CN103481649B - 一种热转印装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种热转印装置及方法，该转印装置包括：转印系统、仿形系统和控制系统，利用仿形装置，对产品表面的轮廓进行测量，依据测量结果控制压辊对产品表面提供恒定的压力，实现规程或非规则表面的产品转印工艺。

Description

一种热转印装置及方法

技术领域

本发明涉及表面加工技术领域，特别是一种在非规则塑料件表面进行热转印的装置及热转印方法。

背景技术

随着塑料在电子产品中的大量使用，个性化和新颖的外观设计越来越得到浪费者的喜爱和优先选购的决定要素，因此各大企业为迎合消费需求，在产品外观装饰设计上选用大量新颖和超强视觉体验的工艺技术。在此发展形式下，金属拉丝的外观设计能为产品提供很强视觉冲击体验，现有工艺多在金属表面做拉丝贴模技术，但金属本身的特性使得其设计本身没有塑料产品灵活多样，如结构设计和产品重量方面都无法达到塑料本身的特性。现有在塑料制品注塑时将模具表面做拉丝处理后再做电镀也可以实现该工艺，但因模具表面钢材特性在其表面做拉丝纹路工艺较为复杂，且模具制作费用较高。

另外一种在塑料件表面制作金属拉丝效果的工艺为热转印工艺(HeatTransfer-Printing)。其原理是预先把金属拉丝效果的图案印在耐热基材薄膜上(比如PET、PVC等)，通过离型处理，形成转印膜。再配合专用的转印设备，以烫印的方法转印到产品的表面。

因该工艺主要由普通塑料制品和PET金属拉丝薄膜完成，所以产品不良损耗较小，对环境无污染，制品成本低廉，适合大范围领域使用。随着近年来PET金属拉丝薄膜在国内投产，成本和时效性有很大改观。也使得该工艺可以在竞争最激烈的家电领域得以应用。

然而现有的热转印工艺，由于使用的转印膜普遍采用图案层+离型层的构造，这种转印膜在压印时，要么采取整片面接触式的压印方式，要么使用卷料滚动的线接触式压印方式，无论哪一种方式，都只能适用于转印面积小，表面呈规则分布的待加工产品上。对于表面积大且表面呈非规则分布的产品，面接触式的转印方式需要提供专门的压印墨头，不具实用性。而线接触式的由于无法在转印全程中都提供恒定的接触压力，因此也无法在非规则表面进行转印。

因此有必要对现有的热转印工艺提出改进，以其能够适应大面积非规则的连续转印。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于热转印工艺的装置和方法，该热转印装置能够对表面轮廓为非规则图形的产品进行加工，使产品表面形成诸如金属拉丝等转印图形的效果。

根据本发明的目的提出的一种热转印装置，包括：

转印系统：包括出料辊、收料辊、压辊、第一治具和若干辅辊，所述出料辊、收料辊和若干辅辊组成转印膜的传输系统，所述第一治具上放置待加工产品，所述压辊与所述第一治具相对设置，并且该第一治具和压辊设置在所述传输系统的传输路径中；

仿形系统：包括仿形辊和第二治具，所述第二治具与第一治具同轴设置，该第二治具具有与待加工产品相同的表面轮廓和尺寸，所述仿形辊紧压在所述第二治具表面，并根据第二治具的表面轮廓在竖直方向上下移动；

控制系统，连接并驱动所述仿形辊和压辊，该控制系统根据该仿形辊的上下移动位置，驱动压辊做上下移动。

优选的，所述收料辊连接在一进纸电机上，所述出料辊连接在一张力电机上，通过所述进纸电机和所述张力电机的协调转动，使该传输路径上的转印膜保持绷紧。

优选的，所述控制系统进一步包括被动升降伺服电机和主动仿形升降伺服电机，所述仿形辊设置于该被动升降伺服电机上，所述压辊设置于所述主动仿形升降伺服电机上，该仿形辊和压辊在所述被动升降伺服电机和主动仿形升降伺服电机的驱动下做上下移动。

优选的，所述第一治具和第二治具设置于一仿形电机上，并在该仿形电机的驱动下做同步同轴转动。

优选的，进一步包括加热装置，该加热装置设置于压辊内部或外部，对所述压辊进行加热。

优选的，所述热转印装置进一步包括主架、设置于主架上的操作台、设置于主架外围的主箱体以及设置于主架底部的支撑脚，所述转印系统、仿形系统以及部分控制系统设置于该操作台上，并位于该主箱体围成的腔体中。

优选的，所述控制系统进一步包括人机交互界面和报警装置，设置于所述主箱体上。

根据本发明的目的提出的一种热转印方法，包括步骤：

提供如上所述的热转印装置；

设计用于放置待加工产品的第一治具和与待加工产品具有相同表面轮廓和尺寸的第二治具，使该第一治具和第二治具能够同轴同步转动；

将待加工产品放置于第一治具上，使压辊能够与待加工产品的表面接触；

将设置于出料辊上的转印膜通过若干辅辊回收至收料辊上，并形成传输路径，使该传输路径上的转移膜形成在压辊和待加工产品之间；

控制系统驱动仿形辊和压辊分别抵持住第二治具和待加工产品表面之后，实施热转印工序，仿形辊依据该第二治具表面在竖直方向上下移动，同时控制系统根据仿形辊的上下位置控制压辊做上下移动并对压辊加热，使压辊始终对待加工物件的表面和转印膜加压加热，压辊施加的压力和温度满足转印膜上的图案层从离型层上分离并转印到待加工产品表面。

本发明的热转印装置和方法，与现有技术相比，具有如下的技术优势：

第一：通过设计同步转动的第二治具和仿形辊，能够在进行热转印的过程中同步得到待加工产品的表面轮廓的具体信息，从而使得压辊在热转印过程中始终对待加工产品提供恒定的压力，保证了热转印的品质。

第二：以连续的滚轮压印的方式，可以在待加工产品的表面实现大面积连续压印，提高了热转印的加工速率，且转印膜在加工产品表面的结合线只需一次，有效保证产品美观。

第三：自动化程度高，只需在上、下料阶段进行人工操作，其余全部由热转印装置自动化完成。

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是本发明的热转印装置的主体结构示意图；

图2是本发明的热转印系统的结构示意图；

图3是本发明的热转印装置的整体外观示意图；

图4所示是一种待加工产品的表面轮廓示意图。

具体实施方式

正如背景技术中所述，现有的热转印工艺，由于使用的转印膜普遍采用图案层+离型层的构造，这种转印膜在压印时，要么采取整片面接触式的压印方式，要么使用卷料滚动的线接触式压印方式，无论哪一种方式，都只能适用于转印面积小，表面呈规则分布的待加工产品上。对于表面积大且表面呈非规则分布的产品，面接触式的转印方式需要提供专门的压印墨头，不具实用性。而线接触式的由于无法在转印全程中都提供恒定的接触压力，因此也无法在非规则表面进行转印。

因此本发明针对现有技术中的问题，提出了一种适用各种表面轮廓形状的产品的热转印装置和热转印方法。该热转印装置中制作有能够自动仿形的控制装置，利用仿形装置，对产品表面的轮廓进行测量，依据测量结果控制压辊对产品表面提供恒定的压力，实现规程或非规则表面的产品转印工艺。

下面将对本发明的技术方案做详细说明。

请参见图1，图1是本发明的热转印装置的主体结构示意图。如图所示，该热转印装置主要由转印系统、仿形系统和控制系统几个模块组成。

其中，转印系统如图2所示，用来将转印膜上的图案转印到待加工产品表面，完成产品表面的转印工作。在本发明中，转印工作具体采用卷料式的压印方式，转印膜卷料采用PET金属拉丝模，其至少包括一层图案层和一层离型层以及适当的粘合层等膜结构。图案层中优选采用具有金属拉丝效果的图案。该转印系统具体包括出料辊1、收料辊2、压辊3、第一治具4和若干辅辊5。转印膜卷料安装在出料辊1上，途径若干个辅辊5的导引，最终回收到收料辊2中。该出料辊1、收料辊2和若干辅辊5组成转印膜的传输系统，使转印膜形成一个传输路径。

第一治具4用来放置待加工产品，在一种应用中，第一治具4的形状可以按照产品的具体结构设计，保证产品安装在该第一治具4的匹配性。在另一种实施方式中，该第一治具4也可以是具有标准安装固定结构的治具，无论待加工产品的具体型号尺寸，都能安装到该第一治具4上，这种实施方式可以不用为专门的产品进行治具开模和制造，适应性较强且成本较低，但是需要在产品端上设计匹配的安装固定结构，并形成标准。通常该第一治具可以是金属铸造而成，也可以是硬质塑料件注塑而成。

压辊3与第一治具4相对设置，并且该第一治具4和压辊3设置在所述传输系统的传输路径中。压辊3可以采用硅橡胶制作而成，不仅与转印膜接触时能够产生较大的摩擦力避免滑轮，而且同时具有良好的耐热和导热的能力。

进一步地，收料辊1连接在一进纸电机上6，所述出料辊2连接在一张力电机7上，通过所述进纸电机6和所述张力电机7的协调转动，使该传输路径上的转印膜保持绷紧。

进一步地，转印系统中还包括加热装置(图中未示出)，在一种实施方式中，该加热装置比如是电热丝，设置于压辊3内部，通过电热丝的热量传导至压辊3表面，完成对压辊3的加热，使压辊3的表面具有足够高的温度。在另一种实施方式中，该加热装置比如是热风机或热辐射灯，设置在压辊3的外部，通过吹出的热风或热辐射光线对所述压辊3的表面进行加热。

仿形系统用来测量待加工产品表面的轮廓，该仿形系统的测量手段为间接式测量方法，具体地该仿形系统包括仿形辊8和第二治具9。该第二治具9与第一治具4同轴设置，该第二治具9具有与待加工产品相同的表面轮廓和尺寸，所述仿形辊8紧压在所述第二治具9表面，并根据第二治具9的表面轮廓在竖直方向上下移动。

该第一治具4和第二治具9设置于一仿形电机12上，并在该仿形电机12的驱动下做同步转动。操作时，将产品固定在第一治具4上，形成与第二治具9的平行同轴转动，此时使用仿形辊8按压第二治具9的表面，当仿形电机12启动后，第二治具9进行转动，仿形辊8随着第二治具9的表面轮廓的起伏而上下移动，从而得到实时的表面轮廓信息。在利用该信息控制压辊3的上下移动，从而使压辊3与产品表面始终处于恒定压力的接触中。

控制系统起到协调控制整个热转印装置的机械运动、电力输出、温度调节等操作的作用。对于热转印工作而言，该控制系统主要用于连接并驱动所述仿形辊8和压辊3，并根据该仿形辊8的上下移动位置，驱动压辊3做上下移动。

具体地，控制系统进包括被动升降伺服电机10和主动仿形升降伺服电机11，所述仿形辊8设置于该被动升降伺服电机10上，所述压辊3设置于所述主动仿形升降伺服电机上11，该仿形辊8和压辊3在所述被动升降伺服电机10和主动仿形升降伺服电机11的驱动下做上下移动。

请结合图1参见图3，除了上述的主要部件之外，该热转印装置还包括主架13、设置于主架13上的操作台14、设置于主架13外围的主箱体15以及设置于主架13底部的支撑脚16。转印系统、仿形系统以及部分控制系统设置于该操作台14上，并位于该主箱体15围成的腔体中。

此外，控制系统进一步包括人机交互界面17和报警装置18，分别设置于所述主箱体的一个侧面和一个顶角上。人机交互界面17主要起到参数输入，状态显示等作用，操作人员可以根据产品规格和相关的转印过程中的压力、温度、转速、时间等参数的要求，输入具体的数值。而报警装置18比如是报警灯或报警笛等装置，通过发出声音或灯光颜色，实现提醒人员的效果，在一些违规操作或卷料耗尽时的情况下，起到报警和保护整个转印装置的效果。

下面再以一个具体实施方式对使用本发明的热转印装置进行热转印工艺加工的方法做详细说明。请参见图4，图4所示是一种待加工产品的表面轮廓示意图。该待加工产品的表面轮廓是一种主体呈矩形，在4个折角处呈现弧线弯折的形状。

加工该产品时，首先设计用于放置待加工产品的第一治具和与待加工产品具有相同表面轮廓和尺寸的第二治具，将第一治具和第二治具安装到仿形电机的转动轴上，使该第一治具和第二治具能够同轴同步转动；

将待加工产品放置于第一治具上，使压辊能够与待加工产品的表面接触；

将设置于出料辊上的转印膜通过若干辅辊回收至收料辊上，并形成传输路径，使该传输路径上的转移膜形成在压辊和待加工产品之间；

控制系统驱动仿形辊和压辊分别抵持住第二治具和待加工产品表面之后，实施热转印工序，仿形辊依据该第二治具表面在竖直方向上下移动，同时控制系统根据仿形辊的上下位置控制压辊做上下移动并对压辊加热，使压辊始终对待加工物件的表面和转印膜加压加热，压辊施加的压力和温度满足转印膜上的图案层从离型层上分离并转印到待加工产品表面。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种热转印装置，其特征在于，包括：

转印系统：包括出料辊、收料辊、压辊、第一治具和若干辅辊 ，所述出料辊、收料辊和若干辅辊组成转印膜的传输系统，所述第一治具上放置待加工产品，所述压辊与所述第一治具相对设置，并且该第一治具和压辊设置在所述传输系统的传输路径中；

仿形系统：包括仿形辊和第二治具，所述第二治具与第一治具同轴设置，该第二治具具有与待加工产品相同的表面轮廓和尺寸，所述仿形辊紧压在所述第二治具表面，并根据第二治具的表面轮廓在竖直方向上下移动；

控制系统，连接并驱动所述仿形辊和压辊，该控制系统根据该仿形辊的上下移动位置，驱动压辊做上下移动。

2.如权利要求1所述的热转印装置，其特征在于：所述收料辊连接在一进纸电机上，所述出料辊连接在一张力电机上，通过所述进纸电机和所述张力电机的协调转动，使该传输路径上的转印膜保持绷紧。

3.如权利要求1所述的热转印装置，其特征在于：所述控制系统进一步包括被动升降伺服电机和主动仿形升降伺服电机，所述仿形辊设置于该被动升降伺服电机上，所述压辊设置于所述主动仿形升降伺服电机上，该仿形辊和压辊在所述被动升降伺服电机和主动仿形升降伺服电机的驱动下做上下移动。

4.如权利要求1所述的热转印装置，其特征在于：所述第一治具和第二治具设置于一仿形电机上，并在该仿形电机的驱动下做同步转动。

5.如权利要求1所述的热转印装置，其特征在于：进一步包括加热装置，该加热装置设置于压辊内部或外部，对所述压辊进行加热。

6.如权利要求1所述的热转印装置，其特征在于：所述热转印装置进一步包括主架、设置于主架上的操作台、设置于主架外围的主箱体以及设置于主架底部的支撑脚，所述转印系统、仿形系统以及部分控制系统设置于该操作台上，并位于该主箱体围成的腔体中。

7.如权利要求6所述的热转印装置，其特征在于：所述控制系统进一步包括人机交互界面和报警装置，设置于所述主箱体上。

8.一种热转印方法，其特征在于，包括步骤：

提供如权利要求1-7所述的热转印装置；

设计用于放置待加工产品的第一治具和与待加工产品具有相同表面轮廓和尺寸的第二治具，使该第一治具和第二治具能够同轴同步转动；

将待加工产品放置于第一治具上，使压辊能够与待加工产品的表面接触；

将设置于出料辊上的转印膜通过若干辅辊回收至收料辊上，并形成传输路径，使该传输路径上的转移膜形成在压辊和待加工产品之间；

控制系统驱动仿形辊和压辊分别抵持住第二治具和待加工产品表面之后，实施热转印工序，仿形辊依据该第二治具表面在竖直方向上下移动，同时控制系统根据仿形辊的上下位置控制压辊做上下移动并对压辊加热，使压辊始终对待加工物件的表面和转印膜加压加热，压辊施加的压力和温度满足转印膜上的图案层从离型层上分离并转印到待加工产品表面。