專利名稱：一種無墨生態(tài)熱烤打印方法及打印頭裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無墨生態(tài)印刷、打印技術(shù)，尤其涉及一種熱烤打印方法，可應(yīng)用于辦公，家庭或工業(yè)用打印機(jī)、印刷機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)及一體機(jī)等的印刷裝置中。
背景技術(shù)：
隨著科技發(fā)展及國民生活水平的提高，打印機(jī)等打印裝置已經(jīng)成為企事業(yè)辦公室的必備裝置，也已成為許多家庭的常見用品。目前，打印機(jī)除3D打印技術(shù)外，從打印原理上主要可以分為激光、噴墨、針式及熱敏打印這四大類。其中，熱敏打印機(jī)主要用在打印標(biāo)簽，條形碼，針式打印機(jī)則主要用在打印票據(jù)等專用的領(lǐng)域上，而激光，噴墨打印機(jī)則大量應(yīng)用在辦公、新聞及家庭領(lǐng)域。除了熱敏打印機(jī)，其余三類打印機(jī)都使用墨粉或墨水，在使用過程中，都會發(fā)出難聞的氣味。據(jù)報(bào)道，這些難聞的氣味中含有大量微細(xì)顆粒、重金屬及有害氣體，特別是含有人們所熟悉的致癌物，如苯、醛、苯乙烯等。不僅在打印過程中，而且在新書的閱讀，特別是新報(bào)紙的閱讀過程中也會散發(fā)出有害氣體，直到打印物品廢棄后，墨的危害仍然存在，并影響到紙的再循環(huán)利用的生產(chǎn)成本與再生紙的品質(zhì)。為了消除在打印時(shí)所產(chǎn)生的難聞氣味，借助于第一發(fā)明人長年從事生態(tài)材料的研究與教學(xué)工作的優(yōu)勢及樸實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯孔黠L(fēng)，沿著“不用墨打印”=“生態(tài)打印”的思路，從 “無墨”，但又要達(dá)到打印效果一 “紙需要變色”-除了添加變色材料等化學(xué)手法外，常見的能夠讓紙變色的主要有溫度，濕度，光線及時(shí)間等因素，并經(jīng)過初步驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了只要控制好溫度，接觸紙的時(shí)間(打印速度)等主要工藝參數(shù)，可以通過熱烤打印方法達(dá)到具有實(shí)用價(jià)值的打印效果！就這樣，本發(fā)明沖破了傳統(tǒng)的習(xí)慣性思維束縛一打印通常需要墨粉或墨水，發(fā)現(xiàn)了一種無墨生態(tài)打印方法一熱烤打印方法。與熱烤打印方法相近的現(xiàn)有打印技術(shù)有熱敏打印技術(shù)及烙畫方法。下面分別先介紹一下它們的基本原理及其現(xiàn)狀，然后，通過對比，闡明本發(fā)明的創(chuàng)新之處。熱敏打印機(jī)的工作原理是打印頭上安裝有半導(dǎo)體加熱元件，熱敏打印機(jī)接收到打印數(shù)據(jù)后，將打印數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為位圖數(shù)據(jù)，然后按照位圖數(shù)據(jù)的點(diǎn)控制打印頭發(fā)熱元件通過電流，打印頭加熱并接觸熱敏打印紙，有選擇地在熱敏紙的確定位置上加熱后，熱敏紙上的涂層就會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，現(xiàn)出顏色，就可以打印顯露出需要的圖文，這樣就把打印數(shù)據(jù)變成打印紙上的打印內(nèi)容了。打印頭上的加熱器排成方點(diǎn)或條的形式由打印機(jī)進(jìn)行邏輯控制， 當(dāng)被驅(qū)動時(shí)，就在熱敏紙上產(chǎn)生一個(gè)與加熱元素相應(yīng)的圖形。控制加熱元素的同一邏輯電路，同時(shí)也控制著進(jìn)紙，因而能在整個(gè)標(biāo)簽或紙張上印出圖形。宣紙烙畫方法在所有烙畫方法中，宣紙為與本發(fā)明中的打印紙最為接近的一種材料(其它材料為竹，木等)。因此，這里介紹近幾年有關(guān)宣紙烙畫方法的發(fā)明專利。其代表性的，主要工藝過程為在鋪平的宣紙上噴灑或刷涂一層用多種化學(xué)原料配制成的稀漿料， 再用蒸汽熨斗等加壓燙平定型，晾干后，用電烙筆作畫。據(jù)介紹，這一方法的工藝簡單易行， 易操作，用電烙筆在宣紙上作畫非常方便。
無墨生態(tài)的打印方法自古以來，文字主要是通過以下兩大類方法形成的1)用堅(jiān)硬的刀具刻(或烙筆烙)在竹木，石頭，骨頭等厚實(shí)的板材上；2)將一種或多種顏色的材料 (如黑色的墨)涂(書寫)在另一種不同顏色為基底的材料(如白紙)上。如將前者簡稱為“雕刻法”，后者簡稱為“涂色法”，則現(xiàn)行的打印機(jī)沿襲這一傳統(tǒng)的習(xí)慣性思維，利用雕刻法的有雕刻機(jī)，烙畫機(jī)(雖然它們不稱為打印機(jī))，3D打印機(jī)(雖然利用了與雕刻相反的原理層層疊加)；利用涂色法的有噴墨，激光及針式等打印機(jī)。和涂色法原理相通的則有熱敏打印機(jī)及宣紙烙畫方法_它們需要將熱變色材料事先復(fù)合在打印紙上，或?qū)⑾{料噴灑或刷涂在宣紙上。也就是說，它們也是由一種或多種顏色的材料或稀漿料 “涂(書寫)”在另一種不同顏色為基底的材料上來形成文字或圖案的。只不過，這種“涂(書寫)”過程是通過熱能讓前一類材料或稀漿料變色來達(dá)到的。它們都使用了 “顏色材料”或“稀漿料”和 “基底材料”這兩大類材料，因此，從本質(zhì)上看，它們都是將一種特殊“材料”加到“基底材料” 上去的打印或烙畫方法。而本發(fā)明則完全突破了如上所述的傳統(tǒng)習(xí)慣性思維的束縛盡管在人們的印象中，打印紙相當(dāng)薄，怕火燒紙接觸火，會燃燒，即便只有火星，如日常生活中的碳火，香煙灰等落到普通的紙上，通常也會燙出小孔。但經(jīng)過實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，只需要單一的普通打印紙-只要有一種“基底材料”本身，再通過熱烤就能夠達(dá)到打印效果。從傳統(tǒng)的打印至少需要兩種材料，到只要一種材料_ 一張打印紙本身就能實(shí)現(xiàn)打印。這是一個(gè)從量變到質(zhì)變的巨大飛躍-當(dāng)各種材料成份逐漸減少，直到0的話，就成了本發(fā)明的情況了。換句話說，“本發(fā)明的顏色材料的配方為一種非常特例的情況所有材料成份均為0的，最具有低碳節(jié)能的生態(tài)材料的配方”。

發(fā)明內(nèi)容
為了提供一個(gè)安全舒適的居住生活環(huán)境，尋求一種無環(huán)境污染的生態(tài)打印方法， 本發(fā)明的一個(gè)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種不用墨粉或墨水能進(jìn)行打印，而且也不需要專用打印紙的熱烤打印方法，本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供采用上述方法的打印頭裝置。它們填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的空白，是一種能很好解決前述的環(huán)境污染問題的無墨生態(tài)打印技術(shù)。本發(fā)明構(gòu)思大膽，應(yīng)用領(lǐng)域明確，具有生態(tài)環(huán)保，便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述的第一個(gè)目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案一種無墨生態(tài)熱烤打印方法，使用普通打印紙，打印頭與紙張采用直接接觸與不直接接觸兩種方式之一，其特征在于打印頭上設(shè)有加熱元件，通過打印頭的熱能使打印紙表層變色，從而形成文字或圖案，直接接觸時(shí)，打印頭溫度設(shè)置在100-100(TC，打印頭的停滯時(shí)間為0. 1-100毫秒；不直接接觸時(shí)，打印頭溫度設(shè)置在200-1000°C，打印頭停滯時(shí)間為 0. 1-100 毫秒。直接接觸時(shí)，打印頭溫度設(shè)置在400-600°C，打印頭的停滯時(shí)間為0. 2-50毫秒。 依據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)溫度在400°C以下時(shí)，如350°C時(shí)，雖然仍然能讓打印紙變色，但需要較長的接觸時(shí)間(打印頭的停滯時(shí)間)，對現(xiàn)行普通的打印紙而言，實(shí)用效果不大；當(dāng)溫度高于600°C，如用800°C，此時(shí)，打印頭容易高溫發(fā)紅，在手工操作的情況下，容易燒壞打印紙，從安全的角度也不是十分合適，或需要更高的安全保護(hù)技術(shù)，因此，通常，作為優(yōu)選， 600°C作為上限比較合適。至于打印頭的停滯時(shí)間，是根據(jù)實(shí)施例1中的點(diǎn)擊方法，通過規(guī)定時(shí)間內(nèi)得到的點(diǎn)擊點(diǎn)數(shù)，及其點(diǎn)擊接觸時(shí)間占每個(gè)點(diǎn)擊動作過程的時(shí)間比例估算，再參考現(xiàn)行針式打印機(jī)的情況，放以適當(dāng)余量確定的。 所述的打印頭中的與打印紙接觸元件為打印針或打印點(diǎn)陣。所述的打印頭的熱能使打印紙表層泛黃或碳化發(fā)黑。打印頭上的加熱元件設(shè)有調(diào)溫裝置，設(shè)計(jì)不同的加熱元件、加熱溫度，打印頭停滯時(shí)間以及匹配相應(yīng)的進(jìn)紙速度，得到不同的打印效果。本發(fā)明為一種無墨生態(tài)熱烤打印方法，它基于現(xiàn)有熱敏及針式打印機(jī)技術(shù)原理， 通過能源供給裝置，給熱烤打印頭提供能源，使打印頭上的熱烤打印點(diǎn)陣，或熱烤打印針獲得相應(yīng)的熱(光)能，再通過導(dǎo)熱，輻射，放熱等熱傳導(dǎo)或光傳導(dǎo)，將能量傳送到所需打字的打印紙上，利用熱能(高溫)使相應(yīng)的打印紙表層泛黃或碳化發(fā)黑(變色)，從而形成所需的文字或圖案。無需用墨粉，墨水或涂料，只需要單一的普通打印紙，通過熱烤就能夠達(dá)到打印效果。為解決本發(fā)明的第二個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種打印頭裝置，包括銜鐵、打印針、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、復(fù)位彈簧、支撐板以及導(dǎo)向板，所述的打印針從所述的支撐板上穿過，其上端固定在銜鐵上，并通過所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)及復(fù)位彈簧來實(shí)施打印針的打印運(yùn)動，其特征在于還包括一加熱元件，該加熱元件用于加熱所述的打印針。所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)為驅(qū)動線圈或驅(qū)動臂，在所述的驅(qū)動線圈內(nèi)設(shè)置有鐵芯。所述的加熱元件為熱敏電阻，在該熱敏電阻上開設(shè)有打印針導(dǎo)向孔，所述的熱敏電阻套在所述的打印針上并統(tǒng)一加熱所述的每根打印針。所述的加熱元件為個(gè)體加熱器件，每個(gè)加熱器件分別對應(yīng)于一個(gè)打印針，。所述的驅(qū)動線圈為橢圓形線圈，驅(qū)動線圈為單層線圈或雙層線圈，當(dāng)采用雙層線圈時(shí)，打印針從根部通過支撐板時(shí)，直接從支撐板相應(yīng)小孔的正中心的位置通過，而不與支撐板接觸。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明沖破了傳統(tǒng)習(xí)慣性思維束縛的，通過熱烤使紙的表層變色達(dá)到打印效果。 因此，徹底改變了傳統(tǒng)的打印方式，從打印開始，到打印物品的使用，儲存，直到廢棄后的再循環(huán)利用一在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中，都不會散發(fā)出墨粉或墨水中含有的重金屬及有機(jī)高分子等有害健康的氣體。完全消除了因墨粉或墨水所造成的環(huán)境污染，和危及人類健康等的一系列問題；另一方面，由于不需要給墨裝置(系統(tǒng))，打印工序簡單，因此，打印裝置在結(jié)構(gòu)上可以做得更加小巧，省材輕量。并且由于不用墨粉或墨水，整個(gè)墨粉或墨水行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模會自然而然地大幅減少。所以，本發(fā)明是一種無墨生態(tài)的打印方法，是一種真正意義上的綠色環(huán)保產(chǎn)品，具有極好的低碳節(jié)能效果及社會效益；本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于前面已經(jīng)提到過的打印機(jī)等各種打印裝置，從而能生產(chǎn)出各種無墨生態(tài)熱烤打印裝置。由于不用墨粉或墨水，結(jié)構(gòu)工序都簡單，據(jù)此，1)打印過程不消耗墨粉或墨水_只消耗熱烤所需的能源，使用管理方便；2)可以大幅降低在廢舊紙?jiān)傺h(huán)利用時(shí)去墨所需的各種處理成本，也有利于提高再生紙的品質(zhì)。因此，與傳統(tǒng)的打印裝置相比，不僅在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中能耗，成本有望降低，而且，又是環(huán)保綠色產(chǎn)品，可放心在辦公室，家庭等場所使用。本發(fā)明的構(gòu)思大膽，思路明確，方法的可行性已經(jīng)得到驗(yàn)證，結(jié)合現(xiàn)行的打印技術(shù)，可以制備無墨生態(tài)的熱烤打印機(jī)等打印裝置，并且容易產(chǎn)業(yè)化，一旦推出，預(yù)期至少可以替代部分現(xiàn)行的各種黑白打印裝置，從而帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1接觸式熱烤打印方法的流程示意圖。圖2針式熱烤打印頭核心部分的基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖3兩種不同加熱形式的針式熱烤打印頭結(jié)構(gòu)示意圖。a熱敏電阻板統(tǒng)一加熱，b 每根針分別加熱。圖4圓形針式熱烤打印頭線圈結(jié)構(gòu)。a單層線圈，b雙層線圈，c定位板及導(dǎo)針板中導(dǎo)針孔的排布情況。圖5橢圓形針式熱烤打印頭單層線圈結(jié)構(gòu)。a俯視圖，b側(cè)面透視圖(圖中打印針多數(shù)只畫了部分銜鐵，沒有畫全)圖6熱敏式打印頭示意圖。圖7 —種橢圓雙圈集體加熱的針式熱烤打印頭裝置。a俯視圖，b側(cè)面透視圖。圖8 一種橢圓雙圈各自加熱的針式熱烤打印頭裝置。a俯視圖，b側(cè)面透視圖。圖9 一種針式打印針的機(jī)械驅(qū)動方式。圖10手工模擬熱烤打印(點(diǎn)擊式)結(jié)果例示。a350°C，b480°C。圖11手工模擬熱烤打印(書寫式)結(jié)果例示。a、350°C，75s，b、480°C，28s，c、 480 °C, 60s ο附圖中的編號說明1 印刷數(shù)據(jù)，2 能源供給，3 機(jī)電控制，4 熱烤打印頭，5 打印動作，6 給紙運(yùn)動，7 后處理，8 停止器，9 熱烤打印針，10 定位板，11 導(dǎo)向板，12 隔熱板，13 發(fā)熱板， 14前端隔熱板，15 打印紙，16 卷筒，17 鐵芯，18 驅(qū)動線圈，19 墊片，20 銜鐵，21 針復(fù)位彈簧，22 個(gè)體加熱元件，23 圓形單層線圈，24 圓形雙層線圈，25 導(dǎo)針孔，26橢圓單層線圈，27 熱敏打印頭，28 打印點(diǎn)陣，29 橢圓雙層線圈，30 獨(dú)立隔熱板，31 驅(qū)動臂。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式

做一個(gè)詳細(xì)的說明。接觸式熱烤打印的流程如圖1所示。它繼承了現(xiàn)行打印方法中的打印數(shù)據(jù)傳遞1， 能源供給2，機(jī)電控制系統(tǒng)3，打印頭4，及打印頭運(yùn)動過程5，打印紙(給紙裝置)6等的基本流程。但本發(fā)明的核心部分是采用了無墨的熱烤打印方法，打印頭采用如下的熱烤溫度， 接觸時(shí)間及接觸壓力這三個(gè)要素的組合作為優(yōu)選，通過能源供給的強(qiáng)度(熱烤溫度)，熱烤打印點(diǎn)陣或熱烤打印針與紙的接觸時(shí)間(打印速度)及接觸壓力的組合，可取得良好的打印效果，并確保打印紙留有足夠的強(qiáng)度。簡單的手工實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)證實(shí)了這一設(shè)想(參見圖10和圖11)。作為優(yōu)選，打印頭熱烤打印點(diǎn)陣或熱烤打印針，與紙張采用直接接觸與不直接接觸兩種方式之一，直接接觸時(shí)打印頭中熱烤打印點(diǎn)陣，或熱烤打印針的溫度設(shè)置在 400-600°C，接觸時(shí)間0. 2-50毫秒。作為進(jìn)一步改進(jìn)，為了實(shí)現(xiàn)高速打印，打印頭中熱烤打印點(diǎn)陣，或熱烤打印針的最高溫度，直接接觸時(shí)可設(shè)置在600-800°C，接觸時(shí)間0. 1-20毫秒。 作為特例，為了達(dá)到帶黃色的打印效果等目的，或者是為了達(dá)到節(jié)約能源等目的， 針對本發(fā)明的熱烤打印技術(shù)，可對現(xiàn)行的打印紙作一定的改性加工，使打印紙?jiān)谝欢ǖ臏囟?，?50°C以上時(shí)，更具有泛黃變色的功能，此時(shí)打印頭中熱烤打印點(diǎn)陣，或熱烤打印針的溫度，直接接觸時(shí)可設(shè)置在150-400°C，接觸時(shí)間1-50毫秒。不直接接觸時(shí)，通常采用激光直接照射打印，通過控制激光器的功能，讓紙表面的溫度設(shè)置在200-800°C之間。作為選項(xiàng)，熱烤打印過程結(jié)束后，可進(jìn)行高速空氣清潔處理或封蠟處理或高速空氣清潔與封蠟兩者組合處理。作為特例，接觸式熱烤打印時(shí)，通過調(diào)整接觸壓力，可形成一定的接觸凹痕，從而可獲得具有輕微立體感的特殊打印效果。基于兩類不同基礎(chǔ)的打印方法作為優(yōu)選，它基于現(xiàn)有針式及熱敏打印機(jī)技術(shù)原理，通過創(chuàng)新得以實(shí)現(xiàn)基于現(xiàn)有針式打印機(jī)技術(shù)，其方法之一是，使用耐高溫的材料制作相應(yīng)的部件，通過加熱板，如由熱敏電阻制成的加熱板等統(tǒng)一加熱針式打印機(jī)打印針尖端，從而實(shí)施打印。 其方法之二是，通過串聯(lián)或并聯(lián)對每根針通電，加熱打印針，從而實(shí)施打印?；跓崦舸蛴〖夹g(shù)的創(chuàng)新實(shí)施方法為對京瓷熱敏打印頭，使用耐高溫?zé)崦綦娮柚谱鞔蛴↑c(diǎn)陣，同時(shí)強(qiáng)化它與基板之間的隔熱效果，以防止高溫?zé)龎幕?，具體可通過增加絕熱層或做成有中空層的新型結(jié)構(gòu)而達(dá)到目的。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所說打印頭上的加熱元件設(shè)有熱敏電阻溫控制裝置，控制打印頭中熱烤打印點(diǎn)陣，或熱烤打印針的溫度并設(shè)置相應(yīng)的報(bào)警，過載保護(hù)，低溫待機(jī)等的自控制裝置。為了提高整個(gè)打印機(jī)整體的打印速度，可采用物理上相互分開的多個(gè)打印頭，或多個(gè)打印頭集成在一起的打印頭。為了實(shí)現(xiàn)上述的第二個(gè)目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案采用上述方法的打印頭裝置。根據(jù)熱烤打印技術(shù)的特點(diǎn)，本發(fā)明裝置分別是根據(jù)現(xiàn)有針式打印機(jī)技術(shù)和熱敏打印技術(shù)，對其打印頭部分進(jìn)行創(chuàng)新，達(dá)到本發(fā)明的第二個(gè)目的基于針式打印機(jī)技術(shù)改造方案如下首先采用耐高溫材料制作打印針及其周邊的零部件；其次增加對針頭進(jìn)行加熱的裝置及相應(yīng)的自動控制裝置；第三，為防止熱量損失及防止當(dāng)時(shí)不用于打印的針頭烤焦打印紙，在打印頭周圍及先端位置設(shè)置絕熱保溫的裝置；第四是通過調(diào)整針式打印頭中驅(qū)動線圈，復(fù)位彈簧，銜鐵的大小及相對位置關(guān)系，加大打印針頭的動程；第五，是去除色帶及色帶擋板，這樣，打印時(shí)打印頭先端直接接觸打印紙。基于熱敏打印技術(shù)的改造方案如下首先使用高溫?zé)崦綦娮柚谱鞔蛴↑c(diǎn)陣；其次，設(shè)置相應(yīng)的絕熱裝置，以保護(hù)基板等不受燒壞。基于針式打印機(jī)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新而成的熱烤打印頭核心部分的基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。基于現(xiàn)有針式打印機(jī)技術(shù)的熱烤打印針，其加熱方法可分為兩種一種為增加圖 3所示的加熱板13統(tǒng)一加熱針式打印機(jī)打印針尖端。其方法之二是，通過串聯(lián)或并聯(lián)對每根針通電，加熱打印針。
基于現(xiàn)有針式打印機(jī)技術(shù)的打印頭，如圖4所示，首先可采用現(xiàn)行針式打印機(jī)的圓形單層，或雙層線圈結(jié)構(gòu)。同時(shí)還提供了本發(fā)明中新設(shè)計(jì)的橢圓形的單層線圈及24雙層線 圈結(jié)構(gòu)。關(guān)于打印針長度，可與現(xiàn)在的針式打印機(jī)相同，在10-50毫米，但結(jié)合熱烤打印技術(shù)的特點(diǎn)，以10-30毫米為佳。基于熱敏打印技術(shù)的創(chuàng)新實(shí)施方法為對京瓷熱敏打印頭，使用耐高溫?zé)崦綦娮柚谱鞔蛴↑c(diǎn)陣，同時(shí)強(qiáng)化它與基板之間的隔熱效果，以防止高溫?zé)龎幕?，具體可通過增加絕熱層或做成有中空層的新型結(jié)構(gòu)而達(dá)到目的。為了提高打印速度，可同時(shí)采用打印模塊集成在一個(gè)打印頭上的做法?；蛘咭膊捎枚鄠€(gè)打印頭，每個(gè)打印頭分別負(fù)責(zé)左右方向上的一個(gè)區(qū)域。作為優(yōu)選，所說打印頭上的加熱元件設(shè)有調(diào)溫裝置，設(shè)計(jì)不同的加熱元件、加熱溫度以及匹配相應(yīng)的進(jìn)紙速度，得到不同的打印效果。對于非接觸式，主要有激光。具體發(fā)光功率以達(dá)到良好的打印效果為宜。作為特例，熱烤打印可通過，放電技術(shù)或噴火技術(shù)等其中之一，或混合的方法實(shí)現(xiàn)。作為擴(kuò)展，基于印刷方法與打印方法基本原理相同，本打印方法也適用于印刷機(jī)械。實(shí)施例1方法的可行性實(shí)證手工模擬熱烤打印實(shí)例用可控溫的頭部細(xì)的發(fā)熱元件，控制其溫度在350°C到800°C之間的某一設(shè)定的溫度后，用手工在普通打印紙上進(jìn)行手工模擬熱烤打印的部分結(jié)果如圖10和圖11所示。其中，圖10為通過點(diǎn)擊方式得到的。點(diǎn)擊方式接近于實(shí)際打印機(jī)中的打印動作，但因手工操作不容易將各點(diǎn)連續(xù)而又不重疊地連成成一片，因此，圖11給出了采用書寫方式得到的結(jié)^ O由圖10和圖11可見，不論是哪種方法，手工模擬熱烤打印的文字或數(shù)字清楚可見。如圖10所示的點(diǎn)擊方式的打印結(jié)果，因?yàn)辄c(diǎn)是分散的，周圍白色的空間太多，因此，看上去較淡，但在機(jī)械打印時(shí)，它們能同普通的打印機(jī)一樣，能將這些點(diǎn)形成筆畫，如同和圖 11 一樣，盡管打印結(jié)果不是完全黑色的，是一種帶有金黃色的文字，但作為打印效果是足夠可以辨認(rèn)文字，而且經(jīng)過近3個(gè)月后，沒有發(fā)現(xiàn)褪色現(xiàn)象，因此，在實(shí)用上，特別是作為一種臨時(shí)性文件的打印設(shè)備，是沒有任何問題的。而且，經(jīng)過一定時(shí)期的研究提高后，相應(yīng)可以得到更好的打印效果。這就從原理上實(shí)證了本發(fā)明方法的可行性。此外，對于打印文字灰度的控制，可以通過調(diào)節(jié)發(fā)熱元件的溫度，打印速度及接觸壓力得到。如圖10和圖11所示，通常溫度低時(shí)灰度低，顏色偏黃(如圖10和圖11的a)， 溫度高時(shí)灰度高，顏色較黑(如圖10和圖11的b)。因此，通過，不同發(fā)熱元件的溫度，打印速度及接觸壓力的組合，可在一定程度上設(shè)計(jì)出不同工藝條件，及不同打印效果的打印方法。實(shí)施例2接觸式熱烤打印方法(原理為主的事例)接觸式熱烤打印方法的流程如圖1所示。它繼承了現(xiàn)行打印方法中的打印數(shù)據(jù)傳遞1，能源供給2，機(jī)電控制系統(tǒng)3，打印頭4，及打印頭運(yùn)動過程5，打印紙(給紙裝置)6等的基本流程。但對打印頭進(jìn)行了創(chuàng)新。它包括發(fā)熱元件的升溫過程，接觸打印紙的相關(guān)部件動作過程，通過高溫使打印紙表層變色，形成文字或圖案的過程。打印頭可分成兩大類，它們分別是根據(jù)現(xiàn)有針式打印機(jī)和熱敏打印機(jī)的打印頭，通過增加高溫?zé)崦綦娮杓皽囟瓤刂蒲b置等，再結(jié)合本發(fā)明的打印方法進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)而成。打印頭中接觸打印紙的發(fā)熱元件，前者稱為熱烤打印針(圖2中的9)，后者稱為熱烤點(diǎn)陣(圖6中的28)。熱烤點(diǎn)陣的加熱方式與現(xiàn)行熱敏打印機(jī)相同，每次只對需要打印的點(diǎn)陣進(jìn)行加熱。而熱烤打印針既可以采用與現(xiàn)行熱敏打印機(jī)相同的加熱方式，也可以打印稍前統(tǒng)一進(jìn)行加熱，只是根據(jù)打印需要，讓需要打印的熱烤打印針接觸打印紙，其余不打印的打印針停留在原來位置不動便可。推薦的優(yōu)化打印溫度為500-600°C。實(shí)施例3 —種集體加熱的針式熱烤打印頭裝置圖7所示為一種集體加熱的雙圈針式熱烤打印頭裝置核心部分的結(jié)構(gòu)示意圖。其基本的結(jié)構(gòu)及原理類似于圖4b的雙圈針式打印頭，改進(jìn)之處為首先在材料上，需要使用耐高溫的材料制作；其次，圖4a所示，打印針從根部通過定位板10時(shí)，就直接從定位板相應(yīng)小孔的正中心的位置通過，而不與定位板接觸_現(xiàn)行的打印機(jī)需要通過接觸，讓如圖5a所示的原 來為圓形排列的針，通過圖5c所示的從上到下的定位板或?qū)虬宓囊龑?dǎo)，最后形成兩排平行排列的針；增加了圖5b所示的熱敏電阻板13，通過它對所有打印針的尖端統(tǒng)一進(jìn)行集體加熱。再根據(jù)打印數(shù)據(jù)信息，控制針的進(jìn)出，便可完成打印過程。由于打印時(shí)針的尖端均為高溫，因此，需要利用隔熱板14進(jìn)行隔熱，不打印時(shí)，針尖最前端與打印紙之間需要保持一定的距離，通常在1-2毫米，或者是在隔熱板14與打印紙之間，再加一塊可自動隨打印針的啟動而自動開啟的小孔的隔熱板15 (圖中沒有畫小孔)。此結(jié)構(gòu)不僅能實(shí)行熱烤打印，而且由于打印針不與定向板與導(dǎo)向板接觸，因此，打印針的長度可適當(dāng)縮短，最長為30 毫米便可。這一結(jié)構(gòu)避開了針式打印與小孔內(nèi)面產(chǎn)生的摩擦，具有節(jié)能，延長打印壽命的效果。順便指出，圖7中只畫了一層線圈，四分之一針的分布情況。實(shí)施例4 一種各自加熱打印針的針式熱烤打印頭裝置圖8所示為一種打印針各自的雙圈針式熱烤打印頭裝置核心部分的結(jié)構(gòu)示意圖。 其基本的結(jié)構(gòu)及原理類似于圖7，改進(jìn)之處為把集體加熱板13，換成絕熱板12，每根打印針自身可通過進(jìn)行通電等進(jìn)行加熱，再根據(jù)打印數(shù)據(jù)信息，加熱需要打印的打印針，并同時(shí)讓其完成打印動作。此時(shí)，不打印的打印針其溫度會有較大的下降，因此，與集體加熱的方式相比，隔熱的要求會低一些。不打印時(shí)，針尖最前端與打印紙之間也需要保持一定的距離，通常在0. 2-1毫米便可。實(shí)施例5針式熱烤打印裝置的一些選項(xiàng)首先，打印針的驅(qū)動方式可采用如圖9所示的驅(qū)動臂31進(jìn)行驅(qū)動，而不使用目前采用的磁力驅(qū)動方式。驅(qū)動臂本身可由能產(chǎn)生周期性運(yùn)動的凸輪機(jī)械，搖擺機(jī)構(gòu)讓其運(yùn)動。 其次，前述的實(shí)施例3，4，采用了新型的橢圓雙圈打印頭結(jié)構(gòu)，其實(shí)，直接沿用原來的圓形雙圈打印頭結(jié)構(gòu)，或直接使用單圈打印頭結(jié)構(gòu)，再加入實(shí)施例3，4中針對熱烤技術(shù)進(jìn)行的改造，也可分別得到相應(yīng)的熱烤打印頭；此外，參考現(xiàn)行的行針式打印機(jī)的打印頭，也可采用 72針或144針；為了提高打印速度，可同時(shí)采用多個(gè)打印頭，以1-6個(gè)為好。多個(gè)打印頭， 每個(gè)打印頭分別負(fù)責(zé)左右方向上的一個(gè)區(qū)域。實(shí)施例6熱敏式熱烤打印裝置例示目前，NTC (Negative Temperature Coefficient是指隨溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小、具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象和材料)最高可使用到1000°c以上。因此，基于熱敏打印技術(shù)的熱烤打印基本流程，也如圖1所示，打印數(shù)據(jù)傳遞1，能源供給2，機(jī)電控制系統(tǒng) 3，打印頭4，及打印頭運(yùn)動過程5，打印紙(給紙裝置)6等的基本流程。與這些流程相關(guān)的打印機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及電氣控制等，可直接沿用京瓷熱敏打印機(jī)的現(xiàn)行技術(shù)得以實(shí)施。但需要對打印頭(參見圖6)進(jìn)行創(chuàng)新，具體實(shí)施方針為對京瓷熱敏打印頭，使用耐高溫?zé)崦綦娮柚谱鞔蛴↑c(diǎn)陣，同時(shí)強(qiáng)化它與基板之間的隔熱效果，以防止高溫?zé)龎幕?，具體可通過增加絕熱層或做成有中空層的新型結(jié)構(gòu)而達(dá)到目的。由于熱敏打印為打印頭上的點(diǎn)陣全部直接接觸打印紙，因此，設(shè)置的打印溫度為，對于現(xiàn)行的普通打印紙而言，加熱的點(diǎn)陣溫度在 500-600 0C，不 加熱的點(diǎn)陣，溫度一般控制在300 °C以下。實(shí)施例7后處理方法根據(jù)對打印質(zhì)量的不同要求，熱烤打印后，對熱烤結(jié)果可采用不同的后處理方法。 如可用高速空氣進(jìn)行清潔處理，封蠟處理，或不進(jìn)行任何處理?；蛘呤乔皟煞N組合使用。實(shí)施例8非接觸式打印方法熱烤打印針不直接接觸打印紙，而是可通過輻射，對流，導(dǎo)熱或激光等進(jìn)行熱烤打印。通常非接觸式的空間距離控制在0.1到5毫米之間，溫度可控制在300-800°C之間。也可通過控制激光器的發(fā)射功率進(jìn)行控制。實(shí)施例9熱烤打印機(jī)的實(shí)施例本熱烤打印機(jī)的基本流程與基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，其打印數(shù)據(jù)傳遞1，能源供給2， 機(jī)電控制系統(tǒng)3，打印頭(運(yùn)動過程)4，打印紙(給紙裝置)5等組成。打印頭采用圖7所示的針式打印機(jī)打印頭的結(jié)構(gòu)，打印前集體加熱24針打印針到600°C，每根熱烤打印針可根據(jù)需要作伸縮運(yùn)動。打印機(jī)接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成控制打印針進(jìn)出，當(dāng)被驅(qū)動時(shí)，打印頭中相應(yīng)的打印針接觸打印紙，通過熱能(高溫)，使相應(yīng)位置紙的表層變色，就在紙上產(chǎn)生一個(gè)與加熱元素相應(yīng)的圖形，從而形成文字或圖案?？刂萍訜嵩氐耐贿壿嬰娐?，同時(shí)也控制著進(jìn)紙5，因而能在整個(gè)紙張上印出圖形。
權(quán)利要求
1.一種無墨生態(tài)熱烤打印方法，使用普通打印紙，打印頭與紙張采用直接接觸與不直接接觸兩種方式之一，其特征在于打印頭上設(shè)有加熱元件，通過打印頭的熱能使打印紙表層變色，從而形成文字或圖案，直接接觸時(shí)，打印頭溫度設(shè)置在100-1000°c，打印頭的停滯時(shí)間為0. 1-100毫秒；不直接接觸時(shí)，打印頭溫度設(shè)置在200-1000°C，打印頭停滯時(shí)間為 0. 1-100 毫秒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱烤打印方法，其特征在于直接接觸時(shí)，打印頭溫度設(shè)置在 400-600°C，打印頭的停滯時(shí)間為0. 2-50毫秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述熱烤打印方法，其特征在于所述的打印頭中的與打印紙接觸元件為打印針或打印點(diǎn)陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述熱烤打印方法，其特征在于所述的打印頭的熱能使打印紙表層泛黃或碳化發(fā)黑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述熱烤打印方法，其特征在于打印頭上的加熱元件設(shè)有調(diào)溫裝置，設(shè)計(jì)不同的加熱元件、加熱溫度，打印頭停滯時(shí)間以及匹配相應(yīng)的進(jìn)紙速度，得到不同的打印效果。
6.一種應(yīng)用于權(quán)利要求1所述熱烤打印方法的打印頭裝置，包括銜鐵、打印針、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、復(fù)位彈簧、支撐板以及導(dǎo)向板，所述的打印針從所述的支撐板上穿過，其上端固定在銜鐵上，并通過所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)及復(fù)位彈簧來實(shí)施打印針的打印運(yùn)動，其特征在于還包括一加熱元件，該加熱元件用于加熱所述的打印針。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述熱烤打印頭裝置，其特征在于所述的驅(qū)動機(jī)構(gòu)為驅(qū)動線圈或驅(qū)動臂，在所述的驅(qū)動線圈內(nèi)設(shè)置有鐵芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述熱烤打印頭裝置，其特征在于所述的加熱元件為熱敏電阻，在該熱敏電阻上開設(shè)有打印針導(dǎo)向孔，所述的熱敏電阻套在所述的打印針上并統(tǒng)一加熱所述的每根打印針。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述熱烤打印頭裝置，其特征在于所述的加熱元件為個(gè)體加熱器件，每個(gè)加熱器件分別對應(yīng)于一個(gè)打印針。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述熱烤打印頭裝置，其特征在于所述的驅(qū)動線圈為橢圓形線圈，驅(qū)動線圈為單層線圈或雙層線圈，當(dāng)采用雙層線圈時(shí)，打印針從根部通過支撐板時(shí)，直接從支撐板相應(yīng)小孔的正中心的位置通過，而不與支撐板接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無墨生態(tài)熱烤打印方法及打印頭裝置，使用普通打印紙，打印頭與紙張采用直接接觸與不直接接觸兩種方式之一，其特征在于打印頭上設(shè)有加熱元件，通過打印頭的熱能使打印紙表層變色，從而形成文字或圖案，直接接觸時(shí)，打印頭溫度設(shè)置在100-1000℃，打印頭的停滯時(shí)間為0.1-100毫秒；不直接接觸時(shí)，打印頭溫度設(shè)置在200-1000℃，打印頭停滯時(shí)間為0.1-100毫秒。本發(fā)明無需用墨粉，墨水或涂料，只需要單一的普通打印紙，通過熱烤就能夠達(dá)到打印效果，具有極好的低碳節(jié)能效果及社會效益。
文檔編號B41J2/225GK102310657SQ201010218
公開日2012年1月11日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者謝娟, 陳放, 陳錦祥 申請人:東南大學(xué)