专利名称：油墨的u·v·交联方法
技术领域：
本发明涉及应用光敏性油墨印刷的领域，即通过光线特别是紫外线照射使油墨干燥或聚合。
发展中的适合于不吸收传统的基于水，酒精或油的油墨的塑料物质的溶剂型油墨使在以以上物质制成的板基上印刷成为可能。这种基于溶剂的油墨能固化并粘附在这些物质上。
熔剂型油墨的一个禁止性的缺点是所用熔剂带来的危害，例如丙酮型油墨。使用这种油墨印刷需要复杂的装置收集排出的熔剂，并且在使用中需要重点防护。
聚合型油墨在使用中没有这些缺点，在逐点打印尤其是喷墨打印时油墨的自适应(lend themselves)非常理想。
处于液态时，这种油墨具有流动性，这使得油墨机械沉积成为可能。特别是在胶印过程中，墨滴的尺寸非常小，或者使得油墨被逐滴喷射到版基上。
聚合型油墨最后的定影发生在所谓的油墨交联过程中，油墨交联过程发生在墨滴的沉积之后。
交联发生在油墨的聚和或结晶过程，组成油墨的聚合物被联结在一起，来形成更长的聚合物链并被凝固于版基上。交联的过程可以使油墨固化并定影在版基上。
由塑料物质，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)和其它有机聚合物组成的版基非常适合于使用聚合型油墨的印刷，在交联过程中，油墨中的聚合物与版基中的聚合物被牢固地粘结在一起。
交联是靠油墨在紫外线照射下曝光来完成的。可以被紫外线照射而交联的油墨简称为UV油墨，这将在下文中介绍。紫外线的光子能量使聚合物链相互聚合在一起。然而，版基需要在充足的紫外线强度下曝光足够长的时间，才能使油墨牢固地凝结在版基上，并且完全硬化。
图1和图2以图示的方式显示了使用交联UV油墨印刷的已知技术。图1显示了一个多色胶印的承印物。承印物10在驱动滚筒15和接触印刷滚筒11，12，13，14之间穿过。滚筒11或12，13，14之中的每一个滚筒都带有一块用于印刷的图像的网屏。每一个滚筒的网屏上的网孔都带有黑色油墨或彩色特别是青，品，黄色油墨。几块网屏上的色彩就这样沉积于承印物上来组成最终的多彩色图像。上墨过程完成后紧接着就是承印物10在紫外灯18的照射下持续曝光19而使油墨交联。当然胶印可以是仅提供单个黑色油墨滚筒或彩色油墨滚筒的单色印刷。
图2显示了一种多色喷墨印刷方法。储墨腔21，22，23，24装有黑色或其它不同颜色的聚合型油墨。油墨流入至少一个喷嘴并以墨滴形式喷出，每一个储墨腔都有很好的喷嘴线路，印刷线横过承印物的运动方向。墨滴逐点沉积在承印物上，一个装置可移动该承印物，它还可以根据计算机对待印图像编程并通过控制墨滴的喷射量来控制墨滴沿喷射路线从喷嘴喷出。计算机系统定义了待印点的空间位置，并根据该位置控制墨滴的喷出或不喷出。承印物20的着墨过程完成之后，接着就是油墨的交联过程，该过程仍然是承印物向前移动到紫外灯下进行持续曝光。图2图示了一种选择性印刷，在印刷过程中，油墨的交联过程紧跟着着墨过程，目的是使油墨在印下一色前干燥。图2所示的印刷设备具有四盏可干燥各油墨的紫外灯25，26，27和28。
为了提高印刷速度，有人提议增强紫外灯的强度，这样可以在缩短承印物的曝光时间情况下，仍然获得充足的能量使油墨在承印物上干燥并凝固。
然而，紫外灯会释放大量热量，因此使用聚合型油墨的印刷设备必须装有昂贵而且庞大的冷却系统。采用所称的可以发射少量红外线并带来少量热量的冷UV灯，就可省去高速印刷时所需要的冷却。
已知的使用紫外线完成油墨交联的印刷设备的一个缺陷是在交联过程中会释放大量热量。
另一缺陷是承印物的过早的老化，并且在用于使油墨交联的紫外线照射后发黄。
本发明的目的之一是提供一种油墨的交联方法，使用这种方法可以在提高印速的同时避免上述的缺陷。
本发明的一个特殊目的是防止承印物发黄，提供持久的高质量印刷品。
根据本发明，这些目的可被简便地实现，交联过程通过紫外灯聚焦于沉积在承印物表面上的墨滴来完成，而承印物的白色表面不会被激光束扫过。
本发明是通过提供一种使光敏性油墨交联的方法来完成的，该方法包括一个在承印物上着墨的过程，和一个使用紫外线聚焦于承印物上的墨点而不聚焦于非着墨表面的过程。
着墨过程最好是可聚合油墨墨滴逐点沉积在承印物上，该油墨可以被紫外线照射而聚合。
本发明最好使用紫外线激光束来实现。
本发明的第一个实施方式是使用激光束逐点扫描承印物。
另一个实施方式是所应用的紫外线光束是依靠一个光纤或一个光纤阵列来实现的。
根据本发明的最佳特性，当紫外线光束正对承印物表面的非着墨区时紫外线光束被遮断。本发明的一个实施方式可以包括持续对承印物表面进行扫描。
根据另一种特性，设备用来调节紫外线光束聚焦于墨点上的能量。
本发明特别用来在塑料物质制成的承印物上印刷并使油墨交联。
本发明的使油墨交联的方法应用于逐点式的喷墨和/或多彩色印刷方法特别有利。
本发明的其它特征，目的和优点可以通过阅读以下描述同时参照所给的附图和非限定性的实施例来了解。
图1是前面描述的已知方法中UV油墨印刷和交联的示意图；图2是前面描述的另一种已知方法中UV油墨的印刷和交联示意图；图3是根据本发明的一种光敏性油墨交联方法的示意图；图4是表示本发明的光敏性油墨的交联方法的第一种实施方式；图5是表示本发明的光敏性油墨的交联方法的第二种实施方式；本发明将根据常规的印刷过程方便地实现。
如图3所示，各种已知的印刷方法可以在承印物38表面着墨，该着墨过程特别是在一个压力下通过机械接触来实现或者是在逐点式喷墨印刷过程中通过喷射墨滴36来实现。
根据本发明的一种方法，该方法包括一个在承印物上预先着墨的过程，实现该着墨过程所用的油墨是一种可经紫外线照射而交联的光敏性油墨。根据本发明，所述着墨过程最好是墨滴沉积于承印物上并被逐点照射的紫外线照射而交联。
当印刷或者更加精确的着墨过程结束后，承印物38的表面将带有着墨区和非着墨区30，着墨区带有成连续分布或离散分布的着墨点31。
无论着墨区的分布关系如何，根据本发明的方法都采用紫外线光束聚焦于承印物表面上除了非着墨区之外的着墨点。
图3所示一光学装置33，34，该装置带有如图所示的紫外线光源33和一聚焦装置34，该聚焦装置可将紫外线聚焦于着墨点31上。
根据本发明的方法的一个优点是紫外线光源的光能量被聚焦于单个点31上，使该点的交联非常迅速。由于对每一点使用聚焦光线照射一段时间，使着墨点获得了必须的能量来完成交联过程。因此扫描着墨点会非常迅速。
本发明的方法可使紫外线光束不照射到非着墨表面。其优点是可以防止承印物表面特别是非着墨表面老化和发黄。
另一个优点是所用的光能是激光，与使用紫外灯进行曝光相比，没有光线照射到非着墨表面。
通过使光束32充分地聚焦于承印物表面上的墨滴，该方案可以被容易地实现。根据本发明，光束的分布与扫描承印物的方法将在实现该方法的装置的以下两个最佳实施例中详细描述。
虽然弧光灯，可旋转阴极灯是强紫外光源，而本发明是使用一紫外激光来实现的。
图4图示了一激光源43发射一束相干的紫外激光42，激光束42’被转向聚焦于着墨点41’上，使该着墨点交联。
该激光的优点之一是所发射的激光束42’很细同时保持充分地平行。这样激光束42可以非常精确地聚焦在多色胶印的微小墨点如图4的放大图中所示的点51a，51b，51c，和51d上。
另外紫外激光具有很强的光能量，它可以使墨点很快曝光并交联。
与已知技术相比，带有小的着墨点的承印物的交联时间将大大缩短。还可以选择激光发射装置43来发射持续的或脉冲激光。使用持续激光束或脉冲激光束照射的墨点的曝光时间取决于该墨点交联时得到的光能量。
根据本发明的方法的第一实施例，紫外激光束是采用逐点扫描的方式扫描承印物表面。
图4图示了一带有电动定向反射镜46的扫描装置46，该反射镜可将激光束43反射到承印物上的每一个墨点。
根据图4所示用于反射激光束42的装置45，46可通过激光束42’，42”，42对承印物48进行横向扫描，使处于承印物48上的一条横线上的所有点42’，42”，42都被交联。接着承印物沿垂直方向向前运动使下一行墨点被交联。
最好是扫描装置45，46与计算机逐点打印系统相连接，对扫描装置指明待印的文字或图象中的每一个墨点的位置。扫描装置可以得到与逐点打印头相同的定位命令。
第一实施例所给出的扫描装置可以根据两种不同的变化持续地或间断地工作。
其一是紫外激光束42的反射角度持续变化，使激光束42’始终沿横向移动射向承印物。
为了避免激光束照射到“白色”表面40，使当激光束42反射向非着墨表面时将其遮断。
如图4所示，部件44用来遮断激光束42，这样可以避免激光束42’照射非着墨点。这个遮断部件最好与计算机逐点打印系统连接，当反射光束42’正对非着墨表面40时，该系统触发遮断部件的闭门使其关闭。
由于交联过程非常迅速，遮断部件44的反应时间必须非常短。例如该遮断部件44是一个用于光导部件的“Q-开关”装置。其他遮断激光束42的方法，只要不背离本发明并且处于本领域普通技术人员的能力范围之内都是允许的。
遮断激光束的装置可以形成激光源43的一个完整部分。这样当扫描装置45，46对准着墨点41’时该激光光源根据接收到的命令发射紫外激光脉冲，当扫描装置45，46对准非着墨点40时就不发射。
其二，扫描装置45，46被程序控制使激光束42’偏转到着墨点41’，并直接经过另一个偏转角，使激光束42’照射到另一个着墨点41”。接着装置46的扫描命令的停止，反射镜45的位置不连续地从一个角度到达另一个不连续的角度，其间反射镜不反射光线。
当激光束42以一个小角度指向承印物即当激光束的偏转变大时，可提供一用来矫正激光束范围的装置。这种矫正是通过一种叫做平面范围矫正灯的装置来完成的，在上述情况下，这种灯可以减少激光束的散射，并将其聚焦于一点。
根据本发明的方法的另一个实施例是提供另外一种方法使紫外光束照射到承印物上的着墨点，该方法不经过扫描过程。
如图5所示，该实施例提供一个带有平行光纤71-77的线性阵列70，其输出端正对待交联的承印物表面。还可以提供一个与之等效的二维光纤阵列。激光源83发射的激光束82进入光纤71-77的输入端。光纤71到77最好具有连接在一起的输入端，这样进入的激光在所有光纤中分布均等。
这样最初的激光束82被分成许多平行光线，每一条光线直接聚焦于承印物68的着墨点上。
所用的光纤由石英或玻璃制成来传送紫外线，用普通玻璃制成的光纤不能传送波长大于紫光的射线。
分配激光束82的装置70同样带有遮断紫外光束的装置，每一束光纤71都具有例如光线遮断部件的装置，用来避免光线在承印物上的非着墨点曝光。
本实施例特别适用于带有网屏的印刷方法。通过调整线性阵列20的光纤的输出端之间的间距来适应印刷网屏网点之间的间距，可以获得一系列激光束，这些激光束精确地聚焦于印刷网屏的网点上。
如图5所示，第二实施例最好使用于可瞬时打印一行墨点的逐行打印喷墨印刷方法。
使用成行喷墨头的装置通常带有一墨滴发生器线性阵列100。一连串墨滴101，102，103沿准备印刷的点的方向同时喷射到承印物上。
该装置特别适用于多色胶印，在该印刷过程中需设置几个墨滴发生器阵列100，110，120，这些墨滴发生器通过储墨腔109，119，129输送不同色彩的油墨。油墨色彩的明度和色调是通过调节墨滴的油墨量，并通过使用相应的原色或黑色油墨来实现的。如图4所详细给出，每种颜色的墨点51由例如三个或四个原色或黑色的基本墨点51a，51b，51c组成。
不同颜色的墨点可根据本发明通过对每种颜色的墨点使用一激光进行交联。
基本墨点通常是非常微小的，而且相互非常接近并有可能叠印。
在胶印中，多色印刷的效果是通过调节每一基本墨点的尺寸以重现所有可能的颜色来实现的。还可通过调节叠印和每一墨点的尺寸来实现多色的效果。
根据本发明，最好是通过调节用于照射墨点的聚焦光束，使每一墨点获得使该墨点中的油墨交联所需的能量。这样遮断激光束的方法被调制激光束的强度的方法取代。这样一种装置包括一个例如可定向衍射的板型光学调制器。
一般来说，对于紫外线激光束的强度进行调制可与油墨的交联过程和承印物的印刷速度相适应。
如图5所示，交联可在所有彩色油墨的着墨过程之后仅进行一次。光束分配装置70带有一个密集的光纤网，光纤根据在印刷过程中形成的墨点的最大网屏进行空间分布。
根据本发明的另一可选择方式，交联过程可在多彩色印刷中各彩色印完之后进行。
这样印刷设备可包括几个安装于每一单色印刷装置的输出端的交联装置。
根据本发明的方法，最好可以在印刷的交联过程中使一个墨点全部或部分胶凝，例如可通过调节紫外线激光束的强度来完成部分胶凝。
如前所述，本发明的交联方法的根本优点在于，消除了紫外线的固有缺点，即承印物上的聚合物的褪色或发黄现象。
假如最初使用塑料物质制成的承印物，本发明的方法就可以延伸到在任何类型的印刷承印物例如纸张，纸板或木制品上的光敏性油墨的交联，这样可以方便地替代水基或溶剂型油墨印刷并同时防止承印物变暗。
最后，根据本发明，合理应用可通过激光获得的交联光强度和高光强度比传统的曝光UV灯在提高交联速度方面具有优点。
结果，根据本发明的交联方法可以很好地在保证完整的印刷过程的同时帮助提高印刷设备的生产量。
根据本发明的方法，可以方便地获得比喷墨打印速度更快的交联速度，这样印刷效率就不再被交联过程所限制。
虽然本发明的披露是基于紫外线，但该发明并不局限于精确的光谱范围，它可应用任何类型的射线使光敏性油墨交联或干燥。
另外，该交联方法还可用于光敏性颜料，该颜料与被用于聚合型油墨和聚合型着色的颜料具有相同的成分和色素。
对于本技术领域的普通技术人员来说，本发明的其他优点、应用和发展是显而易见的，但并不脱离其权利要求所确定的本发明的范围。
权利要求
1.一种使光敏性油墨交联的方法，包括使墨点(31)着墨在承印物(38)上的步骤(35)，其特征在于该方法包括一个继着墨步骤之后的步骤，其使用紫外线光束(32)聚焦于承印物上除了非着墨表面(30)之外的墨点(31)上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于着墨过程包括使可聚合油墨墨滴(36)逐点沉积在印刷承印物(38)上，该油墨可经紫外线照射而交联。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于使用紫外线激光源(43)发射的光束(42)。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于紫外线光束(42)的施加是通过逐点(42’，42”，4)扫描承印物(48)来实现的。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于紫外线光束的施加是依靠一光纤(71)或若干光纤(71-77)构成的阵列(70)来实现的。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于它包括一个步骤，该步骤在于当紫外线光束(42)正对承印物(48)上的非着墨表面(40)时使该光束(42)遮断(44)。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于它包括一个步骤，该步骤在于调节聚焦于墨点上的光束的能量。
8.根据权利要求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.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于它是逐点喷墨打印方法(100)的一部分。
10.一种使用不同颜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种权利要求1至9之一所述的交联方法(70)。
全文摘要
本发明涉及一种使光敏性油墨交联的方法,特别是可聚合的油墨(36)被光头(35)发射的紫外线照射并着墨在片基(38)上,然后应用聚焦的紫外光束(32)照射墨点(31),并不照射非着墨的表面(30)。上述光束特别是紫外激光束。本发明可应用于喷墨点阵式印刷和多色印刷。
文档编号B41M1/38GK1260753SQ988061
公开日2000年7月19日 申请日期1998年6月18日 优先权日1997年6月23日
发明者P·莫尔加维 申请人:格姆普拉斯有限公司