利用粉末在物品、幅材或片状物上产生图像的制作方法

专利名称：利用粉末在物品、幅材或片状物上产生图像的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用粉末在食品、移动的幅材或片状物以及其它物品 上产生图像。
背景技术：
有时需要使用图像标记物品、幅材或片状物。虽然包装可包括各 种不同的信息，但是在产品或物品上直接作标记可以提供附加的产品 标识、装饰、广告或销售信息。因为板状形式的材料经常用于包装或 制成需要包括各种不同信息的产品，在板状材料上直接作标记就可以 提供附加的产品标识、装饰、广告或销售信息。片状材料被用来传达 信息，从而也需要在这样的片状物上直接作标记。
用于涂覆或标记不同类型基底的几种技术是公知的。静电处理方 法代表了一组这种技术。例如，在复印行业中，有时利用两种初级的 基于粉末的处理和一种基于液体的处理来产生图像。这种方法既可用 于单组份显影系统也可用于双组份显像系统。在干式双组份显影系统 中，可以使用例如载体粉末和成像粉末(例如公知的调色剂)。在系统
中载体典型地被重复使'用；而根据用来产生图像的材料的数量，成像 粉末可以被耗尽，并且可以从贮存器或其它源重新补充成像粉末。
这种方法的特定类型包括将图像转印到相对平坦表面的激光打印 技术。当前的方法则很复杂，共使用七个处理步骤。而且，这些方法 不能用来直接地标记热敏基底或非平面表面，并且这些方法浪费作标 记用的粉末。

发明内容
根据本发明的一个方面， 一种利用粉末直接在物品、幅材或片状物上做标记的方法，该方法包括将物品、幅材或片状物移动到第一工 作站、第二工作站和第三工作站。该方法包括在物品、幅材或片状物 和第一工作站之间建立电场并在第一工作站处借助于电场将带电粉末
静电转印或施加到物品、幅材或片状物的表面上。在第二工作站处粉 末被成影像地熔化或烧结在物品、幅材或片状物的表面上。在第三工 作站处将粉末的未熔化或未烧结部分从物品、幅材或片状物的表面上 移除。
该技术可用于在物品、幅材或片状物的表面上产生单色标记或多 色标记。如果要产生多色标记，物品、幅材或片状物会被移动到多组 工作站，每组工作站包括粉末转印工作站、成像工作站和粉末移除工 作站。也可以存在其它工作站。
通过设置能牢固地保持物品、幅材或片状物的保持器或传送系统 来控制物品、幅材或片状物相对于各个工作站的位置，直到完成成像。 在一些实施例中可存在各种不同的特征。例如，在一特定实施例中， 在物品移动到每个工作站时可使用机械紧固件、工具或真空来通过保 持器保持物品。保持器可包括适于与物品电接触的接触部分以及围绕 物品设置并与物品电隔离的导电护罩。利用第一极性的电压对导电护 罩施加偏压，接触部分适于利用相反极性的电压对物品施加偏压，以 及粉末转印工作站适于利用第一极性的电压电对粉末施加偏压。导电 护罩可相对于物品设置并对导电护罩施加偏置电压，.以对粉末在粉末
转印工作站处被转印到的物品上的区域进行限制。例如，导电护罩可 相对于物品设置并被施加电偏压，以使产生的电场阻止粉末被转印到 物品的背面或侧面。
在另外的实施例中，机械保持系统并不是优选的，保持器的接触 部分可包括例如导电弹性体波紋管。保持器可以包括被施加真空的管， 以使物品相对于导电弹性体波紋管被牢固地保持就位。
在另外的实施例中，板状材料或片状材料被牢固地保持并顺次移 动到粉末转印工作站、成像工作站和粉末移除工作站。在幅材或片状 物和粉末转印工作站之间建立电场，以使幅材或片状物被粉末涂覆。可通过将被施加偏压的滚筒或板布置成与幅材或片状物紧密接触并位 于与粉末移除工作站相对的一侧上来产生电场。带电粉末在粉末转印 工作站处被转印到幅材或片状物的表面上。然后，采用成像工作站使 在幅材或片状物上的该粉末层中的图像定影，并且最后，采用粉末移 除工作站来移除未被用来成像的粉末，从而将最终的图像保留在幅材 或片状物上。
在另一实施例中，物品、幅材或片状物对于要利用的电偏压来说 导电不充分或者太厚，就不能在物品、幅材或片状物和粉末转印工作 站之间产生电场。在该实施例中，可以在物品、幅材或片状物移动到 粉末转印工作站之前利用电晕或施加偏压的滚筒来在引导到物品、幅 材或片状物的表面上产生静电电荷。
粉末转印工作站可包括用于顺次使带有静电电荷的粉末紧靠近物 品、幅材或片状物的表面的部件，以使粉末受电场的影响而移动到物 品、幅材或片状物的表面上。可通过相对于物品、幅材或片状物对粉 末转印工作站的全部或部分施加电偏压来实现该电场。
件。可借助于;不限于电晕部件或摩擦生电部件例如表面区域接触i 进行粉末充电。粉末转印工作站可通过但不限于机械的、重力的、流 体的、磁性的、静电的、或空气或气体压力系统使粉末与物品、幅材 或片状物的表面靠近。
成像工作站可包括激光器或二极管，以在物品、幅材或片状物上 提供粉末的局部熔化或烧结，并且该激光器或二极管适于扫描、调制 和聚焦来自激光器或二极管的以成影像的方式通过物品、幅材或片状 物的表面的光束。物品、幅材或片状物在图像产生期间可以是静止的 或移动的。在一实施例中，物品、幅材或片状物在图像产生期间是移 动的，并设置有使激光器或二极管的动作与物品、幅材或片状物的速 度和/或位置同步的部件。
在已经完成成像之后，粉末移除工作站可使用静电的、机械的、 液体的、正向加压气体、或真空或这些手段的结合来从物品、幅材或片状物的表面移除过多的粉末。
在一特定实施例中，粉末移除工作站具有沿彼此相反的方向旋转 的一对滚筒。滚筒可包括毛刷，以使非平面物品的表面可与粉末移除 系统物理上接触。毛刷可包括例如合成导电纤维。可利用与物品、幅 材或片状物的极性相反的电压对滚筒施加偏压，以从物品、幅材或片 状物的表面移除粉末的未熔化或未烧结部分。
在可选的实施例中，滚筒被偏压并且使滚筒上的粉末与物品、幅 材或片状物的表面接触或靠近物品、幅材或片状物的表面，以从物品、 幅材或片状物的表面移除粉末的未熔化或未烧结部分。在该实施例中， 滚筒上的粉末的极性可与物品、幅材或片状物表面上的粉末的极性相 反。
来自粉末移除工作站的粉末的未熔化或未烧结部分可以再循环， 以在粉末移除工作站处被重复利用。
在一些实施例中展现了各种优点。这些优点包括但不限于能够在 非平面表面上产生彩色和单色的图像并控制这种图像的位置，以在不
能以其它方式接受基于粉末熔化的图像的热敏表面上产生图像，并且 创建了简单易用并显著地减少了处理步骤的数目来形成基于粉末熔化 的图像的成像系统，由此降低了所述成像系统和方法的成本和复杂性。 其它优点包括能够重复利用先前已经^皮施加到物品、幅材或片状物的 表面的粉末，由此降低了粉末成像系统的材料费用。应用的例子可包 括但不限于使用粉末在糖果产品的表面例如糖外壳的蜜饯上、以及在 玩具例如汽车模型上、或在塑料薄膜例如一次性尿布封套上、或在片 状金属例如控制面板上产生图像。
根据以下的说明书、附图以及权利要求，其它特征和优点将变得 很明了 。


图1表示利用静电将粉末施加到物品上并在物品表面上产生图像 的装置。图1A表示利用静电将粉末施加到连续的幅材或片状物上并且在 幅材或片状物的表面上产生图像的装置。
图2表示当物品在成像处理期间移动到各个工作站时，使用机械 工具来牢固地保持物品的保持器的例子。
图2A表示当物品在成像处理期间移动到各个工作站时，使用真 空牢固地保持物品的保持器。
图3表示依照特定实施例的粉末转印工作站的细节。
图4表示用于从物品的表面移除未熔化或未烧结粉末的移除工作 站的例子。
图5是使用粉末在物品的表面上产生多色图像的装置的方框图。
具体实施例方式
图1表示利用静电将粉末施加到物品上(例如物品的表面上)并且 产生图像的装置。该装置可用来在各种不同的三维物品(包括具有弯 曲、阶梯、倾角或平坦表面的物品)上形成涂层或产生图像。这样的物 品的例子可包括，但不限于，用于人类消费的糖果点心、用于动物消 费的食物(例如狗骨头)、或非食用物品(例如微缩模型玩具汽车)以 及处理物品(例如一次性尿布封套)。
如图1所示，该装置可包括用于牢固地保持要利用粉末作标记 的物品22的保持器21;适于利用静电将粉末转印到物品的表面的粉 末转印工作站31;包括能量源12的成像工作站13，用于选择性地熔 化物品表面上的粉末；粉末移除工作站41，用于将粉末的未熔化或未 烧结部分从物品的表面上移除；以及传送器ll，用于在物品被保持器 保持时将物品22顺次传送到粉末转印工作站、成像工作站和粉末移除 工作站。在一些申请中，需要构造该装置，以使多个物品以高速率顺 次移动到上述工作站，同时当每个物品顺序地移动到工作站31、 13 和41时使用粉末在该物品上涂覆或产生图像。
在第一工作站31，当糖果或其他物品22被保持器21牢固地保持 时使粉末被静电转印到该糖果或其他物品22的表面上。物品22优选被保持成在第一工作站处在要涂覆的物品表面和粉末源之间建立电 场。这可以例如通过釆用第 一极性的电压对粉末转印工作站施加偏压
和釆用相反极性的电压对物品施加偏压来实现。用于物品的保持器21 的例如导电护罩的外壳23应该与物品电油离并相对于物品施加电偏 压，以使其未被粉末涂覆。
图1A表示利用静电将粉末施加到幅材或片状物16的平坦表面的 装置。该装置可用来在各种不同的板状或片状材料(包括但不限于金 属、木材、纸和塑料)上产生图像。如图1A所示，该装置包括粉 末转印工作站31，用于将粉末静电转印到幅材或片状物的表面上；包 括能量源12的成像工作站13，用于选择性地熔化幅材或片状物表面 上的粉末；粉末移除工作站41，用于将粉末的未熔化或未烧结部分从 幅材或片状物的表面移除；以及传送器14,用于牢固地保持幅材或片 状物并使幅材或片状物顺次移动到粉末转印工作站、成像工作站和粉 末移除工作站。如图所示，幅材或片状物16借助于传送滚筒14从右 到左移动通过该装置。也可采用其它传送部件例如真空进给器、皮带、 链或链轮来使幅材或片状物移动。偏置电压被施加到幅材或片状物上， 从而在幅材或片状物与粉末转印工作站31之间建立电场。对于不导电 的板状或片状材料，可以将偏置电压施加到与粉末转印工作站31相对 的幅材或片状物的远端接触的导电元件15上。导电元件15可以是例 如板状、滚筒状或靴状。粉末涂层选择性地在成像工作站13处被熔化， 并且多余的粉末在粉末移除工作站41处被从幅材或片状物移除，从而 在幅材或片状物上留下最终的图像17。
图2表示当物品22在成像处理期间移动到工作站31、 13和41 时，使用保持器21牢固地保持物品22的例子。保持器21具有适于与 物品接触的接触部分27。接触部分可以是机械导电的紧固件例如螺栓 或夹具，以便在确保与物品的良好接触的同时施加偏压。导电护罩23 围绕物品22设置并且与物品22电隔离。可将导电护罩23相对于物品 22设置成对粉末将被转印到的物品22上的区域进行限制。例如，导 电护罩可被定位成阻止粉末被转印到物品的背面或侧面。为了控制被涂覆的区域并且防止护罩23被粉末涂覆，利用第一极性电压对护罩施 加偏压，和利用相反极性的电压对物品22施加偏压。
图2A表示当物品22在成像处理期间移动到工作站31、 13和41 时，使用真空牢固地保持物品22的保持器21的例子。保持器21具有 适于与物品接触的接触部分25。接触部分可包括柔软的导电弹性体， 以便在确保与物品的良好接触的同时施加电场。被施加真空26的管 24可使物品相对于接触部分25保持就位，以阻止物品相对于保持器 移动。
导电护罩23围绕物品22设置并与物品22电隔离。可将导电护罩 23相对于物品22设置成对粉末将被转印到的物品22上的区域进行限 制。例如，导电护罩可被定位成阻止粉末被转印到物品的背面或侧面。 为了控制被涂覆的区域并且防止护罩23被粉末涂覆，利用第一极性电 压对护罩施加偏压，和利用相反极性的电压对物品22施加偏压。
成像粉末可包括热塑性或热硬化性的聚合物并且还可包括功能 剂。功能剂可以是着色剂、食用香料、生物活性剂、金属、陶瓷、图 象感应剂或其它活性材料。聚合物可提供包括功能剂的介质，用于形 成静电电荷，或用于熔化物品表面上的调色剂。在食物上形成图像时 需要使用玻璃体转变温度较低的聚合体，以避免在熔化处理期间使食 物产品熔化。在具有某些高温功能材料的实施例中，粉末可以不熔化 但是可与基底表面烧结在一起并烧结到基底表面.上，以形成图像。
除了聚合体和功能剂，粉末可选择地包括一种或多种电荷控制添 加剂、腊质添加剂、可塑剂、填充剂或稀释剂或者表面添加剂。
电荷控制添加剂可增强摩擦生电的大小和速率，而且能帮助确保 长时间地稳定地静电充电。腊质添加剂可以帮助改进粉末的熔化或融 化流动状态以及调色剂中的成份的分散特性。可塑剂可显著地降低热 塑性聚合体的玻璃体转变温度(Tg)，使其更柔顺并且更容易处理。 把填充剂或稀释剂加入粉末的组份能减少总的成本而且能够增强容 量。其也可作为消光剂使用或影响粉末的流动特性。
在该方法中可以采用平均粒子大小在几微米至大约一百微米范围内的成像粉末。在优选的实施例中，可能使用平均粒子大小在五微米 至大约四十微米范围内的粉末。
在该方法中可以采用任何颜色的成像粉末。对于很多应用而言，
在成像工作站中可以采用C02激光器来熔化任何颜色的粉末。而对于 某些应用，需要使用激光二极管或光纤激光器，尤其是当关注成本、 尺寸以及速度时。 一些颜色的粉末(例如无色、黄色、洋红色、某些 蓝绿色、蓝色和红色)将不会吸收来自激光二极管或光纤激光器的光 束的波长。在这种情况下需要在粉末中加入吸收红外线的材料。
在此提供了 一个用于特定目的的使用功能剂的成像粉末在食物产 品上生成图像的示例。对于食物产品而言，需要粉末基本上由食品级 的成份组成。粉末可包括例如热塑性聚合体和着色剂、以及一种或多 种电荷控制添加剂、腊质添加剂、可塑剂、填充剂或稀释剂、或者表 面添加剂。在2007年5月10日申请的名称为"食品级调色剂"(代理 人案件号码为21175-003WOl)的PCT专利申请中描述了食品级粉末 的特别的例子。该申请公开的内容在此通过引用而并入。
可以使成像粉末与磁致激活粉末(也即，载体)机械地混合以形 成显影剂混合物。在这种方法中，载体的作用是使成像粉末带有静电， 并且使比较小的成像粉末颗粒勦附到较大的载体颗粒上。这就使得能 够借助静电力和电磁力将成像粉末传送到物品、幅材或片状物的表面。 该成像粉末和载体应该被混合，以使用于特定成像粉末的施加和成像 系统的静电特性和其它特性最优化。
图3表示了依照特定实施例的粉末转印工作站31的进一步的细 节，该粉末转印工作站31包括滚筒33，该滚筒33具有围绕磁芯34 的金属外壳。在该实施例中，磁芯能够旋转，而外壳是静止的。滚筒 33的下部被浸没在被容纳在储存器32中的显影剂混合物36中。当磁 芯旋转时，穿过外壳的磁场使一些显影剂混合物36被拾起并被传送为 围绕外壳表面的层35。
在上述举例说明的实施例中，由保持器21牢固地保持的物品22 在距离滚筒33 —固定距离处被定位或移动通过，该物品可以接触或不接触滚筒表面上的显影剂混合物。在被传送的显影混合物到达相对的
物品22时，外壳和物品之间的电场开始起作用。该电场被设定为强于 将成像粉末颗粒保持到载体颗粒表面的剩余的静电力。这使得一些成 像粉末被转印到被静电保持的物品22的表面上。可选地，电场可以是 具有恒定偏压的交变电场，其结果是提供了使成像粉末与载体分离开 的力，并且还引起了使成像粉末被吸引到物品22的净吸引力，该成像 粉末被静电保持在所述物品22上。
在此实施例中，物品上粉末涂层的数量可以由以下因素控制物 品和磁性滚筒33外壳之间的电场的大小、物品和外壳的相对速度或物 品和外壳处于相对位置的持续时间、施加电场的持续时间以及粉末上 的静电电荷。在此方法中，假如所述成像粉末是静电绝缘的，成像粉 末就被静电保持在物品、幅材或片状物的表面上并且不会落下。物品、 幅材或片状物可以被处理为不需要任何附加的需求就能将粉末附到或 固定到表面上。
可选地，也可以采用利用复印业中的技术和设计的粉末转印工作 站来涂覆物品、幅材或片状物。可选的粉末转印工作站可包括其它滚 筒显影系统，例如不同结构的磁性刷显影器、毛刷显影器以及使用接 触式摩擦生电的充电方法使粉末带电的单一组份滚筒显影器。也可以 使用不用滚筒作为主粉末传送器的显影器。这些显影器可包括级联显 影器、其它重力进给显影器、流化床显影器和粉末云雾显影器。在每 个实施例中， 一般需要带电粉末被带到与要被涂覆的物品、幅材或片 状物十分接近的地方，并建立电场以使粉末浮皮感应，从而移动到物品 的表面上。
在一些情况下，可选择性地使物品、幅材或片状物的部分表面涂 覆有粉末。例如，可以优选只涂覆物品的一个侧面。在一些情况下， 可以将具有一个或更多个开口的隔板设置在物品、幅材或片状物附近， 以使隔板选择性地阻止粉末被施加到物品、幅材或片状物的部分上。 在其它情况下，护罩或隔板可被分割，而且每个分割片段被施加不同 的偏压，以产生所需的效果。
1在粉末被施加到物品22之后，在物品仍然被 f呆持器21牢固地保 持的同时将该物品移动到成像工作站13，在该成像工作站，物品经受 能量源，以根据预定的图案或图像在物品表面上获得粉末的局部熔化 或烧结。这可以例如通过激光成像来实现，在激光成像中，从激光器 发出的光熔化或烧结粉末，使得粉末颗粒熔化或烧结在一起并粘附到 物品表面上的特定区域。因此，激光能量密度应该足以熔化粉末或提 升其温度，以使颗粒熔化或烧结在一起并粘附在物品的表面上。可以 例如使用由标准个人计算机或其它工业控制器执行的软件来以位图的 形式将所需的图像图案提供给激光书写头。可通过对激光光束进行调 制和偏转并将激光束聚焦到物品、幅材或片状物的表面上的小光斑中 来产生图像图案，其中，粉末被定位在该光斑处。
可使用不同的成像系统。在一个实施例中，可以使用功率相对低 的激光二极管或二极管阵列。在另外的实施例中，可使用光纤激光器。 如图1和1A所示，可以釆用一对外部电流计18来产生XY偏转，而 二极管或二极管阵列可被直接调制。可选地，可以使用由马达驱动的 旋转的多棱镜来使光束沿X方向偏转，而传送器提供Y偏转。如果需 要，透镜可提供聚焦和弯曲校正，以使图像平面与物品的非平面表面 大致g配。
具有所需功率水平的激光二极管和光纤激光器可以被限制到特定 的波长(例如，红色的或红外的)，使得这些激光二级管和光纤激光器 适用于采用黑色或某些蓝绿色粉末，而不适于采用其它颜色。可选地， 对这些波长敏感的未染色材料可以混和到粉末中，使得能量容易被吸 收并可以进行熔化或烧结。在这些实例中，粉末的可见颜色可以是不 吸收激光波长的颜色。
在另外的实施例中，成像工作站13可包括C02气体激光组件12。 气体激光组件可将气体激光器、功率供给器、调制器、聚焦光学器件 和电流偏转系统包括在单一壳体内。这种组件的好处在于其产生一定 波长的激光可被较宽范围的无色或彩色粉末吸收，并且其具有更高的 功率(例如，30瓦特)，能够满足更高的速度。利用由高速马达驱动的反射多棱镜的偏转系统甚至可以获得更高的速度。在这种情况下，
外部光束调制器可以与C02激光器一起使用。也可以使用其它激光成 像系统。
在一些申请中，物品、幅材或片状物在成像处理期间可被牢固地 保持并顺次传送通过成像工作站。在这些申请中，物品、幅材或片状 物的速度和/或位置可被感测并且被提供给激光控制系统，以使激光器 的动作同步并正确地形成图像。
留在物品22表面上的未熔化或未烧结的粉末不会被扰乱。在一些 情形中，在成像已经完成后，可能不是很容易看出物品表面上粉末的 外观变化。
在成像已经完成后，在物品22仍然被保持器21牢固地保持的同 时，该物品22被移动到粉末移除工作站41，在该粉末移除工作站处， 未熔化或未烧结的粉末(如果有的话)被从物品的表面移除，从而在 表面上留下熔化或烧结的图像。
可使用静电力从物品上移除粉末的未熔化或未烧结部分。例如， 依照特定的实施例，粉末移除工作站41具有彼此沿相反方向旋转的一 对滚筒42(参见图4)。被保持器保持的物品被连续带到紧靠近每个滚 筒的位置中。使用电压对所述的滚筒施加偏压，所述电压具有与物品、 幅材或片状物的极性相反的极性，从而在物品和滚筒之间建立电场。 这会将粉末的未熔化或未烧结部分从物品.、幅材或片状物的表面移动 到滚筒上。滚筒可包括例如具有人造传导纤维的毛刷。在这种情况下， 纤维应该具有一定的深度以允许纤维容易地到达物品的整个涂覆深 度，以移除任何未熔化或未烧结的粉末。
在粉末移除工作站41处被移除的未熔化或未烧结的粉末可在后 续的使用中循环利用。可通过使每个刷子与金属滚筒43相接触而从相 反旋转的滚筒上移除粉末，所述金属滚筒被施加与刷子上的偏压极性 相反的偏压。 一旦粉末被转印到金属滚筒，就可以借助于例如简单的 弹性刮刀或金属刀片44来移除粉末。然后，粉末可以在粉末转印工作 站31处^皮重复使用。在可选实施例中，粉末移除工作站41包括适于彼此沿相反方向旋 转的一个或一对磁性滚筒。在该系统中，可以使用与粉末转印处理中 所采用的那些材料类似的材料来移除过量的粉末。可以使滚筒上的磁 致激活粉末(例如，载体)与物品22的表面相接触或靠近物品的表面。 使电场反转，以使物品表面上的未熔化或未烧结的粉末被吸引到磁性 滚筒并在磁性滚筒旋转时被载体粉末拾起并远离物品表面。然后，通 过提供另一个电场以将粉末转印到另外一组滚筒上来使粉末与磁性滚 筒上粉末-载体混合物分离。如上所述，然后，粉末可以在粉末转印 工作站41处#:重新循环4吏用。
在另 一个的实施例中，可通过施加加压空气或其它气体来移除未 熔化或未烧结的粉末。
在另一个的实施例中，可通过施加真空或吸力来移除未熔化或未 烧结粉末。
在许多应用中，在成像工作站13处，粉末会在物品22、幅材或 片状物的表面上被充分地熔化或烧结，使得熔化或烧结的粉末不是很 好地粘附到表面上的可能性很小。然而，在一些应用中，需要将物品、 幅材或片状物移动到第四工作站以对物品、幅材或片状物表面上的粉 末提供成像后的闪光或幅射熔化。这种闪光或幅射熔化工作站是公知 的并且已经用在复印工业中。
在上述实施例中，物品22被施加电偏压，以使粉末可被静电转印 到物品上。保持器2 l使偏压通过导电接触部分25。这种技术可用于 静电传导的物品。对于非静电传导的物品、幅材或片状物，可以设置 充电工作站来在物品、幅材或片状物的表面上产生电荷。在那种情况 下，接地平面应该被设置在物品、幅材或片状物的后面。对于物品而 言，保持器21的接触部分25或27可以用于实现该目的。对于幅材和 片状物，可通过使例如滚筒状、板状或鞋形的导电元件15接触与粉末 转印工作站31相对的幅材或片状物的远侧来实现该目的。可以例如通 过使被施加偏压的滚筒与物品、幅材或片状物接触，或通过使电晕器 件与物品、幅材或片状物间隔开一定的距离来实现该充电工作站。在物品、幅材或片状物的表面上形成的图像可包括一个或多个字 母数字符号、图形符号或其它类型的图像。由粉末产生的图像可以是 单色的或多色的。在多色图像的情况下，可以使用两种或多种不同颜 色的粉末重复进行将粉末施加并熔化到物品上以及从物品上移除未熔 化或未烧结的粉末的工艺。在一些情况下，可以将第一种粉末施加并 熔化在物品、幅材或片状物的部分或全部表面上，以形成涂层。然后 将具有不同颜色的第二粉末施加并熔化在物品、幅材或片状物的表面 上以形成图像。
为了便于在物品、幅材或片状物的表面产生多色图像，该装置可
包括顺次设置的两组或多组工作站31、 13和41(见图5)。因此，例 如，可分别在工作站31A和13A处将第一种颜色的粉末施加并熔化或 烧结在物品、幅材或片状物的表面上。可以在粉末移除工作站41A处 将第一种颜色的未熔化或未烧结的粉末移除。然后，可分别在工作站 31B和13B处将第二种颜色的粉末施加并熔化或烧结在物品的表面 上。可以在第二粉末移除工作站41B处将第二种颜色的未熔化或未烧 结的粉末移除。
可以釆用上述装置在具有非平面或不规则表面以及平面表面的物 品上产生图像。
其它实施例也包括在权利要求的范围内。
权利要求
1、一种用于使用粉末标记物品、幅材或片状物的装置，所述装置包括包括粉末源的粉末转印工作站，该粉末转印工作站适用于将粉末静电转印到物品、幅材或片状物的表面上；包括能量源的成像工作站，适用于选择性地将所述粉末熔化或烧结在所述物品、幅材或片状物的表面上；粉末移除工作站，用于将所述粉末的未熔化或未烧结部分从所述物品、幅材或片状物的表面移除；以及传送器，用于牢固地保持所述物品、幅材或片状物并将所述物品、幅材或片状物顺次移动到所述粉末转印工作站、所述成像工作站和所述粉末移除工作站。
2、 根据权利要求l的装置，该装置包括保持器，用于牢固地保持 所述物品，其中，所述保持器包括适于与由所述保持器保持的所述物 品相接触的接触部分以及围绕所述接触部分设置并与所述接触部分和 所述物品电隔离的导电护罩，其中，所述导电护罩适于利用第一极性 的电压被施加偏压，所述接触部分适于利用相反极性的电压对所述物 品施加偏压，以及所述粉末转印工作站适于利用第一极性的电压对所 述粉末施加偏压。
3、 根据权利要求2的装置，其中，所述导电护罩相对于所述接触 部分被设置成对所述粉末在所述粉末转印工作站处被转印到的所述物 品上的区域进行限制。
4、 根据权利要求l的装置，其中，所述粉末转印工作站适用于使 带电粉末位于紧靠近所述物品、幅材或片状物的位置中，在该位置处， 一电场引导所述粉末移动到所述物品、幅材或片状物的表面上。
5、 根据权利要求l的装置，其中，所述成像工作站包括光源，以 在所述物品、幅材或片状物上提供所述粉末的局部熔化或烧结。
6、 根据权利要求l的装置，其中，所述粉末移除工作站包括适于沿彼此相反方向旋转的一对滚筒，其中，利用与所述物品、幅材或片 状物的极性相反的电压对所述滚筒施加偏压，以便从所述物品、幅材 或片状物的表面上移除所述粉末的未熔化或未烧结部分。
7、 根据权利要求1的装置，该装置适于使来自所述粉末移除工作 站的所述粉末的未熔化或未烧结部分再循环，以在所述粉末转印工作 站处进行重复利用。
8、 根据权利要求l的装置，其中，所述粉末移除工作站包括适于 沿彼此相反的方向旋转的一对磁性滚筒，以及其中，所述粉末移除工 作站适于使所述滚筒上的磁致激活粉末与所述物品、幅材或片状物的 表面接触或靠近所述物品、幅材或片状物的表面，以便将所述粉末的 未熔化或未烧结部分从所述物品、幅材或片状物的表面移除。
9、 根据权利要求l的装置，其中，粉末转印工作站处的粉末具有 第一种颜色，该装置还包括包括第二种颜色的粉末源的第二粉末转印工作站，所述第二粉末转印工作站适于将所述第二种颜色的粉末静电转印到所述物品、幅材 或片状物的表面上；包括能量源的第二成像工作站，用于选择性地将所述第二种颜色 的粉末熔化或烧结在物品、幅材或片状物的表面上；以及第二粉末移除工作站，用于将所述第二种颜色的粉末的未熔化或 未烧结部分从所述物品、幅材或片状物的表面上移除；其中，所述传送器适于牢固地保持所述物品、幅材或片状物并且 使所述物品、幅材或片状物顺次移动到所述第二粉末转印工作站、所 述第二成像工作站和所述第二粉末移除工作站。
10、 根据权利要求l的装置，还包括充电工作站，用于在物品、 幅材或片状物表面上产生电荷，其中，所述传送器适于使所述物品、 幅材或片状物从所述充电工作站移动到所述粉末转印工作站。
11、 一种使用粉末标记物品、幅材或片状物的方法，该方法包括 顺次将物品、幅材或片状物移动到笫一工作站、第二工作站和第三工作站，其中，所述方法包括在所述第一工作站处将所述粉末静电转印到所述物品、幅材或片状物的表面上；在所述第二工作站处选择性地将所述粉末熔化或烧结在所述物 品、幅材或片状物表面上；以及在所述第三工作站处将所述粉末的未熔化或未烧结部分从所述物 品、幅材或片状物的表面上移除。
12、 根据权利要求11的方法，该方法包括在所述第一工作站处使 带电粉末位于紧靠近所述物品、幅材或片状物的位置中，以及提供一 电场以引导所述粉末移动到所述物品、幅材或片状物的表面上。
13、 根据权利要求ll的方法，其中，当所述物品被移动到每个工 作站时，保持所述物品的保持器包括与所述物品接触的接触部分和围 绕所述接触部分设置并与所述接触部分和所述物品电隔离的导电护 罩，其中，所述方法包括利用第一极性的电压对所述导电护罩施加偏压； 利用相反极性的电压对所述物品施加偏压；以及 利用第一极性的电压对所述粉末施加偏压。
14、 根据权利要求13的方法，其中，所述导电护罩对所述粉末在 所述第 一 工作站处被转印到的所述物品上的区域进行限制。
15、 根据权利要求ll的方法，该方法包括 在所述第三工作站处利用与所述物品、幅材或片状物的极性相反的电压对一对滚筒施加偏压；以及沿彼此相反的方向使所述滚筒旋转，以从所述物品、幅材或片状 物的表面移除所述粉末的未熔化或未烧结部分。
16、 根据权利要求ll的方法，该方法包括 在所述第三工作站处使一对磁性滚筒沿彼此相反的方向旋转，以及使所述磁性滚筒上的磁致激活粉末与所述物品、幅材或片状物的 表面接触或靠近所述物品、幅材或片状物的表面，以从所述物品、幅 材或片状物的表面移除所述粉末的未熔化或未烧结部分。
17、 根据权利要求ll的方法，该方法包括使来自所述第三工作站 的所述粉末的未熔化或未烧结部分再循环，以在所述笫一工作站处进 行重复利用。
18、 根据权利要求ll的方法，其中，在所述第一工作站处的所述 粉末具有笫一种颜色，该方法还包括将所述物品、幅材或片状物移动到第四工作站、第五工作站和第 六工作站，其中，所述方法包括在所述第四工作站处将笫二种颜色的粉末静电转印到所述物品、 幅材或片状物的表面上；在所述第五工作站处选择性地将所述第二种颜色的粉末熔化或烧 结在所述物品、幅材或片状物的表面上；以及在所述第六工作站处将所述第二种颜色的粉末的未熔化或未烧结 部分从所述物品、幅材或片状物的表面上移除。
19、 一种在热成像处理期间牢固地保持物品的装置，该装置包括 适于与所述物品相接触的导电接触部分；以及 围绕所述接触部分设置并与所述接触部分和所述物品电隔离的导电护罩，其中，利用第一极性的电压对所述导电护罩施加偏压，并且利用 相反极性的电压对所述物品施加偏压。
20、 一种将粉末从物品、幅材或片状物的表面移除的装置，该装 置包括适于沿彼此相反方向旋转的一对滚筒，其中，当所述滚筒与所述 物品、幅材或片状物的表面相接触或靠近所述物品、幅材或片状物的 表面时，从所述物品、幅材或片状物的表面移除所述粉末的未熔化或 未烧结部分。
21、 根据权利要求20的装置，其中，利用第一极性的电压对所述 滚筒施加偏压，以从^皮以相反极性的电压施加偏压的所述物品、幅材 或片状物的表面移除所述粉末的未熔化或未烧结部分。
22、 根据权利要求20的装置，其中，所述滚筒包括磁性滚筒，所述磁性滚筒上带有磁致激活粉末。
全文摘要
本发明公开了在表面上产生单色或多色图像。该表面被移动到第一工作站、第二工作站和第三工作站。对该表面施加电偏压，并且粉末在第一工作站处被静电转印到该表面上。粉末在第二工作站处被选择性地熔化或烧结在该表面上。在第三工作站处从该表面移除粉末的未熔化或未烧结部分。
文档编号G03G13/08GK101479668SQ200780024028
公开日2009年7月8日 申请日期2007年5月10日 优先权日2006年5月12日
发明者C·德博尔, M·L·E·古铁雷斯, P·J·马松, T·希尔伯特, 小理查德·D·奥尼拉茨 申请人:马斯公司;托里派因斯研究公司