Печатная система и способ печати

Авторы патента:


В заявке описан способ печати на поверхность основы, включающий i) покрытие донорной поверхности (12) монослоем частиц, ii) обработку поверхности (80) основы для придания липкости по меньшей мере выделенным областям, и iii) введение в контакт поверхности основы с донорной поверхностью, приводящее к переносу частиц с донорной поверхности только на липкие области поверхности основы. После печати на основу (20) донорная поверхность (12) возвращается в секцию (14) нанесения покрытия, где целостность монослоя восстанавливается повторным покрытием новыми частицами областей донорной поверхности, обнажившихся при переносе частиц на основу. 2 н. и 36 з.п. ф-лы, 18 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к печатной системе и способу печати и, в частности, к системе и способу печати, обеспечивающим нанесение на основу слоя, обладающего металлическим блеском.

Уровень техники

Среди многочисленных систем, предложенных в прошлом для печати на основе, например, бумаге, карте или пластиковой пленке, наиболее близким к системе, предлагаемой в настоящем изобретении, является получение изображения с использованием фольги, представленное двумя большими категориями. В горячем тиснении фольгой, или просто называемом тиснением фольгой, нагретый штамп прижимают к фольге, помещенной на основу. Фольга имеет покрытие, обычно, металлическое, и воздействие тепла и давления вызывает прилипание покрытия к основе так, что на основе остается рисунок штампа. При этом металлическое покрытие удаляется, оставляя на фольге участок без покрытия соответствующей формы. Ламинирование, или холодное тиснение фольгой, представляет собой родственный процесс, не требующий использования штампа, а фольга здесь прикрепляется на область изображения, покрытую адгезивом. Клеевое изображение может быть нанесено печатью через промежуточные поверхности, с использованием печатных пластин или цилиндров, как в офсетных и флексографических принтерах или машинах глубокой печати, с использованием трафаретных сеток, как в принтерах трафаретной печати, или прямой печатью, с использованием соответствующего изображению шаблона, как в цифровых печатных машинах. Последнее может быть проиллюстрировано примером, в котором адгезив может быть нанесен на основу (например, методом струйной печати) и, при необходимости, далее активирован (например, теплом) для прилипания к фольге, тем самым прикрепляя ее к основе согласно рисунку-шаблону. Такая фольга обычно содержит слои, расположенные в определенном порядке, включающие несущую пленку, разделительный слой, обеспечивающий отделение следующего далее слоя пигмента или металлического слоя при отпечатывании, и слой адгезива, обеспечивающий прикрепление предыдущего окрашивающего слоя на печатную основу. В эту базовую структуру могут быть вставлены дополнительные слои, например, лака между разделительным слоем и металлическим слоем. Хотя толщина такой металлизированной фольги может составлять десятки микрон, толщина сплошного металлического слоя или пленки в такой многослойной фольге составляет обычно несколько микрон, как правило, менее одного, а некоторые металлизированные фольги даже имеют тонкое сплошное металлическое покрытие толщиной менее ста нанометров.

Одним из главных недостатков тиснения и ламинирования фольгой является большое количество отходов фольги в процессе тиснения/ламинирования, поскольку вся фольга, которая не перенесена на основу для формирования требуемого изображения, не может быть повторно использована для получения новых отпечатков. Поскольку фольга, особенно металлизированная фольга, имеет высокую стоимость, способы получения изображения с использованием фольги являются относительно затратными, поскольку рулон фольги может быть использован только однократно, при том, что в уходящем в отходы рулоне к этому моменту уже будет использована только небольшая часть покрытия.

Задачи изобретения

В настоящем изобретении предлагается, среди прочего, способ печати и печатная система, представляющие эффективную альтернативу получению изображения с использованием фольги, но отличающиеся большей рентабельностью и экологической безопасностью, и, возможно, придающие другие физические свойства печатной продукции. Кроме того, раскрытый способ может быть использован для приготовления основы с покрытием.

Сущность изобретения

В соответствии с первой особенностью изобретения, предложен способ печати на поверхности основы, при осуществлении которого подготавливают донорную поверхность, пропускают донорную поверхность через секцию нанесения покрытия, из которой донорная поверхность выходит, покрытая монослоем отдельных частиц, и многократно выполняют следующие шаги:

(i) обрабатывают поверхность основы для достижения сродства частиц с по меньшей мере выделенными областями поверхности основы, превышающего сродство частиц с донорной поверхностью;

(ii) приводят в контакт поверхность основы с донорной поверхностью с тем, чтобы вызвать перенос частиц с донорной поверхности только на обработанные выделенные области поверхности основы, тем самым обнажая области донорной поверхности, с которых перенесены частицы на соответствующие области основы; и

(iii) возвращают донорную поверхность в секцию нанесения покрытия для восстановления сплошного монослоя частиц, для обеспечения печати следующего изображения на поверхности основы.

Должно быть понятно, что поскольку в предложенном способе печати частицы образуют монослой на донорной поверхности, частицы, перенесенные с нее, также образуют монослой на выделенных областях поверхности основы. Области основы, подвергнутые соответствующей обработке, можно считать имеющими обеспечивающий сцепление (рецептивный) слой.

Описанный способ может многократно использоваться для многократного получения копий одного и того же изображения или разных изображений на соответствующих поверхностях одной или более основ. Группы идентичных изображений, напечатанных на одной основе, обычно называют "тиражом".

Раскрываемый способ может также включать шаг очистки, в ходе которого частицы, оставшиеся на донорной поверхности после ее контакта с основой, удаляются с донорной поверхности с тем, чтобы перед следующим проходом через секцию очистки на донорной поверхности, в основном, отсутствовали частицы. Этот шаг очистки может выполняться в ходе каждого цикла печати или периодически, например, между тиражами, сменой частиц и др. Цикл печати соответствует периоду времени между последовательными прохождениями реперной точки на донорной поверхности через секцию нанесения покрытия, при которых донорная поверхность перемещается относительно секции нанесения покрытия.

Донорную поверхность, покрытую частицами, используют аналогично фольге в способе получения изображения с использованием фольги. Отличие, однако, состоит в том, что целостность слоя частиц на донорной поверхности, нарушенная при каждом отпечатке, может быть восстановлена повторным покрытием только обнаженных областей донорной поверхности, с которых ранее нанесенный слой был удален при его переносе на выделенные области основы.

Возможность восстановления слоя частиц на донорной поверхности после каждого отпечатка основана на том, частицы выбирают так, чтобы они скреплялись с донорной поверхностью сильнее, чем друг с другом. В результате, нанесенный слой является, в основном, монослоем отдельных частиц. Термин "монослой", более строго определенный ниже, используется в настоящем раскрытии для описания слоя, в котором, в идеальном случае, по меньшей мере часть каждой частицы непосредственно соприкасается с донорной поверхностью перед печатанием, и по меньшей мере часть ее соприкасается с основой после печатания. Хотя между частицами, соприкасающимися с любой такой поверхностью, может иметь место некоторое перекрытие, толщина слоя может измеряться только одной частицей по большей части площади поверхности. Это происходит по той же причине, что и в случае с клейкой лентой, когда при использовании ее для снятия порошка с поверхности, она снимает только один слой частиц порошка. На еще чистую поверхность липкой ленты порошок будет липнуть на клей, пока он не покроет всю поверхность ленты. Однако когда вся поверхность ленты покрыта порошком, она уже не может быть дальше использована для снятия порошка, поскольку частицы порошка не будут прочно прилипать друг к другу, и их можно просто стряхнуть или сдуть с ленты. По аналогии с этим, рассматриваемый монослой сформирован из частиц, имеющих достаточно большой контакт с донорной поверхностью, благодаря чему обычно образуется слой толщиной в одну частицу. Считается, что контакт достаточен, если на выходе секции нанесения покрытия частица остается прикрепленной к донорной поверхности, например, после удаления излишков, шлифования, или любой другой подобной операции, некоторые из которых будут описаны более подробно ниже, в качестве примера.

Рассмотрим, например, частицу в форме пластинки, соприкасающуюся с донорной поверхностью по большей части ее плоской грани (например, расположенной, в основном, параллельно), благодаря чему получившаяся толщина монослоя (в направлении, перпендикулярном поверхности) примерно соответствует толщине частицы, поэтому средняя толщина монослоя может быть аппроксимирована средней толщиной формирующих его отдельных частиц. Однако, в связи с возможным частичным перекрытием соседних частиц, толщина монослоя также может составлять, в некоторых местах, небольшое кратное размера составляющих его частиц, в зависимости от характера перекрытия, например, от относительных углов, которые могут образовывать частицы друг с другом, и/или с донорной поверхностью, и/или протяженностью перекрытия. Поэтому монослой может иметь максимальную толщину (T), соответствующую примерно однократному, или примерно двойному, или примерно тройному, или любому промежуточному значению наименьшего размера, характерного для рассматриваемых частиц (например, толщину частицы в форме чешуйки, или диаметр частицы для сферических частиц). Наименьший характеристический размер частицы, или множества частиц, может быть, обычно, оценен методами микроскопии, например, по изображениям сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) или сканирующего электронного микроскопа с фокусированным ионным пучком (СЭМ-ФИП), и численно определен для каждой частицы, или для полного поля зрения изображения.

Поскольку слоем является монослойная мозаика частиц, то, если поверхность при введении в секцию нанесения покрытия уже несет слой частиц, имеющий разрывы (из-за удаления частиц из выделенных областей ранее наложенного непрерывного слоя), то только области, лишенные частиц, могут быть снова заполнены частицами, при этом нанесения новых частиц на области, где сохранились нетронутыми ранее нанесенные частицы, не произойдет. Однако, части монослойного покрытия, которые не были использованы в одном цикле печати, могут быть удалены с донорной поверхности (и, возможно, использованы снова), а донорная поверхность может быть очищена перед нанесением нового монослоя для следующего цикла печати. Было бы желательно, чтобы физические взаимодействия, происходящие при печатании изображения, каким-либо образом изменяли свойства донорной поверхности, с формированием паразитного изображения, печатаемого при следующем рабочем цикле. В этом случае, очистка и возможная обработка гарантировали бы, что донорная поверхность восстановлена до своего исходного состояния на начало нового рабочего цикла.

Для получения относительно слабого эффекта или матового вида, степень покрытие поверхности мозаикой частиц может быть меньше (например, менее 50%), чем для блестящего или зеркального вида. Для получения такого визуального восприятия с сильным блеском, мозаика частиц должна в достаточной степени покрывать заданную поверхность с тем, чтобы отражение от частиц, перенесенных на основу, соответствовало требуемому визуальному эффекту. Для получения одного и то же эффекта, и предполагая, что все остальные параметры эквивалентны, частицам, обладающим относительно высоким коэффициентом отражения и/или более параллельной ориентацией относительно печатной основы, требуется покрыть меньшую часть площади заданной поверхности, чем частицам, имеющим относительно низкий коэффициент отражения и/или менее упорядоченную/параллельную ориентацию относительно основы. Относительный коэффициент отражения связан со свойствами соответствующих частиц и также может зависеть от характеристик основы, особенностей фонового изображения, и любым подобным факторам, хорошо известным специалистам в области печати металлом. Под "достаточным" покрытием в настоящем изобретении понимается, что слой частиц на соответствующих областях основы не будет иметь дефектов, различимых невооруженным глазом, например, разрывов или отверстий в мозаике частиц, обнажающих поверхность основы в такой мере, что они обнаруживаются визуально и ухудшают заданный эффект. Покрытие частицами по меньшей мере 50% площади поверхности выделенной(-ых) для покрытия областей основы, или по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 70% этой площади, может быть достаточным покрытием (т.е., обеспечивать достаточно непрерывный слой частиц).

Для получения результирующего зеркального визуального восприятия, может потребоваться, в основном, сплошное покрытие выделенных поверхностей основы. Покрытие "в основном" подразумевает, что, также как и для достаточного покрытия, слой частиц в соответствующих областях основы не будет иметь визуально различимых дефектов, например разрывов или отверстий в мозаике частиц, которые обнажают поверхность основы так, что это различимо невооруженным глазом. Поверхность, у которой покрытие частицами составляет по меньшей мере 80% площади поверхности области(-ей) основы, выделенной для покрытия частицами, или по меньшей мере 85%, или по меньшей мере 90%, или по меньшей мере 95% площади, покрытой частицами, считается в основном покрытой (т.е., имеющей, в основном, сплошной слой частиц).

Поскольку достаточно или в основном сплошные слои частиц на поверхности основы, или ее части, получаются в результате переноса этих же частиц с донорной поверхности, то должно быть понятно, что достаточно покрытая донорная поверхность будет, соответственно, иметь по меньшей мере 50%, или по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 70% ее площади покрытой частицами, в то время как в основном полностью покрытая поверхность будет иметь, соответственно, по меньшей мере 80%, или по меньшей мере 85%, или по меньшей мере 90%, или по меньшей мере 95% ее площади покрытой частицами. Как уже упоминалось, для невысокого конечного результата, удовлетворительным может считаться покрытие площади менее 50%. Таким образом, согласно настоящему раскрытию, в зависимости от желаемого эффекта и используемых частиц, может быть использован монослой с покрытием до 50% площади. В зависимости от рассматриваемой поверхности, процент площади покрытия может составлять по меньшей мере 10%, или по меньшей мере 20%, или по меньшей мере 30%.

Для получения матового эффекта, могут быть выбраны соответствующие частицы, либо соответствующим образом выбрана ориентация частиц на печатной основе, обеспечивающая такой эффект. Хорошо понятно, что частицы, расположенные непараллельно поверхности основы, даже будучи отражающими сами по себе, могут рассеивать свет, создавая общий эффект матового отражения. Поэтому матовый эффект может быть получен при использовании основы с относительно шероховатой поверхностью, когда относительно тонкий рецептивный слой сохраняет шероховатость поверхности, на которую наносятся частицы, либо любой другой основы с относительно толстым рецептивным слоем и поверхностью, на которую наносятся частицы, структурированной так, чтобы сформировать шероховатость поверхности, обеспечивающую подобную "непараллельную" или хаотическую ориентацию частиц и матовый эффект.

Доля площади, покрытая частицами за пределами выделенной заданной поверхности, может быть оценена различными способами, известными специалистам, в том числе, путем определения оптической плотности, возможно, в комбинации с созданием калибровочной кривой по известным точкам степени покрытия, с измерением пропускания света при условии достаточной прозрачности частиц или основы, либо, наоборот, с измерением отраженного света, например, если частицы отражают.

В настоящем описании, предпочтительно, используется следующий способ определения процентной доли площади исследуемой поверхности, покрытой частицами. Квадратные образцы со стороной 1 см вырезались из исследуемой поверхности (например, из донорной поверхности или из печатной основы). Образцы подвергались анализу методами микроскопии (либо лазерной конфокальной микроскопии (Olympus® LEXT OLS301SU), либо оптической микроскопии (Olympus® ВХ61 U-LH100-3)) с коэффициентом увеличения до ×100 (обеспечивает поле зрения по меньшей мере 128,9 мкм × 128,6 мкм). Для каждого образца были получены по меньшей мере три характерных изображения в отражательном режиме, отпечатанные на непрозрачной основе (например, бумаге). Полученные изображения анализировались с использованием не требующей лицензирования программы обработки изображений ImageJ на языке Java, разработанной Национальным институтом здравоохранения (НИЗ), США. Изображения представляются с использованием 8-разрядной шкалы полутонов, причем программа воспроизведения изображения должна была выбирать пороговое значение разницы отражательной способности между отражающими частицами (более светлыми пикселями) и промежутками, которые могли находиться между соседними или прилегающими частицами (такие пустоты воспринимаются как более темные пиксели). Опытный оператор может, при необходимости, отрегулировать предустановленное пороговое значение, но обычно он просто подтверждает его. Затем программа анализа изображения начинает подсчет количества пикселей, представляющих частицы, и количества пикселей, представляющих незакрытую площадь пустот между частицами, по которым легко может быть определена процентная доля покрытия. Результаты измерений, выполненных на различных срезах изображения одного и того же образца, усредняются. Когда образцы нанесены печатью на прозрачной основе (например, полупрозрачной пластиковой фольге), аналогичный анализ может быть выполнен в пропускающем режиме, когда частицы представляются более темными пикселями, а пустоты более светлыми. Результаты, полученные такими методами, или любыми другими, в целом, аналогичными аналитическими методами, известными специалистам, называют оптически эффективным покрытием поверхности, которое может быть выражено в процентах или в виде отношения.

Если печатание должно выполняться по всей поверхности основы, рецептивный слой, которым, например, может быть адгезив, может наноситься на основу валиком, прежде чем она будет прижата к донорной поверхности. Поскольку области основы, соответственно обработанные для приема частиц, перенесенных с донорной поверхности, предназначенные для нанесения на них соответствующего рецептивного слоя, могут быть адгезивом или выполнять функцию адгезивной стороны изображения на ленте, рецептивный слой часто могут называть адгезивным, однако это не должно считаться ограничивающим изобретение.

Если, с другой стороны, печатание должно выполняться только на выделенных областях основы, тогда возможно наносить адгезив любым обычным способом печати, например, посредством штампа или печатных пластин, или распылением рецептивного слоя на поверхность основы. В качестве другой возможности, можно использовать покрытие всей поверхности основы активируемым рецептивным слоем, который избирательно делается "липким" специальными средствами активации. При выборочном нанесении или выборочной активации, рецептивный слой в этом случае формирует трафарет, составляющий по меньшей мере часть изображения, печатаемого на основе.

Термин "липкий" в настоящем описании используется только для указания на то, что поверхность основы, либо любая выделенная ее область, обладает достаточным сродством к частицам для отделения их от донорной поверхности и/или для удерживания их на основе, когда эти поверхности прижимаются друг к другу на печатной станции (секции), и не обязательно должна быть липкой на ощупь. Для обеспечения печати трафаретов на выделенных областях основы, сродство при необходимости активированного рецептивного слоя в отношении частиц должно быть больше, чем сродство к частицам со стороны обнаженной основы. В настоящем контексте, основу называют "обнаженной", если на ней отсутствует рецептивный слой или отсутствует нужным образом активированный рецептивный слой, смотря по обстоятельствам. Хотя в большинстве случаев обнаженная основа не должна иметь заметного сродства в отношении частиц, для обеспечения выборочного сродства рецептивного слоя, некоторое остаточное сродство может быть допустимым (например, если не обнаруживается визуально) или даже желательным для реализации некоторых частных эффектов печати.

Рецептивный слой может, например, быть активирован воздействием излучения (например, ультрафиолетового (УФ), инфракрасного (ИК) или ближнего ИК диапазона) перед тем, как его прижимают к донорной поверхности. Другие средства активации рецептивного слоя включают воздействие температуры, давления, влажности (например, для адгезивов, допускающих повторное увлажнение) и даже ультразвука, и эти средства обработки поверхности рецептивного слоя основы могут комбинироваться для обеспечения липкости совместимого рецептивного слоя.

Хотя природа рецептивного слоя, наносимого на поверхность основы, может различаться от одной основы к другой, среди прочего, способом нанесения и/или выбранными средствами активации, технология его приготовления известна и не требует детального описания для понимания представленных способа печати и печатной системы. Вкратце, для осуществления настоящего изобретения могут быть использованы термопластичные, термореактивные или термоплавкие полимеры, совместимые с предполагаемой основой и обладающие достаточной липкостью, относительным сродством к выбранным для использования частицам, опционально, при активации. Предпочтительно, рецептивный слой выбирают так, чтобы он не создавал помех для получения требуемого эффекта печати (например, без посторонних включений, прозрачный и/или бесцветный).

Требуемые свойства пригодного для использования адгезива относятся к относительно короткому промежутку времени, необходимому для активации рецептивного слоя, т.е., целенаправленного изменения липкости рецептивного слоя от низкой до высокой, с увеличением сродства к частицам выделенной области основы так, чтобы она достаточно хорошо прикреплялась к частицам для отделения их от донорной поверхности. Короткое время активации позволяет использовать рецептивный слой для скоростной печати. Пригодные для осуществления настоящего изобретения адгезивы, предпочтительно, могут быть активированы за время, не превышающее времени прохождения основы от секции активации до печатной станции.

В некоторых вариантах выполнения, активация рецептивного слоя может происходить практически мгновенно, во время печатания. В других вариантах выполнения, секция активации, или шаг активации, может предшествовать печатанию, и в этом случае рецептивный слой может быть активирован в течение промежутка времени менее 10 секунд или 1 секунды, в частности, менее 0,1 секунды, или даже менее 0,01 секунды. В настоящем описании этот промежуток времени называют "временем активации" рецептивного слоя.

Рецептивный слой, требующий активации для приобретения достаточного сродства, должен оставаться в таком состоянии достаточно долго по меньшей мере для того, чтобы обеспечить перенос частиц от донорной поверхности на печатную основу, пока рецептивный слой не потеряет своей липкости. В некоторых печатных системах, рецептивный слой может наноситься на каждую основу в непрерывном процессе технологической линии перед печатной станцией, что позволяет наносить его в липкой форме. Промежуток времени, в течение которого рецептивный слой имеет достаточную липкость для данной системы, называется в настоящем описании "временем открытой выдержки" рецептивного слоя. Подходящие для использования адгезивы обладают временем открытой выдержки, соразмерным с условиями переноса и/или последующими станциями или технологическими операциями конкретной печатной системы или процесса. Если, например, печатная система должна включать несколько секций нанесения покрытия, желательно, чтобы рецептивный слой выборочно активировался в момент достижения или перед достижением первой секции, перед возвращением в нелипкое состояние к моменту достижения второй секции, в которой обработка основы будет касаться другой ее части, скорее всего, для обеспечения адгезии к частицам, имеющим другие свойства (например, другие цвета). В некоторых печатных системах, рецептивный слой может быть постоянно липким, его "бесконечное" время открытой выдержки фактически ограничено моментом предстоящего нанесения частиц, которые заблокируют его способность прилипать к новым частицам.

Обычно время открытой выдержки активированных адгезивов имеет подходящую продолжительность, составляя по меньшей мере примерно от 0,01 с до нескольких секунд (например, до 10 с), хотя и более продолжительное время открытой выдержки (например, несколько минут) может подходить для некоторых применений, и "бесконечное" время открытой выдержки может подходить для случаев, когда рецептивный слой наносится в липком состоянии (другими словами, "уже активированным") с нужным рисунком перед подачей в печатную станцию (например, основа обработана нанесением липкого материала на ее поверхность).

Вне зависимости от того, какой способ печати был использован для нанесения или активации рецептивного слоя на стороне основы, воспринимающей изображения, такое нанесение или активация обладают, в частности, селективностью, и для формирования требуемого трафарета подходящий рецептивный слой может выбираться следующим образом.

Как уже упоминалось выше, для подходящего рецептивного слоя требуется достаточное сродство с частицами, которые предназначены для формирования монослоя, в соответствии с настоящим изобретением. Это сродство, которое иначе можно рассматривать как плотный контакт между ними, должно быть достаточно сильным для удерживания частиц на поверхности рецептивного слоя, и может быть следствием соответствующих физических и/или химических свойств слоя и частиц. Например, соответствующий слой может иметь достаточно высокую твердость для получения удовлетворительного качества печати, но достаточно низкую для обеспечения адгезии частиц на слой. Такой оптимальный интервал позволяет считать рецептивный слой "локально деформируемым" в интервале параметров частиц, обеспечивающим формирование достаточного сильного контакта. Такое сродство, или контакт, может быть дополнительно усилено образованием химической связи. Например, материалы, формирующие рецептивный слой, могут быть выбраны имеющими функциональные группы, пригодные для удержания частиц посредством обратимых химических связей (поддерживая нековалентные электростатические взаимодействия, водородные связи и ванн-дер-ваальсовские взаимодействия) или посредством ковалентного связывания. Аналогично, рецептивный слой должен быть пригоден для предполагаемой печатной основы. Все приведенные выше соображения известны специалистам.

Диапазон толщин рецептивного слоя достаточно широк, в зависимости, например, от печатной основы и/или заданных параметров печати. Относительно толстый рецептивный слой позволяет получить эффект "тиснения", когда рисунок оказывается приподнятым над поверхностью окружающей основы. Относительно тонкий рецептивный слой может следовать контуру поверхности печатной основы, и, например, для шероховатой основы позволяет получить матовый эффект. Для получения блеска, толщина рецептивного слоя обычно выбирается так, чтобы были скрыты неровности основы для получения ровной поверхности. Например, для очень гладких основ, например, пластиковых пленок, рецептивный слой может иметь толщину всего в несколько десятков нанометров, например, примерно 100 нм для полиэфирной пленки (например, фольги из полиэтилентерефталата (ПЭТФ)), имеющей шероховатость поверхности 50 нм, причем более гладкие ПЭТФ пленки позволяют использовать еще более тонкие рецептивные слои. Основы, шероховатость которых измеряется в микронах или десятках микрон, потребуют рецептивный слой с толщиной в том же интервале размеров или с тем же порядком размеров, если требуется получить эффект блеска, т.е., требуется какое-то выравнивание/маскировка шероховатости основы. Поэтому, в зависимости от характера основы и/или требуемых параметров печати, толщина рецептивного слоя может составлять по меньшей мере 10 нм, или по меньшей мере 50 нм, или по меньшей мере 100 нм, или по меньшей мере 500 нм, или по меньшей мере 1000 нм. Для получения параметров печати, которые могут быть различимы осязательно или визуально, толщина рецептивного слоя может составлять даже по меньшей мере 1,2 микрона (мкм), по меньшей мере 1,5 мкм, по меньшей мере 2 мкм, по меньшей мере 3 мкм, по меньшей мере 5 мкм, по меньшей мере 10 мкм, по меньшей мере 20 мкм, по меньшей мере 30 мкм, по меньшей мере 50 мкм, или по меньшей мере 100 мкм. Хотя для некоторых параметров печати и/или основы (например, плотной бумаги, картона, ткани, кожи и др.) могут потребоваться рецептивные слои с толщиной в миллиметровом диапазоне, толщина рецептивного слоя обычно не превосходит 800 микрон (мкм), составляя максимум 600 мкм, максимум 500 мкм, максимум 300 мкм, максимум 250 мкм, максимум 200 мкм, или максимум 150 мкм.

После завершения печатания, а именно, после того, как частицы были перенесены от донорной поверхности на липкие области обработанной поверхности основы (т.е., рецептивный слой) при прессовании, основа может быть подвергнута дальнейшей обработке, например, воздействием тепла и/или давления, для закрепления или шлифовки напечатанного изображения, и/или может быть покрыта лаком (например, бесцветным или окрашенным прозрачным, полупрозрачным или непрозрачным покрытием) для защиты запечатанной поверхности, и/или может быть нанесена печать поверх типографской краской другого цвета (например, для формирования накладываемого изображения). В то время как некоторые операции после переноса могут быть выполнены по всей поверхности запечатанной основы (например, дополнительное прессование), другие операции могут быть выполнены только в отношении выделенных ее частей. Например, на части изображения может быть выборочно нанесен лак, например на выделенные области, покрытые частицами, в частности, для добавления эффекта окрашивания.

Подобные избирательные добавочные покрытия, которые могут закрыть и, в частности, защитить по меньшей мере области основы, покрытые монослоем частиц, предпочтительно, могут удовлетворительно прикрепляться к частицам и/или быть совместимыми с рецептивным слоем под этим монослоем. Адгезия этого внешнего покрытия к частицам может быть, в частности, усилена физической обработкой поверхности плазмой или коронным разрядом. В вариантах выполнения, где рецептивный слой требует обработки после печатания, внешнее покрытие, предпочтительно, обеспечивает такую обработку. Если, например, для данного рецептивного слоя требуется заключительная УФ сушка (полимеризация) после переноса на него частиц, наносимое на частицы внешнее покрытие должно обеспечивать прохождение ультрафиолетового излучения, необходимого для такой сушки.

Любое устройство, пригодное для выполнения подобной операции после переноса, которое может быть названо устройством обработки после переноса частиц (например, устройство нанесения покрытия, шлифовальное устройство, устройство прессования, устройство нагревания, устройство полимеризации, и др.). Устройства обработки после переноса частиц могут дополнительно включать любое устройство чистовой обработки, обычно используемое печатных системах (например, устройство ламинирования, резальное устройство, выравнивающее устройство, устройство для пробивки отверстий, устройство тиснения, перфораторное устройство, гибочное устройство, брошюровочное устройство, фальцовочное устройство и т.п.). Устройством обработки после переноса частиц может быть любое подходящее обычное оборудование, интегрирование которого в предложенную печатную систему должно быть понятно любому специалисту без каких-либо дополнительных пояснений.

Частицы могут содержать любой материал, который должен быть нанесен на поверхность основы. В частности, подходящий материал для частиц может содержать соединения, обеспечивающие требуемые параметры печати, и включать красящие добавки (например, пигменты и красители), обычно связанные полимерной смолой (например, нетермопластичными полимерами), или любые другие материалы, обеспечивающие требуемые параметры печати (например, придающие металлический вид или эффект блеска и т.п.).

Поскольку ставится задача достижения параметров печати, аналогичных параметрам печати с использованием фольги, например, используемой для получения эффекта металлизации, частицами могут быть кристаллики или чешуйки металлов, например, алюминия, меди, железа, цинка, никеля, олова, титана, золота или серебра, или сплавов, например, стали, бронзы или латуни, и других подобных соединений, преимущественно, включающих металлы. Подходящие для использования частицы могут быть выполнены не только из реальных металлов, но и из соединений, обеспечивающих получение аналогичного визуального эффекта (например, выполненных из полимерного или керамического материала, дающего металлический блеск). Такие "металло-подобные" материалы обычно бывают, преимущественно, неметаллическими, в частности, с металлическим покрытием, обеспечивающим отражение света, воспринимаемое как отражение металла. В качестве примера можно привести частицы, полученные методом осаждения из паровой фазы, когда полимерная пленка покрывается вакуумным осаждением паров нужного металла (включая хром, магний и металлы, упомянутые выше в качестве примера), а затем измельчается для получения отдельных чешуек, которые могут образовывать металло-подобные частицы, если сохранена структура полимера, и считаться "металлическими", если полимер удален в дальнейшем процессе нанесения.

Если же ставится задача получения сверкающего и/или перламутрового и/или переливчатого эффекта, для получения частиц могут быть использованы синтетические высокомолекулярные полимеры (включая, например, многослойные структуры полиакрилатов), фторид магния, мусковит, арагонит, рутил или диоксид титана анатазной формы, соединения слюды (обычно с покрытием оксидов металлов) и др. Все частицы из перечисленных выше примеров, включая и частицы реальных металлов, хотя в совокупности для простоты называются "имеющими вид металла" частицами (т.е., создающими эффект зрительного восприятия, характерный для металлических соединений), могут иметь, а могут и не иметь покрытия.

Покрытие частиц, которое может быть нанесено физическими методами или более распространенными химическими методами, может, помимо прочего, ослабить или предотвратить слипание частиц друг с другом (например, достигается с использованием средств, предотвращающих слипание, и др.), усилить отталкивание частиц друг от друга (например, увеличением заряда частиц), защитить частицы от нежелательной химических видоизменений (например, ослабление, предотвращение или замедление окисления металлов и сплавов, или любого другого разрушительного старения частиц, имеющих вид металла) или, по необходимости, далее повысить сродство частиц с донорной поверхностью или с выделенными областями основы (например, модифицировать водоотталкивающие свойства покрытий/поверхностей).

Если не прибегать к теории, то можно считать, что частицы могут иметь тенденцию прилипать к донорной поверхности не только благодаря взаимодействию между двумя разными водоотталкивающими поверхностями, но также и в результате взаимодействия электрических зарядов. Поэтому возможно повысить сродство между частицами и донорной поверхностью, подвергая донорную поверхность нормализующей обработке, например, воздействию коронного разряда, или воздействию химического раствора. Любая такая обработка может быть выполнена подходящим нормализующим устройством.

Частицы, пригодные для использования печатной системой и способом, в соответствии с настоящим изобретением, могут, например, быть покрыты одним или более из: i) немодифицированной или модифицированной карбоновой кислотой или жирной кислотой, причем карбоновая кислота выбирается из группы, содержащей, но не сводящейся к стеариновой кислоте, пальмитиновой кислоте, бегеновой кислоте, бензойной кислоте, и олеиновой кислоте; ii) маслянистым веществом, выбранным из группы, содержащей, но не сводящейся к растительным маслам, например, льняному маслу, маслу подсолнечника, пальмовому маслу, соевому маслу и кокосовому маслу; минеральными маслами и синтетическими маслами; и iii) оксидом, который может быть тем же материалом, которым покрывают сердцевину частицы, или иным материалом. Например, алюминиевые частицы могут быть покрыты оксидом алюминия или диоксидом кремния, а частицы слюды могут быть покрыты, например, диоксидом титана или оксидом железа. Покрытием частиц можно, в частности, модифицировать окрашивающий эффект частицы, причем этого можно достичь, например, с использованием некоторых оксидов металла или пигментных полимеров (например, полиакрилата, содержащего неорганические или органические абсорбирующие пигменты). Подобный окрашивающий эффект также может быть результатом выбора внутренней частицы, или ее частичного окисления.

Как окрашенные полимерные частицы, так и имеющие вид металла, могут создавать, при переносе их на печатную основу, глянцевое или матовое изображение, или любой другой требуемый эффект, в соответствии с выбранными частицами.

В соответствии с другой особенностью раскрытия, предложена печатная система, содержащая:

двигающуюся непрерывно по замкнутому контуру бесконечную донорную поверхность,

секцию нанесения покрытия для нанесения частиц на донорную поверхность, которая, выходя из секции нанесения покрытия, несет монослойное покрытие отдельных частиц,

обрабатывающую секцию, в которой поверхность основы подвергается обработке для создания выделенных областей поверхности основы, сродство которых к частицам на донорной поверхности сильнее сродства частиц к донорной поверхности, и

печатную станцию, в которой поверхность основы соприкасается с донорной поверхностью, вызывая перенос частиц от донорной поверхности только на выделенные области поверхности основы, тем самым обнажая соответствующие области на донорной поверхности,

причем после прохождения печатной станции, донорная поверхность возвращается, в процессе работы, к секции нанесения покрытия для восстановления сплошного слоя частиц посредством нанесения новых частиц на обнаженные области донорной поверхности.

Секция нанесения покрытия может быть неподвижной, в то время как донорная поверхность циклически перемещается, представляя собой либо внешнюю поверхность вращающегося барабана, либо двигающуюся по замкнутому контуру бесконечную ленту, либо даже пластину, перемещающуюся возвратно-поступательно так, чтобы ее поверхность была обращена к секции нанесения покрытия от края до края. Все подобные донорные поверхности можно считать перемещающимися (например, циклично, бесконечно или периодически) относительно секции нанесения покрытия, где на них могут быть нанесены частицы, при этом донорная поверхность, выходя из секции нанесения покрытия (завершая цикл), несет монослой отдельных частиц. Прохождение донорной поверхности через секцию нанесения покрытия, или непрерывное циклическое перемещение донорной поверхности через секцию нанесения покрытия может быть осуществлено любой такой перемещающейся донорной поверхностью.

В некоторых вариантах выполнения, секция нанесения покрытия содержит источник частиц, взвешенных в текучей среде, причем частицы прикрепляются более сильно к донорной поверхности, чем друг к другу, аппликаторное устройство для нанесения текучей среды на донорную поверхность так, чтобы вызвать прилипание частиц, взвешенных в текучей среде, к донорной поверхности с тем, чтобы сформировать на поверхности покрытие из частиц, и систему удаления излишков, использующуюся для извлечения текучей среды и удаления лишних частиц, не имеющих прямого контакта с поверхностью, чтобы на выходе секции нанесения покрытия оставить только монослой частиц, скрепленных с донорной поверхностью.

Аппликаторное устройство может содержать распыляющую головку, для распыления текучей среды и взвешенных частиц прямо на донорную поверхность. В альтернативном случае, устройство нанесения может содержать ротационный аппликатор, позволяющий равномерно нанести текучую среду и взвешенные частицы по поверхность. Когда частицы наносятся аппликаторным устройством в составе жидкой текучей среды, устройство может также содержать, при необходимости, секцию сушки, позволяющую сделать покрытие из частиц достаточно сухим к моменту достижения следующей станции. В некоторых вариантах выполнения, частицы на донорной поверхности уже в основном высушены при контакте с рецептивным слоем на основе на печатной станции.

В настоящем описании, термин "взвешены" и его варианты используются в значении "содержатся" и аналогичных, безотносительно к конкретному типу смеси материалов такой же или другой фазы.

Печатной системой может быть автономная, отдельно стоящая машина, либо она может быть встроена в технологическую линию с печатным прессом и/или другими устройствами финишной обработки. Например, печатная система, согласно настоящему изобретению, может служит одной станцией или модулем в офсетных и флексографических принтерах, машинах глубокой печати, в принтерах трафаретной печати, или в цифровых печатных машинах.

Кроме того, печатная система, согласно настоящему изобретению, может содержать, перед секцией нанесения покрытия, помимо секции нанесения рецептивного слоя или обработки основы для его формирования, еще какие-либо устройства. Например, система может включать секцию для нанесения фонового изображения, на котором затем наносится или активируется рецептивный слой, для формирования (вслед за печатью) основного (накладываемого) изображения на ранее нанесенном фоне. Наоборот, рецептивный слой может формировать фоновое изображение, при этом накладываемое изображение наносится после. Основное и фоновое изображения могут формировать четко различающиеся части печатаемого изображения, но также могут и перекрываться. Каждое из основного и фонового изображений, при необходимости их печати для конкретного изображения, могут быть нанесены любой печатной системой.

Например, фоновое изображение может быть нанесено первой станцией флексографической печати цветного окружения, а рецептивный слой может быть нанесен во второй станции, так, что может либо по меньшей мере частично перекрываться с фоновым изображением, либо располагаться на отдельной неперекрывающейся области основы.

Описанный выше способ печати и печатная система могут иметь широкое применение для коммерческой и декоративной печати, включая издательское дело и производство упаковки, где они могут использоваться для создания декоративной отделки (например, упаковка класса люкс) и в борьбе с подделкой документов (например, денежных знаков).

Краткое описание чертежей

Далее, в качестве частных примеров, приводится описание вариантов выполнения изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

на фиг. 1 схематично представлен вариант выполнения печатной системы в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 2 представлен вид, аналогичный показанному на фиг. 1, показывающий вариант выполнения, имеющий альтернативное аппликаторное устройство для нанесения частиц, включающее вращающийся аппликатор;

на фиг. 3 схематично показан частный вариант выполнения секции нанесения покрытия для печатной системы в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 4 схематично показан частный вариант выполнения печатной системы, имеющего несколько печатных станций в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 5А представлено изображение на бумажной основе с черным фоном, с нанесенным флексографической печатью альтернативным рисунком рецептивного слоя, перед введением основы в печатную станцию в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 5Б представлено изображение того же рисунка, что был показан на фиг. 5А, нанесенное на белую бумажную основу, на выходе из печатной станции;

на фиг. 5В представлено изображение того же рисунка, что был показан на фиг. 5А, нанесенное на прозрачную пластиковую основу, на выходе из печатной станции;

на фиг. 5Г представлено изображение той же основы, что была показана на фиг. 5А, на выходе из печатной станции;

на фиг. 6А-6Г показаны фрагменты изображений на фиг. 5А-5Г, соответственно, в увеличенном масштабе;

на фиг. 7А представлено полученное методом конфокальной микроскопии изображение металлизированной поверхности основы, созданной горячим тиснением фольгой;

на фиг. 7Б представлено полученное методом конфокальной микроскопии изображение металлизированной поверхности основы, созданной офсетной печатью;

на фиг. 7В представлено полученное методом конфокальной микроскопии изображение металлизированной поверхности основы, созданной с использованием машины глубокой печати;

на фиг. 7Г представлено полученное методом конфокальной микроскопии изображение металлизированной поверхности основы, созданной флексографической печатью;

на фиг. 7Д представлено полученное методом конфокальной микроскопии изображение металлизированной поверхности основы, созданной с использованием печатной системы и способа печати в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 7Е представлено полученное методом конфокальной микроскопии изображение донорной поверхности, покрытой частицами, используемой в печатной системе и способе печати в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 8А и 8Б приведены схематичные изображения поперечных сечений структуры печати, которая может быть получена при использовании печатной системы и способа печати, в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 9А приведено схематичное изображение поперечного сечения структуры обычной печати, которая может быть получена печатью с использованием металлизированной фольги;

на фиг. 9Б приведено схематичное изображение поперечного сечения структуры печати, которая может быть получена обычной печатью с использованием типовой металлизированной краски со связующим веществом, где частицы не образуют перекрывающихся слоев; и

на фиг. 9В приведено схематичное изображение поперечного сечения структуры печати, которая может быть получена обычной печатью с использованием типовой металлизированной краски со связующим веществом, где частицы образуют перекрывающиеся слои.

Подробное описание осуществления изобретения

Приведенное ниже описание, рассматриваемое вместе с чертежами, позволяет специалисту в соответствующей области техники понять на частных примерах осуществление изобретения. Чертежи приведены для наглядности рассмотрения, а детальность представления конструкции вариантов выполнения не выходит за пределы необходимой для понимания основ изобретения. Для ясности и простоты, масштаб изображения на чертежах некоторых объектов может не соответствовать реальному.

Общее описание печатной системы

На фиг. 1 показан барабан 10, внешняя поверхность 12 которого служит донорной поверхностью. При вращении барабана по часовой стрелке, как это показано стрелкой, он проходит под устройством 14 нанесения частиц, где он получает покрытие в виде монослоя мелких частиц. Далее поверхность проходит через печатную станцию 18, где между барабаном 10 и печатным цилиндром 22 зажимается печатная основа 20. Сторона печатной основы 20, на которую переносятся частицы, может быть названа воспринимающей изображение поверхностью, и обозначена цифрой 80 на фиг. 1 и 2. Перед тем, как войти в контакт с донорной поверхностью 12, выделенные области поверхности печатной основы 20 сделаны липкими, например, одним из описанных ниже способов. В результате, монослой мелких частиц прилипает к липким областям основы и отделяется от донорной поверхности 12. Области донорной поверхности, соответствующие липким участкам или выделенным областям основы, несущей рецептивный слой, остаются обнаженными, в результате переноса с них частиц. Донорная поверхность 12 может, далее, завершить свой цикл, вернувшись на устройство 14 нанесения частиц, где наносится новое покрытие в виде монослоя частиц только на обнаженные области, откуда ранее нанесенные частицы были перенесены в печатной станции 18 на выделенные области основы 20.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 1, основа 20 несет рецептивный слой (например, выполненный из адгезива), который активируется и делается липким в выделенных областях посредством воздействия излучением, используя в качестве обрабатывающей секции систему 16 формирования изображения, более подробно описанную ниже. В варианте выполнения, показанном на фиг. 2, напротив, перед вхождением в контакт с донорной поверхностью 12, основа 20 проходит через обрабатывающую секцию 36 между штампом 30 и валиком 32. На штампе 30 нанесен тиснением рисунок, который захватывает адгезив с накатного валика 34 (например, анилоксового валика) и помещает рецептивный слой 26 (например, адгезивный слой) на основу, в соответствии с рисунком на штампе. Если печать должна покрывать всю поверхность основы 20, штамп 30 может быть заменен гладким валиком. Валики 30, 32 и 34 могут формировать роторные обрабатывающие секции 36 дополнительных типов, и могут, например, служить для нанесения и/или активации рецептивного слоя офсетной печатью, ротационной глубокой печатью, флексографией и ротационной трафаретной печатью. Обрабатывающая секция, представленная системой 16 формирования изображения, может быть названа цифровой обрабатывающей секцией, в то время как обрабатывающая секция, представленная ротационной системой 36, может быть названа аналоговой обрабатывающей секцией.

Приведенные выше примеры также иллюстрируют две возможности приготовления основы, несущей активный (уже липкий, с достаточным сродством к частицам) или имеющий возможность активации рецептивный слой или адгезив. В одном случае, такая подготовка может происходить автономно, когда в печатной системе требуется только устройство транспортироввания основы, обеспечивающее подачу таких отдельно подготовленных основ к печатной станции, а активация происходит либо после обрабатывающей секции, где был нанесен рецептивный слой, либо в печатной станции. В другом случае, добавление рецептивного слоя к основе или его активация могут быть встроены в технологическую линию вместе с другими операциями процесса печати.

Известны и другие способы выборочного нанесения или активации адгезивного слоя или рецептивного слоя любого другого типа, которые могут быть использованы, как это будет понятно специалисту и не требует подробного рассмотрения, поэтому два приведенных способа служат только частными примерами, не ограничивающими изобретения. Например, рецептивный слой может быть нанесен в обрабатывающей секции посредством трафаретной печати, и далее активирован, в частности, в установленной далее в технологической линии секции активации, расположенной перед печатной станцией. Активация может, например, включать отверждение рецептивного слоя перед его контактом с частицами. В некоторых вариантах выполнения, отверждение (или дальнейшее отверждение) может также служить в качестве технологической операции, выполняемой после переноса (например, улучшающей фиксацию частиц на отверждаемом рецептивном слое на основе).

Устройство нанесения частиц

Устройство 14 нанесения частиц в варианте выполнения, показанном на фиг. 1, содержит несколько распыляющих головок 1401, которые установлены по линии вдоль оси барабана 10, поэтому только одна из них видна на чертеже. Струи 1402 из распыляющих головок заключены в защитном кожухе 1403, форма нижней кромки 1404 которого точно соответствует донорной поверхности, оставляя только узкий зазор между защитным кожухом 1403 и барабаном 10. Распыляющие головки 1401 присоединены к общей питающей шине 1405, которая снабжает распыляющие головки 1401 несущей текучей средой (газообразной или жидкой) под давлением, в которой взвешены мелкие частицы, которые должны быть использованы для покрытия донорной поверхности 12. При необходимости, взвешенные частицы могут периодически или непрерывно перемешиваться, в частности, перед их подачей в распыляющую(-ие) головку(-и). Частицы могут, например, циркулировать внутри устройства нанесения покрытия с расходом в интервале от 0,1 до 10 л/мин, или в интервале от 0,3 до 3 л/мин. Текучая среда и излишек частиц из распыляющих головок 1401, которые находятся внутри камеры 1406, сформированной внутренним пространством кожуха 1403, удаляются через выпускную трубу 1407, которая соединена с подходящим источником разрежения, обозначенным стрелкой, и могут быть возвращены обратно к распыляющим головкам 1401. Хотя в данном раскрытии описываются распыляющие головки, могут быть использованы насадки или наконечники любого другого типа вместе с обычной подводящей трубой или патрубком, обеспечивающим подачу текучей среды с взвешенными частицами.

Важно обеспечить эффективную герметизацию между кожухом 1403 и донорной поверхностью 12 для предотвращения утечки распыляемой текучей среды с частицами сквозь узкий зазор, который должен обязательно остаться между кожухом 1403 и донорной поверхностью 12 барабана 10. На чертеже схематически представлены различные пути обеспечения такой герметизации.

Простейшей формой уплотнителя является ракельный нож 1408. Такой уплотнитель за счет физического контакта с донорной поверхностью мог бы поцарапать нанесенной покрытие, при его использовании на выходной стороне кожуха 1403, то есть со стороны после распыляющих головок 1401. Поэтому при использовании такого уплотнителя его, предпочтительно, следует располагать только перед распыляющими головками 1401 и/или на осевых концах кожуха 1403. Термины "перед" и "после" в данном описании относятся к положению в технологической линии участков донорной поверхности 12, проходящих через секцию нанесения покрытия.

На фиг. 1 также показано, как может быть предотвращена утечка текучей среды со взвешенными в ней частицами сквозь уплотнительный зазор между кожухом 1403 и барабаном 10, без использования элемента, соприкасающегося с донорной поверхностью 12. На чертеже показан коллектор 1409, проходящий по периметру кожуха 1403 с присоединенными несколькими тонкими каналами 1410, располагающимися по кромке кожуха 1403, обеспечивающими прохождение текучей среды между коллектором 1409 и уплотнительным зазором.

В первом варианте выполнения, коллектор 1409 соединен с источником разрежения системы удаления излишков, которым может быть тот же источник, что присоединен к выпускной трубе 1407, или какой-либо другой. В данном случае, коллектор 1409 предназначен для извлечения текучей среды, проходящей через зазор, прежде чем она покинет кожух 1403. Разрежением также отсасываются с барабана 10 любые частицы, не входящие в непосредственный контакт с донорной поверхностью 12, и, если распыляемой текучей средой является жидкость, разрежением отсасывается и лишняя жидкость, по меньшей мере частично осушая покрытие, прежде, чем оно выйдет из устройства 14 нанесения покрытия.

Другим способом, или дополнительно, лишняя жидкость может быть удалена посредством валика удаления жидкости, расположенного на выходной стороне устройства нанесения покрытия. Такой валик 1440, схематически показанный на фиг. 3, имеющий на внешней поверхности 1442 губчатый слой, впитывающий жидкость (вспененный пластик с закрытыми порами), может иметь независимый привод, вращающий его со скоростью и/или в направлении, отличающихся от скорости и направления вращения барабана 10 (показан частично). Валик удаления жидкости может соприкасаться с частицами, нанесенными на донорную поверхность 12, и удалять излишек жидкости, вбирая ее своей внешней поверхностью 1442, абсорбирующей текучую среду и достаточно гладкой, чтобы не повредить слой частиц, задержанных на донорной поверхности перед их выборочным переносом на основу 20. При вращении валика 1440 удаления жидкости с поглощенным излишком жидкости он подходит к щетке 1444 или другому подходящему средству, расположенному так, чтобы обжимать валик и освобождать удаленную жидкость из его поглощающей поверхности. Вблизи такой щетки может быть расположено всасывающее отверстие, схематично представленное стрелкой 1446, позволяющее сразу же отводить жидкость, удаленную с покрытой частицами донорной поверхности и выдавленную с внешней поверхности валика. После отведения удаленной жидкости, валик 1440 может завершить свой цикл, снова входя в контакт с донорной поверхностью и удаляя излишки жидкости. Хотя на фиг. 3 валик 1440 удаления жидкости показан внутри секции 14 нанесения покрытия (т.е., внутри частично показанной камеры 1406 кожуха 1403), этот валик, при его наличии, может быть, альтернативно, расположен после секции нанесения покрытия, если он все еще располагается в технологической линии до станции, где жидкость должна быть, желательно, удалена. Валик удаления жидкости вместе с ассоциированными с ним элементами, описанными выше, в совокупности может быть назван устройством поглощения жидкости.

Как уже упоминалось, печатная система может также включать осушитель (например, вентилятор горячего или холодного воздуха) на выходной стороне устройства 14 нанесения частиц, либо дальше по технологической линии, с тем, чтобы достаточно высушить покрытие частиц перед следующей станцией.

В альтернативном варианте выполнения, коллектор 1409 присоединен к источнику газа, давление которого выше давления в камере 1406. В зависимости от расхода подачи текучей среды в камеру через распыляющие головки и расходу извлечения через выпускную трубу 1407, давление в камере может быть выше или ниже давления окружающей атмосферы.

Если камера находится при давлении ниже атмосферного, тогда в коллекторе 1409 достаточно иметь атмосферное давление, либо коллектор вообще не нужен. В этом случае, поскольку давление внутри уплотнительного зазора будет выше давления в камере 1406, поток газа через зазор будет направлен внутрь кожуха, предотвращая утечку текучей среды.

Если давление в камере выше атмосферного давления, тогда коллектор 1409 может быть присоединен к источнику сжатого газа, предпочтительно, воздуха. В этом случае, воздух будет под давлением подаваться в уплотнительный зазор по каналам 1410 и разветвляться на два потока. Один поток будет протекать к камере 1406, и будет предотвращать утечку текучей среды с взвешенными в ней частицами. Этот поток также будет вытеснять и/или увлекать частицы, не имеющие прямого контакта с донорной поверхностью, и помогать по меньшей мере частично осушать покрытие, если несущей текучей средой является жидкость. Второй поток будет выходить из устройства нанесения частиц, не создавая никаких проблем, будучи просто чистым воздухом без каких-либо взвешенных частиц. Второй газовый поток также может способствовать дальнейшему осушению покрытия частиц на донорной поверхности 12, перед тем, как оно выйдет из устройства 14 нанесения. При необходимости, газовый поток может быть подогрет для улучшения сушки.

В альтернативном варианте выполнения, упомянутый коллектор 1409 не проходит вокруг всего периметра кожуха, чтобы изолировать камеру 1406 со всех сторон. Это может быть "частичный" коллектор, либо комбинация одного или более воздушных ракелей (с отрицательным или положительным расходом), расположенных в технологической линии либо после распыляющей головки(-ок), либо перед ней, и/или промежуточного аппликатора(-ров), расположенного параллельно оси барабана и/или на боковых краях распыляющих головок, и/или аппликаторов, расположенных в направлении, перпендикулярном оси барабана. "Частичный" коллектор с выходной стороны может, в некоторых вариантах выполнения, служить в качестве нагнетателя газа (например, холодного или горячего воздуха), дополнительно или альтернативно способствуя высушиванию частиц, для чего каналы 1410 могут быть адаптированы для обеспечения достаточного расхода.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 2, взвешенные в текучей среде частицы, вместо распыления прямо на донорную поверхность 12, наносятся распыляющими (разбрызгивающими) головками 1401 на промежуточный аппликатор 1420. Аппликатором 1420 может быть, например, губчатый валик, ось которого параллельна оси барабана 10. Текучая среда и взвешенные частицы могут быть набрызганы на аппликатор 1420, как это показано на фиг. 2, или, если аппликатор пористый или имеет конструкцию, похожую на конструкцию щеток, используемых в автоматической автомойке, имеющих свободно висящие полосы ткани, расходящиеся радиально от центральной оси, то текучая среда может вводиться по втулке оси и выходить через отверстия в ней (не показаны). Материал валика или полос ткани должен быть "относительно мягким", выбранным так, чтобы можно было вытирать частицы на поверхности, не нарушая целостности покрытия на ней, другими словами, не царапая слой частиц. Поверхность аппликатора, или его щетинок или полосок, может, предпочтительно, содержать вспененный пластик с закрытыми порами (например, полиэтилен с закрытыми порами, ПВС с закрытыми порами или силикон с закрытыми порами); или относительно мягкий пластик с открытыми порами (например, вспененный полиуретан); или ткань, например, хлопковую, шелковую или из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (СВМПЭ).

Когда валик 1420 вращается вдоль своей оси, он наносит частицы при контакте с донорной поверхностью 12 барабана 10. Внешняя поверхность аппликатора 1420 не должна иметь такую же линейную скорость, как у донорной поверхности, и может быть, например, примерно в десять раз выше. Она может вращаться в том же направлении, что и барабан 10, либо в противоположном. Аппликатор может независимо приводиться во вращение двигателем (не показан на фиг. 2), либо использовать привод от барабана 10, например, шестеренчатый, ременный, фрикционный и др.

Устройство 14 нанесения частиц может содержать более одного аппликатора 1420 частиц, например, два или три аппликатора, как это схематически показано на фиг. 3. На этой фигуре, показывающей частично секцию 14 нанесения покрытия и донорную поверхность 12, размещенную на барабане 10, также изображены три аппликаторные секции 1430а, 1430b и 1430с. Каждая такая секция, как подробно показано для секции 1430а, в дополнение к своему аппликатору 1420А может иметь свой собственный источник частиц, наносимых струями 1402а, создаваемыми распыляющими головками 1401а, причем соответствующая текучая среда подводится подающим трубопроводом 1405а. Такой аппликатор(-ы) может, в частности, выполнять некоторое шлифование или уплощение частиц на донорной поверхности, либо эта функция, при необходимости, может выполняться отдельным элементом, например, валиком 40, описанным ниже.

Устройство нанесения частиц может также иметь очистной валик. Очистной валик может быть аналогичен по конструкции валику аппликатора, за исключением того, что к нему не подаются частицы. Очистной валик может, например, наносить жидкость, соответствующую текучей среде-носителю частиц, но не имеющую частиц. В показанном на фиг. 3 примере, секции 1430а и 1430b могут служить для нанесения частиц, в то время как аппликатор секции 1430с может использоваться как очистной валик. В альтернативном варианте, очистной валик, при его наличии, может быть расположен вне кожуха аппликатора(-ов) частиц, в частности, в отдельном кожухе с отдельной подачей текучей среды и системой удаления и/или рециркуляции.

Очистное устройство, при его наличии, может работать постоянно. Например, очистной валик, описанный выше, может служить для удаления частиц, не имеющих прямого контакта с донорной поверхностью, на любой части цикла поверхности в секции нанесения покрытия во время работы печатной системы. Дополнительно, или в качестве альтернативы, очистное устройство может использоваться периодически. Такое очистное устройство может, например, использоваться для обслуживания, может служить для удаления всех частиц со всей донорной поверхности. Такое полное восстановление донорной поверхности для освобождения ее от частиц может выполняться с перерывами или периодически, например, в конце печати тиража, или при смене частиц для печати (например, на новую партию или новый тип), или ежедневно, или еженедельно, или с любой другой требуемой периодичностью. Устройства периодической очистки, работа которых может быть основана на химической или физической обработке донорной поверхности с полным удалением частиц, могут располагаться вне секции нанесения покрытия. Продолжительность их работы составляет по меньшей мере один цикл донорной поверхности.

Частицы

Форма и состав частицы покрытия на практике зависят от того, какие свойства должны быть сообщены поверхности основы 20. В печатной системе, где предполагается получить эффекты, аналогичные достижимым посредством печати с использованием фольги, частицы, предпочтительно, могут быть сформированы из металла или материала, имеющего вид металла. Для высококачественной печати, желательно, чтобы частицы были, насколько это возможно, мелкими для уменьшения размеров промежутков между частицами наносимого однослойного покрытия-монослоя. Размер частицы зависит от требуемого разрешения изображения и в некоторых применениях размер частицы (например, диаметр или максимальный размер по длине), составляющий 10 мкм (микрометров) или даже больше (т.е., имеющий больший размер), считается приемлемым. Наибольший размер пластинок неправильной формы может, в среднем, даже достигать 100 мкм. Однако для повышения качества изображения считается предпочтительным размер частиц, составляющий малую долю или долю микрона, и более предпочтительно, несколько десятков или сотен нанометров (нм). Имеющиеся на рынке чешуйки могут иметь толщину примерно 60-900 нм и типичный размер в плоскости (т.е., средний диаметр почти круглых чешуек или средний "эквивалентный диаметр" для пластинок, имеющих менее правильную проекцию в плоскости, также характеризуемый минимальным/максимальным размерами) примерно 1-5 мкм, но чешуйки могут быть также приготовлены с толщиной, достигающей 15 нм, 20 нм, 25 нм, 30 нм, 40 нм, или 50 нм, и средним, или эквивалентным, диаметром в интервале 100-1000 нм или 500-800 нм. Когда используются частицы, имеющие вид металла, считается, что в интервале большинства практических размеров, чем меньше размер частицы, тем лучший блеск может быть получен, и лучше этот блеск будет имитировать зеркальную полировку, когда такие частицы будут иметь в основном одинаковую ориентацию (например, когда частицы в виде чешуек ориентированы друг вдоль друга, образуя относительно ровную поверхность, улучшающую зеркальное отражение света). Однако размер частиц не должен быть слишком малым, поскольку ниже определенного предела, обычно зависящего от химической и/или физической природы частиц, частицы могут демонстрировать нежелательные краевые эффекты, делающие их менее пригодными для выполнения печати. Поэтому, определение идеального размера, который может зависеть от предполагаемого визуального эффекта, а также от других параметров печати (например, шероховатости основы и/или рецептивного слоя), или рабочего параметра печатной системы (например, давления печати или сдвига шлифования и похожие факторы), может быть выполнено эмпирически, многократными экспериментами, проводимыми специалистами в вопросах печати.

Частицы как окрашенных нетермопластических полимеров, так и материалов, имеющих вид металла, при их переносе на печатную основу могут быть использованы для достижения матового визуального восприятия или блеска, или любого промежуточного визуального восприятия. Такое визуальное восприятие может быть, до некоторой степени, в дальнейшем модифицировано дополнительными операциями (например, шлифованием, лакированием и т.д.).

В зависимости от их формы, которая может быть относительно правильной или неправильной, частицы можно характеризовать длиной, шириной, толщиной, средним, или эквивалентным, диаметром или любым подобным репрезентативным измерением их Х-, Y- и Z-размеров. Обычно размеры частиц оценивают по плоской проекции их формы (например, вертикальной и/или горизонтальной проекциям). Обычно эти размеры получают как среднее для множества частиц и могут определять любыми известными методами, например, микроскопией и динамическим рассеянием света (ДРС). При использовании метода, основанного использовании ДРС, частицы аппроксимируют сферами с эквивалентными свойствами, а их размер может определяться в понятиях гидродинамического диаметра. ДРС также позволяет определить распределение размеров в множестве частиц. В настоящем описании, частицы с размером, например, 10 мкм или менее, имеют по меньшей мере один размер менее 10 мкм, и, возможно, два или даже три размера, в зависимости от формы. Считается, что частицы в среднем, удовлетворяют любому заданному размеру, если D50 (более 50% множества) имеют размер, близкий к заданному; при этом в множестве частиц, в котором D90 имеет размер, близкий к заданному, подразумевается, что подавляющее число частиц (до 90% множества) имеют такой размер.

Частицы могут иметь, в зависимости от формы, ряд "характеристических размеров", например, размер по длине или максимальный размер по длине, усреднением которого можно характеризовать множество, состоящее из таких частиц, с соответствующим характерным значением, обозначаемым Lavg. Частицы могут дополнительно характеризоваться коротким размером или максимально коротким размером, которым обычно бывает толщина частиц, имеющих форму пластинки. Этот второй характеристический размер также может быть усреднен для определения соответствующего множества частиц с соответствующим характерным значением, обозначаемым Havg.

Частицы, пригодные для использования в настоящей печатной системе и способе, могут иметь средний максимальный размер по длине Lavg не более 800 мкм, не более 600 мкм, не более 400 мкм, не более 250 мкм, не более 150 мкм, не более 100 мкм, не более 80 мкм, не более 60 мкм, не более 40 мкм, не более 25 мкм, не более 20 мкм, не более 15 мкм, не более 12 мкм, не более 10 мкм, не более 8 мкм, не более 6 мкм, не более 4 мкм, не более 3 мкм, не более 2 мкм, не более 1,5 мкм, не более 1,2 мкм, не более 1,0 мкм, не более 0,8 мкм, не более 0,7 мкм, не более 0,65 мкм, или не более 0,6 мкм. Дополнительно, средний максимальный размер по длине может составлять по меньшей мере 0,04 микрометра, по меньшей мере 0,05 мкм, по меньшей мере 0,06 мкм, по меньшей мере 0,08 мкм, по меньшей мере 0,10 мкм, по меньшей мере 0,12 мкм, по меньшей мере 0,15 мкм или по меньшей мере 0,20 мкм.

Частицы, пригодные для использования в настоящей печатной системе и способе, могут иметь среднюю максимальную толщину Havg не более 1200 нм, не более 1000 нм, не более 800 нм, не более 600 нм, не более 500 нм, не более 400 нм, не более 350 нм, не более 300 нм, не более 250 нм, не более 200 нм, не более 175 нм, не более 150 нм, не более 125 нм или не более 100 нм. Дополнительно, средняя максимальная толщина может составлять по меньшей мере 5 нм, по меньшей мере 7 нм, по меньшей мере 10 нм, по меньшей мере 15 нм, по меньшей 20 нм, по меньшей мере 25 нм, по меньшей мере 30 нм, по меньшей мере 40 нм или по меньшей мере 50 нм.

Хотя это не является необходимым, но желательно, чтобы частицы имели одинаковую форму и/или починялись симметричному распределению относительно срединного значения множества, и/или относительно узкому распределению размеров.

Распределение размеров частиц считается относительно узким, если выполняется по меньшей мере одно их приведенных ниже условий:

A) разница между гидродинамическим диаметром 90% частиц и гидродинамическим диаметром 10% частиц равна или менее 150 нм, или равна или менее 100 нм, или даже равна или менее 50 нм, что математически выражается формулой (D90-D10)≤150 нм и т.д.; и/или

B) отношение между а) разницы между гидродинамическим диаметром 90% частиц и гидродинамическим диаметром 10% частиц; и b) гидродинамическим диаметром 50% частиц, составляет не более 2,0, или не более 1,5, или не более 1,0, что математически выражается формулой (D90-D10)/D50≤2,0 и т.д.

Частицы могут иметь любое подходящее аспектное отношение, т.е., безразмерное отношение между минимальным размером частицы и эквивалентным диаметром в плоскости наибольшего размера, нормальной минимальному размеру. Эквивалентным диаметром может быть, например, арифметическое среднее между наибольшим и наименьшим размером в упомянутой ортогональной плоскости с наибольшим размером. Такие размеры обычно приводятся поставщиками частиц и могут быть оценены по некоторому количеству типичных образцов частиц известными в данной отрасли методами, например, микроскопией, включая, в частности, с использованием сканирующего электронного микроскопа СЭМ (предпочтительно, для планарных размеров) и микроскопа с фокусированным ионным пучком ФИП (предпочтительно, для оценки толщины и длины). Частицы, имеющие почти сферическую форму, характеризуются аспектным отношением, примерно равным 1:1, в то время как частицы в виде хлопьев могут иметь аспектное отношение (т.е., между средним значением максимальных длин в плоской проекции частиц (максимальный размер по длине) или их средних или эквивалентных диаметров, в зависимости от обстоятельств, и средней толщиной (максимальным коротким размером) частиц), составляющий 100:1 или более. В частности, частицы, в соответствии с настоящим изобретением, могут иметь аспектное отношение (или среднее аспектное отношение, определенное как ASPavg=Lavg/Havg), равное примерно 100:1 или менее, примерно 75:1 или менее, примерно 50:1 или менее, примерно 25:1 или менее, примерно 10:1 или менее, или даже примерно 2:1 или менее. В некоторых вариантах выполнения, частицы в соответствии с настоящим изобретением могут иметь аспектное отношение (или среднее аспектное отношение), равное по меньшей мере 2:1, по меньшей мере 3:1, по меньшей мере 5:1, по меньшей мере 10:1, по меньшей мере 25:1, по меньшей мере 40:1 или по меньшей мере 70:1. В некоторых вариантах выполнения, частицы в соответствии с настоящим изобретением могут иметь аспектное отношение (или среднее аспектное отношение) в пределах интервала от 2:1 до 500:1, от 4:1 до 500:1, от 8:1 до 500:1, от 20:1 до 500:1, от 20:1 до 300:1, от 20:1 до 250:1, от 20:1 до 200:1 или от 20:1 до 100:1.

В этих вариантах выполнения, (общий или средний) максимальный размер по длине, максимальный короткий размер и аспектное отношение для группы частиц могут быть усреднены по объему, по площади поверхности или по численности.

В некоторых вариантах выполнения, аспектные отношения типичных образцов частиц могут быть оценены методами СЭМ и/или СЭМ-ФИП микроскопии, как это будет более подробно описано ниже.

При выборе типичного образца частицы, или группы типичных образцов частиц, которые могут точно характеризовать аспектное отношение множества, следует иметь в виду, что статистический подход на основе большей выборки позволяет более точно характеризовать аспектное отношение в пределах множества. Таким образом, в некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения, аспектное отношение может быть определено анализом целиком поля зрения прибора, формирующего изображение (например, СЭМ). Обычно, увеличение устанавливают так, чтобы в поле зрения попадало по меньшей мере 5 частиц, по меньшей мере 10 частиц, по меньшей мере 20 частиц или по меньшей мере 50 частиц. Как упоминалось выше, (общее или среднее) аспектное отношение для группы частиц может быть усреднено по объему, по площади поверхности или по численности.

В настоящем описании и в приведенной далее формуле, термины "аспектное отношение" или "частное аспектное отношение" относятся к безразмерным отношениям между минимальным размером частицы и эквивалентным диаметром в плоскости максимального размера, ортогональной минимальному размеру.

В настоящем описании и в приведенной далее формуле, термин "эквивалентный диаметр" относится к среднеарифметическому значению самого большого и самого малого размеров в ортогональной плоскости с максимальным размером.

В настоящем описании и в приведенной далее формуле, термины "среднее аспектное отношение" или "общее аспектное отношение" относятся к аспектному отношению множества частиц, каждая из которых имеет частное аспектное отношение.

Помимо их влияния на создаваемый ими визуальный эффект, частицы могут иметь формы и/или размеры, подходящие для обеспечения достаточной площади контакта с донорной поверхностью, и, в дальнейшем, с заданными областями основы (например, на рецептивном слое), по меньшей мере на период времени, в течение которого требуется создание визуального эффекта, или пока не будет нанесено защитное покрытие.

В зависимости от состава частиц и/или характера обработки, которой они были подвергнуты (например, измельчение, повторное использование, шлифование и др.), частицы могут быть гидрофобными с проявлением, в разной степени, гидрофильности, при ее наличии. Поскольку соотношение между гидрофобностью и гидрофильностью может со временем изменяться, можно ожидать сохранение эффективности процесса, если будут превалировать гидрофобные свойства частиц. Кроме того, частицы могут состоять из материалов исходно гидрофильных, и в этом случае они могут быть сделаны гидрофобными нанесением покрытия для частиц. Материалы, пригодные для такого покрытия для частиц, могут иметь гидрофильную головку, обладающую сродством к частице (например, карбоксильную функцию, родственную оксиду металла) и гидрофобный хвост. В настоящем изобретении такие частицы, либо исходно гидрофобные, либо покрытые для приобретения гидрофобности или большей гидрофобности, считаются в основном гидрофобными.

Гидрофобность частиц может представлять собой известное свойство, присущее их химическому составу. При необходимости, степень гидрофобности или гидрофильности может быть оценена измерением краевого угла (угла контакта) капли жидкости (обычно деионизированной воды) на поверхности достаточно большого размера массивного материала, формирующего частицы или на их покрытии, по обстоятельствам. Специалисты хорошо знают, что краевой угол может быть использован для определения степени гидрофильности или гидрофобности, в соответствии со стандартной методикой. Краевой угол более 90° может указывать на гидрофобную поверхность, в то время как краевой угол менее этой величины указывает на гидрофильность поверхности. Кроме того, гидрофобность может оцениваться по тесту с частицами, посредством введения заданного количества частиц в деионизированную воду. Гидрофобные частицы будут образовывать перекрывающиеся слои, мигрируя к границе раздела с воздухом, в то время как гидрофильные частицы не будут образовывать перекрывающиеся слои, распределяясь случайным образом в водном носителе. Подобное фазовое разделение, или его отсутствие, может быть усилено добавлением несмешивающейся масляной фазы, при этом гидрофобные частицы мигрируют к масляной фазе, в то время как гидрофильные частицы стремятся остаться в водной фазе. Определение концентрации частиц в исходном водном образце и в полученных разделенных фазах, причем обычно это разделение фаз выполняют для данного образца трижды, позволяет оценить гидрофобное или гидрофильное поведение частиц. Могут быть использованы дополнительные способы, например, испытание на поверхностную абсорбцию, с использованием известной пропорции красителя "Бенгальский розовый" к количеству испытываемых частиц. Краситель поглощается на гидрофобной поверхности частиц пропорционально площади их поверхности. Несвязанный краситель, оставшийся в водной фазе, может быть измерен спектрофотометрией, с получением оценки связанного количества, соразмерного гидрофобности частиц. Относительная гидрофобность может быть измерена вычислением соотношения разделения красителя между поглощенным количеством и несвязанным количеством. Аналогично, краситель "Нильский голубой" может быть использован для определения гидрофильности поверхности частиц. Известны и могут быть применены дополнительные способы. В настоящем описании, термин "гидрофобный" и аналогичные используются для частиц и материалов, которые проявляют гидрофобность в соответствии с по меньшей мере одним (и, предпочтительно, двумя или тремя) из описанных способов определения параметров.

В одном варианте выполнения, алюминиевые частицы покрыты карбоновой кислотой, которая делает их гидрофобными, снижает их способность слипаться друг с другом и ослабляет их окисление. Гидрофобность таких частиц при покрытии их стеариновой кислотой была оценена путем измерения краевого угла, образуемого каплей деионизированной воды, в соответствии со способом, описанным более подробно для донорной поверхности. Такие покрытые частицы демонстрируют угол смачивания 130,1+6°. Хотя, как уже упоминалось, могут быть пригодны частицы, имеющие любой угол смачивания, превышающий 90°.

Частицы могут переноситься либо газообразной, либо жидкой текучей средой, когда они распыляются на донорную поверхность или на промежуточный аппликатор(-ы). Когда частицы взвешены в жидкости, то для сокращения расходов и сведения к минимуму загрязнения окружающей среды, желательно, чтобы эта жидкость была на водной основе. В этом случае, желательно, чтобы материал, используемый для создания или покрытия частиц, обладал гидрофобностью. Гидрофобные частицы с большей готовностью отделяются от водного носителя, что способствует их прикреплению к донорной поверхности и формированию на ней покрытия. Такое предпочтительное сродство частиц к донорной поверхности устройства для нанесения покрытия, по сравнению со сродством по отношению к носителю частиц и друг к другу, является особенно предпочтительным. Продувка газовым потоком над покрытием из частиц (которое, как упоминалось, может быть сформировано гидрофобными частицами на гидрофобной поверхности) одновременно вытеснит и/или увлечет частицы, не имеющие прямого контакта с донорной поверхностью, и по меньшей мере частично высушит покрытие на донорной поверхности.

При использовании процесса, аналогичного получению изображения с использованием фольги, в отношении основы 20, используемые частицы, как упоминалось, могут быть металлическими или, скорее, имеющими вид металлических, и могут иметь покрытие или не иметь его. Благодаря используемому способу получения частиц (как правило, измельчению), они, преимущественно, имеют форму плоских пластинок, и хотя это не является обязательным, благодаря этому получаются покрытия с хорошим отражением и почти зеркальным качеством, если отражающие свет поверхности частиц и их плоскость в основном параллельны поверхности основы. Такие частицы хорошо обрабатываются шлифованием, которое может выполняться либо использованием высокого давления при распылении, либо шлифовальным валиком, например, опциональным валиком 40 в сочетании с опорным валиком 42 на фиг. 2.

Вдобавок, или в качестве альтернативы, к шлифованию слоя частиц после того, как он был перенесен на основу, возможно выполнение его шлифования, пока он находится на донорной поверхности 12. При этом шлифовальный валик или другой протирочный элемент может быть расположен непосредственно после устройства 14 нанесения покрытия или составлять его часть.

Шлифование может выполняться с использованием сухого валика или влажного валика (например, пропитанного и/или покрытого текучей средой, в которой взвешены частицы, например водой). В случае использования промежуточного аппликатора, нельзя исключать того, что в дополнение к нанесению частиц на донорную поверхность, выполняется их частичное шлифование. Считается, что в процессе шлифования, размер частиц уменьшается по сравнению с их исходным размером в момент введения в устройство нанесения частиц, и что, в качестве альтернативы, или дополнительно, прошлифованные частицы ориентированы в основном параллельно относительно донорной поверхности.

Внешняя поверхность дополнительного шлифовального валика может вращаться с линейной скоростью, отличающейся от скорости донорной поверхности барабана и/или внешней поверхности промежуточного аппликатора, при его наличии. Он может вращаться в том же направлении, что и барабан, или в противоположном направлении.

Носитель частиц

Носителем частиц, то есть, текучей средой, в которой взвешены частицы, может быть жидкость или газ. Если используется жидкость, носитель, предпочтительно, имеет водную основу, а в случае газа, носителем, предпочтительно, является воздух. Частицы могут быть либо лиофобными (т.е., не обладающими сродством) по отношению к своему носителю, например, могут быть гидрофобными, если носителем является жидкость на водной основе. При этом может оказаться, что частицы будут частично рассеяны в жидкости, а частично разделены по фазам (подобные смеси материалов всех типов с одинаковой или различными фазами в настоящем описании объединены термином "взвешенные"). В дополнение к частицам, носитель может содержать любые добавки, применяемые в приготовлении композиций частиц, например, диспергаторы, поверхностно-активные вещества, смешиваемые с водой растворители, вспомогательные растворители, стабилизаторы, консерванты, модификаторы вязкости, модификаторы уровня рН, и т.д. Все эти добавки и их типовые концентрации известны специалистам в вопросах дисперсии и не требуют дополнительного описания. Предпочтительно использование добавок (или их смесей), не влияющих на гидрофобность частиц или донорной поверхности. Такие агенты, в частности, диспергирующие агенты, могут способствовать поддержанию или повышению стабильности частиц, взвешенных в жидкости (включая, при необходимости, и в форме с разделением фаз). Жидкий носитель, при необходимости, также может содержать избыток несвязанного материала, служащего в качестве покрытия для частиц, если такой материал используется. Любая такая добавка и ее смеси, предпочтительно, не влияет на общую инертность жидкого носителя по отношению к донорной поверхности (например, предотвращение или сокращение любого нежелательного разбухания поверхности, что помешало бы надлежащему прикреплению частиц при нанесении покрытия).

Жидкий носитель называется водным, если содержание воды в нем составляет по меньшей мере 80 масс. % (т.е., 80% по весу от общей смеси), или по меньшей мере 85 масс. %, или по меньшей мере 90 масс. %, или по меньшей мере даже 95 масс. %. Следует понимать, что хотя конечные рабочие водные композиции могут преимущественно содержать воду, как было показано выше, возможно приготовление промежуточных водных композиций, имеющих более высокое содержание твердых частиц (или добавок, при их использовании) и пониженное содержание воды. Такие промежуточные композиции могут служить в качестве концентратов, которые могут быть разбавлены при необходимости до требуемых рабочих концентраций, но храниться и/или транспортироваться, занимая меньший объем. Концентрат может, например, содержать вплоть до 80 масс. % твердого вещества и примерно 20 масс. % вспомогательного растворителя, смешиваемого с водой, а вода добавляется при разведении концентрата.

Донорная поверхность

Донорная поверхность 12 в некоторых вариантах выполнения является гидрофобной поверхностью, выполняемой обычно из эластомера, свойства которого были выбраны в соответствии с настоящим раскрытием, как правило, на основе кремнийорганического материала. Было установлено, что подходящими являются полидиметилсилоксановые полимеры на кремнийорганической основе. В одном варианте выполнения, была составлена композиция, отверждаемая текучей средой, содержащая три полимера на кремнийорганической основе: полидиметилсилоксан с концевыми винильными группами 5000 cSt (DMS V35 Gelest®, CAS No. 68083-19-2) в количестве примерно 44,8 масс. % от общего веса композиции (масс. %), винил-функциональный полидиметилсилоксан, содержащий как концевые, так и боковые винильные группы (Polymer ХР RV 5000 Evonic® Hanse, CAS №68083-18-1) в количестве примерно 19,2 масс. %, и полидиметилсилоксан с разветвленной винильной структурой (VQM Resin-146 Gelest®, CAS №68584-83-8) в количестве примерно 25,6 масс. %. К смеси винил-функциональных полидиметилсилоксанов добавлялись: платиновый катализатор, например платиновый дивинил-тетраметил-дисилоксановый комплекс (SIP 6831.2 Gelest®, CAS №68478-92-2) в количестве примерно 0,1 масс. %, ингибитор для лучшего управления процессом отверждения, Inhibitor 600 Evonic® Hanse, в количестве примерно 2,6 масс. %, и, наконец, реактивный перекрестносшивающий агент, например, сополимер метил-гидросилоксана-диметилсилоксана (HMS 301, Gelest®, CAS №68037-59-2) в количестве примерно 7,7 масс. %, который инициирует дополнительное отверждение. Эта дополнительно отверждаемая композиция через короткое время наносилась гладким выравнивающим ракелем на основу донорной поверхности (например, эпоксидную втулку на барабане 10), которая опционально была обработана (например, коронным разрядом или сенсибилизирующим веществом) для улучшения сцепления материала донорной поверхности с его подложкой. Наносимая текучая среда полимеризировалась в течение двух часов при температуре 100-120°С в вентилируемой печи, для формирования донорной поверхности.

Гидрофобность должна обеспечить выборочное отделение обнаженных частиц посредством липкой пленки, созданной на основе с рецептивным слоем, для их полного переноса на основу без разрывов.

Донорная поверхность должна быть гидрофобной, т.е., образовывать угол смачивания с водным носителем частиц более 90°. Углом смачивания является угол, формируемый мениском на границе раздела жидкость/воздух/твердое тело, и если он превышает 90°, вода стремится образовать каплю и не смачивать поверхность, а значит и не прилипать к ней. Угол смачивания, или равновесный угол Θ0 смачивания, который заключен между отступающим (минимальным) краевым углом ΘR и наступающим (максимальным) краевым углом ΘA, может быть оценен при данной температуре и давлении, соответствующим рабочим условиям процесса. Обычно угол измеряется гониометром или анализатором формы капли на капле жидкости объемом 5 мкл, где граница раздела жидкость-пар соединяется с твердой поверхностью полимера при температуре (около 23°С) и давлении (около 100 кПа) окружающей среды. Измерения краевого угла могут быть выполнены, например, анализатором краевого угла "Easy Drop" FM40Mk2, использующим дистиллированную воду в качестве эталонной жидкости.

Такие измерения были выполнены на образце донорной поверхности, приготовленном в соответствии с приведенным выше описанием, размером 2 см × 2 см. Обработка результатов выполнялась программой "Анализ формы капли", компьютерным методом последовательных приближений, и в результате наступающий краевой угол ΘA для описанной выше донорной поверхности составил 101,7°±0,8°, а отступающий краевой угол ΘR составил 99,9°±3,1°. Обычно, донорная поверхность, подготовленная этим способом, имела краевые углы примерно от 95° до 115°, как правило, не превышающие 110°.

Подобная гидрофобность может быть естественным свойством полимера, образующего донорную поверхность, либо может быть достигнута за счет гидрофобности добавок полимерной композиции. Добавками, которые могут способствовать гидрофобности полимерной композиции, могут быть, например, масла (например, синтетические, природные, растительные или минеральные масла), воски, пластификаторы и кремнийорганические добавки. Такие гидрофобные добавки могут быть совместимы с любым полимерным материалом, при условии, что их соответствующие химические свойства или количества не будут мешать надлежащему формированию донорной поверхности, и, например, не будут нарушать отверждение полимерного материала.

Шероховатость, или качество отделки, донорной поверхности будет повторена в отпечатанной металлизированной поверхности. Поэтому, если требуется зеркальная отделка или глянцевый вид, донорная поверхность должна быть более гладкой, чем требуется для получения матового или атласного вида. Эти визуальные эффекты также могут зависеть от шероховатости печатной основы и/или рецептивного слоя.

Донорная поверхность 12 может иметь любую твердость по Шору, пригодную для получения сильной связи с частицами, нанесенными устройством 14 нанесения частиц, причем связь сильнее, чем стремление частиц к слипанию друг с другом. Твердость поверхности на основе кремнийорганических соединений может меняться и, например, может зависеть от толщины донорной поверхности и/или частиц, которые должны быть прикреплены к ней. Представляется, что для относительно тонких донорных поверхностей (например, 100 мкм и менее), материал на основе кремнийорганических соединений может иметь твердость от низкой до средней, в то время как для относительно толстых донорных поверхностей (например, до приблизительно 1 мм) материал на основе кремнийорганических соединений может иметь относительно высокую твердость. Кроме этого, боле крупным частицам обычно подходит донорная поверхность с меньшей твердостью, чем та, что необходима для нанесения на нее относительно мелких частиц. В некоторых вариантах выполнения, для донорной поверхности годится относительно высокая твердость от примерно 60 единиц по Шору А до примерно 80 единиц по Шору А. В других вариантах выполнения удовлетворительной является средняя/низкая твердость, составляющая менее 60, 50, 40, 30 или даже 20 единиц по Шору А.

Донорной поверхностью 12 на чертежах является внешняя поверхность барабана 10, но это не является обязательным, поскольку в альтернативном варианте это может быть поверхность бесконечного передаточного элемента в форме ленты, направляемой по направляющим валикам и сохраняющей нужное натяжение по меньшей мере при прохождении через устройство нанесения частиц. Дополнительные конструкции могут обеспечить относительное перемещение донорной поверхности 12 и секции 14 нанесения покрытия друг относительно друга. Например, донорная поверхность может формировать двигающуюся плоскость, которая циклически проходит под неподвижной секцией нанесения покрытия, или формировать неподвижную плоскость, относительно которой секция нанесения покрытия циклически перемещается от одного края к другому краю с тем, чтобы полностью покрыть донорную поверхность частицами. Можно предположить, что как донорная поверхность, так и секция нанесения покрытия, могут перемещаться друг относительно друга относительно некоторой неподвижной точки в пространстве так, чтобы сократить время, необходимое для полного покрытия донорной поверхности частицами, распределенными секцией нанесения покрытия. Все эти формы донорных поверхностей можно считать имеющими возможность перемещения (например, вращением, циклически, бесконечно, повторным перемещением и др.) относительно секции нанесения покрытия, где любая такая проходящая донорная поверхность может быть покрыта частицами (или могут быть заново покрыты оголенные области).

Донорная поверхность может быть дополнительно использована для реализации практических или частных соображений, происходящих из специфических особенностей печатной системы. Например, она может быть достаточно эластичной, чтобы быть надетой на барабан, иметь достаточную устойчивость к истиранию, может обладать инертностью в отношении используемых частиц и/или текучих сред и/или обладать устойчивостью к любым требуемым рабочим условиям (например, давлению, температуре, натяжению и др.). Обладание любым таким свойством положительно отражается на долговечности донорной поверхности.

Донорная поверхность, вне зависимости от того, выполнена она в виде втулки на барабане или ленты на направляющих валиках, может также содержать со стороны, противоположной внешнему слою, принимающему частицы, несущую подложку, которая, вместе с донорной поверхностью, может быть названа передаточным элементом. Несущая подложка может содержать различные слои, каждый из которых сообщает передаточному элементу в целом одно или более заданных свойств, выбранных, например, из механической прочности, теплопроводности, сжимаемости (например, для улучшения "макроскопического" контакта между донорной поверхностью и печатным цилиндром), прилегаемости (например, для улучшения "микроскопического" контакта между донорной поверхностью и печатной основой на печатном цилиндре) и любой подобной характеристикой, хорошо знакомой специалисту в области передаточных элементов для печати.

Обрабатывающая секция

Как уже упоминалось, известны многие пути нанесения рисунка рецептивного слоя (например, адгезива или активируемого адгезива) на печатную основу, особенно в обычных нецифровых печатных системах, рассмотренных в связи с возможными альтернативными обрабатывающими секциями 36, схематично показанными на фиг. 2. Система 16 формирования изображения, схематично показанная на фиг. 1, использует один из способов задания областей на основе, в котором покрытие частиц, нанесенное на донорную поверхность 12, будет перенесено в печатной станции на основу 20. Такая система формирования изображения необходима при осуществлении цифровой обрабатывающей секции для цифровой печатной системы.

Частный вариант системы 16 формирования изображения может иметь держатель 1601, на котором установлена решетка лазерных источников, например, чипов 1602 поверхностно-излучающего лазера с вертикальным резонатором (VCSEL - от англ. Vertical Cavity Surface Emitting Laser), в частности, размещенных парами рядов, определенным образом и с высокой точностью установленных друг относительно друга (например, со сдвигом, формируя лазерные источники, позволяющие освещать точки по всей ширине основы). Держатель 1601 может охлаждаться текучей средой для отвода тепла, которое может выделяться в большом количестве лазерными чипами. Лазерные пучки, излучаемые чипами 1602, фокусируются объективами 1603, выполненных в виде двух или более соответствующих рядов стержневых линз с переменным показателем преломления (каждый чип 1602 и все лазерные элементы на нем, ассоциированы с соответствующими фокусирующими линзами 1603). Подводимые к чипам сигналы для активации одного или более лазерных элементов синхронизированы с движением основы 20 в направлении, показанном стрелкой (т.е., от обрабатывающей или проекционной системы к печатной станции), осуществляемым системой транспортирования (не показана на фиг. 1). В результате воздействия облучения лазерным лучом на каждый пиксель, происходит преобразование неактивного рецептивного слоя на основе 20 в данном пикселе в липкое состояние (т.е., в активный рецептивный слой), благодаря чему частицы, покрывающие донорную поверхность 12, могут далее быть перенесены на этот пиксель и прилипнуть к нему. Другими словами, подобная активация рецептивного слоя посредством облучения создает на основе выделенные области 24, обладающие большим сродством к частицам, чем частицы имеют в отношении донорной поверхности, причем активированные участки могут выборочно отделять частицы от донорной поверхности 12.

При использовании для цветной печати, системы, показанные на фиг. 1 и 2, могут печатать только в одном цвете, а многоцветная печать может быть получена пропусканием той же самой основы последовательно через несколько секций печати, синхронизированных друг с другом, каждая из которых печатает своим цветом. Альтернативно и дополнительно, различные цвета могут быть получены путем нанесения окрашенного прозрачного внешнего покрытия (или частичного накладываемого изображения) поверх частиц, имеющих достаточно светлый оттенок. Например, "золотой" вид может быть получен печатью желто-оранжевым оттенком поверх алюминиевых частиц, имеющих "серебряный" вид.

Основа

Печатная система, показанная на чертежах, не ограничена каким-либо конкретным типом основы, если частицы обладают более высоким сродством к донорной поверхности, чем к непокрытой основе (т.е. в областях, не имеющих подходящего рецептивного слоя). Основой могут быть отдельные листы бумаги или карта, или она может иметь форму бесконечной ленты. Основа также может быть из ткани или кожи. Благодаря способу, которым частицы наносятся на основу, они стремятся остаться на поверхности основы. Это позволяет получить высококачественную печать независимо от качества бумаги. Кроме того, материал основы не должен быть волокнистым и может иметь поверхность любого типа, например, пластиковой пленки или жесткого картона. Как было показано выше, основа также может иметь любую необходимую шероховатость, соответствующую нужному визуальному эффекту, хотя требуемый подобный эффект также может быть получен и на уровне рецептивного слоя.

Следует вспомнить, что некоторые печатные основы могут поставляться в покрытом или непокрытом виде. Например, основа может быть покрыта сенсибилизирующим материалом, который позволит усилить дальнейшую адгезию рецептивного слоя к основе, либо сделать возможной любую другую операцию в отношении основы. В настоящем описании, термин "основа" следует понимать в наиболее широком смысле, вне зависимости от формы, материала и покрытия(-ий) или его отсутствия, в качестве физической основы для изображения, которое должно быть напечатано или было напечатано, в частности, обладающее способностью удерживать переносимые на него частицы.

Печатная станция

Показанная на чертежах печатная станция 18 содержит только гладкий печатный цилиндр 22, прижатый к барабану 10 и его внешней донорной поверхности 12. Печатный цилиндр 22 может формировать часть системы транспортирования основы, для чего он может быть оснащен захватом для захватывания ведущей кромки отдельных листов основы. В альтернативном варианте, на печатном цилиндре может быть нанесена форма, способствующая дополнительному тиснению печатной основы, на которую должны быть перенесены частицы.

Как уже упоминалось, печатная система в соответствии с настоящим изобретением может включать более одной печатной станции. Отдельные печатные станции, обычно позволяющие наносить на основу различные составы, например, переносить различные частицы или печатать различными цветами, или получать различные визуальные эффекты с одним и тем же цветом, могут, каждая, иметь различный печатный цилиндр. Такой путь, однако, не является обязательным. Например, в технологическом потоке после каждой из двух или более обрабатывающих секций (либо цифровой, представленной секцией 16, либо аналоговой, представленной секцией 36) могут устанавливаться соответствующие секции нанесения покрытия/донорные поверхности, ориентированные в радиальных направлениях и обращенные к одному печатному цилиндру. Это схематично показано на фиг 4, где в качестве примера представлено три секции 14а, 14b и 14с нанесения покрытии, перед каждой из которых со входной стороны установлены соответствующие обрабатывающие секции 46а, 46b и 46с, причем обработка основы 20 или расположенного на ней рецептивного слоя выполняется любыми подходящими средствами, как было ранее показано на частных, не ограничивающих изобретение примерах секций 16 и 36. Зоны печатного контакта между донорными поверхностями 12а, 12b и 12с, и печатным цилиндром 22 формируют расположенные на радиусах печатные станции 18а, 18b и 18с. Как пояснялось ранее, хотя на фиг. 4 показано несколько печатных станций, представленных в описании, печатная система в соответствии с изобретением может альтернативно и дополнительно включать обычную(-ые) печатную(-ые) станцию(-ии). Такие станции могут служить для печати фоновых изображений на выделенные участки, предназначенные для покрытия частицами, либо накладываемых изображений, печатаемых после переноса частиц на основу или и то и другое.

Кроме того, печатная система, даже и одноцветная, может включать систему двухсторонней печати, обеспечивающую двухстороннюю печать. В некоторых случаях, двухсторонняя печать может быть реализована на уровне системы транспортирования основы, которая может, например, переворачивать основу еще не запечатанной стороной и повторно подводить незапечатанную сторону основы к тем же обрабатывающим и печатным секциям и станциям, которые печатали на первой стороне. В других случаях, двухсторонняя печать может выполняться включением двух отдельных печатных секций (и соответствующих им секций, расположенных перед ними и после них), причем каждая печатная секция обеспечивает печать на своей стороне одной основы.

Примеры полученных отпечатков

На фиг. 5А-5Г представлены изображения печатных основ, использованных и полученных в соответствии с настоящим изобретением.

Печать основ была выполнена с использованием печатной системы, схематично показанной на фиг. 2, с учетом описанных ниже модификаций.

Вкратце, печатной основой является лента синтетической бумаги (полипропиленовая пленка двуосной ориентации (БОПП) типа White Matt р25 Synthetic 54, Glassine Liner 60gsm, компании Adhesives&Coating Technologies, Израиль), либо полипропиленовой пластиковой фольги, на которую флексографической печатью был нанесен лак (Wessco®3501 UV-varnish, компании Schmid Rhyner AG, Швейцария) при линейной скорости 30 м/мин для формирования, при соответствующем отверждении, рецептивного слоя 26. Толщина полученного слоя составляла примерно 3,6-4,2 мкм, согласно результатам измерений, выполненных с использованием методов лазерной конфокальной микроскопии (Olympus®, LEXT). Частицами, поступавшими в секцию нанесения покрытия для их распределения по донорной поверхности с целью формирования монослоя, были алюминиевые чешуйки (Алюминиевая пудра 6150, поставляемая компанией Quanzhou Manfong Metal Powder Co., Китай, CAS №7429-90-5), имеющие примерно форму пластинок со средним диаметром около 4 мкм и средней толщиной примерно 70 нм. Частицы поступали в смеси с водой с весовой концентрацией примерно 3 масс. % и распылялись на прокатывающуюся цилиндрическую губку, служащую промежуточным аппликатором 1420. Донорная поверхность 12 была выполнена из полимера на кремнийорганической основе, состоящего из винил-функционального полидиметилсилоксана (ПДМС), отверждающие добавки к которому и его приготовление были подробно описаны выше. Печатная основа, включая рисунок рецептивного слоя, наносимый в онлайн режиме, поступала в предложенную в изобретении печатную систему при температуре окружающей среды с линейной скоростью 30 м/мин, а усилие, действующее в зоне печатного контакта печатной станции, составляло примерно 12 кгс/см.

На фиг. 5А представлено изображение основы перед ее введением в печатную станцию, на котором более темный рисунок соответствует рецептивному слою, нанесенному флексографической печатью, как это было показано ранее. Для улучшения различимости рецептивного слоя, белая БОПП синтетическая бумажная основа перед нанесением рисунка рецептивного слоя была предварительно запечатана черным фоновым изображением. На фиг. 5Б представлено изображение белой БОПП бумажной основы на выходе из печатной станции, после ее контакта с алюминиевыми частицами, нанесенными на донорную поверхность, причем более темный рисунок соответствует перенесенным частицам. На фиг. 5В и 5Г представлены аналогичные изображения после печати, с контрастирующими металлизированными рисунками, причем основа, использованная для образца, показанного на фиг. 5В, представляла собой прозрачную фольгу (для этого изображения помещенную на белый фон), а основой для образца, показанного на фиг. 5Г, была черная бумажная основа, использованная в образце, показанном на фиг. 5А.

На фиг. 6А-6Г представлены увеличенные виды части изображений на фиг. 5А-5Г, соответственно. Видно, что рисунок рецептивного слоя, нанесенный на основу алюминиевыми частицами, надлежащим образом отделенными на печатной станции от донорной поверхности, образует соответствующее отпечатанное металлом изображение на выходе печатной станции. Эти изображения не подвергались какой-либо дальнейшей обработке после печатной станции (например, шлифованию, лакированию и т.д.). Также нужно заметить, что в результате переноса остались соответствующие обнаженные области на донорной поверхности 12 (не показана), которые снова заполняются в секции нанесения покрытия новыми частицами после завершения цикла.

Другие образцы были отпечатаны с использованием альтернативной обрабатывающей секции, схематически показанной на фиг. 2, с описанными далее модификациями. Вкратце, в качестве печатной основы использовалась фотографическая бумага (компания HP, США), на которую наносился лак (UV Screen Tactile Varnish, Cat. № UVD0-1200-408N, компания Flint Group, Германия), для формирования требуемых рисунков изображения (например, включая текст и/или иллюстрации). Лак наносился ротационной трафаретной печатью (шелкографией) с линейной скоростью 20 м/мин, открытая поверхность трафарета составляла 36%, а размер ячейки 165 мкм. Сформированный на основе слой самовыравнивался при транспортировании к секции отверждения (например, около 10 секунд или менее). Основа, покрытая лаком и с нанесенным рисунком, извлекалась системой транспортирования ленточной основы, содержащей разматываемый рулон, подающий непокрытую основу, наматываемый рулон, накапливающий основу, включающую требуемые рисунки рецептивного слоя, и промежуточные валики и опорные рамы, формирующие тракт движения ленточной основы со стороны подачи на входе до стороны выдачи на выходе. Секция отверждения, расположенная после обрабатывающей секции (где наносился лак) и перед выходным наматываемым рулоном, включала УФ лампы для частичного отверждения УФ отверждаемого лака. Рецептивный слой может, предпочтительно, быть отвержден, чтобы стать достаточно сухим для касания, что позволит наматывать основу без опасности повреждения нанесенного на нее рецептивного слоя. Кроме того, рецептивный слой обычно должен оставаться достаточно неотвержденным для того, чтобы обладать достаточным сродством к частицам в процессе печати (при контакте с частицами на печатной станции 18). Будучи достаточно высушенным, в данном случае, посредством частичного отверждения, рецептивный слой формирует требуемый рисунок для последующего нанесения частиц. Сформированный таким образом рецептивный слой имеет толщину примерно 52-65 мкм над поверхностью основы, согласно результатам измерения методом лазерной конфокальной микроскопии (Olympus®, LEXT).

Описанная выше подготовка основы выполнялась автономно, а основа вводилась в печатную станцию печатной системы, в соответствии с настоящим изобретением, посредством стандартной системы транспортирования основы, аналогичной описанной ранее. Для лучшей различимости рецептивного слоя, бумажная основа была предварительно запечатана черным фоновым изображением, перед нанесением рисунка рецептивного слоя.

Печатная основа, включающая рисунки для покрытия их частицами в процессе печати, сродство которых к частицам превышало сродство частиц к донорной поверхности, подавалась с линейной скоростью 0,2 м/с, хотя система может работать с любой другой подходящей скоростью (например, зачастую до 2 м/с, или даже вплоть до 15 м/с, или более). Усилие в зоне печатного контакта печатной станции 18, между донорной поверхностью 12 и печатным цилиндром 22, составляло примерно 8 кгс/см, и печать выполнялась при температуре как в зоне печатного контакта, так и перед ней по направлению движения основы. Такие условия работы не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение.

Частицы (аналогичные описанным ранее) подавались в секцию нанесения покрытия при весовой концентрации в воде примерно 0,1 масс. % для формирования монослоя на донорной поверхности 12, выполненной из ПДМС, а добавляемые отверждаемые составы и их приготовление было подробно описано выше.

Полученные результаты (не показаны) были аналогичны представленным на фиг. 5А, 5Г, 6А и 6Г. В частности, запечатанная основа 20 перед ее подачей в печатную станцию, демонстрировала рисунок темнее фоновой основы, причем этот рисунок был сформирован из материала, обеспечивающего адгезию к частицам при печатании (т.е., высохший лак, формирующий рецептивный слой 26). Эта же основа после ее выхода из печатной станции 18, вслед за контактом с внешним слоем вращающегося барабана 10 и переносом алюминиевых частиц, которыми ранее была покрыта донорная поверхность 12, демонстрирует металлизированную версию рисунка. Это дополнительно показывает, что рецептивный слой, нанесенный в виде рисунка на основу, надлежащим образом отделил на печатной станции алюминиевые частицы от донорной поверхности с тем, чтобы создать на выходе печатной станции металлизированное печатное изображение, имеющее соответствующий рисунок.

Скорость, с которой основа 20 транспортируется вдоль различных секций, где происходит ее обработка, и/или расстояние между этими последовательно расположенными секциями, могут быть использованы для изменения продолжительности каждого шага, также называемой "временем пребывания", даже при обычном перемещении основы. Например, время пребывания в обрабатывающей секции может влиять на степень активации выделенных областей или толщины нанесенного рецептивного слоя 26 (которая, в зависимости от вязкости составляющего его вещества, и способа его нанесения, может составлять от нескольких мкм до сотен мкм). Толщина рецептивного слоя, который может быть получен нанесением способом трафаретной печати, обычно составляет от 50 до 500 мкм, более типично, максимум 200 мкм. Она может быть изменена для придания эффекта "тиснения", если требуется некоторое расстояние между верхом рецептивного слоя (в дальнейшем, слоя частиц) и основой. При использовании флексографической печати, может быть сформирован более тонкий рецептивный слой, обычно имеющий толщину от 1 мкм до 50 мкм, и более типично, максимум 15 мкм.

Представляется, что время пребывания между нанесением вещества для формирования рецептивного слоя 26 и его схватыванием для следующего шага (например, сушкой, отверждением, контактом с частицами и т.д.) может повлиять на топографию внешней поверхности рецептивного слоя. Например, для получения эффектов блеска, за достаточное время свеженанесенное покрытие может разравняться по основе с формированием рецептивного слоя, имеющего в основном однородную толщину и/или имеющего относительно гладкую внешнюю поверхность. В этом случае, может быть предпочтительным для вещества, формирующего рецептивный слой, иметь достаточно времени для обезгаживания (т.е., снижения числа или удаления воздушных пузырьков, захваченных в рецептивном слое), для дальнейшего совершенствования топографических свойств внешней поверхности рецептивного слоя с тем, чтобы улучшить прилегание к частицам и/или улучшить перенос частиц на печатную основу в виде однородно ориентированной мозаики частиц. Время пребывания в каждой секции и после нее зависит от желаемого эффекта печати и от используемых в процессе печати материалов (например, типа основы, рецептивного слоя и частиц). Следует понимать, что подобные корректировки процесса известны специалистам в вопросах печати.

Увеличенные изображения металлизированных отпечатков

Увеличенные изображения отпечатков, выполненных известными способами и настоящим изобретением, были получены конфокальной микроскопией, способом, ранее рассмотренным в связи с оценкой процентной части площади, покрытой частицами. Отпечатки были получены, в соответствии с настоящим изобретением, посредством нанесения рецептивного слоя трафаретной печатью на печатную основу, выполненную из бумаги. Донорная поверхность и алюминиевые частицы соответствовали приведенному выше описанию, причем весовая концентрация частиц составляла 3 масс. % водной смеси. Печатная основа, включая рисунки рецептивного слоя, предназначенные для покрытия частицами в процессе печати, подавалась при температуре окружающей среды с линейной скоростью 0,5 м/с, а усилие в зоне печатного контакта печатной станции составляло примерно 12 кгс/см.

Соответствующие увеличенные микрофотографии, все полученные с одинаковым увеличением, показаны на фиг. 7А-7Е. На снимках от А до Г на фигурах показаны виды сверху обычных металлизированных отпечатков, полученных: (А) Тиснением фольгой (с использованием технологии горячего и холодного тиснения с получением примерно одинакового визуального эффекта); (Б) Офсетной печатью; (В) Глубокой печатью; и (Г) Флексографией. На фиг. 7Д показано аналогичное увеличенное изображение отпечатка, в соответствии с настоящим изобретением, в котором, для сравнения, снимок (Е) представляет монослой частиц, сформированных на донорной поверхности секции нанесения покрытия, перед его переносом на печатную основу для формирования изображения, в увеличенном виде показанного на снимке (Д). Деление масштабной линейки в нижнем левом углу всех изображений соответствует 40 мкм.

Как показано на снимке (А), тиснение фольгой, как горячее (показано), так и холодное, ожидаемо дало сплошную металлическую пленку, полностью закрывающую фиксированную съемкой область. Слои частиц, полученные обычным путем и показанные на снимках от (Б) до (Г), типично отличаются неровностью, по меньшей мере согласно одной из следующих особенностей: а) слой содержит налагающиеся друг на друга перекрывающиеся частицы; б) распределение налагающихся частиц беспорядочное, возможно, в результате ограничений, связанных с конкретными обычными технологиями печати; в) толщина слоя непостоянна, в частности, из-за беспорядочного распределения наложения частиц; и/или г) пустоты между соседними частицами распределены хаотично, возможно, в результате ограничений, связанных с конкретными обычными технологиями печати. Можно заметить, что общее визуальное впечатление от обычных отпечатков, из которых были взяты изображения на снимках (Б)-(Г), в целом можно оценить как более размытые, по сравнению с относительно более глянцевыми отпечатками в соответствии с настоящим изобретением. Интересно отметить, что даже слой частиц, сформированный на донорной поверхности, может быть относительно более глянцевым, чем обычные отпечатки. Это позволяет предполагать, что частицы, нанесенные обычным способом для металлизации поверхности, имеют беспорядочную ориентацию, количества частиц, возможно, параллельных поверхности основы, не хватает для обеспечения отражения света, достаточного для создания глянцевого эффекта. Другими словами, "отражательный потенциал" в основном параллельных частиц снижен или нейтрализован "рассеивающим" эффектом частиц, имеющих "непараллельные" случайные ориентации. В отличие от таких, приведенных для сравнения, технологий, опирающихся на печать частицами, предложенный способ обеспечивает более однородную ориентацию частиц, частицы преимущественно параллельны основе, что подтверждается относительно хорошим блеском и результатами измерений методами атомно-силовой микроскопии (АСМ) и фокусируемым ионным лучом, выполненными на поперечных сечениях полученных отпечатков.

Следует заметить, что в отличие от металлизированных красок, используемых в обычных технологиях печати, составы с частицами, имеющими вид метала, для использования в предложенном способе печати, не должны содержать связующий материал (например, связующий полимер). Таким образом, в предложенных монослоях отсутствует, или по существу отсутствует, связующее вещество, в то время как изображения с металлизированными красками, созданные с использованием таких обычных красок, по необходимости содержащих связующий материал, обычно выглядят на печатной основе как сплошная пленка связующего материала, соединяющего соседние частицы. Поскольку обычно используемые связующие материалы, как правило, обволакивают частицы, придающие декоративный эффект, со всех трех сторон, конструкция получившейся печати выглядит, в целом, как пленка связующего материала, окружающего хаотически расположенные совокупности частиц, захватывающего пласты частиц и закрывающего их. Это иллюстрируется на фиг. 9Б и 9В, рассмотренных далее.

Блеск металлизированной поверхности отпечатанных образцов может быть измерен любым подходящим прибором. В приведенных примерах, блеск определялся рефлектометром измерения блеска и матовости (компания BYK, Cat. № AG-4601), осветитель которого направлял падающий свет, а детектор измерял отраженный свет под углами 20° к перпендикуляру к поверхности, причем осветитель и детектор располагались друг относительно друга под углом 40°. Все испытанные образцы были отпечатаны на бумажной основе размером 4 см × 2 см, причем металлизированные образцы, соответствующие обычным технологиям печати, были получены на стандартных принтерах. Для каждого способа печати было наугад испытано по меньшей мере три образца и измеренные величины их блеска были усреднены. Хотя нельзя исключать того, что каждая из обычных технологий печати с металлизацией может дать лучшие результаты, полученные величины блеска считаются репрезентативными, и подтверждают преимущество однородной ориентации частиц при нанесении и печати, в соответствии с настоящим изобретением.

Раскрытые здесь отпечатанные металлизированные поверхности (с использованием трафаретного аппликатора) демонстрировали средний блеск, измеряемый значением 426 единиц блеска (ЕБ). Для сравнения, пять образцов, полученных печатью металлизированной фольгой, показали среднее значение блеска 489 ЕБ; четыре образца офсетной печати имели средний блеск примерно 22 НБ; три образца глубокой печати имели средний блеск примерно 63 ЕБ; и три образца флексографической печати имели средний блеск примерно 55 ЕБ. Таким образом, предложенная технология, использующая монослой частиц, позволяет получить блеск, сравнимый с печатью фольгой, при которой сплошная металлическая пленка обычно в основном параллельна поверхности основы. В сравнении с обычными способами печати, использующими отдельные частицы, настоящее изобретение позволяет получить значительно более сильный блеск, примерно в 6,8 раз выше получаемого высокой печатью, примерно в 7,7 раз выше получаемого флексографией, и примерно в 19 раз выше получаемого офсетной печатью.

Выполнив нормализацию полученных значений блеска относительно характеристических размеров частиц или пленок, использованных в каждом процессе, можно предложить дополнительную меру оценки выдающихся результатов, демонстрируемых предложенным способом печати. Отношение силы блеска к размеру (GPS - от англ. Gloss per Size), измеряемое в единицах блеска на микрон, в настоящем раскрытии определяется как блеск печатного образца, отнесенный к характеристическому плоскому размеру частицы или пленки, создающей этот блеск. Блеск может быть измерен описанным выше способом, а характеристический размер соответствующей отражающей поверхности для каждой технологии печати или печатного образца может быть измерен конфокальной микроскопией. Обычно, таким размером является средний диаметр или другой характеристический размер по меньшей мере двадцати различимых частиц, представляющих множество частиц, обследованных на испытываемой отпечатанной основе. Для существующих технологий печати, считается, что небольшие чешуйки, размером менее 10 мкм или 5 мкм, не должны учитываться, а действительно металлические свойства проявляют частицы с эквивалентным размером примерно 30 мкм или более. Предполагается, что такие мелкие частицы, особенно меньше 5 мкм, демонстрируют значительное краевое рассеяние, снижающее металлический блеск и блеск печатного слоя. Также представляется, что более мелкие частицы менее склонны, по сравнению с более крупными частицами, принимать параллельное расположение чешуек, а такое расположение, при параллельности относительно поверхности печатной основы, также способствует блеску.

Данный анализ был применен в отношении полученных результатов измерения блеска, с учетом измеренных средних характеристических размеров примерно 2 мкм для частиц в предложенных в изобретении печатных структурах, в сравнении с 5 мкм для частиц, в образцах структур офсетной печати, в примерно 10 мкм для частиц в образцах печатных структур флексографической печати и высокой печати, и бесконечное число, произвольно установленное равным 1000 мкм, для сплошного слоя печатной структуры с фольгой. Параметр GPS, вычисленный для печатных структур, полученных предложенным способом, составляет примерно 230 ЕБ/мкм. Параметр GPS, рассчитанный для известных технологий печати по оценкам, выполненным на имеющихся образцах, не превышает 10 ЕБ/мкм. Конечно, нельзя исключать, что эти технологии могут обеспечить получение печатных структур с более высоким блеском, и/или могут использовать частицы с меньшим характеристическим размером, что позволит получить GPS до 20 ЕБ/мкм, или до 30 ЕБ/мкм, или до 40 ЕБ/ мкм, или даже до 50 ЕБ/мкм. Даже и в этом случае, понятно, что GPS печатной структуры, полученной предложенным здесь способом, значительно выше. Представляется, что печатные структуры, в соответствии с настоящим изобретением, могут иметь, при использовании частиц со светоотражающей поверхностью, величину GPS по меньшей мере 100 ЕБ/мкм, или по меньшей мере 150 ЕБ/мкм, или по меньшей мере 200 ЕБ/мкм, или по меньшей мере 300 ЕБ/мкм, или по меньшей мере 400 ЕБ/мкм, или даже по меньшей мере 500 ЕБ/мкм. Понятно, что этот параметр может учитываться только в том случае, если блеск является требуемым параметром печатной структуры. В случае, когда частицы, используемые в предложенной печатной системе и/или способе печати, не предназначены для придания блеска печатной структуре, GPS полученных печатных структур может быть ниже 100 ЕБ/мкм.

Альтернативная обработка основы

Была выполнена аналогичная экспериментальная печать, в которой рецептивный слой был нанесен флексографической печатью на основу из синтетической бумаги (полипропиленовая пленка двуосной ориентации (БОПП) типа White Matt Р25 Synthetic54, Glassine Liner 60gsm, компании Nirotech Adhesives & Coating Technologies, Израиль). На основу 20 был нанесен лак Wessco® 3501 UV-varnish, компании Schmid Rhyner AG, Швейцария для формирования, при соответствующем отверждении, рецептивного слоя 26. Толщина получившегося слоя составляла примерно 3,6-4,2 мкм. Вид металлизированных изображений (покрытых частицами алюминия, согласно приведенному выше описанию) был показан на фиг. 5А-6Г и может быть сопоставлен (данные не приведены) с изображениями, полученными с использованием рецептивных слоев, нанесенных посредством трафарета. Кроме того, слои частиц, сформированные на обработанной таким образом основе, были аналогичны (данные не приведены) тем, что были ранее показаны на увеличенных видах изображений, полученных с рецептивными слоями, нанесенными с использованием трафарета (для справок см. фиг. 7Д).

Процентная доля покрытой площади поверхности, или оптическое покрытие поверхности, оценивалась согласно приведенному ранее рассмотрению. Вкратце, образцы были аналогичным образом приготовлены флексографической печатью рецептивного слоя на прозрачной пластиковой фольге БОПП, причем изображения металлизированных участков (т.е., сформированных на этом слое) были получены оптическим микроскопом (Olympus® ВХ61 U-LH100-3) при увеличении ×50 и анализировались в пропускающем режиме. Результаты исследования трех образцов (каждый представлял собой усреднение по трем изображениям) составили 81,3%, 84,9% и 86,4%.

Были измерены дополнительные параметры для сравнения рецептивного слоя, нанесенного трафаретной печатью, с рецептивным слоем, нанесенным флексографической печатью, причем обе эти технологии являются частными примерами способов обработки основы в предложенной в изобретении технологии. Шероховатость поверхности верхней поверхности каждого слоя (перед их покрытием частицами) была измерена методом лазерной конфокальной микроскопии. Шероховатость поверхности бумажной печатной основы, на которую они были нанесены, была измерена в качестве эталонной. Средняя шероховатость Ra поверхности участка основы, определяемого базовой линией, составляла 0,61 мкм. Когда на эту основу был нанесен трафаретной печатью рецептивный слой (толщина слоя примерно 52-65 мкм) шероховатость Ra поверхности верхней поверхности рецептивного слоя составила примерно 0,46 мкм. Когда рецептивный слой был нанесен на эту основу флексографической печатью (толщина слоя примерно 3,6-4,2 мкм) шероховатость Ra поверхности самой верхней поверхности адгезивного слоя составила 0,7 мкм. Хотя это и не является обязательным для данной технологии, представляется, что, в зависимости от требуемых параметров печати, рецептивные слои с относительно низкой шероховатостью (например, Ra≤2 мкм, или даже Ra≤1 мкм) способствуют более однородной ориентации частиц, а значит, возможно, и более глянцевому виду. Также представляется, что более толстый рецептивный слой, в частности, имевший достаточно времени для выравнивания на основе и/или дегазации, может "поглощать" и отчасти снижать исходную шероховатость основы, создавая на самой верхней поверхности более низкую шероховатость, по сравнению с относительно тонким рецептивным слоем, который более строго огибает контур поверхности основы. Можно предположить, что вклад толщины рецептивного слоя во влияние на визуальные параметры печати снижается для основ, более гладких самих по себе (т.е., для печатных основ, выполненных из пластических материалов).

Слои частиц разного типа, которые могут быть получены описанным здесь способом печати, схематически показаны в поперечном сечении вдоль плоскости х-y на фиг. 8А и 8Б. В то время как частицы 802, имеющие внешнюю поверхность 804, показаны имеющими удлиненную форму поперечного сечения (например, соответствующую частице в виде пластинки), это не должно восприниматься как ограничение изобретения. Частицы 802 расположены поверх рецептивного слоя 26, который селективно нанесен на поверхность 80, воспринимающую изображение печатной основы 20, причем такое расположение формирует структуру 800 печати с монослоем 810 частиц. Как было показано ранее, внешние поверхности 804 частиц 802 могут быть гидрофобными.

На чертеже на фиг. 8А несколько частиц показаны частично перекрывающимися, например в секции А, причем такое перекрытие образует слой с общей толщиной Т. В секции В частицы показаны близко прилегающими, в то время как секция С соответствует зазору между соседними частицами, различимому с направления, в основном ортогонального широкой поверхности печатной основы 20. В секции D частица 806 показана не имеющей контакта с рецептивным слоем, согласно изображению в данном х-y поперечном сечении. Однако такая перекрывающаяся частица может быть расположена поверх частиц, соприкасающихся с лежащим под ними слоем так, что она могла бы соприкасаться с рецептивным слоем в другой точке (не показана) вдоль направления z. В секции Е показана частица 808, перекрытая более чем одной прилегающей частицей.

На фиг. 8Б показан альтернативный вариант выполнения, в котором монослой 810 частиц имеет дополнительное внешнее покрытие 820. Хотя это и не показано в данной иллюстрации, представляется, что на границе раздела рецептивного слоя 26 (и расположенным на нем монослоем 810 частиц) и внешним покрытием 820, или вблизи этой границы, могут быть заключены маленькие воздушные пузырьки. Это может способствовать визуальному различению границы между такими слоями, как это показывает исследование методом ФИП-СЭМ или любым другим устойчивым методом.

Следует заметить, что хотя показанный на фиг 8А и 8Б монослой 810 сформирован поверх рецептивного слоя, он может слегка проникать и быть частично погруженным внутрь рецептивного слоя, в зависимости от условий процесса и выбранных материалов. Более того, хотя иллюстрации относятся к частным результатам печати, иллюстрирующим представленный способ печати, слой, в целом аналогичный слою 810, может быть сформирован на донорной поверхности 12.

На фиг. 9А-9В схематически представлено поперечное сечение печатной структуры 900, полученной с использованием известных технологий печати. Во избежание неопределенности, ни один из представленных чертежей не приведен в масштабе, что, в частности, относится к фиг. 8А-Б и 9А-В, сравнение которых может быть только качественным.

На фиг. 9А представлен пример металлизированного изображения, полученного печатью металлической фольгой. В такой печатной структуре адгезивный слой 910 обычно переносят с металлическим слоем 920, с тем, чтобы обеспечить прикрепление металлического слоя к основе 20. На фиг. 9Б и 9В показаны печатные структуры, полученные с использованием краски, содержащей обычную смесь частиц и связующего материала, причем для нанесения подобных красок со связующим материалом на печатную основу 20 используют известные способы. Слой 930 иллюстрирует пленку связующего материала, или матрицу, обычно сформированную на основе с использованием известных красок и способов. В этих случаях, как показано, обычно получаются пласты частиц, причем частицы в пласте, более отдаленные от поверхности печатной основы, часто не имеют непосредственного контакта с основой. В зависимости от способа печати, используемых в процессе материалов и условий процесса, характер расположения частиц может быть двух типов. На фиг. 9Б схематически показан случай, когда частицы 902, имеющие внешнюю поверхность 904, не образуют перекрывающихся слоев и по меньшей мере отчасти хаотично распределены и/или ориентированы внутри матрицы связующего материала. На фиг. 9В схематически представлен альтернативный случай, где частицы 906 образуют перекрывающиеся слои, имея тенденцию перемещения к границе раздела между пленкой связующего материала и воздухом. Таким образом, распределение подобных частиц в известных печатных структурах характеризуется градиентом, с более высокой плотностью вблизи границы с воздухом. Частицы, образующие перекрывающие слои, обычно также более однородно ориентированы внутри матрицы связующего материала. Также надо отметить, что в подобных примерах поверхности 904 частиц 902 не обязательно должны быть гидрофобными. Как было показано выше при рассмотрении предложенных в изобретении печатных структур, известные печатные структуры могут иметь дополнительное внешнее покрытие (не показано).

В описании и формуле настоящего изобретения, каждый из глаголов "содержать", "включать" и "иметь", и их формы, показывает, что включаемые составляющие, компоненты, элементы, шаги или части не обязательно должны соответствовать полному перечню включающих их составляющих, компонентов, элементов, шагов или частей. Этими терминами охватываются термины "состоящий из" и "состоящий в основном из".

Используемые в настоящем изобретении формы единственного числа неопределенных и определенного артиклей относятся и к множественному числу и означают "по меньшей мере один" или "один или более", если контекст явно не подразумевает иное.

Термины положения или движения, например, "верхний", "более низкий", "правый", "левый", "нижний", "снизу", "опущенный", "низкий", "верхний", "сверху", "поднятый", "высокий", "вертикальный", "горизонтальный", "назад", "вперед", "перед (в технологической линии)", "после (в технологической линии)", а также их грамматические производные, могут быть использованы в настоящем описании только для иллюстративных целей, для обозначения относительного положения, размещения или смещения определенных компонентов, обозначения первого и второго компонента в данной иллюстрации или то и другое. Эти термины не обязательно показывают что, например, "нижний" компонент расположен ниже "верхнего" компонента, поскольку эти направления, компоненты или и то и другое, могут быть зеркально отражены, повернуты, сдвинуты в пространстве, помещены с диагональной ориентацией или положением, помещены горизонтально или вертикально, или аналогично изменены.

Если не указано иначе, использование выражения "и/или" между последними двумя элементами перечня опций для выбора показывает, что выбор одной или более из перечисленных опций допустим, и может быть сделан.

В раскрытии, если не указано иначе, выражения "в основном" и "примерно", которые изменяют условие или соотношение, характерное для признака или признаков варианта выполнения предложенной технологии, должны пониматься как означающие, что условие или характеристика определены внутри границ, приемлемых для работы варианта выполнения в рамках предполагаемого применения, либо с вариациями, ожидаемыми от выполняемого измерения и/или от используемого измерительного инструмента. Когда термин "примерно" стоит перед цифровой величиной, предполагается, что он означает ±15%, или ±10%, или даже только ±5%, и в некоторых случаях точное значение.

В то время как настоящее изобретение было описано применительно к конкретным вариантам выполнения и в основном ассоциированными с ними способами, для специалистов в данной области будут очевидными изменения и преобразования этих вариантов выполнения и способов. Настоящее изобретение не должно восприниматься ограниченным описанными здесь конкретными примерами.

1. Способ печати на поверхности основы, в котором подготавливают донорную поверхность (12), пропускают донорную поверхность через секцию (14) нанесения покрытия, из которой донорная поверхность выходит покрытая монослоем отдельных частиц, прикрепленных более сильно к донорной поверхности, чем друг к другу, и многократно выполняют следующие шаги:

(i) обрабатывают поверхность (80) основы для достижения сродства частиц с по меньшей мере выделенными областями поверхности основы, превышающего сродство частиц с донорной поверхностью;

(ii) приводят в контакт поверхность основы с донорной поверхностью с тем, чтобы вызвать перенос частиц с донорной поверхности только на обработанные выделенные области поверхности основы, тем самым обнажая области донорной поверхности, с которых частицы были перенесены на соответствующие области основы; и

(iii) возвращают донорную поверхность в секцию нанесения покрытия для восстановления сплошного монослоя частиц, для обеспечения печати следующего изображения на поверхности основы.

2. Способ по п. 1, в котором относительное содержание частиц, перенесенных на выделенные области поверхности основы, таково, что незакрытая поверхность основы внутри выделенных областей, в основном, неразличима невооруженным глазом.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором часть поверхности основы в выделенных областях, покрытая частицами, составляет от 80 до 100%.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором часть поверхности основы в выделенных областях, покрытая частицами, составляет от 50 до 80%.

5. Способ по п. 1, в котором часть поверхности основы в выделенных областях, покрытая частицами, составляет от 20 до 50%.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором на шаге (i) наносят рецептивный слой (26) на выделенные области поверхности основы.

7. Способ по п. 6, в котором рецептивный слой наносят на поверхность основы печатью через промежуточную поверхность.

8. Способ по п. 7, в котором рецептивный слой наносят на поверхность основы способом печати через промежуточную поверхность, выбранным из группы, включающей офсетную печать, трафаретную печать, флексографическую печать и глубокую печать.

9. Способ по п. 6, в котором рецептивный слой нанесен на поверхность основы прямой печатью, включая струйную печать.

10. Способ по любому из пп. 1-5, в котором на шаге (i) подвергают выделенные области поверхности основы воздействию излучения для активации рецептивного слоя, предварительно нанесенного на основу.

11. Способ по любому из пп. 6-10, в котором толщина рецептивного слоя, нанесенного или активированного на поверхности основы, составляет примерно от 0,5 до 500 мкм.

12. Способ по любому из пп. 6-11, в котором рецептивный слой, нанесенный или активированный на поверхности основы, имеет внешнюю поверхность, которая отдалена от основы и выполнена по существу гладкой с шероховатостью Ra поверхности не более примерно 2 мкм.

13. Способ по любому из пп. 6-12, в котором рецептивный слой, нанесенный или активированный на поверхности основы, является, в основном, сухим при соприкосновении с частицами, нанесенными на донорную поверхность.

14. Способ по любому из пп. 1-13, в котором частицы, нанесенные на донорную поверхность, являются в основном сухими при соприкосновении с выделенными областями поверхности основы.

15. Способ по любому из пп. 1-14, в котором частицы содержат покрытый или непокрытый металл, сплав, слюду или частицы полимерных или керамических материалов, имеющих вид металла или отражательную способность поверхности, как у металла.

16. Способ по любому из пп. 1-15, в котором частицы имеют форму хлопьев или пластинок.

17. Способ по п. 16, в котором толщина по меньшей мере 50% частиц, или по меньшей мере 75% частиц, или по меньшей мере 90% частиц составляет не более 100 нм.

18. Способ по п. 16 или 17, в котором толщина по меньшей мере 50% частиц, или по меньшей мере 75% частиц, или по меньшей мере 90% частиц составляет по меньшей мере 10 нм.

19. Способ по любому из пп. 16-18, в котором частицы имеют среднее аспектное отношение, равное по меньшей мере 10:1, или по меньшей мере 20:1, или по меньшей мере 50:1, или по меньшей мере 100:1, между по меньшей мере максимальным размером или средним диаметром или, в, зависимости от ситуации, эквивалентным диаметром и толщиной упомянутой пластинки.

20. Способ по п. 19, в котором аспектное отношение составляет не более 200:1, или не более 150:1, или не более 120:1.

21. Способ по любому из пп. 16-20, в котором частицы, перенесенные на поверхность основы, располагаются на рецептивном слое, в основном, с однородной ориентацией, причем пластинки в основном параллельны поверхности рецептивного слоя, отдаленной от основы.

22. Способ по любому из пп. 1-21, в котором обрабатывают поверхность основы вслед за ее контактом с донорной поверхностью.

23. Способ по п. 22, в котором при обработке осуществляют шлифовку или воздействуют теплом или давлением для модификации внешнего вида частиц, сцепленных с поверхностью основы.

24. Способ по п. 22, в котором при обработке отверждают или дополнительно отверждают рецептивный слой.

25. Способ по любому из пп. 22-24, в котором при обработке наносят покрытие лака на по меньшей мере выделенные области поверхности основы или на всю поверхность основы.

26. Печатная система, содержащая:

бесконечную донорную поверхность (12), выполненную с возможностью непрерывного движения по замкнутому контуру;

секцию (14) нанесения покрытия для нанесения частиц на донорную поверхность, которая при выходе из секции нанесения покрытия несет монослойное покрытие отдельных частиц, прикрепленных более сильно к донорной поверхности, чем друг к другу;

обрабатывающую секцию, в которой поверхность основы (20) подвергается обработке для создания выделенных областей поверхности основы, сродство которых к частицам на донорной поверхности сильнее сродства частиц к донорной поверхности; и

печатную станцию (18), в которой поверхность основы контактирует с донорной поверхностью, вызывая перенос частиц от донорной поверхности только на выделенные области поверхности основы, тем самым обнажая соответствующие области на донорной поверхности,

причем после прохождения печатной станции донорная поверхность возвращается в процессе работы к секции нанесения покрытия для восстановления сплошного слоя частиц посредством нанесения новых частиц на обнаженные области донорной поверхности.

27. Печатная система по п. 26, в которой секция нанесения покрытия содержит:

источник частиц, взвешенных в текучей среде, которые прикрепляются более сильно к донорной поверхности, чем друг к другу,

аппликаторное устройство для нанесения текучей среды на донорную поверхность так, чтобы вызвать прилипание частиц, взвешенных в текучей среде, к донорной поверхности с тем, чтобы сформировать на поверхности покрытие из частиц, и

систему удаления излишков, использующуюся для извлечения текучей среды и удаления лишних частиц, не имеющих прямого контакта с поверхностью, чтобы на выходе секции нанесения покрытия оставить только монослой частиц, сцепленных с донорной поверхностью.

28. Печатная система по п. 27, в которой аппликаторное устройство содержит распыляющую головку (1401) для распыления текучей среды и взвешенных частиц (1402) непосредственно на донорную поверхность.

29. Печатная система по п. 27, в которой аппликаторное устройство содержит вращающийся аппликатор (1420) для нанесения текучей среды и взвешенных частиц на донорную поверхность равномерным тонким слоем.

30. Печатная система по п. 29, в которой аппликатором является цилиндрическая губка или валик, имеющий множество гибких полос, расходящихся радиально от центральной оси.

31. Печатная система по п. 30, в которой губка или гибкие полосы выполнены из вспененного пластика с закрытыми порами.

32. Печатная система по любому из пп. 27-31, в которой аппликаторное устройство располагается внутри камеры кожуха, кромка которого прилегает к донорной поверхности и выполнена с возможностью предотвращения утечки частиц через уплотнительный зазор, образованный между кромкой кожуха и донорной поверхностью.

33. Печатная система по п. 32, в которой на кромке установлен ракельный нож (1408) для предотвращения утечки частиц и/или текучей среды из устройства нанесения покрытия.

34. Печатная система по п. 32 или 33, в которой система удаления излишков включает присоединенный к кожуху источник разрежения для удаления из камеры излишков распыляемой текучей среды и взвешенных в ней частиц.

35. Печатная система по любому из пп. 26-34, в которой текучей средой является жидкость, и система также включает секцию сушки, расположенную между секцией нанесения покрытия и печатной станцией, для удаления любой остаточной жидкости с донорной поверхности, выходящей из секции нанесения покрытия.

36. Печатная система по любому из пп. 26-35, дополнительно содержащая по меньшей мере устройство очистки или устройство поглощения жидкости, или нормализующее устройство, или устройство обработки после переноса частиц.

37. Способ по любому из пп. 1-25, в котором частицы состоят из покрытого или непокрытого металла, сплава, слюды или выполнены из полимерного или керамического материала, имеющего вид металла.

38. Способ по любому из пп. 1-25 и 37, в котором частицы имеют форму плоских пластинок.



 

Похожие патенты:

В заявке описан способ печати на поверхность основы, включающий i) покрытие донорной поверхности монослоем частиц, ii) обработку поверхности основы для придания липкости по меньшей мере выделенным областям, и iii) введение в контакт поверхности основы с донорной поверхностью, приводящее к переносу частиц с донорной поверхности только на липкие области поверхности основы. После печати на основу донорная поверхность возвращается в секцию нанесения покрытия, где целостность монослоя восстанавливается повторным покрытием новыми частицами областей донорной поверхности, обнажившихся при переносе частиц на основу. 2 н. и 36 з.п. ф-лы, 18 ил.

Наверх