BRPI1006807A2

BRPI1006807A2 - artigios de superfície marcada, métodos e sistemas relacionados

Info

Publication number: BRPI1006807A2
Application number: BRPI1006807A
Authority: BR
Inventors: Carter Chase; Heuser Hallie; Coghlan Henry; Ruggie Mark
Original assignee: Echelon Laser Systems Lp
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2019-09-17
Also published as: TW201029856A; US20100183822A1; WO2010083481A2; MX2011007616A; CL2011001737A1; EP2391756A2; WO2010083481A3; CA2749513A1

Abstract

artigos de superfície marcada, métodos e sistemas relacionados é fornecido um método de marcação da superfície de um artigo, especialmente um produto de construção. um método descrito inclui as etapas de marcar a laser um primeiro elemento de desenho gráfico em uma superfície de um artigo e imprimir a jato de tinta um segundo elemento de desenho gráfico em registro com o primeiro elemento de desenho gráfico na superfície do artigo para criar um desenho gráfico global de elevada qualida-de. também são fornecidos artigos feitos de acordo com este método, e sis-temas para a realização do método.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ARTIGOS DE SUPERFÍCIE MARCADA, MÉTODOS E SISTEMAS RELACIONADOS. REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS E REIVINDICAÇÃO DE PRIORIDADE

Este pedido de patente reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisório dos EUA N° 61/145,316, intitulado Surface Marked Articles and Related Methods e arquivado em 16 de janeiro de 2009, aqui incorporado como referência e ao qual é reivindicada prioridade.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a artigos, especialmente portas e revestimentos de porta, superfície marcada por marcação a laser e impressão a jato de tinta para fornecer produtos decorativos de alta qualidade. A presente invenção também se refere a métodos e sistemas para fazer tais artigos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Produtos de construção residencial e comercial são muitas vezes feitos de um material compósito de engenharia, incluindo materiais composites celulósicos, tais como meio para placa de fibra e placa de partícula de alta densidade, assim como outros materiais sintéticos como laminados, folheados e composto de moldagem de folha de poliéster reforçado (SMC), para citar alguns. Tais produtos encontram diversas aplicações, incluindo as utilizações de interior, tais como portas de passagem interiores e revestimentos de porta, parede sem argamassa, bancadas, armários de cozinha, lambris, pisos, painéis de parede, telhas de teto, componentes da guarnição de interior, e usos exteriores, tais como para portas de entrada, adornos, laterais, guarnições, cercas, e estruturas de janelas.

Embora materiais sintéticos possam proporcionar substancial economia de custos sobre materiais naturais como madeira, pedra e cerâmica, materiais sintéticos não têm a aparência atraente e a autenticidade dos materiais naturais. Por esta razão, grandes esforços têm sido feitos para modificar a aparência da superfície de materiais sintéticos, tais como engenharia de materiais composites para simular a beleza e complexidade de

2/31 materiais naturais. Tecnologias de impressão convencionais, tais como a impressão a jato de tinta, aplicam gráficos de tinta sobre a superfície de materiais sintéticos para imitar os padrões gerais de um material que ocorre naturalmente. Materiais sintéticos apenas com gráficos de jato de tinta, porém, podem não ter apelo estético suficiente para os consumidores mais discriminativos.

Superfícies impressas a jato de tinta não têm uma sensação de textura inerente em muitos materiais naturais e vitais para a sua aparência. Além disso, técnicas de impressão de cilindro e de sobreposição de tiras sofrem de vários problemas quando elas são utilizadas em superfícies não uniformes. Superfícies não uniformes de artigo podem ter características particulares, tais como canais ou recessos, que se situam abaixo de uma superfície planar principal do artigo. Técnicas de impressão de cilindro podem falhar em contatar com tais características de superfície abaixo da superfície plana principal. Sobreposições de folha, por outro lado, podem esconder completamente ou esconder estas características. Outros processos decorativos de superfície, tais como jateamento e revestimento têm os seus inconvenientes, tais como alto custo.

Técnicas de marcação a laser aparentemente proporcionam uma alternativa atraente para os processos convencionais acima para produtos de construção decorativos. Geralmente, a marcação a laser, ou gravação laser, é um processo energético de não contato baseado no calor gerado por um raio laser incidente sobre a superfície de uma peça de trabalho para alterar a superfície da peça de trabalho. A potência de saída do laser, o ponto focal do feixe de laser, e a velocidade do feixe de laser (ou seja, a velocidade de deslocamento) podem ser ajustados para manipular a extensão da alteração. No entanto, lasers sozinhos continuam a ser insuficientes para a geração de simulações realistas de superfícies naturais, como madeira, pedra ou outros materiais naturais. Mesmo com a adição de um revestimento de terra pintada, em superfícies tratadas com laser faltam certos elementos padrão de materiais naturais autênticos, tais como fibras de madeira no caso de reproduções de madeira, ou mosaicos de grãos minerais se interbloque

3/31 ando no caso de reproduções de pedra natural. Distinguir entre um material natural autêntico e um material sintético, tal como placa de fibra de densidade média (MDF) ou aglomerado tratado com um laser convencional permanece fácil, mesmo à distância.

Além disso, várias restrições criam dificuldades com o uso de lasers convencionais para criar gráficos complexos. Devido à capacidade de potência relativamente limitada de lasers convencionais, e a despesa econômica de lasers operando com saídas de alta energia, lasers são operados normalmente em níveis de energia relativamente baixos para fabricar artigos tais como componentes de construção. Estas preocupações de energia, acopladas com a alta densidade de peças de trabalho, tais como certos compostos de madeira de engenharia, colocam limitações restritivas sobre a taxa na qual o feixe de laser é capaz de criar um desenho gráfico na superfície de uma peça de trabalho sintética. A criação de gráficos expansivos ou particularmente complexos pode exigir esforços prolongados que tornam a fabricação de alta capacidade economicamente inviável.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um primeiro aspecto da invenção fornece um método de marcação de superfície de um artigo, tal como uma porta, caracterizando registrar um primeiro elemento de desenho gráfico com um segundo elemento de desenho gráfico, marcando a laser o primeiro elemento de desenho gráfico em uma superfície do artigo e um segundo elemento de desenho gráfico de impressão a jato de tinta na superfície do artigo, sendo o primeiro e segundo elementos de desenho gráfico registrados um com o outro para fornecer um desenho gráfico de alta qualidade geral que simula visualmente e texturalmente um material natural.

Um segundo aspecto da invenção se refere a um artigo com um primeiro elemento de desenho gráfico marcado a laser sobre uma superfície do artigo, e um segundo elemento de desenho gráfico impresso a jato de tinta em uma orientação predeterminada ou associação com o primeiro elemento de desenho gráfico na superfície de artigo para fornecer um desenho gráfico de alta qualidade global que simula visualmente e texturalmente um

4/31 material natural.

Um terceiro aspecto da invenção refere-se a um sistema de marcação de superfície de um artigo. O sistema inclui um aparelho de marcação a laser e um aparelho de impressão a jato de tinta para impressão de primeiro e segundo elementos de desenho gráfico, respectivamente, em uma orientação ou associação predeterminada relativa um com o outro para proporcionar um desenho gráfico de elevada qualidade geral que simula visualmente e texturalmente um material natural.

Outros aspectos da invenção, incluindo aparelhos, sistemas, métodos, e similares que fazem parte da invenção, se tornarão mais evidentes ao ler a seguinte descrição detalhada das modalidades exemplificativas e a visualização dos desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os desenhos que acompanham são incorporados e constituem uma parte da especificação. Os desenhos, juntamente com a descrição geral dada acima e a descrição detalhada das modalidades exemplificativas e métodos indicados abaixo, servem para explicar os princípios da invenção. Em tais desenhos:

a figura 1 é um fluxograma de um método para a marcação de uma superfície de um artigo de acordo com uma modalidade da invenção;

a figura 2 é um fluxograma de um método para a marcação de uma superfície de um artigo de acordo com outra modalidade da invenção;

a figura 3 é uma vista em projeção vertical de um artigo de estrutura de porta de acordo com uma modalidade da invenção;

a figura 4 é uma vista fragmentada aumentada do artigo de estrutura de porta da figura 3, de acordo com uma modalidade da invenção;

a figura 5 é uma vista em corte transversal tomada ao longo da linha transversal V-V da figura 3;

a figura 6 é um fluxograma de um método para a marcação de uma superfície de um artigo de acordo com outra modalidade da invenção;

a figura 7 é um vista esquemática de um sistema de marcação de uma superfície de um artigo de acordo com uma modalidade da inven5/31 ção;

a figura 8 é uma vista esquemática de um controlador de laser e laser do sistema da figura 7, de acordo com uma modalidade da invenção;

a figura 9 é uma vista esquemática de um aparelho de impres5 são a jato de tinta do sistema da figura 7, de acordo com uma modalidade da invenção;

a figurai 0 é uma vista esquemática de uma estação de impressão do aparelho de impressão da figura 9 de acordo com uma modalidade da invenção, e a figura 11 é uma vista esquemática da impressora a jato de tinta da figura 9 de acordo com uma modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES EXEMPLIFICATIVAS E MÉTODOS EXEMPLIFICATIVOS

Será feita referência agora em detalhes a modalidades e méto. 15 dos exemplificativos da invenção, como ilustrado nos desenhos anexos, nos quais caracteres de referência iguais designam partes iguais ou correspondentes em todos os desenhos. Deve-se notar, no entanto, que a invenção em seus aspectos mais amplos não se limita a detalhes específicos, dispositivos e métodos representativos e exemplos ilustrativos mostrados e descri20 tos em conexão com as modalidades e métodos exemplificativos.

Em uma modalidade exemplificativa de artigos de superfície marcada e métodos relacionados, é fornecido um método no qual um primeiro elemento de desenho gráfico é marcado a laser sobre uma superfície de um artigo e um segundo elemento de desenho gráfico é impresso a jato de 25 tinta na superfície do artigo. O primeiro elemento de desenho gráfico é registrado com o segundo elemento de desenho gráfico de forma que o projeto gráfico total possa ser uma interação cooperativa entre o elemento de desenho gráfico marcado a laser e o elemento de desenho gráfico impresso a jato de tinta. Orientando o primeiro elemento de desenho gráfico e o segun30 do elemento de desenho gráfico em uma orientação ou associação predeterminada em relação um ao outro, os métodos da invenção podem produzir uma aparência coordenada do desenho gráfico final. Espacialmente, a orien6/31 tação ou associação predeterminada relativa ao primeiro e segundo elementos de desenho gráfico pode envolver o seu registro, superposição ou justaposição sobre a superfície de artigo usando, por exemplo, coordenadas predeterminadas. Esteticamente, os elementos de desenho gráfico marcados a 5 laser e impresso a jato de tinta produzem um efeito sinérgico manifestado como uma simulação de alta qualidade de materiais naturais que não podería ser alcançado tanto pela marcação a laser quanto pela impressão a jato de tinta sozinha. Em certas modalidades exemplificativas do primeiro elemento de desenho gráfico o segundo elemento de desenho gráfico também 10 pode produzir um contraste de textura como discutido abaixo.

Referindo-se agora aos desenhos, nos quais numerais iguais indicam elementos iguais através das diversas figuras, a figura 1 é um fluxograma de um método para a marcação de uma superfície de um artigo de acordo com uma modalidade da invenção. Artigos que podem estar sujeitos .15 à marcação de acordo com a presente invenção incluem componentes de construção sintéticos que se pretende que repliquem madeira natural. Especialmente contemplados estão portas externas de entrada e portas internas de passagem, pisos de madeira e componentes de piso, tapume, painéis, componentes para móveis, etc., seja de construção sólida ou as assim cha20 madas portas de núcleo oco construídas a partir de uma estrutura de porta periférica com revestimentos de porta opostos. Estruturas de portas periféricas incluem estilos e trilhos que definem as laterais e parte superior e inferior da porta. Um par de revestimentos de porta têm superfícies internas presas a lados opostos da moldura da porta periférica através de colagem, fixadores 25 mecânicos, etc., e superfícies externas opostas. Tal como é conhecido na técnica, portas de núcleo oco podem incluir membros de suporte adicionais e/ou materiais de núcleo (por exemplo, espuma) dispostos entre os revestimentos.

Outros componentes de construção que podem estar sujeitos 30 aos métodos e sistemas exemplificativos descritos neste documento incluem mobiliário e portas de gabinete, portas de armário e de duas partes, guarnição de porta, molduras de janelas, elementos de mobiliário, armários, moldu

7/31 ras, quadros, painéis de parede moldada, lambris, pisos de madeira, painéis de parede, tapume, grades, guarnições de janelas, guarnições de arquitetura, pisos, etc. Para fins explicativos, são descritas abaixo modalidades exemplificativas em relação aos componentes de construção, em particular estruturas de porta. Deve ser entendido que os métodos e sistemas descritos neste documento podem ser usados para a marcação de componentes de construção e outros artigos de componentes de construção.

As modalidades e métodos exemplificativos aqui descritos são especialmente projetados para uso com materiais compósitos de engenharia, como placa de fibra de densidade média (MDF) e aglomerado de alta densidade. Materiais compósitos de engenharia geralmente contêm fibras celulósicas ou outras partículas, muitas vezes rompidas em um desfibrador, e uma resina e, opcionalmente cera, que são comprimidas em altas temperaturas e pressões. As fibras de celulose/partículas muitas vezes constituem mais de 90 por cento em peso do material. O componente de celulose normalmente, mas não necessariamente é de fibra de madeira. A resina de ligação é tipicamente um material fixado termicamente. Um exemplo de um material composite de engenharia é descrito na Patente dos EUA N°. 5344484. Exemplos de outros materiais que podem ser tratados com os sistemas e métodos corporificados nela incluem poliésteres compostos de moldagem de folha reforçados com fibra de vidro (SMC), pinturas e revestimentos de base em substratos, folhas de polímero, folheados, papéis e materiais naturais, por exemplo, de madeira.

Como mostrado na figura 1, um primeiro elemento de desenho gráfico é registrado com um segundo elemento de desenho gráfico 102 em uma primeira etapa. Em uma modalidade, o primeiro elemento de desenho gráfico pode ser associado com um primeiro arquivo de elemento gráfico, e um segundo elemento de desenho gráfico pode ser associado com um segundo arquivo de elemento gráfico. Para alcançar a orientação ou associação desejada predeterminada entre o primeiro elemento de desenho gráfico e o segundo elemento de desenho gráfico, o primeiro arquivo de elemento de desenho gráfico e o segundo arquivo de elemento de desenho gráfico

8/31 podem ser sistematicamente combinados para impressão visual (ou seja, estética) e impressão tátil (isto é, de toque) para produzir um ou mais arquivos unificados de desenho gráfico.

Os desenhos gráficos aqui citados podem abranger desenhos decorativos e artísticos. O desenho gráfico pode incluir formas geométricas simples e/ou representações artísticas altamente complexas. O desenho gráfico pode incluir padrões repetitivos, como um diamante, quadriculados ou padrão de divisas, ou padrões não repetitivos, tais como desenhos florais. Desenhos gráficos que simulam a aparência de padrões de fibras de madeira e características estriadas ou trabalhadas em laminador são especialmente aplicáveis. Como discutido em maiores detalhes abaixo, modalidades exemplificativas da invenção permite a impressão e a marcação de desenhos gráficos avançados, altamente estéticos para permitir a fabricação de produtos premium, incluindo aqueles que não estão agora disponíveis no mercado, de uma maneira econômica para a produção industrial de alto rendimento.

Depois que o primeiro elemento de desenho gráfico é registrado, ou seja, atinge uma orientação ou associação predeterminada, com o segundo elemento de desenho gráfico 102, o primeiro elemento de desenho gráfico é marcado a laser em uma superfície de um artigo 104. Uma impressora de marcação a laser (ou seja, uma impressora a laser), compreendida por um laser e um controlador de laser pode marcar um ou mais elementos de desenho gráfico sobre uma ou mais partes da superfície do artigo. Cada elemento de desenho gráfico pode ser associado a um arquivo de elemento de desenho gráfico.

No curso da marcação a laser, um feixe de laser provoca uma variação visualmente perceptível à superfície do artigo, normalmente causando remoção, ablação, ou gravação de uma superfície de artigo revestida ou não revestida. A variação visualmente perceptível é tipicamente na forma de um recesso de uma profundidade que se estende em parte através do artigo ou revestimento de artigo, sem cortar inteiramente através do artigo. (Isto não é para dispensar o uso do laser para operações de corte em sepa

9/31 rado também.) O recesso pode ser configurado como um canal, ranhura ou trincheira, cavidade ou outra depressão. Recessos configurados como canais/trincheiras de comprimento alongado podem ser dispostos na superfície do artigo para criar uma aparência de que o artigo (por exemplo, estrutura de porta) foi estriado, trabalhado em laminador, ou montado junto a partir de vários elementos, ou seja, em oposição a uma estrutura monolítica.

O feixe de laser pode ser configurado para criar simulações que imitam a textura de toque ou sensação de materiais naturais e/ou técnicas de processamento tradicional. Por exemplo, o raio laser pode ser controlado para transmitir para a área de recesso uma sensação de textura relativamente grosseira que imita a textura ou sensação de um objeto não sintético processado, tais como madeira estriadas ou trabalhada em laminador que não tenha sido significativamente lixada. Se a superfície plana do artigo é relativamente suave antes da marcação a laser, essa suavidade é mantida em áreas da superfície de artigo que não são marcadas a laser, enquanto que as áreas de superfície que são marcadas a laser desenvolvem uma maior aspereza devido à marcação a laser. A topografia de superfície das áreas grosseiras pode ser caracterizada visualmente (a partir de uma perspectiva a olho nu) como irregular e desigual em muitos casos. A marcação a laser, especialmente quando aplicada a MDF, forma uma superfície que parece expor as extremidades de fibras de madeira individuais. O contraste na textura entre as superfícies adjacentes contribui para a impressão visual altamente desejável do desenho gráfico e contribui para a qualidade estética global do produto.

A marcação a laser pode ser feita para o substrato do artigo, ou a qualquer camada de um acabamento aplicado. A marcação a laser pode penetrar parcialmente ou completamente em qualquer uma das camadas ou o substrato. A profundidade da marcação a laser pode variar de uma marcação rasa sobre a superfície a uma penetração completa do substrato de artigo. Em uma modalidade, a marcação a laser pode penetrar o revestimento de base, mas não tanto a ponto de entrar no substrato. Em outra modalidade, a marcação a laser penetra no acabamento, mas não no revestimento de

10/31 base. Em outras modalidades, a marcação a laser pode penetrar a uma combinação dessas e de outras profundidades.

Finalmente, na etapa 106, o segundo elemento de desenho gráfico é impresso a jato de tinta na superfície do artigo. Uma impressora a jato de tinta, compreendendo uma ou mais cabeças de impressão a jato de tinta e um controlador de impressora a jato de tinta, pode imprimir a jato de tinta o segundo elemento de desenho gráfico sobre uma ou mais partes da superfície do artigo.

Em uma modalidade exemplificativa, durante o curso da marcação a laser de um artigo de MDF, a resina e fibras de madeira do MDF são removidas. A remoção cria uma profundidade e, simultaneamente, muda a cor do MDF para um tom marrom. Quando a área removida é impressa a jato de tinta, a combinação da marcação a laser e a impressão a jato de tinta atinge um efeito sinérgico com uma aparência visual superior ao uso de qualquer técnica isolada. Além disso, as áreas que são marcadas a laser e revestidas com tinta refletem a luz diferentemente das áreas que são revestidas de tinta, mas não marcadas a laser. Esse contraste aumenta a profundidade percebida das áreas marcadas a laser. A tinta pode ser aplicada às fibras expostas do MDF, que proporcionam um efeito visual e tátil melhorado anteriormente inalcançável.

O processo de marcação a laser e de impressão a jato de tinta não é limitado pelo substrato, e pode incluir artigos compreendidos de aglomerados de MDF/compensado, poliésteres de fibra de vidro SMC, pinturas, revestimentos de base em substratos, papéis, folhas de polímeros, lâminas, e madeiras naturais.

Em várias modalidades, a marcação a laser e a impressão a jato de tinta podem ser realizadas em qualquer ordem ou substancialmente simultaneamente. Na modalidade representada na figura 1, uma parte da superfície do artigo é primeiro marcada a laser e então em segundo lugar impressa a jato de tinta. A figura 2 é um fluxograma de um método para a marcação de uma superfície de um artigo de acordo com outra modalidade da invenção. Como mostrado na figura 2, o segundo elemento de desenho grá

11/31 fico é impresso a jato de tinta sobre a superfície do artigo 206 antes que o primeiro elemento de desenho gráfico é marcado a laser na superfície do artigo 208.

Como representado pelas linhas tracejadas na figura 2, a marcação a laser e impressão a jato de tinta dos elementos de desenho gráfico pode ser realizada em múltiplos estágios. (Os descritores primeiro e segundo desenhos gráficos não são destinados a indicar a sequência em que os desenhos gráficos são criados ou aplicados à superfície do artigo). Toda a superfície do artigo, ou, altemativamente, uma parte da superfície, pode ser marcada a laser. Da mesma forma, toda a superfície do artigo, ou alguma parte da superfície do artigo, pode receber a impressão a jato de tinta. Em algumas modalidades, pode ser benéfico para o processo de marcação a laser preceder a impressão a jato de tinta, tais como onde a totalidade ou parte do segundo elemento de desenho gráfico é para ser impresso a jato de tinta sobre alguma parte ou todo o primeiro elemento de desenho gráfico marcado a laser.

Como mostrado na figura 2, depois que o primeiro elemento de desenho gráfico é registrado com o segundo elemento de desenho gráfico 202, a superfície do artigo é preparada em 204. Em uma modalidade, um revestimento de base é aplicado a toda ou parte da superfície do artigo. O revestimento de base, por exemplo, prepara a superfície do artigo para a impressão a jato de tinta.

A figura 3 é uma vista em projeção vertical de um artigo de estrutura de porta de acordo com uma modalidade da invenção. A figura 3 compreende uma estrutura de porta 300. Como mostrado na figura 3, uma pluralidade de canais 308 fornece a aparência de que a estrutura de porta 300 é construída a partir de uma pluralidade de pranchas verticais 304a, 304b e uma pluralidade de pranchas horizontais 306a, 306b. As pranchas verticais 304 e as pranchas horizontais 306 definem coletivamente uma maior parte plana 302.

Como ilustrado na figura 3, os canais 308 são configurados em contornos retangulares ou quadrados (vistos no plano) para definir os con-.

12/31 tornos de uma pluralidade de painéis interiores 310. Para o propósito da presente discussão, toda a superfície externa do artigo em torno ou de outra forma periférica aos painéis interiores 310 é referida como a parte plana maior 302. As superfícies externas da parte plana maior 302 e os painéis internos 310 podem ser coplanares uns com os outros. A parte plana maior 302 e os painéis internos 310 podem possuir superfícies externas lisas, enquanto que as áreas correspondentes aos canais 310 podem ter uma superfície externa grosseira para replicar a textura de madeira estriada ou trabalhada em laminador. A estrutura de porta 300 da figura 3 inclui dez (10) dos painéis internos 310. Os dez painéis internos 310 da modalidade ilustrada são quadrados e idênticos uns aos outros. Em outras modalidades um artigo de superfície pode incluir um ou mais painéis internos 310. Além disso, os painéis internos 310 podem possuir outras formas, e podem ser idênticos ou diferentes na forma um ao outro.

A figura 4 é uma vista fragmentada aumentada do artigo de estrutura de porta da figura 3. Como mostrado na figura 4, os canais 308 podem ser gravados a laser na proximidade e, geralmente concêntricos um ao outro para fornecer as periferias dos painéis internos 310 com a aparência de madeira que foi habilmente estriada ou sujeita a trabalho de laminação. Além da marcação a laser de canais, como descrito acima, uma variedade de outros gráficos, incluindo padrões de desenho intrincado e ornamentado a laser pode ser marcada em vários artigos, tais como produtos de construção. Como um exemplo, o painel interno 308 da estrutura de porta 300 inclui um desenho altamente complexo ou ornamentado tal como um desenho de corda trançada 312 gravado a laser entre canais geralmente concêntricos 308. Deve ser entendido que outros desenhos complexos podem ser marcados a laser sobre a superfície do artigo. Por exemplo, para simulações de madeira, pequenas depressões na superfície do artigo podem ser criadas através de marcação a laser. Estas pequenas depressões podem imitar a aparência de nós de madeira encontrados em madeira natural, como os nós de carvalho ou mogno.

A marcação a laser pode ser usada para criar outros padrões a

13/31 lém de padrões de madeira ou trabalho de laminação. Por exemplo, os recessos a laser marcados em uma superfície de artigo podem ser dispostos em um padrão de grade para simular as bordas de telhas ou tijolos cerâmicos de uma parede ou estrutura de pavimento, com o padrão de grade de canais tendo uma superfície marcada a laser grosseira que replica a aparência de rejunte ou argamassa. A textura criada pelo laser em tais canais pode ser controlada para fornecer uma impressão visual e tátil de aspereza semelhante à de argamassa ou rejunte, enquanto as áreas não marcadas a laser da superfície do produto permanecem lisas simular proximamente a aparência e a sensação de uma cerâmica. Em ainda outra modalidade exemplificativa, os recessos podem ser marcados a laser ao longo de caminhos não lineares para simular as bordas de pedra natural não cortada, por exemplo.

Um segundo elemento de desenho gráfico complementar é impresso a jato de tinta em registro com o primeiro elemento de desenho gráfico marcado a laser de modo a criar uma maior sinergia ou efeito gráfico global. Gráficos distintos podem ser aplicados às áreas marcadas a laser e áreas não marcadas a laser para aumentar o contraste. No caso de uma simulação de madeira, por exemplo, tons mais claros e padrões de fibras mais visíveis podem ser impressos a jato de tinta sobre as áreas lisas (ou seja, não marcadas a laser) da superfície de artigo do que sobre as áreas ásperas (ou seja, marcadas a laser).

Os detalhes intrincados de desenhos complexos que podem ser de custo proibitivo ou inviável para marcação a laser podem ser impressos a jato de tinta sobre a superfície de artigo como um segundo elemento de desenho gráfico registrado com um primeiro elemento de desenho gráfico marcado a laser. Padrões de fibras de madeira e tons de madeira de carvalho, nogueira, cedro, mogno e outras espécies de madeira, podem ser impressos a jato de tinta na superfície de artigo para replicar aparências de superfície reais de madeira simulada. Mesmo os padrões de fibras de madeira exótica, tais como padrões de fibra de madeira de leopardo e outros padrões podem ser impressos a jato de tinta. Alguns padrões que podem ser capazes de marcação a laser, como o desenho de corda torcido 312, podem ser impres14/31 sos a jato de tinta para acelerar a produção.

O efeito melhorado de desenho gráfico global atinge uma tridimensionalidade. A figura 5 é uma vista transversal tomada ao longo da linha transversal V-V da figura 3. Em alguns casos, devido a restrições de fabricação e/ou econômicas, por vezes, os recessos formados em uma superfície de artigo via a marcação a laser são relativamente rasas e com substancial falta de profundidade. Tais recessos rasos por si só não necessariamente criam uma impressão realista de tridimensionalidade tipicamente alcançada pelo estriamento e trabalho de laminação. É evidente em muitos casos que o artigo é um corpo monolítico artificial com não mais do que marcas na superfície. Para conferir maior dimensionalidade e realismo ao primeiro elemento de desenho gráfico marcado a laser, um segundo elemento de desenho gráfico é impresso a jato de tinta em registro com o primeiro elemento de desenho gráfico marcado a laser na superfície de artigo. Em algumas modalidades, certas impressoras a jato de tinta podem ser configuradas para aplicar elementos de desenho gráfico nos recessos marcados a laser.

Em uma modalidade exemplificativa particular da invenção, um ou mais elementos de desenho gráfico impressos a jato de tinta são projetados para criar uma impressão tridimensional melhorada, tal como uma ilusão (ou percepção de usuário) que o primeiro elemento de desenho gráfico marcado a laser tem uma profundidade maior do que a sua maior profundidade real. Os elementos de desenho gráfico impressos a jato de tinta podem simular o sombreamento ou iluminação para esta finalidade. Para criar este efeito tridimensional, os elementos de desenho gráfico impressos a jato de tinta podem ser aplicados dentro dos limites do canal 308 ou imediatamente adjacentes ao canal 308, ou seja, na borda da superfície externa da parte plana maior 302 e os painéis internos 310.

Vantajosamente, métodos para marcação de superfície de artigos com elementos de desenho gráfico registrados podem produzir artigos com aparências altamente realistas ornamentados, replicando proximamente o olhar de materiais mais onerosos, como madeira, pedra e cerâmica. Ao usar tais métodos, os altos custos de alternativas específicas, tais como fer15/31 ramentas de moldagem e esfriamento únicas para a aplicação de um recurso de três dimensões ao artigo tornam-se desnecessárias.

A figura 6 é um fluxograma de um método para a marcação de uma superfície de um artigo de acordo com outra modalidade da invenção.

O método da figura 6 ilustra um método de uso de software exemplificativo para a criação de um desenho gráfico e convertendo o desenho gráfico em meio legível por computador para um marcador a laser e uma impressora de jato de tinta. Como mostrado na figura 6, o desenho gráfico é criado usando o llustrator Adobe®, um programa de renderização com base em vetores 10 602. Em várias modalidades diferentes programas de renderização baseados em vetores podem ser usados para criar o desenho gráfico. Alternativamente, o desenho gráfico pode ser recebido a partir de um scanner ótico ou de leitura ótica.

Os diferentes elementos do desenho gráfico podem ser selecio- 15 nados manual ou automaticamente para aplicação de laser e impressão, respectivamente. Tais elementos podem incluir características específicas do desenho gráfico, tais como canais ou recessos, cores ou tons, ou seções específicas do desenho gráfico. Em uma modalidade, um programa de software identifica automaticamente os recursos mais adequados para qualquer 20 marcação a laser ou impressão a jato de tinta, com base em critérios predeterminados. Em outra modalidade, um operador identifica ou atribui manualmente vários elementos do desenho gráfico para marcação a laser ou impressão a jato de tinta. Características e/ou seções do desenho gráfico designados para marcação a laser são aqui referidos como primeiros elemen25 tos de desenho gráfico, enquanto que características e/ou seções do desenho gráfico designados para a impressão são referidos aqui como segundos elementos de desenho gráfico. O primeiro e segundo elementos de desenho gráfico podem ser armazenados em conjunto em um arquivo de imagem unificado ou separadamente em respectivos arquivos de imagem.

Na modalidade mostrada na figura 6, o desenho gráfico é dividido em um molde de gráfico a laser e um molde de gráfico a jato de tinta. O molde de gráfico a laser inclui as características do desenho gráfico que será

16/31 processado com uso de programas baseados em vetores. Geralmente, os elementos de desenho gráfico que são marcados a laser incluem linhas e curvas que definem os contornos do gráfico e suas principais características lineares e curvas. Um ou mais programas de renderização baseados em vetor podem criar arquivos de vetor com tais características. Outros elementos de desenho gráfico que podem ser marcados a laser incluem características de enchimento tridimensional tais como contornos de gradiente e texturas de superfície. Programas de renderização baseada em varredura podem criar um ou mais arquivos de varredura com tais características. Como mostrado na figura 6, o programa de renderização baseado em vetor AutoCAD® desenvolvido pela AutoDesk®, Inc. cria um arquivo de vetor 604. O programa baseado em vetor Cutting Shop da Arbor Image também cria um arquivo de vetor com características tais como enchimentos de contorno especial 606. Tais enchimentos de contorno podem ser difíceis ou impossíveis de preparar com o AutoCAD®. O Cutting Shop é um produto comercialmente disponível da Arbor Image Corp, promovido para aplicações de cortar e gravar. Em outras modalidades, outros programas baseados em vetores podem ser utilizados para criar elementos de desenho gráfico marcáveis a laser.

Referindo-se ainda à figura 6, o Adobe Photoshop® é usado para criar um arquivo de varredura contendo uma imagem em escala de cinza de características de enchimento tridimensional tais como contornos de gradiente e textura de superfície. O Adobe Photoshop® pode produzir um arquivo de imagem em escala de cinza compreendendo tais características de enchimento. A partir da imagem em escala de cinza, o programa baseado em varredura Technoblast® da Technolines LLC cria instruções legíveis em computador para controlar o caminho de laser e potência para marcação a laser das características de enchimento 608.

Depois que vários arquivos vetoriais são criados, os arquivos podem ser processados, ou convertidos em uma forma que é compreensível por um marcador a laser ou uma impressora a jato de tinta. O programa Exodus baseado em varredura e vetor é usado para copiar os arquivos recebidos dos programas AutoCAD®, Cutting Shop, e Technoblast® 612. Ο

17/31 programa Exodus processa os arquivos tanto em um arquivo gráfico (vetor)

a.dxf 616 quanto em um arquivo gráfico (varredura) a.tbf 618 que pode ser utilizado pelo marcador a laser. Marcadores a laser e jato de tinta são tipicamente equipados com o software adequado para converter arquivos de computador para a linguagem do fabricante de laser e de impressora.

O molde gráfico a jato de tinta pode representar tanto a coloração do desenho gráfico quanto quaisquer padrões de enchimento que não são apropriados para processamento baseado em vetor. Como mostrado na figura 6, o programa de renderização baseado em varredura Adobe Photoshop® é usado para criar um arquivo de varredura contendo informações de coloração (por exemplo, o tom, sombra, cor de fundo) e de impressão 610. Em seguida, o arquivo de varredura é processado para a impressora a jato de tinta 614. Como mostrado na figura 6, o programa de software Wasatch SoftRIP Versão 5.1.2 da Wasatch Computer Technologies, Inc. processa ο arquivo para o formato compatível de controlador de impressora a jato de tinta.

Depois que o molde gráfico a laser e os gráficos a jato de tinta foram processados em formatos adequados, os elementos de desenho gráfico são marcados a laser e jato de tinta 104 e impressos 106 sobre a superfície do artigo para produzir uma amostra completada 620.

É mostrado nas figuras 7 a 11 um sistema de marcação a laser e impressão a jato de tinta de desenho gráfico em artigos tais como componentes de construção usando um laser de alta velocidade e de alta potência e impressora a jato de tinta. Deve ser entendido que os elementos do sistema descrito abaixo são exemplificativos e não são necessariamente destinados a serem limitantes do escopo da invenção. Outros sistemas e aparelhos podem ser substituídos por aqueles descritos abaixo, e o sistema e aparelhos descritos abaixo podem ser modificados conforme ditado pela natureza do padrão gráfico e do artigo.

A figura 7 é um vista esquemática de um sistema de marcação de uma superfície de um artigo de acordo com uma modalidade da invenção. Como mostrado na figura 7, um sistema de acordo com uma modalida

18/31 de da invenção inclui um computador de estação de trabalho 702, um controlador de laser 704, um laser 706, um scanner de laser 710, um controlador de jato de tinta 712, e um aparelho de impressora a jato de tinta 714.

O computador de estação de trabalho 702 pode ser configurado para receber um desenho gráfico a ser aplicado à peça de trabalho ou artigo. Como mostrado na figura 7, a peça de trabalho compreende a estrutura de porta 300, que compreende uma superfície de impressão 718. O computador de estação de trabalho 702 está em comunicação operativa com um controlador de laser 704 e um controlador de impressora 712. O controlador de laser 704 se comunica com um laser 706 e um scanner de laser 710 para direcionar o caminho de um feixe de laser 708. O controlador de impressora a jato de tinta 712 comunica-se com um aparelho de impressão a jato de tinta 714, discutido em maior detalhe abaixo.

O computador de estação de trabalho 702 pode ser, por exemplo, um sistema de computador pessoal. Hardware e software de computador para a realização das modalidades da invenção descrita neste documento podem ser de qualquer tipo, por exemplo, tanto de propósito geral, ou algum de propósito específico, como uma estação de trabalho. O computador de estação de trabalho 702 pode ser um computador de classe Centrino® ou Pentium®, executando o Windows XP®, Windows Vista®, Windows 7® ou Linux®. Alternativamente, o computador de estação de trabalho 702 pode ser um computador Macintosh®.

O programa de computador carregado no computador da estação de trabalho 702 pode ser escrito em C, C++, C#, Java, Brew ou qualquer outra linguagem de programação adequada. O programa pode ser residente em um meio de armazenamento, por exemplo, magnético ou ótico, de, por exemplo, disco rígido de computador, um disco ou mídia removível, tal como um cartão de memória ou mídia SD, ou outra mídia removível. Os programas também podem ser executados através de uma rede, por exemplo, com um servidor ou outra máquina enviando sinais para uma ou mais máquinas locais, o que permite que a máquina local realize as operações descritas neste documento. O software de desenho ajudado por computador (CAD) pode ser

19/31 empregado.

Na modalidade ilustrada na figura 7, o laser 706 gera um feixe de laser 708 que é passado através do scanner de laser 710. O controlador de laser 704 controla o scanner de laser 710 para direcionar o caminho do feixe de laser 708 em toda a superfície da estrutura de porta 300. O scanner de laser 710 direciona o caminho do feixe de laser 708 usando espelhos de peso relativamente leve revestidos (discutido abaixo). O controlador de laser 704 é capaz de controlar o movimento dos espelhos leves do scanner de laser 710 e, simultaneamente, ajustar a potência para o laser 706 para direcionar a saída do feixe de laser 708a por um caminho que forma o primeiro elemento de imagem gráfica sobre a estrutura de porta 300.

O scanner de laser 710 e o aparelho de impressão a jato de tinta 714 estão em estreita proximidade com uma plataforma de trabalho, ou leito, 716 que suporta a estrutura de porta 300, a qual na modalidade ilustrada é uma estrutura de porta em um estado pré-fabricado. A estrutura de porta 300 pode, alternativamente, ser um revestimento de porta ou guarnição de porta. Na figura 7, o scanner de laser 710 está a montante do aparelho de impressora a jato de tinta 714. Em outras modalidades, o aparelho de impressora a jato de tinta pode estar a montante do scanner de laser 710. Além disso, várias modalidades podem compreender múltiplos lasers 706 e/ou múltiplos aparelhos de impressora a jato de tinta 714.

A plataforma de trabalho 716 e/ou a estrutura de porta 300 são movidas em relação ao feixe de laser direcionado 708a e a cabeça de impressão a jato de tinta (não mostrada na figura 7) do aparelho de impressão 714 para criar o desenho gráfico desejado. Como usado aqui, o movimento relativo pode incluir movimento do feixe de laser direcionado 708a e/ou o movimento de uma cabeça de impressão a jato de tinta do aparelho de impressora a jato de tinta 714 nas proximidades da estrutura de porta 300 e/ou plataforma de trabalho 716, enquanto o leito 716 e/ou estrutura de porta 300 permanecem estacionários. O momento relativo pode ainda mais compreender o movimento da plataforma de trabalho 716 e/ou a estrutura de porta 300, enquanto o feixe de laser direcionado 708a e a cabeça de impressão a

20/31 jato de tinta do aparelho de impressão jato de tinta 714 permanecem estacionários. Além disso, o movimento relativo pode incluir o movimento combinado do laser direcionado 708a, cabeça de impressão a jato de tinta do aparelho de impressora a jato de tinta 714, leito 716 e/ou estrutura de porta 300.

A figura 8 é uma vista esquemática de um controlador de laser e laser do sistema da figura 7, de acordo com uma modalidade da invenção. O sistema mostrado na figura 8 compreende a estação de trabalho do computador 702, que está em comunicação com o controlador de laser 704. O controlador de laser 704 está em comunicação com o laser 706, um galvanômetro de eixo geométrico x 802, um galvanômetro de eixo geométrico y 806, e um tanque 812.

O scanner de laser 710 compreende um sistema de espelhos controlados por computador. O sistema de espelho ilustrado inclui um espelho de eixo geométrico x 804, montado giratoriamente sobre um galvanômetro de eixo geométrico x 802 e acionado por ele. O galvanômetro de eixo geométrico x 802 é adaptado para girar e causar a rotação do espelho de eixo geométrico x 804. A rotação do espelho de eixo geométrico x 804, enquanto o feixe de laser 708 está incidente sobre o espelho 804 faz com que o feixe de laser 708 incidente sobre o espelho 808 a mover ao longo do eixo geométrico x. O controlador de laser 704 pode ser configurado para controlar a rotação do espelho de eixo geométrico x 804 pelo galvanômetro de eixo geométrico x 802, regulando a energia fornecida ao galvanômetro de eixo geométrico x 802.

O feixe de laser 708 é defletido pelo espelho de eixo geométrico x 804 e direcionado em direção a um espelho de eixo geométrico y 808 giratoriamente montado sobre o galvanômetro de eixo geométrico y 806. O galvanômetro de eixo geométrico y 806 é adaptado para girar e causar rotação do espelho de eixo geométrico y 808. A rotação do espelho de eixo geométrico y 808 causa o movimento do feixe de laser 708 incidente no espelho 808 ao longo do eixo geométrico y. O controlador de laser 704 também pode ser configurado para controlar a rotação do espelho de eixo geométrico y pelo galvanômetro de eixo geométrico y através da regulação da energia

21/31 fornecida ao galvanômetro de eixo geométrico y 806.

A velocidade e a potência do laser 708a são reguladas para reproduzir elementos gráficos de alta resolução com o marcador a laser. Por exemplo, o controlador de laser 704 pode girar o galvanômetro de eixo geométrico x 802 e o galvanômetro de eixo geométrico y 806 em taxas elevadas para aumentar a velocidade do feixe de laser direcionado 708a em toda a superfície da estrutura de porta 300. A velocidade do feixe de laser direcionado 708a pode determinar o nível de potência apropriado para o laser enquanto o gráfico é marcado a laser. Certas características do desenho gráfico, tais como a complexidade, intrincância e profundidade do desenho podem influenciar a forma como o desenho gráfico é marcado a laser sobre a estrutura de porta 300.

O feixe de laser 708 é defletido pelo espelho de eixo geométrico y 808 e direcionado através de um aparelho de focagem 810 adaptado para focar o feixe de laser 708 em um feixe de laser direcionado 708a. O aparelho de focagem 810 pode compreender um conjunto de múltiplos elementos de lente de focagem de campo plano, que mantém opticamente o ponto focalizado (ou seja, o ponto focal) sobre uma superfície plana enquanto o feixe de laser direcionado 708a se move através da estrutura de porta 300 para marcar a laser um elemento de desenho gráfico, como um canal 308. Embora não mostrado, a lente 810, espelhos 804, 808 e galvanômetros 802, 806 podem ser alojados em um bloco de galvanômetro.

A plataforma de trabalho 716 pode ser um substrato sólido ou até mesmo um leito fluidizado. A estrutura de porta 300 é colocada sobre a plataforma de trabalho 716. A estrutura de porta 300 compreende uma superfície visível, marcável a laser e imprimível a jato de tinta, que em uma modalidade exemplificativa corresponde à superfície externa de um revestimento de porta. A plataforma de trabalho 716 pode ser ajustada verticalmente para ajustar a distância desde a lente 810 até a superfície de impressão 718. O feixe de laser 708 é direcionado pelos espelhos 804, 808 para causar o feixe de laser direcionado 708a a ser incidente sobre a superfície da estrutura de porta 300.

22/31

O feixe de laser direcionado 708a é tipicamente direcionado ao longo de um caminho geralmente perpendicular à superfície marcável a laser 718, mas diferentes gráficos podem ser conseguidos ajustando o ângulo entre o feixe de laser direcionado 708a e a superfície marcável a laser 718, por exemplo, de cerca de 45D a cerca de 135ü. O movimento relativo entre o feixe de laser direcionado 708a incidente sobre a superfície marcável a laser 718 da estrutura de porta 300 causa um gráfico tal como o canal 12 a ser marcado a laser sobre a superfície marcável a laser 718. Conforme referido aqui, o movimento relativo pode envolver o movimento do feixe de laser direcionado 708a (por exemplo, usando o sistema de espelho) enquanto a estrutura de porta 300 permanece estacionária, o movimento da estrutura de porta 300, enquanto o feixe de laser direcionado 708a permanece estacionário, ou uma combinação de movimento simultâneo do feixe de laser direcionado 708a e a estrutura de porta 300 em direções diferentes e/ou em velocidades diferentes.

De acordo com uma implementação exemplificatíva, um desenho gráfico é escaneado ou de outra forma introduzido na estação de trabalho do computador 702 e convertido para o formato adequado, por exemplo, digitalizado. Informação correspondente às características da imagem gráfica marcada a laser é comunicada ao controlador de laser 704 com instruções para marcar a laser elementos de desenho gráfico sobre suas seções correspondentes. O controlador de laser 704 em seguida, comanda o movimento dos galvanômetros 802, 806 e a saída de potência do laser 706 para marcar a laser o primeiro elemento de desenho gráfico sobre a superfície de trabalho 718 da estrutura de porta 300 na potência e velocidade de movimento adequadas para alto rendimento. A potência do feixe de laser, o tamanho do feixe laser, e a velocidade do feixe de laser pode ser controlado para evitar quaisquer consequências indesejáveis do excesso de tratamento, tais como a carbonização completa, a queima e/ou fusão da estrutura de porta 300. O sistema também pode incluir um tanque 718 para injetar um gás como um gás inerte para a área de trabalho. A quantidade de gás pode ser controlada pelo computador da estação de trabalho 702, o controlador de

23/31 laser 704, ou algum outro aparelho.

Em uma modalidade exemplificativa, um laser de 2.000 watts é acoplado a um scanner de laser de velocidade ultra-alta 710 capaz de mover o feixe de laser 708a sobre a superfície de impressão 718 em mais de 30 metros por segundo. Em outras modalidades, são utilizados lasers com outras medidas de potência, até e acima de 2,500 watts, e scanners de laser com velocidades de varredura diferentes, até e acima de 65 metros por segundo. Velocidades de varredura de laser de 30 a 50 metros por segundo podem marcar desenho gráfico em estrutura de tempo medido em segundos por metro quadrado e custos unitários medidos em centavos por metro quadrado. Como aqui referido, velocidade é a velocidade relativa do feixe de laser direcionado 708a relativo à superfície de trabalho 718. A velocidade relativa pode ser controlada movendo o feixe de laser direcionado 708a, mantendo a superfície de trabalho 718 em posição estacionária, movendo a superfície de trabalho 718, e mantendo o feixe de laser direcionado 708a em posição estacionária, ou ao mesmo tempo movendo o feixe de laser direcionado 708a e a superfície de trabalho 718 em direções diferentes e/ou a taxas diferentes.

De acordo com uma modalidade exemplificativa, um laser de alta velocidade de alta potência é usado para formar o primeiro elemento de desenho gráfico na superfície da estrutura de porta 300. O laser 706 pode ser um laser de CO2 de alta potência com uma potência de saída de 500 W, 1000 W (1 kW), 2000 W (2 kW), 2500 W (2,5 kW), ou superior. A saída de potência do laser aqui referido é contínua, enquanto distinguida da potência de saída quando um laser tem um surto de energia temporário, ou quando o laser é pulsado. A potência contínua pode ser variada, ajustando a potência do laser 706. A frequência do feixe de laser 708 é tipicamente na faixa de, por exemplo, 10 a 60 kHz. Um laser comercial exemplificative, tal como laser de CO₂ de 2,5 kW, do modelo número DC025, está disponível pela RofinSinar Technologies, Inc.

No sentido de fornecer um sistema de laser com 1,000 a 2,500 watts que é acionado por galvanômetro em altas velocidades de varredura,

24/31 por exemplo, variando de 30 a 50 metros/segundo, disponíveis nos sistemas de espelho de peso leve com revestimentos de alta temperatura são particularmente úteis. Um tal sistema de espelho de peso leve comercialmente disponível é o scanner de galvanômetro de 3 eixos ScanLab AG, Modelo PowerSCAN33 Be, com espelhos Be de 33 mm. O revestimento de alta temperatura é acreditado ser uma liga de vapor físico depositado. O substrato de berílio leve é revestido com materiais que permitem a superfície do espelho refletir mais de 98% do comprimento de onda do CO2, 10,6 microns. Sistemas de espelho leve permitem aos galvanômetros mover o feixe a laser direcionado 708a de uma forma repetível, mas de forma eficiente sobre a superfície de impressão 718. A velocidade de varredura de um tal sistema a laser pode ser uma ordem de magnitude maior do que a velocidade de varredura a laser conseguido tanto com acionamentos lineares quanto com espelhos de galvanômetro convencionais. Usando um tal sistema de espelho peso leve, velocidades de varredura de laser acima de 65 metros por segundo podem ser alcançadas em comparação com velocidades máximas de varredura de 4 a 5 metros por segundo, com a tecnologia convencional de gravação a laser.

Em um exemplo, um sistema para gravação a laser de tábuas de plástico, em um processo contínuo para produção em massa pode compreender a operação de um laser de 2500 watts em altas velocidades e direcionado a uma superfície de trabalho de 50,8 cm (20 polegadas) para coincidir com a velocidade da linha do processo. No entanto, no sentido de marcar a laser adequadamente portas internas de 0,91 metro por 2,44 metros (3 pés por 8 pés) para produção em massa, pode ser mais eficiente empregar vários lasers ou um motor linear para cobrir toda a superfície de trabalho. Independentemente da disposição, potências de laser de 500 watts e mais elevadas (por exemplo, de 500 a 2,500 watts) e velocidades de varredura de laser de 10 metros por segundo e maiores (por exemplo, 10 a 50 metros por segundo) produzem economia satisfatória dos custos unitários de tempo de espera (lazing) gráficos sobre produtos de construção. As reduções nos custos unitários reais poderão ser reduzidas de uma ordem de magnitude,

25/31 de dólares-por-pé-quadrado a centavos-por-pé-quadrado, aumentando a velocidade de laser de 3,8 metros por segundo, para, por exemplo, 50 metros por segundo.

Sistemas e métodos para marcação de superfície de artigos podem ser feitos utilizando vários outros sistemas de laser e dispositivos de varredura, tendo modificado layouts e elementos alternativos àquele mostrado na figura 8. Exemplos de sistemas de laser são descritos nas Publicações de Pedido de Patente dos EUA N° 2007/0108170 para Costin et al. e WO/2008/156620 para Costin et al., cujas descrições são incorporados por referência.

O aparelho de impressão a jato de tinta 714 está configurado para impressão a jato de tinta de desenhos gráfico sobre uma peça de trabalho, tal como a estrutura de porta 300. A estrutura de porta 300, que compreende uma superfície de impressão 718, é suportada sobre a plataforma de trabalho 716, a qual pode ser a mesma plataforma de trabalho ou plataforma de trabalho diferente utilizada para suportar a estrutura de porta 300 durante a marcação a laser. Preferencialmente a plataforma de trabalho 716 é capaz de suportar vários objetos e movimentar os objetos em relação ao aparelho de impressão a jato de tinta 714 para fabricação contínua.

A figura 9 é uma vista esquemática de um aparelho de impressão a jato de tinta do sistema da figura 7, de acordo com uma modalidade da invenção. Como mostrado na figura 9, o aparelho de impressão a jato de tinta 714 é composto por estação de revestimento 902, estação de secagem 904, estação de impressão 906, estação de acabamento 910, e estação de cura de acabamento 912. A peça de trabalho, tal como a estrutura de porta 300, pode mover-se sobre a plataforma de trabalho 716 em uma ordem sequencial através do aparelho de impressão a jato de tinta 714, movendo-se desde a estação de revestimento 902 para a estação de secagem 904, a estação de impressão 906, a estação de acabamento 910, e terminando na estação de cura de acabamento 912.

A estação de revestimento 902 pode ser configurada para pulverizar ou aplicar um revestimento de base à superfície externa da estrutura de

26/31 porta 300. Múltiplos revestimentos de base podem ser aplicados à superfície externa da estrutura de porta 300, tais como um primeiro revestimento de base sobre uma parte plana maior 302 e painéis internos 310 e um segundo revestimento de base nos canais 308. O segundo revestimento de base po5 de fornecer uma sugestão de sombreamento nos canais 308. Um tom mais escuro nos canais 308 pode fornecer uma aparência mais rica. O(s) revestimentos(s) de base pode(m) compreender uma tinta colorida, tal como uma cor simulando um tom de madeira tal como mogno. A estação de revestimento 902 pode compreender uma pistola manual ou um pulverizador robó10 tico automático. Se um padrão de fibra de madeira deve ser impresso a jato de tinta ou marcado a laser, o(s) revestimento(s) de base pode(m) contribuir para a replicação do tom de fundo do padrão de fibra de madeira.

Depois de deixar a estação de revestimento 902, a estrutura de porta poderá entrar em uma estação de secagem 904. A estação de seca 15 gem 904 pode curar ou secar a uma ou mais camadas de revestimentos de base da estrutura de porta 300. A estação de secagem 904 pode incluir um aquecedor de radiação de indução para a secagem do revestimento de base, ou algum outro dispositivo de secagem de pigmento.

A estrutura de porta 300 é então enviada para uma estação de impressão 906 e a imagem selecionada é impressa a jato de tinta na face externa da estrutura de porta 300. A estação de impressão 906 pode compreender uma lâmpada de cura UV 908. Em uma modalidade exemplificativa, a tinta impressa na superfície externa da estrutura de porta 300 é curável por UV. Uma tinta curável por UV comercialmente disponível é a tinta Sericol curável por jato de UV, no entanto outras tintas curáveis por UV podem ser usadas. A tinta curável por UV é então curada pela lâmpada de cura de UV 908.

Depois de deixar a estação de impressão 906, a estrutura de porta 300 pode entrar na estação de acabamento 910. A estação de acaba30 mento 910 pode aplicar um acabamento ou camada de proteção, como um revestimento curável por UV. O acabamento pode ser, por exemplo, um verniz transparente. O acabamento pode ser pulverizado ou aplicado à superfí

27/31 cie externa da estrutura de porta 300. Finalmente, o acabamento pode ser seco em uma estação de cura de acabamento por UV 912.

A figura 10 é uma vista esquemática de uma estação de impressão do aparelho de impressão da figura 9 de acordo com uma modalidade da invenção. A estação de impressão 906 compreende uma impressora a jato de tinta 1002, que inclui pelo menos uma cabeça de impressão a jato de tinta 1004. A cabeça de impressão a jato de tinta 1004 está em comunicação com o controlador de impressora a jato de tinta 712. A cabeça de impressão a jato de tinta 1004 é montada para movimento em uma direção perpendicular à direção de movimento da estrutura de porta 300. A seta 1006 mostra a direção do movimento da cabeça de impressão a jato de tinta 1004, e a seta 1008 mostra a direção do movimento da plataforma de trabalho 716. A cabeça de impressão a jato de tinta 1004 é de preferência movível ao longo da direção 1006 em toda a largura da estrutura de porta 300. A impressora 1002 pode ser uma impressora de leito plano, tal como disponível através da Inca Digital Printers Limited de Cambridge, Reino Unido.

A figura 11 é uma vista esquemática da impressora a jato de tinta da figura 9 de acordo com uma modalidade da invenção. Como mostrado na figura 11, a impressora 1002 inclui um trilho de 1102 para suportar a cabeça de impressão a jato de tinta 1004. O trilho 1102 provê movimento lateral da cabeça de impressão a jato de tinta 1004 sob o controle do controlador de impressão a jato de tinta 712. A cabeça de impressão a jato de tinta 1004 é mostrada com uma lâmpada de cura UV 1104 para secagem e cura da tinta a jato de tinta. Alternativamente, uma estação de cura separada, tal como a lâmpada UV de cura 908, pode ser fornecida. Gotas de tinta de jato de tinta 1106 são emitidas a partir de bocais 1108 da cabeça de impressão a jato de tinta 1004.

As saídas de bocal da cabeça de impressão a jato de tinta 1004 se desloca em um plano P2 que é separado do plano P da estrutura de porta 300 por um espaço G. Portanto, a distância percorrida pelas gotas de tinta 1106 emitidas por bocais 1108 varia dependendo se a cabeça de impressão a jato de tinta 1004 está sobre a parte plana (por exemplo, parte plana maior

28/31 ou painéis 14) ou sobre um dos canais 308. Se a distância for muito grande, as imagens impressas a jato de tinta podem se tornar turvas, particularmente nos canais 308.

Os bocais 1108 têm um diâmetro acima de e abaixo de 20 microns. As gotículas 1106 terão um diâmetro aproximadamente igual ao diâmetro dos bocais 1108. Por exemplo, pode ser utilizada uma cabeça de impressão a jato de tinta Spectra NovaJet 256, a qual cria gotículas com um diâmetro de cerca de 40 microns. A velocidade relativa da cabeça de impressão a jato de tinta 1004 e o ângulo dos bocais 1108 em relação ao plano P2 (por exemplo, os bocais 1108 podem ser inclinados) definem o ângulo de incidência em que uma gotícula 84 é emitida a partir do bocal 1108 em relação à face superior da estrutura de porta 300.

Deve ser entendido que a impressora a jato de tinta 1002 pode incluir múltiplas cabeças de impressão a jato de tinta 1004 dispostas em linhas ou matrizes, de modo que cada passagem pode imprimir efetivamente em mais de um conjunto de posições na grade de impressão. Os bocais 1108 podem emitir gotas de jato de tinta 1106 de várias cores desejadas, no sentido de criar uma cor desejada. Mais descrição e informações sobre o aparelho de impressão a jato de tinta 714 podem ser encontradas na Patente dos EUA N°. 7,001,016, cuja descrição é aqui incorporada por referência. EXEMPLOS

Para demonstrar a influência do material de substrato e padrão de imagem gráfica na potência de laser e velocidade de varredura, os experimentos estabelecidos na Tabela I abaixo foram realizadas em vários substratos.

29/31

Tabela I

Substrato	Imagem Gráfica	Potência do Laser (Watts)	Velocidade de varredura (m/s)
Compósito de PVC	Cedro	1750	10
Compósito de Madeira Polietileno	Cedro	2500	10
Compósito de Madeira Polietileno	Bordo	2000	10
Compósito de Madeira Polietileno	Leopardo	1750	10
Compensado	Nogueira	2500	15
MDF Pintado (2 camadas de pintura)	Carvalho Simples	2500	40
Placa de Fibra de Densidade Média (MDF)	Pétalas Rosa	2500	15
Placa de Fibra de Densidade Média (MDF)	Nogueira Simples	1500	22
Placa de Fibra de Densidade Média (MDF)	Carvalho de Fibra Cruzada	1500	22
Placa Compacta Pintada (2 camadas de pintura)	Bordo	1375	15
Placa Compacta Pintada (1 camada de pintura)	Carvalho Simples	2500	28
Placa Compacta Comprimida	Carvalho Simples	2500	32
PVC	Cedro	2500	10
Plásticos Moldados Injetado - Reação	Cedro	2250	10

Os efeitos da velocidade do controlador na largura de variação da potência do laser para duas imagens gráficas separadas são demonstradas pelas Tabelas II e III abaixo. A Tabela II contém dados para 32 linhas de laser por polegada e a Tabela III contém dados para 60 linhas de laser por polegada. Por exemplo, uma imagem gráfica com 32 linhas por polegada requerendo que a potência do laser varie a cada dois pixels pode atingir uma velocidade máxima de varredura de laser de 15 m/s em uma velocidade de

30/31 controlador de 10.000 pixels por segundo (vide Tabela II). No sentido de dobrar a velocidade de laser para 30 m/s, neste caso, o controlador deve ter uma potência de processamento de 20,000 pixels por segundo. Enquanto as linhas de laser por polegada aumenta (comparando a Tabela II com a Tabela 5 III), a velocidade do controlador se torna mais importante para manter a velocidade da linha de laser alta.

Tabela II

Gráfico Específico em 32 linhas/polegada
Largura de Variação de Potência (Pixels)	Velocidade do Controlador (Pixels/segundo)	Velocidade de Varredura de Laser (m/s)
4	10,000	31
4	20,000	62
3	10,000	23
3	20,000	46
2	10,000	15
2	20,000	30
1	10,000	7
1	20,000	14
1	40,000	28
1	50,000	35

Tabela III

Gráfico Específico em 60 linhas/polegada
Largura de Variação de Potência (Pixels)	Velocidade do Controlador (Pixels/segundo)	Velocidade de Varredura de Laser (m/s)
4	10,000	16
4	20,000	32
3	10,000	12
3	20,000	24
2	10,000	8
2	20,000	16
1	10,000	4
1	20,000	8
1	40,000	16
1	50,000	20

A descrição detalhada precedente das certas modalidades e31/31 xemplificativas da invenção foi fornecida para a finalidade de explicar os princípios da invenção e sua aplicação prática, permitindo assim que outras pessoas versadas na técnica compreendam a invenção para várias modalidades e com várias modificações enquanto são adequadas para o uso particular contemplado. Esta descrição não pretende ser exaustiva ou limitar a invenção às modalidades precisas descritas. Embora apenas algumas poucas modalidades tenham sido descritas em detalhe acima, outras modalidades são possíveis e os inventores pretendem que estas sejam englobadas dentro desta especificação e no âmbito das reivindicações anexadas. A especificação descreve exemplos específicos para realizar um objetivo mais geral que pode ser conseguido de outra maneira. Modificações e equivalentes serão evidentes aos versados na técnica e são englobadas dentro do espírito e escopo das reivindicações anexadas e seus equivalentes apropriado. Esta descrição é destinada a ser exemplificativa, e as reivindicações são destinadas a cobrir qualquer modificação ou alternativa que pode ser previsível para uma pessoa versada na técnica. Por exemplo, outros tipos e potências de lasers, além dos descritos acima, poderíam ser usados com esta técnica.

Apenas aquelas reivindicações que usam as palavras meios para devem ser interpretadas sob a 35 USC 112, sexto parágrafo. Além disso, nenhuma limitação a partir da especificação deve ser lida em qualquer reivindicação, a menos que aquelas limitações sejam expressamente incluídas nas reivindicações.

Claims

1. Método de marcação de superfície de um artigo, compreendendo:

marcação a laser de um primeiro elemento de desenho gráfico na superfície de um artigo; e impressão a jato de tinta de um segundo elemento de desenho gráfico na orientação predeterminada com o primeiro elemento de desenho gráfico sobre a superfície do artigo.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda:

receber um desenho gráfico;

gerar um molde gráfico a laser compreendendo uma ou mais características do desenho gráfico a ser marcado a laser sobre o artigo;

gerar um primeiro elemento de desenho gráfico baseado pelo menos em parte no molde gráfico a laser;

gerar um molde gráfico de jato de tinta compreendendo uma ou mais características do desenho gráfico a ser impresso a jato de tinta sobre o artigo; e gerar um segundo elemento de desenho gráfico baseado pelo menos em parte no molde gráfico de jato de tinta.

3. Método de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, em que o primeiro elemento de desenho gráfico e o segundo elemento de desenho são combinados para impressão visual e impressão tátil.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

3, em que o primeiro elemento de desenho gráfico compreende um canal, um desenho ornamental, ou uma simulação de madeira.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

4, em que o segundo elemento de desenho gráfico compreende um padrão.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

5, em que a marcação a laser precede a impressão a jato de tinta.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

6, em que a impressão a jato de tinta precede a marcação a laser.

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8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, em que a marcação a laser e a jato de tinta de impressão ocorrem substancialmente simultaneamente.

9. Método de marcação de superfície de um artigo, compreen5 dendo:

receber um desenho gráfico;

gerar um molde gráfico a laser compreendendo uma ou mais características do desenho gráfico a ser marcado a laser no artigo;

gerar um primeiro elemento de desenho gráfico baseado pelo 10 menos em parte no molde gráfico a laser;

gerando um molde de jato de tinta gráfica compreendendo uma ou mais características do desenho gráfico a ser impresso a jato de tinta sobre o artigo; e gerar um segundo elemento de desenho gráfico baseado pelo 15 menos em parte no molde gráfico de jato de tinta;

marcar a laser o primeiro elemento de desenho gráfico em uma parte da superfície do artigo; e imprimir a jato de tinta o segundo elemento de desenho gráfico em associação predeterminada com o primeiro elemento de desenho gráfico 20 sobre a parte da superfície do artigo.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, incluindo a etapa de transladar a impressora a jato de tinta em um plano que não é equidistante da superfície do artigo e das características marcadas a laser.

11. Método de acordo com uma das reivindicações 9 ou 10, in-

25 cluindo a etapa de imprimir a jato de tinta e impressão com tinta curável por UV.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a

11, incluindo a etapa de marcar a laser uma parte do artigo e imprimir a jato de tinta uma parte do artigo, pelo menos alguma parte da impressão a jato

30 de tinta sobrepondo pelo menos uma parte da marcação a laser.

13. Sistema de marcação de superfície de um artigo, que com- preende

3/3 um aparelho de marcar a laser configurado para imprimir um primeiro elemento de desenho gráfico na superfície do artigo e um aparelho de impressão a jato de tinta configurado para imprimir um segundo elemento de desenho gráfico sobre a superfície do artigo, em associação predetermi5 nada com o primeiro elemento de desenho gráfico.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 13, em que o primeiro elemento de desenho gráfico e o segundo elemento de desenho são combinados para impressão visual e impressão tátil.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 13 ou 14, em que o 10 primeiro elemento de desenho gráfico compreende um canal, um desenho ornamental ou uma simulação de madeira.

16. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, em que o segundo elemento de desenho gráfico compreende um padrão.

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17. Artigo compreendendo:

um primeiro elemento de desenho gráfico marcado a laser sobre uma superfície de um artigo; e um segundo elemento de desenho gráfico impresso a jato de tinta em orientação predeterminada em relação ao primeiro elemento de dese20 nho gráfico na superfície de artigo.

18. Artigo de acordo com a reivindicação 17, em que o primeiro elemento de desenho gráfico e o segundo elemento de desenho são combinados para impressão visual e impressão tátil.

19. Artigo de acordo com a reivindicação 17 ou 18, em que o

25 primeiro elemento de desenho gráfico compreende um canal, um desenho ornamental ou uma simulação de madeira.

20. Artigo de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, em que o segundo elemento de desenho gráfico compreende um padrão.