ITTO980177A1

ITTO980177A1 - Procedimento e dispositivo per stampa laser ad elevata velocita'.

Info

Publication number: ITTO980177A1
Application number: IT98TO000177A
Authority: IT
Inventors: Renzo Melotti; Sergio Molino
Original assignee: Valmet Rotomec Spa
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 1999-09-05
Also published as: US6169558B1

Description

DESCRIZIONE

dell'Invenzione Industriale avente per titolo

PROCEDIMENTO E DISPOSITIVO PER STAMPA LASER

AD ELEVATA VELOCITÀ

La presente invenzione ha per oggetto un procedimento ed un dispositivo per la stampa laser ad elevata velocità.

Come è noto, nelle stampanti laser si impiega un rullo fotosensibile rotante che viene attivato per punti da un raggio laser di opportuna lunghezza d'onda, il quale crea sulla superficie del rullo fotosensibile dei punti caricati positivamente determinanti l'immagine da stampare. Il rullo fotosensibile è parzialmente immerso in un toner lìquido, costituito da microscopiche polveri colorate caricate negativamente, mantenute in sospensione in un liquido di natura tale da non bagnare il rullo fotosensibile. Le polveri del toner aderiscono pertanto ai punti caricati positivamente del rullo fotosensibile, il quale ruotando trasferisce l'immagine su di un nastro da stampare, per esempio di carta. Successivi mezzi di riscaldamento provvedono alla fusione delle polveri di toner depositate sul nastro, fissando così l'immagine stampata. Per una stampa a più colori, tale procedimento viene ripetuto impiegando, in successive stazioni, del toner contenente polveri di diversi colori.

Nei sistemi noti, il rullo fotosensibile viene caricato direttamente da un raggio laser proveniente da una sorgente puntiforme controllata da un elaboratore, e questo raggio deve caricare, per ogni rotazione del rullo fotosensibile, ossìa per ogni operazione di stampa, un grandissimo numero di punti, corrispondente ai numero di bit da cui l'immagine è definita, numero che può ammontare a milioni o miliardi. Malgrado l'elevata capacità di elaborazione degli elaboratori moderni, il numero elevatissimo di operazioni che devono essere compiute ripetitivamente per ogni rotazione del rullo fotosensibile limita la velocità di stampa. Una limitazione alla velocità di stampa deriva anche dagli spostamenti meccanici che l'unità laser deve compiere per scandire ogni generatrice del rullo fotosensibile. Per queste ragioni tale metodo di stampa non può essere utilmente adottato nel caso di produzioni massicce, quali sono, per esempio, quelle degli imbàllaggi alimentari o della stampa di riviste. Un'altra conseguenza negativa delle citate limitazioni alia velocità di stampa è che, per ovviare ad esse, si è talvolta indotti a limitare la definizione dell'immagine e quindi il numero di bit che la definiscono.

Lo scopo della presente invenzione è pertanto quello di proporre un nuovo procedimento di stampa laser, ed un dispositivo per la sua attuazione, che non siano sottoposti a detta limitazione di velocità, o che lo siano in misura sostanzialmente inferiore, e che pertanto possano essere adottati utilmente anche per produzioni massicce e senza ridurre, od anche aumentando, la definizione dell'immagine.

Questo scopo si raggiunge, secondo l'invenzione, in un procedimento per stampa laser impiegante un rullo fotosensibile rotante caricato elettricamente per punti da un raggio laser e disposto per ricevere sui punti caricati una polvere di toner e trasferirla su di un nastro da stampare, per il fatto che l'immagine da stampare viene preventivamente memorizzata, da un primo raggio laser proveniente da una prima sorgente puntiforme controllata da un elaboratore, su di un rullo di memorizzazione rotante la cui superficie è rivestita da uno strato di materiale suscettibile di assumere una struttura amorfa o cristallina, convertibile sotto l'azione del raggio laser, detto materiale presentando una forte differenza di riflessività secondo che esso assume l’una o l'altra di dette strutture, e per il fatto che l'immagine così memorizzata viene quindi trasferita, mediante la riflessione ottica di secondi raggi laser provenienti da una seconda sorgente avente nel suo insieme un carattere lineare, sul rullo fotosensibile che riceve il toner e che trasferisce a sua volta l'immagine sul nastro da stampare.

In sostanza, il procedimento abitualmente impiegato per caricare per singoli punti, sotto il controllo di un elaboratore, una immagine sul rullo fotosensibile, secondo l'invenzione viene invece usato per memorizzare l'immagine su di un rullo di memorizzazione, ed in questa operazione si incontrano le abituali limitazioni alla velocità di esecuzione. Tuttavìa questa operazione non richiede di essere ripetuta per ogni operazione di stampa, ma soltanto di essere eseguita all'inizio di un ciclo di stampa ripetitiva della stessa immagine, cosicché il tempo per essa occorrente non ha rilevanza. La velocità di stampa risente invece del tempo occorrente per trasferire l'immagine dal rullo di memorizzazione al rullo fotosensibile, e questo tempo può essere molto ridotto perché questa operazione non richiede alcuna elaborazione ed ha luogo per mezzo di una unità statica, per riflessione ottica di una intera serie di punti da parte dei raggi laser provenienti da una sorgente complessivamente lineare che può coprire l'intera larghezza del rullo fotosensibile e quindi del nastro da stampare. Ne consegue la possibilità di realizzare velocità di stampa molto maggiori di quelle abituali e adatte per grandi produzioni.

Il dispositivo per l'attuazione del procedimento secondo l'invenzione comprende, corrispondentemente, un rullo fotosensibile rotante, cooperante nel modo abituale con un nastro da stampare e con un distributore di toner, un rullo di memorizzazione rotante la cui superficie è rivestita da uno strato di materiale suscettibile di assumere una struttura amorfa o cristallina, convertibile sotto l’azione del raggio laser, detto materiale presentando una forte differenza di riflessività secondo che esso assume luna o l'altra di dette strutture, un dispositivo a primo raggio laser proveniente attraverso un primo sistema ottico da una prima sorgente puntiforme posta sotto il controllo di un elaboratore, disposto per formare sul rullo di memorizzazione rotante l'immagine da stampare, ed un dispositivo di trasferimento comprendente una seconda sorgente di secondi raggi laser complessivamente lineare, un secondo sistema ottico disposto per mettere a fuoco detti secondi raggi laser su di una generatrice di detto rullo di memorizzazione rotante, ed un terzo sistema otfico disposto per proiettare su di una generatrice del rullo fotosensibile i raggi riflessi dalla generatrice di detto rullo di memorizzazione rotante sulla quale incidono detti secondi raggi laser.

Detto dispositivo a primo raggio laser comprende una sorgente puntiforme, un elaboratore di controllo ed un sistema ottico sostanzialmente conformi a quelli abitualmente impiegati per la generazione dell'immagine su di un rullo fotosensibile.

Detta seconda sorgente di raggi laser può essere essa stessa lineare per la sua intera estensione, oppure può consistere in una serie di sorgenti lineari di minor estensione o puntiformi, allineate per costituire nel loro insieme una sorgente lineare.

Detti secondo e terzo sistema ottico possono essere parzialmente fusi tra loro con l'impiego di una superficie semiriflettente disposta per deviare verso il rullo fotosensibile i raggi riflessi dal rullo di memorizzazione.

Detto rullo di memorizzazione è rivestito con un materiale amorfo/cristallino di un tipo riscrivibile.

Detto rullo di memorizzazione può essere rivestito da uno strato di

Il rullo fotosensibile ed il rullo di memorizzazione possono essere azionati solidalmente od in modo rigidamente sincronizzato, ma preferibilmente essi possiedono un azionamento indipendente. In quest'ultimo caso è possibile mettere in rotazione i due rulli con velocità differenti, e quindi regolare lo sviluppo della stampa eseguita agendo soltanto sui mezzi di azionamento dei rulli, senza modificare l'immagine memorizzata.

Per una stampa a più colori, più dispositivi come quelli sopra indicati, impieganti toner di differenti colori, possono essere disposti in cascata lungo la traiettoria di un nastro da stampare, preferibilmente con interposizione di elementi riscaldanti atti ad effettuare un fissaggio almeno parziale del toner.

Queste ed altre caratteristiche, scopi e vantaggi dell'oggetto della presente invenzione appariranno più chiaramente dalla seguente descrizione di alcune forme di realizzazione, costituenti degli esempi non limitativi, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

Fig. 1 illustra schematicamente il principio dell'invenzione, con riferimento ad un sistema di stampa monocromatica;

Fig. 2 illustra come tre dispositivi sostanzialmente conformi alla figura 1 possono essere combinati, con interposizione di rulli riscaldanti, per realizzare un sistema di stampa tricromatica;

Fig. 3 illustra analogamente come tre dispositivi sostanzialmente conformi alla figura 1 possono essere combinati, con interposizione di forni riscaldanti, per realizzare un sistema di stampa tricromatica; e

Fig. 4 illustra come sei dispositivi sostanzialmente conformi alla figura 1 possono essere combinati attorno ad un grande rullo gommato pressore, per realizzare un sistema di stampa a sei colori.

Il principio dell'invenzione sarà spiegato con riferimento alla figura 1, che rappresenta lo schema di un dispositivo monocromatico di stampa laser secondo l'invenzione.

li numero 1 indica un rullo fotosensibile che ruota secondo la freccia F1 Esso sì immerge in parte in una vasca 2 contenente un toner liquido 3, costituito da una microscopica polvere colorata, caricata negativamente, mantenuta in sospensione in un liquido di natura tale da non bagnare il rullo fotosensibile 1. Ad opera di raggi laser, come sarà detto più avanti, il rullo fotosensibile 1 viene caricato positivamente secondo punti definenti una immagine da stampare, ed al suo passaggio nella vasca 2 la polvere colorata del toner aderisce ai punti caricati positivamente del rullo fotosensibile il quale, pertanto, lascia la vasca 2 portando su di sé una pluralità di punti 7 di polvere colorata, formanti l'immagine da stampare. Un nastro da stampare 4 è tenuto a contatto col rullo fotosensibile 1 ad opera di un rullo pressore gommato 6, ed esso avanza secondo la freccia lasciando la strettoia tra i due rulli 1 e 6 come nastro stampato 5, destinato ad essere avviato a mezzi riscaldanti (non rappresentati in questa figura) per fondere la polvere colorata costituente l'immagine e dunque fissare quest'ultima. Le parti sinora descritte non differiscono da quelle abituali di una stampante laser a toner liquido.

Una sorgente puntiforme 9 che genera un fascio di primi raggi laser 10 è posta sotto il controllo di un elaboratore 8, ed un sistema ottico 11 mette a fuoco questi primi raggi laser 9 su di una generatrice di un rullo di memorizzazione 12. Il sistema 8-11 a raggi laser non differisce da quello che abitualmente è impiegato nelle stampanti laser per formare una immagine su di un rullo fotosensibile.

Il rullo di memorizzazione 12 ruota secondo la freccia F3, ed esso è rivestito da uno strato superficiale 13 costituito da un materiale suscettibile di assumere una struttura amorfa o cristallina, convertibile sotto l'azione di un raggio laser, detto materiale presentando una forte differenza di riflessività secondo che esso assume l'una o l'altra di dette strutture. Preferibilmente questo materiale è illimitatamente riscrivibile. Detto materiale dello strato 13 può, per esempio essere costituito da

Pertanto, il sistema 8-11 genera per punti sullo strato 13 del rullo di memorizzazione una immagine, che è quella che si intende stampare, e che è rappresentata da punti della superficie dello strato 13 la cui struttura è stata convertita dall’azione dei raggi laser 10 ed ha pertanto assunto una riflessività differente da quella della rimanente superficie dello strato 13. Il sistema 8-11 viene attivato allorché deve essere iniziata la stampa di una determinata immagine, ed una volta che l'immagine è stata generata sul rullo di memorizzazione 12-13 il sistema 8-11 cessa la sua funzione e torna a riposo sino a che non dovrà essere iniziata la stampa di una diversa immagine. Pertanto, al sistema 8-11 non è richiesta una particolare velocità operativa, il tempo di formazione dell'immagine sul rullo di memorizzazione essendo irrilevante perché questa operazione non viene ripetuta durante la stampa.

Il dispositivo comprende ancora una seconda sorgente 14 che genera un fascio di secondi raggi laser 15, la quale sorgente nel suo insieme deve intendersi come estendentesi linearmente in direzione perpendicolare al piano della figura 1 quanto basta perché il fascio di raggi laser 15 da essa prodotto, dopo di essere stato trattato otticamente come si dirà, copra l'intera larghezza del rullo fotosensibile 1, corrispondente alla larghezza del nastro da stampare 4. La sorgente 14 può essere essa stessa lineare per la sua intera larghezza, oppure essa può risultare dall'associazione affiancata di una pluralità di sorgenti lineari di minor estensione o puntiformi.

Il fascio di secondi raggi laser 15 viene messo a fuoco su di una generatrice 17 del rullo di memorizzazione 12-13 ad opera di un sistema ottico 16. Si deve notare che sia la sorgente 14 che il sistema ottico 16 possono essere statici, poiché non è richiesto che la generatrice 17 venga scandita, ma essa viene considerata nel suo insieme. In corrispondenza della generatrice 17, il fascio di raggi laser 15 su di essa messo a fuoco viene riflesso dai punti maggiormente riflettenti della superficie 13 in corrispondenza della generatrice 17, e trasporta pertanto l'informazione relativa ad una intera linea di punti dell'immagine da stampare, il fascio riflesso 18 viene separato dal fascio incidente 15 ad opera di un prisma semiriflettente 19, e ad opera di un sistema ottico 20 (che può anch'esso essere statico) viene focalizzato su di una generatrice 21 del rullo fotosensibile 1 , ove esso genera una riga di punti caricati positivamente, costituenti una riga di punti dell’immagine da stampare.

Come si nota, l'intero gruppo 14-20 di trasferimento dell'immagine dal rullo di memorizzazione 12 al rullo fotosensibile 1 è meccanicamente statico, opera per via puramente ottica, e non introduce dunque alcun ritardo. La velocità di stampa raggiungibile è dunque determinata dalle caratteristiche meccaniche della macchina e dall'attitudine del nastro 4 ad essere trattato in velocità, e non è sottoposta alle abituali limitazioni indicate in preambolo, relative all'elaborazione del controllo della sorgente di raggi laser ed al movimento meccanico dell'unità laser.

Il dispositivo sinora descritto è monocromatico; come di consueto, se è richiesta la stampa a più colori devono essere impiegati più dispositivi monocromatici che si susseguono lungo la traiettoria del nastro da stampare e che impiegano polveri di toner di colori differenti. Negli esempi rappresentati nelle figure 2 a 4, ogni dispositivo secondo la figura 1 è designato nel suo complesso dal riferimento 0.

Secondo l'esempio della figura 2, il nastro 4 da stampare proviene da un rotolo 22 montato in un dispositivo svolgitore 22, ed alla fine della stampa il nastro stampato 5 viene raccolto in un rotolo 24 montato in un dispositivo avvolgitore 25. Lungo la traiettoria dei nastro 4-5 sono previsti tre dispositivi di stampa 0, e tra di essi sono previsti, oltre a rulli di rinvìo 26, dei rulli riscaldati 27 destinati a fissare l'immagine volta a volta deposta sui nastro dai dispositivi 0, e dei rulli raffreddati 28. Si nota, in questa figura, che i rulli fotosensibili dei vari dispositivi di stampa 0 sono azionati da motori 29, e che i rulli di memorizzazione sono azionati da propri motori 30. Questa disposizione permette di azionare i rulli di memorizzazione con velocità differente dalla velocità dei rulli fotosensibili. Consegue a questa differenza di velocità una variazione della lunghezza dell'immagine stampata da ciascun dispositivo 0, rispetto all'immagine memorizzata in esso. Risulta dunque possibile mettere correttamente in registro la stampa a più colori senza che ciò richieda alcuna modificazione delle immagini memorizzate.

La figura 3 rappresenta un sistema di stampa tricromatica del tutto analogo a quello rappresentato nella figura 2, con la sola differenza che i rulli riscaldati 27 sono qui sostituiti da forni riscaldanti 31.

Infine, la figura 4 rappresenta un sistema di stampa a sei colori, nel quale il nastro da stampare 4, proveniente da un rotolo 22 montato nello svolgitore 23 e diretto al rotolo ricevente 24 montato nell'avvolgitore 25, viene fatto passare attorno ad un grande rullo gommato pressore 32, attorno al quale sono disposti sei dispositivi di stampa 0, tra i quali sono installati dei mezzi riscaldanti 33 destinati a realizzare un primo fissaggio dell'immagine parziale generata dal dispositivo di stampa 0 precedente, prima che il nastro passi al dispositivo di stampa 0 successivo. Il fissaggio definitivo dell'immagine completa ha poi luogo in un forno di riscaldamento 34.

Si deve intendere che l'invenzione non è limitata alle forme di realizzazione descritte èd illustrate come esempi. Parecchie modificazioni sono alla portata del tecnico del ramo; per esempio, il primo sistema laser 8-11 destinato a realizzare l'immagine memorizzata può essere di uno qualunque dei tipi di dispositivi del genere noti nella tecnica; il sistema 14-20 di trasferimento dell'immagine dal rullo di memorizzazione 12 al rullo fotosensibile 1 può essere costituito o/e disposto in modo differente da quello indicato, ferma restando la sua funzione; le coppie di motori 29-30 possono essere sostituite da un motore unico azionante uno dei rulli attraverso un variatore progressivo; il numero di stazioni di stampa nella stampa a più colori può essere qualunque; ed il procedimento ed il dispositivo secondo l'invenzione possono essere applicati a sistemi di stampa laser a toner non liquido.

Queste ed altre modificazioni, ed ogni sostituzione con equivalenti tecnici, possono essere apportate a quanto descritto e rappresentato, senza per questo dipartirsi dall'ambito dell’invenzione e dalla portata del presente brevetto.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 . Procedimento per stampa laser impiegante un rullo fotosensibile rotante caricato elettricamente per punti da un raggio laser e disposto per ricevere sui punti caricati una polvere di toner e trasferirla su di un nastro da stampare, caratterizzato dal fatto che l'immagine da stampare viene preventivamente memorizzata, da un primo raggio laser proveniente da una prima sorgente puntiforme controllata da un elaboratore, su di un rullo di memorizzazione rotante la cui superficie è rivestita da uno strato di materiale suscettibile di assumere una struttura amorfa o cristallina, convertibile sotto l'azione del raggio laser, detto materiale presentando una forte differenza di riflessività secondo che esso assume l'una o l'altra di dette strutture, e dal fatto che l'immagine così memorizzata viene quindi trasferita, mediante la riflessione ottica di secondi raggi laser provenienti da una seconda sorgente avente nel suo insieme un carattere lineare, sul rullo fotosensibile che riceve il toner e che trasferisce a sua volta l'immagine sul nastro da stampare.
2 . Dispositivo per l'attuazione di un procedimento secondo la rivendicazione 1 , che comprende un rullo fotosensibile rotante, cooperante con un nastro da stampare e con un distributore di toner, caratterizzato dal fatto che comprende altresì: un rullo di memorizzazione rotante la cui superficie è rivestita da uno strato di materiale suscettibile di assumere una struttura amorfa o cristallina, convertibile sotto l'azione di un raggio laser, detto materiale presentando una forte differenza di riflessività secondo che esso assume l'una o l'altra di dette strutture; un dispositivo a primo raggio laser proveniente attraverso un primo sistema ottico da una prima sorgente puntiforme posta sotto il controllo di un elaboratore, disposto per formare sul rullo di memorizzazione rotante l'immagine da stampare; ed un dispositivo di trasferimento comprendente una seconda sorgente di secondi raggi laser complessivamente lineare, un secondo sistema ottico disposto per mettere a fuoco detti secondi raggi laser su di una generatrice di detto rullo di memorizzazione rotante, ed un terzo sistema ottico disposto per proiettare su di una generatrice del rullo fotosensibile i raggi riflessi dalla generatrice di detto rullo di memorizzazione rotante sulla quale incidono detti secondi raggi laser.
3 . Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo a primo raggio laser comprende una sorgente puntiforme, un elaboratore di controllo ed un sistema ottico, sostanzialmente conformi a quelli abitualmente impiegati per la generazione dell'immagine su di un rullo fotosensibile.
4 . Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di trasferimento è meccanicamente statico.
5 . Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta seconda sorgente di raggi laser può essere essa stessa lineare per tutta la sua lunghezza, oppure può consistere in una serie di sorgenti lineari di minor estensione o puntiformi, allineate per costituire nel loro insieme una sorgente lineare di maggior estensione.
6 . Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti secondo e terzo sistema ottico sono parzialmente fusi tra loro con l'impiego di una superficie semiriflettente disposta per deviare verso il rullo fotosensibile i raggi riflessi dal rullo di memorizzazione.
7 . Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto rullo di memorizzazione è rivestito con un materiale amorfo/cristallino di un tipo riscrivibile.
8 . Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto rullo di memorizzazione è rivestito da uno strato di di
9 . Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il rullo fotosensibile ed il rullo di memorizzazione sono azionati solidalmente od in modo rigidamente sincronizzato, oppure preferìbilmente essi possiedono un azionamento con velocità indipendente.
10 . Dispositivo per una stampa a più colori, caratterizzato dal fatto che più dispositivi secondo la rivendicazione 2, impieganti toner di differenti colori, sono disposti in cascata lungo la traiettoria di un nastro da stampare, preferibilmente con interposizione di elementi riscaldanti atti ad effettuare un fissaggio almeno parziale del toner.
11 . Procedimento e dispositivo per stampa laser ad elevata velocità, caratterizzati dai modi di operare, particolarità, disposizioni e funzionamento, quali appaiono dalla descrizione sopraestesa e dai disegni annessi, o sostituiti da (oro equivalenti tecnici, presi nel loro insieme, nelle loro varie combinazioni o separatamente.