專利名稱：油墨的u·v·交聯(lián)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及應用光敏性油墨印刷的領域，即通過光線特別是紫外線照射使油墨干燥或聚合。
發(fā)展中的適合于不吸收傳統(tǒng)的基于水，酒精或油的油墨的塑料物質的溶劑型油墨使在以以上物質制成的板基上印刷成為可能。這種基于溶劑的油墨能固化并粘附在這些物質上。
熔劑型油墨的一個禁止性的缺點是所用熔劑帶來的危害，例如丙酮型油墨。使用這種油墨印刷需要復雜的裝置收集排出的熔劑，并且在使用中需要重點防護。
聚合型油墨在使用中沒有這些缺點，在逐點打印尤其是噴墨打印時油墨的自適應(lend themselves)非常理想。
處于液態(tài)時，這種油墨具有流動性，這使得油墨機械沉積成為可能。特別是在膠印過程中，墨滴的尺寸非常小，或者使得油墨被逐滴噴射到版基上。
聚合型油墨最后的定影發(fā)生在所謂的油墨交聯(lián)過程中，油墨交聯(lián)過程發(fā)生在墨滴的沉積之后。
交聯(lián)發(fā)生在油墨的聚和或結晶過程，組成油墨的聚合物被聯(lián)結在一起，來形成更長的聚合物鏈并被凝固于版基上。交聯(lián)的過程可以使油墨固化并定影在版基上。
由塑料物質，例如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚乙基四乙烯(polyethyltetraethylene)(PET)、聚碳酸酯(PCS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)和其它有機聚合物組成的版基非常適合于使用聚合型油墨的印刷，在交聯(lián)過程中，油墨中的聚合物與版基中的聚合物被牢固地粘結在一起。
交聯(lián)是靠油墨在紫外線照射下曝光來完成的?？梢员蛔贤饩€照射而交聯(lián)的油墨簡稱為UV油墨，這將在下文中介紹。紫外線的光子能量使聚合物鏈相互聚合在一起。然而，版基需要在充足的紫外線強度下曝光足夠長的時間，才能使油墨牢固地凝結在版基上，并且完全硬化。


圖1和圖2以圖示的方式顯示了使用交聯(lián)UV油墨印刷的已知技術。圖1顯示了一個多色膠印的承印物。承印物10在驅動滾筒15和接觸印刷滾筒11，12，13，14之間穿過。滾筒11或12，13，14之中的每一個滾筒都帶有一塊用于印刷的圖像的網屏。每一個滾筒的網屏上的網孔都帶有黑色油墨或彩色特別是青，品，黃色油墨。幾塊網屏上的色彩就這樣沉積于承印物上來組成最終的多彩色圖像。上墨過程完成后緊接著就是承印物10在紫外燈18的照射下持續(xù)曝光19而使油墨交聯(lián)。當然膠印可以是僅提供單個黑色油墨滾筒或彩色油墨滾筒的單色印刷。
圖2顯示了一種多色噴墨印刷方法。儲墨腔21，22，23，24裝有黑色或其它不同顏色的聚合型油墨。油墨流入至少一個噴嘴并以墨滴形式噴出，每一個儲墨腔都有很好的噴嘴線路，印刷線橫過承印物的運動方向。墨滴逐點沉積在承印物上，一個裝置可移動該承印物，它還可以根據(jù)計算機對待印圖像編程并通過控制墨滴的噴射量來控制墨滴沿噴射路線從噴嘴噴出。計算機系統(tǒng)定義了待印點的空間位置，并根據(jù)該位置控制墨滴的噴出或不噴出。承印物20的著墨過程完成之后，接著就是油墨的交聯(lián)過程，該過程仍然是承印物向前移動到紫外燈下進行持續(xù)曝光。圖2圖示了一種選擇性印刷，在印刷過程中，油墨的交聯(lián)過程緊跟著著墨過程，目的是使油墨在印下一色前干燥。圖2所示的印刷設備具有四盞可干燥各油墨的紫外燈25，26，27和28。
為了提高印刷速度，有人提議增強紫外燈的強度，這樣可以在縮短承印物的曝光時間情況下，仍然獲得充足的能量使油墨在承印物上干燥并凝固。
然而，紫外燈會釋放大量熱量，因此使用聚合型油墨的印刷設備必須裝有昂貴而且龐大的冷卻系統(tǒng)。采用所稱的可以發(fā)射少量紅外線并帶來少量熱量的冷UV燈，就可省去高速印刷時所需要的冷卻。
已知的使用紫外線完成油墨交聯(lián)的印刷設備的一個缺陷是在交聯(lián)過程中會釋放大量熱量。
另一缺陷是承印物的過早的老化，并且在用于使油墨交聯(lián)的紫外線照射后發(fā)黃。
本發(fā)明的目的之一是提供一種油墨的交聯(lián)方法，使用這種方法可以在提高印速的同時避免上述的缺陷。
本發(fā)明的一個特殊目的是防止承印物發(fā)黃，提供持久的高質量印刷品。
根據(jù)本發(fā)明，這些目的可被簡便地實現(xiàn)，交聯(lián)過程通過紫外燈聚焦于沉積在承印物表面上的墨滴來完成，而承印物的白色表面不會被激光束掃過。
本發(fā)明是通過提供一種使光敏性油墨交聯(lián)的方法來完成的，該方法包括一個在承印物上著墨的過程，和一個使用紫外線聚焦于承印物上的墨點而不聚焦于非著墨表面的過程。
著墨過程最好是可聚合油墨墨滴逐點沉積在承印物上，該油墨可以被紫外線照射而聚合。
本發(fā)明最好使用紫外線激光束來實現(xiàn)。
本發(fā)明的第一個實施方式是使用激光束逐點掃描承印物。
另一個實施方式是所應用的紫外線光束是依靠一個光纖或一個光纖陣列來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的最佳特性，當紫外線光束正對承印物表面的非著墨區(qū)時紫外線光束被遮斷。本發(fā)明的一個實施方式可以包括持續(xù)對承印物表面進行掃描。
根據(jù)另一種特性，設備用來調節(jié)紫外線光束聚焦于墨點上的能量。
本發(fā)明特別用來在塑料物質制成的承印物上印刷并使油墨交聯(lián)。
本發(fā)明的使油墨交聯(lián)的方法應用于逐點式的噴墨和/或多彩色印刷方法特別有利。
本發(fā)明的其它特征，目的和優(yōu)點可以通過閱讀以下描述同時參照所給的附圖和非限定性的實施例來了解。
圖1是前面描述的已知方法中UV油墨印刷和交聯(lián)的示意圖；圖2是前面描述的另一種已知方法中UV油墨的印刷和交聯(lián)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一種光敏性油墨交聯(lián)方法的示意圖；圖4是表示本發(fā)明的光敏性油墨的交聯(lián)方法的第一種實施方式；圖5是表示本發(fā)明的光敏性油墨的交聯(lián)方法的第二種實施方式；本發(fā)明將根據(jù)常規(guī)的印刷過程方便地實現(xiàn)。
如圖3所示，各種已知的印刷方法可以在承印物38表面著墨，該著墨過程特別是在一個壓力下通過機械接觸來實現(xiàn)或者是在逐點式噴墨印刷過程中通過噴射墨滴36來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的一種方法，該方法包括一個在承印物上預先著墨的過程，實現(xiàn)該著墨過程所用的油墨是一種可經紫外線照射而交聯(lián)的光敏性油墨。根據(jù)本發(fā)明，所述著墨過程最好是墨滴沉積于承印物上并被逐點照射的紫外線照射而交聯(lián)。
當印刷或者更加精確的著墨過程結束后，承印物38的表面將帶有著墨區(qū)和非著墨區(qū)30，著墨區(qū)帶有成連續(xù)分布或離散分布的著墨點31。
無論著墨區(qū)的分布關系如何，根據(jù)本發(fā)明的方法都采用紫外線光束聚焦于承印物表面上除了非著墨區(qū)之外的著墨點。
圖3所示一光學裝置33，34，該裝置帶有如圖所示的紫外線光源33和一聚焦裝置34，該聚焦裝置可將紫外線聚焦于著墨點31上。
根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)點是紫外線光源的光能量被聚焦于單個點31上，使該點的交聯(lián)非常迅速。由于對每一點使用聚焦光線照射一段時間，使著墨點獲得了必須的能量來完成交聯(lián)過程。因此掃描著墨點會非常迅速。
本發(fā)明的方法可使紫外線光束不照射到非著墨表面。其優(yōu)點是可以防止承印物表面特別是非著墨表面老化和發(fā)黃。
另一個優(yōu)點是所用的光能是激光，與使用紫外燈進行曝光相比，沒有光線照射到非著墨表面。
通過使光束32充分地聚焦于承印物表面上的墨滴，該方案可以被容易地實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，光束的分布與掃描承印物的方法將在實現(xiàn)該方法的裝置的以下兩個最佳實施例中詳細描述。
雖然弧光燈，可旋轉陰極燈是強紫外光源，而本發(fā)明是使用一紫外激光來實現(xiàn)的。
圖4圖示了一激光源43發(fā)射一束相干的紫外激光42，激光束42’被轉向聚焦于著墨點41’上，使該著墨點交聯(lián)。
該激光的優(yōu)點之一是所發(fā)射的激光束42’很細同時保持充分地平行。這樣激光束42可以非常精確地聚焦在多色膠印的微小墨點如圖4的放大圖中所示的點51a，51b，51c，和51d上。
另外紫外激光具有很強的光能量，它可以使墨點很快曝光并交聯(lián)。
與已知技術相比，帶有小的著墨點的承印物的交聯(lián)時間將大大縮短。還可以選擇激光發(fā)射裝置43來發(fā)射持續(xù)的或脈沖激光。使用持續(xù)激光束或脈沖激光束照射的墨點的曝光時間取決于該墨點交聯(lián)時得到的光能量。
根據(jù)本發(fā)明的方法的第一實施例，紫外激光束是采用逐點掃描的方式掃描承印物表面。
圖4圖示了一帶有電動定向反射鏡46的掃描裝置46，該反射鏡可將激光束43反射到承印物上的每一個墨點。
根據(jù)圖4所示用于反射激光束42的裝置45，46可通過激光束42’，42”，42對承印物48進行橫向掃描，使處于承印物48上的一條橫線上的所有點42’，42”，42都被交聯(lián)。接著承印物沿垂直方向向前運動使下一行墨點被交聯(lián)。
最好是掃描裝置45，46與計算機逐點打印系統(tǒng)相連接，對掃描裝置指明待印的文字或圖象中的每一個墨點的位置。掃描裝置可以得到與逐點打印頭相同的定位命令。
第一實施例所給出的掃描裝置可以根據(jù)兩種不同的變化持續(xù)地或間斷地工作。
其一是紫外激光束42的反射角度持續(xù)變化，使激光束42’始終沿橫向移動射向承印物。
為了避免激光束照射到“白色”表面40，使當激光束42反射向非著墨表面時將其遮斷。
如圖4所示，部件44用來遮斷激光束42，這樣可以避免激光束42’照射非著墨點。這個遮斷部件最好與計算機逐點打印系統(tǒng)連接，當反射光束42’正對非著墨表面40時，該系統(tǒng)觸發(fā)遮斷部件的閉門使其關閉。
由于交聯(lián)過程非常迅速，遮斷部件44的反應時間必須非常短。例如該遮斷部件44是一個用于光導部件的“Q-開關”裝置。其他遮斷激光束42的方法，只要不背離本發(fā)明并且處于本領域普通技術人員的能力范圍之內都是允許的。
遮斷激光束的裝置可以形成激光源43的一個完整部分。這樣當掃描裝置45，46對準著墨點41’時該激光光源根據(jù)接收到的命令發(fā)射紫外激光脈沖，當掃描裝置45，46對準非著墨點40時就不發(fā)射。
其二，掃描裝置45，46被程序控制使激光束42’偏轉到著墨點41’，并直接經過另一個偏轉角，使激光束42’照射到另一個著墨點41”。接著裝置46的掃描命令的停止，反射鏡45的位置不連續(xù)地從一個角度到達另一個不連續(xù)的角度，其間反射鏡不反射光線。
當激光束42以一個小角度指向承印物即當激光束的偏轉變大時，可提供一用來矯正激光束范圍的裝置。這種矯正是通過一種叫做平面范圍矯正燈的裝置來完成的，在上述情況下，這種燈可以減少激光束的散射，并將其聚焦于一點。
根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個實施例是提供另外一種方法使紫外光束照射到承印物上的著墨點，該方法不經過掃描過程。
如圖5所示，該實施例提供一個帶有平行光纖71-77的線性陣列70，其輸出端正對待交聯(lián)的承印物表面。還可以提供一個與之等效的二維光纖陣列。激光源83發(fā)射的激光束82進入光纖71-77的輸入端。光纖71到77最好具有連接在一起的輸入端，這樣進入的激光在所有光纖中分布均等。
這樣最初的激光束82被分成許多平行光線，每一條光線直接聚焦于承印物68的著墨點上。
所用的光纖由石英或玻璃制成來傳送紫外線，用普通玻璃制成的光纖不能傳送波長大于紫光的射線。
分配激光束82的裝置70同樣帶有遮斷紫外光束的裝置，每一束光纖71都具有例如光線遮斷部件的裝置，用來避免光線在承印物上的非著墨點曝光。
本實施例特別適用于帶有網屏的印刷方法。通過調整線性陣列20的光纖的輸出端之間的間距來適應印刷網屏網點之間的間距，可以獲得一系列激光束，這些激光束精確地聚焦于印刷網屏的網點上。
如圖5所示，第二實施例最好使用于可瞬時打印一行墨點的逐行打印噴墨印刷方法。
使用成行噴墨頭的裝置通常帶有一墨滴發(fā)生器線性陣列100。一連串墨滴101，102，103沿準備印刷的點的方向同時噴射到承印物上。
該裝置特別適用于多色膠印，在該印刷過程中需設置幾個墨滴發(fā)生器陣列100，110，120，這些墨滴發(fā)生器通過儲墨腔109，119，129輸送不同色彩的油墨。油墨色彩的明度和色調是通過調節(jié)墨滴的油墨量，并通過使用相應的原色或黑色油墨來實現(xiàn)的。如圖4所詳細給出，每種顏色的墨點51由例如三個或四個原色或黑色的基本墨點51a，51b，51c組成。
不同顏色的墨點可根據(jù)本發(fā)明通過對每種顏色的墨點使用一激光進行交聯(lián)。
基本墨點通常是非常微小的，而且相互非常接近并有可能疊印。
在膠印中，多色印刷的效果是通過調節(jié)每一基本墨點的尺寸以重現(xiàn)所有可能的顏色來實現(xiàn)的。還可通過調節(jié)疊印和每一墨點的尺寸來實現(xiàn)多色的效果。
根據(jù)本發(fā)明，最好是通過調節(jié)用于照射墨點的聚焦光束，使每一墨點獲得使該墨點中的油墨交聯(lián)所需的能量。這樣遮斷激光束的方法被調制激光束的強度的方法取代。這樣一種裝置包括一個例如可定向衍射的板型光學調制器。
一般來說，對于紫外線激光束的強度進行調制可與油墨的交聯(lián)過程和承印物的印刷速度相適應。
如圖5所示，交聯(lián)可在所有彩色油墨的著墨過程之后僅進行一次。光束分配裝置70帶有一個密集的光纖網，光纖根據(jù)在印刷過程中形成的墨點的最大網屏進行空間分布。
根據(jù)本發(fā)明的另一可選擇方式，交聯(lián)過程可在多彩色印刷中各彩色印完之后進行。
這樣印刷設備可包括幾個安裝于每一單色印刷裝置的輸出端的交聯(lián)裝置。
根據(jù)本發(fā)明的方法，最好可以在印刷的交聯(lián)過程中使一個墨點全部或部分膠凝，例如可通過調節(jié)紫外線激光束的強度來完成部分膠凝。
如前所述，本發(fā)明的交聯(lián)方法的根本優(yōu)點在于，消除了紫外線的固有缺點，即承印物上的聚合物的褪色或發(fā)黃現(xiàn)象。
假如最初使用塑料物質制成的承印物，本發(fā)明的方法就可以延伸到在任何類型的印刷承印物例如紙張，紙板或木制品上的光敏性油墨的交聯(lián)，這樣可以方便地替代水基或溶劑型油墨印刷并同時防止承印物變暗。
最后，根據(jù)本發(fā)明，合理應用可通過激光獲得的交聯(lián)光強度和高光強度比傳統(tǒng)的曝光UV燈在提高交聯(lián)速度方面具有優(yōu)點。
結果，根據(jù)本發(fā)明的交聯(lián)方法可以很好地在保證完整的印刷過程的同時幫助提高印刷設備的生產量。
根據(jù)本發(fā)明的方法，可以方便地獲得比噴墨打印速度更快的交聯(lián)速度，這樣印刷效率就不再被交聯(lián)過程所限制。
雖然本發(fā)明的披露是基于紫外線，但該發(fā)明并不局限于精確的光譜范圍，它可應用任何類型的射線使光敏性油墨交聯(lián)或干燥。
另外，該交聯(lián)方法還可用于光敏性顏料，該顏料與被用于聚合型油墨和聚合型著色的顏料具有相同的成分和色素。
對于本技術領域的普通技術人員來說，本發(fā)明的其他優(yōu)點、應用和發(fā)展是顯而易見的，但并不脫離其權利要求所確定的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種使光敏性油墨交聯(lián)的方法，包括使墨點(31)著墨在承印物(38)上的步驟(35)，其特征在于該方法包括一個繼著墨步驟之后的步驟，其使用紫外線光束(32)聚焦于承印物上除了非著墨表面(30)之外的墨點(31)上。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于著墨過程包括使可聚合油墨墨滴(36)逐點沉積在印刷承印物(38)上，該油墨可經紫外線照射而交聯(lián)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于使用紫外線激光源(43)發(fā)射的光束(42)。
4.根據(jù)權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于紫外線光束(42)的施加是通過逐點(42’，42”，4)掃描承印物(48)來實現(xiàn)的。
5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的方法，其特征在于紫外線光束的施加是依靠一光纖(71)或若干光纖(71-77)構成的陣列(70)來實現(xiàn)的。
6.根據(jù)權利要求1至5之一所述的方法，其特征在于它包括一個步驟，該步驟在于當紫外線光束(42)正對承印物(48)上的非著墨表面(40)時使該光束(42)遮斷(44)。
7.根據(jù)權利要求1至6之一所述的方法，其特征在于它包括一個步驟，該步驟在于調節(jié)聚焦于墨點上的光束的能量。
8.根據(jù)權利要求1至7之一所述的方法，其特征在于承印物(38，48，68)用塑料材料制成。
9.根據(jù)權利要求1至8之一所述的方法，其特征在于它是逐點噴墨打印方法(100)的一部分。
10.一種使用不同顏色的光敏性油墨的多色印刷方法(100，110，120)，其特征在于它至少使用一種權利要求1至9之一所述的交聯(lián)方法(70)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使光敏性油墨交聯(lián)的方法,特別是可聚合的油墨(36)被光頭(35)發(fā)射的紫外線照射并著墨在片基(38)上,然后應用聚焦的紫外光束(32)照射墨點(31),并不照射非著墨的表面(30)。上述光束特別是紫外激光束。本發(fā)明可應用于噴墨點陣式印刷和多色印刷。
文檔編號B41M1/38GK1260753SQ988061
公開日2000年7月19日 申請日期1998年6月18日 優(yōu)先權日1997年6月23日
發(fā)明者P·莫爾加維 申請人:格姆普拉斯有限公司