KR101066269B1 - 표면에 코팅재를 도포하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 제어 신호에 의해 제어되는 적어도 하나의 노즐을 구비하는 계량 헤드를 포함하는 장치를 이용하여 라커와 같은 코팅재를 표면에 도포하는 방법에 관한 것이다. 코팅재를 정확한 양만큼 부분적으로 기판에 도포할 수 있도록, 본 발명에 따른 방법은, 코팅될 표면(3)을 구비하는 기판(2) 또는 하나 이상의 계량 헤드 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판(2)의 이동에 있어서는 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 표면(3)을 따라 이동시키고 하나 이상의 계량 헤드(10)의 이동에 있어서는 코팅될 기판(2)의 표면(3)에 대하여 이동시키는 단계와, 컴퓨터(12)에 의해 생성된 하나 이상의 제어 신호에 따라 노즐(16)을 통해 표면에 유동성 코팅재(22)를 도포하는 단계를 포함한다.

무접촉 표면 코팅, 유동성 코팅재, 계량 헤드, 밸브, 열가소성 물질,

Description

표면에 코팅재를 도포하는 방법{METHOD FOR APPLYING COATINGS TO SURFACES}

본 발명은 표면에 코팅재를 도포하는 방법 및 표면에 코팅재를 도포하는 장치에 관한 것이고, 특히 접촉 없이 표면을 코팅하는 방법 및 무접촉 표면 코팅 장치에 관한 것이다.

플라스틱이나 광택제로 표면을 코팅하는 데에 사용되는 다양한 무접촉 방법이 공지되어 있다. 분무(spraying), 플러딩(flooding), 사출(extrusion), 주입(pouring) 또는 침지(dipping) 방법, 또는 슬롯 다이(slot die)에 의한 코팅, 또는 캡 코팅(cap coating)이 그러한 목적으로 사용되는 방법들이다. 그러나, 이러한 방법들은 모두 코팅재를 고도로 정확하게 계량하기에는 비교적 부적합하거나 적어도 너무 복잡하다. 특히, 표면의 선택된 영역을 선택적으로 코팅하는 데에 있어서 이러한 형태의 코팅 방법들은 부적합하거나 단지 제한적으로만 적합할 뿐이다. 반면에, 예를 들어 노출과 현상에 의한 포토레지스트(photoresist)의 패터닝(patterning)과 같은 순차적인 패터닝에 의하여 선택 영역에 대한 코팅을 달성할 수 있다. 일반적으로 스핀-온(spin-on) 코팅에 의하여 이러한 포토레지스트를 기판에 도포할 수 있으며, 특히 얇고 균일한 포토레지스트의 코팅을 생성할 수 있다. 그러나, 상기 순차적인 패터닝은 추가적인 작업을 필요로 한다.

또한 인쇄 산업에서는 인쇄 조판(printing form)의 순차적인 패터닝 방법이 개시되어 있는데, 예를 들어 마스크에 의한 선택적인 노출이나 기입(writing)에 의하여 전체 표면에 걸쳐 코팅된 기판 상에 인쇄 이미지가 생성되는 오프셋 인쇄용 인쇄 판 또는 플렉소 인쇄(flexographic printing)용 포토폴리머(photopolymer) 판이 이에 해당된다. 그러나, 이러한 방법들은 매우 복잡하고 비용이 많이 들어서, 그 비용 및 작업은 대량 인쇄 작업의 경우에만 감당될 수 있다.

따라서, 본 발명은 한편으로는 코팅재를 고도로 정확하게 계량할 수 있는 방법 및 장치와, 다른 한편으로 표면 코팅시에 선택 영역의 선택적인 코팅이나 정확한 패터닝의 선택을 제공한다는 목적에 기초하고 있다. 이러한 목적은 특허청구범위 제1항에 청구된 방법과 제39항에 청구된 장치에 의하여 놀랍도록 간단한 방식으로 달성된다. 상기 독립항에 종속하는 종속 청구항들은 바람직하게 개량된 발명들을 주제로 한다.

제어 신호에 의하여 작동되는 적어도 하나의 노즐을 구비한 계량 헤드(metering head)를 포함하는 장치를 이용하여, 코팅이나 코팅재 그리고 특히 광택제와 같은 화학 반응물을 표면에 도포하기 위한 본 발명에 따른 방법은,

- 코팅될 표면을 구비하는 기판 또는 적어도 하나의 계량 헤드 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판의 이동에 있어서는 적어도 하나의 계량 헤드에 대하여 표면을 따라 이동시키고 적어도 하나의 계량 헤드의 이동에 있어서는 코팅될 기판의 표면에 대하여 이동시키는 단계와,

- 컴퓨터에 의해 발생되는 적어도 하나의 제어 신호에 응답하여 노즐을 통하여 표면에 유동성 재료를 도포하는 단계를 포함한다.

상기 적어도 하나의 노즐은 각각의 노즐의 대상 응답에 의하여 패턴을 생성하는 배열 또는 격자 구조로 된 복수의 노즐을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 방법은, 예를 들어 특히 광택제와 같은 코팅재 등의 재료를 코팅되는 표면에 정확하게 계량된 방식으로 도포하는 데에 사용될 수 있다. 표면을 따라 계량 헤드에 대하여 기판을 상대적으로 이동시키는 것과 함께 적어도 하나의 노즐을 컴퓨터 제어로 작동시킴으로써, 표면의 정확하고 패턴화된 코팅이 가능해진다.

본 명세서에서, 유동성 코팅재라는 용어는 액체 재료와 기체 재료를 포함하는 것이다. 이 용어는 또한 점성 물질까지 망라한다. 이러한 점성 재료는 그 재료의 점도 제어 등의 목적을 위하여, 예를 들어 데워지거나 가열된 형태로 도포될 수도 있다.

본 발명에 따라서, 8 mPa·s 내지 100 mPa·s, 바람직하게는 8 mPa·s 내지 50 mPa·s, 특히 바람직하게는 8 mPa·s 내지 25 mPa·s의 코팅재 점도를 이용하여 도포를 실시한다면, 노즐을 통하여 작은 액적으로 분무하는 방식에 의하여 유동성 코팅재를 특히 성공적으로 도포할 수 있다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 실온에서 상당히 높은 점도를 가지는 유동성 재료를 처리하는 것도 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 공정과 적절하게 설계된 본 발명에 따른 장치는 실온에서 50 mPa·s 내지 10 Pa·s, 바람직 하게는 50 mPa·s 내지 1 Pa·s, 특히 바람직하게는 50 mPa·s 내지 250 mPa·s의 점도를 가진 유동성 재료를 처리하는 데에도 사용할 수 있다. 예로서, 이러한 목적을 위하여 유동성 코팅재는 점도를 감소시키기 위해 예열될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명 장치는 유동성 재료를 가열하기 위한 예열 장치를 구비한다.

예를 들어, 유동성 코팅재를 300℃ 이하로, 바람직하게는 125℃ 이하로, 특히 바람직하게는 80℃ 이하로 가열함으로써, 점도를 감소시킬 수 있다. 그러면 예를 들어 압전(piezo electric) 잉크젯(ink-jet) 프린트 헤드를 이용하여 고도의 점도를 가진 유동성 코팅재도 도포시키는 것이 가능하다. 특히 250 mPa·s 이하의 점도를 가진 저-점도 코팅재의 경우에는, 코팅재의 가열에 의하여 점도를 30 mPa·s 이하로 감소시킬 수 있다.

그러나, 대안으로서 또는 추가적으로, 상기 가열은 계량 헤드의 노즐에서 일어날 수도 있다. 가열은 또한, 예를 들어 버블젯(bubble-jet) 프린트 헤드의 노즐에서 일어난다. 비교적 낮은 점도를 가진 유동성 코팅재의 경우에도, 재료의 점도와 표면 장력 중 적어도 하나를 낮추어서 무접촉 도포시에 방울 크기를 더 작게 하고 더 정확하게 계량을 하기 위해서는 예열을 하는 것이 유리할 수 있다.

온도를 높여서 점도를 감소시키는 방안 외에, 고점도 또는 중간 점도를 가진 코팅재를 처리하기 위하여 다른 방법도 유리하게 사용될 수 있다. 특히 가열에 의한 코팅재의 점도 감소가 코팅재의 처리에 불충분하거나 코팅재를 가열할 수 없는 경우에 이러한 다른 방법이 유리하게 된다. 예로서, 코팅시에 측방향 해상도 (lateral resolution)를 감소시키는 방법이 있다. 또한, 노즐을 작동시키는 제어 신호의 주파수 또는 낙하 빈도를 코팅재의 점도에 맞출 수도 있다.

계량 헤드의 적합한 개량, 예를 들어 코팅재에 맞추기 위하여 잉크젯 프린트 헤드의 체임버(chamber)와 노즐 중 적어도 하나를 개량하는 것도 이러한 형태의 코팅재를 처리하는 데에 적절할 수 있다.

유동성 코팅재는 초대기압(superatmospheric pressure) 하에서 노즐에 공급될 수도 있다. 이를 위하여, 본 발명 장치는, 예를 들어 초대기압 시스템으로서 노즐의 상류부에 연결된 적어도 하나의 펌프 장치를 구비할 수 있다. 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 장치에 대한 이러한 특징의 개량은 고점도 또는 중간 점도의 코팅재를 처리하는 데에만 유리한 것은 아니다. 예를 들어, 적당한 초대기압 시스템이 액적 크기를 줄이거나 처리 속도를 증가시키는 데에도 사용될 수 있다.

특히 무접촉 코팅의 장점으로 인하여, 본 발명 방법은 재료와 코팅되는 기판의 표면 상태에 대하여 사실상 제한이 없다. 예로서, 본 발명 방법은 종이, 판지 또는 나무와 같이 셀룰로스를 함유한 재료를 포함하는 기판 상의 무접촉 코팅이나 광택 처리에 사용될 수 있다. 코팅될 수 있는 다른 기판으로는 유리, 세라믹, 금속이나 플라스틱, 직물, 플리스 재료(fleece material) 및 복합 재료가 있다. 코팅은 장식적인 면과 기능적인 면을 모두 가질 수 있으며, 기능적인 면의 예로서는 표면 밀폐나 장벽의 역할을 들 수 있다. 예를 들어서, 본 발명에 따른 코팅은, 코팅을 패터닝할 수 있는 옵션으로 인하여, 오프셋 인쇄나 스크린 인쇄와 같은 다양한 인 쇄 공정을 위한 고도로 정확한 인쇄 템플릿(printing template)을 빠르고 매우 간단한 방식으로 제조하는 데에도 사용할 수 있다. 또한, 적당한 접착제, 특히 충전 수준이 낮은 접착제를 도포함으로써 표면의 특정 부분들을 적층하거나 대상을 정하여 접착 결합하는 데에 본 발명에 따른 방법을 사용할 수 있다. 코팅은 전체 표면에 입힐 수도 있고, 표면의 일정 영역에만 입히고 나머지 영역은 그대로 둘 수도 있다. 예로서, 본 발명 방법은 열용해 접착제(hot melt adhesive)나 반응성 접착제[자외선 경화 접착제(UV-curing adhesive) 등]를 대상 부위에 도포하는 데에 사용할 수 있다. 이와 관련해서, 직물 산업에서 통상적인 것으로서, (예를 들어 자켓의 안감을 대기 위하여) 직물의 여러 층을 함께 꿰매는 방법 대신에 플리스 재료를 정확하게 접착 결합하는 방법을 언급할 수 있다.

예를 들어 3차원적으로 패턴화된 코팅을 제조하기 위하여, 서로 다른 층두께를 가지는 영역들이 계량 헤드나 노즐의 상응하는 작동에 의하여 생성될 수도 있다. 이에 대한 예로는 소위 연꽃 효과(lotus flower effect)를 가지는 패턴을 들 수 있다. 또한, 서로 다른 재료의 영역들이 서로의 옆에 그리고 서로의 위에 도포될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 방법은, 특히 표면 에칭 등을 위하여 화학 약품을 국부적으로 도포하기에 또한 적합하며, 따라서 예를 들면 요철 표면을 형성시키는 것이 가능하다.

이와 관련하여, 버블젯 노즐, 잉크젯 노즐 및 압전 분사(piezo-jet) 노즐 중 어느 하나를 통하여 도포를 실시한다면, 특히 정확한 계량이나 패턴화가 가능하다. 이러한 형태의 노즐 또는 상응하는 계량 헤드는, 잉크젯 프린터에서 유사하게 사용되는 바와 같이, 제어 신호에 응답하여 수 나노그램(nanogram)의 영역에서 액체 코팅재의 극소량을 해당 대상에 도포하는 데에 사용될 수 있다.

잉크젯 또는 압전 분사 노즐은 버블젯 노즐에 비하여 코팅재가 가열되지 않는다는 장점도 추가적으로 가진다. 이는, 예를 들어 코팅재가 온도에 민감한 것이라면, 열 작용이 중합반응 등을 일으킬 수 있기 때문에 특히 유용한 것이다. 이러한 형태의 모든 노즐은, 각 경우에 제어 신호에 응답하여 소정량의 코팅재가 노즐에 의하여 도포되는, 코팅 도포에 대한 열전사(drop-on-demand) 기술을 실현하는 데에 사용될 수 있다.

또한, 액체 코팅재를 도포하는 단계는, 밸브, 특히 압전 밸브와 전자기적으로 제어되는 밸브 중 적어도 하나를 개방하는 단계를 포함할 수 있다. 인쇄된 물품을 코팅하는 경우처럼, 코팅되는 표면이 고속으로 전진하는 코팅 작업의 경우와 같이 비교적 대량의 코팅재가 도포되는 경우라면, 이러한 형태의 밸브 제어는 특히 유리하다. 이러한 특성의 본 발명의 실시예는 고점도 또는 중간 점도를 가진 코팅재에도 매우 적합하다. 전술한 바와 같이 예를 들어 노즐의 상류부에 연결된 펌프 장치를 구비하는 초대기압 시스템을 사용하거나 초대기압 하에서 유동성 코팅재를 공급하는 것은 압전 밸브와 같은 밸브의 이용과 함께 이루어져야 특히 유리하다.

본 발명에 따른 장치는 유리하게는, 예를 들어 분사 점화 엔진이나 디젤 엔진과 같은 내연 기관과 동일하게 또는 유사하게 사용되는 분사 장치나 분사 시스템을 포함할 수도 있다. 이러한 형태의 시스템은 보통 전자기적으로 제어되는 밸브를 구비한 분사 노즐을 포함한다. 이러한 형태의 시스템은 또한 높은 초대기압 하에서 상기 노즐에 연료를 공급하는 펌프 장치를 포함한다. 잉크젯, 압전 분사 또는 버블젯 프린트 헤드와 마찬가지로 이러한 형태의 시스템은 매우 잘 개발되어 있고 사용 수명이 길며 특히 대량 생산으로 인하여 가격이 저렴하고 오랜 기간에 걸쳐 발달되어 왔다.

본 발명 방법에 있어서는 사용될 수 있는 코팅재의 제한은 거의 없다. 유일한 필수 조건은 코팅재가 처리 온도에서 유동성이 있어야 한다는 것이다. 예로서, 유동성 코팅재를 도포하는 단계는 열가소성 물질을 포함하는 유동성 코팅재를 도포하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 열가소성 물질은, 예를 들어 용매에 용해된 형태 또는 분산물(dispersion)로서 노즐을 통하여 도포될 수 있다. 열가소성 물질을 포함한 적절한 코티용 재료는, 특히 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메타크릴레이트(polymethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리부타디엔(polybutadien), 폴리아미드(polyamide), 폴리에스테르(polyester), 폴리에테르(polyether), 폴리에테르 케톤(polyether ketones), 폴리비닐 아세테이트(polyvinyl acetates), 폴리아세탈(polyacetals), 폴리올레핀(polyolefins), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에테르 블록 아미드(polyether block amides), PSU, PES, PPS, PVC, PVDC, PET, PS, PTFE, PVDF, POM, 폴리이미드(polyimide) 유도체, 셀룰로스(cellulose) 유도체 및 부가 공중합체(addition copolymers)를 포함한다.

그러나, 코팅용 원료로서 중합체(polymers)만 사용될 수 있는 것은 아니다. 코팅은 예를 들어 코팅되는 표면 상의 중합 반응과 같은 화학 반응에 의하여 수행 될 수도 있다. 이러한 화학 반응을 이용한 방식은 열경화성 플라스틱과 같이 이러한 방식이 아니면 용해될 수 없는 코팅도 제조할 수 있기 때문에 유리한 것이다. 또한, 이러한 방식에 있어서는 용매 없이 작업하는 것도 가능하다. 이러한 목적을 위하여, 유동성 코팅재를 도포하는 단계는 화학적 반응 시스템의 적어도 하나의 성분을 포함하는 코팅재를 도포하는 단계를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 형태의 적당한 코팅은, 특히 아이소시아네이트-가교 시스템(isocyanate-crosslinking system), 폴리우레탄 에폭시 시스템(polyurethane epoxy system), 아크릴레이트(acrylate), 메타크릴레이트(methacrylate), 실리콘 수지 및 이러한 시스템들 중 하나의 유도체를 포함한다. 물론, 이러한 시스템들은 적절하다면 서로 결합될 수도 있다. 그 장점은, 특히 반응 시스템의 짧은 용기 수명(short pot lives)을 피할 수 있다는 데에 있다. 이는 또한 청소와 유지 보수의 문제점을 완화시킨다.

이 과정은, 예를 들어 반응 혼합물을 원하는 계량된 양으로 도포하고 위치상으로 정하여진 특성 프로파일(profile)을 만들어내기 위하여 반응 혼합물을 국부적으로 다르게 하는 데에도 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 복수의 성분들이 적어도 하나의 노즐을 통하여 혼합되고 표면 위에서 반응하게 할 수도 있다. 이 경우, 기판 위의 성분의 극세(micro-fine) 분포로 인하여 반응 성분의 균질한 혼합이 가능하다.

또한, 유동성 코팅재를 도포하는 단계는 열적 가교성 시스템(thermally crosslinkable system)의 적어도 하나의 성분을 가지는 코팅재를 도포하는 단계를 포함할 수도 있다. 코팅재로서의 열적 가교성 시스템은 이러한 경우에 도포된 코팅을 가열함으로써 특히 간단하게 가교(crosslinking)를 발생시킬 수 있다는 점에서 유리하다. 이러한 형태의 열적 가교성 시스템은, 예를 들어 폴리에스테르-멜라민(polyester-melamine), 폴리에스테르-요소(polyester-urea), 에폭시 시스템, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 또는 폴리에스테르 시스템을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 태양에 의하면, 유동성 코팅재를 도포하는 단계는 복사 경화성 시스템(radiation-curable system)의 적어도 하나의 성분을 가지는 코팅재를 도포하는 단계를 포함할 수도 있다.

이러한 광택제 및 코팅은 본 발명 방법을 이용하여 특히 성공적으로 처리할 수 있다. 예로서, 이러한 광택제 및 코팅은 보통 버블젯 또는 잉크젯 또는 압전 분사 시스템을 이용하여 문제를 일으키지 않고 도포될 수 있다. 복사 경화성 코팅재의 급속한 반응성은, 코팅 공정 중에 매우 높은 처리량을 달성할 수 있게 하여 주기 때문에 본 발명 방법의 코팅 속도를 높이는 데에 매우 적합하다. 이러한 형태의 복사 경화성 시스템은, 특히 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 폴리비닐 에테르, 말레산(maleic acid) 및 푸마르산(fumaric acid)에 기초한 폴리에스테르, 에폭시드(epoxides), 스티렌(styrene) 화합물 또는 실리콘 아크릴레이트를 포함할 수 있다. 물론, 상기 언급한 시스템들의 결합이 복사 경화성 시스템으로서 사용될 수도 있다.

또한, 본 발명 방법은 표면에 유동성 코팅재를 고화시키는 단계를 포함할 수 있다. 도포된 코팅의 고화 단계는, 예를 들어 코팅재를 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어 용해된 플라스틱과 같은 용해된 코팅재의 경우, 용매를 증발시켜서 고화를 행한다. 이 경우의 건조는 간단한 열적 수단에 의하여 할 수 있다. 그러나, 진공 건조나 적당한 건조 수단에 의한 건조도 온도-민감성 코팅에 적합하고 유리할 수 있다. 또한, 열적 가교성 시스템의 경우, 건조나 용매의 증발 그리고 가교(crosslinking)는 단일 작업 단계에서 수행될 수 있다.

또한, 표면 상의 유동성 코팅재를 고화시키는 단계는 적절한 코팅재의 복사열 경화 단계를 포함하기도 한다. 복사열 경화와 건조를 서로 조합하는 것도 고화 목적을 위해 바람직하다.

고화는 또한 도포된 코팅의 성분들의 화학 반응에 의해 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 코팅의 성분들은 중합화와 가교 결합 중 적어도 하나를 통해서 서로 반응한다. 이 경우에 가교 결합은 가열 수단에 의해 개시되기도 한다.

또한, 코팅의 고화는 코팅재와 표면 상의 기존(사전 형성) 코팅과의 반응에 의해 이루어지기도 한다. 예를 들어, 다성분계인 경우에는, 그와 같은 목적을 위해 다성분계 중의 한 성분을 포함하는 사전 형성 코팅을 표면에 제공한다. 이어서 다성분계 중의 또 다른 성분을 포함하는 코팅재를 적어도 하나의 노즐을 통해서 도포한다. 여러 성분들이 표면 상에서 접촉하고 서로 반응하여서 다성분 플라스틱을 형성한다. 같은 방식으로, 위에서 언급한 적어도 하나의 노즐을 통해서 도포된 코팅이, 후속하는 코팅, 즉 예를 들면 다성분계 중의 또 다른 성분을 포함하는 코팅재를 사용하는 후속하는 커튼 코팅과 반응하게 할 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 구성에 따르면, 계량 헤드가 적어 도 하나의 제1 노즐과 적어도 하나의 제2 노즐을 구비하고, 컴퓨터에 의해 발생된 제어 신호에 응답하여 노즐을 통해서 표면에 유동성 코팅재를 도포하는 단계는 적어도 하나의 제1 노즐을 통해서 제1 코팅재를 도포하고 적어도 하나의 제2 노즐을 통해서 제2 코팅재를 도포하는 단계를 포함한다. 일례로, 제1 코팅재와 제2 코팅재는 각각 다성분계의 성분들을 포함한다. 이러한 방식에 있어서, 성분들이 코팅되는 표면 위에서 접촉하게 되고, 그 결과 중합화 또는 가교 결합이 개시된다. 또한, 이와 같이 변형된 방법은 하나의 처리 단계에서 다층계를 도포하는 데에도 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방법은 인쇄 조판을 제조하는 데에 사용할 수 있다. 인쇄기에 일반적으로 사용되는 인쇄 조판에는, 원통형 인쇄 롤러나, 혹은 옵셋 인쇄인 경우에는 인쇄 롤러에 고정되며 인쇄 조판을 포함하는 금속 판이 있다. 그러나 인쇄 조판을 제조하고 교체하는 것은 일반적으로 복잡하다. 그런데, 본 발명에 따른 방법에 의해 형성되는 정확한 패턴화 코팅은 중간 단계 없이 바로 패턴화 코팅을 도포하여서 인쇄 조판을 제조하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법을 개량함에 있어서, 컴퓨터에 의해 발생된 제어 신호에 응답하여 노즐을 통해서 표면에 유동성 코팅재를 도포하는 단계는 바람직하기로는 화상을 인쇄 조판에 적용하는 단계를 포함한다. 코팅재의 형태 및 구조에 따라서 도포되는 코팅은 여러 인쇄 방식 중에서도 특히 릴리프 인쇄, 그라비어 인쇄, 닥터-블레이드 인쇄, 또는 옵셋 인쇄에 사용될 수 있다.

일례로 인쇄기에서 바로 화상을 인쇄 조판에 가하는 데 있어서, 다성분계를 현장에서 제조하여서 코팅할 표면 위에서 성분들을 소망하는 비율로 배합하여 반응시켜서 사용할 수 있는데, 이 경우에 있어서 2차원 구조는 일례로 코팅의 위치에 따라 다른 해상도를 갖는 서로 다른 화학적 특성에 의해 도포될 수 있고, 위치에 따라 다른 해상도를 갖는 각기 다른 층 두께의 3차원 구조는 위치에 따라 다른 해상도를 갖는 필름을 가함으로써 가해질 수 있다. 이러한 것은 옵셋 인쇄 또는 플렉소 인쇄용의 인쇄 조판을 제조할 수 있게 한다.

이와 같은 방식에 의하면, 각기 다른 형태의 코팅을 위치에 따라 다른 해상도로 서로의 코팅들에 이어져서 혹은 위에 도포하여 장식 코팅을 형성하는 것이 가능하다. 일례로, 광택 및 매트(matt) 효과를 내는 구조를 이어서 도포하는 것이 가능해진다.

코팅될 표면을 구비하는 기판 또는 적어도 하나의 계량 헤드 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판의 이동에 있어서는 적어도 하나의 계량 헤드에 대하여 표면을 따라 이동시키고 적어도 하나의 계량 헤드의 이동에 있어서는 코팅될 기판의 표면에 대하여 이동시키는 단계는 기판을 제1 방향 또는 공급 방향을 따라서 진행시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 적절한 장치가 기판을 제1 방향에 따라 코팅 장치를 통과 전진시켜서 적어도 하나의 노즐을 지나도록 이동시킨다. 이와 같은 전진 이동은 컴퓨터에 의해 제어되거나 기록되어서 코팅 지점, 즉 노즐 반대편에 놓이는 표면 상의 지점들이 컴퓨터 보조 작동 중에 알려지도록 하는 것이 바람직하다.

코팅재의 건조 또는 경화와 적용성에 직결되는 물리적 제한을 제외하고는 처리 속도에는 기본적으로 어떠한 제한도 없다. 기판은 계량 헤드에 대해서 공급 방향을 따라 분 당 최대 2000미터, 바람직하기로는 분 당 최대 500미터의 속도로 이 동할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 분 당 150미터 이상의 공급 속도가 달성된다. 특히 롤 옵셋 인쇄에 있어서는 분 당 300미터 이상의 공급 속도가 여러 경우에서 이용되고 있는데, 이는 본 발명에 따른 방법에 의해서 달성되고, 이것이 의미하는 바는 여러 가지 중에서도 본 발명이 롤 옵셋 인쇄기에서 성공적으로 구현될 수 있다는 것이다. 이와 관련한 적절한 공급 속도의 선택은 기본적으로는 얻고자 하는 위치 해상도, 층 두께, 노즐에 의해 가해지는 액적 크기, 노즐이 컴퓨터에 의해 작동되는 작동 횟수에 의해 결정된다. 코팅재의 형태, 일례로 코팅재의 점도는 공급 방향에서의 공급 속도와, 그에 따른 처리 시간과 처리량에 영향을 미친다. 환언하면, 높은 공급 속도를 얻기 위해서는, 설계 변경을 할 수도 있고 뿐만 아니라 코팅재의 적합화도 할 수 있다.

더욱이, 계량 헤드가 제1 방향에 대해 가로지르는 방향 혹은 평행하지 않은 방향, 바람직하기로는 실질적으로 수직한 방향인 제2 방향을 따라서 이동하는 것이 편리할 수 있다. 이와 같은 2가지 이동의 조합에 의하면, 전체 표면이 패턴화된 조판에서 각기 다른 폭을 갖는 기판도, 계량 헤드의 폭이 제한되고 노즐의 수가 제한된 경우에도 간단한 방식으로 코팅할 수 있다. 광폭 기판도 역시 보다 많은 수의 나란히 배열된 노즐로 덮이도록 할 수 있다.

또한, 노즐 헤드를 코팅할 표면에 대해 수직 방향으로 이동하게 하는 것도 바람직한데, 이에 의해 3차원 기판도 코팅할 수 있기 때문이다.

그렇기는 해도 궁극적으로 계량 헤드의 이동에 가해지는 제한은 없는데, 이는 계량 헤드를 다축 시스템에 사용하는 것이 가능하다는 점을 의미한다. 이에 의 해 3차원 물체를 코팅하거나 혹은 성형하는 데에도 사용할 수 있다. 또한, 케이블, 와이어, 또는 호스 내의 재료도 코팅할 수 있다. 이 경우, 계량 헤드는 원주 궤도 상에서 이동하거나, 혹은 예를 들자면 다수의 노즐들이 링 형태로 배열된다. 이와 같은 형상으로 코팅하는 데 일반적으로 사용되는 압출 성형 기술과 대비할 때, 본 발명에 따른 방법의 이점은 여러 이점들 중에서도 특히 기판 상에서만 반응하는 반응성 다성분 혼합물을 도포할 수 있다는 것이다.

더욱이, 코팅할 기판은 웨브 형태일 수가 있고, 그 기판 재료가 충분한 가요성을 갖는 경우에는 릴 상에 감길 수도 있다. 이 때, 코팅될 표면을 구비하는 기판 또는 적어도 하나의 계량 헤드 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판의 이동에 있어서는 적어도 하나의 계량 헤드에 대하여 표면을 따라 이동시키고 적어도 하나의 계량 헤드의 이동에 있어서는 코팅될 기판의 표면에 대하여 이동시키는 단계는, 기판 재료를 릴로부터 풀어내는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 방식으로 구성된 방법은 넓은 산업 응용 분야에서 사용할 수 있다. 적절한 웨브형 기판 재료로는 종이 또는 판지 웨브, 유리 웨브, 직물 또는 섬유, 그리고 플라스틱 필름 및 금속박이 있다. 본 발명의 방법은 적층 필름 등과 같은 합성 재료의 코팅 및 제조 모두에서도 사용할 수 있다.

또한, 기판을 계량 헤드에 대해서 코팅할 표면을 따라서 이동시키는 단계는 기판을 릴 상에 감는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 감는 단계와 기판을 풀어내는 단계를 결합시키게 되면 릴 단위 제조 공정(reel-to-reel production process)을 달성할 수 있게 된다.

보다 복잡한 코팅을 제조하기 위하여, 본 발명의 방법은, 코팅될 표면을 구비하는 기판 또는 적어도 하나의 계량 헤드 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판의 이동에 있어서는 적어도 하나의 계량 헤드에 대하여 표면을 따라 이동시키고 적어도 하나의 계량 헤드의 이동에 있어서는 코팅될 기판의 표면에 대하여 이동시키는 단계와, 코팅재를 컴퓨터에 의해 발생된 제어 신호에 응답하여 노즐을 통해서 표면에 도포하는 단계가 1회 이상 실행되도록 하는 방식으로 구성할 수도 있다. 이러한 방식에 있어서는, 두꺼운 코팅과 특히 다층 구조 모두를 제조할 수 있다. 또한, 다중 코팅 공정 순서 중에 각기 다른 코팅재를 각기 다른 층용으로 사용할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 방법은 바니쉬, 유기 코팅 또는 폴리머 코팅을 도포하는 데 사용할 수 있고, 그 뿐만 아니라 심지어는 금속성 부위가 있는 패턴화 코팅도 가능하도록 하는 방식으로 구성될 수도 있다. 이는 일례로 인쇄 회로 기판의 제조에 사용할 수 있다. 이를 위해, 유동성 코팅재를 도포하는 단계는 시드 용액(seed solution), 특히 Sn(IV)-함유 시드 용액인 코팅재를 도포하는 단계를 포함한다. 이 때 표면은 적절한 습식 화학 공정을 이용하여 금속화시킬 수 있다. 금속화 작업은 인쇄 회로 기판의 제조 분야에 알려져 있는 것이다. 일례로 금속화는 니켈을 결합시키는 부착 공정 및 그에 후속하여 니켈 결합 층 상에 도전성 층인 구리를 부착시키는 공정에 의해 이루어진다. 그런데, 본 발명에 따른 방법에 의하면, 시드 용액을 아주 정확하게 계량되고 정밀하게 패턴화된 형태로 표면에 도포시킬 수 있다. 이 때 금속화는 시드 용액으로 처리한 표면의 영역에서만 발생한다. 이와 관련하여, 종래 기술의 공지 방법은 패턴화를 위하여 사전에 완전하게 금속화된 표면의 사전적인 사진 석판술 패턴화를 이용한다. 이와는 달리, 본 발명은 위와 마찬가지의 도포할 패턴화 금속 부위를 아주 간단한 방식으로 도포할 수 있게 한다. 이는, 널리 사용되고 있는 바와 같이, 그 중에서도 특히 사출 성형 스위치 및 전자 구성 부품의 하우징용과 같은 자동차 전기 장치에 사용되고 있는 바와 같이, 복잡합 플라스틱 부재에 예를 들어 상호 접속부와 같은 금속 구조를 도포하기 위하여 표면 형상의 선택에 구애받음이 없이 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 방법은 표면 상의 코팅의 적어도 부분적인 제거 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 코팅이 마스크 역할을 하는 경우에 특히 편리하다. 예를 들면, 본 발명의 이와 같은 구성은 일례로 상호 접속부의 제조를 위한 패턴화된 금속화에 사용할 수 있다. 일례로, 이를 위해서 대응되게 음각 패턴화된 폴리머 코팅이 도포되고, 이어서 이와 같은 방식으로 코팅된 표면이 금속화된다. 금속화는 예를 들면 스퍼터링 또는 증착에 의해 실행된다. 이어서, 패턴화된 형상에 도포된 폴리머 코팅을 제거함으로써, 금속화 부분이 코팅된 영역 상에서 드러나서(lift-off) 그 금속화 부분은 사전에 코팅되지 않은 영역 상의 제위치에 있게 된다[리프트-오프(lift-off) 기술]. 이들 공정은 통상적으로는 레지스트 기술로 실행된다. 이 경우에서도 마찬가지로 대조되게, 본 발명에 따른 방법의 이점은 복잡한 포토레지스트 코팅의 제거와 현상 단계이다.

패턴화된 금속화 부분을 기판 상에 제조하는 방법은 공정 단계들을 수회 반복함으로써 다층 회로 기판을 제조할 수 있고, 이 경우 바니쉬 코팅이나 플라스틱 코팅이 각 금속화 단계들 사이에서 절연층으로서 도포될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 광학 구성 요소의 제조를 위한 여러 방법에서도 사용될 수 있다. 그 의미는, 투명 코팅재를 포함하는 패턴화 코팅을 사용하여 기판 상에 광학 구조를 형성할 수 있다는 것이다. 일례로, 코팅에 광학 구성 부재를 형성 하도록 하기 위해, 위치에 따라 다른 분해능을 갖는 코팅과 다수의 코팅재의 사용의 조합을 바람직하게 배치할 수 있다. 이를 위해서는, 층 내의 특정 영역은 인접하는 영역과는 다른 굴절률를 가져야 한다. 따라서, 본 발명을 이러한 성질로 개량함에 있어서, 유동성 코팅재를 컴퓨터에서 발생한 제어 신호에 응답하여 노즐을 통해 표면으로 도포하는 단계는, 이웃하는 영역과는 다른 굴절률을 갖거나 혹은 사용된 파장을 투과시키지 않는 적어도 하나의 영역에 코팅재를 도포하는 단계를 포함한다. 다성분 반응성 혼합물을 사용은 굴절률에 영향을 미치는 하나 이상의 각기 다른 성분의 계획적인 배치에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 하나 이상의 성분들을 각기 다른 굴절률로 배치하는 중에 농도 구배를 조절된 방식으로 형성함으로써 굴절률 구배를 형성할 수 있다.

광학 구성 부재로서의 도파관 이외에도, 본 발명의 위와 같은 방식에 의하면 일례로 격자와 같은 광학 구성 부재도 제조할 수 있다. 특히 본 발명에 따른 방법은 예를 들어 배열형 도파관 격자, 스플리터(splitter), 또는 컴바이너(combiner), 또는 마하-젠더(Mach-Zehnder) 간섭계와 같은 보다 복합잡한 멀티 컴포넌트 광학 구성 부재를 제조하는 데에도 바람직하게 사용된다.

광 도파관의 수직 위치는 다층 코팅이나 막 두께가 두꺼운 코팅에 의해 표적 지향 방식으로 제어될 수 있다. 이는 광 도파관 기술 분야에서의 여러 응용 분야, 즉 예를 들어 평면형 도파관 구조를 유리 섬유 또는 기타 광학 구성 요소와 같은 3차원 형상의 도파관에 연결하는 응용 분야, 혹은 광학적으로 기능화된 중간 층의 적용을 통해서 다층 회로 기판내에 광학 기능 층을 형성하는 분야, 종래의 인쇄 회 로 기판 상의 구성 요소들을 추가 층에 광학적으로 접속시키는 분야에서의 적용성을 발휘한다. 층이 경화될 때까지는 화학적으로 각기 다른 인접하는 영역들 간의 제한된 양의 확산이 허용될 수 있는 제조 방법의 경우에는, 굴절률 구배를 형성시킬 수 있고, 그 결과 광 도파관 내의 광의 전도에 대한 영향을 조절할 수 있다.

광학적으로 투명한 층 내에 각기 다른 굴절률을 형성하는 것은 바니쉬 층에 광학 구조를 형성하는 데 이용될 수 있다. 그 결과, 제품에 위조 방지 표시를 마련하거나, 혹은 광 판독기에 의한 자동 기록용 패턴을 도포할 수도 있다.

또한, 본 발명의 방법은 기판을 배향시키는 단계나 계량 헤드에 대한 기판의 위치 및 각도를 기록하는 단계를 포함하는 것도 바람직하다. 기판 또는 코팅 패턴을 기판 상에 배향시키는 것은 코팅 패턴을 기판 상에 정확하게 위치시키는 것을 보장한다. 이 경우에서의 배향은 기계적으로나 혹은 광학적으로 감시된다. 계량 헤드에 대한 배향은, 고정 위치에 유지된 계량 헤드에 대해서 기판을 배향시키는 것을 포함할 뿐만 아니라, 계량 헤드의 위치를 적합하게 하거나 혹은 계량 헤드에 의해 형성된 코팅 패턴의 컴퓨터 보조 방식의 배향에 의해 실행될 수 있다. 일례로 코팅할 각 기판의 위치 및 방향을 기록함으로써 행해지는 이른바 코팅할 기판에 대한 코팅 패턴의 배향은, 코팅 패턴이 기판의 형상 및 위치에 일치될 수 있도록 컴퓨터의 도움을 받아서 코팅 패턴을 위치시키는 것을 가능하게 한다. 기록은 예를 들면 3점 레이저에 의해 광학적으로 실행될 수 있다. 이러한 것은 본 발명에 따른 방법의 구성에 있어서의 또 다른 특별한 이점을 가져오는데, 그 이유는 코팅 패턴이 기판 상에 아주 신속하게 배향되어서, 기계적으로 복잡한 것이 일반적인 정확한 위치 결정을 불필요하게 하며, 대형 또는 중량 기판의 경우에는 특히 실행이 거의 불가능한 코팅할 기판의 사전 배향을 불필요하게 하기 때문이다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해서 특히 적절한 코팅 장치를 제공하는 것도 본 발명의 범주 내에 속한다. 따라서, 코팅을 도포하기 위한 장치는, 제어 신호에 응답하여 제어되는 적어도 하나의 노즐을 구비하는 적어도 하나의 계량 헤드를 포함하는 적어도 하나의 코팅 유닛과, 코팅될 표면을 구비하는 기판 또는 적어도 하나의 계량 헤드 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판의 이동에 있어서는 적어도 하나의 계량 헤드에 대하여 표면을 따라 이동시키고 적어도 하나의 계량 헤드의 이동에 있어서는 코팅될 기판의 표면에 대하여 이동시키는 장치를 포함한다. 코팅될 표면을 구비하는 기판 또는 적어도 하나의 계량 헤드 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판의 이동에 있어서는 적어도 하나의 계량 헤드에 대하여 표면을 따라 이동시키고 적어도 하나의 계량 헤드의 이동에 있어서는 코팅될 기판의 표면에 대하여 이동시키는 상기 장치는, 일례로 3차원 물체의 코팅용인 경우에는 계량 헤드를 모든 3차원 공간 방향으로 이동시킬 수 있게 설계될 수 있다. 평면 표면인 경우, 기판은 고정 상태로 유지하고 계량 헤드는 서로에 대해 실질적으로 수직인 2개 축을 따라서 이동하게 할 수 있다.

이 경우 계량 헤드는 바람직하게는 적어도 하나의 노즐이 코팅될 기판을 접촉하지 않도록 배치된다. 이로써 기판의 무접촉 코팅이 가능하게 된다.

코팅될 표면을 구비하는 기판 또는 적어도 하나의 계량 헤드 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판의 이동에 있어서는 적어도 하나의 계량 헤드에 대하여 표면을 따라 이동시키고 적어도 하나의 계량 헤드의 이동에 있어서는 코팅될 기판의 표면에 대하여 이동시키는 장치는, 바람직하게는 기판을 제1 방향을 따라 이송하는 컨베이어 장치를 추가로 포함할 수 있다. 컨베이어 장치는 코팅될 기판을 장치 내에서 이송하고 특히 상기 기판을 장치를 통해 이송하는 데 사용될 수 있어, 연속 코팅 공정이 가능해진다.

또한, 코팅 유닛은 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 계량 헤드를 이동시키는 장치를 추가로 포함할 수 있다. 이로써 적어도 하나의 노즐이 코팅될 표면의 임의의 지점에 위치될 수 있어, 코팅이 상기 지점에 계량되어 형성된다. 기판의 이송 방향에 수직인 방향을 따라 이동시키는 상기 장치가 코팅 유닛에 수용됨으로써, 또한 코팅 유닛이 쉽게 기존 설비에 통합될 수 있는데, 이는 많은 경우 상기 설비에 이미 컨베이어 장치가 구비되어 있기 때문이다.

또한, 3차원 기층을 연속하여 코팅하기 위해서는, 3차원 몸체의 모든 지점이 코팅될 수 있게 제3 차원의 운동과 적절하다면 헤드의 회전 운동도 가능할 수 있도록 계량 헤드가 설치되는 것이 바람직하다.

적어도 하나의 노즐이 버블젯 노즐, 잉크젯 노즐 및 압전 분사 노즐 중 어느 하나를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 이들 형식의 노즐 및 대응되는 계량 헤드는 프린터에 다수가 사용되며, 이에 따라 이들 노즐에는 비용이 많이 소요되지 않는다. 또한, 이러한 형식의 노즐을 사용하게 되면, 고수준의 위치 정확도와 측정 정확도를 달성할 수 있으며, 이는 일례로 플라스틱 코팅 또는 광택제와 같은 코팅재를 적용하는 잉크젯 프린팅 기술에서 달성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 노즐은 밸브, 특히 압전 밸브 또는 전자기 조절 밸브에 연결될 수 있거나, 밸브에 의해 작동될 수 있다. 밸브는 그 밸브를 통과하는 코팅재가 컴퓨터로 측정될 수 있도록 조절가능하게 구성된다.

많은 처리를 할 수 있게끔 코팅 작업을 수행하고 이와 동시에 코팅 설비의 최소한의 공간만을 차지하도록 하기 위해서, 장치에는 또한 기판의 코팅된 표면을 경화시키는 장치가 구비될 수 있으며, 좁은 건조 영역으로도 상기 장치에는 충분하다. 이 경우에, 코팅된 기판은 코팅 및 경화 단계의 종료 후에 즉시 제거되거나 추가로 처리될 수 있으며, 이로써 그러한 경화 단계가 없을 경우 완전히 경화되지 않은 코팅이 손상을 입을 수 있는 가능성이 없어지게 된다.

기판의 코팅된 표면을 경화시키는 장치는 일례로 자외선 건조 장치와 가열 건조 장치 중 적어도 하나와 같은 건조 장치를 포함할 수 있다. 또한, UV 복사 경화 장치나 전자 복사 경화 장치가 일례로 UV 경화 광택제나 전자 경화 광택제와 같은 복사 경화 코팅의 적용에 바람직하다.

마지막으로, 장치는 기판을 지향시키는 장치를 포함할 수 있다. 이 장치에 의해서, 코팅 작업 전에 또는 코팅 작업 중에 기판이 정확하게 지향되어, 계량 헤드의 노즐이 조절되지 않고서 동일 위치를 정확하게 그리고 재현가능하게 코팅하게 된다.

또한, 장치는 기판의 위치를 측정하는 장치를 구비할 수 있다. 이로써 일례로 계량 헤드나 기판의 위치를 검사하고 재수정하는 것이 가능하게 되며, 배열을 형성한 다수의 노즐을 사용하여 기판 상의 코팅 패턴의 배치 방향을 검사하고 재수정하는 것이 가능하게 되어, 이러한 위치나 배치 방향은 특정하게 위치될 필요가 없게 된다. 이 경우에 바람직하게는 상기 위치는 광학식이나 기계식으로 결정될 수 있다. 특히 기판이나 계량 헤드를 지향시키는 장치와 조합하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 코팅 작업 중에 그리고 코팅 작업 전에 기판에 대하여 코팅 이미지의 위치를 검사하여 수정하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 장치에 의해 코팅된 기판이 제공된다. 다수의 코팅 작업에 대응되도록, 상기 방식으로 코팅된 기판은 또한 다수의 개별 층을 구비할 수 있다. 여러 가지 재료를 적용시킴으로써 코팅에는 또한 각기 다른 재료의 영역이 구비될 수 있다. 코팅 작업이 다수인 경우에는, 이들 영역이 또한 각기 다른 개별 층에 위치될 수 있다.

투명 코팅재를 도포함으로써 상술한 바와 같이 일례로 도파관과 같은 광학 구성 요소를 코팅에 형성할 수 있다. 특히, 패턴형으로 도포함으로써 일례로 격자 또는 배열을 이룬 도파관 격자 또는 마하-젠더 간섭계와 같은 다부품 광학 요소를 코팅에 의해 형성시킬 수 있다.

본 발명을 첨부 도면을 참고로 하여 바람직한 실시예를 중심으로 다음에 더 상세히 설명하며, 동일 부품이나 유사 부품은 동일 도면 부호로 표기되어 있다.

도 1은 웹 형태로 기판을 코팅하는 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예를 도시한 도면이다.

도 2는 개별 기판을 코팅하는 본 발명에 따른 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.

도 3은 코팅 유닛의 개략적인 평면도이다.

도 4는 코팅될 기판의 표면에 코팅이 패턴형으로 형성되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예의 부분을 도시한 도면이다.

도 6a 내지 도 6c는 기판에 금속 영역을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.

도 7a 내지 도 7c는 도파관 구조물을 구비한 다층 코팅을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.

도 8은 인쇄 조판의 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 9는 코팅 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 10a 내지 도 10d는 계량 헤드의 여러 가지 배치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1은 본 발명에 따른 코팅 장치(1)의 제1 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 도 1에 도시된 장치(1)는 릴(51)에 권취되는 스트립 형태의 기판(2)을 코팅하는 데 사용된다. 기판(2)은 일례로 그에 대응되게 권취될 수 있는 종이, 판지, 직물 또는 필름이나 포일 재료를 포함할 수 있다. 릴(51)은 장치(1)를 통해 기판(2)을 이송하는 컨베이어 장치의 일부이다. 기판은 코팅된 후에 다른 릴(52)에 권취되며, 이 릴(52)도 유사하게 컨베이어 장치의 일부이다. 컨베이어 장치는 또한 예를 들어 진공 컨베이어 롤러로서 형성될 수 있는 하나 이상의 롤러(53)를 포함한다.

기판(2)은 컨베이어 장치(51, 52, 53)에 의해 화살표로 도시된 제1 방향(54)을 따라 코팅 유닛(4)을 통해 이동된다. 코팅 유닛(4)은 코팅재의 도포를 위한 노즐이 구비된 계량 헤드(10)를 포함한다. 계량 헤드나 그의 노즐은 예를 들어 컴퓨터 발생 신호에 응하여 조절될 수 있다. 이를 위해서, 계량 헤드(10)는 적절한 인 터페이스(14)를 통해 컴퓨터(12)에 연결된다. 본 발명에 사용되는 인터페이스는 일례로 프린터 인터페이스일 수 있다. 컴퓨터는 계량 헤드(10)의 노즐을 작동시키기 위한 해당 조절 신호를 발생시키고, 이 신호를 인터페이스(10)를 통해 계량 헤드로 전달한다. 이어서 코팅재가 조절 신호에 응하여 노즐로부터 점 형태로 도포된다. 코팅재는 예를 들어 광택제를 포함할 수 있어, 본 발명에 따른 장치는 광택제를 전체 표면에 도포하는 데 사용될 수 있거나 또는 코팅될 스트립형 기판의 한정된 표면(3)에 국소적으로 도포하는 데 사용될 수 있다.

또한, 코팅 유닛(4)은 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라 계량 헤드를 이동시키는 장치를 포함할 수 있다. 이로써 계량 헤드가 도면에 수직인 방향으로 변위되고 위치될 수 있어, 스트립 형태의 기판(2)의 전체 표면이 덮혀질 수 있게 된다.

스트립 형태의 기판(2)은 코팅 유닛(4)으로부터 배출된 후에 건조 유닛(6)을 지나 안내되는데, 이 건조 유닛은 특히 고온 공기나 가열 복사에 의해서 도포된 코팅을 가열하여 그 도포된 코팅재로부터 용매를 적어도 부분적으로 증발시킨다.

이 실시예의 장치(1)에는 또한 복사 경화 유닛(8)이 구비되는데, 이 복사 경화 유닛을 거쳐 코팅된 기판(2)이 안내된다. 복사 경화 유닛(8)은 예를 들어 자외선 광이나 전자 빔을 코팅에 조사한다. 기판(2)이 예를 들어 코팅 유닛(4)의 UV 경화 광택제를 사용하여 코팅되면, 기판이 유닛(8)을 거쳐 안내되는 동안 광택제가 경화된다. 이 경우에 UV 경화 광택제는 예를 들어 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 폴리비닐 에테르, 말레산이나 푸마르산 계열 폴리에스테르, 에폭시 수지, 스티렌 화합물, 실리콘 아크릴레이트 또는 이들의 혼합물 계열일 수 있다.

건조 단계와 경화 단계를 조합함으로써 스트립형 기판(2)이 릴(52)에 권취되기 전에 완전히 경화되는 고형 코팅이 형성되며, 이는 개별 층들을 더 이상 릴(52) 상에서 함께 부착시킬 수 없음을 의미한다. 마지막으로, 기판(2)은 권취되기 전에 냉각 유닛(9)에 의해 냉각될 수 있다.

도 2는 개별 기층을 코팅하는 본 발명에 따른 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 이를 위해서, 장치에는 개별 기판 형태로 기판을 이송하기 위한 이송 장치(100)가 구비된다. 이송 장치(100)는, 롤러(53)에 의해 안내되어 이동되는 컨베이어 벨트 상에 기판을 위치시킨다. 장치(1), 특히 장치(1)의 코팅 유닛(4)은 컨베이어 벨트(55) 상에서 기판(2)의 위치를 결정하기 위한 위치 결정 장치(36)를 구비할 수 있다. 예를 들어서, 위치 결정 장치(36)는 적절한 차광 장치에 의해 개별 기층의 선두 가장자리의 위치를 결정할 수 있다. 위치 데이터나 그에 대응되는 신호가 컴퓨터(12)로 전달될 수 있도록 위치 결정 장치(36)는 인터페이스(15)에 의해 컴퓨터(12)에 연결될 수 있다. 이어서 위치 데이터가 계량 헤드(10) 조절용 프로그램에 참작되어, 도포된 패턴형 코팅의 정확한 배치 방향을 얻게 된다.

이어서 기판의 표면이 도 1을 참고하여 설명한 바와 같이 처리된다. 경화 및 건조 후에, 완전히 코팅된 기판(2)은 컨베이어 벨트로부터 제거되어 제거 장치(101)에 의해 각 기판들이 적층된다.

예를 들어 도 1 또는 도 2에 개시된 실시예로부터 달성되는 이송률은, 코팅의 위치 해상도와, 형성될 코팅 두께와, 액적량과 계량 헤드 노즐의 작동 주파수에 따른다. 계량 헤드가 제1 방향에 대해 횡방향으로 변위되지 못한다면, 해상도는 예 를 들어 노즐 간격에 의해 결정된다. 100dpi의 해상도와 5㎛의 코팅 두께, 350 피코리터의 액적량 및 5kHz의 작동 주파수에서, 분당 100미터의 이송률에 도달할 수 있다. 물론, 상술한 변수들에 따라서 상당히 더 높은 처리율을 달성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 대체로 분당 150미터 이상의 이송률에 도달하는 것도 가능하다.

하지만, 예를 들어 작동 주파수나 액적량이 증가하는 경우 또는 적절한 계량 헤드를 사용함으로써, 분당 500미터 또는 분당 2000미터에 이르는 이송률을 달성하는 것도 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 분당 150미터 이상의 이송률이 달성된다. 특히, 바람직하게는 분당 300미터 이상의 이송률이 달성될 수 있으며, 이는 도 1 또는 도 2에 도시된 장치가 예를 들어 옵셋 프린팅 프레스를 포함할 수 있음을 의미한다. 도 1에 도시된 장치는 특히 롤 옵셋 프린팅 프레스를 포함할 수 있으며, 이 때 분당 300미터 이상의 이송률이 보편적이다.

도 3은 코팅 유닛(4)의 일 실시예를 개략적으로 도시한 평면도이다. 코팅 유닛(4)은 예를 들어 코팅 설비나 프린팅 프레스에 모듈로서 일체로 형성될 수 있으며, 이에 따라 코팅될 기판이 제1 방향(54)을 따라 코팅 유닛(4)을 거쳐 안내된다. 이 실시예의 코팅 유닛(4)은 방향(54)에 수직인 방향(56)을 따라 이동할 수 있는 계량 헤드(10)를 구비한다. 이를 위해서, 계량 헤드(10)는 그가 방향(56)을 따라 이동할 수 있도록 안내 레일(38) 상에서 유지된다. 또한, 계량 헤드(10)는 기어 휠(42) 위로 주행되는 치형 벨트(44)에 고정된다. 기어 휠(42) 중 하나는 스텝퍼 모터(40)에 연결되는데, 이 스텝퍼 모터는 기어 휠(42)을 통해 치형 벨트(44)를 구동시켜 계량 헤드를 안내 레일(38)을 따라 이동시킨다. 또한, 코팅 유닛(4)은, 계량 헤드(10)를 조절하고 스텝퍼 모터를 구동시키기 위한 전자 장치를 구비할 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2에 개략적으로 도시된 코팅 유닛(4)은 유닛(4)을 제어하는 컴퓨터에 연결하기 위한 인터페이스를 구비할 수 있다.

도 4에 따르면, 코팅될 기판(2)의 표면(3)에 위치별로 형성된 코팅을 형성시키는 상태가 개략적으로 도시되어 있다. 기판(2)은 제1 방향(54)을 따라 계량 헤드(10)를 거쳐 안내된다. 계량 헤드(10)는 각각의 경우에 공급 전도체(18)를 통해 인터페이스에 연결된 작동가능한 노즐(16)을 구비한다. 직접 연결이 이루어지거나 회로 배치를 통한 연결이 이루어질 수 있다. 노즐은 예를 들어 버블젯 노즐 또는 잉크젯 노즐이나 압전 분사 노즐일 수 있다. 인터페이스를 통해 전달된 조절 신호는 해당 공급 라인 신호로 변환된다. 노즐(16)은 코팅재(22)를 수용하고 있는 저장실(20)에 연결된다. 또한, 장치는 저장실(20)에 수용된 유동성 코팅재(22)를 그의 점도를 감소시키기 위해 예열하는 예열 장치(21)를 구비할 수 있다. 바람직하게는 유동성 코팅재는, 그의 점도가 8mPa·s 내지 100mPa·s, 바람직하게는 8mPa·s 내지 50mPa·s, 특히 바람직하게는 8mPa·s 내지 25mPa·s가 되거나 코팅재의 조성이 그러한 점도를 갖도록 상응하게 선택되도록 가열된다. 이와 유사하게, 코팅을 쉽게 할 수 있게 하기 위해서, 가열하고 적절한 첨가제를 첨가함으로써 고점도 코팅재의 점도를 감소시킬 수도 있다.

공급 전도체 신호가 공급 전도체를 통해 노즐에 전달되면, 예를 들어 버블젯 노즐의 경우에 노즐의 영역이 가열됨으로써, 코팅재 또는 코팅재의 용매가 증발되고, 증기압으로 인해 액적(24)이 노즐로부터 코팅될 기판(2)의 표면으로 도포된다. 기판이 방향(54)으로 운동할 때, 조절 신호나 공급 전도체 신호가 노즐에 전달되어, 표면(3)을 따른 방향(54)으로 코팅재 액적(24)의 위치를 지정하게 된다. 계량 헤드(10)가 방향(54)에 수직인 방향으로 운동하게 되면, 이 방향으로 액적의 위치가 결정되게 되어, 위치별 형태로 패턴이 형성된 코팅이 열전사(drop-on-demand) 원리에 따라 다수의 도포된 액적(24)으로부터 형성된다. 코팅재의 조성에 따라서, 고형의 내구성 있는 코팅을 형성하도록 개별 액적이 예를 들어 UV 경화 가교나 열 가교에 의해 경화될 수 있다. 액적(24)은 특히 함께 밀접하게 위치될 수 있어 그 액적들로부터 연속 필름이 형성된다.

도 5는 본 발명에 따른 장치의 추가적인 실시예의 일부를 나타낸다. 이 실시예에서, 계량 헤드(10)는 압전성인 또는 전자기적으로 제어되는 밸브(17)에 의해 작동되는 노즐(16)을 포함한다. 이러한 목적을 위해, 밸브(17)는 전자기적 또는 압전성의 액튜에이터(171)를 포함하며, 액튜에이터(171)는 노즐 니들(19)에 연결되고 또한 공급 전도체(18)를 경유하여 컴퓨터(12)에 연결된다. 컴퓨터(12)에 의해 생성된 제어 신호를 변환하는 적절한 전자 기기(도시되지 않음)가 컴퓨터(12)와 밸브 사이에 연결된다.

유동성 코팅재(22)가 펌프 장치(23)에 의해 리저버(reservoir)(20)로부터 제거되고 초대기압(superatmospheric pressure) 하에서 노즐로 공급된다. 적절한 펌프 장치(23)의 예는 예를 들어 내연기관의 연료 분사 시스템에서 사용되는 것과 같은 롤러 셀(roller cell) 펌프 또는 베인 셀(vane cell) 펌프이다. 또한, 밸브(17)는 내연 기관으로 연료를 분사하기 위한 분사 밸브를 포함한다. 이러한 구성 요소 들은 장기간의 높은 안정성이라는 특징을 가지며 높은 초대기압에서 작동할 수 있거나 고압을 생성할 수 있다. 이러한 종류의 시스템은 비교적 많은 양의 코팅재 및 비교적 큰 코팅 두께의 공정을 수행하는 데에 특히 적합하다. 높은 점도를 가지는 코팅재조차도 용이하게 처리될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같은 노즐 니들을 구비한 밸브 외에도, 많은 다른 종류의 폐쇄도 또한 가능하다. 예를 들면, 밸브는 코팅 도포를 제어하기 위하여 제어 신호 또는 상응하는 슬라이드 또는 튜브나 호스를 가압하거나 벤딩하는 장치에 의해 제어되거나 작동될 수 있는 플랩(flap)을 구비한다.

다음 내용은 리프트-오프(lift-off) 기술을 사용하여 기판 상에 금속화된 영역의 제조에 관련된 방법의 단계를 나타내는 도 6a 내지 도 6c를 참조한다.

우선, 도 6a는 본 발명에 따라 코팅되어지고 한쪽 면(3) 위에 완전히 경화된 코팅부(26)를 가지는 기판(2)을 나타낸다. 코팅부는 도 4와 관련하여 기술된 것처럼 도포된다. 코팅부(26)는 트렌치 구조(28)를 가지는 방식으로 패턴화된다. 트렌치 구조(28)는 코팅되지 않은 표면 영역(30)을 남겨 둔다.

도 6b는 금속층(32)이 도포된 후의 코팅된 기판(2)을 나타낸다. 금속층은 패턴화된 형태로 도포될 필요가 없다. 오히려, 코팅부가 만들어질 수 있기 때문에, 기판의 전체 표면은, 예를 들면 증착 또는 스퍼터링에 의하거나 습식 화학적 수단에 의해 동일한 종류로 코팅될 수 있다. 표면의 코팅된 영역 외에도, 표면의 코팅되지 않은 영역(30)도 균일한 금속화에 의해 금속으로 도포된다.

이 때에, 패턴화된 코팅부(26)는 다시 제거될 수 있다. 이것은, 예를 들면 적절한 용제에 의해 용해시킴으로써 달성될 수 있다. 코팅층(26)를 제거하면 표면의 코팅된 영역의 금속화 부위도 코팅층(26)과 함께 들어 올려지거나 제거되게 된다.

따라서, 본래부터 표면(3) 위에 코팅되지 않은 영역(30)이었던 위치의 기판 위에서 금속화 영역(34)이 잔존하게 된다. 이 때에, 금속화 영역(34)은 적절한 방식으로 상호 연결부를 형성하며, 이것은 이러한 변경된 방법이 특히 회로 기판의 패턴화에 적당하다는 것을 의미한다.

도 7a 내지 도 7c는, 예로서, 개략적인 단면도의 기판 위에 도파관(導波管) 구조를 가진 다층 코팅의 제조에 관련된 방법의 단계를 나타낸다. 도 7a의 기판 위에서 보여지는 것처럼, 우선, 제1 재료의 제1 개별적인 층(58)이 코팅될 예정인 적절한 기판(2)의 표면(3)에 도포된다.

도 7b는 제2층(62)이 제1층(60)에 도포되는 추가적인 코팅 공정 후의 기판(2)을 나타낸다. 층(62)은 제1 재료로 만들어진 영역(62)들과 추가적인 재료로 만들어진 영역(64)을 가진다. 결과적으로 도파관을 한정하기 위하여, 영역(64)은 연장된 구조를 가진다.

이러한 제2 개별적인 층을 제조하기 위하여, 본 발명에 따른 방법은, 계량 헤드와 기판 중에서 적어도 하나를 이동시키되, 기판의 이동에 있어서는 계량 헤드에 상대적으로 기판을 이동시키고 계량 헤드의 이동에 있어서는 기판에 상대적으로 계량 헤드를 이동시킴으로써, 그리고 유동성 코팅재를 컴퓨터에 의해 생성된 제어 신호에 응하여 계량 헤드의 하나 이상의 노즐을 통과시켜 표면에 도포함으로써 수행된다. 상이한 코팅재를 포함하는 영역(62, 64)은 적어도 하나의 제1 노즐을 통해 제1 코팅재를 그리고 계량 헤드의 적어도 하나의 제2 노즐을 통해 제2 코팅재를 도포함으로써 제조된다.

최종적으로, 도 7c와 관련하여 보여지는 것처럼, 이러한 방식으로 제조된 코팅부는 제3 개별적인 층(66)으로 덮여진다. 다층 코팅을 위해 사용된 코팅재는 영역(64)의 코팅재가 인접한 영역들과는 상이한 굴절률을 가지는 방식으로 선택된다. 영역(64)이 도파관 구조(68)를 확실히 한정하도록 하기 위해, 상기 영역은 제1 및 제3 개별적인 층의 코팅재와 영역(62)의 코팅재보다 낮은 굴절률을 가지는 것이 바람직하다. 물론, 컴퓨터에 의해 제어되는 노즐에 의해 이러한 성질의 도포는 또한 코팅부 내에 다른 구조, 특히 다른 광학적 구성 요소, 예를 들면 광학적 회절 격자를 일체화하는 데에 사용될 수도 있다. 물론, 다중 구성 요소 시스템 중의 하나 이상의 구성 요소를 국부적으로 변경함으로써 상이한 굴절률을 가지는 영역들을 달성하는 것도 또한 가능하다.

도 8은 본 발명의 추가적인 응용을 도시한다. 도 8은 인쇄 조판을 제조하기 위한 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 장치는 특히 인쇄 프레스에 직접 일체화되어 있어서, 인쇄 조판의 교체와 복잡한 제조를 생략할 수 있다. 상기 장치는, 예를 들면 인쇄 실린더(46)에 이미지의 도포를 위해 형성된다. 이 경우에, 인쇄 실린더는 코팅될 예정인 기판을 구성하고, 그 횡방향 표면이 코팅될 예정인 기판의 표면을 구성한다. 지역적인 코팅을 하기 위하여, 인쇄 실린더는 코팅 과정 중에 회전된다.

전술한 실시예와 유사하게, 상기 장치는 코팅 유니트(4)를 가진다. 코팅 유 니트(4)는 인쇄 실린더의 횡방향 표면에 코팅부(50)를 도포하고, 코팅부는 인쇄 조판의 목적한 이미지를 받는 방식으로 패턴화된다. 패턴화는 인쇄 잉크가 코팅부의 상승된 영역 또는 코팅부(50)에 있는 요부(凹部)내에 접착하는 것이다.

그 외에, 상기 장치는 방사에 의해 경화 가능한 코팅재를 사용할 경우의 자외선 경화 유니트(8)와 건조 유니트(6) 중 적어도 하나를 또한 가진다. 상기 장치가 인쇄 프레스 내에 일체화되면, 인쇄 실린더는, 예를 들어, 상승 장치에 의해 인쇄 위치로부터 코팅 위치로 상승되고, 여기에서 실린더(46)는 코팅되기 위하여 접촉하지 않고 회전할 수 있다. 프레스에서 이미지의 도포 외에도, 프린트 조판, 바람직하게는 슬리브는 프레스 외부에서 이미지를 도포시키고 그리고 패턴화한 후에 프레스 내에 고정되는 것도 또한 가능하여, 시간적인 면에서 이미지-도포 공정을 인쇄 공정과는 독립이 되게 한다. 바람직하게, 이러한 선택 사양은 오프셋 인쇄와 플렉소 인쇄 모두에서 사용되지만, 상기 두 인쇄 방법에만 제한되는 것은 아니다.

도 9는 코팅 장치(110)의 실시예를 개략적으로 도시한다. 이 실시예는 제1 방향(310)을 따라 코팅 장치(110) 아래를 통과하여 기판이 운반되는 설비에 관한 것이다. 기판은 코팅 장치(110)에 의해 코팅된다.

방향(330)은 평면인 기판의 평면에 수직하게 이어진다. 따라서, 평면인 기판이 위치되는 평면은 제1 방향(310)과 제2 방향(320)에 의해 한정되며, 제2 방향은 방향(310, 330)들에 수직하여서 도 9의 도면에 수직인 방향이다. 비평면 기판, 예를 들어 튜브와 같은 원통형 기판에 대하여, 코팅 유니트는, 예를 들어 링 형상의 배열에 의해 기판의 윤곽에 맞추어 진다.

코팅 장치(110)는 매체 공급 및 매체 준비 수단 외에도 코팅 유니트(200), 세척 유니트와 전기적 및 전자적 제어 구성요소를 포함한다. 코팅 장치(110)는 그 내부에 세척 유니트가 수용되는 먼지 방지(dust-tight) 하우징(120) 내에 넣어진다. 코팅 공정에서, 먼지, 예들 들어 종이 먼지 또는 인쇄 분말로 내부가 오염되는 것을 방지하기 위하여, 단지 코팅 유니트(200)만이 바깥을 향한다. 이것은 작은 노즐을 사용하는 경우에 노즐이 더럽혀지거나 막히는 것을 방지하는 데에 특히 중요하다.

세척 공정을 위해, 코팅 유니트(200)가 축(210) 주위로 회전될 수 있어서, 코팅 유니트에 의해 세척될 수 있다. 밀봉(190)에 의해 하우징(120)은 세척 공정 중에 먼지 방지 방식으로 외부와는 완전히 폐쇄된 채로 유지하는 것이 보장된다. 아래쪽을 향하는 코팅을 위해, 예를 들어 노즐을 조절하는 동안 방출되는 코팅재를 수집하기 위하여 코팅 유니트(200)의 반대편에 수집통을 위치시키는 것이 바람직하다. 보호판(180)은 설비 내에서 정확하게 안내되지 않아 코팅 유니트(200)를 손상시킬 수 있는 기판으로부터 보호한다.

세척 유니트는, 예를 들면, 보풀이 없는(lint-free) 세척 천(160)을 위한 공급 롤(130), 세척 천(160)을 균일하게 계량 헤드(250)상에 가압하는 하나 이상의 세척 롤러(150), 사용된 세척 천(160)을 감기 위한 권취 장치(170)와 세척액의 제어된 계량을 위한 노즐(140)을 포함한다.

코팅 유니트(200)로 매체를 공급하는 데에는 전기적 또는 전자적 제어 유니트, 코팅 매체를 위한 공급 수단 그리고 적절한 압축 공기 또는 진공 연결부가 포함된다. 보호용 또는 공정용 가스가 요구되면, 이러한 가스들도 마찬가지로 공급된다. 미세한 코팅 노즐을 사용하는 코팅에 있어서, 코팅 매체는 입자에 의한 오염을 피하기 위하여 적어도 코팅 유니트에 공급되기 전에 여과되어야 한다. 압전 잉크젯 노즐이 사용되는 경우에, 코팅 노즐의 높은 작동 주파수를 약 50Hz까지 허용하기 위하여 코팅 매체로부터 가스를 제거하는 것이 바람직하다.

코팅 유니트(200)는 복수 개의 계량 헤드(250)를 포함한다. 계량 헤드(250)는 적어도 두 개의 노즐(260)을 포함한다. 노즐(260)은 일직선으로 배열된다. 방향(320)을 따라 단위 길이당 소정의 노즐 해상도를 달성하기 위하여, 계량 헤드(250)는 다양한 배열, 예를 들어 일직선 배열, 엇갈림(staggered) 배열, 헤링본(herringbone) 패턴 그리고 그들의 조합을 가진다.

계량 헤드(250)의 가능한 배열의 예가 도 10a 내지 도 10d에 도시된다. 계량 헤드(250)의 상이한 배열과 그에 따라 계량 헤드(250) 상에 일정 간격의 일직선 형태로 제공된 노즐(260)의 상이한 배열에 의해 방향(320)을 따라 단위 길이당 상이한 노즐 해상도를 달성할 수 있다. 이 경우, 방향(320)은 기판이 이동하는 방향(310)에 직각이다. 해상도를 설명하기 위하여, 각 경우의 도면은 기판이 이동하는 방향(310)으로 보조선(270)을 나타낸다.

도 10a는 계량 헤드(250)의 단순한 일직선 배열을 개략적으로 도시한다. 이 예에서, 방향(320)을 따라 단위 길이당 노즐 배열의 해상도는 각각의 계량 헤드(250)의 해상도에 의해 만들어진다.

도 10b는 일직선의 엇갈림 배열을 도시한다. 이 배열에서, 각각의 계량 헤드 (250) 상에 일직선 형태로 배열된 노즐(260) 유니트들은 한 유니트 뒤에 다른 유니트를 편의(偏倚)시켜 해상도를 증가시키는 방식으로 배열된다.

도 10c는 헤링본 구조를 가지는 배열을 개략적으로 도시한다. 헤링본 구조는 계량 헤드(250)의 적어도 두 개의 노즐(260)이 배열된 축선이 방향(310, 320)들에 의해 한정되는 평면 내에서 방향(320)에 대하여 0°와 90° 사이의 각도로 회전되어 있어서, 노즐들은 방향(320)을 따라서 서로 더 근접하여 있다. 각도와 간격은, 두 개 이상의 노즐이 있는 경우에, 두 개의 인접한 헤드의 노즐들이 서로 교차하는 방식으로 선택되어, 헤링본 배열과 엇갈림 배열의 조합을 만들어낸다. 이것은 도 10d에 도시된다.

헤링본 구조의 이점은 헤드의 공간 절약형 배열을 사용할 가능성과 인접한 헤드들의 기구학적 배치를 용이하게 할 가능성에 있다. 더욱이, 상기 두 방법은 또한 결합될 수도 있다. 더 두꺼운 층 두께를 달성하기 위하여, 이러한 종류의 복수 개의 코팅 유니트가 방향(310)으로 연속하여 배치될 수도 있고, 물론, 복수 개의 코팅 장치가 이러한 목적을 위해 사용될 수도 있다.

헤링본 배열인 계량 헤드(250)와 전술한 세척 유니트의 조합은 세척 천의 이동 방향이 노즐(260)이 향하는 축, 즉 노즐 축에 평행하거나 수직이 아니라는 부수적인 이점을 가진다.

또한, 코팅 유니트(200)를 세척하는 단순한 해결책, 즉 천으로 덮인 와이퍼를 코팅 유니트(200)의 노즐 표면 위로 이동시키는 것을 실현하는 것도 가능하다. 이 때에는, 와이퍼의 이동이 노즐 축에 수직 또는 평행하게 발생하지 않도록 보장 되어야 한다.

전술한 코팅 장치(110)는, 예를 들어 종래의 롤러 코팅 기계 장치 대신에 코팅 시트(sheet)용 코팅 기계(시트-코팅 기계)에서 사용될 수 있다. 이 경우, 코팅은 전체 표면에 도포되거나 또는 코팅이 정밀하게 수행될 수 있도록 코팅에 앞서서 시트의 위치와 각도를 기록하기 위하여 위치 센서를 설치해야한다. 또한, 종래의 롤러 코팅 기계를 약간 수정하여, 시트가 코팅 장치(11)를 통과하기 전에 그 전단(leading edge)이 코팅 장치(11) 평행하게 향하도록 할수도 있다. 그렇지만, 이 때에는, 시트가 더 이상 회전할 수 없도록, 예를 들면 진공 수단에 의해 운송 장치에 고정되어야 한다. 이러한 방식으로, 코팅 패턴은 정확한 위치에 그 측면이 향하도록 하면되며 회전될 필요가 없다. 코팅 패턴에 맞추는 데 요구되는 계산을 상당한 수준으로 감소시키는 이점이 있다.

더욱이, 상기 장치는 코팅 기계 장치보다는 오히려 오프셋 인쇄 프레스에 사용된다. 이 경우, 시트가 프레스 내에 이미 맞추어져 있기 때문에 기판의 위치 설정을 생략할 수 있다. 이러한 이점은 상기 장치를 스크린 인쇄 기계에 설치한 때에도 또한 활용될 수 있다.

전술한 예는 그래픽 산업 분야에 관한 것이다. 페인트칠이 될 가구/가구 부품 또는 다른 대상물에 장식 페인팅 또는 완성 페인팅을 하기 위한 장치로 사용하는 것과 같은 다른 응용 분야도 또한 언급할 수 있다.

Claims (69)

1. 제어 신호에 의해 작동 가능한 하나 이상의 노즐(16)을 구비하는 하나 이상의 계량 헤드(10)를 포함하는 장치(1)를 이용하여 표면에 코팅재를 도포하는 코팅재 도포 방법으로서,

   코팅될 표면(3)을 구비하는 기판(2) 또는 하나 이상의 계량 헤드(10) 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판(2)의 이동에 있어서는 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 표면(3)을 따라 이동시키고 하나 이상의 계량 헤드(10)의 이동에 있어서는 코팅될 기판(2)의 표면(3)에 대하여 이동시키는 단계와,

   컴퓨터(12)에 의해 생성된 하나 이상의 제어 신호에 따라 노즐(16)을 통해 표면에 유동성 코팅재(22)를 도포하는 단계를 포함하는, 코팅재 도포 방법에 있어서,

   하나 이상의 계측 헤드(10)에 대하여 기판(2)을 배향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
2. 제1항에 있어서,

   표면에 유동성 코팅재를 도포하는 단계는, 유동성 코팅재를 버블젯 노즐, 잉크젯 노즐 및 압전 분사 노즐 중 어느 하나를 통해 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
3. 제1항에 있어서,

   유동성 코팅재를 도포하는 단계는, 압전 밸브 또는 전자 제어 밸브를 개방하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
4. 제1항에 있어서,

   유동성 코팅재를 도포하는 단계는, 열가소성 물질을 포함하는 유동성 코팅재를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 열가소성 물질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리부타디엔, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리에테르 케톤, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아세탈, 폴리비닐 아세테이트, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리에테르 블록 아미드, PSU, PES, PPS, PVC, PVDC, PET, PS, PTFE, PVDF, PF, 폴리이미드, 폴리이미드 유도체, 셀룰로스 유도체 및 부가 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 플라스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
6. 제1항에 있어서,

   유동성 코팅재를 도포하는 단계는, 용해된 플라스틱을 포함하는 코팅재를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
7. 제1항에 있어서,

   유동성 코팅재를 도포하는 단계는, 화학 반응 시스템의 하나 이상의 성분을 포함하는 코팅재를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 화학 반응 시스템은 아이소시아네이트-가교 시스템, 폴리우레탄, 에폭시 시스템, 실리콘 수지 및 이러한 시스템들 중의 어느 하나의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
9. 제1항에 있어서,

   유동성 코팅재를 도포하는 단계는, 열적 가교성 시스템의 하나 이상의 성분을 포함하는 유동성 코팅재를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 열적 가교성 시스템은 폴리에스테르-멜라민, 요소-수지, 에폭시 시스템 및 폴리에스테르 시스템 중에서 하나 이상을 포함을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
11. 제1항에 있어서,

    유동성 코팅재를 도포하는 단계는, 복사 경화성 시스템의 하나 이상의 성분을 포함하는 유동성 코팅재를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 복사 경화성 시스템은 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 폴리비닐 에테르, 폴리에스테르, 말렌산 화합물, 푸마르산 화합물, 에폭시, 스티렌 화합물 및 실리콘 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
13. 제1항에 있어서,

    표면(3)의 유동성 코팅재를 고화시키는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
14. 제13항에 있어서,

    표면의 유동성 코팅재를 고화시키는 단계는 코팅재를 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
15. 제13항에 있어서,

    표면의 유동성 코팅재를 고화시키는 단계는 코팅재의 자외선 경화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
16. 제13항에 있어서,

    표면의 유동성 코팅재를 고화시키는 단계는 코팅재의 중합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
17. 제13항에 있어서,

    표면의 유동성 코팅재를 고화시키는 단계는 가교 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
18. 제13항에 있어서,

    표면의 유동성 코팅재를 고화시키는 단계는, 코팅재를 사전 형성 코팅층 또는 후속 코팅층 또는 이들 모두와 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 계량 헤드는 하나 이상의 제1 노즐과 하나 이상의 제2 노즐을 구비하며,

    컴퓨터(12)에 의해 생성된 제어 신호에 따라 노즐(16)을 통해 표면에 유동성 코팅재를 도포하는 단계는, 상기 하나 이상의 제1 노즐을 통하여 제1 코팅재를 도포하고 상기 제2 노즐을 통하여 제2 코팅재를 도포하는 단계를 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
20. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    코팅될 표면(3)을 구비하는 기판(2) 또는 하나 이상의 계량 헤드(10) 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판(2)의 이동에 있어서는 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 표면(3)을 따라 이동시키고 하나 이상의 계량 헤드(10)의 이동에 있어서는 코팅될 기판(2)의 표면(3)에 대하여 이동시키는 단계는, 상기 기판(2)을 제1 방향으로 전진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
21. 제20항에 있어서,

    상기 기판(2)을 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 제1 방향으로 최대 2000m/분의 속도로 이동시키는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
22. 제20항에 있어서,

    코팅될 표면(3)을 구비하는 기판(2) 또는 하나 이상의 계량 헤드(10) 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판(2)의 이동에 있어서는 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 표면(3)을 따라 이동시키고 하나 이상의 계량 헤드(10)의 이동에 있어서는 코팅될 기판(2)의 표면(3)에 대하여 이동시키는 단계는, 제1 방향을 가로지르는 제2 방향으로 하나 이상의 계량 헤드를 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
23. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 유동성 코팅재(22)를 예열하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
24. 제23항에 있어서,

    상기 유동성 코팅재를 300℃까지 예열하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
25. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    도포되는 상기 유동 코팅재는 점도가 8mPa·s ~ 100mPa·s인 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
26. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 유동 코팅재는 상온에서 점도가 50mPa·s ~ 10Pa·s의 범위인 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
27. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 유동 코팅재를 초대기압 하에서 노즐에 공급하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
28. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    코팅될 기판(2)은 릴(51)에 감겨 있고,

    코팅될 표면(3)을 구비하는 기판(2) 또는 하나 이상의 계량 헤드(10) 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판(2)의 이동에 있어서는 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 표면(3)을 따라 이동시키고 하나 이상의 계량 헤드(10)의 이동에 있어서는 코팅될 기판(2)의 표면(3)에 대하여 이동시키는 단계는, 상기 릴(51)로부터 기판(2)을 풀어내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
29. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    코팅될 표면(3)을 구비하는 기판(2) 또는 하나 이상의 계량 헤드(10) 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판(2)의 이동에 있어서는 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 표면(3)을 따라 이동시키고 하나 이상의 계량 헤드(10)의 이동에 있어서는 코팅될 기판(2)의 표면(3)에 대하여 이동시키는 단계는, 상기 기판(2)을 릴(52)에 감는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
30. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    유동성 코팅재를 도포하는 단계는, 금속 함유 시드 용액을 포함하는 코팅재를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
31. 제30항에 있어서,

    표면의 금속화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
32. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    표면으로부터 코팅을 적어도 부분적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
33. 삭제
34. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    컴퓨터(12)에 의해 생성된 제어 신호에 따라 노즐(16)을 통해 표면에 유동성 코팅재(22)를 도포하는 단계는, 인접한 영역과는 굴절률이 다른 하나 이상의 영역(64)에 코팅재를 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
35. 제34항에 있어서,

    상기 하나 이상의 영역은 도파관(68)을 형성하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
36. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    컴퓨터(12)에 의해 생성된 제어 신호에 따라 노즐(16)을 통해 표면에 유동성 코팅재(22)를 도포하는 단계는, 화상을 인쇄 조판(46)에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
37. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    코팅될 표면(3)을 구비하는 기판(2) 또는 하나 이상의 계량 헤드(10) 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판(2)의 이동에 있어서는 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 표면(3)을 따라 이동시키고 하나 이상의 계량 헤드(10)의 이동에 있어서는 코팅될 기판(2)의 표면(3)에 대하여 이동시키는 단계와,

    컴퓨터(12)에 의해 생성된 하나 이상의 제어 신호에 따라 노즐(16)을 통해 표면에 유동성 코팅재(22)를 도포하는 단계를

    1회 이상 실시하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
38. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    플리스 재료를 포함하는 기판에 열용융 접착제 또는 반응성 접착제를 도포하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
39. 컴퓨터에 의해 생성된 제어 신호에 따라 제어 가능한 하나 이상의 노즐(16)을 구비하는 하나 이상의 계량 헤드(10)를 포함하는 하나 이상의 코팅 유닛(4)과,

    코팅될 표면(3)을 구비하는 기판(2) 또는 하나 이상의 계량 헤드(10) 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판(2)의 이동에 있어서는 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 표면(3)을 따라 이동시키고 하나 이상의 계량 헤드(10)의 이동에 있어서는 코팅될 기판(2)의 표면(3)에 대하여 이동시키는 장치(5)를 포함하는, 코팅재 도포 장치에 있어서,

    상기 기판을 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 배향시키기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
40. 제39항에 있어서,

    상기 하나 이상의 계량 헤드(10)는, 상기 하나 이상의 노즐이 코팅될 기판(2)과 접촉하지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
41. 제39항에 있어서,

    코팅될 표면(3)을 구비하는 기판(2) 또는 하나 이상의 계량 헤드(10) 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판(2)의 이동에 있어서는 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 표면(3)을 따라 이동시키고 하나 이상의 계량 헤드(10)의 이동에 있어서는 코팅될 기판(2)의 표면(3)에 대하여 이동시키는 장치(5)는, 제1 방향(54)을 따라 상기 기판(2)을 이송시키기 위한 이송 장치(53, 55)을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
42. 제41항에 있어서,

    상기 코팅 유닛(4)은, 하나 이상의 계량 헤드(10)를 제1 방향(54)에 실질적으로 수직인 제2 방향(56)을 따라 이동시키기 위한 장치(38, 40, 42, 44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
43. 제39항에 있어서,

    상기 하나 이상의 노즐(16)은 버블젯 노즐, 잉크젯 노즐 및 압전 분사 노즐 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
44. 제39항에 있어서,

    상기 하나 이상의 노즐은, 압전 밸브 또는 전자 제어 밸브에 연결되거나, 밸브(17)에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
45. 제39항에 있어서,

    기판의 코팅된 표면을 고화시키기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
46. 제45항에 있어서,

    기판의 코팅된 표면을 고화시키기 위한 장치는, 건조 장치(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
47. 제45항에 있어서,

    기판의 코팅된 표면을 고화시키기 위한 장치는, 자외선 경화 장치(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
48. 삭제
49. 제39항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기판의 위치를 측정하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
50. 제39항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 유동성 코팅재를 예열하기 위한 예열 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
51. 제39항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 노즐의 상류에 연결된 하나 이상의 펌프 장치(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
52. 제39항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,

    내연 기관의 분사 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
53. 제39항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 코팅 유닛(4, 200)은, 먼지 방지 하우징(120)을 구비하고 코팅 유닛(4, 200)을 세척하기 위한 장치를 구비하는 코팅 장치(110) 내에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
54. 제53항에 있어서,

    상기 코팅 유닛(4, 200)은 분리 가능하게 장착되고, 코팅 위치와 세척 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
55. 제54항에 있어서,

    상기 코팅 장치(100)는, 세척 작업 중에 먼지 유입이 방지되도록 밀폐되는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
56. 제39항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,

    서로 평행하게 배열되어 있는 2개 이상의 계량 헤드(250)들을 포함하며,

    상기 계량 헤드들 각각은 직렬로 배치된 2개 이상의 노즐(260)을 구비하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
57. 제56항에 있어서,

    상기 2개 이상의 계량 헤드(250)들은, 코팅될 표면(3)의 이동 방향을 따라 편의(offset)되어 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
58. 제56항에 있어서,

    상기 2개 이상의 계량 헤드(250)들은, 코팅될 표면(3)의 이동 방향을 따라 엇갈림 방식으로 배열되고,

    상기 2개 이상의 계량 헤드(250)의 노즐(260)의 열(row)들은 서로 중첩되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
59. 제56항에 있어서,

    2개 이상의 계량 헤드(250)에 배열된 노즐(260)을 따르는 축은, 코팅될 포면(3)의 이동 방향에 대하여 0˚ 내지 90˚ 사이의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
60. 삭제
61. 삭제
62. 삭제
63. 삭제
64. 삭제
65. 삭제
66. 제46항에 있어서,

    기판의 코팅된 표면을 고화시키기 위한 장치는 적외선 또는 열 건조 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.
67. 삭제
68. 제22항에 있어서,

    제2 방향은 제1 방향에 수직인 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 방법.
69. 제1항에 따른 방법을 이용하여 코팅재를 도포하기 위한 코팅재 도포 장치로서,

    컴퓨터에 의해 생성된 제어 신호에 따라 제어 가능한 하나 이상의 노즐(16)을 구비하는 하나 이상의 계량 헤드(10)를 포함하는 하나 이상의 코팅 유닛(4)과,

    코팅될 표면(3)을 구비하는 기판(2) 또는 하나 이상의 계량 헤드(10) 또는 이들 모두를 이동시키되, 기판(2)의 이동에 있어서는 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 표면(3)을 따라 이동시키고 하나 이상의 계량 헤드(10)의 이동에 있어서는 코팅될 기판(2)의 표면(3)에 대하여 이동시키는 장치(5)를 포함하는, 코팅재 도포 장치에 있어서,

    상기 기판을 하나 이상의 계량 헤드(10)에 대하여 배향시키기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅재 도포 장치.

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