KR20230133855A - 냉각기를 포함하는 열전사 인쇄 장치 - Google Patents

Abstract

열전사 인쇄 장치(1)는:
프레임,
외부면(51) 상에 잉크를 이송하기 위한 무한 리본(5),
무한 리본(5)을 잉크(4)로 코팅하기 위한 코팅 디바이스(3),
무한 리본(5)에 코팅된 잉크(4)의 일부로 기판(20)을 열전사에 의해 인쇄하는 프린트헤드(6),
코팅 디바이스(3)로부터 프린트헤드(6)로 그리고 프린트헤드(6)로부터 코팅 디바이스(3)로의 경로를 따라 순환 방식으로 그 내부면(52)에 의해 무한 리본(5)을 지지하고 이송하는 복수의 제1 롤러들(9),
코팅 디바이스(3)로부터 프린트헤드(6)로의 그 경로를 따라 인접한 2개의 제1 롤러들(9) 사이에서 무한 리본(5)의 내부면(52)을 지지하는 적어도 하나의 제1 컨베이어(7)로서; 상기 제1 컨베이어(7)는 프레임에 병진 및 회전으로 고정되고 리본(5)의 내부면(52)을 지지하는 제1 볼록 표면을 갖는 플레이트(75)를 포함하는, 상기 적어도 하나의 제1 컨베이어(7),
상기 플레이트(75)의 제1 표면을 제1 미리 정의된 온도로 냉각하도록 설계된 열 교환기(72)를 포함한다.

Description

냉각기를 포함하는 열전사 인쇄 장치

본 발명은 인쇄 장치 시스템, 특히 잉크를 유지할 수 있는 리본을 포함하는 인쇄 장치에 관한 것이다.

열전사 인쇄 장치(thermal transfer printing apparatus)와 관련된 현재 해결책(solution)은 이미 코팅된 일회용 리본을 사용한다. 이러한 해결책의 한 가지 제한 사항은 리본의 수명이 다하면 리본을 주기적으로 교체해야 하는 것이다. 이러한 교체는 일정 시간 동안 프린터를 중지시켜야 하고, 예를 들어 프린터가 생산 라인의 라벨링 기계일 때 일부 애플리케이션에서는 매우 불편할 수 있다.

잔류하는 전사되지 않은 잉크와 함께 이러한 사용된 리본을 처리하기 위해, 일회용 리본의 스풀(spool) 대신에 무한 리본을 사용하는 열전사 인쇄 장치의 대체 클래스가 개발되었다.

EP3055135B1호는 무한 리본이 롤러들 상으로 이송되는 그러한 인쇄 장치를 교시하고 있다. 설명된 인쇄 장치는 고온 용융 잉크로 리본을 코팅하는 코팅 디바이스를 포함한다.

이러한 무한 리본에 도포된 잉크 층은 다중 인쇄를 보장하기 위해 재생될 수 있다: 결과적으로 하나의 리본만이 지속적으로 사용되고 잔류 잉크는 다시 활용할 수 있어서 재료의 낭비를 줄일 수 있다.

무한 리본은 롤러들로 이송되고 리본의 일부는 이 과정에서 열전사 프린트헤드와 재잉크 장치에 연속적으로 노출된다. 따라서, 예를 들어 시스템을 통한 백만 다중 사이클과 같은 많은 수의 사이클을 견딜 수 있어야 한다. 재잉크 장치와 열전사 프린트헤드 사이에서 잉크는 냉각 단계 동안 가능한 고체 상태를 회복해야 한다. 냉각 단계는 적절한 잉크 층을 제공하고 기판에 인쇄된 데이터의 품질에 영향을 미치는데 필수적이다.

US4764776호 또는 EP0412179호는 리본 상의 코팅된 잉크가 코팅 후에 응고되는 것을 개시하고 있다. 그러나, 냉각은 열 제어가 없는 상태에서 발생하므로 사용 중에 습기 및 실내 온도와 같은 환경 조건에 영향을 받는다.

CH553662호는 잉크의 응고(solidification)를 가속화하기 위해 리본 부근에 배치된 팬을 사용하는 냉각 유닛이 장착된 인쇄 시스템을 개시한다.

이러한 시스템의 제1 제한 사항은 인쇄 속도가 제한될 수 있다는 것이다. 실제로, 제한된 속도 이상에서는, 코팅된 고온 용융 잉크는 응고될 수 없거나 프린트헤드에 도달하기 전에 충분히 응고되지 않아 인쇄 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 또한, 코터와 프린트헤드 사이의 리본의 경로를 증가시키면서 시간에 따라 냉각에 도달할 수 있어, 이러한 인쇄 장치의 부피가 증가한다. 결과적으로, 이러한 인쇄 장치는 잉크의 응고 및 따라서 적절한 인쇄 성능을 보장하기 위해 재잉크 스테이션과 프린트헤드 사이의 긴 거리를 이동하기 위해 대용량을 갖는다.

제2 제한 사항은 인쇄 공정이 표준화되지 않았다는 것이다. 주변 온도, 습도 및 잉크의 열적 특성에 따라, 프린트헤드를 보정하여 고품질 인쇄를 보장해야 한다. 실제로, 잉크는 일반적으로 수분과 온도에 민감하다. 따라서, 냉각 단계를 제어할 수 없는 시스템에서 사용할 수 있는 잉크의 범위가 제한될 수 있다.

제3 제한 사항은 리본 폭 전체에 걸쳐서 장력을 균일하지 않게 유도하는 이송 롤러들 사이의 잠재적 또는 불가피한 오정렬이다. 이러한 불균일한 장력은 필름의 일부의 잠재적인 측면 이동과 잠재적인 주름, 구김 또는 접힘을 생성한다.

US2004/135870호는 열전사 필름의 후면과 접촉하여 회전하도록 측방으로 장착된 냉각 롤러를 개시하고 있다. 동일한 방식으로, EP0029313호는 잉크 층을 응고시키기 위해 펠티에 효과(Peltier effect)를 사용하는 냉각 롤러 또는 전기 냉각 요소를 개시하고 있다.

그러나, 이러한 해결책은 언급된 단점을 회피할 수 없다. 특히, 상기 해결책은 잉크와 쿨링 롤러 사이에 최적의 열 전달을 제공하지 않으며, 상기 해결책은 냉각이 리본과 롤러 사이의 접촉 표면에 의존하기 때문에, 즉 잉크의 응고가 쿨링 롤러의 직경에 의존하기 때문에 필연적으로 인쇄 장치의 부피 증가를 초래한다.

본 발명은 전술한 제한 사항을 해결하는 소형 열전사 인쇄 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 양태에 따르면, 본 발명은 열전사 인쇄 장치에 관한 것으로:

무한 리본을 잉크로 코팅하기 위한 코터,

무한 리본에 코팅된 잉크의 일부로 기판을 열전사에 의해 인쇄하기 위한 프린트헤드,

코터로부터 프린트헤드로의 제1 경로를 따라 그리고 프린트헤드로부터 코터로의 제2 경로를 따라 순환 방식으로 잉크를 포함하는 무한 리본을 지지하고 이송하는 컨베이어 시스템,

무한 리본의 제1 경로의 제1 부분을 따라 제1 미리 정의된 온도로 무한 리본 상의 코팅된 잉크를 냉각시키도록 구성된 적어도 하나의 냉각기를 포함한다.

냉각기는 양호하게는 리본 상에 코팅된 고온 용융 잉크의 응고를 향상시킨다. 다른 장점은 인쇄 장치를 콤팩트하게 유지하면서 더 짧은 리본 및/또는 더 빠른 인쇄 속도를 사용할 수 있다는 것이다. 또 다른 장점은 주변 온도 및 습도와 관계없이 잉크의 빠른 응고를 보장한다는 것이다.

일 실시예에서, 인쇄 장치는 제2 경로의 제2 부분을 따라 제2 미리 정의된 온도에서 무한 리본 상의 잉크를 가열하기 위한 적어도 하나의 히터를 더 포함한다. 히터는 양호하게는 인쇄 후 잔류 잉크를 녹이거나 리본 상의 용융점에 근접하게 한다. 히터는 코터에 의한 리본 상의 잉크의 코팅 및 교체를 양호하게 향상시킨다.

일 실시예에서, 인쇄 장치는 코터와 제1 경로의 제1 부분 사이에 적어도 위치된 제3 부분을 따라 제3 미리 정의된 온도로 무한 리본 상의 잉크를 가열하기 위한 적어도 하나의 히터를 더 포함한다. 한 가지 장점은 상기 잉크를 냉각시키기 전에 밴드 상의 잉크 두께의 균질성을 향상시키는 것이다. 한 가지 장점은 리본의 폭과 길이에 따른 두께의 균일성과 코팅을 향상시키기 위해 코팅 전에, 중에, 및 후에 리본 상의 잉크를 가열하는 것이다.

일 실시예에서, 컨베이어 시스템은 리본을 지지하기 위한 제1 안내 요소를 포함하고, 상기 제1 안내 요소는 상기 제1 안내 요소에 의해 지지되는 리본 상의 코팅 잉크를 냉각시키기 위해 냉각기와 결합된다. 제1 안내 요소의 한 가지 장점은 리본 상의 잉크를 냉각시키기 위해 제1 안내 요소와 리본 사이의 접촉 표면을 이용하는 것이다. 잉크는 리본을 통해 제1 안내 요소에 의해 냉각된다.

일 실시예에서, 제1 안내 요소는 코어의 외부면을 냉각시키기 위해 냉각제가 순환하는 캐비티를 갖는 코어를 포함하고, 상기 외부면은 리본을 지지하도록 배열된다.

일 실시예에서, 컨베이어 시스템은 제1 부분의 적어도 일부 상의 무한 리본을 유지하고 이송하는 제1 컨베이어 벨트를 포함하는 제1 컨베이어를 포함한다. 제1 컨베이어 벨트는 제1 안내 요소의 면이 컨베이어 벨트를 향하도록 제1 안내 요소에 의해 안내되고, 상기 제1 컨베이어 벨트는 리본을 이송하는 동안 열 전도체로서 작동한다.

일 실시예에서, 인쇄 장치는 제1 컨베이어 벨트를 유지하고 지지하기 위한 적어도 2개의 롤러를 더 포함한다. 일 실시예에서, 상기 적어도 2개의 롤러는 냉각기에 결합되어 롤러들을 통해, 리본을 통해 및 제1 컨베이어 벨트를 통해 잉크를 냉각시킨다.

일 실시예에서, 컨베이어 시스템은 리본을 지지하기 위한 제2 안내 요소를 포함하고, 상기 제2 안내 요소는 제2 부분 상의 제2 안내 요소에 의해 지지되는 리본 상의 코팅된 잉크를 가열하기 위한 히터와 결합된다. 일 실시예에서, 히터는 줄 가열(Joule heating)에 의해 제2 안내 요소를 가열하기 위한 전기 저항을 포함한다.

일 실시예에서, 컨베이어 시스템은 제2 컨베이어를 포함한다. 상기 제2 컨베이어는 제2 부분 및/또는 제3 부분 상의 무한 리본을 유지하고 이송하는 제2 컨베이어 벨트를 포함하고, 상기 컨베이어 벨트는 제2 안내 요소의 외부면이 제2 컨베이어 벨트를 향하도록 제2 안내 요소에 의해 안내되고, 상기 제2 컨베이어 벨트는 리본을 이송하는 동안 열 전도체로서 작동한다.

일 실시예에서, 인쇄 장치는 제2 컨베이어 벨트를 유지하고 지지하기 위한 적어도 2개의 롤러를 포함하고, 상기 롤러들은 리본을 통해 그리고 제2 컨베이어 벨트를 통해 잉크를 가열하기 위한 히터에 결합된다.

일 실시예에서, 냉각기는 열 교환기를 포함한다. 일 실시예에서, 냉각기는 펠티에 히트 펌프(Peltier heat pump)를 포함한다. 일 실시예에서, 열 교환기는 히트 파이프를 포함한다.

일 실시예에서, 제1 미리 정의된 온도는 25 내지 50℃ 범위이다. 일 실시예에서, 제2 미리 정의된 온도는 50 내지 130℃ 범위이다.

일 실시예에서, 인쇄 장치는 그 경로 상에 배열된 리본과 리본에 의해 운반되는 잉크를 포함하고, 제1 미리 정의된 온도는 잉크의 용융점 이하이다. 일 실시예에서, 제2 미리 정의된 온도는 잉크의 용융점 이상이다. 일 실시예에서, 제1 안내 요소 및/또는 제2 안내 요소는 곡선 가이드이다.

일 실시예에서, 인쇄 장치는 리본 경로의 제4 부분에서 리본 내의 잉크의 온도를 제어하기 위한 열 제어기를 더 포함하고, 경로의 제4 부분은 제1 부분과 프린트헤드 사이에 위치된다. 일 실시예에서, 열 제어기는 제3 미리 정의된 온도에서 잉크를 가열 및/또는 냉각한다.

제2 양태에 따르면, 본 발명은 기판을 열적으로 인쇄하기 위한 방법에 관한 것으로,

코터로부터 프린트헤드로의 제1 경로를 따라 그리고 프린트헤드로부터 코터로의 제2 경로를 따라 순환 방식으로 그 위의 잉크를 유지하는 무한 리본을 이송하는 단계;

코터로 무한 리본을 잉크로 코팅하는 단계;

무한 리본 상에 코팅된 잉크의 일부로 기판을 프린트헤드로 열전사에 의해 인쇄하는 단계;

무한 리본의 제1 경로의 제1 부분을 따라 제1 미리 정의된 온도로 무한 리본 상의 코팅된 잉크를 냉각시키기 위해 냉각기를 작동시키는 단계;를 포함한다.

일 실시예에서, 이 방법은 밴드 상의 잉크가 무한 리본 경로의 일부에서 용융되도록 리본을 가열하기 위한 히터를 작동시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 방법은 본 발명의 제1 양태에 따른 인쇄 장치에 의해 구현된다. 일 실시예에서, 상기 방법은 기판에 전사된 잉크의 일부를 교체하는 동안 잉크의 잉여 부분을 회수하는 것을 포함한다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 열전사 인쇄 장치에 관한 것으로,

프레임,

그 외부면 상에 잉크를 이송하기 위한 무한 리본,

무한 리본에 잉크로 코팅하기 위한 코팅 디바이스,

무한 리본 상에 코팅된 잉크의 일부로 기판을 열전사에 의해 인쇄하기 위한 프린트헤드,

코팅 디바이스로부터 프린트헤드로 그리고 프린트헤드로부터 코팅 디바이스로의 경로를 따라, 바람직하게는 순환 방식으로, 그 내부면에 의해 무한 리본을 지지하고 이송하는 복수의 제1 롤러들,

코팅 디바이스로부터 프린트헤드로의 경로를 따라 인접한 2개의 제1 롤러들 사이에서 무한 리본의 내부면을 지지하는 플레이트로서; 상기 플레이트는 프레임과 병진 및 회전으로 고정되고 선택적으로 리본의 내부면을 지지하는 제1 볼록 표면을 갖는, 상기 플레이트;

상기 플레이트의 제1 표면을 제1 미리 정의된 온도로 냉각시키도록 설계된 열 교환기를 포함한다.

일 실시예에서, 플레이트의 제1 볼록 표면은 무한 리본과 직접 접촉하도록 배열된다.

일 실시예에서, 열전사 인쇄 장치는 적어도 2개의 제2 롤러들; 및 적어도 2개의 제2 롤러들과 플레이트의 제1 표면에 의해 지지되고, 그 내부면에 의해 무한 리본을 지지하고 이송하도록 배열된 컨베이어 벨트를 더 포함한다. 제2 롤러와 플레이트는 플레이트의 제1 표면이 컨베이어 벨트를 통해 무한 리본을 지지하도록 배열된다.

일 실시예에서, 열전사 인쇄 장치는 프레임과 병진으로 고정되고, 무한 리본의 제1 부분을 제2 미리 정의된 온도로 가열하도록 배열된 적어도 하나의 히터를 더 포함한다.

일 실시예에서, 무한 리본의 제1 부분은 리본의 코팅 구역을 포함하고, 리본이 코팅 디바이스에 의해 코팅되거나 코팅 디바이스와 접촉한다.

일 실시예에서, 플레이트는 프레임의 외부면을 냉각시키기 위해 냉각제가 순환하는 캐비티를 갖는 프레임을 포함하고, 상기 외부면은 리본을 지지하도록 배열된다.

일 실시예에서, 히터는 원주 표면 상에서 리본의 내부면을 지지하도록 배열된 롤러 및 롤러의 원주 표면을 가열하기 위한 수단을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 롤러의 원주 표면을 가열하기 위한 수단은 줄 가열에 의해 제2 안내 요소를 가열하기 위한 전기 저항 또는 열 저항을 포함한다.

일 양태에 따르면, 본 발명은 열전사 인쇄 장치에 관한 것으로,

프레임,

그 외부면 상에 잉크를 이송하기 위한 무한 리본,

무한 리본을 잉크로 코팅하기 위한 코팅 디바이스,

무한 리본에 코팅된 잉크의 일부로 기판을 열전사에 의해 인쇄하기 위한 프린트헤드,

코팅 디바이스로부터 프린트헤드로 그리고 프린트헤드로부터 코팅 디바이스로의 경로를 따라 순환 방식으로 그 내부면에 의해 무한 리본을 지지하고 이송하는 복수의 제1 롤러들,

코팅 디바이스로부터 프린트헤드로의 그 경로를 따라 인접한 2개의 제1 롤러들 사이에서 무한 리본의 내부면을 지지하도록 배열된 적어도 하나의 냉각 롤러로서; 상기 냉각 롤러는 샤프트의 체적을 통해 연장하고 냉각제로 채워지는 파이프를 포함하는 샤프트를 포함하는, 상기 적어도 하나의 냉각 롤러;

상기 냉각 롤러의 파이프 내의 냉각제를 제1 미리 정의된 온도로 냉각시키도록 설계된 열 교환기를 포함한다.

또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 기판을 열적으로 인쇄하기 위한 방법에 관한 것으로,

본 발명에 따른 열전사 인쇄 장치를 제공하는 단계;

코팅 디바이스로부터 프린트헤드로 그리고 프린트헤드로부터 코팅 디바이스로, 바람직하게는 순환 방식으로, 그 위의 잉크를 유지하는 무한 리본을 이송하는 단계;

코팅 디바이스로 무한 리본의 외부면을 잉크로 코팅하는 단계;

무한 리본의 내부면을 지지하는 플레이트를 냉각시켜 코팅된 잉크를 응고시키는 단계;

무한 리본의 외부면 상에 코팅된 잉크의 일부로 기판을 프린트헤드로 열전사에 의해 인쇄하는 단계;를 포함한다.

일 실시예에서, 이 방법은 리본 상의 잉크를 코팅 디바이스의 양 측면에서 그 용융점 이상 또는 유리 전이 온도 이상으로 가열하기 위한 히터를 작동시키는 단계를 더 포함한다.

도 1은 냉각기와 히터를 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄 장치의 개략도로서, 냉각기와 히터가 컨베이어 벨트를 포함하는 컨베이어에 통합된, 인쇄 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 장치의 사시도로서, 인쇄 장치의 프레임이 제거된, 인쇄 장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 인쇄 장치의 절단 평면도로서, 인쇄 장치는 히터와 코터를 냉각기로부터 분리하기 위한 분리 벽을 포함하는, 인쇄 장치의 절단 평면도이다.
도 5는 도 3의 인쇄 장치의 또 다른 사시도로서, 냉각기는 코일, 콘덴서 및 콘덴서를 냉각시키기 위한 라디에이터를 포함하는 열 교환기를 포함하는, 인쇄 장치의 또 다른 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 장치의 일부의 개략도로서, 냉각기는 리본의 내부면과 접촉하도록 배열된 곡선형 정적 플레이트를 포함하고, 리본이 플레이트를 따라 슬라이드하기 전에 리본의 내부면을 윤활제로 코팅하는 수단을 더 포함하는, 개략도이다.
도 7은 냉각 롤러를 포함하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄 장치의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 롤러의 단면도이다.
도 9는 상기 냉각 롤러의 회전을 구동하기 위해 모터에 결합된 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 롤러의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전사 인쇄 장치에서 리본의 이송에 따라 리본 상의 잉크의 열적 사이클의 다이아그램이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄 장치의 사시도로서, 인쇄 장치의 프레임이 제거되고 리본과 직접 접촉하는 냉각 플레이트를 포함하는, 인쇄 장치의 사시도이다.

장치는 컨베이어 시스템, 프린트헤드(6) 및 코터(coater)(3)를 포함한다. 장치는 또한 무한 리본(5)을 포함할 수 있거나 무한 리본(5)을 수용하도록 설계된다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전사 인쇄 장치(thermal transfer printing apparatus)의 개략도를 도시한다.

코터(Coater)

인쇄 장치(1)는 코터(3)를 포함한다. 코터(3)는 리본(5)의 외부면(51)을 잉크(4)로 코팅하도록 설계되고 배열되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 코터(3)는 저장소(2)에 연결된다. 저장소는 코터(3)에 공급하기 위한 고체 잉크를 포함하도록 설계된다. 다른 실시예에서, 저장소는 액체 잉크를 포함할 수 있고, 잉크를 미리 정의된 물리적 조건들, 예를 들어 온도 및/또는 점도로 유지하기 위해 혼합 요소와 결합될 수 있다.

코터(3)는 리본(5)의 외부면(51)의 코팅을 용이하게 하기 위해 리본(5)과 접촉하거나 또는 그 부근에 위치될 수 있다.

코터(3)는 리본(5)의 외부면에 액체 잉크 층(4)을 도포하도록 설계된다. 액체 잉크 층(4)은 바람직하게는 리본(5)의 표면 상에 균질하게 분포된다. 잉크 제어 구성요소(도시 생략)는 리본(5)의 회전/변위 속도 및/또는 인쇄 모드의 함수로 리본(5)의 표면에 충분한 양의 잉크의 분포를 보장할 수 있다.

잉크 제어 구성요소의 한 가지 목적은 리본(5)의 변위 속도에 관계없이 리본(5)에 거의 일정한 코팅 두께를 보장하는 것이다. 일 실시예에서, 잉크 제어 구성요소는 리본(5)의 변위 속도를 판독하기 위한 전기 입력을 포함한다. 이러한 방식으로, 잉크 제어 구성요소는 가변 속도에서 시간의 경과에 따라 일정한 코팅과 균질한 분포를 보장할 수 있다. 이러한 구성에서는 인쇄 및 코팅 순서가 동기화된다.

도시되지 않은 제1 예시에서, 코터(3)는 슬롯 다이 코팅 디바이스와 같은 액체 잉크를 포함하는 캐널(canal)을 포함한다. 캐널의 제1 말단은 저장소(2)에 연결된다. 캐널의 제2 말단은 코터 헤드를 형성한다. 코터 헤드의 출력부는 인접하고, 가장 바람직하게는 리본(5)의 외부면에 수직하다. 상기 캐널은 또한 테이퍼링 또는 평행 슬릿을 포함할 수 있다. 중력과 모세관 현상에 의해, 액체 잉크는 캐널의 제2 말단으로 운송되어 리본(5)의 외부면에 코팅된다. 이 예시에서, 코팅 헤드의 축은 잉크가 코터(3)로부터 투사되는 축과 평행할 수 있다. 이 축은 리본(5)의 인접한 부분의 주축에 수직하거나 리본(5)의 표면에 수직한 것이 바람직하다.

도시되지 않은 제2 예시에서, 코터(3)는 저장소(2)로부터 리본(5)으로 액체 잉크를 이송하는 디바이스를 포함한다. 상기 디바이스는 저장소(2) 내에 적어도 부분적으로 존재하고 리본(5)의 외부면에 인접하거나 접촉하는 잉크 롤러를 포함할 수 있다. 잉크 롤러는 회전에 의해 저장소(2)로부터 리본(5)의 외부면으로 액체 잉크를 이송한다. 상기 디바이스는 또한 저장소(2) 내에 적어도 부분적으로 위치하고 리본(5)에 인접하거나 접촉하고 모세관 작용에 의해 잉크를 리본(5)으로 이송할 수 있는 재료를 포함할 수 있다. 상기 재료는 폼(foam) 또는 스폰지 재료 또는 이러한 모세관 효과를 개선할 수 있는 임의의 재료를 포함할 수 있다.

코터(3)는 또한 전통적인 코팅 기술의 목록 중에서 선택될 수도 있다. 도시되지 않은 다른 실시예들에서, 코터(3)는 나이프 코팅, 커튼 코팅, 압출 코팅, 슬롯 다이, 전사 코팅, 플렉소(flexo) 코팅, 스크린 인쇄 또는 이러한 기술들의 조합과 같으나 이에 제한됨 없이 통상의 기술자에게 이용 가능한 임의의 기술을 사용하여 무한 리본에 잉크를 도포하도록 설계된다.

코터(3)는 롤 대 롤 또는 시트 대 시트 또는 롤 대 시트의 전통적인 인쇄 기술의 목록 중에서 선택될 수 있다. 인쇄 기술들은 헬리오그라비어(heliogravure), 세리그래피(serigraphy), 플렉소그래피, 잉크젯 또는 무한 리본에 얇고 균질하며 제어된 두께의 잉크를 적용하는 오프셋을 사용하는 방법들을 포함할 수 있다. 리본에 적용되는 잉크의 양은 사용된 기술, 코팅 중 잉크의 온도 및 특성에 따라 다르다.

두 예시들에서, 저장소(2) 및/또는 코터(3)는 각각 저장소(2) 및/또는 코터(3)에서 잉크를 녹이는 가열 디바이스를 포함한다. 저장소(2)는 고체 잉크로 채워질 수 있다. 저장소(2) 또는 코터(3)와 고체 잉크의 접촉은 잉크를 쉽게 녹일 수 있다.

일 실시예에서, 인쇄 장치(1)는 저장소(2)에 새로운 고체 잉크를 주기적으로 추가하는 디바이스를 포함한다.

잉크(Ink)

사용되는 잉크는 바람직하게는 용융점(melting point) 이상의 온도에서 용융되는 열가소성 조성물이다. 열가소성은 용융가능하거나 열적으로 융해 가능한 것을 의미하며 용융점 또는 용융 온도를 특징으로 하는 임의의 재료를 포함하는 것으로 이해된다. 여기서 고온 용융 잉크 또는 잉크라는 용어는 용융점을 특징으로 하는 열전사 프린터에 사용되는 열가소성 잉크의 임의의 조성물을 의미한다. 여기에 설명된 공정 중에, 잉크는 무한 리본에 적용될 적절한 농도 또는 점도로 용융된다. 잉크는 실온에서 매우 점성이 있고 냉각 시 점착성이 없는 재료를 사용할 수도 있다.

코팅 디바이스는 직접 또는 간접 대류 가열, 유도 가열 또는 전도 가열에 제한되지 않는 것과 같이 통상의 기술자에게 이용 가능한 임의의 기술을 사용하여 잉크를 융융시키는 수단을 포함할 수 있다. 일 예시에서, 코팅 디바이스는 잉크를 녹이는 열 저항을 포함한다.

바람직한 실시예에서, 잉크 조성물은 적어도 착색제 또는 안료를 함유하고, 선택적으로 천연 왁스를 함유하고, 선택적으로 합성수지 또는 이 둘의 조합을 함유한다. 잉크 조성물은 선택적으로 계면활성제를 함유하고, 선택적으로 유기 및/또는 무기 충전제를 함유하며, 선택적으로 용매를 함유한다. 다른 다양한 계면활성제 및 다른 유동 보조제가 또한 사용될 수도 있다.

잉크는 주위 온도에서는 고체이고 주위 온도 이상의 온도에서 액체라는 사실이 특징이다. 인쇄하는 동안, 잉크는 일반적으로 액체가 될 때까지 가열된다. 따라서 리본에서 인쇄 기판으로 잉크의 전달은 프린트헤드 부근에서 인쇄 중에 고체에서 액체로, 그리고 일단 잉크가 기판에 적용되면 액체에서 고체로 상(phase)들을 빠르게 변화시키는 잉크의 성능 덕분에 보장되고, 이에 의해 이미지가 형성될 수 있다. 잉크는 실온에서 응고하기 시작할 수 있다.

바람직하게는, 잉크의 용융점은 50℃ 내지 100℃ 범위이다.

프린트헤드(Printhead)

인쇄 장치(1)는 프린트헤드(6)를 포함한다. 바람직한 일 실시예에서, 프린트헤드(6)는 열전사 프린트헤드(6)이다.

일 실시예에서, 프린트헤드는 두 가지 구성을 갖는다.

제1 구성에서, 프린트헤드(6)는 리본(5)의 외부면(51)에 위치한 잉크의 열전사(6)를 가능하게 하기 위해 리본(5)의 내부면과 접촉한다. 이 인쇄 공정 동안, 리본(5)의 외부면(51)은 기판을 인쇄하기 위한 잉크의 일부를 전달하기 위해 기판(20)과 접촉한다.

제2 구성에서, 프린트헤드(6)는 리본(5)과 접촉하지 않는다. 이 모드는 인쇄 장치가 꺼져 있을 때 또는 2개의 연속적인 인쇄 시퀀스들 중에 사용될 수 있다. 제1 모드와 제2 모드의 교대는 인쇄 모드에 따라 구성될 수 있다.

인쇄 롤러(21)는 리본(5)에 근접한 기판(20)을 이송하는 데 사용될 수 있다. 열전사 프린트헤드(6)는 바람직하게는 기판(20) 부근에 있고, 고온 용융 잉크(4)를 리본(5)으로부터 기판(20)으로 전사하기 위해 사용된다. 프린트헤드(6), 리본(5) 및 기판(20) 사이의 배열은 원하는 인쇄 정밀도에 따라 정밀하게 설정되는 기계적 구성요소들에 의해 보장될 수 있다. 적어도 프린트헤드(6)와 리본(5) 사이에 미리 정의된 배열을 보장하기 위해 일부 가이드 및 위치 제어 구성요소들이 구현될 수 있다.

인쇄 롤러(21)는 인쇄 공정이 진행될 때 기판(20)이 리본(5)과 접촉하도록 유지하기 위해 기판(20)에 대한 충분한 압력을 보장한다. 이 구성에서, 상기 리본(5)은 인쇄 공정 동안 기판(20)과 프린트헤드(6) 사이에서 이동하는 샌드위치 층으로 유지된다. 기판의 이동은 프린트헤드 부근에서 리본(5)의 변위 방향과 동일한 방향이다. 프린트헤드 부근에서의 이러한 이동은 바람직하게는 직선 이동이다.

대안적인 실시예에서, 프린트헤드는 리본(5)의 외부면(51)에 위치한 잉크의 열전사를 가능하게 하기 위해, 리본(5)의 두께를 통해 잉크를 가열하는 레이저를 포함한다. 바람직하게는, 레이저의 파장은 950nm 내지 1450nm 사이로 구성된다.

리본(Ribbon)

인쇄 장치(1)의 리본(5)은 잉크(4)를 코터(3)로부터 그 외부면(51) 상의 프린트헤드(6)로 이송할 수 있게 한다. 리본(5)은 바람직하게는 루프(loop)를 형성한다. 이러한 구성에서, 인쇄 공정 중에 사용되지 않은 잔여 잉크는 프린트헤드를 지나 잉크 회수 디바이스(도시 생략)로 운반된다. 결과적으로, 동일한 리본(5)은 인쇄를 위한 잉크를 운반하고 인쇄 후 잔여 잉크를 운반하기 위해, 바람직하게는 순환 방식으로 연속적으로 사용된다. 인쇄 공정은 잔여 잉크가 자동으로 회수되는 연속적인 루핑 공정을 형성하도록 구현된다. 이러한 구성은 인쇄되지 않은 잉크를 회수할 수 있다. 이 잉크는 리본(5)의 다음 턴(turn)에서 양호하게 재사용될 수 있다.

즉, 리본(5)은 코터(3)로부터 프린트헤드(6)까지의 제1 경로와 프린트헤드(6)로부터 코터(3)까지의 제2 경로를 포함하는 경로를 따라 연속적인 루핑 공정, 즉 순환 방식으로 이송된다. 제1 경로에서, 리본(5)은 새로 코팅된 잉크를 지지한다. 제2 경로에서, 리본(5)은 프린트헤드(6)에 의해 인쇄되지 않은 잉크의 일부를 지지하고 이송한다.

본 발명의 한 가지 장점은 잉크의 적어도 일부, 바람직하게는 100% 또는 실질적으로 100%가 잉크 손실이 없는 사용되는 자동 인쇄 장치를 제공하는 것이다.

리본(5)은 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 리본(5)은 바람직하게는 300℃까지의 온도 저항성과 같은 높은 온도 저항성 및 높은 내화학성 특성, 예를 들어 알콜, 잉크 또는 용매 등에 대한 내화학성을 갖는 재료로 만들어진다. 바람직하게는, 리본(5)은 폴리이미드로 만들어진다. 폴리이미드는 리본이 변형 없이 [340°내지 380°] 온도 범위까지의 온도에서 사용할 수 있게 허용한다. 바람직한 실시예에서, 리본(5)은 또한 금속 또는 금속 합금으로 만들어질 수 있다. 리본은 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 티타늄 합금, 구리 합금, 베릴륨 합금과 같은 금속 합금으로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 리본은 니켈(Nickel), 주석(Tin) 및 구리(Copper), 바람직하게는 14.5%m 내지 15.5%m의 니켈, 7.5%m 내지 8.5%m의 주석, 및 75%m 내지 79%m의 구리를 포함하는 합금을 포함할 수 있다.

리본(5)은 바람직하게는 0.120 와트/미터-켈빈(Watts/meter-Kelvin)보다 큰 열 전달률을 갖는 재료로 만들어진다.

리본 재료의 두께 및 조성물은 리본을 통한 열전사를 생성하여 인쇄를 허용하도록 설계된다.

바람직하게는, 리본의 두께는 50㎛ 이하 또는 20㎛ 이하이다. 상기 두께는 양호하게는 내부면과 외부면 사이의 낮은 열 전달 저항을 허용하여 인쇄 품질을 향상시킨다. 리본(5)의 두께는 실질적으로 0.5㎛ 내지 50㎛ 사이, 가장 바람직하게는 0.5㎛ 내지 20㎛ 사이에 포함될 수 있다. 일 예시에서, 리본(5)의 두께는 [3 내지 25㎛] 또는 [5 내지 10㎛] 범위에서 선택된다.

프린트헤드(6)가 레이저를 포함하는 일 실시예에서, 리본(5)은 상기 레이저의 파장에서 투명하다. 상기 실시예에서, 리본(5)의 두께는 [3 내지 200 ㎛] 범위에서 선택된다.

냉각기(Cooler)

본 발명에 따르면, 인쇄 장치(1)는 적어도 하나의 냉각기(72)를 포함한다. 냉각기(72)는 상기 리본(5)의 경로의 제1 부분에서 무한 리본(5) 상에 코팅된 잉크(4)를 냉각하도록 구성된다. 상기 제1 부분은 바람직하게는 코터(3)로부터 프린트헤드(6)로 리본(5)의 제1 경로의 일부를 따라 배치된다. 냉각기(72)는 코팅 후에 용융된 잉크(4)의 응고를 양호하게 향상시킨다. 프린트헤드(6) 부근의 잉크(4)는 냉각기(72) 덕분에 고체 상태를 양호하게 회복하여 열전사에 의한 인쇄 품질을 향상시킨다. 실제로, 프린트헤드(6)는 기판(20) 상에 인쇄할 잉크(4)의 일부를 녹이고, 프린트헤드에 근접하게 도달하기 전에 미리 정의된 온도에서 잉크(4)의 냉각은 인쇄의 정밀도를 향상시킨다.

냉각기(72)는 미리 정의된 온도로 잉크(4)를 냉각시키도록 바람직하게 구성된다. 바람직하게는, 냉각기는 상기 잉크의 용융 온도보다 낮은 온도로 리본 상의 잉크를 냉각시키도록 설계된다.

냉각기(72)는 액티브 냉각기(active cooler)일 수 있다. 액티브 냉각기는 냉각을 생성하기 위해 알리멘테이션(alimentation)을 공급하는 수단을 포함한다. 액티브 냉각기는 시스템 외부에서 열을 추출하기 위해 사용되는 일반 팬을 포함하지 않는다. 이러한 팬은 단지 대류에 의해 열을 전달하지만 냉기를 생성하지 않으며, 미리 정의된 온도에서 잉크를 냉각시키는 원하는 효과를 생성하지 않는다. 냉각기(72)는 리본(5)을 통해 잉크(4)를 냉각시키도록 배열될 수 있다.

일 실시예에서, 냉각기(72)는 적어도 하나의 열전 재료(thermoelectric material), 바람직하게는 펠티에 효과(Peltier effect)를 나타내는 열전 재료를 포함한다. 펠티에 효과를 나타내는 열전 재료는 전류로부터 열 흐름을 생성한다. 전류가 두 도체들 사이의 접합부를 통해 흐르게 하면, 하나의 접합부에서 열이 제거된다. 냉각기(72)는 펠티에 히트 펌프(Peltier heat pump)를 포함할 수 있다. 펠티에 히트 펌프는 전류가 흐르는 다수의 직렬 접합부들을 포함한다. 접합부들 중 일부는 펠티에 효과로 인해 열을 손실하는 반면, 다른 접합부는 열을 얻는다. 펠티에 히트 펌프는 열을 손실하는 접합부가 리본 내의, 바람직하게는 리본을 통해 잉크를 냉각시키도록 배열되는 방식으로 설계된다.

제2 실시예에서, 냉각기(72)는 리본 내의, 바람직하게는 리본을 통해 잉크를 냉각시키도록 배열된 열 교환기를 포함한다. 열 교환기는 라디에이터 코일들을 통한 순환 유체(냉각제라고도 함)와 코일들을 지나는 공기 흐름을 포함할 수 있고, 이는 냉각제를 냉각하고 유입 공기를 가열한다. 라디에이터에 의해 냉각된 냉각제는 바람직하게는 리본을 통해 잉크를 냉각시키도록 구동된다. 열 교환기는 냉각제를 냉각시키기 위해 라디에이터와 접촉하는 공기 흐름을 개선하기 위한 팬을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 실시예는 리본(5) 상의 바람직하게는 리본(5)을 통해 잉크(4)를 냉각시키기 위해 결합될 수 있다.

히터(Heater)

일 실시예에 따르면, 인쇄 장치는 적어도 하나의 제1 히터(82)를 포함한다. 제1 히터(82)는 리본(5)의 경로의 제2 부분을 따라 리본 상의 잉크를 가열하도록 구성된다. 제2 부분은 리본의 제2 경로의 적어도 일부에서 연장된다. 히터(82)는 양호하게는 인쇄 후 잔류 잉크(4)를 녹이거나 리본(5) 상의 용융점에 근접하게 한다. 제1 히터(82)는 코터(3)에 의한 리본 상의 잉크(4)의 코팅 및 교체를 양호하게 개선한다. 바람직하게는, 제1 히터(82)는 제2 미리 정의된 온도에서 또는 이상에서 제2 부분의 리본 상의 잉크를 가열하도록 구성된다.

일 실시예에서, 제1 히터(82)는 또한 리본(5)의 경로의 제3 부분을 따라 리본 상의 잉크를 가열하도록 구성된다. 대안적인 실시예에서, 인쇄 장치는 리본(5)의 경로의 제3 부분을 따라 리본 상의 잉크를 가열하도록 구성된 제2 히터(84)를 포함한다. 제3 부분은 바람직하게는 리본(5)이 코터(3)에 의해 잉크로 코팅되는 코팅 구역을 포함한다.

일 실시예에서, 제3 부분은 코팅 구역의 각 부분에서 적어도 2cm를 따라 연장된다. 바람직하게는, 상기 제3 부분은 10㎝보다 작은 길이를 따라 연장된다.

바람직하게는, 제1 히터(82) 및/또는 제2 히터(84)는 제3 부분의 리본 상의 잉크를 제3 미리 정의된 온도 이상으로 가열하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제2 및 제3 미리 정의된 온도는 동일하다. 바람직하게는, 제3 미리 정의된 온도는 제2 미리 정의된 온도보다 높다. 제3 미리 정의된 온도는 바람직하게는 잉크의 용융점보다 높다.

이 실시예에서, 이 제3 부분의 가열은 잉크(4)를 양호하게 유동시켜서 상기 잉크의 냉각 전에 밴드 상의 잉크 두께의 균질성을 향상시킨다. 도 1 및 도 2에 도시된 일 실시예에서, 제1 또는 제2 히터는 코터의 양 측면들로부터 연장하는 부분의 리본 상의 잉크를 가열하도록 배열된다. 한 가지 이점은 리본(5)의 폭과 길이를 따라 두께의 균일성과 코팅을 개선하기 위해 코팅 전에, 중에, 및 후에 리본 상의 잉크(4)를 가열하는 것이다. 히터(82)는 제2 또는 제3 부분 상의 잉크를 가열하도록 각각 구성된 여러 수단을 포함할 수 있다.

히터들(82, 84)을 줄 가열(Joule heating)에 의해 리본(5)을 통해 잉크(4)를 가열하기 위한 저항을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 히터는 리본(5) 상의 잉크를 가열하기 위해 복사에 의한 가열 수단을 포함한다.

상기 실시예에서, 리본(5) 상의 잉크는 코터에 도달하기 전에(및 선택적으로 코터 후에) 먼저 가열되고, 인쇄 단계 전에 냉각기에 의해 2차적으로 냉각되어 고체 잉크를 제공하고 인쇄 품질을 향상시킨다.

일 실시예에서, 제2 및 제3 부분은 인접해 있다.

컨베이어 시스템(Conveyor system)

리본(5)은 컨베이어 시스템을 사용하여 유지되고 이송된다. 컨베이어 시스템은 순환 방식으로 코터로부터 프린트헤드로의 경로를 따라 리본(5)을 지지하고 이송한다. 컨베이어 시스템은 코터로부터 프린트헤드로의 제1 경로를 따라 그리고 프린트헤드로부터 코터로의 제2 경로를 따라 무한 리본을 지지하고 이송한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 컨베이어 시스템은 무한 리본(5)을 유지하고 이송하기 위해 적어도 하나의 롤러(9)를 포함할 수 있다. 컨베이어 시스템은 무한 리본(5)을 경로를 따라 유지하고 이송하는 복수의 롤러(9)를 포함할 수 있다.

상기 롤러들(9)은 원통 형상이다. 상기 롤러들은 상기 롤러의 실린더의 길이방향 축인 축을 따라 적어도 1 자유의 회전으로 프레임(12)에 결합된다. 바람직하게는, 상기 롤러들(9)은 상기 롤러들의 길이방향 축이 상기 롤러(9)와 접촉하는 프레임의 표면에 실질적으로 수직하도록 프레임에 기계적으로 연결된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 롤러(9)는 병진 운동시 적어도 1 자유도로 프레임에 결합된다. 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 롤러(9)는 상기 롤러의 실린더의 길이방향 축에 실질적으로 수직한 평면을 따라 프레임에 대해 병진 운동이 자유롭다.

롤러들(9) 중 적어도 하나는 구동 롤러일 수 있다. 구동 롤러는 모터에 연결되어 상기 구동 롤러를 회전시킨다. 모터에 전원을 공급하기 위해 적어도 하나의 배터리 또는 전기 공급이 인쇄 장치에서 구현될 수 있다. 구동 롤러의 회전은 다른 롤러의 회전도 생성하는 그 경로를 따라 무한 리본(5)의 변위를 생성한다.

제1 실시예: 냉각 롤러(First embodiment: Cooling roller)

도 7, 도 8 및 도 9에 도시된 제1 실시예에서, 냉각기(82)는 적어도 하나의 롤러(100), 바람직하게는 제1 부분 상에 배열된 롤러(100)를 냉각하도록 배열된다. 예를 들어, 열전 재료는 리본(5)의 제1 경로에서 리본(5)을 지지하는 하나의 롤러(100)에 통합되거나 접촉할 수 있다. 그런 다음 롤러(100)가 냉각되어 그 경로의 제1 부분에서 리본(5)을 통해 잉크(4)를 냉각시킨다. 다른 예에서, 열 교환기는 냉각제를 안내하여 롤러(100)를 냉각하도록 설계된다. 롤러(100)는 바람직하게는 높은 열 전도성을 포함하는 재료로 만들어진다. 롤러(100)는 알루미늄 또는 구리와 같은 금속 또는 이들 금속의 합금으로 만들어질 수 있다. 한 가지 장점은 냉각제에서 롤러로 그리고 롤러에서 리본으로의 열 전달을 개선하는 것이다.

냉각 롤러(100)는 리본(5)의 내부면(52)과 접촉하고 지지하도록 배열된다. 일 실시예에서, 냉각 롤러는 100°이상, 바람직하게는 120°이상의 각도(A)를 따라 그 내부면(52)에 의해 리본(5)을 지지하도록 설계되고 배열된다. 이 각도는 냉각 롤러들의 양 측면들 상에서 2개의 인접한 롤러들(9)의 위치 및/또는 직경을 수정하여 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 롤러의 섹션의 직경은 50mm 이상, 바람직하게는 70mm 이상이다.

냉각 롤러(100)의 직경에 조합된 이 각도(A)는 양호하게는 냉각 롤러(100)와 리본(5) 사이의 더 긴 접촉 영역을 허용하여 리본 상의 잉크(4)의 코팅층의 냉각 및 응고를 개선한다.

전술한 바와 같이 정적 플레이트(75) 대신에 냉각 롤러(100)를 사용하는 한 가지 장점은 리본이 롤러를 따라 미끄러지지 않는다는 것이다. 롤러는 냉각 롤러의 원주 표면과 리본을 파지함으로써 리본 자체 또는 모터에 의해 회전 구동될 수 있다.

냉각 롤러(100)는 바람직하게는 안내 요소에 대해 아래에서 설명하는 바와 같이 열 교환기를 포함하는 냉각기(72)에 연결된다.

이러한 냉각 롤러의 실시예가 이제 도 8 및 도 9를 참조하여 설명된다.

냉각 롤러(100)는 샤프트(101)를 포함한다. 샤프트는 금속(예를 들어, 알루미늄 합금)과 같은 높은 열전도성 재료로 만들어진다.

샤프트(101)는 적어도 하나의 파이프(103)를 포함한다. 파이프(103)는 샤프트의 체적을 따라 연장되고 열 교환기의 코일(73)에 유동적으로 연결된다. 그런 다음, 냉각제는 라디에이터(76)에 의해 냉각되고 샤프트(101)를 냉각시키기 위해 샤프트(101)의 파이프(103) 내로 재주입된다. 일 실시예에서, 파이프(103)의 직경은 5 내지 20 mm 범위이다. 일 실시예에서, 파이프(103)의 길이는 150 내지 400 mm 범위이다.

냉각 롤러(100)는 또한 샤프트(101) 주위에서 자유롭게 회전하는 로터(102)를 포함한다. 로터의 외부 표면은 리본(5)을 지지한다.

샤프트(101)와 로터(102) 사이의 캐비티들은 실리콘 오일과 같은 윤활제로 채워지는 것이 바람직하다. 한 가지 장점은 샤프트(101)와 로터(102) 사이의 마찰을 감소시키는 것이다. 또 다른 장점은 샤프트(101)와 로터(102) 사이의 열 전도를 개선하는 것이다.

일 실시예에서, 냉각 롤러(100)는 로터(102)의 회전 중에 캐비티에서 윤활유의 누출을 방지하기 위해 샤프트(101)와 로터(102) 사이에 밀봉 링(104)을 포함한다.

일 실시예에서, 프린터는 모터(110)를 더 포함한다. 모터(110)는 냉각 롤러(100)의 로터(102)의 회전을 구동하도록 배열되고 설계된다.

모터는 제어기에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제어기는 전술한 구동 롤러의 회전 속도의 함수로서 모터(110)의 회전 속도를 제어하도록 구성된다.

도 9에 도시된 일 실시예에서, 모터(110)는 구동 풀리(114)를 포함하고, 냉각기(100)의 로터(102)는 종동 풀리(112)를 포함한다. 프린터는 구동 풀리(114)의 회전을 종동 풀리(112), 따라서 냉각기의 로터(102)로 전달하기 위한 벨트(111)를 더 포함한다. 일 실시예에서, 시스템은 벨트의 장력을 보장하고 벨트(111)와 구동 풀리(114) 및/또는 종동 풀리(112) 사이의 접촉 각도를 증가시키도록 배열된 텐셔너(tensioner)(113)를 더 포함한다.

제2 실시예: 냉각 플레이트(Second embodiment: Cooling plate)

도 1 및 도 11에 도시된 제2 실시예에서, 컨베이어는 제1 안내 요소를 포함한다. 제1 안내 요소는 바람직하게는 두 개의 인접한 롤러들(9) 사이에 배열된 정적 지지 요소를 포함할 수 있다. 상기 정적 지지 요소는 바람직하게는 금속 플레이트 또는 금속 시트와 같은 플레이트이다. 리본(5)은 그 길이를 따라 제1 안내 요소(75)(예를 들어, 금속 플레이트) 상에서 슬라이딩한다. 하기 설명에서, "플레이트"라는 용어는 제1 안내 요소(75)를 설계하는 데 사용될 것이다. 플레이트는 바람직하게는 3 차원이 2 차원 또는 1 차원보다 적어도 5배 적은 체적을 포함하는 요소를 포함한다. 플레이트는 또한 세그먼트를 포함할 수도 있다.

플레이트의 일 부분은 상기 리본(5)을 통해 잉크를 냉각시키기 위해 리본(5)의 내부면과 접촉하도록 배열된다. 금속 플레이트는 열 전도성을 향상시키기 위해 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 플레이트는 프레임(12)에 관한 정적 지지 요소이다. 바람직하게는, 플레이트는 0 자유도로 프레임에 기계적으로 연결된다. 플레이트와 프레임은 완전히 결합된다. 이 연결은 때때로 연동 연결(interlocking connection)이라고도한다. 즉, 프레임(12)과 플레이트는 서로 상대적인 이동이 불가능하다. 프레임(12)과 플레이트(75) 사이의 이러한 연결은 직접적일 수도 있고(예를 들어, 직접 접촉에 의해) 또는 간접적일 수도 있다(예를 들어, 플레이트(75)와 프레임 모두가 중간 요소 또는 보조 요소에 완전히 결합됨).

일 실시예에서, 제1 안내 요소는 플레이트 상에서 리본의 슬라이딩을 향상시키기 위해 플레이트(75)와 리본(5) 사이의 윤활제를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 윤활제는 액체 오일을 포함할 수 있다. 액체 오일은 양호하게는 접지를 위해 리본 또는 플레이트로부터 프레임을 향해 정전기 방전 및 윤활을 허용한다.

도 6에 도시된 일 실시예에서, 냉각기는 흡수성 재료(63)를 포함한다. 흡수성 재료(63)는 오일 또는 다른 윤활제를 유지하거나 흡수하도록 설계된다. 흡수성 재료(63)는 리본(5)의 내부면(52)과 접촉하도록 배열되고, 바람직하게는 코터와 플레이트(75) 사이에 배열된다. 흡수성 재료(63)는 윤활제로 적셔지도록 의도된다. 이러한 목적을 위해, 프린터는 윤활제(액체 오일과 같은)로 채워지도록 의도된 저장소(61) 및 상기 윤활제를 저장소(61)로부터 흡수성 재료(63)로 이송하기 위한 수단을 더 포함한다. 상기 수단은 저장소(61)를 흡수성 재료(63)에 유동적으로 연결하는 파이프(62)를 포함할 수 있다. 흡수성 재료(63)는 바람직하게는 프레임과 병진 이동으로 고정된다.

일 예에서, 흡수성 재료는 스펀지 재료, 직물(fabric) 또는 면(cotton)으로 구성된다. 따라서 상기 흡수성 재료는 플레이트 상에서 슬라이딩하기 전에 리본의 내부면에 윤활제를 공급할 수 있다. 한 가지 장점은 리본과 플레이트 사이의 마찰로 인해 슬라이딩 중에 리본에 가해지는 손상을 줄일 수 있다는 것이다. 따라서, 리본의 수명이 향상된다.

제1 안내 요소(75)는 미리 정의된 경로, 예를 들어 곡선 경로를 따라 이동하는 리본(5)을 안내하기 위해 배열된다. 제1 안내 요소(75)는 리본(5)을 지지하는 둥근 형상의 가이드이다.

플레이트(75)의 둥근 형상 또는 곡선 형상의 제1 장점은 리본(5)과 플레이트(75) 사이의 접촉 지점(65)에서 리본에 야기되는 마찰력을 감소시키는 것이다. 실제로, 이러한 형상은 리본이 플레이트의 에지에 대해 문지르지 않도록 보장한다. 제2 장점은 곡선 형상이 리본과 플레이트 사이의 접촉을 더욱 보장하여 리본과 플레이트 사이에 기포 삽입의 위험성을 감소시키는 것이다. 따라서 리본과 플레이트 사이의 열 전도성은 양호하게 개선된다.

이러한 목적을 위해, 플레이트(75)는 볼록한 리본의 내부면을 지지하도록 의도된 외부면을 갖는다.

일 실시예에서, 볼록 표면의 곡률 반경은 2cm보다 크다.

일 실시예에서, 플레이트(75)의 제1 표면의 길이는 2㎝ 내지 20㎝ 범위이다.

일 실시예에서, 제1 안내 요소(예를 들어, 플레이트)는 제1 안내 요소(75)에 의해 지지되는 리본(5) 상의 코팅된 잉크(4)를 냉각시키기 위해 냉각기(72)와 결합된다. 전술한 바와 같이, 제1 안내 요소(75)는 열전 재료에 의해 냉각될 수 있다. 열전 재료의 열손실 접합부는 가이드의 한 면과 접촉할 수 있고, 바람직하게는 리본(5)과 접촉하는 면과 반대되는 면일 수 있다. 다른 실시예에서, 열 교환기의 냉각제는 그것을 냉각시키기 위해 제1 안내 요소(75)를 통해 구동된다. 일 실시예에서, 제1 안내 요소는 코어의 외부면을 냉각시키기 위해 냉각제가 순환하는 캐비티를 갖는 코어를 포함하고, 상기 외부면은 리본(5)을 지지하도록 배열된다. 그런 다음, 제1 안내 요소(75)는 바람직하게는 상기 리본(5)의 경로의 제1 부분을 따라 상기 제1 안내 요소(75)에 의해 지지되는 리본(5)의 일부를 냉각시키도록 배열된다. 냉각기(72)는 펠티에 요소를 포함할 수 있다.

제1 안내 요소(75)의 한 가지 장점은 리본 상의 잉크를 냉각시키기 위해 제1 안내 요소(75)와 리본(5) 사이의 접촉 표면을 이용하는 것이다. 잉크(4)는 리본을 통해 제1 안내 요소(75)에 의해 냉각된다.

도 1에 도시된 일 실시예에서, 컨베이어 시스템은 제1 안내 요소(75)에 대해 설명된 것과 동일한 방식으로 미리 정의된 경로를 따라 이동 리본을 안내하도록 배열된 제2 안내 요소(85)를 포함할 수 있다. 제2 안내 요소(85)는 제2 안내 요소(85)에 의해 지지되는 리본(5) 상의 잉크(4)를 가열하기 위해 제1 히터(82) 및/또는 제2 히터(84)와 결합될 수 있다. 제2 안내 요소(85)는 리본(5)의 경로의 제2 부분을 따라 및/또는 리본의 경로의 제3 부분을 따라 리본을 유지하고 지지하도록 배열된다. 바람직하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 안내 요소(85)는 코터(3)의 양 측면으로부터 연장하는 부분에서 리본(5)과 접촉하도록 배열된다. 전기 저항은 리본(5)을 통해 그리고 제2 안내 요소(85)의 벽들을 통해 잉크(4)를 가열하기 위해 상기 제2 안내 요소 내부에 통합될 수 있다.

리본과 직접 접촉하는 냉각 플레이트의 한 가지 장점은 이러한 구성이 냉각 롤러에 비해 인쇄 장치의 부피를 줄일 수 있다는 것이다. 실제로, 냉각 롤러는 플레이트만큼 잉크를 냉각시키기 위해 전체 인쇄 장치 부피의 증가로 이어지는 중요한 직경을 필요로 한다. 리본의 경로 길이가 냉각 플레이트가 아닌 냉각 롤러를 사용하여 감소되더도, 롤러의 부담(encumbrance)은 플레이트의 부담보다 커질 수 있다.

일 실시예에서, 플레이트(75)는 프레임(12)으로부터 제거 가능하다. 또한 플레이트(75)는 예를 들어, 그 경로를 따라 리본의 위치를 용이하게 하기 위해 프레임(12)으로부터 부분적으로 분해될 수 있다.

제3 실시예: 냉각 컨베이어 벨트(Third embodiment: Cooling conveyor belt)

도 2에 도시된 다른 실시예에서, 컨베이어 시스템은 컨베이어 벨트(71)를 포함하는 적어도 하나의 제1 컨베이어(7)를 포함한다.

컨베이어 벨트(71)는 적어도 리본 경로의 제1 부분을 따라 그 내부면에 의해 리본(5)을 유지하고 이송하도록 설계되고 배열된다. 제1 컨베이어 벨트(71)는 리본(5)을 일 회전 방향으로 구동하는 연속 트랙과 동일한 기능을 수행한다. 일 실시예에서, 컨베이어 벨트(71)는 리본 지지부를 형성하기 위해 루프되는 평행 사변형 형태를 포함한다.

리본(5)의 내부면은 컨베이어 벨트(71)의 외부면에 유지된다. 도 2의 예에서, 컨베이어 벨트(71)는 적어도 2개의 롤러들(11)에 의해 지지된다. 다른 예에서, 컨베이어 벨트(71)는 3개의 롤러들(11)에 의해 지지되어, 예를 들어 삼각형 또는 프리즘을 형성한다.

컨베이어 벨트(71)는 리본(5)의 이동 중에 리본(5)의 일부를 지지하여 리본(5)을 따라 장력을 감소시킨다. 컨베이어 벨트(71)의 이러한 지지 기능은 리본(5)에 가해지는 장력을 더 잘 분배하는 것을 목표로 한다.

"리본의 일부"는 리본 경로의 일부에 있는 리본의 일부로 이해해야 한다.

컨베이어 벨트(71)의 한 가지 장점은 리본(5)이 기계적 변형을 거치지 않고 2개의 롤러들(11) 사이의 거리를 따라 운반된다는 것이다.

바람직한 실시예에서, 리본(5)은 컨베이어 벨트(71)의 둥근 표면 상에서 상기 거리를 따라 운반된다. 실제로, 최대 곡률 반경을 포함하는 둥근 표면은 벨트와 리본 사이의 마찰을 감소시키고, 리본에 가해지는 수직력을 더욱 감소시킨다. 이러한 구성에서, 컨베이어의 둥근 표면은 리본(5)의 곡률 반경을 최대화하도록 설계될 수 있다.

컨베이어(7)는 양호하게는 리본(5)의 수명을 향상시키는 리본(5) 상의 응력을 최소화한다. 또한, 리본(5) 상의 응력을 최소화하면 리본(5) 상의 리플 프로파일(ripple profile)의 생성을 회피할 수 있다. 더욱이, 컨베이어 벨트(71)의 사용은 리본(5)의 주름 및 오정렬의 위험성을 감소시킨다.

컨베이어 벨트(71)는 적어도 2개의 롤러들(11) 주위에 배열된 플라스틱 밴드를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 컨베이어 벨트(71)는 엘라스토머(elastomer), 열경화성 수지 또는 폴리이미드와 같은 열경화성 플라스틱, 코르크 밴드 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속 시트와 같은 임의의 가요성 재료로 만들어질 수 있다.

이들 롤러들(11)은 컨베이어 벨트(71)가 리본(5)의 경로의 일부를 따라 리본(5)을 운반하는 부분을 포함하는 경로 주위로 컨베이어 벨트(71)를 운반한다.

일 실시예에서, 제1 컨베이어 벨트(71)를 포함하는 제1 컨베이어(7)는 냉각기(72)와 결합된다. 제1 컨베이어 벨트(71)는 리본 경로의 제1 부분 상에서 리본을 유지하고 지지한다. 일 실시예에서, 제1 컨베이어(7)의 롤러들(11)은 냉각기(72)와 결합된다.

다른 실시예에서, 제1 컨베이어(7)는 제1 안내 요소(75)를 포함한다. 제1 안내 요소(75)는 도 1의 제1 안내 요소가 리본(5)을 안내하는 것과 동일한 방식으로 미리 정의된 경로를 따라 이동 컨베이어 벨트를 안내한다. 특히, 리본(5)을 운반하는 제1 컨베이어 벨트(71)의 부분은 제1 안내 요소(75)에 의해 지지된다. 제1 안내 요소(75)는 부분적으로 둥근 형상의 안내 요소일 수 있다.

제1 안내 요소는 제1 실시예에서 설명한 바와 같이 플레이트를 포함할 수 있고, 상기 플레이트의 볼록한 표면은 컨베이어 벨트(71)에 의해 드래그되는 리본(5)을 간접적으로 지지한다.

상기 제1 안내 요소(75)는 바람직하게는 제1 컨베이어 벨트(71)를 통해 그리고 리본(5)을 통해 코팅된 잉크(4)를 냉각시키기 위해 냉각기(72)와 결합될 수 있다. 이 실시예에서, 제1 컨베이어 벨트(1)는 금속, 바람직하게는 알루미늄 또는 구리 또는 이러한 금속의 합금과 같은 높은 열 전도성을 갖는 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 상기 제1 안내 요소(75)는 도 1의 제1 안내 요소에 대한 설명에서 전술한 바와 유사한 방식으로 냉각기와 결합될 수 있다.

동일한 방식으로, 컨베이어 시스템은 제2 컨베이어 벨트(81)를 포함하는 제2 컨베이어(8)를 포함할 수 있다. 제2 컨베이어 벨트(81)는 적어도 리본(5)의 경로의 제2 부분 및/또는 리본(5)의 경로의 제3 부분 상에서 리본(5)을 유지하고 이송한다. 제2 컨베이어 벨트(81)는 히터(82)와 결합된 제2 안내 요소(85)를 포함할 수 있다. 제2 안내 요소(85)는 리본(5)의 경로의 제2 부분에서 리본(5) 상의 잉크(4)를 가열하는 방식으로 배열될 수 있다. 제2 컨베이어(8)의 롤러들은 또한 제1 컨베이어(7)의 롤러들(11)이 냉각기(72)와 결합되는 것과 동일한 방식으로 히터(82)와 결합될 수 있다. 히터(82)는 컨베이어 벨트(81)를 줄 가열에 의해 가열하도록 배열된 적어도 하나의 저항을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 저항은 제2 컨베이어(8) 또는 제2 안내 요소(85)의 롤러들 내부 또는 롤러들과 접촉하여 배열될 수 있다.

일 실시예에서, 제2 부분과 제3 부분은 인접하고 히터(82, 84)는 리본이 코터(3)에 의해 코팅되는 지점을 포함하는 섹션을 따라 리본 상의 잉크를 가열하도록 구성된다.

일 실시예에서, 제1 히터(82) 및/또는 제2 히터(84)는 컨베이어 시스템의 롤러들(9) 및/또는 컨베이어 벨트(71)를 지지하는 롤러들(11)과 결합된다.

인쇄 장치의 바람직한 실시예가 이제 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된다.

인쇄 장치(1)는 코터(3)와 프린트헤드(6)를 포함한다. 코터(3)는 무한 리본(5)을 코팅하여 리본(5)의 일 면에 잉크 층을 생성한다.

코터(3)는 1 내지 8 마이크로미터 범위의 두께를 갖는 잉크 층을 리본(5) 상에 코팅하도록 설계될 수 있다. 바람직하게는, 코터는 코팅된 잉크 층의 두께가 리본(5)의 폭 및 길이를 따라 실질적으로 균일하도록 설계된다.

프린트헤드(6)는 리본(5) 상의 잉크(4)의 적어도 일부를 열전사에 의해 기판(20) 상에 전사하도록 배열된다.

컨베이어 시스템은 제1 경로에서 코터(3)로부터 프린트헤드(6)로 그리고 제2 경로에서 프린트헤드(6)로부터 코터(3)로 순환 방식으로 잉크(4)를 운반하기 위해 경로를 따라 리본(5)의 변위를 보장한다. 컨베이어 시스템은 리본(5)을 유지하고 이송하기 위한 복수의 롤러들(9)을 포함한다. 컨베이어 시스템은 또한 스프링-로드 장력 롤러(spring-loaded tension roller)(10)를 포함할 수 있다. 스프링-로드 장력 롤러(10)는 선형 슬라이드에 부착될 수 있다. 스프링-로드 장력 롤러(10)는 리본에 대한 기계적 장력을 유지하기 위해 선형 슬라이드를 따라 롤러(10)를 밀거나 당기도록 로드되고 배열된 스프링 요소를 포함한다. 일 실시예에서, 스프링-로드 장력 롤러(10)는 구동 롤러이다.

컨베이어 시스템은 또한 컨베이어 벨트(71)를 포함하는 제1 컨베이어(7)를 포함할 수도 있다. 제1 컨베이어(7)의 컨베이어 벨트(71)는 그 경로의 적어도 제1 부분을 따라 리본(5)을 유지하고 이송하도록 배열된다. 리본 경로의 제1 부분은 코터(3)로부터 프린트헤드(6)까지 리본(5)의 제1 경로에 위치된다. 리본 경로의 상기 제1 부분에서, 리본은 프린트헤드(6)로 새 잉크를 운반한다. 제1 컨베이어(7)는 컨베이어 벨트(71)를 유지하고 이송하기 위한 3개의 롤러들을 포함한다.

제1 컨베이어(7)는 리본(5)을 유지하고 이송하는 컨베이어 벨트(71)의 일부를 유지하고 이송하기 위한 제1 안내 요소(75)를 포함한다. 제1 안내 요소(75)는 적어도 리본(5)의 경로의 제1 부분을 따라 컨베이어 벨트(71)를 통해 리본(5)을 간접적으로 유지하고 이송한다.

냉각기의 예시(Example of Cooler)

도시된 바와 같이, 제1 안내 요소(75)는 냉각기(72)에 결합된다. 이 예시에서, 냉각기(72)는 제1 안내 요소(75)를 냉각시키도록 배열된 열 교환기를 포함한다. 냉각기(72)는 열 교환기의 냉각제를 냉각시키기 위한 라디에이터(76)를 포함한다. 열 교환기는 또한 콘덴서(74)를 포함할 수도 있다. 라디에이터들(76)은 콘덴서(74)를 냉각시키기 위해 배열된다.

일 실시예에서, 냉각제는 알콜성 용매이다. 이러한 냉각제의 장점은 끓는점이 낮다는 것이다. 이 실시예에서, 제1 안내 요소(75)의 접촉에서, 냉각제는 비등하여 제1 안내 요소(75)의 높은 열 손실을 초래한다. 콘덴서에서 냉각제는 액체 형태로 복귀한다.

도 5에 도시된 예에서, 열 교환기는 제1 안내 요소(75)와 콘덴서(74) 사이에서 냉각제를 안내하기 위한 코일들(73)을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 컨베이어 시스템의 롤러들(11)는 또한 냉각기(72)에 결합되어 잉크(4)의 냉각을 향상시킨다.

일 실시예에서, 코일들(73)은 히트 파이프들이다.

히트 파이프는 증발기 섹션과 콘덴서 섹션을 포함한다. 증발기 섹션은 제1 안내 요소(75)에 포함된다. 콘덴서 섹션은 콘덴서(74)에 포함된다.

증발기 섹션에 외부에서 가해진 열은 냉각제를 기화시키는 히트 파이프 벽과 심지 구조(wick structure)를 통해 전도된다. 생성된 증기 압력은 제공된 히트 싱크(heat sink)에 대한 그 잠열(latent heat) 기화에 대해 증기가 응축되는 콘덴서(74)로 단열 섹션을 거쳐서 파이프를 통해 증기를 구동한다. 히트 파이프의 메니스커스(meniscus)에 의해 생성된 모세관 압력은 응축된 냉각제를 증발기 섹션으로 다시 펌핑한다. 따라서 히트 파이프는 어떠한 기계적 펌프 수단 없이도 잠열 증발을 제1 안내 요소(75)로부터 콘덴서(74)로 지속적으로 이송할 수 있다. 이 공정은 응축 냉각제를 증발기로 다시 구동하기에 충분한 모세관 압력이 있는 한 계속된다. 이러한 히트 파이프가 작동하는 배향 및 구조의 조건들은 통상의 기술자에게 잘 공지되어 있다.

히트 파이프는 양호하게는 열 교환기의 부피를 감소시키는 것을 허용한다. 콘덴서(74)는 라디에이터(76) 및/또는 펠티에 히트 펌프로 냉각제의 응축을 계속하기 위해 냉각될 수 있다. 히트 파이프는 또한 양호하게는 냉각제의 이송을 위한 임의의 기계적인 펌핑 수단을 회피할 수 있다.

설명된 냉각기(72)는 또한 본 발명의 제2 실시예에서 설명된 플레이트(75) 또는 본 발명의 제1 실시예에서 설명된 냉각 롤러(100)를 냉각시키기 위해 사용될 수 있다.

냉각기(72)는 컨베이어 벨트(71)를 통해 그리고 리본(5)을 통해 미리 정의된 온도에서 잉크(4)를 냉각시키도록 구성된다. 이 이점은 잉크(4)를 적어도 용융 온도 이하로 냉각시키는 것이다. 이러한 방식으로, 프린트헤드(6) 아래에 도달하는 리본(5) 상의 잉크(4)는 인쇄 장치가 사용되는 주변 온도와 무관하게 고체 상태이다.

바람직하게는, 컨베이어 벨트(71)는 잉크(4)와 제1 안내 요소(75) 사이의 열 전도성을 양호하게 향상시키기 위해 금속 시트를 포함한다. 바람직하게는, 리본(5)의 두께는 잉크(4)와 제1 안내 요소(75) 사이의 열 전도성을 양호하게 향상시키기 위해 30㎛ 또는 25㎛ 미만이다.

일 실시예에서, 잉크를 냉각시키기 위해 적용되는 전력은 리본 상의 잉크 층의 두께가 2 내지 7㎛ 범위이고 폴리이미드로 구성된 리본의 두께가 5 내지 25㎛ 범위일 때, 1m/s 리본 속도에서 리본의 1500 내지 6000와트(Watt)/m로 구성될 수 있다. 잉크를 냉각시키기 위해 적용되는 전력은 리본 속도, 잉크 층의 두께 또는 폴리이미드 리본의 두께에 비례할 수 있다.

잉크를 가열하기 위한 추가 컨베이어 시스템(Additional conveyor system to heat the ink)

일 실시예에서, 컨베이어 시스템은 제2 컨베이어 벨트(81)를 포함하는 제2 컨베이어(8)를 더 포함한다. 제2 컨베이어 벨트(81)는 그 경로의 제2 부분에서 리본(5)을 유지하고 이송한다. 바람직하게는, 리본의 경로의 제2 부분은 리본의 제2 경로의 적어도 일부를 포함한다. 즉, 제2 컨베이어 벨트(81)는 프린트헤드(6)로부터 코터(3)까지의 경로의 적어도 일부에서 리본(5)을 유지하고 이송한다. 제2 컨베이어 벨트(81)는 또한 그 경로의 제3 부분에서 리본(5)을 유지하고 이송할 수도 있다. 바람직하게는, 리본의 경로의 제3 부분은 리본의 제2 경로의 적어도 일부를 포함한다. 즉, 제2 컨베이어 벨트(81)는 코터(3)로부터 냉각기에 의해 냉각된 제1 부분까지의 경로의 적어도 일부에서 리본(5)을 유지하고 이송한다.

제2 컨베이어(8)는 적어도 하나의 제2 안내 요소(85) 및/또는 히터(82)에 결합된 제2 컨베이어 벨트(81)를 유지하고 이송하는 롤러들을 포함한다. 히터(82)는 제2 미리 정의된 온도에서 잉크(4)를 가열하도록 구성된다. 바람직하게는, 제2 미리 정의된 온도는 잉크(4)의 용융점 이상이다. 잉크가 코터(3)에 도달하기 전에 유동하도록 하기 위한 용융은 양호하게는 코팅 후의 리본 상의 잉크층의 균질성을 향상시키기 위해 리본(5) 상의 잉크를 용융하여 유동하게 한다. 이러한 가열은 코팅 전에 잔류 잉크의 회수를 더욱 향상시킨다(도시 생략).

히터는 리본 경로의 제2 부분 및/또는 제3 부분 상에서 리본을 가열하도록 구성된다. 제2 부분은 또한 코터가 리본(5)을 코팅하는 섹션을 포함할 수 있다. 이는 코팅 공정 동안 리본(5) 상의 잉크(4)를 가열하여 리본(5) 상의 잉크층의 균질성을 향상시키는 것을 양호하게 허용한다. 실제로, 가열은 리본(5)과 접촉하는 잉크(4)의 빠른 응고를 방지하고 상기 잉크(4)의 점도를 감소시켜 리본의 표면 상에 잉크가 균일하게 퍼지도록 한다. 일 실시예에서, 제3 부분은 코터로부터 연장하는 리본의 제1 경로의 일부를 포함한다. 이는 리본 상의 잉크 두께의 균질성을 더 향상시키기 위해 코팅 공정 직후에 잉크를 가열하는 것을 양호하게 허용한다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 가열 디바이스는 코터(3) 전후에 위치된 경로의 일부, 및 냉각기(72)에 의해 냉각된 섹션 전에 리본 상의 잉크를 가열하도록 배열될 수 있다.

일 실시예에서, 인쇄 장치(1)는 프레임(12)을 포함할 수 있다. 프레임(12)은 코터(3), 프린트헤드(6) 및 리본(5)의 경로를 포함한다. 프레임(12)은 인쇄된 기판(20)의 출구를 위한 적어도 하나의 개구(15)를 포함한다. 일 실시예에서, 인쇄 장치(1)는 격리 벽들(14)을 더 포함한다. 격리 벽들(14)은 냉각된 리본 경로의 제1 부분과 가열된 리본 경로의 제2 부분 및/또는 제3 부분을 분리하도록 배열된다. 격리 벽들(14)은 리본(5)의 통과를 위한 개구를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 격리 벽들(14)은 인쇄 장치(1)의 프레임(12)으로부터 연장될 수 있다. 격리 벽들(14)은 잉크가 냉각기(72)에 의해 냉각되는 리본 경로의 제1 부분으로부터 코터(3)와 히터(82)를 격리시킨다. 한 가지 장점은 히터(82)와 코터(3)에 의해 제공되는 열을 포함하는 것이다. 이러한 방식으로, 잉크(4)를 제1 미리 결정된 온도로 냉각시키기 위해 냉각기(72)에 적용되는 전력은 감소될 수 있다. 격리 벽들(14)은 절연 재료로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 격리 벽들(14)은 미네랄 울(mineral wool)을 포함한다.

일 실시예에서, 인쇄 장치(1)는 기판(20)을 프린트헤드(6)로 안내하기 위한 2개의 인쇄 롤러들(21)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 인쇄 장치(1)는 기판(20) 및 리본(6)을 미리 정의된 길이를 따라 프린트헤드(6)로 유지하고 이송하기 위한 제3 안내 요소(22)를 더 포함한다.

일 실시예에서, 인쇄 롤러들(21) 및/또는 제3 안내 요소(22)는 히터 및/또는 냉각기에 결합되어 제1 경로의 제4 부분에서 잉크(4)의 온도를 제어한다. 제4 부분은 리본의 제1 경로 상에, 바람직하게는 제1 부분과 프린트헤드 사이에 위치된다. 일 실시예에서, 제4 경로는 리본(5)의 제1 경로 상에 미리 정의된 길이를 따라 프린트헤드로부터 연장한다. 이를 통해 잉크를 최적의 온도로 공급하여 열전사에 의한 고품질 인쇄를 보장할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 온도를 제어하기 위한 냉각기 및/또는 히터는 제3 미리 정의된 온도를 목표로 잉크(4)의 온도를 제어하는 것을 목표로 한다. 제3 미리 정의된 온도는 잉크의 용융점보다 몇도 아래로 결정된다. 열 전달을 보장하고 인쇄 품질의 손실 없이 인쇄 속도를 높이기 위해 전달되는 에너지를 줄이는 것을 양호하게 하용한다.

냉각 파라미터(Cooling parameters)

일 실시예에서, 냉각 플레이트(75)와 컨베이어 벨트(71) 사이의 접촉 길이 또는 냉각 롤러(100)와 리본(5) 사이의 길이는 코팅 디바이스(3)로부터 프린트헤드(6)까지의 리본(5)의 제1 경로의 15% 이상이다. 일 실시예에서, 리본(5)과 냉각 플레이트(75), 컨베이어 벨트(71) 또는 냉각 롤러(100) 사이의 접촉 길이는 5 내지 30㎝ 범위이다. 바람직하게는, 냉각 롤러의 원주 또는 컨베이어 벨트의 길이는 10 내지 60㎝ 범위이다.

도 10에 도시된 그래프는 리본의 이송을 따라 리본 상에 코팅된 잉크의 온도 수준을 도시한다(그래픽 축적 없음).

제1 단계(E)에서 리본 상의 잉크는 리본 경로의 제3 부분에 해당하는 거리를 따라 코팅 디바이스(B)의 양 측면에서 가열된다. 이 부분에서, 잉크는 잉크의 용융점(TF)보다 높은 제2 미리 정의된 온도(T2)로 가열된다. 일 실시예에서, 제2 미리 정의된 온도(T2)는 잉크의 유리 전이 온도보다 높다.

일 실시예에서, 인쇄 장치는 지지 롤러를 포함한다. 지지 롤러는 코팅 구역을 포함하는 그 경로의 일부를 따라 리본을 지지하도록 배열되고 설계된다. 바람직하게는, 상기 롤러는 롤러와 접촉하는 리본을 가열하기 위한 가열 수단을 포함한다.

제2 단계에서, 리본 상의 잉크는 잉크가 냉각되는 리본 경로의 일부에 도달한다. 이 부분(C)은 플레이트(75), 컨베이어 벨트(71) 또는 냉각 롤러(100)와 접촉하는 리본의 부분에 해당한다. 이 부분(C)의 끝에서, 잉크의 온도는 제1 미리 정의된 온도(T1)로 떨어진다. 제1 미리 정의된 온도(T1)는 잉크의 용융점(TF)보다 낮고, 바람직하게는 잉크의 용융점(TF)보다 20℃ 낮다.

제3 단계에서, 잉크는 리본(5)으로부터 기판(20)으로의 잉크의 열전사를 수행하기 위해 프린트헤드 부근의 영역(D)에서 국부적으로 가열된다. 따라서, 이 영역(D)의 잉크는 용융점(TF) 이상으로 가열되어 상기 열전사를 수행한다. 이 영역(D)에서, 잉크는 미리 정의된 제2 온도(T2) 이상 또는 이하로 가열될 수 있다.

그런 다음, 리본 상의 잔류 잉크는 프린트헤드로부터 코팅 디바이스(B)로 이송되어 제1 단계에서 설명한 바와 같이 재코팅된다.

리본과 직접 접촉하는 냉각 플레이트의 한 가지 장점은 잉크의 온도를 제어하기가 더 쉽다는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은 코팅된 잉크의 응고를 보다 잘 제어할 수 있다는 것이다. 본 발명은 양호하게는 코팅 디바이스와 프린트헤드 사이의 리본 길이의 감소를 허용한다. 따라서, 본 발명은 인쇄 장치의 부피를 감소시킨다. 바람직하게는, 무한 리본(5)의 길이는 150㎝ 이하이고, 더 바람직하게는 40㎝ 내지 110㎝ 사이에 포함된다.

바람직하게는, 리본의 제1 경로의 길이(즉, 코팅된 리본의 길이)는 20㎝ 내지 80㎝, 바람직하게는 30㎝ 내지 50㎝의 범위이다.

본 발명은 또한 잉크의 보다 제어된 냉각을 제공하고, 양호하게는 잉크가 기판에 달라붙는 것을 방지하기에 충분히 코팅된 잉크를 냉각시킬 수 있게 허용한다. 따라서, 잉크의 완전한 응고가 이루어지고, 잉크 층은 인쇄 중에 점착성이 없는 상태로 유지된다.

일 실시예에서, 인쇄 장치는 기판과 접촉하여 도달하는 잉크의 온도가 용융점보다 60℃ 낮거나 또는 20℃ 미만이 되도록 리본 상에 코팅된 잉크를 냉각시키도록 설계되고 구성된다.

본 발명은 코팅된 리본의 길이(즉, 제1 경로의 길이)가 80cm 미만이고 리본의 속도가 1m/s 이상일 때 잉크가 그러한 온도에 도달하도록 허용하는 리본의 잉크의 냉각 공정을 양호하게 제공한다.

더욱이, 본 발명은 광범위한 환경 또는 기후 조건에서 인쇄 장치를 사용할 수 있게 한다. 실제로, 제1 볼록 표면의 온도는 냉각기(72)에 의해 제어된다. 냉각기에 의해 사용되는 전력은 환경 조건들(온도, 습도, 압력)에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 발명은 세계적으로 표준화된 인쇄 공정을 가능하게 한다.

실제로, 본 발명은 프린트헤드가 리본과 접촉하는 인쇄 구역에 도달하는 잉크의 온도가 제1 미리 정의된 온도와 같거나 더 낮는 것을 보장한다.

1: 인쇄 장치
2: 저장소
3: 코팅 디바이스, 코터
4: 잉크
5: 무한 리본
6: 프린트헤드
7, 8: 컨베이어
9, 10, 11, 21: 롤러
12: 프레임
14: 격리 벽
20: 기판
51: 외부면
52: 내부면
61: 윤활제 저장소
63: 흡수성 재료
71, 81: 컨베이어 벨트
72: 열 교환기, 냉각기
75: 플레이트, 제1 안내 요소
82, 84: 히터
85: 안내 요소

Claims (11)

1. 열전사 인쇄 장치(1)로서:
   프레임(12),
   그 외부면(51) 상에 잉크를 이송하기 위한 무한 리본(endless ribbon)(5),
   상기 무한 리본(5)을 잉크(4)로 코팅하기 위한 코팅 디바이스(3),
   상기 무한 리본(5)에 코팅된 상기 잉크(4)의 일부로 기판(20)을 열전사에 의해 인쇄하기 위한 프린트헤드(6),
   상기 코팅 디바이스(3)로부터 상기 프린트헤드(6)로 그리고 상기 프린트헤드(6)로부터 상기 코팅 디바이스(3)로의 경로를 따라 그 내부면(52)에 의해 상기 무한 리본(5)을 지지하고 이송하는 복수의 제1 롤러들(9),
   상기 코팅 디바이스(3)로부터 상기 프린트헤드(6)로의 경로를 따라 인접한 2개의 제1 롤러들(9) 사이에서 상기 무한 리본(5)의 내부면(52)을 지지하는 플레이트(75)로서; 상기 플레이트(75)는 상기 프레임(12)과 병진 및 회전으로 고정되고 상기 리본(5)의 내부면(52)을 지지하는 제1 볼록 표면을 갖는, 상기 플레이트(75);
   상기 플레이트(75)의 제1 볼록 표면을 제1 미리 정의된 온도(T1)로 냉각시키도록 설계된 열 교환기(72);를 포함하는, 열전사 인쇄 장치(1).
2. 제1항에 있어서, 상기 플레이트(75)의 제1 볼록 표면은 상기 무한 리본과 직접 접촉하도록 배열되는, 열전사 인쇄 장치(1).
3. 제1항에 있어서,
   적어도 두 개의 제2 롤러들(11);
   상기 적어도 2개의 제2 롤러들(11)과 상기 플레이트(75)의 제1 표면에 의해 지지되고, 그 내부면(51)에 의해 상기 무한 리본(5)을 지지하고 이송하도록 배열된 컨베이어 벨트(71);를 추가로 포함하고,
   상기 제2 롤러(11) 및 상기 플레이트(75)는 상기 플레이트(75)의 제1 표면이 상기 컨베이어 벨트(71)를 통해 상기 무한 리본(5)을 지지하도록 배열되는, 열전사 인쇄 장치(1).
4. 제2항에 있어서,
   그 위의 윤활제를 흡수하도록 설계되고 상기 코팅 디바이스(3)와 상기 플레이트(75) 사이에서 상기 리본(5)의 내부면(52)과 접촉하도록 배열된 흡수성 재료(63)를 더 포함하고,
   윤활제를 저장하는 윤활제 저장소(61)와 윤활제를 상기 윤활제 저장소(61)로부터 상기 흡수성 재료(63)로 이송하기 위한 수단을 더 포함하는, 열전사 인쇄 장치(1).
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임(12)과 병진으로 고정되고 상기 무한 리본(5)의 제1 부분을 가열하도록 배열된 적어도 하나의 히터(82)를 더 포함하고, 상기 무한 리본(5)의 제1 부분은 상기 리본(5)의 코팅 구역을 포함하고, 상기 리본(5)은 상기 코팅 디바이스(3)에 의해 코팅되거나 상기 코팅 디바이스와 접촉하는, 열전사 인쇄 장치(1).
6. 제5항에 있어서, 상기 플레이트(75)는 코어의 외부면을 냉각시키기 위해 냉각제가 순환하는 캐비티(cavity)를 갖는 코어(core)를 포함하고, 상기 외부면은 상기 리본(5)을 지지하도록 배열되는, 열전사 인쇄 장치(1).
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 히터(82)는 원주 표면 상에서 상기 리본의 내부면(52)을 지지하도록 배열된 롤러 및 상기 롤러의 원주 표면을 가열하기 위한 수단을 포함하는, 열전사 인쇄 장치(1).
8. 제7항에 있어서, 상기 롤러의 원주 표면을 가열하기 위한 수단은 줄 가열(Joule heating)에 의해 제2 안내 요소(85)를 가열하기 위한 전기 저항을 포함하는, 열전사 인쇄 장치(1).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무한 리본(5)의 길이는 150cm 이하인, 열전사 인쇄 장치(1).
10. 기판(20)을 열적으로 인쇄하기 위한 방법으로서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 열전사 인쇄 장치를 제공하는 단계;
    상기 코팅 디바이스(3)로부터 상기 프린트헤드(6)로 그리고 상기 프린트헤드(6)로부터 상기 코팅 디바이스(3)로 순환 방식으로 그 위의 잉크(4)를 유지하는 상기 무한 리본(5)을 이송하는 단계;
    상기 코팅 디바이스(3)로 상기 무한 리본(5)의 외부면(51)을 잉크로 코팅하는 단계;
    상기 무한 리본(5)의 내부면(52)을 지지하는 상기 플레이트(75)를 냉각시켜 상기 코팅된 잉크를 응고시키는 단계;
    상기 무한 리본(5)의 상기 외부면 상에 코팅된 잉크의 일부로 기판(20)을 상기 프린트헤드(6)로 열전사에 의해 인쇄하는 단계;를 포함하는, 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 리본 상의 잉크(4)를 상기 코팅 디바이스(3)의 양 측면에서 그 용융점 이상 또는 유리 전이 온도 이상으로 가열하기 위한 히터(82)를 작동시키는 단계를 더 포함하는, 방법.