專利名稱：噴墨按需成型光柵的立體印刷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及印刷領(lǐng)域，具體而言，涉及一種噴墨按需成型光柵的立體印刷方法。
背景技術(shù)：
按需成形光柵(Lenticule On Demand)的立體印刷方法是一種根據(jù)應(yīng)用需求在二維圖文印品的不同區(qū)域成形不同光柵，實現(xiàn)不同三維空間效果的新型立體印刷方法。由于在同一印品上可實現(xiàn)不同類型及參數(shù)的光柵，光柵局部分布等特點，它具有高科技和個性化的特征，在書刊、禮盒、煙酒盒等高檔印刷，防偽安全，醫(yī)學(xué)圖像，航空圖像等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，是一種高附加值的特種印刷方法。目前立體印刷(Lenticular Printing/Stereoscopic Printing)主要采用整體光柵材料，通過以下兩類方法實現(xiàn)一是印刷光柵圖像與整體光柵材料通過模壓或者粘貼的方式復(fù)合；二是直接在光柵材料背面印刷光柵圖像。這兩類方式對印刷設(shè)備、工藝過程和材料等都具有較高要求。隨著科技的進(jìn)步和社會對節(jié)能環(huán)保要求的增強(qiáng)，整體光柵材料的立體印刷方法難以實現(xiàn)某些高檔印品只需要局部呈現(xiàn)三維效果的特殊要求，也難以滿足低能耗、低污染的新型印刷工藝要求。局部立體印刷工藝是一種新型的立體印刷方法，它先采用傳統(tǒng)印刷方法(膠印、絲印、柔印等)實現(xiàn)光柵圖像的印刷，然后在局部圖像表面印刷光柵， 達(dá)到局部三維立體的效果。美國專利US20040219302A1公開了一種用于局部三維圖像的選擇性透鏡成型方法。該方法首先采用傳統(tǒng)印刷方法(膠印、柔印、凹印和靜電印刷等)實現(xiàn)透明材料在含有三維光柵圖像區(qū)域印刷(涂布)，然后通過UV光源照射使該油墨層固化；重復(fù)以上過程直到油墨層厚度滿足要求，采用含有光柵圖文的輥或模具熱壓油墨層，并采用UV光固化，最終得到局部立體圖案。該方法采用傳統(tǒng)的印刷方法，需要根據(jù)光柵圖像制作用于涂布透明油墨的印版。另外，采用膠印等傳統(tǒng)印刷成型的光柵層厚度較薄，使得該層對光的折射效果不佳，導(dǎo)致最終三維圖像效果不好?！冬F(xiàn)代立體印刷工藝學(xué)》(田學(xué)禮，武漢大學(xué)出版社，2007)第273-294頁公開了一種采用絲網(wǎng)印刷成型光柵的局部立體印刷技術(shù)。該技術(shù)首先通過絲網(wǎng)印刷，在光柵圖像上實現(xiàn)透明厚層油墨涂布，采用兩種方法制備光柵，獲得局部立體的效果。一種方法為首先絲印光柵成像層，并采用UV光干燥固化該層，然后絲印光柵曲面層，采用UV光干燥該層。該方法成型光柵時，由于UV光油墨的自表面凝聚現(xiàn)象使得光柵表面形狀精度不高，難以形成滿足光學(xué)性能的柱面體或球面形狀，導(dǎo)致三維圖成像效果模糊。為了提高光柵成型精度和三維圖成像質(zhì)量，提出了一種改進(jìn)方法采用絲印先印刷超厚透明墨層，通過UV光照固化， 再用激光雕刻的光柵模板，并嚴(yán)格控制熱壓空間高度，來保證光柵厚度與形狀的精確。由于該技術(shù)同樣存在復(fù)雜的制版工藝過程，同樣難以實現(xiàn)變化數(shù)據(jù)的光柵成型。美國專利US20100M7757A1公開了一種采用噴墨系統(tǒng)堆積透明油墨成型光柵的方法。它通過沉積透明油墨成型出相互平行的縱向隔離壁，然后在隔離壁之間添加透明材料，該材料在表面張力作用下向外凸出，經(jīng)過UV光照干燥固化后形成柱形透鏡得到光柵。由于該方法采用逐點堆積與逐行掃描的方式成型的隔離壁和柱面透鏡，需要耗費大量的時間，成型光柵效率低。另外，該方法依靠表面張力作用使液態(tài)透明材料外凸后形成透鏡，同樣存在透鏡形狀精度不高，導(dǎo)致最終三維圖效果不清晰等問題。綜上可知，傳統(tǒng)印刷方法(膠印，凹印，柔印，絲印等)成型光柵需要制作印版，印版的制備需要制版、曬版、顯影、干燥和修版等一系列工藝過程，導(dǎo)致了傳統(tǒng)印刷方法難以應(yīng)用于快速可變數(shù)據(jù)的按需成型光柵，并存在成型效率低，光柵精度不高，三維圖像容易模糊等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，用以提高光柵成型的效率和精度，獲得較好的三維成像效果。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，其包括以下步驟步驟A，將包含印刷光柵圖像的印品輸入到噴墨裝置；步驟B，根據(jù)印刷光柵圖像的位置與形狀要求，通過噴墨裝置在印刷光柵圖像區(qū)域內(nèi)逐列掃描，噴射液態(tài)透明油墨，使其沉積成線條，當(dāng)印刷光柵圖像區(qū)域掃描完成后，液態(tài)油墨間相互融合和流平，形成液態(tài)平面；步驟C，對液態(tài)平面進(jìn)行UV光照，使其固化形成光整平面，得到光柵成像層Ll ；步驟D， 判斷光柵成像層Ll的厚度是否達(dá)到設(shè)定閾值d，如果是，執(zhí)行步驟E，否則，重復(fù)執(zhí)行步驟B 和步驟C;步驟E，在固化的光柵成像層Ll上，重復(fù)步驟B，沉積液態(tài)透明油墨，得到曲面層 L2 ；步驟F，判斷光柵曲面層L2的厚度是否達(dá)到設(shè)定閾值s,如果是，執(zhí)行步驟G，否則，重復(fù)執(zhí)行步驟E ；液態(tài)透明油墨層L2的厚度為s ；步驟G，通過高精度光柵模具加壓液態(tài)透明油墨曲面層L2，采用UV光照固化，形成所需形狀的光柵；步驟H，在按需完成一個光柵成型后， 判斷該印品的光柵是否全部完成，如果是，則復(fù)位和關(guān)閉噴墨裝置，關(guān)閉UV光源，方法流程結(jié)束；否則，重復(fù)步驟B-步驟F，直到完成全部光柵的成型。上述實施例針對現(xiàn)有立體印刷技術(shù)成型光柵的缺點，提出一種新型噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，該方法無需制版，對比傳統(tǒng)印刷方法(膠印、絲印等)有高效率、低能耗和低污染的優(yōu)勢；該方法可以快速任意改變光柵的類型、位置、形狀等參數(shù)，實現(xiàn)可變數(shù)據(jù)成型光柵；采用高精度光柵模具可實現(xiàn)高效率成型光柵，且光柵精度較高，能獲得較好的三維成像效果。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的噴墨按需成型光柵的立體印刷方法流程圖；圖2為根據(jù)圖1實施例形成的噴墨按需成型光柵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的噴墨按需成型光柵流程示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的噴墨按需成型光柵流程示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的噴墨按需成型光柵的立體印刷方法流程圖，如圖 1所示，其包括以下步驟步驟A，將包含印刷光柵圖像的印品輸入到噴墨裝置；步驟B，根據(jù)印刷光柵圖像的位置與形狀要求，通過噴墨裝置在印刷光柵圖像區(qū)域內(nèi)逐列掃描，噴射液態(tài)透明油墨，使其沉積成線條，當(dāng)印刷光柵圖像區(qū)域掃描完成后，液態(tài)油墨間相互融合和流平，形成液態(tài)平面；步驟C，對液態(tài)平面進(jìn)行光照，使其固化形成光整平面，得到光柵成像層Ll ；
步驟D，判斷光柵成像層Ll的厚度是否達(dá)到設(shè)定閾值d，如果是，執(zhí)行步驟E，否則， 重復(fù)執(zhí)行步驟B和步驟C;步驟E，在固化的光柵成像層Ll上，重復(fù)步驟B，沉積液態(tài)透明油墨，得到曲面層 L2 ；步驟F，判斷光柵曲面層L2的厚度是否達(dá)到設(shè)定閾值s，如果是，執(zhí)行步驟G，否則， 重復(fù)執(zhí)行步驟E ；步驟G，通過高精度光柵模具加壓液態(tài)曲面層L2，采用UV光照固化，形成所需形狀的光柵.步驟H，在按需完成一個光柵成型后，判斷該印品的光柵是否全部完成，如果是，則復(fù)位和關(guān)閉噴墨裝置，關(guān)閉UV光源，方法流程結(jié)束；否則，重復(fù)步驟B-步驟F，直到完成全部光柵的成型。在本實施例中，噴墨按需成型光柵無需制版，對比傳統(tǒng)印刷方法(膠印、絲印等) 有高效率、低能耗和低污染的優(yōu)勢；該方法可以快速任意改變光柵的類型、位置、形狀等參數(shù)，實現(xiàn)可變數(shù)據(jù)成型光柵；采用高精度光柵模具可實現(xiàn)高效率成型光柵，且光柵精度較高，能獲得較好的三維成像效果。圖2為根據(jù)圖1實施例形成的噴墨按需成型光柵的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，光柵成像層Ll和曲面層L2形成的曲面層疊加構(gòu)成按需成型光柵，其中，按需成型光柵是根據(jù)印刷光柵圖像所需光柵類型(柱面光柵，球面光柵等曲面光柵)，以及位置、厚度、柵距、透光率和視距等參數(shù)的要求，在線成型不同的光柵；光柵的成像層為透明薄層，其垂直截面為長方形，厚度為d ；光柵的曲面層是球面或柱面或其它曲面的透明薄層，并延伸到各種透明曲面，其厚度為S。上述具有印刷光柵圖像的印品由光柵圖像，非光柵圖像和文字，空白區(qū)域組成，可含有一個或多個光柵圖像，且光柵圖像大小，位置等參數(shù)可互不相同。例如，印刷光柵圖像采用以下任一種工藝獲得膠印、絲印、凹印、噴墨印刷和靜電印刷。 例如，上述噴墨裝置噴射出的液態(tài)透明油墨呈絲狀或液滴狀。 例如，上述液態(tài)透明油墨為UV光油墨或光固化樹脂或EB電子束光油墨，并延伸到各種透明油墨材料。例如，上述噴墨裝置噴墨時沿著印刷光柵圖像區(qū)域的列或行掃描，并沿垂直于該方向做進(jìn)給運動。例如，在上述實施例中，通過高精度光柵模具加壓液態(tài)透明油墨層L2形成所需形狀的光柵步驟包括采用高精度光柵模具加壓液態(tài)曲面層L2，并使其充滿高精度光柵模具后采用UV光照徹底固化，得到所需形狀的光柵。例如，在上述實施例中，通過高精度透明光柵模具加壓液態(tài)透明油墨層L2形成所需形狀的光柵步驟包括采用UV光照初步固化液態(tài)透明油墨層L2，高精度光柵模具加壓初步固化的曲面層L2加壓，使其變形為所需形狀的光柵。例如，上述UV光照固化是采用UV光源照射透明液態(tài)油墨使其固化。例如，上述高精度光柵模具，其截面為柱面或球面，并延伸到各種曲面。圖3為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的噴墨按需成型光柵結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，在長^7mm，寬210的紙張上有A，B和C三個區(qū)域，其中A和C為印刷光柵圖像區(qū)，B為非光柵圖文區(qū)。按需成型光柵的制備過程在A和C區(qū)進(jìn)行。A區(qū)長50mm，寬50mm，所需光柵類型為柱面光柵，其線數(shù)為IOOlpi，其厚度為433 μ m，其中成像層厚度為343 μ m,柱面厚度為90μπι。C區(qū)尺寸為長160mm，寬120mm，所需光柵類型為球面光柵，其線數(shù)為lOOlpi，厚度為433 μ m，其中成像層厚度為343 μ m,球面厚度為90 μ m。將該紙張輸入噴墨裝置中，以 UV光油墨作為原材料，采用孔徑為100 μ m噴墨裝置進(jìn)行沉積。計算機(jī)控制噴墨裝置運行到 A區(qū)起點后，噴頭以lmm/s的速度沿著y正方向運行，噴射液態(tài)透明油墨使其在A區(qū)沉積成線條；然后噴頭沿χ方向運行200 μ m后，沿著y負(fù)方向以lmm/s的速度運動，同時噴射與沉積液態(tài)透明油墨，使其能與上一次沉積的油墨線條相互銜接與融合；噴墨裝置路徑運動如圖3所示。當(dāng)噴墨裝置掃描完A區(qū)后，A區(qū)表面覆蓋一層液態(tài)透明油墨；采用線功率200W/ cm的UV燈照射A區(qū)1 5秒，使其固化成光滑平面，其厚度約30 100 μ m ；噴墨裝置回到 A區(qū)起點，重復(fù)沉積與固化油墨，直到固化油墨厚度約為343 μ m;重復(fù)沉積液態(tài)透明油墨使其厚度約為90 μ m ；采用高精度激光制作的透明柱面光柵模具G1，其線數(shù)為IOOlpi加壓液態(tài)油墨，使其充滿模具；采用功率200W的UV燈照射A區(qū)使其固化，得到所需的柱面光柵；A 區(qū)柱面光柵成型完后，噴墨裝置運動到C區(qū)，采用以上相同的方式得到成像厚度為343 μ m 固化油墨和厚度為90 μ m的液態(tài)油墨，采用透明球面光柵模具G2，其線數(shù)為100LPI加壓液態(tài)油墨，使其充滿模具；采用線功率200W/cm的UV燈照射C區(qū)使其固化，得到所需的球面光柵。圖4為根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的噴墨按需成型光柵結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示， 在長^7mm，寬210的紙張上有分為印刷光柵圖像區(qū)(D區(qū))和非光柵圖文區(qū)(E區(qū))。按需成型光柵過程在D區(qū)進(jìn)行，其為直徑100mm，所需光柵類型為柱面光柵，線數(shù)為751pi，其厚度為578 μ m，其中成像層厚度為458 μ m,柱面厚度為120 μ m。首先，在計算機(jī)中，以200 μ m 的間距為步距將直徑為IOOmm的圓形離散列狀條紋，得到噴墨裝置的運動控制路線；將該紙張輸入噴墨裝置中，以UV光油墨作為原材料，采用孔徑為IOOym噴墨裝置進(jìn)行沉積；計算機(jī)控制噴墨裝置運行到起點后，噴頭以lmm/s的速度沿著y正方向運行，噴射液態(tài)透明油墨使其在D區(qū)沉積成線條；然后噴頭沿χ方向運行200 μ m，沿著y負(fù)方向以lmm/s的速度運動，噴射與沉積液態(tài)透明油墨，使其能與上一次沉積的油墨線條相互銜接與融合；當(dāng)噴墨裝置逐列掃描完D區(qū)后，D區(qū)表面覆蓋一層液態(tài)透明油墨；采用線功率200W/cm的UV燈照射D區(qū)1 5秒，使其固化成光滑平面，其厚度約30 100 μ m ；噴墨裝置回到D區(qū)起點，重復(fù)沉積與固化油墨，使成像層厚度約為458 μ m ；重復(fù)沉積液態(tài)透明油墨使曲面層厚度約為 120 μ m ；采用功率線功率80W/Cm的UV燈照射D區(qū)使其初步固化，得到平整的油墨平面；采用高精度激光制作的透明柱光柵模具G3，其線數(shù)為IOOlpi加壓至初步固化油墨表面，使其變形充滿模具，取下模具，采用線功率200W/cm的UV燈光照使其最終固化，得到所需的柱面光柵。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分布于實施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合并為一個模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個子模塊。上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換； 而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟A，將包含印刷光柵圖像的印品輸入到噴墨裝置；步驟B，根據(jù)所述印刷光柵圖像的位置與形狀要求，通過所述噴墨裝置在所述印刷光柵圖像區(qū)域內(nèi)逐列掃描，噴射液態(tài)透明油墨，使其沉積成線條，當(dāng)所述印刷光柵圖像區(qū)域掃描完成后，液態(tài)油墨間相互融合和流平，形成液態(tài)油墨平面；步驟C，對所述液態(tài)油墨平面進(jìn)行UV光照，使其固化形成光整的固態(tài)油墨平面，得到固化光柵成像層Ll ；步驟D，判斷所述光柵成像層Ll的厚度是否達(dá)到設(shè)定閾值d，如果是，執(zhí)行步驟E，否則， 重復(fù)執(zhí)行步驟B和步驟C ；步驟E，在所述固化光柵成像層Ll上，重復(fù)步驟B，沉積液態(tài)透明曲面層L2 ； 步驟F，判斷光柵曲面層L2的厚度是否達(dá)到設(shè)定閾值s，如果是，執(zhí)行步驟G，否則，重復(fù)執(zhí)行步驟E ；步驟G，通過高精度光柵模具加壓所述液態(tài)透明曲面層L2形成所需形狀的光柵； 步驟H，在按需完成一個光柵成型后，判斷該印品的光柵是否全部完成，如果是，則復(fù)位和關(guān)閉噴墨裝置，關(guān)閉UV光源，方法流程結(jié)束，否則，重復(fù)步驟B-步驟F，直到完成全部光柵的成型。
2.權(quán)利要求1所述的噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，其特征在于所述的按需成型光柵是根據(jù)印刷光柵圖像的位置和大小，光柵的厚度、柵距、透光率和視距等要求，在線成型不同的光柵。
3.權(quán)利要求1所述的噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，其特征在于 所述的按需成型光柵是由光柵的成像層和曲面層疊加而成；所述成像層為透明薄層，厚度為d ；所述曲面層是球面或柱面的透明薄層，并延伸到各種透明曲面，厚度為S。
4.權(quán)利要求1所述的噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，其特征在于 所述的印刷光柵圖像印品由光柵圖像，非光柵圖像和文字，空白區(qū)域組成；所述的印刷光柵圖像印品含有一個或多個光柵圖像，且光柵圖像大小，位置等參數(shù)可互不相同；所述的印刷光柵圖像印品采用以下任一種工藝獲得膠印、絲印、凹印、噴墨印刷和靜電印刷。
5.權(quán)利要求1所述的噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，其特征在于所述噴墨裝置噴射出的液態(tài)透明油墨呈絲狀或液滴狀。
6.權(quán)利要求1所述的噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，其特征在于所述液態(tài)透明油墨為UV光油墨或光固化樹脂或EB電子束光油墨，并延伸到各種透明油墨材料。
7.權(quán)利要求1所述的噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，其特征在于所述噴墨裝置噴墨時沿著所述印刷光柵圖像區(qū)域的列或行掃描，并沿垂直于該方向做進(jìn)給運動。
8.權(quán)利要求1所述的噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，其特征在于通過高精度透明光柵模具加壓所述液態(tài)透明曲面層L2形成所需形狀的光柵步驟包括采用高精度光柵模具加壓所述液態(tài)透明曲面層L2，并使其充滿所述高精度光柵模具后采用UV光照直接徹底固化，得到所需形狀的光柵。
9.權(quán)利要求1所述的噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，其特征在于通過高精度光柵模具加壓所述液態(tài)透明曲面層L2形成所需形狀的光柵步驟包括先采用UV光照初步固化所述液態(tài)透明曲面層L2，然后采用高精度光柵模具加壓曲面層L2，使其變形為所需形狀的光柵，最后UV光照完全固化，形成所需光柵。
10.權(quán)利要求1所述的噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，其特征在于所述高精度光柵模具，其截面為柱面或球面，并延伸到各種曲面。
全文摘要
本發(fā)明公開一種噴墨按需成型光柵的立體印刷方法，包括步驟A，將包含印刷光柵圖像的印品輸入到噴墨裝置；步驟B，根據(jù)印刷光柵圖像的位置與形狀要求，通過噴墨裝置在印刷光柵圖像區(qū)域內(nèi)逐列掃描，噴射液態(tài)透明油墨，使其沉積成線條，形成液態(tài)平面；步驟C，對液態(tài)平面采用UV光照，得到光柵成像層L1；步驟D，判斷光柵成像層L1的厚度是否達(dá)到設(shè)定閾值d，如果是，執(zhí)行步驟E，否則，重復(fù)執(zhí)行步驟B和步驟C；步驟E，在固化的光柵成像層L1上，重復(fù)步驟B，得到光柵曲面層L2；步驟F，判斷光柵曲面層L2的厚度是否達(dá)到設(shè)定閾值s，如果是，執(zhí)行步驟G，否則，重復(fù)執(zhí)行步驟E；步驟G，通過高精度光柵模具加壓曲面層L2，采用UV光照固化，形成所需光柵。
文檔編號B41J2/01GK102173246SQ201110040
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者湯文杰, 王曉芳, 蔣小珊, 褚庭亮 申請人:中國印刷科學(xué)技術(shù)研究所