專利名稱：：熱轉(zhuǎn)印的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及熱轉(zhuǎn)印，并涉及一種將圖像從再轉(zhuǎn)印中間薄板熱轉(zhuǎn)印到物品上的設(shè)備、一種印制方法和一種承載有印制圖像的物品。
背景技術(shù)：
：熱轉(zhuǎn)印包括使用一種或多種可熱轉(zhuǎn)印染料在再轉(zhuǎn)印中間薄板上形成圖像(反向)。然后，通過使圖像與物品的表面接觸并施加熱并且可能還有壓力，將圖像熱轉(zhuǎn)印到物品的表面。熱轉(zhuǎn)印對(duì)于不易直接印制的物品尤其有用，尤其是三維物體。例如，在W098/02315和W002/096661中，公開了使用升華染料通過染料擴(kuò)散熱轉(zhuǎn)印的熱轉(zhuǎn)印。通過使用數(shù)字印制技術(shù)在再轉(zhuǎn)印中間薄板上形成圖像，可以較方便和經(jīng)濟(jì)地，甚至是在短周期內(nèi)，將可能是照片品質(zhì)的高品質(zhì)圖像印制到三維(3D)物品上。實(shí)際上，這些物體可以被經(jīng)濟(jì)地個(gè)性化。使用合適的再轉(zhuǎn)印中間薄板，可在3D物品上形成高品質(zhì)圖像，該3D物品可能具有包括復(fù)合曲線的彎曲形狀(凹或凸)的復(fù)雜形狀。當(dāng)印制到3D物品上時(shí)，在施加到物品上前，通常將薄板預(yù)熱到例如8(TC至17(TC范圍內(nèi)的溫度，以軟化薄板并使其可變形。然后，軟化的薄板處于易于被施加并與物品的外形相符的狀態(tài)。這可通過應(yīng)用真空方便地實(shí)現(xiàn)，以使軟化的薄板與物品吻合。當(dāng)例如通過保持真空使薄板保持與物品接觸時(shí)，將薄板和可能還有該物品加熱至用于染料轉(zhuǎn)印的合適溫度——典型地在14(TC至20(TC范圍內(nèi)的溫度——并保持合適時(shí)間——典型地在15秒至150秒范圍內(nèi)。在染料轉(zhuǎn)印后，在移去再轉(zhuǎn)印中間薄板前，允許物品冷卻或使其冷卻。例如在WO01/96123和WO2004/022354中公開了用于實(shí)施該再轉(zhuǎn)印步驟的合適的設(shè)備。薄膜的加熱通過暴露于從加熱裝置產(chǎn)生的熱空氣流中方便地實(shí)現(xiàn)，加熱裝置包括風(fēng)扇和加熱元件。在薄板預(yù)熱階段，加熱的薄板軟化并變成黏彈性的，具有非常低的屈服應(yīng)力。這意味著熱空氣的力有使薄膜變形和畸變并從而使薄膜向下脹裂的危險(xiǎn)。這種畸變是不希望的，因?yàn)樗鼘?duì)薄板上的圖像施加到物品上和圖像逼真度產(chǎn)生不利影響。
發(fā)明內(nèi)容—方面，本發(fā)明提供一種用于將圖像從熱再轉(zhuǎn)印薄板熱轉(zhuǎn)印到物品上的設(shè)備，其中，該設(shè)備包括適于以變化的流率(flowrate)供給加熱氣體的加熱裝置。由于能夠產(chǎn)生變化的流率的加熱氣體，可使用該設(shè)備以足以將薄板加熱到軟化的狀態(tài)而不會(huì)對(duì)薄板造成不希望的畸變的低流率對(duì)薄板實(shí)施預(yù)熱。在后面的染料轉(zhuǎn)印步驟中，當(dāng)薄板已經(jīng)與物品緊密接觸時(shí)(典型地通過使用真空形成裝置)，可使用高氣體流率(可能是較熱的氣體)以向薄板和物品提供有效和快速的熱量輸入，克服物品(可能還有用于物品的支承件)的熱質(zhì)(thermalmass)。只有薄板具有較低的熱質(zhì)，因此在預(yù)熱步驟中低氣體流率就能有效地加熱薄板；而薄板、物品、可能還有支承件的熱質(zhì)較高，因此在染料轉(zhuǎn)印步驟中高氣體流率對(duì)于快速加熱和因此染料轉(zhuǎn)印是有益的。加熱裝置方便地包括加熱元件和變速風(fēng)扇。加熱裝置希望包括用于改變供給到風(fēng)扇的功率的轉(zhuǎn)換器。操作加熱裝置，以使薄板預(yù)熱(典型地到8(TC至17(TC范圍內(nèi)的溫度)以使薄板軟化(低流率)，并也用于加熱薄板(典型地到12(TC至24(TC范圍內(nèi)的溫度，一般為大約16(TC)以使染料轉(zhuǎn)印(高流率)。加熱裝置也可用于對(duì)待處理物品進(jìn)行可選的預(yù)熱(典型地到IO(TC至12(TC范圍內(nèi)的溫度)(高流率)。加熱氣體一般為空氣。該設(shè)備也可是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并可以傳統(tǒng)的方式使用。該設(shè)備包括用于使薄板和物品緊密接觸以便進(jìn)行染料轉(zhuǎn)印步驟的裝置。該裝置典型地包括真空裝置，從而該設(shè)備是真空印刷機(jī)。該真空裝置方便地包括真空泵和相關(guān)聯(lián)的排出閥(bleedvalve)。該設(shè)備典型地包括用于保持一個(gè)或多個(gè)待印制物品的支承件，該支承件包括形狀形成為與待印制物件互補(bǔ)的可選的模穴(nest)或模具(mould)，以用作所述物件的支承件并防止物件——例如在加熱時(shí)可能發(fā)生畸變的薄壁塑料物品——畸變。該設(shè)備適于包括用于將熱再轉(zhuǎn)印薄板在待印制物品上方保持就位的裝置。希望提供用于使物品和薄板相對(duì)運(yùn)動(dòng)以使薄板(在預(yù)熱后軟化的狀態(tài)下)與物品接觸的裝置，并且支承件方便地包括用于使該支承件升起和落下的提升裝置。該設(shè)備方便地包括典型地以風(fēng)扇的形式的冷卻裝置，用于在印制后引導(dǎo)冷空氣在物品和薄板上方流動(dòng)以冷卻它們。該設(shè)備適于包括計(jì)算機(jī)控制裝置，用于調(diào)控加熱裝置(溫度和氣體流率)、真空裝置、冷卻裝置和提升裝置的運(yùn)行。該控制裝置可包括多個(gè)適于印制各種不同材料的預(yù)設(shè)程序，并且也可由用戶編程以滿足其它需求。該設(shè)備可用于將圖像印制到由較廣范圍的材料——包括塑料、金屬、陶瓷、木材、復(fù)合材料等——制成的具有實(shí)心或薄壁結(jié)構(gòu)的物品上。根據(jù)圖像將印制到其上的物品表面的特性，可通過涂覆表面涂層或漆來適當(dāng)?shù)仡A(yù)處理該表面，以提高被轉(zhuǎn)印染料的吸收。該設(shè)備尤其用于印制到可能具有包括復(fù)合曲線的彎曲形狀(凹或凸)的復(fù)雜形狀的3D物品上。合適的熱再轉(zhuǎn)印薄板可在市場(chǎng)上獲得，例如來自ICIImagedata的Pictaflex介質(zhì)(Pictaflex是商標(biāo))。圖像可利用合適的可熱轉(zhuǎn)印染料通過打印、優(yōu)選通過噴墨打印到再轉(zhuǎn)印薄板上形成。另一方面，本發(fā)明提供一種將圖像從熱再轉(zhuǎn)印薄板印制到物品上的方法，該方法包括通過暴露于第一較低流率的加熱氣體中預(yù)熱薄板；使預(yù)熱的薄板和物品接觸；以及通過暴露于第二較高流率的加熱氣體中進(jìn)一步加熱薄板，以使染料從薄板轉(zhuǎn)印到物品上。第一較低流率適于小于或等于第二較高流率的50%，希望是第二流率的大約40%。氣體流率是通過改變形成加熱裝置的一部分的風(fēng)扇的速度來方便地改變的。風(fēng)扇速度可通過改變供給到風(fēng)扇的功率或頻率容易地控制，例如通過在合適控制下的轉(zhuǎn)換器。對(duì)于第一流率，風(fēng)扇適于以其額定設(shè)計(jì)速度的40%或20%運(yùn)轉(zhuǎn)；對(duì)于第二流率，風(fēng)扇適于以其額定設(shè)計(jì)速度的100%運(yùn)轉(zhuǎn)。該方法可包括預(yù)熱物品的可選步驟。為了高效率，這適于在高氣體流率——例如第二流率——下實(shí)施。通過暴露于真空中，使預(yù)熱的薄板和物品方便地接觸。該真空適于在大氣壓以下30kPa至85kPa(例如大約50kPa)范圍內(nèi)的水平上。該方法典型地包括最后的冷卻步驟。物品的預(yù)熱典型地利用較高氣體流率在IO(TC至12(TC范圍內(nèi)的溫度下保持大約30秒，具體情況取決于待印制物品表面的材料。薄板的預(yù)熱典型地利用較低氣體流率在8(TC至17(TC范圍內(nèi)的溫度下保持大約30秒，對(duì)于Pictaflex介質(zhì)，在大約145。C或13(TC的溫度下保持30秒是合適的。染料轉(zhuǎn)印典型地通過利用較高氣體流率在12(TC至24(TC范圍內(nèi)的溫度下——通常大約160°C——保持在15秒到5分鐘的范圍內(nèi)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)，具體情況取決于包括染料、薄膜和物品的因素。本發(fā)明在其范圍內(nèi)還包括承載有由本發(fā)明的設(shè)備或方法產(chǎn)生的印制圖像的物品。下面將參考附圖通過示例描述根據(jù)本發(fā)明的用于將圖像從熱再轉(zhuǎn)印中間薄板熱轉(zhuǎn)印到3D物品上的真空印刷機(jī)的實(shí)施例，其中圖1和圖2是真空印刷機(jī)的透視圖；圖3是印刷機(jī)內(nèi)部部件的示意性剖視圖；禾口圖4至圖6是印刷機(jī)內(nèi)部部件在不同工作階段的示意性剖視圖。具體實(shí)施例方式示出的真空印刷機(jī)10是設(shè)計(jì)成用于與A3再轉(zhuǎn)印薄板一起使用的A3版式臺(tái)式機(jī)單元的形式。該印刷機(jī)總體為立方體形狀，具有深800mm、高600mm和寬600mm的外形尺寸。該印刷機(jī)包括具有基座單元12和在后部鉸接到基座單元12上的蓋單元14的殼體，蓋單元可以在初始打開位置(如圖1所示)和用于使用的關(guān)閉位置(如圖2所示)之間手動(dòng)地移動(dòng)。基座單元包括凹部16，用于容納待印制或裝飾的3D物品的陣列的工作臺(tái)18位于該凹部?jī)?nèi)。由多孔的鋁或纖維制成的模穴板20靠在工作臺(tái)18上，該模穴板具有形狀形成為與待印制物件互補(bǔ)的模穴或模具22(為了簡(jiǎn)化，圖3至圖6僅示出其中的一個(gè))，以用作所述物件的支承件并防止物件——例如在加熱時(shí)可能發(fā)生畸變的薄壁塑料物品——畸變。在模穴板20的上表面上設(shè)置有周邊橡膠密封件24，以在基座單元內(nèi)密封。工作臺(tái)18可通過舉升缸機(jī)構(gòu)(未示出)在軸26上從初始的落下位置(如圖1、圖3和圖4所示)到升起位置(如圖5和圖6所示)升起和落下。凹部16的周邊被線性薄膜引導(dǎo)件(linearfilmguides)27(如圖1所示)包圍，該線性薄膜引導(dǎo)件用于使A3再轉(zhuǎn)印薄板在凹部上方精確地定位，并保持該薄板就位，靠在周邊橡膠密封件28上?；鶈卧?2包括用于在柔性軟管30內(nèi)產(chǎn)生真空的真空系統(tǒng)，該真空系統(tǒng)包括真空泵和排出閥(未示出)，柔性軟管30穿過工作臺(tái)18，以將空氣從模穴板20下方抽走?；鶈卧€包括帶有相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)的冷卻風(fēng)扇32。蓋單元14包括凹部34，該凹部的周邊被橡膠密封件36包圍，當(dāng)蓋單元在關(guān)閉位置時(shí)，橡膠密封件36與基座單元的密封件28配合工作，以固定和密封在殼體內(nèi)的位于它們之間的再轉(zhuǎn)印薄板38。設(shè)置有磁性鎖39(如圖1所示)，以在關(guān)閉位置固定蓋單元。蓋單元14包括加熱裝置，該加熱裝置包括帶有相關(guān)聯(lián)的電動(dòng)機(jī)42的變速風(fēng)扇40和用于引導(dǎo)熱空氣在蓋單元內(nèi)向下流動(dòng)的下行電加熱元件44，所述空氣向上穿過通道46，以在殼體內(nèi)再循環(huán)。風(fēng)扇40接收來自轉(zhuǎn)換器(未示出)的功率，轉(zhuǎn)換器在計(jì)算機(jī)控制下能夠調(diào)整供給到風(fēng)扇的功率。該設(shè)備包括計(jì)算機(jī)控制裝置(未示出)和控制面板50，該控制面板包括在圖1和圖2中可看到的在基座單元的前部的顯示裝置。在使用中，待印制到3D物品上的圖像被印制(反向)到合適的再轉(zhuǎn)印中間薄板38上。在一個(gè)實(shí)施例中，使用Artainium染料升華墨水(Artainium是商標(biāo))通過Epson4400打印機(jī)(Epson是商標(biāo))的噴墨打印程序?qū)D像打印到來自ICIImagedata的PictaflexA3+筒狀介質(zhì)(Pictaflex是商標(biāo))上，切成A3薄板尺寸并允許變干。將用物品52表示的待印制物件放置在基座單元12內(nèi)，每個(gè)物件都靠在各自的模穴22上，使待裝飾的表面位于最上面。根據(jù)將在其上形成圖像的物品表面的特性，可通過涂覆表面涂層或漆來適當(dāng)?shù)仡A(yù)處理表面，以提高被轉(zhuǎn)印染料的吸收。將蓋單元14手動(dòng)地移動(dòng)到關(guān)閉位置。在物品預(yù)熱步驟中，啟動(dòng)加熱裝置，風(fēng)扇40使溫度為大約ll(TC的熱空氣在殼體內(nèi)循環(huán)大約30秒。風(fēng)扇以其額定設(shè)計(jì)速度的100%運(yùn)轉(zhuǎn)，以快速加熱。這用于預(yù)熱待裝飾的物品。然后，將蓋單元14手動(dòng)地移動(dòng)到打開位置。將印制好的A3Pictaflex薄膜薄板38放置在基座單元12上引導(dǎo)件內(nèi)的凹部16上方并靠在密封件28上的適當(dāng)位置處，印制面朝向物品。將蓋元件手動(dòng)地移到關(guān)閉位置，通過磁鎖保持，將薄板38密封在密封件28和密封件36之間的適當(dāng)位置處，如圖3和圖4所示。在薄膜預(yù)熱步驟中，啟動(dòng)加熱裝置，風(fēng)扇使溫度為大約145t:的熱空氣在該設(shè)備內(nèi)再循環(huán)大約30秒。在此溫度下，薄膜薄板38軟化，變成黏彈性的，并具有非常低的屈服應(yīng)力。在薄膜預(yù)熱步驟中，風(fēng)扇以其額定設(shè)計(jì)速度的40%運(yùn)轉(zhuǎn)，以防止軟化的薄膜發(fā)生不想要的畸變和鼓脹。在保持加熱時(shí)，升起工作臺(tái)18，以便物品52穿過軟化的薄膜38，如圖5所示，薄膜松散地覆蓋在物品周圍。在真空步驟中，當(dāng)保持加熱時(shí)，在基座單元12內(nèi)的真空系統(tǒng)工作，通過用于逆著物品抽吸薄膜的軟管30在薄膜下面產(chǎn)生大氣壓以下15英寸Hg柱(大約50kPa)的真空，如圖5所示，密封件24和28用于維持真空。軟化的薄膜與物品52的形狀相符。在染料轉(zhuǎn)印步驟中，加熱裝置的溫度升高，以產(chǎn)生溫度為大約16(TC的熱空氣，保持溫度在這個(gè)水平上大約120秒，風(fēng)扇以其額定設(shè)計(jì)速度的100%運(yùn)轉(zhuǎn)，以便進(jìn)行高效的熱傳遞。在這升高的溫度下，染料從薄膜擴(kuò)散到相鄰接的物品表面上。根據(jù)本發(fā)明，在預(yù)熱薄板時(shí)，使用低的風(fēng)扇速度，以避免黏彈性的并具有非常低的屈服應(yīng)力的軟化薄板產(chǎn)生不希望的畸變和鼓脹。不過，所述薄膜的低熱質(zhì)意味著低的氣體流率就能夠容易地使薄板快速達(dá)到所希望的溫度。在其它階段，當(dāng)預(yù)熱物品以及染料轉(zhuǎn)印步驟中，因?yàn)楸仨毧朔锲泛椭С心Ｑǖ妮^高熱質(zhì)，所以使用最大風(fēng)扇速度，以快速加熱以用于轉(zhuǎn)印。經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，降下工作臺(tái)18，并釋放真空。在冷卻步驟中，冷卻風(fēng)扇32在基座單元12內(nèi)向上吹冷空氣大約20秒，以從下面影響物品52。這用于冷卻物品和薄板。然后，將蓋單元14手動(dòng)地移動(dòng)到打開位置。移去并丟棄薄膜薄板38，移去物品52。加熱裝置(溫度和風(fēng)扇速度)、真空系統(tǒng)和冷卻風(fēng)扇在計(jì)算機(jī)控制裝置的控制下運(yùn)行。該設(shè)備包括多個(gè)適于印制各種不同材料的預(yù)設(shè)程序，并且也可由用戶編程以滿足其它需求。示仔l(wèi)j1試驗(yàn)圖像形成為在均勻的中灰色的背景下的濃度遞增(25%，50%，75%，100%)的塊。使用ArtainiumUV+墨水通過MimakiJV5-130S噴墨打印機(jī)(Mimaki是商標(biāo))將試驗(yàn)圖像印制到Pictaflex薄膜薄板上。使用上述印刷機(jī)將圖像轉(zhuǎn)印到帶聚酯涂層的0.5mm厚的鋁板上。印刷機(jī)情況如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>測(cè)量在被轉(zhuǎn)印圖像中各步驟的光密度(0D)，且記錄平均值如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>這表明，在圖像轉(zhuǎn)印過程中，高水平的染料轉(zhuǎn)印只能在最高風(fēng)扇速度下實(shí)現(xiàn)，與空氣的溫度無關(guān)。示例2試驗(yàn)圖像形成為排列成均勻的半英寸網(wǎng)格圖案的實(shí)心的狹窄的水平和垂直黑線。使用ArtainiumUV+墨水通過MimakiJV5-130S噴墨打印機(jī)將試驗(yàn)圖像印制到Pictaflex薄膜薄板上。使用上述印刷機(jī)將圖像轉(zhuǎn)印到帶聚酯涂層的0.5mm厚的鋁板上。印刷機(jī)情況如下<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>測(cè)量被轉(zhuǎn)印圖像的寬度和高度增加的百分?jǐn)?shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>這表明，在薄膜軟化階段，低的風(fēng)扇速度避免了圖像的畸變。權(quán)利要求一種用于將圖像從熱再轉(zhuǎn)印薄板熱轉(zhuǎn)印到物品上的設(shè)備，其中，所述設(shè)備包括適于以變化的流率供給加熱氣體的加熱裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱裝置包括加熱元件和變速風(fēng)扇。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述加熱裝置包括用于改變供給到風(fēng)扇的功率的轉(zhuǎn)換器。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括用于使所述薄板和所述物品接觸的真空裝置。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括用于保持一個(gè)或多個(gè)待印制物品的支承件，所述支承件包括形狀形成為與待印制物件互補(bǔ)的可選的模穴或模具。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括用于使所述物品和所述薄板相對(duì)運(yùn)動(dòng)以使所述薄板和所述物品接觸的裝置。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括計(jì)算機(jī)控制裝置，用于調(diào)控至少包括氣體流率的所述加熱裝置的運(yùn)行。8.—種將圖像從熱再轉(zhuǎn)印薄板印制到物品上的方法，該方法包括通過暴露于第一較低流率的加熱氣體中預(yù)熱所述薄板；使所述預(yù)熱的薄板和所述物品接觸；以及通過暴露于第二較高流率的加熱氣體中進(jìn)一步加熱所述薄板，以使染料從所述薄板轉(zhuǎn)印到所述物品上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一流率小于或等于所述第二流率的50%。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一流率是所述第二流率的大約40%。11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10所述的方法，其特征在于，通過改變加熱裝置的風(fēng)扇速度控制氣體流率。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，通過改變供給到所述風(fēng)扇的功率控制所述風(fēng)扇速度。13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使所述薄板在8(TC至17(TC范圍內(nèi)的溫度下預(yù)熱大約30秒。14.根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過暴露于真空中使所述預(yù)熱的薄板和所述物品接觸。15.—種承載有由根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的設(shè)備或根據(jù)權(quán)利要求8至14中任一項(xiàng)所述的方法產(chǎn)生的印制圖像的物品。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于將圖像從熱再轉(zhuǎn)印薄板熱轉(zhuǎn)印到物品上的設(shè)備，該設(shè)備包括適于以變化的流率供給加熱氣體的加熱裝置(40，42，44，46)。本發(fā)明還公開了一種印制圖像的方法和一種由此產(chǎn)生的印制物品。文檔編號(hào)B41F16/00GK101715394SQ200880019267公開日2010年5月26日申請(qǐng)日期2008年6月6日優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日發(fā)明者J·M·豪厄爾,P·C·W·布徹申請(qǐng)人:阿克佐諾貝爾國際涂料股份有限公司