打印机和固定图案化板的制作方法

本公开一般涉及一种打印机，包括处于旋转滚筒的表面上的印板，其中该印板具有用于接收调色剂的固定图案；包含调色剂的容器，该调色剂包括颜料和热塑性粘合剂，其中固定图案是呈图像的选定部分形式的永久图案。公开了一种用于打印机中的印板。还公开了一种包括打印机的打印系统。

背景技术：

1、激光打印机与调色剂一起使用，以在电子照相成像过程中产生可再现的图像，也称为静电打印。

2、激光打印机包括用于调色剂的充电设备、曝光激光器、显影剂、光电导体、转印辊、淬灭led阵列和清洁单元。充电辊或充电电晕管将均匀的负电荷施加到光电导体的表面。曝光激光器用于在光电导体的表面上写入潜像。特别地，在激光照射下，均匀的负电荷通过光聚合物的导电性而被去除。显影辊将调色剂运送到鼓，并且调色剂被吸引到由激光曝光的光电导体的区域。以这种方式，潜像被显影。在使用可选的转印辊将潜像转印到基底之后，使用淬灭led阵列来曝光光电导体，从而擦除表面电荷和潜像。必须去除残留的调色剂，以便为下一个图像做好准备。该过程重复进行。通过熔化调色剂中的聚合物材料，将调色剂定影到基底。这是通过将在基底上成像的调色剂通过加热辊系统的辊隙供给基底来实现的。

3、激光打印机有几个缺点。光电导体上的光聚合物受到显著磨损，并且随着时间的推移，在材料选项有限的情况下不太耐用，导致潜像的清晰度下降。因为激光打印机需要在光电导体的每次旋转中对潜像进行激光写入、擦拭和擦除，所以激光打印机的时间效率很低。随着每次旋转，当光电导体上的光聚合物的机械耐久性降低时，潜像中出现条纹或空隙的机会增加。激光打印机不提供用于在短时间段内以高生产吞吐量再现具有高清晰度和色彩性能的单个图像的机构。

4、大容量打印所需的是一种使用固定印板的打印机，从而消除了激光写入、擦拭和擦除以及光聚合物降解的需要。固定印板可以包括静电材料以产生具有带电区域和非带电区域的图案。

技术实现思路

1、在一方面，公开了一种打印机，包括处于旋转滚筒的表面上的印板，其中该印板具有用于接收调色剂的固定图案；包含调色剂的容器，该调色剂包括颜料和热塑性粘合剂，其中固定图案是呈图像的选定部分的形式的永久图案。

2、在另一方面，公开了一种用于静电打印机中的印板，包括：固定图案，包括具有不同电荷的两个或更多个区域；其中两个或更多个区域中的至少一个区域具有排斥调色剂的电荷；并且其中两个或更多个区域中的至少一个区域具有吸引调色剂的电荷。

3、在又一方面，公开了一种打印系统，包括：两个或更多个串联布置的打印机，其中每个打印机包括具有呈图像的选定部分的形式的固定图案的印板；以及布置在每个打印机之后的两个或更多个定影单元；其中每个打印机打印图像的选定部分，并且每个定影单元将图像的打印的选定部分定影。

4、各种实施例的附加特征和优点将在以下描述中部分阐述，并将从描述中部分显现，或可以通过各种实施例的实践来了解。各种实施例的目的和其他优点将借助于本文描述中特别指出的元件和组合来实现和获得。

5、发明详细描述

6、为了简单和说明性的目的，主要通过参考其示例来描述本公开。在以下描述中，为了提供对本公开的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，显而易见的是，本公开可以在不局限于这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，一些方法和结构没有被详细描述，以免不必要地混淆本公开。

7、此外，附图中描绘的元件可以包括额外的组件，并且在不偏离本公开的范围的情况下，可以移除和/或修改那些图中描述的组件中的一些组件。此外，图中描绘的元件可能不是按比例绘制的，并因此这些元件可能具有与图中所示的不同的尺寸和/或配置。

8、应该理解，上述一般描述和以下详细描述两者都只是示例性的和解释性的，并且旨在提供对本教导的各种实施例的解释。在其广泛和变化的实施例中，本文公开了一种打印机、用于打印机中的印板以及包括打印机的打印系统。打印机10、10’可以使用电荷差将调色剂24吸引到印板16的与图像的选定部分对应的选定部分上。这些电荷差还可以将调色剂24吸引到图像的选定部分中的基底上。

9、构成打印机10、10’和/或调色剂24的材料和/或单元可以以不同的方式接收和/或保持电荷。在一方面，由于直接电荷，因此可能存在电荷。例如，调色剂24可以由摩擦电材料制成，并且调色剂辊可以由不同的摩擦电材料制成。这两种摩擦电材料具有不同的电荷，从而在调色剂24与调色剂辊之间生成电荷差。在另一方面，电荷可以是间接电荷，诸如具有电极和介电层的感应电荷。用于接收和/或保持电荷的其他方式是可能的。两种材料和/或单元之间的电荷差可以基于力、量值或方向的差异以及两种不同电荷的接近度而变化。

10、“电荷差”应理解为两种材料和/或单元之间电荷的差异。例如，与调色剂辊相比，调色剂24可以具有更负的电荷。这并不是说调色剂辊具有正电荷，只是调色剂辊的电荷比调色剂更接近于零。“更正”和“更负”等短语的使用将被理解为两种材料和/或单元之间的比较。可以使用简单的电压表或静电计来确定材料和/或单元的电荷。

11、打印机10、10’和调色剂24的材料和/或单元，以及电荷电势的使用将参考下图进行更全面的讨论。

12、调色剂24被定义为干燥形式的颗粒材料，诸如粉末，其包括颜料和热塑性粘合剂。热塑性粘合剂可以是(与颜料分离的)单独的颗粒材料，或者可以存在于颜料的表面上。在本上下文中，调色剂与油墨或涂料之间的区别在于，调色剂是自由流动的干颗粒，例如，具有低的或可忽略的溶剂含量，而油墨或涂料是具有溶剂或液体粘合剂含量的液体。调色剂24也在下面进一步描述。

13、如下面更全面地讨论的，印板16可以由可接收和/或保持电荷的材料形成。印板16的接收和/或保持电荷的能力可以促进呈干燥形式的调色剂24的转印，以固定图案移动通过打印机10、10’，该固定图案可以在大容量下再现，和/或在每次旋转后擦除和写入印板16。

14、在一方面，印板16被定义为具有表面的材料或具有表面的多层结构，其中印板具有包含图像的选定部分的固定图案。在一方面，固定图案可以存在于材料的表面上。在另一方面，固定图案可以存在于表面下的多层结构的至少一层中。该印板可以用于在不需要写入的情况下重复并且以高容量打印固定图案，并且在印板的每次旋转时擦除固定图案。因为固定图案用于图像的选定部分，所以可以使用一个以上的印板来打印完整的图像。在这种情况下，每个印板将具有用于图像的不同的选定部分的固定图案。为了再现完整图像，对于完整图像的每个选定部分，有必要使用具有固定图案的所有印板。如果期望不同的图像，则需要创建和使用一个或多个具有固定图案的印板，该固定图案包含不同图像的选定部分。

15、打印机10、10’、其单元和调色剂24可以由非导电材料制成。特别地，非导电材料可以具有不可移动的电荷，该电荷可以在具有不同电荷的区域上施加力。打印机10、10’可以包括在旋转滚筒22的表面上的印板16，其中印板16可以具有用于接收调色剂24的固定图案；容纳调色剂24的容器12，该调色剂包括颜料和热塑性粘合剂，其中固定图案是呈图像的选定部分的形式的永久图案。

16、图1示出了打印机10，其可以利用打印机10的单元和/或调色剂24之间的电荷差来将调色剂在打印机10内转印并转印到基底20上。打印机10可以包括在旋转滚筒22的表面上的印板16，其中印板16具有用于接收调色剂24的固定图案(未示出)。印板16可以以打印套筒的形式以任何方式附连或安装到旋转滚筒22上，诸如使用粘合剂或磁体，或者可以直接形成在旋转滚筒22的表面上。固定图案是呈图像的选定部分的形式的永久图案。

17、旋转滚筒22可以包括具有低纸张压印力的绝缘表面，例如仅接触。旋转滚筒22可以以与基底20、调色剂辊14和转印辊18相同的速度绕轴线旋转。如果使用一个以上的打印机10，诸如在打印系统100中，则每个打印机10中的旋转滚筒22可以处于相同的速度并且具有受控配准中的转印图像。

18、旋转滚筒22可以包括起始位置，该起始位置可以被索引到基底20位置。以这种方式，旋转滚筒22的每次旋转都可以与基底20位置对准，以便防止和/或最小化调色剂24从旋转滚筒22的印板16转印到基底20时的错误配准。

19、打印机10还可以包括容纳调色剂24的容器12，该调色剂包括颜料和热塑性粘合剂。容器12可以是任何尺寸、形状或材料，只要它不会对调色剂24产生不利影响。在一方面，颜料可以是包封的反射金属的薄片。基底20可以根据需要包括底清漆或上清漆以增加打印图像的耐久性。在另一方面，颜料可以是色移颜料。颜料可以包括包封层和/或氧化层。包封层和/或氧化层可以绝缘和/或可以起到摩擦电荷和/或静电荷的作用。调色剂24可以具有负电荷。

20、在一方面，容器12可以包括可搅拌调色剂24的第一辊34。调色剂24的搅拌可以使颜料和热塑性粘合剂均匀化。此外，搅拌可以引起表面接触，从而产生摩擦电表面电荷。在另一方面，第一辊34可以是具有埋置导电电极的非导电材料，其可以用感应电荷给调色剂24充电。

21、容器12还可以包括与容器12内的调色剂24的水平有关的传感器。如果调色剂24低于预定水平，则传感器可以发出信号以重新填充容器12。

22、打印机10还可以包括调色剂辊14，以用于将调色剂24从容器12转印到印板16上的固定图案。调色剂辊14可以包括相对电荷。特别地，与调色剂24相比，调色剂辊14可以包括更正的电荷，使得调色剂24可以被吸引到调色剂辊14并且从容器12排出。调色剂辊14上的相对电荷可以根据需要进行调节，以增加从容器12被吸引到调色剂辊14的调色剂24的量。通常，保持电荷的材料是非导电的，非导电材料内的埋置电极除外。在打印机10、10’中的任何地方，调色剂24都可以通过表面的机械接触进行转印，或调色剂24可以通过静电力进行转印，而在转印期间不与任何表面接触。

23、在另一方面，与印板16相比，调色剂辊14可以包括较不正的电荷。据称在替代方案中，印板16可以具有相对电荷，该相对电荷与调色剂辊14相比可以是更正的，使得存在于调色剂辊14的表面上的调色剂24被吸引到印板16。

24、此外，调色剂辊14可用于密封或堵塞容器12，以避免调色剂24溢出或泄漏，诸如在从旋转滚筒22更换印板16期间。

25、打印机10还可以包括转印辊18，该转印辊18用于将调色剂24从印板上的固定图案转印到基底20。转印辊18可以定位在基底20下方，并且与旋转滚筒22相对。以这种方式，基底20可以位于旋转滚筒22与转印辊18之间。转印辊18可以是弹簧安装的，以确保基底20与印板16之间的适当程度的接触。

26、转印辊18可以具有相对电荷。与旋转滚筒22上的调色剂24和/或印板16相比，转印辊18可以包括更正的电荷，使得将调色剂24从印板16转印到基底20。

27、如上简要讨论，有多种方法有意生成电荷(例如，直接或间接)，并且使用电荷差来转印调色剂。在一方面，调色剂24可以使用与容器12中的第一辊34的摩擦电效应来充电，该摩擦电效应引起调色剂24表面上的电子过剩，因此产生负电荷。带电的调色剂被吸引到印板16上没有电荷的区域，并且被具有负电荷的区域排斥。

28、在另一方面，在使用不同材料的情况下，一个选项是对印板16使用摩擦，或者用由类似或不同材料制成的物体接触印板16。作为示例，当用尼龙刷或擦拭器擦拭或用尼龙压辊接触时，具有聚四氟乙烯表面的区域可能会积聚负表面电荷，而被尼龙表面擦拭或接触的具有尼龙表面的区域不太可能积聚表面电荷。因此，带负电荷的调色剂24将被吸引到未带电的尼龙表面区域，并且被带负电荷的聚四氟乙烯表面区域排斥。压辊的表面可以在不与印板16接触的地方使用电荷电晕管、导电刷或通过其他手段充电或放电。施加间接电荷(比如摩擦电荷)的具体方法可能会有所不同。

29、在一方面，如图2所示，打印机10’可以使用感应电荷差将调色剂24从容器12转印到基底20。特别地，可以通过为第一辊34、调色剂辊14、具有印板16的旋转滚筒22、转印辊18和排出辊38中的一者或多者选择特定电压来控制感应电荷差。容器12可以包括具有第一电压v0的第一辊34，并且调色剂辊14可以具有比第一电压更正的第二电压v1。第一辊34可以搅拌调色剂24，使得调色剂的粒子24彼此摩擦，从而在它们之间生成摩擦电负电荷。因为与第一辊34相比，调色剂辊具有“更正”的电荷，所以调色剂24可以被吸引到调色剂辊14。

30、印板16可以具有比调色剂辊14的第二电压更正的第三电压v2。特别地，转印辊14上的调色剂24可以被吸引到印板16的“更正”区域，并且可以转印到印板16。可以存在绝缘层40以便防止电流的流动和/或调色剂表面的放电。具有调色剂24的印板16可以朝向基底20和转印辊18旋转。转印辊18可以具有比印板16的第三电压更正的第四电压v3。印板16上的调色剂24可以被吸引到“更正”的基底20，并且可以转印到基底。

31、打印机10’可以包括排出辊38，以去除未转印到基底20的任何调色剂24。特别地，排出辊38可以包括比印板16“更负”的电荷，以帮助分离印板16上没有转印到基底20的任何调色剂24。排出辊38可以由导电材料和/或耗散材料制成，诸如具有柔软表面、低压辊隙的材料。在一方面，第二容器(未示出)可以邻近排出辊38以容纳任何丢弃的调色剂24。由排出辊38捕获的调色剂24可以在操作中回收或处置。

32、打印机10、10’可以包括附加单元，以用于在印板16通过转印辊18之后从该印板清洁任何未转印的调色剂24。这些附加单元可以包括刷子、气流单元等。

33、打印机10、10’可以包括一个或多个定影单元36。具有调色剂24的基底20可以例如在两个定影单元36之间通过定影单元36。定影单元36可以是从加热辊、压力辊及其组合中选择的辊。调色剂24可以由热定影单元36加热并且压力可以由压力定影单元36施加，或者定影单元36a可以是既可以施加热量又可以施加压力的设备。以这种方式，调色剂24可以被熔化并且被压入基底20中。可以向定影单元36施加负电荷，以最小化被吸引到它们的任何调色剂24。热定影单元36的温度可以大于调色剂24的热塑性组分的熔化温度。可以通过与基底和调色剂的直接接触或借助于包括光的电磁辐射来施加用于定影过程的热量。

34、在一方面，打印机10、10’可以包括辐射加热单元，其定位在转印辊18之后和定影单元36之前。在另一方面，打印机10、10′可以包括冷却辊或其它手段，以降低定影单元36之后的调色剂和基底的温度。

35、打印机10、10’可以包括印板16。印板16可以安装到旋转滚筒22。

36、印板16可以具有固定图案，该固定图案包括具有不同电荷的两个或更多个区域；并且其中至少一个区域具有可以排斥调色剂24的电荷；并且其中至少一个区域具有可以吸引调色剂24的电荷。具有排斥调色剂24的电荷的至少一个区域可以由具有第一摩擦电或介电特性的第一材料制成。具有排斥调色剂的电荷的至少一个区域可以包括在绝缘表面下的至少一个电极，该电极产生第一感应电荷。在一方面，印板16可以包括用以感应电荷的电压的一个或多个电极。

37、具有吸引调色剂24的电荷的至少一个区域可以由具有不同于第一材料的第二摩擦电或介电性质的第二材料制成。具有吸引调色剂24的电荷的至少一个区域24可以包括绝缘表面下的至少一个电极，该电极产生不同于第一感应电荷的第二感应电荷。绝缘表面可以具有呈图像的选定部分的形式的点孔图案。

38、非导电材料可以防止调色剂24的排出。一些材料在与其他材料接触时容易放弃电子，诸如摩擦电系列中的正电荷材料，包括头发、尼龙、玻璃、丙烯酸、皮革、石英。其他材料可以容易地接纳电子并且在其表面上具有更多的电子，诸如摩擦电系列中的负电荷材料，包括硅橡胶、聚四氟乙烯、乙烯基、聚丙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚酯。

39、在一方面，印板16可以由具有相对较高介电常数的材料制成，以增加感应电荷的影响。材料的介电常数可以确定电子在分子中的位移程度。由于较高的介电常数而产生的更多的位移可以在调色剂24上产生更大的感应电荷和由此产生的力。

40、图3示出了用于静电打印机10、10’中的旋转滚筒22和印板16的横截面。印板16可以包括带相对正电荷的非导电材料32，其可以与静电材料30接合，静电材料30可以与带相对负电荷的非导电材料26接合。带相对正电荷的非导电材料32可以沿着静电材料30的整个第一表面延伸。介电覆盖层28可以沿着带相对负电荷的非导电材料26的长度延伸，包括其间的间隙。在印板16的表面下的带相对负电荷的非导电材料26可以沿着静电材料的第二表面形成点孔图案。点孔图案可以对应于在图像的选定部分中放置带负电荷的调色剂24。在一方面，点孔图案可以对应于在图像的选定部分中不放置带正电荷的调色剂。

41、印板16可以由非导电的摩擦电材料制成。例如，印板16可以由具有不同电荷的两种或更多种不同的摩擦电材料制成，以便跨印板16提供电荷差。印板16可以包括两个或更多个区域中的具有正摩擦电材料的第一区域；以及两个或更多个区域中的具有负摩擦电材料的第二区域，其中第一区域和第二区域形成图像的选定部分。负摩擦电材料可以选自镍、铜、金、铂、天然橡胶、硫、乙酸盐、聚酯、赛璐珞、氨基甲酸酯、乙烯基、氟弹性体、聚四氟乙烯、硅、聚乙烯及其组合。正摩擦电材料可以选自明胶、木材、钢、纸张、铝、棉花、铅、羊毛、尼龙、金属氧化物、金属岛、玻璃及其组合。

42、在一方面，印板16的两个或更多个区域中的第二区域可以包括一种或多种负摩擦电材料，比如氟弹性体、聚四氟乙烯、硅和聚乙烯，使得第二区域将具有相对负电荷。相对负电荷是相对于调色剂24和/或第一区域的。带负电荷的调色剂24将不会被吸引到印板16的第二区域。印板16的两个或更多个区域中的第一区域可以包括一种或多种正摩擦电材料，比如金属氧化物、金属岛或玻璃，使得第一区域将具有相对正的表面电荷。相对正的电荷是相对于调色剂24和/或第二区域的。带负电荷的调色剂24将被吸引到印板16的第一区域。

43、第一区域和第二区域可以是起伏图案，其中低区域可以用平坦化液体树脂填充，调色剂被吸引到该平坦化液体树脂。

44、在一方面，印板16可以被图案化或机加工成具有凸起区域，诸如第一区域和/或第二区域。以这种方式，调色剂24可以粘附到凸起区域，并且调色剂24不粘附到非凸起区域。

45、可以对印板16进行蚀刻表面处理，以改变表面电荷特性。

46、如图4所示，还公开了一种打印系统100，包括两个或更多个串联布置的打印机10，10’，其中每个打印机10、10’可以包括具有呈图像的选定部分的形式的固定图案的印板16；布置在每个打印机10、10’之后的两个或更多个定影单元36；其中每个打印机10、10’打印图像的选定部分，并且每个定影单元36将图像的打印的选定部分定影。定影单元36可以是辊或设备。

47、第一打印机10a可以打印图像的第一部分。第一定影单元36a可以将图像的第一部分定影到基底20。具有图像的定影的第一部分的基底20可以穿过和/或到达第二打印机10b。

48、可以与第一打印机10a串联布置的第二打印机10b可以打印图像的第二部分，该第二部分可以与图像的定影的第一部分配准。第二定影单元36b可以将图像的第二部分定影到基底20。具有图像的定影的第一部分和第二部分的基底20可以穿过和/或到达第三打印机10c。

49、可以与第二打印机10b串联布置的第三打印机10c可以打印图像的第三部分，该第三部分可以与图像的定影的第一部分和第二部分配准。第三定影单元36c可以将图像的第三部分定影到基底20。

50、如有必要，打印系统100可以包括第四打印机(未示出)，其可以以与第一打印机、第二打印机和第三打印机10a-c类似的方式使用。

51、第一打印机10a可以包括第一调色剂24a和对应于图像的第一部分的第一印板16a。第二打印机10b可以包括第二调色剂24b和对应于图像的第二部分的第二印板16b。第三打印机10c可以包括第三调色剂24c和对应于图像的第三部分的第三印板16c。第一调色剂24a、第二调色剂24b和第三调色剂24c是不同的。第一印板16a、第二印板16b和第三印板16c是不同的。图像的第一部分、图像的第二部分和图像的第三部分是不同的，并且彼此配准。

52、根据上述描述，本领域技术人员可以理解，本教导可以以各种形式实现。因此，尽管已经结合特定实施例及其示例描述了这些教导，但本教导的真实范围不应被限制。在不脱离本文教导的范围的情况下，可以进行各种改变和修改。

53、本范围公开内容应广义解释。本公开旨在公开实现本文公开的设备、活动和机械动作的等同形式、手段、系统和方法。对于所公开的每个设备、物品、方法、手段、机械元件或机构，本公开旨在也涵盖在其公开内容中，并教导用于实践本文公开的许多方面、机构和设备的等同形式、手段、系统和方法。此外，本公开涉及机器及其许多方面、特征和元件。此种机器在其使用和操作中可以是动态的，本公开旨在涵盖使用机器的等同形式、手段、系统和方法，以及其与本文公开的操作和功能的描述和精神一致的许多方面。本技术的权利要求同样应广义解释。本文中对本发明的许多实施例的描述本质上仅是示例性的，并因此不偏离本发明的要点的变化旨在落入本发明的范围内。此种变化不应被视为偏离本发明的精神和范围。