CN103105676B - 用辐射可固化墨进行能效包装印刷的数字固化方法 - Google Patents

Abstract

一种数字固化系统，包括光栅扫描装置和激光二极管。该光栅扫描装置利用该激光二极管发射的光扫描图像，以用合适数量的光数字化处理所述图像，从而根据需要固化图像的部分。

Description

用辐射可固化墨进行能效包装印刷的数字固化方法

技术领域

本公开涉及可辐射可固化墨，包括辐射可固化相变凝胶型墨。尤其是，本公开内容涉及采用光栅的方法对基底上的辐射可固化墨进行数字化固化。

背景技术

在印刷过程中，辐射可固化相变凝胶型墨可以用来在基底上形成图像。可以将该墨暴露在辐射中使其固化。典型的辐射-固化技术包括但不仅限于：利用例如波长范围约240-450nm的紫外(UV)光或更不可见的光固化，可选地在光引发剂和/或感光剂的存在下进行；在存在或不存在高温热引发剂(该引发剂在喷射温度基本无活性)的情况下采用热固化方法进行固化；或者是二者的适当结合。

在该暴露过程中，墨中含有的光引发剂成分可以通过紫外(UV)射线辐射，入射光通量将墨中的单体转化为交联的聚合物基体，从而在基底上形成坚硬耐久的图案。在某些应用中，固化前首先将墨在底板上散开或涂平可能是理想的。将墨均匀涂平可以使图像光泽更均匀并掩盖缺失的印刷头喷射。此外，某些印刷应用，如包装，能受益于具有相对恒定的印刷厚度的薄的墨层。

UV可固化墨用于许多需要耐久印刷图案的应用中，如包装印刷。重要的一类UV可固化墨包括丙烯酸酯单体、低聚物、特定的光引发剂，以及其它暴露于UV光能量时可发生化学反应并形成聚合的、交联的、耐久图案的组分。这种固化工艺被应用于，例如，由胶版印刷、平板印刷(offset)以及喷墨印刷系统等形成的UV固化图像。

在相关的系统中，印刷过程中使用汞弧灯照射并固化UV墨图案。可以使用如铁或者镓等对所述汞弧灯进行不同的掺杂。这些灯都价格不菲，截至本发明的提交之日，根据宽度和制造商的不同一般需花费$15,000或以上。此外，在印刷作业期间，这样的灯照射底板上的整个图像区域，包括不含待固化墨的区域，造成了能源的浪费。所述灯以宽频谱和高功率发出光，而其中大部分光对固化过程无益。在高速印刷过程中，使用多个汞灯。将固化墨所需的功率设定得足够高以固化墨中最难固化的染色的墨或最厚的墨层。

发明内容

采用适当水平的功率固化墨图案中特定的部分，从而节约能源并能进行进一步的图像处理，如光泽控制，这是合乎需要的。在一个实施例中，方法可以包括使用UV光对图像进行数字化扫描以固化图像的墨。所述方法可以包括用由激光二极管发射的第一功率水平的光扫描第一部分的墨。

在一个实施例中，所述方法可以包括由激光二极管发射第一功率水平或第二功率水平的光。所述方法可以包括根据图像数据控制激光二极管的发射。所述方法包括所发射的第二功率水平的激光二极管光扫描墨的第二部分。所述方法包括扫描图像的第一部分和图像的第二部分，其中第一图像部分包含第一种颜色的墨，第一功率水平适于固化所述第一种颜色的墨；而第二图像部分包含第二种颜色的墨，第二功率水平适于固化第二种颜色的墨。

所述方法可以包括扫描图像的第一部分以及扫描图像的第二部分，其中第一图像部分包含第一种厚度的墨层，而第二图像部分包含具有第二种厚度的墨层。第一功率水平适于固化具有第一种厚度的墨层，而第二功率水平适于固化具有第二种厚度的墨层。

在一个实施例中，数字固化系统可以包括光源；和被配置为利用所述光源发射的光扫描图像的光栅扫描装置。系统可以包括所述扫描装置，该扫描装置包括多面镜，该多面镜被配置为使所述光源发射的光旋转并对所述光源发射的光重定向；以及扫描镜头，该扫描镜头被配置为对从所述多面镜至图像的光重定向。

在一个实施例中，所述光源可以包含UV光源，例如以适当波长发射激光的激光二极管。在另一个实施例中，所述光源可以包括发光二极管(LED)。系统可以包含多个光源以及相关联的光栅扫描装置。

在一个实施例中，所述光源可以是可调节的，以便发出所需功率水平的光。例如，所述光源可以可调地配置为发射第二功率水平和第一功率水平的光。在一个实施例中，系统可以包括控制器，所述控制器与所述光源和所述扫描装置中的至少一个耦合，该控制器被配置为控制扫描装置中可旋转镜的速度和控制光源发射光的功率水平两者中的至少一者。

所述数字固化体系可以数字化定位(address)图像以优选地固化图像的墨。例如，所述光源和所述扫描系统可以配置成根据图像数据对图像进行数字化定位。图像数据可以包括与各自的图像部分相关联的功率水平数据，以利用所发出的合适数量功率的用于固化的光照射该各自的部分。

本文描述了示例性实施例。然而，可以想象，包含本文所描述的装置和系统的特征的任何系统都包含在示例性实施例的范围和主旨内。

附图说明

图1所示为一实施例的数字固化系统的示意图；

图2所示为数字化固化过程示意图，其中，根据一个实施例，激光斑点固化辐射可固化墨图像的各部分；

图3所示为根据一个示范性实施例的数字斑固化过程。

具体实施方式

根据一个实施例，数字固化系统可以包括用于辐照辐射可固化墨的激光二极管。例如，所述激光二极管可以发射UV光，或为通常应用于如BLU-RAY光盘刻录器等高清晰度多媒体光盘驱动器的激光二极管。此类激光器通常配置为发射约405纳米的激光。可以实施能被配置为输出功率在约100mW至约200mW的任何激光二极管。可以使用能够发射具有约为365nm波长的光的激光器。类似地，可以使用能够发射具有约为385nm波长的光的激光器。在另一个实施例中，可以使用发光二极管。完全固化辐射可固化墨图像所需要的能量密度可以为约25毫焦耳/cm²。相应地，可以实施多个激光器。实施例中的数字固化系统与相关技术汞泛光灯相比，实现了印刷作业中更高效低廉的墨辐射，例如，该汞泛光灯是采用功率基本恒定的宽频谱光照射整个图像区域。

此外，实施例中的系统可以包括用于激光电子照相印刷系统中的光栅装置。尤其是，系统可以包括旋转以进行光栅扫描的多面镜。因此，系统可以配置为针对墨图像数字化定位紫外(UV)光，以便使用合适的功率固化图像的特定部分。例如，系统可以配置为发射第一功率水平的光固化第一种颜色和/或厚度的墨，发射第二功率水平的光固化与第一种颜色和/或厚度的墨不同的第二种颜色和/或厚度的墨。对于不含待固化墨的图像部分，系统被配置为不向该区域施加能量。激光处理基于像素可以是可定位的。例如，可以使多面镜与激光二极管相关联，以便利用来自单个激光二极管源的光对图像或图像的部分进行扫描。利用来自单个激光二极管源的光对图像或图像的部分进行扫描以提高像素之间的一致性并且改善光泽度控制。数字固化系统可以包括一个或多个激光二极管，每一个具有相关联的光栅扫描装置。

例如，对于多光束可以使用单面镜。替代地，扫描该激光束可以采用数字微镜阵列。可以配置控制器以根据图像数据来控制光和/或扫描设备。该图像数据可以包括诸如适度的辐射源功率水平数据以及特定图像的相应的图像数据部分和/或例如像素地址等数据。所述图像数据可以存储在内存中。

根据实施例数字化固化图像的方法可以包括使用激光二极管照射墨图像。该方法可以包括由所述激光二极管发射的光扫描图像。该方法可以包括由该激光二极管根据图像数据发射的光扫描图像。所述图像数据可以指明图像各部分以及相应的固化要求，包括，例如适当的功率水平，以施加所需数量的光从而实现所需数量的固化。例如，图像可以被部分固化或固定。图像可以被完全固化。可以使用该数据以数字化处理墨图像，同时能对图像的适当区域施加适当水平的功率。该数据可以为电子存储的图像数据。

在实施例中，方法可以包括由激光二极管发射的第一功率水平(例如10mW)的光扫描墨图像的第一部分；由激光二极管发射的第二功率水平(例如100mW)的光扫描墨图像的第二部分。

方法可以包括以第一功率水平的光固化与图像第一像素对应的墨图像部分的墨，以第二功率水平的光固化与图像第二像素对应的墨图像部分的墨。可以使用激光二极管固化图像，该激光二极管配有旋转多面镜以对图像进行光栅扫描。第一像素部分和第二像素部分的固化可以通过激光二极管发射的UV光照射墨来实现。若两个像素部分的墨固化所需的能量不同，那么系统可以采用设定在第一功率水平的光源固化第一像素部分，而采用设定在第二功率水平的光源固化第二像素部分。在替代的实施例中，多个激光二极管可以被用来固化单个图像。激光二极管的光斑尺寸可以大于传统的例如用于激光印刷的光斑尺寸。该激光二极管的光斑尺寸应该足够大从而为固化墨图像所需部分提供足够数量的辐照。示例性光斑尺寸大小可以为例如直径为3mm。

图1示出依据一个实施例中的数字固化系统示意图。图1示出激光器105。所述激光器105可以配置成发射UV光的激光二极管。该激光器可以被配置为发射约为405nm的激光。替代地，该激光器可以配置为发射约为365nm或385nm的激光。在替代的实施例中，发射紫外光的二极管可以作为辐射源。例如，经过适当聚焦的高能紫外发光二极管(UV LED)可以被用来固化例如窄光谱响应(response)墨。

激光器105与光栅扫描装置相关联。尤其是，激光器105可以与物镜107、扫描仪115、以及扫描透镜120相关联。扫描仪115可以为旋转多面镜。该镜可以涂有电介质涂层。该扫描仪可以配置为改变激光器105发射的光的方向以使其通过扫描透镜120，并到达图像125上。对图像或图像的部分进行扫描从而为固化或部分固化图像的墨提供足够的功率和能量。

所述光栅扫描系统可以根据图像数据扫描图像125的部分，从而为图像的适当部分提供适当水平的功率和能量。例如，通过控制由激光器105发射的光的振幅或功率向图像所需部分提供所需的功率。若图像的墨覆盖率为10％，那么所述包含墨的图像的该10％可以用所需水平的功率固化，而图像的剩余的90％部分不进行激光处理。包括扫描仪115的所述光栅扫描装置配置为将激光器发射的光照射到图像125上所需的部分。根据图像数据，固化处理过程可以定位在图像的特定部分。可以数字化定位所述墨图像，以便能对特定固化作业和/或图像部分进行适当的UV光处理。

图2示出激光二极管光斑照射在具有四种不同颜色墨斑的图像上的示意图。方法可以包括数字化定位所述墨图像以使适当功率水平的光照射到所需的图像区域，从而，例如，节约能源并使加强光泽控制成为可能。图2示出在固化过程中由扫描仪115引导的紫外(UV)光斑205。图中示出由光栅扫描装置实现的斑固化。图2中的图像显示黄色墨斑215，青色墨斑220，品红色墨斑225，以及黑色墨斑228。每一种不同颜色的墨斑可以通过激光二极管发射的光固化或部分固化。

每一种颜色的墨斑的有效固化可能需要激光二极管发射具有特殊功率水平的光。例如，相比墨斑215，墨斑220可能需要更高功率水平的光。激光二极管以及扫描系统可以被配置为扫描图像并向墨斑215施加适于其固化的第一功率水平的光。可以调节所述激光二极管，以发射固化墨斑220的第二功率水平的光。对于图像中不含待固化墨的部分，激光二极管可以配置成不发射UV光。可以在图像数据的基础上数字化固化该图像。可以根据像素固化该图像。可以实施一个或多个激光器以及相关的光栅扫描装置以执行实施例中所描述的方法。

图3示出一实施例中数字固化辐射可固化墨图像的方法。由图3所示的印刷过程可以包括在S307处接收图像数据。图像数据可以被存储在内存中并传送到控制器，该控制器被设置成控制一个或多个光栅扫描装置及其相关的激光二极管。所述图像数据可以包括与待固化墨图像对应部分相关的适度的UV光辐照度和/或光源功率水平。不同功率水平可以定位到图像上。例如，第一功率水平可以对应于待固化图像第一部分中的第一种颜色或厚度的墨，而第二功率水平可以对应于待固化图像第二部分中的第二种颜色或厚度的墨。第二功率水平可以高于或低于第一功率水平。因此，该系统为待固化墨图像的适当部分可以提供适当水平的功率。对于图像中不含待固化墨的区域，例如，系统可以控制激光二极管，以不向该区域进行发射或扫描。所述方法和系统提高了光泽度控制以及能源效率。此外，由于光是由单个激光光源通过与之相关联的光栅扫描装置扫描，因此可以达到像素之间的良好的均匀性。

在步骤S315中，可以用由激光二极管发射的光对图像进行扫描，该光的功率水平适合对图像的第一部分进行所需的固化。所述激光和扫描仪可以被配置为优选地扫描所述图像的第一部分。该第一部分可以包括，例如，第一种颜色或厚度的墨。所述激光和扫描系统可以被配置为在步骤S307接收到的图像数据的基础上对所述第一部分进行扫描。

在步骤S315中，可以用由激光二极管发射的光对图像进行扫描，该光的功率水平适合对图像的第二部分进行所需的固化。所述激光和扫描仪可以被配置为优选地扫描所述图像的第二部分。所述图像第二部分可以包括，例如，第二种颜色或厚度的墨。在步骤S315中由光源发射的用于扫描所述第二部分的光的功率水平可以不同于步骤S312中由光源发射的用于扫描所述第一部分图像的光的功率水平。

Claims (1)

1.一种使用UV光对墨图像进行数字化扫描以基于逐个像素地选择性固化所述图像的墨的数字固化方法，所述方法包括：

使用由LED所发射的在第一功率水平的光扫描所述墨图像的墨的第一部分，同时基于对应于所述墨图像的数字图像数据控制所述LED发射在所述第一功率水平的来自所述LED的光，所述第一部分对应于所述墨图像的第一像素，所述扫描墨的所述第一部分包括：

利用多面镜使由所述LED发射的所述光旋转并重定向，以及

利用扫描镜头使从所述镜至所述图像的所述光重定向；以及

使用所发射的在第二功率水平的LED光扫描所述墨图像的所述墨的第二部分，同时基于数字图像数据控制所述LED发射在所述第二功率水平的来自所述LED的光，所述第二部分对应于所述墨图像的第二像素，其中所述第一图像部分包括具有第一种厚度或第一种颜色的墨层，以及所述第二图像部分包括具有第二种厚度或第二种颜色的墨层，所述第一功率水平适于固化具有所述第一种厚度或所述第一种颜色的层中的墨，以及所述第二功率水平适于固化具有所述第二种厚度或所述第二种颜色的层中的墨，所述扫描墨的所述第二部分包括：

利用多面镜使由所述LED发射的所述光旋转并重定位，以及

利用扫描镜头使从所述镜至所述图像的所述光重定向。