KR20100045385A - 방사선 경화성 겔-잉크 이미지를 기재상에 인쇄하는 방법 - Google Patents

방사선 경화성 겔-잉크 이미지를 기재상에 인쇄하는 방법 Download PDF

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Abstract

이동하는 기재상에 이미지를 형성하기 위해서 방사선 경화성 (UV 경화성) 잉크를 사용한다. 이 기재에는 방사선 투과 웨브가 부착되고, 그 후 잉크를 경화하기 위해서 웨브와 기재에 방사선을 가한다. 그리하여 형성된 기재 및 웨브의 결합물은 적층된 인쇄를 형성한다.
Figure P1020090100150
인쇄 장치, 방사선, UV

Description

방사선 경화성 겔-잉크 이미지를 기재상에 인쇄하는 방법 {METHOD OF PRINTING A RADIATION-CURABLE GEL-INK IMAGE ON A SUBSTRATE}
본 발명은 방사선 경화성 잉크로 인쇄하는 것에 관한 것이다.
종래의 인쇄 장치에서는 잉크를 인쇄 시트에 도포하기 위해 이미지 수용체를 사용한다. 하지만, 전술한 바와 같은 잉크를 인쇄 시트 또는 다른 기재에 직접 도포할 수 있는 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 시스템에 대한 일 문제는, 실제 도포시, 이러한 잉크는 실온에서 "마요네즈" 점성을 가지게 되지만, 분사시 가열되면 저점도의 액체로 변하게 된다는 것이다. 통상적인 잉크 분사 인쇄 과정에서는 잉크가 액체로 될 때까지 그 잉크를 가열한 후 압전 인쇄 헤드로부터의 잉크 적하물을 기재에 직접 발사한다. 배출된 잉크가 기재에 부딪히면, 이 잉크는 액상에서 보다 점성의 상으로 변화되어 다공성 매체안으로의 침투 (penetration) 가 줄어들게 된다. 이 잉크를 UV 방사선에 노출시키면, 잉크의 광개시제가 UV 방사선과 충동하게 되고, 입사 플럭스는 잉크내에 존재하는 모노머를 가교결합된 중합체 매트릭스로 전환시켜, 종이 위에 매우 경질의 내구성 있는 마크를 생기게 한다.
하지만, 잉크를 UV 경화시키기 전에 잉크를 평탄화하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 글로스가 보다 균일하고, 도달하지 못한 분사물이 덮여질 수 있으며, 또한 포장 등의 어떤 적용시에 비교적 일정한 두께의 얇은 층을 필요로 하기 때문이다. 이러한 잉크는 마요네즈 점성을 가지므로, 잉크는 경화전에 매우 약한 점착 강도를 가진다. 또한, 잉크는 통상적으로 많은 재료에 대한 양호한 친화성을 가지도록 구성된다. 즉, 잉크는 제로그래피 (xerography) 로 알려진 종래의 정착 롤 (fuser roll) 등의 평탄화시키려는 장치상에 많은 이미지를 분할하여 남겨두기 때문에, 잉크 층을 평탄화시키는 종래의 방법으로는 실패하게 된다는 것이다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법을 제공한다.
일양태에 따르면, 이미지 데이터에 따라서 기재의 주면에 잉크를 도포하는 단계, 복사 에너지를 실질적으로 투과시키는 웨브를 상기 기재의 주면에 가하는 단계, 미리 정해진 크기의 압력을 웨브와 기재에 가하는 단계, 복사 에너지를 웨브와 기재에 가하는 단계, 및 웨브를 기재에 부착하는 단계를 포함하는 기재상에 인쇄하는 방법을 제공해준다.
본원의 기재상에 인쇄하는 방법에 의하며, 잉크를 경화시키기 전에 평탄화할 수 있으며, 비교적 균일하게 도포할 수 있다.
도 1 은 인쇄 시스템의 간단한 입면도이다. 이미지가 인쇄되기를 바라는 종이 또는 다른 재료 등의 기재 (S) 가 롤 (10) 에서 풀려나온다. 기재 (S) 는 공정 방향 (P) 을 통하여 일련의 잉크 분사 인쇄헤드 (20) 로 가게 되고, 이 잉크 분사 인쇄헤드는 입력 디지털 데이터에 따라서 소망하는 전색 (full-color) 이미지를 형성하는 상이한 색분해부를 기재 (S) 의 주면에 배치시키도록 작동된다. (도면에서는, 기재 (S) 상의 잉크는 I 로 나타내었다.) "종이에 직접하는" 인쇄헤드 (20) 의 구성이 도시되었지만, 다른 실시형태 (도시하지 않음) 에서 인쇄헤 드는 이미지에 따라 잉크를 드럼 등의 중간 부재상으로 먼저 보낼 수 있고, 다음에 이 중간 부재는 전색 이미지를 기재 (S) 상에 전사시킨다.
본원의 실시형태에 있어서, 잉크 (I) 는 자외선 (UV) 경화성 잉크를 포함한다. 이러한 잉크의 일실시형태는 1 이상의 코모노머 및 겔화제를 포함한다. 이러한 코모노머는, 미리 정해진 주파수의 방사선에 노출되면, 중합되어 다양한 표면에 결합하게 된다. 실제로 적용시, 이러한 잉크는 실온에서 점성을 가지지만 기재상에 분사되어 이미지를 형성하기 위해 가열되면 보다 액상으로 된다.
공정 방향 (P) 을 따른 인쇄헤드 (20) 의 하류측에는, 잉크 (I) 를 미리 정해진 온도 (정확한 온도는 잉크 (I) 의 특정 조성 및 다음의 공정에서의 잉크의 소망하는 점도 또는 다른 특성에 따라 다름) 로 가열하는 가열기 (22) 가 배치될 수 있다.
잉크 (I) 를 소망하는 온도로 조절한 후에, 기재 (S) 의 잉크 지지면에 웨브 (30) 를 도포한다. 도시된 바와 같이, 웨브 (30) 는 본 실시형태에서 스풀로부터 풀려진다. 웨브 (30) 와 기재 (S) 간의 접촉점에서 또는 그 주변에서, 닙을 형성하는 2 개의 롤을 포함하는 스프레더 (32) 가 웨브 (30) 및 기재 (S) 에 미리 정해진 크기의 압력을 가하여, 웨브 (30) 와 기재 (S) 사이에서 잉크를 압착하고, 또한 웨브 (30) 와 기재 (S) 사이에서 어떠한 포획된 공기를 제거한다.
웨브 (30) 는 독특한 물리적 특성을 가진다. 웨브 (30) 는 잉크 (I) 에 대하여 높은 표면 에너지의 친유성 표면을 제공해야 한다. 일실시형태를 위해 설정된 재료에 따라서, 웨브 (30) 는 친수성 표면을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 웨브는 본 실시형태에서 복사 에너지, 특서 자외선을 투과시켜야 한다. 일반적으로 웨브 (30) 용으로 적절한 재료는 폴리이미드, 폴리프로필렌 또는 Melinex
Figure 112009064397608-PAT00001
(DuPont Teijin Films U.S. Limited Partnership 으로부터 구입가능) 로 알려진 전처리된 폴리에스테르 필름을 포함한다. 기재 (S) 에 대한 웨브 (30) 의 접착성을 개선시키는데에는 일반적으로 플렉소그래픽 (flexographic) 인쇄에서 알려진 코로나 처리를 사용할 수 있고, 다른 방법으로는 웨브 (30) 를 폴리우레탄 또는 니트로셀룰로오스의 얇은 층으로 처리할 수 있다.
스프레더 (32) 에서 웨브 (30) 를 기재 (S) 에 접하여 가압하면, UV 경화 스테이션 (34) 등에 의해 자외선 등의 복사 에너지를 가함으로써 잉크 (I) 가 경화된다. 일실시형태에 있어서, 경화 스테이션 (34) 은 UV 또는 다른 복사 에너지를 방출하기 위해서 LED 배열체 또는 램프를 포함할 수 있다. 웨브 (30) 가 복사 에너지를 투과시키기 때문에, 경화 스테이션 (34) 으로부터의 UV 또는 다른 복사 에너지는 웨브 (30) 를 통과하여 기재 (S) 상의 잉크 (I) 를 경화시킨다. 다른 실시형태에 있어서, 스프레더 (32) 와 경화 스테이션 (34) 의 기능을 하나의 장치로 결합할 수 있다. 또한, 제 2 가열기 (36) 는 경화 다음에 필요하면 웨브 (30) 와 기재 (S) 의 온도를 조절할 수 있다.
경화 단계 이후에 생긴 "샌드위치" 는 사실 적층형 인쇄물이다. 적층형 인쇄물은 블레이드 (40) 등에 의해 인쇄 시트로 절단될 수 있거나 또는 다른 방법으로 권취 릴 (도시하지 않음) 에 의해 권취될 수 있다.
도 2 는 전술한 바와 같은 스프레더 (32) 의 일실시형태의 직교도이다. 본 실시형태에서 실제적인 관심사항은, 기재 (S) 와 웨브 (30) 간의 상대 운동 (이는 이미지의 왜곡을 유발할 수 있음) 이 없도록, 공정 동안 기재 (S) 와 웨브 (30) 를 서로 정확히 맞춰서 유지하도록 하는 능력이다. 웨브/기재의 "샌드위치" 에 곡률을 형성하도록 스프레더 (32) 의 롤 (50, 52) 의 외형을 도시된 바와 같이 형성하면, 샌드위치의 증가된 강도로 인해 기재 (S) 와 웨브 (30) 간의 상대 운동을 감소시키는 경향이 있다. (본원에 사용된 "외형이 형성된다" 는 것은 일방의 롤이 단순한 원통 형상과 다른 형상을 가진다는 것을 의미이다.) 도시된 실시형태에 있어서, 웨브측 롤 (50) 은 오목한 외형을 가지고, 기재측 롤 (52) 은 볼록한 형상을 가지지만, 롤의 특정 형상은 주어진 실시에 적합하도록 될 수 있다. 어느 쪽의 롤이라도 그의 유효한 형상은 타방의 롤에 대한 일방의 롤의 상대 경도에 의해 형성될 수 있다. 외형이 형성된 이들 롤은 도시된 바와 같이 스프레더 (32) 에 사용될 수 있거나 또는 기재 (S) 와 웨브 (30) 가 서로 접촉하게 된다면 어떠한 롤러 쌍에도 사용될 수 있다.
또한, 롤의 외형과는 무관하게, 기재 (S) 와 웨브 (30) 가 도 2 에 도시된 바와 같이 다른 폭으로 되어 있다면, 샌드위치가 롤러 쌍을 통과하면 기재 (S) 와 웨브 (30) 중 적어도 하나로 양 (positive) 의 견인을 유지할 수 있다.
다른 실시형태에 있어서, 스프레더 (32) 또는 어떠한 롤러 쌍은, 롤러 쌍 대신에, 롤 또는 벨트를 기본으로 하는 진공 이송 시스템을 포함할 수 있다. 전술한 실시형태에서는 수직 발사형 인쇄헤드와 수평방향의 기재 경로를 나타내었지만, 이 장치는 수평 분사형 인쇄헤드와 수직방향의 기재 경로를 가지도록 구성될 수 있고, 또는 이 장치의 작동부를 대형 드럼의 원주의 일부를 따라서 배치시킬 수 있다.
또 다른 실시형태에 있어서, 공정 방향을 따라서 압력 및/또는 복사 에너지를 가하기 위한 일련의 스프레더 (32) 및/또는 경화 스테이션 (34) 을 미리 정해진 순서대로 제공하여 소망하는 출력을 얻을 수 있다. 예를 들어, 공기 기포의 제거가 특별히 중요하다면 다수의 스프레더가 바람직할 수 있고, 또는 잉크에 많은 양의 복사 에너지가 필요하다면 다수의 경화 스테이션이 유용할 수 있고, 또는 다양한 종류의 다수의 스테이션이 매우 높은 공정 속도를 간단하게 가능하게 할 수 있다.
도 1 은 일실시형태에 따른 대규모의 인쇄 장치에서 발견되는 정착 장치의 간단한 입면도,
도 2 는 일실시형태에 사용되는 스프레더의 일실시형태의 직교도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 롤 20 : 인쇄헤드
22 : 가열기 30 : 웨브
32 : 스프레더 34 : 경화 스테이션
36 : 제 2 가열기 40 : 블레이드
50, 52 : 롤 I : 잉크
S : 기재 P : 이송 방향

Claims (4)

  1. 기재상에 인쇄하는 방법으로서,
    이미지 데이터에 따라서 기재의 주면에 잉크를 도포하는 단계,
    복사 에너지를 실질적으로 투과시키는 웨브를 상기 기재의 주면에 가하는 단계,
    미리 정해진 크기의 압력을 웨브와 기재에 가하는 단계,
    복사 에너지를 웨브와 기재에 가하는 단계, 및
    웨브를 기재에 부착하는 단계를 포함하는 기재상에 인쇄하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 잉크는 UV 경화성인 기재상에 인쇄하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    잉크를 도포하는 단계 이후에, 웨브를 가하기 전에 상기 잉크를 미리 정해진 온도에 이르게 하는 단계를 더 포함하는 기재상에 인쇄하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 압력을 가하는 단계는 스프레더에 의해 실시되는 기재상에 인쇄하는 방법.
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