專利名稱：用輻射可固化墨進(jìn)行能效包裝印刷的數(shù)字固化方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及可輻射可固化墨，包括輻射可固化相變凝膠型墨。尤其是，本公開(kāi)內(nèi)容涉及采用光柵的方法對(duì)基底上的輻射可固化墨進(jìn)行數(shù)字化固化。
背景技術(shù)：
在印刷過(guò)程中，輻射可固化相變凝膠型墨可以用來(lái)在基底上形成圖像?？梢詫⒃撃┞对谳椛渲惺蛊涔袒?。典型的輻射-固化技術(shù)包括但不僅限于:利用例如波長(zhǎng)范圍約240-450nm的紫外(UV)光或更不可見(jiàn)的光固化，可選地在光引發(fā)劑和/或感光劑的存在下進(jìn)行；在存在或不存在高溫?zé)嵋l(fā)劑(該引發(fā)劑在噴射溫度基本無(wú)活性)的情況下采用熱固化方法進(jìn)行固化；或者是二者的適當(dāng)結(jié)合。在該暴露過(guò)程中，墨中含有的光引發(fā)劑成分可以通過(guò)紫外(UV)射線輻射，入射光通量將墨中的單體轉(zhuǎn)化為交聯(lián)的聚合物基體，從而在基底上形成堅(jiān)硬耐久的圖案。在某些應(yīng)用中，固化前首先將墨在底板上散開(kāi)或涂平可能是理想的。將墨均勻涂平可以使圖像光澤更均勻并掩蓋缺失的印刷頭噴射。此外，某些印刷應(yīng)用，如包裝，能受益于具有相對(duì)恒定的印刷厚度的薄的墨層。UV可固化墨用于許多需要耐久印刷圖案的應(yīng)用中，如包裝印刷。重要的一類UV可固化墨包括丙烯酸酯單體、低聚物、特定的光引發(fā)劑，以及其它暴露于UV光能量時(shí)可發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并形成聚合的、交聯(lián)的、耐久圖案的組分。這種固化工藝被應(yīng)用于，例如，由膠版印刷、平板印刷(Offset)以及噴墨印刷系統(tǒng)等形成的UV固化圖像。在相關(guān)的系統(tǒng)中，印刷過(guò)程中使用汞弧燈照射并固化UV墨圖案?？梢允褂萌玷F或者鎵等對(duì)所述汞弧燈進(jìn)行不同的摻雜。這些燈都價(jià)格不菲，截至本發(fā)明的提交之日，根據(jù)寬度和制造商的不同一般需花費(fèi)$15，000或以上。此外，在印刷作業(yè)期間，這樣的燈照射底板上的整個(gè)圖像區(qū)域，包括不含待固化墨的區(qū)域，造成了能源的浪費(fèi)。所述燈以寬頻譜和高功率發(fā)出光，而其中大部分光對(duì)固化過(guò)程無(wú)益。在高速印刷過(guò)程中，使用多個(gè)汞燈。將固化墨所需的功率設(shè)定得足夠高以固化墨中最難固化的染色的墨或最厚的墨層。

發(fā)明內(nèi)容
采用適當(dāng)水平的功率固化墨圖案中特定的部分，從而節(jié)約能源并能進(jìn)行進(jìn)一步的圖像處理，如光澤控制，這是合乎需要的。在一個(gè)實(shí)施例中，方法可以包括使用UV光對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字化掃描以固化圖像的墨。所述方法可以包括用由激光二極管發(fā)射的第一功率水平的光掃描第一部分的墨。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法可以包括由激光二極管發(fā)射第一功率水平或第二功率水平的光。所述方法可以包括根據(jù)圖像數(shù)據(jù)控制激光二極管的發(fā)射。所述方法包括所發(fā)射的第二功率水平的激光二極管光掃描墨的第二部分。所述方法包括掃描圖像的第一部分和圖像的第二部分，其中第一圖像部分包含第一種顏色的墨，第一功率水平適于固化所述第一種顏色的墨；而第二圖像部分包含第二種顏色的墨，第二功率水平適于固化第二種顏色的墨。所述方法可以包括掃描圖像的第一部分以及掃描圖像的第二部分，其中第一圖像部分包含第一種厚度的墨層，而第二圖像部分包含具有第二種厚度的墨層。第一功率水平適于固化具有第一種厚度的墨層，而第二功率水平適于固化具有第二種厚度的墨層。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字固化系統(tǒng)可以包括光源；和被配置為利用所述光源發(fā)射的光掃描圖像的光柵掃描裝置。系統(tǒng)可以包括所述掃描裝置，該掃描裝置包括多面鏡，該多面鏡被配置為使所述光源發(fā)射的光旋轉(zhuǎn)并對(duì)所述光源發(fā)射的光重定向；以及掃描鏡頭，該掃描鏡頭被配置為對(duì)從所述多面鏡至圖像的光重定向。在一個(gè)實(shí)施例中，所述光源可以包含UV光源，例如以適當(dāng)波長(zhǎng)發(fā)射激光的激光二極管。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述光源可以包括發(fā)光二極管(LED)。系統(tǒng)可以包含多個(gè)光源以及相關(guān)聯(lián)的光柵掃描裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，所述光源可以是可調(diào)節(jié)的，以便發(fā)出所需功率水平的光。例如，所述光源可以可調(diào)地配置為發(fā)射第二功率水平和第一功率水平的光。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可以包括控制器，所述控制器與所述光源和所述掃描裝置中的至少一個(gè)耦合，該控制器被配置為控制掃描裝置中可旋轉(zhuǎn)鏡的速度和控制光源發(fā)射光的功率水平兩者中的至少一者。所述數(shù)字固化體系可以數(shù)字化定位(address)圖像以優(yōu)選地固化圖像的墨。例如，所述光源和所述掃描系統(tǒng)可以配置成根據(jù)圖像數(shù)據(jù)對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字化定位。圖像數(shù)據(jù)可以包括與各自的圖像部分相關(guān)聯(lián)的功率水平數(shù)據(jù)，以利用所發(fā)出的合適數(shù)量功率的用于固化的光照射該各自的部分。本文描述了示例性實(shí)施例。然而，可以想象，包含本文所描述的裝置和系統(tǒng)的特征的任何系統(tǒng)都包含在示例性實(shí)施例的范圍和主旨內(nèi)。


圖1所不為一實(shí)施例的數(shù)字固化系統(tǒng)的不意圖；圖2所示為數(shù)字化固化過(guò)程示意圖，其中，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，激光斑點(diǎn)固化輻射可固化墨圖像的各部分；圖3所示為根據(jù)一個(gè)示范性實(shí)施例的數(shù)字斑固化過(guò)程。
具體實(shí)施例方式根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，數(shù)字固化系統(tǒng)可以包括用于輻照輻射可固化墨的激光二極管。例如，所述激光二極管可以發(fā)射UV光，或?yàn)橥ǔ?yīng)用于如BLU-RAY光盤(pán)刻錄器等高清晰度多媒體光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的激光二極管。此類激光器通常配置為發(fā)射約405納米的激光?？梢詫?shí)施能被配置為輸出功率在約IOOmW至約200mW的任何激光二極管。可以使用能夠發(fā)射具有約為365nm波長(zhǎng)的光的激光器。類似地，可以使用能夠發(fā)射具有約為385nm波長(zhǎng)的光的激光器。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用發(fā)光二極管。完全固化輻射可固化墨圖像所需要的能量密度可以為約25毫焦耳/cm2。相應(yīng)地，可以實(shí)施多個(gè)激光器。實(shí)施例中的數(shù)字固化系統(tǒng)與相關(guān)技術(shù)汞泛光燈相比，實(shí)現(xiàn)了印刷作業(yè)中更高效低廉的墨輻射，例如，該汞泛光燈是采用功率基本恒定的寬頻譜光照射整個(gè)圖像區(qū)域。
此外，實(shí)施例中的系統(tǒng)可以包括用于激光電子照相印刷系統(tǒng)中的光柵裝置。尤其是，系統(tǒng)可以包括旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行光柵掃描的多面鏡。因此，系統(tǒng)可以配置為針對(duì)墨圖像數(shù)字化定位紫外(UV)光，以便使用合適的功率固化圖像的特定部分。例如，系統(tǒng)可以配置為發(fā)射第一功率水平的光固化第一種顏色和/或厚度的墨，發(fā)射第二功率水平的光固化與第一種顏色和/或厚度的墨不同的第二種顏色和/或厚度的墨。對(duì)于不含待固化墨的圖像部分，系統(tǒng)被配置為不向該區(qū)域施加能量。激光處理基于像素可以是可定位的。例如，可以使多面鏡與激光二極管相關(guān)聯(lián)，以便利用來(lái)自單個(gè)激光二極管源的光對(duì)圖像或圖像的部分進(jìn)行掃描。利用來(lái)自單個(gè)激光二極管源的光對(duì)圖像或圖像的部分進(jìn)行掃描以提高像素之間的一致性并且改善光澤度控制。數(shù)字固化系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)激光二極管，每一個(gè)具有相關(guān)聯(lián)的光柵掃描裝置。例如，對(duì)于多光束可以使用單面鏡。替代地，掃描該激光束可以采用數(shù)字微鏡陣列?？梢耘渲每刂破饕愿鶕?jù)圖像數(shù)據(jù)來(lái)控制光和/或掃描設(shè)備。該圖像數(shù)據(jù)可以包括諸如適度的輻射源功率水平數(shù)據(jù)以及特定圖像的相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)部分和/或例如像素地址等數(shù)據(jù)。所述圖像數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在內(nèi)存中。根據(jù)實(shí)施例數(shù)字化固化圖像的方法可以包括使用激光二極管照射墨圖像。該方法可以包括由所述激光二極管發(fā)射的光掃描圖像。該方法可以包括由該激光二極管根據(jù)圖像數(shù)據(jù)發(fā)射的光掃描圖像。所述圖像數(shù)據(jù)可以指明圖像各部分以及相應(yīng)的固化要求，包括，例如適當(dāng)?shù)墓β仕?，以施加所需?shù)量的光從而實(shí)現(xiàn)所需數(shù)量的固化。例如，圖像可以被部分固化或固定。圖像可以被完全固化。可以使用該數(shù)據(jù)以數(shù)字化處理墨圖像，同時(shí)能對(duì)圖像的適當(dāng)區(qū)域施加適當(dāng)水平的功率。該數(shù)據(jù)可以為電子存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)。在實(shí)施例中，方法可以包括由激光二極管發(fā)射的第一功率水平(例如IOmW)的光掃描墨圖像的第一部分；由激光二極管發(fā)射的第二功率水平(例如IOOmW)的光掃描墨圖像的第二部分。方法可以包括以第一功率水平的光固化與圖像第一像素對(duì)應(yīng)的墨圖像部分的墨，以第二功率水平的光固化與圖像第二像素對(duì)應(yīng)的墨圖像部分的墨?？梢允褂眉す舛O管固化圖像，該激光二極管配有旋轉(zhuǎn)多面鏡以對(duì)圖像進(jìn)行光柵掃描。第一像素部分和第二像素部分的固化可以通過(guò)激光二極管發(fā)射的UV光照射墨來(lái)實(shí)現(xiàn)。若兩個(gè)像素部分的墨固化所需的能量不同，那么系統(tǒng)可以采用設(shè)定在第一功率水平的光源固化第一像素部分，而采用設(shè)定在第二功率水平的光源固化第二像素部分。在替代的實(shí)施例中，多個(gè)激光二極管可以被用來(lái)固化單個(gè)圖像。激光二極管的光斑尺寸可以大于傳統(tǒng)的例如用于激光印刷的光斑尺寸。該激光二極管的光斑尺寸應(yīng)該足夠大從而為固化墨圖像所需部分提供足夠數(shù)量的輻照。示例性光斑尺寸大小可以為例如直徑為3mm。圖1示出依據(jù)一個(gè)實(shí)施例中的數(shù)字固化系統(tǒng)示意圖。圖1示出激光器105。所述激光器105可以配置成發(fā)射UV光的激光二極管。該激光器可以被配置為發(fā)射約為405nm的激光。替代地，該激光器可以配置為發(fā)射約為365nm或385nm的激光。在替代的實(shí)施例中，發(fā)射紫外光的二極管可以作為輻射源。例如，經(jīng)過(guò)適當(dāng)聚焦的高能紫外發(fā)光二極管(UVLED)可以被用來(lái)固化例如窄光譜響應(yīng)(response)墨。激光器105與光柵掃描裝置相關(guān)聯(lián)。尤其是，激光器105可以與物鏡107、掃描儀115、以及掃描透鏡120相關(guān)聯(lián)。掃描儀115可以為旋轉(zhuǎn)多面鏡。該鏡可以涂有電介質(zhì)涂層。該掃描儀可以配置為改變激光器105發(fā)射的光的方向以使其通過(guò)掃描透鏡120，并到達(dá)圖像125上。對(duì)圖像或圖像的部分進(jìn)行掃描從而為固化或部分固化圖像的墨提供足夠的功率和能量。所述光柵掃描系統(tǒng)可以根據(jù)圖像數(shù)據(jù)掃描圖像125的部分，從而為圖像的適當(dāng)部分提供適當(dāng)水平的功率和能量。例如，通過(guò)控制由激光器105發(fā)射的光的振幅或功率向圖像所需部分提供所需的功率。若圖像的墨覆蓋率為10%，那么所述包含墨的圖像的該10%可以用所需水平的功率固化，而圖像的剩余的90%部分不進(jìn)行激光處理。包括掃描儀115的所述光柵掃描裝置配置為將激光器發(fā)射的光照射到圖像125上所需的部分。根據(jù)圖像數(shù)據(jù)，固化處理過(guò)程可以定位在圖像的特定部分?？梢詳?shù)字化定位所述墨圖像，以便能對(duì)特定固化作業(yè)和/或圖像部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)腢V光處理。圖2示出激光二極管光斑照射在具有四種不同顏色墨斑的圖像上的示意圖。方法可以包括數(shù)字化定位所述墨圖像以使適當(dāng)功率水平的光照射到所需的圖像區(qū)域，從而，例如，節(jié)約能源并使加強(qiáng)光澤控制成為可能。圖2示出在固化過(guò)程中由掃描儀115引導(dǎo)的紫夕KUV)光斑205。圖中示出由光柵掃描裝置實(shí)現(xiàn)的斑固化。圖2中的圖像顯示黃色墨斑215，青色墨斑220，品紅色墨斑225，以及黑色墨斑228。每一種不同顏色的墨斑可以通過(guò)激光二極管發(fā)射的光固化或部分固化。每一種顏色的墨斑的有效固化可能需要激光二極管發(fā)射具有特殊功率水平的光。例如，相比墨斑215，墨斑220可能需要更高功率水平的光。激光二極管以及掃描系統(tǒng)可以被配置為掃描圖像并向墨斑215施加適于其固化的第一功率水平的光?？梢哉{(diào)節(jié)所述激光二極管，以發(fā)射固化墨斑220的第二功率水平的光。對(duì)于圖像中不含待固化墨的部分，激光二極管可以配置成不發(fā)射UV光?？梢栽趫D像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上數(shù)字化固化該圖像?？梢愿鶕?jù)像素固化該圖像。可以實(shí)施一個(gè)或多個(gè)激光器以及相關(guān)的光柵掃描裝置以執(zhí)行實(shí)施例中所描述的方法。圖3示出一實(shí)施例中數(shù)字固化輻射可固化墨圖像的方法。由圖3所示的印刷過(guò)程可以包括在S307處接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)在內(nèi)存中并傳送到控制器，該控制器被設(shè)置成控制一個(gè)或多個(gè)光柵掃描裝置及其相關(guān)的激光二極管。所述圖像數(shù)據(jù)可以包括與待固化墨圖像對(duì)應(yīng)部分相關(guān)的適度的UV光輻照度和/或光源功率水平。不同功率水平可以定位到圖像上。例如，第一功率水平可以對(duì)應(yīng)于待固化圖像第一部分中的第一種顏色或厚度的墨，而第二功率水平可以對(duì)應(yīng)于待固化圖像第二部分中的第二種顏色或厚度的墨。第二功率水平可以高于或低于第一功率水平。因此，該系統(tǒng)為待固化墨圖像的適當(dāng)部分可以提供適當(dāng)水平的功率。對(duì)于圖像中不含待固化墨的區(qū)域，例如，系統(tǒng)可以控制激光二極管，以不向該區(qū)域進(jìn)行發(fā)射或掃描。所述方法和系統(tǒng)提高了光澤度控制以及能源效率。此夕卜，由于光是由單個(gè)激光光源通過(guò)與之相關(guān)聯(lián)的光柵掃描裝置掃描，因此可以達(dá)到像素之間的良好的均勻性。在步驟S315中，可以用由激光二極管發(fā)射的光對(duì)圖像進(jìn)行掃描，該光的功率水平適合對(duì)圖像的第一部分進(jìn)行所需的固化。所述激光和掃描儀可以被配置為優(yōu)選地掃描所述圖像的第一部分。該第一部分可以包括，例如，第一種顏色或厚度的墨。所述激光和掃描系統(tǒng)可以被配置為在步驟S307接收到的圖像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)所述第一部分進(jìn)行掃描。在步驟S315中，可以用由激光二極管發(fā)射的光對(duì)圖像進(jìn)行掃描，該光的功率水平適合對(duì)圖像的第二部分進(jìn)行所需的固化。所述激光和掃描儀可以被配置為優(yōu)選地掃描所述圖像的第二部分。所述圖像第二部分可以包括，例如，第二種顏色或厚度的墨。在步驟S315中由光源發(fā)射的用于掃描所述第二部分的光的功率水平可以不同于步驟S312中由光源發(fā)射的用于掃描所述第一部分圖像的光的功率水平。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字固化方法，包括: 采用UV光對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)字化掃描以固化該圖像中的墨。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，該掃描進(jìn)一步包括: 使用由激光二極管所發(fā)射的具有第一功率水平的光掃描墨的第一部分。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，包括: 發(fā)射來(lái)自該激光二極管的具有該第一功率水平的光。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，包括: 在圖像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上控制用于所述發(fā)射的所述激光二極管。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，包括: 由所發(fā)射的具有第二功率水平的激光二極管光掃描所述墨的第二部分。
6.一種數(shù)字固化系統(tǒng)，包括: 光源；和 光柵掃描裝置，該光柵掃描裝置被配置為利用所述光源發(fā)射的并利用該掃描裝置重定向的光對(duì)圖像進(jìn)行掃描。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，該掃描裝置包括: 多面鏡，該多面鏡被配置為旋轉(zhuǎn)該光源發(fā)射的光并對(duì)該光重定向；和 掃描鏡頭，該掃描鏡頭被配置為對(duì)從所述鏡到所述圖像的光進(jìn)行重定向。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，該光源包括UV光源。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，該光源包括激光二極管。
10.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括多個(gè)光源。
全文摘要
一種數(shù)字固化系統(tǒng)，包括光柵掃描裝置和激光二極管。該光柵掃描裝置利用該激光二極管發(fā)射的光掃描圖像，以用合適數(shù)量的光數(shù)字化處理所述圖像，從而根據(jù)需要固化圖像的部分。
文檔編號(hào)G03G15/04GK103105676SQ20121039115
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者邁克爾·D·湯普森 申請(qǐng)人:施樂(lè)公司