KR20190062065A

KR20190062065A - 기능성 컬러 디지털 인쇄장치

Info

Publication number: KR20190062065A
Application number: KR1020170161071A
Authority: KR
Inventors: 강성인
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-06-05

Abstract

인쇄 대상물에 컬러 잉크와, 형광 잉크 및 축광 잉크 가운데 적어도 하나를 포함하는 기능성 물질을 분사하는 프린터 헤드와, 인쇄 대상물이 프린터 헤드에 대해 상대적으로 일 방향으로 이송되도록 하는 y축 이송장치와, 인쇄 대상물을 프린터 헤드에 대해 상대적으로 접근시키거나 이격시키는 z축 이송장치를 포함하는 이송장치와, 이송장치의 동작과 프린터 헤드 내의 노즐의 분사 동작을 조절하는 콘트롤러를 구비하고, 이때 프린터 헤드는 컬러 인쇄용 프린터 헤드와 기능성 물질 인쇄용 프린터 헤드를 별도로 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능성 컬러 디지털 인쇄장치가 개시된다.
본 발명에 따르면, 하나의 디지털 인쇄장치에서 형광/축광 잉크와 같은 기능성 물질을 인쇄 대상물에 인쇄하는 작업을 통상의 컬러 인쇄 작업과 병행하여 진행할 수 있으므로 기능성 인쇄 작업의 효율성과 정확성을 높일 수 있고, 특정 목적에 적한한 기능성 인쇄물을 용이하게 얻을 수 있다.

Description

기능성 컬러 디지털 인쇄장치{color digital printer for functional material printing}

본 발명은 디지털 인쇄장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 형광/축광 물질과 같은 기능성 물질의 인쇄를 포함하여 기존의 단순 컬러 인쇄 대비 인쇄물의 품질과 가치를 높일 수 있는 기능성 컬러 디지털 인쇄장치에 관한 것이다.

날염이란 원단에 부분적으로 염색을 하는 것을 의미하며, 전체적으로 염색을 하는 침염에 대응되는 개념이다. 전통적인 날염 방법으로는 실크스크린 날염, 롤러 날염, 전사 날염 등이 있으나, 근래에 전자식 프린터 기술의 발전으로 원단에 혹은 의복 자체에, 종이에 디지털 프린터로 인쇄를 하듯이 인쇄를 하는 디지털텍스타일프린팅 방법을 많이 사용한다.

이러한 디지털텍스타일프린팅에서는 종이에 인쇄하듯이 원단과 노즐이 상대적으로 이동하면서 원단의 필요한 부분에 염료를 분사하여 해당 부분을 염색하게 된다. 인쇄도 흑백 인쇄와 컬러 인쇄가 있듯이 원단에 대해서도 단색 혹은 다색 인쇄가 가능하다.

노즐에 대해 원단을 상대적으로 움직이기 위해 가령, 원단을 일 방향으로 이동시킬 수 있도록 하고, 노즐은 그 방향에 수직한 방향으로 움직일 수 있도록 하면서 정해진 좌표 혹은 위치에 염료를 분출하여 그 점을 염색하면 원단의 모든 면적에 대해 원하는 날염을 할 수 있다.

노즐은 염료의 색깔에 따라 구분되어 복수 개가 준비될 수 있으며, 가령, 검정과 빨강, 노랑, 파랑의 3원색 각각에 대한 노즐들을 구비하면, 인쇄 포인트의 해상도가 충분하다면 흑백과 컬러 인쇄된 점들의 조합을 통해 실질적으로 모든 색상의 인쇄를 할 수 있다.

도1은 통상의 디지털텍스타일프린팅(DTP) 장비의 한 예시이다.

본 예시에서 기본적인 기계구성은 통상의 DTP 장비의 구성을 따라 이루어지며, 피인쇄물을 롤러 등 이송장치에 의해 직접 이송시키거나 벨트(9) 위에 피인쇄물을 점착시켜 고정시킨 상태에서 벨트(9)를 이송하여 인쇄하는 방식을 취하고 있는데, 피인쇄물의 흐름을 기준으로 투입부, 인쇄부, 배출부로 나뉜다.

투입부는 피인쇄물이 좌우로 왕복하도록 하거나 또는 주름이 잡히지 않고 고르게 벨트(9)위에 점착되도록 다수의 롤러가 사용된다. 다수의 롤러에는 주 구동 롤러(10), 벨트 텐션 롤러(23), 벨트 사행 조정 롤러(19), 보조 롤러(18)가 있다. 벨트(9) 이송은 위치제어, 속도제어가 가능한 정밀 구동 장치를 이용하여 제어하게 된다.

인쇄부는 피인쇄물에 잉크를 분사하는 노즐과 프린터 헤드(4), 잉크 순환공급장치(3)등으로 구성되며, 벨트 이송 방식의 경우 배출부는 피인쇄물을 벨트(9)에 점착시키기 위한 왁스 분무장치와 왁스받이(7) 등으로 구성된다. 여기서, 각 헤드는 하나의 컬러를 담당하는 컬러 바(color bar)에 해당하며, 4개의 컬러 바가 협동하여 텍스타일 내의 모든 위치에서 컬러 도트의 조합을 통해 전체 컬러(full color)를 표현하면서 날염을 실행한다.

캐리지(1)의 높이는 Z축 모터(2)를 이용하여 조절할 수 있다.

한편, 디지털 프린팅은 반드시 인쇄 대상이 텍스타일에 한정된 것은 아니며, 종이는 말할 것도 없고, 산업상의 필요에 의해 다양한 합성수지 필름이나 플레이트에도 사용될 수 있으며, 근래에 이러한 디지털 프린팅은 디지털 이미지를 기반으로 하여 실사 이미지와 함께 원하는 이미지에 특수염료를 정교하게 프린트하여 시인성 및 시각적인 이미지 전달을 크게 개선할 수 있고 심미적인 효과가 뛰어난 결과물을 산출하는 것이 점차 중요하게 고려되고 있다.

이와 관련하여, 현재 디지털프린트 디스플레이시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 사인물, 베너, 표지판 등 다양한 제품들이 쏟아지고 있다. 그러나, 아직 이미지 표현 이외 차별적인 기능 제품은 충분히 개발되어 출시되지 못하는 실정이다.

기존의 디지털텍스타일프린팅 장비는 원단에 대해 좋은 인쇄상태를 유지하면서 되도록 빠르게 인쇄작업을 진행하는 것을 주된 목표로 삼고 효율성, 가치를 판단하고 있으나, 디지털 프린팅 전반을 볼 때에는 다양한 산업적 요구를 만족시키기 위해 다양한 재료에 대해 여러 가지 기능성 잉크를 이용하여 인쇄를 실시함으로써 새로운 인쇄 효과를 가진 인쇄 결과물을 획득하는 것에 대한 요청이 점차 커지고 있으므로 디지털텍스타일프린팅 분야도 포함하여 이러한 새로운 인쇄 효과를 가진 결과물을 생산할 수 있는 디지털 프린팅 장비가 향후 크게 요청될 것으로 전망된다.

따라서, 다양한 노즐 분사형 염료 잉크의 소재는 개발과 함께 이를 적극적으로 활용할 수 있는 디지털 프린팅 장비, 특히 통상의 염료 외에도 기능적 역할을 하는 재료를 원소재에 프린트하여 표현할 수 있는 디지털 프린팅 장비가 있다면 좋을 것이다.

기능성 물질 인쇄에 사용될 수 있는 잉크의 종류로 축광 잉크, 형광 잉크를 들 수 있다. 축광 물질은 통상 야광과 같은 의미로 많이 사용되며, 빛이 많은 환경에서는 자체가 외부 빛을 받아 에너지를 축적하는 기능이 우월하게 이루어지고 빛이 없는 환경에서는 축적된 에너지가 빛으로 방출되는 기능이 우월하게 이루어지는 물질을 의미하며, 형광 물질은 자외선과 같은 에너지 대역의 광선을 받아 가시 광선과 같은 다른 에너지 대역의 광선을 방출하는 물질을 의미한다. 잉크에 이런 축광/형광 물질 안료나 염료가 포함되면 축광/형광 잉크가 된다.

기존에는 텍스타일 원단에 대량의 형광/축광 잉크 인쇄를 하는 경우는 많지 않고, 대개의 형광/축광 잉크는 컬러 프린팅에 사용되는 검정(k), 청색(c), 적색(m), 황색(y)의 4색 컬러와 차이가 있어서 일반 컬러 인쇄에서 형광 잉크를 사용하는 경우는 생각하기 어렵고, 따라서, 고속 대량 인쇄에 적합한 디지털텍스타일프린팅 장비들에서 컬러를 구현하기 위해 형광/축광 잉크를 분사하는 해드를 가지고 인쇄작업을 하는 프린팅 장비도 생각하기 어렵다.

한편, 인쇄 대상물을 다양한 재료 및 형태로 가져가기 위해서는 기존의 대량 작업을 위한 롤 원단의 컨베이어 벨트 이송방식 디지털텍스타일프린팅(DTP) 장비는 한계가 있다. 따라서, 텍스타일 원단과 같이 비교적 얇고 쉽게 접히거나 감기는 재료 외의 단단하거나 두껍고 잘 구부러지지 않는 인쇄 대상물을 평평한 상태로 인쇄하면서 두께 변화에도 불구하고 대상물 표면에 정확한 잉크 액적을 형성하여 선명한 인쇄를 하는 것이 필요하게 된다.

대한민국 등록특허 10-0342445호 '디지털 날염용 잉크젯 프린터'에는 이런 디지털 프린팅을 위한 도2와 같은 구성의 인쇄장치가 개시된다.

도 2에는 장방형으로 이루어진 프레임(10)과, 이 프레임(10)의 길이방향을 따라 설치되는 이송부(20)와, 이 이송부(20)를 구동시키기 의한 구동부(30)와, 상기 이송부(20)의 대략 중간부에 설치되는 날염 프린트수단(40)과, 상부에 피인쇄물이 고정되고 상기 이송부(20)위에 안치되어 구동부(30)의 구동에 의해 날염 프린트수단(40)으로 이송되는 이송테이블(50)로 이루어져 있다.

이송부(20)는 무한궤도형의 콘베이어 벨트(21)(21')가 좌,우 양측에 각각 평행하게 설치되며, 이 콘베이어 벨트(21)(21')의 선 후단에는 베어링 지지체(25)(25')에 의해 고정된 회전축(22)(22')이 설치되어 여기에 콘베이어 벨트(21)(21')가 감겨져 있고, 선,후단의 회전축(22)(22')사이에는 콘베이어 벨트(21)(21')의 처짐을 방지하기 위한 처짐방지대(23)(23')가 설치되어 있다.

처짐방지대(23)(23')는 콘베이어 벨트(21)(21')의 폭과 일치되는 폭을 갖는 각재(角材)를 사용하여 제작할 수 있고, 처짐방지대(23)(23')는 그 측면에 각각 크랭크형태로 이루어진 지지브라켓(24)(24')에 의해 프레임(10)위에 일정높이로 부상된 상태를 유지하여 콘베이어 벨트(21)(21')가 도중에 처지는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 처짐방지대(23)(23')는 그 선·후단이 아래를 향하여 테이퍼가 형성되어 콘베이어 벨트(21)(21')의 회전에 지장을 주지 않도록 되어 있다.

대한민국 등록특허 10-1586621호: 디지털 날염 프린터 대한민국 등록특허 10-1266085호: 고속 디지털 잉크젯 인쇄 장치 대한민국 등록특허 10-0342445호: 디지털 날염용 잉크젯 프린터

본 발명은 형광/축광 잉크와 같은 기능성 물질 인쇄작업을 통상의 컬러 인쇄 작업과 병행하여 진행할 수 있는 구성을 가지는 디지털 인쇄장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 다양한 대상물에 형광/축광 잉크와 같은 기능성 물질을 이용한 인쇄를 함으로써 특정 목적에 적한한 기능성 인쇄물을 얻기에 적합한 디지털 인쇄장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 대량의 텍스타일 인쇄뿐 아니라 기능성 물질을 이용하는 다품종 소량의 디지털 인쇄 작업에도 적합하게 사용될 수 있는 디지털 인쇄장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기능성 컬러 디지털 인쇄장치는

인쇄 대상물에 컬러 잉크와, 형광 잉크 및 축광 잉크 가운데 적어도 하나를 포함하는 기능성 물질을 분사하는 프린터 헤드, 인쇄 대상물(피인쇄물)이 프린터 헤드에 대해 상대적으로 일 방향(길이 방향)으로 이송되도록 하는 y축 이송장치와, 인쇄 대상물을 프린터 헤드에 대해 상대적으로 접근시키거나 이격시키는 z축 이송장치를 구비하고,

프린터 헤드는 컬러 잉크 분사를 위한 컬러 인쇄용 프린터 헤드와 기능성 물질 분사를 위한 기능성 물질 인쇄용 프린터 헤드를 별도로 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 컬러 인쇄용 프린터 해드나 기능성 물질 인쇄용 프린터 헤드는 복수 개로 형성될 수 있다. 가령, 컬러 인쇄용 프린터 헤드로는 4색 컬러용 프린터 해드가 각각 설치될 수 있고, 기능성 물질 인쇄용 프린터 헤드로는 형광 잉크용과 축광 잉크용 프린터 헤드가 각각 설치될 수 있다.

본 발명에는 디지털 프린팅을 위해 인쇄 대상물의 적절한 위치에 원하는 컬러 및 기능성 물질 인쇄가 이루어지도록 하기 위해 프린터 해드와 상대적으로 이송되는 인쇄 대상물의 이송 속도와, 인쇄 대상물의 두께에 따라 인쇄 대상물 표면과 프린터 헤드의 상대적 이격거리를 조절하고, 인쇄 대상물이 적절한 위치에 있을 때 프린터 헤드의 노즐 분사를 조절하여 적절한 색상의 컬러 잉크 및 기능성 물질이 분사되도록 하는 콘트롤러부가 구비된다.

본 발명에서 프린터 헤드가 인쇄 대상물 폭 방향의 모든 범위를 커버하는 것이 아니라면 프린터 해드를 길이 방향과 수직한 인쇄 대상물 폭 방향으로 상대적으로 가동시키는 x축 이송장치가 더 구비될 수 있다.

본 발명 장치는 컬러 인쇄를 위한 컬러 잉크와 기능성 물질, 가령, 형광/축광 잉크가 인쇄 대상물의 서로 다른 위치에 겹치지 않게 분사하도록 이루어진 것일 수 있다.

본 발명 장치는 컬러 잉크와 기능성 물질이 인쇄 대상물의 같은 위치에 겹쳐지게 분사하도록 이루어진 것일 수 있다.

본 발명에서 기능성 물질은 액상이 아닌 입자가 미세한 고상 재료, 즉, 분말이나 비즈(beads) 형태일 수 있으며, 이런 경우, 본 발명 인쇄장치에서는 분말 재료를 인쇄 대상물에 고정시키기 위한 점착액 기타 고정용 물질이 사전에 인쇄 대상물의 해당 위치에 먼저 도포되도록 프린터 헤드 배치가 이루어질 수 있다.

본 발명에서 텍스타일 원단이 아닌 인쇄 대상물로서 합성수지 플레이트와 같은 상당 두께를 가지는 인쇄 대상물에 대해서도 선명한 인쇄를 할 수 있도록, 혹은 그 표면에 정확한 잉크 액적을 만들 수 있도록 하기 위해 프린터 해드 노즐과 인쇄 대상물 표면 사이의 거리를 정밀하게 조절할 수 있는 프린터 해드 z축 이송 액츄에이터가 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명의 인쇄장치를 이용하면 형광/축광 잉크와 같은 기능성 물질을 인쇄 대상물에 인쇄하는 작업을 통상의 컬러 인쇄 작업과 병행하여 진행할 수 있으므로 기능성 인쇄 작업의 효율성과 정확성을 높일 수 있다.

본 발명의 인쇄장치를 이용하면 다양한 대상물에 형광/축광 잉크와 같은 기능성 물질을 인쇄를 통해 분포시킴으로써 특정 목적에 적한한 기능성 인쇄물을 용이하게 얻을 수 있다.

본 발명의 인쇄장치는 대량의 텍스타일 인쇄뿐 아니라 다품종 소량의 기능성 인쇄물을 위한 디지털 인쇄 작업에도 적합하게 사용될 수 있다.

도1은 통상의 DTP 장비의 한 예를 나타내는 측면도,
도2는 종래의 디지털 프린팅 장비의 다른 예를 나타내는 사시도,
도3 내지 도5는 본 발명의 일 실시예를 이루는 DTP 장비를 나타내는 사시도, 저면도, 정면도,
도6은 본 발명의 다른 실시예를 이루는 DTP 장비를 나타내는 사시도,
도7은 본 발명의 또다른 실시예를 이루는 디지털 프린팅 장비를 나타내는 사시도이다.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도3 내지 도5에는 본 발명의 일 실시예를 이루는 디지털텍스타일프린팅(DTP) 장비가 개시된다.

본 실시예에서도 프린터는 앞선 도1에 개시된 통상의 직물 제조용 잉크젯 인쇄 장치와 비슷하게, 피인쇄물을 벨트 위에 점착시켜 고정시킨 상태에서 벨트를 이송하여 인쇄하는 방식을 취한다. 프린터는 피인쇄물의 흐름을 기준으로 투입부, 인쇄부, 배출부로 나뉜다.

투입부는 피인쇄물이 날염을 위한 인쇄 과정에서 좌우로 흔들리지 않고 고르게 벨트 위에 점착되도록 다수의 롤러를 구비한다. 여기에는 주 구동 롤러, 벨트 텐션 롤러, 벨트 사행 조정 롤러, 보조 롤러가 포함된다. 벨트 이송은 위치제어, 속도제어가 가능하도록 정밀한 스텝모터를 이용하여 제어하게 된다.

배출부는 피인쇄물을 벨트에 점착시키기 위한 왁스 분무장치와 왁스받이가 구비된다.

염료 분사 수단인 프린터 헤드의 움직임을 조절, 인쇄 대상물의 위치별 무늬나 배색 자료를 이용하고 이송 속도와 대상물의 위치를 고려하여 필요한 위치에서 노즐이 위치하도록 하고 노즐이 해당 염료를 분사하도록 하는 콘트롤러가 구비된다.

텍스타일 원단과 같은 인쇄 대상물을 대상으로 하는 장비인 경우, 프린터 헤드 반대쪽에 대상물을 통과하여 진공 압력이 걸리도록 진공을 인가하는 진공 인가 수단이 더 구비될 수 있고, 이때, 원단 이송 수단은 원단에 진공 압력을 작용시킬 수 있도록 메쉬(mesh)로 이루어진 콘베이어 벨트, 구멍이 있는 합성수지나 고무 벨트로 이루어진 콘베이어 벨트가 될 수 있다.

또한, 원단 이송 수단의 한 곳에는 원단에서 염료 내의 수분이나 용매 성분을 빨리 제거할 수 있도록 온도를 높이는 가열 수단이 더 구비될 수 있다.

단, 텍스타일의 진행방향인 길이방향으로 길게 좌우에 한쌍의 프레임(101)이 설치되고, 각 프레임(101) 상면의 중간 부분에는 길이방향으로 컬러 인쇄를 위한 4개의 수직이송축 혹은 타워(tower:111)에 더하여 기능성 물질로서 축광물질(축광잉크) 인쇄를 위한 하나의 타워(171)가 서로 평행하게 배열되어 있다.

서로 대응되는 좌우 한쌍의 타워(111, 171)를 연결하면서 폭방향으로 길게 형성되는 컬러헤드이송축(121) 4개와 축광헤드이송축(181) 1개가 역시 길이방향으로 배열되어 있다. 컬러헤드이송축(121)에는 헤드부스(123)에 장착된 상태로 컬러헤드(130)가 폭방향으로 이송가능하다. 축광헤드(190)는 자체가 인쇄대상물 전체의 폭을 커버하도록 축광헤드이송축(181)의 대부분의 길이에 걸쳐 형성되므로 폭방향으로는 단순히 위치 조정을 위한 이송만을 실시하도록 설치된다.

이들 헤드(130, 190) 아래쪽으로 텍스타일이 진행되도록 텍스타일이 놓이는 벨트(150)와 벨트를 구동시키기 위한 롤러(160)가 구비된다.

도4에서 도면 상부가 텍스타일 진행방향으로 볼 때 투입부(앞쪽)가 되며, 도면 하부가 배출부(뒤쪽)가 되며, 인쇄부에는 벨트 위로 피인쇄물이 진행하는 방향(길이 방향)으로 일정 간격을 가지고 4개의 컬러헤드이송축(121)이 구비되고 이들과 더 큰 간격을 가지고 1개의 축광헤드이송축(181)이 구비된다.

앞쪽 4개의 컬러헤드(130) 각각은 전체 구간 가운데 담당하는 폭방향 구간을 지나는 텍스타일에 대해 풀 컬러 인쇄를 구현할 수 있도록, 뒤쪽 1개의 축광헤드(190)도 해당 구간을 지나는 텍스타일에 대해 축광 물질을 인쇄할 수 있도록 잉크 분사 노즐을 구비하며, 이때, 풀 컬러 인쇄를 위한 복수 색상 잉크 분사 노즐은 같은 색상의 잉크를 분사하는 노즐이 폭방향으로 복수 개 배열되어 이루어지는 노즐열이 텍스타일 이동 방향으로 색깔별로 가령 블랙, 시안, 마젠타, 옐로가 복수 개씩 배열되어 이루어진다.

본 실시예에서 컬러헤드(130)를 살펴보면, 행렬 형태로 배열된 복수 개의 단일 색상 노즐이 단위헤드(133)를 이루고, 단위헤드(133)가 폭방향으로 일정 간격으로 배열되어 단위헤드열(131)을 이루고, 두 개의 단위헤드열(131)이 길이방향으로 배열하되 길이방향으로 볼 때 단위헤드(133)의 폭방향 위치가 엇갈리도록 배열하여 특정 색상부를 이룬다. 특정 색상의 단위헤드열(131) 2개를 이렇게 길이방향으로 배치하면 한 단위헤드열(131)의 단위헤드(133) 사이의 간격을 다른 단위헤드열(131)의 단위헤드(133)가 커버하여 폭방향의 모든 텍스타일 위치에서 해당 색상의 도트를 인쇄할 수 있도록 한다.

그리고, 특정 색상부들 가령 블랙 색상부, 시안 색상부, 마젠타 색상부, 옐로 색상부가 역시 길이방향으로 배열되어 풀 컬러 인쇄가 가능한 헤드가 구현된다.

즉, 각각의 헤드(130)는 길이 방향으로 서로 구분되며 폭방향으로 길게 형성되는 8개의 단위헤드열(131)을 가지며, 같은 단위헤드열(131)의 각 단위헤드(133)는 같은 색깔의 염료를 피인쇄물(텍스타일)에 분사하도록 이루어진 노즐 복수 개가 폭방향으로 배열되어 이루어진다. 길이 방향으로 투입부에서 배출부로(앞쪽에서 뒤쪽으로)가면서 단위헤드열(131) 2개씩이 하나의 컬러를 담당하여 각각의 헤드(130)에서는 모두 4 종류의 컬러 잉크(염료)를 분사할 수 있다.

축광헤드(190)를 살펴보면, 노즐이 모여 단위헤드(193)를 이루고 단위헤드(193)가 배열되어 8개의 단위헤드열(191)을 이루고 이렇게 축광헤드(190)를 구성하는 방식은 앞선 각각의 컬러헤드(130)와 같다. 단, 축광헤드(190)는 폭방향으로 인쇄영역을 바꾸기 위해 피인쇄물 전체 폭에 대해 폭방향으로 움직일 필요는 없고 폭방향으로 위치 조정을 위한 이동만을 한다. 이를 위해 축광헤드(190)는 폭방향으로 컬러헤드(130)보다 더 길게 형성되고 더 많은 단위헤드(191)가 폭방향으로 배열되어 이루어진다. 본 실시예와 다르지만 경우에 따라 더 많은 단위헤드열을 결합하여 축광헤드가 이루어질 수도 있다.

또한, 축광헤드는 노즐이 분사하는 내용물질이 기능성 물질의 하나인 축광잉크란 점에서 컬러헤드와 차이가 있다. 축광물질용 노즐은 컬러헤드 노즐과 같은 것이 기기의 제작과 대체가능성 등의 측면을 고려할 때 바람직하지만, 축광잉크는 안료형 잉크인 경우가 많아 주로 염료형 잉크를 분사하는 노즐에 비해 통로가 크고 단단한 재질로 이루어질 수 있다.

여기서는 컬러 인쇄를 위한 컬러헤드 4개를 병렬설치하고 축광헤드 하나를 별도로 이들과 병렬 설치하고 있지만, 컬러헤드를 하나만 설치하고, 기능성 물질 헤드로서 축광헤드와 형광헤드를 하나씩 컬러헤드와 병렬하게 설치할 수도 있다.

이런 경우, 컬러 잉크와 형광 잉크, 축광 잉크가 인쇄 대상물의 서로 다른 위치에 겹치지 않게 액적을 형성하도록 할 수도 있고, 이들이 서로 간에 겹치도록 분사하는 것도 생각할 수 있다.

겹치지 않게 인쇄가 이루어지는 경우, 밝은 곳에서는 컬러 인쇄에 의한 형태와 패턴이, 어두운 곳이나 적외선 환경 등에서는 축광 및 형광 물질에 의해 축광 잉크나 형광 잉크에 의한 색깔 및 형태가 두드러지게 보이도록 할 수 있다.

한편, 컬러 잉크의 액적은 형광 잉크, 축광 잉크와 매우 가깝고, 액적들이 밀집하게 형성할 수 있다. 이런 경우, 어두운 곳에서는 축광 잉크의 축광물질이 빛을 내면서 그 컬러와 형태를 드러내는 동시에 그 빛이 컬러 잉크를 비추어 그 반사광에 의한 효과가 발생할 수 있다. 즉, 밝은 곳에서의 원래의 컬러 및 형태와 축광에 의한 컬러 및 형태가 함께 전체 컬러 및 형태를 드러낼 수 있다.

마찬가지로 형광물질이 반응하는 자외선이나 적외선 등 비가시광선 광이 있는 곳에서는 형광물질이 빛을 내면서 그 빛이 컬러 잉크를 비추어 그 반사광에 의한 효과가 발생할 수 있다.

또한, 축광과 형광이 서로 영향을 주어, 형광 물질이 반응하는 광 영역에서 축광물질에 대한 에너지 축적이 이루어지고, 빛이 없어지면 축광 물질에 의한 발광이 이루어질 수 있고, 축광 물질의 빛이 형광 물질의 발광을 불러올 수 있다.

겹치지 않고 인접하게 인쇄 액적이 형성되는 경우, 전체적인 형태와 컬러는 컬러 액정 외에 축광이나 형광 물질의 액적에 의한 디더링 효과를 고려하여 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 컬러 잉크와, 형광 잉크, 축광 잉크 같은 기능성 물질이 인쇄 대상물의 같은 위치에 겹쳐지게 분사되는 경우, 기능성 물질 및 컬러 잉크 각각의 종류가 안료성 잉크이냐 염료성 잉크이냐 혹은 광투과성이냐 광차폐성이냐와 같은 성질을 고려하여 컬러 잉크 인쇄를 먼저 할 것인지, 기능성 재료 인쇄를 먼저할 것인지를 결정할 수 있다.

가령, 축광 물질이나 형광 물질이 주로 광 불투과정 안료를 이용하여 만들어진 것이고 컬러 잉크가 투광성 염료 잉크라면, 축광 물질이나 형광 물질 인쇄 이후에 그와 겹치도록 컬러 잉크 인쇄를 실시할 수 있다. 이런 경우, 어두운 환경이나 형광 영역의 빛이 있고 가시광선은 없는 경우에도 축광 물질이나 형광 물질이 빛을 내어 컬러 잉크의 색을 비출 수 있고, 어두운 외부에서 볼 때도 컬러 인쇄의 형태를 잘 드러낼 수 있다.

인쇄대상물이 투명성이 높은 경우, 컬러 잉크와 축광, 형광 잉크가 모두 광차폐성, 안료성 잉크의 경우라도 겹치도록 인쇄를 하고, 후방의 빛을 이용하여 형광 작용이나 축광 작용이 이루어지고, 전면의 컬러 잉크로 이루어지는 컬러 및 형태를 전방으로 나타낼 수 있다.

또한, 본 발명에서 기능성 물질은 액상이 아닌 입자가 미세한 고상 재료, 즉, 분말이나 비즈(beads) 형태일 수 있으며, 이런 경우, 본 발명 인쇄장치에서는 분말 재료를 인쇄 대상물에 고정시키기 위한 점착액 기타 고정용 물질이 사전에 인쇄 대상물의 해당 위치에 먼저 도포되도록 프린터 헤드 배치가 이루어질 수 있다.

컬러헤드이송축(121)에 컬러헤드(130)를 결합하기 위해 설치된 각 헤드부스(123)마다 4 종류의 컬러 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급장치(미도시) 및 메모리 버퍼(buffer:미도시)가 결합되어 있다. 도시되지 않지만 헤드부스(123) 외부에서 잉크 공급장치 및 메모리 버퍼와 헤드에 신호(전류)를 주는 신호선이 헤드부스의 x 및 z축 방향 이동을 방해하지 않도록 외부와 연결된다.

헤드 이송 장치에서 4 개의 헤드이송축(121) 각각에는 헤드(130)가 장착되는 헤드부스(123) 혹은 캐리지가 폭방향(x축 방향)으로 벨트(150) 위로 벨트를 가로지르면서 이동할 수 있도록 하는 레일 형태의 가로 바(bar:125)가 구비되고, 각 가로 바(125)를 따라 헤드부스(123) 혹은 캐리지(carrige)가 폭 방향(x축 방향)으로 이동할 수 있도록 하는 x축 스탭 모터(미도시)가 구비된다.

헤드 이송 장치를 이루는 헤드이송축(121)의 폭방향 양단은 z축 이동부(113)에 고정된다. z축 이동부(113)는 내장된 z축 스탭 모터(미도시)를 이용하여, 타워(111)에 설치된 레일 형태의 수직 바(115)를 따라 위아래 방향으로 승강할 수 있다. z축 스탭 모터나 x축 스탭 모터는 도시되지 않은 신호선을 통해 외부에서 전기를 공급받아 가동될 수 있다.

가로 바(125) 위에서 헤드부스(123)가 폭 방향으로 이동하는 동작과 타워(111)에서 레일형 수직 바(115)를 따라, 헤드이송축(121)이 고정된 z축 이동부(113)가 승, 하강하는 동작은 모두 정밀한 스탭모터와 이 스탭모터 축에 연결되는 피니언 및 가로 바나 수직 바에 설치되는 레크와 같은 기계요소를 통해 이루어질 수 있으며, 물론 이와 대등한 대체 요소를 이용하는 것도 가능하다.

폭방향 전체 구간에 해당하는 넓은 폭의 텍스타일을 날염할 때, 각 헤드 이송 장치에서 가로 바(125) 및 헤드부스(123)는 z축 이동부(113)가 타워(111)에서 하강하여 저위(low level) 상태로 있어서 텍스타일 표면과 헤드의 노즐이 서로 가깝게 위치한다.

날염을 진행할 때에는 사전에 헤드(130)는 피인쇄물의 두께에 맞추어 타워(111)의 z축 이동부(113)가 상승하여 준위(level)를 맞추게 되고, 인쇄 작업을 진행하게 된다. z축 이동부는 이동 동작을 통해 인쇄작업 시에는 피인쇄물 표면에 정확한 위치 및 크기의 액적을 형성하기 위해 헤드가 피인쇄물에 상대적으로 가깝게 위치하도록 하며, 인쇄작업 후 헤드가 폭방향으로 움직여 헤드 부스 등의 정비 위치로 이동할 때에는 다른 물체와의 간섭, 충돌을 피하기 위해 헤드가 상대적으로 높은 위치에 있도록 한다.

이런 컬러헤드(130)와 관련된 이송을 위한 구성은 축광헤드(190)의 이송과 관련하여서도 마찬가지로 적용될 수 있으므로 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 이상에서는 프린터의 인쇄되는 전체 폭에 해당하는 직물이 날염되는 경우를 가정하여 살펴보았고, 이때, 벨트(150)의 폭과 벨트(150)를 움직이는 벨트 구동 롤러(160) 크기도 프린터의 인쇄되는 전체 폭에 해당하는 경우를 가정한 것이지만, 벨트(150)의 폭과 롤러(160) 크기가 반드시 인쇄되는 전체 폭을 모두 담당하도록 한정될 필요는 없다.

가령, 도6의 실시예를 참조하면, 직물을 이송시키는 벨트(160)와 이 벨트(160)를 구동하는 롤러(150)는 폭 방향으로 단위 벨트(161, 163) 및 단위 롤러(151, 153)가 2개씩 병렬 설치되어 이루어질 수 있다.

각 단위 롤러(151, 153)는 별도의 구동 모터에 의해 구동될 수 있다. 따라서, 프린터에서 날염이 가능한 전체 폭보다 작은 1/2폭 직물이나 1/3폭, 1/4폭 직물의 경우 모든 위치의 롤러(150)에서 직물 이송방향을 기준으로 좌, 우의 두 단위 벨트(161,163) 및 두 단위 롤러(151, 153) 가운데 가령 좌측에 있는 단위 벨트(161) 및 단위 롤러(151)만을 사용하여 날염 작업을 위한 직물을 이송하면서 프린팅 작업을 실시할 수 있다.

도7은 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.

여기서는 앞의 도3 내지 도6에 개시된 실시예에서 컬러헤드가 각 색상별로 하나씩 모두 4개로 이루어지는 대신 4개의 색상에 해당하는 노즐을 모두 통합시킨 단일 컬러헤드(230)를 구비한다. 기능성 물질인 축광 잉크를 분사하는 축광헤드(290)는 피인쇄물 진행방향을 따라 컬러헤드(230)와 일정 거리 이격된 위치에 설치된다.

이런 구성에서는 앞선 실시예의 컬러헤드(130) 구성과 달리 단일 컬러헤드(230)를 구비하는데, 단일 컬러헤드는 가령, 복수의 노즐이 결합된 단위헤드와 이들 단위헤드가 열을 지어 결합된 단위헤드열이 하나의 컬러에 대응되고, 4개의 컬러 각각에 해당되는 단위헤드열이 모두 4개가 컬러헤드에 설치되며, 컬러헤드 및 그 속의 단위헤드열은 축광헤드의 경우와 마찬가지로 컨베이어벨트 전체 폭에 걸쳐 설치되어 컬러헤드도 피인쇄물 폭방향으로 움직이지 않으면서 컬러인쇄작업을 진행하도록 이루어질 수 있다.

이런 구성에서는 4개의 컬러헤드를 사용하여 컬러별로 분담하여 인쇄를 하는 대신 하나의 컬러헤드로 모든 색을 인쇄하므로 단일 컬러헤드의 인쇄부담이 늘어난다는 점에서는 인쇄시간이나 인쇄효율성이 저하될 수 있지만, 직물의 각 위치마다 컬러헤드가 좌우로 움직이면서 날염을 할 필요가 없다는 점에서 피인쇄물을 직물이 연속으로 진행하면서 날염을 할 수 있고 날염 속도를 높일 수 있다.

한편, 본 발명에서 각 롤러의 회전을 담당하는 스탭 모터의 회전 속도와 각 헤드를 이루는 각 노즐에서의 분사 시점 선택 혹은 각 헤드부스에서의 메모리 버퍼에 대한 신호, 잉크 공급장치의 조절 등은 텍스타일의 원하는 위치에 원하는 색상 및 형태를 가지는 날염을 위해 디지털 날염 프린터를 컨트롤하는 전용 컨트롤러나 전용 컴퓨터를 통해 조절될 수 있으며, 이런 연관 동작은 기존의 디지털 날염 프린터 분야에서 충분히 알려진 것이므로 그에 대한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다.

가령, 피인쇄물은 텍스타일 원단외에 합성수지 필름이나 플레이트 형태가 될 수 있고, 컨베이어벨트에 의해 이송되는 대신에 이송테이블 형태의 평평한 판재에 의해 이송될 수 있다. 이런 경우, 텍스타일 외의 도로표지판, 광고물, 현수막 등 축광효과를 거두는 것이 필요한 피인쇄물에 널리 사용될 수 있다.

따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

101: 프레임 111, 171: 타워
113: z축 이동부 115: 레일형 수직바
121: 컬러헤드이송축 123: 헤드부스
125: 가로 바 130, 230: 컬러헤드
131; 단위헤드열 133: 단위헤드
150: 벨트 151, 153: 단위 벨트
160: 롤러 161, 163: 단위 롤러
181: 축광헤드이송축 190, 290: 축광헤드
191: 단위헤드열 193: 단위헤드

Claims

인쇄 대상물에 컬러 잉크와, 형광 잉크 및 축광 잉크 가운데 적어도 하나를 포함하는 기능성 물질을 분사하는 프린터 헤드;
상기 인쇄 대상물(피인쇄물)이 상기 프린터 헤드에 대해 상대적으로 일 방향(길이 방향)으로 이송되도록 하는 y축 이송장치와, 인쇄 대상물을 프린터 헤드에 대해 상대적으로 접근시키거나 이격시키는 z축 이송장치를 포함하는 이송장치;
상기 이송장치의 동작과 상기 프린터 헤드 내의 노즐의 분사 동작을 조절하는 콘트롤러;를 구비하고
상기 프린터 헤드는 컬러 잉크 분사를 위한 컬러 인쇄용 프린터 헤드와 기능성 물질 분사를 위한 기능성 물질 인쇄용 프린터 헤드를 별도로 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능성 컬러 디지털 인쇄장치.
제 1 항에 있어서,
상기 프린터 헤드를 길이 방향과 수직한 인쇄 대상물 폭 방향으로 상대적으로 가동시키는 x축 이송장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기능성 컬러 디지털 인쇄장치.
제 1 항에 있어서,
상기 컬러 인쇄용 프린터 헤드에 의해 형성된 액적과 상기 기능성 물질 인쇄용 프린터 헤드에 의해 형성된 액적이 상기 인쇄 대상물의 서로 다른 위치에 겹치지 않도록 이루어진 것을 특징으로 하는 기능성 컬러 디지털 인쇄장치.
제 1 항에 있어서,
상기 컬러 잉크는 투광성 염료를 포함하여 이루어지고, 상기 형광 잉크 및 축광 잉크는 불투광성 안료를 포함하여 이루어지며,
상기 컬러 인쇄용 프린터 헤드에 의해 형성된 액적과 상기 기능성 물질 인쇄용 프린터 헤드에 의해 형성된 액적이 상기 인쇄 대상물에 겹치되 상기 형광 잉크 및 축광 잉크의 액적 위에 상기 컬러 잉크의 액적이 적층되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 기능성 컬러 디지털 인쇄장치.
제 1 항에 있어서,
상기 컬러 인쇄용 프린터 헤드는 검정(k), 청색(c), 적색(m), 황색(y)의 4색 각각에 대응하는 프린터 헤드 4개가 인쇄 대상물 진행 방향으로 서로 병렬로 설치되는 것을 특징으로 하는 기능성 컬러 디지털 인쇄장치.