BR112017025305B1 - Método e aparelho de impressão para revestir regiões selecionadas de um substrato com uma película - Google Patents

Abstract

MÉTODO E APARELHO DE IMPRESSÃO PARA REVESTIR REGIÕES SELECIONADAS DE UM SUBSTRATO COM UMA PELÍCULA. Um método e um aparelho são descritos para revestir regiões selecionadas de uma superfície de um substrato com uma película. O método compreende as etapas de: a) proporcionar um membro de transferência continuamente móvel tendo uma superfície de imagem, b) revestir a superfície de imagem do membro de transferência com partículas individuais formadas de, ou revestidas com, um polímero termoplástico, c) remover substancialmente todas as partículas que não estão em contato direto com a superfície de imagem para deixar um revestimento de partículas de monocamada uniforme sobre a superfície de imagem, d) expor regiões selecionadas da superfície de imagem revestida a uma radiação de potência suficiente para tornar as partículas pegajosas dentro das regiões selecionadas, e) pressionar a superfície de imagem revestida e a superfície do substrato uma contra a outra, durante ou após a irradiação, para causar a transferência para a superfície do substrato de apenas as regiões do revestimento de partículas que foram tornadas pegajosas, as regiões pegajosas formando uma película, e f) repetir as etapas b) e c) aplicar um revestimento de monocamada de partículas novo para as regiões selecionadas, das quais (...).

Description

CAMPO

[001] A presente descrição refere-se a um método e aparelho de impressão para revestir regiões selecionadas de uma superfície de um substrato com uma película ou um material termoplástico.

ANTECEDENTES

[002] Máquinas de escrever são conhecidas em empregar uma fita que porta uma película de tinta polimérica. A fita é equivalente à fita de tinta usada em uma máquina de escrever convencional e a tinta na forma de um caractere de impressão é transferida dela para um substrato (geralmente papel) não por impacto, mas por meio de uma cabeça de impressão que aquece apenas as regiões da fita a partir da qual a tinta deve ser transferida para o papel. Após a impressão de um caractere, o carrinho da máquina de escrever é avançado para a impressão do próximo caractere e a fita também é avançada.

[003] Tais máquinas de escrever conseguem imprimir em alta qualidade, mas são de desperdício e, portanto, dispendiosas para operar, porque no momento em que uma fita precisa ser descartada, a maior parte de sua superfície ainda está revestida com tinta que não foi transferida para um substrato de impressão.

OBJETO

[004] O objetivo da presente descrição é proporcionar um aparelho e um método de impressão para operar no mesmo princípio de transferência de uma película termoplástica para o substrato de impressão, mas que é menos desperdício, capaz de imprimir imagens de alta qualidade e não restrito à impressão de texto.

SUMÁRIO

[005] De acordo com um aspecto da descrição, é aqui proposto um método para imprimir uma película sobre regiões selecionadas de uma superfície de um substrato, esse método compreendendo as etapas de: a) proporcionar um membro de transferência que se move continuamente tendo uma superfície de imagem, b) revestir a superfície de imagem do membro de transferência com partículas individuais formadas ou revestidas com um polímero termoplástico, c) remover substancialmente todas as partículas que não estão em contato direto com a superfície de imagem para deixar um revestimento de partículas de monocamada uniforme sobre a superfície de imagem, d) expor regiões selecionadas da superfície de imagem revestida a uma radiação de potência suficiente para tornar as partículas pegajosas dentro das regiões selecionadas, e) pressionar a superfície de imagem revestida e a superfície do substrato uma contra a outra, durante ou após a irradiação, para causar a transferência para a superfície do substrato de apenas as regiões do revestimento de partículas que foram tornadas pegajosas, as regiões pegajosas formando uma película, e f) repetir as etapas b) e c) aplicar um revestimento de monocamada de partículas novo para as regiões selecionadas das quais o revestimento de monocamada previamente aplicado foi transferido para a superfície do substrato na etapa e), para deixar a superfície de imagem de novo uniformemente revestida com uma monocamada de partículas.

[006] Em diferentes modalidades, as etapas b) e c) podem compreender • direcionar um jato de gás que transporta as partículas para a superfície de imagem, • esfregar as partículas sobre a superfície de imagem usando um pano, uma escova ou um rolo de aplicação, • formar a superfície de imagem e as partículas de um material hidrofóbico e direcionar um jato de líquido contendo as partículas sobre a superfície de imagem, o líquido do jato sendo selecionado de modo a não umedecer a superfície de imagem, ou • direcionar para um aplicador intermediário um jato de gás ou de líquido contendo as partículas, o aplicador sendo capaz de receber as partículas e transferí-las para a superfície de imagem.

[007] De acordo com um segundo aspecto da descrição, é proporcionado um aparelho de impressão para imprimir uma película feita de um material termoplástico em regiões selecionadas de uma superfície de um substrato, o aparelho compreendendo a) um membro de transferência sem fim continuamente móvel tendo uma superfície de imagem, b) uma estação de revestimento na qual as partículas feitas de ou revestidas com um polímero termoplástico, são aplicadas na superfície de imagem e às quais as partículas que não estão em contato direto com a superfície de imagem são removidas da, ou não aderem à, superfície de imagem, de modo que um revestimento de partículas de monocamada uniforme seja formado na superfície de imagem, c) uma estação de imagem na qual regiões selecionadas da superfície de imagem revestida são expostas à radiação de potência suficiente para tornar as partículas pegajosas dentro das regiões selecionadas, e d) uma estação de impressão na qual a superfície de imagem revestida e a superfície do substrato são pressionadas uma contra a outra, durante ou após a irradiação, para provocar a transferência para a superfície do substrato de uma película pegajosa formada sobre as regiões selecionadas da imagem superfície por exposição do revestimento de partícula de monocamada à radiação, em que, no retorno da superfície de imagem para a estação de revestimento, durante a operação, depois de ter passado através de estações de imagem e de impressão, o revestimento de partículas na superfície de imagem é tornado novamente uma monocamada uniforme por aplicação de partículas frescas a regiões da superfície de imagem que foram esgotados de partículas.

[008] Na presente descrição, o aparelho descrito anteriormente também pode ser referido de forma intercambiável como um aparelho de impressão ou um sistema de impressão. A superfície de imagem também pode ser referida e considerada como uma superfície doadora.

[009] Os termos “pegajoso” e “suficientemente pegajoso”, como aqui usados, não pretendem significar que o revestimento de partículas é necessariamente pegajoso ao toque, mas apenas que é amaciado o suficiente para poder aderir à superfície de um substrato quando pressionado contra o mesmo na estação de impressão 18. Considera-se que as partículas ou regiões pegajosas de partículas tornadas pegajosas formam películas individuais ou películas contíguas que, após a sua transferência para um substrato de impressão, podem opcionalmente produzir películas mais finos, como resultado da aplicação da pressão no contato da superfície de imagem para o substrato e/ou do processamento adicional opcional (por exemplo, secagem, cura, etc.) das películas transferidas.

[0010] Em algumas modalidades, na estação de revestimento, as partículas podem ser aplicadas diretamente à superfície de imagem por jato, por exemplo, usando uma ou mais cabeças de pulverização. Em modalidades alternativas, as partículas podem ser aplicadas a um aplicador intermediário e a partir daí para a superfície de imagem. O último tipo de aplicação é dito ser indireto e as aplicações direta e indireta de partículas à superfície de imagem são abrangidas na presente descrição. Deve ser entendido que a aplicação direta ou indireta de partículas à superfície de imagem pode ocorrer para o revestimento inicial da superfície de imagem com uma monocamada de partículas individuais, ou para o reabastecimento da monocamada em regiões selecionadas (por exemplo, anteriormente esgotado por transferência) ou para ambos.

[0011] A razão pela qual o revestimento de partículas na superfície de imagem pode ser reparado após cada impressão é que as partículas são selecionadas para aderir à superfície de imagem mais forte do que as outras. Isso resulta na camada aplicada sendo substancialmente uma monocamada de partículas individuais, ou seja, é apenas uma partícula profunda sobre uma proporção principal da área da superfície e a maior, senão todas as partículas terão pelo menos algum contato direto com a superfície de imagem.

[0012] Tomando, por exemplo, uma partícula em forma de plaquetas que contata a superfície de imagem sobre a maior parte de sua face plana (por exemplo, sendo substancialmente paralela), a espessura resultante da monocamada (na direção perpendicular à superfície) corresponderia aproximadamente à espessura da partícula. Se as partículas tiverem uma forma globular, então a espessura da monocamada será proporcional ao diâmetro da esfera. Assim, a espessura média de uma monocamada no momento de revestimento da superfície de imagem pode ser aproximada pela espessura média ou pelo diâmetro equivalente das partículas individuais que a formam, dependendo da forma.

[0013] No entanto, como pode haver sobreposições parciais entre partículas adjacentes, a espessura da monocamada também pode ser um múltiplo baixo da dimensão das partículas que constituem, dependendo do tipo de sobreposição, por exemplo, nos ângulos relativos, as partículas podem se formar com outra e/ou com a superfície de imagem e/ou a extensão da sobreposição e/ou a extensão do acondicionamento, etc. Uma monocamada pode, portanto, ter, em apenas algumas regiões, uma espessura máxima (T) correspondente a cerca de uma vez, ou cerca de duas vezes, ou cerca de três vezes, ou qualquer valor intermediário, de uma dimensão de dimensão mais fina para as partículas envolvidas (por exemplo, até três vezes a espessura das partículas para partículas em forma de flocos e até duas vezes o diâmetro equivalente das partículas quase esféricas).

[0014] Isto ocorre pelo mesmo motivo que uma fita adesiva, quando usada para retirar um pó de uma superfície, só irá pegar uma camada de partículas de pó. Quando a fita adesiva ainda está fresca, o pó aderirá ao adesivo até cobrir toda a superfície da fita. No entanto, uma vez que o adesivo foi coberto com pó, a fita não pode ser usada para coletar mais pó porque as partículas de pó não se aderem fortemente entre si e podem simplesmente ser escovadas ou sopradas para fora da fita. De modo semelhante, a monocamada aqui é formada a partir das partículas em contato suficiente com a superfície de imagem e, portanto, tem tipicamente uma única espessura de partícula. O contato é dito ser suficiente quando permite que a partícula permaneça afixada à superfície de imagem na saída da estação de revestimento, por exemplo, seguindo a extração adicional, secagem, ou qualquer etapa semelhante que deve ser descrita em mais detalhes a seguir.

[0015] Embora se acredite que a monocamada é formada essencialmente a partir de partículas em contato direto com a superfície de imagem, não pode ser descartado que algumas partículas fortemente estanques por partículas adjacentes possam permanecer parte da monocamada no lado do aparelho de revestimento mesmo que não no contato direto com a superfície de imagem, possivelmente suavemente se projetando da camada. Concebivelmente, uma porção dessa minoria de partículas de contato não superficiais pode absorver, de forma diferente, radiação e, eventualmente, pode se transferir para um substrato de impressão como resultado de sua coesão com partículas adjacentes, o que seria exposto em maior medida à “dose de energia” pretendida ou efeito da radiação recebida. Em algumas modalidades, em qualquer campo de visão, a porcentagem de partículas que não têm contato direto com a superfície de imagem fora do número de partículas que estão em contato com esta superfície é de 15% ou menor, ou menor que 10% ou mesmo menor que 5%.

[0016] Em algumas modalidades, a monocamada de partículas individuais na superfície de imagem forma uma camada de partículas suficientemente contínua. A monocamada é suficientemente contínua se, após a exposição à radiação na estação de imagem, as partículas adjacentes podem se fundir para formar uma película transferível. Nesse caso, e dependendo do tamanho e da forma das partículas que formam a monocamada, uma cobertura de área de pelo menos cerca de 40%, e no máximo cerca de 50%, ou no máximo cerca de 60%, ou mesmo no máximo cerca de 70%, pode é suficiente. Para partículas menores e/ou para partículas tendo uma capacidade relativamente menor para expandir radialmente após a exposição à radiação, a monocamada de partículas na superfície de imagem pode necessitar para formar uma camada substancialmente contínua. Por “substancialmente contínuo” entende-se que pelo menos 70% da área é coberta por partículas, ou pelo menos 80%, ou pelo menos 90%, ou mesmo pelo menos 95%.

[0017] Tomando como ilustração uma partícula que é uma esfera ideal tendo um diâmetro de 2 μm, essa partícula teria, portanto, um volume inicial de cerca de 4,19 μm3 e uma projeção planar de cerca de 3,14 μm2. Supondo agora que, após a exposição à radiação, tal partícula se funde para formar um disco do mesmo volume tendo uma espessura de cerca de 0,5 μm, então um tal disco de partícula liquefeita teria um diâmetro de cerca de 3,3 μm, cobrindo uma área de cerca de 8,38 μm2.

[0018] Por uma questão de clareza, a espessura real da película seria regida pelas propriedades de tensão superficial das partículas liquefeitas combinadas em relação ao ar, as propriedades de umedecimento deste líquido em relação à superfície de imagem, de acordo com a seguinte equação:

onde t é a espessura da película resultante, ɣ1a é a tensão superficial entre as partículas liquefeitas e o ar, q é o ângulo de umedecimento da partícula liquefeita combinada em relação à superfície de imagem, g é a constante gravitacional e r é a densidade deste líquido. Deve ser entendido que a tensão superficial e o ângulo de umedecimento são ambos dependentes da temperatura do líquido.

[0019] Voltando ao exemplo ilustrativo e levando agora, por simplicidade, uma superfície quadrada tendo uma área de 100 μm2, seria necessária cerca de 12 dessas partículas de fusão (assumindo distribuição substancialmente igual) para formar uma película contígua de cerca de 0,5 μm de espessura sobre tal superfície. Na sua forma original, antes da exposição à radiação, estas 12 partículas só cobririam cerca de 38% do quadrado. Estes valores e cálculos são proporcionados por causa da ilustração simplificada e as pessoas habilitadas na técnica de polímeros formadores de película podem facilmente apreciar os fatores que podem afetar as situações operacionais.

[0020] Claramente, a cobertura da área inicial, que precisa ser tal que uma película transferível, possivelmente uma película contígua, seja finalmente formada, depende, entre outras coisas, da distribuição de tamanho das partículas, do material específico usado para as partículas, nos seus parâmetros reológicos específicos, tais como, tensão superficial dependente da temperatura, viscosidade e comportamento do fluido temporal, etc. e fatores semelhantes dependendo das propriedades químicas e/ou físicas das partículas per se. As propriedades da superfície de imagem também podem contribuir para esta questão (por exemplo, facilitando ou dificultando um contato e/ou propagação suficientes para a contiguidade). Além disso, parâmetros de processos específicos, tais como, as condições operacionais da estação de revestimento, a distribuição das partículas sobre a superfície de imagem (uma essencialmente homogênea sendo vantajosa), a densidade de energia da radiação recebida pelas partículas e/ou superfície de imagem na estação de imagem, a pressão no ponto de transferência na estação de impressão, também podem afetar o resultado final (por exemplo, facilitando a propagação e/ou a fusão das partículas irradiadas de modo a criar uma película de uma espessura desejada), modificando assim os pré-requisitos.

[0021] A percentagem de uma área coberta por partículas fora de uma superfície alvo específica (% de cobertura) pode ser avaliada por numerosos métodos conhecidos por pessoas habilitadas, incluindo determinação da densidade óptica, possivelmente em combinação com o estabelecimento de uma curva de calibração de pontos de cobertura conhecidos, por medição da luz transmitida se as partículas ou o substrato forem suficientemente transparentes, ou inversamente, por medição da luz refletida, por exemplo, se as partículas forem reflexivas (por exemplo, compreendendo um material reflexivo revestido por um polímero termoplástico).

[0022] Como usado na especificação, um método preferido de determinar a área de porcentagem de uma superfície de interesse coberta por partículas é como a seguir. Amostras quadradas tendo bordas de 1 cm são cortadas da superfície a ser estudada (por exemplo, a partir da superfície de imagem ou do substrato impresso). As amostras são analisadas por microscopia (microscopia confocal a laser (Olympus, LEXT OLS30ISU) ou microscopia óptica (Olympus BX61 U-LH100-3)) a uma ampliação de até x100 (produzindo um campo de visão de pelo menos cerca de 128,9 μm 128,6 μm). Pelo menos três imagens representativas são capturadas no modo de refletância para cada amostra tendo um substrato opaco (por exemplo, papel). As imagens capturadas foram analisadas usando ImageJ, um programa de processamento de imagem Java de domínio público desenvolvido pelo National Institute of Health (NIH), EUA. As imagens são exibidas em escala de cinza de 8 bits, o programa sendo instruído para propor um valor limiar de diferenciação de refletância entre as partículas refletivas (pixéis mais claros) e os interstícios que podem existir entre partículas vizinhas ou adjacentes (tais vazios aparecendo como pixéis mais escuros). Um operador treinado pode ajustar, se necessário, o valor de limiar proposto, se necessário, mas normalmente o confirma. O programa de análise de imagem procede então medindo a quantidade de pixéis que representam as partículas e a quantidade de pixéis que representam as áreas descobertas dos vazios intrapartículas, a partir dos quais a área percentual de cobertura pode ser prontamente calculada. As medições feitas nas diferentes seções de imagem da mesma amostra são médias. Quando as amostras estão em um substrato transparente (por exemplo, impresso em uma folha de plástico translúcida), uma análise semelhante pode ser feita no modo de transmitância, as partículas aparecendo como pixéis mais escuros e os vazios como mais leves. Os resultados obtidos por esse método, ou por quaisquer técnicas analíticas substancialmente semelhantes conhecidas pelos habilitados na técnica, são referidos como cobertura de superfície óptica, que pode ser expressada em percentagem ou como uma proporção.

[0023] Em algumas modalidades, a película de polímero resultante da conversão da monocamada de partículas por exposição à radiação tem uma espessura de 2 μm ou menor, ou menor que 1 μm, ou mesmo menor que 750 nm. Em outras modalidades, a espessura da película de polímero é de 100 nm ou maior, ou maior que 200 nm, ou mesmo maior que 300 nm. A espessura da película de polímero pode estar na faixa de 300nm-1.000nm, ou de 500nm-1.500nm, ou de 600nm-800nm, ou de 700nm-1.000nm.

[0024] As partículas termoplásticas têm um tamanho de partícula menor que 10 μm, ou menor que 5 μm, ou menor que 1 μm, ou dentro da faixa de 100 nm a 4 μm, ou de 300 nm a 1 μm, ou de 500 nm a 1,5 μm.

[0025] Para auxiliar a transferência da película pegajosa de partículas da superfície de imagem para o substrato, a superfície de imagem pode ser hidrofóbica.

[0026] Vantajosamente, a superfície de imagem é compatível com a radiação gerada intermitentemente pela estação de imagem para expor as áreas selecionadas desejadas. Por compatível, entende-se, por exemplo, que a superfície de imagem é relativamente resistente e/ou inerte à radiação e/ou capaz de absorver ou refletir a radiação e/ou capaz de conduzir ou isolar o calor que pode ser gerado pela radiação.

[0027] Em algumas modalidades, as próprias partículas termoplásticas podem ser hidrofóbicas.

[0028] A estação de revestimento pode adequadamente compreender • pelo menos uma cabeça de pulverização para aplicar direta ou indiretamente à superfície de imagem uma corrente de fluido dentro da qual as partículas termoplásticas estão suspensas, • um alojamento que circunda a(s) cabeça(s) de pulverização e que define um compartimento interior para confinar a corrente de fluido, o alojamento tendo um rebordo adjacente à superfície de imagem que está configurada para impedir o egresso de partículas a partir de um interstício de vedação definido entre o rebordo do alojamento e a superfície a ser revestida, e • uma fonte de sucção conectada ao alojamento para extrair do compartimento o fluido pulverizado e as partículas suspensas no fluido pulverizado, a fonte de sucção sendo operativa para extrair substancialmente todas as partículas que não estão em contato direto com a superfície, de modo a deixar apenas uma camada de partícula única aderindo à superfície de imagem ao sair do aparelho.

[0029] A estação de revestimento pode, opcionalmente, compreender ainda meios de controle de temperatura, de modo a ajustar de forma desejável a temperatura da superfície de imagem.

[0030] Em uma modalidade, a temperatura da superfície de imagem pode ser elevada acima da temperatura ambiente, o aumento de temperatura sendo provocado por um aquecedor. Em algumas modalidades, o aquecedor é posicionado no lado de saída ou a jusante da estação de revestimento. Em tais modalidades, a temperatura da superfície externa da superfície de imagem pode ser maior que 30°C ou maior que 40°C ou mesmo maior que 50°C, mas tipicamente menor que 80°C ou mesmo não maior que 70°C.

[0031] Em algumas modalidades, a temperatura da superfície de imagem pode ser reduzida, a redução de temperatura sendo provocada por um refrigerador, tal como um ventilador de ar frio. O refrigerador pode ser posicionado no lado da entrada ou a montante da estação de revestimento. Em tais modalidades, a temperatura da superfície externa da superfície de imagem pode ser menor que 40°C, ou menor que 30°C, ou mesmo menor que 20°C, mas tipicamente acima de 0°C, ou mesmo acima de 10°C.

[0032] Em algumas modalidades, a superfície de imagem é resfriada antes de chegar à estação de revestimento e aquecida depois de deixar o revestimento da estação.

[0033] Na presente descrição, o termo “suspenso” e suas variações não se referem a nenhum tipo particular de mistura de materiais da mesma fase ou diferente, mas devem ser mais geralmente entendidos como “transportados” e termos semelhantes.

[0034] O sistema de imagem pode compreender um dispositivo para projetar feixes de laser controláveis individualmente na superfície de imagem à medida que a superfície de imagem se move em uma direção X de referência em relação ao dispositivo, o dispositivo incluindo uma pluralidade de chips de semicondutores montados em um suporte de modo que, quando ativado continuamente, o laser emitido atravessa a superfície de imagem um conjunto de linhas paralelas que se estendem na direção X e são substancialmente uniformemente espaçadas na direção Y.

[0035] Em algumas modalidades, cada chip semicondutor do dispositivo de imagem compreende uma pluralidade de elementos emissores de feixes de laser arranjados em uma matriz bidimensional de linhas M e colunas N, os elementos em cada linha tendo um espaçamento uniforme Ar, e os elementos em cada coluna tendo um espaçamento uniforme ac, o dispositivo de imagem compreendendo ainda um sistema de lentes para focalizar os feixes de laser emitidos na superfície de imagem revestida por partículas. O sistema de lentes pode ter uma pluralidade de elementos de lente, cada um associado a um respectivo dos chips, e pode compreender, em algumas modalidades, uma haste de índice de gradiente (GRIN).

[0036] Os elementos de lente do dispositivo de imagem, aqui exemplificado por hastes de GRIN, podem ser usados de forma integral, pelo que se entende que a luz laser passa através de um único elemento no trajeto de luz da fonte de laser para a superfície de imagem. Alternativamente, cada trajeto de luz pode compreender dois ou mais elementos de lente arranjados em série, os elementos separados sendo acoplados um ao outro, tais como, por espelhos ou prismas, de modo a produzir o mesmo efeito que um elemento de lente. O uso de múltiplos elementos da lente é permitir que o trajeto da luz seja flexionado de modo a simplificar o acondicionamento. Por esse motivo, os elementos separados geralmente não serão alinhados uns com os outros em linha reta. Em outras palavras, um feixe de laser emitido a partir do mesmo elemento em um chip pode alvejar uma localização semelhante na superfície de imagem, seja transportada por um elemento de lente integral (por exemplo, uma única haste de GRIN “direta”) ou por uma série de elementos de lente (por exemplo, duas ou mais hastes de GRIN, a luz sendo direcionada de cada uma para a próxima por um prisma associado).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0037] Algumas modalidades do dispositivo de imagem são aqui descritas com referência aos desenhos anexos. A descrição, juntamente com as figuras, torna aparente para uma pessoa que tem habilidade comum na técnica pertinente como os ensinamentos da descrição podem ser praticados, a título de exemplos não limitativos. As figuras são para fins de discussão ilustrativa e nenhuma tentativa é feita para mostrar detalhes estruturais de uma modalidade em mais detalhes do que é necessário para uma compreensão fundamental da descrição. Por razões de clareza e simplicidade, alguns objetos representados nas figuras podem não ser desenhados em escala.

[0038] Nas Figuras:

[0039] A Figura 1 representa esquematicamente uma primeira modalidade de um sistema de impressão,

[0040] A Figura 2 representa esquematicamente uma segunda modalidade de um sistema de impressão,

[0041] A Figura 3 mostra parte de um dispositivo de imagem compreendendo um conjunto de chips de VCSEL montados sobre um suporte;

[0042] A Figura 4 é uma representação esquemática dos elementos emissores de laser de dois chips de VCSEL e as linhas que eles podem rastrear em uma superfície de imagem relativamente móvel; e

[0043] A Figura 5 é uma representação esquemática que demonstra em um par de linhas o alinhamento entre os chips de VCSEL e as hastes de GRIN usadas como lentes para focalizar os feixes laser emitidos na superfície de imagem.

DESCRIÇÃO DETALHADA Descrição geral do sistema de impressão

[0044] A Figura 1 mostra um tambor 10 tendo uma superfície externa 12 que serve como uma superfície de imagem. À medida que o tambor gire no sentido horário, como representado por uma seta, ele passa por uma estação de revestimento 14 onde adquire um revestimento de monocamada de partículas finas. Depois de sair da estação de revestimento 14, a superfície de imagem 12 passa por baixo de uma estação de imagem 16 onde regiões selecionadas da superfície de imagem 12 são expostas por um dispositivo de imagem à radiação laser, o que torna o revestimento de partículas nas regiões selecionadas da superfície de imagem 12 pegajoso. Em seguida, a superfície de imagem 12 passa através de uma estação de impressão 18, tendo um espaço indicado por uma seta, onde um substrato 20 é comprimido entre o tambor 10 e um cilindro de impressão 22. A pressão aplicada na estação de impressão 18 faz com que as regiões selecionadas do revestimento na superfície de imagem 12 que tenham sido tornadas pegajosas por exposição à radiação laser na estação de imagem 16, para transferir a partir da superfície de imagem 12 para o substrato 20. As regiões sobre a superfície de imagem 12 correspondentes às áreas pegajosas selecionadas transferidas para o substrato 20 tornam-se, consequentemente, expostas, sendo esgotadas pela transferência de partículas. A superfície de imagem 12 pode então completar o seu ciclo retornando para a estação de revestimento 14, em que um revestimento de partícula de monocamada novo é aplicado apenas às regiões expostas a partir das quais as partículas previamente aplicadas foram transferidas para o substrato 20 na estação de impressão 18. Como detalhado abaixo, o substrato, também denominado substrato de impressão, pode ser feito de vários materiais (por exemplo, papel, papelão, plásticos, tecidos, etc.), alguns eventualmente existentes em formas revestidas e não revestidas, dependendo da qualidade desejada, e podem ser fornecidos à estação de impressão em diferentes formas (por exemplo, como folhas ou folhas contínuas).

[0045] As partículas de polímero termoplástico expostas seletivamente à radiação laser de modo a serem transferidas para o substrato formam uma película, ou como detalhado mais adiante uma película de polímero. Como aqui usado, o termo “película” indica que cada ponto de partícula(s) exposta(s) na superfície de imagem pode formar uma camada fina ou revestimento de material, que pode ser flexível pelo menos até a transferência para o substrato na estação de impressão. O termo “película” não significa necessariamente que os pontos das partículas adjacentes expostas à radiação laser na estação de imagem sejam transferir coletivamente como um revestimento contínuo. Acredita-se que uma película fina formada na superfície de imagem (isto é, por uma ou mais partículas adjacentes suficientemente expostas a um feixe de laser) pode, no máximo, manter a sua espessura ou tornar-se ainda mais fina na impressão. Portanto, o aparelho e o método de impressão de acordo com os presentes ensinamentos permitem vantajosamente a impressão sobre um substrato de uma fina camada de partículas irradiadas. Em algumas modalidades, a película impressa pode ter uma espessura de 1 micrômetro ou menor, ou não maior que 800 nm, ou não maior que 600 nm, ou não maior que 400 nm, ou não maior que 200 nm, ou mesmo não maior que 100 nm.

A estação de revestimento

[0046] A estação de revestimento 14 pode compreender uma pluralidade de cabeças de pulverização 1401 que estão alinhadas uma com a outra ao longo do eixo do tambor 10 e apenas uma é, portanto, vista na seção da Figura 1. As pulverizações 1402 das cabeças de pulverização são confinadas dentro de um alojamento tipo cavidade 1403, do qual o rebordo inferior 1404 é moldado para se conformar próximo à superfície de imagem, deixando apenas um interstício estreito entre o alojamento tipo cavidade 1403 e o tambor 10. As cabeças de pulverização 1401 são conectadas a um trilho de suprimento comum 1405 que supre às cabeças de pulverização 1401 um transportador de fluido pressurizado (gasoso ou líquido) tendo em suspensão dentro do mesmo as partículas finas a serem usadas no revestimento da superfície de imagem 12. Se necessário, as partículas suspensas podem ser misturadas regularmente ou constantemente, em particular antes do suprimento à(s) cabeça(s) de pulverização. As partículas podem, por exemplo, ser circuladas no aparelho de revestimento dentro de uma faixa de vazão de 0,1 a 10 litros/minuto, ou na faixa de 0,3 a 3 litros/min. O fluido e as partículas excedentes das cabeças de pulverização 1401, que são confinados dentro de um compartimento 1406 formado pelo interstício interno do alojamento 1403, são extraídos através de um tubo de saída 1407, que está conectado a uma fonte de sucção adequada representada por uma seta, e pode ser reciclado de volta para as cabeças de pulverização 1401. Embora aqui referido como cabeças de pulverização, qualquer outro tipo de bocal ou orifício ao longo do tubo de suprimento comum ou conduto que permite a aplicação das partículas em suspensão de fluido é abrangido.

[0047] Como alternativa à pulverização direta descrita acima do fluido e partículas em suspensão sobre a superfície de imagem, a estação de revestimento, como mostrado na Figura 2, pode compreender um aplicador rotativo 1420 que opera para raspar o fluido e as partículas em suspensão sobre a superfície. O aplicador 1420 pode, por exemplo, ser uma esponja cilíndrica ou pode compreender uma pluralidade de tiras flexíveis que se estendem radialmente a partir de um eixo rotativo. O material do rolo esponjoso ou as tiras deve ser “relativamente macio”, selecionado de modo a raspar as partículas sobre a superfície de imagem 12, sem afetar a integridade do revestimento formado sobre a mesma, em outras palavras, sem arranhar a camada de partículas. A superfície do aplicador, ou das suas cerdas ou listras, pode adequadamente compreender uma espuma de célula fechada (tal como polietileno de células fechadas, PVA de células fechadas ou silicone de células fechadas); ou uma espuma de célula aberta relativamente macia (tal como uma espuma de poliuretano); ou um tecido, tal como, tecido de algodão, seda ou polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE).

[0048] O fluido que compreende as partículas em suspensão pode ser suprido externamente para tal o aplicador 1420, da maneira mostrada na Figura 2, como um pulverizador ou um jato 1420 dos bocais 1401, que pode ser constituído simplesmente por furos na parede de um tubo. Alternativamente, o fluido e as partículas em suspensão podem ser supridos internamente. Em tal modalidade, o fluido pode ser proporcionado por um duto de fornecimento, ou pulverização, posicionado dentro do aplicador, por exemplo, dentro ou em paralelo com o eixo 1421 e difundido através do material do aplicador 1420 em direção à sua superfície externa.

[0049] O aplicador pode servir para remover, pelo menos parcialmente, quaisquer partículas que não estejam em contato direto com a superfície de imagem e, opcionalmente, aplainem pelo menos parcialmente as partículas revestidas sobre a superfície como uma monocamada.

[0050] Vantajosamente, uma monocamada de partículas facilita a distribuição alvejada da radiação, como é emitida pelos elementos de laser da estação de imagem. Isso pode facilitar o controle do dispositivo de imagem, à medida que as partículas irradiadas seletivamente residem em uma única camada definida, o que pode facilitar a focalização da radiação laser para se formar ao transferir para um substrato um ponto de espessura aproximadamente igual e/ou contorno relativamente definido.

[0051] Outra vantagem de ter uma monocamada é que ela pode proporcionar um bom acoplamento térmico entre as partículas e a superfície de imagem sobre a qual as partículas são revestidas. Como se descreverá abaixo, a superfície de imagem pode ser um substrato absorvente de calor ou constituída por um material adequadamente absorvente de calor, facilitando assim a transferência de energia da superfície de imagem para a(s) partícula(s) de polímero que as tornam pegajosas. Deve ser mencionado que devido à espessura muito pequena das partículas, a maior parte da energia do laser pode passar por elas sem serem absorvidas. Em vez de aquecer diretamente as partículas, a radiação laser tende a aquecer a superfície de imagem e as partículas são aquecidas indiretamente.

[0052] À medida que o aplicador intermediário 1420 (por exemplo, rolo ou escova) gira em torno de seu eixo 1421, aplica as partículas no contato com a superfície de imagem 12 do tambor 10. A superfície externa do aplicador não precisa ter a mesma velocidade linear que a superfície de imagem e pode, por exemplo, ser até cerca de dez vezes maior. Pode girar na mesma direção que o tambor 10 ou em direção oposta. O aplicador pode ser acionado de forma independente por um motor, ou acionado pelo tambor 10 por engrenagens, correias, fricção e semelhantes.

[0053] Em algumas modalidades, o sistema de extração excedente, que serve para remover partículas que não estão em contato direto com a superfície, é configurado de forma semelhante ao aplicador. Nesse caso, o fluido que é suprido externamente ou internamente ao elemento tipo aplicador, para servir como um removedor de excesso de partículas, não possui nenhuma substância suspensa dentro do mesmo. O fluido do sistema de extração excedente, que pode ser considerado como um dispositivo de limpeza, pode ser o mesmo ou diferente do fluido no qual as partículas são suspensas para o dispositivo de aplicação. Por exemplo, as partículas podem ser aplicadas enquanto são suspensas em água ou qualquer outro meio aquoso, e o seu excesso pode ser removido pelo mesmo meio aquoso ou por um fluido diferente, tal como, por uma corrente de ar.

[0054] É importante conseguir uma vedação eficaz entre o alojamento 1403 e a superfície de imagem 12, de modo a evitar que o fluido de pulverização e as partículas finas escapem através do interstício estreito que deve permanecer essencialmente entre o alojamento 1403 e a superfície de imagem 12 do tambor 10. Diferentes formas de alcançar tal vedação são mostradas esquematicamente nos desenhos.

[0055] A forma mais simples de vedação é uma lâmina raspadora 1408. Tal vedação faz contato físico com a superfície de imagem e pode marcar o revestimento aplicado se usado no lado de saída do alojamento 1403, isto é, no lado a jusante das cabeças de pulverização 1401. Por esta razão, se tal vedação for usada, é preferível que seja localizada apenas a montante das cabeças de pulverização 1401 e/ou nas extremidades axiais do alojamento 1403. Os termos “a montante” e “a jusante”, como usado aqui são referenciados a pontos na superfície de imagem 12 à medida que ele percorre as diferentes estações.

[0056] As Figuras 1 e 2 também mostram como o egresso do fluido dentro do qual as partículas são suspensas a partir do interstício de vedação entre o alojamento 1403 e o tambor 10 pode ser evitada sem que um membro contate a superfície de imagem 12. Uma galeria 1409 que se estende na presente ilustração em torno de toda a circunferência do alojamento 1403 é conectada por um conjunto de passagens finas 1410 que se estende em torno de todo o rebordo do alojamento 1403 para estabelecer comunicação fluida entre a galeria 1409 e o interstício de vedação.

[0057] Em uma primeira modalidade, a galeria 1409 é conectada a uma fonte de sucção de um sistema de extração excedente, que pode ser a mesma fonte de sucção que está conectada à saída 1407 ou a uma outra diferente. Neste caso, a galeria 1409 serve para extrair o fluido que passa através do interstício antes de sair do alojamento 1403. A baixa pressão também suga do tambor 10 quaisquer partículas que não estejam em contato direto com a superfície de imagem 12 e, se o fluido pulverizado for um líquido, também suga o excesso de líquido para secar pelo menos parcialmente o revestimento antes de sair da estação de revestimento 14. O líquido excedente pode alternativamente e adicionalmente ser removido por meio de um rolo de extração de líquido (por exemplo, tendo uma superfície de absorção de líquido) posicionado no lado de saída do aparelho de revestimento. Qualquer meio desse tipo de secagem do revestimento de partículas (por exemplo, um ventilador, um aquecedor, um extrator de líquido, etc.), se presente, pode ser interno ao dispositivo de revestimento 14 (isto é, dentro do compartimento 1406 do alojamento 1403), ou pode ser alternativamente posicionado a jusante da estação de revestimento, desde que permaneça a montante de uma estação onde o revestimento precisa ser substancialmente seco. O elemento de secagem, se presente, é vantajosamente compatível com a camada de partículas e, por exemplo, não afeta negativamente as partículas e/ou a integridade da camada formada a partir da mesma.

[0058] Em uma modalidade alternativa, a galeria 1409 é conectada a uma fonte de gás a uma pressão superior à pressão no compartimento 1406. Dependendo da taxa de suprimento de fluido para o compartimento através das cabeças de pulverização 1401 e da taxa de extração através da saída 1407, o compartimento 1406 pode estar a uma pressão acima ou abaixo da pressão atmosférica ambiente.

[0059] Se o compartimento estiver na pressão subatmosférica, basta que a galeria 1409 esteja na pressão atmosférica ambiente, ou mesmo que nenhuma galeria precise estar presente. Neste caso, porque a pressão dentro do interstício de vedação excederá a pressão no compartimento 1406, o fluxo de gás através do interstício será em direção ao interior do alojamento sem risco de egresso de fluido.

[0060] Se o compartimento estiver na pressão atmosférica acima, então a galeria 1409 pode estar conectada a um suprimento de gás pressurizado, de preferência, ao ar. Neste caso, o ar será forçado para dentro do interstício de vedação sob pressão através das passagens 1410 e será dividido em duas correntes. Uma corrente escoará para o compartimento 1406 e impedirá o egresso do fluido dentro do qual as partículas são suspensas. Essa corrente também irá desalojar e/ou arrastar partículas que não estão em contato direto com a superfície de imagem e auxiliar na secagem pelo menos parcialmente do revestimento se o fluido transportador for um líquido. A segunda corrente escapará da estação de revestimento sem apresentar um problema, pois é apenas ar limpo sem partículas em suspensão. A segunda corrente de gás também pode auxiliar na secagem adicional do revestimento de partículas na superfície de imagem 12 antes de sair da estação de revestimento 14. Se desejado, a corrente de gás pode ser aquecida para facilitar tal secagem.

[0061] Em uma modalidade alternativa, a galeria 1409 acima mencionada não se estende ao redor de toda a circunferência do alojamento, de modo a vedar a câmara do compartimento em todos os lados. Pode ser uma galeria “parcial” ou uma combinação de uma ou mais facas pneumáticas (com fluxo negativo ou positivo) posicionadas a jusante ou a montante da(s) cabeça(s) de pulverização e/ou dos aplicadores intermediário(s) em paralelo ao eixo do tambor e/ou nas bordas laterais das cabeças de pulverização e/ou dos aplicadores em uma direção perpendicular ao eixo do tambor. Uma galeria “parcial” no lado de saída pode, em algumas modalidades, servir como ventilador de gás (por exemplo, ar frio ou quente), adicionalmente ou alternativamente, facilitando a secagem das partículas, caso em que as passagens 1410 podem ser adaptadas para proporcionar suficiente vazão.

[0062] Em uma modalidade, e independentemente do tipo de fluido que transporta as partículas em suspensão serem aplicadas à superfície de imagens 12, é incluído no lado de saída do aparelho de revestimento 14 e, tipicamente, em uma localização externa a jusante, como mostrado nas Figuras 1 e 2, um aquecedor 1424 que permite a temperatura da camada de partículas e da superfície de imagem serem elevadas antes de atingir a estação de imagem 16. A temperatura das partículas e da superfície de imagem podem ser assim elevadas da temperatura ambiente para acima de 30°C ou 40°C ou mesmo 50°C, de modo a reduzir a quantidade de energia laser necessária para tornar as partículas pegajosas. No entanto, o aquecimento não deve tornar as partículas pegajosas e não deve elevar a temperatura acima de 80°C ou possivelmente acima de 70°C. Esse aquecimento das partículas e da superfície de imagem pode ser ainda mais facilitado usando um transportador de fluido na temperatura desejada.

[0063] Em algumas modalidades, pode ser incluído no lado de entrada do aparelho de revestimento 14, e tipicamente em uma localização externa a montante como mostrado nas Figuras 1 e 2, um refrigerador 1422 que permite baixar a temperatura da superfície de imagem 12 antes da camada de partículas ser reabastecida nas regiões previamente expostas. Acredita-se que uma superfície de imagem a uma temperatura menor que 40°C, ou menor que 30°C, ou mesmo menor que 20°C, mas tipicamente acima de 0°C, ou mesmo acima de 10°C, pode reduzir a temperatura das partículas vizinhas às regiões expostas, de modo que, no momento em que a superfície de imagem está sendo reabastecida, as partículas resfriadas podem ter ou não “pegajosidade residual”, isto é, um amolecimento parcial insuficiente para uma etapa subsequente (por exemplo, transferência para um substrato de impressão). O revestimento resfriado comporta-se do mesmo modo que as partículas recentemente depositadas nas regiões expostas da superfície de imagem. Desta forma, apenas as partículas seletivamente alvejadas por qualquer elemento de laser de um chip de um dispositivo de imagem como aqui descrito tornar-se-ão suficientemente pegajosas para transferência a um substrato de impressão. Esse resfriamento das partículas e da superfície de imagem pode ser ainda mais facilitado usando um transportador de fluido na temperatura desejada.

[0064] É possível fornecer um refrigerador 1422 no lado de entrada do aparelho de revestimento 14 e um aquecedor 1424 no lado de saída, cada refrigerador e aquecedor operando como descrito acima. Além disso, o tambor 10 pode ser controlado por temperatura por meios adequados de resfriamento/aquecimento internos ao tambor, esses meios de controle de temperatura sendo operados, se presente, de modo a permitir que a superfície externa da superfície de imagem seja mantida a qualquer temperatura desejada.

As partículas

[0065] A forma e a composição da partícula de revestimento dependerão, na prática, da natureza do efeito a ser aplicado na superfície do substrato 20. Em um sistema de impressão, as partículas podem ser convenientemente formadas por um polímero termoplástico pigmentado. Os polímeros e/ou pigmentos associados aos mesmos capazes de aquecer e amaciar como uma resposta ao comprimento de onda de irradiação dos elementos emissores de feixe de laser, podem ser adequados. Isto não precisa ser interpretado como limitativo, como alternativamente (e adicionalmente) as partículas podem ser tornadas pegajosas pelos elementos de laser como resultado do aquecimento da superfície de imagem sobre a qual são aplicadas.

[0066] Para a impressão de alta qualidade, é desejável que as partículas sejam tão finas quanto possível para minimizar os interstícios entre as partículas do revestimento de monocamada aplicado. O tamanho de partícula é dependente da resolução de imagem desejada e, para algumas aplicações, um tamanho de partícula de 10 micrômetros (μm) ou possivelmente ainda maior pode ser adequado. No entanto, para melhorar a qualidade da imagem, é preferido que o tamanho das partículas seja de alguns micrômetros e mais preferencialmente menor que cerca de 1 μm. Em algumas modalidades, partículas adequadas podem ter um diâmetro médio entre 100 nm e 4 μm, 300 nm e 1 μm, em particular, entre 500 nm e 1,5 μm. Devido à forma como essas partículas são produzidas, é provável que sejam substancialmente esféricas, mas isso não é essencial e podem ser modeladas como plaquetas.

[0067] Assim, a seleção de partículas e a determinação do tamanho ideal dependerão do uso pretendido das partículas, do efeito procurado (por exemplo, efeito visual no caso da impressão) e das condições de operação dos sistemas relevantes de revestimento e formação de imagem. A otimização dos parâmetros pode ser feita empiricamente, por experimentação de rotina, por um habilitado na técnica.

[0068] Dependendo da sua forma, as partículas podem ser caracterizadas pelo seu comprimento, sua largura, sua espessura, seu diâmetro ou qualquer medida representativa de suas dimensões X, Y e Z. Tipicamente, tais tamanhos são proporcionados como média da população de partículas e podem ser determinados por qualquer técnica conhecida na técnica, tal como microscopia e dispersão de luz dinâmica (DLS). Nas técnicas de DLS, as partículas são quase esferas de comportamento equivalente e o tamanho pode ser fornecido em termos de diâmetro hidrodinâmico. A DLS também permite avaliar a distribuição de tamanho de uma população. Como aqui usado, as partículas tendo um tamanho de, por exemplo, 10 μm ou menor, têm pelo menos uma dimensão menor que 10 μm, e possivelmente duas ou mesmo três, dependendo da forma.

[0069] As partículas satisfazem, em média, qualquer preferência de tamanho desejada, se o D50 (até 50% da população) for aproximadamente o tamanho pretendido; enquanto que uma população de partículas em que o D90 é aproximadamente o tamanho pretendido implica em uma grande maioria das partículas (até 90% da população) que satisfazem o mesmo.

[0070] Embora não sejam essenciais, as partículas podem, de preferência, ser de forma uniforme e/ou estar dentro de uma distribuição simétrica em relação a um valor médio da população e/ou dentro de uma distribuição de tamanho relativamente estreita.

[0071] Considera-se que uma distribuição de tamanho de partícula é relativamente estreita se pelo menos uma das duas condições seguintes se aplica: A) a diferença entre o diâmetro hidrodinâmico de 90% das partículas e o diâmetro hidrodinâmico de 10% das partículas é igual ou menor que 150 nm, ou igual ou menor que 100 nm, ou mesmo igual ou menor que 50 nm, que pode ser expresso matematicamente por: (D90 - D10) < 150 nm e assim por diante; e/ou B) a proporção entre a) a diferença entre o diâmetro hidrodinâmico de 90% das partículas e o diâmetro hidrodinâmico de 10% das partículas; e b) o diâmetro hidrodinâmico de 50% das partículas, não é maior que 2,0 ou não maior que 1,5, ou mesmo não maior que 1,0, que pode ser expressado matematicamente por: (D90 - D10)/D50 < 2,0 e assim por diante.

[0072] Como mencionado, uma distribuição relativamente uniforme pode não ser necessária para determinadas aplicações. Por exemplo, ter uma população de partículas com tamanho relativamente heterogêneo pode permitir que partículas relativamente menores residam em interstícios formados por partículas relativamente maiores.

[0073] As partículas podem ter qualquer proporção de aspecto adequada, isto é, uma proporção sem dimensão entre a menor dimensão da partícula e o diâmetro equivalente no maior plano ortogonal à menor dimensão. O diâmetro equivalente pode ser, por exemplo, a média aritmética entre as dimensões maiores e menores desse maior plano ortogonal. Tais dimensões são geralmente fornecidas pelos fornecedores de tais partículas e podem ser avaliadas em várias partículas representativas por métodos conhecidos na técnica, tais como microscopia.

[0074] Dependendo da sua composição e/ou dos processos que sofrem (por exemplo, moagem, reciclagem, polimento, etc.), as partículas podem ser hidrofóbicas com diferentes graus, se houver, de hidrofilicidade. Como o equilíbrio entre a natureza hidrofóbica e hidrofílica das partículas pode mudar com o tempo, espera-se que o processo permaneça eficiente se a natureza hidrofóbica das partículas predomine. Na presente descrição, tais partículas são hidrofóbicas ou substancialmente hidrofóbicas. Está previsto que as partículas serão transportadas por um fluido gasoso ou líquido quando são pulverizadas sobre a superfície de imagem ou sobre o(s) aplicador(es) intermediário(s). Quando as partículas são suspensas em um líquido, para reduzir o custo e minimizar a poluição ambiental, é desejável que o líquido seja aquoso. Nesse caso, é desejável que o polímero usado para formar as partículas seja hidrofóbico, de modo que sopre uma corrente de gás sobre o revestimento servirá para desalojar e/ou arrastar partículas que não estão em contato direto com a superfície de imagem e para secar, pelo menos parcialmente, o revestimento sobre a superfície de imagem.

[0075] É possível aplicar ao substrato 20 um efeito semelhante ao bloqueio de folha, onde a imagem impressa transferida para o substrato possui uma reflexividade tipo metal. Isto pode ser conseguido usando partículas que são metálicas ou tipo metálicas (por exemplo, feitas de um material polimérico ou cerâmico com uma aparência metálica) e são revestidas com um polímero termoplástico. Devido à maneira pela qual as partículas metálicas são produzidas (comumente por moagem), elas tendem a ser plaquetas planas e, embora não essenciais, isso permite que os revestimentos altamente reflexivos de qualidade próxima a espelho sejam alcançados. Tais partículas se prestam a serem polidas ou lustradas, que podem ser realizadas enquanto estão na superfície de imagem 12, pelo uso de alta pressão durante a pulverização ou por meio de um rolo de polimento. Embora não seja mostrado no desenho, um rolo de polimento pode estar posicionado a jusante das cabeças de pulverização. O polimento é particularmente vantajoso ao operar a(s) cabeça(s) de pulverização do aparelho de revestimento em pressão relativamente baixa e/ou ao incluir um aplicador intermediário. Um polidor pode ser posicionado no mesmo alojamento, como descrito anteriormente ou em um alojamento separado. O polimento da monocamada de partículas é vantajosamente realizado, quando desejado, antes que o revestimento atinja a estação de imagem, ou seja, enquanto as partículas ainda estão na superfície de imagem, mas isso não precisa ser necessariamente o caso, pois alguns sistemas de impressão podem se beneficiar do polimento das partículas após a sua transferência para o substrato. O polimento pode ser realizado com um rolo seco ou com um rolo úmido (por exemplo, impregnado e/ou lavado com o veículo das partículas, por exemplo, água). No caso de um aplicador intermediário ser usado, não pode ser descartado que, além de aplicar as partículas à superfície de imagem também pelo menos as polissem parcialmente.

[0076] A superfície externa do rolo de polimento opcional pode girar a uma velocidade linear diferente da superfície de imagem do tambor e/ou da superfície externa de um aplicador intermediário, se presente. Pode girar na mesma direção ou na direção oposta em relação ao tambor.

O transportador de partículas

[0077] O transportador de partículas, isto é, o fluido dentro do qual as partículas estão suspensas, pode ser um líquido ou um gás. Se for líquido, o transportador é preferencialmente à base de água e, se gasoso, o transportador é de preferência o ar. No interesse da economia, as partículas sugadas do interior da câmara de um alojamento podem ser recicladas para o dispositivo de suprimento e/ou aplicador.

A superfície de imagem

[0078] A superfície de imagem 12 em algumas modalidades é uma superfície hidrofóbica, feita tipicamente de um elastômero que pode ser adaptado para ter propriedades como aqui descritas, geralmente preparadas a partir de um material à base de silicone. A superfície à base de silicone pode ter qualquer espessura e/ou dureza adequada para ligar as partículas pretendidas. A dureza adequada é para proporcionar uma ligação forte às partículas quando elas são aplicadas à superfície de imagem 12 na estação de revestimento 14, a ligação sendo mais forte do que a tendência das partículas de aderir uma à outra. Acredita-se que, para superfícies de imagens relativamente finas (por exemplo, 100 μm ou menos), o material à base de silicone pode ter uma dureza média a baixa; enquanto que para superfícies de imagens relativamente espessas (por exemplo, até cerca de 1 mm), o material à base de silicone pode ter uma dureza relativamente alta. Em algumas modalidades, uma dureza relativamente alta entre cerca de Shore A de 60 e cerca de Shore A de 80 é adequada para a superfície de imagem. Em outras modalidades, uma dureza média-baixa menor que 60, 50, 40, 30 ou mesmo Shore A de 20 não é satisfatória. Em uma modalidade particular, a superfície de imagem tem uma dureza de cerca de Shore A de 40.

[0079] A hidrofobicidade é permitir a película pegajosa criada por expor as partículas à radiação para transferir limpamente para o substrato sem divisão. Diz-se que uma superfície é hidrofóbica quando o ângulo formado pela junta na interface líquido/ar/sólido, também denominado ângulo de umedecimento ou ângulo de contato, excede 90°, o líquido de referência sendo tipicamente água destilada. Sob tais condições, que são medidos convencionalmente com um goniômetro ou um analisador de forma de gota e podem ser avaliados a uma dada temperatura e pressão de relevância para as condições operacionais do processo de revestimento, a água tende a pelotar e não umedecer, portanto não aderir à superfície.

[0080] Vantajosamente, uma superfície de imagem adequada para uso com um sistema de impressão aqui descrito pode ser suficientemente flexível para ser montada em um tambor, apropriadamente extensível ou não extensível se for montado como uma correia, tenha resistência à abrasão suficiente e/ou resiliência, seja inerte a partículas e/ou fluidos que estão sendo empregados, e/ou sejam resistentes a qualquer condição operacional de relevância (por exemplo, irradiação, pressão, calor, tensão e similares).

[0081] Em particular, a composição que forma o revestimento externo da superfície de imagem, a seguir a camada de liberação, pode ser capaz de absorver energia radiante ao comprimento de onda dos elementos emissores de laser. Por exemplo, se a radiação for emitida em qualquer porção da faixa de infravermelho próximo (NIR) dentro de cerca de 800-2,000 nm, então a camada de liberação precisa absorver ao menos a porção do espectro NIR. Nesse caso, o aquecimento da camada mais externa da superfície de imagem pode auxiliar no amaciamento das partículas dispostas sobre a mesma, o aquecimento suficiente tornando as partículas adequadamente pegajosas de modo a transferir para um substrato de impressão na impressão. Como mencionado anteriormente, em algumas modalidades, a pegajosidade desejada pode ser conseguida usando partículas que compreendem um polímero e/ou um pigmento sendo sintonizado aos comprimentos de onda dos elementos de laser do dispositivo de imagem, de modo a aquecer diretamente e amaciar na exposição a laser, e selecionando uma superfície de imagem apropriada.

[0082] De forma vantajosa, quando desejado, a aderência deve ser promovida, melhorada ou conseguida através da seleção adequada da superfície de imagem, o material que forma o revestimento externo da superfície é de modo que possa absorver em uma faixa relativamente ampla de comprimentos de onda do laser, compatíveis com diferentes tipos de partículas, cada uma eventualmente tendo uma subfaixa diferente, mesmo as menores, da absorvência do laser. O negro de carbono, que tem uma ampla absorção e um forte absorvedor na região NIR, pode ser usado para fornecer propriedades correspondentes desejadas à camada de liberação da superfície de imagem. A incorporação de negro de fumo em camadas de liberação à base de silicone também pode contribuir para a condutividade térmica da superfície de imagem e permite modulá-la, se e como desejado.

[0083] A superfície de imagem 12 no desenho é a superfície externa de um tambor 10, que pode ser moldado diretamente sobre o mesmo ou montado como uma luva fabricada separadamente. Isto, no entanto, não é essencial, uma vez que pode ser alternativamente a superfície de um membro de transferência sem fim com a forma de uma correia guiada sobre rolos de guia e mantida sob uma tensão apropriada pelo menos enquanto passa através da estação de revestimento. Arquiteturas adicionais podem permitir que a superfície de imagem 12 e a estação de revestimento 14 estejam em movimento relativo uma com a outra. Por exemplo, a superfície de imagem pode formar um plano móvel que pode passar repetidamente por baixo de uma estação de revestimento estática ou formar um plano estático, a estação de revestimento movendo-se repetidamente de uma borda do plano para a outra de modo a cobrir inteiramente a superfície de imagem com partículas. Concebivelmente, a superfície de imagem e a estação de revestimento podem estar se movendo em relação umas às outras e em relação a um ponto estático no espaço, de modo a reduzir o tempo que pode levar para revestimento completo da superfície de imagem com as partículas dispensadas pela estação de revestimento. Todas as formas de superfícies de imagens podem ser ditas móveis (por exemplo, de forma rotativa, cíclica, sem fim, repetidamente móveis ou semelhantes) em relação à estação de revestimento onde qualquer superfície de imagem pode ser revestida com partículas (ou reabastecida com partículas em regiões expostas).

[0084] O membro de transferência, formado sob a forma de uma luva por um tambor ou uma correia sobre os rolos de guia, pode compreender, além da superfície de imagem, no lado oposto à camada de liberação, um corpo. O corpo do membro de transferência pode compreender diferentes camadas proporcionando cada uma ao membro de transferência global uma ou mais propriedades desejadas selecionadas, por exemplo, de resistividade mecânica, condutividade térmica, compressibilidade (por exemplo, para melhorar o contato “macroscópico” entre a superfície de imagem e o cilindro de impressão), conformabilidade (por exemplo, para melhorar o contato “microscópico” entre a superfície de imagem e o substrato de impressão no cilindro de impressão) e qualquer característica desse tipo facilmente compreendida pelos habilitados na técnica de imprimir membros de transferência.

A estação de imagem

[0085] O dispositivo de imagem 16 na Figura 1 é composto de um suporte 1601 que transporta uma matriz de fontes de laser (Laser emissor de superfície de Cavidade Vertical), que emitem feixes de laser e uma matriz de lentes correspondentes 1603 que focalizam os feixes de laser na superfície de imagem 12. As Figuras 3 a 5 fornecem mais detalhes sobre os chips e a maneira como eles estão montados sobre o suporte e alinhados com as lentes 1603.

[0086] Na Figura 1, a estação de imagem 16 proporciona uma maneira de selecionar as regiões do revestimento de partículas aplicadas à superfície de imagem 12 que se transferirá para o substrato 20 na estação de impressão 18. A estação de imagem 16 compreende um suporte 1601 que transporta uma matriz de fontes de laser tais como os chips VCSEL 1602 que estão opcionalmente arranjados em par (es) de linhas em posições que são predeterminadas com precisão uma em relação à outra (por exemplo, de forma escalonada, proporcionando fontes de laser adequadas para alvejar pontos ao longo de toda a largura do substrato). Os feixes de laser emitidos pelos chips 1602 são focalizados pelas lentes 1603, que podem convenientemente ter uma ampliação de +1 ou -1 e podem ser construídas como duas ou mais linhas correspondentes de lentes de haste de GRIN (Índice de Gradiente) (cada chip 1602 e todos os elementos de laser, sendo associados a uma lente de focalização correspondente 1603). Os sinais supridos aos chips para a ativação de um ou mais elementos de laser são sincronizados com a rotação do tambor de modo a permitir que uma imagem de alta resolução seja traçada na superfície de imagem 12 pelos feixes de laser emitidos. O efeito da irradiação de cada pixel por um feixe de laser é converter a partícula nesse pixel em uma película pegajosa de modo que ela possa depois se transferir para o substrato 20 quando é pressionada contra está na estação de impressão 18.

[0087] A Figura 3 mostra o suporte 1601 no qual é montada uma pluralidade de chips de VCSEL 1602 arranjada em duas filas em posições predeterminadas com precisão uma em relação a outra, como será descrito em mais detalhes por referência à Figura 4.

[0088] O suporte 1601 é um corpo alongado rígido pelo menos parcialmente oco equipado com conectores 1634 para permitir que um fluido de resfriamento escoa através da sua cavidade interna para cobrir uma quantidade significante de calor que pode ser gerado pelos chips 1602. O corpo do suporte pode ser feito de um material eletricamente isolante, tal como, uma cerâmica adequada, ou pode ser feito de um metal e pelo menos a sua superfície, sobre a qual os chips 1602 são montados, pode ser revestido com um isolante elétrico. Isto permite que uma placa de circuito feita de condutores de película fina (não mostrados no desenho) seja formada na superfície. Os chips 1602 são soldados para blocos de contato nesta placa de circuito e um conector 1632 que se projeta a partir da borda inferior do suporte 1601 permite que os sinais de controle e de potência sejam aplicados aos chips 1602. Os elementos emissores de laser 1640 de cada chip 1602 são endereçáveis individualmente e são espaçados de forma suficientemente ampla para não interferir termicamente um com o outro.

[0089] A Figura 4 mostra esquematicamente, e a uma escala muito ampliada, o posicionamento relativo de duas matrizes de elementos emissores de laser de chips de VCSEL 1602a e 1602b que são adjacentes uns aos outros na direção Y, mas estão localizados em linhas diferentes. Cada um dos chips possui uma matriz regular de elementos emissores de laser M por N 1640, como descrito previamente, que são representados por pontos circulares. No exemplo ilustrado, M e N são iguais, sendo nove linhas e nove colunas. Tendo números iguais de linhas e colunas em cada chip permite que o desenho dos elementos ópticos seja otimizado. O espaçamento entre os elementos em uma linha, designada Ar, e o espaçamento entre os elementos em uma coluna, designada ac, são mostrados como sendo diferentes um do outro, mas podem ser os mesmos. A matriz é mostrada como um pouco inclinada para que as colunas e as linhas não sejam perpendiculares entre si. Em vez disso, as linhas ficam paralelas à direção Y enquanto as colunas estão em um pequeno ângulo com a direção X. Isso permite que as linhas, como as linhas 1644, traçadas pelos elementos 1640 na superfície de imagem, se energizadas continuamente, sejam suficientemente próximas para permitir a impressão de imagens de alta resolução. A Figura 4 mostra que o elemento no final de cada linha traça uma linha que é uma distância Ar/M longe da linha traçada pelo elemento correspondente de cada linha adjacente, a separação entre essas linhas sendo a resolução de imagem Ir. Assim, Ar e M são selecionados em função da resolução de imagem desejada, com base na equação Ar = M x Ir.

[0090] Deve ser mencionado que é possível que os elementos se encontrem em uma matriz quadrada, onde as colunas são perpendiculares às linhas. Nesse caso, os chips precisariam ser montados inclinados e a compensação deveria ser aplicada ao tempo dos sinais de controle usados para energizar os elementos individuais.

[0091] Como é claro a partir da Figura 4, o posicionamento da matriz 1602b é de modo que a linha traçada pelo seu elemento esquerdo inferior 1640 deva estar idealmente também espaçada da linha traçada pelo elemento direito superior da matriz 1602a por uma distância igual a Ar/M. Portanto, quando todos os elementos 1640 de ambas as matrizes de chips 1602a e 1602b são energizados, elas irão traçar linhas 2»M»N que serão separadas uniformemente por uma distância Ar/M entre linhas adjacentes, sem quaisquer interstícios.

[0092] Se alguém quiser compensar elementos defeituosos, a matriz pode incluir linhas adicionais de elementos emissores de laser 1640, mas é alternativamente possível compensar um elemento defeituoso aumentando a intensidade dos feixes de laser gerados pelos elementos emissores de laser que traçam duas linhas paralelas adjacentes.

[0093] Além da matriz M por N de elementos 1640, cada chip tem duas colunas adicionais que estão arranjadas em cada um dos lados da matriz principal, cada uma contendo um outro elemento adicional 1642. Esses elementos adicionais 1642 são representados na Figura 4 por estrelas, para distingui-los dos elementos de matriz principal 1640. Os elementos de laser adicionais em cada lado de cada matriz, podem ser posicionados a uma distância de 1/3 do espaçamento entre as linhas traçadas que são convertidas em imagem pelas lentes sobre a superfície de imagem. Além disso, elementos adicionais podem ser colocados no interstício entre duas matrizes que abrangem nominalmente uma distância de Ar/M, de modo que uma maior sensibilidade seja alcançada na correção dos erros de espaçamento entre matrizes adjacentes.

[0094] Como pode ser visto a partir da Figura 4 quando ativados, esses elementos 1642 traçam duas linhas adicionais 46 entre os dois conjuntos de linhas paralelas que se espaçam uniformemente 1644a e 1644b traçadas pelos elementos 1640 dos dois chips 1602a e 1602b, respectivamente.

[0095] Uma das linhas adicionais 1646 é espaçada por uma distância Ar/3M da última linha adjacente 1644a traçada, por exemplo, pela matriz do chip 1602a na Figura 4 e a outra está espaçada por uma distância Ar/3M a partir da primeira linha adjacente 1644b traçada, por exemplo, pela matriz do chip 1602b. No caso de um desalinhamento entre os dois chips 1602a e 1602b, estes elementos 1642 podem ser energizados, além de, ou em vez de alguns, dos elementos 1640 das matrizes principais para compensar qualquer desalinhamento entre as matrizes 130a e 130b que tende a criar uma tira na imagem impressa, seja um interstício ou uma linha escura resultante de uma sobreposição.

[0096] Enquanto os dois elementos adicionais 1642 na presente proposta são mostrados na Figura 4 e na Figura 5B como traçando duas linhas separadas 1646, as energias destes dois elementos podem ser combinadas na superfície de imagem, como descrito anteriormente, para formar uma única linha da qual a posição é controlável pelo ajuste apropriado das energias emitidas por cada um dos elementos adicionais 1646.

[0097] Para os chips 1602a e 1602b na Figura 4 para funcionar corretamente como descrito acima, sua posição relativa na direção Y é crítica. A fim de simplificar a construção do sistema de lentes que serve para focalizar os feixes de laser emitidos sobre a superfície de imagem, é vantajoso adotar uma configuração mostrada na Figura 5 que permite que as duas linhas de lentes correspondentes a um par de linhas de chip sejam auto- alinhadas.

[0098] A Figura 5 mostra sete matrizes de sete chips adjacentes 1602, cada uma mostrada alinhada com uma respectiva lente 1603. Embora as matrizes possam, como acima mencionado, incluir elementos de laser adicionais 1442, tais como não são mostrados na figura presente. Cada lente 1603 é construída como uma haste de GRIN (Índice de Gradiente), este sendo um tipo conhecido de lente que é moldado como um cilindro tendo um índice de refração graduado radialmente. No caso da geometria mostrada na Figura 5, os elementos correspondentes de quaisquer três chips adjacentes bidirecionalmente 1602 situam-se nos ápices de um triângulo equilátero, três desses triângulos 1650 sendo mostrados no desenho. Note-se que todos os triângulos 1650 são congruentes. Como resultado, se o diâmetro das hastes de GRIN for agora selecionado para ser igual a 2»N»Ar, que é o comprimento dos lados dos triângulos equiláteros 1650, ou a distância entre correspondentes elementos emissores de laser de chips de VCSEL adjacentes 1602 na mesma linha, então, quando empilhados em suas configurações mais compactas, as lentes 1603 serão alinhadas automaticamente de modo correto com seu respectivo chip.

[0099] Embora a lente 1603 tenha sido ilustrada esquematicamente na Figura 1 (vista lateral) e na Figura 5 (vista em secção transversal) como sendo uma haste de GRIN individual, os feixes de laser de cada chip podem ser transmitidos por uma série de lentes. No caso da Figura 2, a haste única de GRIN 1603 é substituída por duas hastes de GRIN mutuamente inclinadas 1603a e 1603b e a luz de uma é direcionada para a outra por um prisma 1603c de vidro de alto índice de refração, de modo que a luz segue um trajeto flexionado. Uma tal configuração permite que as estações de revestimento em um sistema de impressão a cores sejam arranjadas mais próximas umas das outras em uma configuração mais compacta e permite a irradiação do revestimento sobre a superfície de imagem 12 para ocorrer o espaço 18 da estação de impressão. Esse trajeto de luz flexionado pode adotar diferentes configurações enquanto cumpre todos os requisitos de ampliação e transmissão de luz. Para permitir que o trajeto da luz seja dividido desta maneira, o comprimento das hastes de GRIN é selecionado de modo que a luz seja colimada ao deixar as hastes 1603a e entrar nas hastes 1603b como mostrado pelos raios de luz desenhados na Figura 2.

[00100] Em algumas modalidades, a intensidade do feixe de laser emitido por cada elemento laser de um chip pode ser ajustável de forma contínua (de forma analógica) ou em etapas discretas (digitalmente). Em uma modalidade, os chips podem incluir conversores D/A de modo a receber sinais de controle digital. Desta forma, a intensidade do feixe de laser pode ser ajustada em 4, 8, 16, 32 ou até 4096 etapas discretas.

[00101] O nível mais baixo de energia é definido como 0, onde o elemento laser individual não está ativado, o nível mais alto de energia pode ser definido como 1. Tais níveis distintos podem ser considerados análogos no campo de impressão para “níveis de cinza”, cada nível proporcionando uma intensidade gradualmente distinta (por exemplo, sombra ao considerar uma saída colorida). Tomando, por exemplo, um elemento emissor de feixe de laser tendo 16 níveis de ativação, o nível 0 resultaria em falta de impressão (por exemplo, deixando um substrato não revestido ou branco, se originalmente), e o nível 1 resultaria na transferência de uma película pegajosa formada por uma partícula irradiada em máxima energia (por exemplo, formando um ponto preto completo no caso de as partículas serem tão coloridas). No exemplo ilustrativo prévio, os níveis 1/16, 2/16, 3/16 e assim por diante corresponderiam a tons cada vez mais fortes de cinza, compreendidos entre branco (0) e preto (1). Tipicamente, os níveis de energia estão uniformemente espaçados.

[00102] Em uma modalidade alternativa, os elementos de laser controláveis individualmente de um chip podem emitir feixes de laser tendo energia variável que podem ser modulados de forma analógica contínua.

[00103] Os sistemas de impressão e os métodos que incorporam tal estação de imagem podem ainda compreender dispositivos de controle capazes de controlar individualmente os elementos de laser e os feixes projetados a partir dos mesmos sobre uma superfície de imagem móvel.

[00104] O perfil de energia de cada ponto é simétrico com lados afilados. O perfil exato não é importante porque a distribuição pode ser gaussiana, sinoidal ou ainda um V invertido. Em qualquer perfil, à medida que a intensidade do pico aumenta, a base se amplia e a área de interseção do perfil com um limiar no qual o revestimento de partículas é tornado pegajoso também aumenta de diâmetro. Uma consequência dessa distribuição de energia é que os pontos da superfície de imagem que não estão em alinhamento com a linha central de qualquer elemento emissor de laser receberão energia de elementos adjacentes. É possível que dois elementos próximos sejam energizados abaixo do nível necessário para tornar as partículas de revestimento na linha central dos elementos pegajosas, ainda que a energia acumulada na região de sobreposição entre as duas linhas centrais eleva-se acima do nível necessário para tornar a partículas de revestimento pegajosas. Desta forma, é possível criar possíveis linhas matriciais entre as linhas centrais das linhas laser, além de, ou como alternativa, as linhas matriciais que coincidem com as linhas centrais dos elementos de laser. Essa habilidade para combinar as energias dos elementos adjacentes é usada para alcançar diferentes efeitos, como será descrito abaixo. Esses efeitos dependem da capacidade da superfície de imagem para combinar energias recebidas de diferentes elementos de laser, mesmo que haja uma ligeira diferença entre os tempos de irradiação.

[00105] Em algumas modalidades, pelo menos um par de elementos de laser, selecionados da mesma matriz e de uma de cada uma das duas matrizes adjacentes, é controlado de tal maneira que suas energias são combinadas sobre a superfície de imagem para aumentar a temperatura da superfície de imagem acima de um limiar predeterminado em um ponto intermediário dos centros das imagens dos dois elementos de laser na superfície de imagem, sem elevar a temperatura da superfície de imagem em pelo menos um dos centros das imagens dos dois elementos de laser acima do último limiar.

[00106] Uma vez que uma região da superfície de imagem atingiu uma temperatura na qual as partículas tornam-se pegajosas, qualquer aumento adicional da temperatura não terá qualquer efeito na transferência para o substrato. No entanto, também deve ser notado que, à medida que a intensidade do laser é aumentada, o tamanho do ponto que se torna aderente também aumenta.

[00107] A estação de imagens 16 é mostrada nas Figuras 1 e 2 como sendo localizada a montante da estação de impressão e em uma modalidade com tal configuração, é importante garantir que a película na superfície de imagem 12 não perca a sua pegajosidade durante o trânsito entre a estação de imagem e a estação de impressão. Isso pode ser conseguido posicionando a estação de imagem o mais próximo possível da estação de impressão. O sistema de imagem da Figura 2, que tem um trajeto de luz flexionado, auxilia neste aspecto.

[00108] É alternativamente possível combinar as estações de imagem e de impressões e aquecer seletivamente a superfície de imagem 12 ao mesmo tempo que é pressionada contra o substrato. Isto pode ser conseguido, por exemplo, formando o tambor 10 de um material transparente e localizando o sistema de imagem 16 dentro do tambor ou externamente ao tambor e através do mesmo em uma posição “voltada” para a estação de impressão. Por “transparente” entende-se que o material do tambor e/ou a superfície de imagem não afeta significativamente a irradiação das partículas selecionadas e/ou permite a transferência de energia suficiente para torná-las pegajosas.

[00109] O sistema de impressão digital mostrado no desenho só pode imprimir em uma cor, mas a impressão multicolor pode ser alcançada passando o mesmo substrato sucessivamente através de várias torres que estão sincronizadas entre si e cada impressão de uma cor diferente. Em tal caso, pode ser desejável fornecer estações de tratamento de substratos entre as diferentes estações de revestimento. Uma estação de tratamento pode ser, por exemplo, um refrigerador capaz de reduzir a temperatura do substrato na sua saída de uma estação de revestimento anterior. Como algumas películas transferidas podem reter alguma adesividade residual até um grau que possa prejudicar uma transferência subsequente de partículas diferentes, pode ser vantajoso eliminar tal adesividade residual por resfriamento da película transferida. Dependendo do polímero termoplástico, a eliminação de qualquer aderência residual, ou a sua redução a um nível que não afeta o processo, pode, alternativamente, ser alcançada por uma estação de tratamento que é uma estação de cura.

[00110] Além disso, um sistema de impressão, mesmo que monocromático, pode incluir um sistema de aperfeiçoamento que permite a impressão frente e verso. Em alguns casos, o aperfeiçoamento pode ser abordado ao nível do sistema de transporte de substrato, que pode, por exemplo, reverter um substrato para um lado ainda não impresso e realimentou o lado não impresso do substrato para as mesmas estações de tratamento e impressões que serviram para imprimir o primeiro lado. Em outros casos, o aperfeiçoamento pode ser abordado, incluindo duas estações de impressão separadas (e suas respectivas estações a montante ou a jusante), cada estação de impressão permitindo imprimir em um lado diferente do mesmo substrato.

O substrato

[00111] O sistema de impressão mostrado no desenho não está restrito a nenhum tipo particular de substrato. O substrato pode ser folhas de papel ou cartão individuais ou pode ter a forma de uma rede contínua. Devido à maneira pela qual uma fina película de tinta polimérica é aplicada ao substrato, a película tende a residir na superfície do substrato. Isso permite a impressão de alta qualidade em papel de qualidade indiferente. Além disso, o material do substrato não precisa ser fibroso e pode ser qualquer tipo de superfície, por exemplo, uma película de plástico ou uma placa rígida.

A estação de impressão

[00112] A estação de impressão ilustrada compreende apenas um cilindro de impressão liso 22 que é pressionado contra o tambor 10 e a sua superfície de imagem externa 12. O cilindro de impressão 22 pode formar parte de um sistema de transporte de substrato, caso em que pode ser equipado com pinças para engatar a borda dianteira das folhas de substrato individuais. Como mencionado anteriormente, em outros sistemas de impressão digital, o cilindro de impressão pode ter uma superfície em relevo para selecionar as regiões do revestimento de partículas a serem transferidas para o substrato 20.

[00113] Na descrição e nas reivindicações da presente descrição, cada um dos verbos, “compreender” “incluir” e “ter”, e conjugados dos mesmos, são usados para indicar que o objeto ou os objetos do verbo não é(são) necessariamente uma listagem completa de membros, componentes, elementos, etapas ou partes do objeto ou objeto do verbo. Estes termos abrangem os termos “consistindo em” e “consistindo essencialmente em”.

[00114] Como aqui utilizado, a forma singular “um”, “uma”, “o” e “a” incluem referências plurais e significam “pelo menos um” ou “um ou mais”, a menos que o contexto dite claramente o contrário.

[00115] Os termos posicionais ou motivacionais, como “superior”, “inferior”, “direita”, “esquerda”, “de fundo”, “abaixo”, “abaixado”, “baixo”, “topo”, “acima”, “elevado”, “alto”, “vertical”, “horizontal’, “para trás’, “para frente”, “a montante’ e “a jusante”, bem como as suas variações gramaticais, podem ser aqui usados apenas para fins exemplares, para ilustrar o posicionamento relativo, colocação ou deslocamento de certos componentes, para indicar um primeiro e um segundo componentes nas ilustrações presentes ou para fazer ambos. Tais termos não indicam necessariamente que, por exemplo, um componente “de fundo” está abaixo de um componente “de topo”, pois tais direções, componentes ou ambos podem ser virados, girados, movidos no espaço, colocados em uma orientação ou posição diagonal, colocados horizontal ou verticalmente, ou modificados de forma semelhante.

[00116] Salvo indicação em contrário, o uso da expressão “e/ou” entre os dois últimos membros de uma lista de opções de seleção indica que uma seleção de uma ou mais das opções listadas é apropriada e pode ser feita.

[00117] Na descrição, a menos que indicado de outra forma, os adjetivos, tais como, “substancialmente” e “cerca de” que modificam uma condição ou relação característica de uma característica ou características de uma modalidade da presente tecnologia, devem ser entendidos como significando que a condição ou característica é definida dentro de tolerâncias que são aceitáveis para a operação da modalidade para uma aplicação para o qual se destina.

[00118] Embora esta descrição tenha sido descrita em termos de determinadas modalidades e métodos geralmente associados, as alterações e permutações das modalidades e dos métodos serão evidentes para os habilitados na técnica. A presente descrição deve ser entendida como não limitada pelas modalidades específicas aqui descritas.

Claims (16)

1. Método para imprimir uma película sobre regiões selecionadas de uma superfície de um substrato, o método caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: a) proporcionar um membro de transferência que se move continuamente tendo uma superfície de imagem, b) revestir a superfície de imagem do membro de transferência com partículas individuais formadas ou revestidas com um polímero termoplástico, c) remover substancialmente todas as partículas que não estão em contato direto com a superfície de imagem para deixar um revestimento de partículas de monocamada uniforme na superfície de imagem, d) expor regiões selecionadas da superfície de imagem revestida a uma radiação de potência suficiente para tornar as partículas pegajosas dentro das regiões selecionadas, e) pressionar a superfície de imagem revestida e a superfície do substrato uma contra a outra, durante ou após a irradiação, para causar a transferência para a superfície do substrato de apenas as regiões do revestimento de partículas que foram tornadas pegajosas, as regiões pegajosas formando uma película, e f) repetir as etapas b) e c) aplicar um revestimento de monocamada de partículas novo para as regiões selecionadas a partir das quais o revestimento de monocamada previamente aplicado foi transferido para a superfície do substrato na etapa e), para deixar a superfície de imagem novamente revestida uniformemente com uma monocamada de partículas.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa b) compreende direcionar um jato de gás que transporta as partículas para sobre a superfície de imagem.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa b) compreende formar a superfície de imagem e as partículas de um material hidrofóbico e direcionar um jato de líquido que contém as partículas para sobre a superfície de imagem, o líquido do jato sendo selecionado de modo a não umedecer a superfície de imagem.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o revestimento da superfície de imagem da etapa b) é realizada por um aplicador intermediário.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o resfriamento e/ou o aquecimento da superfície de imagem antes do, durante o ou depois do revestimento da superfície de imagem com as partículas.

6. Aparelho de impressão para imprimir uma película feita de um material termoplástico sobre regiões selecionadas de uma superfície de um substrato, o aparelho caracterizado pelo fato de que compreende a) um membro de transferência sem fim continuamente móvel tendo uma superfície de imagem, b) uma estação de revestimento na qual as partículas feitas ou revestidas com um polímero termoplástico são aplicadas na superfície de imagem e nas quais as partículas que não estão em contato direto com a superfície de imagem são removidas da, ou não aderem à, superfície de imagem, de modo que um revestimento de partículas de monocamada uniforme seja formado na superfície de imagem, c) uma estação de imagem na qual regiões selecionadas da superfície de imagem revestida são expostas à radiação de potência suficiente para tornar as partículas pegajosas dentro das regiões selecionadas, e d) uma estação de impressão na qual a superfície de imagem revestida e a superfície do substrato são pressionadas uma contra a outra, durante ou após a irradiação, para provocar a transferência para a superfície do substrato de uma película pegajosa formada nas regiões selecionadas da superfície de imagem por exposição do revestimento de partícula de monocamada à radiação, em que, após o retorno da superfície de imagem para a estação de revestimento, durante a operação, depois de ter passado através de estações de imagem e de impressão, o revestimento de partículas sobre a superfície de imagem é tornado novamente uma monocamada uniforme por aplicação de partículas novas a regiões da superfície de imagem que foram esgotadas de partículas.

7. Aparelho de impressão, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a estação de revestimento compreende um aplicador intermediário capaz de aplicar as partículas à superfície de imagem.

8. Aparelho de impressão, de acordo com a reivindicação 6 ou7, caracterizado pelo fato de que as partículas de polímero têm um tamanho de partícula menor que 10 μm, ou menor que 5 μm, ou menor que 1 μm, ou dentro da faixa de 100 nm a 4 μm, ou 300 nm a 1 μm, ou 500 nm a 1,5 μm.

9. Aparelho de impressão de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que as partículas e/ou a superfície de imagem são hidrofóbicas.

10. Aparelho de impressão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que a estação de revestimento compreende: • pelo menos uma cabeça de pulverização para aplicar direta ou indiretamente à superfície de imagem uma corrente de fluido dentro da qual as partículas estão suspensas, • um alojamento que circunda a(s) cabeça(s) de pulverização e que define um compartimento interior para confinar a corrente de fluido, o alojamento tendo um rebordo adjacente à superfície de imagem que é configurado para impedir o egresso de partículas a partir de um interstício de vedação definido entre o rebordo do alojamento e a superfície a ser revestida, e • uma fonte de sucção conectada ao alojamento para extrair do compartimento o fluido pulverizado e as partículas suspensas no fluido pulverizado, em que a fonte de sucção é operacional para extrair substancialmente todas as partículas que não estão em contato direto com a superfície, de modo a deixar apenas uma camada de partículas única aderindo à superfície ao sair do aparelho.

11. Aparelho de impressão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato de que a estação de imagens compreende um dispositivo de imagem para projetar feixes de laser controláveis individualmente sobre a superfície de imagem à medida que a superfície de imagem se mova em uma direção-X de referência em relação ao dispositivo, o dispositivo incluindo uma pluralidade de chips semicondutores tendo uma pluralidade de elementos emissores de feixe de laser montados em um suporte de tal maneira que, quando ativado continuamente, o feixe de laser emitido passa através da superfície de imagem um conjunto de linhas paralelas que se estendem na direção X e são substancialmente espaçados uniformemente na direção Y.

12. Aparelho de imagem, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os elementos emissores de feixe de laser controláveis individualmente de cada um dos chips semicondutores é arranjado em uma matriz principal bidimensional de linhas M e colunas N, os elementos em cada linha tendo um espaçamento uniforme Ar e os elementos em cada coluna tendo um espaçamento uniforme ac, em que os chips são montados sobre um suporte de modo que cada par de chips, que são adjacentes uns aos outros em uma direção de Y de referência, transversais à direção X, esteja deslocado um do outro na direção X e, quando são ativados continuamente, os feixes de laser emitidos dos dois chips do referido par traçam sobre as linhas paralelas 2»M»N de superfície de imagem, os feixes de laser de cada chip traçando um conjunto de linhas M x N que não se sobrepõem ao conjunto de linhas do outro chip do par, em que, além das linhas M e colunas N de elementos da matriz principal, cada chip compreende pelo menos uma coluna adicional em cada lado da matriz principal, cada uma contendo pelo menos um elemento emissor de laser seletivamente operável capaz de compensar qualquer desalinhamento na direção Y no posicionamento relativo dos chips adjacentes no suporte pelo traçamento de pelo menos uma linha adicional que fica entre os dois conjuntos de linhas M»N.

13. Aparelho de imagem, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que os chips são arranjados em par de linhas sobre o suporte, correspondentes elementos emissores de laser de todos os chips em cada uma das duas linhas que estão de acordo com outra na direção Y, e em que um alinhamento dos chips dentro das duas filas do par é de modo que os elementos correspondentes em qualquer grupo de três chips adjacentes nas direções X e Y estejam nos ápices de triângulos equiláteros congruentes.

14. Aparelho de imagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que uma respectiva lente é proporcionada para cada chip para focalizar os feixes de laser emitidos por todos os elementos do chip associado sobre a superfície de imagem, cada lente sendo formada por uma única haste de GRIN ou por uma série de duas ou mais hastes de GRIN mutuamente inclinadas.

15. Aparelho de imagem, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que cada lente ou série de lentes tem uma ampliação de +1 ou -1.

16. Aparelho de imagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que os chips são matrizes de chips de laser emissoras de superfície de cavidade vertical (VCSEL).

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