CN102173246B - 喷墨按需成型光栅的立体印刷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，包括：步骤A，将包含印刷光栅图像的印品输入到喷墨装置；步骤B，根据印刷光栅图像的位置与形状要求，通过喷墨装置在印刷光栅图像区域内逐列扫描，喷射液态透明油墨，使其沉积成线条，形成液态平面；步骤C，对液态平面采用UV光照，得到光栅成像层L1；步骤D，判断光栅成像层L1的厚度是否达到设定阈值d，如果是，执行步骤E，否则，重复执行步骤B和步骤C；步骤E，在固化的光栅成像层L1上，重复步骤B，得到光栅曲面层L2；步骤F，判断光栅曲面层L2的厚度是否达到设定阈值s，如果是，执行步骤G，否则，重复执行步骤E；步骤G，通过高精度光栅模具加压曲面层L2，采用UV光照固化，形成所需光栅。

Description

喷墨按需成型光栅的立体印刷方法

技术领域

本发明涉及印刷领域，具体而言，涉及一种喷墨按需成型光栅的立体印刷方法。

背景技术

按需成形光栅(Lenticule On Demand)的立体印刷方法是一种根据应用需求在二维图文印品的不同区域成形不同光栅，实现不同三维空间效果的新型立体印刷方法。由于在同一印品上可实现不同类型及参数的光栅，光栅局部分布等特点，它具有高科技和个性化的特征，在书刊、礼盒、烟酒盒等高档印刷，防伪安全，医学图像，航空图像等领域有着广阔的应用前景，是一种高附加值的特种印刷方法。

目前立体印刷(Lenticular Printing/Stereoscopic Printing)主要采用整体光栅材料，通过以下两类方法实现：一是印刷光栅图像与整体光栅材料通过模压或者粘贴的方式复合；二是直接在光栅材料背面印刷光栅图像。这两类方式对印刷设备、工艺过程和材料等都具有较高要求。随着科技的进步和社会对节能环保要求的增强，整体光栅材料的立体印刷方法难以实现某些高档印品只需要局部呈现三维效果的特殊要求，也难以满足低能耗、低污染的新型印刷工艺要求。局部立体印刷工艺是一种新型的立体印刷方法，它先采用传统印刷方法(胶印、丝印、柔印等)实现光栅图像的印刷，然后在局部图像表面印刷光栅，达到局部三维立体的效果。

美国专利US20040219302A1公开了一种用于局部三维图像的选择性透镜成型方法。该方法首先采用传统印刷方法(胶印、柔印、凹印和静电印刷等)实现透明材料在含有三维光栅图像区域印刷(涂布)，然后通过UV光源照射使该油墨层固化；重复以上过程直到油墨层厚度满足要求，采用含有光栅图文的辊或模具热压油墨层，并采用UV光固化，最终得到局部立体图案。该方法采用传统的印刷方法，需要根据光栅图像制作用于涂布透明油墨的印版。另外，采用胶印等传统印刷成型的光栅层厚度较薄，使得该层对光的折射效果不佳，导致最终三维图像效果不好。

《现代立体印刷工艺学》(田学礼，武汉大学出版社，2007)第273-294页公开了一种采用丝网印刷成型光栅的局部立体印刷技术。该技术首先通过丝网印刷，在光栅图像上实现透明厚层油墨涂布，采用两种方法制备光栅，获得局部立体的效果。一种方法为：首先丝印光栅成像层，并采用UV光干燥固化该层，然后丝印光栅曲面层，采用UV光干燥该层。该方法成型光栅时，由于UV光油墨的自表面凝聚现象使得光栅表面形状精度不高，难以形成满足光学性能的柱面体或球面形状，导致三维图成像效果模糊。为了提高光栅成型精度和三维图成像质量，提出了一种改进方法：采用丝印先印刷超厚透明墨层，通过UV光照固化，再用激光雕刻的光栅模板，并严格控制热压空间高度，来保证光栅厚度与形状的精确。由于该技术同样存在复杂的制版工艺过程，同样难以实现变化数据的光栅成型。

美国专利US20100247757A1公开了一种采用喷墨系统堆积透明油墨成型光栅的方法。它通过沉积透明油墨成型出相互平行的纵向隔离壁，然后在隔离壁之间添加透明材料，该材料在表面张力作用下向外凸出，经过UV光照干燥固化后形成柱形透镜得到光栅。由于该方法采用逐点堆积与逐行扫描的方式成型的隔离壁和柱面透镜，需要耗费大量的时间，成型光栅效率低。另外，该方法依靠表面张力作用使液态透明材料外凸后形成透镜，同样存在透镜形状精度不高，导致最终三维图效果不清晰等问题。

综上可知，传统印刷方法(胶印，凹印，柔印，丝印等)成型光栅需要制作印版，印版的制备需要制版、晒版、显影、干燥和修版等一系列工艺过程，导致了传统印刷方法难以应用于快速可变数据的按需成型光栅，并存在成型效率低，光栅精度不高，三维图像容易模糊等问题。

发明内容

本发明提供一种喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，用以提高光栅成型的效率和精度，获得较好的三维成像效果。

为达到上述目的，本发明提供了一种喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，其包括以下步骤：步骤A，将包含印刷光栅图像的印品输入到喷墨装置；步骤B，根据印刷光栅图像的位置与形状要求，通过喷墨装置在印刷光栅图像区域内逐列扫描，喷射液态透明油墨，使其沉积成线条，当印刷光栅图像区域扫描完成后，液态油墨间相互融合和流平，形成液态平面；步骤C，对液态平面进行UV光照，使其固化形成光整平面，得到光栅成像层L1；步骤D，判断光栅成像层L1的厚度是否达到设定阈值d，如果是，执行步骤E，否则，重复执行步骤B和步骤C；步骤E，在固化的光栅成像层L1上，重复步骤B，沉积液态透明油墨，得到曲面层L2；步骤F，判断光栅曲面层L2的厚度是否达到设定阈值s，如果是，执行步骤G，否则，重复执行步骤E；液态透明油墨层L2的厚度为s；步骤G，通过高精度光栅模具加压液态透明油墨曲面层L2，采用UV光照固化，形成所需形状的光栅；步骤H，在按需完成一个光栅成型后，判断该印品的光栅是否全部完成，如果是，则复位和关闭喷墨装置，关闭UV光源，方法流程结束；否则，重复步骤B-步骤F，直到完成全部光栅的成型。

上述实施例针对现有立体印刷技术成型光栅的缺点，提出一种新型喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，该方法无需制版，对比传统印刷方法(胶印、丝印等)有高效率、低能耗和低污染的优势；该方法可以快速任意改变光栅的类型、位置、形状等参数，实现可变数据成型光栅；采用高精度光栅模具可实现高效率成型光栅，且光栅精度较高，能获得较好的三维成像效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明一个实施例的喷墨按需成型光栅的立体印刷方法流程图；

图2为根据图1实施例形成的喷墨按需成型光栅的结构示意图；

图3为根据本发明一个优选实施例的喷墨按需成型光栅流程示意图；

图4为根据本发明一个优选实施例的喷墨按需成型光栅流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为根据本发明一个实施例的喷墨按需成型光栅的立体印刷方法流程图，如图1所示，其包括以下步骤：

步骤A，将包含印刷光栅图像的印品输入到喷墨装置；

步骤B，根据印刷光栅图像的位置与形状要求，通过喷墨装置在印刷光栅图像区域内逐列扫描，喷射液态透明油墨，使其沉积成线条，当印刷光栅图像区域扫描完成后，液态油墨间相互融合和流平，形成液态平面；

步骤C，对液态平面进行光照，使其固化形成光整平面，得到光栅成像层L1；

步骤D，判断光栅成像层L1的厚度是否达到设定阈值d，如果是，执行步骤E，否则，重复执行步骤B和步骤C；

步骤E，在固化的光栅成像层L1上，重复步骤B，沉积液态透明油墨，得到曲面层L2；

步骤F，判断光栅曲面层L2的厚度是否达到设定阈值s，如果是，执行步骤G，否则，重复执行步骤E；

步骤G，通过高精度光栅模具加压液态曲面层L2，采用UV光照固化，形成所需形状的光栅.

步骤H，在按需完成一个光栅成型后，判断该印品的光栅是否全部完成，如果是，则复位和关闭喷墨装置，关闭UV光源，方法流程结束；否则，重复步骤B-步骤F，直到完成全部光栅的成型。

在本实施例中，喷墨按需成型光栅无需制版，对比传统印刷方法(胶印、丝印等)有高效率、低能耗和低污染的优势；该方法可以快速任意改变光栅的类型、位置、形状等参数，实现可变数据成型光栅；采用高精度光栅模具可实现高效率成型光栅，且光栅精度较高，能获得较好的三维成像效果。

图2为根据图1实施例形成的喷墨按需成型光栅的结构示意图，如图2所示，光栅成像层L1和曲面层L2形成的曲面层叠加构成按需成型光栅，

其中，按需成型光栅是根据印刷光栅图像所需光栅类型(柱面光栅，球面光栅等曲面光栅)，以及位置、厚度、栅距、透光率和视距等参数的要求，在线成型不同的光栅；光栅的成像层为透明薄层，其垂直截面为长方形，厚度为d；光栅的曲面层是球面或柱面或其它曲面的透明薄层，并延伸到各种透明曲面，其厚度为s。

上述具有印刷光栅图像的印品由光栅图像，非光栅图像和文字，空白区域组成，可含有一个或多个光栅图像，且光栅图像大小，位置等参数可互不相同。

例如，印刷光栅图像采用以下任一种工艺获得：胶印、丝印、凹印、喷墨印刷和静电印刷。

例如，上述喷墨装置喷射出的液态透明油墨呈丝状或液滴状。

例如，上述液态透明油墨为UV光油墨或光固化树脂或EB电子束光油墨，并延伸到各种透明油墨材料。

例如，上述喷墨装置喷墨时沿着印刷光栅图像区域的列或行扫描，并沿垂直于该方向做进给运动。

例如，在上述实施例中，通过高精度光栅模具加压液态透明油墨层L2形成所需形状的光栅步骤包括：采用高精度光栅模具加压液态曲面层L2，并使其充满高精度光栅模具后采用UV光照彻底固化，得到所需形状的光栅。

例如，在上述实施例中，通过高精度透明光栅模具加压液态透明油墨层L2形成所需形状的光栅步骤包括：采用UV光照初步固化液态透明油墨层L2，高精度光栅模具加压初步固化的曲面层L2加压，使其变形为所需形状的光栅。

例如，上述UV光照固化是采用UV光源照射透明液态油墨使其固化。

例如，上述高精度光栅模具，其截面为柱面或球面，并延伸到各种曲面。

图3为根据本发明一个优选实施例的喷墨按需成型光栅结构示意图。如图3所示，在长297mm，宽210的纸张上有A，B和C三个区域，其中A和C为印刷光栅图像区，B为非光栅图文区。按需成型光栅的制备过程在A和C区进行。A区长50mm，宽50mm，所需光栅类型为柱面光栅，其线数为100lpi，其厚度为433μm，其中成像层厚度为343μm，柱面厚度为90μm。C区尺寸为长160mm，宽120mm，所需光栅类型为球面光栅，其线数为100lpi，厚度为433μm，其中成像层厚度为343μm，球面厚度为90μm。将该纸张输入喷墨装置中，以UV光油墨作为原材料，采用孔径为100μm喷墨装置进行沉积。计算机控制喷墨装置运行到A区起点后，喷头以1mm/s的速度沿着y正方向运行，喷射液态透明油墨使其在A区沉积成线条；然后喷头沿x方向运行200μm后，沿着y负方向以1mm/s的速度运动，同时喷射与沉积液态透明油墨，使其能与上一次沉积的油墨线条相互衔接与融合；喷墨装置路径运动如图3所示。当喷墨装置扫描完A区后，A区表面覆盖一层液态透明油墨；采用线功率200W/cm的UV灯照射A区1～5秒，使其固化成光滑平面，其厚度约30～100μm；喷墨装置回到A区起点，重复沉积与固化油墨，直到固化油墨厚度约为343μm；重复沉积液态透明油墨使其厚度约为90μm；采用高精度激光制作的透明柱面光栅模具G1，其线数为100lpi加压液态油墨，使其充满模具；采用功率200W的UV灯照射A区使其固化，得到所需的柱面光栅；A区柱面光栅成型完后，喷墨装置运动到C区，采用以上相同的方式得到成像厚度为343μm固化油墨和厚度为90μm的液态油墨，采用透明球面光栅模具G2，其线数为100LPI加压液态油墨，使其充满模具；采用线功率200W/cm的UV灯照射C区使其固化，得到所需的球面光栅。

图4为根据本发明一个优选实施例的喷墨按需成型光栅结构示意图。如图4所示，在长297mm，宽210的纸张上有分为印刷光栅图像区(D区)和非光栅图文区(E区)。按需成型光栅过程在D区进行，其为直径100mm，所需光栅类型为柱面光栅，线数为75lpi，其厚度为578μm，其中成像层厚度为458μm，柱面厚度为120μm。首先，在计算机中，以200μm的间距为步距将直径为100mm的圆形离散列状条纹，得到喷墨装置的运动控制路线；将该纸张输入喷墨装置中，以UV光油墨作为原材料，采用孔径为100μm喷墨装置进行沉积；计算机控制喷墨装置运行到起点后，喷头以1mm/s的速度沿着y正方向运行，喷射液态透明油墨使其在D区沉积成线条；然后喷头沿x方向运行200μm，沿着y负方向以1mm/s的速度运动，喷射与沉积液态透明油墨，使其能与上一次沉积的油墨线条相互衔接与融合；当喷墨装置逐列扫描完D区后，D区表面覆盖一层液态透明油墨；采用线功率200W/cm的UV灯照射D区1～5秒，使其固化成光滑平面，其厚度约30～100μm；喷墨装置回到D区起点，重复沉积与固化油墨，使成像层厚度约为458μm；重复沉积液态透明油墨使曲面层厚度约为120μm；采用功率线功率80W/cm的UV灯照射D区使其初步固化，得到平整的油墨平面；采用高精度激光制作的透明柱光栅模具G3，其线数为100lpi加压至初步固化油墨表面，使其变形充满模具，取下模具，采用线功率200W/cm的UV灯光照使其最终固化，得到所需的柱面光栅。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，将包含印刷光栅图像的印品输入到喷墨装置；

步骤B，根据所述印刷光栅图像的位置与形状要求，通过所述喷墨装置在所述印刷光栅图像区域内逐列扫描，喷射液态透明油墨，使其沉积成线条，当所述印刷光栅图像区域扫描完成后，液态油墨间相互融合和流平，形成液态油墨平面；

步骤C，对所述液态油墨平面进行UV光照，使其固化形成光整的固态油墨平面，得到固化光栅成像层L1；

步骤D，判断所述光栅成像层L1的厚度是否达到设定阈值d，如果是，执行步骤E，否则，重复执行步骤B和步骤C；

步骤E，在所述固化光栅成像层L1上，重复步骤B，沉积液态透明曲面层L2；

步骤F，判断光栅曲面层L2的厚度是否达到设定阈值s，如果是，执行步骤G，否则，重复执行步骤E；

步骤G，通过高精度光栅模具加压所述液态透明曲面层L2形成所需形状的光栅；

步骤H，在按需完成一个光栅成型后，判断该印品的光栅是否全部完成，如果是，则复位和关闭喷墨装置，关闭UV光源，方法流程结束；否则，重复步骤B-步骤F，直到完成全部光栅的成型。

2.权利要求1所述的喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，其特征在于：所述的按需成型光栅是根据印刷光栅图像的位置和大小，光栅的厚度、栅距、透光率和视距要求，在线成型不同的光栅。

3.权利要求1所述的喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，其特征在于：

所述的按需成型光栅是由光栅的成像层和曲面层叠加而成；

所述成像层为透明薄层，厚度为d；

所述曲面层是球面或柱面的透明薄层，厚度为s。

4.权利要求1所述的喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，其特征在于：

所述的印刷光栅图像印品由光栅图像，非光栅图像和文字，空白区域组成；

所述的印刷光栅图像印品含有一个或多个光栅图像，且光栅图像大小，位置参数互不相同；

所述的印刷光栅图像印品采用以下任一种工艺获得：胶印、丝印、凹印、喷墨印刷和静电印刷。

5.权利要求1所述的喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，其特征在于：所述喷墨装置喷射出的液态透明油墨呈丝状或液滴状。

6.权利要求1所述的喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，其特征在于：所述液态透明油墨为UV光油墨或光固化树脂或EB电子束光油墨。

7.权利要求1所述的喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，其特征在于：所述喷墨装置喷墨时沿着所述印刷光栅图像区域的列或行扫描，并沿垂直于该方向做进给运动。

8.权利要求1所述的喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，其特征在于：通过高精度透明光栅模具加压所述液态透明曲面层L2形成所需形状的光栅步骤包括：

采用高精度光栅模具加压所述液态透明曲面层L2，并使其充满所述高精度光栅模具后采用UV光照直接彻底固化，得到所需形状的光栅。

9.权利要求1所述的喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，其特征在于：通过高精度光栅模具加压所述液态透明曲面层L2形成所需形状的光栅步骤包括：

先采用UV光照初步固化所述液态透明曲面层L2，然后采用高精度光栅模具加压曲面层L2，使其变形为所需形状的光栅，最后UV光照完全固化，形成所需光栅。

10.权利要求1所述的喷墨按需成型光栅的立体印刷方法，其特征在于：所述高精度光栅模具，其截面为柱面或球面。

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