KR101912954B1

KR101912954B1 - 인쇄된 이미지를 레벨링하고 이미지 오프셋을 방지하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101912954B1
Application number: KR1020130067905A
Authority: KR
Inventors: 콕-이 로; 홍 자오; 폴 제이 맥컨빌; 브라이언 제이 루프
Original assignee: 제록스 코포레이션
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2018-10-29
Also published as: JP2014000804A; CN103507464B; US20130333582A1; US8931890B2; JP6055718B2; KR20130141386A; CN103507464A

Abstract

매체 기판에 적용되는 이미지를 접촉 레벨링하기 위한 접근법이 제공된다. 이 접근법은, 적어도 부분적으로, 하나 이상의 잉크들을 반발시키도록 구성된 적어도 하나의 텍스처링된 표면을 포함하는 접촉 레벨링 부재가 매체 기판에 적용되는 이미지를 레벨링하게 하는 단계를 수반한다. 적어도 하나의 텍스처링된 표면은, 적어도 부분적으로, 적어도 하나의 텍스처링된 표면이 하나 이상의 잉크들과 접촉할 때에 100° 보다 큰 잉크 접촉각 및 30° 미만의 슬라이딩 각도를 적어도 하나의 텍스처링된 표면이 갖게 하도록 구성된 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들을 포함할 수도 있다.

Description

인쇄된 이미지를 레벨링하고 이미지 오프셋을 방지하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR LEVELING A PRINTED IMAGE AND PREVENTING IMAGE OFFSET}

본 개시물은 완성된 인쇄물에서의 이미지 결함들을 방지하기 위해 인쇄된 이미지를 레벨링하면서 임의의 레벨링 또는 퓨저 (fuser) 부재에 대해 인쇄된 이미지의 오프셋을 방지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

자외선 (UV) 경화성 겔 잉크들을 공급하는 종래의 액적 토출기 인쇄 프로세스들은 종종, 코듀로이 (corduroy) 또는 레코드판상 외관을 닮은 라인들, 스트리킹 (streaking), 핀홀 결함들, 라인 삭제, 도트 삭제, 패치 삭제, 광택 불균일 등 (여기에 한정되지 않음) 과 같은 다양한 이미지 관련 결함들을 야기한다.

UV 경화성 겔 잉크들은, 다른 이유들 중에서도 운송 동안 실온에서 고체상으로 유지되며 장기간 보존 능력들을 가지기 때문에, 잉크 젯 프린터들에 대해 바람직하다. 또한, 액체 잉크 젯 잉크들에 대한 잉크 증발의 결과로서 노즐 클로깅과 연관된 문제들은 UV 경화성 겔 잉크들에 의해 대체로 제거되어서, 잉크 젯 인쇄의 신뢰성을 향상시켰다. 게다가, 잉크 액적들이 최종 기록 기판 (예를 들면, 종이, 투명 재료 등과 같은 것) 상에 직접 공급되는 상변화 잉크 젯 프린터들에 있어서, 액적들은 기판과의 접촉시에 즉시 굳어지고, 그리하여 인쇄 매체를 따르는 잉크의 이동이 방지되고 도트 품질이 향상된다.

그럼에도 불구하고, 겔 잉크들은, 기판 상에 인쇄되어 일반적으로 취급될 때에 겔 잉크들이 흐르거나 또는 되묻는 것을 방지하기 위해 경화와 같은 어떤 종류의 변형을 요구한다. 또한, 경화되지 않은 겔 잉크들은 인쇄 경로들에서 롤러 표면들에 들러 붙어서, 어떤 부류의 변형 또는 경화 없이는 많은 인쇄 애플리케이션들에 적합하지 않다.

상기 언급된 이미지 결함들은 종종, 이미지가 평활하고 균일해야 하는 이미지 영역에서의 잉크의 불균일한 분포에 의해 야기된다. 잉크 온도는 토출 이후에 낮아지기 때문에, 잉크는 기판과의 접촉시에 동결되고, 이미지 기판 상의 잉크의 불균일한 분포가 발생할 수도 있다. 기판 방향에서의 밴드들 또는 라인들이 인쇄 헤드를 지나서 주행할 때 사람의 눈은 때때로 불균일한 분포, 예를 들면, 이미지의 불량 부분들, 또는 광택-관련 결함들을 관찰할 수 있다. 잉크 분포를 정상화해보려는 노력으로, 이러한 불균일한 분포는 롤러, 벨트, 또는 와이퍼와 같은, 접촉 부재에 의해 이미지 기판 상의 잉크를 레벨링함으로써 대처될 수도 있었다. 레벨링은 또한 보다 양호한 이미지 품질을 위한 균일한 광택 외관을 가능하게 하고, 불량 또는 약한 제팅 (jetting) 을 보상하기 위한 라인 성장을 용이하게 한다.

겔 잉크들은 경화 이전에 매우 작은 응집 강도를 가진다. 또한, 겔 잉크들은 통상 많은 상이한 종류들의 재료들에 대한 양호한 친화력을 가지도록 제작되어 있다. 이것은, 잉크의 층을 평탄화하는 종래의 방법들은 겔 잉크가 분열되기 때문에 겔 잉크들에 대해 실패하는 경향이 있음을 의미한다. 분열이 발생함에 따라, 겔 잉크는 제로그라피 프로세스들에서 통상 사용되는 전통적인 퓨저 롤과 같이, 그것을 평탄화하고자 시도하는 디바이스 상에 이미지의 상당한 부분을 남긴다.

따라서, UV 겔 잉크들의 사용에 의해 야기되는 이미지 결함들을 감소 또는 제거하기 위해 인쇄된 이미지를 레벨링하면서 레벨링 부재에 대한 오프셋을 방지할 필요가 있다.

일 실시형태에 따르면, 인쇄시에 유용한 장치는, 매체 기판에 적용되는 이미지를 레벨링하도록 구성된 접촉 레벨링 부재를 포함한다. 접촉 레벨링 부재는 하나 이상의 잉크들을 반발시키도록 구성된 적어도 하나의 텍스처링된 표면 (textured surface) 을 포함한다.

다른 실시형태에 따르면, 매체 기판에 적용되는 이미지를 레벨링하는 방법은, 적어도 부분적으로, 하나 이상의 잉크들을 반발시키도록 구성된 적어도 하나의 텍스처링된 표면을 포함하는 접촉 레벨링 부재가 매체 기판에 적용되는 이미지를 레벨링하게 하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 초소유성 (superoleophobic) 표면을 갖는 인쇄시에 유용한 접촉 레벨링 부재를 제조하는 방법은, 적어도 부분적으로, 접촉 레벨링 부재의 하나 이상의 표면들이 스퍼터링 및 포토리소그래피 중 하나 이상을 통해 텍스처링되게 하는 단계를 포함한다. 이 방법에 따르면, 적어도 하나의 텍스처링된 표면은, 적어도 부분적으로, 적어도 하나의 텍스처링된 표면이 하나 이상의 잉크들과 접촉할 때에 100° 보다 큰 접촉각 및 30° 미만의 슬라이딩 각도를 적어도 하나의 텍스처링된 표면이 갖게 하도록 구성된다.

도 1 은 일 실시형태에 따른 인쇄된 이미지를 레벨링할 수 있는 시스템의 도면이다.
도 2 는 일 실시형태에 따른 필라 (pillar) 상 마이크로/나노 구조물들의 도면이다.
도 3 은 일 실시형태에 따른 그루브 (groove) 상 마이크로/나노 구조물들의 도면이다.
도 4 는 일 실시형태에 따른 텍스처링된 표면을 형성하는 프로세스의 도면이다.
도 5 는 일 실시형태에 따른 멀티-레지스트 적층 텍스처링된 표면을 형성하는 프로세스의 도면이다.
도 6 은 일 실시형태에 따른 오목한 (re-entrant) 구조물들을 갖는 필라상 마이크로/나노 구조물들의 도면이다.
도 7 은 일 실시형태에 따른 인쇄된 이미지를 레벨링하는 방법의 플로차트이다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "마이크로/나노 구조물" 은, 예를 들면, 100 nm 내지 20 ㎛ 정도의 임의의 종류의 치수들을 갖는 임의의 수단 또는 재료에 의해 표면 상에 형성된 구조물을 지칭한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "텍스처링된 표면" 은, 코팅을 갖지 않는 표면의 고유한 거칠기가 아닌 특정한 거칠기를 표면에 부여하기 위해 코팅을 갖도록 스퍼터링되거나, 또는 임의의 수의 종류들의 마이크로/나노 구조물들로 채워진 표면을 지칭한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "필라" 는 예를 들면 기둥처럼 보이는 마이크로/나노 구조물의 한 종류를 지칭한다. 필라는 표면으로부터의 3차원 상승부일 수도 있고, 임의의 단면 형상을 가질 수도 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "그루브" 는 적어도 2개의 마이크로/나노 구조물들의 시리즈 또는 마이크로/나노 구조물의 부분들 사이의 간격이 표면의 길이 이하의 길이를 갖도록 하는 그 간격을 포함하는 마이크로/나노 구조물들의 시리즈 또는 마이크로/나노 구조물의 한 종류를 지칭한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "오목한 구조물" 은 하나의 마이크로/나노 구조물과 다른 마이크로/나노 구조물 사이의 임의의 간격 위로 마이크로/나노 구조물의 표면으로부터 뻗어있는 오버행 구조물을 지칭한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "접촉각" 은 액체가 표면과 만나는 각도를 지칭한다. 예를 들면, 평평한 표면 상의 움직이지 않는 액체 액적이 고려된다. 단면도에서, 표면과 액체 액적의 표면에 대한 접선이 이루는 각도가 접촉각이다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "슬라이딩 각도" 는 액체 액적이 하방으로 슬라이딩하기 시작할 때에 표면의 경사각을 지칭한다.

도 1 은 일 실시형태에 따른, 기판 상의 이미지 품질 결함들을 감소 또는 제거하기 위해 인쇄된 이미지를 레벨링하면서 레벨링 부재에 대한 오프셋을 방지할 수 있는 시스템의 도면이다. UV 경화성 겔 잉크들을 사용하는 종래의 인쇄 프로세스들은 종종, 코듀로이 또는 레코드판상 외관을 닮은 라인들, 스트리킹, 핀홀 결함들, 라인 삭제, 도트 삭제, 패치 삭제, 광택 불균일 등 (여기에 한정되지 않음) 과 같은 다양한 이미지 관련 결함들을 야기한다. 또한, 예를 들면, 하나 이상의 잉크젯들이 기판 오동작으로 이미지를 적용하거나 또는 불량인 경우에 이러한 결함들은 더욱 분명해져서, 인쇄된 이미지에 갭을 남길 수도 있다.

UV 경화성 겔 잉크들의 사용 때문에 분명해질 수도 있는 상기 언급된 결함들에 대처하기 위한 하나의 제안된 솔루션은, 결함들이 어떻게 야기되는지에 상관없이, 이미지를 평활화하고 이미지 결함들을 마스킹하기 위해 이미지를 접촉 레벨링하는 것을 포함한다. 접촉 레벨링은, 예를 들면, 이미지를 갖는 기판에, 예를 들면, 롤러, 벨트, 또는 프레스 패드를 통해 압력을 기계적으로 가함으로써, 실시될 수도 있다. 그러나, 인쇄된 이미지에 물리적으로 접촉하는 것은 종종, 상술된 이미지 결함들에 추가하여 존재하거나, 또는 대안적으로 야기되는 다른 이미지 결함들을 초래한다. 예를 들면, 이미지의 일부는 접촉 레벨링 부재에 대해 오프셋하여, 이미지 및/또는 이미지의 완성에 영향을 줄 수도 있다. 예를 들면, 이미지의 잠재적 재전송의 광택 불균일들이 발생되어 고스트 이미지를 야기할 수도 있고, 충분한 안료를 갖지 않는 것 등에 의해 컬러 밀도가 영향을 받을 수도 있다.

이미지 결함들을 완화시키기 위한 다른 제안된 솔루션은, 이미지가 기판에 적용된 후에 이미지가 레벨링될 수 있게 하기 위해 인쇄된 이미지를 형성하는데 사용되는 임의의 잉크들을 리플로우 (reflow) 하는 것을 제시한다. 그러나, 이러한 리플로우하는 것은 종종, 핀홀상 결함들이 이미지 상에 발생하게 야기한다. 이미지의 인쇄를 완료한 후에 플러드 코트 (flood coat) 를 적용하는 것이 또 다른 옵션이다. 그러나, 플러드 코트가 코듀로이상 이미지 결함들에서의 밸리 (valley) 들을 메우고 더욱 균일한 외관을 제공하는 동안, 플러드 코팅 기법은 종종 바람직하지 않은 더 높은 광택을 야기한다. 추가적으로, 플러드 코트를 적용하도록 구성된 인쇄 시스템은 대안적인 시스템들보다 더 복잡하며, 따라서 제조하고 동작시키는데 비용이 더 든다. 또, 플러드 코트는 상술된 잠재적 광택 불균일들에 추가하여 불량 잉크젯들을 마스킹하지 못한다.

이들 문제들에 대처하기 위해, 도 1 의 시스템 (100) 은, 상술된 바와 같이, 추가적인 결함들 및/또는 핀홀상 결함들을 야기하지 않고 다양한 이미지 결함들을 감소 또는 제거하기 위해 기판에 적용되는 인쇄된 이미지를 레벨링하면서, 레벨링 부재에 대한 이미지의 오프셋을 방지하는 능력을 도입한다. 시스템 (100) 은, 발잉크성 (ink phobic) 이 되도록 구성된 접촉 레벨링 부재를 구현함으로써 이미지의 오프셋을 회피하면서 추가적인 이미지 결함들을 도입하지 않는 인쇄된 이미지용 수단을 제공한다. 즉, 접촉 레벨링 부재가 이미지를 레벨링하게 될 경우, 접촉 레벨링 부재는 잉크 이미지를 반발시킬 것이며, 이미지를 형성하는 임의의 잉크들의, 만약 존재한다면 매우 작은 오프셋을 경험할 것이다.

UV 경화성 겔 잉크들은 통상 유기 아크릴 재료들로 이루어지며, 오일처럼 거동한다. 따라서, 발잉크성이 되기 위해, 접촉 레벨링 부재의 표면은 초소유성이어야 한다. 초소유성 표면은 오일 및 그리스 (grease) 를 반발시킨다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 시스템 (100) 은, 예를 들면, 잉크젯 인쇄를 통해 기판 (103) 에 이미지를 적용하는 인쇄 스테이션 (101) 을 포함한다. 기판 (103) 은 이미지가 인쇄될 수도 있는 2개의 표면들을 갖는 망형 (webbed) 기판으로서 나타나 있지만, 기판 (103) 은 시트형 기판과 같은 임의의 형태일 수도 있고 임의의 수의 측면들을 가질 수도 있음에 유의해야 한다. 시스템 (100) 은 또한, 접촉 레벨링 부재 (105) 의 바디 (108) 상에 부과될 수도 있고 또는 기판으로서 별도로 제조되어 접촉 레벨링 부재 (105) 의 바디 (108) 에 적용될 수도 있는 초소유성 표면 (107) 을 갖는 접촉 레벨링 부재 (105) 를 포함한다.

다양한 실시형태들에 따르면, 롤러 또는 드럼으로서 도 1 에 도시되었지만, 접촉 레벨링 부재 (105) 는 대안적으로 초소유성 표면 (107) 을 갖는 벨트로서 구현될 수도 있으며, 이 초소유성 표면 (107) 은 벨트 자체에 부과되거나, 또는 상술된 기판 및 바디 (108) 처럼 벨트에 추가 표면으로서 별도로 적용된다.

다양한 실시형태들에 따르면, 초소유성 표면 (107) 은 하나 이상의 표면 텍스처들을 특징으로 하며, 분자 기상 증착 기법 또는 용액 코팅 기법을 이용하여, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리클로로실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리메톡시실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리에톡시실란, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리클로로실란, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리메톡시실란, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리에톡시실란, 또는 그 조합 (여기에 한정되지 않음) 으로부터 합성된 자체-어셈블리된 플루오로실란 층 등과 같은 표면 코팅으로 처리될 수도 있다. 하나 이상의 실시형태들에 있어서, 하나 이상의 표면 텍스처들은 필라들, 그루브들 등 또는 그 임의의 조합과 같은 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들로부터 형성될 수도 있다.

다양한 실시형태들에 따르면, 초소유성 표면 (107) 은 하나 이상의 표면 텍스처들을 포함하며, 예를 들면, DuPont 에 의해 제조된 AF1600 및 AF2400 과 같은 소유성 (oleophobic) 플루오로폴리머들, 또는 예를 들면, Solvay Solexis 에 의해 제조된 Fluorolink-D, Fluorolink-E10H 등과 같은 퍼플루오로폴리에테르 폴리머로 용액 코팅될 수도 있다. 하나 이상의 실시형태들에 있어서, 하나 이상의 표면 텍스처들은 필라들, 그루브들 등 또는 그 임의의 조합과 같은 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들로부터 형성될 수도 있다.

다양한 실시형태들에 따르면, 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들은 예를 들면, 포토리소그래피 및 에칭 기법들을 통해 형성될 수도 있고, 예를 들면, 접촉 레벨링 부재 (105) 의 바디 (108) 상에 또는 기판 상에 형성된 오버행 오목한 구조물과 같은 것이 초소유성 표면 (107) 을 형성하기 위해 바디 (108) 에 적용된다. 다양한 실시형태들에 따르면, 초소유성 표면 (107) 이 형성되는 기판 및/또는 바디 (108) 는 가요성이 있을 수도 있고, 예를 들면, 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 스테인리스강, 실리콘 등 또는 그 임의의 조합을 포함한다. 다양한 실시형태들에 따르면, 초소유성 표면 (107) 이 형성될 수도 있는 기판은 가요성이 있기 때문에, 초소유성 표면 (107) 을 갖는 기판은 초소유성 표면 (107) 을 형성하도록 임의의 텍스처링을 부과하기 위해 롤 투 롤 프로세스를 이용하여 프로세싱될 수도 있다.

상술된 바와 같이, 접촉 레벨링 부재 (105) 는 기판 (103) 에 적용되는 이미지를 레벨링하도록 구성된다. 예를 들면, 인쇄 스테이션 (101) 은 잉크 액적들 (109) 을 기판 (103) 상에 공급하여 이미지를 형성한다. 상술된 바와 같이, 잉크 액적들 (109) 로부터 형성된 이미지는, 불량 잉크젯에 의해 야기된 결함들 또는 상술된 다양한 결함들과 같은 임의의 이미지 결함들을 완화시키기 위해 기판 (103) 에 대해 레벨링되어야 한다. 접촉 레벨링 부재 (105) 는 잉크 액적들 (109) 로부터 형성된 이미지를 기판 (103) 에 대해 레벨링할 경우에, 기판 (103) 에 적용되는 이미지에 접촉하게 된다. 접촉 레벨링 부재 (105) 는 기판 (103) 에 적용되는 이미지에 접촉할 경우에, 초소유성 표면 (107) 에 대한 이미지의, 만약 존재한다면 매우 작은 오프셋을 경험한다. 일단 잉크 액적들 (109) 에 의해 형성된 이미지가 레벨링되면, 레벨링된 이미지 (111) 는, 레벨링된 이미지 (111) 상에 자외선 광 (115) 을 조사하도록 구성된 UV 광원 (113) 에 의해 레벨링된 이미지 (111) 상에 조사되는, 예를 들면 자외선 (UV) 광에 의해 최종적으로 경화되게 된다.

상술된 바와 같이, 초소유성 표면 (107) 은 적어도 하나의 텍스처링된 표면을 가지기 때문에, 초소유성 표면 (107) 은 초소유성 특성들을 가진다. 적어도 하나의 텍스처링된 표면은, 초소유성 표면 (107) 이 물, 오일 또는 UV 잉크 중 임의의 것과 접촉할 때에 예를 들면, 물, 오일 (헥사데칸) 및 UV 잉크에 대해 100°보다 큰 접촉각, 그리고 물, 오일 및 UV 잉크에 대해 30°미만의 슬라이딩 각도와 같은 특성들을 초소유성 표면 (107) 이 갖게 한다. 하나 이상의 실시형태들에 있어서, 초소유성 표면 (107) 은, 상이한 코팅들뿐만 아니라, 접촉각 및 슬라이딩 각도 성능에 영향을 주는 상이한 기하구조들을 가질 수도 있다. 예를 들면, 경사각 측정들을 위해 ~ 10㎕ 의 테스팅 액체들이 사용된 그루브가 있는 표면을 갖는 초소유성 표면 (107) 및 하나 이상의 필라들을 갖는 초소유성 표면 (107) 의 샘플 성능들을 나타내는 표 1-1 이 고려된다. 표 1-1 에 나타낸 예는 또한, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리클로로실란 (FOTS) 으로부터 자체-어셈블리된 플루오로실란 층으로 코팅된 초소유성 표면들에 대한 결과들을 나타낸다.

[표 1-1]

접촉각 및 슬라이딩 각도는 표면 (107) 의 소유성에 대한 중요한 지표이다. 높은 접촉각은 액체 (물, 헥사데칸, UV 잉크) 의 테스트 액적에 의한 높은 반발성 및 낮은 습윤성을 나타내는 한편, 낮은 슬라이딩 각도는 액체의 테스트 액적과 표면 (107) 사이의 낮은 표면 부착성을 나타낸다.

비교해서 말하면, 예를 들어 Teflon®, 퍼플루오로알콕시 (PFA) 필름, 및/또는 Cytop 를 포함하는 종래의 낮은 표면 에너지의 접촉 레벨링 표면들은 실제로 친유성 (oleophilic) 이다. 이들 재료들의 친유성은 UV 잉크에 대한 적당한 습윤성 및 높은 부착성에 의해 나타난다. UV 잉크의 습윤성 및 높은 부착성은 임의의 종래의 표면을 갖는 접촉 레벨링 표면에 대한 상당한 잉크 오프셋을 야기한다. 예를 들면, Teflon® 은 하기 표 2-1 에 나타낸 것들과 같은 성능 특징들을 가진다.

[표 2-1]

놀랄 것 없이, Teflon-상 코팅된 접촉 레벨링 표면들은 높은 UV 잉크 오프셋을 나타내며, (아마도 이미지의 일부가 기판으로부터 종래의 접촉 레벨링 표면으로 오프셋을 통해 옮겨지기 때문에) 충분한 접촉 레벨링을 제공하는데 실패한다. 초소유성 표면 (107) 이 종래의 접촉 레벨링 표면보다 잉크 오프셋을 방지하는데 더 양호하게 적합하기 때문에, 초소유성 표면 (107) 의 사용은 강건하고 신뢰성 있는 이미지 컨디셔닝 레벨링을 가능하게 한다.

초소유성을 용이하게 하기 위해, 상술된 바와 같이, 초소유성 표면 (107) 은, 기판 상에 아몰퍼스 실리콘 층을 먼저 스퍼터링하고 나서, 포토리소그래피 및 에칭에 의해 표면을 텍스처링하여 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들을 생성하고, 그 후 컨포멀 (conformal) 표면 처리를 이용하여 텍스처링된 표면을 코팅함으로써 제조될 수도 있다.

다양한 실시형태들에 따르면, 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들은 필라들, 그루브들, 또는 그 임의의 조합 (여기에 한정되지 않음) 과 같은 많은 형태들을 취할 수도 있다. 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들은, 예를 들면, 필라들로서 형성될 경우에, 예를 들면 원형, 타원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형, 팔각형, 육각형, 임의의 다른 다각형, 또는 자유형태 (여기에 한정되지 않음) 와 같은 임의의 단면 형상을 가질 수도 있으며, 초소유성 표면 (107) 이 부과되는 기판 또는 접촉 레벨링 부재 (105) 의 바디 (108) 상에 부과되는 바와 같은 형상들, 또는 그 형상들의 임의의 조합일 수도 있다. 추가적으로, 필라들, 그루브들 등 중 임의의 것은, 예를 들면, 그 마이크로구조물의 다른 부분들보다 더 큰 단면 치수를 갖는 오목한 구조물들인 하나 이상의 립 (lip) 들을 가질 수도 있다. 예를 들면, 필라는 측면에서 볼 때, 헤드와 샤프트를 갖는 네일 (nail) 같이 보일 수도 있다.

다양한 실시형태들에 따르면, 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들의 하나 이상의 측면들은 평활함, 물결 모양, 리브형 (ribbed) 등 중 임의의 것일 수도 있다. 예를 들면, 측면이 물결 모양인 경우, 그 물결 모양 구조물은 약 200 nm 정도일 수도 있다. 초소유성 표면 (107) 은, 예를 들면, 중심간 거리 100 nm 내지 12 ㎛ 를 갖는 직경 100 nm 내지 10 ㎛ 및 높이 100 nm 내지 10 ㎛ 의 팔라들, 중심간 거리 100 nm 내지 12 ㎛ 를 갖는 폭 100 nm 내지 10 ㎛ 및 높이 100 nm 내지 10 ㎛ 의 그루브들, 그리고 임의의 가변적인 길이, 또는 그 임의의 조합과 같은 마이크로/나노 구조물들을 가질 수도 있다. 마이크로/나노 구조물들의 크기 및 그들 사이의 임의의 간격은, 기판 (103) 에 공급될 수도 있는 잉크에 적어도 부분적으로 기초할 수도 있다.

도 2 는 필라들 (201) 로서 구현된 다수의 마이크로/나노 구조물들을 갖는 초소유성 표면 (107) 의 도면이다. 이 예시 실시형태에 있어서, 필라들 (201) 은 원형 단면을 가지며 물결 모양 측면 구조물 (203) 를 가진다. 대안적인 실시형태들에 있어서, 필라들 (201) 의 전부 또는 일부는 평활한 측면 구조물 또는 오목한 구조물을 가질 수도 있다. 상술된 바와 같이, 필라들 (201) 은, 예를 들면, 중심간 거리 100 nm 내지 12 ㎛ 를 가지며 폭 100 nm 내지 10 ㎛ 및 높이 100 nm 내지 10 ㎛ 로 존재할 수도 있다.

도 3 은 그루브들 (301) 로서 구현된 다수의 마이크로/나노 구조물들을 갖는 초소유성 표면 (107) 의 도면이다. 이 예시 실시형태에 있어서, 그루브들 (301) 은 초소유성 표면 (107) 의 전체 폭 또는 길이를 가로지르는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 다양한 실시형태들에 따르면, 그루브들의 길이 및 방향은 변경될 수도 있고 임의의 방향으로 존재할 수도 있다. 하나 이상의 실시형태들에 있어서, 상술된 바와 같이, 그루브들 (301) 은, 도 2 에서 상술된 측면 구조물 (203) 과 유사한 물결 모양 측면 구조물들, 평활한 측면 구조물들, 및/또는 하나 이상의 오목한 구조물들의 임의의 조합을 가질 수도 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 그루브들 (301) 은 예를 들면, 중심간 거리 100 nm 내지 12 ㎛ 를 가지며 폭 100 nm 내지 10 ㎛ 및 높이 100 nm 내지 10 ㎛ 로 존재할 수도 있고, 임의의 가변적인 길이로 존재할 수도 있다.

도 2 가 필라들 (201) 인 마이크로/나노 구조물들을 도시하고 도 3 이 그루브들 (301) 인 마이크로/나노 구조물들을 도시하지만, 초소유성 표면 (107) 은 필라들 (201) 및/또는 그루브들 (301) 및/또는 상술된 임의의 다른 마이크로/나노 구조물 기하구조의 임의의 조합으로 채워질 수도 있고, 모두 동일 또는 상이한 치수들 및/또는 간격, 그리고 상술된 물결 모양 측면 구조물들 (203) 과 같은 측면 구조물들의 임의의 다양한 조합을 가진다는 것에 유의해야 한다.

도 4 는 블랭크 기판 (401) 에 초소유성 표면 (107) 을 부과하기 위한 예시 프로세스를 도시한다. 이 예에서, 블랭크 기판 (401) 은 상술된 바디 (108) 에 대응할 수도 있고, 또는 기판이 나중에 바디 (108) 에 적용되도록 부과된 텍스처링된 표면을 가질 수도 있는 기판에 대응할 수도 있다. 블랭크 기판 (401) 은 가요성이 있을 수도 있고, 예를 들면 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 스테인리스강 등, 또는 그 임의의 조합 상에 성막된 아몰퍼스 실리콘 층을 포함한다. 단계 S410 에서, 블랭크 기판 (401) 을 포토 레지스트 (402) 로 코팅하고, 블랭크 기판 (401) 을 마스크에 노광하고 현상하여, 예를 들면 현상된 기판 (403) 을 야기한다. 현상된 기판 (403) 은, 블랭크 기판 (401) 이 노광되는 마스크에 의해 공급된 패턴에 따르는 표면 (404) 상의 특정한 위치에 적용되는 포토 레지스트 (402) 를 가진다. 따라서, 마스크에 의해 공급된 패턴은, 블랭크 기판 (401) 의 표면 (404) 에 초소유성을 부과하기 위해 텍스처링을 제공하도록 블랭크 기판 (401) 상에 부과되게 될 임의의 마이크로구조물들에 대한 패턴을 제공한다.

프로세스는 단계 S420 으로 계속되어, 현상된 기판 (403) 을, 예를 들면, Bosch 에칭 프로세스와 같은 임의의 에칭 프로세스 또는 임의의 다른 에칭 기법을 이용하여 에칭하고, 스트리핑하고, 그리고 세정하여 텍스처링된 기판 (405) 을 생성한다. 이 예의 텍스처링된 기판 (405) 은 표면 (404) 에 부과되는 상술된 필라들 (201) 및 그루브들 (301) 과 같은 필라들 및/또는 그루브들을 가진다. 다음으로, 단계 S430 에서, 텍스처링된 기판 (405) 을, 예를 들면 분자 기상 증착 프로세스에 의해 FOTS 로 코팅하여, 상술된 초소유성 표면 (107) 을 갖는 초소유성 기판 (407) 을 생성한다. 상술된 바와 같이, 이 실시형태에서 형성된, 예를 들면 결과적인 마이크로/나노 구조물들 (201/301) 은 물결 모양 측벽들을 가진다. 다양한 실시형태들에 따르면, 블랭크 기판 (401) 은 예를 들면, 시트형으로 또는 롤 투 롤 형태로 제공되고 프로세싱될 수도 있다.

도 5 는 블랭크 기판 (501) 에 초소유성 표면 (107) 을 부과하기 위한 예시 프로세스를 도시한다. 이 예에서, 블랭크 기판 (501) 은 상술된 바디 (108) 에 대응할 수도 있고, 또는 기판이 나중에 바디 (108) 에 적용되도록 부과된 텍스처링된 표면을 가질 수도 있는 기판에 대응할 수도 있다. 이 예시 실시형태에 따른 초소유성 표면 (107) 은, 블랭크 기판 (501) 상에 부과되고 임의의 마이크로/나노 구조물들의 일부인 하나 이상의 오목한 구조물들을 가진다. 블랭크 기판 (501) 은 가요성이 있을 수도 있고, 예를 들면 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 스테인리스강 등, 또는 그 임의의 조합 상에 성막된 아몰퍼스 실리콘 층을 포함한다. 단계 S510 에서, 블랭크 기판 (501) 은 예컨대 플라즈마 강화 화학 기상 증착 또는 저압 화학 기상 증착을 통해 실리콘 산화물 박층 (502) 을 배치하여, 예를 들면 실리콘 산화물 증착된 기판 (503) 을 야기할 수 있다. 실리콘 산화물 증착된 기판 (503) 은 표면 (504) 상에 적용되는 실리콘 산화물 층 (502) 을 가진다. 그 후, 단계 S520 에서, 실리콘 산화물 증착된 기판 (503) 에 포토 레지스트 (506) 를 도포하고, 마스크에 노광하고 그리고 현상하여, 마스크에 의해 공급된 패턴에 따르는 표면 (504) 상의 위치들에서 도포된 포토 레지스트 (506) 를 갖는 포토 레지스트 코팅된 기판 (505) 에 텍스처링된 패턴을 야기한다. 따라서, 마스크에 의해 공급된 패턴은, 블랭크 기판 (501) 의 표면 (504) 에 초소유성을 부과하기 위해 텍스처링을 제공하도록 블랭크 기판 (501) 상에 부과되게 될 임의의 마이크로/나노 구조물들에 대한 패턴을 제공한다.

프로세스는 단계 S530 으로 계속되어, 포토 레지스트 코팅된 기판 (505) 을, 불소계 반응성 이온 에칭 (CH₃F/O₂) 을 이용하여 에칭하고, 스트리핑하고, 그리고 세정하여 기판 (507) 상에 패터닝된 실리콘 산화물 층 (502) 을 야기한다. 다음으로, 단계 S540 에서 기판 (507) 을 제 2 불소계 (SF₆/O₂) 반응성 이온 에칭 프로세스에 의해 더욱 에칭하고 나서, 핫 스트리핑하고, 그리고 피라냐 (piranha) 세정하여, 오버행 오목한 구조물들 (508) 을 갖는 텍스처링된 마이크로/나노 구조물들 (201/301) 을 생성하여 텍스처링된 기판 (509) 을 야기한다. 선택적으로, 이플루오르화크세논 등방성 에칭 프로세스를 적용하여, 텍스처링된 마이크로/나노 구조물들 (201/301) (도 5 에 나타내지 않음) 에 대한 오버행 정도를 강화시킬 수 있다. XeF₂ 기상 에칭은 캡 재료인 실리콘 이산화물에 대한 실리콘의 거의 무한한 선택도를 발현한다. 그 후, 단계 S550 에서 텍스처링된 기판 (509) 을, 예를 들면 분자 기상 증착 프로세스에 의해 FOTS 로 코팅하여, 오목한 구조물들 (508) 을 가진 상술된 초소유성 표면 (107) 을 갖는 초소유성 기판 (511) 을 야기한다. 상술된 바와 같이, 이 실시형태에서 형성된 결과적인 마이크로/나노 구조물들 (201/301) 은 오목한 구조물들 (508) 을 가지며 평활할 수도 있는 직선 측벽들을 가진다. 다양한 실시형태들에 따르면, 블랭크 기판 (501) 은 예를 들면, 시트형으로 또는 롤 투 롤 형태로 제공되고 프로세싱될 수도 있다.

도 6 은 상술된 오목한 구조물들 (508) 을 갖는 필라들 (201) 로서 구현되는 다수의 마이크로/나노 구조물들을 갖는 초소유성 표면 (107) 의 도면을 도시한다. 이 예시 실시형태에 있어서, 필라들 (201) 은 원형 단면을 가지며 물결 모양 또는 평활한 측면 구조물을 가질 수도 있다. 대안적인 실시형태들에 있어서, 필라들은 상술된 그루브들 (301) 에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 대체될 수도 있고, 오목한 구조물들 (508) 을 가진다. 상술된 바와 같이, 필라들 (201) 은 예를 들면, 중심간 거리 100 nm 내지 12 ㎛ 를 가지며 폭 100 nm 내지 10 ㎛ 및 높이 100 nm 내지 10 ㎛ 로 존재할 수도 있다. 오목한 구조물들 (508) 은 예를 들면, 필라들 (201) 의 100 nm 내지 10 ㎛ 폭보다 더 큰 임의의 치수로 존재할 수도 있다.

도 7 은 일 실시형태에 따른, 이미지 결함들을 감소 또는 제거하기 위해 인쇄된 이미지를 레벨링하면서, 이미지 오프셋을 방지하는 프로세스의 플로차트이다. 단계 701 에서, 상술된 기판 (103) 과 같은 매체 기판에 이미지를 적용한다.

그 후, 단계 703 에서, 하나 이상의 잉크들을 반발시키도록 구성된 적어도 하나의 텍스처링된 표면을 포함하는 접촉 레벨링 부재는 매체 기판에 적용되는 이미지를 레벨링하게 된다. 상술된 바와 같이, 적어도 하나의 텍스처링된 표면은, 적어도 부분적으로, 적어도 하나의 텍스처링된 표면이 하나 이상의 잉크들과 접촉할 때에 100° 보다 큰 접촉각 및 30° 미만의 슬라이딩 각도를 적어도 하나의 텍스처링된 표면이 갖게 하도록 구성된 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들을 가질 수도 있다. 또한, 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들은 하나 이상의 필라들, 하나 이상의 그루브들, 하나 이상의 각뿔들, 또는 그 임의의 조합 중 임의의 것일 수도 있다. 하나 이상의 실시형태들에 있어서, 접촉 레벨링 부재는 바디를 포함하고, 적어도 하나의 텍스처링된 표면은 바디에 적용되는 기판 상에 형성된다. 대안적으로, 적어도 하나의 텍스처링된 표면은 바디 자체 상에 부과될 수도 있다. 프로세스는 단계 705 로 계속되어, 레벨링된 이미지를 경화시킨다.

본 명세서에 기재된 이미지 결함들을 감소 또는 제거하기 위해 인쇄된 이미지를 레벨링하는 프로세스들은, 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어 및/또는 펌웨어 및/또는 하드웨어의 조합을 통해 유리하게 구현될 수도 있다. 예를 들면, 본 명세서에 기재된 프로세스들은, 프로세서(들), 디지털 신호 프로세싱 (DSP: Digital Signal Processing) 칩, 주문형 반도체 (ASIC: Application Specific Integrated Circuit), 필드 프로그래머블 게이트 어레이들 (FPGAs: Field Programmable Gate Arrays) 등을 통해 유리하게 구현될 수도 있다.

Claims

인쇄에 사용되는 장치로서,
상기 장치는, 매체 기판에 적용되는 이미지를 레벨링하도록 구성된 접촉 레벨링 부재를 포함하고,
상기 접촉 레벨링 부재는 하나 이상의 잉크들을 반발시키도록 구성된 적어도 하나의 텍스처링된 표면 (textured surface) 을 포함하며,
상기 적어도 하나의 텍스처링된 표면은, 상기 적어도 하나의 텍스처링된 표면이 하나 이상의 잉크들과 접촉할 때에, 적어도 부분적으로, 상기 적어도 하나의 텍스처링된 표면이 100° 보다 큰 잉크 접촉각 및 30° 미만의 슬라이딩 각도를 갖게 하도록 구성된 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들을 포함하고,
상기 적어도 하나의 텍스처링된 표면은 필라들의 어레이 중 하나 이상을 포함하고, 필라들의 어레이는 하나 이상의 오버행 오목한 구조물들을 가지며, 필라들의 어레이는 텍스처링된 측벽들을 가지고, 용어 "오목한 구조물" 은 하나의 마이크로/나노 구조물과 다른 마이크로/나노 구조물 사이의 임의의 간격 위로 마이크로/나노 구조물의 표면으로부터 연장하는 오버행 구조물을 지칭하는, 인쇄에 사용되는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들은, 100 nm 내지 10 마이크로미터의 필라 높이를 갖는 필라들의 어레이를 포함하는, 인쇄에 사용되는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 텍스처링된 표면은, 100 nm 내지 10 마이크로미터의 필라 직경을 가지고 그리고 100 nm 내지 12 마이크로미터의 중심간 거리를 가지는 필라들의 어레이를 포함하는, 인쇄에 사용되는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들은 하나 이상의 그루브 패턴들을 형성하고, 하나 이상의 그루브 패턴들은 하나 이상의 오버행 오목한 구조물들을 포함하며, 하나 이상의 그루브 패턴들은 텍스처링된 측벽들을 갖는, 인쇄에 사용되는 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 하나 이상의 그루브 패턴들을 형성하는 상기 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들은 100 nm 내지 10 마이크로미터의 높이를 갖는, 인쇄에 사용되는 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 하나 이상의 그루브 패턴들을 형성하는 상기 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들은 100 nm 내지 10 마이크로미터의 폭 및 100 nm 내지 12 마이크로미터의 중심간 거리를 갖는, 인쇄에 사용되는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들은 하나 이상의 오목한 구조물들을 포함하는, 인쇄에 사용되는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 마이크로/나노 구조물들은 광 리소그래피 및 e-빔 기법 중 하나 이상에 의해 형성되는, 인쇄에 사용되는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 접촉 레벨링 부재는 바디를 포함하고, 상기 적어도 하나의 텍스처링된 표면은 상기 바디에 부과되는 기판 상에 형성되는, 인쇄에 사용되는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 텍스처링된 표면은, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리클로로실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리메톡시실란, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리에톡시실란, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리클로로실란, 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리메톡시실란, 및 헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라히드로옥틸트리에톡시실란 중 하나 이상으로부터 합성된 하나 이상의 플루오로실란 층들을 포함하는, 인쇄에 사용되는 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 텍스처링된 표면은, 소유성 (oleophobic) 플루오로폴리머 및 퍼플루오로폴리에테르 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 코팅과 실리콘 중 하나 이상을 포함하는, 인쇄에 사용되는 장치.