ES2836135T3

ES2836135T3 - Método y aparato de impresión para el recubrimiento de regiones seleccionadas de un sustrato con una película

Info

Publication number: ES2836135T3
Application number: ES16734031T
Authority: ES
Inventors: Benzion Landa; Anton Krassilnikov; Michael Nagler; Ariel Adler; Ben Haim Nir Rubin; Ofer Aknin; Ronen Yogev
Original assignee: Landa Labs 2012 Ltd
Current assignee: Landa Labs 2012 Ltd
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: KR102316761B1; AU2016268513B2; KR20180017021A; MX2017015244A; MX372575B; CN107667013B; PT3302987T; EP3302987B1; CA2986518C; BR112017025305B1; US20190275786A1; JP2018526240A; US10780689B2; WO2016189512A9; AU2016268513A1; JP6762323B2; CN107667013A; RU2706446C2; IL255934A; US20170080700A1

Abstract

Un método de impresión de una película sobre regiones seleccionadas de una superficie de un sustrato (20), cuyo método comprende los pasos de: a) proporcionar un miembro (10) de transferencia de movimiento continuo que tiene una superficie (12) de proyección de imagen, b) recubrir la superficie de proyección de imagen del miembro de transferencia con partículas individuales formadas de, o recubiertas con un polímero termoplástico, c) eliminar substancialmente todas las partículas que no están en contacto directo con la superficie de proyección de imagen para dejar un recubrimiento de partícula monocapa uniforme sobre la superficie de proyección de imagen, d) exponer las regiones seleccionadas de la superficie de proyección de imagen recubierta para la radiación de la energía suficiente para volver pegajosas las partículas dentro de las regiones seleccionadas, e) presionar la superficie de proyección de imagen recubierta y la superficie del sustrato uno contra el otro, ya sea durante o después de la irradiación, para causar la transferencia a la superficie del sustrato de solo las regiones de la recubierta de partícula que se han vuelto pegajosas, las regiones pegajosas que forman una película, y f) repetir los pasos b) y c) para aplicar un recubrimiento de monocapa fresca de partículas a las regiones seleccionadas de la cual el recubrimiento de monocapa aplicado previamente se transfirió a la superficie del sustrato en el paso e), para dejar la superficie de proyección de imagen otra vez recubierta uniformemente con una monocapa de partículas.

Description

DESCRIPCIÓN

Método y aparato de impresión para el recubrimiento de regiones seleccionadas de un sustrato con una película

Campo

La presente divulgación se refiere a un método y aparato de impresión para el recubrimiento de las regiones seleccionadas de una superficie de un sustrato con una película o un material termoplástico.

Antecedentes

Se sabe que las máquinas de escribir emplean una cinta que porta una película de tinta polimérica. La cinta es equivalente a la cinta de tinta utilizada en una máquina de escribir convencional y la tinta en la forma de un caracter de impresión se transfiere de este hacia un sustrato (usualmente papel) no por impacto sino por medio de un cabezal de impresión que se calienta sólo las regiones de la cinta de los cuales la tinta se transferirá al papel. Después de imprimir un caracter, el carro de la máquina de escribir se avanza para imprimir el siguiente caracter y la cinta también avanza.

Estas máquinas de escribir lograr la impresión de alta calidad, pero generan desperdicio y por lo tanto son de funcionamiento costoso, dado que en el momento en el que una cinta debe ser desechada, la mayor parte de su superficie está todavía cubierta con tinta que no se ha transferido a un sustrato de impresión.

El documento US 7.002.613 describe un método para imprimir una imagen sobre un sustrato de impresión, produciéndose un número porciones de tinta de impresión fluida en un portador de tinta de impresión introduciendo energía, y transfiriéndose la tinta de impresión fluida al sustrato de impresión.

Objeto

El propósito de la presente divulgación es proporcionar un aparato y método de impresión que funciona con el mismo principio de transferencia de una película termoplástica al sustrato de impresión, pero resulta en menor desperdicio, es capaz de imprimir imágenes de alta calidad y no se restringe a imprimir el texto.

Breve descripción

De acuerdo con uno de los aspectos de la divulgación, se propone en el presente documento un método de impresión de una película sobre regiones seleccionadas de una superficie de un sustrato, cuyo método comprende los pasos de:

a) proporcionar un miembro de transferencia de movimiento continuo que tiene una superficie de proyección de imagen,

b) recubrir la superficie de proyección de imagen del miembro de transferencia con partículas individuales formadas de, o recubiertas con un polímero termoplástico,

c) eliminar substancialmente todas las partículas que no están en contacto directo con la superficie de proyección de imagen para dejar un recubrimiento de partícula monocapa uniforme sobre la superficie de proyección de imagen,

d) exponer las regiones seleccionadas de la superficie de proyección de imagen recubierta para la radiación de la energía suficiente para volver pegajosas las partículas dentro de las regiones seleccionadas,

e) presionar la superficie de proyección de imagen recubierta y la superficie del sustrato uno contra el otro, ya sea durante o después de la irradiación, para causar la transferencia a la superficie del sustrato de solo las regiones de la recubierta de partícula que se han vuelto pegajosas, las regiones pegajosas que forman una película, y

f) repetir los pasos b) y c) para aplicar un recubrimiento de monocapa fresca de partículas a las regiones seleccionadas de la cual el recubrimiento de monocapa aplicado previamente se transfirió a la superficie del sustrato en el paso e), para dejar la superficie de proyección de imagen otra vez recubierta uniformemente con una monocapa de partículas.

En diferentes realizaciones, los pasos b) y c) puede comprender

• dirección de un chorro de gas que porta las partículas sobre la superficie de proyección de imagen,

• frotación de las partículas sobre la superficie de proyección de imagen utilizando un paño, cepillo o un rodillo aplicador,

• formación de la superficie de proyección de imagen y las partículas de un material hidrofóbico y dirigir un chorro de líquido que contiene las partículas sobre la superficie de proyección de imagen, el líquido del chorro que se selecciona para que no se humedezca la superficie de proyección de imagen, o

• dirección hacia un aplicador intermedio de un chorro de gas o líquido que contiene las partículas, el aplicador es capaz de recibir las partículas y transferirlas a la superficie de proyección de imagen.

De acuerdo con un segundo aspecto de la divulgación, se proporciona un aparato de impresión para la impresión de una película hecha de un material termoplástico sobre regiones seleccionadas de una superficie de un sustrato, comprendiendo el aparato

a) un miembro de transferencia de movimiento continuo sin fin que tiene una superficie de proyección de imagen,

b) una estación de recubrimiento en la cual las partículas hechas de, o recubiertas con un polímero termoplástico se aplican a la superficie de proyección de imagen y en la cual las partículas que no están en contacto directo con la superficie de proyección de imagen se extraen de, o no se adhieren a la superficie de proyección de imagen, para que un recubrimiento de partícula monocapa uniforme se forma sobre la superficie de proyección de imagen,

c) una estación de proyección de imagen en la cual las regiones seleccionadas de la superficie de proyección de imagen recubierta se exponen a la radiación de la energía suficiente para volver pegajosas las partículas dentro de las regiones seleccionadas, y

d) una estación de impresión a la que la superficie revestida de la imagen y la superficie del sustrato se presionan una contra la otra, ya sea durante o después de la irradiación, para ocasionar la transferencia a la superficie del substrato de una película pegajosa formada sobre las regiones seleccionadas de la superficie de proyección de imagen por medio de la exposición del recubrimiento de partículas monocapa a la radiación,

en donde, después de regresar la superficie de proyección de imagen a la estación de recubrimiento, durante la operación, después de haber pasado a través de las estaciones de impresión y proyección de imagen, el recubrimiento de partícula sobre la superficie de proyección de imagen de nuevo se convierte en una monocapa uniforme mediante la aplicación de partículas frescas a las regiones de la superficie de proyección de imagen que se han agotado de las partículas.

En la presente divulgación, el aparato antes descrito puede también ser indistintamente referido como un aparato de impresión o un sistema de impresión. La superficie de proyección de imagen también puede ser referido y considerado como una superficie donante.

Los términos “pegajoso” y “suficientemente pegajoso” como se utiliza en el presente documento no pretenden significar que el recubrimiento de partícula es necesariamente pegajoso al tacto, sino que solo se ablanda lo suficiente para ser capaz de adherirse a la superficie de un sustrato cuando se presiona contra él en la estación de impresión 18. Las partículas o regiones pegajosas de las partículas que se volvieron pegajosas se cree que forman películas individuales o películas contiguas las cuales siguen su transferencia a un substrato de impresión pueden producir opcionalmente películas más delgadas, como un resultado de la presión que se aplica después de entrar en contacto con la superficie de proyección de imagen al sustrato y/o del procesamiento posterior opcional (por ejemplo, secado, curado, etc.) de las películas transferidas.

En algunas realizaciones, en la estación de recubrimiento, las partículas pueden aplicarse directamente a la superficie de proyección de imagen por chorro, por ejemplo, mediante el uso de uno o más cabezales de aerosol. En realizaciones alternativas, las partículas pueden aplicarse a un aplicador intermediario y de allí a la superficie de proyección de imagen. Este último tipo de aplicación se dice que es indirecto y tanto la aplicación directa, como indirecta de las partículas a la superficie de proyección de imagen se engloban en la presente divulgación. Debe entenderse que la aplicación directa o indirecta de las partículas a la superficie de proyección de imagen puede llevarse a cabo para el recubrimiento inicial de la superficie de proyección de imagen con una monocapa de partículas individuales o para la reposición de la monocapa en regiones seleccionadas (por ejemplo, agotadas previamente por transferencia) o por ambas.

La razón por la que el recubrimiento de partículas en la superficie de proyección de imagen puede repararse después de cada impresión es que las partículas se seleccionan para adherirse a la superficie de proyección de imagen más fuertemente que entre ellos. Esto resulta en la capa aplicada que es sustancialmente una monocapa de partículas individuales, es decir, es solo una partícula de profundidad sobre una proporción importante del área de superficie y la mayoría, si no todas, las partículas tendrán al menos algún contacto directo con la superficie de proyección de imagen.

Tomando, por ejemplo, una partícula en forma de plaqueta que contacta la superficie de proyección de imagen sobre la mayor parte de su cara plana (por ejemplo, que es substancialmente paralela), el espesor resultante de la monocapa (en la dirección perpendicular a la superficie) sería aproximadamente correspondiente al espesor de la partícula. Si las partículas tienen forma globular, entonces el espesor de la monocapa será acorde con el diámetro de la esfera. Por lo tanto, el espesor promedio de una monocapa en el momento del recubrimiento de la superficie de proyección de imagen puede ser aproximado por el espesor promedio o diámetro equivalente de las partículas individuales que se forman en él, dependiendo de la forma.

Sin embargo, como puede haber superposiciones parciales entre las partículas adyacentes, el espesor de la monocapa puede también ascender a un múltiplo bajo de la dimensión de las partículas constituyentes, dependiendo del tipo de superposición, por ejemplo, en los ángulos relativos a las partículas pueden formar uno con el otro y/o con la superficie de proyección de imagen y/o la medida de la superposición y/o la medida de embalaje, etc. Por lo tanto, una monocapa puede tener, en solo algunas regiones, un espesor máximo (T) que corresponde a alrededor de una vez, o alrededor de dos veces, o alrededor de tres veces, o cualquier valor intermedio, de una característica de dimensión más fina a las partículas implicadas (por ejemplo, hasta tres veces el grosor de las partículas para las de forma de escama y hasta dos veces el diámetro equivalente de partícula de las esféricas cercanas).

Esto se produce por la misma razón que una cinta adhesiva, cuando se utiliza para recoger el polvo de una superficie, solo recogerá una capa de las partículas de polvo. Cuando la cinta adhesiva está aún fresca, el polvo se pegará al adhesivo hasta que cubra la superficie entera de la cinta. Sin embargo, una vez que el adhesivo se ha cubierto con el polvo, la cinta no puede utilizarse para recoger más polvo dado que las partículas de polvo no se adhieren fuertemente entre sí y simplemente pueden cepillarse o soplarse fuera de la cinta. Del mismo modo, la monocapa en el presente documento está formada por partículas en suficiente contacto con la superficie de proyección de imagen y por lo tanto es típicamente una sola partícula gruesa. Se dice que el contacto es suficiente cuando se permite que la partícula permanezca unida a la superficie de proyección de imagen en la salida de la estación de recubrimiento, por ejemplo, después de la extracción de excedentes, secado o cualquier otro paso similar que se describirá en más detalle en lo sucesivo.

Aunque la monocapa se cree que se forma esencialmente de las partículas en contacto directo con la superficie de proyección de imagen, no puede descartarse que algunas partículas firmemente embaladas por las partículas adyacentes podrían seguir formando parte de la monocapa en el lado de salida del aparato de recubrimiento incluso si no se encuentra en contacto directo con la superficie de proyección de imagen, posiblemente sobresaliendo medianamente desde la capa. Es concebible, una porción de dicha minoría de las partículas de no contacto de superficie puede absorber radiación de manera diferente y eventualmente podrían transferirse a un sustrato de impresión como resultado de su cohesividad con las partículas adyacentes, que estarían expuestas en mayor medida a la “dosis de energía” prevista o el efecto de la radiación recibida. En algunas realizaciones, en cualquier campo de visión, el porcentaje de partículas que no tiene ningún contacto directo con la superficie de proyección de imagen del número de partículas que están en contacto con esta superficie es de 15% o menos, de menos del 10% o incluso menos del 5%.

En algunas realizaciones, la monocapa de las partículas individuales sobre la superficie de proyección de imagen forma una capa suficientemente continua de partículas. La monocapa es suficientemente continua si después de la exposición a la radiación en la estación de proyección de imagen, las partículas adyacentes pueden fundirse para formar una película transferible. En este caso y dependiendo del tamaño y la forma de las partículas que forman la monocapa, un área de cobertura de al menos alrededor de 40% y como máximo alrededor de 50%, o como máximo alrededor de 60% o incluso como máximo alrededor de 70%, puede ser suficiente. Para las partículas más pequeñas y/o para las partículas que tienen una capacidad relativamente baja de expandirse radialmente después de la exposición a la radiación, la monocapa de las partículas en la superficie de proyección de imagen puede necesitar formar una capa sustancialmente continua. Por “sustancialmente continuo” se entiende que al menos el 70% del área está cubierta por partículas, o por lo menos 80%, o al menos 90% o incluso al menos 95%.

Tomando para ilustración una partícula que es una esfera ideal que tiene un diámetro de 2 pm, dicha partícula, por lo tanto, tendría un volumen inicial de aproximadamente 4.19 pm3 y una proyección en el plano de aproximadamente 3.14 pm2. Suponiendo ahora que después de la exposición a la radiación tales partículas se funden para formar un disco del mismo volumen que tiene un grosor de alrededor de 0.5 pm, entonces un disco de partícula licuada tendría un diámetro de aproximadamente 3.3 pm, que cubre un área de alrededor de 8.38 pm2.

En aras de la claridad, el espesor real de la película se regirá por las propiedades de tensión superficial de las partículas licuadas fusionadas al aire, las propiedades de humectación de este líquido con respecto a la superficie de proyección de imagen, de acuerdo con la siguiente ecuación:

t= (2Yla(1-cos0)gp)1/2 (Eq. 1)

donde t es el espesor resultante de la película, Yla es la tensión superficial entre las partículas licuadas y el aire, 0 es el ángulo de humectación de la partícula licuada fusionada en relación con la superficie de proyección de imagen, g es la constante gravitacional y p es la densidad de este líquido. Debe entenderse que la tensión superficial y el ángulo de humectación son dependientes de la temperatura del líquido.

Volviendo al ejemplo ilustrativo y tomando ahora, por simpleza, una superficie cuadrada que tiene un área de 100 pm2, alrededor de 12 de estas partículas fundidas serán necesarias (suponiendo una distribución substancialmente uniforme) para formar una película contigua de alrededor de 0.5 pm de espesor sobre dicha superficie. En su forma original, antes de la exposición a la radiación, estas 12 partículas sólo cubrirán aproximadamente el 38% del cuadrado. Estos valores y cálculos se proporcionan en aras de la ilustración simplificada y los expertos en la materia de los polímeros de formación de película pueden apreciar fácilmente los factores que pueden afectar el funcionamiento.

Claramente la cobertura del área inicial, que debe ser tal que una película transferible, posiblemente una contigua, esté formada en última instancia, depende, entre otras cosas, de la distribución de tamaño de las partículas, del material específico utilizado para las partículas, de su parámetros reológicos específicos, tales como tensión superficial dependiente de la temperatura, viscosidad y comportamiento fluido temporal, etc. y factores similares que dependen de las propiedades químicas y/o físicas de las partículas por sí mismas. Las propiedades de la superficie de proyección de imagen también pueden contribuir a esta cuestión (por ejemplo, facilitando o dificultando el contacto suficiente y/o separando la contigüidad). Además, los parámetros de proceso específicos, tales como las condiciones de funcionamiento de la estación de recubrimiento, la distribución de las partículas en la superficie de proyección de imagen (siendo ventajosa una esencialmente homogénea), la densidad de energía de la radiación recibida por el partículas y/o la superficie de proyección de imagen en la estación de proyección de imagen, la presión en el punto de transferencia en la estación de impresión, también puede afectar el resultado final (por ejemplo, facilitar la difusión y/o fusión de las partículas irradiadas con el fin de crear una película de un espesor deseado) modificando de esta manera los requisitos previos.

El porcentaje de un área cubierta por las partículas de una superficie de destino específico (% de cobertura) puede evaluarse por numerosos métodos conocidos por las personas calificadas, incluyendo por medio de la determinación de la densidad óptica, posiblemente en combinación con el establecimiento de una curva de calibración de puntos de cobertura conocidos, por medio de la medición de la luz transmitida si las partículas o el sustrato son suficientemente transparentes, o por el contrario, por medio de la medición de la luz reflejada, por ejemplo si las partículas son reflexivas (por ejemplo, que comprende un material reflexivo recubierto por un polímero termoplástico).

Como se utiliza en la memoria descriptiva, un método preferido para determinar el porcentaje de área de una superficie de interés cubierta por partículas es la siguiente. Muestras cuadradas que tienen bordes de 1cm se cortan de la superficie estudiada (por ejemplo, de la superficie de proyección de imagen o del sustrato impreso). Las muestras se analizaron al microscopio (ya sea microscopía confocal láser (Olympus, LEXT OLS30ISU) o microscopía óptica (Olympus BX61 U-LH100-3)) en un aumento de hasta x100 (produciendo un campo de visión de al menos alrededor de 128.9 |jm x 128.6 jm ). Al menos tres imágenes representativas se capturan en el modo de reflectancia para que cada muestra tenga un sustrato opaco (por ejemplo, papel). Las imágenes capturadas se analizaron utilizando ImageJ, un programa de procesamiento de imágenes de Java de dominio público desarrollado por el Instituto Nacional de salud (NIH), EUA. Las imágenes se muestran en escala gris de 8 bits, se instruye al programa que proponga un valor umbral de diferenciación de reflectancia entre las partículas reflectantes (pixeles más ligeros) y los intersticios que puedan existir entre las partículas vecinas o adyacentes (estos vacíos aparecen como pixeles más oscuros). Un operador entrenado puede ajustar, si es necesario, el valor umbral propuesto, si es necesario, pero por lo general lo confirma. El programa de análisis de imagen luego procede a medir la cantidad de pixeles que representan las partículas y la cantidad de pixeles que representan las áreas descubiertas de los vacíos intra-partícula, de los cuales puede calcularse fácilmente el área porcentual de cobertura. Se calcula el promedio de las mediciones realizadas en las diferentes secciones de imagen diferentes. Cuando las muestras están en un sustrato transparente (por ejemplo, impresas en una hoja de plástico translúcido), un análisis similar puede realizarse en el modo de transmisión, las partículas que aparecen como los pixeles más oscuros y los vacíos como los más ligeros. Los resultados obtenidos por este método, o por cualquier técnica analítica substancialmente similares conocida por los expertos en la materia, se denominan como cobertura superficial óptica, que puede expresarse en porcentaje o como una relación.

En algunas realizaciones, la película de polímero resultante de la conversión de la monocapa de las partículas por la exposición a la radiación tiene un espesor de 2 jm o menos, o de menos de 1 jm , o incluso de menos de 750 nm. En otras realizaciones, el espesor de la película de polímero es de 100 nm o más, o de más de 200 nm, o incluso de más de 300 nm. El espesor de la película de polímero puede estar en el rango de 300nm-1,000nm, 500nm-1,500nm, o de 600nm-800nm o de 700nm-1,000nm.

Las partículas termoplásticas tienen un tamaño de partícula menor a 10 pm, o menor a 5 pm, o menor a 1 pm, o dentro del rango de 100 nm a 4 pm, o 300 nm y 1 pm o 500 nm a 1.5 pm.

Para ayudar en la transferencia de la película pegajosa de partículas de la superficie de proyección de imagen al sustrato, la superficie de proyección de imagen puede ser hidrófoba.

Ventajosamente, la superficie de proyección de imagen es compatible con la radiación generada intermitente por la estación de proyección de imagen para exponer áreas seleccionadas deseadas. Por compatible, esto significa, por ejemplo, que la superficie de proyección de imagen es relativamente resistente y/o inerte a la radiación, y/o capaz de absorber o reflejar la radiación, y/o capaz de conducir o aislar el calor que puede generarse por la radiación.

En algunas realizaciones, las partículas termoplásticas pueden ser hidrófobas.

La estación de recubrimiento puede comprender adecuadamente

• al menos un cabezal de aspersión para aplicar directa o indirectamente a la superficie de proyección de imagen una corriente de fluido dentro del cual se suspenden las partículas termoplásticas,

• un alojamiento que rodea los cabezales de aspersión y que define un pleno interior para confinar la corriente de fluido, teniendo el alojamiento un reborde adyacente a la superficie de proyección de imagen que está configurada para para evitar la salida de las partículas de un espacio de sellado definido entre el reborde del alojamiento y la superficie a recubrirse, y

• una fuente de succión conectada al alojamiento para extraer del pleno el fluido asperjado y las partículas suspendidas en el fluido asperjado, siendo la fuente de succión operativa para extraer substancialmente todas las partículas que no están en contacto directo con la superficie, para dejar solamente una capa de partícula que se adhiere a la superficie de proyección de imagen al salir del aparato.

La estación de recubrimiento puede opcionalmente comprender adicionalmente medios de control de temperatura, con el fin de ajustar la temperatura de la superficie de proyección de imagen.

En una realización, se puede elevar la temperatura de la superficie de proyección de imagen por encima de la temperatura ambiente, el aumento de la temperatura se provoca por un calentador. En algunas realizaciones, el calentador está colocado en el lado de salida o en corriente abajo de la estación de recubrimiento. En dichas realizaciones, la temperatura de la superficie externa de la superficie de proyección de imagen puede ser superior a 30° C, o superior a 40° C o incluso superior a 50° C, pero por lo general inferior a 80° C, o incluso no más de 70° C.

En algunas realizaciones, se puede reducir la temperatura de la superficie de proyección de imagen, llevando la reducción de temperatura provocada por un enfriador, tal como un ventilador de aire frío. El enfriador puede ser colocado en el lado de entrada o en corriente arriba de la estación de recubrimiento. En dichas realizaciones, la temperatura de la superficie externa de la superficie de proyección de imagen puede ser inferior a 40° C, o inferior a 30° C o incluso inferior a 20° C, pero por lo general por encima de 0° C, o incluso por encima de 10° C.

En algunas realizaciones, la superficie de proyección de imagen se enfría antes de llegar a la estación de recubrimiento y se calienta después de salir de la estación de recubrimiento.

En la presente divulgación, el término “suspendido” y sus variaciones no se refieren a un determinado tipo de mezcla de materiales de igual o diferente fase, pero deben ser entendidos en términos más generales como “portado” y términos similares.

El sistema de proyección de imagen puede comprender un dispositivo para la proyección de rayos láser controlables individualmente sobre la superficie de proyección de imagen conforme la superficie de proyección de imagen se mueve en referencia a una dirección X en relación con el dispositivo, el dispositivo incluye una pluralidad de chips de semiconductor montada sobre un soporte de manera que, cuando se activa continuamente, el láser emitido traza a través de la superficie de proyección de imagen de un conjunto de líneas paralelas que se extiende en la dirección X y se separan de manera sustancialmente uniforme en la dirección Y.

En algunas realizaciones, cada chip semiconductor del dispositivo de proyección de imagen comprende una pluralidad de elementos emisores de rayo de láser dispuestos en una matriz bidimensional de M filas y N columnas, los elementos de cada fila tienen un espaciado uniforme Ar y los elementos en cada columna tienen un espaciado uniforme ac, el dispositivo de proyección de imagen además comprende un sistema de lentes para enfocar los rayos láser emitidos sobre la superficie de proyección de imagen recubierta de partícula. El sistema de lentes puede tener una pluralidad de elementos de lentes, cada uno asociado con uno de los chips respectivos, y puede comprender, algunas realizaciones, un cilindro de índice de gradiente (GRIN).

Los elementos de lente del dispositivo de proyección de imagen, ejemplificada en el presente documento por cilindros GRIN, pueden utilizarse en forma integral, por lo cual significa que la luz láser pasa a través de un solo elemento en la trayectoria de la luz de la fuente de láser a la superficie de proyección de imagen. Por otra parte, cada trayectoria de la luz puede comprender dos o más elementos de lente dispuestos en serie, los elementos separados se acoplan entre sí, tal como por medio de espejos o prismas, con el fin de producir el mismo efecto que un elemento de lente. El uso de múltiples elementos de lente es permitir que la trayectoria de la luz se pliegue con el fin de simplificar el empaquetado. Por esta razón, los elementos separados, por lo regular, no se alinean entre sí en una línea recta. En otras palabras, un rayo láser emitido desde el mismo elemento en un chip puede dirigirse a una ubicación similar sobre la superficie de proyección de imagen, ya sea transmitida por un elemento de lente integral (por ejemplo, un solo cilindro GRIN "recto") o por una serie de lente (por ejemplo, dos o más cilindros GRIN, con la luz dirigida desde cada uno hacia el siguiente por un prisma asociado).

Breve descripción de los dibujos

Algunas realizaciones del dispositivo de proyección de imagen se describen en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos. La descripción, junto con las figuras, hace evidente para un experto en la materia pertinente, cómo pueden practicarse las enseñanzas de la divulgación, a manera de ejemplos no limitantes. Las figuras tienen un propósito de análisis ilustrativo y no se pretende realizar algún intento de mostrar detalles estructurales de ina realización en más detalle del necesario para un entendimiento fundamental de la divulgación. En aras de la claridad y simplicidad, algunos objetos representados en las figuras pueden no dibujarse a escala.

En las Figuras:

La Figura 1 demuestra esquemáticamente una primera realización de un sistema de impresión,

La Figura 2 muestra esquemáticamente una segunda realización de un sistema de impresión,

La Figura 3 muestra parte de un dispositivo de proyección de imágenes que comprende un conjunto de chips VCSEL montados sobre un soporte;

La Figura 4 es una representación esquemática de los elementos emisores de láser de dos chips VCSEL y las líneas que pueden trazar en una superficie de proyección de imagen relativamente móvil; y

La Figura 5 es una representación esquemática que demuestra en un par de filas, la alineación entre los chips VCSEL y los cilindros GRIN utilizados como lentes para enfocar los rayos láser emitidos sobre la superficie de proyección de imagen.

Descripción detallada

Descripción general del sistema de impresión

La Figura 1 muestra un tambor 10 que tiene una superficie exterior 12 que sirve como una superficie de proyección de imagen. Conforme el tambor gira en sentido horario, como lo representa una flecha, pasa debajo de una estación de recubrimiento 14 donde adquiere un recubrimiento monocapa de partículas finas. Después de salir de la estación de recubrimiento 14, la superficie de imagen 12 pasa debajo de una estación de proyección de imagen 16 donde las regiones seleccionadas de la superficie de proyección de imagen 12 están expuestas por un dispositivo de proyección de imagen a la radiación láser que entrega el recubrimiento de partícula sobre las regiones seleccionadas de la superficie de proyección de imagen 12 pegajosa. A continuación, la superficie de proyección de imagen 12 pasa a través de una estación de impresión 18, que tiene un corte indicado por una flecha, donde un sustrato 20 se comprime entre el tambor 10 y un cilindro de impresión 22. La presión aplicada en la estación de impresión 18 ocasiona que las regiones seleccionadas del recubrimiento sobre la superficie de proyección de imagen 12 que se han vuelto pegajosas debido a la exposición a la radiación láser en la estación de proyección de imagen 16, para transferir de la superficie de proyección de imagen 12 al sustrato 20. Las regiones en la superficie de imagen 12 correspondientes a las áreas seleccionadas pegajosas transferidas al sustrato 20, en consecuencia, se vuelven expuestas, consumidas por la transferencia de partículas. La superficie de proyección de imagen 12 entonces puede completar su ciclo al regresar a la estación de recubrimiento 14 donde un recubrimiento de partícula monocapa fresco se aplica solo a las regiones expuestas desde las cuales se transfirieron las partículas aplicadas previamente al sustrato 20 en la estación de impresión 18. Como se detalla a continuación, el sustrato, que también se denomina sustrato de impresión, puede fabricarse de diversos materiales (por ejemplo, papel, cartón, plásticos, telas, etc.), algunos opcionalmente existentes en el recubrimiento y sin recubrimiento se forman dependiendo de la calidad deseada y pueden suministrarse a la estación de impresión de diversas formas por ejemplo, como hojas o redes continuas.

Las partículas poliméricas termoplásticas selectivamente expuestas a la radiación láser con el fin de ser transferidas al sustrato se dice que forman una película, o como se detalla en lo sucesivo, una película de polímero. Como se utiliza en este documento, el término “película” indica que cada punto de partícula expuesto sobre la superficie de proyección de imagen puede formar una capa delgada o recubrimiento de material, el cual puede ser flexible al menos hasta transferirse al sustrato en la estación de impresión. El término “película” no significa necesariamente que los puntos de partículas adyacentes expuestas a la radiación láser en la estación de proyección de imagen son para transferirse colectivamente como un recubrimiento continuo. Se cree que una película delgada formada sobre la superficie de proyección de imagen (es decir, por una o más partículas adyacentes suficientemente expuestas a un rayo láser) puede en la mayoría conservar su espesor o volverse incluso más fina sobre la impresión. Por lo tanto, el aparato y el método de impresión de acuerdo con las presente enseñanzas ventajosamente enseñanzas la impresión permiten la impresión sobre un sustrato de una capa fina de partículas irradiadas. En algunas realizaciones, la película impresa puede tener un grosor de 1 micrómetro o menos o de no más de 800 nm, o de no más de 600 nm, o de no más de 400 nm, o de no más de 200 nm, o incluso de no más de 100 nm.

La estación de recubrimiento

La estación de recubrimiento 14, puede comprender una pluralidad de cabezales de aspersión 1401 que están alineados entre sí a lo largo del eje del tambor 10 y, por lo tanto, solo una se considera en la sección de la Figura 1. Los rociadores 1402 de los cabezales de aspersión están confinados dentro de un alojamiento de campana 1403, del cual el borde inferior 1404 tiene una forma tal que se ajusta estrechamente a la superficie de proyección de imagen dejando solo un espacio estrecho entre el alojamiento de campana 1403 y el tambor 10. Los cabezales de aspersión 1401 están conectados a un carril de suministro común 1405 que suministra los cabezales de aspersión 1401 un portador de fluido presurizado gaseoso o líquido que tiene suspendido dentro del mismo las partículas finas que se utilizan en la superficie de proyección de imagen 12. Si es necesario las partículas suspendidas pueden mezclarse constante o regularmente, en particular antes de su suministro a los cabezales de aspersión. Por ejemplo, las partículas pueden circular en el aparato de recubrimiento dentro de un rango de tasa de flujo de 0.1 a 10 litros por minuto, o en el rango de 0.3 a 3 litros/min. El fluido y las partículas sobrantes de los aerosoles cabezas 1401, que están confinadas dentro de un pleno 1406 formado por el espacio interior del alojamiento 1403, se extraen a través de un tubo de salida 1407, que está conectado a una fuente de succión adecuada representada por una flecha y puede reciclarse de vuelta a los cabezales de aspersión 1401. Aunque en este documento se les denomina cabezales de aspersión, se engloba cualquier tipo de boquilla u orificio a lo largo del tubo o conducto de suministro común que permite aplicar las partículas en suspensión fluida.

Como una alternativa al rociado directo antes descrito del fluido y las partículas en suspensión sobre la superficie de proyección de imagen, la estación de recubrimiento, como se muestra en la Figura 2 puede comprender un aplicador giratorio 1420 que funciona para limpiar el fluido y las partículas en suspensión sobre la superficie. El aplicador 1420 puede, por ejemplo, ser una esponja cilíndrica o puede comprender una pluralidad de tiras flexibles que se extienden radialmente desde un eje giratorio. El material del rodillo esponjoso o las tiras debe ser "relativamente suave", seleccionado con el fin de limpiar las partículas de la superficie de proyección de imagen 12, sin afectar la integridad del recubrimiento formado sobre la misma, en otras palabras sin rayar la capa de partículas. La superficie del aplicador, o de sus cerdas o tiras, convenientemente puede comprender una espuma de celda cerrada (tal como polietileno de celda cerrada, PVA de celda cerrada o silicón de celda cerrada); o una espuma de celda abierta relativamente suave (tal como una espuma de poliuretano); o una tela, tal como algodón, seda o tela de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE).

El fluido que comprende las partículas en suspensión puede ser suministrado externamente hacia dicho aplicador 1420, en la forma que se muestra en la Figura 2, como un aerosol o un chorro 1420 desde las boquillas 1401, las cuales pueden estar construidas simplemente por agujeros en la pared de una tubería. Por otra parte, el fluido y las partículas suspendidas pueden suministrarse internamente. En dicha una realización, el líquido puede proporcionarse por medio de un conducto de suministro, o rociador, posicionado dentro del aplicador, por ejemplo, dentro de o en paralelo con el eje 1421 y difundirse a través del material del aplicador 1420 hacia su superficie externa.

El aplicador puede servir para remover, al menos parcialmente, cualquier partícula que no está en contacto directo con la superficie de proyección de imagen y, opcionalmente, al menos parcialmente aplana las partículas recubiertas sobre la superficie como una monocapa.

Ventajosamente, una monocapa de las partículas facilita la entrega dirigida de radiación como se emite por los elementos láser de la estación de proyección de imágenes. Esto puede facilitar el control del dispositivo de proyección de imágenes, dado que las partículas selectivamente irradiadas residen en una sola capa definida, lo cual puede facilitar el enfoque de la radiación láser para formar, después de la transferencia a un substrato, un punto de espesor aproximadamente uniforme y/o contorno relativamente definido.

Otra ventaja de tener una monocapa es que puede proporcionar para el buen acoplamiento térmico entre las partículas y la superficie de proyección de imagen sobre la cual se recubren las partículas. Como se describirá a continuación, la superficie de proyección de imagen puede ser un sustrato que absorbe calor o fabricado de un material que absorbe calor adecuadamente, facilitando así la transferencia de energía desde la superficie de proyección de imagen a la partícula de polímero que la vuelve pegajosa. Cabe mencionar que, debido al espesor muy pequeño de las partículas, la mayoría de la energía del láser puede pasar a través de ellos sin ser absorbido. En lugar de calentar directamente las partículas, la radiación láser, en cambio, tiende a calentar la superficie de proyección de imagen y las partículas se calientan indirectamente.

Conforme rota el aplicador intermedio 1420 por ejemplo, rodillo o brocha sobre su eje 1421, esto aplica a las partículas después de entrar en contacto con la superficie de proyección de imagen superficial 12 del tambor 10. La superficie exterior del aplicador no necesita tener la misma velocidad lineal que la superficie de proyección de imagen y, por ejemplo, puede ser hasta aproximadamente diez veces mayor. Puede rotar en la misma dirección que el tambor 10, o en contra dirección. El aplicador puede ser impulsado de manera independiente por un motor, o impulsado por el tambor 10 por engranajes, correas, fricción y similares.

En algunas realizaciones, el sistema de extracción de excedentes, que sirve para eliminar cualquier partícula que no está en contacto directo con la superficie, se configura de manera similar al aplicador. En tal caso, el fluido que se suministra externa o internamente al elemento similar al aplicador sirve como un eliminador del exceso de partículas, no tiene partículas suspendidas dentro de el mismo. El fluido del sistema de extracción de excedentes, el cual puede considerarse como un dispositivo de limpieza, puede ser el mismo o diferente del fluido en el cual se suspenden las partículas para el dispositivo de aplicación. Por ejemplo, las partículas pueden aplicarse mientras se encuentran suspendidas en agua o en cualquier otro medio acuoso, y el exceso de las mismas puede eliminarse por el mismo medio acuoso o por un fluido diferente, tal como una corriente de aire.

Es importante ser capaz de lograr un sellado efectivo entre el alojamiento 1403 y superficie de proyección de imagen 12, para evitar que el fluido del rociador y las partículas finas escapen a través de la estrecha angosta que debe permanecer esencialmente entre el alojamiento 1403 y la superficie de proyección de imagen 12 del tambor 10. Diferentes maneras de lograr dicho sello se muestran esquemáticamente en el dibujo.

La forma más simple de sellado es un aspa limpiadora 1408. Dicho sello hace contacto físico con la superficie de proyección de imagen y podría marcar el recubrimiento aplicado si se usa en el lado de salida del alojamiento 1403, es decir el lado de corriente abajo de los cabezales de aspersión 1401. Por esta razón, si dicho sello se utiliza, es preferible que se localice solo en el corriente arriba de los cabezales de aspersión 1401 y/o en los extremos axiales del alojamiento 1403. Los términos "corriente arriba" y "corriente abajo" en este documento se refieren a puntos sobre la superficie de proyección de imagen 12 conforme realiza un ciclo a través de las diferentes estaciones.

Las Figuras 1 y 2 también muestra cómo la salida del fluido, dentro de la cual las partículas se suspenden en el espacio de sellado entre el alojamiento 1403 y el tambor 10, puede prevenirse sin que un miembro entre en contacto con la superficie de proyección de imagen 12. Una galería 1409 que se extiende en la presente ilustración alrededor de toda la circunferencia del alojamiento 1403 está conectado por un conjunto de pasajes finos 1410 que se extiende alrededor de toda la orilla del alojamiento 1403 para establecer una comunicación fluida entre la galería 1409 y el espacio de sellado.

En una primera realización, la galería 1409 está conectada a una fuente de succión de un sistema de extracción de excedente, el cual puede ser la misma fuente de succión como se conecta a la salida 1407 o uno diferente. En este caso, la galería 1409 sirve para extraer el fluido que pasa a través del espacio antes de que salga del alojamiento 1403. La presión baja también aspira el tambor 10 cualquier partícula que no está en contacto directo con la superficie de proyección de imagen 12 y, si el fluido de rociado es un líquido, también aspira el líquido excedente hasta al menos secar parcialmente el recubrimiento antes de que salga de la estación de recubrimiento 14. El líquido excedente puede alternativa y adicionalmente retirarse por medio de un rodillo de extracción de líquido (por ejemplo, que tiene superficie absorbente de líquidos) colocado en el lado de salida del aparato de recubrimiento. Cualquier medio de secado de la capa de la partícula de este tipo (por ejemplo, un ventilador, un calentador, un extractor de líquidos, etc.), si está presente, puede ser interno al dispositivo de recubrimiento 14 (es decir, dentro del pleno 1406 del alojamiento 1403, o puede también colocarse en corriente abajo de la estación de recubrimiento, siempre que permanezca en corriente arriba de una estación donde el recubrimiento necesita estar substancialmente seco. El elemento de secado, si está presente, es ventajosamente compatible con la capa de partículas y, por ejemplo, no afectan negativamente las partículas y/o la integridad de la capa formada en las mismas.

En una realización alternativa, la galería 1409 está conectada a una fuente de gas a una presión superior a la presión en el pleno 1406. Dependiendo de la tasa de suministro de fluido al pleno a través de los cabezales de aspersión 1401 y la tasa de extracción a través de la salida 1407, el pleno 1406 puede estar a una presión por encima o por debajo de la presión atmosférica ambiente.

Si el pleno está a una presión sub-atmosférica, entonces es suficiente para que la galería 1409 se encuentre a presión atmosférica ambiente, o incluso no es necesaria la presencia de ninguna galería. En este caso, dado que la presión dentro del espacio de sellado excederá la presión en el pleno 1406, el flujo de gas a través del espacio estará hacia el interior del alojamiento sin riesgo de salida de fluido.

Si el pleno se encuentra por encima de la presión atmosférica, entonces la galería 1409 puede conectarse a un suministro de gas presurizado, preferentemente aire. En este caso, se forzará el aire en el espacio de sellado bajo presión a través de los pasajes 1410 y se dividirá en dos corrientes. Una corriente fluirá hacia el pleno 1406 y evitará la salida del fluido dentro de la cual se suspenden las partículas. Esa corriente también expulsará y arrastrará las partículas que no estén en contacto directo con la superficie de proyección de imagen y ayudará al menos parcialmente a secar el recubrimiento si el fluido portador es un líquido. La segunda corriente se escapará de la estación de recubrimiento sin presentar un problema ya que es solo aire limpio sin partículas suspendidas. El segundo flujo de gas también puede ayudar en secar aún más el recubrimiento de partícula sobre la superficie de proyección de imagen 12 antes de que salga de la estación de recubrimiento 14. Si lo desea, la corriente de gas puede calentarse para facilitar dicho secado.

En una realización alternativa, la galería antes mencionada 1409 no se extiende alrededor de toda la circunferencia del alojamiento, con el fin de sellar la cámara del pleno por todos los lados. Puede ser una galería "parcial" o una combinación de uno o más cuchillos de aire (con flujo negativo o positivo) colocados ya sea en corriente arriba o descendente de los cabezales de aspersión y/o los aplicadores intermedios en paralelo al eje del tambor y/o sobre los bordes laterales de los cabezales de aspersión y/o aplicadores en una dirección perpendicular al eje del tambor. Una galería "parcial" sobre el lado de salida, en algunas realizaciones, sirve como ventilador de gas (por ejemplo, aire frío o caliente) facilitando adicional o alternativamente el secado de las partículas, en cuyo caso los pasajes 1410 puede adaptarse para proporcionar suficiente tasa de flujo.

En una realización, e independientemente del tipo de fluido que porta las partículas en suspensión que se aplica a la superficie de proyección de imagen 12, se incluye en el lado de salida del aparato de recubrimiento 14 y por lo regular en una ubicación de corriente abajo externa, como se muestra en las Figuras 1 y 2, un calentador 1424 que permite que la temperatura de la capa de partículas y la superficie de proyección de imagen se levanten antes de que alcance la estación de proyección de imagen 16. La temperatura de las partículas y la superficie de proyección de imagen puede elevarse de esta manera de la temperatura ambiente hasta por encima de 30° C, o 40° C o hasta 50° C, con el fin de reducir la cantidad de energía láser que se necesita para volver pegajosas las partículas. Sin embargo, el calentamiento no debe volver pegajosas las partículas y no debe elevar su temperatura por encima de 80° C o posiblemente por encima de 70°C. Este calentamiento de las partículas y la superficie de proyección de imagen puede facilitarse aún más mediante el uso de un portador fluido a la temperatura deseada.

En algunas realizaciones, se puede incluir en el lado de la entrada del aparato de recubrimiento 14 y por lo regular en una ubicación corriente arriba externa como se muestra en las Figuras 1 y 2, un enfriador 1422 que permite bajar la temperatura de la superficie de proyección de imagen 12 antes de que se rellene la capa en las regiones previamente expuestas. Se cree que una superficie de proyección de imagen a una temperatura menor a 40°C, o menor a 30°C o incluso menor a 20°C, pero por lo regular por encima de 0°C o incluso por encima de 10°C, puede reducir la temperatura de las partículas vecinas a las regiones expuestas de manera que en el momento en el que la superficie de proyección de imagen se rellena, las partículas muy frías pueden tener o no “adherencia residual” reducida, es decir un ablandamiento parcial insuficiente para un paso posterior (por ejemplo, transferencia a un substrato de impresión). El recubrimiento enfriado se comporta de la misma manera que las partículas recién depositadas en las regiones expuestas de la superficie de proyección de imagen. De esta manera, solo las partículas dirigidas selectivamente por cualquier elemento láser de un chip de un dispositivo de proyección de imagen como se divulga en el presente documento será lo suficientemente pegajoso para transferirse a un sustrato de impresión. Este enfriamiento de las partículas y la superficie de proyección de imagen puede facilitarse aún más mediante el uso de un portador fluido a la temperatura deseada.

Es posible proporcionar tanto un enfriador 1422 sobre el lado de entrada del aparato de recubrimiento 14 y un calentador 1424 sobre el lado de salida, cada enfriador y calentador funciona como se describió anteriormente. Además, puede controlarse la temperatura del tambor 10 utilizando medios de enfriamiento/calefacción adecuados internos al tambor, estos medios de control de temperatura, si se encuentran presentes, funcionan de manera que permiten a la superficie externa de la superficie de proyección de imagen mantenerse a cualquier temperatura deseada.

Las partículas

La forma y la composición de la partícula de recubrimiento dependerá en la práctica de la naturaleza del efecto que se aplicará a la superficie del sustrato 20. En un sistema de impresión, las partículas pueden formarse convenientemente de un polímero termoplástico pigmentado. Los polímeros y/o pigmentos asociados con el mismo son capaces de calentarse y ablandarse ya que puede ser conveniente una respuesta a la longitud de onda de irradiación de los elementos emisores de rayo láser. Esto necesita interpretarse como limitante, dado que las partículas alternativamente (y, además) pueden volverse pegajosas por los elementos de láser como resultado del calentamiento de la superficie de proyección de imagen sobre la cual se aplican.

Para impresión de alta calidad, es deseable que las partículas sean tan finas como sea posible para minimizar los intersticios entre las partículas del recubrimiento monocapa aplicado. El tamaño de partícula es dependiente de la resolución de imagen deseada y para algunas aplicaciones, un tamaño de partícula (|jm) o incluso puede resultar aún más adecuado. Sin embargo, para calidad de imagen mejorada, se prefiere que el tamaño de partícula sea de unos pocos micrómetros y más preferiblemente menos de aproximadamente 1 jm . En algunas realizaciones, las partículas adecuadas pueden tener un diámetro promedio entre 100 nm y 4 jm , 300 nm y 1 jm , en particular entre 500 nm y 1.5 jm . Debido a la manera en la que se producen dichas partículas, suelen ser substancialmente esféricas, pero esto no es esencial y pueden tener forma de plaquetas.

Por consiguiente, la selección de partículas y la determinación del tamaño ideal, dependerá del uso previsto de las partículas, el efecto buscado (por ejemplo, efecto visual en el caso de la impresión) y las condiciones de funcionamiento del recubrimiento relevante y de las estaciones de proyección de imagen. La optimización de los parámetros puede hacerse empíricamente, por experimentación sistemática, por un experto en la materia.

Dependiendo de su forma, las partículas pueden caracterizarse por su longitud, anchura, espesor, diámetro o cualquier medición representativa de sus dimensiones X, Y y Z. Normalmente estos tamaños son proporcionados como promedio de la población de partículas y pueden ser determinados por cualquier técnica conocida en la materia, tal como la microscopía y la dispersión de luz dinámica (DLS). En las técnicas de DLS, las partículas se aproximan a las esferas de comportamiento equivalente y el tamaño puede proporcionarse en términos de diámetro hidrodinámico. La DLS también permite evaluar la distribución del tamaño de una población. Como se utiliza en el presente documento, las partículas que tienen un tamaño de, por ejemplo, 10 jm o menos, tiene al menos una dimensión inferior a 10 jm y posiblemente dos o incluso tres, dependiendo de la forma.

Se dice que las partículas cumplen en promedio cualquier preferencia de tamaño deseada, si el D50 (hasta un 50% de la población) tiene el tamaño deseado; mientras que una población de partículas en donde el D90 es alrededor del tamaño deseado implica que una vasta mayoría de partículas (hasta un 90% de la población) satisfaga la misma.

Aunque no es esencial, las partículas pueden tener preferentemente una forma uniforme y/o dentro de una distribución simétrica con respecto a un valor promedio de la población y/o dentro de una distribución relativamente estrecha en tamaño.

Una distribución de tamaño de partículas se dice que es relativamente angosta si al menos una de las dos condiciones siguientes se aplica:

A) la diferencia entre el diámetro hidrodinámico del 90% de las partículas y el diámetro hidrodinámico del 10% de las partículas es igual o inferior a 150 nm, o igual o menor que 100 nm o incluso igual o inferior a 50 nm, la cual puede expresarse matemáticamente por: (D90 - D10) < 150 nm y así sucesivamente; y/o

B) la relación entre una) la diferencia entre el diámetro hidrodinámico del 90% de las partículas y el diámetro hidrodinámico del 10% de las partículas; y b) el diámetro hidrodinámico del 50% de las partículas, no es mayor a 2.0, o no mayor a 15 o incluso no mayor a 1.0, el cual puede expresarse matemáticamente por: (D90 - D10) / D50 < 2.0 y así sucesivamente.

Como se mencionó, dicha distribución relativamente uniforme puede no ser necesaria para ciertas aplicaciones. Por ejemplo, al tener una población relativamente heterogénea en tamaño de partículas puede permitir que las partículas relativamente más pequeñas residen en intersticios formados por partículas relativamente grandes.

Las partículas pueden tener cualquier relación de aspecto adecuada, es decir, una relación adimensional entre la dimensión más pequeña de la partícula y el diámetro equivalente en el plano ortogonal más grande a la dimensión más pequeña. El diámetro equivalente puede ser por ejemplo la media aritmética entre las dimensiones más largas y más cortas de ese plano ortogonal más grande. Tales dimensiones generalmente se proporcionan por los proveedores de dichas partículas y pueden evaluarse en un número de partículas representativas por métodos conocidos en la materia, tales como la microscopia.

Dependiendo de su composición y/o de los procesos a los que se someten (por ejemplo, fresado, reciclado, pulido, etc.) las partículas pueden ser hidrófobas con diferentes grados, en su caso, de hidrofilicidad. Como el equilibrio entre la naturaleza hidrófoba e hidrofílica de las partículas puede cambiar con el tiempo, se espera que el proceso permanezca eficiente si predomina la naturaleza hidrófoba de las partículas. En la presente divulgación tales partículas se dice que son substancialmente hidrófobas o hidrófobas. Se prevé que las partículas serán portadas por un gas o un fluido cuando se rocían sobre la superficie de proyección de imagen o mediante el/los aplicador(es) intermedios. Cuando se suspenden las partículas en un líquido, para reducir costes y minimizar la contaminación ambiental, resulta deseable que el líquido sea acuoso. En tal caso, es deseable que el polímero utilizado forme las partículas para que sean hidrófobas, de modo que soplar una corriente de gas sobre el recubrimiento servirá para desalojar y/o arrastrar partículas no en contacto directo con la superficie de proyección de imagen y para secar por lo menos parcialmente el recubrimiento sobre la superficie de proyección de imagen.

Es posible aplicar al sustrato 20 un efecto similar al bloqueo de lámina, donde la imagen impresa transferida al sustrato tiene metal similar a la reflectividad. Esto puede lograrse usando partículas que son metálicas o similares al metal (por ejemplo, hechas de un material polimérico o cerámico que tiene una apariencia metálica) y están recubiertos con un polímero termoplástico. Debido a la forma en que se producen las partículas metálicas (comúnmente mediante fresado), tienden a ser plaquetas planas y aunque no es esencial, esto permite lograr recubrimientos altamente reflectantes de calidad cercana a la del espejo. Estas partículas se prestan a ser bruñidas o pulidas, lo cual puede llevarse a cabo mientras se encuentran en la superficie de proyección de imagen 12 ya sea por el uso de la alta presión durante el asperjado o por medio de un rodillo de bruñido. Aunque no se muestra en el dibujo, puede colocarse un rodillo de bruñido en corriente abajo de los cabezales de aspersión. El bruñido es de particular ventaja cuando se opera los cabezales de aspersión del aparato de recubrimiento a presión relativa baja y/o cuando se incluye un aplicador intermedio. Un bruñidor puede colocarse en el mismo alojamiento como se describió anteriormente o en un alojamiento separado. El bruñido de la monocapa de partículas se realiza ventajosamente, cuando se desea, antes de que el recubrimiento alcance la estación de proyección de imagen, es decir, mientras que las partículas están todavía sobre la superficie de proyección de imagen, pero esto no tiene que ser necesariamente el caso dado que algunos sistemas de impresión pueden beneficiarse de bruñido de las partículas después de su transferencia al sustrato. El bruñido puede llevarse a cabo con un rodillo seco o con un rodillo húmedo (por ejemplo, impregnado y/o lavado con el vehículo de las partículas, por ejemplo, agua). En caso de que se utilice un aplicador intermedio, no se puede descartar que pueden además aplicarse las partículas a la superficie de proyección de imagen también al menos bruñirles en parte.

La superficie externa del rodillo de bruñido opcional puede rotar a una velocidad lineal diferente a la de la superficie de proyección de imagen del tambor y/o de la superficie externa de un aplicador intermedio, si está presente. Puede rotar en la misma dirección o en dirección contraria en relación con el tambor.

El portador de partícula

El portador de partícula, es decir el fluido dentro del cual se suspenden las partículas, puede ser un líquido o un gas. Si es líquido, el portador es preferentemente a base de agua y si es gaseoso portador es preferiblemente aire. En aras de la economía, las partículas succionadas desde el interior de la cámara de un alojamiento pueden ser recicladas para el dispositivo de suministro y/o aplicador.

La superficie de proyección de imagen

La superficie de proyección de imagen 12 en algunas realizaciones es una superficie hidrófoba, normalmente fabricada de un elastómero que puede adaptarse para tener propiedades como se divulgó en el presente documento, generalmente preparadas a partir de un material basado en silicona. La superficie basada en silicón puede tener cualquier grosor y/o dureza adecuada para enlazar las partículas previstas. La dureza adecuada genera un enlace fuerte a las partículas cuando se aplican a la superficie de proyección de imagen 12 en la estación de recubrimiento 14, el enlace es más fuerte que la tendencia de las partículas a adherirse entre sí. Se cree que para las superficies de proyección de imagen relativamente finas (por ejemplo, 100 pm o menos), el material basado en silicona puede tener un medio para reducir la dureza; mientras que para superficies de proyección de imágenes relativamente gruesas (por ejemplo, hasta 1 mm), el material basado en silicona puede tener una dureza relativamente alta. En algunas realizaciones, una dureza relativamente alta entre alrededor de 60 Shore A y 80 Shore A es adecuada para la superficie de proyección de imagen. En otras realizaciones, una dureza media-baja de menos de 60, 50, 40, 30 o incluso 20 Shore A es satisfactoria. En una realización particular, la superficie de proyección de imagen tiene una dureza de alrededor de 40 Shore A.

La hidrofobicidad es permitir a la película pegajosa, creada mediante la exposición de las partículas a la radiación, transferirse limpiamente al sustrato sin dividirse. Se dice que una superficie es hidrófoba cuando el ángulo formado por el menisco en la interfaz líquido/aire/sólido, que también se denomina ángulo de humectación o ángulo de contacto, supera 90°, el líquido de referencia suele ser agua destilada. Bajo tales condiciones, las cuales se miden convencionalmente con un goniómetro o un analizador de forma de gota y pueden evaluarse a una temperatura y presión dadas de relevancia para las condiciones de funcionamiento del proceso de recubrimiento, el agua tiende formar perlas y no humedecer, por lo tanto, no se adhiere, a la superficie.

Ventajosamente, una superficie de proyección de imagen adecuada para su uso con un sistema de impresión divulgado en el presente documento puede ser lo suficientemente flexible para montarse sobre un tambor, apropiadamente extensible o inextensible si se monta como una banda, tiene suficiente resistencia a la abrasión y/o flexibilidad, es inerte a la partículas y/o fluidos que se emplean y/o es resistente a cualquier condición de funcionamiento de relevancia (por ejemplo, radiación, presión, calor, tensión y similares).

En particular, la composición que forma el recubrimiento externo de la superficie de proyección de imagen, en lo sucesivo la capa de liberación, puede ser capaz de absorber la energía radiante en la longitud de onda de los elementos emisores de láser. Por ejemplo, si la radiación se emite en cualquier porción del rango cerca del infrarrojo (NIR) dentro de alrededor 800-2,000 nm, entonces la capa de liberación necesita absorber por lo menos esa porción del espectro NIR. En tal caso, el calentamiento de la capa más externa de la superficie de proyección de imágenes puede ayudar en el ablandamiento de las partículas dispuestas sobre la misma, el calentamiento suficiente que vuelve a las partículas adecuadamente pegajosas para transferirse a un sustrato de impresión después de la impresión. Como se mencionó anteriormente, en algunas realizaciones, la adherencia deseada puede lograrse mediante el uso de partículas que comprenden un polímero y/o un pigmento que está sincronizado con las longitudes de onda de los elementos láser del dispositivo de proyección de imagen, con el fin de calentarse directamente y suavizarse después de la exposición al láser y mediante la selección de una superficie de proyección de imagen adecuada.

Ventajosamente, cuando debe promoverse, mejorarse o lograrse la adherencia deseada por medio de la selección apropiada de la superficie de proyección de imagen, el material que forma el recubrimiento externo es tal que puede absorber una gama relativamente amplia de longitudes de onda de láser, compatibles con diferentes tipos de partículas, cada uno eventualmente tiene una subgama diferente, incluso unos minutos, de absorción láser. Negro de humo, el cual tiene una absorción amplia y es un amortiguador fuerte en la región NIR, puede utilizarse para proporcionar propiedades deseadas correspondientes a la capa de liberación de la superficie de proyección de imagen. La incorporación de negro de humo en las capas de liberación a base de silicona también puede contribuir a la conductividad térmica de la superficie de proyección de imagen y permite modularla, si así se desea.

La superficie de proyección de imagen 12 en el dibujo es la superficie externa de un tambor 10, la cual puede fundirse directamente sobre el mismo o montarse como una funda fabricada por separado. Esto, sin embargo, no es esencial ya que puede ser alternativamente la superficie de un miembro de transferencia sin fin que tiene la forma de una banda guiada sobre los rodillos guía y mantenido bajo una tensión apropiada al menos mientras está pasando a través de la estación de recubrimiento. Las arquitecturas adicionales pueden permitir la superficie de proyección de imagen 12 y la estación de recubrimiento 14 se encuentran en movimiento relativo entre sí. Por ejemplo, la superficie de proyección de imagen puede formar un plan móvil que puede pasar por debajo repetidamente una estación de recubrimiento estático, o forman un plan estático, la estación de recubrimiento se mueve repetidamente de un extremo del plan a otro de manera que cubre totalmente la superficie de proyección de imagen con partículas. Concebiblemente, tanto la superficie de proyección de imagen, como la estación de recubrimiento pueden moverse una con respecto a la otro y con respecto a un punto estático en el espacio con el fin de reducir el tiempo que puede tomar alcanzar el recubrimiento completo de la superficie de proyección de imagen con las partículas dispensadas por la estación de recubrimiento. Puede decirse que todas esas formas de superficies de proyección de imagen son móviles (por ejemplo, rotativamente, cíclicamente, sin fin, repetidamente móvil o similar) con respecto a la estación de recubrimiento donde cualquier superficie de proyección de imagen puede recubrirse con partículas (o rellenarse con partículas en regiones expuestas).

El miembro de transferencia ya sea formado como una funda sobre un tambor o una banda sobre rodillos de guía, puede comprender además de la superficie de proyección de imagen, sobre el lado opuesto de la capa de liberación, un cuerpo. El cuerpo del miembro de transferencia puede comprender diferentes capas, cada una proporciona al miembro de transferencia total una o más propiedades seleccionadas deseadas, por ejemplo, de la resistencia mecánica, conductividad térmica, compresibilidad (por ejemplo, para mejorar el contacto “macroscópico” entre la superficie de proyección de imagen y el cilindro de impresión), adaptabilidad (por ejemplo, para mejorar el contacto “microscópico” entre la superficie de proyección de imagen y el sustrato de impresión en el cilindro de impresión) y esta característica se entiende fácilmente por los expertos en la materia de los miembros de transferencia de impresión.

La estación de proyección de imagen

El dispositivo de proyección de imagen 16 en la Figura 1 se compone de un soporte 1601 que lleva una matriz de fuentes láser tal como chips VCSEL (láser de emisión superficial con cavidad vertical) 1602 que emiten rayos láser y una matriz de lentes correspondientes 1603 que enfocan los rayos láser sobre la superficie de proyección de imagen 12. Las Figuras 3 a 5 proporcionan más detalles en los chips y la manera en la cual se montan sobre el soporte y se alinean con las lentes 1603.

En la Figura 1, la estación de proyección de imagen 16 proporciona una manera de seleccionar las regiones del recubrimiento de partículas aplicado a la superficie de proyección de imagen 12 que se transferirá al sustrato 20 en la estación de impresión 18. La estación de proyección de imagen 16 comprende un soporte 1601 que opcionalmente se disponen pares de filas en posiciones que se predeterminan de manera precisa uno en relación con el otro (por ejemplo, de manera escalonada, se proporciona fuentes de láser adecuadas a los puntos de destino a lo largo de todo el ancho del sustrato). Los rayos láser emitidos por los chips 1602 están enfocados por las lentes 1603, que convenientemente pueden tener un aumento de 1 o -1 y puede construirse como dos o más filas correspondientes de las lentes cilíndricas GRIN (Índice de gradiente) (cada chip 1602 y todos los elementos láser sobre el mismo, que se asocian a una lente de enfoque correspondiente 1603. Las señales suministradas a los chips para la activación de uno o más elementos de láser están sincronizadas con la rotación del tambor para permitir a una imagen de alta resolución ser trazada sobre la superficie de proyección de imagen superficial 12 por los rayos láser emitidos. El efecto de la irradiación de cada pixel por un rayo láser es convertir la partícula en ese pixel en una película pegajosa de manera que puede transferirse posteriormente al sustrato 20 cuando se presiona contra la estación de impresión 18.

La Figura 3 muestra el soporte 1601 sobre el cual se monta una pluralidad de chips VCSEL 1602 dispuestos en dos filas en posiciones exactamente determinadas con relación entre sí, como se describirá a más detalle haciendo referencia a las Figuras 4.

El soporte 1601 es un cuerpo alargado por lo menos parcialmente hueco rígido equipado con conectores 1634 para permitir que un fluido de enfriamiento fluya a través de su cavidad interna para hacer frente a la importante cantidad de calor que pueden generar los chips 1602. El cuerpo del soporte puede estar hecho de un material eléctricamente aislante, tal como una cerámica adecuada, o puede estar hecho de un metal y al menos su superficie sobre la cual se montan los chips 1602 puede estar recubierta con un aislante eléctrico. Esto permite que un circuito hecho de conductores de película delgada (no mostrados en el dibujo) se formen sobre la superficie. Se sueldan los chips 1602 para contactar las pastillas sobre este panel de circuitos y un conector 1632 que se proyecta desde el borde inferior del soporte 1601 permite la aplicación de las señales de control y energía a los chips 1602. Los elementos emisores de láser 1640 de cada chip 1602 son direccionables individualmente y están espaciados lo suficientemente amplios para no interferir térmicamente uno con el otro.

La figura 4 muestra esquemáticamente y a escala más ampliada, la posición relativa de dos matrices de elementos emisores de láser de los chips VCSEL 1602a y 1602b que son adyacentes entre sí en la dirección Y pero se encuentran en filas diferentes. Cada uno de los chips tiene una matriz regular de M por N elementos emisores de láser 1640, como se describió anteriormente, que son representados por puntos circulares. En el ejemplo ilustrado, M y N son iguales, siendo de nueve filas y nueve columnas. Tener un número igual de filas y columnas en cada chip permite la optimización del diseño de óptica. El espaciado entre los elementos de una fila, designado Ar, y el espaciado entre los elementos en una columna, designado Ac, se muestran como diferentes entre sí, pero pueden ser el mismo. La matriz se muestra como ligeramente sesgada para que las columnas y filas no sean perpendiculares entre sí. En cambio, las filas yacen paralelas a la dirección Y mientras que las columnas están en un ligero ángulo con respecto a la dirección X. Esto permite a las líneas, tales como las líneas 1644, trazado por los elementos 1640 sobre la superficie de proyección de imagen, si se energizan continuamente, estar suficientemente juntas para permitir la impresión de imágenes de alta resolución. La figura 4 muestra que el elemento en el extremo de cada fila trace una línea que es una distancia Ar/M lejos de la línea trazada por el elemento correspondiente de cada fila adyacente, la separación entre estas líneas es la resolución de imagen Ir. Por consiguiente, Ar y M se seleccionan en dependencia de la resolución de imagen deseada, basada en la ecuación Ar = M x Ir.

Cabe mencionar que es posible que los elementos que se encuentran en una matriz cuadrada donde las columnas son perpendiculares a las filas. En este caso, los chips tendrían que montarse oblicuamente sobre su soporte y se requeriría la aplicación de compensación a la sincronización de las señales de control utilizadas para energizar los elementos individuales.

Como es claro de la Figura 4, el posicionamiento de la matriz 1602b es tal que la línea trazada por su elemento inferior izquierdo 1640 también idealmente debe estar espaciado desde la línea trazada por el elemento superior derecho de la matriz 1602a por una distancia igual a Ar/M. Por lo tanto, cuando todos los elementos 1640 de ambas matrices de chips 1602a y 162b están energizados, trazarán las líneas 2^M^N que se espaciarán de manera uniforme en una distancia Ar/M entre las líneas adyacentes, sin ningún espacio.

Si se desea proporcionar compensación para los elementos defectuosos, la matriz podría incluir filas adicionales elementos emisores de láser 1640, pero también es alternativamente posible compensar un elemento defectuoso mediante el aumento de la intensidad de los rayos láser generados por los elementos emisores de láser que trazan las dos líneas paralelas adyacentes.

Además de la matriz M por N de elementos 1640, cada chip tiene dos columnas adicionales que se disponen una a cada lado de la matriz principal, cada una que contiene un elemento respectivo adicional 1642. Estos elementos adicionales 1642 están representados en la Figura 4 por asteriscos, para distinguirlos de los elementos de matriz principal 1640. Los elementos láser adicionales en cada lado de cada matriz pueden colocarse a una distancia de 1/3 del espacio entre las líneas trazadas que se proyectan por las lentes sobre la superficie de proyección de imagen. Además, los elementos adicionales pueden ser colocados en el espacio entre dos matrices que nominalmente se extienden una distancia de Ar/M de manera que la mayor sensibilidad se logra en la corrección de los errores de espaciado entre matrices adyacentes.

Como puede verse de la Figura 4, cuando se activan, estos elementos 1642 traza dos líneas adicionales 1646 entre los dos conjuntos de líneas paralelas espaciadas uniformemente 1644a y 1644b trazadas por los elementos 1640 de los dos chips 1602a y 1602b, respectivamente.

Una de las líneas adicionales 1646 está separada por una distancia Ar/3M de la última línea adyacente 1644a trazada, por ejemplo, por la matriz 1602a en la Figura 4 y la otra está separada por una distancia Ar/3M de la primera línea adyacente 1644b trazada, por ejemplo, por la matriz del chip 1602b. En el caso de un erro de alineación entre las dos matrices 1602a y 1602b estos elementos 1642 puede energizarse además o en lugar de algunos de los elementos 1640 de las matrices principales para compensar cualquier error de alineación entre las matrices que tiende a crear una franja en la imagen impresa, ya sea un espacio o una línea oscura que resulta de una superposición.

Mientras que los dos elementos adicionales 1642 de la presente propuesta se muestran en la Figura 4 trazando dos líneas separadas 1646, las energías de estos dos elementos pueden combinarse sobre la superficie de proyección de imagen, para formar una sola línea de la cual es controlable la posición por medio del ajuste apropiado de las energías emitidas por cada uno de los elementos adicionales 1646.

Para que los chips 1602a y 1602b en la Figura 4 funcionen correctamente como se describió anteriormente, su posición relativa en la dirección Y es fundamental. Para simplificar la construcción del sistema de lentes que sirve para enfocar los rayos láser emitidos sobre la superficie de proyección de imagen es ventajoso adoptar una configuración mostrada en la Figura 5 que permite la autoalineación de las dos filas de lentes correspondientes a un par de filas de chip.

La Figura 5 muestra matrices de siete chips adyacentes 1602 cada una mostrada alineada con una lente respectiva 1603. Aunque las matrices pueden como se mencionó anteriormente incluir elementos láser elementos 1442, los cuales no se muestran en la presente figura. Cada lente 1603 está construida como un cilindro GRIN (índice de gradiente), que es de un tipo conocido de lente que se forma como un cilindro que tiene un índice de refracción graduado radialmente. En el caso de la geometría que mostrada en la Figura 5, los elementos correspondientes de cualquier chip bidireccionalmente adyacente 1602 se encuentran en los ápices de un triángulo equilátero, tres de estos triángulos designados 1650, se muestran en el dibujo. Cabe destacar que todos los triángulos 1650 son congruentes. Como resultado, si el diámetro de los cilindros GRIN se selecciona ahora para ser igual a 2 ^ A n que es la longitud de los lados de los triángulos equiláteros 1650, o la distancia entre los elementos emisores de láser correspondientes de los chips VCSEL adyacentes 1602 en la misma fila, después cuando se apilan en sus configuraciones más compactas, las lentes 1603 automáticamente se alinearán correctamente con su respectivo chip.

Aunque la lente 1603 se ha ilustrado esquemáticamente en la Figura 1 (vista lateral) y la Figura 5 (vista transversal) como un cilindro GRIN individual, los rayos láser de cada chip pueden transmitirse por una serie de lentes. En el caso de la Figura 2, se sustituye el cilindro GRIN único 1603 por dos cilindros GRIN mutuamente inclinados 1603a y 1603b y la luz de una se dirige a otro por un prisma 1603c de vidrio de alto índice de refracción, por lo que la luz sigue una trayectoria plegada. Dicha configuración permite a las estaciones de recubrimiento en un sistema de impresión de color colocarse más cerca entre sí en una configuración más compacta y permite que la irradiación del recubrimiento sobre la superficie de proyección de imagen 12 tenga lugar más cerca del nip 18 de la estación de impresión. Dicha trayectoria de luz plegada puede adoptar diferentes configuraciones que cumplen con todos los requerimientos de aumento y transmisión de luz. Para permitir que la trayectoria de la luz se divida de esta manera, se selecciona la longitud de los cilindros GRIN de manera que la luz se colima al dejar los cilindros 1603a e introduciendo los cilindros 1603b como se muestra por los rayos de luz dibujados en la Figura 2.

En algunas realizaciones, la intensidad del rayo láser emitido por cada elemento láser de un chip puede ajustarse continuamente (en una manera analógica) o en pasos discretos (digitalmente). En una realización, los chips pueden incluir convertidores D/A de manera que reciban señales de control digital. De esta manera, la intensidad del rayo láser puede ajustarse en 4, 8, 16, 30 o hasta 4096 pasos discretos.

El nivel más inferior de la energía se define como 0, donde el elemento láser individual no se activa, el nivel superior de energía puede ser definido como 1. Estos niveles distintos pueden considerarse análogos en el campo de la impresión a "escalas de grises", cada nivel proporciona una intensidad gradualmente distinta (por ejemplo, sombra cuando se considera una salida de color). Por ejemplo, tomando un elemento emisor de rayo de láser 16 niveles de activación, el nivel 0 resultará en falta de impresión (por ejemplo, dejar un sustrato en blanco o vacío si es originalmente así) y el nivel 1 resultará en la transferencia de una película pegajosa formada por una partícula irradiada a máxima energía (por ejemplo, que forma un punto negro completo en el caso de las partículas tienen color de esta manera). En el ejemplo ilustrativo anterior, los niveles 1/16, 2/16, 3/16 y así sucesivamente corresponderán a tonos de gris cada vez más fuertes, comprendidos entre blanco (0) y negro (1). Por lo general, los niveles de energía están espaciados uniformemente.

En una realización alternativa, los elementos láser controlables individualmente de un chip pueden emitir rayos de láser que tienen energía variable que puede ser modulada en una manera analógica continua.

Los sistemas de impresión y métodos que incorporan dicha una estación de proyección de imagen además pueden comprender dispositivos de control capaces de controlar individualmente los elementos del láser y los haces proyectados sobre el mismo sobre una superficie de proyección de imagen móvil.

El perfil de energía de cada punto es simétrico con los lados cónicos. El perfil exacto no es importante dado que la distribución puede ser gaussiana, sinusoidal o incluso una V invertida. En cualquier perfil de este tipo, conforme aumenta la intensidad de pico, se ensancha la base y el área de intersección del perfil con un umbral en el cual el recubrimiento de partícula se vuelve pegajoso también aumenta de diámetro. Una consecuencia de esta distribución de energía es que los puntos de la superficie de proyección de imagen que no están en alineación con la línea central de cualquier elemento emisor de láser recibirán energía de elementos adyacentes. Es posible que dos elementos cercanos a energizarse por debajo del nivel necesario para generar las partículas recubiertas sobre la línea central de los elementos pegajosos, aún para la energía acumulada en la región de superposición entre las dos líneas centrales superen el nivel necesario para volver pegajosas las partículas recubiertas. De esta manera, es posible crear potenciales líneas ráster entre las líneas centrales de las líneas de láser además de, o como alternativa a, las líneas ráster que coinciden con las líneas centrales de los elementos de láser. Esta capacidad de combinar las energías de los elementos adyacentes se utiliza para lograr diferentes efectos, como se describirá a continuación. Estos efectos dependen de la capacidad de la superficie de proyección de imagen de combinar las energías procedentes de diferentes elementos láser, incluso si existe una ligera diferencia entre los tiempos de irradiación.

En algunas realizaciones, al menos un par de elementos láser, ambos seleccionados de la misma matriz o un de cada una de las dos matrices adyacentes, se controlan de manera que sus energías se combinan sobre la superficie de imagen para incrementar la temperatura de la superficie de imagen por encima de un umbral predeterminado en un punto intermedio a los centros de las imágenes de los dos elementos láser sobre la superficie de proyección de imagen, sin elevar la temperatura de la superficie de proyección de imagen en al menos uno de los centros de las imágenes de los dos elementos láser por encima del último umbral.

Una vez que una región de la superficie de proyección de imagen ha alcanzado una temperatura en la cual las partículas ser vuelven pegajosas, cualquier aumento posterior en la temperatura no tendrá ningún efecto sobre la transferencia al sustrato. Sin embargo, también cabe señalar que conforme aumenta la intensidad del láser, también aumenta el tamaño del punto que se vuelve pegajoso.

La estación de proyección de imagen 16 se muestra en las Figuras 1 y 2 localizada en corriente arriba de la estación de impresión y en una realización que tiene dicha configuración, es importante asegurarse de que la película en la superficie de proyección de imagen 12 no pierde su adherencia durante el tránsito entre la estación de proyección de imagen y la estación de impresión. Esto se puede lograr colocando lo más cerca posible la estación de proyección de imagen en la estación de impresión. El sistema de proyección de imagen de la Figura 2, que tiene una trayectoria de la luz plegada, ayuda a este respecto.

Es posible combinar alternativamente las estaciones de proyección de imágenes y de impresiones y calentar selectivamente la superficie de proyección de imagen 12 al mismo tiempo que se presiona contra el sustrato. Esto se puede lograr, por ejemplo, formando el tambor 10 de un material transparente y localizando el sistema proyección de imagen 16 dentro del tambor o externamente al tambor y a través de él en una posición “frente a” la estación de impresión. Por “transparente” se entiende que el material del tambor y/o de la superficie de proyección de imagen no afectan significativamente la irradiación de partículas seleccionadas y/o permite la transferencia de la energía suficiente para volverlas pegajosas.

El sistema de impresión digital que se muestra en el dibujo sólo puede imprimir en un color pero puede lograrse la impresión multicolor pasando el mismo sustrato sucesivamente por varias torres que están sincronizadas entre sí y cada una imprime un color diferente. En tal caso puede ser deseable proporcionar estaciones de tratamiento de sustrato entre las estaciones de recubrimiento diferentes. Una estación de tratamiento puede ser por ejemplo un enfriador capaz de reducir la temperatura del sustrato en su salida de una estación de recubrimiento previa. Dado que algunas películas pueden retener cierta adherencia residual a un grado que puede afectar a una posterior transferencia de partículas diferentes, puede ser ventajoso eliminar dicha adherencia residual mediante el enfriamiento de la película transferida. Dependiendo del polímero termoplástico, la eliminación de cualquier adherencia residual, o su reducción hasta un nivel que no afecta el proceso, se puede lograr alternativamente por medio de una estación de tratamiento que es una estación de curación.

Además, un sistema de impresión, incluso si es monocolor, puede incluir un sistema de perfeccionamiento que permita la impresión de doble cara. En algunos casos, el perfeccionamiento puede ser tratado al nivel del sistema de transporte del sustrato, que por ejemplo puede revertir un sustrato a un lado no impreso aún y realimentarse el lado sin impresión del sustrato para el mismo tratamiento y estaciones de impresión que han servido para imprimir el primer lado. En otros casos, el perfeccionamiento puede abordarse mediante la inclusión de dos estaciones de impresión separadas (y sus respectivas estaciones de corriente arriba y de corriente abajo), cada estación de impresión permite la impresión sobre un lado diferente del mismo sustrato.

El sustrato

El sistema de impresión que se muestra en el dibujo no está restringido a algún tipo determinado de sustrato. El sustrato puede ser láminas individuales de papel o cartón o puede tener la forma de una red continua. Debido a la forma en la que se aplica una fina película de polímero de tinta al sustrato, la película tiende a residir en la superficie del sustrato. Esto permite lograr la impresión de alta calidad en papel de calidad indiferente. Además, el material del substrato no necesita ser fibroso y en su lugar puede ser cualquier tipo de superficie, por ejemplo, una película de plástico o una tabla rígida.

La estación de impresión

La estación de impresión ilustrada comprende sólo un cilindro de impresión suave 22 que se presiona contra el tambor 10 y su superficie de proyección de imagen externa 12. El cilindro de impresión 22 puede formar parte de un sistema de transporte de sustrato, en cuyo caso puede estar equipado con agarraderas para enganchar el borde de vanguardia de las láminas de sustrato individuales. Como anteriormente se mencionó, en otros sistemas de impresión digital, el cilindro de impresión tener una superficie realzada para seleccionar las regiones del recubrimiento de partículas que se transfieren al sustrato 20.

En la descripción y reivindicaciones de la presente divulgación, cada uno de los verbos, "comprender" "incluir" y "tener" y conjugados de los mismos, se utilizan para indicar que el objeto o los objetos del verbo no son necesariamente una lista completa de miembros, componentes, elementos, pasos o partes del sujeto o sujetos del verbo. Estos términos abarcan los términos “que consiste en” y “que consiste fundamentalmente de”.

Como se usa en el presente documento, las formas singulares "un", "una", “uno”, "el" y "la" pueden incluir referencias plurales y significan “al menos uno” o “uno o más” a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

Los términos posicionales o de movimiento tales como “superior”, “inferior”, “derecha”, “izquierda”, “abajo”, “por debajo”, “descendido”, “bajo”, “alto”, “por encima”, “elevado”, “vertical”, “horizontal”, “hacia atrás”, “hacia adelante”, “corriente arriba”, “corriente abajo”, así como las variaciones gramaticales de los mismos, pueden utilizarse en el presente documento solo por propósitos ejemplares, para ilustrar la colocación, posicionamiento o desplazamiento relativo de ciertos componentes, para indicar un primer y un segundo componente en las presentes ilustraciones o para realizar ambas. Estos términos no necesariamente indican que, por ejemplo, un componente “inferior” se encuentre por debajo de un componente “superior”, dado que estas direcciones, componentes o ambos pueden encontrarse girados, rotados, movidos en el espacio, colocados en una orientación o posición diagonal, colocarse horizontal o verticalmente o modificarse de manera similar.

A menos que se indique lo contrario, el uso de la expresión “y/o” entre los dos últimos miembros de una lista de opciones de selección indica que una selección de uno o más de las opciones mencionadas es adecuado y puede fabricarse.

En la divulgación, a menos que se indique lo contrario, adjetivos tales como “sustancialmente” y “alrededor de” que modifican una característica de relación o condición de una función o funciones de una realización de la presente tecnología, deben entenderse en el sentido de que la condición o característica se define dentro de las tolerancias que son aceptables para el funcionamiento de la realización para una aplicación para la cual está destinada.

La presente divulgación debe ser entendida como no limitado por las realizaciones específicas descritas en este documento.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de impresión de una película sobre regiones seleccionadas de una superficie de un sustrato (20), cuyo método comprende los pasos de:

a) proporcionar un miembro (10) de transferencia de movimiento continuo que tiene una superficie (12) de proyección de imagen,

2. Un método como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el paso b) comprende dirigir un chorro de gas que porta las partículas sobre la superficie de proyección de imagen.

3. Un método como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el paso b) comprende la formación de la superficie de proyección de imagen y las partículas de un material hidrofóbico y dirigir un chorro de líquido que contiene las partículas sobre la superficie de proyección de imagen, siendo seleccionado el líquido del chorro para que no se humedezca la superficie de proyección de imagen.

4. Un método como se reivindica en una cualquiera de la reivindicación 1 a la reivindicación 3, en donde el recubrimiento de la superficie de proyección de imagen del paso b) se realiza mediante un aplicador intermedio.

5. Un método como se reivindica en una cualquiera de la reivindicación 1 a la reivindicación 4, que además comprende enfriamiento y/o calefacción de la superficie de proyección de imagen antes de, durante o posterior al recubrimiento de la superficie de proyección de imagen con las partículas.

6. Un aparato de impresión para la impresión de una película hecha de un material termoplástico sobre regiones seleccionadas de una superficie de un sustrato (20), comprendiendo el aparato

a) un miembro (10) de transferencia de movimiento continuo sin fin que tiene una superficie (12) de proyección de imagen,

b) una estación (14) de recubrimiento en la cual las partículas hechas de, o recubiertas con un polímero termoplástico se aplican a la superficie de proyección de imagen y en la cual las partículas que no están en contacto directo con la superficie de proyección de imagen se extraen de, o no se adhieren a la superficie de proyección de imagen, de tal manera que un recubrimiento de partícula monocapa uniforme se forma sobre la superficie de proyección de imagen,

c) una estación (16) de proyección de imagen en la cual las regiones seleccionadas de la superficie de proyección de imagen recubierta se exponen a la radiación de la energía suficiente para volver pegajosas las partículas dentro de las regiones seleccionadas, y

d) una estación (18) de impresión a la que la superficie de proyección de imagen recubierta y la superficie del sustrato se presionan una contra la otra, ya sea durante o después de la irradiación, para ocasionar la transferencia a la superficie del substrato de una película pegajosa formada sobre las regiones seleccionadas de la superficie de proyección de imagen por medio de la exposición del recubrimiento de partículas monocapa a la radiación,

7. Un aparato de impresión como se reivindica en la reivindicación 6, en donde la estación de recubrimiento comprende un aplicador intermedio capaz de aplicar las partículas a la superficie de proyección de imagen.

8. Un aparato de impresión como se reivindica en la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en donde las partículas y/o la superficie de proyección de imagen son hidrófobas.

9. Un aparato de impresión como se reivindica en una cualquiera de la reivindicación 6 a la reivindicación 8, en donde la estación de recubrimiento comprende:

• al menos un cabezal de aspersión para aplicar directa o indirectamente a la superficie de proyección de imagen una corriente de fluido dentro de la cual se suspenden las partículas,

• un alojamiento que rodea los cabezales de aspersión y que define un pleno interior para confinar la corriente de fluido, teniendo el alojamiento un reborde adyacente a la superficie de proyección de imagen que está configurada para para evitar la salida de las partículas de un espacio de sellado definido entre el reborde del alojamiento y la superficie que se va a recubrir, y

• una fuente de succión conectada al alojamiento para extraer del pleno el fluido asperjado y las partículas suspendidas en el fluido asperjado,

en donde la fuente de succión se opera para extraer substancialmente todas las partículas que no están en contacto directo con la superficie, con el fin de dejar solamente una capa de partícula individual adherida a la superficie sobre la salida del aparato.

10. Un aparato de impresión como se reivindica en una cualquiera de la reivindicación 6 a la reivindicación 9, en donde la estación de proyección de imagen comprende un dispositivo de proyección de imagen para la proyección de rayos láser controlables individualmente sobre la superficie de proyección de imagen a medida que la superficie de proyección de imagen se mueve en referencia a una dirección X en relación con el dispositivo, incluyendo el dispositivo una pluralidad de chips de semiconductor que tienen una pluralidad de elementos emisores de rayo láser montados sobre un soporte de tal manera que, cuando se activan continuamente, el láser emitido traza a través de la superficie de proyección de imagen un conjunto de líneas paralelas que se extiende en la dirección X y se separan de manera sustancialmente uniforme en la dirección Y.

11. Un aparato de impresión como se reivindica en la reivindicación 10, en donde los elementos emisores de rayo láser controlables individualmente de cada chip semiconductor se disponen en una matriz bidimensional de filas M y columnas N, teniendo los elementos en cada fila una separación uniforme Ar y teniendo los elementos en cada columna una separación uniforme ac, en donde los chips se montan sobre un soporte de tal manera que cada par de chips que son adyacentes entre sí en una dirección Y de referencia, transversal a la dirección X, se compensan entre sí en la dirección X, y, cuando se activan de manera continua, los rayos láser emitidos de los dos chips de dicho par trazan sobre la superficie de proyección de imagen 2^M^N líneas paralelas a los rayos láser de cada chip trazan un conjunto de MxN líneas que no se sobreponen al conjunto de líneas del otro chip, en donde además de las filas M y las columnas N de los elementos de la matriz principal, cada chip comprende al menos una columna adicional en cada lado de la matriz principal, conteniendo cada uno al menos un elemento emisor de láser operable selectivamente capaz de compensar cualquier error de alineación en la dirección Y con relación al posicionamiento de los chips adyacentes sobre el soporte por medio del trazo de al menos una línea adicional ubicada entre los dos conjuntos de líneas M^N.

12. Un aparato de impresión como se reivindica en la reivindicación 10, en donde los chips se disponen en pares de filas sobre el soporte, correspondiendo los elementos emisores de láser de todos los chips en cada una de las dos filas colocadas en línea entre sí en la dirección Y, y en donde la alineación de los chips dentro de las dos filas del par es tal que los elementos correspondientes en cualquier grupo de tres chips adyacentes en las direcciones X y Y se encuentran en los ápices de los triángulos equiláteros congruentes.

13. Un aparato de impresión como se reivindica en la reivindicación 12, en donde se proporciona una lente respectiva para cada chip para enfocar los rayos láser emitidos por todos los elementos del chip asociado sobre la superficie de proyección de imagen, estando cada lente formada por un solo cilindro GRIN o por una serie de dos o más cilindros GRIN mutuamente inclinados.

14. Un aparato de impresión como se reivindica en la reivindicación 13, en donde cada lente o serie de lentes tiene un aumento de 1 o -1.

15. Un aparato de impresión como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14 en donde los chips semiconductores son chips VCSE (superficie emisora de láser de cavidad vertical).