KR20090086278A - 잉크젯 프린터 및 잉크젯 인쇄방법 - Google Patents

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하틀리 데이비드 셀맨
샤운 로렌스 헐리
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썬 케미칼 코포레이션
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Abstract

양이온성 잉크젯 잉크 인쇄용 잉크젯 프린터가 제공된다. 프린터는 기재상에 잉크를 인쇄하기 위한 프린트 헤드, 기재상의 잉크를 가열하기 위한 가열수단 및 가열된 잉크를 경화하기 위한 복사 소스로 구성된다.

Description

잉크젯 프린터 및 잉크젯 인쇄방법 {INK JET PRINTER AND A PROCESS OF INK JET PRINTING}
본 발명은 UV 경화잉크 인쇄용 잉크젯 프린터 및 잉크젯 인쇄방법에 관한 것이다.
잉크젯 인쇄는 경질 및 유연 기재에 그래픽 디스플레이 및 기타 인쇄물을 인쇄하기 위한 방법으로 널리 사용되고 있다. 사무실 또는 가정용 작은 데스크 탑 잉크젯 프린터는 통상 수성잉크를 이용한다. 이러한 잉크는 상대적으로 저렴하고 친환경적이나 잉크 건조에 오랜 시간이 걸리고 플라스틱 필름과 같은 비-흡수성 기재에서 인쇄 품질이 좋지 않은 등의 여러 단점들이 있다. 거리 인쇄 및 복사가게의 광폭 프린터와 같은 소규모 상업용 잉크젯 프린터는 수성잉크보다 신속하게 건조되고 소수성 기재에 더욱 적합한 용제잉크를 사용하지만 이들은 환경친화적이지 않고 인쇄과정에서 불쾌한 냄새가 나는 등의 문제가 있다. 규모상 가장 정점에서, CD 프린터와 같은 대규모 그래픽 디스플레이 및 산업용 장식 장비용 대규모 상업용 잉크젯 프린터는 통상 방사성 경과잉크, 특히 자외선(UV) 경화잉크를 이용한다.
UV경화잉크는 고선량 UV를 조사하면 신속하게 경화되어 다양한 기재(substrate)에 고품질의 내구성 이미지를 제공할 수 있다. 또한, UV 경화잉크는 통상 휘발성 유기성분들이 없으며 따라서 용제잉크보다 환경친화적이다. 거의 예외 없이, 상업적으로 사용되는 UV경화잉크젯 잉크는 자유 라디칼 기작에 의해 경화되는 성분들을 기반으로 하고 있다. 이러한 성분들의 범위가 넓기 때문에 프린터 특정 요구조건에 따라 잉크를 재단할 수 있는 유연성이 부여된다.
이러한 많은 이점에도 불구하고, UV경화잉크젯은 대규모 인쇄공정외에 널리 사용되지 못하고 있다. 이러한 이유 중 하나는 잉크 경화를 위한 UV 복사 발생에 통상 이용되는 수은램프는 가열 및 냉각에 시간이 걸리고 파괴되면 강한 독성의 수은이 방출되는 등 사용하기 불편하기 때문이다. 또한, UV경화프린터는 가정용 또는 거리 인쇄가게용으로는 지금까지 너무 크고 복합한 경향이 있었다.
따라서 개선된 UV경화잉크젯 프린터의 필요성이 존재한다.
본 발명은 양이온성 잉크젯 잉크용 잉크젯 프린터를 제공하며, 기재상에 잉크를 인쇄하기 위한 프린트 헤드, 기재상 잉크를 가열하기 위한 가열수단 및 가열된 잉크 경화를 위한 복사 소스를 포함한다.
본 발명은 또한 잉크젯 인쇄방법을 포함하며,
i) 기재상에 양이온성 잉크젯 잉크를 잉크젯 인쇄하는 단계;
ii) 기재상에 잉크를 가열하는 단계; 및
iii) 잉크를 경화하기 위하여 UV 복사(ultra violet radiation)를 이용하는 단계로 구성된다.
양이온성 잉크젯 잉크는 자유 라디칼 잉크젯 잉크보다 경화에 있어서 느리므로 인쇄된 후 부분적으로-경화된 이미지에 손상을 주지 않기 위하여 어느 정도 주의 깊게 취급되어야 하기 때문에 지금까지 상업적으로 널리 사용되지 못하였다. 양이온성 잉크의 경화속도를 개선시키기 위한 시도, 예를들면 디옥세탄과 같은 더 높은 수준의 반응성 단량체를 포함하는 것은 얻어진 경화잉크필름이 취성 경향이 있어 내구성이 결여되기 때문에 상업적으로 성공하지 못하였다. 또한 높은 수준의 광개시제를 사용하는 것 역시 경화속도를 상당히 증가시키지 못하였다.
자유 라디칼 잉크젯 잉크의 경화는 주위 산소가 존재하면 방해되므로 따라서 공지 UV 잉크젯 장비는 고선량의 UV를 제공하고 및/또는 경화단계 전 및 동안 인쇄된 기재로부터 주위산소를 배제시키는 수단이 포함된다. 또한, 자유라디칼 잉크 경화는 상승온도에서 증가되지 않거나 매우 작게 증가될 뿐이다. 본 발명자들은 상승온도에서 경화될 수 있도록 경화 이전에 잉크를 가열하는 수단을 가지는 양이온성 UV경화잉크 (산소 방해를 방지 않음)를 이용하는 프린터는 잉크 경화속도를 증가시킬 수 있어 인쇄 후 바로 인쇄물이 취급되어 쌓을 수 있다는 것을 알았다. 또한, 양이온성 잉크를 사용하면 자유 라디칼 잉크와 비교하여 다른 이점들이 있으며, 예를들면 악취가 덜하고 피부자극이 덜하며 경화에서 수축 정도가 덜하므로 기재에 접착이 개선된다.
본원에서 사용되는 "양이온성 잉크" 및 "양이온성 잉크젯 잉크"는 사용시 양이온성 기작에 의해 경화되는 잉크를 언급한다. 이러한 잉크들은 통상 양이온성 경화 및 자유라디칼 경화화합물을 포함하는 하이브리드 잉크로 알려져 있으며, 양 기작들의 조합에 의해 경화된다. 그러나, 바람직하게는, 잉크는 양이온성 기작만으로 경화된다.
본원에서 사용되는 "자유 라디칼 잉크" 및 "자유 라디칼 잉크젯 잉크"는 자유라디칼 기작에 의해 경화되며 양이온성 경화성분을 가지지 않는 잉크를 언급한다.
본 발명의 방법에 있어서, 잉크는 경화 전 및/또는 동안 가열되며, 즉 잉크는 습식 상태이며 잉크는 상승온도에서 경화되어 UV 복사에 노출될 때 생기는 경화활성의 초기 집중은 잉크의 상승 온도 결과인 속도 개선에서 유래한다. 따라서 본 발명의 프린터 및 인쇄방법은 종래 UV 복사 노출 이후 (즉, 경화 후) 가열에 의해 양이온성 잉크젯 잉크 경화를 개선하고자 하였던 시도와는 차별된다.
가열수단은 기재상의 잉크를 가열하기 위한 임의 적합한 기구일 수 있다. 가열수단은 잉크가 경화 UV 방사선에 노출되기 전 및/또는 동안 기재상의 잉크를 가열하기 위하여 배치된다. 예를들면, 가열수단은 IR 램프와 같은 적외선 (IR) 소스일 수 있고 습식 잉크상에 IR 복사를 조사하도록 배치된다. 선택적으로, 가열수단은 IR LED 또는 IR LED 어레이이다. 하나의 예에서, 가열수단은 근적외선 (NIR) 또는 무선주파수 (RF) 소스이다. 근적외선 (NIR) 소스는 NIR 램프 또는 LED 어레이일 수 있다. 바람직하게는, NIR 소스는 750㎛ 내지 1400㎛ 방출피크파장을 가진다. RF 복사 소스는 수성코팅, 접착제 및 에멀젼을 건조시키는데 사용되는 타입의 RF 유전체 히터일 수 있다. 본 발명에서 NIR 및 RF 가열이 특히 적합하며, 이는 기재가 다이폴이 존재하는 경우, 예를들면 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌의 경우 기재에 의해서는 흡수되지 않지만 잉크에 의해서는 잘 흡수되기 때문이다. 따라서, 잉크는 가열되지만 기재는 덜 가열되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 얇은 게이지 고분자필름과 같은 감열성 기재가 인쇄될 수 있으며 기재에 대한 열적 영향은 최소화된다. 따라서, 일 예에서, 기재는 얇은 게이지 (즉, 100㎛ 이하의 두께를 가지는) 고분자필름이며 잉크는 NIR 복사 또는 RF 복사로, 바람직하게는 NIR 복사로 가열된다.
가열수단은 가열평판일 수 있다. 전형적으로 평판은 잉크 경화 전 및/또는 동안 기재 하부에 접촉될 수 있다. 바람직하게는, 가열평판은 프린트 헤드 아래에 고정되고 프린트 헤드 및 경화수단 사이 영역으로 연장되어 기재가 평판 위를 통과할 때 온열되고 따라서 기재상에 운반되는 잉크는 가열된다. 가열평판은 용제잉크용 종래 잉크젯 프린터에서 사용되는 타입일 수 있다. 이러한 프린터에서, 가열평판은 잉크건조를 촉진하기 위하여 사용된다. 가열평판은 전형적으로 전기 가열요소를 포함한다. 가열평판은 바람직하게는 30℃ 내지 100℃ 범위, 또는 더 바람직하게는 30℃ 내지 50℃ 범위 온도로 가열된다. 가열수단이 잉크온도를 적어도 2℃, 바람직하게는 적어도 5℃ 상승시키는 프린터가 바람직하다.
본 발명자들은, 잉크온도를 상대적으로 약간 상승시키면 본 발명의 프린터에서의 양이온성 잉크젯 잉크 경화속도가 놀랍게 상승될 수 있다는 것을 알았다. 몇몇 경우에 단지 5℃ 상승시키면 효과적이고 잉크 경화속도는 두 배 이상이다. 바람직하게는, 가열단계는 잉크가 경화되기 직전 적어도 30℃, 바람직하게는 적어도 35℃, 더욱 바람직하게는 적어도 40℃에 도달되도록 가열하는 것이다. 잉크 또는 기재가 분해되는 온도로 잉크를 가열하는 것은 피해야 한다. 바람직하게는, 잉크는 100℃ 이하로 가열되며, 바람직하게는 80℃, 및 선택적으로는 60℃ 이하로 가열된다. 바람직한 예에서, 잉크는 경화 직전 30℃ 내지 50℃ 범위로 가열된다.
경화수단은 잉크를 경화시키는 적합한 파장의 에너지를 방출하는 임의 적합한 복사 소스일 수 있다. 200㎛ 내지 450㎛ 파장의 복사를 방출하는 UV 램프는 UV 경화잉크에 적합하다. 전통적으로, UV 잉크젯 인쇄 복사 소스는 수은증기램프이다. 그러나, 수은증기램프와 관련한 여러 단점들이 있다. 이들은 원하는 파장의 복사 비율이 낮아서 불충분하다. 또한, 전통적인 수은램프는 감온성, 즉 가열될 때에만 필요한 파장의 광을 방출한다. 따라서, 사용 전에 예열되어야 하므로 램프 응답시간이 통상 느리고, 에너지 소비적인 대기모드에서 온열을 유지하여야 한다. 광도는 가변되며 경화잉크 특성에 변동을 일으킨다. 또한 가장 중요하게는 전통적인 UV램프는 전형적으로 크고 무거워서 잉크젯 프린트 헤드, 특히 이동 캐리지에 장착된 프린트 헤드들에 장착되기 어렵다. 그럼에도 불구하고, 수은증기램프는 본 발명의 프린터에서 복사 소스로 사용될 수 있다. (수은램프는 상당한 양의 IR 복사를 방출하여 그 자체로 가열효과가 있다. 그러나, 수은램프가 프린터에 존재하는 본 발명의 목적은 가열수단으로 고려되는 것이 아니며, 프린터는 기재상의잉크를 가열하기 위한 별개의 가열수단을 포함한다). 그러나, 바람직하게는, 복사 소스는 UV LED 또는 UV LEDS 어레이이다. UV LED 광 소스는 응답시간이 신속하고 따라서 예열이 필요하지 않으며 수은램프에 비하여 상대적으로 작고 가볍다. 따라서, 이들은 이동 캐리지에 장착된 프린트 헤드상에 일체화 되기에 용이하다.
UV LED의 또 다른 장점은 디지털화 어드레스가 가능하여 잉크가 인쇄된 기재의 선택영역을 경화할 필요가 있을 때 개별적으로 켜질 수 있고 잉크가 없는 영역에 조사되도록 켜질 필요가 없어, 에너지 절감이 가능하다. 이러한 디지털 경화방식은 예를들면 US 2006/0119686에 기재된다.
경화수단은 상이한 UV 방출피크파장들을 가지는 UV LED들 조합의 LED 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 조합 어레이는, 예를들면 US 2006/0050122A, US 2006/0204670 및 US 2004/016435에 기술된다. 이러한 조합 어레이는 얇은 그리고 두꺼운 잉크 층들에 양호한 경화를 제공하며 또한 다른 색상의 잉크 색소에 의한 UV 광 흡수 가변성을 완화시킨다.
US 2006/0204670A 및 US 2004/0164325A는 또한 자유 라디칼 잉크에서 문제점인 그리고 양이온성 잉크에는 그렇지 않은 산소의 경화방해를 줄이기 위하여 잉크에서 산소를 배제하는 여러 수단을 개시하고, 상기 문헌들에서 개시된 이러한 조합 UV 어레이는 또한 단파장의 UV 복사를 제공하여 산소 방해 효과를 완화시키는데 조력하여, 이에 따라 산소 방해가 가장 심각한 잉크 표면영역 경화에 조력된다. 물론, 본 발명의 프린터 및 방법에 사용되는 양이온성 잉크는 자유라디칼 잉크와 동일한 방식의 산소 방해가 없기 때문에 이러한 목적으로 단파장 UV 소스를 포함할 필요는 없지만, 조합 파장 UV LED 어레이 사용은 상기된 다른 이유에서 바람직하다.
수은램프 및 UV LED는 감온성 기재를 손상시킬 수 있는 많은 열을 발생하는 문제점이 있다. 또한, LED 온도가 올라갈수록 LED 광도가 떨어진다. 이러한 이유로, LED UV 소스는 전형적으로 방열체 및 팬과 같은 냉각수단과 함께 제공되어 수용될 수 있는 온도로 LED를 유지시킨다.
프린터는 스캐닝 프린터일 수 있다. 스캐닝 프린터는, 기재가 길이방향으로 프린트 헤드 하부로 이동되면 측면에서 측면까지 기재를 스캔 하는 것이며, 이러한 방식으로 프린트 헤드는 기재의 전체 면적을 포괄한다. 바람직한 예에서, 프린터는 하나 이상의 UV LED 어레이가 프린트 헤드 일측에 배치된 스캐닝 프린터이다. LED 어레이는 프린트 헤드와 함께 기재를 스캔하며 따라서 바람직하게는 기재의 전체 인쇄면적을 포괄할 수 있다. 이러한 예에서, 프린트 헤드는 잉크를 가열하기 위하여 일측에 배치된 하나 이상의 IR 복사 소스를 동반한다. 본 발명은 특히 스캐닝 프린터에 적합한 이유는 이러한 프린터들은 본 발명에 의한 소형화 및 비용 이점이 가치가 있는 시장 영역에서 용도가 있기 때문이다.
또한 본 발명은 단일패스 잉크젯 프린터를 포함한 다른 타입의 잉크젯 프린터에 응용될 수 있다. 단일패스 잉크젯 프린터는, 프린트 헤드가 인쇄영역의 폭을 걸쳐서 연장되지만 측면에서 측면까지 스캔하지는 않는다. 단일패스 프린터에서, UV 광 소스는 전형적으로 프린트 헤드 바로 하류에 배치된다. 일 예에서, 프린터는 프린터 하류에 UV 복사 소스를 가지고 프린트 헤드 및 UV 소스 사이에 가열소스를 포함하는 단일패스 잉크젯 프린터이다. 단일패스 프린터에서 가열소스는 가열평판일 수 있으나 스캐닝 프린터에 비하여 기재가 상대적으로 신속하게 프린터를 이동하므로 IR 또는 NIR 램프와 같은 복사 가열소스가 바람직하다.
또한 본 발명은 양이온성 잉크젯 잉크를 저장하는 하나 이상의 저장부, 양이온성 잉크젯 잉크를 기재에 인쇄하는 프린트 헤드 및 기재상의 잉크를 가열하기 위한 가열수단을 포함하는 잉크젯 프린터를 제공한다.
기재는 잉크젯 프린터에 전형적으로 사용되는 예를들면 종이, 아크릴, 비닐 및 폴리에스테르 시트 및 폴리카보네이트, PET, 유리, 세라믹 및 금속과 같은 연질 또는 경질 그래픽 디스플레이 기재를 포함할 수 있다.
바람직한 예에서, 본 발명의 프린터는 단일 하우징 내부에서 프린트 헤드, 잉크 가열수단 및 잉크 경화수단을 포함한다. 선택적으로, 프린터는 A4 이상이며 2미터 이하의 폭을 가지는 시트 또는 웹 기재 (및 CD와 같은 물품은 아니며) 인쇄용 프린터이다. 이러한 프린터는 전형적으로 거리 복사 및 인쇄가게에서 사용되기에 적합하다.
본 발명의 프린터는 잉크젯 프린터에서 통상적인 기구들을 포함하며, 예를들면 기재 및 프린트 헤드와의 상대 이동에 영향을 주고 프린터 작동을 제어하는 것을 포함한다.
기재는 이동전화기 케이스, CD 또는 DVD, 전구 또는 병과 같은 제조 물품일 수 있다. 바람직하게는, 기재는 시트 형태이며, 예를들면 종이, 아크릴 또는 비닐 시트이다.
본 발명의 예들은 다음 도면들을 참조하여 예시적 목적으로 기술될 것이다:
도 1a, 1b 및 1c는 본 발명의 프린터의 상이한 배열의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 스캐닝 프린터 부분 개략도이다.
도 3은 경화선량 대 수은램프에 의한 다양한 경화 잉크 온도와의 관계식을 도시한 것이다.
도 4는 경화선량 대 UV LED에 의한 다양한 경화 잉크 온도와의 관계식을 도시한 것이다.
도 5는 경화선량 대 근적외선에 의한 가열 및 수은램프에 의한 다양한 경화 잉크 온도와의 관계식을 도시한 것이다.
도 6은 경화선량 대 RF 히터에 의한 가열 및 수은램프에 의한 다양한 경화 잉크 온도와의 관계식을 도시한 것이다.
도 1a는 본 발명에 의한 프린터(1)을 도시한 것이고, 프린트 헤드(2), IR 램프(3) 및 수은방전램프(4)가 평판(5) 상부에 차례로 배치된다. 시트기재(6)은 이송기구 (도 1a에서 미도시)에 의해 평판 상에서 화살표 방향 A로 운반되도록 도시된다. 기재 최상부 표면에는 잉크 필름(7)이 있으며, 이는 제어기구 (도 1a에서 미도시)로부터 수신된 명령에 의해 프린트 헤드(2)로부터 기재로 제트 분사된 것이다. 기재가 화살표 A 방향으로 운반되면, 잉크필름은 상승온도로 잉크필름을 가열하는 IR 램프(3) 아래를 지난다. 가열된 잉크는 IR 램프(3)에 의해 역시 가열된 기재와 함께 수은램프(4) 아래를 지나며, 여기서 기재 및 잉크는 충분히 경화될 수 있는 UV선량으로 UV 복사가 조사된다.
도 1b는 잉크를 가열하기 위하여 IR 램프(3) 대신 전기요소(9)에 의해 가열되는 가열평판 8을 가지는 다른 프린터를 도시한다. 기재가 화살표 방향 A로 운반되면, 프린트 헤드(2)에 의해 기재(6) 최상부 표면에는 필름(7) 형태로 잉크가 적층된다. 기재는 가열평판 8에 의해 온열되고 따라서 프린트 헤드(2)에 의해 잉크(7)가 상승온도로 가열된다. 수은램프(4)는 가열된 잉크를 경화시킨다.
도 1c는 NIR 범위에서의 복사를 발생시키는 프린트 헤드(2) 하류에 배치된 NIR LED 10을 포함하는 프린터를 도시한다. NIR 어레이(10) 하류에는 UV LED 어레이(11)가 배치된다. 기재가 A 방향으로 이동되면, 프린트 헤드(2)는 잉크(7)을 기재(6)에 적층시켜 액상잉크 필름을 형성한다. 기재 및 잉크는 NIR 어레이(10) 아래로 운반되고, 여기서 잉크 및 기재에 NIR 복사를 조사하여 바람직하게는 잉크(7)을 상승온도로 가열시킨다. 기재가 UV LED 어레이(11) 아래로 운반되면 잉크는 고상필름으로 경화된다.
도 1a 내지 1c에 도시된 프린트 헤드(2)는 기재(6) 충분 폭을 걸쳐 연장되는 고정 프린트 헤드 (단일패스 프린터)일 수 있고, 대안적으로 기재의 폭을 걸쳐 전후로 프린트 헤드를 이송하는 이동 캐리지에 장착될 수 있다 (스캐닝 프린터).
도 2는 본 발명에 의한 스캐닝 프린터(12)의 다른 배열을 도시한 것이다. 프린터(1)2는 이송기구 (도 2에서 미도시)에 의해 도면 정면 방향으로 이송되는 기재(14)를 지지하는 평판(13)을 포함한다. 평판(13) 상부에 장착된 프린트 헤드 캐 리지는 프린트 헤드(15)를 포함한다. 프린트 헤드 캐리지 프린트 헤드(15) 양측에는 통상 두 IR 어레이(16) 및 두 UV 어레이(17)이 장착된다. 프린트 헤드는 화살표 B 방향으로 기재 측면에서 측면으로 이동되며 이동될 때 제어기구 (도 2에서 미도시)에서 수신된 명령에 따라 기재(14)상에 잉크(18)의 필름을 적층시킨다. IR LED 어레이(16)은 잉크 및 기재를 상승온도로 온열시키고 UV LED 어레이(17)은 UV 복사로 잉크를 조사하여 잉크를 경화시킨다.
실시예
실시예 1 - 수은램프로 경화/가열평판 또는 IR램프로 가열
잉크 인선들은 12 마이크론 K-바를 이용하여 폴리에스테르 필름 기재상에 준비되었다. 인선들은 다음 절차에 따라 가열되고 경화되었다.
잉크가열방법은 두 방법이 적용되었다. 가열평판을 이용하는 제1방법에서, 금속 블록은 오븐 내에서 필요 온도로 가열되었다. 인선은 금속블록 상부에 고정되고, 인선을 따라 인선 정온표시를 위하여 감온성 스트립이 고정되었다. 이러한 조립체는 컨베이어 상에 놓이고 제어된 속도로 수은방전램프 아래를 통과하였다. 라이트 버그 (light bug)(International Light의 IL390B)가 금속블록을 따라 놓여 UV 선량이 측정되었다. 조립체가 UV램프를 통과한 후 잉크필름은 경화되었는지가 검사되었다. 이러한 절차는 새로운 인선들로 컨베이어 벨트 속도를 줄이면서 따라서 잉크가 고상필름으로 경화되는 경화선량에 도달될 때까지 경화선량을 높이면서 여러 번 반복되었다.
두 번째 가열방법은 IR 램프에 의한 것이다. 인선은 장착보드에 놓이고 이것은 다시 IR램프 아래의 컨베이어 벨트에 놓였다. 다시, 감온성 스트립이 보드 상의 인선 옆에 고정되어 도달 온도가 측정되었다. 보드는 필요한 온도가 될 때까지 IR램프 아래에 유지되었고, 이후 컨베이어 상에서 UV램프 아래를 통과하여 상기와 같은 경화가 구현되었다.
세 종류의 잉크들이 실험되었다. 양이온성 청록색상 잉크는 IR 및 평판 가열 절차 양자에 따라 평가되었고 양이온성 노란색상 잉크 및 자유라디칼 잉크는 각각 가열평판방법으로만 평가되었다. 결과는 도 3에는 필름 경화에 요구된 경화선량 대 온도 그래프 형식으로 도시된다. 상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 라디칼 잉크는 모든 온도에서 동일 선량에서 경화되었으나, 양이온성 잉크는 온도가 증가하면서 경화에 필요한 UV선량은 급격히 줄었다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 25℃에서 30℃로 단지 5℃ 가열하면 아주 상당한 소요경화선량 감소가 있었고, 40℃ 이상에서는 소요 경화선량 감소율이 줄었다.
실시예 2 - UV LED 어레이로 경화/가열평판으로 가열
본 실시예에서, 실시예 1에서 사용된 청록색상 양이온성 잉크가 실시예 1에서 기술된 폴리에스테르 시트에 인선되었다. 인선은 실시예 1에서 기술된 가열평판방법으로 가열되었다. 인선/감온성 스트립/금선블록 조립체는 UV LED 어레이 아래에 놓이고 소정기간 경화되었다. 이후 잉크필름은 경화되었는지가 검사되었다. 이러한 절차는 새로운 인선으로 잉크필름이 경화되는 경화선량에 도달될 때까지 경 화선량을 증가시키기 위하여 경화시간을 증가시키면서 반복되었다. 실시예 1과 같이, 경화선량은 라이트 버그 (IL390B)를 이용하여 측정되었고, 이것은 경화시간 동안 인선조립체를 따라 LED 아래 놓였다.
이러한 절차는, LED에 의해 방출되는 UV 복사에 대한 잉크 민감도를 증가시키는 감작제를 포함한 다른 양이온성 청록색상 잉크 조성물에 대하여 반복되었다. 이러한 실험은 비교를 위하여 자유 라디칼 잉크를 사용하여 반복되었고 결과는 도 4에서 필름 경화 소요 경화선량 대 잉크필름 온도 그래프로 도시된다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 자유라디칼 잉크는 소요 경화선량이 약간만이 감소된 것을 보이나, 양이온성 조성물은 온도 증가에 따라 소요 경화선량의 감소가 매우 상당함을 보였다. 예상한 바와 같이, 감작제를 포함한 양이온성 잉크는 감작제를 포함하지 않은 것보다 매우 낮은 UV선량이 소요되었다.
실시예 3 - UV 수은램프로 경화/근 IR 램프로 가열
본 실시예에서, 얇은 게이지 저밀도 폴리에틸렌 필름상에 12 마이크론 K-바를 이용하여 잉크가 인가되어 균일한 잉크필름이 형성되었다. 잉크가 있는 폴리에틸렌 필름은 컨베이어 벨트 상에 놓이고 근적외선 가열기구 아래로 이송되었고, 가열기구는 12 NB 에미터 (Adphos, Advanced Photonics Technologies AG, Bruckmuhl Stabe 27, 83052, Bruckmuhl-Heufeld, Germany)를 가지는 복사 모듈 MPP를 포함하였다. 가열기구 아래를 통과한 직후의 필름온도는 Rayteck 핸드 고온계 (e=0.95)로 측정되었고, 가열된 잉크필름은 UV Power Cube 수은램프(Adphos로부터 입수)로 구성된 UV 경화유닛 아래로 이송되었다. UV Power Cube 출력은 잉크필름이 경화되는 UV선량에 도달될 때까지 조절되었고 (경화 수준은 필름이 경화유닛에서 나온 후 0.5초 측정되었다) 경화선량은 international light IL390B 라이트 버그로 측정되었다. 상대습도는 Comark Evolution N8004 습도계 (Comark, Stevenage, Hertfordshire, England)로 측정되었다.
근 IR 가열유닛을 끄고 본 절차가 다시 실시되어 잉크가 있는 필름은 경화되는 동안 실온 (22℃)이었고, 본 과정은 가열유닛을 켜고 반복되어 경화는 상승온도에서 수행되었다. 세 종류의 다른 잉크들이 실험되었고, 양이온성 청록색상, 양이온성 자주색상 및 자유라디칼 청록색상 잉크들이다. 결과는 도 5에 도시되었고 이로부터 두 종류의 양이온성 잉크는 온도가 44 내지 46℃ 상승될 때 경화에 소요되는 경화선량이 상당히 감소되었음을 보이지만, 자유라디칼 청록색상 잉크는 60℃로 상승할 때 조차 경화에 소요되는 UV선량은 거의 약간 또는 거의 감소되지 않음을 알 수 있다.
실시예 4 - UV 수은램프로 경화/무선주파수(RF) 히터로 가열
얇은 게이지 저밀도 폴리에틸렌 필름 기재상에 12 마이크론 K-바를 이용하여 UV경화잉크가 인가되었다. 잉크가 있는 필름은 컨베이어 벨트 상에 놓이고 먼저 유전체 램 오븐이 있는 RF 히터 유닛 (Strayfield 1.5kW RF Trials 유닛, Strayfield Fastran, Ely Road, Theale, Berkshire, England, RG7 4BQ) 아래로, 이후 이색반사기 및 물 냉각기 (상승 베드는 램프 및 기재 사이 거리를 최소화하는데 이용되었다)를 가지는 Nordson Laboratory 컨베이어 경화유닛 아래로 이송되었다. 경화유닛은 Primarc 75mm 240W/cm 수은아크램프가 장착되었다. 경화 수준은 프린트가 경화터널에서 나온 후 0.5초 측정되었고, 컨베이어 속도는 잉크가 경화되는 UV선량에 도달될 때까지 조절되었다. 경화유닛에 들어가기 바로 전 잉크필름 온도는 3M 적외선 온도계로 측정되었다. 상대습도는 Comark Evolution N8004 습도계 (Comark, Stevenage, Hertfordshire, England)로 측정되었다. 경화선량은 international light IL390B 라이트 버그로 측정되었다.
본 절차는 세 종류의 다른 잉크들 (양이온성 청록색상, 양이온성 노랑색상 및 자유라디칼 청록색상 잉크들)에 대하여 각 잉크마다 세가지 다른 온도에서 반복되었다. 결과는 도 6에 도시되었고 이로부터 양이온성 청록색상 및 양이온성 노랑색상 잉크는 온도가 23 내지 42℃ 상승될 때 경화에 소요되는 경화선량이 상당히 감소되었음을 보이지만, 자유라디칼 청록색상 잉크는 동일 온도 범위에서 경화에 소요되는 UV선량은 실질적으로 약간 증가되었음을 알 수 있다.
실시예 3 및 4는 감온성 기재에 잉크를 경화시킬 때 소요되는 경화선량을 감소시키기 위하여 근 IR 및 RF 가열이 적용될 수 있음을 보인다.

Claims (15)

  1. 기재상에 잉크를 인쇄하기 위한 프린트 헤드, 기재상의 잉크를 가열하기 위한 가열수단, 및 가열된 잉크를 경화하기 위한 복사 소스를 포함하여 구성되는 양이온성 잉크젯 잉크 인쇄용 잉크젯 프린터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열수단은 적외선 램프를 포함하는, 양이온성 잉크젯 잉크 인쇄용 잉크젯 프린터.
  3. 제2항에 있어서, 가열수단은 근적외선 복사 소스를 포함하는, 양이온성 잉크젯 잉크 인쇄용 잉크젯 프린터.
  4. 제1항에 있어서, 가열수단은 무선주파수 (RF) 복사 소스를 포함하는, 양이온성 잉크젯 잉크 인쇄용 잉크젯 프린터.
  5. 제1항에 있어서, 가열수단은 가열평판을 포함하는, 양이온성 잉크젯 잉크 인 쇄용 잉크젯 프린터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 복사 소스는 자외선 발광다이오드 (UV LED)를 포함하는, 양이온성 잉크젯 잉크 인쇄용 잉크젯 프린터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 잉크젯 프린터는 스캐닝 프린터인, 양이온성 잉크젯 잉크 인쇄용 잉크젯 프린터.
  8. 제7항에 있어서, 프린트 헤드로 기재를 스캔하는 프린트 헤드 일측에 배열된 자외선 LED 어레이를 포함하는, 양이온성 잉크젯 잉크 인쇄용 잉크젯 프린터.
  9. 양이온성 잉크젯 잉크를 저장하는 하나 이상의 저장부, 양이온성 잉크젯 잉크를 기재에 인쇄하는 프린트 헤드, 기재상의 잉크를 가열하기 위한 가열수단 및 가열된 잉크를 경화하는 복사 소스를 포함하여 구성되는, 잉크젯 프린터.
  10. i) 기재상에 양이온성 잉크젯 잉크를 잉크젯 인쇄하는 단계;
    ii) 기재상의 잉크를 가열하는 단계; 및
    iii) 잉크를 경화하기 위하여 UV 복사를 이용하는 단계를 포함하는, 잉크젯 인쇄방법.
  11. 제10항에 있어서, 기재는 감열성(heat sensitive)이며, 잉크는 기재상에서 NIR 복사로 가열되는, 잉크젯 인쇄방법.
  12. 제10항에 있어서, 기재는 감열성이며, 잉크는 기재상에서 무선주파수 (RF) 복사로 가열되는, 잉크젯 인쇄방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 잉크는 경화되기 직전에 30℃ 이상의 온도로 가열되는, 잉크젯 인쇄방법.
  14. 제13항에 있어서, 잉크는 경화되기 직전에 35 내지 60℃의 온도 범위로 가열되는, 잉크젯 인쇄방법.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 기재는 그래픽 디스플레이 제품을 위한 기재인, 잉크젯 인쇄방법.
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