고정시키는 방법 및 장치 - Google Patents

복사경화가능한 겔잉크 이미지를 기판에 고정시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

장치가 잉크젯 인쇄와 같이 잉크를 기판에 고정시킨다. 평평화 부재가 닙에서 기판의 잉크지지측에 접촉하도록 위치된다. 복사 (radiation) 공급원이 닙에서 기판의 잉크지지측으로 복사하도록 위치되며, 이 복사는 기판 상의 잉크를 경화시키는데 적합하다.

Description

복사경화가능한 겔잉크 이미지를 기판에 고정시키는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FIXING A RADIATION-CURABLE GEL-INK IMAGE ON A SUBSTRATE}
본 개시물은 복사경화가능한 (radiation-curable) 잉크를 사용하는 인쇄에 관한 것이다.
종래의 인쇄 장치는 잉크를 인쇄 시트에 적용하기 위해서 이미지 수용기를 사용한다. 그러나, 상기와 같은 잉크가 인쇄 시트 또는 다른 기판에 직접 적용될 수 있는 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 시스템에 대한 한가지 과제는, 실질적인 용도에 있어서, 이러한 잉크가 상온에서 "마요네즈" 농도를 갖지만 분사시에 가열되어 낮은 점도의 액체로 변하기 쉽다는 것이다. 전형적인 잉크젯 인쇄 공정은 잉크가 액체가 될때까지 잉크를 가열하고 그 후 압전식 인쇄 헤드로부터 기판에 잉크 방울을 직접 분사한다. 분사된 잉크가 기판을 치면, 잉크는 상기 액체로부터 다시 더 큰 점성 농도의 액체로 변하여 흡수성 매체로의 잉크의 침투가 감소된다. 이 잉크가 UV 복사에 노출되면, 잉크의 광개시제 (photoinitiator) 가 UV 복사에 의해 충격을 받고 발생한 플럭스 (flux) 는 잉크에 존재하는 모노머를 가교결합된 폴리머 매트릭스로 변환시켜 종이에 매우 단단하고 내구성 있는 표시를 만들어 낸다.
그러나, 잉크를 UV 경화시키기 전에 잉크를 평평화시키는 것이 바람직하다. 이에 대한 이유는, 광택이 더 균일하고, 잘못 분사된 분사물이 가려질 수 있으며, 패키징과 같은 특정 용도는 비교적 일정한 두께의 얇은 층을 요구하기 때문이다. 이러한 잉크는 마요네즈 농도를 가지기 때문에, 잉크는 경화 전에 매우 작은 점착 강도를 갖는다. 또한, 잉크는 전형적으로 많은 재료에 대해 우수한 친화력을 갖도록 되어 있다. 이는 잉크의 층을 평평하게 하기 위한 종래의 방법이 실패하기 쉽다는 것을 의미하는데, 이는 잉크가 분열되어 제로그라피 (xerography) 에서 일반적으로 사용되는 전통적인 퓨져 롤 (fuser roll) 과 같은 잉크를 평평하게 하는 장치에 이미지의 많은 부분이 나중에 남기 때문이다. 본 설명은 이러한 문제를 해결하기 위한 방법을 제안한다.
일 양태에 따르면, 잉크를 기판에 고정시키기 위한 장치가 제공된다. 평평화 부재가 닙에서 기판의 잉크지지측에 접촉하도록 위치된다. 제 1 복사 공급원이 닙에서 기판의 잉크지지측으로 복사하도록 위치되며, 이 복사는 기판 상의 잉크를 경화시키는데 적합하다.
도 1 은 제 1 실시예에 따른, 더 큰 인쇄 장치에서 볼 수 있는, 고정 장치의 개략적인 입면도이다. 고정되지 않은 잉크 이미지 (I) 를 지지하는 시트 또는 기판 (어떤 적절한 재료로 되어 있음) 이 공정 방향 (P) 을 따라 잉크측 평평화 롤러 (10) 의 형태의 회전가능한 부재 및 받침 롤러 (20) 형태의 받침 부재를 포함하는 고정 장치에 다가간다. 실시예에 있어서, 잉크 이미지 (I) 는 이 때 기판 (S) 에 많이 스며들지 않은 경화되지 않은 점성 액체를 포함한다. 롤러 (10) 와 롤서 (20) 사이에 형성된 닙 (nip) 에서, 고정되지 않은 잉크 (I) 는 닙 압력에 의해 기계적으로 "평평화" 되고, 이 닙 압력에 의해 여러가지 색의 잉크의 다양한 층이 기판 (S) 의 표면 (I) 에 대해 일정한 총 높이를 효과적으로 갖게 된다.
닙에 기계적인 압력이 가해지는 동시에, 기판 (S) 의 어떤 작은 영역이 닙을 통해 지나갈 때 기판 (S) 상의 잉크 (I) 의 화학적인 경화를 위한 적절한 파장 전형적으로는 UV 를 포함하는 복사 에너지가 잉크 (I) 에 가해진다. 이를 위해, 평평화 롤러 (10) 내에는 복사 공급원 (30) 이 배치되며, 이 복사 공급원 (30) 은 이런 실시예에 있어서 기판 (S) 이 닙을 통해 이동할 때 닙의 잉크 (I) 로 복사하는 1 개 이상의 UV 램프 또는 UV 방사 LED 어레이를 포함할 수도 있다. 공급원 (30) 또는 복수의 공급원의 동력은 주어진 공정 속도에 대해서 잉크 (I) 가 닙을 떠날 때까지 잉크 (I) 가 완전히 경화되도록 되어 있다.
이런 실시예에 있어서, 평평화 롤러 (10) 의 벽은 경화 복사를 효과적으로 전달하기 때문에, 복사는 닙의 잉크 (I) 에 효율적으로 도달할 수 있다. 가능한 실시예에 따르면, 평평화 롤러 (10) 는 쉬링크 핏 이형 층 표면을 구비한 석영 코어를 포함한다. 평평화 롤러 (10) 의 외측 층은 투명한 PTFE 와 같은 UV 복사를 통과시키는 저 표면 에너지 재료이지만, 플루오로카본과 같은 다른 대안물이 가용하다. 받침 롤러 (20) 는 전형적으로 실리콘 도포 금속으로 형성된다.
또한, 도 1 에는 필요할 때 특정 재료 세트 (잉크 및 기판) 가 주어진 기판 (S) 을 예열하기 위한 IR 램프 (40) 또는 이와 동등한 물품이 도시되어 있다. 공지된 종류의 온도 센서 (50) 가 닙의 바로 위의 평평화 롤러 (10) 의 표면 온도를 측정할 수 있고, 기록된 온도는 제어 시스템에 유용하다.
잉크 (I) 의 경화는 닙에 형성된 기계적인 압력과 동시에 발생하기 때문에, 잉크의 모노머 쇄의 충분한 가교 결합이 평평화 조건 하에 있는 동안 개시되어, 이미지 (I) 가 롤러 (10) 및 롤러 (20) 에 의해 형성된 닙을 떠날 때까지 중합이 실질적으로 완료된다. 중합의 공정은 약간 수축되는 고형의 내구성 있는 재료를 만들어 낸다. 롤러 (10) 상의 저 표면 에너지 층과 조합된 경도 및 수축은 이미지가 롤러 (10) 로부터 스스로 벗겨지기 쉬운 조건을 만들어 낸다.
도 2 는 제 2 실시예에 따른, 더 큰 인쇄 장치에서 볼 수 있는, 고정 장치의 개략적인 입면도이다. 도 1 에서와 동일한 도면부호는 도 2 에서 유사한 요소를 나타낸다. 도 2 의 실시예는 받침 롤러 대신에, 평평화 롤러 (10) 주위에서 큰 랩 앵글 (wrap angle) 을 따라 닙을 형성하는 회전가능한 받침 벨트 (22) 가 제공된다는 점에서 도 1 의 실시예와 상이하다. 벨트 (22) 는 평평화 롤러 (10) 에 대한 필요한 닙 압력을 제공하기 위해 어떤 수의 내측 롤러 (24) 주위에 장착될 수 있다. 받침 벨트 (22) 는 기계적인 압력하에서 복사 공급원 (30) 에 의해 경화될 잉크에 상당히 더 긴 체류 시간을 제공한다. 받침 벨트 (22) 의 한가지 기본 조성은 실리콘 오버코팅된 폴리이미드를 포함한다.
도 3 은 제 3 실시예에 따른, 더 큰 인쇄 장치에서 볼 수 있는, 고정 장치의 개략적인 입면도이다. 도 1 또는 도 2 에서와 동일한 도면부호는 도 3 에서 유사한 요소를 나타낸다. 이 실시예에 있어서, 평평화 롤러 대신에, 받침 벨트 (22) 에 대해 닙을 형성하는, 어떤 수의 내측 롤러 (14) 에 장착되는, 평평화 벨트 (12) 가 제공된다. 평평화 벨트 (22) 내에 배치된 조정가능한 압력 롤러 (16) 가 벨트의 일부를 닙의 일 지점을 따라 받침 벨트 (22) 에 강제할 수 있고, 이 받침 벨트 (22) 는 도시된 바와 같이 압력 패드 (26) 에 의해 지지될 수 있다.
평평화 벨트 (12) 는 복수의 층을 포함한다. 내측 층은 지지 및 구동 표면의 역할을 하는 내구성 있는 표면을 제공한다. 한가지 적절한 재료는 (UV 에 대해) 투명한 폴리이미드이다. 평평화 벨트 (12) 의 외측 층은 UV 복사를 또한 통과시키는 저 표면 에너지 재료를 포함한다. 한가지 적절한 재료로는 투명한 PTFE 가 있지만, 플루오로카본과 같은 다른 대안물이 가능하다. 층 사이의 접착제 또한 UV 를 효과적으로 전달할 수 있어야 한다.
닙 압력은 받침 벨트 (22) 에 수직한 힘을 가하여 받침 벨트 (22) 를 평평화 벨트 (12) 로 밀고 평평화 벨트 (12) 를 통과하는 기판 (S) 이 기판 (S) 위의 경화되지 않은 잉크 (I) 에 대하여 외측으로 구부러지게 하는 받침 벨트 (22) 내측의 약간 굴곡진 압력 패드 (26) 에 의해 닙의 길이에 걸쳐 일정하게 유지된다. 외측으로의 구부러짐은 잉크가 스스로 벗겨지는데 도움이 된다.
도 3 에서 더 볼 수 있는 바와 같이, 상기와 같은 IR 램프 (40) 는 공정 방향 (P) 을 따라 닙의 앞 부분에서 평평화 벨트 (12) 내에 배치된다. 이 램프 또는 이와 동등한 물품은 필요에 따라 경화 전에 잉크 (I) 및 기판 (S) 을 소정의 온도로 하기 위해 사용된다. 조정가능한 압력 롤러 (16) 뒤에서, UV 공급원 (30) 이 기판 (S) 위의 잉크 (I) 를 경화시킨다.
나타낸 실시예에서 2 개의 복사 공급원은 우선 가열을 위한 IR 및 그 후 경화를 위한 UV 를 제공하지만, 상이한 용도에서는 복사 공급원의 상이한 배치가 요구될 수도 있다. 예컨대, 상이한 원색 또는 자기 특성과 같은 다른 특질 등을 위해 복수의 잉크가 기판 (S) 에 위치되면, 한가지 잉크 (한가지 특정 경화 파장을 가짐) 를 다른 잉크 (다른 특정 경화 파장을 가짐) 보다 먼저 경화시키는 것이 바람직할 수도 있다. 복사 공급원이 이러한 순서의 경화가 달성되도록 배치될 수 있다. 대안적으로는, 복수의 복사 공급원은 특정 재료 세트에 주어진 광택과 같은 원하는 인쇄 특성을 얻기 위해서 진폭 등의 다른 양태에서 상이할 수도 있다.
도 1 은 제 1 실시예에 따른, 더 큰 인쇄 장치에서 볼 수 있는, 고정 장치의 개략적인 입면도이다.
도 2 는, 제 2 실시예에 따른 고정 장치의 개략적인 입면도이다.
도 3 은 제 3 실시예에 따른 고정 장치의 개략적인 입면도이다.

Claims (18)

  1. 기록 매체인 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치로서:
    닙에서 상기 기록 매체의 복사 경화 가능한 잉크지지측에 접촉하도록 위치되는 평평화 부재; 및
    상기 닙에서 상기 기록 매체의 상기 잉크지지측으로 복사를 지향시키도록 위치되는 제 1 복사 공급원으로서, 상기 복사는 상기 기록 매체 상에서 상기 잉크를 경화시키는 데 적절하고, 상기 복사 경화 가능한 잉크는 인쇄 헤드로부터 상기 기록 매체 상에 직접 디포짓 (deposit) 되는 상기 제 1 복사 공급원을 포함하고,
    상기 기록 매체의 상기 복사 경화 가능한 잉크지지측에 대향하는, 상기 닙에서 상기 기록 매체에 접촉하도록 위치되는, 받침 벨트를 추가로 포함하며,
    상기 받침 벨트 내에 배치된 압력 패드를 추가로 포함하고,
    상기 압력 패드는 상기 닙을 통과하는 기록 매체가 상기 기록 매체 상의 상기 잉크에 대해 외향으로 굽어지게 하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평평화 부재는 회전 가능하고, 상기 제 1 복사 공급원은 상기 회전 가능한 평평화 부재 내부에 배치되고, 상기 회전 가능한 평평화 부재는 복사를 효과적으로 전달하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 복사 공급원은 UV 복사를 지향하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 2 복사 공급원을 추가로 포함하고,
    상기 제 2 복사 공급원은 상기 제 1 복사 공급원 전에 상기 기록 매체로 복사를 지향하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 복사 공급원은 제 1 타입의 복사를 지향하고, 상기 제 2 복사 공급원은 제 2 타입의 복사를 지향하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 복사 공급원은 UV 복사를 지향하고, 상기 제 2 복사 공급원은 IR 복사를 지향하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 평평화 부재는 회전 가능하고,
    상기 제 2 복사 공급원은 회전 가능한 상기 평평화 부재 내에 배치되는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    프로세스 방향을 따라 상기 제 1 복사 공급원과 상기 제 2 복사 공급원 사이에 배치된 압력 롤러를 추가로 포함하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 평평화 부재는 롤러를 포함하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 롤러는 석영 코어를 포함하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 롤러는 저 표면 에너지 재료의 외부 층을 포함하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 평평화 부재는 벨트를 포함하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 벨트는 저 표면 에너지 재료의 외부 층을 포함하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 벨트는 실리콘 오버코팅을 갖는 폴리이미드를 포함하는, 기판 상에 복사 경화 가능한 잉크를 고정하기 위한 장치.
  18. 삭제
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