CN102608888A - 激光成像设备及激光成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供在陶瓷或金属等打印介质上进行成像的激光成像设备及激光成像方法。该激光成像设备包括：感光鼓；充电装置，用于对感光鼓进行充电；曝光装置，包括激光光路系统，用以使感光鼓曝光，在感光鼓圆周面形成静电潜像；显影装置，包括供粉部件，用以向静电潜像供应带有电荷的碳粉；转印装置，包括带电元件和运输机构；运输机构用于运送刚性的成像介质，成像介质的成像表面涂有导电涂层；带电元件用于对导电涂层施加电压，使导电涂层带有与碳粉所带电荷极性相反的电荷。本发明还提供一种利用激光成像设备进行成像的激光成像方法。采用本发明的激光成像设备及激光成像方法，可以在厚度和硬度远大于纸张的刚性的成像介质上形成碳粉图像。

Description

激光成像设备及激光成像方法

技术领域

本发明涉及在陶瓷或金属等打印介质上进行成像的激光成像设备及激光成像方法。 

背景技术

现有在陶瓷的坯体或釉面上印制图案的方法主要是利用彩胶辊进行印刷，印刷时彩胶辊连续地涂覆玻璃状糊状物，该玻璃状糊状物的液态载剂中包含有悬浮于其中的固体研磨的彩色颜料。当玻璃状糊状物被涂覆到陶瓷坯体或釉面上后，将陶瓷加热至300-1250℃的高温，保持一定的加热时间后，玻璃状糊状物熔入坯体或釉面且其液态载剂蒸发，从而在陶瓷的坯体或釉面上烧结出成色固体。但是，采用彩胶辊印刷，需要打板、刻辊、调配糊状物等步骤，工艺复杂、繁琐。此外，采用彩胶辊印刷时，针对不同的设计，需要配制不同的板、辊及糊状物，因此，使得对设计和颜色的变更既昂贵又费时，不适应人们对陶瓷装饰的个性化需要。 

现有激光成像技术是一种数字印刷技术，通过充电、曝光、显影等步骤，实现将碳粉成像在普通纸、胶片、信封、明信片等纸质的成像介质表面上，实现了高速度、低噪音的单色和彩色文字及图像的成像印刷。成像过程无需打板、刻辊、调配釉浆等，工艺简单、精度高，并且，由于激光成像过程完全由计算机控制，不但可以依靠计算机方便地制作复杂图案，还可以通过更改计算机的命令信号，即时地改变设计，因此，可提高开发新设计的速度和效率，节约开发设计成本。 

采用现有激光成像技术的现有激光成像设备通常包括一个作为电摄影感光构件的感光鼓；一个用于对感光鼓的表面进行充电处理的充电装置；一个设置在感光鼓上方，用于对感光鼓进行曝光以在感光鼓圆周面上形成静电潜像的曝光装置；用于使感光鼓上的静电潜像可视化的显影装置，该显影装置包括容纳碳粉的供粉部件；一个与感光鼓相对地设置、用于将在感光鼓上形成的碳粉图像转印到纸质成像介质上的转印辊；以及一个对其上已经转印有碳粉图像的纸质成像介质实行热定影处理的定影装置。 

当利用现有激光成像设备在纸质成像介质上实现碳粉成像时，需要将感光鼓和转印辊分别布置在纸质成像介质的两侧，转印辊所带电荷和感光鼓圆周面上的碳粉所带电荷相异，利用异性电荷形成的电场，实现将感光鼓圆周面上的碳粉吸附到纸质成像介质的转印操作；但是，当需要对厚度和硬度远大于纸张的陶瓷进行碳粉成像时，在利用现有激光成像设备时，将感光鼓和转印辊分别布置在陶瓷的两侧，无法在感光鼓的圆周面和转印辊两者之间形成电场，或者在两者之间形成的电场强度太小，无法产生将感光鼓圆周面上的碳粉吸附到陶瓷的电场力，因此，现有的激光成像设备及激光成像技术无法在诸如陶瓷或金属等刚性的成像介质上实现碳粉成像。 

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能在陶瓷或金属等刚性的成像介质上进行成像的激光成像设备。 

本发明的另一目的是提供一种能在陶瓷或金属等刚性的成像介质上进行成像的激光成像方法。 

为实现上述主要目的，本发明提供的激光成像设备包括感光鼓；用于对感光鼓进行充电的充电装置；曝光装置，其包括激光光路系统，用以使感光鼓曝光，并在感光鼓圆周面形成静电潜像；显影装置，包括供粉部件，用以向静电潜像供应带有电荷的碳粉；转印装置，包括带电元件和运输机构；该运输机构用于运送刚性的成像介质；该带电元件用于对导电涂层施加电压，使导电涂层带有与碳粉所带电荷极性相反的电荷。 

由以上方案可见，成像介质涂覆有导电涂层，该导电涂层带有与感光鼓圆周面上的碳粉所带电荷极性相反的电荷，这样，当运输机构将成像介质运送到感光鼓下方时，两种极性相反电荷所形成电场的电场力将克服感光鼓的静电吸引力，使感光鼓圆周面上的碳粉转印至成像介质，在厚度和硬度远大于纸张的刚性的成像介质上形成图像，避免了采用彩胶辊印刷在陶瓷的坯体或釉面上制作图案所带来的昂贵费用和节省了制作的时间。 

进一步的方案是在运输机构运送成像介质的运动方向上，感光鼓的前后两侧各布置一个带电元件。由此可见，在转印过程中带电元件对导电涂层始终施加电压，即在导电涂层与感光鼓圆周面上的碳粉的间隙之间始终形成电场，并保持电场力的恒定，有利于感光鼓圆周面上的碳粉全部被吸附到成像介质上。 

另一进一步的方案是转印装置还包括转印辊、中介介质和中介介质运输机构，转印辊与感光鼓是相对设置的，中介介质运输机构用于运输中介介质，并且，成像介质及运输机构位于中介介质运输机构的下游。由此可见，该方案先利用转印装置将在感光鼓圆周面上形成的碳粉图像转印到中介介质上，再将中介介质上的碳粉一次性地转印至成像介质，可以缩短转印操作所需时间，并且减少设置在激光成像装置中的带电元件的数量，节约成本。 

为实现上述另一目的，本发明提供的激光成像方法，包括以下步骤，充电；曝光；显影，利用供粉部件向感光鼓圆周面供应带有电荷的碳粉，感光鼓圆周面的静电潜像所产生的静电将碳粉吸引到感光鼓圆周面上，由此，碳粉将静电潜像转化为可视图像；运输机构，用于运送刚性的成像介质；转印，将感光鼓圆周面上的碳粉通过至少一次转印而转印到成像介质上，在此步骤中，在成像介质上涂覆导电涂层，并且，利用带电元件对导电涂层施加电压，使导电涂层带有与碳粉所带电荷极性相反的电荷，当导电涂层与感光鼓圆周面相对时，在极性相反的电荷之间形成电场，并且，电场对碳粉施加的电场力大于感光鼓圆周面对碳粉的静电吸引力，使碳粉在电场力的作用下被吸附到导电涂层上；定影，干燥所述导电涂层,使得导电涂层固化在成像介质上，进而碳粉随同导电涂层的固化被定影在成像介质上。 

由以上方案可见，成像介质的导电涂层带有与感光鼓圆周面上的碳粉所带电荷极性相反的电荷，两种极性相反电荷形成一个电场，从而随着感光鼓的旋转，感光鼓圆周面上的碳粉在电场产生的电场力作用下被依次地吸附到导电涂层上，使感光鼓圆周面上的可视图像通过碳粉转印到导电涂层上，并进一步通过定影步骤，实现了在厚度和硬度远大于纸张的成像介质上形成碳粉成像。 

进一步的方案是将感光鼓圆周面上的碳粉通过第一转印步骤和第二转印步骤转印到成像介质上，其中，在第一转印步骤中，感光鼓圆周面上带有电荷的碳粉被转印到中介介质的表面上，在第二转印步骤中，当成像介质的导电涂层与中介介质的表面相对时，在导电涂层与中介介质上的碳粉之间形成电场，使中介介质的表面上的碳粉在电场的作用下被吸附到导电涂层上。因此，充电步骤、曝光步骤、显影步骤和第一转印步骤都可以利用现有的激光成像设备完成，仅需要再在现有激光成像设备的基础上配置一个包括带电元件和运输机构以完成第二转印步骤的装置即可，因此，避免了制造结构复杂的激光成像设备，节约了成本。 

附图说明

图1是本发明第一实施例激光成像设备的整体结构示意图。 

图2是本发明第一实施例激光成像设备的局部结构示意图。 

图3是本发明第二实施例激光成像设备的整体结构示意图。 

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。 

具体实施方式

激光成像设备实施例 

实施例一

参考图1和图2，激光成像设备1包括设备主体2，设备主体2中可拆卸地安装有多个分别容纳不同颜色碳粉T的碳粉盒3。每个碳粉盒3上设置有搅拌架、送粉辊、显影辊4、出粉刀、充电辊5和感光鼓6。碳粉T在出粉刀的摩擦作用下带上负电荷。设备主体2中设置了根据计算机所输出的图案信息发射激光7的激光扫描单元8，激光7经过图像透镜9和多棱镜10后对碳粉盒3的感光鼓6进行横向扫描，从而完成对感光鼓6的曝光以及在感光鼓6的圆周面上形成带有静电的静电潜像，因此，带负电的碳粉T在感光鼓6静电潜像的静电作用下，被吸附到感光鼓6的圆周面上，并使静电潜像转化为可视图像。

激光成像设备1的传送带11用于运送作为刚性的成像介质的陶瓷12，并且刚性的成像介质还可以包括玻璃或塑料或金属片等。陶瓷12具有水平的成像表面121，成像表面121上涂覆有透明的导电涂层，该导电涂层是通过将高氯酸锂作为导电剂加入到由多元醇和异氰酸脂混合物组成的PU类涂料基础材料中制成的。 

沿传送带11运送陶瓷的运动方向，在各个感光鼓6的前后两侧都分别设置了一个带正电的、偏压为50至300伏的转印电极13和14，转印电极13和14可分别在弹簧15的作用下对导电涂层施加正电压，使导电涂层带有正电荷。两个转印电极13和14之间的水平距离可以根据成像表面121的长度进行调节，使陶瓷12被传送带11运输时，从陶瓷12开始与转印电极13接触直到最后和转印电极14分离的过程中始终被施加正电压。当传送带11运送陶瓷12到达感光鼓6下方时，在导电涂层与感光鼓6圆周面上的碳粉T之间具有数值为d的间隙、导电涂层和感光鼓圆周面上的碳粉T之间形成电势差U的情况下，在间隙中形成一个由导电涂层指向碳粉T、竖直方向的匀强电场，并且，匀强电场的电场强度E可由公式：E=U/d计算得到，匀强电场对带有负电荷、电荷量为q的碳粉T产生由碳粉T指向导电涂层方向的电场力F，并且：F= E×q，因此，通过设置激光成像设备1中充电辊5对感光鼓6施加的电压值、转印电极13和14带有的偏压值以及间隙的数值d三者之间的数值关系，即可在导电涂层和感光鼓6的圆周面之间形成一个匀强电场，使得该匀强电场产生的对感光鼓6圆周面上的碳粉T的电场力F大于感光鼓6圆周面对碳粉T的静电吸引力，从而保证感光鼓6圆周面上的碳粉T被吸附到导电涂层上。 

传送带11的运送速度设置成匀速并且与感光鼓6的转速以及陶瓷12的成像表面121的长度相匹配，从而保证在传送带11运送陶瓷12经过各个感光鼓6的圆周面的过程中，各个感光鼓6圆周面上的碳粉T所形成的全部可视图像都被转印到陶瓷12的导电涂层的预定区域上。当各个感光鼓6圆周面上的碳粉T被转印到陶瓷12的导电涂层之上以后，传送带11将陶瓷12运进激光成像设备的烤箱16中，烤箱16对陶瓷进行温度为80至240摄氏度的加热，从而缩短导电涂层固化在陶瓷11上所需的时间，进而固化的导电图层将碳粉T定影在陶瓷12上，因此，计算机所输出的单色或彩色图案信息通过碳粉T显示在陶瓷12的表面上。 

实施例二 

参考图3，图3反映了本发明第二实施例激光成像设备的整体结构示意图，以下主要对本发明第二实施例激光成像设备与本发明第一实施例激光成像设备不同结构做进一步的说明。

激光成像设备21中设置有一个感光鼓22、转印辊23、作为中介介质的打印纸24以及用于运输打印纸24的送纸带25。激光成像设备21的感光鼓22圆周面上的碳粉带有负电荷，转印辊23带有正电荷，因此，在感光鼓22圆周面上的碳粉与转印辊23之间形成电场，当送纸带25运送打印纸24在感光鼓22与转印辊23之间经过时，电场所产生的电场力将感光鼓22圆周面上的碳粉转印至打印纸24上，并且，转印至打印纸24上的碳粉仍带有负电荷。 

激光成像设备21还包括一个带电元件26和一个传送带27，带电元件26和传送带27都位于送纸带运送打印纸的方向的下游。带电元件26是如实施例一所描述的转印电极。在传送带27面对送纸带25的位置处，通过卡槽（未图示）固定住陶瓷28的周边，并且在传送带27面向陶瓷28的区域中设有开口部分（未图示）。陶瓷28也位于送纸带运送打印纸的方向的下游。陶瓷28的整个外表面上涂覆有如实施例一所描述的导电涂层，并且带电元件26在开口部分处对陶瓷28施加正电压，因此，整个导电涂层带有正电荷。当送纸带25运送打印纸24到达陶瓷28下方时，在陶瓷28面对打印纸24的导电涂层与打印纸24上的碳粉之间产生电场，打印纸24上的碳粉在电场的作用下被吸附到陶瓷28的导电涂层上。传送带27将成像后的陶瓷28运送至激光成像设备21的烤箱29中加热。 

当然，实施例一和实施例二中的烤箱也可以是独立于激光成像设备的，在感光鼓圆周面上的碳粉T全部被吸附到导电涂层上之后，陶瓷被搬运至独立的烤箱中，再进行加热。 

当然，在感光鼓圆周面上的碳粉T全部被吸附到陶瓷的导电涂层 

上之后，也可以将陶瓷存放在室温下，经过一段时间之后，导电涂层中的液体被蒸发，因此，导电涂层在室温下固化到陶瓷上，进而固化的导电图层将碳粉T定影在陶瓷上。

激光成像方法实施例 

实施例一

利用如图1和图2所表示的激光成像设备对陶瓷进行成像操作的激光成像方法，包括以下步骤：

充电步骤：设备主体2对充电辊施加电压，使充电辊对感光鼓6进行充电。

曝光步骤：计算机将用户预先输入的图像信息输出，激光扫描单元8根据输出信号发射出激光7，激光7经过图像透镜9和多棱镜10后对感光鼓6进行横向扫描，实现对感光鼓6进行曝光，以及在感光鼓6的圆周面上形成静电潜像。 

显影步骤：碳粉盒3中容纳有碳粉T，碳粉T经过搅拌架、送粉辊、显影辊4等部件输送至感光鼓6的圆周面上，并且，通过出粉刀的摩擦作用，使碳粉T带上负电。由于感光鼓6圆周面上的静电潜像带有静电，带有负电荷的碳粉T被吸附到感光鼓6的圆周面上，因而将感光鼓6圆周面上的静电潜像转化为可视图像。 

转印步骤：随着传送带11运送陶瓷12，陶瓷12与转印电极13和14相接触，转印电极13和14带正电，并且具有50至300伏的偏压，由此，转印电极13和14对陶瓷12成像表面121上的导电涂层施加正电压，使得导电涂层带有正电荷，因此，在导电涂层与感光鼓6圆周面上的碳粉T之间形成一个由导电涂层指向碳粉T、竖直方向的匀强电场，该电场的电场强度E对感光鼓6圆周面上带有负电荷且电量为q的碳粉T产生电场力F，并且碳粉T所受电场力F大于感光鼓6圆周面上的静电对碳粉T的静电吸引力，从而感光鼓6圆周面上的碳粉T被吸附到导电涂层上。在陶瓷12经过转印电极13和14的过程中，首先是转印电极13作用于陶瓷12，然后是转印电极14作用于陶瓷12，直至陶瓷12脱离转印电极14，因此，陶瓷12的导电涂层在经过感光鼓6的圆周面的整个过程中，导电涂层都被施加了电压。当传送带11运送陶瓷12经过各个感光鼓6的圆周面之后，转印步骤结束。 

定影步骤：传送带11进一步将成像后的陶瓷12输送到烤箱16中，烤箱16对陶瓷12进行温度为80至240摄氏度的加热，使得导电涂层固化在陶瓷12上，进而固化的导电涂层将碳粉T定影在陶瓷12上，因此，碳粉T将计算机所输出的单色或多色的图文信息成像在了陶瓷12上。 

实施例二 

参考图3，激光成像设备21与本发明第一实施例激光成像设备的区别在于，激光成像设备21的感光鼓圆周面上的碳粉需要通过第一转印步骤和第二转印步骤被转印到陶瓷上。以下对第一转印步骤和第二转印步骤做进一步的说明。

在第一转印步骤中，感光鼓22圆周面上带有负电荷的碳粉与带有正电荷的转印辊23之间形成电场，随着送纸带25将打印纸24送入感光鼓22和转印辊23之间，感光鼓22圆周面上的碳粉在电场力的作用下被吸附到打印纸24的表面上，并且，被吸附到打印纸24上的碳粉仍带有负电荷。 

在第二转印步骤中，起初，传送带27处于静止状态，送纸带25向着陶瓷28运送打印纸24，当陶瓷28和打印纸24相对时，由于带电元件27在开口部分处对涂覆在陶瓷28整个外表面上的导电涂层施加正电压，因此，陶瓷28上与打印纸24相对的导电涂层带有正电荷，从而与打印纸24相对的导电涂层与打印纸24上带有负电和的碳粉之间形成电场，打印纸24上的碳粉在电场力的作用下被吸附到陶瓷28与打印纸24相对的导电涂层上，送纸带25进一步运送打印纸24直至打印纸24上的碳粉全部被吸附到陶瓷28的表面上，然后，打印纸24从激光成像设备中向外输出，同时，传送带27开始运动，将陶瓷28运送至激光成像设备的烤箱29中，用以对碳粉进一步定影。 

本发明的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本发明的构思得到许多不同的具体方案，如可以用感光带代替感光鼓，在感光带上形成静电潜像等等，此等微小改变以及等效变换均应包含在权利要求所述范围之内。  

Claims (10)

1.激光成像设备，包括

感光鼓；

充电装置，用于对所述感光鼓进行充电；

曝光装置，包括激光光路系统，用以使所述感光鼓曝光，在所述感光鼓圆周面形成静电潜像；

显影装置，包括供粉部件，用以向所述静电潜像供应带有电荷的碳粉；

其特征在于：

转印装置，包括带电元件和运输机构；

所述运输机构用于运送刚性的成像介质，所述成像介质的成像表面涂有导电涂层；

所述带电元件用于对所述导电涂层施加电压，使所述导电涂层带有与所述碳粉所带电荷极性相反的电荷。

2.根据权利要求1所述的激光成像设备，其特征在于：

在所述运输机构运送所述成像介质的运动方向上，所述感光鼓的前后两侧各布置有一个所述带电元件。

3.根据权利要求2所述的激光成像设备，其特征在于：

所述运输机构运送所述成像介质到达所述感光鼓下方时，在所述导电涂层与所述感光鼓圆周面之间具有间隙。

4.根据权利要求1所述的激光成像设备，其特征在于：

所述转印装置还包括转印辊、中介转印介质和中介介质运输机构，所述转印辊与感光鼓相对设置，所述中介介质运输机构用于运输所述中介介质；

所述成像介质及所述运输机构位于所述中介介质运输机构的下游。

5.根据权利要求4所述的激光成像设备，其特征在于：

所述成像介质被支撑在所述运输机构上，并且，所述运输机构位于所述中介介质运输机构的下游；

所述成像介质的整个外表面涂有导电涂层；

所述带电元件位于所述成像介质近旁。

6.根据权利要求5所述的激光成像设备，其特征在于：

所述中介介质是纸张。

7.根据权利要求1至6任一项所述的激光成像方法，其特征在于：

所述成像介质是陶瓷或塑料或玻璃或金属片。

8.根据权利要求7所述的激光成像设备，其特征在于：

定影装置，包括加热装置，所述运输机构将成像后的所述成像介质运送至所述加热装置中加热。

9.激光成像方法，包括以下步骤

充电，利用充电装置对感光鼓进行充电；

曝光，利用激光光路系统使所述感光鼓曝光，在所述感光鼓圆周面形成静电潜像；

显影，用于向所述感光鼓圆周面供应带有电荷的碳粉，使所述静电潜像转化为可视图像；

运输机构，用于运送刚性的成像介质；

其特征在于：

转印，将所述感光鼓圆周面上的碳粉通过至少一次转印步骤而转印到所述成像介质上，其中，在所述成像介质上涂覆导电涂层，并且，利用带电元件对所述导电涂层施加电压，使所述导电涂层带有与所述碳粉所带电荷极性相反的电荷，当所述导电涂层与所述感光鼓圆周面相对时，在所述极性相反的电荷之间形成电场，并且，所述电场对所述碳粉施加的电场力大于所述感光鼓圆周面对所述碳粉的静电吸引力，使所述碳粉在所述电场力的作用下被吸附到所述导电涂层上；

定影，干燥所述导电涂层。

10.根据权利要求9所述的激光成像方法，其特征在于：

将所述感光鼓圆周面上的碳粉通过第一转印步骤和第二转印步骤转印到所述成像介质上，其中，在第一转印步骤中，所述感光鼓圆周面上的碳粉被转印到中介介质的表面上，在第二转印步骤中，当所述成像介质的导电涂层与所述中介介质的表面相对时，在所述导电涂层与所述中介介质上的碳粉之间形成电场，使所述中介介质的表面上的碳粉在所述电场的作用下被吸附到所述导电涂层上。

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