CN104385597A - 一种三维图像的制作方法及其用打印载体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维图像的制作方法及其所使用的打印载体。首先，将需要打印的三维图像进行分层切面处理，并通过喷墨打印设备在打印载体的打印表面上逐层打印对应的切面平面图像；其次，打印完全部的平面图像后，按照对应的顺序进行叠加，利用打印载体的表面自身的胶水层进行相互的粘合固定，形成三维图像毛坯；最后，将毛坯放置在水中，将未覆盖打印油墨的区域溶解，剩下的就是与三维图像对应的三维图像实物；本方法中，打印载体其主体采用水溶性薄膜树脂材料，所述的打印载体的表面涂布有胶水层。本发明打印载体的主体是采用水溶性薄膜树脂材料，当叠加完成后，将整个打印完成的产品毛坯浸入水中即可，最后即可得到单位图像实物。

Description

一种三维图像的制作方法及其用打印载体

技术领域：

本发明涉及三维产品的制作方法及其设备技术领域，特指一种三维图像的制作方法及其所使用的打印载体。 

背景技术：

目前所谓的3D打印机，其本质是一种快速成形技术，其工作过程为：先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印，并将薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型。3D打印机与传统打印机最大的区别在于：它使用的“墨水”是实实在在的原材料。原材料一般为热熔胶线，该热熔胶线的端部插入3D打印机的热熔打印头中，而热熔打印头通过通电加热而实现对热熔胶线进行熔融，经熔融的胶从热熔打印头下端流出，逐层打印，并将薄型层面堆叠以实现固态物体成型。 

传统的平面打印机，是将图像直接打印在平面载体上。所打印出的图像是一个水平画面，其无法形成立体的效果。随着3D打印机的日趋发展，如何利用传统的平面打印机打印出具有立体效果的3D图像，一直是业界致力解决的问题。 

目前有一种技术方案是在透明的塑胶片(或者塑胶薄膜)上打印图案，打印完成后，将这些塑胶片叠加起来，然后通过夹持装置将叠加的塑胶片固定。由于打印在每张塑胶片上的单元图案是对被打印立体物体的横向切面的对应投影，将这些具有对应单元图像的塑胶片按照顺序叠加起来，每张塑胶片上的平面单元 图像相互结合，就可呈现一种立体图像效果。但是，可以看到，该技术方案存在诸多缺陷：1、在塑胶材料上打印图像的效果较差，最终形成的三维图像效果不好。2、其经过叠加后形成的仍是一种三维图像实物，该实物的造型通常根据打印载体的形状和叠加厚度决定，通常为长方体，使用者可以透过打印载体看到其内部所叠加的三维图像。 

针对上述问题，本发明人曾提出过“一种3D图像打印用平面载体”、“一种3D打印设备”等技术方案，见中国专利号为：201420049476.X，201420049478.9的实用新型专利文献，上述技术方案就是针对目前的3D图像打印所提出了一种设备以及打印载体的改进，以实习快速的3D图像打印。其中“一种3D打印设备”中所公布的技术方案中，所给出的实施例主要仍是打印出长方体的打印载体叠加实物。虽然在实施例九、十中，提出了将非打印区域的打印载体去除，仅仅保留打印有团的区域，这样最终可形成一个与电脑中所建立的三维模型对应的三维图像实体，但是该技术方案中给出的具体实施方式却过于麻烦，其采用的是化学切割的方式，这就要求打印设备具有较高的精度，并且公座过程相对复杂，难于生产。如果直接采用机械切割的方式，将每张打印载体按照打印图像的区域边缘进行切割，其工艺难度较高，这样会导致打印设备的成本大大增加，不便于推广。 

本发明人经过不断的研发，发现市场上有一种水溶性聚合物材料(水溶性薄膜树脂材料PVA(polyvinyl alcohol)，中文名称：聚乙烯醇，简称PVA。这种材料可以溶于水，水温越高则溶解度越大，但几乎不溶于有机溶剂。PVA溶解性随醇解度和聚合度而变化。另外，PVA易成膜，其膜的机械性能优良，这种材料在无纺布生产企业中经常使用，通常制作成树脂薄膜，用于纺织领域。本发明人从而想到将水溶性材料应用到三维图像打印技术中，经过不断的实验，提出以下 技术方案。 

发明内容：

本发明所要解决的第一个技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种三维图像的制作防范，该方法不同于传统意义上的3D打印技术，其本质是一种平面图片的叠加，同时通过可以通过水溶解的方式，将未打印图像的区域去除，从而形成与三维图像对应的三维图像实物。 

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：首先，将需要打印的三维图像进行分层切面处理，并通过喷墨打印设备在打印载体的打印表面上逐层打印对应的切面平面图像；其次，打印完全部的平面图像后，按照对应的顺序进行叠加，利用打印载体的表面自身的胶水层进行相互的粘合固定，形成三维图像毛坯；最后，将毛坯放置在水中，将未覆盖打印油墨的区域溶解，剩下的就是与三维图像对应的三维图像实物；本方法中，所述的打印载体其主体采用水溶性薄膜树脂材料，所述的打印载体的表面涂布有胶水层。 

进一步而言，上述技术方案中，所述的打印载体主体采用聚乙烯醇，其化学分子式为：[C₂H₄O]_n。 

进一步而言，上述技术方案中，所述的打印载体的胶水层涂布在主体的背面，并且该背面的胶水层表面覆盖有离型保护膜，当打印完平面图像后，进行叠加时，将该离型保护膜揭下，然后再进行叠加、粘合。 

进一步而言，上述技术方案中，所述的打印载体的胶水层涂布在主体打印表面，并且该打印表面上涂布的胶水层表面覆盖有保护层，并且于保护层上开设有显露其下方胶水层的打印镂空区域。 

进一步而言，上述技术方案中，所述的打印载体的厚度为0.1-0.3mm。 

进一步而言，上述技术方案中，所述的打印载体中胶水层采用非水溶性胶水。 

本发明所要解决的第二个技术问题就在于提供一种上述打印方法中所使用的打印载体。 

为解决上述第二个技术问题，本发明采用了以下技术方案：该打印载体为平面材料，其包括主体、附着在主体背面的胶水层、以及附着在胶水层的离型保护膜，其中所述的主体采用水溶性薄膜树脂材料。 

进一步而言，上述技术方案中，所述的打印载体主体采用聚乙烯醇，其化学分子式为：[C₂H₄O]_n。 

进一步而言，上述技术方案中，所述的打印载体上至少设置有一个定位孔。 

为解决上述第二个技术问题，本发明还提出了另一种技术方案：该打印载体为平面材料，其包括主体、附着在主体打印表面上的胶水层、以及附着在胶水层的保护层，并且于保护层上开设有显露其下方胶水层的打印镂空区域，其中所述的主体采用水溶性薄膜树脂材料聚乙烯醇，其化学分子式为：[C₂H₄O]_n。 

本发明采用上述技术方案后，由于其打印载体的主体是采用水溶性薄膜树脂材料，当叠加完成后，将整个打印完成的产品毛坯浸入水中，未喷涂打印油墨的区域将会在水中溶解，剩下的就是与三维图像对应的三维图像实物。本发明制作方式简单，可以形成与三维图像对应的三维图像实物，从而实现与3D打印技术相同的效果。 

附图说明：

图1是本发明实施例一中打印载体的示意图； 

图2是本发明实施例一中打印载体主视图； 

图3是本发明实施例一中打印载体的剖面图； 

图4是本发明实施例一中打印完成后若干打印载体叠加示意图； 

图5是本发明实施例一中叠加完成后形成的毛坯示意图； 

图6是本发明实施例一毛坯通过水溶解过程的示意图； 

图7是本发明实施例一最终制作的三维图像视图示意图； 

图8是本发明实施例二的结构示意图； 

图9是本发明实施例三的结构示意图； 

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。 

见图1、2、3所示，这是本发明中打印载体1的具体实施例一，本实施例中，打印载体1为平面复合材料，其包括主体10、附着在主体10背面上的胶水层12、以及附着在胶水层12的离型保护膜13，其中所述的主体10采用水溶性薄膜树脂材料。所述的打印载体1主体10采用聚乙烯醇，其化学分子式为：[C2H4O]n。即主体10采用聚乙烯醇材料制作的薄膜，其厚度在0.1-0.3mm。主体10的背面涂布有胶水层12，该胶水层12的厚度为0.001-0.01毫米，本实施例为0.01毫米。本实施例中的胶水层采用可固化的UV胶。当最终的产品叠加后，通过UV辐照处理，令胶水层12固化，从而令平面载体10形成一种具有一定硬度的片材，当若干的平面载体10叠加后，经过硬化处理，就可以形成一个具有立体图像的产品。 

离型保护膜13是为了保护胶水层12在整个打印载体1叠加之前对胶水层12形成保护，防止其被污浊。在非使用状态下、打印平面图像时，该离型保护膜13均附着在主体10的胶水层12上，当打印完成后，将离型保护膜13揭下，然后再将若干的主体10叠加，利用胶水层12形成的粘合力将所有主体10粘合， 形成一个叠加实体，最后通过紫外光辐照后固化，形成实体。 

由于打印载体1在完成打印后，需要进行叠加，而叠加过程中必须确保相邻两打印载体1的位置、方向，正反面状态必须一致，所以于打印载体1上设置便于叠加时定位方向和正反面状态的定位结构。通过该定位机构，使用者可以准确的辨识打印载体1的位置、方向、正反面状态，以进行正确、快速的叠加。 

由于本实施例中打印载体1为一个矩形，所以该定位结构为：开设于平面载体上的至少一个定位孔15，通过定位孔15并结合打印载体1自身矩形特征可确定平面载体所处的方向，正反面状态。 

当然，为了进一步提高辨识度，本实施例一中，所述的定位结构为：开设于打印载体1上的两个定位孔15、16，并且该两个定位孔15、16的直径、形状、位置的要素至少存在一处不同，以确定平面载体所处的方向，正反面状态。本实施例一中两定位孔15、16的直径不同，使用者根据该定位孔15、16所处的位置，就可清晰的辨识打印载体1的状态，快速叠加。叠加时，可利用专利号为201420049476.X中所公开的叠加平台实现快速的叠加。 

使用本实施例的打印载体进行三维图像制作时，首先，将需要打印的三维图像进行分层切面处理，并通过喷墨打印设备在打印载体1的打印表面11上逐层打印对应的切面平面图像20，从而形成若干张具有不同层面平面图像的打印载体101、102、……10n，见图4所示。 

然后，将完成打印的打印载体上的离型保护膜13揭下，令打印载体10背面的胶水层12显露，并通过相应的叠加治具，利用打印载体1上的两个定位孔15、16，按照打印的顺序，将所有的打印载体按照对应的顺序进行叠加，利用打印载体1的打印背面自身胶水层12进行相互的粘合固定，这样就形成了一个形成三 维图像毛坯2，见图5所示。 

最后，将毛坯2放置在水中，主体10上在平面图像20所在的区域，由于打印油墨的覆盖，这部分主体10不会与谁接触，所以不会再水中溶解，而未覆盖打印油墨的区域将与水直接接触，从而溶解，剩下的就是与三维图像对应的三维图像实物3，见图7所示。 

见图6所示，在两层叠加的主体10之间，由于通过胶水层12粘合，而整个位于最上层的主体10的表面覆盖有打印油墨，位于最下层的主体10背面涂布有非水溶性胶水层12，所以这部分主体10不会发生水溶解。而对于主体10侧面A处所指区域虽然与水直接接触，但是由于水的表面张力，水是无法浸入两层胶水层12之间的主体10，最后主体10的侧面会形成一个凹陷的溶解部。 

通过以上所述，本实施例最大的优点就在于整个制作过程非常简单，相对于现有技术而言，本发明可以通过简单的水溶解方式实现3D打印的效果，制作与三维图像对应的三维图像实物3。 

见图8所示，这是本发明中打印载体的另一实施例，本实施例与上述实施例所不同在于：胶水层12附着在主体10打印表面11上、并且在胶水层12的表main还附着一层的保护层14，并且于保护层14上开设有显露其下方胶水层12的打印镂空区域141。同样的，所述的主体10采用水溶性薄膜树脂材料聚乙烯醇，其化学分子式为：[C₂H₄O]_n。 

该保护层14主要的功效就是将整个平面载体10上表面不参与打印的区域覆盖起来，然后对应打印区域形成一个镂空区域141，以令下方的胶水层12可以由该镂空区域141中显露出来，供打印机打印图像。保护层14直接通过胶水层12粘贴。保护层3主要的作用除了将不参与打印的区域覆盖起来，还需要形成 一个高度差。即令胶水层12不会直接位于整个打印载体1的最上面。这是因为，目前所有的喷墨打印机在打印过程中，都需要输送辊来对打印载体(通常是纸张)进行输送，如果胶水层12位于整个打印载体1的最上面，则胶水层2上的胶粘剂将对打印机输送辊形成粘接，导致无法打印。由于胶水层2位于保护层14下方，整个打印区域位于镂空区域141中，在整个平面载体的上表面还具有足够的区域可以供打印机的输送辊输送之用，同时由于胶水层12位于保护层14下方，胶水层12距离打印载体1的最上面还具有一定的间隔，虽然该间隙非常小，但是打印机滚轮将无法接触到胶水层2，所以打印输送可以顺利完成。同时，喷墨打印头采用喷墨打印，胶水层2距离打印载体1的最上面的间隔不会对打印造成影响。 

本实施例中，将胶水层12涂布在主体10的打印表面11上，胶水层12除了具有将叠加的打印载体1粘合的功效之外，本实施例中胶水层12还作为打印平面图像的承载层，即平面图像是直接打印在胶粘剂层2上。这种方式最大的优点在于：打印机的墨水将直接浸入胶水层12中，墨水不会出现浸润，并且附着稳固，图像更加清晰和牢固。 

同样的，为了保护该胶水层12，在其上附着有一层保护层14，该保护层14同样采用可与胶水层12分离的离型纸类型，以便于将其由胶水层12上揭下。利用本实施例二制作三维图像时，其方式与上述实施例类似，首先，将需要打印的三维图像进行分层切面处理，并通过喷墨打印设备在打印载体1的打印表面11上逐层打印对应的切面平面图像，该平面图像直接附着在胶水层12中，着色稳固。其次，打印完全部的平面图像后，将保护层14揭下，然后按照对应的顺序进行叠加，利用打印载体1的表面自身的胶水层12进行相互的粘合固定，形成 三维图像毛坯2；最后，将毛坯2放置在水中，将未覆盖打印油墨的区域溶解，剩下的就是与三维图像对应的三维图像实物。 

见图9所示，这是本发明打印载体1的实施例三，本实施例三是上述实施例一与实施例二的结合，即在主体10的打印表面11和背面均涂布有胶水层12，同时在打印表面11上的胶水层12上附着有保护层14，在主体10背面的胶水层12上附着有离型保护膜13。本实施例三是将前面两个实施例结合起来，从而具有上述两个实施例的共同优点，这里不再一一赘述。 

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。 

Claims (10)

1.一种三维图像的制作方法，该方法是： 

首先，将需要打印的三维图像进行分层切面处理，并通过喷墨打印设备在打印载体(1)的打印表面(11)上逐层打印对应的切面平面图像； 

其次，打印完全部的平面图像后，按照对应的顺序进行叠加，利用打印载体(1)的表面自身的胶水层(12)进行相互的粘合固定，形成三维图像毛坯(2)； 

最后，将毛坯(2)放置在水中，将未覆盖打印油墨的区域溶解，剩下的就是与三维图像对应的三维图像实物； 

本方法中，所述的打印载体(1)其主体(10)采用水溶性薄膜树脂材料，所述的打印载体(1)的表面涂布有胶水层(12)。 

2.根据权利要求1所述的一种三维图像的制作方法，其特征在于：所述的打印载体(1)主体(10)采用聚乙烯醇，其化学分子式为：[C₂H₄O]_n。 

3.根据权利要求2所述的一种三维图像的制作方法，其特征在于：所述的打印载体(1)的胶水层(12)涂布在主体(10)的背面，并且该背面的胶水层(12)表面覆盖有离型保护膜(13)，当打印完平面图像后，进行叠加时，将该离型保护膜(13)揭下，然后再进行叠加、粘合。 

4.根据权利要求2所述的一种三维图像的制作方法，其特征在于：所述的打印载体(1)的胶水层(12)涂布在主体(10)打印表面(11)，并且该打印表面(11)上涂布的胶水层(12)表面覆盖有保护层(14)，并且于保护层(14)上开设有显露其下方胶水层(12)的打印镂空区域(141)。 

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种三维图像的制作方法，其特征在于：所述的打印载体(1)的厚度为0.1-0.3mm。 

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种三维图像的制作方法，其特征在于：所述的打印载体(1)中胶水层(12)采用非水溶性胶水。 

7.一种三维图像制作方法用打印载体，其特征在于：该打印载体(1)为平面材料，其包括主体(10)、附着在主体(10)背面的胶水层(12)、以及附着在胶水层(12)的离型保护膜(13)，其中所述的主体(10)采用水溶性薄膜树脂材料。 

8.根据权利要求7所述的一种三维图像的制作方法用打印载体，其特征在于：所述的打印载体(1)主体(10)采用聚乙烯醇，其化学分子式为：[C₂H₄O]_n。 

9.根据权利要求7所述的一种三维图像的制作方法用打印载体，其特征在于：所述的打印载体(1)上至少设置有一个定位孔(15)。 

10.一种三维图像制作方法用打印载体，其特征在于：该打印载体(1)为平面材料，其包括主体(10)、附着在主体(10)打印表面(11)上的胶水层(12)、以及附着在胶水层(12)的保护层(14)，并且于保护层(14)上开设有显露其下方胶水层(12)的打印镂空区域(141)，其中所述的主体(10)采用水溶性薄膜树脂材料聚乙烯醇，其化学分子式为：[C₂H₄O]_n。