喷墨印刷方法和喷墨印刷系统技术方案

灰度喷墨印刷方法，其包括以下步骤：a)将着色的喷墨油墨供应至具有喷嘴的灰度印刷头，所述喷嘴的外喷嘴表面积小于500

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】喷墨印刷方法和喷墨印刷系统


[0001]本专利技术涉及采用特定波形和着色的喷墨油墨的喷墨印刷方法和喷墨印刷系统。

技术介绍

[0002]工业喷墨印刷系统正在取代凹版印刷、柔性版印刷和胶版印刷系统，因为它们在可变印刷和短的准备时间方面具有优势，这允许即时制造、短的生产运行和个性化产品。这些喷墨印刷系统必须满足高可靠性和生产能力要求。满足这些要求的重要因素是波形和喷墨油墨。
[0003]波形是一组定时的致动器运动，用于传播和控制灰度印刷头的油墨室内的声压波，以通过喷嘴喷射油墨液滴。例如，波形可以在30千赫兹(kHz)的频率下操作，并且通过选择性地激活波形的不同脉冲来产生三种不同尺寸的液滴。目的是以近似相同的液滴速度喷射不同的液滴。
[0004]压电喷墨印刷基于当向其施加电压时压电陶瓷换能器的移动。电压的施加改变了印刷头中的压电陶瓷换能器的形状，产生空隙，然后用油墨填充该空隙。当再次去除电压时，陶瓷膨胀到其原始形状，产生压力波，该压力波导致形成从印刷头的喷嘴喷射的液滴。压电喷墨印刷头可以使用快速的上升时间和高幅度的电驱动脉冲来发射大的压力波脉冲，以喷射快速的油墨液滴(高的液滴速度)。
[0005]波形也被调整到喷墨油墨上，但是油墨室中的总声能可能比释放油墨液滴所需的能量大得多。过量的能量是卫星液滴的不受控释放、对后续液滴的干扰、不同的液滴速度和喷嘴之间的串扰的来源，这些全部使印刷头的喷射性能劣化。
[0006]使用较小的油墨液滴来改进图像质量，这意味着必须沉积更多的油墨液滴/点。因此，波形必须在高频率下工作，例如60 kHz或更高，以实现100
‑
150 m/min的印刷速度。印刷频率越高，当下一次液滴和压力波出现时，油墨室中的压力还没有衰减到零的可能性越大，并因此获得差的喷射性能的可能性越大。
[0007]对于低频率，如US2010328381 (KONICA MINOLTA)对约20 kHz和WO2015/023363 (FUJIFILM DIMATIX)对约30 kHz所说明的，已经出现了波形和喷墨油墨的广泛发展。然而，对于60 kHz或更高的高频率，仍然需要合适的波形和喷墨油墨，使得可以在高印刷速度和良好图像质量下进行具有良好喷射性能的可靠的喷墨印刷。

技术实现思路

[0008]为了克服上述问题，使用如权利要求1所限定的喷墨印刷方法已经实现本专利技术的优选的实施方案。
[0009]令人惊讶地发现，通过在两个喷射脉冲之间包括特定的空闲时间周期，可以仅使用2个子液滴(在必要时，通常是3个子液滴)以可靠的方式喷射特定的喷墨油墨的大油墨液滴。这允许增加灰度印刷头的频率，并且在三个灰度级而不是四个灰度级下可靠地操作，同时对图像质量具有最小的作用。
[0010]本专利技术的一个目的是提供用于可靠印刷高喷射频率的喷墨印刷系统。
[0011]本专利技术的另一个目的是采用根据本专利技术的喷墨印刷方法和系统提供改进的工业制造方法。
[0012]本专利技术的其它优点和实施方案将从以下描述中变得显而易见。
附图说明
[0013]图1说明波形的脉冲1，其具有达到特定电压的上升时间2、用于保持电压的停留时间3和用于去除所施加的电压的下降时间4。所施加的电压给予脉冲其幅度5。不再施加电压的时刻称为脉冲的结束时间6。
[0014]图2是单个压电按需滴落灰度印刷头模块的横截面的示意性表示。该模块10包括胶粘到模块主体12的致动器11，其中油墨经由油墨供应16进入模块10并且经由阻抗特征20被引导到油墨室15。油墨在油墨室15中由致动器11加压并且被引导到外喷嘴孔14，液滴从该外喷嘴孔通过喷嘴板13喷射。致动器11包括压电层17，通过向附着于压电层17的表面的金属层施加电压波形可以修改该压电层的形状，后者通常厚度为约20
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m。压电层17上的金属层形成接地电极18。压电层17上的上金属层形成驱动电极19。
[0015]图3显示包括四个声共振周期(ARP)的波形，每个ARP包括具有幅度A1、A2、A3或A4的脉冲。
[0016]图4显示如何通过选择性地激活波形的不同脉冲来获得三个灰度级(0、1和2级)。在0级时不喷射油墨液滴，而在1级时产生的油墨液滴比在2级时小。
[0017]定义术语印刷头的“声共振周期
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(ARP)是指压力波在油墨室中双向行进所花费的时间的时间周期。这是每种印刷头类型的特性，并且可以根据所使用的油墨而不同。即，该周期与油墨中的声速相关。可以通过改变单个液滴波形中的两个陶瓷运动之间的时机来测量声共振周期。
[0018]术语“喷射周期”是进行待印刷图像的一个像素(一个液滴沉积点)的记录的时间。喷射周期可包括多个含有或缺乏脉冲的声共振周期。
具体实施方式
[0019]喷墨印刷方法本专利技术的优选的实施方案是灰度喷墨印刷方法，其包括以下步骤：a)将着色的喷墨油墨供应至具有喷嘴的灰度印刷头，所述喷嘴的外喷嘴表面积小于500
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m2并且声共振周期ARP不超过5.5
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s；和b)施加电压波形用于在一个喷射周期内从所述灰度印刷头的喷嘴喷射着色的喷墨油墨；其中所述着色的喷墨油墨在喷射温度和1,000 s
‑1的剪切速率下的粘度为至少3.8 mPa.s；其中用于喷射最大的油墨液滴的所述电压波形按照时间顺序包括具有幅度A1的第一喷射脉冲和具有幅度A3的第二喷射脉冲，其中所述幅度A1符合以下关系：0.50
×
A3<A1<1.40
×
A3；和其中所述第一喷射脉冲的结束时间和所述第二喷射脉冲的结束时间之间的时间
周期限定不包括其它喷射脉冲的空闲时间周期，所述时间周期的持续时间在所述声共振周期ARP的1.5
‑
2.5倍之间；和其中在所述空闲时间周期期间存在的具有幅度A2的任何非喷射脉冲符合以下关系：A2≤0.15
×
A3。
[0020]空闲时间周期可以包括符合以下关系的非喷射脉冲：A2≤0.15
×
A3，但优选在空闲时间周期期间不存在脉冲。
[0021]在更优选的实施方案中，具有幅度A1和A3的喷射脉冲的关系优选为0.65
×
A3<A1<0.90
×
A3，更优选0.75
×
A3<A1<0.85
×
A3。在后一范围中，通常没有观察到卫星。
[0022]印刷头通常含有几百个如在图2中说明的模块10。如图2所示，喷嘴板13中的喷嘴通常具有小于内喷嘴孔的外喷嘴孔14。内喷嘴孔是面对油墨室15的孔，而外喷嘴孔14面对印刷头的外部环境。喷嘴孔的形状通常为圆形、椭圆形、正方形或矩形，但也可具有其它更复杂的形状。
[0023]使用用于表面积的公知的数学公式，基于外喷嘴的尺寸计算喷嘴表面积NS。例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.灰度喷墨印刷方法，其包括以下步骤：a)将着色的喷墨油墨供应至具有喷嘴的灰度印刷头，所述喷嘴的外喷嘴表面积小于500
ꢀµ
m2并且声共振周期ARP不超过5.5
ꢀµ
s；和b)施加电压波形用于在一个喷射周期内从所述灰度印刷头的喷嘴喷射着色的喷墨油墨；其中所述着色的喷墨油墨在喷射温度和1,000 s
‑1的剪切速率下的粘度为至少3.8 mPa.s；其中用于喷射最大的油墨液滴的所述电压波形按照时间顺序包括具有幅度A1的第一喷射脉冲和具有幅度A3的第二喷射脉冲，其中所述幅度A1符合以下关系：0.50
×
A3<A1<1.40
×
A3；和其中所述第一喷射脉冲的结束时间和所述第二喷射脉冲的结束时间之间的时间周期限定不包括其它喷射脉冲的空闲时间周期，所述时间周期的持续时间在所述声共振周期ARP的1.5
‑
2.5倍之间；和其中在所述空闲时间周期期间存在的具有幅度A2的任何非喷射脉冲符合以下关系：A2≤0.15
×
A3。2.权利要求1所述的灰度喷墨印刷方法，其中在所述空闲时间周期期间不存在非喷射脉冲。3.权利要求1或2所述的灰度喷墨印刷方法，其中所述灰度印刷头是压电通流灰度印刷头。4.权利要求1
‑
3中任一项所述的灰度喷墨印刷方法，其中限定所述空闲时间周期的所述时间周期的持续时间在所述声共振周期ARP的1.75
‑
2.25倍之间。5.权利要求1
‑
4中任一项所述的灰度喷墨印刷方法，其中喷射周期在所述声共振周期ARP的2.5
‑
3.5倍之间和/或所述声共振周期ARP的持续时间在3.0
ꢀµ
s至5.2
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s之间。6.权利要求1
‑
5中任一项所述的灰度喷墨印刷方法，其中具有幅度A1和A3的所述喷射脉冲的所述关系是0.65
×
A3<A1<0.90
×
A3。7.权利要求1
‑
6中任一项所述的灰度喷墨印刷方法，进一步施加电压波形用于在一个喷射周期内不从所述灰度印刷头的喷嘴喷射所述着色的喷墨油墨，其中所述电压波形包括具有符合以下关系的幅度A2的非喷射脉冲：0.10
×
A3<A2<0.30
×
A3；和/或进一步施加电压波形用于在一个喷射周期内从所述灰度印刷头的喷嘴喷射所述着色的喷墨油墨，其中所述电压波形按照时间顺序包括具有符合以下关系的幅度A2的非喷射脉冲：0.10
×
A3<A2<0.30
×
A3和具有幅度A3的喷射脉冲。8.权利要求1
‑
7中任一项所述的灰度喷墨印刷方法，其中所述着色的喷墨油墨是在至少25℃的喷射温度下喷射的，优选在28
‑
42℃之间的喷射温度下喷射的水性的着色的喷墨油墨。9.权利要求8所述的灰度喷墨印刷方法，其中基于所述水性的着色的喷墨油墨的总重量，所述水性的着色的喷墨油墨的水含量大于50重量%。10.权利要求8或9所述的灰度喷墨印刷方法，其中所述喷射的水性的着色的喷墨油墨是选自水性喷墨油墨套装的红色和/或黄色水性喷墨油墨，所述水性喷墨油墨套装包含：
‑
含有β
‑
铜酞菁颜料的青色水性喷墨油墨；
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含有选自以下的颜料的红色水性喷墨油墨：C.I.颜料红...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：爱克发有限公司，
类型：发明
国别省市：