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KR100579589B1 - 열 물질 전사 인쇄 방법 - Google Patents

열 물질 전사 인쇄 방법 Download PDF

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KR100579589B1
KR100579589B1 KR1020017014309A KR20017014309A KR100579589B1 KR 100579589 B1 KR100579589 B1 KR 100579589B1 KR 1020017014309 A KR1020017014309 A KR 1020017014309A KR 20017014309 A KR20017014309 A KR 20017014309A KR 100579589 B1 KR100579589 B1 KR 100579589B1
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룩토마스에프.
오레일리마이클지.
느구옌탄-후옹티.
슈미츠크레이그에이.
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
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Abstract

본 발명은 바인더(binder)를 포함하는 착색제를 리본으로부터 균일하지 않은 열 전도도와, 비평면형 인쇄 표면과, 비균질성 구조 또는 화학적 비친화성을 구비하는 웹의 제1 표면에 인쇄하는 열 물질 전사 인쇄 방법에 관한 것이다. 상기 웹의 제1 표면은 열 물질 전사 인쇄 전에 예열된다. 착색제를 포함하는 리본의 표면은 가열 웹의 제1 표면과 대향하여 경계면에 배치된다. 상기 웹은 감열 인쇄 헤드에 대하여 이동한다. 선택적으로 감열 인쇄 헤드로부터 리본에 국부적인 열을 가하고, 경계면에 압력을 인가하여 가열 웹의 리본으로부터 착색제의 전사를 유발시킴으로써 인쇄가 종료된다.

Description

열 물질 전사 인쇄 방법{METHODS FOR THERMAL MASS TRANSFER PRINTING}
본 발명은 기판에 열 물질 전사 인쇄를 행하는 개선된 방법에 관한 것으로서, 보다 자세히 말하면, 기판을 예열하여 열전도도의 차이, 표면 상태, 및/또는 화학적 비친화성을 보상하는 것에 관한 것이다.
감열식 인쇄는 기판에 화상을 형성하기 위한 몇 가지 다른 군의 기술을 설명하기 위해서 널리 사용되는 용어이다. 이들 기술에는 핫 스탬핑(hot stamping), 직접 감열식 인쇄(direct thermal printing), 염료 확산식 인쇄(dye diffusion printing), 그리고 열 물질 전사 인쇄(thermal mass transfer printing)가 있다.
핫 스탬핑은 미국 특허 번호 제4,992,129호(사사키 등)에 개시된 바와 같이 리본을 매개로 기판 위에 문양을 스탬핑 또는 엠보싱하는 기계적인 인쇄 방식이다. 이러한 문양은 열과 압력을 가하여 기판에 각인된다. 이에 의해서, 염료 또는 잉크와 같은 리본 위의 착색 물질이 상기 문양이 적용되는 기판 위로 전사된다. 기판 위에 문양을 각인하기 전에 기판을 예열시킬 수 있다. 스탬프 문양은 일정하기 때문에, 핫 스탬핑은 기판에 변화 가능한 표시 또는 화상을 적용하는 데에 쉽게 사용할 수 없다. 결과적으로, 핫 스탬핑은 번호판을 제조하기 위해 사용되는 시트를 인쇄하는 등의 변화 가능한 정보를 인쇄하는 데에는 일반적으로 유용하지 못하다.
보통, 구형 팩시밀리 장치에는 직접 감열식 인쇄가 사용되었다. 이들 장치에는 국부적인 가열로 특정 부위의 용지의 색상을 변화시킬 수 있는 착색제를 포함하는 특수한 기판이 필요하다. 작동 시에, 기판은 선택적으로 그것을 가열하는(또는 가열하지 않는) 소정 배열의 미세한 개별적 가열식 소자 또는 픽셀(pixel)을 지나 이송된다. 픽셀이 기판을 가열하는 모든 위치에서, 기판의 색상이 변화한다. 픽셀의 가열 작용을 조정하여, 문자 또는 숫자와 같은 화상을 기판에 형성할 수 있다. 그러나, 기판이 빛, 열, 또는 기계적인 힘에 노출되는 경우에는 우연히 색이 변화될 수 있다.
염료 확산식 열전사는 물리적인 확산 공정에 의해 염료 공여 층으로부터 염료 수용 기판으로 염료를 이송하는 것을 포함한다. 직접 감열식 인쇄와 유사하게, 염료를 함유하는 리본과 기판이 리본을 선택적으로 가열하는 소정 배열의 가열 소자(픽셀)를 통과하여 이송된다. 픽셀이 리본을 가열하는 모든 위치에서, 고체 염료가 용융되어 확산을 통해 기판으로 전사된다. 공지된 몇 종류의 염료는 염료 확산에 의하여 전사된 후에 기판과 화학적으로 상호 반응한다. 기판의 착색은 화학적 반응에 의존한다. 결과적으로, 열 에너지(도달 온도 또는 경과 시간)가 낮아지게 되면 색농도가 충분하게 현상될 수 없다. 따라서, 염료 확산을 사용한 색채 현상은 종종 가열 용융과 같은 인쇄 후속 단계에 의하여 향상된다. 대안으로, 미국 특허 번호 제5,553,951호(심슨 등)에는 인쇄 공정 중에 기판의 온도를 더욱 우수하게 제어하도록 상류 또는 하류의 하나 이상의 제어식 롤러들이 개시되어 있다.
열전사 인쇄, 비충격식 인쇄, 열 그래픽 인쇄, 열선 조영술로도 알려져 있는 열 물질 전사 인쇄는 기판에 문자를 형성하는 데에 널리 사용되었고 상업적으로 성공을 거두었다. 핫 스탬핑과 유사하게, 열과 압력을 사용하여 화상을 리본으로부터 기판에 전사한다. 직접 가열 인쇄나 염료 확산 인쇄와 마찬가지로 픽셀 히터가 리본을 선택적으로 가열하여 착색제를 기판으로 전사시킨다. 그러나, 열 물질 전사 인쇄에 사용되는 리본 상의 착색제는 전형적으로 왁스 및/또는 수지로 이루어진 폴리머 바인더(polymeric binder)를 포함한다. 따라서, 픽셀 히터가 리본을 가열하면, 왁스 및 수지 물질은 리본으로부터 기판으로 전사된다.
열 물질 전사 인쇄의 한가지 과제는 비평면형 또는 거친 표면, 열 전도도가 균일하지 않은 표면과 같은 비적합성 표면에, 그리고 기판의 조성이 화학적으로 착색제의 바인더와 친화성이 없는 경우에 고품질의 인쇄를 행하는 것이다.
도 1은 거칠거나 매끄럽지 않은 표면(22)을 구비하고 열전도도가 균일하지 않은 기판의 일례를 도시하고 있다. 재귀반사 시트(20)는 수지/폴리머 매트릭스(28)에 의하여 배판(backing)(26)에 부착된 복수 개의 유리구(glass bead)(24)를 포함한다. 도시된 실시예에 있어서, 배판(26)과 수지/폴리머 매트릭스(28) 사이에는 재귀반사 층(29)이 개재된다. 유리구(24)는 수지/폴리머 매트릭스로부터 약 1 내지 5 ㎛ 정도 돌출하여, 열 물질 전사 인쇄를 위한 거칠거나 매끄럽지 못한 표면을 형성한다.
재귀반사 시트(20)는 균질성의 단일 물질로 구성되지 않기 때문에, 인쇄 표면(22)의 열전도도가 변화할 수 있다. 예를 들면, 유리구(24)의 열전도도는 수지/폴리머 매트릭스(28)의 열전도도와 상이할 수 있다. 또한, 열전도도는 배판(26)의 두께, 이 배판(26)의 공극, 또는 재귀반사 시트(20) 상의 유리구(24) 융기부 또는 적층부를 변화시킴으로써 영향을 받을 수 있다. 결과적으로, 종래의 열 물질 전사 인쇄 기법을 사용하여 인쇄 표면(22)에 화상을 적용하는 경우, 열 물질 전사 층(23)의 두께 및/또는 착색제 픽셀 도트의 접착성의 변화, 그리고 이에 상당한 인쇄 품질의 저하도 초래할 수 있다.
도 2에는 가변 열전도도의 인쇄 표면(30)을 구비하는 다른 기판이 도시되어 있다. 도 2는 밀봉(sealed) 또는 캡슐화된 재귀반사 시트(32)를 보여주고 있다. 미소구(microspheres) 또는 유리구(34)는 임의의 결합층(36)에 접합되는데, 이들 사이에는 임의의 반사층(38)이 개재된다. 결합층(36)에는 복수의 융기된 지지부(42)를 매개로 보호층(40)이 부착된다. 이 보호층(40)은 미소구(34) 위에 공간(44)을 형성한다. 결과적으로, 인쇄 표면(30)의 열전도도는 공간(44) 위의 영역과 융기된 지지부(42) 위의 공간에서 심하게 변한다. 열 물질 전사 층(46)의 두께와 피복 비율은 공간(44) 위의 영역과 융기된 지지부(42) 위의 영역 사이에서 변화하는 것이 보통이다.
도 3은 밀봉되거나 캡슐화된 재귀반사 시트의 한가지 예를 도시하는데, 이 시트에는 융기된 지지부가 인쇄 표면에 육각형 패턴을 형성하고 있다. 인쇄 표면의 열전도도가 변화하기 때문에, 융기된 지지부의 육각형 패턴은 도 3의 재귀반사 시트 상의 인쇄 화상을 통하여 식별할 수 있다.
미국 특허 번호 제5,818,492호(룩)와 제5,508,105호(오렌스틴 등)는 하나 이상의 폴리머 층이 재귀반사 층 위에 배치되는 경우에, 열 물질 전사 인쇄가 재귀반사 시트 위에서 수행될 수 있다는 것을 가르쳐 주고 있다. 폴리머 층을 추가하면 어떤 재귀반사 시트의 인쇄 능력은 개선될 수 있는 반면, 이러한 폴리머 층을 추가하는 공정 때문에 최종 산물의 비용은 증가되고, 기판의 재귀반사 특성이 저하된다. 추가적인 폴리머 층을 구비하더라도, 인쇄 품질은 소정의 그래픽 용도로는 부적합한 경우도 있다. 인쇄 가능한 층을 추가하면 취성과 같은 재귀반사 시트의 다른 특성이 변화할 수 있다.
JP-A-05-270044에는 화상을 전사시키기 위한 가열 수단으로 열 전사 기록 매체를 가열함으로써 화상을 리셉터에 전사하는 열 전사 기록 방법이 개시되어 있는데, 이 리셉터는 열 전사 기록 매체를 가열할 때에 화상 전사용 가열 수단에 의해 미리 가열된다.
JP-A-07-227977에는 연속적인 시트의 일표면 상에 광투과성 염료층을 구비하는 중간 매개 시트와, 이 염료층에 화상을 선택적으로 기록하는 수단과, 중간 매개 시트의 염료층 표면을 화상 리셉터 요소와 접촉하게 하는 수단과, 열과 압력에 의해 화상 리셉터 요소에 염료층을 전사시키는 수단이 마련된 화상 전사 방법이 개시되어 있다. 이러한 방법은 열 및 압력을 가하기 전에 중간 매개 시트를 예열하는 단계를 포함한다.
비적합성 표면에 열 물질 전사 인쇄를 사용하기 위한, 대부분의 일반적인 인쇄 품질 개선 방법은 인쇄 헤드의 열에너지를 증가시키고, 지지 로울(backup roll)에 의하여 인쇄 헤드에 가해지는 압력을 증가시키는 것이다. 그러나, 열에너지 및 압력을 증가시키면, 인쇄 헤드의 수명은 감소되고, 리본은 주름지게 되며, 인쇄 품질이 저하되고, 인쇄 시스템에 기계적 응력이 발생될 수 있다. 그러므로, 거친 표면과, 균일하지 않은 열전도도와, 열 물질 전사 인쇄 리본의 착색제와 즉시 친화될 수 없는 표면 조성을 가진 기판에 인쇄하는 열 물질 전사 인쇄 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명은, 열 물질 전사 인쇄 시스템의 낮은 인쇄 헤드 열에너지 및 압력 하에서 기판 표면의 열에너지를 증가시켜 인쇄 품질을 향상시키기 위해서, 사용할 특정 기판 및 착색제에 따라 소정의 온도까지 기판을 예열하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 방법 및 장치는 열 물질 전사 인쇄에 사용되는 열 물질 전사 재료/웹 조합의 범위를 확장시킨다. 본 방법의 발명은 밀봉되지 않은 재귀반사 시트와 같이 비평면형 인쇄 표면을 구비하거나, 밀봉된 또는 그러하지 않은 재귀반사 시트와 같이 균일하지 않은 열전도도를 구비하거나, 착색제의 바인더와 화학적으로 친화성이 없는 표면을 구비하는 웹에 적당하다.
일실시예에서, 상기 장치는 열 물질 전사 인쇄기의 섀시 내부의 웹 상류 방향의 인쇄 헤드 근처에 위치하는 히터를 포함한다. 웹이 이동함에 따라, 히터는 방사성 에너지를 기판에 방출하고, 그 표면을 가열하여 기판이 인쇄되는 화상을 더 쉽게 수용할 수 있게 한다. 상기 장치는 외부 제어, 전용 제어, 또는 화상 생성 컴퓨터의 매개 장치를 매개로 하여 조정할 수 있는 균일한 크로스 웹 가열(uniform cross web heating)을 포함하는 것이 바람직하다. 히터의 출력은 대체로 최적 인쇄 품질을 달성하기 위해 필요한 최소 수준으로 조정된다. 다중 헤드 인쇄기에서는, 유사한 히터가 인쇄 헤드 각각의 상류에 선택적으로 배치될 수 있다. 상기 장치에는 선택적으로 방사성 히터 및 히터 실드 셔터가 구비되어 즉시 온/오프하는 사이클을 가능하게 한다. 일실시예에 있어서, 셔터는 웹을 방사성 열원에 간헐적으로 노출시키도록 개방되거나 차단될 수 있는 베니션-블라인드(venetian-blind) 구조이다.
일실시예에서, 바인더 매개체를 포함하는 착색제를 리본으로부터 비균질성 열 전도도(열용량)를 갖는 웹의 제1 표면으로 열적 전사 방법은 열 물질 전사 인쇄를 하기 전에 웹의 제1 표면을 예열하는 단계를 포함한다. 착색제를 함유하는 리본의 표면은 가열된 웹의 제1 표면에 대향하여 경계면에 배치된다. 감열 인쇄 헤드(thermal print head)는 경계면에서 리본의 착색제 반대측에 배치된다. 웹은 감열 인쇄 헤드에 대하여 이동한다. 선택적으로 감열 인쇄 헤드로부터 리본에 국부적인 열을 가하고, 경계면에 압력을 가하여 리본으로부터 상기 가열된 웹에 착색제를 전사시킴으로써 인쇄가 종료된다.
변형례에 있어서, 본 발명은 리본의 착색제 대향측의 복수 개의 각각의 경계면에 복수 개의 열열 인쇄 헤드를 배치하는 단계를 포함한다. 일실시예에 있어서, 웹의 제1 표면은 이들 각 경계면과 맞닿기 전에 가열된다. 다수의 인쇄 헤드를 구비하는 일실시예에서, 상이한 착색제를 구비하는 리본이 각 인쇄 헤드에 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 열 물질 전사 인쇄를 사용하는 비드 재귀반사 시트 위에 형성되는 화상의 측단면도.
도 2는 밀봉된 재귀반사 시트 위에 종래의 열 물질 전사 인쇄를 사용하여 형성되는 화상의 측단면도.
도 3은 종래의 열 물질 전사 인쇄를 사용하여 상기 밀봉된 재귀반사 시트 위에 형성되는 화상을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 열 물질 전사 인쇄기의 개략도.
도 5는 본 발명의 방법에 따라 적용된 열 물질 전사 화상을 구비하는 노출된 비드 시트의 측단면도.
도 6은 본 발명의 방법에 따라 적용된 열 물질 전사 화상을 구비하는 밀봉된 재귀반사 시트의 측단면도.
도 7은 본 발명의 방법에 따라 적용된 열 물질 전사 화상을 구비하는 대안적인 밀봉된 재귀반사 시트의 측단면도.
도 8은 본 발명의 방법에 따라 적용된 밀봉된 재귀반사 시트에 형성된 예시적인 화상을 도시한다.
착색제란 웹의 표면 상에 화상 또는 표시를 제공할 수 있는 안료 및/또는 염료를 함유하는 왁스, 레진, 또는 이들을 조합한 바인더 매체를 의미한다. 열 물질 전사 인쇄는 동시에 국부적인 열과 압력을 인가함으로써 착색제를 리본으로부터 기판에 전달하는 공정을 의미한다. 리본은 일표면 상에 착색제 층을 구비하는 캐리어 웹(carrier web)을 의미한다. 화학적으로 친화성이 없다는 것은 일반적으로 착색제에 대한 점착성이 낮고, 착색제와의 웹 사이의 표면 침투력의 부족하며, 열 물질 전사 인쇄 도중에 착색제에 의해 젖어서 인쇄 화상의 공극률이 증가하는 것을 말한다.
도 4는 본 발명에 따른 열 물질 전사 인쇄기(50)의 개략도이다. 웹이 열 물질 전사 인쇄기(50)를 통과할 때, 인쇄 헤드(52a)가 이동 웹(54)의 제1 측면(68)과 맞닿도록 배치된다. 열 물질 전사 리본(56a)이 인쇄 헤드(52a)와 이동 웹(54) 사이의 경계면(58a)으로 이송된다. 예시된 실시예에서, 열 물질 전사 리본(56a)은 공급 릴(supply reel)(60a)과 감기 릴(take-up reel)(62a)에 의하여 인쇄 헤드(52a)에 걸쳐 장력이 유지된다. 지지 로울(64a)은 압력을 유지하기 위해서 웹(54)의 반대 측면을 따라서 경계면(58a)에 위치한다.
상기 웹(54)은 스테퍼 모터(stepper motor)를 사용하는 마찰 구동 메카니즘과 같은 공지된 메카니즘에 의하여 66 방향으로 이송된다. 인쇄 헤드(52a)는 고정 상태로 남아있고, 열 물질 전사 리본(56a)과 접촉하여, 리본(56a)으로부터 이동 웹(54)의 제1 측면(68)에 착색제를 전사한다. 착색제의 전사가 완료되거나 적용되지 않는다면, 인쇄 헤드(52a)와 열 물질 전사 리본(56a)은 선택적으로 축(70)을 따라서 이동 웹(54)으로부터 후퇴할 수도 있다.
인쇄 헤드(52a)의 상류에는 히터(72)가 위치한다. 도시된 실시예에서, 히터는 핫 캔 로울(hot can roll)(73)이다. 웹(54)이 핫 캔 로울(73) 둘레로 감싸고 있는 양은 용도에 따라 변할 수 있다. 어떤 적용례에 있어서는, 고온에서 웹(54)이 점착되는 것을 방지하기 위해서 핫 캔 로울(73)은 연마되고, 또는 테플론 플라즈마 코팅(TeflonR plasma coating)을 포함한다. 핫 캔 로울(73)은, 이 핫 캔 로울(73)이 회전하는 동안에 고정 상태로 있는 종래의 전자 튜브형 히터에 의하여 가열된다. 핫 캔 로울(73)은 베어링에 의하여 장착되어 이동 웹(54)에 대해 자유롭게 롤링한다. 도시된 실시예에서, 히터는 2400 와트, 또는 79 와트/cm(200 와트/인치)의 정격출력을 갖는다. 대체 히터로는 대류식 히터, 자외선 히터, 마이크로웨이브 발생기, 고주파 발생기, 적외선 램프 등이 있다.
도 4의 열 물질 전사 인쇄기(50)는 4 개의 인쇄 헤드(52a, 52b, 52c, 52d)와 이의 부속 구조물을 포함한다. 변형례에서, 감열 인쇄 헤드(52b, 52c, 52d)의 상류(웹의 진행 방향 66을 기준으로 한다)에 추가적인 히터(74b, 74c, 74d)가 배치될 수 있다. 도시된 실시예에서, 추가적인 히터(74b, 74c, 74d)는 적외선 램프이다. 도 4에 도시된 실시예에서, 한가지 이상의 색의 표시 또는 화상이 이동 웹(54)에 적용될 수 있다. 4색 또는 가공 칼라 인쇄는 투명색이 각 인쇄 헤드(52a, 52b, 52c, 52d)를 덮고 있기 때문에, 검정, 자홍, 청록, 노랑색의 착색제의 열 물질 전사 리본을 사용하여 구현될 수 있다.
감열 인쇄 헤드(52a, 52b, 52c, 52d)는 착색제의 불연속적인 영역을 웹(54)의 제1 측면(68)에 전사하도록 작동한다. 착색제 전사 영역 또는 도트의 크기는 인쇄 헤드 상의 각 불연속적인 가열된 요소의 면적에 의하여 결정될 수 있다. 이러한 도트는 대체로 0.006 ㎟이고, 이것이 하나의 픽셀(pixel)의 영역이다. 인쇄 헤드(52a, 52b, 52c, 52d)에 의하여 인쇄되는 표시의 해상도는 대략 직선으로 75 - 250 도트/cm 이다.
"감열 인쇄 헤드"라는 용어는 착색제를 전사하기 위해 국부적인 열을 발생시키는 메카니즘을 의미한다. 국부적인 가열은 저항 요소, 레이저 시스템의 리본 접촉 요소, 전자 요소, 열활성화 밸브 요소, 유도 요소, 열전대열 요소 등에 의하여 발생될 수 있다. 도 4의 열 물질 전사 인쇄기(50)에 채용될 수 있는 인쇄 헤드의 한가지 예는 일리노이주 베르논 힐에 소재하는 제브라 테크놀러지스 코오포레이션에서 제조되고, 상표명 모델 Z170으로 판매되는 장치에 사용되는 인쇄 헤드이다. 열 물질 전사 리본(56a, 56b, 56c. 56d)은 왁스 베이스, 수지 베이스, 또는 이 왁스 및 수지 베이스 바인더를 조합한 것을 구비할 수 있다. 도 4의 열 물질 전사 인쇄기(50)에 사용하기에 적합하고 상업적으로 유용한 리본은 상표명 제브라 테크놀러지스 코오포레이션의 제브라, 모델 넘버 5030, 5099, 및 5175로 입수 가능하다. 이러한 열 물질 전사 리본은 대략 6 ㎛의 두께의 폴리에스테르 배판과, 약 0.5 내지 6.0 ㎛의 두께의 착색제 층을 포함한다. 종래의 열 물질 전사 인쇄 기법과 관련된 추가적인 기재는 미국 특허 제5,818,492호(룩) 및 제4,847,237호(반데르잔덴)에 설명되어 있다.
도 5는 열 물질 전사 인쇄 방법 및 본 발명의 장치에 사용하여 비평면형 인쇄 표면(102)에 형성되는 화상(100)을 구비하는 도 1의 재귀반사 시트(20)의 확대 횡단면도이다. 비평면형 인쇄 표면이란 적어도 1 내지 5 ㎛의 표면 조도인 것을 말한다. 밀봉된 재귀반사 시트는 10 내지 15 ㎛의 표면 조도를 가질 수 있다. 또한, 이 재귀반사 시트(20)는 수직 축을 따라서 측정할 때 균일하지 않은 구조이고, 배판(26)에 비드를 접착시키는 수지/폴리머 매트릭스(28) 내에 공극이 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 화상(100)을 형성하는 열 물질 전사 인쇄 층은 열에 의해 물질이 균일하게 재귀반사 시트(20)에 접착된다.
도 6은 인쇄 표면(110)을 구비하는 밀봉된 재귀반사 시트의 측면도이다. 융기된 지지부(112)와 공간(114)을 조합하였기 때문에, 인쇄 표면(110)의 법선 방향의 축을 따라서 측정할 때 열전도도와 열수용능이 인쇄 표면(110)에 걸쳐 균일하지 않게 된다. 본 발명의 열 물질 전사 인쇄 방법 및 장치는 열전도도가 균일하지 않음에도 불구하고 대체로 균일한 열 물질 전사 인쇄 층(116)이 된다.
도 7은 양쪽 모두 비평면형이고 불균일한 열전도도와 열수용능을 갖는 인쇄 표면(122)을 구비하는 밀봉된 재귀반사 시트(120)의 측면도이다. 전술한 바와 같이, 융기부(124) 및 공간(126) 때문에, 인쇄 표면(122)에 걸쳐서 열전도도가 균일하지 않게 된다. 또한, 입방체 코너 요소(125)에 의해서 생성되는 균일하지 않은 표면이 열전도도의 불균일성에 기여한다. 추가적으로, 밀봉 필름(128)을 적용하는 공정으로 인하여 인쇄 표면(122)에 걸쳐서 침하되거나 밀봉 라인(130)이 되게 된다. 이러한 2 가지 단점에도 불구하고, 본 발명의 방법 및 장치는 인쇄 표면(122)에 걸쳐 대체로 균일한 열 물질 전사 인쇄 층(132)을 제공한다.
도 8은 본 발명의 열 물질 전사 인쇄 방법 및 장치를 사용하는 밀봉된 재귀반사 시트에 인쇄된 로고를 도시한다. 도 3의 결과와는 반대로, 본 발명의 방법 및 장치에 따르면 육각형 밀봉 라인과 대응하는 열전도도의 불균일성에도 불구하고 대체로 균일한 화상을 얻게된다.
본 발명의 열 물질 전사 인쇄 방법 및 장치는 영문 및 숫자, 그래픽 화상, 바 코드 등을 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 웹은 밀봉되거나 밀봉되지 않은 재귀반사 시트일 수 있는데, 이 시트는 예를 들면, 미국 특허 제3,684,348호; 제4,801,193호; 제4,895,428호; 제4,938,563호에 개시된 육방체 코너 시트이거나, 미국 특허 제2,407,680호; 제3,190,178호; 제4,025,159호; 제4,896,943호; 제5,064,272호; 제5,066,098호에 개시된 것과 같이 노출 렌즈 요소, 캡슐 렌즈(encapsulated lenses), 또는 밀폐형 렌즈를 구비하는 비드 렌즈 시트이다.
예 1
인쇄하기 전에 웹을 예열한 것과 예열하지 않은 것의 일련의 비교쌍 인쇄 샘플이 대체로 도 4에 도시된 바와 같은 열 물질 전사 인쇄기를 사용하여 준비되었다. 모든 샘플은 DC300 사파이어 블루와, 뉴욕 암허스트에 소재하는 이맥 코오포레이션(IIMAK Corp.)으로부터 입수 가능한 열 물질 전사 리본으로 열 물질 전사 인쇄되었다. 그 후, 생성된 솔리드 화상(solid image)의 공극율을 산정하였다. 웹은 7.62 cm/sec(3 inch/sec)의 선속도로 인쇄기를 통하여 이동했다. 동일한 화상 및 열 에너지가 인쇄 도중에 웹에 인가되었다. 예열된 샘플에 있어서, 표 1에 나타난 바와 같이, 예열 온도는 약 76.7 - 93.4℃(화씨 170 - 200도) 범위였다.
A, B, I, J, O, 및 P 웹 샘플은 플라스틱화된 폴리염화비닐 아세테이트-비닐 알콜 삼원 혼성 중합체(plasticized polyvinyl chloride-vinyl alcohol terpolymer)의 탑 코트(top coat)를 구비하고 미네소타주 세인트 폴에 소재하는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 컴퍼니의 시리즈 3750의 스카치라이트 재귀반사 번호판 시트(Scotchlite Retroreflective License Plate Sheeting)이다. C 및 D 웹 샘플은 가교 지방족 우레탄(crosslinked aliphatic urethane) 탑 코트를 구비하고 미네소타 세인트 폴에 소재하는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 컴퍼니의 시리즈 4770A의 스카치라이트 재귀반사 번호판 시트이다. E 웹 샘플은 아크릴 탑 코트를 구비하고 미네소타 세인트 폴에 소재하는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 컴퍼니의 시리즈 3870의 스카치라이트 하이 인텐서티 그레이드 시트(Scotchlite High Intensity Grade Sheeting)이다. G 및 H 웹 샘플은 아크릴 탑 코트를 구비하고 미네소타 세인트 폴에 소재하는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 컴퍼니의 시리즈 3970의 스카치라이트 다이아몬드 그레이드 시트(Scotchlite Diamond Grade Sheeting)이다. K 및 L 웹 샘플은 폴리비닐 부티랄의 노출된 표면과 노출된 유리구를 구비하는 시리즈 3750의 스카치라이트 재귀반사 번호판 시트이다. 웹 샘플(M, N)은 가교 지방족 우레탄의 탑 코트를 구비한 시리즈 3750의 스카치라이트 재귀반사 번호판 시트이다. Q 및 R 웹 샘플은 지방족 폴리에스테르 우레탄 탑 코트를 구비한 시리즈 3750의 스카치라이트 재귀반사 번호판 시트이다. S 및 R 웹 샘플은 압출된 에틸렌-아크릴 산 공중합체(ethylene-acrylic aicd copolymer) 탑 코트를 구비한 시리즈 4770A의 스카치라이트 재귀반사 번호판 시트이다.
샘플 - 예열함/예열하지 않음 예열 온도 예열하지 않음 - 솔리드 화상의 공극율 예열함 - 솔리드 화상의 공극율 예열한 경우 공극의 감소율
A, B 93.4 ℃ 1.03 0.065 93.4 %
C, D 93.4 ℃ 0.42 0.089 78.8 %
E, F 76.7 ℃ 13.7 1.46 89.3 %
G, H 76.7 ℃ 0.099 0.044 55 %
I, J 93.4 ℃ 0.16 0.007 95.6 %
K, L 93.4 ℃ 0.055 0.022 60 %
M, N 93.4 ℃ 0.75 0.14 81.3 %
O, P 93.4 ℃ 0.01 0.002 80 %
Q, R 93.4 ℃ 0.17 0.009 94.7 %
S, T 93.4 ℃ 0.066 0.008 87.9 %
웹을 예열하기 위해서 본 발명의 방법 및 장치를 사용하여, 솔리드 화상(solid image)의 공극 감소율이 55-95.6 % 사이가 되었다. 화질에 있어서 가장 현저하게 눈에 띄는 개선점은 E 및 F 샘플에서 나타났다. 아마도, C 및 D 샘플은 웹과 리본의 열 전사 물질의 화학적 비친화성 때문에 열 물질 전사 인쇄에 가장 어려운 웹일 것이다. 웹을 예열하여 솔리드 화상에서 공극이 78.8 % 감소했다. K 및 L 샘플의 노출 렌즈 비드 시트는 가장 큰 표면 조도를 나타냈다. 예열하여 솔리드 화상에서 감소율이 약 60%가 되었다.
지금까지, 본 발명의 몇 가지 실시예를 설명하였지만, 당업자는 전술한 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 한 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음은 명백할 것 이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 상기 용례에서 설명된 구조에 제한되지 않고, 청구범위의 표현에 의하여 설명된 구조와 이와 균등한 구조에 의하여만 제한되어야만 한다.

Claims (12)

  1. 착색제를 리본으로부터 웹의 제1 표면으로 인쇄하는 열 물질 전사 인쇄 방법으로서,
    비평면형 표면, 열 전도도가 불균일한 표면, 및 착색제와의 화학적 친화성이 없는 표면 중 하나 이상을 포함하는 상기 웹의 제1 표면을 예열하여 가열된 웹을 형성하는 단계와,
    상기 리본에서의 착색제를 함유하는 표면을 가열된 웹의 제1 표면과 대향하도록 경계면에 배치하는 단계와,
    감열 인쇄 헤드를 상기 경계면에서 상기 리본의 착색제와 반대측에 배치하는 단계와,
    감열 인쇄 헤드에 대하여 웹을 이동시키는 단계와,
    상기 경계면에서 감열 인쇄 헤드로부터 리본으로 국부적인 열 및 압력을 선택적으로 가하여 상기 착색제를 상기 리본으로부터 상기 가열된 웹으로 전사시키는 단계
    를 포함하는 것인 열 물질 전사 인쇄 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웹은 밀봉되지 않은 재귀반사 시트를 포함하는 것인 열 물질 전사 인쇄 방법.
  3. 제1항에 있어서, 고정된 감열 인쇄 헤드를 거쳐 웹을 이동시키는 단계를 더 포함하는 것인 열 물질 전사 인쇄 방법.
  4. 제1항에 있어서, 복수 개의 감열 인쇄 헤드를 복수 개의 각 경계면에 배치하는 단계를 포함하는 것인 열 물질 전사 인쇄 방법.
  5. 제1항에 있어서, 복수 개의 감열 인쇄 헤드를 복수 개의 경계면에 배치하는 단계와,
    복수 개의 경계면 각각으로 웹을 이동시키기 전에, 상기 웹의 제1 표면을 가열하는 단계를 더 포함하는 것인 열 물질 전사 인쇄 방법.
  6. 제1항에 있어서, 웹을 복수 개의 고정된 감열 인쇄 헤드를 지나 전진시키는 단계와,
    각 감열 인쇄 헤드의 상류에 열원을 배치하는 단계를 더 포함하는 것인 열 물질 전사 인쇄 방법.
  7. 제1항에 있어서, 착색제를 함유하는 복수 개의 리본의 표면을, 복수 개의 대응하는 감열 인쇄 헤드에 의해 형성된 복수 개의 개별적인 경계면에서, 가열된 웹의 제1 표면과 대향하게 배치하는 단계를 포함하는 것인 열 물질 전사 인쇄 방법.
  8. 제7항에 있어서, 2이상의 상기 리본이 상이한 색의 착색제를 함유하는 것인 열 물질 전사 인쇄 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 웹은 밀봉된 재귀반사 시트를 포함하는 것인 열 물질 전사 인쇄 방법.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    착색제를 리본으로부터 웹의 제1 표면으로 인쇄하는 열 물질 이동 인쇄 방법으로서,
    리본의 착색제를 함유하는 표면을 상기 가열된 웹의 제1 표면과 대향하도록 경계면에 배치하는 단계와,
    리본의 착색제 반대측 경계면에 열 인쇄 헤드를 배치하는 단계와,
    열 인쇄 헤드에 대하여 웹을 이동시키기 전에, 웹의 제1 표면을 가열하여 가열된 웹을 형성하는 단계와,
    상기 경계면에서 열 인쇄 헤드로부터 리본으로 국부적인 열 및 압력을 선택적으로 가하여 착색제를 리본으로부터 상기 가열된 웹으로 이동시키는 단계를 포함하는 것인 열 물질 이동 인쇄 방법.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    착색제를 리본으로부터 웹의 비평면형 제1 표면에 인쇄하는 열 물질 이동 인쇄 방법으로서,
    상기 웹의 비평면형 제1 표면을 예열하여 가열된 웹을 형성하는 단계와,
    리본의 착색제를 함유하는 표면을 상기 가열된 웹의 제1 표면과 대향하도록 경계면에 배치하는 단계와,
    리본의 착색제 반대측의 경계면에 열 인쇄 헤드를 배치하는 단계와,
    열 인쇄 헤드에 대하여 웹을 이동시키는 단계와,
    상기 경계면에서 열 인쇄 헤드로부터 리본으로 국부적인 열 및 압력을 선택적으로 가하여 착색제를 리본으로부터 상기 가열된 웹으로 이동시키는 단계를 포함하는 것인 열 물질 이동 인쇄 방법
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1 표면의 법선 방향 축을 따라서 측정하였을 때 불균일한 구조의 웹의 그 제1 표면에, 리본으로부터 착색제를 인쇄하는 열 물질 이동 인쇄 방법으로서,
    상기 웹의 제1 표면을 예열하여 가열된 웹을 형성하는 단계와,
    리본의 착색제를 함유하는 표면을 상기 가열된 웹의 제1 표면과 대향하도록 경계면에 배치하는 단계와,
    리본의 착색제 반대측의 경계면에 열 인쇄 헤드를 배치하는 단계와,
    열 인쇄 헤드에 대하여 웹을 이동시키는 단계와,
    상기 경계면에서 열 인쇄 헤드로부터 리본으로 국부적인 열 및 압력을 선택적으로 가하여 리본으로부터 상기 가열된 웹으로 착색제를 이동시키는 단계를 포함하는 것인 열 물질 이동 인쇄 방법.
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