电子照相印刷机的制作方法

背景技术：

电子照相印刷系统可利用数字控制的激光在光成像板(pip)的带电表面中创建潜像。根据来自数字图像文件的数字指令来控制激光。数字指令通常包括以下参数中的一个或多个：图像颜色、图像空间、图像强度、颜色层的次序等。印刷物质随后被施加至pip的部分带电的表面，重新创建所期望的图像。然后将图像从pip转印至转印滚筒上的转印橡皮布(blanket)，并且从转印橡皮布转印至所需基板，所述基板放置到通过压印滚筒与转印橡皮布接触。

附图说明

结合附图，本公开的各种特征从随后详细的描述将显而易见，该描述与附图一起仅通过示例的方式说明本公开的特征，并且其中：

图1为示出根据示例的电子照相印刷机的示意图；

图2为示出根据示例的电子照相印刷机的加热器的示意图；

图3为示出根据示例的操作电子照相印刷机以控制基板上的印刷图像的光密度的方法的流程图；

图4为示出在受不同工艺影响时转印橡皮布上的印刷物质的温度的图；

图5a示出印刷物质层的侧面轮廓；

图5b示出根据示例印刷的印刷物质层的侧面轮廓；

图6a示出从图5a中所示的印刷物质层的光的反射；

图6b示出从图5b中所示的印刷物质层的光的反射；

图7a示出使用电子照相印刷机印刷的印刷图像的扫描；

图7b示出使用根据示例的电子照相印刷机印刷的印刷图像的扫描；并且

图7c示出使用根据示例的电子照相印刷机印刷的印刷图像的扫描。

具体实施方式

在以下描述中，为了解释的目的，阐述大量具体细节以提供本发明的系统和方法的彻底理解。然而，将会显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实施本发明的装置、系统和方法。在说明书中引用的“示例”或类似语言意指关于该示例描述的特定特征、结构或特性至少包含在那一示例中，但不一定在其它实例中。

图1为根据一个示例的打印所期望的图像的电子照相印刷机100的示意图。在各种实施方式中，所期望的图像可以以数字形式传达至印刷机100。照此，所期望的图像可包括文本、图形和图像的任意组合。

电子照相印刷是指其中可将印刷物质(例如，液体或干电子照相油墨或调色剂)施加至具有静电电荷图案的表面的印刷过程。印刷物质符合静电电荷以在对应于静电电荷图案的印刷物质中形成图像。例如，在图1的示例性电子照相系统100中，所期望的图像最初利用印刷物质(例如液体油墨)形成在光成像圆筒102上。呈图像形式的印刷物质随后从光成像圆筒102转印到中间表面，例如转印元件104的表面。光成像圆筒102可继续旋转，通过各种站从而形成下个图像。

在图1中描绘的示例中，转印元件104包括转印滚筒106和包围转印滚筒106的转印橡皮布106，并且转印元件104的表面为转印橡皮布106a的表面。转印元件可另外称为转印部件104。

在各种示例中，转印部件104上的印刷物质，以及印刷物质图像可通过加热器200被加热。加热器200和加热过程将在下面更详细地描述。在该示例中，可随后将图像从转印橡皮布106a转印到基板108。在其它示例中，转印部件104可以不包括转印橡皮布。

在某些条件下并且当使用特定印刷物质时，印刷在基板上的图像可显得不饱和且不光滑。这可在由于不均匀的油墨层厚度导致基板上的图像具有有限的光密度和光泽时发生。不均匀的油墨层厚度可导致油墨层中的空隙，其在印刷图像中作为斑点(spot)出现。例如，对于印刷在白色基板(例如纸、乙烯基、胶乳等)上的图像来说，油墨层中的空隙可以以白色斑点出现在印刷图像中。本公开的实施方式可提高电子照相印刷图像的光密度和光泽，同时避免过量印刷物质消耗和用于涂覆和处理印刷图像的任何额外步骤。

根据一个示例，通过旋转光充电单元110下面的光成像滚筒102的干净裸露的部分来在光成像滚筒102上形成图像。光充电单元110可包括充电装置(例如电晕线、充电辊或其它充电装置)和激光成像部分。可通过光充电单元110将均匀的静电荷沉积在光成像滚筒102上。当光成像滚筒102继续旋转时，光成像滚筒102通过光充电单元110的激光成像部分，其可使光成像滚筒102的所选部分中的局部电荷消散，留下对应于待印刷的图像的不可见的静电电荷图案。在一些示例中，光充电单元110向光成像滚筒102的表面施加负电荷。在其它示例中，电荷可为正电荷。光充电单元110的激光成像部分可随后使光成像滚筒102的部分局部放电，产生光成像滚筒102上的局部中和区域。

在该示例中，通过二元油墨显影(binaryinkdeveloper,bid)单元112将印刷物质转印至光成像滚筒102。在一些示例中，印刷物质为液体油墨。在其它示例中，印刷物质可以不是液体油墨，例如是调色剂。在该示例中，对于每个印刷物质颜色都有一个bid单元112。在印刷期间，适当的bid单元112与光成像滚筒102啮合。啮合的bid单元112可向光成像滚筒102呈现印刷物质的均匀的膜。

印刷物质可包括带电颜料颗粒，其被吸引至光成像滚筒102的图像区上的带相反电的电场。印刷物质可从带电非图像区排斥。结果是光成像滚筒102在其表面上具有以印刷物质的适当图案的形式的图像。在其它示例中，例如用于黑白色(单色)印刷的那些,可替代地提供一个或多个油墨显影单元。

电子照相印刷机的一个示例为数字胶版印刷系统，另外称为液体电子照相(lep)印刷系统。在lep系统中，印刷物质可为液体油墨，例如电子油墨。在电子油墨中，油墨颗粒悬浮在液体载体中。在一个示例中，将油墨颗粒加入悬浮于载液(例如isopar)中的树脂中。油墨颗粒可带电以使它们在经受电场时可被控制。通常，油墨颗粒带负电，并且因此从光成像滚筒102的带负电部分排斥，并且被吸引到光成像滚筒102的放电部分。可将油墨加入到树脂中，并且化合物颗粒可悬浮在载液中。油墨颗粒的尺寸可以使得印刷图像不掩盖基板108的下层纹理，以使印刷的成品表面(finish)与基板10的成品表面一致，而不是掩盖基板108。这使lep印刷能够产生的成品表面看起来接近平版胶印术，其中油墨被吸收到基板108中。在一些示例中，印刷物质可为干调色剂，其包含粉末形式的油墨颗粒。在其它示例中，印刷物质可包括悬浮于载液中的油墨颗粒。在一些这样的示例中，加热印刷物质的加热脉冲可使油墨颗粒熔化。在一些示例中，印刷物质为流体。

在该示例中，在印刷物质提供在光成像滚筒102上之后，光成像滚筒102继续旋转并将印刷物质以图像的形式转印到转印部件104。在一些示例中，转印部件104是带电的以便于图像转印到转印部件104。

在一些示例中，转印部件104将图像直接从转印部件104转印到基板108。在电子照相印刷机为液体电子照相印刷机的一些示例中，转印部件104可包括转印橡皮布以将图像直接从转印橡皮布转印到基板108。在其它示例中，转印组件可提供在转印部件104与基板108之间，以使转印部件104通过转印组件将图像从转印部件104朝向基板108转印。

在该示例中，转印部件104将图像从转印部件104转印到位于转印部件104与压印滚筒114之间的基板108。如果在基板108上提供的最终图像中包含超过一种的有色印刷物质层，则可重复该过程。

基板108可以例如为适于电子照相印刷的任何涂覆的或未涂覆的纸材料。在一些示例中，基板108包括由纤维质纤维形成的网，具有约75gsm至约350gsm的定量(basisweight)，和约4mil(千分之一英寸—约0.1毫米)至约200mil(约5毫米)的纸厚(calliper)(即厚度)。在一些示例中，基板108包括表面涂层，其包括淀粉、丙烯酸聚合物以及具有约2至约14的亲水亲油平衡值的有机材料，例如聚甘油酯。在其它示例中，基板108可采用与以上描述的那些不同的形式。

基板108可在每张纸基上供料，或从辊供料。后者有时被称为网状基板。在该示例中，基板108从图像转印区116的一侧进入印刷机100，示于图1的右侧。然后基板108可在进料盘118上方通过到压印滚筒114。在该示例中，当基板108与转印部件104接触时，图像从转印部件104被转印到基板108。

在该示例中，图像的创建和转印，以及光成像滚筒102的清洁是一个连续的过程。系统可具有每分钟创建和转印数百图像的能力。在一个示例中，将印刷物质转印到基板108的速度，印刷工艺速度，大于1000mm/s。在一些示例中，印刷工艺速度大于2000mm/s。在一些示例中，该速度可为基板108通过系统100进料的速度。

图像转印区116为转印部件104与压印滚筒114之间的区域，其中压印滚筒114足够紧密地接近转印部件104以向基板108的背面(即在其上没有形成图像的一面)施加压力，然后其将压力传递到基板108的正面(即在其上形成图像的一面)。在一些示例中，转印部件104与压印滚筒114之间的距离是可调节的，从而当基板108通过图像转印区116时，在基板108上产生不同压力，或者当不同厚度的基板108通过图像转印区116进料时调节施加的压力。

为了形成单色印刷图像(例如黑白图像)，压印滚筒114与转印部件104之间的基板108的一次通过可完成所期望的图像。对于多色图像，当基板108通过图像转印区116时，基板108可保持在压印滚筒114上并且与转印部件104进行多次接触。在每次接触时，可将另外的颜色平面放置在基板108上。

例如，为了生成四色印刷图像，光充电单元110可在光成像滚筒102上形成第二图案，其随后从第二bid单元112接收第二颜色。以上面上描述的方式，当基板108继续跟着压印滚筒114旋转时，可将该第二图案转印到转印部件104并压印到基板108上。可重复该过程直到在基板108上形成具有所有四色平面的所期望的图像。在基板108上完全形成所期望的图像后，基板108可离开机器或双面利用以在基板108的相对表面上创建第二图像。在印刷机100为数字的示例中，操作员可在任意时间改变印刷的图像并且无需手动配置。

印刷图像的光泽取决于基板上的印刷材料的印刷层的均匀性。印刷物质向基板的施加越均匀致使光泽程度越高，因为光以更连续的方式从印刷物质的均匀施加被反射。

基板上的印刷图像的光密度取决于印刷物质的印刷层的覆盖。印刷物质在基板上的覆盖程度越大，致使光密度水平越高。

基板上的印刷图像可被涂覆或处理在专用抛光装置(specialfinishingdevice)上以提高印刷图像的光泽和/或光密度。然而，这些方法中的每一种都有缺点。例如，它们伴随着增加的复杂性、对专用的额外设备的要求和因此的额外成本。

根据本文描述的一些示例，提供了电子照相印刷机，其包括转印元件以将图像从转印元件朝向基板转印；和加热器200，以发射加热能量脉冲从而以至少0.1w/mm²的功率密度加热转印元件上的图像。

通过热脉冲加热转印元件上的印刷物质可增加印刷物质在转印部件上的流动性。即，印刷物质可更加容易或自由地流动。在一些示例中，由于印刷物质的粘度和温度之间的关系，热脉冲降低印刷物质的粘度。当印刷物质的粘度降低时，由于印刷物质的更高的流动性和降低的表面张力，印刷物质在转印到基板时能够形成更均匀的层。在一些示例中，印刷物质中的颗粒可被热脉冲熔化。例如，在印刷物质包括悬浮在载液中的油墨颗粒的示例中，可通过施加热将油墨颗粒熔化。在印刷物质为包含粉末形式的油墨颗粒的干调色剂的示例中，可通过施加热将油墨颗粒熔化。在一些示例中，发射热脉冲以加热印刷物质在转印部件上创建印刷物质的均匀的层。

加热转印元件上的印刷物质的热脉冲通过加热器200来提供，在一些示例中该加热器为激光阵列。在短时间施加期间以极高的功率密度提供热降低电子照相印刷机中的热损失，因为印刷机的组件不会不必要地被加热。即，短时间的施加热意指基本上仅通过印刷物质来吸收热。因此，由印刷机本身的组件吸收的热的比例会很小或不存在。此外，通过以高能量密度加热，可以将印刷物质温度快速提高到所需的水平，即使能量的总量相对小。在一些电子照相印刷机中，转印部件上的图像的峰值温度可达到大约110摄氏度。这与一些示例相反，在这些示例中，以高功率密度发射热脉冲允许转印部件上的图像的温度达到高于120摄氏度的温度。在一些示例中，该温度可高于140摄氏度。在一些示例中，该温度可高于200摄氏度。

在一些示例中，在转印橡皮布106a上的图像通过加热能量脉冲加热时，转印滚筒106的温度保持基本上恒温。即，加热器可发射加热能量脉冲以加热转印橡皮布106a上的图像而基本上无需加热转印滚筒106。例如，转印滚筒106的温度变化可小于10摄氏度。

热脉冲为加热能量的爆发，其中热在短时间段内被递送。在一些示例中，可递送热脉冲持续小于0.5秒的时间。在一些示例中，可递送热脉冲持续小于0.2秒的时间。在一些示例中，可递送热脉冲持续小于0.1秒的时间。在一些示例中，可递送热脉冲持续小于0.01秒的时间。在一些示例中，在印刷物质转印到基板108之前，来自加热器的热脉冲在0.1秒内加热印刷物质。在一些示例中，在印刷物质转印到基板108之前，来自加热器的热脉冲在0.05秒内加热印刷物质。为了转印部件上的印刷物质在短时间内加热到所需温度，热脉冲具有高功率密度。在一些示例中，热脉冲具有至少0.1w/mm²的功率密度。在一些示例中，加热器可发射功率密度大于0.1w/mm²的热脉冲。在另一些示例中，热脉冲具有至少0.5w/mm²的功率密度。在另一些示例中，热脉冲具有至少1.0w/mm²的功率密度。在一些示例中，热脉冲具有至少1.2w/mm²的功率密度。在一些示例中，热脉冲具有至少1.5w/mm²的功率密度。

在一些示例中，用户能够通过操作控制器来选择加热器的热脉冲的功率密度。热脉冲的功率密度直接影响转印部件上的印刷物质的温度。控制转印部件上的印刷物质的峰值温度和温度曲线(profile)的能力允许跨一定范围控制印刷物质的粘度。

图1中所示的加热器200可如图2所示实施。图2的加热器200为激光阵列。在一些示例中，通过输入202将输入功率施加至激光阵列200。激光阵列200可具有一系列输出激光204a至204i从而发射热脉冲以加热转印元件的表面上的印刷物质。在一些示例中，激光阵列可具有10w/mm的输出功率。

图3示出根据示例的操作电子照相印刷机以控制基板上的印刷图像的光密度的方法。

在框310处，在转印部件104上提供印刷物质。转印部件104可带静电电荷以便于转印印刷物质。在一些示例中，转印部件104包括转印橡皮布106a，并且印刷物质提供在转印橡皮布106a上。

在框320处，加热器发射热脉冲以加热转印部件104上的印刷物质，从而提高转印部件104上的印刷物质的流动性。提高印刷物质的流动性使印刷物质能够更自由地在基板上流动。在印刷物质为携带固体颗粒的液体、干调色剂、流体等的示例中，印刷物质的流动性可得到提高.在一些示例中，加热器为激光阵列，例如参照图2描述的激光阵列200。激光阵列可向印刷物质提供单一热脉冲。在一些示例中，从加热器递送至转印部件104上的印刷物质的热量可由控制器控制。控制器可为用户操作的，允许用户选择转印部件上的印刷物质的期望温度，并因此允许用户控制基板上的印刷物质的最终光密度和光泽。加热器可加热转印部件上的印刷物质的第一区至第一温度，并且加热基板上的印刷物质的第二区至第二温度。加热第一和第二区至不同温度允许基板上的图像的光泽和光密度跨图像变化。例如，与图像中的文本相比，图像中的图片可能需要较高水平的光泽度和光密度。当与包含文本的转印部件上的图像区相比时，包含图片的转印部件上的图像区可选择性地由加热器加热到更高的温度。在一些示例中，加热器可熔化印刷物质中的固体颗粒。

在一些示例中，加热器可发射功率密度为至少0.1w/mm²的热脉冲。在一些示例中，加热器可发射功率密度大于0.1w/mm²的热脉冲。在一些示例中，加热器可发射功率密度为至少0.5w/mm²的热脉冲。在一些示例中，加热器可发射功率密度为至少1.0w/mm²的热脉冲。在一些示例中，加热器可发射功率密度为至少1.2w/mm²的热脉冲。在一些示例中，热脉冲具有至少1.5w/mm²的功率密度。

在一些示例中，转印部件104上的印刷物质由脉冲加热到大于120摄氏度的温度。在一些示例中，转印部件104上的印刷物质由脉冲加热到大于140摄氏度的温度。在一些示例中，转印部件104上的印刷物质由脉冲加热到大于200摄氏度的温度。

在框330处，印刷物质从转印部件104转印到基板108。在lep印刷系统中，这可使用压印滚筒114来完成。在一些示例中，在印刷物质被转印到基板108之前，来自加热器的热脉冲在0.1秒内加热印刷物质。在一些示例中，在印刷物质被转印到基板108之前，来自加热器的热脉冲在0.5秒内加热印刷物质。

图4为示出在受不同工艺影响时转印橡皮布上的印刷物质的温度随着时间变化的图。标记为"常规加热"的线表示由包括四个灯的加热器(其发出恒定的热供应)加热的油墨的温度曲线。当在其上提供油墨的转印橡皮布旋转时，油墨连续地被四个灯中的每一个通过，并被每个灯加热到约130摄氏度的最高温度。油墨的温度在约0.2秒的时间内从约80摄氏度升高到约130摄氏度。当灯基本连续地发出热时，一部分的热损失到周围空气和/或电子照相印刷机的其它部件中。

标记为"中强度加热"的线表示由根据示例的印刷机的加热器加热在转印部件(以转印橡皮布的形式)上的该示例性油墨中的印刷物质的温度曲线。在该示例中，印刷物质被来自加热器的热脉冲加热到大于140摄氏度的温度。由加热器递送的热量可由用户操作的控制器控制。因此以用户可控制转印部件上的印刷物质的温度，印刷图像的光密度取决于该温度。在该示例中，印刷物质被功率密度为0.7w/mm²的热脉冲加热。在该示例中，在将印刷物质从转印部件转印到基板之前，在约0.05秒内施加热脉冲。

标记为"高强度加热"的线表示由根据示例的印刷机的加热器加热在转印部件(以转印橡皮布的形式)上的该示例性油墨中的印刷物质的温度曲线。在该示例中，印刷物质被加热器通过功率密度为1.2w/mm²的热脉冲加热到大于200℃的温度。在该示例中，在将印刷物质从转印部件转印到基板之前，在约0.05秒内施加热脉冲。在印刷物质转印到基板之前，将高度集中的加热能量施加到印刷物质降低了印刷机的大部分的能量损失。与其它加热技术相比，当在非常短的时间段(例如，小于0.1s)内施加热脉冲时，加热印刷物质所需的总能量可降低。

图5a示出印刷物质层的侧面轮廓。由图5可见，印刷物质层是不均匀的。在印刷物质层中有多个空隙，其对于观察者看起来是白色斑点。图5b示出根据示例印刷的印刷物质层的侧面轮廓，其中加热器发射热脉冲以加热转印部件上的印刷物质，致使印刷物质的流动性提高。当印刷物质的流动性提高时，印刷物质能够更自由地流动，以使印刷图像中的空隙数量减少，而无需额外的印刷分离或增加印刷物质的数量以产生较高的光密度。

图6a示出从图5a中所示的印刷物质层的光的反射。该印刷物质层具有粗糙的表面，使得在表面上入射的光被散射，导致相对低的光泽值。图6b示出从图5b中所示的印刷物质层的光的反射。该印刷物质层具有光滑表面，使得在表面上入射的光被镜面反射，导致较高的光泽值。

图7a示出使用电子照相印刷机印刷的印刷图像的扫描，其中用来形成印刷图像的印刷物质通过四个辐射加热灯在转印部件上被加热。由于不完整的印刷物质形成，图7a中所示的图像具有相对大量的白色斑点。

图7b示出使用根据示例的电子照相印刷机印刷的印刷图像的扫描，其中加热器发射功率密为0.7w/mm²的热脉冲以加热转印部件上的印刷物质。图7b的图像中的白色斑点比图7a的图像中的白色斑点少。

图7c为使用根据示例的电子照相印刷机印刷的印刷图像的扫描，其中加热器发射功率密为1.2w/mm²的热脉冲以加热转印部件上的印刷物质。图7c的图像中的白色斑点比图7a和图7b的图像中的白色斑点少。

在一些示例中，由于印刷物质的粘度和温度之间的关系，通过热脉冲加热转印元件上的印刷物质降低印刷物质的粘度。当印刷物质的粘度降低时，由于印刷物质的更高的流动性和降低的表面张力，印刷物质在转印到基板时能够形成更均匀的层。

前面的描述已被用来说明和描述所述的示例和原理。该描述不旨在为详尽无遗或将这些原理限于所公开的任何精确形式。根据上述教导，许多修改和变化都是可能的。