CN102013210B - 指示物体温度的装置 - Google Patents

Abstract

一种指示物体温度的装置。该装置包括多孔基底，用具有第一相变温度的第一相变墨水在该多孔基底的第一侧上印刷的第一图像图样的镜像图像，以及施加到该多孔基底的第一侧以使该多孔基底能够被固定到物体的粘结层。

Description

指示物体温度的装置

技术领域

下面披露的装置和方法大体涉及温度指示系统，尤其涉及使用标记提供物体温度的指示的系统。 

背景技术

人们知道要加热以准备其内容而进行消费的食物包装。例如，一些食物，比如爆米花，被成袋包装起来，这些袋被放在微波炉里进行加热。当爆米花籽粒被加热并爆开时，袋子膨胀。有时候这些包装中的内容会被过度加热或者没有被充分加热，因为消费者不知道包装什么时候达到了消费其内容的适当温度。向消费者显示指示该包装及其内容何时达到预定温度的消息是一个理想的目标。 

在Scrymgeour等人美国专利5,083,815中，披露了一种爆米花袋，其展现了响应该袋在彩票型游戏中数字的标记。该数字可以以两种方式之一显示。第一，用户可以刮开遮盖该数字的不透明墨水从而可以看到该数字。第二，该不透明墨水被配制为当被加热到预定温度数字时变得透明。因此，加热该袋使得该墨水能够显示打印在该袋子上的底层数字。尽管显示数字的第二种方法是基于物体的热学特性的变化的，然而它需要用一种类型的墨水在该袋上印刷该数字然后用在加热时改变性质以显示该数字的墨水将其覆盖。简化袋子的制造过程以使得袋子或其它物体能够指示该包装和内容已经在预定的温度仍然是包装行业的一个目标。 

发明内容

开发一种用于指示物体温度的装置。该装置包括多孔基底，用具有第一相变温度的第一相变墨水在该多孔基底的第一侧上印刷的第一图像图样的镜像图像，以及施加到该多孔基底的该第一侧以使得该多孔基底能够被固定到物体的粘结层。 

还开发了一种用于制造能够指示该物体温度的物体的方法。该方法包括在多孔基底的第一侧上印刷第一相变墨水以形成第一图像图样的镜像图像，向该多孔基底的该第一侧施加粘合剂，用该粘合剂将该多孔基底固定到物体，在该第一侧上印刷的镜像图像被置于该多孔基底和该物体之间。 

附图说明

在下面的联系附图进行的描述中，解释了本披露的前述各方面及其它特征，其中：

图1是依照一个实施方式的温度感测系统的示意图。 

图2A是描绘图1中描绘的温度感测系统的放大部分的示意图。 

图2B是描绘在多孔基底的背面上印刷的镜像图像图样的示意图。 

图3A是依照一个实施方式的温度感测系统的示意图。 

图3B是描绘图3A中描绘的温度感测系统的放大部分的示意图。 

图4是描绘在相位变化前温度感测系统的侧视图的示意图。 

图5是图4的温度感测系统的示意图的侧视图，描绘了相位变化过程。 

图6是图4的温度感测系统的示意图的侧视图，描绘了相变墨水转移通过多孔基底。 

具体实施方式

参考图1、2A和2B，描绘了在物体已经达到激活该标记的预定温度之后的温度指示系统100。系统100包括物体102和多孔基底104，以下面更详细地描述的方式用相变墨水在该多孔基底104上印刷了图像图样106。总之，多孔基底104印刷有镜像图像组态的图像图样106并覆盖有粘合剂。该粘合剂被用于将多孔基底104贴敷于物体102从而该多孔基底104的未印刷侧暴露在物体102的表面上而图像图样106被置于基底104和物体102之间。在将物体102加热到预定温度时，该相变墨水成为液体并被多孔基底104吸收而显示出图1中所示的可读的图像图样106。 

图2A中提供了多孔基底104的一角的放大的描绘。多孔基底104的一部分被拉回以显示出在基底104下方的物体102的表面的一部分。围绕印刷图像图样106的镜像图像110的印刷区域的是粘结层108。尽管图中显示粘结层108围绕镜像图像110的印刷区域，然而粘结层108可覆盖印刷区域，只要该粘合剂的性质不妨碍用于印刷镜像图像110的墨水的相变性质或者一旦该墨水熔化后该墨水穿透基底104的能力。在一个实施方式中，粘结层108是一种具有高导热系数的材料。多孔基底104、形成镜像图像图样110的相变墨水以及粘结层108都是能够弯曲的材料，同时仍然保持它们的预定性质。 

形成镜像图像图样110的相变墨水可以被形成为在不同的相变温度下改变相位。在一个实施方式中，相位从固态到液态的变化发 生在110摄氏度时。这种相变墨水例如可以与一袋爆米花一起使用(如图1所示)，当爆米花弄好时其温度达到110摄氏度。在其它应用(例如，能够微波的冷冻食品包装)中，该物体在内容弄好之前可能需要达到130摄氏度的温度。在这种情况下，该相变墨水的成分可以被选择为提供在约130摄氏度的温度下熔化的相变墨水。 

熔化后的相变墨水渗透该多孔基底的时间量是可以忽视的。因此，从相变墨水熔化的时间到用户能够看到呈现出的图像图样106，物体102只经历很小的温度升高。如果对该物体来说温度的细微增加是不能接受的，那么该相变墨水的成分可以被选择为在略低于该物体的内容的优选温度的温度下改变相位。因此，等到该墨水渗透基底104而形成图像图样106时，物体102已经达到了所需的温度。 

在制备与物体一起使用的基底104的过程中，使用固态喷墨印刷技术将该相变墨水印刷在多孔基底104的背面112上。固态墨水被熔化并从固态墨水印刷头喷出以在基底104的背面112上形成镜像图像图样110。从该印刷头喷出的熔化后的墨水在该墨水朝该多孔基底104移动的时候立即开始冷却。多孔基底104的温度比熔化后的墨水更冷。因此，该墨水充分冻凝在多孔基底104上，在基底印刷的过程中不会被基底吸收。在该墨水被喷在该基底上之后，该墨水被固定或按压在该基底上。在一个实施方式中，多孔基底104可以是印刷用纸，例如，20lbs强度纸，其用在许多普通的印刷应用中。 

尽管图1中描绘了一个简单的短语(“POPCORN READY”)，然而在多孔基底104的背面112上可以印刷任何图样。而且，尽管图1和2中描绘了黑白图样，然而使用同样的印刷技术(例如，固态喷墨印刷过程)还可以印刷多色图样。在彩色墨水的情况下，呈现的图像图样106的期望颜色和多孔基底104的颜色之间的交互作用必须被考虑在内。 

如上所述，镜像图像图样110是呈现的图像图样106的镜像图像。图2B提供了镜像图像图样110的一个实例。镜像图像图样110可以是由计算机(比如印刷系统的数字前端(DFE)处理器)以电子形成生成的。在一个实施方式中，根据其应用，该计算机可以被编程为考虑到多孔基底104的弯曲和挠曲并相应地生成能够产生正确的呈现的图像图样106的镜像图像图样110。 

图1中描绘了用于释放蒸汽的孔眼114，该蒸汽可以被困在物体102和多孔基底104之间。该蒸汽可以是从物体102和多孔基底104之间收集的水滴形成的。尤其是，在该物体在加热之前是冷的或冻住的情况下，这些水滴可以由于冷凝效果而形成。例如，冷冻食品包装可使得在多孔基底104和食品物品的包装之间能够形成小水滴。对物体102被加热做出响应，这些水滴可能产生蒸汽。被困住的蒸汽会导致相变墨水的过早相变。孔眼114允许蒸汽逃脱，从而允许相变墨水响应物体102的温度而改变相位。然而，给定多孔基底104的多孔特性，孔眼114在许多应用中不是必要的。另外，在一个实施方式中，该相变墨水是足够疏水性的，从而当该墨水与湿气或水滴接触时墨水会无法溶解或变形。 

形成镜像图像图样110的相变墨水保留在物体102和多孔基底104之间，直到物体102达到预定温度。因此，镜像图像图样110对该用户保持基本上不可见。一旦物体102达到了相变墨水的相变温度而相变墨水熔化并渗透该基底，随着多孔基底104的冷却和相变墨水的再次冷凝，所呈现的图像图样106中可能发生细微的改变。然而，在这种细微变化的过程中，所呈现的图像图样106继续向用户传达预定的消息。 

多孔基底104在物体102上的位置可以在策略上进行选择以实现在物体102达到预定温度的时候想用户提供指标的目标。例如，在一个应用中，该物体102上的中心位置可以是将多孔基底104粘合 到物体102的合适位置，然而在另一个应用中，不同的位置(更能代表该物体的温度)可能是合适的。 

参考图3A，描绘了温度感测系统200。多孔基底204被粘结于物体202。在多孔基底204上描绘了一系列呈现出的镜像图形206a、206b和206c。在图3A中还描绘了粘结层208(显示为阴影框。指示多孔基底204的背面212)，该粘结层208将多孔基底204粘合到物体202。对应于呈现出的图像图形206a、206b和206c的一系列镜像图像图样210a、210b和210c是由印刷在多孔基底204的背面212上的相变墨水形成的。可以选择不同的相变墨水配方以针对不同的温度指示印刷各种镜像图像图样210。例如，尽管一种相变墨水材料被选择以形成产生呈现的图像图样206a(即，产生图样“50摄氏度”)的镜像图像图样210a，不同的相变墨水材料被选择以生成呈现的图像图样206b(即，以产生图样“75摄氏度”)。图3A中的物体202被描绘为刚刚达到与用于形成镜像图像图样210c的相变墨水配方对应的相变温度(即，100摄氏度)。当该呈现的图像图样206c正变得在该多孔基底204上可见时，该相变过程被描绘为在进行中。尽管在许多应用中不是必要的，可以在多孔基底204和物体202之间放置热隔离层216。热隔离层216被描述为在多孔基底204的背面212的切口(cutout)中、在多孔基底204和粘结层208之间。用于热隔离层216的切口也是用阴影显示的。热隔离层216可被用于将温度感测系统200应用于物体，而不管该物体的温度的可能性。该热隔离层必须被选择为在本体202和该相变墨水之间提供适量的热阻，从而该相变墨水所经历的温度保持处于或低于最高相变温度。为了显示的更加清楚，图3A被放大并被描绘在图3B中。在一个实施方式中，粘结层208也能被用于提供适当的热隔离。 

图3A的物体202可以是在所需情况下永久地记住该装置已经达到不同的预定温度的任何装置。例如，物体202可以是在暴露于高 温下时可能灾难性翘曲的引擎头。生成该头所经历的温度的永久指示可以由该引擎的后续购买者用于评估该引擎是否曾经过热过。 

参考图4-6，提供了温度感测系统300的侧视图，描绘了在相位变化的不同阶段的动态相位变化过程。图4描绘了用于形成印刷到多孔基底304上的镜像图像图样310的相变墨水。基底304被粘结层308粘结于物体302。为了清晰的目的，图中显示多孔基底304和粘结层308被相变墨水的高度318分离。参考图5，当物体302被加热并达到预定温度时，该相变墨水开始改变相位。相位的这种变化由内部相位320的相变墨水表现，其在图5中所示的实施方式中导致了多孔基底304和粘结层308之间的更小的分离。然而，在其它实施方式中，内部相位320的相位变化可能导致随着相位改变发生的多孔基底304和粘结层308之间的更大的分离。 

参考图6，该相变墨水已经完全改变相位并且被描绘为已经渗透基底304以提供呈现出的图像图样306。在图6的实施方式中，该相变墨水被显示为已经完全注入多孔基底304。这是通过多孔基底304完全坍塌到粘结层308上表现出来的。然而，在一个实施方式中，该相变墨水可被配置为部分注入多孔基底304中并因此保持一部分初始分离，如参考标号318所指示的。 

可以看出，上面披露的以及其它各种特征以及功能，或其替代，可以被理想地结合为其它不同系统或应用。一些替代实现可包含所述方法和技术的不同组合。其中目前无法预见或不能预期的各种替代、修改、变形或改进可以由本领域的技术人员随后做出，这些也意在被包括在下述权利要求中。 

Claims (10)

1.一种用于指示物体的温度的装置，包含：

多孔基底，其具有孔眼，所述孔眼配置为使得蒸汽从所述多孔基底的第一侧通过所述多孔基底被释放到所述多孔基底的第二侧；

用具有第一相变温度的第一相变墨水在该多孔基底的第一侧上印刷的第一图像图样的镜像图像；以及

施加到该多孔基底的第一侧以使该多孔基底的第一侧能够被固定到物体从而将所述第一图像图样放置在所述物体和所述多孔基底的所述第一侧之间的粘结层。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述相变墨水是疏水性的。

3.根据权利要求1所述的装置，进一步包含：

用具有第二相变温度的第二相变墨水在该多孔基底的该第一侧上印刷的第二图像图样的镜像图像，该第一相变温度低于该第二相变温度。

4.根据权利要求1所述的装置，其中该第一图像图样的该镜像图像是用具有相同相变温度的至少两种相变墨水印刷的，且用于印刷该镜像图像的所述相变墨水具有不同颜色。

5.根据权利要求1所述的装置，进一步包含：

位于该相变墨水和该粘结层之间的热隔离层。

6.产生指示物体的温度的方法，其包括：

将第一相变墨水印刷在多孔基底的第一侧上，以形成第一图像图样的镜像图像；

使所述多孔基底具有孔眼，以使得在所述多孔基底的所述第一侧的蒸汽通过所述多孔基底被释放到所述多孔基底的第二侧；

向所述多孔基底的所述第一侧施加粘合剂；

用所述粘合剂将所述多孔基底固定到物体，在所述第一侧上印刷的所述镜像图像被置于所述多孔基底和所述物体之间。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一相变墨水是疏水性相变墨水。

8.根据权利要求6所述的方法，所述第一图像图样的所述镜像图像的印刷进一步包括：

用具有相同相变温度的至少两种相变墨水印刷所述第一图像图样的所述镜像图像，且用于印刷所述镜像图像的所述相变墨水具有不同颜色。

9.根据权利要求6所述的方法，其中所述粘结层被施加到位于在所述多孔基底上印刷的所述镜像图像的外部的所述多孔基底的区域。

10.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：

在所述相变墨水和所述粘结层之间设置热隔离层。

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