KR20190074216A - 가변 데이터 리소그래피 시스템용 잉크 분할 멀티-롤 클리너 - Google Patents

가변 데이터 리소그래피 시스템용 잉크 분할 멀티-롤 클리너 Download PDF

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Abstract

가변 데이터 리소그래피 시스템용 클리닝 서브 시스템은 이미징 부재와 물리적으로 접촉하는 클리닝 부재를 갖는 클리닝 롤러 트레인을 포함하고, 이미징 부재로부터의 잉크 처리된 잠상을 기재로 전사한 후에 이미징 부재 상에 남아 있는 잔류 잉크가 응집력을 통해 클리닝 부재에 부착되어 이미징 부재로부터 제거된다. 클리닝 롤러 트레인은 잉크-분배 메커니즘을 사용하여 잉크 폐기물을 제거, 운반 및 수집한다. 클리닝 롤러 트레인의 핵심 구성 요소는 이미징 부재에 접촉하는 클리닝 부재 상의 얇지만 균일한 잉크 층으로 응집을 통해 잔류 잉크를 제거하게 한다.

Description

가변 데이터 리소그래피 시스템용 잉크 분할 멀티-롤 클리너{INK SPLITTING MULTI-ROLL CLEANER FOR A VARIABLE DATA LITHOGRAPHY SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 잉크-기반 디지털 인쇄 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이미징 부재로부터 잔류 잉크를 제거하기 위한 클리닝 롤러 트레인을 갖는 가변 리소그래픽 이미징 부재 클리닝 시스템에 관한 것이다.
통상적인 리소그래피 인쇄 기술들은, 예를 들어 디지털 인쇄 시스템들에 의해 가능 해짐에 따라, 인쇄될 이미지들이 인상(impression)에서 인상으로 변하는 진정한 고속 가변 데이터 인쇄 공정을 수용 할 수 없다. 그러나 리소그래피 프로세스는 사용되는 잉크의 품질 및 색 영역(color gamut)으로 인해 매우 고품질의 인쇄를 제공하기 때문에 종종 사용된다. 리소그래픽 잉크는 다른 잉크들, 토너들 및 기타 여러 유형의 인쇄 또는 마킹 재료들보다 저렴하다.
잉크 기반 디지털 인쇄는 가변 데이터 리소그래피 인쇄 시스템, 또는 디지털 오프셋 인쇄 시스템, 또는 디지털 고급 리소그래피 이미징 시스템을 사용한다. "가변 데이터 리소그래피 시스템 (variable data lithography system)"은 리소그래픽-형 잉크들을 사용하고 한 이미지에서 다음 이미지로 가변적일 수 있는 디지털 이미지 데이터에 기초한 리소그래픽 인쇄를 위해 구성된 시스템이다. "가변 데이터 리소그래피 인쇄" 또는 "디지털 잉크-기반 인쇄" 또는 "디지털 오프셋 인쇄" 또는 디지털 고급 리소그래피 이미징은 기판 상에 이미지를 생성하기 위한 가변 이미지 데이터의 리소그래픽 인쇄로서, 이는 이미지 형성 프로세스에서 기판 상에 이미지를 차후의 렌더링할 때마다 변경 가능하다
예를 들어, 디지털 오프셋 프린팅 공정은 가변적인 이미지 데이터에 따라 축임 유체 층(dampening fluid layer)으로 선택적으로 코팅된 이미징 부재(예를 들어, 플루오로실리콘-함유 이미징 부재, 이미징 블랭킷 및 인쇄 플레이트)의 일부 상에 방사선-경화성 잉크를 전사하는 단계를 포함할 수 있다. 가변 데이터 리소그래피(variable data lithography)라고 지칭되는 리소그래픽 기술에 따르면, 이미징 부재의 패턴화되지 않은 재 이미징 가능한 표면은 초기에 축임 유체 층으로 균일하게 코팅된다. 축임 유체의 영역들은 집중된 방사선 소스(예를 들어, 레이저 광 소스)에 노출됨으로써 제거되어 포켓들을 형성한다. 이에 따라 축임 유체의 일시적인 패턴이 인쇄 플레이트 상에 형성된다. 그 위에 도포된 잉크는 축임 유체의 제거에 의해 형성된 포켓들에 보유된다. 그 다음 잉크가 도포된 표면은 전사 닙 (transfer nip)에서 기판과 접촉하게 되고 잉크는 축임 유체 층 내의 포켓들로부터 기판으로 전달된다. 축임 유체는 제거될 수 있고, 축임 유체의 새로운 균일 한 층이 인쇄 플레이트에 적용되며, 공정이 반복된다
디지털 인쇄는 일반적으로 이미지들이 연속적으로 인쇄된 이미지들 또는 페이지들 사이에서 변할 수 있는 가변 데이터 리소그래피의 시스템들 및 방법들을 지칭하는 것으로 이해된다. "가변 데이터 리소그래피 인쇄" 또는 "잉크-기반 디지털 인쇄" 또는 "디지털 오프셋 인쇄"는 일반적으로 복수의 이미지 수신 매체 기판들 상에 이미지를 생성하기 위한 가변 이미지 데이터의 인쇄를 나타내는 용어로서, 이미지들은 이미지 형성 프로세스에서 이미지 수신 매체 기판 상에 이미지의 각각의 후속 렌더링과 함께 변경 가능하다. "가변 데이터 리소그래픽 인쇄"은 일반적으로 특별히 공식화된 리소그래픽 잉크들을 사용하는 잉크 이미지들의 오프셋 인쇄를 포함하며, 이미지들은 예를 들어 재 이미징 가능한 표면을 갖는 이미징 부재의 사이클들 사이에서와 같이 이미지마다. 다를 수 있는 디지털 이미지 데이터에 기초한다.
디지털 오프셋 인쇄 잉크들은, 시스템 구성 요소 재료들과 호환 가능하고 이미징 부재 표면이 한 번만 인쇄되고 이어서 다시 리프레시되는 이미지를 지지하는 습윤 및 전사를 포함하는 서브-시스템 구성 요소들의 기능적 요구 사항을 충족시키면서 가변 데이터 리소그래픽 인쇄 프로세스에 의해 부과되는 까다로운 유동학의(rheological) 요건을 충족시켜야하기 때문에, 기존 잉크와 다르다. 이미징 부재가 그의 이미지를 인쇄 매체 또는 기판에 전사할 때마다, 이미징 부재 표면 상에 남아 있는 이미지의 모든 히스토리는 고스팅(ghosting)을 피하기 위해 제거되어야 한다. 필연적으로, 전사 닙에서 잉크의 일부 필름-분할이 발생하여 잔류 잉크가 남아있을 수 있기 때문에 인쇄 매체로의 완전한 잉크 전사가 보장될 수 없다. 이 문제는 디지털 오프셋 인쇄 산업에서 오래 동안 느껴졌던 필요이며, 이러한 시스템들은 다음 인쇄 이미지의 형성 전에 이미징 부재의 재 이미징 가능한 표면으로부터 후-전사 잔류 잉크를 연속적으로 제거하기 위해 전사 닙 이후에 세척 서브 시스템을 필요로 한다. 공지된 클리닝 서브 시스템들은 잔류 잉크를 제거하기 위해 클리닝 웹 또는 클리닝 패드, 블레이드 스크래핑으로 와이핑 및 화학적 방법을 사용하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이러한 클리닝 서브 시스템들은 블랭킷을 클리닝하거나 표면 상의 잔여 잉크를 제거하는데 있어서 제대로 역할을 하지 못한다. 또한, 화학적 방법은 화학 폐기물로 인해 매우 복잡해지며, 견고한 클리닝 서브 시스템으로서의 가능성을 아직 보여주지 못한다.
발명자는 신중한 실험적 테스트와 재료 분석을 통해 보다 효율적이고 효과적인 잔류 잉크 제거를 위한 특정 재료들과 시스템 레이아웃 가이드 라인을 찾아 내었다.
가변 데이터 리소그래피 시스템에 대한 클리닝 서브 시스템은 이미징 부재와 물리적으로 접촉하는 클리닝 부재를 갖는 클리닝 롤러 트레인을 포함하여 클리닝 롤러 트레인을 포함하며, 이미징 부재로부터 기판으로 잉크 처리된 숨어있는 이미지의 전사와 같이 이미징 부재 상에 남아있는 잔류 잉크가 응집을 통해 클리닝 부재에 부착되어 이미징 부재로부터 제거된다. 클리닝 롤러 트레인은 잉크-분배 메커니즘을 사용하여 잉크 폐기물을 제거, 운반 및 수집한다. 이 클리닝 롤러 트레인의 핵심 구성 요소는 이미징 부재에 접촉하는 클리닝 부재 상의 얇지만 균일한 잉크의 층으로 응집을 통해 잔여 잉크를 제거한다.
개시된 시스템 및 방법의 다양한 예시적인 실시 예가 다음의 도면을 참조하여 상세하게 설명 될 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 제어기를 구비한 종래의 가변 리소그래픽 인쇄 시스템의 측면도이고;
도 2는 일 실시 예에 따른 점도 제어 유닛과 함께 사용 가능한 롤러 기반 클리닝 스테이션을 구비한 가변 리소그래픽 인쇄 시스템의 측면도이며; 그리고
도 3은 일 실시 예에 따른 멀티 부재들 및 폐기물 수집 웹을 갖는 롤러 기반 클리닝 스테이션을 구비한 가변 리소그래픽 인쇄 시스템을 도시한다.
예시적인 실시 예들은 아래에 설명된 구성, 방법 및 시스템의 사상 및 범위 내에 포함될 수 있는 대안, 수정 및 등가물을 포함하도록 의도된다.
일 양태에서, 가변 데이터 리소그래피 시스템은, 임의로 재 이미징 가능한 이미징 표면을 갖는 이미징 부재; 상기 이미징 표면에 축임 용액의 층을 도포하기 위한 축임 용액 서브 시스템; 상기 축임 용액 내에 잠상(latent image)을 생성하도록 상기 축임 용액의 층의 일부분을 선택적으로 제거하기 위한 패터닝 서브 시스템; 상기 잉크가 선택적으로 영역들을 점유하도록 상기 이미징 표면 위에 잉크를 도포하기 위한 잉크처리(inking) 서브 시스템으로서, 잉크 처리된 잠상을 형성하기 위해 상기 축임 용액은 상기 패터닝 서브 시스템에 의해 제거되는, 상기 잉크처리 서브 시스템; 상기 잉크 처리된 잠상을 기판에 전사하는 이미지 전사 서브 시스템; 및 상기 이미징 부재의 표면으로부터 잔류 잉크를 제거하기 위한 클리닝 서브 시스템을 포함하고, 상기 클리닝 서브 시스템은, 상기 이미징 부재와 물리적으로 접촉하는 그 표면 상에 매끄럽고 얇은 잉크 층이 구비된 클리닝 부재를 갖는 클리닝 롤러 트레인을 포함하여, 상기 이미지 전사 서브 시스템에서 상기 기판에 상기 잉크 처리된 잠상을 전사한 후에 이미징 부재 상에 남아있는 잔류 잉크가 상기 클리닝 부재에 부착된다.
다른 양태에서, 클리닝 롤러 트레인은 클리닝 부재, 상기 클리닝 부재와 물리적으로 접촉하는 운송 부재, 및 수집 부재를 포함한다.
다른 양태에서, 상기 클리닝 부재는 매끄러운 롤 및/또는 하드 롤을 포함한다.
다른 양태에서, 이미징 부재로의 잔류 잉크의 접착력은 클리닝 부재에서 잉크의 얇고 부드러운 층에 대한 잔류 잉크의 응집력보다 작다
다른 양태에서, 상기 클리닝 부재는 롤러이다.
또 다른 양태에서, 클리닝 부재는 소모성 부품이고 클리닝 롤러 트레인 내에서 쉽게 교체 가능하도록 배치된다.
다른 양태에서, 상기 운송 부재는 클리닝 부재와 접촉하여 클리닝 부재의 표면 부 상에 얇은 잉크 층이 잔류하는 동안 잔류 잉크의 제 1 부분을 클리닝 부재로부터 획득한다.
다른 양태에서, 클리닝 부재의 표면 상의 얇은 잉크 층은 소정의 두께로 운송 부재에 의해 유지된다.
다른 양태에서, 상기 운송 부재 및/또는 상기 수집 부재를 독립적으로 제어하기 위한 적어도 하나의 모터를 더 포함한다.
또 다른 양태에서, 수집 부재는 수집된 잔여 잉크의 제1 부분을 운송 부재에 축적한다.
또 다른 양태에서, 리올로지(rheology) 조절제(modifying agent)를 추가로 포함한다.
또 다른 양태에서, 리올로지 조절제는 수집 부재가 운송 부재와 접촉하기 전에 축적된 잉크 잔류 점도를 증가시키도록 구성된 방사선 소스이다.
다른 양태에서, 수집 부재는 운송 부재에 직접적으로 접촉하여 상기 획득된 잉크 잔량의 제1 부분을 상기 이송 부재에 축적시키는 위해 번환 가능하고 배열된 클리닝 웹이다.
또 다른 양태에서, 가변 데이터 리소그래피 시스템에서 이미징 부재의 표면으로부터 잔류 잉크를 제거하기 위한 클리닝 서브 시스템은, 이미징 부재와 물리적으로 접촉하는 그 표면 상에 매끄럽고 얇은 잉크 층을 구비한 클리닝 부재를 갖는 클리닝 롤러 트레인을 포함하여, 잉크 처리된 잠상의 기판으로의 전사 후에 상기 이미징 부재 상에 남아있는 잔류 잉크가 상기 클리닝 부재에 부착되도록 하고; 이미징 부재로의 잔류 잉크의 접착력은 상기 클리닝 부재에서의 잉크의 얇고 부드러운 층에 대한 잔류 잉크의 응집력보다 작다.
임의의 양 또는 특징과 관련하여 사용될 때 "약" 및/또는 "실질적으로"라는 수식어는 임의의 언급된 값을 포함하고 문맥에 의해 지시되는 의미를 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, 이러한 수식어는 특정 상황에서 합리적인 것으로 간주될 수 있는 측정 또는 특징과 관련된 최소한의 오류를 포함하는 데 사용될 수 있다. 특정 값과 함께 사용되는 경우, "약" 수식어의 사용은 해당 특정 값을 공개하는 것으로 간주되어야 한다.
일반적으로 "축임 유체", "축임 용액"또는 "분수 용액(fountain solution)"이라는 용어는 표면 에너지의 변화를 제공하는 유체와 같은 물질을 의미한다. 용액 또는 유체는 일반적으로 축임 유체로 부재를 균일하게 습윤시키기 위해 일련의 롤러를 통해 이미징 부재와 직접 접촉하거나 증기에 의한 에어본(airborn) 상태로 도포된다. 용액 또는 유체는 예를 들어 실리콘 유체(D3, D4, D5, OS10, OS20 등과 같은) 및 폴리 플루오르화 에테르 또는 플루오르화 실리콘 유체로 이루어진 비-수성 일 수 있다.
본 발명의 실시 예가 이에 국한되지는 않지만, 본 명세서에서 사용되는 "복수" 및 "복수의"라는 용어는 예를 들어 "다수" 또는 "2 개 이상"을 포함할 수 있다. 용어 "복수" 또는 "복수의"는 2 개 이상의 구성 요소, 장치, 요소, 유닛, 파라미터 등을 기술하기 위해 명세서 전반에 걸쳐 사용될 수 있다. 예를 들어, "복수의 롤러들"은 2 개 이상의 롤러를 포함할 수 있다.
"인쇄 기재" 또는 "기재"이라는 용어는 일반적으로 프리컷(precut) 또는 웹 공급(web fed) 여부에 관계없이 일반적으로 유연하고 때로는 구부러진 물리적인 종이 시트, 마일라(Mylar) 물질, 플라스틱 또는 기타 이미지들 용 물리적 기재를 지칭한다.
본원에서 사용된 "프로세서"라는 용어는 본 명세서에서 논의된 다양한 기능들을 수행하기 위해 소프트웨어(예를 들어, 마이크로코드)를 사용하여 프로그래밍될 수 있는 하나 이상의 마이크로 프로세서들을 사용하는 제어기의 일례이다. 제어기는 프로세서를 사용하거나 사용하지 않고 구현될 수 있으며, 또한 일부 기능을 수행하기 위한 전용 하드웨어 및 다른 기능을 수행하기 위한 프로세서(예를 들어, 하나 이상의 프로그램된 마이크로프로세서들 및 관련 회로)의 조합으로서 구현될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시 예들에서 채용될 수있는 제어기 구성 요소들의 예들은 종래의 마이크로프로세서, 주문형 집적 회로(ASICs), 및 필드-프로그래머블 게이트 어레이(FPGAs)를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 프로세서는 컴퓨터-실행 가능 명령 또는 그 위에 저장된 데이터 구조를 실행할 수 있다.
가변 데이터 디지털 리소그래피(VDDL) 이미지 형성 또는 VDDL 인쇄는 이미지들이 이미지 형성 방식을 구현하는 장치 시스템의 각각의 이미징 사이클에서 변경 가능/변경될 수 있고 및/또는 각각의 잉크 처리된 이미지가 형성되어 재 이미징 가능한 표면으로부터 이미지 수신 매체 기재로 또는 이미지 수진 매체 기재로 추가 전사를 위해 중간 전사 또는 오프셋 구성 요소로 잉크 처리된 이미지를 전사하는 전사 닙을 통과하는 리소그래피 이미지 형성 동작들을 수행하기 위해 이미징 부재들의 특수화된 재 이미징 가능한 표면 구성이 제공되는 독특한 클래스의 이미지 형성 동작들에 관한 용어이다. VDDL에서, 부재 상에 이미지를 형성하는 영역은 임의로 선택되거나 이미징 방식에 기초하여 배치될 수 있다.
도 1에 도시 된 바와 같이, 예시적인 시스템(100)은 이미징 부재(110)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 실시 예의 이미징 부재(110)는 비록 드럼으로 도시되어 있지만, 이러한 장치의 실시 예가 반드시 드럼-형 이미징 부재를 수용하는 것으로 제한된다는 것을 의미하지는 않는다. 예시적인 시스템(100)의 이미징 부재(110)는 전사 닙(112)에서 타겟 이미지 수신 매체 기재(114)에 잉크 처리된 이미지를 적용하는데 사용된다. 전사 닙(112)은 이미지 전사메커니즘(160)의 일부로서 이미징 부재(110)의 방향으로 압력을 가하는 인상 롤러(118)에 의해 생성된다
예시적인 시스템(100)은 다양한 이미지 수신 매체 기재(114) 상에 이미지들을 생성하는데 사용될 수 있다. 상이한 컬러 잉크들을 제조하기 위해 용액 중에 현탁되는 안료 물질의 밀도를 증가시키는 것은 일반적으로 이미지 품질 및 진동(vibrancy)을 증가시키는 것으로 이해된다. 그러나, 이러한 증가 된 밀도는 종종 예를 들어 분사 된 잉크 이미지 형성 애플리케이션을 포함하는 가변 데이터 디지털 리소그래피 이미지 형성을 용이하게 하는데 사용되는 특정 이미지 형성 애플리케이션에서 이러한 잉크의 사용에 상당한 제한 또는 심지어 완전한 배제를 초래한다. 예시적인 시스템(100)의 개발 및 최적의 결과를 얻기 위한 광범위한 실험을 초래하는 가변 데이터 디지털 리소그래피 이미지 형성 시스템에서 개선된 이미지 품질을 포착하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 이미징 부재(110)는, 예를 들어, 원통형 코어 또는 원통형 코어 상의 하나 이상의 구조적 층들일 수 있는 구조적 마운팅 층 위에 형성된 재 이미징 가능한 표면(층 또는 플레이트)으로 구성될 수 있다. 축임 용액 서브 시스템(120)은 일반적으로 균일한 두께를 갖는 축임 유체 또는 분수 용액 층으로 이미징 부재(110)의 재 이미징 가능한 표면을 균일하게 습윤시키기 위해 축임 롤러들 또는 축임 유닛으로 간주될 수 있는 일련의 롤러들을 포함하여 제공될 수 있다. 축임 유체 또는 분수 용액이 재 이미징 가능한 표면에 계량되면, 습윤 유체 또는 분수 용액의 층의 두께는 재 이미징 가능한 표면 상에 습윤 유체 또는 분수 용액의 계량을 제어(제어기(300))하는 피드백을 제공하는 센서(125)를 사용하여 측정될 수 있다.
제어기(300)는 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 핸드 헬드 컴퓨터, 임베디드 프로세서, 핸드 헬드 통신 장치 또는 다른 유형의 컴퓨팅 장치 등과 같은 장치들 내에서 구현될 수 있다. 제어기(300)는 메모리, 프로세서, 입력/출력 장치, 디스플레이 및 버스를 포함할 수 있다. 버스는 제어기(300) 또는 컴퓨팅 장치의 구성 요소들 간의 통신 및 신호 전송을 허용할 수 있다.
광학 패터닝 서브 시스템(130)은 예를 들어 레이저 에너지를 사용하여 축임 유체 층을 이미지-방식으로 패터닝함으로써 균일한 축임 유체 층에 잠상을 선택적으로 형성하는데 사용될 수 있다. 재 이미징 가능한 표면에 근접하여 광학 패터닝 서브 시스템(130)으로부터 방출된 레이저 에너지의 대부분을 이상적으로 흡수해야 하는 재료들로부터 이미징 부재(110)의 재 이미징 가능한 표면을 형성하는 것이 유리하다. 그러한 물질들의 재 이미징 가능한 표면을 형성하는 것은 유리하게는 높은 공간 분해 능을 유지하기 위해 축임 유체를 가열 할 때 낭비되는 에너지를 실질적으로 최소화하고 우연의 열의 측면 확산을 최소화하는 것을 도울 수 있다. 간략하게, 광학 패터닝 서브 시스템(130)으로부터 광학 패터닝 에너지의 적용은 잠상을 생성하는 방식으로 축임 유체의 균일 한 층의 부분들을 선택적으로 증발시킨다. 잘 이해될 수 있는 바와 같이, 이러한 선택적인 증발은 상대적으로 강한 광 에너지의 목표된 적용을 필요로 하며, 이는 축임 용액을 및 적어도 재 이미징 가능한 표면을 통해 300 ℉를 초과하는 온도에서 국부적으로 높은 정도의 가열을 초래한다.
그 다음, 이미징 부재(110)의 재 이미징 가능한 표면 위에 잠상을 포함하는 축임 유체의 패턴화 된 층은 잉크 공급 서브 시스템(140)에 제공되거나 도입된다. 잉크 서브 시스템(140)은 축임 유체의 패터닝된 층 및 재 이미징 가능한 표면 위에 균일한 잉크 층을 도포하는데 사용될 수 있다. 실시 예들에서, 잉크 서브 시스템(140)은 재 이미징 가능한 표면과 접촉하는 하나 이상의 잉크 성형 롤러들 상으로 잉크를 계량하기 위해 아닐록스 롤러(anilox roller)를 사용할 수 있다. 다른 실시 예들에서, 잉크 서브 시스템(140)은 재 이미징 가능한 표면에 정확한 잉크 공급 속도를 제공하기 위해 일련의 계량 롤러들과 같은 다른 종래의 요소를 포함할 수 있다. 잉크 서브 시스템(140)은 재 이미징 가능한 표면의 이미지화된 부분들을 나타내는 포켓들에 잉크를 증착 시킬 수 있는 반면, 축임 유체 층의 포맷되지 않은 부분에 증착된 잉크는 이들 부분에 접착하지 않을 수 있다.
재 이미징 가능한 표면 상에 존재하는 잉크의 응집력 및 점도는 일정한 방식의 리올로지 제어 서브 시스템(150)의 사용을 포함하는 다수의 메카니즘에 의해 변경될 수 있다. 실시 예들에서, 리올로지 제어 서브 시스템 (150)은 예를 들어 잉크와 재 이미징 가능한 표면 사이의 접착 강도에 비해 잉크 응집력을 증가시키기 위해 재 이미징 가능한 표면 상에 잉크의 부분 가교 코어를 형성할 수 있다. 실시 예들에서, 예를 들어 광학 또는 포토 경화, 열 경화, 건조, 또는 다양한 형태의 화학 경화를 포함할 수 있는 소정의 경화 메카니즘이 사용될 수 있다. 냉각은 다수의 물리적, 기계적 또는 화학적 냉각 메커니즘을 통해 전사된 잉크의 리올로지를 수정하는 데 사용될 수 있다.
기재 마킹은 잉크가 전사 서브 시스템(160)을 사용하여 재 이미징 가능한 표면으로부터 이미지 수신 매체(114)의 기재로 전사될 때 발생한다. 리올로지 제어 시스템(150)에 의해 변경된 잉크의 접착 및/또는 응집력으로, 잉크는 전사 닙(112)에서 재 이미징 가능한 표면으로부터 분리될 때 기재(114)에 실질적으로 완전히 우선적으로 부착된다. 잉크의 리올로지 조절과 결합된 전사 닙(112)에서의 온도 및 압력 조건의 세심한 제어는 재 이미징 가능한 표면으로부터 기재(114)으로의 잉크가 95 %를 초과하는 전사 효율을 허용할 수 있다. 일부 축임 유체가 또한 기재(114)를 습윤시키는 것이 가능할 수도 있지만, 이러한 전달된 축임 유체의 체적은 기재(114)에 의해 신속하게 증발되거나 다른 방식으로 흡수되도록 최소가 될 것이다.
마지막으로, 재 이미징 가능한 표면으로부터의 비-전사 잔류 잉크 및/또는 잔류 축임 용액을 포함하는 잔류 생성물들을 제거하기 위해 예시적인 시스템(100)에서의 가변 데이터 디지털 리소그래픽 이미지 형성 동작들에서의 이미지 전사를 위한 상기 사이클을 반복하기 위해 재 이미징 가능한 표면을 준비하고 조절하도록 의도된 방식의 클리닝 서브 시스템 또는 클리닝 시스템(170)이 제공된다. 클리닝 시스템(170)은 조합하여 클리닝 잉크 트레인으로서 작용하는 다수의 롤들 또는 표면들로 구성된다. 클리닝 표면은 블랭킷(110)으로부터 잔류 잉크를 제거한다. 작동 중에, 이 표면은 블랭킷(110)과 접촉하기 전에 완전히 청결할 필요는 없다. 클리닝 잉크 트레인의 마지막 표면은 폐기될 때까지 잉크 폐기물이 쌓이는 수집 표면이다. 잉크 분산 메커니즘을 통한 중간의 하나 이상의 롤러들/ 표면들은 클리닝 표면에서 잉크 층들을 부드럽게하고 블랭킷(입력)으로부터 수집 부재(출력)로 잉크를 운반한다.
이미징 부재(110)의 재 이미징 가능한 표면은 (1) 표면을 습윤하고 습윤 유체 또는 분수 용액을 고정하는 것, (2) 레이저 또는 다른 광학 패터닝 디바이스로부터 광 방사선을 효율적으로 흡수하는 것, (3) 재 이미징 가능한 표면의 이산적으로 이미징된 영역들에서 잉크를 습윤하고 고정시키는 것, 및 (4) 바람직하게는 95 %를 초과하는 효율로 잉크를 방출하는 것을 포함하는 종종-경쟁하는 요구 사항의 범위를 만족시켜야 한다. 잉크 방출은 전사 닙(112)의 출구에서 실질적으로 깨끗한 이미징 표면을 생성함으로써 고품질 이미지를 생성하고, 폐기물을 제한하고, 다운스트림 클리닝 시스템의 부담을 최소화하기 위해 이미지 수신 매체 기재(114)에 대한 최고 레벨의 잉크 전사 효율을 촉진시키도록 제어된다.
이미징 부재의 재 이미징 가능한 표면은 광범위하고 지속적인 실험을 통해 도 1에 예시된 방식으로 도시된 것과 같은 시스템에 따라 실시되는 잉크 기반 가변 데이터 디지털 리소그래피 인쇄 공정의 단계를 유리하게 지원하도록 결정되는 물질로 형성된다. 상기 언급된 바와 같이, 재 이미징 가능한 표면은 예를 들어 상기 언급한 이유로 실리콘 및 플루오로 실리콘 엘라스토머로 형성될 수 있다.
도 1에 도시된 예에 따라 실질적으로 구성된 이미지 형성 시스템을 채용하는 독점적인 가변 데이터 디지털 리소그래픽 이미지 형성 프로세스는 특별히 잉크 공급 서브 시스템 및 이미징 서브 시스템을 포함하여 서로 다른 서브 시스템과 호환되고, 고속으로 고품질 디지털 리소그래픽 인쇄를 가능하게 하는 특별히 설계되고 최적화된 오프셋 타입 잉크를 필요로 한다.
이미지 형성 시스템, 특히 가변 데이터 디지털 리소그래픽 이미지 형성 시스템에서 이미지 형성 구성 요소의 재 이미징 가능한 표면 또는 아닐록스 롤러 잉킹 서브 시스템을 포함하며, 그 구성이 도 1에 예시로 도시된 잉크 공급 서브-시스템과의 상호 작용을 위해 개시된 잉크의 예시적인 물리적 응용에 대한 이해를 수용하기 위해 도면을 참조한다.
개시된 실시 예들은 이미징 부재(110)에서 잉크 폐기물 또는 잔류 잉크를 제거, 운송 및 수집하기 위해 잉크-분할 메커니즘을 주로 사용하는 클리너를 제안한다. 그 설계 특성상, 가변 데이터 디지털 리소그래픽 잉크는 잉크 분할 메커니즘에 완벽하게 적합하다. 잉크 분할의 핵심 구성 요소는 블랭킷(110)과 접촉하는 제1 표면 상에 얇지만 균일 한 잉크 층을 유지하고 응집력이 잉크를 블랭킷으로부터 클리닝 잉크 트레인에서 부재의 얇은 층 위로 끌어 당기는 것이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 점도 제어 유닛과 함께 사용 가능한 롤러 기반 클리닝 스테이션을 구비한 가변 리소그래픽 인쇄 시스템의 측면도이다. 클리닝 서브 시스템(170) 또는 클리닝 롤러 트레인은 클리닝 부재(171), 운송 부재(173), 수집 부재(175), 및 임의의 리올로지 에이전트 또는 점성 제어 유닛(178) 및 부재들 상에서 작동하는 모터를 포함한다. 이들 부재들, 특히 수집 부재는 소모성 부품일 수 있고, 클리닝 롤러 트레인(170) 내에서 쉽게 교체 가능하도록 배치될 수 있다.
클리닝 롤러 트레인을 형성하는 부재는 하드 또는 소프트 롤 중에서 선택될 수 있으며, 폴리에스테르와 같은 플라스틱, 규칙적인 평탄한 고무, 알루미늄, 스테인레스 스틸 및 크롬 롤과 같은 금속 롤러 및 웹 또는 카트리지와 같은 가요성 코팅된 또는 비-코팅 기재들로 제조될 수 있다.
클리닝 부재(171)는 초기 클리닝 동작을 수행한다. 클리닝 부재(171) 표면은 이미지 전사 서브 시스템 (160)에서 기판에 잉크 처리된 잠상을 전사한 후에 이미징 부재 상에 남아있는 잔류 잉크(210)가 클리닝 부재 (171)에 부착되도록 이미징 부재 (110)와 물리적 접촉한다. 이 동작의 주요 특징은 클리닝 부재(171)가 그 표면 상에 얇고 매끄러운 잉크 층(172)으로 VDDL 블랭킷(110)과 접촉(215)하게 된다는 것이다. 정상적인 동작 상태에서 표면은 결코 깨끗하지 않으며, 즉 잉크가 없다. 동작은 클리닝 부재(171)에 대한 잉크의 접착 및 잉크의 응집이 블랭킷(110)에 대한 잉크의 접착보다 상당히 크다는 원리에 기초한다. 접촉 지점(215)으로부터 분리될 때, 원래 클리닝 표면 상에 존재하는 모든 잉크 및 블랭킷(110)상의 잔류 잉크는 클리닝 표면 상에 머물 것이다. 응집력을 유지하기 위해, 클리닝 부재(171)상의 잉크 층(172)은 클리닝 부재의 표면 상에서 0.25㎛ 내지 3.00㎛ 범위의 소정의 두께 (Δ)로 유지된다. 최적의 성능을 위해서 실험적으로, 클리닝 부재(171)의 표면 상의 미리 결정된 두께는 1㎛보다 약간 큰 것으로 판명되고 패스의 수에 기초하여 변경 된다.
양호한 클리닝 성능을 유지하기 위해, 이 잉크 층(172)은 매끄럽고 그렇지 않으면 두꺼운 잉크의 국부적인 스폿이 오프셋되어 잉크를 블랭킷으로 역-전사시킨다.
운송 부재(173)는 클리닝 부재상의 박층(172)을 클리닝하고 평활화하는 기능을 수행 한다. 운송 부재(173)는 클리닝 표면이 매끄럽고 클리닝 표면 상의 잉크 층(172)이 약 1㎛에서 소정의 두께 (Δ)를 넘지 않도록 한다. 반복적인 잉크 분할을 통해, 선택적 진동 운동 모터(220)-롤이 교차 공정 방향으로 이동 함- 잉크 층이 매끄러워진다.
VDDL 인쇄 또는 클리닝 잉크 트레인(170)의 협력 부재의 운동 중에, 클리닝 부재(171) 상의 잉크 필름(층(172))은 예를 들어 줄무늬, 골짜기, 그루브, 피크 또는 융기를 나타내며 불균일해질 수 있다; 따라서, 클리닝 부재(171) 상의 불균일한 잉크 필름은 운송 부재(173)의 표면 부분에 의해 가해진 힘의 압력 하에서 평활화될 것이다. 이 압력은 제어기(300)와 같은 조절 장치의 제어 하에 스프링, 캠 및 모터(220)의 사용에 의해 조절될 수 있다. 운송 부재(173)는 모터(220)의 가이드에 의해 축 방향으로 왕복 할 것이고, 따라서 클리닝 부재(173) 상의 잉크 필름의 임의의 불균일이 매끄럽고 균일하게 될 것이다. 부재들의 압력은 운송 부재(173)가 클리닝 부재로부터 잉크를 압착하지 않도록 조정되어야 한다. 따라서, 클리닝 부재(171)에는 균일한 두께의 잉크가 도포된다.
잉크의 운송은 클리닝 및 운송 부재들에 의해 형성된 제1 닙(N1)과 운송 및 수집 부재들에 의해 형성된 제2 닙(N2) 사이의 등가 잉크 두께 구배에 의해 용이하게 될 것이다. 간단한 방식으로: 운송 부재(173)상의 잉크 두께는 운송 부재(173)의 상부에서 제1 닙으로부터 나와 더 두껍고, 운송 부재의 제2 닙 하부로부터 더 얇은 것이 나온다.
잉크 분할은 N 1, N 2 등의 닙들의 출구들에서 잉크의 질량 재-분배를 구동하는 기본 물리학이다. 일반적으로 잉크는 출구에서 절반(50/50)으로 나뉜다. 그러나 잉크의 점도가 N 1, N 2 등의 닙 영역에 두께를 가로질러 균일하지 않으면, 더 많은 잉크가 점도가 높은 측이 있을 것이다. 점도의 차이는 열의 형태 또는 잔류 잉크의 화학적 조성 또는 물리적 상태의 변화를 취할 수 있는 리올리지컬 에이전트 또는 점도 조절 유닛의 주의 깊은 배치를 통해 제조될 수 있다.
수집 부재(175)의 기능은 잔류 잉크, 즉, 운송 부재에 의해 클리닝 부재로부터 상기 수집 면상에 수집된 폐기물을 축적하는 것이다. 이러한 축적 동작의 핵심은 수집된 잉크가 운송 부재(173)로 되돌아가는 것을 방지하는 것이다. 잉크를 서서히 경화(점도 증가)시키기 위해 수집 부재에 잉크 폐기물에 약한 UV 노출과 같은 점도 조절 장치를 사용한다. 이렇게 하면 원하는 방향으로 잉크를 운송하는 데 도움이 되는 비대칭적인 잉크 분할 상황이 발생한다. 그 결과, 잉크는 운송 부재(173)에서 수집 부재로 이동하여, 운송 부재(173) 상에 저 레벨의 잉크를 유지할 것이고; 이는 클리닝 부재(171)로부터 운송 부재(173)로의 잉크 전달을 더 촉진한다. 약한 UV 노출은 "X"번 사이클마다. 1 회전과 같은 선택된 간격으로 적용될 수 있다. 매 20 패스 당 낮은 UV 투여 량이 잉크가 운송 부재(173) 위로 되돌아가는 것을 방지하는데 효과적이라고 결정되었다.
도 2에 도시된 점도 제어 유닛(178)은 UV 경화 램프(예를 들어, 표준 레이저, UV 레이저, 고 전력 UV LED 광원)를 갖는 UV 노광 스테이션으로서, 수집 부재 표면 상의 잔류 잉크를 UV 광의 양(예를 들어, 광자 방사선의 수)에 노출시켜 잔류 잉크를 중합시켜보다 완전한 단일 패스 클리닝을 촉진하는 상태로 만든다. 경화된 잔류 잉크는 더 이상 분리되지 않고, 즉, 이는 수집 부재 표면에 남아 있거나 완전히 제거되는 것을 의미한다. 잔류 잉크를 경화시키는데 충분한 UV 광량의 수준은 잉크 제제(formulation)(예를 들어, UV 광 개시제 유형, 농도), UV 램프 스펙트럼, VDDL 처리 속도 및 수집 부재 (175) 표면상의 잔류 잉크 량과 같은 몇 가지 요인에 의존할 수 있다. 부재 (175)는 소모성 부품일 수 있고 클리닝 롤러 트레인(170) 내에서 쉽게 교체 가능하도록 배치될 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태가 개시된다. 전술 한 제 1 실시 예와 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고, 제 1 실시 예와 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 다수의 부재들 및 폐기물 수집 웹을 갖는 롤러 기반 클리닝 스테이션을 갖는 가변 리소그래픽 인쇄 시스템을 도시한다.
도 3의 도시된 실시 예에서, 더 많은 롤들을 사용하여 성능을 향상시킨다. 이 클리닝 롤러 트레인(170)은 잉크 폐기물의 급증, 극단적인 이미지 불균일과 같은 더 많은 스트레스 경우를 처리할 수 있다. 또한, 웹 클리닝 시스템(310) 또는 폐기물 수집 웹은 폐기물 수집을 위해 제안되어 소모품 교체 간격을 증가시킨다. 웹 클리닝 시스템(310)의 작동 중에, 공급 카트리지 및 테이크-업 카트리지는 웹을 운송 부재(173c) 및 수집 부재(175)와 물리적으로 접촉시켜 잔류 잉크를 코팅된 종이와 같은 웹 재료로 전사시킨다. 이 구성에서, 웹은 웹 표면에 충분한 폐기물을 수집하기 전에 여러 주기로 사용된다.
개시된 실시 예의 이점은, 디지털 리소그래피에서 사용되는 종래의 클리닝 시스템과 비교하여, 이미징 부재(110) 또는 다른 부재를 클리닝하기 위한 전단력(shear forces)의 사용이 요구되지 않는다는 것이다. 상술 한 바와 같이, 스크래핑, 와이핑, 블레이드 등과 같은 전단 클리닝 방법은 이미징 부재를 완전히 세정하지 못하고 사용 가능한 표면으로 제한된다. 개시된 클리닝 잉크 트레인(170)은 또한 블랭킷으로부터 종이 먼지를 제거한다. 이 클리닝 시스템의 강건성은 여러 번 실행 됨으로써 입증되었다.

Claims (20)

  1. 가변 데이터 리소그래피 시스템에 있어서
    임의로 재 이미징 가능한 이미징 표면을 갖는 이미징 부재;
    상기 이미징 표면에 축임 용액 층을 도포하기 위한 축임 용액 서브 시스템;
    상기 축임 용액에 잠상을 생성하도록 상기 축임 용액 층의 일부분을 선택적으로 제거하기 위한 패터닝 서브 시스템;
    잉크가 상기 축임 용액이 상기 패터닝 서브 시스템에 의해 제거된 영역들을 선택적으로 차지하여 잉크 처리된 잠상을 형성하도록 상기 이미징 표면 상에 잉크를 도포하기 위한 잉크 서브 시스템;
    상기 잉크 처리된 잠상을 기재에 전사하기 위한 이미지 전사 서브 시스템; 및
    상기 이미징 부재의 표면으로부터 잔류 잉크를 제거하기 위한 클리닝 서브 시스템을 포함하고, 상기 클리닝 서브 시스템은:
    상기 이미징 부재와 물리적으로 접촉하는 그 표면 상에 매끄럽고 얇은 잉크 층이 구비된 클리닝 부재를 갖는 클리닝 롤러 트레인을 포함하여, 상기 이미징 전사 서브 시스템에서 상기 기재에 상기 잉크 처리된 잠상을 전사한 후에 상기 이미징 부재 상에 남아있는 잔류 잉크를 상기 클리닝 부재에 부착하는, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 클리닝 롤러 트레인은 클리닝 부재, 상기 클리닝 부재와 물리적으로 접촉하는 운송 부재, 및 수집 부재를 포함하는, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 클리닝 부재는 매끄러운 롤 및/또는 하드 롤을 포함하는, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 이미징 부재에 대한 상기 잔류 잉크의 접착력은 상기 클리닝 부재에서의 상기 얇고 매끄러운 잉크 층에 대한 상기 잔류 잉크의 응집력보다 작은, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 클리닝 부재는 롤러인, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  6. 청구항 2에 있어서, 상기 수집 부재는 소모성 구성 요소이고 상기 클리닝 롤러 트레인 내에서 용이하게 교체 가능하도록 배치되는, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 운송 부재는 상기 클리닝 부재와 접촉하여 상기 클리닝 부재의 상기 표면 부분 상에 상기 얇은 잉크 층이 남아있는 동안 상기 클리닝 부재로부터 이러한 잔류 잉크의 제1 부분을 획득하는, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 클리닝 부재의 상기 표면 상의 얇은 잉크 층은 상기 운송 부재에 의해 미리 결정된 두께로 유지되는, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 운송 부재 및/또는 상기 수집 부재를 독립적으로 제어하기 위한 적어도 하나의 모터를 더 포함하는, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 수집 부재는 상기 운송 부재에서 상기 획득된 상기 잔류 잉크의 제 1 부분을 축적하는, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  11. 청구항 9에 있어서,
    리올로지(rheology) 조절제(modifying agent)를 더 포함하는, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 리올로지 조절제는 상기 수집 부재가 상기 운송 부재와 접촉하기 전에 축적된 잔류 잉크 점도를 증가시키도록 구성된 방사선 소스인, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 수집 부재는 상기 운송 부재에서 상기 획득된 잔류 잉크의 제1 부분을 축적하기 위해 상기 이송 부재와 직접 접촉하도록 전환 가능하게(translatable) 배열되는 클리닝 웹인, 가변 데이터 리소그래피 시스템.
  14. 가변 데이터 리소그래피 시스템에서 이미징 부재의 표면으로부터 잔류 잉크를 제거하기 위한 클리닝 서브 시스템에 있어서,
    이미징 부재와 물리적으로 접촉하는 그 표면 상에 매끄럽고 얇은 잉크 층이 구비된 클리닝 부재를 갖는 클리닝 롤러 트레인을 포함하며, 잉크 처리된 잠상의 기재로의 전사 후에 상기 이미징 부재 상에 남아있는 상기 잔류 잉크가 상기 클리닝 부재에 부착되고;
    상기 이미징 부재에 대한 상기 잔류 잉크의 접착력은 상기 클리닝 부재에서의 상기 얇고 매끄러운 잉크 층에 대한 잔류 잉크의 응집력보다 작은, 클리닝 서브 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 클리닝 롤러 트레인은 상기 클리닝 부재와 물리적으로 접촉하는 운송 부재 및 상기 운송 부재와 물리적으로 접촉하는 수집 부재를 포함하는, 클리닝 서브 시스템.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 클리닝 부재 및 상기 운송 부재는 2 개 이상의 롤들을 포함하는, 클리닝 서브 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 클리닝 부재의 표면 상의 상기 얇은 잉크 층은 상기 운송 부재에 의해 미리 결정된 두께로 유지되는, 클리닝 서브 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 수집 부재는 상기 운송 부재와 직접 접촉하도록 전환 가능하게 배열된 클리닝 웹인, 클리닝 서브 시스템.
  19. 청구항 17에 있어서,
    처리 방향에서 상기 운송 부재의 하류에 위치되고 상기 수집 부재 표면 상의 상기 잔류 잉크를 경화시켜 경화된 잔류 잉크를 생성하도록 구성된 점도 제어 유닛을 더 포함하는, 클리닝 서브 시스템.
  20. 청구항 16에 있어서, 상기 점도 제어 유닛은 상기 수집 부재가 상기 운송 부재와 접촉하기 전에 축적된 잔류 잉크 점도를 증가시키도록 구성된 방사선 소스인, 클리닝 서브 시스템.
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