專利名稱：一種激光數(shù)碼彩繪的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)碼控制的彩繪方法，適合在各種硬性和柔性材料上彩繪各種顏色圖形或具有光柵微結構的光學可變圖形。

背景技術：
彩繪技術廣泛應用于人們的日常生活中，包括印制各種廣告、印刷產品、包裝材料，或者日常生活中的服裝等，甚至小到紐扣、鑰匙扣等。目前比較成熟的方法有數(shù)碼噴墨彩繪、激光熱升華彩色打印機等。
利用噴墨打印機可以實現(xiàn)數(shù)碼彩繪，但其處理速度較慢，且成本很高，特別是在處理大幅面彩繪時，上述缺陷顯得更為突出。
激光彩色打印機的工作過程是通過在感光鼓上充電、曝光、顯影、轉像、定影、清除及除像等七大步驟循環(huán)動作的過程。具體工作過程是打印開始時首先在感光鼓上充滿正電荷或負電荷，然后再將打印機處理好的圖像數(shù)據(jù)透過激光束照射到感光鼓上，并在相應位置曝光；含有微膠囊的磁粉會帶有與感光鼓上相同性質的電荷，使快速轉動的感光鼓經過墨粉盒時，被曝光的部分會吸附帶電荷的磁粉而顯像；當紙張經過時由于電荷異性相吸的作用，使得感光鼓上的磁粉轉像到紙張上；接著通過高溫高壓的方式定影，使磁粉緊密地結合在紙張上在紙張上；最后把感光鼓上的磁粉清除，然后把感光鼓上的靜電除去，也就是除像。微膠囊所含的顏料不同，可產生不同的顏色。
激光彩色打印主要適合紙質材料的打印，由于有機感光鼓的價格和使用壽命問題，激光彩色打印的價格仍然居高不下，成為其應用的主要障礙。


發(fā)明內容
本發(fā)明目的是提供一種利用激光實現(xiàn)數(shù)碼控制的彩繪的方法，以便在各種材質的基體上制作彩繪圖形及具有微納米結構的彩色光變圖像，更為靈活及低成本地實現(xiàn)數(shù)碼彩繪。
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種激光數(shù)碼彩繪的方法，包括如下步驟 (1)將包含有一種信息層的熱轉印薄膜貼合在被彩繪的材料表面； (2)利用計算機控制調整光學頭和被彩繪的材料的相對位置，使激光束照射位置對準下一個繪制像素位置； (3)開啟激光束，瞬間加熱使得材料表面上的熱轉印薄膜的信息層融解脫落而吸附在被彩繪的材料上，在被彩繪的材料上形成一個彩繪單元像素； (4)根據(jù)預先設定的圖形像素位置數(shù)據(jù)，重復步驟(2)和(3)，直至完成該種信息層的繪制； (5)更換包含有另一種信息層的熱轉印薄膜，重復步驟(1)至(4)，直至完成所有信息層的繪制，即實現(xiàn)了所需激光數(shù)碼彩繪。
上文中，被彩繪的材料可以是硬性材料，也可以是柔性材料；發(fā)出激光束的光學頭與被彩繪材料之間的相對運動，可以通過光學頭的掃描方式，或者放置被彩繪材料的伺服平臺精密運行，或者繞制被彩繪材料的滾筒運行方式實現(xiàn)，其間進行精密定位后觸發(fā)激光器光束輸出進行圖形轉移彩繪。
在具體操作上，可以是，先分別制作具有黑色及青色C、品紅色M、黃色Y(或紅色R、綠色G、藍色B)顏色層轉移薄膜或具有微納米結構光變圖形的信息層轉移薄膜，再采用激光脈沖瞬間熔化方式逐一將黑色及C、M、Y(或R、G、B)三色像素圖案轉移層轉移到需被彩繪的基材表面上形成彩色圖形。由于基材固定，多層轉移薄膜可更換，其重復數(shù)碼轉移的過程中彩繪圖形的精度取決于激光轉移設備的定位精度。
上述技術方案中，所述熱轉印薄膜為多層結構，由外至里包含基材層、離型層、信息層和熱熔膠層?；膶訛橥该鱌ET薄膜，熱熔膠層根據(jù)基片的材質選擇附著力強的材料。
其中，所述信息層為顏色層，至少包括3種熱轉印薄膜，其顏色層分別為紅色、綠色和藍色。
或者，所述信息層為顏色層，至少包括4種熱轉印薄膜，其顏色層分別為青色、品紅色、黃色和黑色。
或者，所述信息層由微納米結構和金屬反射層構成，其中的微納米結構為浮雕位相結構。
所述微納米結構為光柵結構構成的光學可變圖形。
上述技術方案中，所述步驟(3)中激光束瞬間加熱的溫度在120～150℃之間。由于離型層的作用，信息層與基材薄膜分離，粘接層吸附在被彩繪材料上形成數(shù)碼激光彩繪圖形。
所述激光束由具有20ns～80ns脈沖寬度的固體半導體泵浦激光器發(fā)出后經準直、整形獲得，激光束波長為355nm、532nm或1064nm。
所述步驟(3)中彩繪單元像素的尺度在5um到160um之間。
上述技術方案的方法適用于平板型激光加工設備和滾筒式激光轉移加工設備。
由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點 1.該方法與傳統(tǒng)燙金技術的區(qū)別在于具有很強的靈活性。燙金技術是首先做好燙金模頭，通過加熱燙金模頭使得多層薄膜上的圖形信息轉移到材料上，這樣每個圖形都必須事先做好一個模頭，并且模頭和材料上的圖形對位精度要求很高，否則帶來轉移到材料上的圖形不夠完整及錯位。該發(fā)明通過逐行逐點掃描的方式，按照預先設定的圖像要求，使得薄膜顏色完整精確地轉移到材料上。
2.該方法具有控制靈活，圖形精度高、彩繪效果好，尤其能彩繪出具有金屬質感的光學可變圖形等優(yōu)點，適合數(shù)碼印刷、防偽和紡織行業(yè)的數(shù)碼激光彩繪應用。
3.通過改變信息層的微納米結構分布，本發(fā)明可制作具有彩繪效果的光變圖像，具有動態(tài)效果。
4.本發(fā)明的基材，可以是紙張、也可以是塑料、金屬和玻璃。
5.設備定位精度可做到1um或更高，通過數(shù)字化控制，圖形設計與彩繪靈活。



圖1是實施例一中帶顏色層的多層薄膜結構制作示意圖； 圖2是實施例一中帶浮雕位相結構的多層薄膜結構制作示意圖； 圖3是實施例一中的熱轉印薄膜剖視示意圖； 圖4是實施例一中熱轉印過程的示意圖； 圖5是實施例一采用的裝置示意圖； 圖6是實施例二采用的裝置示意圖； 圖7是實施例三采用的裝置示意圖。
其中，[1]、基層；[2]、分離層；[3]、信息層；[4]、反射層；[5]熱熔膠層；[6]、激光光源；[7]、光學組件；[8]、二維平臺；[9]、計算機；[10]、二維振鏡；[11]精密滾筒系統(tǒng)；[12]多層薄膜放卷棍；[13]多層薄膜收卷棍；[14]柔性材料放卷棍；[15]柔性材料收卷棍。

具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述 實施例一一種數(shù)碼激光平面彩繪的方法，包括如下步驟 (1)參見附圖1至3所示，一種具有信息層的多層薄膜結構，該薄膜結構中信息層可以為黑色顏色層為黑色樹脂，或滲有C、M、Y(或R、G、B)三色染料的樹脂(圖1)，或具有反射層的浮雕位相結構的光變圖形信息(圖2)，最終制作成由里至外在基材層分別涂布離型層、信息層、粘接層，從而形成附圖3所示的多層薄膜結構，即為所需的熱轉印薄膜； (2)把該多層薄膜結構緊密貼合在一種硬性材料上，脈沖激光束通過光路整形成光斑均勻的方形或者圓形光斑照射到覆蓋的薄膜上，使得光斑區(qū)域位置上薄膜的瞬間加熱溫度達到120～150度，使該薄膜中的信息層從基層分離，吸附在硬性材料上，一般地，光斑大小在5um-160um內可調，如附圖4所見； (3)采用數(shù)碼掃描曝光方式對薄膜的信息層局部或者整體性轉移，通過平臺運動讓激光束在薄膜上逐行逐點掃描，薄膜的信息層完全分離并轉移到一種硬性材料上，實現(xiàn)了整體轉移?；蛘撸鶕?jù)計算機軟件設定的方式控制平臺運動，使得激光束根據(jù)圖形數(shù)據(jù)在硬性材料上的相應位置上彩繪出圖形，其裝備方式如附圖5所示。
實施例二一種數(shù)碼激光平面彩繪的方法，包括如下步驟 (1)制備一種具有信息層的多層薄膜結構，該薄膜結構中信息層可以為黑色顏色層為黑色樹脂，或滲有C、M、Y(或R、G、B)三色染料的樹脂或浮雕位相結構的光變圖形信息，由里至外在基材層分別涂布離型層、信息層、粘接層，從而形成多層薄膜結構； (2)把該多層薄膜結構緊密貼合在一種硬性材料上，脈沖激光束通過光路整形成光斑均勻的方形或者圓形光斑照射到薄膜上，使得光斑區(qū)域位置上薄膜的瞬間加熱溫度達到120-150度，使該薄膜中的信息層從基層分離，吸附在硬性材料上，一般地，光斑大小在5um-160um內可調； (3)通過采用二維振鏡10的激光打標裝置，使得激光束在薄膜上逐行逐點掃描，薄膜上的信息層完全轉移到一種硬性材料上；或者，根據(jù)圖形數(shù)據(jù)，在硬性材料的相應位置轉移出彩繪圖形，其裝備方式如附圖6所示。
實施例三一種數(shù)碼激光滾筒彩繪的方法，包括如下步驟 (1)制備一種具有信息層的多層薄膜結構，該薄膜結構中信息層可以為黑色顏色層為黑色樹脂，或滲有C、M、Y(或R、G、B)三色染料的樹脂或浮雕位相結構的光變圖形信息，最終效果制作成由里至外在基材層分別涂布離型層、信息層、粘接層，從而形成多層薄膜結構； (2)把該多層薄膜結構緊密貼合在一種柔性材料上，脈沖激光束通過光路整形成光斑均勻的方形或者圓形光斑照射到薄膜上，使得光斑區(qū)域位置上薄膜的瞬間加熱溫度達到120-150度，使該薄膜中的信息層從基層分離，吸附在硬性材料上，一般地，光斑大小在5um-160um內可調； (3)安裝在平移軸上的激光器發(fā)出的激光束在滾動的輥軸表面上掃描，使得激光束在材料上逐行逐點掃描，薄膜中的信息層完全轉移到一種柔性材料上。激光掃描根據(jù)圖形數(shù)據(jù)，在柔性材料上的相應位置彩繪出圖形，其裝備方式如附圖7所示。
權利要求
1.一種激光數(shù)碼彩繪的方法，其特征在于，包括如下步驟
(1)將包含有一種信息層的熱轉印薄膜貼合在被彩繪的材料表面；
(2)利用計算機控制調整光學頭和被彩繪的材料的相對位置，使激光束照射位置對準下一個繪制像素位置；
(3)開啟激光束，瞬間加熱使得材料表面上的熱轉印薄膜的信息層融解脫落而吸附在被彩繪的材料上，在被彩繪的材料上形成一個彩繪單元像素；
(4)根據(jù)預先設定的圖形像素位置數(shù)據(jù)，重復步驟(2)和(3)，直至完成該種信息層的繪制；
(5)更換包含有另一種信息層的熱轉印薄膜，重復步驟(1)至(4)，直至完成所有信息層的繪制，即實現(xiàn)了所需激光數(shù)碼彩繪。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光數(shù)碼彩繪的方法，其特征在于所述熱轉印薄膜為多層結構，由外至里包含基材層、離型層、信息層和熱熔膠層。
3.根據(jù)權利要求2所述的激光數(shù)碼彩繪的方法，其特征在于所述信息層為顏色層，至少包括3種熱轉印薄膜，其顏色層分別為紅色、綠色和藍色。
4.根據(jù)權利要求2所述的激光數(shù)碼彩繪的方法，其特征在于所述信息層為顏色層，至少包括4種熱轉印薄膜，其顏色層分別為青色、品紅色、黃色和黑色。
5.根據(jù)權利要求2所述的激光數(shù)碼彩繪的方法，其特征在于所述信息層由微納米結構和金屬反射層構成，其中的微納米結構為浮雕位相結構。
6.根據(jù)權利要求5所述的激光數(shù)碼彩繪的方法，其特征在于所述微納米結構為光柵結構構成的光學可變圖形。
7.根據(jù)權利要求1所述的激光數(shù)碼彩繪的方法，其特征在于所述步驟(3)中激光束瞬間加熱的溫度在120～150℃之間。
8.根據(jù)權利要求7所述的激光數(shù)碼彩繪的方法，其特征在于所述激光束由具有20ns～80ns脈沖寬度的固體半導體泵浦激光器發(fā)出后經準直、整形獲得，激光束波長為355nm、532nm或1064nm。
9.根據(jù)權利要求1所述的激光數(shù)碼彩繪的方法，其特征在于所述步驟(3)中彩繪單元像素的尺度在5um到160um之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光數(shù)碼彩繪的方法，包括(1)將包含有信息層的熱轉印薄膜貼合在被彩繪的材料表面；(2)調整光學頭和被彩繪的材料的相對位置，使激光束照射位置對準繪制像素位置；(3)開啟激光束，瞬間加熱使得材料表面上的熱轉印薄膜的信息層融解脫落而吸附在被彩繪的材料上；(4)根據(jù)預先設定的圖形像素位置數(shù)據(jù)，重復步驟(2)和(3)，直至完成該種信息層的繪制；(5)更換包含有另一種信息層的熱轉印薄膜，重復步驟(1)至(4)，直至完成所有信息層的繪制，即實現(xiàn)了所需激光數(shù)碼彩繪。該方法具有控制靈活，圖形精度高、彩繪效果好，尤其能彩繪出具有金屬質感的光學可變圖形等優(yōu)點，適合數(shù)碼印刷、防偽和紡織行業(yè)的數(shù)碼激光彩繪應用。
文檔編號B41M5/382GK101279555SQ200810123
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權日2008年5月30日
發(fā)明者魏國軍, 陳林森, 周小紅, 解正東, 朱鵬飛 申請人:蘇州蘇大維格數(shù)碼光學有限公司