ES2865223T3 - Dispositivo y método para la carbonización selectiva de papel - Google Patents
Dispositivo y método para la carbonización selectiva de papel Download PDFInfo
- Publication number
- ES2865223T3 ES2865223T3 ES14717882T ES14717882T ES2865223T3 ES 2865223 T3 ES2865223 T3 ES 2865223T3 ES 14717882 T ES14717882 T ES 14717882T ES 14717882 T ES14717882 T ES 14717882T ES 2865223 T3 ES2865223 T3 ES 2865223T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- paper
- paper object
- heated
- laser
- transparent cover
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 16
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229920001875 Ebonite Polymers 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/475—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material for heating selectively by radiation or ultrasonic waves
- B41J2/4753—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material for heating selectively by radiation or ultrasonic waves using thermosensitive substrates, e.g. paper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
- B41J2/47—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
- B41J2/471—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light using dot sequential main scanning by means of a light deflector, e.g. a rotating polygonal mirror
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Paper (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
Dispositivo de impresión para la carbonización selectiva de por lo menos una parte de una superficie de un objeto de papel (4), más concretamente de una hoja de papel (4), que comprende: - medios de recepción para recibir el objeto de papel (4); - por lo menos un láser para calentar selectivamente una o más partes de la superficie del objeto de papel (4) a un nivel en el que la parte calentada de la superficie se carbonice por lo menos parcialmente y por lo tanto cambie de color; y - medios de control para controlar el láser; caracterizado por que dicho dispositivo de impresión comprende una cubierta sustancialmente transparente que está dispuesta entre el láser y por lo menos una parte a ser calentada del objeto de papel (4).
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo y método para la carbonización selectiva de papel
La presente invención está relacionada con un dispositivo y un método para la carbonización selectiva de un objeto de papel.
Impresoras convencionales utilizan tinta de varias maneras para imprimir una imagen sobre un objeto (de papel). Las impresoras disponibles comercialmente incluyen impresoras basadas en tóner, impresoras de inyección de tinta líquida, impresoras de tinta sólida e impresoras de sublimación de tinte. La utilización de tinta tiene varias desventajas, una de ellas es la capacidad limitada de los cartuchos de tinta. Otra desventaja es que, por ejemplo, la tinta líquida se puede secar y obstruir la boquilla de una impresora cuando la impresora no es utilizada por un periodo extendido de tiempo.
Ha habido intentos de proporcionar impresoras sin tinta, y las impresoras sin tinta del estado de la técnica comprenden, por ejemplo, impresoras térmicas que trabajan mediante el calentamiento de manera selectiva de regiones de papel especial sensible al calor. Las impresoras térmicas monocromáticas son utilizadas en máquinas registradoras, cajeros automáticos, dispensadores de gasolina y algunas máquinas de fax más antiguas y baratas. Existe una necesidad de una impresora sin tinta que pueda ser utilizada con objetos de papel normal, es decir, que no requiera la utilización de papel especial sensible al calor.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo de impresión y un método de impresión, que sea mejorado con relación al estado de la técnica y en el que por lo menos uno de los problemas antes mencionados sea obviado.
Tales objetivos son indicados más adelante, y/u otros beneficios o efectos inventivos, son obtenidos de acuerdo con la presente invención mediante el conjunto de características en la reivindicación independiente 1 anexa del dispositivo y en la reivindicación independiente 11 anexa del método.
La reacción de carbonización por un lado produce carbón que actúa como pigmento negro sobre el objeto de papel. Adicionalmente, los volátiles orgánicos que también son producidos por la reacción de carbonización son condensados sobre el objeto de papel en donde estos actúan como un aglutinante adhesivo del carbón, y de esta manera se crea un pigmento permanente sobre el objeto de papel.
El objeto de papel comprende preferentemente una hoja de papel, en el que se señala que una "hoja de papel" puede también comprender una alimentación de red que se refiere a la utilización continua de papel alimentado como se utiliza en la impresión profesional de libros.
De acuerdo con una realización preferente, dichos medios de control están configurados para ajustar la energía del láser y/o para cambiar de manera selectiva el láser entre encendido y apagado. Estos parámetros controlan el nivel de carbonización del objeto de papel.
Aunque es posible que un láser esté dispuesto dentro del rodillo, o alternativamente, un cable de fibra óptica esté dispuesto dentro del rodillo, y utilice un sistema de posicionamiento de un eje en lugar de una disposición de espejo, de acuerdo con una realización más preferente, el rayo láser de dicho láser es reflejado por medio de un espejo hacia una lente de enfoque configurada para enfocar dicho rayo láser sobre dicho objeto de papel.
De acuerdo con una realización preferente, el espejo es móvil, y en el que el movimiento de dicho espejo es controlable por dichos medios de control. La configuración de espejo tiene la ventaja de tener menos partes móviles y por lo tanto menos desgaste mecánico, menos fuerzas de inercia y velocidades más altas de impresión.
Preferentemente, el espejo es un espejo poligonal, el cual tiene la ventaja adicional de que la velocidad de impresión es incrementada, y de que reduce la velocidad requerida para hacer funcionar el motor rotatorio del espejo comparado con un espejo plateado de una sola cara. La velocidad de impresión depende de la potencia del láser y de la velocidad del espejo. Si se utiliza un espejo plateado de una sola cara, entonces la velocidad del motor que rota el espejo de una sola cara debe ser cuatro veces mayor que la de un sistema el cual utiliza un espejo de cuatro caras. Por lo tanto, un espejo poligonal incrementa la velocidad de impresión.
De acuerdo con una realización preferente adicional, la lente de enfoque comprende una combinación de una lente F-theta y una lente telecéntrica. El espejo (poligonal) escanea el láser en un sector circular, y por lo tanto el punto carbonizado no será homogéneo entre el centro del objeto de papel y las extremidades a lo ancho del objeto de papel. Por lo tanto, la lente mencionada en la realización preferente corrige esta distorsión al combinar una lente F-theta y una lente telecéntrica. Esta configuración asegura que la densidad de potencia del láser y el tamaño de punto permanezcan constantes en todos los ángulos del escaneo.
De acuerdo con una realización aún más preferente, los medios de recepción están configurados para mover el objeto de papel con relación al rayo láser. De esta manera, los medios de recepción controlan qué partes del objeto de papel son expuestas al rayo láser.
De acuerdo con la invención, una cubierta sustancialmente transparente está dispuesta entre el láser y por lo menos una parte a ser calentada del objeto de papel. Esta cubierta transparente permite que por lo menos la parte calentada del objeto de papel, la cual puede ser un área muy local, sea calentada en un ambiente bajo en oxígeno. Este ambiente bajo en oxígeno puede ser obtenido de varias formas, como será explicado más adelante.
Preferentemente, la cubierta sustancialmente transparente está hecha de vidrio, ya que esto proporciona la ventaja adicional de que el vidrio es bajo en conductividad térmica y por lo tanto no disipará el calor desde el área de calentamiento localizado sobre el objeto de papel. Además, el vidrio tiene una eficiencia de transmisión más alta para transmitir el láser.
De acuerdo con una realización preferente adicional, el dispositivo comprende medios de presión para presionar la cubierta sustancialmente transparente sobre por lo menos la parte a ser calentada del objeto de papel. Al presionar la cubierta sustancialmente transparente sobre el objeto de papel se obtiene un ambiente bajo en oxígeno.
Preferentemente, los medios de control están configurados para ajustar la cantidad de presión de la cubierta sobre el objeto de papel. Esto permite que los medios de control controlen el nivel de oxígeno en o cerca de la parte a ser calentada del objeto de papel, y de esta manera controlar la oscuridad y permanencia del carbón impreso, y también controlar el olor a humo del proceso de carbonización. Adicionalmente, los medios de control pueden controlar la rugosidad de la superficie del objeto de papel al aplicar compresión sobre esta. La reducción de la rugosidad de la superficie eliminará/reducirá las depresiones y los picos microscópicos sobre el papel y por lo tanto permitirá la carbonización homogénea en toda la superficie del objeto de papel. La fuerza de compresión allana la superficie del objeto de papel y por lo tanto la distancia de enfoque es más constante.
De acuerdo con una realización preferente adicional, la cubierta sustancialmente transparente comprende un rodillo, y en el que el rayo láser pasa en una dirección hacia afuera a través de dicho rodillo transparente en donde este calienta dicho objeto de papel, que está en contacto con una superficie exterior de dicha cubierta sustancialmente transparente. El rodillo preferentemente funciona también para la velocidad de alimentación del objeto de papel. De acuerdo con una realización preferente adicional, la cubierta sustancialmente transparente comprende un recubrimiento antireflectante sobre el lado del láser de dicha cubierta. Un recubrimiento antireflectante sobre el lado del láser, es decir el lado interior de la cubierta, reduce la reflexión del láser y de esta manera reduce la pérdida de potencia del láser.
De acuerdo con una realización preferente adicional, la cubierta sustancialmente transparente comprende un recubrimiento oleofóbico sobre el lado del papel de la cubierta. Un recubrimiento oleofóbico carece de afinidad a los aceites y es por lo tanto repelente a los aceites. Al proporcionar dicho recubrimiento oleofóbico sobre el lado del papel, es decir la superficie exterior de la cubierta, los volátiles creados durante la carbonización no se pegarán a la cubierta sustancialmente transparente, pero en su lugar serán transferidos al objeto de papel en donde los volátiles actúan como un aglutinante adhesivo. El recubrimiento oleofóbico también reduce la degradación y el desgaste de la cubierta sustancialmente transparente, debido a que previene que los volátiles se condensen sobre la cubierta sustancialmente transparente.
De acuerdo con una realización preferente adicional, el objeto de papel es intercalado entre la cubierta sustancialmente transparente y un soporte, en el que dicho soporte comprende preferentemente un rodillo de soporte, y/o en el que el soporte aún más preferentemente comprende propiedades reflectantes.
De acuerdo con una realización preferente adicional, el objeto de papel es intercalado entre dicho rodillo sustancialmente transparente y un rodillo de soporte. Cuando los rodillos son presionados el uno hacia el otro, se obtiene una superficie de contacto delgada con una presión relativamente alta. Esta presión reduce la cantidad de oxígeno disponible en las partes que serán calentadas por el láser. Si el rodillo de soporte comprende propiedades reflectantes, la reacción de carbonización es mejorada aún más.
De acuerdo con una realización aún más preferente, el soporte es calentado para mantener el objeto de papel a una temperatura predeterminada. De esta manera, el rayo láser solo necesita incrementar la temperatura desde esta temperatura predeterminada a la temperatura más alta a la que tiene lugar la carbonización. De esta manera, la velocidad de impresión puede ser incrementada, ya que el láser sólo tiene que incrementar la temperatura del papel por una cantidad limitada.
De acuerdo con una realización preferente adicional, el dispositivo además comprende medios de precalentamiento configurados para precalentar por lo menos las partes del objeto de papel que serán calentadas con el láser. Si el objeto de papel es precalentado a una temperatura predeterminada, el rayo láser sólo necesita incrementar la temperatura desde esta temperatura predeterminada a la temperatura más alta a la que tiene luegar la
carbonización. De esta manera, la velocidad de impresión puede ser incrementada adicionalmente ya que el láser solo tiene que incrementar la temperatura del papel por una cantidad limitada.
De acuerdo con una realización preferente adicional, el dispositivo comprende adicionalmente un soporte de carbón activado, y más preferentemente el soporte es un rodillo de carbón activado. El carbón activado es un carbón natural ambientalmente seguro, tratado con vapor a una temperatura extremadamente alta en un proceso controlado avanzado que resulta en la producción de un material de carbón activado que está literalmente lleno de millones de micro-bolsillos, poros y agujeros microscópicos dentro y sobre la superficie que hacen que el carbón activado sea uno de los materiales conocidos más porosos. El carbón activado, debido a estos micro-bolsillos, tiene la habilidad de absorber enormes cantidades de partículas de gas (olores), y de esta manera absorbe los olores del proceso de carbonización.
La invención está dirigida adicionalmente a un método según la reivindicación 11.
Por un lado, la reacción de carbonización produce carbón que actúa como un pigmento negro sobre el objeto de papel. Adicionalmente, los volátiles orgánicos que son también producidos por la reacción de carbonización son condensados sobre el objeto de papel en donde estos actúan como un aglutinante adhesivo para el carbón, y de esta manera se crea un pigmento permanente sobre el objeto de papel.
De acuerdo con una realización preferente, en la que la etapa de calentar la superficie comprende la etapa de calentamiento radiativo por un láser.
De acuerdo con una realización preferente adicional, dicho láser emite luz con una longitud de onda que coincide sustancialmente con el pico del espectro de absorción de dicho objeto en la región del infrarrojo cercano. La “región del infrarrojo cercano” (NiR, por sus siglas en inglés) es infrarrojo con una longitud de onda de entre alrededor de 800 nm a 2500 nm. Los picos de absorción del objeto de papel (debido a la celulosa), en la región del infrarrojo cercano son de 17 % a 1490 nm y 40 % a 2100 nm. La absorción es más alta en la región del infrarrojo medio (por ejemplo de 80 % a 3100 nm) y en la región del infrarrojo lejano, pero estos láseres son relativamente más complejos y por lo tanto más vulnerables. Por lo tanto, un compromiso en la región del infrarrojo cercano es preferido. Ya que la fiabilidad y precio de coste de los láseres de la región del infrarrojo medio incrementan con el paso del tiempo, pueden volverse láseres preferentes.
De acuerdo con una realización preferente adicional, el método comprende la etapa de que los medios de control ajusten la energía del láser y/o cambien selectivamente el láser entre encendido y apagado para exponer de manera selectiva el objeto de papel al láser.
De acuerdo con una realización preferente adicional, los medios de control controlan el movimiento del rayo láser para exponer de manera selectiva el objeto de papel al rayo láser.
De acuerdo con una realización preferente adicional, el método comprende la etapa de que los medios de recepción muevan el objeto de papel con relación al laser.
De acuerdo con una realización aún más preferente, la parte calentada del objeto de papel es calentada en un ambiente bajo en oxígeno. Esto puede ser un ambiente bajo en oxígeno muy local que es solamente obtenido temporalmente en o cerca del punto en donde el rayo láser contacta y calienta el objeto de papel.
De acuerdo con una realización preferente, el ambiente bajo en oxígeno es creado por medio de una o más de las etapas siguientes:
- crear un vacío parcial al bombear aire fuera de por lo menos la parte a ser calentada del objeto de papel;
- introducir un gas inerte en o cerca de por lo menos la parte a ser calentada del objeto de papel;
- introducir vapor en o cerca de la parte a ser calentada del objeto de papel;
- aislar por lo menos la parte a ser calentada del objeto de papel de la atmósfera circundante al utilizar una barrera térmicamente conductora; y/o
- aislar por lo menos la parte a ser calentada del objeto de papel de la atmósfera circundante al utilizar una cubierta sustancialmente transparente.
Según la invención, el ambiente bajo en oxígeno es creado al colocar una cubierta sustancialmente transparente encima del objeto de papel y en el que dicho láser calienta el objeto de papel a través de la cubierta sustancialmente transparente, en el que dicha cubierta transparente es preferentemente presionada sobre por lo menos las partes a ser calentadas del objeto de papel.
De acuerdo con una realización aún más preferente del método, los medios de control controlan la carbonización por medio de uno o más de las siguientes etapas:
- ajustar la potencia del láser;
- ajustar el tiempo de exposición del láser por unidad de área del objeto de papel;
- ajustar la tasa de compresión en las partes a ser calentadas del objeto de papel; y/o
- ajustar el enfoque del rayo láser.
De acuerdo con una realización preferente adicional del método, se utiliza un dispositivo de acuerdo con lo que se describió anteriormente.
En la siguiente descripción, realizaciones preferentes de la presente invención son adicionalmente dilucidadas con referencia a las figuras, en las cuales:
La figura 1: es una vista en perspectiva de una impresora de escritorio sin tinta con la cubierta parcialmente cortada de acuerdo con una primera realización preferente;
la figura 2: es una vista en perspectiva en detalle de la impresora sin tinta de la figura 1, en donde la ruta de flujo de papel es simplificada y mostrada como un plano plano;
la figura 3: muestra un primer plano del área carbonizada; y
la figura 4: es un diagrama de flujo que ilustra esquemáticamente la secuencia de proceso de la unidad de control de la impresora.
La realización preferente en la figura 1 muestra una impresora de escritorio sin tinta, la cual comprende una cubierta 8, una bandeja de papel 9 la cual permite a un usuario cargar la impresora con una pila de objetos de papel 4 individuales, y una pantalla táctil 28 para la interacción del usuario. Adicionalmente, esta comprende medios de recepción para recibir el objeto de papel 4 desde la bandeja de papel 9, utilizando rodillos de alimentación 12 para alimentar las hojas individuales de papel en la dirección ilustrada por la flecha 25.
El calentamiento selectivo de la superficie del objeto de papel 4, a un nivel en el que la parte calentada de la superficie se carbonice por lo menos parcialmente y por lo tanto cambie de color, es logrado al contactar el papel con un rayo láser utilizando un diodo láser 1. En la realización mostrada, el láser emite luz con una longitud de onda de 1490 nm, pero el experto en la materia entenderá que la invención también es aplicable con láseres que funcionan en otras longitudes de onda. Preferentemente, la potencia del láser se ajusta dinámicamente por la unidad de control 29 de la impresora para alcanzar por lo menos la suficiente oscuridad mediante la carbonización.
Para ilustrar el proceso de carbonización, la figura 2 muestra una vista simplificada en la que la ruta de flujo del papel está aplanada. El rayo láser 27 contacta el objeto de papel 4 en un ambiente bajo en oxígeno. En la realización mostrada, el ambiente bajo en oxígeno es creado al colocar un rodillo de vidrio 3 hueco, solo tocando el objeto de papel 4. El láser 27 calienta dicho objeto de papel 4 a través del rodillo de vidrio 3 hueco en el que dicho rodillo de vidrio 3 hueco es presionado sobre el objeto de papel 4 en el área de calentamiento 22 en donde este es calentado por el rayo láser 27.
El experto en la materia entenderá que un ambiente bajo en oxígeno puede ser obtenido de otras maneras, por ejemplo a través de una o más de las siguientes opciones:
- crear un vacío parcial al bombear aire fuera de por lo menos la parte a ser calentada del objeto de papel;
- introducir un gas inerte en o cerca de la parte a ser calentada del objeto de papel;
- introducir vapor en o cerca de la parte a ser calentada del objeto de papel; y/o
- aislar por lo menos la parte a ser calentada del objeto de papel de la atmósfera circundante al utilizar una barrera térmicamente conductora.
Estas otras opciones pueden también ser combinadas con la solución de la realización mostrada, en la que por lo menos la parte a ser calentada del objeto de papel 4 es aislada de la atmósfera circundante al utilizar una cubierta sustancialmente transparente, es decir, el rodillo de vidrio 3.
El objeto de papel 4 es alimentado entre el rodillo de vidrio 3 hueco y un rodillo de soporte 5. El rodillo de soporte 5 es un rodillo de caucho duro que asume las fuerzas de compresión y preferentemente comprende un recubrimiento reflectante 20 para mejorar la eficiencia de absorción de láser del objeto de papel 4.
El rayo láser 27 emitido por el diodo láser 1 es dirigido utilizando espejos direccionadores 26 de ruta de laser de tal manera que este caiga sobre un espejo 2 poligonal. En la realización mostrada, el espejo poligonal es un espejo 2 hexagonal que es giratorio por medio de una unidad motriz 13. La velocidad rotacional a la cual la unidad motriz 13 rota el espejo 2 hexagonal depende de la velocidad lineal del objeto de papel 4, lo cual, a su vez, asegura que la velocidad de la impresora está en competencia de mercado a 40 páginas por minuto. El movimiento del espejo 2 poligonal está preferentemente controlado por medio de la unidad de control 29 de impresora. Al rotar, el espejo 2 hexagonal refleja el rayo láser 27 de tal manera que este barre la superficie del objeto de papel 4 a través del rodillo de vidrio 3 hueco.
Cuando el rayo láser 27 calienta y carboniza la superficie del objeto de papel 4 a través del rodillo de vidrio 3 hueco, los volátiles creados durante la carbonización tenderán a condensarse sobre la superficie de vidrio del rodillo 3 y con
el paso del tiempo estos degradarán y desgastarán el rodillo de vidrio 3 hueco. Para asegurar que los volátiles no se peguen sobre el rodillo de vidrio 3 hueco sino que en lugar de eso sean transferidos al papel como un aglutinante adhesivo, el rodillo de vidrio 3 hueco está preferentemente recubierto con un recubrimiento oleofóbico 5 sobre el lado del rodillo 3 orientado hacia el objeto de papel 4. Adicionalmente, para reducir las pérdidas de radiación láser debido a la reflexión, el lado del láser del rodillo de vidrio 3 hueco está provisto preferentemente de un recubrimiento anti-reflectante 16.
El rodillo de vidrio 3 hueco comprende un sistema de lentes 7 que comprende preferentemente tanto una lente F-theta como una lente telecéntrica (figura 3). La lente F-theta crea un sector plano para el láser, mientras que la lente telecéntrica proporciona la ventaja de que el rayo láser viaja la misma distancia desde el espejo poligonal a través de todos los puntos de la línea de escaneo. Una lente telecéntrica proporciona que un objeto tenga el mismo tamaño independientemente de la distancia desde la lente. Por lo tanto, el tamaño de punto y la densidad de potencia permanecerán constantes en todos los ángulos del escaneo. Esto hace que el punto de enfoque del rayo láser 27 siempre descanse sobre el objeto de papel 4 en la región en donde el objeto de papel 4 es intercalado entre el rodillo de vidrio 3 hueco y el rodillo de soporte 5, independientemente del ángulo de escaneo.
Para alimentar el papel y comprimir el objeto de papel 4 al mismo tiempo, el rodillo de soporte 5 y el rodillo de vidrio 3 hueco están preferentemente acoplados de dos maneras (figura 3). Primero, el rodillo de soporte 5 y el rodillo de vidrio 3 hueco están engranados por engranes de alimentación 24 para asegurar que ambos funcionen a una velocidad rotacional constante para prevenir que el objeto de papel 4 resbale, lo cual resultaría en carbonización distorsionada/inesperada. Segundo, el rodillo de soporte 5 y el rodillo de vidrio 3 hueco están acoplados juntos por medio de un motor paso a paso 19 el cual acciona una disposición de tornillo de avance 18 y tuerca 17 (figura 3). Cuando el motor paso a paso 19 se activa, este rota el tornillo de avance 18 y mueve la tuerca del tornillo de avance 17, y así incrementa o disminuye el nivel de compresión entre el rodillo de vidrio 3 hueco y el rodillo de soporte 5. La fuerza de compresión entre los dos rodillos antes mencionados 3, 5, y la sincronización de la velocidad de estos dos rodillos 3, 5, así como la velocidad rotacional del espejo hexagonal es controlada por la unidad de control 29 de impresora.
Preferentemente, la impresora también comprende un calentador de película delgada 11 que está basado en calentamiento por resistencia y está configurado para aumentar la temperatura del objeto de papel 4 hasta una temperatura por debajo de su temperatura de carbonización (200-250 °C) (figura 2). Este precalentamiento ocurre antes de que el objeto de papel 4 sea carbonizado selectivamente por radiación láser. El precalentamiento también está controlado por la unidad de control 29 de impresora.
Una vez el objeto de papel 4 está carbonizado con las imágenes/texto deseado, este pasa preferentemente por un rodillo de carbón activado 10 para desodorizar los volátiles producidos debidos a la reacción de carbonización. La unidad de control 29 de impresora forma los medios de control de la impresora sin tinta, y la figura 4 describe la secuencia lógica de etapas llevadas a cabo por la unidad de control 29 de impresora. Cuando la información es enviada a la impresora sin tinta en la forma de una imagen/texto deseado desde un dispositivo computacional o dispositivo de almacenamiento o desde la nube, las siguientes etapas de proceso toman lugar para imprimir la imagen/texto deseado y son controladas y sincronizadas por el circuito de control 29 de impresora.
El documento de imagen/texto que será imprimido es inicialmente enviado por un usuario o por otro dispositivo computacional a la impresora sin tinta (etapa 31 del proceso). La unidad de control 29 de impresora almacena el documento en su memoria local, comprueba si hay errores y rasteriza el documento (es decir, convierte la imagen deseada en miles de puntos). Después, según la etapa 32 del proceso, para la impresión por primera vez, el precalentador 11 es encendido por la unidad de control 29 de impresora y se calienta hasta alcanzar los 200 °C. Una vez que la temperatura alcanza los 200 °C (bloque de decisión 33), la información es enviada a la unidad de control 29 de impresora y el precalentador 11 mantiene la temperatura constante sustancialmente. Después, en la etapa 34 del proceso, el objeto de papel 4 es alimentado por los rodillos de alimentación 12 de papel al sistema de precalentamiento 11. Una vez que el precalentador 11 calienta el objeto de papel 4 a alrededor de 200 °C, el espejo 2 de escaneo hexagonal empieza a rotar a una frecuencia de escaneo que corresponde a una velocidad de impresión de 40 páginas por minuto (etapa 35 del proceso). Correspondiendo a la frecuencia de escaneo y los datos de rasterización, el diodo láser 1 recibe un pulso cambiante desde la unidad de control 29 de impresora y este cambia el diodo láser 1 de apagado a encendido para carbonizar de manera selectiva el objeto de papel 4 (etapa 36 del proceso). Según la etapa 37, los primeros puntos (por ejemplo diez) hechos sobre el papel son medidos automáticamente utilizando un sensor de imagen y se toma una decisión (en la etapa 38 del proceso) por la unidad de control 29 de impresora y, preferentemente, si no son tan oscuros como el 90 % negro, la unidad de control 29 de impresora cambiará otros parámetros tales como la potencia de láser (etapa 39 del proceso), tiempo por punto de carbonización (proceso 40) y la presión de compresión (proceso 41), de tal manera que la oscuridad deseada, tamaño de punto y profundidad de carbonización sean alcanzados. En la etapa final 42 del proceso, la imagen/texto deseado 23 es carbonizada sobre el objeto de papel y el papel carbonizado 23 es recolectado en la bandeja de salida 30. Ahora la impresora está lista para el siguiente documento o la duplicación.
Aunque se muestran realizaciones preferentes de la invención, las realizaciones antes descritas pretenden solo
ilustrar la invención y no limitar de ninguna manera el alcance de la invención. De acuerdo con lo anterior, debe ser entendido que en donde características mencionadas en las reivindicaciones anexas son seguidas por signos de referencia, tales signos son incluidos solamente para el propósito de mejorar la inteligibilidad de las reivindicaciones y de ninguna manera limitan el alcance de las reivindicaciones. Adicionalmente, es particularmente señalado que un experto en la materia puede combinar medidas técnicas de las diferentes realizaciones. El alcance de la invención es por lo tanto solamente definido por las siguientes reivindicaciones.
Claims (15)
1. Dispositivo de impresión para la carbonización selectiva de por lo menos una parte de una superficie de un objeto de papel (4), más concretamente de una hoja de papel (4), que comprende:
- medios de recepción para recibir el objeto de papel (4);
- por lo menos un láser para calentar selectivamente una o más partes de la superficie del objeto de papel (4) a un nivel en el que la parte calentada de la superficie se carbonice por lo menos parcialmente y por lo tanto cambie de color; y
- medios de control para controlar el láser;
caracterizado por que dicho dispositivo de impresión comprende una cubierta sustancialmente transparente que está dispuesta entre el láser y por lo menos una parte a ser calentada del objeto de papel (4).
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el rayo láser (27) de dicho láser es reflejado mediante un espejo hacia una lente de enfoque configurada para enfocar el rayo láser sobre el objeto de papel (4).
3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que el espejo es móvil y en el que el movimiento de dicho espejo es controlable por los medios de control.
4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios de presión para presionar la cubierta sustancialmente transparente sobre por lo menos la parte a ser calentada del objeto de papel (4), en el que la cubierta transparente define un elemento de presión.
5. Dispositivo según la reivindicación 4, en el que la cubierta sustancialmente transparente comprende un rodillo (3) que define el elemento de presión, y en el que el rayo láser (27) pasa en una
dirección hacia afuera a través de dicho rodillo (3) transparente en donde este calienta el objeto de papel (4) que está en contacto con una superficie exterior de la cubierta sustancialmente transparente.
6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cubierta sustancialmente transparente comprende un recubrimiento antireflectante (16) sobre el lado del láser de la cubierta.
7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cubierta sustancialmente transparente comprende un recubrimiento oleofóbico (15) sobre el lado del papel de la cubierta.
8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el objeto de papel (4) es intercalado entre dicha cubierta sustancialmente transparente y un soporte, en el que el soporte comprende un rodillo de soporte (5), y/o en el que dicho soporte comprende aún más preferentemente propiedades reflectantes.
9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios de precalentamiento configurados para precalentar por lo menos las partes del objeto de papel (4) que serán calentadas con el láser.
10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un soporte de carbón activado, en el que más preferentemente el soporte es un rodillo de carbón activado (10).
11. Método para la carbonización selectiva de por lo menos una parte de una superficie de un objeto de papel (4), más concretamente de una hoja de papel, que comprende las etapas de:
- recibir el objeto de papel (4) en medios de recepción en un dispositivo de impresión;
- controlar los medios de calentamiento con medios de control para calentar de manera selectiva una o más partes de la superficie de dicho objeto de papel (4) hasta un nivel en el que la parte calentada de la superficie se carbonice por lo menos parcialmente y por lo tanto cambie de color;
- en el que la etapa de calentar la superficie comprende la etapa de calentamiento radiativo por medio de un láser; en el que la parte calentada del objeto de papel (4) que se carboniza por lo menos parcialmente es calentada en un ambiente bajo en oxígeno; dicho ambiente bajo en oxígeno siendo creado al colocar una cubierta sustancialmente transparente encima del objeto de papel (4) y en el que dicho láser calienta dicho objeto de papel (4) a través de la cubierta sustancialmente transparente, en el que dicha cubierta transparente es presionada sobre por lo menos las partes a ser calentadas de dicho objeto de papel (4).
12. Método según la reivindicación 11, en el que el láser emite luz con una longitud de onda que coincide sustancialmente con el pico del espectro de absorción de dicho objeto en la región del infrarrojo cercano.
13. Método según la reivindicación 11 o 12, en el que el ambiente bajo en oxígeno es además creado por una o más de las etapas siguientes:
- crear un vacío parcial al bombear aire fuera de por lo menos la parte a ser calentada de dicho objeto de papel (4); - introducir un gas inerte en o cerca de por lo menos la parte a ser calentada de dicho objeto de dicho papel (4);
- introducir vapor en o cerca de por lo menos la parte a ser calentada de dicho objeto de papel (4); y/o
- aislar por lo menos la parte a ser calentada de dicho objeto de papel (4) de la atmósfera circundante al utilizar una barrera térmicamente conductora.
14. Método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que el ambiente bajo en oxígeno es creado al aislar por lo menos la parte a ser calentada de dicho objeto de papel (4) de la atmósfera circundante al utilizar una cubierta sustancialmente transparente.
15. Método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que los medios de control controlan la carbonización al ajustar la tasa de compresión en las partes a ser calentadas de dicho objeto de papel (4).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2010519 | 2013-03-26 | ||
| PCT/NL2014/050185 WO2014158019A1 (en) | 2013-03-26 | 2014-03-25 | Device and method for the selective carbonization of paper |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2865223T3 true ES2865223T3 (es) | 2021-10-15 |
Family
ID=50489364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES14717882T Active ES2865223T3 (es) | 2013-03-26 | 2014-03-25 | Dispositivo y método para la carbonización selectiva de papel |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9393804B2 (es) |
| EP (1) | EP2978610B1 (es) |
| JP (1) | JP6430486B2 (es) |
| KR (1) | KR20160002847A (es) |
| CN (1) | CN105142917B (es) |
| AU (1) | AU2014244684B2 (es) |
| BR (1) | BR112015024748A8 (es) |
| CA (1) | CA2907649A1 (es) |
| EA (1) | EA029475B1 (es) |
| ES (1) | ES2865223T3 (es) |
| MX (1) | MX2015013681A (es) |
| MY (1) | MY178246A (es) |
| PH (1) | PH12015502245B1 (es) |
| SG (1) | SG11201508000QA (es) |
| WO (1) | WO2014158019A1 (es) |
| ZA (1) | ZA201507943B (es) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6586635B2 (ja) * | 2015-11-25 | 2019-10-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 画像表示装置 |
| ES2923528T3 (es) | 2016-07-08 | 2022-09-28 | Macsa Id Sa | Aparato de impresión con permanencia mejorada de la impresión |
| NL2017141B1 (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-15 | Tocano Holding B V | Printing apparatus with improved permanency of the print |
| NL2017143B1 (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-15 | Tocano Holding B V | Printing apparatus |
| CN110225829B (zh) * | 2016-12-02 | 2022-05-17 | 录象射流技术公司 | 用于激光标记基底的系统和方法 |
| CN107379805A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-11-24 | 谢远昊 | 一种激光聚焦打印方法、装置及系统 |
| WO2020109612A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Macsa Id, S.A. | Inkless printing method, inkless printer, and printed substrate |
| JP7363444B2 (ja) * | 2019-12-16 | 2023-10-18 | 株式会社リコー | 画像形成装置 |
| JP7400431B2 (ja) * | 2019-12-16 | 2023-12-19 | 株式会社リコー | クリーニング装置及び画像形成装置 |
| JP7512592B2 (ja) * | 2019-12-27 | 2024-07-09 | 株式会社リコー | 画像形成装置 |
| GB202000032D0 (en) | 2020-01-02 | 2020-02-19 | Finch Steven Caffall | Pharmacy assembly machine and packaging for customised polypills, and customised antipsychotic combinations for improved compliance |
| CN115488511A (zh) * | 2021-06-17 | 2022-12-20 | 深圳市大可奇科技有限公司 | 无墨打印装置 |
| WO2025103914A1 (en) | 2023-11-13 | 2025-05-22 | Societe Des Produits Nestle S.A. | A compostable cellulose-based capsule for containing beverage ingredients |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54180751U (es) * | 1978-06-10 | 1979-12-21 | ||
| DE2907004C2 (de) * | 1979-02-22 | 1981-06-25 | GAO Gesellschaft für Automation und Organisation mbH, 8000 München | Ausweiskarte und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| JPH0459259A (ja) * | 1990-06-28 | 1992-02-26 | Seikosha Co Ltd | 記録装置 |
| JPH04284270A (ja) * | 1991-03-14 | 1992-10-08 | Nippon Laser Denshi Kk | 紙マーキング装置 |
| JPH05228669A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-09-07 | Polymer Processing Res Inst | 光線による穴開きウェブの製法および装置 |
| JPH05238023A (ja) * | 1992-02-27 | 1993-09-17 | Fuji Photo Film Co Ltd | 熱記録装置 |
| US5557303A (en) * | 1992-10-14 | 1996-09-17 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Thermal recording apparatus which can draw black borders |
| JP3671070B2 (ja) * | 1995-03-31 | 2005-07-13 | 富士写真フイルム株式会社 | 熱記録装置 |
| CN1528595A (zh) * | 2003-09-27 | 2004-09-15 | 强层备 | 不用耗材的激光打印技术 |
| CN2697692Y (zh) * | 2004-04-30 | 2005-05-04 | 曾学义 | 一种激光打印机 |
| CN100482473C (zh) * | 2007-03-06 | 2009-04-29 | 哈尔滨工程大学 | 激光高温炭化纸张打印方法 |
| JP2010111071A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | National Printing Bureau | 階調模様作製方法及び階調模様を有する用紙 |
| CN102152649A (zh) * | 2010-12-08 | 2011-08-17 | 陈东洋 | 不用碳的打印机 |
| CN102555519A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-07-11 | 东南大学 | 一种无墨激光生态打印方法 |
-
2014
- 2014-03-25 BR BR112015024748A patent/BR112015024748A8/pt not_active Application Discontinuation
- 2014-03-25 SG SG11201508000QA patent/SG11201508000QA/en unknown
- 2014-03-25 MX MX2015013681A patent/MX2015013681A/es unknown
- 2014-03-25 JP JP2016505430A patent/JP6430486B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2014-03-25 AU AU2014244684A patent/AU2014244684B2/en not_active Ceased
- 2014-03-25 CN CN201480018872.9A patent/CN105142917B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-03-25 CA CA2907649A patent/CA2907649A1/en not_active Abandoned
- 2014-03-25 MY MYPI2015002439A patent/MY178246A/en unknown
- 2014-03-25 KR KR1020157030837A patent/KR20160002847A/ko not_active Ceased
- 2014-03-25 US US14/780,131 patent/US9393804B2/en active Active
- 2014-03-25 ES ES14717882T patent/ES2865223T3/es active Active
- 2014-03-25 EA EA201591858A patent/EA029475B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2014-03-25 WO PCT/NL2014/050185 patent/WO2014158019A1/en not_active Ceased
- 2014-03-25 EP EP14717882.6A patent/EP2978610B1/en active Active
-
2015
- 2015-09-24 PH PH12015502245A patent/PH12015502245B1/en unknown
- 2015-10-26 ZA ZA2015/07943A patent/ZA201507943B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2978610A1 (en) | 2016-02-03 |
| KR20160002847A (ko) | 2016-01-08 |
| CN105142917B (zh) | 2018-06-22 |
| WO2014158019A1 (en) | 2014-10-02 |
| JP2016518988A (ja) | 2016-06-30 |
| AU2014244684A1 (en) | 2015-11-12 |
| EA029475B1 (ru) | 2018-03-30 |
| EA201591858A1 (ru) | 2016-02-29 |
| CN105142917A (zh) | 2015-12-09 |
| JP6430486B2 (ja) | 2018-11-28 |
| US20160052293A1 (en) | 2016-02-25 |
| BR112015024748A8 (pt) | 2019-12-10 |
| ZA201507943B (en) | 2017-01-25 |
| AU2014244684B2 (en) | 2018-04-05 |
| MX2015013681A (es) | 2016-06-10 |
| AU2014244684A8 (en) | 2015-11-19 |
| PH12015502245A1 (en) | 2016-02-01 |
| PH12015502245B1 (en) | 2016-02-01 |
| CA2907649A1 (en) | 2014-10-02 |
| MY178246A (en) | 2020-10-07 |
| EP2978610B1 (en) | 2021-04-14 |
| US9393804B2 (en) | 2016-07-19 |
| SG11201508000QA (en) | 2015-10-29 |
| BR112015024748A2 (pt) | 2017-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2865223T3 (es) | Dispositivo y método para la carbonización selectiva de papel | |
| ES2654050T3 (es) | Procedimiento y dispositivo para aplicar una lámina | |
| ES2925562T3 (es) | Aparato de impresión con control de calidad de la impresión mejorado | |
| ES2271348T3 (es) | Metodo y aparato para curar por radiacion tinta usada en impresion por chorro de tinta. | |
| JP4353452B2 (ja) | 印刷方法 | |
| JP5828385B2 (ja) | 記録装置 | |
| ES2836135T3 (es) | Método y aparato de impresión para el recubrimiento de regiones seleccionadas de un sustrato con una película | |
| CA2518185A1 (en) | Quality printing method, printing machine, and corresponding printing substance | |
| ES2953672T3 (es) | Procedimiento de impresión sin tinta e impresora sin tinta | |
| EP0774352B1 (en) | Method for forming stamp face and stamp face forming device | |
| JP5530147B2 (ja) | 画像形成システム | |
| ES2261623T3 (es) | Placa de impresion offset con material convertible fototermicamente, procedimiento y aparato para crear y/o borrar la imagen de la placa de impresion offset. | |
| JP2004354592A (ja) | 光学フィルタ、光学フィルタの製造方法、光量調節装置および光学機器 | |
| JP6711164B2 (ja) | 立体画像形成システム、および熱膨張性シート搬送方法 | |
| JP5383386B2 (ja) | 加熱定着装置 | |
| JPS5838177A (ja) | 熱ビ−ム転写印字装置 | |
| JP2005088237A (ja) | 太陽熱製版装置 | |
| JPS6253888A (ja) | 熱転写複写方法 | |
| JP2020001359A (ja) | 箔転写装置及び箔転写方法 | |
| JPH0640070A (ja) | 画像記録装置 | |
| JPH1086518A (ja) | 記録方法 | |
| JP2022136452A (ja) | 樹脂基材の加工方法、樹脂基材、収容器および収容体 | |
| JP2005231235A (ja) | インクジェット記録装置 | |
| JPH04153046A (ja) | 光制御発熱体 | |
| JPH07149051A (ja) | 熱記録用シート及びその製造方法 |