KR910008572B1 - 열 용융 잉크 투명화 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

열 용융 잉크 투명화

[도면의 간단한 설명]

제1도는 한쪽 표면상에 삼차원적 잉크 반점을 갖는 투명화를 통해 광의 투과를 설명한 개략 부분 단면도.

제2도는 삼차원적 잉크 반점과 투명 코팅을 통해 광선의 투과를 설명하는 본 발명에 따라 제조된 투명화의 개략 부분 단면도이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 열 용융 잉크로 만든 투명화(透明畵) 및 이러한 투명화를 만드는 방법에 관한 것이다.

열 용융 잉크는 열 전사프린터와 잉크 젯트 프린터에 사용되고 있다. 이들 잉크의 특징은 이들이 실온에서는 고체이고, 표시를 위한 가열에 의해서는 액화되며 그리고 표시된 지지체 상에서는 냉각되어 재고화 된다는 것이다.

[배경기술]

투명화 지지체는 폴리에스테르 재료와 같은 투명한 시이트 재료로 만드는데, 이들 재료는 잉크와 같은 액체 물질을 잘 수용(受容)하지 못한다. 투명화를 만들기 위해 용매계 잉크를 사용할 때에는 지지체는 잉크를 수용하는 층으로 코팅하고 잉크를 코팅물 중에 흡수되게 한다. 예를 들면, 부르와서의 미합중국 특허 제4,528,242호, 베델 등의 동 특허 제4,547,405호, 판크의 동 특허 제4,555,437호, 비올의 동 특허 제4,575, 465호 및 동 특허 제4,578,285호와 말호트라의 동 특허 제4,592,954호에는 밀라와 같은 투명 기재에 잉크를 흡수할 수 있는 특별한 코팅을 하는 것이 개시되어 있다. 그러나 열 용융 잉크는 지지체 또는 지지체상의 코팅 중에 침투하지 않으며 표면에 부착하여 삼차원적 형상을 유지한다. 이러한 점에서 이들 열용융 잉크는 흡수되거나 또는 증발되어 평탄한 반점으로 흡수되거나 또는 건조되는 잉크와 구분되는 것이다.

투명화를 투영할 때에 부착된 삼차원적 잉크 반점은 굴절광학 렌즈와 같은 방법으로 투과된 광을 산란시키는 경향이 있다. 삼차원 잉크 반점에 의해 형성된 작은 렌즈체는 그들을 통과하여 지나가는 빛을 투명 렌즈로 가는 통로 밖으로 굴절시켜서, 그들은 렌즈체를 형성하는 잉크의 색깔에 관계없이 투영시에 회색의 그림자를 만든다.

이러한 문제를 해소하기 위해 투명 지지체 상의 삼차원 잉크 반점을 평탄하게 만들기 위한 노력이 경주되어 왔으나, 그러나 이러한 평탄화는 반점의 최상부만을 평평하게 하고 반점의 주위 부분은 곡석으로 남겨놓기 때문에 잉크 반점을 통과하는 광선의 대부분은 투영 렌즈로 가는 통로 밖으로 굴절하게 된다. 결과적으로 투명화의 삼차원적 잉크 반점의 평탄화는 비록 약간의 개선을 가져올 수 있으나, 이러한 방법으로 만는 영상은 아직도 만족한 것이 아니다.

[발명의 개시]

본 발명에 따라서, 곡면을 갖는 고체 잉크의 삼차원적 반점을 함유하는 잉크 패턴을 투명 지지체의 표면상에 형성시키고 지지체의 표면을 잉크 반점과 지지체를 습윤시키고 잉크 반점과 거의 동일한 굴절율을 갖는 투명 코팅 재료로 코팅한다.

본 발명에 의해 만들어진 투명화는 투명한 지지체, 지지체 표면상에 부착된 곡면을 가지는 삼차원적 잉크반점의 패턴, 그리고 지지체와 잉크 반점을 습윤시키고 잉크 반점과 거의 같은 굴절률을 가지는 재료로 잉크 반점과 지지체상에 만들어진 투명코팅으로 된다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

종래의 투명화 투영기에 있어서는, 투명화-조명 광학 기구가 반사기와 수집 렌즈로 배열되어 있어서 빛은 거의 수평 광선으로 투명화를 통해 투과하고, 투영 렌즈의 면내에 광원의 영상을 만든다. 이러한 방법으로 하여 투명화와 조명 시스템을 통해 이들이 통과하는 동안 다른 방향으로 산란된 빛을 제외하고는 실질적으로 조명광의 전부가 투영 렌즈에 수집되어 투영된 영상을 형성하는데 유용하게 사용된다. 만약 투명화 패턴내의 각 잉크 반점을 통해 통과하는 빛의 상당한 분량이 산란되면 투영 렌즈에 의해 투영된 영상은 명암과 색의 포화가 부족하여 일반적으로 회색의 색이 바랜 외양을 제공하게 된다.

폴리에스테르 시이트 재료상에 영상을 만들기위해 열 용융 잉크를 사용할 때와 같이 잉크 영상을 잉크를 흡수하지 않은 표면상에 형성시킬 경우, 잉크는 구의 표면에 유사한 곡면을 갖는 삼차원적 반점의 형태로 고화된다. 이는 제1도에 의해 설명한 바와 같으며, 제1도중, 투명 지지체(10)는 구의 세그먼크 형태의 고화된 잉크 반점을 갖는다. 여기에서 반점(11)은 약 0.01cm의 직경, 약 0.0019cm의 최대 두께를 가지며 그리고 상부 표면(12)의 반경은 약 0.0084cm이다. 따라서 표면(12)은 반점(11)의 주위에서 지지체(10)의 상부 표면(13)과 약 37도의 각으로 교차한다.

상술한 형태의 투영 시스템에서는 투명화는 제1도에 나타낸 예에서와 같이, 시이트(10)의 표면(13)과 (14)에 거의 수직방향으로 입사하는 실질적으로 수평 광선(1

5)~(19)에 의해 반대쪽(14)으로부터 조명된다. 본질적으로 광선의 수직 입사는 투명화의 중심 지역내에서 일어날 수 있으며, 그리고 투명화의 주위에서는 조명 광선의 방향은 수직으로부터 비교적 작은 각도로, 예를 들면 투영될 투명화의 크기와 투영 렌즈의 초점 길이에 따라서 약 15도 정도까지 어긋나게 될 수도 있다. 결과적으로 제1도에 의해 설명된 정량적 효과는 투영될 투명화의 중심 부분의 잉크 반점에 적용될 수 있고, 주위 부분내의 잉크 반점에 대해서는 특정한 수치가 약간 다르게 되지만, 그러나 투명화의 이들 부분이 잉크 반점에 대하여 동일한 정성적 효과를 적용할 수 있다. 부가해서, 제1도에 표시한 대표적인 삼차원적 잉크 반점 형성과실제의 각 잉크 반점의 형성과는 차이가 있을 수도 있다는 것도 이해되어야 할 것이다.

통상의 열 용융 잉크로서 영상의 잉크 젯트 프린팅 또는 열 전사에 사용되는 종류는 일반적으로 약 1.40내지 1.50 범위내의 굴절률을 갖는다. 설명을 목적으로 제1도에 나타낸 삼차원적 잉크 반점(11)의 경우 굴절률은 1.45를 갖는 것으로 추정된다. 이 굴절률을 갖고 중심 광선(15)으로부터 바깥쪽으로 반점의 반경의 약 44% 거리에서 반점(11)으로 들어가는 제1도에 표시한 광선(16)과 (17)같은 것은 표면(12)에서 수직으로부터 약 15.5도의 각도로 입사되고 표면(12)을 통해 통과되면서 굴절에 의해 중심 광선(15)쪽으로 7.2도의 각도로 이탈하게 된다. 이러한 입사광선의 방향으로부터의 편차의 정도는 중심광선으로부터의 거리가 증가될수록 증가 된다. 그리고 광선(18)과 (19)와 같이 중심광선(15)으로부터 잉크반점의 반경이 61%의 거리에서 입사하는 광선은 수직으로부터 약 21.7도의 각도를 표면(12)에 입사하게 되며, 표면(12)을 통과하면서 중심 광선(15)을 향해 10.7도로 이들 광선이 편차를 만드는 결과가 된다.

만약 투명화의 투영 시스템에서 사용되는 투영 렌즈가 이러한 시스템에서 보통으로 사용되는 거의 최대구경인 f/4의 구경을 갖는 경우, 투영 렌즈는 투영되는 영상내의 각 반점으로부터 약 14.4도의 각도로 호를 만들 수 있다. 이와 같이 만약 투영 렌즈로 향하는 어느 광선이 투영 렌즈의 중심과 영상될 반점간에 연장되는 선으로부터 7.2도 이상으로 편차가 되면 광선은, 투영 렌즈에 의해 수집되지 않으며 그리고 영상을 형성하는데 있어서도 유용하지 않다. 따라서 제1도에 표시한 형태의 투명화내의 잉크 반점의 경우, 반점의 반경의 44% 미만의 중심에서 떨어진 거리에 있는 반점상에 입사한 광선들만이 투영 렌즈를 투과할 수 있다. 이러한 광선은 잉크 반점상에 입사하는 모든 광선의 오직 19.4%만으로 구성되며, 입사 광선의 80% 이상의 손실을 가져오는 결과가 되는 것이다.

투영 렌즈의 구경을 50% 증대시킨 경우에 잉크 반점에 의한 광선의 굴절로부터 야기되는 문제를 피할 수는 없다. 이 경우에 투영 렌즈는 각 반점으로부터 21.4도의 각으로 호를 만들고 그리고 제1도에서 설명된 광선(18)과 (19)와 같이 중심광선(15)으로부터 반점의 반경의 61%까지의 거리에 들어오는 광선을 수용할 수 있게 된다. 그러한 경우에 렌즈는 잉크 반점에 입사하는 광선의 약 37%만을 수용할 수 있다. 이와 같이 실질적인 대형의 투영렌즈를 사용하는 경우에도 각 반점상에 입사하는 광의 60% 이상이 유실된다. 한편 잉크반점(11)이 없는 지지체(10)에 입사하는 광은 투영렌즈에 완전히 투과되고 이로 인하여 생성된 투영잉크 패턴은 삼차원적 잉크 반점이 입사광을 굴절시키지 않는 비교적 밝은 배경과는 다르게 거의 무색이고 그리고 비교적 어둡게 된다.

지금까지 열 용융 잉크를 사용하는 고품질 투명화의 제조를 억제해온 이러한 문제들은 본 발명에 따라 제2도에 설명한 방법으로 제조한 투명화를 제공함으로써 해쇠되게 되었다. 제2도에 표시한 것과 같이, 투명화는 곡면(22)를 갖는 삼차원적 잉크 반점(21)이 인쇄된 투명한 지지체(20)로 구성되어 있다. 그후, 지지체(20)와 잉크반점(21)에 지지체의 표면과 잉크 반점과 광학적 접촉을 할 수 있도록 그리고 지지체의 표면(25)에 평행되는 면으로부터 비교적 적은 최대 편차각을 갖는 표면(24)을 형성할 수 있도록 투명재료의 코팅(23)을 한다.

이러한 목적을 위해서 액체 형태로 적용되는 층(23)은 지지체(20)의 표면(25)과 잉크 반점(21)의 표면(22)을 습윤시키는 재료로 만들어져야 한다. 이 밖에도 액체 형태로 사용되는 코팅에 있어서, 코팅은 지지체의 표면과 잉크 반점의 표면을 따라서 전개되기에 충분한 정도로 낮은 표면장력을 가져야 한다. 이 결과로, 층(23)은 표면(22)와 (25)의 각 교차점(26)은 두껍게 되고 반점(21)과 인접된 반점 사이의 표면(25)부분과 같은, 교차점(26)으로부터 떨어져 있는 표면은 비교적 얇게 된다. 층(23)은 물론, 반점(21) 만큼 또는 그 이상으로 두꺼워질 수 있으며 이 경우에 있어서 표면(24)은 표면(25)전체를 통해 거의 평행하게 된다.

또한 층(23)의 굴절률은 잉크반점(21)의 굴절률과 거의 동일해야 하며 이와 같이 됨으로써 잉크반점(21)으로부터 계면(22)을 통해 층(23)으로 통과하는 광선의 실질적인 편차가 없게 된다. 이러한 목적을 위해 층(23)의 굴절률은 잉크 반점의 굴절률의 약 10% 범위내, 바람직하기는 약 5% 범위내이라야 한다.

만약 지지체(20)가 유연성 시이트라면, 층(23)의 재료도 투명화가 구부러졌을 때에 분리되거나 또는 벗겨지는 것을 피할 수 있도록 비슷하게 유연성을 가져야 한다. 지지체에 층(23)을 적용하기에 편리하도록, 층을 형성하는 코팅 재료는 바람직하기로는 적절한 시간내에 그리고 기포 또는 표면의 결함이 형성되는 것을 피할 수 있도록 건조 또는 고화되는 것이어야 한다. 코팅 재료중에 함유된 용매는 물론 잉크 반점(21)과 지지체내의 재료와 상용성을 가져야 한다. 열 용융 잉크는 통상 천연 또는 합성왁스로 제조되며, 코팅 재료는 이들 성분을 용해하거나 또는 열화시켜서는 안 된다.

특히, 투명 폴리우레탄 및 아크릴 코팅은 그들이 지지체(20)와 잉크 반점(21)과 상용성을 갖는 한, 특히 적합하며 결함이 없고 벗겨지는 일이 없는 밀착된 코팅을 형성하게 된다. 특히 적합한 코팅 재료는 콤포 인더스트리(Compo Industries)에서 "엘피129"로서 시판되는 재료와 같은 약 35%의 폴리우레탄 및 약 5내지 6%의 메틸엘틸케튼 또는 N-메틸피를리돈을 함유하는 수성 폴리우레탄 에멀죤으로 제공되는 것이다.

지지층(20)은 잉크 반점(21) 및 층(23)내의 물질과 상용성을 갖는 통상적인 투명지지체 어느것이나 될 수 있다. 폴리에스테르 지지체는 광학적 계통의 '밀라'로서, 시판되고 있는 3M 스캇치 브랜드 No. 501 및 아르크라이트 No. 723와 같은 시이트 재료가 특히 적합하다. 지지체의 표면은 거칠거칠한 것보다는 매끄러운 것이 바람직하다.

잉크 반점을 통한 빛의 투과에 미치는 코팅(23)의 효과는 제2도에서 표시한 광선을 통로에 의해 설명이 된다. 이 설명에서 반점(21)은 제1도의 반점(11)과 같은 형상을 가지며, 층(23)은 잉크반점과 같은 굴절률을 갖는 것으로 추정된다. 제2도의 광선(15')~(19')은 각기 제1도의 입사광(15)~(19)과 대응하나, 그러나 제2도에 표시한 바와 같이, 이들 광은 계면의 양쪽의 굴절률이 같기 때문에 잉크 반점과 층(23)사이의 계면(22)을 편차없이 통과하게 된다.

제2도에 표시한 예에서 광선(16')과 (17')은 10도의 각도로 표면에 입사하고 광선(18')와 (19')은 12도의 각도로 입사하도록 층(23)의 표면(24)이 형성되어 있다. 이 결과로서, 발산되는 광은 제2도에서 보는 바와, 같이 단지 약 4.5 및 5.6도의 각도로 편차한다. 결과적으로 이들 광선은 모두 f/4 투영렌즈에 의해 호를 이룬 7.2도의 반각 범위내에서 존재하게 된다.

더우기, 잉크 반점(21)의 주위를 통해 통과하는 광선(Q)과 (28)은 층(23)의 표면(24)에 14도의 각도로 입사하여 반점과 투영 렌즈의 중심간의 직선으로부터 단지 약 6.6도만 편차하는 결과가 된다. 결과적으로 제2도에 나타낸 형태의 코팅(23)을 갖고 잉크반점(23)과 같은 잉크 반점을 함유하는 잉크패턴에 입사한 모든 광선은 f/4 구경을 가지는 투영 렌즈를 투과하여 명확하고 밝은 풀-칼라 영상을 만들 수 있게 된다.

이와 관련하여 층(23)의 표면(24)은 놀랍게도 지지체(20)의 표면(25)에 인접하여 평행해야 할 필요가 없으며, 투영 렌즈에 의해 호을 이룬 각보다 약간 큰 최대 각도까지, 각도에 의한 이러한 평형성으로부터 편차가 되어도 요망되는 결과를 얻을 수 있다는 것을 주목할 필요가 있다. 설명된 예에서 표면(25)에 평행한 면으로부터의 표면(24)의 최대 편차는 약 15도이다. 더우기 잉크 반점의 모서리 부근의 위치에서는 지지체의 표면(25)와 표면(24)의 평행성으로부터의 더 큰 편차도 가능하다. 예를 들면 잉크 반점의 주위에서 평행면으로부터 표면(24)의 20도 편차는 약 9.8도의 입사광 편차를 만들고, 투영렌즈 구경 f/4로 잉크 반점에 의해 투과된 빛의 손실은 단지 약간만 있을 뿐이며 제1도의 광선(18) 및 (19)에 대하여 기술한 바와 같이 10.7도의 반각을 호로 하는 50% 더 큰 구경을 갖는 투영렌즈로는 전혀 손실이 없다.

요망되는 특성을 제공하는 층(23)은 잉크 방울(21)을 갖는 지지체에(20)에 투영 렌즈의 구경에 의해 호를 이룬 반각 보다 적은 각도에 의해 반점을 통과하는 대부분의 광선을 편차시키기에 충분할 정도의 적은 반점(21)을 포함하는 지역내의 평행면으로부터 편차된 각을 갖는 면(24)을 만들기에 충분한 코팅 재료가 제공되는 한, 통상의 어느 방법으로든지 도포할 수 있다. 제2도에 표시한 예에서 평행선으로부터의 편차는 약15도이나, 상술한 바와 같이 이는 약 20도 정도까지 크게 될 수도 있다. 대표적인 코팅법으로는 분사, 침지 및 롤-코팅이 포함될 수 있다. 이어서 코팅의 두께는 압착, 닥터 블레이드, 미터링 로드, 등을 사용하는 과잉의 코팅 재료를 제거함으로써 조절이 되며 그리고 코팅 재료의 용매 또는 전색제에 따라서 코팅은 가열하거나 또는 가열하지 않고 층에 공기를 주입하여 건조시킬 수 있다.

본 발명은 여기서 특정한 실시태양에 관하여 기술하였으나 본 분야에 통상의 기술을 가진 사람은 본 발명의 변경이나 형에 대해 자명할 것이다. 예를 들면, 상술한 영 용융 잉크에 부가해서 본 발명은 곡면을 가진 삼차원적 반점을 형성하는 여타의 기록 물질로 만든 투명화를 제공하는데 유용하다. 따라서 모든 이러한 변형과 변경은 다음 특허청구의 범위로써 한정한 바와 같은 본 발명의 범위내에 포함되는 것이다.

Claims (30)

1. 투명 지지체, 곡면을 갖는 삼차원적 잉크 반점의 형태로 지지체상에 형성된 잉크 패턴 및 잉크 반점과 거의 동일한 굴절률을 갖는 재료로 된 지지체와 잉크 반점상의 투명층으로 이루어진 투명화.
2. 제1항에 있어서 투명층이 잉크 반점의 중심 부근의 지역보다 잉크 반점의 주위 부근의 지역이 두꺼운 투명화.
3. 제1항에 있어서 잉크 반점을 포함하는 지역의 투명층의 표면이 지지체의 면에 평행면으로부터 약 20도 이하로 편차되는 투명화.
4. 제1항에 있어서 층의 굴절률이 잉크 반점의 굴절률과 약 10%이하의 차이가 있는 투명화.
5. 제4항에 있어서 층의 굴절률이 잉크 반점의 굴절률과 약 5%이하의 차이가 있는 투명화.
6. 제1항에 있어서 지지체가 폴리에스테르재료의 시이트인 투명화.
7. 제1항에 있어서 잉크 반점의 잉크가 왁스계의 잉크인 투명화.
8. 제1항에 있어서 투명층이 폴리우레탄 재료인 투명화.
9. 제1항에 있어서 투명층이 아크릴 재료인 투명화.
10. 곡면을 가지는 삼차원적 잉크 반점을 함유하는 잉크 패턴을 형성하도록 투명 지지체의 표면상에 투영 잉크를 도포하고 잉크 패텬을 함유한 지지체의 표면에 지지체와 잉크 반점의 표면상에 전개되어 층을 형성하도록 잉크 반점보다 적은 표면 장력을 갖는 투명액체 코팅을 하고 잉크 반점을 실질적으로 덮고 그리고 잉크 반점의 굴절률과 거의 동일한 굴절률을 갖는 고체 투명층이 제공되도록 코팅을 고화시키는 것으로 이루어진 투영 투명화의 제조방법
11. 제1항에 있어서 잉크 반점을 포함하는 지역의 고체 투명층의 표면이 지지체의 면에 평행한 면에 대하여 약 20도 이하의 각도로 전개되도록 코팅을 하는 제조방법.
12. 제10항에 있어서 투명 코팅이 폴리우레탄 재료로 된 제조방법.
13. 제12항에 있어서 투명 코팅을 약 35%의 폴리우레탄을 함유하는 폴리우레탄 에멀죤의 형태로 하는 제조방법
14. 제13항에 있어서 폴리우레탄 에멀죤이 약 5%의 메틸에틸케톤을 함유하는 제조방법.
15. 제13항에 있어서 폴리우레탄 에멀죤이 약 5%의 N-메틸피롤리돈을 함유하는 제조방법.
16. 제10항에 있어서 투명 코팅이 아크릴 재료로 된 제조방법.
17. 제10항에 있어서 투명층의 굴절률이 잉크 반점의 굴절률과 약 10% 이하의 차이가 있는 제조방법.
18. 제17항에 있어서 투명층의 굴절률이 잉크반점의 굴절률과 약 5% 이하의 차이가 있는 제조방법
19. 제10항에 있어서 투명 액체 코팅을 롤러 코팅으로 하는 제조방법
20. 제10항에 있어서 투명 액체 코팅을 분산에 의해 도포하는 제조방법
21. 제10항에 있어서 투명 액체 코팅의 두께를 코팅 후에 조절하는 제조방법
22. 제21항에 있어서 투명 코팅의 두께를 압착기를 사용하여 조절하는 제조방법
23. 제21항에 있어서 투명 코팅의 두께를 닥터 블레이트를 사용하여 조절하는 제조방법
24. 제21항에 있어서 투명 코팅의 두께를 미터링 로드를 사용하여 조절하는 제조방법.
25. 곡면을 갖는 삼차원적 잉크 반점을 함유하는 잉크 패턴을 형성하도록 투명 지지체의 표면상에 투명잉크를 도포하고, 그리고 잉크 반점의 굴절률과 거의 동일한 굴절률을 갖고 잉크 반점을 실질적으로 덮는 고체 투명 층이 제공되도록 잉크 패턴을 함유하는 지지체의 표면에 잉크반점과 지지체를 습윤시키는 투명코팅을 하는 것으로 이루어진 투영 투명화의 제조방법.
26. 제25항에 있어서 코팅을 잉크 반점을 포함하는 지역의 고체 투명층 표면이 지지체의 면에 평행한 면에 대하여 약 20도 이하의 각도로 전개되도록 하는 제조방법
27. 제25항에 있어서 투명 코팅이 폴리우레탄 재료로 된 제조방법
28. 제25항에 있어서 투명 코팅이 아크릴 재료로 된 제조방법
29. 제25항에 있어서 투명층의 굴절률이 잉크 반점의 굴절률과 약 10% 이하의 차이가 있는 제조방법
30. 제25항에 있어서 투명층의 굴절률이 잉크 반점의 굴절률과 약 5% 이하의 차이가 있는 제조방법.

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