KR20130009786A - 기재 시트 상에 제품특성을 프린팅하기 위한 방법 - Google Patents

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KR20130009786A
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Abstract

본 발명은 기재 시트(5)의 표면(7) 상에 배열되는 제품 특징(3)들의 배열을 포함하는 제품을 생산하기 위한 방법과, 그리고 이러한 제품의 제조를 위한 장치를 제공한다. 이 방법에서, 경화 가능한 화합물(13)이 매트릭스(13)의 요홈들 내에 충전되고, 선-경화되고 그리고 기재 시트(5) 상에 프린트되어, 프린트된 제품 특징(3)들을 형성한다. 이들 프린트된 제품 특징(3)들과 기재 시트(5)의 반대편 측 상에 배열되는 추가적인 제품 특징(2)들은 합성 영상장치의 영상 객체들과 포커싱 요소를 형성한다. 예컨대, 추가적인 제품 특징(2)들을 형성하는데 단조 경화가 사용될 수 있다. 바람직하게, 제품의 제조는 연속적인 롤-투-롤 공정에서 수행된다.

Description

기재 시트 상에 제품특성을 프린팅하기 위한 방법{METHOD FOR PRINTING PRODUCT FEATURES ON A SUBSTRATE SHEET}
본 발명은 기재 시트(substrate sheet)의 표면 상에 배열되는, 프린트된 제품 특징(형상)(features)을 가지는 제품들에 관한 것으로서, 특히 이러한 프린트된 제품 특징들을 생성하기 위한 방법과 장치에 관한 것이다.
많은 응용에서, 관측자를 위한 합성 집적, 가능하다면 3차원 영상을 제공하는 광학적 장치가 필요하다. 도 1a와 1b는 마이크로렌즈(2)들의 배열과 그리고 투명한 기재 시트(5)의 양면 상에 배열되는 영상 객체(image object)(3)의 관련 배열을 포함하는 이러한 광학장치를 개략적으로 도시하고 있다. 도 1a에서, 각 마이크로렌즈(2)(원형)는, 마이크로렌즈(2)로부터 소정의 거리에 위치한 관측자가 보았을 때 합성 집적영상(integral image)(10)이 인지되도록 관련 영상객체(3)(정사각형)의 폭(w)를 가지는 가장 작은 섹션(4)을 확대하도록 배열된다. 기술분야에서 통상적으로 "무아레-확대(moire-magnification)"이라 부르는, 이 방식에서 이룰 수 있는 확대효과가, 마이크로렌즈들과 영상객체들의 배열의 반복의 크기와 주기에 따라, 수분에서 수천 시간까지 있을 수 있다. 그러나, 적절한 집적표현(integral representation)을 얻기 위하여, 영상객체들과 관련하여 마이크로렌즈들의 정렬이 매우 중요하다.
WO2009/085004호는, 이러한 종류의 광학배열과, 미세구조화된 제품의 기재 시트의 양측 상에 마이크로렌즈와 영상객체와 같은 제품 특징들의 상호 정렬을 나타내기 위한 수단과, 그리고 오정렬(misalignment)를 피하는데 조력하는, 미세구조화된 제품의 연속적인 롤투롤(roll-to-roll) 프로세싱을 위한 장치를 포함하는 미세구조화된 제품을 생산하는 방법을 기술하고 있다. 영상객체들은 기재 시트 내에 공동(cavities)을 양각하거나(embossing) 또는 기재 시트의 표면에 프린팅을 함으로써 형성된다.
정렬 이외에, 영상 객체들의 해상도와 차원 정확도가 영상 품질을 위해 중요하다. 예컨대, 영상객체들의 에지 선명도(edge definition) 또는 다른 차원적 편차들의 부족은 인지된 합성영상에서 확대될 것이다. 부수적으로, 영상객체들은 색상화되어 검고 힌 영상, 회색톤(greyscale) 영상 또는 색상영상을 얻거나, 또는 단순히 적절한 광학적 특징을 제공한다. ㎛-크기의 공동에서 cm-크기의 공동까지의 범위에 있는 양각된 공동들이 중간 표면 상에 잔류 잉크를 남기는 일이 없이 균등하게 충전되어야만 하기 때문에, 이러한 색상(coluring)은 상기에서 롤투롤 장치를 사용하는 대규모 제조에서, 상기에서 기술한 종류의 양각된 공동 내에 잉크를 충전함으로써 얻을 수 있고, 이는 챌린징 작업(challenging operation)이다. 불완전한 충전과 또한 중간 표면들 상의 잔류 잉크는 인지된 영상의 품질에 좋지 않을 수 있다.
상기에서 설명하였듯이, 양각작업과 충전작업에 대한 대안들로서, 오프셋(offset) 프린팅, 철판인쇄(flexographic) 프린팅, 잉크젯 프린팅 등과 같은 통상적인 프린팅방법을 기재 시트의 표면 상에 소정의 색상으로 영상객체들을 직접 형성하는데 사용할 수 있다.그러나, 이들 통상적인 프린팅 기술들은 합성영상 배열에 필요한 고해상도 객체들을 손쉽게 제공할 수 없거나, 또는 동일한 필요조건들을 가지는 제품 특징을 포함하는 다른 제품들을 제공할 수 없다.
본 발명의 목적의 기재 시트의 표면 상에 고 정확도의 제품 특징들을 인쇄하는 것이다.
본 발명의 한 특징에서, 상기 목적은 기재 시트의 표면에 배열되는 제품 특징들을 포함하는 제품을 생산하는 방법에 의해 이루어지고, 그리고 본 발명의 제2특징에서는, 독립항들에 규정된 것과 같은 제품을 생산하기 위한 장치에 의해 이루어진다.
본 발명에 따라서 기재 시트의 표면 상에 배열되는 프린트된 다수의 제품 특징들을 포함하는 제품을 생산하는 방법은 다음의 기본 단계들을 포함한다:
- 다수의 요홈들을 가지는 표면을 포함하는 매트릭스를 제공하는 단계;
- 요홈들을 경화 가능한 화합물로 충전하기 위하여 매트릭스 표면과 상기 요홈들에 경화 가능한 화합물을 도포하는 단계;
- 경화 가능한 화합물의 점도를 증가시키는 단계;
- 요홈들 외측에서부터 과도한 경화 가능한 화합물을 제거하는 단계;
- 매트릭스가 기재 시트의 표면과 접촉하게 함으로써 요홈들 내 경화 가능한 화합물을 기재 시트의 표면으로 전사하여, 경화 가능한 화합물이 기재 시트의 표면 상에 인쇄된 제품 특징들을 형성하게 하는 단계.
이들 단계들은 기본적으로 본 발명의 프린팅 방법을 구성하고, 이는 프린트된 객체, 즉 프린트된 제품 특징들의 개선된 해상도와 차원적 정확도를 가진다. 이들 유익한 특징들에 대한 한가지 원인은, 요홈들을 충전할 때 비교적 낮은 점도를 사용할 수 있고 또한 과도한 경화 가능한 화합물을 제거할 때 비교적 높은 점도를 사용할 수 있어서, 이들 상이한 단계들 동안 경화 가능한 화합물의 점도를 최적화할 수 있다는 것이다. 비교적 높은 점도의 다른 장점은, 경화 가능한 화합물의 접착 특성들이 증가되어, 매트릭스에서 기재 시트로 보다 쉽게 전사될 수 있다는 것이다.
점도의 증가는 적어도 부분적으로 경화 가능한 화합물을 경화시킴으로써 이루어질 수 있다.
기재 시트에 대한 경화 가능한 화합물의 접착은, 매트릭스 롤과 롤링 접촉시키기 전에 기재 시트 상에 표면층을 침적시킴으로써 개선될 수 있다. 그런 다음, 표면층은 경화 가능한 화합물의 전사 동안에 접착층으로서 기능하거나 또는 기재 시트의 표면을 수정하여 접착특성을 개선시킨다. 접착층은 바람직하게 제품의 높이의 방향으로 프린트된 제품 특징들의 위치의 정렬이 이루어지게 하는 오프셋 층(offset layer)으로서 역할할 수 있다.
추가적인 제품 특징들이 프린트된 제품 특징들의 프린팅 이전에 추가적인 단계들에서 제공될 수 있고, 각각의 추가적인 제품 특징은 기재 시트의 반대편측 상의 프린트된 제품 특징과 관련되게 되고, 프린트된 제품 특징들과 추가적인 제품 특징들은 합성 영상 장치를 위한 영상 객체들과 포커싱 요소(focusing elements)를 형성한다. 또한, 측면 정렬(lateral alignment)를 가능하게 하는 정합구조(registration structure)로서 역할하는 제품 특징들과 같은, 추가적인 제품 특징들 또는 이들 제품 특징들과 관련된 제품 특징들의 그룹들 또한 동일 또는 상이한 프로세스 단계들을 사용하여 제공될 수 있다.
충전특성들을 개선하기 위하여 지지구조(supporting structure)들이 요홈들에서 사용될 수 있다. 합성 영상 장치에서, 이들 지지구조들은, 이들 지지구조들로부터 기원하는 프린트된 제품 특징들에서의 소정의 반복적인 인공물(artefacts)들을 복제하는 것을 피하기 위하여 불규칙적인 방식으로 분포된다.
본 발명에 따라서 기재 시트의 표면 상에 배열되는 프린트된 제품 특징들을 가지는 제품의 연속적인 제조를 위한 장치는:
- 기재 시트와 롤링 접촉하게 되도록 배열되는 다수의 요홈들을 가지는 원주 표면을 가지는 매트릭스 롤과;
- 매트릭스 롤 상에 경화 가능한 화합물의 도포를 위해 배열되는 도포기와;
- 도포기로 경화 가능한 화합물의 도포 후에 매트릭스 롤의 원주 표면으로부터 요홈의 외측의 과도한 경화 가능한 화합물을 제거하도록 배열되는 제거수단과; 그리고
- 상기 과도한 경화 가능한 화합물의 제거 전에 경화 가능한 화합물의 점도를 증가시키기 위해 상기 도포기와 제거수단 중간에 배열되는 경화수단을 포함하고;
요홈들을 충전하는 잔여 경화 가능한 화합물이 롤링 접촉 동안에 기재 시트에 전사되도록 배열된다.
본 발명에 의해, 높은 차원 정확도와, 높은 재현율(repeatability)을 가지고 또한 기재 시트의 중간 표면들 상에 잔여물을 남기는 일이 없는 프린트된 제품 특징들을 기재 시트의 표면 상에 제공할 수 있다.
본 발명의 한가지 장점은, 공동을 양각하고 그리고 그 이후에 공동에 잉크 등으로 충전하는 대신에 제품 특징들을 프린팅함으로써, 양각의 추가 단계를 피할 수 있다는 것이다. 또한, 양각할 때, 기재 시트의 두께 방향으로 양각된 제품 특징들의 정렬은, 기재 시트의 두께에 관해 오프셋을 고려해야 하는 것을 필요로 한다. 그러므로, 제품 특징들로 프린트될 기재 시트의 표면은 바람직하게, 실질적으로 평형하고 또한 부드럽다. 기재 시트에 직접 제품 특징들을 프린팅함으로써, 기재 시트의 양면 상의 제품 특징들의 상대 위치는 프린팅 전에 기재 시트 두께를 결정함으로써 단순히 결정될 수 있다. 선택적으로, 상기에서 언급한 바와 같이, 기재 시트 두께는, 생산 동안에 프린팅 전에 기재 시트 상에 오프셋 층을 침적함으로써 수정될 수 있다.
본 발명의 다른 장점은, 기재 시트의 포면 상에 배열되는 프린트된 제품 특징들을 가지는 상기 제품들의 연속적인 프로세싱을 위한 방법과 장치를 제공하는 것이다.
또 다른 장점은, 본 발명의 방법과 장치는, 개선된 차원 공차(dimensional tolerance)와 그리고 제품 특징들 간의 잔여 잉크와 같은, 보다 적은 인공물을 가지는 제품 특징들을 가지는 제품들을 제공하여, 모아레 확대가 가능하게 함으로써, 합성 영상 장치들의 생성을 허용하고 또한 렌티큘러 렌즈(lenticular lenses)의 사용을 허용한다는 것이다. 이들 모두는 정확하게 인쇄된 제품 특징들을 필요로 하는데, 이는 이들의 사용이, 차원에서 소정의 인공물 또는 편차들이 관측자에 의해 확대되고 또한 인지될 수 있기 때문이다.
그러므로, 본 발명의 방법과 장치는, 통상적이 프린팅 기술들로는 이룰 수 없는, 3차원에서 측면 해상도와, 에지 선명도와 그리고 차원 공차에 관한 프린팅 정확도로 기재 시트들 상에 제품의 특징들의 프린팅이 가능하게 한다.
본 발명의 실시예들은 종속 청구항들에서 규정된다. 본 발명의 다른 목적들고, 장점들과 새로운 특징들은, 첨부도면과 청구항들과 함께 고려할 때 다음의 상세한 설명으로부터 명확히 알게 될 것이다.
본 발명의 한가지 장점은, 공동을 양각하고 그리고 그 이후에 공동에 잉크 등으로 충전하는 대신에 제품 특징들을 프린팅함으로써, 양각의 추가 단계를 피할 수 있다는 것이다.
도 1a-b는 선행기술에 따른 모아레-형의 영상 표시 뒤에 숨어있는 원리를 개략적으로 설명하는 도면.
도 2는 본 발명에 따라 프린트된 영상 객체들의 배열을 포함하는 제품을 개략적으로 설명하는 도면.
도 3은 본 발명에 따라 제품의 제조의 위한 롤투롤 장치의 한 실시예를 개략적으로 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따라 제품의 제조를 위한 롤투롤 장치의 다른 실시예를 개략적으로 설명하는 도면.
도 5는 본 발명에 따라 큰 요홈들 내 지지구조들을 개략적으로 설명하는 도면.
도 6은 본 발명에 따라 가변 크기의 프린트된 제품 특징들의 상부를 개략적으로 설명하는 도면.
이하 첨부도면과 관련하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
본 발명의 따른 제품은, 완제품에서, 중간제품에서, 기재 시트에 직교하는 방향으로 연장부에 관하여 제한된 두께를 가지고, 또한 기재 시트의 한 또는 두 주요 표면들 위에 또는 그 안에 배열되는 제품 특징들을 가지는 기재 시트를 구성하는 본체(body)를 포함한다. 예컨대, 상기 제품의 한 실시예는 기재 시트의 제1측 상의 제1제품특징들과 기재 시트의 반대편측 상의 제2제품특징을 포함할 수 있고, 상기 제1제품특징들은 제2제품특징들과 관련된다. 상기 제품의 다른 실시예들은 세 개 또는 그 이상의 제품 특징들의 세트를 포함할 수 있다. 가장 기본적인 형식에서, 제품은 단지 한 표면 상에 프린트된 제품 특징들을 가지는 기재 시트를 포함한다.
제품 특징들은 상이한 목적들을 위해, 예컨대 상기에서 기술한 바와 같이 합성 영상 장치에서 구조적 및/또는 기능적 요소들로서, 또는 광학장치, 전자장치, 미세 유체장치(microfluidic device), 디스플레이장치, 전기화학장치, 일렉트로크로믹장치(electrochromic device) 등과 같은 다른 장치들 또는 프린트 물에서 프린트된 잉크로서 사용할 수 있다. 이들 응용들 대부분에 있어서, 제품 특징들은 종종 고해상도와 고차원 내구성이 제공되는데, 제품의 기능들이 제품 특징들의 차원 및/또는 분포에 결부되기 때문이다. 종종 제품 특징들은 원하는 효과를 얻기 위해 작게 만들어진다.
설시적인 목적을 위해, 도 2는 마이크로 렌즈(2)들의 배열과 투명한 기재 시트(5)의 반대편 상에 각각 배열되는 영상 객체(3)의 관련 배열을 포함하는, 본 발명에 따른 제품을 보여준다. 본 발명은 이러한 배열에 관해 주로 기술하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 이는 도 1의 선행기술의 미세구조화된 제품과 비슷하지만, 본 발명에서는 영상 객체(3)는, 충전(filling)을 위해 기재 시트(5), 또는 층 표면(6)을 선-구조화(pre-structuring)하는 일이 없이, 기재 시트(5)의 표면 상에 직접 프린트되거나, 또는 기재 시트(5) 위에 배열되는 하나 이상의 층 표면(6)들(이러한 하나의 층이 제1파선으로 도시되어 있다)에 직접 프린트된다. 마이크로 렌즈들은 기재 시트를 양각함으로써(embossing) 또는 기재 시트(5) 상의 개별적인 층에 단조 경화(cast cure) 공정을 통해 형성될 수 있다. 비록 본 발명의 실시예들이 마이크로 렌즈들로 예시된다고 하더라도, 관련 영상 객체의 소정의 섹션에서 포커싱하거나, 및/또는 영상 객체의 시야를 제한할 수 있는 다른 요소들을 집적표시(integral representation)을 얻는데 사용할 수 있다. 이러한 포커싱 요소들의 예들은 마이크로 렌즈, 조리개 또는 렌티큘러 렌즈들이다.
본 발명에 따라 기재 시트(5)의 표면(7)에 배열되는 다수의 프린트된 제품 특징(3)들을 포함하는 제품을 생산하는 방법은:
- 매트릭스 표면(9)을 포함하는 매트릭스(8)에 다수의 요홈(12)들을 제공하는 단계와;
- 요홈(12)들을 경화 가능한 화합물(13)를 충전하기 위하여 매트릭스 표면(9)과 요홈(12)들에 경화 가능한 화합물(13)을 도포하는 단계와;
- 요홈(12)들 외측으로부터 과도한 경화 가능한 화합물(13)들을 제거하는 단계와; 그리고
- 기재 시트(5)로부터 매트릭스를 떼어낼 때, 기재 시트(5)의 표면(7) 상에 프린트된 제품 특징(3)들을 형성하기 위해 경화 가능한 화합물(13)이 기재 시트(5)에 부착이 되도록, 매트릭스(8)가 기재 새트(5)의 표면(7)과 접촉하게 함으로써 기재 시트(5)의 표면(7)에 요홈(12)들 내의 경화 가능한 화합물(13)을 전사하는 단계들로 된 기본 단계들을 포함한다.
이들 단계들은 기재 시트(5)의 표면(7)tkddp 다수의 제품 특징(3)들을 프린하는 방법을 형성하고 또한 방법 공정들은 통상적인 음각 프린팅(Intaglio printing)과 다소 유사성을 가지지만, 음각 프린팅은 고-해상도 및 고 정확성의 제품 특징들을 쉽게 제공할 수 없기 때문에, 본 발명에 따른 방법은 음각 프린팅과 상당히 다르다.
기재 시트 상의 중간 표면들, 즉 프린트 된 제품 특징들 간의 외측 상의 중간 표면들 상에서 경화 가능한 화합물의 프린팅을 방지하기 위하여, 기재 시트(5)에 전사된 경화 가능한 화합물(13)이 요홈(12)들로부터 유래하도록 요홈(12) 외측에 있는 매트릭스(8)의 매트릭스 표면(9)의 영역에서 소정의 과도한 경화 가능한 화합물(13)이 제거된다. 예컨대 매트릭스 표면으로부터 과도한 경화 가능한 화합물(13)을 제거하는데 고무롤러(squeegee) 또는 이와 유사한 것을 사용할 수 있다. 과도한 경화 가능한 화합물(13)은 또한 연마(polishing)에 의해 제거될 수 있다. 과도한 경화 가능한 화합물을 제거를 위해 상이한 수단들을 결합할 수 있다.
경화 가능한 화합물(13)은 바람직하게 제품의 공정의 몇몇 단계들에서 적어도 부분적으로 경화된다. 경화 가능한 화합물(13)은 광범위한 재료들일 수 있고, 그러므로 경화는 상이한 매카니즘들에 의해 이루어질 수 있다. 일반적으로, 용어 경화는 자외선(UV) 조사, 및/또는 가열과 같은 조사(irradiation)에 의해 개시되는 중합체 재료들의 중합과 관련된다. 적외선 조사, 전자빔 조사 및 화학적 첨가제들의 추가들은 경화를 위한 수단들의 다른 예들이다. 경화 가능한 화합물(13)은 마찬가지로 비-경화성 구성요소를 포함할 수 있다. 이 응용을 위해, 용어 경화는 또한 건조(drying)를 포함한다. 많은 통상적인 프린팅 기술들에서와 같이, 상이한 종류의 잉크들을 경화 가능한 화합물로 사용할 수 있다. 바람직하게, 염료를 가지는 잉크들을 사용한다. 안료 입자들의 크기가 너무 커서, 프린트된 제품 특징들의 해상도와 색상 밀도(colour density)에 역 영향을 미치기 때문에, 작은 제품 특징들을 프린팅할 때 염료(안료)들은 문제를 일으킬 수 있다.
이상적으로, 경화 가능한 화합물(13)은 처음에, 작은 요홈(12)들의 충전이 이루어지도록 하기 위하여 낮은 점도를 가진다. 이 낮은 점도는 전형적으로 100과 600 mPas 사이에 있다. 그러나, 고무롤러 또는 연마수단을 사용하여 과도한 경화 가능한 화합물(13)을 제거할 때, 낮은-점도의 경화 가능한 화합물에 작용하는 모세관력(capillary forces)로 인해, 경화 가능한 화합물(13)은 요홈(12)들, 특히 그 깊이에 비교하면 상대적으로 큰 개구 표면(open surface)를 가지는 요홈들로부터 제거될 수 있다. 그러므로, 과도한 경화 가능한 화합물(13)을 제거하는 동안에 경화 가능한 화합물의 높은 점도가 필요하다. 요홈들의 크기에 대해 점도가 조정될 수 있기 때문에 동등한 크기의 요홈들이 있을 때 경화 가능한 화합물의 점도에 관하여 모순되는 필요조건을 극복할 수 있지만, 폭 범위에 대해 가변하는 크기를 가지는 요홈들을 사용할 때, 특히 매트릭스(8)가 큰 개구 표면, 즉 큰 폭 또는 직경과 비교적 얕은 깊이를 가지는 요홈을 포함할 때 문제점이 증가된다. 따라서, 본 발명의 방법은 바람직하게, 요홈(12)들의 충전 후에 경화 가능한 화합물(13)의 점도를 증가시키는 단계를 포함한다. 즉, 과도한 경화 가능한 화합물의 제거 동안 보다 충전 동안에 점도가 낮다. 바람직하게, 경화 가능한 화합물이 모세관력에 의해 상당히 영향을 받지 않는 페이스트(paste)와 같이 행동하도록, 과도한 경화 가능한 화합물의 제거 전에 경화 가능한 화합물의 점도가 증가된다.
매트릭스(8)에 도포된 경화 가능한 화합물(13)의 점도 증가는 경화 가능한 화합물(13)을 적어도 부분적으로 경화시킴으로써 얻을 수 있다. 점도는 또한, 경화 가능한 화합물(13)의 온도를 감소시키는 것과 같은 다른 수단에 의해 제어될 수 있다.
경화 가능한 화합물(13)의 경화의 정도는 또한, 요홈(12)들 내 경화 가능한 화합물(13)을 기재 시트(5)로 전사하는 능력, 즉 요홈(12)들로부터 경화 가능한 화합물(13)을 제거하는 능력에 대한 영향을 가진다. 경화의 정도는 제거 전에 제어될 수 있지만, 과도한 경화 가능한 화합물의 제거 후에 요홈(12)들 내에 남아있는 경화 가능한 화합물(13)은 기재 시트(5)와 접촉하기 전에 및/또는 접촉하는 동안에 더 경화될 수 있다. 몇몇 경우에, 적어도 부분적으로 경화되지 않는 경화 가능한 화합물(13)을 남겨둠으로써, 기재 시트(5)에 대한 접착력이 개선되게 된다.
본 발명의 한 실시예에서, 요홈들 내 경화 가능한 화합물(13)은 실질적으로, 기재 시트(5)와 접촉하기 전에 완전히 경화된다.
상기에서 언급한 바와 같이, 중간 표면들 상의 과도한 경화 가능한 화합물을 제거하는 단계는 경화 가능한 화합물(13)의 특성들에 의해 영향을 받을 수 있다. 제거단계는. 제거된 과도한 경화 가능한 화합물을 수집하는, 다공 또는 공동을 포함하는 섬유와 같은 연마수단을 사용하여 이루어질 수 있다. 경화 가능한 화합물의 점도가 작은 요홈들을 충전하기에 충분히 낮으면, 연마 동안에 모세관력은 요홈들로부터 경화 가능한 화합물(13)의 일부를 제거할 수 있다(이는 "딤플링(dimpling)"으로 알려졌다)-이는 바람직하지 않은 것이다. 본 발명에 따라서 연마 전에 점도의 증가는 정확한 제거가 가능하게 하는데, 이는 모세관력으로 인한 제거가 제거되기 때문이다. 게다가, 선-경화(pre-curing) 전에 경화 가능한 화합물이 강화되어 증가된 강도를 얻어, 경화 가능한 화합물은 연마수단에 의해 부여되는 힘들을 더 잘 견딜 수 있어서, 딤플링이 최소화될 수 있다. 고무 롤러를 사용하는. 과도한 경화 가능한 화합물의 제거는 요홈들로부터 외부로 경화 가능한 화합물을 끌어내고 또한 중간 표면들 상의 화합물을 끌어내는 모세관력들에 의해 영향을 받을 수 있고 또한 적절히 높은 점도를 얻는 것을 실행함으로써 피할 수 있다.
선행기술 제품에서 기재 시트의 양각된 공동 또는 단조 경화된(cast cured) 공동들을 잉크로 채울 때 수행되는 유사한 충전 작업과 비교하면, 매트릭스는 높은 강도(rigidity)를 제공하여, 과도한 경화 가능한 화합물의 제거에 관해 새로운 기회들을 제공한다. 선행기술에서 사용되는 기재 시트들은 연마 동안에 그 위에 부여되는 힘들을 견디기에 너무 약하다.
본 발명의 방법의 한 실시예에서, 기재 시트(5)를 양각하거나 또는 기재 시트(5)의 표면에 코팅(6)을 도포함으로써 하나 이상의 추가적인 제품 특징(2)들이 기재 새트(5) 내에 또는 위에 제공되고, 추가적인 각 제품 특징(2)은 기재 시트(5)의 반대편측 상의 프린트된 제품 특징(3)과 관련되어, 합성 영상 장치를 위한 포커싱 요소(2)와 영상 객체(3) 쌍을 형성한다. 제품 특징(2, 3)들은 소정의 순서로 제공될 수 있다. 즉, 프린트된 제품 특징(3) 다음에 추가적인 제품 특징(2)이 오거나, 또는 추가적인 제품 특징(2) 다음에 프린트된 제품 특징(3)들이 오가나, 또는 모든 제품 특징(2, 3)들을 동시에 형성될 수 있다.
또한, 추가적인 제품 특징들은 독립적으로 제공될 수 있거나 또는 동일 공정들 또는 상이한 공정들로 제품 특징(2, 3)들과 정렬될 수 있다. 기재 시트(5)에는 또한, 기재 시트(5) 내에 또는 위에 선-형성된(pre-formed) 제품 특징들을 제공될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 경화 가능한 화합물(13)은 매트릭스(8)의 표면(9)에 반복적으로 도포되고, 선택적으로 과도한 경화 가능한 화합물(13)의 중간 제거가 이루어져, 이전 도포 및 제거단계들에서부터 소정의 요홈(12)들의 충전부족을 치유할 수 있다. 예컨대, 비교적 작은 요홈들은 한 번에 완전히 충전되는 반면, 요홈(12)들이 비교적 크다면, 이들은 경화 가능한 화합물을 도포하고 또한 제거하는 단계들의 단 한 차례 반복으로만 불완전하게 충전될 수 있다. 이 반복의 한 목적은 제품 특징들과 중간 표면들에 의해 표시되는 영상에서 지각 대조(perceived contrast)를 개선하기 위한 것이다.
본 발명의 프린팅 공정은 프린팅 전에 기재 시트(5)의 선-처리(pre-treatment)에 의해 개선될 수 있다. 경화 가능한 화합물(13)의 전사 동안에, 경화 가능한 화합물(13)과 기재 시트(5) 간의 접착력은 요홈(12) 내에 경화 가능한 화합물(13)을 유지하는 힘들을 극복하여야 한다. 전사단계 동안에 경화 가능한 화합물(13)과 기재 시트(5) 간의 접착력은 표면 개질(surface modification) 및/또는 경화 가능한 화합물(13)을 수용하는 기재 시트 표면(7) 상에 표면층(6)의 침적을 포함하는 선-처리에 의해 개선될 수 있다. 전사 전에 경화 가능한 화합물을 선-경화할 때 선-처리의 중요도가 증가하는데, 이는 전형적으로 경화 가능한 화합물의 고유 접착 특성을 줄이거나, 또는 적어도 경화 가능한 화합물의 습윤(wetting) 특성을 줄이기 때문이다. 이들 접착력, 또는 습윤 특성들은 프린팅 전에 기재 시트의 적절한 선-처리에 의해 개선될 수 있다.
제품 특성들의 중요한 면은 기재 시트 두께인데, 이는 이들이 적어도 부분적으로 기재 시트(5)의 반대편측 상의 제품 특징들의 두께 방향으로 정렬을 결정하기 때문이다. 선-처리 동안에, 기재 시트 두께는, 기재 시트(5) 상에 오프셋 층을 형성하기 위하여 기재 시트(5)의 일측 또는 양측 상에 경화 가능한 화합물을 포함하는 표면층(6)의 침적에 의해 수정될 수 있다. 이 오프셋 층이 두께는 제어될 수 있고 또한, 필요하다면 제조 동안에 변할 수 있다.
표면층(6)은 바람직하게 경화 가능한 재료를 포함하고 그리고 유사한 공정들에서 종종 래커(lacquer)로 불린다. 그러나, 경화 가능한 층(6)은 또한 부수적으로 비-경화성 구성요소들을 포함한다. 도 2는 제1점선으로, 경화된 표면층(6)과 기재 시트(5) 간의 계면을 개략적으로 도시하고 있다. 경화 가능한 층(6)은 기재 시트(5)와 본질적으로 동일한 재료일 수 있거나 또는 상이한 재료일 수 있다. 제2점선은, 도 2에서 마이크로 렌즈들로서 개략적으로 도시된, 제품 특징(2)들과 같은 부수적인 제품 특징들을 형성하기 위한 양각 공정 또는 단조 경화 공정으로 규정되는 층을 나타낸다.
표면개질 단계는, 기재 시트(5)에 대한 경화된 화합물(13)의 개선된 접착력을 얻기 위해 기재 시트(5)의 표면 특성을 수정하기 위하여 상이한 프라이머(primers)들과 용제(solvents)들의 침적과, 에칭(etching)을 포함할 수 있다. 표면개질은 단독으로 적용될 수 있거나 또는 표면층(6)의 침적 이외에 이루어질 수 있다. 예컨대, 표면개질은 표면층(6)의 접착특성을 개선하기 위해 또는 표면층(6)에 대한 접착력을 개선하기 위하여 사용될 수 있다. 접착력의 증가는 전형적으로, 기재 시트(5)의 표면(7)의 표면 에너지의 증가에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 경화 가능한 재료를 포함하는 표면층(6)은, 경화 가능한 화합물(13)의 전사가 이루어질 때 매트릭스(8)에 직면하게 되는 기재 시트(5)의 표면(7)에 도포된다. 바람직하게, 표면층(6)은 매트릭스(8)와 요홈(12)들의 경화 가능한 화합물(13)과 접촉하게 된 후에 경화된다. 이외에도 표면층(6)은 또한 매트릭스(8)와 접촉하기 전에 어느 정도 선-경화되고, 및/또는 매트릭스(8)로부터 제거된 후 경화된다.
광 응용에 있어서, 표면층(6)과 그리고 기재 시트(5)의 표면 개질된 부분들은 바람직하게 투명하다.
경화 가능한 화합물의 충전과 선택적 제거는 매트릭스(8)의 표면 특성들의 조작에 의해, 즉 상대적으로 친수성인 요홈들과 그리고 요홈들 간에 상대적으로 소수성인 표면들을 가짐으로써 도움을 받을 수 있다. 이는 예컨대 실리콘으로 충전된 공동들을 가지는 Ni 매트릭스를 가지고, 중간 고유 표면보다 더 친수성 표면을 제공하는 요홈들 내 표면 조직을 얻기 위해 요홈들을 에칭하거나, 또는 소수성의 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene) 또는 이와 유사한 것으로 중간 표면들을 코팅함으로써 이루어질 수 있다.
도 3을 참조하면, 바람직하게 롤 상에 매트릭스(8)가 제공되고 또한 적어도 경화 가능한 화합물(13)의 전사는 롤-투-롤 공정에서 수행되는데, 여기서 적어도 프린트되 제품 특징(3)들이 매트릭스 롤(8)과 롤링 접촉하게 되는 기재 시트(5) 상에 연속적으로 형성된다.
본 발명에 따라서 기재 시트(5)를 따라 연속적인 공정으로 기재 시트(5)의 표면(7) 상에 배열된 프린트된 제품 특징(3)들을 가지는 제품의 제조를 위한 장치는:
- 다수의 요홈(12)들을 가지는 원주 표면(9)을 포함하고, 기재 시트(5)와 롤링 접촉이 되도록 배열되는 매트릭스 롤(8)과;
- 매트릭스 롤(8)의 원주 표면(9)과 요홈(12)들 상에 경화 가능한 화합물(13)의 도포를 위해 배열되는 도포기(21)와;
- 도포기(21)로 경화 가능한 화합물(13)의 도포 후에 매트릭스 롤(8)의 원주 표면(13)으로부터 과도한 경화 가능한 화합물(13)의 제거를 위해 배열되는 제거수단(22a)과; 그리고
- 경화 가능한 화합물(13)의 점도를 증가시키기 위한 경화수단(23a)를 포함하여, 프린트된 제품 특징(3)들을 형성하기 위해 매트릭스 롤(8)과 기재 시트(5) 간의 롤링 접촉 동안에, 요홈들을 충전하는 잔여 경화 가능한 화합물(13)이 전사된다.
상기 추론과 유사하게, 연속적인 제조를 위한 장치는 프린팅을 위한 장치와 비슷한 것으로 이해할 수 있다.
도 3은 연속적인 제조를 위한 장치와 같은 장치의 한 실시예의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 경화 가능한 화합물을 도포하기 위한 수단과, 경화 가능한 화합물(23a) 및/또는 기재 시트(5)의 접착층들을 경화시키기 위한 수단과, 과도한 경화 가능한 화합물(13)을 제거하기 위한 수단과 그리고 매트릭스 롤(8)과 롤링 접촉하도록 기재 시트(5)를 유지하기 위한 수단들이 매트릭스 롤(8) 둘레에 배열된다. 도포기(21)와 제거수단(22a)들은 회전하는 것으로 도시되지만, 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 기재 시트(5)는 도 3에서 바람직하게 압력 롤(24)과 박피 롤(peeling roll)(25)에 의해 안내된다. 본 기술분야의 당업자라면 잘 알 수 있듯이, 롤들과, 제거수단과 경화수단의 정확한 배치는 도 3에 도시된 설정에 제한되지 않는다. 게다가, 추가적인 롤들과, 제거수단과 경화수단이, 상기에서 기술한 바와 같은 방법의 실시예들을 이루기 위하여 매트릭스 롤 둘레에 및/또는 기재 시트에 배열될 수 있는데, 예컨대 도포 및 제거 단계들의 반복을 이루기 위하여 매트릭스 롤에 추가적인 도포기들과 제거수단이 배열될 필요가 있을 수 있다.
작동 시에, 압력 롤(24)과 매트릭스 롤(8) 사이에 기재 시트(5)가 제공되어 공급되고 그리고 그런 다음에 박피 롤(25)과 매트릭스 롤(8) 사이에 공급되어, 기재 시트(5)가 매트릭스 롤(8)의 원주 표면(9)의 일부 둘레에서 매트릭스 롤(8)과 롤링 접촉하게 된다. 매트릭스 롤(8) 둘레의 제1위치에서, 경화 가능한 화합물(13)이 매트릭스 롤(8)에 도포되어, 매트릭스 롤의 표면(9) 내 요홈(1)들이 적어도 부분적으로 경화 가능한 화합물(13)로 충전된다. 바람직하게, 경화 가능한 화합물의 점도는 가장 작은 요홈들을 충전할 수 있도록 조정된다. 요홈들 외측의, 과도한 경화 가능한 화합물(13)은 매트릭스 롤(8) 둘레의 제2위치에 배열된 제거수단(22a)에 의해 제거된다. 제3위치에서, 기재 시트(5)는 매트릭스 롤(8)의 표면(9)과 요홈들 내 경화 가능한 화합물(13)과 접촉하게 된다. 박피 롤(25)에서 기재 시트(5)가 매트릭스 롤(8)의 원주 표면(9)으로부터 분리되면, 요홈(12)들 내 경화 가능한 화합물(13)이 요홈들로부터 떨어져 나가 기재 시트(5)로 전사되어 기재 시트(5) 상에 제품 특징들을 형성한다.
제거수단(22a, 22b)은 고무 롤러 및/또는 연마수단을 포함한다. 연마수단의 한 예는 매트릭스 롤 표면과 접촉하도록 배열되는 롤 상에 배열된 섬유이다. 두 개 이상의 제거수단(22a, 22b)들이 순차적으로 배열되어 과도한 경화 가능한 화합물을효율적으로 제거할 수 있다. 예컨대 고무 롤러 다음에 연마수단이 이어진다. 이에 의해, 중간 표면들 상에 남아 있는 과도한 경화 가능한 화합물의 양은 최소화되어, 연마를 개선한다.
바람직하게, 과도한 경화 가능한 화합물(13)의 제거 전에 경화 가능한 화합물(13)의 점도를 증가시키기 위한 경화수단(23a)이 적어도 도포기(21)와 제거수단(22a) 사이에 배열된다. 선택적으로, 제거수단(22b)이 도포기(21)와 경화수단(23a) 사이의 소정 위치에 배열되어 과도한 경화 가능한 화합물의 거친 제거를 허용한다. 예컨대, 경화수단(23a)은 경화 가능한 화합물(13)을 적어도 부분적으로 경화시키는데 사용된다. 이에 의해, 경화 가능한 화합물(13)의 점도는 요홈(12)들 내 경화 가능한 화합물의 충전을 위해 최적화될 수 있고 또한 그런 다음에, 요홈(12)들 내에서부터 경화 가능한 화합물을 제거하는 일이 없이 과도한 경화 가능한 화합물(13)의 효율적인 제거를 허용하도록 적어도 부분적으로 경화됨으로써 최적화된다. 이 단계에서 경화 가능한 화합물은 완전히 경화될 필요가 없고, 실제로 다른 수단에 의해 점도가 증가될 때 전혀 경화될 필요가 없다. 추가적 경화가 후속 단계들에서 수행될 수 없다. 점도를 증가시키는데 사용되는 매카니즘에 따라, 램프(UV, 적외선 등), 열원, 냉각수단 또는 전자빔 건과 같은, 상이한 경화수단을 사용할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 매트릭스 롤(8)이 기재 시트(5)와 롤리 접촉하게 되는 곳 이전의 위치에서 경화수단(23b)이 제거수단(22a)과 차례 차례로 배열된다. 이 위치에서, 경화 가능한 화합물(13)이 경화될 수 있지만(또는 만일 이전에 부분적으로 경화되었다면, 더 경화되지만), 완전히 경화될 필요가 없다.
매트릭스 롤(8)이 기재 시트(5)와 롤링 접촉하는 위치에 배열된 경화수단(23c)은 추가적 경화를 위해 사용될 수 있거나, 또는 만일 이전에 어떠한 경화도 이루어지지 않았다면, 요홈들에서 기재 시트(5)로 경화 가능한 화합물의 전사 이전에 요홈들 내 경화 가능한 화합물(13)의 제1경화에 사용될 수 있다. 이 경화수단(23c)는 또한 기재 시트(5) 상의 표면층(6)을 경화하는데 사용될 수 있다.
경화 가능한 화합물의 온도를 변경함으로써 점도를 증가시키기 위해 경화수단(23a)이 매트릭스 롤(8)에 통합될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 연속적인 제조를 위한 장치에는, 기재 시트(5)로 경화 가능한 화합물(13)의 전사 전에 기재 시트(5)의 선-처리를 위한 수단(27)이 제공된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 도포기 롤 또는 스프레이 코팅수단과 같은 선-처리를 위한 수단(27)이, 기재 시트(5)가 매트릭스 롤(8)과 롤링 접촉하게 도는 곳 이전의 위치에서 기재 시트(5)에 배열된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 제조 동안에, 기재 시트 두께를 제어될 수 있고, 또한 조정이 필요하다면, 프린팅 전에 기재 시트(5) 상에 오프셋 층을 침적함으로서 제어될 수 있다. 이는, 기재 시트(5)를 매트릭스 롤(8)로부터 제거한 후, 소정의 위치에서 기재 시트의 양측 상에 배열되는 제품 특징들의 상호 정렬을 정합시키기 위한 수단을 사용하여 이루어질 수 있다. 상호 정렬을 정합시키기 위한 이러한 수단의 한 예가 WO 2009/085004호에 기술되어 잇다.
도 4에 개략적으로 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 장치는 또한 기재 시트의 일측 또는 양측에서 기재 시트(5) 상에 추가적인 제품 특징(2)을 제공하기 위한 수단(28, 29)을 더 포함한다. 추가적인 제품 특징들을 제공하기 위한 수단은, 상이한 유형들의 프린팅과, 양각과, 연속 캐스팅, 표면 코팅, 라미네이팅(laminating), 또는 이들의 조합과 같은 상이한 기술과 공정 유형들을 기반으로 한 수단을 포함한다. 프린팅 기술의 예들은 스크린 프린팅, 오프셋 프린팅, 철판인쇄 프린팅, 잉크-젯 프린팅 및 본 발명에 따른 프린팅을 포함한다. 바람직하게 장치는, 관련된 제품 특징들을 서로 정렬하기 위한 수단을 더 포함한다.
도 4는 매트릭스 롤과 그리고 경화 가능한 화합물을 도포하고, 경화하고 또한 제거를 위한 상기에서 기술한 수단들 이외에 추가적인 제품 특징(2)을 제공하기 위한 수단을 포함한다. 기재 시트(5)는 공급 롤(30)에서, 추가적이 제품 특징(2)을 제공하기 위한 제1수단(28)으로 공급된다. 예컨대, 상기 제1수단(28)은 기재 시트(5)의 일측 상에 마이크로 렌즈들의 형태로 추가적인 제품 특징(2)들을 형성하는 양각 롤 또는 단조 경화 스테이션이지만, 그러나 이에 한정되지 않는다. 계속하여, 기재 시트(5)는 추가적인 제품 특징들을 형성하기 위한 제2수단(27)으로 공급된다. 이 실시예에서, 상기 제2수단(27)은, 압력 롤(24)과 매트릭스 롤(8) 사이에 닙(nip)을 넣기 전에 추가적인 제품 특징(2)들의 반대측 상의 기재 시트(5)의 표면 상에 표면층(6)을 도포하는데 사용된다. 상기에서 기술한 바와 같이, 도포기(21)에 의해 경화 가능한 화합물(13)은 매트릭스 롤(8)의 원주 표면(9) 상에 도포되어, 매트릭스 롤(8)의 표면(9) 내 요홈(12)들이 경화 가능한 화합물(13)로 충전된다. 도포된 경화 가능한 화합물(13)은 바람직하게, 도포기(21)와 제거수단(22) 사이의 소정의 위치에 배열된 경화수단(23)에 의해 적어도 부분적으로 경화된다. 경화 가능한 화합물(13)의 이 경화 이후에, 제거수단(22)은 소정의 과도한 경화 가능한 화합물(13), 특히 요홈(12)들 사이의 과도한 경화 가능한 화합물(13)을 제거한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 도포기(21)와 제거수단(22a)은 롤의 형태일 수 있다. 예컨대, 최종적인 제거를 위해 연마 롤을 사용할 수 있다. 바람직하게, 고무 롤러와 같은, 추가적인 제거수단(22b)이 도포기(21) 직후에 배열되어 과도한 경화 가능한 화합물을 거칠게 제거한다. 과도한 경화 가능한 화합물(13)의 제거 후에, 매트릭스 롤(8)의 원주 표면(9)은 표면 시트와 롤링 접촉하게 되고, 그리고 매트릭스 롤(8)을 향해 기재 시트(5)에 힘을 가하는 압력 롤(24)에 의해 기재 시트의 표면 상의 접착증(6)과 롤링 접촉하고 또한 매트릭스 롤(8) 상에 배열된 박피 롤(25)에서 분리되기 전까지 롤링 접촉에서 유지된다. 기재 시트(5)와 매트릭스 롤(8) 간의 롤링 접촉 동안에, 요홈(12)들 내 경화 가능한 화합물(13)은 기재 시트(5)의 접착층(6)에 접착한다. 경화수단(23)이 선택적으로 배열되어 롤링 접촉하는 동안 요홈들 및/또는 기재 시트(5)의 표면층(6)의 경화되지 않은 또는 부분적으로 경화된 경화 가능한 화합물(13)을 경화한다. 박피 롤에서 기재 시트가 매트릭스 롤(8)과의 접촉으로부터 분리되면, 경화된 화합물(13)이 요홈(12)들로부터 분리되고 또한 프린트된 제품 특징(3)들이 추가적이 제품 특징(2)들을 가지는 측의 반대측 상에서 기재 시트(5)의 표면(7)에 프린트된다. 이 예는 설시적인 목적을 위한 것이고 그리고 상기에서 기술한 방법과 장치의 실시예들에 따라 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 알아야 한다.
적어도 기재 시트는 투명한 또는 반투명한 합성 집적영상의 생성에 기여하는 영역에 있다. 다른 영역들은 불투명할 수 있거나 또는 감소된 투명도를 가질 수 있다. 광학적 응용을 위해, 투명도는 가장 중요하다. 기재 시트는 종이, 필름 또는 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수 있다. 비록 상기 실시예들을 주로 단일 층으로 구성되는 기재 시트로 설명하였다 하더라도, 이에 한정되지는 않는다. 두 개 이상의 층들이 기술분야에서 공지된 기술들에 의해 결합될 수 있거나 또는 하나 이상의 표면층들이 본 발명에 따른 제품 특징들의 프린팅 전에 필수적이 표면 특성을 이루기 위해 기재의 일측 또는 양측 상에 침적될 수 있다. 기재 시트는 주조되거나(cast), 캘린더되거나(calendared), 블로우되거나(blown), 또는 압출되거나(extruded), 및/또는 이축(biaxially) 압출될 수 있다. 기재 시트는 폴리틸렌테레프탈레이트(polythyleneterephthalate), 폴리메틸렌메타아크릴레이트(polymetylenemetacrylate), 폴리프로필렌 프로파필름(polypropylene propafilm), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride), 단단단 pvc, 셀룰로오스, 트리-아세테이트(tri-acetate), 아세테이트 폴리스티렌(acetate polystyrene), 폴리에틸렌, 나일론, 아크릴(acrylic) 및 폴리테르이미드 보드(polytherimide board)를 포함하는 그룹에서부터 선택된 하나 또는 그 이상의 중합체 화합물을 포함할 수 있다. 목재 펄프 또는 면직물로 만든 종이들 또는 합성 비목재 섬유 또는 이와 같은 것들을 사용할 수 있다. 종이는 코팅될 수 있건, 캘린더될 수 있거나 또는 기계 광택처리될 수 있다.
매트릭스 또는 매트릭스 롤을 포함하는, 제품 특징들을 제공하기 위한 상기 수단은 인쇄용 판(printing plate)을 수반할 수 있다. 이러한 인쇄용 판은 바람직하게, 마이크로시스템 기술과 마이크로전자학 분야에서 잘 공지된 포토리소그래피 기술과 같은 마이크로제조 방법을 사용하여 제조된다. 바람직하게 레이저 쓰기(laser writer)와 같은 직접 쓰기가 사용된다. 이는 높은 해상도, 즉 0.5㎛보다 좋은 해상도가 가능하게 한다. 마스터 구조(master structure)는 인쇄용 판의 음 복제(negative copy)이고 또한 많은 인쇄용 판을 제조하는데 사용될 수 있다. 마스터 구조의 패턴은 복제(replication)에 의해 매트릭스에 전사될 수 있다. 니켈(Ni)은 복제된 인쇄용 판들을 위한 적절한 재료이고 또한 이 재료로 만든 판들은 마스터 위에 도금된다. 미세제조 방법들로 제조된 인쇄용 판은 일반적으로 본 발명에 따른 제품 특징들을 제공하기 위한 수단에 필요한 강성을 가지지 못한다. 그러므로 인쇄용 판은 바람직하게 필요한 강성을 제공하는 캐리어(carrier)에 부착된다. 상기에서 기술한 롤-투-롤 공정에서, 인쇄용 판은 롤이 표면에 부착되어 매트릭스 롤(8)을 형성할 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 방법은 음각 프린팅(Intaglio printing)과 유사성을 가진다. 음각 프린팅에서, 매트릭스는 공통적으로 동(Cu)으로 만든다. 음각 프린팅에서, 매트릭스의 표면에 잉크가 도포되고 그리고 과도한 잉크는 고무 롤러를 사용하여 제거된다. Ni는 예컨대 Cu 보다 마모되기 쉽기 때문에, Ni 매트릭스를 사용할 때 과도한 잉크, 즉 경화 가능한 화합물의 최종 제거는 바람직하게 연마로 이루어진다. 이에 의해, 인쇄용 판의 수명과 제품 특징들의 재현성이 개선된다.
매트릭스 롤의 내마모성은 표면 강화(hardening) 및/또는 얇은 내마모성 코팅, 예컨대 TiN의 침적과 같은 표면 처리에 의해 개선될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 모세관력의 사용으로 큰 요홈들의 충전을 개선하기 위하여 매트릭스(8)의 요홈(12)들에 지지 구조물이 제공된다.
도 5는 본 발명에 따라 경화 가능한 화합물(13)로 충전되는 두 개의 요홈(12a, 12b)을 개략적으로 도시하고 있다. 필러(pillars) 또는 리지(ridge)와 같은 지지 구조물(20)들이 요홈(12a, 12b)들 내에 제공된다. 액상의 경화 가능한 화합물이 작은 요홈(12a)과 큰 요홈(12b) 둘 다를 충전한다. 지지 구조물의 폭은 바람직하게, 지지 구조물들에 의해 야기되는 프린트된 제품 특징들의 형상에서의 소정의 인공물들을, 제품을 통상적으로 사용할 때 관측자가 인지하지 못하게 될 정도로 작게 조정된다. 지지 구조물(20)의 높이는 전형적으로, 제조 문제로 인해 요홈들의 깊이와 동일하게 되는데, 그러나 이에 한정되지는 않는다. 지지 구조물들 간의 간격은, 요홈들의 완전한 충전이 이루어지도록 요홈들 내에 충전된 경화 가능한 화합물에 모세관력이 작용할 수 있도록 조정된다. 바람직하게, 광학장치들에 프린트된 제품 특징들이 사용될 때, 지지 구조물들은 지지구조물들이 정돈된 배열로 배열되어 있는 것처럼 인공물을 줄이기 위하여 정리되지 않은 방식으로 분포되어, 통상적인 사용 시에 지지 구조물들로부터 유래하는 프린트된 제품 특징들의 작은 인공물들이 인지될 수 있다.
7a와 7b는 본 발명에 따라 프린트된 기재 시트(5)의 제조를 위한 장치의 다른 예를 도시하고 있다. 제조 장치는, 잉크와 같은 경화 가능한 화합물(13)을 수용하기 위해 그의 표면(9)에, 프린트하게 될 제품 특징(3)들의 원하는 패턴에 대응하는 음각의 패턴으로 형성되는 요홈(12)들을 가지는 매트릭스 롤(8)을 포함한다. 요홈들은 트레이(32)로부터 경화 가능한 화합물을 수집하고 또한 매트릭스 표면과의 직접 접촉을 통해 매트릭스 롤로 경화 가능한 화합물을 전사하도록 배열되는 도포기 롤(21)에 의해 경화 가능한 화합물로 요홈들이 충전된다. 경화 가능한 화합물의 낮은 점도로 인해, 화합물은 매트릭스 표면 상의 요홈들 내로 쉽게 또한 완벽하게 흐른다. 트레이에는, 요홈들 사이의 리지들 위에 있는 과도한 경화 가능한 화합물을 제거하고, 또한 제거된 경화 가능한 화합물의 적어도 일부를 트레이로 회수하기 위하여, 매트릭스 표면으로부터 경화 가능한 화합물을 떼어내도록 배열되는 고무 롤러(34)가 더 제공된다. 제조 장치는, 소정의 잔여 경화 가능한 화합물을 매트릭스 표면에서 훔치기 위한 와이핑(wiping) 장치(22d)를 더 포함하고, 상기 와이핑 장치는 아래에서 상세히 기술하게 된다. 경화 가능한 화합물의 점도를 증가시키기 위하여 경화수단(23d)은 경화 가능한 화합물을 부분적으로 경화한다.
제조장치는, 롤 상에 감긴 기재 시트를 가지고 또한 두 개의 선-처리 롤(27)들을 향해 기재 시트의 웨브(web)를 공급하고 또한 그런 다음에 매트릭스 롤로 더 공급하도록 배열되는 공급 롤(30)을 더 포함한다. 두 개의 선-처리 롤들은, 매트릭스 롤 상의 경화 가능한 화합물과 기재 시트 간에 접착력을 증가시킬 목적으로, 경화 가능한 접착층을 기재 시트 위에 도포한다. 두 개의 선-처리 롤들 간의 닙(nip)은 접착층의 적절한 두께를 보장한다. 그런 다음, 기재 시트는 압력 롤(24)에 의해 매드릭스 롤과 접촉하게 되는데, 여기서 접착층은 요홈(12)들 내 이미 부분적으로 경화된 화합물과 접촉한다. 제2경화수단(38)은 경화 가능한 접착층과 경화 가능한 화합물을 함께 경화하여 기재 시트 상에 집적화된 층을 형성한다. 기재 시트는 박피 롤(25)에 의해 매트릭스 롤로부터 제거되는데, 여기서 경화된 화합물은 기재 시트를 따라 나오고 그리고 요홈들 외부로 인출되거나 또는 요홈들로부터 박리된다. 그런 다음, 기재 시트는, 기재 시트의 반대측 상에 추가적인 제품 특징들의 프린팅을 위해, 또는 새롭게 형성된 제품 특징들 상에 보호층의 도포를 위한 것과 같은 추가적 처리를 위해, 제2프린팅 또는 처리장치(40), 또는 제2매트릭스 롤에 공급될 수 있다.
도 7a와 7b에 도시된 바와 같이 와이핑 장치(22d)는 롤 상에 감기는 와이핑 재료(44)의 웨브를 가지고, 또한 와이핑 롤에 향해 웨브를 공급하도록 배열되는 제1저장 롤(storage roll)(42)을 포함한다. 제1와이핑 롤(46)과 제2와이핑 롤(48)은 그들의 표면이 매트릭스 표면(9)과 접촉하도록 위치하지만, 서로로부터 이격된다. 그러므로, 와이핑 재료의 웨브는 매트릭스 표면의 곡률을 따르게 되고 또한 롤들 간의 실제 간격과 비교하여 와이핑 롤들 간의 웨브의 길에 의해 크게 결정되는 압력으로 매트릭스 표면에 대해 약간 스치게 된다(brush). 와이핑 롤들은 매트릭스 롤의 회전에 대해 반대 방향으로 회전하도록 배열되는데, 여기서 와이핑 재료의 웨브는 매트릭스 표면의 이동방향에 대해 반대방향으로 지나가게 된다. 이는, 깨끗한 웨브 부분이 와이핑 장치의 말단에서 매트릭스 표면을 훔치는(닦는) 마지막 부분이 되도록 보장할 뿐만 아니라, 웨브에 의해 훔쳐지는, 경화 가능한 화합물의 양을 증가시킨다. 와이핑 롤들의 회전속도는, 매트릭스 표면 전체에 걸쳐 충분히 깨끗한 와이핑 재료의 웨브가 공급되는 것을 보장하도록 충분히 높게, 또한 웨브와 매트릭스 간에 낮은 접촉 압력과, 경화 가능한 화합물의 흡수를 위한 충분한 시간과, 그리고 요홈들에 남겨지는 경화 가능한 화합물의 낮은 수준의 방해를 보장하기 위해 충분히 낮도록 설정되게 된다. 예시적인 공급속도는 약 0.5 - 2cm/s 이다. 와이핑 장치는 사용하여 더럽게 된 와이핑 재료의 웨브를 감고 또한 저장하기 위한 제2저장 롤(50)을 더 포함한다.
와이핑 롤에는, 와이핑 재료의 웨브를 지지하고 또한 매트릭스 표면 상에 와이핑 재료의 웨브를 누르기 위한 지지표면(52)이 제공된다. 본 발명으로, 요홈들 내에 경화 가능한 화합물이 남이 있도록 하는 한편 과도한 경화 가능한 화합물을 훔쳐내기 위하여 매트릭스 상에 와이핑 롤들의 적용 압력이 매우 낮아져야 하는 것을 실현하였다. 따라서, 지지표면은 도 7b에서 닙의 확대로 도시하였듯이, 매트릭스 표면의 형상에 맞춰 휘어지도록 충분히 부드럽게 만들어진다. 예컨대, 지지표면은 부드러운 중합체 폼재료(polymer foam material), 또는 유사한 재료 특성을 가지는 소정의 다른 재료로 만들 수 있다. 부수적으로, 와이핑 재료의 웨브 또한 바람직하게 부드럽고, 그리고 바람직하게 흡수가 이루어지도록 섬유로 이루어지고 또한 다공성으로 이루어진다. 예컨대, 와이핑 재료는 직물, 박엽지의 웨브(web of paper tissue), 옷감, 부직포 또는 유사한 것일 수 있다. 부수적으로, 와이핑 롤들이 매트릭스 표면 상에 눌려지는 압력은 매우 낮아야 한다. 그러므로, 와이핑 재료의 웨브는 요홈들 내측으로 들어가는 일이 없이 매트릭스 표면의 곡률을 따라가고, 이에 따라 경화 가능한 화합물이 끌어내는 것을 방지한다.
와이핑 롤들의 직경은 매트릭스 롤의 직경의 적어도 15%, 보다 바람직하게는 적어도 25%이다. 이 예에서, 직경들은 매트릭스 롤의 직경의 약 1/3이다. 이는, 와이핑 공정의 말미에서 매트릭스 롤의 표면에 관해 와이핑 재료의 웨브에 대해 얕은 출구각(shallow leaving angle)의 장점을 제공하고, 이는 요홈들로부터 소정의 경화 가능한 화합물을 떼어내는 문제점을 줄인다.
본 발명의 방법과 장치는, 통상적인 프린팅 기술로는 달성할 수 없는, 3차원에서 측면 해상도, 에지 선명도와 차원 공차에 관한 프린팅의 정확도로 기재 시트들 상에 프린팅된 제품 특징들의 프린팅이 가능하게 한다. 게다가, 방법과 장치는, 큰 표면드에서 정확도가 이루어질 수 있도록 해주는, 연속적인 공정을 제공한다. 특히, 0.5㎛ 내지 5㎛의 높이, 바람직하게 1 내지 3㎛의 높이와, 0.5㎛ x 0.5㎛에서 센티미터 크기의 수평 크기를 가져, 4:1(높이:폭) 내지 1:1000까지 가변하는 영상비(aspect ratio)를 이루게 되는 프린트된 제품 특징들을 포함하는 제품들을 형성할 수 있다. 예컨대, 가장 작은 특징들은 예컨대 0.5㎛ x 0.5㎛ x 2㎛ 또는 1㎛ x 1㎛ x 1㎛ 정도로 작을 수 있다. 도 6은 본 발명에 따라 가변하는 크기의 프린트된 제품 특징들의 상면을 개략적으로 도시하고 있다. 가장 작은 프린트된 제품 특징들은 0.5㎛ x 0.5㎛이다. 상기에서 언급한 바와 같이, 측면 치수가 이 정도로 변하고 또한 제품이 ㎛-크기 특징들, 즉 요홈들을 포함하면, 경화 가능한 화합물의 충전은 도전에 직면한다. 작은 요홈들을 충전하기 위하여, 점도는 상대적으로 낮아질 필요가 있다. 이는 큰 요홈들에 대해 문제를 일으키는데, 모세관력이 이들 큰 구조물들을 충전하는데 조력할 수 없기 때문이다. 대신에 표면장력이 상당한 역할을 할 수 있다. 게다가, 본 발명은 기재 시트 상에서 넓은 간격에 걸쳐 제품 특징들의 정확한 정렬이 이루어지게 한다.
단지 이해의 용이함을 위해 높이, 폭, 두께 방향, 측면 등에 대한 모든 기준들이 도입되었고, 또한 특정 방위를 제한하는 것으로서 간주하여서는 안 된다. 또한, 도면들에서 구조물들의 치수는 반드시 크기를 조정할 필요가 없다. 예컨대, 제품 특징(2, 3)들의 크기는 크게 과장된다.
가장 실제적이고 또한 바람직한 실시예들을 현재 간주되는 것과 관련하여 본 발명을 기술하였지만, 본 발명은 기술한 실시예들에 제한되지 않고,반대로 첨부 청항의 범위 내에서 다양한 수정안들과 등가 장치들을 포함한다는 것을 이해해야 한다.

Claims (16)

  1. 기재 시트(5)의 표면(7) 상에 배열되는 프린트된 제품 특징(3)들을 포함하는 제품을 생산하기 위한 방법에 있어서:
    다수의 요홈(12)들을 가지는 매트릭스 표면(9)을 포함하는 매트릭스(8)를 제공하는 단계와;
    경화 가능한 화합물(13)로 요홈(12)들을 충전하기 위하여 매트릭스 표면(9)과 요홈(12)들에 경화 가능한 화합물(13)을 도포하는 단계와;
    경화 가능한 화합물(13)의 점도를 증가시키는 단계와;
    요홈(12)들 외측의 매트릭스 표면들로부터 과도한 경화 가능한 화합물을 제거하는 단계와;
    매트릭스(8)가 기재 시트(5)의 표면(7)과 접촉하도록 함으로써 기재 시트(5)의 표면(7)에 요홈(12) 내 경화 가능한 화합물(13)을 전사하여, 경화 가능한 화합물(13)이 기재 시트(5)의 표면(7) 상에 프린트된 제품 특징(3)들을 형성하게 되는, 전사단계를 포함하는 것을 특징으로 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 점도를 증가시키는 단계는 과도한 경화 가능한 화합물의 제거 전에 경화 가능한 화합물(13)을 적어도 부분적으로 경화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제거단계는 연마를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기재 시트(5)와 매트릭스(8) 간에 접촉 동안에 경화 가능한 화합물(13)이 경화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 경화 가능한 화합물(13)의 전사 이전에 매트릭스(8)에 직면하는 기재 시트(50의 표면(7) 상에 표면층(6)을 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 표면층(6)은 기재 시트(5)에 경화 가능한 화합물(13)의 부착을 개선하기 위한 경화 가능한 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 매트릭스(8)는 매트릭스 롤 상에 제공되고 또한 경화 가능한 화합물(13)의 전사는 롤-투-롤 공정으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 추가적인 제품 특징(2)들을 제공하는 단계를 더 포함하고, 추가적인 제품 특징(2)들 각각은 기재 시트(5)의 반대편측 상의 프린트된 제품 특징(3)과 관련되고, 프린트된 제품 특징(3)들과 추가적이 제품 특징(2)들을 합성 영상장치를 위한 영상 객체와 포커싱 요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 요홈(12)들은 경화 가능한 화합물(13)의 충전을 개선하기 위한 지지 구조물(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 매트릭스 표면으로부터 과도한 경화 가능한 화합물을 제거하는 단계는, 경화 가능한 화합물을 적어도 부분적으로 흡수할 수 있는 부드러운 와이핑 재료로 매트릭스 표면을 훔치는(닦는) 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제11항에 있어서, 상기 와이핑은 제1와이핑 롤에서 제2와이핑 롤로 와이핑 재료의 웨브를 반송하는 것을 포함하고, 와이핑 롤들 둘 다는 매트릭스 표면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 기재 시트(5)의 표면(7) 상에 배열되는 프린트된 제품 특징(3)들을 가지는 제품의 연속 제조를 위한 장치에 있어서, 장치는:
    기재 시트(5)와 롤링 접촉하게 되도록 배열되는 다수의 요홈(12)들을 가지는 원주 표면(9)을 포함하는 매트릭스 롤(8)과;
    매트릭스 롤(8) 상에 경화 가능한 화합물의 도포를 위해 배열되는 도포기(21)와;
    도포기(21)로 경화 가능한 화합물(13)의 도포 후에 매트릭스 롤(8)의 원주 표면(9)으로부터 과도한 경화 가능한 화합물의 제거를 위해 배열되는 제거수단(22a)과; 그리고
    과도한 경화 가능한 화합물(13)의 제거 전에 경화 가능한 화합물(13)의 점도를 증가시키기 위해 도포기(21)와 제거수단(22a) 사이에 배열되는 경화수단(23a)을 포함하여;
    기재 시트와 매트릭스 롤 간의 롤링 접촉 동안에 요홈(12)을 충전하는 잔여 경화 가능한 화합물이 기재 시트(5)로 전사되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 경화수단은 경화 가능한 화합물(13)을 적어도 부분적으로 경화함으로써 경화 가능한 화합물의 점도를 증가시키도록 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 추가적인 제품 특징(2)들을 제공하기 위한 수단을 더 포함하고, 추가적인 제품 특징(2)들 각각은 기재 시트(5)의 반대편측 상의 프린트된 제품 특징(3)과 관련되고, 프린트된 제품 특징(3)들과 추가적이 제품 특징(2)들을 합성 영상장치를 위한 영상 객체와 포커싱 요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제12항에 있어서, 제1롤에서 제2롤로 와이핑 재료의 웨브를 반송하기 위해 매트릭스 표면과 접촉하도록 배열되는 제1 및 제2와이핑 롤들을 더 포함하는 것을 특징으로 장치.
  16. 제15항에 있어서, 와이핑 롤들은 웨브를 지지하기 위한 지지 표면을 포함하고, 상기 지지 표면은 매트릭스 표면의 형상에 일치하기 위하여 충분히 부드러운 것을 특징으로 하는 장치.
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