KR20100063723A - 기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치 및 방법 - Google Patents

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씨오도르 에프. 주니어 사이먼
케빈 제이. 훅
안소니 브이. 모스카토
헨데리쿠스 에이. 한
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무어 월리스 노스 아메리카, 인코포레이티드
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Abstract

기판에 대한 물질의 도포를 제어하기 위한 장치 및 방법은, 물질을 기판에 대하여 차단하거나 물질을 기판을 향하여 끌어당기는 게이트제를 사용하는 것을 포함한다. 상기 장치 및 방법은 게이트제를 기판에 직접 도포하거나 또는 중간 표면에 도포하기 위해 잉크젯 기술을 이용할 수 있다. 이러한 물질은, 잉크, 전기 도전성 재료, 자기 재료, 치료 또는 진단을 위한 캐리어, 잉크 이외의 마킹 물질, 또는 어떠한 다른 유형의 물질을 위한 캐리어가 될 것이다.

Description

기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHODS FOR CONTROLLING APPLICATION OF A SUBSTANCE TO A SUBSTRATE}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 각각 2006년 2월 21일 및 2006년 7월 7일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 60/775,511 및 60/819,301을 우선권으로 주장하여 모두 2007년 2월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 11/709,497, 11/709,428, 11/709,599, 11/709,429, 11/709,555, 11/709,396의 일부 계속 출원이다. 또한, 본 출원은 2007년 8월 20일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 60/965,361, 2007년 8월 21일자로 출원된 60/965,634, 2007년 8월 22일자로 출원된 60/965,753, 2007년 8월 23일자로 출원된 60/965,861, 2007년 8월 22일자로 출원된 60/965,744, 및 2007년 8월 22일자로 출원된 60/965,743을 우선권으로 주장한다. 위에서 언급한 출원 모두는 그 전체 내용이 본 명세서 내에 참고자료로 원용되어 있다.
본 출원은 기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
평판 인쇄(lithographic) 및 그라비아(gravure) 인쇄 기술은 수많은 해를 거쳐 개량 및 개선이 이루어지고 있다. 평판 인쇄의 기본 원리는 잉크를 잉크 수용(ink-receptive) 영역 및 잉크 반발(ink-repellent) 영역 모두를 갖는 표면으로부터 전사시키는 단계를 포함한다. 오프셋 인쇄는 잉크의 중간 전사(intermediate transfer)를 행한다. 예를 들어, 오프셋 평판 인쇄기는 잉크를 플레이트 실린더(plate cylinder)에서 블랭킷 실린더(blanket cylinder)로 전사할 수 있으며, 그런 다음 블랭킷 실린더가 이미지를 표면(예컨대, 종이 웹(paper web))으로 전사시킨다. 그라비아 인쇄에서는, 잉크가 들어있는 오목부가 새겨져 있는 실린더(cylinder with engraved ink well)가 종이 웹과 접촉하게 되며, 잉크를 종이에 전사하는 것이 전하(電荷)에 의해 촉진된다.
평판 인쇄 기술의 초기 장치는 플레이트에 인쇄될 이미지의 부조(relief)를 활용하여 잉크가 돌출된 부분에만 부착되도록 하였다. 현재의 평판 인쇄 공정은 재료 과학의 원리를 활용한다. 예를 들어, 인쇄될 부분이 친수성을 갖도록, 인쇄될 이미지가 친수성 플레이트(hydrophilic plate)에 에칭된다. 잉크를 도포하기 전에 플레이트를 물로 적시면, 유성 잉크(oil-based ink)는 플레이트의 소수성 부분(즉, 습윤 공정에 의해 적셔지지 않은 플레이트 부분)에만 부착된다.
그러나, 종래에는 이 모든 인쇄 기술에 유사한 한계가 있다. 그것은 바로 동일한 이미지가 중첩하여 반복적으로 인쇄된다는 것이다. 이것은 종래의 평판 인쇄가 부조 이미지, 에칭된 소수성 이미지 등등의 고정(영구적인) 이미지가 있는 플레이트를 사용하기 때문이다. 그라비아 인쇄 또한 실린더의 잉크가 들어있는 오목부(ink well)에 새겨진 고정 이미지를 사용한다. 평판 인쇄에 사용되는 플레이트 또는 그라비아 인쇄에 사용되는 실린더/실린더 슬리브의 제작에는 상당한 간접비가 필요하다. 그렇기 때문에 인쇄 사본의 수가 소량(즉, 단기 납기 작업)일 경우 평판 또는 그라비아 인쇄로 인쇄 작업을 하는 것은 비용면에서 효율성이 없다. 또한, 종래의 평판 인쇄 및 그라비아 인쇄는, 이러한 인쇄가 비용이 많이 소요되고 속도가 낮기는 하지만 잉크젯 헤드로 개량된 경우를 제외하고는, 가변 데이터(예컨대, 대금청구서, 재무제표, 타겟 광고 등)를 인쇄하기 위해 이용되지 않는다. 통상적으로, "단기 납기(short-run)" 인쇄 작업 및/또는 인쇄 내용을 자유롭게 변화시킬 필요가 있는 인쇄 작업은 레이저(정전 토너 등의) 프린터 및/또는 잉크젯 프린터에 의해 행하여졌다.
종래에는, 서적 및 잡지와 같은 다수의 인쇄물들은 상당한 양의 인쇄후 처리를 필요로 하는 공정을 사용하여 인쇄되어왔다. 예를 들어, 잡지의 한 페이지 또는 페이지의 세트가 5,000회 인쇄될 수 있다. 그리고 둘째 페이지 또는 둘째 페이지의 세트도 5,000회 인쇄될 수 있다. 잡지의 모든 페이지가 인쇄될 때까지 각각의 페이지 또는 페이지의 세트에 이 공정이 반복된다. 그런 다음 모든 페이지 또는 페이지의 세트가 인쇄후 처리로 보내져서 재단 및 제본을 거쳐 최종 인쇄물로 완성된다.
이러한 통상적인 작업 흐름은 시간 및 노동력이 많이 소요된다. 만약 가변 이미지(즉, 페이지 또는 페이지 세트 간에 바뀌는 이미지)가 평판 인쇄 이미지의 품질과 속도로 인쇄될 수 있다면, 잡지는 페이지(또는 페이지 세트) 순서대로 인쇄될 수 있기 때문에 인쇄가 끝나는 대로 잡지가 완성될 수 있다. 이것은 인쇄 속도를 현저히 높일 뿐만 아니라, 잡지 인쇄 비용을 큰 폭으로 절감시키게 된다.
잉크젯 인쇄 기술은 가변 기능을 갖는 프린터를 제공하고 있다. 잉크젯 기술은 크게 버블젯 방식(즉, 더멀젯 방식)과 압전 방식의 두 가지가 있다. 이 두 가지 기술에서는 미세한 잉크 방울(droplet of ink)이 인쇄 페이지로 방출된다(분무된다). 버블젯 프린터에서는 열원이 잉크를 증발시켜서 버블로 만든다. 부풀어지는 버블은 작은 잉크 방울을 만들고, 그 잉크 방울이 프린트 헤드에서 분출된다. 압전 기술은 잉크 저장소 뒤쪽에 있는 압전성 결정(piezo crystal)을 이용한다. 그리고 압전성 결정을 진동시키기 위해 교류 전기 전위가 사용된다. 결정의 앞뒤 움직임은 하나의 잉크 방울을 만드는 데 필요한 잉크를 충분히 끌어당기고 그 잉크를 인쇄 용지에 분출시킨다.
고속 컬러 잉크젯 인쇄의 품질은 일반적으로 오프셋 평판 인쇄 및 그라비아 인쇄보다 수준이 떨어진다. 또한, 가장 빠른 잉크젯 프린터의 속도도 통상적으로 평판 또는 그라비아 인쇄보다 훨씬 느리다. 또한, 종래의 잉크젯 인쇄는 수성 잉크를 종이에 도포하는 과정에서 불편한 점들이 많다. 수성 잉크를 사용하면 종이를 적시게 되어 인쇄 웹에 주름이 생기고 구겨질 수 있고, 이러한 웹 또한 습기에 대한 노출에 의해 쉽게 손상될 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위해, 잉크젯 프린터는 특수 종이 또는 코팅을 사용하게 되며, 이러한 종이는 대부분 상업용 인쇄에 사용되는 종래의 웹 종이보다 매우 비싸다.
또한, 컬러 인쇄에 잉크젯 기술을 사용할 경우, 잉크의 피복 면적 및 물의 흡수량이 증가할 수 있다. 이것은 컬러 이미지를 생성하기 위해 4-컬러 처리가 이용되기 때문이다. 4-컬러 처리에서는 청록색, 마젠타색, 황색 및 흑색(즉, CMYK) 잉크의 도포량을 조절함으로써 페이지 상의 색상을 형성한다. 이 때문에, 그 페이지의 일부분에 원하는 색상을 생성하기 위해 4가지 컬러가 모두 필요할 경우에는 4색 모두의 잉크의 층이 중첩된다. 또한, 잉크젯 프린터에 의해 형성되는 도트(dot)가 번져서 흐릿한 이미지가 생성될 수 있다. 또한, 잉크젯 프린터에 사용되는 잉크는 통상적인 평판 인쇄 또는 그라비아 인쇄에 사용되는 잉크에 비해 극히 고가이다. 이러한 경제적인 요인에 의해 잉크젯 기술은 상업적인 인쇄 어플리케이션, 특히 장기 납기 어플리케이션의 대부분을 충족하지 못하고 있다.
현재, 레이저 인쇄 역시 고속 가변 인쇄의 실용적인 대안이 되지 않을 것이다. 그 이유는 레이저 인쇄의 생산 속도는 아직도 오프셋 및 그라비아 인쇄보다 훨씬 느리고, 재료비(예를 들어, 토너 등)가 상업적인 오프셋 잉크 또는 그라비아 잉크 가격에 비해 매우 높기 때문이다. 레이저 컬러도 인쇄된 페이지를 접을 때 크랙이 발생하기 때문에 잡지 및 기타 제본 출판물(bound publication)에 사용하기에는 곤란하다.
인쇄 기술은 트랜지스터 및 기타 소자를 포함하는 전기 부품과 같은 다른 제조 물품의 생산에 유용한 것으로 판명되었다. 또한, 종이가 아닌 플라스틱 필름, 금속 기판 등과 같은 기판 상에 표식(indicia) 또는 다른 마킹이 인쇄된다. 이들 인쇄 기술은 종이 기판을 인쇄하기 위해 전술한 것을 이용할 수 있으며, 그 경우 이들 기술은 동일한 단점을 갖게 된다. 다른 경우에, 철판 인쇄(flexography)가 이용될 수 있으며, 평판 인쇄와 마찬가지로 플레이트의 인쇄전(prepress) 준비를 필요로 한다.
본 발명의 일특징에 의하면, 주요 물질(principal substance)을 전사하는 방법은, 수용 표면(receiver surface)과 접촉하게 되는 이미징 표면(imaging surface) 상에 무작위 방식으로 상기 주요 물질을 도포하는 단계를 포함한다. 상기 수용 표면의 선택 가능한 부분 상에 게이트제(gating agent)가 도포되며, 이 게이트제는 상기 주요 물질이 상기 이미징 표면에 의해 상기 수용 표면 상에 침적(deposition)되는 패턴을 결정한다. 상기 주요 물질의 제1 부분이 상기 패턴을 기초로 하여 상기 이미징 표면으로부터 상기 수용 표면으로 전사된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 인쇄 시스템은, 수용 표면과 접촉하게 되는 이미징 표면 상에 주요 물질을 무작위 방식으로 침적시키는 도포 장치, 상기 주요 물질이 중간 표면에 의해 상기 수용 표면 상에 침적되는 위치를 결정하는 게이트제를, 상기 수용 표면의 선택 가능한 부분 상에 침적시키는 도포 장치, 및 상기 게이트제를 침적시키는 상기 도포 장치를 제어하는 제어 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 주요 물질을 전사하는 방법은, 상기 주요 물질을 표면에 도포하는 단계, 상기 주요 물질의 선택 가능한 부분의 상면에 게이트제를 도포하는 단계, 및 상기 게이트제에 의해 덮여지지 않은 상기 주요 물질의 제1 부분을 상기 표면으로부터 수용 표면에 전사하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에서, 주요 물질을 전사하는 장치는, 상기 주요 물질을 표면에 도포하는 도포 장치, 상기 주요 물질의 선택 가능한 부분의 상면에 게이트제를 침적시키는 침적 장치, 및 상기 게이트제에 의해 덮여지지 않은 상기 주요 물질의 제1 부분을 상기 표면으로부터 수용 표면에 전사하는 수단을 포함한다.
기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치 및 방법의 추가의 특징, 이들의 특성 및 다양한 이점이 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1은 종래 기술의 인쇄 시스템의 측면도.
도 2는 기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치의 예시 실시예의 측면도.
도 3은 기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치의 예시 실시예의 측면도.
도 4는 기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치의 예시 실시예의 측면도.
도 5는 기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치의 예시 실시예의 측면도.
도 6은 기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치의 예시 실시예의 측면도.
도 7은 도 6에 도시된 장치의 예시 실시예의 측면도의 부분 확대도.
도 8은 기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치의 예시 실시예의 측면도.
도 9는 기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치의 예시 실시예의 측면도.
도 10은 기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치의 예시 실시예의 측면도.
도 11은 도 10에 도시된 장치에 따른 가능한 출력의 예시도.
도 12는 기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치의 예시 실시예를 나타내는 도면.
도 13은 도 2 내지 도 10에 도시된 장치의 일부분의 입면도.
도 14는 도 2 내지 도 10에 도시된 장치의 일부분의 입면도.
도 15는 도 2 내지 도 10에 도시된 장치의 일부분의 입면도.
도 16은 도 2 내지 도 10에 도시된 장치의 일부분의 확대도.
도 17은 가능한 출력 순서에 대한 예시도.
도 18 내지 도 21은 기판에 대한 물질의 도포를 제어하는 장치의 예시 실시예의 측면도.
도 22는 본 명세서에 개시된 방법을 구현하기 위한 제어 시스템의 블록도.
도 23은 본 명세서에 개시된 하나 이상의 방법을 구현할 수 있는 인쇄 시스템의 등각 투영도.
도 24a 및 도 24b는 도 23의 인쇄 시스템에 사용될 수 있는 도포기의 모식도.
도 25의 (a) 내지 (c)는 다른 실시예에 따른 다른 방법의 모식도.
도 1은 종래의 오프셋 평판 인쇄 데크(offset lithographic printing deck)(100)를 도시하고 있다. 종래의 평판 인쇄 공정에서, 인쇄될 이미지는 친수성 플레이트(102)에 에칭되어 플레이트에 소수성 부분을 형성하며, 이 소수성 부분에 잉크가 부착될 것이다. 친수성 플레이트(102)는 플레이트 실린더(104)에 장착되고, 습윤 시스템(106)과 잉크 시스템(108)을 경유하여 회전된다. 습윤 시스템(106)에는 물 공급기(107)가 포함될 수 있으며, 잉크 시스템(108)에는 잉크 소스(109)가 포함될 수 있다. 플레이트(102)의 친수성 부분은 습윤 시스템(106)에 의해 젖게 된다. 유성 잉크를 사용하면, 잉크는 오직 플레이트의 소수성 부분(102)에만 부착된다.
예를 들어 블랭킷 실린더(110)와 같은 블랭킷 실린더가 사용되는 경우, 잉크 이미지가 플레이트 실린더(104)에서 블랭킷 실린더(110)로 전사될 수 있다. 그런 다음, 이미지는 블랭킷 실린더(110)와 임프레션 실린더(impression cylinder)(114) 사이의 웹(112)(예를 들어, 종이)에 다시 전사될 수 있다. 임프레션 실린더(114)를 사용하면, 인쇄될 이미지와 웹(112) 사이에 실질적으로 동등한 압력이나 힘을 가함으로써 이미지를 웹(112)에 전사할 수 있다. 플레이트 실린더(104)와 웹(112) 사이에 고무 블랭킷이 매개체로 사용될 때, 이 공정은 종종 "오프셋 인쇄"로 지칭된다. 플레이트(102)가 에칭되고나서 플레이트 실린더(104)에 장착되기 때문에, 동일한 이미지를 반복적으로 인쇄하기 위해 평판 인쇄기가 사용된다. 평판 인쇄는 인쇄 품질이 높기 때문에 매우 바람직하다. 4개의 인쇄 데크가 일렬로 장착되었을 때, 잡지 수준의 4-컬러 이미지가 인쇄될 수 있다.
도 2는 본 발명의 원리에 따른 예시 장치를 보여준다. 도 2는 인쇄 데크(200)를 도시하며, 인쇄 데크는 평판 인쇄 업계에서 알려진 바와 같이 잉크 시스템(202), 플레이트(204), 플레이트 실린더(206), 블랭킷 실린더(208), 및 임프레션 실린더(210)를 포함할 수 있다. 플레이트(204)는 전체적으로 친수성의 것일 수 있다(예들 들어, 표준 알루미늄 평판 인쇄 플레이트). 그러나, 도 1의 습윤 시스템(106)은 도 2에서는 세척 시스템(212)과 수용액 제트 시스템(214)으로 교체되어 있다.
수용액 제트 시스템(214)은 일련의 잉크젯 카트리지(예를 들어, 버블젯 카트리지, 열 카트리지, 압전 카트리지 등)를 갖고 있다. 버블젯은 히터에 의해 가열될 때 잉크 방울을 분출할 수 있다. 압전 시스템은 압전 작동기에 의해 가동될 때 잉크 방울을 분출할 수 있다. 이 잉크 방울은 잉크젯 카트리지의 미세한 구멍에서 방출된다. 카트리지는 다양한 숫자의 구멍을 가질 수 있으며, 일반적으로, 잉크젯 카트리지에는 600개의 구멍이 있으며, 한 줄에 300개씩 두 줄로 배열되는 경우가 있다.
수용액 제트 시스템(214)은 수용액(예를 들어, 물, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 또는 이들의 조합)을 방출하기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같은 일부 실시예에서, 수용액에는 "Air Products"의 Surfynol®과 같은 한 가지 이상의 계면활성제가 포함될 수 있다. 이러한 계면활성제는 각 분자의 한쪽 끝에는 친수성기(hydrophilic group)를, 그리고 다른 한쪽 끝에는 친지성기(lipophilic group)를 포함할 수 있다. 수용액에 한 가지 이상의 계면활성제를 추가하면 수용액의 표면 장력을 향상시킬 수 있다.
수용액 제트 시스템(214)의 수용액 제트는 작은 잉크 방울이 잉크젯에 의해 종이 위에 놓여지는 것과 거의 같은 방식으로 수용액을 친수성 플레이트에 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 수용액은 전형적인 잉크젯 노즐(즉, 헤드)을 통해 분출될 수 있다. 이러한 잉크젯 노즐에는, 예를 들어, HP, Lexmark, Spectra, Canon 등에서 제조한 잉크젯 노즐이 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 수용액 제트 시스템(214)은 다양한 인쇄 속도와 출력 해상도를 지원할 수 있다.
수용액 제트 시스템(214)은 인쇄될 이미지의 네거티브 이미지 또는 그 일부분을 플레이트 실린더(206)에 "인쇄" 또는 분사하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 아래에 도 12와 관련하여 보다 자세히 설명된 바와 같이, 이미지 제어 장치가 데이터 시스템으로부터 이미지 데이터를 수신할 수 있다. 이미지 데이터는 인쇄될 이미지 또는 인쇄될 네거티브 이미지를 나타낼 수 있다. 이미지 데이터에는 비교적 자주 바뀌는(예를 들어, 각 인쇄 페이지 마다) 가변 이미지 데이터, 비교적 덜 자주 바뀌는(예들 들어, 100매의 인쇄 페이지 마다) 준고정(semi-fixed) 이미지 데이터, 변하지 않는 고정 이미지 데이터, 및 이들 이미지 데이터들의 조합이 포함될 수 있다. 이미지 데이터 중의 일부 또는 모두가 이진 데이터(binary data), 비트맵 데이터, 페이지 기술 코드, 또는 이들의 조합으로 저장될 수 있다. 예를 들어, 포스트스크립트(PostScript) 또는 프린터 커맨드 랭귀지(Printer Command Language, PCL)와 같은 페이지 기술 언어(PDL)를 사용하여 일부 실시예에서 이미지 데이터를 정의 및 해석할 수 있다. 그런 다음, 데이터 시스템은 전자적으로 수용액 제트 시스템(214)을 제어하여 다른 유형의 이미지 데이터(또는 그 일부분)의 일부 또는 전부에 의해 표시되는 이미지(또는 네거티브 이미지)를 수용액으로 플레이트 실린더(206) 상에 인쇄한다. 네거티브 이미지는 종이에서 잉크가 부착되지 않는 모든 부분의 이미지이다. 그러므로, 플레이트 실린더(206) 상의 한 지점이 수용액 제트 시스템(214)을 통과한 후, 그 지점에 수용액의 방울이 떨어져 있지 않은 경우, 해당 지점은 잉크 시스템(202)의 잉크만이 부착될 것이다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 일부 실시예에서, 진공원 또는 열원(215)을 수용액 제트 시스템(214) 바로 옆 또는 부근에 위치시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 진공원 또는 열원(215)은 수용액 제트 시스템(214)과 통합될 수 있다. 이러한 진공원 또는 열원은, 플레이트(204) 또는 플레이트 실린더(206) 상으로 인쇄된 후에 수용액을 불기(blowing), 건조, 및/또는 가열함으로써 수용액 제트 시스템(214)에 의해 위치된 개개의 수용액 방울의 크기를 줄이기 위해 사용될 수 있다. 이와 달리, 습도 레벨과 같은 주변 조건을 포함하는 어떠한 공정 파라미터를 조작하여 물방울 형성에 영향을 줄 수도 있다. 수용액 방울의 크기를 제어하는 기능은 인쇄 이미지의 품질을 향상시킬 수 있다.
플레이트 실린더(206)가 회전을 완료하여 이미지를 블랭킷 실린더(208)에 전사한 후, 세척 시스템(212)을 통과하게 되며, 세척 시스템은 잉크 및/또는 수용액 잔류물을 제거하여, 다음 회전 동안(또는 일정한 횟수의 회전 후) 수용액 제트 시스템(214)에 의해 플레이트 실린더(206)가 다시 이미지 인쇄될 수 있도록 한다. 세척 시스템(212)은 회전 브러시, 세척액이 있는 롤러, 벨트, 세척액으로 처리된 세척 웹, 열 및/또는 공기 전달용 장치, 정전 장치, 또는 플레이트 실린더(206)에서 잉크, 수용액 잔류물, 또는 이들 양자를 제거하는 적절한 수단을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 블랭킷 실린더(208)는 또한 세척 시스템(215)과 유사한 세척 시스템을 가져, 이미지가 웹(216)로 전사된 후에 블랭킷 실린더(208)에 잔류하는 재료를 세척한다.
일부 실시예에서, 플레이트 실린더(206)는 종래의 평판 인쇄 기법을 이용해서 플레이트(204)에 에칭된 특정 인쇄 작업을 위한 고정 데이터의 전체를 가질 수 있다. 그러므로, 수용액 제트 시스템(214)은 가변 이미지 데이터 또는 준고정 이미지 데이터로 표시되는 인쇄 작업의 변동 부분만을 플레이트(204)의 특정 부분에 이미지화하기 위해 사용될 수 있다.
다른 실시예에서는 플레이트(204)가 사용되지 않는다. 그 대신, 본 발명이 속한 기술 분야에서 이해할 수 있는 바와 같이, 수용액 제트 시스템(214)으로부터의 수용액을 부착하도록 플레이트 실린더(206)의 표면을 처리, 가공 또는 연마시킨다. 또한, 플레이트 실린더(206)를 처리, 가공 또는 연마하여, 고정 데이터를 포함하는 동시에, 수용액을 부착시켜 가변 데이터를 포함시킬 수 있다. 본 발명의 위에 설명된 실시예와 기타 실시예에서, 필요에 따라, 블랭킷 실린더(208)를 생략하고, 이미지를 웹(216)에 직접 전사하여도 된다.
일부 실시예에서는, 플레이트(204), 플레이트 실린더(206) 및 블랭킷 실린더(208)의 하나 또는 그 이상을 맞춤제작 또는 설계하여 수용액 제트 시스템(214)의 다양한 특성 또는 수용액과 작용할 수 있도록 한다. 예를 들어, 본 발명이 속한 기술 분야에서 이해할 수 있는 것처럼, 특정 해상도 또는 특정의 도트 크기의 인쇄 헤드에 의해 분출되는 수용액만 부착하도록 이러한 플레이트 및 실린더의 하나 또는 그 이상을 특별히 가공 또는 연마한다. 또한, 플레이트와 실린더를 특정 유형의 수용액만 부착하도록 하고 다른 유형은 거부하도록 특별히 가공할 수 있다. 예를 들어, 플레이트와 실린더는 특정 용량, 비중, 점도 또는 기타 원하는 특성의 용액을 부착하면서 원하는 매개변수 밖의 용액을 거부할 수 있다. 이는 외래 물질 오염을 예방하며, 한 가지 수용액이 인쇄 공정에 사용되고 다른 한 가지 수용액(상이한 물리적 특성을 지님)이 세척 공정에 사용될 수 있도록 한다. 다른 실시예에서는 통상적이고 일반적인 용도의 플레이트와 실린더가 사용된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 인쇄 데크(300)에는 수용액 제트 시스템(314)과 세척 시스템(312)이 포함될 수 있으며, 이들 중의 하나 또는 양자가 플레이트 실린더(306)가 아닌 블랭킷 실린더(308)에 장착되어 사용될 수 있다. 도 2에 관한 설명에서처럼, 인쇄 데크(300)에는 플레이트 실린더(306) 위에 잉크 시스템(302)이 포함될 수도 있다. 본 실시예에서, 플레이트(304)가 있는 플레이트 실린더(306)는 전체 표면에 잉크를 부착할 수 있고, 잉크 시스템(302)을 통과한 후에 잉크로 완전히 코팅된다. 하지만 블랭킷 실린더(308)는 위에서 설명한 것처럼 수용액으로 가변적으로 이미지화될 수 있어서, 잉크가 블랭킷 실린더(308)와 임프레션 실린더(310) 사이에 있는 웹(316)으로 전사되기 위해 블랭킷 실린더(308)의 특정 부분에만 전사된다. 수용액 제트 시스템(314)을 블랭킷 실린더(308)와 함께 사용할 때, 플레이트 실린더(306)와는 반대로, 더 커다란 체적의 수용액을 사용할 수 있으며, 이로 인해 보다 빠른 이미지화 및 재이미지화가 가능하게 된다. 이는 또한 블랭킷 실린더(308)의 표면 특성 및 재료 특성으로 인한 것으로서, 수용액 방울이 번지는 것을 방지하는 고무 블랭킷이 포함될 수 있다.
수용액 제트 시스템과 세척 시스템은 다른 방식으로도 장착될 수 있다. 도 4의 예에서 보여주는 것처럼, 인쇄 데크(400)는 수용액 제트 시스템(414)과 세척 시스템(412)을 보다 융통성 있게 장착할 수 있도록 한다. 도 4의 예에서, 블랭킷 실린더는 무단 벨트(endless belt)(408)로 교체될 수 있다. 일부 실시예에서, 무단 벨트(408)의 길이는 각종 추가 시스템 또는 수용액 제트 시스템(414) 및 세척 시스템(412)의 배치를 더욱 편리하게 하도록 조절될 수 있다. 수용액 제트 시스템(414)과 세척 시스템(412)은 무단 벨트(408)를 따라 어떤 적합한 위치에 장착해도 된다. 도 2 및 도 3를 참조하여 위에서 설명한 바와 같이, 인쇄 데크(400)에는 잉크 시스템(402), 플레이트 실린더(406), 플레이트(404), 및 무단 벨트(408)와 임프레션 실린더(410) 사이의 웹(416)이 포함될 수 있다. 무단 벨트(408)는 잉크가 웹(416)으로의 전사를 위한 무단 벨트(408)의 특정 부분에만 전사되도록 도 3의 블랭킷 실린더(308)에 관한 설명에서와 같이 수용액으로 가변적으로 이미지화될 수 있다.
도 5와 도 6은 본 발명의 다른 실시예를 예시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 인쇄 데크(500)에는 잉크를 블랭킷 실린더(508)에 전사하기 위해 사용될 수 있는 플레이트 실린더(506)가 포함될 수 있다. 위에 설명된 바와 같이, 인쇄 데크(500)에는 또한 잉크 시스템(502), 플레이트(504), 블랭킷 실린더(508), 수용액 제트 시스템(514), 세척 시스템(512), 웹(516), 및 임프레션 실린더(510)도 포함될 수 있다. 도 6의 인쇄 데크(600)에서 나타낸 바와 같이, 일부 실시예에서는, 도 5의 플레이트와 블랭킷 실린더 시스템이 단일 이미징 실린더(608)로 교체될 수 있다. 도 5 및 도 6의 실시예에서, 잉크는 인쇄될 이미지에 관계없이 인쇄 매체(예를 들어, 웹(516 또는 616))와 접촉하게 될 실린더로 전사될 수 있다. 잉크가 실린더로 전사된 후, 수용액 제트 시스템(514 또는 614)을 이용하여, 웹에 잉크를 전사하지 않는 부분의 잉크층 상에 수용액을 배치한다. 다시 말해서, 인쇄될 이미지의 네거티브 이미지가 수용액으로 잉크층 상에 인쇄된다. 일부 실시예에서, 수용액 대신 겔(예를 들어, 실리콘을 기반으로 하는 겔)을 사용할 수 있다.
도 7에서 보여주는 것처럼, 수용액 또는 겔 방울(704)은 잉크(702)가 인쇄 매체(예를 들어, 이미징 실린더(708)와 임프레션 실린더(710) 사이의 웹(716))에 전사되는 것을 방지한다. 인쇄 매체의 흡수력이 아주 강한 경우, 인쇄 매체는 이미징 실린더와 접촉하기 훨씬 전에 해당 지점에서 수용액 또는 겔과 일부 잉크 모두를 흡수할 수 있다. 그러므로, 만약 인쇄 매체의 흡수력이 너무 강하면, 수용액이나 겔은 수용액이나 겔로 덮여지는 지점에서의 이미지를 밝게(또는 옅게) 하도록만 작용한다. 이와 반대로, 만약 높은 광택의 인쇄 매체 또는 플라스틱 인쇄 매체를 사용하는 경우, 잉크는 인쇄 매체에 전사될 수 없다. 그 이유는 이러한 인쇄 매체가 잉크(702)를 차단하는 수용액 또는 겔 방울(704)을 절대로 흡수하지 않기 때문이다. 수용액 또는 겔 방울(704) 보호층으로 덮여지지 않은 잉크(702)는 웹(716)으로 전사된다.
도 5 내지 도 7에 도시된 실시예의 한 가지 이점은 세척 시스템이 더 이상 필요 없게 된다는 것이다. 이미징 실린더(708)의 전체 표면이 계속해서 잉크(702)로 덮여지기 때문에, 공정이 진행되는 어떠한 시점에도 잉크를 세척할 필요가 없게 될 수도 있다. 그러나, 건조되고 있거나 또는 누적되고 있는 잉크를 세척하는 것이 필요할 수 있기 때문에, 도 5와 도 6에 세척 시스템이 도시되었다. 또한, 세척 시스템 대신 또는 세척 시스템에 추가로 진공원 또는 열원(예를 들어, 도 2의 진공원 또는 열원(215))을 사용할 수 있다. 이미징 실린더가 잉크 시스템을 다시 통과하기 전에 이미징 실린더로부터 과잉 수용액을 건조시키는 것이 바람직하다. 따라서, 다시 잉크를 묻히기 전에 진공원이나 열원을 사용하여 수용액 잔류물을 제거할 수 있다.
수용액 제트 시스템으로 인쇄되는 보호 네거티브 이미지와 인쇄 매체 사이에 바람직한 상호작용을 달성하기 위해 수용액 또는 겔의 특성(예를 들어, 점도 또는 비중), 및 인쇄 매체의 특성(예를 들어, 백상지, 광택지, 또는 각종 코팅 기술 사용)이 변화될 수 있다. 예를 들어, 샤프한 이미지를 원하는 경우, 인쇄 매체에 의해 전혀 흡수되지 않는 수용액을 선택하는 것이 유리할 수 있다. 하지만 수용액 제트 시스템의 출력으로 덮여지는 부분으로부터도 약간의 잉크 전사가 필요한 경우, 수용액이 신속히 흡수되어 덮여진 부분으로부터 일부 잉크 전사가 발생할 수 있는 인쇄 매체를 사용하는 것이 유리할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 인쇄 데크(800)에는 잉크를 이미징 실린더(808)에 도포하기 위해 사용되는 잉크 시스템(802)이 포함된다. 그러므로, 인쇄 매체(이미징 실린더(808)와 임프레션 실린더(810) 사이의 웹(816))에 전사될 이미지의 포지티브 이미지를 인쇄하기 위해 수용액 제트 시스템(814)이 사용된다. 수용액 제트 시스템(814)은 잉크층 상에 수용액 또는 겔에 의한 포지티브 이미지를 인쇄한다. 이 "인쇄"층은 웹에 전사되는 영역에서 잉크를 보호하는 데 사용된다.
포지티브 이미지가 보호된 후, 회전하는 이미징 실린더(808)는 그 다음에 스트리핑 시스템(stripping system)(818)을 통과한다. 스트리핑 시스템(818)은 이미징 실린더(808)의 보호되지 않은 부분의 잉크를 벗기기 위해 사용된다. 다시 말해서, 수용액 제트 시스템(814)에 의해 보호되지 않고 그에 따라 인쇄될 이미지의 일부분이 되지 않는 잉크가 이미징 실린더로부터 벗겨내어 진다. 스트리핑 시스템(818)은 예컨대 보호되지 않은 잉크를 이미징 실린더로부터 떨어지게 하는 데 사용되는 일련의 빈 웹(blank web)일 수 있다. 스트리핑 시스템(818)은 이와 달리 아래의 설명처럼 역방향 롤러(reverse form roller)를 사용할 수 있다. 그런 다음 보호된 잉크 이미지가 인쇄 매체로 전사된다.
보호된 잉크 이미지의 전사는 보호 수용액 층과 보호된 잉크를 웹(816)에 전사함으로써 달성될 수 있다. 이와 달리, 스트리핑 시스템(818)은 보호 수용액 층을 제거하여, 원래의 보호된 잉크가 보호 수용액 층 없이 웹으로 전사되도록 할 수 있다. 일부 실시예에서, 스트리핑 시스템(818)은 보호되지 않은 잉크(즉, 보호 수용액 층으로 덮여지지 않은 잉크)를 제거하는 동시에 보호 수용액 층을 제거하여, 원래의 보호된 잉크만 웹(816)에 전사되도록 할 수 있다. 이러한 실시예에서, 역방향 롤러를 사용하여 보호되지 않은 잉크와 수용액을 벗길 수 있다. 이 역방향 롤러는 벗겨진 잉크를 잉크 시스템(802)으로 반송하는 데도 사용될 수 있다. 즉, 사용되지 않은 잉크가 스트리핑 시스템(818)에 의해 재활용될 수 있다. 보호 잉크 이미지를 웹(816)에 전사하기 위해 기타 적절한 방법을 사용할 수 있다.
도 9의 인쇄 데크(900)는 본 발명의 다른 실시예를 보여준다. 도 9에 도시된 것과 같은 실시예에서, 블록 공중합체(block copolymer)로 이루어진 계면활성제를 함유한 수용액을 이미징 실린더(908) 상으로 인쇄하기 위해 수용액 제트 시스템(914)을 사용할 수 있다. 이러한 계면활성제의 예로서 "BASF"의 Pluronic®F-127 계면활성제가 있으며, 이것은 산화에틸렌과 산화프로필렌에 기반을 둔 블록 공중합체이다. 이러한 계면활성제는 이미징 실린더(908)의 표면 특성을 친수성과 친지성 사이에서 바꾸는데 사용될 수 있다.
예를 들어, 포지티브 이미지를 이미징 실린더(908) 상에 인쇄하기 위해 수용액 제트 시스템(914)을 사용할 수 있다. 그 후, 열원, 예를 들어 드라이어(918) 또는 물을 증발시키는 기타 적절한 수단을 사용하여 수용액을 건조시킬 수 있다. 이렇게 하면 블록 공중합체는 수용액 제트 시스템(914)에 의해 이미징 실린더(908)의 인쇄 위치에 결합된 채로 남겨지게 된다. 블록 공중합체는 한쪽 끝은 이미징 실린더의 표면 재료와 결합하고 다른 한쪽 끝은 친지성인 것을 선택해야 한다. 자연적으로 친수성인 이미징 실린더를 사용하는 경우, 이미징 실린더는 수용액 제트 시스템(914)이 블록 공중합체를 인쇄하는 부분이 친지성이 되고, 다른 부분이 친수성이 된다. 이때 이미징 실린더가 공지의 평판 인쇄 공정에 사용될 수 있다. 예를 들어, 잉크는 잉크 시스템(902)에 의해 지속적으로 이미징 실린더(908)에 전사될 수 있다. 그런 다음, 이미지는 인쇄 매체(예를 들어, 이미징 실린더(908)와 임프레션 실린더(910) 사이의 웹(916))에 전사될 수 있다.
도 9의 실시예에는 세척 시스템(912)도 포함될 수 있다. 세척 시스템은 단지 선택적으로 이미징 실린더(908)와 맞물릴 수 있다. 블록 공중합체 계면활성제는 물리적으로 이미징 실린더(908)에 결합되었기 때문에, 기계적인 수단으로 제거할 수 없다. 다시 말해서, 이미징 실린더를 표준 평판처럼 반복적으로 사용할 수 있다. 평판 프레스를 제어하는 데이터 시스템이 다른 정보가 필요하다고 판단할 때, 세척 시스템(912)은 블록 공중합체의 일부를 선택적으로 방출할 수 있다. 예를 들어, 블록 공중합체와 이미징 실린더 간의 결합을 끊는 화학물질을 사용하여 선택 위치에서 블록 공중합체를 제거할 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 블록 공중합체와 이미징 실린더(908) 사이의 결합을 끊는 기타 적절한 수단을 사용하여 블록 공중합체를 선택적으로 방출할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 환원제를 사용하여 블록 공중합체와 이미징 실린더(908) 사이의 결합을 끊을 수 있다.
도 9의 다른 실시예에서, 수용액 제트 시스템(914)은 네거티브 이미지를 이미징 실린더(908)에 인쇄할 수 있다. 이 실시예에서, 자연적으로 친지성인 이미징 실린더와, 수용액 내에서 자유단, 즉 이미징 실린더와 결합된 단의 반대쪽 단이 친수성인 블록 공중합체 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 수용액은 결합된 계면활성제만 남도록 건조될 수 있으며, 이미징 실린더(908)는 반복적으로 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 수용 가능한 중화제를 갖는 세척 시스템(912)을 적절한 시기에 사용하여 블록 공중합체를 선택적으로 제거할 수 있다.
도 9의 또 다른 실시예에서, 대전(帶電)된 블록 공중합체 계면활성제 분자를 사용하여 이미징 실린더(908)와 계면활성제 간의 결합을 전자적으로 제어할 수 있다. 다시 말해서, 대전된 계면활성제를 원하는 위치에 놓기 위해 수용액 제트 시스템(914)을 사용할 수 있다. 계면활성제와 이미징 실린더(908) 간의 물리적 결합은 계면활성제 분자의 대전 특성으로 인한 것일 수 있다. 따라서, 이들을 제거하기 위해서는 세척 시스템(912)에서 중화 전하(neutralizing charge)를 선택적으로 가할 필요가 있을 것이다.
이와 달리, 이미징 실린더(908)에는 적절한 시기에 이미징 실린더 상의 특정 지점의 대전 특성을 바꾸기 위해 제어될 수 있는 대전 표면이 있을 수 있다. 다시 말해서, 이미징 실린더(908) 상의 지점은 양극 대전과 음극 대전으로 교대로 전환되어 인쇄 공정 중 적절한 시기에 계면활성제를 끌어당기거나 밀어낼 수 있다. 실제로, 각각의 실린더가 이미징된 출력의 일부분을 인쇄하도록 2개 이상의 이미징 실린더를 사용하여, 하나의 실린더가 잉크를 밀어내도록 대전될 때에는 나머지 실린더가 잉크를 끌어당기도록 대전시킬 수도 있다. 이러한 방식에서, 전하의 반전은 생산 공정에 영향을 주지 않는다. 또한, 각각의 실린더는 시스템이 연속적인 인쇄를 수행하는 동안 이미징 사이클 간의 복원 시간을 허용하도록 크기 및 위치가 정해질 수 있다.
상기한 설명에서 명백한 바와 같이, 다양한 특성을 지닌 계면활성제 블록 공중합체를 각종 재료 특성이 있는 이미징 실린더와 같이 사용하여, 선택적인 친유성(oleophilic) 및 친수성 표면이 있는 이미징 실린더를 만들 수 있다. 계면활성제와 이미징 실린더 표면 간에 생성된 물리적 결합은, 이미징 실린더가 동일한 이미지를 여러 번 반복하거나 이미징 실린더의 일정한 회전에서 이미지를 선택적으로 변경할 수 있도록 한다. 이미징 실린더와 블록 공중합체 계면활성제의 재료 특성을 이용하면, 내구적이고, 변동 가능하며, 종래의 평판 인쇄 기술의 품질을 지닌 이미징 시스템을 만들 수 있다.
상기 설명된 계면활성제는 다양한 형태(예를 들어, 고형, 분말, 수용액, 겔 등)로 시판된다. 본 발명의 개시 내용에 따라 어떠한 원하는 형태도 사용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 10은 본 발명이 속한 기술 분야에서 알려진 평판 인쇄 데크(1000)(예를 들어, 잉크 시스템(1002), 플레이트 실린더(1006), 블랭킷 실린더(1008), 및 임프레션 실린더(1010))를 도시하고 있다. 그러나, 평판 인쇄 데크(1000)의 상류측에는, 코팅 시스템(1016) 및 수용액 제트 시스템(1014)이 설치되어 있다. 도 10에 도시된 것과 같은 실시예에서는, 표준 평판 인쇄 플레이트가 소정의 인쇄 작업을 위해 고정 정보로 에칭될 수 있다. 그러나, 평판 인쇄 플레이트의 일부분이 가변 정보용으로 지정될 수도 있다(예를 들어, 플레이트(1100)에는 도 11에 도시된 박스(1102 및 1104)와 같은 가변 이미지 박스가 포함될 수 있다). 가변 이미지 박스에 대응하는 평판 인쇄 플레이트의 해당 부분은, 가변 이미지 박스의 전체 표면에 걸쳐 잉크 수용성이 되도록 형성될 수 있다(즉, 평판 인쇄 플레이트의 가변 이미지 박스 부분이 잉크 시스템을 통과할 때, 전체 직사각형 영역이 잉크를 수용할 것이다).
가변 이미지를 생성하기 위해, 가변 이미지의 네거티브 이미지가 수용액 제트 시스템(1014)에 의해 직접 웹(1012)에 인쇄될 수 있다. 웹(1012)이 수용액 제트 시스템(1014)에 도달하기 전에, 웹(1012)을 코팅하여 웹(1012)이 수용액을 흡수하는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 가변 이미지가 부착될 웹(1012)의 부분이 가변 이미지에 사용되는 잉크를 전사하는 블랭킷 실린더(1008)의 부분과 접촉할 때, 웹(1012)은 수용액 제트 시스템(1014)에 의해 인쇄되지 않은 부분에서만 선택적으로 잉크를 수용한다. 표준 평판 인쇄 데크는 마치 동일한 이미지를 반복적으로 인쇄하는 것처럼 작동한다(예를 들어, 실선 직사각형). 그러나, 수용액 제트 시스템(1014)에 의해 먼저 네거티브로 이미징된 웹(1012)은 블랭킷 실린더(1008)의 실선 직사각형 내의 잉크만 선택적으로 수용하여 웹(1012)에 가변 이미지를 생성한다.
코팅 시스템(1016)은 자신의 전체 데크가 코팅을 가할 수도 있다. 이와 달리, 코팅 시스템(1016)은 웹(1012)에 코팅을 행하여 수용액의 흡수 성능을 저하시키는 어떠한 적합한 다른 수단도 가능하다. 예를 들어, 코팅 시스템(1016)은 웹(1012)에 적절한 용액을 분무하는 분무기를 포함할 수 있다. 이 용액은 웹(1012)이 수용액의 전부 또는 일부분을 흡수하지 못하도록 할 수 있다.
위의 모든 실시예에서, 블랭킷 실린더와 플레이트 실린더의 조합을 단일 이미징 실린더로 교체할 수 있으며, 그 반대로 하는 것도 가능하다. 어떤 경우에도, 연성의 이미징/블랭킷 실린더와 강성의 임프레션 실린더를 쌍(예를 들어, 실리콘 이미징/블랭킷 실린더와 스틸 임프레션 실린더)으로 하여 사용하는 것이 바람직하다. 이와 달리, 강성의 이미징 실린더/블랭킷 실린더를 연성의 임프레션 실린더와 조합(예를 들어, 세라믹 이미징/블랭킷 실린더와 고무 임프레션 실린더)하여 사용할 수도 있다.
일부 실시예에서, 실리콘 이미징 실린더를 채용하여 "워터리스(waterless)" 시스템을 실현하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 실시예에서는, 이미징 실린더는 전체적으로 소유성(oleophobic)인 실리콘 표면을 가질 수 있다. 워터리스 평판 인쇄 기술 분야에서 알려진 바와 같이, 이러한 실린더는 실린더의 표면의 일부분이 소유성으로 되도록 현상(예를 들어, 에칭)될 수 있다. 실리콘이 본래 소유성이기 때문에, 잉크를 실린더 표면에 도포하기 전에 실린더를 적실 필요가 없다. 실리콘 이미징 실린더를 사용하는 본 발명의 일부 실시예에서는, 소유성이며 이미징 실린더의 실리콘 표면에 결합하는 실리콘 기반의 계면활성제 또는 기타 적절한 재료가 포함된 수용액을 사용할 수 있다. 그러므로, 이미징 실린더는 본 명세서에 설명된 바와 같은 이러한 수용액으로 가변 이미지가 생성될 수 있다. 필요한 경우, 적절한 세척 메커니즘을 사용하여 이미징 실린더로부터 잔류 수용액 또는 잔류 잉크를 세척할 수 있다.
도 2 내지 도 10에 도시된 것과 같은 복수의 데크가 직렬로 장착되어 인쇄기를 구성한다. 이러한 복수 인쇄 데크의 배치의 예가 도 12의 인쇄기(1200)에 도시되어 있다. 이러한 배치에 의해 예를 들어 4-컬러 인쇄가 가능하게 된다. CMYK 4-컬러 처리에 따라, 4개의 데크(1202, 1204, 1206, 1208)는 각각 청록색, 마젠타색, 황색 또는 흑색 중에서 한 가지 색의 인쇄를 담당한다. 각각의 데크는 자체의 래스터 이미지 프로세서("RIP") 또는 제어 장치(1210, 1212, 1214, 1216)와 같은 제어 장치로 제어될 수 있다. 제어 장치(1210, 1212, 1214, 1216)는 하드웨어 및/또는 프린터 드라이버의 일부 등의 소프트웨어로 구현될 수 있다. 필요한 경우, 제어 장치(1210∼1216)는 4개 미만 또는 4개를 초과하는 RIP에 의해 대체될 수도 있다. 예컨대, 하나의 래스터 이미지 프로세서(RIP)가 데이터를 전자 방식으로 처리하고, 데크(1202∼1208)를 제어할 수 있다.
전체 인쇄는 데이터 시스템(1218)과 같은 단일의 데이터 시스템으로 관리될 수 있다. 이 데이터 시스템은 RIP 제어 장치(1210, 1212, 1214, 1216)를 제어하며, 이 제어 장치들이 각각 데크(1202, 1204, 1206, 1208)를 제어한다. 데이터 시스템(1218)은 데이터베이스(1220) 및 가변 데이터 소스(1222)를 통하여 고객 입력부(1224)가 제공되어 있다. 데이터베이스(1220)에는 이미지 데이터, 메시지, 일-대-일 마케팅 데이터 등이 포함될 수 있다.
일부 실시예에서, 데이터베이스(1220)에는 인쇄될 작업에 필요한 모든 레이아웃 정보와 고정 이미지 정보가 포함되어 있으며, 가변 데이터 소스(1222)에는 모든 가변 데이터가 포함되어 있다. 예를 들어, 고객 입력부(1224)는 고객 정보(예를 들어, 선호하는 레이아웃 및 콘텐츠)를 데이터베이스(1220)에 제공할 수 있다. 가변 데이터 소스(1222)는 개인에 관한 텍스트(예를 들어, 고객 이름 및 소재지) 및 그래픽을 저장할 수 있다. 그리고, 데이터 시스템(1218)은 인쇄 작업을 위해 데이터베이스(1220) 및 가변 데이터 소스(1222)를 액세스할 수 있다. 데이터베이스(1220) 및 가변 데이터 소스(1222)는 적절한 저장장치 또는 저장 메커니즘(예를 들어, 하드 드라이브, 광학 드라이브, RAM, ROM, 및 하이브리드 유형의 메모리)을 포함할 수 있다. 인쇄기(1200)는 입력부(1226)에 의해 롤 또는 시트지가 공급된다. 인쇄기의 출력부(1228)에서도 롤 또는 시트지의 형태가 출력된다. 또한, 인쇄기(1200)의 출력부(1228)에서는 완전 제본되거나, 임의의 인쇄후 처리를 위해 준비될 수 있다.
상기 실시예에서 설명된 수용액 제트 시스템, 세척 시스템, 스트리핑 시스템, 및 진공 혹은 가열 시스템 중의 한 가지 이상은 데이터 시스템(1218)을 통해서 전자 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 전형적인 사용 예에서, 데이터 시스템(1218)은 데이터베이스(1220) 및/또는 가변 데이터 소스(1222)에서 래스터 이미지 데이터(또는 예를 들어 비트맵 데이터, 벡터 그래픽 이미지 데이터 또는 이러한 데이터의 조합을 포함한 기타 유형의 이미지 데이터)를 액세스한다. 일부 실시예에서, 이미지 데이터는 포스트스크립트(PostScript), PCL과 같은 페이지 기술 코드 또는 기타 PDL 코드에 저장될 수 있다. 페이지 기술 코드는 실제 출력 비트맵이나 출력 래스터 이미지보다 높은 수준으로 이미지 데이터를 표현할 수 있다. 이미지 데이터가 어떻게 저장되었든, 데이터 시스템(1218)은 본 명세서에 개시된 수용액 제트 시스템이 이미지 데이터(또는 그 일부분)를 나타내는 네거티브 이미지를 수용액으로 플레이트 또는 플레이트 실린더에 인쇄하도록 한다. 일부 실시예에서는, 위에 설명한 바와 같이, 가변 이미지 데이터에 해당하는 데이터만을 수용액으로 플레이트 또는 플레이트 실린더에 인쇄할 수도 있다.
데이터 시스템(1218)과 같은 단일 데이터 시스템으로 전체 인쇄기를 제어하면, 사용자는 지연 생성 기술(form lag technology)을 활용할 수 있다. 지연 생성 기술은 여러 개의 가변 인쇄 장치가 동일한 문서에 대해 작동하는 타이밍과 연관된다. 특정 데이터가 하나의 데크에 의해 인쇄되어야할 필요가 있는 한편, 동일한 문서의 다른 부분의 데이터가 또 다른 데크에 의해 인쇄되는 것을 필요로 하는 경우가 있다. 이러한 점에서, 데이터를 후자의 데크에 전사하는 것을 늦추는 것이 이로울 수도 있다. 왜냐하면 문서는 후자의 데크에 도달하기 전에 여러 개의 중간 데크를 거쳐야 하기 때문이다. 지연 생성을 효과적으로 관리하면 이미지 해상도와 이미지 배치를 개선할 수 있다.
본 명세서에 개시된 여러 실시예의 수용액 제트 시스템은 여러 가지 방식으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 13은 개별 수용액 제트 장치(1302)를 실린더(1300)에서 교호적으로 배치한 레이아웃(staggered lay-out)을 도시한다. 프린트 헤드를 중첩시켜서 하나의 프린트 헤드의 인쇄 폭을 두 번째 프린트 헤드의 인쇄 폭과 중첩시키는 것을 "스티칭(stitching)" 이라고 한다. 스티칭은 여러 개의 프린트 헤드를 정밀하게 정렬할 수 있어서 그 이음 부분이 두드러지지 않게 하는 것이 가능하다.
수용액 제트 장치는 HP, Lexmark, Spectra, Canon 등에서 제조한 것과 같은 기존의 인쇄 카트리지 유닛을 사용할 수 있다. 각 분사 장치는 수용액을 방출하는 다양한 숫자의 작은 구멍으로 구성된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 수용액 제트 장치(1302)는 수용액 제트(aqueous jet) 사이에 틈이 발생하지 않도록 가장자리가 서로 중첩할 수 있다. 이렇게 하면 플레이트 실린더의 모든 지점에 이미지가 생성되는 것이 가능하게 된다.
이와 달리, 수용액 제트 장치(1402)는 도 14의 실린더(1400)에 도시된 바와 같이 일렬로 배치될 수 있다. 또 하나의 다른 예를 도시하는 도 15에서는 수용액 제트 장치(1502)가 실린더(1500)에서 여러 개의 장치가 아니라 단일 장치로서 구성되어 있다. 단일 장치는 각 수용액 제트 사이의 간격이 일정하도록 한다. 유지관리 및 교체 비용을 절감하는 수단으로는 복수의 장치가 바람직할 수 있다. 수용액 제트 장치는 수용액이 플레이트 실린더 또는 블랭킷 실린더의 어느 지점에라도 위치할 수 있도록 적절한 배열로 배치될 수 있다.
도 16은 수용액 제트 장치(1600)를 따르는 수용액 제트(1602)의 가능한 배열의 일례를 도시한다. 수용액 제트(1602)는 수용액의 방울을 플레이트 실린더 또는 블랭킷 실린더의 어떠한 지점에 위치시킬 수 있도록 하기 위해 일렬로, 교호적으로, 또는 기타 적절한 방식으로 배치될 수 있다.
도 17은 이상의 개시 내용에 따른 인쇄기로부터의 출력(1702)을 보여준다. 플레이트 또는 블랭킷 실린더의 회전(1704, 1706,…, N) 마다에서, 문서(1705, 1710, 1712)에 나타낸 바와 같이 하나의 고정 이미지와 두 개의 가변 이미지를 포함하는 문서를 만들 수 있다. 이러한 인쇄기는 어떠한 조합의 고정 및 가변 정보도 인쇄할 수 있다. 또한, 실린더가 한 번 회전한다고 반드시 한 페이지가 출력되어야 하는 것은 아니다. 실린더 크기에 따라서는, 일부 실린더가 1회 회전할 때 여러 매의 페이지가 인쇄될 수 있는 한편, 다른 실린더는 1회 회전할 때 출력 페이지의 일부분만 인쇄할 수도 있다.
전술한 설명으로부터 명백한 바와 같이, 필요에 따라 잉크의 도포를 차단하는 어떠한 약제(agent)도 이용될 수 있다. 이와 달리, 기판에 대한 물질의 도포를 용이하게 하는 다른 형태의 약제가 사용될 수도 있다. 본 명세서에 개시된 실시예가 차단 조성물(blocking composition) 및 전사 보조 조성물(transfer-aiding composition) 중의 하나(또는 양자)를 사용하거나 또는 이러한 두 가지 특성을 갖는 하나 이상의 조성물을 사용하는 것을 포함하고 있으므로, 이하에서는 주요 물질에 대하여 이들 기능 중의 하나 또는 양자를 가질 수 있는 게이트제(gating agent)를 참조하여 설명될 것이다. 구체적으로, 게이트제는 주요 물질의 전체, 실질적으로 전체, 또는 일부분의 전사를 차단할 수 있다. 게이트제는 이와 달리 또는 이에 추가하여 주요 물질의 전체, 실질적으로 전체, 또는 일부분의 전사를 보조하거나, 또는 주요 물질의 일부분은 차단하고 다른 부분의 전사는 보조할 수도 있다. 전술한 예의 경우, 주요 물질로는 잉크가 가능하며, 기판으로는 종이로 이루어진 웹이 가능하며, 주요 기판의 선택 부분은 이미지 영역이 될 것이다. 게이트제는 하나 이상의 잉크젯 헤드를 이용하여 플레이트에 도포되거나 또는 블랭킷 실린더에 직접 도포되며, 그 후 잉크가 비선택적 방식(non-selective fashion)으로 플레이트 또는 블랭킷 실린더에 도포되며, 그리고나서 잉크가 플레이트 또는 블랭킷 실린더 상의 이미지 영역으로부터 종이 웹에 전사될 수 있다. 게이트제 및 잉크가 블랭킷 실린더에 직접 도포되는 경우, 플레이트 실린더는 사용될 필요가 없다. 이점을 가질 수도 있는 특정 인쇄 적용 작업에는, 고정 인쇄 작업(구체적으로 단기 납기 작업, 그러나 이것으로만 한정되지는 않음), 또는 어떠한 크기의 예컨대 타겟 우편물, 고객 주문서, 벽지, 주문 제작 포장 용지 등의 변동 가능한 또는 주문 제작 가능한 인쇄 작업이 포함된다.
본 명세서에 개시된 장치 및 방법은 또한 다른 산업 및 다른 기술, 예컨대 직물, 제약, 생의학, 및 전자 산업 등에도 연관된다. 가변적으로 주문 제작 가능한 그래픽 또는 텍스트, 또는 향상된 밀봉 특성, 방수성 또는 내연성을 갖는 주요 물질이 의류 또는 러그(rug)의 제조에 이용될 수도 있는 직물의 웹에 선택적으로 도포될 수 있다. 제약 산업에서는, 예컨대 주요 물질이 잉크 이외에 약물, 치료 물질, 진단 물질 또는 마킹 물질이거나 또는 어떠한 다른 물질을 위한 캐리어가 될 것이다. 생의학 응용분야에서는, 예컨대, 주요 물질은 생물학적 재료 또는 생체에 적합한 폴리머일 것이다. 전자 산업 분야에서는, 주요 물질은 기판 상의 하나 이상의 층에 선택적으로 도포될 수 있는 전기 도전성 또는 전기 절연성 재료일 것이다. 다른 전자 산업에서의 응용예에는 물품 상의 무선 주파수 식별("RFID") 태그의 생산을 포함한다. 기판에 대한 주요 물질의 선택적 도포는 다른 산업에도 유용할 수 있다. 예컨대, 주요 물질은 예컨대 열교환기, 조리 기구, 또는 단열 가능한 커피 머그컵과 같은 제조 품목의 요소 위에 선택적으로 도포되는 열전도성 또는 단열성 재료가 될 수 있다. 주요 물질은 또한 향상된 흡수성, 향상된 반사성 또는 향상된 방사성을 갖는 재료일 수도 있으며, 이들 특성의 일부 또는 전부는 예컨대 주요 물질이 오븐, 램프 또는 선글래스의 요소에 선택적으로 도포될 때와 같은 다른 제조 품목에서는 유용할 수도 있다. 주요 물질에 대한 다른 사용예에는 주문 제작 가능한 패키징 필름 또는 홀로그램(이미지 형성 전에 굴절성 오목부의 선택적인 채워짐을 통한)이 포함될 수 있다. 또한, 본 기술은 연료 전지 제조에도 적용될 수 있으며, 주요 물질은 기능성 고분자, 접착제, 및 3-D 상호연결 구조체(3-D interconnect structure)를 포함할 수 있다. 미소 광학 소자의 제조를 위한 응용에서는, 주요 물질은 광학적 접착제 또는 UV 경화 폴리머가 될 수 있다. 또한, 다른 응용예는 주요 물질이 고분자 발광 다이오드 재료가 되는 디스플레이 제조 분야가 될 수 있다.
게이트제는 예컨대 잉크젯 또는 정밀하게 제어 가능한 다른 분무 또는 도포 기술을 이용하여 기판 상에, 중간 표면 상에, 또는 직접 주요 물질 상에 선택적으로 분무됨으로써 수용성 유체로서 도포될 수도 있다. 수용성 유체는 일반적으로 낮은 점도 및 감소된 장애(clog)를 형성하는 성향을 가질 수 있으며, 그에 따라 잉크젯 헤드와 함께 사용하기에 이롭다. 그러나, 게이트제는 잉크젯 기술을 이용하여 수용성 유체 이외의 형태로 도포될 수도 있다. 또한, 게이트제는 유체로만 한정되지 않으며, 예컨대 박막, 페이스트, 겔, 기포(foam), 또는 모체(matrix)와 같은 고형으로서 도포될 수도 있다. 게이트제는 반대 정전 전하에 의해 대전되거나 제위치에 고정되어 주요 물질의 도포를 방지하거나 촉진하는 분말 고체를 포함할 수 있다.
일례로서, 솔벤트 형태의 액상 게이트제가 하나 이상의 잉크젯 헤드에 의해 플레이트에 도포될 수 있으며, 그 솔벤트 내에 분산 가능한 분말 잉크 착색제가 플레이트의 전체 표면 상에 침적되어 분사 영역 내의 그 자리에(in situ) 액상 잉크를 형성할 수도 있다. 분사되지 않은 영역의 분말은 제거되며(예컨대, 플레이트를 뒤집어서 분말이 단순히 공기 압력, 중력 등에 의해 플레이트로부터 떨어지도록 함으로써), 이에 의해 잉크가 부착된 영역과 잉크가 부착되지 않은 영역이 발생된다. 이와 달리, 대전된 분말 잉크 착색제가 플레이트 표면 전체(또는 실질적으로 플레이트 표면 전체 또는 플레이트 표면의 일부분) 상에 도포될 수도 있으며, 플레이트에 가해진 정전 전하에 의해 플레이트에 유지될 수 있다. 그 후, 이미징될 영역에 액상 잉크를 형성하기 위해 이미징될 영역 상에 솔벤트가 분사될 수 있으며, 정전 전하가 제거되어 습윤되지 않은 영역 내의 분말이 제거될 수 있다. 양자의 경우에, 그 결과의 이미지는 그 후 예컨대 종이 웹과 같은 기판에 도포될 수 있다.
전술한 시스템 모두는 상이한 방울 크기의 게이트제의 형성이 가능하도록 수정될 수 있다. 예컨대, 휴렛 패커드(HP)에 의해 제조된 잉크젯 헤드는 최대 1200 dpi(dots per inch) 해상도에서 14 pl(picoliter) 오더의 방울 크기를 얻기 위해 사용될 수 있는 한편, 자아(Xaar)에 의해 제조된 잉크젯 헤드는 360 dpi에서 3 pl 방울을 방출할 수 있으며, 또한 6 pl, 9 pl 및 12 pl 방울을 방출할 수 있다. HP 및 Spectra와 같은 서로 다른 잉크젯 기술이 하나의 시스템에 사용되어 더 넓은 범위의 방울 크기를 발생시킬 수 있다. 그 결과의 이미지 영역의 해상도는 게이트제를 도포하기 위해 사용되는 잉크젯 헤드의 적절한 선택을 통해 조절될 수 있다. 일반적으로, 더 큰 방울 크기는 이미징되는 영역의 강제 습윤에 더욱 민감하다. 이러한 강제 습윤은 이미지가 표면들(플레이트와 블랭킷 사이의 닙 영역(nip area)에서와 같은) 간에 전사될 때에 인접한 분사된 방울의 통합을 발생시킬 수 있고, 인쇄 밀도의 감소로 인한 이미지 퀄리티의 저하를 야기할 수 있다. 이러한 강제 습윤은 하나 이상의 구성요소의 추가/제거에 의해 및/또는 게이트제의 하나 이상의 물리적 특성을 변경 또는 조정함으로써 최소화될 수 있다. 예컨대, 특정의 계면활성제를 감소시킴으로써 고스트 현상(ghosting)을 감소시킬 수 있는 한편, 다른 계면활성제를 이용, 추가 및/또는 대체함으로써 이미지 퀄리티를 향상시킬 수 있다. 이와 달리, 실린더에 도포된 게이트제의 전하에 대해 극성이 반대인 정전 전하를 실린더에 도포할 수 있다. 그 결과의 정전 인력이 강제 습윤을 감소시키거나 제거할 수 있다.
또한, 이미지 영역과 비이미지 영역 사이의 경계가 유지되도록, 게이트제의 점도 및/또는 그 표면 장력을 증가시키거나, 및/또는 비이미지 영역과 이미지 영역을 위한 지지제(supporting agent) 및/또는 기계적 구조체를 이용함으로써 확산을 감소시켜 퀄리티를 향상시킬 수 있다. 이 효과를 감소시키거나 제거하기 위해 다른 화학적 및/또는 재료 과학적 특성이 이용될 수 있다. 점도 조절제는 프로필렌 글리콜, 셀룰로오스 물질, 크산탄 수지(xanthan gum), 또는 Johnson Polymer의 Joncryl® 등을 포함한다. 게이트제는 또한 압력 또는 교반 하에서 점도가 변화하는 요변성 유체(thixotropic fluid)를 포함한다. 게이트제의 표면 장력을 증가시는 것 또한 확산을 감소시킨다. 표면 장력 개질제는 폴록사머(poloxamer)(예컨대, BASF의 Pluronic®) 또는 Air Product의 Surfynol® 등을 포함한다. 또한, 뒤틀림방지제(anticurl agent), 안티코클제(anticockle agent), 차단제 앵커(blocking agent anchor), 리소그래피 잉크 개질제(litho ink modifier), 수용 표면 개질제(receiving surface modifier), 살균제, 살생물제(biocide), 및 PH 조정제 및 유지제와 같은 다른 약제가 게이트제에 통합될 수 있다.
요구된 결과를 얻기 위해 잉크 또는 다른 주요 물질의 유형, 물리적 특성, 및/또는 화학적 조성이 선택되거나 개질될 수 있다. 예컨대, 잉크의 표면 장력을 조절함으로써, 종이의 반대측 상의 색상간 번짐(color-to-color bleed) 및 쑈쓰루(showthrough)가 제거될 수 있다. 다른 예로서, 플레이트로부터 종이로의 잉크의 전사를 차단하거나 촉진시키기 위해, 분사된 게이트제(수용성의 여부에 상관 없이)와 함께, 워터리스 인쇄 어플리케이션에 사용되는 하나 이상의 잉크가 채용될 수 있다. 수용성 게이트제와 함께 워터리스 인쇄 잉크가 사용되는 경우, 게이트제의 조성은, 게이트제가 필요한 경우 또는 바람직한 경우에 잉크를 끌어당기거나 및/또는 반발하는 분자 구조를 갖도록, 이러한 잉크의 친지성 특성의 면에서 조정될 수 있다. 이와 달리, 친수성 플레이트에 먼저 도포된 분사된 게이트제는, 플레이트와 결합되는 하나 이상의 친수성 성분, 및 잉크 분자와 결합하거나 반발하는 하나 이상의 다른 성분을 포함할 수 있다.
다른 예로서, 물질 차단 또는 전사/수집을 방지하거나 및/또는 촉진시키기 위해, 게이트제 및 주요 물질 중의 하나 또는 양자의 상 변화(phase change)가 채용될 수 있다. 예컨대, 게이트제는 플레이트와 같은 표면 상에 선택적으로 분사될 수 있으며, 게이트제가 도포된 표면에 주요 물질이 도포될 수 있으며, 그 결과 분사된 게이트제와 접촉하는 주요 물질의 일부분이 겔 또는 고체로 변환될 수 있다. 이와 달리, 주요 물질이 무작위(즉, 비선택적인) 방식으로 플레이트에 도포될 수 있으며, 게이트제가 그 후 이지밍되지 않은 플레이트의 부분(즉, 비이미징 영역)에 선택적으로 도포될 수 있으며, 그 결과 분사된 부분 내의 주요 물질이 겔 또는 고체로 변환된다. 또한, 2(또는 그 이상) 성분의 게이팅 용액이 이용될 수 있으며, 이들 성분은 개별적으로 연속하여 선택 도포될 수 있으며, 각각의 성분이 개별적으로 분사 가능하지만, 동일한 지점에 도포될 때에는 화학적 또는 물리적 반응(예컨대, 에폭시 타입 반응과 유사하거나 동일하게)을 발생하여 이로운 게이팅 특성을 촉진시킨다. 잉크와 같은 주요 물질은 하나 이상의 게이트제 성분이 도포되기 전에 또는 도포된 후에 도포될 수 있다. 전술한 어떠한 예에서도, 기판(종이 웹과 같은)은 플레이트에 의해 이미징될 수 있다.
또 다른 처리 변수는 기판 자체이다. 종이 기판의 경우, 적절한 크기, 중량, 밝기 등의 종래의 코팅된 인쇄 용지가 이용될 수 있다. 클레이(clay)와 같은 하나 이상의 코팅이 이 용지에 도포되어 주요 물질 및/또는 게이트제의 흡수를 지연 또는 방지할 수 있다. 인쇄 블랭킷, 인쇄 플레이트, 인쇄 실린더, 회로 기판, 플라스틱 시트, 필름, 직물 또는 다른 시트, 벽의 평면 또는 곡면, 또는 다른 부재 등과 같은 다른 기판의 경우에, 주요 물질이 도포되는 표면은 필요하거나 바람직한 경우에 적합하게 준비, 처리, 취급, 가공, 직물 또는 기타 변형되어, 필요에 따라 주요 물질의 일부분의 전사를 지원 및/또는 차단할 수 있다.
또한, 주요 물질이 기판에 도포되도록 하는 롤러의 선압(nip pressure) 및 롤러의 압축률(compressability) 특성은, 닙 롤러(nip roller)의 압축률 특성과 마찬가지로 이미지 퀄리티를 조절하기 위해 변경될 수 있다. 또한, 직물 표면을 갖는 롤 또는 실린더가 필요에 따라 주요 물질을 기판에 도포하는 것을 조절하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 직물 표면을 갖는 실린더의 예는, 규칙적이거나 또는 불규칙적인 패턴의 셀(cell)이 그 위에 오목하게 형성되어 있는(예컨대, 다이아몬드 조각술, 전자빔 또는 레이저 조각술, 산성 에칭 등의 공지의 공정에 의해) 그라비아 실린더와, 종래의 플렉소그래픽 인쇄(flexographic printing)에 사용되는 애니록스 롤러(anilox roller)를 포함한다. 후자의 경우, 균일하거나 또는 균일하지 않은 라인 스크리닝(line screening)에서 셀을 갖는 애니록스 롤러가 이용될 수 있다. 특정의 예에서, 600 lpi(line per inch)와 3,500 lpi 사이의 해상도를 갖는 애니록스 롤러가 사용될 수 있으며, 각각의 셀의 볼륨은 일부 방식에서는 게이트제를 도포하는 잉크젯 헤드의 방울 볼륨에 관련된다. 예컨대, 셀 볼륨은 인쇄 시스템의 특정 잉크젯 헤드의 방울 볼륨과 실질적으로 동일할 수 있다. 이와 달리, 셀 볼륨은 게이트제의 방울이 셀에 침적될 때 게이트제가 실린더 표면 위로 약간 상승하도록 선택될 수 있다(이것은 종이 또는 다른 기판과 접촉 시에 게이트 유체의 후속 제거에 도움을 주어 바람직할 수 있음). 또한, 또는 이에 부가하여, 게이트 유체의 방울의 볼륨은 각각의 셀 내로 전사되는 잉크의 양을 조절하도록 조정되어 그레이스케일(grayscale)에 영향을 줄 수 있다. 전술한 HP 잉크젯 헤드의 경우에, 이러한 헤드에 의해 방출된 14 pl 방울 크기를 수용하기 위해 600 lpi의 행상도를 갖는 애니록스 롤러가 사용될 수 있다. 이와 달리, 600 lpi보다 크거나 작은 해상도를 갖는 애니록스 롤러가 HP 헤드와 함께 이용되어, 헤드에 의해 방출된 각각의 방울이 복수의 셀 내로 침적되거나 셀의 일부분을 점유할 수 있다. 어떠한 경우에도(즉, 특정 해상도의 애니록스 롤러가 사용되던, 아니면 특정 크기의 셀을 갖는 그라비아 실린더가 사용되던 간에 상관없이), 게이트제는 잉크젯 헤드에 의해 직물 롤러 또는 실린더 상으로 선택적으로 분사되며, 이러한 제재는 그 위에 유지되어, 게이트제의 측방 확산이 셀을 형성하는 벽부의 가둠 작용에 의해 방지되거나 최소화된다. 주요 물질은 그 후 비선택적 방식으로 롤러 또는 실린더에 도포될 수 있으며, 그 결과 이러한 주요 물질은 롤 또는 실린더의 습윤되지 않은 부분으로 흐르게 된다. 롤 또는 실린더는 그 후 필요에 따라 종이 웹 또는 시트, 또는 중간 표면과 같은 기판에 이미지를 전사하기 위해 사용될 수 있다.
이들 실시예에서, 셀의 형상 및/또는 깊이(셀 형상은 셀 깊이와 마찬가지로 롤 또는 실린더 상에서 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다)는 게이트제 및 롤 표면이나 실린더 표면의 표면 에너지에 기초하여 게이트제에 대해 최적화될 수 있으며, 및/또는 다른 물리적인 공정 파라미터에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 필요한 경우에 랜덤 또는 의사 랜덤 스크린에 따라 배치된 셀을 갖는 롤 또는 실린더를 사용할 수도 있다.
그라비아 또는 애니록스 실린더나 애니록스 롤을 이용하는 추가의 방법은, 모든 셀이, 분사 전에, 종이 또는 다른 추가의 기판과의 접촉이 셀로부터 물질을 인출하지 않을 정도의 레벨까지, 제1 물질(바람직하게는 유체)로 최초에 무작위로 채워진다는 점에서 전술한 것과는 상이하다. 그 후, 하나 이상의 셀에의 상이하거나 동일한 물질의 선택적 도포는, 종이 또는 다른 기판과의 접촉을 가능하게 하고 또한 이러한 셀 내의 물질의 볼륨의 대부분까지는 아니라 하더라도 적어도 일부를 선택적으로 전사할 수 있도록 하는 방식으로 이러한 셀 내의 볼륨을 증가시킨다. 이들 실시예에서, 소량의 분사된 유체는 그라비아형 어플리케이션에서 적절한 컬러 밀도를 달성하기 위해 요구될 수도 있는 대량의 셀 볼륨의 전사에 영향을 줄 수 있다. 이 방법은 또한 더 많은 통상의 그라비아 잉크가 셀을 최초에 채우기 위해 사용될 수 있다는 이점을 갖는다.
이들 실시예는 도 25의 (a), (b) 및 (c)에 예시되어 있으며, 이들 도면에서는 실린더(1798)가 필수적은 아니지만 바람직하게는 규칙적인 (스크린된) 패턴의 사전 에칭된 셀(1800)로 형성되어 있다. 유체가 전술한 바와 같이 무작위로 또한 선택적으로 도포된 후, 추가의 기판과의 접촉에 의해, 셀 내용물이 셀 내용물과 추가의 기판 간의 표면 장력을 통해 추가의 기판으로 전사될 수 있게 된다.
도 25의 (a)에서, 셀(1800a∼1800d)은 유체 착색제와 같은 제1 물질로 채워져, 기판이 셀 내용물과 접촉하게 되는 경우 셀 내용물이 기판으로 전사하는 것을 방지하기 위해 외측 실린더 표면(1802)의 충분히 아래쪽에 메니스커스(meniscus)(도시하지 않은)가 위치된다. 제2 물질(제1 물질과 상이할 수도 있고 동일할 수도 있음)의 하나의 방울(도 25의 (a)) 및 복수의 방울(도 25의 (b))이 선택된 셀에 하나 이상의 잉크젯 헤드에 의해 추가되어, 외측 실린더 표면(1802)의 바로 아래, 동평면, 또는 다소 위쪽의 각각의 이러한 셀 내에 메니스커스를 생성함으로써, 실린더(1798)의 접촉이 다른 기판을 이용한 셀 내용물의 전사를 초래하게 될 것이다. 셀(1800b)의 경우, 도 25의 (b)에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 방울(1804)이 하나 이상의 잉크젯 헤드의 상이한 노즐에 의해 이러한 셀 내로 침적된다. 도 25의 (b)에는 셀(1800c)에 대하여 상이한 방법이 예시되어 있으며, 균일한 크기의 복수의 방울(1806)이 단일 노즐로부터 침적되어 있다. 셀(1800d)에 대하여서는 다른 방법이 도시되어 있으며, 상이한 크기의 복수의 방울(1808)이 단일 노즐로부터 침적되어 있다.
도 25의 (c)에서, 셀(1800a∼1800d) 모두는 부분적으로 또는 전체적으로 제1 물질로 채워지며, 셀 내에 침적되어야 하는 제2 유체의 양을 제어하거나 및/또는 추가의 기판에 전사되는 셀 내용물의 양을 제어하기 위해 음의 상대 압력(negative relative pressure) 또는 양의 상대 압력(positive relative pressure)이 이용된다. 예시된 실시예에서, 음의 상대 압력은 이러한 물질의 무작위 도포 동안 및/또는 무작위 도포 후에 표면(1802) 아래의 제1 물질의 레벨을 감소시킨다. 다른 실시예에서, 제1 물질의 도포 동안 셀에 양의 상대 압력이 가해진다. 양의 상대 압력은 셀 내의 제1 물질이 셀(1800)의 바닥에 정착하도록 제2 물질의 선택적인 도포 전에 셀로부터 제거될 수 있다. 그 후, 선택된 셀 레벨을 상승시키기 위해 도 25의 (a) 및 (b)와 관련하여 설명한 방식으로 제2 물질이 선택적으로 추가되어, 이러한 셀 내용물을 추가의 기판으로 전사될 수 있도록 한다. 이와 달리, 양의 상대 압력은 제2 물질의 도포 동안 및 가능하게는 추가의 기판으로의 셀 내용물의 전사 동안 유지되어 이러한 전사에 도움을 줄 수도 있다.
바람직한 실시예에서, 제1 물질은 잉크이며, 제2 물질은 잉크를 위한 솔벤트이다. 이와 달리, 2개의 물질이 모두 잉크이거나, 또는 서로 접촉 시에 혼합하거나 혼합하지 않는 2개의 유사 재료 또는 2개의 유사하지 않은 재료일 수도 있다. 또한, 제2 물질의 각각의 방울은 요구되는 경우 복수의 셀 내로 흐르기에 충분한 정도로 대형의 것일 수 있다.
더욱 일반적인 의미에서, 게이트제는, 이미지 영역 또는 비이미지 영역에서 주요 물질을 제거하거나 차단하거나 도포하거나, 비이미지 영역에서 보조제(aiding agent)를 제거하거나, 특정 영역 또는 모든 영역에서 주요 물질의 도포를 방지하거나, 게이트제 또는 주요 물질의 도포에 영향을 주기 위해 게이트제 또는 주요 물질의 물리적 또는 화학적 성질을 변경시키거나(게이트제 또는 주요 물질의 점도 또는 표면 장력을 변경시키는 것과 같은), 전술한 것들의 어떠한 조합을 이용하거나, 또는 임의의 다른 적합한 방법에 의하여, 주요 물질의 도포의 차단 또는 지원을 달성하기 위해 이용될 수 있다.
다른 실시예에서는, 게이트제는 표면의 비이미지 영역 내의 주요 물질의 인력을 증가시키기 위해 표면 상에 침적될 수 있는 차단제(blocking agent)일 수도 있으며, 주요 물질과 표면 상의 차단제 간의 인력은 주요 물질과 기판 간의 인력보다 커서, 비이미지 영역에서 기판에의 주요 물질의 도포를 차단한다. 다른 예에서, 차단제는 기판에의 주요 물질의 도포 후에 주요 물질과 표면 간의 인력을 감소시키기 위해 표면에 도포되어, 추가의 주요 물질이 도포되기 전에 표면의 세척에 도움을 줄 수도 있다. 다른 실시예에서, 게이트제는 원하는 결과가 게이트제로 하여금 표면에 대한 주요 물질의 인력을 증가시키도록 하는 것인지 아니면 감소시키도록 하는 것인지에 따라 친지성의 것일 수도 있고 또는 친수성의 것일 수도 있다.
다른 실시예에서, 기판에 도포되는 주요 물질의 양은 장벽 형태의 게이트제 또는 장벽 성질을 갖는 차단제를 사용함으로써 변화될 수 있다. 이러한 실시예에서, 기판에 대한 주요 물질의 도포가 완전히 또는 부분적으로 차단될 수 있어, 장벽 또는 장벽 성질을 갖는 차단제가 허용하는 만큼, 주요 물질이 기판에 중간 레벨로 도포될 수 있으며, 이로써 원하는 중간 레벨의 주요 물질 도포에 따라 기판 상의 주요 물질의 밀도 구배(density gradient)에 영향을 준다.
추가의 실시예는, 주요 물질이 도포되기 전에 또는 후에 표면에 차단제를 도포하는 것과, 필요한 경우 기판에 차단제를 선택적으로 도포하고나서 그 표면으로 기판을 이미지화하는 것을 포함한다. 예컨대, 차단제는 특정의 주요 물질과의 친화력(affinity)에 저항하는 재료가 그 안에 분산되어 있을 수도 있다. 그리고나서, 차단제가 비이미지 영역 내의 표면 및/또는 기판에 도포되어, 차단제 내에 분산되어 있는 재료가 표면 및/또는 기판 내에 흡수되거나, 및/또는 표면 상에 및/또는 기판에 부착되어 유지될 수 있다. 그 후, 표면이 기판에 인접한 상태로 통과될 때, 차단제 내에 분산되어 있는 재료가 비이미지 영역에의 주요 물질의 도포를 방해하기 때문에, 차단제를 포함하고 있지 않은 영역에만 주요 물질이 전사된다.
다른 실시예는 표면 상의 또는 표면 부근의 차단제의 복수의 도포를 포함한다. 일례에서, 차단제는 친수성 및 친지성 성분을 갖는 공중합체일 수 있으며, 친수성 성분은 표면과의 접합을 형성하는 경향이 있고, 친지성 성분은 주요 물질과의 접합을 형성하는 경향이 있다. 차단제의 조성에 상관없이, 차단제는 비이미지 영역에서만 표면에 선택적으로 도포된다. 그 후, 주요 물질이 표면에 무작위로 도포될 수 있으며, 이로써 주요 물질은 차단제가 도포되지 않은 영역에만 전사된다. 다른 실시예에서, 주요 물질은 차단제의 패턴 도포 사이의 영역에서 선택적으로 도포된다. 그 후, 동일하거나 상이하게 조성된 차단제의 2차 도포가 표면에 가해지거나 및/또는 표면에 의해 종이 웹과 같은 이미징될 추가의 기판에 가해질 수 있다. 차단제의 2차 도포는 표면 상에의 또는 추가의 기판에의 차단제 및/또는 주요 물질의 1차 도포 위에 구별적인 방식(discriminating fashion)으로 선택적으로 도포될 수 있다. 예컨대, 기판에 대한 주요 물질의 도포에서 퀄리티 저하가 발생하는 영역이 어디인지 또는 퀄리티 저하가 발생하는지(예컨대, 에지, 경계, 이미지 밀도의 변곡부, 중요 영역)에 대한 판정이 이루어질 수 있다. 이러한 차단제의 2차 도포는 기판에 도포될 시에 에지, 경계, 변곡 영역 또는 주요 물질의 중요 영역을 깨끗이 하여, 주요 물질의 더욱 정밀하고 첨예한 도포를 발생시킬 수 있다. 중요 영역의 경우, 주요 물질의 도포 전에는 표면에 게이트제를 선택적으로 도포할 수 있고, 중요 물질의 도포 후에는 표면 및/또는 기판에 게이트제를 선택적으로 도포할 수 있으며, 이로써 그 결과의 조합은 정확하게 재생되는 중요 이미지 영역을 발생한다. 게이트제의 초기 도포 동안에는 게이트제의 더 작거나 및/또는 더 적은 도트를 표면에 도포하여, 밀착 이격된 게이트제의 도트의 통합 또는 상호작용을 방지할 수 있다. 그 후, 게이트 제제의 2차 도포는, 바람직하게는 주요 물질이 도포되지 않은 추가의 기판의 영역의 일부 또는 전부에서 추가의 기판에 선택적으로 이루어질 수 있다. 이것은 주요 물질로 가볍게 덮여지는 영역에서의 주요 물질의 더욱 정확한 전사를 촉진할 수 있다. 게이트제의 더 작거나 및/또는 더 적은 도트를 먼저 도포하는 이러한 방법은, 주요 물질로 가볍게 덮여지는 영역 이외의 영역에서도 이용될 수 있다.
게이트제의 더 작거나 및/또는 더 적은 도트를 도포하는 방법의 일실시예가 도 23의 인쇄 데크(2000)에 의해 실시된다. 인쇄 데크(2000)는 블랭킷 실린더 또는 다른 부착 표면(2002)과 실린더(2002)에 인접 위치된 제1 게이트제 도포기(2004)를 포함한다. 인쇄 데크(200)는 또한 실린더(2006a, 2006b)로 나타내진 제1 및/또는 제2 잉크 트레인(ink train)을 갖는 잉크 시스템(2006)과, 임프레션 롤러(2008)와, 실린더(2002)의 상류측에 배치된 옵션의 제2 게이트제 도포기(2010)를 포함한다. 인쇄 데크(2000)는 화살표(2014)로 나타낸 웹 방향으로 이동하는 종이 웹 형태의 기판(2012) 상의 인쇄 마킹으로 작동할 수 있다.
도 24a 및 도 24b는 기판(2012)에 대한 제1 및 제2 게이트제의 도포를 위한 도포기(2004, 2010)의 배치를 예시하고 있다. 먼저 도 24a를 참조하면, 각각의 도포기(2004, 2010)는 각각 일련의 대표 노즐(2004a∼2004d 및 2010a∼2010d)을 포함한다. 도 24a에서, 도포기(2004, 2010)는, 노즐(2004a, 2010a)이 기판(2012)의 일측면 에지 또는 양측면 에지에 평행한 제1 길이방향 라인 위에 배치되고, 노즐(2004b, 2010b)이 제1 길이방향 라인에 평행하고 제1 길이방향 라인에 대해 오프셋되는 제2 길이방향 라인 위에 배치되는 등등의 방식으로 배열된다. 노즐의 일부 또는 전부가 표면(2002) 및/또는 기판(2012)에 게이트제를 도포하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 생산 순서의 제1 구간 동안, 도포기(2004)의 노즐(2004a, 2004c) 및 연속하는 나머지 다른 노즐이 게이트제를 표면(2002)에 선택적으로 도포하도록 작동할 수 있다. 또한, 이러한 구간 동안, 도포기(2010)의 노즐(2010b, 2010d) 및 연속하는 나머지 다른 노즐만이 게이트제를 기판(2012)에 선택적으로 도포하도록 작동할 수 있다. 다음 구간에서는, 도포기(2004)의 노즐(2004b, 2004d) 및 연속하는 나머지 다른 노즐과, 도포기(2010)의 노즐(2010a, 2010c) 및 연속하는 나머지 다른 노즐만이 표면(2002) 및 기판(2012)에 게이트제를 선택적으로 도포하도록 동작할 수 있다. 이와 달리, 도포기(2004)의 제1 서브세트의 노즐 및 도포기(2010)의 제2 서브세트의 노즐이 게이트제를 표면(2002) 및/또는 기판(2012)에 선택적으로 도포하기 위해 하나의 구간에서 동작할 수도 있다. 또한, 도포기(2004)의 제3 서브세트의 노즐 및 도포기(2010)의 제4 서브세트의 노즐이 게이트제를 표면(2002) 및/또는 기판(2012)에 선택적으로 도포하도록 다른 구간에서 동작할 수 있으며, 이러한 등등의 방식으로 동작할 수 있다.
이와 달리, 도포기(2004, 2010)는 도 24b에 나타낸 바와 같이 정렬되지 않은 구성으로 배열될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 도포기(2004)의 노즐은 도포기(2010)의 노즐에 대하여 1/2 피치 길이로 어긋나 있다. 또한, 도포기(2004)의 노즐은 도포기(2010)의 노즐에 대해 어떠한 간격으로도 어긋나게 될 수도 있다. 도포기(2004, 2010)의 노즐은 도 24a에 대하여 기술된 어떠한 방식으로도 작동될 수 있지만, 바람직하게는 도포기(2004, 2010)의 노즐 모두는 최적의 해상도를 얻기 위해 항상 동작이 가능하게 될 것이다.
도 24a 및 도 24b의 실시예에서, 도포기(2004, 2010)는 제1 및 제2 길이방향 라인에 대하여 90도 이외의 각도로 배치될 수도 있다. 또한, 도포기(2004, 2010)는 단일 기판 상의 인접 이미지 부분 및/또는 상이한 이미지의 스티칭을 취할 수도 있다. 또한, 도포기(2004, 2010)는 단독으로 또는 다른 도포기와 조합으로 작동되어 표면 상에 방울 크기를 연속적으로 형성할 수 있다. 이것은 이용 가능한 방울 크기의 범위를 증가시킬 것이다.
이와 달리 또는 이에 추가하여, 주요 물질에 대한 친화력을 촉진하기 위해 재료가 분산되어 있는 보조제가 이용될 수 있다. 보조제는 이미지 영역 내의 표면에 도포되고, 보조제 내에 분산된 재료가 표면 내에 흡수되거나 및/또는 표면 상에 부착되어 유지된다. 이 표면은 주요 물질이 위에 배치되어 있는 추가의 표면에 인접하여 통과되며, 보조제를 포함하고 있는 영역에서만 주요 물질이 최초 언급한 표면으로 끌려가게 된다. 도 23, 24a 및 24b의 어떠한 실시예도 도포기(2004, 2010)의 하나 또는 양자에 의해 도포된 보조제 및/또는 차단제와 함께 이용될 수 있다. 어떠한 경우에는, 도포기(2004, 2010)의 하나 또는 양자가 하나 이상의 보조제 및/또는 하나 이상의 차단제를 생산 과정에서 임의의 지점에 도포하기 위한 임의의 개수의 도포기에 의해 대체될 수 있다. 예컨대, 게이트제를 기판에 도포할 수 있으며, 게이트제는 후속하여 생산된 제품의 인증 및/또는 트래킹을 가능하게 한다. 게이트제는 제품 번호, 공정 번호 또는 다른 신원을 식별하는 표식(indicia)의 형태로 기판에 도포될 수 있으며, 게이트제는 터치에 의해 건조될 수도 있지만, 이러한 상태에서 차단제 또는 보조제로서 지속적으로 유효하게 되도록 형성될 수도 있으며, 기판은 최종 제품을 생성하기 위해 추후에 처리될 수 있다. 이 표식은 제품이 생산되기 전, 제품이 생산되는 동안, 또는 제품이 생산된 후에 감지되어, 기판 및/또는 완성 제품을 추적할 수 있다. 게이트제는 건조된 후에는 육안으로 보여지거나 또는 보여지지 않을 수도 있으며, 게이트제 및/또는 게이트제에 의해 영향을 받은 잉크(또는 다른 주요 물질)는 최종 제품이 생산된 후에 육안으로 보이거나 또는 보이지 않게 될 수 있다.
다른 실시예는 기판에 대한 주요 물질의 인력을 감소시키기 위해 상대적으로 낮은 점도의 유체로 주요 물질을 희석하는 것, 또는 기판에 대한 주요 물질의 인력을 증가시키기 위해 상대적으로 높은 점도의 유체를 추가하는 것을 포함한다. 결합 강도가 감소되면 표면으로부터 주요 물질을 방출하는 것에 도움을 준다. 이와 달리, 인력을 증가시키는 것은 주요 물질과 이 주요 물질이 도포되는 표면 간의 결합 강도를 증가시킨다. 증가된 결합 강도는 후속의 이미지 전사 동안 표면으로부터 기판으로의 주요 물질의 방출을 방해한다.
다른 실시예에서, 기판에의 주요 물질의 도포를 지원하기 위해 정전 전하가 이용된다. 예컨대, 임프레션 실린더(4000)는 도 18에 도시된 바와 같이 정전 전하(4002)가 가해진다. 정전 전하(4002)는 양극 또는 음극일 수 있으며, 임프레션 실린더(4000)의 일부분 또는 그 전체에 가해질 수 있다. 주요 물질, 예컨대 잉크(4004)가 잉크 트레인(4008)에 의해 플레이트 또는 블랭킷 실린더(4006)에 균일하게 도포되며, 이 잉크(4004)는 블랭킷 실린더(4006)에 결합된다. 임플레션 실린더(4000)에 가해진 것의 반대 전하를 갖는 정전적으로 대전된 게이트제, 예컨대 음으로 대전된 수용액(4010)은, 잉크젯 헤드(4012)로부터 블랭킷 실린더(4006) 상의 이미지 영역(4014) 위에 선택적으로 분무된다. 수용액(4010)은 잉크(4004)와 블랭킷 실린더(4006) 사이의 결합 강도보다 큰 결합 강도로 잉크(4004)에 결합하도록 형성된다. 기판, 예컨대 종이 웹(4016)은 임프레션 실린더(4000)와 블랭킷 실린더(4006) 사이에 안내된다. 임프레션 실린더(4000)와 블랭킷 실린더(4006)의 각각은 그들의 각각의 표면이 그 사이에 안내되는 종이 웹에 가까운 공통 방향으로 이동하도록 회전한다. 예컨대, 임프레션 실린더(4000)는 도시된 바와 같이 시계 방향으로 회전하고, 블랭킷 실린더(4006)는 도시된 바와 같이 반시계 방향으로 회전한다. 블랭킷 실린더(4006)가 회전함에 따라, 이미지 영역(4014)을 덮고 있는 음으로 대전된 수용액(4010)이 임프레션 실린더(4000)쪽으로 정전적으로 인력을 받게 된다. 음으로 대전된 수용액(4010)은 블랭킷 실린더(4006)로부터 분리되어, 블랭킷 실린더(4006) 상의 이미지 영역(4014) 내의 잉크(4004)를 종이 웹(4016) 상으로 잡아당겨 이미지(4018)를 형성한다. 음으로 대전된 수용액(4010)에 의해 덮여지지 않은 잔여 잉크(4020)는 블랭킷 실린더(4006)에 결합된 채로 잔류된다. 블랭킷 실린더(4006)의 추가의 회전에 의해, 잉크 트레인(4008)이 이 실린더 위에 운반되는 잉크(4004)를 균일하게 보충한다. 임프레션 실린더(4000)는 방금 설명한 공정을 통해 대전된 상태로 유지되거나, 또는 이미지 영역(4014)의 근접에 대응하여 방전될 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같은 다른 실시예는, 도 18에서 설명된 실시예와 실질적으로 유사하다. 그러나, 본 실시예에서, 종이 웹(4016)은 임프레션 실린더(4000)와 블랭킷 실린더(4006) 사이를 통과하지 않는다. 또한, 블랭킷 실린더(4006)와 임프레션 실린더(4000) 사이에 추가의 실린더(4023)가 개재되어 있다. 블랭킷 실린더(4006)가 회전할 때, 이미지 영역(4014)을 덮고 있는 음으로 대전된 수용액(4010)이 정전 인력에 의해 추가의 실린더(4023)의 양으로 대전된 부분 쪽으로 인력을 받게 된다. 음으로 대전된 수용액(4010)은 블랭킷 실린더(4006)로부터 분리되어, 그 위의 이미지 영역(4014) 내의 잉크(4004)를 추가의 실린더(4023)의 대전된 영역 상으로 끌어당긴다. 종이 웹(4016)이 임프레션 실린더(4000)와 형성된 닙(nip)을 통해 추가의 실린더(4023) 아래로 통과되며, 잉크(4004)가 추가의 실린더(4023)로부터 종이 웹(4016)으로 전사된다. 추가의 실린더(4023)가 블랭킷 실린더(4006)에 인접한 영역에서만 양의 전하가 가해지는 것으로 고려될 수 있다. 이 영역은 잉크(4004)가 블랭킷 실린더(4006)로부터 추가의 실린더(4023)로 전사되기 전에 추가의 실린더에 가해진 정전 전하를 갖는다. 잉크(4004)가 전사된 후 및 추가의 실린더(4023)가 회전을 지속할 때, 정전 전하(4000)는 잉크(4004)가 종이 웹(4016)으로 전사되기 전에 방전될 수 있다.
블랭킷 실린더(4006)로부터의 잉크(4004)의 전사는 전술한 바와 같이 "워터리스" 시스템을 형성하기 위해 실리콘 실린더(4023)를 이용함으로써 도움을 받게 될 수 있다. 실리콘 실린더(4023)는 전체적으로 소유성(oleophobic)인 실리콘 표면을 가질 수 있다. 워터리스 평판 인쇄의 분야에서 알려져 있는 바와 같이, 이러한 실린더는 실린더의 표면의 일부분이 친유성(oleophilic)이 되도록 현상(예컨대, 에칭)될 수 있다. 실리콘이 본질적으로는 소유성이기 때문에, 잉크를 실린더 표면에 도포하기 전에 실린더를 적실 필요가 없다.
도 18 및 도 19에 예시된 실시예는 블랭킷 실린더(4006) 또는 추가의 실린더(4023)의 세척을 필요로 하지 않는다는 추가의 장점을 갖는다. 바람직하게는, 잉크 및 음으로 대전된 수용액(4010) 모두가 블랭킷 실린더(4006) 또는 추가의 실린더(4023)로부터 종이 웹(4016)으로 전사된다.
전술한 바와 같이, 예컨대 잉크와 같은 주요 물질을 예컨대 종이 웹과 같은 기판에 도포하기 위해 다양한 방법이 존재한다. 에칭법은 도 19를 참조하여 설명된 실시예에 의해 예시된 바와 같이 하나 이상의 중간 단계를 포함할 수 있다. 각각의 중간 단계는 또한 예컨대 각각 잉크(4004) 및 음으로 대전된 수용액(4010)과 같은 주요 물질 및 게이트제의 하나 이상의 층의 도포를 포함할 수 있다. 각각의 중간 단계는 또한 주요 물질이 도포되거나 수집되는 수용 표면을 포함한다. 예컨대 잉크(4004)와 같은 주요 물질의 최종 목적지는 종이 웹(4016)이 될 것이다. 잉크(4004)는 실린더(4023)로부터 종이 웹(4016)으로 도포되거나 또는 블랭킷 실린더(4006)으로부터 직접 도포될 수 있다(도 18에 도시된 바와 같이). 블랭킷 실린더(4006)는 플레이트가 그 위에 부착되지 않으며, 따라서 전형적인 플레이트 실린더에서는 일반적으로 보이고 있는 이음매(seam)가 없는 연속적으로 매끄러운 원주면을 갖는다. 블랭킷 실린더(4006)는 통상적으로 고무 또는 일부 다른 단단하면서 가요성의 재료로 구성된다. 추가의 실린더(4023)의 경우, 이러한 실린더는 종래의 플레이트 실린더이거나, 또는 필요에 따라 이음매 없는 또는 슬리브형 실린더(sleeved cylinder)일 수 있다.
잉크를 블랭킷 실린더(4006)에 도포하기 위해 중간 단계에서 플레이트 실린더가 이용되면, 플레이트 실린더는 잉크 트레인(4008)으로부터 도포된 잉크(4004)를 가질 수 있다. 플레이트 실린더는, 또한, 전체적으로 소유성이고 그에 따라 잉크의 도포 전에 습윤을 필요로 하지 않는 실리콘 표면을 가질 수 있다.
또한, 다른 실시예는 정전적으로 대전된 차단제를 이용할 수 있다. 주요 물질은 기판 상에 배치되고, 양으로 또는 음으로 중의 하나로 대전되지만 기판에 도포된 전하와 동일한 극성의 비이미지 영역에서의 차단제에 의해 덮여진다. 표면이 기판에 인접하게 될 때, 차단제에 의해 덮여진 주요 물질의 일부분은 기판으로부터 반발되어 표면 상에 잔류하는 한편, 차단제에 의해 덮여지지 않은 주요 물질의 일부분은 기판에 도포되어 기판 상에 원하는 이미지를 생성할 것이다.
다른 실시예에서, 기판에의 주요 물질의 도포를 제어하기 위해 사용되는 게이트제는, 차단제와 보조제의 조합일 수도 있다. 다른 예에서, 주요 물질은 표면 상에 배치되고, 기판에 대한 주요 물질의 도포를 차단하는 차단제에 의해 비이미지 영역에서 덮여진다. 이미지 영역에서, 주요 물질은 기판 상에의 도포에 도움을 주기 위해 주요 물질과의 결합을 형성하는 보조제에 의해 덮여진다. 이와 달리, 게이트제는 표면 상에 배치되고 주요 물질에 의해 덮여질 수 있다. 일례에서, 친지성 차단제가 표면의 비이미지 영역 상에 선택적으로 위치되고, 친수성 보조제가 표면의 이미지 영역 상에 선택적으로 배치된다. 그 후, 주요 물질이 양자의 게이트제에 의해 생성된 층의 상면에 배치된다. 표면 상에 일정한 높이를 갖는 양자의 게이트제의 층은 주요 물질과 보조제 간의 이동(migration)을 방지할 수 있다. 표면이 기판에 인접하는 상태로 이동될 때, 차단제는 주요 물질이 기판에 도포되지 못하도록 하는 한편, 보조제는 기판에 대한 주요 물질의 도포를 가능하게 한다. 어떠한 경우에도, 생산 공정 동안 사용되는 구성물(게이트제 및 다른 구성물을 포함)은 바람직하지 않은 결과 및 결과물(바람직하지 않은 화합물의 생산 또는 바람직하지 않은 상태와 같은)이 방지된다는 점에 적합하여야 한다.
다른 실시예에서, 표면은 기판에 가변 구성의 주요 물질을 도포함으로써 기판에 대한 주요 물질의 도포를 제어하기 위해 사용될 수 있는 부분을 갖는 평판 인쇄 플레이트, 실린더 등이 될 수 있다. 이러한 실시예에서, 가변 기호 기술(variable symbology), 인코딩, 어드레싱, 넘버링, 또는 다른 가변 태그 기술(variable tagging technology)이 주요 물질의 도포를 제어하기 위해 지정된 표면 부분에 이용될 수 있다. 주요 물질은 먼저 표면 상에 무작위로 배치된다. 기판이 주요 물질의 도포를 위해 표면 가까이에 통과되기 전에, 차단제는 표면의 지정된 부분이 후속하여 기판에 인접하는 상태로 이동될 영역 내에서 기판에 선택적으로 도포되어 주요 물질의 원하는 구성 또는 이미지가 기판에 도포되도록 한다. 더욱 일반적인 실시예에서, 기판은 유사하거나 상이한 주요 물질이 그 위에 위치되어 있는 하나 이상의 표면에 인접하게 될 수 있으며, 여기서 차단제 및/또는 보조제가 지정된 부분 내의 표면으로부터 기판으로 선택적으로 전사된다. 일실시예에서, 자성 잉크(magnetic ink)가 이들 표면 중의 하나로부터 기판(예컨대, 종이 웹)으로 전사된다. 하나 이상의 비자성 잉크가 동일한 표면으로부터 또는 하나 이상의 추가의 표면으로부터 전사될 수 있다. 게이트제는 전술한 차단제 및 보조제를 사용하기 위한 임의의 기술을 이용하여 지정된 부분 내에서 원하는 구성으로 종이 웹에 대한 자성 잉크의 도포를 차단하거나 보조하기 위해 사용될 수 있다. 그 결과물은 임프레션 간에 변경될 수 있는 자기 잉크의 마킹(MICR 마킹 또는 다른 인코딩된 정보와 같은)을 갖는 인쇄된 종이 웹이 된다.
다른 실시예에 따라, 게이트제는 하나 이상의 잉크젯 헤드에 의해 수용 표면에 선택적으로 도포되고, 부착 표면에 무작위로 도포되지만 게이트제에 의해 게이트되는 종래의 습수액(fountain solution)과 같은 중간 유체를 끌어당기거나 차단하며, 이로써 습수액이 잉크의 도포 전에 수용 표면에 선택적으로 부착된다. 이 실시예에서, 게이트 용액은 잉크를 제어하는 것과는 반대로 습수액과 상호작용하여 습수액을 제어하도록 형성된다. 추가의 실시예는 습수액을 중성화하거나 또는 절충시키거나, 또는 수용 표면으로부터 습수액의 제거를 선택적으로 가능하게 한다. 보다 일반적으로, 이들 실시예는 무작위로 도포된 습수액 및 잉크와 함께 선택적으로 도포된 게이트 용액을 사용하는 것을 포함하며, 여기서 게이트제는 습수액이 유지되는 위치를 제어한다.
도 2 내지 도 6 및 도 8 내지 도 10에 대하여 설명한 바와 같은 수용액 제트 시스템의 어떠한 것도 임의의 수의 분사 구멍(jet hole)을 갖는 다수 유형의 분사 카트리지 중의 임의의 것을 포함할 수 있다. 또한, 수용성 게이트제 및 비수용성 게이트제를 포함하는 수용액 제트 시스템에 사용하기 위한 게이트제는 그 선택의 촉이 넓다. 게이트제는 고품질 이미지를 생성하는데 바람직한 방울 크기 및 점도 특성을 발생시키기 위해 하나 이상의 계면활성제를 포함하거나 또는 온도 또는 진공이 제어될 수 있다.
여기서 설명된 바와 같은 가변 인쇄 작업 및 고정 인쇄 작업을 처리하기 위한 개념을 이용하는 장점 중의 하나는 종래의 평판 인쇄용 인쇄기와 관련된 고유의 속도이다. 실제로, 종래의 평판 인쇄용 인쇄기에 비교되는 인쇄 속도는 이미지 영역이 생성될 수 있는 속도에 의해 제한되며, 그에 따라 이미지 영역의 생성 방법에 좌우된다. 이러한 방법은 본 명세서에서는 이미지 영역을 생성하기 위한 게이트제의 도포를 포함하는 것으로 설명하였다. 게이트제는 친지성 용액, 친수성 용액, 또는 정전 전하가 가해질 수 있는 일부 다른 용액이 될 수 있다. 게이트제는 또한 도 19를 참조하여 설명된 실시예에 의해 예시된 바와 같이 실린더의 일부분에 가해진 정전 전하가 될 수 있다. 이들 게이트제의 임의의 것이 인쇄기의 하나 이상의 실린더에 가해지는 최대 속도는 인쇄기의 동작 속도를 제한할 것이다.
잉크젯 카트리지는 앞에서 상세하게 설명한 바와 같이 카트리지의 유형에 따른 다양한 방법에 의해 잉크의 방울을 방출한다. 각각의 유형의 카트리지는 방출을 위해 방울을 생성할 수 있 최대 주파수를 갖는다. 단일 잉크젯 카트리지에 대한 최대 방울 생성 주파수는 인쇄기가 작동될 수 있는 속도를 제한할 수 있다. 이러한 주파수 제한을 극복하기 위해 복수의 잉크젯 카트리지가 이용될 수 있다. 예컨대, 단일 카트리지의 방울 생성 주파수의 2배를 얻기 위해 그에 따라 인쇄기 속도를 2배로 하기 위해, 2개의 방울을 서로 일치하지 않게 방출하도록 2개의 잉크젯 카트리지가 사용될 수 있다. 이 논리에 후속하여, 인쇄기 속도를 추가로 증가시키기 위해 방울을 서로 일치하지 않게 방출하도록 3개 이상의 잉크젯 카트리지가 사용될 수 있다. 보다 일반적으로, 방출된 방울의 해상도를 증가시키기 위해 부착 표면의 행정(travel)의 방향에 대해 직각으로 또는 임의의 다른 각도로 복수의 잉크젯 카트리지가 교호적으로 위치될 수도 있다. 이미징 블랭킷 또는 실린더 형태의 대형 직경의 타겟 기판이 사용되어 그 위에 게이트제가 도포될 수 있으며, 직경이 증가함에 따라 복수의 잉크젯 헤드가 인접 배열될 수 있게 된다. 복수의 채널을 갖는 잉크젯 헤드가 사용될 수 있으며, 각각의 채널은 일반적으로 특정 컬러의 잉크를 기판에 도포하기 위해 이용된다. 이러한 경우, 잉크젯 헤드는 더 높은 해상도, 더 높은 실행 속도, 또는 다른 바람직한 결과가 달성될 수 있도록 각각의 채널을 통해 게이트제를 공급하기 위해 이용될 수 있다(생산 공정 동안 동일한 시간 또는 상이한 시간 중의 하나에서).
잉크젯 카트리지가 사용될 수 있는 최상의 동작 조건을 위해서는, 카트리지로부터의 방울의 방출은 타겟 기판 상의 소정 크기의 잉크의 스폿을 발생하는 순간적인 이벤트인 것이 효과적이다. 실제적으로, 잉크젯 카트리지로부터의 방울의 방출은 순간적인 이벤트가 아니고, 개시, 중간 및 종료를 갖는 과도적인 이벤트이다. 타겟 기판이 고속으로 이동하고 있다면, 잉크 방울이 기판을 때리게 되어, 기판의 행정의 방향의 반대 방향으로 스폿으로부터 이어지는 꼬리(a tail trailing the spot)를 갖는 잉크의 스폿을 형성할 수도 있다. 테일링으로 알려져 있는 이 현상은 방울 생성의 과도적인 성질의 직접적인 결과이다. 높은 인쇄기 속도에서의 테일링은 인쇄 품질 문제로 인해 인쇄기의 유효 속도를 제한할 수 있다. 그러나, 어떠한 게이트제는 특정의 잉크젯 카트리지와 사용될 때에는 방출된 방울의 테일링을 방지하거나 경감시키며, 이로써 최대 인쇄기 속도에 대한 제한 요소가 되는 이 효과를 제거한다. 또한, 타겟 기판에 관련한 잉크젯 헤드의 위치설정은 테일링을 감소시킬 수 있다. 예컨대, 잉크젯 헤드는 방울이 타겟 기판의 반경을 따라서가 아니라 경로를 따라서 이동하도록 타겟 기판에 관련한 각도로 배치될 수 있다.
하나 이상의 인쇄기 실린더 상의 정전 전하의 생성이 또한 인쇄기의 동작 속도를 제한할 수 있으므로, 인쇄기 실린더는 공지의 고속 공정을 이용하여 내부적으로 대전될 수 있을 것이다. 예컨대, 레이저 또는 발광 다이오드(LED)가 예컨대 셀레늄(selenium)을 포함한 공지의 재료로 제조된 인쇄기 실린더 내에 삽입되어, 도 19에 관하여 설명한 바와 같이 실린더의 선택된 부분을 선택적으로 대전 또는 방전할 수 있다.
본 명세서에 설명된 개념의 활용도는 예컨대 서적의 연속적인 상이한 페이지를 인쇄하는 가변 작업으로만 국한되지 않는다. 이 개념은 또한 종래의 고정 플레이트 평판 인쇄 방법을 이용하여서는 비용과 시간이 훨씬 더 많이 소요될 단기 납기 고정 작업에도 유용하다. 통상적으로, 각각의 단기 납기 작업은 플레이트가 단기 납기 이미지 영역을 포함하여 생성되도록 요구하며, 단기 납기가 완료될 때에는, 인쇄기는 플레이트를 다음 단기 납기에 사용될 상이한 플레이트로 교체하기 위해 정지되어야 할 것이다. 본 명세서에 설명한 바와 같이 이미지 영역을 생성하는 방법은 납기 동안의 어떠한 시점에서도 이미지 영역을 업데이트하는 성능을 가지면서 인쇄기를 지속적으로 작동하도록 한다.
인쇄기를 멈추지 않고서도 이미지 영역을 업데이트하는 성능은 또한 오프셋 또는 그라비아 인쇄기와 같은 통상적인 인쇄기를 이용하여서는 불가능한 다른 기능을 용이하게 한다. 본 명세서에 설명된 실시예는 상이한 크기의 페이지가 이미징 실린더의 원주보다 긴 페이지인 경우에도 실린더에 의해 이미징될 수 있도록 한다. 통상적으로, 오프셋 페이지 크기는 실린더의 크기에 좌우되어 제한된다. 즉, 오프셋 페이지 크기는 실린더의 원주에 대하여 맞추어질 수 있는 페이지의 총수에 기초하여 제한된다. 이것은 페이지를 설정된 크기의 것으로 하며, 이 페이지는 어느 정도까지는 절단되어 불필요 부분을 생성함으로써 감소될 수 있지만, 인쇄기를 특정 크기 작업용으로 구입하여 사용하는 것이 필수적이다. 한편, 본 실시예에서는, 가변 길이 절단 기능이 이러한 한계를 극복한다. 이 성능은 예컨대 우편물 분류 순서(postal sort order)에서 상이한 크기의 책을 순차적으로 생산하는 것에 유용하며, 이로써 우편물 할인을 획득할 수 있다. 실린더의 원주보다 크게 될 인쇄 이미지의 경우, 이미지의 후미부가 인쇄되고 있는 동안 이미 인쇄된 이미지의 선두부가 업데이트된다. 이러한 연속적인 업데이트/인쇄 방법은, 훨씬 더 대형의 인쇄 장치를 요구할 수도 있는 매우 큰 인쇄 영역의 기다란 배너(banner) 또는 스트립(strip)을 인쇄하기 위해 사용될 수 있다.
이와 달리, 복수의 페이지가 작동 중에 크기 조정되어, 단일 임프레션 동안 단일 실린더에 의해 인쇄될 수도 있다. 이것이 유용할 수도 있는 예는, 더 큰 이미지를 크기를 감소시켜 단일 페이지 상에 함께 인쇄하는 경우이며, 이미지의 나란한 비교 또는 대비에서 명백하게 될 것이다.
잉크 및 관련 게이트제가 이러한 연속적인 가변 절단 응용에서 실린더로부터 종이로 전체적으로 전사되면, 종이 상으로의 이미지의 도포가 동시에 실린더를 세척하기 때문에 선두부의 중간 세척이 요구되지 않는다. 그러나, 실린더가 중간 세척을 필요로 하는 곳에서 본 발명이 채용되면, 이러한 용도를 위한 세척액이 실린더에 선택적으로 도포되어 추가의 이미징이 가해지기 전에 이미지 영역의 선두부로부터 잔여 물질을 세척할 수 있다. 세척액은 실린더가 회전하여 올 때에 이미지 영역의 선두부 위에 균일하게 분무될 수 있다. 그러나, 이러한 정밀한 적용이 잔여 세척액을 덜 모이게 하기 때문에 요구되는 곳에만 가해지는 세척액이 이로울 것이다. 정밀한 안내를 용이하게 하기 위해, 세척액은 실린더에 가해지는 정전 전하와 상호작용하기 위해 가해진 정전 전하를 가질 수 있다. 실린더는 예컨대 이전에 설명한 바와 같은 레이저 또는 LED 어레이에 의해 그 내측으로부터 정전적으로 대전될 수 있다. 설명한 바와 같은 정전 전하의 내부 적용은 실린더의 원하는 부분을 타겟으로 할 수 있으며, 인쇄기 속도에 가능한 한 영향을 주지 않도록 신속하게 달성될 수 있다.
다른 실시예에서, 플레이트, 실린더, 블랭킷 등과 같은 이미징 요소는 연속 이미지 간의 차이에 기초하여 그 이미징 사이클 사이에서 선택적으로 세척될 수 있다. 이것은 이미지 변화가 발생하는 영역에 대해서만의 연속 이미지의 도포 사이의 간격 동안 하나 이상의 잉크젯 헤드(이미징 요소에 게이트제를 가하는 동일한 잉크젯 헤드일 수도 있고, 또는 하나 이상의 별도의 헤드일 수도 있음)를 이용하여 이미징 요소에 대한 세척액의 선택적인 도포에 의해 달성될 수 있다.
대표적인 청록색, 마젠타색, 황색 및 흑색(CMYK) 인쇄기에서, 4가지 색상 잉크의 각각은 전체적인 이미지를 구축하기 위해 개별적으로 이미지에 가해질 수 있다. 이 통상적인 방법은 이미지 영역을 지속적으로 업데이트하는 개념에 마찬가지로 적용할 수 있다. 지속적으로 업데이트된 이미지는 각각의 가해진 착색 잉크에 대해 한 번만 반복될 수도 있다. 따라서, 통상의 시스템에서와 같이, 선예도(sharpness)를 제공하고 이미지 번짐을 방지하기 위해 이전의 컬러에 대해 각각의 컬러의 적용을 정밀하게 정렬하는 것이 중요할 것이다. 연속 컬러의 각각의 이미지 영역의 정렬은 이미지 영역의 전자 등록에 의해 용이하게 될 수 있다. 이러한 시스템은 종이 웹과 같은 기판에 이미지 영역의 하나 이상의 부분에서 이미지 영역의 앞에 또는 가능하게는 이미지 영역의 일부로서 가해지는 등록 마크에 의해 작동한다. 종이 웹 위에 배치된 전자 센서는 등록 마크가 그 아래에 통과할 때에 등록 마크를 광학적으로 또는 다른 방식으로 감지할 수 있다. 이미지 영역을 업데이트할 때의 타이밍 제어는 센서에 의해 감지될 때의 각각의 인쇄기 상의 종이 웹의 위치에 매칭될 수 있다. 이 방법은 각각의 모터의 정확한 위치가 알려져 조정되는 서보 모터의 필요성을 제거한다. 그 대신, 종이 웹 자체의 정밀한 위치가 전자 등록 마크 및 센서에 의해 추적된다. 또한, 이러한 방법은 잉크 및 다른 유체가 종이에 가해질 때에 불변적으로 발생할 종이 웹의 스트레칭을 고려하기 위해 이용될 수 있다. 이미지 영역 내의 또한 이미지 영역 앞의 복수의 등록 마크를 이용하는 시스템은, 등록 마크의 개수 및 공간 또는 이미지 영역의 생성에 대한 고유의 정확도 한계에 의해서만 제한될 수 있는 매우 높은 레벨의 정확도까지의 스트레칭을 고려하기 위해 사용될 수 있다.
필요한 경우, 전술한 등록 방법은 다른 센서, 장치, 제어 장치를 사용하는 등록 방법에 의해 대체되거나 향상될 수 있다.
잉크젯 헤드 또는 카트리지는 요구된 기능에 따라 인쇄기의 구성요소에 관련한 다수의 위치에 위치될 수 있다. 전술한 바와 같이, 하나 이상의 잉크젯 카트리지는 이 카트리지로부터 방출되는 게이트제를 플레이트 실린더, 블랭킷 실린더, 프리-플레이트 실린더, 또는 종이 웹 상으로 도포하도록 위치될 수 있다. 또한, 하나 이상의 잉크젯 카트리지가 플레이트 실린더의 하나 이상의 이미지 영역 또는 블랭킷 실린더에 세척액을 도포할 수 있다. 잉크젯 카트리지는 각각의 구성요소에 관련하여, 예컨대 각각의 구성요소의 위 또는 아래에, 또는 종이 웹이 인쇄기를 통해 취하는 경로에 관련하여 각각의 구성요소의 앞 또는 뒤에 위치될 수 있다.
이미지 영역을 세척하기 위해 채용되는 잉크젯 카트리지는 잉크 트레인 다음에 위치될 수도 있다. 잉크젯 카트리지는 이미지가 고정되는 한 아이들 상태를 유지할 수 있다. 그러나, 제1 고정 작업의 최종 임프레션의 적용과 제2 작업의 최초 임프레션의 적용 사이에서, 잉크젯 카트리지는 이미지 영역에 세척액을 도포한다. 이러한 세척액의 도포는 예컨대 도 12를 참조하여 설명한 바와 같은 세척 기구(212)와 같은 세척 기구가 잉크를 더 우수하게 제거하도록 제1 작업의 어떠한 잠상 잉크(latent image ink)를 해제시키는 프로세스를 보조한다. 세척액은 1차적으로는 세척액이 되도록 형성될 수 있지만, 또한 본 명세서에 설명된 바와 같은 게이트제의 어떠한 특성을 갖도록 형성될 수도 있다. 1차적으로 세척액으로서 형성될 때, 복수의 잉크젯 카트리지는 또한 구축된 잉크의 신속한 제거에 의해 잉크 제거 공정에 도움을 줄 수 있다.
도 20을 참조하면, 잠상(5000)을 세척액으로 세척하기 위한 2가지의 다른 방식은 잠상(5000)을 일시적으로 덮기 위해 예컨대 습수액과 같은 차단제를 이용한다. 잠상(5000)은 실린더(5002)의 원주 표면(5001)을 따라 보여지는 한 쌍의 수평 라인으로서 도 20에 예시되어 있다. 이들 다른 방식은 인쇄기가 잠상(5000)의 세척을 위한 어떠한 지연 시간없이 동작을 지속하도록 할 수 있다. 첫 번째의 다른 방식(5003)에서, 실린더(5002)로부터의 제1 고정 작업의 최종 임프레션의 적용에 후속하여, 잉크(5004)가 잉크 트레인(도시하지 않음)으로부터 실린더(5002)에 균일하게 가해지며, 잉크젯 카트리지(5006)가 차단제(5008)를 도포하여 잉크(5004) 위에 네거티브 이미지(5010)를 형성함으로써 새로운 이미지 영역(5012)을 생성한다. 그에 따라, 인쇄기는 잠상(5000)이 실린더(5002)로부터 완전히 제거될 때까지는 차단제(5008)의 네거티브 이미지(5010)에 의해 차단되거나 덮여진 실린더(5002) 상의 잠상(5000)과 함께 지속적으로 동작할 수 있다.
두 번째의 다른 방식(5013)에서는, 실린더(5002)로부터의 제1 고정 작업의 최종 임프레션의 적용에 후속하여, 잉크젯 카트리지(5006)가 차단제(5008)를 도포하여 실린더(5002) 상에 네거티브 이미지(5010)를 형성함으로써 새로운 이미지 영역(5012)을 생성한다. 그 후, 잉크(5004)는 새로운 이미지 영역(5012)에 도포되며, 실린더(5002)에 선택적으로 도포된 차단제(5008)의 제2 층(5014)이 후속되어, 잠상(5000)이 완전히 제거될 때까지 잠상(5000)을 덮도록 할 수 있다.
전술한 바와 같은 잠상(5000)의 제거는 방금 설명한 2가지의 다른 방식 중의 하나를 이용하여 인쇄기의 연속된 동작과 동시에 진행될 것이다. 실린더의 각각의 회전 시에, 잠상 영역은 그 곳에 세척액이 정밀하게 도포될 수 있으며, 세척 기구(212)는 잠상 영역을 닦아내고, 첫 번째의 다른 방식에서와 같은 잉크(5004) 및 차단제(5008)의 도포 또는 두 번째의 다른 방식에서와 같은 차단제(5008), 잉크(5004), 및 차단제(5008)의 제2 층(5014)의 도포가 후속된다. 잠상(5000)의 완전한 제거는 실린더(5002)의 여러 번의 회전을 필요로 할 수 있다. 이미지 영역에 세척액을 도포하는 것이 시간적인 방식에서는 잠상 영역 내의 잉크를 완전하게 제거하는데 있어 더욱 효과적일 수 있지만, 각각의 다른 방식은 제1 작업에서 잠상(5000)을 덮음으로써 인쇄기가 곧 바로 제2 작업의 고품질 이미지를 생성할 수 있도록 한다.
하나 이상의 처리 파라미터 중의 온도를 조정/제어할 수도 있다. 예컨대, 게이트제의 점착성을 향상시키고 및 분산을 용이하게 하기 위해 게이트제를 표면에 도포할 때에 게이트제의 온도를 상승시킬 수 있다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 점착성, 방울 형상/크기 등을 제어하기 위해 게이트제의 도포 동안에 표면을 먼저 가열할 수도 있거나, 및/또는 게이트제의 점도가 증가되도록 게이트제가 도포된 후의 공정에서의 일부 시점에서 표면을 냉각(또는, 다른 구성의 경우에는 가열)함으로써, 비습윤 상태의 영역 내로의 게이트제의 확산을 감소시킬 수 있다.
함께 도포될 시에 점착성, 점도 및/또는 다른 원하는 특성이 향상된 게이트제를 생성하는 별도의 잉크 장치에 의해 분산된 복수의 상이한 액체를 이용할 수도 있다. 이 액체는 상이하거나 동일한 온도, 압력, 유량 등에서 도포될 수 있다.
다른 실시예는 게이트제를 단독으로 선택적으로 도포하거나 또는 게이트 용액을 표면의 하나 이상의 영역에 선택적으로 도포하고 또한 옵션으로 잉크를 표면의 하나 이상의 나머지 영역에 선택적으로 도포하기 위한 2개 이상의 어레이 또는 잉크젯 헤드를 사용하는 것을 포함하며, 여기서 하나 이상의 어레이는 인쇄기가 동작하고 있는 동안 독립적으로 제거 및 스위칭되거나 또는 다음 후속 작업(예컨대, 지역적인 주문 제작이 요구되는)을 위해 재구성(위치의 측면에서)될 수 있다.
인쇄 유닛 간의 잉크 접착성의 변동으로 인해, 각각의 인쇄 유닛에 의한 잉크 전사를 효과적으로 최적화하기 위해 인쇄 유닛 간에 게이트제 특성을 연속적으로 개질할 수도 있다.
필요한 경우, 게이트제는 롤의 속도가 종래의 공정에서보다 현저히 높은 작은 직경의 롤 또는 실린더에 도포될 수 있다. 이러한 높은 회전 속도는 도포된 방울을 소형 롤러의 표면에서의 원심력으로 인해 외측으로 연장하도록 힘을 가한다. 그 결과, 이 영향은 액체를 종이 웹과 같은 다른 표면에 전사하기 위해 요구되는 접촉 압력을 감소시키며, 이에 의해 게이트 용액의 비습윤 영역 내로의 확산을 최소화하고 스폿 크기의 감소를 가능하게 한다. 그러므로, 품질 및 해상도가 향상될 수 있다.
스크리닝(screening)을 위해 상이한 물리적 각도가 이용될 수 있다. 예컨대, 게이트제의 도트의 형상에 영향을 주기 위해 수직선에 대하여 상이한 각도가 채용될 수 있다. 또한, 스크리닝과 유사하게 되도록 게이트제의 방울의 도포에서 전자 방식으로 지연이 개입될 수 있거나, 및/또는 오버랩을 제거하기 위해 오프셋 정렬이 이용될 수 있다. 게이트제가 도포되는 표면으로부터의 잉크젯 헤드의 거리는 상이한 컬러에 대하여 도트 크기를 변화시키기 위해 변경될 수 있다.
공기를 공기 소스로부터 게이트제가 도포되는 표면으로 지향시켜 방울 구조를 변경시킴으로써 테일링을 감소시키거나, 막두께를 감소시키거나, 액체와 상호작용하도록 할 수 있다. 이 경우, 공기에 민감한 액체 게이트제를 채용하고, 이것을 밀폐된 환경에서 공급하여, 공기가 도포 후의 게이트제와 반응하여 바람직한 효과를 촉진하도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 액체 게이트제를 플레이트에 도포하고, 그 후 습윤 상태의 영역에 점착하도록 확산 입자를 분무하고, 종이에 전사할 수 있다. 전술한 실시예와는 달리, 게이트제 및 확산 입자는 분말 착색제 및 솔벤트로 한정될 필요가 없고, 어떠한 액체 및 어떠한 입자도 가능하다(또는 고체이던 유체이던 간에 어떠한 유형의 물질도 가능함).
필요한 경우에 채용되는 처리 단계는 시스템 구성요소는 작동 중에 또는 비작동 중에 시스템 구성요소의 주기적 또는 비주기적 세척을 포함한다. 또한, 잉크 유상화(ink emulsification), 컬러 밀도, 또는 어떠한 다른 피드백 파라미터는 색상 품질을 유지하도록 분무하기 위한 게이트제의 체적을 결정하기 위해 또한 잉크 공급을 변경하고자 할 때에 모니터링될 수 있다. 도트 크기가 제어되도록 롤, 플레이트, 또는 다른 기판으로부터의 잉크젯 헤드의 거리를 제어하기 위해 하나 이상의 공정 파라미터가 이용될 수 있다.
또한, 게이트제를 블랭킷에 도포하기 전에 게이트제의 확산을 감소시키기 위해 게이트제가 도포되는 오목 표면을 갖는 중간 롤을 이용할 수 있다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 잉크젯 헤드는 다수의 잉크젯 헤드가 롤에 인접하여 위치될 수 있도록 게이트제(및 옵션으로는 잉크)를 종래의 인쇄 공정에 비해 저속의 회전 속도로 회전하는 대형 직경의 롤에 도포할 수 있다. 이와 달리, 게이트제는 관통 홀을 갖는 플레이트에 잉크젯 헤드에 의해 선택적으로 도포될 수 있으며, 방울 크기를 감소시키기 위해 플레이트 뒤편에 음의 압력이 가해질 수 있다. 보다 구체적으로, 음의 압력 및/또는 양의 압력이 이용될 수 있다. 실린더가 챔버형 구조로 되거나 또는 그 안이 챔버형 구조로 되는 독립적인 구조를 갖는다면, 방울 크기를 감소시키도록 작용하는 제1 챔버에 음의 압력이 발생될 수 있다. 음의 공기 압력을 발생시키기 위해 이용되는 공기 흐름은 제2 챔버에서는 양의 압력이 될 수 있으며, 이러한 양의 압력은 실린더에의 도포 또는 세척을 위한 방울을 해제시키기 위해 사용될 수 있다. 압력은 수용 표면과의 게이트제의 상호작용(즉, 도포 및/또는 해제) 및/또는 종이와 게이트제의 상호작용을 최적화하기 위해 필요에 따라 또는 바람직하게 조정될 수 있다.
다른 실시예는 인쇄 표면을 구축하기 위해 상변화 물질(phase change material)의 사용을 포함한다. 그 하나의 예는 경화성이 더 크고 제거 가능한 하나 이상의 물질을 게이트제로서 사용하는 것을 포함한다. 예컨대, 액체 형태의 UV 경화 가능한 게이트제가 플레이트 상에 침적될 수 있고, 그 후 UV 광에 놓여지게 된다. 게이트제가 경화되고, 그 후 잉크가 플레이트에 비선택적으로 도포된다. 잉크는 경화된 게이트제에 의해 인력을 받게 되거나 격퇴되며, 그 결과의 이미지가 종이 웹과 같은 기판에 도포된다. 게이트제 및 잉크(존재하는 경우)는 그 후 후속 이미징을 위한 준비에서 플레이트로부터 제거된다. 이러한 제거는 플레이트로부터 어떠한 잔여 잉크를 씻어내거나, 게이트제의 상을 액체로 반전시키거나, 및/또는 씻어냄 등에 의해 게이트제 및 잉크를 제거함으로써 유효하게 될 수 있다.
필요한 경우, 게이트제는 전체 이미징 표면 위에 무작위로 도포되고, 이 표면에서는 게이트제가 에너지의 인가에 응답하여 활성 상태 또는 비활성 상태로 된다. 예컨대, 분산된 게이트제는 UV, IR, 또는 레이저에서 나오는 다른 비가시 영역 파장 에너지 또는 광의 소스에 선택적으로 노출되어, 이러한 에너지에 노출된 표면의 일부분에 잉크 수용 영역 또는 잉크 반발 영역을 생성할 수 있다. 그 후, 표면에 잉크가 무작위로 도포되고, 이 잉크는 노출 부분 또는 비노출 부분으로 이동(migrate)할 수 있다. 그 후, 이 표면은 전술한 실시예에서와 같이 추가의 기판을 이미징하기 위해 사용될 수 있다.
이미지가 인쇄되거나 전사된 후에 이미징 표면 상의 잔류물을 최소화하기 위해 종이 또는 다른 기판 유형을 이용함으로써 이미징 동작 간의 세척 공정을 최적화할 수 있다. 다른 실시예는 추가의 기판에 도포될 각각의 잉크에 대해 실린더, 플레이트, 블랭킷 등의 형태의 2개 이상의 이미징 요소의 사용을 포함하며, 이미징 실린더, 플레이트, 블랭킷 등의 전부가 아닌 하나 이상의 것이 생산 공정의 특정 시점에 사용되고, 나머지 이미징 요소가 세척된다. 생산 공정의 추후의 시점에서, 나머지 이미징 요소가 세척되고 있는 동안 상이한 서브세트의 이미징 요소가 사용될 수 있다. 이러한 구성은 더 높은 인쇄 속도가 채용될 수 있도록 한다.
다른 실시예에서, 수용액 제트 시스템은 수용액 또는 다기능성 포텐셜(multifucntional potential)을 갖는 다른 조성물을 패턴 기판 상으로 인쇄하거나 분사할 수 있다. 일실시예에서, 예컨대, 이 조성물은 2기능성 포텐셜을 가질 수 있지만, 본 발명에서는 어떠한 수의 기능성도 고려된다. 예컨대, 다작용기 조성물은 각각 다기능성 포텐셜을 갖는 하나 이상의 화합물 또는 각각 단기능성 포텐셜을 갖는 복수의 화합물을 포함할 수 있다. 기능성 포텐셜은 예컨대 특정 화학 소량체(specific chemical moiety)에 기인할 수 있는 화합물의 기능성 부분, 및/또는 예컨대 친수성 영역, 친지성 영역, 수용체/인가 영역(receptor/recognition region)(예컨대, 파라토프(paratope)), 이온 영역, 및 본 기술 분야에 알려져 있는 기타의 것과 같은 화합물에 부착성 및/또는 반발성을 제공하는 화합물의 구조적 영역을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 하나의 기능성은 패턴 기판에 부착 성능을 제공하고, 제2 기능성은 패턴 기판에 도포될 수 있는 하나 이상의 주요 물질에 부착 성질을 제공한다.
다른 실시예에서, 다작용기 조성물은 하나보다 많은 다작용기 화합물(multifunctional compound)을 포함하며, 각각의 종류의 다작용기 화합물이 다른 다작용기 화합물과 공통되는 적어도 하나의 기능성 및 다른 기능성 화합물과 상이한 적어도 하나의 기능성을 갖는다. 이 예에서, 제1 다작용기 화합물 및 제2 다작용기 화합물은 제1 다작용기 화합물의 제2 기능성을 통해 유사한 패턴 기판 상에 각각 인쇄될 수 있으며, 제2 다작용기 화합물은, 주요 물질이 기능성 중의 하나의 유형에만 반응하는 것으로 가정하면, 제1 또는 제2 다작용기 화합물 중의 하나에 부착될 수 있는 주요 물질에 대한 상이한 특이성(specificity)을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 다기능성 포텐셜을 갖는 화합물은 단일의 다작용기 화합물의 다기능성과 유사한 다기능성을 갖는 복합체(complex)를 형성하도록 상호작용할 수 있다. 이 실시예에서, 단일 작용기 화합물(monofunctional compound)은 한꺼번에 패턴 기판에 침적되는 단일 조성물에 포함되거나, 동시에 침적되는 별도의 조성물에 포함되거나, 또는 패턴 기판 상에 순차적으로 침적되는 별도의 조성물들 내에 포함될 수도 있다.
본 명세서에서 고려되는 다작용기 화합물의 일례는 친수성일 수도 있는 하나의 기능성 및 친지성일 수도 있는 제2 기능성을 갖는 화합물을 포함한다. 다작용기 조성물은 친수성 또는 친지성 표면 중의 하나를 갖는 기판 상으로 원하는 패턴을 이용하여 분사될 수 있으며, 이에 의해 표면과 조성물 간의 유사 기능성이 조성물을 기판에 부착시키는 것과 연관되고, 조성물의 반대 기능성이 표면으로부터 반발되어 표면에 부착된 조성물의 패턴을 제공한다.
유사 기능성(예컨대, 친수성 또는 친지성)을 갖거나, 또는 표면에 부착되지 않는 다작용기 조성물의 제2 기능성에 선택적으로 인력을 받으며, 또한 기판의 노출 표면으로부터 반발되거나 부착 가능하지 않은 제2 조성물, 예컨대 주요 물질은, 분사, 디핑(dipping), 분무, 브러싱, 롤링 또는 당업자에게 공지된 기타 다른 방식에 의해 표면에 추가될 수 있다. 주요 물질의 추가는 다작용기 조성물의 패턴과 유사한 주요 물질의 패턴을 제공하며, 이로써 주요 물질이 다작용기 조성물의 제2 기능성을 통해 표면에 유일하게 부착된다. 주요 물질의 도포 후, 예컨대 세척 단계를 포함한 하나 이상의 추가의 단계를 수행하여, 다작용기 조성물의 제2 기능성에 대한 주요 물질의 위치특이성 부착(regiospecific attachment)이 이루어지도록 하는 것을 고려할 수 있다. 세척 단계와 유사한 고려될 수 있는 또 다른 단계는 살균(sterilization) 단계를 포함한다. 그 후, 주요 물질은 이미지를 인쇄 매체에 전사할 중간 롤러를 포함한 제2 기판으로 전사되거나, 또는 원하는 인쇄 이미지를 높은 정확도 및 선명한 방식으로 제공하기 위해 인쇄 매체에 직접 전사될 수 있다. 이러한 방식으로, 선택된 패턴이 다작용기 조성물을 이용하여 기판 상에 분사될 수 있으며, 이 다작용기 조성물에는 주요 물질이 후속하여 부착된 후에 인쇄 매체에 전사되어 영구적으로 또는 일시적으로 고착될 수 있다.
본 발명에서 고려되는 다작용기 조성물의 예는 폴록사머(poloxamer) 또는 에톡시화된 아세틸렌디올(acetylenediol ethoxylated)과 같은 하나 이상의 친수성 부분과 하나 이상의 친지성 부분을 갖는 폴리머를 포함한다. 사용에 적합한 폴록사머는 HO(CH2CH2O)x(CH2CHCH3O)y(CH2CH2O)zH로 표현되며, 여기서 x, y 및 z는 2 내지 130, 특히 15 내지 100의 정수이고, x와 z는 동일하지만 y에 대해 독립적으로 선택된다. 이들 중에서, x=75, y=30 및 z=75인 BASF의 상표명 Lutrol® F 68(대안으로는 Pluronic® F-68)으로부터 이용 가능한 폴록사머 188, x=19, y=30, z=19인 폴록사머 185(ISP로부터의 Lubrajel® WA), x=27, y=39, z=27인 폴록사머 235(BASF로부터의 Pluronic® F-85), 및/또는 x=97, y=39, z=97인 폴록사머 238(BASF로부터의 Pluronic® F-88)이 이용될 수 있다. 이러한 유형의 다른 특정의 계면활성제는 BASF로부터의 Pluronic® F-123으로 알려진 블록 공중합체 폴리(에틸렌옥사이드)-폴리(프로필렌옥사이드)-폴리(에틸렌옥사이드)가 있다. 또한, x=106, y=70, z=106인 BASF로부터의 Pluronic® F-127(폴록사머 407)로 상업적으로 알려진 트리블록 공중합체(triblock copolymer)가 이용될 수 있다. 추가로, 폴록사머 101, 108, 124, 181, 182, 184, 217, 231, 234, 237, 282, 288, 331, 333, 334, 335, 338, 401, 402 및 403이 각각 게이트제에 포함될 수 있으며, 이것은 일부만을 언급한 것이다. 사용에 적합한 에톡시화된 아세틸렌디올은 3,5-디메틸-1-헥신-3-ol(Air Product의 Surfynol® 61), 및/또는 2,4,7,9-테트라-메틸-5-데킨-4,7-디올(Air Product의 Surfynol® 104) 등을 포함한다. 사용에 적합한 다른 계면활성제는 헥사데실 트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB), 폴리옥실알킬렌 에테르, 폴리(옥시에틸렌)세틸 에테르(예컨대, Atlas Chemicals로부터의 Brij® 56 또는 Brij® 58)를 포함한다.
추가의 예는 알킬실록산, 산화물 상의 지방산, 알칸에티올레이트, 알킬 카르복실레이트 등과 같은 자기 조립 단분자막(self-assembled monolayer)의 형성과 관련된 재료를 포함한다. 본 기술 분야의 당업자에게 알려진 다른 다작용기 화합물이 본 발명에서 고려된다. 또한, 본 명세서에 고려되는 다기능성 용액은 예컨대 물, 물에 용해 가능한 유기물, 또는 이들의 조합과 같은 하나 이상의 다작용기 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 물에 용해 가능한 유기 성분은, 메틸 알콜, 에틸 알콜, n-프로필 알콜, 이소프로필 알콜, n-부틸 알콜, sec-부틸 알콜, 또는 tert-부틸 알콜 등의 알콜; 디메틸포름아미드 또는 디메틸아세트아미드 등의 아미드; 카르복실산; 에틸 아세테이트, 에틸 락테이트 및 에틸렌 카르보네이트 등의 에스테르; 테트라하이드로퓨란 또는 디옥산 등의 에테르; 글리세린; 글리콜; 글리콜 에스테르; 글리콜 에테르; 아세톤, 디아세톤 또는 메틸 에틸 케톤 등의 케톤; N-이소프로필 카프로락탐 또는 N-에틸 발레오락탐 등의 락탐; 부티로락톤 등의 락톤; 오르가노설파이드; 디메틸술폰 등의 술폰; 디메틸 술폭사이드 또는 테트라메틸렌 술폭사이드 등의 오르가노술폭사이드; 및 이들의 유도체와 혼합물을 포함한다. 다기능성 용액에서 추가의 고려되는 성분은, 솔벤트, 방부제, 점도 조절제, 착색제, 방향제, 계면활성제, 폴리머, 발포제, 염(salt), 무기 화합물, 유기 화합물, 물, pH 조절제, 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 주요 물질의 예는, 평판 인쇄 잉크, 염료, 단백질(예컨대, 항체), 효소, 프리온, 핵산(예컨대, DNA 및/또는 RNA 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotide)), 소형 분자(예컨대, 무기 분자 및/또는 유기 분자), 생물학적 샘플(예컨대, 세포 및/또는 바이러스 용해물 및 이들의 일부분), 제약(항생제 및/또는 다른 약물 및 염(salt), 선구체, 및 이들의 프로드럭(prodrug)을 포함), 세포(예컨대, 원핵 세포, 이유박테리얼(eubacterial) 세포, 및/또는 진핵 세포), 및 금속(예컨대, 산화규소, 도전성 금속, 및 이들의 산화물)을 포함한다. 고려되는 인쇄 매체는 종이, 유리, 니트로셀룰로스, 직물, 피륙, 금속, 플라스틱, 필름, 겔 및 이들의 조합을 포함한다.
예시적으로, 현재 실시예를 구현하기 위해 채용될 수 있는 장치의 일례가 도 21에 예시되어 있다. 인쇄 데크(6100)는 평판 인쇄 산업에서 알려져 있는 바와 같은 인쇄 물질 도포 시스템(6102), 패턴 표면(6104), 패턴 표면 실린더(6106), 블랭킷 실린더(6108), 및 임프레션 실린더(6110)를 포함할 수 있다. 패턴 표면(6104)은 전체적으로 친수성일 수 있다(예컨대, 표준 알루미늄 평판 인쇄 플레이트). 또한, 잉여의 및/또는 오래된 다작용기 조성물 및 주요 물질 또는 다른 오염물을 제거하기 위한 세척 시스템(6112)이 포함된다(여기서는 패턴 표면 실린더 및 블랭킷 실린더 양자 상에 도시되어 있지만, 더 많거나 더 적은 수의 것도 고려됨). 다작용기 조성물의 도포를 위해 본 명세서에 설명된 것과 유사한 수용액 제트 시스템(6114)이 패턴 표면 실린더와 관련하여 도시되어 있지만, 그 위치는 변경 가능하다.
인쇄 데크(6100)의 동작은 본 명세서에서 설명한 다른 실시예와 유사하다. 예컨대, 다작용기 조성물은 수용액 제트 시스템(6114)에 의해 패턴 표면 실린더(6106)의 패턴 표면(6104) 상에 도포된다. 주요 물질은 도포 시스템(6102)을 통해 패턴 표면(6104)에 후속하여 도포된다. 패턴 표면(6104)이 블랭킷 실린더(6108)의 표면과 만나게 될 때, 주요 물질이 블랭킷 실린더(6108)에 전사되어, 기판(6116) 상에 침적될 때까지 추가로 운반된다. 상기 장치는 블랭킷 실린더(6108)를 제외할 수도 있으며, 그에 따라 주요 물질이 패턴 표면(6104)으로부터 기판(6116)으로 직접 전사되는 것도 가능하다. 이와 달리, 필요에 따라 예컨대 추가의 수용액 제트 시스템(6114), 도포 시스템(6102) 및 세척 시스템(6112)을 포함할 수도 있는 추가의 롤러가 부가될 수 있다.
본 명세서에 개시된 다른 실시예와 관련된 추가의 변화가 원하는 결과를 위해 적합하도록 현재의 실시예에 동등하게 적용 가능하다. 합성된 다작용기 조성물과 잉크젯 기술을 이용하여 하나 이상의 주요 물질의 고속이면서 정확도가 높고 선택적인 침적을 가능하게 하는 추가의 장치 구성(도시하지 않음)도 고려된다. 이로써, 예컨대 진단 테스트, 전기 칩, 올리고뉴클레오타이드 어레이, 단백질 어레이, 셀 어레이, 화학적 어레이, 약물 어레이, 검출 시스템, 인쇄 자료(예컨대, 문헌), 및 이들의 조합을 포함하는 제품이 생산될 수 있다.
게이트제 또는 주요 물질을 방출하기 위해 도 21의 수용액 제트 시스템(6114) 또는 본 명세서에 개시된 임의의 수용액 제트 시스템이 사용될 수 있다. 게이트제 및 주요 물질은 수용액 또는 비수용액을 포함할 수 있다. 수용액은 물, 물에 용해 가능한 유기물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 물에 용해 가능한 유기 성분은, 메틸 알콜, 에틸 알콜, n-프로필 알콜, 이소프로필 알콜, n-부틸 알콜, sec-부틸 알콜, 또는 tert-부틸 알콜 등의 알콜; 디메틸포름아미드 또는 디메틸아세트아미드 등의 아미드; 카르복실산; 에틸 아세테이트, 에틸 락테이트 및 에틸렌 카르보네이트 등의 에스테르; 테트라하이드로퓨란 또는 디옥산 등의 에테르; 글리세린; 글리콜; 글리콜 에스테르; 글리콜 에테르; 아세톤, 디아세톤 또는 메틸 에틸 케톤 등의 케톤; N-이소프로필 카프로락탐 또는 N-에틸 발레오락탐 등의 락탐; 부티로락톤 등의 락톤; 오르가노설파이드; 디메틸술폰 등의 술폰; 디메틸 술폭사이드 또는 테트라메틸렌 술폭사이드 등의 오르가노술폭사이드; 및 이들의 유도체와 혼합물을 포함한다. 본 명세서에 개시된 다른 실시예에서, 게이트제 또는 전사 물질은 폴록사머(poloxamer) 또는 에톡시화된 아세틸렌디올과 같은 하나 이상의 계면활성제를 포함할 수 있다. 사용에 적합한 폴록사머는 HO(CH2CH2O)x(CH2CHCH3O)y(CH2CH2O)zH로 표현되며, 여기서 x, y 및 z는 2 내지 130, 특히 15 내지 100의 정수이고, x와 z는 동일하지만 y에 대해 독립적으로 선택된다. 이들 중에서, x=75, y=30 및 z=75인 BASF의 상표명 Lutrol® F 68(대안으로는 Pluronic® F-68)으로부터 이용 가능한 폴록사머 188, x=19, y=30, z=19인 폴록사머 185(ISP로부터의 Lubrajel® WA), x=27, y=39, z=27인 폴록사머 235(BASF로부터의 Pluronic® F 85), 및/또는 x=97, y=39, z=97인 폴록사머 238(BASF로부터의 Pluronic® F 88)이 이용될 수 있다. 이러한 유형의 다른 특정의 계면활성제는 BASF로부터의 Pluronic® 123으로 알려진 블록 공중합체 폴리(에틸렌옥사이드)-폴리(프로필렌옥사이드)-폴리(에틸렌옥사이드)가 있다. 또한, x=106, y=70, z=106인 BASF로부터의 Pluronic® 127(폴록사머 407)로 상업적으로 알려진 트리블록 공중합체(triblock copolymer)가 이용될 수 있다. 추가로, 폴록사머 101, 108, 124, 181, 182, 184, 217, 231, 234, 237, 282, 288, 331, 333, 334, 335, 338, 401, 402 및 403이 각각 게이트제에 포함될 수 있으며, 이것은 일부만을 언급한 것이다. 사용에 적합한 에톡시화된 아세틸렌디올은 3,5-디메틸-1-헥신-3-ol(Air Product의 Surfynol® 61), 및/또는 2,4,7,9-테트라-메틸-5-데킨-4,7-디올(Air Product의 Surfynol® 104) 등을 포함한다. 사용에 적합한 다른 계면활성제는 헥사데실 트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB), 폴리옥실알킬렌 에테르, 폴리(옥시에틸렌)세틸 에테르(예컨대, Atlas Chemicals로부터의 Brij® 56 또는 Brij® 58)를 포함한다. 이러한 계면활성제는 각각의 분자의 한 말단에 있는 친수성기와 각각의 분자의 다른 말단에 있는 친지성기를 포함할 수 있다. 게이트제 또는 주요 물질에 하나 이상의 계면활성제를 추가하는 것은 각각의 용액의 표면장력 특성을 향상시킬 것이다. 이것은 방울 배치에 대해 더 많은 제어를 제공하고, 더 높은 인쇄 품질의 이미지를 발생시킨다.
본 명세서에 개시된 방법을 구현하기 위해 이용될 수 있는 도포 시스템(7000)이 전반적으로 도 22에 도시되어 있다. 일련의 도포 유닛(7002-1 내지 7002-N)이 재료의 웹(7004)을 수용하며, 잉크 및/또는 다른 재료를 웹에 연속적으로 도포한다. 도포 시스템(7000)에서는 하나의 도포 유닛(7002)이 이용될 수도 있고, 또는 하나보다 많은 도포 유닛(7002)이 이용될 수도 있으며, 및/또는 재료(7004)는 웹, 일련의 시트 또는 다른 불연속 요소를 포함할 수도 있음에 유의하여야 한다. 도포 유닛은 하나 이상의 센서(7008)의 출력에 응답할 수 있는 제어 장치(7006)에 의해 작동된다. 이들 센서는 전술한 등록 마크, 각각의 도포 유닛(7002)에 의해 도포된 물질의 배치 및/또는 퀄리티 등과 같은 다수의 파라미터 중의 하나 이상을 검출할 수 있다. 제어 장치(7006)는 또한 인쇄 장비의 경우에는 스티처(stitcher) 및 시터(sheeter), 또는 더 일반화된 시스템에서는 패키징 장치, 품질 제어 장치 등과 같은 후처리 장비를 제어할 수 있다. 제어 장치(7006)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예의 추가의 특징은 이미지의 어느 부분에서도 국소적인 컬러 보정이 행해질 수 있다는 것이다. 이러한 컬러 보정의 결정(resolution)은 통상의 오프셋 인쇄기의 개별적인 잉크 주요부에 의해 임팩트될 수 있는 인쇄 영역의 위치로 제한되지 않으며, 그 보다는 게이트제가 수용 표면에 도포되는 결정 시에 취해질 수 있다. 또한, 컬러 보정은 이미지의 일부분 또는 이미지 전체에 적용될 수 있다. 또한, 추가의 도포기에 의한 추가의 물질의 도포 전에 하나의 도포기에 의해 도포되는 게이트제를 개질시키는 것이 바람직할 수도 있다. 예컨대, 복수 컬러 인쇄 공정에서, 종이 웹에 제1 잉크를 전사하는 것을 차단하거나 보조하고, 또한 제1 인쇄 데크에 의해 도포되는 제1 게이트제는, 제2 게이트제(제1 게이트제와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있음) 및 제2 잉크가 웹에 도포되는 제2 인쇄 유닛에 종이 웹이 도달하기 전에 비활성화 상태로 될 수 있다. 이러한 비활성화는 제1 잉크가 웹에 전사된 후에 잉크젯 헤드를 이용한 비활성화 화학물질의 선택적 도포와 같은 적합한 수단에 의해 취해질 수 있다. 이와 달리, 게이트제는 게이트제의 이로운 특징이 그 후의 기판 상에 잔류하도록 다른 장치를 이용하여 다른 방식으로 수정될 수도 있다.
다른 실시예에서, 게이트제는 기판 내로 물질이 흡수되는 것을 제어할 수 있다. 예컨대, 게이트제는 컬러 재생을 향상시키기 위해 그라비아 잉크가 종이 웹에 흡수되는 것을 제한하거나 최적화할 수 있다. 이 게이트제는 하나 이상의 잉크젯 헤드와 같은 임의의 적합한 수단에 의해 전술한 실시예에서와 같이 종이 웹에 도포될 수 있다.
필요한 경우, 수용 표면 상에의 주요 물질 및 게이트제의 복수의 연속층의 구축 및 추가의 표면에의 이러한 복수 층의 도포를 가능하게 하기 위해 본 명세서에 개시된 방법을 적합화할 수 있다. 또한, 기판에 도포되는 게이트제가 착색(즉, 완전히 색이 없지 않음)되면, 컬러 재생 공정에서 사용하기 위해 잉크 타임 및/또는 양(즉, 제어 장치(즉, RIP)에 의해 정해진 바와 같은 이미지에 대한 잉크 막 두께 및/또는 잉크량)을 선택할 때에 이 사실을 고려할 수 있다. 또한, 게이트제는 원하는 효과를 생성하기 위해 도포된 주요 물질과 상호작용할 수 있다. 예컨대, 컬러 인쇄 공정에서, 게이트제는 원하는 바대로 잉크 컬러를 개질시키기 위해 도포된 잉크와 조합될 수 있다. 이와 달리 또는 이에 추가하여, 기판에 도포된 게이트제는 위조 감별, 무결성 체크, 순서 체크 등을 가능하게 하기 위해 다른 도포된 물질과 반응할 수도 있다. 이 경우, 게이트제는 다른 도포된 물질의 전, 후 및/또는 동시에 도포될 수 있다.
또한, 필요한 경우, 이미지 및 게이트제를 추가의 표면에 전사하기 위해 플레이트, 블랭킷, 실린더 등과 같은 하나 이상의 이미징 요소를 이용하고, 그 다음에 이 이미지 및 게이트제를 종이 웹과 같은 추가의 기판에 전사할 수 있다. 또한, 게이트제를 단독으로 또는 하나 이상의 다른 재료와 조합하여 이미징 요소에 선택적으로 도포할 수 있고, 그 다음에 이 게이트제 및 다른 재료를 주요 물질을 받아들이는 추가의 이미징 요소에 도포할 수 있다. 주요 물질, 게이트제, 및 다른 재료를 추가의 이미징 요소에 의해 또는 추가의 이미징 요소와 기판 사이에 배치된 다른 이미징 요소에 의해 기판에 전사할 수 있다. 예컨대, 실버 도전성 트레이스가 먼저 실린더 상에 위치되고, 그 후 저항성 재료를 위치시킨 다음 반도체 재료를 위치시킬 수 있으며, 이러한 조합은 그 후 마일러막(mylar film), 종이 웹, 회로 보드 등과 같은 추가의 기판에 직접 도포되거나 또는 다른 이미징 요소를 통해 도포될 수 있다.
특정의 응용으로, 본 명세서에 개시된 고속의 가변 인쇄 시스템 및 방법은 다수의 평판 인쇄 어플리케이션에 사용될 수 있다. 예컨대, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 다이렉트 메일링, 광고, 계산서 및 청구서와 같은 고품질의 일대일 마케팅 어플리케이션을 위해 이상적인 것이 될 수 있다. 본 시스템 및 방법은 맞춤 서적, 정기 간행물, 출판물, 포스터 및 디스플레이의 생산을 포함한 기타 어플리케이션에도 적합하다. 본 명세서에 개시된 고속의 가변 인쇄 시스템 및 방법은 또한 전술한 제품의 후처리(예컨대, 제본 및 마무리)를 용이하게 한다.
이상의 설명은 단지 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법의 원리를 예시하는 것이며, 이러한 시스템 및 방법의 사상 및 요지에서 벗어나지 않고 당업자에 의해 다양한 수정이 이루어질 수 있다. 예컨대, 설명된 과정에서의 일부 단계의 순서는 필수적이지 않으며, 필요에 따라 변경될 수 있다. 또한, 다양한 기술에 의해 다양한 단계가 수행될 수 있다.
이상의 개시 내용은 인쇄 기술 분야에 적용할 수 있지만, 다른 산업에서도 유용할 것이다. 보다 구체적으로, 게이트제는 이미지 영역 또는 비이미지 영역에의 주요 물질의 도포를 결정하는 것을 보조하기 위해 기판에 도포된다.
전술한 설명을 참조하여 당업자에 의해 다수의 변형예가 이루어질 수 있을 것이다. 따라서, 이상의 설명은 예시를 위한 것이며, 당업자가 발명을 구성 및 이용할 수 있도록 하고 또한 본 발명을 수행하는 최상의 모드를 교시하는 것을 목적으로 제공된 것이다. 본 발명은 첨부된 청구범위의 요지 내에 포함되는 모든 변형예에 대한 배타적인 권리를 갖는다.

Claims (37)

  1. 주요 물질(principal substance)을 전사하는 방법에 있어서,
    수용 표면(receiver surface)과 접촉하게 되는 이미징 표면(imaging surface) 상에 무작위 방식으로 상기 주요 물질을 도포하는 단계;
    상기 수용 표면의 선택 가능한 부분 상에, 상기 주요 물질이 상기 이미징 표면에 의해 상기 수용 표면 상에 침적(deposition)되는 패턴을 결정하는 게이트제(gating agent)를 도포하는 단계; 및
    상기 패턴을 기초로 하여 상기 주요 물질의 제1 부분을 상기 이미징 표면으로부터 상기 수용 표면으로 전사하는 단계
    를 포함하는 주요 물질을 전사하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용 표면을 회전시키는 단계를 더 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수용 표면은 원통형이며, 필요한 경우 상기 이미징 표면 또한 원통형인, 주요 물질을 전사하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 게이트제를 도포하는 단계는, 상기 주요 물질의 적어도 제2 부분의 전사를 차단하는 게이트제를 도포하는 단계를 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 게이트제를 도포하는 단계는, 상기 전사하는 단계에 도움이 되는 게이트제를 도포하는 단계를 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전사하는 단계는, 상기 주요 물질의 상기 제1 부분을 상기 이미징 표면과 상기 수용 표면의 사이에 있는 추가의 표면에 전사하는 단계를 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 게이트제를 도포하는 단계는, 수용성 물질을 포함하는 게이트제를 도포하는 단계를 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 게이트제를 도포하는 단계는, 겔(gel)을 포함하는 게이트제를 도포하는 단계를 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 주요 물질을 도포하는 단계는, 상기 게이트제의 상면에 상기 주요 물질을 도포하는 단계를 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수용 표면, 상기 이미징 표면, 또는 이들의 조합을 세척하는 단계를 더 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 세척하는 단계는, 상기 주요 물질의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 세척하는 단계는, 상기 게이트제의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 주요 물질을 도포하는 단계는, 잉크, 약물, 치료 물질, 진단 물질, 잉크 이외의 마킹 물질, 생물학적 재료, 생체적합 폴리머(biocompatible polymer), 전기 도정성 또는 전기 절연성 물질, 열전도성 또는 단열성 물질, 기능성 폴리머(functional polymer), 접착제, 3-D 상호연결 구조를 포함하는 물질, 광학 접착제, UV-경화 폴리머, 또는 발광 다이오드 재료 또는 자기 재료를 포함하는 물질 중의 적어도 하나인 주요 물질을 도포하는 단계를 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  14. 인쇄 시스템에 있어서,
    수용 표면과 접촉하게 되는 이미징 표면 상에 주요 물질을 무작위 방식으로 침적시키는 도포 장치;
    상기 주요 물질이 중간 표면에 의해 상기 수용 표면 상에 침적되는 위치를 결정하는 게이트제를, 상기 수용 표면의 선택 가능한 부분 상에 침적시키는 도포 장치; 및
    상기 게이트제를 침적시키는 상기 도포 장치를 제어하는 제어 장치
    를 포함하는 인쇄 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수용 표면이 회전하는, 인쇄 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 수용 표면은 원통형이며, 필요한 경우 상기 이미징 표면 또한 원통형인, 인쇄 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 게이트제는 상기 주요 물질의 적어도 제2 부분의 전사를 차단하는, 인쇄 시스템.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 게이트제는 상기 주요 물질의 제1 부분을 상기 수용 표면에 전사하는 것을 보조하는, 인쇄 시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 주요 물질의 상기 제1 부분은 상기 이미징 표면과 상기 수용 표면 사이에 있는 추가의 표면에 전사되는, 인쇄 시스템.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 게이트제는 수용성 물질을 포함하는, 인쇄 시스템.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 게이트제는 겔을 포함하는, 인쇄 시스템.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 주요 물질은 상기 게이트제의 상면에 도포되는, 인쇄 시스템.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 수용 표면, 상기 이미징 표면, 또는 이들의 조합을 세척하는 수단을 더 포함하는, 인쇄 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 세척 수단은 상기 주요 물질의 적어도 일부분을 제거하는 수단을 포함하는, 인쇄 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 세척 수단은 상기 게이트제의 적어도 일부분을 제거하는 수단을 포함하는, 인쇄 시스템.
  26. 주요 물질을 전사하는 방법에 있어서,
    상기 주요 물질을 표면에 도포하는 단계;
    상기 주요 물질의 선택 가능한 부분의 상면에 게이트제를 도포하는 단계; 및
    상기 게이트제에 의해 덮여지지 않은 상기 주요 물질의 제1 부분을 상기 표면으로부터 수용 표면에 전사하는 단계
    를 포함하는 주요 물질을 전사하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 수용 표면을 회전시키는 단계를 더 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 수용 표면은 원통형이며, 필요한 경우 상기 표면 또한 원통형인, 주요 물질을 전사하는 방법.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 전사하는 단계는, 상기 주요 물질의 상기 제1 부분을 상기 표면과 상기 수용 표면 사이에 있는 추가의 표면에 전사하는 단계를 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 게이트제를 도포하는 단계는, 수용성 물질을 포함하는 게이트제를 도포하는 단계를 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 주요 물질을 도포하는 단계는, 잉크, 약물, 치료 물질, 진단 물질, 잉크 이외의 마킹 물질, 생물학적 재료, 생체적합 폴리머(biocompatible polymer), 전기 도정성 또는 전기 절연성 물질, 열전도성 또는 단열성 물질, 기능성 폴리머(functional polymer), 접착제, 3-D 상호연결 구조를 포함하는 물질, 광학 접착제, UV-경화 폴리머, 또는 발광 다이오드 재료 또는 자기 재료를 포함하는 물질 중의 적어도 하나인 주요 물질을 도포하는 단계를 포함하는, 주요 물질을 전사하는 방법.
  32. 주요 물질을 전사하는 장치에 있어서,
    상기 주요 물질을 표면에 도포하는 도포 장치;
    상기 주요 물질의 선택 가능한 부분의 상면에 게이트제를 침적시키는 침적 장치; 및
    상기 게이트제에 의해 덮여지지 않은 상기 주요 물질의 제1 부분을 상기 표면으로부터 수용 표면에 전사하는 수단
    을 포함하는 주요 물질을 전사하는 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 수용 표면이 회전하는, 주요 물질을 전사하는 장치.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 수용 표면은 원통형이며, 필요한 경우 상기 표면 또한 원통형인, 주요 물질을 전사하는 장치.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 전사하는 수단은, 상기 주요 물질의 상기 제1 부분을 상기 표면과 상기 수용 표면 사이에 있는 추가의 표면에 전사하는 수단을 포함하는, 주요 물질을 전사하는 장치.
  36. 제32항에 있어서,
    상기 침적 장치는 수용성 물질을 포함하는 게이트제를 침적시키는, 주요 물질을 전사하는 장치.
  37. 제32항에 있어서,
    상기 침적 장치를 제어하기 위한 제어 장치를 더 포함하는, 주요 물질을 전사하는 장치.
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