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Die vorliegende Anmeldung hängt mit der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/462,485 unter dem Titel „METHODS AND APPARATUS FOR GENERATING DIFFERENTIAL GLOSS IMAGE USING LASER ENERGY”, der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/539,421 unter dem Titel „METHODS AND SYSTEMS FOR GENERATING DIFFERENTIAL GLOSS IMAGE USEFUL FOR DIGITAL PRINTING”, der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/539,416 unter dem Titel „METHODS AND SYSTEMS FOR GENERATING DIFFERENTIAL IMAGE BY PRE-HEATING PRINTED IMAGE” und der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. (Aktenzeichen des Anwalts 056-0501) unter dem Titel „SYSTEMS AND METHODS FOR PRINTING DIFFERENTIAL GLOSS IMAGE DIRECTLY ON PACKAGING” zusammen, deren Offenbarungen hiermit vollständig zur Bezugnahme übernommen werden.
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Die Offenbarung betrifft Systeme zum Erzeugen unterschiedlicher Glanzdruckbilder. Insbesondere betrifft die Offenbarung Tinten- und Toner-Systeme, die für die Erzeugung unterschiedlicher Glanzdruckbilder von Vorteil sind.
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Glanz ist ein Attribut für Bilder oder Substrate, das sich auf das Ausmaß einer Spiegelung von einer Oberfläche eines Substrats oder eines Bildes aus Markierungsmaterial auf einem Substrat bezieht. Die Spiegelung ist die spiegelartige Reflexion des einfallenden Lichtes von einer Oberfläche. Da die Oberfläche des Substrats oder des Bildes aus Markierungsmaterial eventuell nicht ganz flach ist, ist das Licht, das von der Oberfläche des Substrats reflektiert wird, nicht so als wenn es im Allgemeinen von einem Spiegel reflektiert würde. Wenn eine Oberfläche eines Substrats rau ist, ist der Anteil des Lichtes, das als Spiegelung reflektiert wird, geringer. Im Allgemeinen gilt, je rauer die Oberfläche, desto geringer die Wahrscheinlichkeit, dass sich das reflektierte Licht in der Richtung der Spiegelung bewegt. Durch Variieren der Rauheit der Oberfläche kann man verschiedenartige Oberflächenbeschaffenheiten erreichen.
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Verfahren und Geräte zum Laserglanzdrucken oder zum Generieren eines unterschiedlichen Glanzdruckbildes durch Anwenden von Energie auf ein Markierungsmaterial auf einem Substrat, um die Rauheit der Bildoberfläche zu ändern, werden in der US-Patentanmeldung Nr. 13/462,485 unter dem Titel „METHODS AND APPARATUS FOR GENERATING DIFFERENTIAL GLOSS IMAGE USING LASER ENERGY” offenbart. Das Markierungsmaterial auf dem Substrat kann ein Originalbild formen, und das unterschiedliche Glanzdruckbild bildet ein zweites Bild, das über dem Originalbild liegt. Verfahren und Systeme zum Generieren unterschiedlicher Glanzdruckbilder durch Anwenden von Energie auf ausgewählte Abschnitte von Markierungsmaterial auf einem Substrat, basierend auf variablen Daten, werden in der US-Patentanmeldung Nr. 13/539,421 unter dem Titel „METHODS AND SYSTEMS FOR GENERATING DIFFERENTIAL GLOSS IMAGE USEFUL FOR DIGITAL PRINTING” offenbart. Die Energie kann anhand von elektromagnetischer Strahlung durch den Laser einer Bildgebungsvorrichtung auf das Markierungsmaterial angewendet werden.
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Es hat sich herausgestellt, dass Markierungsmaterial der verwandten Technik mit den Verfahren und Systemen zum Laserglanzdrucken nicht optimal kompatibel ist. Beispielsweise kann es sein, dass Volltontintendrucke der verwandten Technik auf Grund einer fehlenden ausreichenden Lichtabsorption auf einer Wellenlänge des Lichts, das von dem Laserbildrechner emittiert wird, nicht mit Laserglanzdruck-Systemen funktionieren. Es werden Systeme zum Laserglanzdrucken eines Bildes aus Markierungsmaterial, um ein unterschiedliches Glanzdruckbild zu generieren, bereitgestellt, die verbessertes Markierungsmaterial umfassen, das für einen wirksamen Laserglanzdruck konfiguriert ist.
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Bei einer Ausführungsform können die Systeme ein Markierungsmaterialsystem, um unter Verwendung eines Laserglanzdruck-Bildrechners, der konfiguriert ist, um einen Abschnitt eines gedruckten Bildes einer elektromagnetischen Strahlung auszusetzen, ein unterschiedliches Glanzdruckbild zu generieren, wobei das System ein Markierungsmaterial zum Formen des gedruckten Bildes umfasst; und ein absorbierendes Element, das konfiguriert ist, um die elektromagnetische Strahlung zu absorbieren, wobei das absorbierende Element eine Komponente des Markierungsmaterials ist, umfassen. Die Systeme können ein Markierungsmaterial umfassen, das ferner ein Harz oder ein Bindemittel umfasst, wobei das Harz oder Bindemittel ein Harz oder Bindemittel ist, das auf einer Temperatur von weniger als 250 °C schmilzt.
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Bei einer Ausführungsform können die Systeme ein Markierungsmaterial umfassen, das ferner ein Harz oder Bindemittel umfasst, wobei das Harz oder Bindemittel ein Harz oder Bindemittel ist, das auf einer Temperatur von weniger als 150 °C schmilzt. Die Systeme können ein Markierungsmaterial umfassen, das ferner einen Thermoplast oder ein Wachs umfasst, wobei der Thermoplast oder das Wachs ein Thermoplast oder Wachs ist, der bzw. das auf einer Temperatur von weniger als 250 °C schmilzt. Die Systeme können ein Markierungsmaterial umfassen, das mindestens eine Farbmittelkomponente umfasst, wobei das absorbierende Element mindestens eine der mindestens einen Farbmittelkomponente umfasst.
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Das absorbierende Element kann ein Pigment oder ein Farbstoff sein. Das absorbierende Element kann Pigmentruß sein. Der Laserglanzdruck-Bildrechner kann einen IR-Laser umfassen, wobei das absorbierende Element IR-Licht absorptionsfähig ist. Bei einer Ausführungsform kann das IR-Licht absorptionsfähige absorbierende Element für sichtbares Licht transparent sein. Bei einer Ausführungsform kann das absorbierende Element eine ungleichmäßige Verteilung in dem Markierungsmaterial aufweisen, um ein ungleichmäßiges Erhitzen der Abschnitte des Markierungsmaterials zu ermöglichen, wenn es der elektromagnetischen Strahlung des Laserglanzdruck-Bildrechners ausgesetzt wird. Bei einer Ausführungsform kann das absorbierende Element in dem Markierungsmaterial in einer Konzentration angeordnet sein, die ausreicht, um dem Markierungsmaterial eine Dämpfungslänge von 0,5 bis 10 Mikrometer zu verleihen. Bei einer Ausführungsform kann das absorbierende Element in dem Markierungsmaterial in einer Konzentration von 0,1 bis 5 % angeordnet sein.
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Bei einer Ausführungsform der Systeme kann ein Markierungsmaterialsystem zum Generieren eines unterschiedlichen Glanzdruckbilds ein Markierungsmaterial, um das gedruckte Bild zu formen, wobei das Markierungsmaterial ein IR-Licht absorptionsfähiges absorbierendes Element umfasst, wobei das absorbierende Element für sichtbares Licht transparent ist; und einen Laserglanzdruck-Bildrechner, der konfiguriert ist, um einen Abschnitt des gedruckten Bildes dem IR-Licht zur Absorption durch das absorbierende Element auszusetzen, umfassen. Das absorbierende Element kann ein Pigment oder ein Farbstoff sein. Bei einer Ausführungsform kann das absorbierende Element eine grobe Verteilung in dem Markierungsmaterial aufweisen.
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Es werden hier Ausführungsbeispiele beschrieben. Es wird jedoch in Betracht gezogen, dass ein beliebiges System, das Merkmale von hier beschriebenen Geräten und Systemen umfasst, in Geist und Umfang der Ausführungsbeispiele inbegriffen ist.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Bildes aus Markierungsmaterial auf einem Substrat;
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2 eine schematische Ansicht eines Systems zum Drucken eines unterschiedlichen Glanzdruckbildes auf einem Substrat unter Verwendung von Markierungsmaterial gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Ausführungsbeispiele sind dazu gedacht, alle Alternativen, Änderungen und Äquivalente abzudecken, die in Geist und Umfang der hier beschriebenen Verfahren und Systeme enthalten sind.
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Systeme und Verfahren zum Laserglanzdrucken werden in der Anmeldung ‘485 offenbart. Die Systeme sind konfiguriert, um auf einem gedruckten Bild einen unterschiedlichen Glanz zu generieren, indem das gedruckte Bild einer Strahlung ausgesetzt wird, die von einer Bildgebungsvorrichtung emittiert wird, wie etwa einer elektromagnetischen Strahlung, die von einem Laserglanzdruck-Bildrechner emittiert wird. Der Abschnitt des Markierungsmaterials, das der Strahlung ausgesetzt wird, absorbiert die Strahlung, was bewirkt, dass der Abschnitt auf eine Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, um das Markierungsmaterial zum Schmelzen zu bringen, wobei eine Oberfläche des gedruckten Bildes verändert wird, um einen unterschiedlichen Glanz zu generieren. Das gedruckte Bild aus Markierungsmaterial wird auf einem Substrat angeordnet, das konfiguriert ist, um von der Strahlung, die von dem leistungsstarken Laser emittiert wird, im Wesentlichen unbeeinflusst zu bleiben. Wie es in der Anmeldung ‘421 offenbart wird, kann der eine oder können die mehreren Abschnitte des gedruckten Bildes wahlweise gemäß variablen Daten einem Laserstrahl ausgesetzt werden, der von der Bildgebungsvorrichtung emittiert wird. Insbesondere können die Verfahren das Empfangen von Daten an einem digitalen Frontend (DFE) und das Generieren eines unterschiedlichen Glanzdruckbildes auf einem Tonerbild basierend auf den empfangenen Daten umfassen. Derartige Verfahren und Systeme sind nützlich, um unterschiedliche Glanzdruckbilder beim Drucken mit variablen Daten zu generieren, wobei es sich um eine Art des digitalen Druckens handelt, wozu das bedarfsmäßige Drucken gehört, bei dem sich Elemente, wie etwa Text, Grafikelemente und Bilder, von einem Ausdruck zum anderen ändern können, umfassen.
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Insbesondere können die Laserglanzdruck-Systeme eine Bilderzeugungsvorrichtung umfassen, die einen Teilabschnitt zum Erstellen von Glanzdruckbildern aufweist, der eine Bildgebungsvorrichtung umfasst, die einen Laserglanzdruck-Bildrechner umfasst. Ein leistungsstarker Laser des Laserglanzdruck-Bildrechners kann konfiguriert sein, um einen oder mehrere Abschnitte eines gedruckten Bildes auf einem Substrat zum Schmelzen zu bringen. Das gedruckte Bild kann aus einem Markierungsmaterial geformt werden und kann ein Tonerbild oder ein Tintenbild sein, das von einem Teilabschnitt zum Erzeugen von Bildern der Bilderzeugungsvorrichtung oder von einer getrennten Bildgebungsvorrichtung erzeugt wird. Obwohl das Substrat von der Strahlung, die von dem Laserglanzdruck-Bildrechner emittiert wird, im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt, wird der eine oder werden die mehreren Abschnitte des Tonerbildes oder des Tintenbildes selektiv der Strahlung ausgesetzt, die von dem Laserglanzdruck-Bildrechner emittiert wird, um zu bewirken, dass sich eine Oberfläche des gedruckten Bildes verändert, wodurch ein unterschiedliches Glanzdruckbild generiert wird.
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Ein Teilabschnitt zum Erstellen von Glanzdruckbildern einer Bilderzeugungsvorrichtung kann eine Bildgebungsvorrichtung umfassen, wie etwa einen Laser-Bildrechner oder einen Laserglanzdruck-Bildrechner, die konfiguriert ist, um einen Laserstrahl in einem bestimmten Muster oder auf einen oder mehrere Abschnitte eines Bildes aus Markierungsmaterial auszugeben. Dies kann z.B. auf dem Tonerbild verschiedene Rauheitsstufen verursachen und sich daher auf ein Glanzaussehen auswirken. Der Teilabschnitt zur Glanzerstellung und der Laserglanzdruck-Bildrechner können ein getrenntes Model sein oder können als Teil eines anderen Moduls oder Bauteils einer Bilderzeugungsvorrichtung umgesetzt werden.
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Ein Laserglanzdruck-Bildrechner kann derart konfiguriert sein, dass die Leistung der Laserenergie, die von dem Laserglanzdruck-Bildrechner emittiert wird, ausreicht, um das Schmelzen des Tonerbildes zu verursachen, und dabei nicht ausreicht, um ein Verdampfen oder ein Abtragen des Tonerbildes oder des Substrats zu bewirken. Beispielsweise kann der Laserglanzdruck-Bildrechner konfiguriert sein, um einen Energiebedarf von ungefähr 1 kW/cm2 (oder in einem Bereich von 100 bis 10.000 W/cm2) für die Leistungsdichte und ungefähr 1 J/cm2 (oder in einem Bereich von 0,1 bis 10 J/cm2) für die Energiedichte zu erfüllen. Der Energiebedarf für einen Laserglanzdruck-Bildrechner ist anders als der Energiebedarf, der typischerweise mit Techniken zum Laser-Abtragen/Gravieren verknüpft ist, wobei die Laserenergie stark genug ist, um bei einer Ätzanwendung von harten Materialien (z.B. Stein, Keramik usw.) verwendet zu werden. Beispielsweise kann der typische Laserenergiebedarf für das Laser-Abtragen/Gravieren in einem Bereich von 1 bis 100 MW/cm2 für die Leistungsdichte und in einem Bereich von 1 bis 100 J/cm2 für die Energiedichte liegen, wobei MW Megawatt bedeutet. Zusätzlich können die Techniken zum Laser-Abtragen/Gravieren ein Verdampfen oder Entfernen des Materials bewirken, wohingegen durch die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur ein minimales oder gar kein Verdampfen oder Entfernen des Materials verursacht wird. Ein Laserglanzdruck-Bildrechner weist einen Energiebedarf auf, der auch anders als der von leistungsschwächeren Laserbildrechnern ist, die typischerweise für die Elektrophotographie, wie in einem Laserdrucker, verwendet werden. Das Laserglanzdrucken existierender gedruckter Bilder unter Verwendung eines leistungsstarken Laserbildrechners verändert die Oberflächenrauheit des gedruckten Bildes, um ein Glanzdruckbild mit hoher Auflösung und starkem Kontrast zu erzeugen.
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1 zeigt einen Ausdruck 100, der ein Substrat 105 und ein darauf angeordnetes Bild aus Markierungsmaterial 110 umfasst. Das Markierungsmaterial kann Tinte oder Toner sein und kann von einer Bilderzeugungsvorrichtung angeordnet werden, um das Bild aus Markierungsmaterial 110 auf dem Substrat 105 zu formen. Das Bild aus Markierungsmaterial 110 kann durch eine Markierungsvorrichtung einer Bilderzeugungsvorrichtung, wie etwa eines xerographischen Drucksystems, das verwendet werden kann, um ein Tonerbild zu formen, welches das Bild aus Markierungsmaterial 110 bildet, auf dem Substrat 105 geformt werden. Alternativ kann ein Tintenstrahl-Drucksystem verwendet werden, um ein Tintenbild zu formen, welches das Bild aus Markierungsmaterial 110 bildet. Das Substrat 105 kann biegsam sein (z.B. Papier, Folie usw.) und/oder kann als Verpackung geeignet sein.
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Das Bild aus Markierungsmaterial 110 kann ein Film einer gewissen Dicke (z.B. fünf Mikrometer) mit einer gewissen Menge eingebetteter Farbstoffe oder eingebetteter Pigmente sein. Die Farbstoffe oder Pigmente können in der Lage sein, die Laserenergie zu absorbieren, und können dadurch auf eine Temperatur erhitzt werden, die bewirkt, dass das Markierungsmaterial des Bildes aus Markierungsmaterial 110 schmilzt. Das Substrat 105 kann als Wärmesenke dienen, welche die thermische Energie aus dem Bild aus Markierungsmaterial 110 entfernt. Der Ausdruck 100 kann durch einen Kühlteilabschnitt, wie beispielsweise in der Anwendung ‘485 gezeigt, nach dem Laserglanzdrucken abgekühlt werden.
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Vor dem Laserglanzdrucken kann das Bild aus Markierungsmaterial 110 einen einheitlichen Glanz aufweisen. Das Bild aus Markierungsmaterial 110, das in 1 gezeigt wird, ist auf der Sichtskala an der Oberfläche des Bildes 110 im Allgemeinen flach und einheitlich. Beispielsweise für Photographie- oder Druckanwendungen sind übliche Oberflächenbeschaffenheiten, die von Verbrauchern erwünscht sind, eine glänzende Oberflächenbeschaffenheit und eine matte Oberflächenbeschaffenheit, die beide durch eine einheitliche Oberfläche des Bildes 110 geformt werden. Ein Oberflächenprofil des gedruckten Bildes kann durch das Laserglanzdrucken verändert werden, um einen unterschiedlichen Glanzeffekt zu erzeugen. Im Allgemeinen bezieht sich der unterschiedliche Glanz auf eine glänzende Oberflächenbeschaffenheit, die man erreichen kann, indem ein Kontrast der Bildabschnitte, die glänzender sind als andere Bildabschnitte, bereitgestellt wird. Beispielsweise sind Oberflächen mit größerer Rauheit typischerweise weniger glänzend. Durch das bildmäßige Modulieren der Oberflächenrauheit kann man ein Bild mit deutlichem Glanzkontrast erstellen.
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Es hat sich herausgestellt, dass Laserglanzdruck-Systeme, die einen leistungsstarken Laser verwenden, wie zuvor offenbart, zum Laserglanzdrucken bestimmter Bildflächen eines Bildes aus Markierungsmaterial unwirksam sein können. Es hat sich herausgestellt, dass die Volltontintenausdrucke der verwandten Technik beispielsweise von einem Laserbildrechner, der IR-Licht emittiert, auf Grund ihrer Unfähigkeit, das Licht ausreichend zu absorbieren, das eine Wellenlänge im IR-Bereich aufweist, nicht wirksam einen Laserglanz erhalten.
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Bilder aus Markierungsmaterial, die unter Verwendung von Heißschmelzharz geformt werden, wie etwa aus Toner oder Heißschmelztinte, können erneut aufgeschmolzen werden, indem das Markierungsmaterial hohen Temperaturen ausgesetzt wird, wie etwa den Temperaturen, die verwendet werden, um das Markierungsmaterial zum Schmelzen zu bringen, wenn das gedruckte Bild geformt wird. Ein Bild aus Markierungsmaterial kann erneut erhitzt werden, wie etwa unter Verwendung eines Laserglanzdruck-Systems, um das Bild zu belichten. Ein leistungsstarker Laser einer Bildgebungsvorrichtung des Laserglanzdruck-Systems kann konfiguriert sein, um Laserimpulse zum lokalisierten Erhitzen in Abschnitten eines Bildes aus Markierungsmaterial über einen kurzen Zeitraum zu emittieren (z.B. ungefähr 10 Mikrosekunden bis ungefähr 1 Millisekunde). Kleine Bereiche des erhitzten Abschnitts absorbieren Lichtenergie anhand von absorbierenden Elementen, wie etwa anhand von einzelnen Toner- oder Pigmentteilchen, die den Abschnitt des Bildes aus Markierungsmaterial bilden, das Licht absorbiert, das eine Wellenlänge aufweist, die einer Wellenlänge von Licht entspricht, das von dem Laserglanzdruck-Bildrechner emittiert wird. Das Bild aus Markierungsmaterial, das während des Laserglanzdruck-Prozesses dem Laser ausgesetzt wird, kann dann abgekühlt werden.
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Wenn, wie zuvor besprochen, ein gedrucktes Bild aus Markierungsmaterial dem Laserglanzdrucken unterzogen wird, entwickelt die Bildoberfläche Rauheitscharakteristiken, die sich von der ursprünglichen Bildoberfläche unterscheiden, d.h. von einer Bildoberfläche, die durch typische Prozesse des Fixierens, Härtens und/oder Verfestigens des Bildes geformt wird, die häufig auf langsamem und einheitlichem Erhitzen und Anwenden von Kontaktdruck während des Abkühlens und/oder Erhitzens beruhen. Die sich ergebende bestimmte Rauheitscharakteristik führt zu einem kontrastreichen Glanz, d.h. zu einem unterschiedlichen Glanz. Das Markierungsmaterial kann zum wirksamen Laserglanzdrucken konfiguriert werden, indem sichergestellt wird, dass das Markierungsmaterial gewisse Kriterien erfüllt.
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Insbesondere muss das Harz (Toner) oder Bindemittel (Tinte) des Markierungsmaterials, das verwendet wird, um ein mit Laserglanzdruck zu versehendes gedrucktes Bild zu formen, einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisen. Bevorzugt schmilzt das Markierungsmaterial auf einer Temperatur von weniger als 500 °C. Weiter bevorzugt schmilzt das Markierungsmaterial auf einer Temperatur von weniger als 250 °C. Das Markierungsmaterial kann bevorzugt aus Thermoplasten, Wachsen usw. geformt sein, die das Schmelzen des Markierungsmaterials auf diesen Temperaturen erleichtern.
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Die Tinte oder der Toner sollte aus einer oder mehreren Komponenten geformt sein, die eine effiziente Absorption der Laserenergie oder der elektromagnetischen Strahlung auf einer Lichtwellenlänge ermöglicht bzw. ermöglichen, die einem Laserstrahl entspricht, der von einem Laserglanzdruck-Bildrechner emittiert wird. Die Laserenergie oder die Licht absorbierenden Komponenten des Markierungsmaterials können das Farbmittel des Markierungsmaterials umfassen. Alternativ oder kombiniert können andere Komponenten des Markierungsmaterials als das Farbmittel konfiguriert sein oder ausgewählt werden, um eine Laserenergie absorbierende Komponente zu bilden. Die absorbierende Komponente kann ein Farbmittel umfassen, das eine sichtbare Farbe verleiht, die das Bild formt. Alternativ kann die absorbierende Komponente ein Farbmittel umfassen, das Licht im IR-Bereich absorbiert, jedoch transparent ist, wenn es Licht im sichtbaren Bereich ausgesetzt wird.
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Die Stärke der Laserenergie absorbierenden Komponente ist bevorzugt ausreichend, um eine Dämpfungslänge oder Absorptionslänge von Laserlicht in dem Bild aus Markierungsmaterial sicherzustellen, die in einem Bereich von weniger als 0,5 bis ungefähr 10 Mikrometer liegt. Die Stärke der Laserenergie absorbierenden Komponente kann angepasst werden, indem eine Konzentration von 0,2 % bis 10 % der Laserenergie absorbierenden Komponente in dem Markierungsmaterial, welches das Bild formt, angepasst wird. Bevorzugt ist die Verteilung einer Laserenergie absorbierenden Komponente in dem Markierungsmaterial mit Konzentrationsvariationen über eine Längenskala von ungefähr 1 Mikrometer grob. Dadurch kann das ungleichmäßige lokalisierte Erhitzen ermöglicht werden. Die Laserleistung absorbierende Komponente kann beispielsweise ein Pigment oder ein Farbstoff sein. Bevorzugt ist die Laserleistung absorbierende Komponente ein Pigment.
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Ein einfarbiges Tinten- oder Tonermarkierungsmaterial, das zum Laserglanzdrucken geeignet ist, kann bevorzugt ein schwarzes Pigment oder einen schwarzen Farbstoff umfassen. Das schwarze Pigment oder der schwarze Farbstoff kann ausgewählt werden, um eine starke Lichtabsorption auf einer Frequenz oder in einem Bereich von Frequenzen aufzuweisen, die bzw. der der Frequenz oder dem Bereich von Frequenzen des Lichts entspricht, das von dem Laserbildrechner emittiert wird, der verwendet wird, um ein gedrucktes Bild, das aus dem Markierungsmaterial geformt wird, mit Laserglanzdruck zu versehen. Beispielhaft ist Pigmentruß ein bevorzugtes Pigment auf Grund seines breiten Wellenlängenabsorptionsbandes und seiner geringen Kosten. Bei alternativen Ausführungsformen kann eine separate Laser absorbierende Komponente zu der Tinte oder dem Toner hinzugefügt werden, um die Laserabsorption zu ermöglichen oder zu verbessern.
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Ein System mit farbigem Markierungsmaterial, das zum Laserglanzdrucken geeignet ist, kann farbige Tinten oder Toner umfassen, die mit dem Laserglanzdrucken kompatibel sind. Falls beispielsweise der Laserbildrechner der Bildgebungsvorrichtung konfiguriert ist, um Laserlicht im sichtbaren Bereich zu verwenden, kann man geeignet eine Tinte, die eine Farbe aufweist, die zum Laserlicht komplementär ist, und schwarze Tinte zum Absorbieren des Laserlichts verwenden. Falls der Laserbildrechner der Bildgebungsvorrichtung konfiguriert ist, um Laserlicht im IR-Bereich zu verwenden, dann kann bzw. können ein oder mehrere von dem farbigen Farbstoff oder Pigment konfiguriert sein oder ausgewählt werden, um eine starke Absorption bei der entsprechenden Lichtfarbe aufzuweisen. Bevorzugt ist das Farbmittel, das die Licht absorbierende Komponente bildet, schwarz; Schwarz weist höchst wahrscheinlich eine erwünschte IR-Absorption auf und bewahrt dabei die Reinheit seiner sichtbaren „Farbe”. Bevorzugt wird Pigmentruß als die die Laserleistung oder das Licht absorbierende Komponente ausgewählt.
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Bei einer Ausführungsform von Markierungsmaterial, das zum Laserglanzdrucken unter Verwendung eines Laserbildrechners konfiguriert ist, der konfiguriert ist, um IR-Licht zu emittieren, können getrennte IR-Absorber zu den farbigen Tinten oder Tonern hinzugefügt werden. Als Beispiel eines Markierungsmaterials, das zum Laserglanzdrucken konfiguriert ist, sind die IR-Absorber im sichtbaren Bereich transparent und dienen dazu, Laserenergie zu absorbieren. Es können kleine Mengen von IR-Absorber (z.B. 0,1 bis 0,3 %) verwendet werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Markierungsmaterial das IR absorptionsfähige ADS1065.
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Andere geeignete IR absorbierende Pigmente umfassen Lanthanhexaborid-(LaB6)Nanopartikel und Wolframbronze-(MxWO3)Nanopartikel. Geeignete IR absorbierende Farbstoffe umfassen Kayasorb-IRG-022 von Nippon Kayaku, SDA9800 von HWsands und CIR-180x von Japan Karlit. Die Kombination eines IR-Laserglanzdruck-Bildrechners und eines IR-Absorbers, der in einem sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums transparent ist oder für sichtbares Licht transparent ist, das Licht mit einer Wellenlänge in einem Bereich von ungefähr 380 nm bis ungefähr 740 nm aufweist, bietet einen erheblichen Vorteil, um den Bereich der bedruckten Flächen (Farben), der zum Laserglanzdrucken geeignet ist, zu erweitern. Durch diese Lösung kann nahezu die gesamte bedruckte Fläche zum Laserglanzdrucken geeignet gemacht werden, ohne auf die Farbqualität des Originalausdrucks zu verzichten. Das Pigment oder der Farbstoff, das bzw. der für die Absorption des IR-Lasers abgestimmt ist, während er für sichtbares Licht hauptsächlich transparent ist, kann einem oder mehreren Tonern oder einer oder mehreren Tinten beigemischt werden, um ein Markierungsmaterial zu formen, das zum Laserglanzdrucken geeignet ist. Eine Ausführungsform gemäß dem Vorstehenden ist dazu geeignet, vorteilhaft den breitesten Bereich von mit Laserglanzdruck kompatiblen Farben zu ermöglichen. Der eine oder die mehreren Toner oder die eine oder die mehreren Tinten können pigmentierte Tinten, UV-pigmentierte Tinten, Latextinte und andere Arten von Tinten und Tonern umfassen. Ein Markierungsmaterial gemäß den Ausführungsformen kann gebildet werden, indem die Komponenten, wie etwa Pigmente oder Farbstoffe, die Licht absorbieren, das eine gewünschte Wellenlänge aufweist, dem Toner oder der Tinte beigemischt werden.
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Ein Tintenstrahlausdruck mit Volltontinte wurde unter Verwendung von pigmentierten Tinten mit Pigmentruß als schwarzes Pigment geformt. Der Ausdruck wurde einem Laserglanzdruck unter Verwendung eines leistungsstarken IR-Lasers unterzogen. Der Ausdruck wurde in Abschnitten des Bildes aus Markierungsmaterial, das den Ausdruck formt, die einen Teil der schwarzen Tintenabdeckung enthielten, mit einem Laserglanzdruck versehen. Es hat sich herausgestellt, dass die schwarze Tintenabdeckung von nur 20 % effektiv ist, um das Laserglanzdrucken zu ermöglichen. Der Laserglanzdruck-Abschnitt des Bildes aus Markierungsmaterial erfordert keine reine schwarze Abdeckung sondern kann stattdessen eine gewisse Mindestmenge von pigmentiertem Schwarz enthalten und kann auch mit anderen Farben vermischt sein.
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2 zeigt ein Laserglanzdruck-System und einen Ausdruck, der ein Bild aus Markierungsmaterial aufweist, das aus Markierungsmaterial geformt ist, das Licht absorbierende Elemente gemäß einer Ausführungsform enthält. Insbesondere zeigt 2 ein Laserglanzdruck-System 200. Die Laserglanzdruck-System 200 umfasst eine Bildgebungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um einen Ausdruck einem leistungsstarken Laserlicht auszusetzen. Der Ausdruck umfasst ein Substrat 205, auf dem ein Bild aus Markierungsmaterial 211 geformt ist. Das Bild aus Markierungsmaterial 211 kann aus Tinte oder Toner geformt sein. Das Markierungsmaterial kann vorteilhaft konfiguriert sein, um zu schmelzen, nachdem es während des Aussetzens an einen oder mehrere Laserstrahl(en) 220 Energie absorbiert hat.
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Die in 2 gezeigte Bildgebungsvorrichtung umfasst einen Laserbildrechner 250. Der Laserbildrechner 250 kann verwendet werden, um Laserenergie auf das Bild aus Markierungsmaterial 211 anzuwenden. Die Laserenergie kann kurzfristig angewendet werden und kann eine ausreichend hohe Leistung aufweisen, um zu bewirken, dass der belichtete Abschnitt des Bildes aus Tinte oder Toner schmilzt. Zum Laserglanzdrucken wird der Laserstrahl/ die Laserlinie über die Toner/Tinten-Oberfläche mit einer kleinen Punktgröße gefahren. Die Belichtungszeit für jeden Punkt ist sehr kurz. Beispielsweise beträgt die Belichtungszeit für einen Laserglanzdruck-Bildrechner mit Linienbelichtung (eine feste fokussierte Linie eines Lasermusters wird durch den Laserglanzdruck-Bildrechner generiert) mit einer 600dpi-Auflösung und einer Substratbewegung auf einer Geschwindigkeit von 1 m/s ungefähr 40 Mikrosekunden. Die Energie, die innerhalb einer derart kurzen Zeit abgegeben wird, wird um den Absorber herum konzentriert, um die lokale Temperatur schnell anzuheben. Dies kann dazu führen, dass die Oberfläche des Bildes aus Markierungsmaterial 211 zeitweise schmilzt und die Oberflächenstruktur sich neu anordnet. Kurz nach dem Schmelzen, während sich die Hitze von dem lokalen Heizbereich in die benachbarten Bereiche, wie etwa das Substrat, Luft usw., entfernt, verfestigt sich die Bildoberfläche wieder und bewahrt die geänderte Oberflächenstruktur. Dies kann dazu führen, dass die Oberfläche des Bildes aus Markierungsmaterial 211 rau wird. Beispielsweise kann ein schwarzer Fleck eines Ausdrucks vor dem Laserglanzdrucken einen im Wesentlichen einheitlichen Glanz aufweisen. Wenn der Laserbildrechner auf ausgewählte Flächen des schwarzen Flecks angewendet wird, kann die Tinte der Flächen, die dem Laser ausgesetzt werden, auf Grund des Schmelzen rau werden. Die Flächen des schwarzen Flecks, die der absorbierbaren elektromagnetischen Strahlung des Lasers nicht ausgesetzt werden, können den ursprünglichen Glanz bewahren. Das Anwenden des Lasers aus dem Laserbildrechner 250 kann ein Bild ergeben, dass man als über dem ursprünglichen gedruckten Bild einen unterschiedlichen Glanz aufweisend ansehen kann. Das Bild über dem Originalbild kann von dem darunterliegenden Originalbild unabhängig sein und kann angepasst werden, indem man das Lasermuster des Laserbildrechners 250 variiert. Das Substrat 205 kann im Wesentlichen gleich bleiben, wobei durch den Laser des Laserbildrechners 250 eine minimale oder gar keine Auswirkung verursacht wird.
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Bei einigen Ausführungsformen kann der Laserbildrechner unter Verwendung einer Kombination aus einem Strahl und einem XY-Tisch angewendet werden. Bei einigen anderen Ausführungsformen kann eine Linienbelichtung des Lasers in einer Richtung erstellt werden, während sich das Substrat 205 in einer anderen Richtung bewegen kann, wie beispielsweise in einer rechtwinkligen Richtung.
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Leistung der Laserenergie des Laserbildrechners 250 nur ausreichen, um das Schmelzen des Markierungsmaterials 211 zu bewirken, kann jedoch nicht ausreichen, um ein Verdampfen oder Abtragen des Bildes 211 oder des Substrats 205 zu bewirken. Beispielsweise kann der Energiebedarf ~1 kW/cm2 (100 bis 10.000 W/cm2) für die Leistungsdichte und ~1 J/cm2 (0,1 bis 10 J/cm2) für die Energiedichte betragen. Dies ist anders als die Laserenergie, die typischerweise mit Techniken zum Laser-Abtragen/Gravieren verknüpft ist, wobei die Laserenergie stark genug ist, um bei einer Ätzanwendung von harten Materialien (z.B. Stein, Keramik usw.) verwendet zu werden. Beispielsweise kann der typische Laserenergiebedarf zum Laser-Abtragen/Gravieren 1 bis 100 MW/cm2 für die Leistungsdichte und 1 bis 100 J/cm2 für die Energiedichte betragen, wobei MW Megawatt bedeutet. Zusätzlich können die Techniken zum Laser-Abtragen/Gravieren ein Verdampfen oder Entfernen des Materials bewirken, wohingegen durch die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur ein minimales oder gar kein Verdampfen oder Entfernen des Materials verursacht wird.
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Die Laserenergie ist vielleicht nicht so stark wie die Laserenergie, die beim Laser-Abtragen/Gravieren verwendet wird. Das Markierungsmaterial ist eventuell nicht homogen, so dass eine gewisse Eigenspannung vorliegt. Während das Material erhitzt wird, kann sich die Eigenspannung lösen und eine gewisse Oberflächenrauheit verursachen. Es kann auch sein, dass es umgekehrt kommt, wobei dadurch, dass eine gewisse Oberflächenrauheit vorliegen kann, das Erhitzen bewirken kann, dass diese durch die Einwirkung der Oberflächenspannung geglättet wird. Es sei zu beachten, dass das Erhitzen eventuell nicht einheitlich ist und davon abhängig sein kann, wo sich das absorbierende Element befindet. Dies könnte durch eine „grobe” (mikroskopisch uneinheitliche) Verteilung des Lichtabsorbers verursacht werden. Dieses uneinheitliche lokale Erhitzen auf mikroskopischer Ebene könnte die Oberflächenstruktur, die durch das Lasererhitzen herbeigeführt wird, weiter verbessern. Beispielsweise wird nahes Infrarot-(IR)Laserlicht vorteilhaft von schwarzem Pigment absorbiert, das schmelzfähig ist, wenn es der Strahlung einer Bildgebungsvorrichtung, wie etwa eines Laserbildrechners 250, ausgesetzt wird. Wenn als weiteres Beispiel der Laserbildrechner 250 verwendet wird, um das Markierungsmaterial der Strahlung einer anderen Wellenlänge auszusetzen (z.B. einem „blauen” Laserlicht), dann können die roten Pigmente die meiste Energie absorbieren, und es kann eine größere Rauheit in Flächen auftreten, in denen sich eine größere Anzahl von roten Pigmente befindet.
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Das Bild aus Markierungsmaterial 211 kann Tinte oder Toner umfassen. Die Tinte oder der Toner kann Harz oder Bindemittel und Farbmittel umfassen. Das Farbmittel kann ein Pigment und/oder einen Farbstoff umfassen. Verschiedene Harze, Bindemittel und Farbmittel weisen bestimmte entsprechende Reflexions- und Absorptionsmuster auf. Das Markierungsmaterial 211, das in 2 gezeigt wird, umfasst mindestens eine Art eines absorbierenden Elements 260 zum Absorbieren der Lichtenergie. Das absorbierende Element 260 des Markierungsmaterials des Bildes 211 wird gemäß seinen bestimmten Absorptionseigenschaften ausgewählt, um zu bewirken, dass das Markierungsmaterial schmilzt, wenn es einem Laser ausgesetzt wird, der von dem Laserbildrechner 250 emittiert wird. Beispielsweise kann das Markierungsmaterial des Bildes 211 einen einfarbigen Toner oder eine einfarbige Tinte umfassen, der bzw. die mit dem Laserglanzdrucken kompatibel ist und vorteilhaft ein Pigment oder einen Farbstoff umfasst, das bzw. der Licht absorbiert, das eine Wellenlänge aufweist, die einer Wellenlänge entspricht oder in einem Bereich von Wellenlängen des Laserlichts fällt, das von dem Laserbildrechner 250 emittiert wird, und der bzw. die das absorbierende Element 260 bildet. Das Markierungsmaterial des Bildes 211 kann eine oder mehrere farbige Tinten oder Toner umfassen, und ein oder mehrere der Pigmente, das bzw. die die eine oder die mehreren Farben verleiht bzw. verleihen, kann bzw. können das absorbierende Element 260 bilden.
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Falls der Laserbildrechner 250 konfiguriert ist, um sichtbares Licht zu emittieren, um einen Abschnitt des Bildes aus Markierungsmaterial 211 dem Laserglanzdrucken zu unterziehen, dann kann eine Ausführungsform ein Markierungsmaterial umfassen, das Tinte oder Toner aufweist, wobei die Tinte oder der Toner, die bzw. der eine Farbe aufweist, die zu dem Laserlicht komplementär ist, und/oder eine schwarze Tinte oder ein schwarzer Toner das Laserlicht absorbiert, und wodurch die Tinte oder der Toner mit Energie versorgt wird und auf eine Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, um die Tinte oder den Toner zum Schmelzen zu bringen, wodurch eine Oberfläche des Bildes aus Markierungsmaterial 211 verändert wird, die dem Laserlicht ausgesetzt ist, das von dem Laserbildrechner 250 auf sichtbarer Wellenlänge emittiert wird.
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Falls der Laserbildrechner 250 konfiguriert ist, um Licht im Infrarotbereich zu emittieren, um einen ausgewählten Abschnitt des Bildes aus Markierungsmaterial 211 dem Laserglanzdrucken zu unterziehen, dann kann eine Ausführungsform ein Markierungsmaterial umfassen, das eine oder mehrere farbige Pigment- oder Farbstoffkomponenten aufweist, die vorteilhaft Licht auf der Wellenlänge oder innerhalb eines Bereichs von Wellenlängen des Lichts, das von dem IR-Laserbildrechner 250 emittiert wird, absorbiert bzw. absorbieren.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Markierungsmaterial des Bildes 211 ein absorbierendes Element 260, das ein schwarzes Pigment oder einen schwarzen Farbstoff umfasst. Das schwarze Pigment und der schwarze Farbstoff werden mindestens auf Grund ihres breiten Bandes von Absorptionswellenlängen und ihrer Fähigkeit, die Farbreinheit zu bewahren und dabei zum Laserglanzdrucken geeignet zu sein, bevorzugt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das absorbierende Element 260 Pigmentruß. Pigmentruß wird mindestens auf Grund seiner geringen Kosten bevorzugt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verteilung des absorbierenden Elements 260 in dem Markierungsmaterial des Bildes 211 „grob” (mikroskopisch uneinheitlich oder ungleichmäßig auf einer Längenskala von ungefähr 1 Mikrometer), jedoch makroskopisch durchgehend einheitlich. Wie in 2 gezeigt, ermöglicht die grobe Verteilung des absorbierenden Elements in dem Markierungsmaterial vorteilhaft ein ungleichmäßiges, lokalisiertes Erhitzen nach dem Aussetzen des Markierungsmaterials an Laserlicht einer Wellenlänge, die von dem absorbierenden Element 260 absorbiert werden kann.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Markierungsmaterial absorbierende Elemente 260, die konfiguriert sind, um dem Markierungsmaterial des Bildes 211 eine Absorptionslänge von Laserlicht zu verleihen, die in einem Bereich von ungefähr 0,5 bis 10 Mikrometer liegt. Die Absorptionslänge des Markierungsmaterials kann ausgewählt werden, indem die Konzentration der absorbierenden Elemente in dem Markierungsmaterial variiert wird.
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Bei einer Ausführungsform kann das Markierungsmaterial des Bildes 211 Harz und/oder Bindemittel umfassen, das konfiguriert ist oder die konfiguriert sind, um auf relativ niedrigen Temperaturen zu schmelzen. Beispielsweise kann das Harz oder Bindemittel bei weniger als 500 °C schmelzen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Harz oder Bindemittel bei weniger als 250 °C schmelzen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Harz oder Bindemittel bei weniger als 150 °C schmelzen. Das Harz oder Bindemittel kann bevorzugt Thermoplaste, Wachse oder andere geeignete Materialien umfassen.
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Bei einer Ausführungsform können die absorbierenden Elemente 260 das Farbmittel des Markierungsmaterials sein. Die absorbierenden Elemente 260 können ein Pigment und/oder einen Farbstoff umfassen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das absorbierende Element 260 ein Pigment. Die absorbierenden Elemente 260 können andere Komponenten des Markierungsmaterials als das Farbmittel umfassen. Die absorbierenden Elemente 260 können Komponenten umfassen, die für die Absorption des IR-Lichts abgestimmt sind, wobei sie für sichtbares Licht weitgehend transparent sind.
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Es versteht sich, dass diverse der zuvor offenbarten und andere Merkmale und Funktionen oder Alternativen derselben auf wünschenswerte Art und Weise zu vielen anderen verschiedenen Systemen oder Anwendungen kombiniert werden können. Ebenso können diverse derzeit unvorhersehbare oder nicht vorweggenommene Alternativen, Modifikationen, Variationen oder Verbesserungen daran später vom Fachmann vorgenommen werden.
