ES2262582T3 - Instalacion de reticulacion uv sobre puntos de tinta. - Google Patents

Abstract

Instalación de reticulación de los puntos de tinta (31) colocados en un soporte (38), caracterizado por comprender un dispositivo de reticulación que aplica un haz (32) de luz ultravioleta en el soporte (38) de manera a concentrar el haz en los puntos de tinta (31) con excepción de las superficies no entintadas (30).

Description

Instalación de reticulación UV sobre puntos de tinta.

El invento concierne el campo de la impresión a base de tintas fotosensibles, es decir, tintas secables o polimerizables por radiación de luz, principalmente por radiación ultravioleta.

La impresión en soportes, tales como los materiales plásticos que no absorben las tintas tradicionales a base de agua, alcohol o aceite, ha sido posible por la puesta a punto de tintas a base de disolventes adaptados al material y conjuntamente con tintas polímeras capaces de solidificarse y adherirse al material.

Un inconveniente redhibitorio de las tintas a base de disolvente consiste en la nocividad de los disolventes empleados así como del tipo de acetona. La impresión con dichas tintas necesita dispositivos complejos que recojan los disolventes expulsados, así como importantes precauciones de manipulación.

Las tintas polímeras no tienen estos inconvenientes de empleo y se prestan particularmente bien para una impresión punto por punto, principalmente por chorro de tinta.

En fase líquida, estas tintas tienen una fluidez que permite depositar mecánicamente, según un procedimiento offset en particular, gotas de tinta de dimensión muy fina o proyectar gotas punto por punto en un soporte.

La fijación definitiva de las tintas polímeras se efectúa durante una etapa denominada de reticulación de tinta que se efectúa después del depósito de las gotas de tinta.

La reticulación consiste en polimerizar o cristalizar la tinta, los polímeros que constituyen la tinta, que se mezcla entre sí, para formar cadenas poliméricas más largas y fijarse al soporte. Una etapa de reticulación permite, así pues, solidificar la tinta y fijarla al soporte.

Los soportes constituidos de materia plástica, tales como el cloruro de polivinilo (PVC), el polietileno (PE), el poli-etil-tetraetileno (PET), los policarbonatos (PC) el acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) y otros polímeros orgánicos convienen muy naturalmente para una impresión con tinta polímera, los polímeros de la tinta y los polímeros del soporte se fijan sólidamente entre sí durante la reticulación.

La reticulación se obtiene por exposición del soporte entintado a una radiación de ultravioletas. Entonces se hablará, a continuación, de tinta reticulable por radiación de ultravioletas, en abreviatura tinta UV. La energía de los fotones ultravioleta permite la polimerización de las cadenas poliméricas entre sí. No obstante, el soporte debe exponerse a una potencia de radiación ultravioleta y esto durante un tiempo suficiente, para que la tinta se fije debidamente al soporte y se endurezca completamente.

Las figuras 1 y 2 esquematizan técnicas conocidas de impresión a base de tinta UV reticulable. La figura 1 esquematiza una impresión offset polícroma de un soporte. El soporte 10 avanza entre un cilindro de arrastre 15 y rodillos 11, 12, 13 y 14 de impresión por contacto. Cada rodillo 11 o 12 o 13 o 14 contiene una trama de la imagen que debe imprimirse. Los huecos de las tramas de cada rodillo están entintados con una tinta negra o de color, principalmente color clan, magenta o amarillo. De este modo, se depositan varias tramas de color en el soporte para constituir una imagen final en policromía. La etapa de entintado va seguida por una etapa de reticulación por exposición continua 19 del soporte 10 a una lámpara de ultravioletas 18. Evidentemente, la impresión offset puede ser monocroma al prever un solo rodillo de entintado negro o bien de color.

La figura 2 esquematiza un procedimiento de impresión polícromo por chorro de tinta. Varios depósitos 21, 22, 23 y 24 que contienen las tintas polímeras negra y de diferentes colores alimentan por lo menos una tobera de eyección de gotas de tinta, puesto que cada depósito tiene de preferencia su propia línea de toberas de eyección, la línea de impresión es transversal a la dirección de desplazamiento del soporte. Las gotas de tinta se depositan punto por punto en el soporte, un dispositivo de desplazamiento del soporte y de programación informática de la imagen a imprimir que dirige la eyección de las gotas por cada tobera de la línea con un control eventual del volumen de gotas eyectadas. El sistema informático define las localizaciones espaciales de los puntos a entintar y ordena la eyección o la no eyección de las gotas según esta localización. El entintado del soporte 20 va seguido por una etapa de reticulación, siempre por exposición continua, el soporte avanza bajo una lámpara de ultravioletas. La figura 2 ilustra una alternativa de impresión en la que cada etapa de entintado va seguida por una etapa de reticulación con el fin de secar cada tinta antes de un entintado ulterior de color diferente. El dispositivo de impresión de la figura 2 comprende, así pues, en este ejemplo cuatro lámparas de ultravioletas 25, 26, 27 y 28 para secar cada tinta individual-
mente.

El documento US-A-5,502,310 describe un aparato de irradiación U.V. y un procedimiento de reticulación de tinta fotosensible, que comprende una etapa de entintado de un soporte de plástico, seguida de una etapa que consiste en irradiar toda la superficie del soporte con una fuente de alumbrado U.V. constituida por un tubo de lámpara colocado en un alojamiento reflector en dos partes.

El documento GB-A-2 031 298 describe un aparato láser que pueda producir un haz de luz coherente. Los haces coherentes están dirigidos sobre un dibujo seleccionado que deberá secarse o reticularse.

Para aumentar las cadencias de impresión, se ha propuesto aumentar la potencia de las lámparas de ultravioletas disminuyendo así el tiempo de exposición del soporte, el soporte continúa recibiendo una energía suficiente para secar y fijar la tinta.

No obstante, las lámparas de ultravioletas desprenden mucho calor. Los dispositivos de impresión de tinta polimerizable deben por lo tanto comprender un sistema de refrigeración costoso y voluminoso. La adopción de lámparas UV denominadas frías, concebidas para emitir menos radiación de infrarrojos, lo que significa menos calor, no exime prever una refrigeración cuando se desean cadencias de impresión elevadas.

Un inconveniente de los dispositivos de impresión conocidos de tinta reticular por radiación de ultravioletas radica en el desprendimiento de calor elevado en las etapas de reticulación.

Otro inconveniente es el envejecimiento prematuro de los soportes y su amarilleo bajo el efecto de las radiaciones ultravioletas de reticulación.

Un objetivo del invento consiste en realizar un procedimiento de reticulación de tinta que permita la impresión a cadencia elevada, sin los inconvenientes anteriormente mencionados.

Un objetivo particular del invento radica en evitar el amarilleo del soporte para que sea posible una impresión de calidad duradera.

Sucintamente, estos objetivos se alcanzan, según el invento, previendo que la reticulación se efectúa mediante un haz de láser ultravioletas concentrado en las gotas de tinta depositadas en la superficie del soporte, el haz láser no barre las superficies blancas del soporte.

El invento se realiza previendo la instalación según las reivindicaciones adjuntas.

El invento se aplica particularmente a la impresión y a la reticulación de tinta en un soporte de materia plástica.

Ventajosamente, la reticulación de tinta según el invento se aplica particularmente a la impresión punto por punto por chorro de tinta y/o a un procedimiento de impresión policromática.

Otras características, objetivos y ventajas del invento aparecerán cuando se lea la descripción que hacemos a continuación, frente a los dibujos en anexo, dados a título de ejemplos no limitativos y en los que:

la figura 1, anteriormente descrita, representa una impresión y una reticulación de tinta UV según un procedimiento conocido,

la figura 2, anteriormente descrita, representa una impresión y una reticulación de tinta UV según otro procedimiento conocido,

la figura 3 representa un procedimiento de reticulación de tinta fotosensible según el invento,

la figura 4 representa un primer modo de realización del procedimiento de reticulación de tinta fotosensible según el invento, y

la figura 5 representa un segundo modo de realización del procedimiento de reticulación de tinta fotosensible según el invento.

El invento está destinado ventajosamente a ser aplicado tras las etapas clásicas de impresión.

Diversos procedimientos de impresión conocidos suministran, como se ilustra en la figura 3, un entintado de la superficie de un soporte 38, el entintado puede, principalmente efectuarse por contacto mecánico bajo prensa o por proyección 37 de gotas 36 de tinta, principalmente durante una impresión con chorro de tinta punto por punto.

El invento comprende, así pues, una etapa preliminar de entintado del soporte, el entintado se efectúa con una tinta fotosensible del tipo tinta reticulable por radiación ultravioleta. De preferencia el entintado se efectúa según el invento depositando gotas de tinta polimerizable por radiación de ultravioleatas punto por punto en un soporte de impresión.

Al final de la impresión o más precisamente de esta etapa de entintado, el soporte 38 comprende superficies entintadas y superficies 30 no entintadas, las superficies entintadas están constituidas por puntos 31 entintados dispuestos de manera contigua o aisladamente.

Cualesquiera que sea la conexión de las superficies entintadas, el procedimiento según el invento prevé aplicar un haz de ultravioletas concentrado en los puntos entintados, con exclusión de las superficies no entintadas del soporte.

La figura 3 muestra de este modo un dispositivo óptico 33/34 dotado esquemáticamente de una fuente de rayos ultravioletas 33 y de un concentrador 34 de haz, para concentrar los rayos ultravioletas en un punto 31 entintado.

Una ventaja del invento consiste en que la potencia luminosa de la fuente 33 de rayos ultravioletas está concentrada en el solo punto 31 cuya reticulación sigue siendo todavía muy rápida. Por consiguiente, se puede prever un barrido muy rápido de los puntos entintados, aplicando el haz concentrado en cada punto durante un lapso de tiempo correspondiente a la energía que debe recibir la gota de tinta para ser reticulada totalmente.

Se prevé según el invento no aplicar haz de ultravioletas en las superficies no entintadas.

Una ventaja de tal disposición es que el envejecimiento y el amarilleo del soporte se evitan, principalmente en las superficies no entintadas.

Otra ventaja es que la energía luminosa aplicada es menor respecto a los procedimientos de exposición a lámparas de ultravioleta, ninguna potencia de radiación se dispensa inútilmente en las superficies no entintadas.

Dicho dispositivo se realiza cómodamente previendo que el haz 32 este concentrado en una superficie sensiblemente igual a la superficie de una gota de tinta. Medios de barrido del soporte y de distribución del haz se detallarán a continuación en dos modos de realización preferidos de dispositivo aplicando el procedimiento según el invento.

El invento se realiza poniendo en aplicación un láser de ultravioletas, aunque se pueda prever una fuente intensa de ultravioletas de tipo lámpara de arco o lámpara de cátodo giratoria.

La figura 4 ilustra de este modo un láser 43 que emite un haz 42 coherente de radiación de ultravioletas. El haz 42' está desviado para concentrarse en un punto 41' entintado a reticular.

Una ventaja del láser es que el haz 42' de rayos emitidos puede tener fácilmente dimensiones muy reducidas permaneciendo prácticamente paralelo. El haz 42 puede así conectarse sobre una superficie tan microscópica como la superficie de puntos de impresión offset en policromía, tales como los puntos 51a, 51b, 51c, y 52a, a 55c representados en vista agrandada en la figura 4.

Además un láser de ultravioletas puede tener una potencia luminosa muy intensa, lo que autoriza una exposición muy rápida de cada punto que debe reticularse.

El tiempo de reticulación de un soporte que comprende pocos puntos entintados se reduce de este modo ventajosamente con respecto a los procedimientos conocidos.

Se puede elegir un dispositivo 43 de emisión láser que emite un haz en continuo o por impulsión. El tiempo de exposición de una gota debajo del haz continuo o el número de impulsiones de láser aplicadas a la gota viene determinado de modo que la gota recibe la energía luminosa de reticulación.

Según un primer modo de realización del procedimiento según el invento, la aplicación del haz de ultravioletas se efectúa por barrido punto por punto del soporte.

La figura 4 ilustra de este modo un dispositivo de barrido 46 que comprende un motor que orienta un espejo 46 para deflectar el haz láser 43 hacia cada punto del soporte.

Según la disposición ilustrada en la figura 4, el dispositivo 45, 46 de deflexión del haz 42 asegura un barrido transversal del soporte 42 por el haz 42', 42'', 42'' de modo a reticular todos los puntos 41', 41'', 41'' de una línea transversal del soporte 43. El soporte se desplaza seguidamente en un sentido longitudinal para reticular una línea siguiente de puntos.

Preferentemente, el dispositivo 45, 46 de barrido está acoplado a un sistema informático de impresión punto por punto, indicando al dispositivo de barrido la localización exacta de cada punto entintado del texto o de la imagen en impresión. El dispositivo de barrido puede recibir, principalmente un mando similar al mando de posicionamiento de una cabeza de impresión punto por punto.

El barrido previsto por el primer modo de realización puede efectuarse de manera continua o discreta, según dos variantes.

En la primera variante, el ángulo de deflexión del haz de ultravioletas 42 varía continuamente, el haz 42' se deflexiona progresivamente a lo largo de la línea transversal del soporte.

Para evitar aplicar el haz en superficies 40 "blancas", se ha previsto interrumpir el haz 42 cuando está reflexionado en dirección de las superficies no entintadas 40.

Un componente 44 de corte del haz 42, esquematizado en la figura 4, impide asó de concentrar el haz 42', en puntos no entintados. Este componente de corte está acoplado ventajosamente al sistema informático de impresión punto por punto que provoca su obturación cuando el haz reflexionado 42' se dirigiría hacia superficies 40 no entintadas.

Para una reticulación muy rápida, el componente 44 de corte debe tener un tiempo de reacción muy corto. El componente 44 es por ejemplo un dispositivo "Q-switch" tal como se utiliza en optronica. Otros medios de interrupción del haz 42 están al alcance del profesional sin salir del marco del presente invento.

Cabe mencionar además que los medios de interrupción del haz pueden formar parte íntegra del láser 43. De este modo, el láser activa mediante mando impulsiones de radiación de ultravioletas cuando el dispositivo de barrido 45, 46 pone la mira en un punto entintado 41' y no activa ninguna impulsión cuando el dispositivo de barrido 45,46 pone la mira en un punto no entintado 40.

En la segunda variante, el dispositivo de barrido 45, 46 está programado para reflexionar el haz 42' hacia un punto entintado 41' y pasar directamente a otro ángulo de deflexión, el haz 42'' se dirige hacia otro punto entintado 41''. El mando de barrido del dispositivo 46 es entonces discontinuo y la posición del espejo 45 pasa sin transición de un valor angular a otro valor angular discreto.

Se ha previsto corregir el escalonamiento del haz cuando el haz 42'' cae debajo de un ángulo pequeño en el soporte, es decir cuando la deflexión del haz es importante. Esta corrección se obtiene previendo una óptica de corrección denominada de campo plano que reduce el escalonamiento del haz en tales condiciones y lo focaliza de manera puntual.

Un segundo modo de realización del procedimiento según el invento prevé otro modo de aplicación del haz de ultravioletas en los puntos del soporte, en vez de la etapa de barrido.

El segundo modo de realización comprende como se ilustra en la figura 5, una barreta 70 lineal de fibras ópticas 71 a 77 paralelas, cuya salida está colocada frente a la superficie del soporte a reticular. De manera equivalente, puede preverse una red de dos dimensiones de fibras ópticas con salidas paralelas. El haz 82 de láser 83 está inyectado en entintado de las fibras ópticas 71 a 77. Las fibras 71 a 77 tienen ventajosamente sus entradas ensambladas de forma que la radiación láser entrante se distribuye prácticamente de manera igual entre todas las fibras.

De este modo, el haz 82 láser inicial está dividido en una multitud de rayos paralelos, cada rayo está dirigido y concentrado hacia un punto entintado del soporte 68.

Las fibras ópticas utilizadas son de cuarzo o de vidrio transmitiendo las radiaciones de ultravioleta, una fibra óptica de vidrio ordinario no transmite las longitudes de ondas más allá del violeta.

El dispositivo 70 de distribución del haz 62 comprende además medios de interrupción de haz de ultravioletas, cada fibra óptica 71 está dotada por ejemplo de un componente de corte de rayo para evitar exponer un punto no entintado 60 del soporte 63.

Este segundo modo de realización conviene particularmente a los procedimientos de impresión que comprenden una trama de puntos. Al adaptar el paso de separación de las salidas de fibras de la barreta 70 lineal al paso de la trama de la impresión, se obtiene una serie de rayos láseres concentrados en las coordenadas precisas de los puntos de la trama de impresión.

Como se ilustra en la figura 5, el segundo modo de realización se aplica ventajosamente a los procedimientos de impresión por chorro de tinta que permiten una impresión línea por línea, una línea de puntos está entintada instantáneamente.

Un dispositivo que utiliza un chorro de tinta en línea comprende generalmente una barreta 100 lineal de generadores de gotas de tinta. Una serie de gotas de tintas 101, 102, 103 se emite simultáneamente en dirección de los puntos del soporte que se desean entintar.

Estos dispositivos se utilizan principalmente en impresión offset polícroma colocando varias barretas 100, 110, 120 generadoras alimentadas por recipientes 109, 119, 129 de tintas de colores diferentes. Todos los matices de colores y de tinta se obtienen modulando el volumen de las gotas de tinta, y utilizando tintas que correspondan a los colores fundamentales y eventualmente al negro. Como se detalla en la figura 4, cada punto 51 coloreado está formado por ejemplo de tres o cuatro puntos elementales 51a, 51b, 51c entintados de colores fundamentales o en negro.

Los puntos entintados de diferentes colores pueden reticularse según el invento aplicando un rayo láser en cada punto coloreado.

Los puntos elementales, generalmente microscópicos están muy próximos y pueden superponerse eventualmente.

El efecto de policromía se obtiene, durante la impresión offset, modulando las dimensiones de cada punto elemental microscópico para reconstituir todos los colores posibles. Según una variante, modulando la superposición y la dimensión de cada punto, se obtiene también un efecto de policromía.

De manera ventajosa, se ha previsto según el invento modular el haz concentrado aplicado en tales puntos entintados para que cada punto reciba la energía suficiente para la reticulación del volumen de entintado del punto. Los medios de interrupción del haz láser se remplazan entonces por medios de modulación de la intensidad del haz. Este medio está constituido por ejemplo por un modulador óptico de tipo hoja de difracción orientable.

De manera general, la posibilidad de modular en potencia el haz de ultravioletas permite adaptar la etapa de reticulación a las tintas empleadas y a la velocidad de impresión del soporte.

El procedimiento de reticulación puede aplicarse una sola vez después de todas las etapas de entintados de colores como se ilustra en la figura 5. El dispositivo 70 distribuidor del haz comprende entonces una red compacta de fibras ópticas, las fibras se distribuyen espacialmente según la trama máxima de los puntos entintados que se pueden formar a la impresión.

De manera alternativa, se puede proceder a una reticulación según el invento después de cada entintado de un color durante una impresión polícroma.

La instalación de impresión puede comprender entonces varios dispositivos de reticulación colocados a la salida de cada dispositivo de entintado monocromático.

El procedimiento según el invento permite ventajosamente prever una gelificación total o parcial de las tintas durante la reticulación entre cada etapa de entintado, la gelificación parcial se obtiene por ejemplo modulando la potencia del haz láser de ultra-
violetas.

La ventaja esencial del procedimiento de reticulación según el invento consiste, como se señalo anteriormente, en eliminar el inconveniente inherente a las radiaciones de ultravioletas, a saber, la acción decolorante o de amarilleo en los polímeros que constituyen el soporte.

Previsto en un principio para aplicarse a los soporte de materia plástica, el procedimiento según el invento se extiende a la reticulación de tinta fotosensible en todo tipo de soporte de impresión como por ejemplo el papel, el cartón, la madera para remplazar ventajosamente la impresión de tinta a base de agua o de disolventes, evitando a la vez cualquier ennegrecimiento del soporte.

Por último, la utilización racional de la potencia luminosa de reticulación según el invento y las fuertes intensidades luminosas que se pueden obtener con un láser tienen la ventaja de aumentar la rapidez de la etapa de reticulación respecto a las lámparas UV tradicionales de insolación.

Consecutivamente el procedimiento de reticulación según el invento contribuye ventajosamente a aumentar las cadencias del dispositivo de impresión en el que está integrado.

El invento permite así obtener ventajosamente una velocidad de reticulación superior a las velocidades de entintado con chorro de tinta, si bien que la cadencia de impresión ya no está limitada por la etapa de reticulación.

Aunque la exposición del invento se base en las radiaciones de ultravioletas, el invento no está limitados a un espectro preciso de luz, son que puede aplicarse con todo tipo de radiación luminosa a la polimerización y al secado de tintas fotosensibles.

Además, el procedimiento de reticulación puede utilizarse con pinturas fotosensibles, los mismos componentes y los mismos pigmentos se utilizan en entintado polimérico y en pintura polimérica.

Claims (9)

1. Instalación de reticulación de los puntos de tinta (31) colocados en un soporte (38), caracterizado por comprender un dispositivo de reticulación que aplica un haz (32) de luz ultravioleta en el soporte (38) de manera a concentrar el haz en los puntos de tinta (31) con excepción de las superficies no entintadas (30).

2. Instalación según la reivindicación 1, caracterizada porque el haz (42) es un haz de luz coherente emitido por un láser de ultravioletas (43).

3. Instalación según la reivindicación 1, caracterizada porque el haz de ultravioletas (42) está emitido por una lámpara de arco o lámpara de cátodo giratoria.

4. Instalación según una de las reivindicaciones precedentes caracterizada por comprender un dispositivo de barrido (45, 46) punto (41') por punto (41'', 41''') del soporte (48) por el haz.

5. Instalación según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el dispositivo óptico de aplicación del haz comprende una fibra óptica (71) o un haz (70) de fibras (71-77) ópticas.

6. Instalación según una de las reivindicaciones precedentes caracterizada porque el dispositivo de aplicación interrumpe (44) el haz coherente de ultravioletas (42) cuando se dirige hacia superficies (40) no entintadas del soporte (48).

7. Instalación según una de las reivindicaciones precedentes caracterizada porque el dispositivo de aplicación modula en potencia el haz coherente de ultravioletas (421) concentrado en los puntos entintados.

8. Instalación de impresión punto por punto por chorro de tinta (100) caracterizado por comprender una instalación de reticulación según una de las reivindicaciones precedentes.

9. Instalación de impresión policromática (100, 110, 120) con tintas fotosensibles de colores diferentes, caracterizada por comprender, por lo menos una instalación según una de las reivindicaciones de 1 a 8.