CN105599474A - 用于以喷墨印刷方法印刷一对象的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于印刷一对象，譬如由发泡材料制成的对象的方法，其中，油墨(4)在喷墨印刷过程中根据一数字图像信息被施加在对象(1)的表面(2)并且所述油墨(4)出于硬化或干燥目的被加载电磁辐射(8)，优选被加载红外部分，其特征在于，所述油墨(4)直接通过所述辐射(8)被加热并且所述表面(2)的所述材料(3)在所述油墨(4)下的区域(9)中间接地通过所述辐射(8)借助所述油墨(4)的热传递被加热并且所述材料(3)在所述区域(9)中经历体积变化。通过这种方式，所述材料能同时被印刷并且被设置一浮雕结构或进行数字压花。

Description

用于以喷墨印刷方法印刷一对象的方法
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的方法。
背景技术
JP2002210936A描述了使用热-熔-喷墨印刷-油墨(Hot-Melt-Inkjet-Tinte)印刷由材料制成的容器。在此过程中所产生的热造成了油墨和材料出现所谓的“软化”，从而使油墨很好地附着在材料上。JP2012040742A也描述了采用喷墨印刷方法印刷上述两个文献都未提及材料结构的改变。
US3674598A描述了三维图像的制作，其中，一种颜料液体连同所包含的溶剂从一瓶子中被施加到材料上。该溶剂液化了材料，从而使瓶子或者说颜料液体的轨迹沉入到材料中并且同时使材料染色。该方法基于溶解这一化学反应，并未提到热效应。
利用制造商海德堡印刷机械股份公司的名为“JetmasterDimension”的印刷机能够使用喷墨印刷方法印刷三维对象并且使对象上的油墨被紫外线干燥(譬如参见如下内部链接：http://youtu.be/Iup5UIBNBTo)。
在印版制造技术的较远专业领域，DE10241851A1描述了柔性版-印版的制作。所述柔性版-印版采用喷墨印刷方法印刷并且接下来使用紫外线照射并热显影。最后去除所述印版的未聚合成分。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种相对于现有技术有所改善的方法，所述方法能够自动化地印刷对象，并且，在此既能产生基于所使用的颜料能被视觉感知的印刷图像，也能产生基于浮雕结构(除了颜料结构)能被视觉和/或触觉感知的印刷图像。这种经改善的方法能够通过这种方式实现同步的数字式压印，即，在印刷过程期间在没有机械压凸版的情况下快速且有利地压印任意的、变换的压印图案。
本任务通过具有权利要求1所述特征的方法得以解决。
在根据本发明的用于印刷一对象的方法中，油墨以喷墨印刷方法(所谓的喷墨印刷，Inkjet)根据数字式图像信息被施加到所述对象的表面上，并且，油墨出于硬化或干燥目的被加载电磁辐射，根据本发明的方法的特征在于，所述油墨直接通过辐射被加热，并且，所述表面的材料在所述油墨下方的区域内间接地通过辐射借助于油墨的热传递被加热，并且，所述区域中的材料经历了体积变化。
所述体积变化以有利的方式导致了浮雕结构的形成，即，具有伸出的(高的或者说上升的)和回缩的(深的或者说下沉的)区域的表面结构。因此，这种结构就形成了三维结构或三维表面。所述结构以有利的方式由于所使用的颜料而能够被视觉感知。除此之外，所述结构还由于浮雕特征而能够被视觉和/或触觉感知。因此，印刷产品在视觉和功能方面都得以提升价值。譬如，改变的触感能实现下述功能：使得视觉障碍者能够阅读印刷图像。这可以是譬如盲文(文本)。除了文本之外，图像和图案也能够被设计成“可读”。除触感外，承印图像的外观也发生改变。下沉或上升的颜色区域产生“峰”和“谷”，从而在侧向照明时出现阴影效果。可感知的效果能够在其视觉/触觉形象方面也类似于已知的压印效果。就此而言，根据本发明的方法是一种数字式压印方法，即，一种能够在没有压凸版的情况下快速且有利地生成任意的、变换的压印图案的方法。
一例子说明了这一效果：通过喷墨印刷在直径约15cm至50cm的球体或球壳上印刷由12个五边形和20个六边形组成的图案(二十面体自由端，Ikosaeder-Stumpf，或“足球”图案)，其中，所述五边形譬如采用黑色油墨印刷。通过使用红外线辐射进行辐射，使黑色油墨被加热和干燥。通过热传递使油墨下方区域中(即基本上在五边形区域中)的材料被加热。这些区域稍有下沉，因为轻度融化且变密实。最终，承印球体看起来跟足球十分相似，主要是因为它不仅具有与众不同的图案，还通过表面的三维结构化变得更加具有塑性进而“更真实”。
所述对象可以具有平坦的或弯曲的表面(譬如球面)。所述油墨优选是深色油墨(譬如黑色)并吸收红外线辐射。
所述辐射能够在整个面上进行，即，所述表面上的承印区段可被完全辐射。可替代地，可以仅辐射所述区段中被实际施加油墨的区域。为此可以设置使用一辐射器，所述辐射器包括可单个操纵的光源的排或矩阵。所述操纵优选使用与图像信息数据相对应的数据进行。
所述油墨可搀入附加的红外线吸收剂。也可以设置，在油墨下方的待印刷的位置上施加所谓的底漆(增附剂)，譬如通过喷墨印刷的方式。优选无色的底漆可搀入红外线吸收剂。
本发明的改进方案可以设置成：所述区域中的体积减少(或密度增大)并由此使油墨下沉，或者，所述区域中的体积增大(或密度减少)并由此使油墨上升。油墨沉入到材料中譬如可以在的情况下实现。通过加热使聚苯乙烯融化，并且，所包含的空气可逸出。通过这种方式使经加热的油墨的下方区域中的变密实，并且产生凹部，油墨处于该凹部中。另一方面，油墨的上升能够通过下述材料实现，该材料在加热时膨胀、涨大或发泡并且在冷却时保持体积增大，譬如，具有膨胀添加剂的热塑性塑料。针对所述对象的材料在至少两个位置上进行不同选择的情况，可以设置成油墨在一个位置处下沉并在另一位置处上升。在任何情况下都可以通过上升和/或下沉来生成浮雕结构或压花结构。
所述结构的深度或高度能够通过各种方式进行调节：譬如通过油墨的吸收性能和/或通过辐射器的选择(辐射器几何形状、冷却等)。
所生成的结构能够再次承印。也可以设置成使用其它印刷液体来填充所述凹部，譬如使用其它譬如不同颜色的油墨或透明漆。
本发明的改进方案可以设置成所述电磁辐射包括紫外线辐射，所述紫外线辐射通过交联来硬化所述油墨。于是，所述油墨优选是所谓的紫外线油墨。本发明的改进方案还可以设置成所述电磁辐射包括红外线辐射。在紫外线油墨的情况下，辐射优选具有相对高的紫外线份额和相对低的红外线份额，从而使油墨很好地交联并恰好被充分加热，以便实现所述材料的体积变化。通过这种方式优选地避免了过度的加热以及超出体积变化的材料损坏。通过这种方式还避免了紫外线油墨变得过热和燃烧和/或失去光泽。
本发明的改进方案可以设置成所述电磁辐射包括红外线辐射，所述红外线辐射通过去除液体来干燥油墨。因此，所述油墨优选是基于水的油墨。但也可以设置其它溶剂或溶剂混合物。在这改进方案中，用于干燥的红外线辐射同时也是用于三维结构化的辐射。因此，所述辐射得以多功能地使用。
本发明的改进方案可以设置成所述材料不吸收或基本不吸收电磁辐射。在使用譬如可在深色油墨中被很好地吸收的红外线辐射的情况下，所述对象的材料在其颜色方面可优选地选择为亮色或甚至白色。白色是这种优选的材料。
本发明的改进方案可以设置成所述区域中的材料被融化。白色是可融化的，因此是一种优选的材料。其它例子是聚乙烯(PE)、聚氨酯(PU)或聚对苯二甲酸乙醇酯(PET)。
本发明的改进方案可以设置成所述材料是发泡、尤其是膨胀的聚苯乙烯硬泡沫(EPS或)。
本发明的改进方案可以设置成所述材料通过在所述区域中被加热而失去其发泡状态。是另一例子，其粘结在一起的泡沫小球在足够加热时融化并释放所包含的空气。由此，所述区域中的材料变密实并且该材料的体积减小。
本发明的改进方案可以设置成：所述对象和用于喷出油墨的喷墨印刷头进行相对运动，并且，所述对象和用于生成辐射的辐射器进行相对运动，其中，使用了单轴或多轴机器人。在印刷以及同时数字式压印期间，印刷头、辐射器、单轴或多轴机器人和所述对象可位于对象印刷机的壳体中，譬如在制造商海德堡印刷机械股份公司名为“JetmasterDimension”的印刷机中。
附图说明
本发明及其有利的改进方案在下文中采用具体实施方式为例并参考附图进行说明。附图示出：
图1设备在执行根据本发明的方法的优选实施例时的示意图；
图2根据本发明的方法的另一方法步骤的执行方案；和
图3根据本发明的方法的另一方法步骤的执行方案。
具体实施方式
图1示出了设备在执行根据本发明的方法的优选实施例时的示意图(第一方法步骤)。图中示出了具有表面2的对象1。所述对象的材料可以是譬如(可发性聚苯乙烯)。在表面2上施加有油墨4。为此使用了印刷头5，所述印刷头产生油墨滴。所述印刷头的操纵相应于待印刷的图像信息(文本、图案、图像等)优选使用计算机6实现。可以设置成所述印刷头沿表面2运动。可替代地，可以设置成所述表面沿(静止的)印刷头运动。可替代地，可以设置成所述印刷头沿一方向(譬如x方向)运动并且基底沿另一方向(譬如y方向)运动。在所有情况下均可使用机器人，所述机器人被这样地控制，使得在印刷时遵循印刷间距并避免碰撞。所述油墨优选是黑色的、紫外线硬化的油墨。
图2示出了图1所示的根据本发明的方法的另一(第二)方法步骤的执行方案。在对象1的表面2上施加有油墨4，所述油墨4呈流到一起的墨滴层的形式或者呈单个墨滴的形式。此时，油墨被辐射器7辐射。所述辐射器为此产生辐射8。示例中采用具有红外线份额的紫外线辐射。所述辐射器可以是所谓的D辐射器。该D辐射器可以具有约100W的功率并以200mm/s的相对速度被引导通过所述表面。所述辐射器主要产生紫外线辐射，但也产生红外线辐射。可替代地，也可以使用两个辐射器：一个辐射器用于产生紫外线辐射并且一个辐射器用于产生红外线辐射。在使用热干燥的油墨的情况下，也可以可替代地使用纯粹的红外线辐射器。该辐射器通过计算机6进行操纵。
图3示出了图1和图2所示的根据本发明的方法的另一(第三)方法步骤的执行方案。使用红外线波长范围内的光线进行辐射造成了油墨4的加热。经加热的油墨通过热传递将热能输出到相邻近的、尤其是位于该油墨下方的材料3。在经加热的区域9(也参见图2)中，材料3的体积减少并且密度增大。所述区域连同所述油墨一起下沉到所述材料中，生成了凹部。在所述油墨冷却并且所述材料固化之后，所述凹部作为装饰性和/或功能性元素得以保留。
附图标记列表
1对象
2表面
3材料
4油墨
5印刷头
6计算机
7辐射器
8辐射
9区域

Claims (10)

1.一种用于印刷一对象的方法，其中，油墨(4)以喷墨印刷方法根据数字式图像信息被施加到所述对象(1)的表面(2)上，并且，为了硬化或干燥所述油墨(4)，该油墨被加载电磁辐射(8)，其特征在于，所述油墨(4)直接通过所述辐射(8)加热，并且，在所述油墨(4)下方的区域(9)中的所述表面(2)材料(3)间接地通过所述辐射(8)借助于所述油墨(4)的热传递被加热，并且，所述区域(9)中的材料(3)经历了体积变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区域中的体积被减少，并且所述油墨因此下沉，或者，所述区域中的体积被增大，并且所述油墨因此上升。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电磁辐射包括紫外线辐射(8)，所述紫外线辐射通过交联来硬化所述油墨。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电磁辐射包括红外线辐射(8)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述电磁辐射包括红外线辐射(8)，所述红外线辐射通过去除液体来干燥所述油墨。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述材料不吸收所述电磁辐射。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述区域中的材料被融化。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述材料是发泡、尤其是膨胀的聚苯乙烯硬泡沫(3)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述区域中的材料失去其发泡状态。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对象和喷墨印刷头(5)相对彼此运动，并且，对象和辐射器(7)相对彼此运动，其中，使用单轴或多轴机器人。
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