CN101421110A - 记录产品的制造方法及用于该制造方法的中间转印体和图像记录设备 - Google Patents
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Abstract
在应用喷墨记录方法的中间转印系统的图像记录中,在中间转印体上适当地形成可与墨反应的反应液。通过使用表面具有由亲液部和疏液部组成的图案的中间转印体,将反应液均匀地涂布到中间转印体以形成具有适当厚度的层。从而,可以在防止墨滴的错误着落并且限制墨点的变形的同时在中间转印体上形成墨图像。通过将该墨图像转印到记录介质,可以以稳定的方式在各种记录介质上形成高品质的墨图像。
Description
技术领域
本发明涉及记录产品的制造方法及用于该制造方法的中间转印体和图像记录设备。
背景技术
喷墨记录方法是将液体墨直接喷到如纸、塑料片等记录介质上以记录文字或者图像的系统。该方法的优点在于使用该方法的设备容易适用于彩色打印(color printing)并且由于机构简单因此尺寸能够更小、或者噪声低。此外,由于该系统不使用成型板(form plate),因此从开始就可以容易地获得稳定的打印。此外,近年来的喷墨打印机能够高速地输出具有与银盐摄影的高品质等级相同的高品质等级的图像,从而喷墨打印机已经广泛用于家庭或者办公室。
喷墨记录系统的问题之一是图像的品质等级在所使用的记录介质之间是不同的。这是因为墨的定影取决于墨向记录介质的渗透。近年来,不管记录介质的种类而输出高等级图像的需求尤其在工业领域已经增加,并且在喷墨记录系统中,该需求变成严重的问题。
例如,在具有过高的墨渗透性的记录介质中,可能出现墨沿着纸的纤维而变模糊的所谓的洇纸(feathering)的现象。此外,可能存在如下不便:着色剂与墨中的水一起下沉,从而显色变差或者从背面可看见形成于正面上的图像。如果记录介质的墨渗透性低,则可能出现相邻的墨点附着在一起的所谓的珠滴(beading)的现象、墨在不同颜色区域之间的交界混合在一起的所谓的渗色(bleeding)的现象,或者可能出现打印的墨长时间不干的情况。这些问题是由用于喷墨记录系统的墨的高流动性所引起的。
除了连续系统外,喷墨记录系统中的喷墨系统还包括使用电-热转换元件(加热元件)或者电-机转换元件的随选(on-de mand)系统。在任一系统中,不可能喷出除了具有低粘度的墨之外的墨。这是因为用于喷墨记录系统中的墨在喷墨头内必须具有高流动性以满足喷出适宜性。相反,如前所述,需要墨在记录介质的表面上具有低流动性,使得相邻的墨滴不会混合在一起或者不会彼此附着。如上所述,在喷墨记录系统中,虽然将具有高流动性的墨喷到记录介质,但是墨在记录介质上的流动性必须降低;换句话说,需要相反的特性。
为了同时满足彼此相反的该需求,已经提出了:在中间转印体上形成墨图像,将该墨图像转印到期望的记录介质以在该记录介质上记录墨图像(参见美国专利No.4,538,156和5,9099,256以及日本专利Laid-Open No.62-92849(1987))。在这些系统中,从喷墨头喷出的墨暂时附着到转印主体,使得在转印主体上形成墨的流动性降低到某种程度的墨图像,然后将该图像从转印主体转印到记录介质。
然而,在该方法中,虽然假定在中间转印体的表面上形成不具有扰动(disturbance)的墨图像,但是考虑到重复使用的可清洁性以及/或者向记录介质的转印能力,所使用的中间转印体的表面不可吸墨。因此,容易在中间转印体的表面上出现珠滴及/或渗色。
在日本专利2916864号公报和日本特开2002-321350号公报中,提出了如下方法:将与墨反应的液体涂覆到中间转印体上,使得当墨与该液体接触时,这两种液体反应而控制墨的流动性。据说如果采用这种方法,则能防止在中间转印体的表面上出现珠滴及/或渗色,从而可获得良好的图像。
然而,在该情况下,由于隔着反应液层将墨滴涂布到中间转印体,因此涂布到转印主体的反应液的状态极大地影响图像品质。也就是说,如果没有将反应液适当地涂布到中间转印体而形成具有均匀厚度的薄层,则可能出现墨滴的着落(landing)偏移或者点形状的变形,从而干扰在中间转印体上形成高等级图像,从而干扰在记录介质上记录高品质的图像。
发明内容
本发明的目的是通过在中间转印体上适当地形成反应液层而在使用喷墨记录方法的中间转印型图像记录系统中减小墨滴的着落偏移或者点形状的变形。本发明能够在中间转印体上形成高等级的图像,从而能够在记录介质上记录高品质的图像。
在本发明的第一方面中,提供了一种记录产品的制造方法,该记录产品作为形成有墨图像的记录介质,该方法包括如下步骤:将可与墨反应的反应液涂布到中间转印体上,其中,该中间转印体的表面具有由亲液部和疏液部组成的图案;通过从喷墨头向用反应液涂布的中间转印体喷墨而在中间转印体上形成墨图像;以及将形成在中间转印体上的墨图像转印到记录介质。
在本发明的第二方面中,提供了一种用于上述制造方法的中间转印体。
在本发明的第三方面中,提供了一种记录产品的制造方法,该记录产品作为形成有墨图像的记录介质,该方法包括如下步骤:将可与墨反应的反应液涂布到中间转印体上,其中,该中间转印体的表面具有由亲液部和疏液部组成的图案;通过从喷墨头向中间转印体的以下部位喷墨而在中间转印体上形成墨图像,其中,在该部位处,被涂布的反应液存在于亲液部上;以及将形成在中间转印体上的墨图像转印到记录介质,其中,反应液的点比形成墨图像的墨点小。
在本发明的第四方面中,提供了一种图像记录设备,其包括:中间转印体,其表面具有由亲液部和疏液部组成的图案;涂布装置,其将可与墨反应的反应液涂布到中间转印体上;喷墨头,其向用反应液涂布的中间转印体喷墨;以及转印部,其将喷到中间转印体的墨转印到记录介质。
本发明的效果
根据本发明,可以在中间转印体上形成使墨滴的着落偏移或者点形状的变形减小的墨图像。并且,通过转印如此形成的墨图像,可以以稳定的方式在各种记录介质上记录高品质的图像。
通过以下(参照附图)对典型实施方式的说明,本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的图像记录设备的示意图;
图2A和图2B分别示出涂布到中间转印体的反应液的状态的重要性;
图3A至图3F示出形成在中间转印体上的亲液/疏液图案的各种实施例,其中,亲液图案由单独的(分散的)亲液元素形成;
图4A至图4E示出形成在中间转印体上的亲液/疏液图案的各种实施例,其中,亲液图案由亲液部的连续元素形成;
图5A至图5D示出形成在中间转印体上的亲液/疏液图案的各种实施例,其中,亲液部和疏液部都由连续元素形成;
图6A和图6B示出形成在中间转印体上的除了上述图案之外的亲液/疏液图案的两个实施例;
图7A和图7B是用于说明形成在中间转印体上的亲液图案的设计条件的图;
图8A至图8D示出用于在中间转印体上形成亲液/疏液图案的方法的一个实施例;
图9A至图9D示出用于在中间转印体上形成亲液/疏液图案的方法的一个实施例;
图10A至图10D示出用于在中间转印体上形成亲液/疏液图案的方法的一个实施例;
图11A至图11D示出用于在中间转印体上形成亲液/疏液图案的方法的一个实施例;
图12A至图12D示出用于在中间转印体上形成亲液/疏液图案的方法的一个实施例;
图13A至图13D示出用于在中间转印体上形成亲液/疏液图案的方法的一个实施例;
图14A至图14D示出用于在中间转印体上形成亲液/疏液图案的方法的一个实施例;
图15A至图15D示出用于在中间转印体上形成亲液/疏液图案的方法的一个实施例;
图16是示出对应于图1所示的图像记录设备构造的控制系统的一个实施例的方框图;
图17是示出通过使用图16所示的控制系统记录图像的一系列过程的一个实施例的流程图;
图18示出墨在反应液的薄层上移动的状态;
图19示出在中间转印体表面上的亲水图案上存在墨的状态;
图20示出将墨涂布到沿着亲水图案存在的反应液上的状态。
具体实施方式
1.图像记录设备的实施方式
图1示出根据本发明的一个实施方式的图像记录设备的示意图。本实施方式的图像记录设备执行记录操作,该记录操作基本上包括用于在中间转印体上形成墨图像的过程以及用于将形成在转印主体上的墨图像转印到期望的记录介质的过程。
在图1中,附图标记1表示具有表面层2并且被驱动成沿箭头所示的方向绕轴转动的筒状中间转印体,该表面层2上的图案由亲液部和疏液部形成。在与中间转印体1的外周、即表面层2相对的位置处,存在用于涂布水性反应液4的涂布装置3、用于喷墨以在中间转印体上形成墨图像的喷墨头5以及用于将墨图像转印到记录介质9的加压辊10。
也就是说,中间转印体1沿图中的箭头所示的方向转动,并且首先由涂布装置3向中间转印体1涂布反应液4。这里,由于反应液是水性的,因此涂布的反应液被保持在亲液部上。因此,在中间转印体的表面上能够总是均匀地存在恒定量的反应液。然后,从喷墨头5喷出作为液滴的墨以在中间转印体1的表面层2上形成墨图像(镜反像(mirror-reversed image))6。由于墨与反应液接触导致墨此时立即凝聚从而降低着色剂的流动性,因此在墨图像中没有扰动。然后,使待记录的记录介质9的表面与形成在中间转印体1上的图像接触,并且由加压辊10从背面侧压该记录介质9,从而将图像转印到记录介质9。
在图1所示的设备中,为了蒸发掉在中间转印体1上形成图像的墨中的水或者溶剂成分,设置吹风型的除水简易装置7。从而,在转印之前,墨中的水或者溶剂成分的量降低到记录介质的容许限度。在这点上,根据图1所示的设备,加热辊8与除水简易装置7一起使用,该加热辊8与中间转印体1的背侧接触以加热该中间转印体1。不是必须同时使用加热辊8和除水简易装置7,而是可以使用任一个。
此外,在图1所示的设备中,为了在将墨图像转印到记录介质9之后多次使用中间转印体,在随后阶段由清洁单元12清洗中间转印体以准备接收下一图像。
当在反应液被涂布到中间转印体之后进行喷墨记录时,中间转印体上的反应液的状态极大地影响图像的最终品质。重要性能是反应液的层厚和均匀性。
将参照图2A和图2B进行说明。当墨与中间转印体上的反应液接触时,墨立即与反应液反应而降低流动性。如果反应液的层厚太厚,则在由反应产生的墨块(ink agglomerate)I与中间转印体1之间残留具有流动性的反应液R层。在该状态下,由于墨滴的着落或者中间转印体的运动引起的振动使墨块I容易移动。此外,如果涂布的反应液R的量、即反应液的层厚不均匀,则由于反应力等的影响导致墨块I的点直径变得不规则,或者由墨滴的着落阻力的偏差可能引起点的位置偏移或者点形状的变形。也就是说,如图2B所示,存在如下趋势:在反应液的具有较大的层厚的部分中发生强烈的反应从而立即降低墨的流动性,而另一方面,在反应液的具有较小的层厚的部分中发生微弱的反应从而使墨点宽阔地变平坦。
通常,虽然认为期望将中间转印体的表面保持在亲水状态(容易用反应液湿润的状态)以将反应液涂布到中间转印体从而形成薄且均匀的层,但是该状态仍然不够。如果中间转印体的整个表面具有高的可湿性,则反应液容易移动并且容易不均匀地分布。该移动或者不均匀分布导致中间转印体上的墨图像的扰动。另外,由于如果中间转印体的整个表面是亲液的则将接收所有量的被供给反应液,因此反应液的涂布量取决于涂布装置的精度,这意味着为了高精度地控制涂布量需要复杂且昂贵的涂布装置。
此外,如果将反应液涂布到整个表面被处理成亲液的中间转印体,则被涂布的反应液在转印主体的表面上均匀地扩散到较广的范围,从而形成具有较广区域的反应液R层(参见图18)。然而,如果将墨I涂布到处于该状态的反应液上,则墨I在反应液上移动较广程度。也就是说,由于反应液的层表面是允许墨自由移动的自由表面,因此,如果反应液具有较广区域,则墨可在较广范围内移动。因此,为了减轻由墨的移动引起的墨图像的扰动,必须将墨在反应液上的移动范围限制到一定程度。
根据本实施方式,如下面详细说明的那样,根据适当的微细图案将中间转印体的表面制成亲液的,从而使保持在图案的各部分上的反应液的量恒定。结果,可获得具有均匀且适当厚度的反应液层。此外,通过仅在转印主体的表面的一部分、而不是在其整个表面上形成亲液部,来限制存在反应液的范围(参见图19),使得墨不必在反应液上移动(参见图20)。
2.本方法的过程和可适用于本方法的元素
接着,将详细说明根据本发明的方法的过程和可适用于本方法的元素。将适当地参照图1所示的设备组件进行说明。
图1所示的设备执行如下过程:过程(a),其用于将反应液涂布到具有表面层2的中间转印体上,在该表面层2上形成由亲液部和疏液部组成的图案;过程(b),其用于由喷墨头形成墨图像;以及过程(c),其用于将墨图像转印到记录介质。从而制造包括带墨图像的记录介质的记录产品。
2.1过程(a):将反应液涂布到中间转印体上的过程
中间转印体
中间转印体或者其表面的承载物(support)可以是至少能够使表面与记录介质线接触的任何类型。也就是说,根据将应用的图像形成装置的构造或者将被转印到记录介质的图像的形状,中间转印体可以是如上所述的辊型或者带型或者板型。表面2可以由如橡胶或者塑料等适当的弹性材料制成。使用由A型硬度计(根据JIS K6253)测量的硬度在10°~100°的范围内的材料是有效的,此外,如果材料的硬度在40°~80°的范围内,则该表面可适用于几乎所有的记录介质。
亲液部/疏液部的设计
优选根据待使用的反应液使中间转印体的表面上的图案中的亲液性或者疏液性的程度最优化。所使用的反应液不被保持在疏液部上而是仅被保持在亲液部上是重要的。可以根据所使用的反应液的表面张力或者粘度、液体涂布部件的种类、液体涂布速率以及图案构造来改变涂布范围。通常,在亲液部中该亲液部与反应液的接触角小于等于60°,而在疏液部中该疏液部与反应液的接触角大于等于60°,优选在亲液部中接触角小于等于20°,而在疏液部中接触角大于等于80°。
如上所述,优选反应液仅存在于亲液部上。然而,即使有少量反应液附着在疏液部上也没有问题。也就是说,由于如果存在于疏液部上的反应液的量非常少以至其不与存在于邻近的亲液部上的反应液接触也可获得本发明的效果,因此允许在疏液部上存在反应液。因此,除了在疏液部上根本不存在反应液的情况之外,本发明还包括在疏液部上存在少量反应液的情况。
设置由亲液部和疏液部组成的图案以控制反应液的涂布状态,其中,亲液部的元素的形状、宽度和节距(pitch)是重要的。
将参照图3A至图3F、图4A至图4E、图5A至图5D以及图6A和图6B说明可适用于本发明的亲液部的几种图案。在这些图中,用黑色涂覆的部分表示亲液部的元素,阴影线部分表示墨点,上述部分之外的部分表示疏液部的元素。
亲液部的元素的形状不限于上述形状,而只要它们满足上述条件。
图3A至图3F示出由多个单独的(分散的)亲液元素构成亲液图案的实施例。这里,在图3A中,亲液部中的元素是沿二维方向布置的直径均为α的圆。在图3B中,以Z字形(zigzag)方式布置圆形亲液元素。在图3C中,相邻的亲液元素的中心之间的距离(节距)β比图3B中的距离大。在图3D中,亲液元素是沿二维方向布置的边长均为α的正方形。此外,在图3E和图3F中,亲液元素的形状分别是三角形和六边形。
在图4A至图4E的每一幅中,由连续的亲液元素构成亲液图案,使得疏液元素被隔开(分散)。这里,在图4A中,沿二维方向布置圆形疏液元素;在图4B中,以Z字形方式布置圆形疏液元素。在图4C中,沿二维方向布置正方形疏液元素。此外,在图4D和图4E中,分别获得三角形和六边形疏液元素。在这些情况下,亲液元素的宽度α等于相邻的疏液元素之间的最短距离。
图5A至图5D分别示出各种波状亲液元素,其中,亲液元素和疏液元素是连续的形状。
在这点上,亲液元素和疏液元素的这些形状仅是示例性的,可以采用如图6A和图6B所示的形状等其它形状。此外,虽然可以采用混合各种形状或者图案的节距不完全恒定的图案,但是更优选以相等的节距布置单一形状的元素。虽然图1所示的实施方式能够将多种颜色的墨喷到单一的中间转印体上,但是当使用多个中间转印体用于形成多色打印时也可以使用彼此不同的图案。
亲液元素的宽度是亲液元素中的假想内切圆的直径(参见图3A至图6B中的α)。由于从喷墨头供给的墨滴在飞行期间是球状并且在着落后变成圆形,因此,如上所述,采用内切圆作为标准。即使元素是隔开的或者连续的,该标准相同。即使亲液元素的面积彼此相同,当图案宽度较小时可以形成反应液的更均匀且更薄的层。
亲液元素的节距(图3A至图6B中的β)与隔开的图案元素中的重复周期对应,并且与连续图案元素中的相邻的拐点之间的距离对应。
将参照图7A和图7B说明有利地选择亲液部的宽度α和节距β的过程。
亲液/疏液元素的尺寸标准是墨滴在中间转印体上的最大扩大直径α′。通常,如果墨滴着落到中间转印体,则由于其动能导致点直径变大。当已经消耗了所有的动能时,得到最大扩大直径α′,于是,如果中间转印体的表面是疏液的,则点直径变短,从而在静止状态下墨滴的直径小于α′。
在本实施方式中,假定墨与亲液部上存在的反应液接触,并且亲液部上的反应液与墨滴接触必需的反应液的最大节距β是2×α′(2α′=β)。注意,在该情况下,由于如果墨滴的着落点远离设计位置则墨滴不会碰到拐点,因此更优选最大节距β被选择为小于等于2×α′(2α′=β),从而确保反应液与墨接触。
另一方面,如果亲液元素的宽度超过最大扩大直径α′,则不能由亲液部的元素上存在的反应液限制墨滴的位置。因此,亲液部中的元素的最大宽度被选择为等于α(α=α′)。由于反应液的层厚与亲液部中的元素的宽度成比例,因此,考虑到获得有利的反应液的层厚,亲液部中的元素的宽度α优选小于等于1/2α′。
在这点上,虽然如果亲液部中的元素的节距或者宽度中的任一方被选择为满足上述条件就可获得预定效果,但是更期望设计成同时满足两个条件。
亲液部/疏液部图案的形成
当在中间转印体上形成由亲液部和疏液部组成的图案时,可以提出各种方法。
将参照图8A~图8D至图15A~图15D说明用于形成图案的一些随后的过程。在这些图中的每一幅中,左侧表示示意性俯视图,右侧表示示意性剖视图。
图8A至图8D示出通过使承载疏液材料的印刷板21与中间转印体1的由亲液材料形成的基板或者中间转印体1的由亲液材料形成的表面层的基板接触以形成疏液部23的过程。
图9A至图9D示出采用剥离(lift-off)法的过程,其中,由照相平版印刷方法在中间转印体1的基板上或者在中间转印体1的表现亲液性的表面层2的基板上形成抗蚀图案24,并且在该抗蚀图案上涂布疏液材料25之后,除去该抗蚀图案。
图10A至图10D示出将疏液抗蚀剂26涂布到中间转印体1的基板上或中间转印体1的表现亲液性的表面层2的基板上、并且通过曝光形成图案从而形成疏液部23的过程。
在图11A至图11D中,将掩模28布置在中间转印体1的基板上或者中间转印体1的表现亲液性的表面层2的基板上,然后通过能量照射将疏液元素导入到未被掩模的部分30中,从而形成疏液部23。在该情况下,用于照射能量的手段是例如使用含有氟原子的气体的等离子体照射或者金属化处理。
图12A至图12D示出在中间转印体1的基板上或者在中间转印体1的表现亲液性的表面层2的基板上形成疏液涂层30之后、由来自激光装置31的激光束使亲液部局部曝光以形成疏液部23的过程。在这点上,如果疏液部由有机抗蚀剂形成,则也可以由使用含有氟原子的气体的等离子体处理来进一步提高疏液性。
当在中间转印体1的由疏液材料形成的基板上或者在中间转印体1的由疏液材料形成的表面层2的基板上形成亲液部时,也可以相同的方式使用上述方法。
例如,在图13A至图13D中,将掩模28布置在中间转印体1的基板上或者中间转印体1的表面层2的基板上,通过向基板照射能量以将亲液官能团导入到未被掩模的部分30中,从而形成亲液部2。在该情况下使用的照射能量的手段是例如使用含有氧原子的气体的等离子体处理。此外,作为疏液基板,可适当地使用硅橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶等。
图14A至图14D示出在中间转印体1的疏液基板上或者中间转印体1的表面层2的疏液基板上形成表面处理部33之后,通过使用喷墨记录装置34将表面活性剂35有选择地涂布到表面处理部33的过程。然后,过了一段时间之后,在除了涂布有表面活性剂的部分之外的区域中,亲液性消失,从而形成亲液部2。除了由印刷成型板21涂布表面活性剂35(图15C)之外,图15A至图15D示出与图14A至图14D所示的过程类似的过程。
尽管上面已经说明了在表现亲液性的基板上形成疏液部的方法以及在表现疏液性的基板上形成亲液部的方法,但是也可以将这些方法适当地彼此组合以在基板上形成亲液部和疏液部。作为可选方案,光冻干(lyophobic)材料可被混合在中间转印体中或者用于形成中间转印体1的表面,其后通过光的照射使该材料局部冻干。
疏液部和亲液部优选被形成为彼此之间没有高度差。理想地,在同一平面中定位疏液部和亲液部。这是因为有利于墨转印能力和清洁能力二者。相反,其缺点是当转印图像时墨接收量降低或者点扩大增加(由于转印期间的压力使墨点倒塌而使其直径扩大从而使分辨率劣化的现象)。通过供给稍后说明的图像保持成分或者应用图1所示的除水简易装置7来解决这些问题。作为可选方案,分别用于不同颜色的多个中间转印体可用于解决上述问题。
为了使疏液部和亲液部限定同一平面,可以将上述方法适当地彼此组合,使得在基板上形成亲液部和疏液部,或者可以采用图14和图15所示的方法。
反应液
根据用于图像形成的墨的种类适当地选择反应液。例如,对于染料墨,有效的是使用聚合物凝结剂。对于具有微细分散粒子的颜料墨,有效的是使用金属离子。此外,如果使用含有具有聚合物凝结剂与金属离子的组合的图像保持成分的染料墨,则优选将与染料成分具有相同颜色的颜料成分混入到墨中,或者添加对颜色几乎没有影响的白色或者透明的微细粒子。
用作反应液的聚合物凝结剂包括例如阳离子聚合物凝结剂、阴离子聚合物凝结剂、非离子聚合物凝结剂和两性聚合物凝结剂。金属离子包括例如Ca2+、Cu2+、Ni2+、Mg2+和Zn2+等二价金属离子以及如Fe3+和Al3+等三价金属离子。如果涂布含有这些金属离子的液体,则优选以金属盐的水溶液的形式涂布。金属盐阴离子包括Cl-、NO3-、SO4 2-、I-、Br-、ClO3-和RCOO-(R表示烃基)。具有与所使用的墨相反性能的材料可用作图像保持成分。例如,如果墨是阴离子或者碱性的,则阳离子或者酸性材料可用作反应液。
如上所述,由于在中间转印体上形成优选的亲液图案,而用于涂布反应液的手段不受特别限制,因此在本发明中可以由非常简单的涂布装置以稳定且均匀的方式涂布反应液。作为一个实施例,图1中示出滚筒涂布机型的涂布装置3。从涂布辊供给的反应液仅保持在中间转印体的亲液部上(参见图19)。也就是说,当由涂布辊执行反应液的涂布时,使反应液与亲液部和疏液部二者接触,但是由于反应液被疏液部排斥因此未被疏液部接收。因此,形成图像时,如图19所示,几乎所有的反应液都存在于亲液部中。尽管由涂布辊涂布的反应液的量取决于反应液相对于图案的表面张力,但是如果涂布条件恒定,则中间转印体1根据亲液图案自动接收恒定量的反应液。此外,由于能够由微细亲液图案限制反应液的流动性,因此可以在中间转印体的表面内执行均匀的而非不均匀的涂布。
在这点上,作为其它涂布方法,可以使用如刮刀式涂布、染料涂布、拉丝锭涂布或者凹版辊涂布等接触型涂布方法或者如喷墨头进行的喷出涂布或液滴涂布等非接触型涂布方法。尽管适应范围有限,但是实际上可以使用旋转涂布、提升涂布或者气刀涂布而不会产生问题。上述的涂覆或者涂布手段可以适当地彼此组合。
2.2过程(b):由喷墨头形成墨图像的过程
当采用喷墨系统时,喷墨系统不受限制。例如,用于喷墨的能量可以是热能(热喷出系统)或者机械能(压电系统)。除了随选型之外,还可以适当地使用连续型喷墨记录系统。此外,作为例如图1所示的结构中的喷墨头的形状,可以使用沿中间转印体1的轴向(垂直于图面)布置喷墨口的线头型。作为可选方案,可使用沿中间转印体1的切线方向或者圆周方向在预定范围内布置喷墨口、并且在沿轴向扫描中间转印体1的同时进行记录的喷墨头。另外,可以使用用于形成图像的与墨颜色的数量对应的多个喷墨头。
此外,被记录的图像不受限制,除了文字之外还包括图解、自然画、简单图案或者如电子电路等工业图案等。当形成图像时,考虑到由于转印引起的图像的反像而喷出墨以形成镜像。
尽管墨的类型也不受限制,但是通常适当地使用含有染料或者颜料的水性墨。特别地,当在反应液中使用金属盐时颜料墨是有利的。
可使用的染料不受限制。可以采用通常使用的染料而不会产生问题。可能的染料包括C.I.直接蓝6、8、22、34、70、71、76、78、86、142、199,C.I.酸性蓝9、22、40、59、93、102、104、117、120、167、229,C.I.直接红1、4、17、28、83、227,C.I.酸性红1、4、8、13、14、15、18、21、26、35、37、249、257、289,C.I.直接黄12、24、26、86、98、132、142,C.I.酸性黄1、3、4、7、11、12、13、14、19、23、25、34、44、71,C.I.食品(food)黑1、2,以及C.I.酸性黑2、7、24、26、31、52、112、118。
可使用的颜料不受限制。可以采用通常使用的颜料而不会产生问题。可能的颜料包括C.I.颜料蓝1、2、3、15:3、16、22,C.I.颜料红5、7、12、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、112、122,C.I.颜料黄1、2、3、13、16、83,碳黑No.2300、900、33、40、52,MA 7、8,MCF 88(Mitsubishi Kasei制造)、RAVEN1255(Columbia制造)、REGAL330R、660R、MOGUL(Cabot制造),颜色黑FW1、FW18、S170、S150以及Printex35(Degussa制造)。
在涂布方式方面,这些颜料不受任何限制。这些颜料可以以例如自分散型、树脂分散型和微胶囊型的形式使用。适当的颜料分散体包括平均分子量是大约1,000至15,000的水溶性分散树脂。更具体地,颜料分散体包括由苯乙烯及其衍生物、乙烯基萘及其衍生物、α,β-烯属不饱和羧酸的脂肪醇酯、丙烯酸及其衍生物、马来酸及其衍生物、衣康酸及其衍生物、或富马酸及其衍生物制成的嵌段或无规共聚物及其盐。
为了提高形成的图像的耐久性,可以添加水溶性树脂和水溶性交联剂。对这些材料的唯一要求是它们能够与墨成分共存。作为水溶性树脂,可以适当地使用上述分散树脂。作为水溶性交联剂,在墨的稳定性方面,可以适当地使用具有慢响应度的噁唑啉和碳二亚胺。
(局部地消除)
墨中的有机溶剂的量成为决定墨的喷出能力或者干燥特性的因素。由于当墨被转印到记录介质9时墨几乎由着色剂和具有高沸点的有机溶剂组成,因此墨被设计成具有最佳值。所使用的有机溶剂优选是具有高沸点和低蒸汽压的水溶性材料。有机溶剂可包括例如聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、三甘醇、硫二甘醇、己二醇、二甘醇、乙二醇单甲醚、二甘醇单甲醚或甘油。为了调整粘度和表面张力,可以将如乙醇和异丙醇等醇添加到墨中。
关于制成墨的成分的混合比,没有限制。可以根据喷墨头的选定的喷出力和喷嘴直径适当地调整混合比。墨可以由例如0.1-10%的着色剂、0.1-10%的树脂成分、5-40%的溶剂、0.1-5%的表面活性剂以及剩余百分比的净化水组成。
当从喷墨头喷出上述墨并且使其与中间转印体上的反应液接触时该墨的流动性降低。因此,防止出现渗色或者珠滴。此外,由于中间转印体上的反应液被控制成薄且均匀,因此防止出现图像的扰动。此外,由于以恒定节距布置在中间转印体上的疏液部的影响,在处理过程中几乎没有出现墨图像在中间转印体上的偏移直到完成转印,从而保持高品质的图像。
这里,将参照图20说明墨到存在于中间转印体的表面上的亲液图案上的反应液的涂布。如上所述,在过程(a)中涂布到中间转印体的反应液如图19所示沿着亲液图案仅存在于中间转印体的部分表面上。在过程(b)中,虽然以该状态将墨涂布到反应液(参见图20),但是由于反应液的存在局限于转印主体的部分表面,因此墨的移动范围受到限制。特别地,如果墨点的直径比亲液部的元素的宽度大,则如图20所示,墨点变得比反应液点大,从而墨不会如图18所示在较宽的范围内移动。在图20的情况下,由于几乎不存在墨可移动的自由面并且反应液的微点用作墨移动限制部,因此与图18所示的状态相比,墨移动可以更小。因此,可以形成不存在由墨移动引起的墨图像扰动的高品质图像。
2.3过程(c):将中间转印体上的墨图像转印到记录介质的过程
由凝结在中间转印体上的墨形成的图像被转印到记录介质。由加压辊10使记录介质9与中间转印体1的图像形成表面接触并且记录介质9接收墨。这里,当涂布到中间转印体的墨量大时,可能存在由于转印压力导致图像扰动的情况。为了减少该情况,有利地是在转印前减少墨中的水以减小墨的体积。由于该墨含有大量的水,因此在除去上述水之后,墨的体积减少到初始体积的大约1/5至1/10的范围内。从而,即使在具有很少吸收性或者没有吸收性的记录介质上也可以形成有利的图像。此外,由于除去水导致具有高粘度的墨(浓缩墨)转印效率优异,从而能够减少中间转印体上的残留墨。此外,如果薄纸用作记录介质,则可以限制由水吸收引起的纸的波状。
为了减小体积,也可以减小中间转印体1的转速,从而确保蒸发水所需的时间。然而,考虑到需要高速记录的情况,设置利用如图1所示的除水简易装置7和/或加热辊8的除水过程是有效的。尽管在图中示出了吹风型除水简易装置7和与中空的中间转印体1的背面接触型的加热辊8以通过导热加热中间转印体1,但是当然可以采用其它的除水方式。例如,可以使用照射热射线或者吹热空气的热源以便于蒸发。
在图1所示的结构中,也可以通过接触加热辊等立即为记录在记录介质上的图像提供不褪色性和光泽性。
在图1所示的结构中,通过用清洁单元12清洗中间转印体的表面来除去转印图像后残留在中间转印体上的墨或者如纸粉等灰尘。清洗手段优选是以淋浴式方式向中间转印体供给水或者使中间转印体与水面接触的直接清洗手段或者用湿溶辊(wet molten roller)擦净表面的手段。当然,这些手段可以彼此组合。此外,如果需要,清洗后使干溶辊(dry moltenroller)或者橡胶擦拭器与中间转印体接触或者向中间转印体供给空气以立即干燥中间转印体的表面是有效的。此时,中间转印体的表面优选不具有凹状或凸状,以便于可清洁性。
3.实施例
接着,将说明本发明的更具体的实施例和比较例。在以下说明中,除了另有定义之外,份或者%是基于重量。
(3.1)实施例1
(a)向中间转印体涂布反应液的过程
在本实施例中,作为用于中间转印体的表面的基板,使用涂覆有0.3mm厚的橡胶硬度为40°的硅橡胶(由SHIN-ETSUKAGAKU制造;KE12)的0.4mm厚的PET膜。在该表面上形成由亲液部和疏液部组成的规则图案。
首先,由平行板型大气压力等离子体处理装置(由SEKISUI KAGAKU制造;APT-203)将中间转印体的基板表面处理成亲液的,然后,由滚筒涂布机用3%PVA水溶液(由KURARE制造;403)涂布整个表面,并且干燥。
用准分子激光束以点的方式照射表面以除去PVA层从而形成亲液部。根据本实施例,以20μm的节距规则地布置直径为10μm的圆(参见图3A)。
在以下条件下由平行板型等离子体处理装置再次修正中间转印体的基板的表面:
(表面修正的条件)
所使用的气体的种类及流速: 空气;流速1000cc/min
N2;流速6000cc/min
输入电压:230V
频率:10kHz
处理速度:200mm/min
然后,用5%的表面活性剂的水溶液(由NIPPON UNICAR制造;Silwet L77)清洗表面。此时,作为水溶性层的PVA层被溶解并被除去。
在中间转印体的表面层用的被清洗了的基板上形成亲液部,如此制造的基板具有期望的亲液/疏液图案,其中,用准分子激光束处理的部分仅形成亲液部。
使表面层用基板缠绕用作中间转印体的承载体的铝鼓,然后将如此获得的结构体固定到图像形成设备。
接着,使用滚筒涂布机将具有以下成分的反应液涂布到中间转印体上。
(反应液的成分)
CaCl2·2H2O:10%
表面活性剂(由KAWASAKI FINE CHEMICALS制造:Acetilenol EH):1%
二甘醇:30%
纯水:59%
(b)在中间转印体上形成墨图像的过程
通过使用喷墨装置(喷嘴布置密度为1200dpi,喷出量为4.0pl,且驱动频率为12kHz)用含有各颜色的颜料的以下配方的四种颜色的墨在用反应液涂布的中间转印体上形成镜反文字图像。
(墨配方)
颜料:3份
黑色:碳黑(由MITSUBISHI KAGAKU制造:MCF88)
青色:颜料蓝15
品红色:颜料红7
黄色:颜料黄74
苯乙烯/丙烯酸/丙烯酸乙酯共聚物(酸值为240,平均分子量为5000):1份
甘油:10份
乙二醇:5份
表面活性剂(由KAWAKEN FINE CHEMICALS制造:Acetylenol FH):1份
离子交换水:80份
当在中间转印体上形成墨图像时不会出现珠滴或者渗色。此外,从喷墨记录装置喷出的着落的墨滴的直径是大约40μm。
(c)将墨图像转印到记录介质的过程
在除去中间转印体上的墨图像中的水以降低墨的流动性之后,在中间转印主体与加压辊接触的状态下将图像转印到记录介质(由NIPPON SEISHI制造:Aurora Coat;令重为40.5)。结果,确认在记录介质上记录了高品质的图像。此外,转印后墨几乎未残留在中间转印体上,从而不会对随后被接收的图像产生不利的影响。
3.2实施例2
(a)向中间转印体涂布反应液的过程
在本实施例中,将涂布有0.3mm的橡胶硬度为60°的硅橡胶(由SHIN-ETSU KAGAKU制造;KE30)的0.4mm厚的PET膜用作中间转印体的表面层用基板。在该表面上形成亲液部和疏液部的规则图案。
首先,使用平行板型大气压力等离子体处理装置(由SEKISUI KAGAKU制造;APT-203)将中间转印体的表面层用基板表面处理成亲液的,然后用正型感光抗蚀剂(由HOECHST制造:AZ-4903)将该表面涂布成0.3μm厚,然后由预定的光刻法对其进行曝光并显影以获得抗蚀图案。根据本实施例,通过以50μm的节距布置10μm宽的直线获得格子型图案(参见图4C)。
在以下条件下由平行板型等离子体处理装置再次修正中间转印体的表面层用基板的表面:
(表面修正条件)
所使用的气体的种类及流速:空气;1000cc/min
N2;5000cc/min
输入电压:260V
频率:17.5kHz
处理速度:500m/min
接着,用10%的表面活性剂的水溶液(由SEIMICHEMICAL制造:Surflon S111)涂布该表面。
然后,在将紫外线照射到该表面以分解抗蚀剂之后,在表面上进行碱性显影。如此获得的中间转印体的表面层用基板具有期望的亲液/疏液部的图案,其中,抗蚀图案中的开口仅形成亲液部。
使表面层用基板缠绕用作中间转印体的铝鼓,然后将如此获得的结构体固定到图像形成装置。
接着,通过使用滚筒涂布机用以下成分的反应液涂布中间转印体。
(反应液的成分)
MgNO3·6H2O:10%
表面活性剂(由KAWAKEN FINE CHEMICAL制造;Acetylenol EH):1%
二甘醇:20%
己二醇:10%
纯水:54%
接着,使用喷墨记录设备(喷嘴布置密度为1200dpi,喷出量为4pl,且驱动频率为8kHz)用以下配方的四种颜色墨(含有作为着色剂的各颜料)在中间转印体上形成镜反摄影图像。
(墨配方)
以下颜料:各5份
黑色:碳黑(由Mitsubishi Chemicals制造:MCF88)
青色:颜料蓝15
品红色:颜料红7
黄色:颜料黄74
苯乙烯/丙烯酸/丙烯酸乙酯共聚物(酸值为240,平均分子量为5000):1份
甘油:10份
乙二醇:5份
表面活性剂(由KAWAKEN FINE CHEMICAL制造;Acetylenol EH):1份
离子交换水:78份
结果,当在中间转印体上形成记录图像时不会出现文字的变形。
(c)将墨图像转印到记录介质的过程
由加压辊使中间转印体上的墨图像与记录介质(由NIPPON SEISHI制造:Aurora Coat;令重为40.5)接触,从而在记录介质上记录高品质的文字。转印后墨几乎未残留在中间转印体上,从而不会对随后被接收的图像产生不利的影响。
3.3比较例1
除了使用在整个表面上用等离子体照射的硅橡胶作为表面层使得不会形成由亲液部和疏液部组成的规则图案之外,通过使用与实施例1中的中间转印体相同的中间转印体执行图像记录。结果,出现微小文字的变形,并且当重复输出图像时,与实施例1相比稳定性有点不好。
3.4比较例2
通过使用整个表面未被处理的硅橡胶作为表面层使得不会形成由亲液部和疏液部组成的规则图案来执行图像记录。结果,反应液未被保持在中间转印体上的期望的位置,从而由于渗色和珠滴导致图像变形,且转印到记录介质的图像也非常差。
4.控制系统和控制程序的实施例
在使用上述实施例1或2中采用的各种单元构造图1的图像形成设备时,可以如下所述形成控制系统。
图16示出可为图1的图像形成设备构造的控制系统的示例性构造。在该图像形成设备中,附图标记101表示作为整个系统的主控制单元的CPU。附图标记103是包括储存CPU 101的操作系统的ROM以及用于暂时储存各种数据及处理图像数据和其它工作的RAM的存储器。附图标记105是向图像源装置110和图像数据源等发送数据和指令以及从图像源装置110和图像数据源等接收数据和指令的接口,该图像数据源可以采用主机等形式。
附图标记107是在过程(a)至(c)中用于驱动中间转印体1的驱动单元。附图标记109表示用于记录介质9的输送系统,并且包括用于加压辊10和定影辊11的驱动单元。总线120使上述部件以及可以采用上述实施方式中所述的任一种形式的能量施加装置、涂布装置3、喷墨头5、除水简易装置7、加热辊8和清洁单元12相互连接,并且发送来自CPU 101的控制信号。这些部件可以设置有状态传感器,使得检测到的信号通过总线120被传送到CPU 101。
图17是使用上述控制系统的图像形成过程的示例性程序的流程图。
当从图像源装置110接收图像数据并且指定该图像数据的记录时,对图像数据进行预定的图像处理,使得喷墨头5可以形成图像(步骤S1)。如果从图像源装置发送的图像数据不是镜反数据,则该图像处理可以包括反向处理。
当喷墨头5准备好记录时,使中间转印体1转动(步骤S3),随后驱动与涂布过程(a)相关的涂布装置3以在中间转印体1上涂布反应液,驱动与图像形成过程(b)相关的喷墨头5以在中间转印体1上形成图像(步骤S5)。如前所述,如图19所示,在过程(a)中涂布到中间转印体的反应液沿着中间转印体上的亲液图案而存在。在过程(b)中,墨以该状态被涂布到中间转印体(参见图20)。由于墨的移动受反应液的点的限制,因此墨几乎不从着落点移动。从而,在中间转印体上形成没有墨着落误差的高品质的墨图像。此外,在步骤S5之后,驱动除水简易装置7、加热辊8、记录介质输送系统109以及清洁单元12,所有这些部件都与用于将墨图像转印到记录介质上的过程(c)相关联。这些部件被同步驱动,以确保涂布反应液从而形成良好的图像,并且确保准确地对准所形成的图像的位置与记录介质上的转印图像的位置。如果喷墨头5是串行打印型,则通过使喷墨头的主扫描和中间转印体1的预定距离的转动交替来进行图像形成。当完成指定量的图像数据的处理时,退出该程序。
尽管已经参照典型实施方式说明了本发明,但是应理解本发明不限于所公开的典型实施方式。所附权利要求书的范围符合最宽的解释,以包含所有变型、等同结构和功能。
本申请要求2006年6月16日提交的日本专利申请No.2006-168006的优先权,该日本专利申请的全部内容通过引用包含于此。
Claims (10)
1.一种记录产品的制造方法,所述记录产品作为形成有墨图像的记录介质,该方法包括如下步骤:
将可与墨反应的反应液涂布到中间转印体上,其中,所述中间转印体的表面具有由亲液部和疏液部组成的图案;
通过从喷墨头向用所述反应液涂布的所述中间转印体喷墨而在所述中间转印体上形成墨图像;以及
将形成在所述中间转印体上的所述墨图像转印到记录介质。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,组成所述图案的所述亲液部的元素的宽度不大于用于形成所述墨图像的墨点的直径。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,以用于形成所述墨图像的墨点的直径的两倍或者更小的节距布置组成所述图案的所述亲液部的元素。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,具有所述亲液部和所述疏液部的表面的材料是硅橡胶。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述亲液部和所述疏液部被形成为限定同一平面。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述墨是水性颜料墨。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述反应液含有金属盐。
8.一种中间转印体,其适用于权利要求1所述的制造方法。
9.一种记录产品的制造方法,所述记录产品作为形成有墨图像的记录介质,该方法包括如下步骤:
将可与墨反应的反应液涂布到中间转印体上,其中,所述中间转印体的表面具有由亲液部和疏液部组成的图案;
通过从喷墨头向所述中间转印体的以下部位喷墨而在所述中间转印体上形成墨图像,其中,在所述部位处,被涂布的所述反应液存在于所述亲液部上;以及
将形成在所述中间转印体上的所述墨图像转印到记录介质,
其中,所述反应液的点比形成所述墨图像的墨点小。
10.一种图像记录设备,其包括:
中间转印体,其表面具有由亲液部和疏液部组成的图案;
涂布装置,其将可与墨反应的反应液涂布到所述中间转印体上;
喷墨头,其向用所述反应液涂布的所述中间转印体喷墨;以及
转印部,其将喷到所述中间转印体的墨转印到记录介质。
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