KR20200113673A - 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 방법 및 상기 프린팅 방법에 의해 프린팅된 소재 - Google Patents

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Abstract

직접 인쇄가 불가능한 소재의 표면을 처리하는 표면처리부, 상기 표면처리부에서 처리된 소재의 표면 특성을 측정하는 측정부 및 상기 소재에 직접 인쇄를 하는 프린팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치를 이용하여, 직접 인쇄가 불가능한 소재의 표면을 처리하는 방법에 있어서, 표면 처리 단계, 상기 표면 처리 단계 이후 처리된 소재의 표면 특성을 측정하는 측정 단계 및 상기 표면 처리된 소재의 표면에 직접 인쇄를 하는 프린팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법에 관한 것이다.

Description

표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 방법 및 상기 프린팅 방법에 의해 프린팅된 소재 {A printing method including a surface treatment function, and a printing method using the printing method}
본 발명은 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 방법 및 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 방법 및 상기 프린팅 방법에 의해 프린팅된 소재에 관한 것이다.
본 명세서의 전반에서는 표면에 잉크가 흡수되지 않는 소재들이 많이 존재하지만, 설명의 편의를 위하여 이러한 소재 중에서 통상의 기술자에게 비교적 친숙한 실리콘 소재를 예를 들어 설명하도록 한다.
현재 실리콘 소재 상에 인쇄를 하는 방식으로 실크 스크린 인쇄 방식이 널리 사용되고 있다.
이때, 사용되는 잉크는 실리콘용 고점도 옵셋 잉크로서, 200℃ 이상의 고온에서 실리콘 소재 상에 잉크를 부착하는 방식으로 인쇄가 이루어진다.
즉, 종래의 실리콘 소재 인쇄는 일반적으로 종이에 인쇄하는 방식처럼 잉크가 종이에 흡수되며 인쇄되는 것이 아니라, 잉크가 실리콘 소재로 흡수되지 않고, 단지 실리콘 소재 상에 일정 두께로 부착되도록 하는 것에 불과하기 때문에, 부착된 잉크가 실리콘 소재로부터 박리되기 쉽고, 실리콘 소재의 특성상 신장과 축소가 반복적으로 이루어지는 경우, 잉크와 실리콘 소재의 박리가 더욱 심각해질 수 밖에 없는 문제점이 있다.
또한, 종래의 실리콘 소재 인쇄는 상술한 바와 같이 옵셋 잉크를 이용한 실크 스크린 인쇄를 통해, 색상별로 1도씩 인쇄되는 방식이기 때문에 그라데이션 등과 같이 도수가 복잡한 인쇄뿐만 아니라, 다양한 색상의 잉크를 이용한 고해상도의 표현이 불가능하다.
아울러, 종래에는 실리콘 소재 상에 부착성을 높이기 위해 고점도의 잉크를 사용하기 때문에, 실리콘 인쇄를 통해서는 고점도 잉크로 인한 유광(광택) 표면만이 가능한 단점이 있다.
나아가, 종래의 실리콘 소재 상에 실크 스크린 인쇄 방식을 이용하는 경우, 잉크를 실리콘 표면에 부착하기 위하여 인체에 유해한 프라이머 (접착제) 성분을 포함하는 것이 필수적이었기 때문에, 인쇄를 수행한 실리콘 소재 상에 인체에 유해한 프라이머 성분이 잔존하는 문제가 있었다.
본 발명은 직접 인쇄가 불가능한 소재에 고해상도 인쇄가 가능한 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 종래의 실리콘 소재 상에 실크 스크린 인쇄 방식을 이용하는 경우, 잉크를 실리콘 표면에 부착하기 위하여 인체에 유해한 프라이머 (접착제) 성분을 포함하는 것이 필수적이었기 때문에, 인쇄를 수행한 실리콘 소재 상에 인체에 유해한 프라이머 성분이 잔존하는 문제를 방지하는 고해상도 인쇄가 가능한 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 직접 인쇄가 불가능한 소재의 표면을 처리하는 표면처리부, 상기 표면처리부에서 처리된 소재의 표면 특성을 측정하는 측정부 및 상기 소재에 직접 인쇄를 하는 프린팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치를 이용하여, 직접 인쇄가 불가능한 소재의 표면을 처리하는 방법에 있어서, 표면 처리 단계, 상기 표면 처리 단계 이후 처리된 소재의 표면 특성을 측정하는 측정 단계 및 상기 표면 처리된 소재의 표면에 직접 인쇄를 하는 프린팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 표면처리부는 상기 적어도 하나 이상의 전극을 포함하며, 상기 적어도 하나 이상의 전극은 상기 소재의 상부와 하부에 배치되는 다 전극 양면 플라즈마 장치인 것을 특징으로 하는 프린팅 방법을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 측정 단계는 표면 처리된 소재의 컨택앵글을 측정하는 컨택앵글 측정단계, 표면 처리된 소재의 조도를 측정하는 조도 측정단계 및 표면 처리된 소재의 표면장력을 측정하는 표면장력 측정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 컨택앵글 측정단계에서 표면 처리된 소재의 컨택 앵글은 0°내지 50°인 경우 True 신호를 제어부에 송출하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 조도 측정단계에서 표면 처리된 소재의 표면조도는 0.3a 내지 0.9a 인 경우 True 신호를 제어부에 송출하는 것을 특징으로 하는 프린팅 을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 표면장력 측정단계에서 표면 처리된 소재에 다인 펜슬을 도포한 경우에 42dyne/cm 이상인 경우 True 신호를 제어부에 송출하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 프린팅부에 인쇄하기 전에 소재를 예열하는 예열 단계 및 상기 프린팅부에 의해 인쇄된 이후 소재를 건조하는 건조단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 예열 단계에서는 소재의 표면 온도가 50°C 이하가 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법을 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 의해 프린팅된 소재에 있어서, 상기 소재는 인체에 유해한 접착제 성분을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 프린팅된 소재를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
또한, 상기 소재는 AR 컨텐츠를 인식할 수 있는 마커를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅된 소재를 제공하는 것을 과제의 해결 수단으로 한다.
본 발명은 직접 인쇄가 불가능한 소재에 고해상도 인쇄가 가능한 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 종래의 실리콘 소재 상에 실크 스크린 인쇄 방식을 이용하는 경우, 잉크를 실리콘 표면에 부착하기 위하여 인체에 유해한 프라이머 (접착제) 성분을 포함하는 것이 필수적이었기 때문에, 인쇄를 수행한 실리콘 소재 상에 인체에 유해한 프라이머 성분이 잔존하는 문제를 방지하는 고해상도 인쇄가 가능한 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 표면 처리를 하는 플라즈마 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2 는 처리부와 이송장치와 플라즈마 전극장치를 나타낸 사시도이다.
도 3 은 도 1 에 도시된 이송장치의 롤러를 나타낸 사시도이다.
도 4 는 도 1 의 A-A 선을 따라 도시한 것이다.
도 5 는 도 1 에 도시된 프레임을 나타낸 사시도이다.
도 6 은 도 1 에 도시된 프레임의 작동을 도시한 것이다.
도 7 은 도 1 에 도시된 플라즈마 전극의 여러가지 실시예를 도시한 것이다.
도 8 은 도 1 에 도시된 진입부의 내부 작동상태를 도시한 것이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 장치의 블록도를 도시한 것이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 장치를 이용하여, 직접 인쇄가 불가능한 소재에 프린팅을 하는 공정을 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명의 표면처리를 수행하기 위한 플라즈마 장치를 나타낸 사시도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 표면처리를 수행하기 위한 플라즈마 장치 (100) 는 플라즈마 처리부 (110), 송풍부 (150), 배기부 (160), 진입부 (170), 배출부 (180) 를 포함할 수 있다.
먼저, 플라즈마 처리부 (110) 는 소재 (a) 를 이동시키면서 플라즈마에 의해 처리되는 곳이다.
이러한 플라즈마 처리부 (110) 는 밀폐된 공간으로 형성되고, 이 밀폐된 공간의 일측으로 소재 (a) 가 투입되며, 타측으로 플라즈마 표면 처리된 소재가 배출된다.
그리고, 플라즈마 처리부 (110) 의 일측과 타측사이에는 소재를 이동시키기 위한 이송장치 (120) 및 플라즈마 전극장치 (130) 가 구비된다.
바람직하게는 플라즈마 처리부 (110) 의 바닥면은 송풍부 (150) 와 구획되는 베이스판 (112) 이 구비되며, 플라즈마 처리부 (110) 의 양측 및 상부에는 플라즈마 처리부 (110) 를 밀폐시키기 위한 측면판 및 천정판으로 구성된 덮개 (111) 가 설치될 수 있다.
더욱 바람직하게는 덮게 (111) 는 내부가 투영되도록 투명 아크릴판으로 제작될 수 있다.
도 2 는 처리부와 이송장치와 플라즈마 전극장치를 나타낸 사시도이고, 도 3 은 도 1 에 도시된 이송장치의 롤러를 나타낸 사시도이며, 도 4 는 도 1 의 A-A 선을 따라 도시한 것이다.
도 2 내지 도 4 를 참조하면, 이송장치 (120) 는 도 2 에 도시된 바와 같이 상하에서 서로 맞물려 회전하는 다수의 롤러 (121) 가 구비될 수 있다.
상기 롤러 (121) 들은 플라즈마 처리부 (110) 의 입구측에서부터 출구측까지 연속해서 구비되며, 덮개 (111) 의 측면판에 고정되어 통상의 동력전달수단으로 구동될 수 있다.
통상의 동력전달수단이라 함은 각 롤러 (121) 들의 일단이나 타단에 체인이나 벨트 또는 기어 등으로 연결되어 이 체인이나 벨트 또는 기어가 모터에 의해 회전되는 수단을 말한다.
상기 롤러 (121) 들은 도 3 에 도시된 바와 같이 실리콘 재질의 비교적 마찰력이 큰 외피가 사용되고, 외피의 표면에는 엠보싱 (122) 처리가 된다.
엠보싱 (122) 은 돌기형태로 형성될 수도 있고, 일자형으로 형성될 수도 있다.
한편, 롤러 (121) 들의 가장자리에는 타이밍벨트풀리 (123) 가 형성되며, 상기 타이밍벨트풀리 (123) 에는 타이밍벨트가 체결되도록 구비될 수 있다.
이 때, 타이밍벨트에는 도 4 에 도시된 바와 같이 자석 (M) 이 내장되어 상하측의 타이밍벨트 (124) 가 맞닿는 부근에서는 자력에 의해 서로 붙게 된다.
즉, 롤러 (121) 들의 사이를 지나가면서 플라즈마 처리되는 소재 (a) 가 타이밍벨트 (124) 들의 사이를 통과하면서 타이밍벨트 (124) 간의 자력에 의해 강력하게 밀착되어 얇은 소재라도 헛돌지 않도록 타이밍벨트 (124) 가 움켜잡고 이송시켜주게 된다.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 플라즈마 전극장치 (130) 는 횡방향으로 배열된 롤러 (121) 들의 사이에 전극 (131) 이 구비된다. 이러한 전극 (131) 은 롤러 (121) 와 마찬가지로 상하로 이격되게 구비될 수 있다.
즉, 롤러 (121) 들의 사이를 소재가 지나갈 때 상하의 전극 (131) 들이 소재의 상하부측에서 반응하여 소재의 상하부 표면에 플라즈마 처리를 하게 된다.
이와 같은 전극 (131) 들이 롤러 (121) 들의 사이에 배치되기 위해 처리부 (110) 의 가장자리를 따라 상하로 소정 간격 이격된 프레임 (140) 이 구비된다.
프레임 (140) 은 전극 (131) 들을 안치시키기 위한 것으로, 프레임 (140) 을 지지하기 위한 다수의 가이드봉 (141) 과 프레임 (140) 의 상하 간격을 조절하기 위한 간격조절수단 (142) 이 더 구비될 수 있다.
이 때, 가이드봉 (141) 에는 프레임 (140) 의 간격을 확인할 수 있도록 눈금이 형성될 수 있다.
그리고, 간격조절수단 (142) 은 도 6 에 도시된 바와 같이 프레임 (140) 에 나사결합되면서 관통하여 베이스판 (112) 에 고정되는 것으로, 간격조절수단 (142) 의 하단부가 베이스판 (112) 에 고정만 되면서 제자리에서 회전될 수 있는 구조를 갖도록 구비될 수 있다.
이 때, 간격조절수단 (142) 의 상측 및 하측에는 서로 반대되는 수나사 (143) 가 형성되어 간격조절수단 (142) 을 정회전 및 역회전시키면 상하부 프레임 (140) 이 서로 오므라들었다 벌어졌다 하게 된다.
이와 같이 형성된 프레임 (140) 에는 다수의 전극 (131) 이 장착되도록 구비될 수 있다.
바람직하게는 프레임 (140) 에는 도 5 에 도시된 바와 같이 전극 (131) 이 꽂혀지도록 홈이 패인 소켓 (145) 이 형성되고, 그 소켓 (145) 의 내부에는 단자가 형성되도록 구비될 수 있다.
그리고 각 단자들은 병렬로 연결되면서 발진기와 연결되도록 구비될 수 있다.
이 때, 전극 (131) 은 도 7 에 도시된 바와 같이 직립되는 판 형상을 가지면서 석영관 (132) 으로 싸여지고, 양 단부에는 소켓 (145) 에 끼워져 단자와 접속되는 접촉부 (133) 가 돌출 형성되도록 구비될 수 있다.
상기 전극 (131) 은 상부측 프레임 및 하부측 프레임에 서로 마주보도록 대칭되게 장착될 수 있는데, 서로 마주보는 하단부 및 상단부에는 전류의 퍼짐을 방지하기 위해 칼날 (134) 형상이나 둥그런 반원 형상 (135) 또는 납작한 사각형상 (136) 으로 구비될 수 있다.
한편, 전극 (131) 의 배치에 의해 형성된 프레임 (140) 과 롤러 (121) 들의 간섭을 피하기 위해 프레임 (140) 에는 도 5 에 도시된 바와 같이 롤러 (121) 가 관통되도록 관통홈 (146) 이 형성되고, 상기 관통홈 (146) 은 프레임 (140) 의 상하운동으로도 롤러 (121) 와 간섭을 피하기 위해 상하로 길쭉한 장공형태로 형성될 수 있다.
도 1 을 참조하면, 송풍부 (150) 는 플라즈마 처리부 (110) 의 하부에 형성되며, 내부에 통상의 송풍기가 설치되고, 이 송풍기가 플라즈마 처리부 (110) 의 내부로 찬바람을 불어주어 플라즈마 처리부 (110) 의 내부를 냉각시킨다.
이 때, 송풍부 (150) 와 플라즈마 처리부 (110) 의 사이에 구비된 베이스판 (112) 에는 송풍부 (150) 의 바람이 플라즈마 처리부 (110) 쪽으로 통과되도록 다수의 통공 (113) 이 구비될 수 있다.
여기에서, 상기 통공 (113) 은 슬릿 (slit) 형태로 형성될 수 있다.
배기부 (160) 는 플라즈마 처리부 (110) 의 덮개 (111) 위쪽에 형성된다. 상기 배기부 (160) 는 플라즈마 처리부 (110) 의 일측에서부터 타측까지 다수의 덕트 (161) 가 장착되어 덕트 (161) 에서 흡입한 배출가스를 별도의 포집장치로 배기시킨다.
진입부 (170) 는 플라즈마 처리부 (110) 의 입구 앞에 형성되는 것으로, 플라즈마 처리부 (110) 로 들어갈 소재를 전처리하는 공정을 수행한다.
즉, 소재에 최적의 플라즈마 처리를 하기 위해서는 적절한 온도를 맞추어 주어야 하고, 표면의 먼지나 이물질이 제거되어야 하기 때문에 이러한 전처리를 하도록 구비될 수 있다.
도 8 은 도 1 에 도시된 진입부의 내부 작동상태를 도시한 것이다.
진입부 (170) 에는 도 1 및 도 8 에 도시된 바와 같이 플라즈마 처리부 (110) 의 입구로 소재 (a) 를 밀어넣는 통상의 롤러 (171) 가 구비되고, 상기 롤러 (171) 들의 사이사이에 소재측으로 바람을 불어 넣는 진입부 분사노즐 (172) 이 구비된다.
진입부 분사노즐 (172) 은 소재의 상측 및 하측에 다수가 연속으로 형성되는 것으로, 송풍부 (150) 에서 연결된 진입부 에어 공급관 (175) 과 연결되며, 각각의 진입부 분사노즐 (172) 에는 소재측으로 고압의 에어를 불어 넣도록 좁은 분사통로 (173) 가 형성된다.
또한, 진입부 (170) 에는 진입부 (170) 의 실내온도를 체크하는 온도센서가 구비되며, 상기 온도센서에 의해 진입부 (170) 온도를 체크하여 소재측으로 적절한 온도의 에어를 분사시켜준다.
이와 같은 자동온도조절은 별도의 컨트롤러가 구비되며 송풍부 (150) 에서 예열되어 분사되도록 할 수 있다.
또한, 진입부 분사노즐 (172) 에서 분사된 에어는 배기부 (160) 의 덕트 (161) 를 추가 구성하여 배출시킨다.
배출부 (180) 는 플라즈마 처리부 (110) 의 출구측에 형성되는 것으로, 플라즈마 처리된 소재의 표면온도를 냉각시켜주는 역할을 수행한다.
이러한 배출부 (180) 는 진입부 (170) 와 마찬가지로 상하로 이격되게 다수가 배치되는 배출부 분사노즐과 배출부 분사노즐로 냉풍을 공급하는 송풍부 (150) 와 연결되는 배출부 에어 공급관 (185) 과 배출부 (180) 내의 공기를 외부로 배출시키는 배기부 (160) 덕트 (161) 를 추가 구성한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 장치의 블록도를 도시한 것이다.
도 9 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 장치는 직업 인쇄가 불가능한 소재의 표면을 직접 인쇄가 가능하게 표면을 처리하는 표면 처리부 (100), 상기 표면 처리부 (100) 에서 표면 처리된 소재의 표면의 컨택앵글을 측정하는 컨택앵글 측정부 (210), 상기 표면 처리부 (100) 에서 표면 처리된 소재의 표면의 조도를 측정하는 조도 측정부 (230), 상기 표면 처리부 (100) 에서 표면 처리된 소재의 표면의 표면장력을 측정하는 표면장력 측정부 (250), 상기 측정된 소재를 예열하는 예열부 (300), 예열된 소재에 인쇄를 하는 프린팅부 (400) 및 프린팅이 완료된 소재를 건조시키는 건조부 (500) 를 포함하도록 구비될 수 있다.
상기 표면 처리부 (100) 는 앞선 도 1 내지 도 8 에서 설명한 바와 같이, 플라즈마 처리 방식을 이용하여, 직접 인쇄가 불가능한 소재의 표면을 직접 인쇄가 가능하도록 표면처리하는 기능을 한다.
표면 처리된 소재가 직접 인쇄가 가능할 정도로 표면 처리된 소재의 특성을 측정하는 컨택앵글 측정부 (210), 조도 측정부 (230) 및 표면장력 측정부 (250) 를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로는 컨택앵글은 고체 표면의 젖음성 (wettability) 를 나타내는 척도로서 대부분 고착된 물방울에 의해 측정된다.
낮은 접촉각은 높은 젖음성 (친수성, hydrophilic) 과 높은 표면 에너지를 나타내고, 높은 접촉각은 낮은 젖음성 (소수성, hydrophobic) 과 낮은 표면 에너지를 나타낸다.
편평한 고체표면에 접촉한 액체의 접촉각은 액체, 고체, 기체의 접합점에서 물방울 곡선의 끝점과 고체 표면의 접촉점에서 측정된다,
즉, 본 발명의 프린팅 장치는 직접 인쇄가 불가능한 소재에 직접 인쇄가 가능하도록 소재의 표면을 친수성으로 성질을 변화시키는 것을 주된 과제 해결 방법으로 하기 때문에, 소재 표면의 컨택앵글은 인쇄가능성에 있어서 중요한 파라미터가 된다.
따라서, 상기 컨택앵글 측정부 (210) 는 표면처리가 완료된 소재의 표면의 컨택앵글을 측정하여, 상기 측정된 컨택앵글이 0°내지 50°이하 이하가 되는지 판단 하고, 상기 범위를 만족하는 경우에는 True 신호를 제어부에 송출하게 된다.
한편, 표면 조도 (Surface Roughness) 는 표면 거칠기의 대표적인 종류로 중심선 평균 산출법 (Ra), 최대 높이 산출법 (Rs), 십점 평균 산출법 (Rz) 이 있고, 설명의 편의상 본 발명의 경우에는 산술 평균 조도 (Ra) 를 측정하는 것으로 설명하도록 한다.
본 발명자가 상기 소재의 표면에 직접 인쇄가 가능하기 위해서 연구를 거듭한 결과, 소재의 산술 평균 조도 (Ra) 는 0.3a 이상 0.9a 이하가 되어야 소재에 직접 인쇄를 할 수 있는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 조도 측정부 (230) 는 소재의 표면 조도를 측정하고, 측정된 소재의 산술 평균 조도 (Ra) 가 0.3a 이상 0.9a 이하가 되는지 판단 하고, 상기 범위를 만족하는 경우에는 True 신호를 제어부에 송출하게 된다.
한편, 표면장력이라 함은 액체의 자유 표면에서 표면을 작게 하려고 작용하는 힘인데, 표면장력이 커지면 소재 표면의 물방울이 보다 더 잘 뭉치고, 퍼짐성이 낮아지게 된다.
고체의 표면장력 값은 표면에너지라고 정의될 수 있는데, 보다 구체적으로는 고체에 있어서 표면에너지는 고체와 기체 사이의 값으로 정의되고, 접착의 중요한 지표가 된다.
고체의 표면에너지가 높다는 뜻은 단위 면적당 더 높은 에너지가 집중되어 있어 보다 강한 결합을 할 수 있기 때문에, 소재의 표면에 직접 인쇄를 하기 위해서는 고체의 소재의 표면에너지가 일정 수준보다 높아야 한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면장력 측정부 (250) 는 표면 처리된 소재가 직접 인쇄가 가능한지 판단하기 위해 소재의 표면장력을 측정할 수 있는데, 그 방법중에 하나로 다인 펜슬 또는 다인 잉크를 이용하여 소재의 표면장력을 측정할 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 표면장력 측정부 (250) 는 42dyne/cm 이 되는지 판단하고, 상기 범위를 만족하는 경우에는 True 신호를 제어부에 송출하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 측정부 (200) 는 표면 처리된 소재의 특성을 여러 방법으로 측정할 수 있는데, 사용자는 소재의 표면 특성을 측정하기 위해 상기 세 개의 측정부 (200) 모두 이용할 수 있고, 이들 중에 일부를 선택적으로 이용할 수도 있으며, 이는 본 발명의 권리범위를 한정하지 아니한다.
한편, 상기 예열부 (300) 는 소재가 프린팅부 (400) 에 진입하기 전에 소재의 온도를 상승시키기 위하여, 소재를 예열하는 기능을 수행한다.
이는, 프린팅 잉크가 수성잉크를 사용하는 경우에는 건조를 위하여, 소재 자체의 온도를 높이게 되는데, 이 때, 상기 예열부 (300) 는 소재 표면의 온도가 50°C 이하가 되도록 제어될 수 있다.
또한, 상기 프린팅부 (400) 에서 소재의 표면에 프린팅을 완료한 이후에, 상기 소재는 건조부 (500) 에 전달될 수 있고, 전달된 소재는 상기 건조부 (500) 를 지나면서 완전 건조될 수 있다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 장치를 이용하여, 직접 인쇄가 불가능한 소재에 프린팅을 하는 공정을 도시한 것이다.
도 10 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 장치를 이용하여, 직접 인쇄가 불가능한 소재에 프린팅을 하기 위하여, 소재의 표면을 처리하는 표면처리단계 (S100), 상기 표면처리단계 (S100) 이후, 표면처리단계 (S100) 에서의 표면 처리가 적합한지 여부를 측정하는 측정단계 (S200), 상기 측정단계 (S200) 이후, 상기 소재가 프린팅되기 전에 소재 표면의 온도가 50°C 이하가 되도록 예열하는 예열 단계 (S300), 상기 예열 단계 (S300) 에서 예열된 소재에 직접 인쇄를 하는 프린팅 단계 (S400) 및 상기 프린팅 단계 (S400) 에서 프린팅이 완료된 소재를 건조시키는 건조 단계 (S500) 을 포함할 수 있다.
한편, 상기 측정단계 (S200) 은 소재의 컨택 앵글을 측정하는 컨택앵글측정단계 (S211), 상기 소재의 조도를 측정하는 조도 측정 단계 (S213) 및 상기 소재의 표면장력을 측정하는 표면장력 측정단계 (S215) 를 포함하도록 구비될 수 있다.
종래의 실리콘 소재 상에 실크 스크린 인쇄 방식을 이용하는 경우, 잉크를 실리콘 표면에 부착하기 위하여 인체에 유해한 프라이머 (접착제) 성분을 포함하는 것이 필수적이었기 때문에, 인쇄를 수행한 실리콘 소재 상에 인체에 유해한 프라이머 성분이 잔존하는 문제가 있었다.
하지만, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 처리 기능을 포함하는 프린팅 방법을 이용하게 되면, 인체에 유해한 프라이머 (접착제) 없이, 소재에 인쇄하는 것이 가능해지기 때문에, 환경 친화적인 제품을 제공할 수 있는 효과가 존재한다.
나아가, 종래의 프라이머 (접착제) 를 사용하는 프린팅 방식을 이용한다고 하여도, 총천역색의 프린팅은 불가능하였기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따라 프린팅된 소재는 AR 컨텐츠를 포함하도록 구비될 수 있다.
예를 들면, 상기 프린팅된 소재는 식탁에 사용되는 식탁용 실리콘 매트가 될 수도 있고, 스포츠 경기를 관람할 때 착용하는 의류가 될 수도 있으며, 필라테스나 요가와 같은 운동을 할 때 사용하는 고무 매트가 될 수도 있다.
보다 구체적으로는, 상기 프린팅된 소재가 식탁용 실리콘 매트로 사용되는 경우에는 매트의 일 면에 AR 컨텐츠를 인식할 수 있는 마커 (예를 들면, QR 코드등) 이 프린팅 될 수 있고, 식사를 하는 아이들이 휴대 가능한 전자기기를 이용하여 상기 마커를 통하여 미리 저장된 교육이나 만화등과 관련된 AR 컨텐츠를 시청 가능할 수 있다.
또한, 상기 프린팅된 소재가 스포츠 경기를 관람할 때 착용하는 의류로 사용되는 경우에는, 의류의 일 면에는 AR 컨텐츠를 인식할 수 있는 마커 (예를 들면, QR 코드등) 이 프린팅 될 수 있고, 응원을 하는 사용자는 휴대 가능한 전자기기를 이용하여 상기 마커를 통해, 상기 스포츠 경기와 관련된 응원곡에 맞춘 율동들과 관련된 AR 컨텐츠를 시청할 수 있다.
또한, 필라테스나 요가와 같은 운동을 할 때 사용하는 고무 매트의 경우에는 매트의 일 면에 AR 컨텐츠를 인식할 수 있는 마커 (예를 들면, QR 코드등) 이 프린팅 될 수 있고, 운동을 하는 사용자들이 휴대 가능한 전자기기를 이용하여 상기 마커를 통하여 미리 저장된 운동 동작과 관련된 AR 컨텐츠를 시청 가능할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅 방법에 의해, 인쇄의 품질이 증가하기 때문에, 상기 소재는 AR 컨텐츠를 인식할 수 있는 마커를 포함할 수 있고, 이를 이용하여 사용자는 실 생활에서 본 소재를 보다 다양하게 이용할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
100 : 표면처리부
200 : 측정부
210 : 컨택앵글 측정부
230 : 조도 측정부
250 : 표면장력 측정부

Claims (10)

  1. 직접 인쇄가 불가능한 소재의 표면을 처리하는 표면처리부, 상기 표면처리부에서 처리된 소재의 표면 특성을 측정하는 측정부 및 상기 소재에 직접 인쇄를 하는 프린팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 장치를 이용하여, 직접 인쇄가 불가능한 소재의 표면을 처리하는 방법에 있어서,
    표면 처리 단계;
    상기 표면 처리 단계 이후 처리된 소재의 표면 특성을 측정하는 측정 단계; 및
    상기 표면 처리된 소재의 표면에 직접 인쇄를 하는 프린팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면처리부는 상기 적어도 하나 이상의 전극을 포함하며,
    상기 적어도 하나 이상의 전극은 상기 소재의 상부와 하부에 배치되는 다 전극 양면 플라즈마 장치인 것을 특징으로 하는 프린팅 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 단계는,
    표면 처리된 소재의 컨택앵글을 측정하는 컨택앵글 측정단계;
    표면 처리된 소재의 조도를 측정하는 조도 측정단계; 및
    표면 처리된 소재의 표면장력을 측정하는 표면장력 측정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 컨택앵글 측정단계에서 표면 처리된 소재의 컨택 앵글은 0°내지 50°인 경우 True 신호를 제어부에 송출하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 조도 측정단계에서 표면 처리된 소재의 표면조도는 0.3a 내지 0.9a 인 경우 True 신호를 제어부에 송출하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 표면장력 측정단계에서 표면 처리된 소재에 다인 펜슬을 도포한 경우에 42dyne/cm 이상인 경우 True 신호를 제어부에 송출하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 프린팅부에 인쇄하기 전에 소재를 예열하는 예열 단계; 및
    상기 프린팅부에 의해 인쇄된 이후 소재를 건조하는 건조단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 예열 단계에서는 소재의 표면 온도가 50°C 이하가 되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 프린팅 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 프린팅 방법에 의해 프린팅된 소재에 있어서,
    상기 소재는 인체에 유해한 접착제 성분을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 프린팅된 소재.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소재는 AR 컨텐츠를 인식할 수 있는 마커를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린팅된 소재.
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