(57)【要約】  単色または多色画像が表面に形成されることがある。その表面は、第１、第２および第３のステーションに移動される。その表面は電気的にバイアスがかけられ、粉末が、第１のステーションでこの表面に静電的に移送される。この粉末は、第２のステーションでその表面に選択的に融解または焼結される。粉末の未融解または未焼結の部分が、第３のステーションでその表面から除去される。【選択図】なし
2009537035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体、ウェブまたはシートに粉末で印を付けるための装置において、
粉末源を含む粉末移送ステーションであって、前記物体、ウェブまたはシートの表面に前記粉末を静電的に移送するように適合された粉末移送ステーション、
前記物体、ウェブまたはシートの表面上の前記粉末を選択的に融解または焼成するように適合されたエネルギー源を含む画像化ステーション、
前記物体、ウェブまたはシートの表面から前記粉末の未融解または未焼結部分を除去するための粉末除去ステーション、および
前記物体、ウェブまたはシートをしっかりと保持し、連続して前記粉末移送ステーション、前記画像化ステーションおよび前記粉末除去ステーションに移動させるための搬送手段、
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記物体をしっかりと保持するためのホルダを備え、該ホルダが、該ホルダにより保持された前記物体と接触するように適合された接触部分および該接触部分の周りに配置され、該接触部分と前記物体とから電気的に隔離された導電性シールドを備え、該導電性シールドが第１の極性の電圧でバイアスがかれられるように適合され、前記接触部分が反対の極性の電圧で前記物体にバイアスをかけるように適合され、前記粉末移送ステーションが、前記第１の極性の電圧で前記粉末にバイアスをかけるように適合されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記導電性シールドは、前記粉末が前記粉末移送ステーションで移送される先の前記物体の区域を制限するように、前記接触部分に関連して配置されることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記粉末移送ステーションが、帯電した粉末を、前記物体、ウェブまたはシートに密接に近接させるように適合されており、そこで、電場により、前記粉末が前記物体、ウェブまたはシートの表面に移送されるのが誘発されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記画像化ステーションが、前記物体、ウェブまたはシート上の前記粉末の局所的な融解または焼結を行うための光源を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記粉末除去ステーションが、互いに反対方向に回転するように適合された一対のローラを含み、該ローラが、前記物体、ウェブまたはシートの表面から前記粉末の未融解または未焼結部分を除去するために、該物体、ウェブまたはシートの極性と反対の極性を持つ電圧でバイアスがかれられていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記粉末移送ステーションで再利用するために、前記粉末除去ステーションから前記粉末の未融解または未焼結部分を再循環するように適合されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記粉末除去ステーションが、互いに反対方向に回転するように適合された一対の磁気ローラを含み、該粉末除去ステーションが、前記ローラ上の磁気活性粉末が前記物体、ウェブまたはシートの表面と接触させられるか、またはその近くに配置されて、該物体、ウェブまたはシートの表面から前記粉末の未融解または未焼結部分を除去するように適合されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記粉末移送ステーションにある粉末が第１の色のものであり、前記装置が、
第２の色の粉末の粉末源を含む第２の粉末移送ステーションであって、該第２の色の粉末を前記物体、ウェブまたはシートの表面に静電的に移送するように適合された第２の粉末移送ステーション、
前記物体、ウェブまたはシートの表面上の前記第２の色の粉末を選択的に融解または焼成するように適合されたエネルギー源を含む第２の画像化ステーション、および
前記物体、ウェブまたはシートの表面から前記第２の色の粉末の未融解または未焼結部分を除去するための第２の粉末除去ステーション、
を備え、
前記搬送手段が、前記物体、ウェブまたはシートをしっかりと保持し、前記第２の粉末移送ステーション、前記第２の画像化ステーションおよび前記第２の粉末除去ステーションに連続して移動させるように適合されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記物体、ウェブまたはシートの表面上の帯電を誘発するための帯電ステーションをさらに備え、前記搬送手段が、前記物体、ウェブまたはシートを前記帯電ステーションから前記粉末移送ステーションに動かすように適合されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１１】
物体、ウェブまたはシートに粉末で印を付ける方法において、
前記物体、ウェブまたはシートを連続して第１、第２および第３のステーションに移動させる工程、
前記第１のステーションで、前記物体、ウェブまたはシートの表面に前記粉末を静電的に移送させる工程、
前記第２のステーションで、前記物体、ウェブまたはシートの表面上の前記粉末を選択的に融解または焼結する工程、および
前記第３のステーションで、前記物体、ウェブまたはシートの表面から前記粉末の未融解または未焼結部分を除去する工程、
を有してなる方法。
【請求項１２】
前記第１のステーションで、帯電した粉末を前記物体、ウェブまたはシートに密接に近接させ、電場を与えて、前記粉末を前記物体、ウェブまたはシートの表面に移送させる各工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記物体が各ステーションに移動されるときに該物体を保持するホルダが、前記物体と接触する接触部分および該接触部分の周りに配置され、該接触部分と前記物体とから電気的に隔離された導電性シールドを備え、前記方法が、
前記導電性シールドに第１の極性の電圧でバイアスをかける工程、
前記物体に反対の極性の電圧でバイアスをかける工程、および
前記粉末に前記第１の極性の電圧でバイアスをかける工程、
を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記導電性シールドが、前記第１のステーションで前記粉末が移送される先の前記物体の区域を制限することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記第３のステーションで、一対のローラに、前記物体、ウェブまたはシートの極性と反対の極性を持つ電圧でバイアスをかける工程、および
前記ローラを互いに反対方向に回転させて、前記物体、ウェブまたはシートの表面から前記粉末の未融解または未焼結部分を除去する工程、
を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
前記第３のステーションで一対の磁気ローラを互いに反対方向に回転させる工程、および
前記ローラ上の磁気活性粉末を、前記物体、ウェブまたはシートの表面と接触させるかまたはその近くに配置して、該物体、ウェブまたはシートの表面から前記粉末の未融解または未焼結部分を除去する工程、
を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のステーションで再利用するために、前記第３のステーションから前記粉末の未融解または未焼結部分を再循環させる工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のステーションでの前記粉末が第１の色のものであり、前記方法が、
前記物体、ウェブまたはシートを第４、第５および第６のステーションに移動させる工程、
前記第４のステーションで、前記物体、ウェブまたはシートの表面に第２の色の粉末を静電的に移送させる工程、
前記第５のステーションで、前記物体、ウェブまたはシートの表面上の前記第２の色の粉末を選択的に融解または焼結させる工程、および
前記第６のステーションで、前記物体、ウェブまたはシートの表面から前記第２の色の粉末の未融解または未焼結部分を除去する工程、
を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１９】
熱画像化プロセス中に物体をしっかりと保持するための装置であって、
前記物体に接触するように適合された導電性接触部分、および
前記接触部分の周りに配置され、該接触部分と前記物体とから電気的に隔離された導電性シールド、
を備え、
前記導電性シールドが第１の極性の電圧でバイアスがかけられ、前記物体が反対の極性の電圧でバイアスがかけられていることを特徴とする装置。
【請求項２０】
物体、ウェブまたはシートの表面から粉末を除去するための装置であって、
互いに反対方向に回転するように適合された一対のローラ、
を備え、
前記ローラが、前記物体、ウェブまたはシートの表面と接触させられたかまたはその近くに配置されたときに、前記粉末の未融解または未焼結部分が、前記物体、ウェブまたはシートの表面から除去されることを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記ローラが、前記物体、ウェブまたはシートの表面から前記未融解または未焼結の粉末を除去するように、第１の極性の電圧でバイアスがかけられ、該物体、ウェブまたはシートが反対の極性の電圧でバイアスがかけられていることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記ローラが、その上に磁気活性粉末を有する磁気ローラから構成されることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、食品、移動しているウェブまたはシート、および他の物体上に画像を形成するための粉末の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ときに、物体、ウェブまたはシートに画像を付けることが望ましいことがある。パッケージは様々な情報を含んでいるかもしれないが、製品または物体に直接印をつけると、追加の製品の識別、装飾、広告またはマーケティングが与えられるであろう。様々な情報を含むことが望ましい製品を包装するためにしばしば用いられるまたはそのような製品に作られるウェブ形態にある材料について、ウェブ材料に直接印をつけると、追加の製品の識別、装飾、広告またはマーケティングが与えられるであろう。シート材料が、情報を伝達するために用いられ、そのようなシート上に直接印をつけることが望ましい。
【０００３】
様々なタイプの基体を被覆するまたはそれに印をつけるための技法がいくつか知られている。そのような技法の１つの群に静電プロセスがある。例えば、複写業界において、画像を形成するために、２種類の主要な粉末系プロセスおよび液体系プロセスがよく用いられる。そのようなプロセスでは、単一成分または二成分いずれかの顕色系が用いられるであろう。乾式二成分系において、例えば、キャリヤ粉末およびトナーとしても知られている画像化粉末が用いられる。キャリア粉末は一般にその系において再利用され、一方で、画像化粉末は、画像を形成するのに用いられる材料の量に応じて液滴にされ、貯留槽または他の供給源から補充される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのようなプロセスの特別なタイプとしては、画像が比較的平らな表面に移送されるレーザプリンタ技法が挙げられる。７つまでのプロセス工程を用いる現行のプロセスは複雑である。さらに、これらのプロセスは、感熱性基体または非二次元表面に直接印をつけるためには使用できず、これらのプロセスでは、印をつける粉末が浪費される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様において、物体、ウェブまたはシートに粉末で直接印をつける方法は、物体、ウェブまたはシートを第１、第２および第３のステーションに移動させる工程を含む。この方法は、その物体、ウェブまたはシートと第１のステーションとの間に電場を発生させ、第１のステーションで、電場によって、帯電した粉末を物体、ウェブまたはシートに移送するまたは施す各工程を含む。この粉末は、第２のステーションで、物体、ウェブまたはシートの表面上に画像様に融解または焼結される。粉末の未融解または未焼成の部分は、第３のステーションで物体、ウェブまたはシートの表面から除去される。
【０００６】
物体、ウェブまたはシートの表面上に単色マークまたは多色マークを形成するために、前記技法を用いてもよい。多色マークを形成すべき場合、物体、ウェブまたはシートを、各々が粉末移送ステーション、画像化ステーション、および粉末除去ステーションを備えている、多数の群のステーションに移動される。他のステーションが同様に存在してもよい。
【０００７】
様々なステーションに関する物体、ウェブまたはシートの位置は、画像化が完了するまで、物体、ウェブまたはシートをしっかりと保持するホルダまたは移送システムを提供することにより制御される。いくつかの実施の形態において、様々な特徴構造が存在してもよい。例えば、特別な実施の形態において、物体は、各ステーションに移動される時に、機械式固定具、器具または真空を用いて、ホルダによって保持されてよい。そのホルダは、物体と電気的に接触するように適用された接触部分、および物体の周りに配置され、物体から電気的に隔離された導電性シールドを備えていてよい。この導電性シールドは、第１の極性の電圧でバイアスがかけられるように適合され、接触部分は、反対の極性の電圧でその物体にバイアスをかけるように適合され、粉末移送ステーションは、粉末に第１の極性の電圧でバイアスをかけるように適合されている。導電性シールドは、物体に関連して配置されてよく、粉末が粉末移送ステーションで移送される先の物体の区域を制限するようにバイアス電圧がそのシールドに印加される。例えば、導電性シールドは、物体に関連して配置され、その結果生じた電場によって、粉末が、物体の側面または背後に移送されるのを防ぐように電気的にバイアスをかけられてよい。
【０００８】
機械式保持システムが好ましくない別の実施の形態において、ホルダの接触部分は、例えば、導電性エラストマー製ベローを備えている。ホルダは、物体を導電性エラストマー製ベローに対して適所にしっかりと保持するために真空が印加される管を備えている。
【０００９】
別の実施の形態において、ウェブまたはシート材が、しっかりと保持され、粉末移送ステーション、画像化ステーションおよび粉末除去ステーションへ連続的に移動される。ウェブまたはシートが粉末で被覆されるように、ウェブまたはシートと、粉末移送ステーションとの間に電場が生成される。この電場は、バイアスのかけられたローラまたはプレートを、ウェブまたはシートと密接に接触して、粉末移送ステーションの反対側に配置することにより生成してもよい。帯電粉末は、粉末移送ステーションでウェブまたはシートの表面に移送される。次いで、画像化ステーションが、ウェブまたはシート上のこの粉末層内に画像を融解するために用いられ、最後に、粉末除去ステーションが、画像化されていない粉末を除去するために用いられ、ウェブまたはシート上に最終的な画像が残される。
【００１０】
別の実施の形態において、物体、ウェブまたはシートは、十分には導電性ではないか、または厚すぎて、電気的バイアスが、物体、ウェブまたはシートと、粉末移送ステーションとの間に電場を生成するのに用いられない。この実施の形態において、粉末移送ステーションに動く前に、物体、ウェブまたはシートの表面上に、コロナまたはバイアスがかけられたローラを用いて、帯電を誘発してもよい。
【００１１】
粉末移送ステーションは、粉末が電場の影響を受けて、物体、ウェブまたはシートの表面に移送されるように、帯電した粉末を、物体、ウェブまたはシートの表面に密接に近接させ続けるための手段を備えてもよい。この電場は、粉末移送ステーションの全てまたは一部を物体、ウェブまたはシートに対して電気的にバイアスをかけることによって完了してもよい。
【００１２】
粉末移送ステーションは、粉末を補充し、補充された粉末を帯電させるための手段も備えてよい。粉末の帯電は、以下に限られないが、コロナ手段、または表面区域接触などの摩擦電気によるものであってよい。粉末移送ステーションは、以下に限られないが、機械的、重力的、流体の、磁気的、静電的、もしくは空気またはガス圧力システムによって、粉末を物体、ウェブまたはシートの表面に近接させてもよい。
【００１３】
画像化ステーションは、物体、ウェブまたはシート上への粉末の局所的融解または焼結を提供するレーザまたはダイオードを備えてもよく、物体、ウェブまたはシートの表面に亘り画像様にそのレーザまたはダイオードからのビームを走査、変調および集束させるように適合されていてよい。物体、ウェブまたはシートは、画像の形成中に、静止していても、移動してもよい。画像の形成中に物体、ウェブまたはシートが動いている実施の形態において、レーザまたはダイオードの作動を物体、ウェブまたはシートの速度および／または位置と同調させるための手段が設けられる。
【００１４】
粉末除去ステーションでは、画像化が完了した後、過剰な粉末を物体、ウェブまたはシートの表面から除去するために、静電的、機械的、流体の、正に加圧されたガス、または真空もしくはこれらの手段の組合せを使用してよい。
【００１５】
特別な実施の形態において、粉末除去ステーションは、互いに反対方向に回転するように適合された一対のローラを有している。これらのローラは、平坦ではない物体の表面に粉末除去ステーションが物理的に接触できるように柔毛ブラシを備えてもよい。これらのブラシは、例えば、導電性合成繊維を備えていてもよい。ローラは、物体、ウェブまたはシートの表面から粉末の未融解または未焼結部分を除去するために、その物体、ウェブまたはシートの極性と反対の極性を持つ電圧でバイアスがかけられていてよい。
【００１６】
代わりの実施の形態において、ローラにバイアスがかけられ、ローラ上の粉末が、物体、ウェブまたはシートの表面から粉末の未融解または未焼結部分を除去するために、その物体、ウェブまたはシートの表面と接触されるまたはその近くに置かれてよい。この実施の形態において、ローラ上の粉末の極性は、物体、ウェブまたはシートの表面上の粉末の極性と反対であろう。
【００１７】
粉末除去ステーションからの粉末の未融解または未焼結部分は、粉末移送ステーションでの再利用のために、再循環されてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
いくつかの実施の形態に、様々な利点があるであろう。これらの利点としては、以下に限られないが、平坦ではない表面上にカラー画像または単色画像を形成し、そのような画像の位置を制御できること、そうしなければ粉末に基づく溶融画像を受け取れない感熱性表面上に画像を形成できること、および非常に単純であり、粉末に基づく溶融画像を形成するために著しく減少した数のプロセス工程を用いた画像化システムを形成し、それによって、画像化システムおよびプロセスの費用と複雑さを低減させられることが挙げられる。他の利点としては、物体、ウェブまたはシートの表面に最初に施された粉末を再利用し、それによって、粉末画像化システムの材料費を減少させられることが挙げられる。用途の例としては、以下に限られないが、糖衣キャンディーなどの菓子製品の表面、およびミニカーなどの玩具上、使捨ておむつのカバーなどのプラスチックフイルム上、およびコントロールパネルなどの金属板上に粉末で画像を形成することが挙げられる。
【００１９】
他の特徴および利点は、以下の説明、添付の図面および特許請求の範囲から容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１−１】図１は、物体に粉末を静電的に施し、物体の表面上に画像を形成するための装置の概略図
【図１−２】図１Ａは、連続ウェブまたはシートに粉末を静電的に施し、ウェブまたはシートの表面上に画像を形成するための装置の概略図
【図２−１】画像化プロセス中に様々なステーションに移動されているときに物体をしっかりと保持するために機械式器具を用いたホルダの一例の断面図
【図２−２】画像化プロセス中に様々なステーションに移動されているときに物体をしっかりと保持するために真空を用いたホルダの一例の断面図
【図３】特別な実施の形態による粉末移送ステーションの詳細を示す断面図
【図４】物体の表面から未融解または未焼結の粉末を除去するための粉末除去ステーションの一例の概略図
【図５】物体の表面上に多色画像を形成するために粉末を使用する装置のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、物体に粉末を静電的に施し、その物体の表面上に、例えば、画像を形成するための装置を示している。この装置は、湾曲表面、段状表面、斜めの表面または平らな表面を有する物体を含む、様々な三次元物体上にコーティングを形成するまたは画像を形成するために用いることができる。そのような物体の例としては、以下に限られないが、ヒト用の菓子製品、動物用の犬の骨形おやつなどの食品物体、またはミニカーなどの非食品物体および使捨ておむつのカバーなどの加工物体が挙げられるであろう。
【００２２】
図１に示されているように、この装置は、粉末で印を付けるべき物体２２をしっかりと保持するホルダ２１、粉末を物体の表面に静電的に移送するように適合された粉末移送ステーション３１、物体の表面上の粉末を選択的に融解するように適合されたエネルギー源１２を含む画像化ステーション１３、物体の表面から粉末の未融解または未焼結部分を除去する粉末除去ステーション４１、および物体がホルダに保持されている間に、物体２２を粉末移送ステーション、画像化ステーションおよび粉末除去ステーションに連続的に搬送するコンベヤ１１を備えている。ある用途において、多数の物体を前記ステーションに連続的に高速で移動させることができるように装置を構成し、ステーション３１、１３および４１に連続的に移動されているときに各物体を被覆またはその上に画像を形成するために粉末が用いられることが望ましい。
【００２３】
第１のステーション１３で、キャンディーまたは他の物体２２がホルダ２１によりしっかりと保持されている間に、その表面に粉末が静電的に移送される。物体２２は、第１のステーションで、電場が、被覆すべき物体表面と粉末源との間に確立されるように保持されることが好ましい。これは、例えば、粉末移送ステーションに第１の極性の電圧でバイアスをかけ、物体に反対の極性の電圧でバイアスをかけることによって、行うことができる。物体のためのホルダ２１の外殻２３、例えば、導電性シールドは、粉末で被覆されないように、物体から電気的に隔離され、物体に対して電気的にバイアスがかけられるべきである。
【００２４】
図１Ａは、ウェブまたはシート１６の平らな表面に粉末を静電的に施すための装置を示している。この装置は、以下に限られないが、金属、木、紙およびプラスチックを含む様々なウェブまたはシート材上に画像を形成するために使用できる。図１Ａに示されているように、この装置は、粉末をウェブまたはシートの表面に静電的に移送するように適合された粉末移送ステーション３１、ウェブまたはシートの表面上の粉末を選択的に融解するように適合されたエネルギー源１２を含む画像化ステーション１３、ウェブまたはシートの表面から粉末の未融解または未焼結部分を除去するための粉末除去ステーション４１、およびウェブまたはシートをしっかりと保持し、粉末移送ステーション、画像化ステーションおよび粉末除去ステーションに連続的に搬送するための搬送装置１４を備えている。図示したように、ウェブまたはシート１６は、搬送ローラ１４によって、装置内を右から左に移動される。ウェブまたはシートを移動させるために、真空フィーダ、ベルト、チェーンまたはスプロケットなどの他の搬送手段を用いてもよい。ウェブまたはシートと粉末移送ステーション３１との間に電場が生成されるように、バイアス電圧がウェブまたはシートに印加される。導電性ではないウェブまたはシート材料について、バイアスは、ウェブまたはシートの粉末移送ステーション３１とは反対側に接触している導電性部材１５に印加してもよい。導電性部材１５は、例えば、プレート、ローラまたはシューであってよい。粉末コーティングは画像化ステーション１３で選択的に融解され、過剰の粉末が粉末除去ステーション４１でウェブまたはシートから除去されて、そのウェブまたはシート上に最終的な画像１７が残される。
【００２５】
図２は、画像化プロセス中にステーション３１、１３および４１に移動されているときに、物体２２をしっかりと保持するために用いられるホルダ２１の一例を示している。ホルダ２１は、その物体と接触するように適合されている接触部分２７を有する。この接触部分は、物体との良好な接触を確実にしながらバイアスが印加できるように、ボルトまたは保持器具などの機械式導電性固定具であってよい。導電性シールド２３が、物体２２の周りに配置されており、物体２２から電気的に隔離されている。導電性シールド２３は、粉末が移送されるべき先の物体２２の区域を制限するように物体２２に対して配置されている。例えば、導電性シールドは、粉末が物体の背後または側面に移送されるのを防ぐように位置している。被覆区域を制御し、シールド２３が粉末に被覆されるのを防ぐために、シールドは第１の極性の電圧でバイアスがかけられ、物体２２は、それと反対の極性の電圧でバイアスがかけられる。
【００２６】
図２Ａは、画像化プロセス中にステーション３１、１３および４１に移動されているときに、物体２２をしっかりと保持するために真空を使用するホルダ２１の一例を示している。このホルダ２１は、物体と接触するように適合されている接触部分２５を有する。この接触部分は、物体との良好な接触を確実にしながら、電場を印加できるように、軟質の導電性エラストマーからなっている。真空２６が印加される管２４が、物体がホルダに対して動くのを防ぐために、接触部分２５に対して物体を適所に保持する。
【００２７】
導電性シールド２３が、物体２２の周りに配置され、物体２２から電気的に隔離されている。導電性シールド２３は、粉末が移送される先の物体２２の区域を制限するように物体２２に対して配置されている。例えば、導電性シールドは、粉末が物体の背後または側面に移送されるのを防ぐように位置している。被覆区域を制御し、シールド２３が粉末で被覆させるのを防ぐために、シールドは第１の極性の電圧でバイアスがかけられ、物体２２は、それと反対の極性の電圧でバイアスがかけられる。
【００２８】
画像化粉末は、熱可塑性または熱硬化性ポリマーを含んでよく、機能性剤も含んでよい。機能性剤は、着色剤、香味剤、生物活性材料、金属、セラミック、光反応性材料、または他の様式での活性材料であってよい。前記ポリマーは、機能性剤を収容するため、摩擦帯電を生じるため、または物体の表面上でトナーを溶融するための媒体を提供してよい。食品上で画像化するときに使用するのには、融解プロセス中に食品を溶融させないようにするために、ガラス転移温度の低いポリマーが望ましいであろう。ある高温の機能性材料に関する実施の形態において、粉末は、溶融されないが、画像を形成するために、互いに焼結され、かつ基体表面に焼結される。
【００２９】
ポリマーと機能性剤に加え、粉末は、必要に応じて、帯電制御添加剤、ワックス添加剤、可塑剤、充填剤または希釈剤、もしくは表面添加剤の内の１種類以上を含んでもよい。
【００３０】
帯電制御添加剤は、摩擦帯電の大きさと率を向上させるであろうし、長期間に亘り安定な帯電を確実にするのに役立つことができる。ワックス添加剤は、粉末の融解またはメルトフロー挙動およびトナー中の成分の分散特徴を改善するのに役立つであろう。可塑剤は、熱可塑性ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）を著しく低下させ、そのポリマーをより柔軟にし、作業をより容易にするであろう。粉末の組成物に充填剤または希釈剤を添加すると、全体の費用を減少させることができ、能力を向上させるであろう。充填剤または希釈剤は、艶消し剤として、または粉末の流動特性に影響を与えるために、使用することができる。
【００３１】
このプロセスに、数マイクロメートルから約１００マイクロメートルまでの平均粒径の画像化粉末を使用してよい。好ましい実施の形態において、５マイクロメートルから４０マイクロメートルの範囲の平均粒径を持つ粉末が用いられる。
【００３２】
このプロセスに任意の色の画像化粉末を使用してもよい。多くの用途について、任意の色の粉末を融解するために、画像化ステーションでＣＯ2レーザを使用できる。いくつかの用途について、特に、費用、サイズおよび速度が問題である場合には、レーザダイオードまたはファイバレーザを使用することが望ましいであろう。透明、イエロー、マゼンタ、いくつかのシアンブルー、ブルーおよびレッドなどのいくつかの色の粉末は、レーザダイオードまたはファイバレーザからの光の波長を吸収しない。その例において、粉末中に赤外吸収材料を含ませることが望ましいであろう。
【００３３】
特定の目的のための機能性剤を使用した画像化粉末の一例を、食品上に画像化するために提供する。食品に関して、粉末が食品用成分から実質的になることが望ましい。粉末は、例えば、熱可塑性ポリマーおよび着色剤、並びに帯電制御添加剤、ワックス添加剤、可塑剤、充填剤または希釈剤、もしくは表面添加剤の内の１種類以上を含んでよい。食品用粉末の特別な例が、２００７年５月１０日に出願され、「食品用トナー」と題するＰＣＴ特許出願（代理人事件整理番号２１１７５−００３ＯＷＯ１）に記載されている。この出願の開示をここに引用する。
【００３４】
顕色剤ミックス(developer mix)を形成するために、画像化粉末を磁気活性粉末（すなわち、キャリヤ）と機械的に混ぜ合わせてもよい。このプロセスにおいて、キャリヤは、画像化粉末を摩擦電気的に帯電するように働き、より小さな画像化粉末が、より大きなキャリヤ粒子に付着する。次いで、これによって、画像化粉末を物体、ウェブまたはシートの表面に静電気力および磁力により移動させるために、キャリヤを使用することが可能になる。画像化粉末およびキャリヤは、特定の画像化粉末用途および画像化システムのために、静電特性および他の特性を最適化するようにブレンドされるべきである。
【００３５】
図３は、磁気コア３４の周りに金属外殻を有するローラ３３を含む特別な実施の形態による粉末移送ステーション３１のさらなる詳細を示している。この実施の形態において、磁気コアは回転式であり、外殻は静止している。ローラ３３の下側部分は、貯留槽３２内に収容された顕色剤ミックス３６内に浸される。磁気コアが回転するにつれ、外殻を貫通する磁場により、顕色剤ミックス３６のある程度が拾い上げられ、外殻の表面の周りの層３５として動かされる。
【００３６】
図示した実施の形態において、ホルダ２１によってしっかりと保持された物体２２が、ローラ３３から所定の距離で位置しているかまたは移動される。この物体は、ローラの表面上の顕色剤ミックスと接触してもしなくてもよい。動かされた顕色剤ミックスが、物体２２に向かい合うと、外殻と物体との間の電場と反応し始める。この電場は、画像化粉末粒子をキャリヤ粒子の表面に保持する残留静電気力よりも強力に設定される。これにより、画像化粉末のある程度が、物体２２の表面に移送され、そこで、静電的に保持される。あるいは、電場は一定のバイアスによる交互の電場であってもよく、その結果は、キャリヤから画像化粉末を分離し、また画像化粉末の物体２２への正味の引力を生じる力を提供し、その物体に画像化粉末は静電的に保持される。
【００３７】
この実施の形態において、物体上の粉末コーティングの量は、物体と磁気ローラ３３の外殻との間の電場の大きさ、物体と外殻の相対速度またはそれらが反対である時間、印加された電場の期間、および粉末上の摩擦電気的帯電により制御されるであろう。このプロセスにおいて、画像化粉末は、物体、ウェブまたはシートの表面上に静電的に保持されており、画像化粉末が静電的に絶縁性であるという条件で、落下しない。物体、ウェブまたはシートは、粉末をその表面上に留めるまたは確保するための任意の追加の要件なく、加工することができる。
【００３８】
複写業界に用いられる技術および設計を用いた代わりの粉末移送ステーションを用いて、物体、ウェブまたはシートを被覆しても差し支えない。代わりの粉末移送ステーションは、異なる構造の磁気ブラシ顕色装置(developer)、柔毛ブラシ顕色装置および粉末を帯電させるための接触摩擦電気帯電手段を用いた一成分ローラ顕色装置などの他のローラ顕色装置システムを含んでよい。主要粉末搬送手段としてローラを用いない顕色装置を用いても差し支えない。これらの顕色装置としては、カスケード顕色装置、他の重力供給顕色装置、流動床顕色装置および粉末雲顕色装置が挙げられるであろう。各実施の形態において、帯電した粉末が、被覆すべき物体、ウェブまたはシートに密接に近接させられられること、および粉末が物体の表面に動くように誘導されるように電場が生成されることが必要とされる。
【００３９】
ある場合には、物体、ウェブまたはシートの表面の一部が粉末で選択的に被覆される。例えば、物体の一面のみを被覆することが好ましい。ある場合において、１つ以上の開口を持つスクリーンを、このスクリーンにより、粉末が物体、ウェブまたはシートの部分に施されるのを選択的に遮断するように、物体、ウェブまたはシートの近くに配置する。他の場合、外殻またはスクリーンを分割し、所望の効果が得られるように、分割された各区画に異なるようにバイアスをかける。
【００４０】
粉末が物体２２に施された後、物体は、ホルダ２１にまだ保持されたまま、画像化ステーション１３に移動され、そこで、物体がエネルギー源に曝されて、所定のパターンまたは画像にしたがって、物体表面上の粉末の局所的な融解または焼結が行われる。これは、例えば、粉末粒子が一緒に融解または焼結し、物体の表面上の特定の区域に付着するように、レーザから発せられた光が粉末を溶融または焼結する、レーザ画像化により行ってもよい。それゆえ、レーザ出力密度は、粉末粒子が一緒に融解または焼結し、物体の表面に付着するように、粉末を溶融するまたはその温度を上昇させるのに十分であるべきである。所望の画像パターンは、例えば、標準的なパーソナル・コンピュータまたは他の産業用コントローラにより実行されるソフトウェアを用いて、ビットマップ形式でレーザ・ライティング・ヘッドに供給してよい。この画像パターンは、レーザビームに変調および偏向を施し、粉末が配置されている物体、ウェブまたはシートの表面上の小さなスポットにレーザビームを集束させることによって生成される。
【００４１】
様々な画像化システムを用いてよい。ある実施の形態において、比較的低出力のレーザダイオードまたはダイオードアレイを用いて差し支えない。別の実施の形態において、ファイバレーザを用いることができる。図１および１Ａに示したように、一対の外部のガルバノメータ１８を用いてＸＹ偏向を生じてよく、ダイオードまたはダイオードアレイを直接変調しても差し支えない。あるいは、モータにより駆動する回転式ポリゴンミラーを用いて、Ｘ方向にビームを偏向させながら、搬送手段がＹ偏向を提供してもよい。必要であれば、画像平面が物体の非平坦表面にほぼ一致するように、レンズが焦点と曲率の補正を行ってもよい。
【００４２】
所望の出力レベルを有するレーザダイオードおよびファイバレーザは、他の色にではなく、黒またはある種のシアンブルーの粉末に使用するのに適したものにする特定の波長（例えば、赤または赤外）に限定されるであろう。あるいは、これらの波長に敏感な未着色材料を、前記エネルギーが容易に吸収され、融解または焼結が起こることができるように粉末中に含ませてもよい。これらの例において、粉末の可視色は、レーザの波長を吸収しないものであろう。
【００４３】
別の実施の形態において、画像化ステーション１３は、ＣＯ2ガスレーザ・ユニット１２を備えている。このガスレーザ・ユニットは、１つのケース内にガスレーザ、電源装置、変調装置、集束光学素子およびガルバノメータ偏向システムを備えている。そのようなユニットの利点は、幅広い透明またはカラーの粉末により吸収できる波長の光を発生し、より速い速度を満たせるようなより大きい出力（例えば、３０ワット）を有することである。さらに速い速度は、高速モータにより駆動される反射ポリゴンを利用した偏向システムを使用して得られるであろう。この場合、外部ビーム変調装置をＣＯ2レーザに用いる。他のレーザ画像化システムを用いてもよい。
【００４４】
ある用途において、物体、ウェブまたはシートは、画像化プロセス中に、しっかり保持され、連続的に搬送されて画像化ステーションを過ぎる。これらの用途において、物体、ウェブまたはシートの速度および／または位置が検出され、レーザ制御システムに送られて、レーザの作動を同調させ、正確に画像を形成する。
【００４５】
物体２２の表面上に残った未融解または未焼結粉末は影響を受けない。ある場合には、画像化が完了した後、物体の表面上の粉末には、容易に目に見える外観の変化はないであろう。
【００４６】
画像化が完了した後、物体２２は、ホルダ２１にしっかりと保持されたまま、粉末除去ステーション４１に移動され、そこで、未融解または未焼結粉末（もしあれば）が物体の表面から除去され、よって、その表面に融解または焼結画像が残される。
【００４７】
粉末の未融解または未焼結部分は、静電気力を用いて物体から除去してもよい。例えば、特別な実施の形態によれば、粉末除去ステーション４１は、互いに反対方向に回転するように適合された一対のローラ４２を有する（図４参照）。ホルダにより保持される物体は、連続したローラの各々に密接に近接せしめられる。これらのローラは、物体とローラとの間に電場を生成するように、物体、ウェブまたはシートの極性と反対の極性を持つ電圧でバイアスがかけられる。これにより、粉末の未融解または未焼結部分が、物体、ウェブまたはシートの表面からローラに移る。ローラは、例えば、導電性合成繊維を持つ柔毛ブラシを備えていてよい。この場合、繊維は、どのような未融解または未焼結粉末をも除去するために、それらの繊維が物体の完全に被覆された厚さに容易に到達できるようにする長さを有するべきである。
【００４８】
粉末除去ステーション４１で除去される未融解または未焼結粉末は、その後に使用するために再利用してもよい。その粉末は、ブラシの各々を、ブラシのバイアスと反対にバイアスがかけられた金属ローラ４３と接触させることによって、反対に回転するローラから除去される。粉末は、一旦、金属ローラに移送されたら、単純なエラストマー製スクレーパーまたは金属製ブレード４４によって除去できる。次いで、この粉末は、粉末移送ステーション３１で再利用することができる。
【００４９】
代わりの実施の形態において、粉末除去ステーション４１は、互いに反対方向に回転するように適合された１つまたは一対の磁気ローラを供えている。このシステムにおいて、粉末移送プロセスに用いた材料と類似の材料が、過剰の粉末を除去するために用いられる。ローラ上の磁気活性粉末（すなわち、キャリヤ）が、物体２２の表面と接触させられるか、またはその近くに置かれる。物体の表面上の未融解または未焼結粉末が磁気ローラに引きつけられ、磁気ローラが回転するにつれ、キャリア粉末により拾い上げられ、物体表面から運び去られるように、電場が逆にされる。次いで、別の電場を提供して、粉末を別の組のローラに移すことによって、磁気ローラ上の粉末とキャリヤの混合物から、粉末を分離してもよい。上述したように、次いで、その粉末を、粉末移送ステーション３１で使用するために、再循環させることができる。
【００５０】
別の実施の形態において、未融解または未焼結粉末は、加圧空気または別のガスを施すことによって除去してもよい。
【００５１】
別の実施の形態において、未融解または未焼結粉末は、真空または吸引の印加によって除去してもよい。
【００５２】
多くの用途において、融解または焼結粉末が表面に良好には付着しない傾向がほとんどないように、粉末は、画像化ステーション１３で物体２２、ウェブまたはシートの表面上に十分に融解または焼結される。それにもかかわらず、ある用途では、物体、ウェブまたはシートを、その物体、ウェブまたはシートの表面上の粉末の画像化後のフラッシュ定着または放射定着を提供するための第４のステーションに移動させることが望ましい。そのようなフラッシュまたは放射定着ステーションは、よく知られており、複写産業において用いられてきた。
【００５３】
上述した実施の形態において、物体２２は、粉末がその物体に静電的に移送できるように、電気的にバイアスがかけられている。ホルダ２１は、導電性接触部分２５を通してバイアスを提供する。そのような技法を静電的導電性物体に用いてよい。静電的に非導電性の物体、ウェブまたはシートについては、その物体、ウェブまたはシートの表面に帯電を誘発するために、帯電ステーションを提供する。その場合、物体、ウェブまたはシートの背後に、バックグラウンド平面を配置すべきである。物体については、ホルダ２１の接触部分２５または２７がその目的を果たすことができる。ウェブおよびシートについては、粉末移送ステーション３１とは反対のウェブまたはシートの遠い側と接触した導電性部材１５、例えば、ローラ、プレートまたはシューがその目的を果たすことができる。帯電ステーションは、例えば、物体、ウェブまたはシート、もしくは物体、ウェブまたはシートからある距離だけ間隔がおかれたコロナデバイスと接触した、バイアスがかけられたローラによって実施してもよい。
【００５４】
物体、ウェブまたはシートの表面上に形成された画像としては、１つ以上の英数字などの文字、図形、または他のタイプの画像が挙げられる。粉末により形成された画像は、単色であって、多色であってもよい。多色画像の場合、異なる色を持つ２種類以上の粉末を用いて、物体上に粉末を施し、融解させ、未融解または未焼結粉末を物体から除去するためのプロセスを繰り返す。ある場合には、第１の粉末が、物体、ウェブまたはシートの表面の一部または全てに亘り施され、融解され、コーティングとして機能できる。次いで、異なる色を持つ第２の粉末が、その物体、ウェブまたはシートの表面に施され、融解されて、画像を形成する。
【００５５】
物体、ウェブまたはシートの表面上の多色画像の形成を容易にするために、前記装置は、連続的に配置された２組以上のステーション３１、１３および４１を備えている（図５参照）。それゆえ、例えば、第１の色の粉末が、物体、ウェブまたはシートの表面に、それぞれ、ステーション３１Ａおよび１３Ａで施され、融解される。第１の色の未融解または未焼結粉末は粉末除去ステーション４１Ａで除去される。次いで、第２の色の粉末が、物体、ウェブまたはシートの表面に、それぞれ、ステーション３１Ｂおよび１３Ｂで施され、融解される。第２の色の未融解または未焼結粉末は粉末除去ステーション４１Ｂで除去される。
【００５６】
上述した装置は、非平坦表面または不規則表面並びに平坦表面を持つ物体上に画像を形成するために使用してもよい。
【００５７】
他の実施の形態も特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
１１    コンベヤ
１２    エネルギー源
１３    画像化ステーション
１６    ウェブまたはシート
１７    画像
２１    ホルダ
２２    物体
３１    粉末移送ステーション
３２    貯留槽
３３    ローラ
４１    粉末除去ステーション
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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