KR102524451B1 - 다이렉트 투 메쉬 스크린 스텐실의 생성 - Google Patents

다이렉트 투 메쉬 스크린 스텐실의 생성 Download PDF

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헤르몬 쉴로모
클라인만 알렉산더
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듀랄크로메 악티엔게젤샤프트
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Abstract

스크린 스텐실을 생성하는 다이렉트 투 메쉬(DtM) 스크린 프린터가 제공된다. DtM 스크린 프린터는 분사가능한 에멀젼(206)의 도포 동안 사전 연신된 메쉬(112)를 제자리에서 유지하는 프레임(114), 프레임(114)을 유지하는 고정구(116), 사전 연신된 메쉬(112)의 일면에 대해 이형액(122)을 유지하는 플래튼(124), 상기 이형액(122)을 상기 플래튼(124) 또는 메쉬(112)에 분사하기 위한 유체 디스펜서(126) 및 플래튼 반대측인 사전 연신된 메쉬(112)의 면 상에 분사가능한 에멀젼(206)을 인쇄하기 위해 프린트 헤드(132)를 지지하는 프린터 캐리지를 포함한다. 또한, DtM 스크린 프린터를 사용하여 스크린 인쇄용 스크린 스텐실을 생성하는 방법도 제공된다.

Description

다이렉트 투 메쉬 스크린 스텐실의 생성
본 발명은 다이렉트 투 메쉬 스크린 스텐실을 생성하는 프린터 및 방법에 관한 것이다.
스크린 인쇄는 블로킹 스텐실이라고도 부르는 스크린 인쇄 스텐실에 의해 잉크가 스며들지 않게 된 영역을 제외하고, 메쉬를 사용하여 잉크를 기판 상에 전사하는 인쇄 기술이다. 블레이드 또는 스퀴지(squeegee)가 스크린을 가로질러 이동하여 개방된 메쉬 개구를 잉크로 채우고, 다음에 역 스트로크(reverse stroke)에 의해 스크린은 접촉 라인을 따라 순간적으로 기판과 접촉하게 한다. 이로 인해 잉크는 기판을 적시게 되고, 블레이드가 통과한 후에 스크린이 튕겨 오름에 따라 메쉬 개구에서 철수한다.
스크린 인쇄 스텐실의 생성은 지루하고 노동 집약적인 작업이다. 이는 많은 공정 단계, 화학 제품, 다량의 물을 필요로 하는 것의 하나이며, 대부분 수작업이다. 이는 현재 스크린 인쇄 사업에서 자동화가 가장 적은 부분이다.
본 출원은 2017년 1월 5일에 출원된 출원번호 PCT/EP2017/050214에서 우선권을 주장한다.
본 발명의 실시예의 특징은 다음의 상세한 설명 및 도면을 참조하면 명백해지며, 여기서 동일한 참조 번호는 유사하지만 동일하지는 않는 구성 요소에 대응한다. 간결화를 위해, 전술한 기능을 갖는 참조 번호 또는 특징은 이들이 나타나는 다른 도면과 관련하여 설명될 수도 있고 설명되지 않을 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터를 나타낸다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터를 사용하는 스크린 인쇄에서의 공정 요소들을 도시하는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3b는 현재의 기술(도 3a)과 본 발명의 일 실시예에 따른 본원의 교시(도 3b) 간의 비교를 제공하는 것으로, 메쉬 상에 에멀젼을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린 인쇄 방법을 나타내는 플로우차트이다.
메쉬를 직접 코팅하여 스크린 인쇄용 스텐실을 형성하기 위한 종래의 해결방안 중 몇 가지 예가 있다. 이제 이들에 대해 설명한다.
메쉬 준비 및 코팅:
에멀젼의 직접 도포: 이는 기계나 손으로 수행한다. 스크린의 양면은 에멀젼으로 코팅하여 적절하게 피복한다. 기계 또는 자동화 버전은 엄밀히 인간을 대체하는 기계이다. 정확한 양의 에멀젼을 도포하고 균일한 피복을 얻는 점에서 기계가 훨씬 정확하다. 기계는 일반적으로 낭비가 적다.
모세관 막: 모세관 막은 에멀젼으로 사전 코팅된 막이다. 메쉬는 물로 과포화되고 과포화된 메쉬에 대해 (에멀젼이 아래를 향해) 막이 배치된다. 모세관 현상으로 에멀젼은 메쉬 내로 끌려 당겨진다. 이것은 두께와 커버 모두에서 보다 정확한 에멀젼의 코팅을 제공한다. 일단 에멀젼이 메쉬 내로 확산되면, 막은 박리된다.
일단 스크린 메쉬가 에멀젼화되면, 이를 건조시켜야 한다. 일단 건조되면, 이미지를 전사하거나 스텐실을 만들 준비가 된다. 에멀젼이 건조됨에 따라, 이는 수축되어 메쉬를 따름으로써, 거칠고 고르지 않은 표면을 초래한다 (이 거친 표면은 인쇄 공정 동안 스퀴지의 가속된 노화를 초래한다).
오늘날 대부분의 에멀젼은 자외선 (ultra-violet, UV) 방사 (즉, UV- 활성화)에 의해 활성화되지만, 가시광으로 활성화될 수도 있다. 일단 코팅되면, 어떻게든 빛에 노출되지 않도록 스텐실을 보호해야 한다 (일반적인 가시 광선도 경화 공정을 시작하기에 충분한 UV를 갖고 있다). 이하, 에멀젼은 UV 활성화되고/경화된 것으로 가정한다.
이미지 전사/스텐실 제조:
스크린 인쇄에서, 모든 색, 전형적으로 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙 (CMYK)에 대해 하나, 플러스 모든 별색(spot color)에 대해 하나의 스텐실이 존재한다 (별색은 이산색(discrete color)에 기반한 한가지 색이며, 대개는 CYMK 색으로 달성하기가 용이하지 않을 수 있다). 스텐실에서 잉크의 통과를 원치 않는 스텐실의 영역은 이후에 경화되어 스텐실을 형성하는 에멀젼에 의해 차단되고, 다른 모든 영역은 메쉬만 갖고 있다. 메쉬의 임의의 개구는 에멀젼에 의해 완전히 차단되거나 부분적으로 차단되어 스텐실을 형성할 수 있다.
막 양성 잉크(Film Positive Ink): 전체적으로 블랙인 자외선(UV) 흡수제 층이 투명한 플라스틱 시트 상에 인쇄된다. 인쇄는 일반적으로 특수한 막 양성 잉크로 레이저 또는 잉크젯 프린터에 의해 수행된다 (막 양성 잉크는 모든 가시광 및 자외선을 완전히 차단하는 높은 불투명도의 블랙 잉크를 의미한다). 다음에, 막은 사전 코팅된 메쉬에 부착된 후 자외선에 노출된다. 부착물은 대개 (마스킹 테이프 등의) 제거가능한 테이프이다. 일단 노광되면, 막은 제거되며, 경화되지 않은 에멀젼은 씻겨나간다.
그러나, 이러한 접근법은 모든 단계에서 매우 노동 집약적이며, 많은 단계들을 자동화하기가 불가능하다. 또한, 막을 장착하는 동안, 인쇄 전에 정확한 막을 사용하여 최종 스텐실의 조절을 요하는 등의 오류가 발생하기 쉽다. 많은 소모품 (잉크, 막)뿐만 아니라, 많은 화학 약품과 세정이 필요하다.
열 스크린: 이 방법에서, 메쉬는 열 활성화된 에멀젼으로 사전 코팅된다. 전형적으로, (프레임이 없는) 메쉬는 감열 프린터에 넣는데, 여기서 에멀젼은 직접 경화/활성화된다. 일단 완료되면, 노광되지 않은 에멀젼은 씻겨나가며, 스텐실은 프레임에 장착되어 인쇄된다.
그러나, 이러한 접근법은 제한된 메쉬 카운트에 어려움을 겪는다. 또한, 에멀젼은 견고하지 않다. 전처리된 메쉬는 비싸다. 스텐실 정렬은 보다 집중적이다. 마지막으로 스텐실이 장착되는 동안 손상될 수 있다.
컴퓨터 대 스크린 인쇄 (Computer to Screen, CtS)-인쇄: 이 방법에서, 코팅된 메쉬는 높은 투명도의 블랙 잉크로 에멀젼화된 스크린 상에 직접 인쇄된다. 이것은 막이 없는 막 양성 잉크와 유사하다. 모든 공정은 동일하다.
그러나, 이들 기계는 일반 잉크젯 잉크보다 고가인 높은 불투명도의 잉크를 필요로 한다.
CtS-왁스: 이 방법은 CtS-인쇄와 가까운 관계이지만, UV 광을 차단하기 위해 왁스를 사용한다. 그 밖의 다른 모든 것은 동일하다.
그러나, 용융된 왁스의 사용으로 인해, 이들 기계는 말을 잘 안 들을 수 있다. 또한, 이들 기계는 왁스를 가열하여 메쉬에 도포하는 것을 필요로 한다.
CtS-직접 노광: 이 기술은 UV 레이저를 사용하여 에멀젼을 직접 노광한다.
그러나, 이 기술에 사용되는 기계는 전형적으로 매우 비싸다. 또한, 이 공정은 거친 등급의 메쉬에서도 잘 작동하지 않는다. 마지막으로, UV 레이저는 이들의 교체가 필요할 경우, 여전히 매우 비싸다.
상기 방법들은 각각 약간의 후처리/후속 조치를 필요로 한다. 열 활성화 및 CtS 직접 노광을 제외하고, 모든 스텐실은 이미지 차단 (막 또는 CtS-인쇄 및 왁스)이 도포된 후에 노광되어야 한다. 이 공정은 강력한 현상액으로 스크린당 약 1 내지 2분 소요된다.
모든 스크린에서는 과도한 에멀젼을 씻어내야 한다. 에멀젼이 배수 시스템에 들어가지 않도록 주의를 기울여야 한다. 세정 후에 스크린을 건조시켜야 한다.
막 및 열 활성화 방법의 경우, 적절한 기록을 보장하기 위해 캐러셀에 배치되는 경우, 완성된 스텐실을 미세 조절해야 한다.
현재의 개시:
더 적은 화학 약품 및 더 적은 물을 사용하는 보다 간단한 접근법이 바람직하다는 것이 명백하다.
본원에 설명하고 청구된 바와 같이, 그리고 본원의 교시에 따라, 스텐실을 형성하는 다이렉트 투 메쉬(Direct to Mesh, DtM) 접근법은 잉크젯 기술을 사용하여 스크린 상에 에멀젼을 직접 도포하고 활성화/노광시키는 것을 포함한다. 특히, 본원의 교시에 따라, DtM 스크린 프린터는:
분사가능한 에멀젼의 도포 동안 사전 연신된 메쉬를 제자리에서 유지하는 프레임;
상기 프레임을 유지하는 고정구;
상기 사전 연신된 메쉬의 일면에 대해 이형액을 유지하는 플래튼(platen);
상기 이형액을 상기 플래튼 또는 메쉬에 분사하기 위한 유체 디스펜서; 및
상기 플래튼 반대측인 상기 사전 연신된 메쉬의 면 상에 상기 분사가능한 에멀젼을 인쇄하기 위한 프린트 헤드를 지지하는 프린터 캐리지를 포함한다.
도 1은 상기 다이렉트 투 메쉬(DtM) 프린터(100)를 도시하는 블록도이다. DtM 프린터(100)는 프레임(114)에 의해 제자리에서 유지되는 사전 연신된 메쉬(112)를 포함하는 메쉬 지지 시스템(110)을 포함한다. 프레임(114)은 차례로 고정구(116)에 의해 유지된다. 고정구(116)는 분사가능한 에멀젼의 도포 동안 제자리에서 사전 연신된 메쉬(112)에 의해 프레임(114)을 견고하고 단단하게 유지한다.
본원에서 사용하는 바와 같이, 메쉬(112)는 직물, 섬유, 금속 또는 기타 가요성/연성 재료의 연결된 가닥으로 제조되며, 여기서는 십자형 패턴으로 직조된다. 메쉬를 포함하는 재료는 다수의 직물 (실크, 폴리에스테르); 스테인리스 스틸 등의 금속; 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론, 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 또는 폴리테트라플루오로 에틸렌(polytetrafluoro-ethylene, PTFE) 등의 플라스틱; 또는 유리 섬유 중 임의의 것일 수 있다. 가닥의 직경은 스크린 인쇄에서 통상적인 임의의 직경일 수 있고, 메쉬 크기는 역시 스크린 인쇄에서 통상적인 임의의 크기일 수 있다. 더 거친 메쉬는 전형적으로 더 큰 직경(게이지) 가닥으로 직조되며, 이는 더 두꺼운 에멀젼 도포를 필요로 한다.
DtM 프린터(100)는 플래튼(124)에 의해 사전 연신된 메쉬(112)의 일면에 대해 유지되는 이형액(122)을 포함하는 플래튼 지지 시스템(120)을 더 포함한다. 플래튼(124)은 사전 연신된 메쉬(112)의 바닥에 대해 이형액(122)을 확고하게 유지한다. 플래튼(124)은 가능한 매끄럽고 불침투성으로 구성되며, 덴트 및 균열에 강하다. 플래튼(124)은 또한 UV 경화 소스(208)로부터 에너지를 소멸시킨다(도 1에는 도시되지 않았으나, 도 2d에 도시).
이형액(122)은 분사가능한 에멀젼을 적용하기 전에 일단 플래튼(124) 위에 위치되면 (예를 들어, 분무되거나 닦이거나 솔질되거나) 직접 플래튼(124) 또는 메쉬(112)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 플래튼(124)에 이형액(122)을 주입 또는 분사하기 위한 유체 디스펜서(126)는 하나 이상의 분무기(126)를 포함할 수 있다. 분무기(126)는 일반 분무기 또는 기타 분무형 요소일 수 있다.
이형액(122)은 경화 에멀젼과 반응하지 않음으로써 도트-게인(dot-gain), 인쇄 용액이 인쇄 매체로 확산되는 것을 억제한다. 에멀젼액이 분사된 후 매우 빠르게 경화되므로 도트-게인은 단기간에만 억제하면 된다.
마지막으로, DtM 프린터(100)는 프린터 캐리지(134) 상에 장착된 프린트 헤드(132)를 포함하는 잉크젯 프린터(130)를 포함한다. 프린트 헤드(132)는 플래튼(124)의 반대측인 사전 연신된 메쉬(112)의 면에 분사가능한 에멀젼을 인쇄하게 된다. 프린터 캐리지(134)는 분사가능한 에멀젼을 축적하는 동안 하나 이상의 패스에 걸쳐서 정확한 액적 배치를 지원하기 위해 X 및 Y 직교 좌표 방향(Cartesian direction) 모두에서 정확한 고정밀 프린터 캐리지이다. 실제로, 에멀젼은 "축적되어(built up)" 매우 미세한 것부터 매우 거친 것까지 광범위한 메쉬 게이지를 수용할 수 있다. 계층화는 에멀젼이 축적됨에 따라, 고해상도를 유지하는데 사용할 수 있다.
프린트 헤드(132)는 열 잉크젯, 압전 잉크젯, 드롭-온-디멘드 잉크젯 또는 본원에 개시한 분사가능한 에멀젼을 비롯해 유체를 분사할 수 있는 기타 적합한 분사 프린트 헤드를 포함하는 잉크젯 프린트 헤드일 수 있다.
스크린 메쉬(112)는, 매우 비싸거나 싸고 임의의 게이지일 수 있는, 어떤 유형이든, 프레임(114) 상에 연신된다. 프레임(114)은 플래튼(124) 상에 배치된 이형액(122)과 함께 잉크젯 프린터(130)에 넣어진다. 다음에, 분사가능한 에멀젼은 잉크젯 프린터(130)에 의해 마스킹 영역에 도포되며, 자외선 발광 다이오드(light emitting diode, LED)와 같은 고강도 UV 램프 또는 기타 적합한 UV 소스에 실질적으로 동시에 노광된다. 최적의 성능을 위해 분사가능한 에멀젼의 반응 범위로 UV 램프 (또는 LED)의 파장을 조정할 수 있다. 본원에 개시한 분사가능한 에멀젼의 경우, 에멀젼은 395㎚의 파장에서 반응한다. 기타 분사가능한 에멀젼은 395 ㎚보다 낮은 파장을 비롯해 다른 반응 파장을 가질 수 있다. 거친 메쉬의 경우, 도포는 필요한 에멀젼 두께를 축적하기 위한 다중패스 작업일 수 있다. "거친 메쉬(coarse mesh)"란 느슨한 직조를 갖는 메쉬를 의미하며, 따라서 미세한 메쉬 스크린보다 가닥들 사이에 더 큰 갭을 갖는다. 예를 들어, 335 메쉬 카운트는 미세한 메쉬로 간주하는 반면, 110 메쉬 카운트는 거친 메쉬로 간주하며, 여기서 메쉬 카운트는 1 제곱 인치당 교차하는 실의 갯수이다.
본원에 개시한 다이렉트 투 메쉬 공정은 낮은 점도의 분사가능한 에멀젼에 대한 최근의 개발을 통해 수행된다. "낮은 점도"란 약 4 센티포이즈(centipoise, cP) 내지 약 15 cP(약 4 밀리파스칼 초에서 약 15 밀리파스칼 초까지)의 범위를 의미한다. 이들 새로운 분사가능한 에멀젼은 UV 프린터로 매우 다양한 재료 상에 엠보싱 효과를 생성하는데 사용된다. 또한, 이들 새로운 분사가능한 에멀젼은 보다 탄성이 있으므로, 이전의 에멀젼을 대체하여 이를 사용할 수 있다. 스텐실을 확인하기 위해 밝은 시안이나 밝은 마젠타를 사용하여 약간의 대비(contrast)를 제공할 수 있지만, 투명한 색이나 선명한 색을 포함한 임의의 색을 분사가능한 에멀젼에 사용할 수 있다.
본원에 개시한 공정에서 적절하게 채용할 수 있는 분사가능한 에멀젼의 예로는, 경화 후 탄성중합체 특성을 갖는 UV 활성화된 아크릴레이트 모노머가 있다. 분사가능한 에멀젼은 기판 상에 빠르게 축적되는 높은 내구성/내성 층 모두로 빠르게 경화되는 특수 엠보싱 "니스(varnish)" 고분자이다. 또한, 경화된 중합체는 내구성 및 가요성/탄성이 있다 (중합체가 단단한 경우, 사용시에 쉽게 크랙이 생기고 스텐실을 쓸모 없게 만든다). VersaUV (Roland DG) 기술은 본원의 교시를 수행하는데 유용한 재료의 예이다.
이형액(122)은 메쉬(112) 아래에서 매끄럽고 반응성이 없는 인쇄 표면을 제공하도록 구성된다. 또한, 인쇄된 에멀젼의 도트 게인을 제한하는 역할을 한다. 도트-게인은 분사된 방울(또는 도트)이 UV 노광 전에 팽창되거나 퍼지는 경우에 발생한다. 이것은 하프톤(half tone)을 채용할 경우, 즉 메쉬 내의 전체 공간이 에멀젼으로 채워지는 경우 특히 중요하다. 그러나, UV 경화는 에멀젼이 분사된 후 매우 빠르게 일어나므로, 도트-게인은 짧은 시간 동안만 억제할 필요가 있다.
이형액(122)은 도트 게인을 관리하며 경화 에멀젼과 반응하지 않아 메쉬(112)에서 에멀젼을 들어올리거나 분리하지 않는 유체이다. 이형액(122)의 유체는 표면 장력, 이온 혼합물, 극성 또는 비극성 구성요소, 또는 유체가 수용성인지 비수용성인지 여부를 포함하나 이에 한정되지는 않는 특정한 특성을 변경하여 분산가능한 에멀젼에 맞게 수정 또는 맞춤화될 수 있다.
이형액(122)은 수성 기반(예를 들면, 증류수)일 수 있으며, 물이 단독으로 사용되거나 또는 이형액의 증발을 방지하기 위한 적어도 하나의 유화제와 함께 사용될 수 있다. 계면활성제로 알려진 유화제의 부류와 함께, 유화제의 예는, 폴리소르베이트(polysorbate), 글리세린(glycerin) 및 글리콜(glycol), 부틸 셀로솔브(butyl cellosolve)와 같은 것을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 구현예에서 유화제는 이형액의 증발을 방지하기 위해 최소 3v% 내지 5v% 양으로 존재할 수 있다. 이형액의 추가적인 예시로는 부틸라세레이트(butylacetate), 자일렌(xylene), 자일롤(xylol), 디메틸 벤젠(dimethyl benzene) 및 이들의 조합과 같은 수성 기반 바니시가 있다.
이형액(122)은 메쉬가 플래튼(124) 위에 배치된 후 플래튼(124) 또는 메쉬(112) 상에 침적된다. 현재의 기술에 의한 대부분의 제조과정에서, 에멀젼은 상당히 거칠 수 있으며; 이는 종종 건조 공정 동안 에멀젼이 메쉬에 순응함으로써 종종 야기된다. 이러한 거친 에멀젼 표면은 스퀴지에서 마멸될 수 있으며, 이는 블레이드의 재표면 처리나 스퀴지 블레이드의 교체를 필요로 한다. 그러나 다이렉트 투 메쉬 프로세스에서는 분사가능한 에멀젼이 메쉬에 구축될 때 이형액(122)이 매우 매끄러운 표면을 보장한다; 예를 들어, 도 3b 및 관련 논의를 참조한다.
메쉬(112)에 도포되는 유일한 에멀젼은 블로킹 영역에 있으므로, 마스크된 영역으로의 자외선의 반사에 의한 오버 슛 또는 과다 노광은 없다. 이것은 더 부드럽고 깨끗한 이미지를 제공한다. (이들 오버 슛 및 노광 영역은 이미지 내부, 특히 에지 둘레에 스폿 또는 드롭을 생성할 수 있다. 이들은 핀 홀과 "반대(inverse)"이다.)
플래튼(124)은 매끄럽고 단단하며 이형액(122)에 대해 불침투성인 표면을 제공하고 메쉬(112)를 부드럽게 눌러 에멀젼을 도포하기 좋은 균일하고 평평한 표면을 보장한다. 일부 구현예에서 플래튼(124)은 이형액(122)을 흡수하지 않거나 화학적 또는 물리적으로 상호작용하지 않으며, 평면(±0.05mm / meter)이다. "매끄럽다"는 것은 플래튼(124)의 표면이 규칙적인 한 연마/광택 또는 반투명/무광택 일 수 있는 규칙적인 표면인 것을 의미한다.
다이렉트 투 메쉬 공정의 예시적인 단계들이 DtM 장치의 단면도인 도 2a 내지 도 2e에 도시되어 있다.
도 2a에서, 프레임(114)은 플래튼(124)을 둘러싼다. 프레임(114)을 지지하기 위한 고정구(116)는 명료화를 위해 도 2b 내지 2e에서 생략하였다. 고정구(116)는 현재 사용하는 종래의 것과 유사하다. 하나 이상의 요소 또는 분무기(126)는 플래튼(124)의 상단 표면(124a)에 이형액(122)을 분무한다. 분무기(126)는 제 위치에 고정되거나 플래튼(124)을 횡단하도록 구성될 수 있다. 이형액은 다양한 방법으로 적용될 수 있다; 예를 들어, 분사 뿐 아니라 닦기, 솔질 등.
도 2b에서 메쉬(112)는 프레임(114) 상단에 배치된다. 메쉬(112) 아래에는 플래튼 표면(124a)상에 지지된 얇고 균일한 이형액(122) 코팅이 있는 플래튼(124)이 있다. 일부 구현예에서 이형액(122)의 두께는 약 20 마이크로미터(um)지만, 어떤 경우라도 메쉬의 게이지(gauge)보다는 작으며, ±0.5 um 평면도 내에 있다. 이형액(122)은 메쉬(112)를 백업하여 분사가능한 에멀젼이 도포될 때 양호한 커버리지를 제공한다. 이형액(122)은 분사가능한 에멀젼이 플래튼(124)에 부착되는 것을 방지하기 위해 제형화된다. 이형액(122)의 제형은 에멀젼이 접착, 반응 또는 다른 방법으로 플래튼에 부착되는 것을 방지한다. 일부 경우에는 에멀젼이 이형액(122)과 반응할 수 있지만, 그 상호작용/반응은 일반적으로 플래튼(124)에 어떤 접착도 허용하지 않을 수 있다. 플래튼(124)에 대한 접착력이 메쉬(112)에 대한 접착력보다 클 경우, 에멀젼은 메쉬에서 분리/박리될 수 있다. 이로 인해 핀 구멍이나 노출된 패치가 발생할 수 있다. 최악의 경우 메쉬가 손상되거나 찢어질 수 있다.
도 2c에서, 플래튼(124)은 이형액(122)과 함께 메쉬(112)까지 이동되어, 메쉬를 팽팽하게 하면서 메쉬의 이면에 대고 이형액을 가압한다. 이것은 매끄럽고 인장력이 있는 수준의 평평한 인쇄면을 제공한다. 플래튼(124)의 이동은 화살표(202)로 나타내었다.
도 2d에서, 프린터 캐리지(134) (도 2d에는 도시하지 않았으나, 도 1에는 도시)에 의해 변환가능한 프린트 헤드(132)는 블로킹 이미지 또는 스텐실(206)(도 2e에서 볼 수 있다)을 메쉬(112) 상에 직접 프린트하며, 여기서 블로킹 이미지는 적합한 인쇄매체상에 프린트 또는 스크리닝 될 실제 이미지와 반대 또는 네거티브이다. 프린트 헤드(132)는 화살표(204)로 나타낸 방향을 따라 횡으로 이동하여 메쉬(112) 상에 스크린 스텐실(206)을 형성한다. "잉크"는, 전술한대로, 본질적으로 이것이 도포됨에 따라 UV 소스(208)에 의해 경화되는 UV 분사가능한 에멀젼이다. 일 실시예에서, UV 소스는 화살표(210)로 나타낸 방향을 따라 횡으로 이동한다. 이는 종래의 UV 프린터에서 일어나는 것과 유사하다. 도 2d는 메쉬(112)를 가로질러 이동하는 프린터 헤드(132) 및 UV 소스(208)를 도시한다. 그러나, 메쉬(112)와 프레임(114) (및 고정구(116))을 포함하는 메쉬 지지 시스템은 프린트 헤드(132) 및 UV 소스(208)에 대해 병진 이동할 수 있다. UV 소스(208)는 메쉬(112)의 양방향 인쇄를 용이하게 하기 위해 프린터 헤드(132)의 양쪽에 장착될 수 있다.
도 2e에서, 결과 스텐실(206)이 도시된다. 스텐실(206)은 프린터로부터 제거할 수 있고, 임의의 다른 준비 또는 처리없이 즉시 사용할 수 있다.
일부 구현예에서는 이형액(122)을 분사하기 전에 플래튼의 표면(124a)에 레이어(128)를 배치할 수 있다. 레이어(128)를 여기서는 "배경 유형"이라고 하기로 한다. 플래튼(124)을 일정한 높이로 유지한 다음 "배경"(128)이 그 위에 배치되었다. 배경 유형(128)의 예로는 4mm 거울, 2mm 투명 유리, 2X 유리(위), 폴리에틸렌 화이트, 유리(위)/거울(아래), 4mm 유리(위) 및 3mm 거울이 있다. 예를 들어 4mm 거울을 사용했다면 인쇄면은 2mm 투명 유리보다 2mm 더 높다. 때로는 "두 가지 요소 배경"으로 서로 다른 결과가 얻어지기도 했다. 예를 들어, "2X 유리"는 2장의 투명한 유리로 구성되었다. "유리(위)/미러(아래)는 2mm/4mm 거울 위에 있는 2mm 유리 조각이었다. 어떤 특정한 이론에 대한 지지 없이, 두 개의 판을 사용하는 것은 두 표면이 중간에서 만나는 곳에 약간의 빛 반사/편향을 발생시킨다고 믿어진다. 폴리에틸렌 화이트는 흰색 폴리에틸렌 한 장이었다.
일 실시예에 따른 결과 비교가 도 3a 및 3b에 도시되어 있다. 양 도면은 메쉬(112)에 도포된 에멀젼을 나타낸다.
도 3a에서, 펼쳐질 수 있는 종래의 잘 퍼지는 에멀젼(302)과 메쉬(112)의 조합(300)에서, 에멀젼은 메쉬의 상부와 메쉬의 하부를 포함하여, 메쉬의 경사와 위사(가닥(112a, 112b))를 등각적으로 따르는 것으로 보인다. 이것은 펼쳐질 수 있는 에멀젼(302)이 메쉬(112) 상에 공기로 건조됨으로써 등각적으로 발생한다. 특히, 도 3a는 종래의 방식으로 도포된 에멀젼(302)이 손으로 또는 도포기계로 도포된 후, 메쉬(112) 상에서 에멀젼이 건조됨에 따라서 어떻게 수축되는지를 도시한다. 이 수축은 물 성분이 건조됨에 따라서 불가피하게 생긴다. 에멀젼(302)은 종래에 일반적으로 사용되는 것 중 하나이다.
도 3b에서, 본 발명의 분사가능한 에멀젼(302')과 메쉬(112)의 조합(350)에서, 분사가능한 에멀젼은 평탄한 바닥면(302'a)을 갖는 것으로 보이는데, 이는 플래튼(124)(및 그 위에 있는 이형액(122))의 매끄러운 표면(124a)에 의해 제공된다. 분사가능한 에멀젼(302')의 상부면(302'b)은 현재의 에멀젼(302)보다 메쉬(112)의 경사 및 위사에 덜 등각인 것으로 보인다 (바닥면(302'a)은 실제 스크린 인쇄 공정 동안 스퀴지를 사용하여 스크린 잉크가 도포되어 가압되는 곳이다). DtM의 경우, 메쉬(112)가 매끄러운 플래튼(124)에 의해 지지되는 이형액(122)을 갖고 있기 때문에, 에멀젼(302')의 하부(302'a)는 더욱 거의 평면이거나 편평하다. 이것은 자외선에 의해 본질적으로 즉시 경화된 결과이기도 하다.
이 공정은 전(즉, 에멀젼의 도포)과 후(노광되지 않은 에멀젼 및 잉크의 세정) 모두에서 추가적인 처리를 필요로 하는 컴퓨터 투 스크린 (computer to screen, CtS)과 구별하기 위해 다이렉트 투 메쉬 (DtM)라 부른다. DtM 공정에서는, 분사가능한 에멀젼(302')의 도포 전후에 부가적인 처리가 필요하지 않으므로, 스텐실(206)의 생성이 간단하다.
도 4는 스크린 인쇄용 스텐실을 준비하기 위한 본원에 따른 예시적인 DtM 공정(400)의 플로우차트를 도시한다. DtM 공정(400)에서, 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터(100)가 제공된다 (405). 전술한 바와 같이, DtM 스크린 프린터(100)는 프레임(114)을 유지하는 고정구(116)를 포함하며, 이 프레임은 분사가능한 에멀젼(302')의 도포 동안 사전 연신된 메쉬(112)를 제자리에서 유지한다. DtM 프린터(100)의 플래튼(124)은 사전 연신된 메쉬(112)의 일면에 대해 이형액(122)을 유지한다. 최종적으로, DtM 스크린 프린터(100)는 플래튼(124)의 반대측인 사전 연신된 메쉬(112)의 면 상에 분사가능한 에멀젼(302')를 인쇄하기 위한 프린트 헤드(132)를 지지하는 프린터 캐리지(134)를 포함한다.
DtM 공정(400)은 고정구(116) 내에 프레임(114)을 배치하는 공정(410)으로 이어진다. 고정구(116)는 DtM 프린터(100)의 일부이고, 매우 다양한 크기의 프레임(114)을 수용하도록 되어 있다. 고정구(116)는 프레임(114)을 제자리에서 정확하게 고정하여, 프린트 캐리지(134)가 메쉬(112)에 정확하게 기록되도록 한다.
DtM 공정(400)은 이형액(122)을 플래튼(124)에 직접 또는 메시(112)를 통해 도포하는 것(415)으로 계속된다. 이형액(122)을 도포하는 것은 미리 플래튼(124)에 도포한 것처럼 메쉬(112개)에 직접 도포할 때 효과적일 수 있다. 이는 매우 큰 스텐실 또는 5,000 DPI와 같은 매우 높은 도트 밀도에 중요할 수 있다. 이 경우 이형액(122)은 양호한 유화제를 사용하더라도 증발할 시간이 있을 수 있다.
어떤 경우에도 이형액(122)으로 코팅된 플래튼(124)이 메쉬(112)와 접촉하게 된다(또는 플래튼(124)이 메쉬(112)와 접촉하게 되고 이형액(122)이 메쉬에 도포된다). 일부 구현예에서, 플래튼(124)은 메쉬(112)에 팽팽함을 제공하기 위해 메쉬의 수준보다 위로 약 1 밀리미터(mm)내지 약 2 밀리미터까지 상승될 수 있다.
DtM 공정(400)은 분사가능한 에멀젼(302')을 메쉬(112)에 도포하는 공정(420)으로 이어진다. 전술한 바와 같이, 분사가능한 에멀젼(302')은 잉크젯 프린터(130)에 의해 메쉬(112)에 대해 도포되며, 여기서 프린트 헤드(132)는 분사가능한 에멀젼을 분사한다.
DtM 공정(400)은 자외선을 사용하여 분사가능한 에멀젼(302')을 경화시키는 공정(425)으로 끝난다. 임의의 통상적인 UV 소스를 사용하여 분사가능한 에멀젼(302')을 경화시킬 수 있다.
DtM 공정(400)의 끝에서, 스텐실(206)이 형성되고 경화되며, 예를 들어, 의류와 같은 적절한 인쇄면 상에 색을 스크린 인쇄하는데 사용할 준비가 된다. 특히 경화 후 분사가능한 에멀젼은 스크린 스텐실을 형성하며, 여기서 스크린 스텐실의 개구부는 인쇄 표면에 이미지를 인쇄하는데 사용된다.
실시예
네 개의 일련의 실시예들이 수행되었다. 실시예 및 표에서, 이제 다음 정의가 제공된다.
"메쉬 해상도"는 센티미터(cm) 당 나사산 수를 나타낸다. 메쉬 해상도에는 S (작은 지름), T(중간 지름) 또는 HD (무거운 지름)와 같이 나사산 지름을 나타내는 문자가 포함될 수 있다. 예를 들어, "43T"는 중간 직경의 cm 당 43 개의 나사산이 있는 메쉬이다.
"프레임 유형"은 사용된 프레임(114)의 유형을 나타내며, 롤러 프레임, 알루미늄 또는 대형 롤러 프레임일 수 있다. "알루미늄" 프레임은 시작하기 전에 메쉬가 특정 장력으로 접착된 고정 사각 금속 알루미늄 프레임이었다. 전형적인 장력 값은 약 26 뉴턴(N)이었다. "롤러 프레임"은 스텐실이 늘어난 후 메쉬의 장력을 변경할 수있는 인장형 프레임이었다. 롤러 프레임은 표준 사각 프레임보다 훨씬 비싸지만 장력을 올바르게 유지하고 다시 늘리기가 훨씬 쉽다. 큰 롤러 프레임은 롤러 프레임보다 약간 더 컸다.
금속 메쉬는 스테인리스강, 니켈 도금 메쉬였다. 이러한 유형의 메쉬는 회전식 스크린이나 공격적인 유체에 노출되거나 동일한 스텐실에서 장시간 사용(다수의 인쇄 / 누름)되는 스크린에 자주 사용된다.
"단위 해상도"는 프린트 헤드에서 분사되는 도트 밀도 인터웨브(dot density interweave, DPI)이다.
"펄스 수"는 개별 노즐로 전송되는 점화 펄스의 수를 나타낸다.
사용된 프린트 헤드에는 8 개의 노즐 열이 있다. "잉크 채널"이라는 제목은 유체를 분사하는 데 사용된 열 수를 나타낸다. "모두"는 8 개 열 모두를 의미한다. 표기법 "11100111"은 중간 두 행이 점화되지 않았음을 나타낸다. 이것은 분사 사이에 "간격"의 효과를 준다.
"UV %"는 조정 가능한 UV LED 소스(208)에 의해 방출되는 UV 방사선의 강도를 나타낸다. UV LED 소스(208)의 강도는 생성된 UV 광의 강도를 제어하기 위해 PMW (Pulse Width Modulator)로 변조되었다. 사용 된 UV 소스(208)의 최대값은 100W/cm2이다. 예를 들어, 60%의 표기는 UV 광선의 60%가 전체 강도의 60%로 변조되었음을 의미한다.
"이형액"은 플래튼(124)에 도포된 이형액(122)의 조성을 의미한다.
"배경 유형"은 플래튼(124)의 표면에 사용된 것을 의미한다. 플래튼(124)은 일정한 높이로 유지되었고 "배경"은 플래튼의 상부에 놓였다. 배경 유형의 예로는 4mm 거울, 2mm 투명 유리, 2X 유리(2mm 투명 유리 2장), "유리(위)/거울(아래)"(2mm/4mm 거울 위에 2mm 투명 유리) 및 "폴리에틸렌 화이트"(흰색 폴리에틸렌 시트)를 포함한다.
"TEM"은 총 에멀젼 측정을 의미하며 에멀젼 두께의 측정 단위다. 종종 EoM (emulsion over mesh) 수치가 사용되지만, 이는 에멀젼 두께를 메쉬 두께로 나눈 비율이다. 여기서 um 단위의 숫자는 에멀젼의 두께와 메쉬의 두께를 포함한 전체 두께를 나타낸다.
"평활도(smoothness)"는 스텐실의 매끄러운 정도를 나타낸다. 플래튼 측면에서 표면은 눈에 띄는 거칠기없이 촉감이 매우 매끈해야 한다. 인쇄면에서 표면은 만지면 매끈해야 한다. 약간의 거칠기(불투명 유리에서 경험할 수 있는 것과 유사한)는 "허용가능"으로 간주되었다. "허용불가"로 간주되는 테스트 결과에서 표면은 일반적으로 사포와 같았다.
평활도 결과는 주관적인 등급을 기반으로 하며, 여기서 1은 허용가능, 2는 약간 허용가능, 3은 약간 허용불가, 4는 허용불가이다.
"결과"는 실험의 전체 결과에 대한 주관적인 평가를 나타낸다. 평활도에 대해 설명된 것과 동일한 주관적인 등급 척도가 여기에서도 사용된다.
"A4 인쇄 시간"은 A4 용지 크기 (21.0 cm x 29.7 cm)의 화면을 인쇄하는 데 걸린 시간을 의미한다.
실시예 시리즈 1
실시예 시리즈 1에서는 6개의 실험이 수행되었다. 자세한 내용은 하기 표 1 (시험 변수) 및 2(결과)에 나와 있다. 모든 실험은 실험용 잉크인 분사가능한 에멀젼 UV Super Flex 100 잉크를 사용했다. 각각의 경우에서 메쉬 색상은 흰색이었다. 프레임 유형은 표 1에 나열된대로 롤러 프레임, 알루미늄 또는 대형 롤러 프레임으로 다양했다. 각각의 경우의 단위 해상도는 1440 DPI였다. 각각의 경우 인쇄 속도는 300cm/초였다. 펄스의 수는 표 1에 나와 있다. 처음 네 번의 실험에서는 8개의 잉크 채널이 모두 발사되었지만 마지막 두 번의 실험에서는 프린트 헤드의 중간 2개 노즐 열이 발사되지 않아 간격이 생겼다. 각각의 경우에서 UV는 전체 강도의 60%였다. 6가지 실험 모두에서 이형액은 100% 증류수였다. 처음 세 번의 실험에서 배경 유형은 4mm 거울이었고 마지막 세 번의 실험에서는 2mm 투명 유리였다.
표 2에서 볼 수 있듯, TEM은 10um부터 22um까지의 범위였다(실험 1, 4, 5, 6); 실험 2 및 3에 대해서는 밀봉된 메쉬의 부족으로 인해 TEM이 얻어지지 않았다. 실험 1의 경우 평활도 및 결과는 허용가능이었지만 메쉬가 거울에 달라 붙어 22pm의 TEM이 너무 높은 것으로 간주되었다. 실험 4, 5 및 6에서 허용가능인 평활도 및 결과 및 밀봉된 메쉬가 산출됐다.
2mm 투명 유리가 4mm 거울보다 더 나은 결과를 제공하고 2 펄스가 1 펄스보다 더 나은 결과를 제공 한 것으로 보인다. 또한, 실험 2 및 3에서 사용된 프레임은 알루미늄인 점도 주목된다.
실시예 프레임 유형 펄스 수 잉크 채널 UV% 이형액 배경 유형
1-1 롤러 프레임 2 전부 60% 100% 물 4mm 거울
1-2 알루미늄 1 전부 60% 100% 물 4mm 거울
1-3 알루미늄 1 전부 60% 100% 물 4mm 거울
1-4 큰 롤러 프레임 2 전부 60% 100% 물 2mm 투명유리
1-5 큰 롤러 프레임 2 11100111 60% 100% 물 2mm 투명유리
1-6 큰 롤러 프레임 2 11100111 60% 100% 물 2mm 투명유리
(DtM 시험, 메쉬 = 43T, 단위 해상도 = 1440 DPI → 시험 변수)
실시예 TEM 평활도 결과 코멘트 A4 인쇄 시간
1-1 22um 1 1 라인 품질 우수, TEM이 너무 높음,
메쉬가 거울에 부착됨		 14분
1-2 4 4 밀봉되지 않은 메쉬 14분
1-3 4 4 밀봉되지 않은 메쉬 14분
1-4 13um 1 1 밀봉된 메쉬 14분
1-5 10um 1 1 밀봉된 메쉬 14분
1-6 10um 1 1 밀봉된 메쉬 14분
(DtM 테스트, 메쉬 = 43T, 단위 해상도 = 1440 DPI - 결과)
실시예 시리즈 2
실시예 시리즈 2에서는 12개의 실험이 수행되었다. 자세한 내용은 하기 표 3 (시험 변수) 및 4(결과)에 나와 있다. 모든 실험은 분사가능한 에멀젼 UV Super Flex 100 잉크로 사용되었다. 각각의 경우 메쉬 색상은 노란색이었다. 각각의 경우 프레임 유형은 알루미늄이었다. 각각의 경우 단위 해상도는 1080 DPI이었다. 인쇄 속도는 375cm/초 였다. 펄스의 수는 표 3에 나와 있다. 모든 실험에서 8개의 잉크 채널이 모두 점화되었다. UV는 전체 강도의 40%였던 실험 11을 제외한 모든 실험에서 전체 강도의 60%였다. 이형액(122)은 표 3에 명시된 바와 같았다. 배경 유형은 표 3에 나타나 있다.
표 4에서 볼 수 있듯이, TEM은 7um부터 20um까지의 범위였다; 실험 5에 대해서는 TEM을 얻지 못했다. 실험 1-4, 6 및 12의 경우 평활도 및 결과가 허용가능이었다. 실험 7 및 8의 경우, 평활도 및 결과는 약간 허용가능이었다. 실험 5, 9, 10 및 11의 경우 평활도 및 결과 모두 허용불가였다. 표 II에 표시된대로 이러한 실험은 플래튼의 인쇄 표면에 메쉬가 달라 붙는 결과를 가져 왔다.
실험 4와 5의 유일한 차이점은 사용된 배경 유형으로 2 x 유리 위 vs. 폴리에틸렌이었다. 전자가 후자보다 더 나은 결과로 나타난다.
실험 4 및 7-8 사이의 유일한 차이점은 사용된 배경 유형으로 2 x 유리 위 vs. 4mm 유리 위였다. 전자가 후자보다 더 나은 결과로 나타난다.
실험 9, 10 및 11과 관련하여, 이들은 95% 증류수 및 5% ANODAL ASL(Gedacolor)을 포함하는 액체를 사용한 유일한 실험이었다. 기타 액체, 예를 들어 100% 증류수, 80% 증류수 + 20% 사해 소금, 80% 증류수 + 20% 알코올 및 50% 증류수 + 25% 창 클리너(window cleaner) + 25% 이소프로판올은 모두 허용가능 또는 약간 허용가능인 평활도 및 결과를 제공했다.
실시예 펄스 수 잉크 채널 UV% 이형액 배경 유형
2-1 3 전부 60% 100% 물 2x 유리(위)
2-2 3 전부 60% 80%물, 20% 소금(사해) 2x 유리(위)
2-3 3 전부 60% 80%물, 20% 이소프로판올 2x 유리(위)
2-4 3 전부 60% 50%물, 25% 창 클리너, 25% 이소프로판올 2x 유리(위)
2-5 3 전부 60% 50%물, 25% 창 클리너, 25% 이소프로판올 폴리에틸렌 화이트
2-6 3 전부 60% 50%물, 25% 창 클리너, 25% 이소프로판올 2x 유리(위)/거울(아래)
2-7 3 전부 60% 50%물, 25% 창 클리너, 25% 이소프로판올 4mm 유리(위)
2-8 3 전부 60% 50%물, 25% 창 클리너, 25% 이소프로판올 4mm 유리(위)
2-9 3 전부 60% 95%물, 5% ANODAL ASL liquid(Gedacolor) 4mm 거울
2-10 3 전부 60% 95%물, 5% ANODAL ASL liquid(Gedacolor) 4mm 거울
2-11 3 전부 40% 95%물, 5% ANODAL ASL liquid(Gedacolor) 유리(위)/거울(아래))
2-12 3 전부 60% 80%물, 20% 소금(사해) 유리(위)/거울(아래))
(DtM 시험, 메쉬 = 43T, 단위 해상도 = 1080 DPI → 시험 변수)
실시예 TEM 평활도 결과 코멘트 A4 인쇄 시간
2-1 14um 1 1 10분
2-2 20um 1 1 10분
2-3 14um 1 1 10분
2-4 7um 1 1 10분
2-5 4 4 메쉬가 폴리에스테르에 부착됨 10분
2-6 7um 1 1 라인 품질 우수 10분
2-7 7um 2 2 라인 품질 우수 10분
2-8 7um 2 2 라인 품질 우수 10분
2-9 15um 4 4 메쉬가 거울에 매끄럽게 부착됨 10분
2-10 15um 4 4 메쉬가 거울에 매끄럽게 부착됨 10분
2-11 15um 4 4 메쉬가 거울에 매끄럽게 부착됨 10분
2-12 7um 1 1 라인 품질 우수 10분
(DtM 시험, 메쉬 = 43T, 단위 해상도 = 1080 DPI - 결과)
실시예 시리즈 3
실시예 시리즈 3에서는 5개의 실험이 수행되었다. 자세한 내용은 하기 표 5 (시험 변수) 및 6 (결과)에 나와 있다. 모든 실험은 분사가능한 에멀젼 UV Super Flex 100 UV 잉크로 사용되었다. 각각의 경우 메쉬 색상은 노란색이었다. 각각의 경우 프레임 유형은 알루미늄이었다. 각각의 경우 단위 해상도는 1080 DPI 또는 1440DPI 이었다. 인쇄 속도는 표 5에 명시된대로 300cm/초 또는 375cm/초 였다. 펄스의 수는 표 5에 나와 있다. 모든 실험에서 프린트 헤드의 중간 2개 노즐 열은 점화되지 않아 간격( "11100111")이 남았다. UV는 전체 강도의 60%였다. 이형액(122)은 6개의 실험 모두에서 100% 증류수였다. 모든 실험의 배경 유형은 4mm 거울이었다.
표 6에서 볼 수 있듯, TEM은 3um부터 45um까지 다양했다.
모든 실험에서 평활도는 허용가능인 반면에 결과는 실험 3, 4 및 5에서 허용가능이었다. 실험 1 및 2의 경우 메시가 약간 달라 붙어 결과가 약간 허용불가였다.
실험 1 및 2에서는 펄스 수가 둘다 동일한 반면(2), 실험 3, 4, 5에서는 펄스 수가 달랐다(1). 이 차이로 인해 실험 1과 2에서 약간 허용불가 결과가 나온 것으로 보인다.
실시예 메쉬 해상도 단위 해상도 속도, cm/초 펄스 수 배경 유형
3-1 120T 1080DPI 375 2 4mm 거울
3-2 120T 1440DPI 300 2 4mm 거울
3-3 43T 1080DPI 375 1 4mm 거울
3-4 43T 1440DPI 300 1 4mm 거울
3-5 43T 1440DPI 300 1 4mm 거울
(DtM 시험, 메쉬 = 120T, 43T-시험 변수)
실시예 TEM 평활도 결과 코멘트 A4 인쇄 시간
3-1 14um 1 3 메쉬가 약간 부착 10분
3-2 45um 1 3 메쉬가 약간 부착 14분
3-3 3um 1 1 10분
3-4 7um 1 1 14분
3-5 7um 1 1 20분
(DtM 시험, 메쉬 = 120T, 43T-결과)
실시예 시리즈 4
실시예 시리즈 4에서는 4개의 실험이 수행되었다. 자세한 내용은 하기 표 7 (시험 변수) 및 8 (결과)에 나와 있다. 모든 경우에서 메쉬 해상도는 195(미국 표준)였다. 모든 실험은 분사가능한 에멀젼 UV Super Flex 100 UV 잉크로 사용되었다. 각각의 경우의 메쉬 색상은 회색/금속이었다. 프레임 유형은 금속이었다. 각각의 경우 단위 해상도는 1440 DPI였다. 인쇄 속도는 300cm/초였다. 모든 실험에서 펄스 수는 1이었다. 모든 실험에서 프린트 헤드의 중간 2개 노즐 열은 점화되지 않아 간격( "11100111")이 남았다. 실험 1-3에서 UV는 각각 전체 강도의 60 %, 40 % 및 30 % 인 반면, 실험 4에서는 UV가 전체 강도의 30 %였다. 실험 1-3의 이형액은 증류수였다; 실험 2에서는 이형액이 사용되지 않았다. 두 실험의 배경 유형은 3mm 거울이었다.
표 8에서 볼 수 있듯, TEM은 모든 실험에서 14um이었다. 실험 1-3의 경우 평활도와 결과가 모두 허용불가인 반면, 실험 4의 경우 평활도와 결과가 허용가능이었다.
전술한 실시예 1의 실험 2 및 3에서, 프레임은 알루미늄이었고, 두 실험 모두 100% 증류수를 사용하여 허용불가인 평활도 및 결과를 나타냈다. 실시예 4의 실험 1에서, 프레임은 금속이었고 허용불가인 유사한 결과가 얻어졌다. 한편, 실시예 4의 실험 2에서는 프레임도 금속이었지만 액체를 사용하지 않았으며 허용가능인 평활성 및 결과가 관찰되었다. 분명히 액체와 프레임의 조합은 허용가능인 부드러움 및 결과를 얻을 수 있는지 여부에 대한 요소 중 하나이다. 특정 조건에서는 이형액이나 백킹 페이퍼(backing paper)가 없으면 더 나은 결과를 얻을 수 있는 것으로 나타났다. 전술한 시험에 기반하여, 어떠한 뒷면(backing surface)도 없이 작동하는 에멀젼이 제형화될 수 있다.
실시예 단위 해상도 속도, cm/초 펄스 수 UV% 이형액 배경 유형
4-1 1440DPI 300 1(28V) 60% 100% 물 3mm 거울
4-2 1440DPI 300 1(28V) 40% 100% 물 3mm 거울
4-3 1440DPI 300 1(28V) 30% 100% 물 3mm 거울
4-4 1440DPI 300 1(28V) 30% 액체 없음 3mm 거울
(DtM 시험, 메쉬 = 195(미국 표준) - 시험 변수)
실시예 TEM 평활도 결과 코멘트 A4
인쇄 시간
4-1 14um 4 4 에멀젼이 금속 메쉬를 경화시키지 않고 쉽게 제거됨 14분
4-2 14um 4 4 에멀젼이 금속 메쉬를 경화시키지 않고 쉽게 제거됨 14분
4-3 14um 4 4 에멀젼이 금속 메쉬를 경화시키지 않고 쉽게 제거됨 14분
4-4 14um 1 1 에멀젼이 금속 메쉬에 잘 경화됨. 메쉬는 유리에 부착되지 않음. 유리에서 약간의 UV 잉크가 창 클리너로 제거될 수 있었음 14분
(DtM 시험, 메쉬 = 195(미국 표준) - 결과)
상기 실시예들에 따르면, 결과는 유체(에멀젼 및 임의의 이형액 모두); 플래튼 조성(예 : 단일 유리, 이중 유리, 유리와 거울 등); 경화 강도 (UV 20% ~ 100%); 도트 밀도 (1080, 1440); 펄스 수; 등의 매우 복잡한 상호작용에 의해 영향을 받거나 받을 수있는 것으로 보인다. 분석적 관점에서 볼 때 조합은 거의 무한한 것으로 보인다. 현재 변수 집합을 평가하는 유일한 방법은 실용적이다. 즉, 각 세트는 본원의 가르침에 따라 시험받아야 한다. 그러나 이러한 시험은 부적절한 것으로 간주되지 않는다.
DtM 프로세스(400)의 장점은 다음과 같이 스텐실 준비 및 후처리의 완전한 제거를 포함하는 것이다;
에멀젼 도포기, 건조기, 별도의 노광 장치와 같은 기계는 필요하지 않다.
대부분의 화학 물질(탈지제 제외)과 물 사용량의 80% 이상이 제거된다.
모든 처리는 특별한 저자외선 공간(low UV light room)없이 수행될 수 있다. 실제로 DtM 공정은 일반 공장 / 사무실 조명 또는 일광에서 수행될 수 있다. 분사가능한 에멀젼은 취급시 UV 보호 카트리지 또는 백(bag) 안에 보관된다. 그것은 메쉬(112)에 분사될 때만 일광 또는 자외선에 노출된다.
본 명세서에 개시된 공정은 종래의 덜 비싼 메쉬(112)를 사용할 수 있기 때문에, 물 및 화학 물질 및 특수 세척 스테이션을 수반하는 메쉬를 세척하는 것보다 프레임(114)을 벗겨 내고 리메쉬(remesh)하는 것이 종종 더 효율적이고 저렴할 수 있다.
가공되지 않은, 미가공 스크린, 또는 메쉬(112)는 DtM 프린터(100)에 배치되고 완전히 준비된 스텐실(206)은 스크린에서 제거되어 인쇄 표면에 이미지를 인쇄하기 위해 카루우젤(carousel)에 직접 배치될 수 있다.
DtM 공정 (400)의 또 다른 장점은 각 스텐실(206)이 메쉬(112)에 매우 정확하게 등록되어 카루우젤에 장착시 마이크로 등록을 건너뛸 수 있다는 것이다. DtM 프로세스(400)에 의하면, 각 스텐실(206)이 프레임(106)(절대 및 상대 모두)에 정확하게 위치되므로 조정은 필수가 아니거나 필요하지 않다. 이는 프레임 고정구(116)의 사용을 통해 수행된다. 스텐실 프레임에는 일반적으로 등록 구멍 또는 점이 부착되어 있다. 각각의 다른 카루우젤 제조업체마다 자체 등록 시스템이 있다. 프레임 고정구(116)는 동일한 등록 시스템(또는 아마 다른 디자인의 보조 등록 시스템)을 갖추고 있다. 프레임 고정구(116)는 스텐실 프레임(114)의 정확한 정렬을 허용한다. 이를 위해 4개(또는 6개 이상) 색상으로 시험 인쇄를 한 다음, 카루우젤을 미세 조정한다. 카루우젤을 변경하지 않고(또는 카루우젤이 정렬을 벗어나지 않고) 모든 스텐실이 동일한 프린터에서 생성되면, 스텐실은 정확하게 정렬된다.
본원에 개시한 DtM 공정(400)은 공정 화학 약품 및 물의 현저한 감소뿐만 아니라, 공정 시간 및 복잡성, 노동, 및 (특수 조명 시설을 포함한) 자본 설비 중 하나 또는 모두에서 현저한 감소를 갖는 것을 이해할 것이다.
또한, DtM 공정(400)은 회전 스크린 인쇄에 사용할 수도 있다. 회전 스크린 인쇄는 라벨링 및 다소 좁지만 자주 반복되는 기타 인쇄 공정(벽지, 선형 리놀륨 등)에 사용된다. 회전 스크린 인쇄는 이러한 도포용으로 매우 빠르며, 여기서 4가지 색(및 임의의 별색)이 실린더에 배치되고 재료는 아래를 통과한다. 회전 스크린 인쇄는 전형적으로 내구성과 안정성을 위해 스테인리스 스틸 메쉬(112)를 사용한다.
오늘날, 많은 회전 스텐실은 대형 서비스 국(유럽에서는 약 3개)에 의해 제조된다. 각 스텐실은 비용이 100 유로 넘게 들 수 있으며, 연간 스텐실 교체 비용은 몇 십만 유로에 달할 수 있다. 이것은 서비스 국을 이용하는데 따른 불편도 고려하지 않은 것이다. 많은 회사들이 비싼 서비스 국에 대한 그들의 의존도를 줄이면서, 두 분기 내에 기계의 비용을 회수할 수 있다.
전술한 설명에서, 실시예에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항을 설명한 것으로 여기면 된다. 그러나, 이들 실시예는 이들 특정 세부 사항으로 제한되지 않고 실시할 수 있는 것으로 여겨진다. 다른 예에서, 실시예의 설명을 불필요하게 흐리는 것을 피하기 위해 주지된 방법 및 구조를 상세히 설명하지 않을 수 있다. 또한, 이들 실시예는 서로 조합하여 사용할 수도 있다.
본 명세서 및 첨부한 특허 청구범위에서 사용한 바와 같이, 단수 형태를 나타내는 부정관사 "a", "an" 및 정관사 "the"는 문맥에 명백하게 달리 기술하지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다. 다음의 설명에서, 다수의 특정 세부 사항을 실시예에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 설명한 것으로 여기면 된다. 그러나, 이들 실시예는 이들 특정 세부 사항으로 제한되지 않고 실시할 수 있는 것으로 여겨진다. 기타 예에서, 실시예에 대한 설명을 불필요하게 흐리는 것을 피하기 위해 주지된 방법 및 구조를 상세히 설명하지 않을 수 있다. 또한, 이들 실시예는 서로 조합하여 사용할 수도 있다. 또한, 어떤 값을 설명하기 위해 "약"을 사용하는 경우, 이것은 제조 상의 변화에 의해 유발될 수 있는 바와 같은 명시된 값으로부터 작은 변동 (최대 ±10%)을 포함하는 것을 의미한다.
또한, 청구범위의 공정 단계의 순서는 적절하게 상호교환될 수 있다. 예를 들어, 이형액(122)을 플래튼(124) 또는 메쉬(112)에 분사하는 것은 이형액을 플래튼에 분사한 다음 플래튼과 메쉬를 함께 가져오는 것을 포함할 수 있다. 또는, 플래튼과 메쉬를 함께 가져와 이형액을 메쉬에 분사할 수 있다.
한정된 수의 실시예를 개시하였지만, 그로부터 많은 수정 및 변형이 존재하는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 수직면 상에 분사를 허용할 수 있는 새로운 고속/초고속 프린트 헤드 기술로 인해, 프린터 베드/테이블의 "배향"이 수평에서 수직으로 변경될 수 있다.

Claims (15)

  1. 스크린 스텐실을 생성하는 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터에 있어서,
    분사가능한 에멀젼의 도포 동안 사전 연신된 메쉬를 제자리에서 유지하는 프레임;
    상기 프레임을 유지하는 고정구;
    상기 사전 연신된 메쉬의 일면에 대해 이형액을 유지하는 플래튼(platen);
    상기 이형액을 상기 플래튼 또는 메쉬에 분사하기 위한 유체 디스펜서; 및
    상기 플래튼 반대측인 상기 사전 연신된 메쉬의 면 상에 상기 분사가능한 에멀젼을 인쇄하기 위한 프린트 헤드를 지지하는 프린터 캐리지를 포함하고,
    상기 이형액은 상기 분사가능한 에멀젼이 경화된 후 매끄럽고 반응성이 없는 표면을 제공하는 동안 도트-게인(dot-gain)을 억제하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고정구는 상기 분사가능한 에멀젼의 도포 동안 제자리에서 상기 사전 연신된 메쉬와 함께 상기 프레임을 견고하고 단단하게 유지하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 플래튼은 상기 사전 연신된 메쉬의 바닥에 대해 상기 이형액을 단단하게 유지하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 플래튼은 매끄럽고, 단단하며, 상기 이형액에 불침투성이고, 덴트(dent) 및 균열(crack)에 강한 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 이형액은 상기 플래튼에 매우 미세하고 균일한 코팅으로 도포되거나 상기 플래튼상에 위치된 상기 메쉬에 직접적으로 도포되어 상기 분사가능한 에멀젼이 도포되는 동안 상기 플래튼의 부착을 방지하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 이형액은 물 및 상기 이형액의 증발을 방지하기에 충분한 양의 적어도 하나의 유화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 분사가능한 에멀젼은 약 4 cP 내지 약 15 cP의 낮은 점도를 가지며, 내구성 및 가요성/탄성이 모두 있고, 여기에서 용어 '약'은 ±10%까지의 변동을 포함하는 값을 설명하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 분사가능한 에멀젼은 경화 후 탄성중합체 특성을 갖는 UV 활성화된 아크릴레이트 모노머인 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 분사가능한 에멀젼을 경화시키고 스크린 인쇄용 스텐실을 형성하는 UV 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터.
  11. 분사가능한 에멀젼의 도포 동안 사전 연신된 메쉬를 제자리에서 유지하는 프레임을 유지하는 고정구, 상기 사전 연신된 메쉬의 일면에 대해 이형액을 유지하는 플래튼, 및 상기 플래튼 반대측인 상기 사전 연신된 메쉬의 면 상에 상기 분사가능한 에멀젼을 인쇄하기 위해 프린트 헤드를 지지하는 프린터 캐리지를 포함하는 다이렉트 투 메쉬 스크린 프린터를 제공하는 단계;
    상기 프레임을 상기 고정구에 배치하는 단계;
    상기 이형액을 상기 플래튼 또는 메쉬에 분사하는 단계;
    상기 플래튼 및 상기 메쉬를 함께 팽팽한 구성으로 하는 단계;
    상기 분사가능한 에멀젼을 상기 메쉬에 도포하는 단계; 및
    UV 방사를 사용하여 상기 분사가능한 에멀젼을 경화시키는 단계를 포함하고,
    상기 이형액은 상기 분사가능한 에멀젼이 경화된 후 매끄럽고 반응성이 없는 표면을 제공하는 동안 도트-게인(dot-gain)을 억제하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 분사가능한 에멀젼은 경화 후 스크린 스텐실을 형성하고, 여기서 상기 스크린 스텐실 내의 개구는 표면 상에 이미지를 형성하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 이형액은 상기 분사가능한 에멀젼이 경화된 후 부착되지 않는 동안 도트-게인(dot-gain)을 억제하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 이형액은 물 및 상기 이형액의 증발을 방지하기에 충분한 양의 적어도 하나의 유화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 분사가능한 에멀젼은 경화 후 엘라스토머 특성을 갖는 UV 활성화된 아크릴 레이트 모노머인 것을 특징으로 하는 다이렉트 투 메쉬 방법.
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