СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ СТРУЙНОЙ ЦИФРОВОЙ ПЕЧАТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО УВЛАЖНЯЮЩЕГО РАСТВОРА
METHODS AND SYSTEMS FOR JET DIGITAL PRINTING USING MULTICOMPONENT MULTIFUNCTIONAL WETTING SOLUTION

Область техники
Изобретение относится к струйной цифровой печати. В частности, изобретение относится к способам и системам струйной цифровой печати с использованием многокомпонентного многофункционального увлажняющего раствора.
Уровень техники
Система струйной цифровой печати может применяться для печати с использованием стандартных печатных красок. Технологии струйной цифровой печати могут предусматривать нанесение увлажняющего раствора на поверхность формирующей изображение пластины. Формирующая изображение пластина может находиться на наружной части формирующего изображение цилиндра. Формирующий изображение цилиндр может поворачиваться, чтобы части формирующей изображение пластины проходили вблизи подсистем, включающих увлажняющий валик для нанесения увлажняющего раствора, формирующий изображение лазер для испарения увлажняющего раствора на выборочных участках формирующей изображение пластины по мере формирования изображения, красящий механизм для нанесения краски на поверхность формирующей изображение пластины, участок переноса, откуда красочное изображение переносится на пригодный для печатания носитель, и очиститель для удаления остатков краски с поверхности формирующей изображение пластины и подготовки поверхности к началу нового цикла. После нанесения увлажняющего раствора может использоваться мощный лазер для испарения увлажняющего раствора на выборочных участках поверхности по мере формирования изображения. Лазер может использоваться для испарения увлажняющего раствора на выборочных участках поверхности в соответствии с данными цифрового изображение. Краска может наноситься красящим механизмом на участках, на которых с формирующей изображение пластины был испарен увлажняющий раствор. И наоборот, краска может отталкиваться на участках поверхности формирующей изображение пластины, на которых сохраняется увлажняющий раствор. Получаемое изображение посредством давления переносится на участке переноса на бумагу или другие применимые носители.
Эффективность высвобождения краски поверхностью формирующей изображение пластины для переноса на пригодный для печатания носитель, такой как бумага, зависит от присутствия высвобождающего краску средства на поверхности формирующей изображение пластины. Например, в основной части силиконовой формирующей изображение пластины может содержаться свободное силиконовое масло, которое действует как высвобождающее краску средство на стадии переноса краски. Поскольку в основной части силиконовой формирующей изображение пластины содержится конечное количество свободного силиконового масла, эффективность переноса краски будет ухудшаться с истощением запасов силиконового масла. Свободное силиконовое масло может пополняться посредством внешней системы контроля высвобождающего масла. Тем не менее, применение системы контроля высвобождающего масла дополнительно увеличивает расходы и повышает сложность, а также чревато потенциальными состояниями отказа, связанными с равномерностью слоя высвобождающего средства.
Сущность изобретения
Желателен увлажняющий раствор, содержащий как отталкивающие, так и высвобождающие краску компоненты, а также системы, сконфигурированные на нанесение такого увлажняющего раствора для струйной цифровой печати. В одном из вариантов осуществления система цифровой струйной печати может содержать формирующую изображение пластину и внешний аппликатор для текучей среды, сконфигурированный на нанесение многокомпонентного увлажняющего раствора на поверхность формирующей изображение пластины для струйной цифровой печати.
Система может содержать многокомпонентный увлажняющий раствор, содержащий основные отталкивающие краску компоненты и вспомогательные высвобождающие краску компоненты, при этом основные компоненты имеют более низкую температуру кипения, чем вспомогательные компоненты. Основные компоненты могут содержать октаметилциклотетрасилоксан. Вспомогательные компоненты могут содержать аминосиликоновую текучую среду. Основные компоненты и вспомогательные компоненты могут являться смешиваемыми и могут образовывать временно стабильный раствор. Увлажняющий раствор может содержать смесь аминосиликонового масла и октаметилциклотетрасилоксана в соотношении 0,1% к 10% по объему. В одном из вариантов осуществления формирующая изображение пластина может содержать силикон. Например, пластина может быть изготовлена из эластомеров на основе силикона. Силиконовая пластина может иметь наружный слой, содержащий каучук и/или фторгидрополимерные эластомеры, такие как VITON.
В одном из вариантов осуществления предложен способ струйной цифровой печати, включающий нанесение на поверхность формирующей изображение пластины увлажняющего раствора, содержащего отталкивающие краску основные компоненты и высвобождающие вспомогательные компоненты; экспонирование поверхности формирующей изображение пластины методом лазерного формирования изображения путем удаления основных компонентов с участков поверхности формирующей изображение пластины в соответствии с данными формирования изображения и сохранения слоя вспомогательных компонентов на поверхности формирующей изображение пластины; нанесение краски на участки поверхности формирующей изображение пластины, на которых было осуществлено лазерное испарение основных компонентов, с целью формирования красочного изображение, при этом краска отталкивается основными компонентами на участках поверхности формирующей изображение пластины, содержащих как основные, так и вспомогательные компоненты после экспонирования. Способ может включать перенос красочного изображение на пригодную для печатания подложку и тем самым отделение слоя вспомогательных компонентов.
В одном из вариантов осуществления в способе могут использоваться основные компоненты, содержащие октаметилциклотетрасилоксан. В способе могут использоваться вспомогательные компоненты, содержащие функциональные высвобождающие текучие среды на основе силикона, например аминосиликона, меркаптосиликона, гидросиликона и т.д. В способе может использоваться увлажняющий раствор, содержащий смесь высвобождающей текучей среды на основе силикона и октаметилциклотетрасилоксана в соотношении 0,1% к 10% по объему. В способе может использоваться краска, применимая для струйной печати.
В одном из вариантов осуществления способ может включать лазерное испарение основных компонентов с целью удаления основных компонентов с участков поверхности формирующей изображение пластины в соответствии с данными цифрового изображения. Способ может включать смешивание октаметилциклотетрасилоксана и аминосиликонового масла с целью получения увлажняющего раствора.
В одном из вариантов осуществления увлажняющий раствор, применимый для струйной печати с использованием системы цифровой печати, содержит основные компоненты и вспомогательные компоненты, при этом основные компоненты имеют более низкую температуру кипения, чем вспомогательные компоненты. В одном из вариантов осуществления основные компоненты могут содержать октаметилциклотетрасилоксан. Вспомогательные компоненты могут содержать аминосиликоновые масла. Основные компоненты и вспомогательные компоненты являются смешиваемыми, при этом раствор может содержать вспомогательные компоненты, составляющие от 0,1% до 1% по объему октаметилциклотетрасилоксана.
В изобретении описаны примеры его осуществления. Тем не менее, предусмотрено, что в объем примеров осуществления входят любые устройства и системы, содержащие описанные в изобретении признаки.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана блок-схема системы и способов цифровой печати,
на фиг.2А показан схематический вид сбоку в поперечном разрезе формирующей изображение пластины на стадии до формирования изображения способа цифровой литографской печати,
на фиг.2Б показан схематический вид сбоку в поперечном разрезе формирующей изображение пластины на стадии после формирования изображения способа цифровой литографской печати,
на фиг.2В показан схематический вид сбоку в поперечном разрезе формирующей изображение пластины на стадии после нанесения краски способа струйной цифровой печати,
на фиг.3А показано изображение на бумаге, полученное способом цифровой струйной печати,
на фиг.3Б показано изображение на бумаге, полученное способом цифровой струйной печати,
на фиг.4 показано изображение на бумаге, полученное способом цифровой струйной печати в результате испытания на отталкивание краски.
Подробное описание изобретения
Система цифровой печати может использоваться для цифровой струйной печати. На фиг.1 показана система 100 цифровой печати с использованием печатной краски на таких носителях, как бумага. Система 100 может содержать формирующий изображение элемент, такой как цилиндр 101. Формирующий изображение цилиндр 101 может содержать формирующую изображение пластину 102 на наружной части цилиндра 101. Пластина может быть изготовлена из силикона и может быть сконфигурирована на поглощение световой энергии. Пластина может иметь наружный слой, содержащий каучук и фторгидрополимерный эластомер, такой как VITON.
Формирующий изображение цилиндр 101 может поворачиваться, чтобы части формирующей изображение пластины 102 проходили вблизи подсистем, включающих систему 103 увлажнения или нанесения увлажняющего раствора 105; формирующий изображение лазер (не показанный) для испарения увлажняющего раствора 105 на выборочных участках 107 формирующей изображение пластины 102 по мере формирования изображения; красящий механизм 111 для нанесения краски 115 на поверхность формирующей изображение пластины 102; участок 117 переноса, с которого красочное изображение переносится на пригодный для печатания носитель 121; и очиститель 125 для удаления остатков краски с поверхности формирующей изображение пластины 102 и подготовки поверхности формирующей изображение пластины 102 к началу нового цикла.
Способ струйной цифровой печати может включать нанесение на поверхность формирующей изображение пластины 102 многокомпонентного многофункционального увлажняющего раствора, содержащего отталкивающие краску компоненты и высвобождающие компоненты, с использованием системы дозирования или увлажняющего валика. После нанесения увлажняющего раствора 105 может использоваться мощный лазер для испарения отталкивающих краску компонентов увлажняющего раствора на выборочных участках 107 по мере формирования изображения с сохранением высвобождающих компонентов. Краска 115 может наноситься красящим механизмом 111 на участках, на которых с формирующей изображение пластины 102 был испарен увлажняющий раствор 105. И наоборот, краска 115 может отталкиваться на участках поверхности формирующей изображение пластины, на которых после испарения остаются отталкивающие краску компоненты увлажняющего раствора. Получаемое изображение посредством давления переносится на участке 117 переноса на бумагу или другие применимые носители.
Эффективность высвобождения краски поверхностью формирующей изображение пластины для переноса на пригодный для печатания носитель, такой как бумага, зависит от присутствия высвобождающего краску средства на поверхности формирующей изображение пластины. Например, в основной части силиконовой формирующей изображение пластины может содержаться свободное силиконовое масло, которое действует как высвобождающее краску средство на стадии переноса краски. Поскольку в основной части силиконовой формирующей изображение пластины содержится конечное количество свободного силиконового масла, эффективность переноса краски будет ухудшаться с истощением запасов силиконового масла. Свободное силиконовое масло может пополняться посредством внешней системы контроля высвобождающего масла (RAM). Тем не менее, применение системы контроля высвобождающего масла дополнительно увеличивает расходы и повышает сложность, а также чревато потенциальными состояниями отказа, связанными с равномерностью слоя высвобождающего средства.
Было обнаружено, что эффективное отталкивание краски обеспечивается легко доступной текучей средой D4 силоксан или октаметилциклотетрасилоксан. D4 силоксан является экономичной альтернативой другим отталкивающим краску текучим средам. За счет сходства химических свойств формирующей изображение пластины 102, которой может являться силиконовая формирующая изображение пластина, и D4 силоксана обеспечивается его поглощение основной частью пластины 102, в результате чего пластина значительно увеличивается. Хотя известно, что материалы формирующей изображение пластины, такие как VITON, устойчивы к увеличению под действием D4 силоксана, они обладают высокой поверхностной энергией и в целом не содержат свободной текучей среды, которая действовала бы как высвобождающее краску средство. Было обнаружено, что эффективность высвобождения краски у таких материалов является неприемлемо низкой, например около 50%.
В способах и системах согласно изобретению используется увлажняющий раствор, содержащий по меньшей мере компоненты двух типов: 1) основные компоненты с отталкивающими краску свойствами и относительно низкой температурой кипения, что позволяет основным компонентам преимущественно испаряться на стадиях формирования изображения или испарения процессов струйной цифровой печати; и 2) вспомогательные или имеющие низкую концентрацию компоненты с высвобождающими краску свойствами и относительно высокой температурой кипения, что позволяет вспомогательным компонентам оставаться на поверхности формирующей изображение пластины после стадии испарения. После стадии испарения на выборочных участках с изображением формирующей изображение пластины остается тонкая пленка высвобождающего вещества. На стадии нанесения краски красящий механизм наносит на формирующую изображение пластину краску, сцепляющуюся с участками поверхности формирующей изображение пластины, с которых были испарены основные компоненты увлажняющего раствора, и отталкивающуюся от выборочных участков с изображением поверхности формирующей изображение пластины, на которых остаются отталкивающие краску основные компоненты. Высвобождающее средство служит разделяющей средой, которая обеспечивает эффективный перенос краски на носители.
На схематических видах сбоку в поперечном разрезе на фиг.2А-2Г проиллюстрирован один из вариантов осуществления способа. На фиг.2А показана формирующая изображение пластина с нанесенным на нее увлажняющим раствором. Увлажняющий раствор содержит основные компоненты 221, которые являются отталкивающими краску. Применимый отталкивающий краску основной компонент может содержать D4 или октаметилциклотетрасилоксан. Увлажняющий раствор содержит вспомогательные компоненты 227, которые являются высвобождающими средствами. Применимое высвобождающее средство может содержать аминосиликоновое масло. Хотя показано, что основные компоненты 221 и вспомогательные компоненты 227 находятся во взвешенном состоянии, компоненты являются смешиваемыми и образуют временно стабильную смесь на стадии смешивания увлажняющего раствора. Увлажняющий раствор может наноситься на стадии нанесения увлажняющего раствора, при этом увлажняющий раствор наносится на поверхность формирующей изображение пластины внешним аппликатором для текучей среды. На фиг.2А показана формирующая изображение пластина и увлажняющий раствор на стадии до формирования изображения после нанесения увлажняющего раствора на поверхность пластины на стадии нанесения увлажняющего раствора.
На фиг.2Б показана формирующая изображение пластина после стадии формирования изображения или испарения, на которой используется мощный лазер для испарения увлажняющего раствора на выборочных участках поверхности формирующей изображение пластины. После формирования изображения или испарения на выборочных участках поверхности пластины остается пленка 235 высвобождающего краску средства. В частности, удаляется отталкивающее краску средство 221, на выборочных участках остается высвобождающее средство 227, а на любых других участках, не подвергшихся лазерной обработке, остается многокомпонентная смесь, содержащая основные компоненты 221 и высвобождающее средство 227.
На фиг.2В показана формирующая изображение пластина после стадии нанесения краски в подсистеме нанесения краски. Показано, что краска 247 сцеплена пленкой высвобождающего средства, содержащей вспомогательные компоненты. После нанесения краски на участках с оставшимся многокомпонентным увлажняющим раствором преимущественно не остается краски. На фиг.2Г показана формирующая изображение пластина после стадии переноса, на которой краска переносится на носители, такие как бумага на участке переноса. Высвобождающий краску слой обеспечивает разделение и эффективный перенос краски на бумагу. Часть увлажняющего раствора также может переноситься на бумагу.
Увлажняющий раствор согласно вариантам осуществления может содержать основные компоненты, включающие D4 или октаметилциклотетрасилоксан, и аминосиликоновое масло в качестве вспомогательного компонента. Было обнаружено, что D4 эффективно отталкивает краску, применимую в цифровой печати, при этом он является доступным и недорогим средством. Аминосиликоновое масло является текучей средой, которая используется в системах с плавлением красителя в качестве высвобождающего тонер средства. Аминосиликоновое масло и октаметилциклотетрасилоксан являются полностью смешиваемыми и образуют временно стабильную смесь.
Например, была получена смесь D4 и 1% по объему аминосиликонового масла и испытана в эксперименте с нанесением краски. Тонкий слой смеси D4 и аминосиликонового масла нанесли на формирующую изображение поверхность VITON-силикона (VOS) с использованием анилоксового дозирующего валика. Нанесенному увлажняющему раствору позволили испариться при комнатной температуре в течение 15 минут. За это время D4 испарился из увлажняющего раствора, и остался тонкий слой аминосиликонового масла. Наблюдавшееся различие в блеске между участком, первоначально покрытым увлажняющим раствором, и участками без покрытия подтвердило наличие остаточного слоя силиконового масла. Затем весь образец VOS был покрыт краской, применимой для цифровой печати, с использованием ручной системы, содержащей анилоксовый красочный валик. Нанесенную краску под давлением перенесли на бумагу с использованием соответствующего опорного валика. Затем осуществили второй перенос на бумагу с использованием чистого листа бумаги, чтобы определить количество краски, оставшейся после первого переноса на бумагу.
На фиг.3А показано цифровое изображение, полученное при первом переносе на бумагу. На фиг.3А показано, что плотность краски является более высокой там, где первоначально был нанесен увлажняющий раствор. На фиг.3Б показано изображение, полученное при втором переносе на бумагу, и показано, что на участке, на котором первоначально был нанесен увлажняющий раствор, остается меньше краски, или плотность краски является меньшей. Соответственно, было обнаружено, что силиконовый слой на образце VOS, который оставался после испарения основных компонентов увлажняющего раствора, способствовал высвобождению краски и повышению эффективности переноса красочного изображения.
В другом примере очистили образец VOS и нанесли на его поверхность новый слой двухкомпонентного увлажняющего раствора. Сразу после нанесения увлажняющего раствора образец окрасили с использованием ручного красочного устройства. Результаты, проиллюстрированные на изображении, показанном на фиг.4, демонстрируют, что смесь D4 и аминосиликонового масла эффективно отталкивает краску и обеспечивает эффективный перенос изображения на стадии формирования изображения с получением изображения с уменьшенными дефектами качества. На фиг.4 показано тестовое изображение с участком, содержащим многокомпонентный увлажняющий раствор.
Высвобождающее средство, наносимое посредством многокомпонентного увлажняющего раствора, обладает преимуществами над применяемыми на месте средствами при печати с использованием системы струйной цифровой печати. Многокомпонентный увлажняющий раствор устраняет сложности, связанные с введением высвобождающей текучей среды в основную часть формирующей изображение пластины формирующего изображение элемента. Формирующая изображение пластина с применяемой на месте высвобождающей текучей средой обычно имеет конечный срок службы в зависимости от количества высвобождающей текучей среды, введенной в основную часть материала при изготовлении. Многокомпонентный увлажняющий раствор может быть сконфигурирован на непрерывное обеспечение высвобождающего средства в течение более длительного срока службы формирующей изображение пластины. Кроме того, многокомпонентные увлажняющие растворы и системы обеспечивают уменьшение дефектов качества изображения вследствие неравномерного распределение высвобождающего средства. Многокомпонентная система может обеспечивать равномерное нанесение пленки высвобождающего средства независимо от длительности работы формирующей изображение пластины.