JP2020520831A - インクまたはトナー層の硬化方法および硬化ユニットを備えたプリントシステム - Google Patents

インクまたはトナー層の硬化方法および硬化ユニットを備えたプリントシステム Download PDF

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Abstract

基板上の作用光感光性インクまたはトナー層の硬化方法が、作用光感光性インクまたはトナー層に、320nmと445nmの間の第1スペクトル範囲の第1放射ドーズD1を、続いて200nmと319nmとの間の第2スペクトル範囲の第2放射ドーズD2を照射する工程を含み、第1放射ドーズと第2放射ドーズとの比D1/D2は、0.25と500との間、好適には0.25と200との間、より好適には0.50と100との間である。

Description

本発明の分野は、エネルギー硬化性インクまたはトナーを用いたプリントに関する。特に、具体例は、基板上の作用光感光性インクまたはトナー層を硬化するための方法、およびそのような方法を実施するプリントシステムに関する。
エネルギー硬化性インク、またはエネルギー硬化性の乾式または湿式トナーを用いたプリントは良く知られている。この分野での開発は、基板上にインクまたはトナーを堆積させた後に、インクまたはトナーをより効果的かつ効率的に硬化できるかに集中している。
第1のタイプの公知のエネルギー硬化性インクジェットプリントシステムは、水銀(気体)を用いる。それらの球は、様々な波長で、1またはそれ以上のピーク強度(W/cm)およびドーズのUV照射(J/cm)を作製できる。UV照射は、出射波長に基づいて分類される。以下の分類は、UV照射サブタイプA(UVA:320−390nm)、UV照射サブタイプB(UVB:280−320nm)、UV照射サブタイプC(UVC:200−280nm)、UV照射サブタイプV(UVV:390−445nm)に区分される。インク中に分配された光重合開始剤は、球により出射されたUVフォトンを受け取ることができる。光に露出した場合、光重合開始剤はフリーラジカルに分解し、インク層の表面およびインク層のバルク内で架橋結合を形成する。
少量の鉄、ガリウム等を球にドーピングすることで、球から照射されるUV波長の分散を変えることができる。より高い波長は、硬化が起きる深さの改良のために有利である。
球の欠点は、高い処理温度(球の表面は、650〜900℃に達する)であり、これは多量の赤外線照射を通して基板に熱を与える。それらの温度は、特に基板が重合体で、薄くまたは感熱性の場合に問題となる。球により出射される温度を減らすために、2色性のリフレクタおよび空冷および/または水冷システムのような、さまざまな技術が用いられた。
UV発光ダイオード(LED)技術の進歩は、中間圧力の水銀球と関連する欠点のいくつかを克服した。UVUEDは、比較的限定された波長範囲、典型的にはUVAおよびUVV、例えば405nm、395nm、385nm、365nmを有するが、一方でLEDは高いピーク強度を示す。UVLEDは、低電力消費および非常に長い寿命という長所を有する。UVLEDは、特別なインクの組織と一体で用いられ、ずっと低い熱出力となり、それゆえにより広い範囲の潜在的な基板で使用される。しかしながら、入手可能な波長範囲では、インクの表面で起きる硬化を制限した。また、硬化は、インク表面の酸素ラジカルの存在により制限され、ネットワークの形成や架橋の形成を禁止する。存在する解決策は、酸素の存在を低減または除去するための窒素の”ブランケット”を用いて、インクの表面近傍に存在する酸素の低減および/または除去を試みた。時には、一時的な(反対の)箔が同じ目的に使用された。しかしながら、そのような解決策は、そのような窒素ブランケットや短時間で裏にできる被覆を形成するには、更なる成分および十分な空間を必要とする。他の解決策は、インクの混合物を変形して、酸素が存在しても、インクの表面硬化を増加する。正しい光重合開始剤を選択することにより、所望の表面硬化と内部硬化の双方がLEDを用いることにより達成できる。しかしながら、照射後のインクの黄ばみが、光重合開始剤の断片および/または再結合した断片により発生しがちである。これは、非常に複雑な光重合開始剤の使用により克服できるが、インクを非常に高価にする。まとめると、受け入れ可能なコストで、黄ばみのないUV−LEDの長所を組み合わせることは、現在の技術では困難である。
WO2016/144839A1は、最近堆積させたインクを2つの光源に露出させることにより、UV硬化インクを含むインクの表面および深部の組織化を増加するために使用できるプリントシステムを開示する。2つの光源は、1またはそれ以上の波長のUVC照射を出射する第1光源と、それに続いて1またはそれ以上の波長のUVA、UVB、またはUVV照射を出射する第2光源である。基板は、プリンタヘッドにより堆積させたインクが、第2光源より前に第1光源に露出するように形成される。第1光源のより短いUVC波長と高いエネルギーのために、照射はインク層の中に深く入ることができず、インク層の上方の層の硬化に効果的であることを証明する。さらに、第2光源のより低い波長および低いエネルギーのために、第2光源は、エネルギー硬化性インク層の中により深く入ることができることが説明される。開示されたプリントシステムでは、プリンタヘッド、第1光源、および第2光源は、レールに取り付けられた台車に取り付けられ、基板の上方を台車が通過することができる。
本発明の具体例は、基板上のインクまたはトナー層を硬化するための改良された方法を提供し、好適には、複雑な構成と、複雑な光重合開始剤を有する高価なインクまたはトナーを必要とせず、硬化後の許容できない黄ばみを防止した、特に、生じる熱を低減し、表面硬化を行う場合にインクまたはトナー層の表面に存在する酸素の量を低減する方法を提供する。
本発明の第1の形態では、基板上の作用光感光性インクまたはトナー層の硬化方法が提供され、この方法は、作用光感光性インクまたはトナー層に、320nmと445nmの間の第1スペクトル範囲の第1放射ドーズD1を、続いて200nmと319nmとの間の第2スペクトル範囲の第2放射ドーズD2を、照射する照射工程を含む。第1スペクトル範囲は、UVA光とUVV光からなるグループの少なくとも1つに対応しても良い。第2スペクトル範囲は、UVB光とUVC光からなるグループの少なくとも1つに対応しても良い。UVVは390nm〜445nmの範囲の波長に対応し、UVAは320nm〜390nmの範囲の波長に対応し、UVBは280nm〜320nmの範囲の波長に対応し、UVCは200nm〜280nmの範囲の波長に対応する。好適には、第1放射ドーズと第2放射ドーズとの比D1/D2は、0.25と500との間、より好適には0.25と200との間、更に好適には0.50と100との間である。
具体例は、特に、適切な第1放射ドーズでの第1放射の波長が長いほど、より深くインクまたはトナー層に入り、インクまたはトナー層の表面に存在する酸素の量を低減できるという発明的知見に基づく。低減した酸素の量は、第2放射ドーズにより改良された表面硬化を可能にする。もちろん、第2放射の波長を短くすると表面が硬化し、低減された表面に存在する酸素量の観点から、この表面硬化は、表面に酸素が存在する従来の表面硬化に比較して改良される。また、表面硬化を行うのに必要なドーズ(およびそれゆえに電力)は、外部の窒素または二酸化炭素ガス流を用いることなく、低減することができる。これは、また、より熱の発生を減らし、本発明の方法は、感熱性基板を含むさまざまな基板の上で実施できる。また、本方法は、インクまたはトナーの組織を変えない、より効率的な硬化のため、より少ないオゾンの発生、より少ない移動、およびより少ない黄ばみで実施できる。高効率なそれら2つの放射工程により、匂いもまた大きく低減される。
好適には、第1スペクトル範囲中の第1放射ドーズD1は、UVA光とUVV光の双方を含む。この方法では、またインク層が白、黄色または黒いインクを含む場合、インクまたはトナー層の深い底部で良好な硬化が得られる。
好適には、第2スペクトル範囲中の第2放射ドーズは、UVB光とUVC光の双方を含む。この方法では、インクまたはトナー層の表面部分で良好な硬化が得られる。
好適には、第1ドーズおよび第2ドーズは、インクまたはトナー層が完全に硬化するようにする。「部分的硬化(partial curing)」、「完全硬化(full curing)」は、硬化の程度、即ち、変更された組織のグループのパーセンテージであり、硬化組織の分野で当業者に良く知られた方法、例えばRT−FTIR(Real-Time Fourier Transform Intra-Red Spectroscopy)により、または物理的または化学的試験方法(例えば、耐引っかき性または溶液に対する耐化学性)により決定される。
完全に硬化されたインクまたはトナー層は、深さ/貫通した硬化と基板接着硬化が起きるとともに、表面硬化が起きることを意味する。貫通した硬化は、基板の上へのインクまたはトナー層の接着を確認する引っかき試験により検査できる。そして表面硬化は、例えば(「オフセット」と呼ばれる)基板ユニットの上を、硬化の下流に向かうローラによる不完全/部分的に硬化されたインクまたはトナー層の堆積の視覚的な観察により、または像をこすった後のMEKで濡れた布パッドの色彩を検査することにより検査できる。それらの試験方法は、以下においてより詳細に記載する。
例示の具体例では、放射工程は、第1放射ドーズD1を提供する第1放射ステージと、第2放射ドーズD2を提供する第2放射ステージとを含み、第1放射ステージは、第2放射ステージより早く始まる。第2放射ステージは、第1放射ステージ中または第1放射ステージの終了後実質的に直ぐ開始しても良いが、通常は第1放射ステージを開始した後、好適には第1放射ステージ開始後少なくとも0.1秒後に開始する。換言すれば、第1放射ドーズの適用が、第2放射ドーズの適用前に開始する限り、時間次元で見て、第1および第2の放射ドーズは部分的または完全に重なっても良い。好適には、第1放射ステージの第1放射ドーズD1は、第2放射ステージの開始前に、作用光感光性層の上に主に適用される。この方法では、第2放射ドーズD2の適用時に、表面で低減された酸素の効果が最適化される。
好適には、放射工程は、作用光感光性層に大気が存在する場合に行われる。換言すれば、この方法の具体例は、窒素、貴ガス、または二酸化炭素ブランケットを用いずに行っても良い。第1放射ドーズD1が、表面において酸素量を減らすからである。
第1放射ドーズD1は好適には少なくとも30mJ/cm、より好適には少なくとも100mJ/cm、更に好適には少なくとも300mJ/cm、例えば500mJ/cmである。第2放射ドーズD2は好適には少なくとも20mJ/cm、より好適には少なくとも30mJ/cmである。好適には第2放射ドーズD2は、200mJ/cmより小さく、例えば100mJ/cmより少ない。比較的高い第1ドーズD1は、インクまたはトナー層のより深い底部で良好な硬化を得るのに有利である。第2放射ドーズD2は、好適には、温度上昇を制限するためには高くないことが好ましい、好適には、第2ドーズD2は、非プリント基板の温度上昇が30〜40℃より小さいように、好適には20〜30℃より小さいように、更に好適には20℃より小さいように、例えば15℃より小さいように選択される。
例示の具体例では、第1放射ドーズD1は、少なくとも1つのUV−LEDデバイスを用いて提供される。好適には、少なくとも1つのUV−LEDデバイスの、前面ガラスにおける最大電力密度は、少なくとも10W/cm、好適には16W/cmである。そのようなUV−LEDデバイスは、十分に高い第1放射ドーズが、第1のスペクトル範囲内で形成できるという長所を有する。
例示の具体例では、第2放射ドーズD2は、放電ランプ、好適には水銀放電ランプを用いて適用される。そのようなランプは、非常に一定で安定した方法でUVB光およびUVC光を形成するのに適している。更に、第1放射ドーズの適用の観点から、放電ランプは、より低い電力レベルで動作し、熱の発生をより少なくする。好適には、基板上の放電ランプの単位幅あたりに供給電力は、最大で150W/cm、より好適には最大で120W/cm、更に好適には最大で80W/cm、例えば最大で50W/cmである。それらの値は、1m/sまでのプリント速度に適切であり、より高いプリント速度については、単位幅あたりの供給電力は高くなる。本発明の具体例は、少ないエネルギーを用いて、通常のFeドープまたは他の金属をドープしたHg硬化インクの使用を可能にする。また、UV光に露出させた後に色が変化しない光重合開始剤が使用できる。なお、放電ランプは、UVA光および/またはUVV光を出射しても良い。しかしながら、この部分は、少なくとも1つのUV−LEDデバイスにより適用された第1放射ドーズD1より、ずっと少ない。
例示の具体例では、作用光感光性インク層は、照射工程の前に、基板上にインクジェットの液滴を配置する堆積工程中に形成される。堆積されたインクジェット液滴は、少なくとも1つのシアンの液滴、マゼンタの液滴、黄色の液滴、白の液滴、および黒の液滴を含む。インクと使用された顔料に特性に依存して、貫通した/深い硬化は影響される。例えば黒の顔料や所定の黄色の顔料のような、より透明でない顔料が使用された場合、貫通した/深い硬化は、否定的な影響を受けるであろう。それゆえに、本発明の具体例は、黒および黄色を含む多層に対して特に有用であるが、白の厚い層に対しても非常に有用である。例示の具体例では、本方法は、更に、基板上の堆積したインクジェットの液滴を実質的に固定化するために放射ドーズD3のUV光を用いて、部分的に形成された作用光感光性インクジェットインクを照射する工程を含み、この固定工程は、好適には、第1の色を有する第1のセットのインクジェットの液滴を基板上に提供する第1堆積工程と、第2の色を有する第2のセットのインクジェットの液滴を基板上に提供する第2堆積工程との間に実施され、好適には第2の色は、第1の色とは異なる。この方法では、第1のセットのインクジェットの液滴を部分的に硬化する工程は、第2のセットのインクジェット液滴を適用する前に、第1のセットのインクジェット液滴を実質的に固定化するために行われる。
他の具体例では、作用光感光性トナーは、乾式または湿式のトナーでも良い。湿式トナーは、作用光感光性キャリア液を備えた湿式トナーでも良い。キャリア液体を提供するために、UV硬化型光重合開始剤を加えても良い。光重合開始剤を加える適切なキャリア液の例は、参照によりここに含まれる、同一出願人の特許出願PCT/EP2017/059809またはNL2016697に詳しく記載される。他の具体例では、湿式トナーがUV硬化マーキング粒子を備えた湿式トナーでも良く、マーキング粒子はUV硬化され、キャリア液はプリントされた基板から除去される。そのようなトナーの例は、参照によりここに含まれる、同一出願人の特許出願NL2016429に記載される。放射硬化乾式トナーは、参照によりここに含まれる、同一出願人の特許出願EP1437628A1、EP1756675B1、EP1930780B1、またはEP2019340B1に記載される。
本発明の他の形態では、基板上で作用光感光性層をプリントおよび硬化するためのプリントシステムを提供する。このプリントシステムは、
基板上にインクまたはトナーを堆積し、これにより作用光感光性層を基板の上に形成するように形成されたプリントアセンブリ、
プリントアセンブリに沿った輸送方向に基板を移動させる基板輸送メカニズムおよび、
320nmと445nmの間の第1スペクトル範囲の第1放射ドーズD1と、それに続く200nmと319nmとの間の第2スペクトル範囲の第2放射ドーズD2の組み合わせを用いて、形成された作用光感光性層を照射することにより、作用光感光性層を硬化させる照射工程を行う硬化ユニットであって、放射ドーズとの比D1/D2は、0.25と500との間、より好適には0.25と200との間、更に好適には0.50と100との間であり、硬化ユニットは、輸送方向に見てプリントアセンブリの下流に配置される硬化ユニット、を含む。
プリントアセンブリは、インクジェットプリントを行うプリントヘッドアセンブリ、または乾式または湿式の硬化性トナーを用いてプリントするように形成されたプリントアセンブリでも良い。より特別には、湿式トナーを用いてプリントする場合、プリントアセンブリは、参照によりここに含まれる、同一出願人の特許出願PCT/EP2017/059809またはNL2016697に開示された特徴を有しても良い。この場合、硬化ユニットは、上述のようなUV硬化ユニットであり、キャリア液はUV硬化型である。
例示の具体例では、硬化ユニットは、形成された作用光感光性インク層の上に第1放射を行うように配置された第1硬化デバイスと、第1項かデバイスの下流で形成された作用光感光性インク層の上に第2放射を行うように配置された第2硬化デバイスとを含み、第1硬化デバイスは第1放射ドーズを出射するように形成され、第2硬化デバイスは第2放射ドーズD2を出射するように形成される。
好適には、第1放射の終わりと、第2放射の始めとの間の時間は、0.5秒より短い。上述のように、第2放射ステージは、第1照射ステージの終わりより前で、第1照射ステージの開始後に開始しても良く、好適には、第1放射ステージの始まりより少なくとも0.1秒遅く開始する。
例示の具体例では、プリントアセンブリは、シアンの液滴を堆積するプリンタヘッド、マゼンタの液滴を堆積するプリンタヘッド、黄色の液滴を堆積するプリンタヘッド、黒の液滴を堆積するプリンタヘッド、および白の液滴を堆積するプリンタヘッドの少なくとも1つを含む。
方法に関する上述の長所および特徴は、必要に応じて変更を加えてプリントシステムに適用される。
本発明の具体例では、方法およびプリントシステムは、以下の条項のいくつかの特徴を有する。
1.基板上で作用光感光性インクまたはトナー層を硬化させる方法であって、作用光感光性インクまたはトナー層に、320nmと445nmの間の第1スペクトル範囲の第1放射ドーズD1を、続いて200nmと319nmとの間の第2スペクトル範囲の第2放射ドーズD2を、照射する照射工程を含み、第1放射ドーズと第2放射ドーズとの比D1/D2は、0.25と500との間、より好適には0.25と200との間、更に好適には0.50と100との間である。
2.条項1の方法において、第1および第2のドーズは、インクまたはトナー層が完全に硬化される。
3.条項1または2の方法において、第1スペクトル範囲の第1放射ドーズD1は、UVA光とUVV光の双方を含む。
4.上記条項のいずれかの方法において、第2スペクトル範囲の第2放射ドーズは、UVB光とUVC光の双方を含む。
5.上記条項のいずれかの方法において、照射工程は、第1放射ドーズD1を提供する第1放射ステージと、第2放射ドーズD2を提供する第2放射ステージとを含み、第1放射ステージは、第2放射ステージより早く始まる。
6.上記条項の方法において、第1放射ステージの第1放射ドーズD1は、第2放射ステージの開始前に、作用光感光性インクまたはトナー層の上に主として適用される。
7.上記条項5または6の方法において、第2放射ステージは、第1放射ステージの間または第1放射ステージの終わりの実質的に直後に始まる。
8.上記条項のいずれか1つの方法において、照射工程は、大気が作用光感光性インクまたはトナー層に存在する状態で行われる。
9.上記条項のいずれか1つの方法において、第1放射ドーズD1は、少なくとも30mJ/cm、好適には少なくとも100mJ/cmであり、および/または第2放射ドーズD2は、少なくとも20mJ/cm、好適には少なくとも30mJ/cmである。
10.上記条項のいずれか1つの方法において、第1放射ドーズD1は、少なくとも1つのUV−LEDデバイスを用いて適用される。
11.上記条項のいずれか1つの方法において、少なくとも1つのUV−LEDデバイスの前面ガラスにおける最大電力密度は、少なくとも10W/cm、好適には少なくとも16W/cmである。
12.上記条項のいずれか1つの方法において、第2放射ドーズD2は、放電ランプ、好適には水銀放電ランプを用いて提供される。
13.上記条項のいずれか1つの方法において、作用光感光性層は、照射工程の前に、基板上にインクジェット液滴を配置する堆積工程中に形成される作用光感光性インクジェットインク層であり、堆積されたインクジェット液滴は、シアンの液滴、マゼンタの液滴、黄色の液滴、黒の液滴、白の液滴の少なくとも1つを含む。
14.上記条項の方法において、この方法はさらに、基板上に堆積したインクジェットの液滴を実質的に固定化するために、放射ドーズD3のUV光を用いて、部分的に形成された作用光感光性インクジェットインク層を照射する工程を含み、この固定工程は、好適には、第1の色を有する第1のセットのインクジェットの液滴を基板上に提供する第1堆積工程と、第2の色を有する第2のセットのインクジェットの液滴を基板上に提供する第2堆積工程との間に実施され、好適には第2の色は、第1の色とは異なる。
15.基板上に作用光感光性層をプリントおよび硬化するためのプリントシステムにおいて、
a.基板上にインクまたはトナーを堆積し、これにより基板上に作用光感光性層を形成するように形成されたプリントアセンブリ、
b.プリントアセンブリに沿った輸送方向に基板を移動させるための基板輸送メカニズムおよび、
c.320nmと445nmの間の第1スペクトル範囲の第1放射ドーズD1と、それに続く200nmと319nmとの間の第2スペクトル範囲の第2放射ドーズD2との組み合わせを用いて、形成された作用光感光性層を照射することにより作用光感光性層を硬化するための照射工程を行うように形成された硬化ユニットであって、放射ドーズD1/D2の比は、0.25と500との間、好適には0.25と200との間、より好適には0.50と100との間であり、輸送方向に見てプリントアセンブリの下流に配置される硬化ユニット、を含む。
16.上記条項のプリントシステムにおいて、硬化ユニットは、形成された作用光感光性層の上に第1放射を出射するように配置した第1硬化デバイスと、第1硬化デバイスの下流で形成された作用光感光性層の上に第2放射を出射するように配置した第2硬化デバイスとを含み、第1硬化デバイスは第1放射ドーズを出射するように形成され、第2硬化デバイスは第2放射ドーズD2を出射するように形成される。
17.上記条項のプリントシステムにおいて、第1硬化デバイスは、少なくとも1つのUV−LEDデバイスを含む。
18.上記条項のプリントシステムにおいて、少なくとも1つのUV−LEDデバイスの前面ガラスにおける最大電力密度は、少なくとも10W/cm、好適には少なくとも16W/cmである。
19.上記条項18〜20のいずれか1つにおいて、第2硬化ユニットは、放電ランプ、好適には水銀放電ランプを含む。
20.上記条項15〜19のいずれか1つにおいて、プリントアセンブリは、シアンの液滴を堆積するプリンタヘッド、マゼンタの液滴を堆積するプリンタヘッド、黄色の液滴を堆積するプリンタヘッド、黒の液滴を堆積するプリンタヘッド、および白の液滴を堆積するプリンタヘッドの少なくとも1つを含む。
21.上記条項のプリントシステムにおいて、このプリントシステムはさらに、基板上に堆積したインクを実質的に固定化するために、放射ドーズD3のUV光を用いて、部分的に形成された作用光感光性層を照射するように形成されたプリントデバイスを含み、このプリントデバイスは、好適には、プリントアセンブリの2つの続いたプリントヘッドの間に配置される。
22.上記条項1〜12のいずれか1つの方法において、作用光感光性インクまたはトナー層は、湿式または乾式のトナー層である。
好適な具体例では、プリントシステムは、シングルパスのプリントシステム、即ち、プリントシステムを通って基板の輸送方向と直交する方向に走査しないシステムである。好適には、基板はプリントシステムを通って実質的に一定の速度で輸送され、高速プリントを可能にするために、好適には50cm/sより速い速度、例えば0.5cm/sと5cm/sの間の速度で輸送される。
添付の図面は、本発明のデバイスの、現在好ましい、限定的でない例示の具体例を記載するために使用される。
本発明にかかるインクジェットプリントシステムの例示の具体例の模式図である。 他の例示の具体例にかかるインクジェットプリントシステムの他の模式図である。 第1および第2の硬化デバイスについて、時間を関数とした基板上の電力密度を示す。 第1および第2の硬化デバイスについて、時間を関数とした基板上の電力密度を示す。 本発明にかかる湿式トナープリントシステムの例示の具体例の模式図である。 本発明にかかる湿式トナープリントシステムの他の例示の具体例の模式図である。 本発明にかかる湿式トナープリントシステムのさらに他の例示の具体例の模式図である。 本発明にかかる乾式トナープリントシステムの例示の具体例の模式図である。
図1は、基板上で作用光感光性インク層をプリントおよび硬化するためのプリントシステムの第1の例示の具体例である。プリントシステムは、プリントヘッドアセンブリ30、基板支持メカニズム40および硬化ユニット50を含む。プリントヘッドアセンブリ30は、基板Sの上にインクの液滴を堆積し、これにより基板上に作用光感光性インク層を形成するように形成される。図示した例示の具体例では、プリントヘッドアセンブリ30は、黄色の液滴を堆積するための第1プリントヘッド30a、シアンの液滴を堆積するための第2プリントヘッド30b、マゼンタの液滴を堆積するための第3プリントヘッド30c、および黒の液滴を堆積するための第4プリントヘッド30dを含む。これは単に例示の具体例であり、より多くまたはより少ない色のための、または色順序を変更するためのプリントヘッドを含むこともできることを、当業者は理解するであろう。基板輸送メカニズム40は、プリントヘッドアセンブリ30に対して、輸送方向Tに基板Sを移動させるように形成される。
硬化ユニット50は、第1硬化デバイス10と、輸送方向Tに見た場合に、第1硬化デバイス10の下流に配置される第2硬化デバイス20を含む。第1硬化デバイス10は、プリントヘッドアセンブリ30により、基板Sの上に堆積した形成された作用光感光性インクジェット層の上に第1放射を照射するように形成される。第1放射は、320nmと445nmとの間のスペクトル範囲の照射を含み、第1放射ドーズD1の形成を意図する。320〜445nmより広いスペクトル範囲で第1硬化デバイスは照射するが、320〜445nmのスペクトル範囲のドーズのみが、第1ドーズD1の形成に考慮される。第2硬化デバイス20は、輸送方向に見て、第1硬化デバイス10の下流で、形成された作用光感光性インク層の上に第2放射を照射するように配置される。好適には、第2硬化デバイス20は、200nmと319nmとの間のスペクトル範囲で第2放射ドーズD2を照射するように形成される。好適には、第1スペクトル範囲は、UVA光とUVV光を含む。好適には、第2スペクトル範囲は、UVB光とUVC光を含む。適切な第1硬化デバイス、例えばUV−LEDデバイスは、UVAおよびUVVスペクトル範囲で照射するように形成される。好適には、第2硬化デバイスは、水銀放電ランプである。水銀放電ランプは、Fe−He放電ランプでも良い。水銀放電ランプは、UVBおよびUVCスペクトル範囲で十分な放射ドーズを照射できる。なお、放電ランプは、また、一般にUVA光および/またはUVV光を出射しても良い。
好適には、第1放射ドーズと第2放射ドーズとの比D1/D2は、0.25と500との間、好適には0.25と200との間、より好適には0.50と100との間である。第1硬化デバイス10により照射されるより長い波長の第1放射とより高い第1放射ドーズD1は、インク層により深く入り、酸素と反応する、第1の露出中に形成されるラジカルの量により、インク層の表面に存在する酸素の量を低減する。これは、層の表面で禁止された酸素の量を低減する。加えて第1および第2の露出の間が短時間であるため、新しい酸素の拡散および吸着が低減または防止される。双方の形態は、UVCおよびUVBでより少ないエネルギーを有する第2硬化デバイス20により、表面を改良する。もちろん、第2硬化デバイス20により出射されるより短波長の第2放射は、表面を硬化し、上面に存在する酸素量を低減する観点では、この表面硬化は、表面の酸素が存在する従来技術の表面硬化に比較して改良される。また、第2硬化デバイス20による表面硬化を行いために必要な第2ドーズD2(およびそれゆえに電力P2)を低減できる。これにより、熱の発生が減り、本発明の方法およびシステムの例示の具体例は、感熱性基板を含むさまざまな基板に使用できる。また、この方法は、インク組織の変化を有さないより効果的な硬化により、より少ない(非重合モノマの)匂いの発生、より少ない移動、およびより少ないインク層の黄ばみで行える。
図2は、本発明の他の例示の具体例を示す。具体例は、図1の具体例と類似するが、追加のプリントデバイス60e、60fを備える点、プリントヘッドアセンブリ30が、白いインクを用いたプリントのために形成された2つのプリントヘッド30e、30fを含む点で異なっている。この方法では、最終目的像に依存して、不透明な白が最初または最後に供給される。当業者は、インクの拡大および湿り挙動および基板の表面エネルギーに依存して、更なるプリントデバイスが、他の隣り合ったプリントヘッド30a−30dの間に提供できることを理解する。プリントデバイス30e、60fは、基板上の堆積されたインクジェット液滴を実質的に固定化するのに適した放射ドーズD3のUVを用いて部分的に形成された作用光感光性インクジェット層を照射するように形成される。これは、部分的に硬化し、完全には硬化しない。それらのプリントデバイス60e、60fは、典型的には6W/cmおよび30mJ/cmであり、第1硬化デバイス10と比較してずっと低い電力密度とドーズを有する。プリントデバイス60e、60fは、UVAおよび/またはUVV光を出射するように形成されたUV−LEDでも良い。
図3Aおよび図3Bは、時間の関数として、基板上の予め決められた位置でのエネルギー密度(ドーズ)を示す。P1は、第1硬化デバイス10のエネルギー密度であり、P2は、第2硬化デバイス20のエネルギー密度である。図3Aの例では、第2硬化デバイス20により照射が、第1硬化デバイスの照射が終わる直前に始まる。好適には、第2硬化デバイス20による照射の開始と、第1硬化デバイスによる照射の開始との間の時間Dtsは、少なくとも0.1sである。
図3Bの具体例では、第1硬化デバイス10により照射の終了と、第2硬化デバイス20による照射の開始との間は、小さな間隔Δtである。好適には、この時間Δtは小さく、より好適には1sより小さく、さらに好適には0.5sより小さい。第1硬化デバイス10は、第1ドーズの主な部分を出射し、一方、第2硬化デバイス20、例えば放電ランプは、第2ドーズを照射する。
本発明の他の具体例は、湿式トナー(湿式トナー分散ともいう)を用いて行う電子写真プロセスに関し、この湿式トナーは、キャリア液と、キャリア液中に懸濁された固体粒子として供給されるイメージ粒子(マーキング粒子ともいう)とを含む。イメージ粒子は、帯電性カラー顔料、帯電性の被覆カラー顔料、カラー顔料、染料を有する帯電性のトナー粒子でも良い。分散剤と呼ばれる懸濁媒体は、イメージ粒子の凝集を避けるために加えられる。
湿式トナーは、参照によりここに含まれる、同一出願人の特許出願PCT/EP2017/059809またはNL2016697に詳しく記載された、作用光感光キャリア液を有する湿式トナーでも良く、ここでは参照によりここに含まれる、同一出願人の特許出願PCT/EP2017/059809またはNL2016697に詳しく記載される。が、キャリア液に加えられ、キャリア液UV硬化を行う。本発明にかかる湿式トナー中の硬化性キャリア液は、所望の導電性と粘性特性を有し、UV硬化で固体を形成することができる適切なキャリア液であり、PCT/EP2017/059809またはNL2016697に、好適なキャリア液の特定の例として見ることができる。
湿式トナーは、キャリア液がプリントされた基板から除去される、UV硬化性マーキング粒子を有する湿式トナーでも良い。そのような例は、ここでは参照によりここに含まれる、同一出願人の特許出願NL2016697に記載される。
図4は、UV硬化性キャリア液および/またはUV硬化性イメージ粒子を有する湿式トナーを使用する、デジタルプリント装置の例示の具体例を模式的に示す。装置は、第1の色例えば黒を有する湿式トナーTaを第1基板S1の上に供給する第1イメージ形成ユニット100a、第2の色例えばシアンを有する湿式トナーTbを第1基板S1の上に供給する第2イメージ形成ユニット100b、第3の色例えばマゼンタを有する湿式トナーTcを第1基板S1の上に供給する第3イメージ形成ユニット100c、および第4の色例えば黄色を有する湿式トナーTdを第1基板S1の上に供給する第4イメージ形成ユニット100dを含む。
イメージ形成ユニット100aは、トナーレシーバ110a、供給部材120a、第1現像部材130a、第1イメージ部材140a、および光学中間部材150aを含む。第1イメージ部材140aは、表面上に形成される第1の見えないイメージを形成する電荷の第1パターンを維持するために適用される。第1現像部材130aは、供給部材120aから第1湿式トナーTaを受け取るように配置され、第1パターンにより第1イメージ部材140aの上に第1湿式トナーTaのパターンを移すことにより、第1の見えないイメージを現像する。同様に、第2のイメージユニット100bは、トナーレシーバ110b、供給部材120b、第2現像部材130b、第2イメージ部材140b、および光学中間部材150bを含む。第2イメージ部材140bは、表面上に形成される第2の見えないイメージを形成する電荷の第2パターンを維持するために適用される。第2現像部材130bは、供給部材120bから第2湿式トナーTbを受け取るように配置され、第2パターンにより第2イメージ部材140bの上に第2湿式トナーTaのパターンを移すことにより、第2の見えないイメージを現像する。第3および第4のイメージ部材100c、100dは、同様の方法で使用される。第1基板S1は、基板支持アセンブリの上に支持され、記載された具体例では、基板支持アセンブリは、第1、第2、第3および第4の支持部材200a、200b、200c、200dを含み、第1、第2、第3および第4のイメージ形成ユニット100a、100b、100c、100dから第1、第2、第3および第4の湿式トナーTa、Tb、Tc、Tdがそれぞれ連続して移される間、第1基板S1を支持する。一方、基板S1は、第1のイメージ形成ユニット100aから第4のイメージ形成ユニット100dに、移動方向Mに移動する。このプロセスは、第1基板S1に適用された湿式トナーの層となる。
本出願を通して、第1、第2、第3および第4のイメージ形成ユニット100a、100b、100c、100d、および第1、第2、第3および第4の支持部材200a、200b、200c、200dのさまざまなステージは、部材として記載される。それらの部材は、回転して転がるが、当業者は、同じ原理が、例えばロールおよび/またはベルトトラッキングシューを有する適切に設計された回転ベルトを含む他の部材を用いて適用できることを理解するであろう。
デジタルプリント装置は、さらに320nmと445nmの間の第1スペクトル範囲で第1放射ドーズD1と、それに続く200nmと319nmの間の第2スペクトル範囲で第2放射ドーズD2の組み合わせを、形成された作用光感光湿式トナー層に照射して、作用光感光湿式トナー層を硬化する照射工程を行うよう形成された硬化ユニット400を含む。好適には、放射ドーズの比D1/D2は、0.25と500の間、より好適には0.25と200の間、更に好適には0.50と100の間である。硬化ユニット400は、輸送方向に見てプリントアセンブリの下流に配置される。インクジェットプリントシステムの上述の具体例にように、硬化ユニット400は、形成された作用光感光層の上に第1放射を照射するように配置された第1硬化デバイス、第1硬化デバイスの下流に配置され、形成された作用光感光層の上に第2放射を照射するように配置された第2硬化デバイスを含み、第1硬化デバイスは第1放射ドーズを出射するように形成され、第2硬化デバイスは第2放射ドーズD2を出射するように形成されても良い。硬化ユニットは、インクジェットプリントシステムのための上述の硬化ユニットと同一または類似でも良い。
任意的に、硬化ユニット400の上流に、分散容量変更ユニットおよび/または融着ユニットのような、1またはそれ以上のユニット250を備えても良い。それらの例は、参照によりここに含まれる、同一出願人の特許出願NL2016697に記載される。
図5は、UV硬化性キャリア液を用いる湿式トナーと共に使用するのに適したプリントシステムの他の可能な例示の具体例を示す。システムは、図4のシステムと類似するが、デジタルプリント装置は、さらに第1基板S1の上の運ばれた湿式トナーの上に、例えば箔のような第2基板S2を適用するように形成された第2基板適用ユニット300を含む点で異なっている。硬化ユニット400は、図4と同様であり、第2基板S2を通して、および/または第1基板S1を通して、第1基板S1の上および/または中のキャリア液を硬化するために、移された湿式トナーを照射するように形成される。第1基板S1はキャリア液を吸収せず、第1基板S1の上でキャリア液が硬化する。第1基板S1が部分的にキャリア液を吸収した場合、第1基板S1の上および中のキャリア液が硬化する。また、第2基板S2が部分的にキャリア液を吸収した場合、第2基板S2の上および中のキャリア液が硬化する。換言すれば、好適には結果の基板S’(即ち第2基板S2の下のプリントされたイメージを有する第1基板S1)は、硬化されていないキャリア液を含まない。
なお、第1基板S1および/または第2基板S2は透明でも良い。例えば、第1基板S1は、非透明基板であり、第2基板S2は透明膜でも良い。この例では、照射は第2基板S2を通って行われるのが好ましい。しかしながら、薄い透明の第1基板S1の上にプリントし、第1基板S1を通って照射することも可能である。そのような具体例では、第2基板S2は非透明でも良い。第2基板適用ユニット300は、イメージ形成ユニット100a、100b、100c、100dの下流に配置される。適切な基板の例は、PCT/EP2017/059809に記載されている。
硬化ユニット400は、320nmと445nmの間の第1スペクトル範囲の第1放射ドーズD1を、続いて200nmと319nmとの間の第2スペクトル範囲の第2放射ドーズD2を照射する。
任意的に、硬化ユニット400がそれ自身で十分な熱を生じる場合は、イメージ形成ユニット100a、100b、100c、100dの下流に適用される融着工程は省略しても良い。しかしながら、異なった色のイメージ粒子の混合を促進するために、第2基板適用ユニット300の前または後に、イメージ形成ユニット100a、100b、100c、100dの下流で融着工程を行っても良い。
デジタルプリント装置は、さらに、プリント中に連続した織物として、第1基板S1を提供するように構成された第1基板S1提供手段500を含んでも良い。さらに、第2基板適用ユニット300は、プリント中に連続した織物として、第2基板S2を提供するように構成されても良い。第2基板S2の下にプリントされたイメージを有する結果の基板S’は、続いてロール600の上で転がってもよい。
図6は、本発明のデジタルプリント装置の他の例示の具体例を示し、このデジタルプリント装置では、図5の具体例の成分と類似の成分は、同じ参照番号を用いて記載される。図6のデジタルプリント装置は、さらに、硬化ユニット400の下流の第2基板除去手段620と、硬化ユニット400の下流の第1基板巻き取り手段610とを含む。第2基板除去手段620は、硬化後に第2基板S2を除去するように形成される。第1基板巻き取り手段610は、第2基板除去手段320で第2基板S2を除去した後に、硬化した湿式トナーを有する第1基板S1を巻き取るように形成される。第2基板除去手段620は、除去した第2基板S2を巻き取るための第2基板リールプール625を含む。
図7は、乾式トナーを用いる本発明のデジタルプリント装置の例示の具体例を示す。プリントシステムは、光導電体240a、240b、240c、240dのそれぞれの上で異なる色を発現させる異なった乾式トナー現像ユニット230a、230b、230c、230dを含む。その後に、現像されたイメージは基板に移される。次の工程で、融着デバイス250の中で基板Sの上にトナーが融着される。融着デバイス250は、非接触型融着ユニットまたは接触型融着ユニット、またはそれらの組み合わせである。好適には、融着ユニットは接触型の融着ユニットである。次の工程で、融着された乾式トナーイメージが、本発明の具体例にかかる硬化ユニット400の中で硬化される。好適には、融着工程と硬化工程との間の時間は、最適の硬化を得るために短い。
特に、本発明の具体例は、いわゆる(上の文脈では基板Sと呼ばれる)「連続」織物のためのデジタルインクジェットまたはトナープリント装置の分野に関する。即ち、基板(例えば、紙、プラスチック箔、またはそれらの多層組み合わせ)の連続ロールが、プリンタの上を走り、特に、複数の同じイメージまたは代わりに一連のイメージ、またはそれぞれが異なる多くのセットのイメージのコピーをプリントするプリントシステムである。
テスト方法
深い硬化
貫通硬化(through cure)は、Finatテスト法No29に従って行われる引っかき試験により評価した。インク膜の引っかきは、機械的手段を用いてインク表面のダメージを描く。0〜10N(red)の範囲の高度計が、黄色および黒の上層の引っかき抵抗のチェックのために使用される。
評価
1:0−3N:許容できない
2:3.1−8.9N:許容できない
3:>9N:非常に良好
表面硬化
表面硬化は、視覚的に評価した。白い基板の上にプリントした場合または透明基板が使用された場合、CMYKの多層イメージの直後の領域でのオフセット/色彩が視覚的に評価され、続いて、材料が、白い面の上でバッキング無しで評価された。
評価
1:OKでない−明らかな着色が観察された
2:許容できる−非常に小さな着色が観察された
3:非常に良好:着色は観察されない
しわ
高すぎる温度により起きる基板のしわを視覚的に観察する。
評価
1:OKでない−しわ発生
2:OK−しわ無し

サンプルは、50m/分の速度で、FassonPP白基板の上で、織物系プリントエンジンを用いて、UV硬化性シアン、マゼンタ、黄色、および黒のインクを用いてプリントした。インクの堆積後に、320nm〜445nmの範囲の第1放射ドーズD1を、続いて200nm〜319nmの範囲の第2放射ドーズD2を照射する第1硬化デバイスを有する硬化ユニットがと配置された。
例1〜6では、第1硬化デバイスとして、最大電力密度が24W/cmの、ITLのSolidure2HDデバイスが用いられ、第2硬化デバイスとして、140W/cmGEW水銀球が用いられた。
例7、8および10では、第1硬化デバイスとして、最大電力密度が24W/cmの、ITLのSolidure2HDデバイスが用いられ、第2硬化デバイスとして、140W/cmGEW水銀球が用いられた。
硬化工程の後に、サンプルは、貫通および表面の硬化およびしわが評価された。

Figure 2020520831

ex :本発明の例示の具体例
com:比較例
表から、UVBおよびUVCを適用しない場合(サンプル10)に、D1/D2比>500で、表面硬化が許容できないことが明らかである。D1/D2比<0.25の場合、即ち、無しまたは非常に低い第1放射ドーズD1が適用された場合(サンプル7、8および9)、許容できる貫通硬化は得られなかった。サンプル9は、またドーズを増やすことにより、および硬化中にFeドープ球を用いることにより、貫通硬化は改良できるが、基板の非常に高い温度により、しわは許容できなくなることを示す。D1/D2比が、0.25から500の範囲の場合、貫通硬化と同様に表面硬化も許容できる。
ここのブロックダイアグラムが、本発明の原理を実現する模式的な回路の概念図を表すことは、当業者にとって明らかである。
本発明の原理は、特定の具体例と関連して上に開示したが、この開示は単に例示の方法で行われ、添付した請求の範囲により規定される保護の範囲を限定するものでないことは理解されるであろう。

Claims (20)

  1. 基板上で作用光感光性インクまたはトナー層を硬化させる方法であって、
    a.プリントアセンブリ(30)に沿って輸送方向(T)に基板(S)を移動する工程と、
    b.プリントアセンブルにより移動する基板の上に作用光感光性インクまたはトナー層を堆積する工程と、
    c.基板の輸送方向に見て基板のプリントアセンブリの下流で、堆積した作用光感光性インクまたはトナー層に、320nmと445nmの間の第1スペクトル範囲の第1放射ドーズD1を、続いて200nmと319nmとの間の第2スペクトル範囲の第2放射ドーズD2を、照射する工程であって、を含み、第1放射ドーズと第2放射ドーズとの比D1/D2は、0.25と500との間、より好適には0.25と200との間、更に好適には0.50と100との間であり、
    第1放射ドーズD1は、少なくともUV−LEDデバイスを用いて提供され、
    第1の照射と第2の照射の開始との間の時間は、0.5sより小さく、または第2の照射は、第1の照射の終わりより前に始まる照射工程と、を含む方法。
  2. 第1および第2のドーズは、インクまたはトナー層が完全に硬化されるものである請求項1に記載の方法。
  3. 第1スペクトル範囲の第1放射ドーズD1は、UVA光とUVV光の双方を含む請求項1または2に記載の方法。
  4. 第2スペクトル範囲の第2放射ドーズは、UVB光とUVC光の双方を含む請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 照射工程は、第1放射ドーズD1を提供する第1放射ステージと、第2放射ドーズD2を提供する第2放射ステージとを含み、
    第1放射ステージは、第2放射ステージより早く始まる請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
  6. 第1放射ステージの第1放射ドーズD1は、第2放射ステージの開始前に、作用光感光性インクまたはトナー層の上に主として適用される請求項5に記載の方法。
  7. 第2放射ステージは、第1放射ステージの間または第1放射ステージの終わりの実質的に直後に始まる請求項5または6に記載の方法。
  8. 照射工程は、大気が作用光感光性インクまたはトナー層に存在する状態で行われる請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
  9. 第1放射ドーズD1は、少なくとも30mJ/cm、好適には少なくとも100mJ/cmであり、および/または、
    第2放射ドーズD2は、少なくとも20mJ/cm、好適には少なくとも30mJ/cmである請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
  10. 少なくとも1つのUV−LEDデバイスの前面ガラスにおける最大電力密度は、少なくとも10W/cm、好適には少なくとも16W/cmである請求項9に記載の方法。
  11. 第2放射ドーズD2は、放電ランプ、好適には水銀放電ランプを用いて提供される請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
  12. 作用光感光性層は、照射工程の前に、基板上にインクジェット液滴を配置する堆積工程中に形成される作用光感光性インクジェットインク層であり、堆積されたインクジェット液滴は、シアンの液滴、マゼンタの液滴、黄色の液滴、黒の液滴、白の液滴の少なくとも1つを含む請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
  13. この方法はさらに、基板上に堆積したインクジェットの液滴を実質的に固定化するために、放射ドーズD3のUV光を用いて、部分的に形成された作用光感光性インクジェットインク層を照射する工程を含み、この固定工程は、好適には、第1の色を有する第1のセットのインクジェットの液滴を基板上に提供する第1堆積工程と、第2の色を有する第2のセットのインクジェットの液滴を基板上に提供する第2堆積工程との間に実施され、好適には第2の色は、第1の色とは異なる請求項12に記載の方法。
  14. 基板上に作用光感光性層をプリントおよび硬化するためのプリントシステムにおいて、
    a.基板上にインクまたはトナーを堆積し、これにより基板上に作用光感光性層を形成するように形成されたプリントアセンブリ、
    b.プリントアセンブリに沿った輸送方向(T)に基板を移動させるための基板輸送メカニズム、および、
    c.320nmと445nmの間の第1スペクトル範囲の第1放射ドーズD1と、それに続く200nmと319nmとの間の第2スペクトル範囲の第2放射ドーズD2との組み合わせを用いて、形成された作用光感光性層を照射することにより、作用光感光性層を硬化するための照射工程を行うように形成された硬化ユニットであって、
    放射ドーズD1/D2の比は、0.25と500との間、好適には0.25と200との間、より好適には0.50と100との間であり、
    硬化ユニットは、輸送方向(T)に見てプリントアセンブリの下流に配置され、
    硬化ユニットは、形成された作用光感光性層の上に第1放射を出射するように配置した第1硬化デバイスと、第1硬化デバイスの下流で形成された作用光感光性層の上に第2放射を出射するように配置した第2硬化デバイスとを含み、
    第1硬化デバイスは第1放射ドーズを出射するように形成され、第2硬化デバイスは第2放射ドーズD2を出射するように形成され、
    第1硬化デバイスは、少なくとも1つのUV−LEDデバイスを含み、
    第1および第2の硬化ユニットは、第1の照射と第2の照射の開始との間の時間が0.5sより小さくなるように、または第2の照射は、第1の照射の終わりより前に始まるように配置された硬化ユニットと、を含むプリントシステム。
  15. 少なくとも1つのUV−LEDデバイスの前面ガラスにおける最大電力密度は、少なくとも10W/cm、好適には少なくとも16W/cmである請求項14に記載のプリントシステム。
  16. 第2硬化ユニットは、放電ランプ、好適には水銀放電ランプを含む請求項14または15に記載のプリントシステム。
  17. プリントアセンブリは、シアンの液滴を堆積するプリンタヘッド、マゼンタの液滴を堆積するプリンタヘッド、黄色の液滴を堆積するプリンタヘッド、黒の液滴を堆積するプリンタヘッド、および白の液滴を堆積するプリンタヘッドの少なくとも1つを含む請求項14〜16のいずれかに記載のプリントシステム。
  18. このプリントシステムはさらに、基板上に堆積したインクを実質的に固定化するために、放射ドーズD3のUV光を用いて、部分的に形成された作用光感光性層を照射するように形成されたプリントデバイスを含み、
    このプリントデバイスは、好適には、プリントアセンブリの2つの続いたプリントヘッドの間に配置される請求項17に記載のプリントシステム。
  19. 作用光感光性インクまたはトナー層は、湿式または乾式のトナー層である請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
  20. 請求項1〜12のいずれかに記載の方法での、または、請求項14〜18のいずれかに記載のプリントシステムでの、作用光感光性インクの使用。
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