CN102848769B - 凝胶墨整平的方法、具有整平组件的设备和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及凝胶墨整平的方法、具有整平组件的设备和系统。一种用于数字直接到基板辐射可固化凝胶墨打印的辐射可固化凝胶墨整平方法包括：直接向基板上沉积辐射可固化凝胶墨；照射凝胶墨以增加凝胶墨的粘度；向亲水整平辊表面添加牺牲释放流体，该整平辊表面包括金属氧化物；以及使用整平辊整平墨。UV凝胶墨打印系统和整平设备包括具有适于与包含表面活性剂和/或聚合物的水基释放流体一起使用的金属氧化物表面的整平辊。
Description
技术领域
本公开涉及用于辐射可固化凝胶墨整平的方法、设备和系统。具体而言，本公开涉及用于使用整平辊的金属氧化物涂覆表面接触整平凝胶墨的方法、设备和系统。
背景技术
例如UV可固化凝胶墨的辐射可固化凝胶墨倾向于在直接喷射到基板上时形成比通过常规墨形成的滴具有更小移动性的滴。当UV凝胶墨从打印头直接沉积到基板上以形成图像时，墨滴是液体。当滴接触基板时，它们快速地急速冷却到凝胶状态，且因此具有有限的移动性。
常规墨倾向于在与基板接触时形成移动液滴。为了防止打印期间移动液体墨滴的聚结，基板典型地被涂覆和/或被处理。例如，与常规墨一同使用的纸张基板可以涂覆有增加粘合特性且增加表面能或以其他方式影响纸张基板和墨之间的化学交互作用的材料。这种涂覆或处理需要特殊操作以应用到介质，并且附加成本与其在打印操作中的用途相关。例如，使用数字印刷机和常规印刷机的打印处理可能需要适合于每一种印刷机的不同介质供应。
对于打印操作，辐射可固化凝胶墨是有优势的，至少因为不管如何处理基板，辐射可固化凝胶墨在各种基板类型上呈现优越的滴落定位。例如跨越多个打印设备运行相同介质或基板类型且不必运送例如专门涂覆的原料是有成本优势的。
发明内容
辐射可固化凝胶墨图像可能经受诸如灯芯绒外观的打印伪像，其归因于不一致墨滴线厚度和/或令人讨厌的堆积高度导致的丘和谷。依赖于流涂（flood coat）以实现喷射凝胶墨线均匀性和/或解决变化的线厚度且消除令人讨厌的打印伪像可能是昂贵的且导致高光泽度，该高光泽度对于一些打印作业可能是不希望的。凝胶墨处理可以受益于在墨被直接喷射到基板之后通过整平凝胶墨成本有效且高效解决令人讨厌的堆积高度和/或不一致墨线厚度而不会例如通过偏移凝胶墨到接触组件上而以其他方式劣化打印图像的设备和系统。
根据实施例的系统可以包括辐射可固化凝胶墨打印系统，该系统具有用于直接向诸如纸幅（paper web）的基板上喷射诸如紫外（UV）凝胶墨的辐射可固化凝胶墨的打印头。在另一实施例中，凝胶墨可以通过任意其他辐射固化墨沉积方法和/或系统沉积到基板上。
实施例的系统可以包括具有适配为接触基板上的喷射UV凝胶墨和/或向其应用压力（在具有墨到接触组件的最小偏移或没有偏移的情况下）的接触组件的UV可固化墨整平设备。接触组件包括接触流体层的亲水外接触表面，该外接触表面接触基板上的墨。接触组件可以与相对组件关联以限定整平夹持部（nip），基板可以通过该整平夹持部在处理方向上平移。
根据实施例的设备和系统可以包括用于向UV可固化凝胶墨应用UV辐射的一个或更多UV源。UV源可以适配为将凝胶墨固化到期望的程度，或使期望数量的凝胶墨聚合。例如，凝胶墨可以被固化，使得小比例的曝光的墨聚合。替换地，凝胶墨可以被固化，使得可观部分的曝光的墨聚合。具体而言，UV源可以配置成向定位在基板上的凝胶墨应用辐射，使得凝胶墨增厚，因而允许接触组件接触墨，而具有墨向接触组件的最小偏移或没有偏移。UV源可以配置成在墨已经通过接触组件整平之后固化墨。系统可以包括用于在凝胶墨在整平夹持部处整平之前照射凝胶墨图像的第一UV源以及用于在凝胶墨被整平之后照射凝胶墨以固化凝胶墨图像的第二UV源。系统可以配置成使用诸如电子束系统的不同于UV的固化系统沉积、整平和固化辐射可固化墨。
设备和系统可以包括具有接触表面的接触组件，该接触表面是亲水的、持久的且相对便宜且容易获得的。具体而言，设备和系统包括包含金属氧化物的接触表面。金属氧化物可以被等离子体喷洒到接触组件的表面上。在实施例中，接触表面可以包含被研磨且抛光的等离子体喷洒的金属氧化物涂层以产生精细多孔基质。接触组件的接触表面可以包含二氧化钛或氧化钛。在替换实施例中，接触组件的接触表面可以包含氧化铬。
设备和系统可以包括用于包含牺牲释放层流体和/或向接触组件的表面添加牺牲释放层流体的牺牲释放层流体系统。例如，在接触组件接触沉积的UV凝胶墨图像以整平凝胶墨图像的墨之前，释放流体可以在打印处理中添加到接触组件的表面。
优选地，该设备还包含辐射源。
优选地，该辐射源配置成在接触组件接触凝胶墨之前照射凝胶墨。
优选地，该辐射源配置成向凝胶墨应用UV辐射，该凝胶墨是UV可固化的。
优选地，该设备还包含墨喷射打印头，该打印头配置成直接向基板喷射凝胶墨。
实施例的方法可以包括接触诸如UV凝胶墨之类直接沉积到诸如纸幅的基板上的辐射可固化凝胶墨，其中接触组件具有金属氧化物表面。接触组件可以是具有亲水陶瓷表面的可旋转辊，且可以与相对组件关联以限定整平夹持部，基板可以通过该整平夹持部在处理方向上平移。在实施例中，接触组件可以具有包含二氧化钛的接触表面。在替换实施例中，接触表面可以包含氧化铬。
根据实施例的方法可以包括向已经通过喷墨打印头直接喷射到基板的表面上的UV凝胶墨应用UV辐射。具体而言，UV源可以适配为固化凝胶墨，由此改变墨的粘度。例如，墨图像可以仅被部分地聚合，或墨图像的墨的可观比例可以聚合以用于最终的固化。优选地，UV辐射可以应用于喷射的UV凝胶墨以在使得墨与接触组件接触以用于整平之前增厚墨，由此最小化在整平处理期间墨到接触组件的偏移。在其他实施例中，可以使用辐射可固化凝胶墨，且可以使用配置成应用对聚合一定数量的墨有效的辐射的任何系统，例如包括电子束系统。
优选地，该接触还包含通过使用接触组件向墨应用压力整平喷射的凝胶墨。
优选地，该方法还包含在使用接触组件接触凝胶墨之前，向接触组件的表面添加水基牺牲释放流体，该水基释放流体包含表面活性剂和聚合物中的至少一个，该接触组件的表面是亲水的。
优选地，该方法还包含照射整平的凝胶墨以固化凝胶墨图像。
在另一实施例中，方法包括在向已经直接沉积到基板上的辐射可固化凝胶墨（例如UV凝胶墨）应用接触组件的金属氧化物表面之前向整平设备的接触组件的接触表面添加水基牺牲释放流体。接触组件可以包含形成精细多孔基质的等离子体喷洒的金属氧化物陶瓷表面。例如，接触组件可以包括具有约25微米的厚度的金属氧化物陶瓷表面。等离子体喷洒的金属氧化物颗粒大小可以约为5微米或更小。牺牲释放层可以包括水和表面活性剂和/或合适的聚合物。
根据另一实施例的系统包括用于直接到基板的UV凝胶墨数字打印系统的UV凝胶整平设备，该直接到基板的UV凝胶墨数字打印系统具有接触组件，该接触组件包括含有金属氧化物的表面，该含有金属氧化物的表面促进水的保持、释放流体膜的形成以及水基释放流体的适应。接触组件的接触表面可以通过等离子体喷洒金属氧化物到接触组件的表面上、使得喷洒的金属氧化物颗粒研磨，抛光接触表面上的金属氧化物以形成精细的多孔金属氧化物基质而形成。流体释放系统可以配置成向接触组件的表面添加水基牺牲释放流体。
在另一实施例中，一种辐射可固化凝胶墨直接到基板的数字打印系统，包含：喷墨打印头，配置成将辐射可固化凝胶墨直接喷射到基板上以形成凝胶墨图像；整平设备，该整平设备包括接触组件，该接触组件配置成接触基板上的凝胶墨，该接触组件包含接触表面，该接触表面包含金属氧化物；以及牺牲释放流体系统，配置成在接触表面接触凝胶墨之前向接触表面添加水基释放流体。
优选地，该辐射可固化凝胶墨直接到基板的数字打印系统还包含UV源，配置成在接触组件接触凝胶墨之后固化凝胶墨，该凝胶墨是UV可固化的。
优选地，该辐射可固化凝胶墨直接到基板的数字打印系统还包含UV源，配置成在接触组件接触凝胶墨之前向凝胶墨应用UV辐射，该接触表面是亲水的。
附图说明
图1示出根据示例性实施例的UV凝胶墨整平系统的概略侧视图；
图2示出根据示例性实施例的UV凝胶墨整平和固化处理；
图3示出根据示例性实施例的UV凝胶墨整平和固化处理；
图4示出根据示例性实施例的UV凝胶墨整平和固化处理；
图5示出用于形成UV凝胶墨整平设备和UV可固化凝胶直接到基板的数字打印系统的接触组件的接触表面的处理。
具体实施方式
图1示出根据示例性实施例的辐射可固化凝胶墨打印系统和整平设备。具体而言，图1示出具有用于喷射UV凝胶墨的打印头105的UV凝胶墨打印系统。UV凝胶墨打印系统可以包括具有接触组件107的整平设备。打印头105例如可以配置成将UV凝胶墨直接喷射或沉积到基板上以形成如喷射的图像110。例如，打印头105可以向诸如幅112的基板喷射墨。该幅例如可以是纸幅。在替换实施例中，基板可以是裁剪片材。打印头105可以配置成包含和/或沉积或喷射一个或更多墨，这些墨可以是黑色、清澈、品红、青色、黄色或任意其他期望的墨颜色。
凝胶墨可以是任意辐射可固化墨。例如，凝胶墨可以通过UV辐射固化。而且，凝胶墨可以借助于不同于喷墨打印头的装置沉积。墨可以通过任意合适的墨沉积装置直接沉积到基板上。例如，墨可以通过如图1所示的喷墨打印头105喷射，或可以通过诸如微机电系统之类配置成向基板上沉积凝胶墨（包括加热到液态的凝胶墨）的系统沉积。
在UV凝胶墨已经被喷射到幅112上之后，该幅可以在处理方向上平移到整平设备的接触组件107。如图1所示，接触组件107可以是可绕中心纵轴旋转的鼓或辊。接触组件可以包括接触表面，该接触表面可以配置成接触喷射的墨，例如，在基板112的墨承载表面上的喷射的墨图像110。
在实施例中，接触组件107可以与诸如压力辊之类的相对组件关联，且可以配置成与之一起限定整平夹持部以用于滚动（roll-on-roll）整平。幅112可以配置成运送喷射的墨图像110通过夹持部以整平墨图像110的凝胶墨。接触组件107通过向基板上的墨应用压力整平喷射的墨图像110的墨以产生整平的墨图像120。
在实施例中，接触组件107可以与UV源相关联。如图1所示， UV凝胶墨打印系统可以包括UV源145。UV源145可以布置成在墨通过接触组件107整平之前向喷射的墨图像110的墨应用UV辐射。
UV源145可以配置成固化墨，使得一定数量的墨聚合。例如，包含墨图像110的少量墨可以聚合。替换地，可观数量的墨可以聚合。例如，UV源可以适配为照射凝胶墨图像的UV可固化凝胶墨以产生最终的固化。
优选地，UV源145可以配置成向墨图像110的凝胶墨应用UV辐射以聚合足够的凝胶墨以在接触组件107接触墨之前改变墨的粘度。例如，墨的粘度可以改变以在整平期间和/或在整平夹持部处通过接触组件107接触墨期间最小化或消除UV可固化凝胶墨向接触组件107的偏移。需要来最小化或防止偏移的固化量可以取决于墨属性，例如包括凝胶数量、单体组成以及存在的光敏引发剂的数量。而且，应用的固化量可以取决于辐射波长和与光敏引发剂的相互作用以及曝光，包括波长、强度和时间的组合。
在实施例中，UV源145可以是第一UV源，且UV可固化凝胶墨数字打印系统可以包括第二UV源150。第二UV源150可以配置成在图像110的墨通过接触组件107整平之后应用UV辐射以产生整平的墨图像120。如图1所示，UV源150可以用于照射整平的墨图像120以产生最终固化的墨图像160。在其他实施例中，辐射源可以配置成通过不同于UV辐射的手段照射和固化辐射可固化墨。例如，可以使用电子束系统。
接触组件107可以是配置成向喷射的墨图像110应用压力以产生整平的墨图像120的整平辊。例如，接触组件107可以是配置成绕中心纵轴旋转的整平辊。整平辊可以与诸如压力辊的压力组件相关联，以限定用于滚动整平的整平夹持部。接触组件107可以包括接触喷射墨图像110的墨的接触表面。在接触组件107接触墨之前，墨的粘度可以通过UV源145改变。例如，墨可以被增厚以例如最小化或防止整平期间墨向接触组件107的偏移。墨可以通过应用最小化或防止偏移所需的的固化量按需增厚。应用的固化量可以取决于墨属性，例如包括凝胶数量、单体组成以及存在的光敏引发剂的数量。而且，应用的固化量可以取决于辐射波长和与光敏引发剂的相互作用以及曝光，包括波长、强度和时间的组合。
接触组件107的接触表面可以是持久的且相对廉价生产的亲水表面。例如，接触组件107的接触表面可以包含金属氧化物。在实施例中，接触组件107可以包含二氧化钛或氧化钛。在另一实施例中，例如，接触组件107的接触表面可以包含氧化铬。包含诸如氧化铬且优选地二氧化钛的金属氧化物的亲水接触表面可以适应水基释放流体的吸收，这进一步适应通过最小化或防止凝胶墨从基板1120到接触组件107的偏移的UV凝胶墨的有效整平。
亲水金属氧化物颗粒布置在接触组件107的表面中/上以形成通过毛细管作用保持水的多孔结构。例如，接触表面可以通过等离子体喷洒诸如二氧化钛的亲水金属氧化物颗粒且使得颗粒研磨和抛光以产生具有用作用于水基润湿液的毛细管介质的孔的精细基质来形成。尽管各个金属氧化物颗粒的表面能可以高于诸如聚四氟乙烯的物质的表面能，通过借助保持力和用于凝胶墨整平的水基本释放流体的成膜，包含金属氧化物的接触表面适应改善的偏移性能，或针对特定墨粘度对偏移的抗性。
释放流体可以在接触表面接触喷射的墨图像110以用于整平之前添加到接触组件107的表面。例如，牺牲释放层流体可以被整平设备释放流体系统（未示出）所包含。释放流体系统可以配置成包含释放流体和/或向接触组件107的表面上沉积释放流体。例如可以与二氧化钛陶瓷表面有效地一起使用的示例性释放流体包括十二烷基硫酸钠（SDS）基润湿液，且优选地诸如SILGAURD的聚合物基润湿液。释放流体可以包括水可溶解短链硅酮、具有表面活性剂的水、去沫剂以及适于形成牺牲释放层的其他流体。
图2示出用于在直接到基板的数字打印处理中整平诸如UV可固化凝胶墨的辐射可固化墨的方法的实施例。方法可以包括在S201将UV可固化凝胶墨直接沉积、例如喷射到基板上。UV可固化凝胶墨可以通过喷墨打印头喷射。基板可以是诸如纸幅的介质幅。替换地，基板可以是纸裁剪片材。
在S201喷射墨之后，方法可以包括使得凝胶墨与UV凝胶墨整平设备的接触组件的亲水金属氧化物表面接触以整平凝胶墨。接触组件可以与相对组件关联以形成整平夹持部。整平夹持部可以在处理方向上布置在打印头的下游，且基板可以平移以将打印头喷射的凝胶墨运送到整平设备的整平夹持部。在S205墨被整平之后，可以通过UV源使用UV辐射照射墨。UV源可以配置成向墨应用辐射以聚合墨和/或固化墨图像的墨以产生最终固化图像。在替换实施例中，辐射可固化凝胶墨可以使用不同于UV源的辐射源照射，且可以通过诸如电子束系统的系统照射。
图3示出用于在直接到基板的数字打印处理中整平UV可固化墨的方法的另一实施例。 如图3所示，方法可以包括在S301直接向基板上喷射UV可固化凝胶墨。基板可以是诸如纸幅的介质幅。替换地，基板可以是裁剪片材。在S305，UV源可以向喷射到基板上的UV可固化凝胶墨应用辐射。辐射可以调节墨的粘度。具体而言，在S305，墨可以被增厚。墨可以被增厚以最小化或防止整平组件或其他表面上墨的偏移。
增厚的墨和基板可以前进到用于整平的整平夹持部。夹持部可以由诸如整平辊的接触组件和例如辊的相对组件限定。整平辊包括用于接触在S301喷射在基板上且在S305增厚的UV可固化凝胶墨的金属氧化物表面。金属氧化物接触表面可以包括氧化铬。优选地，接触表面可以包括二氧化钛。金属氧化物表面可以通过等离子体喷洒、研磨和抛光接触组件的表面上的金属氧化物以产生多孔精细金属氧化物基质而形成。在S310，接触组件可以接触喷射在基板上且通过UV源增厚的墨以整平墨。整平的墨可以前进到UV源以用于固化凝胶墨。例如，辐射可以应用到基板上的整平的墨图像以产生最终固化的UV可固化凝胶墨图像。
图4示出用于在直接到基板的数字打印处理中整平UV可固化凝胶墨的方法的另一实施例。如图4所示，方法可以包括在S401直接向基板上喷射UV可固化凝胶墨。基板可以是诸如纸幅的介质幅。替换地，基板可以是裁剪片材。在S405，UV源可以向喷射到基板上的UV可固化凝胶墨应用辐射。辐射可以调节墨的粘度。具体而言，在S405，墨的粘度可以增加。例如，墨可以被增厚以最小化或防止墨偏移到整平组件或其他表面上。
增厚的墨和基板可以前进到用于整平的整平夹持部。夹持部可以由诸如整平辊的接触组件和例如辊的相对组件限定。整平辊包括用于接触在S401喷射在基板上且在S405增厚的UV可固化凝胶墨的金属氧化物表面。金属氧化物接触表面可以包括氧化铬。优选地，接触表面可以包括二氧化钛。金属氧化物表面可以通过等离子体喷洒、研磨、抛光接触组件的表面上的金属氧化物以产生多孔精细金属氧化物基质而形成，该多孔精细金属氧化物基质保持水且促进接触组件的表面上形成水基释放流体膜。
在S407，释放流体可以被添加到接触组件的表面。释放流体可以包括水基本流体。示例性释放流体可以是SDS，或优选地诸如SILGAURD之类包括释放流体的聚合物。释放流体可以包括水可溶解短链硅酮、具有表面活性剂的水、去沫剂以及适于形成牺牲释放层的其他流体。
用于在接触组件的接触表面上形成牺牲释放层的释放流体可以通过释放流体系统包含和/或沉积到接触表面上。在S410，其表面上具有添加的牺牲释放流体的接触组件可以接触喷射在基板上且通过UV源增厚的墨以整平墨。在S415，整平的墨可以被固化。
在S410，接触组件可以接触喷射在基板上且通过UV源增厚的墨以整平墨。整平的墨可以前进到另一个UV源以用于固化凝胶墨。例如，辐射可以应用到基板上的整平的墨图像以产生最终固化的UV可固化凝胶墨图像。
图5示出用于形成整平设备和UV凝胶墨直接到基板的数字打印系统的接触组件的接触表面的处理。具体而言，图5示出在S501使用金属氧化物颗粒等离子体喷洒诸如圆柱形整平辊的接触组件的表面。例如，氧化铬可以喷洒到整平辊的表面上。优选地，二氧化钛可以被等离子体喷洒到整平辊的表面上。
在S501在等离子体喷洒金属氧化物到诸如整平辊的接触组件的表面上之后，在S510，沉积的金属氧化物可以在接触组件表面上研磨。然后，在S515，沉积的金属氧化物可以在接触组件表面上抛光，由此金属氧化物形成精细多孔基质。可以形成多孔基质，以用于借助于毛细管作用对水保持和膜形成接触组件表面做出贡献。例如，接触组件可以包括具有约25微米的厚度的金属氧化物陶瓷表面。等离子体喷洒的金属氧化物颗粒大小可以约为5微米或更小。
Claims (19)
1.一种辐射可固化凝胶墨整平方法，包含：
将辐射可固化凝胶墨直接从打印头喷射到基板上，以便形成辐射可固化凝胶墨图像；以及
使被喷射到基板上的辐射可固化凝胶墨与接触组件直接接触，所述接触组件具有包括金属氧化物的亲水接触表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中接触组件的表面包含二氧化钛。
3.根据权利要求1所述的方法，还包含：
向该凝胶墨应用UV辐射以增大所述辐射可固化墨的粘度，所述墨是UV可固化的。
4.根据权利要求1所述的方法，还包含：
在使墨与接触组件接触之前向所述凝胶墨应用UV辐射，该凝胶墨是UV可固化的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中接触组件的所述表面包括氧化铬。
6.根据权利要求1所述的方法，所述接触进一步包括通过利用所述接触组件向所述墨施加压力来整平被喷射的凝胶墨。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：在使所述凝胶墨与接触组件接触之前将水基牺牲释放流体添加到接触组件的表面，所述水基牺牲释放流体包括表面活性剂和聚合物中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：
利用UV光照射被整平的凝胶墨以使所述凝胶墨固化。
9.一种辐射可固化凝胶墨整平设备，包含：
接触组件，其具有用于在凝胶墨被直接喷射到基板上之后且在最终固化所述凝胶墨之前接触基板上的凝胶墨的亲水接触表面，该接触表面包含金属氧化物。
10.根据权利要求9所述的设备，其中该金属氧化物包含二氧化钛。
11.根据权利要求9所述的设备，其中该金属氧化物包含氧化铬。
12.根据权利要求9所述的设备，还包含：
辐射源。
13.根据权利要求9所述的设备，还包含：
第一辐射源，其被配置用于在打印处理中在接触组件接触基板上的凝胶墨之前增大被喷射的凝胶墨粘度；以及
第二辐射源，其被配置用于在打印处理中在接触组件接触基板上的凝胶墨之后固化凝胶墨。
14.根据权利要求12所述的设备，所述辐射源被配置为在接触组件接触所述凝胶墨之前照射所述凝胶墨。
15.根据权利要求12所述的设备，所述辐射源被配置成对所述凝胶墨应用UV辐射，所述凝胶墨是UV可固化的。
16.根据权利要求9所述的设备，还包括：
喷墨打印头，所述打印头被配置成将所述凝胶墨直接喷射到基板上。
17.一种辐射可固化凝胶墨直接到基板的数字打印系统，包括：
喷墨打印头，其被配置成将辐射可固化凝胶墨直接喷射到基板上以形成凝胶墨图像；
整平设备，所述整平设备包括接触组件，所述接触组件被配置成接触基板上的凝胶墨，所述接触组件包括亲水接触表面，所述接触表面包含金属氧化物；以及
牺牲释放流体系统，其被配置成在所述接触表面接触所述凝胶墨之前将水基释放流体添加到所述接触表面。
18.根据权利要求17所述的系统，还包括：
UV源，其被配置成在所述接触组件接触所述凝胶墨之后使所述凝胶墨固化，所述凝胶墨是UV可固化的。
19.根据权利要求17所述的系统，还包括：
UV源，其被配置成在所述接触组件接触所述凝胶墨之前对所述凝胶墨应用UV辐射。
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