專利名稱：指示物體溫度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
下面披露的裝置和方法大體涉及溫度指示系統(tǒng)，尤其涉及使用標(biāo)記提供物體溫 度的指示的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人們知道要加熱以準(zhǔn)備其內(nèi)容而進(jìn)行消費(fèi)的食物包裝。例如，一些食物，比如 爆米花，被成袋包裝起來，這些袋被放在微波爐里進(jìn)行加熱。當(dāng)爆米花籽粒被加熱并爆 開時(shí)，袋子膨脹。有時(shí)候這些包裝中的內(nèi)容會(huì)被過度加熱或者沒有被充分加熱，因?yàn)橄?費(fèi)者不知道包裝什么時(shí)候達(dá)到了消費(fèi)其內(nèi)容的適當(dāng)溫度。向消費(fèi)者顯示指示該包裝及其 內(nèi)容何時(shí)達(dá)到預(yù)定溫度的消息是一個(gè)理想的目標(biāo)。在Scrymgeour等人美國(guó)專利5,083,815中，披露了一種爆米花袋，其展現(xiàn)了響應(yīng) 該袋在彩票型游戲中數(shù)字的標(biāo)記。該數(shù)字可以以兩種方式之一顯示。第一，用戶可以刮 開遮蓋該數(shù)字的不透明墨水從而可以看到該數(shù)字。第二，該不透明墨水被配制為當(dāng)被加 熱到預(yù)定溫度數(shù)字時(shí)變得透明。因此，加熱該袋使得該墨水能夠顯示打印在該袋子上的 底層數(shù)字。盡管顯示數(shù)字的第二種方法是基于物體的熱學(xué)特性的變化的，然而它需要用 一種類型的墨水在該袋上印刷該數(shù)字然后用在加熱時(shí)改變性質(zhì)以顯示該數(shù)字的墨水將其 覆蓋。簡(jiǎn)化袋子的制造過程以使得袋子或其它物體能夠指示該包裝和內(nèi)容已經(jīng)在預(yù)定的 溫度仍然是包裝行業(yè)的一個(gè)目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
開發(fā)一種用于指示物體溫度的裝置。該裝置包括多孔基底，用具有第一相變溫 度的第一相變墨水在該多孔基底的第一側(cè)上印刷的第一圖像圖樣的鏡像圖像，以及施加 到該多孔基底的該第一側(cè)以使得該多孔基底能夠被固定到物體的粘結(jié)層。還開發(fā)了一種用于制造能夠指示該物體溫度的物體的方法。該方法包括在多孔 基底的第一側(cè)上印刷第一相變墨水以形成第一圖像圖樣的鏡像圖像，向該多孔基底的該 第一側(cè)施加粘合劑，用該粘合劑將該多孔基底固定到物體，在該第一側(cè)上印刷的鏡像圖 像被置于該多孔基底和該物體之間。


在下面的聯(lián)系附圖進(jìn)行的描述中，解釋了本披露的前述各方面及其它特征，其 中圖1是依照一個(gè)實(shí)施方式的溫度感測(cè)系統(tǒng)的示意圖。圖2A是描繪圖1中描繪的溫度感測(cè)系統(tǒng)的放大部分的示意圖。圖2B是描繪在多孔基底的背面上印刷的鏡像圖像圖樣的示意圖。圖3A是依照一個(gè)實(shí)施方式的溫度感測(cè)系統(tǒng)的示意圖。圖3B是描繪圖3A中描繪的溫度感測(cè)系統(tǒng)的放大部分的示意圖。
圖4是描繪在相位變化前溫度感測(cè)系統(tǒng)的側(cè)視圖的示意圖。圖5是圖4的溫度感測(cè)系統(tǒng)的示意圖的側(cè)視圖，描繪了相位變化過程。圖6是圖4的溫度感測(cè)系統(tǒng)的示意圖的側(cè)視圖，描繪了相變墨水轉(zhuǎn)移通過多孔基底。
具體實(shí)施例方式參考圖1、2A和2B，描繪了在物體已經(jīng)達(dá)到激活該標(biāo)記的預(yù)定溫度之后的溫度 指示系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括物體102和多孔基底104，以下面更詳細(xì)地描述的方式用相 變墨水在該多孔基底104上印刷了圖像圖樣106?？傊?，多孔基底104印刷有鏡像圖像組 態(tài)的圖像圖樣106并覆蓋有粘合劑。該粘合劑被用于將多孔基底104貼敷于物體102從 而該多孔基底104的未印刷側(cè)暴露在物體102的表面上而圖像圖樣106被置于基底104和 物體102之間。在將物體102加熱到預(yù)定溫度時(shí)，該相變墨水成為液體并被多孔基底104 吸收而顯示出圖1中所示的可讀的圖像圖樣106。圖2A中提供了多孔基底104的一角的放大的描繪。多孔基底104的一部分被拉 回以顯示出在基底104下方的物體102的表面的一部分。圍繞印刷圖像圖樣106的鏡像圖 像110的印刷區(qū)域的是粘結(jié)層108。盡管圖中顯示粘結(jié)層108圍繞鏡像圖像110的印刷區(qū) 域，然而粘結(jié)層108可覆蓋印刷區(qū)域，只要該粘合劑的性質(zhì)不妨礙用于印刷鏡像圖像110 的墨水的相變性質(zhì)或者一旦該墨水熔化后該墨水穿透基底104的能力。在一個(gè)實(shí)施方式 中，粘結(jié)層108是一種具有高導(dǎo)熱系數(shù)的材料。多孔基底104、形成鏡像圖像圖樣110的 相變墨水以及粘結(jié)層108都是能夠彎曲的材料，同時(shí)仍然保持它們的預(yù)定性質(zhì)。形成鏡像圖像圖樣110的相變墨水可以被形成為在不同的相變溫度下改變相 位。在一個(gè)實(shí)施方式中，相位從固態(tài)到液態(tài)的變化發(fā)生在110攝氏度時(shí)。這種相變墨 水例如可以與一袋爆米花一起使用(如圖1所示)，當(dāng)爆米花弄好時(shí)其溫度達(dá)到110攝氏 度。在其它應(yīng)用(例如，能夠微波的冷凍食品包裝)中，該物體在內(nèi)容弄好之前可能需 要達(dá)到130攝氏度的溫度。在這種情況下，該相變墨水的成分可以被選擇為提供在約130 攝氏度的溫度下熔化的相變墨水。熔化后的相變墨水滲透該多孔基底的時(shí)間量是可以忽視的。因此，從相變墨水 熔化的時(shí)間到用戶能夠看到呈現(xiàn)出的圖像圖樣106，物體102只經(jīng)歷很小的溫度升高。如 果對(duì)該物體來說溫度的細(xì)微增加是不能接受的，那么該相變墨水的成分可以被選擇為在 略低于該物體的內(nèi)容的優(yōu)選溫度的溫度下改變相位。因此，等到該墨水滲透基底104而 形成圖像圖樣106時(shí)，物體102已經(jīng)達(dá)到了所需的溫度。在制備與物體一起使用的基底104的過程中，使用固態(tài)噴墨印刷技術(shù)將該相變 墨水印刷在多孔基底104的背面112上。固態(tài)墨水被熔化并從固態(tài)墨水印刷頭噴出以在 基底104的背面112上形成鏡像圖像圖樣110。從該印刷頭噴出的熔化后的墨水在該墨 水朝該多孔基底104移動(dòng)的時(shí)候立即開始冷卻。多孔基底104的溫度比熔化后的墨水更 冷。因此，該墨水充分凍凝在多孔基底104上，在基底印刷的過程中不會(huì)被基底吸收。 在該墨水被噴在該基底上之后，該墨水被固定或按壓在該基底上。在一個(gè)實(shí)施方式中， 多孔基底104可以是印刷用紙，例如，201bs強(qiáng)度紙，其用在許多普通的印刷應(yīng)用中。盡管圖1中描繪了一個(gè)簡(jiǎn)單的短語(“POPCORN READY”)，然而在多孔基底104的背面112上可以印刷任何圖樣。而且，盡管圖1和2中描繪了黑白圖樣，然而 使用同樣的印刷技術(shù)(例如，固態(tài)噴墨印刷過程)還可以印刷多色圖樣。在彩色墨水的 情況下，呈現(xiàn)的圖像圖樣106的期望顏色和多孔基底104的顏色之間的交互作用必須被考 慮在內(nèi)。如上所述，鏡像圖像圖樣110是呈現(xiàn)的圖像圖樣106的鏡像圖像。圖2B提供了 鏡像圖像圖樣110的一個(gè)實(shí)例。鏡像圖像圖樣110可以是由計(jì)算機(jī)(比如印刷系統(tǒng)的數(shù) 字前端(DFE)處理器)以電子形成生成的。在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)其應(yīng)用，該計(jì)算機(jī) 可以被編程為考慮到多孔基底104的彎曲和撓曲并相應(yīng)地生成能夠產(chǎn)生正確的呈現(xiàn)的圖 像圖樣106的鏡像圖像圖樣110。圖1中描繪了用于釋放蒸汽的孔眼114，該蒸汽可以被困在物體102和多孔基底 104之間。該蒸汽可以是從物體102和多孔基底104之間收集的水滴形成的。尤其是，在 該物體在加熱之前是冷的或凍住的情況下，這些水滴可以由于冷凝效果而形成。例如， 冷凍食品包裝可使得在多孔基底104和食品物品的包裝之間能夠形成小水滴。對(duì)物體102 被加熱做出響應(yīng)，這些水滴可能產(chǎn)生蒸汽。被困住的蒸汽會(huì)導(dǎo)致相變墨水的過早相變。 孔眼114允許蒸汽逃脫，從而允許相變墨水響應(yīng)物體102的溫度而改變相位。然而，給 定多孔基底104的多孔特性，孔眼114在許多應(yīng)用中不是必要的。另外，在一個(gè)實(shí)施方 式中，該相變墨水是足夠疏水性的，從而當(dāng)該墨水與濕氣或水滴接觸時(shí)墨水會(huì)無法溶解 或變形。形成鏡像圖像圖樣110的相變墨水保留在物體102和多孔基底104之間，直到物 體102達(dá)到預(yù)定溫度。因此，鏡像圖像圖樣110對(duì)該用戶保持基本上不可見。一旦物體 102達(dá)到了相變墨水的相變溫度而相變墨水熔化并滲透該基底，隨著多孔基底104的冷卻 和相變墨水的再次冷凝，所呈現(xiàn)的圖像圖樣106中可能發(fā)生細(xì)微的改變。然而，在這種 細(xì)微變化的過程中，所呈現(xiàn)的圖像圖樣106繼續(xù)向用戶傳達(dá)預(yù)定的消息。多孔基底104在物體102上的位置可以在策略上進(jìn)行選擇以實(shí)現(xiàn)在物體102達(dá)到 預(yù)定溫度的時(shí)候想用戶提供指標(biāo)的目標(biāo)。例如，在一個(gè)應(yīng)用中，該物體102上的中心位 置可以是將多孔基底104粘合到物體102的合適位置，然而在另一個(gè)應(yīng)用中，不同的位 置(更能代表該物體的溫度)可能是合適的。參考圖3A，描繪了溫度感測(cè)系統(tǒng)200。多孔基底204被粘結(jié)于物體202。在多 孔基底204上描繪了一系列呈現(xiàn)出的鏡像圖形206a、206b和206c。在圖3A中還描繪了 粘結(jié)層208(顯示為陰影框。指示多孔基底204的背面212)，該粘結(jié)層208將多孔基底 204粘合到物體202。對(duì)應(yīng)于呈現(xiàn)出的圖像圖形206a、206b和206c的一系列鏡像圖像圖 樣210a、210b和210c是由印刷在多孔基底204的背面212上的相變墨水形成的?？梢?選擇不同的相變墨水配方以針對(duì)不同的溫度指示印刷各種鏡像圖像圖樣210。例如，盡管 一種相變墨水材料被選擇以形成產(chǎn)生呈現(xiàn)的圖像圖樣206a( S卩，產(chǎn)生圖樣“50攝氏度”) 的鏡像圖像圖樣210a，不同的相變墨水材料被選擇以生成呈現(xiàn)的圖像圖樣206b(即，以 產(chǎn)生圖樣“75攝氏度”)。圖3A中的物體202被描繪為剛剛達(dá)到與用于形成鏡像圖像圖 樣210c的相變墨水配方對(duì)應(yīng)的相變溫度(即，100攝氏度)。當(dāng)該呈現(xiàn)的圖像圖樣206c 正變得在該多孔基底204上可見時(shí)，該相變過程被描繪為在進(jìn)行中。盡管在許多應(yīng)用中 不是必要的，可以在多孔基底204和物體202之間放置熱隔離層216。熱隔離層216被描述為在多孔基底204的背面212的切口(cutout)中、在多孔基底204和粘結(jié)層208之間。 用于熱隔離層216的切口也是用陰影顯示的。熱隔離層216可被用于將溫度感測(cè)系統(tǒng)200 應(yīng)用于物體，而不管該物體的溫度的可能性。該熱隔離層必須被選擇為在本體202和該 相變墨水之間提供適量的熱阻，從而該相變墨水所經(jīng)歷的溫度保持處于或低于最高相變 溫度。為了顯示的更加清楚，圖3A被放大并被描繪在圖3B中。在一個(gè)實(shí)施方式中， 粘結(jié)層208也能被用于提供適當(dāng)?shù)臒岣綦x。圖3A的物體202可以是在所需情況下永久地記住該裝置已經(jīng)達(dá)到不同的預(yù)定溫 度的任何裝置。例如，物體202可以是在暴露于高溫下時(shí)可能災(zāi)難性翹曲的引擎頭。生 成該頭所經(jīng)歷的溫度的永久指示可以由該引擎的后續(xù)購(gòu)買者用于評(píng)估該引擎是否曾經(jīng)過 熱過。參考圖4-6，提供了溫度感測(cè)系統(tǒng)300的側(cè)視圖，描繪了在相位變化的不同階段 的動(dòng)態(tài)相位變化過程。圖4描繪了用于形成印刷到多孔基底304上的鏡像圖像圖樣310 的相變墨水?；?04被粘結(jié)層308粘結(jié)于物體302。為了清晰的目的，圖中顯示多孔 基底304和粘結(jié)層308被相變墨水的高度318分離。參考圖5，當(dāng)物體302被加熱并達(dá)到 預(yù)定溫度時(shí)，該相變墨水開始改變相位。相位的這種變化由內(nèi)部相位320的相變墨水表 現(xiàn)，其在圖5中所示的實(shí)施方式中導(dǎo)致了多孔基底304和粘結(jié)層308之間的更小的分離。 然而，在其它實(shí)施方式中，內(nèi)部相位320的相位變化可能導(dǎo)致隨著相位改變發(fā)生的多孔 基底304和粘結(jié)層308之間的更大的分離。參考圖6，該相變墨水已經(jīng)完全改變相位并且被描繪為已經(jīng)滲透基底304以提供 呈現(xiàn)出的圖像圖樣306。在圖6的實(shí)施方式中，該相變墨水被顯示為已經(jīng)完全注入多孔 基底304。這是通過多孔基底304完全坍塌到粘結(jié)層308上表現(xiàn)出來的。然而，在一個(gè) 實(shí)施方式中，該相變墨水可被配置為部分注入多孔基底304中并因此保持一部分初始分 離，如參考標(biāo)號(hào)318所指示的?？梢钥闯?，上面披露的以及其它各種特征以及功能，或其替代，可以被理想地 結(jié)合為其它不同系統(tǒng)或應(yīng)用。一些替代實(shí)現(xiàn)可包含所述方法和技術(shù)的不同組合。其中目 前無法預(yù)見或不能預(yù)期的各種替代、修改、變形或改進(jìn)可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員隨后做 出，這些也意在被包括在下述權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種用于指示物體的溫度的裝置，包含 多孔基底；用具有第一相變溫度的第一相變墨水在該多孔基底的第一側(cè)上印刷的第一圖像圖樣 的鏡像圖像；以及施加到該多孔基底的第一側(cè)以使該多孔基底能夠被固定到物體的粘結(jié)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包含用具有第二相變溫度的第二相變墨水在該多孔基底的該第一側(cè)上印刷的第二圖像圖 樣的鏡像圖像，該第一相變溫度低于該第二相變溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第一圖像圖樣的該鏡像圖像是用具有相同相變 溫度的至少兩種相變墨水印刷的，且用于印刷該鏡像圖像的該相變墨水具有不同顏色。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包含 位于該相變墨水和該粘結(jié)層之間的熱隔離層。
全文摘要
一種指示物體溫度的裝置。該裝置包括多孔基底，用具有第一相變溫度的第一相變墨水在該多孔基底的第一側(cè)上印刷的第一圖像圖樣的鏡像圖像，以及施加到該多孔基底的第一側(cè)以使該多孔基底能夠被固定到物體的粘結(jié)層。
文檔編號(hào)G09F3/02GK102013210SQ20101026982
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者杰森·M·利費(fèi)夫, 邁克爾·J·利維, 邁克爾·J·塞文 申請(qǐng)人:施樂公司