[发明专利]用于单程式喷墨印刷的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及呈现高图像质量的高速单程式喷墨印刷装置及方法。

背景技术

在喷墨印刷中，将墨水流体的细滴直接投射到受墨体表面上，而印刷装置与受墨体之间无物理接触。印刷装置电子地储存印刷数据，并且控制用于喷出液滴成图像的机构。通过使印刷头关于受墨体移动来完成印刷，即，印刷头横跨受墨体移动或反之亦然或两者。印刷头具有喷嘴，滴从该喷嘴喷出。

在单程印刷过程中，通常喷墨印刷头覆盖受墨体的整个宽度，并且因此可保持静止，同时受墨体表面在喷墨印刷头下方输送。如果良好的图像质量能够在多种受墨体上获得，则这允许高速印刷。

喷墨墨水的成分取决于使用的喷墨印刷方法并且取决于待印刷的受墨体的性质。UV可固化墨水比例如基于水或溶剂的喷墨墨水更适于非吸收性受墨体。然而，发现UV可固化墨水在大致非吸收性受墨体上的行为和相互作用相比于基于水或溶剂的墨水在吸收性受墨体上更复杂。具体而言，墨水在具有低表面能量的非吸收性受墨体上的良好且受控的扩展为有问题的。

EP 1199181 A(TOYO INK)公开了一种用于在合成树脂基底的表面上喷墨印刷的方法，包括以下步骤：

1.对表面进行表面处理，以便向表面提供65-72mJ/m²的比表面自由能，

2.提供表面张力为25-40mN/m的活化能量束可固化的墨水，

3.利用喷墨印刷装置排放墨水到具有比表面自由能的表面上，从而在表面上形成所述墨水的印刷部分，以及

4.将活化能量束投射到印刷部分上。

EP 1199181 A(TOYO INK)的方法看起来教导了受墨体表面的表面能量应当大于墨水的表面能量。但是在实例中，虽然四种未经处理的合成的树脂基底(ABS、PBT、PE和PS)的表面能量高于四种不同的墨水的表面能量，但是未观察到良好的"图像质量"，即，墨水的良好扩展。在实例中用于提高受墨体的表面自由能的表面处理为电晕处理和等离子体处理。由于此类表面处理的寿命相当有限，故最好将表面处理装备并入到喷墨印刷机中，这使印刷机更复杂和昂贵。

EP 2053104 A(AGFA GRAPHICS)公开了一种用于使用单程式喷墨印刷机生产印刷塑料袋的辐射可固化喷墨印刷方法，其中涂底漆的聚合基底的表面能量S_sub比非水性辐射可固化喷墨液体的表面张力S_Liq小至少4mN/m。

大体上，用于表征喷墨墨水的表面张力为其"静态"表面张力。然而，喷墨印刷为动态过程，其中表面张力在测量为数十毫秒的时间量程上显著变化。表面活性分子以不同的速度扩散至新形成的表面和在其上自身定向。取决于分子的类型和周围介质，它们以不同的速率减小表面张力。此类新形成的表面不仅包括离开印刷头的喷嘴的墨水微滴的表面，而且还包括着陆在受墨体上的墨水微滴的表面。最大气泡压力张力测量法是允许在低至毫秒的短时间范围内测量表面活性剂溶液的动态表面张力的唯一技术。传统的环式或板式张力计不可测量这些快变化。

EP 1645605 A(TETENAL)公开了一种辐射可硬化的喷墨墨水，其中在第一秒内的动态表面张力必须下降至少4mN/m，以便改进在多种基底上的粘着。根据第[0026]段，通过最大气泡压力张力测量法测量的墨水的动态表面张力在10ms的表面龄下为37mN/m，并且在1000ms的表面龄下为30mN/m。

UV可固化喷墨墨水在受墨体上的扩展可通过部分固化或"销固化(pin curing)"处理进一步控制，其中墨水微滴被"销住"，即，固定化并且进一步扩展不发生。例如，WO 2004/002746 (INCA)公开了一种使用可固化墨水以多程印刷基底区域的喷墨印刷方法，该方法包括在区域上沉积第一程的墨水；使在第一程中沉积的墨水部分固化；在区域上沉积第二程的墨水；以及在区域上完全固化墨水。

WO 03/074619(DOTRIX/SERICOL)公开了单程式喷墨印刷过程，其包括以下步骤：将第一墨滴施加于基底，并且随后将第二墨滴施加到第一墨滴上，而没有第一墨滴的中间固化，其中第一墨滴和第二墨滴具有不同的粘度、表面张力或固化速度。在实例中，公开了使用高速单程式喷墨印刷机来通过"湿罩湿印刷"过程在PVC基底上印刷UV可固化墨水，其中第一/随后的墨滴不固化，即，它们在施加下一种墨滴之前不被辐射。以该方式，由于在基底上组合的墨滴的墨水体积增大，故可实现墨水扩展的增加。然而，虽然可以以该方式增加墨水的扩展，但受墨体上的相邻滴倾向于聚结和渗出到彼此中，特别是在具有小表面能量的非吸收性受墨体上。