CN1436127A - 用于在三维表面上印制图像的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于在三维表面上印制图像的方法。在一转印元件上印制出一图像(S12),且对该转印元件进行加热使其变得更为柔软(S26)。用真空方法将加热后的转印元件罩贴到要印制图像的物品上(S16),并对转印元件进行加热,而使得图像升华转印到物品上(S20)。
Description
技术领域
本发明涉及在三维表面上印刷图像,更具体地,本说明涉及在一成型塑料制品的非平面表面上印制复杂的图像,但这一点并不是排它的。
背景技术
现有技术中,用于在汽车内饰部件或手机壳体等三维物品上印制图像的工艺包括步骤:将一印在透明薄膜上的图像模压到物品上,此过程作为制造该物品的模制阶段的一个组成部分。这种工艺存在的不足之处在于:物品上所要印制的图像必须要在制造物品时决定,而在模制阶段之后,就不能印刷到物品上了,当需要在一种新产品系列上采用新的图像时,就必须要中断生产过程,这样才能设置带有新图像的新薄膜。例如,通常是在同一地点大批量地制造要在多个国家销售的物品,然后再将这些物品分配出去。但消费品位上存在着地区差异、且随地区的不同对需印制在物品上的信息的要求也不同,由于这些差异都要在生产过程中实现,而不是在物品到达其销售国家/地区后在当地执行不同的印制。因而就显著增大了所涉及的生产成本。
一种可选工艺包括步骤:使一薄膜漂浮在液体池中,该薄膜上带有要被印刷到三维物品上的图像。将要印制图像的物品经过漂浮的图像浸入到液池中,这样就使图像贴附到了物品上。这种印刷方法的缺陷在于:对于一系列相同的物品,很难始终如一地在同一部位上复制出相同的图像。如果在物品上印制的是信息,这将会带来很大的缺陷。这种工艺还受这一问题的困扰:当物品浸入时、或者在将图像平铺到液池中时,图像易于发生皱折,由于出现这样的情况,印制在物品上的图像通常是不平整的。因为存在这样的问题,这种工艺所导致的废品率出奇地高。
现有技术中在平面表面上进行印刷的方法包括步骤:在一转印膜上印刷一图像,并将该转印膜与要印制图像的平面表面接触。一旦就位之后,就将一加热后的元件压紧在转印膜上。该元件的热量使得印制图像所用油墨中的颜料升华,也就是说,从固态直接变为气态,而不经过液态。但这种方法不适于在非平表面上执行印刷,原因在于:图像不能与所有的表面接触到,除非是用一个模制的加热元件与转印膜相接触。对于许多非平面表面,这样作将会造成转印膜扭曲或褶皱,导致图像的转移效果并不理想。
发明内容
本发明的优选实施例致力于克服现有技术中存在的上述缺陷。
根据本发明,本文提供了一种用于在三维表面上印制图像的方法,该方法包括步骤:
在一转印元件上印制出一图像;
对印制有所述图像的所述转印元件进行加热,使得转印元件变得更为柔软;
用压力将加热后的转印元件贴附到所述三维表面上,从而就使图像面对着表面,所述压力在所述转印元件与所述表面之间的接触区域内基本上是均匀一致的;以及
对转印元件进行加热,用以将图像至少是部分地从转印元件转印到三维表面上。
通过提供了这样一种将图像从一转印元件转印到一物品表面上的方法:在转印元件与表面之间的接触区上施加基本上均匀的压力,并对所述转印元件进行加热,就带来了这样的优点:能用一种方法获得稳定重复的印制结果,且可用该方法来在三维物品上进行印刷。由于图像在物品上的位置具有一致性和精确性,所以能显著降低由于图像定位不准而导致的废品率。此外,这种工艺也易于适应于短色回周期的印制量,并适于在原先不准备印制图像的物品上印制图像。
在一优选实施例中,所述转印元件具有一载体涂层和一支撑层,且所述图像印制在所述载体涂层上。
支撑层可包括一层由非定形态聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的薄膜。
还在支掉层的至少一个表面上设置一金属喷涂层;
涂敷到所述支撑层上的载体涂层可以是一种含水溶液。
载体涂层的涂敷厚度基本上在5到250微米之间。
所述方法还包括步骤:在所述表面上涂敷一受体涂层。
优选的是,所述方法还包括步骤:在将所述受体涂层涂敷到所述表面上之前,先在所述表面上涂敷一衬底涂层。
通过为图像设置衬底涂层,就可以对那些用不与受体涂层粘附的物质制成的物品进行印刷。还可用衬底涂层来对物品施以底色。
可用喷涂的方式来形成衬底涂层。
在一优选实施例中,所述衬底涂层的平均涂敷厚度大体上达到300微米。
在一优选实施例中,所述衬底涂层的成分比例基本为:100份基料、10到40份催化剂、以及15到85份溶剂。
在另一优选实施例中,所述受体涂层是用喷涂的方法涂敷上的。
在又一优选实施例中,所述受体涂层的平均涂敷厚度基本上达到300微米。
在另一优选实施例中,所述受体涂层的成分比例基本为:100份基料、1到40份催化剂、以及15到85份溶剂。
在一优选实施例中,所述受体涂层在涂敷到所述表面上之后,基本上为半透明的。
将转印元件贴附到三维表面的步骤最好包括步骤:将转印元件真空贴合于表面上。
在另一优选实施例中,是利用一数字印刷机执行将图像印刷到所述转印涂层上的所述步骤。
如所公知的那样,由于在数字印刷中油墨是唯一要与所要进行印刷的衬底相接触的材料,所以这种方法是一种非击打式的印刷工艺,而对于诸如丝网印刷等击打式印刷工艺,除了油墨要与衬底接触之外,丝网也会与衬底接触。因此,由于无须为每一个要进行印刷的新图像设置新构件—例如一新丝网,所以数字印刷具有更大的生产柔性,且易于变换要进行印制的图像。在图像中包含有随机成分的情况中,这一点是很重要的,例如,当印制木纹图案时,就可以制出上面印有木质纹理的三维物品,其中的木纹是由计算机随机产生的,计算机将图案数据发送给印刷机,从而使印制出的每个塑料件都具有独特唯一的纹理—就像真正的木材那样。另外,可用计算机来对数据进行处理,以此来补偿由于对转印元件的拉伸而造成的图像走形,其中,在真空贴合过程中会对转印元件造成拉伸。能这样作的原因仅在于真空贴合过程对转印元件和图像所造成的变形扭曲是一致的。
在一优选实施例中,所述数字印刷机具有至少一个压电印刷头。
在油墨进行印刷时,压电印刷头对其的加热量很小,因此,如果使用了通过升华进行转印的油墨颜料,则在印刷过程中,颜料的老化变性很小。
在另一优选实施例中,所述图像是由至少一种颜料形成的,这种颜料在被加热到一定的温度时,可发生升华。
通过提供这样一种油墨:其中的颜料在受热时可从固态变为气态,而带来了这样的优点:随着颜料分子从转印元件的第二涂层转移到粘着活性涂层上,所以可提高图像的清晰度。如果颜料是以液态从转印元件转移到粘着活性涂层上、或者在颜料发生转移之前其先从固态变为液态再从液态变为气态的条件下,则印刷出的图像上出现随机性不均匀的可能性就会增大。
在一优选实施例中,对所述转印元件进行加热的步骤是在以一定温度执行所述真空贴合步骤之后,以此造成所述一种或多种颜料发生升华。
在另一优选实施例中,对所述转印元件加热10秒到20分钟,从而使转印元件的温度达到50-450℃。
一优选实施例还包括步骤:利用一模具将要印刷所述图像的物品支撑在其一表面上,该表面并非要进行印制的表面。
在要印制图像的物品非热固材料的情况下,也就是说,在材料是此类材料的条件下:其受用于促进印刷过程的热量加热而易于发生软化,设置了一模具来支撑物品,这样作所能带来的优点是:物品能保持其形状,而不会由于加热和真空贴合而扭曲变形。另外,由于物品是精确地布置在模具上,所以还具有另外一个优点:能将印制好的转印元件以恒定的重复性精确地布置到物品上。
另一优选实施例还包括步骤:控制所述模具的温度。
通过控制模具的温度,就具有了这样的优点:在整个印制过程中,模具不会由于温度升高而膨胀,放置在模具上的作品也能始终精确地与模具相配合。
另一优选实施例还包括步骤:在将所述转印元件真空贴合于所述表面上之前,对所述转印元件进行加热。
通过在将转印元件真空贴合于要印制物品上之前对其进行加热,可具有这样的优点:可将转印元件均匀一致地罩在要进行印制的物品上。
在一优选实施例中,对所述转印元件加热1到30秒,使其温度达到150-600℃
在一优选实施例中,对所述转印元件进行加热的步骤包括:设置一模制加热室,该加热室表面的尺寸与所述物品表面的尺寸类似;并将所述加热室布置在物品表面附近,但所述加热室与所述转印元件并不接触。
通过设置一与要印制表面的轮廓相配的模制加热室,而带来了这样的优点:热量在整个转印元件上都是均匀分布的,从而能均匀地转印图像。
模制加热室的各个区域能以不同的发热率辐射热量。
这样就可以具有优点:能对表面上具体区域的图像转印速率有更大的控制。例如,通过设置一能更快地辐射热量的区域,就能增大图像的转印速率,对于表面上不规则形状的部分,这样作是有利的。
在另一优选实施例中,对所述转印元件进行加热的步骤包括通过热空气进行加热的过程。
通过为转印元件设置一热空气形式的热源,就具有了这样的优点:能为不同形状的物品提供非常均匀的热量,而无需为各种类型的物品设置单个的模制加热室。
向转印元件输送热空气的压力要大于大气压力。
这样设计的优点在于:能促使图像转印到表面上的不规则形状部分。
一优选实施例还包括步骤:在将所述支撑层从所述物品上除去之后,在所述物品上敷设一最终涂层。
有利之处在于:在图像转印完成之后,通过在物品上设置一最终涂层,可保护转印完成的图像,使其不受磨损。
在一优选实施例中,所述最终涂层是用喷涂方法形成的。
在另一优选实施例中,所述最终涂层的平均厚度达到500微米。
在另一优选实施例中,所述最终涂层的成分比例基本为:100份基料、10到40份催化剂、以及15到85份溶剂。
一优选实施例还包括步骤:在最终涂层中添加一种紫外线(UV)辐射过滤剂。
通过在所述涂层中添加一种UV过滤物质,可带来这样的优点:保护图像而使其免受UV照射而老化,尤其是对于长时间暴露在日光下的图像。
在一优选实施例中,图像印制在物品的一非平面表面上。
附图说明
下面将参照附图对本发明的一优选实施方式进行描述,该实施方式只是举例性质的,而不具有限定的意义,在附图中:
图1是一示意性的流程图,表示了实施本发明的一印制过程;
图2是一立体图图,表示了用于执行图1所示过程的装置;以及
图3是对图2所示装置所作的剖面图。
具体实施方式
图1表示了一种用于将图像印制到物品非平面表面上的方法,其中的物品例如是手机的外壳。在步骤S10中,在物品上涂敷一受体涂层。在步骤S12中,将一图像印制到转印元件上,该转印元件上具有一载体涂层,该载体涂层的形式为含水涂层,其是在步骤S14中涂敷到转印元件上的。为了有助于在步骤S16中将转印元件真空贴合到物品上,将转印元件夹持定位,并在步骤S26中对转印元件进行预加热,通过辐射加热1到30秒,使转印元件的温度达到150~300摄氏度。这就使得转印元件变得更为柔软,从而更易于罩合到物品上。在步骤S16中对转印元件进行真空贴合,以向转印元件的整个表面上施加基本均匀的压力,由此来将图像从转印元件转印到物品上时的不一致性减到最小。由于转印元件被夹持在标准位置上,且物品被布置在设定的位置上—例如其由一模具支撑着,所以能将转印元件上的图像精确地布置到要进行印制的制品上。
在步骤S18中,当对转印元件进行真空贴合时,再次对其进行加热,这样就会造成转印元件上印制的油墨中的颜料发生升华,这就造成在步骤S20中图像从转印元件转印到物品上。
在步骤S18中,在转印元件位于物品上的同时,对其进行加热1~600秒而使其达到一个温度,该温度高于步骤S16中的加热温度,此温度通常是在150~250℃之间。可通过一模制加热室来进行加热,该加热室是包围着物品制成的,但不与其接触,因而能对与物品接触的整个转印元件执行均匀的加热。作为备选方案,也可以用一定的压力向物品吹送热风,因而也必然能对物品执行均匀的加热。在步骤S20中,随着转印元件温度的增加,这会造成转印元件上油墨中的颜料从固态直接转变为气态(升华),从而使颜料从转印元件上的含水涂层中转移到物品上的粘着活化涂层中。
在图像从转印元件转印到物品上之后,可在步骤S28中将转印元件除去。然后在S30中在物品上涂敷一保护性涂层,以保护图像。该最终涂层中还可包含有UV保护剂,用于保护图像,使其免受紫外线辐射。
已经发现,对于某些塑料材料上,可用上述的方法在其上直接接印制图像。但是,对于某些物品,则如步骤S22中那样,必须或最好是在物品上涂敷一衬底涂层,然后再在步骤S10中,在该衬底涂层上添加一受体涂层。衬底涂层通常是白色的。受体涂层是用喷涂的方法形成的,且该涂层中通常含有100份基料、10到40份催化剂以及15到85份溶剂。衬底涂层的厚度不应当超过300微米。
上述所涂敷的受体涂层的组成通常包括如下的成分。基料一般包括丙烯酸酯树脂、氧化硅和/或聚酰胺颜料、以及一种碳氢化合物混合溶剂。碳氢化合物溶剂通常包括异丁醇、丁醇、甲基-丁基-酮、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、二甲苯以及少量的萘。催化剂包括聚亚安酯、乙基醋酸盐、甲氧基-丙基-醋酸盐以及二甲苯。溶剂一般是乙酸异丁酯、甲氧基-丙基-醋酸盐以及异丁醇的混合物。
转印元件的支撑层是喷涂金属后的非定形态聚对苯二甲酸乙二醇酯(APET),而在步骤S14中涂敷的含水涂层则为乙烯聚合物的水溶液,还可包含合成氧化硅、表面活性剂和荧光增白剂。在制造转印元件的过程中,通过在APET的一侧面上涂敷着色金属涂层来对转印元件作金属喷涂。
可以用很多种技术在S12步骤中将图像印制到APET转印元件上涂敷的载体涂层上。适于执行此操作的各种现有印刷技术包括数字印刷,这种技术利用计算机绘制的图像能高质量地重复再现图像。在这样的数字印刷机中,可采用各种印刷头。但是,应当指出的是:热印刷头会使油墨变性退化,这是由于油墨对热是敏感的,而压电印刷头则造成过热,从而不会使油墨变性,这样就可以印制出高质量的印刷图像。当转印元件被真空贴合到要进行印刷的表面上时,由于受到拉伸作用,常常会造成转印元件及图像出现扭曲。如果要进行印制表面的轮廓是已知的,则可在执行S12步骤中的印制过程之前,先用计算机对图像进行扭曲。从而可补偿在印制过程中出现的图像扭曲。
对于那些易于加热软化的塑料物品,由于在图像转印过程中要进行加热,所以常常如步骤S24中那样:必须要将物品支撑在一模具上。在物品受热而发生轻微软化的情况下,模具可防止物品发生变形。
参见图2和图3,一真空贴合装置50包括一底座52,在该底座上设置了支撑模具54。其上要印制图像的物品56布置在模具54上。在图2、图3所示状态下,当转印元件被真空贴合于物品56上时,一转印元件夹持构架58处于放低的位置。
真空泵60通过底座52向转印元件施加抽吸力作用,使得整个转印元件被一致地吸紧到制品56上。当转印元件被设置到物品上时,通过活塞64降下轮廓相配的加热块62,使其罩在物品56上,这样就可以向转印元件输送均匀的热量,从而能执行图像的转印。
对于本领域技术人员,可以领会到:上文对实施例的描述只是例示性的,而非限定意义的,在不偏离本发明范围的前提下,可有各种形式的替换和改型,本发明的范围由所附的权利要求限定。例如,本发明的方法适用于各种不同的印刷技术,例如适用于平板印刷,当需要执行很多个相同的印刷作业时,平板印刷技术是成本效益最高的技术,或者也可适于数字印刷,当需要印制的物品数目较少时,其具有很高的成本效益,并具有更大的生产柔性来适应于要印制图像的变化。
Claims (36)
1.一种用于在三维表面上印制图像的方法,该方法包括步骤:
在一转印元件上印制出一图像;
对印制有所述图像的所述转印元件进行加热,使得转印元件变得更为柔软;
用压力将加热后的转印元件贴附到所述三维表面上,从而使图像面对着表面,所述压力在所述转印元件与所述表面之间的接触区域内基本上是均匀一致的;以及
对转印元件进行加热,用以将图像至少是部分地从转印元件转印到三维表面上。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述转印元件具有一载体涂层和一支撑层,且所述图像印制在所述载体涂层上。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:支撑层包括一层由非定形态聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的薄膜。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于:所述支撑层的至少一个表面上设置有一金属喷涂层
5.根据上述权利要求2到4之一所述的方法,其特征在于:涂敷到所述支撑层上的所述载体涂层是一种含水溶液。
6.根据权利要求2到5之一所述的方法,其特征在于:所述载体涂层的涂敷厚度基本上在5到250微米之间。
7.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于所述方法还包括步骤:在所述表面上涂敷一受体涂层。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于所述方法还包括步骤:在将所述受体涂层涂敷到所述表面上之前,先在所述表面上涂敷一衬底涂层。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:用喷涂方式形成所述衬底涂层。
10.根据权利要求8或9所述的方法,其特征在于:所述衬底涂层的平均涂敷厚度大体上达到300微米。
11.根据权利要求8到10之一所述的方法,其特征在于:所述衬底涂层的成分比例基本为:100份基料、10到40份催化剂、以及15到85份溶剂。
12.根据权利要求8到11之一所述的方法,其特征在于:所述受体涂层是用喷涂的方法涂敷上的。
13.根据权利要求8到12之一所述的方法,其特征在于:所述受体涂层的平均涂敷厚度基本上达到300微米。
14.根据权利要求8到13之一所述的方法,其特征在于:所述受体涂层的成分比例基本为:100份基料、1到40份催化剂、以及15到85份溶剂。
15.根据权利要求8到14之一所述的方法,其特征在于:所述受体涂层在涂敷到所述表面上之后,基本上为半透明的。
16.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于:将转印元件贴附到三维表面的步骤包括步骤:将转印元件真空贴合于表面上。
17.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于:利用一数字印刷机执行将图像印刷到所述转印涂层上的所述步骤。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于:所述数字印刷机具有至少一个压电印刷头。
19.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于:所述图像是由至少一种颜料形成的,这种颜料在被加热到一定的温度时,可发生升华。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于:对所述转印元件进行加热的步骤是在以一定温度执行所述真空贴合步骤之后,以此造成所述一种或多种所述颜料发生升华。
21.根据权利要求20所述的方法,其特征在于:对所述转印元件加热10秒到20分钟,从而使转印元件的温度达到50-450℃。
22.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于还包括步骤:利用一模具将要印刷所述图像的物品支撑在其一表面上,该表面并非要进行印制的表面。
23.根据权利要求22所述的方法,其特征在于还包括步骤:控制所述模具的温度。
24.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于还包括步骤:在将所述转印元件真空贴合于所述表面上之前,对所述转印元件进行加热。
25.根据权利要求24所述的方法,其特征在于:对所述转印元件加热1到30秒,使其温度达到150-600℃
26.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于:对所述转印元件进行加热的步骤包括:设置一模制加热室,该加热室表面的尺寸与所述物品表面的尺寸类似;并将所述加热室布置在物品表面附近,但所述加热室与所述转印元件并不接触。
27.根据权利要求26所述的方法,其特征在于:模制加热室的各个区域能以不同的发热率辐射热量。
28.根据权利要求1到26之一所述的方法,其特征在于:对所述转印元件进行加热的步骤包括通过热空气进行加热的过程。
29.根据权利要求28所述的方法,其特征在于:向转印元件输送热空气的压力要大于大气压力。
30.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于还包括步骤:在将所述转印元件从所述物品上除去之后,在所述物品上敷设一最终涂层。
31.根据权利要求30所述的方法,其特征在于:所述最终涂层是用喷涂方法形成的。
32.根据权利要求30或31所述的方法,其特征在于:所述最终涂层的平均厚度达到500微米。
33.根据权利要求30到32之一所述的方法,其特征在于:所述最终涂层的成分比例基本为:100份基料、10到40份催化剂、以及15到85份溶剂。
34.根据权利要求30到33之一所述的方法,其特征在于还包括步骤:在最终涂层中添加一种紫外线(UV)辐射过滤剂。
35.根据上述权利要求之一所述的方法,其特征在于:图像印制在物品的一非平面表面上。
36.一种用于在物品表面上印制图像的方法,该方法基本上如说明书中结合附图描述的那样。
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