СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ИЗДЕЛИИ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА И ИЗДЕЛИЕ, ПОЛУЧАЕМОЕ ЭТИМ СПОСОБОМ
METHOD FOR CREATION OF IMAGE ON ITEM, DEVICE FOR REALISATION OF THIS METHOD AND ITEM PRODUCED BY THIS METHOD

Описание
Перекрестная ссылка на родственную заявку и притязание на приоритет
Эта заявка основана на предварительной заявке № 60/609868, поданной 15 сентября 2004 г. от имени Генри М. Коулана (Henry M. Coghlan) и др., описание которой включено сюда посредством ссылки и в соответствии с которой испрашивается приоритет.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу печати изображения на объекте, в частности на объекте, являющемся элементом двери, таком, как дверное полотно. Изобретение также относится к объекту и узлу, содержащему объект с отпечатанным изображением, а также к печатающему устройству для осуществления способа и созданию объекта и узла с отпечатанным изображением.
Предшествующий уровень техники
Твердая древесина обеспечивает эстетические качества, которые желательны для многих потребителей и поэтому предпочтительны для различных изделий. Вместе с тем, твердая натуральная древесина является относительно дорогим материалом, и поэтому отдельные предметы, изготовленные из натуральной древесины, обычно дороже, чем отдельные предметы, изготовленные из альтернативных материалов, таких, как пластмасса или древесный композиционный материал. Поскольку стоимость натуральной древесины возросла, вырос и рынок готовых изделий, которые имитируют натуральную древесину.
Рынок дверей является хорошим примером рынка, на котором естественная древесина заменена материалами, имитирующими древесину. Выполненный из натуральной древесины фасад дверей в основном заменен сталью, которая в настоящее время доминирует на рынке наружных дверей. Вообще говоря, стальная дверь содержит прямоугольную периферийную раму и дверные полотна (называемые также дверными облицовками), соответственно прикрепленные к противоположным сторонам периферийной рамы. Внутреннее пространство двери, т.е. пространство между полотнами, может оставаться незаполненным или может быть заполнено, например, гофрированной набивкой, оконтуренным древесноволокнистым заполнителем, изоляцией или другим материалом, если это желательно. Наружные поверхности стальных дверных полотен могут представлять собой гладкую планарную поверхность, известную как «простое дверное полотно», или оконтуренную поверхность, имитирующую, например, вертикальные брусья обвязки дверного полотна, горизонтальные брусья обвязки дверного полотна, филенки и другие конструктивные особенности, которые можно найти в традиционных деревянных дверях с вертикальными брусьями обвязки дверного полотна и горизонтальными брусьями обвязки дверного полотна. Стальные облицовки, как правило, обеспечивают превосходную стойкость к коррозии и защиту при работе в тяжелых условиях, а также поставляются в конструктивных вариантах, которые дополняют множество архитектурных стилей. Стальные двери часто предназначаются для выполнения функций проходной двери, защищающей от пожара, между домом и пристроенным к нему гаражом.
Одним из недостатков, присущих стальным дверям, является трудность формирования четких, реалистичных внешнего вида и текстуры с различной ориентацией волокон древесины на наружной поверхности дверных облицовок. В общем случае, рисунки волокон древесины, тисненые на стальных дверях являются плоскими, а не трехмерными. Кроме того, поверхности являются гладкими и не имеют изящной текстуры, которой можно ожидать от древесины. Эти недостатки внесли вклад в наблюдаемое за последние годы сужение доли рынка, удерживаемой стальными дверями.
Дверные полотна из древесных композиционных материалов и стекловолокна удерживают значительную и расширяющуюся долю рынка наружных дверей. Вместе с тем, двери из древесных композиционных материалов и стекловолокна также страдают несовершенством внешнего вида под натуральную древесину, особенно - несовершенством цветных рисунков волокон и/или мозаики, которые многие потребители считают желательными.
Поэтому существует потребность в разработке способа печати либо изображений волокон древесины, либо других графических изображений на поверхности гладкого, текстурированного или оконтуренного изделия, такого, как дверное полотно или дверь, таким образом, который позволяет создавать высококачественные изображения, ощущение глубины и - по выбору - текстуры по всей внешней поверхности, на которой осуществляется печать.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение относится к способу печати изображения на объекте, например рисунка волокон древесины на дверном полотне, способам изготовления изделий и узлов, содержащих этот объект, и к получаемым изделиям и узлам. Изобретение также относится к устройству обработки изображений, предназначенному для создания печатаемого изображения. Упомянутые способ и устройство можно использовать для создания различных декоративных изделий таких, как системы проходных дверей, включающие в себя фонари бокового освещения наружных дверей, а также для создания дверей бытового и коммерческого назначения, столярных изделий, погонажных профилированных изделий, наращиваемых филенок, дверей туалетных или гардеробных помещений, формованных панелей обшивки стен, декоративных дверей шкафов и наружных полимерных дверей. Упомянутый способ также можно применять для улучшения лицевых поверхностей из натуральной древесины и шпона.
Изображения предпочтительно печатают на изделии с помощью струйного принтера, который обеспечивает большую гибкость в том, что может быть отпечатано. Аспекты настоящего изобретения обеспечивают возможность печати без затруднений посредством предлагаемого способа печати в широком ассортименте изделий. Создается возможность быстрее и дешевле изготавливать заказные объекты такие, как графические изображения имитируемых пород дерева и декоративные графические изображения. Обнаружено, что печать рисунка волокон древесины на изделии с помощью принтера в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения позволяет получить хороший результат легче и сравнительно дешевле по сравнению с использованием дверей, облицованных древесиной или деревянным шпоном. В том смысле, в каком он употребляется в данном описании, термин «волокна древесины» распространяется на любой рисунок, воспроизводящий некоторый признак волокон древесины или мореного дерева, предпочтительно - любой породы древесины.
Предлагаемый способ можно применять для печати на части или всей поверхности объекта. Например, область имитируемой древесины может образовывать только часть объекта, например рамы для картины, вставляемой в раму. Струйная печать придает отпечатку гибкость во время приводки на малых площадях объекта.
В соответствии с первым аспектом изобретения предложен способ печати на объекте. Этот способ заключается в том, что обеспечивают объект, имеющий наружную поверхность, печатают первый компонент изображения на наружной поверхности, наносят первый прозрачный слой покрытия на наружной поверхности с тем, чтобы покрыть первый компонент изображения, печатают второй компонент изображения на первом прозрачном слое покрытия и - по выбору - предпочтительно наносят еще и второй прозрачный слой покрытия поверх первого прозрачного слоя покрытия с тем, чтобы покрыть первый и второй компоненты изображения.
Во втором аспекте настоящего изобретения предложен объект, имеющий наружную поверхность, первый отпечатанный компонент изображения на наружной поверхности, первый прозрачный слой покрытия на наружной поверхности, покрывающий первый компонент изображения, второй компонент изображения, отпечатанный на первом прозрачном слое покрытия и - по выбору - предпочтительно еще и второй прозрачный слой покрытия поверх первого прозрачного слоя покрытия, покрывающий первый и второй компоненты изображения.
В соответствии с третьим аспектом изобретения предложен способ изготовления двери, имеющей отпечатанное изображение на ее внешней поверхности. Этот способ заключается в том, что обеспечивают прямоугольную раму и дверное полотно, печатают первый компонент изображения на наружной поверхности дверного полотна, наносят первый прозрачный слой покрытия на наружной поверхности с тем, чтобы покрыть первый компонент изображения, печатают второй компонент изображения на первом прозрачном слое покрытия и - по выбору - предпочтительно наносят еще и второй прозрачный слой покрытия поверх первого прозрачного слоя покрытия с тем, чтобы покрыть первый и второй компоненты изображения, и прикрепляют первое дверное полотно к прямоугольной раме.
В четвертом аспекте настоящего изобретения предложена дверь, имеющая отпечатанное изображение. Эта дверь содержит дверное полотно, прикрепленное к прямоугольной раме. Дверное полотно имеет наружную поверхность, содержащую первый отпечатанный компонент изображения, первый прозрачный слой покрытия на наружной поверхности, покрывающий первый компонент изображения, второй компонент изображения, отпечатанный на первом прозрачном слое покрытия и - по выбору - предпочтительно еще и второй прозрачный слой покрытия поверх первого прозрачного слоя покрытия, покрывающий первый и второй компоненты изображения.
В еще одном предпочтительном варианте, в вышеописанных аспектах - по выбору - первый компонент изображения и второй компонент изображения, по существу, приведены друг к другу для обеспечения общего внешнего вида всего изображения (содержащего первый и второй компоненты изображения), создающего впечатление глубины и - по выбору - наличия текстуры.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления - по выбору - вышеописанных аспектов изобретения, изделие может содержать лист, пригодный для печати, нанесенный на объект таким образом, что этот лист, пригодный для печати, образует наружную поверхность, на которой отпечатан первый компонент изображения.
В также предпочтительном варианте - по выбору - первый и второй компоненты изображения содержат изображение волокон древесины в виде сосудов и изображение волокон древесины в виде прожилков, соответственно, которые совместно образуют общее изображение рисунка волокон древесины.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи включены в описание изобретения и составляют его часть. Чертежи вместе с описанием в общих чертах, приведенным выше, и подробным описанием предпочтительных вариантов осуществления и способов, приводимым ниже, служат для пояснения принципов изобретения. На этих чертежах:
фиг.1 - перспективное изображение двери, на которой надлежит провести печать в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - фрагментарное изображение в увеличенном масштабе обведенной окружностью области 2-2 на фиг.1;
фиг.3 - фрагментарное поперечное сечение двери согласно фиг.2, рассматриваемое вдоль линии 3-3 в направлении стрелок;
фиг.4 - схематическое изображение печатающего устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.5 - схематическое изображение станции печати в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.6 - схематическое изображение в частичном сечении принтера, наносящего печатную краску на дверь, имеющую впадину;
на фиг.7-12 схематически показан способ струйной печати на двери в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг.13 показан рисунок волокон древесины, отпечатанный способами согласно настоящему изобретению;
фиг.14 - вид спереди простого дверного полотна, имеющего рисунок структуры древесины, отпечатанный на нем посредством струйной печати способом, осуществленным согласно настоящему изобретению;
фиг.15 - сечение, проведенное вдоль линии 15-15, показанной на фиг.14, и рассматриваемое в направлении стрелок;
фиг.16 - вид спереди формованного дверного полотна, имеющего рисунок волокон древесины, отпечатанный на нем посредством струйной печати, с линиями волокон в двух направлениях;
фиг.17 - сечение, проведенное вдоль линии 17-17, показанной на фиг.16, и рассматриваемое в направлении стрелок;
фиг.18 - схематическое изображение расположения при печати, когда дверь имеет скошенную грань;
фиг.19 - схематическое изображение еще одного расположения при печати, предусматривающего возможность печати на двух дверях одновременно;
фиг.20 - вид спереди двери, имеющей графическое изображение, отпечатанное на ней с помощью варианта осуществления способа согласно настоящему изобретению; а
фиг.21 - вид спереди формованной двери, имеющей отпечатанное на ней графическое изображение согласно фиг.20;
фиг.22 - перспективное изображение формованной оправы, на которой надлежит провести печать в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.23 - фрагментарное перспективное изображение внешней рамы формованной оправы согласно фиг.22;
фиг.24 - перспективное изображение формованной оправы согласно фиг.22 после проведения печати в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.25 - фрагментарное перспективное изображение внешней рамы согласно фиг.24 после проведения печати в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.26 - перспективное изображение панели обшивки стен, пригодной для осуществления на ней печати в соответствии с предлагаемым способом печати;
фиг.27 - фрагментарное сечение, проведенное вдоль линии 27-27, показанной на фиг.26, и рассматриваемое в направлении стрелок;
фиг.28 - вид спереди облицовки двери, имеющей ламинированный на нее лист, на котором проведена струйная печать; и
фиг.29 - сечение, проведенное вдоль линии 29-29, показанной на фиг.28, и рассматриваемое в направлении стрелок.
Подробное описание предпочтительных вариантов и способов осуществления изобретения
Перейдем теперь к подробному описанию предпочтительных в настоящее время вариантов и способов осуществления изобретения, проиллюстрированных на прилагаемых чертежах, при этом одинаковые позиции обозначают сходные или соответственные детали на всех чертежах. Вместе с тем, следует отметить, что изобретение в его более широких аспектах не ограничивается конкретными подробностями, характерными устройствами и способами, а также иллюстративным примером, приводимым и описываемым в этом разделе в связи с предпочтительными вариантами и способами осуществления. Изобретение в соответствии с различными его аспектами конкретно указано и заявлено посредством отличительных признаков в прилагаемой формуле изобретения, которую следует читать в контексте описания, и соответствующих ее эквивалентах.
Следует отметить, что в том смысле, в каком они употребляются в описании и формуле изобретения, неопределенные и определенные формы единственного числа распространяются и на соответствующие формы множественного числа, если контекст недвусмысленно не предписывает иное.
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для создания изображения на изделии, например, рисунка имитируемых волокон древесины на дверном полотне, предпочтительно - с помощью струйного принтера. Любой объект (или любое изделие), на котором можно осуществлять струйную печать, является подходящим для описываемого изобретения. Объект, на котором осуществляется печать, предпочтительно включает в себя твердые жесткие поверхности, хотя подходящими являются также другие поверхности, например, деревянного шпона или композиционных материалов, состоящих из древесины, покрытой картоном.
Объект, предназначенный для печати, предпочтительно представляет собой трехмерный объект. Примеры подходящих объектов, предназначенных для печати, включают в себя наружные проходные и внутренние проходные двери и системы дверей, мебель и двери шкафов, двери туалетных помещений и бипольные складывающиеся подвесные двери, дверные рамы и декоративные погонажные лепные изделия, оконные рамы, элементы мебели, столы, рамы для картин, формованные стеновые панели, декоративные детали, дверные принадлежности, панели обшивки стен и другие подобные объекты.
Конкретно предпочтительными для применения настоящего изобретения являются дверь и/или дверное полотно. Дверные полотна или другие объекты могут быть изготовлены из любого материала, подходящего для целей использования этих объектов, включая сталь, древесные композиционные материалы, стекловолоконные композиционные материалы и т.д. В пояснительных целях настоящее изобретение будет разъяснено применительно к двери 10, на которой надлежит провести печать, лучше всего показанной на фиг.1. Вместе с тем, следует понять, что для печати подходят и другие объекты, как отмечалось выше.
Дверь 10 содержит периферийную раму 12, а также первое и второе дверные полотна 14, 16, прикрепленные к противоположным сторонам рамы 12 (отметим, что на фиг.1 показан только край полотна 16). Рама 12 включает в себя противоположные вертикальные брусья 18, 20 обвязки дверного полотна и горизонтальные брусья 22, 24 обвязки дверного полотна. Дверь 10 предпочтительно является щитовой дверью со сплошным заполнением, которая известна в данной области техники. Полотна 14, 16 предпочтительно изготовлены из металла, сплава металлов, в более предпочтительном варианте - из стали, или содержат упомянутые материалы. В альтернативном варианте полотна 14, 16 могут быть сформованы из композиционного древесного материала, такого как древесно-волокнистая плита средней плотности (ДВПСП) или древесно-волокнистая плита высокой плотности, но можно использовать и другие подложки, например стекловолоконные дверные облицовки, полимерные дверные облицовки, природную древесину или фанеру, опрессованные древесные композиционные материалы, а также двери с поверхностями, покрытыми специальной пленкой или картоном. Кроме того, полотна 14, 16 можно формировать с помощью любого известного способа, такого как литьевое формование, тиснение, прессование с увлажнением или сухое прессование в пресс-формах с переходом из влажного состояния в сухое, сухое прессование в пресс-формах или постформовочная обработка. Каждое из полотен 14, 16 включает в себя наружную поверхность и внутреннюю поверхность для крепления к раме 12 с помощью клея или других средств (например, крепежных деталей) для формирования двери 10. Как известно в данной области техники, дверь 10 может также включать в себя дополнительные опорные элементы или заполняющие дверь материалы, расположенные между полотнами 14, 16. Дверные полотна 14, 16 могут иметь соответствующие конструкции, которые являются одинаковыми или отличающимися друг от друга.
Дверные полотна 14, 16 согласно фиг.1-5 включают в себя основные планарные участки 26 и имитируемые филенки 28, окруженные выемками 30. Выемки 30 заглублены от плоскости Р планарных участков 26, как лучше всего показано на фиг.2 и 3. Как лучше всего показано на фиг.3, каждая выемка 30 имеет глубину D, определяемую как разделяющее расстояние между плоскостью Р планарного участка 26 и дном 32 выемки 30. Глубина D предпочтительно находится в диапазоне между примерно 1 мм и примерно 11 мм. Выемки в стальных полотнах дверей обычно имеют глубину D на нижнем пределе этого диапазона, или меньшую. Каждая выемка 30 может также включать в себя наклонные боковые стенки 34, проходящие вниз под углом А к дну 32 относительно плоскости филеночных участков 28 (которые предпочтительно копланарны с плоскостью Р, как показано на фиг.3). В предпочтительном варианте наклонные боковые стенки 34 проходят вниз под углом А, составляющим 80 градусов или менее, относительно плоскости Р планарного участка 28. Наклонные боковые стенки 34 предпочтительно включают в себя плоский участок 36; однако участки наклонных боковых стенок 34 также могут быть оконтуренными. Выемки 30 ограничивают имитируемые филенки 28, как и в двери из природной твердой древесины. Например, дверь 10 включает в себя выемки 30, имитирующие филенки Р1, Р2, Р3, Р4, Р5 и Р6. Вместе с тем, следует понять, что иллюстрируемые выемки 30 являются лишь возможными по выбору и что одно или оба дверных полотна 14, 16 могут представлять собой плоский планарный лист без выемок или филенок.
Перед тем как подвергнуть объект операции печати, этот объект можно подготовить для печати или подвергнуть предварительной обработке. Например, объект можно очистить, скажем, тканью или салфеткой с помощью воды, ацетона и/или этилового спирта, чтобы удалить масло, консистентную смазку и аналогичные вещества, загрязняющие поверхность. Кроме того, после очистки наружная поверхность дверного полотна в общем случае будет покрыта грунтовым или грунтовочным слоем покрытия таким способом, как нанесение распылением, чтобы обеспечить одинаковый цвет, на фоне которого печатаются дополнительные компоненты изображения.
Как лучше всего показано на фиг.4, для печати изображения на объекте, таком как дверь 10, предусматривается печатающее устройство 40. Устройство 40 предпочтительно включает в себя платформу 42, служащую опорой двери 10. Платформа 42 может служить опорой множеству объектов, на которых надлежит провести печать. По выбору, платформа 42 может служить опорой предварительно собранному дверному полотну 14, 16, например, перед креплением дверных полотен 14, 16 к периферийной раме. Платформа 42 может также включать в себя средства для расположения объектов на платформе 42 такие, как загрузочный поддон. Вместе с тем, расположение и позиционирование объектов, на которых надлежит провести печать, можно также проводить и вручную.
Дверь 10 предпочтительно включает в себя дверные полотна 14, 16. Хотя это и не показано, дверь 10 в альтернативном варианте может представлять собой сплошной унитарный элемент. Обеспечив дверь 10, выбирают изображение, которое надо отпечатать на верхней лицевое поверхности 2 двери 10. Множество изображений и составляющих элементов или составных частей изображения (или «компонентов изображения») можно хранить в памяти контроллера 44 такого, как персональный компьютер (ПК). Контроллер 44 может содержать библиотеку изображений или отпечатков, которые применяются в качестве компонентов изображения, как описано ниже, для получения более реалистичного эффекта. Затем пользователь - либо вручную, либо с помощью контроллера 44 - выбирает доминирующий цвет выбранного изображения. Доминирующий цвет - это тот цвет или тон в выбранном изображении, который оказывается наиболее преобладающим в изображении при рассмотрении изображения во всей его полноте. Определяют цвет, связанный с определенным доминирующим цветом. Цвет, связанный с доминирующим цветом, обычно представляет собой оттенок доминирующего цвета (например, желто-коричневый цвет является цветом, связанным с доминирующим темно-коричневым цветом). Цвет, связанный с доминирующим цветом, улучшит внешний вид выбранного изображения, когда выбранное изображение будет печатано на грунтовочном слое покрытия связанного цвета.
Позиционирование верхней лицевой поверхности 2, на которой надлежит провести печать, предпочтительно осуществляется контроллером 44 в процессе приводки за счет идентификации местоположения и позиционирования двери 10 на платформе 42. Таким образом, контроллер 44 преимущественно «знает», где находится объект, на котором надлежит провести печать (например, дверь 10), и поэтому может соответственно корректировать положение компонентов изображения, которые надлежит отпечатать. Приводка верхней лицевой поверхности 2 может предусматривать, например, определение местонахождения конструктивной особенности на двери 10, например, определение местонахождения выемки 30 или другой явно выраженной или отличительной конструктивной особенности на объекте, в качестве точки приводки. Следует понять, что приводка является конкретно важным вопросом в случаях, когда пришлось манипулировать компонентами изображения с тем, чтобы отпечатанные компоненты изображения оказались соответствующими конкретным конструктивным особенностям объекта. Например, компонентами изображения можно манипулировать таким образом, что при печати в выемках 30 достигается повышенная плотность или более темный цвет. Конструктивные особенности объекта, такие как тисненый рисунок волокон на поверхности объекта, либо вертикальные брусья обвязки дверного полотна или горизонтальные брусья обвязки дверного полотна, имеющиеся в двери, могут «работать» как точки приводки, влияя на качество печати.
Устройство 40 также предпочтительно содержит средства для нанесения грунтовочного слоя покрытия на верхнюю поверхность 2 двери 10, такие как устройство 46 для нанесения покрытия распылением, перед струйной печатью на двери 10. Грунтовочный слой покрытия соответствующего цвета наносят на верхнюю поверхность 2 и нижнюю поверхность (не показана) двери 10 с помощью устройства 46 для нанесения покрытия распылением. Это обеспечивает равномерно окрашенную поверхность. Например, это покрытие может содержать краску цвета красного дерева, которую наносят на верхнюю лицевую поверхность 2, располагаемую выше всего под устройством 46 для нанесения покрытия распылением и обращенную к нему. В устройстве 46 для нанесения покрытия распылением могут применяться различные способы придания соответствующего цвета верхней лицевой поверхности 2, например, с помощью ручного пистолета-краскораспылителя или роботизированных распылителей. Покрытие соответствующего цвета предпочтительно наносят на верхнюю лицевую поверхность 2, а также на противоположную лицевую поверхность на двери 10 (т.е. на расположенные снаружи поверхности полотен 14 и 16). Кроме того, можно нанести покрытие соответствующего цвета на боковые края 4 двери 10.
Грунтовочный слой покрытия предпочтительно наносят на дверь 10 способом, отличным от струйной печати, потому что печатная краска для струйной печати дорого стоит. Кроме того, этот основной грунтовочный слой покрытия может иметь фоновый цвет и/или тон для конкретного изображения, которое надлежит отпечатать. Например, если печатают рисунок волокон древесины, то грунтовочный слой покрытия может иметь фоновый тон рисунка волокон древесины. Использование обычной краски или другой - печатной краски для струйной печати в качестве носителя фонового тона может оказаться уместным, если на поверхность светлого цвета надлежит отпечатать «темную древесину». В противном случае, для всего изображения пришлось бы использовать относительно большое количество печатной краски для струйной печати, что увеличило бы издержки производства. Поэтому предпочтительно использовать печатную краску для струйной печати лишь при печати рисунков волокон древесины или глянцевых рисунков «под морилку» и - по выбору - при получении фонового тона волокон для минимизации издержек производства. В том смысле, в каком они употребляются в данном описании, термины «рисунки волокон древесины» и «изображения» обозначают серию соответствующих линий, имитирующих сосуды и прожилки, которые можно обнаружить в натуральной древесине, и могут предусматривать изменения ширины, окраски и плотности.
Грунтовочный слой покрытия будет иметь высокое поверхностное натяжение, предпочтительно находящееся в диапазоне 38-50 дин на единицу площади поверхности, которое может быть приложено в гладком слое покрытия без сухого напыления для максимизации формирования капель печатной краски. Если состав грунтовочного слоя покрытия не подходит для нанесения на гладкую поверхность, на поверхности полотна могут образовываться микротрещины, приводящие к вуалированному или прерывистому окончательному отпечатку. Важным является также распределение капель печатной краски по поверхности грунтовочного слоя покрытия. Приемлемое поглощение печатной краски приводит к получению лучшего отпечатка и более яркой цветовой четкости.
В альтернативном варианте можно использовать печатную краску для струйной печати с целью улучшения или изменения цвета грунтовочного слоя покрытия, наносимого устройством 46 для нанесения покрытия. Вместе с тем, грунтовочный слой покрытия предпочтительно выбирают имеющим цвет, который аналогичен цвету желаемого фонового тона, так что количество печатной краски для струйной печати минимизируется и в этом случае. Возможно применение различающихся цветов грунтовочного слоя покрытия для имитации разных пород древесины при использовании одного и того же изображения волокон древесины. Следует отметить, что, если будет желательно, то можно провести печать всего изображения методом струйной печати, тем самым исключая потребность в устройстве 46 для нанесения покрытия.
По выбору, можно также нанести второй грунтовочный слой покрытия, в частности, когда объект, на котором надлежит провести печать, включает в себя одну или более выемок 30, что имеет место в случае двери 10. В иллюстрируемом варианте осуществления, второй грунтовочный слой покрытия можно нанести в выемки 30. Этот второй грунтовочный слой покрытия предпочтительно также имеет цвет, связанный с доминирующим цветом выбранного изображения, но в общем случае имеющий более темный оттенок по сравнению с основным грунтовочным слоем покрытия. Таким образом, вспомогательный слой грунтовочного покрытия обеспечивает придание оттенков выемкам 30 верхней поверхности 2 и маскирует любое возможное снижение качества печати, которое может произойти на нерегулярных поверхностях выемок 30. Более темный тон грунтовочного слоя покрытия обеспечивает внешний вид, который богаче и глубже цветом по сравнению с печатью на грунтовочном слое покрытия более светлого тона, и это уменьшает необходимое количество печатной краски для струйной печати.
Кроме того, плотность печати имеет тенденцию к снижению на возможных оконтуренных участках, таких как выемки 30. Контроллер 44 выравнивает объект, на котором надлежит провести печать, путем приводки конкретных конструктивных особенностей объекта, а затем наносит сетку печати на этот объект, которая определяет размещение пигментов грунтовочного слоя покрытия и печатной краски для струйной печати. Сетка печати представляет собой двумерный графический атрибут, используемый контроллером 44. Однако объект, на котором надлежит провести печать, является трехмерным. А если так, то когда поверх объекта располагают сетку печати, оконтуренные участки могут оказаться неадекватно учтенными в контексте плотности печати нужной печатной краской и/или нужным пигментом. В частности, площадь поверхности оконтуренных участков объекта может оказаться неадекватно учтенной, скажем, из-за «растяжения» сетки печати, которое дает явно меньшую плотность печатной краски, требуемой для печати изображения. Однако для достижения высокого качества изображения предпочтительной является, по существу, постоянная плотность отпечатанного изображения. Если бы для заглубленных участков использовалась регулярная частота печати, то плотность печати в таких углублениях могла бы оказаться меньшей, чем в любом другом месте на поверхности. Плотность можно сделать постоянной, например, увеличивая плотность печатной краски при печати в выемках 30 (или на выступе), изменяя цвет краски при печати в выемках 30, и/или корректируя печатаемое изображение, например, путем коррекции сетки печати. Плотность печатной краски при печати также можно корректировать путем коррекции скорости печатной платформы 42. Например, плотность печатной краски можно увеличивать, уменьшая скорость печатной платформы 42, или плотность печатной краски можно уменьшать, увеличивая скорость печатной платформы 42.
Вспомогательный грунтовочный слой покрытия компенсирует такую сниженную плотность печати и/или уменьшает видимое воздействие любых несовершенств в изображении, затемняя выемки 30. Поэтому вспомогательный грунтовочный слой покрытия имеет цвет, который темнее, чем цвет основного грунтовочного слоя покрытия. Вспомогательный грунтовочный слой покрытия может представлять собой краску не для струйной печати, например, обычную краску или морилку, которая дешевле, чем печатная краска для струйной печати, и может быть нанесена путем распыления или роботизированного устройства, поскольку поверхностное натяжение слоя грунтовочного покрытия предпочтительно поддерживается в диапазоне 38-50 дин на единицу площади поверхности.
После этого первый и второй грунтовочные слои покрытия закрепляют или сушат на станции 48 сушки. Станция 48 сушки может содержать индукционный радиационный нагреватель для сушки грунтовочного слоя покрытия или какое-нибудь другое устройство для сушки пигментов, известное в данной области техники. Затем дверь 10 (или другое дверное полотно 14, 16) пересылают на станцию 50 печати (подробно описываемую ниже), и печатают выбранные компоненты изображения методом струйной печати на верхней поверхности 2, как описано ниже. Хотя это и не показано, следует понять, что грунтовочный слой (грунтовочные слои) покрытия можно предварительно наносить в ходе отдельного процесса, т.е. устройство для нанесения покрытия, станция 48 сушки и станция 50 печати не обязательно должны быть расположены с возможностью непрерывной обработки друг за другом.
Печать первого компонента, имеющегося в изображении (или первого компонента изображения), на станции 50 печати осуществляют с помощью струйного принтера, в котором применяется печатная краска, закрепляющаяся под действием ультрафиолетового излучения, например, закрепляющаяся краска Sericol UviJet. Затем печатную краску, закрепляющуюся под действием ультрафиолетового излучения, закрепляют с помощью закрепляющей лампы ультрафиолетового излучения, которая предпочтительно встроена в станцию 50 печати.
Потом можно нанести на верхнюю поверхность 2 двери 10 первый прозрачный или защитный слой покрытия, закрепляющийся под действием ультрафиолетового излучения, на станции 54 нанесения верхнего слоя покрытия. Станция 54 нанесения верхнего слоя покрытия включает в себя устройство для нанесения первого защитного слоя покрытия на дверь 10, например, путем распыления, покрывая таким образом печатаемый первый компонент изображения на верхней лицевой поверхности 2. Первый слой покрытия может представлять собой, например, верхний закрепляющийся под действием ультрафиолетового излучения слой наружного покрытия PPG Flexicron UV на основе растворителя, состоящий, по существу, из 85 процентов ингредиента, обуславливающего блеск при 20 градусах, и 15 процентов ингредиента, обуславливающего тусклый глянец, и распыляемый при давлении жидкости, составляющем 9 фунтов-сил/кв. дюйм. На толщину первого слоя покрытия конкретных ограничений нет, хотя возможный ее диапазон составляет от 0,3 мил (7,6 микрон) до 0,4 мил (10,2 микрон). После этого первый защитный слой сушат на станции 56 закрепления верхнего слоя покрытия ультрафиолетовым излучением, пользуясь обычными методами закрепления, в зависимости от состава первого слоя покрытия. Обнаружено, что глянец первого и второго защитных слоев покрытия должен быть меньше, чем обычно имеющий место, чтобы обеспечить более реалистичный внешний вид. Если глянец слишком ярок, то получаемая готовая дверь будет иметь искусственно глянцевый внешний вид.
Защитные слои предпочтительно являются прозрачными. В том смысле, в каком он употребляется в данном описании, термин «прозрачный» означает оптически пропускающий, обеспечивающий возможность увидеть невооруженным глазом компоненты изображения, отпечатанные под покрытием. Хотя термин «прозрачный» предпочтительно означает «бесцветный», «не имеющий цвета», в рамках объема притязаний данной заявки термин «прозрачный» может распространяться и на покрытия, имеющие оттенок любого цвета, не являющийся плотным и достаточно непрозрачным, чтобы существенно помешать пропусканию света для рассмотрения изображения.
Потом на первый защитный слой покрытия наносят второй компонент, имеющийся в изображении (или второй компонент изображения), и сушат его, после чего поверх второго компонента изображения наносят второй защитный слой покрытия. Нанесение второго компонента изображения и второго защитного слоя может предусматривать возврат двери 10 в некоторое положение перед станцией 50 печати (и по выбору, но это не обязательно, перед устройством 46 нанесения покрытия распылением и станцией 48 сушки), после чего пропускают дверь 10 с верхней лицевой поверхностью 2, обращенной кверху, через станцию 50 печати с целью осуществления печати второго компонента изображения, станцию 52 сушки - для сушки второго компонента изображения, станцию 54 нанесения верхнего слоя покрытия - для нанесения второго защитного слоя покрытия поверх второго компонента изображения, а также через станцию 56 закрепления. В альтернативном варианте, можно предусмотреть отдельные, расположенные в технологической цепочке после вышеупомянутых, станции печати, сушки и нанесения верхнего слоя покрытия (не показаны) для нанесения второго компонента изображения и второго защитного слоя покрытия.
Первый компонент изображения и второй компонент изображения предпочтительно приведены друг к другу для обеспечения визуально приемлемого совершенного изображения, которое не имеет внешнего вида, позволяющего сказать, что оно содержит отдельные различающиеся компоненты. Например, приводку изображения можно осуществлять, со смещением, скажем, не более 0,5 дюйма (1,27 см), а предпочтительно - не более 0,125 дюйма (0,3175 см). В еще более предпочтительном варианте первый и второй компоненты изображения располагают, приводя их друг к другу. Первый и второй компоненты изображения могут представлять собой точные копии друг друга либо могут отличаться друг от друга частично или полностью. Первый и второй компоненты изображения могут, например, дополнять друг друга, как бывает в случае, когда первый компонент изображения представляет собой рисунок сосудов волокон древесины или мореного дерева, а второй компонент изображения представляет собой изображения прожилков и/или свилей волокон древесины. Один или оба компонента изображения могут принимать форму, например, рисунка, произвольного узора, материального объекта или материальных объектов либо их комбинаций. Печатная краска, предназначенная для печати второго компонента изображения, может быть такой же, как печатная краска для первого компонента изображения.
Первый и второй слои покрытия могут быть выполнены из материала или материалов, которые являются одинаковыми или отличаются друг от друга. Первый и второй слои покрытия могут представлять собой, например, бесцветный лак. Соответствующая толщина слоев покрытия может быть одинаковой или разной в разных слоях. Хотя на толщину второго слоя покрытия конкретных ограничений нет, характерная толщина составляет приблизительно 0,5 мил (12,7 микрон).
Защитный верхний слой покрытия со слабым блеском обеспечивает реалистичную отделку. Поскольку первый и второй компоненты изображения имеют глубину благодаря толщине или глубине образующей их печатной краски, получаемое изделие создает впечатление шлифованной натуральной текстурированной древесины, а не гладкой на ощупь. Расположение бесцветного слоя покрытия между компонентами отпечатанного изображения придает отпечатку полупрозрачность, отражательную способность и глубину. Второй слой покрытия защищает отпечатанные изображения, например, от механического повреждения и может также повысить цветостойкость изделия после печати. Кроме того, обнаружено, что хотя они и являются, по существу, бесцветными, защитные верхние слои покрытия, закрепляющиеся ультрафиолетовым излучением, объединяют различные элементы отпечатанного изображения и маскируют любую зернистость, создаваемую отдельными каплями печатной краски для струйной печати.
После этого дверь 10 можно перевернуть, чтобы оказалась открытой противоположная верхняя лицевая поверхность 2 (расположенная наружи поверхность полотна 16), или - в альтернативном варианте - можно подготовить другое дверное полотно для печати. Этапы нанесения покрытия и печати можно затем повторить, пропуская дверь 10 через то же самое устройство 40 или воспользовавшись другим устройством. Следует понять, что противоположные края двери 10 после нанесения покрытий или проведения печати могут иметь идентичные или разные изображения (например, цифры и/или рисунки). Следует также понять, что можно воспользоваться разными способами для проведения начального и/или завершающего этапов нанесения покрытия, описываемых здесь. Например, покрытие равномерного цвета для печати можно обеспечить с помощью тонированного грунтовочного слоя покрытия или покровного слоя, и в последнем случае предпочтительным является покрытие из краски на водной основе.
Теперь будет приведено подробное описание станции 50 печати. Как лучше всего видно на фиг.5, станция 50 печати включает в себя принтер 58. Принтер 58 имеет, по меньшей мере, одну печатающую головку 60 струйной печати, которая соединена с устройством 62 управления печатью и платформой 64 принтера. Платформа 64 принтера может быть оперативно связана с платформой 42 печатающего устройства 40, или платформа 42 может быть выполнена как единое целое с принтером 58. Устройство 62 управления печатью включает в себя процессор изображения, предназначенный для создания изображения. Например, процессор изображения может создавать изображение на основании фотографии рисунка волокон древесины, введенной в устройство 62 управления печатью. Каждое изображение может быть создано с нуля для каждого типоразмера объекта. Как правило, отдельные горизонтальные брусья обвязки дверного полотна и вертикальные брусья обвязки дверного полотна для двери будут изготавливаться с различными фотографическими изображениями и собираться с помощью программного обеспечения графики устройством 62 управления печатью. После этого можно провести манипуляции плотностями и их коррекцию, если это окажется необходимым, вследствие чего изображение будет точно имитировать волокна древесины и компенсировать любые малые углы печати.
Создание изображения предусматривает разделение исходного фотографического изображения на несколько компонентов исходя из желаемого конечного изделия. Например, обнаружено, что реалистичное изображение создается, если удалить прожилки волокон древесины таким образом, что получаемый первый компонент изображения будет содержать относительно большие «сосуды» волокон древесины. Затем прожилки наносят поверх сосудов и их слоя защитного покрытия. Прожилки относительно малы и тонки, как правило, они имеют цвет, несколько отличающийся от цвета сосудов. Вследствие этого, сосуды и прожилки точнее отображают волокна древесины, например красного дерева, дуба и т.д.
Когда в выемке или на выступе объекта нужно отпечатать конкретное изображение, объект должен находиться в правильном положении перед печатью. В некоторых случаях оказывается возможным расположение объекта точно в том же положении каждый раз в принтере 58. Вместе с тем, устройство 40 предпочтительно включает в себя средство приводки положения поверхности, на которой надлежит провести печать, например лазерное оптическое устройство, оперативно связанное с устройством 62 управления принтером. Таким образом, изображение, которое должно быть отпечатано, можно точно выровнять с сеткой печати, используемой устройством 62 управления печатью. Например, оптическое устройство может идентифицировать углы двери 10 или выемки 30 и использовать информацию о положении для выравнивания изображения, которое нужно отпечатать, с объектом, делая это с точностью в пределах 1/64 дюйма (0,4 мм). Таким образом, можно создать и приспособить оригинал-макет для каждого заданного размера объекта, например, для конкретной конструкции или формы двери путем приводки формуемых конструктивных особенностей объекта или даже тисненой текстуры волокон на формованном или плоском объекте.
Печатающая головка 60 установлена с возможностью движения в направлении, перпендикулярном направлению движения двери 10. Стрелка 66 показывает направление движения печатающей головки 60, и при этом платформа 64 принтера выполнена с возможностью движения относительно печатающей головки 60. Это относительное движение возможно в таких вариантах, как движение печатающей головки при поддержании платформы принтера неподвижной, движение платформы принтера при поддержании печатающей головки неподвижной, или движение и платформы принтера, и печатающей головки.
Принтер 58 предпочтительно является принтером с плоской платформой таким, как струйный принтер Eagle 44 с платформой, совершающей сканирующее движение, от фирмы Digital Printers Limited, Кембридж, Соединенное Королевство. Дверь 10 можно располагать на платформе 64 принтера, а платформа 64 принтера выполнена с возможностью движения в продольном направлении взад и вперед относительно печатающей головки 60, которая движется в поперечном направлении (например, перпендикулярно направлению движения платформы 64 принтера). Таким образом, можно осуществлять печать по всей ширине и длине двери 10.
Как лучше всего видно на фиг. 6, принтер 58 может включать в себя портал 70, служащий опорой печатающей головке 60. Портал 70 обеспечивает поперечное движение головки 60 под управлением устройства 62 управления печатью, как описано выше. Кроме того, портал 70 предпочтительно выполнен с возможностью скольжения в продольном направлении вдоль длины платформы принтера. В предпочтительном варианте, устройством 62 управления печатью управляет контроллер 44 устройства 40. Таким образом, данные, хранящиеся в памяти контроллера 44, включая информацию о позиционировании и данные изображения, можно передавать в устройство 62 управления печатью. Кроме того, печатающая головка 60 предпочтительно включает в себя закрепляющую лампу 72 ультрафиолетового излучения, предназначенную для закрепления и сушки печатной краски для струйной печати. В альтернативном варианте можно предусмотреть отдельную станцию 52 закрепления, если она входит в состав узла принтера. Капли 74 печатной краски для струйной печати испускаются из сопел 76, находящихся на печатающей головке 60.
Выходные отверстия сопел печатающей головки 60 перемещаются в плоскости Р2, которая отделена от плоскости Р двери 10 промежутком G. Следовательно, в случае, когда вся поверхность объекта не является планарной, расстояние, проходимое каплями 74 печатной краски, испускаемыми из сопел 76, изменяется в зависимости от того, находится ли печатающая головка 60 над планарным участком 26 (или участком 28 филенки), или над выемкой 30. Поэтому максимальное расстояние при печати между соплами 76 и верхней поверхностью 2 двери 10 равно глубине D выемки 30 плюс промежуток G (D + G = максимальное расстояние при печати). Например, если D равно 12 мм, а промежуток G равен 3 мм, максимальное расстояние при печати составит примерно 15 мм. Максимальное расстояние при печати предпочтительно меньше примерно 25 мм, а в более предпочтительном варианте - меньше примерно 15 мм. Изображения, приемлемые с точки зрения промышленных стандартов, получаются, когда максимальное расстояние при печати составляет примерно 12 мм или менее. Можно предвидеть, что в случае, когда глубины больше, успешную печать можно успешно осуществлять, манипулируя размером капель, расстоянием упомянутого промежутка и глубиной, и поэтому следует понять, что настоящая глубина выемки, где надлежит провести печать, не ограничивает изобретение. Вместе с тем, если расстояние (D + G) слишком велико, в некоторых случаях управление местоположением капель 74 может оказаться неосуществимым, что обуславливает получение смазанных изображений в выемках 30.
По выбору, объект, на котором надлежит провести печать, предпочтительно может включать в себя также планарные участки и/или выемки, а выступов в нем должно быть немного, и предпочтительно не иметь их вовсе. Присутствие выступов может привести к большим заглубленным областям, в результате чего покрытие печатной краской может стать неудовлетворительным. Таким образом предпочтительно, чтобы сопла 76 обеспечивали печать большей части верхней лицевой поверхности 2 на меньшем расстоянии (т.е. на расстоянии G, а не D + G). Чтобы компенсировать любые возможные видимые несовершенства, плотность капель 74, наносимых при печати в выемках 30, предпочтительно делают большей, чем в других местах на поверхности 2. Кроме того, повышенная плотность печати в заглубленных областях компенсирует любое «растяжение» сетки печати, пояснявшееся выше.
Чтобы затемнить выемки 30, плотность печати можно увеличивать либо перед печатью исходного изображения, либо после этой печати. Можно наносить на выемки 30 капли 74 разной плотности или разного цвета, например, за счет нанесение распылением грунтовочного слоя покрытия или краски, по выбору - с последующим смачиванием морилкой или распылением ее. В альтернативном варианте можно придавать впечатление наличия утопленной или заглубленной области, вводя более темный тон в оригинал-макет, создаваемый методом струйной печати, после приводки.
Сопла 76 предпочтительно имеют диаметр примерно 20 мкм или более, предпочтительно - примерно 30 мкм или более, а более предпочтительно - примерно 40 мкм или более. Как таковые, капли 74 будут иметь диаметр, приблизительно такой же, как диаметр сопел 76. Например, можно использовать печатающую головку Spectra NovaJet 256, которая создает капли, имеющие диаметр примерно 40 мкм. Обнаружено, что путем создания относительно больших капель 74, например, имеющих диаметр свыше 20 мкм, предпочтительно - не менее 25 мкм, предпочтительно - более 30 мкм, а предпочтительнее - более 40 мкм, можно уменьшить влияние относительно большого расстояния, проходимого каплями 74 (т.е. промежутка G, а также расстояния G + D), и - что неожиданно - достичь точного размещения капель 74, приводящего к получению высококачественного изображения. В предпочтительном варианте печатная краска, образующая капли 74, является печатной краской на основе пигмента, закрепляющейся под воздействием ультрафиолетового излучения, и поэтому закрепляется почти сразу же после воздействия на нее источником 72 ультрафиолетового излучения. Фирма Sericol, Inc., Канзас-Сити, штат Канзас, США, поставляет под торговой маркой UviJet несколько печатных красок, подходящих для вышеупомянутых приложений.
Движение печатающей головки 60 относительно верхней поверхности 2 и форма выемок 30 таковы, что можно обеспечить печать капель 74, по существу, на всю поверхность выемок 30, даже если выемки 30 являются относительно глубокими (например, имеют глубину 10 мм), а наклонные боковые стенки 34 и 36 являются относительно крутыми (например, проходят под углом 75 градусов относительно плоскости Р). Этого достигают путем коррекции относительной скорости платформы 64 принтера и/или путем коррекции угла наклона сопел 76 относительно плоскости Р2 (например, плоскости можно сделать наклонными) и/или путем коррекции угла расположения верхней лицевой поверхности 2 относительно выемок 30. Это ограничивает угол падения, под которым капля 74 испускается из сопла 76 относительно верхней лицевой поверхности 2. Капля 74 предпочтительно испускается из сопла 76 под углом менее 20 градусов от перпендикуляра к платформе 64 принтера.
Выбранный первый компонент изображения печатают на верхнюю поверхность 2 двери 10 и первый защитный слой покрытия за несколько поперечных проходов по ширине двери 10 печатающей головкой 60.
Кроме того, каждый проход может предусматривать использование более одной печатающей головки 60 и/или более одного ряда сопел 76, так что каждый проход может обеспечить эффективную печать в более чем одном наборе положений сетки печати. Специалисты в данной области техники поймут, что сопла 76 испускают капли различных цветов, чтобы при этом можно было создавать правильный печатаемый цвет.
Дополнительное пояснение относительного движения и траекторий печати печатающей головки 60 относительно поверхности, на которой проводят печать, например двери 10, будет приведено ниже со ссылками на фиг.6-12. Дверь 10, имеющая верхнюю лицевую поверхность 2 и боковые края 4, оперта на платформе 64 принтера 58. Платформа 64 выполнена с возможностью движения относительно печатающей головки 60. В целях этого примера, предположим, что платформа выполнена с возможностью продольного движения, хотя в рамках объема притязаний этого изобретения возможен вариант, в котором платформа 64 неподвижна, а печатающая головка 60 движется в продольном направлении. Платформа 64 движется относительно портала 70 и печатающей головки 60 под управлением устройства 62 управления печатью. Капли 74 печатной краски для струйной печати наносятся на дверь 10 вертикальными струями, идущими перпендикулярно порталу 70. Таким образом, чтобы отпечатать компонент изображения, покрывающий верхнюю лицевую поверхность 2, печатающая головка 60 много раз проходит по ширине двери 10. На фиг.7 показаны печатающая головка 60, находящаяся в первом положении 78 рядом с дверью 10, и движущаяся платформа 64, удерживающая край двери 10 под печатающей головкой 60 таким образом, что первую полосу компонента изображения можно нанести на дверь 10 после прохождения одного края двери. На фиг.8 показаны печатающая головка 60, переместившаяся во второе положение 80, и первая полоска 82 чернил, которая нанесена на дверь 10. Печатающая головка 60 включает в себя источник 72 ультрафиолетового излучения, который освещает печатную краску, нанесенную на дверь 10. Таким образом, печатная краска первой полосы 82 закрепляется почти сразу же после ее нанесения на дверь 10.
На фиг.9 показана дверь 10, отошедшая от портала 70, вследствие чего печатающую головку 60 можно быстро переместить из второго положения 80 в первое положение 78, показанное на фиг.10, без риска внезапного вступления в контакт с дверью 10. Поскольку дверь 10 или дверное полотно 14 остается неподвижным, можно достичь точной приводки печатающей головки 60 относительно двери. Печать в одном направлении также обеспечивает закрепление печатной краски, закрепляющейся под действием ультрафиолетового излучения, с помощью одиночного источника 72 ультрафиолетового излучения. На фиг.11 дверь 10 показана перемещенной таким образом, что ее участок, на котором не проведена печать, находящийся рядом с первой полосой 82, оказывается под порталом 70, и - как показано на фиг.12 - проводится струйная печать второй полосы 84 на двери 10 рядом с первой полосой 82. Эти этапы повторяются до тех пор, пока выбранный компонент изображения не будет полностью отпечатан на двери 10. В течение всех этих проходов печатающая головка 60 поддерживается на постоянном расстоянии от плоскости Р планарных участков 26 двери 10 даже тогда, когда печатающая головка 60 проходит над выемками 30.
Предпочтительная скорость падения капель 74 составляет примерно 8 м/с, а типичная скорость платформы составляет 1,5 м/с. А если так, то перпендикуляр к поверхности, на которой проводят печать, предпочтительно должен проходить под углом, например, 20 градусов от траектории падающей капли 74 относительно поверхности, на которой проводят печать. Это иногда уместно, в частности, для малых площадей, например, малых скошенных граней или выступов на краю погонажных оконтуренных изделий. В некоторых случаях оказывается возможной компенсация угла путем увеличения плотности капель 74 при печати в заданной области в соответствии с относительным углом (как правило, плотность печати следует умножать на коэффициент, равный единице, деленной на косинус угла между перпендикуляром к поверхности и траекторией падающей капли относительно поверхности). Это можно осуществить стандартными методами управления цветом, но может потребоваться точная приводка. Поверхность предпочтительно является такой, что угол между соседними областями поверхностей, на которых проводят печать, составляет менее 90 градусов, предпочтительно - менее 85 градусов, предпочтительно - менее 80 градусов. Например, наклонные боковые стенки 34 предпочтительно проходят вниз под углом А, составляющим 80 градусов или менее, относительно плоскости Р, как показано на фиг.3. Это гарантирует адекватное покрытие печатной краской всех оконтуренных участков, что позволяет достичь высококачественного изображения.
В общем случае предполагается, что меньшие размеры капель дают изображения более высокого качества. Однако обнаружено, что при печати на подложке, имеющей впадины, формованные выемки или выступы, справедливо противоположное утверждение. Как отмечалось выше, нанесение меньших капель зачастую затруднено из-за воздушных потоков, эффектов скользящих потоков и вязкости воздуха. Вместе с тем, относительно большие капли 74 обладают достаточной массой и количеством движения, чтобы остаться относительно не подверженными влиянию такой турбулентности или иных вредных воздействий. А если так, то использование относительно больших капель 74 приводит к созданию высококачественного изображения даже на оконтуренных поверхностях таких, как верхняя поверхность 32 двери 10.
Осуществляя способ согласно настоящему изобретению, можно получать высококачественные печатные изображения и даже печатные изображения фотографического качества. Отметим, что определение «фотографического качества» относится к изображениям очень высокого качества, которые весьма близки к фотографии по качеству изображения и точности цветопередачи. Например, в общем случае фотографическое качество в том смысле, в каком этот термин употребляется в данном описании, имеют большие фотографии популярных людей в иллюстрированных журналах (постеры) или репродукции произведений искусства. Снимки, которые покрыты пятнами или которые включают в себя цветовые неточности либо неровные края, не подпадают под это определение.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, предлагаемый способ можно использовать для создания рисунка имитируемых волокон древесины даже в случае, если поверхность, на которой надлежит провести печать, уже содержит реальную древесину. Например, поверхность, на которой надлежит провести печать, может содержать низкокачественную клееную фанеру. С помощью описываемых здесь способов, клееную фанеру можно сделать напоминающей более дорогую древесину такую, как древесина вишневого дерева. Этого можно добиться, например, покрывая клееную фанеру морилкой или нанося на нее грунтовочный слой покрытия цвета «вишневого дерева». Затем рисунок волокон древесины (например, древесины вишневого дерева) наносят на окрашенную клееную фанеру в процессе нескольких этапов печати, например, включающих в себя этап печати сосудов волокон древесины в качестве первого компонента изображения и последующий этап печати прожилков волокон древесины в качестве второго компонента изображения, предпочтительно - по существу, с приводкой к первому изображению. Между этапами печати имеет место этап нанесения покрытия. Использование реальной древесины, такой как клееная фанера, в области, где проводят печать, имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что клееная фанера уже имеет текстуру древесины, что придает ярче выраженное качество имитируемой «древесине вишневого дерева».
При печати рисунка волокон древесины предпочтительно используют печатную краску, имеющую цветовые тона, присутствующие в натуральной древесине. Это способствует уменьшению количества потребляемой печатной краски для струйной печати и - возможно - количества требуемых цветов, а значит - и количества требуемых печатающих головок 60. Предлагаемый способ предпочтительно предусматривает применение стандартного набора бирюзовой, ярко-красной, желтой и черной печатных красок (набора CMYK).
Представление примера рисунка волокон древесины лучше всего изображено на фиг.13. Этот рисунок включает в себя элементы ядровой древесины и заболони рисунка конкретных волокон. Это изображение можно точно скопировать на основании фотографических изображений. Хотя нанесение грунтовочного слоя покрытия перед печатью рисунка волокон древесины иногда является предпочтительным, это необязательно. Заранее подготовленный грунтовочный слой покрытия позволяет получить фоновые тона 86 изображения волокон древесины. После этого печатают более темные линии, такие как сосуды 88, в качестве первого компонента изображения, а потом печатают риски, такие как прожилки 89, в качестве второго компонента изображения. Нанесение защитного верхнего слоя покрытия между этапами струйной печати и последующий заключительный этап струйной печати позволяет бороться с глянцем, обеспечивает долговременные рабочие параметры, обеспечивает впечатление глубины и обеспечивает ощущение текстуры реальной древесины.
Плоская дверь 90, имеющая рисунок волокон древесины, отпечатанный, по меньшей мере, на одной лицевой поверхности 92 двери 90, лучше всего показана на фиг.14 и 15, рисунок волокон древесины включает в себя фоновый тон 86, первый компонент изображения в виде сосудов 88 и второй компонент изображения в виде прожилков 89 древесины. Пользуясь вышеописанным способом, на лицевую поверхность 92 наносят основной грунтовочный слой 94 покрытия из краски, морилки или другого пигмента, имеющий цвет, аналогичный фоновому тону 86. Затем фоновый тон 86 дополнительно усиливают и придают ему нужный цвет путем струйной печати. Кроме того, методом струйной печати получают и первое изображение 88. Потом - после струйной печати фонового тона 86 и первого компонента 88 изображения - можно нанести на дверь 10 первый защитный слой 96 покрытия. После этого на первом защитном слое 96 покрытия печатают второе изображение 89 прожилков древесины. Затем - после струйной печати второго изображения 89 - можно нанести на дверь 10 второй защитный слой 98 покрытия, чтобы он покрыл второе изображение 89 и первый защитный слой 96 покрытия. Получаемая после печати дверь 90 имеет высококачественное фотографическое изображение поверхности натуральной древесины. Кроме того, промежуток между первым и вторым компонентами изображения в разных защитных слоях вносит вклад в формирование общего изображения, обладающего глубиной.
В альтернативном варианте, чтобы уменьшить количество дорогостоящей печатной краски для струйной печати, используемой в процессе печати, можно использовать основной грунтовочный слой 94 покрытия, имеющий цвет, аналогичный фоновому тону 86, чтобы таким образом исключить потребность в дополнительном окрашивании посредством струйной печати для получения фонового тона 86. Таким образом, на первом этапе струйной печати печатают только первое изображение 88. Этот способ с выгодой уменьшает количество необходимой дорогостоящей печатной краски для струйной печати, поскольку прокрывать печатной краской для струйной печати нужно менее половины лицевой поверхности 92. Однако при этом возможна утрата - в некоторой степени - целостности изображения, получаемого методом струйной печати как в фоновом тоне 86, так и в первом и втором изображениях 88 и 89.
Традиционные двери с горизонтальными брусьями обвязки дверного полотна и вертикальными брусьями обвязки дверного полотна выполняют с деревянными элементами, каждый из которых имеет волокна древесины, проходящие в продольном направлении элемента. Некоторые из этих элементов располагают под прямыми углами друг к другу при сборке двери, и поэтому традиционные двери могут иметь волокна древесины, проходящие в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Как лучше всего видно на фиг.16 и 17, дверь 100 включает в себя рисунок волокон древесины, отпечатанный, по меньшей мере, на одной оконтуренной лицевой поверхности 102, и имеет внешний вид волокон древесины, проходящих в двух направлениях, для имитации внешнего вида упомянутых традиционных дверей. Как и в случае двери 90, дверь 100 включает в себя фоновый тон 86, рисунок 88 сосудов и прожилки 89 древесины. Однако в данном случае фоновый тон 86, рисунок 88 сосудов и прожилки 89 древесины отпечатаны так, что первый рисунок G1 волокон древесины проходит в первом направлении по участкам 104 вертикальных брусьев обвязки дверного полотна и участкам 106 филенок, а второй рисунок G2 волокон древесины проходит во втором направлении по участкам 108 горизонтальных брусьев обвязки дверного полотна. Поскольку хранимое в памяти изображение рисунка волокон древесины соответствует волокнам древесины, идущим в двух направлениях, этот рисунок можно отпечатать с приводкой к конструктивным особенностям дизайна двери или тисненого текстурированного рисунка. Рисунок волокон древесины можно также печатать во впадинах 110, окружающих участки 106 филенок, в направлении, соответствующем прилегающим участкам 104, 108 вертикальных брусьев обвязки дверного полотна и горизонтальных брусьев обвязки дверного полотна. Аналогично двери 90, лицевая поверхность 102 двери 100 включает в себя основной грунтовочный слой 94 покрытия. На выемки 110 - поверх основного грунтовочного слоя 94 покрытия - предпочтительно нанесен более темный вспомогательный грунтовочный слой 112 покрытия. Затем - методами струйной печати - печатают грунтовочные тона 86 и рисунки 88 сосудов, после чего наносят первый верхний слой 96 покрытия, печатают прожилки 89 древесины и наносят второй верхний слой 98 покрытия. Результатом является высококачественное изображение по всей площади оконтуренной лицевой поверхности 102 двери 100.
В некоторых случаях будет достаточно напечатать рисунок волокон древесины лишь на передней и задней поверхностях двери таких, как расположенные снаружи поверхности полотен 14, 16. В других случаях, например, для двери, ведущей из дома в примыкающий гараж, будет достаточно напечатать рисунок волокон древесины лишь на одной поверхности двери. Вместе тем, можно также снабдить рисунком волокон древесины боковые края 4 двери 10. В альтернативном варианте боковые края 4 можно покрыть шпоном.
В предпочтительном варианте осуществления угол двери 10, в котором верхняя лицевая поверхность 2 встречается с боковым краем 4, включает в себя скошенную грань 116, как лучше всего видно на фиг.18. Присутствие скошенной грани 116 обуславливает лучшую отделку двери 10. Когда печатающая головка 60 оказывается рядом с боковым краем 4, она может немного заходить за верхнюю лицевую поверхность 2 и поэтому осуществлять печать, по меньшей мере, на часть скошенной грани 116. Это обеспечивает получение высококачественного изображения и достижение высокого качества печати на участках верхней лицевой поверхности 2 рядом с краями 4.
Фиг.19 иллюстрирует печатающую систему для печати на двух дверях 10 и 10' одновременно. Двери размещают бок о бок на платформе 64. Для печати на верхних лицевых поверхностях 2 и 2' соответственно дверей 10 и 10' можно предусмотреть одну или более печатающих головок 60. Кроме того, можно предусмотреть печатающую головку для печати на боковых краях каждой двери, как подробно описано выше. Как показано стрелками G3 и G4, компоненты изображения рисунка волокон древесины можно печатать последовательно в первом и втором направлении. Струйная печать обеспечивает точное размещение капель 74 печатной краски, поэтому оказывается осуществимой печать волокон древесины, в направлениях G3 и G4, когда печатающая головка проходит по совокупной ширине дверей 10, 10' (точно так же, как описано применительно двери 10, показанной на фиг.7-12). Как описано выше, защитное покрытие наносят между этапами печати компонентов изображения, при этом двери можно снимать с платформы принтера. Сразу же после завершения операции печати для верхних лицевых поверхностей 2, 2' двери 10 и 10' можно перевернуть, чтобы открылись поверхности, где печати еще не было, после чего на них можно провести печать аналогичным образом. Предпочтительной печатной краской для струйной печати, используемой при такой компоновке средств печати, является печатная краска Sericol UviJet, закрепляемая под действием ультрафиолетового излучения.
Как лучше всего показано на фиг.20, на объекте можно отпечатать любое изображение, включая многоцветное изображение фотографического качества. Например, на двери 120 можно сделать отпечаток, включающий в себя графическое изображение. Это изображение представляет собой бейсболиста 122, одетого в кремовую спортивную форму 124 и стоящего на светло-коричневой площадке 126 для игры в бейсбол рядом с зеленой дальней частью 128 поля, огражденной темно-зеленой стеной 130. Игрок 122 имеет коричневую перчатку 132 и красную бейсболку 134. В этом примере доминирующим цветом графического изображения является светло-коричневый. Этот цвет покрывает приблизительно половину двери 120 и совместим с зелеными цветами дальней части 128 поля и стены 130. Поэтому предпочтительно нанести белый основной грунтовочный слой покрытия на дверь 120 перед печатью на ней изображения, чтобы выявить цвета изображения. Изображение разделяют или другим образом организуют для получения двух отдельных компонентов, первого компонента изображения, наносимого на наружную поверхность двери на первом этапе печати, и второго компонента изображения, наносимого на первый верхний слой покрытия для обеспечения ощущения трехмерного пространства. Например, участки изображения бейсболиста 122, находящиеся на переднем плане, например, перчатка 132, красная бейсболка 134, и базу можно печатать на втором этапе печати как часть второго компонента изображения. Этим обеспечивается придание внешнего вида с акцентированной глубиной особенностям первого компонента изображения. Это изображение можно накладывать на заглубленные области 136 двери 138 без утраты качества изображения, как лучше всего показано на фиг.21.
Для некоторых приложений может оказаться желательной печать на оконтуренные участки (такие, как выемки 30) сформованного объекта таким образом, который предполагает наличие рамки, окружающей изображение, как лучше всего показано на фиг.22-25. Следует понять, что объект может быть сформирован из различных подложек, включая те, которые выполнены из стали, древесного композиционного материала, ДВПСП, подвергнутой обработке после формования, формованного стекловолоконного полимерного материала либо прессованной стали, или любых комбинаций этих материалов. Как показано на фиг.22 и 23, формованная оправа 140 включает в себя центральный планарный участок 142 и оконтуренную внешнюю раму 144. Как показано на фиг.24 и 25, рисунок древесных волокон отпечатан на оконтуренную внешнюю раму 144 посредством струйной печати. Кроме того, на планарный участок 142 отпечатано изображение 146 цветочного вазона 148, цветов 149 и книги 150. Изображение 146 можно отпечатать вышеописанными методами струйной печати. Изображение 146 может включать в себя различные цвета - точно так же, как в случае изображения бейсболиста 122 на фиг.21. Изображение 146 не заходит на внешнюю раму 144. Таким образом, после одной операции печати на формованную оправу 140 имитируется полностью «обрамленная» картина.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения любую часть картины - изображение 146 либо рисунок волокон древесины на раме 144 - можно печатать способом, воплощаемым согласно изобретению, тогда как другая часть печатается без разделения на различающиеся компоненты изображения и разделения их первым слоем покрытия. Например, печать на оконтуренной внешней раме 144 также можно осуществлять таким образом, что получится простая граница, например, черного или коричневого цвета.
Можно также имитировать внешний вид деревянных рам, богато украшенных резьбой или мозаиками по дереву. Следует понять, что приемлемого эффекта и здесь можно достичь даже в случае, если внешняя рама 144 является не оконтуренной, а скорее планарной, и при этом сохраняется плоский участок 142. Например, аналогичное изображение можно получить на плоской двери или планарной столешнице. Вместе с тем, контур внешней рамы 144 зачастую обеспечивает возможность изготовления рамы, имеющей более реалистичный внешний вид. Одно и то же или другое изображение можно отпечатать и на противоположной поверхности.
Как лучше всего показано на фиг.26 и 27, на панели 160 обшивки стен тоже можно отпечатать рисунок волокон древесины и/или изображение аналогичным образом, при этом на центральных планарных участках 162 можно печатать изображение, а на внешних формованных участках 164 можно печатать рисунок волокон древесины. Воплощаемую при этом процедуру печати можно реализовать применительно лишь к центральным планарным участкам 162, лишь к внешним формованным участкам 164 или к совокупности центральных планарных участков 162 и внешних формованных участков 164. Облицовочная стенная панель 160 может также включать в себя внешний участок 166. Конечно, если потребитель этого пожелает, то рисунок волокон древесины можно отпечатать на всей поверхности (162, 164 и 166).
TM
В еще одном аспекте настоящего изобретения сначала осуществляют формование синтетического листа 200, пригодного для печатания, например, из материала Teslin, укладывая его на поверхность, где надлежит провести печать, например, на дверную облицовку 202, как лучше всего показано на фиг. 28 и 29. Лист 200, пригодный для печатания, предпочтительно имеет цвет, который связан с доминирующим цветом (как пояснялось выше), или имеет цвет, который является доминирующим цветом. Таким образом, можно обойтись без нанесения слоев грунтовочных покрытий. Лист 200, пригодный для печатания, ламинируют на облицовку 202 обычными методами, например, с помощью мембранного пресса или постформовочного пресса как в прессе, так и вне пресса.
TM
TM
Лист 200, пригодный для печатания, предпочтительно состоит из формуемого полиолефинового материала, который растягивается по мере его формования с укладкой на облицовку 202. Как таковой, лист 200 не морщится, когда его формуют с укладкой на облицовку 202, даже на оконтуренных участках и формованных углах, например, на оконтуренных участках 204 облицовки 202. Подходящим листом, пригодным для печатания, является лист материала Teslin, поставляемый фирмой PPG Architectural Finishes, Inc., Питтсбург, штат Пенсильвания, США. Лист материала Teslin предпочтительно имеет толщину примерно 7 миллиметров.
TM
Затем облицовку 202 направляют на станцию печати (такую, как станция 50 печати) для осуществления на ней струйной печати первого желаемого рисунка или компонента 206 изображения. Поверхность облицовки 202, покрытая листом 200, пригодным для печатания весьма подходит, в частности, для струйной печати, потому что лист 200, пригодный для печатания, имеет однородную поверхность. Материал Teslin предназначен для выполнения функций поверхности, пригодной для печатания. Струйную печать на облицовке 202 осуществляют так, как описано выше. В альтернативном варианте, прежде чем ламинировать лист 200 на облицовку 202, на листе 200, пригодном для печатания, можно сначала отпечатать методом струйной печати желаемый рисунок или компонент 206 изображения (и реализуемый по выбору компонент 210).
Струйную печать на листе 200, пригодном для печатания, осуществляют так, как описано выше, т.е. проводят первый этап печати для формирования первого желаемого рисунка или компонента 206 изображения, этап нанесения первого защитного покрытия для формирования первого верхнего слоя 208 защитного покрытия и второй этап печати для формирования второго желаемого рисунка или компонента 210 изображения. Затем лист 200 ламинируют на облицовку 202 во время процесса ламинирования в прессе. Отпечатанный рисунок натягивают на любые формованные или оконтуренные участки 204 облицовки 202 по мере натягивания листа 200 на облицовку 202. Таким образом, качество изображения поддерживается с одновременным достижением высококачественного отпечатка. Предварительная - перед ламинированием на облицовку 202 - печать на листе 200 подходит для получения ненаправленных изображений и рисунков. Вместе с тем, лист 200, на котором проведена струйная печать, после того, как он ламинирован на облицовку 202, пригоден для более подробных изображений и рисунков, характерных многими направлениями. Далее лист 200 укладывают на облицовку 202 и формуют облицовку 202, придавая ей окончательную оконтуренную конфигурацию, за один этап формования. Таким образом, достигаются печать и формование, эффективные в смысле затрат.
После того, как на листе 200, пригодном для печатания, проведена печать и он наложен на облицовку 202 (либо до струйной печати на листе 200, либо после нее), можно наносить второй верхний слой 212 покрытия на облицовку 202, как описано выше. В альтернативном варианте второй верхний слой 212 покрытия можно наносить перед соединением листа 200, пригодного для печати, с поверхностью 202.
Следует понять, что изображение можно разделять на два составляющих его элемента или компонента, при этом на объект надо наносить два верхних слоя покрытия. Например, процесс может предусматривать печать первого и второго компонентов изображения, составляющих все изображение в целом. В этом примере процесс может предусматривать этапы нанесения первого верхнего слоя покрытия между первым и вторым компонентами и второго слоя покрытия после второго компонента изображения. Таким образом, процесс может предусматривать печать первого компонента изображения на наружной поверхности объекта, нанесение первого слоя покрытия на наружную поверхность, чтобы покрыть первый компонент изображения, печать второго компонента изображения на первом слое покрытия и последующее нанесение второго слоя покрытия поверх второго компонента изображения. Поэтому становится очевидным то, что при осуществлении аспектов изобретения возможно практическое воплощение и получение многочисленных комбинаций и изменений.
Настоящее изобретение описано выше применительно к нескольким предпочтительным вариантам осуществления. Однако следует понять, что для специалистов в данной области техники по прочтении вышеизложенного описания станет очевидной возможность внесения многочисленных модификаций и изменений в эти варианты осуществления. Например, почти любое изображение, которое можно зафиксировать или сохранить в цифровом виде или генерировать в системе генерации цифровых изображений, можно нанести на объект, где надлежит провести печать, такой, как дверное полотно или аналогичная подложка из древесного композиционного материала. Кроме того, вышеописанное изобретение применимо к различным объектам таким, как погонажные оконтуренные изделия, двери шкафов, облицовочные стенные панели и т.п. Поэтому предполагается, что любые такие модификации и изменения составляют часть этого изобретения при условии, что они находятся в рамках объема нижеследующей формулы изобретения и ее эквивалентов.