專(zhuān)利名稱(chēng)：固化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固化。本發(fā)明在墨水固化方面，尤其在可輻射固化墨水的固化方面獲得特別的應(yīng)用。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例涉及UV固化。特別是，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例涉及噴墨式墨水的固化，尤其是可紫外線(xiàn)固化噴墨式墨水的固化。本發(fā)明其他方面涉及墨水成分。
盡管在本說(shuō)明書(shū)中描述的本發(fā)明實(shí)施方案涉及用來(lái)打印圖示圖像的墨水，但是本發(fā)明對(duì)其他一些可固化流體具有普遍的適用性，并且不需要涉及打印的圖示圖像、乃至涉及印刷的圖像。例如，該流體可以包括印刷電路板蝕刻抗蝕劑。電子塑料材料或者其他材料。在本說(shuō)明書(shū)中提到“墨水”之處，應(yīng)當(dāng)理解，“墨水(ink)”術(shù)語(yǔ)優(yōu)選包括，在適當(dāng)場(chǎng)合指的是其他流體。
此外，盡管在本說(shuō)明書(shū)所描述的實(shí)施例中用印刷方法把流體涂敷到基板，但是可以使用其他一些方法。
在印刷中使用可固化墨水是眾所周知的。可固化墨水應(yīng)該理解成優(yōu)選包括通過(guò)反應(yīng)、特別是例如聚合反應(yīng)和/或交聯(lián)而凝固的墨水。就多個(gè)可固化墨水而言，墨水受到輻射的作用，墨水(液體墨水)就會(huì)凝固。特別令人感興趣的是紫外線(xiàn)固化墨水。
在使用可紫外線(xiàn)固化的墨水中，采用適當(dāng)方法把墨水沉積在基板上。使基板上墨水受到紫外光的作用而引起墨水固化。在一些實(shí)施例中，墨水受到紫外光作用就起化學(xué)反應(yīng)，使液體墨水轉(zhuǎn)變到固體。在其他一些實(shí)施例中，能夠采用其他固化輻射，例如γ射線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)固化。采用例如從電子槍射出的電子束可以使可輻射固化的墨水固化。能夠簡(jiǎn)單地通過(guò)例如采用IR源的加熱方法使一些墨水固化。然而，為達(dá)到用于快速固化的溫度而要求的熱輸入常常是太高，就這種方法而言不是一種有吸引力的方法。該種墨水可以包括含水紫外墨水。
為使用可固化墨水印刷而設(shè)計(jì)的印刷機(jī)中一個(gè)主要問(wèn)題是提供適合于引起固化的輻射源。就紫外線(xiàn)固化而言，最廣泛使用的技術(shù)是水銀放電燈；這樣一些燈的實(shí)施例是由Primarc UV Technology(NJ，USA)生產(chǎn)的水銀燈。然而，這些燈有多個(gè)缺點(diǎn)。
首先，燈消耗的電能中的少量電能轉(zhuǎn)換成紫外線(xiàn)能。一般只有10％到15％的輸入功率產(chǎn)生在所希望的250到390nm波長(zhǎng)內(nèi)的輻射。剩余部分或是以其他(主要較長(zhǎng)的)波長(zhǎng)輻射或是以熱輻射。這樣的熱量必須通過(guò)傳導(dǎo)或?qū)α鲝臒羯㈦x。特別是如果在印刷設(shè)備的滑動(dòng)架上安裝紫外線(xiàn)燈，則因?yàn)闊o(wú)用熱量能夠引起正在涂敷墨水的基板受熱而且因?yàn)闊粢蟀嘿F的有效冷卻所以這種無(wú)用熱量會(huì)造成一些問(wèn)題。
其次，從燈獲得的紫外線(xiàn)輸出對(duì)燈的工作溫度是非常敏感的。難以準(zhǔn)確控制工作溫度而因此難以保證所輻射的紫外線(xiàn)是恒定的。更重要的問(wèn)題是燈的響應(yīng)速度。燈從涼的開(kāi)始到燈升溫直至最高工作溫度可能需要半分鐘或更長(zhǎng)一些，在經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的期間紫外線(xiàn)輸出才上升到其額定值。這對(duì)在印刷頭組合件在基板上方掃描期間斷斷續(xù)續(xù)需要紫外光的印刷機(jī)來(lái)說(shuō)會(huì)是一個(gè)特有的問(wèn)題。使紫外線(xiàn)燈全部時(shí)間保持滿(mǎn)功率將不經(jīng)濟(jì)的，并且也會(huì)引起與來(lái)自燈的雜散紫外線(xiàn)輻射有關(guān)聯(lián)的進(jìn)一步問(wèn)題，這也許是具有保險(xiǎn)的含意而同時(shí)可能導(dǎo)致印刷頭自身中的墨水不希望有的固化。
一般以大約20％額定輸入功率的折算功率值使紫外線(xiàn)燈的燈泡保持在其不處于使用時(shí)的“備用狀態(tài)”。這樣就使燈泡保持溫?zé)幔侨杂兴a(chǎn)生的無(wú)用熱量的一個(gè)基本量，這個(gè)基本量必須排除。實(shí)際上，因?yàn)闊舨荒軌驈牡蜏乜焖俳油ê完P(guān)斷，所以機(jī)械開(kāi)關(guān)常常用來(lái)降低在燈處于備用狀態(tài)時(shí)輻射雜散紫外線(xiàn)的量。
從水銀弧光燈產(chǎn)生的紫外線(xiàn)輻射光譜處于大量非常尖的峰(輻射)之中，大量非常尖的峰散布在波長(zhǎng)區(qū)段內(nèi)。在考慮靶子材料，例如可紫外線(xiàn)固化墨水時(shí)，可以看出使墨水的感光性與散布在波長(zhǎng)區(qū)段內(nèi)的一組非常窄的線(xiàn)相匹配是非常困難的。實(shí)際上，在一些墨水中使用一些引發(fā)劑的成分，使一些墨水設(shè)計(jì)成能在寬頻率頻段內(nèi)吸收，因此一些墨水才可以使用燈的極大部分紫外線(xiàn)輸出。這樣必然能使這些墨水對(duì)通常是寬頻帶的雜散光(例如太陽(yáng)光)更敏感。這就會(huì)增大墨水沉積在基板上之前墨水被雜散光固化的可能。
并且在多個(gè)情況中，紫外線(xiàn)輸出沿著水銀放電燈長(zhǎng)度的強(qiáng)度是不均勻的。實(shí)際上這似乎是這些燈的不可避免的屬性，而且會(huì)引起在最終的墨水薄膜外形上的變化。
此外，這些燈(連同其反光板、散熱片和擋板)是大而重的。特別在把燈安裝在移動(dòng)架上時(shí)這是個(gè)缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是解決或減輕這些問(wèn)題中的一個(gè)或更多個(gè)問(wèn)題。
在本發(fā)明的第一方面中，提供有使可輻射固化的流體固化的方法，該方法包括從輻射源向要固化的液體發(fā)射輻射，其中至少90％的輻射含在具有寬度小于50nm的頻帶內(nèi)的波長(zhǎng)；和在輻射源區(qū)域內(nèi)提供惰性化環(huán)境。
通過(guò)提供惰性化環(huán)境，例如降氧環(huán)境可以減輕由于環(huán)境中的氧而造成對(duì)固化流體的抑制而因此通過(guò)減少流體暴露在氧氣下面可以使固化反應(yīng)加速。
術(shù)語(yǔ)“惰性化”應(yīng)當(dāng)予以?xún)?yōu)選地理解，指的是惰性化氣體或惰性化環(huán)境含減輕抑制墨水固化的效果的一種配置。惰性化氣體或者惰性化環(huán)境本身就可以是惰性的，但是在多個(gè)情況中惰性化氣體或者惰性化環(huán)境將是充分惰性化的而本身不是完全惰性的。因而低氧氣體可以構(gòu)成一種惰性化環(huán)境。
應(yīng)當(dāng)理解，其他一些環(huán)境能夠用來(lái)建立“惰性”環(huán)境或者低氧環(huán)境。例如能夠采用氬氣環(huán)境。應(yīng)當(dāng)理解，選擇惰性化環(huán)境的成分要對(duì)比具體墨水和發(fā)光二極管配置的技術(shù)要求，考慮安裝系統(tǒng)的成本、安全性和復(fù)雜性。例如對(duì)氮?dú)猸h(huán)境而言，在某些情況中能允許氮?dú)庠粗杏羞m量的氧。
能夠使用二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳?xì)怏w比氬氣便宜，而且在某些情況中因?yàn)槎趸細(xì)怏w引起人的“窒息(choking)”反應(yīng)所以能夠比其他一些氣體更安全。
應(yīng)當(dāng)理解，只要環(huán)境是優(yōu)選充分“惰性的”就能夠使用配置中的發(fā)光二極管來(lái)獲得所希望的固化。在某些情況中，以上所希望的固化將是墨料全部固化；在其他一些情況中，例如為了把墨水“固定”在涂敷墨水的基板表面上，墨水可以包括部分固化的墨水。
像這種采用“惰性化”環(huán)境的方法是為用于應(yīng)用自由基機(jī)理固化的墨水的配置而特別應(yīng)用的。
本發(fā)明的主要方面提供使可輻射固化的流體固化的方法，該方法包括向流體發(fā)射輻射并且提供用于加速流體固化的裝置。
該方法優(yōu)選包括在輻射源區(qū)域中提供降氧環(huán)境。在流體固化的機(jī)理包括自由基形成的場(chǎng)合特別優(yōu)選這一特點(diǎn)。
實(shí)際上，對(duì)一些輻射源和一些流體而言，在大氣壓條件下通過(guò)簡(jiǎn)單地提供輻射源，例如在用發(fā)光二極管代替水銀弧光輻射源的場(chǎng)合，或許不可能使流體達(dá)到完全固化。
尤其是，在自由基引發(fā)紫外線(xiàn)固化的場(chǎng)合，固化對(duì)氧抑制是敏感的。氧的存在不但能夠?qū)е鹿庖l(fā)劑有效受激狀態(tài)的熄滅而且能夠?qū)е乱l(fā)劑產(chǎn)生的自由基的清除。增大氧抑制的比率不僅減小固化比率，而且也能夠影響“固化的”流體，例如墨水的涂層性能。所以在使用依據(jù)包括自由基固化技術(shù)的機(jī)理來(lái)固化的流體時(shí)，減少(或者清除)在流體涂層中和鄰接流體涂層外表面處存在的氧氣量是優(yōu)選的。
由于在鄰接要固化的流體的區(qū)域中氧的存在而可以延遲采用自由基固化技術(shù)的流體，例如自由基固化紫外線(xiàn)墨水的固化。在使用常規(guī)輻射源的場(chǎng)合，輻射源產(chǎn)生的能量總量經(jīng)常能夠克服氧的延遲作用。然而，在大氣壓條件下輻射源發(fā)射的輻射在某些情況中可能不具有與產(chǎn)生足夠自由基的流體中的反應(yīng)基(例如光引發(fā)基分子)反應(yīng)的充足的能量而影響全部固化。
通過(guò)提供降氧環(huán)境，特別是對(duì)自由基固化流體而言，能夠?qū)崿F(xiàn)所希望的固化。優(yōu)選的是在要固化的流體區(qū)域上構(gòu)成降氧表面層。
優(yōu)選的是在鄰接輻射源的墨水區(qū)域內(nèi)氧的容積百分離小于5％，再優(yōu)選的是小于2％，更優(yōu)選的是小于1％。在流體表面上氧在氣體內(nèi)的允許密度將取決于輻射的強(qiáng)度、所采用的流體的化學(xué)性質(zhì)(例如在墨水內(nèi)包括的光引發(fā)劑的量和類(lèi)型)、要固化的薄膜厚度、所要求的固化量、大氣帶入到鄰接要固化流體的區(qū)域內(nèi)的程度和其他一些因素。
該方法進(jìn)一步優(yōu)選地包括把流體涂敷到基板，向基板上的流體發(fā)射輻射的步驟，其中在正把流體涂敷到基板的區(qū)域內(nèi)不提供降氧環(huán)境。
在多個(gè)配置中，在流體沉積到基板上之前使流體不固化將是重要的。例如，在把流體印刷到基板的場(chǎng)合，優(yōu)選的是低氧環(huán)境與印刷頭噴嘴或流體微滴從噴嘴到基板通過(guò)的區(qū)域無(wú)關(guān)聯(lián)。
低氧/惰性化環(huán)境最好是輻射源的本地。由此可見(jiàn)，盡管在正常大氣壓條件下保持印刷，但是優(yōu)選的是能夠控制輻射源下面的大氣壓。
該方法進(jìn)一步優(yōu)選地包括在輻射源區(qū)域內(nèi)設(shè)置屏蔽罩。
該屏蔽罩能夠優(yōu)選地容納鄰接輻射源的惰性化環(huán)境。
優(yōu)選的是該方法進(jìn)一步包括提供氮?dú)舛栊曰h(huán)境的步驟。有幾個(gè)用于實(shí)現(xiàn)這個(gè)步驟的選擇方案。采用局部氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛能夠減輕擴(kuò)散到流體表面的氧對(duì)自由基反應(yīng)的抑制。水銀弧光燈通過(guò)發(fā)射足夠的功率以使自由基產(chǎn)生的速率超過(guò)氧擴(kuò)散能夠抑制反應(yīng)的速率來(lái)壓倒氧抑制的影響。由此為了使用氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛必須增大系統(tǒng)的復(fù)雜性，這完全能夠用在采用低功率輻射源，例如一些發(fā)光二極管中的其他一些優(yōu)點(diǎn)來(lái)彌補(bǔ)。
該方法優(yōu)選地包括把低氧氣體輸送到鄰接輻射源的區(qū)域的步驟。優(yōu)選的是，使氮?dú)饩偷剌斔偷捷椛湓础?br> 該方法進(jìn)一步優(yōu)選地包括在輻射源的正面設(shè)置氣簾。氣簾的設(shè)置能夠破壞界面層而因此減少在輻射源下面所吸入的氧氣量。在空氣隨著基板在構(gòu)成“惰性”氣氛的氣體附面層下移動(dòng)的情況中基板往往會(huì)吸入新鮮空氣。這樣吸入的空氣將含有較高百分率的氧而因此降低用于減輕氧抑制的氣體附面層的效果。
通過(guò)設(shè)置氣簾，例如流向處在輻射源上游處的基板表面的一股氣體能夠減少移動(dòng)的基板吸入的空氣總量。在某些情況中，可以向基板表面噴射一股“惰性”氣體，例如(包含少氧和無(wú)氧的)氮?dú)狻?br> 氮?dú)庠磧?yōu)選包括膜滲式氮?dú)庠?。例如，Hankison International的HNG系列膜滲式氮?dú)獍l(fā)生器。像這樣的一種氣源能夠提供其純度約為95％～99.5％的氮?dú)狻?br> 該方法優(yōu)選包括用于低氧氣體的可定向出口。通過(guò)控制出口，能夠改變鄰近輻射源處的氣體流動(dòng)。
該方法優(yōu)選包括在輻射源(例如發(fā)光二極管)的區(qū)域內(nèi)以正壓力輸送氣體的步驟。通過(guò)施加正壓力，能夠減少例如空氣進(jìn)入到鄰接輻射源的區(qū)域內(nèi)。這在鄰接輻射源輸送惰性化氣體的場(chǎng)合是特別有利的。優(yōu)選的是鄰接輻射源輸送惰性化氣體并且達(dá)到正增壓。氣體的輸送也會(huì)有利于輻射源的冷卻。
在輻射源安裝在腔體內(nèi)的場(chǎng)合，方法優(yōu)選地包括對(duì)腔體施加正壓力的步驟。在實(shí)施例中，可以通過(guò)安裝在發(fā)光二極管陣列中的多個(gè)發(fā)光二極管之間的多個(gè)小孔輸送惰性化氣體。
正增壓的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于例如在印刷掃描開(kāi)始或結(jié)束時(shí)正增壓能夠有助于保持用惰性化氣體包裹的區(qū)域，只要陣列部分在厚基板上方就行。這樣就能夠使沉積在基板邊緣上的墨水更好地固化。
該方法優(yōu)選地包括使輻射源冷卻的步驟。
優(yōu)選的是，輻射源包括一種發(fā)光二極管。
本發(fā)明的主要方面提供一種使可輻射固化墨水固化的方法，該方法包括從發(fā)光二極管向要固化的墨水發(fā)射輻射。
多個(gè)種發(fā)光二極管(LED)是眾所周知的。像這樣一些輻射源是廉價(jià)的、重要輕的、在其電功率轉(zhuǎn)換方面效率高的，并且能夠有效地瞬時(shí)轉(zhuǎn)換到滿(mǎn)功率。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是發(fā)光二極管的發(fā)射光譜通常是尖峰。一般90％以上的輻射是在峰的約±15nm范圍內(nèi)。
所以發(fā)光二極管裝置克服了以上所列舉的固化裝置存在的多個(gè)缺點(diǎn)。
發(fā)光二極管可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)流體的完全固化，或者可以和另一種方法、例如另一種輻射源，同時(shí)用來(lái)使流體固化，和/或可以實(shí)現(xiàn)流體的部分固化。
可以選擇輻射源發(fā)射完成流體固化所希望的任何波長(zhǎng)的輻射。應(yīng)當(dāng)理解，發(fā)射的輻射不一定會(huì)在可見(jiàn)光光譜內(nèi)。
優(yōu)選的是輻射源發(fā)射紫外輻射。因而該輻射能夠用來(lái)實(shí)現(xiàn)可紫外線(xiàn)固化的墨水的固化。優(yōu)選的是輻射源，例如發(fā)光二極管，發(fā)射波長(zhǎng)為200～400nm，優(yōu)選的是小于400nm的輻射。
下面的描述涉及發(fā)光二極管輻射源和墨水，但是應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選的是，下面的描述也應(yīng)用于其他輻射源，例如激光光源和其他一些流體。
應(yīng)當(dāng)理解，發(fā)光二極管輻射源通常會(huì)發(fā)射波長(zhǎng)展寬的輻射。對(duì)發(fā)光二極管輻射源而言這樣的波長(zhǎng)波段寬度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于例如水銀輻射源的波長(zhǎng)波段寬度并且對(duì)于優(yōu)選的發(fā)光二極管輻射源來(lái)說(shuō)，至少90％、優(yōu)選的是至少95％所發(fā)射的輻射具有在約50nm或更窄波段內(nèi)的波長(zhǎng)。
在本說(shuō)明書(shū)中提到有特定波長(zhǎng)的輻射的場(chǎng)合，優(yōu)選的是輻射源發(fā)射的輻射的光譜中的峰是在其特定波長(zhǎng)上。
優(yōu)選的是選擇發(fā)光二極管的波長(zhǎng)基本上與墨水，例如墨水中的光引發(fā)劑的吸收分布圖一致，或者反之亦然。優(yōu)選的是，所發(fā)射的輻射的波卡其范圍為280～450nm，通常是僅以低強(qiáng)度出現(xiàn)于背景采光中的。由此可見(jiàn)，在要求固化時(shí)間以前雜散輻射是不大可能使墨水固化的，例如在印刷頭本身中的墨水在暴露于背景采光之中時(shí)是不大可能固化。根據(jù)將要使用的墨水的性能可以選擇將要使用的發(fā)光二極管，或者可以配制與發(fā)光二極管的輻射相符合的墨水，或者二者配合。
以可見(jiàn)光光譜中的藍(lán)端(大約405nm)和在近紫外線(xiàn)(在370nm上并且在380nm上)內(nèi)發(fā)射的發(fā)光二極管是可以買(mǎi)得到的。發(fā)光二極管以逐漸變得更短的波長(zhǎng)發(fā)射的趨向是可以達(dá)到的。因而在以前使用過(guò)有多個(gè)如上所述缺點(diǎn)的水銀蒸汽燈的配置中可以采用紫外線(xiàn)發(fā)光二極管。
在用發(fā)光二極管的固化的情況中，能夠在與常規(guī)輻射源相比的更窄波長(zhǎng)區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)射光，一般大約300nm。這就能夠消除極大部分與一些光引發(fā)劑和其他一些墨水組分之間為可獲得的光而競(jìng)爭(zhēng)有聯(lián)系的爭(zhēng)論。實(shí)際上，這意味著，在某些情況下在為使用一種發(fā)光二極管輻射源來(lái)固化而設(shè)計(jì)的墨水中可能只需要一種光引發(fā)劑。所以在某些情況中，在發(fā)光二極管發(fā)射大約300nm時(shí)能夠獲得墨水中的光引發(fā)劑的最佳效率。
墨水優(yōu)選的是可紫外線(xiàn)固化的墨水。
優(yōu)選的是，該方法包括從發(fā)光二極管向墨水發(fā)射輻射。在發(fā)光二極管陣列用于固化墨水的場(chǎng)合，雖然預(yù)計(jì)到選擇的一些波長(zhǎng)可以用于實(shí)現(xiàn)固化，但是優(yōu)選的是多個(gè)發(fā)光二極管全部發(fā)射基本上相同波長(zhǎng)的輻射。
在使用目前可以買(mǎi)到的發(fā)光二極管時(shí)，發(fā)現(xiàn)到為了得到實(shí)現(xiàn)固化所需要的輻射強(qiáng)度而需要一個(gè)以上發(fā)光二極管。目前可以買(mǎi)到的一些發(fā)光二極管與按常規(guī)用于固化墨水的一些輻射源相比具有相對(duì)低的輸出并且在一些配置中例如為了達(dá)到典型水銀輻射源的總紫外線(xiàn)功率而需要多個(gè)發(fā)光二極管。
與使用幾個(gè)或一個(gè)發(fā)光二極管的情況相比，通過(guò)使用輻射源，例如發(fā)光二極管陣列，能夠使向墨水表面發(fā)射輻射的強(qiáng)度更均勻。單個(gè)發(fā)光二極管將在表面內(nèi)給出的一個(gè)強(qiáng)斑點(diǎn)。通過(guò)使用發(fā)光二極管陣列能夠使墨水表面受到的輻射強(qiáng)度更均勻，因而得到更好的由固化產(chǎn)生的結(jié)果。
優(yōu)選的是，從細(xì)長(zhǎng)的輻射源發(fā)射輻射。該輻射源優(yōu)選包括發(fā)光二極管陣列。優(yōu)選的是根據(jù)噴嘴行的有關(guān)尺寸選擇輻射源的寬度。優(yōu)選的是，陣列的寬度是這樣的，在印刷頭的通道內(nèi)噴射墨水“條紋”時(shí)使輻射源向基本上整個(gè)寬度的條紋發(fā)射輻射。在優(yōu)選的實(shí)施例中，輻射源寬度與所使用印刷頭中的噴嘴陣列的寬度至少大致相吻合。
將根據(jù)例如基板和輻射源的相對(duì)移動(dòng)速度以及為實(shí)現(xiàn)固化而需要的輻射強(qiáng)度來(lái)選擇在與固化方向平行的方向上的陣列長(zhǎng)度。
優(yōu)選的是，該輻射源包括一種發(fā)光二極管陣列并且在固化方向上相對(duì)于要固化墨水移動(dòng)，其中多個(gè)發(fā)光二極管沒(méi)有組成基本上與固化方向成一直線(xiàn)的列。如果使該多個(gè)發(fā)光二極管是排成一直線(xiàn)的，那么會(huì)有橫跨與固化方向垂直的墨水寬度形成的一些發(fā)射線(xiàn)強(qiáng)度的規(guī)則圖形。這就會(huì)橫跨表面一個(gè)接一個(gè)地在固化的墨水上產(chǎn)生可以看得見(jiàn)的變化。通過(guò)使陣列中的多個(gè)發(fā)光二極管交錯(cuò)排列就可以避免上述的情況，也就是可以降低產(chǎn)生可以看得見(jiàn)的變化的風(fēng)險(xiǎn)。例如在把輻射源安裝在印刷架的場(chǎng)合，固化方向(優(yōu)選的是在固化期間輻射源與所印刷的墨水之間相對(duì)移動(dòng)的方向)和印刷方向(優(yōu)選的是在印刷期間基板與噴嘴之間相對(duì)移動(dòng)的方向)可以在同一方向上，但是在其他一些配置中這些方向可以是不同的。
優(yōu)選的發(fā)光二極管陣列包括在基本上與固化方向垂直的方向上基本上成一直線(xiàn)的多個(gè)行，為了使發(fā)光二極管不與固化方向平行成一直線(xiàn)而偏移這些行。
優(yōu)選的是在基本上與固化方向垂直的方向上偏移陣列中的發(fā)光二極管因此不存在發(fā)光二極管的列，這將會(huì)引入例如在發(fā)光二極管間距上的一些人為因素。
處理人為因素的一種方法是應(yīng)當(dāng)使每一相鄰的發(fā)光二極管行偏移距離w/N，式中w是平行于固化方向的發(fā)光二極管間距而N是在固化方向上的行數(shù)。
用一種替換方式，可以使行偏移2w/N、4w/N或者6w/N等等，但是由于在陣列側(cè)面邊緣上使用較多的發(fā)光二極管因此通常沒(méi)有優(yōu)選上述的排列。在優(yōu)選的一些排列中，陣列呈通用的平行四邊形形狀，但是可以包括序列以外的一些交錯(cuò)行。
因而優(yōu)選的是，輻射源包括N行發(fā)光二極管，每行中的發(fā)光二極管沿行方面具有w間距，而其中每一行發(fā)光二極管偏離相鄰行Yw/N，其中Y、w和N是整數(shù)(并且優(yōu)選的是式中Y不等于N)。
優(yōu)選的是，陣列的邊緣是這樣的，使得輻射源強(qiáng)度從印刷行的這一頭到那一頭基本上是恒定的。優(yōu)選的是，陣列邊緣相對(duì)于固化方向成一角度。優(yōu)選的陣列通常是呈平行四邊形或者不規(guī)則四邊形的形狀，雖然可以采用其他一些形狀。
在墨水固化中采用流體的其中重要的一個(gè)益處在于與其他輻射源對(duì)比，發(fā)光二極管發(fā)射的輻射屬于窄帶波長(zhǎng)。一些發(fā)光二極管輻射源例如產(chǎn)生至少90％波長(zhǎng)是在大致300nm波段內(nèi)的輻射。
優(yōu)選的是，墨水(或其他流體)包括用于與輻射源發(fā)射的輻射起反應(yīng)的光引發(fā)劑、用于與輻射源發(fā)射的輻射起反應(yīng)的感光劑和/或用于改變可輻射固化流體的光譜響應(yīng)的感光劑，優(yōu)選的是用于延長(zhǎng)可輻射固化流體的光譜響應(yīng)的感光劑。
優(yōu)選的是流體包括墨水，優(yōu)選的是墨水包括噴墨式墨水。優(yōu)選的是墨水包括可紫外線(xiàn)固化的噴墨式墨水。噴墨式墨水優(yōu)選包括能用噴墨式印刷頭噴涂到基板的任何一種墨水。
方法進(jìn)一步優(yōu)選地包括用噴墨式印刷技術(shù)把墨水噴涂到基板。
本發(fā)明的一個(gè)主要方面提供固化可輻射固化的流體的一種方法，方法包括從輻射源向要固化的流體發(fā)射輻射，其中從輻射源發(fā)射的于少90％，優(yōu)選的是至少95的輻射含在具有小于50nm寬度的波段內(nèi)的波長(zhǎng)。優(yōu)選的是該波段含小于40nm的寬度，更優(yōu)選的是小于30nm。輻射源可以包括，例如，發(fā)光二極管或激光二極管。
優(yōu)選的是采用的這樣的流體，以致流體當(dāng)暴露于預(yù)定波長(zhǎng)的輻射之中時(shí)基本上是起反應(yīng)的(和/或以致實(shí)現(xiàn)固化)，優(yōu)選的是所發(fā)射的輻射波長(zhǎng)。優(yōu)選的是流體當(dāng)暴露于預(yù)定波長(zhǎng)的輻射之中時(shí)充分地反應(yīng)以致使流體固化。優(yōu)選的是流體當(dāng)暴露于預(yù)定波長(zhǎng)的輻射之中時(shí)是起強(qiáng)烈反應(yīng)的。通過(guò)選擇具有與所選擇輻射源的輸出匹配或者嚴(yán)格匹配的吸收作用的流體能夠在系統(tǒng)性能方面獲得潛在的巨大改進(jìn)。優(yōu)選的是，流體適合于在受到發(fā)光二極管窄波譜輸出的作用時(shí)起強(qiáng)烈反應(yīng)。
為了減輕雜散輻射，例如太陽(yáng)光，在需要固化或部分固化以前引起固化或部分固化的風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)選的是能夠?qū)崿F(xiàn)固化(或者部分固化)的波長(zhǎng)區(qū)段是窄的。優(yōu)選的是波段小于50nm，再優(yōu)選的是小于30nm，再優(yōu)選的是小于20nm，更優(yōu)選的是大于10nm。
方法進(jìn)一步優(yōu)選地包括改變輻射源功率的步驟。
優(yōu)選的是為了改變施加于流體的輻射強(qiáng)度而改變輸入功率。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果墨水受到的固化輻射總量改變則能夠察覺(jué)在印刷基板上例如墨水的表面光潔度上的變化。
在一些情況中，通過(guò)選擇所希望的固化輻射能夠達(dá)到所希望的表面光潔度(例如光澤或無(wú)光澤)。
而且，能夠控制輻射源發(fā)射的固化輻射，因此能夠防止在表面光潔度上不希望有的變化。
例如，在把輻射源安裝到移動(dòng)印刷頭的場(chǎng)合，在印刷頭移動(dòng)速度上的變化可以導(dǎo)致在墨水表面光潔度上不希望有的變化。通過(guò)改變輻射源的功率輸入(而因此改變輻射強(qiáng)度)能夠保持相同的(所希望的)光澤度。當(dāng)印刷頭加快移動(dòng)時(shí)，提升輻射強(qiáng)度。
此外，在一些用于實(shí)施例的情況中，當(dāng)印刷頭沿著圖像轉(zhuǎn)位時(shí)按照轉(zhuǎn)位調(diào)整輻射源。如果要印刷小圖像，則與印刷較大圖像的情況相比，輻射源以短的時(shí)間周期轉(zhuǎn)位。在這樣的配置中，為了保持完全固化可能需要增加固化輻射源強(qiáng)度。同一種替換方法，可以延遲輻射源轉(zhuǎn)位，因而使總印刷時(shí)間慢下來(lái)。
方法優(yōu)選地包括改變?nèi)Q于印刷速度的固化程度。優(yōu)選的是改變施加于流體區(qū)域的固化輻射劑量以便改變固化流體的光澤度。
在一些配置中優(yōu)點(diǎn)是在進(jìn)行后續(xù)的全部固化以前進(jìn)行流體的首次“部分固化”以把流體完全“固定”在基板上?？梢杂孟嗤虿煌妮椛湓催M(jìn)行部分固化。優(yōu)選的是，在部分固化中不提供惰性環(huán)境，因此沒(méi)有加速固化。如果為了全部固化步驟則優(yōu)選應(yīng)用惰性環(huán)境。
本發(fā)明進(jìn)一步的方面提供一種墨水，墨水包括至少一種能輻射聚合的單體、齊聚合物或預(yù)聚合物和含有光引發(fā)劑的光引發(fā)劑系統(tǒng)，其中光引發(fā)劑系統(tǒng)適用于吸收含280～450nm波長(zhǎng)的輻射并且適合于為完成墨水固化而吸收在50nm帶寬內(nèi)充足的輻射。
含300nm以上波長(zhǎng)的輻射通常在透過(guò)墨水涂層時(shí)是非常有能力的而含300nm以下波長(zhǎng)的輻射由于被這個(gè)區(qū)域的丙烯酸鹽單體吸收造成透過(guò)墨水介質(zhì)往往是困難的所以是沒(méi)有這個(gè)能力的。
實(shí)際上，墨水中的組分，特別是紫外線(xiàn)單體，會(huì)吸收含300nm以下波長(zhǎng)的輻射而所以和光引發(fā)劑劇烈地爭(zhēng)奪出現(xiàn)的紫外線(xiàn)光，透過(guò)厚顏料涂層進(jìn)行固化往往非常困難。這就解釋了為何在可紫外線(xiàn)固化的墨水中一般采用光引發(fā)劑組合；那些300nm以下吸收用于有效的表面固化而那些300nm以上吸收是有透過(guò)墨水涂層的能力的，因?yàn)楹苌倥c墨水的其他組分爭(zhēng)奪光。
已完成的固化可以包括墨水的全部固化或者在某些實(shí)施例中，可以包括部分固化。
優(yōu)選的是墨水基本上是不含水和/或揮發(fā)性有機(jī)溶劑的。
優(yōu)選的是墨水進(jìn)一步包括至少一種著色劑。
優(yōu)選的是墨水含有一種或更多種可輻射聚合的單體、齊聚合物或預(yù)聚合物，這些化合物是在有光引發(fā)劑系統(tǒng)的情況下通過(guò)照射聚合的不飽和有機(jī)化合物。在技術(shù)上像這些可輻射聚合的單體、齊聚合物或預(yù)聚合物是眾所周知的。它們優(yōu)選地包括(甲基)丙烯酸鹽類(lèi)，其中術(shù)語(yǔ)(甲基)丙烯酸鹽優(yōu)選地表示丙烯酸鹽和/或甲基丙烯酸鹽、適合單體的實(shí)施例包括己二醇·二丙烯酸鹽、三羥甲基丙烷·三丙烯酸鹽、季戊四醇·三丙烯酸鹽、聚乙二醇·二丙烯酸鹽(例如，四甘醇·二丙烯酸鹽)、二丙二醇·二丙烯酸鹽、三(丙烯·乙二醇)三丙烯酸鹽、新戊基乙二醇·二丙烯酸鹽、雙(季戊四醇)六丙烯酸鹽、和乙氧基鹽的或丙氧基鹽的乙二醇和多元醇中的丙烯酸鹽·酯，例如丙氧基鹽的新戊基·乙二醇·二丙烯酸鹽、乙氧基鹽的三羥甲基丙烷三丙烯酸鹽及其混合物。實(shí)際上以分子重量大于200來(lái)優(yōu)選二官能丙烯酸鹽。能夠包括甲基丙烯酸(即甲基丙烯酸鹽類(lèi))的酯類(lèi)，例如己二醇·二甲基丙烯酸鹽，三羥甲基丙烷·三丙烯酸鹽、三甘醇·二甲基丙烯酸鹽、二甘醇·二甲基丙烯酸鹽、乙二醇·二甲基丙烯酸鹽、1，4-丁二醇·二甲基丙烯酸鹽?？梢允褂?甲基)丙烯酸鹽類(lèi)的混合物。
齊聚合物類(lèi)的實(shí)施例是丙烯酸的酯類(lèi)和聚氨脂類(lèi)、環(huán)氧類(lèi)、聚酯類(lèi)、聚醚類(lèi)和密胺類(lèi)。
以按墨水成分重量的50～95％重量、優(yōu)選的是60～80％重量的量?jī)?yōu)選地提供可輻射聚合的單體、齊聚合物或預(yù)聚合物。
光引發(fā)劑的作用是在暴露于輻射時(shí)將產(chǎn)生反應(yīng)物；該反應(yīng)物引發(fā)實(shí)現(xiàn)固化的聚合反應(yīng)。這些反應(yīng)物可能是自由基(用于自由基固化墨水)或者酸類(lèi)(用于陽(yáng)離子固化)，取決于在墨水中的單體，并且這些反應(yīng)物能夠?qū)崿F(xiàn)自由基聚合成或陽(yáng)離子聚合。
使用市場(chǎng)上可以買(mǎi)得到的光引劑能夠與在寬波譜范圍內(nèi)的吸收輻射相配合，因而這些光引發(fā)劑是適合和常規(guī)介質(zhì)壓力水銀燈同時(shí)使用的。由于一些輻射源，例如發(fā)光二極管，形成比常規(guī)輻射源，例如水銀燈，更窄的發(fā)射帶，所以其優(yōu)點(diǎn)在于選擇用作要固化墨水中內(nèi)含物的光引發(fā)劑或者光引發(fā)劑混合物在輻射源的特別窄的波帶內(nèi)充分地強(qiáng)吸收。
對(duì)于使用發(fā)光二極管的固化而言，按特性?xún)?yōu)選吸收在發(fā)光二極管發(fā)射光譜內(nèi)的輻射的光引發(fā)劑或一些光引發(fā)劑。
目前在市場(chǎng)上可以買(mǎi)得到的一些發(fā)光二極管產(chǎn)生在波長(zhǎng)上一般比常規(guī)紫外線(xiàn)燈卡的輻射而按特性一些光引發(fā)劑一般不強(qiáng)吸收在這個(gè)譜帶內(nèi)的輻射。
為了使像發(fā)光二極管之類(lèi)輻射源和所使用的可輻射固化墨水的反應(yīng)性最佳化，把感光劑加入到墨水以使在墨水中的光引發(fā)劑類(lèi)的光譜感光性能夠擴(kuò)展是可以實(shí)現(xiàn)的。在輻射源的發(fā)射輻射波長(zhǎng)比常規(guī)輻射源，例如紫外線(xiàn)燈，相對(duì)長(zhǎng)，例如400nm的場(chǎng)合特別優(yōu)選這個(gè)方法。
感光劑是一些在所希望光譜帶內(nèi)選擇強(qiáng)吸收的分子，并且能夠把吸收的能量轉(zhuǎn)移到在墨水內(nèi)的光引發(fā)劑。所以，雖然感光劑不可能本身直接形成起始物，但是感光劑通過(guò)把能量轉(zhuǎn)移到本身又能產(chǎn)生更多起始物的光引發(fā)劑來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的反應(yīng)性。
在本說(shuō)明書(shū)中采用的術(shù)語(yǔ)“光引發(fā)劑系統(tǒng)”優(yōu)選的是意指不是一種或更多種的光引發(fā)劑就是一種或更多種光引發(fā)劑和一種或更多種感光劑的混合物。優(yōu)選的是光引發(fā)劑系統(tǒng)在墨水中為1～10％重量、優(yōu)選的是2～8％重量。事實(shí)上，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)之一在于因?yàn)榭梢赃x擇對(duì)所使用的發(fā)光二極管輻射源發(fā)射的特定波長(zhǎng)敏感的組分所以縮減了昂貴組分量，例如光引光劑和感光劑量而足以使墨水固化。
光引發(fā)劑系統(tǒng)含有至少一種光引發(fā)劑和可選擇地含有至少一種感光劑。光引發(fā)劑系統(tǒng)優(yōu)選吸收在280～450nm區(qū)段的輻射和吸收在50nm或更窄帶寬、優(yōu)選的是小于30nm帶寬、精確優(yōu)選的是小于20nm帶寬的范圍內(nèi)足以使墨水固化的輻射。
光引發(fā)劑系統(tǒng)優(yōu)選地包括一種自由基光引發(fā)劑，它選自1-羥基環(huán)己基·苯基·酮、2-苯甲基-2-二甲胺基-(4嗎啉代苯基)丁烷-1-酮、二苯基乙二酮二甲基酮縮醇、雙(2，6-二甲基苯甲酸-2，4，4-三甲基苯膦氧化物、2，2-二甲氧基-1，2-二苯乙烷-1-酮，2-甲基-1(4-甲硫基)苯基)-2-嗎啉代丙烷-1-酮、雙(η5-2，4-環(huán)戊二烯-1-基)-雙(2，6-二氟基-3-(1氫-吡咯-1-基)-苯基)鈦或其混合物；或者一種陽(yáng)離子光引發(fā)劑，它選自二芳基碘鹽、三芳基锍鹽或其混合物；或者與選自香豆酮類(lèi)、噻噸酮或其混合物的感光劑在一起的一種或更多種光引發(fā)劑。
在一些情況中，通過(guò)測(cè)量在有關(guān)的輻射源發(fā)射波長(zhǎng)上墨水的光密度(或吸收系數(shù))能夠評(píng)估用于固化的墨水與輻射源的適配性。優(yōu)選的是在輻射源的峰值發(fā)射波長(zhǎng)上、優(yōu)選在輻射源的最長(zhǎng)發(fā)射波長(zhǎng)上、測(cè)量吸收系數(shù)。
吸收系數(shù)是一種向樣品發(fā)射的入射輻射的強(qiáng)度與透過(guò)樣品輻射的強(qiáng)度相比的測(cè)量。通過(guò)獲得在有機(jī)溶劑(例如乙腈)中稀釋到1∶5000比例的墨水的紫外線(xiàn)吸收光譜能夠例如在特定波長(zhǎng)上測(cè)量墨水的吸收系數(shù)。能夠用紫外光分光光度計(jì)在所選定的波長(zhǎng)區(qū)域范圍測(cè)量紫外線(xiàn)吸收光譜；在本實(shí)施例中使用產(chǎn)自Perkin Elmer的Lambd40儀器。
優(yōu)選的是，如所述那樣在輻射源峰值發(fā)射波長(zhǎng)(優(yōu)選最大發(fā)射波長(zhǎng))上以1∶5000稀釋的墨水的吸收系數(shù)為至少0.05、再優(yōu)選的是至少0.1、更優(yōu)選的是至少0.2。本發(fā)明的主要方面提供具有上述吸收系數(shù)的一種墨水，優(yōu)選的是墨水適用于使用發(fā)光二極管固化。使用輻射源時(shí)吸收系數(shù)越大就能得到越好的固化。
優(yōu)選的是，像這樣的墨水包含不大于10％重量、優(yōu)選的是不大于8％的光引發(fā)劑系統(tǒng)。
優(yōu)選實(shí)施例中的噴墨式墨水也包含著色劑，可以使著色劑或是溶解或是彌散在墨水的液體介質(zhì)中。優(yōu)選的是著色劑是在技術(shù)上已知型號(hào)的膠態(tài)顏料并且是在市場(chǎng)上可以買(mǎi)到的，像例如屬于商標(biāo)名Paliotol(從BASFPLC可以買(mǎi)到Cinquasia，Irgalite)(二者可以從CibaSpeciality Chemicals買(mǎi)到)和Hostaperm(從Clarint UK可以買(mǎi)到)之類(lèi)。顏料可以是任何所希望的顏色，像例如，顏料黃13、顏料黃83、顏料紅9、顏料紅184、顏料藍(lán)15:3、顏料綠7、顏料紫羅藍(lán)19、顏料黑7之類(lèi)。主要使用的是黑色和三色版印刷要求的顏料?？梢允褂妙伭匣旌衔?。顏料的總比例優(yōu)選的是0.5～15％重量，更優(yōu)選的是1～5％重量。
就噴墨式應(yīng)用而言，墨水應(yīng)該有能力從印刷頭快速流離，為了不出意外，墨水在使用中要有低的粘度，一般在25℃時(shí)在100mPa以下，雖然在大部分應(yīng)用中粘度應(yīng)該是在50以下，但是優(yōu)選的是在25mPa以下。
為了改進(jìn)特性或性能，在墨水中有一些其他已知類(lèi)型的組分。這些組分例如可以是表面活化劑類(lèi)、消沫劑類(lèi)、分散劑類(lèi)、抗受熱退化或受光退化的穩(wěn)定劑類(lèi)、除臭劑類(lèi)、流動(dòng)或滑動(dòng)潤(rùn)滑劑類(lèi)、殺菌劑類(lèi)和識(shí)別示蹤劑類(lèi)。
優(yōu)選的是墨水基本上是沒(méi)有水和揮發(fā)性有機(jī)溶劑的，而優(yōu)選的是墨水包含至少一種可輻射聚合的單體、齊聚合物或預(yù)聚合物、至少一種著色劑，和含至少一種光引發(fā)劑的光引發(fā)劑系統(tǒng)?？梢赃x擇的是，能夠使用至少一種感光劑，其中光引發(fā)劑/感光劑系統(tǒng)吸收在280～450nm區(qū)段的輻射并且吸收在50nm帶寬的范圍內(nèi)足以使墨水固化的輻射。
本發(fā)明進(jìn)一步的方面提供在可輻射固化量涂料的固化中使用的含窄光譜輸出的輻射源。優(yōu)選的是輻射源包括發(fā)光二極管。
本發(fā)明進(jìn)一步的方面提供可輻射固化的墨水，其中墨水適合在墨水暴露于預(yù)定波長(zhǎng)的輻射之下時(shí)實(shí)現(xiàn)固化。優(yōu)選的是墨水具有如上所述的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明進(jìn)一步的方面提供用于固化可輻射固化墨水的設(shè)備，該設(shè)備包括為向要固化的墨水發(fā)射輻射而配置的一種發(fā)光二極管。
本發(fā)明進(jìn)一步的方面提供用于固化可輻射固化流體的設(shè)備，該設(shè)備包括用于向要固化的流體發(fā)射輻射的一種輻射源，其中至少90％的輻射含在具有小于50nm寬度的波帶內(nèi)的波長(zhǎng)；和用于在輻射源區(qū)域內(nèi)提供惰性化環(huán)境的裝置。
優(yōu)選的是，輻射源包括一種發(fā)光二極管。
該輻射源是優(yōu)選適用于發(fā)射紫外輻射的。該設(shè)備優(yōu)選包括一種輻射源陣列。
設(shè)備優(yōu)選地包括細(xì)長(zhǎng)的輻射源。輻射源優(yōu)選地包括發(fā)光二極管陣列并且按照在固化方向上相對(duì)于要固化的墨水移動(dòng)來(lái)配置發(fā)光二極管陣列，其中發(fā)光二極管沒(méi)有形成基本上與固化方向成一直線(xiàn)的列。
設(shè)備優(yōu)選地包括一種減少了氧氣的氣源，優(yōu)選的是氮?dú)庠础?br> 設(shè)備優(yōu)選地包括一種印刷頭，其中配置是這樣的，在印刷頭的區(qū)域內(nèi)不提供惰性化環(huán)境。
設(shè)備進(jìn)一步優(yōu)選地包括在輻射源區(qū)域內(nèi)的屏蔽罩。
設(shè)備優(yōu)選地包括用于在輻射源的正面設(shè)置氣簾的裝置。該裝置優(yōu)選地包括為控制氣體，例如空氣，或者低氧氣體，例如在固化配置中的基板上游的氮?dú)舛渲玫膰娮臁?br> 設(shè)備優(yōu)選地包括用于氣體的出口，其中出口是可定向的。
設(shè)備優(yōu)選地包括靠近用于在輻射源區(qū)域內(nèi)以正壓供應(yīng)氣體的氣源處的氣體出口。在輻射源包括發(fā)光二極管陣列的場(chǎng)合，設(shè)備可以包括多個(gè)出口，例如在發(fā)光二極管之間的一些小孔。
設(shè)備可以包括一種腔體，輻射源安裝在腔體內(nèi)，該設(shè)備包括用于對(duì)腔體加正壓力的裝置。
設(shè)備優(yōu)選地包括用于冷卻輻射源的裝置，例如風(fēng)扇、散熱片和/或冷卻片。
流體優(yōu)選的是墨水。
本發(fā)明進(jìn)一步提供用于固化可輻射固化的流體的設(shè)備，該設(shè)備包括用于向要固化的流體發(fā)射輻射的輻射源，其中從輻射源發(fā)射的至少95％輻射含在具有小于50nm寬度的波帶內(nèi)的波長(zhǎng)。
使流體優(yōu)選地適合在暴露于預(yù)定波長(zhǎng)的輻射之中時(shí)就起反應(yīng)。
雖然本發(fā)明能應(yīng)用于固化任何可紫外線(xiàn)固化的流體，但是由于發(fā)光二極管固化裝置與通常使用的水銀鹵化物燈比起來(lái)重量可以是很輕的，所以本發(fā)明對(duì)可紫外線(xiàn)固化的噴墨式墨水而言是特別有優(yōu)勢(shì)的。特別便利只要把固化裝置裝到噴墨式印刷頭的可移動(dòng)支架就行。噴墨式墨水優(yōu)選地包括能用噴墨式印刷頭噴涂到基板的任何墨水。
設(shè)備進(jìn)一步優(yōu)選地包括用于把墨水噴射到基板的一種噴墨式印刷頭。
而且由本發(fā)明提供包括如本說(shuō)明書(shū)所述的設(shè)備的一種印刷機(jī)?？梢园演椛湓窗纯梢苿?dòng)方式安裝在印刷機(jī)內(nèi)，例如在以若干路通道沉積墨水的配置內(nèi)。在其他一些配置中，可以使輻射源固定；像這樣的一種配置可以用于牽涉到單通道印刷的一些應(yīng)用。
該種印刷機(jī)優(yōu)選地包括噴墨式印刷機(jī)。
本發(fā)明進(jìn)一步的方面提供一種適合在噴墨式印刷機(jī)內(nèi)固化墨水中使用的發(fā)光二極管陣列。
本發(fā)明也提供基本上如在說(shuō)明書(shū)中參考一幅或更多幅附圖所描述的方法和/或設(shè)備和/或墨水。
在任何適合的組合中，本發(fā)明的一個(gè)方面中的任何特點(diǎn)可以用于本發(fā)明的其他方面。特別是，方法方面可以應(yīng)用于設(shè)備方面，反之亦然。
一種優(yōu)選的設(shè)備提供固化處理中的一種輻射源，它包括發(fā)光二極管、可適用于激發(fā)發(fā)光二極管的電源、含低氧或事實(shí)上零比率氧的氣體(例如氮或氬)源、用于在要固化的墨水暴露于發(fā)光二極管發(fā)射的輻射之下時(shí)釋放氣體以便氣體覆蓋要固化的墨水達(dá)到要固化的墨水與大氣氧隔絕的裝置，和用于在氣體附面下傳送印刷了的基板的裝置。
現(xiàn)在將純粹用實(shí)施例的方式、參閱附圖描述本發(fā)明優(yōu)選的特點(diǎn)，在附圖中

圖1示意表示噴墨式印刷機(jī)中的印刷和固化設(shè)備；
圖2a和2b更詳細(xì)表示圖1中的固化設(shè)備配置；圖3示意表示在固化設(shè)備中使用的發(fā)光二極管陣列的形狀。
圖4示意表示一種發(fā)光二極管陣列；圖5示意表示印刷支架的實(shí)施例配置；圖6a和6b分別表示發(fā)光二極管陣列配置的底視圖和側(cè)視圖；圖7a和7b分別表示發(fā)光二極管件列配置進(jìn)一步的實(shí)施例的底視圖和側(cè)視圖；圖8說(shuō)明為提供固化輻射而使用發(fā)光二極管的印刷機(jī)配置；和圖9說(shuō)明可變功率輻射源。
下面描述把可固化墨水印刷到基板的一些實(shí)施例。顯而易見(jiàn)，如所描述的那樣，為實(shí)現(xiàn)固化而使用的輻射源也是能應(yīng)用于其他流體的固化的。
下面描述的輻射源包括發(fā)光二極管。然而可以使用其他輻射源。特別是，可以使用含比較窄的光譜輸出分布的紫外線(xiàn)光源，例如激光光源。例如OSRAMXERADEX(RTM)準(zhǔn)分子放電燈是可以使用的。
圖1示意表示部分噴墨式印刷機(jī)。該圖表示部分印刷支架12，印刷支架包括印刷頭陣列14和固化組件16。把印刷頭14和固化組件16安裝在為往復(fù)移動(dòng)20而配置的共用支座18。
在使用中，在基板22上面配置印刷支架12，基板22是為在基本上與印刷頭的往復(fù)移動(dòng)20方向垂直的方向上的往復(fù)移動(dòng)24而配置的。
在印刷期間，以已知的方式從印刷頭向基板22噴射墨水。在印刷期間以方向24(如圖1所示，從左向右)移動(dòng)基板22，因此在基板22上由噴射的墨水形成圖像。當(dāng)進(jìn)行印刷時(shí)候，把墨水印刷到基板上而然后印刷上去的墨水在固化組件16下面通過(guò)。在印刷帶末端上，基板退回到其開(kāi)始的位置；在以上所述的退回移動(dòng)期間，印刷頭是暫停不用的而印刷支架橫跨轉(zhuǎn)位到印刷下一條帶的位置。
就全色印刷而言，印刷頭陣列14包括分別用于深蘭墨水、深紅墨水、黃墨水和黑墨水的四組印刷頭。在把墨水噴射在基板22上以后，用固化組件16使墨水固化以使墨水固定在所在位置上。
圖2a和2b更詳細(xì)地表示固化裝置16。該裝置包括具有頂蓋34和兩面下垂側(cè)壁36的外殼32。頂蓋34和側(cè)壁36構(gòu)成封閉區(qū)域38，在兩側(cè)上由側(cè)壁36圍住封閉區(qū)域38而在其他二側(cè)上打開(kāi)封閉區(qū)域38。使固化裝置在印刷機(jī)中安裝成外殼32其中一個(gè)打開(kāi)側(cè)緊接印刷頭裝置14的下游。這樣的配置說(shuō)明裝置用來(lái)作實(shí)驗(yàn)。為了一面能用手移動(dòng)裝置一面使發(fā)光二極管和基板保持固定距離而配制外殼中的頂蓋和壁。就實(shí)際上要用來(lái)印刷的配置而言，優(yōu)選的是應(yīng)該使壁36在外殼的所有四個(gè)側(cè)面的周?chē)由欤η笫寡醯那秩霚p少到最低程度。
使固化區(qū)域39限定在發(fā)光二極管輻射源40下面的封閉區(qū)域內(nèi)。
為了臺(tái)式測(cè)試，固化裝置16在基板22上面往復(fù)移動(dòng)，外殼32的打開(kāi)側(cè)使基板能來(lái)回移動(dòng)而不抹掉末固化的墨水。側(cè)壁36的基面和基板22的底面擱在臺(tái)頂面(在同一平面)以使發(fā)光二極管光源40的下表面靠近放置墨水試樣的基板22的上表面。為了動(dòng)態(tài)測(cè)試，外殼32折去側(cè)壁36而把裝置安裝在印刷支架12上。發(fā)光二極管光源40的下表面和印刷頭14的噴嘴板在被印刷的基板22上面是在同一高度。被印刷的基板22的上表面在發(fā)光二極管光源40的表面下面約1.5mm。
當(dāng)印刷進(jìn)行時(shí)，固化裝置16在印刷頭14已噴涂的墨水上方通過(guò)。隨著固化裝置16相對(duì)于基板22移動(dòng)，外殼32始終處于對(duì)準(zhǔn)基片已涂敷墨水的區(qū)域的位置。
固化裝置16進(jìn)一步包括一種發(fā)光二極管源40。隨著新噴涂的墨水在外殼32下面通過(guò)，從發(fā)光二極管光源發(fā)射的輻射使墨水固化。經(jīng)由二根導(dǎo)線(xiàn)42(在圖2b中更清楚看到)給發(fā)光二極管供電。
固化裝置16進(jìn)一步包括與氮?dú)庠催B接并把氮?dú)庖氲酵鈿?2里的固化區(qū)域38的兩個(gè)氮?dú)膺M(jìn)氣裝置44。這兩個(gè)進(jìn)氣裝置提供在要固化的墨水上方的氮?dú)飧矫?。用這種方法，與外界條件比起來(lái)，減少了鄰接要固化的墨水處的氧氣量，而因此減小墨水的紫外線(xiàn)固化中的氧抑制比率。
圖1進(jìn)一步示意表示可以配置在固化裝置16上游的凈化裝置26。凈化裝置26把一股氮?dú)庖蛟诎l(fā)光二極管裝置16上游處的基板22。該股氮?dú)鉁p少了帶進(jìn)到固化裝置下面的空氣量，而所以能夠減少在正被固化的墨水的區(qū)域內(nèi)的富氧化體量。
圖3示意表示在固化由噴墨式印刷頭噴下的墨水中使用的發(fā)光二極管陣列的形狀。陣列60通常呈平行四邊形形狀。表示出基板22和固化裝置16的相對(duì)移動(dòng)方向(固化方向62)。陣列中的發(fā)光二極管排列成一般與固化方向62垂直的行；行有一個(gè)寬度64并且包括如圖4更詳細(xì)表示的那樣彼此留有均等間距的50個(gè)發(fā)光二極管。不同的排列是有可能的，例如，在圖6a和6b中表示的陣列包含平行的5行、每行20個(gè)發(fā)光二極管。每行稍偏離鄰接行而形成平行四邊形形狀。
應(yīng)當(dāng)理解，在陣列中發(fā)光二極管這樣的排列，所以沒(méi)有基本上與固化方向62平行的發(fā)光二極管的列。在這樣的方法中，與例如規(guī)則的矩形發(fā)光二極管陣列比起來(lái)能夠減少在基板從陣列寬度64的這一頭到那一頭受到的輻射強(qiáng)度上的偏差。這樣就得到更好的固化性能。
圖4更詳細(xì)表示發(fā)光二極管71陣列的實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中把發(fā)光二極管71給出的50個(gè)發(fā)光二極管排列成五行、每行十個(gè)發(fā)光二極管。
行中的發(fā)光二極管彼此留有(沿著行測(cè)量在行中從一個(gè)發(fā)光二極管邊緣到對(duì)應(yīng)的鄰接發(fā)光二極管邊緣的)5個(gè)單位間距73。這些行各偏移等于1個(gè)單位的偏移距離75。這樣就得出從第一行的發(fā)光二極管到最后一行的發(fā)光管總的偏移一個(gè)發(fā)光二極管的寬度。因而每行之間偏移為w/N，式中w是發(fā)光二極管的與固化方向平行的間距，而N是在固化方向上的行數(shù)。
參閱圖3，優(yōu)選的是選擇具有發(fā)光二極管在固化方向上的全高度的陣列中心區(qū)域66等于或稍大于印刷頭噴嘴陣列的寬度。
優(yōu)選的是，發(fā)光二極管陣列寬度基本上與噴嘴陣列噴下的印刷“帶”的寬度相同。在陣列不是矩形的場(chǎng)合，優(yōu)選的是印刷帶寬度基本上與含“全”數(shù)發(fā)光二極管行的陣列部分的寬度(如例如圖5所示)相同?？梢圆捎酶鞣N各樣的排列。在一次噴下一條以上帶的場(chǎng)合，可以使用一個(gè)以上的發(fā)光二極管陣列。圖5示意表示用兩組噴嘴陣列77、79一次噴下兩條帶的印刷支架配置的實(shí)施例。每組噴嘴陣列包含用于使用深蘭墨水、深紅墨水、黃墨水和黑墨水的彩印的四個(gè)噴嘴陣列。
安裝在每組噴嘴陣列77、79下游處的是發(fā)光二極管陣列80、8L圖6a表示在噴墨式印刷機(jī)中使用的發(fā)光二極管陣列排列的底視圖。
裝置100包含安裝在外包物106中的腔體104內(nèi)的發(fā)光二極管陣列102。裝置100進(jìn)一步包含安裝在鄰接發(fā)光二極管陣列102處并延伸陣列整個(gè)寬度的氣體凈化盒108，氣體凈化盒108和發(fā)光二極管外包物106是在使用中的基板上方大致相同的高度處。在使用中，使氮?dú)馔ㄟ^(guò)氮?dú)獬隹?10從氮?dú)夤?12和輸入口114(見(jiàn)圖6b)輸送到氣體凈化盒。
在使用中，發(fā)光二極管100相對(duì)于基板移動(dòng)，使氣體凈化盒108在發(fā)光二極管陣列102在已印刷了的區(qū)域上方通過(guò)而實(shí)現(xiàn)墨水固化之前在這個(gè)區(qū)域上方通過(guò)。
圖6b表示該裝置的側(cè)視圖。在圖6b中，看到氣體凈化盒108，而在外包物106后面把發(fā)光二極管陣列裝配在腔體104內(nèi)。圖6b表示該裝置包含支座120，支座120包含在每個(gè)末端上用于安裝印刷機(jī)中的裝置的安裝架122。冷卻片124是在支座120的上表面上，冷卻片124包括導(dǎo)熱材料并且起發(fā)光二極管陣列102的散熱作用。風(fēng)扇126安裝在冷卻片124上以使冷卻片降溫。
圖6b也表示分別引到風(fēng)扇和發(fā)光二極管陣列的電線(xiàn)128、129。
用已知方法從一種裝置(未示出)獲得氮?dú)?，這種裝置使用半透膜從空氣中分離出氮?dú)夂脱鯕?。使用像這樣的裝置就不需要瓶裝氣體，并且排出的純氮?dú)鉀](méi)有進(jìn)入房間里。在一種替換的裝置中，可以使用二氧化碳?xì)庠矗趸細(xì)怏w可能比氮?dú)飧踩?，因?yàn)楹偷獨(dú)獠灰粯?，二氧化碳在高濃度時(shí)引起人的窒息反應(yīng)。氬氣可以用作一種替換，但是氬氣比較昂貴。
圖7a和7b表示替換實(shí)施例、發(fā)光二極管裝置200。該裝置類(lèi)似于圖6a和6b所示的裝置，在該裝置中把發(fā)光二極管陣列202裝配到腔體204。然而在這個(gè)裝置中把氮?dú)庵苯虞斎肭惑w204。在陣列兩邊一個(gè)上游和一個(gè)下游裝配一對(duì)金屬管道210。在每條管道210上提供氮?dú)廨斎?14。每條管道210包含在腔體204內(nèi)沿著管道長(zhǎng)度的縫隙211，因此使來(lái)自管道的氮?dú)鈴目p隙211噴射到腔體204。管道211可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在腔體里因此能夠使來(lái)自管道的氮?dú)饬饕运Ｍ某驅(qū)?zhǔn)要固化的墨水。
如能夠從圖7b看到的那樣，該裝置包含具有每一端上的移動(dòng)支架222和在其上表面上的冷卻片224的支座220。為了使支座降溫把風(fēng)扇226安裝在冷卻片上面。導(dǎo)線(xiàn)228和229分別和風(fēng)扇226和發(fā)光二極管202連接。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，在發(fā)光二極管之間的腔體內(nèi)安裝多個(gè)小孔。使降氧氣體通過(guò)8小孔引入到腔體內(nèi)，因此增加壓力而在輻射發(fā)射到墨水的區(qū)域上構(gòu)成正的氣體壓力，因而改進(jìn)固化。
通過(guò)使墨水特性和所選擇的輻射源、例如發(fā)光二極管光源、協(xié)調(diào)能夠獲得在系統(tǒng)性能方面潛在的巨大改進(jìn)。當(dāng)墨水暴露于輻射之中時(shí)發(fā)生固化反應(yīng)，而所以墨水的吸收特性與輻射源的發(fā)射輸出匹配完全是可優(yōu)選的。
下面描述適合在以上所描述方法中使用的發(fā)光二極管固化裝置和墨水的實(shí)施例。
實(shí)施例1-與382nm發(fā)光二極管一起使用的可紫外固化墨水墨水配方A丙氧基鹽的新戊基乙二醇·二丙烯酸鹽 74.91份Solsperse 32000(分散劑、來(lái)自Avecia)0.48份Irgalite Blue GLVO(藍(lán)顏料，來(lái)自Ciba) 1.44份Genorad 16(穩(wěn)定劑、來(lái)自Rahn AG)0.12份Rapi-cure DVE-3(二官能的乙烯基醚、來(lái)自ISP Europe) 15.0份Lucerin TPO(光引發(fā)劑，來(lái)自BASF)8.0份Byk 307(消沫劑、來(lái)自Byk Chemie)0.05份該成分是具有在25℃時(shí)粘度16mPa的墨水。把墨水噴涂在自粘乙烯樹(shù)脂上，并且在降氧環(huán)境下在暴露于發(fā)射含峰值波長(zhǎng)382nm的輻射的發(fā)光二極管光源之下時(shí)成功地固化。使用的發(fā)光二極管是Poithner Lasertechnik的EISO9-0P0A9-02。
實(shí)例例2-與405nm發(fā)光二極管一起使用的可紫外線(xiàn)固化墨水在實(shí)驗(yàn)室中使用可以從Poithrey Lasertechnik買(mǎi)到的LEDB95-66-60輻射源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該輻射源安裝在使氮?dú)饽軌蛲ㄟ^(guò)進(jìn)氣裝置吸入的外殼里，如圖2a和2b所示。使用的氮?dú)鈿庠词菑腍a-nkisonInternational可以買(mǎi)到的HNG3-4B。使用像這樣的氣源的優(yōu)點(diǎn)在于在印刷機(jī)區(qū)域內(nèi)沒(méi)有純凈的氮?dú)膺x出和不需要供應(yīng)瓶裝氣體。
像這樣的裝置會(huì)在氮?dú)廨敵鲋辛粝職堄嘌?，但是發(fā)現(xiàn)殘余氧的濃度是足夠低的(＜1％)因此采用下面條件使墨水完全固化墨水 Serico UviJet墨水(深藍(lán)、深紅、黃和黑)-自由基固化墨水LED輸入功率18V300mA峰值發(fā)射 405nm氮?dú)饬魉? 0.18m3/hr固化組件速度 1.0m/s相對(duì)于基板基板上墨水沉積 18g/m2發(fā)現(xiàn)該配置實(shí)現(xiàn)了印刷頭14噴下的墨水的全固化。
墨水Sericol UviJet墨水(深藍(lán)、深紅、黃和黑)。下面說(shuō)明墨水配方B的配方墨水配方B丙氧基鹽的新戊基乙二醇·二丙烯酸鹽 74.91份Solsperse 32000(分散劑、來(lái)自Avecia) 0.48份Irgalite Blue GLVO(藍(lán)顏料，來(lái)自Ciba)1.44份Genorad 16(穩(wěn)定劑、來(lái)自Rahn AG) 0.12份Rapi-cure DVE-3(二官能的乙烯基醚、來(lái)自ISP Europe) 15.0份Irgacure 369(光引發(fā)劑，來(lái)自BASF)8.0份異丙基·噻噸酮(光引發(fā)劑、來(lái)自L(fǎng)ambson) 2份
Byk 307(消沫劑、來(lái)自Byk Chemie)0.05份光引光劑在405nm上的吸收系數(shù)一般是低的而用感光劑是可優(yōu)選的。
該成分是具有在25℃時(shí)粘度16.8mPas的墨水。把墨水噴涂在自粘乙烯樹(shù)脂上，并且在降氧環(huán)境下在暴露于發(fā)射含峰值波長(zhǎng)405nm的輻射的發(fā)光二極管光源之下時(shí)成功地固化。
圖8表示一種印刷機(jī)配置，在配置中為了把印刷了的墨水固定在基板上而用安裝在印刷頭上的輻射源先進(jìn)行“部分固化”。然后用分開(kāi)的輻射源完成全部固化。在這樣的配置中，部分固化輻射源和全部固化輻射源二者都包括發(fā)光二極管，但是其他一些輻射源可以用來(lái)或是部分固化或是全部固化，或者部分固化和全部固化。
圖8表示噴墨式印刷機(jī)的頂視圖。所示的印刷機(jī)300中的組件基本上包含用于支撐印刷基板304的基板平臺(tái)302，在基板平臺(tái)302上方安裝用于在y軸方向308上橫跨基板移動(dòng)的x軸橫梁306。把包括多個(gè)印刷頭312和部分固化發(fā)光二極管陣列314的噴墨式印刷機(jī)支架310安裝到橫梁306。把支架310配置成在x軸方向上沿橫梁306上下移動(dòng)。在另一實(shí)施例中，部分固化輻射源可以包括紫外線(xiàn)燈。
如圖8所示，基板304不移動(dòng)而橫梁在y軸方向308上從右到左的移動(dòng)基本上垂直于支架310沿橫梁的移動(dòng)。
設(shè)置安裝到橫梁306的全部固化發(fā)光二極管陣列318。發(fā)光二極管陣列318發(fā)射含有390～440nm區(qū)段內(nèi)波長(zhǎng)的輻射。在另一實(shí)施例中，全部固化輻射源可以包括紫外線(xiàn)燈。全部固化發(fā)光二極管陣列318含在x方向316上等于基板臺(tái)302的定寬度并且在橫梁306上安裝成在基板302上面，使其長(zhǎng)度配置在x方向366與x軸橫306平行并離x軸橫梁306一定橫向距離的地方。
全部固化發(fā)光二極管陣列318裝有提供在基板104和要全部固化的墨水的表面上的氮惰性化氣的惰性化系統(tǒng)324。例如，可以使用圖6a和6b所示的配置。在這個(gè)實(shí)施例中，僅僅在全部固化步驟期間當(dāng)在墨水上已不再要求或不再希望抑制墨水固化的氧抑制作用時(shí)提供氮?dú)?。?duì)于部分固化輻射源來(lái)說(shuō)不提供惰性化。
全部固化發(fā)光二極管陣列318隨著x軸橫梁306的移動(dòng)，在y軸方向308上從右到左橫跨基板橫向移動(dòng)。換句話(huà)說(shuō)，把全部固化發(fā)光二極管陣列318安裝成橫梁能夠相對(duì)于全部固化發(fā)光二極管陣列318移動(dòng)；例如，陣列可以在分離遠(yuǎn)送機(jī)構(gòu)上的基板上方通過(guò)。
支架310裝有噴墨式印刷頭312。把部分固化發(fā)光二極管陣列314安裝在印刷頭312后面，因此在印刷期間當(dāng)支架310和發(fā)光二極管陣列314在基板304上方移動(dòng)時(shí)隨著支架310移動(dòng)部分固化發(fā)光二極管陣列314跟在印刷頭312后面移動(dòng)。
在支架310處于基板臺(tái)302的右下拐角開(kāi)始位置的狀況下開(kāi)始印刷。支架310在x軸方向上沿不動(dòng)的x軸橫梁306移動(dòng)，由此使印刷頭312和部分固化發(fā)光二極管陣列314橫跨基板304移動(dòng)，在這段時(shí)間期間從噴墨式印刷頭312把墨水噴到基板，由此完成跨越基板特定區(qū)域的印刷行程，每個(gè)印刷頭作出與x軸橫梁306平行的矩形印刷面積“條”。矩形印刷面積條的寬度大約是印刷頭的寬度。
當(dāng)從噴墨式噴射頭312噴涂完在一個(gè)特定印刷行程期間要沉積在基板上的所有墨水時(shí)x軸橫梁306在y軸方向308上轉(zhuǎn)位一個(gè)預(yù)定量，通常小于印刷頭312的寬度，取決于所選擇的印刷模式。然后支架310執(zhí)行第二個(gè)如上所述的印刷行程，由此通過(guò)每個(gè)印刷行程之前向x軸橫梁306左側(cè)轉(zhuǎn)位的多個(gè)個(gè)進(jìn)一步印刷行程而覆蓋基板的面積。印刷繼續(xù)，直到x軸橫梁306、支架310、部分固化發(fā)光二極管陣列314和全部固化發(fā)光二極管陣列318處于在基板臺(tái)302右下角的末端位置為止。
如上所述，在某些情況中，例如在輻射源安裝在印刷頭上而印刷頭的移動(dòng)速度變化的場(chǎng)合，所想做的是改變輻射源的輻射強(qiáng)度以保持所希望的光澤度。
改變墨水受到的固化輻射強(qiáng)度的一種方法，包括使用一個(gè)或一個(gè)以上輻射源的組合和使用一種簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)電路，其中開(kāi)關(guān)電路配置成開(kāi)關(guān)所希望數(shù)目的輻射源以達(dá)到所希望的表面光潔度。
改變墨水受到的固化輻射強(qiáng)度的一種替換方法包括改變輻射源發(fā)射的輻射的強(qiáng)度，其中這種改變可以通過(guò)如下面有關(guān)圖9所述那樣改變輻射源的輸入功率來(lái)達(dá)到。
圖9表示配置成其輸入功率可變化的輻射源實(shí)施例的示意圖。輻射源460附于印刷頭478。電源460把固化輻射發(fā)射到基板474而電源462經(jīng)由電源調(diào)節(jié)器468把電力供給輻射源?？刂破?66經(jīng)由信號(hào)接口468和/或人工控制來(lái)控制電源調(diào)節(jié)器464?？刂破?66裝有接口472，接口472容許來(lái)自像印刷機(jī)控制電路(未表示出)之類(lèi)外部裝置的信號(hào)觸發(fā)控制器466能夠經(jīng)由調(diào)節(jié)器464調(diào)節(jié)輻射源460的輸入功率。
常規(guī)噴墨式印刷頭在印刷時(shí)可能變速移動(dòng)，這就可能造成不同區(qū)域的墨水受到不同的曝光時(shí)間和不同的固化輻射強(qiáng)度的影響。印刷頭和輻射源對(duì)基板的相對(duì)移動(dòng)速度給出的輻射源功率輸出能夠確定在基板上的墨水上受到的輻射強(qiáng)度。在基板的不同區(qū)域上的曝光偏差能夠?qū)е禄鍣M跨基板的不均勻表面光潔度。
可以看到，在變速印刷時(shí)通過(guò)使用如參考圖9所描述的裝置改變固化程度可以獲得在基板的一個(gè)區(qū)域上固定的墨水光澤度。
控制器466能夠調(diào)節(jié)固化程度，控制器466能夠用來(lái)調(diào)節(jié)從電源調(diào)節(jié)器462向部分固化輻射源460供應(yīng)的電力。換句話(huà)說(shuō)，印刷系統(tǒng)內(nèi)的印刷電路(未表示出)能夠用于含接口472或接口468的接口，以便根據(jù)例如在印刷時(shí)印刷頭的速度或者要印刷的圖像來(lái)控制輻射源的輸入功率。
在某些情況中，可以想像通過(guò)單獨(dú)改變?cè)谟∷⒘说幕迳瞎袒潭榷皇怯∷⑺俣?，例如通過(guò)調(diào)節(jié)電源調(diào)節(jié)器、通過(guò)調(diào)節(jié)人工控470或者通過(guò)信號(hào)接口468接收的電子信號(hào)，能夠達(dá)到改變所印刷的墨水的光澤度。
應(yīng)當(dāng)理解，以上完全用實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明，并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)能夠作細(xì)節(jié)上的變更。
可以獨(dú)立地或者以任何適當(dāng)組合提供在描述以及(適當(dāng)場(chǎng)合)權(quán)利要求書(shū)和附圖中所公開(kāi)的每個(gè)特征。
權(quán)利要求
1.一種固化可輻射固化流體的方法，該方法包括從輻射源向要被固化的流體發(fā)射輻射，其中至少90％的輻射所具有的波長(zhǎng)在寬度小于50nm的波段中；和在輻射源的區(qū)域中提供惰性化環(huán)境。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括把流體涂敷到基板，向在基板上的流體發(fā)射輻射，其中在向基板涂敷流體的區(qū)域內(nèi)沒(méi)有提供惰性化環(huán)境。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步包括在輻射源區(qū)域中提供屏蔽罩。
4.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，進(jìn)一步包括提供氮?dú)舛栊曰h(huán)境。
5.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，包括把低氧氣體輸送到鄰接輻射源的區(qū)域的步驟。
6.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，進(jìn)一步包括在輻射源正面提供氣簾。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6的方法包括用于低氧氣體的可定向出口。
8.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，包括在輻射源區(qū)域中正壓時(shí)供應(yīng)氣體的步驟。
9.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，其中輻射源安裝在腔體內(nèi)，該方法包括對(duì)腔體加正壓的步驟。
10.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，包括冷卻輻射源。
11.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，其中輻射源包括發(fā)光二極管。
12.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，其中發(fā)光二極管發(fā)射紫外輻射。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，該方法包括從發(fā)光二極管陣列向墨水發(fā)射輻射。
14.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，其中從細(xì)長(zhǎng)的輻射源發(fā)射輻射。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中輻射源包括發(fā)光二極管陣列并且在固化方向上相對(duì)于要固化的墨水移動(dòng)，其中發(fā)光二極管不形成基本上與固化方向成一直線(xiàn)的列。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15的方法，其中輻射源包括多個(gè)發(fā)光二極管行，其中一個(gè)發(fā)光二極管行偏離一個(gè)鄰接發(fā)光二極管行。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中輻射源包括N行發(fā)光二極管，沿著行方向各個(gè)發(fā)光二極管具有間距w，并且其中每行發(fā)光二極管從鄰接行偏移Yw/N，式中Y、w和N是整數(shù)。
18.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，其中流體包括墨水。
19.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，其中該流體被適應(yīng)使之在暴露于預(yù)定波長(zhǎng)的輻射之下時(shí)是起反應(yīng)的。
20.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，其中該流體被適應(yīng)使之在暴露于來(lái)自輻射源的輻射之下的僅是基本上起反應(yīng)的。
21.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，其中流體包括適合于與輻射源發(fā)射的輻射起反應(yīng)的組分。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中的任一權(quán)利要求的方法，其中流體包括適合于與輻射源發(fā)射的輻射起反應(yīng)的光引發(fā)劑。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至22中的任一權(quán)利要求的方法，其中流體包括適合于與輻射源發(fā)射的輻射起反應(yīng)的感光劑。
24.根據(jù)權(quán)利要求19至23中的任一權(quán)利要求的方法，其中流體包括適合延長(zhǎng)可輻射固化流體的光譜響應(yīng)的感光劑。
25.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法，流體包括噴墨式墨水。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，進(jìn)一步包括應(yīng)用噴墨式印刷技術(shù)把墨水噴涂到基板。
27.根據(jù)前面的任一權(quán)利要求的方法進(jìn)一步包括改變輻射源功率的步驟。
28.一種固化可輻射固化流體的方法，該方法包括從輻射源向要固化的流體發(fā)射輻射，其中至少90％的輻射所具有的波長(zhǎng)在寬度小于50nm的波段中。
29.墨水，包括至少一種可輻射聚合單體、齊聚合物或預(yù)聚合物，及含光引發(fā)劑的光引發(fā)劑系統(tǒng)，其中該光引發(fā)劑系統(tǒng)適合于吸收含280～450nm波長(zhǎng)的輻射并且適合于吸收在50nm波段寬度內(nèi)的足夠的輻射以對(duì)墨水實(shí)現(xiàn)有效固化。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的墨水，其中墨水基本上沒(méi)有水和揮發(fā)性有機(jī)溶劑。
31.根據(jù)權(quán)利要求29或權(quán)利要求30的墨水進(jìn)一步包括至少一種著色劑。
32.根據(jù)權(quán)利要求29至31中的任一權(quán)利要求的墨水，其中光引發(fā)劑系統(tǒng)進(jìn)一步包括感光劑。
33.根據(jù)權(quán)利要求29至32中的任一權(quán)利要求的墨水，其中墨水是一種噴墨式墨水。
34.根據(jù)權(quán)利要求29至33中的任一權(quán)利要求的墨水，其中光引發(fā)劑系統(tǒng)適合于吸收在30nm波段寬度內(nèi)、優(yōu)選的是在20nm波段寬度內(nèi)的足夠的輻射，以固化墨水。
35.根據(jù)權(quán)利要求29至34中的任一權(quán)利要求的墨水，其中光引發(fā)劑系統(tǒng)包括一種自由基光引發(fā)劑，選自1-羥基環(huán)己基·苯基·酮，2-苯甲基-2-二甲胺基-(4-嗎啉代苯基)丁烷-1-酮，偶苯酰二甲基縮酮，雙(2，6-二甲基苯甲酰-2，4，4-三甲基苯膦氧化物及其混合物)；或者一種陽(yáng)離子光引發(fā)劑，選自二芳基碘鹽，三芳基锍鹽及其混合物；或者一種或更多種與選自香豆酮類(lèi)、噻噸酮或其混合物的感光劑在一起的光引發(fā)劑。
36.用于固化可輻射固化流體的設(shè)備，該設(shè)備包括輻射源，用于向要固化的流體發(fā)射輻射，其中至少90％的該輻射所具有的波長(zhǎng)在寬度小于50nm的波段內(nèi)；和用于在輻射源區(qū)域中提供惰性化環(huán)境的裝置。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的設(shè)備，其中輻射源包括發(fā)光二極管。
38.根據(jù)權(quán)利要求36或權(quán)利要求37的設(shè)備，其中輻射源適合于發(fā)射紫外輻射。
39.根據(jù)權(quán)利要求36至38的設(shè)備，其中該設(shè)備包括輻射源陣列。
40.根據(jù)權(quán)利要求36至39的設(shè)備，包括一種細(xì)長(zhǎng)的輻射源。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的設(shè)備，其中輻射源包括發(fā)光二極管陣列并且配置成在固化方向上相對(duì)于要固化的墨水移動(dòng)，其中發(fā)光二極管不形成基本上與固化方向成一直線(xiàn)的列。
42.根據(jù)權(quán)利要求36至41中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，包括多個(gè)發(fā)光二極管行，其中一行發(fā)光二極管偏離一鄰接行的發(fā)光二極管。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的設(shè)備，其中輻射源包括N行發(fā)光二極管，每行的發(fā)光二極管沿著行方向具有間距w，其中每行發(fā)光二極管從鄰接行偏移Yw/N，式中Y、w和N是整數(shù)。
44.根據(jù)權(quán)利要求36至43中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，包括降氧氣體源。
45.根據(jù)權(quán)利要求36至44中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，包括氮?dú)庠础?br> 46.根據(jù)權(quán)利要求36至45中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，進(jìn)一步包括印刷頭，其中配置是這樣的，在印刷頭區(qū)域內(nèi)不提供惰性化環(huán)境。
47.根據(jù)權(quán)利要求36至46中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，進(jìn)一步包括在輻射源區(qū)域內(nèi)的屏蔽罩。
48.根據(jù)權(quán)利要求36至47中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，包括用于在輻射源正面提供氣簾的裝置。
49.根據(jù)權(quán)利要求36至48中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，包括用于氣體的出口，其中出口是可定向的。
50.根據(jù)權(quán)利要求36至49中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，包括鄰接輻射源的氣體出口，用于在輻射源區(qū)域中以正壓供應(yīng)氣體。
51.根據(jù)權(quán)利要求36至50中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，包括腔體，輻射源安裝在腔體內(nèi)，該設(shè)備包括用于對(duì)腔體加正壓的裝置。
52.根據(jù)權(quán)利要求36至51中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，包括用于冷卻輻射源的裝置。
53.根據(jù)權(quán)利要求46的設(shè)備，包括一種或多種下列裝置a)風(fēng)扇；b)散熱片；和c)冷卻片。
54.根據(jù)權(quán)利要求36至46中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，其中流體是墨水。
55.用于固化可輻射固化流體的設(shè)備，該設(shè)備包括用于向要固化的流體發(fā)射輻射的一種輻射源，其中從輻射源發(fā)射的95％的輻射所具有的波長(zhǎng)在寬度小于50nm的波段中。
56.根據(jù)權(quán)利要求36至55中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，其中流體被適應(yīng)使之在暴露于預(yù)定波長(zhǎng)的輻射之下時(shí)是起反應(yīng)的。
57.根據(jù)權(quán)利要求36至56中的任一權(quán)利要求的設(shè)備，進(jìn)一步包括用于把墨水噴涂到基板的一種噴墨式印刷頭。
58.一種印刷機(jī)，包括權(quán)利要求36至57中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的印刷機(jī)，其中輻射源可移動(dòng)地安裝在印刷機(jī)內(nèi)。
60.根據(jù)權(quán)利要求58或權(quán)利要求59的印刷機(jī)，其中該印刷機(jī)包括一種噴墨式印刷機(jī)。
61.一種發(fā)光二極管陣列，適合于在噴墨式印刷機(jī)內(nèi)用于固化墨水。
62.一種方法，基本上是如在本說(shuō)明書(shū)中參照附圖1至9中的一幅或多幅附圖所描述的。
63.設(shè)備，基本上是如在本說(shuō)明書(shū)中參照附圖1至9中的一幅或多幅附圖所描述的，并且基本上是用附圖1至9中的一幅或多幅附圖舉例說(shuō)明的。
64.墨水，基本上是如這里所描述的。
全文摘要
描述了一種固化可輻射固化流體的方法。在一個(gè)實(shí)施中，該方法包括從發(fā)光二極管陣列(102)向要固化的墨水發(fā)射輻射。LED是價(jià)廉的、重要輕的，在其電功率轉(zhuǎn)換中效率高的，并且有效地實(shí)現(xiàn)瞬間轉(zhuǎn)換到滿(mǎn)功率。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在標(biāo)稱(chēng)頻率周?chē)饧饴柶餖ED的發(fā)射光譜。因而LED比起像水銀燈之類(lèi)的常規(guī)輻射源來(lái)有若干優(yōu)點(diǎn)。在輻射源處優(yōu)選地提供低氧環(huán)境以便加速固化反應(yīng)。也描述了為響應(yīng)LED的輻射而按特性配制的一些墨水。
文檔編號(hào)B41M7/00GK1729108SQ200380106980
公開(kāi)日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2003年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者吉恩里奇·沃薩洛, 卡羅爾·諾塔瑞 申請(qǐng)人:塞里考爾有限公司