KR20060080554A

KR20060080554A - 렌즈 몰드들을 인쇄하기 위한 점성 제어 및 착색제 순환

Info

Publication number: KR20060080554A
Application number: KR1020060001197A
Authority: KR
Inventors: 마이클 에프. 위드만; 폴 마크 파월; 아이단 플레밍; 조셉 라이언
Original assignee: 존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2006-01-05
Publication date: 2006-07-10
Also published as: CN1846961B; AU2005242225A1; JP2006231912A; CN101602284A; CA2531348A1; SG123722A1; SG143264A1; EP1681159A3; DE602006007048D1; EP1681159A2; CN1846961A; BRPI0506123A; EP1681159B1; HK1092111A1

Abstract

연판에 인접하며 통풍구, 내부 천정부, 이 내부 천정부 아래의 에어 갭을 포함하는 착색제 컵과; 착색제를 포함하는 저장조와; 이 저장조와 유체소통하는 공급 도관과; 상기 컵과 유체소통하는 복귀 도관을 포함하는 시스템이 공개된다. 또한 착색제가 상기 공개된 시스템에서 저장조로부터 착색제 컵으로 전송되는 방법이 공개된다. 이 공개된 시스템들, 착색제 컵들 및 방법들은 색조 콘택트 렌즈의 생산에 있어서 유용하다.

점성 제어, 착색제 컵, 렌즈 몰드, 공급 도관, 복귀 도관

Description

렌즈 몰드들을 인쇄하기 위한 점성 제어 및 착색제 순환{VISCOSITY CONTROL AND COLORANT CIRCULATION FOR PRINTING LENS MOLDS}

도 1은 본 발명의 착색제 순환 시스템의 일 실시예에 대한 개념도.

도 2는 도 1에 도시된 컵에 대한 상세도.

도 3은 본 발명의 착색제 컵의 일 실시예에 대한 개념도, 단면도 그리고 사시도.

도 4는 본 발명의 착색제 순환 시스템의 일 실시예에 대한 개념도.

본 발명은 색조 콘택트 렌즈를 생산하기 위한 시스템에서 착색제의 점성과 순환을 제어하기 위한 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 색조 콘택트 렌즈를 생산하기 위한 시스템에서 착색제의 점성과 순환을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

홍채의 천연 색을 변경하기 위한 색조 콘택트 렌즈의 사용은 공지되어 있다. 색조 렌즈를 생산하기 위해 사용되는 다수의 착색제들은 결합성 폴리머(binding polymer)와 색소(pigment)들로 구성된다. 본원의 참조로서 인용되는, 2003년 1월 2 일 발행된 미국특허공개공보 제 20030000028호로서 공개된, 미국특허출원 제 10/027,579호(이하 '579호 출원'이라 함)에 기술되고 청구된 색조 콘택트 렌즈의 제조방법에서, 착색제는 몰드 표면으로부터 렌즈 재질로 착색제를 전사(transfer)함으로써 미처리된 렌즈에 가해지고, 렌즈 재질은 다음 단계에서 처리된다. 상기 579호 출원은, 착색제 조성을 함유하고 광학 몰드의 몰드 표면에 대해서 압착되는 인쇄 패드(printing pad)를 사용하여 착색제 전사가 이루어지는 것을 공개한다. 전형적으로 용매를 포함하는 착색제 조성물은 건조되어 색조 콘택트 렌즈의 제조를 위한 색조 렌즈 몰드를 제공하게 된다.

밀폐 컵들을 이용하여 콘택트 렌즈 몰드를 패드 인쇄하는 과정에서, 소정의 착색제가 적용되는 시간 내내 착색제 점성 혹은 용매/고체 비율을 유지하는 것이 바람직하다. 전형적으로, 패드 인쇄 과정에서 사용되는 연판(cliche)의 비에칭부(unetched portion)에 남겨진 박막으로부터의 용매의 증발로 밀폐 컵에 함유된 착색제에서 용매 대 고체들의 비율이 감소된다. 착색제 내의 용매 대 고체들의 비율 감소는 착색제 점성을 증가시키고 궁극적으로는 열악한 인쇄 성능을 야기한다. 용매는 전형적으로, 연판으로부터 인쇄 패드로의 전사, 그후에는 인쇄 패드로부터 전방 만곡 렌즈 몰드로의 전사를 보조하도록 착색제 내에 존재한다. 착색제는 착색제의 점도를 증가시키기 위해 일부 용매의 증발을 허용하여서 인쇄 패드로의 이러한 전사가 가능하도록 디자인된다. 용매의 종류, 착색제의 종류, 온도, 습도, 공기의 유속, 패드 재질의 종류 그리고 인쇄 패턴의 종류는, 인쇄 성능을 최적화하기 위해 필요한 소정의 용매의 수준 또는 점성에 영향을 미치는 인자 중 일부가 된다; 부가적인 인자들은 인쇄 속도와 주기를 포함한다. 상기 컵에서의 착색제의 높이가 임계 수준 이하로 낮아질 때 연판 에칭들을 채우는 착색제의 능력이 회손되기 때문에, 결국 인쇄 과정을 정지하고 컵에 착색제를 보충하는 것이 필요하게 된다. 상기 컵들의 외부에서의 변경과 정확한 용매 비율을 가진 착색제를 수동으로 처리하는 것은 난해하고 귀찮은 일이며 또한 기술자에게 용매를 노출시키게 된다. 따라서, 저장조 내에서 원하는 착색제의 조성 또는 점성을 능동적으로 제어하면서 착색제를 저장조로부터 컵으로 순환시키고 다시 컵으로부터 저장조로 복귀시키는 착색제 관리 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은, 특히 착색제가 저장조로부터 컵으로 전달되고 이 컵으로부터 저장조로 복귀되는 연판에 인접하여 존재하는 착색제 컵을 포함하는 시스템들을 제공한다. 따라서, 본 발명의 일 태양에서, 연판에 인접해서 존재하는 착색제 컵과; 착색제를 포함하는 저장조와; 이 저장조와 유체소통하는 공급 도관(feed conduit)과; 상기 컵과 유체소통하는 복귀 도관을 포함하는 시스템이 제공되고, 상기 컵은 통풍구(vent), 내부 천정부 그리고 이 천정부 아래의 에어 갭(air gap)을 포함한다.

관련된 태양에서, 또한 본 발명은, 특히 연판에 인접해서 배치되는 컵과, 컵에서 착색제 위에 에어 갭을 제공하기 위한 컵 내부의 통풍구와, 착색제의 점성을 자동적으로 유지할 수 있는 착색제 저장조와, 컵 내에서 착색제의 높이를 실질적으로 일정하게 유지하면서 착색제 저장조와 컵 사이에서 착색제를 순환시키기 위한 관련 펌프와 도관들을 구비하는 착색제 점성 제어 및 순환 시스템들을 제공한다. 따라서, 또한 연판에 밀봉식으로 위치되며, 에어 갭을 제공하기 위한 통풍구를 포함하는 컵과; 착색제, 용매 유입 밸브, 착색제에 잠겨있는 점도계(viscometer), 용매 유입 밸브를 조정하고 점도계로부터 수신된 신호에 반응하는 제어기를 포함하는 착색제 저장조와; 착색제 저장조와 유체소통하는 공급 도관과; 공급 도관으로부터 컵으로 착색제를 전송하기 위한 공급 펌프와; 컵과 유체소통하는 복귀 도관과; 컵으로부터 착색제 저장조로 착색제를 전송하기 위한 복귀 펌프를 포함하는 착색제 점성 제어 및 순환 시스템이 제공된다.

또한 본 발명은 본 발명의 시스템들에 유용한 착색제 컵들을 제공한다. 따라서, 통풍구, 내부 천정부, 밀봉 에지(sealing edge), 이 밀봉 에지 위로 약 1 내지 약 2밀리미터에 배치되는 공급 오리피스(feed orifice), 상기 내부 천정부에서 아래로 약 3 내지 5밀리미터에 배치되는 복귀 오리피스를 구비한 착색제 컵들이 제공된다.

또한 본 발명은, 착색제들이 저장조로부터 컵으로 본 발명의 시스템 내에서 전송되는 방법들을 제공한다. 따라서, 연판에 인접해서 존재하는 착색제 컵과; 착색제를 포함하는 저장조와; 이 저장조와 유체소통하는 공급 도관과; 상기 컵과 유체소통하는 복귀 도관을 포함하는 시스템을 제공하는 단계와; 상기 저장조로부터 컵으로 착색제를 전송하는 단계를 포함하며, 상기 컵은 통풍구, 내부 천정부, 이 천정부 아래의 에어 갭을 포함하게 되는 방법이 제공된다.

관련된 태양에서, 또한 본 발명은, 착색제를 포함하고 이 착색제 위에 배치 되는 공기를 포함하며 연판에 인접해 있는 컵을 밀봉하는 단계와; 착색제 저장조에서 착색의 점성을 제어하는 단계와; 착색제 저장조로부터 컵으로 착색제를 전송하는 단계와; 컵의 내부에 존재하는 착색제와 공기를 저장조로 전송하는 단계를 포함하며 상기 공기는 컵 내부에 위치된 통풍구를 통해 컵으로 진입할 수 있게 되는, 패드 인쇄 시스템에서 착색제를 순환시키는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은, 착색제 컵으로부터 또는 이 컵으로의 착색제의 상이한 전송 속도를 포함하는 패드 인쇄 시스템에서 착색제를 순환하는 방법을 제공한다. 이러한 본 발명의 태양에서, 상이한 전송 속도는 연판 상으로의 착색제의 누설을 감소시키는데 도움을 준다. 따라서, 본 발명의 다른 태양에서, 착색제를 포함하고 연판에 인접하는 컵을 밀봉하는 단계와; 착색제 저장조에서 착색제의 점성을 제어하는 단계와; 착색제 저장조로부터 컵으로 착색제를 전송하는 단계와; 착색제가 착색제 저장조로부터 컵으로 펌핑되는 속도에 비해서 더 높은 펌프 속도로 컵 내부에 존재하는 착색제를 저장조로 전송하는 단계를 포함하는 방법들이 제공된다.

본 발명의 시스템들은 전형적으로 통풍구, 내부 천정부 그리고 이 천청부 아래의 에어 갭을 구비하며 연판에 인접해서 배치되는 착색제 컵을 포함한다. 또한 착색제를 포함하는 저장조가 신선하고, 양호하게는 점성-제어식의 액체 착색제 소스를 잉크 컵에 제공하기 위해 본 발명의 시스템에 제공되고, 이 잉크 컵은 연판과 접촉하게 된다. 상기 저장조와 유체소통하는 공급 도관이 신선한 착색제를 저장조로부터 잉크 컵에 전송하기 위해 제공된다. 또한 상기 컵과 유체소통하는 복귀 도관이 착색제를 잉크 컵으로부터 저장조로 순환시키기 위해 제공된다. 본원에서 사 용되는 바와 같이, "착색제 컵"과 "컵"이라는 용어는 패드 인쇄 기술분야에서 공지된 "잉크 컵"을 지칭하는 것으로 본원에서 사용된다. 본 발명에 사용되는 적합한 컵들은 밀폐된 잉크 컵들과 같이 기술분야의 숙련자(이하 당업자)에게 공지된 다수의 잉크 컵들 중에서 임의의 것에 의해서 제공될 수 있고, 이는 전형적으로 공개된 발명들을 제공하기 위한 변형예들을 포함한다. 본 발명의 컵들은 착색제를 보관하며, 이는 전형적으로 약체 상태로 존재하고, 컵에 의해서 연판의 표면에 인접해서 보관된다. 연판들은, 액체 착색제를 측정한 에치 패턴(etch pattern)으로 고정하는 에치들을 포함하는 표면으로서 패드 인쇄 기술분야에 공지되어 있다. 표면 에치들은 임의의 패턴을 가질 수 있지만, 전형적으로 이들은 색조 콘택트 렌즈가 자연스럽게 보이도록 홍채와 동일한 패턴을 갖게 될 것이다. 컵은 표면 에치들 내에 착색제를 착상시키기 위해 연판 표면에 대해서 밀봉식으로 고정되고 이 연판 표면을 가로질러 당겨지게 된다. 그후에 인쇄 패드는 연판과 접촉하여 착색제 패턴을 인쇄 패드로 전사하게 된다. 다음에 상기 패턴은 색조 콘택트 렌즈의 추가적인 처리를 위해 전방 만곡 렌즈 몰드에 전사된다.

본 발명에 사용되는 적합한 컵들은 전형적으로 통풍구, 내부 천정부 그리고 이 천정부 아래의 에어 갭을 포함한다. 통풍구는 상기 컵을 관통하는 소형 홀 또는 채널로서 제공된다. 통풍구는 컵 외부의 외기가 컵의 내부로 진입하도록 하여 에어 갭을 제공하도록 한다. 전형적으로, 외기는 공기가 되지만, 질소 등의 불활성 가스와 같은 임의의 다른 가스들이 사용될 수 있다. 공기의 밀도는 착색제의 밀도보다 작기 때문에, 에어 갭은 일반적으로 착색제 위에 그리고 컵의 내부 천정부 아래에 형성될 것이다. 착색제가 상기 컵으로부터 추출될 때 외기는 통풍구를 통해 상기 컵으로 진입할 수 있다. 따라서, 통풍구는 컵 내부의 압력이 외기의 압력과 거의 동일하도록 규정한다.

적합한 컵들은 전형적으로 각각 컵으로 또는 컵으로부터 착색제를 순환시키는 입구와 출구를 포함한다. 적합한 입구는 전형적으로 공급 도관, 그리고 연판 상에 배치되는 착색제 양자 모두와 유체소통하는 오리피스로서 컵 내부에 제공된다. 이 오리피스는 전형적으로 시스템의 작동 동안 연판 상에 배치되는 착색제에 잠긴 체로 유지된다. 공급 도관의 오리피스는 상기 연판 위로 약 1 내지 2밀리미터에 적절하게 배치된다. 오리피스가 연판 표면에 인접함으로 인해서 연판 표면에 직접 신선한 착색제를 공급하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 컵으로부터 착색제를 제거하기 위해 대향 방향으로 공급 펌프를 작동함으로써 유지보수 동안 그리고 중단 작동 동안 컵으로부터 대부분의 착색제를 용이하게 제거할 수 있게 된다. 컵 내부의 적합한 출구는 전형적으로 복귀 도관과 유체소통하는 그리고 부가적으로 연판 상에 배치된 착색제와 유체소통하는 오리피스에 의해 제공된다. 상기 컵은 전형적으로 에어 갭을 허용하도록 컵의 내부 천정부 아래에 배치되는 복귀 도관의 단부를 포함한다. 양호하게, 복귀 도관의 단부는 컵의 내부 천정부 아래에 약 3 내지 약 5밀리미터에 배치된다. 시스템의 작동 동안, 컵의 디자인과 입구와 출구 오리피스들의 위치로 인해서 컵은 거의 대기압력으로 중복 에어 갭(overlying air gap), 즉 헤드 스페이스(head space)로 착색제의 유한한 수준을 유지할 수 있게 된다. 이러한 디자인은 전형적으로 누설을 방지하는데 도움을 주는 상대적으로 낮은 압력으로 잉크 컵 내에서 착색제가 재순환할 수 있게 한다.

적합한 저장조들은 전형적으로 착색제 컵의 체적보다 많은 양의 착색제를 보관할 수 있는 용기를 포함한다. 또한 적합한 저장조들은 하나 이상의 교반기(stirrer)들과, 이와 관련된 교반 모터(stirring motor) 그리고 선택적으로 벨트들을 포함한다. 양호하게 상기 저장조들은 온도 제어부, 즉 가열과 냉각 코일들을 포함한다. 본 발명의 시스템들에 사용되는 적합한 저장조들은 전형적으로 착색제로의 용매의 부가를 제어함으로써 그 내부에 보관되는 착색제의 점성을 유지할 수 있다. 이러한 점에서, 적합한 저장조들은 용매 유입 밸브, 착색제에 잠긴 점도계 그리고 용매 유입 밸브를 조절하는 제어기를 포함한다. 개별 저장조 혹은 용매의 소스는 전형적으로 유입 밸브와 유체소통하도록 제공된다. 유입 밸브 개구는 전형적으로 점도계로부터 수신된 신호에 반응하는 제어기에 의해서 제어된다. 적합한 제어 유입 밸브들은 상업적으로 입수가능하다. 적합한 점도계들은 전형적으로 (메사추세츠 미들보로 소재의) 브룩필드 엔지니어링 러보러터리즈(Brookfield Engineering Laboratories)에 의해서 제공되는 것과 같은, 모터에 의해서 구동되는 스핀들(spindle)을 포함한다. 다른 적합한 점도계들은 (메사추세츠 메드포드 소재의) 캠브리지 어플라이드 시스템즈(Cambridge Applied Systems)에 의해서 생산되는 것과 같은 피스톤 구동 점도계를 포함할 수 있다. 점도계로부터 수신된 신호들이 점도계의 모터를 구동시키는 전류로부터 유도되는, 여러 적합한 점도계들이 상업적으로 입수가능하다. 본원에 사용되는 바와 같이, "점도계"라는 용어는 유체 점성의 변화에 민감한 신호를 제공할 수 있는 임의의 장치를 지칭한다. 따라서, 적합한 점도계 들은 점도 단위로 표현된 절대값의 결과를 필요로 하는 것은 아니고, 오히려 상대적인 점성값과 상호관련되는 상대적인 강도 신호 또는 토크값으로 충분하게 된다. 차례로 이들 신호는 전류 설정치(set-point)와 비교되고, 이 설정치는 스핀들의 등속을 달성하기 위한 소정의 착색제 점성과 상호관련되어 있다. 예정된 속도로 스핀들을 회전시키는데 필요한 전류가 설정치보다 큰 것으로 제어기가 판단할 경우, 제어기는 용매 유입구를 개방하도록 신호를 보내어 용매가 저장조 내의 착색제로 유입하도록 하여 점성을 설정치로 감소시키게 된다. 점성이 설정치 이하인 것으로 제어기가 판달할 경우, 제어기는 용매 유입 밸브를 차단하게 된다. 그후에 이러한 과정은 연판 상의 용매 손실로 인해서 점성이 증가될 때 그리고 용매 부가로 점성이 감소될 때 반복된다. 전형적으로, 착색제의 점성은 약 1000 내지 2300 센티부아즈(centipoise), +/- 약 200 센티푸아즈의 범위에 속하도록 정상상태에서 제어된다.

본 발명의 적합한 공급 도관들은 저장조와 컵 사이에서 착색제의 유체소통을 제공한다. 이러한 유체소통은 예를 들면 공급 도관의 일 단부를 저장조에 연결하고 대향 단부를 컵에 연결함으로써 제공된다. 공급 도관은, 예를 들면 저장조 벽면의 개구에서 혹은 저장조 내의 착색제에 잠긴 공급 튜브를 이용함으로써 착색제와 접촉하는 저장조의 거의 모든 부분에 연결될 수 있다. 양호하게, 공급 도관은 저장조의 하부에 연결된다. 적합한 공급 도관들은 착색제들을 전송할 수 있는 임의의 재질로 구성될 수 있다. 본 발명에 사용되는 착색제들은 유기 용매들을 함유하기 때문에, 공급 도관의 구성 재질들은, 유리, 금속, 플라스틱 그리고 고무와 같이 유기 용매와 양립할 수 있어야 한다. 전형적으로 본 발명에 사용되는 도관들은 플라스틱 배관, 상표명 Pharmed^TM과 같은 정량 펌프 배관(peristaltic pump tubing), 컵으로 연장되는 연장 튜브 장치를 위한 스테인레스 강으로 형성된다. 본 발명에 사용되는 공급 도관들은 전형적으로 착색제를 공급 도관으로부터 착색제 컵으로 공급하기 위한 최소한 하나의 공급 펌프를 포함한다. 어떠한 형식의 펌프라도 착색제를 공급 도관으로부터 컵으로 전송하기에 적합하고, 예를 들면 양변위 펌프(positive displacement pump)와 비용적형 펌프도 사용될 수 있다. 본 발명의 특정한 실시예에서, 공급 펌프는 비용적형 모드(non-positive displacement mode)에서 작동할 수 있는 것이 바람직하다. 적합한 펌프는 정량 펌프(peristaltic pump), 임펠러형 펌프(impeller-type pump), 기어 펌프, 역류 형상부(back-flow feature)를 구비한 펌프 또는 이들의 조합을 포함한다. 양호하게, 정량 펌프와, 상표명 Pharmed^TM(가소화 폴리프로필렌)과 같은 가요성 정량 펌프 배관이 공급 도관에 사용된다.

적합한 복귀 도관들이 컵과 유체소통되게 제공된다. 본 발명의 시스템은 전형적으로 컵으로부터 저장조로 착색제를 전송하기 위한 복귀 펌프를 포함하는 복귀 도관을 포함한다. 어떠한 형식의 펌프라도 컵으로부터 착색제를 전송하기에 적합하며, 예를 들어 양변위 펌프와 비용적형 펌프도 사용될 수 있다. 본 발명의 특정한 실시예에서, 복귀 펌프는 비용적형 모드에서 작동할 수 있는 것이 바람직하다. 적합한 펌프들은 정량 펌프, 임펠러형 펌프, 기어 펌프, 역류 형상부를 구비한 펌프 또는 이들의 조합을 포함한다. 양호하게, 정량 펌프와 상표명 Pharmed^TM(가소화 폴리프로필렌)과 같은 가요성 정량 펌프 배관이 복귀 도관에 사용된다.

본 발명의 시스템들은 전형적으로 복귀 도관에서의 전송 속도가 공급 도관에서의 전송 속도보다 더 크도록 설계된다. 일 실시예에서, 복귀 도관에서의 더 높은 공급 속도는 유사한 직경의 도관과 가변 속도 펌프를 사용함으로써 제공된다. 양호한 실시예에서, 유사한 속도 펌프들이 사용되고 복귀 도관에서의 더 높은 공급 속도는, 복귀 도관 중 다수가 공급 도관 중 다수의 단면적 보다 더 큰 단면적을 갖게 되는 공급 도관을 사용함으로써 제공된다. 보다 양호하게는, 유사한 속도 펌프들이 사용되고 복귀 도관 중 다수는 공급 도관의 다수보다 두 배 정도 더 큰 단면적을 갖게 된다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 연판에 인접하여 밀봉식으로 위치되는 착색제 컵을 구비한 착색제 점성 제어 및 순환 시스템이 제공된다. 본 실시예에서, 컵은 에어 갭을 제공하여 컵에 보관된 착색제가 실질적으로 대기압 상태로 유지되도록 하는 통풍구를 포함한다. 본 실시예에서, 착색제, 용매 유입 밸브, 착색제에 잠긴 점도계 그리고 용매 유입 밸브를 조정하기 위한 제어기를 포함하는 착색제 저장조가 제공된다. 여기서, 상기 제어기는, 점도계로부터 수신된 착색제의 점성이 설정치를 초과하였다는 것을 나타내는 신호에 반응하여 용매 유입 밸브의 개방을 조정한다. 또한 본 실시예의 시스템은, 착색제 저장조와 유체소통하는 공급 튜브와, 공급 튜브로부터 컵으로 착색제를 펌핑하게 위한 공급 펌프와, 상기 컵과 유체소통하는 복귀 튜브와, 컵으로부터 착색제 저장조로 착색제를 펌핑하기 위한 복귀 펌프를 포함한다. 본 시스템 그리고 관련 시스템의 작동은 본원의 하기에 제공되는 바와 같이 수행된다.

착색제가 저장조로부터 착색제 컵으로 전송되는 본 발명의 방법들은 전형적으로 전술한 시스템을 제공하는 단계와, 착색제를 저장조로부터 컵으로 전송하는 단계를 포함한다. 양호하게, 본 발명의 방법들은, 연판에 인접해서 존재하고 통풍구, 내부 천정부, 이 천정부 아래의 에어 갭을 구비한 착색제 컵과, 착색제를 포함하는 저장조와, 이 저장조와 유체소통하는 공급 도관과, 상기 컵과 유체소통하는 복귀 도관을 포함하는 시스템을 제공하는 단계와; 저장조로부터 컵으로 착색제를 전송하는 단계를 포함한다.

전형적으로, 착색제의 점성은, 점성이 설정치 이상으로 되는 동안 용매를 착색제에 부가하고 저장조 내의 착색제의 점성을 감시함으로써 제어된다. 점성은 유동 기술분야에서 공지된 여러 방식을 이용하여 감시된다. 예를 들면, 점성은 점도 단위로 표현된 실제 점도로서 감시되거나, 상대적인 척도를 기반으로 감시될 수도 있다. 양호하게, 점도는 착색제에 잠긴 스핀들을 회전시키는데 필요한 토크와 같은 상대적인 척도로 감시된다. 전술한 여러 적합한 점도계들은 상업적으로 입수가능하고 당업자에게 용이하게 공지되어 있다.

전술한 방법에서, 착색제는 양호하게 컵에서 저장조로 전송된다. 다른 양호한 실시예에서, 착색제와 컵 내부에 존재하는 공기는, 착색제가 착색제 저장조로부터 컵으로 전송되는 속도에 비해서 더 높은 속도로, 양호하게는 그 두 배의 속도로 전송된다. 에어 갭이 착색제 컵 내부에 제공되는 실시예에서, 복귀 도관 내에서 착색제는 더 높은 속도로 전송되고 공기는 교대로 컵으로부터 저장조로 전송된다. 이러한 점에서, 착색제의 높이가 복귀 도관의 오리피스 이하로 떨어질 경우에 컵 내 부의 오리피스의 높이로 인해서 공기는 통풍구를 통해 컵으로 진입하게 된다. 따라서, 공기는 컵 내부의 착색제의 수준이 복귀 도관의 오리피스에 이르게 될 때까지 복귀 도관으로 전송되고, 이 위치에서 착색제는 복귀 도관으로 인출된다. 착색제와 공기가 교대로 저장조로 전송되는 본 과정이 반복된다. 공기가 저장조로 전송되기 때문에, 복귀 도관은 저장조 내의 착색제에서 버블 형성을 최소화하는 저장조의 부위에 부착되는 것이 바람직하다. 적합한 복귀 도관의 부착 위치는 저장조에서 착색제 수준 위, 즉 저장조의 상부가 되어서, 복귀된 공기는 기체 상태의 저장조에서 유지되고 액체 상태의 저장조로 전송되지는 않는다.

시스템 전체에 걸쳐 물질 전송 속도가 정상상태 조건에 이르게 되는 실시예들에서, 컵 내부에 존재하는 착색제는 기본적으로 일정한 수준으로 유지된다. 기본적으로 일정한 착색제 수준은 전형적으로 연판 위의 복귀 도관의 단부, 또는 복귀 도관의 오리피스의 위치에 의해서 결정된다. 에어 갭이 컵의 내부 천정부 아래에 제공되는 실시예에서, 복귀 도관의 단부, 즉 오리피스는 컵 내부의 공급 도관의 단부보다 더 높기만 하다면 어떠한 높이라도 될 수 있다. 양호한 실시예에서, 복귀 도관의 단부는 내부 천정부 아래로 약 3 내지 5밀리미터에 배치된다. 컵 내부에서 착색제의 높이는 전형적으로 약 1 내지 약 5센티미터의 범위에 속하게 된다.

본 발명의 특정한 실시예들에서 작동 동안에, 시스템은 전형적으로 컵에 인접해서 위치되는 인쇄 패드를 포함한다. 이들 실시예에서, 연판의 매 스트로크마다 유입 도관으로부터의 신선한 착색제에 연판 에치들을 노출시키는 것이 바람직하다. 이러한 점에서, 착색제는 양호하게 컵의 제 2 부분으로부터 제 1 부분으로 전송되 고, 여기서 에 제 1 부분은 제 2 부분보다 인쇄 패드에 더 근접해서 위치된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 또한 착색제는 착색제 내의 입자들과 오염물의 형성을 최소화하는 방법을 사용하여 전송되는 것이 바람직하다. 이러한 점에서, 전술한 바와 같은 하나 이상의 정량 펌프를 사용하여 컵 또는 저장조, 또는 이들 모두에 착색제가 정량적으로 전송되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 연판에 인접한 착색제 컵을 제공하는 단계를 포함하는, 패드 인쇄 시스템에서 착색제를 순환하는 방법이 제공되고, 상기 컵은 착색제와, 이 착색제 위에 배치되는 공기를 포함하며, 상기 공기는 컵의 내부에 위치된 통풍구를 통해 컵으로 진입할 수 있다. 본 실시예는 착색제 저장조에서 착색제의 점성을 제어하는 단계와; 착색제 저장조로부터 컵으로 착색제를 펌핑하는 단계와; 컵의 내부에 존재하는 착색제와 공기를 저장조로 펌핑하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명은, 착색제 컵으로 또는 이 컵으로부터 상이한 전송 속도들을 포함하는 패드 인쇄 시스템에서 착색제를 순환하는 방법을 제공한다. 본 발명의 이러한 태양에서, 상이한 전송 속도는 상기 컵을 벗어나 그리고 연판 상으로 누설하는 착색제를 감소시키는 데 도움을 준다. 따라서, 본 발명의 다른 태양에서, 착색제를 포함하며 연판에 인접해 있는 컵을 밀봉하는 단계와; 착색제 저장소에서 착색제의 점성을 제어하는 단계와; 착색제 저장조로부터 컵으로 착색제를 전송하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 이들 실시예에서, 컵 내부에 존재하는 착색제는, 착색제 저장조로부터의 착색제가 컵으로 효과적으로 전송되는 속도에 비해서 더 빠른 효과적인 전송 속도를 이용하여 저장조로 전송된다. 본원에 공개된 방법들에 있 어서, 착색제 컵은 선택적으로 통풍구를 포함하고, 선택적으로 에어 갭을 포함한다, 본원에 사용되는 바와 같이, "효과적인 전송 속도"라는 용어는, 통풍구가 컵 내부에 존재하고 초과 착색제가 복귀 도관으로 진입할 수 있는 방해받지 않은 개방 시스템(unimpeded open system)에서 착색제가 전송되는 속도를 지칭한다. 통풍구, 에어 갭 또는 이들 모두를 구비하지 않는 실시예에서, 복귀 도관에서 착색제를 전송하는 것은 공급 도관에 의해서 컵에 제공되는 착색제의 느린 속도에 의해서 방해받게 된다. 이들 실시예에서, 컵 내부의 음의 압력이, 공급 도관에 비해서 더 높은 복귀 도관 내의 효과적인 전속 속도의 작용으로 형성된다. 따라서, 본원에 기술된 방법은 대기압에 비해서 소량 감소된 압력으로 작동할 수 있게 되고, 이는 전형적으로 컵이 착색제로 채워진 체로 유지되는 경우에 발생한다.

본 발명의 특정한 실시예에서, 착색제는 공급 펌프를 사용하여 착색제 저장조로부터 컵으로 전송된다. 유사하게, 컵 내부에 존재하는 착색제는 복귀 펌프를 사용하여 저장조로 전송된다. 거의 모든 임의 형식의 펌프가 컵 내부에 존재하는 착색제를 저장조로 전송하기 위해 사용될 수 있지만, 비용적형 모드에서 작용할 수 있는 펌프를 사용하는 것이 바람직하다. 비용적형 모드 펌프들의 적합한 예는, 예를 들면 정량 펌프, 임펠러형 펌프, 기어 펌프, 역류 형상부를 구비한 펌프 또는 이들의 조합을 포함한다. 양호하게는, 정량 펌프가 사용된다.

특정한 실시예에서, 또한 용매 손실로부터 야기되는 착색제 농축을 극복하기 위해 착색제의 점성을 제어하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예는 패드 인쇄 시스템에서 착색제를 순환하는 방법을 포함하고, 이 방법은 연판에 인접하고 착색제를 포함하는 컵을 밀봉하는 단계와; 착색제 저장조에서 착색제의 점성을 제어하는 단계와; 착색제 저장조로부터 컵으로 착색제를 펌핑하는 단계와; 착색제 저장조로부터의 착색제를 컵으로 펌핑하는 속도에 비해서 더 빠른 펌핑 속도로 컵 내부에 존재하는 착색제를 저장조로 펌핑하는 단계를 포함한다.

본 발명의 시스템들, 착색제 컵들 및 방법들에 대한 추가적 설명이 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 제공된다. 도 1을 참조하면, 착색제(14)가 교반기(17)에 의해서 연속적으로 교반되는 저장조(18)에 착색제(14)가 부가된다. 상기 교반기는 벨트를 통해 모터(16)로 구동된다. 모터(12)는 착색제(14)에 잠긴 스핀들(13)을 등속도로 구동한다. 모터(12)의 등속도를 유지하는데 필요한 전류는 제어기(15)에 의해서 감시된다. 모터(12)에 요구되는 전류는, 그것이 점성의 직접적인 수치가 되는 것은 아니지만, 직접적으로 착색제(14)의 점성에 관련된다. 제어기(15)는, 소정의 전류 설정치(또는 상대적인 설정치)에 대해서 실제 전류값(또는 상대적인 값)이 설정치를 초과할 경우에 용매 유입 밸브(11)가 개방되도록 설정될 수 있다. 따라서, 착색제(14)의 점성이 증가되고 모터(12) 전류 수치가 증가하는 경우에, 용매 저장조(10)로부터의 용매(29)가 착색제(14)에 부가된다. 충분한 용매가 부가된 후에 모터(12)로부터의 전류 수준은 설정치 이하로 감소되고 용매 유입 밸브(11)는 닫히게 된다. "잉크 펌프"로서 공지된, (미국 일리노이즈 캐롤 스트림 소재의) 아이티더블유 트랜스 테크 아메리카 인코포레이티드(ITW Trans Tech America Inc.)사로부터 상업적으로 입수가능한 장치들이 본 발명의 시스템들에 병합될 수 있다. 이러한 장치들은 전형적으로, 예를 들면 입자상 오염물들의 생성을 최소화하기 위해 이 장치들의 저장조 내에 존재하는 기어 펌프의 사용을 삭제함으로써 본 발명에 적합하도록 수정된다. 부가적인 수정들은, 입자들의 생성을 최소화하는 재질로 구성되는 착색제와 접촉하는 저장조(18)의 평면, 즉 평판 스테인레스 강을 제공하는 것을 포함한다.

도 1에서, 착색제(14)는 공급 배관(4)을 통해 착색제 공급 펌프(1)에 의해 저장조(18)의 바닥으로부터 인출된다. 펌프는 고정 형상의 고정 레버(hold-down lever)와 등속 모터를 구비한 정량 펌프가 된다. 또한 도 2를 참조하면, 착색제는 연장 공급 튜브(27), 또는 전술한 바와 같이 공급 도관의 오리피스를 통해 잉크 컵(8)으로 공급된다. 튜브의 출구는 연판(19)의 표면으로부터 약 1 내지 2밀리미터가 된다. 착색제(25)는 연장 복귀 튜브(28)의 입구, 또는 전술한 바와 같이 복귀 도관의 오리피스에 도달할 때까지 잉크 컵(8)을 채우게 된다. 연장 복귀 튜브의 단부는 잉크 컵(8)의 천정으로부터 약 3 내지 5밀리미터가 된다. 착색제는 세라믹 닥터 링(doctor ring; 23)(즉 밀봉 에지)에 의한 연판(19)과의 긴밀한 밀봉에 의해서 인크 컵(8)에 보관된다. 잉크 컵(8), 닥터 링(23) 그리고 연판은 상업적으로 입수가능하다. 착색제(25)가 연장 복귀 튜브에 도달할 때 착색제는 착색제 복귀 펌프(2)에 의해서 복귀 배관(3)을 통해 인출된다. 양 펌프(1, 2)는 동일하지만, 착색제 복귀 배관(3)은 착색제 공급 배관(4)의 직경의 최소한 두 배가 된다. 직경 차이와 동일한 펌프의 사용으로, 복귀 측의 유속이 공급 속도를 능가하도록 보장한다. 그러므로, 착색제(25)가 연장 복귀 도관(28)에 도달할 때, 착색제는 더 이상의 유체 연결이 존재하지 않을 때까지 인출된다. 유체연결이 더 이상 존재하지 않을 때, 공기가 통 풍구(31)를 통해 복귀 도관(3)으로 유입된다. 정상상태에서 작동할 경우에 복귀 도관은 착색제 인출(colorant draw)로부터 공기 인출(air draw)로 전환한다. 이로 인해 에치 충전 과정 동안 양호하게 되는 컵 내부에서의 일정한 착색제 수준이 이루어진다.

작동에 대한 특정한 이론에 의해서 한정되길 바라는 것은 아니지만, 새로 조정된 (용매/점성) 착색제는 양호하게 연판의 매 스크로크마다 연판 에치들 상에 착상된다. 이러한 점에서, 연판 홀더(9)의 동작에 대해서 컵의 전방에 연장 튜브(27)를 통해 신선한 착색제를 공급하고, 연장 튜브(28)를 통해 상대적인 후면 위치에서 착색제를 복귀시키는 것이 바람직하다. 다시 도 1을 참조하면, 연판 홀더(19)가 우측으로 이동된 후에 즉시 착색제는 인쇄 패드(7)에 의해서 픽업된다. 또한 입구와 출구의 상대적인 위치는 컵 내부의 착색제가 정체되지 않도록 조장한다. 수리 혹은 색의 변경을 위해서 잉크 컵을 제거하고자 할 경우에, 공급 펌프(1)를 역전시킴으로써(혹은 정량 롤러를 통해 배관의 방향을 역전시킴으로써) 컵을 용이하게 비울 수 있다. 잉크 컵을 비우기 위해 공급 펌프(1)를 역전시킨 후에, 착색제의 잔류 수준은 약 2 내지 3밀리미터가 되고, 이는 착색제가 완전히 채워진 경우보다 훨씬 더 용이하게 정리할 수 있게 한다.

본 발명의 시스템들과 방법들의 양호한 실시예가 하기에 기술된다. 도 3은 본 발명의 착색제 컵의 일 실시예에 대한 개념도, 단면도 그리고 사시도를 제공한다. 개념도는 통풍구, 공급(즉 "유동") 도관 오리피스 그리고 복귀 도관 오리피스를 위한 컵 내부의 관통 홀의 배치를 도시한다. 단면도는 컵의 내부 천정부와 연판 에 대한 공급(즉, "유동")과 복귀 도관 오리피스의 배치를 도시한다. 사시도는 컵의 내부 천정부에 대한 통풍구, 공급(즉, "유동")과 복귀 도관 오리피스들의 배치를 도시한다.

도 4는 본 발명의 착색제 순환 시스템의 양호한 실시예에 대한 개념도이다. 이 도면은 잉크(즉, 착색제)를 보관하며 공급(즉, "유동")과 복귀 도관에 유체소통하는 저장조를 도시한다. 공급 도관은 가요성 배관(Pharmed^TM)으로의 연결부에 의해 연결되는 PTFE 배관을 포함하며, 이 가요성 배관은 정량 펌프의 한 헤드에 장착된다. 가요성 배관은 부가적인 연결부에 의해서 부가적인 PTFE 배관에 연결되고, 이 PTFE 배관은 공급 도관과 유체소통하는 오리피스를 형성하는 컵 내에 설치된 연장부에 연결부로 연결된다. 유사한 배관, 커넥터 그리고 펌프 헤드는 복귀 도관을 제공한다. 모든 정량 펌프 헤드들은 공통의 정량 펌프에 연결된다. 본 실시예에 대한 추가적인 세부사항은 다음과 같다.

공급 및 복귀 펌프의 종류 : 마스터플렉스(Masterflex) 정량 펌프, 30 RPM

배관 직경:

유동 및 복귀 하드 배관 : 1/4" 내경 PTFE 배관

유동 정량 배관 : 마스터플렉스 팜드 E-064485-17 정량 배관

복귀 정량 배관 : 마스터플렉스 팜드 E-064485-18 정량 배관

잉크 컵의 치수 : 165mm 직경

펌프 속도 : 30Hz로 유동 및 복귀 펌프 회전

착색제 점성 범위 : 착색제에 따라 ca.1000 내지 2300 센티푸아즈

점도계 및 제어기 : 공급원 : 트랜스테크, 모델 : Ink 펌프(3.0L 보울)

착색제 저장조 체적 약 3000ml

용매 저장조 체적 약 300ml

본 발명에 따른 시스템 및 방법에 의해서, 저장조 내에서 원하는 착색제의 조성 또는 점성을 능동적으로 제어하면서 착색제를 저장조로부터 컵으로 순환시키고 다시 컵으로부터 저장조로 복귀시키는 착색제 관리 시스템이 제공된다.

Claims

연판에 인접해 있고, 통풍구와, 내부 천정부, 이 천정부 아래의 에어 갭을 포함하는 착색제 컵과;

착색제를 포함하는 저장조와;

상기 저장조와 유체소통하는 공급 도관과;

상기 컵과 유체소통하는 복귀 도관을 포함하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 저장조는 용매 유입 밸브, 상기 착색제에 잠긴 점도계, 상기 용매 유입 밸브를 조정하기 위한 제어기를 포함하고, 이 제어기는 상기 점도계로부터 수신된 신호에 반응하게 되는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 공급 도관은 상기 공급 도관으로부터 상기 컵으로 착색제를 전송하기 위한 공급 펌프를 포함하는 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 공급 펌프는 비용적형 모드로 작동할 수 있는 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 공급 펌프는 정량 펌프, 임펠러형 펌프, 기어 펌프, 역류 형상부를 포함하는 펌프 또는 이들의 조합을 포함하게 되는 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 공급 펌프는 정량 펌프가 되는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 복귀 도관은 상기 컵으로부터 상기 저장조로 착색제를 전송하기 위한 복귀 펌프를 포함하는 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 복귀 펌프는 비용적형 모드로 작동할 수 있게 되는 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 복귀 펌프는 정량 펌프, 임펠러형 펌프, 기어 펌프, 역류 형상부를 구비한 펌프, 또는 이들의 조합을 포함하는 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 복귀 펌프는 정량 펌프가 되는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 공급 도관은 제 1 펌프 헤드를 포함하고, 상기 복귀 도관은 제 2 펌프 헤드를 포함하며, 상기 제 1과 제 2 펌프 헤드들은 공통의 펌프에 의해서 실행되는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 컵은 상기 공급 도관 및, 상기 연판 상의 착색제와 유체소통하는 오리피스를 포함하는 시스템.
제 12 항에 있어서,

상기 오리피스는 상기 연판 위로 약 1 내지 2밀리미터에 배치되는 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 컵은 상기 복귀 도관과 유체소통하며, 선택적으로 상기 연판 상에 배치된 착색제와 유체소통하는 오리피스를 포함하는 시스템.
제 14 항에 있어서,

상기 컵은 상기 내부 천정부 아래로 약 3 내지 5밀리미터에 배치된 상기 복귀 도관의 단부를 포함하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

복귀 도관의 대부분이 공급 도관의 대부분보다 더 큰 단면적을 갖게 되는 시스템.
제 16 항에 있어서, 복귀 도관의 대부분은 공급 도관보다 두 배정도 더 큰 단면적을 갖게 되는 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 점도계는 모터에 의해 구동되는 스핀들을 포함하고, 상기 신호는 상기 모터를 구동하는 전류로부터 유도되는 시스템.
통풍구와, 내부 천정부와, 밀봉 에지와, 상기 밀봉 에지 위로 약 1 내지 2밀리미터에 배치된 공급 오리피스와, 상기 내부 천정부에서 아래로 약 3 내지 5밀리미터에 배치된 복귀 오리피스를 포함하는 착색제 컵.
연판에 인접하며, 통풍구와, 내부 천정부, 이 내부 천정부 아래의 에어 갭을 포함하는 착색제 컵과;

착색제를 포함하는 저장조와;

상기 저장조와 유체소통하는 공급 도관과;

상기 컵과 유체소통하는 복귀 도관을 포함하는 시스템을 제공하는 단계와;

착색제를 상기 저장조로부터 상기 컵으로 전송하는 단계를 포함하는 방법.
제 20 항에 있어서,

착색제를 상기 컵으로부터 상기 저장조로 전송하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 착색제의 점성은, 상기 착색제의 점성을 감시하고 이 점성이 점성 설정치를 초과하는 동안 상기 착색제에 용매를 부가함으로써 제어되는 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 점성은 상기 착색제에 잠긴 스핀들을 회전시키는데 필요한 토크로서 측정되는 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 컵에 존재하는 착색제와 공기는, 착색제가 상기 착색제 저장조로부터 컵으로 전송되는 것보다 더 높은 속도로 상기 저장조로 전송되는 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 컵에 존재하는 착색제와 공기는, 착색제가 상기 착색제 저장조로부터 상기 컵으로 전송되는 것보다 최소한 두 배의 속도로 상기 저장조로 전송되는 방법.
제 20 항에 있어서,

착색제와 공기는 교대로 상기 컵으로부터 상기 저장조로 전송되는 방법.
제 20 항에 있어서,

공기는 상기 통풍구를 통해 상기 컵으로 진입하는 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 컵에 존재하는 착색제는 실질적으로 일정한 수준으로 유지되는 방법.
제 28 항에 있어서,

상기 실질적으로 일정한 수준은 상기 연판 위로 상기 복귀 도관의 단부의 위치에 의해서 결정되는 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 복귀 도관의 상기 단부는 상기 내부 천정부에서 아래로 약 3 내지 5밀리미터에 배치되는 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 시스템은 상기 컵에 인접해서 위치되는 인쇄 패드를 포함하고, 착색제는 상기 컵의 제 1 부분으로 들어가 상기 컵의 제 2 부분으로 나오도록 전송되고, 상기 제 1 부분은 상기 제 2 부분보다 상기 인쇄 패드에 더 근접해서 위치되는 방법.
제 20 항에 있어서, 상기 착색제는 상기 컵 또는 상기 저장조, 또는 이들 모두에 정량적으로 전송되는 방법.
착색제를 포함하며 연판에 인접해 있는 착색제 컵을 제공하는 단계와;

착색제 저장조 내의 상기 착색제의 점성을 제어하는 단계와;

상기 착색제 저장조로부터 상기 컵으로 착색제를 전송하는 단계와;

상기 착색제 저장조로부터의 착색제를 상기 컵으로 전송하는 것에 비해서 더 빠른 속도로 상기 컵에 존재하는 착색제를 상기 저장조로 전송하는 단계를 포함하는 방법.
제 33 항에 있어서,

상기 컵은 착색제로 채워진 상태를 유지하는 방법.
제 33 항에 있어서,

상기 착색제 저장조로부터 상기 컵으로 착색제를 전송하는 단계는 공급 펌프를 사용하고, 상기 컵에 존재하는 착색제를 상기 저장조로 전송하는 단계는 복귀 펌프를 사용하는 방법.
제 33 항에 있어서,

상기 컵에 존재하는 착색제를 상기 저장조로 전송하는 단계는 비용적형 모드에서 작동할 수 있는 펌프를 사용하는 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 비용적형 모드에서 작동가능한 펌프는, 정량 펌프, 임펠러형 펌프, 기어 펌프, 역류 형상부를 구비한 펌프, 또는 이들의 조합을 포함하는 방법.