KR20100083719A - 기재 상에 방사선 경화성 겔 잉크 이미지를 정착하는 방법 및 장치 - Google Patents

기재 상에 방사선 경화성 겔 잉크 이미지를 정착하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

자외선 경화성 잉크에 의한 잉크젯 방식 인쇄에서와 같이, 장치는 기재 상에 잉크를 인쇄 및/또는 정착시킨다. 정합 부재는 닙에 있는 기재의 잉크측과 접촉하도록 위치된다. 정합 부재는 약 20 쇼어 A 내지 약 10 쇼어 A 의 정합도를 갖는 실리콘계 탄성중합체를 실질적으로 포함한다. 방사 공급원은 닙에 있는 기재의 잉크측에, 기재 상의 잉크를 경화시키기에 적합한 방사를 지향시킨다. 평탄하지 않은 표면의 리세스에서 잉크 층에 보이드가 생기는 일이 없이 최종적인 잉크 이미지가 정합 부재에 의해 기재 상에 균일하게 찍히기 때문에, 상기 장치는 골판지 또는 평탄하지 않은 표면 상으로의 인쇄에 특히 유용하다.

Description

기재 상에 방사선 경화성 겔 잉크 이미지를 정착하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR FIXING A RADIATION-CURABLE GEL-INK IMAGE ONTO A SUBSTRATE}
본 발명은 방사선 경화성 잉크에 의한 인쇄에 관한 것이다.
잉크젯 방식 인쇄에 사용하기에 적합한 자외선 (UV) 경화성 잉크를 위한 조성물은 하나 이상의 공 단량체 및 겔화제를 포함한다. 미리 정해진 진동수의 방사선에 이들 공 단량체가 노출되는 경우, 공 단량체는 중합화되고, 이에 의해 임의의 갯수의 타입의 표면과 결합한다. 실적용시, 이러한 잉크는 실온에서 점성 특성을 가지지만, 기재 위로의 제트분사를 위해 가열되어 이미지를 형성하는 경우에는 더 액상으로 된다.
방사선 경화성 잉크를 사용하기에 적합한 일 인쇄 장치는 "주입(transfuse)" 시스템을 사용하는 것인데, 이 시스템에서는 소망하는 이미지를 형성하는 잉크를 먼저 벨트 형태의 상 수용체 (image receptor) 상에 제트분사시키고, 이후 상 수용체로부터 인쇄 시트 또는 다른 기재 상에 전사시킨다. 인쇄 시트에 전사하기 전에, 벨트 상에 잉크를 부분적으로 경화시키는 자외선 방사 공급원이 벨트 경로를 따라 다양한 위치에 배치된다.
자외선 경화성 잉크의 일 적용분야에서는, 포장용도의 골판지 (corrugated cardboard) 의 외부층과 같은 비교적 평탄하지 않은 표면에 인쇄하는 것이 요망된다.
일 양태에 따르면, 기재 상으로의 이미지의 인쇄 및/또는 정착에 유용한 장치가 제공된다. 닙에 있는 기재의 이미지측에 접촉하도록 정합 부재가 위치된다. 정합 부재는 UV 방사를 효과적으로 전달하며, 약 20 쇼어(shore) A 내지 약 10 쇼어 A 의 정합도 (conformability) 를 갖는 실리콘계 탄성중합체를 실질적으로 포함한다. 제 1 방사 공급원은, 닙에 있는 기재의 잉크측에, 기재상의 잉크를 경화시키는 데 적합한 UV 방사를 지향시키도록 위치된다.
다른 양태에 따르면, 기재 상으로의 이미지의 인쇄 및/또는 정착에 유용한 방법이 제공된다. UV 방사를 효과적으로 투과하며, 약 20 쇼어(shore) A 내지 약 10 쇼어 A 의 정합도를 갖는 실리콘계 탄성중합체를 실질적으로 포함하는 정합 부재는, 기재의 잉크측에 접촉한다. 기재 상의 잉크를 경화시키는데 적합한 UV 방사는 정합 부재를 통해 기재의 잉크측에 지향된다.
본 발명의 장치에 의하면, 평탄하지 않은 표면의 리세스에서 잉크 층에 보이드가 생기는 일이 없이 최종적인 잉크 이미지가 정합 부재에 의해 기재 상에 균일하게 찍히기 때문에, 골판지 또는 평탄하지 않은 표면 상으로의 인쇄에 특히 유용하다.
도 1 은 제 1 실시형태에 따른 대형 인쇄 장치에서 볼 수 있는 인쇄 및/또는 정착 장치의 단순 입면도이다.
도 2 는 제 2 실시형태에 따른 인쇄 및/또는 정착 장치의 단순 입면도이다.
도 1 은 제 1 실시형태에 따른 대형 인쇄 장치에서 볼 수 있는 인쇄 및/또는 정착 장치의 단순 입면도이다. 비정착 잉크 이미지 (I) 를 갖는 (임의의 적절한 재료의) 시트 또는 기재는, 회전가능 부재 (여기서는, 잉크 측 레벨링 롤러 (10) 의 형태임) 및 백킹 부재 (20)(대안의 실시형태에서, 백킹 부재는 롤러 형태일 수 있음) 를 포함하는 정착 장치에 공정 방향 (P) 을 따라 접근한다. 실제의 실시형태에서, 비정착 잉크 이미지 (I) 는, 이때 기재 (S) 내로 충분히 침투되지 못한 비경화 점성의 액체를 포함한다. 롤러 (10) 와 롤러 (20) 사이에 형성된 닙에서, 비정착 잉크 이미지 (I) 는 닙 압력에 의해 기계적으로 "평탄해지며(leveled)", 이 닙 압력은 다색 잉크의 다양한 층이 기재 (S) 의 표면에 대해 일관된 전체 높이를 갖게 효과적으로 작용한다.
닙에 인가된 기계적 압력과 동시에, 방사 에너지가 잉크 (I) 에 인가되며, 이 방사 에너지는 기재 (S) 의 임의의 작은 영역이 닙을 통과하는 경우 기재 (S) 상의 잉크 (I) 를 화학적으로 경화시키기 위해 적절한 파장, 통상 UV 를 포함한다. 이를 위해, 레벨링 롤러 (10) 내에 방사 공급원 (30) 이 배치되는데, 방사 공급원은 본 실시형태에서, 기재 (S) 가 관통하여 움직이는 경우, 닙에서 잉크 (I) 에 방사를 지향시키는 하나 이상의 UV 램프 또는 UV 발광 LED 어레이를 포함할 수도 있다. 방사 공급원 (30) 또는 다중 공급원의 전력은, 잉크 (I) 가 부여된 공정 속도에 대해 닙을 나가는 시간까지 완전 경화되는 정도이다. 이러한 실시형태에서, 레벨링 롤러 (10) 의 벽은 경화 방사를 효과적으로 투과시켜, 방사가 닙에서 잉크 (I) 에 효과적으로 도달할 수 있다.
특히, 레벨링 롤러 (10) 의 구조를 참조하면, 이 실시형태에서 레벨링 롤러 (10) 는 실질적으로 강성의 내부 드럼 (12) 및 외부 정합 층 (14) 을 포함한다. 이에 의해, 외부 정합 층 (14) 은, 기재 (S) 에 대한 정합 면을 가지며, 평탄하지 않은 기재 (S) 상에 잉크 (I) 를 정착하는데 적합한 "정합 부재" 를 형성한다. 가능한 실시형태에 따르면, 내부 층 (12) 은 약 3 ㎜ 내지 약 13 ㎜ 의 두께를 갖는 석영을 포함하는 한편, 정합 층 (14) 은 약 20 쇼어 A 내지 약 10 쇼어 A 의 정합도를 갖는 실리콘계 탄성중합체를 실질적으로 포함한다. 약 1 ㎜ 내지 약 5 ㎜ 인 이 재료의 두께는 UV 방사의 효과인 전달에 적합하다. 이러한 재료는 또한 기재 (S) 와의 접촉을 위해 적당하게는 저 마찰면을 제공한다.
개시된 바와 같이 인쇄 또는 정착 스테이션은 포장재로서 친근한 골판지의 외부 표면에 이미지를 인쇄하는데 유용하다. 이러한 외부 표면은 기본적으로 매끄러울지라도, 구조의 중심에서 하측에 놓인 주름 층은 외부 표면에 "물결모양 (waviness)" 을 만드는 경향이 있다. 상업적으로 입수가능한 형식의 골판지에서, 가장 일반적으로 사용되는 플루트 (flutes) 는 B 플루트, C 플루트 및 E 플루트라 한다. 관련 치수는 다음과 같다: B 플루트에 대해서는, 파장은 명목상으로는 1/4'' 이며; 측정된 외부 표면의 물결모양의 크기는 약 0.060 mm 이며, 그로 인해 외부 표면상의 피크-피크의 깊이 범위는 약 0.120 mm 이다. C 플루트에 대해서는, 파장은 명목상으로는 5/16'' 이며; 측정된 외부 표면의 물결모양의 크기는 약 0.049 mm 이며, 그로 인해 외부 표면상의 피크-피크의 깊이 범위는 약 0.098 mm 이다. E 플루트에 대해서는, 파장은 명목상으로는 1/8'' 이며; 측정된 외부 표면의 물결모양의 크기는 약 0.037 mm 이며; 그로 인해 외부 표면상의 피크-피크의 깊이 범위는 약 0.074 mm 이다. 레벨링 롤러 (10) 가 주름지거나 또는 평탄하지 않은 표면에 정합가능하기 때문에, 인쇄된 잉크 층은 평탄하지 않은 표면의 리세스에서 잉크 층에 보이드 없이 골판지의 물결진 외부 표면을 균일하게 덮는다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 인쇄용 잉크는, 롤러 (10) 의 상류에서 기재 (S) 위에 잉크 (I) 를 지향시키는 프린트 헤드 (50) 에 의해 직접적으로 기재 (S) 상에 배치되거나, 또는 대안으로 잉크 (I) 는 프린트 헤드 (52) 에 의해 롤러 (10) 에 직접 배치될 수 있다. 프린트 헤드 (52) 를 사용하는 시스템은 기재 (S) 로 전사하기 이전에 롤러 (10) 의 수회전시에 이미지가 생성되는 구조에서 유용하다. 또한, 이러한 시스템은, 프린트 헤드 (52) 에 의해 드럼 위에 제트 분사된 후, 잉크가 기재 (S) 에 바로 전사되는 단일 경로 구조에서 유용할 수 있다. 이러한 구조에서, 프린트 헤드로부터 제어된 일정 거리에 있는 정합 재료의 매끄러운 표면은 고품질의 이미지가 인쇄될 수 있게 한다. 이후, 이러한 이미지는 주름진 표면 상에 이미지를 직접 제트 분사시킴으로써 가능한 것보다 훨씬 더 고품질로 정합 재료에 의해 평탄하지 않은 주름진 표면에 전사될 수 있다. 공지된 형식의 온도 센서 (54) 가 닙의 바로 상류에서 레벨링 롤러 (10) 의 표면 온도를 측정할 수 있으며, 기록된 온도는 제어 시스템에 유용하다.
특별한 재료 세트 (잉크 및 기재) 를 부여하는데 요구되는 기재 (S) 의 예비 가열을 위해서, IR 램프 (40) 또는 유사한 방사선 발생 장치가 도 1 에 도시되어 있다. 이러한 램프는 부여된 설계에 따라 프린트 헤드 (50) 의 상류 또는 하류에 배치될 수 있고, 또한 인쇄 공정에서 "태킹 (tacking)" 또는 부분 경화 단계의 일부로서 UV 광을 발광할 수 있다.
본 실시형태에서, 잉크 (I) 의 경화는 닙에 형성된 기계적 압력과 동시에 이루어져, 잉크의 단량체의 충분한 크로스 연결 (linking) 이 개시되는 한편, 이미지 (I) 가 롤러 (10) 와 백킹 부재 (20) 에 의해 형성된 닙을 떠나는 시간까지 중합화가 실질적으로 완료되도록, 여전히 레벨링 상태 하에 있게 된다. 중합화 공정은 고형의 영구 재료가 다소 수축되게 한다. 롤러 (10) 상에 낮은 표면 에너지 층과 결합된 수축 및 경도는 이미지가 롤러 (10) 로부터 자체로 벗겨지는 경향이 있는 소정의 상태를 이끈다.
도 2 는 대안의 실시형태의 일부의 요소를 도시하는 입면도이다. 도 1 및 도 2 에서, 유사한 부호는 유사한 요소를 지시한다. 도 2 의 실시형태에서, 정합 층 (14) 은 강성의 내부 드럼 (12) 으로부터 탈착되어, 그 일부가 제 2 롤러 (16) 둘레에 감겨진다. 내부 드럼 (12) 은 그 안에 UV 램프 (30) 를 포함한다. 특정 설계에 따라, 내부 드럼 (12) 은 회전 가능하거나 고정될 수 있으며, 이 경우 정합 층 (14) 이 제 2 롤러 (16) 에 의해 구동되어 드럼 (12) 에 대해 미끄러진다. 이 실시형태에서, 정합 층 (14) 의 내부 표면에는, ACRYLITE OP-4, 즉 CYRO 인더스트리에 의해 제조된 자외선 투과 아크릴 시트재와 같은 영구적인 백킹 층 (18) 이 장착된다. 이 실시형태는 가열 롤 (32: 미도시된 발열부를 가짐) 의 사용에 의해 잉크 또는 기재에 필요한 열을 가하는 대안의 시스템을 용이하게 하며, 가열 롤은 필요하다면 내부 드럼 (12) 또는 정합 층 (14) 과 접촉하도록 배치될 수도 있다.
원래의 그리고 보정될 수도 있는 특허청구범위는, 현재 예측 불가하거나 상정이 불가하며 예컨대 출원인/특허권자 및 타인으로부터 발생할 수도 있는 것을 포함하는, 여기에 개시된 실시형태 및 사항의 변형, 대안, 변경, 개선, 등가물 및 실질적 등가물을 포함한다.
10 : 잉크 측 레벨링 롤러 12 : 내부 드럼
14 : 외부 정합 층 16 : 제 2 롤러
18 : 백킹 (backing) 층 20 : 백킹 부재
30 : 방사 공급원 32 : 가열 롤러
40 : IR 램프 50 : 프린트헤드
52 : 프린트헤드 54 : 온도 센서
I : 잉크 P : 공정 방향
S : 기재

Claims (7)

  1. 닙에 있는 기재의 잉크측과 접촉하도록 위치되며, UV 방사를 효과적으로 전달하며, 약 20 쇼어 A 내지 약 10 쇼어 A 의 정합도를 갖는 실리콘계 탄성중합체를 실질적으로 포함하는 정합 부재, 및
    닙에 있는 기재의 잉크측에, 기재 상의 잉크를 경화시키기에 적합한 UV 방사를 지향하도록 위치되는 제 1 방사 공급원을 포함하는, 기재 상의 인쇄시 유용한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 정합 부재는 약 1 mm 내지 약 5 mm 의 두께를 갖는, 기재 상의 인쇄시 유용한 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 정합 부재는 회전 가능하며, 상기 제 1 방사 공급원은 정합 부재 내에 실질적으로 배치되는, 기재 상의 인쇄시 유용한 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 정합 부재에 아크릴 층이 부착되는, 기재 상의 인쇄시 유용한 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 회전 가능한 정합 부재 내에 배치된 내부 드럼을 더 포함하며, 상기 제 1 방사 공급원은 이 내부 드럼 내에 실질적으로 배치되는, 기재 상의 인쇄시 유용한 장치.
  6. UV 방사를 효과적으로 전달하며, 약 20 쇼어 A 내지 약 10 쇼어 A 의 정합도를 갖는 실리콘계 탄성중합체를 실질적으로 포함하는 정합 부재를, 기재의 잉크측과 접촉시키는 단계, 및
    기재의 잉크측에, 기재 상의 잉크를 경화시키기에 적합한 UV 방사를 정합 부재를 통해 지향시키는 단계를 포함하는, 기재 상의 인쇄 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 정합 부재는 약 1 mm 내지 약 5 mm 의 두께를 갖는, 기재 상의 인쇄 방법.

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