可变数据平版印刷设备和方法 【技术领域】
本发明涉及一种可变数据印刷。其尤其涉及一种可变数据的平版印刷设备和方法。
背景技术
平版印刷表面一般由亲墨区(图像区)和疏墨区(非图像区)组成。在印刷操作过程中，优选在图像区而不是非图像区接收油墨，然后将其转印到材料表面，其中图像将要生成在该材料表面上。
还可将平版印刷进一步划分成两大类型：湿平版印刷和干平版印刷。在湿平版印刷部件中，亲墨区由亲油材料组成，疏墨区由亲水材料组成；在印刷操作过程中，需要润版液(主要组成是水)，以连续弄湿亲水材料，从而使得非图像区是疏油的。在干平版印刷部件中，亲墨区由亲油材料组成，疏墨区由疏油材料组成；不需用润版液来润湿。
目前，通常在平版印刷机上进行平版印刷。平版印刷部件通常是安装在印版滚筒上的平版印版。印版在被安装在印刷机上之前或之后被成像和处理。在美国专利US5,700,619、5,466,557、5,491,045和5,955,238(用于脱机(off-press)成像和处理)以及美国专利US5,258,263、5,395,734、5,516,620、6,030,750、6,014,929、6,071,675和6,242,156(用于联机(on-press)显影)中叙述了这种印刷方法的示例。
可替换地，通过在印版滚筒表面或安装在印版滚筒上的印版基底上涂覆感光层，可以在印刷机上形成平版印刷件。印刷机上形成的印刷部件可在平版印刷之前在印刷机上被影像曝光和处理。在印刷操作完成之后，可以去除印版滚筒上的硬化的成像层，从而容许重新使用印版滚筒和基底表面，以准备另一个印刷件。这种印刷系统通常称作无版印刷机。在美国专利US5,713,287和6,298,780中叙述了这种无版印刷机的示例。
尽管数十年来，如上所述的平版印刷方法已经在印刷和出版工业起了主要作用，但是目前为止，平版印刷的应用仍限于制造多份拷贝(通常从几百到几百万拷贝)。
在可变数据印刷应用中，其中印刷的每个拷贝具有不同的图像，喷墨印刷和电子照相(也称作Xerox)激光印刷是最广泛使用的方法，如用在最广泛使用的台式喷墨打印机和激光打印机中。其他印刷方法，如热敏纸和热颜料转印也起到了重要的作用，如用在一些传真机中。尽管这些当前使用地可变数据印刷方法非常有用，但在分辨率、色密度和图像稳定性方面，这些印刷方法的印刷质量低于平版印刷的印刷质量。例如，喷墨打印机打印的材料的分辨率和图像稳定性有限；热敏印刷机所印刷材料的色密度和图像稳定性有限；Xerox激光打印机所打印的材料的分辨率和调色剂到媒体的粘附力有限。
理想的是能够基于平版印刷原理设计可变数据印刷设备。这容许改进分辨率、色密度和图像稳定性。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种适用于可变数据印刷的平版印刷设备。
本发明的另一个目的是提供一种平版印刷设备和方法，其在印刷过程中，容许连续的感光层涂覆、影像曝光、显影、墨像形成、墨像到接收表面上的转印和基底表面的复原。
本发明的另一个目的是提供一种平版印刷设备和方法，其在印刷过程中，容许连续的形成或供应预感光平版印刷表面、影像曝光、显影、墨像形成、墨像到接收表面上的转印。
从优选实施例的详细叙述中，本发明的其他目的、特点和优点将变得明显。
依照本发明，提供一种可变数据平版印刷设备，包括：
(a)印刷滚筒；
(b)涂覆装置，其用于将感光层沉积到滚筒表面上，其中所述感光层可溶于或可扩散于油墨和/或润版液中、一经曝光到光化辐射下即可硬化，且该感光层对至少一种印刷液体所显现出的亲和性或疏远性与所述滚筒表面对该种印刷液体所显现的亲和性(affinity)或疏远性(aversion)基本相反，其中该至少一种印刷液体选自下组物质：油墨和用作油墨的阻粘剂流体；
(c)曝光装置，其用于依据数字成像信息，提供光化辐射到滚筒表面上；
(d)上墨装置，其用于将油墨或者润版液和油墨涂覆到滚筒表面上；和
(e)清除装置，其用于去除剩余的感光层和残墨，以使滚筒表面复原；
(f)其中，所述装置(b)到(e)靠近滚筒表面安装，并且在滚筒旋转方向上沿着滚筒表面顺序排列；在印刷操作过程中的每个单程，各个装置(b)到(e)在设计的印刷宽度内，在该所述装置所经过的滚筒表面区域完成其设计的功能(涂覆、成像、上墨或清除)。
根据本发明的另一个方面，提供了一种可变数据平版印刷的方法，包括：
(a)提供如上所述的平版印刷设备；
(b)连续地将感光层沉积在滚筒表面上；
(c)利用光化辐射连续曝光印版，从而依据数字成像信息，致使曝光区内的感光层硬化；
(d)将油墨或者润版液和油墨连续地涂覆到滚筒表面上，以去除所述感光层的非硬化区且在滚筒表面上形成墨像；
(e)将图像从滚筒表面连续地平版印刷到接受表面上；和
(f)连续地去除硬化的感光层和残墨，从而露出滚筒表面。
可依这种方式设计上述印刷系统，从而能够用油墨将硬化的感光层转印到接受表面上，或硬化的感光层和残墨能够溶于或扩散于来自涂覆装置的感光层涂覆液中。在任一个系统中，清除装置可被省去。
对于上述的本发明的可变数据平版印刷设备来说，可用基底色带(substrate ribbon)供应装置来代替印刷滚筒，该基底色带供应装置用于使具有平版基底表面的色带通过一个或多个辊，其中该色带的一端从一卷未使用的色带上展开，另一端卷绕到一卷使用过的色带上。在这一系统中，不需清除装置。靠近色带的通道安装且沿着色带的移动方向顺序排列涂覆装置、曝光装置和上墨装置。
对于上述的本发明的可变数据平版印刷设备来说，可用预感光(pre-sensitized)平版色带供应装置来代替印刷滚筒和涂覆装置，该预感光平版色带供应装置用于使预感光平版色带通过一个或多个辊，其中该预感光色带的一端从一卷未使用的色带上展开，另一端卷绕到一卷使用过的色带上，其中预感光色带包括基底上的油墨和/或润版液可显影的感光层。不需要清除装置。靠近色带的通道安装且沿着色带的移动方向顺序排列曝光装置和上墨装置。
对于本发明的所有上述设备和方法来说，可在曝光装置和上墨装置之间加入一个显影装置，这样可以使用不能用油墨和/或润版液显影的常规感光层。
本发明的印刷设备可以是一般印刷机，其中墨像被转印到片材形状的接受媒体上，该接受媒体通过该印刷设备；可将转印装置配置在上墨装置之后，从而该转印装置在将接受媒体压靠在着墨的滚筒或色带表面上的同时，将该接受媒体进给通过该印刷设备。可替换地，本发明的印刷设备可以是印字轮(printing wheel)，其中，在印刷操作中，印刷滚筒或印刷设备紧靠固定物体的接收表面移动。
本发明可被用于设计各种可变数据印刷机，如台式打印机、便携式打印机、光印机、影印机、传真机、出纳员票据打印机和可变数据印字轮。可变数据印字轮适用于在各种固定的或难以进给的物体如地板、墙壁、路面、盒体、书中的一页、卡车、衣服、纸板、皮肤和广告牌上印刷可变数据(图像)。
【附图说明】
图1是本发明的平版印刷设备的概略的剖视图，其利用带有平版基底表面的滚筒和可用油墨和/或润版液显影的感光涂层。
图2是本发明的平版印刷设备的概略的剖视图，其中可用显影装置去除感光层的非硬化区。
图3是本发明的平版印刷设备的概略的剖视图，其中接受媒体通过该印刷设备。
图4是本发明的平版印刷设备的概略的剖视图，其中在印刷操作过程中，印刷滚筒紧靠待印刷的固定物体移动。这种设备也称作印字轮。
图5是本发明的平版印刷设备的概略的剖视图，其中用油墨将感光层的硬化区转印到接收表面上。
图6是本发明的平版印刷设备的概略的剖视图，其中硬化的感光层和残墨可溶于或可扩散于来自涂覆装置的涂覆液中。
图7本发明的平版印刷设备的概略的剖视图，其利用色带形成平版基底表面。
图8是本发明的平版印刷设备的概略的剖视图，其利用预感光平版色带。
【具体实施方式】
图1中示出的平版印刷设备使用滚筒以形成平版基底表面以及油墨和/或润版液可显影的感光层。平版印刷设备包括(i)滚筒10，其具有外部基底表面；(ii)涂覆装置12；(iii)曝光装置14，(iv)上墨装置18，其能够供应油墨或者供应润版液和油墨，和(v)清除装置22，其能够使基底表面复原。靠近滚筒表面安装这些装置12、14、18和22，且在滚筒的旋转方向沿着滚筒表面顺序排列这些装置；在印刷操作过程中的每个单程，各个装置12、14、18和22都在设计的印刷宽度内，在该所述装置所经过的在滚筒表面区域上完成其设计的功能(涂覆、曝光、上墨或清除)。在涂覆装置和清除装置之间，滚筒应具有一个开放的表面区域，该区域能够用于将油墨图像转印到接收表面上。可配备转印装置，如在压靠在滚筒上的时候输送媒体的辊。适用于这种设备上的感光层必须是可溶的或可分散的且可迅速用油墨和/或润版液显影。
本专利中的所有附图都是高度的说明图。按照执行所需功能的需要，每个装置可以是单个元件或多个元件的组合。例如，上墨装置可以是单个墨辊，或可以是三个墨辊和两个润版液辊的组合。在所有的附图中，感光层是亲墨层。然而，感光层也可以是带有亲墨层基底的疏墨层。
在如图1所示的印刷操作中，涂覆装置12将涂覆液30涂覆到滚筒10表面。曝光装置14依照数字图像信息用光化辐射将感光层曝光，从而形成硬化区32(曝光区)和非硬化区34(非曝光区)。上墨装置18上墨(对干平版印刷表面而言)或供给润版液和油墨(对湿平版印刷表面而言)，以去除感光层的非硬化区且形成墨像36。墨像36被转印到接收物体50的表面，从而形成印刷图像38。用清除装置22除去硬化的感光层和任何残墨。清除装置可以使用干法如用刀片或刷子清除，或者用湿法如用浸透溶剂的条带擦拭，且可以配备一个收集装置，以收集去除的感光层和残墨以及任何废溶剂。对于干平版印刷表面来说，上墨装置18仅仅上墨。对于湿平版印刷表面来说，上墨装置18涂覆润版液和油墨，优选是首先涂覆润版液，接着是油墨，或者润版液和油墨作为乳状液一起涂覆；可替换地，可以使用适用于湿平版印刷表面的单一液体油墨。
如图2所示，显影装置可被安装在曝光装置和上墨装置之间。包含显影装置的平版印刷设备容许使用感光层，该感光层不可用油墨和/或润版液显影。这种平版印刷设备包括(i)滚筒10，其具有外基底表面；(ii)涂覆装置12，(iii)曝光装置14，(iv)显影装置16，(v)上墨装置18，其能够供应油墨或者供应润版液和油墨，及(vi)清除装置22，其能够使基底表面复原。靠近滚筒表面安装这些装置12、14、16、18和22，且在滚筒的旋转方向上沿着滚筒表面顺序排列这些装置；在印刷操作过程中的每个单程，各个装置12、14、16、18和22都在设计的印刷宽度内，在该所述装置所经过的滚筒表面区域上完成其设计的功能(涂覆、曝光、显影、上墨或清除)。可配备转印装置，如在压靠在滚筒上的时候输送媒体的辊。在印刷操作过程中，涂覆装置12将涂覆液体30涂覆到滚筒10的表面。曝光装置14根据数字图像信息用光化辐射将感光层曝光，从而形成硬化区32(曝光区)和非硬化区34(非曝光区)。没有被光化辐射曝光的区域34被显影装置16去除。用上墨装置18将显影滚筒表面涂覆上油墨或者润版液和油墨，从而形成墨像。墨像36被转印到接收物体50的表面，从而形成印刷图像38。用清除装置22除去硬化的感光层和任何残墨。
本发明的关键要求是围绕印刷滚筒的每个装置，如12、14、16、18、20和22都能在印刷操作过程中的每个单程，在设计的印刷宽度内在该所述装置所经过的滚筒表面区域完成其设计功能。换句话说，无论何时滚筒的任何表面区域在设计的印刷宽度内经过一个装置，该装置都会立即执行并在这些区域上完成其设计功能(如涂覆、曝光、显影、上墨、印刷或清除)。在正常的印刷操作中，滚筒在设计的印刷宽度内的所有表面区域在每圈都完成一个功能循环(如涂覆、曝光、显影、上墨、印刷和清除)。
术语“设计的印刷宽度”是指将要从滚筒印刷到接收物体上的成像图案(包括着墨区和非着墨区)的宽度。设计的印刷宽度可以是滚筒的全部长度，或沿着滚筒轴向的特定宽度(其小于滚筒的全部长度)。印刷设备可以具有固定的印刷宽度，或其印刷宽度可以随不同的印刷作业调节。通常所有装置有效地覆盖同一宽度，这个宽度就是设计的印刷宽度。然而，某些装置如曝光装置和上墨装置覆盖的区域要比其他装置覆盖的区域窄；某些装置如清除装置覆盖的区域要比其他装置覆盖的区域宽。当印刷作业的宽度比印刷设备的最大或通常的印刷宽度窄时，且当仅仅调节一些装置的覆盖宽度是更加可行时，某些装置的较窄覆盖宽度就是所希望的。
尽管每个装置都被用于执行具体功能，但并不限制该装置的具体设计。在本发明中，任何能够执行装置的具体功能的设计都可用于该装置。例如：涂覆装置可以是辊式涂覆器、槽式涂覆器或喷涂器；润版装置可以通过喷洒或使用辊来涂覆润版液；及清除装置能够通过用刀片去除感光层和残墨或者通过用浸透溶剂或溶液的织物或条带来擦拭，以复原基底表面。
通常，所有装置在整个印刷过程中执行其功能，即使当印刷较大的连续非着墨区(如三分之一页)时也是如此。可替换地，对于由某些装置执行的功能不是必须的较大区域来说，可优选使用自动或数字装置来切断该装置或将其从滚筒表面脱离。例如，如果一页印刷区域的三分之一页是非着墨区，上墨装置可从滚筒表面脱离或涂覆装置可中止对相应于这一区域的滚筒表面上的涂覆。在启动印刷作业(以调整印刷过程)过程中或者当存在一个大的连续非着墨区(如半页纸)时，接收表面可从印刷滚筒上脱离，从而使滚筒和所有装置在空转位置操作。对于配备有两个或更多印刷滚筒以及围绕该滚筒周围的其他装置的多色印刷机来说，如果在特定的印刷作业或大的连续区域不使用某种颜色，那么一个(或多个)印刷滚筒就会从接收表面脱离。
在一个印刷操作中，滚筒的旋转速度通常是恒定的。然而，可以根据图像密度来自动调节速度。对于低图像密度，其可以旋转得更快，对于高图像密度来说，其可以旋转得更慢。
印刷滚筒可以具有适于执行本发明的平版印刷方法的任何尺寸。印刷滚筒优选的直径范围是从0.2到1000cm，更优选从1到100cm，最优选从2到50cm。对于台式打印机来说，印刷滚筒的直径可以相对较小，优选范围是从0.5到50cm，更优选是从1到20cm。对于便携式打印机来说，印刷滚筒的直径可以更小，优选范围是从0.2到20cm，更优选是从0.5到10cm。对于印刷机来说，印刷滚筒的直径相对较大，优选范围是从10到200cm，更优选是从20到100cm。对于印字轮来说，印刷滚筒的直径可以与台式打印机的直径类似，或者与印刷机的直径类似，或者甚至可以更大。印字轮设备中的印刷滚筒的直径可相对较小，从而其能够容易地伸出以印刷各种表面，如墙壁。整个印字轮设备可相对较小，从而其能够用手携带，以在表面如墙壁或地板上执行印刷作业。可替换地，印字轮设备中的印刷滚筒可以是机动车辆上的大轮子(如直径为10到1000cm)，且在印刷操作(如印刷地板或路面)中由机动车辆驱动。
滚筒表面可由适于用作平版印刷的基底表面的任何材料制成。滚筒表面可以是滚筒的一整体部分，或是滑到滚筒上的印版或套筒的表面。滚筒表面可由例如金属、聚合物、玻璃或陶瓷制成。可对滚筒表面的材料进行表面涂覆或表面处理，以获得所需的表面特性。印刷滚筒优选具有无缝表面。滚筒表面可以是光滑的或者是显微粗糙的。
用于滚筒表面的合适的亲水材料包括如阳极氧化铝、铬、镍、钢、玻璃和陶瓷(如氧化铝和氧化锆)。优选的亲水滚筒表面由包括钢和铝的金属或金属合金制成，其已经被阳极氧化且沉积了亲水阻挡层。金属或金属合金可具有光滑表面或浅纹理表面(grained surface)。表面颗粒(表面粗糙度)可以通过机械粒化或刷光、化学蚀刻和/或交流(AC)电化学粒化来获得。可使用酸性电解液如硫酸和/或磷酸来进一步阳极氧化粗糙的表面，从而形成耐用氧化铝表面。粗糙的阳极氧化铝表面可被进一步热涂覆或电化学涂覆一层硅酸盐或亲水聚合物，从而形成耐久亲水层。第二种优选的亲水滚筒表面是陶瓷或玻璃，具有光滑的或微观粗糙的表面。优选的亲油滚筒表面包括亲油聚合材料。
本发明的感光层可以是在一旦曝光到紫外线、可见光或红外线区域(波长约200到1500nm)的光化辐射下就能够硬化的任何材料。硬化剂(hardening means)在适当的显影剂中不溶解。对于可显影感光层的油墨和/或润版液来说，硬化剂不溶于油墨和/或润版液。合适的感光材料包括如光聚合物、卤化银乳液和重氮盐。对于对红外线敏感的感光材料来说，可以加入红外线吸收颜料或色素。可以加入各种添加剂例如表面活性剂、增塑剂、降粘剂、稳定剂、颜料或色素。感光层可以是无色的或者通过加入适当的颜料或色素可以具有与油墨相同的颜色。优选的感光材料是自由基或阳离子聚合物。优选地感光层可用涂布或没有涂布额外溶剂的液体感光层沉积而来。这里，术语“溶剂”包含有机溶剂和水。感光层优选的覆盖率是0.02到2.0g/m2，更优选为0.1到1.5g/m2，最优选为0.2到1.0g/m2。
感光层可包括可聚合的单体和光引发剂。可加入感光剂(如红外光线、可见光或紫外光线吸收颜料)，从而容许对一定的辐射(如红外光线、可见光或紫外光线)感光。术语“单体”包括单体和能够聚合的低聚物。
优选的感光层包括可聚合的烯属不饱和单体和自由基光引发剂；第二优选的感光层包括乙烯醚或环氧树脂单体和阳离子光引发剂。可以加入聚合粘合剂和/或各种其他添加剂。这里感光层可以对紫外线、可见光或红外线辐射感光。
优选的红外线感光的感光层包括可聚合的不饱和乙基单体、自由基光引发剂和红外线吸收颜料；第二优选的感光层包括乙烯醚或环氧树脂单体、阳离子光引发剂和红外线吸收颜料。可以加入聚合粘合剂、感光颜料和/或各种其他添加剂。
在申请号为09/873,598的美国专利申请中叙述的半固态的感光材料和在申请号09/656,052、09/699,784、09/952,933和10/023,342的美国专利中叙述的热敏材料可被用于本发明的感光层。在此通过引用结合申请号09/873,598、09/656,052、09/699,784、09/952,933和10/023,342的美国专利申请的全部内容。
合适的可自由基聚合的单体包括例如多官能的(甲基)丙烯酸酯单体(如乙二醇的(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷的(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇的(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化乙二醇的(甲基)丙烯酸酯和乙氧基化三羟甲基丙烷的(甲基)丙烯酸酯；多官能的氨基甲酸酯改性(甲基)丙烯酸酯和乙氧基化(甲基)丙烯酸酯)和低聚胺二丙烯酸盐(oligomeric amine diacrylates)。除(甲基)丙烯酸酯基团外，(甲基)丙烯酸类单体也可具有其他双键和环氧基团。(甲基)丙烯酸酯单体也可包含酸性的(如羧酸)或碱性的(如胺)官能团。
合适的自由基引发剂包括如苯乙酮的衍生物(如2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮和2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙烷-1-酮)；二苯甲酮；偶苯酰；氧代香豆素(ketocoumarin)(如3-苯甲酰-7-甲基氧香豆素和7-甲氧基香豆素)；呫吨酮；噻吨酮；苯偶姻或烷基取代的蒽醌；鎓盐[如二芳基碘鎓六氟锑酸盐、二芳基碘鎓三氟甲磺酸盐、(4-(2-羟基十四烷基氧基)苯基)苯基碘鎓六氟锑酸盐、三芳基锍六氟磷酸盐、三芳基锍对甲苯磺酸盐、(3-苯基丙-2-酮基)三芳基鏻六氟锑酸盐和N-乙氧基(2-甲基)吡啶鎓六氟磷酸盐以及在美国专利US5,955,238、6,037,098和5,629,354中所述的鎓盐]；硼酸盐[如四丁铵三苯基(正丁基)硼酸盐、四乙铵三苯基(正丁基)硼酸盐、二苯基碘鎓四苯基硼酸盐和三苯基锍三苯基(正丁基)硼酸盐以及如美国专利US6,232,038和6,218,076中所述的硼酸盐]；卤烷基取代的s-三嗪[如2，4-双(三氯甲基)-6-(对甲氧基-苯乙烯基)-s-三嗪、2，4-双(三氯甲基)-6-(4-甲氧基-萘-1-基)-s-三嗪、2，4-双(三氯甲基)-6-胡椒基-s-三嗪和2，4-双(三氯甲基)-6-[(4-乙氧基亚乙氧基)-苯-1基]-s-三嗪以及例如在美国专利US5,955,238、6,037,098、6,010,824和5,629,354中所述的s-三嗪]；二茂基钛[双(η9-2，4-环戊二烯-1-基)双(2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)钛]。加入感光层的引发剂的量优选为感光层重量的0.1-40％，更优选为0.4-20％，最优选为1-10％。
合适的多官能环氧树脂单体包括例如3，4-环氧基环己基甲基-3，4-环氧环己烷羧酸酯、己二酸双(3，4-环氧基环己基甲酯)，双官能的双酚A/表氯醇环氧树脂和多官能的表氯醇/四苯酚乙烷环氧树脂。
合适的阳离子光引发剂包括如三芳基锍六氟锑酸盐、三芳基锍六氟磷酸盐、二芳基碘鎓六氟锑酸盐和卤烷基取代的s-三嗪。应指出，多数阳离子引发剂也是自由基引发剂，这是因为除了产生质子酸之外，其在光致分解或热分解过程中也能够产生自由基。
在本发明的红外线感光的感光层中有用的红外线吸收剂包括能有效地吸收波长为700-1500nm的红外线辐射的任何红外线吸收颜料或色素。优选颜料或色素的最大吸收能力在波长750-1200nm之间。在美国专利US5,858,604、5,922,502、6,022,668、5,705,309、6,017,677和5,677,106中及由Masaru Matsuoka编辑、Plenum出版社在纽约1990年出版的名称为《红外线吸收颜料(Infrared Absorbing Dyes)》”的书中叙述了各种红外线吸收颜料或色素，且这些颜料和色素可用于本发明的红外线感光的感光层中。有用的红外线吸收颜料的示例包括squarylium、croconate、青色素(包含聚甲川)、酞菁(包含萘甲醛菁(naphthalocyanine))、部花青、硫化亚芳基吡喃鎓(chalcogenopyryloarylidene)、oxyindolizine、醌型、中氮茚、吡喃和金属二硫醇烯(dithiolene)颜料。青色素和酞菁是优选的红外线吸收颜料。有用的红外线吸收色素的示例包括黑色素、金属粉末色素、酞菁色素和碳黑。碳黑是优选的红外线吸收色素。颜料、色素及其二者的混合物都可以使用。红外线吸收颜料优于红外线吸收色素，这是因为红外线吸收颜料的吸收效率高，使得可见色少，并且允许分子级的电荷或能量转移，以激活引发剂。红外线(吸收)颜料或色素的添加量优选是红外线感光的感光层重量的0.01-30％，更优选是0.1-20％，最佳是0.5-10％。
适用于本发明感光层的聚合粘合剂包括，例如，聚苯乙烯、(甲基)丙烯酸的聚合物、共聚物(例如，聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸乙酯共聚物)、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、苯乙烯/丙烯腈共聚物、硝基纤维素、乙酸·丁酸纤维素、乙酸·丙酸纤维素、氯乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、部分水解了的聚乙酸乙烯酯、与乙醛部分缩聚的聚乙烯醇、丁二烯/丙烯腈共聚物和聚氨酯。这些聚合物中可能有也可能没有可聚功能基(如烯基、环氧基、乙烯醚基)。
本发明的可用油墨和/或润版液显影的感光层必须在一经暴露到光化辐射下即能够硬化，且在油墨和/或润版液中可溶解或扩散，并能够用油墨和/或润版液迅速将其显影掉。在专利文献，如美国专利US5,516,620、5,677,108、5,776,654、5,811,220、5,997,993、6,014,929、6,071,675和6,027,857中披露了各种可用油墨和/或润版液显影的感光层，且可用于本发明。由于在原处涂覆感光层且没有操作上的问题，因此可以使用液态或半固态的感光合成物。在感光层中可以使用更大量的液态单体。
对于可用油墨和/或润版液显影的感光层来说，可将各种表面活性剂加入感光层中，以允许或提高油墨和/或润版液的显影性能。既可以使用聚合的表面活性剂，又可以使用小分子的表面活性剂。然而，优选的是挥发性较低或没有挥发性的表面活性剂，从而其将不能从感光层中蒸发掉。优选是非离子的表面活性剂。优选的非离子表面活性剂是聚合物和低聚物，包含一个或多个聚醚(例如，聚乙二醇、聚丙二醇和乙二醇/丙二醇的共聚物)节。优选非离子的表面活性剂的示例是乙二醇/丙二醇的共聚物单元；乙氧基或丙氧基的丙烯酸酯低聚物的共聚物单元；以及聚乙氧基烷基酚和聚乙氧基脂肪醇的共聚物单元。非离子表面活性剂的添加量优选是感光层重量的0.1-30％，更优选的是0.5-20％，最佳是1-10％。
感光层是由来自涂覆装置的涂覆材料沉积得到的。涂覆材料优选是液态或半固态的材料，该材料能够被合适的涂覆装置在滚筒表面形成薄膜。涂覆装置可以是任何形式的。合适的涂覆装置的示例包括辊式涂覆装置、槽式涂覆装置、海绵涂覆装置和喷涂器。涂覆材料优选存储在存储器内，在印刷操作中，涂覆装置以一定的速率将涂覆材料连续地转印到滚筒表面上。例如，涂覆装置可以是辊，其以一个旋转角度与涂覆材料存储器接触，以另一个旋转角度与印刷滚筒接触；在印刷操作中，辊连续旋转，以将涂覆材料供应到滚筒表面，从而形成薄的感光层。包含涂覆材料的存储器可用作涂覆材料罐。可替换地，存储器内的涂覆材料是可以再填充的。涂覆辊和存储器可制成一个整体件或者分别单独制作。整体涂覆单元包括涂覆辊和包含涂覆材料的存储器，该存储器可用作涂覆罐。
涂覆材料通常在室温或环境温度下进行涂覆。可替换地，可用一涂覆装置内的加热装置来加热涂覆材料，从而降低其粘度，而能够获得较薄的涂层；这就允许使用某些高粘度的液态或半固态的、甚至固态的涂覆材料。
用于形成感光层的涂覆材料优选是无溶剂的且优选是液态或半固态的材料。然而，为便于涂覆加工，可将溶剂加入到涂覆材料中。对于由含有溶剂的涂覆材料沉积得到的感光层来说，涂覆装置后必须紧接着设有一干燥装置。合适的干燥装置的示例包括用于提供增压的室温或热空气的设备。
感光材料优选作为一单层沉积在印刷滚筒表面上。然而，可以供应多于一层的感光层，该感光层是由两个或多个相互紧接的涂覆器沉积形成。在感光层涂覆装置之后的覆盖层涂覆装置将不感光的覆盖层涂覆在感光层之上，以例如减小抑氧作用且提高感光度。在涂覆感光层之前，可用中间层涂覆装置将不感光的中间层涂覆到滚筒表面上。对于使用可用油墨和/或润版液显影的感光层的印刷设备来说，应该使用可溶解或可扩散油墨和/或润版液的覆盖层和中间层。
曝光装置依照数字成像信息在其通过的区域里在设计的印刷宽度内为感光层提供成像辐射。辐射能够造成感光层硬化。该辐射可以是能够使感光层光化的红外线、可见光或紫外线辐射。该辐射可来自任何辐射源，包括激光器、发光二极管(LED)或常规光源。激光器是优选的辐射源。由于激光二极管的尺寸较小，且成本较低，因此特别有用。例如，优选的可见光或紫外光激光器包括倍频的Nd/YAG激光器、氩离子激光器、紫光二极管激光器和紫外线激光器。优选的红外线激光器是辐射约830nm的激光二极管或辐射约1060nm的Nd/YAG激光器。根据感光层的感光度，曝光量优选为约0.001至约1000mJ/cm2，更优选是约0.1至约500mJ/cm2。曝光量应足够大以便感光层充分硬化，这样，硬化的感光层才能够经受得住显影和/或上墨作用，但优选的该曝光量还应足够小，以使硬化的感光层不太硬，从而能被清除装置去除。应该依据具体的感光层、滚筒表面、显影方法、上墨方法、清除方法和/或印刷设备的总体设计来选择合适的曝光量。
例如，通过使用可旋转的镜子沿印刷滚筒的轴向来回扫描激光器，以依据数字成像信息曝光其经过的滚筒表面，或者使用数控激光器或发光二极管(LED)阵列以覆盖整个印刷宽度，从而使得曝光装置能够覆盖设计的印刷宽度。在专利中已经很好地叙述了激光扫描器，且其可用于本发明的曝光装置，其中该激光扫描器使用一可沿着轴向来回扫描的旋转的镜子。在美国专利US5,235,454、5,124,830、5,428,473和5,142,404中叙述了这种激光扫描器的示例。
显影装置将显影剂液体涂覆到感光层，以溶解或扩散且去除感光层的非硬化区域。显影装置可以是任何形式的。例如，其可以是浸透显影剂液体的织物或条带，其在印刷过程中擦拭整个滚筒表面。在印刷操作中可以通过自动装置来自动更换用过的织物或条带；例如，条带可以很长，其一端从一卷干净的条带上展开，另一端卷到一卷脏的条带上。对于使用可用油墨和/或润版液显影感光层的印刷设备来说，显影装置并非必需。
上墨装置将油墨或润版液和油墨涂覆到滚筒表面。优选通过一个或多个辊上墨。上墨装置优选具有储墨池或者兼有储墨池与润版液池。在印刷操作中，辊旋转并将油墨或者润版液与油墨转印到滚筒表面。对于干平版印刷表面来说，仅仅使用油墨。对于湿平版印刷表面来说，既使用润版液又使用油墨，但最近引入的单流体油墨除外，该单流体油墨允许不使用润版液就可在湿平版表面印刷。对于既带有润版液又带有油墨的上墨装置来说，通常首先涂覆润版液，紧接着涂覆油墨。可替换地，上墨辊可将润版液和油墨乳化，然后作为润版液和油墨的乳状液被转印到滚筒表面。对于可用油墨或者润版液和油墨显影的感光层来说，上墨装置去除了非硬化区的感光层，然后在亲墨区如硬化区上墨。墨辊以适当的压力被压靠在滚筒表面上。可以利用墨辊的某些运动，如沿轴向的移动、振动或逆印刷滚筒的旋转表面的剪切，从而提高油墨和/或润版液的显影以及上墨过程。
适用于本发明的平版印刷设备的油墨通常是亲油的有色液体或者是半固态材料，且与用于平版印刷机的油墨类似或者相同；亲油的油墨在亲油区形成墨像。然而，也可以使用着色的或无色的油墨。也可以使用亲水油墨，以在亲水区形成墨像。油墨可以是非辐射固化或辐射固化的。非辐射固化的油墨具有低成本且不需固化设备的优点。辐射固化的油墨允许油墨立即干燥且接收表面上的稳定性更好。依据油墨的感光作用，辐射可以是紫外光、可见光或红外光。紫外光固化油墨是优选的辐射固化油墨。当使用辐射固化油墨时，可将电子管(lamp)仅面向印刷接收表面安装在印刷设备内，以固化印刷的油墨。
对于使用润版液和油墨的湿平版印刷表面来说，感光油墨和感光层可由相同或基本相同的成分制成。可将色素或颜料添加到感光层中。这就使得交叉污染最小化。
如图3所示，本发明的印刷设备可以是常规印刷机，接收媒体穿过该印刷机，其中，设有转印装置20，以在将接收媒体50压靠在着墨的滚筒表面36上的同时，将接收媒体50以滚筒表面的移动速度穿过印刷设备。可替换地，如图4所示，本发明的印刷设备可以是一个印字轮，其中，印刷滚筒10或印刷设备紧靠固定物体55的接收表面移动，以在接收表面上形成墨像38。滚筒应具有一定的开口表面区域，该表面区域允许着墨的滚筒表面36与接收物体55直接接触。印字轮应该以滚筒表面的移动速度移动。印字轮在印刷过程中的移动是可以手动控制的，其也可以通过自动或手动操作机械设备来控制。
墨像优选从印刷滚筒被直接转印到接收表面上，可替换地，墨像可被转印到中间滚筒上，中间滚筒再将墨像转印到接收表面；中间滚筒配备有清洁装置，以清除任何残墨。对于带有两个或多个印刷滚筒的印刷设备来说，两个或多个印刷滚筒可共享同一中间滚筒，以将图像从这些印刷滚筒转印到接收表面上。可替换地，可以使用转印带或一次性色带来代替中间滚筒，以将墨像转印到接收表面上。
清除装置将感光层的硬化区和任何残墨从滚筒表面上清除，且为从涂覆开始的下一个循环过程准备滚筒表面。清除装置也将去除在前一个印刷循环中附着在滚筒表面上的任何残屑，如从接收表面附着的灰尘。清除装置可以是任何形式的，如刀片(适用于平的基底表面)或蘸有清洁溶剂的织物、条带或带子。在印刷操作中可以通过自动装置来自动更换用过的织物或条带；例如，条带可以很长，其一端从一卷干净的条带上展开，另一端卷到一卷脏的条带上。带子可穿过清洁溶剂并被其清洁，以便可以重新使用。收集装置，如真空装置或盒子，可紧连刀片设置，以收集被去除的材料。
本发明的印刷设备可依这种方式设计，即，硬化的感光层能够将油墨转印到接收表面上，在图5中示出了这种印刷设备。在这一系统中可以省去清除装置，尽管仍优选在适当的位置具有清除装置，以便清除任何偶然未被转印的感光层，或者当印刷设备空转运行(未印刷到接收媒体上)时，清洁感光层。这一系统可通过印刷系统的某些改变而获得。其也可以通过以这种方式设计感光层、油墨、滚筒表面和/或接收表面而获得，即硬化的感光层和基底之间的粘附力小于硬化的感光层和接收表面之间的粘附力。在印刷过程中，可通过辐射、加热、溶剂蒸发、化学反应、压力和任何其他的物理或化学过程来改变油墨与接收表面和/或油墨与硬化的感光层间的粘附力。对于硬化的感光层来说，为了将油墨转印到接收媒体上，硬化的感光层和滚筒表面间的粘附力不应该太强。另一方面，粘附力也不能够太弱，因为，在显影和/或上墨过程中，弱的粘附力将会造成感光层硬化区的脱离。优选的滚筒表面是光滑表面或浅纹理表面。
可以使用辐射固化油墨，该辐射固化油墨一经曝光到辐射下，即可增大其与硬化的感光层和/或接收表面间的粘附力。可将光源，优选电子管安装在印刷设备中，以辐照油墨，从而在油墨转印到接受媒体上之前或者在转印过程中使其局部或全部固化。可将光源安装在上墨装置和油墨到接收表面的转印点之间；可使用反射器来阻止光线到达上墨装置。可替换地，可将光源安装在油墨到接收表面的转印点之后，且油墨在转印点上曝光。
也可以使用热敏性油墨，该热敏性油墨一经加热，即可增大其与硬化的感光层和/或接收表面间的粘附力。可利用化学变化(如，热硫化(thermal curing))或物理变化(如，热流)来使其在一经加热后就增大粘附力。可以使用热辊通过将接收媒体压靠在滚筒表面上来加热油墨。可替换地，可使用热空气或辐射来加热油墨。
可依这种方式设计本发明的印刷设备，即硬化的感光层和残墨40可被扩散或溶解在来自涂覆装置12的感光层涂覆液中，如图6所示。在这一系统中可以省去清除装置。感光层涂覆液应被设计得足够浓，这样，扩散或溶解在涂覆液中的硬化的感光层和残墨不会显著干扰感光层的性能。油墨应被设计成可与涂覆液相容，这样，残墨就不会干扰感光层的性能。可以使用感光性能类似于或甚至更高于感光层的可光硬化的油墨，以使硬化的感光层和残墨对感光层的干扰最小化。对于湿平版印刷方法来说，感光油墨和感光层可用相同或基本相同的组分制成；可将色素或颜料添加到感光层中。可用曝光装置将感光层仅仅局部硬化，这样硬化的感光层变得不溶于或不可扩散于油墨和/或润版液中，但是仍可溶于或可扩散于涂覆液中。涂覆液应被设计成具有比油墨和/或润版液更高的溶解能力。涂覆装置应被设计成能够将硬化的感光层和残墨溶解或扩散且然后将其与涂覆液混合。例如，可以使用一个或多个辊来执行溶解或扩散和混合功能；优选地可以使用两个或多个辊。硬化的感光层和残墨可与将被涂覆的少量的涂覆液混合或与大量的涂覆液混合，或甚至与涂覆装置的储液池中的全部涂覆液混合。感光层涂覆液可以是不溶的液体材料或是含有添加溶剂的溶液或悬浮液。
在图7中示出了本发明利用基底色带供应装置的平版印刷设备。该平版印刷设备包括(i)基底色带供应装置，其用于将带有一个平版基底表面的色带62穿过一个或多个辊64(或滚筒66)，其一端从一卷未使用的色带60上展开，其另一端卷绕到一卷使用过的色带70上，(ii)涂覆装置12，其能够沉积感光层，(iii)曝光装置14及(iv)上墨装置18，其能够供应油墨或者润版液和油墨。这里，术语“辊”包括辊和滚筒。可选择地，转印装置20(这里未示出)可被安装在上墨装置之后，该转印装置20能够将墨像转印到接收表面上。这种设备要求可用油墨和/或润版液显影的感光层。对于不可用油墨和/或润版液显影的感光层来说，显影装置16(这里未示出)可被安装在曝光装置和上墨装置之间。可靠近色带安装且沿色带的移动方向顺序排列这些装置12、14、16、18和20；在印刷操作中的每个单程，各个装置12、14、16、18和20在设计的印刷宽度内，在该所述装置经过的色带表面区域完成其设计功能(如涂覆、成像、显影、上墨或转印)。
在图8中示出本发明利用预感光色带的平版印刷设备。该平版印刷设备包括(i)预感光平版色带供应装置，其用于将预感光平版色带82通过一个或多个辊84(或滚筒66)，其一端从一卷未使用的色带80上展开，其另一端卷绕到一卷使用过的色带90上，所述色带包括基底上的感光层，(ii)曝光装置14及(iii)上墨装置18，其能够供应油墨或者润版液和油墨。可选择地，转印装置20(这里未示出)可被安装在上墨装置之后，该转印装置能够将墨像转印到接收表面上。这种设备要求带有可用油墨和/或润版液显影的感光层的预感光色带。对于带有不可用油墨和/或润版液显影的感光层的色带来说，显影装置16(这里未示出)可被安装在曝光装置和上墨装置之间。可靠近色带安装且沿色带的移动方向顺序排列装置14、16、18和20；在印刷操作中的每个单程，各个装置14、16、18和20在设计的印刷宽度内，在该装置所经过的色带表面区域完成其设计功能(如成像、显影、上墨或转印)。如图8所示的印刷设备可以是常规印刷机，接收媒体穿过该印刷设备，或者可以是一个印字轮，印刷设备紧靠固定物体的接收表面移动。可使用较小的辊，以引导色带并将其压靠在接收表面上，这就能够完成一些难以到达表面上的印刷。
用于图7和图8的印刷设备中的基底色带可以是任何片材形状的材料，其具有合适的平版基底表面，且具有足够的耐久性和柔韧性，以经受展开和卷绕过程。其可以是聚合膜、纸或是经过了或未经过表面处理的金属，所述表面处理例如是打磨、化学处理或表面涂覆。
色带上的感光层可以是任何一经暴露到光化辐射下就能够硬化的感光层。对于可用油墨和/或润版液显影的色带来说，感光层可溶于或扩散于油墨和/或润版液中，且可用油墨和/或润版液迅速显影。如上所述的所有感光层组分可被用于将感光层从涂覆装置涂覆到图7中的基底色带上。如上所述的所有固态或半固态的感光层组分可被用于图8中的预感光色带的感光层中。
例如，感光层和基底色带之间的中间层可被用于提高显影过程。例如，色带的感光层上的覆盖层可被用于降低抑氧作用。释放涂层可被涂覆在色带的背面，以防止感光层妨碍色带的背面。
如上所述的用于使用平版滚筒的印刷设备的曝光装置、显影装置、上墨装置和转印装置可被用在使用平版色带的印刷设备中。通常，可设有一个或多个辊，以从背后特别是在油墨转印区域支撑色带。
感光层对至少一种印刷液体所显现出的亲和性或疏远性与基底对该种印刷液体所显现的亲和性或疏远性基本相反，其中该至少一种印刷液体选自下组物质：油墨和用作油墨的阻粘剂流体；基底可以是感光层涂覆在其上的滚筒或色带表面。对于使用润版液和油墨的湿平版印刷来说，感光层和基底可分别是亲水的和亲油的，或者分别是亲油的和亲水的。对于仅使用油墨的干平版印刷来说，感光层和基底可分别是亲油的和疏油的，或者分别是疏油的和亲油的。在上墨过程中，亲油油墨(普通油墨)将在亲油区域可选择地形成墨像，亲水油墨将在亲水区域可选择地形成墨像。根据感光层、基底和油墨的表面特性，亲墨区可以是硬化区的感光层表面或者对应于感光层非硬化区的基底表面。
本发明的平版印刷设备可以是单色设备或多色设备。仅仅能够印刷单色油墨的单色印刷设备由一个如上所述的基本的印刷设备组成(印刷滚筒和围绕在其周围的所有装置)。能够印刷两种或更多种颜色的多色印刷设备由如上所述的两个或更多个基本印刷设备组成；每个基本印刷设备将不同油墨印刷到同一接收表面上。
通过下述的非限制性的实际示例进一步叙述本发明。
示例1
这个示例采用一系列的实验步骤来说明本发明的可变数据平版印刷设备和方法的可行性。
阳极氧化的且用硅酸盐处理了的铝板被卷绕在圆柱形的金属容器的圆柱面上，且被用双面胶固定，该圆柱形金属容器的直径约20cm，长约40cm。铝板的处理侧朝向外，且形成本发明的平版印刷滚筒表面。
使用#3迈尔杆将感光层液体PS-1涂覆到印刷滚筒表面，以形成涂层，该涂层覆盖滚筒表面的整个长度和沿着滚筒表面的旋转方向的大约10cm的宽度。用热空气吹干机花费大约10秒将涂层吹干，从而去除溶剂。干燥涂层的涂层重量为大约0.5g/m2(0.5g/m2)。
PS-1 组分 重量(g) Ebecryl RX-8301(UCB Chemicals生产的低聚物) 1.628 Sartomer SR-399(Sartomer公司生产的单体) 6.513 Pluronic L43(BASF生产的非离子表面活性剂) 0.830 Irganox 1035(Ciba-Geigy生产的抗氧化剂) 0.010 Triazine PP(Panchim生产的自由基引发剂) 1.018 丙酮 90.000
通过负像掩模用来自1000瓦特的水银卤素灯的紫外光在距离约4英寸处将涂覆滚筒表面的感光层曝光约5秒。用浸透润版液和油墨的织物按压曝光的滚筒表面一次。可以观察到在曝光区域的良好墨像和在非曝光区域的干净背景。然后，着墨的滚筒表面被再次压靠在一张纸上。良好的墨像被转印到纸张上。
然后用浸透丙酮的织物擦拭着墨的滚筒表面，以去除硬化的感光层以及残墨。同一滚筒表面区域被重复进行上述的涂覆、曝光和上墨处理；且良好的墨像形成在滚筒表面上。墨像然后被压靠在第一印刷循环中使用的同一张纸的不同部分上，从而良好的墨像被转印到纸张上。
示例2
除了用分离的润版和上墨过程代替组合的上墨和润版过程之外，这个示例与示例1相同。
如上的涂覆感光层的曝光滚筒表面被用浸透润版液的织物擦拭一次，然后用浸透油墨的织物擦拭一次。可以观察到在曝光区域的良好墨像和在非曝光区域的干净背景。然后将着墨的滚筒表面压靠在一张纸上。良好的墨像然后被转印到纸张上。