KR20230049693A

KR20230049693A - 스텐실 생성용 플래튼 및 방출 유체 제어 시스템

Info

Publication number: KR20230049693A
Application number: KR1020237008213A
Authority: KR
Inventors: 세실 하웰 존; 헤르몬 쉴로모
Original assignee: 듀랄크로메 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2020-08-14
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2023-04-13
Also published as: EP4196348A1; JP2023541536A; US20230311477A1; WO2022033732A1; KR20230049692A; US20240173958A1; JP2023542811A; US20240025168A1; WO2022033702A1; US11926143B2; EP4196349A1

Abstract

스크린 스텐실을 생성하는 다이렉트-투-메쉬 (Direct to mesh, DtM) 스크린 프린터가 제공된다. DtM 스크린 프린터는 분사가능한 에멀젼을 도포하는 동안 사전 연신된 메쉬(112)를 제 위치에 유지하는 프레임(114)을 고정 유지하는 고정구(116); 공동 및 그의 상부면에 다수의 홀(212)을 갖는 플래튼(124); 플래튼의 상부면 배치되고, 사전 연신된 메쉬(112)의 일측에 대해 위치된 방출 유체(122)로 적셔지는 부직포(113); 및 부직포 반대편의 사전 연신된 메쉬의 타면에 분사가능한 에멀젼을 인쇄하기 위한 프린트 헤드를 지지하는 프린터 캐리지를 포함한다.

Description

스텐실 생성용 플래튼 및 방출 유체 제어 시스템

본 발명은 스텐실 생성용 플래튼 및 방출 유체 제어 시스템에 관한 것이다.

관련 출원에 대한 상호 참조

이 출원은 2020년 8월 14일에 출원한 PCT 출원 제 PCT/EP2020/072899호의 우선권을 주장한다.

스크린 인쇄는 블로킹 스텐실이라고도 부르는 스크린 인쇄용 스텐실에 의해 잉크가 투과할 수 없게 만든 영역을 제외하고는, 메쉬를 사용하여 잉크를 기판에 전사하는 인쇄 기술이다. 블레이드 또는 스퀴지가 스크린을 가로질러 이동하여 개방된 메쉬 개구를 잉크로 채운 다음, 반전 스트로크에 의해 스크린이 접촉선을 따라 순간적으로 기판과 접촉하게 된다. 이로 인해, 잉크가 기판을 적시게 되며, 블레이드가 통과한 후에 스크린이 되돌아옴에 따라, 잉크는 메쉬 개구에서 빠져나오게 된다.

스크린 인쇄용 스텐실의 생성은 지루하고 노동 집약적인 작업이다. 이 작업은 여러 공정 단계, 화학 제품, 다량의 물을 필요로 하며, 대부분 수동으로 이루어진다. 현재의 스크린 인쇄 사업에서 가장 덜 자동화된 부분이기도 하다.

메쉬를 직접 코팅하여 스크린 인쇄용 스텐실을 형성하는 이전 해결방안의 몇 가지 예가 있다. 이제 이들 예를 설명한다.

메쉬 준비 및 코팅:

에멀젼 직접 도포: 이 작업은 기계나 손으로 실행한다. 스크린의 양면을 에멀젼으로 코팅해서 적절한 커버리지를 보장해야 한다. 기계 또는 자동화된 버전은 엄격하게 인간을 대체하는 머신이다. 기계는 정확한 양의 에멀젼을 도포하고 균일한 도포 범위를 얻는 데 있어서 훨씬 더 정확하다. 기계는 대체로 재료의 낭비가 적다.

모세관 필름: 이들은 에멀젼으로 사전 코팅되는(pre-coated) 필름이다. 메쉬가 물로 과포화되며, 과포화된 메쉬에 대해 (에멀젼 측이 아래를 향해서) 필름이 배치된다. 모세관 현상에 의해 에멀젼은 메쉬 내로 끌려 들어간다. 이는 두께와 커버 모두에 있어서 에멀젼의 보다 정밀한 코팅을 제공한다. 메쉬 내로 에멀젼이 확산되면, 필름은 박리된다.

스크린 메쉬가 유화되면, 이를 건조시켜야 한다. 건조되면, 이미지 전사 또는 스텐실 제작을 위한 준비가 된 것이다. 에멀젼은 건조됨에 따라, 수축되면서 메쉬를 따라서 거칠고 고르지 않은 표면을 만든다. (이 거친면은 인쇄 공정 동안 스퀴지의 노화를 가속시키게 된다.)

오늘날 대부분의 에멀젼은 자외광(ultra-volot, UV) 방사선에 의해 활성화 (즉, UV 활성화)되지만, 가시광선에 의해서도 활성화될 수 있다. 일단 코팅되면, 스텐실은 임의의 광에 대한 노출로부터 보호해야 한다 (일반적인 가시광선도 경화 공정을 시작하기에 충분한 UV를 갖고 있다). 이하, 에멀젼은 UV 활성화/경화되는 것으로 가정한다.

필름 포지티브 잉크: 완전히 검은색의 UV 흡수층이 투명 플라스틱 시트에 인쇄된다. 인쇄는 보통 특수 필름 포지티브 잉크 (필름 포지티브 잉크는 모든 가시광선과 UV 광선을 완전히 차단하는 고불투명도의 검정 잉크를 의미한다)를 사용하는 레이저 또는 잉크젯 프린터에 의해 실행된다. 다음에, 필름을 사전 코팅된 메쉬에 부착하고 UV 광선에 노출시킨다. 부착은 대개 (마스킹 테이프 등의) 제거가능한 테이프에 의해 이루어진다. 노광 후에는 필름을 제거하고 경화되지 않은 에멀젼은 씻어낸다.

그러나, 이러한 접근법은 모든 단계에서 매우 노동 집약적이며, 많은 단계를 자동화할 수 없다. 또한, 예컨대 필름을 장착하는 동안 오류가 발생하기 쉬워, 인쇄 전에 정확한 필름을 사용하여 최종 스텐실을 조절해야 한다. 많은 화학약품과 세척을 비롯해, 많은 소모품 (잉크, 필름)이 필요하다.

감열 스크린: 이 방법에서, 메쉬는 열 활성화된 에멀젼으로 사전 코팅된다. 일반적으로, (프레임이 없는) 메쉬는 감열 프린터에 넣는데, 여기서 에멀젼은 직접 경화/활성화된다. 일단 완료되면, 노출되지 않은 에멀젼을 씻어내고, 스텐실을 프레임에 장착한 후 인쇄한다.

그러나, 이러한 접근법은 제한된 메쉬 수로 인해 어려움을 겪고 있다. 또한, 에멀젼은 일반적으로 견고하지도 않다. 전처리된 메쉬는 비싸다. 스텐실 정렬은 더 노동 집약적이다. 마지막으로 스텐실은, 이를 장착하는 동안 손상될 수 있다.

컴퓨터-투-스크린 (Computer to Screen, CtS):

CtS - 인쇄: 이 방법에서, 코팅된 메쉬는 고불투명도의 검정 잉크로 유화 스크린에 직접 인쇄된다. 이는 필름이 없는 필름 포지티브 잉크와 유사하다. 다른 모든 공정은 동일하다.

그러나, 이들 기계는 일반 잉크젯 잉크보다 비싼 고불투명도의 잉크를 필요로 한다.

CtS - 왁스: 이 방법은 CtS - 인쇄와 밀접한 관련이 있으나, UV 광선을 차단하기 위해 왁스를 사용한다. 다른 모든 것은 동일하다.

그러나, 용융된 왁스를 사용하므로, 이들 기계는 불안정할 수 있다. 또한, 왁스를 가열해서 이를 메쉬에 도포할 필요가 있다.

CtS - 직접 노출: 이 기술은 UV 레이저를 사용하여 에멀젼을 직접 노출시킨다.

그러나, 이 기술에 사용하는 기계는 일반적으로 매우 비싸다. 또한, 이 공정은 거친 등급의 메쉬에서 제대로 작동하지 않는다. 마지막으로, UV 레이저는 교체가 필요한 경우, 여전히 많은 비용이 든다.

전술한 각각의 방법은 일부 후처리/후속 조치를 필요로 한다. 감열 활성화 및 CtS 직접 노출을 제외하고, (필름 또는 CtS 인쇄 및 왁스든) 모든 스텐실은 이미지 차단이 적용된 후 노출되어야 한다. 이 공정은, 예를 들어 강한 현상제(intense developer)로 스크린당 최소 약 1내지2분이 소요된다.

모든 스크린은 여분의 에멀젼을 씻어내야 한다. 에멀젼이 배수 시스템에 들어가지 않도록 주의해야 한다. 스크린은 세척 후에 완전히 건조시켜야 한다.

필름 및 감열 활성화 방법의 경우, 완성된 스텐실을 캐러셀(carousel)에 배치할 때는 미세하게 조절해서 적절한 등록(registration)을 보장해야 한다.

본 개시:

현재 기술에 대한 앞에서의 설명으로부터, 더 적은 종의 화학 물질과 더 적은 물을 사용하는 보다 간단한 접근법이 바람직한 것은 분명하다.

다이렉트-투-메쉬 (Direct to mesh, DtM) 접근법은 잉크젯 기술을 이용하여 스크린에 에멀젼을 직접 도포하고 활성화/노출시켜 스텐실을 형성하는 데 사용한다. 특히, 본원의 교시에 따르면, DtM 스크린 프린터는:

사전 연신된 메쉬에 분사가능한 에멀젼(jettable emulsion)을 도포하는 동안 사전 연신된 메쉬를 제 위치에 유지하는 프레임;

프레임을 고정 유지하는 고정구;

공동 및 다수의 홀이 천공된 상부면을 갖고, 공동은 홀을 통해 분배된 방출 유체를 유지하는 플래튼;

천공된 상부면에 배치되고 홀을 통해 분배된 방출 유체를 수용하도록 위치되어 사전 연신된 메쉬의 일면에 대해 균일하게 분포된 방출 유체층을 형성하는 부직포;

플래튼의 공동 내로 방출 유체를 분배하여 방출 유체층을 형성하는 방출 유체 제어 시스템; 및

플래튼 반대편의 사전 연신된 메쉬의 타면에 분사가능한 에멀젼을 인쇄하기 위한 프린트 헤드를 지지하는 프린터 캐리지를 포함한다.

본원에 개시되고 청구된 바와 같이, 그리고 본원의 교시에 따르면, 부직포는 화학적, 기계적 또는 열적 공정을 이용하여 얽힌 섬유의 결합 또는 필름의 천공으로 생성된 평탄한 다공성 시트 또는 웹 구조 재료이다. 플래튼은 천공된 상부면을 포함하며, 부직포에 의해 흡수된 방출 유체를 도입하고 레벨을 유지하는 데 사용된다. 부직포는 천공된 상부면을 통해 확산되는 방출 유체를 빠르게 흡수하여 적셔지게 된다. 부직포는 사전 연신된 메쉬에 대해 방출 유체의 균일한 분배를 유지한다. 방출 유체 제어 시스템은 방출 유체로 부직포가 적셔지는 정도를 제어함으로써, 메쉬에 에멀젼을 인쇄하는 내내 메쉬의 균일하게 분산된 방출 유체 함수율을 본질적으로 일정하게 유지한다.

도 1은 본 발명의 일례에 따른 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터를 나타낸다.
도 2a는 플래튼, 프레임 및 고정구를 나타내는 평면도이다.
도 2b-2c는 도 2a에 도시된 플래튼, 프레임 및 고정구를 나타내는 단면도이다.
도 3은 플래튼과, 플래튼의 상부 및 하판을 나타내는 평면도이다.
도 4a 내지 4f는 본 발명의 일례에 따라, 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터를 사용하는 스크린 인쇄 공정에서의 요소들을 나타내는 단면도이다.
도 5는 에멀젼에 의해 메쉬의 스트랜드 (또는 스레드)의 캡슐화를 돕는 방출 유체의 모세관 거동을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 개시의 일례에 따른 방출 유체 제어 시스템을 나타낸다.
도 7은 본 개시의 다른 예에 따른 방출 유체 제어 시스템을 나타낸다.
도 8은 본 개시의 또 다른 예에 따른 방출 유체 제어 시스템을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일례에 따른 스크린 인쇄 방법을 나타내는 플로우차트이다.

도면을 참조하여 이루어지는 다음의 상세한 설명으로부터 본 발명의 실시예의 특징이 명백해질 것이며, 동일한 참조 번호는 동일하지 않다 해도 유사한 구성요소에 대응한다. 간결하게 하기 위해, 앞에서 설명한 기능을 갖는 참조 번호나 특징은 이들이 나타나는 다른 도면과 관련해서 설명하거나 설명하지 않을 수 있다.

도 1은 다이렉트-투-메쉬 (Direct to mesh, DtM) 프린터(100)를 나타내는 블록도이다. DtM 프린터(100)는 사전 연신된 메쉬(112)와 부직포(113)를 구비하는 메쉬 지지 시스템(110)을 포함한다. 사전 연신된 메쉬는 프레임(114)에 의해 제 위치에 유지된다. 부직포(113)는 플래튼(124) 상에 배치된다. 프레임(114)은 차례로 고정구(116)에 의해 유지된다. 고정구(116)는 분사가능한 에멀젼을 도포하는 동안 프레임(114)을 사전 연신된 메쉬(112)와 함께 제 위치에 견고하게 고정 유지한다. 다른 구성에서, 프레임(114)은 사전 연신된 메쉬(112)와 부직포(113)를 견고하게 유지한다.

본원에서 사용한 바와 같이, 메쉬(112)는 직물, 섬유, 금속 또는 기타 가요성/연성 재료의 연결된 스트랜드로 제조되며, 여기서는 십자형 패턴으로 직조된다. 메쉬를 구성하는 재료는 실크; 폴리에스테르; 스테인레스 스틸 등의 금속; 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론, 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE) 등의 플라스틱; 또는 섬유 유리를 포함한 다수의 직물 중 어느 하나일 수 있다. 스트랜드의 직경은 스크린 인쇄에서 통상적인 모든 직경일 수 있으며, 메쉬의 크기는 스크린 인쇄에서 통상적인 모든 크기일 수 있다. 더 거친 메쉬는 일반적으로 더 큰 직경(게이지) 스트랜드로 직조되어, 에멀젼을 더 두껍게 도포할 필요가 있다.

부직포(113)는 실질적으로 균일한 두께를 갖는 평탄한 재료이며, 화학적, 기계적, 열처리 또는 용매 처리에 의해 함께 결합된 섬유로 제조된다. 부직포(113)는 작은 섬유들을 시트나 웹 형태로 모아 놓은 다음, 기계적으로, 열적으로 결속하거나, 온도를 높여 바인더를 웹에 용융시켜서 제조할 수 있다. 섬유는 친수성이며, 면, 셀룰로오스, 카보네이트계 재료 또는 많은 다양한 친수성 재료로 제조할 수 있다. 부직포(113)는 방출 유체(122)를 유지하는 섬유들 사이에 홀 또는 개구를 갖는다.

DtM 프린터(100)는, 플래튼(124)에 의해 사전 연신된 메쉬(112)의 밑면에 대해 유지되는 방출 유체(122)를 포함한 플래튼 지지 시스템(120)을 더 포함한다. 플래튼(124)은 사전 연신된 메쉬(112)의 바닥에 대해 방출 유체(122)로 적셔진 부직포(113)를 견고하게 유지하기 위해 매끄럽고 평탄한 면을 제공한다. 플래튼(124)은 홀이 천공되어 있으며, 매끄럽고 흠집과 균열에 견디는 면을 포함한다. 플래튼은 사전 연신된 메쉬(112)에 대해 부직포(113)를 적시기 위해 홀을 통해 보내지는 방출 유체를 저장하는 공동을 포함한다. 플래튼(124)은 UV 경화 소스(208) (도 1에는 도시되어 있지 않으나 도 2d에는 도시됨)로부터의 에너지를 소산시키는 역할도 할 수 있다.

메쉬(112)를 배치하기 전에 일단 부직포(113)가 플래튼(124)의 천공된 상부면에 대해 배치되면, 방출 유체(122)를 부직포(113)에 도포할 수 있다. 예를 들어, 방출 유체 제어 시스템(126)은 플래튼(124)의 공동으로부터 부직포(113)로 분사되는 방출 유체(122)의 양을 제어한다. 특히, 방출 유체 제어 시스템(126)은 플래튼(124)의 천공된 상부면을 통해 방출되는 방출 유체의 양을 제어하여, 부직포(113)를 적심으로써, 방출 유체의 메니스커스(meniscus) 및 방출 유체의 모세관 작용으로 인해 에멀젼이 메쉬의 스레드 주변을 감쌀 수 있게 한다.

방출 유체(122)는 경화 에멀젼과 반응하지 않음으로써, 인쇄 매체로 퍼지는 인쇄 유체의 효과인 도트 게인(dot-gain)을 억제한다. 에멀젼 유체가 분사된 후 경화가 매우 빠르게 일어나므로, 도트 게인은 짧은 기간 동안만 억제하면 된다.

마지막으로, DtM 프린터(100)는 프린터 캐리지(134)에 장착된 프린트 헤드(132)를 구비하는 잉크젯 프린터(130)를 포함한다. 프린트 헤드(132)는 부직포(113) 반대편의 사전 연신된 메쉬(112)의 타면에 분사가능한 에멀젼을 프린트한다. 프린터 캐리지(134)는 분사가능한 에멀젼을 쌓는 동안 하나 이상의 패스에 걸쳐 정확한 액적의 안착을 지원할 수 있는 X 및 Y 데카르트 방향 모두에서 정확한 고정밀 프린터 캐리지이다. 실제로, 에멀젼은 매우 미세한 것부터 매우 거친 것까지 광범위한 메쉬 게이지를 수용하도록 “쌓일(built up)” 수 있다. 계층화(layering)는 에멀젼을 쌓음에 따라, 고해상도를 유지하는 데 사용할 수 있다.

프린트 헤드(132)는 감열 잉크젯, 압전 잉크젯, 드롭-온-디맨드 잉크젯, 또는 본원에 개시된 분사가능한 에멀젼을 포함한 유체를 분사할 수 있는 기타 적합한 분사 프린트 헤드 등의 잉크젯 프린트 헤드일 수 있다.

임의의 유형일 수 있는 스크린 메쉬(112)는 프레임(114) 상에 연신된다. 프레임(114)은 플래튼(124)의 천공된 상부면을 통해 분배되어 부직포(113)을 적시는 방출 유체(122)와 함께 잉크젯 프린터(130)에 넣어서, 부직포(113)는 메쉬(112) 아래에 균일하게 분포된 방출 유체층을 지지한다. 다음에, 분사가능한 에멀젼은 잉크젯 프린터(130)에 의해 마스킹 영역에 도포되고, 고강도 UV 램프 또는 UV-발광 다이오드(LED) 등의 기타 적절한 UV 소스에 실질적으로 동시에 노출된다. UV 램프 (또는 LED)의 파장은 최적의 성능을 얻기 위해 분사가능한 에멀젼의 반응 범위로 조정할 수 있다. 본원에 개시된 분사가능한 에멀젼의 경우, 에멀젼은 395나노미터(㎚)의 파장에서 반응한다. 기타 분사가능한 에멀젼은 395㎚ 미만을 포함한 기타 반응 파장을 가질 수 있다. 거친 메쉬의 경우, 필요한 에멀젼 두께를 쌓기 위해 다중 패스 작업으로 도포할 수 있다. “거친 메쉬(coarse mesh)”는 느슨한 직조를 갖는 메쉬를 의미하므로, 가는 메쉬 스크린보다 더 큰 스트랜드들 간의 갭을 갖는다. 메쉬 수는 인치당 스레드 수(threads per inch, tpi) 또는 센티미터당 스레드 수(threads per centimeter, T)로 주어진다. 예를 들어, 335tpi (130T)의 메쉬 수는 가는 메쉬로 간주하는 반면, 110tpi (43T)의 메쉬 수는 거친 메쉬로 간주하며, 이때 메쉬 수는 제곱인치당 교차하는 스레드 수이다. 110tpi (43T)는 일반적인 직물 인쇄에 가장 많이 사용된다.

본원에 개시된 다이렉트-투-메쉬 공정은 최근에 개발된 저점도 분사가능한 에멀젼에 의해 가능해졌다. “저점도(low viscosity)”는 약 4 센티푸아즈(cP) 내지 약 15 cP (약 4 밀리파스칼 초 내지 약 15 밀리파스칼 초)의 범위를 의미한다. 이들 분사가능한 에멀젼은 UV 프린터로 다양한 재료에 엠보싱 효과를 만드는 데 사용된다. 이들 새로운 분사가능한 에멀젼은 보다 탄력적이기도 하므로, 이전 에멀젼의 대체품으로서 보다 용이하게 사용할 수 있다. 스텐실을 확인하기 위해 밝은 청록색 또는 밝은 자홍색을 사용하여 약간의 대비를 제공할 수 있으나, 투명 또는 밝은 색을 비롯해 분사가능한 에멀젼에는 어떤 색상도 사용할 수 있다.

본원에 개시된 공정에 적합하게 채용할 수 있는 분사가능한 에멀젼의 예로는 경화 후 엘라스토머 품질을 갖는 UV-활성화 아크릴레이트 단량체가 있다. 분사가능한 에멀젼은 특수 엠보싱 “바니시(varnish)” 중합체로, 기판에 빠르게 쌓이는 높은 내구성/내성의 층으로 빠르게 경화된다. 경화된 중합체는 내구성 및 유연성/탄성도 갖는다 (이것이 강성인 경우는, 사용 중에 쉽게 깨지며 스텐실을 쓸모 없게 만든다). VersaUV (Roland DG) 기술은 본원의 교시를 실시하는데 유용할 수 있는 재료의 예이다.

방출 유체(122)는 메쉬(112) 아래에 매끄러운 비반응성 인쇄면(non-reactive printing surface)을 제공한다. 이는 인쇄된 에멀젼의 도트 게인을 제한하는 역할도 한다. UV 광원 (즉, UV 경화)에 노출되기 전에 분사된 액적 (또는 도트)이 팽창하거나 퍼질 경우는 도트 게인이 발생한다. 이는 하프톤(half tone)을 채용하는 경우, 즉 메쉬의 전체 공간보다 작은 공간이 에멀젼으로 채워지는 경우에 특히 중요하다. 그러나, 에멀젼이 분사된 후 UV 경화가 매우 빠르게 일어나므로, 도트 게인은 짧은 기간 동안만 억제하면 된다.

방출 유체(122)는 도트 게인을 관리하는 유체이며 경화 에멀젼과 비반응성이므로, 방출 유체(122)는 메쉬(112)로부터 에멀젼을 들어 올리거나 분리시키지 않는다. 방출 유체(122)용의 유체는, 제한되지 않으나, 표면 장력, 이온 혼합, 극성 또는 비극성 성분을 변화시키는 계면활성제 또는 습윤제의 첨가를 포함해, 또는 유체가 수성이든 비수성이든, 방출 유체(122)의 특정한 특성을 변화시킴으로써, 분사가능한 에멀젼용으로 수정하거나 조정할 수 있다.

방출 유체(122)는 수계 (가령, 증류수), 물 단독 또는 1종 이상의 유화제를, 방출 유체의 증발을 방지하기에 충분한 양으로 포함할 수 있다. 유화제의 예는 계면활성제로 공지된 부류의 유화제와 함께, 제한되지 않으나, 폴리소르베이트, 글리세린, 및 부틸 셀로솔브 등의 글리콜을 포함한다. 일부 실시예에서, 유화제(들)는 방출 유체(122)의 증발을 방지하기 위해 적어도 3 부피% 내지 5 부피%의 양으로 존재할 수 있다. 방출 유체(122)의 추가 예는 수성 바니시, 예컨대 초산부틸, 자일렌, 자일롤, 디메틸 벤젠 및 이들의 조합을 포함한다.

현재 기술의 대부분의 제제에서, 에멀젼은 상당히 거칠 수 있다. 이는 건조 공정 중에 에멀젼이 메쉬 크기를 따름으로써 종종 발생된다. 이 거친 에멀젼 면은 스퀴지에서 마모되어 스퀴지 블레이드를 다시 표면처리하거나 교체해야 한다. 그러나, 다이렉트-투-메쉬 공정에서, 분사가능한 에멀젼이 메쉬에 쌓이면, 방출 유체(122)는 메쉬 스트랜드의 캡슐화를 보장한다. 예를 들어, 도 5 및 그 관련 논의를 참조한다. 방출 유체(122)로 부직포(113)가 적셔짐에 따라, 에멀젼은 메쉬(112)와 부직포(113) 사이에 평탄면을 확실하게 형성한다.

메쉬(112)에 도포된 에멀젼은 차단 영역에만 있기 때문에, UV 광이 마스킹 영역으로 반사되어 생기는 오버슛 또는 과다 노출의 위험은 본질적으로 거의 없다. 이는 훨씬 부드럽고 깨끗한 이미지를 제공한다. (이들 오버슛 및 과다 노출 영역은 이미지의 내부, 특히 가장자리 주변에 점이나 방울을 생성할 수 있다. 이들은 핀 홀과 “반대”이다.)

천공된 상부면을 갖는 플래튼의 예는 도 2a 내지 3에 도시되어 있다.

도 2a에서, 플래튼(124)은 고정구(116) 상에 배치되며, 프레임(114)에 의해 둘러싸여 있다. 고정구(114)는 인쇄하는 동안 프레임(114) 및 플래튼(124)을 제 위치에 유지하는 클램프(도시 생략)를 포함할 수 있다. 파선(202 및 204)을 통해 플래튼(124)의 4개의 내부 공동(206-209)을 분리하는 내부 벽이 구분되어 있다. 일반적으로, 벽(202 및 204)과 같은 벽들은 플래튼(124) 내부에서 방출 유체의 유동을 제어하기 위한 것이다. 도 2b는 선 A-A로 표시한 방향에서 플래튼(124), 고정구(116) 및 프레임(114)을 나타내는 단면도이다. 단면도는 벽(204)에 의해 분리된 공동(206 및 207)을 보여준다. 또한, 단면도는 플래튼(124)의 상부면(210)에 공동(206 및 207)으로 이어지는 홀(212)이 천공되어 있는 것도 나타낸다. 공동에 인서트를 추가하여 공동의 부피를 줄이고 각 공동 내에서 방출 유체의 균일한 분배를 도울 수 있다. 도 2c는 각각 내부 공동(206, 207)에 위치된 인서트(214, 216)를 갖는, 선 A-A로 표시한 방향에서 플래튼(124), 고정구(116) 및 프레임(114)을 나타내는 단면도이다. 인서트(214 및 216)는 폼, 플라스틱 또는 목재로 제조할 수 있다. 인서트(214 및 216)는 방출 유체의 부피를 감소시킨다.

플래튼(124)의 각 공동은 입력 포트를 가지며 출력 포트를 가질 수 있다. 특정 구현에서, 플래튼(124)은 입력 포트만 갖고 출력 포트는 갖지 않을 수 있다. 플래튼(124)을 더 이상 사용하지 않는 경우, 방출 유체의 유동을 제어하고 방출 유체를 배출하기 위해 출력 포트를 포함할 수 있다. 출력 포트를 포함하지 않는 경우, 방출 유체 레벨을 빠르게 낮추기 위해 입력 포트는 양방향으로 작동된다. 플래튼(124)은 상판과 하판도 포함한다.

도 3에서, 플래튼(124)은 상판(302)과 하판(304)으로 분리되어 있다. 도 3은 하판(304)의 장변을 따라 위치된 입력 포트(306a-306d)와 하판(304)의 단변을 따라 위치된 출력 포트(308a-308d)를 나타낸다. 방향 화살표(310a-310d)는 방출 유체가 입력 포트(306a-306d)를 통해 공동(206-209)으로 유입되는 것을 나타낸다. 방향 화살표(312a-312d)는 방출 유체가 출력 포트(308a-308d)를 통해 공동(206-209)로부터 유출되는 것을 나타낸다. 확대도(314)는 하판(304)의 장변에 위치된 입력 포트(306c)를 보여준다. 또 다른 구현예에서, 출력 포트는 하판(304)의 장변을 따라 위치될 수 있고, 입력 포트는 하판(304)의 단변을 따라 위치될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 입력 포트(306a-306d) 및/또는 출력 포트(308a-308d)는 하판(304)의 밑면에 위치될 수 있다. 확대도(316)는 하판(304)의 공동(208) 아래에 위치된 입력 포트(306c)의 예를 보여준다.

입력 및 출력 포트는 금속 또는 플라스틱으로 제조된 미늘 피팅(barbed fitting)일 수 있다. 예를 들어, 하판(304)의 장변과 단변 또는 가장자리를 따라 위치된 입력 및 출력 포트에 선형 미늘 피팅을 사용할 수 있다. 대안으로, 밑면 마운트에는 L자형 미늘 피팅을 사용할 수 있다.

하판(304)은 4개의 공동으로 제한되지 않는 점을 유의해야 한다. 다른 구현에서, 하판(304)은 다수의 입력 및 출력 포트를 갖는 단일 공동을 포함할 수 있다 (가령, 벽(202 및 204)은 생략할 수 있다). 또 다른 구현에서, 하판(304)은 2개의 공동을 가질 수 있고, 각각의 공동은 하나 이상의 입력 포트와 하나 이상의 출력 포트를 갖는다. 또 다른 구현예에서, 하판(304)은 6개 이상의 공동을 가질 수 있고, 각각의 공동은 하나 이상의 입력 포트와 하나 이상의 출력 포트를 갖는다.

도 3에서 상판(302)에는, 상판의 두께를 따라 연장되는 다수의 홀이 천공되어 있다. 확대도(318)는 상판(302)의 상부면을 나타낸다. 상판(302)에 위치된 홀(212)은 방출 유체가 통과할 수 있게 한다. 플래튼(124)의 상판(302)은 매끄럽고 단단하며 평탄한 면을 제공한다. 방출 유체가 공동(206-209) 내로 분배되고 다수의 홀(212)을 통해 나오면, 상판(302)에 있는 홀(212)의 분포로 인해, 방출 유체는 플래튼(124)의 상부면을 균일하게 코팅할 수 있고, 메쉬(112)를 부드럽게 밀어내서 에멀젼이 도포되는 면을 균일하고 평탄하게 만들 수 있다. “매끄러운(smooth)”이란 표면이 규칙적인 한, 상판(302)의 표면이 연마된/유광 또는 반투명한/무광인 것을 의미한다.

플래튼(124)의 천공된 상부면에 배치된 부직포(113)를 사용하는 다이렉트-투-메쉬(DtM) 공정의 예시적인 단계가 도 4a-4f에 도시되어 있으며, 이들 도면은 플래튼(124)의 천공된 상부면에 배치된 부직포(113)를 갖는 DtM 장치의 단면도이다.

도 4a에서, 프레임(114)은 플래튼(124)을 둘러싼다. 부직포(113)는 플래튼(124)의 천공된 상부면에 배치된다. 프레임(114)을 지지하기 위한 고정구(116)는 이 도면 및 도 4b-4f에 도시되어 있지 않다. 프레임 고정구(116)는 당업계에서 현재 사용하고 있는 것과 유사하다.

도 4b에서, 방출 유체(122)는 플래튼(124)의 공동을 채우고 홀(212)을 통해 나와서 부직포(113)에 흡수된다. 부직포(113)는 방출 유체로 적셔져서 부직포(113)의 상부면(113a)에 균일하게 분포된 방출 유체층(402)을 형성한다. 플래튼(124)의 공동 및 부직포(113)로 방출 유체를 분배하는 방출 유체 제어 시스템의 예에 대해서는 도 6과 도 7을 참조하여 아래에서 설명한다.

도 4c에서, 메쉬(112)는 프레임(114)의 상부에 걸쳐 배치된다. 부직포(113)의 표면(113a)에 지지되는 방출 유체(122)의 얇고 균일한 방출 유체층(402)과 함께, 플래튼(124)과 부직포(113)는 메쉬(112) 아래에 위치된다. 일부 실시예에서, 방출 유체(122)의 두께는 약 20마이크로미터(㎛)이지만, 어떤 경우에도 메쉬의 게이지 미만이며, ±0.5㎛ 평면도 내에 있다. 방출 유체(122)는 메쉬(112)를 뒷받침하여, 이것이 도포됨에 따라, 분사가능한 에멀젼의 양호한 커버리지를 제공한다. 방출 유체(122)는 분사가능한 에멀젼이 부직포(113)에 접착되는 것을 피하도록 제형화된다. 방출 유체(122)의 제형은 에멀젼이 부직포(113)에 결합, 반응 또는 그렇지 않으면, 점착되는 것을 방지한다. 일부 경우에, 에멀젼은 방출 유체(122)와 반응할 수 있으나, 그 상호작용/반응은 일반적으로 부직포(113)에 대한 어떤 접착도 허용하지 않을 수 있다. 부직포(113)에 대한 접착력이 메쉬(112)에 대한 접착력보다 크면, 에멀젼은 메쉬로부터 분리/박리될 수 있다. 이는 핀 홀 또는 베어 패치(bare patch)를 초래할 수 있다. 최악의 경우, 메쉬가 손상되거나 찢어지게 한다.

도 4d에서, 방출 유체층(402)과 함께 플래튼(124) 및 부직포(113)는 메쉬(112)까지 이동되어, 메쉬(112)를 죄고 메쉬(112)의 밑면을 균일하게 분포된 방출 유체층(402) 내로 가압한다. 이는 에멀젼을 인쇄할 수 있게 매끄럽고 팽팽한 수평면을 제공한다. 대안으로, 메쉬(112)가 부착된 프레임(114)이 방출 유체층(402) 내로 가압된 메쉬(112)의 밑면과 함께 하방으로 이동될 수 있다. 메쉬(112)는 부직포(113)에 대해 가압되어, 부직포(113)가 움직이는 것을 방지한다.

도 4e에서, 프린터 캐리지(134) (도 4e에는 도시되어 있지 않으나, 도 1에는 도시됨)에 의해 병진 이동가능한 프린트 헤드(132)는 메쉬(112)에 직접 블로킹 이미지 또는 스텐실(406)을 인쇄한다 (즉, 에멀젼을 증착시킨다) (도 4f에 도시됨). 여기서, 블로킹 이미지는 적절한 인쇄 매체에 인쇄되거나 스크리닝될 실제 이미지의 반전 또는 잔상(negative)이다. 프린트 헤드(132)는 화살표(408)로 표시한 방향을 따라 옆으로 이동하여 메쉬(112)에 스크린 스텐실(406)을 형성한다. 프린트 헤드에서 방출되는 “잉크”는 전술한 바와 같이, UV-경화형 분사가능한 에멀젼이며, 이 예에서는, UV 소스(410)에 의해 잉크가 도포됨에 따라, 본질적으로 UV 경화된다. 일례에서, UV 소스(410)는 화살표(412)로 표시한 방향을 따라 옆으로 이동한다. 도 4d는 메쉬(112)를 가로질러 이동하는 프린트 헤드(132) 및 UV 소스(410)를 나타낸다. 그러나, 메쉬(112)와 프레임(114) (및 고정구(116))를 포함하는 메쉬 지지 시스템은 프린트 헤드(132) 및 UV 소스(410)에 대해 병진 이동할 수 있다. UV 소스(410)는 메쉬(112)의 양방향 인쇄가 가능하도록 프린트 헤드(132)의 양측에 끼워져 있다.

도 4f에는 만들어진 스텐실(406)이 도시되어 있다. 도 4f는 메쉬(212)의 스트랜드(414)를 덮고 있는 에멀젼의 확대도를 포함한다. 균일하게 분포된 방출 유체층(402)은 에멀젼이 메쉬(112)의 스트랜드(414)를 캡슐화하고 에멀젼용의 평탄한 하부면(416)을 형성할 수 있게 한다. DtM를 통해, 메쉬(112)가 매끄러운 플래튼(124)에 의해 지지되어 있으므로, 방출 유체층(402)에 분포된 평탄한 부직포(113)는 메쉬(112) 아래에 균일하게 분포되고, 스텐실(406)의 밑면(416)은 거의 평면이거나 평탄하다. 스텐실(406)은 일반적으로 프린터에서 제거할 수 있으며, 추가 준비 또는 처리 없이 즉시 사용할 수 있다. 에멀젼 커버리지가 보다 두꺼운 (가령, 메쉬에 비해 에멀젼이 20% 보다 큰) 경우, 후처리 경화를 이용하여 스텐실의 경화를 완료할 수 있다.

일부 실시예에서, 플래튼 상판의 상부면은 UV 반사 재료, 예컨대 미러, 투명 유리, 또는 흰색 폴리에틸렌이나 또 다른 재료로 코팅되어, 메쉬(112) 밑면에 있는 에멀젼 코팅을 향해 상방으로 UV 광의 반사를 생성할 수 있다.

전 (즉, 에멀젼의 도포)과 후(노출되지 않은 에멀젼과 잉크 세척) 모두에서 추가 처리를 필요로 하는 컴퓨터-투-스크린(CtS)과 구별하기 위해, 상기 공정을 다이렉트-투-메쉬(DtM)라고 부른다. DtM 공정에서는 일반적으로 분사가능한 에멀젼의 도포 전후에 추가 처리가 실행되지 않으므로, 스텐실(406)의 생성이 단순화된다.

도 5는 에멀젼에 의해 메쉬(112)의 스트랜드 (또는 스레드)의 캡슐화를 돕는 방출 유체층(402)의 모세관 거동을 나타내는 단면도이다. 방출 유체(122)는 플래튼(124)의 공동을 채우고 있으며, 홀(212)을 통해 나와서 부직포(113)를 적셔 부직포(113)의 상부면(113a)에 균일하게 분포된 방출 유체층(402)을 형성한다. 확대도(502) 도 4d에 도시된 메쉬(112)의 스트랜드(414) 및 방출 유체층(402)을 나타내는 확대 단면도이다. 방출 유체가 메쉬(112)의 스트랜드들 사이의 주변 공간을 채우도록 하는 모세관 작용을 보인다. 방출 유체의 메니스커스와 모세관 작용의 조합으로 인해 방출 유체는 도 4e를 참조하여 위에서 설명한 바와 같이, 인쇄 중에 에멀젼(508)에 의해 메쉬(112)의 스트랜드(414)의 캡슐화를 촉진할 수 있다. 확대도(506)는 에멀젼(508)에 의해 캡슐화되어 도 4f에 도시된 스텐실(406)을 형성하는 메쉬(112)의 스트랜드(414)를 나타낸다. 또한, 부직포(113)가 적셔져서 생성된 방출 유체층(402)은 차례로 방출 유체층(402)에 대해 평탄한 에멀젼 면을 생성하는 점에도 유의한다.

방출 유체 제어 시스템(126)의 예가 도 6, 7 및 8에 도시되어 있다. 방출 유체 제어 시스템은 방출 유체층(402)에서 방출 유체의 양과 레벨을 유지하는 데 사용한다.

도 6에서, 예시적인 방출 유체 제어 시스템은 플래튼(124)과 고정구(116)에 연결되어 있다. 이 예에서, 방출 유체 제어 시스템은 유체 레벨 탱크(602) 및 일단이 유체 레벨 탱크(602)의 하단부에 연결되고, 타단이 (가령, 도 3을 참조하여 위에서 설명한 바와 같이, 플래튼(124)의 일측 또는 바닥을 통해) 차례로 플래튼(124)의 공동(122)에 연결된 파이프 또는 호스(606)에 연결되는 플렉시블 호스(604)로 구성된 유체 분배 시스템을 포함한다. 유체 레벨 탱크(602), 유체 분배 시스템 및 플래튼(124)의 공동은 방출 유체를 수용한다. 유체 레벨 유입 탱크(602)의 수직 위치는 기계식 리프트(610)로 유지 및 제어할 수 있다. 기계식 리프트(610)는, 예를 들어 래칫 잭 또는 스크류 잭일 수 있다. 유체 레벨 유입 탱크(602)내 방출 유체의 레벨은 점선(608)으로 표시한 바와 같이, 부직포(113)에 형성된 방출 유체층(402)의 원하는 레벨에 대응하는 마크(614)를 포함하는 리니어 인코더 등의 측정 장치(612)로 모니터링할 수 있다. 기계식 리프트(610)를 사용하여 유체 레벨 유입 탱크(602)를 상승 또는 하강시킬 수 있다. 방출 유체층(402)을 형성하기 위해 분배되는 방출 유체의 양이 유체 레벨 유입 탱크(602)내 방출 유체의 레벨 또는 높이에 대응하도록 하려면, 대기압 및 중력이 필요하다. 방출 유체층(402)내 방출 유체의 양은 유체 레벨 유입 탱크(602)를 상승 또는 하강시켜 제어한다. 예컨대 기계식 리프트(610)를 사용하여 유체 레벨 유입 탱크(602)를 상승시켜 유체 레벨 유입 탱크(602)내 방출 유체의 레벨이 마크(614) 위로 상승하면, 대기압 및 중력에 의해 추가 방출 유체가 방출 유체층(402)으로 보내진다. 대안으로, 예컨대 기계식 리프트(610)를 사용하여 유체 레벨 유입 탱크(602)를 하강시켜 유체 레벨 유입 탱크(602)내 방출 유체의 레벨이 마크(614) 아래로 하강하면, 대기압 및 중력에 의해 방출 유체는 유체 분배 시스템을 통해 되돌려 보내져서 유체 레벨 유입 탱크(602)내 방출 유체의 레벨이 상승한다. 이는 방출 유체층(402)내 방출 유체의 양을 감소시키거나, 방출 유체층(402)을 사라지게 한다. 도 6에 도시된 방출 유체 제어 시스템은 약 1㎜ 미만, 예컨대 0.8㎜의 위치 정확도를 제공한다.

도 7에서, 예시적인 방출 유체 제어 시스템은 플래튼(124)과 고정구(116)에 연결된다. 이 예에서, 방출 유체 제어 시스템은 방출 유체 저장기(702), 유체 레벨 유입 탱크(704), 레벨 센서(706), 및 진공회수 펌프(708)를 포함한다. 방출 유체 저장기(702)는 다량의 방출 유체(122)를 수용한다. 방출 유체가 유체 레벨 유입 탱크(704)를 채우는 속도는 제어 밸브(712)로 제어하다. 또한, 방출 유체 제어 시스템은 유체 커넥터(714a-714d)의 네트워크를 구비하는 유체 분배 시스템을 포함한다. 유체 커넥터는 펌프, 파이프 및/또는 호스의 조합일 수 있다. 방향 화살표(716a-716d)는 방출 유체가 유체 커넥터의 네트워크 내에서 유동할 수 있는 방향을 나타낸다. 커넥터(714a)는 유체 레벨 유입 탱크(704)로부터 방출 유체를, (가령, 도 3을 참조하여 위에서 설명한 바와 같이, 플래튼(124)의 바닥 또는 측면을 통해) 플래튼(124)의 공동으로 전달한다. 커넥터(714b)는 커넥터(714a)로부터 방출 유체를 진공회수 펌프(708)로 보낸다. 커넥터(714c)는 진공회수 펌프(708)로부터 방출 유체를 방출 유체 저장기(702)로 되돌려 보낸다. 커넥터(714d)는 플래튼(124)으로부터 여분의 방출 유체를 방출 유체 저장기(702)로 되돌려 보내기 위해 구비될 수 있다. 대안으로, 커넥터(714d)를 생략하고 방출 유체를 배수시킬 수 있다.

유체 레벨 유입 탱크(704)는 고정되어 있다. 레벨 센서(706)는 유체 레벨 유입 탱크(704)내 방출 유체의 레벨을 측정하여 레벨이 방출 유체층(402)내 방출 유체의 원하는 양에 대응하여 유지되도록 한다. 레벨 센서(706)는 초음파 센서 또는 초음파 거리측정 센서일 수 있다. 레벨 센서(706)는 약 0.1㎜ 이내로 정확할 수 있다. 제어 밸브(712)와 진공회수 펌프(708)에서의 유체 부피 측정을 조합하여 사용함으로써, 유체 레벨 유입 탱크(704)내 방출 유체 레벨의 변화와 대응하는 부직포(113)에 형성된 방출 유체층(402)내 방출 유체 양의 변화를 빠르게 제어할 수 있다. 대기압 및 중력에 의해, 점선(718)으로 표시한 바와 같이, 방출 유체층(402)을 형성하기 위해 플래튼(124)의 상부면으로 분배된 방출 유체의 양이 유체 레벨 유입 탱크(704)내 방출 유체의 레벨과 대응하게 된다. 예를 들어, 더 많은 방출 유체를 유체 레벨 유입 탱크(704)에 추가해서, 가령 유체 레벨 유입 탱크(704)내 방출 유체의 레벨이 플래튼(124)의 상부면 위로 상승하면, 대기압 및 중력에 의해 추가 방출 유체가 방출 유체층(402)으로 보내진다. 대안으로, 예를 들어 진공회수 펌프(708)를 사용하여, 유체 레벨 유입 탱크(704)내 방출 유체의 레벨이 플래튼(124)의 상부면 아래로 하강하면, 대기압 및 중력에 의해 방출 유체는 커넥터(714a)를 통해 되돌려 보내져서 유체 레벨 유입 탱크(704)내 방출 유체의 레벨이 상승한다. 이는 방출 유체층(402)내 방출 유체의 양을 감소시키거나, 방출 유체층(402)을 사라지게 한다.

도 8에서, 예시적인 방출 유체 제어 시스템은 플래튼(124)과 고정구(116)에 연결되며, 도 7에 도시한 방출 유체 제어 시스템과 유사하다. 이 예에서, 방출 유체 제어 시스템은 방출 유체 저장기(802), 유체 오버플로우 탱크(806) (즉, 집액조(catch basin)) 내에 위치된 유체 레벨 유입 탱크(804), 레벨 센서(808), 및 진공회수 펌프(810)를 포함한다. 또한, 방출 유체 제어 시스템은 유체 커넥터(812a-812d)의 네트워크를 구비하는 유체 분배 시스템도 포함한다. 유체 커넥터는 펌프, 파이프 및/또는 호스의 조합일 수 있다. 방향 화살표(814a-814d)는 방출 유체가 유체 커넥터의 네트워크 내에서 유동할 수 있는 방향을 나타낸다. 유체 커넥터(812a)의 단부는 오버플로우 탱크(806)의 하단부에 있는 개구와 유체 레벨 유입 탱크(804)의 하단부에 있는 개구를 통과한다. 유체 레벨 유입 탱크(804)의 개구와 커넥터(812a) 사이에는 밀봉 링(816a)이 위치되어, 방출 유체(122)가 오버플로우 탱크(806)로 누출되는 것을 방지한다. 커넥터(812a)와 오버플로우 탱크(806)의 개구 사이에는 밀봉 링(816b)이 위치되어, 방출 유체(122)가 오버플로우 탱크(806) 밖으로 누출되는 것을 방지한다. 유체 레벨 유입 탱크(804) 내에 위치된 커넥터(812a)의 단부는 개구를 포함할 수 있거나, 천공되어 방출 유체의 자유 유동을 가능케 할 수 있다. 유체 레벨 유입 탱크(804)는 리니어 인코더 또는 스크류 잭 등의 기계식 리프트(818)를 사용하여 상승 또는 하강시킬 수 있다. 진공회수 펌프(810)는 방출 유체를 방출 유체 저장기(802)로 다시 펌핑함으로써, 오버플로우 탱크(806)내 방출 유체(122)의 레벨이 유체 레벨 유입 탱크(804)내 방출 유체(122)의 레벨보다 낮아지도록 하는데 사용한다. 방출 유체(122)는 제어 밸브(820)를 통해 유체 레벨 유입 탱크(804)에 추가된다. 대안으로, 커넥터(812d)를 생략하고 방출 유체를 배수시킬 수 있다.

레벨 센서(808)는 유체 레벨 유입 탱크(804)의 위치를 측정하여 레벨이 방출 유체층(402)내 방출 유체의 원하는 양에 대응하여 유지되도록 한다. 도 7에 있는 방출 유체 제어 시스템과 달리, 유체 레벨 유입 탱크(804)를 상승 또는 하강시킴으로써, 부직포(113)에 형성된 방출 유체층(402)내 방출 유체의 양을 제어하여, 임의의 초과 유체가 오버플로우 탱크(806)내 유체 레벨 유입 탱크(804)의 외측으로 넘치도록 한다. 방출 유체의 레벨이 플래튼(124) 상부면의 레벨 위에 있도록 유체 레벨 유입 탱크(804)를 상승시키면, 대기압 및 중력에 의해 방출 유체는 방출 유체층(402)으로 보내진다. 대안으로, 유체 레벨 유입 탱크(804)내 방출 유체의 레벨이 플래튼(124) 상부면의 레벨 아래에 있도록 유체 레벨 유입 탱크(804)를 하강시키면, 대기압 및 중력에 의해 방출 유체는 유체 분배 시스템을 통해 되돌려 보내져서 유체 레벨 유입 탱크(804)내 방출 유체의 레벨이 상승한다. 이는 방출 유체층(402)내 방출 유체의 양을 감소시키거나, 방출 유체층(402)을 사라지게 한다.

레벨 센서(808)와 기계식 리프트(818)는 유체 레벨 유입 탱크(804)의 레벨과 관련된 피드백 신호를 레벨 센서(808)로부터 수신하는 컴퓨터 시스템(도시 생략)에 연결될 수 있다. 컴퓨터 시스템은 기계식 리프트(818)를 전자적으로 제어하여 유체 레벨 유입 탱크(804)를 상승 또는 하강시킬 수 있다.

도 7에 도시된 방출 유체 제어 시스템은 방출 유체층(402)의 레벨을 유지하기 위해 유체 레벨 유입 탱크(804)내 방출 유체의 레벨을 제어하는 데 있어서 높은 정밀도와 정확도를 가져야 하는 점을 유의한다. 대조적으로, 도 8에 도시된 방출 유체 제어 시스템은 방출 유체층(402)의 레벨을 유지하기 위해 유체 레벨 유입 탱크(804)를 위치시키는 데 있어서 높은 정밀도와 정확도를 가져야 한다.

도 9는 스크린 인쇄용 스텐실을 준비하기 위한, 본원의 개시에 따른 예시적인 DtM 공정(900)을 나타내는 플로우차트이다. DtM 공정(900)에서, 다이렉트-투-메쉬 프린터(100)가 제공된다(901). 전술한 바와 같이, DtM 프린터(100)는 프레임(114)을 고정 유지하는 고정구(116)를 포함하고, 프레임은 분사가능한 에멀젼을 도포하는 동안 사전 연신된 메쉬(112)를 제 위치에 유지한다. DtM 프린터(100)의 플래튼(124)은 방출 유체(122)를 유지하는 하나 이상의 공동을 갖는다. 부직포(113)는 플래튼(124)의 천공된 상부면에 배치된다. 마지막으로, DtM 프린터(100)는 플래튼(124) 반대편의 사전 연신된 메쉬(112)의 타면에 분사가능한 에멀젼을 인쇄하기 위한 프린트 헤드(132)를 지지하는 프린터 캐리지(134)를 포함한다.

DtM 공정(900)은 고정구(116)에 프레임(114)을 배치하는 단계(902)로 이어진다. 고정구(116)는 DtM 프린터(100)의 일부이며, 다양한 프레임(114)의 크기를 수용하도록 되어 있다. 고정구(116)는 프레임(114)을 제 위치에 정확하게 유지하여, 프린터 캐리지(134)가 메쉬(112)에 정확하게 등록되도록 한다.

DtM 공정(900)은 방출 유체(122)를 플래튼(124)의 공동 내로 분배(903)하여, 방출 유체가 플래튼(124)의 천공된 상부면에 있는 다수의 홀을 통해 분배됨으로써 부직포(113)를 적셔 방출 유체층(402)을 형성하는 단계(903)로 이어진다. 부직포(113)는 방출 유체층(402)을 균일하게 분포시킨다. 이는 방출 유체(122)가 인쇄 공정에서 소비되거나 양호한 유화제를 사용해도 증발할 시간을 가질 수 있는 5,000 DPI등의 매우 큰 스텐실 또는 매우 높은 도트 밀도를 위해 중요할 수 있다.

DTM 공정(900)은 방출 유체를 메쉬(112)의 밑면에 도포하기 위해 메쉬(112)를 방출 유체(122)와 접촉시키는 단계(904)로 이어진다. 플래튼(124)의 상부면은 프레임의 상부면과 평행하게 또는 그 위에 위치된다. 예를 들어, 플래튼(124)의 상부면은 메쉬에 거의 또는 전혀 압력을 가하지 않을 수 있다.

DtM 공정(900)은 플래튼(124) 반대편의 메쉬(112)에 분사가능한 에멀젼을 도포하는 단계(905)로 이어진다. 전술한 바와 같이, 분사가능한 에멀젼은 잉크젯 프린터(130)에 의해 메쉬(112)에 도포되며, 잉크젯 프린트 헤드(132)는 분사가능한 에멀젼을 분사한다.

DtM 공정(900)은 UV 방사선을 사용하여 분사가능한 에멀젼을 경화시키는 단계(906)에서 종료된다. LED 또는 할로겐 램프 등의 UV 광원을 사용하여 분사가능한 에멀젼을 경화시킬 수 있다.

DtM 공정(900)의 종료시, 스텐실이 형성되고 경화되며, 예를 들어 의류 등의 적절한 인쇄면에 색상을 스크린 인쇄하는 데 사용할 준비가 갖추어진다. 특히, 경화 후에 분사가능한 에멀젼은 스크린 스텐실을 형성하며, 스크린 스텐실의 개구는 인쇄면에 이미지를 인쇄하는 데 사용된다.

개시된 실시예의 이전 설명은 당업자가 본 개시를 구현하거나 사용할 수 있게 제공하는 것으로 평가한다. 실시예에 관한 다양한 수정은 당업자에게 명백할 것이며, 본원에서 규정한 일반적인 원리는 본 개시의 기술사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예에 적용할 수 있다. 따라서, 본 개시는 본원에서 보인 실시예들에 엄격하게 제한되도록 하는 것은 아니며, 본원에 개시된 원리들 및 새로운 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위를 부여받아야 한다.

Claims

스크린 스텐실을 생성하는 다이렉트-투-메쉬 (direct to mesh) 스크린 프린터로서,
사전 연신된 메쉬에 분사가능한 에멀젼(jettable emulsion)을 도포하는 동안 사전 연신된 메쉬를 제 위치에 유지하는 프레임;
프레임을 고정 유지하는 고정구;
공동 및 다수의 홀이 천공된 상부면을 갖고, 공동은 홀을 통해 분배된 방출 유체를 유지하는 플래튼;
천공된 상부면에 배치되고 홀을 통해 분배된 방출 유체를 수용하도록 위치되어 사전 연신된 메쉬의 일면에 대해 균일하게 분포된 방출 유체층을 형성하는 부직포;
플래튼의 공동 내로 방출 유체를 분배하여 방출 유체층을 형성하는 방출 유체 제어 시스템; 및
플래튼 반대편의 사전 연신된 메쉬의 타면에 분사가능한 에멀젼을 인쇄하기 위한 프린트 헤드를 지지하는 프린터 캐리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터.
제 1항에 있어서,
고정구는 분사가능한 에멀젼을 도포하는 동안 프레임을 사전 연신된 메쉬와 함께 제 위치에 견고하게 고정 유지하는 것을 특징으로 하는 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터.
제 1항에 있어서,
플래튼은 방출 유체가 유입되는 하나 이상의 입력 포트, 및 방출 유체를 하나 이상의 공동 내로 분배하는 하나 이상의 출력 포트를 갖는 것을 특징으로 하는 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터.
제 1항에 있어서,
플래튼의 천공된 상부면에 있는 홀은 하나 이상의 공동으로 연장되는 것을 특징으로 하는 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터.
제 1항에 있어서,
부직포 및 플래튼의 상부면은 평탄하여, 균일하게 분포된 방출 유체층 및 분사가능한 에멀젼으로 형성된 스텐실의 평탄한 하부면을 형성하는 것을 특징으로 하는 메쉬 스크린 방식 프린터.
제 1항에 있어서,
부직포는 홀을 통과해 보내진 방출 유체로 적셔져서 부직포에 균일하게 분포된 층을 형성하는 것을 특징으로 하는 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터.
제 1항에 있어서,
부직포는 친수성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터.
제 1항에 있어서,
방출 유체는 경화 후 분사가능한 에멀젼에 대해 매끄러운 비반응성 표면(non-reactive surface)을 제공하면서 도트 게인을 억제하는 것을 특징으로 하는 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터.
제 1항에 있어서,
방출 유체는, 방출 유체의 증발을 방지하기에 충분한 양으로 1종 이상의 유화제 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터.
제 1항에 있어서,
분사가능한 에멀젼은 약 4cP 내지 약 15cP의 저점도를 가지며, 내구성 및 유연성/탄성 모두를 갖는 것을 특징으로 하는 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터.
제 8항에 있어서,
분사가능한 에멀젼은 경화 후 엘라스토머 품질(elastomeric qualities)을 갖는 UV-활성화된 아크릴레이트 단량체인 것을 특징으로 하는 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터.
제 1항에 있어서,
분사가능한 에멀젼을 경화시켜 스크린 인쇄용 스텐실을 형성하는 UV 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터.
스크린 인쇄 공정으로서,
분사가능한 에멀젼을 도포하는 동안 사전 연신된 메쉬를 제 위치에 유지하는 프레임을 고정 유지하는 고정구; 공동 및 그의 상부면에 다수의 홀을 갖는 플래튼; 플래튼의 상부면에 위치되어 사전 연신된 메쉬의 일면에 대해 배치되는 부직포; 및 플래튼 반대편의 사전 연신된 메쉬의 타면에 분사가능한 에멀젼을 인쇄하기 위한 프린트 헤드를 지지하는 프린터 캐리지를 포함하는 다이렉트-투-메쉬 스크린 프린터를 제공하는 단계;
고정구에 프레임을 배치하는 단계;
방출 유체를 플래튼의 공동 내로 분배하여 방출 유체가 홀을 통과하고 부직포를 적셔 부직포의 상부에 균일하게 분포된 방출 유체층을 형성하는 단계;
플래튼과 메쉬를 서로 접촉시켜 방출 유체층의 방출 유체가 메쉬의 밑면을 적시도록 하는 단계;
메쉬에 분사가능한 에멀젼을 인쇄하는 단계; 및
UV 방사선을 사용하여 분사가능한 에멀젼을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제 13항에 있어서,
경화 후 분사가능한 에멀젼은 스크린 스텐실을 형성하고, 스크린 스텐실에 있는 개구를 사용하여 표면에 이미지를 형성하는 것을 특징으로 하는 공정.
제 13항에 있어서,
방출 유체는 경화 후 분사가능한 에멀젼에 부착되지 않으면서 도트 게인을 억제하는 것을 특징으로 하는 공정.
제 13항에 있어서,
방출 유체는 물과 방출 유체의 증발을 방지하기에 충분한 양으로 1종 이상의 유화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제 13항에 있어서,
분사가능한 에멀젼은 경화 후 엘라스토머 특성을 갖는 UV-활성화 아크릴레이트 단량체인 것을 특징으로 하는 공정.
제 13항에 있어서,
메쉬에 분사가능한 에멀젼을 인쇄하는 단계는 균일하게 분포된 방출 유체층 및 분사가능한 에멀젼으로 형성된 스텐실의 평탄한 하부면을 형성하는 평탄한 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.
제 13항에 있어서,
부직포는 친수성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정.