KR20040044897A

KR20040044897A - 직물상의 잉크젯 프린팅을 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20040044897A
Application number: KR10-2004-7003616A
Authority: KR
Inventors: 골드버그아이러; 켄디그마틴; 루카스라첼; 엠씨킨니테드; 량홍-선; 앨퍼레오나르드
Original assignee: 록크웰 싸이언티픽 라이센싱, 엘엘씨
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-05-31
Also published as: JP2005502796A; CA2460411A1; EP1425464A1; WO2003023131A1; US6513924B1

Abstract

직물 상에 잉크젯 프린팅하기 위한 방법 및 장치가 공개된다. 여기서, 직물에 대한 예비-처리 단계, 잉크젯 프린팅 단계, 및 후처리 단계들은 잉크젯 프린터에서 이루어진다. 양호한 방법은, 직물에 예비-처리를 가하는 단계, 상기 예비-처리로부터 과잉수를 증발시키는 단계; 상기 예비-처리된 직물 상에 패턴을 잉크젯 프린팅하는 단계; 상기 패턴 내의 잉크로부터 물을 증발시키는 단계; 및 상기 패턴에 바인더 및/또는 후처리를 가하고 상기 바인더를 경화시키는 단계를 포함한다. 직물 프린팅 장치는 제1 인가 장치가 직물에 예비-처리 수용액을 가하게함으로써 미처리된 직물상에 프린팅한다. 제1 가열 소자는 예비-처리된 직물이 지나갈 때 직물로부터 거의 대부분의 물 또는 모든 물을 증발시키도록 배열된다. 그 다음 잉크젯 프린터는 예비-처리된 직물을 받아들여 원하는 패턴을 직물 상에 프린팅한다. 프린터의 출력측에 있는 제2 가열 소자는 프린팅된 직물이 지나갈 때 패턴 내의 잉크로부터 물을 증발시킨다. 제2 인가 장치는 잉크 증발 이후에 프린팅된 직물에 바인더/후처리를 가한다. 제3 가열 장치는 상기 바인더/후처리를 건조시키고 경화시킨다.

Description

직물상의 잉크젯 프린팅을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INK JET PRINTING ON TEXTILES}

직물상의 프린팅을 위한 현재의 방법들 중 일부로서 롤러 프린팅, 스크린-프린팅 및 전사 프린팅이 있다. 이들 방법들은, 2주씩 또는 3주씩 소요되며 매우 값비싼 프린트 또는 스크린 판의 준비를 요구한다. 초기 비용에 관여하는 시간, 노동 및 재료의 추가 요인들로서, 패턴 등록을 결정하기 위한 스크린 또는 롤의 셋업과 컬러 정확도를 평가하기 위한 "교정 프린팅(strike off)"과 같은 것들이 있다. 그 결과, 이들 방법들은 단 하나의 직물이나 소량의 직물상에 프린팅하기에는 비용상 효율적이지 않다. 이들 방법들은 대개 대량의 직물 프린팅에 사용되어, 판을 준비하는데 드는 비용이 전체 양에 걸쳐 분산되도록 하고 있다. 그러나, 대량의 직물 프린팅에 연관된 문제점들 중 하나는 특정 패션의 기간이 종종 짧다는 것이다. 패션이 바뀜으로 인해, 철지난 패션의 많은 프린팅 직물들이 낭비적으로 재고가 쌓일 수 있다. 또한, 고급 여성복 패션과 같은 단 하나의 직물을 생성할 필요성도 있다. 현재의 방법들을 이용하면, 이들 소량의 프린팅 비용이 너무 높다.

이러한 문제로 인해 소량을 프린팅하는데 실용적인 직물상 프린팅 방법 및 장치에 대한 관심이 커져왔다. 판 준비에 연관된 2~3주정도의 시간 지연이 없는 방법 및 장치에 대한 관심도 커져왔다. 상술한 추가적 요인들은 몇개월의 지연을 발생시킬 수도 있다. 이로 인해 패션에 민감한 투자자들이 제품을 시장에 제시간에 내놓는데 있어서 패턴 및 색상 개발 상의 위험부담을 갖게 된다.

작은 양의 프린팅을 위해 잉크젯 프린터들에 의한 직물 프린팅이 제안되어 왔다. 그러나, 잉크젯 프린터들은 낮은 점성의 잉크를 사용하고, 직물상 프린팅을 위해 종래에 사용되던 높은 점성의 잉크는, 잉크젯 노즐을 통해 적절하게 흐를 수 없기 때문에 종래의 잉크젯 프린터에는 사용될 수 없다. 또한, 직물상에 피착된 낮은 점성의 잉크는 퍼지는(spread) 경향이 있는데, 이는 대개 직물이 잉크를 효과적으로 유지하지 못하기 때문이다. 이 문제는, 잉크젯이 특정 패턴에 대해 직물상에 적은 양의 잉크만을 피착하므로 그 패턴은 쉽게 닳아 없어지거나, 씻겨져 버리거나, 바래진다는 사실에 의해 더욱 복잡해진다. 잉크젯 프린팅된 직물상에, 내구성있고 선명하며 세탁이나 노광에 의해 바래지 않는 패턴을 제공하기에는 상당한 어려움들이 있다.

이들 문제점들을 해결하기 위해 다양한 직물 코팅 및 처리가 적용되어 왔다. 예를 들어, 잉크의 확산이나 색바램을 저감시키기 위해 잉크젯 프린팅 이전에, 녹말, 셀룰로오스, 아라비아 고무, 및 폴리비닐 아세테이트와 같은 화합물을 먼저 가하기도 하였다. 약간의 개선이 있긴 했지만, 종래 방법들에 의해 생성된 패턴들 만큼 여전히 선명하지도 못했고 세탁이나 노광에 의해 상당한 색바램이 발생했다.또한, 이러한 처리는, 대개 직물들이 건조되고 재-롤링되는 장소로서 대개는 프린터로부터 원거리 장소에서 이루어진다. 이것은 프린팅 공정에 있어서 시간 및 경비를 추가시킨다.

임시적인 방편으로서 프린팅후 보호 중합체 코팅이 사용되었다. 그러나, 이것은 별도의 오프라인 공정을 요구하고 특별히 효과적이지는 못했다. 이것은 종종 잉크가 직물 섬유를 따라 흘려 내리게 하고 프린팅 해상도를 떨어뜨린다. 또한 이러한 추가적 공정은 상당한 비용을 추가시키고 잉크젯 프린팅이 제공할 수 있는 신속한 처리 시간의 이점을 최소화시킨다.

잉크젯 프린터에서 열경화 잉크 또는 복사 경화 잉크가 사용되어 왔으나, 이 또한 공정상 추가적 단계를 부가시켜, 비용과 시간을 늘리고, 신속한 처리 시간이라는 잉크젯 프린팅의 이점을 저감시킨다. 또한, 이들 잉크들은 경화시에 직물을 뻣뻣하게 만들므로 직물 감촉을 나쁘게 한다.

잉크젯 프린팅된 직물이 물에 의해 탈색되지 않도록 개선하는 다른 방법들이 개발되어 왔다. Kazuo에게 허여된 미국특허 제4,702,742호는 직물 잉크젯 프린팅을 위한 한 방법을 개시하고 있는데, 여기서는 프린팅 이전에 잉크 수용체가 직물상에 피착되고 있으며, 양호한 수용체로는 물에 용해될 수 있는 자연산 중합체 또는 합성된 중합체가 이용되고 있다. 그 다음, 수성 잉크가 잉크젯 프린팅에 의해 직물상에 피착된다. 이 방법은 염료를 잉크로 고정하는 선택적 단계를 포함한다.

Alfekri등에게 허여된 미국특허 제6,001,137호는 직물 잉크젯 프린팅을 위한 한 방법을 공개하고 있는데, 여기서는 직물이 잉크젯 프린팅 이전에 에피할로하이드린(epihalohydrine)의 중합체 또는 공중합체로 처리된다. 테트라알킬라모늄(tetraalkylammonium)과 같은 연화제가 직물상에 피착되어 직물의 감촉을 부드럽게 할수도 있으며, 직물상에 양이온성 바인더(cationic binder)가 피착될 수도 있다.

Held에게 허여된 미국특허 제5,853,861호는 내구성과 항탈색성이 개선된 직물상에 패턴을 잉크젯 프린팅하기 위한 잉크/직물 조합을 개시하고 있다. 잉크는 산, 염기, 에폭시 또는 하이드록시 작용 모이어티(functional moieties)를 갖는 중합체 및 염료와 수성 캐리어(aqueous carrier)를 포함한다. 직물은 하이드록실, 아민(amine), 아미도(amido) 또는 카르복실기와 가교제(cross-linking agent)를 담고 있다. 여기서, 프린팅된 이미지를 외부 에너지원에 노출할 때, 가교제는 잉크내의 중합체 및 직물과 반응한다.

Yamamoto등에게 허여된 미국특허 제5,698,478호는, 예비-처리 양이온성 물질(cationic substance)로 피륙을 오염시키지 않고 피륙상에 프린팅된 패턴의 심도와 밝기를 개선시킨 피륙 잉크젯 프린팅 및 프린팅 공정을 개시하고 있다. 잉크젯 피륙은, 비중이 0.1 내지 50%인 양이온성 물질과, 비중이 0.01 내지 20%인 다가 산(polyvalent acid)의 암모늄염을 포함하는 셀룰로스 섬유로 주로 구성되어 있다.

이러한 방법들 및 제품의 주된 단점은, 잉크젯 프린팅 이전에 직물을 준비하는 추가적인 단계를 요구한다는 점이다. 이것은 직물에 물질을 가하고 (필요하다면) 원격지에서 직물을 건조시킬 것을 요구하므로, 시간과 비용이 추가된다. 통상, 후처리도 역시 수행되고 원격지에서 건조되므로, 시간 및 비용을 추가시킬 수있다.

본 발명은 직물상의 프린팅에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 직물상의 잉크젯 프린팅을 위한 프린팅 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 직물상에 잉크젯 프린팅하는 새로운 방법을 위한 흐름도.

도 2는 도 1에 도시된 신규한 방법의 양호한 실시예의 흐름도.

도 3은 신규한 직물 프린팅 장치의 필수 구성요소 및 배선을 도시한 도면.

도 4는 신규한 프린팅 장치 내의 3개의 히터 요소들중 하나의 필수 구성 요소 및 배선을 도시한 도면.

도 5는 프린터 입력에 원재료 직물을 자동으로 제공하고 프린팅된 직물을 자동으로 롤링하는 공급기 및 롤러 어셈블리를 도시하는 도면.

본 발명은 직물상에 잉크젯 프린팅을 하기 위한 신규한 장치 및 방법으로서, 직물의 예비-처리, 잉크젯 프린팅, 및 후처리 단계들이 잉크젯 프린터에서 이루어지는 장치 및 방법을 제공한다. 이것은 한 장소에서 하나의 단계로 직물을 잉크젯 프린팅하고, 물질의 후처리 또는 예비-처리의 원격지 적용, 및 관련된 건조 및 리롤링에서 유발되는 시간과 비용을 제거시켜준다. 본 발명은 종래의 잉크젯 프린팅된 직물보다 내구성이 높고 항탈색성이 높은 패턴을 제공한다. 또한 이 패턴은 프린트 해상도가 더 양호하고 색상이 더 밝다.

이 신규한 방법은, 직물에 예비-처리를 가하는 단계, 예비-처리로부터의 과잉수를 증발시키는 단계, 예비-처리된 직물상에 패턴을 잉크젯 프린팅하는 단계, 패턴 내의 잉크로부터 물을 증발시키는 단계, 패턴에 바인더/후처리를 가하는 단계 및 바인더를 경화시키는 단계를 포함한다. 대안으로서, 이미 예비-처리된 직물상에서의 잉크젯 프린팅시에는 예비-처리 및 예비-처리 과잉수 증발 단계는 생략될 수 있다. 직물은 여전히 잉크로부터의 물을 증발시키는 단계를 적용받으며, 바인더/후처리가 적용되고 경화된다.

이 신규한 프린팅 장치는 "PFP(Prepared For Printing)" 직물이라 알려진 세정 및/또는 표백된 직물을 공급받아 그 직물상에 예비-처리 수용액을 가하는 제1 피착 어셈블리를 갖도록 배열되어 있다. 제1 증발 어셈블리는 예비-처리된 직물이 지나갈 때 그 직물로부터 대부분의 수분 또는 모든 수분을 증발시키도록 배열되어있다. 그 다음, 잉크젯 프린터는 예비-처리된 직물을 받아들여 그 직물상에 원하는 패턴을 프린팅한다. 제2 증발 어셈블리는 패턴 내의 잉크로부터 수분을 증발시키기 위해 프린터의 출력에 위치해 있다. 그 다음, 제2 인가 장치는 프린팅된 직물에 바인더/후처리 용액을 가하고, 제3 증발 어셈블리는 바인더/후처리를 건조 및 경화시킨다. 양호한 실시예에서 증발 어셈블리는 용액과 잉크를 건조시키고, 직물에 열을 가해 바인더/후처리를 경화시킨다.

이 신규한 장치는 입력측 및 출력측에 공급기와 롤러를 가지고 있어서, PFP 직물이 자동으로 공급되어 프린팅 및 경화 직후에 롤링될 수 있도록 하고 있다. 직물상에 프린팅될 패턴은, 양호하게는 표준 데이터 버스를 통해 컴퓨터로부터, 프린터내로 전자적으로 로딩된다. 이 패턴은 인터넷과 같은 데이터 네트워크를 통해 또는 디지털 카메라나 스캐너와 같은 다양한 주변 장치들로부터 컴퓨터 내에 로딩될 수 있다.

이 신규한 장치 및 방법은 대량 및 소량의 직물을 신속하고 값싸게 프린팅하는데 이용될 수 있다. 특히, 상이한 이름과 로고를 프린팅하는 것과 같이 각 단계들간에 작은 변경이 필요한 상황에서 비교적 소량의 직물 또는 일련의 직물을 프린팅하는데 적용가능하다. 또한, 고활자, 훼손되거나 희미해진 직물들을 정합하고 프린팅하거나, 패션 산업분야에서 직물상에 샘플링 패턴을 프린팅하거나, 또는 T-셔츠나 다른 새로운 물품에 이미지를 프린팅하는데에도 역시 이용될 수 있다. 종래의 프린팅 시스템은 패턴내의 색상의 수, 반복 또는 크기에 제약을 받았다. 본 발명은 종래의 방법에 비해 상당한 개선을 제공한다. 새로운 원본 디자인이 짧은시간에 컴퓨터로부터 완성된 직물상에 생성될 수 있으며, 색상 변경 및 반복 크기 변경도 역시 동일하게 짧은 시간에 생성될 수 있다.

본 발명의 이들 및 다른 추가적인 특징은 첨부된 도면들을 참조한 이하의 상세한 설명들로부터 당업자에게는 명백해질 것이다.

신규한 직물 프린팅 방법

도 1은 본 발명에 따른 직물 잉크젯 프린팅 방법의 흐름도(10)이다. 직물로는, 용해성 염료나 안료 착색제로 염색가능한, 무명(cotton), 모직(wool), 실크(silk), 삼(hemp), 리넨(linen), 라미(ramie)등과 같은 천연 섬유로 된 직물이거나; 쿠프라(cupra) 또는 레이온(rayon)과 같은 재생 섬유; 아크릴, 나일론, 또는 아세테이트와 같은 합성 섬유, 또는 폴리에스테르, 비닐린, 폴리프로필렌, 아세테이트, 트리아세테이트와 같이 다른 섬유들과 합성 섬유들과의 혼합류(mix spun)가해당되나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이 신규한 방법은, 잉크젯 프린팅된 패턴을 보호하거나 유지하는 직물의 능력을 개선하기 위해 예비-처리, 바인더, 후처리 또는 임의의 다른 추가 물질을 갖지 않는 직물/피륙을 입력하는 초기 단계(12)를 포함한다. 이러한 유형의 피륙은 본 분야에 PFP 직물이라 알려져 있다.

다음 단계(14)에서, 예비-처리가 PFP 직물에 가해진다. 이것은 잉크 촉매 또는 접착 향상제로서의 역할을 한다. 예비-처리 용액은, 셀룰로스 직물의 하이드록실 및 카르복실기에 부착되는(bind to) 물질, 또는 단백질 직물의 아민 또는 아미노기에 부착되는 물질, 또는 합성 섬유의 활성기(reactive group)에 부착되는 물질을 포함하여야 한다. 또한 직물에 잉크를 부착하는 계면층을 형성하도록 잉크속의 염료에 부착되어야 한다. 많은 종류의 상업적으로 입수가능한 예비-처리 용액이 사용될 수 있으며, 스프레잉, 패딩, 롤링, 또는 직물을 예비-처리 용액에 담그는 등을 포함한 예비-처리를 수행하기 위해 많은 상이한 방법들이 사용될 수 있다.

다음 단계(16)에서, 직물상에서의 예비-처리로부터 나오는 과잉수가 증발된다. 증발은, 개스 불꽃이나 촉매 연소에 의한 직접적 가열, 전기 소자나 가열판, 직물 위에 가열된 또는 가열되지 않은 공기를 불어넣기, 마이크로파 조사, IR 조사등과 같은 많은 다양한 방법에 의해 달성될 수 있으나 여기에만 제한되는 것은 아니다. 직물을 그을리지 않고 직물에 열을 가하는 임의의 다른 방법이 사용될 수도 있다.

다음 단계(18)에서, 잉크젯 프린터를 사용하여 원하는 패턴이 직물상에 프린팅된다. 양호한 실시예에서 프린터는 착색 잉크 또는 염료 잉크를 사용한다. Hewlett-Packard HP5000 PS, Encad Novajet 850 및 Encad Chroma 24와 같은 많은 다른 상업적으로 입수가능한 잉크젯 프린터들이 사용될 수 있으나 여기에만 제한되는 것은 아니다.

잉크젯 프린터에 의해 피착된 잉크는 수성(aqueous)이며 대개는 단지 2~8%의 고체를 가진다. 이로 인해 잉크의 점성은 잉크젯을 통과할 수 있을 정도로 충분히 낮다. 다음 단계(20)에서, 잉크젯 프린팅된 패턴으로부터의 과잉수는 예비-처리 증발 단계(16)에서 사용되는 가열 방법들과 동일한 방법들 중 하나를 사용하여 증발된다.

단계(22)에서, 바인더/후처리 용액이 직물에 가해져 프린팅된 패턴이 닳아 없어지거나 바래지지 않도록 한다. 또한 바인더는 양호하게는 노광시 패턴이 바래지는 것을 방지하기 위한 자외선 차단기(UV inhibitor)를 가지며, 패턴내의 색상을 밝게 유지하는 물질을 가질 수 있다. 양호한 바인더/후처리는 잉크 상에 보호 코팅을 형성하며 앞서 가해진 예비-처리에 부착된다.

단계(24)에서, 바인더/후처리는 단계(16 및 20)에서 사용된 방법과 동일한 방법들 중 하나를 사용하여 패턴상에서 경화된다. 또한, 바인더/후처리는 증기나 자외선(UV) 복사를 이용하여 경화될 수도 있다. 일단, 후-처리가 경화되고 나면, 단계(28)에서 완료된 프린팅된 직물이 출력된다.

대안적 방법으로서, 단계(12, 14, 및 16)는 프린팅 공정 이전에 예비-처리가 가해지고 건조된 직물을 사용함으로써 생략될 수 있다. 이 방법은 예비-처리된 직물을 입력하는 단계(30)에서 시작하고, 그 다음 단계는 잉크젯 프린팅 단계(18)이다. 그 다음, 상술한 단계들(20, 22, 24, 및 28)과 동일한 단계들이 뒤따른다. 역시 또 다른 실시예에서, 잉크젯 잉크에 예비-처리가 추가되어, 예비-처리가 잉크와 함께 PFP 직물에 가해져서 잉크가 건조되는 시간에 함께 건조되도록 할 수 있다. 이 실시예에서, 단계들(14 및 16)이 생략될 수 있다.

또 다른 대안적인 방법에서, 후처리가 잉크젯 잉크와 혼합되어, 잉크에 후처리가 가해지도록 할 수 있다. 잉크는, 후처리가 건조되고 경화되는 시간과 동일한 시간에 건조될 수 있다. 단계(22)는 제거될 수 있으며, 단계(20 및 24)는 하나의 단계로 결합될 수 있다. 그 다음 다른 모든 동일한 단계들이 후속한다.

도 2는 본 발명에 따른 양호한 직물 프린팅 방법의 흐름도(40)를 도시하고 있다. 상기와 같이, 제1 단계(42)는 PFP 직물의 입력이다. 예비-처리 인가 단계(44)에서, Blackman Uhler Chemical Company에 의해 생산된 셀룰로스 물질용 Aqua Hue PreTreat 2635와 같은 상업적으로 입수가능한 예비-처리 수용액이 양호하게는 스프레잉을 통해 직물상에 가해진다. Aqua Hue 2635는, 프로톤(proton)을 받아들이는 아민(amine)이나 다른 수소 억셉터기(acceptor group)를 포함하는 아크릴 중합체로 된 카티오닉(양전하로 대전된) 현탁액(suspension)이며, 무명, 리넨, 레이온의 셀룰로스 상에서 하이드록실기나 카르복실기에 부착되는 능력을 향상시키는 양이온적 특성을 제공한다. 예비-처리는 농축된 형태로 상업적으로 입수가능하며, 농도 10%까지 물과 혼합된다. 양호한 농도는 2.5% 내지 5% 범위이다. 만일 예비-처리가 너무 높은 농도로 인가되면, 예비-처리가 건조될 때 직물이 뻣뻣하게 된다.

다음 단계(46)에서, 예비-처리로부터의 과잉수는, 가열 소자에 의해, 양호하게는 온도제어형 가열판 위로 직물을 지나가게 함으로써 증발된다. 양호한 가열 소자가 도 4에 도시되어 있으며, 이하에서 보다 상세히 설명된다. 직물을 그을리지 않고 예비-처리 수용액으로부터의 과잉수를 증발시키기에 충분한 온도가 되어야 한다. 가열판은, 폭이 약 60인치인 젖은 직물을 건조시키기 위해 분당 1피트의 직물 속도에 대해 1500 와트를 생성해야 한다. 그러나, 주어진 온도에서 직물마다 건조 시간은 상이할 수 있다. 예를 들어, 357±7℉에서, 무명은 약 40초만에 그을리고(scorch), 라넨(linen)은 약 40초이하에서 그을린다. 325±1℉에서, 무명은 약 90초만에 그을리고, 라넨(linen)은 약 120초만에 그을린다. 가열판의 온도는, 직물의 종류와 직물이 가열판 위를 지나가는 속도에 따라 조절되어야 한다. 증발 단계(46)에서 가열판은 대략 240℉이다.

다음 단계(48)에서, 양호하게는 적절한 색상 제어능력을 갖는 Hewlette-Packard HP 5000PS 또는 Encad Novajet 850 잉크젯 프린터와 같은 고품질 잉크젯 프린터를 사용하여, 예비-처리된 직물 상에 패턴이 잉크젯 프린팅된다. 잉크-건조 단계(50)에서, 단계(46)에서와 유사하게, 잉크의 과잉수를 증발시키기 위해 직물은 다시 한번 가열 소자 위로 지나간다. 건조 단계(50)에서 가열판을 위한 전형적인 온도 범위는 180-220℉이다.

바인더/후처리 인가 단계(52)에서, 잉크, 예비-처리 또는 직물 종류와 호환되는 바인더나 후처리의 용액이 직물에 가해진다. 용액 대신에, 바인더/후처리는 순수 물질 또는 수용액 형태의 현탁액일 수도 있다. 양호한 바인더/후처리는 상업적으로 입수가능하지만, 다른 바인더/후처리들도 역시 이용될 수 있다. 한 적절한 바인더/후처리는 Blackman Uhler Chemical사에 의해 생산된 셀룰로스 직물용 Aqua Hue Binder 2674이며, 양호한 인가 방법은 스프레잉이다. Aqua Hue 2674는, 프린팅된 패턴 위에 보호 코팅을 형성하며 앞서 인가된 예비-처리에 부착되는 폴리아크릴로니트릴 라텍스(polyacrylonitrile latex)이다. 바인더는 농축된 형태로 입수가능하며 2.5% 내지 10% 범위의 농도까지 물과 혼합된다. 단계(54)에서 후처리는 양호하게는 가열판에 해당하는 가열 소자에 의해 경화된다. 직물은 가열판 위로 지나가고, 여기서 바인더는 약 320 내지 350℉ 범위의 온도에서 경화된다. 최종 단계(54)는 완료된 프린팅된 직물의 출력이다.

도 1의 방법과 마찬가지로, 단계들(42, 44, 및 46)은 예비-처리된 직물(56)을 입력함으로써 생략될 수 있다. 단계들(44 및 46)는 예비-처리를 잉크젯의 잉크와 혼합함으로써 생략될 수 있다. 또한, 후처리와 잉크를 혼합함으로써, 단계(52)는 생략될 수 있으며, 단계들(50 및 54)은 결합될 수 있다.

신규한 직물 프린터

도 3은, PFP 직물상에 내구성있고 선명한 패턴을 신속하고 용이하면서도 값싸게 잉크젯 프린팅할 수 있으며, 전체 공정이 잉크젯 프린터에서 수행되는 신규한 직물 프린팅 장치(60)를 도시하고 있다. 이 장치는 프린팅될 PFP 직물(62)의 공급을 포함한다. 신규한 프린터는 페이퍼 백킹(paper backing) 없이도 작동할 수 있지만, 프린터(60)에 직물이 보다 효율적으로 공급될 수 있도록 페이퍼 백킹(paperbacking)을 가질 수도 있다. 만일 PFP 직물을 대량으로 프린팅하고자 한다면, 이 직물은, 하나의 쉬트나 폴딩된 양(folded quantities)의 형태로 공급될 수도 있지만, 롤상에 유지될 수도 있다. 잉크젯 프린터가 그 공급원(62)으로부터 PFP 직물을 당길때 잉크젯 프린터(64)의 속도로 신규한 장치를 통해 직물이 공급된다.

직물이 잉크젯 프린터(64) 내로 끌어당겨짐에 따라, 직물은 먼저 제1 스프레이 장치(66)를 지난다. 이 장치는, 직물이 지나갈 때 미처리된 직물상에 예비처리 용액층을 피착하도록 배열되어 있다. 또한 프린팅 장치(60)는 예비-처리 용액으로부터 수분을 증발시키기 위해 예비-처리된 직물이 지나가는 제1 가열 장치(68)를 가진다. 양호한 가열 장치(68)는, 가열판으로부터의 열이 직물을 가열하도록 직물이 지나갈 때 직물과 접촉하는 금속 가열판이다.

그 다음 직물은 잉크젯 프린터(64) 속으로 끌려들어가며, 여기서 원하는 패턴이 직물상에 프린팅된다. 새로이 프린팅된 직물은, 패턴 내의 잉크로부터 수분을 증발시키도록 배열된 제2 가열 장치(70) 위를 지나간다. 상기와 같이, 양호한 제2 가열 장치(70)는 직물이 지나갈 때 접촉하게 되는 금속 가열판이다.

제2 스프레잉 장치(72)는, 패턴 내의 잉크가 건조된 후에 직물 상에 바인더/후처리층을 피착하도록 배열되어 있다. 이제 후처리된 직물은 제3 가열 장치(74)를 지난다. 이 장치는 양호하게는 가열판이며, 직물을 가열하여 패턴 위의 바인더/후처리를 건조 및 경화시킨다. 바인더/후처리가 건조 및 경화된 이후에, 프린팅된 직물(76)은 사용준비되거나 저장될 수 있다. 프린팅된 직물을 저장하는 한 방법은 직물을 재롤링하는 것이다.

직물상에 피착될 패턴은 직물 상에 프린팅되기 이전에 전자적 장치로부터 잉크젯 프린터(64)로 로딩되어야 한다. 양호하게는 표준 통신 버스(78)를 통해 개인용 컴퓨터(PC)로부터 로딩된다. 패턴은 PC(80) 내의 그래픽 소프트웨어 상에서 발생되거나, 스캐너(82), 디지털 카메라(84) 또는 자기 디스크 또는 컴팩트 디스크(86)와 같은 주변 장치로부터 PC로 로딩되거나, 인터넷(88)과 같은 데이터 버스를 통해 로딩될 수 있다. 그 다음 이미지는 PC(80) 상의 메모리에 저장되거나 잉크젯 프린터(64)에 직접 전달된다.

가열 장치(68, 70, 및 74)들 각각은 각각의 온도 제어기(90, 92, 및 94)를 가진다. 프린팅될 직물의 종류, 직물상에 피착될 예비-처리, 잉크, 및 바인더의 양에 따라, 양호한 가열 장치(68, 70, 및 74) 내의 판들의 온도는, 직물을 그을리지 않고 예비처리에서의 물 또는 잉크 증발시키거나, 바인더를 경화시키도록 조절될 수 있다. 또한, 신규한 프린터(60)에서 직물상에 패턴이 프린팅되는 속도는 잉크젯 프린터(64)의 속도에 의해 제한되며 잉크젯 프린터(64)는 패턴의 복잡도에 따라 상이한 속도로 프린팅할 수 있다. 잉크젯 프린터의 속도가 변함에 따라, 가열판(68, 70, 및 74)의 온도가 조절되어 직물의 가열이 프린팅 속도와 조화되도록 한다.

도 4는, 임의의 열 전도성 물질로 만들어질 수 있으나, 양호하게는 높은 열전도성을 갖는 구리 및/또는 알루미늄으로 만들어지는 가열판(102)을 포함하는 양호한 가열 장치를 도시하고 있다. 판(102)는 양호하게는 직사각형의 형상이며, 그 직사각형의 긴변이 직물의 폭보다 약간 더 길다. 직물(101)은, 열이 직물을 통과하도록 금속판(102)의 상부 표면과 접촉하면서 지나간다. 다수의 가열 바(heating bar)가 판(102)의 하부면에 부착되어, 가열시 열이 판(102) 속으로 전도되도록 하고 있다. 이들 바는 열이 판전체를 통해 확산되도록 충분한 폭을 가지며 이격되어 있다. 폭이 60인치인 직물을 가열하는데 이용되는 양호한 가열 장치(100)에서, 판(102)은 그 길이가 약 64인치이다. 판(102)은 동일하게 이격된 적어도 3개의 바(104)를 가지며, 이들은 대략 길이가 60인치이고 판(102)의 길이를 따라 배열되어 있으며 그 장축에 평행하게 되어 있다. 추가적 온도 제어를 제공하기 위해 판의 어느 한끝에 보다 작은 2개의 가열 바가 배치될 수도 있다. 바(104)는, 입력이 전원에 접속되어 있는 고체 상태 스위치(106)의 출력에 접속되어 있다. 이 전원은 양호하게는 표준 "월(wall)" 전원(120 볼트 교류 전원)이다. 스위치(106)는 제어기(107)에 의해 개폐된다. 그리고 스위칭(106)이 폐쇄될 때, 가열 바들에 전력이 전달되어, 이들을 가열시킨다.

온도 측정 장치(108)는, 가열 소자(100)에 대한 희망 피크 온도 또는 평균 온도를 나타내는 금속판(102) 상에 한 위치에 배치된다. 양호한 실시예에서, 상기 온도 측정 장치(108)는 열전쌍(thermocouple)이다. 판(102)의 희망 온도는 제어기(107)에서 설정되며 판(102)의 현재 온도는 제어기(107)에 결합된다. 열전쌍의 출력은 제어기(107)에 공급되어, 열전쌍의 입력에 따라 스위치(106)를 구동시킨다. 만일 판(102)의 온도가 증가될 필요가 있다면, 제어기에 의해 스위치(106)가 보다 빈번하게 개폐되어, 가열 바(104)에 더 많은 전력 펄스를 전송한다. 만일 판의 온도가 감소될 필요가 있다면, 가열 바(104)에는 더 적은 빈도의 전력 펄스들이 전송되거나 펄스가 중단된다.

한 대안적 방법에서, 직물이 가열 소자 위를 지난 후 직물 내에 수분의 정도를 측정하기 위해 각각의 가열판(102)의 후단부에 수분 센서(109)가 포함될 수 있다. 수분 센서의 출력은 제어기(107)에 결합될 수 있다. 이 제어기는 상기 출력을 이용하여 가열 바(104)에 전송되는 펄스 개수를 증가 또는 감소시킨다. 예를 들어, 수분 센서(109)가 직물이 가열판(102)을 지난후 직물 내에 허용불능한 수준의 수분이 남아 있다고 검출하면, 판에 제공되는 펄스 개수는 증가될 수 있다. 만일 센서(109)가 수분 정도가 너무 낮다고 검출하면, 직물이 그을릴 위험이 있으므로 펄스 개수가 감소될 수 있다.

도 5는 신규한 프린터(60) 내에 PFP 직물을 자동으로 공급하는데 이용되는 양호한 공급기 어셈블리(110)와, 장치(60)의 출력으로부터 프린팅된 직물을 롤링하는데 이용되는 권회 어셈블리(112)를 도시하고 있다. 상업적으로 입수가능한 다양한 다른 공급기와 롤러들이 사용될 수 있지만, Sophis Inc.사에 의해 제공되는 제품명 "Feeder-Winder System"이 양호하다.

공급기 어셈블리(110)에서, PFP 직물의 공급은 입력 롤(114) 상에서 유지된다. 직물은 제1 유휴 롤러(116)를 지나, 비-미끄럼 롤러(118)을 통해, 제1 마이크로 스위치(도시되지 않음)에 접속된 제1 가중 롤러(120) 아래에서 공급된다. 제1 롤러(120)는 PFP 직물의 장력에 따라, 상기 마이크로 스위치의 온 위치 및 오프 위치 사이에서 움직인다. 그리고, 공급기(110)는 이 마이크로 스위치의 상태에 따라 정지하거나 개시된다. 장력이 있다면, 직물은 온 위치에 있는 제1 마이크로 스위치 쪽으로 제1 롤러(120)를 끌어 당기고, 장력이 거의 없거나 전혀 없다면, 제1 롤러(120)는 오프 위치의 마이크로 스위치쪽으로 이동한다. 제1 롤러(120)으로부터, PFP 직물은 신규한 프린터(60) 내에 공급된다.

권회 어셈블리(112)에서, 신규한 장치(60)으로부터의 프린팅된 직물은 제1 마이크로 스위치(도시되지 않음)에 접속된 제2 가중 롤러(124) 아래에서 공급된다. 제2 롤러(124)는 제1 롤러(120)와 유사하게 동작한다. 그러나, 프린팅된 직물에 장력이 있을 때, 제2 롤러(124)는 오프 위치로 이동하고, 장력이 거의 없거나 전혀 없을 때는, 온 위치로 이동한다. 그 다음, 프린팅된 직물은, 2개의 비-미끄럼 권회 롤러(130, 132) 사이에서, 제2 유휴 롤러(128)에 의해 공급된다. 출력 직물 롤(134)은 2개의 권회 롤러(130 및 132) 상에 놓여 있다. 롤러들(130 및 132)은 제2 마이크로 스위치의 상태에 따라 정지하고 개시된다. 프린팅된 직물은, 권회 롤러들(130 및 132)이 조화롭게 회전할 때 출력 롤(134) 상에서 롤링한다.

동작시 프린터(60)는 프린팅되는 패턴의 종류에 따라 상이한 속도로 프린팅하며 종종 동일한 직물을 프린팅하면서도 상이한 속도로 프린팅하기도 한다. 공급기와 롤러 어셈블리(110, 112)는 상이한 프린터 속도를 수용하기 위해 공급과 롤링을 자동으로 정지 및 개시한다. 프린터(60)가 프린팅을 개시할 때, 프린터는 PFP 직물 공급원을 잡아당겨 장력을 유발한다. 이것은 제1 가중 롤러(120)를 온위치의 마이크로 스위치 쪽으로 잡아당겨, 비-미끄럼 롤러(118)가 회전하여 입력 롤(112)로부터 PFP 직물을 잡아당기도록 유발한다. 이것은, 오프 위치로 이동할 때까지 제1 가중 롤러(120)에서의 PFP 직물의 공급원의 장력을 감소시킨다.

롤러 어셈블리(112)도 유사하게 동작한다. 권회 롤러(130 및 132)는 회전하여 출력 롤러(134) 상에서 프린팅된 직물을 롤링한다. 만일 이들이 프린터(60)가 프린팅하는 속도보다 더 빨리 회전한다면, 프린팅된 직물 내에 장력을 유발할 것이다. 이것은 제2 가중 롤러(124)를 오프 위치의 제2 마이크로 스위치쪽으로 잡아당겨, 권회 롤러(130 및 132)가 정지하도록 유발할 것이다. 직물 프린팅이 계속될 때, 프린터(60)로부터 더 많은 프린팅된 직물이 빠져나가면, 비로소 제2 가중 롤러가 온 위치로 이동하게 되고, 권회 롤러(130 및 132)가 다시 롤링을 시작하게 된다.

본 발명이 양호한 구성을 참조하여 비교적 상세히 기술되었지만, 다른 변형도 가능하다. 상술한 바와 같이, 신규한 프린팅 장치(60)는 많은 상이한 장치들을 사용하여 바인더/후처리 용액을 피착할 수 있으며 피착된 용액이 증발 및 경화되도록 직물을 가열하기 위해 많은 상이한 장치들이 사용될 수 있다. 상이한 주변 장치들을 통해 프린터 내에 패턴을 로딩할 수 있으며 상이한 공급기와 롤러들이 사용될 수 있다. 따라서, 첨부된 특허청구범위의 정신과 범위는 명세서의 양호한 실시예들로만 제한되는 것은 아니다.

Claims

직물상에 잉크젯 프린팅하기 위한 방법에 있어서,

상기 직물 상에 예비-처리 용액을 피착하는 단계;

상기 예비-처리 용액으로부터 과잉수를 증발시키기 위해 상기 직물을 가열하는 단계;

상기 직물상에 패턴을 잉크젯 프린팅하는 단계;

상기 패턴 내의 잉크로부터 과잉수를 증발시키기 위해 상기 직물을 두번째 가열하는 단계;

상기 직물 상에 바인더/후처리를 피착하는 단계; 및

상기 바인더/후처리를 경화시키기 위해 상기 직물을 세번째 가열하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 예비-처리 용액은 잉크 촉매 및/또는 접착 향상제인 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 예비-처리 용액은 암모니아 또는 다른 아민을 포함하는 아크릴 중합체의 양이온성 현탁 수용액(aqueous solution of cationic suspension)인 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 바인더는 수분 및 UV광에 의한 침식으로부터 상기 패턴을 보호하는 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 바인더는 상기 패턴 위에 보호 코팅을 형성하고 상기 과잉수가 증발된 후에 상기 예비-처리 용액에 부착되는 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 바인더는 폴리크릴로니트릴(polycrylonitrile)의 수용액 또는 폴리크릴로니트릴의 라텍스(latex)인 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 바인더는 실리콘 중합체의 수용액 또는 실리콘 중합체의 라텍스인 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제1항에 있어서, 예비-처리 용액 및 바인더는 스프레잉, 롤링, 패딩, 및 침수를 포함하는 그룹으로부터 선택된 방법들 중 하나에 의해 상기 직물 상에 피착되는 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 가열 단계들 각각은 가열판, 가열 공기 송풍기, 미가열 공기 송풍기, IR 조사기, 마이크로파 조사기, 및 가스 히터로 구성된 그룹으로부터 선택된 장치들 중 하나에 의해 달성될 수 있는 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 예비-처리 용액을 피착하기 이전에 PFP(Prepared For Printing) 직물의 공급원을 제공하는 추가 단계를 포함하는 잉크젯 프린팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 바인더 경화 단계 이후에 프린팅된 직물을 출력하는 추가 단계를 포함하는 잉크젯 프린팅 방법.
직물상에 프린팅하기 위한 장치에 있어서,

직물 상에 잉크 패턴을 프린팅하기 위한 잉크젯 프린터;

프린팅 이전에 상기 직물 상에 예비-처리 용액을 피착하도록 배열된 제1 피착 어셈블리;

상기 잉크젯 프린터에서 상기 잉크 패턴을 잉크젯 프린팅하기 이전에 상기 예비-처리 용액으로부터 과잉수를 증발시키도록 배열된 제1 증발 어셈블리;

상기 잉크젯 프린터에 의한 프린팅 이후에 상기 잉크 패턴으로부터의 과잉수를 증발시키도록 배열된 제2 증발 어셈블리;

상기 잉크 패턴으로부터의 수분의 증발 이후에 상기 직물 상에 바인더 용액을 피착하도록 배열된 제2 피착 어셈블리; 및

상기 바인더 용액으로부터 과잉수를 증발시키고 상기 바인더 용액을 경화시키도록 배열된 제3 증발 어셈블리를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
제12항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 증발 어셈블리는 상기 직물을 가열하는 가열 어셈블리인 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제12항에 있어서, 상기 가열 소자들 각각은 가열판, 가열 공기 송풍기, 미가열 공기 송풍기, IR 조사기, 마이크로파 조사기, 및 가스 히터로 구성된 그룹으로부터 선택된 장치들 중 하나인 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 피착 어셈블리는 스프레이어, 롤러, 패더, 및 침수 탱크를 포함하는 그룹으로부터 선택된 어셈블리들 중 하나인 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제12항에 있어서, 상기 예비-처리 용액은 잉크 촉매 및/또는 접착 향상제인 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제12항에 있어서, 상기 바인더는 상기 직물 상의 상기 패턴 위에 보호 코팅을 형성하고 상기 과잉수가 증발된 후에 상기 예비-처리 용액에 부착되며, 상기 바인더는 수분 및 UV 광에 의한 침식으로부터 상기 직물상의 상기 잉크 패턴을 보호하는 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제12항에 있어서, 상기 바인더는 폴리크릴로니트릴의 수용액 또는 폴리크릴로니트릴의 라텍스인 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제12항에 있어서, 상기 바인더는 실리콘 중합체의 수용액 또는 실리콘 중합체의 라텍스인 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제12항에 있어서, 전자 장치를 더 포함하고, 상기 잉크젯 패턴은 프린팅 이전에 상기 전자 장치로부터 상기 프린터로 전자적으로 로딩되는 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제20항에 있어서, 상기 전자 장치는 컴퓨터인 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제21항에 있어서, 상기 컴퓨터 내에 그래픽 소프트웨어를 더 포함하고, 상기 잉크젯 프린터에 의해 프린팅될 잉크 패턴은 상기 그래픽 소프트웨어에 의해 발생되는 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제21항에 있어서, 상기 컴퓨터와 통신하는 주변 장치를 더 포함하고, 상기 잉크젯 프린터에 의해 프린팅될 상기 패턴은 상기 주변 장치에서 발생되는 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제12항에 있어서, 상기 각각의 가열 소자는 가열판이며,

금속판;

상기 금속판의 하부면 상에 배치되는 하나 이상의 가열 바로서, 상기 바들의 가열은 상기 금속판이 가열되도록 유발하는 것인 상기 하나 이상의 가열 바;

전원;

상기 전원과 상기 가열 바 사이의 스위치로서, 상기 스위치의 폐쇄는 상기 가열 바들이 가열되도록 유발하는 것인 상기 스위치; 및

상기 금속판의 온도를 상승시키거나 강하시키기 위해 상기 스위치를 개폐시키는 제어기를 포함하는 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제24항에 있어서, 그 출력이 상기 제어기에 접속되어 있는 열전쌍을 상기 금속판 상에 더 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
제12항에 있어서, 상기 예비-처리 용액을 피착하기 이전에 PFP 직물을 제공하기 위한 자동 직물 공급기를 더 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
제12항에 있어서, 상기 바인더가 경화된 이후에 상기 직물을 롤링시키는 자동 직물 롤러를 더 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
직물 상에 패턴을 잉크젯 프린팅하기 위한 방법에 있어서,

PFP 직물상에 예비-처리 용액을 피착하는 단계;

상기 예비-처리 용액으로부터 과잉수를 제거하는 단계;

상기 직물 상에 패턴을 잉크젯 프린팅하는 단계;

상기 패턴 내의 잉크로부터 과잉수를 증발시키는 단계;

상기 직물 상에 바인더를 피착시키는 단계; 및

상기 바인더로부터 과잉수를 증발시키고 상기 바인더를 경화시키는 단계를 포함하는 잉크젯 프린팅 방법.
제28항에 있어서, 상기 예비-처리 용액, 잉크, 및 바인더로부터 과잉수를 증발시키는 상기 단계는 상기 직물을 가열함으로써 달성되는 것인 잉크젯 프린팅 장치.
제28항에 있어서, 상기 바인더는 상기 직물을 가열함으로써 경화되는 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제28항에 있어서, 상기 예비-처리 용액은, 잉크 촉매 및/또는 접착 향상제의 역할을 하는 아크릴 중합체의 양이온성 현탁 수용액(aqueous solution of a cationic suspension)인 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제28항에 있어서, 상기 바인더는 상기 패턴 위에 보호 코팅을 형성하고, 상기 예비-처리 용액에 부착되는 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제28항에 있어서, 상기 바인더는 폴리크릴로니트릴의 수용액 또는 폴리크릴로니트릴의 라텍스인 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제28항에 있어서, 상기 바인더는 실리콘 중합체의 수용액 또는 실리콘 중합체의 라텍스인 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제28항에 있어서, 예비-처리 용액 및 바인더는 스프레잉, 롤링, 패딩, 및 침수를 포함하는 그룹으로부터 선택된 방법들 중 하나에 의해 상기 직물 상에 피착되는 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제28항에 있어서, 상기 가열 단계들 각각은 가열판, 가열 공기 송풍기, 미가열 공기 송풍기, IR 조사기, 마이크로파 조사기, 및 가스 히터로 구성된 그룹으로부터 선택된 장치들 중 하나에 의해 달성될 수 있는 것인 잉크젯 프린팅 방법.
제28항에 있어서, 상기 예비-처리 용액을 피착하기 이전에 원재료 직물을 제공하고 상기 바인더 경화 단계 이후에 프린팅된 직물을 출력하는 추가 단계들을 포함하는 잉크젯 프린팅 방법.
예비-처리된 직물 상에 패턴을 잉크젯 프린팅하기 위한 방법에 있어서,

예비-처리된 직물 상에 패턴을 잉크젯 프린팅하는 단계;

상기 패턴 내의 잉크로부터 수분을 증발시키기 위해 상기 직물을 가열하는 단계;

상기 직물 상에 바인더를 피착시키는 단계; 및

상기 바인더를 건조시키고 경화시키기 위해 상기 직물을 가열하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린팅 방법.
직물 상에 패턴을 잉크젯 프린팅하기 위한 방법에 있어서,

PFP 직물 상에 예비-처리 용액을 피착하는 단계;

상기 예비-처리 용액으로부터 과잉수를 증발시키기 위해 상기 직물을 가열하는 단계;

바인더 용액을 혼합시킨 잉크를 사용하여 직물상에 패턴을 잉크젯 프린팅하는 단계; 및

상기 패턴으로부터 물을 증발시키고 상기 바인더를 경화시키기 위해 상기 직물을 가열하는 단계를 포함하는 잉크젯 프린팅 방법.