BR102013024866A2 - Method and apparatus for variable brightness reduction - Google Patents

Description

MÉTODO E APARELHO PARA REDUÇÃO DE BRILHO VARIÁVEL ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO A invenção refere-se à impressão. Mais particularmente, a invenção refere-se a um método e aparelho para redução de brilho variável.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

Atualmente, muitos dos mecanismos de impressão com toner sofrem de uma limitação na medida em que eles produzem imagens brilhantes, como resultado das propriedades inerentes do toner e do processo de fusão. À medida em que a altura da pilha do toner aumenta, o toner é derretido em um estado quase líquido para adesão suficiente ao papel. 0 estado líquido do toner resulta em uma superfície muito lisa para regiões de alta cobertura da página. Esta superfície lisa, por sua vez, tem uma elevada reflexão especular que é indesejável em certas aplicações e para alguns usuários. Impressoras competitivas, tais como as que utilizam a litografia offset e as que utilizam, por exemplo, o toner HP índigo líquido, resultam em pouco brilho e, portanto, tem vantagem no mercado.

Alguns fabricantes, incluindo a Xerox, tentam reduzir o brilho do toner fundido, alterando sua formulação para que se solidifique numa forma menos lisa. Isto ocasiona, pelo menos, as seguintes'limitações: 1) existe redução do brilho marginal; 2) a impressora pode produzir apenas dois níveis de brilho correspondentes à formulação do toner que esteja instalada; 3) a alternância de toners é cara e demorada porque o aparelho deve ser configurado de forma diferente a cada mudança, além do que, todo o toner de um tipo deve ser extraído antes que a outra formulação seja instalada, e 4) as duas formulações diferentes de toner devem ser abastecidas na cadeia de abastecimento.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Concretizações da invenção proporcionam um método e um aparelho para reduzir a lisura da camada de toner e, assim, reduzir o brilho da impressão resultante. A presente invenção supera as limitações acima mencionadas do estado da técnica, permitindo que uma única formulação de toner, com elevado brilho original, imprima todas as imagens. Uma nova opção de acabamento é necessária para que, por meio da aplicação de uma combinação de calor e de pressão com um rolo texturizado, se reduza o brilho especular da superfície do toner, imprimindo uma textura de alta frequência sobre a camada lisa de toner. Ao ajustar a temperatura e/ou a pressão do cilindro texturizado, o brilho efetivo da impressora pode ser ajustado como desejado por meio de software.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma representação esquemática de uma superfície do substrato que mostra a luz incidente, a reflexão difusa e a reflexão especular. A Figura 2 é uma representação esquemática de três fases de alterações térmicas no toner durante o processo de fusão. A Figura 3 é um gráfico que mostra a viscosidade versus a temperatura para um toner. A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um arranjo de rolos texturizados de acordo com a invenção. A Figura 5 é um gráfico que mostra os resultados dos testes com um rolo LPI 150 de acordo com a invenção. A Figura 6 é uma fotografia que mostra uma região ampliada de uma página na qual uma reticulação do toner CMYK camadas é visível. A Figura 7 é uma fotografia que mostra a mesma região da página da Figura 6 depois da redução do brilho. E a Figura 8 é um diagrama de blocos esquemático que ilustra um aparelho cuja concretização preferida se dá através de um sistema de computador no qual um conjunto de instruções faz com que o aparelho execute qualquer uma das metodologias aqui descritas. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Concretizações da invenção proporcionam um método e um aparelho para reduzir a lisura da camada de toner e, assim, reduzir o brilho da impressão resultante. A presente invenção supera as limitações do estado da técnica acima mencionadas, permitindo que um único toner, originalmente de alto brilho, imprima todas as imagens. Uma nova opção de acabamento é necessária para que, por meio da aplicação de uma combinação de calor e pressão com um rolo texturizado, reduz o brilho especular da superfície do toner, imprimindo uma textura de alta frequência sobre a camada lisa de toner. Ao ajustar a temperatura e/ou a pressão do cilindro texturizado, o brilho efetivo da impressora pode ser ajustado como desejado por meio de software. 0 brilho é uma propriedade óptica que descreve a capacidade de uma superfície de refletir a luz na direção especular. A lisura da superfície determina a quantidade de reflexão especular. O aumento da rugosidade de uma superfície no vinco de reflexão difusa, e, assim, reduz o brilho da superfície. Veja a figura 1.

Quando uma imagem for aplicada a um substrato, as mudanças térmicas no toner durante o processo de fusão podem ser divididas em três fases (ver Figura 2): • Aquecimento - Aumento da temperatura das partículas do toner e do papel; • Amolecimento - Fusão do toner começa a partir da superfície das partículas e das partículas de toner, e • Fusão - Toner em parte fundido adere ao papel.

Note-se que a viscosidade do toner é uma função da temperatura. A Figura 3 é um gráfico que mostra a viscosidade versus temperatura para um toner. Este gráfico foi obtido a partir de um artigo publicado no seguinte link: http://media.tkk.fi/GTTS/GAiF/GAiF_PDF/GAiF2001_3- 3.pdf.

Uma concretização preferida da invenção proporciona um método e um aparelho para reduzir o brilho do toner que é aplicado a uma superfície de substrato como se segue: A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um arranjo de rolos texturizados de acordo com a invenção. Para reduzir o brilho de uma impressão, a rugosidade da superfície do toner é aumentada. 0 aumento da rugosidade de toner é obtido com o aquecimento de um o rolo texturizado 40 e pressão. O cilindro pode ser sólido ou um cilindro -oco formado a partir de metal ou de outra superfície rígida. O material deve ser rígido o suficiente para aceitar e manter a textura, enquanto é pressionado contra as muitas centenas de milhares de páginas a terem o brilho reduzido. A texturização é realizada começando com um rolo liso e a remoção do material no padrão desejado. Este padrão pode ser um padrão que se repete regularmente, como uma tela, ou um padrão aleatório de alguma natureza estocástica. Um método para aplicar a textura é a aplicação de uma fotoresistência, exposta à luz, o que gera a decapagem química do material. Outro método é utilizar um laser de alta potência para criar sulcos na, ou gravar a, superfície do rolo. A grandeza da redução do brilho pode ser controlada ajustando-se a temperatura do cilindro texturizado. 0 cilindro pode ser aquecido até a temperatura desejada por diversos meios. Se uma bobina de resistência elétrica é utilizada para geração de calor, a bobina pode ser posicionada no interior do rolo, em contato direto com a superfície, ou no exterior do rolo, com a ajuda de ventilação de ar para aumentar a temperatura do cilindro. Outro método é o aquecimento por indução, em que a utilização de campos magnéticos de alta-frequência de comutação induz correntes num rolo de metal para aumentar a sua temperatura.

Um sensor de temperatura pode ser utilizado para medir a temperatura da superfície do rolo. Um circuito de controle é então usado para levar o rolo até a temperatura programável desejada, que resulta na redução de brilho desejado. Isto controla o quão profundamente a superfície texturizada pode se interpenetrar com a superfície da camada de toner com base no ponto de amolecimento e de fusão do toner (ver Figura 5).

Numa concretização preferida, a visibilidade da textura é ocultada fazendo-se a textura a uma frequência elevada, por exemplo, 150 + linhas por polegada (LPI). A gravação a laser de um rolo de aço criou este teste padrão da textura. A profundidade da texturização é diretamente proporcional à frequência da textura. A 150 LPI, a profundidade da textura é de aproximadamente 60 μιη. Isto é suficiente para a penetração de 3 a 8 μπι dar altura da pilha de toner uniformemente. A 220 LPI, a textura é limitada a aproximadamente 30 μιτι, e a 300 LPI é ainda mais reduzida, aproximadamente 18 μιη. A frequência da textura deve ser suficientemente elevada para não ser visível, mas suficientemente baixa para permitir uma profundidade suficiente para penetração na camada de toner sem problemas.

Os resultados iniciais de teste com um rolo LPI 150 são mostrados na Figura 5, ' que é um diagrama de resultados de testes reais, e que mostra o brilho, tal como medido por um verificador de brilho versus a temperatura do rolo. A Figura 5 confirma que, à medida em que a temperatura nominal do rolo é aumentada, ainda que outras variáveis, tais como velocidade e pressão de rotação permaneçam inalteradas, a quantidade de brilho numa página é reduzida. As páginas antes da redução de brilho medem cerca de 55 unidades de brilho (gl). Quando o cilindro está a 80 graus ou abaixo, a página após o processo de redução do brilho permanece (para todos os efeitos práticos) inalterada. À medida em que a temperatura do rolo é aumentada páginas subsequentes que à entrada apresentam idênticos 55 gl são medidos após o processo de redução de brilho e apresentam menos brilho. A velocidade de linha máxima se situa em cerca de 80 páginas por minuto (PPM). A velocidade de linha média é cerca de 40 PPM. A razão porque o brilho é posteriormente reduzido da velocidade máxima para a velocidade média é que o aumento do tempo de contacto do papel com o rolo na velocidade de linha média permite que mais energia seja aplicada ao toner, e, assim, ocorra um amaciamento adicional. A Figura 6 é uma fotografia que mostra uma região ampliada de uma impressão, no qual uma reticulação do toner CMYK camadas seja visível. A Figura 7 é uma fotografia que mostra a mesma região da página mostrada na figura 6, após a redução de brilho. Note-se que a superfície tem agora um padrão de diamante visível e que reflete a luz de forma diferente, porque a superfície do toner foi alterada de lisa para texturizada.

Uma concretização preferida da invenção pode ser usada com o Prowler (Xerox Chamonix).

Além disso, pode ser usado com iGen e outros motores de toner da Ricoh, KM, Canon e outros. Este rolo pode ser usado em linha (inline) ou fora de linha (offline) . Para o caso de uso em linha, uma unidade finalizadora de redução de brilho inclui os componentes mecânicos necessários para o transporte do papel a partir da entrada para o rolo aquecido e texturizado e depois ejeta a página na saída. A maioria das impressoras digitais tem um design físico e elétrico padrão para permitir várias opções de acabamento a ser configuradas conforme a necessidade. Para o caso de uso independente (não ligado a sistema), pilhas de páginas impressas anteriormente por uma impressora são colocadas num alimentador. 0 alimentador puxa cada página, uma de cada vez, a partir do topo da pilha e transmite-a ao finalizador de redução de brilho, que pode ter o mesmo design que o do finalizador de redução de brilho em linha. Neste momento, prevê-se que a pressão do rolo não é ajustada durante uma tiragem além da que move os rolos para dentro ou para fora e assim ativa ou desativa a redução de brilho, numa operação de página a página. A pressão é ajustada por meio de molas e/ou solenóides de pressão de gás. 0 calor é modulado, como descrito acima, utilizando um circuito de controle com aquecimento resistivo ou indução. Implementação por Computador A Figure 8 é um diagrama de blocos esquemático que ilustra um aparelho na concretização preferida de um sistema de computador 1600 no qual um conjunto de instruções para forçar o aparelho a executar qualquer uma das metodologias aqui descritas pode ocorrer. Em concretizações alternativas, a máquina pode compreender ou incluir um roteador de rede, um comutador de rede, uma ponte de rede, assistente digital pessoal (PDA), um telefone celular, um aparelho de Web ou qualquer máquina capaz de executar ou transmitir uma seqüência de instruções que especifiquem as ações a serem tomadas. O sistema de computador 1600 inclui um processador 1602, uma memória principal 1604 e uma memória estática de 1606, que se intercomunicam através de um barramento 1608. O sistema de computador 1600 pode ainda incluir uma unidade de exibição 1610, por exemplo, um visor de cristal liquido (LCD) ou um tubo de raios catódicos (CRT) . O sistema de computador 1600 inclui ainda um dispositivo de entrada alfanumérico 1612, por exemplo, um teclado, um dispositivo de controle de cursor 1614, por exemplo, um mouse, uma unidade de disco 1616, um dispositivo de geração de sinal 1618, por exemplo, um alto-falante, e um dispositivo de interface da rede 1628. A unidade de disco 1616 inclui um meio legível por computador 1624 no qual é armazenado um conjunto de instruções executáveis, isto é, que contem software 1626, concretizando qualquer um, ou todos, os métodos aqui descritos abaixo. O software de 1626 é também mostrado de forma residente, completamente ou, pelo menos parcialmente, no interior da memória principal 1604 e/ou no interior do processador 1602. O software 1626 pode ainda ser transmitido ou recebido através de uma rede 1630 por meio de um dispositivo de interface da rede 1628.

Em contraste com o sistema 1600 discutido acima, uma concretização diferente utiliza circuitos lógicos, em vez de instruções executadas por computador para implementar as entidades de processamento. Dependendo dos requisitos específicos da aplicação nas áreas'de velocidade, despesas, custos de ferramentas, e assim por diante, essa lógica pode ser implementada através da construção de um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), com milhares de minúsculos transistores integrados. Tal ASIC pode ser implementado com CMOS (complementary metal oxide semiconductor), TTL (lógica de transístor-transístor), VLSI (integração de sistemas muito grande), ou de outra maneira adequada. Outras alternativas incluem um chip de processamento de sinal digital (DSP), circuitos discretos (como resistores, capacitores, diodos, indutores e transistores), arranjos de portas programável em campo (FPGA), arranjos lógico programável (PLA), dispositivos lógico programável (PLD) e semelhantes.

Fica entendido que outras concretizações podem ser utilizadas como ou para suportar os programas ou módulos de software executados mediante alguma forma de núcleo de processamento (tal como o processador de um computador), ou de outra forma aplicada ou realizada dentro ou fora de um aparelho ou de ura meio legível pelo computador. Um meio legível por máquina inclui um mecanismo para armazenar ou transmitir informação de uma forma legível por uma máquina, por exemplo, um computador. Por exemplo, um meio legível por máquina inclui memória só de leitura (ROM), memória de acesso aleatório (RAM), meios de armazenamento de discos magnéticos, meios de armazenamento ópticos, dispositivos de memória flash, elétricos, ópticos, acústicos ou de outra forma de sinais propagados, por exemplo, ondas portadoras, sinais de infravermelhos, sinais digitais, etc, ou quaisquer outros tipos de meios adequados para o armazenamento ou a transmissão de informação.

Embora a invenção seja aqui descrita com referência à concretização preferida, peritos na arte compreenderão facilmente que outras aplicações podem ser substituídos para aquelas aqui estabelecidas, sem que nos afastemos do espírito e do âmbito da presente invenção.

Por exemplo, formas de realização da invenção proporcionam redução de brilho seletivo de porções de impressões. Assim, vários efeitos de criação podem ser atingidos, quando porções de impressão, tais como texto, tem brilho reduzido em diferentes graus conforme o desejado, enquanto outras porções da impressão permanecem brilhosas. Estes efeitos podem ser alcançados em qualquer nível desejado de granularidade, como página por página de um documento com várias páginas, elemento por elemento de página principal dentro de uma página, ou dentro de um elemento de página particular, por exemplo, onde uma porção de uma imagem se destaca ou se desacentua baseada quantidade de brilho. Além disso, os peritos na arte apreciarão que os vários parâmetros ensinados aqui para efetuar o controle de brilho podem ser ajustados como desejado isoladamente ou em combinação. Assim, as concretizações da invenção incluem a utilização de pressão, calor, químicos e suas combinações para controlar brilho dentro de uma impressão. 0 uso de calor e de pressão é discutido acima. No que diz respeito aos produtos quimicos, qualquer número de produtos químicos conhecidos, p.ex., os solventes e semelhantes, podem ser usado para suavizar o toner aplicado ao substrato para permitir que o rolo reduza o brilho da imagem imipressa sobre o substrato. Tais produtos químicos podem ser aplicados diretamente no rolo através de um mecanismo de pulverização ou de dentro do cilindro através de uma ou mais aberturas formadas através da superfície da mesma, ou uma cabeça de impressão ou outros semelhantes podem ser utilizados para pulverizar seletivamente um solvente ou químico, numa imagem ou porção dela formada sobre um substrato.

Por conseguinte, a invenção deve apenas ser limitada pelas reivindicações incluídas a seguir.

REIVINDICAÇÕES

Claims (22)

1. Método de fornecimento de redução de brilho variável caracterizado por: compreender as etapas de: aplicação de uma camada lisa de * toner em um substrato para imprimir uma imagem nele, e aplicação de uma combinação selecionada de calor e pressão ao referido substrato com um rolo de textura para reduzir o brilho especular da dita imagem através da impressão de uma textura de alta frequência sobre a referida camada lisa de toner.

2. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: adicionalmente, compreender a etapa de: ajuste das ditas temperatura e pressão do referido rolo de textura para ajustar o brilho da imagem eficazmente formada sobre o referido substrato.

3. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: adicionalmente, compreender a etapa de: aplicação da referida combinação selecionada de calor e pressão ao referido substrato com um rolo de textura para porções pré-determinadas de gravuras para efetuar a redução do brilho da dita imagem seletiva.

4. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: o referido rolo compreender ainda qualquer um de um sólido e de um cilindro oco.

5. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: o referido rolo compreender ainda uma superfície de rolo, que é suficientemente rígida para receber e manter uma textura, uma vez que repetidamente será pressionada contra páginas a terem brilho reduzido.

6. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a texturização de dito rolo ser realizado começando com um rolo liso e a remoção de material num padrão desejado.

7. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: o referido padrão ser qualquer um de um padrão que se repitaregularmente ou um padrão aleatório de natureza estocástica.

8. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a quantidade de redução de brilho ser controlada ajustando-se a temperatura do cilindro texturizado; o dito rolo ser aquecido até à temperatura desejada por qualquer bobina de resistência elétrica posicionada no interior do cilindro, em contacto direto com a superfície do rolo ou posicionado no exterior rolo, com um ventilador de circulação de ar aquecido para aumentar a temperatura do cilindro; e o aquecimento de indução em que os campos magnéticos de comutação de alta frequência induzem correntes num rolo de metal para aumentar a sua temperatura.

9. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: um sensor de temperatura medir a dita temperatura da superfície do rolo.

10. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: um circuito de controle de conjuntos de dito rolo para uma desejada temperatura programável que resulta numa redução do brilho desejado.

11. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a dita temperatura do rolo controlar o quão profundamente uma superfície texturizada pode penetrar a superfície da camada de toner com base em um ponto de amolecimento e de fusão do toner.

12. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a visibilidade da texturização ficar oculta através de uma textura com uma frequência elevada.

13. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a profundidade da texturização ser limitada à medida que a frequência da textura é aumentada.

14. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a frequência da textura ser seleccionada para ser suficientemente elevada para não ser visível, mas suficientemente baixa para permitir uma profundidade suficiente para penetrar na camada de toner sem problemas.

15. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: à medida em que a temperatura nominal do rolo é aumentada, e as outras variáveis incluindo a velocidade de rotação e pressão permanecem a mesma, a quantidade de brilho de uma página ser reduzida.

16. Método de fornecimento, de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: o dito rolo ser usado em linha e for a de linha; quando em uso em linha, uma unidade de finalização de redução de brilho incluir componentes mecânicos necessários para o transporte de papel a partir de uma entrada para o referido rolo e depois ejeção de uma página na saída, e quando em uso fora de linha, pilhas de páginas impressas anteriormente por uma imprensa serem colocadas num alimentador de folhas, onde o dito alimentador de folhas puxa cada página, uma de cada vez, a partir de uma parte superior da pilha e transmite-a a um encadernador de redução de brilho.

17. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a pressão do rolo ser ajustada durante uma tiragem de mover os rolos para dentro ou para fora e assim ativar ou desativar a redução de brilho, numa operação de página a página.

18. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a pressão do rolo ser regulada por meio de molas e/ou solenóides de pressão de gás.

19. Método de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: o calor rolo ser modulado usando-se um circuito de controle com qualquer aquecimento resistivo e/ou por indução.

20. Aparelho de fornecimento de redução de brilho variável caracterizado por: um processador que controla uma impressora aplicar uma camada lisa de toner ao substrato no qual se imprimirá uma imagem, e o dito processador que controla a dita impressora aplicar uma combinação selecionada de calor e pressão ao dito substrato com um rolo de textura para reduzir o brilho especular da dita imagem através da aplicação por pressão de uma textura de alta frequência sobre a referida camada lisa de toner.

21. Aparelho de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por: o dito processador para controlar a dita impressora para ajustar quer a dita temperatura, quer a dita pressão do dito cilindro texturizado, ajustar o brilho eficaz da imagem formada sobre o referido substrato.

22. Aparelho de fornecimento de redução de brilho variável, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por: um cilindro que tem uma superfície texturizada configurado para reduzir o brilho especular de uma imagem através da aplicação por pressão de alta frequência a uma camada lisa de toner aplicado a um substrato imprimir uma imagem nele; um processador para controlar seletivamente a aplicação de qualquer calor, pressão, ou fatores químicos , ou quaisquer combinações destes, a qualquer dos ditos substrato e rolo em ligação com a operação do dito rolo texturizado.