專利名稱:用于三維表面摹制圖案的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的一種摹制三維表面的方法。在這種情況下,摹制指的是將任意的二維圖像帶到一個表面上。特別地它指的是為顧客制作的具有主題圖案的三維對象表面的裝飾,所述圖案可以是類似照片的自然圖像、或是完全抽象的圖案或是這二者之間的任意對象。
近年來各種不同的三維表面的裝飾已經(jīng)成為流行時尚。這樣的裝飾的目的也是所謂的擬人化,這就是使得被放在表面的圖案是本人自己的,在此該圖案必須是定制的。對此的一種可供選擇的方法是具有盡可能多的各種各樣的圖案,在此顧客可以從一些供選擇的圖案中進行選擇。在這種情況下,圖案也可以制作成系列產(chǎn)品,然而相應(yīng)于一種圖案的系列將會保持小量。
已知通過手工繪畫可制作裝飾。雖然以這種方式可以獲得良好的精確性,但是手工制作耗費時間,從而工作成本是高的。出于這個理由,人們意圖研發(fā)多種方法,從而將照片的圖案主題一次轉(zhuǎn)移到對象的表面上。這也提供了多次使用相同的圖案主題的可能性,例如在系列生產(chǎn)中。
三維表面摹制圖案或多或少是困難的,這取決于表面的形狀特征。特別困難的是,在其截面在二個互相橫切的面中是彎曲的(偏離直線的)的對象表面摹制圖案。這樣的截面斷片是不同于圓柱形的或圓錐形的表面的形狀。在裝飾圓柱形或圓錐形的截面斷片中的貼花工藝過程是眾所周知的,并且例如在US5,948,728中公開了這種技術(shù)。該專利描述了一種方法,在該法中通過首先將照片在合適的介質(zhì)上形成摹繪的圖像而在杯子上形成似人的圖像,包含在摹繪圖像中的圖案采用加熱通過已知的技術(shù)(升華染色)而被摹繪到杯子的表面上。
此外已知這樣的方法,在該法中在原紙上形成圖案,隨后漆涂覆在它的上面,通過潤濕原紙而可在原紙的分離層分離漆和圖案,如在US4,529,654和4,049,860中所公開的那樣。這些專利沒有更詳細的討論由表面的外形特征引起的特殊要求。
對于所有上述的技術(shù)其所普遍采用的是,首先在介質(zhì)上形成圖案并通過基于采用熱升華染料或者可從背層分離的圖案層的方法將圖案從介質(zhì)轉(zhuǎn)移到所要裝飾的對象的表面。
此外芬蘭專利申請19992157和相應(yīng)的國際專利WO01/28784公開了一種個別地或擬人化的摹制三維片段表面的方法,在該法中以電子版本儲存的圖案被曝光和直接顯影在片段的表面上。這需在片段的表面上使用特殊的涂料(光敏乳劑),以致于可能直接在片段的表面上顯影圖案。這樣的方法需要暗室技術(shù)和特殊的高精度的光學(xué)器件。
歐洲專利589 984公開了一種方法,在該法中所期望的圖像通過復(fù)印機而復(fù)印到原紙上的轉(zhuǎn)移層上,在此著色劑(顏料)形成的圖像在復(fù)印的過程中被固定在轉(zhuǎn)移層它們的位置中。在這之后,具有經(jīng)固定圖像的轉(zhuǎn)移層通過濕法而與原紙分離。這方法適用于經(jīng)復(fù)印的圖像轉(zhuǎn)移到平滑的表面上,如玻璃、瓷器、陶瓷、金屬、搪瓷或塑料表面。該專利沒有更詳細地討論表面的形狀。
用于不同形狀的表面的裝飾的、初始由干復(fù)印和干印刷的方法而形成的圖像的使用引起一些問題。從通常的使用情況看,復(fù)印機和打印機(如激光打印機)的工作是基于較重要的圖像的同時固定(形成圖像的著色劑或顏料在印刷介質(zhì)的2-維平面中其位置上固定)。例如在一個激光打印機中,通過加熱著色劑(墨)和介質(zhì)并通過驅(qū)動介質(zhì)通過經(jīng)加熱的輥(所謂的熔凝器裝置)而將圖像固定在印刷介質(zhì)中其位置上。這個步驟限制了介質(zhì)的選擇,在開始時介質(zhì)通??捎脕硇纬蓤D像。圖像的固定也使得它是不可擴展的。這是確實可行的,即隨后可以試驗用基于溶劑的薄膜形成物質(zhì)塑化墨薄膜,但是,例如用水-基的物質(zhì)形成保護薄膜是不可能的。結(jié)果通過干法、采用以顆粒形式的著色劑形成可良好成形的照片的圖案主題是不可能的。
本發(fā)明的目的是提出一種新方法,其用來個別地制作或擬人化的摹制三維的片段,在此,得到良好分辨的圖案,如果必要,甚至非常難的表面也可摹制,這種表面在二個方向是彎曲的并且也可以具有凹進部分和開口,和通過該方法可能得到基本圖樣,其能更好地根據(jù)所述的形狀擴展。本發(fā)明特別適用于摹制電子器件,如手機的外殼。本方法適合于摹制在單一種類對象的表面和具有相同的圖案主題的不同尺寸的一批的對象的表面。為了達到上述的目的,根據(jù)本發(fā)明的方法主要是以在權(quán)利要求1的特征部分所提出的特征為特征的。
根據(jù)本發(fā)明,形成圖案的著色劑(墨)對于形成的圖案是不固定的,并且所述的固定是分別地通過采用應(yīng)用于圖案上的輔助試劑而實施的。
在本發(fā)明中的基本元件是一種薄膜,其至少在一些階段(在圖像最后固定在對象表面之前)是彈性-塑性的。在印刷階段之后,未經(jīng)固定的圖像固定到這薄膜上以形成圖案,在該圖案中不同點的位置在薄膜的2-維坐標系中確定,薄膜仍是不擴展的。薄膜可以是一種介質(zhì),通過印刷的方法在其上已經(jīng)原始地形成了圖像和在其上圖像已經(jīng)用輔助試劑固定了,或者正是通過薄膜而將未經(jīng)固定的圖像從印刷介質(zhì)移走。上述的彈性-塑性的薄膜與圖案一起附著在3-維對象的表面。當薄膜正放置到對象的表面上時,可以利用它的彈性-塑性特性,并且它最后通過采用例如輻射或加熱的物理方法而固定到對象的表面上,在此薄膜可失去其彈性-塑性特性。
本發(fā)明包括下列步驟a)提供一種印刷介質(zhì),b)通過印刷方法在印刷介質(zhì)的表面上形成圖案,其中著色劑在由所期望的圖案確定的點應(yīng)用到印刷介質(zhì)的表面上,并且不固定,c)通過施用在圖案上的輔助試劑而固定形成圖案的著色劑,d)將含有經(jīng)固定的圖案和輔助試劑的2-維薄膜與印刷介質(zhì)分離,和e)將2-維薄膜放置在對象的3-維表面上。
根據(jù)第二種選擇方案,本發(fā)明包括下列步驟a)提供一種印刷介質(zhì),b)通過印刷方法在印刷介質(zhì)的表面上形成圖案,其中著色劑在由所期望的圖案確定的點應(yīng)用到印刷介質(zhì)的表面上,并且不固定,c)通過在圖案上部形成的2-維薄膜而固定形成圖案的著色劑,d)將與經(jīng)固定的圖案在一起的2-維薄膜與印刷介質(zhì)分離,和e)將2-維薄膜放置在對象的3-維表面上。
本發(fā)明具有這個優(yōu)點,即當粉末著色劑(墨)沒有在印刷過程中通過加熱而固定時,使用這種介質(zhì)是可能的,即介質(zhì)的材料或表面材料不受印刷的熱固定的溫度限制,所以可能用各種各樣粘合薄膜作為印刷介質(zhì)或它們的表面層。在印刷過程中,墨被導(dǎo)入到在介質(zhì)上的相應(yīng)于介質(zhì)的2-維坐標系中的圖案點上。在這些點處墨通過靜電力保持在介質(zhì)和粉末墨之間,即使介質(zhì)被移動,但是圖案在這階段通過觸摸,如通過掃除仍可被破壞或“弄臟”。
采用分開的輔助試劑,圖案可以密封在二層可擴展的薄膜之間,其中一層是來自印刷介質(zhì)的表面薄膜和另一層是由輔助試劑形成的或含有輔助試劑的薄膜。在本專利中,圖像的固定不意味著物理的圖案在它的2-維平面中是不變化的,另一方面它現(xiàn)在由于薄膜的擴展能力而可被擴展;然而它不再能通過觸摸而被破壞或“弄臟”。圖案保持在與薄膜相關(guān)的位置處,并且只有當在薄膜中的相關(guān)區(qū)域變形(擴展)時圖案的細節(jié)才變形。
此外,用于圖案的保護薄膜的可選擇性增加了。假如圖案已經(jīng)固定在介質(zhì)中,那么保護薄膜可用作為水-基的形成薄膜的物質(zhì)或通過層疊而在圖案的上面形成已加工的薄膜。通過用已加工的薄膜層疊而在未經(jīng)固定的圖案上面而形成保護薄膜。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中,與圖案相關(guān)的圖像文件在圖案在介質(zhì)表面形成之前通過數(shù)據(jù)處理而形成?;谶@個圖像文件,根據(jù)圖案通過適合的印刷方法而將著色劑轉(zhuǎn)移到印刷介質(zhì)的表面上。當圖案是以數(shù)字的形式時,在印刷之前可以編輯或修改圖案。當激光打印用于轉(zhuǎn)移和設(shè)置著色劑到印刷介質(zhì)的表面上時,省略所謂的熔凝器單元。
以下根據(jù)附圖更詳細地描述本發(fā)明,在此
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的不同步驟,圖2示出了另一個方法的不同步驟,和圖3示出了通過根據(jù)本發(fā)明摹制圖案的對象的橫截面。
圖1以連續(xù)的步驟示出了根據(jù)本發(fā)明的方法。首先采用數(shù)據(jù)處理技術(shù)形成圖案主題的圖像文件。例如可以在電腦中,如PC,用合適的應(yīng)用程序生成圖像文件。圖像可以來自其他的來源,例如其可通過照相技術(shù)而被原始的記錄,或通過其他的方式作為圖像文件而得到。程序可以用來編輯原始的圖案主題,如事先考慮所要涂覆的片段的總的幾何尺寸、使變形最小化或可改變圖案主題本身。類似地通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以原始創(chuàng)建圖案主題。
在圖案用在對象表面上之前,需要將物理載體材料補充到所述轉(zhuǎn)移中。出于這個目的,有一種印刷介質(zhì)1,其屬于合適的打印紙。印刷介質(zhì)1的表面上可以具有薄膜,在其上形成著色劑和當圖案分離時可同時與介質(zhì)的其余部分分離。印刷介質(zhì)也可以是除了紙以外的材料,例如其可以是薄的不耐熱的塑料薄膜。
下一步是通過干法印刷方法由圖像文件印刷出圖像2到印刷介質(zhì)1上。這個印刷步驟可用彩色打印機或其他的合適的印刷裝置進行,圖像文件的數(shù)據(jù)可從數(shù)據(jù)處理器轉(zhuǎn)到印刷裝置中,特別是在激光打印機的情況下。所謂的粉末著色劑被用于印刷,其事先已經(jīng)通過加熱而正常地固定設(shè)置在打印機的固定裝置中。在印刷中,著色劑放置在介質(zhì)1表面上由圖像確定的點中,其主要通過靜電力或其他的力與這些點保持暫時的接觸,但其并不是永久性地連結(jié)(粘結(jié))到介質(zhì)1上。雖然前面已經(jīng)討論了激光打印機,但是未經(jīng)固定的圖像也可用其他的設(shè)備形成,其中將墨轉(zhuǎn)移到印刷介質(zhì)上的鼓或相應(yīng)的裝置根據(jù)圖案主題以如下方式被驅(qū)動,即著色劑在設(shè)備的表面上在相應(yīng)于圖案主題的點中分布并轉(zhuǎn)移到印刷介質(zhì)上。
在下一步中,圖案2通過合適的應(yīng)用方法用輔助試劑固定。例如,稍微噴一些已溶在溶劑中的聚合物到介質(zhì)1的表面上,即放置圖案2之處是可能的。在溶劑蒸發(fā)后,聚合物粘結(jié)象細微塵顆的著色劑和相應(yīng)的圖案2。只用溶劑也是可能的。所以輔助試劑的溶劑是這樣起作用的,即其在一定程度上溶解和粘結(jié)著色劑顆粒,在此固定也通過除了熱以外的現(xiàn)象進行,但是不弄臟圖像。適合于這樣的固定的溶劑混合物的例子是甲基乙基酮/丙酮/乙酸丁酯,這無論如何都不是唯一的可能性。
隨后,用例如水-基的保護漆在圖案2和粘合劑的上面形成保護層3是可能的。另外保護層3可通過層疊而用作為已加工的薄膜。形成保護層3的薄膜在室溫下(約20℃)是塑性的,即,其是可擴展的。
保護層3也可直接用在圖案2上,以致于其同時起固定輔助試劑的作用。當圖像的固定和保護層的形成在同一步驟中進行時,用已加工的薄膜層疊在圖案的的上面。
這之后,將保護薄膜3與介質(zhì)1分離。假如介質(zhì)表面具有合適的表面層,其可與印刷介質(zhì)的其余部分分離,圖案2保持在二層薄膜之間,即在由介質(zhì)1的表面層形成的薄膜和保護薄膜3之間。在圖1中,表面層用1c表示。從而這樣的一種印刷介質(zhì)具有基礎(chǔ)層1a,其可以是合適的原紙或其他的柔性的材料,其在印刷步驟中形成用于印刷介質(zhì)1的粘合結(jié)構(gòu)。在基礎(chǔ)層1a和表面層1c之間可以有一層分離層1b,通過該層表面層1c和圖案2和保護薄膜3一起被分離。如果目的是通過水分而分離表面層1c,那么分離層1b可由合適的水基聚合物構(gòu)成,如由聚乙烯醇構(gòu)成。表面層1c的材料是經(jīng)選擇的,以致于由其形成的薄膜在室溫(約20℃)下是塑性的,也就是其是能擴展的。薄膜的擴展能力優(yōu)選大于100%。薄膜可通過加熱或輻射而固定在它的最終的基材(對象的表面)上。
對于表面層1c的薄膜材料的一種優(yōu)越的替代材料是所謂的熱封粘合劑,其可在給定的溫度以上有活性。所以由這些粘合劑形成的薄膜的連接是基于聚合物的交聯(lián)。然而這種材料不耐打印機的熔化劑裝置的固定溫度??梢栽诤线m的載體材料上由水性的分散劑形成薄膜而形成基礎(chǔ)層1a,并且分離層不是必須需要的??梢赃x擇熱封粘合劑和基礎(chǔ)層,使它們的粘合在這樣的程度上是微弱的,即表面層作為完整的薄膜與圖像一起通過剝離而可機械地與基礎(chǔ)層分離,而不需要形成中間的第三材料層,所述第三材料層的消失(如溶解)將引起層之間的分離。基礎(chǔ)層可以例如是具有經(jīng)硅化處理的表面的紙或是塑料薄膜。
典型的熱封粘合劑是由Henkel KgaA制備的Lioseal A 8127-21,其稱為適合于粘合塑料薄膜的水-基熱密封涂料。這種薄膜在其使用之前也具有良好的擴展能力(大于100%)。
最后處于薄膜之間的圖案2放在被摹制圖案的和具有三維的表面的對象4上。在這階段圖案是相關(guān)于對象4放置的,結(jié)合薄膜的擴展能力是特別優(yōu)越的。對象表面的轉(zhuǎn)移可在具有特殊結(jié)構(gòu)的夾具中進行,對象4例如通過壓力而固定在夾具上。真空和壓力也可用來驅(qū)出留在薄膜和對象表面之間的空氣。圖案2將通過具有背面的層1c而粘合到對象4的表面上。假如薄膜1c背面的材料是熱封粘合劑,那么固定到對象的表面的過程可以通過加熱到作用溫度以上進行。
當圖案連接到對象4時圖案被加熱時,也可以增加著色劑粘合到二層薄膜上粘合性。
圖2示出了另一種方法,在該法中除了沒有薄膜與印刷介質(zhì)一起移動,除在印刷介質(zhì)上原始地形成未經(jīng)固定的圖像外,在其他方面的原理是相同的。只用保護薄膜3,其是在介質(zhì)上的圖案上面形成的。當保護薄膜3被加熱時,其同時固定圖像,但在這之后其可與基材機械地分離。所以基材可以是經(jīng)硅化處理的紙或具有低的表面能的相應(yīng)的材料。然后將保護薄膜3連接被摹制圖案的實際對象的表面上,在此圖像保持在薄膜的下面。
保護薄膜在對象表面上的圖案2的上面形成最終的保護層以防刻劃。圖2示出了一種已完成覆蓋的以手機的塑料外殼為例的對象4。
保護薄膜3可以是合適的漆,其可在水性的狀態(tài)下使用,以致于當它干燥時形成可擴展的薄膜。例如,可以使用UV固化的聚氨基甲酸酯漆,其具有良好的擴展能力(優(yōu)選大于100%)。優(yōu)選地保護層通過首先將所述漆涂覆到塑料薄膜上而形成,漆對所述薄膜具有差的粘合性并且薄膜為保護層3形成了的暫時的載體薄膜。通過這種塑料薄膜,保護層可以層疊到表面層1c(圖1)的上面或只是在未經(jīng)固定的圖案(圖2)的上面。保護層可能通過足夠的壓力作用而已經(jīng)粘合,但稍微的加熱將提供更好的粘合性。保護層3將容易地與它的載體薄膜分離,分離之后其與圖案2一起連接到對象的表面上和通過UV輻射而固化。一種可得到的形成保護薄膜的漆是由Bayer公司制造的Bayhydrol2317,本發(fā)明不局限于這種漆。
本發(fā)明不局限于上述的具有給定的商品名的或給定的化學(xué)成分的物質(zhì)或材料,另一方面可以使用滿足同樣要求的其他物質(zhì)。所用的漆也可以是除了聚氨基甲酸酯外的漆。此外,所有的以液體形式施用到表面上的物質(zhì)形成具有內(nèi)強度和擴展能力的薄膜是必要的,也就是由這些物質(zhì)形成的薄膜可以作為完整的薄膜移去并且可以擴展。
本發(fā)明的范圍也覆蓋了這個發(fā)明思想,即未經(jīng)固定的圖案首先在介質(zhì)上形成,在介質(zhì)下面的層形成保護層。這或者可以是整個形成介質(zhì)或者可以是表面層,其可與形成的介質(zhì)的其余部分分離。所以圖案自然地形成為鏡像。固定可以類似的方式進行。當選擇材料時,應(yīng)考慮材料層是透明的,在其上通過印刷首先形成未經(jīng)固定的圖案,和具有另一面的保護層是用作為固定圖案2到對象4的表面上的層。圖案例如可以印刷到這樣的聯(lián)合薄膜上,其由用作為暫時載體的薄膜和表面層構(gòu)成,表面層可以是例如上述的在熱固化前具有良好的擴展能力的UV熱固性聚氨基甲酸酯漆。反過來未經(jīng)固定的圖像用薄膜覆蓋,該薄膜也具有良好的擴展能力和用來連接圖案2和保護薄膜到對象4的表面上。圖像可通過稍微噴一些輔助試劑而固定,在這之后例如上述的熱密封粘合劑可作為水性的分散劑應(yīng)用。以這種方式,圖案2可固定和密封在二層可擴展的薄膜之間。經(jīng)加工的可擴展的薄膜可直接層疊到未經(jīng)固定的圖像上面。
上述的術(shù)語彈性-塑性的應(yīng)這樣理解,即材料在至少一個給定的距離內(nèi),優(yōu)選為可擴展大于100%而不破裂,并可以至少部分地彈性地回復(fù)到它的原來的長度或可保持在其已被擴展的長度。
本發(fā)明特別適合于電子器件的外殼結(jié)構(gòu),特別是為手機的塑料外殼摹制圖案。因為所要轉(zhuǎn)移的圖案可以通過由圖像文件開始的數(shù)字彩色印刷而形成,圖像文件可通過采用不同來源的圖案主題以各種不同的方式而創(chuàng)建,本發(fā)明使得這成為可能,即以一系列的不同的尺寸的制作順序的工作,在此可能說成所謂的“大規(guī)模擬人化的”摹制對象,如手機的塑料外殼的表面。
權(quán)利要求
1.一種用于三維表面摹制圖案的方法,其中首先通過印刷著色劑到印刷介質(zhì)上而形成圖案(2),在這之后將圖案轉(zhuǎn)移到所要摹制圖案的對象(4)的表面上,其特征在于,形成圖案的著色劑對于形成的圖案是不固定的,并且所述固定分別地通過涂覆于圖案(2)上的輔助試劑或通過放置在圖案上面的層而進行,在這之后圖案(2)被轉(zhuǎn)移到所要摹制的對象(4)的表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征在于,其包括下列步驟a)提供印刷介質(zhì)(1),b)通過印刷方法在印刷介質(zhì)(1)的表面上形成圖案(2),其中著色劑在由所期望的圖案(2)確定的點應(yīng)用到印刷介質(zhì)的表面上,并且不固定,c)通過施用在圖案上的輔助試劑而固定形成圖案(2)的著色劑,d)將含有經(jīng)固定的圖案(2)和輔助試劑的2-維薄膜與印刷介質(zhì)(1)分離,和e)將2-維薄膜放置在對象(4)的3-維表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其特征在于,其包括下列步驟a)提供印刷介質(zhì),b)通過印刷方法在印刷介質(zhì)的表面上形成圖案,其中著色劑在由所期望的圖案確定的點應(yīng)用到印刷介質(zhì)的表面上,并且不固定,c)通過在圖案上面形成的2-維薄膜而固定形成圖案的著色劑,d)將具有經(jīng)固定的圖案的2-維薄膜與印刷介質(zhì)分離,和e)將2-維薄膜放置在對象的3-維表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的方法,其特征在于,2-維薄膜是可擴展的,圖案(2)用此薄膜被轉(zhuǎn)移到對象(4)的表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法,其特征在于,圖案(2)是包封在二層可擴展的薄膜(3,1c)之間的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其特征在于,可擴展薄膜的一種是來自印刷介質(zhì)的薄膜(1c)且另外的是由固定輔助劑形成的或含有固定輔助劑的薄膜(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其特征在于,來自印刷介質(zhì)的薄膜(1c)對著所要摹制圖案的對象(4)的表面放置并且由固定輔助劑形成的或含有固定輔助劑的薄膜(3)形成外邊的保護薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的方法,其特征在于,由固定輔助劑形成的或含有固定輔助劑的薄膜對著所要摹制圖案的對象(4)的表面放置并且來自印刷介質(zhì)的薄膜形成外邊的保護薄膜。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求的任意一項的方法,其特征在于,所要摹制圖案的對象(4)的表面在二個互相垂直的截面平面處和在表面處是彎曲的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法,其特征在于,所要摹制圖案的對象(4)是電子器件的外殼,如手機的外殼。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求的任意一項的方法,其特征在于,本方法也包括在印刷介質(zhì)(1)的表面上形成圖像前通過數(shù)據(jù)處理技術(shù)而形成相應(yīng)于圖案的圖像文件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維表面摹制圖案的方法,在該法中首先通過印刷著色劑到印刷介質(zhì)上而形成圖案(2),在這之后,圖案被轉(zhuǎn)移到所要摹制圖案的對象(4)的表面上。形成圖案的著色劑對于形成的圖案是不固定的,固定分別地通過涂覆于圖案(2)上的輔助試劑或通過放置在圖案上面的層而進行,在這之后圖案(2)被轉(zhuǎn)移到所要摹制圖案的對象(4)的表面上。
文檔編號B41M7/00GK1675075SQ03818426
公開日2005年9月28日 申請日期2003年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者J·皮米埃, T·海基寧 申請人:珀洛斯有限公司