CN102416788A

CN102416788A - 用于制备成像转印构件的成像表面的方法和成像转印构件

Info

Publication number: CN102416788A
Application number: CN2011102107885A
Authority: CN
Inventors: T·J·斯奈德; D·A·范考文伯格; J·P·舍思; P·J·麦克康维尔; B·比茨
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2031-07-13
Also published as: CN102416788B; US20120015205A1; US8562129B2

Abstract

本发明提供用于制备成像转印构件的成像表面的方法和成像转印构件。该用于制备印刷机中成像转印构件的成像表面的方法包括对所述成像表面提供表面粗糙度以在所述表面上产生具有尖锐特征的多个凹陷；将凹陷的成像表面暴露于酸洗液中足以明显减少所述成像表面上的所述尖锐特征的时间段。

Description

用于制备成像转印构件的成像表面的方法和成像转印构件

技术领域

本公开涉及在平版或间接印刷机中使用的元件。更具体而言，本公开涉及用于制备这些元件的表面的方法。

背景技术

在“直接”印刷机中，标记材料被直接施涂到最终的承印物(substrate)上以在那个承印物上形成图像。其它类型的印刷机利用“间接”或“平版”印刷技术。在此方法中，标记材料首先被施涂到中间转印构件上，随后被转印到最终的承印物上。

在一种间接印刷机类型中，使用压电喷墨打印头向中间转印材料层施涂熔化的固体油墨。该固体油墨以脱模剂，比如油，的形式被置于液体层上，其能够支撑印刷的图像以进行后续的转印。中间图像通过递纸滚筒和承印物之间的接触(通常在压紧辊或滚筒的协助下)而被转印。图1中示出示例性间接印刷装置10。在此装置中，打印头11将标记材料(比如熔化的小墨滴)导向中间转印材料层12上以形成图像26。此转印材料层12由中间转印构件14承载，在图中中间转印元件14是旋转的滚筒或辊。可提供可选的加热器19以确保油墨图像26在接触承印物28之前保持熔化。

承印物28在中间转印构件14和递纸或压紧辊22之间传送。可提供可选的加热器20和21以对承印物28进行预热以促进图像的接收。同样地，可提供可选的加热器24以加热递纸辊22。随着承印物在旋转辊14和22之间传送，图像26被转印到承印物上作为图形26′。在两个辊之间保持适当的压力从而使图像26′被恰当延展、变平并粘着在承印物28上。可提供可选的剥离器25，该剥离器25协助在从打印头11上接收新油墨图像26之前除去中间转印构件14上剩余的任何油墨。

如图1中所示，装置10进一步包括施涂器15，施涂器15用于将液体的分离层12施涂到中间转印构件上。施涂器15安装在可移动的平台17上，该移动式平台17在印刷头11的操作之间移动该施涂器以使其与中间辊14接触。提供计量刀片13，随着施涂液体层12，该计量刀片计量液体层的厚度。该分离层或转印材料可以是油，比如氟化油、矿物油、硅油或适于保持图像转印构件的良好分离性质的其它功能油。使用计量刀片13，施涂器15施涂均匀的转印材料涂层，根据递纸滚筒14的表面性质和形貌，该涂层的厚度范围通常为0.02微米到1.0微米和以上。例如，在一些递纸滚筒中，转印材料被施涂于其上的表面具有约0.01微米到0.60微米的平均粗糙度。

已经发现，递纸滚筒14上一定量的表面粗糙度或纹理是期望的。如果辊表面太光滑，则其不能提供充分的持油性，持油性允许稳固而高效的图像转印。粗糙度还有助于固定图像液滴从而液滴在固化或从滚筒22转印到承印物28上时不能流动或移位。另一方面，太粗糙的表面也是不期望的。高的滚筒表面粗糙度导致最终图像上的低光泽度。它还可能导致脱模剂材料的消耗的增加和在机器中的其它工作元件(比如施涂器15、计量刀片13和剥离器25)的磨损的增加。计量刀片13的磨损可能特别成问题，因为磨损可能危害刀片跨滚筒14的整个宽度和圆周产生足够低且均匀的分离层12的能力。而且，随着计量刀片的磨损，分离层12的厚度增加。这导致增加的油耗，还导致印刷品质的下降，特别是在双面印刷模式中。而且，增加的油耗可能导致工作成本的增加。另一方面，极低的表面纹理或者太光滑的表面(即，低持油性)可能导致剥离器污迹、高光泽度和/或印刷图像上的图像脱落。

发明内容

根据本文所示的方面，一种用于制备印刷机中的成像转印构件的成像表面的方法包含对该成像表面提供表面粗糙度以在该表面上产生具有尖锐特征的多个凹陷，然后将该凹陷的成像表面暴露于酸洗液中足以明显减少该成像表面上的该尖锐特征的时间段。然后在该酸洗液暴露之后可将经过处理的表面阳极化以提供坚硬而耐久的表面。

优选地，在本发明的上述方法中，其中所述时间段是至少30秒。

优选地，在本发明的上述方法中，其中提供表面粗糙度的步骤包括腐蚀性蚀刻。

优选地，在本发明的上述方法中，其中提供表面粗糙度的步骤包括机械粗糙化。

优选地，在本发明的上述方法中，其中所述机械粗糙化是磨料喷砂。

优选地，在本发明的上述方法中，其中所述磨料喷砂被配置为在所述成像表面上产生凹陷，其中所述凹陷的有效直径为约0.05到约10微米而所述表面上的凹陷密度为约每平方毫米50个到约每平方毫米10000个。

优选地，在本发明的上述方法中，进一步包含在提供表面粗糙度之前阳极化所述成像表面。

在另一方面中，一种用于印刷机的成像转印构件包括平均表面粗糙度为约0.2到0.4微米、且平均最大轮廓峰高为约0.2到0.5微米的成像表面。

优选地，在本发明的上述成像转印构件中，其中所述成像表面是由铝形成的。

优选地，在本发明的上述成像转印构件中，其中所述成像表面被阳极化。

在本文公开的进一步特征中，一种用于印刷机的成像转印构件具有由这样的方法制备的成像表面：该方法包含对该成像表面提供表面粗糙度以在该表面上产生具有尖锐特征的多个凹陷，然后将该凹陷的成像表面暴露于酸洗液中足以明显减少该成像表面上的该尖锐特征的时间段。

优选地，在本发明的上述成像转印构件中，其中所述方法进一步包含在酸洗液暴露之后阳极化所述成像表面。

附图说明

图1是间接或平版印刷装置的示意图。

图2是根据常规方法已被腐蚀性蚀刻并阳极化的铝表面的SEM图片。

图3a、图3b是根据本公开，已分别暴露于酸洗液30秒和60秒的经过蚀刻的铝表面的SEM图片。

图4是针对印刷机中的经过表面处理的递纸滚筒的油耗对印刷数的图表。

图5a、图5b是根据本公开，在无酸和有酸的情况下，经过氧化铝喷砂的铝表面的SEM图片。

图6a、图6b是根据本公开，在无酸和有酸的情况下，经过玻璃珠喷砂的铝表面的SEM图片。

图7是根据本公开，已被预阳极化且经过酸洗液处理的铝表面的SEM图片。

图8是根据本公开，已被预阳极化且经过腐蚀性蚀刻的铝表面的SEM图片。

具体实施方式

现在将详细参考本教导的实施方式，在附图中描绘了其示例。只要可能，在整个附图中将使用相同的参考标号来指示相同或类似的部件。在下面的描述中，参考形成其一部分的附图，且其中通过示意方式显示可以实施本教导的具体示例性实施方式。足够详细地描述这些实施方式以使得本领域的技术人员能够实施本教导，并且应当理解，可以利用其它的实施方式，且可在不违背本教导范围的情况下进行改变。因此，下面的描述仅仅是示例性的。

例如，示例性实施方式提供了具有对于固体油墨标记系统有用的表面纹理和形貌的图像转印构件和用于在表面纹理形成过程中对其进行控制的方法。在一个实施方式中，该图像转印构件可以是上面描述的中间递纸滚筒14。在某些间接或平版印刷机中，滚筒14是铝滚筒，其上的表面已被处理以提供有益于印刷方法的表面形貌或特征。正如上面讨论的，表面具有有助于分离层12的保持的纹理或形貌，其通常包括多个凹陷或凹坑，这些凹陷或凹坑能够保留一定量的形成该分离层的油。这些凹坑被多个凹陷的突起分开。在实施方式中，这种表面形貌可包括具有各种规则和不规则外形的纳表面结构或微表面结构，包括凸出的或侵入的特征。例如，该凹陷结构和/或凹陷突起可具有各种截面形状，比如方形、矩形、圆形、星形或任何其它合适的形状。

尽管不是为了被任何特定的理论束缚，然而人们相信，高的凹陷密度和小的凹陷尺寸能够提供期望的表面粗糙度和油耗速率。在实施方式中，图像滚筒14的平均凹陷密度的范围可以为从约每平方毫米50个到约每平方毫米10000个、或为从约每平方毫米100个到约每平方毫米5000个、或从约每平方毫米500个到约每平方毫米2500个。在实施方式中，平均凹陷尺寸或平均凹陷直径的范围可以为从约0.1微米到约15微米、或从约1微米到约10微米、或从约2微米到约8微米。在实施方式中，图像滚筒120的平均凹陷深度或凹陷高度的范围可以为从约0.1微米到约15微米、或从约0.1微米到约10微米、或从约2微米到约8微米。

在典型的方法中，这些表面特征是通过腐蚀性蚀刻铝滚筒的表面而造成的。在某些方法中，使用氢氧化钠以便通过从表面去除铝而蚀刻该滚筒。滚筒表面上的凹陷结构的性质是由在腐蚀性蚀刻材料被从滚筒上漂洗掉之前的蚀刻方法的持续时间决定的。一旦蚀刻方法终止，则经过蚀刻的滚筒被去污(desmutted)以去除该方法的任何残留物并被漂洗。然后该滚筒被阳极化以在该表面上提供均匀的保护层，同时保持该凹陷结构。这种常规方法制造出具有凹陷密度为每平方毫米50到500个凹陷的滚筒表面。

图2中的用显微镜可见的(SEM)图像中显示了使用此常规方法获得的表面。如同这幅图像所反映的，凹陷P的边缘E被限定成尖锐的，这表现为在凹陷边界处的尖锐边缘。另外，该表面包括多个尖锐的金属间微粒或突起S，它们在图2中显示为阴影较轻的大体呈长椭圆形的特征。这些尖锐的特征E和S缩短了施涂器15的寿命，尤其缩短了计量刀片13的寿命。另外，这些表面不规则导致在滚筒的寿命期间增加的油耗。

根据本公开的特征，提供减少尖锐边缘E和表面突起S的存在，同时又不牺牲在铝滚筒表面上的期望的凹陷或孔隙结构P的方法。在一个方法中，该滚筒表面被放入酸洗液中预定的时间段。酸洗液去除尖锐的金属间突起S并显微镜可见地平滑凹陷边缘E。在一个方法中，酸洗液包括至少约80％的磷酸(H₃PO₄)，水和硝酸(HNO₃)，具有约1.65的比重。在一个酸洗液中，硝酸的浓度可以为约3-4％，水为约10％，其余的是磷酸。可以添加浓度为约2％的烟雾抑制剂(fumesuppressant)，比如磷酸氢二铵(dyammonium phosphate)或尿素。也可以添加约1000ppm的铜。在另一酸洗液中，将硫酸添加硝酸、水和磷酸溶液中。该相对浓度可以是约2-4％的硝酸、10％的水、15-20％的硫酸，其余的是磷酸，比重为约1.70。可以通过在该溶液中添加水而调整该比重。该酸洗方法最好在212℉以上的温度进行，以煮掉酸洗反应的水副产品。

在酸洗液中的时间长度决定了对表面特征的影响的大小。在一个示例中，根据常规方法蚀刻并阳极化测试表面，产生诸如图2中所示的表面特征的表面特征，包括到凹陷的尖锐边缘和表面突起。然后该测试表面经受上面描述的酸洗液处理30秒，产生图3a中所示的经改变的表面特征。在此30秒浸渍后，该突起或金属间微粒实质上被消除了。该凹陷P的边缘E仍然是凸出的，但是比常规方法之后较不尖锐了。制备第二测试表面并将其暴露于相同的酸洗液60秒，产生图3b中显示的经改变的表面。该凹陷P的边缘E明显更光滑了。

在两个酸洗液(30秒和60秒)中，保持了基本的凹陷构造，这维持了递纸滚筒的最佳运作所需的持油性特性，从而不牺牲印刷机的印刷品质输出。然而，在以常规方式制备的表面中发现的尖锐特征基本上被消除，这明显减少了计量刀片的磨损。这种磨损效果的减少表明在递纸滚筒的零时刻(初次使用)和整个寿命中急剧减少的油耗。如图4的图表中所示，代表以常规方式制备的滚筒表面(只腐蚀性蚀刻和阳极化)的数据点的族显示出从零时刻的约10mg/页的油耗(尽管典型值可以是4-10mg/页)，该油耗在250,000页的计数期间增加了3-4mg/页。相反，代表经受上面所述的酸洗液处理的滚筒表面的数据点的族显示了约2mg/页的初始油耗，且在250,000页计数期间只增加了约0.5mg/页。能够很容易理解，每页油耗的这种差异会导致在递纸滚筒的寿命期间总的油使用量的明显减少。这种能力允许在百万页过程中接近相当少量的油。这极大地减少了用户介入的需要并减少了每拷贝的成本和印刷对环境的影响。

使用常规腐蚀性蚀刻/阳极化技术制备的铝表面具有0.2到0.6微米的典型的平均粗糙度(Ra)，和0.6到0.9微米的平均的最大轮廓峰高(Rp)。使用上面描述的酸洗步骤，该铝表面可以呈现出0.2到0.4微米的平均粗糙度和0.2到0.5微米的平均最大轮廓峰高。在某些实施方式中，上面描述的方法可以产生范围为从约0.05微米到约0.7微米的平均表面粗糙度，和约0.6微米或更小的平均最大轮廓峰高。酸洗之后的凹陷密度和凹陷尺寸与常规方法相等。因此，尽管酸洗之后的表面粗糙度保持在常规方法范围内，然而Rp值却明显不同，落在常规方法的峰值高度范围以外。认为这种差异明显有助于最小化刀片磨损，同时最优化油的使用。

在另一方面中，用于滚筒表面制备的常规的腐蚀性蚀刻和阳极化方法被改变为包括机械粗糙化技术。根据此方面，与常规腐蚀性蚀刻方法相比，可以更准确地控制滚筒表面的微结构或凹陷结构。在一个具体方面中，机械粗糙化方法用于产生带有具有尖锐特征的非常大的凹陷结构的过多的纹理。然后用上面描述的酸洗扩增此方法以产生增加刀片寿命并减少油耗而不牺牲印刷品质的滚筒表面。

可以应用机械粗糙化步骤以代替或附加于该腐蚀性蚀刻。有许多可行的机械粗糙化方法，比如磨料喷砂、砂纸打磨或超级研磨或金属丝抛光。一个公开的方法涉及磨料喷砂，其利用高压将研磨材料流强压到滚筒上以使其表面粗糙化。可以使用许多不同研磨介质，包括磨砂玻璃或珠、氧化物比如铝、碳化硅、金属颗粒、合成颗粒比如塑料、或有机颗粒比如玉米棒子或壳。

测试用氧化铝和玻璃珠进行的磨料喷砂，并且发现两者都能产生足够大且密集的结构，分别如图5a和图6a所示。这些测试中的磨料喷砂使用80-120psi的压强，介质颗粒具有2.0到高达9.0的莫氏标度硬度，并且颗粒大小为从10到高达约150微米。如上所述，在机械喷砂之后，可将该表面放入酸洗液，以产生图5b和图6b中所示的经平滑的表面。然后阳极化该表面以提供保护层，这完成了此方法。使用上面描述的机械粗糙化步骤，铝表面呈现出范围为例如从约0.2到0.4微米的平均粗糙度，以及0.2到0.5微米的平均最大轮廓峰高。凹陷密度和凹陷尺寸与使用常规腐蚀性蚀刻/阳极化技术所产生的凹陷密度和凹陷尺寸相等。

可以看出，当机械粗糙化方法和腐蚀性蚀刻方法后面都接着酸洗时，与腐蚀性蚀刻方法相比，机械粗糙化方法易于产生更大的凹陷结构，如同将图3a中蚀刻且经酸洗的表面与图5b和图6b中经喷砂和酸洗的表面的对比所证明的。

在进一步公开的特征中，预阳极化步骤被合并到该方法中用于制备该递纸滚筒的表面。在此经改变的方法中，在任何表面粗糙化步骤之前，清洁滚筒表面然后阳极化该滚筒表面。可以利用用于铝表面的标准阳极化技术。已经知道，阳极化方法本身不产生任何实质上的粗糙度且不会提供足够的凹陷结构以为合适的持油性作好准备并维持印刷品质。因此，此经改变的方法进一步考虑到表面粗糙化步骤，其中该表面粗糙化步骤可通过常规的腐蚀性蚀刻、磨料喷砂或其它技术进行。在腐蚀性蚀刻之后有益地跟随着上面描述的酸洗方法。替代地，可除去该腐蚀性蚀刻步骤而酸洗方法可以跟在预阳极化步骤之后。在任一情况下，最终的阳极化可被应用于经处理的铝表面以完成该方法。此修改的方法产生被预阳极化和酸洗而没有腐蚀性蚀刻的表面的如图7的SEM图片中所示的非常高密度的小凹陷结构、以及被预阳极化后跟随腐蚀性蚀刻而没有酸洗的铝表面的图8中的SEM图片中的非常高密度的小凹陷结构。使用这两种方法，只存在最小的突起或金属间颗粒且凹陷边缘更光滑。与图7中预阳极化后跟着酸洗而制备的表面相比，图8中通过预阳极化和腐蚀性蚀刻制备的表面承载更多尖锐的突起。虽然如此，即便是用腐蚀性浸渍提供的更高密度的凹陷结构也呈现出比常规方式制备的铝表面的改进。因此，尽管预阳极化/腐蚀性蚀刻表面可能不明显地减少刀片磨损，但是由于高密度的小凹陷结构它维持了减少的油耗的优势。

Claims

1.一种用于制备印刷机中成像转印构件的成像表面的方法，所述方法包含：

对所述成像表面提供表面粗糙度以在所述表面上产生具有尖锐特征的多个凹陷；

将凹陷的成像表面暴露于酸洗液中足以明显减少所述成像表面上的所述尖锐特征的时间段。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含在酸洗液暴露之后阳极化所述成像表面。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述成像表面是铝，其中所述酸洗液是磷酸、水和硝酸的溶液。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述溶液具有至少约1.65的比重。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述溶液中的硝酸浓度是约3-4％，而水浓度是约10％。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述溶液可进一步包括下述一项或多项：烟雾抑制剂、铜和硫酸。

7.一种用于印刷机的成像转印构件，所述构件具有成像表面，所述成像表面具有为约0.2到0.4微米的平均表面粗糙度和约0.2到0.5微米的平均最大轮廓峰高。

8.根据权利要求7所述的成像转印构件，其中所述成像表面包括多个凹陷，具有约每平方毫米50个到约每平方毫米10000个的凹陷密度。

9.一种用于印刷机的成像转印构件，所述构件具有成像表面，其中所述成像表面由一种方法制备，所述方法包含：

10.根据权利要求9所述的成像转印构件，其中所述成像表面是铝，且其中所述酸洗液是磷酸、水和硝酸的溶液。