KR20090093748A - 인쇄 시스템, 잉크젯 프린터, 및 인쇄방법 - Google Patents

인쇄 시스템, 잉크젯 프린터, 및 인쇄방법

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KR20090093748A
KR20090093748A KR1020080059642A KR20080059642A KR20090093748A KR 20090093748 A KR20090093748 A KR 20090093748A KR 1020080059642 A KR1020080059642 A KR 1020080059642A KR 20080059642 A KR20080059642 A KR 20080059642A KR 20090093748 A KR20090093748 A KR 20090093748A
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가부시키가이샤 미마키 엔지니어링
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Abstract

본 발명은 잉크젯 헤드로부터 토출되는 잉크방울이 받는 공기저항의 영향을 충분히 적절하게 줄이기 위한 것으로, 잉크젯 방식으로 인쇄하는 인쇄 시스템(10)으로서, 매체(50)에 대하여 잉크를 토출하는 노즐을 가지는 잉크젯 헤드(102)와, 적어도 매체(50)와 잉크젯 헤드(102)의 노즐과의 사이 영역의 기압을 대기압보다 낮은 압력으로 감압하는 감압수단인 진공펌프(16)를 구비하고, 잉크는 모노머 및 올리고머 중 적어도 한쪽을 주성분으로서 포함하고, 이 주성분의 중합에 의해 경화하는 잉크이며, 잉크에 포함되는 주성분의 포화증기압은 10mmHg 이하이다.

Description

인쇄 시스템, 잉크젯 프린터, 및 인쇄방법{Printing system, inkjet printer and method for printing}
본 발명은 인쇄 시스템, 잉크젯 프린터, 및 인쇄방법에 관한 것이다.
근래, 잉크젯 프린터를 이용하여 고정세(高精細) 화상을 인쇄하는 기술이 널리 이용되고 있다. 잉크젯 프린터는 잉크의 미소한 액체방울을 잉크젯 헤드의 노즐로부터 매체를 향하여 토출함으로써 인쇄를 한다.
잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출된 잉크방울은, 매체에 도달할 때까지 공기저항을 받는다. 그 때문에, 잉크젯 프린터에 의한 인쇄 정밀도는 공기저항의 영향을 받는 경우가 있다. 예를 들어, 공기저항의 영향에 의해, 매체상에서의 잉크 착탄위치의 어긋남이나, 잉크의 미스트(mist)화 등의 문제가 발생하기 쉬워지는 경우가 있다.
이에 대하여, 본 발명의 발명자들은 먼저, 인쇄하는 분위기를 감압함으로써 공기저항을 줄이는 것을 생각하였다. 하지만, 주목하여 연구한 결과, 액체 잉크를 토출하는 구조인 잉크젯 프린터에서는, 단순히 감압을 하려고 하여도 잉크를 안정적으로 사용할 수 있는 감압 범위가 좁기 때문에, 적절히 공기저항을 줄일 수 없는 것을 발견하였다. 또한, 이러한 사실에 근거하여, 잉크방울이 받는 공기저항의 영향을 보다 적절한 방법으로 줄일 필요가 있다는 것을 알게 되었다. 그래서, 본 발명은 상기 과제를 해결할 수 있는 인쇄 시스템, 잉크젯 프린터, 및 인쇄방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명의 완성후, 관련된 선행기술을 출원인이 조사하였더니, 잉크젯 헤드에 의한 패터닝 장치에 관한 일본특허공개 2004-134490호 공보가 발견되었다. 하지만, 일본특허공개 2004-134490호 공보의 구성은, 본 발명과는 전혀 다른 목적을 실현하기 위한 구성이다. 그 때문에, 예를 들어, 그 구성을 그대로 잉크젯 프린터에 적용하여도 본 발명이 되지는 않는다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 아래의 구성을 가진다.
(구성 1)
잉크젯 방식으로 인쇄를 하는 인쇄 시스템으로서, 매체에 대하여 잉크를 토출하는 노즐을 가지는 잉크젯 헤드와, 적어도 매체와 잉크젯 헤드의 노즐과의 사이 영역의 기압을 대기압보다 낮은 압력으로 감압하는 감압수단을 구비하고, 잉크는 모노머 및 올리고머의 적어도 한쪽을 주성분으로서 포함하고, 이 주성분의 중합에 의해 경화하는 잉크이며, 잉크에 포함되는 주성분의 포화증기압은 10mmHg 이하이다.
잉크의 주성분이란, 예를 들어, 잉크에 포함되는 비율이 가장 많은 성분이다. 잉크 중의 주성분의 함유량은 예를 들어, 50% 이상, 바람직하게는 65% 이상(예를 들어, 65~85%)이다. 모노머 및 올리고머를 모두 주성분으로서 포함하는 경우, 주성분의 함유량이란, 모노머와 올리고머의 합계 함유량이어도 된다. 잉크 전체의 증기압은 예를 들어, 대기압의 1/20 이하인 것이 바람직하다. 또한, 잉크에 포함되는 주성분의 포화증기압은, 보다 바람직하게는 5mmHg 이하이다. 감압수단은 예를 들어, 적어도 매체와 노즐 사이 전체를 감압하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 종래 공지의 잉크를 사용하는 경우, 노즐과 매체 사이를 감압하려고 하여도, 잉크의 증기압의 영향에 의해 잉크성분이 증발하여 잉크의 특성이 변하기 때문에 충분히 감압하기 어려웠다. 그 때문에, 감압수단을 단순히 사용하여도 충분히 감압할 수 없기 때문에, 잉크방울이 받는 공기저항의 영향을 충분히 적절하게 줄이기 어려웠다.
이에 대하여, 이와 같이 구성하였을 경우, 예를 들어, 잉크의 증기압의 영향을 적절히 억제할 수 있다. 또한, 이에 의해 예를 들어, 노즐과 매체 사이를 적절하게 감압할 수 있다. 그 때문에, 이와 같이 구성하면, 예를 들어, 잉크방울이 받는 공기저항의 영향을 충분히 적절하게 줄일 수 있다.
여기서, 잉크성분의 포화증기압이 낮은 경우, 예를 들어, 수성잉크나 솔벤트잉크와 같이 잉크성분을 증발시켜 잉크를 건조시키면, 매우 많은 시간이 걸린다. 하지만, 예를 들어 증발을 앞당기기 위하여 매체를 가열하려면, 높은 온도까지 가열해야 하기 때문에, 열에 의한 매체 변형 등이 일어날 우려도 있다. 또한, 충분히 잉크를 건조시키지 못하면, 번짐 등이 발생하여 인쇄 품질이 떨어지게 된다. 그 때문에, 이 인쇄 시스템에서 사용하는 잉크가 잉크 건조에 의해 매체에 대하여 정착하는 잉크이면, 적절히 인쇄하기 어려워질 우려가 있다.
이에 대하여, 구성 1에서는, 주성분의 중합에 의해 경화하는 잉크를 사용함으로써, 잉크성분의 증발에 의하지 않고도 매체에 잉크를 정착시킬 수 있다. 그 때문에, 이와 같이 구성하면, 잉크성분의 포화증기압이 낮은 경우에도 적절히 인쇄를 할 수 있다.
한편, 이 잉크는 예를 들어, 열경화형 잉크, 또는 UV 경화형 잉크이어도 된다. 이 잉크는 전자선 등의 조사에 의해 경화하는 잉크이어도 된다. 또한, 잉크에 포함되는 주성분의 포화증기압이란, 예를 들어, 인쇄를 하는 환경하에서의 포화증기압이다. 예를 들어, 이 포화증기압은 25℃에서의 포화증기압이다. 또한, 이 포화증기압은 25℃, 1기압의 대기중에서의 증기압이어도 된다.
(구성 2)
잉크는 중합개시제를 더 포함하고, 개시제의 포화증기압은 10mmHg 이하이다. 개시제의 포화증기압은 바람직하게는 5mmHg 이하이다. 잉크는 상기 주성분에 더하여, 개시제를 포함한다. 잉크는 모노머 및 올리고머에 더하여, 개시제를 포함하여도 된다. 또한, 잉크는 각종 첨가제를 더 포함하여도 된다.
이와 같이 구성하면, 예를 들어, 잉크의 증기압의 영향을 보다 적절하게 억제할 수 있다. 또한, 이에 의해 예를 들어, 잉크방울이 받는 공기저항의 영향을 보다 적절하게 줄일 수 있다.
이 잉크는 예를 들어, 안료, 분산제, 겔화방지제, 및 표면조정제 등을 더 구비한다. 이 잉크에서는 예를 들어, 실질적인 성분의 포화증기압이 모두 10mmHg 이하인 것이 바람직하다. 잉크의 실질적인 성분의 포화증기압은, 보다 바람직하게는 예를 들어, 모두 5mmHg 이하이다.
한편, 잉크의 실질적인 성분이란, 예를 들어, 잉크젯 헤드내에서 잉크의 조성물로서 잉크 안에 남은 성분이다. 잉크의 실질적인 성분은 이와 같은 조성물 전부인 것이 바람직하다. 또한, 실용상 잉크의 실질적인 성분은 이와 같은 조성물 중, 예를 들어, 함유량이 적은 일부 성분을 제외한 95% 이상의 부분으로 하는 것도 생각할 수 있다.
(구성 3)
잉크젯 헤드는 노즐로부터 액체방울의 용량이 1pl 이하인 잉크를 토출한다. 액체방울의 용량은 바람직하게는 0.5pl 이하, 보다 바람직하게는 0.1pl 이하이다.
잉크방울이 받는 공기저항의 영향은 액체방울의 용량이 작을수록 커진다. 이 때문에, 액체방울의 용량을 줄이면, 급격하게 액체방울의 비상(飛翔)속도가 떨어지고, 미스트화 등의 문제가 발생하여, 적절하게 인쇄하기 어려워진다. 이에 대하여, 이와 같이 구성하였을 경우, 잉크방울이 받는 공기저항을 충분히 적절하게 줄일 수 있다. 또한, 이에 의해, 액체방울의 용량이 작은 잉크를 충분한 속도로 유지하여 적절히 토출할 수 있게 된다. 이 때문에, 이와 같이 구성하면, 고정세한 인쇄를 적절히 할 수 있다.
(구성 4)
감압수단은 매체와 노즐 사이의 영역의 기압을 0.5 기압 이하로 감압한다. 감압수단은 매체와 노즐 사이의 영역의 기압을 바람직하게는 0.1 기압 이하, 보다 바람직하게는 0.01 기압 이하로 감압한다. 이와 같이 구성하면, 공기저항의 영향을 더 크게 경감할 수 있다.
(구성 5)
잉크젯 방식으로 인쇄를 하는 잉크젯 프린터로서, 매체에 대하여 잉크를 토출하는 노즐을 가지는 잉크젯 헤드를 구비하고, 잉크는 모노머 및 올리고머의 적어도 한쪽을 주성분으로서 포함하고, 이 주성분의 중합에 의해 경화하는 잉크이며, 잉크에 포함되는 주성분의 포화증기압은 10mmHg 이하이고, 적어도 매체와 잉크젯 헤드의 노즐과의 사이 영역의 기압은, 대기압보다 낮은 압력으로 감압된다. 이와 같이 구성하면, 예를 들어, 구성 1과 같은 효과를 얻을 수 있다.
(구성 6)
잉크젯 방식으로 인쇄를 하는 인쇄방법으로서, 모노머 및 올리고머의 적어도 한쪽을 주성분으로서 포함하고, 이 주성분의 중합에 의해 경화하는 잉크로서, 주성분의 포화증기압이 10mmHg 이하인 잉크를 사용하고, 적어도 매체와 잉크젯 헤드의 노즐과의 사이 영역의 기압을 대기압보다 낮은 압력으로 감압하며, 잉크젯 헤드의 노즐에 의해 매체에 대하여 잉크를 토출한다. 이와 같이 하면, 예를 들어, 구성 1과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 예를 들어, 잉크젯 헤드로부터 토출되는 잉크방울이 받는 공기저항의 영향을 충분히 적절하게 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄 시스템(10)의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 잉크방울의 운동에너지와 공기저항의 관계에 대하여 설명하는 그래프이다.
도 3은 잉크방울이 받는 공기저항의 영향의 일례를 나타내는 도면으로, (a)는 Y방향으로 이동하는 중에 잉크젯 헤드(102)로부터 잉크가 토출되는 개략적인 모습의 일례를 나타내고, (b)는 수평방향으로 잉크를 토출하는 경우의 잉크방울의 개략적인 모습의 일례를 나타낸다.
도 4는 잉크방울의 비거리에 대하여 설명하는 도면으로, (a)는 대기압 하에서의 액체방울의 반경과 최대비거리와의 관계의 일례를 나타내는 그래프이고, (b)는 잉크젯 헤드(102)의 노즐(202)과 매체(50) 사이 영역의 기압과 액체방울의 최대비거리와의 관계의 일례를 나타내는 표이다.
**부호의 설명**
10: 인쇄 시스템 12: 감압실
14: 잉크젯 프린터 16: 진공펌프(감압수단)
18: 호스트PC 50: 매체
102: 잉크젯 헤드 104: 가이드 레일
106: 플래튼 108: 잉크 카트리지
202: 노즐
이하, 본 발명에 따른 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄 시스템(10)의 구성의 일례를 나타낸다. 인쇄 시스템(10)은 종이 또는 필름 등의 매체(50)에 대하여 잉크젯 방식으로 인쇄를 하는 인쇄 시스템으로서, 잉크젯 프린터(14), 및 진공펌프(16)를 구비한다. 인쇄 시스템(10)은 예를 들어, 옥외 광고나 포스터, 또는 출판물 등을 인쇄하는 산업용도의 인쇄 시스템이어도 된다.
여기서, 본 실시예에서, 인쇄 시스템(10)에 있어서, 적어도 잉크젯 프린터(14)는 감압실(12) 안에 설치된다. 감압실(12)은 잉크젯 프린터(14)를 내부에 수용하는 기밀실(氣密室)이며, 진공펌프(16)에 의해 감압된다. 또한, 인쇄 시스템(10)은 외부의 호스트 PC(18)의 제어에 따라 인쇄를 한다. 호스트 PC(18)는 잉크젯 프린터(14)의 인쇄동작을 제어하는 컴퓨터이다.
잉크젯 프린터(14)는 잉크젯 방식으로 인쇄를 하는 인쇄장치이며, 잉크젯 헤드(102), 가이드 레일(104), 플래튼(106) 및 잉크 카트리지(108)를 가진다. 잉크젯 헤드(102)는, 매체(50)에 대하여 잉크를 토출하는 노즐을 가지는 인쇄헤드이다. 본 실시예에서 잉크젯 헤드(102)는 예를 들어, 노즐로부터 액체방울의 용량이 1pl 이하인 잉크를 토출한다. 액체방울의 용량은 바람직하게는 0.5pl 이하, 보다 바람직하게는 0.1pl 이하이다.
또한, 잉크젯 헤드(102)는 가이드 레일(104)을 따라 소정의 스캔방향인 Y방향으로 왕복운동함으로써, Y방향에서의 매체(50)의 각 위치에 잉크방울을 토출한다. 또한, 잉크젯 헤드(102)는 Y방향과 직교하는 X방향으로 매체(50)에 대하여 상대적으로 이동함으로써, X방향에서의 매체(50)의 각 위치에 잉크방울을 토출한다.
한편, 잉크젯 프린터(14)는 예를 들어, 매체(50)를 반송함으로써 매체(50)에 대하여 상대적으로, X방향으로 잉크젯 헤드(102)를 이동시킨다. 이 경우, 잉크젯 프린터(14)는 예를 들어, 매체(50)를 반송하는 롤러 등을 더 구비한다. 잉크젯 프린터(14)는 예를 들어, 매체(50)를 반송하지 않고, 잉크젯 헤드(102)를 이동시켜도 된다.
가이드 레일(104)은 Y방향으로의 잉크젯 헤드(102)의 이동을 가이드하는 부재이며, 예를 들어, 호스트 PC(18)의 지시에 따라 잉크젯 헤드(102)에 스캔 동작을 시킨다. 플래튼(106)은 매체(50)를 사이에 끼우고 잉크젯 헤드(102)와 대향하는 받침부로서, 잉크방울이 토출되는 매체(50)를 보유한다. 잉크 카트리지(108)는 잉크젯 헤드(102)가 토출하는 잉크를 저장하는 카트리지이고, 예를 들어, 튜브 등의 잉크공급경로를 통하여 잉크젯 헤드(102)에 잉크를 공급한다.
진공펌프(16)는 감압수단의 일례이며, 예를 들어, 오퍼레이터의 조작에 따라 감압실(12) 안의 압력을 감압한다. 이에 의해, 진공펌프(16)는 잉크젯 프린터(14)에서의 잉크젯 헤드(102)의 노즐과 매체(50) 사이의 영역의 기압을 대기압보다 낮은 압력으로 감압한다. 본 실시예에서 진공펌프(16)는, 이 영역의 기압을 예를 들어, 0.5 기압 이하(예를 들어, 0.001~0.5 기압), 바람직하게는 0.1 기압 이하, 보다 바람직하게는 0.01 기압 이하로 감압한다.
한편, 본 발명의 변형예에서, 진공펌프(16)는 잉크젯 프린터(14)가 구비하는 구성으로서 설치되어도 된다. 이 경우, 예를 들어, 잉크젯 프린터(14) 자체가 인쇄 시스템(10)이 된다. 또한, 잉크젯 프린터(14) 전체를 수용하는 감압실(12) 대신, 예를 들어, 잉크젯 프린터(14)가 구비하는 구성으로서 감압실이 설치되어도 된다. 이 감압실은 예를 들어, 적어도 잉크젯 헤드(102)와 매체(50) 사이의 영역을 둘러싸는 기밀실이다. 이 경우, 진공펌프(16)는 이 감압실 안을 감압함으로써, 잉크젯 헤드(102)의 노즐과 매체(50) 사이의 영역의 기압을 대기압보다 낮은 압력으로 감압한다. 감압실은 잉크젯 프린터(14)에 제거가능하게 설치되는 인쇄유닛 안에 설치되어도 된다. 또한, 인쇄 시스템(10)에서 사용되는 매체(50)는 예를 들어, 입체적인 매체 등의 피인쇄면에 요철을 가지는 매체이어도 된다.
여기서, 본 실시예에서 사용되는 잉크에 대하여 상세히 설명한다. 본 실시예에서 잉크는 모노머의 중합에 의해 경화하는 잉크이다. 이와 같은 잉크로서는 예를 들어, 자외선 조사에 따라 모노머가 중합하여 경화하는 UV 경화형 잉크를 사용할 수 있다.
이 경우, UV 경화형 잉크는 예를 들어, 안료, 분산제, 개시제(증감제), 겔화방지제, 표면조정제, 모노머 및 올리고머를 포함한다. 이 중, 모노머의 함유량은 예를 들어 65~85%, 올리고머의 함유량은 예를 들어 10~20%이다. 안료의 함유량은 예를 들어 4% 정도, 개시제의 함유량은 예를 들어 7% 정도이다. 분산제, 겔화방지제 및 표면조정제의 함유량은 각각 수%이다.
또한, 이 경우, 주성분인 모노머의 포화증기압은 예를 들어, 10mmHg 이하(예를 들어, 0.01~10mmHg), 바람직하게는 5mmHg 이하(예를 들어, 2~3mmHg)이다. 또한, 함유량이 많은 성분인 올리고머, 및 개시제의 포화증기압도 10mmHg 이하(예를 들어, 0.01~10mmHg), 바람직하게는 5mmHg 이하(예를 들어, 2~3mmHg)인 것이 바람직하다. 또한, 그 밖의 성분의 포화증기압도 10mmHg 이하(예를 들어, 0.01~10mmHg), 바람직하게는 5mmHg 이하(바람직하게는 2~3mmHg)인 것이 바람직하다.
본 실시예에 따르면, 진공펌프(16)에 의해 감압실(12) 안을 감압하는 경우, 잉크의 증기압 영향을 적절히 억제할 수 있다. 또한, 이에 의해 감압실(12) 안을 적절히 감압하고, 잉크방울이 받는 공기저항을 충분히 적절하게 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 모노머의 중합에 의해 경화하는 잉크를 사용함으로써, 잉크성분의 증발에 의하지 않고도, 매체(50)에 잉크를 정착시킬 수 있다. 이 때문에, 본 실시예에 따르면, 성분의 포화증기압이 낮은 잉크를 이용하여 적절히 인쇄를 할 수 있다.
한편, 모노머의 중합에 의해 경화하는 잉크로서는, 예를 들어, 가열에 의해 경화하는 열경화형 잉크나, 전자선 등의 조사에 의해 경화하는 잉크를 사용할 수도 있다. 이러한 경우에도, 각 성분의 포화증기압은 상기와 동일 또는 마찬가지로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, UV 경화형 잉크를 이용하는 경우와 마찬가지로, 성분의 포화증기압이 낮은 잉크를 이용하여 적절히 인쇄를 할 수 있다.
도 2는 잉크방울의 운동에너지와 공기저항의 관계에 대하여 설명하는 그래프이다. 이 그래프에서는, 운동에너지 및 공기저항의 각 성분을 나타내는 곡선 및 직선이 좌표점(1, 1)에서 교차하도록 정규화하고 있다.
잉크속도를 v로 하였을 경우, 액체방울의 운동에너지(E)는 E=(1/2)mv2이 된다. 또한, 액체방울의 반경을 r로 하였을 경우, 액체방울의 질량(m)은 체적에 비례하기 때문에, 질량(m)은 r3에 비례하게 된다. 그 때문에, 액체방울의 속도(v)가 일정한 경우, 액체방울의 운동에너지(v)는 r3에 비례하게 된다.
또한, 액체방울이 받는 공기저항에는, 액체방울의 반경(r)에 비례하는 성분인 공기저항(RS)과, 액체방울의 단면적에 비례하는 성분인 공기저항(RL)이 있는 것이 알려져 있다. 또한, 액체방울의 단면적은 r2에 비례하기 때문에, 공기저항(RL)은 r2에 비례한다.
그 때문에, 예를 들어, 액체방울의 반경(r)이 충분히 작은 경우, 공기저항(RS) 성분 쪽이 커지고, 액체방울은 실질적으로 반경(r)에 비례하는 공기저항을 받는다. 또한, 액체방울의 반경(r)이 충분히 큰 경우, 공기저항(RL) 성분 쪽이 커지고, 액체방울은 실질적으로 반경(r)의 2승(r2)에 비례하는 공기저항을 받는다. 그리고, 액체방울의 반경(r)이 양자 사이의 크기인 경우, 액체방울은 공기저항(RS) 성분과 공기저항(RL) 성분을 합한 공기저항을 받는다. 이러한 경우, 잉크의 액체방울이 실질적으로 받는 공기저항은, 그래프에서 공기저항(RL)을 나타내는 곡선과 공기저항(RS)을 나타내는 직선 사이의 영역의 값을 가지게 된다.
그 때문에, 잉크방울의 운동에너지와 공기저항의 관계를 생각하면, 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 반경(r)이 큰 경우, 액체방울의 운동에너지(E)는 공기저항과 비례하여 커진다. 그리고, 액체방울의 운동에너지(E)가 공기저항보다 충분히 크면, 액체방울은 공기저항의 영향을 받기 어려워진다. 한편, 반경(r)이 작은 경우, 액체방울의 운동에너지(E)는 공기저항과 비례하여 작아진다. 이 때문에, 반경(r)이 작아질수록 액체방울은 공기저항의 영향을 받기 쉬워진다.
도 3은 잉크방울이 받는 공기저항의 영향의 일례를 나타내는 도면이다. 한편, 본 실시예의 잉크젯 프린터(14)(도 1 참조)에서, 잉크젯 헤드(102)는 복수개의 노즐을 가진다. 하지만, 아래의 설명에서는 설명의 편의상, 잉크젯 헤드(102)의 1개의 노즐(202)로부터 토출되는 잉크방울에 대해서만 설명한다.
도 3의 (a)는 Y방향으로 이동중인 잉크젯 헤드(102)로부터 잉크가 토출되는 개략적인 모습의 일례를 나타낸다. 본 실시예에서 잉크젯 헤드(102)는 노즐(202)로부터 초기속도 v로 연직 아래쪽으로 잉크를 토출한다. 또한, 잉크젯 헤드(102)는 Y방향으로 이동속도 V로 이동한다.
여기서, Y방향에서의 위치(Y좌표)가 Y0인 지점에서 잉크젯 헤드(102)가 잉크를 토출하는 경우를 생각한다. 이 경우, 가령 잉크젯 헤드(102)의 이동속도(V)가 0이라고 하면, 토출된 잉크방울은 그대로 매체(50) 위에서의 Y좌표가 Y0인 위치에 착탄한다.
한편, 실제 인쇄시와 같이, 잉크젯 헤드(102)가 이동속도(V)로 이동하면서 잉크를 토출하는 경우, 잉크의 착탄위치(도달점)의 Y좌표는 Y0로부터 어긋나게 된다. 그리고, 잉크의 초기속도(v)가 작아질수록 착탄위치가 크게 어긋나게 된다. 예를 들어, 어느 초기속도로 잉크를 토출하였을 경우의 착탄위치의 Y좌표를 Y1, 그보다 작은 어느 초기속도로 잉크를 토출하였을 경우의 착탄위치의 Y좌표를 Y2라고 하였을 경우, 후자에서의 어긋남량 ΔY2=Y2-Y0은 전자에서의 어긋남량 ΔY1=Y1-Y0보다 커진다.
또한, 잉크젯 헤드로부터 토출된 후 매체(50)에 착탄할 때까지, 잉크방울의 속도는 공기저항의 영향을 받는다. 그 때문에, 예를 들어, 잉크젯 헤드(102)로부터 토출된 잉크방울의 속도는 잉크방울의 운동 에너지와 공기저항의 균형에 의해 점차 감속된다.
그 결과, 액체방울의 운동 에너지와 비례하여 공기저항이 큰 경우, 단순히 착탄위치가 어긋날 뿐만 아니라, 예를 들면 속도가 너무 줄어들어, 미스트화가 발생하게 된다. 그 때문에 예를 들어, 대기압 중과 같이 잉크방울이 받는 공기저항의 영향이 큰 경우, 액체방울의 운동에너지를 줄이면, 액체방울을 적절히 토출하는 것이 어려워지는 경우가 있다.
한편, 공기저항의 영향을 억제하기 위해서는, 액체방울의 질량 또는 토출 초기속도를 늘림으로써 액체방울의 운동에너지를 늘리면 될 것으로 생각된다. 하지만, 근래 요구되고 있는 고정세한 화질의 인쇄를 위해서는, 액체방울의 크기를 줄일 필요가 있다. 이 때문에, 액체방울의 질량을 늘리는 것은 곤란하다. 또한, 토출 초기속도도, 잉크젯 프린터의 구조상 여러가지로 최적화가 이루어진 것으로, 간단히 늘릴 수는 없다. 또한, 작은 액체방울의 초기속도를 지나치게 늘리면, 표면장력에 의해 액체방울의 형상을 유지할 수 없게 되어, 적절한 토출을 할 수 없게 된다.
또한, 잉크의 미스트화를 방지하기 위해서는, 예를 들어, 잉크젯 헤드(102)와 매체(50) 사이의 거리를 줄이면 될 것으로 생각된다. 하지만, 이들 사이의 거리를 너무 줄여버리면, 매체(50) 반송시나 잉크젯 헤드(102)의 스캔시 등에 매체(50)와 잉크젯 헤드(102)의 접촉 등의 문제가 발생할 우려도 있다. 이 때문에, 잉크젯 헤드(102)와 매체(50) 사이의 거리는 적어도 일정한 거리 이상 비워둘 필요가 있다. 따라서, 잉크젯 헤드(102)와 매체(50) 사이의 거리를 줄이는 것 만으로 잉크의 미스트화를 충분히 억제하기도 어렵다.
도 3의 (b)는 수평방향으로 잉크를 토출하는 경우의 액체방울의 개략적인 모습의 일례를 나타낸다. 잉크젯 프린터(14)에서 잉크젯 헤드(102)의 구성은, 노즐(202)로부터 수평방향으로 잉크를 토출하는 구성으로 하는 것도 생각할 수 있다. 이러한 경우, 액체방울은 공기저항과 함께, 연직 아래쪽으로의 중력을 받는다. 그 때문에, 공기저항에 의해 속도가 떨어지면, 액체방울은 매체(50)를 향하지 않고, 연직 아래쪽으로 낙하하게 된다. 또한, 액체방울의 운동 에너지와 공기저항의 균형에 따라서는, 속도 저하에 의해 잉크의 미스트화가 발생하게 된다. 그 때문에, 이러한 경우에도, 잉크방울이 받는 공기저항의 영향이 큰 경우, 액체방울의 운동에너지를 줄이면, 액체방울을 적절히 토출하기 어려워진다.
도 4는 잉크방울의 비거리에 대하여 설명하는 도면이다. 도 4의 (a)는 대기압하에서의 액체방울의 반경과 최대비거리의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 2에 관련하여 설명한 바와 같이, 잉크방울의 반경이 커지면, 액체방울의 운동에너지가 커진다. 그리고, 액체방울의 운동에너지가 큰 경우, 공기저항의 영향을 받기 어려워진다. 그 때문에, 그래프에 나타낸 바와 같이, 잉크방울의 반경이 커질수록, 액체방울을 적절히 토출할 수 있는 최대거리가 커진다.
여기서, 잉크젯 프린터에서 잉크젯 헤드(102)와 매체(50) 사이의 거리는 예를 들어, 2mm 정도 이상 떼어 놓아야 한다. 그 때문에, 잉크방울의 최대비거리는 2mm 정도 이상으로 할 필요가 있다.
그리고, 그래프에 나타낸 바와 같이, 대기압하에서 최대비거리를 2mm 이상으로 하기 위해서는, 액체방울의 반경을 예를 들어, 7㎛ 이상으로 하여야 한다. 이 반경은 예를 들어, 용량이 약 3pl인 액체방울의 반경에 상당한다. 한편, 예를 들어, 최대비거리를 1mm 이상으로 하기 위해서는, 액체방울의 용량을 예를 들어, 1pl 이상으로 하여야 한다.
이와 같이, 대기압하에서는 공기저항의 영향이 크기 때문에, 예를 들어, 액체방울의 용량을 일정하게 하였을 경우, 잉크젯 헤드(102)와 매체(50) 사이의 거리의 상한이 크게 제한된다. 또한, 반대 관점에서 생각하였을 경우, 잉크젯 헤드(102)와 매체(50) 사이의 거리를 필요한 거리만큼 떼어 놓았을 경우, 보다 고정세한 인쇄를 하려고 하여도 액체방울의 용량을 충분히 줄이기 어려워질 우려가 있다.
도 4의 (b)는 잉크젯 헤드(102)의 노즐(202)과 매체(50) 사이의 영역의 기압과 액체방울의 최대비거리와의 관계의 일례를 나타내는 표로서, 액체방울의 용량이 3pl인 경우의 관계를 나타낸다. 액체방울의 용량이 3pl인 경우, 대기압(1기압) 하에서는 도 4의 (a)를 이용하여 설명한 바와 같이, 최대비거리는 약 2mm가 된다.
이에 대하여, 본 실시예의 인쇄 시스템(10)의 구성에 의해 노즐(202)과 매체(50) 사이의 영역의 기압을 0.5 기압, 0.1 기압, 및 0.01 기압으로 각각 감압하면, 공기저항의 영향이 억제되기 때문에, 최대비거리는 예를 들어, 4mm, 20mm, 및 200mm로 각각 커진다. 그 때문에, 본 실시예에 따르면, 예를 들어, 잉크방울의 용량을 일정하게 하였을 경우, 액체방울의 최대비거리를 적절히 늘릴 수 있다. 또한, 이에 의해 예를 들어, 잉크젯 헤드(102)와 매체(50) 사이의 거리를 적절하게 떼어놓을 수 있다.
또한, 구체적인 치수는 생략하는데, 예를 들어, 잉크 용량이 보다 작은 경우에도 마찬가지로 노즐(202)과 매체(50) 사이의 영역의 기압을 감압함으로써, 잉크의 미스트화 등을 방지하고, 액체방울의 최대거리를 늘릴 수 있다. 그 때문에, 예를 들어, 잉크젯 헤드(102)와 매체(50) 사이의 거리를 필요한 거리만큼 떼어 놓았을 경우, 적절히 토출할 수 있는 액체방울의 용량이 감압에 의해 보다 작아진다.
이에 의해, 예를 들어, 액체방울의 용량이 1pl 이하, 0.5pl 이하, 또는 0.1pl 이하 등인 경우에도, 공기저항의 영향을 억제하고, 잉크젯 헤드(102)와 매체(50) 사이의 거리를 필요한 거리만큼 떼어 놓아, 잉크를 적절히 토출할 수 있게 된다. 그 때문에, 본 실시예에 따르면, 예를 들어, 잉크젯 헤드(102)로부터 토출되는 잉크방울이 받는 공기저항의 영향을 충분히 적절하게 줄일 수 있다. 또한, 이에 의해, 고정세한 인쇄를 적절히 할 수 있다. 또한, 예를 들어, 액체방울을 줄이지 않고 1pl보다 큰 잉크방울을 토출하면, 예를 들어, 1cm, 2cm, 5cm 혹은 그 이상의 거리만큼 떼어놓고, 고정세한 인쇄를 할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시예를 이용하여 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시예에 기재된 범위로 한정되지 않고, 상기 실시예를 다양하게 변경 또는 개량할 수 있는 것은 당업자에게 있어 명백하다. 또한, 이와 같이 변경 또는 개량된 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이 특허청구범위의 기재로부터 명백하다.
본 발명은 예를 들어, 인쇄 시스템에 적절히 이용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 잉크젯 방식으로 인쇄를 하는 인쇄 시스템으로서,
    매체에 대하여 잉크를 토출하는 노즐을 가지는 잉크젯 헤드와,
    적어도 상기 매체와 상기 잉크젯 헤드의 상기 노즐과의 사이 영역의 기압을 대기압보다 낮은 압력으로 감압하는 감압수단을 구비하고,
    상기 잉크는 모노머 및 올리고머의 적어도 한쪽을 주성분으로서 포함하고, 이 주성분의 중합에 의해 경화하는 잉크이며,
    상기 잉크에 포함되는 상기 주성분의 포화증기압은 10mmHg 이하인 것을 특징으로 하는 인쇄 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉크는 중합개시제를 더 포함하고, 상기 개시제의 포화증기압은 10mmHg 이하인 것을 특징으로 하는 인쇄 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 상기 노즐로부터 액체방울의 용량이 1pl 이하인 잉크를 토출하는 것을 특징으로 하는 인쇄 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 상기 노즐로부터 액체방울의 용량이 1pl 이하인 잉크를 토출하는 것을 특징으로 하는 인쇄 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압수단은 상기 매체와 상기 노즐 사이의 영역의 기압을 0.5 기압 이하로 감압하는 것을 특징으로 하는 인쇄 시스템.
  6. 잉크젯 방식으로 인쇄를 하는 잉크젯 프린터로서,
    매체에 대하여 잉크를 토출하는 노즐을 가지는 잉크젯 헤드를 구비하고,
    상기 잉크는 모노머 및 올리고머의 적어도 한쪽을 주성분으로서 포함하고, 이 주성분의 중합에 의해 경화하는 잉크이며,
    상기 잉크에 포함되는 상기 주성분의 포화증기압은 10mmHg 이하이고,
    적어도 상기 매체와 상기 잉크젯 헤드의 상기 노즐과의 사이 영역의 기압은, 대기압보다 낮은 압력으로 감압되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터.
  7. 잉크젯 방식으로 인쇄를 하는 인쇄방법으로서,
    모노머 및 올리고머의 적어도 한쪽을 주성분으로서 포함하고, 이 주성분의 중합에 의해 경화하는 잉크로서, 상기 주성분의 포화증기압이 10mmHg 이하인 잉크를 사용하고,
    적어도 매체와 잉크젯 헤드의 노즐과의 사이 영역의 기압을 대기압보다 낮은 압력으로 감압하며,
    상기 잉크젯 헤드의 상기 노즐에 의해 상기 매체에 대하여 상기 잉크를 토출하는 것을 특징으로 하는 인쇄방법.
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