CN108136757B - 卡片基板层压装置 - Google Patents

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Abstract

卡片基板层压装置(102)包括转印带(104)和转印辊(150)。转印带包括载体层(122)和附接到载体层的转印层(120)。转印辊被构造成加热转印层的一部分并将转印层的一部分从载体层转印到卡片基板(108)的表面。转印辊具有小于卡片基板的长度(168或169)的一半的周长。在层压卡片基板的方法中，使用传输机构(154)沿着处理路径(156)进送(190)卡片基板(108)。通过加热(192)转印辊，使用转印辊(150)将转印带(104)的转印层(120)的一部分转印到卡片基板的表面(106)，使用转印辊在卡片基板的表面上按压(194)转印层的该部分，在按压步骤中使转印辊围绕中心轴线(178)转动(196)至少两次，以及从转印层的该部分去除(198)转印带的载体层(122)。

Description

卡片基板层压装置
技术领域
本发明的实施例涉及层压技术的领域，特别涉及一种卡片基板层压装置和一种使用该卡片基板层压装置来层压卡片基板的方法。
背景技术
凭证包括身份证，驾驶执照，护照和其他文件。这种凭证由证件或卡片基板形成，包括纸基板，塑料基板，卡片和其他材料。这些凭证通常包括打印信息，例如照片，账号，身份证号码和其他个人信息。例如，凭证还可以包括编码在智能卡芯片，磁条或条形码中的数据。
凭证生产装置通过在形成最终凭证产品中执行至少一个处理步骤来处理凭证基板。卡片基板层压装置使用转印带进行转印或层压处理。转印带通常包括连续的卷筒衬里或载体层，转印层可移除地连接到该载体层。卡片基板层压装置使用受热辊将转印层结合到卡片基板的表面。
转印层通常可以是两种类型中的一种：贴片层压板或可断裂薄膜层压板。贴片层压板通常包括预先切割的聚酯薄膜，其一面涂有热粘合剂。使用暴露并可用于层压到基板上的热粘合剂侧，将预先切割贴片附接到衬里上。受热辊用于加热贴片以激活粘合剂，并将贴片压到卡片基板的表面以将贴片粘合到表面上。然后将载体层从粘合贴片上除去以完成层压工艺。
可断裂薄膜层压板通常是已经涂覆到载体层上的连续树脂材料。没有附接到载体层上的薄膜层压板的侧面通常用热粘合剂涂覆，该热粘合剂用于在薄膜层压板和卡片基板的表面之间形成粘合。层压装置的受热辊用于激活粘合剂并将薄膜层压板压在基板表面上以将薄膜层压板粘合到表面上。从结合的薄膜层压板上除去载体层完成了层压工艺。薄膜层压板为卡的表面提供保护。
转印层也可以作为打印中间体进行操作，在反转图像打印过程中可以在其上打印图像。在反向图像打印过程中，将图像打印到转印层的暴露侧(即贴片层压板或薄膜层压板)。接着，转印层上的图像被登记在卡片基板上。受热辊用于激活成像转印层上的粘合剂，使成像转印层粘合到卡片基板的表面。将转印带的载体层从结合的成像转印层上去除，以完成将图像转印到卡片基板上。转印层为图像和卡片基板的表面提供保护。
传统的卡片基板层压装置的受热辊相对于通常长3.375英寸，宽2.125英寸的卡片基板的表面的尺寸具有相对较大的周长。例如，典型的卡片层压装置使用周长大于约2.0英寸的受热辊。结果，传统的层压操作可以通过受热辊在卡片基板上来执行，通过转动受热辊少于两次而以较短边缘朝前的方式将卡片基板进送通过受热辊。
因为本领域的普通技术人员认为需要高热容量辊(例如，每英寸辊长度21J/℃)来在卡片基板上执行令人满意的转印层压操作，由于这种辊能够在层压操作期间保持对转印层的近乎连续的热传递，从而确保对转印层的均匀加热，所以传统的卡片层压装置已经使用了这种大型加热辊。此外，高热容量确保大型受热辊的温度在转印层压操作期间不会显著改变。这允许大型受热辊在执行多个层压操作期间保持期望的温度。
在装置的初始启动期间以及在需要处理单个卡片基板时，使用大型受热辊的缺点是明显的。例如，由于大型受热辊的高热容量，使用大型受热辊的层压装置通常需要很长的预热时间，然后才能进行第一次卡片层压操作。因此，用户在处理单个卡片基板之前可能会经历显著的延迟。另外，由于其高热容量，必须使用大量的能量来将辊首先加热到能够进行卡片层压操作的操作温度。当只有一张卡片被处理时，卡片层压操作的能量效率可能非常低。
发明内容
本发明的实施例涉及一种卡片基板层压装置和使用该装置层压卡片基板的方法。在一些实施例中，卡片基板层压装置包括转印带和转印辊。转印带包括载体层和附接到载体层的转印层。转印辊被构造成加热转印层的一部分并将转印层的一部分从载体层转印到卡片基板的表面。转印辊的周长小于卡片基板长度的一半。
在该方法的一些实施例中，使用传输机构沿着处理路径进送卡片基板。通过加热转印辊，使用转印辊，将转印带的转印层的一部分转印到卡片基板的表面，使用转印辊将转印层的所述部分按压在卡片基板的表面上，在所述按压步骤中所述转印辊围绕中心轴线至少转动两次，并且从所述转印层的所述部分去除所述转印带的载体层。
本发明内容被提供以简化形式介绍在下文的具体实施方式中被进一步描述的概念的选择。该发明内容不旨在识别要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不旨在用作确定要求保护的主题的范围的辅助手段。要求保护的主题不受限于解决在背景技术中指出的任何缺点或所有缺点的实现方式。
附图说明
图1是根据本发明实施例的系统的简化侧视图。
图2是根据本发明的示例性实施例的具有薄膜层压板形式的转印层的转印带的简化侧视横截面图。
图3是根据本发明实施例的层压装置的简化侧视图。
图4和5是根据本发明实施例的层压装置的简化顶视图。
图6是根据本发明的实施例的图5的层压装置的简化侧视图。
图7是示出根据本发明实施例的层压卡片基板的方法的流程图。
具体实施方式
参照附图在下文更全面地描述本发明的实施例。然而，本发明的各种实施例可以体现在许多不同的形式中，并且应该不被解释为受限于本文中阐述的实施例。而是，这些实施例被提供，从而本公开将是全面的和完整的，并且将向本领域的技术人员充分地表达本发明的范围。使用相同或类似附图标记被识别的元件指相同或类似的元件。
本文中使用的术语仅为了描述特定实施例，而不预期限制本发明。如本文所用，单数形式″a″、″an″和″the″还旨在包括多个形式，除非上下文以其他方式清楚地指示。将进一步理解，术语″包括″和/或″包括了″当被用于本文时，指定存在规定的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组别。
将理解，当元件被称为″连接″或″联接″到另一元件时，该元件可以直接地连接或联接到其他元件或插入元件可以存在。相反，如果元件被称为″直接地连接″或″直接地联接″到另一元件，则不存在插入元件。
将理解，虽然在本文中术语第一、第二等可以用于描述各种元件，但是这些术语不应该限制这些元件。这些术语仅用于区别一个元件与另一元件。因而，第一元件可以在没有脱离本发明的教导的情况下被称为第二元件。
除非另有规定，本文中使用的所有术语具有与本发明所属领域中的技术人员所通常理解的意义相同的意义。将进一步理解，诸如在通常使用的字典中限定的那些术语应该被理解为具有与它们的在相关技术的背景中的意义一致的意义，并且将不被理解成理想的或过度正式的意义，除非它们被如此明确地限定在本文中。
如本领域技术人员将进一步认识到的，本发明可以体现为方法，系统和/或计算机程序产品。因此，本发明可以采取完全硬件实施例，完全软件实施例或组合软件和硬件方面的实施例的形式。此外，本发明可以采用计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机可用存储介质具有包含在介质中的计算机可用程序代码。可以使用任何合适的计算机可读介质，包括硬盘，CD-ROM，光存储装置或磁存储装置。
计算机可用或计算机可读介质可以是例如但不限于电子，磁性，光学，电磁，红外或半导体系统，设备，装置或传播介质。计算机可读介质的更具体的示例(非穷举列表)将包括以下内容：具有一个或多个导线的电连接，便携式计算机磁盘，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)，光纤以及便携式光盘只读存储器(CD-ROM)。注意，计算机可用或计算机可读介质甚至可以是纸张或在其上打印程序的另一合适介质，因为程序可以通过例如纸或其他介质的光学扫描来被电子捕获，然后编译，解释或以其他方式以适当的方式处理(如果需要)，然后存储在计算机存储器中。
还使用流程图和框图来描述本发明。将会理解，(流程图和框图的)每个方框以及方框的组合可以通过计算机程序指令来实现。这些程序指令可以被提供给诸如微处理器，微控制器或其他处理器的处理器电路，使得在处理器上执行的指令创建用于实现在一个或多个方框中指定的功能的装置。计算机程序指令可以由处理器执行以使一系列操作步骤由处理器执行以产生计算机实现的处理，使得在处理器上执行的指令提供用于实现在一个或多个方框中指定的功能。
因此，这些方框支持用于执行指定功能的装置的组合，用于执行指定功能的步骤的组合和用于执行指定功能的程序指令装置。还将理解，可以通过执行指定功能或步骤的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现每个方框和方框的组合。
图1是根据本发明实施例的系统100的简化侧视图。在一些实施例中，系统100包括根据本文描述的一个或多个实施例形成的卡片基板层压装置102。装置102被配置为将薄膜层压板或贴片层压板形式的转印层从转印带104施加到卡片基板108的表面106。在一些实施方式中，转印带104被支撑在供应卷轴110和卷带卷轴112之间。
在一些实施例中，系统100包括被配置为便于在卡片基板108上形成图像的打印装置114。在一些实施例中，打印装置114被配置为将图像直接打印到卡片基板108的表面106。在一些实施例中，打印装置114被配置成将图像打印到转印带104的转印层上，如图1所示。然后通过层压装置102将转印层的成像部分转印到卡片基板108上，以在卡片基板108上形成图像。
在一些实施例中，系统100包括控制器116，控制器116包括一个或多个处理器。控制器116的处理器被配置为执行存储在系统100的本地存储器或其他位置中的程序指令，以控制装置100的部件并执行本文描述的方法步骤和功能。例如，控制器116控制马达(未示出)，马达用于驱动供应卷轴110与卷带卷轴112之间的转印带104的进送，基板108的进送，打印带的进送，层压装置102的部件的移动和/或打印装置114的部件的移动。控制器116还控制层压装置102和打印装置114的部件的启动。
图2是根据本发明的示例性实施例的转印带104的简化侧视横截面图，该转印带104包括呈薄膜层压或贴片层压板形式的转印层120。在一些实施例中，转印层120附接到背衬或载体层122。在一些实施例中，转印层120包括热粘合剂层124，热粘合剂层124在转印层压工艺期间被激活以将转印层120粘合到卡片基板108。转印带104还可以包括释放层126，释放层126在转印层压工艺期间帮助从载体层122释放转印层120。在一些实施例中，例如当系统100包括打印装置114时，转印层120包括图像接受表面128，图像接受表面128被配置为从打印装置114接收打印图像。其他常规材料或层也可以包括在转印层120中。
在一些实施例中，转印层120包括位于粘合层124和载体层122之间的保护层130。保护层130用于对卡片基板108的表面提供保护，转印层120被层压到卡片基板108的表面。在一些实施例中，保护层130还可以保护打印在图像接受表面128上的图像。当转印层120是贴片层压板的形式时，保护层130可以是例如聚酯膜。当转印层120为薄膜层压板的形式时，保护层130可以是树脂材料。
在一些实施例中，打印装置114包括打印头132，该打印头被配置为将图像打印到卡片基板108的表面106或转印带104，例如打印到转印层120的图像接收表面128。在一些实施例中，转印带104被支撑在打印头132和滚筒134之间，如图1所示。在一些实施例中，在使用打印头132将图像打印到转印层120之后，使用层压装置102将转印层120的成像部分层压到卡片基板108的表面106。
在一些实施例中，打印头132是喷墨打印头。在一些实施例中，打印头132是热打印头，热打印头被配置为将打印材料从打印带136转印到卡片基板108的表面106或转印层120的表面128(图1)以根据常规技术在其上形成图像。在一些实施例中，如图1所示，打印带136被支撑在供应卷轴138和卷取卷轴140之间。在一些实施例中，打印带136包括多个打印面板，诸如有色染色面板，黑色树脂面板和/或其他常规打印带打印面板。
将参照图3到图6描述层压装置102的一些实施例。图3是根据本发明实施例的层压装置102的简化侧视图。图4和5是根据本发明实施例的层压装置102的简化顶视图。图6是根据本发明的实施例的图5的层压装置102的简化侧视图。
在一些实施例中，层压装置102包括层压或转印辊150，层压或转印辊150包括内部加热元件152(图3)，内部加热元件152被配置成加热转印辊150。在一些实施例中，内部加热元件152是一种电阻加热元件。在一些实施例中，转印辊150包括柔性外表面153，例如硅橡胶涂层或层，如图3所示。在一些实施例中，硅酮橡胶涂层厚约0.020英寸。
在一些实施例中，装置102包括基板供应装置154，通过使用传输机构158，沿着处理路径156将单独的卡片基板108从基板供应装置154供应经过转印辊150。在一些实施例中，传输机构158包括一个或更多的机动进送辊160或用于进送基板108的其他合适机构。层压装置102的实施例包括传感器(未示出)，传感器可用于与传输机构158一起帮助控制器116沿着处理路径156进送基板108，并且将基板108与要被层压到基板108的表面106的转印层120的转印部分对准。
在一些实施例中，转印带104和基板108在转印辊150和滚筒164之间进送，如图3和6所示。当基板108和转印带104沿由箭头166指示的方向进送通过转印辊150时，加热元件152加热转印辊150，转印辊150加热转印带104并按压转印带104抵靠卡片基板108的表面106。转印带104的加热通常激活转印层120的热粘合剂，热粘合剂将转印层120粘合到卡片基板108的表面106。在一些实施方式中，在剥离辊或棒167或其他合适的部件处，载体层122被从粘合到基板108的转印层120拉出，并由卷带卷轴112收集。当转印层120处于薄膜层压板的形式时，在层压操作之后未被放置成与卡片基板108的表面106接触的转印层120保持粘附到载体层122，如图3所示。
层压工艺的完成留下具有粘合到表面106的转印层120的基板108。在层压工艺之前打印在转印层120的表面128或者卡片基板108的表面106上的图像由转印层120保护。
在一些实施例中，卡片基板108是传统的卡片基板，例如用于形成识别卡，会员卡，驾驶执照，信用卡和借记卡以及其他类似产品的卡片基板。在一些实施例中，卡片基板108为塑料，刚性或半刚性卡片基板的形式。在一些实施例中，卡片基板108具有2.125英寸的宽度168和3.375英寸的长度169，如图4和图5的简化俯视图所示。
在一些实施例中，传输机构158沿着处理路径156以较短边缘170朝前的方式进送各个卡片基板108，如图3和图4所示。在一些实施例中，传输机构158沿着处理路径156以较短边缘172朝前的方式进送各个卡片基板108，如图5和6所示。
在一些实施例中，转印辊150具有比常规卡片基板转印辊(例如图3-6中以虚线所示的常规转印辊174)的周长短得多的周长。如上所述，为了提供所期望的高热容量(例如，每英寸辊长度21J/℃)，认为高热容量对于在卡片基板108上提供令人满意的转印层压操作是必需的，这种常规的卡片基板转印辊174被选择为大型的。
这种传统的卡片基板转印辊174在传统的卡片基板108上进行转印层压操作期间通常转动少于两次。也就是说，传统的转印辊174的周长通常大于传统的卡片基板108的长度的二分之一。例如，传统的卡片基板转印辊174通常具有约0.688英寸的直径176和约2.161英寸的周长。结果，在以较短边缘170朝前的方式(图4)层压卡片基板108时，传统转印辊174将绕中心轴线178经历大约1.56转，并且当层压具有较长前边缘172(图5)的卡片基板108时常规转印辊174将经历大约0.983转。因此，使用传统转印辊174的常规卡片基板层压装置通过显著少于两次的转动来执行对常规卡片基板108的层压操作。
在一些实施例中，转印辊150被配置为在传统卡片基板108上执行转印层压操作期间转动两次以上，而不管基板108是否以较短边缘170朝前(图3和图4)或者以较长边缘172朝前(图5和图6)的方式被进送。在一些实施例中，转印辊150具有小于0.388英寸的直径180。
在一些实施例中，转印辊150具有比传统转印辊174的热容量明显小的热容量。这允许转印辊150从环境温度快速升温至层压温度，在该层压温度下可以在卡片基板108上执行层压操作。在一些实施例中，转印辊150的热容量小于每英寸长度12J/℃。在一些实施例中，转印辊150的热容量小于每英寸长度7J/℃。在一些实施例中，转印辊150的这种相对低的热容量允许加热元件152在40秒内将转印辊150从环境温度(即，大约20℃)加热到层压温度，在层压温度下可以在卡片基板108上执行层压操作。
转印辊150的相对较低的热容量与传统的高热容量(即，每英寸辊长度＞21J/℃)的卡片基板转印辊174相比提供显著的优点。例如，由于传统的卡片基板转印辊174的相对较大热容量，将辊174从环境温度加热到层压温度需要显著超过40秒。结果，在层压操作可以执行之前，利用传统的卡片基板转印辊174的层压装置需要极大的预热时间。为了避免如此长的预热时间，用户可能倾向于使这种传统的卡片层压装置一直开启，导致极大的能量浪费。具有相对较低的热容量的转印辊150的层压装置102由于快速的预热时间而允许用户保持装置102关闭直到需要时开启，从而消除了与传统的卡片基板层压装置相关的能量浪费。
另外，传统的卡片基板转印辊174由于其高热容量而需要相对高的能量以将其温度从环境温度升高到层压温度。这进一步增加了执行单个层压操作所需的能量，超过了利用转印辊150的层压装置102所需的能量。
一些实施例涉及使用层压装置102来层压卡片基板108的方法。图7是示出根据本发明实施例的这种方法的流程图。在190处，使用传输机构158沿着处理路径156在方向166上进送卡片基板108。在一些实施例中，在步骤190中对卡片基板108的进送是利用卡片基板108的较短边缘170朝前的方式进行的，如图3和图4所示。在步骤190的一些实施例中，卡片基板108以较长边缘172朝前的方式被进送，如图5和6所示。
在步骤192处，转印辊150被加热。转印辊150的这种加热可以发生在步骤190中的基板的进送之前和/或期间。在一些实施例中，转印辊150使用图3中所示的内部加热元件152来加热。在步骤192的一些实施例中，转印辊150在40秒内从环境或室温加热到层压温度。
在步骤194处，使用转印辊150将转印带104的转印层120的一部分(即，贴片或薄膜层压板的一部分)压靠在卡片基板108的表面106上，如图3和6所示。在一些实施例中，当转印辊处于大于或等于层压温度的温度时执行步骤194。在一些实施例中，转印层120包括贴片层压板。在一些实施例中，转印层120包括可断裂的薄膜层压件。
在步骤196处，在层压操作期间(步骤194)转印辊150围绕中心轴线178转动至少两次。在一些实施例中，转印辊的转动通过卡片基板108沿着处理路径156的进送来驱动。在一些实施例中，转印辊150的转动由电机(未示出)在控制器116的控制下驱动。响应于步骤194和196的执行，转印层120被结合到卡片基板108的表面106。
在步骤198处，转移带104的载体层122从在步骤194和196期间结合到表面106的转移层120的部分移除，以完成卡片基板108上的层压操作。因而产生的层压卡片基板108包括卡片基板108的表面106上的转印层120。
虽然已经参照优选的实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将认识到可以在没有脱离本发明的精神和范围的情况下对形式和细节进行改变。
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Claims (16)

1.一种卡片基板层压装置(102)，包括：
转印带(104)，所述转印带(104)包括载体层(122)和附接到所述载体层的转印层(120)；
转印辊(150)，所述转印辊(150)被构造成加热转印层的一部分并将所述转印层的所述一部分从所述载体层转印到卡片基板(108)的表面(106)；
其中所述转印辊具有小于所述卡片基板的长度(168或169)的一半的周长和小于每英寸长度7J/℃的热容量。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，
所述转印辊的直径小于0.388英寸。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，
所述转印辊包括加热元件，所述加热元件被配置为在40秒内将所述转印辊从环境温度加热到执行层压操作的层压温度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，还包括，
传输机构，所述传输机构被构造成以所述卡片基板的较短边缘朝前的方式将所述卡片基板进送通过转印部分。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，还包括，
传输机构，所述传输机构被构造成以所述卡片基板的较长边缘朝前的方式将所述卡片基板进送通过转印部分。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，
所述转印辊包括柔性的外表面。
7.一种层压卡片基板的方法，包括：
使用传输机构(154)沿处理路径(156)进送(190)卡片基板(108)；和
使用转印辊(150)将转印带(104)的转印层(120)的一部分转印到卡片基板的表面(106)包括以下步骤：
在40秒内将所述转印辊从环境温度加热(192)到层压温度；
在转印辊处于大于或等于层压温度的温度的同时，使用所述转印辊将所述转印层的所述一部分压靠(194)在所述卡片基板的所述表面上；
在按压步骤期间使所述转印辊围绕中心轴线(178)转动(196)至少两次；和
从所述转印层的所述一部分去除(198)所述转印带的载体层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述转印辊的直径小于0.388英寸。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述转印辊具有小于7J/℃的热容量。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其中，
所述加热步骤包括使用在所述转印辊内部并且被所述转印辊的柔性的外表面覆盖的电阻加热元件来加热所述转印辊。
11.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其中，
进送卡片基板包括沿着所述处理路径进送卡片基板，同时所述卡片基板被定向为所述卡片基板的较短边缘朝前。
12.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其中，
进送卡片基板包括沿着所述处理路径进送卡片基板，同时所述卡片基板被定向为所述卡片基板的较长边缘朝前。
13.一种卡片基板层压装置，包括：
转印带，所述转印带包括载体层和附接到所述载体层的转印层；
转印辊，所述转印辊被构造成加热转印层的一部分并将所述转印层的所述一部分从所述载体层转印到卡片基板的表面；
其中所述转印辊具有小于所述卡片基板的长度的一半的周长；并且
其中所述转印辊包括加热元件，所述加热元件被配置为在40秒内将所述转印辊从环境温度加热到执行层压操作的层压温度。
14.根据权利要求13所述的卡片基板层压装置，还包括传输机构，所述传输机构被构造成以所述卡片基板的较短边缘朝前的方式将所述卡片基板进送通过转印部分。
15.根据权利要求13所述的卡片基板层压装置，还包括传输机构，所述传输机构被构造成以所述卡片基板的较长边缘朝前的方式将所述卡片基板进送通过转印部分。
16.根据权利要求13所述的卡片基板层压装置，其中所述转印辊包括柔性的外表面。
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