概括而言，本公開涉及一種利用非接觸式沉積施涂器將涂料組合物以圖案形式施加于基底表面以增加圖案形式的涂料組合物的邊緣銳度和分辨率的方法。更具體而言，本公開涉及以圖案形式將表面處理施加于表面以形成與未經表面處理的表面相比具有增加的表面能的圖案化表面，然后將涂料組合物施加于圖案化表面以選擇性地潤濕圖案化表面并形成以圖案形式布置并具有增加的邊緣銳度(清晰度，acuity)和分辨率的涂覆層。

背景技術：

1、噴墨印刷是一種非沖擊式印刷工藝，其中墨滴響應于電信號沉積在基底上。這些工藝的優點是允許對基底進行數字印刷，所述數字印刷可以根據個人要求進行定制。

2、可以通過包括連續或按需滴墨印刷的各種噴墨應用方法將液滴噴射到基底上。在按需滴墨印刷中，噴射墨滴的能量可以由熱電阻、壓電晶體、聲或電磁閥提供。在連續模式下，流體可以在其自然破碎成液滴之前或之后直接流向基底，這與瑞利不穩定性有關。在連續模式下，通過在噴嘴噴射之前引入周期性壓電刺激，可以實現更受控的液滴破碎。換句話說，pzt可用于通過受激瑞利法(stimulated?rayleigh?method)產生更規則的液滴。

3、通常將常規噴墨的墨配制成在多孔基底上印刷，在此墨迅速吸收到基底中，從而便于在印刷后不久基底的干燥和處理。此外，雖然印刷品對諸如印刷文字和圖片或圖案化織物的這些應用具有足夠的耐久性，但其他應用的耐久性要求要高得多。例如，汽車涂料在物理耐久性(諸如耐磨損性和耐碎屑性)方面和針對耐候性和耐光性的長期耐久性方面都有高得多的耐久性要求。因此，噴墨的墨不用作汽車涂料。

4、在汽車工業中，車身通常覆蓋有一系列罩面漆，包括電涂層、底涂層(primer)、提供顏色的有色底漆(底色漆，basecoat)和提供額外保護和光澤飾面的透明面涂層。目前，大多數汽車車身涂成單一顏色，其中底漆在單個噴涂操作中施加。該涂層用氣動噴涂或旋轉設備施加，產生具有寬液滴尺寸分布的油漆液滴的寬射流。這具有通過自動化過程在相對較短的時間內產生均勻的高質量涂層的優點。

5、然而，使用噴涂技術存在缺點。如果車身要涂多種顏色，例如將第二種顏色用于諸如條紋的圖案，或將車身的整個區段(諸如車頂)涂上不同的顏色，則需要掩蔽第一涂層，然后使車身再次通過噴漆工藝以添加第二種顏色。在該第二次噴漆操作后，必須去除掩膜。這既費時又費力，顯著地增加了操作成本。此外，這樣的工藝可能導致鋸齒狀邊緣、疵點和瑕疵、油漆滲色和由于彈性釋放而導致的涂層剝落，尤其是在掩膜邊緣周圍。圖5中給出了一個實例。

6、當前噴涂技術的第二個缺點是以具有寬范圍液滴尺寸的寬液滴射流噴涂油漆液滴。結果，許多液滴沒有落在車輛上，這是因為它們被噴涂在邊緣附近并因此過度噴涂基底，或者因為較小的液滴具有太低的動量而無法到達車身。這種過量的過度噴涂必須從噴涂操作中除去并進行安全處置，從而導致巨大的浪費和額外的成本。

7、此外，通常配制汽車涂料使得在噴涂后這些汽車涂料松弛并且粘度增加以防止流掛和坍塌。出于這個原因，許多汽車涂料被認為具有非牛頓流體特性。當汽車涂料施加于垂直表面時，這尤其重要。然而，這些相同的特性有效地阻止了這樣的汽車涂料能夠使用市售噴墨技術施加。

8、例如，將本領域已知的噴墨的墨配制成具有通常低于20cps的低且通常與剪切速率無關(即牛頓型流體)的粘度。這是因為在印刷頭的每個噴嘴中可用于噴射液滴并且還避免在印刷頭的通道中使墨變稠從而導致堵塞的有限量的能量。另一方面，汽車涂料通常具有顯著的非牛頓剪切行為，其中在低剪切下具有極高的粘度以幫助避免顏料沉降并確保緊接著在施加之后快速且均勻地形成涂層，但是在高剪切速率下具有相對較低的粘度以促進噴射并將噴出物霧化成液滴。

9、出于這些原因，如果將噴墨技術用于汽車工業，則將面臨獨特的挑戰。例如，按需滴墨(dod)噴射，諸如對于噴墨的墨而言，要求墨在液滴噴射期間經歷的高剪切速率(例如>1000s-1)下具有低粘度(例如<50cp)。原則上，典型的剪切稀化汽車涂料將滿足該標準。然而，在實踐中，不能噴射高剪切稀化的汽車涂料，原因是在從低剪切速率到高剪切速率以進行液滴噴射的非常快的啟動時間期間，汽車涂料往往表現為極高的(如果不是幾乎無限大的話)粘度的粘彈性固體，使得無法噴射液滴。這是由于汽車涂料的抗流掛和坍塌設計。例如，在混合和噴涂之間所經過的時間期間，汽車涂料將松弛到粘度大大增加的程度。這將阻止涂料能夠被噴射或噴墨。此外，即使通過某種機制可以實現液滴噴射，印刷頭中也可能存在多個停滯點，這些停滯點將阻止汽車涂料具有足夠低的粘度以有效地重新填充液滴噴射室。

10、此外，如圖1所示，存在相對于噴嘴間隔方向實現的液滴限制，其中高頻噴射在橫向方向上產生間距緊密的液滴，但噴嘴間距限制了緊密的液滴定位。這會導致印刷質量不佳，這在汽車涂料中尤為明顯。

11、此外，如圖2所示，在噴嘴間隔方向上布置更多液滴的兩種另外的方法包括使用在一起成組并偏移的多個陣列以及使用以一定傾斜角的陣列。然而，仍然存在對液滴尺寸、間距和潤濕的限制。結果，如圖3所示，已知控制噴嘴處液滴的尺寸，其中較大的液滴是較小的子液滴的集合。但是，需要低組合物粘度。大多數汽車涂料不具有這樣的粘度并因此不能用于這種方法。

12、此外，許多噴墨印刷頭制造商使用可變墨滴尺寸來提高邊緣銳度。較大的液滴是較小的子液滴的集合，其中較小的液滴布置在較大的液滴之間以提高感知分辨率。然而，墨必須具有低粘度才能以這種方式起作用。汽車涂料組合物通常不具有足夠低的粘度以能夠用于這樣的技術。圖4中給出了一個實例。

13、更進一步，由于汽車涂料組合物的觸變性，也稱作重建時間，會出現問題。本領域已知汽車涂料在各種應用裝置中混合和/或剪切后需要時間來重建其流變特性。該重建時間會在涂布過程中引入不規則性，使得涂料組合物可能不會以預測的速度、準確度、時間安排或粘度從施加裝置噴射。這對于嚴重依賴于非常小液滴的精確的時間安排和位置安排的噴墨技術尤其重要。如果涂料組合物的速度、準確度、時間安排或粘度不正確，則基底表面上的涂層會出現不規則性，這可能導致最終產品無法使用。

14、此外，當使用非接觸式數字技術在具有非多孔聚合物表面的基底(諸如汽車部件)上施加油漆圖案時，基于涂料組合物的液滴尺寸和液滴的布置準確度存在根本的分辨率限制。成膜要求和高油漆粘度限制了液滴尺寸，不然則可以實現更高的分辨率或提高邊緣銳度。當將較大的油漆液滴施加于基底時，將發生一些流動、潤濕和聚結。這可能會進一步扭曲圖像或圖案銳度。

15、更具體而言，基底上液滴的尺寸是施涂器噴射的液滴體積的函數并且受組合物和基底的特性的影響。較小的液滴尺寸會產生較小的液滴，導致較低的顏色密度，從而改善圖像強調(突出)區域。然而，較小的液滴尺寸并不總是優越的。未完全重疊且其間有空白的印刷點陣列不適用于純色區域或粗體文本。更大的點尺寸可以確保實現完全實心覆蓋和更強或更高不透明度的顏色。

16、所有印刷成像的基礎是在基底上特定位置處點的積累，這些點產生線條、實心區域或半色調圖案。如果點的預期位置與其實際位置之間存在差異，則會導致圖像質量偽影(artefacts)。為了確保精確成像，每個印刷點都必須布置在基底上恰好預定的位置。偏離該位置的誤差直接影響特征諸如線條和文本的質量，從而表現出“鋸齒狀的邊緣”，并且還會影響顏色配準，從而導致圖像或實心區域出現白線。

17、液滴布置準確性也影響最終產品的質量。例如，存在于施涂器中的氣泡或顆粒會導致噴嘴偏離或方向錯誤，這只能通過定期維護或更換施涂器來去除。

18、印刷質量也可能受液滴體積和由此造成的液滴尺寸以及在整個印刷寬度上組合物厚度的一致性的影響。在印刷方向上圖像中可見的具有不同顏色密度的條帶是非常不期望的，但這些條帶可能是由在整個施涂器寬度上以及在施涂器存在變化的情況下在整個印刷寬度上不一致的液滴體積造成的。液滴尺寸的一致性不僅受用于噴射等體積液滴的施涂器的物理能力的影響，還受其通過致動過程調節和管理積累熱量的能力的影響。溫度的變化會影響組成性粘度和將要噴射的液滴尺寸。在施涂器的一個區域中較高的溫度將導致較高的液滴體積和增加的組合物密度，這可能極難管理。

19、如上所述，由于汽車涂料在物理特性上與典型的噴墨的墨顯著不同，所有上述問題都可能被放大并且變得更難以控制和管理。

20、因此，仍然存在開發改進的將涂料組合物施加于各種基底的方法的機會。此外，從隨后的詳細描述和所附權利要求并結合本背景技術，其他期望的特征和特性將變得顯而易見。

21、概述和優勢

22、本公開提供了一種利用非接觸式沉積施涂器將涂料組合物以圖案形式施加于基底表面以增加圖案形式的涂料組合物的邊緣銳度和分辨率的方法。所述方法包括以下步驟：提供具有包括非多孔聚合物的表面的基底，以圖案形式將表面處理施加于表面以形成與未經表面處理的表面相比具有增加的表面能的圖案化表面，提供包含載體和粘結劑的涂料組合物，提供包括噴嘴的非接觸式沉積施涂器，并通過噴嘴將涂料組合物施加于圖案化表面以選擇性地潤濕圖案化表面并形成以圖案形式布置并具有增加的邊緣銳度和分辨率的涂覆層，其中所述涂覆層在剛施加時具有至少15微米的濕厚度。

23、本公開還提供了一種利用非接觸式逐滴沉積施涂器預處理其上施加有圖案化涂料組合物的基底從而實現增加的邊緣銳度和分辨率的方法。所述方法包括以下步驟：提供具有包括非多孔聚合物的表面的基底，預處理表面以形成與未經表面處理的表面相比具有增加的表面能的圖案，提供包含載體和粘結劑的涂料組合物，提供包括噴嘴的非接觸式逐滴沉積施涂器，并通過噴嘴將涂料組合物施加于圖案化表面以選擇性地潤濕圖案化表面并形成具有增加的邊緣銳度和分辨率的圖案化涂層，其中所述涂覆層在剛施加時具有至少15微米的濕厚度。

24、本公開還提供了一種利用噴墨印刷頭將汽車涂料組合物以圖案形式施加于汽車部件表面以增加圖案形式的汽車涂料組合物的邊緣銳度和分辨率的方法。所述方法包括以下步驟：提供具有表面的汽車部件，所述表面包括選自第一水型或溶劑型底漆組合物的非多孔聚合物，將掩模施加于基底表面，其中掩模以圖案形式布置，在掩模上方將表面處理施加于表面以形成與未經處理的表面相比具有增加的表面能的正性和/或負性圖案化表面，其中所述表面處理選自火焰處理、電暈處理、等離子體處理及其組合，在施加表面處理的步驟后去除掩模；提供包含載體和粘結劑的汽車涂料組合物，其中所述汽車涂料組合物是第二水型或溶劑型底漆組合物，提供包括噴嘴的噴墨印刷頭，并通過噴嘴將汽車涂料組合物施加于圖案化表面以選擇性地潤濕圖案化表面以形成以圖案形式布置并具有增加的邊緣銳度和分辨率的涂覆層，其中所述涂覆層在剛施加時具有至少15微米的濕厚度并且其中所述噴墨印刷頭經由平均直徑大于約50微米的液滴施加組合物。

25、對于與本方法有關的潛在優勢，理論上講，當使用常規用于墨的施涂器施加汽車油漆時，大油漆滴將不能實現足夠的分辨率以提供原始設備制造商(oem)汽車客戶所需的邊緣銳度。但是，如果對基底進行預處理以增加表面某些區域與其他區域相比的選擇性潤濕，則涂料將流入所需的位置，從而將邊緣銳度和分辨率提高到足夠的水平，例如在幾英寸到幾英尺的觀看距離內達到可視銳度水平。此外，在一些實施方案中，掩蔽技術的使用可以高分辨率引導表面處理，從而允許更大的油漆滴潤濕目標表面而不潤濕未經處理區域，從而提高邊緣銳度和分辨率。這些技術可確保oem能夠利用可得的低分辨率印刷頭使用具有更高粘度的各種涂料組合物并仍能獲得具有優異邊緣銳度的高分辨率圖像或圖案。

技術實現思路