CN111806072B - 一种微纳结构印刷设备、印刷方法及印刷品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微纳结构印刷设备、印刷方法及印刷品。其中，微纳结构印刷设备包括多功能印刷设备、真空蒸镀设备和铸造设备，由多功能印刷设备在基膜上模压镭射图文信息、及印刷图文信息；之后由真空蒸镀设备在基膜的一侧真空蒸镀材料镀层，所述镀层为镀铝层或者镀硫化锌层；由铸造设备在印刷图文信息上模压微纳结构图文，制得微纳结构膜，从而可在印刷品上呈现镭射、微纳立体效果。本发明的微纳结构印刷设备具有印刷速度快、印刷品信息量多、环保、智能化程度高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及印刷技术领域，特别涉及一种微纳结构印刷设备、印刷方法及印刷品。
背景技术
印刷是将包含文字、图画等信息的原稿经制版、施墨、加压等工序，使油墨转移到承印材料表面上，批量复制原稿内容的技术。现有的包装印刷技术均采用平面印刷技术，一般直接在纸张或者其他承印材料(如PET膜)上印上图文后，再进行分切制成包装盒或包装袋。由于二维印刷所含信息量少，而且该印刷技术已是非常成熟的技术，竞争力低下。
为增加产品的包装效果、增加防伪、展示更多的图文信息，目前，很多包装品使用3D印刷工艺。一般采用光栅片和错网印刷工艺完成产品印制。而光栅自身比较厚，显示的图像比较粗糙，无法实现微纳立体结构的印刷，更无法显示微纳结构的立体展现的动态效果。而且光栅不可降解，会污染环境。错网印刷工艺比较复杂，印刷效率低，而且也无法显示微纳结构的立体展现的动态效果。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种微纳结构印刷设备、印刷方法及印刷品。
为解决以上技术问题，本发明采取了以下技术方案：
一种微纳结构印刷设备，其包括：
多功能印刷设备，用于在基膜上模压镭射图文信息、及印刷图文信息；
真空蒸镀设备，用于在基膜的一侧真空蒸镀材料镀层，所述镀层为镀铝层或者镀硫化锌层；
铸造设备，用于在印刷图文信息上模压微纳结构图文，制得微纳结构膜；
所述多功能印刷设备包括第一放卷装置、第一模压装置、多色组印刷装置和第一收卷装置，所述第一放卷装置不停机放卷基膜，依次由第一模压装置在基膜模压镭射图文信息、多色组印刷装置印刷图文信息后，由第一收卷装置不停机收卷；
所述第一模压装置包括在基膜上涂布第一UV层的第一涂布模块、用于在涂布有第一UV层的基膜上局部喷涂第二UV层的数码喷头、用于模压镭射图文信息的第一模压模块、用于固化UV层的第一固化模块和用于实现大包角模压的第一导向辊，所述第一涂布模块、数码喷头、第一模压模块、第一固化模块依次设置，所述数码喷头和第一固化模块临近所述第一模压模块设置，所述第一导向辊位于第一模压模块的上方，所述镭射图文信息为微纳级凹凸结构的镭射图文信息，是一种周期性排列的微图案阵列；
所述铸造设备包括第二放卷装置、用于印刷并完成真空蒸镀材料镀层后的膜涂布第三UV层的第二涂布模块和用于在第三UV层上模压微纳结构图文的第二模压装置；
所述第二模压模块在第三UV层上模压的微纳结构图文是一种周期性排列的透镜阵列；透镜阵列与微图案阵列的参数相匹配，得到具有周期的放大莫尔图案；每个透镜对应成像微图案的一部分，且微图案阵列的周期不同于透镜阵列的周期，实现在透镜阵列的外侧任意平面上可观测到微图案阵列的放大图像；
所述莫尔图案的放大倍率m通过公式(一)得出：
其中，N为比例系数，AO为微图案阵列的周期，AL为透镜阵列的周期，当且仅当透镜周期AL大于微图案周期AO时，能观察到正立的放大图像；
所述微图案阵列的图像的观测距离Si可通过公式(二)计算得出：
其中，N为比例系数，f为透镜焦距；而人的观测距离是固定的，从而根据所述观测距可以得出透镜的焦距和透镜周期，最终得出微纳结构图的透镜阵列的参数。
所述的微纳结构印刷设备中，所述第一放卷装置包括第一放卷机构、储膜机构、第二放卷机构、检测模块和拼接机构，所述检测模块检测第一放卷机构的基膜放卷到拼接位置时，所述储膜机构启动实现连续供膜，使拼接机构零速度拼接两放卷机构的基膜，所述拼接机构将第一放卷机构基膜的尾部与第二放卷机构的头部拼接。
所述的微纳结构印刷设备中，所述储膜机构包括若干根导膜辊和根据放卷速度驱动导膜辊移动放卷的驱动机构，所述导膜辊与驱动机构连接。
所述的微纳结构印刷设备中，所述拼接机构包括用于吸附第一胶带和第一基膜的尾部的第一吸风板、用于吸附第二基膜的头部的第二吸风板，用于控制第二吸风板与第一吸风板贴合的移动机构，所述第一胶带的一部分粘贴第一基膜的尾部，所述第二吸风板设置于移动机构上，移动机构控制第二吸风板与第一吸风板合并或分离。
所述的微纳结构印刷设备中，所述多色组印刷装置包括若干个印刷色组，所述印刷色组包括依次滚动触压的压印辊、印版辊、网纹辊、及用于检测压印辊与印版辊之间的压力的第一压力传感器和用于检测印版辊与网纹辊之间的压力的第二压力传感器，所述压印辊、印版辊、网纹辊的一端均设置有用于调节转速的第一伺服电机，所述网纹辊的另一端设置有用于调节网纹辊与印版辊之间的压力的第二伺服电机，所述印版辊的另一端设置有用于调节印版辊与压印辊之间的压力的第三伺服电机。
所述的微纳结构印刷设备中，所述第二模压装置包括第一承压辊、第一模压印版辊、第二固化模块和用于实现大包角模压的第二导向辊，所述第一模压印版辊设置有微纳结构图文模压版区，所述第一承压辊与第一模压印版辊滚动触压，所述第二固化模块临近第一模压印版辊的顶部设置，所述第二导向辊位于第一模压印版辊的上方。
所述的微纳结构印刷设备中，所述第二模压装置包括第二承压辊、第二模压印版辊、第三固化模块和用于实现大包角模压的第三导向辊，所述第二模压印版辊为透明模压印版辊，其上设置有微纳结构图文模压版区，所述第二承压辊与第二模压印版辊滚动触压，所述第三固化模块设置于所述第二模压印版辊中，以固定角度固化所述第三UV层，所述第三导向辊位于第二模压印版辊的上方。
所述的微纳结构印刷设备中，所述第二模压装置包括至少两个第二模压模块和设置于两第二模压模块之间的第四固化模块，所述第二模压模块包括依次滚动触压第三承压辊和第三模压印版辊，所述第三承压辊与第三模压印版辊滚动触压将PET膜上的微纳结构图文模压至第三UV层上，并通过第四固化模块固化。
一种微纳结构印刷设备的印刷方法，其包括如下步骤：
由多功能印刷设备在基膜上模压镭射图文信息、及印刷图文信息；
由真空蒸镀设备在基膜的一侧真空蒸镀材料镀层，所述镀层为镀铝层或者镀硫化锌层；
由铸造设备在印刷图文信息上模压微纳结构图文，制得微纳结构膜。
一种印刷品，所述印刷品由如上述的微纳结构印刷设备采用上述的印刷方法印制而成，所述印刷品包括衬底层、膜压层、基膜、印刷图文信息层、微纳结构图文层。
相较于现有技术，本发明提供的微纳结构印刷设备、印刷方法及印刷品，由多功能印刷设备在基膜上模压镭射图文信息、及印刷图文信息；之后由真空蒸镀设备在基膜的一侧真空蒸镀材料镀层，所述镀层为镀铝层或者镀硫化锌层；由铸造设备在印刷图文信息上模压微纳结构图文，制得微纳结构膜，从而可在印刷品上呈现镭射、微纳立体效果。本发明的微纳结构印刷设备具有印刷速度快、印刷品信息量多、环保、智能化程度高等特点。
附图说明
图1为本发明提供的微纳结构印刷设备的结构框图。
图2为本发明提供的微纳结构印刷设备中多功能印刷设备的侧面结构示意图。
图3为本发明提供的微纳结构印刷设备中第一放卷装置的侧面结构示意图。
图4为本发明提供的微纳结构印刷设备中储膜机构的放膜状态示意图。
图5为本发明提供的微纳结构印刷设备中的拼接机构的第一较佳实施例的结构示意图。
图6为本发明提供的微纳结构印刷设备中的拼接机构的第二较佳实施例的结构示意图。
图7为本发明提供的微纳结构印刷设备中第一模压装置的结构示意图。
图8为本发明提供的微纳结构印刷设备中一印刷色组的结构示意图。
图9为本发明提供的微纳结构印刷设备中印刷色组印刷的基膜的正面结构示意图。
图10为本发明提供的微纳结构印刷设备中铸造设备的第一较佳实施例的侧面结构示意图。
图11为本发明提供的微纳结构印刷设备中铸造设备的第二较佳实施例的侧面结构示意图。
图12为图11中C处的放大示意图。
图13为本发明提供的微纳结构印刷设备中铸造设备的第三较佳实施例的侧面结构示意图。
图14为本发明提供的微纳结构印刷设备的印刷方法流程图。
图15为本发明提供的印刷品的结构示意图。
图16为本发明提供的印刷品中微纳结构观测示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。
还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
本发明提供的微纳结构印刷设备可在平面印刷品上设置镭射防伪信息、金属感、微纳立体效果等特殊表面效果。如图1所示，所述的微纳结构印刷设备包括功能印刷设备1、真空蒸镀设备2和铸造设备3，所述功能印刷设备1、真空蒸镀设备2和铸造设备3可以依次设置在同一个生产车间，也可以根据设备生产条件需要设置在不同的生产车间。
其中，多功能印刷设备1用于在基膜上模压镭射图文信息、及印刷图文信息，使基膜全部或局部上形成镭射图文信息层和印刷图文信息层。具体的，所述镭射图文信息层和印刷图文信息层可分别设置于基膜的两侧，也可以印刷图文信息层、镭射图文信息层、基膜依次设置(如图15所示)。
所述真空蒸镀设备2用于在基膜的一侧真空蒸镀铝层、硫化锌层等材料镀层，该铝层或者硫化锌层采用真空镀技术，主要用于在印刷图文信息层膜的另外一侧真镀硫化锌层或者铝层。其中，镀硫化锌层主要用于增加镭射图文信息层的防伪效果，铝层用于增加镭射图文信息层的防伪效果及金属感，两者可根据印刷效果需要进行选择。
所述铸造设备3用于在印刷图文信息上模压微纳结构图文，制得微纳结构膜。铸造设备3主要用于采用模压技术在印刷图文信息层或镭射图文信息层上模压微纳结构图文。微纳结构图文主要为3D阵列透镜图文，形成比光栅透镜更细的立体模压图文。
请参阅图2，在一可选的实施例中，所述多功能印刷设备1包括第一放卷装置11、第一模压装置12、多色组印刷装置13和第一收卷装置14，所述第一放卷装置11不停机放卷基膜，依次由第一模压装置12在基膜模压镭射图文信息、多色组印刷装置13印刷图文信息后，由第一收卷装置14不停机收卷。
由于从放卷、到第一次模压、到多色组印刷、到收卷的工序需要10-20米的工位长度，本发明采用不停机放、收基膜卷的方式，在一卷膜印刷完时，整个多功能印刷设备1可不停机连续工作，大大提高了印刷效率，节省了调机时间，而且基膜浪费也少。
请一并参阅图3，本发明的微纳结构印刷设备中，所述第一放卷装置11包括第一放卷机构111、储膜机构112、第二放卷机构113、检测模块和拼接机构114，所述检测模块检测第一放卷机构111的基膜放卷到拼接位置时，所述储膜机构112启动实现连续供膜，使拼接机构114零速度拼接两放卷机构的基膜，所述拼接机构114将第一放卷机构111基膜的尾部与第二放卷机构113的头部拼接。
在一可选的实施例中，所述检测模块可包括超声波检测器，用于检测放在供膜的基膜卷心大小，当基膜卷心尺寸达到设定尺寸时，可通知储膜机构112和拼接机构114工作，同时通知驱动第一放卷机构111转动的电机减速操作。
进一步的，所述检测模块还可包括光标识别器，通过在基膜的拼接处(即拼接位置)设置光标，供光标识别器识别。当超声波检测器检测到膜卷心尺寸达到设定尺寸时，通知光标识别器开始工作，此时第一放卷机构111减速处理，其减速带来的膜输送减少的长度由储膜机构112补充，确保第一放卷装置11放卷的速度保持不变，当光标识别器识别到光标时，使第一放卷机构111停止，再由拼接机构114拼接，从而实现零速度拼接两卷膜。
具体实施时，可设置超声波检测器识别卷心位置与光标识别器检测位置的膜长度为10-20米。在制作基膜卷时，先在卷心膜轴缠绕五十米左右的废膜，再在新基膜的头部与废膜之间贴上黑色胶带作为光标，光标可以设置为多个矩形光标，也可以是一长条胶带，以便于识别，通过缠绕废膜的方式，即不浪费新基膜，又不会由于第一放卷机构111放卷过度而导致膜拼接失败。
请一并参阅图4，所述储膜机构112包括若干根导膜辊115和根据放卷速度驱动导膜辊115移动补充膜的驱动机构(图中未示出)，所述导膜辊115与驱动机构连接。所述导膜辊115按两侧错位设置，驱动机构为伺服电机，由驱动机构控制相应的导膜辊115向储膜机构112中间移动，从而补充第一放卷机构111减速后的速度差，使第一放卷装置11输送基膜的速度不变，此外，该储膜机构112还具有纠偏和防止放卷抖动的作用。
请参阅图1和图5，在本发明的微纳结构印刷设备中，所述拼接机构114包括用于吸附第一胶带118和第一基膜A的尾部的第一吸风板116、用于吸附第二基膜B的头部的第二吸风板117，用于控制第二吸风板117与第一吸风板116贴合的移动机构，所述第一胶带118的一部分粘贴第一基膜A的尾部，所述第二吸风板117设置于移动机构上，移动机构控制第二吸风板117与第一吸风板116合并或分离。
通过人工或者机械手等方式切割设定长度的第一胶带118，并使第一胶带118背面(即非粘面)吸附在第一吸风板116上。在吸附第一胶带118的同时，也可通过人工或者机械手等方式使第二基膜B的头部吸附在第二吸风板117上。在储膜机构112启动时，第一放卷机构111减速输送第一基膜，超声波检测器检测到膜卷心尺寸达到设定尺寸，光标识别器开始扫描，当光标识别器扫描到拼接光标时，第一放卷机构111减速到零速度，然后通过机械手切断基膜，使基膜的尾部粘在第一胶带118一半位置处(粘贴位置在第一胶带118的上侧)，再通过移动机构使第二吸风板117与第一吸风板116合并(即使第二基膜B的头部对应粘贴在第一胶带118的下侧)，使第一基膜A的尾部与第二基膜B的头部连接，之后两吸风板停止吸气，再使两吸风板分离后，使第一放卷机构111放卷，储膜机构112逐渐复位再次储膜。应该说明的是，在拼接新基膜时，通过调节驱动电机速度，使第一放卷装置11在放卷的同时还储膜，并使整体的放卷速度保持不变，确保印刷质量。
如图6所示，在另一实施例中，所述拼接机构114包括用于吸附第一胶带118和第一基膜A的尾部的第一吸风板116、用于吸附第二胶带119和第二基膜B的头部的第二吸风板117，用于控制第二吸风板117与第一吸风板116贴合的移动机构，所述第一胶带118的一部分粘贴第一基膜A的尾部，所述第二胶带119的一部分粘贴第二基膜B的头部，所述第二吸风板117设置于移动机构上，移动机构控制第二吸风板117与第一吸风板116合并或分离。
本实施方式，通过两个胶带将第一基膜A和第二基膜B的两侧均通过胶带粘接，提高了第一基膜A和第二基膜B的牢固性。由于该方式与上一实施例相同，此处不再赘述。
请参阅图1和图7，所述第一模压装置12包括在基膜上涂布第一UV层的第一涂布模块121、用于在涂布有第一UV层的基膜上局部喷涂第二UV层的数码喷头122、用于模压镭射图文信息的第一模压模块123、用于固化UV层的第一固化模块124和用于实现大包角模压的第一导向辊125，所述第一涂布模块121、数码喷头122、第一模压模块123、第一固化模块124依次设置，所述数码喷头122和第一固化模块124临近所述第一模压模块123设置，所述第一导向辊125位于第一模压模块123的上方。
当整张膜均需模压镭射图文时，第一涂布模块121可采用网纹辊，通过网纹辊在基膜上整版涂布第一UV层，在局部特殊效果的区域，通过数码喷头122局部喷第二UV层，之后通过第一模压模块123模压镭射图文信息。
当整张膜均需模压镭射图文时，第一涂布模块121采用网纹辊，在网纹辊不同区域雕刻不同线数，对应需要增加图文涂布厚度的区域，通过降低网纹辊的网线数，以增加在局部特殊效果的区域的UV涂层厚度，之后通过第一模压模块123模压镭射图文信息。
本实施例中，所述第一模压模块123包括模压承压辊(图中未标号)和镭射模压辊(图中未标号)，模压承压辊为冷水辊，采用冷水循环的方式快速降温，冷水辊温度设定为18—25摄氏度，防止基膜模压时受热变形，有利于确保模压品质，之后通过模压技术使基膜上形成镭射图文。
较佳地，在第一涂布模块121涂布之前，所述第一模压装置12还包括张力分割模块，降低基膜放卷的抖动，有利于提升后续涂布、模压的图文品质。
具体地，第一UV层和第二UV层采用组份相同的UV光油，第二UV层采用的UV光油粘度较低，以防止堵塞数码喷头122。由于第一涂布模块121至第一模压模块123之间，基膜需要水平输送一段间距，UV光油会产生流平现象，本发明通过数码喷头122在镭射模压辊输入前侧的基膜上再次喷涂第二UV层的方式，使基膜的局部区域加厚，有利于使镭射图文效果更明显。当然此方式也可模压特殊效果的图文，如铂金光刻图、菲涅耳透镜形成的立体效果等。
具体地，结合产品图文设计要求，在网纹辊的不同区域对应雕刻不同网线数，需要加厚涂布UV图层区域网纹辊的网线数低于其他区域。通过对基膜涂布不同厚度的UV层光油，使基膜的局部区域加厚，有利于使镭射图文效果更明显。
本实施例中，所述镭射图文信息为微纳级凹凸结构的镭射图文信息，是一种周期性排列的微图案阵列。在第一模压模块模压第一UV层和/或第二UV层并且固化后，在UV层上会形成有微纳级凹凸结构的镭射图文信息，该镭射图文信息是一种周期性排列的微图案阵列，镭射图文信息可载有一定的立体防伪信息。
请继续参阅图7，本发明采用大包角模压LED UV光固化的方式，使基膜包裹镭射模压辊的一半左右的侧面，并且采用大包角方式增加膜与冷水辊的接触面积，有利于在模压过程中固化UV光油，减少基膜光固化受热变形，使其快速固化,从而实现高速模压联线印刷。
在其它实施例中，当基膜局部模压镭射图文时，第一涂布模块121可采用网纹辊133和树脂版辊的方式，通过树脂版辊将网纹辊133蘸取的UV光油转印至树脂版辊上，再通过树脂版辊局部涂布第一UV层，再局部喷涂第二UV层。由于模压的方式在上文已进行了详细描述，此处不再赘述。
请参阅图1和图8，所述多色组印刷装置13包括若干个印刷色组130，所述印刷色组130包括依次滚动触压的压印辊131、印版辊132、网纹辊133、及用于检测压印辊131与印版辊132之间的压力的第一压力传感器(图中未示出)和用于检测印版辊132与网纹辊133之间的压力的第二压力传感器(图中未示出)，所述压印辊131、印版辊132、网纹辊133的一端均设置有用于调节转速的第一伺服电机(图中未示出)，所述网纹辊133的另一端设置有用于调节网纹辊133与印版辊132之间的压力的第二伺服电机(图中未示出)，所述印版辊132的另一端设置有用于调节印版辊132与压印辊131之间的压力的第三伺服电机。
为确保印刷品质，需使压印辊131、印版辊132、网纹辊133之间的压力均衡，所述第一压力传感器设置于压印辊131和印版辊132的两端，第二压力传感器设置于印版辊132和网纹辊133的两端，当第一压力传感器的检测结果异常时，通过第二伺服电机和第三伺服电机，调节压印辊131、印版辊132、网纹辊133之间的间距，当第二压力传感器的检测结果异常时，通过第二伺服电机调节印版辊132与网纹辊133之间的间距，直接三者之间的压力均衡。
请一并参阅图9，本发明采用在基膜的两侧设置有与各印刷色组130颜色对应的十字标，其颜色可与相应印刷色组130印刷的颜色相同，以利于精准识别。进一步，在色组印刷装置的输出侧，或者两印刷色组130之间设置相机，通过相机捕捉十字标，并通过控制主机(如控制电脑)来识别，各印刷色组130的套印精度。当某一印刷色组130套印精度出现偏差时，控制主机输出控制指令使相应印刷色组130的三个第一伺服电机同步同角度转动，通过同时加快或者减慢一个印刷色组130的转动速度的方式，防止转印时，印版与基膜之间摩擦，而导致基膜上印刷的图文擦花。
多色组印刷装置13进行平面印刷时，可以在模压层上印刷，也可在基膜侧(即与模压层相对的一侧)印刷，当采用在基膜侧印刷时，所述的多色组印刷装置13还包括反转机构使基膜反转后进入下一工序。
所述多色组印刷装置13采用各辊之间的压力一致确保了各色组印刷区域的线条、颜色、厚度一致，并且各辊都具有独立的伺服，同步调整转速，确保在调整过程中不会影响印刷品质。在印刷色组130印刷完成后，由第一收卷装置14不停机收卷。不停机收卷为现有技术，此处不作详述。
在多色组印刷装置13完成模压和平面印刷之后，由真空蒸镀设备2真空镀铝层或者硫化锌层。本实施例中，铝层或者硫化锌层可以是硫化锌层也可以是铝层，分别用于镭射图文防伪或者呈现金属质感。
之后由铸造设备3进行3D模压及与纸张复合、定位分切形成平张纸张，进行其他后加工工艺。请参阅图10，在本发明的微纳结构印刷设备中，所述铸造设备3包括第二放卷装置31、用于印刷并完成真空蒸镀材料镀层后的膜涂布第三UV层的第二涂布模块32和用于在第三UV层上模压微纳结构图文的第二模压装置33。所述第二放卷装置31、第二涂布模块32、第二模压装置33依次设置，第二放卷装置31使基膜的印刷图文信息面向第二涂布模块32，在印刷图文信息上制作微纳结构。第二涂布模块32可采用功能印刷设备1中的整版涂、局部涂、局部加厚涂的方式，此处不再赘述。
在一可选的实施例中，第二涂布模块32涂布的UV油墨为UV光固化涂料，其包括环氧丙烯酸脂10％-35％，聚氨酯丙烯酸酯20％-25％，1、6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)10％-60％，剩余成分有各种单体：光引发剂3％-8％，分散助剂3％-10％，涂布厚度为15-80u，通过UV光照方式来复制图像信息，从而使第二模压装置33模压出微纳结构图文，而且模压后的图文不易脱落。
其中，铸造设备3可以采用多种实现方式，如图10所示，所述第二模压装置33上具有反像设置的3D阵列透镜，包括第一承压辊331、第一模压印版辊332、第二固化模块333和用于实现大包角模压的第二导向辊334，所述第一模压印版辊332设置有微纳结构图文模压版区，其与需转印至基膜上的，所述第一承压辊331与第一模压印版辊332滚动触压使印刷层上呈现微纳结构图文。所述第二固化模块333临近第一模压印版辊332的顶部设置，所述第二导向辊334位于第一模压印版辊332的上方。本实施例同样采用大包角模压的方式，所述第二固化模块333位于第一模压印版辊332和第二导向辊334之间，临近第一模压印版辊332，使基膜第二次模压后快速固化，固化之后，基膜上即具有了镭射图文、印刷图文和微纳结构图文。
请参阅图11和图12，本发明提供的微纳结构印刷设备中，铸造设备3的第二较佳实施例中，所述第二模压装置33包括第二承压辊335、第二模压印版辊336、第三固化模块337和用于实现大包角模压的第三导向辊338，所述第二模压印版辊336为透明模压印版辊，其上设置有微纳结构图文模压版区，所述第二承压辊335与第二模压印版辊336滚动触压，所述第三固化模块337设置于所述第二模压印版辊336中，以固定角度固化所述第三UV层，所述第三导向辊338位于第二模压印版辊336的上方。
本实施例与上述实施例的不同之处在于，第三固化模块337设置在第二模压印版辊336中，并将第二模压印版辊336设置有透明胶印版，使微纳结构图文模压之后，在第一时间进行固化，防止模压微纳结构图文在各辊转动时流平，从而可提升可提供微纳结构的效果。
具体实施时，所述第二模压印版辊336中具有环形槽，用于供第二模压印版辊336转动时，第三固化模块337在环形槽相对位置固定，不会随第二模压印版辊336转动。
在一可选的实施例中，透明胶印版的一端为开口或者具有环形槽的端面，第三固化模块337通过透明胶印版外部的支撑机构支撑固定，第三固化模块337呈扇形柱状，其四周设置有挡板，有利于光源能量集中照向其前方的基膜上，避免固化未涂布至基膜上的涂料，同时还可防止光线泄露给工作人员身体健康造成危害。
本发明采用第一模压印版辊332和第二模压印版辊336均可采用镍版，在不使用时可清洗存放，反复使用，不存在不可降解，污染环境的问题。
请参阅图13，本发明提供的微纳结构印刷设备中，铸造设备3的第三较佳实施例中，所述第二模压装置33包括至少两个第二模压模块339和设置于两第二模压模块339之间的第四固化模块340，所述第二模压模块339包括依次滚动触压第三承压辊和第三模压印版辊132，所述第三承压辊与第三模压印版辊132滚动触压将PET膜上的微纳结构图文模压至第三UV层上，并通过第四固化模块340固化。
本实施例中，所述PET膜上设置了反像的微纳结构图文信息，通过PET膜代替模压印版辊132的方式，只需使PET膜上的反像微纳结构图文信息转印至基膜上，并固化，再使PET膜与基膜剥离即可。该PET膜在反复使用，制版成本低。
应当说明的是，第二模压装置33中的承压辊均采用冷水辊，冷水辊温度设定为18-25摄氏度，防止模压过程中承压辊与模压印版辊132长时间滚动接触发热，而使基膜变形。微纳结构图文可呈现3D立体效果，其与现有微纳结构图文相比，速度也大幅提升。
本发明实施例中，所述第二模压模块在第三UV层上模压的微纳结构图文是一种周期性排列的透镜阵列。该透镜阵列与微图案阵列参数(如周期、尺寸、透镜阵列与微图案阵列之间距离等)相匹配，能够得到具有一定周期的放大莫尔图案。物体经过透镜成像，成像时物、像、光心三者共线。
为了更好的理解本发明，以下对微纳结构图文进行详细说明；
请参阅图16，假设当微图案阵列(即图16中的物体部分)是由O×O个相同图文组成，周期为AO，透镜阵列是由周期为AL的L×L个透镜构成，每个透镜对应成像微图案的一部分，微图案阵列与透镜阵列之间的距离为S0，透镜阵列与观测点的距离为Si，且微图案阵列的周期不同于透镜阵列的周期，即AO≠AL，则在透镜阵列的外侧任意平面上可以观测到微图案阵列的放大图像。
所述莫尔图案的放大倍率m通过公式(一)得出：
其中，N为比例系数，当且仅当透镜周期AL大于微图案周期AO时，能观察到正立的放大图像。
而微图案阵列的图像的观测距离Si可通过公式(二)计算得出：
其中，N为比例系数，f为透镜焦距。
而人的观测距离一般是固定的，从而根据所述观测距可以得出透镜的焦距和透镜周期，最终得出微纳结构图的透镜阵列的参数。
本发明在基膜上印刷有镭射图文信息、印刷图文信息和微纳结构图文后，完成了印刷部分工作，只需将该基膜与纸张或者胶纸复合，即可制作相应的包装盒或包装袋。
进一步地，所述铸造设备3还可包括涂胶模块34、复合模块35、分切装置36、收纸设置37，由涂胶模块34在基膜的衬底层上涂胶，再使其与纸张或者胶纸复合，再进行定位分切，收纸。由于涂胶、复合、定位分切、收纸均为成熟技术，此处不作详述。
基于上述的微纳结构印刷设备，本发明还提供一种微纳结构印刷设备的印刷方法，如图14所示，其包括：
S10、由多功能印刷设备在基膜上模压镭射图文信息、及印刷图文信息；
S20、由真空蒸镀设备在基膜的一侧真空蒸镀材料镀层，所述镀层为镀铝层或者镀硫化锌层；
S30、由铸造设备在印刷图文信息上模压微纳结构图文，制得微纳结构膜。
通过上述方式制得微纳结构膜，从而可在印刷品上呈现镭射、微纳立体效果。本发明的微纳结构印刷设备具有印刷速度快、印刷品信息量多、智能化程度高等特点。
其中，所述步骤S10包括：第一放卷装置不停机放卷，通过第一模压装置在基膜模压镭射图文信息，之后经多色组印刷装置在镭射图文信息层或者基膜另一侧平面印刷，再由第一收卷装置不停机收卷。
其中，第一放卷装置不停机放卷时，由所述检测模块检测到拼接位置时，控制第一放卷装置降低放卷速度，同时由储膜机构补充由于第一放卷装置降速后送膜的差值，从而使第一放卷装置的放卷速度保持不变，具体请参阅上述设备对应的实施例。
步骤S10中，在放卷到设定位置时，切设定长度的第一胶带，并使第一胶带背面(即非粘面)吸附在第一吸风板上，然后通过机械手切断基膜，使基膜尾部粘在第一胶带一半位置处(粘贴位置在第一胶带的上侧)，在吸附第一胶带的同时，切设定长度的第二胶带，并使第二胶带背面(即非粘面)吸附在第一吸风板上，然后通过机械手使切断另一卷基膜的头部粘在第二胶带一半位置处(粘贴位置对应在第二胶带的下侧)，之后通过移动机构使第二吸风板与第一吸风板合并，使第一、二胶带同时粘住第一、二基膜，之后两吸风板停止吸气，再使两吸风板分离后，使第一放卷机构放卷，储膜机构逐渐复位，具体请参阅上述设备对应的实施例。
在步骤S10中，过第一模压装置在基膜模压镭射图文信息时，先进行张力分割，之后由第一涂布模块在基膜上涂布第一UV层，之后由数码喷头在涂布有第一UV层的基膜上局部喷涂第二UV层，之后由第一模压模块模压镭射图文信息，并由第一固化模块固化UV层，在模压时，由第一导向辊实现大包角模压，具体请参阅上述设备对应的实施例。
步骤S10中，在多功能印刷时，由压力传感器检测两个辊之间的压力，当压力不均衡时，由伺服电机调整相应辊之间的间距。当相机识别套印不精准时，通过伺服电机调整相应色组的转速，来调整套印精度，无法停机，确保生产效率，具体请参阅上述设备对应的实施例。
在步骤S30中，在模压微纳结构图文时，可通过三种方式模压，具体根据生产需要选择，从而完成微纳结构图文的转印，具体请参阅上述设备对应的实施例。
基于上述的微纳结构印刷设备和印刷方法，本发明还提供一种印刷品，如图15所示，所述印刷品采用上述微纳结构印刷设备和印刷方法印制而成，所述印刷品包括衬底层A1、膜压层A2、基膜A3、印刷图文信息层A4、微纳结构图文层A5。在其与纸张复合后，还包括设置于衬底层A1下层的胶层A6和纸A7。
综上所述，可在印刷品上呈现镭射、微纳立体效果。本发明的微纳结构印刷设备具有印刷速度快、印刷品信息量多、智能化程度高等特点。在印刷过程中，可不停机收放卷，无需反复调机，不但生产效率大幅提升，而且智能化程度高。
此外，本发明采用模压方式，模压版可反复使用，同光栅相比，不存在无法降解，污染环境的问题，且模压速度大幅提升。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种微纳结构印刷设备，其特征在于，包括：
多功能印刷设备，用于在基膜上模压镭射图文信息、及印刷图文信息；
真空蒸镀设备，用于在基膜的一侧真空蒸镀材料镀层，所述镀层为镀铝层或者镀硫化锌层；
铸造设备，用于在印刷图文信息上模压微纳结构图文，制得微纳结构膜；
所述多功能印刷设备包括第一放卷装置、第一模压装置、多色组印刷装置和第一收卷装置，所述第一放卷装置不停机放卷基膜，依次由第一模压装置在基膜模压镭射图文信息、多色组印刷装置印刷图文信息后，由第一收卷装置不停机收卷；
所述第一模压装置包括在基膜上涂布第一UV层的第一涂布模块、用于在涂布有第一UV层的基膜上局部喷涂第二UV层的数码喷头、用于模压镭射图文信息的第一模压模块、用于固化UV层的第一固化模块和用于实现大包角模压的第一导向辊，所述第一涂布模块、数码喷头、第一模压模块、第一固化模块依次设置，所述数码喷头和第一固化模块临近所述第一模压模块设置，所述第一导向辊位于第一模压模块的上方，所述镭射图文信息为微纳级凹凸结构的镭射图文信息，是一种周期性排列的微图案阵列；
所述铸造设备包括第二放卷装置、用于印刷并完成真空蒸镀材料镀层后的膜涂布第三UV层的第二涂布模块和用于在第三UV层上模压微纳结构图文的第二模压装置；
所述第二模压装置在第三UV层上模压的微纳结构图文是一种周期性排列的透镜阵列；透镜阵列与微图案阵列的参数相匹配，得到具有周期的放大莫尔图案；每个透镜对应成像微图案的一部分，且微图案阵列的周期不同于透镜阵列的周期，实现在透镜阵列的外侧任意平面上能够观测到微图案阵列的放大图像；
所述莫尔图案的放大倍率m通过公式(一)得出：
其中，N为比例系数，AO为微图案阵列的周期，AL为透镜阵列的周期，当且仅当透镜阵列的周期AL大于微图案阵列的周期AO时，能观察到正立的放大图像；
所述微图案阵列的图像的观测距离Si能够通过公式(二)计算得出：
其中，N为比例系数，f为透镜焦距；而人的观测距离是固定的，从而根据所述观测距能够以得出透镜的焦距和透镜周期，最终得出微纳结构图的透镜阵列的参数。
2.根据权利要求1所述的微纳结构印刷设备，其特征在于，所述第一放卷装置包括第一放卷机构、储膜机构、第二放卷机构、检测模块和拼接机构，所述检测模块检测第一放卷机构的基膜放卷到拼接位置时，所述储膜机构启动实现连续供膜，使拼接机构零速度拼接两放卷机构的基膜，所述拼接机构将第一放卷机构基膜的尾部与第二放卷机构的头部拼接。
3.根据权利要求2所述的微纳结构印刷设备，其特征在于，所述储膜机构包括若干根导膜辊和根据放卷速度驱动导膜辊移动放卷的驱动机构，所述导膜辊与驱动机构连接。
4.根据权利要求2所述的微纳结构印刷设备，其特征在于，所述拼接机构包括用于吸附第一胶带和第一基膜的尾部的第一吸风板、用于吸附第二基膜的头部的第二吸风板，用于控制第二吸风板与第一吸风板贴合的移动机构，所述第一胶带的一部分粘贴第一基膜的尾部，所述第二吸风板设置于移动机构上，移动机构控制第二吸风板与第一吸风板合并或分离。
5.根据权利要求1所述的微纳结构印刷设备，其特征在于，所述多色组印刷装置包括若干个印刷色组，所述印刷色组包括依次滚动触压的压印辊、印版辊、网纹辊、及用于检测压印辊与印版辊之间的压力的第一压力传感器和用于检测印版辊与网纹辊之间的压力的第二压力传感器，所述压印辊、印版辊、网纹辊的一端均设置有用于调节转速的第一伺服电机，所述网纹辊的另一端设置有用于调节网纹辊与印版辊之间的压力的第二伺服电机，所述印版辊的另一端设置有用于调节印版辊与压印辊之间的压力的第三伺服电机。
6.根据权利要求1所述的微纳结构印刷设备，其特征在于，所述第二模压装置包括第一承压辊、第一模压印版辊、第二固化模块和用于实现大包角模压的第二导向辊，所述第一模压印版辊设置有微纳结构图文模压版区，所述第一承压辊与第一模压印版辊滚动触压，所述第二固化模块临近第一模压印版辊的顶部设置，所述第二导向辊位于第一模压印版辊的上方。
7.根据权利要求1所述的微纳结构印刷设备，其特征在于，所述第二模压装置包括第二承压辊、第二模压印版辊、第三固化模块和用于实现大包角模压的第三导向辊，所述第二模压印版辊为透明模压印版辊，其上设置有微纳结构图文模压版区，所述第二承压辊与第二模压印版辊滚动触压，所述第三固化模块设置于所述第二模压印版辊中，以固定角度固化所述第三UV层，所述第三导向辊位于第二模压印版辊的上方。
8.根据权利要求1所述的微纳结构印刷设备，其特征在于，所述第二模压装置包括至少两个第二模压模块和设置于两第二模压模块之间的第四固化模块，所述第二模压模块包括依次滚动触压第三承压辊和第三模压印版辊，所述第三承压辊与第三模压印版辊滚动触压将PET膜上的微纳结构图文模压至第三UV层上，并通过第四固化模块固化。
9.一种采用如权利要求1-8任意一项所述的微纳结构印刷设备的印刷方法，其特征在于，包括如下步骤：
由多功能印刷设备在基膜上模压镭射图文信息、及印刷图文信息；
由真空蒸镀设备在基膜的一侧真空蒸镀材料镀层，所述镀层为镀铝层或者镀硫化锌层；
由铸造设备在印刷图文信息上模压微纳结构图文，制得微纳结构膜。
10.一种印刷品，其特征在于，所述印刷品由如权利要求1-8任意一项所述的微纳结构印刷设备采用如权利要求9所述的印刷方法印制而成，所述印刷品包括衬底层、膜压层、基膜、印刷图文信息层、微纳结构图文层。
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