(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の紙を受け取る受け取り手段と、前記対象の紙の表面の１もしくはそれ以上の箇所を選択的に熱し、前記表面の熱された箇所の少なくとも一部が炭化し、それによって変色するレベルとする少なくとも１つのレーザーと、前記レーザーをコントロールするコントロール手段とを含む、前記対象の紙、特に紙のシート、における表面の少なくとも一部を選択的に炭化し、ほぼ透明なカバーが、前記レーザーと前記対象の紙の少なくとも熱される部分との間に配置され、活性炭サポートを含み、より好ましくは、前記サポートは活性炭ローラーである、装置。
【請求項２】
前記レーザーにおけるレーザービームは、ミラーを介して前記対象の紙上に前記レーザービームを集めるために構成されるフォーカスレンズへ向けて反射する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ミラーは動くことができ、該ミラーの動きは前記コントロール手段でコントロール可能な、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ほぼ透明なカバーを少なくとも対象の紙の熱する部分にプレスするプレス手段を含み、前記ほぼ透明なカバーはプレス要素を定義する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記ほぼ透明なカバーは、プレス要素を定義するローラーで構成されており、前記レーザービームは、前記ほぼ透明なカバーの外側の表面に接している前記対象の紙を熱する前記透明のローラーを通って外側方向に通過する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記ほぼ透明なカバーは、該カバーのレーザー側に反射防止コーティングを含む、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記ほぼ透明なカバーは、該カバーの紙側に油をはじくコーティングを含んでいる、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記対象の紙は、前記ほぼ透明なカバーとサポートとの間に挟まれており、該サポート は、バッキングローラー及び、若しくは、又は前記サポートを含み、より好ましくは、反射する材料を含む請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
少なくとも、前記レーザーで熱される対象の紙の一部をプレ加熱するためのプレ加熱手段が含まれる、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
対象の紙を受け取り手段に受けとるステップと、対象の紙の表面の１つ又はそれより多い熱された部分が、前記対象の紙を少なくとも部分的に炭化し、それにより変色するレベルにまで選択的に加熱するようにコントロール手段で加熱をコントロールするステップとを含み、前記表面を加熱するステップはレーザーによる放射加熱ステップを含み、前記対象用紙の熱される部分は、低酸素環境で熱され、前記低酸素環境は、ほぼ透明なカバーを前記対象の紙の上に置くことで作られ、前記レーザーは前記ほぼ透明なカバーを通って前記対象の紙を熱し、前記ほぼ透明なカバーは対象の紙の少なくとも熱される部分に押し付けられている、対象の紙の表面の少なくとも一部を選択的に炭化し、前記コントロール手段は、前記対象の紙における加熱部分の圧縮率を調整することによって炭化をコントロールする方法。
【請求項１１】
前記レーザーは、前記対象の紙の赤外線域に近い吸収ピークスペクトルとほぼ一致する波長の光を発する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記低酸素環境は、部分的な減圧はポンプによって空気をどかすことによって部分的な減圧状態を作るステップと、不活性ガスを少なくとも対象の紙の熱される部分、又はその近くに導入するステップと、水蒸気を少なくとも対象の紙の熱される部分、又はその近くに導入するステップと、対象の紙の少なくとも熱される部分を、熱伝導バリアを使って周囲の大気から孤立させるステップとのうち１つ又は複数のステップによって作られる、請求項１０又は請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記低酸素環境は、対象の紙の少なくとも熱された部分を、ほぼ透明なカバーを使って周囲の大気から孤立させることによって作られる、請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項に記載の方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象の紙を選択的に炭化する装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のプリンターは、イメージを対象の紙にプリントするために様々な方法でインクを使っている。商業的に利用できるプリンターは、トナーベースのプリンター、液体インクジェットプリンター、固体インクプリンター、昇華プリンターを含む。インクの使用は様々な不利益を有しており、その１つは、インクカートリッジの容量である。もう１つの不利益は、例えば、プリンターが長期間使用されなかったときに、液体インクが乾燥してプリンターのノズルを詰まらせることである。
【０００３】
インクレスプリンターを提供しようと努力がされており、従来技術のインクレスプリンターは、例えば、特別な感熱紙の領域を選択的に熱することで動作するサーマルプリンターを含む。モノクロのサーマルプリンターはキャッシュレジスター、ＡＴＭ、ガソリン供給装置、いくらかの古くて安いファックスマシーンに使用されている。
【０００４】
普通の対象の紙、すなわち特別な感熱紙を要求しないで使用可能であるインクレスプリンターが求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、従来技術と比較して改良されたプリント装置とプリント方法を供給し、上に述べた問題のうち少なくとも１つを取り除くことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上に示したような目的（及び、若しくは又はその他の利益又は発明の効果）は、添付した独立装置クレーム及び従属する方法クレームによって特徴づけられた組み合わせによって本公開により達成される。
【０００７】
本発明は、
対象の紙を受け取る受け取り手段と、
前記対象の紙の表面の１つ又はそれより多い部分を選択的に、前記対象の紙の表面が少なくとも部分的に炭化して、それによって色が変わるレベルまで熱する少なくとも１つのレーザーと、
レーザーをコントロールするコントロール手段と
を含む少なくとも対象の紙（より好ましくは紙のシート）の一部を選択的に炭化する装置を提案する。
【０００８】
炭化反応は、一方で、対象の紙の上で黒い顔料として作用する炭を作る。さらに、同様にこの炭化反応によって作られる有機揮発物（organic volatile）は、対象の紙の上で凝縮され、炭のための接着剤として機能する、そして、この方法は対象の紙の上に色落ちしにくい顔料（permanent pigment）を作る。
【０００９】
この対象の紙は、好ましくは紙のシートで構成されており、前記「紙のシート」はまた、本の専門的印刷に使用される継続的な給紙の使用として参照されるウェブ（web）の供給を含んでいても良い。
【００１０】
好ましい実施例によれば、前記コントロール手段は、前記レーザーのパワーを調整し、及び、若しくは又は、選択的にスイッチをオン及びオフにすることを含む。これらのパラメーターは対象の紙の炭化のレベルをコントロールする。
【００１１】
レーザーはローラーの内部に配置すること、又は代替的に光ファイバーケーブルをローラーの内側に配置すること、及び、ミラーの配置の代わりにミラーの配置の一軸位置決めシステムを使用することが可能であるが、さらに好ましい実施例によれば、前記レーザーにおけるレーザービームは、ミラーを介して、対象の紙の上にレーザービームを集めるために構成されるフォーカスレンズに向けて反射させられる。
【００１２】
好ましい実施例によれば、ミラーは動くことができ、該ミラーの動きは前記コントロール手段でコントロール可能である。このミラーの構成は、動作部分がより少ないという長所があり、それ故、機械的摩耗がより少なく、慣性力がより少なく、プリント速度を高める。
【００１３】
好ましくは、前記ミラーは、多角形ミラー（polygonal mirror）であり、これはプリント速度が増加し、１つの面が銀（鏡面）のミラーと比較して、ミラーを回転するために要求される速度を減少させるというさらなる長所を有する。プリント速度はレーザーのパワーとミラーの速度に依存する。もし１面が銀のミラーを使用したら、この１面ミラーを回転させるモーターのスピードは、４面ミラーを使用しシステムの４倍の速度となるはずである。これ故、多角形ミラーは、プリントスピードを増加させる。
【００１４】
さらなる好ましい実施例によれば、焦点レンズはＦシータレンズ（F-theta lens）とテレセントリックレンズ（telecentric lens）との組み合わせを含む。（多角形）ミラーは円形の領域でレーザーを走査（scan）し、それ故、炭化されるスポットは対象の紙における中心と幅方向の先端との間で同質ではなくなる。したがって、好ましい実施例で言及しているレンズは、このゆがみをＦシータレンズとテレ線トリックレンズとのコンビネーションで校正する。この構成は、走査における全ての角度のレーザーのパワー濃度及びスポットサイズを一定に保つことを確保する。
【００１５】
さらにより好ましい実施例によれば、前記受け取り手段は、対象の紙をレーザービームに応じて動かすことを含む。このようにして、受け取り手段は対象の紙のどの部分をレーザービームにさらすかをコントロールする。
【００１６】
さらにより好ましい実施例によれば、ほぼ透明なカバーが、前記レーザーと前記対象の紙の少なくとも熱される部分との間に配置されている。この透明カバーは、対象の紙の少なくとも熱される部分（これは、ごく局所的な領域でもよい）が低酸素環境で熱されることを許容する。この低酸素環境は、下に示す様々な方法によって達成されうる。
【００１７】
好ましくは、前記ほぼ透明なカバーはガラスで作られており、このことは、ガラスは熱伝導率が低く、そしてそれ故、対象の紙の熱される局所的な領域から熱が発散されにくいというさらなる利点を提供する。さらには、レーザーを透過するための高い透過効率を有している。
【００１８】
さらなる好ましい実施例によれば、前記装置は前記ほぼ透明なカバーを、少なくとも対象の紙の熱する部分にプレスするためのプレス手段を含む。このほぼ透明なカバーを対象の紙にプレスすることによって、低酸素環境が達成される。
【００１９】
好ましくは、前記コントロール手段は、カバーを対象の紙へプレスする量を調整するように構成されている。これは、コントロール手段が、対象の紙の熱される部分又はその近くの酸素のレベルをコントロールすることを許容する、そして、このようにして、プリントされる炭の濃さ（darkness）と普遍性をコントロールし、また、この炭化工程における煙の臭気もコントロールする。さらには、コントロール手段は、このプレスを適用することによって、対象の紙の表面粗さをコントロールすることができる。減らされた表面粗さは、紙上の微細な山と谷を除外し、又は減少し、そしてそれにより対象の紙の表面にわたって同等の炭化を許容することができる。この圧縮力は  対象の紙の表面を滑らかにし、それにより、焦点距離が一定となる。
【００２０】
さらに好ましい実施例によれば、前記ほぼ透明なカバーはローラーで構成されており、前記レーザービームは、前記ほぼ透明なカバーの外側の表面に接している前記対象の紙を熱する前記透明のローラーを通って外側方向に通過する。このローラーはまた、好ましくは、対象の紙を供給する機能を有している。
【００２１】
さらなる好ましい実施例によれば、前記ほぼ透明なカバーは、該カバーのレーザー側に反射防止コーティングを含んでいる。前記カバーの前記レーザー側（すなわち内側）の反射防止コーティングは、レーザーの反射を減らし、このようにして、レーザーのパワーロスを減らす。
【００２２】
さらなる好ましい実施例によれば、前記ほぼ透明なカバーは、前記カバーの前記紙側に油をはじくコーティング（oleophobic coating）を含む。前記油をはじくコーティングは、オイルとの親和性を欠くため、油をはじく。このような油をはじくコーティングを、前記カバーの紙側（すなわち外側表面）に備えることで、炭化において作られる揮発物が、前記ほぼ透明なカバーに着かずに、この揮発物の接着剤としての機能により対象の紙に移る。この油をはじくコーティングはまた、このほぼ透明なカバーの劣化（degradation）と摩耗を減らす、なぜなら、これはほぼ透明なカバー上に揮発物が凝縮することを防ぐからである。
【００２３】
さらに好ましい実施としては、前記対象の紙は前記ほぼ透明なカバーとサポートとの間に挟まれており、該サポートは好ましくはバッキングローラー及び、若しくは又は、前記サポート、さらに好ましくは反射材料を含む。
【００２４】
さらに好ましい実施例としては、前記対象の紙は前記ほぼ透明なローラーとバッキングローラーとの間に挟まれている。このローラーは互いの方向にプレスされたとき、比較的高い圧力とともに薄い接触表面が達成される。この圧力は、レーザーで暖められた部分の酸素の量を減らすことができる。もし前記バッキングローラーが反射材料を含むなら、炭化反応はさらに進む。
【００２５】
さらにより好ましい実施例によると、前記サポートはあらかじめ決めた温度に対象の紙を保つために熱される。このようにして、前記レーザービームは、このあらかじめ決めた温度から炭化が起きる温度までだけの温度の増加を必要とする。このようにして、プリント速度は増加され、レーザーは限られた分だけ温度を増加する。
【００２６】
さらに好ましい実施例によると、前記装置はさらに少なくとも対象の紙の前記レーザーによって熱される部分をプレ加熱する、プレ加熱手段を含む。もし、この対象の紙があらかじめ決めた温度にプレ加熱されると、前記レーザービームは、このあらかじめ決めた温度から炭化が起きる温度までの温度上昇だけを必要とする。このようにして、プリント速度はさらに増加され、レーザーは限られた量だけ温度を増加する。
【００２７】
さらに好ましい実施例によれば、前記装置は活性炭サポートを含んでおり、そしてより好ましくは、前記活性炭サポートは活性炭ローラーである。活性炭は、天然で、環境的に安全な、高度なコントロール工程下においてとても高い温度で処理された炭であり、結果として、文字通り数百万のマイクロポケット（ごく小さい孔）と中及び表面にある孔とで最も多孔質な素材として知られる活性炭素材を作る。これらのマイクロポケットにより活性炭は、多くの量のガス粒子（臭気）を吸収する機能を持つ、そして、このようにして炭化プロセスによる臭気を吸収する。
【００２８】
本発明はさらに、対象の紙、特に紙のシート、の少なくとも一部における選択的な炭化の方法に向けられており、紙のシートは、より詳細には、
対象を受け取り手段で受け取るステップと、
選択的に前記対象の紙の一部又は複数の表面を、熱される部分が少なくとも部分的に炭化し、またそれにより変色するレベルに加熱する加熱手段をコントロール手段でコントロールするステップとを含む。この炭化反応は一方で、対象の紙の上で黒い顔料として作用する炭を作る。さらには、炭化反応によって作られた有機揮発物もまた対象の紙の上で凝縮され、そこで炭の接着剤として機能し、このようにして前記対象の紙の上に色落ちしにくい顔料を作る。
【００２９】
さらに好ましい実施例によれば、前記表面を加熱するステップはレーザーによって放射加熱をするステップを含む。
【００３０】
さらに好ましい実施例によれば、前記レーザーは、前記対象の近赤外線域の吸収ピークスペクトルとほぼ一致する波長の光を発する。この「近赤外線域（NIRともいう）」とは、波長８００ｎｍ〜２５００ｎｍの赤外線である。対象の紙の赤外線域に近い吸収ピーク（セルロースによる）は、１４９０ｎｍの１７％及び２１００ｎｍの４０％である。前記吸収は赤外線域の中央より高い（例えば３１００ｎｍの８０％及び遠赤外線域）、しかしこれらのレーザーは比較的より複雑で、したがってより障害が起きやすい。これ故、近赤外線域で妥協するのが好ましい。中赤外線レーザーにおける信頼性と原価は時間とともに増加するため、これらは好ましいレーザーとなりうる。
【００３１】
さらに好ましい実施例によれば、前記方法は、前記コントール手段が選択的に前記対象の紙を前記レーザーにさらすために、前記レーザーのパワーの調整をし、及び、若しくは又は選択的にスイッチをオン又はオフにするステップを含む。
【００３２】
さらにより好ましい実施例によれば、前記コントロール手段は、選択的に前記対象の紙を前記レーザーに曝すために、前記レーザービームの動きをコントロールする。
【００３３】
さらに好ましい実施例によれば、前記方法は、前記受け取り手段が前記レーザーに応じて前記対象の紙を動かすステップを含む。
【００３４】
さらにより好ましい実施例によれば、前記対象の紙の熱される部分は、低酸素環境で熱される。これは、対象の紙におけるレーザービームが当たり熱するポイント又はその近くで一時的に達成されるにすぎない、とても局所的な低酸素環境でもよい。
【００３５】
さらに好ましい実施例によれば、前記低酸素環境は、
ポンプによって空気をどかすことによって部分的な減圧状態を作るステップと、
不活性ガスを、少なくとも対象の紙の熱される部分、又はその近くに導入するステップと、
水蒸気を、少なくとも対象の紙の熱される部分、又はその近くに導入するステップと、
対象の紙の、少なくとも熱される部分を、熱伝導バリアを使って周囲の大気から孤立させるステップと、
対象の紙の、少なくとも熱される部分を、ほぼ透明なカバーを使って周囲の大気から孤立させるステップと
のうち１つ又は複数のステップによって作られる。
【００３６】
前記方法のさらに好ましい実施例によれば、前記低酸素環境は、ほぼ透明なカバーを前記対象の紙の上に置くことによって作られ、前記レーザーは前記ほぼ透明なカバーを通って前記対象の紙を熱し、前記ほぼ透明なカバーは好ましくは少なくとも前記対象の紙の熱する部分を圧縮している。
【００３７】
さらに好ましい実施例によれば、前記コントロール手段は、
レーザーのパワーを調整するステップと、
対象の紙の単位領域あたりのレーザー露光時間の調整ステップと、
前記対象の紙における加熱部分の圧縮率の調整ステップと、
レーザービームの焦点の調整ステップと
のうちの１つ又は複数のステップによって炭化をコントロールする。
【００３８】
前記方法のさらに好ましい実施例によれば、上で説明した装置が使われる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
後述する説明により提起される本発明の実施例は、以下の図を参照してさらに明瞭にされる。
【図１】第一の好ましい実施例による、囲いを一部分切り取ったインクフリー卓上プリンターの透視図である。
【図２】紙の流れの経路を簡略化して平面に見せた、図１のインクフリープリンターの詳細の透視図である。
【図３】拡大した炭化領域を示す。
【図４】プリンターコントロールユニットの工程順序を示す、フローダイアグラムの模式的ダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１における好ましい実施例は、卓上インクフリープリンターが、ケーシング８、個々の対象の紙４を積み重ねて搭載することを許容するペーパートレイ９、ユーザーインタラクションのためのタッチスクリーン２８を含むことを示している。さらにこれは、ペーパートレイ９からそれぞれの紙シートを矢印２５で示した方向に供給する供給ローラー１２を使って対象の紙４を受け取る手段を含む
【００４１】
前記した対象の紙４の表面の選択加熱（selective heating）（前記紙の表面の熱される部分が、少なくとも部分的に炭化し、それによって変色するようなレベルに達する）はレーザーダイオード１を用いたレーザービームで紙を打つことで達成される。実施例で示した中では、レーザーは波長１４９０ｎｍの光を発する、しかし、当業者は本発明には、その他の波長で作用するレーザーもまた適用できることを理解する。好ましくは、このレーザーのパワーはプリンターコントロールユニット２９により、少なくとも炭化によって十分な暗さに到達するように、動的に調節される。
【００４２】
炭化工程を示すために、図２は前記紙の流れの経路を平面にして簡略化した表示を見せている。レーザービーム２７は対象の紙４を低酸素環境で打つ。実施例で示すように、低酸素環境は、対象の紙４に触れさせて中空ガラスローラー３を置くことによって作られる。レーザービーム２７によって熱される加熱領域２２において、対象の紙４に押し付けられた中空ガラスローラー３を通って、レーザービーム２７が対象の紙４を熱する。
【００４３】
当業者は、低酸素環境はその他の方法で得ても良いことを理解している。例えば、１つもしくはそれより多い、下記のオプションの組み合わせがある。
少なくとも対象の紙の加熱領域から、ポンプで空気をどかすことによって部分的な減圧状態を作ること。
不活性ガスを、少なくとも対象の紙の熱される部分、又はその近くに導入すること。
水蒸気を、少なくとも対象の紙の熱される部分、又はその近くに導入すること。
対象の紙の、少なくとも熱される部分を、熱伝導バリア（thermally conductive barrier）を使って周囲の大気から孤立させること。
【００４４】
これらの他のやり方はまた、開示した実施例における解決方法と組み合わせてもよく、対象の紙４の少なくとも熱される部分は、ほぼ透明なカバー（すなわちガラスローラー３）を使うことによって周囲の大気から孤立させられている。
【００４５】
対象の紙４は中空ガラスローラー３とバッキングローラー５の間に供給される。バッキングローラー５は、圧縮力を加える硬いラバーローラーであり、また、対象の紙４のレーザー吸収効率を高めるレーザー反射コーティング２０で構成されているのが好ましい。
【００４６】
レーザーダイオード１から発されるレーザービーム２７は、レーザー経路方向ミラー２６によって、多角形ミラー２に投下されるように向けられている。本実施例においては、多角ミラーはモータードライバーユニット１３によって回転することが可能な六角形ミラー２である。モータードライバーユニット１３が六角形ミラー２を回転させる回転速度は、対象の紙４の線形速度に依存している。多角ミラー２の動作は、好ましくはプリンターコントロールユニット２９を介してコントロールされる。回転によって、六角形ミラー２はレーザービーム２７を、中空ガラスロール４を通して対象の紙４の表面を掃くように反射する。 
【００４７】
レーザービーム２７が、中空のガラスローラー３を通して対象の紙４の表面を熱して炭化させたとき、炭化中に作られた揮発物はローラー３のガラスの表面に凝縮する傾向があり、また時間とともに中空ガラスローラー３を劣化及び摩耗させる。揮発物がガラスローラー３に張り付かずに、その代わりに紙に接着結合剤（adhesive binder）として転写されることを確保するために、中空ガラスローラー３は、対象の紙４に対面する側面上に油をはじく（oleophobic）コーティング５がコートされているのが好ましい。さらに、レーザー放射の反射によるロスを減らすために、中空ガラスローラー３のレーザー側は、反射防止コーティング１６が備えられているのが好ましい。
【００４８】
中空ガラスローラー３は、好ましくはＦシータレンズ（F-theta lens）及びテレセントリックレンズ（telecentric lens）を含むレンズシステム７を含む（図３参照）。Ｆシータレンズはレーザーのために平面場を作っているが、一方、テレセントリックレンズはレーザービームがポリゴンミラーからすべての走査ラインのすべてのポイントを横切って同じ距離を飛ぶという利点を供給している。テレセントリックレンズは、対象がレンズからの距離に関係なく同じサイズを有することを提供する。それ故、スポットのサイズとパワーの濃度は、全ての方向における走査で一定に保たれる。このことは、レーザービーム２７の焦点を、走査の方向と関係なく、いつも対象の紙４の中空ガラスローラー３とバッキングローラー５との間に挟まれた際の領域に横たえる。
【００４９】
紙を供給し、同時に対象の紙４を圧縮するために、バッキングローラー５と中空ガラスローラー３は、２つの方法で連結されるのが好ましい（図３参照）。第１に、バッキングローラー５と中空ガラスローラー３は、対象の紙４が滑り、その結果、歪み、又は、期待していない炭化をすることを防ぐために、各々が一定の回転速度で回ることを確保する供給ギアー２４によって噛み合っている。第２に、バッキングロール５及び中空ガラスローラー３は、リードスクリュー１８及びナット１７の設備を駆動するステッパーモーター１９によって、一緒に連結されている（図３参照）。ステッパーモーター１９が作動しているとき、これはリードスクリュー１８を回転させ、リードスクリューナット１７を動かす、そして、これにより中空ガラスローラー３とバッキングローラー５との間の圧縮レベルを増加又は減少させる。前述した２つのローラー３及び５の間の圧縮力、及び２つのローラー３及び５の速度の同期は、六角形ミラーの回転速度とともに、プリンターコントロールユニット２９によってコントロールされる。
【００５０】
好ましくは、このプリンターもまた、抵抗加熱に基づく対象の紙４の温度をその炭化温度（２００〜２５０℃）よりも低い温度に上げる薄いフィルムヒーター１１を含む（図２参照）。このプレ加熱は対象の紙４がレーザー放射によって選択的に炭化される前に行われる。このプレ加熱もまた、プリンターコントロールユニット２９によってコントロールされる。
【００５１】
一旦、対象の紙４が要求されたテキスト又はイメージに炭化されると、好ましくは、炭化反応によって作られた揮発物の臭気を除くために、活性炭ローラー１０を通過する。
【００５２】
プリンターコントロールユニット２９は、インクフリープリンターのコントロール手段を形成する。また、図４はプリンターコントロールユニット２９によって実行されるステップの論理順序を示している。コンピューティング装置又は格納装置から、若しくはクラウドから要求されたテキスト又はイメージ形式でインクフリープリンターに情報が送られた時、続く工程ステップは、要求されたテキスト又はイメージをプリントするために行われ、そしてそれらはプリンターコントロール回路２９によってコントロール及び同調される。
【００５３】
プリントされるテキスト又はイメージドキュメントは、初めにユーザーによって又はその他のコンピューティング装置によって、インクフリープリンターへ送られる（工程ステップ３１）。プリンターコントロールユニット２９は、ドキュメントをローカルメモリーに格納し、エラーをチェックし、ドキュメントをラスタライズ（rasterize）する（すなわち、要求されたイメージを数千のドットに変換する）。 次に、工程ステップ３２により、最初のプリントのために、プリンターコントロールユニット２９によってプレヒーター１１がオンにされ、２００℃に到達するよう温められる。一旦温度が２００℃に到達すると（分岐ブロック３３）、情報はプリンターコントロールユニットに送られ、プレヒーター１１は十分一定に温度を保つ。次に、工程ステップ３４において、対象の紙４はペーパーフィードローラー１２によって、プレヒーティングシステム１１に供給される。一旦、プレヒーター１１が対象の紙４を約２００℃まで温めると、六角形のスキャニングミラー２は毎分４０ページのプリントスピードと同等のスキャニング周波数で回転を始める（工程ステップ３５）。スキャニング周波数及びレーザーデータと同様に、レーザーダイオード１はスイッチングパルスをプリンターコントロールユニット２９から受け、レーザーダイオード１を選択的にオン又はオフにし、対象の紙４を炭化する（工程ステップ３６）ステップ３７により、紙上に作られた初めの数ドット（例えば１０）はイメージセンサーを使って自動的に測定され、プリンターコントロールユニット２９によって決定がされる（工程ステップ３８において）、また、好ましくは、もしこれが９０％黒よりも濃くない場合には、プリンターコントロールユニット２９は、例えばレーザーパワー（工程ステップ３９）のような、要求する濃さ、スポットサイズ、炭化の深さを達成するためにスポット毎の炭化時間（工程４０）及び圧縮力（工程４１）他のパラメーターを変える。最終工程ステップ４２において、要求されるイメージ又はテキスト２３は対象の紙上で炭化され、炭化された紙２３はアウトプットトレイ３０に集められる。そして、プリンターは次のドキュメント又は両面印刷の準備をする。
【００５４】
本発明における好ましい実施例を示しているが、上述した実施例は発明を説明するためだけのものであって、発明の範囲を限定するものではない。したがって、添付した請求項で言及された形態には、引用記号が付されているが、このような記号は、もっぱら請求項の理解を強調するために含まれており、請求の範囲を限定するものではないと理解されるべきである。さらに、特に当業者が異なる実施例における技術手段を組み合わせることができることに留意する。したがって発明の範囲は、もっぱら後述する請求項によって定義される。
なお、出願当初の特許請求の範囲の記載は、以下の通りであった。
請求項１：
対象の紙を受け取る受け取り手段と、前記対象の紙の表面の１もしくはそれ以上の箇所を選択的に熱し、前記表面の熱される箇所の少なくとも一部が炭化し、それによって変色するレベルとする少なくとも１つのレーザーと、前記レーザーをコントロールするコントロール手段とを含む、前記対象の紙、特に紙のシート、における表面の少なくとも一部を選択的に炭化する装置。
請求項２：
前記コントロール手段は、前記レーザーのパワーを調節し、及び、若しくは又は、選択的に前記レーザーのスイッチをオン及びオフにする、請求項１に記載の装置。
請求項３：
前記レーザーにおけるレーザービームは、ミラーを介して前記対象の紙上に前記レーザービームを集めるために構成されるフォーカスレンズへ向けて反射する、請求項１又は請求項２に記載の装置。
請求項４：
前記ミラーは動くことができ、該ミラーの動きは前記コントロール手段でコントロール可能な、請求項３に記載の装置。
請求項５：
前記受け取り手段は、対象の紙をレーザービームに応じて動かすことを含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
請求項６：
ほぼ透明なカバーが、前記レーザーと前記対象の紙の少なくとも熱される部分との間に配置されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
請求項７：
前記ほぼ透明なカバーを少なくとも対象の紙の熱する部分にプレスするプレス手段を含む請求項６に記載の装置。
請求項８：
前記ほぼ透明なカバーはローラーで構成されており、前記レーザービームは、前記ほぼ透明なカバーの外側の表面に接している前記対象の紙を熱する前記透明のローラーを通って外側方向に通過する、請求項６又は７に記載の装置。
請求項９：
前記ほぼ透明なカバーは、該カバーのレーザー側に反射防止コーティングを含む、請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の装置。
請求項１０：
前記ほぼ透明なカバーは、該カバーの紙側に油をはじくコーティングを含んでいる、請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の装置。
請求項１１：
前記対象の紙は、前記ほぼ透明なカバーとサポートとの間に挟まれており、該サポートは、好ましくはバッキングローラー及び、若しくは又は前記サポートを含み、より好ましくは、反射する材料を含む、請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
請求項１２：
少なくとも、前記レーザーで熱される対象の紙の一部をプレ加熱するためのプレ加熱手段が含まれる、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
請求項１３：
活性炭サポートを含み、より好ましくは、前記サポートは活性炭ローラーである、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の装置。
請求項１４：
対象の紙を受け取り手段に受けとるステップと、対象の紙の表面の１つ又はそれより多い熱される部分が、前記対象の紙を少なくとも部分的に炭化し、それにより変色するレベルにまで選択的に加熱するように加熱コントロール手段で加熱をコントロールするステップとを含む、対象の紙の表面の少なくとも一部を選択的に炭化する方法。
請求項１５：
前記表面を加熱するステップはレーザーによる放射加熱ステップを含む、請求項１４記載の方法。
請求項１６：
前記レーザーは、前記対象の紙の近赤外線域の吸収ピークスペクトルとほぼ一致する波長の光を発する、請求項１５記載の方法。
請求項１７：
前記コントロール手段が、前記レーザーのパワーを調整し及び、若しくは又は選択的に前記対象の紙をレーザーにさらすために、選択的に前記レーザーのスイッチをオン及びオフにする請求項１４乃至請求項１６のいずれか１項に記載の方法。
請求項１８：
前記コントロール手段は、前記対象の紙を前記レーザービームに選択的にさらすために、前記レーザービームの動きをコントロールする、請求項１４乃至請求項１７のいずれか１項に記載の方法。
請求項１９：
前記受け取り手段は、前記レーザーに応じて前記対象の紙を動かす手段を含む、請求項１４乃至請求項１８のいずれか１項に記載の方法。
請求項２０：
前記対象用紙の熱される部分は、低酸素環境で熱される、請求項１４乃至請求項１９のいずれか１項に記載の方法。
請求項２１：
前記低酸素環境は、部分的な減圧はポンプによって空気をどかすことによって部分的な減圧状態を作るステップと、不活性ガスを少なくとも対象の紙の熱される部分、又はその近くに導入するステップと、水蒸気を少なくとも対象の紙の熱される部分、又はその近くに導入するステップと、対象の紙の少なくとも熱される部分を、熱伝導バリアを使って周囲の大気から孤立させるステップと、対象の紙の少なくとも熱される部分を、ほぼ透明なカバーを使って周囲の大気から孤立させるステップとのうち１つ又は複数のステップによって作られる、請求項２０記載の装置。
請求項２２：
前記低酸素環境が、ほぼ透明なカバーを前記対象の紙の上に置くことで作られ、前記レーザーは、前記ほぼ透明なカバーを通って前記対象の紙を熱し、前記ほぼ透明なカバーは好ましくは、対象の紙の少なくとも熱される部分に押し付けられている、請求項２０及び請求項２１のいずれか１項に記載の方法。
請求項２３：
前記コントロール手段は、
レーザーのパワーを調整するステップと、
対象の紙の単位領域あたりのレーザー露光時間の調整ステップと、
前記対象の紙における加熱部分の圧縮率を調整するステップと、
レーザービームの焦点を調整するステップと
のうちの１つ又は複数のステップによって炭化をコントロールする、請求項１４乃至請求項２２のいずれか１項に記載の方法。
請求項２４：
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の装置を使用する、請求項１４乃至請求項２３のいずれか１項に記載の方法。
【符号の説明】
【００５５】
１    レーザーダイオード
２    六角形ミラー
３    中空ガラスローラー
４    対象の紙
５    バッキングローラー
７    レンズシステム
８    ケーシング
９    ペーパートレイ
１０  活性炭ローラー
１１  フィルムヒーター
１２  供給ローラー
２５  矢印
２８  タッチスクリーン
３０  アウトプットトレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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