CN109624540A - 一种喷墨印刷方法及实现该方法的喷墨印刷设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种喷墨印刷方法，该方法采用表面镀铬的旋转滚筒作为中间转印体，先采用喷墨打印头将UV光油喷涂到经冷却的中间转印体表面，再采用多色喷墨打印头，在光油层上喷涂UV油墨，然后将叠加有光油层和图像层的中间转印体经第一UV固化装置，使图像层初步固化，同时将中间转印体表面的温度升高，使图像层和光油层从中间转印体转移至承印基材上，最后将转印有图像的承印基材依次第二、第三UV固化装置，使图像层和光油层彻底固化，其中光油层和图像层含有对不同波段光敏感的光引发剂。本发明的喷墨印刷方法，能够保证每次图像都能彻底、干净地转移到承印物上，同时保证图案具有好的清晰度。本发明还提供一种实现上述方法的喷墨印刷设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种印刷方法，尤其涉及一种喷墨印刷方法，更具体是涉及一种间接转印的喷墨印刷方法。本发明还提供一种实现上述方法的喷墨印刷设备。
背景技术
喷墨印刷是一种能在连续的片材上印刷不同图像的数字技术。近年来，喷墨印刷技术发展迅速，在广告、陶瓷、纺织、墙纸等行业已逐步替代传统的印刷方式，市面上常见的喷墨印刷方式都是直接喷印方式，即将墨滴直接喷在承印材料上。由于直接喷印的设备结构简单、造价便宜，因此是目前市场主流的喷印方式，但直接喷印方式存在很多缺点，如各种承印材料的表面属性不同，喷墨墨水很难适应各种承印材料的表面，因而往往需对承印材料进行预涂；另一方面，在喷印过程中，喷头离纸张必须很近，纸张在喷头下高速运行，张力稍有波动，纸张就可能鼓起蹭到喷头，造成喷头损坏，如果轻微损坏就表现为拉线等故障，严重损坏就是喷头报废。
有鉴于此，印刷行业已开始逐步探索采用间接转印的喷墨印刷方式。间接转印是首先把墨滴喷到中间转印材料上，再转移到承印材料上。由于中间转印材料特性固定，喷墨墨水只需要适应中间转印材料就可以，因此可以大幅减少对承印材料的要求，更进一步的，中间转印材料可以是版辊等固定结构的旋转体，在高速运转过程中不会刮蹭到喷头表面，因而可以将喷头尽量靠近中间转印单元，提高喷印效果。与直接转印相比，间接转印虽然有明显的优势，但也有许多的问题需要克服，如在打印过程中，各喷头喷出的墨滴是湿叠湿的混合在一起的，而众所周知，喷墨系统中使用的墨是要求低粘度、高流动性，才能实现适当的喷射性能，但这种低粘度的墨在湿叠湿的状态下，相邻墨滴很容易彼止混合或拉吸，造成糊版，进而造成印品的图案不清晰。另外，由于喷墨印刷系统与普通的胶印、凹印等传统印刷不同，需要适应动态图文的需求，故在生产过程中，有可能每一张印品都是不同的图文，这就必须保证每次图像都能彻底、干净地转移到承印物上。
为克服上述问题，行业人员进行了各种尝试，如专利号为CN200480017636.1及专利号为CN200910006194.5的中国发明专利，公开了一种成像方法，该方法是通过把能量（如等离子体）施加到中间转印体的表面上对该表面进行亲水化处理，在进行亲水化处理的中间转印体上涂敷用于使墨粘度增加的液体后，再由喷墨印刷装置把墨喷射在涂敷了上述增粘液体后的中间转印体上形成图像，最后再把中间转印体上形成的图像转印到印刷介质上而实现中间转印。由于该专利中增加粘度的涂料需要根据各种墨水的种类进行匹配，才能达到增粘的效果，因而存在需要根据墨水的种类对涂料进行选择的问题。
发明内容
为克服以上存在的问题，本发明的目的是提供一种间接转印的喷墨印刷方法，该方法可保证墨滴在湿叠湿的情况下不易彼此混合或拉吸，从而获得高质量的图像。
为实现以上目的，本发明的喷墨印刷方法，依次包括如下步骤：
（1）采用表面镀铬的旋转滚筒作为中间转印体，先将中间转印体表面冷却，采用喷墨打印头将UV光油喷涂到中间转印体的表面，形成光油层，UV光油所含的光引发剂，其光敏波段为<360nm的UV光波；
（2）采用多色喷墨打印头，在光油层上喷涂UV油墨，形成图像层，UV油墨含有对365-420nm的UV光波敏感的光引发剂；
（3）将叠加有光油层和图像层的中间转印体圆周面通过波长范围为360-420nm的 UV固化装置，调节输出光强度，使图像层初步固化，同时将中间转印体的表面加热，使光油层的粘度下降；
（4）将叠加的图像层和光油层从中间转印体转移至承印基材上；
（5）将转印有图像的承印基材依次通过波长范围为360-420nm的 UV固化装置和包含波长<360nm的 UV固化装置，调节输出光强度，使图像层和光油层彻底固化。
由于不同UV油墨的粘度随温度变化的曲线不同，优选的，上述步骤（1）中间转印体表面的冷却温度为以使光油的粘度增大至40S以上为宜；步骤（3）中间转印体表面的加热温度为以使光油的粘度下降至30S以下为宜（此处的粘度是指用2#查恩杯测量得到的粘度）。
优选的，上述步骤（4）图像层的转移是通过与中间转印体表面接触的背辊的作用下进行转移。
优选的，上述UV光油层是由重量百分比为40-60%的环氧丙稀酸酯、20-40%的已二醇二丙烯酸脂、5-15%的活性胺和3-20%的Irgacure127光引发剂组成。
优选的，上述UV墨层是由重量百分比为15-40%的环氧丙稀酸酯、3-15%的聚酯丙烯酸酯、20-40%的已二醇二丙烯酸脂、3-15%的颜料、5-15%的活性胺、1-8%的Irgacure127光引发剂和3-15%的Irgacure TPO光引发剂组成。
本发明的喷墨印刷方法与现有的技术相比，具有如下的优点：
1、采用UV油墨作为喷墨印刷的油墨，在光油层和图像层中选用对不同波段敏感的光引发剂，利用现有LED UV灯可精确制作其UV发光波段，采用分步固化的方法，达到先固化图像层而保持光油层不固化的目的，从而保证每次图像都能彻底、干净地转移到承印物上。
2、利用UV油墨的粘度随温度的变化而变化、且在某个温度会出现急剧变化的特性，采用对中间转印体表面进行冷却及喷头与中间转印体之间空气的冷却，使墨滴在滴落过程及刚要接触中间转印体时得到冷却，使墨滴粘度增大，避免低粘度的墨滴在湿叠湿的状态下，相邻墨滴出现彼止混合或拉吸的现象，从而保证图案的清晰度，而在墨滴即将离开中间转印体时对中间转印体表面进行加热，使未固化的光油层粘度降低，最大限度减少中间转印体表面的图像层和光油层残留量，更好保证动态图文印刷的质量。
3、采用本发明方法获得的印刷品，图像层在光油层的覆盖下能得到很好的保护。
本发明还提供一种实现上述喷墨印刷方法的设备，该设备包括：
中间转印体，该中间转印体为表面镀铬的滚筒，滚筒沿中间转轴顺时针或逆时针旋转；
位于中间转印体上方的光油喷墨打印喷头，该打印喷头按印刷的幅宽需要设计，配合中间转印体的转动，在中间转印体表面的特定区域形成光油层；
位于光油喷墨打印喷头前侧或后侧的多色喷墨打印喷头，该打印喷头按印刷的幅宽需要设计，配合中间转印体的转动，在光油层表面形成图像；
用于把中间转印体上形成的图像转印到承印基材上的转印装置；
位于中间转印体侧面的冷风吹送装置，该冷风吹送装置可使中间转印体的表面温度下降，同时由于中间转印体的旋转作用，冷风也会被带入到喷头与中间转印体之间的空间，使该空间的空气也得到冷却；
位于中间转印体内部的热风吹送装置或红外加热装置，该装置可使中间转印体的表面温度升高；
位于多色喷墨打印喷头和转印装置之间的第一UV固化装置，该固化装置发出的紫外光，其波长范围为360-420nm；
沿转印有图像的承印基材收卷方向依次设置的第二UV固化装置和第三UV固化装置；第二 UV固化装置发出的紫外光，其波长范围为360-420nm；第三UV固化装置发出的紫外光，包含有波长范围<360nm的紫外光；
上述转印装置、冷风吹送装置和第一UV固化装置均沿中间转印体的圆周方向设置。
为了更好避免上一幅图像转移不干净而在下一幅图像上产生残留影像，上述喷墨印刷设备还包括设置于转印装置和光油喷墨打印喷头之间的刮刀装置，该刮刀装置可将中间转印体转印后表面残留的光油层或图像层清除干净。
优选的，上述第一和第二UV固化装置优选LED UV灯，第三UV固化装置优选LED UV灯或传统汞灯。
优选的，上述冷风吹送装置可对旋转的中间转印体圆周面的1/4-3/4面积进行冷却。
优选的，上述热风吹送装置可对旋转的中间转印体圆周面的1/6-1/4面积进行加热。
本发明的喷墨印刷设备，将UV喷墨印刷所需的各种装置沿中间转印体的圆周方向设置，在中间转印体旋转的过程中，依次完成光油层和图像层的形成、图像层的初步固化、图像的转印和光油层及图像层的彻底固化等各项工序，结构合理，占用面积小，特别适合动态图文的印刷；而采用冷风装置和加热装置对中间转印体表面进行冷却和加热，便于中间转印体表面的温度变换。
附图说明
图1是本发明喷墨印刷设备的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的喷墨印刷设备包括表面镀铬的中间转印体1，该中间转印体以轴２为中心逆时针旋转；
位于中间转印体上方的光油喷墨打印头3，使用的墨水为无色UV光油，所含光引发剂的光敏波段<360nm，该打印头可按印刷的幅宽需要设计，配合中间转印体的转动，在中间转印体表面的特定区域形成光油层4；本发明采用的UV光油配方是：环氧丙稀酸酯40-60%、已二醇二丙烯酸脂20-40%、活性胺5-15%和Irgacure127光引发剂3-20%；该墨水加热到50℃时，粘度为18s，具有适合喷印的粘度，温度降低到9℃时，粘度上升到40S；
位于光油喷墨打印喷头后侧的多色喷墨打印喷头5，多色喷头所喷的墨水是一种UV固化型打印墨水，其含有光引发剂的光敏波段为360-400nm，该打印喷头可按印刷的幅宽需要设计，配合中间转印体的转动，在光油层表面形成图像层6；本发明采用的UV墨水配方是：环氧丙稀酸酯15-40%、聚酯丙烯酸酯3-15%、已二醇二丙烯酸脂20-40%、颜料3-15%、活性胺5-15%、Irgacure127光引发剂1-8%和Irgacure TPO光引发剂3-15%；该墨水加热到50℃时，粘度为18s，具有适合喷印的粘度，温度降低到9℃时，粘度上升到40S；
用于把中间转印体上形成的图像转印到承印基材上的转印装置7，该装置为可施力向中间转印体的压辊8，承印物9由压辊压合在中间转印体1上；
位于中间转印体右侧的冷风吹送装置10，该装置可以将中间转印体圆周面的1/4-3/4面积进行冷却，根据实例光油层的配方，冷却温度设定为5-15℃（冷却角度如图中α角所示）；
位于中间转印体内部的热风吹送装置11，该装置可以将中间转印体圆周面的1/6-1/4面积进行加热，根据实例光油层的配方，加热温度设定为30-40℃（加热角度如图中β角所示）；
位于中间转印体左上角一侧且处于多色喷墨打印喷头和转印装置之间的第一LED UV固化装置12，该固化装置发出的紫外光，其波长范围为360-420nm，可根据所使用喷墨油墨光引发剂的种类进行优选；
沿转印有图像的承印基材收卷方向依次设置的第二LED UV固化装置13和第三LED UV固化装置14，第二LED UV固化装置发出的紫外光，其波长范围为360-420nm，第三UV固化装置发出的紫外光，其波长范围包含低于360nm的紫外光；
位于中间转印体的右下角一侧且处于转印装置和光油喷墨打印喷头之间的刮刀装置15，该刮刀装置可将中间转印体转印后表面残留的光油层或图像层清除干净。
本发明喷墨印刷方法是，中间转移体1以200m/min的速度逆时针旋转过程中，经过冷风吹送装置10时，表面被冷却至5-15℃，转至光油喷墨打印头下方，光油在进入喷墨系统过程流经光油喷墨打印头4前，被加热至40-60℃，此时光油的粘度为10-20s左右，具有很好的流动性，能够被喷头喷射出来，喷射出来的光油墨滴沉积在中间转移体表面时，被冷却到5-15℃，粘度变大，达到40-50s，形成很好的光油层；随后经过多色喷墨打印头5，多色打印头的墨水也是被加热到40-60℃，粘度为10-20s左右，具有很好的流动性，喷射出来的多色油墨经环境温度及中间转印体表面冷却，粘度加大，能很好地附着在中间转印体的光油层上，形成清晰的图像层，而不会出现墨珠或墨流，造成图文清晰度的损失；经过多色喷墨打印头后，图像层经第一LED UV固化装置13进行固化，第一LED UV固化装置的UV波长为360-420nm，能够对多色喷头所喷印的图像层进行固化，而因为光油层的光引发剂敏感波长<360nm，因此第一LED UV固化装置并不会固化光油层，第一LED UV固化装置的UV光强输出强度可以无级调整，通过调节输出光强，使得图文层初步固化；在图像层固化的同时，热风吹送装置11把中间转印体表面温度加热至30-40℃，光油层因受热粘度变低，流动性增加，有利于图像随后被转印到承印物上；图像层和光油层在压辊8的作用下，被转移到承印物9上，被转移后，光油层在最外层；覆盖有光油层的图像层离开中间转印体后，经过第二LED UV固化装置13，图像层被彻底固化，经过第三LED UV固化装置14后，由于第三UV固化装置的波长包含<360nm的波段，光油层被彻底固化；剥离了图像层和光油层的中间转印体经过刮刀装置15后，刮刀把未完全转移干净的图像层和光油层刮除，使中间转印体的表面干净如初，进入下一个图文的喷印。
以上只是本发明喷墨印刷方法及印刷设备一个实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技术方案的等效实施或变更，如光油层或图像层配方的改变，中间转印体冷却、加热装置的变更，均应包含在本发明的范围中。
Claims (10)
1.一种喷墨印刷方法，依次包括如下步骤：
（1）采用表面镀铬的旋转滚筒作为中间转印体，将中间转印体表面冷却，采用喷墨打印头将UV光油喷涂到中间转印体的表面，形成光油层，UV光油所含的光引发剂，其光敏波段为<360nm的UV光波；
（2）采用多色喷墨打印头，在光油层上喷涂UV油墨，形成图像层，UV油墨含有对365-420nm的UV光波敏感的光引发剂；
（3）将叠加有光油层和图像层的中间转印体圆周面通过波长范围为360-420nm的 UV固化装置，调节输出光强度，使图像层初步固化，同时将中间转印体的表面加热，使光油层的粘度下降；
（4）将叠加的图像层和光油层从中间转印体转移至承印基材上；
（5）将转印有图像的承印基材依次通过波长范围为360-420nm的 UV固化装置和包含波长<360nm的 UV固化装置，调节输出光强度，使图像层和光油层彻底固化。
2.根据权利要求1所述的喷墨印刷方法，其特征在于：所述步骤（1）中间转印体表面的冷却温度设定为使光油的粘度增大至40S以上的温度；步骤（3）中间转印体表面的加热温度设定为使光油的粘度下降至30S以下的温度。
3.根据权利要求1或2所述的喷墨印刷方法，其特征在于：所述步骤（4）图像层的转移是通过与中间转印体表面接触的背辊的作用下进行转移。
4.根据权利要求3所述的喷墨印刷方法，其特征在于：所述UV光油层是由重量百分比为40-60%的环氧丙稀酸酯、20-40%的已二醇二丙烯酸脂、5-15%的活性胺和3-20%的Irgacure127光引发剂组成。
5.根据权利要求4所述的喷墨印刷方法，其特征在于：所述UV墨层是由重量百分比为15-40%的环氧丙稀酸酯、3-15%的聚酯丙烯酸酯、20-40%的已二醇二丙烯酸脂、3-15%的颜料、5-15%的活性胺、1-8%的Irgacure127光引发剂和3-15%的Irgacure TPO光引发剂组成。
6.一种喷墨印刷设备，包括：
中间转印体，该中间转印体为表面镀铬的滚筒，滚筒沿中间转轴顺时针或逆时针旋转；
位于中间转印体上方的光油喷墨打印喷头，该打印喷头按印刷的幅宽需要设计，配合中间转印体的转动，在中间转印体表面的特定区域形成光油层；
位于光油喷墨打印喷头前侧或后侧的多色喷墨打印喷头，该打印喷头按印刷的幅宽需要设计，配合中间转印体的转动，在光油层表面形成图像；
用于把中间转印体上形成的图像转印到承印基材上的转印装置；
位于中间转印体侧面的冷风吹送装置，该冷风吹送装置可使中间转印体的表面温度下降，同时在中间转印体的旋转过程，冷风被带入到喷头与中间转印体之间的空间，使该空间的空气也得到冷却；
位于中间转印体内部的热风吹送装置或红外加热装置，该装置可使中间转印体的表面温度升高；
位于多色喷墨打印喷头和转印装置之间的第一UV固化装置，该固化装置发出的紫外光，其波长范围为360-420nm；
沿转印有图像的承印基材收卷方向依次设置的第二UV固化装置和第三UV固化装置；第二 UV固化装置发出的紫外光，其波长范围为360-420nm；第三UV固化装置发出的紫外光，包含有波长范围<360nm的紫外光；
所述转印装置、冷风吹送装置和第一UV固化装置均沿中间转印体的圆周方向设置。
7.根据权利要求6所述的喷墨印刷设备，其特征在于：所述喷墨印刷设备还包括设置于转印装置和光油喷墨打印喷头之间的刮刀装置，该刮刀装置可将中间转印体转印后表面残留的光油层或图像层清除干净。
8.根据权利要求7所述的喷墨印刷设备，其特征在于：所述第一和第二UV固化装置为LED UV灯，第三UV固化装置为LED UV灯或汞灯。
9.根据权利要求8所述的喷墨印刷设备，其特征在于：所述冷风吹送装置对旋转的中间转印体圆周面的1/4-3/4面积进行冷却。
10.根据权利要求9所述的喷墨印刷设备，其特征在于：所述热风吹送装置对旋转的中间转印体圆周面的1/6-1/4面积进行加热。
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