专利名称：用于在物品上形成图像的方法和装置以及被印刷的物品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将图像印刷在物品上的方法，包括如下步骤提供一具有一外表面的物品，该外表面具有一平面部和一由平面部凹进的凹槽；将第一底涂层施加于外表面上；干燥第一底涂层；以及将墨的墨滴喷射至干燥后的底涂层上形成一图像，其中，墨滴是由一喷墨印刷头喷出，该印刷头与物品的平面部的平面保持一恒定距离。本发明还涉及一种具有根据所公开的方法而形成的图像的物品，以及用于形成印刷物品的印刷装置。
背景技术：
天然实木是一种较为昂贵的材料，因此由天然木材制成的物品通常比由例如塑料或复合木一类的替换材料制成的物品贵。此外，实木提供为众多消费者所期望的美学品质。 由于天然木材的价格上涨，使得模仿天然木材制品的市场得到了发展。例如，门皮、壁板、模制品、镶边等通常是由诸如纤维板的复合材料制成，而不是由实木制成。
模仿天然实木门的空心门在本领域是公知的。这种门通常由称为“门皮(door skin)，，的、固定到一周边框架的相对侧面上的两薄片纤维板构成。所形成的门具有实木门的厚度，但是中间为空心，或具有一实芯。该空心的空间可填充波纹状垫料、有轮廓形起伏状的(contoured)木纤维芯、绝缘材料或其他所要求的材料。门皮可具有光滑的平表面(即平面门皮)、纹理表面、或有轮廓形起伏状表面(即模制的(moulded)门皮)。通常将模制门皮制成具有模仿门挺、横挡和门格几部分，正如传统横挡和门挺门所见到的一样。
复合木质物品，比如门皮，在强度和密度上与天然木材类似，但是缺少天然木材的外形，尤其缺少被认为众多消费者所期望的颜色、纹理和/或镶嵌花纹。因此，通常对这类模制品进行涂漆，以美化复合材料的外观，用于形成这种外观。如果需要天然的外观，则可将木饰面层粘贴在物品的表面上。举例来说，用于制作“扁平外壳(flat pack)”家具的层板通常包括一刨花板构成的芯部，将一木饰面(wood veneer)固定至芯部的外表面上以提供天然实木板的外观。这种板通常比相应尺寸的实木板轻且价格低廉，根据板的使用场合而定，这可能是有利的。
饰面可包括实木薄板或实木叠片(plies)。作为选择，饰面可为其上施加有木材图像的塑料基材料。饰面在物品制造之前或之后被粘贴至基础芯板底层上。饰面广泛地被用作面层来形成桌子、门和其他家具物品的仿真木材。纸和箔也可用来模仿木材纹理的外观。 然而，饰面、纸和箔的施工通常较为耗时，并且，尤其是在使用纸和箔的情况下，如果在施加这些材料时不小心，可能会制造出不合格产品。这便增加了这种物品的造价，并且导致美观上有差异。
模仿木材纹理图案的另一种方法是利用图案辊将木材纹理图案印刷在扁平物品的表面上，通称为照相凹版印刷(offset-gravur印rinting)，图案辊将涂料传送至物品的表面。备择地，可使用刻有所需木材纹理图案的圆筒。但是，这种印花方法通常较为复杂， 并且对于每种所要求的图案，或对于不同形状的印刷品而言，需要使用不同组的辊或圆筒。 由于圆筒尺寸的因素，由辊或圆筒制造出的门具有重复的相同的小型图案。此外，压花滚筒和辊较为昂贵，而对于保持精确配准又不是非常可靠。
在不使用多个辊或滚筒便能提供更多变化的图案的要求下，有些方法提出使用流体射流以在各种材料的平板上形成随机型木材纹理状图案的方案。举例来说，美国专利 No. 4，849，768公开了一种这样的方法。其它的方法包括使用喷墨印刷头在平面纤维板上印刷的方式，比如在美国专利No. 5，683，753和No. 6，095628中公开的方法。
然而，现有技术的喷墨式印刷方法在印刷物品上，尤其是在纤维板上印刷时，不能得到满意的图像质量。虽然有时可能在平的表面上，比如平面门皮上制出低分辩率仿真木材纹理，但是迄今为止尚不可能直接在起伏状表面上制成优质图像。相反，如果需要高质量的图像，必须将这种图像印刷在纸或胶片上，然后在劳动强度大的层压阶段将纸或胶片贴在基质的表面上。因此，举例来说，当价格可能合理时，通常制造出的具有高质量图像的门的数量有限。另外，在诸如模制门皮一类的起伏状表面上，迄今为止，在门皮的凹进部分和 /或凸起的起伏状部分尚不可能制造出逼真的木材纹理或其他图像。
从Kubo的美国专利No. 6，360，656之类的现有技术中可得知，如果着墨速度随着印刷头通过突起特征而改变，则具有所述突起特征的表面可喷墨印刷。但是，该方法要求小心控制印刷头和突起特征之间的距离，并且因此需要传感器准确测量印刷头和印刷表面之间的距离。如果特征为凹进部分，例如模制的凹槽，使用由Kubo公开的方法会产生另外的问题。首先，凹槽的宽度可能小于印刷头的宽度，使得印刷头不可能降低到凹槽中去来保持印刷头与印刷表面之间所需的距离。其次，围绕在喷射墨滴周围的紊流可能因狭窄的凹槽而增强，使得墨滴的位置难以控制。
增加印刷头和印刷表面的凹进部分之间的距离来克服与Kubo相关的问题也不能取得优质图像。在凹进区域增加墨滴的行程距离的问题之一在于，待从印刷头移开一小段距离之后，由于空气的粘度和墨滴尺寸较小，因此墨滴有中断。当墨滴失去动量时，它们变得对使得墨滴远离其预定路径的空气流愈加敏感。这最终导致墨滴位置出错，并从而降低图像质量。此外，即使打印头与待印刷表面之间的距离较短，从喷嘴射出的第一滴墨滴有时对从相同和/或相邻喷嘴中射出的随后的墨滴产生影响，因为随后的墨滴在第一滴墨滴的冲流中移动，并且从而相对于第一滴墨滴加速。这些影响在例如具有具有凹进部分的封闭区内扩大，从而影响了墨滴的位置以及图像质量。
对于多喷嘴打印头而言，如果沉积了一幕(curtain)墨滴，则由于墨滴的动量传递给空气，所以墨滴通常会慢下来。该影响可充当“气泵(air pump)”的作用，使得墨滴幕边缘处的墨滴朝其他墨滴的方向牵引，引起紊流和墨滴的相互作用，从而可能会对墨滴的位置以及图像质量产生不利影响。此外，如果印刷品相对于打印头移动，则可能对墨滴位置产生其他不利影响。所有这些影响结合在一起降低了打印质量。
因此，希望提供一种在一齐平或模制品如门皮的表面上印刷木纹图像或其它图形图像的方法，其印刷方式使得在整个印刷外表面上产生高质量的图像。发明内容
本发明涉及一种在物品上印刷图像，比如在门皮上印刷木纹图案的方法，一种用于印刷的装置，以及所产生的印刷品。本发明还涉及一种用于形成待印刷图像的图像处理装置。该方法和装置可用于形成各种装饰制品，例如预制木质建筑材料、模制品、设备用板 (plant-onpanels)、壁橱或衣橱门、模制壁板、装饰橱柜门、以及表面聚合门。该方法还可用于美化天然木材和胶合板削光面。
图像是利用喷墨印刷机印刷在物品上的，从而在可印刷的方面提供了很大的机动性。目前，可用公开的喷墨技术不费力地印刷各种产品，这些产品由于比如制造专门的印刷辊可能是不合理的原因而使得产品寿命短。定制物品，例如仿木类以及装饰图形图像可被快速并廉价地制造。业已发现，相比使用木质或仿木饰门格，利用喷墨印刷机将木纹图案印刷于物品上可以不费力并且价格低廉地产生好的结果。对于文中所用术语，术语“木纹”包含任何类似木纹特征、优选为各种木材的图案。
所公开的方法可用于在物品的一部分表面上进行印刷。例如，可在物品的仅仅一部分上形成仿木区域，例如加框照片的框架上。喷墨式印刷提供了在物品的小区域上配准印刷的机动性。
本发明公开了一种将图像印刷在物品上的方法，包括如下步骤提供一具有一外表面的物品，该外表面具有一平面部和一由平面部凹进的凹槽；在外表面上施加第一底涂层；干燥第一底涂层；以及将墨滴喷射至干燥后的底涂层上形成一图像，其中，墨滴是由一喷墨印刷头喷出，该印刷头与物品的平面部的平面保持一恒定距离。
一种将图像施加在门上的方法，包括如下步骤选取一施加至门上的图像；确定选取图像的主色；选取与主色相关的颜色；将选取颜色的初级底涂层施加至门上；以及在初级底涂层上喷墨印刷所选图像。
一种将图像施加在一具有一平面部以及至少一个凹槽的物品上的方法，包括如下步骤选取一施加至物品上的图像；确定选取图像的主色；选取与主色相关的第一颜色；将一具有颜色的初级底涂层施加至物品上，初级底涂层颜色为所选的第一颜色；将具有第二颜色的次级底涂层施加至凹槽上；以及在一部分平面部和至少一部分凹槽范围内将所选图像喷墨印刷在物品上。
一种在门上形成预定图案的方法，包括如下步骤提供一具有一平面部和一凹槽部的模制门皮；提供一被支承用于在与平面部平行的平面内移动的喷墨印刷头；以及在平面内移动印刷头的同时，将一图案印刷在平面部和凹槽部上。
一种将照相品质的喷墨图像施加在一具有一平面部以及一凹槽的复合木门上的方法，包括如下步骤从若干图像中选取一施加至门上的图像；确定选取图像的主色；选取与主色相关的颜色；将选取颜色的初级底涂层施加至门上；将颜色比初级底涂层深的次级底涂层施加至凹槽上；提供一安装用于在与门的平面部平行的平面中、于第一和第二位置之间移动的喷墨印刷头；当喷射墨滴的直径约大于30 μ m时，将印刷头朝门的方向从第一位置移动至第二位置以在门上形成照相品质图像的第一部分；将门移离印刷头；将印刷头从第二位置移动至第一位置；使门相对于印刷头朝门的新位置移动；当墨滴的直径约大于 30 μ m时，使印刷头朝门的方向从第一位置移动至第二位置以在门上形成照相品质图像的第二部分；使墨滴干燥；以及将抗UV外涂层施加在墨上。
一种模制品，包括一具有一平面部和一在平面部内形成的凹槽。用涂料的初级底涂层覆盖外表面，并且用照相品质的喷墨印刷图像覆盖初级底涂层。用外涂层覆盖底涂层和图像。
一种形成门的方法，包括如下步骤提供一矩形框；提供一具有一平面部和一在平面部中模制的凹槽部的第一门皮；提供第二门皮；将第一和第二门皮贴在矩形框上；用密封剂涂第一和第二门皮；在第一门皮上喷射墨滴，以在第一门皮上形成一照相品质彩色图像，该图像覆盖至少一部分平面部和一部分凹槽部；以及在彩色图像上施加一层外涂层。
一种用于在模制物品上印刷照相品质喷墨印刷图像的装置，包括一用于将一层初级底涂层涂到物品的上表面上的涂料装置。上表面具有一平面部和一凹槽。该装置还包括一用于将图像印刷至上表面上的喷墨印刷机，该印刷机包括一用于喷射喷墨墨滴的喷墨印刷头，该印刷头可在与平面部的平面平行的平面上移动。
本发明提供了基本上参照附图的方法和/或装置。
图1为本发明的待印刷门的透视图2为图1中的圆形区域2-2的局部分解图3为图2中的3-3线沿箭头方向的门的局部横断面视图4为本发明的印刷装置的示意图5为本发明的印刷站的示意图6为将墨涂覆至一具有一凹槽的门上的印刷机的示意图7-12为本发明的门的喷墨式印刷方法的示意图13为使用本发明的方法印刷的木纹图案；
图14为具有利用本发明的方法在其上喷墨印刷的木纹图案的平面门皮的正立面图15为通过图14中的15-15线且沿箭头方向的剖面图16为具有利用纹理运行在两个方向上在其上喷墨印刷的木纹图案的模制门皮的正立面图17为图16中的17-17线沿箭头方向剖面图18为另一种布置的印刷站的示意图19为图18中的门具有一倒角的印刷布置的示意图20为同时印刷两扇门的另一种印刷布置的示意图21为具有利用本发明的方法在其上印刷的图形图像的门的正立面图；以及
图22为具有在其上印刷的图21的图形图像的模制门的正立面图23为本发明的待印刷的模制外壳的透视图M为图23的模制外壳的外框的局部透视图25为根据本发明印刷之后的图23的模制外壳的透视图沈为根据本发明印刷之后的图M的外框的局部透视图27为适于根据所公开的印刷方法印刷的壁板的透视图观为图27中的观-28线沿箭头方向所示的局部剖视图四为具有层压于其上的喷墨印刷薄板的门饰面的正立面图；以及
图30为图四中的30-30线沿箭头方向所示的剖面图。具体实施方式
本发明涉及一种用于使用喷墨印刷机(ink jet printer)在物品上形成图像的方法和装置，例如在一门皮(door skin)上形成仿木纹图案。任何可使用喷墨式印刷进行印刷的物品均适于所公开的发明。优选地，印刷对象包括硬的刚性表面，当然诸如木饰门格或覆纸复合木表面同样适合。印刷物品优选包括三维物品，例如一个或多种家具、一种固定物和/或一种配件，和/或一种安装结构。这种物品的表面优选包括至少一个凹进部分和/ 或突出部分。由于基质与印刷头之间的距离变化的原因，现有技术中采用喷墨技术试图在不平坦表面上印刷所获得的效果是不合格的。但是，所公开的印刷技术获得的图像具有出人意料的高品质。
例如，待印刷的合适物品包括里外通道门、家具和橱柜门、壁橱和两折门(bifold door)、门框和模子、窗框、家具部件、桌子、相框、模制墙板、壁板及其他此类物品。
对于使用所公开的印刷方法，门和/或门皮尤为优选。为了说明，本发明将参照如图1中所示的待印刷的门10进行解释。但是，应当理解的是，正如上文所指，也适于印刷其他物品。
门10包括一外框(peripheral frame) 12、和固定至外框12的相对侧上的第一和第二门皮14、16(注图1中仅示出了门皮16的边缘)。外框12包括对置的门挺(stile) 18、 20和横挡(rail)22、24。门10优选为如现有技术中所公知的空心门。门皮14、16优选由复合木材料模制而成，例如中密度纤维板(MDF)或高密度硬板，但也可使用其他基质，例如聚合门面、天然木材或胶合板、后模制复合木材、以及具有特殊的薄膜或覆纸面的门。此外， 可使用任何公知的方法模制门皮14、16，例如湿-干压模制法、干压模制法或后成形法。每一门皮14、16包括一外表面和一用于利用粘合剂固定至外框12上以形成门10的内表面。 如现有技术所公知的一样，门10也可包括附加的支承构件和/或置于门皮14、16之间的门芯材料。
门皮14、16包括主平面部沈和由凹槽30围绕的仿真门格(panel)28。凹槽30由平面部沈的平面P凹进，如图2和3所示。如图3所示，每一凹槽30的深度为D，定义为平面部沈的平面P与凹槽30的底部32之间的间距。深度D优选为约Imm和约Ilmm之间。 每一凹槽30还可包括相对于门格部观的平面(如图3所示，优选与平面P共面)以角度 A朝底部32向下延伸的倾斜侧壁34。优选地，倾斜侧壁34相对于平面部28的平面P以小于或等于80度的角度A向下延伸。倾斜侧壁34优选包括一平面部36 ；但是部分倾斜侧壁 34也可为起伏状。凹槽30限定例如天然实木门中的仿真门格28。例如，门10包括仿真门格 P1、P2、P3、P4、P5 和 P6 的凹槽 30。
如图4所示，提供印刷装置40用于将图像印刷到例如门10 —类的物品上。装置 40优选包括一用于支承门10的底座(bed)42。优选地，底座42可支承多个待印刷的物品。7底座42还可包括一用于布置底座42上的物品的装置，例如装载盘。但是，待印刷物品的布置和位置也可手动进行。
优选地，门10包括密封的复合木门皮(14、16)。提供门10之后，选择要印刷至门 10的上表面2上的图像。可在例如个人电脑(PC)之类的控制器44的记忆装置中保存若干图像。控制器44可包括产生更为逼真效果、可顺续施加的图像或图案的库。然后，或者通过控制器44，或者由用户手动选取所选图像的主色。主色为所选图像中的颜色或色调，当总体观看图像时，该主色为图像中最主流的颜色。确定与所定主色相关的颜色。与主色相关的颜色通常为主色的色调。(举例来说，黄褐色为深褐色主色的相关颜色)。因此，当所选图像印刷在相关颜色的底涂层上时，主色的相关颜色将增强所选图像的外观。
优选地，通过识别底座42上的门10的地点和位置，待印刷的上表面2的位置由控制器44记录(registered) 0这样，控制器44有利地得知待印刷物品(即门10)的位置，并能因此相应地调整待印刷图像的位置。例如，这可通过确定门10上的特征，例如凹槽30的位置，或物品上作为记录点的其他描述性特征来完成。物品可包括一个以上的记录点，例如若干凹槽30。应当理解，当已经操作图像从而印刷图像与物品的特殊特征相对应时记录尤为重要。例如，可对图像进行操作，从而在凹槽30中印刷密度更大或更深的颜色。物品的特征，例如物品的表面上的压花纹理图案，或者门的门挺或横挡，可作为影响印刷图像的记录点。
此外，装置40优选包括一用于在喷墨印刷门10之前将底涂层施加至门10的上表面2上的装置，例如喷涂装置46。通过喷涂装置46将相关颜色的涂料的底涂层施加至门 10的上表面2上。这可提供均勻的明亮表面，并且还可提供色彩，这可最大限度地减少用于深色图像中的墨量。举例来说，该涂层可包括施加到上表面2上的红褐色彩色涂料，其位于最高位置处并且朝向喷涂装置46。通过喷涂装置46可使用各种将相关颜色施加至上表面 2上的方法，例如通过手动喷漆枪或通过机器人喷射。优选地，相关颜色的涂料被施加至上表面2上，也被施加至门10的对面(即门皮14和16的外置面)。另外，门10的侧边4也可施加相关颜色。
由于喷墨墨较为昂贵，所以底涂料优选通过不同于喷墨印刷法的方法施加至门10 上。另外，该初级底涂层可为待印刷的特殊图像的背景色和/或色调。举例来说，如果正在印刷木纹图案，底涂层可为木纹图案的背景色调。如果欲将“深色木”印刷至浅色表面上， 则可能适于使用涂料或其他非喷墨墨作为背景色调。否则，整个图像必须使用数量较大的喷墨墨(ink jet ink)，从而使得造价增加。因此，优选地，喷墨墨仅用于印刷木纹面图案和纹理状背景色调，此时将造价降至最低。如文中所用，木纹面图案是如同天然木材中所发现的一系列模仿木材面的相应线条，并且可能具有宽度、颜色和密度差。
底涂层优选地在38-50表面达因(dynes)的范围内具有较高的表面张力，并且应当无需干喷便在调勻的涂料中使用，以使得墨滴形成最大化。如果底涂层不是配制成调勻的涂覆，则可能在门皮的表面上形成微细裂缝，从而产生模糊的或不连续的最终图案。墨滴在底涂料的表面上的涂布也很重要。墨的良好吸收性能够产生亮色清晰度更大的、更为连续的图片。优选的底涂层为由美国北卡罗来纳州High Point的Valspar提供的热塑性配方。
备择地，喷墨墨可用于美化或修正由涂覆装置46施加的底涂层的颜色。但是，应选择颜色与所需背景色调类似的底涂层，从而再次使得喷墨墨的用量最少。使用不同的底涂层颜色，可用相同的木纹图像模仿出不同类型的木制品。应当注意的是，如果需要，可用喷墨印刷技术完成待印刷的整个图像，从而省却涂覆装置46的必要。
也可施加次级底涂层，尤其是当待印刷的物品包括一或多个例如与门10形成的凹槽30。次级底涂层施加在凹槽30上。优选地，该次级底涂层也是一种与所选图像的主色相关的颜色，但是通常比初级底涂层颜色暗。这样，次级底涂层在上表面2的凹槽30中提供了一点暗影，并且掩饰了在凹槽30的不规则表面上发生任何略微降低的打印质量的可能性。相比在较亮色调底涂层上进行印刷，较深的底涂层色调提供了更丰富的外观，并且减少了喷墨墨的需要量。
另外，现在有一种趋势是在起伏(contoured)部分，例如凹槽30中减小印刷密度。 控制器44通过记录物品的特殊特征来使待印刷物品对准，然后将印刷格栅(print grid) 施加至物品上，从而确定底涂层涂料和喷墨墨的布置。印刷格栅为通过控制器44使用的双向构造。但是，待印刷的物品为三维的。因而，当印刷格栅覆盖物品时，起伏部相对于墨和/ 或所需涂料的印刷密度可能不会充分地被计入。具体地说，物品的起伏状部分的表面积可能不会被准确计入，导致印刷格栅“拉伸(stretching)”，这使得供印刷图像所需的墨的密度明显降低。但是，为了获得较高的图像品质，印刷图像的密度优选为基本不变。如果将常规的印刷频率用于凹槽部分，则此凹槽中的印刷密度可能小于表面上其他部分的密度。举例来说，通过如下方式可使得密度不变，即提高凹槽30中(或在一突出部上)的待印刷墨的密度，通过改变凹槽30中的印刷墨的颜色，和/或例如通过调整印刷格栅来调整待印刷图像。
次级底涂层(secondary ground coat)弥补了这种情况下的印刷密度降低，和/ 或通过加深凹槽30减轻了图像中的任何疵点的视觉冲击。因此，次级底涂层优选地具有较初级底涂层颜色深的颜色。次级底涂层可为非喷墨墨，例如比喷墨墨价廉的涂料或着色剂， 并且可通过喷射或机器人装置施加。
然后可在干燥站48处固化或干燥初级和次级底涂层。干燥站48可包括用于干燥底涂层的感应辐射加热器，或本领域公知的其他颜料干燥装置。
然后将门10送到印刷站50 (下文中详述)，并且将选取的图像喷墨印刷在上表面 2上。优选地，喷墨墨为UV可固化墨，例如％1~化01^口讨固化墨。然后采用UV固化灯52 固化UV可固化墨，该固化灯优选结合在印刷站50中。
然后可在外涂层站M处将UV可固化外涂层或保护层施加至门10的上表面2。外涂层例如可为透明清漆。外涂层站M包括一用于将保护外涂层施加至门10上的装置，例如通过喷射，从而盖住上表面2上的印刷图像。然后在UV外涂层固化站56处利用传统烘烤技术干燥外涂层，具体取决于外涂层配方。外涂层保护印刷图像免受例如机械损伤，并且也可提高印刷制品的色牢度。
此外，实践证明，尽管基本上为透明质地，但UV保护外涂层统一了印刷图像的各部位，并且掩盖了通过单独的喷墨墨墨滴造成的各种粒面。
然后，可将门10翻面以露出上表面2的相对面(门皮16的外置面)。然后可通过使门10通过相同的装置40，或通过使用不同的装置来重复涂覆和印刷步骤。应当理解， 可利用不同的方法来提供上述的初始和/或最终涂覆步骤。举例来说，利用调色底涂层或涂覆层可提供用于印刷的涂料或单色，在这种情况下优选涂料为水基涂料。备择地，如本领域公知的一样，通过浸渍门10可将初级底涂层施加至门10的所有外置面上。应当注意，门 10的对置侧面可涂覆或印刷成同一图案，或可为不同图案。
现在详细描述印刷台50。如图5所示，印刷台50包括一印刷机58。印刷机58具有至少一个与一印刷控制装置62相连的喷墨印刷头60，以及一印刷机底座64。印刷机底座64可与印刷装置40的底座42在操作上相连，或者底座42可与印刷机58成一体。印刷控制装置52包括一用于形成图像的图像处理机。举例来说，图像处理机可基于输入印刷控制装置62的木纹图案的照片形成一图像。对于物品的每一种类和尺寸而言，每一图像可从划线开始形成。一般地对门而言，利用各种照片图像可形成独立的横挡、门挺和门格，并且通过印刷控制装置62在图形软件上贴在一起。然后，如果需要，可进行色彩密度的处理和调节，从而使得图像准确地模仿木材纹理，并且弥补印刷的各种粗浅角度。
在欲在物品的凹槽或突出部上印刷特殊图像的情况下，物品应当在印刷之前处于修正位置。有时，可能将物品正好布置于每次在印刷机58中的同一位置处。但是，装置40 优选包括一用于记录待印刷表面的位置的装置，例如具有一操作上与印刷机控制装置62 相连的光学装置。这样，待印刷的图像可准确地与被印刷控制装置62使用的印刷格栅对准。例如，光学装置可识别门10或凹槽30的拐角，并且使用定位信息可将待印刷的图像与物品在1/64英寸的范围内对齐。这样，通过记录物品的任何模制特征，乃至模制或齐平物品上的压花纹理，可对于每一给定的物品尺寸，例如特殊的门外形或形状设计制作艺术品。
安装印刷头60用于在与门10的运动方向垂直的方向上运动。箭头66示出了印刷头60的运动方向，而箭头68示出了底座64(或42)的运动方向。这种，印刷机底座64可相对于印刷头60移动。优选地，印刷机58为平底座印刷机，例如英国剑桥的^ica Digital PrintersLimitedagWfegle 44扫描活动底座喷墨印刷机。门10可布置于印刷机底座 64上，并且印刷机底座64可在印刷头60下来回地纵向移动，印刷头为横向移动(即垂直于印刷机底座64的移动方向)。这样，可对门10的全幅进行有效地印刷。
如图6所示，印刷机58可包括一用于支承印刷头60的轨道70。如上所述，轨道 70用于提供印刷头60在印刷控制装置62控制下的横向移动。印刷控制装置62优选通过装置40的控制器44进行控制。这样，存储于控制器44记忆库中的数据，包括图像数据的定位信息被传送给印刷控制装置62。另外，印刷头60优选地包括用于干燥和固化喷墨墨的 UV固化灯72。备择地，可设置单独的固化站52。
喷墨墨滴74由印刷头60上的喷嘴76射出。印刷头60的喷嘴排出口在与门10 的平面P隔开间距G的平面P2内平移，根据印刷头60是在平面部沈(门格部28)还是在凹槽30上，由喷嘴76射出的墨滴74的平移间隔有所变化。因此，喷嘴76和门10的上表面2之间的最大印刷间距等于凹槽30的深度D加上间距G(D+G =最大印刷间距)。例如， 如果D为12mm，间距G为3mm，最大印刷间距则约为15mm。最大印刷间距优选约小于25mm， 更为优选约小于15mm。但最大印刷间距约等于小于12mm时，便得到产业上可接受的图像。 据观察，通过控制墨滴的大小、间距和深度可成功地印刷更大的深度，因此应当理解，本发明并不限于印刷凹槽的深度。但是，如果间距(D+G)过大，申请人发现墨滴74的位置控制有时可能变得不合格，导致凹槽30中的图像模糊。
优选地，待印刷物品主要包括凹槽和少数突出部，优选没有突出部。存在突出部可10能会导致凹槽面积太大，从而可能导致墨覆盖能力差。因此，优选喷嘴76以较为接近的间距(即G与D+G相对比)印刷大部分上表面2。为了弥补任何潜在的视觉疵点，在凹槽30 上印刷的墨滴74的密度优选大于表面2上其他处的密度。另外，凹槽区域中增加的印刷密度弥补了如上所述的印刷格栅的所有“拉伸”。
凹槽30可通过在印刷初始图像之前或之后提高印刷密度来加深颜色。例如通过喷涂施加底涂层或涂料，在擦拭或喷涂着色剂之前进行的喷涂底涂层，可将不同密度或颜色的墨滴74施加至凹槽30上。备择地，通过在所记录的喷墨艺术品中增加深色调效果的方式，可对凸出(ovalo)或凹槽区域进行着色。
喷嘴76直径约大于或等于20 μ m,优选约大于或等于30 μ m,更为优选约大于或等于40 μ m。这样，墨滴74的直径约与喷嘴76相等。例如，可使用Spectra NovaJet 256 型印刷头，其所产生的墨滴的直径约为40 μ m。如果墨滴74较大，例如直径大于20 μ m,优选不小于25 μ m,优选大于30 μ m,更优选大于40 μ m,实践证明，墨滴74移动距离(即间距 G以及G+D)较长的影响减小，达到了准确布置墨滴74的目的，产生了高质量的图像。优选地，形成墨滴74的墨为涂料基墨，其为UV可固化型，因此在使用UV源72之后差不多立即便会固化。多种适于此用途的墨由堪萨斯州堪萨斯市kricol有限公司制造，商标名称为 UviJet0
印刷头60相对于上表面2的运动以及凹槽30的形状使得墨滴74基本上可在凹槽30的整个表面上进行印刷，即使凹槽30较深(例如IOmm)，并且倾斜侧壁34和36较陡 (例如与平面P的角度为75度)亦是如此。这是通过调整印刷头60和印刷底座64的相对速度、以及通过调整喷嘴76相对于平面P2的角度(例如可将喷嘴倾斜)和/或凹槽30 的上表面2的角度得以实现的。这限定了墨滴74由喷嘴76射出处相对于上表面2的入射角。优选地，墨滴74以相对于印刷机底座64垂直的方向成小于20度从喷嘴76射出。
利用印刷头60以横跨门10幅宽多次纵向经过的方式将所选图像印刷至门10的上表面2上。此外，每次经过可包括使用一个以上的印刷头60和/或一行以上的喷嘴60， 从而每次经过可有效地在一组以上的印刷格网位置内进行印刷。本领域的技术人员认识到，喷嘴76射出各种所需颜色以产生恰当的印刷色彩。
参照图6-12进一步说明印刷头60相对于正在印刷的表面、门10的相对运动和印刷路径。具有上表面2和侧边4的门10支承于印刷机58的可移动底座上。底座64在印刷控制装置62的控制下相对于轨道70和印刷头60移动。将喷墨墨滴74平行于轨道70 成条状运行地施加在门10上。因此，为了印刷覆盖上表面2的图像，印刷头60必须多次横穿门10的宽度方向。图7示出了印刷头60位于靠近门10的第一位置处，并且可移动底座 64夹住印刷头60下的门10的一边，从而可将图像的第一条施加至靠近其一边的门10上。 图8示出了印刷头60移动到第二位置80处，并且墨的第一条82已经施加在门10上。印刷头60包括照射施加至门10上的墨的UV源72。因此，第一条墨82在其施加至门10上之后立刻便会固化。
图9示出，门10从印刷头10和轨道70移开，从而可将印刷头60迅速从第二位置 80移到第一位置78，如图10所示，而不会出现与门10意外中接触的危险。单方向印刷还使得利用单个UV源72便可将可固化墨固化。
图11示出，门10被移开，从而其靠近第一条82的未印刷部分在轨道70下划线，并且如图12所示，图像的第二条84靠近第一条82被喷墨在门10上。重复这些步骤，直至在门10上完全形成所选的图像。在所有的经过过程中，将印刷头60维持在与门10的平面部沈的平面P间距不变的位置处，即使当印刷头60在凹槽30上通过时也是如此。
墨滴74的优选滴落速度约为8m/s (米/秒)，而底座64的一般速度为1. 5m/ sec (米/秒)。同样地，印刷面的垂线与相对于印刷面的入射墨滴74的路径应优选不小于例如20度。这对于小的区域，例如模制品的边缘处的小倒角和凸缘有时特别适合。在某些情况下，可通过根据相对角增加印刷在特定区域的墨滴74的密度来弥补角度(通常印刷的密度应乘以一系数，该系数为表面的垂线与入射墨滴相对于表面的路径之间的角度的余弦倒数)。这可通过标准色彩管理技术实现，但是可能需要精确定位。优选表面形式为，待印刷表面的相邻区之间的角度不小于90度，优选不小于85度，更优选不小于80度。举例来说，倾斜侧壁；34优选以相对于平面P等于或小于80度的角度A向下延伸，如图3所示。从而确保足够的墨覆盖所有的起伏部，获得高质量的图像。
普遍认为，墨滴尺寸越小，所制造出来的图像质量越高。
但是，实践证明，当在复合木基质、尤其是具有凹陷、模制凹槽或突出部的基质印刷时，情况是相反的。如上所述，由于气流、滑流的影响以及空气粘度的原因，往往难以布置较小的墨滴。但是，较大的墨滴74具有足够的质量和动量来相对保持不受这种紊流或其他副作用的影响。因此，使用较大的墨滴74产生高质量的图像，即使是在例如门10的上表面 2一类的起伏状表面上亦是如此。
申请人发现，遵循本发明的方法，可获得高质量的印刷图像，甚至是照相质量的印刷图像。(注“照相质量(photographic quality) ”是指在图像质量和色彩精确度接近类似照片的质量非常高的图像。举例来说，艺术品的广告画或复制品通常具有文中所使用的该术语一样的照相质量。有斑点或包含颜色偏差或不平边缘的印刷品不包含在此限定范围内。)
在本发明的一个优选方面，所公开的方法可用于产生仿真的木纹图案，即使待印刷的表面已经包括真正的木材。例如，待印刷的表面可包括低质量胶合板。通过利用文中的方法，胶合板可用来模仿更为昂贵的木材，例如樱桃木。这可通过例如用“樱桃色”底涂层对胶合板着色或涂漆。然后，将木纹图案施加于涂漆胶合板，该图案具有樱桃木特征。其另外的优点是，胶合板已经具有对于所模仿的“樱桃木”给出进一步感觉出的质量的木材纹理。
当印刷木纹图案时，优选使用具有在天然木材中发现的色调的墨。这有助于降低喷墨墨的需要量，并且可能减小所需的墨颜色的数目，并因此可能减小所需的印刷头60的数目。优选地，在所公开的方法中不使用标准CMYK墨组。
图13示出了木纹图案的实施例的示意图。图案包括具有特殊纹理图案的芯材和边材的细部。该图案可基于照片图像进行精确复制。虽然有时优选在印刷木纹图案之前使用底涂层，但这不是必要的。喷墨印刷机58可印刷木纹图像的背景色调86，也可印刷暗线和木面的仿真图案。在喷墨印刷之后施加一层保护外涂层可用来控制光泽并提供长期性能。
图14和15示出了具有印刷在门90的至少一面92上的木纹图案的平面门90。利用上述方法，将涂料、着色剂、或其他颜料的初级底涂层94施加于表面92上，其颜色与背景色调86类似。然后，通过喷墨印刷可进一步美化和修饰背景色调86。此外，木面88为喷墨印刷。在喷墨印刷背景色调86和木面88之后，则可将外涂层96施加至门10上。所产生的印刷门90具有高质量、照片图像的天然木质表面。
备择地，为了降低印刷过程中昂贵的喷墨墨的用量，可使用颜色与背景色调86的颜色相当的初级底涂层94，从而免除利用喷墨印刷对背景色调86进行附加着色的必要。这样，仅木面88使用喷墨墨进行印刷。有利地，该方法减小的昂贵喷墨墨的需要量，因此小于一半的表面92需要涂覆喷墨墨。但是，可能会降低通过喷墨印刷背景色调86和木面88所获得的图像的一些丰满度。
传统的横挡和门挺门由木制部件形成，各部件具有沿部件的纵向延伸的木纹。当门装配之后，这些部件中的一些彼此成直角，并且因此传统门可具有沿两个相互正交的方向延伸的木纹。如图16和17所示，门100包括印刷于至少一个波纹状表面102上的木纹图案，并且具有沿两个方向延伸的木纹外观，以模仿这类传统门的外观。对于门90而言，门 100包括背景色调86和门面88。但是，背景色调86和木面88的印刷方式使得第一木纹图案Gl沿竖向门挺部104和门格部106上的第一方向延伸，而第二木纹图案G2沿横向横挡部108的第二方向延伸。由于所存储的木纹图案的图像具有沿两个方向延伸的木纹，该图案可互相记录模制门图样或压纹织纹图案的图样特征进行印刷。木纹图案也可在包围着门格部106的凹槽110内沿相应于与门挺和横挡部104、108相邻的方向进行印刷。与门90 类似，门100的表面102包括初级底涂层94。优选地，较深的次级底涂层112涂覆在凹槽 110上覆盖初级底涂层94。然后，继外涂层96施加之后，利用喷墨印刷技术印刷背景色调 86和木面88。结果便是在门100的波纹状表面102的整个表面上产生高质量的图像。
有时，仅对门的正面和背面、例如门皮14、16的外置表面印刷木纹图案便已足够。 不过，也可在门10的侧边4上设置木纹图案。图18示出了一备择印刷装置的端视图，其可用于同时印刷门10的上表面2和一侧边4。门10安装在印刷机底座64上。在门10下设置间隔物114以将门10与底座64隔开。这样减少了沉积在底座64上的墨量。如上所述， 第一印刷头60印刷至上表面2上，移动方向如箭头66'所示。如图19所示，第二印刷头 60'的安装角度与第一印刷头60约成90度，并且其布置方式使得门10的一侧边4同时印刷。优选地，将两种印刷一起记录在同一运动系统内。然后，可对侧边4进行涂覆，以与门 10经印刷的上表面2相配。
优选地，第二印刷头60'也是喷墨印刷头，例如Spectra NovaJet256印刷头。但是，可以使用除了喷墨印刷方法以外的方法将木纹图案施加至侧边4上，例如通过使用辊的接触晒印法。备择地，可将饰面施加至侧边4上。另外的替换物可为免费赠送的纯色漆， 该种漆可施加至门10的边缘上，并且之后施加着色剂以表现出木质外观。上表面2的较浅颜色可能需要比照较深的印刷图像对侧边4进行不同的处理。此外可能的情况是，侧边4 上的印刷图像与上表面2的木理纹相似，但并非正好印刷成与其相配的形式。
在一优选实施方案中，上表面2与侧边4相交的门10的门角包括如图19所示的倒角116。倒角116的存在为门提供了较好的修饰。第一印刷头60位于与侧边4相邻的位置时略微延伸超过上表面2，并因此而印刷到至少一部分倒角116上。类似地，第二印刷头 60'延伸超过侧边4的末端，并印刷到至少一部分倒角116上。因此，倒角116的某些部分可由印刷头60和60'印刷。这样便得到高质量的图像，并且靠近侧边4的上表面2的部分印刷质量较高。
图20示出了用于同时印刷两扇门10和10'的印刷系统。门并排置于底座64上。 可设置一或多个印刷头60来分别印刷门10和10'的上表面2和2'。此外，可按如上所述的方式设置用于印刷每扇门的边缘的印刷头。如箭头G3和G4所示，可在第一和第二方向印刷木纹图案。喷墨印刷使得墨滴74的布置精确，并因此当印刷头通过两扇门10、10' 的组合宽度时在方向G3和G4上完成木纹的印刷(正如图7-12中所描述的门10)。一旦完成上表面2、2'的印刷操作，可翻转门10和10'以露出未印的表面，可按类似的方式对其进行印刷。优选kricolUviJet UV固化墨作为此印刷装置的喷墨墨。
如图21所示，在物品上可印刷任何一种图像，包括多色照相质量图像。举例来说， 门120可印刷成包含一图形图像。该图像包括一身穿白色制服IM站在与深绿色墙壁130 限定的绿色外场相邻的浅褐色土地内场1 上的棒球选手122。选手122带着一只手套132 和一红色帽子134。在该实施例中，图形图像的主色为浅褐色。该颜色覆盖了大约半个门 120，并且与外场1 和墙壁130的绿色不矛盾。因此，优选在图像印刷到门120上之前将浅褐色初级底涂层施加至其上以显示出图像的颜色。如图22所示，该图像可在不降低图像质量的条件下覆盖门138的模制凹进区域136。
对于某些使用场合而言，可能希望按如图2346所示的建议框架围绕图像的方式印刷到模制物品的起伏状部分上(例如凹槽30)。应当理解，该物品可由各种基质组成，包括复合木、后成形MDF、模制玻璃纤维聚合材料或压制钢。如图23和对所示，模制外壳140 包括一中心平面部142和一起伏状外框架144。如图25和沈所示，木纹图案已通过喷墨印刷法印刷至起伏状外框架144上。另外，花盆148、花149和书本150的图像146已经利用文中所公开的喷墨印刷技术印刷到平面部142上。图像146可包括各种颜色，正如图21中棒球选手122的图像一样。图像146不延伸到外框架144上。之后，在模制外壳140上完成一次印刷操作之后仿制全“框架”图画。
起伏状外框144也可印刷成具有例如黑色或棕色的普通边缘。此外，也可模仿华美的雕刻木框架或木镶嵌物的外观。
应当理解的是，即使外框144不是起伏状而是具有平面部142的平面状仍然能获得合意的效果。举例来说，可在平面门或平面桌子顶面上获得类似的图像。但是外框144 的外形通常有利地考虑生产更为现实的外观框架。可在相反的表面上印刷相同或不同的图像。
如图27和28所示，壁板160也可按类似方式印刷木纹图案和/或图像，其中，中心平面部162可印刷图像，而外部模制部164可印刷木纹图案。壁板160还可包括一外部 166。当然，如果消费者需要，整个表面(162、164和166)也可印刷木纹图案。
在本发明的另一方面，合成印刷板200，例如由Teslin 制成，首先模制至待印刷的表面上，如图四和30所示的门饰面202。优选地，印刷板200的颜色与主色相关(如上所述)，或其颜色为主色。这样可避免使用底涂层。利用传统技术将印刷板200层压于饰面 202上，例如用膜压法或后模压法进行内压或外压。
优选地，印刷板200由可模制的聚烯烃材料组成，当成形于饰面202上时发生伸展。因而，当印刷板200成形至饰面202上时不会起皱，即使是在起伏状部分和模制边缘，例如饰面202的起伏状部分204亦是如此。合适的印刷板为由宾夕法尼亚州匹兹堡(Pittsburgh)市的 PPG Architectural Finishes 有限公司制造的！"eslin 板，该!"eslin 板的优选厚度约为7毫米。
然后，将饰面202转送至印刷站(例如印刷站50)，用于在其上喷墨印刷所要求的图案或图像206。由印刷板200覆盖的饰面202的表面特别适用于喷墨印刷，因为印刷板 200的表面均勻。将Teslin 材料设计为印刷表面。饰面202按如上所述的方式进行喷墨印刷。
备择地，在将板200层压至饰面202上之前，可将印刷板200首先喷墨印刷所需的图案或图像。印刷板200按如上方式进行喷墨印刷。然后，在内压层压过程中将板200层压至饰面202上。申请人发现，随着板200延伸至饰面202上，印刷图案延伸至饰面202的任何模制或起伏部分204上去。这样得以保持图像质量并获得高质量印刷。在板200层压至饰面202上之前预先印刷适用于非定向图像和图案。不过，板200层压至饰面202上之后，优选对其喷墨印刷更为详细的图像和多向图案。此外，在一次模制步骤中，板200成形于饰面202上，并且饰面202模制成其最终的起伏状结构。从而以有效成本的方式完成印刷和成形。
印刷板200印刷并成形至饰面202上之后(在喷墨印刷板200之前或之后)，可按如上所述方式将外涂层208施加至饰面202上。
本发明已经用若干优选实施方式进行了描述。但是，应当理解的是，根据阅读上述描述，对于这些实施方式的许多种改进和改变对本领域技术人员而言是显而易见的。举例来说，几乎任何可被抓取或数字化储存的、或在数字图像生成系统中生成的图像均可施加的待印刷的物品上，例如门皮或类似的复合木基质上。此外，所公开的方法可能使用到各种物品上，例如模制品、橱柜门、壁板门格等等。因此，这意味着任何改进和改变如果归入权利要求书和其相当内容的范围内便构成本发明的一部分。
权利要求
1.一种将一图像印刷在一物品上的方法，包括如下步骤提供一物品，其具有一外表面，所述外表面具有一平面部和一从所述平面部凹进的凹槽；将一印刷板模制在所述外表面上；以及将墨的墨滴施加在印刷板上以形成一图像，其中，所述墨滴由一喷墨印刷头施加，所述印刷头与所述物品的平面部的平面保持一恒定的间距。
2.如权利要求1的方法，其特征在于，在所述施加墨的墨滴的步骤之后，还包括将一外涂层施加至所述外表面上的步骤。
3.如权利要求2的方法，其特征在于，所述外涂层为透明清漆。
4.如权利要求1的方法，其特征在于，所述施加步骤包括喷射直径大于约20μ m的墨的墨滴。
5.如权利要求4的方法，其特征在于，所述墨滴的直径至少为约40μ m。
6.如权利要求1的方法，其特征在于，所述图像具有一主色。
7.如权利要求6的方法，其特征在于，所述印刷板具有主色的颜色。
8.一种将一图像印刷于一物品上的方法，包括如下步骤提供一具有一外表面的物品，所述外表面具有一平面部和一由所述平面部凹进的凹槽；以及将墨的墨滴施加在所述外表面上以形成一图像，其中，所述墨滴从一与所述物品的平面部的平面保持一基本恒定的间距的喷墨印刷头中射出。
9.一种将一图像印刷于一物品上的方法，包括如下步骤 提供一具有一外表面的物品；将一饰面固定至所述外表面上；以及将墨的墨滴施加在所述饰面的外表面上以便形成一图像，其中，所述墨滴从一与所述外表面的平面保持一基本恒定的间距的喷墨印刷头中射出。
全文摘要
一种将图像印刷在物品上的方法，包括如下步骤提供一具有一外表面的物品(10)，该外表面具有一平面部(26)和一由平面部(26)凹进的凹槽(30)；在外表面上涂覆第一底涂层；干燥第一底涂层；以及将墨墨滴喷射至干燥后的底涂层上形成一图像，其中，墨滴是由一喷墨印刷头(60)喷出，该印刷头与物品的平面部(26)的平面保持一恒定距离。
文档编号B41J11/00GK102501597SQ201110305280
公开日2012年6月20日 申请日期2003年4月2日 优先权日2002年4月3日
发明者卡琳·A·吕特格特, 威廉·R·S·巴克斯特, 斯科特·费林, 理查德·W·伊夫 申请人:麦森尼特公司