CN103660666B

CN103660666B - 可变平版印刷方法

Info

Publication number: CN103660666B
Application number: CN201310351853.5A
Authority: CN
Inventors: C-H·刘
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2018-06-08
Anticipated expiration: 2033-08-13
Also published as: JP6085233B2; US20140060364A1; CN103660666A; US9327487B2; JP2014046690A; DE102013216034B4; DE102013216034A1

Abstract

本发明提供了一种可变平版印刷方法，其包括将剥离剂吸收入成像构件中、通过从成像构件表面上的选定位置蒸发所述剥离剂而形成潜像、使所述潜像显影，以及将经显影的图像转印至接收基材。所述剥离剂扩散通过成像构件表面。

Description

可变平版印刷方法

技术领域

本公开涉及如本文所述的成像构件。所述成像构件适合用于多种打印和印刷方法和系统，如胶版印刷中。也公开了制造和使用这种成像构件的方法。

背景技术

平版胶印是如今的一种常见印刷方法。(为了此目的，术语“印刷”和“打印”可互换。)在典型的平板印刷过程中，印刷板(其可为平板、柱表面或带等)形成为具有由疏水性/亲油性材料形成的“图像区域”和由亲水性/疏油性材料形成的“非图像区域”。图像区域对应于由印刷或打印材料(如油墨)占据的最终印刷物(即目标基材)上的区域，而非图像区域对应于未由所述打印材料占据的最终印刷物上的区域。亲水性区域接受通常称为润湿流体或润版溶液或剥离剂(其通常由水和少量的醇以及其他添加剂和/或用以降低表面张力的表面活性剂组成)的水基流体，并易于被所述水基流体润湿。疏水性区域拒斥剥离剂并接受油墨，而在亲水性区域上形成的剥离剂形成用于排斥油墨的流体“剥离层”。因此，印刷板的亲水性区域对应于最终印刷物的未印刷区域或“非图像区域”。

油墨可直接转印至目标基材(如纸张)，或者可施用至中间表面，如胶版印刷系统中的胶版(橡皮布)滚筒。胶版滚筒覆盖有具有可与目标基材的纹理适形的表面的适形涂层或套筒，所述目标基材可具有比成像板的表面峰谷深度略大的表面峰谷深度。而且，胶版橡皮布滚筒的表面粗糙度有助于将印刷材料的更均匀的层传递至不含缺陷(如斑点)的目标基材。使用足够的压力将图像从胶版滚筒转印至目标基材。在胶版滚筒与压印滚筒之间挤压目标基材而提供所述压力。

典型的平版和胶版印刷技术使用永久图案化的板，因此仅当印刷大量相同图像的副本(如杂志、报纸等)时(即长的印数)才是有用的。然而，在不取出并替换印刷滚筒和/或成像板的情况下，它们不允许在页与页之间产生和印刷新的图案(即，所述技术无法适应真正的高速可变数据印刷，在高速可变数据印刷中，图像在压印与压印之间变化，例如如同数字印刷系统的情况)。此外，永久图案化的成像板或滚筒的成本随着复制份数而被摊销(amortized)。因此，与来自数字印刷系统的印刷物截然相反，相比于相同图像的更长印数，相同图案的较短印数的每个印本的成本更高。

因此，已开发称为可变数据平版印刷的平版印刷技术，其使用最初均匀涂布有剥离剂层的非图案化的可重复成像的表面。剥离剂的区域通过暴露于聚焦的辐射源(例如激光光源)而去除，以形成腔(pocket)。由此在非图案化的可重复成像的表面上形成剥离剂中的暂时图案。施用于其上的油墨保留在通过去除剥离剂而形成的腔中。然后使经涂墨的表面与基材接触，且油墨从剥离剂层中的腔中转印至基材。然后可去除剥离剂，将剥离剂的新的均匀层施用至可重复成像的表面，并且重复所述过程。

在典型的可变数据平版印刷中，剥离剂(即润湿流体、润版溶液)构造为停留在可重复成像的表面的顶部上。通过去除剥离剂而形成的腔的边缘和/或转角往往被保持在表面上的流体再成形，因为流体的表面张力导致流体潜移至腔中。因此，图像分辨率和图像保真度降低。

希望确定适合用于在具有提高的分辨率和保真度的可变数据平版印刷中的成像构件的替代材料和方法。

发明内容

在各个实施例中公开了用于可变平版印刷的方法，其包括：将剥离剂吸收入包括成像构件表面的成像构件中；通过从所述成像构件表面的选定位置蒸发所述剥离剂以形成疏水性非图像区域和亲水性图像区域，从而形成潜像；通过将油墨组合物施用至亲水性图像区域而使潜像显影，以形成经显影的图像；以及将所述经显影的图像转印至接收基材。

经吸收的剥离剂通常扩散至所述成像构件表面，以增强转印。

所述剥离剂可为挥发性硅氧烷液体，如八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)、六甲基二硅氧烷(OS10)或八甲基三硅氧烷(OS20)。

所述蒸发可通过激光加热，快速加热或接触加热而进行。

所述成像构件可为泡沫或海绵。所述泡沫或海绵可包含弹性体材料和分散于所述弹性体材料中的辐射吸收填料。所述辐射吸收填料可为炭黑。所述弹性体材料可包括硅橡胶。

当转印潜像时，接收基材可以以大于约1米/秒，或大于约2米/秒的速率移动。

也公开了用于可变平版印刷的方法，其包括：将硅氧烷液体剥离剂吸收入包括多孔成像构件表面的成像构件中；通过从所述成像构件表面的选定位置蒸发所述剥离剂以形成疏水性非图像区域和亲水性图像区域，从而形成潜像；通过将油墨组合物施用至亲水性图像区域而使潜像显影；以及将所述经显影的潜像转印至接收基材；其中经吸收的剥离剂扩散至所述成像构件表面以增强转印。

也公开了一种成像构件，其包括：基材；以及设置于所述基材上的表面层，其中所述表面层为多孔的。

也公开了包括这种成像构件的用于可变平版印刷的装置。

在下文更特别地描述本公开的这些和其他非限制性的方面和/或目的。

附图说明

图1示出了可用于进行本公开的方法的可变平版印刷装置。

图2示出了本公开的一个示例性的可变平版印刷方法。

图3为在图2所示的方法中所用的成像构件的图示。

图4包括根据本公开的一个示例性实施例在接收基材上形成的图像的9个图片。

具体实施方式

术语“室温”指25℃。

与量相连使用的修饰语“约”包括所述的值，并具有上下文所述的含义(例如，其至少包括与特定量的测量相关的误差程度)。当用于具体的值时，其也应该被认为是公开了所述值。例如，术语“约2”也公开了值“2”，且范围“约2至约4”也公开了范围“2至4”。

图1示出了一种其中可使用本公开的成像构件的用于可变平版印刷的系统。系统10包括成像构件12。成像构件包括基材22和可重复成像的表面层20。表面层为成像构件的最外层，即距离基材最远的成像构件的层。如本文所示，基材22为圆柱体形状，然而，所述基材也可为带的形式等。应注意，相比于基材，所述表面层通常为不同的材料，因为它们用于不同的功能。

在所示的实施例中，成像构件12逆时针旋转，并以干净表面起始。在第一位置处设置剥离剂子系统30，所述剥离剂子系统30将剥离剂32提供至成像构件12的表面层20。剥离剂32被吸收入成像构件12中。

可使用传感器34(如原位非接触式激光光泽度传感器或激光对比度传感器)来确定剥离剂层的均匀性。这种传感器可用于使剥离剂子系统30自动化。

在光刻成像子系统36处，将剥离剂层暴露于能源(例如激光器)，所述能源将能量选择性地施用至层的部分，以逐个图像地蒸发剥离剂，并产生希望印刷于接收基材上的油墨图像的“负”潜像。在需要油墨之处产生图像区域，并且在剥离剂保留之处产生非图像区域。任选的气刀44也在此处显示为控制表面层20上的气流，以为了保持清洁干燥空气供应、受控空气温度，并在涂墨之前降低粉尘污染的目的。接着，使用墨辊子系统46将油墨组合物施用至成像构件。墨辊子系统46可由“无键”系统组成，所述“无键”系统使用网纹辊以将胶印油墨组合物计量至一个或多个成型辊46A、46B。将油墨组合物施用至图像区域以形成油墨图像。

流变学控制子系统50部分固化或黏着油墨图像。该固化源可例如为紫外发光二极管(UV-LED)52，所述紫外发光二极管52可根据需要使用光学器件54进行聚焦。增加内聚力和粘度的另一方式利用油墨组合物的冷却。这可例如通过如下方式实现：在已施用油墨组合物之后但在将油墨组合物转印至最终基材之前，从喷射器58将冷空气鼓风至可重复成像的表面上。或者，可靠近墨辊子系统46使用加热元件59以保持第一温度，可使用冷却元件57以保持靠近辊隙16的冷却器第二温度。

然后在转印子系统70处，将油墨图像转印至目标或接收基材14。这通过将记录介质或接收基材14(如纸张)经过加压辊18与成像构件12之间的辊隙16而实现。

最后，成像构件应该清洁掉任何残余油墨。该残余物的大多数可使用具有足够气流的气刀77而容易地快速去除。任何剩余油墨的去除可在清洁子系统72处完成。

在常规胶版印刷中，润版溶液沉积于成像构件上，并作为层保留在成像构件表面上。再次，由于剥离剂的流体性质，在去除剥离剂之后，流体的表面张力往往使非图像区域的边缘/转角再成形。因此，图像分辨率和图像保真度降低。本公开的成像构件的不同之处在于，润版溶液(亦称为剥离剂)被成像构件吸收而不是停留在成像构件表面上。由于润版溶液的边缘的移动被显著降低，因此可使用本发明的成像构件来改进边缘锐度。

图2为通常示出了本公开的一个示例性的可变平版印刷方法200的流程图。提供成像构件210。用剥离剂装载成像构件220，且剥离剂被吸收入成像构件中。接着，从成像构件表面选择性地去除剥离剂230，尽管应注意剥离剂在表面下或在成像构件内，而不是在成像构件表面上。将油墨施用至成像构件表面上240。油墨的施用形成经显影的图像250。然后将经显影的图像转印至接收基材260。

图3示出了装置的各个组件以及在印刷过程中各个组件的相互作用。首先，如步骤210可以看出，提供成像构件12。成像构件12通常可具有任何合适的形状。在一些实施例中，成像构件为平板。在其他实施例中，成像构件为滚筒或带。

成像构件包括表面层和基材。图3中仅显示表面层。表面层包括表面13，油墨将沉积于所述表面13上。表面层和基材可由相同或不同的材料形成。表面层构造为能够吸收剥离剂。例如，表面层可为泡沫或海绵。所述泡沫或海绵可包含弹性体材料和辐射吸收填料。在一些实施例中，填料为炭黑。

在一些实施例中，形成表面层的弹性体材料可为多孔材料，所述多孔材料具有在不存在剥离剂下由空气填充的空隙/孔隙。孔径(以直径计)可通常为大约1微米或更小，以获得良好的图像分辨率。成像构件可通过毛细管作用而吸收剥离剂，并且当经受压力时释放流体。希望成像构件能够吸收超过10重量％的剥离剂。

在一些其他实施例中，成像构件为通过溶胀而吸收剥离剂的非多孔聚合物弹性体。剥离剂的分子固有地能够渗透弹性体，它们可充分克服弹性体分子之间的内聚力而能够将弹性体分子彼此分离。如果特定的剥离剂-弹性体亲合力较高，则可能发生聚合物弹性体被剥离剂逐渐显著溶胀。在本申请中，两种优选的聚合物弹性体为硅橡胶和氟硅橡胶。硅油可与硅橡胶相容，且它们可形成良好的剥离剂-成像构件对/组。类似地，氟硅油和氟硅橡胶也形成可相容的材料对。然而，例如，硅橡胶和氟硅油通常不彼此相容。

术语“硅氧烷”是本领域公知的，并指具有由硅原子和氧原子形成的主链和含有碳原子和氢原子的侧链的聚有机硅氧烷。为了本申请的目的，术语“硅氧烷”也应理解为排除含有氟原子的硅氧烷，而术语“氟硅氧烷”用于涵盖含有氟原子的硅氧烷类。其他原子可存在于硅橡胶中，例如，在交联过程中用于将硅氧烷链连接在一起的胺基中的氮原子。聚有机硅氧烷的侧链也可为烷基或芳基。

本文所用的术语“烷基”指完全由碳原子和氢原子组成的完全饱和的基团。烷基可为直链的、支链的或环状的。直链烷基通常具有式-C_nH_2n+1。

术语“芳基”指完全由碳原子和氢原子组成的芳族基团。当芳基与碳原子的数值范围相连描述时，其不应被解释为包括取代的芳族基团。例如，表述“含有6至10个碳原子的芳基”应解释为仅仅指苯基(6个碳原子)或萘基(10个碳原子)，不应被解释为包括甲基苯基(7个碳原子)。

合意地，硅橡胶可流动涂布，这允许表面层的简单制造。另外，硅橡胶可室温硫化，或者换言之，使用铂催化剂用于固化。在特定实施例中，硅橡胶为含有允许加成交联的官能团的聚(二甲基硅氧烷)。

接着，在图3的步骤220处，用剥离剂32装载成像构件12。如果成像构件由硅橡胶制得，则剥离剂可为挥发性硅油。在一些这种实施例中，挥发性硅油为八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)、六甲基二硅氧烷(OS10)或八甲基三硅氧烷。

在装载之后，剥离剂的经吸收的部分存在于成像构件内，而剥离剂的表面部分分布于成像构件的表面13。再次，剥离剂通常被吸收于成像构件内，而不是完全位于成像构件表面。少量经施用的剥离剂可存在于表面上，但本公开的方法通常预期剥离剂完全包含于成像构件内，即在成像构件表面以下。

然后，在图3的步骤230处，通过在成像构件的表面13选择性地蒸发剥离剂以形成非图像区域和图像区域，从而形成潜像。这在这里由图像区域37示出，在图像区域37处剥离剂已蒸发。剥离剂32仍然存在于成像构件表面的其他区域中，以形成非图像区域39。在一些实施例中，选择性蒸发经由激光加热、快速加热或接触加热进行或协助。

在图3的步骤240中，将油墨组合物47施用至成像构件表面。油墨组合物选择性地润湿不含剥离剂的图像区域37。换言之，经显影的图像在剥离剂32蒸发之处的成像构件表面的部分上形成。由于剥离剂的存在，油墨组合物具有低的对成像表面的粘附力，因此不会粘着至成像构件表面。步骤240显示施用至图像区域37和非图像区域39的油墨组合物。步骤250显示成像构件后涂墨。由于油墨与非图像区域39不相容，因此油墨不保留。油墨47仅存在于图像区域37上。

如果需要，则可部分固化经显影的图像，以优化其内聚力(即粘着性)以用于转印。

最后，在图3的步骤260中，随后将经显影的图像转印至接收基材。尽管剥离剂蒸发以形成图像区域37，但成像构件中的剩余的经吸收的剥离剂将扩散或迁移通过以“填补”图像区域37。然而，这在转印步骤260中是希望的。由于油墨组合物47和剥离剂32为可溶混的，因此可认为扩散的剥离剂填充图像区域，并拒斥油墨组合物远离成像构件的表面13。这增加了从成像构件12转印至接收基材的油墨47的量和/或油墨47的转印速率。然后可固化接收基材的表面上的经转印的图像(未显示)。

在此时，成像构件可再次开始成像循环。在将图像转印至接收基材之后，可使用剥离剂恢复用过的成像构件。换言之，成像构件可从步骤260移至步骤220。

在其他实施例中，在重新装载之前，成像构件包括足够的剩余剥离剂以用于多个循环。在这种这些实施例中，不进行步骤210和220。相反，在重新装载步骤220之前，可进行步骤230、240、250和260的多个循环。循环数可为2至约100，包括约2至约10。预期剥离剂扩散通过成像构件表面，以通过使表面上和成像构件内的剥离剂浓度均匀化而消除任何潜在的来自之前循环的重影效应，从而“清洗”装置。

由于剥离剂被吸收于不可燃固体成像构件内部，因此具有较低沸点和/或闪点的剥离剂可用于本公开的方法。这些剥离剂允许激光器使用更少的能量以用于蒸发。

相比于其他方法，在本公开的整个方法中在成像构件表面上的自由流体的水平可得以降低。因此，可极大降低由于辊隙处流体的水力流动而导致的图像劣化。因此，可降低后抽效应(pull-back effect)。此外，在成像过程中可使用更强的真空以防止蒸气再沉积。

剥离剂可为挥发性硅氧烷液体。在一些实施例中，挥发性硅氧烷液体为具有式(II)的结构的直链硅氧烷：

其中R_a、R_b、R_c、R_d、R_e和R_f各自独立地为氢、烷基、氟代烷基或全氟烷基，且a为1至约5的整数。在一些具体实施例中，R_a、R_b、R_c、R_d、R_e和R_f均为烷基。在更具体的实施例中，它们均为具有相同长度(即相同的碳原子数)的烷基。

关于此点，本文所用的术语“氟代烷基”指完全由碳原子和氢原子组成的完全饱和的基团，其中一个或多个氢原子可(即不必需)被氟原子取代。氟代烷基可为直链的、支链的或环状的。应注意，烷基为氟代烷基的子集。

本文所用的术语“全氟烷基”指完全由碳原子和氟原子组成的完全饱和的具有式-C_nF_2n+1的基团。全氟烷基可为直链的、支链的或环状的。应注意，全氟烷基为氟代烷基的子集，且不可被认为是烷基。

示例性的式(II)的化合物包括如下示为式(II-a)和(II-b)的六甲基二硅氧烷和八甲基三硅氧烷：

在其他实施例中，挥发性硅氧烷液体为具有式(III)的结构的环硅氧烷：

其中每个R_g和R_h独立地为氢、烷基、氟代烷基或全氟烷基，且b为3至约8的整数。在一些具体实施例中，所有的R_g和R_h基团均为烷基。在更具体的实施例中，它们均为具有相同长度(即相同的碳原子数)的烷基。

示例性的式(III)的化合物包括如下示为式(III-a)和(III-b)的八甲基环四硅氧烷(亦称为D4)和十甲基环五硅氧烷(亦称为D5)：

在其他实施例中，挥发性硅氧烷液体为具有式(IV)的结构的支链硅氧烷：

其中R₁、R₂、R₃和R₄独立地为烷基或-OSiR₁R₂R₃。

一个示例性的式(IV)化合物为甲基聚三甲基硅氧烷(methyl trimethicon e)，其也称为甲基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷，可作为TMF-1.5购自Shin-Et su，并如下示为式(IV-a)的结构：

上述氢氟醚/全氟化化合物的任意者彼此可溶混。上述硅氧烷的任意者也是彼此可溶混的。这允许调节润湿流体以获得最佳印刷性能或其他特性，如沸点或可燃温度。可特别预期这些氢氟醚和硅氧烷液体的组合在本公开的范围内。还应注意，式(II)、(III)和(IV)的硅氧烷不被认为是聚合物，而是分立的化合物，所述分立的化合物的准确式可为已知的。

在特定实施例中，预期润湿流体包含八甲基环四硅氧烷(D4)和十甲基环五硅氧烷(D5)的混合物。大多数硅氧烷衍生自D4和D5，所述D4和D5通过在Rochow过程中产生的氯硅烷的水解而制得。从水解产物反应中蒸馏的D4与D5的比例通常为约85重量％D4比15重量％D5，且该组合为共沸物。

在特定实施例中，预期润湿流体包含八甲基环四硅氧烷(D4)和六甲基环三硅氧烷(D3)的混合物，D3以至多30％的量存在(以D3和D4的总重量计)。该混合物的作用是降低润湿流体的薄层的有效沸点。

当硅橡胶在成像构件表面层中使用时，这些硅氧烷液体通常不含任何氟原子。当氟硅橡胶在成像表面层中使用时，硅氧烷液体通常含有氟代烷基或全氟烷基侧链。一个示例性的氟化硅氧烷液体为1，3，5-三[(3，3，3-三氟丙基)甲基]环三硅氧烷(D3F)。

这些挥发性氢氟醚液体和挥发性硅氧烷液体具有低的蒸发热、低的表面张力和良好的运动粘度。

预期用于本公开的油墨组合物通常包含着色剂和多个选定的可交联化合物。可交联化合物可在紫外(UV)光下固化，以将油墨固定在最终接收基材上的适当位置。本文所用的术语“着色剂”包括颜料、染料、量子点，它们的混合物等。染料和颜料具有特定的优点。染料在油墨载体内具有良好的溶解度和可分散性。颜料具有优良的耐热和耐光性能。着色剂以任何所需的量存在于油墨组合物中，并通常以约10至约40重量％(wt％)的量，或约20至约30wt％的量(以油墨组合物总重量计)存在。多种颜料和染料是本领域已知的，并且可购自诸如Clariant、BASF和Ciba(仅举几例)的供应商。

油墨组合物在25℃和无穷剪切下可具有约5,000至约40,000厘泊的粘度，包括约7,000至约15,000cps的粘度。这些油墨组合物也可具有在25°C下至少约25达因/cm，包括在25℃下约25达因/cm至约40达因/cm的表面张力。这些油墨组合物具有许多合意的物理和化学性质。它们与它们将要接触的材料(如润湿流体、成像构件的表面层和最终接收基材)可相容。它们也具有必需的润湿和转印性质。它们可被UV固化并固定在适当位置。它们也具有良好的粘度，常规胶印油墨通常具有50,000cps以上的粘度，这对于用于喷嘴基喷墨技术而言过高。另外，待克服的最难的问题之一是需要在连续数字图像之间清洁和废物处理，以进行数字成像而无之前图像的重影。设计这些油墨以使极高转印效率而不是油墨分裂成为可能，因此克服了与清洁和废物处理相关的许多问题。本公开的油墨组合物不会胶凝，而通过简单掺合制得的常规胶印油墨的确会胶凝，并且由于相分离而无法使用。

通过参照如下实例，可进一步理解本公开的方面。所述实例为示例性的，且不旨在限制其实施例。

实例

通过掺合常规硅氧烷(来自Toray)和10％的炭黑，然后固化，从而提供硅氧烷鼓式成像构件。通过辊涂而用剥离剂(D4)装载成像构件。通过激光加热或接触加热而选择性地加热成像构件，以从图像区域表面去除剥离剂。潜像在图像区域表面形成。通过以大于1米/秒的速度手动辊压而将油墨提供至成像构件，以使潜像显影。在该实例中所用的油墨为TOYO Aquales s UV油墨。将经显影的图像转印至纸张接收基材。

在初始循环之后，再进行贯穿转印步骤的8次选择性加热，而不使用剥离剂重新装载成像构件。结果示于图4中，其中最左边的图像为来自初始循环的接收基材的图片，最右边的图像为来自最后的循环的接收基材的图片。

Claims

1.一种用于可变平版印刷的方法，其包括：

将剥离剂吸收到包括成像构件表面的成像构件中；

通过从所述成像构件表面的选定位置蒸发所述剥离剂以形成疏水性非图像区域和亲水性图像区域，从而形成潜像；

通过将油墨组合物施用至所述亲水性图像区域而使所述潜像显影，以形成经显影的图像；以及

将所述经显影的图像转印至接收基材。

2.根据权利要求1所述的方法，其中经吸收的剥离剂扩散至所述成像构件表面以增强转印。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述剥离剂为挥发性硅氧烷液体。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述挥发性硅氧烷液体为八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)、六甲基二硅氧烷(OS10)或八甲基三硅氧烷(OS20)。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸发通过激光加热或接触加热进行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述成像构件为泡沫或海绵。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述泡沫或海绵包含弹性体材料和分散于所述弹性体材料中的辐射吸收填料。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述辐射吸收填料为炭黑。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述弹性体材料包括硅橡胶。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述成像构件包含弹性体材料和分散于所述弹性体材料中的辐射吸收填料。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸发通过快速加热进行。