KR20000034901A - 정전기에 의한 결함이 없는 리소그래픽 이미징 방법 - Google Patents

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Abstract

리소그래픽 프린팅 플레이트들에서 정전기에 의한 결함들은 다양한 플레이트 층들의 유전성을 감소시키거나 최소화함으로써 방지된다. 이것은 시스템의 캐퍼시턴스를 감소시키고, 주어진 축적 전하로부터 발생하는 전압 및 그에 따른 아킹(arcing)의 가능성을 감소시킨다. 이것은 플레이트의 기판에 도전막을 사용함으로써 달성될 수 있다.

Description

정전기에 의한 결함이 없는 리소그래픽 이미징 방법{METHOD OF LITHOGRAPHIC IMAGING WITHOUT DEFFECTS OF ELECTROSTATIC ORIGIN}
본 발명은 디지탈 프린팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 디지탈로 제어된 레이저 출력을 사용하여 온 또는 오프 프레스 상에서 리소그래픽 프린팅 플레이트 구성의 이미징에 관한 것이다.
옵셋 리소그래픽에 있어서, 기록 매체로 전달되는 이미지는 잉크 흡수 (친유성) 및 잉크 방수 (소유성) 표면 영역의 패턴에 따라서 플레이트, 매트 또는 그 밖의 다른 프린팅 부재 상에 표현된다. 건식 프린팅 시스템에 있어서, 상기 부재는 간단하게 잉크가 흡수되며, 이미지가 기록 물질 상으로 전달되는데, 여기서 상기 부재는 우선 종이 또는 다른 기록 매체에 교대로 이미지를 제공하는, 블랭킷 실린더라 불리우는 유순한 중간 표면과 접촉한다. 전형적인 시트-패드 프레시 시스템에서, 기록 매체는 리소그래픽 실린더에 고정되는데, 이 리소그래픽 실린더는 블랭킷 실린더와 기록 매체가 접촉되도록 한다.
습식 리소그래픽 시스템에 있어서, 비이미지 영역들은 습하게 하는 용액 (또는 "잉크통")에 대한 친화력이란 의미에서 친수성(hydrophilic)이며, 필요한 잉크 방수성은 잉크를 주입하기에 앞서서 또는 주입하는 동안에 이와 같은 용액의 인가를 시작함으로써 플레이트에 주어진다. 잉크 점착성 용액은 잉크가 비이미지 영역들에 점착되는 것을 방지하지만, 잉크 영역의 친유성 특성에 영향을 미치지는 않는다.
리소그래픽 이미지는 이미지식 패턴, 즉 프린트될 물질에 대응하는 패턴에서의 친화적 특성들을 변경함으로써 블랭크 플레이트에 제공된다. 이것은 블랭크 플레이트를 적절한 복사선에 이미지식으로 노출하여 극히 사실적으로 달성한 다음, (예를 들어) 디지탈적으로 제어된 레이저를 사용하여 화학적으로 또는 물리적으로 현상하여 이미지식 패턴에서 하나 이상의 플레이트 층들을 기계적으로 제거하는 것을 용이하게 할 수 있다.
레이저계 직접 기록 과정에 있어서, 레이저 이미지식은 잉크를 거부하는, 이미지를 수반하는 잉크 흡수층을 드러내도록 플린팅 블랭크의 비이미지 부분을 제거한다 (또는, 제거하기 쉽게 한다). 간접 기록 시스템에 있어서, 상기와 반대로, 레이저는 블랭크의 잉크 흡수 부분을 제거한다. (디지탈로 동작되는 시스템에서, 모드는 출력 비트맵을 반전함에 의해서만 변화될 수 있기 때문에) 이미징 모드의 선택은 이미징 시스템의 특성 보다는 사용된 프린팅 부재의 구조에 보다 더 의존한다.
리소그래픽 프린팅 부재들은 저전력 제거(ablation) 이미징 시스템에 의해 이미징되는 것이 지금까지는 가장 일반적이다. 미국 특허 제 5,339,737호, 5,632,204호, 5,783,364호 및 재공고 특허 제 35,512호 (이 전체는 본 명세서에서 참조적으로 설명됨)에서는, 예를 들어 다이오드 레이저를 사용하는 이미징 장치와 함께 사용하기 위한 다양한 제거형 리소그래픽 플레이트를 개시하고 있다. 예를 들어, 이들 특허에 따른 레이저 이미지가능 리소그래픽 프린팅 구성들은 잉크가 점착되지 않을, 잉크 또는 액체에 대한 친화성(또는, 반발성)을 고려하여 선택된 최상부층; 상기 최상부층 하부에서 이미징 (예를 들어, 적외선 "IR") 복사선에 응답하여 가스성으로, 특히 파편으로 휘발하는 피제거층; 및 잉크가 점착되지 않을, 잉크 또는 액체에 대한 친화성(또는, 반발성)을 고려하여 상기 제1층과는 반대의 특성을 갖는 강하고 견고한 기판인 이미징층으로 되어 있다. 이미징층의 제거는 최상부층도 약화시킨다. 하부층으로의 고정을 파괴함으로써, 최상부층은 이미징후 청정 단계에서 용이학게 제거가능하게 되며, 노출되지 않은 제1층과는 다른 리소그래픽 친화성을 갖는 이미지 스팟을 발생시킨다.
이미징 공정이나 그에 후속해서 프레스 상에서 플레이트를 사용하는 동안, 정전기에 의한 결함들이 발생될 수 있다. 이것들은 "플로우팅" 플레이트 영역들 주위, 즉 얇게 화상화된 경계에 의해 보다 광범위한 비화상 영역들로부터 분리된 비화상화 영역에서 발생되기 쉽다. 예를 들어, 플레이트는 친잉크성 폴리에스테르 기판과 중첩되는 얇은 티타늄 이미징층 위에 반잉크성 실리콘 층으로 구성될 수 있다. 이 플레이트의 에지들은 일반적으로 금속 클램프로 플레이트 실린더에 고정되는데, 이것은 프레스와의 기계적인 연관에 기인해 전기적으로 접지된다. 따라서, 클램프에 의해 유지되는 실리콘의 영역들 상에 축적되는 정전하는 흩어지며, 또는 결코 전개되는 일은 없다. 그러나, 플레이트 내에서 실리콘의 아일랜드들은 클램프로부터 전기적으로 분리된다. 그 결과, 축적된 전하는 트랩된다. 실리콘 및 폴리에스테르 기판은 유전 물질이므로, 대전된 실리콘 표면과 하부 금속 플레이트 실린더 사이의 전위차는 상당하게 될 수 있다. 충분하다면, 전하는 이미징된 경계를 가로질러 플레이트 클램프들과 접촉하는 실리콘의 비이미징 영역에 아크할 수 있다. 이러한 아크는 실리콘의 작은 부분을 파괴하여 프린트 결함, 즉 레이저에 의해 이미징되지 않았지만 잉크를 흡수하는 스팟을 발생시킨다. 이러한 결함들은 플레이트에서 프린트되는 복사본 상에서 가시적으로 뚜렷하게 된다.
본 발명은 다양한 플레이트 층들의 유전적 성질을 감소시키거나 최소화함으로써 정전기에 의한 결함들이 발생하는 가능성을 제거하거나 감소시킨다. 이것은 시스템의 캐퍼시턴스를 감소시키며, 주어진 축적 전하로부터 발생하는 전압 및 그에 따른 아킹(arcing)의 가능성을 감소시킨다. 이것은 플레이트의 기판에 도전막을 사용함으로써 달성될 수 있다. 더욱이, 대전된 최상부 플레이트층이 그 자체가 약한 도전성이라면, 전하는 그라운드로 흘러나온다.
본 명세서에서 사용되는 "플레이트"나 "부재"는 잉크에 대한 또는 이나 용액에 대한 흡수성에서 차등적인 친화성을 나타내는 영역들에 의해 정의되는 화상을 기록할 수 있는 프린팅 부재 또는 표면의 일 유형을 일컫는 용어이며, 적절한 구성은 프린팅 프레스의 플레이트 실린더 상에 탑재된 종래와 같이 평면적이거나 곡선형인 리소그래픽판들을 포함하고, 또한 이음부가 없는 실린더들(예를 들어, 플레이트 실린더의 롤 표면), 무한 벨트나 이와 다른 배치들을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용된 "친수성"이란 용어는 프린팅 의미에서 잉크가 점착되는 것이 방지되는 용액에 대한 표면 친수성을 의미한다. 이러한 용액은 물, 물을 함유하거나 함유하지 않은 흡수용 용액들, 단일 용액 잉크 시스템의 비잉크 페이즈를 포함한다. 이와 같이, 본 명세서에 따른 친수성 표면은 유성 물질들에 비해서 이들 물질들 중 어느 하나에 대하여 바람직한 친화성을 나타낸다.
도 1의 (a)는 전하 축적에 약한 플로팅 영역을 갖는 프린팅 플레이트의 개략적인 전개도.
도 1의 (b)는 전하가 플로팅 영역에서 어떻게 축적될 수 있는지를 도시하는 1B-1B 선에 따라 절취한 단면도.
도 1의 (c)는 결과로서 프린팅 결함의 형태를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 프린팅 플레이트
105 : 엔드 클램프들
110 : 이미징 영역
112 : 비이미징 영역
120 : 최상부층
125 : 피제거층
130 : 기판
135 : 갭
우선, 도 1은 한 쌍의 엔드 클램프(105a, 105b)에 의해 프린팅 프레스의 플레이트 실린더인 플레이트세터에 고정된 프린팅 플레이트(100)를 도시한다. 엔드 클램프들(105)은 기계적 접속으로 기계 프레임에 접지된다. 프린팅 플레이트(100)는 예를 들어, 상술한 '737 및 '512 특허와 미국 특허 제 5,822,345호(전체 내용은 본 명세서에서 참조적으로 설명됨)에 기재되어 있는 바와 같은 이미지 장치를 사용하여 제거(ablation)에 의해 이미징된다. 적절한 이미지 장치는 최대 플레이트 응답성을 갖는 영역, 즉 플레이트가 가장 강하게 흡수하는 파장 영역에 가장 근접하는 lambdamax에서 방출하는 적어도 하나의 레이저 장치를 포함한다.
또한, 적절한 이미지 구성은 상기 '737, '512, 및 '345 특허에서 상세히 설명된다. 간략하게 설명하면, 레이저 출력은 렌즈나 다른 빔 인도 구성 소자들을 통해 플레이트 표면으로 바로 제공되거나, 광섬유 케이블을 사용하여 원격적으로 위치한 레이저로부터 블랭크 프린팅 플레이트의 표면으로 전달될 수 있다. 컨트롤러 및 관련 포지셔닝 하드웨어는 플레이트 표면에 대하여 정밀한 방향으로 빔이 계속해서 출력되도록 하고, 그 표면 전체에 걸친 출력을 스캔하고, 플레이트의 선택된 지점들 또는 영역들에 인접한 위치들에서 레이저를 활성화시킨다. 컨트롤러는 플레이트 상에서 복사될 원본 서류나 그림에 대응하는 입력 이미지 신호들에 응답하여 그 원본의 음 또는 양의 이미지를 정밀하게 생성한다. 이미지 신호들은 컴퓨터에서 비트맵 파일로서 저장된다. 이러한 파일들은 래스터 이미지 프로세서(RIP)나 다른 적절한 수단에 의해 발생될 수 있다. 예를 들어, RIP는 프린팅 플레이트 상에 전사될 필요가 있는 모든 형상들을 정의하는 페이지 기술 언어로 된 입력 데이타를 페이지 기술 언어와 하나 이상의 이미지 데이타 파일들의 결합으로서 받아들일 수 있다. 비트맵들은 스크린 주파수들 및 각들만이 아니라 칼라의 색조도 정의하도록 구성된다.
플레이트(100)는 얇은 프레임형 이미지 영역(110)을 생성하도록 이미징되었다. 이 영역은 비이미징된 영역(112)을 둘러싸며, 양 클램프들(105a, 105b)과 전기적으로 접속하는 보다 큰 비이미징 영역(114)에 의해 둘러싸인다. 그 결과, 플레이트(100)가 프린트로 사용될 때, 잉크는 이미지 영역(110)에 의해서만 받아들여 지며, 프린트된 복사본은 이 면적의 복사본이다.
도 1의 (b)는 이미징된 영역(110)을 통한 플레이트(100)의 단면도를 도시한다. 플레이트 자체는 리소그래픽 친화성을 기준으로 선택된 최상부층(120); 이미지용 주사에 의해 선택적으로 파괴되는 피제거층(125); 및 최상부층(120)과 반대의 리소그래픽 친화성을 갖는 기판(130)을 갖는 3층 구조이다. 설명을 위해 제시되는 실시예에 있어서, '512 특허에 따라서, 최상부층(120)은 실리콘이며, 피제거층(125)은 티타늄이고, 기판(130)은 폴리에스테르이다. 그 결과, 실리콘 표면(120)이 잉크와 섞이지 않는 건식 플레이트가 된다. 그러나, 본 발명의 원리는 습식 플레이트들(예를 들어, 폴리비닐알콜 상부층들) 및 중합체(니트로셀룰로스계) 피제거층들을 갖는 플레이트들에도 동등하게 적용될 수 있다.
플레이트(100)가 층(130)을 드러내도록 이미징되어진 곳에서, 플레이트는 잉크를 흡수하고, 이미징된 영역은 슬롯형 갭들(135)로서 나타난다. 파괴되어진 층(125)의 영역들 위에 있는 층(120)의 제거는 이미징후 청정 공정(예를 들어, 상술한 '737 및 '512 특허와 미국 특허 제 5,378,580호에서 기술된 청정액을 사용하거나 사용하지 않는 연마)을 필요로 할 수 있다. 기판(130)은 클램프들(105)와 같이 접지 전위에 있는 드럼이나 플레이트 실린더(140)에 접촉된다.
플레이트(110)의 이미징 및/또는 청정으로 인해서, 영역(112)에서 마찰 전기 대전 - 이것은 음 또는 도시된 바와 같이 양으로 될 수 있음 - 이 발생하여, 층(100)의 잔존부(114)[접지된 클램프들(105)]와 전기적으로 분리된다. 또한, 정전 전하 축적은 프린팅 동안 발생할 수 있는데, 즉 잉크는 프레스 상에서 플레이트로 및 플레이트로부터 전달된다. 정전 전하는 클램프들(105)과의 접촉에 기인하여 영역(114) 상에 축적되지 않는다.
층들(120, 130)이 비도전성인 유전 물질들이라면, 영역(112)은 캐퍼시터의 역할을 한다. 영역(112)의 면적이 커지면 커질 수록, 보다 많은 전하가 축적되어, 층(112)과 대지간의 전위차가 보다 더 커진다. 전압이 충분히 크고, 이미지 영역(110)이 충분히 얇다면[또는, 도 1의 (b)에서 갭들(135)이 충분히 좁다면], 영역(112)으로부터 영역(114)으로[즉, 갭들(135)을 가로질러] 전하가 아크될 수 있다. 이러한 아킹에 의해 아크 영역에서 작은 부가적인 층(120)의 부분이 파괴되어, 이미지 여역(110)을 넓히거나 주름지게 한다. 이와 같이 영향받은 영역들은 레이저에 의해 이미징되지 않은 경우에도 잉크를 흡수하고, 아킹이 발생된 영역을 표시하는 연속된 가시적 결함들[도 1의 (c) 참조]로서 나타난다.
분명히, 도시된 구성은 상당히 단순화된 플레이트 이미지를 보이고 있지만, 유사한 결함들이 보다 상세한 이미지 패턴들에서도 발생할 수 있다. 예를 들어, 영역(114)에 있는 것들은 영역(112) 상에 정 전하의 축적에 본질적으로 관련이 없으며, 아킹은 이미지 영역이 충분히 좁은 곳이면 어디나 발생할 수 있다. 결함들(150)을 돕는 요인들은 크며, 전기적으로 분리된 영역(112), 충분히 얇은 이미지 영역(110) 및 인접한 영역들은 그라운드로의 경로를 갖는다.
본 발명에 따르면, 대전된 표면과 접지 전위간에 끼워진 물질의 유전 강도는, 예를 들어 도전성이나 반도전성 기판(130)에 의해 감소된다. 뚜렷한 유전 물질은 단지 비도전성층(120)만이기 때문에, 도전성 기판(130)은 대전된 영역(112)과 [기판(130)과 전기적으로 접촉하는) 접지된 지지체(140) 사이에 삽입된 물질의 총 유전 상수를 감소시킨다. 따라서, 주어진 축적된 전하로부터 발생하는 전압은 감소된다.
현실적으로, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같은 결함들을 방지하기에 필요한 도전율의 정도는 일반적으로 상당히 낮다는 것이 발견되었다. 아킹은 시스템의 캐퍼시턴스를 균일하게 적당히 감소시킴으로써 만족되는 극한 조건을 나타낸다(분명히, 기판(130)의 도전율이 크면 클 수록, 결함은 보다 신뢰성 있게 방지된다). 동시에, 중합체 기판(130)의 열적 비도전성은 이 층이 (큰 열적 싱크를 표현하는) 실린더(140) 내로의 레이저 에너지 소실을 방지해야 하기 때문에 보존되어야 한다. 층(125)의 성공적인 제거는 이 층 내에서의 실질적인 열 축적을 요구하며, 기판(130)에 의한 뚜렷한 열 도전성은 레이저 파워 요구를 감소시키고, 동시에 제거를 방지한다.
사용할 수 있는 체적 저항의 범위는 0.5 내지 10,000 Ω ㎝ 이다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 용어인 "도전성"은 단지 10,000 Ω ㎝인 체적 저항을, 이상적으로는 1,000 Ω ㎝ 인 체적 저항을 갖는 물질을 말한다. 이것은 일반적으로 108Ω ㎝를 초과하는 체적 저항을 갖는 "비도전성" 중합체층과 대조되는 것이다. 적절한 물질들로는 도전성 (예를 들어, 색소 부하형) 폴리에스테르나 폴리피롤 또는 폴리아닐린 등과 같은 잉크에 대한 필요한 친화성, 열적 절연성 및 지지 성질들을 제공할 수 있는 본질적으로 도전성인 중합체들을 포함한다.
대안적인 접근에 있어서, 도전막은 피제거층(125)과 기판(130) 사이에 끼워질 수 있다. 플레이트(100)가 클램프들(105a, 105b)에 의해 지지될 때, 이 층의 하나 이상의 에지들은 그들 사이에서 적어도 약간의 접촉을 하게 된다. 그 결과, 플레이트 구조는 (이 경우에는, 비도전성인) 기판(130) 위에서 접지되어, 층(120)만이 표면 전하에 대하여 유전체로서의 역할을 하게 된다.
또한, 층(120) 및/또는 층(125)에 도전성을 나눔으로써 전하 축적을 감소시키는 것도 가능하다. 예를 들어, '737 특허에 기술되어 있는 바와 같이, 피제거층은 도전성 카봄 블랙 피그먼트의 분산을 갖는 니트로셀룰로오스 계열일 수 있다. 금속층들은 일반적으로 극히 작은 두께(예를 들어, 50 - 500 Å)로 제공되기 때문에, 이와 같은 층은 실질적으로 상술한 바와 같은 티타늄 피제거층보다 더 도전성을 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 다양한 플레이트 층들의 유전적 성질을 감소시키거나 최소화함으로써 정전기에 의한 결함들이 발생하는 가능성을 제거하거나 감소시킬 수 있다.
그러므로, 본 명세서에서 전개한 효과적인 측정들은 디지탈적으로 이미징된 리소그래픽 프린팅 플레이트들에서 정전기에 의한 프린트 결함들이 나타나는 것을 방지하기 위한 것임을 알 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어들과 표현들은 설명을 위해 사용된 것으로서 그것에 제한되지 않으며, 이와 같은 용어와 표현을 사용하여 보여지고 설명된 본 발명의 특징들과 등가인 것을 제외시키는 것을 의미하지 않으며, 다양한 수정들이 청구된 본 발명의 범위 내에서 가능하다.

Claims (9)

  1. 리소그래픽 프린팅 부재를 이미징하는 방법에 있어서,
    사실상 비도전성인 중합체 최상부층, 이미징층 및 중합체 기판을 포함하는 프린팅 부재를 구비하는 단계 - 상기 최상부층이 아닌 상기 이미징층은 이미징 복사선을 흡수하여 제거되는 물질로 형성되고, 상기 최상부층과 상기 기판은 잉크 또는 잉크가 점착되지 않는 용액에 대하여 서로 다른 친화성을 갖고, 상기 기판은 도전성임 -;
    접지된 금속 지지체 상에 상기 지지체와 상기 기판간을 전기적으로 접속시키도록 플레이트를 탑재하는 단계;
    상기 프린팅 부재 위에서 적어도 하나의 레이저 소스를 스캔하고, 상기 이미징층을 제거하도록 상기 스캔시에 이미지를 표현하는 방식으로 상기 레이저로부터의 출력에 상기 프린팅 부재를 선택적으로 노출하여, 이미지 선들(image features)의 어레이를 상기 부재 상에 직접 생성하도록 상기 최상부층을 제거하거나 제거가 용이하도록 하는 단계
    를 포함하되, 상기 최상부층은 정전하를 포획하며, 상기 이미지 특징 어레이는 비이미징 영역을 분리하는 적어도 하나의 경계 영역을 포함하고, 상기 기판은 상기 정전하가 상기 경계 영역을 가로질러 아킹(arcing)되는 것을 방지하도록 도전성인
    리소그래픽 프린팅 부재 이미징 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이미징층이 제거된 부분의 상기 최상부층을 제거하는 단계를 더 포함하되, 적어도 상기 정전하의 일부는 상기 제거 단계 중에 축적되는 리소그래픽 프린팅 부재 이미징 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프린팅 부재로 프린팅하는 단계를 더 포함하되, 적어도 상기 정전하의 일부는 상기 프린팅 단계 중에 축적되는 리소그래픽 프린팅 부재 이미징 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이미징층은 금속인 리소그래픽 프린팅 부재 이미징 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이미징층은 중합체를 포함하는 리소그래픽 프린팅 부재 이미징 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 최상부층은 소유성(oleophobic)이고, 상기 기판은 친유성(oleophilic)인 리소그래픽 프린팅 부재 이미징 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 최상부층은 친수성(hydrophilic)이고, 상기 기판은 친유성 및 소수성(hydrophobic)인 리소그래픽 프린팅 부재 이미징 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판은 제1 및 제2 기판 층들을 포함하고, 상기 제1 기판 층은 도전성이고 에지들을 가지며, 상기 탑재 단계는 상기 제1 기판의 적어도 하나의 에지를 접지 전위에 접속시키는 리소그래픽 프린팅 부재 이미징 방법.
  9. 리소그래픽 프린팅 부재를 이미징하는 방법에 있어서,
    중합체 최상부층, 이미징층 및 중합체 기판을 포함하는 프린팅 부재를 구비하는 단계 - 상기 최상부층이 아닌 상기 이미징층은 이미징 복사선을 흡수하여 제거되는 물질로 형성되고, 상기 최상부층과 상기 기판은 잉크 또는 잉크가 점착되지 않는 용액에 대하여 서로 다른 친화성을 갖고, 상기 기판은 도전성임 -;
    접지된 금속 지지체 상에 상기 지지체와 상기 기판간을 전기적으로 접속시키도록 플레이트를 탑재하는 단계; 및
    상기 프린팅 부재 위에서 적어도 하나의 레이저 소스를 스캔하고, 상기 이미징층을 제거하도록 상기 스캔시에 이미지를 표현하는 방식으로 상기 레이저로부터의 출력에 상기 프린팅 부재를 선택적으로 노출하여, 이미지 선들의 어레이를 상기 부재 상에 직접 생성하도록 상기 최상부층을 제거하거나 제거가 용이하도록 하는 단계
    를 포함하되, 상기 이미지 특징 어레이는 비이미징 영역을 분리하는 적어도 하나의 경계 영역을 포함하고, 상기 정전하는 상기 최상부층으로 인가되고, 상기 프린팅 부재 층들을 통해 그라운드로 방출되어, 상기 경계 영역을 가로질러 상기 전하가 아킹되는 것이 방지되는
    리소그래픽 프린팅 부재 이미징 방법.
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