KR101912759B1 - 페이퍼를 재인쇄하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

5% 미만의 셀룰로오스를 갖고, 그 위에 이미지가 형성된 강화 페이퍼를 소거 장치에서 수취하는 단계, 소거된 페이퍼를 형성하도록 상기 이미지를 제거할 때까지 광 비임으로 상기 페이퍼의 이미지를 비추는 단계, 및 상기 소거된 페이퍼를 배출하는 단계를 포함하는 재사용 페이퍼를 제조하는 방법으로서, 상기 광 비임은 고비율의 셀룰로오스 섬유로 제조된 페이퍼에 손상을 가할 수 있는 강도로 상기 페이퍼를 비추는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

페이퍼를 재인쇄하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REPRINTING ON PAPER}
본 출원은 2013년 2월 21일에 출원된 미국 예비특허출원 61/767,258호에 기초한 특허출원으로서, 그 내용은 이하에서 참고로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 표준 프린터에 사용할 수 있는 페이퍼에 관한 것으로, 특히, 소거할 수 있고 재사용할 수 있는 페이퍼에 관한 것이다.
기술과 사무 현장의 디지털화에도 불구하고, 페이퍼의 사용은 매년 증가하고 있다. 펄프, 페이퍼 생산 및 출판 분야는 1995년부터 2020년까지 77% 증가될 것으로 예상된다. 가정 및 사무 현장에서 인쇄되는 페이지의 대부분은 버려지거나 재활용되어, 평균 수명이 1일 미만이다. 따라서, 쓰레기의 양은 매우 크고, 그 양은 미국에서 1년 평균 약 700파운드의 페이퍼가 소비된다. 페이퍼가 비싼 소비재가 아니지만, 경제적인 효과 총량은 매우 크다. 즉, 사무 현장마다 1년에 약 10,000 페이지로 추정된다.
소거 가능한 페이퍼와 이를 뒷받침하는 프린트 시스템은 표준 페이퍼라는 대안을 제시하였다. 소거 가능한 페이퍼와 이를 뒷받침하는 프린트 시스템을 통해, 처리되거나 페이퍼 그 자체에 대한 프린트 정보는 페이퍼의 정보를 소거할 수 있게 되었고, 특정 기간이 지난 후에 페이퍼로부터 정보를 소거하여, 페이퍼를 재사용 할 수 있다.
일반적으로 소거 가능한 페이퍼는 광색성, 감온성 또는 특정 프린트 시스템을 사용하는 경우 프린트 및 소거하는 다른 전황성을 가질 수 있는 코팅으로 처리된 페이퍼가 될 것이다. 광색성 페이퍼는 특정 파장, 예를 들어, 자외선 범위의 파장에서 광조사되어 프린트되고, 다른 파장에 노출되었을 때 소거된다. 감온성 페이퍼는 광조사, 온화열, 화학 약품 등을 포함하는 다양한 방법으로 프린트되고, 일반적으로 100℃ 초과의 한계 온도를 넘어 가열되는 경우 삭제된다.
광색성 페이퍼를 단일 또는 복수로 사용하는 많은 실시예들이 존재한다(예를 들어, XEROX의 US2011/0037803호). RICOH와 그 자회사는 광색성 페이퍼를 고안하였고, 이는 열 또는 빛에 의해 소거된다(예를 들어, US7,732,373호). TOSHIBA는 열에 민감한 광색성 토너를 개발하였고, 이는 광색성 토너 입자들을 가열하면 얇은 투명층을 형성하도록 유동한다(예를 들어, US2011/0165507호). CASIO는 음전하 토너를 개발하였고, 이는 그 장치를 사용하여 정전기 효과를 통해 페이퍼에서 제거될 수 있다(예를 들어, US2012/0264044). Hewlett Packard는 전기적 소거를 사용하여 소거할 수 있는 프린트 시스템과 잉크를 개시한다(예를 들어, US6,544,601호).
종래의 방법들은 토너를 제거할 수 있는 용매를 사용하며(예를 들어, IBM의 US4,413,266호 및 Cannon의 US6,379,001호), 그 용매는 유기, 무기 또는 혼합물이고, 용해 가능한 잉크가 요구된다.
전술한 방법들의 문제점은 페이퍼에 자국을 남기거나 손상을 가하는 특정 프린터, 특정 토너 또는 잉크가 필요하며, 그 때문에 페이퍼는 몇 번(예를 들어, 2 내지 4번) 밖에 사용될 수 있을 뿐이다.
데이비드 리카르도 리일-아얄라(David Ricardo Leal-Ayala), 제이. 엠. 올우드(J.M.Allwood), 엠.슈밋트(M. Schmidt), 아이. 알렉시브(I. Alexeev)의 논문 "오랜 기간 동안 페이퍼로부터 토너-프린트 제거 및 초단파 레이저"(Royal Society A: Mathematical Physical and Engineering Sciences, vol. 468. pp. 2272-2293)를 참고하면, 토너 파티클을 광조사하기 위해 초고속의 장파 레이저를 사용하여 표준 페이퍼에서 레이저 프린트 토너를 제거하여, 페이퍼로부터 이들을 제거하려는 시도가 있었다. 페이퍼에 대한 손상을 최소화하기 위해 단파 지속 시간을 갖는 특정 파장을 사용할 필요가 있다. 이들은 표준 페이퍼에서 대부분의 토너를 증발시키는데 성공하였고, 페이퍼를 2 또는 3차례 사용할 수 있었다.
현재 기술 분야는 아래의 사항들로 한계를 갖게 되는 것으로 요약된다.
1. 표준 프린터 시스템과 호환되지 않는 특별하게 고안된 페이퍼.
2. 특정 프린터가 필요하거나 필요하지 않는 특별하게 고안된 잉크 및 토너.
3. 일반적인 가정용 또는 사무용 프린터가 아닌 프린트 속도가 느리고 고비용으로 특별하게 고안된 프린터.
4. 소거 이후 종종 변색되는 페이퍼.
5. 일반적으로 말리는 것과 같이 소거 이후 종종 변형되는 페이퍼로서, 일반적으로 제한된 회수(예를 들어, 10차례 미만)으로 재사용될 수 있다.
6. 사용자가 하나는 보관용이고 다른 하나는 소거할 수 있는 두 가지 유형의 프린트 시스템을 유지해야하는 시스템.
본 발명은 상술한 종래 기술들의 문제점을 해결하고, 페이퍼를 재인쇄하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 형태의 양태에 있어서, 본 발명은 표준 프린터를 사용하여 강화 페이퍼를 인쇄하고, 상기 페이퍼에 손상을 가하지 않고 광 비임을 사용하여 상기 페이퍼로부터 이미지를 소거하며, 상기 페이퍼를 재사용하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 강화 페이퍼는 셀룰로오스 섬유로 제조된 표준 페이퍼에 손상을 가하는 강도이지만, 상기 강화 페이퍼에는 손상을 가하지 않고 페이퍼에 형성된 이미지를 제거할 수 있는 광 비임의 강도를 견딜 수 있도록 구성된다. 강화 페이퍼는 손상과 탈색을 방지하도록 5% 미만의 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 본 발명의 일부 실시 형태에 있어서, 페이퍼의 제조 공정 동안 셀룰로오스 섬유는 세라믹 섬유 또는 폴리머 섬유로 대체된다. 또는, 강화 페이퍼는 세라믹 광물로 금속박을 코팅하여 제조된다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 광 비임은 레이저 비임이다. 선택적으로, 레이저 비임은 전체 페이퍼를 가로지르도록, 예를 들어, 각 줄 별로 가로지르거나, 이미지를 형성하는 표시(예를 들어, 잉크 또는 토너)된 지점만을 가로지르도록 구성될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 처음에 시스템은 선택적으로 표식에 위치하도록 페이퍼를 스캔하고, 그 후, 광 비임으로 표식을 삭제한다. 선택적으로, 시스템은 소거 공정의 품질에 접근하기 위해, 표식을 소거한 이후 페이퍼를 스캔할 수 있다. 본 발명의 일부 실시 형태에 있어서, 소거 공정은 필요하다면 되풀이될 수 있다. 본 발명의 일부 실시 형태에 있어서, 광 비임은 동시에 전체 페이지를 비춘다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 소거될 필요가 있는 이미지의 색과 강도에 기초하여 페이퍼 상의 이미지를 비추는 시간, 사용할 파장, 강도를 결정하도록 시스템은 광학 스캔을 분석할 수 있다. 선택적으로, 시스템은 분석의 결과에 대응하여 제거 공정동안 광 비임의 변수를 동력학적으로 변경한다.
따라서, 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라, 재사용 페이퍼를 제조하는 방법을 제공하며, 이는 셀루로오스 섬유가 5% 미만이고, 그 위에 이미지가 형성된 강화 페이퍼를 소거 장치에서 수취하는 단계, 소거된 페이퍼를 형성하도록 상기 이미지를 제거할 때까지 광 비임으로 상기 페이퍼의 이미지를 비추는 단계, 및 상기 소거된 페이퍼를 배출하는 단계를 포함하고, 상기 광 비임은 고비율의 셀룰로오스 섬유로 제조된 페이퍼에 손상을 가할 수 있는 강도로 상기 페이퍼를 비춘다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 상기 이미지는 표준 잉크 또는 레이저 프린터를 통해 형성된다. 선택적으로, 상기 강화 페이퍼는 셀루로오스 섬유 대신 세라믹 섬유를 갖는 표준 페이퍼를 준비하여 제조된다. 선택적으로, 상기 세라믹 섬유는 산화 금속 섬유 또는 세라믹 광물 섬유이다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 상기 강화 페이퍼는 세라믹 광물이 형성된 금속박을 코팅하여 제조된다. 또는, 상기 강화 페이퍼는 셀루로오스 섬유 대신 폴리머 섬유를 갖는 표준 페이퍼를 준비하여 제조된다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 광 비임은 레이저 비임이다. 선택적으로, 이미지를 소거하기 전에 상기 강화 페이퍼 상의 이미지를 선택적으로 스캔하여 메모리에 저장하는 단계를 더 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 이미지의 색과 강도에 기초하여 상기 이미지를 소거하는데 사용될 파장, 강도 및 지속 시간을 결정하도록 상기 스캔된 이미지를 분석하는 단계를 더 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 강화 페이퍼에 형성된 이미지를 제거하여 소거된 페이퍼 시트의 수를 계수하기 위한 계수기를 사용하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라, 재사용 페이퍼를 제조하는 시스템을 제공하며, 이는 셀루로오스 섬유가 5% 미만이고, 그 위에 이미지가 형성된 강화 페이퍼를 수취하기 위한 입력 트레이, 소거된 페이퍼를 형성하도록 상기 이미지를 제거할 때까지 상기 페이퍼 상의 이미지를 비추기 위한 광조사 유닛, 상기 소거된 페이퍼를 배출하기 위한 배출 트레이를 포함하며, 상기 광조사 유닛은 고비율의 셀룰로오스 섬유로 제조된 페이퍼에 손상을 가할 수 있는 강도를 갖는 레이저 비임을 생성한다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 상기 이미지는 표준 잉크 또는 레이저 프린터를 통해 형성된다. 선택적으로, 상기 강화 페이퍼는 셀루로오스 섬유 대신 세라믹 섬유를 갖는 표준 페이퍼를 준비하여 제조된다. 선택적으로, 세라믹 섬유는 산화 금속 섬유 또는 세라믹 광물 섬유다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 강화 페이퍼는 세라믹 광물이 형성된 금속박을 코팅하여 제조된다. 또는, 강화 페이퍼는 셀루로오스 섬유 대신 폴리머 섬유를 갖는 표준 페이퍼를 준비하여 제조된다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 광 비임은 레이저 비임이다. 선택적으로, 상기 시스템은 이미지를 제거하기 전에 상기 강화 페이퍼 상의 이미지를 선택적으로 스캔하여 메모리에 저장하는 광학 스캐너를 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 스캔된 이미지는 상기 이미지의 색과 강도에 기초하여 상기 이미지를 소거하는데 사용될 파장, 강도 및 지속 시간을 결정하도록 분석된다. 선택적으로, 시스템은 강화 페이퍼에 형성된 이미지를 제거하여 소거된 페이퍼 시트의 수를 계수하기 위한 계수기를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라, 인쇄용 강화 페이퍼가 제공되며, 이는 5% 미만의 셀룰로오스를 갖고, 유기 섬유 대신 세라믹 섬유를 가지며, 이러한 강화 페이퍼는 레이저 프린터 및 잉크 프린터에서 인쇄하는 표준 페이퍼의 물리적 특성을 갖는다. 선택적으로, 물리적 특성은 밀도, 두께, 무게, 인장 강도, 찢김 저항성, 파열 강도 및 평활도를 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 강화 페이퍼는 유기 섬유 대신 5% 미만의 셀룰로오스를 갖는 세라믹 섬유를 사용하는 것을 제외하고는 표준 인쇄 페이퍼와 동일하게 제조된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 표준 프린터에서 페이퍼를 재사용하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 표준 프린터에서 페이퍼를 재사용하는 방법의 플로우차트이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 인쇄된 페이퍼를 소거하는 공정의 플로우차트이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 세라믹 섬유 페이퍼의 확대도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 금속박 페이퍼를 세라믹으로 코팅하는 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 폴리머 섬유 또는 폴리머 필름 페이퍼의 확대도를 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명은 도면과 연계하여 설명되는 상세한 설명을 통해 더욱 명확하게 이해될 수 있다. 하나 이상의 도면에 있어서, 동일한 구조, 부재 또는 부품은 이들이 나타나는 전체 도면에서 일반적으로 동일하거나 유사한 부재 번호를 사용하였다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 표준 프린터(120)에서 페이퍼를 재사용하기 위한 시스템(100)의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따라 표준 프린터(120)에서 페이퍼를 재사용하기 위한 방법(200)의 플로우 차트이다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 본 방법(200)은 표준 프린터(120), 예를 들어, 잉크젯 및 레이터 프린터에서 인쇄되는 페이퍼(110) 역할을 하는 대안적인 기판을 사용한다. 대안적인 기판은 표준 인쇄 페이퍼(110)의 형태이고, 예를 들어, 0.07mm 내지 0.18mm(0.0028인치 내지 0.0071인치)의 두께를 갖고, 단위 면적당 60g/m2 내지 120g/m2 의 무게를 갖는 A4 또는 편지지로 제공된다. 페이퍼는 고온에 대한 내성이 얼마나 되는지, 예를 들어, 페이퍼에 손상을 가하지 않고 페이퍼 표면의 잉크를 소거할 수 있도록 레이저 광조사에 대한 내성이 얼마나 되는지로 설명되어 제조된다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 사용자는 HP, XEROX, OKI, CANON, BROTHER, RICOH 또는 다른 제조사에서 제조된 것과 같은 표준의 가정용 또는 사무용 프린터(120)로 인쇄하기 위해 페이퍼(110)(예를 들어, 1연의 페이퍼)를 받는다(210). 페이퍼는 A0, A1, A2, A3, A4, A5, 편지지, 법정 페이퍼 또는 프린터(120)에서 사용되는 다른 표준 크기가 될 수 있다. 선택적으로, 프린터(120)는 프린터 대신 또는 프린터가 결합된 팩스기 또는 복사기가 될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 프린터(120)는 페이퍼 시트(110)에 이미지를 프린트(220)한다. 선택적으로, 예를 들어, 페이퍼를 다시 지급하거나 2중 프린터를 사용하여 이미지는 페이퍼 시트(110)의 양면에 프린트될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 사용자가 페이퍼를 사용하고 나면, 이를 파쇄하거나 재활용 회사에 보내지 않고, 페이퍼(110) 상의 이미지를 소거(230)하도록 소거 장치(130)의 입력 트레이(140)에 페이퍼를 놓는다. 소거 장치(130)는 페이퍼를 비추는데, 예를 들어, 거울 및 렌즈(190)를 통해 레이저원(180)으로부터의 강한 레이저 비임으로 스캔하여, 페이퍼(110) 상의 이미지를 형성하는 토너 및 잉크가 소거되도록 한다. 페이퍼(110)가 소거되면, 소거 장치(130)로부터 배출 트레이(150)로 배출되고, 페이퍼에 새로운 이미지를 형성하기 위해 재사용(240)될 수 있다. 선택적으로, 소거 장치(130)는 페이퍼(110)에 인쇄된 내용 및 이미지를 소거하기 때문에, 소거 장치(130)는 확실한 파쇄기가 될 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 인쇄된 페이퍼(110)의 소거 공정(300)의 플로우 차트이다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 사용자는 이미지가 형성된 사용된 페이퍼 시트를 수집(310)한다. 이미지는 문자나 그림 형태를 포함한다. 사용자는 페이퍼가 필요한지 또는 소거(320)될 수 있는지 확인한다. 페이퍼가 필요하다면, 페이퍼는 사용자의 보관 시스템에서 보관(400)될 수 있다. 그러나, 만일 사용자가 페이퍼를 필요로 하지 않는다면, 페이퍼는 소거 장치(130)의 입력 트레이(140)에 배치되어(330) 소거되고, 페이퍼를 파쇄하거나 재활용 회사에 보내는 대신 재사용한다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 소거 장치(130)는 자동화가 될 수 있으며, 페이퍼를 자동적으로 파지하고, 소거 장치(130)에서 이동시키기 위한 롤러(145)를 포함한다. 선택적으로, 먼저 소거 장치(130)는 페이퍼(110)의 내용을 분석하기 위해 소거 장치(130)의 기억 장치를 통해 광학 스캐너(155)로 페이퍼(110)를 스캔(340)한다. 일부 실시 형태에 있어서, 소거 장치(130)는, 예를 들어, 바로 소거된 문서의 회복이 가능하도록 소거될 문서의 모든 내용을 취득할 수 있다. 또는, 소거 장치(130)는 소거될 필요가 있는 이미지가 있는지 결정하기 위해 페이퍼의 스캔된 내용물을 분석한다. 만일, 페이퍼가 이미지를 포함한다면, 이미지를 소거하는데 사용될 파장, 레이저 강도, 지속 시간 및 위치를 결정(350)하기 위해 이미지의 색, 위치, 농도를 분석할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 다른 색으로 채색된 이미지를 소거하기 위해 다른 파장 또는 강도가 선택된다. 선택적으로, 소거 장치(130)는 레이저 원(180)을 작동시키고, 페이퍼(110) 상의 이미지를 소거(360)하기 위해 거울과 렌즈(190)를 제어한다. 본 발명의 일부 실시 형태에 있어서, 소거 장치(130)는 소거 공정동안 페이퍼(110)로부터 남게되는 먼지 및 잉크 또는 토너 입자의 증기를 날려버릴 수 있는 팬(170)을 포함한다.
본 발명의 일부 실시 형태에 있어서, 소거 장치(130)는 이미지가 완전하게 소거되었는지 다시 확인하기 위해 페이퍼(110)를 스캔하고, 만일 그렇지 않다면, 다시 소거(360) 공정을 반복한다. 또는, 소거(360) 공정이 신뢰할 수준이면, 소거 이후에 페이퍼(110)의 내용을 재스캔할 필요가 없다. 선택적으로, 소거 장치(130)는 소거될 수 없는 페이지를 폐기할 수도 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 소거 장치(130)는 페이퍼(110)가 소거 장치(130)를 지나는 동안, 예를 들어, 주름이나 구김을 제거하도록 페이퍼를 다림질하거나 페이퍼(110)에 부착된 철심 또는 먼지를 제거함으로써 페이퍼(110)를 정돈(370)할 수 있다. 선택적으로, 소거 장치(130)는, 예를 들어, 소거된 전체 페이퍼(110)의 양을 사용자에게 알려주도록 처리되는 동안의 페이퍼(110) 수량을 계수하는 계수기(160)를 포함한다. 페이퍼(110)를 소거한 이후, 페이퍼는 소거 장치(130)에서 배출 트레이(150)로 배출되어, 프린터(120)로 재사용될 수 있다. 선택적으로, 예를 들어, 페이퍼가 찢어지거나 손상되어 재사용될 수 없는 경우와 같이, 소거에 실패한 페이퍼는 다른 트레이로 배출될 것이다.
본 발명의 일부 실시 형태에 있어서, 소거 공정은 다른 방법으로 수행될 수 있는데, 예를 들어, 전체 페이지를 가열하는 가열기 유닛 또는 전체 페이지를 가열하는 광원(예를 들어, 고에너지 광원)을 사용할 수 있다. 선택적으로, 레이저광 비임의 파장은 355nm, 532nm 또는 1064nm 가 될 수 있거나, 이들 사이의 값 또는 파장들의 조합이 사용될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 레이저 비임은 1.6J/cm2 이상의 강도로 페이퍼의 지점들을 광조사한다. 또는, 저강도 비임이 소정의 온도로 페이퍼를 가열하도록 오랜 지속 시간동안 사용될 수 있다. 선택적으로, 파장과 강도의 변화는 색, 잉크 및 토너의 유형에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 페이퍼(110) 소거는 전체 시트 표면 또는 시트 표면의 일부를 지원할 수 있는 광역 비임 레이저 또는 지점 스캐닝 레이저를 통해 수행될 수 있다. 선택적으로, 레이저 비임을 사용하는 다중 스캔은 소거를 확실하게 수행할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 사용되고 있는 페이퍼의 유형에 따라, 페이퍼(110)의 모든 지점은 100℃초과, 200℃초과, 600℃초과 또는 1,200℃ 초과로도 가열될 수 있으며, 페이퍼는 변형 또는 열적 변색 및 산화 손상의 흔적이 나타나지 않을 것이다.
소거 품질은 거시적 및 미시적 수준으로 평가될 수 있다. 거시적으로, 시트는 0.2 Delta E 미만의 최초 광학 농도로, 일부 실시 형태에서는 0.5 Delta E 미만의 최초 광학 농도로 회복될 것이다. 이 때, Delta E는 국제 조명 위원회에서 규정된 바와 같이, 페이퍼의 구역들 사이의 색상차를 나타낸다.
미시적 수준에 있어서, 소거 공정이 완료된 이후, 페이퍼(110)는 단위 제곱인치당 1 미만의 잉크 또는 토너 잔류물을, 다른 실시 형태에서는 단위 제곱 인치당 5 미만의 잉크 또는 토너 잔류물을 포함한다. 소거 공정이 완료된 이후, 페이퍼 표면에 손상이 있다면, 페이퍼의 특성과 프린트 품질은 페이퍼의 사양을 유지하여야한다.
온도에 안정한 조직을 갖는 강화 페이퍼를 형성하기 위한 세 가지 예시적인 방법들이 아래에 기재되어 있으며, 이는 고온에 노출되는 경우, 페이퍼에 손상을 가하지 않고 페이퍼 표면의 잉크 또는 토너를 제거할 것이다. 세 가지 방법들은 도 4 내지 도 6 을 통해 설명될 수 있다. 선택적으로, 세 가지 방법에 의해 형성된 페이퍼는 우드 섬유, 리그닌(lignin) 및 셀룰로오스를 실질적으로 함유하지 않거나, 이러한 섬유들을 5% 미만으로 함유하여, 페이퍼가 황색으로 변하지 않는다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 강화 페이퍼는 열이나 수명으로 인한 탈색에 민감하지 않고, 산을 포함하는 잉크 또는 토너의 성분에 영향을 받지 않기 때문에, 오랜 기간 보관하는데 사용될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 세라믹 섬유 페이퍼의 400배 확대도를 개략적으로 나타낸 것이다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 표준 페이퍼를 생산하는 공정에서 셀룰로오스를 포함하는 우드 또는 다른 섬유와 같은 유기 섬유 대신 세라믹 섬유가 사용되었다. 선택적으로, 95% 이상의 섬유는 셀룰로오스가 없는 세라믹 섬유이다. 일반적으로, 세라믹 섬유는 물리적 특성, 특히, 강도와 관련된 특성이 표준 페이퍼보다 우수하다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 적절한 세라믹 재료의 선택을 통해, 이 방법으로 제조된 페이퍼 시트의 고온, 예를 들어, 1200℃ 이상에서의 안정성을 유지할 수 있다. 선택적으로, 온도 안정성은 세라믹 재료보다는 화학 첨가제에 의해 제한될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 대체되고 있는 표준 셀룰로오스 섬유와 유사한 사이즈를 갖도록 화학적 또는 제조 방법(예를 들어, 화학 펄프화 또는 기계적 펄프화)을 통해 세라믹 섬유가 고안된다. 선택적으로, 본 제조 방법은 바인더, 광학 발광제, 안료 및 표면 처리제와 같은 첨가제를 사용하는 것과 같이 표준 페이퍼의 제조 방법과 유사하다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 세라믹 섬유 페이퍼는 표준 인쇄 페이퍼와 유사한 두께로 제조된다. 바람직한 실시 형태에 있어서, 사용된 세라믹은, 예를 들어, 알루미나, 실리카, 마그네시아, 칼시아, 티타니아 및/또는 이들의 혼합물과 같은 순수 금속 산화물이 될 수 있다. 다른 실시 형태에 있어서, 세라믹은 예를 들어 코디어라이트, 키아나이트, 아노사이트, 앨바이트, 제이다이트, 티타나이트에 기초하는 광물이 될 수 있다. 예시적인 실시 형태에 있어서, 섬유는 융합되거나, 다른 실시 형태에서 일부만 융합되거나 융합되어 있지 않을 수 있다. 바인더가 사용될 수 있으며, 바인더는 PCC(경질 칼슘 카보네이트), 클레이, 카올린 또는 당업계에 알려진 다른 물질을 포함할 수 있다. 안료가 사용될 수 있으며, 일반적으로, 이산화티타늄 또는 다른 재료가 될 수 있다. 광학 발광제가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 바륨 알루미네이트, 바륨 마그네슘 알루미네이트, 스트론튬 알루미네이트, 스트론튬 포스페이트와 같은 무기물을 포함한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 세라믹으로 코팅된 금속박 페이퍼의 제조 방법의 개략도(500)이다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 페이퍼(100) 시트는 세라믹으로 코팅된 금속박이 될 수 있다. 이러한 실시 형태인 시트의 준비를 위한 일반적인 공정은 다음과 같다. 얇은 금속박은 표면 활성화되고, 그 표면 영역이 증가된다. 그 후, 얇은 층의 세라믹 재료가 활성 표면에 고정된다. 강도를 향상시키고 더스팅을 방지하기 위해 세라믹 재료가 추가적으로 연소될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 상기 금속박은 온도에 안정한 금속박일 수 있으며, 온도 안정성은 500℃초과, 750℃초과, 또는 1,000℃초과, 심지어 1,250℃초과에서도 물리적 형상 또는 화학적으로 어떠한 변화가 생성되지 않는 것으로 정의된다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 상기 박은 알루미늄일 수 있다. 다른 실시 형태에 있어서, 상기 박은 강, 크롬, 황동, 주석 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 예시적인 실시 형태에 있어서, 박은 0.05mm 보다 얇다. 또는, 박은 0.1mm 보다 얇을 수 있다. 금속박의 표면 활성도는 표면 산화, 플라즈마 산화, 플라즈마 코팅 또는 박의 표면 에너지 또는 표면 영역을 증가시킬 수 있는 다른 방법에 의해 이루어질 수 있다. 표면 영역의 향상은 일반적으로 입자 블래스팅 또는 입자 삭마에 의한 표면 러프닝에 의해 이루어질 수 있으며, 다른 방법들도 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 다양한 두께와 고온에서 결합된 상태로 금속박의 표면에 세라믹 코팅이 적용될 수 있다. 이러한 방법은 고밀도 코팅을 적용할 수 있다. 바람직한 실시 형태에 있어서, 사용된 세라믹은 순수 금속 산화물, 예를 들어, 알루미나, 실리카, 마그네시아, 칼시아, 티타니아 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 다른 실시 형태에 있어서, 세라믹은 광물에 기초한, 예를 들어, 코디어라이트, 안달루사이트, 카이어나이트, 아노사이트, 알바이트, 제이다이트, 티타나이트 또는 다른 물질일 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 세라믹 재료는 결합될 수 있으며, 다른 실시 형태에 있어서, 섬유는 부분적으로 결합되거나 부분적으로 결합되지 않을 수 있다. 바인더가 사용될 수도 있으며, 바인더는 PCC(경질 칼슘 카보네이트), 크레이, 카올린 또는 다른 물질일 수 있다. 안료가 사용될 수 있으며, 일반적으로 이산화 티타늄 또는 다른 물질일 수 있다. 광학 발광제가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 바륨 알루미네이트, 바륨 마그네슘 알루미네이트, 스트론튬 알루미네이트, 스트론튬 포스페이트와 같은 무기물 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시 형태에 있어서, 세라믹 재료는 졸-겔(Sol-Gel) 방법으로 금속박에 코팅될 수 있다. 졸-겔 방법은 활성화된 세라믹 전구체 분자들, 예를 들어, 세라믹 매트릭스를 형성하도록 베이스와 물의 존재하에서 테트라에톡시실란(TEOS)을 사용한다. 졸-겔 방법을 통해, 밀도의 제어가 가능해진다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 사용된 세라믹은 순수 금속 산화물 전구체, 예를 들어, TEOS, 테트라메톡시실레이트 및 알루미나, 마그네시아, 칼시아, 티타니아 또는 이들의 혼합물로부터 파생되는 다른 실리카 전구체 또는 유사한 전구체가 될 수 있다. 선택적으로, ,바인더가 졸-겔 매트릭스에 추가될 수 있다. 바인더는 PCC(경질 칼슘 카보네이트), 클레이, 카올린 또는 다른 물질을 포함할 수 있다. 안료가 졸-겔 매트릭스에 추가될 수 있으며, 일반적으로, 이는 이산화 티타늄 또는 다른 물질일 수 있다. 선택적으로, 광학 발광제가 졸-겔 매트릭스에 추가될 수 있으며, 예를 들어, 이는 바륨 알루미네이트, 바륨 마그네슘 알루미네이트, 스트론튬 알루미네이트, 스트론튬 포스페이트와 같은 무기물 재료를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시 형태에 따른 폴리머 섬유 또는 폴리머 필름 페이퍼의 600배의 개략적인 확대도이다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 페이퍼(110) 시트는 폴리머 매트릭스에 기초한다. 바람직한 실시 형태에 있어서, 시스템은 폴리머 섬유 시스템에 기초하고, 이러한 폴리머 섬유는 셀루로오스 또는 우드 섬유 대신 사용된다. 선택된 폴리머는 고온, 예를 들어, 오랜 시간 동안 안정성을 유지할 수 있는 600℃ 초과 또는 더욱 고온의 온도, 예를 들어, 매우 짧은 기간동안 1200℃ 초과에서 안정하다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 폴리머 섬유는 플루오르폴리머, 예를 들어, 폴리테트라플루오르에틸레렌(PTFE, 테플론), 폴리트리플루오르에틸렌, 폴리디플루오르에틸렌, 폴리모노플루오르에틸렌 및 이들의 중합체이다. 본 발명의 일부 실시 형태에 있어서, 폴리머는 브로모폴리머, 또는 클로로폴리머가 될 수 있다. 선택적으로, 다른 폴리머가 사용될 수도 있다. 시트는 예를 들어 예시적인 실시 형태의 경우 부분 교차 결합을 사용하는 섬유 시스템으로 준비될 수 있다. 다른 실시 형태에 있어서, 교차 결합이 존재하지 않거나 교차 결합의 수가 많은 방법도 사용될 수 있다. 선택적으로, 바인더가 사용될 수 있으며, 바인더는 PCC(경질 칼슘 카보네이트), 클레이, 카올린 또는 다른 물질을 포함할 수 있다. 선택적으로, 안료가 사용될 수 있으며, 일반적으로, 이는 이산화 티타늄 또는 다른 안료일 수 있다. 광학 발광제가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 이는 바륨 알루미네이트, 바륨 마그네슘 알루미네이트, 스트론튬 알루미네이트, 스트론튬 포스페이트와 같은 무기물 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 시트는 폴리머 필름일 수 있다. 선택적으로, 폴리머 필름은 고온, 예를 들어, 오랜 시간 동안 안정성을 유지할 수 있는 600℃ 초과 또는 더욱 고온의 온도, 예를 들어, 매우 짧은 기간동안 1200℃ 초과에서 안정하도록 선택된다. 선택적으로, 폴리머 필름은 플루오르폴리머, 예를 들어, 폴리테트라플루오르에틸레렌(PTFE, 테플론), 폴리트리플루오르에틸렌, 폴리디플루오르에틸렌, 폴리모노플루오르에틸렌 및 이들의 중합체로 제조된다. 다른 실시 형태에 있어서, 폴리머는 브로모폴리머 또는 클로로폴리머가 될 수 있다. 선택적으로, 다른 폴리머가 사용될 수도 있다. 본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 폴리머 필름에 안료가 추가될 수 있으며, 일반적으로, 이는 이산화 티타늄 또는 다른 안료일 수 있다. 선택적으로, 광학 발광제가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 이는 바륨 알루미네이트, 바륨 마그네슘 알루미네이트, 스트론튬 알루미네이트, 스트론튬 포스페이트와 같은 무기물 재료를 포함할 수 있다. 폴리머 필름은 압출을 통해 준비될 수 있다. 또한, 폴리머 필름은 예를 들어 그라비어법을 통해 표면 영역에 영향을 미치도록 처리될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 페이퍼 시트는 표준 인쇄 페이퍼의 외관 특성, 질감 특성 및 물리적 특성을 유지하거나 실제로 이들을 향상하도록 구성된다. 특정 실시 형태에 있어서, 페이퍼는 섬유 또는 섬유와 같은 시스템일 수 있으며, 페이퍼의 일반적인 특성은 무게, 밀도, 두께, 유연성, 접힘성, 발광성 및 광택을 포함한다. 시트는 다수의 페이퍼 사양을 유지하도록 제조될 것이다. 그 사양은 백색도, 인장 강도, 찢김 저항성, 파열 강도, 평활도, 접촉각 및 굽힘성 또는 이들의 조합이 될 수 있다. 추가적인 사양도 추가될 수도 있다. 사양은 길이 방향(MD) 또는 폭 방향(CD) 또는 이들 모두 방향이 될 수 있다.
시트는 현존하는 인쇄 시스템, 잉크 및 토너를 사용하도록 구성된다. 따라서, 표준의 페이퍼 원료에서 유지되는 프린트 시스템과 같은 동일한 프린트 품질을 유지하도록 구성될 것이다. 최초 사양은 색포화도, 배색 체계, 트랩(trap), 잉크 피킹(picking), 내마찰성, 망점의 크기 및 망점 퍼짐(gain), 또는 이들의 조합이 될 수 있다. 추가적인 사양이 추가될 수도 있다.
현존하는 세라믹 페이퍼는 전술한 방법으로 제조되지 않는다. 현존하는 세라믹 페이퍼는 표준 인쇄 페이퍼의 물리적 특성을 갖지 않으며, 표준 레이저 및 잉크 프린터를 사용하여 인쇄되도록 구성되지 않는다. 세라믹 페이퍼의 품질은 일반적으로 열약하고, 예를 들어, 흐릿하고, 얼룩이 형성되기 쉽다. 일반적으로 현존하는 세라믹 페이퍼는 가열접착, 절연처리, 라이닝(lining) 및 충격 흡수용으로 사용된다. 그러나, 전술한 방법으로 제조된 향상된 페이퍼는 고밀도, 두께, 무게, 인장 강도, 찢김 저항성, 파열 강도, 평활도 및 표준 인쇄 페이퍼의 다른 물리적 특성을 갖도록 제조된다. 예를 들어, 인쇄용 표준 A4 페이퍼는 아래와 같은 특성을 가질 수 있다.
1. 밀도(GSM) : 80 내지 320, 예를 들어 160.
2. 두께(mm) : 0.1 내지 0.3, 예를 들어 0.2.
3. 무게(g) : 5 내지 20, 예를 들어 10.
4. 백색도(ISO 11475의 %) : 75 내지 90, 예를 들어 80.
5. 길이 방향 인장 강도(Tappi T541) : 40 내지 100, 예를 들어 70.
6. 폭 방향 인장 강도(Tappi T541) : 40 내지 100, 예를 들어 40.
7. 길이 방향 찢김 저항성(mN)(Tappi T414) : 500 내지 700, 예를 들어 600.
8. 폭 방향 찢김 저항성(mN)(Tappi T414) : 500 내지 700, 예를 들어 600.
9. 파열 강도(Kpa)(Tappi T403) : 200 내지 300, 예를 들어 250.
10. 평활도(ml/min)(ISO 8751-2) : 100 내지 300, 예를 들어 300.
11. 길이 방향 굽힘성(mN/m)(Tappi T556) : 20 내지 40, 예를 들어 39.
12. 폭 방향 굽힘성(mN/m)(Tappi T556) : 20 내지 40, 예를 들어 17.
추가적으로, 향상된 페이퍼와 표준 인쇄 페이퍼는 인쇄용으로 제조되지 않은 세라믹 페이퍼의 특성들과 차별되는 색포화도, 배색 체계, 트랩(trap), 잉크 피킹(picking), 내마찰성, 망점의 크기 및 망점 퍼짐(gain)과 관련되는 인쇄 품질 특성을 갖는다.
본 발명의 예시적인 실시 형태에 있어서, 향상된 페이퍼는 인쇄에 적합한 페이퍼를 형성하도록 세라믹 재료를 사용하는 소결 공정을 통해 제조될 수도 있으며, 예를 들어, 소결 공정은 다른 세라믹 재료와 조합하여 3% 이트리어-안정화 지르코니아를 소결할 수 있다.
전술한 방법과 장치는, 특정 단계를 생략하거나 추가하고, 단계의 순서 및 사용된 장치의 유형을 변경하는 것과 같이, 여러가지 방법으로 변경될 수 있다. 다른 특징부가 다른 방법으로 조합될 수 있다. 특히, 본 발명의 모든 실시 형태에서, 특정 실시 형태에서 개시한 모든 특징부가 필요한 것은 아니다. 본 발명의 일부 실시 형태의 기술적 사상 범위 내에서 전술한 특징부의 추가적인 조합도 고려될 수 있다. 또한, 당업자라면 본 발명이 지금까지 설명된 사항이 개시된 특정 실시 형태에 한정되지 않음을 이해할 수 있다.

Claims (23)

  1. 잉크 또는 토너 이미지를 갖는 재사용 페이퍼를 제조하는 방법으로서,
    내마모 코팅, 또는 세라믹 섬유, 또는 폴리머 섬유를 포함하는 강화 페이퍼로서, 상기 강화 페이퍼에 인쇄된 잉크 또는 토너에 의해 형성된 이미지를 제거할 수 있는 광 비임에 영향을 받지 않으면서 손상되지 않도록 강화된 상기 강화 페이퍼를 제공하는 단계;
    상기 강화 페이퍼를 소거 장치에서 수취하는 단계;
    소거된 페이퍼를 형성하도록 상기 이미지를 제거할 때까지 상기 강화 페이퍼의 이미지에 광 비임을 조사하는 단계; 및
    상기 소거된 페이퍼를 배출하는 단계를 포함하고,
    상기 광 비임은 상기 잉크 또는 토너를 제거하지만 마모 저항성이 없는 페이퍼에 손상을 가할 수 있는 강도로 상기 강화 페이퍼에 조사되는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강화 페이퍼는 셀루로오스 섬유 대신 세라믹 섬유를 갖는 표준 페이퍼를 준비하여 제조되는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 세라믹 섬유는 산화 금속 섬유 또는 세라믹 광물 섬유인 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 강화 페이퍼는 셀루로오스 섬유 대신 폴리머 섬유를 갖는 표준 페이퍼를 준비하여 제조되는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지를 소거하기 전에 상기 강화 페이퍼 상의 이미지를 선택적으로 스캔하여 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이미지의 색과 강도에 기초하여 상기 이미지를 제거하는데 사용될 파장, 강도 및 지속 시간을 결정하도록 상기 스캔된 이미지를 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 강화 페이퍼에 형성된 이미지를 제거하여 소거된 페이퍼 시트의 수를 계수하기 위한 계수기를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 강화 페이퍼는 5% 미만의 셀룰로오스 섬유를 갖는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 방법.
  10. 잉크 또는 토너 이미지를 갖는 재사용 페이퍼를 제조하는 시스템으로서,
    내마모 코팅, 또는 세라믹 섬유, 또는 폴리머 섬유를 포함하는 강화 페이퍼로서, 상기 강화 페이퍼에 인쇄된 잉크 또는 토너에 의해 형성된 이미지를 제거할 수 있는 광 비임에 영향을 받지 않으면서 손상되지 않도록 강화된 강화 페이퍼;
    상기 강화 페이퍼를 수취하는 입력 트레이;
    소거된 페이퍼를 형성하도록 상기 이미지를 제거할 때까지 상기 강화 페이퍼의 이미지에 광 비임을 조사하는 광조사 유닛; 및
    상기 소거된 페이퍼를 배출하기 위한 배출 트레이를 포함하며,
    상기 광조사는 마모 저항성이 없는 페이퍼에 손상을 가할 수 있는 강도를 갖는 광 비임으로 실행되는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 강화 페이퍼는 셀루로오스 섬유 대신 세라믹 섬유를 갖는 표준 페이퍼를 준비하여 제조되는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 세라믹 섬유는 산화 금속 섬유 또는 세라믹 광물 섬유인 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 시스템.
  13. 삭제
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 강화 페이퍼는 셀루로오스 섬유 대신 폴리머 섬유를 갖는 표준 페이퍼를 준비하여 제조되는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지를 제거하기 전에 상기 강화 페이퍼 상의 이미지를 선택적으로 스캔하여 메모리에 저장하는 광학 스캐너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 스캔된 이미지는 상기 이미지의 색과 강도에 기초하여 상기 이미지를 제거하는데 사용될 파장, 강도 및 지속 시간을 결정하도록 분석되는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 강화 페이퍼에 형성된 이미지를 제거하여 소거된 페이퍼 시트의 수를 계수하기 위한 계수기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 시스템.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 강화 페이퍼는 5% 미만의 셀룰로오스 섬유를 갖는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 시스템.

  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 강화 페이퍼는 잉크 또는 레이저 프린터로 인쇄된 이미지를 포함하는 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 방법.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지는 잉크 또는 레이저 프린터로 인쇄된 것을 특징으로 하는 재사용 페이퍼 제조 시스템.
  21. 삭제
  22. 삭제
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