專利名稱：熱成像印刷裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種在片基上高速熱成像印刷裝置和方法，其中所述裝置帶有許多圓柱狀的盤，該盤中有孔，從中噴出氣流，吹動其上成卷的印刷片基，促使熱成像粉末散布并且沉積在該片基上，此后再加熱并固定該粉末。
許多印刷者發現熱成像能為他們的企業拓展出一條新路。現在，熱成像技術不再僅限于印刷文具，業務名片和宣傳畫，而是表現為一種具有自己獨特之處的藝術形式。無論單獨使用，或者作為平版印刷術，金箔印花，凹凸壓花和絲網印刷的輔助手段，熱成像技術已經成為對圖像設計人員和畫家最有用的工具之一。其它應用之處包括賀卡，標簽，標識，年報，報告封面，包裝和海報。
熱成像技術是一個成熟的工藝，借助于它，通過任何類型的印刷過程，使用平版印刷或其它傳統的印刷方法可更容易地生產模仿銅版雕刻或印花效果的帶有凸起的印品。由一臺傳統的印刷機印刷而成的紙張被置于一臺輸送器上，在該輸送器上，具有在加熱作用下可熔化特性的樹脂顆粒或粉末在這些印刷成品上跳動。除了那些已經粘附在潮濕的油墨上的粉末之外，多余的粉末可以通過真空抽吸或用手連續地除去，并且再循環利用。然后，那些經過印刷并且撒過粉的紙張通常經過一個隧道型的烤箱，在那里樹脂顆粒或粉末被加熱至熔化，并且將粉末顆粒固化為一層帶凸起效果的薄膜。在出口處，冷氣吹在紙張上，冷卻并且固定上述粘性的帶凸起效果的薄膜，以防止紙張粘連在一起或被弄臟。美國專利No.5699743和5098739公開了這樣的熱成像印刷工藝的兩個例子。
本領域的普通技術人員知道所用的粉末顆粒的大小部分決定了該凸起薄膜，或帶凸起效果的印品的厚度，最大達到的高度。使用較大的粉末顆粒，可獲得具有較高凸起效果的印品。可以根據美國專利No.5,699,743所教導的方法，通過印刷大約1/16到1/8英寸寬的油墨線，在其上沉積20到50mesh的粉末，并且加熱適當的時間和溫度，以便不完全熔化的該粉末地使其固化，從而獲得高度在0.01英寸數量級的帶凸起效果的熱成像印品。通常，當需要較小高度的凸起效果的印品時，使用較小顆粒尺寸的粉末。
通常使用的有兩種不同類型的熱成像粉末透明的和不透明的。透明的粉末通常包括高光澤的，半光澤的和半陰暗的粉末。不透明的粉末通常包括金屬，例如金，銀和青銅；白色；和相對新的珍珠粉末。高光澤粉末是所有熱成像涂布中最常用的粉末。
常用的有五種傳統顆粒，根據厚度排列從“細線”到“濃重的色塊”。細線需要最細膩的，通常象面粉一樣的顆粒，而濃重的色塊需要粗糙的，象白糖那樣的顆粒。當設計人員需要特殊效果時才會選擇半光澤，陰暗的和半陰暗的粉末。它們通常形成的光澤比該高光澤粉末少，但是能提供一種類似的“感覺”并帶有凸起的效果。另一方面，該金屬和白色不透明的粉末通常很難使用。因此，熱成像車間中通常只使用高光澤的粉末。
通常通過在一個片基上印刷上濕的油墨，使用平面傳輸機構使該印刷片基(例如，單張紙)在一個將粉末漏在該片基上的料斗下面移動，從而實現熱成像印刷。傳統的熱成像印刷起碼也有100年歷史了，但只能實現60-70英尺/分的印刷速度，偶而能達到100英尺/分，但是如果連續保持這個速度，那么得到的印品是不清楚的。而且，熱成像可印刷的區域限制為大致12英寸寬。有報道記載可印刷的寬度在不超過20英寸的數量級上。膠印和其它類型的傳統的印刷經常使用圓柱狀的印刷裝置，這能達到更高的印刷速度。正如下面描述的，該裝置用于在紙張和織物上的一些傳統的平面印刷和平面彩印。
美國專利No.537,923公開了一種裝置，用于在紙張上產生設計圖樣，該裝置帶有一個模版，該模版上刻有設計所需的圖案；用于容納和釋放油墨或顏料的容器以及一個壓力裝置，用于通過該模版釋放油墨或顏料，根據需要的設計使油墨或顏料接觸到該紙張或其它表面。
美國專利No.2,049,495公開了一種印刷裝置，用于連續地重新補足油墨，將油墨供給到一個要被印刷的材料上。該油墨是從一個格形狀的圓柱體沿著該圓柱體的封閉表面填充到該圖案中的。
美國專利No.2,334,909公開了一個在織物上以相對高的速度印刷的壓力輥，通過將不同顏色的油墨供給到一個模版的內側，該模版帶有開口，油墨通過開口傳遞到織物上進行印刷。還公開了一種油墨或顏料的保持機構，該保持機構接觸該模版，該承載機構可從印刷機外部填充，并且可以擺動進入該顏料保持機構，而無需停止印刷機。
美國專利No.3,613,635公開了一種點印刷裝置，用于將粉末印刷在片基上，該印刷機包括一個有孔的中空輥，用于轉動該輥的裝置，以及一個料斗，該料斗位于輥的內部，用于容納粉末。該有孔的中空輥帶有不連續的圖案的孔，用于沉積干燥的粉末。
美國專利No.5,713,275公開了一個模版印刷機，它帶有一個支撐機構，用于支撐該有孔的模版，一個油墨供給機構，一個印刷紙輸送機構，和一個噴出空氣的裝置，用于從內部將空氣噴射到模版上，并使油墨通過該模版上的圖像，轉移到印刷紙上。
這些傳統的印刷機構通常直接在織物或紙張上印刷平面圖案或文字。出于各種理由，例如很容易弄臟該片基上松散的粉末等，人們相信圓柱狀的輥不適合于熱成像印刷的撒粉階段。雖然熱成像印刷技術在各種印刷工作中獲得商業上的成功，但是現在急需改善熱成像印刷產品的效率和質量。因此，希望有一種能夠提供熱成像印刷產品的裝置，它能夠高速運轉并且能在產品的不同部分產生多種顏色，同時仍然能保持傳統的熱成像印刷技術所能實現的高質量。
本發明涉及一種熱成像印刷裝置，它帶有一個具有至少兩個輥的頭部組件和至少兩個盤，該輥用于輸送一種片基通過該裝置，該片基包含第一和第二側面，兩個邊，該片基的第一面上帶有一種粘附粉末的液體，其中，輥接觸該片基的第二面，上述每個盤的一個邊緣用于在上述輥之間輸送片基，其中該盤使片基靠近該盤的邊緣定位，以便在該盤和片基之間形成至少一個實質上的包含區域；一個粉末供給器，用于使粉末顆粒進入該至少一個包含區域中，該包含區域用于涂布該片基的第一面，其中一定量的進入該包含區域中的該顆粒粘附在片基上的該液體上。
在一個實施例中，該裝置在頭部組件中還包含一個氣體供給器，指向該片基的第一面，用于從該片基上除去多余的粉末顆粒，以避免弄臟該片基上的液體或粉末顆粒。在一個優選實施例中，該頭部組件的結構使得該片基可連續運動通過該裝置。
在另一個實施例中，該片基的每個邊靠近一個盤的對應的邊緣。在另一個實施例中，該裝置還包括位于上述兩個盤之間的至少一個附加盤，用于將該包含區域分為至少兩個單獨的包含區域，以便將不同類型的粉末涂布在該片基的不同部分上。
在另一個實施例中，每個盤帶有一個邊緣，該邊緣中包括多個孔，以便以足夠的速度排出氣體來阻止該片基直接接觸該盤的邊緣。在一個優選實施例中，該盤邊緣的孔的直徑為大約0.001到0.5英寸，并且彼此隔開大約0.25到3英寸。在一個更優選的實施例中，孔的直徑為大約0.01英寸到0.05英寸，并且彼此隔開大約0.75到1.5英寸。在另一個優選的實施例中，該盤基本是圓形的。在一個實施例中，每個盤的直徑為大約12到60英寸，厚度為大約0.25到6英寸。在一個優選實施例中，盤的直徑為大約24到36英寸，厚度為大約1到3英寸。
在另一個實施例中，氣體從孔中釋放時的壓力保持在大約15psi到120psi。在另一個實施例中，該裝置還包括一個與表面上帶有粉末顆粒和濕油墨的片基保持一定距離的加熱機構，該加熱機構可以調整，當片基速度慢下來時，可增加與片基的距離，這樣可以避免點燃片基，該加熱機構向該片基施加基本恒定數量的熱能，以便將粉末顆粒熔化并固化在片基上。在一個優選的實施例中，該加熱器包含一個距離片基大約0.1到2英寸的加熱源，而片基位于粉末和該加熱器之間。在另一個實施例中，該粘附粉末的液體是油墨，當片基通過該加熱機構時，該油墨可被干燥。在另一個實施例中，該裝置還包括至少一個進紙輥或一個復卷卷軸，進紙輥能以連續方式將紙張供入頭部組件，復卷卷軸可連續接收紙張并將它們卷起來。在一個實施例中，該頭部組件帶有一個輸入輥和一個輸出輥，該輸入輥相對于該輸出輥與水平面成1到80度角，以避免粉末遺漏。
本發明還涉及一種熱成像印刷裝置，它包括用于輸送一個片基的機構，該片基有第一和第二側面，并且第一面上帶有濕油墨，用于輸送的機構接觸片基的第二面；用于將片基定位在裝置中的機構，在該機構和基片的內側形成至少一個實質上的包含區域，該用于定位的機構不接觸該片基；用于將粉末顆粒涂布在片基的第一面上的機構，它能使一定量的顆粒粘附在片基上的濕油墨上。
在一個實施例中，該用于定位的機構包括至少兩個基本為圓形的盤，盤上有用于噴射氣體的孔，該孔間隔開地環繞盤的圓周邊緣。在另一個實施例中，該裝置還包括用于從片基上除去多余的粉末顆粒的機構，以防止弄臟片基上的濕油墨或粉末顆粒。
本發明還涉及一種熱成像印刷的方法，它通過沿通道輸送一個具有第一和第二側面，以及兩邊的連續片基，該片基的第一面上帶有粘附粉末的液體；將粉末顆粒放置在片基第一面的一部分之上，使得至少部分粉末顆粒粘附在片基上的液體上；循環使用未粘附在片基第一部分上的粉末顆粒，用于涂布該片基的其它部分。
在一個實施例中，該片基沿基本為圓形的路徑導引，而未粘附的粉末顆粒沿靠近該片基的路徑布施，用于沉積在片基的其它部分上。在另一個實施例中，該粘附粉末的液體是油墨，而且該方法還包括在加熱片基上涂布的粉末之前，從片基上除去多余的粉末顆粒的步驟。
本發明的其它特性和優點可以從下面參照
的詳細描述中探知，其中圖1示出該卷筒紙裝置的整體圖，該卷筒紙裝置包括本發明的撒粉機構；圖2示出該卷筒紙裝置的一個透視圖，該卷筒紙裝置包括本發明的粉末保留盤；圖3示出位于本發明的撒粉機構之上的頭部組件的一個放大細部視圖；圖4示出從本發明的卷筒紙輸送方向看去，沿著一個盤的軸所作的一個垂直面的視圖；圖5示出沿著本發明圖4的盤的一個水平面所作的正剖圖；圖6示出本發明一個實施例中的一個送紙輥和復卷輥的視圖，該送紙輥和復卷輥使該印刷裝置連續工作。
現在公開一種適當的用于高速熱成像印刷的卷筒紙裝置。裝置的首選應用是使熱成像粉末的顆粒附著在一個連續的印刷片基上，例如一卷紙上，該紙張上按照一定的圖案或印刷圖像的式樣帶有一種粘附粉末的液體，例如油墨。該裝置可方便地以連續的方式使一個濕的油墨片基上附著上粉末。而且，本發明提供一種撒粉機構，該機構可按照連續的方式，使不同顏色和不同尺寸的粉末飛快地附著在片基的各個部分。這是通過一種撒粉機構實現的，該撒粉機構包含許多盤，該盤是中空的，而且在它的圓周邊緣帶有孔，使片基在空氣波的作用下可圍繞這張盤浮動，從而在給片基撒粉的過程中，防止任何濕的油墨或粉末被弄臟。這些盤與片基配合，形成包含區，在該包含區中，一些粉末顆粒被放置在片基上的濕油墨上，該片基被連續地輸送通過該撒粉機構。由于片基圍繞該盤恒速地運動，粉末更容易散布在片基上的濕的油墨區域中。在該撒粉機構中，通過一個空氣刀，或一陣氣體與重力組合作用，可除去多余的粉末，以防止粉末被弄臟，使最終的熱成像產品的質量保持一致。該撒粉機構容納該粉末粒子，以防止它們散落，這樣也有利于抑制污染周圍的空氣，并且更易于再循環利用粉末，將其附著在片基上。
圖1表示本發明的卷筒紙裝置的整體圖。準備在具有兩個面的片基1的一個面上進行熱成像印刷，該片基1是以連續的方式供給的，例如，一卷紙或卷筒紙，在印刷機中將濕的油墨印刷在該片基的一面上(未顯示)。該片基可以是任意所需的尺寸，但是寬度較好地為大約8-60英寸，更好的為大約12-48英寸，最好大約24-36英寸。該片基可以是不超過大約1/4英寸的任意厚度，但是太厚的片基庫存后很難有足夠的彈性能平滑地圍繞撒粉機構中的盤浮動。該片基可以是足夠長、能完全地圍繞上述盤的圓周的單張片基。然而，最好使用具有如上所述寬度的長條片基材料，以便適合地將熱成像粉末高速涂敷在片基上。雖然供給片基不是本發明最重要的方面，但是通常還是成卷的供給片基，例如卷筒紙。雖然紙是首選的片基，但是也可以使用其它任何片層材料，只要它能經受熱成像過程中的熱度，上述材料包括厚紙板，織物和某些塑料。
通過印刷機或其它粘附粉末的液體源(未描述)的片基1已經被印刷粘附上液體，該液體可以是任何顏色，包括透明的顏色，且該液體尚未完全干燥。該片基1進入本發明的撒粉機構4，通過頭部組件5并且圍繞兩個或更多個粉末保留盤6運行，該粉末保留盤6位于該頭部組件的下面。應該注意，在圖1中描述的該撒粉機構4帶有一個框架8，該框架支撐該撒粉機構4。該框架并不是本發明最重要的特征，在另外一個實施例中(未顯示)，該撒粉機構4可以安裝在例如兩個相對的側壁上。下面將只進一步闡明圖1中所示的一個盤的區域。該撒粉機構4包括一個撒粉漏斗7，它撒下測量好的定量的粉末，當片基圍繞該盤移動并且通過該撒粉機構4時，該粉末粘著在片基1上的濕油墨上。該片基沿著一個圓形軌道的方向相對于撒粉機構中的粉末循環運動。因此，未附著在該卷筒紙上的油墨上的粉末都會在該機構中循環流通，以使這些粉末可以附著在該片基的其它部分上。如上所述，進入該機構的粉末數量是經過測量的，以便正如本領域的普通技術人員所能理解的那樣，在提供涂附該片基所必需的粉末數量以外再額外提供一些富裕量。
然后該片基1離開該撒粉機構4，繼續通過一個加熱器10，該加熱器將粉末熔化在該片基1上，從而形成具有凸起效果的熱成像印品。然后該片基1通過一個冷卻器15，該冷卻器使印品上的粉末變冷，從而使其固化并且防止其蹭臟。適當的加熱和冷卻方法以及裝置是本領域的普通技術人員所熟知的，并且該片基1可以隨后進一步經過傳統的后處理操作，諸如折疊，切口，或卷起該片基等等。
圖2表示該卷筒紙裝置的透視圖，它更清楚地描繪了該撒粉機構4中的許多粉末保留盤6。在該視圖中，該片基1未示出，以便提供該盤6的清楚的視圖。當有該片基時，該盤6和片基1在每對盤6之間形成實質上的包含區域12。該包含區域12中僅有的開口位于該撒粉機構的頂部，撒粉料斗7通過該開口將粉末放入包含區域12中。
該粉末料斗7可容易地從該機構中卸下并替換，以便于連續操作。在某些情況下，可以選擇該粉末料斗的大小，以便向該片基提供適當數量的粉末。然而，通常是根據使用的粉末的需要設計料斗的大小，以便操作者可容易地更換。可以從一個連續的供給器中提供粉末，例如可以從一個適當的高速氣流輸送機構中供給粉末流，以代替上述料斗。
圖3表示該撒粉機構4的頭部組件20，它引導該片基1圍繞進紙輥21并且靠近該撒粉機構的盤6(未顯示)。在使濕的油墨朝內地繞過盤6之后，該片基1返回該頭部組件并且繞過輸出輥22。該輥21,22最好實質上是圓柱狀的，并且驅動該輥以促使片基1運動，通過該撒粉機構4，但是，如果在該卷筒紙裝置的其它地方有促使該片基運動的其他裝置，則也可以不驅動該輥21,22，該輥僅用于引導該片基環繞該盤6。例如，在一個實施例中，從該片基的輸出端將該卷筒紙拉過整個印刷裝置，該卷筒紙最好保持相對張緊，消除卷曲的部分。一旦該片基1通過該頭部組件20，離開該撒粉機構4，則通常要加熱該片基，以便熔化在通過該撒粉機構4的過程中保留在濕的油墨上的該熱成像粉末。該頭部組件20還包含一個位于該輥21,22之間的粉末通道25，該通道可使粉末從該粉末料斗7放入該包含區域12中。
圖3還描繪了一個可供選擇的輥調節器23,24，該輥調節器23,24分別與該輥21,22連結，根據需要改變該輥的圓周或者位置，以便當片基通過該撒粉機構時，改變該片基1的速度，張力或位置。該片基通過該印刷機的速度可以從大約10-2000英尺/分，較好地從大約400-1500英尺/分，最好為600-1000英尺/分。用于部分環繞輥21,22的殼體29,30確定了該粉末通道25的尺寸。如圖所示，該靠近輥22的殼體30包括一個氣體源33，通常為壓縮空氣，該壓縮空氣被導入位于該殼體30上的一個縫隙35。通常，多余的粉末顆粒37基本上不接觸濕的油墨，因此與接觸并粘附在濕油墨上的粉末顆粒相比，更容易從該片基上除去。該縫隙35以“空氣刀”的方式將高壓氣體33導入到該片基1的表面上，這有助于從濕油墨上除去多余的熱成像粉末顆粒37。該空氣刀的壓力通常是從大約0psi到100psi，較好地是從大約1psi到80psi，最好是從大約5到50psi。該空氣刀的壓力取決于該片基1的速度，如較高的速度就需要較小的壓力來除去多余的粉末顆粒。本領域的普通技術人員可容易地確定上述精確壓力。在撒粉機構的這個位置，該片基的經過撒粉和上油墨的一側是向下的，朝向盤。因此，地心引力也有助于高壓氣體33從該片基上除去多余的粉末顆粒。由于在片基1進入頭部組件20之前就從該片基1上除去了多余的粉末顆粒37，因此該顆粒37停留在該撒粉機構的包含區域中，用于后續的涂附在包含濕油墨但又沒有足夠的粉末顆粒的片基1上。該空氣刀有利地替代了傳統的熱成像工藝中通常需要使用的強氣流吹、集塵袋、真空吸塵器或者其它機構來從該片基上除去多余的粉末顆粒。更有利的是當經過該空氣刀時，該片基的運動軌道改變了方向，從而有助于從片基上除去多余的粉末。該多余的粉末返回到該包含區域，用于涂附到該片基的其它部分。
在圖3描述的實施例中，一個假想的平面在水平方向通過每個輥的中心。在一個優選實施例(未顯示)中，進紙輥21距下面盤的距離比輸出輥22距該盤的距離大。因此，該片基1進入該進紙輥21的高度大于當它離開該輸出輥22時的高度，以使該通過輥的中心的假想平面是傾斜1-80度的，在圖3描述的該實施例中，距該水平面的該角度較好為大約20-70度，最好從大約30-60度。一種可仿效的放置輥21,22的方式是設置進紙輥的位置，使得通過該輥中心的該假想平面形成大約45度角。通過將該進紙輥21放置在該輸出輥22之上，那些被空氣刀除去的多余的粉末可方便地保留在該撒粉機構中，并且不太可能通過該頭部組件20離開該撒粉機構。這增加了粉末在撒粉機構中的停留時間，這有助于改善最終熱成像產品的質量。還發現當該盤的直徑與該片基的速度之比為一個特定的比率時，該停留時間最長。應該理解，盤的直徑與片基速度之比為任意比率時，本發明都可以順利地實施。然而，片基的線速度為大約100英尺/分時，使用直徑為大約6英寸的盤可獲得最長的停留時間。因此，一個直徑大約3尺的盤應該用于以600英尺/分的速度印刷的片基，這樣才能獲得最好的熱成像印刷質量。
圖4表示一個側視圖，具體地說，表示一個從該卷筒紙輸紙方向看的、沿盤軸的多個粉末保留盤6中一個盤的垂直面的截面圖，該粉末保留盤6用于在該撒粉機構4的許多包含區域12中容納稀疏的粉末。該盤可以是沒有鋒利的角的任意形狀，但是它們最好是大體上橢圓形的，卵形的或者圓形的。該盤最好是圓形的，以促使該片基在該盤邊緣上平滑運動并且促使多余的粉末在其間循環。當使用圓形的盤時，使用的盤的直徑為大約12-60英寸，較好地為大約18-48英寸，最好為大約24-36英寸并且寬度為大約0.15-6英寸，較好地為大約0.25-4英寸，最好為大約0.5-2英寸。該寬度應該足夠大，以便在每個盤內部容納一個通道，該通道用于沿著每個盤6的圓周邊緣從孔40逸出的氣體。還希望使用盡可能窄的盤，以便使粉末區域盡可能地大。
該盤組件中的包含區域較好地保持大約15psi到120psi的壓力，最好為大約50psi到100psi。該壓縮空氣源可以只是該高壓氣體源33，氣體從該盤的圓周邊緣中的孔中流出，該液化粉末流20(當使用時)，也可以使用另一個獨立的高壓氣體源，或它們的組合。
從圖1和圖2的該粉末料斗7中漏下的粉末或是被引入該機構的粉末通過圖3的該頭部組件20的粉末通道25漏下，并且進入該包含區域12，該片基1環繞通過該包含區域12。該片基1從每個盤6的邊緣之上通過。雖然該片基1實際上可以停留在該盤6的邊緣之上，但是該片基1最好還是在氣體的作用下稍微脫離(不接觸)該盤6地環繞通過該盤，從每個盤6的邊緣排出上述氣體。該片基保持離開每個盤6的邊緣有利于防止弄臟該片基上的濕油墨，如果該片基上的濕油墨接觸盤6就很容易被弄臟。
每個盤6的圓周邊緣上帶有許多孔40，以便氣體從該盤6中流出，使該片基保持離開該盤6的邊緣。該氣流可以多種方式供給每個盤。在一個實施例中，在每個盤6內的中空區域中裝設輸送氣體的管子，該管中容納有連續流動的壓縮氣體，直到該氣體從孔40中逸出。該管可從每個盤的頂部進入，例如，通過圖3的頭部組件向下懸掛在每個盤內的中空區域中。壓縮該中空區域，使氣流通過該孔40逸出。在圖5描述的另一個實施例中，該管42以相同的方式將壓縮氣體供入每個盤，但是該管42環繞該盤的圓周邊緣45的內部并且固定在該盤的內邊緣45上。該管42上的孔40’的位置對應于孔40在每個盤6的邊緣上的位置，正如下面要描述的，以便氣流通過該管42進入每個盤6，并且直接從該管42和每個盤6中的孔40’和40中流出。這樣不需要壓縮盤6內的整個中空區域47，這減少或消除了空氣泄漏問題，該空氣泄漏問題會不利地降低氣體壓力。如果用易碎材料形成該盤6，其中的高壓中空區域47可能會使該盤破碎。消除該中空區域的壓力，可消除該盤6變形或破碎的潛在隱患。無論如何將該氣體供入盤中，每個盤6的中空區域47中都可以帶有一個或更多個支持體50，例如一個銷子，以便從內部增加該盤6的結構完整性。
該盤6可以通過本領域的普通技術人員所知道的任何方法制成，例如通過鑄造方法。該盤6也可以由一種或更多種類型材料的一或更多個片段制成。在圖5描述的實施例中，該盤是由具有彼此相同外形的兩個板52,53制成的，并且正如上面描述的，用于該盤。該板52,53之間可以有一個中空區域47，以允許壓縮氣體進入到盤6中，并且通過孔40輸出，雖然在該實施例中，該管42圓周圍繞該中空區域47的邊緣，但是如果管47的位置合適，也可以不考慮該板52,53的大小，甚至可以完全不設置該板。該板可以由具有足夠強度的任何適當的材料制成，以便保持形狀基本不變，最好由一種或更多種熱可塑性或彈性材料制成。該板52,53首選由一種透明材料制成，以使該機構的操作者可以更容易地監視該撒粉機構的操作，并且如果在操作期間出現任何問題時，可以進行干涉。因此，每個盤的該板52,53的更首選的材料包括丙烯酸，LEXAN，塑膠玻璃等等。LEXAN是市場上可以買到的Fairfield,CT通用電子公司的塑膠。雖然該板52,53可以彼此形成一定角度，但是這樣可能會阻礙粉末沉積。因此，該板最好保持彼此基本平行。這可以通過給該板52,53加一個具有足夠柔韌性的邊緣55來實現，該邊緣55的柔韌性足以環繞該板52,53的邊框57,58。該邊緣55最好與該板52,53氣密地接觸，以防止氣體從該中空區域47中逸出，特別是當該中空區域被壓縮時。在圖5描述的實施例中，該邊緣55中帶有凹槽，該凹槽對應于該板的邊框57,58，以使該邊緣在邊框上形成一個“帽子”，使該板52,53保持在一個基本固定的位置。該邊緣55可以由任何適當的材料制成，以便在其邊緣上形成孔，該材料較好地為一種或更多種熱可塑性或彈性材料，最好包括聚丙烯。該片基(在圖5中未顯示)靠近并且在該邊緣55之上通過，該邊緣正如圖5所描述的。當然，應該理解，可以以此處描述的或本領域的普通技術人員所知道的任何方式形成該盤6，當該片基經過該撒粉機構時，該盤6的結構可以引導片基。例如，在另外一個實施例(未顯示)中，該圖5的管42圓周環繞該邊緣55通過，只需要一個板52(或53)，因為該管42不需要在盤6內部設置一個中空區域。在另外一個實施例(也未顯示)中，該管42可以是通過例如擠出或造型整體形成的，作為該邊緣55本身內部圓周設置的一個中空腔室。
參照圖4，每個盤6邊緣中的孔40通常隔開大約0.25到3英寸，較好地為大約0.5到2英寸，最好為大約0.75到1.5英寸，以確保釋放適當數量的氣體，使該片基保持離開該盤6。該逸出的氣體形成一個空氣膜，該空氣膜使片基與該盤6的距離保持在大約0.001到0.3英寸，較好地為大約0.01到0.25英寸，最好大約0.05到0.2英寸。該孔的直徑應該為大約0.001到0.5英寸，較好為0.005到0.1英寸，最好大約0.01到0.09英寸。該氣體最好是空氣，該氣體來自一個氣體源，以足夠的速度從該孔40中逸出，以便將該片基1從每個盤6的邊緣推開。從該孔40釋放出的氣壓通常為大約0.001psi到150psi，較好地為大約1psi到120psi，最好為大約15psi到100psi。適當的氣壓取決于該片基1的紙卷的張力，該張力可由本領域的普通技術人員容易地確定。該氣體方便地進入鄰近的包含區域12，從而抑制該包含區域12中的疏松的粉末顆粒從該特定的包含區域12中逸出，并且防止粉末顆粒接觸該片基的該特定區域12以外的其它位置。需要限制該氣體的最大速度，這是為了避免(a)撕裂該片基；(b)使粉末顆粒太遠離每個盤6，這樣會在片基的某些區域留下空白，上述區域是接近該盤的粉末顆粒接觸不到片基上的油墨的區域。適當的氣體速度可以由本領域的普通技術人員容易地確定。雖然該盤可以旋轉，但是它們最好是固定不動的，因為該片基在來自每個盤6邊緣的氣體的作用下，方便地在該盤上浮動。
可以根據需要沿該輥的長度調整該盤6的數量和每個盤之間的距離，以形成一個或多個包含區域12，該包含區域使粉末附著在片基上的濕油墨上，從而形成一個經過施粉的區域，該區域隨后可以被加熱，以便在該片基上形成熱成像的印品。例如，可以根據該片基的寬度調整最靠近輥的每端的盤6，以使每個盤的最外邊緣對應地處于該片基1的每個邊緣下面。因此，至少兩個盤6被用于片基1的邊緣，當然如果想在該片基不同的區域涂布不同的粉末，可以沿該輥的任意位置增加更多的盤。調整盤6時的靈活性有利于在每個包含區域12中使用不同顏色或品質的粉末顆粒。圖1和2的粉末料斗7可以將不同顏色以及/或者品質的粉末釋放進不同的包含區域12中，而且該盤6將徹底阻止粉末移動到不同的包含區域12中。當然，應該理解，該用于熱成像印刷的適當的熱成像粉末可以是任意大小或品質的粉末，從小顆粒直到美國專利No.5,699,743中描述的尺寸，該美國專利在此處作為參考。該粉末也可以包括各種適當的用于熱成像印刷的傳統填充物，例如光閃閃的，有珍珠光彩的顏料，沙，金屬顏料等等。
在離開該撒粉機構4之后，該片基1經過一個在圖1中描述的加熱器10。該加熱器可以是傳統的加熱器，但是該加熱器最好是可調節高度的。當該片基象上面描述的那樣全速移動時，降低該加熱器的高度，使它更靠近該片基，以便加大熱量的傳輸。該片基的溫度通常升高至大約200華氏度到不大于450華氏度的最大值，該溫度較好地為大約250華氏度到375華氏度，最好為大約300華氏度到350華氏度，以避免點燃該片基，雖然該實際的溫度將取決于粉末顆粒的類型和大小，片基的類型和速度，以及最終的熱成像產品的要求高度。適當的溫度可以由本領域的普通技術人員結合本文公開的內容容易地確定。當該片基以較慢的速度移動時，可以相對于該片基的速度成比例地增加該加熱器的高度，以便象以更高的速度傳輸時那樣提供相同的熱量。上述高度調整也可使該加熱器停留在該片基上方足夠遠的地方，當該片基停止時，以避免該片基被點燃。
傳統的加熱通常通過輻射加熱該片基，使該熱量通過該片基傳導到片基的在油墨和粉末之下的部分。這是因為通常選擇波長與該片基的吸收相匹配的能量用于加熱，而該粉末和油墨通常具有不同的吸收波長。因此，最好將加熱元件設置在該片基的下面，以使該粉末不會阻擋輻射。按照這種方式，熱量可以更均勻地應用于整個片基，這樣在試圖加熱并且熔化該粉末時，可以使用較少的能量并且避免該片基上的沒被粉末覆蓋住的部分過熱。
最好使片基盡可能地靠近該加熱源，這樣也可以減少加熱所需的能量，并且當該片基以按照本發明的教導所獲得的高速通過該加熱器時，可以更快地加熱。因此，在一個優選的實施例中，該片基經過該加熱器時直接接觸一個耐熱的表面，該表面形成該加熱器的一部分，以減少從該加熱絲或能量源到該片基的距離。在該實施例中從該片基的表面到能量源的適當的距離應該是大約0.1到2英寸，較好地是0.12到0.3英寸。然而，應該理解，這些是各種優選的實施例，而任何傳統的加熱機構都適用于本發明。
應該理解，在此處使用的術語“空氣”和“氣體”是可以互換的，而且意思是指任何適當的不與粉末、片基或撒粉機構起化學反應的氣相成分。優選空氣，但是如果需要，也可以使用惰性氣體或它們的混合物。
雖然公開的優選實施例是使用油墨作為粘附粉末的液體，但是本領域的普通技術人員將容易地理解，也可以使用其它液體，例如粘接劑或膠，蟲膠，油漆等等，唯一的限制是該液體應該足夠潮濕或粘性，以使粉末粘著在液體上，而且該液體可以通過加熱或干燥而被干燥或固化。
在該片基被干燥并且冷卻之后，可以進行許多傳統的后處理操作。圖6描述的該片基是通過一個送紙輥59供給的，經過該撒粉裝置4，加熱器10，和冷卻器15，使該最終產品片基1返回，并被纏繞在一個復卷卷軸60上，該卷軸也被稱為重繞輥，以便在通過該冷卻器15之后立即形成一個連續的最終產品卷筒。也可以在該片基1離開該冷卻器15之后，執行多種未描述的附加處理，例如將卷筒紙切為不連續的單頁紙，然后將該單頁紙集中堆積或將它們展開，而不是將它們卷在一個復卷卷軸60上。如果需要，可將該單頁紙折疊，如果有必要，還可以在收集之前自動分頁。簡而言之，任何照慣例用于印刷或熱成像印刷的片基處理操作都可以與本發明結合，以獲得高速熱成像印品。處理卷筒紙領域的普通技術人員都知道所有這些操作，因此不需要在此處進一步說明。
該術語“連續”是指將粉末涂布在一卷片基的整個長度上，有其它已知技術，例如通過疊接以及/或者使用積聚機構使這樣的紙卷“飛速運行”，因此可以實現完全連續的過程。正如圖6描述的，照慣例可以設置多個輥和片基卷來實現上述效果，用一個片基輸送輥將片基供入該印刷裝置，一個重繞輥用于在對片基進行熱成像印刷之后接收片基，并將片基重新卷起來。在圖6描述的實施例中，動力輥64,65驅動該重繞輥運動，以便拉著該片基卷1通過整個裝置。連續印刷是印刷行業的普通技術人員所熟知的。
應該承認和理解，本發明不限于本文中圖示和描述過的精確結構，例如，很明顯，各種適當的設置和材料都適用于本發明詳細描述的裝置。例如，粉末是以粉末流的形式被引入的，它可以被導入盤的一側而不是頂部，因為它不是靠重力輸送的。相應地，根據本文公開的內容，本領域的普通技術人員所作的各種適宜的修改都將被含蓋在本權利要求的精神和范圍內。
權利要求
1．一種熱成像印刷裝置，包含一個頭部組件，帶有至少兩個輥，該輥用于輸送一種片基通過該裝置，該片基包含第一和第二側面，兩個邊，該片基的第一面上帶有一種粘附粉末的液體，其中，輥接觸該片基的第二面；至少兩個盤，每個盤的一個邊緣用于在上述輥之間輸送片基，其中該盤使片基靠近該盤的邊緣定位，以便在該盤和片基之間形成至少一個實質上的包含區域；以及一個粉末供給器，用于將粉末顆粒供入該至少一個包含區域中，該包含區域用于涂布該片基的第一面，其中一定量的進入該包含區域中的顆粒粘附在片基上的該液體上。
2．一種如權利要求1所述的裝置，其特征在于，在該頭部組件中還包含一個氣體供給器，它指向該片基的第一面，用于從該片基上除去多余的粉末顆粒，以避免弄臟該片基上的液體或粉末顆粒。
3．一種如權利要求1所述的裝置，其特征在于，該頭部組件的結構使得該片基可連續運動通過該裝置。
4．一種如權利要求1所述的裝置，其特征在于，該片基的每個邊靠近一個盤相對應的邊緣。
5．一種如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括至少一個位于上述兩個盤之間的一個附加盤，用于將該包含區域分為至少兩個單獨的包含區域，以便將不同類型的粉末涂布在該片基的不同部分上。
6．一種如權利要求1所述的裝置，其特征在于，每個盤帶有一個邊緣，該邊緣中包括多個孔，以便以足夠的速度排出氣體來阻止該片基與該盤的邊緣直接接觸。
7．一種如權利要求6所述的裝置，其特征在于，該盤邊緣的孔的直徑為大約0.001到0.5英寸，并且彼此隔開大約0.25到3英寸。
8．一種如權利要求7所述的裝置，其特征在于，孔的直徑為大約0.01英寸到0.05英寸，并且彼此隔開大約0.75到1.5英寸。
9．一種如權利要求6所述的裝置，其特征在于，該盤基本是圓形的。
10．一種如權利要求9所述的裝置，其特征在于，每個盤的直徑為大約12到60英寸，厚度為大約0.25到6英寸。
11．一種如權利要求9所述的裝置，其特征在于，每個盤的直徑為大約24到36英寸，厚度為大約1到3英寸。
12．一種如權利要求6所述的裝置，其特征在于，氣體從孔中釋放時的壓力保持在大約15psi到120psi。
13．一種如權利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括一個與表面上帶有粉末顆粒和濕油墨的片基保持一定距離的加熱機構，該加熱機構可以調整，當片基速度慢下來時，可增加與片基的距離，這樣可以避免點燃片基，該加熱機構向該片基施加基本恒定數量的熱能，以便將粉末顆粒熔化并固化在片基上。
14．一種如權利要求13所述的裝置，其特征在于，該加熱器包含一個距離片基大約0.1到2英寸的加熱源，而片基位于粉末和該加熱器之間。
15．一種如權利要求13所述的裝置，其特征在于，該粘附粉末的液體是油墨，當片基通過該加熱機構時，該油墨可被干燥。
16．一種如權利要求1所述的裝置，其特征在于，該頭部組件帶有一個輸入輥和一個輸出輥，該輸入輥相對于該輸出輥在水平面之上成1到80度角，以避免粉末遺漏。
17．一種如權利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括至少一個進紙輥或一個復卷輥，進紙輥能以連續方式將紙張供入頭部組件，復卷輥可連續接收紙張并將它們卷起來。
18．一種熱成像印刷裝置，它包括用于輸送一個片基的機構，該片基有第一和第二側面，并且第一面上帶有濕油墨，用于輸送的機構接觸片基的第二面；用于將片基定位在該裝置中的機構，在該定位機構與該片基內側形成至少一個實質上的包含區域，該用于定位的機構不接觸該片基；用于將粉末顆粒涂布在片基的第一面上的機構，它能使一定量的顆粒粘附在片基上的濕油墨上。
19．一種如權利要求18所述的裝置，其特征在于，該用于定位的機構包括至少兩個基本為圓形的盤，盤上有用于噴射氣體的孔，該孔間隔開地環繞盤的圓周邊緣。
20．一種如權利要求18所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括用于從片基上除去多余的粉末顆粒的機構，以防止弄臟片基上的濕油墨或粉末顆粒。
21．一種熱成像印刷的方法，它包括沿通道輸送一個具有第一和第二側面以及兩邊的連續片基，該片基的第一面上帶有粘附粉末的液體；將粉末顆粒放置在片基第一面的至少一部分上，使得至少部分粉末顆粒粘附在片基上的液體上；循環使用未粘附在片基第一部分上的粉末顆粒，用于涂布該片基的其它部分。
22．一種如權利要求21所述的方法，其特征在于，該片基沿基本為圓形的路徑導引，而未粘附的粉末顆粒靠近該片基的路徑布施，用于沉積在片基的其它部分上。
23．一種如權利要求21所述的方法，其特征在于，該粘附粉末的液體是油墨，而且該方法還包括在加熱片基上涂布的粉末之前，從片基上除去多余的粉末顆粒的步驟。
全文摘要
本發明公開了一種熱成像的印刷裝置和用于熱成像印刷的方法,包括一個至少帶有兩個用于輸送片基(1)的輥的頭組件(5);至少兩個盤(6);及一個供粉器(7),所述片基(1)有第一和第二兩面、兩個邊,在該片基通過所述印刷裝置時,其第一面上帶有粘附粉末的液體,所述輥接觸該片基的第二面,上述每個盤(6)的一邊用于在每個輥和盤之間輸送片基,其中該盤將片基定位在盤的側邊旁,以便在盤和片基中間形成至少一個實質上的容納區域(12),所述供粉器(7)將粉末顆粒供入至少一個容納區域中,用于涂附在片基的第一面上,從而使供入該容納區域的一定量顆粒粘附在片基上的粘附粉末的液體上。
文檔編號B41M7/00GK1308563SQ99808454
公開日2001年8月15日 申請日期1999年5月17日 優先權日1998年5月18日
發明者A·F·烏爾戈拉, M·G·雷諾 申請人:福斯特溫度記錄器供應公司