DE102019112197A1

DE102019112197A1 - Reverse-laserbeschriftungs- und -übertragungsprozess für digitale offsetdrucke

Info

Publication number: DE102019112197A1
Application number: DE102019112197.3A
Authority: DE
Inventors: Carolyn Moorlag; Marcel P. Breton; Edward G. Zwartz; Biby Esther Abraham
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2019-11-28
Also published as: CN110531585A; US20190358981A1; KR20190134468A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Druckprozess, bei dem Druckfarbe als eine dünne Schicht auf ein dünnes Polymersubstrat übertragen wird und anschließend die Nichtbildflächen des Polymersubstrats mit einem Laser ausgehärtet werden. Nach dem Aushärten der Nichtbildfläche wird die verbleibende Druckfarbe (nicht ausgehärtete Druckfarbe) vollständig auf ein Druckmedium von Interesse übertragen und bildet den Digitaldruck aus.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Markierungs- und Drucksysteme, insbesondere variable Datenlithografiesysteme, die Reverse-Laserbeschriftung verwenden.
Offset-Lithografie ist heute ein gängiger Typ von Druckverfahren. Zum Zweck dieses Dokuments sind die Begriffe „Drucken“ und „Markieren“ austauschbar. Bei einem typischen lithografischen Prozess wird eine Druckplatte, bei der es sich um eine flache Platte, die Oberfläche eines Zylinders, ein Band und dergleichen handeln kann, so ausgebildet, dass „Bildbereiche“ aus hydrophobem und oleophilem Material sowie „Nichtbildbereiche“ aus hydrophilem Material gebildet werden. Die Bildbereiche sind Bereiche, die den Flächen auf dem endgültigen Druck (d. h. dem Zielsubstrat) entsprechen, die durch ein Druck- oder ein Markierungsmaterial wie Druckfarbe belegt sind, während die Nichtbildbereiche Bereiche sind, die den Flächen auf dem endgültigen Druck entsprechen, die nicht durch das Markierungsmaterial belegt sind.
Der Druckprozess bei der Lithografie mit variablen Daten (auch Digital-Lithografie oder Digital-Offset genannt) beginnt in der Regel mit einem Feuchtmittel, das zum Befeuchten einer Silikon-Bildfolie auf einer Bildtrommel verwendet wird. Das Feuchtmittel bildet auf der Silikonplatte einen Film, der in der Größenordnung von ca. einen (1) Mikrometer Dicke liegt. Die Trommel dreht sich zu einer „Belichtungsstation“, in der ein Hochleistungslaser-Imager dazu verwendet wird, das Feuchtmittel von den Stellen zu entfernen, an denen die Bildpunkte gebildet werden sollen. Dadurch entsteht ein „latentes Bild“ auf Feuchtmittelbasis. Die Trommel dreht sich dann weiter zu einer „Entwicklungsstation“, wo lithografieartige Druckfarbe mit dem „latenten Bild“ auf Feuchtmittelbasis in Kontakt gebracht wird und die Druckfarbe sich an den Stellen „entwickelt“, von denen der Laser das Feuchtmittel entfernt hat. Die Druckfarbe ist in der Regel hydrophob, um eine bessere Platzierung auf der Platte und dem Substrat zu erreichen. Ein ultraviolettes (UV-) Licht kann so aufgebracht werden, dass Fotoinitiatoren in der Druckfarbe die Druckfarbe teilweise aushärten können, um sie für eine hocheffiziente Übertragung auf ein Druckmedium wie Papier vorzubereiten. Die Trommel dreht sich dann zu einer Übergabestation, wo die Druckfarbe auf ein Druckmedium wie beispielsweise Papier übertragen wird. Die Silikonplatte ist nachgiebig, so dass kein Offset-Gummituch zur Unterstützung der Übertragung verwendet wird. UV-Licht kann auf das Papier mit Druckfarbe aufgebracht werden, um die Druckfarbe auf dem Papier vollständig auszuhärten. Die Druckfarbe liegt in der Größenordnung von einem (1) Mikron Stapelhöhe auf dem Papier.
Die Erzeugung des Bildes auf der Druckplatte erfolgt in der Regel mit Bildaufnahmemodulen, die jeweils einen linearen Hochleistungs-Infrarot-(IR)-Laser zum Beleuchten einer digitalen Lichtprojektor-(DLP)-Mehrspiegelanordnung, auch als „DMD“ (Digital Micromirror Device) bezeichnet, verwenden. Die Spiegelanordnung ist dem ähnlich, was häufig bei Computerprojektoren und einigen Fernsehgeräten verwendet wird. Der Laser sorgt für eine konstante Beleuchtung der Spiegelanordnung. Die Spiegelanordnung lenkt einzelne Spiegel um, um die Pixel auf der Bildebene zu bilden, um das Feuchtmittel auf der Silikonplatte pixelweise zu verdunsten. Wenn ein Pixel nicht eingeschaltet werden soll, lenken die Spiegel für dieses Pixel so ab, dass die Laserbeleuchtung für dieses Pixel nicht auf die Silikonoberfläche trifft, sondern in einem gekühlten Lichtgrubenkühlkörper geht. Eine einzelne Laser- und Spiegelanordnung bildet ein Bildgebungsmodul, das eine Bildgebungsfähigkeit von ca. einem (1) Zoll in Prozessquerrichtung bietet. Somit bildet ein einzelnes Bildgebungsmodul gleichzeitig eine ein (1) Zoll × ein (1) Pixel große Zeile des Bildes für eine gegebene Abtastzeile ab. Bei der nächsten Abtastzeile bildet das Bildgebungsmodul das nächste Zeilensegment von einem (1) Zoll × einem (1) Pixel ab. Durch Verwendung mehrerer Bildgebungsmodule, die aus mehreren Lasern und mehreren aneinander gefügten Spiegelanordnungen bestehen, wird eine Bildgebungsfunktion für eine sehr große Breite in Prozessquerrichtung erreicht.
Bei den oben genannten Lithografiesystemen ist es sehr wichtig, eine erste Schicht von Feuchtmittel mit einer gleichmäßigen und gewünschten Dicke zu haben. Dazu wird ein Formwalzenspaltbenetzungssystem, das eine von einer Lösungszufuhr gespeiste Walze umfasst, in die Nähe der wiederverwendbaren Abbildungsoberfläche gebracht. Die Dämpfungsflüssigkeit wird dann von der Formwalze auf die wiederverwendbare Abbildungsoberfläche übertragen. Ein solches System beruht jedoch auf der mechanischen Integrität der Formwalze und der wiederverwendbaren Abbildungsoberfläche, der Oberflächenqualität der Formwalze und der wiederverwendbaren Abbildungsoberfläche, der Steifigkeit der Aufhängung, die den Abstand zwischen der Formwalze und der wiederverwendbaren Abbildungsoberfläche beibehält, und so weiter, um eine gleichmäßige Schicht zu erhalten. Mechanische Ausrichtungsfehler, Positions- und Rotationstoleranzen sowie Komponentenverschleiß tragen jeweils zur Variation des Walzenflächenabstands bei, was zu einer Abweichung der Dämpfungsflüssigkeitsdicke vom Idealzustand führt.
Aus den oben genannten Gründen und aus anderen unten genannten Gründen, die für Fachkräfte beim Lesen und Verstehen der vorliegenden Spezifikation ersichtlich werden, besteht in der Technik Bedarf an einem alternativen Übertragungsverfahren, das das Aufbringen und Entfernen von Feuchtmittel nicht erfordert, wodurch die Komplexität und die Kosten von Drucken im digitalen Lithografie-Drucksystem gesenkt werden.
Gemäß Aspekten der Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Druckverfahren, bei dem Druckfarbe als dünne Schicht auf ein dünnes Polymersubstrat übertragen wird und dann die Nichtbildflächen des Polymersubstrats lasergehärtet werden und die verbleibende Druckfarbe (nicht gehärtete Druckfarbe) vollständig auf ein den Digitaldruck bildendes Druckmedium von Interesse übertragen wird.

1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Systems, das ein druckfarbenbasiertes Digitaldrucksystem nach dem Stand der Technik zeigt;
2 ist eine Seitenansicht eines variablen Lithografiesystems, das auf dem Reverse-Laserbeschriftungs- und -Übertragungsprozess gemäß einer Ausführungsform basiert;
3 ist eine Ansicht der Interaktion zwischen optischer Energie und Substrat in einer variablen Lithografie basierend auf dem Reverse-Laserbeschriftungs- und -Übertragungsprozess gemäß einer Ausführungsform;
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Reverse-Laserbeschriftung auf einer beliebig wiederverwendbaren Abbildungsoberfläche gemäß einer Ausführungsform.

In einem Aspekt ein variables Datenlithografiesystem, umfassend ein Bildgebungselement mit einem beliebig wiederverwendbaren Abbildungssubstrat (Substrat); ein Farbteilsystem zum Auftragen einer dünnen Farbschicht auf das Substrat; ein Patterning-Teilsystem zum selektiven Aushärten von Abschnitten des Substrats, so dass mindestens ein verbleibender nicht ausgehärteter Abschnitt ein eingefärbtes Bild auf dem Substrat bildet; und ein Bildübertragungsteilsystem zum Übertragen des eingefärbten Bildes auf ein Druckmedium.
In einem weiteren Aspekt, wobei das Substrat ein Polymersubstrat ist.
In noch einem weiteren Aspekt, wobei das Substrat eine mehrlagige Grundschicht mit einer unteren Kontaktoberfläche umfasst, die dazu konfiguriert ist, sich um einen Druckzylinder des variablen Datenlithografiesystems zu wickeln.
In einem weiteren Aspekt, wobei das Polymersubstrat aus der Gruppe bestehend aus Silikonen, Polyurethanen, Butadienkautschuken, Kautschuken und Mischungen derselben ausgewählt ist.
In einem weiteren Aspekt, wobei das selektive Aushärten von Abschnitten des Substrats darin besteht, das Substrat einer Laserbestrahlung aus einem Laserbildgebungsmodul auszusetzen.
In noch einem weiteren Aspekt, wobei die Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung bei 25 °C zwischen 1,5 × 10⁵ Centipoise und 10 × 10⁵ Centipoise liegt.
In noch einem weiteren Aspekt, wobei die Druckfarbenzusammensetzung einen Klebrigkeitsbereich von 40-60 g·m (60 s) bei 45 °C aufweist und wobei die Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung bei 45 °C zwischen 2 × 10⁴ Centipoise und 5 × 10⁴ Centipoise liegt.
In noch einem weiteren Aspekt, ferner umfassend: ein Rheologiemodifizierungsmittel, um das eingefärbte Bild auf dem Druckmedium durch Einwirkung von ultravioletter Energie zu härten, und wobei eine dünne Farbschicht über dem Substrat weniger als ein Mikron beträgt.
In noch einem weiteren Aspekt, Verfahren zum Ausbilden von Bildern in einem variablen Datenlithografiesystem, umfassend das Verwenden eines Bildgebungselements mit einem beliebig wiederverwendbaren Abbildungssubstrat (Substrat); das Auftragen einer dünnen Farbschicht auf dem Substrat mit einem Farbteilsystem; das selektive Aushärten unter Verwendung eines Patterning-Teilsystems von Abschnitten der dünnen Farbschicht auf dem Substrat, so dass mindestens ein verbleibender nicht ausgehärteter Abschnitt ein eingefärbtes Bild auf dem Substrat ausbildet; das Übertragen des eingefärbten Bildes vom Substrat auf ein Bildaufnahmedruckmedium; und Ausgeben des Bildaufnahmedruckmediums mit dem darauf ausgebildeten eingefärbten Bild aus dem bilderzeugenden System.
Obwohl in der folgenden Beschreibung aus Gründen der Klarheit spezifische Begriffe verwendet werden, sollen sich diese Begriffe nur auf die spezielle Struktur der zur Veranschaulichung in den Zeichnungen ausgewählten Ausführungsformen beziehen und nicht dazu dienen, den Umfang der Offenbarung zu definieren oder einzuschränken. In den Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung versteht es sich, dass sich gleichartige numerische Bezeichnungen auf Komponenten gleicher Funktion beziehen.
Die Begriffe „Dämpfungsflüssigkeit“, „Dämpfungslösung“ und „Feuchtmittel“ beziehen sich im Allgemeinen auf ein Material wie eine Flüssigkeit, das eine Veränderung der Oberflächenenergie bewirkt. Die Lösung oder die Flüssigkeit kann ein Feuchtmittel auf Wasser- oder wässriger Basis sein, das im Allgemeinen in einem luftgetragenen Zustand, wie beispielsweise durch Dampf oder durch direkten Kontakt mit einem Bildgebungselement über eine Reihe von Walzen aufgebracht wird, um das Element gleichmäßig mit der Dämpfungsflüssigkeit zu benetzen. Die Lösung oder die Flüssigkeit kann nichtwässrig sein und zum Beispiel aus Silikonflüssigkeiten (wie D3, D4, D5, OS10, OS20 und dergleichen) und polyfluoriertem Ether oder fluorierter Silikonflüssigkeit bestehen.
In der vorliegenden Offenbarung umfasst das Attribut „ca.“, soweit es in Verbindung mit einer Menge verwendet wird, den angegebenen Wert und hat die durch den Kontext vorgegebene Bedeutung (zum Beispiel umfasst es mindestens den Fehlergrad, der mit der Messung der speziellen Menge im Zusammenhang steht). Bei Verwendung mit einem bestimmten Wert sollte es auch als Offenbarung dieses Wertes betrachtet werden. Zum Beispiel legt der Begriff „ca. 2“ auch den Wert „2“ offen und der Bereich „von ca. 2 bis ca. 4“ legt auch den Bereich „von 2 bis 4“ offen.
Obwohl die Ausführungsformen der Erfindung in dieser Hinsicht nicht eingeschränkt sind, können die hierin verwendeten Begriffe „Vielzahl“ und „eine Vielzahl“ zum Beispiel „mehrere“ oder „zwei oder mehr“ beinhalten. Die Begriffe „Vielzahl“ oder „eine Vielzahl“ können in der gesamten Spezifikation verwendet werden, um zwei oder mehr Komponenten, Vorrichtungen, Elemente, Einheiten, Parameter oder dergleichen zu beschreiben. So kann zum Beispiel „eine Vielzahl von Stationen“ zwei oder mehr Stationen beinhalten. Die Begriffe „erste/r“, „zweite/r“ und dergleichen bezeichnen hierin keine Reihenfolge, Menge oder Wichtigkeit, sondern dienen vielmehr der Unterscheidung eines Elements von einem anderen. Die Begriffe „ein“ und „eine“ bezeichnen hierin keine Einschränkung der Menge, sondern bezeichnen vielmehr das Vorhandensein von mindestens einem der genannten Artikel.
Die Begriffe „Drucker“ oder „Drucksystem“, wie sie in diesem Schriftstück verwendet werden, bezeichnen im Allgemeinen einen Digitalkopierer oder -drucker, Scanner, Bilddruckmaschine, digitale Produktionspresse, Dokumentenverarbeitungssystem, Bildwiedergabegerät, Gerät zur Herstellung von Büchern, Telefaxgerät, Multifunktionsgerät oder dergleichen und kann mehrere Markiermaschinen, Zuführmechanismus, Scananordnung sowie andere Druckmaterialverarbeitungseinheiten, wie beispielsweise Papierzuführer, Finisher und dergleichen beinhalten. Das Drucksystem kann Bögen, Bahnen, Markierungsmaterialien und dergleichen verarbeiten. Ein Drucksystem kann Markierungen auf jeder Oberfläche und dergleichen platzieren und ist jede Maschine, die Markierungen auf eingegebenen Bögen liest; oder jede Kombination dieser Maschinen.
Der Begriff „Druckmedium“ bezieht sich im Allgemeinen auf ein in der Regel flexibles, manchmal gewelltes, physisches Blatt Papier, Substrat, Kunststoff oder anderes geeignetes physisches Printmediensubstrat für Bilder, unabhängig davon, ob es vorgeschnitten oder als Bahn zugeführt wird
Der Begriff „Aushärten“ oder „Härten“, wie er in diesem Schriftstück verwendet wird, bezieht sich auf eine Zustandsänderung wie Flüssigkeit in Feststoff, einen Zustand und/oder eine Struktur in einem Material, wie beispielsweise einer härtbaren Druckfarbenzusammensetzung, die in der Regel, aber nicht notwendigerweise, durch mindestens eine angewandte Variable, wie beispielsweise Zeit, Energie, Temperatur, Strahlung, Anwesenheit und Menge eines Härtungskatalysators oder Härtungsbeschleunigers in einem solchen Material oder dergleichen, verursacht wird. Der Begriff „Aushärten“ oder „gehärtet“ umfasst sowohl die partielle als auch die vollständige Aushärtung. Beim Auftreten der Aushärtung in jedem Fall, wie beispielsweise dem Aushärten einer solchen Druckfarbenzusammensetzung, die selektiv auf ein Polymersubstrat oder eine Polymerbahn aufgebracht wurde, können die Komponenten einer solchen Zusammensetzung das Auftreten einer oder mehrerer vollständig oder teilweise angewandter Variablen, wie beispielsweise UV-Strahlung, Vernetzung oder anderer Reaktionen, erfahren, je nach Art der auszuhärtenden Druckfarbenzusammensetzung, Aufbringungsvariablen und vermutlich anderen Faktoren. Es sollte sich jedoch verstehen, dass die vorliegende Erfindung Druckfarben umfasst, die nach dem Aufbringen nicht ausgehärtet oder nach dem Aufbringen nur teilweise ausgehärtet werden.
1 zeigt ein druckfarbenbasiertes Digitaldrucksystem für variable Datenlithografie nach dem Stand der Technik nach einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. System 10 umfasst ein Bildgebungselement 12 oder eine beliebig wiederverwendbare Abbildungsoberfläche, da auf der Oberflächenschicht verschiedene Bilder erzeugt werden können, in dieser Ausführungsform ein Tuch auf einer Trommel, kann aber in gleicher Weise eine Platte, ein Gurt oder dergleichen sein, umgeben von einem kondensationsbasierten Dämpfungsflüssigkeitsteilsystem 14, das nachstehend ausführlicher erläutert wird, ein optisches Patterning-Teilsystem 16, ein Farbteilsystem 18, ein Übertragungsteilsystem 22 zur Übertragung eines eingefärbten Bildes von der Oberfläche des Bildgebungselements 12 auf ein Substrat 24 und schließlich ein Oberflächenreinigungsteilsystem 26. Andere optionale weitere Elemente sind ein Rheologie-(komplexes Viskoelastizitätsmodul)-Steuerungsteilsystem 20, ein Dickenmessteilsystem 28, ein Steuerungsteilsystem 30 usw. Zahlreiche zusätzliche optionale Teilsysteme können ebenfalls eingesetzt werden, gehen aber über den Rahmen der vorliegenden Offenbarung hinaus. Wie bereits erwähnt, ist das optische Patterning-Teilsystem 16 komplex, teuer und darauf entfällt der größte Teil des gesamten Stromverbrauchs des Systems als Ganzes. Das Bildgebungselement 12 im beispielhaften System 10 wird verwendet, um ein eingefärbtes Bild auf ein das Zielbild empfangendes Materialsubstrat 24 an einem Übertragungsspalt 112 aufzubringen. Der Übertragungsspalt 112 wird von einer Gegendruckwalze am Übertragungsteilsystem 22 als Teil eines Bildübertragungsmechanismus erzeugt, die Druck in Richtung des Bildgebungselements 12 ausübt.
2 ist eine Seitenansicht eines variablen Lithografiesystems, das auf dem Reverse-Laserbeschriftungs- und -Übertragungsprozess 200 gemäß einer Ausführungsform basiert. Es ist zu beachten, dass Abschnitte des variablen Lithografiesystems, die mit denen in 1 identisch sind, mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet sind, und Beschreibungen derselben Abschnitte, wie sie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurden, weggelassen werden.
Die vorgeschlagenen Ausführungsformen entsprechen dem Bedarf in der Technik nach einem alternativen Übertragungsverfahren, das kein Auftragen und Entfernen von Feuchtmittel erfordert, wodurch die Komplexität und die Kosten der Drucke im Digitallithografie-Drucksystem gesenkt werden. Bei diesem neuen Laserbeschriftungs- und -Übertragungsprozess kommen die Feuchtmittelauftragungs- und Verdampfungsschritte nicht mehr zur Anwendung. Das Transfertuch 12 muss auch nicht aus Fluorsilikon bestehen und könnte eine beliebige Polymeroberfläche sein, die eine effiziente Übertragung der Druckfarbe ermöglicht.
Wie veranschaulicht, wurden die Dämpfungslösungselemente entfernt und die Farbelemente an den Anfang des Prozesses gebracht, da im zu beschreibenden Prozess die Einfärbung vor der Erzeugung des Bildes erfolgt. Zusätzlich ist das variable Lithografiesystem mit einem Polymersubstrat (Substrat) 210 dargestellt, das Teil des Tuchs 12 sein kann oder eine Schürze oder ein Blatt/eine Bahn auf dem Tuch 12 bilden kann. Farbendickendaten 28, wie in 1 dargestellt, und andere Daten, wie der prozentuale Anteil der in einem beliebigen Raum aufgetragenen Druckfarbe, können dazu verwendet werden, eine Rückmeldung zum Steuern (Steuerung 300) der Dosierung der auf das Polymersubstrat 210 aufgetragenen Druckfarbe bereitzustellen, so dass für den Zweck der Herstellung eines druckbaren Bildes das Substrat 210 nach dem Auftragen der Druckfarbe effektiv eine Tabula Rasa ist. Dieses unbeschriebene Blatt ist nur durch die vom Laser-Imaging-System (LIM) 16 erzeugten Aushärtungsmuster begrenzt.
Bei diesem neu beschriebenen Druckprozess wird die Druckfarbe als dünne Schicht (<1 Mikron) auf ein dünnes Polymersubstrat 210 übertragen, dann werden die Nichtbildflächen mittels Laserbestrahlung (LIM 16) direkt auf der Polymersubstratoberfläche ausgehärtet. Der erste Teil des Prozesses wird als „Reverse-Laserbeschriftungs“-Prozess bezeichnet, da zuerst die Druckfarbe aufgetragen wird und dann das Bild auf der Druckfarbe erzeugt wird. Die verbleibende dünne Farbschicht auf dem Polymersubstrat 210 kontaktiert dann ein Druckmedium 24 und wird vollständig auf dieses Substrat übertragen, wodurch der Digitaldruck entsteht. Der zweite Teil des Prozesses wird als „Übertragungsprozess“ bezeichnet. Nachfolgend zeigen die veranschaulichten Strukturelemente der Reverse-Laserbeschriftung in 1 ein Schema des Reverse-Laserbeschriftungs- und -Übertragungsprozesses. Nach dem Übertragen des eingefärbten (nicht ausgehärteten) Bildes auf das Druckmedium 24 kann das Substrat 210 gereinigt werden 26 und dann kann die Druckfarbe erneut aufgetragen werden, so dass LIM 16 ein weiteres Reverse-Laserbeschriftungsbild erzeugen kann. Aufgrund der Langlebigkeit der Oberfläche kann die Polymeroberfläche mit geringem Verschleiß kontinuierlich beschriftet werden. Für den Fall, dass ein Bild wiederholt werden soll, kann das Substrat in den Abschnitten, die mit dem Druckmedium ausgetauscht wurden, neu eingefärbt werden. Alternativ kann das Substrat 210 unter Verwendung eines anderen Prozesses gereinigt oder entsorgt werden.
Die Steuerung 300 kann in Vorrichtungen wie beispielsweise einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem tragbaren Computer, einem eingebetteten Prozessor, einer tragbaren Kommunikationsvorrichtung oder einer anderen Art von Rechenvorrichtung oder dergleichen ausgeführt sein. Die Steuerung 300 kann einen Speicher, einen Prozessor, Ein-/Ausgabevorrichtungen, eine Anzeige und einen Bus beinhalten. Der Bus kann die Kommunikation und Übertragung von Signalen zwischen den Komponenten der Steuerung 300 oder der Rechenvorrichtung ermöglichen.
Die Vorteile des vorstehenden Digitaldruckprozesses sind eine hohe Geschwindigkeit, hohe Auflösung, ein geringer Druckfarbenverbrauch und eine geringe Komplexität. Die Interaktion zwischen der Druckfarbe und dem Polymersubstrat 210 ist ein wichtiger Technologiefaktor, um eine vollständige Bildübertragung zu gewährleisten, insbesondere bei kombinierten Druckfarbenformulierungen, die ein hohes Maß an Übertragbarkeit von einem Polymersubstrat aufweisen mit keiner übertragenen Druckfarbe in den Nichtbildflächen. Druckfarbenformulierungen, die für diesen Reverse-Laserbeschriftungs- und -Übertragungsprozess geeignet sind, müssen Viskositäts- und Klebrigkeitseigenschaften innerhalb eines bestimmten Bereichs aufweisen, der zur Erreichung wichtiger Druckfunktionen erforderlich ist.

Die Farbeigenschaften sollten innerhalb der nachstehend beschriebenen Bereiche liegen. Es ist vernünftigerweise zu erwarten, dass aufgrund der Ähnlichkeit der Basisformulierungen auch mehrfarbige Formulierungen, einschließlich Cyan-, Magenta-, Gelb- und Schwarz-Digitallithografiedrucken, innerhalb des beschriebenen Prozesses funktionieren würden. Es wurde nachgewiesen, dass Druckfarben mit Eigenschaften innerhalb dieser Bereiche unter Bedingungen mit hoher Übertragung eine vollständige Übertragung der Druckfarbe von einem Substrat mit niedriger Oberflächenenergie durchlaufen. Tabelle 1 - Rheologie- und Klebrigkeitsbereiche für Druckfarben

Druckfarbentyp	Komplexe Viskosität @ 100 rad/s bei 45 °C, mPa.s	Komplexe Viskosität @ 1 rad/s bei 25 °C, mPa.s	Mittlere Klebrigkeit von 60 bis 600 s, g-m bei 45 °C	Klebrigkeit bei 60 s, g-m bei 45 °C
UV -härtend digital Offsetdruckfarbe	2-5E+04	1,5-10E+05	35-50	40-60

Um die Druckfarbenhaftung auf dem Druckmedium 24 zu maximieren, erhöht eine Viskositätssteuereinheit 180, die prozessabwärts von der Druckbildübertragungsstation in Prozessrichtung angeordnet ist, die Kohäsionskraft der Restfarbe, um eine ausgehärtete Restfarbe zu erzeugen. Insbesondere konditioniert die Viskositätssteuereinheit die Druckfarbe durch Aushärten der Restfarbe, um die Kohäsionsfestigkeit der Restfarbe gegenüber dem Druckmedium zu erhöhen. Fachkräfte würden erkennen, dass Viskositätssteuereinheiten im Rahmen der Erfindung Strahlenhärtung, optische oder fotografische Härtung, Warmhärtung, Trocknung oder verschiedene Formen der chemischen Härtung beinhalten können. Die Kühlung kann von einer Viskositätssteuereinheit verwendet werden, um die Rheologie ebenfalls zu verändern, zum Beispiel über physikalische und/oder chemische Kühlmechanismen.
Die in 2 dargestellte Viskositätssteuereinheit 180 ist eine UV-Belichtungsstation mit einer UV-Härtungslampe (z. B. Standardlaser, UV-Laser, Hochleistungs-UV-LED-Lichtquelle), die die Restfarbe auf der Oberfläche des Bildgebungselements einer Menge an UV-Licht (z. B. Anzahl der Photonenstrahlung) zur Polymerisation der Farbe aussetzt. Die Höhe der UV-Lichtdosis, die ausreicht, um die Restfarbe zu härten, kann von mehreren Faktoren abhängen, wie beispielsweise der Druckfarbenrezeptur (z. B. UV-Fotoinitiatortyp, Konzentration), dem UV-Lampenspektrum, der Verarbeitungsgeschwindigkeit des Druckers und der Menge an Restfarbe auf der Oberfläche des Bildgebungselements 110. Obwohl diese nicht auf einen bestimmten Bereich beschränkt ist, fanden die Erfinder in umfangreichen Experimenten für eine beispielhafte UV-Aushärtelampe (z. B. ca. 395 nm LED) heraus, dass ein Bereich von UV-Licht-Photonen von ca. 30 mJ/cm² bis 600 mJ/cm² die Viskosität der Restfarbe auf der Oberfläche des Bildgebungselements für eine anschließende Entfernung ausreichend erhöhen kann.
Anwendungen dieses Reverse-Laserbeschriftungs- und -Übertragungsprozesses beinhalten: den digitalen Offsetdruck von 2D-Drucken, digitale Masken oder den Digitaldruck jeder funktionellen Druckfarbe auf eine Oberfläche (wie beispielsweise Spezialeffektmaterial oder eine Klebeschicht).
3 ist eine Ansicht der Interaktion zwischen optischer Energie und Substrat in einer variablen Lithografie, die auf dem Reverse-Laserbeschriftungs- und -Übertragungsprozess gemäß einer Ausführungsform basiert. Es ist zu beachten, dass Abschnitte des variablen Lithografiesystems, die mit denen in 1 und 2 identisch sind, mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet sind, und Beschreibungen derselben Abschnitte, wie sie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben wurden, weggelassen werden. 3 zeigt die Bildübertragung von Druckfarbe wie beispielsweise weißer Druckfarbe auf ein Substrat 210 wie schwarzes Papier. Wenn unzureichende optische Energie (Leistung) verwendet wird, um die Nichtbildflächen zu härten, kam es zu einer gewissen Farbübertragung, was zu einem schwachen Bild führte. Die Verwendung höherer optischer Energie (Leistung) führt jedoch zu einem kontrastreichen Bild, bei dem nur Druckfarbe in der Bildfläche übertragen wird, indem das Substrat 210 beim Walzenspalt 112 komprimiert wird, wie in den 1 und 2 beschrieben. Die übertragene Farbe wurde anschließend mit der Viskositätssteuereinheit 180 ausgehärtet. Beispielhafte Übertragungsoberflächen (Substrat 210) für eine optimale Übertragung sind: Silikone, Polyurethane, gefüllte Silikone, Butadienkautschuke, Isoprenkautschuke, EDMP-Kautschuke und Fluorsilikonkautschuke.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 400 für Reverse-Laserbeschriftung auf einer beliebig wiederverwendbaren Abbildungsoberfläche gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 400 umfasst zwei Teile, wobei der erste Teil des Prozesses (Aktion 410 und 420) als „Reverse-Laserbeschriftung“ bezeichnet wird und der zweite Teil des Prozesses als „Übertragung“ bezeichnet wird.
Der erste Teil beginnt mit Aktion 410, bei der eine dünne Schicht mit dem Farbteilsystem 18 auf ein dünnes Polymersubstrat wie das Substrat 210 aufgebracht wird; und dann in Aktion 420, Abschnitte des Substrats 210 unter Verwendung eines Patterning-Teilsystems wie beispielsweise LIM 16 selektiv ausgehärtet werden, so dass mindestens ein verbleibender nicht ausgehärteter Abschnitt ein eingefärbtes Bild auf dem Substrat 210 bildet. Nach dem Auftragen von Druckfarbe auf das Substrat und dem Aushärten von Abschnitten des Substrats, um eine Härtung zu erreichen und eine Übertragung zu verhindern, wird das Substrat in den Übertragungsprozess wie das in 2 dargestellte Übertragungsteilsystem 22 überführt. Der Übertragungsprozess beginnt mit der Aktion 430, bei der das eingefärbte Substrat und ein Druckmedium 24 gegen die Walzen des Übertragungsteilsystems 22 gedrückt werden, so dass die nicht ausgehärteten Abschnitte des eingefärbten Materials auf das Medium übertragen werden. Das Verfahren fährt mit der Aktion 440 fort, bei der nach dem Zusammenpressen des Substrats und des Mediums am Walzenspalt 122 ein bildaufnehmendes Druckmedium erzeugt wird. Das erzeugte Druckmedium mit dem Bild kann dann mit optischer Energie bestrahlt werden, um ein ausgehärtetes Bild darauf zu erhalten.

Claims

Variables Datenlithografiesystem, umfassend: ein Bildgebungselement mit einem Substrat; ein Farbteilsystem zum Auftragen einer dünnen Farbschicht auf dem Substrat; ein Patterning-Teilsystem zum selektiven Aushärten von Abschnitten des Substrats, so dass mindestens ein verbleibender nicht ausgehärteter Abschnitt ein eingefärbtes Bild auf dem Substrat ausbildet; und ein Bildübertragungsteilsystem zum Übertragen des nicht ausgehärteten eingefärbten Bildes auf ein Druckmedium.
Variables Datenlithografiesystem nach Anspruch 1, wobei das Substrat ein Polymersubstrat ist.
Variables Datenlithografiesystem nach Anspruch 2, wobei das Substrat eine mehrlagige Grundschicht mit einer unteren Kontaktoberfläche umfasst, die dazu konfiguriert ist, sich um einen Druckzylinder des variablen Datenlithografiesystems zu wickeln.
Variables Datenlithografiesystem nach Anspruch 3, wobei das Polymersubstrat aus der Gruppe bestehend aus Silikonen, Polyurethanen, Butadienkautschuken, Kautschuken und Mischungen derselben ausgewählt ist.
Variables Datenlithografiesystem nach Anspruch 2, wobei das selektive Aushärten von Abschnitten des Substrats darin besteht, das Substrat einer Laserbestrahlung aus einem Laserbildgebungsmodul auszusetzen.
Variables Datenlithografiesystem nach Anspruch 5, wobei die Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung vor dem Aushärten zwischen 1,5 × 10⁵ Centipoise und 10 × 10⁵ Centipoise liegt.
Variables Datenlithografiesystem nach Anspruch 6, wobei die Druckfarbenzusammensetzung einen Klebrigkeitsbereich von 40-60 g·m (60 s) bei 45 °C aufweist.
Variables Datenlithografiesystem nach Anspruch 7, wobei die Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 2 × 10⁴ Centipoise und 5 × 10⁴ Centipoise bei 45 °C liegt.
Variables Datenlithografiesystem nach Anspruch 5, wobei eine dünne Farbschicht über dem Substrat weniger als ein Mikron beträgt.
Variables Datenlithografiesystem nach Anspruch 9, ferner umfassend: ein Rheologiemodifizierungsmittel, um das eingefärbte Bild auf dem Druckmedium durch Einwirkung von ultravioletter Energie zu härten.
Verfahren zum Ausbilden von Bildern in einem variablen Datenlithografiesystem, umfassend: Verwenden eines Bildgebungselements mit einem Substrat; Auftragen einer dünnen Farbschicht auf dem Substrat mit einem Farbteilsystem; Selektives Aushärten von Abschnitten der dünnen Farbschicht auf dem Substrat unter Verwendung eines Patterning-Teilsystems, so dass mindestens ein verbleibender nicht ausgehärteter Abschnitt ein eingefärbtes Bild auf dem Substrat ausbildet; Übertragen des eingefärbten Bildes vom Substrat auf ein Bildaufnahmedruckmedium; und Ausgeben des Bildaufnahmedruckmediums mit dem darauf ausgebildeten eingefärbten Bild aus dem bilderzeugenden System.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Substrat ein Polymersubstrat ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Substrat eine mehrlagige Grundschicht mit einer unteren Kontaktoberfläche umfasst, die dazu konfiguriert ist, sich um einen Druckzylinder des Verfahrens zu wickeln.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Polymersubstrat aus der Gruppe bestehend aus Silikonen, Polyurethanen, Butadienkautschuken, Kautschuken und Mischungen derselben ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das selektive Aushärten von Abschnitten der dünnen Farbschicht auf dem Substrat darin besteht, das Substrat einer Laserbestrahlung aus einem Laserbildgebungsmodul auszusetzen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung vor dem Aushärten zwischen 1,5 × 10⁵ Centipoise und 10 × 10⁵ Centipoise liegt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Druckfarbenzusammensetzung einen Klebrigkeitsbereich von 40 bis 60 g·m (60 s) bei 45 °C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Viskosität der Druckfarbenzusammensetzung zwischen 2 × 10⁴ Centipoise und 5 × 10⁴ Centipoise bei 45 °C liegt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei eine dünne Farbschicht über dem Substrat weniger als ein Mikron beträgt.
Verfahren nach Anspruch 19, weiterhin umfassend: einen Rheologiemodifizierungsmittel, um das eingefärbte Bild auf dem Druckmedium durch Einwirkung von ultravioletter Energie zu härten.