CN102317078B - 印刷基底的方法和印刷机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种印刷基底(7)的方法，在该方法中，通过用于引入能量的装置(11)使能量穿过墨载体(3)被引入墨中，墨载体(3)与基底(7)不进行接触，从而按照预定的图案将墨从墨载体(3)转印至基底(7)。基底(7)被引入电场，从而在基底(7)的表面上产生均匀的电荷场。本发明还涉及一种印刷机，该印刷机包括可涂有待印刷的墨的墨载体(3)，以及用于将能量引入墨中的装置(11)。所述用于引入能量的装置(11)设置成使得能量可在墨载体(3)的背向墨的一侧被引入印刷区域(9)，从而使墨在能量的作用区域内从墨载体(3)被转印至待印刷基底(7)。此外，为了产生电场，所述印刷机包括电压源(19；21)或电流源(19；21)，以在基底(7)的表面上产生均匀的电荷场。

Description

印刷基底的方法和印刷机

技术领域

本发明涉及一种印刷基底的方法，在该方法中，通过用于引入能量的装置使能量穿过墨载体引入墨中，墨载体与基底不发生接触，从而按照预定的图案将墨从墨载体转印/转移至基底。此外，本发明涉及一种印刷机，该印刷机包括可涂有待印刷的墨的墨载体和用于将能量引入墨中的装置，所述用于引入能量的装置设置成使得能量可在墨载体的背向墨的一侧被引入印刷区域，从而使墨在能量的作用区域内从墨载体被转印至待印刷的基底。

背景技术

例如从US-B 6,241,344中已知一种印刷基底的方法，在该方法中墨滴从涂有墨的载体被抛射至待印刷的基底上。为了转印墨，在基底的待印刷的位置处，能量穿过载体被引入载体上的墨中。结果，一部分墨蒸发，从而从载体分离。由于蒸发的墨的压力，以这种方式分离的墨滴被抛射至基底上。借助能量的定向穿透，墨能以这种方式按照待印刷的图案转印至基底。转印墨所需的能量例如通过激光器/激光被引入。涂有墨的载体例如是循环带，在打印区域之前墨借助涂敷装置被涂至该循环带。激光器位于循环带的内部，使得激光作用在载体上背向墨的一侧。

同样例如从US 5,021,808中还已知一种相应的印刷机。在此，来自存储容器的墨也由涂敷装置涂至循环带，该循环带内设有激光器，墨借助该激光器在预定的位置蒸发并由此被抛射至待印刷的基底上。在这种情况下，带由可使激光透过的材料制成。为了以特定的方式蒸发墨，循环带可涂有吸收层，激光在该吸收层内被吸收且转化成热并由此在使用激光的位置处蒸发墨。

在这种情况下，将墨涂敷至柔性载体通常是由基于辊的单元实现的，辊浸入容纳有墨的存储容器内，而墨借助于辊转印至柔性载体。

已知的印刷装置的缺点在于印刷质量在很大程度上依赖于过程中所涉及条件的均一性。例如，在能量的输入点处即使极小的局部差异也会直接导致印刷结果的质量缺陷。这种差异为例如墨的涂敷的厚度差异，以及例如还有待印刷基底的静电状态。例如，作为多种不同的展开/退绕操作的结果，常规的聚合物或者纸表面具有完全无序的静态表面电荷，该表面就其电势而言也非常不均匀。由此产生的印刷图像很可能具有不精确的边缘和边界，这主要是由墨的不明确的喷洒和雾化导致的。

发明内容

本发明的目的是提供一种印刷基底的方法和印刷机，在该方法和印刷机中减少或避免了不精确的边缘和边界。

该目的通过一种印刷基底的方法实现，在该方法中，通过用于引入能量的装置使能量穿过墨载体引入墨中，墨载体与基底不发生接触，从而按照预定的图案使墨从墨载体转印至基底。基底被引入电场，使得在基底的表面上产生电荷场。

电荷场可以是均匀的和非均匀的两者。非均匀电荷场可例如具有梯度，或可根据待印刷的图案而形成。但是，电荷场优选为均匀的。

在基底的表面上的均匀电荷场的结果是实现了印刷图像的改善。例如，比起在表面未加有均匀电荷场的基底上（印刷），可产生尤其更精确的边缘和边界。在这种情况下，印刷图像改善的实现不受印刷间隙的影响，墨在所述印刷间隙处从载体被转印至基底，该印刷间隙最初导致无序的场线。在此，印刷间隙是墨载体和基底之间的间隙，在该间隙内墨从墨载体转印至基底。

此外，也无需建立限定/确定的相反极。在待印刷基底上加上基本上均匀的电荷图像是足够的。在待印刷基底的表面上即便低但均匀的电势分布也能够致使待印刷的墨的雾化减少，并因此带来所印刷图像中的更精确的边缘和边界。将基底引入电场以在基底的表面上产生均匀电荷场的另一个优点是，如果电势上升，则被转印的墨的量增加。

为了在基底表面上的墨的转印区域内建立均匀的电荷场，有利的是在转印墨之前基底被引入电场。为了产生电场，可例如施加电压或施加电流。在这种情况下，电压的施加可在有接触或无接触的情况下实现。通常通过将电极施用至基底来施加电压。在这种情况下，所使用的电极可覆盖待印刷基底的仅一部分或整个宽度。优选的是电极覆盖基底的整个宽度。为此，可例如使用棒状电极，基底沿着所述棒状电极被引导。这可在有接触或无接触的情况下完成。优选地，电极不与基底进行接触。

在第一实施例中，使待印刷基底基本上均匀地放电以借助施加电压或传送电流而在表面上产生均匀的电荷场。若通过施加电流使基底放电，则可直接或间接地使电荷消散。可用来使电荷消散的合适的电路对本领域技术人员来说是已知的。

如果要通过施加电压来使基底放电，则放电电势或接地电势被施加至基底。这样，基底的表面上的电势降低。为了能够使基底放电，放电电势低于待放电的基底的电势。用于通过施加电压来使基底放电的合适的方法对本领域技术人员来说同样是已知的。

在一个可选的实施例中，通过施加电压或传送电流使基底基本上均匀地充电。在这种情况下，电压的施加或电流的传送能以本领域技术人员已知的、任何希望的方式实现。为此，电压源或电流源通常连接至基底。

在另一种优选的实施例中，基底首先被放电然后被充电以将均匀的电荷场施加至基底。在这种情况下，放电和充电可如前述地实现。首先可通过施加电压实现放电并通过传送电流实现充电，或者可通过传送电流实现放电并通过施加电压实现充电。此外，放电和充电两者都通过施加电压或通过传送电流来实现也是可能的。

即便在表面上提供一个低但均匀的电势分布，也呈现出极大减少了待涂敷的墨的雾化。这样，提高了印刷图像内的边缘和边界的精确度。提高均匀电势（例如通过施加更高电压或传送更大电流）可额外地转印更大量的墨。这样，可实现改善的墨的覆盖，结果，也实现了改善的印刷图像。

为了实现均匀的印刷图像，有利的是待印刷基底和墨载体在印刷区域内具有在0至2毫米的范围内、特别是在0.01至1毫米的范围内的印刷间隙。墨载体和待印刷基底之间的印刷间隙越小，墨滴撞击待印刷基底时加宽/扩展得越少，印刷图像保持得越均匀一致。但是，也必须注意的是待印刷基底并不与涂有墨的柔性载体进行接触，以使墨不会从柔性载体转印至待印刷基底的不希望的位置处。

该区域被指定为印刷区域——在所述区域内能量被引入墨中，部分墨蒸发，结果，墨滴被转印至待印刷基底。

为了实现清晰的印刷图像，能量优选以聚焦的方式穿过柔性载体被引入墨中。在这种情况下，依基底而定，待引入的能量被聚焦所成的点的大小对应于待转印的点的大小。待转印的点的直径通常在约20微米至约200微米的范围内。但是，待转印的点的大小可根据待印刷的基底和随其产生的印刷结果而不同。例如，尤其是在生产印刷电路板期间，可选择较大的焦距。另一方面，当在所印刷产品中出现文字的情况下，通常优选小的印刷点以产生清晰的文字图像。此外，当印刷图像和图表时，有利的是印刷可能的最小的点以产生清晰的图像。

所使用的墨载体优选为柔性载体。具体地，涂有待印刷的墨的墨载体构造成带的形式。特别优选地，墨载体为薄片。在这种情况下，墨载体的厚度优选在1微米至约500微米的范围内，特别是在10微米至200微米的范围内。如果可能的话，实现具有低厚度的墨载体是有利的，以使穿过墨载体引入的能量不会在墨载体内分散，并由此产生清晰的印刷图像。例如，可透过所使用的能量的聚合物膜是一种合适的材料。

用于蒸发墨并将之转印至待印刷基底的能量优选为激光。激光的优点在于所用的激光束可聚焦至非常小的横截面。对准目标的能量输入由此成为可能。为了使墨至少部分地从墨载体蒸发并将之转印至基底，需要将来自激光器的光转化为热。为此，首先，墨中可含有合适的吸收剂，该吸收剂吸收激光并将之转化为热。可选地，墨载体也可涂有合适的吸收剂或由这种吸收剂制成或含有这种吸收剂，该吸收剂吸收激光并将之转化成热。但是，墨载体优选由可透过激光辐射的材料制成，且将激光转化为热的吸收剂优选包含在墨中。合适的吸收剂为例如炭黑、金属亚硝酸盐或金属氧化物。

用于将能量引入墨中的合适的激光器为例如光纤激光器，该光纤激光器以基本模式运行。

本领域技术人员已知的、任何希望的印刷用墨都适合作为由根据本发明的方法转印至待印刷基底的墨。优选使用液体墨。所使用的液体墨通常含有至少一种溶剂和形成颜色的固体，例如颜料。但是，可选地，墨也可含有例如溶剂和散布在该溶剂中的导电颗粒。在这种情况下，例如可利用所使用的墨印制电路板。此外，特别是当使用激光器来输入能量时，优选的是墨也含有吸收激光辐射并将之转化成热的添加物。

如果使用常规的印刷用墨，则待印刷基底优选为纸。但是，也可利用根据本发明的方法印刷任何其它希望的基底。因此也可印刷例如纸板或其它纸产品、塑料（例如塑料薄膜）、金属薄片或复合膜。这种类型的塑料薄膜、金属薄片或复合膜用于例如包装。该方法也适用于印刷电路板。在这种情况下，待印刷基底通常为本领域技术人员已知的任何希望的电路板基底。电路板基底可以是硬的，也可以是柔性的。

此外，本发明涉及一种印刷机，该印刷机包括涂有待印刷的墨的墨载体和用于将能量引入墨中的装置，用于引入能量的装置被设置成使得能量可在墨载体的背向墨的一侧引入印刷区域，从而使墨在能量的作用区域内从墨载体转印至待印刷的基底。为了产生电场，以在基底的表面上产生均匀的电荷场，该印刷机也包括电压源或电流源。

本领域技术人员已知的任何希望的电压源或电流源都适合作为用于产生电场的电压源或电流源。

电压源或电流源通常包括第一电极，在第一实施例中，利用该第一电极可实现与基底的接触。在这种情况下，电极和基底之间的接触是例如通过物理接触实现的。在一个可选的实施例中，电压源或电流源包括第一电极，经由该第一电极，通过无接触地施加电场而将电压施加至基底，或将电流传送至基底。

为了在基底的表面上产生均匀的电荷场，优选的是电极在基底的整个宽度上延伸。如果电极与基底进行接触以施加电压或传送电流，则在这种情况下电极优选支承在基底的整个宽度上。如果无接触地施加电压或无接触地传送电流，则优选的是基底和电极之间的距离在电极的整个长度上恒定，以在基底的表面上实现均匀的电荷分布。

为使第一电极与基底在整个宽度上进行接触，第一电极优选构造成棒的形式。在这种情况下，电极例如可具有圆形或矩形的横截面。但是，电极也可具有任何其它希望的横截面。例如，电极也可根据需要制成椭圆形横截面或有多个角的多边形横截面。也可使用例如板作为电极。此外，当使用板时，有利的是电极在基底的整个宽度上延伸，使得在基底的表面上产生的电荷场是均匀的。本领域技术人员已知的任何希望的导电材料都适合作为用于电极的材料。此外，构造成梳状或刷状的电极也是合适的，构造成梳状或刷状的电极优选也在整个宽度上覆盖基底。

为了在基底的表面上建立均匀的电荷场，并不必须提供限定/确定的相反电极。但是，在一个实施例中，电压源可包括第二电极，利用该第二电极同样可实现与基底的接触。在这种情况下，例如也可将第一电极施加至基底的一侧而将第二电极施加至基底的另一侧，使得电流流通基底。这样，同样可在基底的表面上产生均匀的电荷场。

如已在上文所述，用于引入能量的装置优选为激光器。

可涂有待印刷的墨的墨载体优选为柔性载体。

在印刷机的一个实施例中，墨载体存储在合适的装置中。为此，例如，可将涂有墨的墨载体卷绕成卷筒。为了印刷，涂有墨的墨载体随后被展开并引导至印刷区域上方，在该印刷区域内，墨借助用于引入能量的装置被转印至待印刷基底。然后墨载体例如再次被卷绕成卷筒，然后该卷筒可被送去处置。但是，墨载体优选制成循环带的形式。在这种情况下，在所述载体到达印刷位置之前墨由合适的涂敷装置涂敷至墨载体，所述印刷位置指的是墨借助能量的输入而从墨载体被转印至待印刷基底的位置。在印刷操作之后，一部分墨已从墨载体被转印至基底。结果，墨载体上不再有墨的任何均匀薄层。为了随后的印刷操作，因此需要再次为墨载体涂上墨。这是在下一次通过/经过涂敷装置上的适当位置期间实现的。为了避免墨在墨载体上变干以及为了在各种情况下在墨载体上产生均匀一致的墨层，在随后将墨涂敷至墨载体之前首先除去墨载体上的墨是有利的。除去墨可例如借助辊子或刮墨刀来实现。如果使用辊子除去墨，则可利用同一辊子使墨又被涂敷至墨载体上。为此，若辊子的旋转运动与墨载体的运动相反则是有利的。从墨载体除去的墨随后可重新被供应至墨源。如果设置辊子以除去墨，则当然可选地可以设置一个辊子用于除去墨、一个辊子用于涂敷墨。

如果由刮墨刀从墨载体除去墨，则可使用本领域技术人员已知的任何希望的刮墨刀。

为避免墨载体在涂敷墨期间或除去墨期间受损，墨载体优选借助支承辊压靠在将墨涂敷至载体的涂敷辊上，或压靠在将墨从载体除去的辊子上，或压靠在将墨从载体除去的刮墨刀上。在这种情况下，调整背压使得墨被大体完全地除去而不损害墨载体。

为了进一步改善所印刷的图像，还有利的是印刷机包括张紧装置以张紧墨载体。由于张紧墨载体，因此可能出现在墨载体内的变形波纹被展平。这样，在印刷区域内可实现均匀的表面。由此防止例如由于墨载体内的波纹而出现不同的间隙宽度，结果改善了所印刷的图像。此外，可例如借助朝向待印刷基底或背离基底移动张紧装置而调整印刷间隙。合适的张紧装置包括例如至少两个导向元件，所述至少两个导向元件布置在用于引入能量的装置的两侧。合适的导向元件是例如张紧辊、气垫或非移动棒。可选地，张紧装置也可包括一个可使所用能量透过的导向元件。在这种情况下，可使所使用的能量透过的导向元件直接定位在印刷区域。这意味着导向元件设置在用于引入能量的装置和柔性载体之间，使得将墨通过蒸发从载体转印至基底的能量必须通过导向元件被引导。

本发明的一个实施例示于图中并将在下文的描述中更详细地说明。

附图说明

该单个图示出根据本发明构造的印刷机的示意图。

具体实施方式

印刷机1包括墨载体3，该墨载体3在此处所示的实施例中设计成环带并围绕多个偏转辊5被引导。印刷基底7的墨被涂敷至墨载体3。

为了印刷基底7，在印刷区域9中能量穿过墨载体3被引入墨中。由于能量引入墨中，因此一部分墨蒸发，通过这种方式墨滴被抛射至基底7上。适合作为引入墨中的能量为例如激光11。可用于将能量引入墨中的合适激光器为例如光纤激光器，该光纤激光器以基本模式运行。

为了补偿/更换借助激光11转印至基底7的墨，墨载体3绕着偏转辊5被驱动运动，如箭头13所示。在这种情况下，墨载体3在印刷区域9中的传送方向13指向与待印刷基底7的传送方向相同的方向。但是，由于通常在待印刷基底7和墨载体3之间形成有印刷间隙15，因此墨载体3也可沿着与基底7的传送方向相反的方向运动。墨载体3和基底7也可具有不同的速度。但是，墨载体3和基底7的速度优选朝向同一方向并具有相同的量值。在此处所示的实施例中，基底7和墨载体3沿同一方向运动。基底7的传送方向由箭头17示出。但是，如果希望多重印刷，则墨载体3以大于基底7的速度运动是有利的，所述多重印刷指的是一行被印刷多次。

为了产生清晰的印刷图像，特别是具有精确边缘和边界的印刷图像，在涂敷墨之前均匀的电荷场被施加至基底7。为此，在此处所示实施例中的印刷机1包括放电装置19和充电装置21。所使用的放电装置19可以是本领域技术人员已知的任何希望的电流源或电压源。所使用的充电装置21也可是本领域人员已知的任何希望的电流源或电压源。在此，在放电装置19的情况中和在充电装置21的情况中电流都能够无接触地或借助于接触被传送。此外，能够无接触地或借助于接触实现电压的施加。为此，放电装置19或充电装置21包括至少一个电极。该电极可构造成例如棒的形式。在此，电极优选在待印刷基底7的整个宽度上延伸。无需限定相反电极。因此，例如印刷机的任何希望的部件都可被用作相反电极。

但是可选地，也可设置第一和第二电极。在这种情况下，优选借助电极和待印刷基底7之间的接触而实现电流的传送或电压的施加。在这种情况下，电极优选彼此相对地施用至基底以产生均匀的电荷场。电极可布置在待印刷基底7的侧面，或者可选地在待印刷基底7的上方和下方。

除了使用放电装置19和充电装置21之外，可选地也可设置放电装置19或充电装置21的任一个以在基底7的表面上产生均匀的电荷场。也可例如在墨被涂敷至基底7之前提供对基底7的等离子处理，以代替充电装置21。

在印刷区域9内印刷至基底7上的墨由涂敷装置23涂敷至墨载体3。为了确保墨的均匀涂敷，在此所示的实施例中的涂敷装置23包括涂敷辊25，墨由该涂敷辊25涂敷至墨载体3。涂敷墨所需的接触压力借助支承辊27来实现，该支承辊27同时用作用于墨载体3的偏转辊5。墨借助给墨辊29涂敷至涂敷辊25。在此处所示的实施例中，给墨辊29经由给墨盘31加墨。但是作为给墨盘31的可选方案，给墨辊29也可由本领域技术人员已知的任何其它希望的装置来涂敷上墨。例如，给墨辊29可浸入具有墨的存储容器中并由此被涂上墨。也可省去给墨辊29而仅设置一个涂敷辊25。也可设置多于两个辊以将墨涂敷至墨载体3。

为了收集从给墨辊29滴落的墨，在此处所示的实施例中设置有滴墨捕集器33。由滴墨捕集器33收集的墨被引导回容纳有墨的存储容器35中。如果需要，容纳在存储容器35中的墨可添加来自溶剂容器37的溶剂。例如为了补偿从存储容器35蒸发的溶剂，这是必须的。也可利用溶剂容器37来补充从墨中蒸发的溶剂，所述墨被涂敷至墨载体3并在印刷后借助涂敷辊25又从墨载体3被除去并被引导回存储容器35内。为了使存储容器35内的墨保持均质，还优选设置搅拌机构39。本领域技术人员已知的任何希望的搅拌机构都适合作为搅拌机构39。例如，可设置任何希望的搅拌器。合适的搅拌器为例如螺旋搅拌器、盘式搅拌器、格栅式搅拌器、板式搅拌器、锚状搅拌器或径向搅拌器。

需计量的从溶剂容器37加入存储容器35的溶剂量可例如借助对存储容器35中的墨的粘度测量来确定。为此，例如可为存储容器35配备粘度计41。于是待计量的溶剂量经由粘度计41确定。该粘度计41优选配备有用于溶剂的自动计量***。

墨由循环泵43从存储容器35通过供给线45运输至给墨盘31。然后墨由给墨盘31涂敷至给墨辊29。多余的墨滴回到滴墨捕集器33中并从那里经由返回线47回到存储容器35中。

为了避免墨在墨载体3上变干并由此导致不均匀以及因此引起所印刷图像的缺陷，未被转印至基底7的墨在印刷后借助涂敷辊25又从墨载体3被除去。为此，若涂敷辊25的旋转方向与墨载体3的传送方向13相反则是有利的。借助涂敷辊25从墨载体3除去的墨借助给墨辊29从涂敷辊25除去并滴入滴墨捕集器33，墨从滴墨捕集器33经由返回线47被输送回存储容器35内。

附图标记列表

1  印刷机

3  墨载体

5  偏转辊

7  基底

9  印刷区域

11 激光

13 墨载体3的传送方向

15 印刷间隙

17 基底7的传送方向

19 放电装置

21 充电装置

23 涂敷装置

25 涂敷辊

27 支承辊

29 给墨辊

31 给墨盘

33 滴墨捕集器

35 存储容器

37 溶剂容器

39 搅拌机构

41 粘度计

43 循环泵

45 供应线

47 返回线

Claims (8)

1.一种印刷基底（7）的方法，在所述方法中，通过用于引入能量的装置（11）使能量穿过墨载体（3）被引入墨中，所述墨载体（3）与基底（7）不进行接触，从而按照预定的图案将墨从所述墨载体（3）转印至所述基底（7），其中，所述基底（7）被引入电场，使得在所述基底（7）的表面上产生电荷场，以及，使所述基底（7）起初放电然后充电。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电荷场是均匀的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电场是通过施加电压或传送电流而产生的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在墨被转印之前所述基底（7）被引入所述电场。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由于所述基底（7）被引入电场，因而使所述基底（7）基本上均匀地放电。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由于所述基底（7）被引入电场，因而使所述基底（7）基本上均匀地充电。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述墨载体（3）具有距离所述基底（7）的、在0.01至2毫米范围内的间距。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于引入能量的装置是激光器。

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