CN104812581B - 印刷机和印刷方法 - Google Patents
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Abstract
在一个实施例中,印刷机包括配置为在印刷基底上形成半固体调色剂膜的装置和定影器,定影器被配置为不接触所述调色剂膜,软化所述印刷基底上的所述调色剂膜,直到所述调色剂中的聚合物可移动,足以使聚合物官能团能够与所述印刷基底结合。
Description
技术领域
背景技术
液体电子照相(LEP)印刷使用特殊的墨水在纸或其他印刷基底上形成图像。LEP墨水通常包括分散在载液中的有色的聚合物颗粒。该聚合物颗粒通常被称为调色剂颗粒,并且LEP墨水因此通常被称为液体调色剂。LEP印刷工艺涉及在光电导体上放置所需的印刷图像的静电图案,并通过将液体调色剂薄层涂敷于带电的光电导体上来显影图像。液体中的带电调色剂颗粒粘附于光电导体上所需图像的图案。液体调色剂图像从光电导体被转印到加热后的中间转印构件,蒸发大部分的载液以将调色剂膜干燥为接近固体。然后,调色剂膜被压在较冷的基底上并在中间转印构件和基底之间的压印线(nip)处适当冻结。
发明内容
附图说明
图1和图2例示包括新的印刷后调色剂定影器的一个示例的LEP印刷机。
图3是例示利用如图1和图2中所示的印刷后定影器提高调色剂粘附力的时间和温度之间的一个示例关系的线图。
图4是例示在IR加热器类型的印刷后调色剂定影器的出口处在纸印刷基底的厚度上的一个示例温度曲线的线图。
图5是例示在IR加热器类型的印刷后调色剂定影器的出口处的纸印刷基底的一个示例加热和冷却曲线的线图。
图6是例示使用不同重量的纸印刷基底作为印刷后调色剂定影器的热通量的函数的示例功率消耗曲线的线图。
图7例示包括用于双重印刷的新型印刷后调色剂定影器的另一示例的LEP印刷机。
图8和图9是例示使用如图1和图2的印刷机中所示的定影器的定影器的示例印刷方法的流程图。
整个附图中相同的部件附图标记指示相同或相似的部件。
具体实施方式
由惠普公司开发的用于HP印刷机的及其他液体调色剂粘附于多种多样的印刷基底。尽管如此,有些印刷基底是这些液体调色剂不能很好地粘附的。已开发了新的技术以帮助提高液体调色剂的粘附,以扩大能有效地用于LEP印刷的印刷基底的种类。因此,将参照液体调色剂和LEP印刷描述新技术的示例。然而,新技术的示例不限于用于LEP印刷的液体调色剂,但可以以其他液体调色剂并以其他用于分配液体调色剂的装置实现。
过去,液体调色剂对印刷基底的粘附力已由材料和诸如滚筒温度、ITM橡皮布温度(ITM blanket temperature)以及膨胀和释放特性、通风和干燥的印刷过程设置来控制。因为调色剂粘附力必须预先与其他印刷参数平衡,提高粘附力的设计空间是有限的并且有时意味着损失其他方面的性能以实现粘附力的增加。下面描述的新技术的示例通过使用帮助保持主印刷过程的完整性的印刷后过程有助于使提高的调色剂粘附力与其他印刷性能特性互不相干。
测试已显示,与其他调色剂相比,一些新的以及以其他方式所需的液体调色剂降低调色剂对基底的总体粘附力。然而,已经发现印刷基底表面上的调色剂膜可被加热至调色剂中的聚合物流动所在的温度,以在没有接触或压力并且在不会降低印刷质量或妨碍印刷机的吞吐量的条件下提高这些调色剂和其他调色剂的粘附力。另外,已显示,使用高热通量来加热调色剂膜将调色剂膜升高到所需的流动温度,而不加热印刷基底的大部分,从而使能量消耗最小化并且减小或甚至消除主动冷却的需要。非常快地加热调色剂膜在非常小的规模上引起聚合物流动,而没有大量流动(bulk flow),以帮助减小或消除调色剂成像的光泽、颜色或其他属性的任何可见改变。而且,由于能够仅加热印刷基底的顶表面,调色剂膜不利的额外烘干非常少。
因此,在一个示例中,新的印刷机包括被配置为在印刷基底上形成固体或半固体调色剂膜的LEP印刷引擎(LEP print engine)或其他图像形成装置以及被配置为在该印刷基底上软化该调色剂膜直到调色剂中的聚合物充分流动足以接触该印刷基底的定影器。在另一示例中,新的印刷方法包括将液体调色剂涂敷到第一基底,干燥该液体调色剂以在第一基底上形成较干燥的调色剂;将较干燥的调色剂从第一基底转印到第二基底的前表面,并将第二基底上的调色剂加热到至少100℃,而不会将第二基底的后表面加热到100℃或更高。在附图中示出并在下面描述的这些示例和其他示例说明但不限于在本说明书后附的权利要求书中限定的本发明。
如本文件所使用的,“液体调色剂”是指液体载体中的带电或不带电粒子的胶体系统。
图1和图2示出LEP印刷机10,其包括新的印刷后调色剂定影器的一个示例。参考图1和图2,在LEP印刷机10中,均匀的静电电荷通过带栅极的电极丝(scorotron)或其他适合的充电装置14施加于光导表面,例如光导鼓12的外表面。扫描激光器或其他适合的光成像装置16将光电导体12上的选定区域以所需印刷的图像的图案暴露于光。利用显影器18将液体调色剂的薄层涂敷于有图案的光电导体12。显影器18通常代表将不同颜色的调色剂供应到一系列抵靠光电导体12旋转的小墨辊的典型的复杂单元。光电导体12上的潜像(latentimage)通过涂敷液体调色剂而显影,液体调色剂粘附于光电导体12上带电的图案,将静电潜像显影成调色剂图像。该调色剂图像从光电导体12转印到中间转印鼓/构件(ITM)20,并随后随着纸张或卷筒纸(a web of paper)或其他印刷基底22在中间转印构件20和压紧辊24之间经过时,调色剂图像从中间转印构件20转印到纸张或卷筒纸或其他印刷基底22。灯或其他适合的放电装置26将剩余电荷从光电导体12移除,并且调色剂残留物在清洁站28处移除,以便为下一个图像的显像或为涂敷下一个调色剂颜色平面做准备。
印刷机10也包括控制器29(图2)和定影器30。控制器29通常代表用于控制印刷机10的操作元件所需的程序设计、处理器和相关联的内存以及电子电路和部件。中间转印构件20通常将包括围绕鼓缠绕的可移动、可替换的橡皮布(blanket)。相对较软的、服帖的橡皮布被加热以蒸发调色剂中大部分的液体载体成分,使得调色剂在转印到印刷基底22之前被干燥成非常薄的半固体膜。例如,调色剂膜被干燥为大约90%的固体。通常,在干燥后仅残留大约3-10%的原始液体载体。在热ITM橡皮布上的调色剂膜被压至较冷的基底22上并且在转印构件20和压紧辊24之间的压印线处适当地冻结。
在调色剂图像已被涂敷于基底22后,基底22经过定影器30,在定影器30处调色剂膜被加热直到其充分软化,以使调色剂中的聚合物能够流动,将聚合物官能团暴露于印刷基底22的表面以增加粘附力。为使该暴露过程发生,聚合物必须有足够的可移动性以使聚合物官能团能够与纸结合。基底22上的调色剂膜在定影器30处的热软化使调色剂中的聚合物能够以非常小的规模流动,从而赋予官能团以移动性从而与纸结合。
当调色剂膜达到80℃-100℃的温度时,已经观察到软化,其中100℃以上为较强的软化。为有效地实现所需的聚合物流动和官能团移动性,对调色剂膜而不是大部分基底进行加热是有利的。由于调色剂膜只有几微米厚,加热调色剂所需的能量比加热基底的整个厚度所需的能量少得多。而且,虽然发生增大的粘附力的温度根据所在温度的时间变化,但是在100℃以上的温度下不到250ms实现显著提高的粘附力。因此,直接作用于基底表面的高热通量能够在热量被大量传导到基底的大部分中之前优先将调色剂膜加热到需要的聚合物流动温度。
对于一个示例,图3的曲线图示出对于印刷在一种中等重量148gsm的纸印刷基底类型上的黑色调色剂实现95%粘附力的时间和温度。如图3所示,在大约225ms内将调色剂膜加热至102℃将实现95%的粘附力。对于95%的粘附力,将峰值温度增加到130℃将达到该温度所需的时间减少到大约55ms。图4和图5是示出用于在纸印刷基底上快速加热调色剂膜的热曲线(thermal profiles)的曲线图。图4示出在IR加热器的出口处在较重的重量324gsm的纸的厚度上的温度曲线(temperature profile),IR加热器在基底表面上向调色剂膜传递200kW/m2的热通量。图5示出对于相同重量的纸作为时间函数的加热和冷却曲线。如图4所示,温度从在调色剂膜和纸之间的前表面界面处的130℃急剧下降至纸的后表面的冷的40℃。如图5所示,随着表面热量通过纸的较冷部分传导,加热后纸表面处的调色剂膜的温度迅速下降。因此,除了较好的能量效率之外,在纸的表面快速加热也允许向大部分纸中的被动传导冷却。
在图1和图2所示的示例中,定影器30被实现为位于输出传送器32(图2)上方并能够向基底22的表面传递20kW/m2至400kW/m2的热通量的IR(红外线)加热器30。例如,IR加热器30包括一系列聚焦于沿传送器32移动的基底22的表面的IR灯34。(在图7所示的示例中,印刷机10包括沿基底22的每侧上的输出路径交错布置的两个定影器30,用于对双重调色剂图像进行定影。)在印刷基底的表面进入调色剂膜的高热通量能够在热量被大量地传导到基底中之前优先地加热表面。如图6的曲线图中所示,特别是随着纸的重量增加,由于(通过更高的热通量)更快地加热,功率消耗显著降低。例如,参考图6,仅传递25kW/m2热通量的加热器将需要大约7kW,以便将中等重量150gsm的纸上的调色剂膜加热到130℃,而传递200kW/m2热通量的加热器将需要仅仅大约3kW。而且,因为较高的热通量缩短达到所需的软化温度需要的时间,在图5的示例中大约是25ms,印刷机的吞吐量丝毫不受定影器的影响。测试表明短至中波长(0.6μm-2.4μm)的IR加热器能够提供对所有调色剂颜色(CMYK)仍具有相对均匀吸收的最高热通量。
图8和图9示出使用如图1和图2中的定影器30的定影器的示例印刷方法。在图8所示的示例中,液体调色剂被涂敷于第一基底(步骤102),如图1和图2中的ITM20,并且被干燥以在第一基底上形成较干燥的调色剂(步骤104)。较干燥的调色剂从第一基底被转印到第二基底的第一表面(步骤106),如图1和图2中印刷基底22的前侧。然后,在第二基底上,调色剂被加热到至少100℃,而不会将第二基底的与第一表面相反的第二表面(如图1和图2中基底22的后侧)同样加热到100℃或更高(步骤108)。在一个具体示例中,第二基底上的调色剂在250ms-40ms内被加热到100℃-150℃的峰值温度,并且达到该峰值温度的时间随着该温度增加而减少。
在图9所示的示例中,液体调色剂的膜被涂敷于第一基底(步骤110),并且液体调色剂被干燥以在第一基底上形成固体或半固体的调色剂膜(步骤112)。然后,调色剂膜从第一基底转印到第二基底的第一表面(步骤114),并且20kW/m2-400kW/m2的热通量被施加到第二基底上的调色剂膜(步骤116)。在一个具体示例中,热通量被施加为使得调色剂膜在250ms-40ms内达到100℃-150℃。
图中示出并在上面描述的示例例示但不限制本发明。可做出并实现其他示例。因此,前述描述不应被解释为限制本公开的范围,本公开的范围在后附的权利要求书中限定。
Claims (11)
1.一种印刷机,包括:
光电导体;
在所述光电导体上形成所需图像的图案的成像仪;
将液体调色剂涂敷到所述光电导体的图像显影器;
将调色剂图像从所述光电导体转印到印刷基底的转印构件;和
定影器,被配置为不接触所述调色剂图像,将200kW/m2-400kW/m2的热通量施加到所述印刷基底上的所述调色剂图像,
其中所述定影器被配置为在不超过250ms内将所述印刷基底上的所述调色剂图像加热到至少100℃的峰值温度,并且达到该温度的时间随着温度增加而减少。
2.根据权利要求1所述的印刷机,其中所述定影器包括红外线灯。
3.根据权利要求2所述的印刷机,其中所述定影器被配置为在250ms-40ms内将所述调色剂图像加热到100℃-150℃的峰值温度。
4.根据权利要求3所述的印刷机,其中所述红外线灯被配置为将所述调色剂图像暴露于具有0.6μm-2.4μm波长的红外光。
5.一种印刷机,包括:
成形装置,被配置为在印刷基底上形成固体或半固体的调色剂膜;和
定影器,被配置为不接触所述调色剂膜,软化所述印刷基底上的所述调色剂膜,直到所述调色剂中的聚合物的可移动性足以使聚合物官能团能够与所述印刷基底结合,
其中所述定影器包括红外线灯,该红外线灯被配置为向所述印刷基底上的所述调色剂膜传递200kW/m2-400kW/m2的热通量,并且
其中所述定影器被配置为在不超过250ms内将所述印刷基底上的所述调色剂膜加热到至少100℃的峰值温度,并且达到该温度的时间随着温度增加而减少。
6.根据权利要求5所述的印刷机,其中所述成形装置被配置为将液体调色剂的膜涂敷到转印构件,将所述转印构件上的所述调色剂膜干燥成固体或半固体,并将所述调色剂膜从所述转印构件转印到所述印刷基底。
7.根据权利要求5所述的印刷机,其中所述定影器被配置为在250ms-40ms内将所述印刷基底上的所述调色剂膜加热到100℃-150℃的峰值温度。
8.根据权利要求7所述的印刷机,其中所述红外线灯被配置为发出具有0.6μm-2.4μm波长的红外光。
9.一种印刷方法,包括:
在基底的第一表面上形成固体或半固体的调色剂膜;并且
在不超过250ms内将所述调色剂膜加热到至少100℃的峰值温度,而不会将所述基底的与所述第一表面相反的第二表面同样加热到100℃或更高,并且达到该温度的时间随着温度增加而减少,
其中加热包括将200kW/m2-400kW/m2的热通量施加到所述调色剂膜。
10.根据权利要求9所述的方法,其中施加热通量包括将200kW/m2-400kW/m2的热通量施加到所述调色剂膜,直到所述调色剂膜在250ms-40ms内达到100℃-150℃。
11.根据权利要求10所述的方法,其中施加热通量包括将所述调色剂膜暴露于具有0.6μm-2.4μm波长的红外光。
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