KR20230014783A - 곡면에의 레이저 인쇄 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크 층을 갖는 잉크 캐리어(1)를 포함하는 가동 프린트 헤드(8)를 구비한 잉크 인쇄 조립체를 사용하여 곡면 섹션을 포함하는 기판(7)을 인쇄하기 위한 프로세스이며, 잉크 층은 잉크 층에 열 벌지가 형성되어 잉크 액적의 분할을 초래하도록 국소적으로 조사되고 그로 인해 잉크 인쇄 조립체는 잉크 층으로부터 잉크 액적을 토출하기 위한 노즐리스 액적 토출기로서 작동하며, 프린트 헤드(8)와 기판(7)의 만곡된 섹션 사이의 거리는 수평(Tx), 수직(Tg) 및 깊이(Tz) 병진 이동을 가능하게 하는 병진 3자유도를 프린트 헤드에 제공하여 프린트 헤드를 기판에 대해 이동시킴으로써 조절되는, 인쇄 프로세스에 관한 것이다.

Description

곡면에의 레이저 인쇄

본 발명은 곡면 섹션을 포함하는 기판 상에 인쇄하기 위한 프로세스, 그렇게 인쇄된 기판, 및 사용되는 인쇄 장치에 관한 것이다.

물체의 곡면, 특히 자동차 곡면에 페인팅 또는 인쇄할 필요가 종종 있다.

특수 인쇄 기계를 사용할 수 없는 경우에는, 기판이 마스킹되는 간단한 스프레이 페인팅으로 충분한 결과를 얻을 수 있다. 이 목적을 위해 스프레이 페인팅용 마스킹 테이프가 사용된다. 만곡된 에지와 3차원 표면을 마스킹할 필요가 있는 경우에는, 매우 높은 적합성을 갖는 특수 세선 테이프가 사용될 수도 있다.

그러나, 한편으로는 관련 기판에 대한 양호한 접착을 제공하고 다른 한편으로는 접착 잔류물을 전혀 남기지 않으면서 나중에 제거될 수 있는 이러한 마스킹 테이프를 제공하기 어려운 경우가 많다. 또한, 기판의 마스킹, 예를 들어 자동차 부품에 문자 프레임을 제공하는 것은 시간이 많이 걸리므로 시간 효율이 좋다고 볼 수 없다. 이 방법의 추가 단점은 도포 효율이 최적하지 않다는 것이며, 따라서 오버스프레이로 알려져 있는 분무 페인트의 일부가, 페인팅되어야 할 기판 부분이 아니라 마스킹 재료에 부착된다.

따라서, 효율을 높이기 위해 물체의 곡면에 잉크젯 인쇄를 하기 위한 복잡한 인쇄 장치가 종종 사용된다. 이러한 장치는 통상적으로 복수의 노즐을 갖는 잉크젯 프린트헤드를 포함하며, 노즐과 기판의 상대 이동을 수행하도록 작동하는 것도 있다.

US 201102626호 및 US 10150304호는 차량 부품을 페인트로 도장하기 위한 이러한 기계 형태를 제안하고 있다. 상기 기계 형태는 코팅제를 도포하는 도포 장치를 포함하며, 도포 장치는 프린트 헤드에 구비된 복수의 코팅제 노즐로부터 코팅제를 토출하는 프린트 헤드를 구비한다.

그러나 이 복잡한 기계는 코팅 노즐이 필요하기 때문에 사용의 유연성 및 효율과 관련하여 최적하지 않다. 코팅 노즐의 사용은 일반적으로, 사용되는 페인트의 유동학 및 성분에 관한 제한을 의미한다. 일반적으로, 점도가 높은 페인트 또는 큰 입자를 함유하는 페인트를 노즐을 통해서 인쇄하는 것은 어렵다. 또한, 잉크 노즐은 쉽게 막히며, 잉크를 교환하는 경우 노즐을 청소해야 한다. 이것은 이러한 기계의 보편적이고 실제적인 사용을 더 제한한다.

따라서 본 발명에 의해 다루어지는 문제는 물체의 곡면에 선택적으로 인쇄하는 방법을 제공하는 것의 문제이다. 한편으로는 인쇄 결과가 고품질이어야 하고 다른 한편으로는 인쇄 방법이 효율적이어야 한다.

이 문제에 대한 해결책은, 잉크 층을 갖는 잉크 캐리어를 포함하는 가동 프린트 헤드를 구비한 잉크 인쇄 조립체를 사용하여 곡면 섹션을 포함하는 기판을 인쇄하기 위한 프로세스이며,

잉크 층은 잉크 층에 열 벌지(heat bulge)가 형성되어 잉크 액적의 분할을 초래하도록 국소적으로 조사되고 그로 인해 잉크 인쇄 조립체는 잉크 층으로부터 잉크 액적을 토출하기 위한 노즐리스 액적 토출기로서 작동하며,

프린트 헤드와 기판의 만곡된 섹션 사이의 거리는 수평(Tx), 수직(Tg) 및 깊이(Tz) 병진 이동을 가능하게 하는 병진 3자유도를 프린트 헤드에 제공하여 프린트 헤드를 기판에 대해 이동시킴으로써 조절되는 프로세스이다.

노즐리스 액적 토출은 관련 인쇄 메커니즘에 따라 잉크 노즐이 전혀 사용되지 않음을 의미한다.

수평 축, 수직 축 및 깊이 축을 따라서 병진 이동할 수 있게 함으로써 인쇄 조립체를 배치하기 위해 사용되는 병진 3자유도를 갖게 되면 심하게 만곡된 기판에 대해서도 날카로운 에지를 갖는 인쇄가 가능하게 된다.

본 발명에 따른 인쇄 프로세스는 물체의 곡면, 특히 자동차 곡면에 날카로운 에지로 페인팅 또는 인쇄하는 것을 가능하게 한다. 인쇄 전에 관련 기판을 마스킹할 필요가 없으며 따라서 효율이 향상된다.

본 발명에 따른 인쇄 프로세스는 인쇄 노즐의 사용을 회피하기 때문에 추가 장점이 얻어진다. 노즐 없이 작업한다는 것은, 예를 들어 점도가 높은 페인트 또는 큰 입자를 함유하는 페인트도 인쇄할 수 있기 때문에 인쇄 프로세스의 유연성 및 보편성이 증가한다는 것을 의미한다. 관련 노즐리스 인쇄는 또한 인쇄된 잉크의 색상 변경을 더 쉽게 만든다.

또한, 전사된 잉크 액적 주위에서의 위성 형성이 회피될 수 있음이 언급되어야 한다.

본 발명에 따른 인쇄 프로세스는 만곡된 기판에 대해서도 날카로운 에지를 갖는 인쇄를 할 수 있음이 지적되어야 한다.

새로운 코팅 프로세스에는 노즐이 없기 때문에, 노즐에 의해 초래되는 해상도 제한이 없다. 본 발명에 따른 이 기술에 의하면, 점도가 높고 입자가 큰 잉크를 아무런 문제 없이 높은 인쇄 해상도로 인쇄할 수 있다.

본 발명에 따른 이 노즐리스 디지털 인쇄 기술은, 높은 코팅 두께와 조합하여, 인쇄된 도트 크기가 500㎛ 미만 또는 200㎛ 미만 또는 100㎛ 미만인 인쇄 해상도를 달성한다. 습윤 코팅(wet coating) 두께는 10㎛를 초과하며 보다 바람직하게는 20㎛를 초과한다. "습윤 코팅 두께"는 중량측정법으로 결정된다. "건조 코팅(dry coating) 두께"는 (예를 들어 광학 현미경을 통한 길이 측정에 의해) 정확히 측정하기가 더 어렵다. (최종 제품의) 건조 코팅 두께와 (인쇄 직후의) 습윤 코팅 두께의 차이는 잉크 층의 건조(용매 제거) 중의 수축에 의존한다. 실제로 건조 코팅 두께는 통상적으로 대응 습윤 코팅 두께의 약 5 - 50%이다.

관련한 높은 인쇄 품질은 또한 낮은 "위성 발생률"(인쇄된 이미지 외측의 스플래시)을 특징으로 하며: 위성 발생률은 현미경 위성 카운팅(스플래시 수 카운팅)을 통해서 결정된다. 관련 위성 발생률은 ㎟당 5개 미만의 스플래시이며: 간주되는 것은 인쇄된 이미지 외측의 0 내지 1mm의 거리(간주되는 영역)이고; 0mm의 상기 거리는 인쇄 이미지의 에지로서 정의되어야 하며; 결정되는 것은 1㎠의 대응 전체 참조 영역을 참조하는 (위성 발생률의) 산술 평균이고; 광학 현미경으로 검출될 수 있으며 적어도 일차원에서 10㎛ 초과의 길이를 갖는 스플래시만 카운트된다. 더 작은 스플래시는 일반적으로 인쇄 품질에 관하여 작은 영향을 줄 뿐이라는 것이 언급되어야 한다.

따라서, 본 발명은 전술한 프로세스에 의해 인쇄되는 곡면 섹션을 갖는 기판을 제공하며, 여기에서는 10㎛를 초과하는 습윤 코팅 두께와 조합하여 ㎟당 5개 미만 스플래시의 위성 발생률이 달성된다.

본 발명에 따른 프로세스의 인쇄 메커니즘:

통상적으로, 잉크 층은 잉크 층을 바람직하게 한 줄씩 잉크 캐리어를 통해서 국소적으로 가열하는 레이저에 의해 가열되며, 그 결과 잉크는 특히 기화 성분에 의해 가열되어 벌지를 형성한다.

사용되는 레이저는 특히 스위치형 레이저(switched laser)일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 레이저는 인쇄 이미지를 형성하는 도트 그리드를 생성한다. 다른 실시예에 따르면, 레이저는 줄지어 움직인다. 점과 선의 조합도 마찬가지로 고려해 볼 수 있다.

요약하면, 잉크 층은 일반적으로 레이저에 의해, 보다 구체적으로는 스위치형 레이저에 의해 조사된다.

잉크 층은 형성되는 잉크 입자가 쪼개져 기판 방향으로 던져지도록 가열된다.

잉크 분할은 잉크 전사 프로세스이며, 특히 잉크 액적이 기판 상으로 이동하고 그곳에서 영구적으로 부착되어 인쇄된 점이나 인쇄된 선을 형성하는 프로세스이다.

부착은, 바람직하게는 주로, 더 바람직하게는 배타적으로, 기판과 형성되는 잉크 액적 사이의 접착력에 의해 이루어진다.

그러나, 적어도 지지 기능에 있어서는, 벌지가 기판에 부착되어 기판 상으로 이동하는 액적을 형성하도록 자기력 또는 정전기력을 사용하는 것도 고려해 볼 수 있다.

일반적으로, 잉크 캐리어와 잉크 층은 상호 평행하게 이동한다(통상적으로 잉크 층은 순환 잉크 리본 상에 놓인다).

일반적으로, 기판과 잉크 캐리어는 통상적으로 인쇄 속도의 약 절반에 해당하는 속도로 서로에 대해 이동된다.

인쇄 속도는 1초당 스캐닝된 인쇄 라인 수에 인쇄된 라인 폭을 곱한 것으로 정의되어야 한다.

이로 인해 깨끗한 인쇄 이미지와 고해상도가 달성될 수 있다.

인쇄 조립체의 위치결정은 회전 2자유도를 제공하는 특수 결합에 의해 추가로 지지될 수도 있다. 이후, 프린트 헤드는 통상적으로 회전 2자유도를 구비하며, 이는 프린트 헤드가 두 개의 수직한 축을 따라서 회전(Rx, Ry)할 수 있게 함으로써 프린트 헤드의 배향을 지지 및 보증한다.

사용되는 스위치형 레이저는 일반적으로, 단일의 광 파장으로 작동하지만 광 강도 및 스위칭 주파수에 관한 가변성을 제공하는 레이저로서 설계된다.

잉크 층은 잉크 리본을 잉크로 코팅함으로써 형성될 수 있다. 이것은 특히 잉크 층을 생성하기 위해 잉킹 유닛, 보다 구체적으로 닙 잉킹(nip inking) 유닛을 통해서 안내되는 순환 리본에 의해 구성될 수 있다.

잉크 캐리어와 접촉하고 있는 상기 잉크 층은 토출되는 잉크의 현재 양이 조절될 수 있도록 가변 두께로 (무단계로) 생성될 수 있다. (잉크 리본 상의) 잉크 층의 두께는 일반적으로 30㎛를 초과해야 한다.

통상적으로, 토출되는 잉크의 현재 양은 조사 강도의 변화에 의해, 보다 구체적으로 레이저 파워의 변화에 의해 (무단계로) 조절될 수 있다.

본 발명의 프로세스에 의하면, 1 내지 100㎛, 바람직하게 10 내지 50㎛ 두께의 잉크 층을 기판에 도포할 수 있다.

바람직한 실시예에서 잉크 층은 흡수 입자 및 250,000 g/mol보다 큰 중량 평균(Mw) 분자량을 갖는 가용성 폴리머를 포함하고, 여기에서 가용성 폴리머의 분자량의 중량 평균(Mw)은 DIN 55672-2: 2016-3에 따라 결정된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 250,000 g/mol보다 큰 분자량(Mw)을 갖는 가용성 폴리머가, 잉크 층에 사용되는 잉크의 용매에 첨가제로서 첨가된다.

상기 분자량의 중량 평균(Mw)은 DIN 55672-2: 2016-3에 따라 결정되며: N,N-디메틸아세트아미드가 용출 용매로서 사용된다.

추가 실제 측정 상세: 특히 PSS-SDV-겔(거대다공성 스티렌-디비닐벤젠 공중합체 네트워크) 칼럼의 사용. (보다) 특별하게 네 개의 PSS-SDV-겔(거대다공성 스티렌-디비닐벤젠 공중합체 네트워크) 칼럼의 조합의 사용; 치수: 칼럼당 300mm * 8mm ID; 입자 크기: 5 또는 10㎛; 기공(pore) 크기: 1*10⁵Å; 1*10⁴Å; 1*10³Å; 1*500Å.

용매에서 용해될 수 있는 폴리머를 첨가함으로써 위성(스플래시) 형성 위험을 크게 감소시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다.

이론에 얽매이는 것은 아니지만, 이것은 아마도 이렇게 개질된 잉크 부분에서 더 큰 탄성을 갖는 요인에 기인할 것이다.

가용성 폴리머의 비율은, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전체 잉크 혼합물의 0.05 내지 2 중량%이다. 가용성 폴리머의 비율은 바람직하게는 전체 잉크 혼합물의 0.05 중량% 초과 및/또는 1 중량% 미만이며, 통상적으로는 0.1 중량% 초과 및/또는 0.8 중량% 미만이다.

바람직한 가용성 폴리머는 일반적으로, 한편으로는 높은 분자량을 갖고 다른 한편으로는 사용된 용매 중에서 용해될 수 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 사용되는 가용성 폴리머는 셀룰로스 에스테르, 셀룰로스 질산염, 셀룰로스 에테르, 보다 구체적으로 하이드록시프로필셀룰로스, 폴리우레탄 또는 비닐 폴리머를 포함한다. 특히 하이드록시프로필셀룰로스, 즉 하이드록실기의 일부가 에테르로서 하이드록시프로필기와 링크되는 셀룰로스 에테르가 본 발명의 효과에 특히 적합한 것으로 보인다. 그러나, 폴리에테르(예를 들어 폴리에틸렌 글리콜), 폴리아크릴레이트(예를 들어 폴리아크릴산) 또는 심지어 천연 폴리머(예를 들어 알기네이트에 기초한 것)와 같은 다른 형태의 가용성 폴리머도 사용될 수 있다. 관련 폴리머가 용해될 수 있는 적절한 용매 또는 용매 혼합물을 선택해야 한다는 것이 고려되어야 한다. 통상적으로, (극성) 유기 용매(역시 중합성 비닐 모노머와 같은 모노머에 기초한 것)가 사용될 수 있다. 그러나, 물도 특수 용도에 유리한 용매일 수 있다.

약 Mw: 250,000 g/mol 내지 약 1,500,000 g/mol의 평균 분자량 범위에 있는 가용성 폴리머의 저레벨 혼합은 잉크의 인쇄 거동에 긍정적인 영향을 미친다는 것이 밝혀졌다.

이들 혼합물은 소위 잉크의 탄성을 변경한다. 더 낮은 Mw 범위(Mw: 10,000 g/mol 내지 약 100,000 g/mol) 근처의 가용성 폴리머의 혼합물은 비후(thickening) 효과만 갖고 약간의 스플래시-방지 특성만 갖는다. 더 높은 Mw 값(1,500,000 g/mol 초과)을 갖는 폴리머는 대조적으로 스플래시-방지 특성의 추가 개선으로 이어지지 않고, 가용성을 더 방해할 뿐이다. 따라서 2,500,000 g/mol 미만, 보다 바람직하게 1,500,000 g/mol 미만의 분자량(Mw)을 갖는 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다.

요약하면, 가용성 폴리머는 일반적으로 250,000 g/mol 내지 2,500,000 g/mol의 중량 평균(Mw) 분자량을 가지며, 바람직하게 가용성 폴리머의 비율은 전체 잉크 혼합물의 0.05 내지 2 중량%에 달한다.

바람직한 실시예에 따르면 흡수 입자는 카본 블랙을 함유하거나 카본 블랙으로 구성된다.

그러나 이러한 순수한 흡수 입자 대신에 또는 이에 추가하여 반사 입자도 사용될 수 있다. 이러한 반사 입자는 또한, 특히 사용되는 레이저의 파장 범위, 보다 구체적으로 300 내지 3000nm의 범위에서 레이저 빔에 대해 흡착 특성을 가져야 한다. 그러나, 카본 블랙 입자와 같은 흡수 입자와 대조적으로, 반사 입자는 가시 파장 스펙트럼에 관한 반사 특성도 갖는다.

사용되는 레이저의 파장, 특히 300 내지 3000nm에 대해 높은 반사율을 갖는 입자가 사용될 수도 있다.

예를 들어 카본 블랙과 같은, 종래 기술에 공지되어 있는 흡수 입자와 대조적으로, 반사 입자는 잉크 층에 의해 전달되는 착색 임프레션에 대해 실질적으로 중간색일 수 있다.

사용될 수 있는 입자는 먼저 예를 들어 금속 또는 금속-코팅된 캐리어 재료의 입자이다. 이들 입자는 미러링 표면에 기초하여 반사를 생성한다. 특히 소위 효과 안료, 바람직하게는 광택 안료를 사용하는 것이 가능하다.

반사 입자는 특히 잉크 층을 위해 사용되는 잉크에 1 중량% 초과 및/또는 10 중량% 미만의 양으로 첨가될 수 있다.

또한, 전반사에 의해 미러링 효과를 발현하는 투명 입자가 사용될 수 있다. 광학 간섭 코팅을 갖는 입자도 사용될 수 있다.

입자 크기는 레이저 회절 측정에 의해 결정될 수 있다. 이는 예를 들어 Shimadzu® SALD-2201 레이저 크기 분석기와 같은 측정 기기를 사용하여 이루어질 수 있다.

이런 식으로, 특히 효과적인 흡수가 달성될 수 있다.

높은 반사 효과를 달성하기 위해, L*a*b* 색상 공간에서 L* 값이 50 초과, 바람직하게 70 초과, 보다 바람직하게 80 초과인 입자가 사용될 수 있다.

또한, 입자는 색상이 중간색일 수 있다. 일 실시예에서, L*a*b* 색상 공간 내의 입자는 +/- 30의 a* 및/또는 b* 값을 갖는다. 보다 구체적으로, L*a*b* 색상 공간 내에서 a* 및/또는 b* 값이 +/- 5 미만, 바람직하게는 +/- 3 미만인 입자가 사용될 수 있다.

반사 입자는 통상적으로 50보다 큰 종횡비를 가지며, 일반적으로 평균 입자 두께 P_T < 80 + 3P_S(P_S: 평균 입자 크기, ㎛ 값; P_T 평균 입자 두께, nm 값)를 갖는다.

반사 입자는 25보다 큰 종횡비와 P_T < 80 + 3P_S를 갖는 경우가 많다.

입자 크기 분포는 제조업체 표시 및 ISO 13320-1에 따라 Helos/BR Multirange (Sympatec) 장치를 사용하는 레이저 산란 입도측정법에 의해 측정된다. 입자는 입자 크기 분포를 측정하기 전에 교반되면서 이소프로판올에 용해된다. 입자 크기 함수는 프라운호퍼 근사법에서 등가 구(equivalent spheres)의 체적 가중 누적 도수 분포로서 계산된다. 중간 값 d50은 측정된 입자의 50%가 (체적-평균 분포에서) 이 값 미만임을 의미한다. d50 값은 평균 입자 크기로 간주된다. 입자 직경은 반사형 전자 현미경(REM)을 사용하여 결정된다. 전자 현미경에 관행적으로 사용되는 수지, 예를 들어 TEMPFIX(Gerhard Neubauer Chemikalien, D-48031 Munster, Germany)가 샘플 플레이트에 도포되고 핫플레이트 상에서 가열되어 연화된다. 이어서, 샘플 플레이트가 핫플레이트로부터 꺼내지고, 측정될 샘플이 연화된 수지 상에 산포된다. 두께의 측정에서는, 안료의 방위각(α)이 표면에 수직한 평면에 대해 추정되며, 이것은 하기 식에 따라 두께를 평가할 때 고려된다:

H_eff = H_mes /cos α.

누적 도수 곡선은 상대 발생 도수의 도움을 받아서 H_eff 값으로부터 플롯 도시되었다. 약 100개 이상의 입자가 카운트되며, H_eff의 평균 값이 평균 입자 두께로서 취해진다.

L*a*b* 색상 공간 내의 값은 DTM 1045® 분광광도계를 15 내지 25°의 각도로 사용하여 결정된다.

통상적으로, 인쇄 후의 잉크는 건조되거나 열경화되며 및/또는 두 개 이상의 잉크 층은 적층하여 도포된다.

본 발명은 또한 전술한 프로세스에 의해 인쇄되는 곡면 섹션을 갖는 기판에 관한 것이다.

상기 기판은 자동차 부품에 의해 제공될 수 있다. 그러나, 기판은 임의의 다른 보디 형태, 특히 기계(예를 들어 비행기 또는 선박) 또는 기계 부품에 기초할 수도 있다. 예를 들어 금속, 인공 재료, 돌, 종이 또는 목재일 수 있는 기판 본체의 관련 재료에 관해서는 제한이 없다.

본 발명은 또한 노즐리스 액적 토출기, 가동 프린트 헤드, 및 수평(Tx), 수직(Tg) 및 깊이(Tz) 병진 이동을 가능하게 하는 병진 3자유도를 제공하기 위해 상기 프린트 헤드를 이동시키는 장치를 포함하는 인쇄 장치이며, 전술한 프로세스를 실행하도록 구성된 인쇄 장치에 관한 것이다.

통상적으로 상기 프린트 헤드를 이동시키는 장치는 프린트 헤드와 연결된 아암을 갖는 로봇으로서 제공된다.

특별한 실시예에 따르면, 프린트 헤드를 이동시키는 장치는 또한 회전 2자유도를 제공하며, 이는 프린트 헤드가 두 개의 수직한 축을 따라서 회전(Rx, Ry)할 수 있게 함으로써 프린트 헤드의 배향을 지지하고 보증한다.

WO 2019/145300에는 다른 잉크 분사 메커니즘을 제공하는 인쇄 장치가 기재되어 있다. 인쇄 헤드의 일반적인 원리는 비슷하지만, 이는 평탄한 표면에 인쇄하기 위해서만 사용될 수 있다. 상기 인쇄 장치와의 대조를 이하에서 실제로 보여주면 본 발명에 따른 인쇄 장치가 어떻게 작동하는지가 도면에 의해 도시되어야 한다.

도 1은 인쇄 헤드를 통한 개략 단면도이다.
도 2는 공간 제어된 인쇄 헤드의 개략도이다.
도 3은 곡면 기판에 대한 인쇄의 개략도이다.

도면에 따른 인쇄 시스템에서는 통상적으로 이하의 구성요소가 관련된다:

잉크 리본, 잉크, 에너지 빔 프로젝터, 에너지 빔, 잉킹 유닛, 기록 라인(writing line), 3차원 표면, 프린트 헤드 및 인쇄된 잉크.

원통형 형태의 잉크 캐리어(1)는 인쇄될 잉크(2)를 구비하는 특별히 설계된 잉킹 유닛(5)에 의해 완전하게 끊김 없이 코팅된다. 잉크 캐리어(1) 내에 배치된 에너지 빔 시스템(3)은 에너지 빔(4)이 폐쇄된 라인(6)을 어드레스할 수 있도록 에너지 빔(4)을 어드레스한다. 정보는, 에너지 빔이 기록 라인 상에 어드레스되는 동안 에너지 빔(4)이 인쇄될 정보와 동시에 켜지거나 꺼지도록 인쇄된다. 이를 위해 하나 이상의 에너지 빔(4)이 사용될 수 있다. 에너지 빔(4)은 기록 라인(6)을 가로질러 연속적으로 이동(스캐닝)될 수 있거나, 어레이를 사용함으로써 기록 라인(6)은 일 단계로 완전히 어드레스되고 에너지 빔(4)에 의해 기록될 수 있다.

따라서 잉킹 유닛(5)은 잉크 캐리어(1) 상의 사용된 잉크(2)를 교체할 수 있다.

3차원 표면에의 인쇄 프로세스:

프린트 헤드(8)는, 기록 라인(6)과 3차원 표면(7) 사이의 전체 거리가 가능한 한 작지만 프린트 헤드(8)와 3차원 표면(7) 사이의 접촉이 없도록 3차원 표면(7) 위로 이동한다. 프린트 헤드(8)는 이후 축을 따라서 3차원 표면(7) 위에서 이동된다. 일 축으로의 이동 중에 전체 상태가 항상 변경될 수 있기 때문에, 프린트 헤드(8)는 모두 세 개의 공간 축(X, Y, Z)으로의 가능한 이동에 의해 그리고 아마도 공간 축(X, Y, Z) 상에서의 회전에 의해 항상 추적되어야 한다.

그럼에도 불구하고, 프린트 헤드(8)는 이런 식으로 변형된 3차원 표면(7)에 근사하게 최적으로 조절될 수 있을 뿐이다. 따라서, 3차원 표면(7)의 곡률 반경에 따라, 균일한 칼라 필름을 전사하기 위한 조건은 항상 변경될 것이다. 이를 보완하기 위해, 프린트 헤드(8)는 또한 기록 라인(6)을 따라서 에너지 빔(4)의 강도를 변경함으로써 상이한 양의 잉크를 전사할 수 있다. 상이한 양의 잉크 전사는, 잉크 캐리어(1)의 표면에 잉크 필름 구배가 생성되도록 잉크 캐리어(1)를 다양한 정도로 직집 잉킹함으로써 달성될 수도 있다.

본 발명은 또한 하기 인쇄 예에 의해 예시된다:

본 발명에 따른 인쇄를 위한 통상적인 배합조성은 다음과 같다:

약 0.25%의 고분자 에틸셀룰로스

약 3%의 폴리비닐부티랄(PVB)

약 6%의 카본 블랙

약 4%의 분산 첨가제(예를 들어 DisperBYK 102)

약 87%의 용매(예를 들어 메톡시프로판올)

이 혼합물은 이후 프린트 헤드를 30-40㎛ 두께의 필름으로 코팅하기 위해 사용된다. 프린트 헤드는 이후 상이한 거리로 기판으로 이동되며 레이저는 잉크를 인쇄한다. 여기에서는 예를 들어 첨가에 의해 스플래시 수를 줄이는 것이 중요하다.

위성 발생에 관한 결과(습윤 코팅 두께는 약 30㎛):

Claims (17)

1. 잉크 층을 갖는 잉크 캐리어를 포함하는 가동 프린트 헤드를 구비한 잉크 인쇄 조립체를 사용하여 곡면 섹션을 포함하는 기판을 인쇄하기 위한 프로세스이며,
   잉크 층은 잉크 층에 열 벌지가 형성되어 잉크 액적의 분할을 초래하도록 국소적으로 조사되고 그로 인해 잉크 인쇄 조립체는 잉크 층으로부터 잉크 액적을 토출하기 위한 노즐리스 액적 토출기로서 작동하며,
   프린트 헤드와 기판의 만곡된 섹션 사이의 거리는 수평(Tx), 수직(Tg) 및 깊이(Tz) 병진 이동을 가능하게 하는 병진 3자유도를 프린트 헤드에 제공하여 프린트 헤드를 기판에 대해 이동시킴으로써 조절되는 프로세스.
2. 제1항에 있어서, 잉크 층은 레이저에 의해, 보다 구체적으로는 스위치형 레이저에 의해 조사되는 것을 특징으로 하는 인쇄 프로세스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 잉크 캐리어와 잉크 층은 상호 평행하게 이동되는 것을 특징으로 하는 인쇄 프로세스.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 프린트 헤드는 또한 회전 2자유도를 구비하며, 이는 프린트 헤드가 두 개의 수직한 축을 따라서 회전(Rx, Ry)할 수 있게 함으로써 프린트 헤드의 배향을 지지 및 보증하는 인쇄 프로세스.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 스위치형 레이저는 단일의 광 파장으로 작동하는 레이저로서 설계되는 인쇄 프로세스.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 잉크 캐리어와 접촉하고 있는 잉크 층은 토출되는 잉크의 현재 양이 조절될 수 있도록 가변 두께로 생성되는 인쇄 프로세스.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 토출되는 잉크의 현재 양은 조사 강도의 변화에 의해, 보다 구체적으로 레이저 파워의 변화에 의해 조절될 수 있는 인쇄 프로세스.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 잉크 층은 흡수 입자 및/또는 반사 입자와, 250,000 g/mol보다 큰 중량 평균(Mw) 분자량을 갖는 가용성 폴리머를 포함하며, 가용성 폴리머의 분자량의 중량 평균(Mw)은 DIN 55672-2: 2016-3에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 인쇄 프로세스.
9. 제8항에 있어서, 가용성 폴리머는 250,000 g/mol 내지 2,500,000 g/mol의 중량 평균(Mw) 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 인쇄 프로세스.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 가용성 폴리머의 비율은 전체 잉크 혼합물의 0.05 내지 2중량%에 달하는 것을 특징으로 하는 인쇄 프로세스.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수 입자는 카본 블랙을 함유하거나 카본 블랙으로 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄 프로세스.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 인쇄 후의 잉크는 건조되거나 열경화되며 및/또는 두 개 이상의 잉크 층은 적층하여 도포되는 것을 특징으로 하는 인쇄 프로세스.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 프로세스에 의해 인쇄되는 곡면 섹션을 포함하는 기판이며,
    10㎛를 초과하는 습윤 코팅 두께와 조합하여 ㎟당 5개 미만 스플래시의 위성 발생률이 달성되는 기판.
14. 제13항에 있어서, 자동차 부품에 의해 제공되는 기판.
15. 노즐리스 액적 토출기, 가동 프린트 헤드, 및 수평(Tx), 수직(Tg) 및 깊이(Tz) 병진 이동을 가능하게 하는 병진 3자유도를 제공하기 위해 상기 프린트 헤드를 이동시키는 장치를 포함하는 인쇄 장치이며,
    제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 구성된 인쇄 장치.
16. 제15항에 있어서, 프린트 헤드를 이동시키는 장치는 프린트 헤드와 연결된 아암을 갖는 로봇으로서 제공되는 인쇄 장치.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 프린트 헤드를 이동시키는 장치는 또한 회전 2자유도를 제공하며, 이는 프린트 헤드가 두 개의 수직한 축을 따라서 회전(Rx, Ry)할 수 있게 함으로써 프린트 헤드의 배향을 지지하고 보증하는 인쇄 장치.

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