(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷の際に基板上に画像を形成する装置であって、
第１カラーを有する第１放射線硬化性ゲルインクを、基板の表面に塗布する第１マーキングステーションと、
前記第１マーキングステーションから下流にあり、前記基板の前記表面上の前記第１放射線硬化性ゲルインクに第１放射を照射するための、第１発光ダイオード（ＬＥＤ）の少なくとも一つの第１アレイを含み、前記第１放射線硬化性ゲルインクを部分硬化させて、前記第１放射線硬化性ゲルインクの光沢を調整する部分硬化ステーションであって、前記第１ＬＥＤの各第１アレイ内の各第１ＬＥＤに対して、前記基板が前記第１ＬＥＤの少なくとも１つの第１アレイのそばを通過する際に、当該各第１ＬＥＤから放出される前記第１放射の強度が変化するように、個々に対処可能である、第１部分硬化ステーションと、
前記第１部分硬化ステーションから下流にあり、第２カラーを有する第２放射線硬化性ゲルインクを、前記基板の前記表面に塗布する第２マーキングステーションと、
前記第２マーキングステーションから下流にあり、前記基板の前記表面上の前記第１放射線硬化性ゲルインクおよび前記第２放射線硬化性ゲルインクに第２放射を照射するための、第２ＬＥＤの少なくとも１つの第２アレイを含み、前記第１放射線硬化性ゲルインクをさらに部分硬化させるとともに前記第２放射線硬化性ゲルインクを部分硬化させて、前記第１放射線硬化性ゲルインクおよび前記第２放射線硬化性ゲルインクの光沢を調整する部分硬化ステーションであって、前記第２ＬＥＤの各第２アレイ内の各第２ＬＥＤに対して、前記基板が前記第２ＬＥＤの前記少なくとも１つの第２アレイのそばを通過する際に、当該各第２ＬＥＤから放出される前記第２放射の強度が変化するように、個々に対処可能である、第２部分硬化ステーションと、
前記基板ならびに前記部分硬化した第１放射線硬化性ゲルインクおよび第２放射線硬化性ゲルインクに圧力を加えて、前記第１放射線硬化性ゲルインクおよび第２放射線硬化性ゲルインクを前記基板の前記表面上で平坦にすることで、平坦化された第１放射線硬化性ゲルインクおよび第２放射線硬化性ゲルインクが前記基板の前記表面上に形成される、平坦化デバイスと、
前記基板の前記表面上の前記平坦化された第１放射線硬化性ゲルインクおよび第２放射線硬化性ゲルインクに照射して、前記第１放射線硬化性ゲルインクおよび前記第２放射線硬化性ゲルインクを実質的に完全に硬化させる、平坦化後硬化デバイスと、を含む装置。
【請求項２】
前記第１ＬＥＤの各第１アレイおよび第２ＬＥＤの各第２アレイは、各第１ＬＥＤおよび各第２ＬＥＤに個々に対処可能にするように構成されたコントローラーへ接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第１ＬＥＤの前記少なくとも１つの第１アレイは、千鳥配列に配置された少なくとも２つの第１アレイの第１ＬＥＤを含み、
第２ＬＥＤの前記少なくとも１つの第２アレイは、千鳥配列に配置された少なくとも２つの第２アレイの第２ＬＥＤを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
印刷の際に基板上に画像を形成する方法であって、
第１マーキングステーションを用いて、第１カラーを有する第１放射線硬化性ゲルインクを基板の表面に塗布するステップと、
前記第１マーキングステーションから下流の第１部分硬化ステーションの第１発光ダイオード（ＬＥＤ）の少なくとも１つの第１アレイによって放出される第１放射を、前記基板の前記表面上の前記第１放射線硬化性ゲルインクに照射するステップであって、第１ＬＥＤの各第１アレイ内の各第１ＬＥＤは、前記基板が前記第１ＬＥＤの少なくとも１つの第１アレイのそばを通過する際に、当該各第１ＬＥＤから放出される前記第１放射の強度が変化するように個々に対処可能にされて、前記第１放射線硬化性ゲルインクを部分硬化させ、前記第１放射線硬化性ゲルインクの光沢を調整する、ステップと、
前記第１部分硬化ステーションから下流の第２マーキングステーションを用いて、第２カラーを有する第２放射線硬化性ゲルインクを前記基板の前記表面に塗布するステップと、
前記第２マーキングステーションから下流の第２部分硬化ステーションの第２発光ダイオード（ＬＥＤ）の少なくとも一つの第２アレイによって放出される第２放射を、前記基板の前記表面上の前記第２放射線硬化性ゲルインクに照射するステップであって、第２ＬＥＤの各第２アレイ内の各第２ＬＥＤは、前記基板が前記第２ＬＥＤの少なくとも１つの第２アレイのそばを通過する際に、当該各第２ＬＥＤから放出される前記第２放射の強度が変化するように個々に対処可能にされて、前記第１放射線硬化性ゲルインクをさらに部分硬化させるとともに前記第２放射線硬化性ゲルインクを部分硬化させて、前記第１放射線硬化性ゲルインクおよび前記第２放射線硬化性ゲルインクの光沢を調整するステップと、
平坦化デバイスを用いて、前記基板ならびに前記部分硬化した第１放射線硬化性ゲルインクおよび第２放射線硬化性ゲルインクに圧力を加えて、前記第１放射線硬化性ゲルインクおよび第２放射線硬化性ゲルインクを前記基板の前記表面上で平坦にすることで、平坦化された第１放射線硬化性ゲルインクおよび第２放射線硬化性ゲルインクが前記基板上に形成されるステップと、
前記基板の前記表面上の前記平坦化された第１放射線硬化性ゲルインクおよび第２放射線硬化性ゲルインクに照射して、前記第１放射線硬化性ゲルインクおよび第２放射線硬化性ゲルインクを実質的に完全に硬化させるステップと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
印刷プロセスでは、マーキング部材が基板へ付着されて、画像を形成する。これらのプロセスでは、圧力が接触表面によって基板およびマーキング部材へ加えられて、マーキング部材を基板上で平坦にすることができる。マーキング部材は、接触表面へオフセット（転写）することがあり、結果として定着画像は不満足なものとなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
印刷の際に基板上に画像を形成する方法および基板上に画像を形成する装置であって、インクを用いて、調整可能な光沢を有する画像を形成することができる、方法および装置を提供することが望ましいことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
印刷の際に基板上に画像を形成する装置および方法が提供される。本装置の典型的な実施形態は、第１カラーを有する第１インクを、基板の表面に付着する第１マーキングステーションと、第１マーキングステーションから下流にあり、基板の表面上の第１インクに、第１放射を照射するための、複数第１発光ダイオード（複数ＬＥＤ）の少なくとも１つの第１アレイを含み、第１インクを部分硬化させて、第１インクの光沢を調整する部分硬化ステーションであって、複数第１ＬＥＤの各第１アレイの各第１ＬＥＤは、基板が、複数第１ＬＥＤの少なくとも１つの第１アレイのそばを通過しながら、各第１ＬＥＤから放出される第１放射の強度を変化させることを個々に対処可能である、第１部分硬化ステーションと、第１部分硬化ステーションから下流にあり、第２カラーを有する第２インクを、基板の表面に付着する第２マーキングステーションと、第２マーキングステーションから下流にあり、基板の表面上の第１インクおよび第２インクに、第２放射を照射するための、複数第２ＬＥＤの少なくとも１つの第２アレイを含み、第１インクをさらに部分硬化させるとともに第２インクを部分硬化させて、第１インクおよび第２インクの光沢を調整する部分硬化ステーションであって、複数第２ＬＥＤの各第２アレイの各第２ＬＥＤは、基板が、複数第２ＬＥＤの少なくとも１つの第２アレイのそばを通過しながら、各第２ＬＥＤから放出される第２放射の強度を変化させることを個々に対処可能である、第２部分硬化ステーションと、基板ならびに部分硬化した第１インクおよび第２インクに圧力を加えて、第１インクおよび第２インクを基板の表面上で平坦にする、平坦化デバイスと、基板の表面上の平坦にされた状態の第１インクおよび第２インクに照射して、第１インクおよび第２インクを実質的に完全に硬化させる、平坦化後硬化デバイスとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】画像に関するインクの部分硬化および接触による平坦化を用いて、基板上に画像を形成する印刷装置の典型的な実施形態を示す図である。
【図２】図１の印刷装置のマーキング／部分硬化デバイスの典型的な実施形態を示す図である。
【図３】マーキング／部分硬化デバイスの典型的なマーキングステーションおよび部分硬化ステーションを示す図である。
【図４】図２のマーキング／部分硬化デバイスの部分硬化ステーションの発光体源によって放出することができる、発光体の典型的なスペクトラムを示す図である。
【図５】平坦化デバイスの挟持部（すなわち、ニップ（ｎｉｐ））に入る前に、インクが配置されるための正表面を含む基板を示し、挟持部を通過した後の基板も示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
開示された実施形態は、印刷の際に基板上に画像を形成する装置を含む。本装置の典型的な実施形態は、第１カラーを有する第１インクを、基板の表面に付着する第１マーキングステーションと、第１マーキングステーションから下流にあり、基板の表面上の第１インクに、第１放射を照射するための、複数第１発光ダイオード（複数ＬＥＤ）の少なくとも１つの第１アレイを含み、第１インクを部分硬化させて、第１インクの光沢を調整する部分硬化ステーションであって、複数第１ＬＥＤの各第１アレイの各第１ＬＥＤは、基板が、複数第１ＬＥＤの少なくとも１つの第１アレイのそばを通過しながら、各第１ＬＥＤから放出される第１放射の強度を変化させることを個々に対処可能である、第１部分硬化ステーションと、第１部分硬化ステーションから下流にあり、第２カラーを有する第２インクを、基板の表面に付着する第２マーキングステーションと、第２マーキングステーションから下流にあり、基板の表面上の第１インクおよび第２インクに、第２放射を照射するための、複数第２ＬＥＤの少なくとも１つの第２アレイを含み、第１インクをさらに部分硬化させるとともに第２インクを部分硬化させて、第１インクおよび第２インクの光沢を調整する部分硬化ステーションであって、複数第２ＬＥＤの各第２アレイの各第２ＬＥＤは、基板が、複数第２ＬＥＤの少なくとも１つの第２アレイのそばを通過しながら、各第２ＬＥＤから放出される第２放射の強度を変化させることを個々に対処可能である、第２部分硬化ステーションと、基板ならびに部分硬化した第１インクおよび第２インクに圧力を加えて、第１インクおよび第２インクを基板の表面上で平坦にする、平坦化デバイスと、基板の表面上の平坦にされた状態の第１インクおよび第２インクに照射して、第１インクおよび第２インクを実質的に完全に硬化させる、平坦化後硬化デバイスとを含む。
【０００６】
開示された実施形態は、さらに印刷の際に基板上に画像を形成する方法を含む。本方法の典型的な実施形態は、第１マーキングステーションを用いて、第１カラーを有する第１インクを、基板の表面に付着するステップと、第１マーキングステーションから下流の第１部分硬化ステーションの複数第１発光ダイオード（複数ＬＥＤ）の少なくとも１つの第１アレイによって放出される第１放射を、基板の表面上の第１インクに照射するステップであって、複数第１ＬＥＤの各第１アレイの各第１ＬＥＤは、基板が、複数第１ＬＥＤの少なくとも１つの第１アレイのそばを通過しながら、各第１ＬＥＤから放出される第１放射の強度を変化させることを個々に対処可能であり、第１インクを部分硬化させて、第１インクの光沢を調整するステップと、第１部分硬化ステーションから下流の第２マーキングステーションを用いて、第２カラーを有する第２インクを、基板の表面に付着するステップと、第２マーキングステーションから下流の第２部分硬化ステーションの複数第２発光ダイオード（複数ＬＥＤ）の少なくとも１つの第２アレイによって放出される第２放射を、基板の表面上の第２インクに照射するステップであって、複数第２ＬＥＤの各第２アレイの各第２ＬＥＤは、基板が、複数第２ＬＥＤの少なくとも１つの第２アレイのそばを通過しながら、各第２ＬＥＤから放出される第２放射の強度を変化させることを個々に対処可能であり、第１インクをさらに部分硬化させるとともに第２インクを部分硬化させて、第１インクおよび第２インクの光沢を調整するステップと、平坦化デバイスを用いて、基板ならびに部分硬化した第１インクおよび第２インクに圧力を加えて、第１インクおよび第２インクを基板の表面上で平坦にするステップと、基板の表面上の平坦にされた状態の第１インクおよび第２インクに照射して、第１インクおよび第２インクを実質的に完全に硬化させるステップとを含む。
【０００７】
紫外線（ＵＶ）硬化性インクを、印刷物の際に基板上に画像を形成するのに用いることができる。基板へ付着されたＵＶ硬化性インクは、ＵＶ放射へ暴露されて、このインクを硬化させる。この暴露の間に、インク内に含有される光開始剤物質がＵＶ放射を照射されて、この入射束はインク内のモノマーを架橋ポリマーマトリックスへと変換し、結果として基板上に硬いかつ耐久性のあるマークをもたらす。しかしながら種々の用途にとっては、このＵＶ硬化の前にインクが平坦にされることが望ましい。この平坦化によって、さらに一様な画像光沢を生み出すことができ、印刷ヘッドの吐出不足を目立たなくすることができる。さらに加えて、包装などの一部の印刷用途は、印刷に関して比較的一定の厚さの薄膜インク層を有することから、利益を享受することができる。
【０００８】
ＵＶ硬化性相変化インクは、周囲温度において、ゲル状の粘度を有することができる。これらのインクは、おおよそ周囲温度から高温まで加熱されると、低粘度の液体への相変化を受ける。これらのインクは、液体へ変化するまで加熱され、次いで基板へ付着することができる。いったんインクが基板に接触すると、インクは冷たくなり、液相からさらに粘性のあるゲル粘度へ相を戻す。
【０００９】
ＵＶ硬化性ゲルインクは、周囲温度では、硬化する前には粘着力をほとんど有しない。さらにその上、これらのインクは、多くのタイプの部材に対して良好な親和性有するように調製することができる。したがって、電子写真法で使用されることがある従来の定着ロールなどの、他のインク形式の層を平坦にするのに用いられる、従来の方法およびデバイスは、ゲルインクが、平坦化しようとするのに用いられるデバイス上へ、分かれるとともにオフセットする傾向があるので、硬化の前にゲルインクを平坦にすることには適していない。基板へ付着される、ＵＶ硬化性ゲルインクなどの放射硬化性インクは、放射へ暴露されて、接触により平坦化される前にインクを部分硬化させることができ、それによって平坦化デバイスの接触表面へのインクのオフセット現象がゼロまたは実質的に皆無の状態で、インクを平坦にすることを可能にすると判断されていた。
【００１０】
用語「硬化性」は、例えばフリーラジカル経路を含む重合を経由して硬化され得る、および／または放射感受性の光開始剤を用いて、例えば重合が光開始される部材を説明する。用語「放射硬化性」は、例えば放射源への暴露時に硬化させるすべての形態を指し、光源および熱源を含めて、ならびに開始剤の有無を含めて指す。典型的な放射硬化技術は、紫外線（ＵＶ）光を用いた硬化であって、例えば２００〜４００ｎｍの波長またはさらにまれに可視光を有するとともに、任意選択で光開始剤および／または増感剤の存在下において行われる光硬化、熱硬化を用いた硬化であって、高温熱開始剤（吐出温度において大部分が不活性でもよい）の有無を含む熱硬化、ならびにこれらの適切な組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【００１１】
本明細書では、用語「部分硬化させる」は、インク上へ向けられた発光体エネルギーが、インクの部分的な重合だけが生じるように、インク内に含有されるいくらかの光開始剤を活性化するのに効果的であることを意味する。インクは、２つ以上の光開始剤を含有することができ、部分硬化の間に用いられる放射によって、この光開始剤の一部は部分的に活性化され、一部はまったく活性化されない。この部分重合の結果として、インクの粘度は、照射された状態のインクが挟持部を通過し、実質的に挟持部内のインクのオフセット現象なしに圧力を受けることを可能にするのに十分に増加する。基板が挟持部に入ると、インクのオフセット現象がゼロまたは実質的に皆無の状態で、インクを基板上で所望のように平坦にするのに十分な圧力がインクに加えられるときに、部分硬化したインクは、基板上で流れるまたは広がることができる。
【００１２】
個々のインクカラー内に含有される顔料は、放射を相異なるように吸収および反射するので、別々のインクカラーの硬化レートは異なっている。例えばブラックインクは、シアン、マゼンタまたはイエローインクよりもゆっくりと硬化する。したがって、これらのインクが同一の照射条件を用いて硬化するとき、ブラックインクは、マゼンタまたはイエローインクよりも、著しく光沢が劣ることになる。最終の画像には、光沢差があることになる。
【００１３】
しかしながら種々の用途では、画像光沢を局所的に修正できることが望ましい。例えば、光沢のあるグラフィックスまたは透かしなどの光沢のある領域を有するとともに、それぞれが所望の光沢を有し、同一の基板上にテキストなどのつや消しの領域も有することが望ましい場合がある。画像光沢は、所望の場所内だけにクリアーインクを吐出するなどの技術によって、局所的に修正することができる。これらの技術では、備品の追加コストおよびページ平均当たりの部材の追加コストがかかるので、この対処可能な光沢を含有するページを生み出すには、さらに費用がかかることになる。
【００１４】
これらの観察を考慮して、印刷の際に基板上に画像を形成する方法および印刷の際に基板上に画像を形成する装置が提供される。本方法および装置は、基板へ付着されるインクの部分硬化を用いて、画像光沢に影響を及ぼす。実施形態では、インクの部分硬化に用いられる照射条件を調整することができ、それによって画像の光沢レベルの局所的な修正をリアルタイムで可能にする。
【００１５】
図１は、インクを用いて、基板上に画像を形成するのに役立つ印刷装置１００の典型的な実施形態を示す。装置１００は、プロセス方向Ｐに沿って配置された、マーキング／部分硬化デバイス１２０、平坦化デバイス１６０、および平坦化後硬化デバイス２００を含む。正表面１１２および反対側の背表面１１４を含む基板１１０が示される。マーキング／部分硬化デバイス１２０は、基板１１０の正表面１１２上へインク１１６を堆積させて、付着された状態のインク１１６に、インク１１６を部分硬化させるのに効果的な発光体エネルギーを照射する。平坦化デバイス１６０は、インク１１６に圧力を加えることによって、部分硬化したインク１１６を基板１１０の正表面１１２上で平坦にする。平坦化後硬化デバイス２００は、平坦にされた状態のインク１１６に、発光体エネルギーを照射する。平坦化後硬化デバイス２００は、インク１１６を実質的に完全に硬化させることができる。
【００１６】
基板１１０は、普通紙、ポリマーフィルム、金属箔、包装部材、または同類のものなどの一枚のシートである。別の実施形態では、基板は、普通紙、ポリマーフィルム、金属箔、包装部材、または同類のものなどの部材の途切れのないウェブとすることができる。実施形態では、マーキング／部分硬化デバイス１２０および平坦化後硬化デバイス２００は静止して、基板１１０がこれらのデバイスのそばを通り過ぎ、それによって基板１１０上へインクを堆積させて、次いでインク１１６の層に照射する。
【００１７】
マーキング／部分硬化デバイス１２０の実施形態は、少なくとも２つのマーキングステーションおよび少なくとも２つの部分硬化ステーションを含む。各マーキングステーションは、異なるカラーインクを基板１１０に付着することができる。図２は、マーキング／部分硬化デバイス１２０の典型的な実施形態を示す。マーキング／部分硬化デバイス１２０は、第１マーキングステーション１２２、第２マーキングステーション１２４、第３マーキングステーション１２６、および第４マーキングステーション１２８を含み、この順序でプロセス方向Ｐに沿って配置される。
【００１８】
第１マーキングステーション１２２、第２マーキングステーション１２４、第３マーキングステーション１２６および第４マーキングステーション１２８のそれぞれは、「基板に向かう」配置に配置された印刷ヘッドを含み、プロセス方向Ｐに前進する基板１１０の正表面１１２上に、インクの小滴を堆積させる。例えば、印刷ヘッドは、加熱された圧電印刷ヘッド、または同類のものとすることができる。
【００１９】
マーキング／部分硬化デバイス１２０は、さらに、第１マーキングステーション１２２と第２マーキングステーション１２４との間に位置付けられた第１部分硬化ステーション１３０、第１部分硬化ステーション１３０から下流にかつ第２マーキングステーション１２４と第３マーキングステーション１２６との間に位置付けられた第２部分硬化ステーション１３２、第２部分硬化ステーション１３２から下流にかつ第３マーキングステーション１２６と第４マーキングステーション１２８との間に位置付けられた第３部分硬化ステーション１３４、および第４マーキングステーション１２８から下流に位置付けられた第４部分硬化ステーション１３６を含む。第１部分硬化ステーション１３０、第２部分硬化ステーション１３２、第３部分硬化ステーション１３４および第４部分硬化ステーション１３６は、印刷の際にこれらのステーションの動作を制御するように構成されるコントローラー１３８へ、従来のやり方で接続される。
【００２０】
第１マーキングステーション１２２、第２マーキングステーション１２４、第３マーキングステーション１２６および第４マーキングステーション１２８のそれぞれは、異なる原色インクを基板１１０の正表面１１２に付着することができる。例えば、これらのマーキングステーションは、減法混色の原色シアン、マゼンタおよびイエローのインクをブラックインクとともに用いることができる。印刷ヘッドは、正表面１１２上へ別々の色分解を配置して、入力デジタルデータに従って所望のフルカラー画像を組み立てることができる。硬化の困難性の点では、ブラックインクが硬化させるのにもっとも困難であり、続いてシアンインク、次いでマゼンタインク、および次いでイエローインクである。マーキング／部分硬化デバイス１２０では、別々のインクカラーが基板へ付着されて多色画像を形成する順序は、付着される別々のインクカラーのうち、インクカラーを硬化させる困難性がもっとも高いものから、インクカラーを硬化させる困難性がもっとも低いものまでとすることができる。例えば、第１マーキングステーション１２２はブラックインクを基板に付着することができ、第２マーキングステーション１２４はシアンインクを基板に付着することができ、第３マーキングステーション１２６はマゼンタインクを基板に付着することができ、第４マーキングステーション１２８はイエローインクを基板に付着することができ、それによってフルカラー画像を形成することができる。マーキングステーションのこの配置では、基板１１０がプロセス方向Ｐに沿って前進しながら、平坦化デバイス１６０において平坦にされる前に、堆積した状態のブラックインクは、第１部分硬化ステーション１３０、第２部分硬化ステーション１３２、第３部分硬化ステーション１３４および第４部分硬化ステーション１３６のそれぞれによって照射される。ブラックインクは、基板１１０が前進しながら、第１部分硬化ステーション１３０、第２部分硬化ステーション１３２、第３部分硬化ステーション１３４および第４部分硬化ステーション１３６において放出される発光体エネルギーによって、次第に、さらに部分硬化される。堆積した状態のシアンインクは、第２部分硬化ステーション１３２、第３部分硬化ステーション１３４および第４部分硬化ステーション１３６において、放射へ暴露され、マゼンタインクは、第３部分硬化ステーション１３４および第４部分硬化ステーション１３６において、放射へ暴露され、イエローインクは、第４部分硬化ステーション１３６においてだけ、放射へ暴露される。マーキング／部分硬化デバイス１２０のマーキングステーションおよび部分硬化ステーションをこのように配置することによって、基板へ付着されたブラックインクは、最大の部分硬化を受けてその粘度を増加させ、シアンインクは２番目に大きな部分硬化を受け、マゼンタインクは３番目に大きな部分硬化を受け、イエローインクは部分硬化をもっとも受けないようにして、これらのインクの光沢を修正する。
【００２１】
基板１１０上に堆積した各インクカラーへ加えられる発光体エネルギーの放射量は、放射の強度および／または滞留時間を調整することによって制御され得る。第１部分硬化ステーション１３０、第２部分硬化ステーション１３２、第３部分硬化ステーション１３４および第４部分硬化ステーション１３６のそれぞれによって放出される放射の強度、これらの部分硬化ステーションのそばを通り過ぎる基板１１０の搬送速度、およびこれらの部分硬化ステーションのそれぞれの発光体エネルギー源の数が選択されて、放射の放射量を制御することができる。
【００２２】
インクは、発光体エネルギーを用いて硬化することを可能にする組成物であって、基板上へ堅牢な画像を定着する組成物を含む。インクは、１つ以上の光開始剤部材を含有する紫外線光（ＵＶ）硬化性インクを含むことができる。ＵＶ硬化性インクは、高温まで加熱されて、低粘度の状態の間に吐出することができる。これらのインクが、周囲温度状態の用紙などのより冷たい基板上に衝突すると、インクは基板温度まで冷たくなる。冷却される間に、インクはますます粘性を有するようになる。ＵＶ硬化性インクがＵＶ放射へ暴露されると、インク内に重合および架橋結合が生じ、さらにインクの粘度を増加させる。
【００２３】
実施形態において用いられるＵＶ硬化性インクは、硬化性ゲル化剤および／または硬化性ワックス成分を含むことができる。
【００２４】
開示された方法および装置の実施形態において、基板上に画像を形成するのに用いることができる典型的なインクは、着色剤、開始剤、およびインク展色剤を含む相変化インクと、着色剤、開始剤、および相変化インク担体を含む相変化インクと、放射硬化性インクをいっしょに形成する、２５°Ｃで液体状態の硬化性モノマー、硬化性ワックスおよび着色剤を含む放射硬化性インクとを含むことができる。
【００２５】
マーキング／部分硬化デバイス１２０の印刷ヘッドは、例えば、相変化インクの粘度を低減して基板１１０上へ小滴として吐出するために十分に高い温度まで、相変化インクを加熱するのに用いられることができる。相変化インクが基板１１０上に衝突すると、堆積した状態のインクは急速に冷たくなり、基板１１０上にゲル粘度を発現する。この急速冷却が原因で、相変化インクは、ゲル粘度を発現する前に、基板１１０の正表面１１２上で平坦になるのに十分な時間を有しない。
【００２６】
印刷装置１００の実施形態では、基板１１０の正表面１１２上に堆積した状態のインク１１６の各インクカラーは、インクを部分硬化させるのに効果的な発光体エネルギーを有するマーキング／部分硬化デバイス１２０によって照射される。この部分重合の結果として、インクの粘度および凝集力は、照射された状態のインクが挟持部を通過し、挟持部内のインクのオフセット現象なしに圧力を受けることを可能にするのに十分に増加する。基板１１０が挟持部に入ると、インク１１６を正表面１１２上で所望のように平坦にするのに十分な圧力が加えられるときに、部分硬化したインク１１６は、基板１１０の正表面１１２上で流れるまたは広がることを可能にする粘度および硬度特性を有する。
【００２７】
第１部分硬化ステーション１３０、第２部分硬化ステーション１３２、第３部分硬化ステーション１３４および第４部分硬化ステーション１３６のそれぞれは、１つ以上の発光体エネルギー源を含む。図３は、第４マーキングステーション１２８および第４部分硬化ステーション１３６の典型的な実施形態を示す。図示されるように、第４マーキングステーション１２８は、印刷ヘッド１２８Ａ、１２８Ｂ、１２８Ｃ、１２８Ｄおよび１２８Ｅを含む。第４部分硬化ステーション１３６は、発光体エネルギー源１３６Ａ、１３６Ｂおよび１３６Ｃを含む。印刷ヘッド１２８Ａ、１２８Ｂ、１２８Ｃ、１２８Ｄおよび１２８Ｅならびに発光体エネルギー源１３６Ａ、１３６Ｂおよび１３６Ｃは、ともにスタガー状の配置を有する。第１マーキングステーション１２２、第２マーキングステーション１２４および第３マーキングステーション１２６は、第４マーキングステーション１２８と同数、同タイプおよび同配置の印刷ヘッドを含むことができる。第１部分硬化ステーション１３０、第２部分硬化ステーション１３２および第３部分硬化ステーション１３４は、第４マーキングステーション１２８と同数、同タイプおよび同配置の発光体エネルギー源を含むことができる。
【００２８】
図３に示されるように、基板１１０は、プロセス方向Ｐに直角のプロセス直交方向ＣＰに、幅Ｗを有する。図示された実施形態では、印刷ヘッド１２８Ａ、１２８Ｂ、１２８Ｃ、１２８Ｄおよび１２８Ｅならびに発光体エネルギー源１３６Ａ、１３６Ｂおよび１３６Ｃは、ともに、プロセス直交方向ＣＰに基板１１０の幅Ｗを越える全長を有する。幅Ｗは、印刷装置１００に用いられる基板の最大幅でもよい。
【００２９】
第１部分硬化ステーション１３０、第２部分硬化ステーション１３２、第３部分硬化ステーション１３４および第４部分硬化ステーション１３６の発光体エネルギー源は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ、または同類のものを含むことができる。例えば、図３に示される発光体エネルギー源１３６Ａ、１３６Ｂおよび１３６Ｃは、それぞれ、プロセス直交方向ＣＰに沿って位置付けられた多数のＬＥＤを含むＬＥＤアレイを含むことができる。部分硬化ステーションの発光体エネルギー源は、インク１１６について最適化された部分硬化を生み出すために、印刷の際に用いられるインク組成物に最適化されたスペクトラムを有する発光体エネルギーを放出するように選択することができる。発光体エネルギーのスペクトラムは、一般に遠ＵＶ（遠紫外、約１００ｎｍ波長）から近ＵＶ（近紫外、約４００ｎｍ波長）まで広がる波長範囲において、発光体エネルギーの強度を与えるグラフによって提供される。図４は、事前硬化デバイス１４０によって放出される発光体エネルギーの典型的なスペクトラムを示す。
【００３０】
部分硬化の間に、基板１１０およびインク１１６の層の温度は、温度制御されたプラテン１５０を用いて制御されることができる。例えばプラテン１５０は、約１５°Ｃから約２０°Ｃまでなどの、約１０°Ｃから約３０°Ｃまでの温度で動作して、基板１１０およびインク１１６の温度を所望の温度に制御することができる。部分硬化の間に、インク１１６は、周囲温度、または周囲温度を下回るもしくは上回る温度とすることができる。
【００３１】
マーキング／部分硬化デバイス１２０の実施形態では、第１部分硬化ステーション１３０、第２部分硬化ステーション１３２、第３部分硬化ステーション１３４および第４部分硬化ステーション１３６のそれぞれにおいて、各発光体エネルギー源の個々の照射エレメント（例えば、ＬＥＤ）は、画像光沢を基板上で局所的に修正可能にすることを独立して対処可能である。画像光沢は、基板の長さおよび幅の寸法に沿って修正されることができる。
【００３２】
例えば、第１部分硬化ステーション１３０、第２部分硬化ステーション１３２、第３部分硬化ステーション１３４および第４部分硬化ステーション１３６のそれぞれが、１つ以上のＬＥＤアレイを含む、マーキング／部分硬化デバイス１２０の実施形態では、アレイの個々のＬＥＤは、第１部分硬化ステーション１３０、第２部分硬化ステーション１３２、第３部分硬化ステーション１３４および第４部分硬化ステーション１３６のそれぞれに独立に対処することができる。例えば図３に示される第４部分硬化ステーション１３６では、発光体エネルギー源１３６Ａ、１３６Ｂおよび１３６ＣのそれぞれのＬＥＤアレイの個々のＬＥＤは、独立に対処することができる。この対処能力によって、基板が、発光体エネルギー源１３６Ａ、１３６Ｂおよび１３６Ｃのそばを通り過ぎながら、発光体エネルギーの放出を、印刷装置１００内のプロセス方向およびプロセス直交方向に沿って制御することが可能となる。ＬＥＤは、基板１１０が、第４部分硬化ステーション１３６のそばを通り過ぎながら、コントローラー１３８（図２）の制御の基で、リアルタイムに対処することができる。発光体エネルギー源１３６Ａ、１３６Ｂおよび１３６Ｃのそれぞれの個々のＬＥＤについて、放出される発光体エネルギーの強度は、基板１１０が、第４部分硬化ステーション１３６のそばを通り過ぎながら、コマンドでおよびリアルタイムで、増加したり減少したりすることができる。個々のＬＥＤは、オンまたはオフされることもできる。ＬＥＤアレイ内の個々のＬＥＤについて発光体エネルギーの放出強度を選択的に調整することによって、最終の画像が、基板の長さおよび幅の寸法に関して所望の光沢レベルを有することが可能となる。
【００３３】
第１部分硬化ステーション１３０、第２部分硬化ステーション１３２および第３部分硬化ステーション１３４のそれぞれの個々のＬＥＤも、基板１１０が、これらの部分硬化ステーションのそばを通り過ぎながら、選択的にリアルタイムで対処可能である。このように、基板１１０へ付着された各インクカラーは、基板１１０が前進しながら、対処可能なＬＥＤを用いて部分硬化することができる。基板上の選択された別々の領域を暴露する発光体エネルギーの量は、一部の領域内の光沢のバランスを取り、別の領域内の光沢を高くし、または別の領域内の光沢を低くするように制御することができる。
【００３４】
実施形態では、印刷装置１００は、マーキング／部分硬化ステーション１２０の部分硬化ステーションによって、発光体エネルギーの放出をリアルタイムに制御する内部ルックアップ能力を有する部品を含むことができる。第１部分硬化ステーション１３０、第２部分硬化ステーション１３２、第３部分硬化ステーション１３４および第４部分硬化ステーション１３６のそれぞれの１つ以上のＬＥＤアレイの各ＬＥＤに関して、放出される発光体エネルギーの時間の関数としての強度は、基板１１０の画像描写表面上の最終画像における所望の最終の光沢にマッピングされ得る。このデバイスは、種々の最終画像に対する内部ルックアップ能力を有することができる。所与の最終画像について、ＬＥＤアレイの個々のＬＥＤの発光体エネルギーの強度における一連の変化が、マーキング／部分硬化デバイス１２０のそばを通り過ぎる基板１１０の位置および移動速度に関して、基板１１０の正表面１１２における全画像描写領域上で発光体エネルギーによる所望の暴露を成し遂げるように調節され、結果として所望の最終画像をもたらすことができる。例えば、シート上に画像を形成するために、マーキング／部分硬化デバイス１２０に接近するシートの先頭エッジは、センサーによって検知されて、ＬＥＤの動作を開始する。
【００３５】
部分硬化したインク１１６は、基板１１０が、マーキング／部分硬化ステーション１２０を通り過ぎた後、平坦化デバイス１６０によって正表面１１２上でインクを広げるように平坦にされて、インク１１６の層の線の太さを増加させることを可能にする、粘度および凝集力特性を有している。平坦化デバイス１６０は、基板１１０上のインク１１６に圧力を加えるための対向する表面を有する部材を含む。部材は、２つのロール、１つのロールおよび１つのベルトまたは２つのベルトを含むことができ、この１つのロールおよび１つのベルトは、第１ロール、および第２ロール上に設けられた１つのベルトである。
【００３６】
図５は、平坦化ロール１６２および圧力ロール１６４を含む平坦化デバイス１６０の典型的な実施形態を示す。ＬＥＤアレイ１３７を含む第４部分硬化ステーション１３６も示される。平坦化ロール１６２および圧力ロール１６４は、挟持部１６６を形成し、基板１１０およびインク１１６は、挟持部１６６において、部分硬化したインク１１６を平坦にするのに十分な圧力を受けて、平坦にされた、インク１１６’の層を生み出す。典型的には、挟持部１６６において加えられる圧力は、インク１１６を十分に平坦にするために、約３０ｐｓｉ（ポンド・スクエア・インチ）から約１２０ｐｓｉまでなどの、約１０ｐｓｉから約８００ｐｓｉまでの範囲内とすることができる。
【００３７】
平坦化ロール１６２は、種々の部材から形成することができる。例えば、図示された平坦化ロール１６２は、コア１６８および外側層１７０を含む。コア１６８は、アルミニウム、アルミニウム合金、または同類のものなどの、適切な金属を含むことができる。外側層１７０は、外側表面１７２を含む。実施形態では、外側層１７０は、耐久性のある親水性部材で構成されることができる。実施形態では、外側層１７０は、フッ素化ポリマー、または同類のものなどの適切な特性を有するポリマーで構成されることができる。外側層１７０は、例えばコア１６８の全面にわたるコーティングのように、塗布されることができる。
【００３８】
圧力ロール１６４は、種々の部材から形成されることができる。図示された圧力ロール１６４は、コア１７４、およびコア１７４上を覆う外側層１７６を含む。実施形態では、コア１７４は、比較的硬い部材で構成される。例えばコア１７４は、鋼、ステンレス鋼、または同類のものなどの、適切な金属で構成することができる。外側層１７６は外側表面１７８を含み、挟持部１６６を形成する平坦化ロール１６２との接触によって、弾性的に変形する部材で構成することができる。例えば外側層１７６は、シリコンゴム、または同類のもので構成することができる。
【００３９】
実施形態では、放出液体は、平坦化ロール１６２の外側表面１７２に付着され、外側表面１７２を濡らして、平坦化の間の画像のオフセット現象を低減するのに役立つことができる。例えば放出液体は、有効な量の洗浄剤を付加した水で実質的に構成されて、表面張力を低減することができる。
【００４０】
実施形態では、平坦化デバイス１６０は、平坦化ロール１６２の外側表面１７２または圧力ロール１６４の外側表面１７８を積極的に加熱する熱エネルギー源を含んでいない。これらの実施形態では、外側表面１７２および１７８は、挟持部１６６において基板１１０およびインク１１６に圧力を加えて、基板１１０およびインク１１６を積極的に加熱せずにインクを平坦にする。平坦化する表面のうちの少なくとも１つを形成する１つ以上のベルトを含む平坦化デバイスの実施形態では、平坦化デバイスは、平坦化表面のうちのいずれかを積極的に加熱する熱エネルギー源を含まなくてもよい。
【００４１】
実施形態では、平坦化ロール１６２の外側表面１７２および／または圧力ロール１６４の外側表面１７８は、１つ以上の内部および／または外部の冷却デバイスを用いて、所望の温度に積極的に冷却することができる。平坦化表面のうちの少なくとも１つを形成する１つ以上のベルトを含む平坦化デバイスの実施形態では、ベルトは、１つ以上の冷却デバイスによって、所望の温度に積極的に冷却することができる。
【００４２】
装置１００において、平坦化後硬化デバイス２００は、少なくとも１つの発光体エネルギー源を含み、平坦化デバイス１６０によるインク層１１６の平坦化に引き続いて、インク相１１６を実質的に完全に硬化させるのに効果的なスペクトラムを有する発光体エネルギーを放出するように動作可能である。実施形態では、平坦化後硬化デバイス２００の発光体エネルギー源のスペクトラムは、マーキング／部分硬化デバイス１２０の発光体エネルギー源によって放出される発光体エネルギーのスペクトラムと同様であることができ、または異なることができる。例えば平坦化後硬化デバイス２００は、マーキング／部分硬化デバイス１２０の発光体エネルギー源とは異なるピーク波長および強度のエネルギーを放出するＵＶ−ＬＥＤアレイを含むことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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