CN104191825B - 彩色动态图的激光打印装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种彩色动态图的激光打印装置及方法，其中，彩色动态图的激光打印装置包括：光学系统和记录材料，记录材料包括由多个微球或微透镜形成的折光层、形成于多个微球或微透镜焦面上的遮光层；光学系统包括激光器和图形生成器件，激光器发出的激光经图像生成器件处理后，照射到记录材料上，照射到记录材料上的激光经折光层聚焦在遮光层上，当聚焦的激光的能量大于遮光层的蒸发阈值时，遮光层上相应形成聚焦点。通过本发明的彩色动态图的激光打印装置对激光束入射角度的偏转，在记录材料的焦面上形成不同位置的激光聚焦点，实现不同颜料的热堆积。重复入射角度的偏转，形成多通道颜色图形的激光打印，最终形成彩色多通道动态图像的再现。
Description
技术领域
本发明涉及激光打印技术领域，具体地涉及一种彩色动态图的激光打印装置和相应的打印方法。
背景技术
通过微透镜阵列成像技术可实现动态图像和三维成像。具体地，在激光记录材料上首先附上一层微透镜阵列，然后由投影成像系统在微透镜阵列上方产生影像，微透镜阵列在各微透镜下焦面下记录材料成像。记录信息再由微透镜阵列在空间形成再现，随着观察位置不同，再现图像具有动态效果。
现有的激光打标技术可以在各种基材上通过激光聚焦点的光热效应，在材料表面形成烧蚀的图像或者文字。这样图像或者问题是平面的，没有动态效果。同时，烧蚀后的图像一般是灰白色或者黑色。从而，将激光打标技术与微透镜阵列相结合，可以打印出集成成像的动态效果。但是，再现的图像没有颜色变化，不能获得彩色图像。
因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种彩色动态图的激光打印装置和相应的打印方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种彩色动态图的激光打印装置，其包括：光学系统和记录材料，所述记录材料包括由多个微球或微透镜形成的折光层、形成于多个微球或微透镜焦面上的遮光层；
所述光学系统包括激光器和图形生成器件，所述激光器发出的激光经图像生成器件处理后，照射到所述记录材料上，照射到所述记录材料上的激光经折光层聚焦在遮光层上，当聚焦的激光的能量大于所述遮光层的蒸发阈值时，遮光层上相应形成聚焦点。
作为本发明的彩色动态图的激光打印装置的改进，所述多个微球或微透镜的厚度尺寸范围为：20μm-300μm；所述遮光层的厚度尺寸范围为：20nm-60nm。
作为本发明的彩色动态图的激光打印装置的改进，所述光学系统包括：所述图像生成器件包括振镜单元和扩散片；所述振镜单元设置于所述激光器发出的激光的光路上，所述振镜单元接收所述激光器发出的激光，并将接收的激光传递至扩散片，所述记录材料的折光层与所述扩散片的出光侧相对设置，折光层接收所述扩散片发出的扩束激光。
作为本发明的彩色动态图的激光打印装置的改进，所述彩色动态图的激光打印装置还包括成像透镜组，所述成像透镜组设置于所述扩散片和记录材料之间的光路上。
作为本发明的彩色动态图的激光打印装置的改进，所述光学系统还包括棱镜单元，所述棱镜单元设置于所述振镜单元和扩散片之间的光路上。
作为本发明的彩色动态图的激光打印装置的改进，所述图像生成器件包括掩膜，所述掩膜上的透光区域形成相应打印图形。
作为本发明的彩色动态图的激光打印装置的改进，所述彩色动态图的激光打印装置还包括颜料盒及颜料盒移动组件，所述颜料盒与所述记录材料的铝膜遮光层相对设置，所述颜料盒移动组件驱动所述颜料盒进行运动。
为实现上述目的，本发明还提供一种彩色动态图的激光打印方法，其包括：
S1.发射激光，对发射的激光进行处理形成相应的图像；
S2.对形成图像的激光进行扩束，扩束后，激光照射在记录材料的折光层上；
S3.激光经过折光层，在遮光层上形成聚焦，遮光层在激光聚焦的作用下，形成若干通孔；
S4.在所述步骤S3的通孔中填充颜料；
S5.改变发射的激光的入射方向，重复步骤S1-S4至彩色动态图的形成。
作为本发明的彩色动态图的激光打印方法的改进，所述步骤S4具体包括：紧贴所述记录材料的遮光层设置颜料盒以及颜料盒移动组件，所述颜料盒移动组件驱动颜料盒移动至遮光层上形成通孔处，通过颜料的升华在相应的通孔中填充颜料。
作为本发明的彩色动态图的激光打印方法的改进，所述步骤S4中，通过颜料涂布的方式在所述步骤S3的通孔中填充颜料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的记录材料可在同一位置区域上记录图像在不同角度下的视差图形，填充颜料后，再现时，当沿着相应的视角，在不同观察位置可看到不同颜色的再现图形。
通过本发明的彩色动态图的激光打印装置对激光束入射角度的偏转，在记录材料的焦面上形成不同位置的激光聚焦点，实现不同颜料的热堆积。重复入射角度的偏转，形成多通道颜色图形的激光打印，最终形成彩色多通道动态图像的再现。
附图说明
图1为本发明的记录材料中折光层由多个微球形成时记录材料的平面示意图；
图2为本发明的记录材料中折光层由多个微透镜形成时记录材料的平面示意图；
图3为多个微球或微透镜空间成像的原理示意图；
图4为多个微球或微透镜空间成像的原理示意图；
图5为第一视角条件下，具有多个微透镜形成的折光层的记录材料对图形进行记录时的示意图；
图6为第二视角条件下，具有多个微透镜形成的折光层的记录材料对图形进行记录时的示意图；
图7为第三视角条件下，具有多个微透镜形成的折光层的记录材料对图形进行记录时的示意图；
图8为本发明的彩色动态图的激光打印装置的一具体实施方式的平面示意图；
图9为本发明的彩色动态图的激光打印装置的另一具体实施方式的平面示意图；
图10为本发明的彩色动态图的激光打印装置的再一具体实施方式的平面示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，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做出创造性劳动的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。
本发明基于一种记录材料，其应用于彩色动态图的激光打印中。该记录材料具体包括：由多个微球或微透镜形成的折光层、形成于多个微球或微透镜焦面上的遮光层，多个微球或微透镜可以阵列形式进行排布，也可以不规则形式进行排布。
如图1所示，为折光层由多个微球形成时记录材料的平面示意图。此时，记录材料100包括折光层11和遮光层12，遮光层12形成于多个微球的焦面上，且本实施方式中，多个微球另一侧还覆盖有薄膜13，该薄膜13对多个微球起到支撑固定的作用。
如图2所示，为折光层由多个微透镜形成时记录材料的平面示意图。此时，记录材料200包括折光层21和遮光层22遮光层形成于多个微透镜的焦面上。
优选地，遮光层的材质可以为铝，铝材质的遮光层可通过蒸镀的方式形成于多个微球或微透镜焦面上。
所述遮光层的厚度尺寸范围为：20nm-60nm，所述多个微球或微透镜的厚度尺寸范围为：20μm-300μm。
由多个微球或微透镜形成的折光层可对入射光进行偏转，并形成聚焦。该记录材料基于多个微球或微透镜的空间成像原理，下面结合附图对该原理进行介绍。
如图3、4所示，为多个微球或微透镜空间成像的原理示意图。
将微透镜或微球阵列设置在基材与物体之间，由于微透镜或微球阵列中每个微球分别对物体成像或部分物像，并记录在基材上。再现时，每个微球或微透镜集成再现，在原物体的位置会有一个再现的图形。如果观察者稍微移动观察视角，此时由于微透镜或微球对光的偏折作用，使得再现图形发生细微的移动。这样便在基材的上方呈现一个动态的上浮再现图形。
如图5-7所示，图5为第一视角条件下，具有多个微透镜形成的折光层的记录材料对图形进行记录时的示意图；图6为第二视角条件下，具有多个微透镜形成的折光层的记录材料对图形进行记录时的示意图；图7为第三视角条件下，具有多个微透镜形成的折光层的记录材料对图形进行记录时的示意图。图5-7中，记录材料下方为颜料盒。
基于上述成像原理，第一视角条件下，当激光通过折光层时，经过折光层的偏折激光形成聚焦。由于，遮光层设置于折光层中多个微透镜的焦面上，从而激光聚焦形成的聚焦点照射于遮光层上。调整激光的功率，当聚焦点激光的光能大于遮光层的蒸发阈值时，遮光层被烧穿形成通孔。通过对该通孔填充颜料，即可记录下当前入射角度下相应的图像。当改变激光的入射角，在第二视角条件下，由于记录视差的不同，激光的聚焦点发生微小移动，并形成相应的位置下的通孔，重复上述填充颜料步骤，记录当前入射角度下相应的图像。持续改变激光的入射角，至完成彩色动态图像的激光打印。再现时，在不同观察位置将看到不同颜色的再现图形。
如图8所示，基于上述记录材料，本发明进一步提供一种彩色动态图的激光打印装置。该彩色动态图的激光打印装置300包括：光学系统和记录材料34，所述光学系统包括：激光器31和图形生成器件。从而，所述激光器发出的激光经图像生成器件处理后，照射到所述记录材料上，照射到所述记录材料上的激光经折光层聚焦在遮光层上，当聚焦的激光的能量大于所述遮光层的蒸发阈值时，遮光层上相应形成聚焦点。
具体地，本实施方式中，所述图形生成器件包括振镜单元32和扩散片33。其中，经激光器31发出的激光，依次经过振镜单元32、扩散片30，到达记录材料34上。其中，所述振镜单元32设置于所述激光器31发出的激光的光路上，所述振镜单元32接收所述激光器31发出的具有一定入射角度的激光，并对该激光进行控制形成图形。形成图形的激光传递至扩散片33处，进行扩束。进一步地，所述记录材料34的折光层与所述扩散片33的出光侧相对设置，折光层接收所述扩散片33发出的扩束激光。记录材料34接收相应的激光后，通过其自身的折光层将激光进行聚焦，并在遮光层上形成通孔。
上述振镜单元32可以为F-THETA振镜单元。为了提高记录图形分辨率，发出的激光的波长可以为532nm，也可以为1064nm或351nm。
如图9所示，此外，所述光学系统还包括成像透镜组35，该成像透镜组35设置于所述扩散片和记录材料之间的光路上。该成像透镜组35将扩散片30扩束后的激光进行收集，并使激光聚焦于记录材料34的下表面，形成下沉图形。
如图10所示，为了实现对激光入射角度的调节，所述光学系统还包括棱镜单元36，该棱镜单元36设置于所述振镜单元32和扩散片30之间的光路上。该棱镜单元36可对入射而来的激光进行折射，从而对入射的角度进行调节。
可替代地，所述图像生成器件包括掩膜，所述掩膜上的透光区域形成相应打印图形。从而，激光器发出的激光经过掩膜后，形成相应的图形照射到记录材料上。
进一步地，为了对记录材料34的遮光层上的通孔进行颜料填充，所述彩色动态图的激光打印装置300还包括颜料盒37及颜料盒移动组件38。所述颜料盒37与所述记录材料34的铝膜遮光层相对紧贴设置，颜料盒37中盛放有用于填充到通孔中的颜料。所述颜料盒移动组件38可根据激光的入射角度，驱动所述颜料盒37运动至相应的位置，颜料在激光的照射下升华，在该位置处的通孔中聚集，形成彩色聚焦点。其中，颜料盒移动组件38可以为步进电机或伺服电机。
本发明还提供一种基于上述记录材料的彩色动态图的激光打印方法，该彩色动态图的激光打印方法包括：
S1.发射激光，对发射的激光进行处理形成相应的图像；
S2.对形成图像的激光进行扩束，扩束后，激光照射在记录材料的折光层上；
S3.激光经过折光层，在遮光层上形成聚焦，遮光层在激光聚焦的作用下，形成若干通孔；
S4.在所述步骤S3的通孔中填充颜料；
S5.改变发射的激光的入射方向，重复步骤S1-S4至彩色动态图的形成。
其中，步骤S4中，在通孔中填充颜料可通过颜料盒实现，也可通过涂布的方式在所述步骤S3的通孔中填充颜料。
通过颜料盒填充时，紧贴所述记录材料的遮光层设置颜料盒以及颜料盒移动组件，所述颜料盒移动组件驱动颜料盒移动至遮光层上形成通孔处，通过颜料的升华在相应的通孔中依次填入R、G、B三种颜料。
此外，在完成彩色动态图的激光打印后，为了增强再现图形的彩色效果，可以再通过蒸镀的方式设置金属铝层，作为反射层可增强彩色的效果。
综上所述，本发明的记录材料可在同一位置区域上记录图像在不同角度下的视差图形，填充颜料后，再现时，当沿着相应的视角，在不同观察位置可看到不同颜色的再现图形。
通过本发明的彩色动态图的激光打印装置对激光束入射角度的偏转，在记录材料的焦面上形成不同位置的激光聚焦点，实现不同颜料的热堆积。重复入射角度的偏转，形成多通道颜色图形的激光打印，最终形成彩色多通道动态图像的再现。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种彩色动态图的激光打印装置，其特征在于，所述彩色动态图的激光打印装置包括：光学系统和记录材料，所述记录材料包括由多个微球或微透镜形成的折光层、形成于多个微球或微透镜焦面上的遮光层；
所述光学系统包括激光器和图形生成器件，所述激光器发出的激光经图像生成器件处理后，照射到所述记录材料上，照射到所述记录材料上的激光经折光层聚焦在遮光层上，当聚焦的激光的能量大于所述遮光层的蒸发阈值时，遮光层上相应形成聚焦点；
所述彩色动态图的激光打印装置还包括颜料盒及颜料盒移动组件，所述颜料盒与所述记录材料的铝膜遮光层相对设置，所述颜料盒移动组件驱动所述颜料盒进行运动。
2.根据权利要求1所述的彩色动态图的激光打印装置，其特征在于，所述多个微球或微透镜的厚度尺寸范围为：20μm-300μm；所述遮光层的厚度尺寸范围为：20nm-60nm。
3.根据权利要求1所述的彩色动态图的激光打印装置，其特征在于，所述光学系统包括：所述图像生成器件包括振镜单元和扩散片；所述振镜单元设置于所述激光器发出的激光的光路上，所述振镜单元接收所述激光器发出的激光，并将接收的激光传递至扩散片，所述记录材料的折光层与所述扩散片的出光侧相对设置，折光层接收所述扩散片发出的扩束激光。
4.根据权利要求3所述的彩色动态图的激光打印装置，其特征在于，所述彩色动态图的激光打印装置还包括成像透镜组，所述成像透镜组设置于所述扩散片和记录材料之间的光路上。
5.根据权利要求3所述的彩色动态图的激光打印装置，其特征在于，所述光学系统还包括棱镜单元，所述棱镜单元设置于所述振镜单元和扩散片之间的光路上。
6.根据权利要求1所述的彩色动态图的激光打印装置，其特征在于，所述图像生成器件包括掩膜，所述掩膜上的透光区域形成相应打印图形。
7.一种彩色动态图的激光打印方法，其特征在于，所述彩色动态图的激光打印方法包括：
S1.发射激光，对发射的激光进行处理形成相应的图像；
S2.对形成图像的激光进行扩束，扩束后，激光照射在记录材料的折光层上；
S3.激光经过折光层，在遮光层上形成聚焦，遮光层在激光聚焦的作用下，形成若干通孔；
S4.在所述步骤S3的通孔中填充颜料；
S5.改变发射的激光的入射方向，重复步骤S1-S4至彩色动态图的形成。
8.根据权利要求7所述的彩色动态图的激光打印方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：紧贴所述记录材料的遮光层设置颜料盒以及颜料盒移动组件，所述颜料盒移动组件驱动颜料盒移动至遮光层上形成通孔处，通过颜料的升华在相应的通孔中填充颜料。
9.根据权利要求7所述的彩色动态图的激光打印方法，其特征在于，所述步骤S4中，通过颜料涂布的方式在所述步骤S3的通孔中填充颜料。
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