CN101279555A - 一种激光数码彩绘的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光数码彩绘的方法，包括：(1)将包含有信息层的热转印薄膜贴合在被彩绘的材料表面；(2)调整光学头和被彩绘的材料的相对位置，使激光束照射位置对准绘制像素位置；(3)开启激光束，瞬间加热使得材料表面上的热转印薄膜的信息层融解脱落而吸附在被彩绘的材料上；(4)根据预先设定的图形像素位置数据，重复步骤(2)和(3)，直至完成该种信息层的绘制；(5)更换包含有另一种信息层的热转印薄膜，重复步骤(1)至(4)，直至完成所有信息层的绘制，即实现了所需激光数码彩绘。该方法具有控制灵活，图形精度高、彩绘效果好，尤其能彩绘出具有金属质感的光学可变图形等优点，适合数码印刷、防伪和纺织行业的数码激光彩绘应用。

Description

一种激光数码彩绘的方法

技术领域

本发明涉及一种数码控制的彩绘方法，适合在各种硬性和柔性材料上彩绘各种颜色图形或具有光栅微结构的光学可变图形。

背景技术

彩绘技术广泛应用于人们的日常生活中，包括印制各种广告、印刷产品、包装材料，或者日常生活中的服装等，甚至小到纽扣、钥匙扣等。目前比较成熟的方法有：数码喷墨彩绘、激光热升华彩色打印机等。

利用喷墨打印机可以实现数码彩绘，但其处理速度较慢，且成本很高，特别是在处理大幅面彩绘时，上述缺陷显得更为突出。

激光彩色打印机的工作过程是通过在感光鼓上充电、曝光、显影、转像、定影、清除及除像等七大步骤循环动作的过程。具体工作过程是：打印开始时首先在感光鼓上充满正电荷或负电荷，然后再将打印机处理好的图像数据透过激光束照射到感光鼓上，并在相应位置曝光；含有微胶囊的磁粉会带有与感光鼓上相同性质的电荷，使快速转动的感光鼓经过墨粉盒时，被曝光的部分会吸附带电荷的磁粉而显像；当纸张经过时由于电荷异性相吸的作用，使得感光鼓上的磁粉转像到纸张上；接着通过高温高压的方式定影，使磁粉紧密地结合在纸张上在纸张上；最后把感光鼓上的磁粉清除，然后把感光鼓上的静电除去，也就是除像。微胶囊所含的颜料不同，可产生不同的颜色。

激光彩色打印主要适合纸质材料的打印，由于有机感光鼓的价格和使用寿命问题，激光彩色打印的价格仍然居高不下，成为其应用的主要障碍。

发明内容

本发明目的是提供一种利用激光实现数码控制的彩绘的方法，以便在各种材质的基体上制作彩绘图形及具有微纳米结构的彩色光变图像，更为灵活及低成本地实现数码彩绘。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种激光数码彩绘的方法，包括如下步骤：

(1)将包含有一种信息层的热转印薄膜贴合在被彩绘的材料表面；

(2)利用计算机控制调整光学头和被彩绘的材料的相对位置，使激光束照射位置对准下一个绘制像素位置；

(3)开启激光束，瞬间加热使得材料表面上的热转印薄膜的信息层融解脱落而吸附在被彩绘的材料上，在被彩绘的材料上形成一个彩绘单元像素；

(4)根据预先设定的图形像素位置数据，重复步骤(2)和(3)，直至完成该种信息层的绘制；

(5)更换包含有另一种信息层的热转印薄膜，重复步骤(1)至(4)，直至完成所有信息层的绘制，即实现了所需激光数码彩绘。

上文中，被彩绘的材料可以是硬性材料，也可以是柔性材料；发出激光束的光学头与被彩绘材料之间的相对运动，可以通过光学头的扫描方式，或者放置被彩绘材料的伺服平台精密运行，或者绕制被彩绘材料的滚筒运行方式实现，其间进行精密定位后触发激光器光束输出进行图形转移彩绘。

在具体操作上，可以是，先分别制作具有黑色及青色C、品红色M、黄色Y(或红色R、绿色G、蓝色B)颜色层转移薄膜或具有微纳米结构光变图形的信息层转移薄膜，再采用激光脉冲瞬间熔化方式逐一将黑色及C、M、Y(或R、G、B)三色像素图案转移层转移到需被彩绘的基材表面上形成彩色图形。由于基材固定，多层转移薄膜可更换，其重复数码转移的过程中彩绘图形的精度取决于激光转移设备的定位精度。

上述技术方案中，所述热转印薄膜为多层结构，由外至里包含基材层、离型层、信息层和热熔胶层。基材层为透明PET薄膜，热熔胶层根据基片的材质选择附着力强的材料。

其中，所述信息层为颜色层，至少包括3种热转印薄膜，其颜色层分别为红色、绿色和蓝色。

或者，所述信息层为颜色层，至少包括4种热转印薄膜，其颜色层分别为青色、品红色、黄色和黑色。

或者，所述信息层由微纳米结构和金属反射层构成，其中的微纳米结构为浮雕位相结构。

所述微纳米结构为光栅结构构成的光学可变图形。

上述技术方案中，所述步骤(3)中激光束瞬间加热的温度在120～150℃之间。由于离型层的作用，信息层与基材薄膜分离，粘接层吸附在被彩绘材料上形成数码激光彩绘图形。

所述激光束由具有20ns～80ns脉冲宽度的固体半导体泵浦激光器发出后经准直、整形获得，激光束波长为355nm、532nm或1064nm。

所述步骤(3)中彩绘单元像素的尺度在5um到160um之间。

上述技术方案的方法适用于平板型激光加工设备和滚筒式激光转移加工设备。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.该方法与传统烫金技术的区别在于具有很强的灵活性。烫金技术是首先做好烫金模头，通过加热烫金模头使得多层薄膜上的图形信息转移到材料上，这样每个图形都必须事先做好一个模头，并且模头和材料上的图形对位精度要求很高，否则带来转移到材料上的图形不够完整及错位。该发明通过逐行逐点扫描的方式，按照预先设定的图像要求，使得薄膜颜色完整精确地转移到材料上。

2.该方法具有控制灵活，图形精度高、彩绘效果好，尤其能彩绘出具有金属质感的光学可变图形等优点，适合数码印刷、防伪和纺织行业的数码激光彩绘应用。

3.通过改变信息层的微纳米结构分布，本发明可制作具有彩绘效果的光变图像，具有动态效果。

4.本发明的基材，可以是纸张、也可以是塑料、金属和玻璃。

5.设备定位精度可做到1um或更高，通过数字化控制，图形设计与彩绘灵活。

附图说明

图1是实施例一中带颜色层的多层薄膜结构制作示意图；

图2是实施例一中带浮雕位相结构的多层薄膜结构制作示意图；

图3是实施例一中的热转印薄膜剖视示意图；

图4是实施例一中热转印过程的示意图；

图5是实施例一采用的装置示意图；

图6是实施例二采用的装置示意图；

图7是实施例三采用的装置示意图。

其中，[1]、基层；[2]、分离层；[3]、信息层；[4]、反射层；[5]热熔胶层；[6]、激光光源；[7]、光学组件；[8]、二维平台；[9]、计算机；[10]、二维振镜；[11]精密滚筒系统；[12]多层薄膜放卷棍；[13]多层薄膜收卷棍；[14]柔性材料放卷棍；[15]柔性材料收卷棍。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：一种数码激光平面彩绘的方法，包括如下步骤：

(1)参见附图1至3所示，一种具有信息层的多层薄膜结构，该薄膜结构中信息层可以为黑色颜色层为黑色树脂，或渗有C、M、Y(或R、G、B)三色染料的树脂(图1)，或具有反射层的浮雕位相结构的光变图形信息(图2)，最终制作成由里至外在基材层分别涂布离型层、信息层、粘接层，从而形成附图3所示的多层薄膜结构，即为所需的热转印薄膜；

(2)把该多层薄膜结构紧密贴合在一种硬性材料上，脉冲激光束通过光路整形成光斑均匀的方形或者圆形光斑照射到覆盖的薄膜上，使得光斑区域位置上薄膜的瞬间加热温度达到120～150度，使该薄膜中的信息层从基层分离，吸附在硬性材料上，一般地，光斑大小在5um-160um内可调，如附图4所见；

(3)采用数码扫描曝光方式对薄膜的信息层局部或者整体性转移，通过平台运动让激光束在薄膜上逐行逐点扫描，薄膜的信息层完全分离并转移到一种硬性材料上，实现了整体转移。或者，根据计算机软件设定的方式控制平台运动，使得激光束根据图形数据在硬性材料上的相应位置上彩绘出图形，其装备方式如附图5所示。

实施例二：一种数码激光平面彩绘的方法，包括如下步骤：

(1)制备一种具有信息层的多层薄膜结构，该薄膜结构中信息层可以为黑色颜色层为黑色树脂，或渗有C、M、Y(或R、G、B)三色染料的树脂或浮雕位相结构的光变图形信息，由里至外在基材层分别涂布离型层、信息层、粘接层，从而形成多层薄膜结构；

(2)把该多层薄膜结构紧密贴合在一种硬性材料上，脉冲激光束通过光路整形成光斑均匀的方形或者圆形光斑照射到薄膜上，使得光斑区域位置上薄膜的瞬间加热温度达到120-150度，使该薄膜中的信息层从基层分离，吸附在硬性材料上，一般地，光斑大小在5um-160um内可调；

(3)通过采用二维振镜10的激光打标装置，使得激光束在薄膜上逐行逐点扫描，薄膜上的信息层完全转移到一种硬性材料上；或者，根据图形数据，在硬性材料的相应位置转移出彩绘图形，其装备方式如附图6所示。

实施例三：一种数码激光滚筒彩绘的方法，包括如下步骤：

(1)制备一种具有信息层的多层薄膜结构，该薄膜结构中信息层可以为黑色颜色层为黑色树脂，或渗有C、M、Y(或R、G、B)三色染料的树脂或浮雕位相结构的光变图形信息，最终效果制作成由里至外在基材层分别涂布离型层、信息层、粘接层，从而形成多层薄膜结构；

(2)把该多层薄膜结构紧密贴合在一种柔性材料上，脉冲激光束通过光路整形成光斑均匀的方形或者圆形光斑照射到薄膜上，使得光斑区域位置上薄膜的瞬间加热温度达到120-150度，使该薄膜中的信息层从基层分离，吸附在硬性材料上，一般地，光斑大小在5um-160um内可调；

(3)安装在平移轴上的激光器发出的激光束在滚动的辊轴表面上扫描，使得激光束在材料上逐行逐点扫描，薄膜中的信息层完全转移到一种柔性材料上。激光扫描根据图形数据，在柔性材料上的相应位置彩绘出图形，其装备方式如附图7所示。

Claims (9)

1.一种激光数码彩绘的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将包含有一种信息层的热转印薄膜贴合在被彩绘的材料表面；

(2)利用计算机控制调整光学头和被彩绘的材料的相对位置，使激光束照射位置对准下一个绘制像素位置；

(3)开启激光束，瞬间加热使得材料表面上的热转印薄膜的信息层融解脱落而吸附在被彩绘的材料上，在被彩绘的材料上形成一个彩绘单元像素；

(4)根据预先设定的图形像素位置数据，重复步骤(2)和(3)，直至完成该种信息层的绘制；

(5)更换包含有另一种信息层的热转印薄膜，重复步骤(1)至(4)，直至完成所有信息层的绘制，即实现了所需激光数码彩绘。

2.根据权利要求1所述的激光数码彩绘的方法，其特征在于：所述热转印薄膜为多层结构，由外至里包含基材层、离型层、信息层和热熔胶层。

3.根据权利要求2所述的激光数码彩绘的方法，其特征在于：所述信息层为颜色层，至少包括3种热转印薄膜，其颜色层分别为红色、绿色和蓝色。

4.根据权利要求2所述的激光数码彩绘的方法，其特征在于：所述信息层为颜色层，至少包括4种热转印薄膜，其颜色层分别为青色、品红色、黄色和黑色。

5.根据权利要求2所述的激光数码彩绘的方法，其特征在于：所述信息层由微纳米结构和金属反射层构成，其中的微纳米结构为浮雕位相结构。

6.根据权利要求5所述的激光数码彩绘的方法，其特征在于：所述微纳米结构为光栅结构构成的光学可变图形。

7.根据权利要求1所述的激光数码彩绘的方法，其特征在于：所述步骤(3)中激光束瞬间加热的温度在120～150℃之间。

8.根据权利要求7所述的激光数码彩绘的方法，其特征在于：所述激光束由具有20ns～80ns脉冲宽度的固体半导体泵浦激光器发出后经准直、整形获得，激光束波长为355nm、532nm或1064nm。

9.根据权利要求1所述的激光数码彩绘的方法，其特征在于：所述步骤(3)中彩绘单元像素的尺度在5um到160um之间。

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