KR920010635B1

KR920010635B1 - 열용융 잉크젯트 인쇄시스템

Info

Publication number: KR920010635B1
Application number: KR1019900700217A
Authority: KR
Inventors: 챠알즈 더블유 쥬니어 스펠리
Original assignee: 스펙트라, 인코포레이티드; 브리안 에프. 월쉬
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1989-05-18
Publication date: 1992-12-12
Also published as: DE68917579D1; ATE110030T1; KR900701537A; JP2891374B2; BR8907002A; WO1989012215A1; JPH02502175A; CA1321920C; EP0377019A1; DE68917579T2; EP0377019A4; EP0377019B1; US5043741A

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

열용융 잉크젯트 인쇄시스템

[도면의 간단한 설명]

제1도는 여러가지 용지인쇄시간 및 인쇄범위 값에 대한 잉크젯트로 인쇄되는 용지기판을 지지하는 인자판에 열입력을 나타내는 개략도표.

제2도는 본 발명에 따르는 대표적인 열용융잉크 인쇄시스템을 나타내는 개략 단면도.

제3도는 제2도의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취해지고 화살표방향으로 보는 개략단면도.

제4도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내고 용지 및 인자시스템의 내외에 에너지 플럭스(flux)를 나타내는 개략 단면도.

제5도는 본 발명에 따르는 제어방법에 확산되는 근접잉크점에 의해 제공된 기판에 범위를 나타낸 도.

제6도는 인접잉크점이 충분히 확산되지 않은 기판에 부족범위를 나타낸 제5도와 유사한 도표.

제7도는 기판을 향하여 열용융잉크방울의 진행과 기판에서 잉크방울의 충격으로 발생한 플래팅효과(flatting effect)를 나타낸 개략도.

제8도는 연장된 잉크방울의 충격을 나타낸 제7도의 것과 유사한 개략도.

제9도는 잉크방울의 체적과 일정하강속도 및 점성으로 기판과 방울의 충격후에 방울직경간의 관계를 나타낸 도표.

제10a-10f도는 잉크젯트헤드로부터 분사되어 기판에 충돌하는 것을 따른 잉크방울의 진행과 기판에 방울의 확산에 관계된 진행단계를 나타내는 개략단면도.

제11도는 넓은 용융범위를 가진 한 형태의 영용융잉크에 대한 온도를 가지고 비열의 변동과 점성을 나타낸 개략도표.

제12도는 좁은 용융범위를 가진 또다른 형태의 열용융잉크에 대한 온도를 가지고 비열의 변동 및 점성을 나타낸 개략도표.

제13도는 제11도에 나타낸 특성을 가진 열용융잉크를 사용한 특별한 젯팅온도에 대한 적당한 인자판온도의 선택을 나타낸 개략도표.

제14도는 제12도에 나타낸 특성을 가진 열용융잉크에 대한 적당한 인자판온도의 선택을 나타낸 제13도의 것과 유사한 개략도표.

제15도는 더욱 다른 형태의 열용융잉크에 대한 적당한 인자판온도의 선택을 나타낸 개략도표이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 열용융잉크젯트 인쇄시스템에 관한 것으로, 특히 높은 형상질의 제어된 잉크방울 확산 및 침투를 제공하는 새롭고 개선된 열용융 잉크젯트 인쇄시스템에 관한 것이다.

[배경기술]

물 혹은 기타 증발성용매를 갖춘 잉크를 사용하는 잉크젯트시스템은 인자판에 의해 지지된 종이와 같은 기판에 적용된 후 잉크를 건조(즉, 용매의 증발화)할 필요가 있다. 용매기재(Solvent-based ; 이하 생략) 잉크의 건조를 용이하게 하기 위하여 가열된 인자판이 잉크젯트장치에 미리 제공된다.

용매를 포함하지 않고 실온에서 고체인 소위 “열용융”잉크라고 하는 어떤 형태의 잉크젯트장치 사용잉크는 기판에 젯트적용을 위하여 가열함으로써 액체로되고 적용후 기판에 동결시켜 다시 고체화된다. 또한 잉크젯트장치에 의하여 기판으로 열용융잉크를 적용하여 열을 기판으로 전달한다. 게다가 열용융잉크의 고체화는 기판과 지지인자판에 전달되고 용매기재 잉크의 적용과 함께 발생하지 않는 열에너지를 더 방출한다. 고밀도 범위와 함께 이것으로해서 잉크침투를 받아들 일 수 있는 한계위로 용지와 인자판의 온도는 상승한다.

공동계류중인 스펠리등 미국출원번호는 094,664,(87. 9. 9)이고 지금은 특허번호 4,751,528인 것으로 열용융젯트장치는 프린트매체를 지지하는 인자판의 온도가 제어되도록 그 장치에 관하여 기술한다. 그 출원에서 기술한 바와 같이 기판온도가 너무 낮을 경우에 잉크는 종이등의 다공성 기판으로 짧은 거리의 침투후 동결되어 부풀은 특성을 가지고 돋아진 작은 잉크방울 및 형상을 발생시킨다. 그러한 잉크방울 및 형상은 부착성이 좋지 않거나 중첩이나 크리징(creasing)의 작용에 의해 쉽게 떨어져 나가거나 벗겨져 나가거나 다른 용지에 얼룩을 입히거나 오프셋팅(offsetting)을 받을 수 있다. 더욱이 부풀은 형상 및 약 0.4mil을 초과하는 높이를 가진 돋아진 형상은 사무실 인쇄환경에서 이의를 제기하는 것이 종종 발견된다. 그러나 용지온도가 너무 높을경우 각 방울의 잉크점의 크기는 용지특성에 따라 변화할 것이다. 어떤 경우 잉크는 용지를 통하여 완전히 침투하기전에 고체화되지 않고 “프린트 드로우(print-through : 이하 생략)”라 불리는 결합이 된다. 공동 계류중인 출원에 따라 이 난점들을 극복하기 위하여 지지인자판온도는 제어되고 밀접한 열접촉에 의해서 용지기판온도는 소정수준으로 유지되어 얻어진 형상은 주위 온도변화와 관계없고 용지표면에 놓인 잉크량과 같은 다른 인쇄조건과 관계없이 일정하다. 열용융잉크의 융점이상의 기판온도는 보통점 크기보다 크고, 불명료한 끝단부 미세선의 탁한 빛등을 가진 형상을 발생할 수 있다.

또한 기판온도가 일정하게 유지될지라도 형상특성은 예를들면, 기초무게, 래그내용물(rag content) 빈것(void content), 크기, 필러(filler) 및 거칠기등의 용지특성에 따라 변화할 수 있다. 왜냐하면 잉크의 냉동은 잉크 및 용지의 열적상호작용으로부터 일어난 기판으로 잉크가 침투하는 것을 막지 못하기 때문이다. 열 용융잉크가 물이나 글리콜에 기초한 비냉동잉크시스템보다 훨씬 더 형상특성을 발생한다는 것이 이 기술에서 알려진다. 기판온도가 열용융잉크의 용융점을 초과하도록 허용된다면 열안정효과는 상실되고 다양한 용지기판에 열용융잉크를 가지고 일정하게 높은 인쇄질을 제공하는 것이 불가능하다는 것은 지금까지 믿어져 왔다. 결과적으로 달리 바람직한 특성을 가진 많은 잉크는 잉크가 최적으로 침투할 수 없기 때문에 적절한 얼룩저항이 없거나 바람직하지 못한 부풀음없이 분사될 수 없다는 것을 추정할 수 있다.

[발명의 개시]

따라서 본 발명의 목적은 종래기술의 상기 단점을 해결하는데 효과적인 새롭고 개선된 열용융 잉크젯트 인쇄시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 다른 특성을 가진 다양한 기판재를 가지고 사용에 특히 적합한 열용융 잉크젯트 인쇄시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 더욱 다른 목적은 기판으로 잉크의 불충분하거나 과도한 침투를 피하기 위해 기판에 적용된 열용융잉크에 대한 냉각시간의 정확한 제어필요성과 소정기판온도를 유지하기 위하여 연속적이고 일정속도인쇄에 대한 대응조건을 제거하는 것이다.

본 발명의 이들 및 다른 목적 및 장점은 열용융 잉크젯트 인쇄시스템을 제공하여 얻어지고 여기에서 열용융잉크점수기판은 열용융잉크의 용융점이 하나이상의 선택된 온도로 유지되고, 선택된 온도는 잉크의 젯팅온도와 용융특성에 의존하고 특히 잉크의 점성과 그 온도사이의 관계에 의존한다. 놀랍게도 그들 특성에 따라 선택된 열용점이나 한정된 온도범위내의 기판온도에 대하여 잉크는 “프린트드로우”를 발생하도록 대부분 기판을 통하여 충분히 흐르는 것이 아니라 어떤 돋아지거나 부풀은 효과를 제거하고 불명료한 끝단부를 가지지 않은 확대된 일정점을 발생하는데 충분하도록 확산한다. 확산 및 침투는 잉크와 용지의 혼합된 열적성질에 의해 끝나고 이들 열적특성은 다양한 용지형태를 가로질러 비교적 좁은 한계내로만 변화하는 것은 지금 알려졌다.

[발명을 실행하기 위한 최선의 방법]

잉크젯트인쇄에서 잉크방울을 받는 기판에 잉크점의 크기는 초기방울체적과 방울의 잉크가 기판과 상호작용하는 정도에 의존하고, 그것은 확산정도에 영향을 미친다. 용지에 적용된 물기재 잉크젯트 시스템에서 잉크는 용지재를 적시고 용지재에 완전히 흡수될때까지 표면장력의 영향하에 잉크방울이 확산한다. 어떤 범위 평면용지의 흡수특성의 변동이 너무커서 크기가 다른 용지에 폭넓게 다른 인쇄특성을 발생시키므로 일반적으로 이것은 결점으로 여겨진다.

열용융잉크 인쇄시스템에서 또한 잉크는 용지재를 적시고 잉크확산 및 침투는 표면장력에 의해 일어난다. 그러나 열용융잉크를 가지고 잉크방울확산은 잉크의 냉각에 의해 한정되고, 그것은 그 점성이 확산운동을 한정시키도록 높게 될때까지 혹은 그것이 동결될때까지 열에너지를 용지재와 나누어 갖는다. 기판온도가 잉크의 용융점 이하에 있을때 잉크방울은 실제적으로 용지에 어떤 정도로 확산될 수 있기전에 빠르게 동결되는 경향이 있고, 대부분의 용지는 적당하게 유사비열을 가지고 있으므로 방울확산은 잉크방울의 초기온도와 잉크의 고체화특성에 관련한 용지기판에 의해 주로 결정된다. 비록 그러한 급격한 동결이 기판온도가 적절히 제어될 경우에 유사한 형상이 크기가 다른 용지에 얻어질 수 있도록 다른 용지특성을 불명료하게 하는 경향이 있다해도 용지로 잉크가 충분히 흡수되는 것을 방지하여 최소잉크점크기를 가진 부풀은 형상으로 될 수 있다.

열용융잉크젯트 인쇄기에 있어서 종이등의 기판위 단위면적에 적용된 열에너지는 그것이 기판과 열용융잉크의 고체화에너지와 인쇄중 잉크를 가진 기판의 범위에 도달할때 열용융잉크의 온도에 의존한다. 인쇄직후 기판의 온도는 인쇄중에 적용된 열에너지와 기판의 초기온도와 기판의 열전달관련을 가진 인자판등의 열전도성 엘레멘트의 온도에 의존한다.

그래서 기판에 적용되는 온도이하로 용융점에서 고체화되는 열용융잉크는 기판과 그 지지인자판이 시스템의 시동(start-up)중에 발생할 수 있는 실질적으로 잉크용융점 이하 저온에 있다면 거의 즉시 고체화될 수 있다. 한편 기판과 그 지지인자판은 열용융잉크의 용융점의 실질적으로 상부온도에 있을 경우 몇초와 같은 비교적 긴시간에 기판이 인자판으로부터 제거된 후 까지 고체화를 위하여 주어지고 그에 의해 인쇄된 형상의 프린트드로우과 제어되지 않은 방울확산을 허용한다. 높은 기판온도는 정확한 시간제어를 요구하고 형상과 기판은 인쇄가 인쇄데이터의 계속적인 공급을 요구하고 일정비율로 수행하도록 가열된 인자판에 소모한다.

예를들면 총 잉크두께가 0.9mil(0.023mm)이 주어지면 인치당 300도트(dot)의 선형밀도를 가지고 젯트에 대해 초당 12,000방울의 비율로 기판에 130℃의 온도로 2층의 다른 색채의 잉크방울을 적용하는 96-젯트를 가진 현대의 고속열용융인쇄기는 인쇄작동중에 약 21℃로 4-mil(0.1mm)의 용지기판의 용적온도를 높인다. 그와 같은 방법으로 고정된 인자판위로 가동하는 기판의 계속된 인쇄와 동시에 인자판온도는 제어된 확산 및 침투에 대한 소정의 온도보다 높은 수준에 달한다.

제1도는 인자판을 가로질러 이동하는 8.5″×11″(216mm×279mm)의 용지가 열용융잉크로 인쇄될 때 지지인자판에 적용된 열에너지를 도표형식으로 개략적으로 나타낸다.

제4도를 참조하여 이하에 설명한 바와 같이 온도가 상승하는 경향이 있는 용지/인자판 시스템에 순열유입이 있는가와 인쇄영역의 온도가 감소하는 용지/인자 시스템으로부터 순열유출이 있는가를 결정하는 여러개의 에너지 플럭스가 있다. 열에너지는 잉크방울의 엔탈피와 히터콘트롤러에 의하여 선택적으로 제공된 선택전력과 시스템에 급지되는 용지의 열량에 의해서 전도, 대류 및 복사를 거쳐 공기틈새를 가로질러 가열된 인쇄헤드로부터 열 전달에 의해 시스템에 유입된다. 시스템으로부터 에너지유출은 용지 및 잉크(용지의 급지 온도보다 높은 온도로 배출됨)에 열에너지를 포함한다. 즉, 주위공기에 인쇄헤드에 의해 커버되지 않은 용지 및 인자판으로부터 대류를 거쳐 나아가 달된 열과 열전냉각기의 히트펌프작용에 의해 마운트(mount)를 통하거나 혹은 선택적으로 상기 인자판위로 유입을 일으키는 어떤 공기에 전도를 거치고 주위 구조에 전도를 거쳐 인자판으로부터 전달된 열에너지이다.

제1도에 나타낸 바와 같이 도표의 종좌표에 의해 나타낸 열유입은 용지인쇄시간이 증가함과 기판의 비례범위가 증가함에 따라 증가한다. 이 실시예에서 전형적인 용지인쇄시간은 최소 약 10초로부터 최대 약 33초까지 변화한다. 이 인쇄시간은 제1도에 나타나 있고 도표에서 나타낸 바와 같이 가장 높은 순열유입은 가장 늦은 인쇄시간에서 발생하는데 그 이유는 늦게 이동하는 용지가 열용융잉크방울의 엔탈피와 인쇄헤드로부터 용지/인자판 시스템으로 열전달에 의하여 전달되는 것보다 용지/인자판 시스템으로부터 열에너지를 적게 이동시키기 때문이다.

유사하게 어떤 주어진 인쇄시간에서 인자판에 열유입은 잉크로 덮인 용지영역의 비율인 인쇄범위가 증가함에 따라 증가한다. 그이상의 다른 색채잉크가 적용될 경우 색채잉크는 보통 최소한 어느정도는 서로 겹친다. 그결과 제1도의 도표예는 50% 및 100% 용지범위뿐 아니라 2층의 잉크에 의하여 전용지의 범위에 대응하는 15% 및 200%등의 100%를 초과하는 용지범위에 대하여 인자판에 열유입을 나타낸다. 일반적으로 더 낮은 평균범위를 가진 용지는 흰여백 생략, 로직시킹(logic-seeking)등과 같은 철저하게 향상된 특성 때문에 인쇄시간이 더 적게 필요하다.

제1도는 Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ 및 Ⅳ가 붙은 4단면에서 여러가지 인쇄조건하에 인자판에 열유입을 나타낸다. 단면(Ⅰ)은 단층의 열용융잉크를 가지고 전밀도까지 통상적인 8.5″×11″(216mm×279mm)용지의 전문영역에 7″×9″(178mm×229mm)를 인쇄할때 인자판에 열유입을 나타낸다. 두 전층의 열용융잉크까지 색채인쇄중에 용지가 중첩적으로 관련되어 인자판에 전달된 열에너지는 지정된 단면(Ⅱ)에 나타낸다. 그경우 제1도에 나타낸 것과 같이 2배까지 열에너지가 전달된다.

제1도의 지정단면(Ⅲ)은 8.5″×11″(216mm×279mm)용지의 전페이지영역 즉, 용지의 우단의 10″(2.5mm)내와 상단, 좌단, 하단의 38″(9.7mm)내로 전밀도까지 단층의 잉크를 인쇄할때 인자판에 열유입을 나타내고, 지정단면(Ⅳ)은 열용융잉크의 2중층까지 전페이지영역 인쇄에 대한 열유입을 나타낸다. 파이차트(pie chart ; 이하 생략)등과 같은 고체영역패턴의 색체인쇄중에 매우 높은 열에너지를 인자판의 열유입에 제공하면 지정영역(Ⅲ 및 Ⅳ)에서 자주 작동이 일어난다.

인자판온도는 열유입율 뿐만 아니라 인자판으로부터 열에너지의 제거율에 의존한다. 열용융잉크젯트장치의 적절한 작동을 확보하는 선택된 온도를 유지하기 위하여 특히, 단면(Ⅲ 및 Ⅳ)에 나타낸 것과 같은 조건하에서 열에너지는 인자판으로부터 신속하고 효율적으로 적용되거나 제거될 수 있다. 이동공기흐름에 전도나 대류에 의해 인자판으로부터 열에너지 제거는 국부주위온도가 작동점의 50℃ 혹은 10℃내로 상승할때 특히 부적당할 수 있다. 이들 및 다른 시간에서 시스템은 최적작동에 대한 소정의 한계내로 인자판온도를 유지하는 정확한 제어를 충분히 할 수 있다.

예를들면 초기시동시에 전도 혹은 대류 냉각인자판은 실온(즉 21℃)에 있을 것이고 반면에 고체화되기에 앞서 종이등 섬유기판으로 열용융잉크의 충분한 침투를 허용하기 위하여 고온으로 기판을 유지하는 것이 바람직하다. 그러므로 시동시에 인자판에 열의 추가가 필요하다. 한편, 상기 설명한 형태의 계속적인 인쇄가 예를들면, 130℃에 열용융잉크를 사용하여 발생할때 인자판온도는 열용융잉크의 용융점에 신속히 도달하여 실질적으로 초과하고, 그에 의해 인자판으로부터 열의 제거를 요구한다. 더욱이 단색문에 간헐적으로 파이차트와 같은 고체색채예의 재생에서 발생하는 인쇄율의 빈번하고 극단적변화는 인자판의 온도에 대응하는 극단적 변동을 일으키고 기판은 인쇄되고, 결국 프린트드로우의 대체조건 및 기판으로 불충분한 잉크침투가 된다.

제2도 및 제3도에 나타낸 본 발명의 대표적 실시예에서 열용융잉크젯트장치의 인자판온도는 계속적으로 최적 인쇄조건을 제공하기 위하여 소정수준으로 유지된다. 제2도에 나타낸 바와 같이 종이와 같은 기판재료의 용지나 웨브(web)(10)는 잉크젯트헤드(13) 및 인자판 어셈블리(14)사이에 틈새를 통하여 기판재료를 이동시키기 위해 화살표로 지시된 방향으로 회전하는 한 셋트의 구동롤(11 및 1)을 포함한 구동시스템에 의해 구동된다. 잉크젯트헤드는 종래방법에서 웨브(10)의 이동방향으로 교차하여 연장한 연속통로에 기판의 표면으로 일련의 잉크젯트방울을 분출하도록 제2도의 평면에 수직으로 왕복된다.

인자판 어셈블리(14)는 인자판(16)의 상,하부단에 슬리트개구(18 및 19)와 진공펌프나 송풍기로 안내되는 하우징의 후방에 배기출구를 가진 하우징(17)에 장착된 인자판(16)을 포함한다. 하우징(17)은 실질적으로 공기 기밀이 될 수 있거나 공기로 실질적으로 계속적인 열제거를 위하여 용지가 정면개구를 덮을때 추가공기구가 제공될 수 있다. 제3도에 가장 잘 보이듯이 인자판(16) 및 인접 진공슬리트(18 및 19)는 기판재료의 웨브(10)의 폭을 실질적으로 가로질러 연장하고 웨브는 그중 하나가 제2도에 나타낸 인접핀치롤(12)과 대응 닙(nip)을 형성하는 3개의 구동롤(11)에 의해 구동된다.

기판의 온도가 균일한 점크기를 제공하고 프린트드로우를 허용하지 하고 부풀은 형상을 피하기 위하여 열용융잉크방울(15)의 충분한 침투를 허용하도록 소정의 수준으로 유지되는 것을 확보하기 위하여 온도제어유니트(22)는 라인(23)을 통하여 인자판(16)의 온도를 검지한다. 소정의 인자판온도를 유지하기 위하여 예를들면, 장치의 시동시나 낮은 범위에 혹은 낮은 용지인쇄시간을 가지고 인쇄할때 인자판을 가열할 필요가 있을 경우 제어유니트(22)는 그것이 소정의 작동온도에 달할때까지 인자판을 가열하기 위해 라인(24)을 통하여 종래의 저항형 히터나 서미스터에 동력을 공급한다.

또한 전열펌프(26)는 인자판(16)과 열접촉하고 맬코(Melcor)로부터 이용할 수 있는 예를들면, CP1.0-63-06L로 지시된 형태의 열전냉각기(28)도 라인(27)에 의해 연결된다. 온도제어유니트(22)가 예를들면, 높은 범위 혹은 높은 용지인쇄시간을 가지고 인쇄하는 것으로부터 소정수준위로 인자판온도를 검지할때 차례로 열에너지를 히트싱크(30)에 전달하는 펌프로 라인(27)을 통하여 열전냉각기(28)로부터 열에너지를 전달하도록 라인(29)을 통하여 히트펌프를 작동시킨다.

전 인자판 어셈블리에 대하여 구조지지부재로 될 수 있는 히트싱크(30)는 복사 및 대류열 분산을 위한 핀(31)을 가지고 히트펌프(26)가 소정의 인자판온도유지를 허용하도록 열제거의 충분히 높은 비율을 확보하기 위해 강제공기 냉각장치(32)가 제공된다. 소정의 온도를 유지하기 위하여 열전냉각기(28) 및 히트펌프(26)의 용량을 초과하는 비율로 잉크젯트헤드(13)에 의하여 웨브(10) 및 인자판(16)에 열에너지가 공급되는 극단의 조건을 만날경우 제어유니트(22)는 히트펌프(26)가 다시 일정 인자판온도를 유지할 수 있을때까지 잉크방울이 잉크젯트헤드(13)에 의해 웨브(10)에 제공되는 비율을 감소시킬 잉크젯트시스템제어장치(34)에 라인(33)을 통하여 명령신호를 보낼 수 있다.

인자판온도 및 이동이 어레이(array)(15)로부터 기판(10)까지 잉크방울의 적당한 침투후에 고체화를 확보하도록 제어된다 할지라도, 고체화된 잉크방울의 온도는 기판이 제3도에 나타낸 중심구동롤(11)에 대향한 핀치를(12)로 잉크의 오프셋팅을 방지하도록 구동롤(11)과 핀치롤(12)사이에 기판이 닙에 도달할때 충분히 낮을 수 없다. 그러한 가능성을 피하기 위하여 소형켄치영역(small gueneh zone)이 그 영역에 잉크의 완전고체화를 확보하기 위해 인자판(16)의 온도보다 10-20℃정도 실질적으로 더 낮은 영역에 온도를 유지하도록 배열된 히트펌프에 라인(36)에 의해 연결된 또다른 열전냉각기(35)에 의해 제공된다.

제3도에 나타낸 바와 같이 열전냉각기(35)는 구동롤(11)과 그와 관련 핀치롤과 함께 배열되어 이들 롤사이에 통과하는 웨브(10)의 스트립은 엘레멘트(35)에 의해 냉각된다. 한편 웨브(10)의 단부에 타구동롤(11) 및 그와 관련 핀치롤은 인쇄가 일어나지 않는 좁은 여백에 위치한다. 그결과 켄칭은 그 지역에서는 불필요하다.

다른 인자판 실시예에서 온도제어인자판의 하류 켄치영역은 용지폭을 완전히 가로질러 제공될 수 있다. 예를들면, 그러한 켄치영역은 소정레벨로 인접 인자판온도를 줄이도록 적당한 열감소능력을 가진 인자판 지지부재의 일부분일 수 있다. 작동시 인자판(16)은 소정의 작동온도로 그것을 올리기 위해 히터(25)에 의해 필요할때 인자판(16)은 가열된다. 진공펌프(21)는 하우징(17)으로부터 공기를 배출하고 제2도의 화살표로 지시한 바와 같이 구멍(18 및 19)을 통하여 공기를 끌어들이고 인자판이 구동롤(11)과 그 관련 핀치롤(12)에 의해 진행될때 웨브(10)가 인자판(16)과 열접촉을 유지한다. 잉크젯트헤드(13)는 열용융잉크(15)를 웨브(10)로 스프레이하고 인자판온도의 결과적인 증가는 제어유니트(22)에 의해 검지되고 히터를 끄고 히트펌프(20)가 열전냉각기(28)로부터 히트싱크(30)와 핀(31)으로 열에너지를 전달케하고 강제공기 냉각시스템(32)에 의해 그것은 제거된다.

예를들면, 제15도에 나타낸 성질을 가진 열용융잉크의 한 형태에 대하여 잉크젯트헤드(13)는 잉크를 예를들면, 130℃의 젯팅온도를 유지하나 잉크의 용융점은 예를들면, 130℃이고, 소정의 점크기를 제공하여 부풀어오른 모양을 방지하지만 프린트드로우를 피하도록 잉크의 적당한 침투를 확보하기 위하여 인자판(16)은 약 45℃로 유지되어야 한다. 그러나 잉크젯트장치의 정상작동중에 인자판 어셈블리(14)의 주위온도와 주위부품은 45℃로 근접하거나 초과할 수 있다. 따라서 히트펌프(26)는 열전냉각기(28 및 32)로부터 히트싱크(30)로 계속해서 열을 전달하도록 배열되거나 기판(10)은 시스템의 작동에서 정지중에 인자판으로부터 떨어져 이동될 수 있다.

게다가 잉크젯트 작동중에 특히, 제1도의 영역 Ⅱ 및 Ⅳ의 작동중에 실질적으로 더 많은 열이 인자판으로부터 추출되어 히트싱크(30)로 전달되고, 그것은 예를들면, 70-75℃의 비교적 높은 온도로 가열될 수 있고 열에너지는 강제공기 시스템(32)에 의해 히트싱크(30) 및 핀(31)으로부터 제거된다. 동시에 켄치영역의 열전냉각기(32)는 예를들면, 45℃로 잉크의 용융점보다 낮은 약 10℃로 유지되고, 핀치롤에 의해 결합전에 잉크의 고체화를 완전히 확보한다.

인쇄형상의 크기 및 특성은 다양하게 변동될 수 있기 때문에 일측으로부터 타측으로 온도성분을 최소화하기 위해 높은 횡열전도성을 가지고 온도제어인자판을 사용하는 것이 필요하다. 동과 알루미늄이 인자판물질에 적당하지만 인자판의 단면적은 0.5평방인치(323㎟)에 유사하거나 알루미늄의 경우는 보다 커야하는 것이 중요하다. 그런 인자판은 크고 작동온도까지 가열하기 위하여 많은 공간을 가지고 높은 동력이나 긴시간을 요구할 수 있다. 이러한 이유로 에너지를 전달하기 위하여 액체의 증발과 응축을 가진 히트파이프의 특성을 구체화하는 구조가 사용될 수 있다.

다른 문제는 인쇄영역에서 인자판을 가로질러 이동할때 웨브의 제어하에 발생할 수 있다. 하나의 그러한 문제는 필림매체(e.g Mylar)의 열팽창이 다른데 관련되고 또다른 문제는 그것이 인자판에 의해 가열되고 건조될때 용지의 수축이 다른데 관련된 것이다. 이경우에 있어 웨브는 조여지거나 접히고 0.005 혹은 2이상 인치(0.13mm or 그이상)까지 인자판 표면을 제거할 수 있고 그것은 용지와 인자판 사이의 열적관계를 저하시키고 또한, 제트의 충격점을 변화시킴으로써 점이동정확성을 저하시키고, 특히 양면인쇄의 경우에 그렇다. 이들 문제를 피하기 위하여 제4도의 인자판 형태가 사용될 수 있다. 이 장치에서 잉크젯트헤드(41)는 용지(43)가 굴곡된 형태로 유지하고 그에 의해 조이거나 구겨지지 않도록 빳빳하게하는 굴곡인자판(44)에 의해 지지된 하나의 웨브의 용지(43)를 향하여 잉크방울(42)을 분사한다. 약 5 내지 10인치의 곡률반경을 가진 적당한 굴곡인자판(44)은 인쇄영역과 굴곡입구부(46)와 굴곡출구부(47)에서 제2도를 참조하여 설명된 형태의 온도제어부(45)를 가진다. 입구부 및 출구부(46 및 47)는 온도제어부(45)의 최소한 10 전이나 10 후의 각도로 연장한다.

그래서 온도제어부는 굴곡된 용지경로의 전길이에 대해 연장할 필요가 있는 것이 아니라 용지길이의 약 2분의 1인치만을 차지할 수 있고 굴곡된 용지경로의 입구부(46) 및 출구부(47)는 제2도에 나타낸 형태의 용지입력롤로 통과하기 전에 용지핸들링이나 용지켄칭에 더 적합한 온도에 있다. 하우징(48)은 인자판(45)에 대한 온도제어영역을 둘러싸고 제2도를 참조하여 설명된 형태의 열전냉각기를 포함하는 온도제어부품(49)이 온도제어영역에서 인자판(45)과 접촉하여 설치된다. 인자판으로 열을 가할 필요가 있을때 동력선(50)은 부분(45)에 히터를 가동시킨다. 제4도에 나타낸 장치에서 용지/인자판 시스템으로 유출입한 에너지 플럭스는 다음과 같이 나타낸다.

용지/인자판 시스템에 에너지 플럭스

q₁=잉크젯트헤드(41)로부터 복사열전달

q₂=공기를 통한 전도

q₃=잉크젯트헤드(41)로부터 인자판으로 전도

E-잉크방울의 엔탈피

q₄=온도(T_in)에 용지를 급지할때 열에너지

P=히터에 의해 인자판으로 전달된 열

용지/인자판 시스템에서 유출된 열에너지 플럭스

q₅=온도(T_out)에서 용지와 잉크에서 배출된 열에너지

q₆=공기에 전도성 열전달에 의해 인자판으로부터 제거된 열에너지

q₇=히트펌프작용 및/또는 설치물을 통한 전도에 의해 인자판으로부터 제거된 열

상기 설명한 바와 같이 기판의 온도를 제어하는 것이 유리하고, 특별한 환경에서 기판의 온도는 잉크의 젯팅파라미터와 특성에 의거한 잉크의 용융점이 하나이상될 수 있는 선택된 수준으로 제어될 수 있다. 소정 온도의 선택은 이하에 설명될 것이다.

잉크가 프린트헤드로부터 분사되는 온도는 잉크에 대한 적당한 점성을 제공하고 동시에 잉크와 잉크젯트헤드의 열감소를 피하도록 선택된다. 적당한 온도는 110℃로부터 140℃범위에 있고 바람직하게는 120℃로부터 130℃범위에 있다. 젯팅온도에서 잉크점성은 약 10센티포아즈(CP)로부터 35CP 범위에 있어야 하고 바람직하게는 15CP로부터 25CP 범위에 있어야 한다. 약 15CP의 점성을 제공한다면 약 120℃의 온도로 분사된 제11도의 특성을 가진 특별한 잉크는 특별한 잉크젯트헤드설계에 적합하다. 잉크방울이 잉크젯트헤드에서 오리피스로부터 분사되어 나온후 그것은 최소한 초당 1m의 평균속도 바람직하게는 그로부터 12m/s 범위로 약 0.5 내지 3mm의 공기 틈새를 통하여 이동한다. 그래서 이동시간은 방울이 아주 조금씩 냉각중에 아주 적은 시간이고 젯팅온도의 약 1-2℃내에 용지표면에 도달한다.

바람직하게 잉크젯트시스템에 의해 기판에 발생된 인접잉크점은 약 10-15% 중첩될 것이다. 인치당 약 300점(11.8점/mm)의 공간을 가진 점을 가지고 이것을 성취하기 위하여 점크기는 약 5 내지 5.3mil(0.127 내지 0.135mm)의 직경을 가져야 한다. 이 목적을 위해 약 75~85피코미터(Pl)의 체적을 가진 잉크방울은 비록 50으로부터 100Pl의 범위의 체적을 가진 방울이 적당하지만 바람직하다. 85Pl의 체적을 가진 구형방울은 단 2.14mil의 직경을 가지고 그것은 너무 적어서 기판에서 잉크의 실질적인 확산없이 소정크기의 점을 발생할 수 있다.

4점의 중심점(55)에 전범위를 주는 완전중첩을 제공하기 위해 소정점 중첩조건은 4개의 잉크점(51,52,53 및 54)을 보여주는 제5도에 나타내고, 2방향에 23.33mil(0.08mm)로 간격을 가진 중심을 가지고 5.2mil(0.13mm)의 직경을 가진다. 이와는 반대로 제6도는 중심사이에 같은 간격을 가진 4개방울(56,57,58 및 59)을 나타내지만 3.5mil(0.09mm)직경을 가지고 범위가 없는 중심에 영역(60)을 남겨둔다.

이제까지 열용융잉크젯트로부터 잉크방울은 잉크방울보다 직경이 훨씬 더 크고 소정점크기에 근사한 평평한 “팬케이크”형상을 갖도록 기판과 충돌하는 즉시 확산되고, 잉크방울의 운동량은 확산을 발생하기에 적합하다고 일반적으로 간주되어 왔다. 그러나 약 10-35CP 범위의 점성과 약 2-10m/s 충돌속도를 가지고 약 10-40dynes/cm 범위의 표면장력을 가진 열용융잉크에 대하여 점직경은 충돌시간에 방울의 운동량에 주로 의존하지 않는다. 이들 조건에 대하여 충돌 소정직경의 점을 발생하기에 불충분한 매우 작은양의 확산만을 발생한다. 전형적으로 방울충돌을 단 몇 마이크로 초동안 지속한다. 즉, 이러한 충돌시간중에 꼬리부의 길이를 이동시키기 위해 몇 m/s의 속도로 이동하는 방울의 꼬리에 요구된 시간동안 지속한다. 실질적인 열전달은 이 시간중에 방울과 기판사이에 발생하지 않고 부분적으로 붕괴된 방울은 용지재의 끝단이 약간 놓여있는 변형된 구형을 발생한다.

이것은 제7도에 나타낸다. 거기서 직경(d)과 젯팅속도(V)를 가진 방울(61)은 기판(63)과 충돌에 따라 주직경(D)을 가진 약간 평평한 구형(62)을 발생한다. 제8도는 연장된 방울(64)에 대하여 동일방울직경을 나타낸다. 충돌직후 부분적으로 붕괴된 구형(D)의 것과 연장된 방울(64)에 대한 동일구형 방울 직경사이에 관계는 제9도에 도표에 나타낸다. 이 확산비는 그것이 평평해질때 방울내부의 점성댐핑에 의해 방울의 잉크운동량의 분산에 의해 결정되고, 운동량은 단지 방울의 질량과 그 평균속도에 관계되므로 방울의 초기형상은 크게 중요하지 않다. 그렇기 때문에 제7도 및 제8도의 방울(64)에 의해 나타낸 바와 같이 꼬리를 갖거나 연장된 원통형젯트일 수도 있는 방울은 동일평균속도(V)로 이동하는 제7도의 방울(61)과 같은 구형의 동일질량의 잉크와 실질적으로 동일하게 행동한다. 운동량과 점성의 모든 결정요소는 방울에 대한 레이놀드수(Rey)에 포함되므로 방울확산비는 방정식 D/d=1.3(Rey)0.125에 의해 근접한다. 4m/s의 충돌속도에서 점성 30센티스토크를 가진 85Pl방울에 대해 충돌이 끝난 점직경은 단지 3.5mil(0.99mm)이고, 그것은 제6도에 나타낸 바와 같이 완전중첩에 요구되는 것보다 훨씬 더 적다.

제10a도-제10f도는 방울분출을 따라 발생하는 현상의 연속을 나타낸다. 제10a도는 온도(T₅)를 가진 기판(67)을 향하여 헤드의 온도(T₁)d에 잉크젯트헤드(66)로부터 분출된 잉크방울(65)을 나타낸다. 제10b도에 나타낸 바와 같이 기판(67)을 가지고 방울(65)의 충돌이 시작할때 방울은 약 T_J-2℃의 온도를 가진다. 약 10마이크로초후 초 충돌이 그쳤을때 방울(65)은 약간 평평해지나 아직도 제10c도에 나타낸 동일온도를 가진다. 약 10밀리초동안 지속하는 제10a도에 나타낸 방울확산의 다음단계중에 방울(65)의 열잉크는 기판재를 가열하고 적시고 T도까지 잉크방울의 온도를 감소시키고 대응하는 량에 의해 인접기판의 온도를 올린다. 잉크심지를 기판으로 넣는 것은 표면장력에의해 이루어지고 그것은 열용융잉크에 대해 약 10-40dynes/cm이고 어떤 주어진 잉크는 넓은 범위의 기판에 대하여 실질적으로 일정하고 또한 젯팅온도로부터 잉크의 용융점이하까지 모든 온도에 대해 일정하다. 방울심지상의 초기에 변형된 구형크기의 잉크온도는 상당한 정도의 프린트헤드온도내에 있고 방울은 기판으로 이동중에 단지 약 1℃ 혹은 2℃의 손실이 일어난다. 심지는 제10e도에 나타낸 바와 같이 열웨이브(68)를 제공한다면 잉크진행에 섬유를 통하여 열전도에 의한 것뿐아니라 기판(67)으로 유입할때 잉크방울(65)에서 잠열 및 감열의 전도에 의해 수반된다.

약 50밀리초동안 계속하는 기판으로 잉크가 스며들때 잉크의 진행부분은 잉크점의 주위에 온도가 감소되고 따라서 점성이 제10f도에 나타낸 점의 확대를 금지시키도록 임계수준에 달하도록 충분히 증가할때까지 섬유로 열에너지의 손실이 일어난다.

실질적인 크라이스톨라인 베이스시스템(crystalline basis system) 을 가진 열용융잉크에 대하여 특정온도에서 잉크가 냉동되는 것을 고려하는 것은 적절하다(비록 간단하지만). 그결과 상기 온도에서 점성은 분사되는 것보다 같거나 약간 높고 그것이 용융점으로 냉각될때 점성은 실질적인 목적으로 고체와 동등한 극히 높은값으로 상승한다. 그러나 대부분 유기성잉크에 대한 과도한 단순화에 추가하여 이들 좁은 용융범위 잉크는 일반적 경향으로 잉크가 결정성으로 인하여 고체일때 실질적으로 불투명하고 용지에 과도하게 겹쳐있을때 넓은 범위공제 색잉크로써 덜 사용되고 그 불투명성으로해서 색체가 오버헤드 프로젝션 투명도에 사용되는 것으로부터 그들을 방지할 수 있다.

비결정구조를 가진 잉크는 제11도에 나타낸 특성을 가진 전형적 잉크에 대해 나타낸 바와같이 물리적 열적특성이 변화할 것 같은 넓은 용융범위를 갖을 수 있다. 이 잉크의 온도가 상승됨에 따라 그것이 32℃의 점(T5)에서 부드럽게 되기 시작할때까지 라인(71)에 의해 나타낸 실질적으로 일정율로 에너지를 처음으로 흡수한다. 그후 라인(72)에 의해 나타낸 바와 같이 비열이 명백히 증가하고 55℃의 용융점(Tm)에 특성끝점으로 상승하고 그후 에너지흡수율은 잉크가 88℃의 온도(T_L)에서 완전히 액체가 될때까지 라인(73)에 의해 나타낸 바와 같이 감소하고 그후에 단위도당 에너지흡수는 라인(74)에 의해 나타낸 바와 같이 온도가 서서히 증가한다. 이 관계의 구성은 미분주사열량기(DSC)장치로부터 취해진 실질커브의 개략적 단순화이다. 이 분야의 숙련가는 이러한 단순화된 표현과 실질적인 커브와 사이에 미묘한 차이가 있고 그러한 차이는 이 설명의 목적에 중요하지 않다는 것을 알 수 있을 것이다.

이러한 특별한 잉크에 대해 점성은 온도가 제11도의 점선에 나타낸 용융점이상 8-12℃까지 비뉴우튼이고 매우 높다. 그후 온도가 액체온도(T_L)를 향하여 상승됨에 따라 점성은 로그점성이 K₁/T에 비례하도록 선분(76)에 의해 나타낸 온도와 관계를 갖는다. 거기에서 T는 절대 0도에 상대온도로 측정된다. 일단 온도가 T_L이상이면 약 15CP의 점성이 제공된다면 온도가 실질적으로 120℃인 젯팅온도 이상일때까지 K₂/T에 비례하는 로그점성에 대략 근사한 선분(77)에 의해 나타난 바와 같이 다르고 낮은 기울기를 따른다. 이 기술분야의 숙련가는 점성대온도의 기술이 개략적 단순화라는 것을 인정할 것이나 실질특성은 그리 중요하지 않다는 것을 인정할 것이다.

비교 목적에 대해 제1도는 대부분이 단일점에서 용융하는 것으로 개념화하는 “이상액체”에 가까운 좁은 용융범위를 가진 실질적으로 크라이스톨라인 베이스시스템을 가진 잉크의 특성을 나타낸다. 이 경우에 약 95℃인 부드러운 점 T_S이하의 비열은 라인(80)에 의해 나타낸 온도를 증가시킴에 따라 서서히 증가한다. 그후 비열은 100℃의 용융점 Tm으로 라인(81)에 의해 나타낸 온도로 급격히 증가한다.

용융점 이상으로 비열이 제12도에 의해 나타낸 바와 같이 110℃의 액체온도 T_L로 온도증가에 따라 급격히 강하하고 그후 비열은 라인(84)에 의해 나타낸 온도에 따라 서서히 증가한다. 이 잉크에 의해 점성은 제12도의 점선(85)에 의해 나타낸 바와 같이 온도가 용융점이상 상당한 온도가 될때까지 매우 높고, 액체온도(T_L)에 약 25CP의 레벨에 달하도록 라인(86)에 의해 나타낸 온도로 급강하한다. 그 온도이상으로 점성은 라인(87)에 의해 나타낸 낮은 율로 온도와 함께 감소한다.

다공성 혹은 섬유기판에 대해 200CP를 초과하는 점성은 확산잉크유동이 전도를 통하여 잉크를 선행하는 선행열파를 따를 수 없도록 점확산율을 완화시키는데 적절하다. 본 발명에 따른 적절한 침투를 확보하는 동안 점확산을 제어하기 위하여 열에너지의 제1정제수가 잉크방울을 경유하여 공급되고 열에너지의 제2정제수가 초기기판온도의 제어하에 공급된다. 이 목적으로 약 200~300CP 범위의 선택된 점성에 있는 임계잉크온도 T_C가 정하여진다. 이 온도는 소정의 잉크젯팅온도로부터 추출된다. 기판온도를 임계온도 T_C로 가열하는데 유용한 잉크의 에너지 정제수에 관련된 결과가 나온다. 이 온도차의 2분의 1은 기판적당한 초기온도를 정하기 위해 T_C로부터 추출된다. 기판은 상기 설명한 이 온도에서 지지인자판을 제어하도록 이 온도에서 유지될 수 있다.

예로서 제11도에 나타낸 특성을 가진 잉크는 점성 15CP로 120℃로 분사될 수 있다. 200CP 점성값을 사용하여 이 잉크에 대한 임계온도 T_C는 82℃이고 2점이상으로 유용한 엔탈피의 38℃가 있다. 따라서 T_C로부터 38℃의 절반을 빼면 적당한 인자판온도는 63℃이다. 이것은 제13도에 나타낸다. 이러한 조건하의 이 잉크를 가진 인쇄부는 부풀은 특성을 갖지 않고 통상 다양한 사무용지에 쇼우드로우(show-through)없이 완전한 침투가 된다. 한편 67-70℃의 기판온도를 사용하는 것은 불명확한 선과 쇼우드로우인 결과가 되고, 약 55℃의 기판온도에서 부풀은 형상은 인지될 수 있고 45℃의 기판온도중에 형상은 실질적으로 부풀고 잉크의 부착과 얼룩저항은 빈약하다.

용융점보다 약간 높은 온도, 즉 130℃ 및 15CP 점성으로 분사되는 제12도에 나타낸 특성을 가진 잉크에 대하여 200CP 점성에 대해 104℃인 T_C와 젯팅온도사이의 차가 26℃이다. 104℃로부터 이것의 절반을 빼면 91℃의 예측된 최적 인자판온도가 된다. 이것은 제14도에 나타낸다. 이러한 높은 온도로 기판온도를 제어하는 것은 사용된 특별한 시험장비에는 불가능하나 저온에 그 잉크를 가지고 발생된 형상은 매우 부푼다.

제15도는 다른 특성을 가진 또다른 잉크를 갖고 있는 본 발명출원을 나타낸다. 잉크는 58℃의 용융점 Tm을 가지고 약 73℃에서 200CP의 겉보기점성을 가진다. 젯팅온도가 130℃ 즉, 임계온도보다 57℃ 높은 온도일 경우 인자판은 73℃에서 200CP의 겉보기점성을 가진다. 젯팅온도가 130℃ 즉, 임계온도보다 57℃ 높은 온도일 경우 인자판은 73℃이하 28℃로 있거나 약 45℃이어야 한다. 그래서 이경우 제14도에 나타낸 예와같이 인자판온도는 잉크의 용융점이하로 유지되어야 하고 반면에 제13도에서 인자판은 용융점 이상으로 유지되어야 한다.

제13도로부터 200CP의 점성에 대응하여 임계온도가 82℃일 경우 110℃,120℃ 및 130℃의 젯팅온도는 각각 잉크의 55℃ 용융점보다 높은 68℃, 63℃ 및 58℃ 혹은 13℃, 8℃ 및 3℃의 대응인자판온도를 요구한다. 임계온도가 300CP의 점성에 대응하여 79℃일 경우 110℃, 120℃ 및 130℃의 젯팅온도 각각은 잉크의 55℃ 용융점보다 8℃이상, 3℃이상 및 2℃이하 혹은 63℃, 58℃ 및 53℃의 대응인자판온도를 요구한다.

제14도 및 제15도에 관한 유사한 분석은 제14도에 대하여 용융점이하 12℃로부터 용융점이상 1℃까지 인자판온도범위를 나타내고 제15도에 대하여 17℃이하로부터 4℃이하 용융점까지 인자판온도범위를 나타낸다.

그래서 일반적으로 잉크의 특성과 젯팅온도에 따라 인자판온도는 잉크용융점 약 20℃이하로부터 약 20℃이상 범위의 온도, 바람직하게는 잉크용융점 약 15℃이하로부터 약 15℃ 이상까지 범위온도로 유지되어야 한다.

선행예는 열용융잉크 특성의 전범위의 대표로 의도하지는 않았지만 어떻게 제어잉크침투를 위한 적당한 잉크기판온도가 넓은 범위에 걸쳐 변화하고 용융점이하나 이상일 수 있는지를 나타내도록 선택되었다.

방해받지 않은 인쇄중에 발생하듯이 시간이 0.5-1초를 초과하지 않는한 기판이 가열된 인자판에 유지되는 시간은 최종적 잉크점크기를 정할때 중요인자가 아니라는 것을 주목해야한다. 잉크방울의 침투 및 확산은 최종점 직경의 약 90%직경을 가진 점을 발생하도록 약 10-50밀리초를 요구한다. 점의 최종확대중에 확산율은 방울의 충돌직후보다 훨씬 작고 실질적으로 제2도에 나타낸 장치의 모든 형태작동중 용지의 각 영역은 냉각기영역에 전송되기전에 가열된 인자판(14)의 최소한 약 30-50밀리초를 보낼 것이다. 결과적으로 예시된 장치를 가지고 충분한 방울확산은 모든 형태의 작동을 위해 확보된다. 기판의 인쇄부가 기판에 대하여 약 1초이상 정지하고 있는 동안 예를들면, 잉크젯트를 제어하는 데이터콘트롤러가 더 많은 정보를 기다리는 동안과 같은 예중에서 기판은 인쇄부가 콘트롤러가 계속 인쇄하려할때까지 가열된 인자판부와 더이상 접촉하지 않도록 진행될 수 있고 그후 기판은 같은 위치에 회복된다. 또한 용지는 프린트드로우를 발생하는 인쇄상의 과열을 피하도록 기다리는 기간중 용지로부터 인자판을 이동시키거나 잉크젯트헤드를 향하여 인자판을 이동시킴으로써 인자판과 분리될 수 있다.

소정의 결과를 얻도록 선택된 수준으로 기판온도를 유지하기 위해 인자판온도는 선택점의 약 2-3℃내로 바람직하게 제어될 수 있고 냉각기(28) 및 히터(25)는 인자판에 급격히 열을 가하거나 제거할 수 있다. 인자판온도 선택 절차가 지나치게 높은 인자판온도로 될 경우에 잉크의 젯팅온도를 증가시킴에 의해 소정의 침투를 얻는것이 가능하다. 따라서 필요한 인쇄온도가 너무 높을경우 임계온도가 유용한 인자판제어온도와 소정의 젯팅온도 사이에 적화한 비에 해당하도록 잉크의 특성을 수정하는 것이 가능해야 한다.

적당한 인자판 작동온도를 결정하기 위해 여기에 기술된 절차는 정확한 비를 제공하는 것이 아니라 시스템파라미터 변화로써 수정될 수 있다. 예를들면, 임계잉크침투온도(T_C)는 10-40dynes/cm의 잉크표면장력의 상황에서 약 200-300CP로 한정될 수 있다. 잉크의 표면장력이 증가하거나 감소할 경우에 임계잉크확산한계 점성은 비례하여 증가하거나 감소해야 한다. 유사하게 젯팅온도와 임계온도사이와 임계온도와 인자판 온도사이의 차의 2: 1비는 정확하게 의도되지 않았고 그것은 용지의 비열이 gram℃당 약 1.3 내지 1.7주울인 경우와 T_C와 젯팅온도 사이에 잉크의 평균유용비열이 gron℃당 2.0 내지 2.5주울범위일 경우에 대해 한정되었다. 기판과 잉크성질이 이 범위밖에 있을 경우 온도차 비를 비례적으로 조정하는 것이 필요하다.

방울확산제어방법은 사용자조건이 이 효과를 지시할 경우 방울호가산을 덜 제공함으로써 부풀음을 의도적으로 발생하도록 여기에 설명된 절차가 적용될때 부풀지 않은 형상을 발생하기 위해 젯팅온도와 임계온도사이의 차에 인자판온도와 임계온도사이의 차의 비에 대해 약 2분의 1의 값을 단지 사용하는데 제한되어서는 안된다. 완전히 부풀은 경우에 정확한 온도차의 비는 약 1 : 1 및 2 : 1 사이이다. 비용지기판, 예를들면 투과성을 발생시키는 폴리에스터에 인쇄할때 상기 가이드라인은 방울확산에 유용한 에너지량의 약 25-50%로 증가하도록 수정되어야 한다. 그 경우에 예를들면, 그 비율은 약 4분의 1과 약 2분의 1 사이이다. 그런 경우에 대한 엔탈피조건을 만족시키기 위하여 예를들면, 인자판온도는 잉크용융점의 약 25℃ 이상으로부터 약 25℃이하 범위에 있을 수 있다.

Claims

기판으로 용융점이상의 분사온도로 열용융잉크를 분출하는 잉크제트수단과 잉크제트수단의 작동중 기판을 지지하기 위한 인자판수단과 열용융잉크의 약 25℃이하로부터 약 25℃이상의 범위내의 온도로 기판을 유지하기 위하여 작동중 인자판수단의 온도를 제어하기 위한 온도제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제1항에 있어서, 온도제어수단은 열용융잉크의 용융점의 약 15℃이하로부터 약 15℃이상의 범위내로 기판의 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제1항에 있어서, 열용융잉크를 받은후 최소한 약 10밀리초동안 인자판수단과 접촉하여 기판부를 유지하고 인자판에 관하여 기판을 이동시키기 위한 기판구동수단을 포함한 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제3항에 있어서, 기판구동수단은 열용융잉크를 받은후 약 30-50밀리초동안 인자판수단과 접촉하여 기판부를 유지하는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제1항에 있어서, 잉크젯트수단은 최소한 1m/s의 속도로 기판을 향하여 열용융잉크를 분출하는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제5항에 있어서, 잉크젯트수단은 약 2-12m/s의 범위의 속도로 기판을 향하여 열용융잉크를 분출하는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제1항에 있어서, 젯팅온도는 약 110℃로부터 140℃의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제7항에 있어서, 젯팅온도는 약 120℃로부터 130℃의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
잉크가 선택된 온도에 미리 결정된 점성을 가지고 상승된 온도에 열용융잉크를 분출하기 위한 잉크젯트수단과 잉크젯트수단의 작동중 열용융잉크를 받도록 기판을 지지하기 위한 인자판수단과 상승된 온도와 선택된 온도사이의 차에 선택된 비를 가진 온도차에 의해 선택된 온도이하 온도로 기판을 유지하기 위하여 작동중 기판수단의 온도를 제어하기 위한 온도제어수단을 포함한 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제9항에 있어서, 온도제어수단은 상승된 온도와 선택된 온도사이에 약 2분의 1의 차이에 의해 선택된 온도이하로 기판온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제9항에 있어서, 온도제어수단은 부풀은 형상을 발생하도록 상승된 온도와 선택된 온도사이의 차의 약 1배 내지 2배 사이에 있는 온도차에 의해 선택된 온도이하로 기판의 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제9항에 있어서, 기판은 필림재료이고 온도제어수단은 상승된 온도와 선택된 온도 사이의 차의 약 4분의 1과 2분의 1사이에 있는 온도차에 의해 선택된 온도이하로 기판의 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제9항에 있어서, 온도제어수단은 잉크의 용융점이상 온도에 기판을 유지하는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제9항에 있어서, 온도제어수단은 잉크의 용융점이하 온도로 기판을 유지하는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제9항에 있어서, 미리 결정된 점성은 약 200CP 내지 300CP 범위에 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제15항에 있어서, 미리 결정된 점성은 약 200CP인 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제15항에 있어서, 미리 결정된 점성은 약 300CP인 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제9항에 있어서, 상승된 온도는 약 110℃로부터 140℃ 범위인 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제18항에 있어서, 상승된 온도는 약 120℃로부터 130℃ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제9항에 있어서, 잉크젯트수단은 최소한 1m/s의 속도로 기판을 향하여 열용융잉크를 분출하는 것을 특징으로 하는 잉크젯트장치.
제9항에 있어서, 잉크젯트수단은 약 2-12m/s 범위의 속도로 기판을 향하여 열용융잉크를 분출하는 것 특징으로 하는 잉크젯트장치.
용융점을 가진 열용융잉크와 기판에 잉크점을 발생하도록 기판을 향하여 상승된 온도로 열용융잉크를 분출하는 잉크젯트수단과 기판을 지지하기 위한 기판수단과 열용융잉크의 용융점의 약 25℃이하로부터 25℃이상의 범위온도로 잉크젯트수단으로부터 열용융잉크를 받는 기판부를 지지하는 인자판수단의 온도를 제어하기 위한 온도제어수단을 포함하는 열용융잉크시스템.
제22항에 있어서, 잉크는 선택된 온도에 약 200CP로부터 약 300CP 범위의 점성을 가지고 온도제어수단은 상승된 온도와 선택된 온도사이의 차에 선택된 비율을 가진 양에 의해 선택된 온도이하인 온도로 기판을 유지하도록 인자판의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 열용융잉크시스템.
제23항에 있어서, 선택된 비율은 대략 2분의 1인 것을 특징으로 하는 열용융잉크시스템.
제23항에 있어서, 선택된 비율은 약 1 : 1로부터 약 2 : 1의 범위인 것을 특징으로 하는 열용융잉크시스템.
제23항에 있어서, 선택된 비율은 약 4분의 1로부터 약 2분의 1 범위에 있는 것을 특징으로 하는 열용융잉크시스템.
제22항에 있어서, 열용융잉크는 상승된 온도에서 약 10CP로부터 약 30CP 범위의 점성을 가지는 것을 특징으로 하는 열용융잉크시스템.
제22항에 있어서, 열용융잉크는 상승된 온도에서 약 15CP로부터 약 25CP 범위의 점성을 가지는 것을 특징으로 하는 열용융잉크시스템.
제22항에 있어서, 열용융잉크는 상승된 온도에서 약 10-40dynes/cm의 범위의 표면장력을 가지는 것을 특징으로 하는 열용융잉크시스템.
제22항에 있어서, 열용융잉크는 약 50-100피코리터인 범위의 체적을 가진 방울의 잉크젯트수단으로부터 분출되는 것을 특징으로 하는 열용융잉크시스템.
제22항에 있어서, 인자판 수단에 지지된 섬유질 기판을 포함하고 제1의 다수개 잉크방울은 기판의 제1영역을 향하여 잉크젯트수단으로부터 분출된 선택된 직경을 가지고 제1영역에 직접 인접한 기판의 제2영역의 표면에 제2의 다수개 잉크방울은 선택된 직경보다 단지 약 50% 큰 직경을 가지고 제3영역에 기판의 제3의 다수개 잉크방울은 제2영역보다 제1영역으로부터 더 멀리 있는 열용융잉크젯트시스템에 있어서, 제3영역의 잉크방울은 섬유기판에 흡수되고 최소한 선택된 직경보다 2배의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 열용융잉크시스템.
잉크젯트수단으로부터 선택된 용융점을 가진 열용융잉크를 받도록 인자판수단에 섬유기판을 지지하는 것과 열용융잉크의 용융점 약 25%이하 내지 약 25℃이상 범위내의 온도로 기판을 유지하는 인자판수단의 온도를 제어하는 것과 잉크젯트수단으로부터 기판수단으로 열용융잉크를 분출하는 것을 포함하는 섬유기판에 형상을 형성하기 위한 방법.
제32항에 있어서, 열용융잉크의 용융점의 약 10℃이하 내기 약 10℃이상 범위내에 기판의 온도를 유지하기 위해 인자판온도를 제어하는 것을 포함하는 방법.
제32항에 있어서, 열용융잉크는 상승된 온도로 분출되고 선택된 온도에서 미리 예정된 점성을 가지고 기판은 상승된 온도와 선택된 온도 사이의 차의 선택된 비와 차이에 의해 선택된 온도이하인 온도로 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
제34항에 있어서, 선택된 비율은 약 2분의 1인 방법.
제34항에 있어서, 선택된 비율은 약 4분의 1과 2분의 1 사이인 것을 특징으로 하는 방법.
제34항에 있어서, 선택된 비율은 약 1과 2 사이인 것을 특징으로 하는 방법.
제34항에 있어서, 미리 결정된 점성은 약 200-300CP인 것을 특징으로 하는 방법.
제32항에 있어서, 기판에 열용융잉크의 분출을 따라 최소한 10밀리초동안 인자판수단과 접촉하여 섬유기판을 유지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제39항에 있어서, 기판에 열용융잉크의 분출을 따라 약 30-50밀리초동안 인자판수단과 접촉하여 섬유기판을 유지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제32항에 있어서, 2-12m/s의 범위의 속도로 기판을 향하여 잉크를 분출하는 것을 특징으로 하는 방법.
제32항에 있어서, 잉크젯트수단으로부터 열용융잉크의 받음에 따라 단지 약 1초후에 인자판수단과, 잉크젯트수단으로부터 열용융잉크를 받는 기판부의 분리를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.