叠层塑料卡及其制造方法与制造设备的制作方法

专利名称：叠层塑料卡及其制造方法与制造设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及制造叠层塑料卡片的方法与设备，具体涉及到这样的卡片，卡片上载附的内容 为透明塑料的叠加层保护。
背景技术：
于塑料基底上载有例如文字、图案、画面或其它打印信息等打印内容的塑料卡，已广泛用于各种形式的商业目的、身份证、名片和类似物中。最好是能用激光打印机来打印所有这样的卡片，但在当前的工艺水平下，由于下述原因而并非总是可能的。
激光打印机在有关技术领域中属周知的，已广泛用于种种目的。激光打印过程的第一步基本上是以能够用来控制打印机的一组指令形式来确定拟打印的对象。上述这一步的一般作法是，扫描需打印的对象并将扫描的结果以一组数字指令形式记录于处理机的存储器中。这组指令控制从激光源发射的激光。激光束以依这组指令控制的图案形式照射到一金属筒形件上，并在选定的点上对此筒形件的表面进行静电充电。经过有选择地静电充电的筒形件进入粉末形式着色物质贮槽的邻区。这些着色物质的粉粒便被吸附到此筒形件经选择充电的点上，而在其上形成所需的图形。接着，与金属筒形件相接触地插入打印基底，而为上述色粉形成的图案便淀积到基底上。要是想进行多色打印，则对每一种颜色重复上述操作，为形成全色图像，通常要经四次来供给品红、蓝绿和黄外加黑色等基色。到此阶段，即在打印基底上形成了彩色图像。为使这种图像稳定，则将此打印基底通过加热辊对之间，使打印图像定影而成为永久性与稳定的。
上述工艺过程虽然可有效地进行多种应用，却不能满意地生产对在激光打印机定影段中兼用加压与加热敏感的材料制备的卡。这里，将此种材料称为“热-机敏感材料”或“热-机敏感(打印)基底”。这类热-机敏感的材料或打印基底包括合成打印材料，这类片材当在其上打印和在通常的激光打印机中定影时，会损坏到完全不能使用的程度。要是打算减轻激光打印机定影条件的影响使之不会损伤塑料卡基底，则定影会不充分，打印的图像不稳定，而再次使得这种卡片不能满意地使用。这类合成打印片材的例子之一是匹兹堡板玻璃(PPG)工业公司以商品名Teslin所出售的。根据说明，Teslin是单层式极为轻便的微孔型塑料膜，以聚烯烃材料为基础，含有60％(重量)的二氧化硅，市售的厚度规格范围从7密耳(Mil)至18密耳。它的性质已由制造厂商说明，是本领域的内行人周知的。
本发明的一个目的在于克服激光打印用热-机敏感材料所遇到的困难，同时生产出以这种材料为基底，使人完全满意的具有完美质量的打印卡片。
本发明的另一个目的在于提供激光打印的多层式卡片，它在机械性质上极其牢固，除非对其组成的膜层施加溶剂或加热，否则是不能用机械方式将这些膜层分开的。
本发明的再一个目的在于提供能在两面打印的，必要时能在两面用激光打印的卡片。
本发明的再另一个目的在于提供这样的多层式卡片，它制成极易弯曲的片状件形式，但又颇具刚性而能用于要求刚性的场合。
本发明的又一目的在于提供这样的多层式卡片，它在需要时可于其整个表面积上打印而不用留下空白的边界。
本发明的又一个目的在于提供用来实现所有前述目的和将于继后说明中出现的其它目的的方法。
本发明的又一个目的在于提供用来取得前述结果的，易于制造、成本低廉而又不难使用的设备。
本发明的其它目的与优点将随着对它的说明而获得理解。
发明概要本申请文件中的“基底”或“打印基底”一词是指任何可在其上实现打印的底衬材料，而与这种底衬材料的形式与组成无关，虽然，这里将具体涉及到以前所定义的热-机敏感材料。在有疑问的情形，可进行简单的测试来确定所给基底是否是本申请文件中所表明意义下的热-机敏感材料。只须使所述基底通过加热到最低为120℃且以最低为150Kg压力相互压贴到一起的一对辊之间。如果上述操作显著地影响了与用作打印基底性能有关的所给基底的物理性质或外观或其它性质时，就应将这种基底归纳到“热-机敏感”材料类。
“图像”或“对象”或“图示对象”都是用来指各种可打印的或已打印的对象的同义语，于是其中包括表示人或物的图像、肖像、照片、字母、字词、记号以及任何可由基底承载的图形或图像。
本发明的方法包括下述各步骤1.提供一组数字指令，例如计算机文件，来确定拟于热-机敏感材料制备的卡片上打印的对象，为简明起见，这种对象以后称作“图像”；2.通过常规的激光打印机的作业，将所述图像淀积于上述材料所制的基底上；3.利用辐射热使此图像部分地定影；4.在已打印的基底上，于打印的一面叠置上透明的面涂膜或膜片，同时可有选择地而且是可从优选择地将背涂膜或膜片叠置于卡片的背面；4.在层压成形工艺或是其它工艺下，对叠置在一起已打印的基底与面涂膜或膜片以及如果有的背涂膜或膜片，进行加压与加热，使它们粘合到一起。
然后，在有必要时，可以用例如电动冲压裁剪机将这种卡片裁切至所需尺寸。
在本发明的一种变型中，能够在与基底贴靠的前述一或两种涂膜的面上附以冷的粘合剂层，而在这种情形下的基底与涂膜可只须通过加压就可结合到一起。在本发明的另一种变更型式中，可于基底上铺设一层冷的粘接剂或是例如聚乙烯的热塑性塑料层，而再在其上粘结上另一基底层。上述涂膜最好用热塑性的合成材料，例如聚乙烯或聚酯形成。
已发现，由辐射热或IR(红外)加热进行的热定影(以后称作为“暂定影”)可以局部地但却是充分地使图像稳定，使得本发明的方法的所有继后作业都能无困难地进行，不仅不会损伤而且正如以后所说明的，会意想不到地改进打印基底。另一方面，在进行加热与加压最终定影时，使图像得到最终的和完全的定影，并在同时使基底与涂膜层压到一起而形成不能将其组成层分开的单一体。当采用微孔型的热-机敏感基底材料例如Teslin时，则可使涂膜与其直接结合，这是因为基底的多孔性可让涂膜进入其结构中形成非常牢靠的锚定点。也可将粘合剂以相同的方式粘合到基底上，而这种性质在后面将说明的实施例中是重要的。意想不到的是，这一在常规的激光打印机上进行时会不可挽回地损伤基底的同一操作，当依据本发明进行时，在较后的阶段并经过第一次暂定影后，能改进基底的质量。
由于最终制成的卡片不能分开成为其组成层，所以，就能在其整个面积上进行打印，这对于先有技术的设有空白边界来使各层作牢靠结合的卡片来说，一般是不可能的，这是由于基底的多孔特征而难以在各层的打印区上作有效的结合所致。
具有上述性质的最终制得的卡片构成了本发明的一个方面。
卡片的背面可以不加打印或可以事先由不同于激光打印的方式打印。但是，根据本发明的一种实施形式，可以生产出在两面上进行激光打印的卡片，其中包括制备出两片激光打印基底或如后面所说明的，制备出两片以上偶数个激光打印基底，将它们背对背地叠置到一起并在它们之间设置一层粘合剂，将两片面涂膜叠置于这样形成的多层结构的两个面上，将它们的各层粘合到一起，再将最终形成的卡片修整成一定尺寸，进而切除它们的连接边缘。根据粘合剂的选择，本发明的这一实施形式有几种变化型式。要是采用冷胶，则上述面层的内表面上也必须涂布上冷胶而把它粘合到两片基底上，在此最后阶段，只须将这种多层结构加压使所有所层粘合到一起。要是上述粘合剂是一般为片状的热塑性聚合物，例如聚乙烯、聚氯乙烯或聚酯时，则面涂膜将用相同或类似的材料，而粘合作业将要求加热而可能是一种热层压成形或热加压成形作业。
用来实施本发明的设备包括两个部分，它们可以而且通常是在结构上不相连接的。第一部分是激光打印机，它的特点是，载有尚未热定影的图像的基底通过一在其中使此图像在不加压下作热暂定影的热定影段，这里最好是应用辐射热、电介质加热或微波加热，但在其它方面则可以同于任何类型的周知的激光打印机。第二部分则是一种加压与加热设备，通过加压与加热，例如用热层压成形或热加压成形工艺，打印的基底与输送来的面涂膜最好也包括背涂膜粘合到一起，或在本发明的一种实施形式中，将两片基底、两片涂膜以及一或多层粘合剂层，或热塑性粘合层如聚乙烯或PVC层等粘合到一起；此第二部分可以包括例如这样的装置，用来在加压下使已加热的辊对子运行到叠置好的打印基底与面涂膜，最好还有背涂膜或背对背相叠置的成对卡片上，或者使上述各个组成件经受加热和加压。
附图简述在附图中

图1是概示本发明的方法的流程图；图2是根据本发明一实施例的设备的第一部分的示意性剖面图；图3是根据本发明一实施例的打印机热定影段放大的示意图；图4概示了打印基底与面涂膜和底涂膜的叠置关系；图5概示依据本发明一实施例的层压成形作业；图6是依据本发明所制的卡片的平面图；图7是图6中的卡片经显著放大的部分剖面图；而图8与9是要求由激光在两面打印的卡片的制造过程的一种实施形式的剖面图，而图10则是其示意性透视图。
最佳实施例的详细说明图1是表明本发明的方法的实施例的流程图。用属于周知设备的一种扫描器扫描了原件图像，由此扫描器所提供的信息转送到通用型数字计算机或专用处理机中，作为所谓“图像文件”存储于其中。自然，这种图像文件也可以通过本项技术中周知的其它装置取得。
由以前所定义的热-机敏感材料例如Teslin制得的底衬或基底送到激光打印机内，并用上述图像文件来控制此打印机的作业，使色粉淀积到图像基底上来形成单色或多色的图像。任何类型的激光打印机都可以用于上述目的，它的操作属普通常识而毋需再加说明。在图像已于基底上形成后，定影则不是以常规的激光打印机中的方式进行，而是采用辐射加热或红外加热进行，这样就能在不加压下制成经过热暂定影的图像。
然后将打印基底叠置于例如聚乙烯、聚酯薄膜或饱和聚酯的透明膜片上，这构成了成品卡片的面涂膜，而如后述的实施例中所示，最好还以另一种膜片来构成背涂膜。此第二种膜片也是透明的，所用材料可以同或不同于面涂膜料。
打印的基底与涂膜或膜片然后通过加压和加热粘合到一起。在此流程图中表明为层压成形工艺，但对此也可采用其它工艺，例如热压成形工艺。进行层压时，将底涂膜(如果有的话)或是其它的膜片以及打印基底支承于一硬的表面上，让加热的辊通过面涂膜之上。或者，也可使相叠置的面涂膜与打印基底以及可能存在的底涂膜在一起通过辊对之间；或是可以采用其它适当的设备，例如热压机。
图2概示出本发明的激光打印机。此激光打印机的总体以10表明，除其中以11标明的热定影部外，可以是任何常规的激光打印机。此激光打印机结构的常规部分是内行的人所熟悉的。它包括供纸段12，用一组辊从它将纸送到鼓14上。打印用的颜料以粉末形式贮于容器15中。图中标出了四个这样的容器，因为假定此打印是多色打印，并且是以三种基色品红、蓝绿与黄色外加黑色进行。设有用来变换容器15的常规装置，可使每个容器能在合适的时刻与鼓14接触，使容器中的色彩能转运到鼓上。有一未于图中标出的激光源把由数控装置控制的激光束导向到八角镜16上，根据反转图像文件所确定的图像和控制处理机(图中未示明)，使此光束依据程序从八角镜偏转并被反射镜17与18相继反射到鼓19上。色粉为鼓19根据所述图像俘获。鼓14与19相互接触转动，将反转的图像转印到业已送到鼓14上的临时性基底上。取决于图像上颜色的数目，上述操作可视需要重复多次。然后将打印基底以及形成于其上尚未定影的处于不稳态的图像，经常规输送机20传送到暂定影段11中，后者在图3中有着更清楚的描述。迄今所描述的各项操作以及用来执行这些操作的装置都是常规范围的并为内行的人所周知。作为包括所有上述部件的激光打印机可引CANON公司的CLC-350型为例。
定影段11包括用来输送载有反转图像的临时性基底的传送带21，此传送带由马达22通过传动链23带动，由辊24与25导向，它的张力则可由弹簧26通过控制上述两个辊间的距离来调节。标号29指基底传感器。辐射源或IR加热源27用来实现图像的临时性热定影。设有风扇28便于给定影段11通风，此定影段是依据本发明的设备的一部分。
可以用任何方便的方式将载有热暂定影图像的打印基底送出，然后用手动操作把它送到最后的处理段上。基底40与面和底涂膜41、42叠置成图1以透视图示意绘出的形式。接着是层压成形阶段。在所述的这一具体的实施例中，层压成形阶段如图5所示，是使叠置好的基底以及面涂膜与背涂膜通过加热辊对之间进行。基底标明于40处，面涂膜与背涂膜分别由41与42标明，加压与加热辊则标明于43和44处。但是正如所说过的，可以用不同的装置来进行上述作业。
最终所得叠层式卡片以平面图示于图6，而以显著放大的部分剖面图示明于图7。图6中卡片的边缘上的波纹形意在说明，本发明的这种卡片可以在其整个表面积上打印，而不用像先有技术的卡片一般所要求的那样，留出未打印的边界。图7中，示意性地说明所述涂膜材料进入到基底本身之内，使成品卡形成了不能分离开的统一体。实践证明，这种卡远比用来制造它的上述的较软而易弯曲的片状料刚硬结实。于是这种卡片本身构成了一种新颖的有价值的产品。
图8与9示意地表明了用来生产在两面都由激光打印的卡片的实施形式。图中的标号50和51分别是构成成品卡片的正面和背面的打印基底。每一基底可独立打印，但最好是以单片材料的形式来一起打印两个或两个以上偶数的基底。例如在图8中，所示的两个基底50与51连接在一起，而每一这样的基底则又可能是两个或两个以上。标号52为一冷粘合剂层。要是上述每个基底又是成双形式，则如图10的透视图所示，将有四个基底50-50’-51-51’结合在一起打印。标号53与54分别是面涂膜与背涂膜，它们各设有冷粘合剂层55与56。所示的涂膜53与54如同基底那样连接在一起，且其中的每一也取成双或更多个的形式。图8中分别表明了带有粘合剂层的基底、涂膜和粘合剂层52。所有述及的层叠置到一起形成多层或“夹层”结构。然后加压使各层粘合到一起，再使最终所得的结构修整裁切成所需尺寸，切开使各基底及其上涂膜相连接的边缘，使各基底和与之配合的层同另外的基底相互分开。由上述作业制得的卡片，以局部的显著放大的剖面形式示明在图9中。可以用片状热塑性塑料(例如聚乙烯或PVC)来取代冷粘合剂层52，而如无进一步说明，“粘合剂层”一词应理解为包括冷粘合剂层与热塑性膜片。要是把热塑性膜片用作粘合材料，就不需使用粘合剂层55和56，而结合作业则将采用热层压成形或热加压成形然后(用例如裁切机)修整成所需尺寸。
尽管在上面用图示方式描述了本发明的几个实施例，但应认识到在不偏离本发明权利要求书的精神或超出其范围的前提下，本领域的内行人是可以采用多种变型来实施本发明的。
权利要求
1.生产叠层塑料卡的方法，特征在于，此方法包括下述步骤(1)提供一组数字指令，例如计算机文件，来确定拟于所需塑料基底上打印的图像对象；(2)通过常规的激光打印机作业，将打印用的色粉淀积到上述塑料基底上来形成所述图像对象；(3)利用辐射热使所述图像对象部分地定影；(4)在载有所述图像对象的上述基底的已打印面上叠置上至少一层涂膜；以及(5)将上述基底与所述打印面上的面涂膜结合到一起。
2.如权利要求1所述的方法，特征在于，此方法还包括在此基底的背面叠置上另一层透明塑料膜片，而将此另一层透明塑料膜片与前述基底以及所述面涂膜结合到一起。
3.如权利要求1或2所述的方法，特征在于上述结合步骤是通过加压与加热进行。
4.如权利要求3所述的方法，特征在于；所述加压与加热是在已加热的辊对之间采用热层压成形工艺执行的。
5.如权利要求3所述的方法，特征在于所述加压与加热是通过热压工艺来执行的。
6.如权利要求1或2所述的方法，特征在于此方法还包括将粘合在一起的基底与涂膜按所需卡的尺寸裁切好。
7.如权利要求1或2所述的方法，特征在于所述打印基底是前面所定义的热-机敏感基底。
8.如权利要求7所述的方法，特征在于所述热-机敏感基底是塑料基底。
9.如权利要求7所述的方法，特征在于所述热-机敏感基底是商品名为Teslin的打印用膜片。
10.如权利要求1或2所述的方法，特征在于所述涂膜是由热塑性合成材料制成。
11.如权利要求1或2所述的方法，特征在于所述热塑性合成材料选自聚乙烯或聚酯。
12.根据权利要求1用来生产在两面由激光打印的叠层塑料卡的方法，此方法包括在偶数基底上实施权利要求1中的步骤1、2和3；将这些基底背对背叠置且在它们之间插放一层粘合剂；在由上述步骤形成的结构上叠置上面涂膜与底涂膜，然后将所有这些叠置的膜层粘合到一起。
13.如权利要求12所述的方法，特征在于所述粘合剂是冷胶，而这种冷胶层是设在面涂膜与背涂膜层和与其相邻的打印基底之间，而将这些层结合到一起则是通过加压进行的。
14.如权利要求12所述的方法，特征在于所述粘合物质是热塑性膜片，而所述将各层粘合到一起的步骤是通过加热与加压进行。
15.如上述任一项权利要求所述的方法，特征在于，其中是把PVC膜片用作结合装置。
16.用来生产叠层塑料卡的设备，此设备包括一台激光打印机，特征在于，这台打印机设有热定影段，此热定影段包括使载有图像对象的基底通过其中而不对它加压的装置，还包括有对所述基底及其上的图像对象加热而不加压的装置，由此得以使所述图像对象暂定影，此外前述设备还包括有用来使所述基底与至少一层涂膜结合到一起的装置。
17.如权利要求16所述的设备，特征在于所述用来加热而不加压的装置是辐射加热装置。
18.如权利要求17所述的设备，特征在于所述将基底与至少一层涂膜结合到一起的装置包括加压与加热定影装置。
19.如权利要求18所述的设备，特征在于所述加压与加热定影装置包括有使叠置在一起的打印基底与涂膜在加压下通过加热辊对之间的装置。
20.叠层塑料卡，它包括有由前面所定义的热-机敏感材料制备的打印后衬，此后衬上载有打印的图像对象，所述塑料卡还包括至少一层涂膜，此基底与涂膜则紧密地和不可分地熔接到一起。
21.如权利要求20所述的叠层塑料卡，特征在于所述热-机敏感材料是Teslin打印膜片。
22.如权利要求20所述的叠层塑料卡，特征在于，这种塑料卡没有不打印的边界。
23.如权利要求20所述的叠层塑料卡，特征在于它包括两个背对背结合的基底，基底上载有已打印的图像对象并在基底的外表面上设有涂膜。
24.由权利要求1至15中任何一种方法生产出的叠层塑料卡。
25.用来生产实质上如所说明和如所图示的叠层塑料卡的方法。
26.用来生产实质上如所说明和如所图示的叠层塑料卡的设备。
全文摘要
生产叠层塑料卡的方法,包括下述步骤:(1)提供一组数字指令,例如计算机文件,来确定拟于所需塑料基底上打印的图像对象;(2)通过常规的激光打印机作业,将打印用的色粉淀积到上述塑料基底上来形成所述图像对象;(3)利用辐射热使所述图像对象部分地定影;(4)在载有所述图像对象的上述基底的已打印面上叠置上至少一层涂膜;以及(5)将上述基底与所述涂膜结合到一起。
文档编号B42D15/10GK1171082SQ95197116
公开日1998年1月21日 申请日期1995年10月27日 优先权日1994年10月27日
发明者F·克林格 申请人:苏珀科姆有限公司