CN110116548B - 基材的压印方法和设备 - Google Patents

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Abstract

公开了压印基材的装置和方法。例如，装置包括压印平台，用于在压印平台上以期望凸起图案在压印平台上分配油墨的打印头，用于将负载施加在放置在期望凸起图案和压印平台上的基材上以将期望凸起图案压印到基材上的压力机，以及用于去除以期望凸起图案分配在压印平台上的油墨的油墨去除设备。

Description

基材的压印方法和设备
本发明一般涉及压印基材，更具体地涉及用印刷油墨压印基材。
压印用于在基材上提供凸起的表面。压印为基材提供纹理，并且可以为印刷在基材上的文本和/或图像提供三维外观。例如，名片、服装面料、节日贺卡、纸标等可以用文字和/或图像压印。
目前，可以形成具有期望文本或图像的模板以压印基材。模板可以用硬塑料、金属等形成。模板可用于将期望文本或图像压印到基材上。然而，一旦压印了期望量的文本或图像，就丢弃模板。如果在生产运行中使用了许多不同类型的文本或图像，则可能会形成并在使用后丢弃大量模板。这可能导致大量浪费和成本。
根据本文所示的方面，提供了一种用于压印基材的设备和方法。实施例的一个公开特征是一种装置，其包括压印平台，用于在压印平台上以期望凸起图案在压印平台上分配油墨的打印头，用于将负载施加在放置在期望凸起图案和压印平台上的基材上以将期望凸起图案压印到基材上的压力机，以及用于去除以期望凸起图案分配在压印平台上的油墨的油墨去除设备。
实施例的另一个公开特征是用于压印基材的方法。该方法可以由处理器执行。在一个实施例中，该方法控制打印头以期望凸起图案在压印平台上分配油墨，将基材供给到压印平台上的期望凸起图案上，并且将压力机朝向压印平台移动以对基材和压印平台施加负荷以用期望凸起图案压印基材。
图1示出了本公开的示例性压印装置的侧视图的框图；
图2示出了具有压印装置的本公开的示例性装置的侧视图的框图；
图3示出了本公开的示例性装置的侧视图的框图，其中压印装置处于清理操作中；
图4示出了用于压印基材的示例方法的流程图；和
图5示出适用于执行本文中描述的功能的示例性计算机的高层次框图。
为了便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记来表示附图中共同的相同元件。
本公开广泛地公开了用于压印基材的装置和方法。如上所述，压印可用于在基材上提供凸起表面。压印为基材提供纹理，并且可以为印刷在基材上的文本和/或图像提供三维外观。例如，名片、服装面料、节日贺卡、纸标等可以用文字和/或图像压印。
然而，目前使用的压印方法会导致大量浪费。因此，由于必须为每个新设计创建新模板，因此压印基材的成本可能更高。
本公开的实施例提供了一种用于对基材进行压印的设备和方法，其可以使用油墨在压印平台上印刷期望凸起图像。可以将油墨施加并干燥至足以压印基材(例如纸、塑料、布等)的高度。然后可以去除油墨，并且可以通过在压印平台上印刷不同的凸起图案来重复使用压印平台。
在一个实例中，油墨可以是水溶性紫外(UV)油墨。水溶性UV油墨可以通过水容易地从压印平台上溶解掉。可以清洁压印平台的表面，并且可以在压印平台上印刷新的凸起图案，以在基材或不同基材上压印不同的图像。
因此，可以容易地制备用于压印基材的新图案而几乎没有废物。另外，该装置可以作为连续过程的一部分来使用，这可以提高压印基材的效率。
图1示出了本公开的示例性压印装置100。压印装置100可包括压印平台104。压印平台104可以是塑料、橡胶或可以接收由打印头102分配的油墨的任何类型的材料。在一个实施例中，压印平台104可以是滚筒或圆筒，其可以围绕进入页面的轴线旋转，如箭头114所示。压印平台104可以是滚筒或圆筒，用于连续加工或批量加工。然而，应该注意的是，压印平台104可以是平的或平面的形状，或者用于批量处理的任何其他类型的形状。
在一个实施例中，打印头102可以以期望凸起图案118将油墨分配到压印装置100的表面上。例如，打印头102可以分配多道或多层油墨以形成期望凸起图案118，其可以是任何类型的图案，例如文本、图像、徽标、图形或其任何组合。尽管图1中示出了单个打印头102，但应注意的是，打印头102可以包括多个打印头102，每个打印不同的颜色。
在一个实施例中，油墨可以是水溶性UV油墨。例如，水溶性UV油墨可以通过UV固化站106经由UV光射线干燥。在一个实施例中，打印头102和UV固化站106可以是压印装置100的一部分。在另一个实施例中，打印头102和UV固化站106可以是单独的设备。压印平台104可以放置在单独的设备中，以打印和干燥期望凸起图案118。然后可以移除压印平台104并将其放入压印装置100中。
水溶性UV油墨可以允许通过油墨去除设备110容易地去除期望凸起图案118。如下面进一步详细讨论的，油墨去除设备110可以将水施加到期望凸起图案118以溶掉或溶解期望凸起图案118，然后擦拭清洁压印平台104的表面。然后可以由打印头102打印新的期望凸起图案118并通过UV固化站106固化。
尽管上面的实施例描述了使用水溶性UV油墨的实例，但应该注意，可以使用任何类型的可以除去的油墨。例如，可以通过油墨去除设备110刮掉非水溶性UV油墨，或者可以使用可用其他液体或溶剂溶解的UV油墨。
在一个实施例中，在将期望凸起图案118印刷或分配到压印平台104的表面上之后，压印平台104可以旋转到压印位置。压印位置可以定义为当期望凸起图案118与基材116相邻并且与压力机108对齐并在其下方时。在完成基材116的压印之后，基材116可以沿箭头120所示的方向移动。
可以将另一个基材116放置在期望凸起图案118上以进行批量处理，或者可以将基材116的连续卷送入压印装置100以进行连续处理。在一个实施例中，如果使用相同的期望凸起图案118，则在基材116正确定位之后，压力机108可朝向基材116和压印平台104移动。如果使用不同的期望凸起图案118，则压印平台104可朝向油墨去除设备110旋转以移除期望凸起图案118。然后，压印平台104可以再次朝向打印头102旋转，以将油墨分配到新的期望凸起图案118中并通过UV固化站106固化。压印平台104可以再次旋转到压印位置，以将新的期望凸起图案118压印到基材116上。
在一个实例中，当已知一系列期望凸起图案118时，可以将多个期望凸起图案118印刷到压印平台104的表面上。因此，当一个期望凸起图案118用于压印基材116时，可以印刷和固化不同的期望凸起图案118。因此，当压印平台104旋转时，下一个期望凸起图案118可用于压印基材116。同时，可以通过油墨去除设备110去除所使用的期望凸起图案118，并且可以印刷和固化另一个新的期望凸起图案118。因此，相同的压印平台104可用于在连续且有效的过程中在基材116上压印不同的图案。
在一个实例中，基材116可以是任何类型的柔韧材料，例如纸、布、塑料等。在一个实例中，压力机108可以是形成为旋转滚筒或圆筒的橡胶材料。在一个实例中，压力机108可以具有与压印平台104类似的形状。例如，如果压印平台104是矩形形状，则压力机108也可以具有矩形形状，等等。
图2示出了本公开的示例装置200的侧视图的框图。装置200可以是包括压印装置100的打印系统。
在一个实施例中，装置200可以执行连续过程，该过程允许基材116沿箭头120所示的方向连续进给。例如，基材116可以在纸张进料器202(例如，基材116的卷)上并且由基材收集器208(例如，在处理之后收集或拾取基材116的辊)收集。
在一个实施例中，装置200可以经由上游打印头204和成像滚筒206打印图像。例如，上游打印头204可以通过任何类型的油墨将由成像滚筒206产生的二维图像或期望图案打印到基材116上。上游打印头204可以是喷墨打印头。尽管图2中示出了单个上游打印头204，应注意，上游打印头204可包括多个上游打印头204，每个打印不同的颜色。
在将期望图案印刷到基材116上之后，可以通过压印装置100压印期望图案。图2示出了使用水溶性UV油墨的压印装置100的油墨去除设备110的更详细的框图。例如，油墨去除设备110可包括水喷射器210、叶片212和容器214。水喷射器210、叶片212和容器214的操作将在下面结合图3中所示的清理操作进一步详细讨论。
在一个实施例中，如上所述，可以将期望凸起图案118印刷到压印平台104上。在一个实施例中，期望凸起图案118可以对应于由上游打印头204打印的期望图案。例如，期望凸起图案118可以与由上游打印头204打印的期望图案相同。
在通过打印头102打印期望凸起图案118并通过UV固化站106固化之后，可以将压印平台104旋转到压印位置。例如，期望凸起图案118可以与印刷在基材116上的期望图案对齐并与压力机108对准。
压力机108可以朝向基材116和压印平台104移动，以施加负载112，其使得期望图案以期望凸起图案118被压印。压力机108可以移动远离基材116和压印平台104，并且基材116可以被基材收集器208收集。
在一个实例中，可以重复该过程以用期望凸起图案118压印期望量的基材。在一个实例中，可以停用压印装置100。因此，上游打印头204可以在基材116上印刷期望图案而不是压印期望图案。
在一个实施例中，处理器220可以通信地耦合到装置200的每个组件。例如，处理器220可以控制进纸202、上游打印头204、成像滚筒206、压印装置100和压印装置内的每个组件以及基材收集器208的操作。处理器220可以是控制器或计算机，其具有存储由处理器220执行的指令的计算机可读存储介质。例如，指令可以与诸如图4中所示并在下面描述的方法400的方法相关联。
在一个实施例中，可以移除期望凸起图案118，并且可以将新的期望凸起图案118印刷或分配到压印平台104上。图3示出了清理操作中装置200的侧视图的框图。
在一个实施例中，压力机108可以移动远离基材116并且移除负载112。压印平台104可以旋转或移动，使得期望凸起图案118与水喷射器210对齐。在清理操作中，可以启动水喷射器210以将水喷射到用于打印期望凸起图像118的水溶性UV油墨上。
在一个实施例中，水可以保持或存储在容器214中。水可以从容器214再循环。例如，水喷射器210的入口可以低于容器214中的水位。可以使用泵或其他装置将水从容器214移出并从水喷射器210中移出。水和溶解的水溶性UV油墨可以收集在位于压印平台104下方的容器214中。过滤器可用于防止溶解的水溶性UV油墨的颗粒进入水喷射器210。在另一个实例中，水可以经由单独的源或水喷射器210的入口提供。
在一个实例中，水喷射器210可以被加压以发射高速水流。高速水流可有助于改善从压印平台104的表面去除水溶性UV油墨。
在水溶性UV油墨从压印平台104的表面溶掉或溶解之后，压印平台104可以旋转。随着压印平台104旋转，叶片212可以移动到清理位置。清理位置可以是与压印平台104接触或压靠的位置。例如，当压印平台104朝向打印头102旋转时，叶片212的侧面或边缘可以压靠压印平台104的表面。叶片212可以从压印平台104的表面刮掉或清洁任何剩余的残留物、液体、松散的碎屑等。换句话说，当压印平台104旋转时，叶片212可以“湿软”压印平台104的表面。在一个实施例中，压印平台104可以相对于叶片212多次旋转，以确保压印平台104的表面准备好用于另一个期望凸起图案118。
在一个实施例中，叶片212可以是橡胶材料。在另一个实施例中，叶片212可以是塑料、刷子、吸收性擦拭物或布，或可以清洁压印平台104的表面的任何其他类型的材料。在另一个实施例中，在分配非水溶性UV油墨的情况下，叶片212可以是金属或硬塑料，其可以刮掉期望凸起图案118。
在清洁压印平台104的表面之后，打印头102可以将新的期望凸起图案118中的油墨分配到压印平台104上。叶片212可以移动到压印操作中(例如，使叶片212移开不与压印平台104的表面接触)，并且可以停用水喷射器210。在一个实例中，容器214可以具有可移动的盖子，该盖子可以关闭以确保在压印操作期间水不会溅到压印平台104上。因此，图2所示的压印操作和图3所示的清理操作可以连续重复。例如，可以针对印刷到压印平台104上并压印到基材116中的每个不同的期望凸起图案118重复压印操作和清理操作。
图4示出了用于压印基材的示例方法400的流程图。在一个实施例中，方法400的一个或多个步骤或操作可以由压印装置100、装置200或控制装置200的操作的计算机/处理器执行，如图5所示并在下面讨论。
在框402处，方法400开始。在框404处，方法400控制打印头以期望凸起图案在压印平台上分配油墨。例如，油墨可以是水溶性UV油墨。可以将油墨分配到压印平台的表面上以印刷期望凸起图案。期望凸起图案可以是文本、图像或其组合。可以印刷期望凸起图案以使其“凸起”足以压印基材。例如，可以分配油墨以打印期望凸起图案以具有几毫米的高度。
在一个实施例中，可以旋转压印平台以将期望凸起图案朝向UV固化站移动。可以启动UV固化站以通过UV固化站发射的UV光固化油墨。固化可以允许分配到压印平台上的油墨足够硬以压印基材。
在分配和固化油墨之后，可以将压印平台旋转到压印位置。例如，期望凸起图案可以定位在待压印的基材下方。
在框406处，方法400将基材馈送到压印平台上的期望凸起图案上。基材可以是可以压印的任何类型的柔韧材料。例如，基材可以是纸、布、软塑料等。
在一个实施例中，基材可以通过连续的基材卷连续进料。在一个实施例中，上游打印头可以将期望图案打印到基材上。期望图案可对应于将用于在基材中压印期望图案的期望凸起图案。
在框408处，方法400将压力机朝向压印平台移动，以将负载施加到基材和压印平台上，以用期望凸起图案压印基材。例如，期望凸起图案可以与期望图案对齐并位于压力机下方。负载可能导致期望凸起图案压印基材。例如，基材上的期望图案可以压印有期望凸起图案，该图案分配在压印平台的表面上。
在一个实施例中，压印平台可朝向油墨去除设备旋转，以去除期望凸起图案并印刷新的期望凸起图案。可以使用不同的凸起图案来压印不同的文本、图像或其组合。
在一个实施例中，其中水可固化的UV油墨用于印刷期望凸起图案，压印平台可朝向水喷射器旋转。水喷射器可以将水喷射到期望凸起图案上，以溶掉或溶解水可固化的UV油墨并除去期望凸起图案。水可以收集在位于压印平台下方的容器中。
当水喷射器朝向压印平台喷水时，压印平台可以旋转。在一个实施例中，叶片可以移动成与压印平台的表面接触。叶片可以刮擦或湿软压印平台的表面，以干燥和/或去除可能留在压印平台表面上的任何残余油墨。
在移除期望凸起图案并清洁压印平台的表面之后，打印头可将新的期望凸起图案印刷到压印平台上。因此，可以重复方法400(例如，框404、406和408)。所印刷的新的期望凸起图案可用于压印在基材上或在压印平台上的期望凸起图案上方进给的后续基材上。在框410处，方法400结束。
应该注意，图4中的描述确定操作或涉及决定的方框不一定要求实施确定操作的两个分支。换句话说，确定操作的一个分支可以被视为可选步骤。另外，上述方法400的一个或多个步骤、框、功能或操作可以包括可选步骤，或者可以以与上述不同的顺序组合、分离和/或执行，而不背离本公开的示例实施例。
图5描绘了专用于执行本文描述的功能的计算机的高层次框图。如图5所示，计算机500包括一个或多个硬件处理器元件502(例如中央处理单元(CPU)、微处理器或多核处理器)，存储器504，例如随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)，用于压印基材的模块505，以及各种输入/输出设备506(例如存储设备，包括但不限于，磁带驱动器、软盘驱动器、硬盘驱动器或光盘驱动器、接收器、发射器、扬声器、显示器、语音合成器、输出端口、输入端口和用户输入设备(诸如键盘、小键盘、鼠标、麦克风等))。尽管仅示出了一个处理器元件，但应注意计算机可采用多个处理器元件。
应当注意，本公开可以用软件和/或软件和硬件的组合来实现，例如，使用专用集成电路(ASIC)，可编程逻辑阵列(PLA)，包括现场可编程门阵列(FPGA)，或部署在硬件设备、计算机或任何其他硬件等同物上的状态机，例如，与上述方法有关的计算机可读指令可用于配置硬件处理器以执行上述公开方法的步骤、功能和/或操作。在一个实施例中，用于压印基材的本模块或过程505的指令和数据(例如，包括计算机可执行指令的软件程序)可以被加载到存储器504中并由硬件处理器元件502执行以实现如上结合示例方法400所讨论的步骤、功能或操作。此外，当硬件处理器执行指令以执行“操作”时，这可以包括硬件处理器直接执行操作和/或促进、指导或与另一硬件设备或组件(例如协处理器等)协作以执行操作。
执行与上述方法有关的计算机可读或软件指令的处理器可以被视为编程处理器或专用处理器。这样，用于压印本公开的基材(包括相关联的数据结构)的本模块505可以存储在有形或物理(广义地非暂时性)计算机可读存储设备或介质上，例如易失性存储器、非易失性存储器、ROM存储器、RAM存储器、磁或光学驱动器、设备或软盘等。更具体地，计算机可读存储设备可以包括提供存储信息诸如由处理器或计算设备诸如计算机或应用服务器访问的数据和/或指令的能力的任何物理设备。

Claims (13)

1.一种压印装置，其包括：
压印平台；
打印头，其用于在所述压印平台上以所述压印平台上的期望凸起图案分配油墨；
压力机，其将负载施加在放置在所述期望凸起图案和所述压印平台上的基材上，以将所述期望凸起图案压印到所述基材上；和
油墨去除设备，其用于去除以所述期望凸起图案分配在所述压印平台上的油墨，
其中所述油墨包括水溶性紫外油墨，并且所述油墨去除设备包括：
水喷射器，其位于所述压印装置内并且在所述基材和上述压印平台下方，所述水喷射器用于将水施加在以所述期望凸起图案印刷的所述水溶性紫外油墨上；
收集托盘，其用于收集从所述压印平台上移除的所述水溶性紫外油墨；和
用于刮擦所述压印平台的叶片。
2.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括：
基材进料器，其用于连续地将所述基材在以所述期望凸起图案分配在所述压印平台上的所述油墨上方进给；和
基材收集器，其用于在用所述期望凸起图案压印后收集所述基材。
3.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括：
上游打印头，其用于打印与所述基材上的所述期望凸起图案相对应的图案。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述压印平台包括旋转平台。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述旋转平台包括包含塑料的滚筒。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述压力机包括橡胶滚筒。
7.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括：
UV固化站，其用于固化以所述期望凸起图案印刷在所述压印平台上的所述水溶性紫外油墨。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述基材包括纸、塑料或布中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述期望凸起图案包括文本和图像中的至少一种。
10.一种用于压印基材的方法，包括：
由压印装置的处理器控制打印头，以便以第一期望凸起图案在压印平台的一部分上分配油墨，其中所述油墨包括水溶性紫外油墨；
由所述处理器启动紫外固化站，以在分配到所述压印平台的一部分上之后固化所述水溶性紫外油墨；
由所述处理器将基材进料到所述压印平台上的所述第一期望凸起图案上；
由所述处理器将压力机朝向所述压印平台移动，以对所述基材和所述压印平台施加负荷，以用所述期望凸起图案压印所述基材；
通过所述处理器控制所述打印头在所述压印平台的不同部分上以第二期望凸起图案分配油墨，同时所述第一期望凸起图案被压印到所述基材上；
通过所述处理器使所述压印平台朝向位于基材和所述压印平台下方的水喷射器旋转，使得所述第一期望凸起图案朝向所述水喷射器并且所述第二期望凸起图案朝向所述压力机和所述基材，其中所述水喷射器位于所述压印装置内；
通过所述处理器使所述水喷射器将水喷到所述第一期望凸起图案上以去除所述第一期望凸起图案，同时所述第二期望凸起图案被压印到所述基材上；
通过所述处理器将橡胶叶片移动到清理位置，使得所述橡胶叶片的边缘与所述压印平台的表面接触；
在用水喷射后，由所述处理器将所述压印平台靠着所述橡胶叶片的边缘旋转，以清洁所述压印平台的表面；以及
由所述处理器重复所述进料和所述移动以允许将一系列多个期望凸起图案印刷到所述压印平台的所述表面上。
11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：
由所述处理器使上游打印头打印出与所述基材上的所述期望凸起图案相对应的图案。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述进料经由所述基材的连续卷连续进行。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述期望凸起图案包括文本和图像中的至少一种。
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