KR20050111313A

KR20050111313A - 경화

Info

Publication number: KR20050111313A
Application number: KR1020057011633A
Authority: KR
Inventors: 진드리치 보사로; 캐롤 노우타리
Original assignee: 세리콜 리미티드
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-11-24
Also published as: AU2003290316A8; KR101159159B1; AU2003290316A1; EP1572467A1; EP1572467B1; WO2004056581A1

Abstract

방사선-경화성 액체를 경화시키는 방법을 기술한다. 일실시예에서, 상기 방법은 경화시킬 잉크를 향해 발광 다이오드 102의 어레이로부터 방사선을 방출시키는 단계를 포함한다. LED는 싸고, 경량이며, 전기적 동력으로의 전환 능력이 우수하며, 즉각적인 전력으로의 변환이 우수하다. 또다른 장점은 LED 방출 스펙트럼은 정격 주파수 주변으로 날까로운 피크를 갖는다는 점이다. 그러므로, LED는 종래 수은 램프와 같은 방사선원을 능가하는 이점이 있다. 경화 반응을 가속시키기 위해 저산소 분위기가 방사선원에 제공되는 것이 바람직하다.

또한, LED 방사선 방출 스펙트럼에 특별히 반응하도록 한 잉크를 기술한다.

Description

경화{CURING}

본 발명은 경화에 관한 것이다. 본 발명은 잉크의 경화, 특히 방사선-경화성 잉크의 경화에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예는 UV 경화에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 바람직한 실시예는 잉크젯 방식의 잉크, 더욱 바람직하게는 UV 경화성 잉크젯 방식의 잉크의 경화에 대한 것이다. 본 발명의 다른 관점은 잉크 조성물에 관한 것이다.

본 명세서에 기술되는 본 발명의 실시예들은 그래픽 이미지를 출력하기 위하여 이용되는 잉크에 관한 것이지만, 기타 경화성 액체에 대해서도 일반적으로 적용 가능하고, 인쇄된 그래픽 이미지 또는 인쇄된 이미지에 관련시킬 필요는 없다. 예를 들어, 상기 액체는 pcb 내식각성, 플라스틱 전기 물질 또는 기타 물질을 포함할 수 있다. 기준 물질로 본 명세서에는 "잉크"를 들었지만, 바람직하게는 상기 용어는 다른 적합한 액체를 포함하는 것으로 이해하여야 할 것이다.

또한, 본 명세서에 기술된 실시예에는 상기 액체를 프린트하는 방식에 의하여 기판에 도포하였지만, 다른 방법도 이용 가능하다.

경화성 잉크를 인쇄 시에 사용하는 것은 잘 알려져 있다. 경화성 잉크는 바람직하게는 반응, 특히 예를 들면 중합 및/또는 가교결합에 의하여 고화하는 잉크를 포함한다. 여러 가지 경화성 잉크에 있어서, 이러한 잉크(예를 들면, 액체 잉크)는 방사선에 노출시킴으로써 고화된다. 특히, UV에 의해 경화하는 잉크에 관심이 있다.

UV 경화성 잉크를 사용하는 경우, 이러한 잉크를 적당한 방법으로 기판 위에 증착시킨다. 기판 위의 잉크를 UV 광에 노출시키면 잉크를 경화하는 데 효과적이다. 몇몇 예에서, UV 광에 잉크를 노출시키면 액체 잉크를 고체로 바꾸는 화학 반응을 개시한다. 다른 예에서, 다른 경화 방사선, 예를 들면 감마선을 사용하면 경화는 효과적일 수 있다. 방사선 경화성 잉크는 예를 들면 전자총에서 발사되는 전자빔을 사용하여 경화될 수 있다. 몇몇 잉크는 예를 들면 IR 선원을 수반하는 열을 가하여 간단하게 경화될 수 있다. 그러나, 급속한 경화를 위해 적합한 온도를 달성할 것이 요구되는 열입력은 너무 높아서 효과적인 방법이 될 수는 없다. 잉크는 수성 UV 잉크를 포함할 수 있다.

경화성 잉크를 사용하여 프린터를 설계함에 있어서 주요한 문제 중의 하나는 경화에 효과적인 적당한 방사선원을 구비하는 데 있다. UV 경화에 가장 널리 쓰여지는 방법은 수은방전램프이다; 이런 램프의 예로는 프리마르크 UV 테크놀로지(NJ, 미국)에서 제조한 수은램프이다. 그러나, 이러한 램프는 많은 문제점을 안고 있다.

첫번째로, 램프에서 소모되는 전기 에너지는 UV 에너지로 거의 전환되지 않는다. 통상적으로, 입력 동력 중 10 내지 15% 만이 250 내지 390 nm의 원하는 파장을 방출한다. 나머지는 다른 (주로 긴) 파장 또는 열로서 방출된다. 이러한 열은 전도 또는 대류에 의해 램프로부터 제거된다. 이러한 폐열은 잉크가 도포되는 기판의 가열을 초래할 수 있고, 또한 UV 램프를 특히 인쇄 장치의 이동 캐리지(carriage)에 장착하는 경우 비싼 급속 냉각 장치가 램프에 필요하기 때문에 문제가 될 수 있다.

두번째로, 램프에서 얻어지는 UV 출력은 램프의 작용 온도에 매우 민감하다. 작용 온도를 정확히 조절하기가 어렵기 때문에 방출되는 UV 를 일정하게 유지하기 어렵다. 보다 중요한 문제는 램프의 응답 속도이다. 냉각 상태에서 출발하기 때문에 UV 출력을 정격 값까지 상승시키기 위해 작용 온도까지 램프를 충분히 데우기 위해서는 30초 이상이 소요될 수 있다. 이는 기판에 프린트헤드 부품의 스캐닝 동안 UV를 간헐적으로 필요로 하는 프린터에는 특별한 문제일 수 있다. 항상 UV 램프를 전력으로 유지하는 것이 낭비일 수 있고, 또한 램프로부터 벗어난 UV 방사선과 관계되는 더욱 큰 문제점을 초래할 수 있는데, 이때 안전이 연루될 수 있고 프린트헤트 내 잉크가 원하지 않는 경화로 이어질 수 있다.

통상적으로, UV 램프의 전구는 사용하지 않는 경우 정격 입력의 약 20%가 감소된 전력 수준에서 "준비 모드"로 유지된다. 이는 전구를 따뜻하게 유지하지만, 아직도 생성된 상당량의 제거되어야 할 폐열이 있다. 실제상으로, 램프는 냉각 상태에서 온오프를 빠르게 전환할 수 없기 때문에, 램프가 준비 모드인 경우 방출되는 산란되는 UV 양을 감소시키는 데 기계적인 셔터가 종종 사용된다.

수은아크램프의 UV 방출 스펙트럼은 다수의 매우 예리한 피크(방출선) 내에 있고, 이들은 파장 범위에 걸쳐 퍼져 있다. 표적 물질, 예를 들면 UV 경화 잉크를 고려할 때, 퍼져있는 주파수 범위에 걸쳐 있는 매우 좁은 방출선의 세트에 잉크의 감도를 일치시키는 것은 곤란함을 알 수 있다. 실제로는, 몇 가지의 개시제의 조합을 잉크에 사용하고, 넓은 범위의 주파수에 걸쳐 흡수하도록 설계되어 램프의 UV 출력을 대부분 사용할 수 있다. 이는 잉크가 종종 넓은 밴드를 갖는 산란광(stray light)(예를 들면, 햇빛)에 과민하는 경향이 있다. 이는 잉크가 기판 위에 증착되기 전에 산란광에 의해 경화될 가능성을 증가시킬 수 있다.

또한, 많은 경우에 수은 방전 램프의 길이에 따른 UV 출력 강도는 고르지 못하다. 이는 실제상 램프의 피할 수 없는 성질일 수 있고, 최종 잉크 필름 외관의 변이를 초래할 수 있다.

더욱이, 램프는 (그 반사체, 냉각 및 셔터와 함께) 부피가 크고 무겁다. 이는 특히 램프가 이동 캐리지에 장착될 때 문제이다.

본 발명의 바람직한 특징들을 첨부 도면을 참조하여 하기의 실시예를 통하여 기술한다.

도 1은 잉크젯 프린터의 인쇄 및 경화 장치를 나타낸 개략도;

도 2a 및 2b는 도 1의 경화 장치부를 보다 상세히 나타낸 도면;

도 3은 경화 장치 내 발광 다이오드의 배열 모양을 나타낸 개략도;

도 4는 발광 다이오드의 배열을 나타낸 개략도;

도 5는 프린트 카트리지의 배치도를 예시한 개략도;

도 6a 및 6b는 각각 LED 어레이의 배면도 및 측면도;

도 7a 및 7b는 각각 추가적인 실시예를 나타낸 LED 어레이의 배면도 및 측면도;

도 8은 경화 방사선을 제공하기 위해 LED를 이용한 프린터 배열을 나타낸 도면; 및

도 9는 변수-동력 방사선원을 나타낸 도면이다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점들을 해결하거나 개선하기 위한 것이다.

본 발명의 첫번째 관점은, 방사선-경화성 액체를 경화시키는 방법을 제공하는 것으로, 상기 방법은 경화할 액체에 방사선원으로부터 적어도 90%가 50 nm 이하의 폭의 밴드 내 파장을 갖는 방사선을 방출하는 단계; 및 상기 방사선원 영역에 불활성 분위기를 제공하는 단계를 포함한다.

불활성 분위기, 예를 들면 감축된 산소 분위기를 제공해서 분위기 내 산소의 존재로 말미암은 액체의 경화 방지를 줄일 수 있으므로, 액체의 산소에의 노출을 줄임으로써 상기 경화 반응을 가속시킬 수 있다.

"불활성"이라는 용어는 불활성 가스 또는 분위기가 잉크의 경화 방지를 줄이는 데 효과적인 배치를 나타내는 것으로 이해하는 것이 바람직하다. 불활성 가스 또는 분위기는 그 자체가 불활성일 수 있다. 그러나, 많은 경우에 그 자체가 완전 불활성이 아니더라도 충분히 불활성일 것이다. 그러므로, 저산소 가스는 불활성 분위기를 제공할 수 있다.

활성 또는 저산소 분위기를 생성하기 위해 다른 분위기가 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 아르곤 분위기를 사용할 수 있다. 특별한 잉크 및 LED 배열도 필요하지만, 비용, 안전성 및 장치 설치의 복잡성을 고려하여 불활성 분위기를 선택하여야 함을 이해할 것이다. 예를 들면, 질소 분위기를 위해, 질소 공급시 있게 되는 산소의 양은 몇몇 상황에서는 묵인될 수 있다.

이산화탄소 가스를 사용할 수 있는데, 이는 아르곤 보다 싸고, 어떤 상황에서는 인간에게 "질식" 반응을 유발하기 때문에 다른 가스보다는 더 안전할 수 있다.

제공되는 환경은 LED 배열을 사용하여 원하는 경화를 얻을 수 있을 정도로 충분히 "불활성"인 것이 바람직하다. 어떠한 경우에는, 잉크의 완전 경화; 다른 경우에는, 예를 들어 잉크가 도포되는 기판 표면에 잉크를 "고정"시키는 부분 경화를 포함할 수 있다.

불활성 분위기를 이용하는 상기와 같은 방법은 자유 라디칼 메카니즘을 이용하여 경화하는 잉크를 사용하는 배열에 특별히 적용할 수 있다.

본 발명의 넓은 관점은 방사선-경화성 액체를 경화시키는 방법을 제공하는 것으로, 상기 방법은 상기 액체에 방사선을 방출하는 단계 및 상기 액체의 경화를 가속시키기 위한 수단을 제공하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 상기 방사선원 영역에 감축된 산소 분위기를 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 특징은 자유 라디칼을 형성하는 것을 포함하여 액체를 경화하는 메카니즘에 특히 바람직하다.

실제로는, 몇몇 선원 및 액체를 위해 간단하게 대기 상태에 선원을 제공해서, 예를 들면 LED를 수은 아크 선원으로 대치하여 액체의 완전 경화를 달성하는 것은 가능하지 않을 수 있다.

특히, UV 경화는 자유 라디칼에 의해 개시된다. 상기 경화는 산소 저해에 민감하다. 산소가 존재하면 광개시제의 활성 여기 상태를 약화시킬 수 있을 뿐만 아니라 상 개시제에 의해 생성된 자유 라디칼을 제거할 수도있다. 산소 저해율이 증가하면 경화율이 감소될 뿐만 아니라, "경화" 액체, 예를 들면 잉크의 코팅 성질에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 자유 라디칼 경화 방법을 포함하는 메카니즘에 의해 경화되는 액체를 사용하는 경우, 액체 코팅 및 인접하는 외면에 존재하는 산소의 양을 감소 (또는 제거)하는 것이 바람직하다.

자유 라디칼 경화 방법을 이용한 액체의 경화, 예를 들면 자유 라디칼 경화 UV 잉크는 경화되는 액체에 인접한 영역 내 산소의 존재로 지체될 수 있다. 종래의 방사선원을 사용하는 경우, 상기 선원에 의해 발생되는 에너지의 양은 종종 상기 산소의 지체 효과를 극복할 수 있다. 그러나, 상기 선원에 의해 방출되는 방사선은, 어떠한 경우에는 대기 상태에서 완전 경화에 효과적인 자유 라디칼을 충분히 생성시키기 위한 상기 액체 (예를 들면 광개시제 분자)의 반응성 군과 반응하는 데 충분한 에너지를 가질 수 없다.

감축 산소 분위기를 제공함으로써 원하는 경화, 특히 자유 라디칼 경화 액체에 효과적일 수 있다. 감축 산소 가스의 블랭킷(blanket)이 경화 액체 영역에 걸쳐 제공되는 것이 바람직하다.

상기 선원에 인접하는 잉크 영역 내 산소 부피의 백분율은 5% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2% 이하이며, 더욱 바람직하게는 1% 이하이다. 상기 액체 표면 가스 내 산소의 허용가능한 수준은 사용하는 방사선의 강도, 사용 액체의 화학 물성(예를 들면, 상기 잉크에 포함된 광개시제의 유형 및 양), 경화 필름의 두께, 요구되는 경화량, 경화 액체에 인접한 영역 내로 상기 분위기의 반출도 및 기타 요인에 의존할 것이다.

바람직하게, 상기 방법은 상기 액체를 기판에 도포하고, 상기 기판 위의 액체에 방사선을 조사하여 상기 기판위에 액체가 도포되는 영역에서는 감축 산소 분위기가 형성되지 않는 단계를 추가적으로 포함한다.

여러 가지 배열 가운데, 액체가 상기 기판 위로 증착되기 전에 상기 액체의 경화는 가속되지 않는 것이 중요하다. 예를 들면, 액체가 기판 위에 인쇄되는 곳에 저산소 환경이 상기 프린트헤드 노즐 또는 액적이 상기 노즐에서 상기 기판을 통과하는 영역과는 연관되지 않게 하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 저산소/불활성 분위기는 상기 방사선원에 국한된다. 이런 방식으로, 바람직하게는 상기 선원 하에 상기 분위기를 제어할 수 있는 반면, 상기 프린트는 정상적인 대기 상태에 있게 된다.

바람직하게는, 상기 방법은 상기 방사선원 영역에서 덮개(shroud)를 제공하는 단계를 추가적으로 포함한다.

상기 덮개는 바람직하게는 방사선원에 인접하는 불활성 분위기를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 방법은 질소 불활성 분위기를 제공하는 단계를 추가적으로 포함한다. 이를 달성하기 위해 몇 가지를 선택할 수 있다. 국부적인 질소 분위기를 이용하여, 상기 액체 표면으로 확산하는 산소의 존재에 의해 자유 라디칼 반응의 저해를 줄일 수 있다. 수은 아크 램프는 산소 확산이 상기 반응을 억제할 수 있도록 자유 라디칼 생산률을 초과할 정도로 동력을 충분히 방출함으로써 산소 저해 효과를 극복한다. 반면, 질소 분위기를 사용의 필요성은 상기 시스템에 복잡성을 더하며, 이는 저동력원, 예를 들면 LED 사용 시의 다른 이점으로 보상되는 것 이상일 수 있다.

바람직하게, 상기 방법은 상기 선원에 인접하는 영역에 저산소 가스를 공급하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 상기 선원에 국부적으로 질소를 공급한다.

바람직하게, 상기 방법은 상기 선원의 전면에 가스 커튼을 제공하는 단계를 추가적으로 포함한다. 상기 가스 커튼의 도입은 경계층을 혼란시킬 수 있어, 상기 선원으로 반출되는 산소의 양을 감소시킨다. 상기 기판은 "불활성" 분위기를 제공하는 가스 블랭킷 밑으로 이동함에 따라 신선한 공기를 수반하는 경향이 있다.

예를 들면 상기 선원의 기판 상류의 표면으로 향하는 가스 분출인 가스 커튼을 제공함으로써, 상기 기판 움직임에 따라 반출되는 공기의 양은 감소될 수 있다. 어떠한 경우에, "불활성" 가스의 분출, 예를 들면 (산소가 전혀 없거나 약간 있는)질소 가스가 상기 기판 표면으로 분출될 수 있다.

바람직하게, 상기 질소 선원은 막 질소 선원을 포함한다. 예를 들면, 한킨슨 인터내셔날의 HNG 시리즈 막 질소 생성기(HNG Series Membrane Nitrogen Generator, Hankison International). 상기 선원은 대략 95% 내지 99.5%의 순도를 갖는 질소 가스를 제공할 수 있다.

바람직하게, 상기 방법은 저산소 가스의 유도 출구를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 출구를 유도함으로써, 상기 선원에 인접하는 가스의 흐름을 바꿀 수 있다.

바람직하게, 상기 방법은 방사선원 (예를 들면, LED)의 영역 내에 정압력의 가스를 공급하는 단계를 포함한다. 정압력을 가함으로써, 예를 들면 상기 선원에 인접하는 영역 내로의 공기의 유입을 감소할 수 있다. 이것은 상기 선원에 인접하여 불활성 분위기를 공급하는 특별한 이점이다. 바람직하게, 불활성 가스는 상기 선원에 인접하여 공급되어 정압력을 초래한다. 가스의 공급은 또한 선원을 냉각하는 데 이점을 가질 수 있다.

선원이 공동 안에 장착하는 경우에, 바람직하게 상기 방법은 상기 공동을 정압력화하는 단계를 포함한다. 싱시예에서, 상기 불활성 가스는 LED 어레이의 LED 사이에 배열되는 구멍을 통해서 공급될 수 있다.

정압력화의 또 다른 이점은 상기 어레이의 부분이 두꺼운 기판에 걸쳐, 예를 들면 프린트 스캔의 시작부 또는 단부에 있기만 하면 상기 영역이 상기 불활성 가스로 블랭킷되게 유지할 수 있다. 이것은 기판의 가장자리에 증착된 잉크의 우수한 경화를 부여할 수 있다.

바람직하게, 상기 방법은 상기 방사선원을 냉각하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 방사선원은 LED를 포함한다.

본 발명의 넓은 관점은 방사선-경화성 잉크의 경화 방법을 제공한다. 상기 방법은 경화시킬 잉크에 발광 다이오드로부터 방사선을 방출하는 단계를 포함한다.

발광 다이오드 (LED)는 잘 알려져 있다. 상기 방사선원은 싸고, 경량이며, 전기 동력 변환 능력이 우수하며, 전력으로의 즉각적인 변환을 효과적으로 줄 수 있다. 또 다른 이점은 LED의 방출 스펙트럼이 흔히 예리한 피크를 갖는다는 것이다. 통상적, 상기 방출의 90% 이상이 대략 피크의 ±5nm 안에 있다.

따라서, LED 장치는 상술한 기존의 경화 장치의 여러 가지 문제점들을 해결할 수 있다.

상기 LED는 액체의 완전 경화에 효과적으로 사용될 수 있다. 또한, 또다른 방법, 예를 들면 또다른 방사선원과 함께 사용하여 액체의 완전 경화 및/또는 액체의 부분 경화를 초래할 수 있다.

상기 액체의 경화를 초래하기에 바람직한 어떤 파장의 방사선을 방출하기 위하여 상기 선원을 선택할 수 있다. 상기 방출된 방사선이 가시 스펙트럼 안에 필요하게 존재하지 않을 수 있다.

바람직하게, 상기 선원은 UV 방사선을 방출한다. 그러므로, 상기 선원은 UV-경화성 잉크를 경화시키는 데 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 선원, 예를 들면 LED는 200 내지 400nm, 바람직하게는 400nm 이하의 파장을 갖는 방사선을 방출한다.

다음은 LED 선원 및 잉크에 관한 것이다. 그러나, 바람직하게 다른 선원, 예를 들면 레이저 선원 및 다른 액체에 적용할 수 있다.

LED 선원은 일련의 파장을 갖는 방사선을 방출할 것이다. 방사선의 밴드폭은 예를 들면, 수은 선원 보다 LED 선원 용으로는 작다. 바람직하게 LED 선원 용으로, 방출 방사선의 최소 90%, 바람직하게는 최소 95%가 50nm 이하의 밴드 내에서 파장을 갖는다.

특별한 파장, 바람직하게는 상기 선원에서 방출되는 방사선 스펙트럼의 피크를 갖는 방사선에 기준이 설정된다.

바람직하게, LED 의 파장은 상기 잉크, 예를 들면 잉크 내 광개시제 또는 역으로, 상기 잉크의 흡수 프로파일과 실질적으로 일치되게 선택된다. 바람직하게, 상기 방출 방사선의 파장은 280 내지 450nm의 범위안에 있는데, 이는 주변 광에 낮은 강도에서만 정상적으로 존재한다. 이 경우에, 산란광은 원하는 경화 시간 전에 잉크를 경화할 가능성은 적다. 예를 들면, 프린트헤드 내 잉크는 주변 광에 노출되는 경우 경화할 가능성은 거의 없다. 사용될 LED는 경화될 잉크의 성질을 기초로 하여 선택될 수 있다. 또한, 상기 잉크는 LED의 방출, 또는 상기 두개의 조합에 반응하기 위하여 설정될 수 있다.

LED 선원은 가시 스펙트럼 (대략 405nm)의 청색단에서 그리고 인근 UV (370nm 및 또한 385nm에서) 방출하는 것으로 유용하다. 따라서, 더 짧은 파장에서 방출하는 LED가 유용하게 되는 추세이다. 그러므로, UV-LED는 상술한 단점을 갖는 종래 수은 증기 램프의 배열에 사용될 수 있다.

LED을 사용하여 경화시키는 데 있어서, 빛은 통상적으로 300nm 이상의 종래 방사선원과 비교하여 더 좁은 파장 영역에 걸쳐 방출될 수 있다. 이것은 유효한 빛을 위해 광개시제 및 다른 잉크 간 경쟁에 연결되는 대부분의 이슈를 제거할 수 있다. 실질적으로, 이는 LED 선원을 사용하는 경화될 잉크를 설계하는 데 단지 하나의 광개시제만이 필요할 수 있다는 것을 의미한다. 어떠한 경우에 300nm 이상ㅇㄹ 방출하는 LED의 경우에 최적의 광시제 및 잉크의 효능을 얻을 수 있다.

바람직하게, 상기 잉크는 UV-경화성 잉크이다.

바람직하게, 상기 방법은 상기 잉크에 LED 어레이로부터의 방사선을 방출하는 단계를 포함한다. 상기 잉크의 경화에 LED 어레이를 사용하는 경우, 비록 경화에 효과적인 파장을 선택할 수 있지만, 바람직하게 상기 LED는 모두 실질적으로 동일한 파장의 방사선을 방출한다.

현재 가능한 LED를 사용할 때, 경화에 효과적인 방사선의 강도를 부여하기 위해서는 하나 이상의 LED가 필요하다는 것이 발견된다. 현재 가능한 LED는 잉크의 경화에 종래 사용되는 방사선 선원과 비교하여 비교적 낮은 출력을 갖는다. 어떠한 배열에서는 예를 들면, 통상적인 수은 선원의 총계 UV 동력을 얻기 위해 LED가 많이 필요하다.

방사선원, 예를 들면 LED 방사선원 배열을 사용해서, 잉크의 영역으로 방출되는 방사선의 강도는 약간, 또는 하나의 LED를 사용한는 경우와 비교해 동등하게 만들 수 있다. 하나의 LED는 어떤 영역에 방사선의 강렬한 지점을 줄수 있다. LED 어레이를 사용하여 잉크 영역에 수용되는 방사선 강도는 동등하게 만들 수 있으므로, 상기 경와로부터 더 좋은 결과를 줄 수 있다.

바람직하게, 상기 방사선은 연장 선원에서 방출된다. 상기 선원은 바람직하게 LED의 어레이를 포함한다. 바람직하게, 상기 선원의 폭은 노즐행의 차원에 기초하여 선택된다. 바람직하게, 상기 어레이의 폭은 프린트헤드의 통과에서 방출되는 잉크의 "줄무늬"로서 상기 선원은 실질적으로 상기 줄무늬 전폭을 향해 방사선을 방출한다. 바람직한 실시예에서, 상기 선원의 폭은 사용되는 프린트헤드의 노즐 어레이의 폭에 최소 거의 해당된다.

경화 방향에 평행한 방향 배열의 길이는 예를 들면, 상기 기판 및 선원의 상대적인 이동속도에 따라 선택된다. 경화에 효과적인 방사선의 강도가 요구된다.

바람직하게, 상기 선원은 LED 어레이를 포함하고, 경화 방향에서 경화되는 잉크에 상대적으로 움직인다. 이때, 상기 LED는 상기 경화 방향에 거의 일치하는 컬럼을 형성하지 않는다. 상기 LED가 정렬되면, 경화 방향에 수직인 잉크 영역의 폭을 가로질러 형성되는 방사선 강도에 잇어서 정규적인 패턴이 형성될 수 있다. 이것은 교대로, 상기 영역을 가로지르는 경화 이크에 가시적인 변이를 초해할 수 있다. 상기 LED 어레이의 비틀림은 상기의 상황을 피할 수 있거나, 형성된 가시적인 변이의 위험을 감소시킬 수 있다. 상기 경화 방향 (바람직하게는 상기 방사선원 및 상기 프린트된 경화 잉크) 및 상기 인쇄 방향 (바람직하게는 상기 기판과 프린트시의 상기 프린트 노즐 간 상대적인 이동 방향)은 같은 방향, 예를 들면 상기 방사선원이 상기 프린트 캐리지 상에 장착되는 곳일 수 있으나, 상기 방향은 다른 배열에서는 달라질 수 있다.

바람직한 LED 배역은 상기 경화 방햐에 실질적으로 수진인 방향으로 정렬되는 복수행을 포함한다. 상기 행은 오프셋되어 상기 LED가 상기 경화 방향에 평행하게 정렬되지 않게 된다.

바람직하게, 상기 LED 어레이는 경화 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 오프셋되어 어떠한 LED 컬럼도 존재하지 않게 되고 예를 들면, LED의 피치에 인공물을 생성한다.

이를 위한 하나의 방법은 거리 w/N 정도의 인접하는 각각의 LED 행을 오프셋하는 것이다. 이때, w는 상기 경화 방향에 평행한 LED의 피치이고, N은 경화 방향 내 행수이다.

선택적으로, 상기 행은 2w/N, 4w/N 또는 6w/N 등으로 오프셋될 수 있으나, 상기 배열은 일반적으로 바람직한 배열이다. 왜냐하면, 더 많은 LED가 상기 어레의 측면 가장자리에 사용되기 때문이다. 바람직한 배열에서, 상기 어레이는 일반적으로 평행사변형을 형성한다. 그러나, 상기 배열에서 벗어나는 비틀린 행ㅇㄹ 포함할 수 있다.

그러므로, 바람직하게는, 상기 선원은 LED의 N행을 포함하고, 상기 행 각각의 LED는 상기 행 방향을 따라 w의 피치를 갖는다. 이때, LED 각 행은 인접 행과 Yw/N 만큼 오프셋된다. 이때, Y, w 및 N은 정수이다 (Y는 N과 동일하지 않음이 바람직하다).

바람직하게, 상기 어레이의 모서리는 인쇄 행정(swathe)을 따라 방사선 강도가 실질적으로 일정하다. 바람직하게, 상기 배열의 모서리는 경화 방향에 관하여 각이진다. 다른 모양을 사용할 수 있지만, 일반적으로 바람직한 배열은 평행사변형 또는 사다리꼴 모양이다.

잉크의 경화에 액체를 사용하는 중요한 이점 중 하나는, LED에 의해 방출되는 방사선이 다른 산원과 비교되는 파장의 좁은 밴드 내에 떨어진다는 것이다. 어떤 LED 선원은, 예를 들면 적어도 90%가 대략 30nm의 밴드 안에 있는 파장을 갖는다.

바람직하게, 상기 잉크 (또는 다른 액체)는 상기 선원에 의해 방출되는 방사선에 반응하기 위하여 적응되는 광개시제, 상기 선운에 의해 방출되는 방사선에 반응하는 감광제, 및/또는 방사선-경화성 액체의 스펙트럼 반응을 바꾸기 위해, 바람직하게는 늘이기 위해 적응되는 감광제를 포함한다.

바람직하게, 상기 액체는 잉크, 바람직하게는 잉크젯 방식의 잉크를 포함한다. 바람직하게, 상기 잉크는 UV-경화성 잉크젯 방식의 잉크를 포함한다. 잉크젯 방식의 잉크는 바람직하게는 잉크젯 프린트헤드를 사용하여 기판에 도포될 수 있는 어떤 잉크를 포함한다.

바람직하게, 상기 방법은 잉크젯 인쇄 기법을 사용하여 기판에 잉크를 도포하는 단계를 포함한다.

본 발명의 넓은 관점은 방사선-경화성 액체를 경화시키는 방법을 제공한다. 상기 방법은 경화시킬 액체를 향해 유체로부터 방사선을 방출하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 선원으로부터 방출되는 방사선의 최소 90%, 바람직하게는 최소 95%가 50nm 이하의 폭을 갖는 밴드 내 파장을 갖는다. 바람직하게, 상기 밴드는 40nm 이하, 바람직하게는 30nm 히하의 폭을 갖는다. 상기 방사선원은 예를 들면, 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 액체는 기설정된 파장, 바람직하게는 방출된 방사선의 파장의 방사선에 노출되는 경우 실질적으로 반응하는 (및/또는 경화에 효과적인) 정도로 적응된다. 바람직하게, 기설정된 파장의 방사선에 노출될 때 액체는 경화되며 충분히 반응적이다. 바람직하게, 상기 액체가 기설정된 파장의 방사선에 노출될 때 강하게 반응적이다. 시스템 성능을 크게 개선하는 것은 선택된 선원의 출력에 근접하게 일치되거나 일치된 흡수를 갖는 액체를 선택함으로써 얻을 수 있다. 바람직하게, 상기 액체는 LED 출력의 좁은 파장 스펙트럼에 노출될 때 매우 반응적으로 적응된다.

바람직하게, 경화 (또는 부분 경화)에 효과적일 수 있는 파장의 밴드는 좁다. 경화 또는 부분 경화에 효과적인 산란 방사선, 예를 들면 햇빛으로부터의 위험을 감소시키기 위함이다. 바람직하게, 최소 밴드는 50nm 이하, 보다 바람직하게는 30nm이하, 더욱 바람직하게는 20nm이하, 더욱더 바람직하게는 10nm이하이다.

바람직하게, 상기 방법은 방사선원의 동력을 변화시키는 단계를 추가적으로 포함한다.

바람직하게, 상기 입력은 액체에 도포되는 방사선의 강도를 변화하도록 변화된다.

잉크에 의해 받는 경화 방사선 양이 변화하면 예를 들어, 인쇄 기판 위의 잉크의 표면 마감 내 변이가 일어날 수 있음을 확인하였다.

어떠한 경우에는, 원하는 표면 마감 (예를 들면, 광택 또는 무광택)은 원하는 경화 방사선을 선택함으로써 달성될 수 있다.

더욱이, 방사선원에 의해 방출되는 경화 방사선은 표면 마감 내 원치 않는 변이를 피할 수 있도록 제어될 수 있다.

예를 들면, 방사선원이 이동하는 프린트헤드에 장착되는 곳에, 프린트헤드의 이동 속도의 변이는 잉크의 표면 마감 내 바람직하지 않는 변이를 유도할 수 있다. 상기 선원 (및 지금부터 방사선 강도)의 전원 입력을 변화시켜, 광택의 유사한 (원하는) 수준을 유지할 수 있다. 프린트헤드가 빨리 이동함에 따라 방사선 강도는 증가한다.

더욱이, 어떠한 경우에는 예컨대, 방사선원은 이미지에 따른 프린트헤드 인덱스에 따라 인덱스에 배열된다. 작은 이미지가 인쇄되면, 큰 이미지가 인쇄되는 경우에 비해 상기 선원은 더 짧은 기간에서 표시된다. 상기 배열에서, 상기 경화 선원 강도는 완전 경화를 유지하기 위해 증가될 필요가 있다. 선택적으로, 상기 선원의 연동은 지연되어 전체적인 인쇄 시간을 늦추게 된다.

바람직하게, 상기 방법은 인쇄율에 의존하는 경화 수준의 변이를 포함한다. 바람직하게, 액체 영역에 도포되는 경화 방사선의 도포량은 경화 액체의 광택 수준을 변화시키기 위해 변화된다.

몇몇 배열안에 연속적인 완전 경화를 실행하기에 앞서 기판에 액체를 "고정"시키는 첫번째 "부분 경화"를 수행하는 데 유리하다. 상기 부분 경화는 방사선의 동일하거나 다른 선원에 의해 실행될 수 있다. 바람직하게, 상기 부분 경화 단계에서, 어떠한 불활성 분위기도 제공되지 않는다. 그 결과, 경화는 가속되지 않는다. 상기 불활성 분위기는 바람직하게는 와전 경화 단계에 적용된다.

본 발명의 또다른 관점은 적어도 하나의 방사선-중합성 단량체, 올리고머 또는 프리폴리머를 포함하는 잉크 및 280 내지 450nm의 파장을 갖는 방사선을 흡수하고, 상기 잉크의 경화에 효과적인 50nm의 밴드 폭 내에 충분한 방사선을 흡수하도록 적응되는 광개시제를 포함하는 광개시제 시스템을 제공한다.

300nm 이상의 파장을 갖는 방사선은 일반적으로 잉크 코팅을 침투하는 투과에 매우 효과적이다. 반면, 300nm 이하의 파장을 갖는 방사선은 일반적으로 그러하지 아니하다. 이는 상기 잉크 매체로의 침투가 잉크 매체로의 침투가 어렵기 때문인데, 상기 영역 내 아크릴 단량체에 흡수되기 때문이다.

실제, 상기 잉크 성분, 특히 UV 단량체는 300nm 이하의 파장을 갖는 방사선을 흡수하는 경향이 있다. 따라서, 상기 UV 광을 위한 광개시제와 강하게 경쟁하게 되므로, 두꺼운 염료를 통한 경화가 종종 매우 어려워지게 된다. 이것이 광개시제의 조합이 통상적으로 UV 경화성 잉크에 사용되는 까닭이다. 300nm 이하의 흡수하는 것을 사용한다. 이것은 표면 경화에 효과적으로 이용된다. 반면, 300nm 이상을 흡수하는 것은 잉크 코팅을 침투하는 데 효과적이다. 이는 다른 잉크 성분과 빛의 낮은 경쟁 때문이다.

효과적인 경화는 잉크의 완전 경화를 포함할 수도, 일부 실시예에서는 부분 경화를 포함할 수도 있다.

바람직하게, 상기 잉크는 실질적으로 물 및/또는 휘발성 유기 용매가 없다.

바람직하게, 상기 잉크는 적어도 하나의 착색제를 추가적으로 포함한다.

바람직하게, 상기 잉크는 하나 이상의 방사성-경화성 단량체, 올리고머 또는 프리폴리머를 함유한다. 이들은 광개시제 시스템의 방사선 조사에 의하여 중합되는 불포화 유기 화합물이다. 상기 방사선-중합성 단량체, 올리고머 또는 프리폴리머는 당해 분야에서는 잘 알려져 있다. 바람직하게, 이들은 (메타)아크릴레이트를 포함한다. 이때, 상기 (메타)아크릴레이트는 바람직하게는 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트를 의미한다. 단량체의 구체적인 예로는 헥산디올 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판, 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 (예를 들면, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트), 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 트리(프로필렌 글리콜) 트리아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 비스(펜타에리트리톨) 헥사아크릴레이트, 및 에톡실레이트 또는 프로폭실레이트화 글리콜 및 폴리올의 아크릴레이트 에스테르, 예를 들면 프로폭실화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 에톡실레이트화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 및 이들의 혼합물을 포함한다. 보다 바람직하게는 200 보다 큰 분자량을 갖는 이관능성 아크릴레이트이다. 메타크릴산 (예, 메타크릴레이트)를 포함할 수 있는데, 구체적인 예로는 헥산디올 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트 등을 들 수 있다. (메타)아크릴레이트의 혼합물을 사용할 수도 있다.

올리고머의 구체적인 예로는 아크릴산의 에스테르 및 폴리우레탄, 에폭시, 폴리에스테르, 폴리에테르 및 멜라민을 들 수 있다.

바람직하게, 상기 방사선-중합성 단량체, 올리고머 또는 프리폴리머는 상기 잉크 조성물에 대하여 50 내지 95 중량%, 바람직하게는 60 내지 80 중량%의 함량으로 존재한다.

광개시제의 역할은 방사선에 노출되어 반응성 종(species)을 생성하는 것이다; 상기 반응성 종은 경화에 효과적인 중합 반응을 개시한다. 상기 반응성 종은 잉크에 사용되는 단량체에 의존하는 (자유 라디칼 경화 잉크를 위한) 자유 라디칼 또는 (양이온성 경화 잉크를 위한) 산일 수 있으며, 라디칼 또는 양이온성 중합을 초래한다.

상업적으로 이용가능한 광개시제는 넓은 파장 스펙트럼에 방사선을 흡수하기 위한 조합으로 사용될 수 있으므로, (상술한 바와 같이, 비교적 넓은 파장의 스펙트럼의 방사선을 방출하는) 기존의 중간압력수은램프(medium pressure mercury lamp)와 함께 사용하기에 적합하다. LED와 같은 몇몇 방사선원은 종래 수은 램프와 같은 선원보다는 훨씬 좁은 방출 밴드를 생성한다. 이들의 장점은 경화시킬 잉크 내에 함유되는 광개시제 또는 이들의 혼합물들이 특히 좁은 파장 밴드를 갖는 선원에서 충분히 강하게 흡수한다는 점이다.

LED를 사용하여 경화하기 위해, LED 방출 스펙트럼 안에 방사선을 흡수하기 위하여 광개시제 또는 이들을 특별히 선택하는 것이 바람직하다.

현재 상업적으로 이용가능한 LED는 일반적으로 종래 UV 램프보다 더 높은 파장에서 방사선을 발생시키고, 일반적으로 광개시제는 상기 스펙트럼 밴드에서 상기 방사선을 특히 강하게 흡수하지 못한다.

LED와 같은 방사선원과 함께 사용하기 위한 방사선 경화성 잉크의 반응성을 최적화시키기 위해서, 잉크 내 광개시제의 분광 감도의 확장을 허용하는 감도제를 잉크에 통합하는 것이 가능하다. 이것은 종래 선원, 예를 들면 UV 램프보다 상기 선원을 위한 방출 방사선 파장이, 예를 들면 400nm로 비교적 높다.

감광제는 원하는 분광 밴드 내에서 강하게 흡수하도록 선택되는 분자이고, 상기 흡수 에너지를 잉크내 광개시제로 이동시킬 수 있다. 따라서, 상기 감광제가 그 자체가 직접적으로 개시종을 생성할 수는 없지만, 상기 광개시제에 에너지를 운반함으로써 시스템므이 반응성을 증강시키며, 교대로 보다 많은 개시종들을 생성할 수 있다.

본 명세서에 사용된 광시제 시스템이란 바람직하게는 하나 이상의 광개시제이거나 하나 이상의 광개시제 및 하나 이상의 감광제 혼합물을 의미한다. 상기 광개시제 시스템은 잉크에 대하여 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 2 내지 8 중량%이다. 사실, 본 발명의 장점 중 하나는 감축된 양의 공개시제 및 감광제가 비싼 성분으로, 예를 들면 상기 LED 선원에 의해 방출된 특정 파장에 반응하도록 선택될 수 있기 때문에 잉크를 경화하기에 충분하다.

광개시제 시스템은 적어도 하나의 광개시제를 함유하고, 선택적으로 적어도 하나의 감광제를 함유한다. 상기 광개시제 시스템은 바람직하게는 280 내지 450nm 영역의 방사선을 흡수하고, 50nm 이하, 바람직하게는 30nm 이하, 보다 바람직하게는 20nm 이하의 밴드폭 내에서 잉크를 경화하기 위해 방사선을 충분히 흡수한다.

상기 광개시제 시스템은 바람직하게는 1-하이드록시시클로헥실 페닐 케톤, 2-벤질-2-디메틸아미노-(4모폴리노페닐)부탄-1-온, 벤질디메틸케탈, 비스(2,6-디메틸렌조일-2,4,4-트리메틸페닐포스파인 옥사이드, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 2-메틸-1(4-(메틸티오)페닐)-2-모폴리노프로판-1-온, 비스(.에타.5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로-3-(1H-피롤-1-일)-페닐) 티타늄 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 라디칼 광개시제; 또는 디아릴리오도늄 염, 트리아릴설포늄 염 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 양이온성 광개시제; 또는 케토코오마린, 티옥산톤 또는 이들의 혼합물과 함께 하나 이상의 광개시제를 포함한다.

어떠한 경우에는, 방사선원에 경화를 위해 잉크의 적부는 상기 방사선원의 타당한 방출 파장에서 상기 잉크의 광학 밀도 (또는 흡수도)를 측정해서 산정할 수 있다. 상기 흡수도는 바람직하게는 상기 선원의 피크 방출 파장에서, 보다 바람직하게는 상기 선원에 대한 최대 방출 파장에서 측정된다.

상기 흡수도는 상기 샘플을 통해 전달되는 방사선 강도와 비교하여 샘플을 향해 방출되는 입사 방사선의 강도를 측정한 것이다. 특정 파장에서 상기의 흡수도는 예를 들면, 유기 용매 (예를 들면, 아세토니트릴)에 1 내지 5000 비율로 희석되는 잉크의 UV 흡수 스펙트럼을 얻어서 측정된다. 상기 UV 흡수 스펙트럼은 선택된 파장 영역에서 UV 분광 광도계로 측정될 수 있다. 본 실시예에서는 퍼킨 엘마(Perkin Elmer)의 람다 40 (Lamda 40) 장치를 사용하였다.

상기 방사선원 피크 방출 파장 (바람직하게는 최대 방출 파장)에서 언급된 바와 같이 1 내지 5000 희석율에서 잉크의 흡수도는 최소 0.05, 보다 바람직하게는 최소 0.1, 더욱 바람직하게는 최소 0.2이다. 본 발명의 넓은 관점은 상기 흡수도를 갖 잉크, 바람직하게는 LED를 사용하여 경화되는 잉크를 제공한다. 더 높은 흡수도는 상기 방사선원을 사용하여 더 우수하게 경화시킬 수 있다.

바람직하게, 상기 잉크는 광개시제 시스템에 대하여 최대 10 중량%, 바람직하게는 최대 8 중량%를 포함한다.

바람직한 실시예에 따른 잉크젯 방식의 잉크는 또한, 착색제를 포함한다. 이는 상기 잉크의 액체 중간체에 용해되거나 분산될 수 있다. 상기 착색제는 바람직하게는 당업계에 알려진 종류의 분산 염료이고, 상업적으로 이용가능한 것으로, 예를 들면 상표명 파리오톨(Paliotol; BASF plc 제품), 신쿠아시아(Cinquasia; Ciba Speciality Chemicals 제품), 이라갈라이트(Iragalite; Ciba Speciality Chemicals 제품) 및 호스타펌(Hostaperm; Clariant UK 제품) 등이 있다. 상기 염료는 원하는 어떠한 색깔을 사용할 수 있다. 예를 들면, 항색 염료 13, 황색 염료 83, 적색 염료 9, 적색 염료 184, 청색 염료 15:3, 녹색 염료 7, 보라색 염료 19, 검은색 염료 7을 들 수 있다. 특히 유용한 것은 검은색이고, 삼원색 인쇄 공정에서 요구된다. 염료를 혼합하여 사용할 수 있다. 염료의 총 비율은 바람직하게는 0.5 내지 15 중량%이고, 보다 바람직하게는 1 내지 5 중량%이다.

잉크젯에 적용하기 위하여, 상기 잉크는 프린트헤드로부터 급속하게 흐를 수 있어야 하고, 사용시 저점도, 대부분의 경우에 상기 점도는 50 이하, 바라직하게는 25 mPas 이하가 바람직하지만, 통상적으로 25℃에서 100 mPas 이하이다.

당업계에 알려진 종류의 다른 성분은 성질 또는 성능을 개선하기 위하여 잉크에 포함할 수 있다. 상기 성분은 예를 들면, 계면활성제, 탈포제, 분산제, 열이나 빛에 의해 약화되는 것을 방지하는 안정제, 착취제, 흐름 또는 미끄러짐 보조제, 살생물제 및 표지 추적자일 수 있다.

바람직하게, 상기 잉크는 물 및 휘발성 유기 용매가 실질적으로 존재하지 않고, 바람직하게는 적어도 하나의 방사선-중합성 단량체, 올리고머 또는 프리폴리머, 적어도 하나의 착색제, 및 적오도 하나의 광개시제를 함유하는 광개시제 시스테을 포함한다. 선택적으로, 적어도 하나의 감광제를 사용할 수 있는데, 이때, 광개시제/감광제 시스템은 280 내지 450 nm 영역에서 방사선을 흡수하고, 상기 잉크를 경화하기 위해 50 nm 밴드폭 내에서 방사선을 충분히 흡수한다.

본 발명의 추가적인 관점은 방사선-경화성 잉크를 경화함에 있어서 좁은 분광 출력을 갖는 방사선원의 용도를 제공한다. 상기 선원은 바람직하게는 LED를 포함한다.

본 발명의 추가적인 관점은 방사선-경화성 잉크를 제공한다. 이때, 상기 잉크가 기설정된 파장의 방사선에 노출되었을 때 경화를 초래하도록 적응된다. 바람직하게는 상기 잉크는 하나 이상의 상술한 바와 같은 특징을 가진다.

본 발명의 추가적인 관점은 방사선-경화성 잉크를 경화하는 장치를 제공한다. 상기 장치는 경화시킬 잉크를 향해 방사선을 방출하도록 배치된 발광 다이오드를 포함한다.

본 발명의 추가적인 관점은 방사선-경화성 액체를 경화하기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 경화시킬 액체에 방사선을 방출하기 위한, 방사선의 적어도 90%가 50nm 이하의 폭을 갖는 밴드 내 파장을 가지는 방사선원; 및 상기 방사선원 영역에 불활성 분위기를 제공하는 수단을 포함한다.

바람직하게는, 상기 방사선원은 LED를 포함한다.

바람직하게, 상기 선원은 UV 방사선을 방출하도록 준비한다. 바람직하게 상기 장치는 선원의 어레이를 포함한다.

바람직하게, 상기 장치는 방사선의 연장 선원을 포함한다. 바람직하게, 상기 선원은 LED 어레이를 포함하고, 경화 방향에서 경화시킬 잉크에 상대적으로 움직이도록 배치하며, 이때 상기 LED는 상기 경화 방향과 실질적으로 일치되는 컬럼을 형성하지 않는다.

바람직하게, 상기 장치는 감소한 산소 가스 선원, 바람직하게는 질소 선원을 포함한다.

바람직하게, 상기 장치는 프린트헤드를 추가적으로 포함한다. 이때 상기 배열은 불활성 분위기가 상기 프린트헤드 영역에 제공되지 않도록 배치된다.

바람직하게, 상기 장치는 상기 방사선원 영역에 덮개를 포함한다.

바람직하게, 상기 장치는 상기 선원 전면에 가스 커튼을 제공하기 위한 수단을 포함한다. 이것은 바람직하게는 가스, 예를 들면 공기 또는 저산소 가스, 예컨데 경화 배열의 기판 상류에 질소를 유도하기 위해 배치된 노즐을 포함한다.

바람직하게, 상기 장치는 가스 출구를 포함한다. 이때, 상기 출구는 직접적이다.

바람직하게, 상기 장치는 상기 선원 영역에서 정압력에서 가스를 공급하기 위한 상기 선원에 인접한 가스 출구를 포함한다. 상기 방사선원은 LED 어레이를 포함하는데, 상기 장치는 LED에 복수개의 출구, 예를 들면 구멍을 포함할 수 있다.

상기 장치는 공동을 포함할 수 있다. 상기 선원은 상기 공동에 장착되고, 상기 장치는 상기 공동을 정압력화하기 위한 수단을 포함한다.

바람직하게, 상기 장치는 방사선원을 냉각시키기 위한 수단, 예를 들면 팬, 열싱크 및/또는 냉각핀을 포함한다.

상기 액체는 잉크인 것이 바람직하다.

본 발명은 방사선-경화성 액체를 경화시키기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 경화시킬 액체에 방사선을 방출하기 위한 방사선원을 포함한다. 이때, 상기 선원으로부터 방출되는 방사선의 최소 95%는 50nm 이하의 폭을 갖는 밴드 내 파장을 가진다.

상기 액체가 기설정된 파장의 방사선에 노출되었을 때 반응성을 갖도록 준비하는 것이 바람직하다.

본 발명은 모든 UV 경화성 액체의 경화에 적용할 수 있다. 이는 UV 경화성 잉크젯 방식의 잉크에 대한 특징적인 이점인 것으로, 이는 LED 경화 장치가 보통 사용되는 수은 할로겐 램프에 비해 경중량일 수 있다. 경화 장치가 상기 잉크젯 방식의 프린트헤드으 이동 캐리지에 부착딘다는 것이 특별한 장점이다. 잉크젯 방식의 잉크는 잉크젯 프린트헤드에 대해 적용할 수 있다.

상기 장치는 기판 위에 잉크를 방출하기 위한 잉크젯 프린트헤드를 추가적으로 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 본 명세서에 기술한 바와 같은 장치를 포함하는 프린터를 제공한다. 59. 상기 방사선원은 상기 프린터에 이동 가능하게 장착될 수 있다. 예를 들면, 상기 잉크가 몇몇 통행부에 증착되도록 배치될 수 있다. 다른 배치에서, 상기 방사선원은 고정될 수 있다; 상기 배치는 단일의 통행 프린트가 관계된 분야에 사용할 수 있다.

바람직하게, 상기 프린터는 잉크젯 프린터를 포함한다.

본 발명의 추가적인 관점은 잉크젯 프린터에 잉크를 경화하기 위해 사용되는 발광 다이오드 어레이를 제공한다.

본 발명은 또한, 하나 이상 첨부된 참고 도면에 기술한 바와 실질적으로 동일한 방법 및/또는 장치 및/또는 잉크를 제공한다.

본 발명의 일개 관점의 어떤 특징은 적당히 조합하여 본 발명의 다른 관점에 적용할 수 있다. 특히, 방법적인 관점은 장치 관점으로 그리고 역으로 적용할 수 있다.

바람직한 장치는 발광 다이오드을 포함하는 경화 방사선원, 상기 LED에 전압을 인가하기에 적합한 전기적 동력원, 저산소 또는 유효량이 제로인 산소를 갖는 가스선원 (예를 들면, 질소 또는 아르곤), 상기 잉크가 상기 LED에 의해 방출되는 방사선에 노출되는 경우 대기 산소를 배제하여 잉크를 블랭킷하도록 상기 가스를 방전하기 위한 수단, 및 상기 가스 블랭킷 하에서 잉크에 의해 인쇄된 기판을 운반하기 위한 수단을 제공한다.

이하, 경화성 잉크가 기판 위에 인쇄되는 실시예를 설명한다. 경화에 효과적인 방사선원은 다른 액체의 경화에도 적용가능하다.

이하에 설명하는 상기 방사선원은 LED를 포함한다. 그러나, 다른 선원을 사용할 수 있다. 특히, 비교적 좁은 분광 출력 분포를 갖는 UV 광원, 예를 들면, 레이저원을 사용할 수 있다. 예컨데, 오스람 제라덱스 (OSRAM XERADEX; RTM) 엑시머 방전 램프를 사용할 수 있다.

도 1은 잉크젯 프린터의 일부분을 개략적으로 나타낸다. 프린트헤드 14 및 경화부 16을 포함하는 프린트 캐리지 12의 일부분을 보여준다. 프린트헤드 14 및 경화부 16은 전후이동 20 하도록하는 통상적인 지지체 18 위헤 장착된다.

사용시, 프린트 캐리지 12는 상기 프린트헤드의 전후이동 20의 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 좌우이동 24 하도록 하는 기판 22 위에 배치된다.

인쇄하는 동안, 잉크는 알려진 방법으로 기판 22를 향해 어레이 14으 프린트헤드로부터 분사된다. 기판 22는 인쇄하는 동안 (도 1에 보인 바와 같이 좌에서 우로) 24 방향으로 움직여 원하는 이미지를 분사된 잉크에 으해 기판 22 위에 형성하게 된다. 인쇄가 진행되는 동안, 잉크는 기판 위에 인쇄되고, 상기 인쇄된 잉크는 경화부 16 아래를 통과한다. 프린트의 하나의 행정(swathe)이 끝나는 지점에서 기판은 시작 지점으로 후퇴한다; 이러한 후퇴 이동하는 동안 프린트헤드는 비활동적이고 프린트 캐리지는 다음 행정을 인쇄하기 위한 지점으로 연동(index)한다.

완전한 컬러 인쇄를 위해, 프린트헤드 14의 어레이는 각각 청록새, 마젠타색, 황색 및 검은색 잉크를 위한 네 세트의 프린트헤드를 포함한다. 잉크가 기판 22 위로 분사된 후에, 경화부 16을 사용해 잉크를 그 위치에 고정시켜 경화한다.

도 2a 및 2b는 경화부 16을 보다 상세히 나타낸다. 상기 배열은 지붕 34 및 두 개의 아래방향 측벽 36을 갖는 하우징부 32를 포함한다. 지붕 34 및 벽 36은 측벽 36에 의해 두변에 의해 밀폐되는 밀폐 영역 38를 형성하고, 다른 두 면에 대해서는 개봉되어 있다. 경화부는 프린터에 장착되어 하우징부 32 중 하나의 개봉면이 즉각적으로 프린트헤드부 14의 하류가 된다. 상기 배열은 실험용으로 사용된 셋업을 나타낸다. 상기 밀폐 중 지붕 및 벽은 LED 및 기판 간 고정 거리를 유지하는 동안 상기 배열은 수동으로 움직이도록 배치된다. 실제 인쇄용으로 사용되는 배열에서, 바람직하게는 상기 벽 36은 상기 하우징부의 4개 모두의 측면으로 확장되어 산소의 유입을 최소화한다.

경화 영역 39는 LED 선원 40 아래에 밀폐 영역 안에서 정의된다.

성능을 시험할 목적으로, 기판 22는 경화부 16을 횡단하며, 상기 하우징 32의 개봉면은 기판이 경화되지 않은 잉크를 오염시키지 않고 횡단하게 한다. 측벽 36의 기저부 및 기판 22의 저면부는 (동일 평면에서) 벤치 탑(bench top)에 정지하여 LED 선원 40의 저면이 잉크 샘플이 놓이는 기판 22의 상면에 근접하도록 한다. 동적 시험을 위해, 상기 하우징부 32는 측벽 36을 배제한다. 상기 유니트는 상기 프린트 캐리지 12 상에 장착된다. 상기 LED선원 40의 저면 및 프린트헤드 14의 노즐판은 인쇄되는 기판 22 위로 동일한 높이에 있다. 인쇄되는 기판 22의 상면은 LED 선원 40의 면 아래 약 1.5mm에 있다.

인쇄 공정시, 경화부 16은 프린트헤드 14에 의해 분사되는 잉크 위를 통과한다. 경화부 16이 기판 22에 상대적으로 움직임에 따라, 하우징부 32는 잉크가 도포되는 기판 영역 위에 직접적으로 위치한다.

경화부 16은 LED 선원 40을 추가적으로 포함한다. 상기 하우징부 32 아래로 새롭게 분사된 잉크가 통과함에 따라, 상기 LED 선원으로부터 방출된 방사선에 의해 경화된다. 상기 LED에 동력을 인가하는 전기는 두개의 전선 42 (보다 상세하게는 도 2b 참조)을 통해 공급된다.

경화부 16은 질소공급부와 연결되고 상기 하우징부 32 내 경화 영역 38 내로 질소를 주입하는 두 개의 질소 공급부 44을 추가적으로 포함한다. 이런 방식으로, 경화시킬 잉크에 인접하는 산소량은 대기 상태에 비해 감소되어 상기 잉크의 UV 경화의 산소 억제율은 감소된다.

도 1은 주입부 26의 개략도를 추가적으로 나타낸다. 경화부 16의 상류부에 배치된다. 주입부 26은 상기 LED부 16의 기판 22 상류를 향해 질소 분사를 유도한다. 질소 분사는 공기의 양을 감소시킨다. 그리고, 경화부 하에 반출되고, 따라서 경화시킬 잉크 영역에서 산소가 풍부한 가스량을 감소시킬 수 있다.

도 3은 잉크젯 프린트헤드에 의해 놓여지는 경화 잉크 내 LED 어레이의 모양을 개략적으로 나타낸 것이다. 어레이 60은 일반적으로 평행사변형 모양이다. 기판 22 및 경화부 16의 상대적인 이동 방향을 나타낸다 (경화 방향 62). 상기 LED 어레이 는 상기 경화 방향 62와 일반적으로 수직인 행으로 배치된다; 상기 행은 폭 64이고, 도 4에 보인 바와 같이 균일한 공간을 갖는 50개의 LED를 포함한다. 다른 배열도 가능하다. 예를 들면, 도 6a 및 6b에 보인 배열은 5 개의 평행한 행에 20개의 LED를 포함한다. 각 행은 이웃하는 행에서 약각 오프셋되어 평행사변형 모양을 나타낸다.

따라서, 어레이 내 LED의 배열은 경화 방향 62와 실질적으로 평행인 LED 열은 없다. 이런 방법으로, 상기 어레이 64의 폭에 따른 기판에 의해 수용되는 방사선 강도의 변이는 예를 들면, 정사격형의 LED 어레이에 비해 감소될 수 있다. 이는 우수한 경화 성능을 부여한다.

도 4는 LED 어레이 71을 보다 상세히 나타낸 도면이다. 상기 LED 71은 본 실시예에서 5 개의 행에 10 개의 LED를 부여하여 50 개의 LED가 배치되게 한다.

LED 행은 5 개의 유니트의 피치 73 (LED 모서리로부터 행으로 인접하는 LED의 대응하는 모서리를 따라 측정된 값)을 갖는 공간을 가진다. 각 행은 하나의 유니트와 같은 오프셋 거리 75에 의해 오프셋된다. 이는 첫번째의 LED로부터 마지막 행의 4 유니트, 하나의 LED 폭까지 총 오프셋을 부여한다. 그러므로, 각 행 간 오프셋은 w/N 이고, 이때 w는 경화 방향에 평행한 LED의 피치를 의미하고, N은 경화 방향에 있어서 행의 수를 의미한다.

도 3을 참조하면, 경화 방향에서 전체 높이의 LED를 갖는 상기 어레이의 중간 영역 66은 상기 프린트헤드의 노즐 어레이 폭과 동일하거나 약간 크게 선택하는 것이 바람직하다.

바람직하게, 상기 LED 어레이 폭은 상기 노즐 어레이에 의해 놓인 프린의 "행정"의 폭과는 실질적으로 동일하다. 상기 어레이는 직사각형이 아니다, 프린트 행정의 바람직한 폭은 (예를 들어 도 5에 보인 바와 같이) "총" LED의 행수를 갖는 어레이 부분의 폭과 실질적으로 동일하다. 다른 배열을 사용할 수 있다. 하나 이상의 행정을 한번에 도포할 때, 하나 이상의 LED 어레이를 사용할 수 있다. 도 5는 프린트 캐리지의 배치의 개략적인 실시예를 나타내는데, 이에 의해 두개의 행정이 두 세트의 노즐 어레이 77, 79에 의해 한번에 도포된다. 각 세트의 노즐 어레이는 청록새, 마젠타색, 황색 및 검은색 잉크를 사용하는 컬러 프리트용 네 개의 노즐 어레이를 포함한다.

각 세트의 노즐 어레이 77, 79의 장착된 하류는 LED 어레이 80, 81이다.

도 6a는 잉크젯 프린터에 사용하기 위한 LED 어레이 배열의 배면도를 나타낸다.

배열 100은 주변부 106에서 공동 104 로 설치된 LED 어레이 102를 포함한다. 배열 100은 추가적으로 상기 LED 어레이 102에 인접하고 상기 어레이의 전폭에 화장되어 배열된 가스 주입 공동 108을 포함한다. 상기 가스 주입 공동 108 및 상기 LED 주변부 106은 사용시 상기 기판에서 대략적으로 동일한 높이에 위치한다. 사용시, 질소 가스는 질소 튜브 112 및 공급 포트 114 (도 6b 참조)로부터 상기 가스 주입 공동까지 질소 유출구 110 을 통해 공급된다.

사용시, 상기 LED 배열 100은 상기 기판에 상대적으로 움직여 상기 가스 주입 공동 108이 상기 기판의 인쇄 영역을 지나 통과하고 난 후 상기 LED 어레이 102가 상기 영역을 지나 통과하여 상기 잉크의 경화를 초래한다.

도 6b는 상기 배열의 측면도를 나타낸다. 도 6b에 상기 가스 주입 공동 108이 보인다. 상기 LED 어레이는 상기 LED 주변부 106 뒤의 상기 공동 104 내에 설치된다. 도 6b는 상기 배열은 상기 프린터의 배열을 장착하기 위한 각 끝단에 장착 브래킷(bracket) 122를 포함하는 지지체 120을 포함한다. 상기 지지체 120의 상부면에는 냉각핀 124가 있다. 이는 열전도성 물질을 포함하고 있으며, 열을 상기 LED 어레이 102로부터 전도시키는 작용을 한다. 팬 126은 상기 냉각핀 124에 장착되어 상기 핀을 냉각시킨다.

도 6b는 또한 상기 팬 및 상기 LED 어렝이로 각각 유도되는 전선 128, 129를 나타낸다.

질소 가스는 공지의 방식으로 반투막을 사용하여 공기로부터 질소 및 산소를 분리하는 장치 (미도시)로부터 얻는다. 상기 장치를 사용하여, 보틀가스(bottled gas)에 대한 요구를 피할 수 있고, 방으로 질소 가스가 누출되는 일이 없다. 대안이 될 수 있는 배열에서, 이산화탄소원을 사용할 수 있는데, 이는 질소보다 더 안전할 수 있다. 왜냐하면, 질소와는 다르게, 이산화탄소는 고농도에서 인간에게 질식 반응을 유발하기 때문이다. 아르곤을 대체 가스로 사용할 수 있으나, 상대적으로 비싸다.

도 7a 및 7b는 LED 배열 200의 대안예를 나타낸다. 상기 배열은 LED 어레이가 공동 204 내로 설치된다는 점에서 도 6a 및 6b에 보인 것과 유사하다. 그러나, 상기 배열에서, 질소는 상기 LED 공동 204로 직접 공급된다. 한 쌍의 금속 파이프 210은 상기 어레이의 양 측면에 하나는 상류 방향으로, 하나는 하류방향으로 배열된다. 각 파이프 210의 각 끝단에 질소 입력 214이 제공된다. 각 파이프 210은 상기 공동 204 내 그 길이에 따른 슬롯 211 을 포함함으로써 상기 파이프 210으로부터의 질소가 상기 슬롯 211로부터 상기 공동 204 내로 방출된다. 상기 파이프 210은 상기 공동 내로 회전하면서 장착됨으로써 상기 파이프로부터의 질소 흐름을 원하는데로 경화시킬 잉크를 향해 유도할 수 있다.

도 7b로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 배열은 각 끝단에 장착되는 브랭킷 222를 갖는 지지체 220 및 그 상부면의 냉각핀 224를 포함한다. 팬 226은 상기 지지체를 냉각시키기 위한 냉각핀 위에 장착된다. 전선 228, 229는 상기 팬 226 및 LED 202에 각각 연결된다.

추가적인 실시예에서, 다수의 구멍들이 상기 LED 간 공동에 도입된다. 상기 산소-감축 가스는 상기 구멍을 통해 상기 공동으로 주입되어, 압력을 증가시키고 상기 잉크에 방사선이 방출되는 영역에서 가스의 정압력을 제공하여 경화를 개선한다.

상기 선택된 방사선원, 예를 들면 LED 선원의 출력에 따른 특성을 "조율"함으로써 상기 시스템 성능 개선을 크게 얻을 수 있다. 경화 반응은 상기 잉크가 방사선에 노출되는 경우 발생한다. 따라서, 상기 잉크의 흡수 특성은 상기 방사선원의 방출 출력과 일치한다.

LED 경화 장치 및 상술한 방법을 채용하기에 적합한 잉크의 실시예를 이하에 설명한다.

실시예 1 - 382nm LED의 UV 경화성 잉크

잉크 조성물 A:

프로폭실화 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트 74.91 부

솔스퍼스 32000 (아베시아제 분산제) 0.48 부

이루갈라이트 청색 GLVO (시바제 청색 염료) 1.44 부

제노라드 16 (란 AG제 안정제) 0.12 부

급속-경화 DVE-3 (ISP 유럽제 이관능성 비닐에테르) 15.0 부

루세린 TPO (BASF사 광개시제) 8.0 부

Byk 307 (BYK 케미사 탈포제) 0.05 부

상기 조성물은 25℃에서 점도가 16mPas인 잉크였다. 상기 잉크는 자기-접착성 비닐 위에 도포되었고, 382nm의 피크 파장의 방사선을 방출하는 LED 에 노출시키는 경우 감축 산소 분위기 하에서 성공적으로 경화되었다. 상기 사용한 LED는 로이트너 레이저테크닉사(Roithner Lasertechnik)의 EIS09-0P0A9-02 이었다.

실시예 2 - 405nm LED의 UV 경화성 잉크

로이트너 레이저테크닉사에서 구매한 LED B95-66-60 선원을 사용하여 실험실에서 실험하였다. 하우징부에 장착하였더니 질소가 도 2a 및 2b에 보인 바와 같이 질소를 펌프하는 하우징부에 장착시켰다. 사용된 질소원은 한킨슨 인터내쇼날에서 구매한 HNG3-4B이었다. 상기 선원을 사용하면 프린터 영역에서 자유로워지는 알짜 질소가 없는 이점이 있고, 보틀가스의 공급이 필요 없다.

상기 배열은 상기 질소 출력에서 약간의 잔여 산소를 남겨두었다. 그러나, 상기 잔류 산소의 수준은 충분히 낮아 (<1%) 하기의 조건을 사용하는 잉크의 완전 경화를 가능하게 한다.

잉크 : 세리콜 유비젯 잉크 (청록색, 마젠타색, 황색 및 검은색) 자유 라디칼 경화 잉크

LED 입력 18V 300mA

피크 방출 405nm

질소 흐름 속도 0.18m³/hr

경화부 속도 기판에 대해 1.0m/s

기판에 잉크 도포 18g/m²

상기 배열은 상기 프린트헤드 14에 의해 도포되는 잉크의 완전 경화를 부여함을 알 수 있었다.

잉크 : 세리콜 유비젯 잉크 (청록색, 마젠타색, 황색 및 검은색). 잉크 조성물 B를 이하에 나타내었다.

잉크 조성물 B:

프로폭실화 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트 74.91 부

솔스퍼스 32000 (아베시아제 분산제) 0.48 부

이르갈라이트 청색 GLVO (시바제 청색 염료) 1.44 부

제노라드 16 (란 AG제 안정제) 0.12 부

급속-냉각 DVE-3 (ISP 유럽제 이관능성 비닐에테르)15.0 부

이르가큐어 369 (BASF제 광개시제) 8.0 부

이소프로필 티옥산톤(램손제 광개시제) 2 부

Byk 307 (BYK 케미제 탈포제) 0.05 부

상기 광개시제 흡수는 일반적으로 405nm에서 낮고 감도제를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 조성물은 25℃에서 점도가 16.8 mPas인 잉크이었다. 상기 잉크는 자기-접착성 비닐 위에 코팅되었고, 피크 파장이 405nm인 방사선을 방출되는 LED 선원에 노출되었을 때 감축 산소 분위기 하에서 성공적으로 경화되었다.

도 8은 프린터 배열을 나타낸다. 이때 "부분 경화"는 첫째로 상기 기판 위에 인쇄된 잉크에 고정하는 프린트헤드 위에 장착되는 방사선원에 의해 수행된다. 그 다음, 완전 경화가 별개의 방사선에 의해 완성된다. 상기 배열에서, 부분 경화 선원 및 완전 경화 선원 모두 LED를 포함한다. 그러나, 다른 선원이 상기 중 하나 또는 모두를 위해 사용될 수 있다.

도 8은 잉크젯 프린터 300의 상면도를 나타낸다. 상기 프린터 300 성분은 실질적으로 평판의 기판 테이블 302를 포함한다. 이는 상기 프린트 기판 304를 지지하기 위한 것이다. X 축 빔 306 위에 상기 Y-축 방향 308에 기판을 가로질러 움직이도록 장착된다. 잉크젯 프린터 캐리지 310은 다중 프린트헤드 312 및 부분 경화 LED 어레에 314를 포함하고, 상기 빔 306에 장착된다. 캐리지 310은 상기 빔 306에 따라 X-축 방향 316에서 상하로 움직이도록 배열된다. 또다른 실시예에서, 상기 부분 경화 방사선원은 UV 램프를 포함할 수 있다.

도 8에 보인 바와 같이, 상기 기판 304는 움직이지 않고, 상기 빔 306은 Y-축 방향 308에서 우에서 좌로 움직이며, 이는 상기 빔에 따라 상기 캐리지 310의 움직임에 실질적으로 수직이다.

완전 경화 LED 어레이 318은 상기 빔 306에 장착되도록 제공된다. 상기 LED 어레이 318은 390 내지 400 nm 영역에서 파장을 갖는 경화 방사선을 방출한다. 또다른 실시예에서, 상기 완전 경화 방사선원은 UV 램프를 포함할 수 있다. 상기 완전 경화 LED 어레이 318은 X-방향 316에서 상기 기판 테이블 302 위에 위치하도록 상기 빔 306 위에 장착되어 그 길이가 상기 X-축 빔 306으로 기설정된 측면 거리에서 및 이에 평행한 상기 X-방향 366에 위치한다.

상기 완전 경화 LED 어레이 318은 불활성 시스템 324와 함께 제공된다. 이는 완전 경화되는 잉크 표면에서 상기 기판 104에 질소 불활성 가스를 제공한다. 예를 들면, 도 6a 및 6b에 나타낸 배열을 사용할 수 있다. 상기 예에서, 산소 억제는 산소가 상기 잉크 표면에서 더이상 필요로 하지 않거나 원치 않는 경화를 억제하는 효과를 초래하는 경우, 질소 가스는 상기 기판에서 완전경화 단계에서만 제공된다. 어떠한 불활성도 상기 부분 경화 선원과 관련하여 제공되지 않는다.

상기 완전 경화 LED 어레이 318은 Y-축 방향 308에서 측면으로 우에서 좌로 상기 기판을 따라 X-축 빔 306과 함께 움직인다. 또한, 상기 완전 경화 LED 어레이 318이 장착되어 상기 빔 306이 움직이며, 이 움직임은 완전 경와 LED 어레이 318에 상대적이다; 예를 들면, 상기 어레이는 상기 기판을 따라 별개의 수송 메커니즘 상에서 통과할 수 있다.

상기 캐리지 210은 잉크젯 프린트헤드 312를 포함한다. 상기 부분 경화 LED 어레이 314는 상기 프린트헤드 312 뒤쪽으로 장착되어 인쇄시 상기 캐리지 310은 부분 경화 LED 어레이 314를 움직임에 따라 상기 프린트헤드 312를 따라가고, 상기 캐리지 310 및 LED 어레이 314는 상기 기판 304 위를 움직인다.

인쇄는 상기 캐리지 310과 함께 상기 기판 테이블 302의 저면 오른쪽 모퉁의 시작 지점 320에서 시작된다. 상기 캐리지 310은 정지 상태의 X-축 빔 306을 따라 X-축 방향 316에서 움직임으로써 상기 프린트헤드 312 및 상기 기판 304를 가로질러 부분 경와 LED 어레이 314시 잉크는 상기 잉크젯 프린트헤드 312에서 상기 기판 위로 분사됨으로써 기판의 특정 영역을 가로지르는 프린트 행정에 효과적이어서, 각 프린트헤드는 상기 X-축 빔 306에 평행한 인쇄 영역의 직사각형의 "줄무늬"를 형성한다. 상기 인쇄 영역의 직사각형 줄무늬의 폭은 대략 프린트헤드의 폭이다.

특정 프린트 행정 동안 상기 기판에 증착되는 모든 잉크는 상기 잉크젯 프린트헤드 312로부터 분사되었다. 상기 X-축 빔 306은 Y-축 방향 308에서 기설정된 양으로 연동되는데, 보통 상기 프린트헤드 312의 폭보다는 더 작으며, 상기 선택된 인쇄 모드에 의존적이다. 그 다음, 상기 캐리지 310은 상술한 바와 같은 제 2의 프린트 행정을 수행함으로써 상기 X-축 빔 306의 좌측에 연동함에 의해 각각 진행되는 추가적인 프린트 행정에 의해 상기 기판 영역을 덮게된다. 상기 인쇄는 상기 X-축 빔 306, 캐리지 310, 부분 경화 LED 어레이 314 및 완전 경화 LED 어레이 318의 배열이 상기 기판 테이블 302의 저면 오른쪽 모퉁이에서 끝 지점 322에 위치할 때까지 계속된다.

상술한 바와 같이, 어떠한 경우에는 예를 들면 방사선원은 상기 기판 위에 장착되고, 상기 프린트헤드의 이동 속도가 변화되므로, 광택 수준을 원하는 정도로 유지하기 위해 상기 선원으로부터 방사선 강도를 변화시키는 것이 바람직하다.

잉크가 받는 경화 방사선의 강도를 변화시키는 하나의 방법은 하나 이상의 방사선원을 조합하여 사용하고, 간단한 스위치 회로를 사용하는 것이다. 상기 스위치 회로는 원하는 수의 선원에서 스위치되도록 배열되어 원하는 표면 마감을 달성하도록 한다.

잉크가 받는 경화 방사선의 강도를 변화시키는 또다른 방법은 선원에서 방출되는 방사선의 수준을 변화시키는 것인데, 이는 도 9와 관련하여 이하에 기술할 선원에 입력 동력을 변화시킴으로서 달성될 수 있다.

도 9는 방사선원의 개략적인 실시예를 나타내는 것으로 입력 동력이 변화되도록 배열된다. 방사선원 460은 프린트헤드 478에 고정된다. 상기 선원 460은 기판 474 위로 경화 방사선 476을 방출하고, 전원 공급 462에 의해 전원 공급 조절기 464를 통해 전력을 공급받는다. 상기 전원 공급 조절기 464는 제어기 466에 의하여 신호 인터페이스 468 및/또는 수동 제어 470을 통해 제어된다. 상기 제어기 466은 외부 장치로부터 신호를 받아들이는 인터페이스 472과 함께 제공된다. 예를 들면 프린터 제어 회로(미도시)는 상기 제어기 466이 상기 조절기 464를 통해 상기 선원 460에 입력 동력을 조절하도록 유도한다.

종래 잉크젯 프린트헤드는 인쇄시 다양한 속도로 움직일 수 있는데, 이는 노출 시간이 다른 영역 및 경화 방사선의 수준이 다르게 되는 결과를 초래한다. 선원 동력 출력이 주어지는 상기 기판에 대한 프린트헤드 및 선원의 상대적인 이동속도는 상기 기판 위의 잉크가 받아들이는 방사선의 수준을 결정할 수 있다. 상기 기판의 다른 영역에서의 노출의 변화는 상기 기판을 통해 균일하지 못한 표면 마감을 초래할 수 있다.

상기 기판 영역 위 잉크의 광택의 고정된 수준은 다른 속도로 인쇄되는 동안 도 9에 보인 바와 같은 설정을 사용함으로써 경화 수준을 변화시켜 달성될 수 있다.

경화 수준은 제어기 466으로 제어될 수 있다. 이는 상기 동력 공급 조절기 462로부터 사기 부분 선원 460까지 공급되는 동력을 조절하는데 사용될 수 있다. 또한, 인쇄 시스템(미도시)에서 인쇄 회로는 인터페이스 472 또는 인터페이스 468과 인터페이스되도록 사용될 수 있어 예를 들면 인쇄시의 프린트헤드 속도 또는 인쇄된 이미지에 근거한 선원에 입력 동력을 제어하게 한다.

어떠한 상황에서는, 상기 인쇄 잉크의 광택 수준을 변화시키는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 인쇄 속도와는 별개로 인쇄 기판 위의 경화 수준을 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 동력 공급 조절기를 수동 제어 470으로 조정하거나 신호 인터페이스 468이 수용하는 전기적 신호에 의해 조정함으로써 달성될 수 있다.

본 발명을 실시예에 의하여 설명하였지만, 본 발명의 범위 내에서 세부사항을 수정할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

상기 상세한 설명에 개시된 각각의 특징, 및 청구항 및 도면은 (적절히) 별개로 또는 적절히 조합하여 제공될 수 있다.

Claims

경화시킬 액체에 방사선원으로부터, 적어도 90%가 50nm 이하 폭의 밴드 내 파장을 갖는 방사선을 방출하는 단계; 및 방사선원 영역에 불활성 분위기를 조성하는 단계를 포함하는 방사선 경화성 액체를 경화하는 방법
제 1항에 있어서, 상기 방법은 상기 액체를 기판에 도포하는 단계를 추가적으로 포함하고, 상기 방사선은 상기 기판 위의 액체를 향해 방사되며, 상기 액체가 상기 기판에 도포되는 영역에서는 불활성 분위기가 조성되지 않음을 특징으로 하는 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 방법은 상기 방사선원 영역에 덮게를 제공하는 단계를 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 질소 불활성 분위기를 제공하는 단계를 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 선원에 인접하는 영역에 저산소가스를 공입하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 선원 전면에 가스 커튼을 제공하는 단계를 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 방법은 상기 저산소가스용 유도성 배출구를 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 선원 영역의 정압력으로 가스를 공급하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 선원을 공동에 장착하여 상기 공동을 정압력화하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 방사선원을 냉각하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 방사선원은 LED를 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 LED는 UV 방사선을 방출함을 특징으로 하는 방법.
제 12항에 있어서, 상기 방법은 상기 잉크를 향해 LED 어레이로부터 방사선을 방출하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사선은 연장선원으로부터 방출됨을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 선원은 LED 어레이를 포함하고, 경화 방향에서 경화시킬 잉크와는 상대적으로 움직이는 것으로, 상기 LED는 상기 경화 방향과 실질적으로 일치하는 컬럼을 형성하지 않음을 특징으로 하는 방법.
제 11항 내지 제 15항에 있어서, 상기 선원은 복수개의 LED 행을 포함하고, 상기 LED 행은 인접하는 LED 행으로부터 오프셋됨을 특징으로 하는 방법.
제 16항에 있어서, 상기 선원은 N행의 LED를 포함하는 것으로, 상기 각행의 LED는 상기 행 방향을 따라 w 피치를 가지고, 각행의 LED는 인접하는 행으로부터 Yw/N, 식중 Y, w 및 N은 정수,에 의해 오프셋됨을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체는 잉크를 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체는 기설정된 파장의 방사선에 노출되는 경우에 반응성을 가짐을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체는 상기 방사선원으로부터 방사선에 노출되는 경우에만 실질적으로 반응성을 가짐을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체는 상기 방사선원에 의해 방출되는 방사선에 반응하는 성분을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체는 상기 선원에 의해 방출되는 방사선에 반응하는 광개시제를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 19항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체는 상기 선원에 의해 방출되는 방사선에 반응하는 감광제를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 19항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체는 상기 방사선 경화성 액체의 분광 반응을 확장하는 감광제를 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체는 잉크젯 잉크를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제 25항에 있어서, 상기 방법은 잉크젯 프린터 기법을 사용하여 상기 잉크를 기판에 도포하는 단계를 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 방법.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 방사선원의 동력을 변화시키는 단계를 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 방법.
방사선원으로부터 경화시킬 액체를 향해, 적어도 90%가 50nm 이하 폴을 갖는 밴드 내 파장을 갖는 방사선을 방출하는 단계를 포함하는 방사선-경화성 액체를 경화하는 방법.
적어도 하나의 방사선-중합성 단량체, 올리고머 또는 프리폴리머 및 광개시제를 함유하는, 280 내지 450nm의 파장을 갖는 방사선을 흡수하고 상기 잉크의 경화에 효과적인 50nm 밴드폭 내에서 방사선을 충분히 흡수하는 광개시제 시스템을 포함하는 잉크.
제 29항에 있어서, 상기 잉크는 실질적으로 물 및 휘발성 유기 용매가 없는 것임을 특징으로 하는 잉크.
제 29항 또는 제 30항에 있어서, 적어도 하나의 착색제를 포함함을 특징으로 하는 잉크.
제 29항 내지 제 31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광개시제 시스템은 감광제를 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 잉크.
제 29항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크는 잉크젯 잉크임을 특징으로 하는 잉크.
제 29항 내지 제 33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광개시제 시스템은 상기 잉크를 경화하기 위해 30nm, 바람직하게는 20nm 밴드폭 내의 방사선을 충분히 흡수함을 특징으로 하는 잉크.
제 29항 내지 제 34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광개시제 시스템은 1-하이드록시시클로헥실페닐 케톤, 2-벤질-2-디메틸아미노-(4-모폴리노페닐)부탄-1-온, 벤질디메틸케탈, 비스(2,6-디메틸벤조일-2,4,4-트리메틸페닐포스파인 옥사이드 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 라디칼 광개시제;

또는, 디아릴리오도늄 염, 트리아릴설포늄 염 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 양이온성 광개시제;

또는, 케토코우마린스, 티옥산톤 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 감광제와 함께 하나 이상의 광개시제를 포함함을 특징으로 하는 잉크.
경화시킬 액체를 향해, 적어도 90%가 50nm 이하 폭의 밴드 내 파장을 갖는방사선을 방출하기 위한 방사선원; 및

상기 방사선원 영역에 불활성 분위기를 제공하기 위한 수단을 포함하는 방사선-경화성 액체를 경화하는 장치.
제 36항에 있어서, 상기 방사선원은 LED를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 36항 또는 제 37항에 있어서, 상기 선원은 UV 방사선을 방출함을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 38항에 있어서, 상기 장치는 선원 어레이를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 39항 중 어느 한 항에 있어서, 연장 방사선원을 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 40항에 있어서, 상기 선원은 LED 어레이를 포함하고, 경화 방향에서 경화시킬 잉크와는 상대적으로 움직이도록 배열되는 것으로, 상기 LED는 상기 경화 방향과 실질적으로 일치하는 컬럼을 형성하지 않음을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 복수개의 LED 행을 포함하는 것으로, LED 행은 인접하는 LED 행으로부터 오프셋됨을 특징으로 하는 장치.
제 42항에 있어서, 상기 선원은 N행의 LED를 포함하고, 상기 각 행의 LED는 행 방향으로 w의 피치를 가지는 것으로, 각 행의 LED는 인접하는 행으로부터 Yw/N, 식중 Y, w 및 N은 정수,만큼 오프셋됨을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 감축 산소 가스원을 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 질소원을 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 프린트헤드를 포함하는 것으로, 상기 배열은 상기 불활성 분위기가 상기 프린트헤드 영역에 제공되지 않도록 배치됨을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 방사선원 영역에 덮개를 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선원의 전면에 가스 커튼을 제공하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 가스 배출구를 포함하는 것으로, 상기 배출구는 직접성임을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 선원 영역에서 정압의 가스를 공급하기 위한 선원과 인접하는 가스 배출구를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 공동을 포함하고, 상기 선원은 상기 공동에 장착되는 것으로, 상기 장치는 상기 공동을 정압력화하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 방사선원을 냉각시키기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 46항에 있어서, 상기 장치는 하나 이상의:

팬;

열싱크; 및

냉각핀을 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 46항에 있어서, 상기 액체는 잉크임을 특징으로 하는 장치.
경화시킬 액체를 향해, 적어도 95%가 50nm 이하의 밴드폭 내 파장을 갖는 선원으로부터 방출되는 방사선을 방출하기 위한 방사선원을 포함하는 방사선-경화성 액체를 경화하는 장치.
제 36항 내지 제 55항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체는 기설정된 파장의 방사선에 노출되는 경우에 반응하는 것임을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 56항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 기판 위로 잉크를 방출하기 위한 잉크젯 프린트헤드를 추가적으로 포함함을 특징으로 하는 장치.
제 36항 내지 제 57항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함한 프린터.
제 58항에 있어서, 상기 방사선원은 상기 프린터에 이동가능하게 장착됨을 특징으로 하는 프린터.
제 58항 또는 제 59항에 있어서, 상기 프린터는 잉크젯 프린터를 포함함을 특징으로 하는 프린터.
잉크젯 프린터에서 잉크를 경화하는 데 사용하기 위한 발광 다이오드의 어레이.
첨부 도면 1 내지 9 중 하나 이상을 참고하여 본 명세서에 실질적으로 기술된 방법.
첨부 도면 1 내지 9 중 하나 이상에 도시되고, 이를 참고하여 본 명세서에 실질적으로 기술된 장치.
본 명세서에 실질적으로 기술된 잉크.