CN1827373A - 光固化型油墨的曝光固化法和喷墨记录装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种在记录介质上形成的油墨层的曝光－固化法。构成该油墨层的油墨含有至少一种在存在酸的条件下可聚合的溶剂、一种能够在光照时生成酸的光－酸生成剂和一种着色剂组分。该方法包括两个光照步骤。在第一光照步骤中，使用具有第一照度峰值的光源用光照射油墨层。由此使光－酸生成剂生成酸，促进酸在油墨层中的扩散，使油墨层在一定程度上固化在第二光照步骤中，使用具有比第一照度峰值高的第二照度峰值的光源用光照射油墨层，光－酸生成剂生成更多的酸，酸在油墨层内扩散，完全固化油墨层。

Description

光固化型油墨的曝光固化法和喷墨记录装置

技术领域

本发明涉及一种光固化型油墨的曝光固化法，该油墨可被其受到光照时生成的酸固化。本发明还涉及一种喷墨记录装置。

背景技术

在采用UV油墨的印刷机系统中，由于紫外线辐射可以使印出的油墨层立即非流态化，因此可以获得质量较高的印刷品。但普通UV油墨仍然伴随着下述问题：当印刷表面(即在其上进行印刷的表面)是由吸收介质制成时，吸收到吸收纸内部的油墨不容易固化并因此产生刺激性的油墨味。

为了促进油墨层的固化，已经提出了配备加热部件的喷墨记录装置。在这种情况下，其中使用的油墨是可光致固化的喷墨油墨，它含有能够在光照时生成酸的光-酸生成剂、着色剂组分和能够在存在上述酸的情况下聚合的溶剂。该喷墨油墨被设计成当油墨加热时，用作催化剂的酸能够扩散到油墨层内部以促进该油墨的聚合或固化。尽管由此甚至可以轻易固化已经深深渗入吸收纸内的油墨，但这种油墨的使用还必须采用另配有加热部件的印刷装置。

此外，由于油墨撞击印刷表面后点直径的变化速率因记录介质种类的不同而不同，如果不考虑记录介质的种类而选定同样的时间进行光照，固化后的点直径就会波动，由此使印刷图像的质量不一致。因此，还提出了一种配备多个光源的喷墨记录装置，这些光源根据记录介质的种类选择性地以多种方式打开，以便使油墨固化后的点直径一致。

如果是可以被该油墨受到光照时生成的酸固化的光固化型油墨，只采用光照就不可能使该酸充分扩散到记录介质中，从而产生油墨固化缺陷，由此不能在记录介质上形成令人满意的印刷图像。因此，光固化型油墨通常在光照后进行加热，以便使固化所需的酸能够充分扩散到油墨层的深处以固化油墨，由此可以在记录介质上形成令人满意的印刷图像。因此，喷墨记录装置在这种情况下需要配备一个用于加热记录介质和光固化型油墨的加热部件，因此必须采用一套大型装置。此外，配有加热部件的记录装置不易于调节。

还提出了采用发光装置中发出的热量固化油墨层。然而，如果发光输出量过度增加，油墨层的表面部分就会提前固化，从而使油墨层的内部不能充分固化。由此可能产生固化缺陷的问题。此外，这种情况还有另一个问题，即如果在完成曝光固化过程后立即将另一记录介质直接叠加在印刷图像上，油墨层中还没有充分固化的部分会转移到下方记录介质的背面，由此产生粘脏现象。

一般而言，在印刷品是用喷墨记录装置印刷的情况下，如果其图像密度(OD值)为1.5或更多，印刷品就被认为具有合格的密度特性。为了实现这一点，就要求加入油墨中的颜料质量要差不多合格。然而，尽管光固化型油墨通过光照固化，如果油墨中颜料的浓度增加，会使光难以到达油墨层的深处，从而损害油墨层的可固化性。同样，如果油墨层的厚度增加，该油墨层的可固化性也会降低。

发明内容

因此，本发明的目的之一是提供一种光固化型油墨的曝光固化法，该油墨能够在油墨层的表面区域和内部区域均匀固化而不会导致油墨层的不完全固化。

此外，本发明的另一目的是提供一种无需另外配备加热部件(用以促进光固化型油墨构成的油墨层的固化)就能够形成优质印刷图像的喷墨记录装置。

按照本发明的一个方面，提供了一种在记录介质上形成的油墨层的曝光固化法，该油墨层由一种光固化型油墨制成，该油墨含有至少一种在存在酸的条件下可聚合的溶剂、一种能够在光照时生成酸的光-酸生成剂和一种着色剂组分，该方法包括：

第一光照步骤，其中使用具有第一照度峰值的发光部件、用波长能够被光-酸生成剂吸收的光照射油墨层，由此不仅使油墨层中所含的光-酸生成剂生成酸，还使油墨层的温度升高以降低油墨粘度，从而促进酸在油墨层中的扩散，条件是第一光照步骤使油墨层不完全固化；和

第二光照步骤，其中使用具有第二照度峰值的发光部件用光照射已经在第一光照步骤中处理过的油墨层，第二照度峰值高于第一照度峰值，由此不仅使油墨层中的光-酸生成剂进一步生成酸，还使油墨层的温度升高以促进该酸在油墨层内部的扩散并进一步促进油墨层的固化。

按照本发明的第二方面，提供了一种喷墨记录装置，其含有：

喷墨记录头；

用以变换记录介质和喷墨记录头的相对位置的部件；

通过将光固化型油墨从喷墨记录头输到记录介质上以形成油墨层的部件，光固化型油墨包括至少一种可在存在酸的情况下聚合的溶剂、一种能够在光照时生成酸的光-酸生成剂和一种着色剂组分；

第一发光部件，用以在第一照度下发射其波长能够被光-酸生成剂吸收到油墨层上的光，由此不仅使油墨层中所含的光-酸生成剂生成酸，还使油墨层的温度升高以降低油墨粘度，从而在不会使油墨层完全固化的情况下促进酸在油墨层中的扩散；

第二发光部件，用以在高于第一照度的第二照度下发射光以促进使用第一发光部件进行第一次光照后的油墨层的固化；和

发光-控制部件，用以控制第一发光部件的第一照度峰值以使其低于第二发光部件的第二照度峰值。

在下面的说明中会阐述本发明的其它目的和优点，根据这些说明它们在一定程度上是显而易见的，或者可以通过实践本发明获悉。借助于下文特别指出的手段和结合方式可以实现和获得本发明的这些目的和优点。

附图说明

引入并构成说明书组成部分的附图阐明了本发明的实施方案，并与上面的概述和下面对实施方案的详细描述一起用以解释本发明的原理。

图1是说明本发明的一个实施方案的喷墨记录装置的示意图。

图2是说明本发明的另一个实施方案的喷墨记录装置的示意图。

图3是说明本发明的又一个实施方案的喷墨记录装置的示意图。

图4是说明记录介质表面温度随时间变化的示例的图。

图5是说明传统喷墨记录装置的示意图。

图6是说明传统喷墨记录装置的记录介质表面温度随时间变化的图。

图7是说明本发明的又一个实施方案的平头型喷墨记录装置的示意图。

具体实施方式

下面将解释本发明的各种实施方案。

在本发明实施方案的方法中，采用了一种含至少一种可在存在酸的情况下聚合的溶剂、一种能够在光照时生成酸的光-酸生成剂和一种着色剂组分的光固化型油墨。这种油墨形成图像的能力很大程度上取决于该油墨以化学方式增强的机制。也就是说，首先，当油墨受到光照时，由光-酸生成剂生成酸，该酸随后由于油墨层的加热而扩散到油墨层中，从而使酸能够用作油墨层交联反应的催化剂。由于酸的这种扩散，现在能够使酸渗透到油墨层中由于例如着色材料的阻碍无法透射进光的深处，这样就能够促使固化遍及油墨层的大量区域。

本发明实施方案的方法中要使用的油墨中，能够在存在酸的情况下聚合的溶剂应该优选含有不低于50重量份的至少一种选自下述物质的化合物：具有脂环族骨架和/或脂族骨架的环氧化合物、乙烯醚化合物和氧杂环丁烷化合物，它们各自在常温和常压下的粘度为50mPa·s或更小并且沸点为150℃或更高。当溶剂的粘度限定为50mPa·s或更小时，油墨能够从喷墨头中喷出，从而使油墨适用于喷墨记录。此外，当油墨的沸点为150℃或更高时，可以抑制油墨的挥发性，从而增强与喷墨油墨的输出相关的稳定性。要使用的溶剂的沸点应该更优选为180℃或更高。只要可在存在酸的情况下聚合的溶剂的含量不低于溶剂总量的50wt％，就可以充分展现出上述性质。脂环族骨架和/或脂族骨架的一部分可以包括氧原子。

尤其是，溶剂更优选含有下列通式(1)所示的脂族环氧化合物和含氧杂环丁烷环的化合物。

R1-CH₂-C(CH₃)₂-CH₂-R1              (1)

(在此通式(1)中，R1是缩水甘油醚)

至于光-酸生成剂，可以采用例如鎓盐、重氮盐、叠氮醌(quinonediazide)化合物、有机卤化物、芳族磺酸盐化合物、二砜(bisulfone)化合物、磺酰基化合物、磺酸盐化合物、锍化物、硫酰胺化合物、碘鎓化合物、磺酰基重氮甲烷化合物和它们的混合物。

具体地说，更优选采用鎓盐。可用于这种情况的鎓盐的例子是重氮盐、鏻盐和锍盐，它们含有作为抗衡离子的氟硼酸根阴离子、六氟锑酸根阴离子、六氟砷酸根阴离子、三氟甲磺酸根阴离子、对甲苯磺酸根阴离子或对硝基甲苯磺酸根阴离子。

相对于100重量份在油墨中所含酸存在的情况下可聚合的溶剂，光-固化型油墨中光-酸生成剂的混合比应该优选限定在1至12重量份。如果光-酸生成剂的混合比超过前述范围，就会严重影响颜料的分散性或严重影响与喷墨油墨使用期限有关的粘性稳定性。此外，如果在油墨中加入敏化剂以进一步增强颜料的分散性和油墨的粘性稳定性，那么相对于100重量份溶剂，油墨中光-酸生成剂的混合比应该优选限定在1至10重量份。

至于在光-固化型油墨中加入的着色剂组分，可以使用光吸收颜料。这种光吸收颜料的具体例子包括碳质颜料，例如炭黑、carbonrefined和碳纳米管；金属氧化物颜料，例如黑锑粉、钴蓝、氧化锌、氧化钛、氧化铬和氧化铁；硫化物颜料，例如硫化锌；酞菁颜料；由诸如金属硫酸盐、金属碳酸盐、金属硅酸盐和金属磷酸盐的盐形成的颜料；和由诸如铝粉、青铜粉和锌粉的金属粉末形成的颜料。

相对于100重量份溶剂，溶剂中着色剂组分的含量应该优选限定为1至25重量份，更优选3至6重量份。如果着色剂组分的含量低于1重量份，就难以获得合格的色密度。另一方面，如果着色剂组分的含量升至超过25重量份，就会降低油墨的输送能力。只要相对于100重量份溶剂，颜料的含量为至少3重量份，就可以获得高达1.5或以上的相对高的图像密度(OD值)。上述这些颜料(和染料)可以单独使用或两种或多种结合使用，以增强吸光度、色度和色视觉(color vision)。

油墨中粉状组分的含量应该优选限定为占油墨量的1至50wt％。如果油墨中粉状组分的含量低于1wt％，就不可能充分获得增强油墨光敏性的效果。另一方面，如果油墨中粉状组分的含量高于50wt％，就会降低油墨的分辨力和光敏性。

至于喷墨油墨中使用的着色剂组分或粉状组分的平均粒径，其应该尽可能小，只要不会严重影响喷墨油墨的输送和这些组分所需功能的展现。一般而言，着色剂组分或粉状组分的平均粒径应该限定为用以喷出记录用的喷墨油墨的喷嘴孔径的1/3或更低，更优选大约1/10。同时，喷嘴的孔径典型地为10微米或更小，更优选为5微米或更小。因此，着色剂组分或粉状组分的优选粒径应该限于0.3微米或更小，其平均粒径典型地限于0.05至0.2微米。

本发明实施方案的方法中采用的光固化型油墨可以通过下述方法获得：将预定组分均匀混合在一起，然后使用例如PTFE过滤器进行过滤。

为了能够从喷墨头中稳定输出或喷出油墨，油墨应该优选具有预定范围内的粘度。例如，油墨粘度应该控制为在25℃为50mPa·sec或更低，更优选在25℃为30mPa·sec或更低。

接下来，将参照附图解释按照本发明的一个实施方案的喷墨记录装置。

图1是说明本发明的一个实施方案的喷墨记录装置的示意图。其中所示喷墨记录装置1配备有一个传送部件(传送器)3用以传送记录介质2。沿着传送部件3的运转方向，从上游侧开始向下游侧依次配置喷墨型记录头4和发光部件(光源)5。这种发光部件5包括依序安置的第一发光部件5a和第二发光部件5b。

在记录介质(即对其进行印刷的制品)2方面，对其种类没有任何特定的限制，只要能够在该记录介质2上进行印刷。也就是说，可以采用各种材料作为记录介质2，包括纸、木材、OHP片、树脂膜、无纺布、多孔膜、塑料片、电路板和金属底材。

传送部件3的构造使得记录介质2能够依序通过记录头4和发光部件5的前侧。在该例子中，传送部件3将记录介质2从图的右侧传送至左侧。该传送部件3可以由用以传送记录介质2的例如传送带和/或辊子和用以驱动该传送带和/或辊子的驱动机械装置构成。此外，该传送部件3还可以配有一个用以辅助记录介质2传送的导向元件。此外，该传送部件3还可以由一个可在直线底座上滑动的台结构(stagestructure)构成以传送片状外型的记录介质2。

配置记录头4以便按照图像信号将光固化型油墨输送到记录介质2上，由此形成油墨层。

发光部件5对记录介质2上形成的油墨层进行光照，由此使得油墨层中能够生成酸并通过酸的作用进一步促进油墨层的固化。至于发光部件5，可以采用汞灯，例如低压、中压或高压汞灯；间卤化物灯；无电极间卤化物灯；钨灯；氙灯；弧光灯；准分子灯(excimer lamp)；准分子激光器(excimer laser)；半导体激光器；YAG激光器；由激光器和非线性光学晶体构成的激光器系统；高频感应紫外线发生装置；电子束发射装置；X-射线发射装置等。其中，高频感应紫外线发生装置、高/低压汞灯和半导体激光器是更优选的，因为这些器件有利于简化所用系统。如果采用紫外线，紫外线的波长应该优选限为100纳米至600纳米。更优选地，尽管光的波长要求与光固化型油墨中所含的光-酸生成剂的感光波长一致，发光部件5应该优选具有大约250纳米或365纳米的照度峰值。发光部件5可以配有会聚镜或扫描式光学系统。

从发光部件5中发出的光的波长不限于紫外线，但是可任选地选自具有光固化型油墨中所含的光-酸生成剂的感光波长的光。

按照本发明的一个实施方案的喷墨记录装置1中的发光部件5包括具有第一照度峰值的第一发光部件5a和具有第二照度峰值的第二发光部件5b。在该例子中，第一照度峰值应该优选低于第二照度峰值。

使用这两个发光部件进行发光时，记录介质2的表面温度起伏不定，例如，如图4所示。图4说明了按照本发明的一个实施方案的喷墨记录装置1中记录介质2的表面温度随时间变化的例子。

由第一发光部件5a和第二发光部件5b不仅实现了发光，还实现了放热。以发光时相同的方式，也对记录介质2上的油墨层施加了热量，其图形具有峰值，如图4所示那样。当第一热峰值和第二热峰值的位置彼此接近时，在油墨层温度还没有冷却到起始温度的条件下进行第二发光。这样会增强生成的酸的扩散效果，由此更好地促进光固化反应。

通过使用前述喷墨记录装置1，可以通过下述方法向记录介质2上进行可靠的图像印刷。

首先，通过传送部件3，将记录介质2从图的右侧传送至左侧。记录介质2的传送速度可以根据其指定用途任意选择，尽管传送速度也受印刷密度和驱动频率的限制。例如，将记录介质2的传送速度控制在大约10米/分钟内。

当记录介质2传送到记录头4前方一位置时，根据图像信号从记录头4中输出光固化型油墨。由此，在记录介质2上形成指定油墨层。

然后，如下所述对带有油墨层的记录介质2进行光照。也就是说，如上所述，照射中使用的光要求与光固化型油墨中所含的光-酸生成剂的感光波长一致。例如，可以使用照度峰值为大约250纳米或365纳米的紫外线。

将其上有油墨层的记录介质2传送到第一发光部件5a的前方一位置。当记录介质2通过第一发光部件5a前方一位置时，从第一发光部件5a中以第一照度峰值向记录介质2上的油墨层发光。由于第一次光照，酸生成并扩散入油墨层。在这种情况下，应该以不会完全实现其固化的方式进行油墨层(尤其是，油墨层表面附近的区域)的固化。为了实现这一点，第一发光部件5a的第一照度峰值应该优选限定在大约200mW/cm²至2000mW/cm²。如果第一发光部件5a的第一照度峰值低于200mW/cm²，就难以充分生成酸并使其扩散入油墨层。另一方面，如果第一发光部件5a的第一照度峰值超过2000mW/cm²，只有油墨层(尤其是，油墨层表面附件的区域)被固化。

然后将带有油墨层(该油墨层中含有通过第一次光照的作用扩散到其中的酸)的记录介质2输送到第二发光部件5b的前方。当记录介质2通过第二发光部件5b前方的一位置时，从第二发光部件5b中以第二照度峰值对记录介质2上形成的油墨层发光。由于第二次光照，促进了油墨层的固化。为了实现这一点，第二发光部件5b的第二照度峰值应该优选限定在大约1000mW/cm²至3000mW/cm²。如果第二发光部件5b的第二照度峰值低于1000mW/cm²，就难以充分提供油墨层的固化。另一方面，如果第二发光部件5b的第二照度峰值超过3000mW/cm²，记录介质2可能会变形或油墨中的组分会被破坏。

第一和第二次照射时各自发出的紫外线的总量应该优选限定在大约150mJ/cm²至400mJ/cm²。如果发出的紫外线的总量低于150mJ/cm²，油墨层中酸的生成和扩散都会变得不充分，由此难以充分促进油墨的固化。另一方面，如果发出的紫外线的总量超过400mJ/cm²，就会产生诸如破坏油墨中组分等各种问题。

至于与光一起发出的热量，第一热量产生的记录介质2的温度峰值应该优选限定在大约30℃至50℃，而由第二热量产生的记录介质2的温度峰值应该优选限定在大约40℃至大约60℃。

由于在记录介质2上形成的油墨层的体积与记录介质2的体积相比非常小，油墨层的温度会变得与记录介质2的表面温度几乎相同。

刚通过第二发光部件5b后记录介质2的表面温度应该优选比其初始温度高至少10℃。在此，初始温度是指记录介质2在上述第一次光照之前的温度。如果可以通过第二次光照将记录介质2的表面温度增加10℃或更多，油墨层中因第一发光部件5a的光照生成的酸就可以在第二发光部件5b进行照射的步骤中可靠地扩散，该步骤同时伴随着第二发光部件5b引起的酸的生成。

尽管它根据第二记录介质2的传送速度会有所不同，如果第一发光部件5a和第二发光部件5b之间的相对距离过大，就不可能在第二次光照后使记录介质2的表面温度峰值达到所需温度。其原因在于下述事实：与光照(此处，例如紫外线)产生的照度对比，由第二发光部件5b中发出的热量引起的记录介质2表面的温度峰值要求累加在由第一发光部件5a发出的热量引起的记录介质2的表面温度峰值之上。

因此，为了防止记录介质2的表面温度在第一次光照后第二次光照前重新降至原始温度，第一发光部件5a和第二发光部件5b之间的时间距离应该优选调节成尽可能接近。

在光固化型油墨的情况下，油墨受到光照时光-酸生成剂生成酸，该酸随后由于油墨层的加热扩散到油墨层中，由此使酸能够用作油墨层交联反应或分解反应的催化剂。由于酸的这种扩散，现在可以使酸甚至渗透到油墨层中由于例如着色材料的阻碍无法透射进光的深处，这样就可以在存在酸的情况下促进油墨层大范围的固化，尽管固化反应有点缓慢。

然而，由于固化反应基本上很慢，在这种情况下就存在一个问题：当完成曝光-固化过程后立即在印刷图像上直接叠加另一记录介质时，就会在下方的记录介质的背面产生粘脏现象。然而，在如上所述的按照本发明的一个实施方案的方法中，首先由油墨层中所含的光-酸生成剂生成足量的酸以实现一定程度的固化，同时，酸在油墨层中扩散。此后，由第二发光部件5b以更高的照度量值对油墨层进行光照，由光-酸生成剂进一步生成酸，同时由于这时发出的热量，酸进一步在油墨层中到处扩散。因此，可以有效地促进记录介质上的油墨层固化，由此可以解决前述问题。

可以如下所述控制图1所示的按照本发明的一个实施方案的喷墨记录装置1。同时，图2是表示按照本发明的一个实施方案的喷墨记录装置的控制系统的流程图。

喷墨记录装置1包括传送部件3、喷墨记录头4、第一发光部件5a和第二发光部件5b作为主要组件，它们各自基本设计成通过微处理器的控制进行驱动。因此，喷墨记录装置1配有用作微处理器的CPU，还配有都与CPU总线相连构成微机的ROM和RAM(都未标示)。根据ROM或RAM中储存的操作程序控制和驱动前述主要组件。依照随操作程序而定的驱动控制，如下运作传送部件3、喷墨记录头4、第一发光部件5a和第二发光部件5b。

首先，将印刷数据传送给记录控制器201，通过它将印刷数据传送给印刷数据-传送电路202。然后，将印刷驱动信号发送给记录头驱动电路203，其随后以能够使光固化型油墨以小墨滴形式按照已经发送到印刷数据-传送电路202上的印刷数据从喷嘴(未标示)输出的方式驱动喷墨记录头4。

这时，通过记录控制器201，驱动信号也传送到传送部件控制部分204和发光部件控制部分205。因此，启动传动辊以驱动传送部件3，由此传送记录介质2。此时，接通第一发光部件5a和第二发光部件5b的灯泡。同时，这些发光部件5a和5b分别配有一个会聚镜以便将射出的光会聚在油墨层附近的位置上。

由于记录介质2在次扫描方向上的传送运动与油墨从喷墨记录头4(其喷嘴(未标示)沿主扫描方向排成一列)中选择性输出的结合，可以按照印刷信号在记录介质2上形成图像。由此形成的图像(即油墨层)随后传送到第一发光部件5a和第二发光部件5b所在的位置上，并受到这些发光部件的灯泡发出的光的照射，由此固定记录介质2上的图像。

在这种情况下，按照本发明的这个实施方案，通过发光部件控制部分205控制第一发光部件5a和第二发光部件5b分别实现的辐射输出量以便使采用喷墨记录装置1时的印刷过程和曝光/固化条件最优化。

在图1所示的喷墨记录装置1中，在每个记录介质2上进行的喷墨记录操作在记录介质2通过第二发光部件5b后完成。在某些情况下，记录介质2可以如图3所示传送到堆存器(stocker)7中。堆存器7可以配有一个加热设备以进一步促进油墨层的固化。当多个记录介质2以此方式互相堆叠并共同分批加热时，可以得到能够快速固化油墨层的喷墨记录装置。

或者，本发明的这个实施方案的喷墨记录装置1可以由平台式喷墨记录装置构成。图7中示意性地说明了这种装置的一个实施方案。在其中所示的这种喷墨记录装置中，记录介质2固定在原地，喷墨记录头4和发光部件5相对于记录介质2进行移动以形成图像。

这种喷墨记录装置1配有喷墨记录头4、第一发光部件5a和第二发光部件5b作为喷墨记录组合件。在这种情况下，喷墨记录头4在固定在记录介质-固定台(未标示)上的记录介质2上连续往复移动以进行图像记录。

这种喷墨记录组合件被一对位于该喷墨记录组合件相对的两侧的导杆8和9固定成一套组合件，并位于一对互相平行安放的前和后导轨10和11上而且能够以图中的白箭头和黑箭头所示的方向往复运动。至于移动喷墨记录组合件的方法，可以采用以拉紧状态连接到步进电动机等上的金属丝，从而使喷墨记录组合件可以被金属丝拉动。或者，可以使用能够使喷墨记录组合件自行移动的直线滑动器。

前和后导轨10和11互相平行固定并设计成以沿一对互相平行安放的左和右导轨12和13的箭头方向移动，导轨12和13位于记录介质2的相对的两侧。

使用如上所述构造的喷墨记录装置进行喷墨记录时，喷墨记录组合件以图中所示的白箭头方向传送，在此期间在记录介质2上形成图像。在喷墨记录组合件的这种单向传送过程中完成图像形成后，喷墨记录组合件以沿互相平行安放的左和右导轨12和13的箭头方向移动，由此在喷墨记录组合件以黑箭头所示方向反向移动的过程中将喷墨记录组合件侧向转移到记录介质的未被记录部分。然后，以如上所述相同的方式，使喷墨记录组合件以白色箭头的方向传送，在此其间在记录介质2上形成图像。重复这些操作，由此可以在大记录介质2上形成图像。

可以通过微处理器的控制对上述每个组件进行基本驱动。因此，喷墨记录装置1配有用作微处理器的CPU，还配有都与CPU总线相连构成微机的ROM和RAM(都未标示)。根据ROM或RAM中储存的操作程序分别控制这些组件。依照随操作程序而定的驱动控制，如下操作喷墨记录头4、第一发光部件5a、第二发光部件5b和喷墨记录组合件的传送。

参照图2所示的流程图解释图7所示的喷墨记录装置的操作。首先，将印刷数据传送给记录控制器201，通过它将印刷数据传送给印刷数据-传送电路202。然后，将印刷驱动信号发送给记录头驱动电路203，其随后以能够使光固化型油墨以小墨滴形式按照已经发送到印刷数据-传送电路202上的印刷数据从喷嘴(未标示)输出的方式驱动喷墨记录头4。

这时，通过记录控制器201，驱动信号也传送到传送部件控制部分204和发光部件控制部分205。在该例子中，传送部件控制部分204控制喷墨记录组合件的传送操作。

通过上述控制操作，驱动发动机或直线滑动器以移动传送部件3并由于发动机或直线滑动器而驱动并传送喷墨记录组合件。在该例子中，操作传送部件3以便以其主扫描方向和次扫描方向传送喷墨记录组合件。

这里，喷墨记录组合件的主扫描方向是指图中所示的白箭头的方向和黑箭头的方向。另一方面，这里，喷墨记录组合件的次扫描方向是指图中所示的箭头方向。在扫描时，接通第一发光部件5a和第二发光部件5b的灯泡。这些发光部件5a和5b分别配有一个会聚镜以便将射出的光会聚在油墨层附件的位置上。

喷墨记录头4的印刷与喷墨记录组合件以白箭头和黑箭头方向的传送和喷墨记录组合件以箭头或次扫描方向的移动同时进行。

由于记录介质2在次扫描方向上的传送运动与油墨从喷墨记录头4(其喷嘴(未标示)沿主扫描方向排成一列)中选择性输出的结合，可以按照印刷信号在记录介质2上形成图像。由此形成的图像(即油墨层)与喷墨记录组合件中的喷墨记录头4一起定位，随后受到都与喷墨记录头4同时移动的第一发光部件5a和第二发光部件5b的灯泡照射，由此固定记录介质2上的图像。

按照本发明的这个实施方案，通过发光部件控制部分205控制第一发光部件5a和第二发光部件5b分别实现的辐射输出量以便使采用喷墨记录装置1时的印刷过程和曝光/固化条件最优化。

在本发明这个实施方案的方法中，由具有较小的照度峰值的第一发光部件对油墨层施加第一次光照(光包括可以被光-酸生成剂吸收的波长)后，得到的油墨层进一步受到具有较大照度峰值的第二发光部件的第二次光照。由于第一次光照，油墨层中的光-酸生成剂生成酸，同时，由于油墨温度上升，油墨的粘度降低，由此能够使酸在油墨层中均匀地扩散。在第一次光照中，油墨层保持不完全固化状态。在油墨层内存在酸的条件下，对油墨层施加具有较大照度峰值的第二次光照。由此，油墨层中所含的光-酸生成剂进一步生成酸。同时，因油墨温度升高而提高的酸的扩散使得油墨层表面部分和油墨层内部都能均匀固化。

如上所述，按照代表本发明的一个实施方案的方法，即使多张印刷介质在其印刷后立即堆叠在一起，也可以获得一种没有印刷粘脏的表面固化(tack-free)印刷品。

接下来，将参照具体实施例详细解释本发明的实施方案。

制备一种光固化型油墨以检查其固化性能。在油墨制备中，将下列化学式所示的脂族环氧化物Ep1和下列化学式所示的含氧杂环丁烷环的化合物Ox1以1∶1(重量比)的比例互相混合，获得一种酸-可聚合组合物(环氧组合物)“a”。同时，化合物Ep1是SR-NPG(新戊二醇二缩水甘油醚；Sakamoto Yakuhin Kogyo Co.，Ltd.)，而化合物Ox1是DOX(缩写)＝OXT-221(二[1-乙基(3-氧杂环丁烷基)]甲醚；ToagoseiChemical Industry Co.，Ltd.)。

使用炭黑颜料作着色剂并预先与丙烯酸树脂捏和。然后将捏制材料与环氧组合物混合，其中炭黑颜料的含量为环氧组合物“a”的4wt％。在由此制得的混合物中，加入200ppm非离子表面活性剂(Sumitomo 3MCo.，Ltd.)并通过涂料摇动器进行分散处理一整天整夜，获得炭黑组合物“a(B)”。

然后将该炭黑组合物“a(B)”与光-酸生成剂PAG3混合以制备光敏性油墨1。用作光-酸生成剂的PAG3是以50wt％的浓度含有下列化学式所示的化合物PAG1和PAG2的1∶1混合物的碳酸异丙烯酯溶液。此外，PAG3是含50wt％锍盐的碳酸异丙烯酯溶液，而且可以购得，其商标为ESACURE1064(Lanbelty Co.，Ltd.)。该PAG3以7.5wt％的比率加入环氧组合物“a”中。

在光敏性油墨1中，进一步加入下列化学式所示的化合物S1作为敏化剂，并使用5微米PTFE过滤器过滤制得的混合物，获得光固化型油墨2。此处所用的化合物S1是ANTHRACURE UVS-1331(Kawasaki KaseiChemicals Ltd.)，并以液态光-酸生成剂(PAG3)的35wt％的比率加入油墨中。

使用图1所示的喷墨记录装置1，通过使用光固化型油墨2进行印刷以检查其固化性能。如下分别准备喷墨记录装置1的各组件。对于传送部件3，使用耐热性优异且热容低的金属无接缝环带，并将其以张紧状态置于传动辊和从动辊之间。对于记录介质2，使用OHP片(V516(商标)(100微米厚PET片)；Fuji Zerox Co.，Ltd.)。

对于记录头4，使用喷墨记录头CB1(商标；Toshiba TEC Co.，Ltd.)。对于发光部件5，使用一对UV辐射系统LH-6(D灯泡：波长峰值＝350纳米-390纳米，标准镜；Fusion UV Systems Japan Co.，Ltd.)。改变照度和第一发光部件5a与第二发光部件5b各自光的总量来进行光照。此处，第一发光部件5a和第二发光部件5b之间的距离为大约500毫米，该距离可变。

将光固化型油墨从记录头4喷到记录介质2上以形成油墨层，其随后固化成为厚度为5至6微米的固化墨膜。

印刷条件(形成固化墨膜的条件)如下：

记录头4的分辩力：300dpi；

输出油墨量：42pL/每个喷嘴；

印刷速度(用作记录介质传送部件的传送带的移动速率)；

照度(紫外线)：150mW/cm²-3000mW/cm²；

光总量(紫外线)：100mJ/cm²-500mJ/cm²。

发光部件5的辐射输出量(紫外线照度/光总量)是使用紫外线剂量计(Topcon Corporation的工业UV检验器；UVR-T1，测光部分：UD-T36；感光波长峰值：大约350纳米)测得的值。此外，使用前述UV辐射系统的输出量调节指旋螺钉在25-100％的范围内调节光照的输出量。通过对第一发光部件5a和第二发光部件5b的控制，光照的照度峰值有不同的结合方式，由此形成各种固化墨膜。

通过附在记录介质表面上的热电偶间接测量传送的记录介质2的温度，由此获得记录介质在第一次光照后和第二次光照后的温度。

制成的固化墨膜分别使用擦拭纸(Chymwipe；Cresia Co.，Ltd.)摩擦数次，以检查该膜的表面固化性。此处的表面固化性是指当许多各自印有印刷图像的记录介质2互相堆叠时，光固化型油墨转移到叠加在另一记录介质2上的记录介质2的背面的可能性。因此，表面固化是指即使许多各自印有印刷图像的记录介质2互相堆叠时，也完全没有发现在一份记录介质2顶面上形成的光固化性油墨转移到其上面的记录介质2的背面。

○：表面固化(即使使用Chymwipe将固化墨膜摩擦五次，也没有擦掉油墨)

△：一定程度的表面固化(当使用Chymwipe将固化墨膜摩擦五次时，有油墨粘附到Chymwipe上)

×：无表面固化(一用Chymwipe摩擦固化墨膜，油墨就粘附到Chymwipe上；即不充分固化)

如果墨膜是表面固化的，就可以确定记录介质2上的墨膜已经充分完全固化。

对通过改变第一和第二发光部件的照度峰值(mW/cm²)获得的固化墨膜的表面固化性测量的结果与光照总量一起概括在下表1中。

                                      表1

UV辐射		第二次辐射
											照度(mW/cm2)	263	572	881	1191	1500	1810	2119	2429
第一次辐射	160	-5	-38	-71	×105	×138	-171	-204	-237
										263	-8	-41	×74	×108	△141	○174	○207	○240
	572	-41	×74	△107	△141	○174	○207	○240	○273
										881	×74	×107	△140	○174	○207	○240	○273	○306
	1191	△108	△141	△174	△208	○241	○274	○307	○340
										1500	△141	△174	△207	△241	△274	○307	○340	○373
	1810	×174	△207	△240	△274	△307	△340	○373	△406
										2119	-207	-240	△273	△307	△340	△373	△406	×439
	2429	-240	-273	×306	×340	×373	×406	×439	△472

在这些曝光固化条件，即光照条件下，当第二次光照的输出量(即照度)升至高于第一次光照时，固化墨膜的表面固化性提高。换言之，这些墨膜可以在其印刷后立即呈现表面固化。因此，在本发明的实施方案中，第二发光部件的照度峰值高于第一发光部件。

从表1的结果看出，第一发光部件5a的照度应该优选限定在200mW/cm²至2000mW/cm²，而第二发光部件5b的照度应该优选限定在100mW/cm²至3000mW/cm²。此外，第一发光部件5a和第二发光部件5b的光照总量优选限定在150mJ/cm²至400mJ/cm²。

同时，如果第一发光部件5a的照度较高以至一开始就对油墨层表面产生高辐射，那么油墨层的表面部分就会提前充分固化。因此，即使再对油墨层表面进行充分照射，光线还是不可能达到油墨层的深处，由此不可能充分产生酸。此外，即使油墨层中存在足量的酸，由于油墨层表面部分的固化，酸也不可能在整个油墨层中充分扩散，由此导致油墨层深处的不充分固化。因此，必须使第一发光部件5a的照度峰值低于第二发光部件5b的照度峰值。

下表2列出了光照时记录介质2的表面温度的峰值。在这种情况下，通过与表1相同的方法以不同方式改变第一发光部件5a和第二发光部件5b的照度组合来使它们进行光照，并通过附在记录介质2表面上的热电偶间接测量记录介质2的温度，测量结果概括在下表2中。

                                          表2

UV辐射		第二次辐射
											照度(mW/cm2)	263	572	881	1191	1500	1810	2119	2429
第一次辐射	160	3030	3031	3032	3035	3036	3040	3041	3042
										263	3232	3233	3234	3237	3240	3242	3243	3244
	572	3535	3537	3538	3540	3543	3545	3546	3548
										881	3838	3839	3843	3844	3846	3848	3849	3850
	1191	4141	4142	4144	4146	4149	4151	4153	4155
										1500	4545	4546	4547	4549	4551	4555	4556	4557
	1810	4848	4848	4849	4852	4853	4855	4856	4860
										2119	5252	5253	5253	5254	5256	5257	5259	5261
	2429	5454	5455	5457	5458	5459	5461	5462	5463

在上表2中，上行的数值表示记录介质2通过第一发光部件5a时记录介质2表面温度的峰值，下行的数值表示记录介质2通过第二发光部件5b时记录介质2表面温度的峰值。同时，记录介质2在其通过第一发光部件5a之前的起始温度为30℃。

从表2与上述表1的比较中可以明显看出，如果在油墨层印刷后立即变得表面固化的条件下进行光照，第二次光照后记录介质的表面温度基本上比其初始温度升高10℃或更多。

从发光部件5中发出的不仅是光，还同时发热。也就是说，当记录介质2的表面温度至少比记录介质2通过第一发光部件5a前的初始温度(在该例子中，例如30℃)高时，通过第二发光部件5b进行光照，就可以使记录介质2得到如图4所示的记录介质的表面温度特性。由此，可以有效地从油墨层中所含的光-酸生成剂中生成酸，还可以有效地进行酸在油墨层中的扩散，由此可以促进油墨的固化。

至于发光部件放出的热量，其第一峰值应该优选尽可能接近其第二峰值。这样做可以在油墨层的温度还没有充分降低的条件下进行第二次光照。由此，可以有效促进所生成的酸的扩散，由此促进油墨层的光固化反应。

接下来，参照图4解释在按照本发明的一个实施方案的喷墨记录装置1的操作中记录介质2的表面温度随时间变化的例子。传送部件3的传送速度设定为25米/分钟，而且第一发光部件5a位于与起始位置(时间：0)相隔300毫米的地方。此外，第二发光部件5b位于与第一发光部件5a相隔500毫米的地方。第一发光部件5a的照度峰值设定为大约1500mW/cm²，而第二发光部件5b的照度峰值设定为大约1810mW/cm²。光照总量约为307mJ/cm²。记录介质在其通过第一发光部件5a和第二发光部件5b时的的表面温度如图4所示波动。

在传统的喷墨记录装置操作中的记录介质表面温度特性如图6所示。更具体地，图6所示的表面温度特性获自图5所示的传统喷墨记录装置。通过附在记录介质2表面上的热电偶间接测量记录介质2的温度。图5所示的喷墨记录装置的构造方式与图1所示的记录装置基本相同，不同仅在于没有配备第二发光部件5b。

从图4和图6的比较看出，记录装置配备一对发光部件时，可以增加施与光固化型油墨的光照能量(照射总量)，还能逐步增加热能。

此外，还测量了记录介质2上形成的印刷图像的硬度。印刷图像的硬度测量是按照JIS K5600-5-4(使用MITSU-BISHI铅笔2B-2H)进行的。此外，还测量了印刷图像在恒定条件下放置后的硬度。至于印刷图像的放置条件，包括在充分的条件下，常温放置24小时、50℃放置30分钟，100℃放置1分钟。然而，实现最优固化的放置条件并不限于上述这些条件。也就是说，最优放置条件会或多或少根据光固化型油墨的组成材料、发光部件的种类和曝光/固化条件(即光照条件)而不同。

在这些条件下制成的每件印刷品的铅笔硬度概括在下表3中。在表3中，每栏上行的数值表示印刷后立即表面固化的油墨层的铅笔硬度，而每栏下行的数值表示放置在恒定条件下的油墨层的铅笔硬度。如果油墨层的铅笔硬度高于“F”，可以断定油墨层具有足够作为印刷品的硬度。

                                      表3

UV辐射		第二次辐射
											照度(mW/cm2)	263	572	881	1191	1500	1810	2119	2429
第一次辐射	160
										263						BF	BF
	572					BF	HBF	HBF
										881				BF	BF	BF	HBF	HBF
	1191					BF	HBF	HBF	HBF
										1500						HBF	HBF	HBF
	1810							HBF
										2119
	2429

即使油墨层如上表1中的标记“○”所示在印刷后立即表面固化，其铅笔硬度也仅为大约“B”或“HB”。这种程度的硬度还不能令人满意地用作印刷品。通过将这些印刷品放置在预定的条件下，可以进一步提高光固化型油墨的固化以获得最终铅笔硬度为“F”的油墨层。

如上所述，已经表面固化的印刷品即使在许多印刷品堆叠在一起时也可以防止产生粘脏，还能够通过在例如25℃的环境中放置至少24小时来获得“F”的最终铅笔硬度。此外，通过使用图3所示的喷墨记录装置，可以将完成印刷的记录介质存放在堆存器7中。在堆存器7中对印数品进行批加热处理时，可以在更短的时间内制造最终铅笔硬度为“F”的印刷品。

通过使用本发明实施方案的方法，可以有效地生成酸并使其扩散到厚度为12微米或更低，更优选为7微米或更低的油墨层中。由此，可以获得在图像密度(OD值)上呈现1.5的较高密度的印刷品。

如上所述，按照本发明，可以提供一种光固化型油墨的曝光-固化法，它能够均匀地固化油墨层的表面区域和内部区域，而且不会导致油墨层的不完全固化。此外，按照本发明，可以提供一种喷墨记录装置，它无需另外配备用以促进光固化型油墨构成的油墨层固化的加热部件就可以形成优质的印刷图像。

对于本领域技术人员很容易了解其它优点和变动方法。因此，本发明在更广的方面不限于这里所示和所述的具体细节和典型实施方案。因此，可以在不背离所附权利要求所界定的总的发明概念的精神或范围的情况下作出各种变动。

Claims (7)

1.一种在记录介质上形成的油墨层的曝光-固化法，所述油墨层由光固化型油墨制成，该油墨含有至少一种在存在酸的条件下可聚合的溶剂、一种能够在光照时生成酸的光-酸生成剂和一种着色剂组分，其特征在于包括：

第一光照步骤，其中使用具有第一照度峰值的发光部件、用波长能够被光-酸生成剂吸收的光照射油墨层，由此不仅使油墨层中所含的光-酸生成剂生成酸，还使油墨层的温度升高以降低油墨粘度，从而促进酸在油墨层中的扩散，条件是第一光照步骤使油墨层不完全固化；和

第二光照步骤，其中使用具有第二照度峰值的发光部件用光照射已经在第一光照步骤中处理过的油墨层，所述第二照度峰值高于第一照度峰值，由此不仅使油墨层中的光-酸生成剂进一步生成酸，还使油墨层的温度升高以促进该酸在油墨层内部的扩散并进一步促进油墨层的固化。

2.按照权利要求1的曝光-固化法，其特征在于第二光照步骤是在记录介质的表面温度高于其在第一光照步骤之前的起始温度时进行的。

3.按照权利要求1的曝光-固化法，其特征在于光-固化型油墨中所含的着色剂组分是颜料，相对于100重量份在存在酸的条件下固化的溶剂，颜料的含量限定为3至6重量份。

4.按照权利要求1的曝光-固化法，其特征在于在光固化型油墨中的酸存在的条件下可聚合的溶剂含有不低于50重量份的具有脂环族骨架和/或脂族骨架而且在常温和常压下粘度为50mPa·s或更小并且沸点为150℃或更高的酸-可聚合化合物；相对于100重量份在存在酸的条件下固化的溶剂，光-酸生成剂的含量限定为1至12重量份。

5.按照权利要求1的曝光-固化法，其特征在于在光固化型油墨中的酸存在的条件下可聚合的溶剂包括至少一种选自下述的物质：具有脂环族骨架和/或脂族骨架的环氧化合物、乙烯醚化合物和氧杂环丁烷化合物。

6.按照权利要求1的曝光-固化法，其特征在于在光固化型油墨中的酸存在的条件下可聚合的溶剂包括下列通式(1)所示的脂族环氧化合物和含氧杂环丁烷环的化合物：

R1-CH₂-C(CH₃)₂-CH₂-R1           (1)

在此通式(1)中，R1是缩水甘油醚。

7.一种喷墨记录装置，其特征在于包括：

喷墨记录头(4)；

用以变换记录介质和喷墨记录头的相对位置的部件(3)；

将光固化型油墨从喷墨记录头输到记录介质上以形成油墨层的部件，所述光固化型油墨包括至少一种在存在酸的条件下可聚合的溶剂、一种能够在光照时生成酸的光-酸生成剂和一种着色剂组分；

第一发光部件(5a)，用以在第一照度下发射其波长能够被光-酸生成剂吸收到油墨层上的光，由此不仅使油墨层中所含的光-酸生成剂生成酸，还使油墨层的温度升高以降低油墨粘度，从而在不会使油墨层完全固化的情况下促进酸在油墨层中的扩散；

第二发光部件(5b)，用以在高于第一照度的第二照度下发射光以促进使用第一发光部件进行第一次光照后的油墨层的固化；和

发光-控制部件(205)，用以控制第一发光部件的第一照度峰值以使其低于第二发光部件的第二照度峰值。

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