KR101936777B1 - 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법 및 이를 위한 지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자성잉크에 함유된 자성입자가 자기력 세기에 따라 상이한 밀도로 분포되는 것을 이용하여 다양하고 독특한 디자인의 패턴을 구현할 수 있도록 한 패턴 형성방법 및 이를 위한 지그에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 자기력을 발생시키는 지그를 준비하는 지그 준비 단계와, 기재의 일면에 자성잉크를 도포하여 인쇄층을 형성시키는 자성잉크 도포 단계와, 인쇄층이 형성된 기재를 상기 지그의 상측에 배치하는 기재 배치 단계와, 상기 인쇄층에 상기 지그에서 발생하는 자기력을 가하여 자성패턴을 형성시키는 자성패턴 형성 단계와, 상기 인쇄층을 건조시키는 건조 단계를 포함하는 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법 및 이 방법을 실시하기 위한 지그가 개시된다.

Description

자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법 및 이를 위한 지그{Method of pattern formation using magnetic ink and magnetic force, and jig for the same}

본 발명은 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성 방법 및 이를 위한 지그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자성잉크에 함유된 자성입자가 자기력 세기에 따라 상이한 밀도로 분포되는 것을 이용하여 다양하고 독특한 디자인의 패턴을 구현할 수 있도록 한 패턴 형성방법 및 이를 위한 지그에 관한 것이다.

자성잉크를 이용한 패턴 형성방법에 관한 기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0127238호(이하, '선행기술'이라고 함)에 자성잉크를 이용한 기재의 패턴 형성 방법이 제시되어 있다.

상기 선행기술은 "자성분말이 혼합된 도료를 기재의 일면에 도포하고, 상기 기재의 타면에 적어도 두 개의 자성패드를 적층 위치시키며, 상기 적층된 자성패드의 자기장에 의해 상기 도료에 포함된 자성분말이 패턴을 형성하고, 상기 패턴화된 도료를 경화시키는 것을 포함하는 자성잉크를 이용한 기재의 패턴 형성 방법"에 관한 기술이다.

상기 선행기술은 둘 이상의 이방성 자성패드를 다양한 방법으로 적층함으로써 격자, 다이아몬드, 물결 등의 패턴을 용이하게 구현할 수 있도록 하고 있다. 또한, 적층된 자성패드를 패턴이 형성되는 동안 회전시킴으로써 동심원 형태의 패턴을 구현할 수 있도록 하고 있다.

그러나 둘 이상의 자성패드를 겹치거나 회전시키는 정도로는 다양한 디자인의 패턴을 구현하기 어렵다. 따라서 기성품에서 찾기 어려운 개성있고 독특한 디자인의 제품을 원하는 소비자나, 타사와 차별된 디자인의 제품을 원하는 제조사의 요구를 충족시키기에는 부족한 점이 있다.

[문헌 1] 대한민국 공개특허공보 제20-2016-0127238호의 자성잉크를 이용한 기재의 패턴 형성 방법. [문헌 2] 대한민국 등록특허공보 제10-1190539호의 패턴을 가지는 피막 및 이의 제조방법.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자성잉크와 자기력을 이용하여 다양하고 독특한 디자인의 패턴(본 발명의 적용범위로서 후술되는 데코 플레이트, 데코 필름, 제품 용기의 등의 패턴)을 구현할 수 있도록 하는 패턴 형성방법 및 이를 위한 지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법은, 자기력을 발생시키는 지그를 준비하는 지그 준비 단계와, 기재의 일면에 자성잉크를 도포하여 인쇄층을 형성시키는 자성잉크 도포 단계와, 인쇄층이 형성된 기재를 상기 지그의 상측에 배치하는 기재 배치 단계와, 상기 인쇄층에 상기 지그에서 발생하는 자기력을 가하여 자성패턴을 형성시키는 자성패턴 형성 단계와, 상기 인쇄층을 건조시키는 건조 단계를 포함하여 이루어지되, 상기 지그 준비 단계에서 사용되는 상기 지그는 상면에 상기 인쇄층에서 작용받는 자속밀도 차이를 발생하도록 부조 방식의 윤곽부가 형성된 자석플레이트를 포함하여 구성됨으로써, 상기 자성패턴 형성 단계에서 상기 윤곽부의 표면과 상기 인쇄층과의 이격거리 차이에 의해 상기 인쇄층의 각 좌표위치 별 작용하는 자기력 밀도의 크기 차이에 의해 자성잉크 내의 자성입자들이 산포됨을 제어하고 상기 건조 단계에서 잉크를 경화함으로써 유색의 자성입자 산포에 의해 원하는 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서, 자성잉크의 자성입자는 강자성체, 약자성체, 연자성체, 금속자성체, 비금속자성체 중에서 어느 하나 이상이 선택된 것이고, 상기 자성입자는 표현하고자 하는 패턴의 색상을 띠는 것임을 특징으로 한다.

상술한 본 발명에 의한 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법은, 상기 건조 단계 이후에, 상기 기재의 타면에 패턴표현을 위한 UV패턴층을 형성시키는 UV패턴 형성 단계와, 상기 UV패턴층의 표면에 금속 또는 금속산화물을 증착시켜 컬러층을 형성시키는 증착 단계와, 상기 컬러층의 표면에 배면 차폐 및 보호를 위한 보호층을 형성시키는 코팅 단계와, 상기 코팅 단계를 거친 결과물에서 최종 제품의 외형을 절취해내는 커팅 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성용 지그는, 기재의 일면에 자성잉크가 도포되어 형성된 인쇄층에 자기력을 가하여 자성패턴을 형성시키기 위한 것으로서, 상면에 부조 방식으로 형성된 윤곽부를 갖고 상기 인쇄층에 자기력을 가하게 되는 자석플레이트를 포함하여 이루어져, 상기 윤곽부의 표면과 상기 인쇄층과의 거리 차이에 따라 상기 인쇄층의 각 위치에 작용하게 되는 자기력 밀도(gauss value)의 차이가 발생하는 것을 이용하여 상기 인쇄층에 자성패턴을 형성시키게 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 자석플레이트는 상면에 상기 윤곽부를 갖고 자기장을 전달받아 자성을 띠는 철 금속판, 그리고 상기 철 금속판의 하부에 철 금속판과 맞닿아 자기력을 철 금속판으로 전달하는 자석(영구자석 또는 전자석)을 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 지그에는 상기 자석플레이트와 상기 인쇄층 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서가 구비되되, 상기 스페이서는 상기 자석플레이트(12)의 상면 가장자리에 설치되는 기둥 또는 사각 틀 형상으로 이루어진다.

본 발명에 따른 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법 및 이를 위한 지그에 의하면, 지그를 통해 기재에 도포한 자성잉크에 가해지는 자기력의 세기를 구현하고자 하는 패턴의 형상에 대응하도록 변경함으로써 다양하고 독특한 디자인의 패턴을 데코 플레이트, 데코 필름 등 자성잉크의 도포가 가능한 합성수지로 된 모든 제품의 표면에 다양하고 복잡한 색상 및 패턴의 형성까지도 복잡하지 않은 공정방법에 의해 용이하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성 방법에 의해 제조된 스마트폰 케이스 형태의 제품들을 보인 사진.
도 2는 본 발명에 의해 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성 방법에 의해 평면상에 입체적 음영 형태들을 다양하게 표현한 데코 필름 제품을 보인 사진.
도 3은 본 발명에 의해 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성 방법으로 제조된 데코 필름 제품들을 보인 사진.
도 4는 본 발명에 의해 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성 방법으로 제조된 스티커 필름 제품을 보인 사진.
도 5a는 본 발명의 실시예에 의한 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법의 공정 단계 순서를 보인 흐름도.
도 5b는 도 5a의 공정 단계를 순서적으로 설명하기 위해 단층 구조로서 보인 개략도.
도 6은 본 발명의 방법을 구현하기 위한 지그의 설치 상태를 보인 실시예로서, 음양각의 단순 부조로 된 지그의 단면을 보인 도면,
도 7a는 본 발명의 방법을 구현하기 위한 지그의 설치 상태를 보인 실시예로서, 음각과 그 깊이에 의해 사람 얼굴을 3차원 입체 표현을 하기 위한 지그의 단면을 예시해서 보인 도면.
도 7b는 본 발명의 방법을 구현하기 위한 지그의 설치 상태를 보인 실시예로서, 양각과 그 높이에 의해 사람 얼굴을 3차원 입체 표현을 하기 위한 지그의 단면을 예시해서 보인 도면.
도 8은 본 발명의 방법을 구현하기 위한 지그와 기재간의 고정 구조를 보인 실시예로서, 패턴형성 공정을 위해 지그에 기재 간을 스페이서로 이격 고정하는 구조를 단면으로 도시한 도면.
도 9a는 본 발명을 1회의 자성패턴 형성 방법으로 제품을 제조하는 공정순서를 보인 블럭도.
도 9b는 도 9a의 공정순서를 단층 구조로서 보인 도면.
도 10a는 본 발명을 2회의 자성패턴 형성 방법으로 제품을 제조하는 공정순서를 보인 블럭도.
도 10b는 도 10a의 2회 자성패턴 형성 공정에 의해 제조된 2색 패턴의 결과물의 단층 예시 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 이때 설명의 편의를 위해 도면에 도시된 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 표현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 패턴 형성 방법에 의해 제조된 스마트폰 케이스 형태의 제품들을 보여주며, 도 2는 본 발명의 패턴 형성 방법에 의해 제조된 평면상에 입체적 음영 형태들을 다양하게 표현한 데코 필름 제품을 보여주고 있다. 또, 도 3은 본 발명의 패턴 형성 방법에 의해 제조된 데코 필름 제품들을 보여주며, 도 4는 본 발명에 의해 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성 방법으로 제조된 스티커 필름 제품을 보이고 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법은, 각종 모바일 기기의 본체 케이스 및 외장 케이스, 가전제품의 케이스, 화장품용기 등 각종 용기의 본체 및 뚜껑, 데코플레이트 시트. 인테리어 필름 등 제품을 보호하거나 외관을 미려하게 하기 위해 사용되는 다양한 물품의 제조에 적용이 가능하며, 특히 기존에 구현하기 어려웠던 독창적인 디자인 패턴을 공정작업이 용이한 제조 공법에 의해 표출시킬 수 있다. 아울러, 본 발명의 패턴 형성 방법은 디자인 패턴 형성을 위한 공정 수 및 공정시간 단축이 가능하고 생산수율의 향상에 매우 유용하다고 할 것이다.

도 5a는 본 발명에 의한 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법의 공정 단계 순서를 보여주고 있고, 도 5b는 도 5a의 공정 순서를 단계적으로 보인 개략적 단층 구조를 보여주고 있다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 자성잉크와 지그의 자기력을 이용한 패턴 형성방법의 공정은, 지그 준비 단계(S10), 자성잉크 도포 단계(S20), 기재 배치 단계(S30), 자성패턴 형성 단계(S40) 및 건조 단계(S50)로 구분할 수 있다. 본 발명에 사용되는 자성잉크는 유색계열 색채의 작은 자성입자들을 포함한다. 상기 자성입자는 자기력에 영향을 받아 액체상태의 잉크 내에서 자기력에 의해 이동하는 자성을 띤 미세입자와 같이 외부 자력에 이끌려서 액체잉크 내에서 위치 이동하는 미세입자이며, 다르게는 유색(有色)의 미세 입경(수~수백um)의 철 입자와 같이 자성에 의해 이끌려서 액체잉크 내에서 위치 이동하는 것이라면 모두 사용 가능하다.

아울러, 유색의 색상이 서로 다른 입경 및/또는 자성 특성이 다른 2종 이상의 미세 자성입자 혹은 철 입자를 사용하는 것도 가능하다.

상기 지그 준비 단계(S10)는 형성하고자 하는 형태 형성을 위해 자기력을 발생하는 지그(10)를 준비하는 단계이다.

지그 준비 단계(S10)에서 본 발명의 실시예에 의한 지그(10)는 형성하고자 하는 패턴의 모양, 작업환경 등에 따라 다양한 구조의 것으로서 구비될 수 있다.

이러한 지그 준비 단계(S10)에서 준비되는 다양한 지그의 구조에 대해 도 6, 도 7a 및 도 7b, 도 8에서 보여주고 있는데, 도 6, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 의한 지그(10)의 구조 단면을 보여주고 있고, 도 8은 지그에 스페이서를 구비시켜 자성잉크를 도포하는 인쇄층(30)이 도포된 기재(20)를 고정하는 상태를 보여주고 있다.

상기 지그 준비 단계(S10)에서 사용되는 본 발명에 의한 지그(10)는, 상면에 부조(浮彫, relief) 방식으로 형성된 윤곽부(11)를 갖는 자석플레이트(12)를 포함하여 이루어진다.

상기 지그(10)의 윤곽부(11)는 단순 패턴을 구현하고자 할 시에는 도 6과 같이 부조의 윤곽부를 단순히 음각과 양각의 구조로 되게 하는 구조로서 가능하다.

그러나, 제품에 형성하고자 하는 패턴의 농담, 입체감 및 음영 표현 등을 위해 세밀하고 디테일한 부조를 형성하고자 할 경우에는 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이 상기 윤곽부(11)의 각 좌표의 깊이를 다르게 형성하여야 한다.

상기 자석플레이트(12)는 판형의 플레이트로서, 상기 자석플레이트(12)는 영구자석 또는 전자석을 채용하여 후술될 인쇄층(30)에 접근하여 자기력을 작용하도록 구성된다. 여기에서, 도 6 및 7a과 같이 자석플레이트(12)에 직접 윤곽부(11)를 형성하여 실시되거나, 도 7b과 같이 일측면이 자석(b)에 부착되어 자기력을 전달받고 타측면이 기재방향으로 향하면서 자기력을 발하는 철금속판(12a)의 타측면에 윤곽부(11)를 형성하여서 실시될 수 있다.

또, 상기 윤곽부(11)는 물품에 구현하고자 하는 형상에 대응하여 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

상기 윤곽부(11)는 부조 방식에 의해 입체감을 갖도록 형성된다. 여기에서 상기 윤곽부(11)는 자석플레이트(12)의 상면에 음각 또는 양각, 또는 이들이 조합된 형태를 포함한다.

만약, 반복적인 단순패턴을 형성하기 위해서는 상기 지그의 윤곽부(11)를 도 6에서 예시된 바와 같이 요철(凹凸)이 단순 반복된 구조로 형성하면 될 것이고,

도 7a 또는 도 7b에서 예시한 바와 같이 특정인물의 얼굴 형태를 입체적 반각으로 형성할 수도 있다. 이러한 사람얼굴 형태 대신에 동물이나 식물, 건축물이나 예술품 등의 다양한 형태를 입체적으로 형성할 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명을 구현하기 위해 윤곽부의 형태를 갖게 하기 위해서는 도 7a의 지그 구조와 같이 윤곽부(11)를 NC 가공, 연마 등 기계적 가공에 의해 자석플레이트(12)의 상면에 직접 가공하여 형성할 수 있고, 또다르게는 도 7b 및 도 8의 지그 하부 구조와 같이 별체의 자석(12b;영구자석 또는 전자석)에 부착된 철금속판(12a)에 윤곽부(11)를 형성하여 구성할 수도 있다.

상기 도 7a와 같이 자석플레이트(12)를 영구자석으로 채택할 경우, 영구자석에 윤곽부(11)를 형성하는 방법으로서, 페라이트 분말을 금형에 넣어 소결하여 형성될 수 있다. 좀더 구체적으로 윤곽부를 가지는 자석플레이트를 제작하는 방법은 페라이트 분말을 소결하여 페라이트 플레이트를 제작한 후, 이 페라이트 플레이트에 전자석 등을 접근시키는 방법으로 강자성을 가하여 페라이트 플레이트가 자력에 대해 원상복귀되려는 임계치를 넘어 자성을 띠도록 하는 방법에 의하여 자석플레이트로 되게 하고, 이로써 본원 발명에서 원하는 윤곽부를 가지는 자석플레이트(12)로 제작할 수 있게 된다. 이때, 상기 소결 공정을 위한 금형에 미리 윤곽부(11)에 대응하는 입체형상을 형성시킴으로써 윤곽부(11)를 갖는 자석플레이트(12)를 제작함이 바람직하다.

또다른 방법으로 영구자석이 채용된 자석플레이트에 윤곽부를 형성하기 위해서는, 영구자석의 자석플레이트의 표면을 직접 기계적으로 가공하여 윤곽부가 형성된 지그 자체로서 제작할 수도 있다. 이때 기계적 가공이 가능한 영구자석의 자석플레이트로 사용되는 페라이트는 Mn-Zn계 또는 Ni-Zn계 세라믹 자성체로 이루어지거나, 반도체성 세라믹으로 이루어질 수 있다.

도 7b 및 도 8에 도시된 바와 같이 윤곽부를 철금속판(12a)에 형성하고 이 철금속판(12a)을 자석(12b)에 부착하여 자석플레이트(12)를 구성하는 경우, 상기 철금속판(12a)으로 자기력을 투자시키는 자석(12b)은 영구자석이나 전자석을 사용할 수 있다. 상기 자석(12b)으로서 전자석을 채용할 경우 전류 공급을 차단하여 상기 철 금속판(12a)을 자석(12b)에서 용이하게 분리할 수 있어 윤곽부 금형을 바꾸고자 하는 경우에 더욱 바람직할 것이다.

이와 같이, 자석플레이트(12)가 철금속판(12a)과 자석(12b)을 포함하는 구조로 이루어질 경우, 철금속판(12a)의 상부에 윤곽부(11)를 가공함에 있어서 주조나 절삭가공 등의 방법에 의해서 윤곽부 가공이 자석에 윤곽을 가공하는 것에 비해 제작 난이도가 수월할 수 있으며, 또한 공정 중에 철 금속판(12a)만을 다른 것드로 교체하여 자석(12b)에 부착함으로써 다양한 형상의 패턴 형성 공정을 신속하게 행할 수 있고, 전체를 자석으로 구성한 지그에 비해 지그의 제조원가를 낮추는 측면에서 유리할 것이다.

한편, 상술한 바와 같이 다양하게 실시될 수 있는 본 발명에 의한 지그(10)는 윤곽부(11)의 표면과 기재 상에 도포된 경화되기 이전의 인쇄층(30)과의 이격된 거리 차이에 따라 자석플레이트(11)에서 인쇄층(30)으로 가해지는 자기력의 세기가 달라지게 된다.

즉, 인쇄층(30)과 가까운 거리에 위치한 윤곽부(11)의 표면은 인쇄층(30)에 상대적으로 강한 자기력을 작용받게 되고, 인쇄층(30)과 먼 거리에 위치한 윤곽부(11)의 표면은 인쇄층(30)에 상대적으로 약한 자기력을 작용받게 되어, 인쇄층(30)에 분포되는 자성체 입자들의 산포된 정도를 조정함으로써 표현하는 자성입자의 색 농도가 조정된 패턴 모양을 표현할 수 있게 된다.

이와 같이 자석플레이트(12)의 윤곽부(11)에서 인쇄층(30)의 각 좌표 위치로 가해지는 자기력의 세기의 차이는 윤곽부(11)의 표면과 인쇄층(30)과의 이격된 거리 차이에 따라 달라지나, 외곽을 챔버로 구성하거나 지그의 구조를 추가 구성할 경우, 윤곽공간부(S) 내에 진공을 조성하거나 불활성가스를 조성하는 방법이 채용될 수 있는데, 이러한 방법은 지그(10) 측 윤곽부(11)의 자속이 인쇄층(30) 내 자성입자들에 도달하는 투자율이 대기환경 분위기와는 다른 공정환경을 마련할 것이다.

아울러, 윤곽공간부(S) 내에서의 투자율을 높이거나 낮출 수 있는 액체물질을 윤곽공간부(S) 내에 분포시키는 것도 가능하며, 이는 부조의 깊이의 차이에 따른 패턴 표현의 색 농도, 음영 등 유색 농도 표현을 더욱 세밀하게 표현하게 하기 위한 본 발명을 구현하기 위한 또다른 하나의 기술로 활용될 수 있고, 아울러 자석플레이트 내의 상기 윤곽공간부(S)의 최대 깊이를 낮추도록 할 수도 있을 것이어서 자석플레이트(12) 전체 두께를 얇게 제조해도 되게 하는 본 발명을 구현하기 위한 또다른 기술로 활용될 수도 있을 것이다.

이러한 본 발명의 기술 활용에 대한 기술적 배경은 인쇄층 내 자성입자에 도달하는 자속이 이격거리의 제곱에 비례하고 투자율에 반비례하는 자연법칙 이론을 고려하고 활용한 것이다.

한편, 본 발명은 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 상기 인쇄층(30)과 자석플레이트(12) 간에 서로 고정되게 한 상태로 작업하기 위해 자석플레이트(12)의 가장자리에 얼라인핀(AP)을 세워 고정시키고, 인쇄층(30)에는 상기 얼라인핀(AP)에 끼워 맞춤하여 고정하기 위한 얼라인홀(AH)을 구비시켜, 상기 인쇄층(30)이 자석플레이트(12)에 대해 고정된 상태에서 패턴형성 공정이 실시될 수 있도록 함이 바람직하다. 이와같이 상기 인쇄층(30)에 얼라인홀(AH)이 있는 경우 패턴형성 공정을 마친 제품의 불필요 부분을 프레스 타발 등의 방법으로 커팅라인(CL)을 커팅하는 후속공정으로 마무리 가공하면 될 것이다.

상기 얼라인핀(AP)과 상기 얼라인홀(AH)에 의한 고정방법은 당업계의 통상적 지식에 의해 다른 구조, 즉 그 예를 들면 도면으로 도시하지 않았으나, 인쇄층(30)을 클립에 의해 자석플레이트에 고정하는 방법, 흡착방식의 로봇 아암이나 아암에 구비시킨 다수개의 로봇 핑거로 인쇄층(30)이 펼쳐지게 한 상태에서 본 발명의 자기력을 이용한 패턴형성 공정을 행할 수도 있을 것이다.

한편, 본 발명은 지그(10)를 구성함에 있어서 도 8에 도시된 바와 같이 자석플레이트(12)와 인쇄층(30) 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서(13)가 구비될 수 있다. 상기 스페이서(13)는 도 8에서 단면으로 도시된 바와같이, 자석플레이트(12)의 상면 가장자리에 간격을 두고 간헐적으로 설치되는 다수개의 기둥으로서 실시될 수 있고, 상기 다수개의 기둥 대신에 자석플레이트 가장자기 전체를 지지하는 사각틀 형상의 것으로서 실시될 수도 있다. 상기 다수개의 기둥으로 실시될 경우의 스페이서(13)는 높이 조절이 가능하게 되면 바람직하며 이러한 높이 조절은 볼트-너트간의 결합과 같이 나사선 결합방식을 채택하면 이해될 것이다.

상기 스페이서(13)는 자석플레이트(12)에 구비된 얼라인핀(AP)에 끼워져 고정될 수 있다. 스페이서(13)는 인쇄층(30)에 자기적 영향을 끼치지 않게 하기 위하여 비자성체 재질로 구성하면 바람직할 것이다.

상기 스페이서(13)는 상술한 구조 외에도, 자석플레이트(12)와 인쇄층(30)의 사이에 개재되어 이들의 간격을 유지시킬 수 있는 다양한 장치가 적용될 수 있을 것이다.

이하, 도 5a 및 도 5b를 다시 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법을 계속 설명하기로 한다.

상기 자성잉크 도포 단계(S20)는 기재(20)의 일면에 자성잉크를 도포하여 인쇄층(30)을 형성시키는 단계이다.

여기에서, 상기 기재(20)는 합성수지필름으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 투명성이 우수한 PMMA(Polymethyl methacrylate), PC(Polycarbonate), PET(Polyethylene terepthalate), PU(Poly Urethane), TPU(Thermoplastic Poly Urethane), PP(Polypropylene), PVC(Polyvinyl Chloride) 중에서 선택된 재질의 필름으로 이루어질 수 있다. 기재(20)는 상기한 합성수지필름 외에도 패턴을 구현하고자 하는 물품에 따라 다양한 종류의 재질, 형상의 것이 적용될 수 있다.

자성잉크 도포 단계(S20)는 실크 인쇄 방식으로 진행될 수 있다. 이외에도 스프레이 방식, 그라비아 인쇄 방식, 옵셋 인쇄 방식 등 기재에 자성잉크를 도포하여 인쇄층을 형성시킬 수 있는 공지의 다양한 방식으로 진행될 수 있다.

상기 자성잉크는 이를 조성하는 잉크조성물의 베이스가 되는 액상물질로서 투명한 액상물질을 사용하여, 인쇄층을 1개층 뿐 아니라 2개층 또는 그 이상의 다층으로 형성할 수 있다. 아울러, 상술한 바와 같이 인쇄층을 다층으로 형성할 시에 각 인쇄층의 자성잉크에서 표현하는 색상에 서로 다른 것을 사용하여 외부에서 시각상 다색 칼라로 보이도록 할 수 있으며, 또한 바깥 외곽층에 투광되도록 엷은 색상을 적용하여 다층의 색상이 혼색되어 시각상 보이도록 표현하는 것도 가능하다.

상기 기재 배치 단계(S30)는 인쇄층(30)이 형성된 기재(20)를 지그(10)의 상측에 배치하는 단계이다. 이 단계에서는 별도의 클램핑 장치 등을 이용하여 기재(20)가 지그(10)의 상측에 배치하여 고정한다. 이때 기재(20)는 인쇄층(30)이 형성되는 면이 상부로 위치하도록 배치함이 바람직하다.

상기 자성패턴 형성 단계(S40)는 기재(20)에 형성된 인쇄층(30)에 지그(10)에서 발생하는 자기력을 가하여 자성패턴을 형성시키는 단계이다. 이 단계에서는 인쇄층(30)에 자기력을 가함으로써, 자성잉크에 함유된 자성입자가 자기력 세기에 따라 상이한 밀도로 분포되는 것을 이용하여 인쇄층(30)에 자성패턴을 형성시키게 된다.

즉, 인쇄층(30)에서 지그(10)에 의해 자기력이 강하게 작용하게 되는 부분은 자성입자가 높은 밀도로 분포되고, 자기력이 약하게 작용하게 되는 부분은 자성입자가 낮은 밀도로 분포됨으로써, 인쇄층(30)에서는 자성입자의 산포 차이에 따라 색 농도의 차이가 발생하게 된다. 그리고 이 색 농도의 차이에 의해 인쇄층(30)에 색농도 표현이나 음영표현이 가능한 패턴 모양이 형성된다.

이 단계에서 인쇄층(30)에 자기력에 노출되게 하는 시간은 지그(10)에서 가해지는 자기력의 세기(자속밀도), 자성잉크의 특성(잉크 경화시간, 자성입자의 분말 사이즈나 자성 특성) 등에 따라 본 발명을 구현하기 위한 반복적 실험에 의해 적절하게 설정될 것이다.

상기 건조 단계(S50)는 자성패턴이 형성된 인쇄층(30)을 건조시키는 단계이다. 이 단계는 자성잉크의 특성에 따라, 기재(20)를 고온의 건조실(70)에 투입하여 인쇄층을 건조시키는 방식, 자외선을 이용한 건조 방식, 자연건조 방식 등이 적용될 수 있다.

상기 건조 단계(S50)를 거친 결과물(80)은 최종 제품의 도 7 (a) 및 (b)의 커팅라인(CL) 외형을 절취하는 커팅 단계(S60)를 거친 후 제작 완료될 수 있다.

상기 커팅 단계(S60)는 레이저 커팅(laser cutting), NC 가공, 금형을 이용한 타발 방식 등 다양한 방식으로 진행될 수 있다.

한편, 본 발명은 도 5a 및 도 5b를 통해 앞서 설명한 바와 같이 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법의 공정에 부가적으로 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 UV코팅하는 공정을 추가할 수 있다. 이러한 공정을 설명함에 있어서, 앞서 설명한 내용과 중복되는 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여하고, 동일한 부분에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명에 의해 형성된 패턴에 UV를 코팅하여 제조하는 방법은, 도 5a 및 도 5b를 통해 앞에서 설명한 건조단계(S50)와 커팅 단계(S60)의 사이에 진행되는 UV패턴 형성 단계(S70)와, 증착 단계(S80)와, 코팅 단계(S90)를 더 포함하여 이루어진다.

상기 UV패턴 형성 단계(S70)는 건조 단계(S50)를 거친 기재(20)의 타면(즉, 기재에서 인쇄층이 형성된 측면의 반대쪽 측면)에 패턴 형성을 위해 UV패턴층(40)을 형성하는 단계이다. 이 단계에서는 기재의 타면에 UV패턴을 형성함으로써 다양한 디자인의 UV패턴층(40)을 형성할 수 있다. UV패턴층(40)의 형성은 UV잉크를 인쇄하고 UV경화시키는 방법, UV몰드를 사용하는 방법 등, 본원 출원 전에 알려진 공지의 방법으로 실시될 수 있다.

상기 증착 단계(S80)는 상기 UV패턴층(40)의 표면 상부에 금속 또는 금속산화물을 증착시켜 제품의 상부에 위치하는 자성잉크의 인쇄층(30)에 의한 색상 표현과 더불어 제품 하부에도 박막의 컬러층(50)을 형성시키는 단계이며, 상기 증착된 컬러층(50)은 상부의 자성잉크 인쇄층(30)을 투과해서 시야적으로 보이도록 한다. 이러한 증착 단계(S80)에서는 UV패턴층(40)의 표면에 진공증착을 실시하여 금속 또는 금속산화물을 얇게 입힘으로써 금속 또는 금속산화물에 의한 박막의 컬러층(50)을 형성하는 것이다.

상기 코팅 단계(S90)는 상기 컬러층(50)의 표면에 보호층(60)을 형성시키는 단계이다. 이 단계에서는 컬러층(50)의 표면에 UV코팅, 라미네이팅 등의 코팅 공정을 실시함으로써 상기 증착단계에서 증착된 컬러층(50)을 보호하고 빛을 차폐하여 상부에서 시야적으로 색상이 잘보이도록 하는 차폐막 역할도 함께 하는 보호층(60)을 형성하는 것이다.

이러한 상기 코팅 단계(S90)까지 거친 결과물(80)은 커팅 단계(S60)를 거쳐 제품으로 제작이 완료된다.

한편, 본 발명은 자성잉크에 의한 패턴 형성을 1회 공정 뿐 아니라 다른 색상의 자성입자로 된 자성잉크를 사용하여 2회 공정 또는 그 이상의 공정을 행하여 다색의 색상 패턴을 형성할 수 있다.

즉, 도 5a 및 도 도 5b의 유색 자성입자를 가지는 자성잉크와 자성입자의 산포를 제어하는 자성플레이트의 자기력 밀도 제어에 의해 패턴형성을 하는 본 발명의 공정에 대하여, 도 10a의 공정단계 중 도면부호 S41 단계 내지 S52 단계에서 도시된 바와 같이 2회로 행할 수 있고 필요에 따라 2회 이상의 다수 회로 행할 수 있음은 물론이다. 이와 같이 다수회로 행하는 공정에서는 매회 공정마다 형성되는 서로 다른 색상의 자성잉크 인쇄층을 덧입혀 도포하고 자기력을 가하는 공정을 행하는 동시에 자석플레이트도 서로 윤곽부 패턴이 다른 것을 사용하여 행하되, 도 10b의 제품 단층 구조와 같이 1차 인쇄층 도포 때와 2차 인쇄층의 도포 때가 서로 다르게, 즉 자성입자를 집중시켜 표현하고자 하는 좌표위치를 서로 중첩되지 않는 다른 좌표위치로 자성 밀도가 집중되게 하는 방법으로 패턴 형성을 행하면 된다.

이뿐 아니라, 본 발명에 의하면, 도 10b의 상부층인 외곽층의 자성잉크 입자의 색상이 옅은 색상일 경우 아래층의 진한 색상과 혼색되어 외부에 표현되어지므로 도 10b의 경우와 달리 자성 밀도가 집중되어지는 좌표를 일부 또는 전부 중첩되게 위치되게 하여 다색 칼라를 표현할 수도 있다. 즉, 본 발명은 기재 상부에서 경화된 1차 인쇄층 위에 다시 제2의 인쇄층을 형성하거나 혹은 제2, 제3의 인쇄층을 순서적으로 더 형성할 수 있으면, 이때 서로 다른 인쇄층 마다 상기 1차 인쇄층(30)의 자성패턴 형성시과 동일한 자석플레이트 지그를 사용하는 방법과, 서로 다른 부조 패턴이 형성된 자석 플레이트의 지그를 사용하는 방법 중 하나를 선택하여 공정을 행하여서 중첩되지 않은 다색 패턴, 중첩된 다색 패턴, 일부만 중첩되고 일부는 중첩되지 않는 다색 패턴을 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예의 공정에 있어서, 도 10a에서 UV패턴 형성 단계(S70), 증착단계(S80), 코팅단계(S90)는 상기 UV패턴 형성 및 증착 단계 중 어느 하나가 생략될 수 있다. 또한 상기 기재의 사용에 있어서 상기 자성잉크에 의해 색상 패턴이 잘 보이도록 배면의 광차폐가 가능한 유색의 합성수지를 사용할 경우 상기 코팅단계(S90)를 생략하여도 무방하다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 한정된 실시예 및 도면을 참조하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다는 점은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 또한, 각 실시예에서 설명한 기술사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있음은 물론 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위의 기재 및 그 균등 범위에 의해 정해져야 한다.

10 : 지그 11 : 윤곽부
12 : 자석플레이트 12a : 철 금속판
12b : 자석 13 : 스페이서
20 : 기재 30 : 인쇄층
40 : UV패턴층 50 : 컬러층
60 : 보호층 S : 윤곽공간부
AP: 얼라인핀 AH : 얼라인홀
CL : 커팅라인

Claims (9)

1. 자기력을 발생시키는 지그(10)를 준비하는 지그 준비 단계(S10);
   기재(20)의 일면에 유색의 자성입자들을 내포한 액상의 자성잉크를 도포하여 인쇄층(30)을 형성시키는 자성잉크 도포 단계(S20);
   인쇄층(30)이 형성된 기재(20)를 상기 지그(10)의 상측에 배치하는 기재 배치 단계(S30);
   상기 인쇄층(30)에 상기 지그(10)에서 발생하는 자기력을 가하여 자성패턴을 형성시키는 자성패턴 형성 단계(S40); 및
   상기 인쇄층(30)을 건조시키는 건조 단계(S50)를 포함하여 이루어지되,
   상기 지그 준비 단계(S10)에서 사용되는 상기 지그(10)는 상면에는 상기 인쇄층에서 작용받는 자속밀도 차이를 발생하도록 부조 방식의 윤곽부(11)가 형성된 자석플레이트(12)를 포함하여 구성됨으로써, 상기 자성패턴 형성 단계(S40)에서 상기 윤곽부(11)의 표면과 상기 인쇄층(30)과의 이격 거리 차이에 의해 상기 인쇄층(30)의 각 위치별 작용하는 자기력 밀도의 세기 차이에 의해 자성잉크 내 자성입자의 산포됨을 제어하고 상기 건조 단계(S50)에서 잉크를 건조 경화함으로써 유색의 자성입자 산포에 의해 원하는 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   자성잉크의 자성입자는 강자성체, 약자성체, 연자성체, 금속자성체, 비금속자성체 중에서 어느 하나 이상이 선택된 것이고, 상기 자성입자는 표현하고자 하는 패턴의 색상을 띠는 것으로서 1종 또는 2종 이상의 것이 사용되는 것을 특징으로 하는 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법.
   
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 건조단계(S50) 후에 상기 인쇄층(30)의 상부에 다시 자성잉크 도포 단계를 더 행하여 제2의 인쇄층을 형성하되, 상기 지그는 상기 인쇄층(30)의 자성패턴 형성시과 동일한 것을 사용하는 방법과, 서로 다른 부조 패턴이 형성된 자석플레이트의 지그를 사용하는 방법 중 하나를 선택하여 행하는 것을 특징으로 하는 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법.
   
4. 청구항 1 또는 청구항 2항에 있어서,
   상기 기재(20)의 타면에 패턴 모양의 구현을 위해 UV패턴층(40)을 형성시키는 UV패턴 형성 단계(S70);
   상기 UV패턴층(40)의 표면에 금속 또는 금속산화물을 증착시켜 박막의 컬러층(50)을 형성시키는 증착 단계(S80);
   상기 컬러층(50)의 표면에 배면 차폐 및 보호를 위한 보호층(60)을 형성시키는 코팅 단계(S90); 및
   상기 코팅 단계(S90)를 거친 결과물에서 최종 제품의 외형을 절취해내는 커팅 단계(S60)를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법.
   
5. 청구항 1의 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성방법을 구현하기 위한 지그로서,
   상기 지그(10)는 상면에 부조 방식으로 형성된 윤곽부(11)를 갖고 상기 인쇄층(30)에 자기력을 가하게 되는 자석플레이트(12)를 포함하여 이루어져, 상기 윤곽부(11)의 표면과 상기 인쇄층(30)과의 거리 차이에 따라 상기 인쇄층(30)에 가하게 되는 자기력의 세기 차이에 의해 상기 인쇄층(30)에 자성패턴을 형성시키게 되는 것을 특징으로 하는 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성용 지그.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 자석플레이트(12)는
   상면에 상기 윤곽부(11)를 갖고, 자기장을 전달받아 자성을 띠는 철 금속판(12a); 및
   상기 철 금속판(12a)의 하부에 철 금속판(12a)과 맞닿아 자기력을 철 금속판(12a)으로 전달하는 영구자석 또는 전자석으로 된 자석(12b);을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성용 지그.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 지그(10)에는 상기 자석플레이트(12)와 상기 인쇄층(30) 사이의 간격을 유지하기 위한 간격유지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성용 지그.
   
8. 제 7항에 있어서, 상기 간격유지수단은 스페이서(13)로 구비되되,
   상기 스페이서(13)는 상기 자석플레이트(12)의 상면 에지부에 설치되는 기둥 또는 사각 틀 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성용 지그.
   
9. 제 8항에 있어서, 상기 스페이서(13)로 사용되는 기둥은 나사산이 형성된 볼트가 적용되어 상기 볼트 조정에 따라 이격 간격이 상하 조절될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자성잉크와 자기력을 이용한 패턴 형성용 지그.

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