KR20100051619A - 열전사 인쇄 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 열전사 시트로부터의 화상을 물체 상에 열전사 인쇄하기 위한 장치로서, 염료 전사를 위해 가열된 가스의 흐름을 공급하는 가열 수단, 및 염료 전사 공정중에 상기 가열된 가스를 물체(들) 위로 분배하기 위해, 흐름 방향에 대해 횡단 방향으로 상기 가열된 가스를 인도하는 진동 베인 수단을 포함하는 열전사 인쇄 장치를 개시한다. 본 발명은 또한 화상의 인쇄 방법 및 그 방법으로 얻어지는 인쇄물을 개시한다.

Description

열전사 인쇄{THERMAL TRANSFER PRINTING}

본 발명은 열전사 인쇄에 관한 것으로, 전사 중간 시트(transfer intermediate sheet)로부터의 화상을 물체 상에 열전사 인쇄하는 장치, 인쇄 방법 및 인쇄된 화상을 가지는 물체에 관한 것이다.

열전사 인쇄는 1종 이상의 열전사가능한 염료를 이용하여 전사 중간 시트 상에 화상(역방향으로)을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 화상을 물체(article) 표면과 접촉시키고, 열 및 가능할 경우에는 압력도 인가함으로써 화상이 물체의 표면에 열전사된다. 열전사 인쇄는, 특히 삼차원(3D) 물체와 같이 직접적으로 인쇄되기가 용이하지 않은 물체 상에 인쇄하는 데에 특히 유용하다. 승화성 염료를 이용한 염료 확산(dye diffusion) 열전사 인쇄에 의한 열전사 인쇄는, 예를 들면 특허 문헌 WO 98/02315 및 WO 02/096661에 개시되어 있다. 전사 중간 시트 상에 화상을 형성하는 디지털 인쇄 기술을 이용함으로써, 사진 품질에도 이를 수 있는 고품질의 화상을, 짧은 시간에도 비교적 간편하게 경제적으로 3D 물체 상에 인쇄할 수 있다. 사실상 그러한 물체는 경제적으로 개인별 물품으로 만들어질 수 있다.

적합한 전사 중간 시트를 이용하면, 복합 만곡부(compound curve)를 포함하는 곡면 형상(오목형 또는 볼록형)을 포함하는 복합 형상을 가질 수도 있는 3D 물체 상에 양호한 품질의 화상을 형성할 수 있다. 3D 물체 상에 인쇄할 때, 시트를 연화시켜 변형 가능하게 만들기 위해, 물체에 적용하기 전에 예를 들면 80∼170℃ 범위의 온도로 예열하는 것이 전형적이다. 그렇게 되면, 연화된 시트는 물체의 윤곽(contour)에 용이하게 적용되어 부합될 수 있는 상태로 된다. 이것은, 연화된 시트가 물체에 몰딩될 수 있도록 진공을 적용함으로써 편리하게 수행된다. 시트가, 예를 들면 진공을 유지함으로써 물체와 접촉한 상태로 유지되어 있는 동안, 시트 및 상기 물체는 염료가 전사되기에 적합한 온도, 전형적으로는 140∼200℃ 범위의 온도로, 적합한 시간, 전형적으로는 15∼150초 동안 가열된다. 염료가 전사된 후, 전사 중간 시트가 제거되기 전에 물체는 방냉되거나 냉각된다. 전사 인쇄 단계를 실행하기에 적합한 장치는, 예를 들면 WO 01/96123 및 WO 2004/022354에 개시되어 있다.

시트 및 물체의 가열은 팬(fan) 및 전기 히터 부재(heater element)를 포함하는 가열 수단으로부터 발생된 고온의 기류에 노출시킴으로써 간편하게 수행된다. 공지된 장치에서, 공기는 후드(hood)에 유입되어 장치의 캐비티에 위치한 물체 상부로 인도된다. 현재의 몇몇 시스템에서, 공기는 정지형 가이드의 설비를 포함하는 확산기(diffuser)를 통과한다. 가이드를 주의 깊게 배열함으로써, 물체 및 관련된 시트 상부의 균일하고 최적화된 공기 분배가 이루어질 수 있는데, 단 상기 물체는 비교적 평탄한 프로파일을 가지며, 캐비티의 중간에 위치한다. 그러나, 공기 분배는 상부로 돌출된 부위를 가진 물체에 있어서는, 상기 물체의 측면 또는 하측 표면이 상측 표면보다 저온인 상태로 유지되므로 최적화되지 않으며, 캐비티의 에지에 근접하게 위치한 물체에 있어서도 캐비티의 중심으로부터 이격된 표면은 양호하게 가열되지 않는 경향이 있으므로 최적화되지 않는다. 그 결과, 물체와 시트의 불균일한 가열이 초래되고, 결과적으로 가변적인 염료 전사가 일어나고, 물체의 상대적으로 저온인 부위에서 잠재적으로 불량한 염료 전사가 일어난다. 이것은 전반적으로 불량한 인쇄 품질을 초래할 수 있다.

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해소하여 양호한 인쇄 품질을 얻을 수 있는 열전사 인쇄 장치, 인쇄 방법 및 인쇄된 화상을 가지는 물체를 제공하는 것이다.

일 측면에서, 본 발명은 열전사 시트로부터의 화상을 물체 상에 열전사 인쇄하기 위한 장치로서, 염료 전사를 위해 가열된 가스의 흐름을 공급하는 가열 수단, 및 염료 전사 공정중에 상기 가열된 가스를 물체(들) 위로 분배하기 위해, 흐름 방향에 대해 횡단 방향으로 상기 가열된 가스를 인도하는 진동 베인 수단(oscillating vane means)을 포함하는, 열전사 인쇄 장치를 제공한다.

진동 베인 수단을 가짐으로써, 가열된 가스는 측면으로 분배되고, 위쪽으로 돌출되는 부분을 가진 물체, 수직벽, 측벽과 같이 경사진 벽을 가진 물체, 및 장치 내에 중앙에 위치하지 않은 물체를 포함한 물체 및 그와 관련된 시트 상부로 더욱 균일하게 분배될 수 있다. 가열된 가스가 측면으로 분배된다는 것은, 물체와 시트 상에 있을 수 있는 냉점(cold spot)이 균일하게 해소되어, 보다 균일한 염료 전사 및 보다 양호한 인쇄 품질이 얻어진다는 것을 의미한다. 진동 베인 수단은 또한 가스의 유동 방향에서 베인(들)의 단면적이 작기 때문에 가스의 체적 유량이 유의적으로 감소되지 않는 이점을 가진다.

진동 베인 수단은 불균일한 가열 문제를 극복하기 위한 다른 접근 방법에 비해 양호하게 작동되고 이점을 가지는 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 보다 공격적인 확산기를 이용하여 장치의 측면으로 가스를 유동시키고자 했을 때, 가스의 흐름이 감소되었으며, 장치 내 다른 위치에서 냉점이 초래되었다. 조종가능한(steerable) 노즐을 이용한 다른 접근 방법은 기계적으로 복잡하고, 또한 공기 유동을 제한한다.

진동 베인 수단은, 가열된 가스의 유동 방향에 대해 횡 방향으로 진동 운동하도록 장착된, 예를 들면 함께 움직이는 집단적 배열(ganged arrangement) 상태로 하나 이상의 베인, 전형적으로는 다중 베인을 포함하며, 가스는 상기 베인 상부로 통과하며, 전형적으로는 인접한 베인들 사이에서 진동 사이클에서의 베인(들)의 위치에 따라 장치의 다른 부분으로 인도된다. 베인은 일반적으로 평면형의 기다란 부재인 것이 적합하다.

베인(또는 베인들)은 간편하게 피벗 방식으로 장착되고, 간단한 배열 상태에서 왕복식 밀대(push rod)에 의해 구동된다.

진동 베인 수단은 바람직하게는, 욍복 부재, 예컨대 밀대와 같은 왕복운동 부재에 결합될 수 있는 전동 모터에 의해 구동된다. 왕복운동 부재는 얻고자 하는 진동 프로파일을 생성하도록 구동되고, 모터의 회전 운동을 적절한 직선 운동으로 변환시키는 캠(cam)에 의해 간편하게 구동된다.

진동 베인 수단은, 인쇄되는 모든 영역에 걸쳐 평탄하고 일정한 온도 프로파일을 생성하는 것을 목표로 하여, 인쇄될 물체 표면(및 그와 관련된 시트의 영역)의 모든 부분을 균일하고 대등하게 가열하도록 설계된 진동 프로파일을 생성하기 위해, 인쇄될 물체의 3D 형상을 고려하여 설계될 수 있다.

이를 위해서, 진동 프로파일은, 예를 들면, 가열된 가스가 인도되는 경우보다, 물체의 수평면 및 중앙에 위치한 물체 방향으로 물체의 수직면 및 주위에 위치한 물체 방향으로 더 오랫동안 인도되도록 되어 있는 것이 적합할 것이다.

원하는 진동 프로파일은 적절한 형상을 가진 캠을 이용하여 공지된 방식으로 간편하게 얻어진다. 캠은 여러 가지 형상의 물체를 인쇄하기 위한 장치에서 여러 가지 상이한 캠을 사용할 수 있도록 분리가능한 것일 수 있다.

진동의 속도는, 예를 들면, 연결된 전동 모터를 공지된 방식으로 적절히 조절함으로써, 필요에 따라 조절될 수 있고, 일반적으로는 1분당 5 내지 200 스트로크(stroke) 범위이고, 1분당 약 25 스트로크가 적합한 전형적 속도이다.

상기 장치는 베인의 수, 크기, 위치 및 형상, 진동 프로파일(예를 들면, 적합한 캠의 사용에 의한) 및 가능하게는 진동 속도를 포함하는 하나 이상의 인자를 변경함으로써 특정한 물체에 적합하도록 맞추어질 수 있다.

상기 장치는 진동 베인 수단에 의해 생성되는 측면 분배에 대해, 횡단 방향, 예컨대 직각 방향으로, 가열된 가스를 분배하도록 배열된 선택적 확산기 어셈블리를 진동 베인 수단의 상류 또는 하류에 포함할 수 있다.

상기 장치는 추가로 또는 대안적으로, 제1 진동 베인 수단의 하류에 횡 방향, 예컨대 직각 방향으로 배열되어, 제1 진동 베인 수단에 의해 생성되는 측면 분배에 대해 횡단 방향으로, 가열된 가스를 분배하기 위한 제2 진동 베인 수단을 선택적으로 포함할 수 있다. 제2 베인 수단은 구조와 작동면에서 제1 진동 베인 수단과 대체로 유사할 수 있다.

상기 장치는 종래 방식의 구조로 되어 있을 수 있고, 종래 방식으로 사용될 수 있다.

따라서 가열 수단은 히터 부재와 팬을 포함하는 것이 편리하다.

가열 수단은 시트를 연화시키기 위해 시트를 예열하도록(전형적으로는 80∼170℃ 범위의 온도로), 또한 염료를 전사시키기 위해 시트를 가열하도록(전형적으로는 120∼240℃ 범위, 통상적으로는 약 160℃로) 작동될 수 있다. 가열 수단은 또한 처리될 물체의 선택적 예열을 위해(전형적으로는 100∼120℃ 범위의 온도로) 사용될 수 있다.

일반적으로, 진동 베인 수단은 모든 가열 단계에서 가열 수단이 작동될 때는 언제나 작동된다.

가열된 가스는 통상적으로 공기이다.

상기 장치는 시트 및 물체를 염료 전사 단계를 위해 준비된 상태로 긴밀하게 접촉시키는 수단을 포함한다. 그러한 수단은 전형적으로 진공 수단을 포함하며, 따라서 상기 장치는 진공 프레스(vacuum press)이다. 진공 수단은 진공 펌프 및 그와 관련된 블리드 밸브(bleed valve)를 포함하는 것이 편리하다.

상기 장치는 전형적으로, 지지체로서 작용하여, 가열될 경우 왜곡될 수 있는 얇은 플라스틱과 같은 아이템의 왜곡을 방지하기 위해서, 인쇄될 아이템을 보완하도록 성형된 선택적 네스트(nest) 또는 몰드(mould)를 포함하는, 인쇄할 하나 이상의 물체를 홀딩하기 위한 지지체를 포함한다.

상기 장치는 적합하게는 열전사 시트를 인쇄될 물체 위의 정위치에 유지하기 위한 수단을 포함한다.

물체와 시트간의 상대적 운동을 유발하여 시트(예열 후 연화된 상태)와 물체를 접촉시키기 위한 수단을 제공하는 것이 바람직하고, 지지체는 지지체를 승강시키기 위한 승강 수단(elevating means)을 포함하는 것이 편리하다.

상기 장치는, 인쇄된 후의 물체와 시트 상부로 저온의 기류를 유통시켜 물체와 시트를 냉각시키기 위해, 전형적으로는 팬 형태로 된 냉각 수단을 포함하는 것이 편리하다.

상기 장치는 가열 수단, 진공 수단, 냉각 수단, 및 승강 수단, 그리고 가능하게는 진동 베인 수단의 가동, 특히 베인 진동 속도를 조절하기 위한 컴퓨터 제어 수단을 포함하는 것이 적합하다. 상기 제어 수단은 다양한 물질을 인쇄하기에 적합한 일정한 수의 설정 프로그램을 포함할 수 있고, 또한 다른 요건에 맞추어 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있다.

상기 장치는, 플라스틱, 금속, 세라믹, 목재, 복합재 등을 포함하는 광범위한 물질로 만들어지고, 고체이거나 얇은 구조로 되어 있는 물체 상에 화상을 인쇄하는 데 사용될 수 있다. 화상을 인쇄할 물체 표면의 성질에 따라서는, 전사되는 염료의 부착을 향상시키기 위해 표면 코팅 또는 래커(lacquer)를 도포함으로써 표면을 전처리하는 것이 적절할 수 있다.

상기 장치는 특히 혼합 만곡부를 포함하는 곡면 형상(오목부 또는 볼록부)을 포함하는 복합 형상을 가질 수도 있는 3D 물체 상에 인쇄하기 위한 것이다.

적합한 열재전사(retransfer) 시트는 상업적으로 입수가능하고, 그 예로는 ICI Imagedata사 제조의 Pictaflex media(Pictaflex는 상표임)를 들 수 있다.

화상은 적합한 열 방식으로 전사가능한 염료로 인쇄함으로써, 바람직하게는 잉크젯 프린팅에 의해 재전사 시트 상에 형성될 수 있다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 열재전사 시트로부터 물체 상에 화상을 인쇄하는 방법으로서, 상기 시트와 물체를 접촉시키는 단계; 및 상기 시트로부터 상기 물체로 염료가 전사되도록 가열된 가스의 흐름에 노출시킴으로써 상기 시트를 가열하는 단계를 포함하고, 염료 전사 공정중에 상기 가열된 가스를 상기 물체 상부로 분배하기 위해 상기 가열된 가스를 상기 유동 방향에 대해 횡 방향으로 진동 방식으로 인도하는, 인쇄 방법을 제공한다.

가열된 가스는, 인쇄될 물체의 표면 상부에 균일한 온도를 형성하기 위해, 물체의 형상을 고려하여 설계된 진동 프로파일에 의해 인도되는 것이 바람직하다.

상기 가스는 진동 베인 수단의 이용을 통해, 바람직하게는 원하는 진동 프로파일을 생성하기에 적절한 형상의 캠의 컨트롤 하에서 인도되는 것이 편리하다.

진동 속도는 전형적으로 1분당 5∼200 스트로크 범위인 것이 적합하고, 1분당 약 25 스트로크의 속도를 이용할 때 양호한 결과가 얻어졌다.

가열된 가스는 선택적으로 제1 방향에 대해 횡 방향, 예를 들면 직각인 제2 방향으로 진동 방식으로 전환될 수도 있다. 상기 가스는 추가로 또는 대안적으로, 진동의 상류 또는 하류에서 확산기를 통과할 수 있다.

상기 가스는 통상적으로 공기이다.

상기 방법은 일반적으로, 시트와 물체를 접촉시키기 전에 시트를 연화시키기 위해, 가열된 가스의 흐름에 노출시킴으로써 시트를 예열하는 단계를 포함한다. 통상적으로, 가열된 가스의 흐름은 또한 시트의 예열 단계에서 진동 방식으로 전환된다.

상기 방법은 물체를 예열하는 선택적 단계를 포함할 수 있는데, 이 경우에도 진동 방식으로 전환시킨 가열된 가스의 흐름에 노출시킴으로써 수행된다.

예열된 시트와 물체는 진공에 노출시킴으로써 간편하게 접촉하게 된다. 진공은 대기압 미만인 30∼85kPa(예컨대, 약 50kPa) 범위의 수준인 것이 적합하다.

상기 방법은 전형적으로는 최종 냉각 단계를 포함한다.

물체의 예열은 전형적으로는 100∼120℃ 범위의 온도에서 약 30초 동안 수행되고, 그 조건은 인쇄될 물체의 표면의 물질에 의존한다.

시트의 예열은, 전형적으로는 80∼170℃ 범위의 온도에서 약 30초 동안 수행되는 것이 전형적이고, Pictaflex media의 경우에는 약 145℃의 온도에서 15초 또는 20초 동안, 또는 약 130℃의 온도에서 30초 동안 수행되는 것이 적합하다.

염료 전사는, 전형적으로는 120∼240℃ 범위의 온도, 통상적으로는 약 160℃에서 15초 내지 5분 동안 가열함으로써 수행되고, 그 조건은 염료, 시트 및 물체를 포함하는 인자들에 의존한다.

본 발명은 또한, 본 발명의 장치 또는 방법에 의해 생성되는 인쇄된 화상을 가지는 물체를 본 발명의 범위에 포함한다.

이하에서, 3D 물체 상에 열전사 중간 시트로부터 화상을 열전사 인쇄하는 본 발명에 따른 진공 프레스의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 예시에 의해 설명한다.

본 발명에 의하면, 종래 기술에 비해 양호한 인쇄 품질을 얻을 수 있는 열전사 인쇄 장치, 인쇄 방법 및 인쇄된 화상을 가지는 물체를 얻을 수 있다.

도 1 및 도 2는 진공 프레스의 사시도이다.
도 3은 상기 프레스의 내부 구성 요소의 개략적인 단면도이다.
도 4 내지 도 5b는 상이한 작동 단계에서의 프레스의 내부 구성 요소의 개략적인 단면도이다.

예시된 진공 프레스(10)는 A3 재전사 시트 용도로 설계된 A3 포맷 데스크탑 유닛의 형태로 되어 있다. 상기 프레스는 일반적으로 육면체 형상으로 되어 있고, 전체적 치수는 깊이 800mm, 높이 600mm, 폭 600mm이다. 상기 프레스는 베이스 유닛(12) 및 후방에서 힌지(hinge) 방식으로 연결되어 있는 덮개 유닛(lid unit)(14)을 가진 하우징을 포함하고, 덮개 유닛은 초기의 개방위치(도 1에 도시된 바와 같음)와 사용 시의 닫힌 위치(도 2에 도시된 바와 같음) 사이에서 수동적으로 이동될 수 있다.

베이스 유닛은 인쇄되거나 채색될 3D 물체의 어레이(array)를 수용하기 위한 테이블(18)이 위치한 리세스(recess)(16)를 포함한다. 테이블(18) 상에는, 지지체로서 작용하여, 가열될 경우 왜곡될 수 있는 얇은 플라스틱과 같은 아이템의 왜곡을 방지하기 위해서, 인쇄될 아이템(23)을 보완하도록 성형된 네스트 또는 몰드(22)의 어레이를 운반하는 다공질 알루미늄 또는 섬유로 된 네스트 플레이트(20)가 놓여 있다. 네스트 플레이트(20)의 상부 표면 상에는 베이스 유닛 내부를 밀봉하기 위한 테두리 고무 실(seal)(24)이 설치되어 있다. 테이블(18)은 초기의 하강 위치(도 1 및 3에 도시된 바와 같음)로부터 상승 위치(도 4에 도시된 바와 같음)로 리프팅 실린더 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 샤프트(26)에 탑재되어 승강될 수 있다.

리세스(16)의 테두리는, 리세스 상부에 A3 재전사 시트를 정확하게 정위치에 설치하고 시트를 테두리 고무 실(28) 상에 정위치에 놓인 상태로 유지시키기 위한 직선형 필름 가이드(27)(도 1에서 볼 수 있음)로 둘러싸여 있다.

베이스 유닛(12)은 네스트 플레이트(20) 바로 밑으로부터 공기를 빼내기 위해 테이블(18)을 관통하는 가요성 호스(30) 내에 진공을 생성하기 위한 진공 펌프 및 블리드 밸브(도시되지 않음)를 포함하는 진공 시스템을 포함한다.

베이스 유닛은 또한 전기 모터가 결합되어 있는 냉각 팬(32)을 포함한다.

덮개 유닛(14)은, 덮개 유닛이 닫힌 위치에 있을 때, 하우징 내에서 베이스 유닛의 실(28)과 협동하여 재전사 시트(38)를 그 사이에 고정시켜 밀봉하기 위한 고무 실(36)로 테두리가 둘러싸인 리세스(34)를 포함한다. 덮개 유닛을 닫힌 위치로 고정하기 위해 자석식 록크(magnetic lock)(39)(도 1에서 볼 수 있음)가 설치되어 있다.

덮개 유닛(14)은 모터(42)가 결합되어 있는 변속 팬(40) 및 고온의 공기 흐름을 덮개 유닛 내에서 아래쪽으로 불어주기 위한 하류 전기 히터 부재(44)를 포함하는 가열 수단을 포함한다. 진동 베인 수단(46)은 덮개 유닛 내에 히터 부재(44)의 하류에 위치하여, 보다 균일하게 물체가 가열되도록 하기 위해, 가열된 공기를 진동 방식으로 전환시킨다. 가열된 공기는 하우징 내에서 재순환되도록 채널(48)을 통해 상부로 통과한다.

진동 베인 수단(46)은, 각각 (52) 위치에서 중앙에 피벗 방식으로 장착된 3개의 유사하게 기다란 평면형 베인(50)을 가지며, 밀대(54)에 의해 밀대(54)의 왕복 운동에 응답하여 일치하여 함께 운동하도록 집단을 이룬 삼중 베인 어셈블리를 포함한다. 밀대(54)는 모터의 회전 운동을 밀대(54)의 적절한 직선 운동으로 변환시키는 캠(도 5a)의 컨트롤 하에, 도면부호 56으로 표시된 전기식 베인 모터에 의해 1분당 25 스트로크의 속도로 구동되고, 밀대는 캠의 종동부(follower)(60)에서 끝나고, 바이어스 스프링(biasing spring)(62) 및 선형 베어링(64)을 통해 연장된다.

캠(58)은 도 5에 도시된 바와 같고, 인쇄될 물체(23)의 모든 표면을 균일하게 가열하는 가열된 공기의 흐름을 생성하도록 설계된 진동 베인 수단(46)의 진동 프로파일을 생성하는 형상으로 되어 있다. 특히, 균일한 염료 전사를 위해 수직 측면(23a)이 수평면(23b)과 동일한 온도에 도달하는 것이 중요하다. 또한, 가장 바깥쪽에 있는 물체가 중앙에 위치한 물체와 동일한 정도로 가열되는 것이 중요하다. 이를 위해서, 캠(58)은, 가열된 공기가 상부 표면(23b) 및 베인 운동의 중앙에서 송풍되는 시간에 비해 물체들간의 트러프(trough) 및 베인 운동의 끝 부분에서 상대적으로 긴 시간 동안 송풍되는, 진동 프로파일을 생성하도록 설계되어 있다. 도 5b는 캠 위치에 대한 베인 위치의 관계를 나타내는 그래프이다. 베인은 약 60°의 운동 범위로 대칭적으로 진동된다.

장치의 사용에 있어서, 베인(50)은 히터 팬(40)이 작동되고 있을 때면 언제나 밀대에 의해 진동된다.

상기 장치는 컴퓨터 컨트롤 수단(도시되지 않음) 및 도 1 및 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 베이스 유닛의 앞쪽에 디스플레이 수단을 포함하는 컨트롤 패널(66)을 포함한다.

사용 시, 3D 물체 상에 인쇄할 화상은 적합한 재전사 중간 시트(38) 상에 (역방향으로) 인쇄된다. 일 실시예에서, Epson 4400 프린터(Epson은 상표임)에서 Artainium 염료 승화성 잉크(Artainium은 상표임)를 사용하는 잉크젯 인쇄 공정에 의해, ICI Imagedata사 제품인 Pictaflex A3+ roll media(Pictaflex는 상표임) 상에 화상이 인쇄되고, A3 시트 크기로 절단되고 건조된다.

물체(52)포 표시된 인쇄할 아이템은 베이스 유닛(12)에 설치되는데, 각각의 아이템은 채색될 표면이 상부가 되도록 각각의 네스트(22) 상에 놓인다. 화상이 형성되는 물체의 표면의 성질에 따라서는, 전사 염료의 부착을 향상시키기 위해 표면 코팅 또는 래커를 도포함으로써 표면을 전처리하는 것이 적절할 수 있다.

덮개 유닛(14)을 수동으로 닫힘 위치로 이동시킨다.

가열 수단은 물체 예열 단계에서 작동되는데, 베인(50)이 1분당 25 스트로크의 속도로 진동함에 따라 팬(40)은 약 110℃의 더운 공기를 하우징 내부에서 약 30초 동안 순환시킨다. 이것은 장식될 물체가 예열시키는 작용을 한다.

이어서, 덮개 유닛(14)을 수동으로 개방 위치로 이동시킨다.

인쇄된 A3 Pictaflex 필름 시트(38)는 인쇄된 측이 물체를 향하는 상태로, 가이드 내부의 리세스(16) 상부에 베이스 유닛(12)의 정위치에 설치된다. 덮개 유닛은 수동으로 닫힘 위치로 이동되고, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 자석식 로크, 실(28)과 실(36) 사이에 위치한 밀봉 시트(38)에 의해, 유지된다.

필름 예열 단계에서, 가열 수단이 작동되고, 팬과 진동 베인은 약 145℃의 온도로 더운 공기를 장치 내부에서 약 20초 동안 순환시킨다. 이 온도에서, 필름 시트(38)는 연화되고 점탄성인 것으로 되어 매우 낮은 항복 응력을 가진다.

가열을 계속하면서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 필름이 초기에는 물체 주위에 느슨하게 걸쳐지는 상태로, 연화된 필름(38)을 물체(23)가 통과하도록 테이블(18)을 상승시킨다.

진공 단계에서, 가열을 계속하면서 베이스 유닛(12) 내의 진공 시스템을 가동하여, 호스(30)를 통해 필름 밑에서 대기압보다 15인치 Hg(약 50kPa)의 진공을 발생시켜, 도 4에 나타낸 바와 같이 진공은 필름을 물체에 맞대어 당기는 작용을 하고, 실(24, 28)은 진공을 유지시키는 작용을 한다. 연화된 필름은 물체(23)의 형상에 일치하게 된다. 염료 전사 단계에서 가열 수단의 온도는 약 160℃의 온도에서 고온의 공기를 발생시키도록 승온되고, 상기 온도는 이 수준에서 약 120초 동안 유지된다. 이렇게 상승된 온도에서, 염료는 필름으로부터 물체의 인접한 표면으로 확산된다. 염료 전사 단계에서의 베인(50)의 진동은 인쇄되는 표면에 걸쳐 균일한 온도 프로파일을 생성하도록 작용함으로써 균일한 인쇄를 제공한다.

테이블(18)은 적절한 시간이 경과하면 하강하고, 진공은 해제된다. 냉각 단계에서, 냉각 팬(32)에 의해 약 20초 동안 하부로부터 물체(23)에 부딪히도록 찬 공기를 베이스 유닛(12)에서 상부로 송풍한다. 이렇게 함으로써 물체와 시트가 냉각된다.

이어서, 덮개 유닛(14)은 수동으로 개방 위치로 이동된다. 필름 시트(38)는 제거되어 폐기되고, 물체(23)는 인출된다.

가열 수단, 진공 시스템 및 냉각 팬의 조작은 컴퓨터 컨트롤 수단에 의해 제어된다. 상기 장치는 여러 가지 상이한 물질을 인쇄하기에 적합한 한정된 수의 설정된 프로그램을 포함하고, 또한 사용자가 다른 요건에 적합하도록 프로그래밍할 수도 있다.

진동 베인 수단을 포함하는 본 발명에 따른 장치, 및 고온의 가스 흐름을 분배하기 위한 고정된 베인이 배열된 동종의 장치를 사용하여 비교 시험을 수행했다. 이러한 시험 결과, 본 발명에 따른 장치를 사용할 때, 더 양호한 품질의 인쇄가 더 균일하게 얻어진 것으로 나타났다.

실시예 1

균일한 중간 회색(mid-grey) 배경을 가진 테스트 화상을 생성했다. Pictaflex 필름으로 된 시트에 Artainium UV+ 잉크를 사용하여 Epson 4400 잉크젯 프린터(Epson은 상표임)로 상기 테스트 화상을 인쇄했다. 이 화상을 전술한 바와 같이, 프레스에서 2개의 상이한 기판에 전사했다.

기판 A)는 테이블(18) 상에 지지된 알루미늄으로 된 0.5mm 두께의 폴리에스테르 코팅된 시트였다.

기판 B)는 미국 특허 제7,102,660호에 기재된 방식으로, 전사 래커로 코팅된 1.8mm 두께의 성형된 폴리카보네이트 셸(shell)이었다. 상기 셸은 실리콘 고무 네스트(22) 상에 지지되었고, 부품 없이 1회의 전사 사이클을 가동함으로써 예열되었다.

프레스 조건은 다음과 같았다:

테스트 번호	1	2	3	4
기판	A	B	A	B
예열	없음	150℃에서 60초	없음	150℃에서 60초
필름 연화	145℃에서 15초	145℃에서 20초	145℃에서 15초	145℃에서 20초
화상 전사	160℃에서 80초	140℃에서 240초	160℃에서 80초	140℃에서 240초
공기 분배	정지형 확산기	정지형 확산기	이동형 베인	이동형 베인

전사된 화상의 광학적 밀도는 부품들의 폭과 높이를 커버하는 그리드 상에서 측정되었다.

테스트 번호	1	2	3	4
최소	0.42	0.34	0.43	0.32
10번째 백분위수	0.47	0.39	0.47	0.37
90번째 백분위수	0.67	0.56	0.59	0.46
최대	0.69	0.66	0.6	0.53
80% 범위	0.2	0.17	0.12	0.09
전체 범위	0.27	0.32	0.17	0.21
표준 편차	0.076	0.070	0.044	0.038

이것은 이동형 베인이 정지형 확산기에 비해 더 양호한 전사 화상 균일성을 제공한다는 것을 나타낸다.

실시예 2

균일한 1/2인치 격자 패턴으로 배열된 좁은 수직 및 수평의 흑색 실선으로 테스트 화상을 생성했다. Mimaki JV5-130S 잉크젯 프린터(Mimaki는 상표명임)로 Artainium UV+ 잉크를 사용하여 이 테스트 화상으로 Pictaflex 필름으로 된 시트를 인쇄했다. 전술한 바와 같은 프레스에서 알루미늄으로 된 0.5mm 두께의 폴리에스테르 코팅된 시트에 이 화상을 전사했다. 프레스 조건은 다음과 같았다:

테스트 번호	1	2	3	4
예열	없음	없음	없음	없음
필름 연화	145℃에서 15초	130℃에서 20초	145℃에서 15초	130℃에서 20초
화상 전사	160℃에서 80초	160℃에서 80초	160℃에서 80초	160℃에서 80초
공기 분배	정지형 확산기	정지형 확산기	이동형 베인	이동형 베인

전사된 화상의 폭과 높이의 증가율(%)을 측정했다.

테스트 번호	1	2	3	4
폭	0.7	0.2	0.2	0.0
높이	2.8	1.4	1.6	0.2

이러한 결과는, 필름 연화 단계에서 이동형 베인이 정지형 확산기에 비해 더 낮은 왜곡을 일으킨다는 것을 나타낸다.

10: 진공 프레스, 12: 베이스 유닛, 14: 덮개 유닛, 16: 리세스, 18: 테이블, 20: 네스트 플레이트, 22: 몰드, 23: 물체, 24: 실, 26: 샤프트, 27: 필름 가이드, 28: 실, 30: 호스, 32: 냉각 팬, 34: 리세스, 36: 실, 38: 재전사 시트, 39: 자석식 록크, 40: 변속 팬, 42: 모터, 44: 히터 부재, 46: 진동 베인 수단, 48: 채널, 50: 평면형 베인, 54: 밀대, 58: 캠, 60: 캠 종동부, 62: 바이어스 스프링, 64: 선형 베어링

Claims (15)

1. 열전사 시트로부터의 화상을 물체(article) 상에 열전사 인쇄하기 위한 장치로서,
   염료 전사를 위해 가열된 가스의 흐름을 공급하는 가열 수단, 및 염료 전사 공정중에 상기 가열된 가스를 물체(들) 위로 분배하기 위해, 흐름 방향에 대해 횡단 방향으로 상기 가열된 가스를 인도하는 진동 베인 수단(oscillating vane means)을 포함하는, 열전사 인쇄 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 진동 베인 수단이 진동 운동을 위해 장착된 하나 이상의 기다란 베인을 포함하는, 열전사 인쇄 장치.
3. 제2항에 있어서,
   각각의 상기 베인이 왕복운동 부재에 고정되어 있는, 열전사 인쇄 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 왕복운동 부재가 캠(cam)에 의해 구동되는, 열전사 인쇄 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 진동 베인 수단에 의해 생성된 분배에 대해 횡단 방향으로 가열된 가스를 인도하도록 배열된 확산기(diffuser) 어셈블리를 추가로 포함하는, 열전사 인쇄 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 진동 베인 수단에 의해 생성된 분배에 대해 횡단 방향으로 가열된 가스를 인도하기 위한 제2 진동 베인 수단을 추가로 포함하는, 열전사 인쇄 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가열 수단이 히터 부재(heater element) 및 팬(fan)을 포함하는, 열전사 인쇄 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 시트와 상기 물체를 접촉시키기 위해 상기 물체와 상기 시트의 상대적 운동을 일으키는 수단을 포함하는, 열전사 인쇄 장치.
9. 열재전사 시트(thermal retransfer sheet)로부터 물체 상에 화상을 인쇄하는 방법으로서,
   시트와 물체를 접촉시키는 단계; 및 상기 시트로부터 상기 물체로 염료가 전사되도록 가열된 가스의 흐름에 노출시킴으로써 상기 시트를 가열하는 단계를 포함하고,
   염료 전사 공정중에 상기 가열된 가스를 상기 물체 상부로 분배하기 위해 상기 가열된 가스를 상기 유동 방향에 대해 횡 방향으로 진동 방식으로 인도하는, 인쇄 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 가스가 진동 베인 수단에 의해 인도되는, 인쇄 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 진동 베인 수단이 캠에 의해 조절되는, 인쇄 방법.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    진동 속도가 1분당 5∼200 스트로크 범위인, 인쇄 방법.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열된 가스가 제1 방향에 대해 횡 방향인 제2 방향으로 진동 방식으로 인도되는, 인쇄 방법.
14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트를 예열하는 단계를 추가로 포함하는, 인쇄 방법.
15. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 장치 또는 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 인쇄 방법에 의해 생성된 인쇄 화상을 가지는 물체.

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