紫外线照射固化物质的方法及实现该方法的设备及紫外线照射固化油墨

摘要

本发明涉及一种通过发光二极管发射的紫外线来照射固化物质的方法，以及实现该方法的设备及采用发光二极管发射的紫外线照射固化油墨。

说明书

技术领域

本发明是一种用于多种不同承印材料上进行全彩色宽幅印刷的工艺和方法，这些承印材料包括：聚合物，玻璃，金属，陶瓷，木制品，纺织物，麻布，纸张等。

背景技术

宽幅打印即多色数字喷墨式印刷，是制造广告材料及高质量复印品以及其它附有图片物品时使用最广的制造方法之一。该印刷技术可用于制造室内装饰：宽幅墙壁海报及张贴画，橱窗海报，展会彩色展板；还可用于制造外部装饰：宣传海报，宽幅横幅，广告牌，指示牌等。在这种背景下，宽幅印刷中会经常细化出新的发展方向，例如，用于制作旗帜，海报，横幅的在纺织品上的高质量印刷，用于制作商店，宾馆，饭店内部装饰的高清晰图画及广告宣传画的帆布材质上的印刷，以及背面可黏贴薄膜的材质上的印刷，建筑材料，透光纸盒薄膜上的印刷等。

对不同的承印材料有不同的要求。例如，如果对于外部印刷分辨率为180-360dpi，那么对于内部装饰的印刷分辨率必须要达到720-2880dpi。分辨率为360dpi适合对照相质量没有要求的横幅和标语的印刷，分辨率为720dpi可用于对照相品质的艺术作品的印刷，可准确的印刷出作品的颜色，而分辨率为1440dpi，印刷高分辨率的艺术作品的照片时可以高度准确的传递色调，半色调，线条及颜色。这种印刷用于画廊和博物馆的画的复制印刷。

印刷得到的图像应是对比度清晰，饱满而明亮的，并能传递原文件最小细节。要达到这样的印刷水准要使用专业的工艺、专业的打印设备、算后打印设备，以及专业消耗材料：油墨，颜料等。

这样，为保证印刷的高品质，绝对不允许微小的各种彩色斑点或颜料流散到承载印刷材料上。为避免油墨流散，可在印刷时使用专业的快速固化油墨方法、快速固化设备及专业的油墨和颜料。几种聚合物在被不同光线照射时的聚合能力是实现快速固化油墨的基础。

例如，众所周知的紫外线油墨固化印刷方法及印刷仪器[美国专利编号7137696，国际分类号B05D 3/06]。其方法是：在向承载印刷材料上印刷时作用油墨点，用初级紫外线发光二极管合成的光源紫外线照射。在这种作用下发生局部聚合，组合，凝固，从而把油墨点转化成凝胶，这样可预防产生污点及油墨流散。

用发光二极管发出的紫外线照射作用油墨点后，用紫外线二级光源(二级光源处最少有一个荧光灯)再次作用这些油墨点。这样一来油墨点完全聚合，组合，凝固。一级光源要高于印刷承载体--在油墨点上方，而二级光源位于承载体下方。

众所周知的物质光化聚合作用的方法及实现该作用的仪器，仪器中用半导体照射该物质发生物质的固化，照射具有可引起光化反应的波长和能量[美国专利号6683421国际分类号G03F7/20，G02B006/04]。可以用发光二极管或激光二极管分别作为半导体，或者组合成二极管总和共同使用用作半导体。

知名的紫外线照射物质固化方法及实现该方法的设备，首先用于含有紫外线光引发剂的油墨，涂层或胶体的固化，分两个阶段通过发光二极管对其进行紫外线照射，并且第一阶段和第二阶段的照射波长不同，应在波长180纳米-420纳米之间[美国专利号7211299，国际分类号B05D3/06，C08F2/48]。设备中紫外线发光二极管集中到一起并在指定波长区间内照射光。紫外线发光二极管列发出的可见光谱的光线在设备工作时可用肉眼看到。该设备配备了紫外线发光二极管冷却系统，冷却系统可提供保证光的必要强度所需的温度。紫外线发光二极管与被固化物质的分布距离为：保证紫外线发光二极管发射同一种光。

为人所熟知的用紫外线照射快速固化物质的方法和设备，主要是要用紫外线固化油墨，聚合体涂层，颜料(美国专利号7175712，国际分类号H01L31/14，H05B33/22)。根据该方法，用发光二极管和荧光灯发出的紫外线照射在较宽波长范围内的含光促媒剂的物质上，这样紫外线照射的强度取决于被固化物质的性质及固化条件，同时要保证发光二极管的恒温。

实现该物质固化方法的设备上有两个紫外线照射光源：具有不同波长的紫外线光电二极管串联起的紫外线一级光源，以及由一个或若干荧光灯发出的紫外线照射二级光源。一级光源的发光二极管固定在空气散热器的基片上。温度传感器位于散热器上并与紫外线发光二极管的操纵装置连接。在具有几列发光二极管的情况下毗邻的列间的空间移动至大小为1/x，x是列数，或者交错排列发光二极管。使用透明的塑料保护片把紫外线发光二极管和油墨紫外线或其他物质隔离开。

为预防油墨晕染及渗漏，在快速向印刷承载体喷刷油墨时要进行部分或全部固化，用一级紫外线照射光源-紫外线发光二极管照射油墨，这样可以实现加固和部分聚合及/或变油墨滴为胶体。完成油墨固化，用二级紫外线光源照射-一个或若干荧光灯照射。在油墨，涂层，颜料及紫外线照射光源间可用惰性气体建立不含氧区，例如，氦，它是厌氧的，可提高紫外线光引发剂的生产率。

一级紫外线照射包含几列紫外线发光二极管，这样一来相邻的发光二极管至少有两个不同波长的波段。具有不同波长的紫外线发光二极管的分布是随意的，混合的或是串联的。为达到较大的波长的差异性使用具有一个或几个荧光灯的二级紫外线光源，荧光灯的荧光粉用于强化给定波长的光线照射。例如，2011C型荧光灯照射的光的波长为351纳米，2052-371纳米型，2092-433纳米型，2162-420纳米型。使用的紫外线发光二极管的波长大于400纳米，因为波长越长，发光二极管的有效系数也会增加，这样可有效增加紫外线照射的强度。最好使紫外线发光二极管交替在列中，让不同波长的发光二极管的照射处在180纳米至420纳米波段间。固化较厚的聚合体要求波长较短的照射光线。色素涂层通过用区别于色素可吸收的波长的紫外线照射进行固化。这也是油墨，涂层或胶黏剂的树脂和添加剂的吸收性能。此外，紫外线发光二极管发射出的可见光可以使操作者用肉眼观察，设备是否在工作。空气冷却系统可保证所需的照射强度下紫外线二极管的给定温度。

空气冷却系统中包括散热器，散热器上的基座上是紫外线发光二极管，散热器(风扇)的目的是保证紫外线发光二极管恒温。观察基座的温度或照射的强度用于控制向基座制冷系统的风扇提供的工作时的电流或电压的强度。增强基座的制冷效果可保证基座的温度处于常温的水平，这样可以稳定照射光线的强度，使其处于恒稳的状态，因为紫外线发光二极管升温会降低照射的强度。

在设备中根据性能的不同还使用独特的紫外线发光二极管仪器，这是为了保证并联的每个紫外线发光二极管的电压下降幅度相同，相应的达到电流相同，光线稳定。紫外线发光二极管的电流降低的幅度在5％-10％内，这样可降低消耗。

紫外线照射光源和被固化的物质间距离的选择条件是，使物质的照射表面的所有的点达到相同的照射强度。

紫外线发光二极管的操控装置用于打开和闭合紫外线发光二极管，以及稳定紫外线发光二极管的照射强度。为防止紫外线发光二极管温度过热应相对高频率的阶段性开关电源，这个间隔取决于紫外线照射的强度。

如上所述，众所周知的紫外线照射物质固化方法和设备可以总结出了物质固化分两个阶段进行。在使用荧光灯固化的第二个阶段时，该方法和设备自身的缺陷显现出来：低效率，高工作温度，时间寿命短，分泌有害的臭氧，消耗功率大，这些缺陷局限了它们的使用范围，特别是，它们不能用于带有不同打印头的全色压力喷射打印机。

其中，当在第二阶段使用荧光灯时和紫外线发光二极管进行联合辐射时，设备的结构将变得复杂，使用紫外线辐射对物质进行固化的成本会增加。此外，上述列举的缺陷均存在于该措施中。

在第二阶段使用紫外线发光二极管，这种二极管的波长和第一阶段使用的发光二极管的波长不同，设备和使用方法同样将变得复杂。紫外线辐射的波段很广，其中不考虑光促媒剂在窄光谱内拥有最大的敏化作用，也就是说不考虑光促媒剂的物理-化学特性。因为正如我们所知，光促媒剂在不小于365纳米的波段内有最大的敏化作用，所以使用波段较长的发光二极管是无效的。使用广谱紫外线辐射来固化物质是没有效率的，因为这会导致紫外线辐射在部分光谱部分内的强度降低，在该部分光谱内，光促媒剂是拥有最大敏化作用的物质的组成部分。当光促媒剂所作用的发光二极管的数量减少时，同时确定较长波段的发光二极管，如400HM，最终，较长波长的有效辐射强度会降低。使用发光二极管来对发射体的效率进行监测，该发光二极管的处在可见光谱范围内，这同样也有利用降低波长的辐射强度，在该波段长度内发光二极管的敏化作用最强。

根据传感器的辐射强度指标来对发光二极管的辐射强度进行的监测，监测还使用了反馈和温度稳定器，该监测是没有效率的。在发光二极管内，随着温度的增加，芯片会逐步退化，此外，温度越高，退化越剧烈。由于芯片的退化，发光二极管的辐射强度会降低。当照明传感器注意到芯片的紫外线辐射强度降低时，冷却系统会使散热装置的工作更加强烈，以此来降低发光二极管的温度，从而提高发光二极管的辐射强度。因为，在此时，紫外线的辐射强度不会增加，所以冷却系统此时工作效率最高。这种辐射强度监测系统是没有效率的，因为这不能提前预防发光二极管芯片的退化，原因是发光二极管芯片不位于散热装置内，而位于散热装置的底层上。由于这个原因紫外线发光二极管的辐射强度也会降低。

因此，部分发光二极管连接在平行的电路里，此时，发光二极管拥有不同波长的辐射，电路中的电流集合在一起，误差大约为5％和10％。这种集合是必要的，虽然这会使紫外线固化物质过程的成本升高。此外，对发光二极管加热之后，发光二极管的内部电阻会发生变化，流经发光二极管的电流也会发生相应的变化，因此发光二极管的辐射强度是不同的，在单独的发光二极管内辐射强度也会减小。况且，使用不同型号的发光二极管，这些发光二极管发出光线的波长不同，特性不同，这会使发光二极管的操作系统变得复杂，也会使发光二极管的辐射强度降低。

上述不足会限制已知的使用紫外线辐射来固化物质方法的使用范围和设备。其中包括，这些方法和设备不能用于高压喷射全色打印机，这种打印机的磁头型号不同，原因是紫外线辐射在窄光谱内的辐射强度较低，在窄光谱内，光促敏剂是所固化物质的组成部分，光促敏剂的敏化作用最强，而最不可能保固化物质上层的固化速度较快，该物质是使用紫外线来进行的固化。

油墨也是如此，该油墨使用紫外线辐射固化，油墨中含有染色成分、液体试剂状的稀释剂，派生硅，硅中含有碳-不饱和碳，在辐射作用下，派生硅能够促进聚合作用，至少，能促生成一种光化聚合作用的催化剂，而且，液体试剂含有多功能材料，这种材料中含有单个的不饱和碳-碳关系，这种不饱和碳-碳关系在辐射下能促进聚合作用，多功能材料中含有许多不饱和碳-碳关系，这种关系在辐射下能促进聚合作用，此外，含有5-30％的液体试剂，试剂中至少含一个低分子聚合物，聚合物中含有单个的饱和碳-碳关系，这种关系在辐射下能促进聚合作用，至少含有20％。(美国专利证书No.6593390，国际分类号C09D11/10；C09D11/00)。这些油墨的粘性在30℃的时候不多于35cP，可以用于广谱紫外线辐射的固化，而不能用于窄谱紫外线辐射的固化。

同样，在被固化的物质中含有，至少一个能用自由原子团来进行聚合作用的化合物或混合物，化合物或混合物其中含有，至少一个单一功能、二功能、三功能、或四功能的低分子聚合物，这些聚合物都含有有功能性丙烯酸化合物基，其中至少有一个隐形摄影化合物，该化合物能促进激活等离子(俄罗斯联邦申请No.2004133886，国际分类号C08F2/52)。然而在宽幅高压喷射打印机中不能使用这些聚合物，原因是，等离子是能量量子的提供者。

紫外线固化所作用的打印颜色，主要是镂花颜色，这适合使用广谱紫外线辐射灯，这种灯内有带颜料的变形环氧化作用树脂，带颜料的变形环氧树脂中含有丙烯酸环氧化作用树脂，大约为550-600，---相应数量的丙烯酸和大约400-500的环氧树脂相互作用的产物，此外还含有光促媒剂、活化剂--苯酰基过氧化合物和/或二硝基苯酸、触变剂-硅石粉、泡沫灭火器-聚二甲基硅氧烷液体和惰性无机填充物(俄罗斯联邦特许证No.2055741，国际分类号B41M1/12，C09D11/10)。

上述列举构造的流变特性，首先是由于粘度的提高，这使得使用巨幅全色高压喷射打印机进行高质量的打印不太现实，因为这些构造的使用范围有限。此外，可以达到较快的固化速度(在单位辐射强度为30瓦/厘米时大约1-2秒)，仅适用于载体的涂层厚度为1-1.5微米，这是胶印的典型特征。使用高压喷印时，涂层的厚度大约为20微米，因此固化时间将大幅度增加。况且油墨中的光促敏剂不能保证在紫外线辐射部分进行最大的敏化作用，该辐射部分波长为365纳米，上述波长的紫外线辐射在紫外线发光二极管中功率最大，这种功率的紫外线在目前是紫外线辐射中最有效和最经济的，目前在宽幅高压喷印中广泛使用。

发明内容

依靠涂在载体上的油墨及油墨厚层的快速固化，该发明旨在建立实现全色宽幅打印的综合解决措施。全色宽幅打印使用宽幅全色高压喷射打印机，宽幅全色高压喷射打印机带有不同型号的打印磁头。在不同材质的表面上获得高质量的全色图像，这些材质有柔韧的片状聚合体、玻璃、金属、陶瓷材料、木材、粗麻布等等。

为了解决这一问题，提出了紫外线辐射固化物质的方法、为实现紫外线辐射固化物质方法，需要设备及紫外线辐射所固化的油墨。

固化物质的方法包括：使用紫外线发光二极管对所固化的物质施加作用，所固化的物质中包括光促敏剂和载体表层的涂物，此外，指定的紫外线发光二极管的辐射应符合光谱的范围，在该范围内，所固化的物质中含有光促敏剂，光促敏剂有最大的敏化作用，而在紫外线发光二极管中连续不断地传递电流脉冲，频度为1千赫兹-10兆赫。

参加固化物质过程的紫外线发光二极管有一样的辐射光谱。

在实施固化物质时，可以对紫外线辐射强度进行控制，通过改变频率和/或电流强度和/或电流脉冲占空比，这样以使紫外线发光二极管的平均耗散功率接近最大。根据所固化物质的聚合作用的能量、所固化物质的组成、所固化物质层的厚度、所固化物质的喷涂方法、紫外线发光二极管对所固化物质的影响波长、周围环境的温度和湿度以及紫外线发光二极管的特性来选择频率、电流强度和电流脉冲占空比。

使用紫外线辐射来对物质进行固化的设备包括紫外线辐射发射源，包括紫外线发光二极管、紫外线发光二极管的控制组、紫外线辐射发射源组、紫外线发光二极管散热装置、紫外线发光二极管温度传感装置，紫外线发光二极管温度传感装置与紫外线发光二极管的控制组相连，此外紫外线辐射发射源是由光学聚焦系统供应，而紫外线发光二极管的控制组以这样的方式完成，以便到达每个紫外线发光二极管的电流脉冲频度为1千赫兹-10兆赫。

紫外线辐射发射源组的紫外线发光二极管拥有相同的辐射光谱，可以分布在连续的几排，构成一个集合。

紫外线发光二极管的控制组含有控制器，控制器和外部计数设备相连，紫外线发光二极管控制组的电源模块和控制器与相应的紫外线发光二极管相连。

温度传感器可以直接位于冷却散热装置上，传感器的出口与管理组相连。

每个电源模块都可以用作控制脉冲的电流稳定器。

紫外线发光二极管可以直接连接固定到冷却散热器上，如借助焊接。

冷却散热器可以用作液体热交换器。

紫外线辐射固化使用油墨建议使用彩色和白色。

紫外线辐射固化的彩色油墨成分如下，量％：

颜料——1-3；

双功能丙烯酸酯——60-70；

单功能丙烯酸酯——5-10；

多功能丙烯酸酯——5-10；

光引发剂——3-8；

共同触发剂或胺增效剂-2-5；

有机硅添加剂——0.2-1；

超级分散剂——0.02-0.1；

共同分散剂——0.02-0.1；

光稳定剂——0.02-1。

紫外线辐射固化的白色油墨成分如下，量％：

颜料——20-30；

双功能丙烯酸酯——60-70；

单功能丙烯酸酯——3-8；

光引发剂——2-5；

有机硅添加剂——0.2-1；

超级分散剂——0.02-0.1；

共同分散剂——0.02-0.1

光稳定剂——0.02-1。

可以用作多功能丙烯酸酯的有：如，工业丙烯酸酯树脂台湾生产商紫外线-聚合物Eternal-4-14功能组，单体EM-6362-12-14功能组二聚戊烯带电粒子三硝基甲苯六丙烯酸酯---6功能组，丙氧基五带电粒子三硝基甲苯四丙烯酸酯。油墨中的多功能单体达10％，这是由油墨粘性的极限值决定的。

这种多功能单体有高度活跃的C＝C键，这使油墨的固化速度非常快。多功能单体的数量少于5％，这使得油墨的感光性(固化速度)、对不吸水底层的粘着力变差，图画相对于外部影响的稳定性。树脂的浓度超过10％，这会导致颜料的粘度过高，由于多功能单体本身的粘度很高，所以会导致油墨的印刷-技术特性较差。油墨中多功能单体的理想含量是5-10％。

用于单功能丙烯酸盐的紫外线固化油墨可能含有1.6己烷二醇，二炔丙基乙二醇丙烯酸盐。

作为多功能丙烯酸盐，油墨可含丙烯酸异冰片酯，辛癸基丙烯酸，三羟甲基丙烷丙烯酸酯。

使用印刷颜料作为颜料，它们在油墨中的含量少于胶印用涂料，由于颜料对紫外线具高吸收性，涂料中颜料浓度应为最低，通过加大颜料层厚度和不足0.5微米的色散度获取鲜艳颜色，发挥颜色遮盖力。对于大部分颜料来说油墨中颜料含量达1-3％，对于白色颜料占20-30％。由于涂料固化速度急剧下降，颜料数量大于3％，又因涂料颜色强度降低，颜料数量小于1％。

紫外线波普指定范围内，最大功率紫外光电二级管紫外线波长为365纳米，使用其中增感最强的作为光引发剂，现阶段紫外光电二级管是紫外线照射最为有效和经济的来源，因而被应用于宽幅打印机。这些光引发剂在既定波长光量子被吸收时分出最大数量自由基。例如，波长为365纳米的光带可以使用下列光引发剂：用于类似光聚合成物的已知化合物，诸如苯甲酰酯，硫杂蒽酮，二苯甲酮等，其中包括，2，4，6-三甲基苯甲酰基和单乙酰代磷及其混合物。

油墨中光引发剂含量3-8％。小量光引发剂无法保证高速固化，由于这些化合物在双官能丙烯酸酯中可溶性有限，也因固化上层活动性过高使得油墨深层自由基渗透受到阻碍，近底层处油墨尚未固化，使用大量光引发剂也是不合适的。

应用于大幅全色印刷的油墨不应具触变性，表面张力不应小于30达因/平方厘米，因而其组成成分包括有机硅添加剂，比如，由DOWCorning No.57生产[二甲基硅氧烷(聚氧化乙烯醋酸盐)]。油墨中该有机硅添加剂成分保证了触变性和表面张力保持低水平，达0.2-1％。

使用数量0.02-0.5％的硝酸苯基羟胺铝盐作为光稳定剂。

紫外照射窄谱以使用同一类型，即同一波长紫外线光电二极管作为紫外照射源为前提。为了使油墨在窄波段高速固化，需要具备窄谱段能量吸收增感光引发剂。大多数光引发剂的增感会超出波长365纳米。而增感处于该谱段的光引发剂无法分出足够自由基用于油墨载体的完全固化，也就说这些是芮光引发剂。为了使固化全面而迅速，引入胺增效剂用于自由基再生，同时引入低韧度多功能丙烯酸单体(4-14功能组)用以提高反应效能。使用低粘度丙烯酸高活性双官能单体作为主要稀释剂。为了改善用于载体的油墨层物理性，诸如：粘结性，耐腐蚀性，机械强度，在油墨成分中引入单功能单体。油墨构成应保证打印参数要求的物理性能。热稳定在20至45℃范围内时，粘性不应超过10厘泊，表面张力23至30达因/厘米。

描述油墨主要用作具备紫外固化系统的大幅彩色打印机。

紫外照射波段分作3个分波段——波长200至280纳米的短波段，波长280至315纳米的中波段和波长315至380纳米的长波段。短波紫外照射不适宜用作物质固化，例如打印机油墨，波长小于280纳米的照射会形成臭氧，对人体有害。根据医疗研究结果，中波紫外照射也会对人体造成伤害，它会导致人们患上诸如内障和皮肤癌等无法治愈的疾病。使用短波和中波的另一阻碍因素在于，有效系数低于1％时，该波段发光二极管价值极高。

与自然照射最为接近的是长波紫外照射，它对人体的伤害最小。然而使用它也会遇到一系列困难。第一个问题是，紫外固化物质中大量(数十)光引发剂在波长300-330纳米时增感最大。波长365纳米时，已知的增感最大光引发剂只有几种，而波长达395-400纳米时，这种光引发剂完全不存在。第二个问题是，随着波长减小，紫外线光电二极管有效系数也会下降。波长300-350纳米的强力照射价值很高，所以它的经济使用价值不高，而波长375-405纳米照射价值相当低，然而缺乏符合该波段增感最大的光引发剂。350-375纳米波段前景广阔，因该波段发光二极管价值相对较小，有效系数不会过低，并且存在增感最大的光引发剂。

如上所述，打印油墨包括：光聚合物，光引发剂，可抗紫外照射、在紫外照射影响下不会发生褪色的固态不溶色素，例如，黑色所用炭黑。在紫外照射影响下，光引发剂会撕裂内部连结。破裂所得物质与光聚合物发生化学反应，反应结果形成聚合物——塑料涂层。此时最大问题在于，色素会阻碍紫外照射——90％照射受到1/8墨层阻碍，化学反应速度降低。将照射效能提高1倍可扩大化学反应速度好几倍。对芯片二极管进行相关冷却时，电流密度比额定值高出7倍。因此，为了获得高效能照射需要有效的冷却系统，以便效功率扩大时有效冷却芯片，同时不会造成芯片退化并降低发光二极管照射强度。水冷却系统是最有效且价格低廉的冷却系统。

为了使紫外照射能尽可能深入墨层，最好使用强大短脉冲，而不是使用低功耗辐射长时间照射表面。最佳方案是使用强大短脉冲，使照射能够穿透具相当厚度的多孔墨层，以在脉冲间冷却发光二极管芯片。

为了准确判断脉冲功率，预防芯片加入过度，需使用稳流器。稳流器用于稳定通过二级发光管的电流，这样在得知二级发光管电压下降时，可准确计算脉冲功率，限制通过二级发光管的电流，避免造成破坏。

在下列条件下进行脉冲频率计算。因打印机托架运转速度为1.5米/秒时，照射需渗入表面每一点，并考虑到单个二级发光管和照射体宽度，可计算照射体工作频率。举例来说，1秒内打印机托架以最大速度迁移了1500毫米，当两个脉冲之间频率为1000赫兹时，托架迁移了1.5毫米，频率10000赫兹时打印机托架迁移了0.15毫米。为了进一步渗入涂料层，加速聚合过程(程序)，增加电流值至既定数值，相应的增加孔积率以保证冷却二级发光管芯片，于此同时，现有瞬时功率也应提高到相应倍数。

通过紫外线光电二极管的脉冲电流频率、孔积率和值取决于下列因素：油墨或涂料聚合能量(灵敏度取决于涂料或紫外固化物质成分和属性；吸收或反射紫外照射能力不同的颜料和颜料粒子大小；所用光引发剂及其成分比例；不同添加剂；影响聚合过程的外部因素；固化层厚度；固化物质滴剂大小，比如，油墨(取决于所用打印头)；打印头数量(打印头转过一次周期内绘图所用色彩数量)；打印头清晰度(每英寸喷嘴数量)；打印头工作模式；照射体相对于紫外固化物质运转速度；打印头工作频率；紫外照射聚焦光束尺寸；紫外照射源距紫外固化物质表面距离；周围环境温度和湿度；照射源强度。

用于紫外照射固化物质的设备可应用于不同技术领域，包括利用紫外照射固化聚合粘胶剂，油漆颜料涂层，或大幅打印机所用油墨等。由于所用油墨特性不同(聚合能量，粒子大小和吸收波谱，光滑聚合和光引发剂，添加剂的存在，固化层厚度)，根据油墨和所用打印头特性选择紫外照射功效和照射体特性。根据下述条件计算紫外二级发光管控制下的脉冲频率。因托架由紫外照射源迁至紫外固化油墨标绘的材料上方，速度1.5米/秒，在考虑到每个单个紫外二级发光管和紫外照射源宽度的情况下，紫外照射应穿透材料表面每点，并对紫外照射源工作频率进行计算。举例来说，1秒内打印头装有XAAR126打印头的打印机托架以最大速度迁移了1500毫米，两个脉冲之间频率10000赫兹时托架迁移0.15毫米。

设备工作示意图和紫外照射固化物质方法见图1，设备图见图2。设备包括紫外照射源1，以系列2具备相同照射波谱的串联紫外线光电二极管为形式，该波段内固化物质光引发剂具备最大增感。系列2紫外线光电二极管安装于水力散热器3，通过水力热交换有效冷却紫外线光电二极管。温度传送器4直接装于散热器3，用以控制紫外线光电二极管的温度。紫外照射源1配备了光照射聚焦系统5，以大量透镜为组成形式，如图2所示。紫外线光电二极管控制块6用于形成脉冲控制紫外线光电二极管，并包含控制器7和电力组件8。温度传送器4与控制块6的控制端口相连，它也是控制器7的控制端口。系列2紫外线光电二极管焊接于散热器3。所有的紫外光电二极管安装于散热器3表面同一平面上。设备所用紫外线光电二极管消耗功率高，在芯片上超过1瓦特，安装于散热器3，安装密度大，座架间距离为最小。紫外线光电二极管受光照射聚焦系统5保护不致损坏，该系统是透镜系统，用以扩大表面单元光功率，紫外线光电二极管由穿透同一朝向紫外照射性能好的材料制成。来自紫外线光电二极管的热能被引至散热器3，在水力流动冷却系统(图中并未标注)帮助下，散热器可有效冷却。

强力紫外线光电二极管具高发热性能。为了保证有效冷却，将紫外线光电二极管直接焊接于散热器3。通过与散热器3绝缘的导线将电压引至紫外线光电二极管阳极和阴极。为了保证有效冷却，紫外发光二级管安装于水力散热器3的冷却表面。换热器的另一面通过液体散热。水力冷却系统外形尺寸较小，保证有效的冷却强力紫外发光二级管。

其每个芯片所需功率大于一瓦特的大功率的紫外线发光二极管的操纵借助于操纵六的组件来进行。组件六的第七控制程序以自己的信息输入与外部操纵装置相联系，用作外部操纵装置的可以是，比如，“启动”按钮或者个人电脑(没有指定配置数据)。电源微型组件八的组件的第一个和第二个输入端与第七控制程序的操纵输出端相连接-与模拟信号《电流装置》输出端和数字信号《控制脉冲》输出端对应地相联接。电源微型组件的每一个动力输出端与相应的紫外线发光二极管的导板相连接。

每一个电源微型组件八可以在带有宽脉冲调制的稳流器的控制脉冲的形式下来完成，并且保障电流脉冲向相应的紫外线发光二极管的导板的传输，其频率范围是：一千赫兹到十兆赫兹，与此同时频率为1/特(斯拉)，电流值和电流脉冲的填空系数的确定取决于：固化物质的特性和固化的条件。紫外线发光二极管上的电流脉冲的波形如图3所示。

通过紫外线照射来进行物质的固化所建议采用的方法按以下方式来实现。

对紫外线固化物质，包括光引发剂(光促媒剂)起影响作用的是分布于二号导板上的紫外线光电二级管的照射，与此同时，紫外线发光二极管的照射光谱位于油墨的光引发剂具有最大增感作用的光谱的区域，例如，符合波长为365纳米的条件。一号紫外线照射源的强度取决于固化物质的特性和固化条件来进行控制和操纵。为此向紫外线发光二极管传送连续电流脉冲，这些电流脉冲的频率大约在一千赫兹到十兆赫兹范围之间，并且借助于控制组件六来控制频率、填空系数、和电流脉冲的值，这样一来，为了使紫外线发光二极管的平均砂散功率与最大的功率相同或者相接近。例如，日本NICHIA公司生产的、型号为NCCU033、波长为365纳米的紫外线发光二极管的最大砂散功率约为3.3瓦特，但是不超过会导致紫外线发光二极管受损害的极限值(对于型号为NCCU033的紫外线发光二极管根据实验确定，砂散功率的危险值为4.1瓦特)。与此同时，电流脉冲的频率、电流值、填空系数取决于以下一系列的参数：紫外线固化物质的聚合能量和固化物质的构成、紫外线固化物质层的厚度和镀层的方法、紫外线照射对物质影响的持久性、周围环境的温度和湿度。紫外线发光二极管的特性。

实现上述方法的装置，按以下方式进行工作。通过与外部控制装置通信接口，例如，与电脑相连接(没有指定配置数据)，向六号控制组件的七号控制程序传输工作参数的相关数据：控制脉冲的频率、控制脉冲的填空系数、最大的工作温度和紫外线发光二极管的功率。这些参数被输入到七号控制程序的非易失性储存器上。六号组件的连通(操纵)取决于外部控制装置程序上借助于相应的电脑的指令，或者手动按键(没有指定配置数据)。按照连通的指令，在六号控制组件的模拟输出端会出现模拟信号，该信号与程序指定的I_m电流数据相符合，该电流会流经2号紫外线发光二极管的导板。按照控制脉冲的指定频率和填空系数在七号控制程序的数字输出端口形成《控制脉冲》信号，并在此基础上向紫外线发光二极管连续传送频率为一千赫兹到十兆赫兹的电流脉冲。连通命令未取消之前或者紫外线发光二极管的稳定未达到最大指定温度的情况下，七号控制程序形成《控制脉冲》信号。七号控制程序按位于四号散热器上的三号传感器信号跟踪紫外线发光二极管的温度，四号散热器上有二号紫外线发光二极管的导板。当三号稳定传感器上的信号达到储存在七号控制程序储存卡中的最大工作温度的指定值时，后者按照控制程序，为了降低紫外线发光二极管的输出功率或者停止传输《控制脉冲》、扩大控制脉冲的填空系数、为了降低流经二号发光二极管的每一导板的电流而减小七号控制程序模拟输出的信号坪。七号控制程序的模拟输出端口上输出的《电流装置》信号输送到所有的八号电源微型组件，同时指出紫外线发光二极管二号导板上的电流值。七号控制程序的数据输出与每一个八号电源微型组件相连接，这使得可以接通彼此相对延迟地每一个八号模块，这主要是为了降低装置(没有指定配置数据)的电源的峰值功率。八号电源微型组件在七号控制程序上的操纵信号到达之时，在紫外线发光二极管的导板上形成同样数值和填空系数的电流脉冲，这些电流脉冲与七号控制程序的控制型号相符合。当电流脉冲流经紫外线发光二极管的二号导板时，后者会产生紫外线照射和热量。紫外线发光二极管产生的热量，会传输到三号散热器上并且水冷却后在散热器上散布开。紫外线照射，通过五号聚焦光学系统，收集为一束，也就是聚集，因此，照射能量聚焦并且可以防止散发。聚焦的紫外线照射指向涂上紫外线固化物质的载体。

这样一来，紫外线照射固化物质所描述的方式和实现该方式的装置，首先，可以允许不再使用发光的灯，并且因此具有了更高的工作效率，具有稳定的工作温度，大量的临时资源，并且由于不使用臭氧因而提高了生态环保性能，并且允许使用更小所需功率。由于此，扩大了紫外线照射固化物质所描述的方式和实现该方式的装置的应用范围。此外，用作照射源的只有紫外线发光二极管的简化装置并且降低了紫外线照射固化物质的成本。

使用紫外线照射区域相同的紫外线发光二极管保障它的波张完全相符合，波上的光促媒剂具有最大的增感作用，这会提高固化物质的有效性。

发光二极管的照射强度的控制主要按照紫外线发光二极管的电流传感器的指示，而不是按照照射的强度，同样地，使用逆向联系和稳定的温度的稳定可以使得减少晶体的退化，并且提高紫外线发光二极管的照射强度。照射强度控制系统的有效性的提高同样依靠直接位于散热器上，而不是位于安装在散热器的底板上的紫外线发光二极管。晶体退化的减少同样地也有利于温度传感器直接位于散热器上而不是位于底板上。

由于所有的紫外线发光二极管连续接通，并且所有的紫外线发光二极管具有相同波长的照射，所以不需要进行发光二极管的导板中的电流的选配，这就降低了紫外线固化物质过程的成本。除此之外，这样还提高了流经光电二极管的电流的稳定性，同样，还有发光二极管照射强度的稳定性。同样地，使用具有同样波长并且具有同样的特性相同类型的发光二极管，使得发光二极管的控制体系简化并且提高了发光二极管照射的强度。

因此，这里所指出的发明可以保障建立实现紫外线照射固化物质的方法的装置，在该装置中，依靠聚集光学系统可以避免光能的散射。依靠降低发光二极管晶体退化的程度，可以提高发光二极管的控制系统的有效性和发光二极管冷却系统的有效性。简化发光二极管的结构，降低它的质量和外形尺寸的指数并且保障该装置的可行性，例如，在打印机的可移动部分。同时还减低了成本并且提高了紫外线固化物质的工艺性，降低了能源消耗，同样依靠在不使用荧光灯并且使用拥有同样照射光谱和光学聚焦系统的发光二极管也提高了它的使用期限。

所建议使用的墨有效地受到紫外线的高速照射，并且其目标在于用于更大尺寸的全彩色带有紫外线固化系统的复印机上使用。

综上所述，所建议的发明可以在带有不同类型的打印头全彩色宽尺寸的打印机上使用。这种打印机为在不同材料的载体的表面获得全彩色的宽尺寸的图像的同时保障高速固化足够厚度的紫外线固化物质层，这些材料可能是柔韧的页状聚合物、玻璃、金属、陶瓷、木材等等。

附图说明

图1展示的是紫外线照射固化物质的方法和该装置的工作方法，以及实现该法的方块图。

图2展示的是紫外线照射固化物质装置的结构形式，图3显示的是紫外线发光二极管上电流脉冲的临时曲线图，在该曲线图中：

-1-紫外线照射源；

-2-紫外线发光二极管的导板；

-3-冷却散热器；

-4-紫外线发光二极管的稳定传感器；

-5-紫外线照射的光学聚焦系统；

-6-紫外线发光二极管的操纵组件；

-7-控制程序；

-8-电源微型组件。

具体实施方式

该发明的关键地方通过以下实例来进行图示说明。

实施例1：

完成紫外线固化白墨的准备。

为此，在容量为一升的试验室的细小的磨机中加足负荷：

直径为0.6-0.8毫米的一千克的陶瓷颗粒；两百克-白色涂料，锐钛矿形式的钛的氧化物(生产Kronos1071)；550克-具有双重功能的变质处理的丙烯酸酯(ViaJet 400生产CYTEC)；均为25克的超量分散剂CH13和CH10S(TATI生产)；光稳定剂NPLA(WAKO Q1301生产)0.075克预先溶入到1.425克的双丙烯酸酯-双羧丙基醚中。

然后在获得同样重量的、平均单位尺寸小于0.5微米的颗粒之前的50个小时期间进行磨细和解胶(胶液化)。在这一操作要结束的时候，添加一百克单功能的丙烯酸酯(异冰片基丙烯酸酯生产CYTEC)。

然后获得的物质的组分从带有3-1.5-0.5微米的孔眼的三级过滤器上进行过滤。过滤之后向所获取的物质的组分中添加光促媒剂：2，4，6-三甲基苯甲二苯基三烃基膦化氧-50克；单酸基三烃基膦化氧-20克；胺增效剂-乙基-4-二甲胺基苯甲酸盐-30克。

当红色的灯照射时，在隔光条件下会增加光促媒剂。当增加了光促媒剂之后，所获得的墨再次从带有0.5微米的小孔的过滤器中过滤并且分别装在不透明的包装材料里。

当温度为25℃时所获得的墨的粘性在29cP范围内，当45℃时在11cP范围内，表面的张力为24.7达因/厘米。

接下来，受所描述的紫外线固化装置的影响，当紫外线发光二极管的波长为365纳米并且在宽尺寸打印机上打印(NEO UV LED打印头为XAAR128/40)时测试所获得的墨固化速度。打印头中的墨的性能稳定、固化速度高、固化时间共计为0.4秒。打印质量高。

实施例2：

完成紫外线固化黑墨的准备。

为此，在容量为一升的试验室的细小的磨机中加足负荷：

直径为0.6-0.8毫米的一千克的陶瓷颗粒；75克-Carbon黑色涂料Black 7(气体碳黑SB250生产Degussa)；350克-具有双重功能的变质处理的丙烯酸酯(ViaJet 100生产CYTEC)；超量分散剂CH13和CH10S(生产TATI)每个为75克；光稳定剂NPLA(生产WAKO Q1301)0.225克预先溶入到4.275克的双丙烯酸酯-双羧丙基醚中。

然后在获得同样重量的平均单位尺寸小于0.5微米的颗粒之前的15个小时这一期间进行磨细和解胶(胶液化)。

然后向所获得的涂料层添加：1520克-双重功能的变质处理的丙烯酸酯(ViaJet 400生产CYTEC)；300克单功能丙烯酸酯(异冰片基丙烯酸酯CYTEC生产)；300克多功能丙烯酸酯(双季戊四醇六丙烯酸酯Eternal生产)。

然后所获得的物质的组成部分从带有3-1.5-0.5微米的孔眼的三级过滤器上进行过滤。过滤之后向所获取的物质的组成部分中添加光促媒剂：异丙基硫杂蒽-90克；2-联苯酰-2-(二甲胺基)-1-【4-(4-吗啉基)苯基】-1-丁酮(Irgaqure-369生产Ciba)-30克；胺增效剂-乙基-4-(二甲胺基)苯甲酸盐-150克。

当红色的灯照射时，在隔光条件下会增加光促媒剂。当增加了光促媒剂之后，所获得的墨再次从带有0.5微米的小孔的过滤器中过滤并且分装在不透明的包装材料里。

当温度为25℃时所获得的墨的粘性在23.4cP范围内，当45℃时，在11cP范围内，表面的张力为25达因/厘米。

接下来，受所描述的紫外线固化装置的影响，当紫外线发光二极管的波长为365纳米且在宽尺寸打印机上打印(NEO UV LED打印头为XAAR128/40)时测试所获得的墨固化速度。打印头中的墨的性能稳定、固化速度高、固化时间共计为0.4秒。打印质量高。

实施例3：

完成紫外线固化蓝墨的准备。

为此，在容量为一升的试验室的细小的磨机中加足负荷：

直径为0.6-0.8毫米的一千克的陶瓷颗粒；30克-蓝色涂料酞青蓝色15:3(Hostapern BlueB2G-D Clariant生产)；具有双重功能的变质处理的丙烯酸酯350克(ViaJet 100生产CYTEC)；超量分散剂CH13，CH13B，CH11B，和CH-10S每个为3克(TATI生产)；光稳定剂NPLA0.225克(WAKO Q1301生产)预先溶入到4.275克的双丙烯酸酯-双羧丙基醚中。

然后在获得同样重量的平均单位尺寸小于0.5微米的颗粒之前的15个小时期间进行磨细和解胶(胶液化)。

然后向获得的涂料层添加：1853克-具有双重功能的变质处理的丙烯酸酯(ViaJet 400CYTEC生产)；300克单功能丙烯酸酯(异冰片基丙烯酸酯CYTEC生产)；250克多功能丙烯酸酯(双季戊四醇六丙烯酸酯Eternal生产)。

然后将所获得的物质的组成部分和匀，并且在带有3-1.5-0.5微米的孔眼的三级过滤器上进行过滤。过滤之后向所获取的物质的组成部分中添加光促媒剂：2，4，6-三甲基苯甲二苯基三烃基膦化氧-60克；单酸基三烃基膦化氧-九90克；胺增效剂-乙基-4-二甲胺基苯甲酸盐-150克。

当红色的灯照射时，在隔光条件下会增加光促媒剂。当增加了光促媒剂之后，所获得的墨再次从带有0.5微米的小孔的过滤器中过滤并且分装在不透明的包装材料里。

当温度为25℃时所获得的墨的粘性在24.9cP范围内，当25℃时在9.5cP范围内，表面的张力为24.9达因(力的单位)每厘米。

接下来，受所描述的紫外线固化装置的影响，当紫外线发光二极管的波长为365纳米且在宽尺寸打印机上打印(NEO UV LED，打印头为XAAR128/40)时测试所获得的墨固化速度。打印头中的墨性能稳定、固化速度高、固化时间共计为0.4秒。打印质量高。

实施例4：

完成紫外线固化的红墨的准备。

为此，在容量为一升的试验室的细小的磨机中加足负荷：

直径为0.6-0.8毫米的一千克的陶瓷颗粒；30克-红色涂料(Hostapern Red E5B生产Clariant)；具有双重功能的变质处理的丙烯酸酯350克(ViaJet 100CYTEC生产)；超量分散剂CH13，CH13B，CH11B，和CH-10S每个为3克(TATI生产)；光稳定剂NPLA0.225克(WAKO Q1301生产)预先溶入到4.275克的双丙烯酸酯-双羧丙基醚中。

然后在获得同样重量的平均单位尺寸小于0.5微米的颗粒之前的15个小时期间进行磨细和解胶(胶液化)。

然后向获得的涂料层添加：双功能的变质处理的丙烯酸酯1853克(ViaJet400 CYTEC生产)；350克单功能丙烯酸酯(异冰片基丙烯酸酯CYTEC生产)；200克多功能丙烯酸酯(工业单基EM-6362带有12-14功能基)Eternal生产。

然后获得的物质的组成部分和匀并且在带有3-1.5-0.5微米的孔眼的三级过滤器上进行过滤。过滤之后向所获取的物质的组分中添加光促媒剂：2，4，6-三甲基苯甲二苯基三烃基膦化氧-60克；单酸基三烃基膦化氧-90克；胺增效剂-乙基-4-二甲胺基苯甲酸盐-150克。

当红色的灯照射时，在隔光条件下会增加光促媒剂。当增加了光促媒剂之后，所获得的墨再次从带有0.5微米的小孔的过滤器中过滤并且分装在不透明的包装材料里。

当温度为25℃时所获得墨的粘性在24.7cP范围内，当25℃时在8.9cP范围内，表面的张力为24.5达因/厘米。

接下来，受所描述的紫外线固化装置的影响，当紫外线发光二极管的波长为365纳米且在宽尺寸打印机上打印(NEO UV LED打印头为XAAR128/40时)测试所获得的墨固化速度。打印头中的墨的性能稳定、固化速度高、固化时间共计为0.4秒。打印质量高。

工业应用性

该发明可以用于大尺寸的全彩色打印机，用于将图像或者文字载体输出到大尺寸的打印机上。它可以在不同材料的平面的表面获得高质量的的全彩色的文字的，图表的和线条的图像：柔韧的页状的聚合物，玻璃的，金属的，陶瓷的，木制品等等并且可以用于打印不同大小的广告字，口号，橱窗广告，图画和照片的高质量的复制，小尺寸和大尺寸的翻印等等。