KR20000023390A - Ballistic aerosol marking apparatus - Google Patents

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KR20000023390A
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페터스에릭
눌랜디잔
에피티레이지비.
플로이드필립디.
스몰조나단에이.
코벡스그레고리제이.
린멩에이치.
볼켈아르민알.
볼트스티븐비.
시안-창
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헤이스댄에이.
큐비조엘에이.
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맥더걸마리아엔.브이.
보일스다니엘리씨.
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마틴 에스. 와그너
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Abstract

PURPOSE: A trajectory aerosol marking device is provided to apply a marking material to a PCB by employing the marking material such as ink and toner in a propeller stream of a high speed. CONSTITUTION: A marker(10) is composed of more than one sprayer(12) of which a propeller(14) is supplied, and a marking material(16) carried by a transmission unit(18) based on a control action of a control unit(20) is employed into the sprayer. Herein, the marking material is supplied into the sprayer while it is measured by a measuring device(21) based on the control action of the control unit. The marker is used in a printer, a facsimile, a document duplicator, a label device and so on, attached to a computer network or a personal computer. Herein, the device is consisted of a body formed with plural cavities for accepting the material, and the body is contacted with a print head, a PCB and a channel layer.

Description

탄도형 에어로졸 마킹 장치{Ballistic aerosol marking apparatus}Ballistic aerosol marking apparatus

본 발명은 일반적으로 마킹 장치의 분야에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 마킹 재료를 고속의 추진체 스트림에 도입함으로써, 마킹 재료를 기판에 적용할 수 있는 장치의 부품에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention generally relates to the field of marking devices, and more particularly to parts of devices in which the marking material can be applied to a substrate by introducing the marking material into the high velocity propellant stream.

잉크 제트는 현재 통상적인 프린트 기술이며, 이 기술에는 열적 잉크 제트(TIJ)와, 압전 잉크 제트 등을 포함하는 여러 유형의 잉크 제트 프린트 기술이 있다. 일반적으로, 채널의 한 말단에 위치한 오리피스로부터 액체 잉크 방울이 분사된다. 예를 들어, TIJ 프린터에서 잉크 운반 채널 내에 있는 폭발성 형식의 증기 기포에 의해서 잉크 방울이 분사된다. 채널의 한 표면에 위치한, 레지스터 형식의 히터에 의해서 증기 기포가 형성된다.Ink jets are currently common printing technologies, and there are several types of ink jet printing technologies including thermal ink jets (TIJ), piezoelectric ink jets, and the like. Generally, liquid ink droplets are ejected from an orifice located at one end of the channel. In a TIJ printer, for example, ink droplets are ejected by explosive vapor bubbles in the ink delivery channel. Steam bubbles are formed by a resistor-type heater located on one surface of the channel.

출원인은 당기술에 공지된 TIJ (또는 다른 잉크 제트) 시스템에서 여러 단점들을 인식하고 있었다. 인치-당-300 스폿(spi) TIJ 시스템에 대해서, 잉크 방울이 분사되는 출구 오리피스는 약 64㎛의 폭과, 약 84㎛의 채널 대 채널의 간격의 범위를 가지며, 약 600 dpi 시스템에 대해서는 폭이 약 35㎛이고 피치가 약 42㎛이다. 상기 시스템에서 사용된 유체 잉크의 점도에 의해서 출구 오리피스의 크기가 제한된다. 출구 오리피스의 폭을 감소시킬 목적으로 다량의 액체에 희석시킴으로써 잉크 점도를 낮출 수 있다. 그러나, 잉크에 액체양을 증가시키면 위킹(wicking), 종이가 주름지는 현상, 분사된 잉크 방울의 건조 시간이 늦어지는 현상이 발생하고 이것은 해상도, 영상 화질(즉, 최소의 스폿 사이즈, 컬러의 상호 혼합, 스폿 형태) 등에 악영향을 미친다. 스폿 사이즈는 출구 오리피스 폭에 대한 함수이고 해상도는 스폿 사이즈에 대한 함수이기 때문에, 상기 오리피스 폭을 제한하면, TIJ 프린트의 해상도를, 예를 들어, 900 spi 미만으로 제한하게 된다.Applicants were aware of several shortcomings in TIJ (or other ink jet) systems known in the art. For a 300-inch-per-inch TIJ system, the exit orifice from which the ink droplets are ejected has a width of about 64 μm and a channel-to-channel spacing of about 84 μm, and about 600 dpi systems. It is about 35 μm and the pitch is about 42 μm. The viscosity of the fluid ink used in the system limits the size of the outlet orifice. Ink viscosity can be lowered by dilution with a large amount of liquid for the purpose of reducing the width of the outlet orifice. However, increasing the amount of liquid in the ink causes wicking, paper wrinkling, and a slow drying time of the ejected ink droplets, resulting in resolution, image quality (i.e. minimum spot size, color interaction). Mixing, spot shape), and the like. Since the spot size is a function of the exit orifice width and the resolution is a function of the spot size, limiting the orifice width limits the resolution of the TIJ print to less than 900 spi, for example.

공지된 잉크 제트 기술의 다른 단점은 그레이스케일 프린팅(greyscale printing)을 생산하는 것이 어렵다는 것이다. 즉, 잉크 제트 시스템은 인쇄 기판에서 스폿의 사이즈를 변화시키는 것이 매우 어렵다. 만약, 도트를 더욱 작게 하기 위한 시도에서 잉크를 더 작게 분사하도록 추진력(TIJ 시스템의 열)을 낮추면, 또는 추진력을 증가시켜서 더 많은 잉크를 분사함으로써 도트를 크게 한다면, 분사된 방울의 궤도가 영향을 받으며, 이것은 정확한 도트 위치를 정하는 것을 어렵게 하거나 불가능하게 하며, 모노크롬 그레이스케일 프린트 작업에 문제를 일으켜서 다중 컬러의 그레이스케일 잉크 제트 프린팅을 실행 불가능하게 한다. 또한, 양호한 그레이스케일 프린팅은 TIJ 의 경우에서와 같이 도트 사이즈를 변화시킴으로써 실행되는 것이 아니라 일정한 도트 사이즈를 유지하면서 도트 밀도를 변화시킴으로써 실행된다.Another disadvantage of the known ink jet technology is that it is difficult to produce grayscale printing. That is, the ink jet system is very difficult to change the size of the spot in the printed board. If, in an attempt to make the dot smaller, lower the propulsion (heat of the TIJ system) to eject the ink smaller, or increase the propulsion to increase the dot by spraying more ink, the trajectory of the jetted droplets will affect. This makes it difficult or impossible to locate the correct dot and causes problems with monochrome grayscale print jobs, making multicolor grayscale ink jet printing impracticable. Further, good grayscale printing is not performed by changing the dot size as in the case of TIJ, but by changing the dot density while maintaining a constant dot size.

통상적인 잉크 제트 시스템의 다른 단점은 마킹 비율이다. 스폿을 프린트하는 데 필요한 시간의 대략 80%는 잉크 제트 채널의 모세관 작용으로 인하여 잉크를 재충전하기 위해 대기하는 데 소비된다. 어느 정도까지는, 잉크가 희석될수록 더욱 빠르게 유동하지만, 상기 기술된 위킹(wicking), 기판의 주름, 건조 시간 등의 문제점이 야기된다.Another disadvantage of conventional ink jet systems is the marking ratio. Approximately 80% of the time required to print the spot is spent waiting to refill the ink due to the capillary action of the ink jet channel. To some extent, the more the ink dilutes, the faster it flows, but causes problems such as wicking, wrinkling of the substrate, drying time and the like described above.

분사 프린트 시스템의 공통된 문제점은 채널이 막힐 수 있다는 것이다. 수성 잉크 염료를 사용하는 TIJ와 같은 시스템은 종종 상기 문제점에 민감하고, 작동하는 동안 채널에 대한 비 프린트 사이클을 정기적으로 사용하며, 이것은 잉크가 통상적으로 작동하는 동안 분사과정을 대기하면서 분사기에 놓여지기 때문에 필요하고, 놓여지는 동안 건조되기 시작하여 막히게 된다. 본 발명의 배경으로 적당할 수 있는 다른 기술은 정전기 그리드와, 정전기 분사[소위 토운 제트(tone jet)], 음향 잉크 프린트(acoustic ink printing), 및 어떤 에어로졸 및 염료 승화(dye sublimation)와 같은 분무 시스템을 포함한다.A common problem with jet print systems is that the channels may be blocked. Systems such as TIJ using water-based ink dyes are often sensitive to the problem and regularly use non-print cycles for the channel during operation, which is placed on the injector while waiting for the ejection process while the ink normally operates. This is necessary, and it begins to dry up and become clogged while being placed. Other techniques that may be suitable for the background of the present invention include electrostatic grids and sprays such as electrostatic spraying (so-called ton jets), acoustic ink printing, and certain aerosols and dye sublimation. It includes a system.

도 1은 본 발명에 따른 기판을 마킹하기 위한 시스템의 개략도.1 is a schematic representation of a system for marking a substrate according to the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마킹 장치의 횡단면도.2 is a cross-sectional view of a marking apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 마킹 장치의 다른 횡단면도.3 is another cross-sectional view of a marking apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 마킹 장치의 노즐을 갖는 한 채널의 평면도.4 is a plan view of one channel with a nozzle of the marking device shown in FIG.

도 5a 내지 도 5c와 도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 채널의 여러 보기를 종방향으로 도시한 횡단면도.5A-5C and 6A-6C are cross-sectional views showing longitudinally various views of a channel according to the invention.

도 7은 본 발명에 따른 노즐을 갖지 않는 마킹 장치의 한 채널의 다른 평면도.7 is another plan view of one channel of the marking device without a nozzle according to the invention.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 채널의 또다른 보기의 종축선에 따른 횡단면도.8a to 8d are cross sectional views along the longitudinal axis of another example of a channel according to the invention;

도 9a와 도 9b는 본 발명에 따른 채널의 엇갈리지 않은 어레이와 2차원의 엇갈린 어레이를 도시한 단면도.9A and 9B are cross-sectional views illustrating a staggered array of channels and a two-dimensional staggered array in accordance with the present invention.

도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 장치의 채널 어레이의 평면도.10 is a plan view of a channel array of an apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 11a와 도 11b는 본 발명에 따른 포트의 두 실시예를 도시하는, 도 9에 도시된 채널 어레이 부분의 평면도.11A and 11B are top views of the channel array portion shown in FIG. 9, showing two embodiments of ports in accordance with the present invention.

도 12a와 도 12b는 본 발명의 두 다른 실시예에 따른 제거가능한 몸체를 갖는 마킹 장치의 횡단면도.12A and 12B are cross-sectional views of a marking device having a removable body in accordance with two other embodiments of the present invention.

도 13은 본 발명에 따른 기판의 마킹을 위한 공정 흐름도.13 is a process flow diagram for marking a substrate according to the present invention.

도 14a는 환형 전극을 사용하는 본 발명의 한 실시예에 따른 마킹 재료 계측 장치의 횡단면의 측면도이고, 도 14b는 환형 전극을 사용하는 본 발명의 한 실시예에 따른 마킹 재료 계측 장치의 상부도.14A is a side view of a cross section of a marking material measuring device according to an embodiment of the present invention using an annular electrode, and FIG. 14B is a top view of a marking material measuring device according to an embodiment of the present invention using an annular electrode.

도 15는 환형 전극을 사용하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마킹 재료 계측 장치의 횡단면의 측면도.15 is a side view of a cross section of a marking material measuring device according to another embodiment of the present invention using an annular electrode.

도 16은 음향 잉크 분사기를 사용하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마킹 재료 계측 장치의 횡단면 측면도.16 is a cross-sectional side view of a marking material measuring apparatus according to another embodiment of the present invention using an acoustic ink ejector.

도 17은 TIJ 분사기를 사용하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마킹 재료 계측 장치의 횡단면 측면도.17 is a cross-sectional side view of a marking material measuring device according to another embodiment of the present invention using a TIJ injector.

도 18은 압전 변환기/격판을 사용하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마킹 재료 계측 장치의 횡단면 측면도.18 is a cross-sectional side view of a marking material metrology device in accordance with another embodiment of the present invention using a piezoelectric transducer / plate.

도 19는 매트릭스 어드레싱을 위해 연결된 마킹 재료 계측 장치의 어레이의 개략도.19 is a schematic representation of an array of marking material metrology devices connected for matrix addressing.

도 20은 매트릭스 어드레싱을 위해 연결된 마킹 재료 계측 장치의 어레이의 다른 개략도.20 is another schematic diagram of an array of marking material metrology devices coupled for matrix addressing.

도 21은 캐비티에 마킹 재료의 유동층을 발생시키기 위한 실시예의 횡단면도.21 is a cross sectional view of an embodiment for generating a fluidized bed of marking material in a cavity.

도 22는 압력 균형 캐비티 실시예에 대하여 시간에 대한 압력의 그래프.22 is a graph of pressure versus time for a pressure balancing cavity embodiment.

도 23은 다른 마킹 재료 전달 시스템을 사용하는 본 발명의 실시예를 도시한 도면.23 illustrates an embodiment of the present invention using another marking material delivery system.

도 24는 전극 그리드와 정전기 주행 파동을 사용하는 본 발명의 한 실시예에 따른 마킹 재료 이송 장치의 횡단면 측면도.24 is a cross-sectional side view of a marking material transfer device according to one embodiment of the present invention using an electrode grid and an electrostatic traveling wave.

도 25는 본 발명의 다른 실시예에 따른 결합된 마킹 재료 이송 및 계측 조립체의 횡단면도.25 is a cross-sectional view of a combined marking material transfer and metrology assembly according to another embodiment of the present invention.

도 26a와 도 26b는 본 발명에 따른 마킹 재료의 유동층을 충전하는 한 실시예를 도시한 도면.26A and 26B illustrate one embodiment of filling a fluidized bed of marking material in accordance with the present invention.

도 27은 본 발명의 한 실시예에 따른 채널 및 어드레싱 회로의 어레이의 평면도.27 is a plan view of an array of channel and addressing circuits in accordance with an embodiment of the present invention.

도 28은 본 발명의 탄도형 에어로졸 마킹 장치의 한 실시예에 의해 얻어진 스폿 사이즈에 대한 컬러 또는 (스폿 밀도)의 분포를 도시한 그래프.FIG. 28 is a graph showing the distribution of color or (spot density) with respect to the spot size obtained by one embodiment of the ballistic aerosol marking apparatus of the present invention. FIG.

도 29는 기판에 수직으로 투시한, 기판과의 접속시의 추진체 스트림 패턴의 한 보기를 도시한 도면.FIG. 29 shows an example of a propellant stream pattern upon connection with a substrate, as viewed perpendicular to the substrate. FIG.

도 30은 도 29의 추진체 스트림 패턴의 한 측면도이고, 또한 추진체 스트림 내에서 위치 함수로써 마킹 재료 미립자 분포를 도시한 도면.FIG. 30 is a side view of the propellant stream pattern of FIG. 29 and illustrates the distribution of marking material particulates as a function of position within the propellant stream. FIG.

도 31은 스폿 중심으로부터 옆으로 편향된 마킹 재료에 대한 최악의 경우의 편차에 대해서 사용된 모델을 도시한 도면.FIG. 31 shows a model used for worst case deviation for marking material deflected laterally from the spot center.

도 32는 융합을 이용하는 것과 같은, 레이저 이용 포스트 분사 마킹 재료 변경에 필요한 레이저 출력의 보기를 유도하는데 사용된 모델을 도시한 도면.FIG. 32 shows a model used to derive an example of the laser output required for changing a laser enabled post injection marking material, such as using fusion.

도 33은 정전기적 이용 마킹 재료 적출 및/또는 예비 융합 유지 기능을 갖는 탄도형 에어로졸 마킹 장치를 도시한 도면.FIG. 33 shows a ballistic aerosol marking device having electrostatically used marking material extraction and / or preliminary fusion retention.

도 34는 액체 운반 매체에서 부유된 고체 마킹 재료 미립자를 사용하는, 본 발명의 한 실시예의 횡단면도.34 is a cross sectional view of one embodiment of the present invention using solid marking material particulate suspended in a liquid delivery medium.

도 35는 본 발명의 한 실시예에 대한 동적 융합 임계값을 도시하는, 운동 에너지에 대한 미립자수를 도시한 그래프.FIG. 35 is a graph depicting particle number versus kinetic energy, showing the dynamic fusion threshold for one embodiment of the present invention. FIG.

도 36은 본 발명에 따라서 수렴/발산 영역을 갖는 또는 수렴/발산 영역이 없는 채널에 대하여 추진체 압력에 대한 출구 오리피스에서의 추진 속도를 나타낸 그래프.FIG. 36 is a graph showing propulsion velocity at the exit orifice versus propellant pressure for channels with or without convergence / diverging regions in accordance with the present invention; FIG.

도 37은 라이트 이용 포스트 분사 마킹 재료 변경을 제공하도록 배열된 채널 및 라이트 빔의 절단 평면도.FIG. 37 is a cut away top view of the light beam and channels arranged to provide a light utilizing post injection marking material change;

도 38은 라이트 이용 포스트 분사 마킹 재료 변경을 이용하는 가능성을 나타내는, 마킹 재료 미립자 크기에 대한 광원 출력을 플롯트한 그래프.FIG. 38 is a graph plotting light source output against marking material particulate size, indicating the possibility of using a light utilizing post injection marking material change. FIG.

도 39는 먼지로 인한 고장, 습도 영향 등을 감소시키거나 방지하기 위한 밀폐 구조를 사용하는, 본 발명의 한 실시예에 따른 탄도형 에어로졸 마킹 장치를 도시한 도면.FIG. 39 illustrates a ballistic aerosol marking device in accordance with one embodiment of the present invention, using a hermetic structure to reduce or prevent failure due to dust, humidity effects, and the like.

도 40은 본 발명의 한 실시예에 따라서 압반을 이동시켜서 출구 오리피스와 접촉시킴으로써 얻어진 채널 밀폐구조를 도시한 도면.40 illustrates a channel closure structure obtained by moving a platen and contacting an outlet orifice in accordance with one embodiment of the present invention.

도 41a 내지 도 41c와 도 42a 내지 도 42c는 본 발명에 따른 프린트 헤드를 제조하는 한 공정을 도시한 도면.41A-41C and 42A-42C illustrate one process of manufacturing a print head according to the present invention.

도 43은 본 발명에 따른 탄도형 에어로졸 마킹 장치의 다른 실시예의 선택 부분을 도시한 도면.Figure 43 illustrates a selection of another embodiment of the ballistic aerosol marking device according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for the main parts of the drawings *

12. 분사기 14. 추진체12. Injector 14. Propellant

16. 마킹 재료 18. 운송부16. Marking material 18. Transport

20. 제어부 22. 제어부20. Control part 22. Control part

21. 계측부 34. 프린트 헤드21. Measuring section 34. Printhead

286. 마킹 재료 미립자286. Marking Material Particulates

본 발명은 마킹 재료를 기판에 직접 또는 간접으로 적용하는 신규 시스템에 대한 구성요소이며, 이 구성요소는 이 부분 및 상술한 부분에 기재된 단점을 극복한다. 특히, 채널을 통해서 이동하는 추진체와 상기 채널 안으로 제어가능하게 도입되거나 또는 계측되는 마킹 재료를 포함하므로, 추진체로부터의 에너지가 마킹 재료를 기판으로 추진시키는 형식의 시스템이다. 추진체는 대체로 마킹 장치가 작동 상태(즉, 전력이 공급되거나 또는 마킹 준비가 된 유사 상태)에 있을 동안, 채널로부터 연속으로 유동할 수 있는 건식 가스이다. 시스템은 본질적으로 비아교질 고체 또는 반고체 미립자 또는 다른 방식으로 액체인, 마킹 재료를 기판을 향하여 발사시킴으로써 얻어진다는 의미에서 "탄도형 에어로졸 마킹"으로 기술된다. 채널의 형태는 부유상태의 추진체 및 마킹 재료를 기판 위에 수렴시킬 수 있다.The present invention is a component for a novel system for applying the marking material directly or indirectly to a substrate, which component overcomes the disadvantages described in this section and in the foregoing sections. In particular, since it includes a propellant moving through the channel and a marking material controllably introduced or measured into the channel, energy from the propellant propels the marking material onto the substrate. The propellant is generally a dry gas that can flow continuously from the channel while the marking device is in an operating state (ie, powered or similar state that is ready for marking). The system is described as " ballistic aerosol marking " in the sense that it is obtained by firing a marking material towards the substrate, which is essentially a colloidal solid or semisolid particulate or otherwise liquid. The shape of the channel can converge suspended propellant and marking material onto the substrate.

하기에 기술되는 발명의 요약 및 상세한 설명은 탄도 에어로졸 마킹 장치의 많은 일반적인 형태 및 그 장치를 사용하는 방법을 기술한다. 그러나, 본 발명은 청구범위에서 명백해지는 바와 같이, 본원에 기술된 전체 설명의 일부분이다.The summary and detailed description of the invention described below describe many common forms of ballistic aerosol marking apparatus and methods of using the apparatus. However, the invention is part of the entire description set forth herein, as will be apparent from the claims.

이 시스템에서, 추진체는 추진체 포트에서 채널 안으로 도입되어서 추진체 스트림을 형성할 수 있다. 마킹 재료는 그 다음 하나 이상의 마킹 재료 입구 포트로부터 추진체 스트림으로 도입될 수 있고, 추진체는 고속으로 채널 안으로 들어갈 수 있다. 다른 방식으로, 추진체는 고압 상태에서 채널 안으로 도입되고, 채널은 추진체의 고압력을 고속으로 전환시키는 압축구조[즉, 드 라발(de Laval) 또는 유사한 수렴/발산 형식의 노즐)]를 포함할 수 있다. 이 경우, 추진체는 채널의 기부 단부에 위치한 포트에서 도입되고 마킹 재료는 채널의 말단 단부[발산 영역에서 또는 발산 영역의 하부 스트림] 부근에 제공되어서, 마킹 재료가 추진체 스트림으로 도입될 수 있게 한다.In this system, the propellant can be introduced into the channel at the propellant port to form the propellant stream. The marking material can then be introduced into the propellant stream from one or more marking material inlet ports, and the propellant can enter the channel at high speed. Alternatively, the propellant may be introduced into the channel at high pressure, and the channel may comprise a compression structure (ie, a de Laval or similar converging / diffusing type nozzle) that converts the high pressure of the propellant to high speed. . In this case, the propellant is introduced at a port located at the proximal end of the channel and the marking material is provided near the distal end of the channel (either in the diverging region or in the lower stream of the diverging region) so that the marking material can be introduced into the propellant stream.

다중 포트가 제공되는 경우에는, 각 포트는 다른 색상(즉, 청록색, 자홍색, 노란색 및 검은색)과, 프리-마킹 처리 재료(점착성 마킹 재료와 같은)와, 포스트-마킹 처리 재료(기판 표면의 미세 재료, 즉, 매트 또는 광택 코팅 등)와, 육안으로는 볼 수 없는 마킹 재료[자성 미립자 유지 재료, 울트라 바이올릿-형광 재료(ultra violet-fluorescent material) 등] 또는 기판에 적용될 다른 마킹 재료에 대해서 제공된다. 마킹 재료는 추진체 스트림으로부터 운동 에너지를 받아서, 채널의 말단 단부에 위치한 출구 오리피스로에서 채널로부터 기판을 향하여 분사된다.If multiple ports are provided, each port may be of a different color (ie, cyan, magenta, yellow and black), pre-marked material (such as adhesive marking material), and post-marked material (such as substrate surface). Fine materials, i.e. matte or glossy coatings), and marking materials invisible to the naked eye (such as magnetic particulate retaining materials, ultra violet-fluorescent materials, etc.) or other marking materials to be applied to the substrate. Is provided. The marking material receives kinetic energy from the propellant stream and is injected from the channel towards the substrate at an outlet orifice located at the distal end of the channel.

한 실시예에서 프린트 헤드로 기재된 구조체에는 하나 이상의 채널이 제공될 수 있다. 채널의 출구(또는 분사) 오리피스의 폭은 일반적으로 250㎛이거나 또는 그 이하이고, 양호하게는 100㎛이거나 또는 그 이하의 범위에 있다. 하나 이상의 채널이 제공되는 곳에서, 피치 또는 인접 채널 사이에서 에지와 에지의 간격이 250㎛ 또는 그 이하일 수 있고, 양호하게는 100㎛ 또는 그 이하의 범위이다. 다른 방안으로, 채널은 지그재그로 되어서 에지와 에지의 간격을 축소시킬 수 있다. 출구 오리피스 및/또는 일부 각 채널 또는 모든 각 채널은 추진체 스트림의 유동 방향에서 볼 때(채널의 종축), 원형, 반원형, 타원형, 사각형, 직사각형, 삼각형 또는 다른 횡단면을 가질 수 있다.In one embodiment, the structure described as a print head may be provided with one or more channels. The width of the outlet (or injection) orifice of the channel is generally in the range of 250 μm or less, preferably in the range of 100 μm or less. Where one or more channels are provided, the edge to edge spacing between pitch or adjacent channels may be 250 μm or less, preferably in the range of 100 μm or less. Alternatively, the channel can be zigzag to reduce the edge to edge spacing. The outlet orifice and / or some each channel or all each channel may have a circular, semicircular, elliptical, square, rectangular, triangular or other cross section when viewed in the flow direction of the propellant stream (the longitudinal axis of the channel).

기판에 적용되는 재료는 단순한 중력, 수력학, 정전기 또는 초음파 등을 포함하는 하나 이상의 다양한 방법으로 포트로 이송될 수 있다. 이송 메카니즘의 제어 방법, 또는 압력 균형, 정전기, 음향 에너지, 잉크 제트 등과 같은 개별 시스템의 제어 방법을 포함하는 다양한 방법중 어느 한 방법에 의해서, 포트로부터 추진체 스트림 안으로 들어가는 재료를 계측할 수 있다.The material applied to the substrate may be transferred to the port in one or more of a variety of ways, including simple gravity, hydrodynamics, electrostatic or ultrasonic waves, and the like. The material entering the propellant stream from the port can be measured by any of a variety of methods, including control of the transport mechanism or control of individual systems such as pressure balancing, static electricity, acoustic energy, ink jet, and the like.

기판에 적용되는 재료는 다른 색상의 토너 또는 여러 토너들, 캐리어에 있는 마킹 재료의 부유물, 전하 조준기를 갖는 캐리어의 마킹 재료의 부유물, 상변화 재료 등과 같이 고체 또는 반고체 미립자 재료일 수 있다. 한 양호한 실시예는 미립자, 고체 또는 반고체와 액체 캐리어에서 부유된 미립자인 마킹 재료를 사용하며, 이것은 액체 마킹 재료와, 용해 마킹 재료와, 분무된 마킹 재료와, 본원에서 일반적으로 액체 마킹 재료로 기술한 유사 비-미립자로부터 구별된다. 그러나, 본 발명은 본원에서 기재된 바와 같이, 어떤 적용상황에서 상술한 액체 마킹 재료를 사용할 수 있다.The material applied to the substrate may be a solid or semi-solid particulate material such as toners of different colors or various toners, a suspension of the marking material in the carrier, a suspension of the marking material of the carrier with a charge collimator, a phase change material and the like. One preferred embodiment uses a marking material that is particulate, solid or semisolid and particulate suspended in a liquid carrier, which is described herein as a liquid marking material, a dissolving marking material, a sprayed marking material, and generally a liquid marking material. One similar non-particulate. However, the present invention may use the liquid marking materials described above in certain applications, as described herein.

또한, 다양한 마킹 재료를 사용할 수 있는 능력으로 인하여, 본 발명은 다양한 기판에 마크할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 중합체, 플라스틱, 금속, 유리, 처리되고 다듬질된 표면 등과 같이 비-다공성 기판을 직접 마킹할 수 있다. 심지 재료의 감소 및 건조 시간의 감축으로 종이, 직물, 세라믹 등과 같은 다공성 기판에 개선된 인쇄작업을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 간접 마킹, 예를 들어, 중간 이송 롤러 또는 벨트에 마킹하고 점착성 바인더 필름 및 닙 이송 시스템(nip transfer system) 등에 마킹하도록 구성될 수 있다.In addition, due to the ability to use various marking materials, the present invention can mark various substrates. For example, the present invention can directly mark non-porous substrates such as polymers, plastics, metals, glass, treated and polished surfaces, and the like. Reduction of wicking materials and reduction of drying time can provide improved printing operations for porous substrates such as paper, textiles, ceramics and the like. In addition, the present invention may be configured to mark indirect markings, for example on intermediate transfer rollers or belts, and on viscous binder films and nip transfer systems.

기판에 증착되는 재료는, 예를 들어, 융합 또는 건조, 오버코팅, 경화 등의 포스트 분사 조절과정을 거칠 수 있다. 융합과정의 경우에, 증착되는 재료의 운동 에너지는 기판과의 충돌시에 효과적으로 마킹 재료를 용해시켜서 기판에 융합할 수 있을 만큼 충분하다. 기판은 이 공정을 향상시키기 위해 가열될 수 있다. 압력 롤러는 마킹 재료를 기판에 냉각-융합(cold-fuse)시키는 데 사용될 수 있다. 부유물의 상 변화(고체-액체-고체)는 다른 방식으로 사용될 수 있다. 다른 방안으로, 추진체 온도는 이러한 결과에 도달할 수 있다. 한 실시예에서, 레이저는 최초 상변화를 달성하기 위해 부유상태에 있는 미립자 재료를 가열 및 용해시키는 데 사용할 수 있다. 용해 및 융합과정은 정전기를 이용할 수 있다(즉, 용해 및 융합시키기 위해 많은 시간을 소비할 수 있는 소정의 위치에서 최종적인 소정 위치로 미립자 재료를 유지할 수 있다). 미립자의 타입은 포스트 분사 조절을 규정한다. 예를 들어, UV 경화성 재료는 부유 상태 또는 재료 유지 기판에 위치할 때, UV 방사선을 적용함으로써 경화될 수 있다.The material deposited on the substrate may, for example, undergo post injection control such as fusion or drying, overcoating, curing, or the like. In the case of the fusion process, the kinetic energy of the deposited material is sufficient to effectively dissolve and fuse the marking material upon collision with the substrate. The substrate can be heated to enhance this process. The pressure roller can be used to cold-fuse the marking material to the substrate. The phase change of solids (solid-liquid-solid) can be used in other ways. Alternatively, the propellant temperature can reach this result. In one embodiment, the laser can be used to heat and dissolve the particulate material in suspension to achieve the initial phase change. The dissolution and fusion process may utilize static electricity (ie, keep the particulate material from the desired location to the final desired location where it may spend a lot of time to dissolve and fuse). The type of particulate defines post injection control. For example, the UV curable material can be cured by applying UV radiation when placed in a suspended or material retaining substrate.

추진체는 채널을 통해서 연속으로 유동할 수 있기 때문에, 재료가 축적되어 채널이 막히는 것이 감소되거나 또는 제거된다(추진체는 효과적이고 연속적으로 채널을 청소한다). 또한, 시스템을 사용하지 않을 때, 주위환경으로부터 채널을 격리시키는 밀폐구조를 제공할 수 있다. 다른 방안으로, 프린트 헤드 및 기판 지지부(즉, 압반)를 물리적으로 접촉하게 하여 채널을 밀폐하는 효과를 얻을 수 있다. 최초 및 최종 세척 사이클은 프린트 시스템을 작동하도록 설계되어서 채널의 세척작업을 최적화할 수 있다. 시스템으로부터 세척된 폐기 재료는 세척 스테이션에서 증착될 수 있다. 그러나, 오리피스에 대하여 밀폐구조를 결합하여서 추진체 스트림을 포트를 통해서 저장소 안으로 다시 안내함으로써 포트를 세척할 수 있다.Since the propellant can flow continuously through the channel, material accumulates and the blockage of the channel is reduced or eliminated (the propellant effectively and continuously cleans the channel). It is also possible to provide a closure structure that isolates the channel from the environment when the system is not in use. Alternatively, the print head and the substrate support (ie, the platen) may be brought into physical contact to obtain the effect of closing the channel. The initial and final wash cycles are designed to operate the print system to optimize the washout of the channel. Waste material cleaned from the system may be deposited at the cleaning station. However, the port can be cleaned by engaging the seal against the orifice and directing the propellant stream through the port back into the reservoir.

따라서, 본 발명과 그 여러 실시예는 상기 기술된 많은 장점 뿐 아니라 하기에 기술되는 추가 장점을 제공한다.Thus, the present invention and its various embodiments provide many of the advantages described above, as well as the additional advantages described below.

여러 도면에서 유사 요소에 대하여 부호를 지정한 첨부된 도면 및 하기 상세한 설명을 참고하여, 본 발명 및 그 장점들을 더욱 쉽게 이해할 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention and its advantages can be more readily understood by reference to the accompanying drawings, in which the like elements in various drawings are designated and like reference.

도 1에는 본 발명의 한 실시예에 따른 탄도 에어로졸 마킹 장치(10)의 개략도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 마킹 장치(10)는 추진체(14)가 공급되는 하나 이상의 분사기(12)로 구성된다. 제어부(20)의 제어 동작에 따라 운송부(18)에 의해서 운반되는 마킹 재료(16)가 분사기(12) 내에 도입된다. (선택 요소는 점선으로 표시된다.) 마킹 재료는 제어부(22)의 제어 동작에 따라, 계측 수단(21)에 의해서 분사기 안으로 계측되면서 공급된다(즉, 제어되면서 도입된다). 분사기(12)에 의해서 분사된 마킹 재료는 마킹 장치(10)의 선택 부품인, 포스트 분사 조절부(23)에 종속될 수 있으며, 이러한 각 요소들은 하기에 더욱 상세히 기술된다. 마킹 장치(10)가, 예를 들어, 컴퓨터 네트워크, 퍼스널 컴퓨터 또는 그 유사물에 공통으로 부착된 타입의 프린터, 팩시밀리, 서류 복사기, 라벨 장치 또는 다른 다양한 마킹 장치의 부품을 형성할 수 있다는 사실을 이해할 수 있다.1 shows a schematic diagram of a ballistic aerosol marking apparatus 10 according to an embodiment of the invention. As shown, the marking device 10 consists of one or more injectors 12 to which the propellant 14 is supplied. In accordance with the control operation of the control unit 20, the marking material 16 carried by the transport unit 18 is introduced into the injector 12. (Selective elements are indicated by dashed lines.) The marking material is supplied (ie introduced under control) while being measured by the measuring means 21 into the injector in accordance with the control operation of the control unit 22. The marking material sprayed by the injector 12 may depend on the post injection control 23, which is an optional component of the marking device 10, each of which is described in more detail below. Note that the marking device 10 can form parts of a printer, facsimile, document copying machine, labeling device or other various marking devices of the type commonly attached to, for example, a computer network, a personal computer or the like. I can understand.

도 1에 도시된 실시예는 도 2의 절단 측면도에 도시된 타입의 탄도 에어로졸 마킹 장치(24)에 의해서 실현될 수 있다. 상기 실시예에 따른 증착 재료는, 예를 들어, 부가로 기술된 타입의 청록색(C), 자홍색(M), 노란색(Y), 검정색(K)의 컬러 토너이고, 이것은 동시에 증착될 수 있고, 연속으로 또는 다른 방식으로 혼합 또는 비혼합될 수 있다. 도 2와 관련된 설명을 토대로, 4 색상(한 시기에 한 색상 또는 그 혼합 색상)을 갖는 마킹 장치와, 더욱 적은 수의 색상 또는 더욱 많은 수의 색상을 갖는 마킹 장치, 마킹 재료 미립자를 고착시키는 표면을 만드는 재료와 같은 다른 또는 추가 재료(또는 다른 기판 표면 예비처리)와, [매트, 새틴(satin) 또는 광택 다듬질 또는 다른 기판 표면 포스트 처리와 같은] 소정의 기판 다듬질 품질과, 육안으로는 볼 수 없는 재료(마그네틱 미립자, 자외선 형광 미립자 등) 또는 마킹된 기판과 연관된 다른 재료를 본원에서 명확하게 숙고할 수 있다.The embodiment shown in FIG. 1 can be realized by a ballistic aerosol marking device 24 of the type shown in the cut side view of FIG. 2. The deposition material according to the embodiment is, for example, color toners of the additionally described types of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), black (K), which can be deposited simultaneously, It can be mixed or unmixed continuously or in other ways. Based on the description with respect to FIG. 2, a marking device having four colors (one color or a mixture of colors at a time), a marking device having fewer or more colors, and a surface to which the marking material particles are fixed Other or additional materials (or other substrate surface pretreatment), such as the materials that make them, and certain substrate finishing qualities (such as matte, satin or polished finishes or other substrate surface post treatments), and are visible to the naked eye. Missing materials (magnetic particulates, ultraviolet fluorescent particulates, etc.) or other materials associated with the marked substrate may be explicitly contemplated herein.

장치(24)는 증착되는 재료를 수용하기 위해, 복수의 캐비티[28C,28M,28Y,28K; 집합적으로 캐비티(28)로 기술됨]가 형성된 몸체(26)로 구성되고, 추진체 캐비티(30)도 역시 상기 몸체(26)에 형성될 수 있다. 추진체 캐비티(30)를 압축기, 추진체 저장소 또는 그 유사물과 같은 추진체 소스(33)에 연결하기 위해, 기구류(32)가 제공될 수 있다. 몸체(26)는 다른 층으로 구성된 프린트 헤드(34)와, 기판(36) 및 채널층(37)에 접속될 수 있다.The device 24 includes a plurality of cavities [28C, 28M, 28Y, 28K; Collectively described as cavity 28], a propellant cavity 30 may also be formed in the body 26. Apparatus 32 may be provided to connect propellant cavity 30 to propellant source 33, such as a compressor, propellant reservoir, or the like. The body 26 may be connected to the print head 34 composed of other layers, the substrate 36 and the channel layer 37.

도 3에는 마킹 장치(24)의 일부 절단면이 도시되어 있다. 각 캐비티(28)는 몸체(26)와 인접하는 채널(46)과 상기 캐비티 사이에 교통 수단을 제공하는 원형, 타원형 사각형 또는 다른 절단면의 각 포트[42C,42M,42Y,42K; 집합적으로 포트(42)로 기술됨]를 포함한다. 도시된 포트(42)는 채널(46)의 종축선에 대략 수직하는 종축선을 갖는다. 그러나, 포트(42)와 채널(46)의 종축선 사이의 각도는 본 발명의 시스템의 특수한 적용상황에서는 그에 적합하게 90 도가 아닐 수 있다.3 shows a partial cut away surface of the marking device 24. Each cavity 28 has a circular, elliptical square or other cut-away port [42C, 42M, 42Y, 42K] that provides a means of transportation between the body 26 and the adjacent channel 46 and the cavity; Collectively described as port 42]. The port 42 shown has a longitudinal axis approximately perpendicular to the longitudinal axis of the channel 46. However, the angle between the port 42 and the longitudinal axis of the channel 46 may not be 90 degrees as appropriate for the particular application of the system of the present invention.

마찬가지로, 추진체 캐비티(30)는 추진체가 이동할 수 있는 상기 캐비티와 채널(46) 사이에서 원형, 타원형, 직사각형 또는 다른 횡단면의 포트(44)를 포함한다. 다른 방안으로, 프린트 헤드(34)는 추진체를 채널(46) 안으로 도입할 목적으로, 채널층(37)의 포트(44') 또는 기판(36)의 포트(44')를 구비할 수 있고 또는 그 연합체를 구비할 수 있다. 하기에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 마킹 재료는 캐비티(28)로부터 포트(42)를 통과하여 채널(46)을 통해서 흐르는 추진체 스트림으로 유동하도록 야기된다. 마킹 재료와 추진체는 도 2에 도시된 바와 같이, 압반(40)에 의해서 지지된 기판(38), 예를 들어, 용지를 향하여 화살표 방향으로 안내된다.Likewise, the propellant cavity 30 comprises a port 44 of circular, elliptical, rectangular or other cross section between the cavity and the channel 46 through which the propellant can move. Alternatively, the print head 34 may have a port 44 'of the channel layer 37 or a port 44' of the substrate 36 for the purpose of introducing the propellant into the channel 46 or The association can be provided. As described in more detail below, the marking material is caused to flow from the cavity 28 through the port 42 into the propellant stream flowing through the channel 46. The marking material and the propellant are guided in the direction of the arrow towards the substrate 38, for example paper, supported by the platen 40, as shown in FIG. 2.

본 출원인은 본원에서 기술된 다수의 형태를 사용하는 프린트 헤드로부터 추진체 마킹 재료 유동 패턴을 나타내고, 상기 다수의 형태는 일 밀리미터와 수 밀리미터 사이의 차례로 최적의 프린트 간격으로, 10 밀리미터까지의 간격을 위해 상대적으로 평행하게 되어 있다. 예를 들어, 프린트 헤드는 적어도 4 배의 출구 오리피스 폭의 간격에 대해서 출구 오리피스의 폭으로부터 양호하게는 10 퍼센트와 20 퍼센트 사이 이상 만큼의 편차없이 마킹 재료 스트림을 생산한다. 그러나, 프린트 헤드와 기판 사이의 적당한 간격은 많은 파라미터들의 함수이고 그 자체로 본 발명의 일부를 구성하지는 않는다.Applicant shows a propellant marking material flow pattern from a print head using a plurality of forms described herein, the plurality of forms for an interval of up to 10 millimeters, with an optimal print spacing between one millimeter and several millimeters in turn. It is relatively parallel. For example, the print head produces a marking material stream without deviation from the width of the outlet orifice, preferably by more than 10 percent and 20 percent, for at least four times the interval of the outlet orifice width. However, the proper spacing between the print head and the substrate is a function of many parameters and does not in itself form part of the invention.

본 발명의 한 실시예에 따라, 프린트 헤드(34)는 채널(46)로 형성된 채널층(37)과 기판(36)으로 구성된다. 절연층, 캡핑층(capping layer) 등과 같은 다른 층도 역시 프린트 헤드(34)의 일부를 구성할 수 있다. 기판(36)은 유리, 세라믹 등과 같은 적당한 재료로 형성되고, 이 재료 위에 (직접 또는 간접적으로) 두꺼우면서 영구적인 포토레지스트(즉, 액체 감광성 에폭시) 및/또는 건성막을 기초로 한 포토레지스트와 같은 상대적으로 두꺼운 재료가 형성되며, 상기 포토레지스트들은 에칭되고, 가공될 수 있으며, 다른 방안으로 하기 기술되는 형태들을 갖는 채널이 형성될 수 있다.According to one embodiment of the invention, the print head 34 is comprised of a substrate 36 and a channel layer 37 formed from the channel 46. Other layers, such as insulating layers, capping layers, etc., may also form part of the print head 34. Substrate 36 is formed of a suitable material, such as glass, ceramic, etc., on top of this material (directly or indirectly), such as a thick and permanent photoresist (i.e., liquid photosensitive epoxy) and / or photoresist based on a dry film. A relatively thick material is formed, the photoresists can be etched and processed, and alternatively a channel having the shapes described below can be formed.

한 실시예에서 프린트 헤드(34)의 절단 평면도인 도 4에 있어서, 채널(46)은 제 1 기부 단부에서 추진체 수용 영역(47)과, 인접 수렴 영역(48)과, 발산 영역(50) 및 마킹 재료 분사 영역(52)을 갖도록 형성된다. 수렴 영역(48)과 발산 영역(50) 사이의 변화 지점은 목부분(53)과 수렴 영역(48) 및 발산 영역(50)에 속하고, 목부분(53)은 집합적으로 노즐에 속한다. 그러한 채널의 일반적인 형태는 가끔 드 라발 팽창 파이프(de Laval expansion pipe)로 설명된다. 출구 오리피스(56)는 채널(46)의 말단 단부에 위치한다.In FIG. 4, which is a cut plan view of the print head 34 in one embodiment, the channel 46 has a propellant receiving area 47, an adjacent converging area 48, a diverging area 50 and a first base end. It is formed to have a marking material spraying region 52. The point of change between the converging region 48 and the diverging region 50 belongs to the neck portion 53, the converging region 48 and the diverging region 50, and the neck portion 53 collectively belongs to the nozzle. The general form of such a channel is sometimes described as a de Laval expansion pipe. The outlet orifice 56 is located at the distal end of the channel 46.

도 3과 도 4에 도시된 본 발명의 한 실시예에서, 영역(48)은 도 4의 평면에서는 수렴하지만 도 3의 평면에서는 수렴하지 않으며, 마찬가지로, 영역(50)은 도 4의 평면에서는 발산하지만, 도 3의 평면에서는 발산하지 않으며, 통상적으로, 이것은 출구 오리피스(56)의 횡단면 형태를 결정한다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 오리피스(56)의 형태는 도 3과 도 4에 도시된 장치에 대응한다. 그러나, 채널은 본 발명의 적용방법 및 제조에 의해서 결정될 수 있는 바와 같이, 상기 영역들이 도 3에서 수렴/발산하지만, 도 4의 평면(도 5b에 도시된)에서는 수렴/발산하지 않거나 또는, 도 3과 도 4의 양 평면(도 5c에 도시된)에서, 또는 어떤 다른 평면 또는 세트로된 평면, 또는 모든 평면(도 6a 내지 도 6c에 도시된 보기)에서 수렴/발산하도록 제조될 수 있다.In one embodiment of the invention shown in FIGS. 3 and 4, region 48 converges in the plane of FIG. 4 but does not converge in the plane of FIG. 3, and likewise, region 50 diverges in the plane of FIG. 4. However, it does not diverge in the plane of FIG. 3, which typically determines the cross sectional shape of the exit orifice 56. For example, the shape of the orifice 56 shown in FIG. 5A corresponds to the device shown in FIGS. 3 and 4. However, the channel does not converge or diverge in the plane of FIG. 4 (shown in FIG. 5B), although the regions converge / diverge in FIG. 3, as may be determined by the method and manufacture of the present invention. It can be made to converge / diffuse in both planes (shown in FIG. 5C) of FIGS. 3 and 4, or in any other plane or set plane, or in all planes (view shown in FIGS. 6A-6C).

다른 실시예에서, 도 7에 도시된 채널(46)은 수렴 영역 및 발산 영역을 구비하지 않지만, 그 축선을 따라서 균일한 횡단면을 가지며, 이 횡단면은 본 발명의 제조 및 적용방법에 의해서 결정될 수 있는 바와 같이, 직사각형, 사각형(도 8a에 도시된),타원형 또는 원형(도 8b에 도시된) 또는 다른 횡단면(도 8c와 도 8d에 도시된)일 수 있다.In another embodiment, the channel 46 shown in FIG. 7 does not have a converging region and a diverging region, but has a uniform cross section along its axis, which can be determined by the method of manufacture and application of the present invention. As can be rectangular, rectangular (shown in FIG. 8A), elliptical or circular (shown in FIG. 8B) or other cross section (shown in FIGS. 8C and 8D).

도 3에 있어서, 추진체는 채널(46)의 긴축선 방향에 대략 수직하는 추진체 캐비티(30)로부터 포트(44)를 통해서 채널(46)로 들어간다. 다른 실시예에 따라서, 추진체는, 예를 들어, 포트(44'또는 44") 또는 도시생략된 다른 방법에 의해서 채널(46)의 긴축선 방향에 평행한 채널로 들어간다. 추진체는 마킹 장치가 작동 상태(즉, "출력" 또는 마킹할 준비가 된 유사 상태)에 있는 동안 채널을 통해서 연속으로 유동할 수 있으며, 또는 본 발명의 특수 적용상황에 의해서 지시되는 바와 같이, 단지 마킹 재료가 분사될 때, 추진체가 채널을 통과하도록 조절될 수 있다. 이와 같은 추진체의 조절과정은, 예를 들어, 압축기를 작동 및 작동중지시킴으로써, 또는 추진체를 발생시키도록 설계된 화학 반응을 선택적으로 개시함으로써, 또는 도시생략된 다른 수단에 의해서 추진체의 발생을 조절함으로써 달성될 수 있고 추진체 소스(33)와 채널(46) 사이에 놓여진 밸브(31)에 의해서 달성될 수 있다.In FIG. 3, the propellant enters channel 46 through port 44 from propellant cavity 30 approximately perpendicular to the longitudinal direction of channel 46. According to another embodiment, the propellant enters the channel parallel to the longitudinal direction of the channel 46, for example, by a port 44 'or 44 "or other method not shown. The propellant is operated by the marking device. Can flow continuously through the channel while in the state (ie, "output" or similar state ready to mark), or only when the marking material is sprayed, as indicated by the particular application of the present invention. The control of such a propellant may be controlled, for example, by operating and deactivating the compressor, or by selectively initiating a chemical reaction designed to generate the propellant, or not shown. By means of controlling the generation of the propellant and by means of a valve 31 placed between the propellant source 33 and the channel 46.

마킹 재료는 마킹 재료 분사 영역(52)에 위치한 하나 이상의 포트(42)를 통해서 채널로 제어가능하게 들어갈 수 있다. 즉, 사용중에, 추진체 스트림 안으로 도입된 마킹 재료의 양이 "0"으로부터 스폿에 대한 최대값까지 조절될 수 있다. 추진체와 마킹 재료는 채널(46)의 기부 단부로부터 출구 오리피스(56)이 위치한 채널(46)의 말단 단부까지 이동한다.The marking material can be controllably entered into the channel through one or more ports 42 located in the marking material spraying area 52. That is, during use, the amount of marking material introduced into the propellant stream can be adjusted from " 0 " to the maximum value for the spot. The propellant and marking material travel from the proximal end of the channel 46 to the distal end of the channel 46 where the outlet orifice 56 is located.

프린트 헤드(34)는 넓은 다양한 방법들 중에서 한 방법에 의해서 형성될 수 있다. 한 보기로서, 도 41a 내지 도 41c와 도 42a 내지 도 42c에는, 프린트 헤드(34)가 다음과 같이 제조될 수 있다. 초기에는, 예를 들어, 유리와 같은 절연 기판 또는 실리콘과 같은 반절연 기판 또는 절연층으로 코팅된 다른 방식의 기판이 세척되고 리소그라피를 위해 준비된다. 하나 이상의 금속 전극(54)이 형성되어서 채널(46)의 바닥부를 형성하는 기판(38)의 제 1 면에 적용될 수 있으며, 이 공정은 도 41a에 도시되어 있다.The print head 34 may be formed by one of a wide variety of methods. As an example, in FIGS. 41A-41C and 42A-42C, the print head 34 can be manufactured as follows. Initially, for example, an insulating substrate such as glass or a semi-insulating substrate such as silicon or another way coated with an insulating layer is cleaned and prepared for lithography. One or more metal electrodes 54 may be formed and applied to the first side of the substrate 38 to form the bottom of the channel 46, which process is shown in FIG. 41A.

다음, 비록 층(310)은 다른 방식으로 적층될 수 있지만, 두꺼운 포토레지스트는 통상적으로 스핀 온 공정(spin-on process)에 의해서 거의 전체 기판에 걸쳐 코팅된다. 층(310)은 상대적으로 상당히 두꺼우며, 예를 들어, 100 ㎛ 또는 이 보다 더 두꺼울 수 있으며, 이것은 도 41b에 도시된다. 리소그라피, 이온 밀링(ion milling) 등과 같은 널리 공지된 공정은 채널(46)을 양호하게는, 수렴 영역(48)과, 발산 영역(50) 및 목부분(53)을 갖는 층(310)에 형성하는 데 사용된다. 이 지점의 구조는 도 41c에 평면도로 도시된다.Next, although layer 310 may be deposited in other ways, thick photoresists are typically coated over almost the entire substrate by a spin-on process. Layer 310 is relatively significantly thick, for example 100 μm or thicker, which is shown in FIG. 41B. Well known processes, such as lithography, ion milling, etc., form the channel 46 in a layer 310, preferably with a converging region 48, a diverging region 50, and a neck 53. Used to. The structure of this point is shown in plan view in FIG. 41C.

이 지점에서, 한 다른 방안은 추진체 수용 영역(47)에서 기판을 통과하는 추진체에 대한 입구(44';도 3에 도시됨)를 가공하는 것이며, 이것은 다이아몬드 드릴, 초음파 드릴, 또는 선별된 기판 재료의 기능으로서 당기술에 널리 공지된 다른 기술에 의해서 달성될 수 있다. 다른 방안으로, 추진체 입구(44"; 도 3에 도시됨)는 층(310)에 형성될 수 있다. 그러나, 추진체 입구(44)는 하기 기술되는 바와 같이, 차후에 적용된 층에 형성될 수 있다.At this point, another alternative is to machine the inlet 44 '(shown in FIG. 3) for the propellant passing through the substrate in the propellant receiving region 47, which is a diamond drill, an ultrasonic drill, or selected substrate material. It can be achieved by other techniques well known in the art as a function of. Alternatively, propellant inlet 44 "(shown in Figure 3) may be formed in layer 310. However, propellant inlet 44 may be formed in a later applied layer, as described below.

포토레지스트(312)의 상대적으로 두꺼운 다른 층 또는 유사 재료는 층(310)의 상부에 직접 적용된다. 층(312)은 양호하게는 100㎛ 두께 또는 더 두꺼운 두께이고, 비록 다른 방안으로는 스핀되거나 다르게 증착될 수 있지만, 양호하게는 적층으로 적용된다. 층(312)은 다른 방안으로는 유리 또는 층(310)에 결합된 다른 적당한 재료일 수 있다. 이 지점에서의 구조는 도 42a에 도시된다.Another relatively thick layer or similar material of photoresist 312 is applied directly on top of layer 310. Layer 312 is preferably 100 μm thick or thicker, and is preferably applied in a stack, although alternatively it may be spun or otherwise deposited. Layer 312 may alternatively be glass or other suitable material bonded to layer 310. The structure at this point is shown in FIG. 42A.

층(312)은 그 다음, 예를 들어, 포토리소그라피, 이온 밀링 등에 의해서 패턴되어서 포트(42,44)를 형성한다. 또한, 층(312)은 가공되거나 또는 당기술에 공지된 방법에 의하여 다르게 패턴될 수 있다. 이 지점의 구조는 도 42b에 도시되어 있다.Layer 312 is then patterned, eg, by photolithography, ion milling, or the like, to form ports 42 and 44. In addition, layer 312 may be processed or otherwise patterned by methods known in the art. The structure of this point is shown in FIG. 42B.

상기 구성의 한 다른 방안은, 예를 들어, 포토리소그라피, 이온 밀링 등에 의해서 기판에 직접 채널(46)을 형성하는 것이다. 층(312)은 상기 기술된 바와 같이 적용될 수 있다. 또 다른 방안은 아크릴 또는 유사한 주조성 재료 및/또는 가공성 재료로써 그 내부에 주조되거나 또는 가공된 채널(46)로 프린트 헤드를 형성하는 것이다. 또한, 층(312)은 본 실시예에서 적당한 수단에 의해서 구조의 잔여부분에 결합된 유사 재료일 수 있다.Another alternative of the above arrangement is to form the channel 46 directly on the substrate, for example by photolithography, ion milling, or the like. Layer 312 may be applied as described above. Another approach is to form the print head with channels 46 cast or processed therein with acrylic or similar castable and / or processable materials. In addition, layer 312 may be a similar material bonded to the rest of the structure by suitable means in this embodiment.

상기 구성의 보충 방안은 층(310)에 대해서 다른 층(312)을 적용하기 전에 층(312) 위에서 평면 구성으로 직사각형, 환형(도시됨) 또는 다른 형태일 수 있는 전극(314,315)을 예비형성하는 것이다. 이 실시예에서, 포트(42)와 가능한 포트(44)는 층(312)을 적용하기 전에 예비형성된다. 전극(314)은 스퍼터링, 리프트-오프(lift-off), 또는 다른 기술로써 형성될 수 있고, 알루미늄 또는 그 유사물과 같은 어떤 적당한 금속일 수 있다. 유전체층(316)은 전극(314)을 보호하기 위해서 적용되어서 평탄한 상부면(318)을 제공할 수 있다. 제 2 유전체층(도시생략)은 전극(315)을 유사한 방식으로 보호하도록 층(312)의 하부면(319)에 유사한 방식으로 적용되어서 평탄한 하부면을 제공할 수 있다. 이 실시예의 구조는 도 42c에 도시되어 있다.A supplement to this configuration is to preform electrodes 314 and 315 which may be rectangular, annular (shown) or other shapes in a planar configuration over layer 312 before applying another layer 312 to layer 310. will be. In this embodiment, the port 42 and possible ports 44 are preformed prior to applying the layer 312. Electrode 314 may be formed by sputtering, lift-off, or other techniques, and may be any suitable metal, such as aluminum or the like. Dielectric layer 316 may be applied to protect electrode 314 to provide flat top surface 318. A second dielectric layer (not shown) may be applied in a similar manner to the bottom surface 319 of the layer 312 to protect the electrode 315 in a similar manner to provide a flat bottom surface. The structure of this embodiment is shown in FIG. 42C.

도 4 내지 도 8은 그 안에 한 채널을 갖는 프린트 헤드(34)를 도시하지만, 본 발명에 따른 프린트 헤드는 임의의 갯수의 채널을 가질 수 있으며, 하나 또는 여러 채널을 갖는 수백 마이크로미터로부터 수천의 채널을 갖는 페이지-폭(즉, 8.5 인치 이상)까지의 범위를 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 각 출구 오리피스(56)의 폭(W)은 250 ㎛ 또는 더 작은 범위, 양호하게는 100㎛ 또는 그 이하 범위일 수 있다. 인접 출구 오리피스(56) 사이의 피치(P) 또는 에지와 에지의 간격은 250㎛ 또는 그 이하, 양호하게는 도 9a의 단부도에 도시된 비파상 배치 어레이(non-staggered array)에서 100㎛ 또는 그 이하의 범위일 수 있다. 도 9b에 도시된 타입의 2차원 파상 배치 어레이에서, 피치는 더욱 감소될 수 있다. 예를 들어, 표 1은 비파상 배치 어레이의 다른 해상도에 대한 통상의 피치 및 폭의 크기를 표시한다.4 to 8 show a print head 34 having one channel therein, the print head according to the present invention may have any number of channels, from several hundred micrometers to several thousand to one or several channels. It can be appreciated that the range can be up to page-width with channels (ie, 8.5 inches or more). The width W of each outlet orifice 56 may range from 250 μm or less, preferably 100 μm or less. The pitch P or the edge to edge spacing between adjacent outlet orifices 56 is 250 μm or less, preferably 100 μm or less in the non-staggered array shown in the end view of FIG. 9A. It may be in the range below. In the two-dimensional wavy arrangement of the type shown in FIG. 9B, the pitch can be further reduced. For example, Table 1 shows typical pitch and width magnitudes for different resolutions of non-waveform batch arrays.

도 10에 도시된 바와 같이, 프린트 헤드에 있는 채널의 넓은 어레이는 연속 캐비티(28) 옆에 있는 마킹 재료와, 각 채널(46)과 연관된 포트(42)를 구비할 수 있다. 마찬가지로, 연속 추진체 캐비티(30)는 관련 포트(44)를 통해서 각 채널(46)을 보조할 수 있다. 포트(42)는 도 11a에 도시된 바와 같이, 캐비티에서 불연속 개방부일 수 있고, 또는 도 11b에 도시된 바와 같이, 전체 어레이를 가로질러 연장하는 연속 개방부(43)[한 개방부(43C)로 도시됨]에 의해서 형성될 수 있다.As shown in FIG. 10, a wide array of channels in the print head may have marking material next to the continuous cavity 28 and ports 42 associated with each channel 46. Likewise, continuous propellant cavity 30 may assist each channel 46 through associated port 44. Port 42 may be a discontinuous opening in the cavity, as shown in FIG. 11A, or as shown in FIG. 11B, a continuous opening 43 (one opening 43C) extending across the entire array. It can be formed by the.

채널(46)의 어레이에서, 각 채널은 동일한 또는 거의 동일한 추진체 속도를 얻기 위해서 비슷한 크기 및 횡단면 프로파일을 가질 수 있다. 다른 방안으로, 선별된 하나 이상의 채널(46)은 다른 추진체 속도를 갖는 채널을 제공하기 위해 다른 크기 및/또는 다른 횡단면 프로파일(또는 선택적으로 적용된 코팅 또는 그 유사물과 같은 다른 수단에 의해서)을 갖도록 제조될 수 있으며, 이것은 상당히 다른 질량을 갖는 다른 마킹 재료를 사용하려고 시도할 때와, 마킹 재료와 다른 기판 처리의 공동 적용상황(co-application)에서 다른 마킹 효과를 얻으려고 시도할 때, 유리하다는 것이 입증될 수 있으며, 또는 본 발명의 특수한 적용상황에서 유리하다는 것이 입증되었다.In an array of channels 46, each channel may have a similar size and cross-sectional profile to achieve the same or nearly the same propellant velocity. Alternatively, the selected one or more channels 46 may have different sizes and / or different cross-sectional profiles (or by other means such as optionally applied coatings or the like) to provide channels with different propellant velocities. It can be produced, which is advantageous when attempting to use different marking materials with significantly different masses and when trying to achieve different marking effects in co-applications of marking materials and other substrate treatments. It can be proved, or proved to be advantageous in the particular application of the present invention.

도 12a와 도 12b에 도시된 실시예에 따른, 장치(24)는 클립, 죔쇠, 고리수단(catches) 또는 당기술에 널리 공지된 다른 유지수단과 같은 작동가능한 수단으로 장치(24)에서 유지된 교체할 수 있게 제거가능한 몸체(60)를 포함한다. 도 12a에 도시된 실시예에서, 몸체(60)는 프린트 헤드(34)와 장치(24)의 다른 구성요소로부터 제거할 수 있다. 도 12b에 도시된 실시예에서, 몸체(60)와 프린트 헤드(34)는 장치(24)의 설치 영역(64)으로부터 교체가능하게 제거할 수 있는 유닛을 형성한다. 도 12a 또는 도 12b의 어느 한 실시예에서, 관련 몸체(60)에 의해서 또는 이 몸체로 이송되는 다른 장치 및 전극들을 제어하기 위해 몸체(60)와 장치(24) 사이에 전기 접촉점이 제공될 수 있다.According to the embodiment shown in FIGS. 12A and 12B, the device 24 is held in the device 24 by operable means such as clips, clamps, catches or other retaining means well known in the art. A replaceable removable body 60 is included. In the embodiment shown in FIG. 12A, the body 60 can be removed from the print head 34 and other components of the device 24. In the embodiment shown in FIG. 12B, the body 60 and the print head 34 form a unit that is replaceably removable from the installation area 64 of the device 24. In either embodiment of FIG. 12A or 12B, an electrical contact point may be provided between the body 60 and the device 24 to control other devices and electrodes carried by or into the associated body 60. have.

각 경우에, 몸체(60)는 배치가능한 카트리지 운송 마킹 재료와 추진체일 수 있다. 다른 방안으로, 마킹 재료 및/또는 추진체 캐비티(28,30)는 재충전될 수 있다. 예를 들어, 개방부(29C,29M,29Y,29K)는 마킹 재료를 각 캐비티 안으로 도입하기 위해 제공될 수 있으며, 또한 캐비티(30)는 몸체(60)에 영구적으로 교체가능하게 제거할 수 있거나 또는 재충전가능한 고체 이산화탄소(CO2), 압축된 가스 카트리지(CO2와 같은), 화학 반응체 등과 같은 추진체 소스(62)일 수 있다. 다른 방안으로, 캐비티(30)는 가압 추진체를 발생하기 위한 컴팩트한 압축기 또는 유사 수단을 유지할 수 있다. 또 다른 방안으로, 추진체 소스는 몸체(60)로부터 독립적이고 개별적으로 제거가능하게 교체될 수 있다. 또한, 장치(24)는 몸체(60)가 단지 캐비티(28)와 연관 구성요소를 유지하는 경우에, 압축기, 화학 반응실 등과 같이. 추진체 발생수단을 구비할 수 있다.In each case, the body 60 may be a deployable cartridge transport marking material and a propellant. Alternatively, the marking material and / or propellant cavities 28 and 30 may be refilled. For example, openings 29C, 29M, 29Y, and 29K may be provided to introduce marking material into each cavity, and cavity 30 may be permanently replaceable to body 60 or Or propellant source 62, such as rechargeable solid carbon dioxide (CO 2 ), compressed gas cartridge (such as CO 2 ), chemical reactants, and the like. Alternatively, the cavity 30 may maintain a compact compressor or similar means for generating a pressurized propellant. Alternatively, the propellant source can be replaced independently and individually removable from the body 60. In addition, the device 24 may be used as a compressor, chemical reaction chamber, or the like, when the body 60 only retains the cavity 28 and associated components. Propellant generating means may be provided.

본 발명에 따른 마킹 재료를 갖는 기판의 마킹작업에 관련된 공정(70)은 도 13에 도시된 단계에 따른다. 단계(72)에 따른, 추진체는 채널에 공급된다. 마킹 재료는 다음 단계(74)에서 채널 안으로 계측되며 들어간다. 채널이 다수의 마킹 재료를 기판에 제공할 경우, 마킹 재료는 마킹 재료 혼합물을 기판에 공급하기 위해 단계(76)에서 채널에서 혼합될 수 있다. 이 공정에 의해서, 컬러 인쇄정합(color registration)에 대한 필요성이 없이 원-패스 컬러 마킹(one-pass color marking)이 얻어질 수 있다. 원-패스 컬러 마킹에 대한 다른 방안은 프린트 헤드(34)와 기판(38) 사이에 일정한 인쇄정합을 유지하는 동안 다수의 마킹 재료를 연속으로 도입하는 것이다. 모든 마킹 작업이 다수의 마킹 재료로 구성되는 것은 아니기 때문에, 이 단계는 점선 화살표(78)로 표시한 바와 같이 선택적이다. 단계(80)에서, 마킹 재료는 기판에 도달하도록, 채널의 말단 단부의 출구 오리피스로부터 충분한 에너지로써 기판을 향해서 분사된다. 공정은 화살표(83)에 표시한 바와 같이, 프린트 헤드를 재인쇄정합(reregistering)하는 것으로 반복될 수 있다. 단계(82)에서, 마킹 재료의 융합, 건조 등과 같은 적당한 포스트 분사 처리가 점선 화살표(84)에 표시된 바와 같이, 선택적으로 실행된다. 각 단계는 하기에 더욱 상세히 기술될 것이다.The process 70 involved in the marking of a substrate with a marking material according to the invention follows the steps shown in FIG. According to step 72, the propellant is supplied to the channel. The marking material is metered into the channel in the next step 74. If the channel provides a plurality of marking materials to the substrate, the marking materials may be mixed in the channel at step 76 to supply the marking material mixture to the substrate. By this process, one-pass color marking can be obtained without the need for color registration. Another approach to one-pass color marking is to introduce multiple marking materials in series while maintaining a constant print registration between the print head 34 and the substrate 38. Since not all marking operations consist of multiple marking materials, this step is optional, as indicated by dashed arrows 78. In step 80, the marking material is injected towards the substrate with sufficient energy from the exit orifice at the distal end of the channel to reach the substrate. The process may be repeated by reregistering the print head, as indicated by arrow 83. In step 82, an appropriate post injection process, such as fusing, drying, etc. of marking material, is optionally performed, as indicated by dashed arrows 84. Each step will be described in more detail below.

상기 기술된 바와 같이, 추진체의 역할은 마킹 재료에 이 마킹 재료가 적어도 기판에 충돌할 수 있는 운동 에너지를 부여하는 것이다. 추진체는 프린트 헤드, 카트리지 또는 마킹 장치(24)의 다른 요소로부터 분리된 또는 상기 요소들과 연관된, 압축기, 충전가능한 또는 충전가능하지 않은 저장소, 재료의 상 변화(즉, 고체에서 기체 상태의 CO2), 화학 반응에 의해서 공급될 수 있다. 어떤 경우에, 추진체는 원칙적으로 마킹 재료에 의해서 기판의 마킹작업이 방해를 받지 않도록 또한 채널의 막힘(clogging)을 발생시키거나 유발하지 않도록 건조시켜서 오염물질을 제거해야 한다. 따라서, 추진체 소스와 채널 사이에는 적당한 건조기 및/또는 필터(도시생략)가 제공될 수 있다.As described above, the role of the propellant is to give the marking material kinetic energy such that the marking material can at least impinge on the substrate. The propellant is separated from or associated with the print head, cartridge, or other element of the marking device 24, a compressor, a chargeable or non-fillable reservoir, a phase change of material (ie, CO 2 in solid to gaseous state). Can be supplied by chemical reaction. In some cases, the propellant should, in principle, be dried to remove the contaminants so that the marking of the substrate is not disturbed by the marking material and does not cause or cause clogging of the channels. Thus, a suitable dryer and / or filter (not shown) may be provided between the propellant source and the channel.

한 실시예에서, 추진체는 널리 공지된 타입의 압축기에 의해서 공급되고, 이 압축기는 이상적으로는 신속하게 작동되어서 안정된 상태의 압력 또는 추진체를 제공한다. 그러나, 작동 압력 및 속도에서 단지 추진체만 채널(46) 안으로 들어가도록, 압축기와 채널 사이에서 밸브를 사용하는 것이 유리하다.In one embodiment, the propellant is supplied by a compressor of a well known type, which is ideally operated quickly to provide a steady state pressure or propellant. However, it is advantageous to use a valve between the compressor and the channel so that only the propellant enters the channel 46 at the operating pressure and speed.

이러한 실시예는 채널을 외부 압축기 또는 유사한 외부 추진체 소스에 연결하는 것을 고려하지만, 추진체가 장치(24)에 의해서 자체적으로 발생되는 필요성이 상존할 수 있다. 사실, 컴팩트한 데스크-탑 형식의 장치에 대해서는 컴팩트한 추진체 소스를 사용해야 하고, 한 접근 방안은 장치에서 공통적으로 사용가능한 교체성 CO2카트리지를 사용한다. 그러나, 이러한 카트리지는 상대적으로 작은 체적의 추진체를 공급하고 자주 교체하는 것을 필요로 한다. 더욱 가압된 추진체 용기를 제공할 수 있지만, 장치의 크기는 추진체 용기의 크기를 제한한다. 따라서, 셀프-저장형의 물리적으로 작은 추진체 발생 유닛이 사용된다. 본 실시예에 따라서, 그 다음 교체가능한 결합된 추진체와 마킹 재료 카트리지를 제공할 수 있다.This embodiment contemplates connecting the channel to an external compressor or similar external propellant source, but there may be a need for the propellant to be generated by the device 24 itself. In fact, a compact propellant source must be used for a compact desk-top type device, and one approach uses a replaceable CO 2 cartridge commonly available in the device. However, such a cartridge requires supplying a relatively small volume of propellant and replacing it frequently. Although a more pressurized propellant vessel can be provided, the size of the device limits the size of the propellant vessel. Thus, a physically small propellant generating unit of self-storage type is used. According to this embodiment, a replaceable combined propellant and marking material cartridge can then be provided.

다른 실시예에서, 반응에 의해서 추진체가 공급된다. 이 실시예의 한 목표는, 예를 들어, 추진체 캐비티(30) 내에서 포함될 수 있는 형식의 컴팩트한 추진체 소스를 제공하는 것이다. 액체 또는 고체 화학물 또는 합성물의 많은 자생 반응 또는 비자생 반응이 있으며, 그에 따라서 상대적으로 컴팩트하게 되어 가스를 생산한다. 가장 단순한 구성에서, 반응물은 끊는 점 이상으로 가열되어서 기체 상태의 재료를 생산한다. 반응 또는 변화가 한정된 체적에서 발생할 때, 체적 내에서 압력 변화가 발생한다. 밀폐된 체적에 대해서, 반응물의 종류는 다음과 같다:In another embodiment, the propellant is supplied by reaction. One goal of this embodiment is to provide a compact propellant source of the type that can be included, for example, within the propellant cavity 30. There are many autogenous or non-autonomous reactions of liquid or solid chemicals or composites, and thus become relatively compact to produce a gas. In the simplest configuration, the reactants are heated above the break point to produce a gaseous material. When a reaction or change occurs in a defined volume, a pressure change occurs in the volume. For the closed volume, the reactants are as follows:

여기서, R은 반응물, P1과 P2는 압력이고, P2는 P1 보다 크다. 이것을 달성하기 위해, 가열 요소(87; 도 3에 도시된 필라멘트와 같음)는 추진체 캐비티(30; 또는 다른 반응물을 수용하는 용적)를 구비할 수 있다.Where R is the reactant, P1 and P2 are pressures, and P2 is greater than P1. To accomplish this, the heating element 87 (such as the filament shown in FIG. 3) may have a propellant cavity 30 (or a volume for receiving other reactants).

이것의 변경예는 다음과 같이 가열되어 활성화될 수 있는 비자생 다중 반응 시스템이다:A variation of this is a non-live, multiple reaction system that can be heated and activated as follows:

여기서, R1내지 R…은 반응물이고, 다시 P2는 P1 보다 훨씬 크다.Where R 1 to R... Is a reactant, again P2 is much larger than P1.

그러나, 가열된 추진체를 제공할 때의 영향이 마킹 재료에 미치는 것(즉, 채널의 막힘을 유발하는 채널 내에서 융합되는 것)을 피하기 위해, 다음과 같이 증가된 열에 더욱 작게 의존하는 반응(전체적으로 발열성이 아님)을 사용하는 것이 더욱 바람직할 수 있다:However, in order to avoid the effect of providing a heated propellant on the marking material (i.e. fusion in the channel causing the blockage of the channel), a reaction that depends less on the increased heat as follows (total It may be more desirable to use non-pyrogenic):

이러한 반응은 실온에서의 상 변화(즉, 고체에서 기체 상태의 CO2)에서 발생할 수 있으며, 또는This reaction can occur at a phase change at room temperature (ie, CO 2 in the solid to gaseous state), or

기체 상태의 추진체를 생산하기 위해 사용될 수 있는 당기술에서 공지된 많은 반응물이 있다.There are many reactants known in the art that can be used to produce gaseous propellants.

일반적으로, 장치가 켜지고 꺼지는 것을 허용하는 방안으로서 임의의 시간에 반응을 시작하고 종결할 수 있다는 점에서, 반응이 조절될 수 있다. 다른 방안으로, 추진체의 유동을 조절하는 밸브를 통해서 채널(46)과 교통하는 추진체 캐비티에서 반응이 일어날 수 있다. 일반적으로, 이 실시예에서, 추진체를 선택된 작동 압력으로 조절하기 위해 밸브를 제공할 필요성이 있다.In general, the reaction can be controlled in that it can start and end the reaction at any time as a way to allow the device to turn on and off. Alternatively, a reaction may occur in the propellant cavity in communication with the channel 46 through a valve that regulates the flow of the propellant. In general, in this embodiment, there is a need to provide a valve to regulate the propellant to the selected operating pressure.

추진체가 제공되어야 하는 속도 및 압력은 하기 기술된 바와 같이, 마킹 장치의 실시예에 좌우된다. 일반적으로, 적당한 추진체의 보기는 CO2, 깨끗하고 건조한 공기, N2, 기체 상태의 반응 생성물 등을 포함한다. 양호하게는, 추진체는 비독성이어야 한다(비록, 어떤 실시예에서, 특수한 챔버 또는 그 유사물에 포위된 장치와 같이, 더 넓은 범위의 추진체가 허용될 수 있다). 양호하게는, 추진체는 실온에서 기체 상태이어야 하지만, 높은 온도에서의 기체는 적당한 실시예에서 사용될 수 있다.The speed and pressure at which the propellant should be provided depend on the embodiment of the marking device, as described below. In general, examples of suitable propellants include CO 2 , clean dry air, N 2 , gaseous reaction products, and the like. Preferably, the propellant must be non-toxic (though in some embodiments a wider range of propellant may be acceptable, such as a device enclosed in a special chamber or the like). Preferably, the propellant should be gaseous at room temperature, but gas at high temperatures may be used in suitable embodiments.

그러나, 발생되거나 또는 제공된 추진체는 채널(46)로 들어가서 채널을 종방향으로 이동하여 출구 오리피스(56)에서 빠져 나온다. 채널(46)은 출구 오리피스(56)를 나오는 추진체 스트림이 기판을 향해 안내되도록 방향 설정된다.However, the generated or provided propellant enters channel 46 and moves the channel longitudinally out of exit orifice 56. Channel 46 is directed such that the propellant stream exiting exit orifice 56 is directed towards the substrate.

본 발명의 한 실시예에 따른 고체, 미립자 마킹 재료는 기판을 마킹하는 데 이용된다. 마킹 재료 미립자는 0.5 내지 10.0㎛의 범위이며, 양호하게는 1 내지 5㎛의 범위에 있지만, 이 범위의 외경 크기는 특정 적용상황에서 역할을 할 수 있다(즉, 미립자들이 더 크거나 또는 더 작은 포트 및 채널을 통해서 이동해야 한다).Solid, particulate marking materials according to one embodiment of the invention are used to mark a substrate. Marking material particulates range from 0.5 to 10.0 μm, preferably in the range from 1 to 5 μm, but the outer diameter size in this range can play a role in certain applications (ie, the particles are larger or smaller). Must go through ports and channels).

고체의, 미립자 마킹 재료를 사용하면 여러 장점이 있다. 첫째, 예를 들어, 액체 잉크와 비교할 때 채널의 막힘이 최소로 감소된다. 둘째, 마킹 재료/기판 상호작용 뿐 아니라 기판에서 마킹 재료의 위킹(wicking) 및 이동이 감소되거나 없어질 수 있다. 셋째, 출구 오리피스에서 표면 장력 영향에 의해서 유발된 액체 마킹 재료와 직면하는 스폿 위치 문제점들은 없어진다. 넷째, 표면 장력에 의해서 보유되는 가스 버블에 의해서 차단된 채널이 제거된다. 다섯째, 다중 마킹 재료(즉, 여러 색상의 토너)는 차후 마킹작업을 위해서 채널을 오염시킬 염려없이, 싱글 패스의 다중 재료 마킹작업을 위해서 혼합되어 채널로 도입될 수 있다. 그에 의해서, 인쇄정합 오버헤드(registration overhead)가 제거된다. 여섯째, 듀티 원(duty circle)의 채널 재충전부(TIJ 듀티 원의 80%까지) 제거된다. 일곱째, 액체 마킹 재료가 건조될 필요성을 바탕으로 기판 생산량을 제한할 필요가 없다.The use of a solid, particulate marking material has several advantages. First, for example, the blockage of the channel is reduced to a minimum when compared to liquid ink. Second, the wicking and movement of the marking material in the substrate as well as the marking material / substrate interaction can be reduced or eliminated. Third, spot location problems encountered with the liquid marking material caused by surface tension effects at the exit orifice are eliminated. Fourth, the blocked channel is removed by the gas bubbles held by the surface tension. Fifth, multiple marking materials (ie, toners of different colors) can be mixed and introduced into the channel for single pass multi-material marking without fear of contaminating the channel for later marking. Thereby, the registration registration overhead is eliminated. Sixth, the channel recharge of the duty circle (up to 80% of the TIJ duty circle) is removed. Seventh, there is no need to limit the substrate yield based on the need for the liquid marking material to dry.

그러나, 건조된 미립자 마킹 재료의 장점에도 불구하고, 액체 마킹 재료를 사용하거나 또는 액체 및 건조 마킹 재료를 혼합하는 것이 유리한 어떤 적용상황이 있을 수 있다. 그 보기에서, 본 발명은 액체 마킹 재료를 고체 마킹 재료로 간단히 대체하여 사용될 수 있고 적당한 방법 및 장치가, 예를 들어, 계측 장치(metering device)로 대체될 수 있음은 당기술에 숙련된 기술자 또는 본원에 기술된 내용으로 명백하다.However, despite the advantages of dried particulate marking materials, there may be certain applications where it is advantageous to use liquid marking materials or to mix liquid and dry marking materials. In that example, the present invention can be used by simply replacing the liquid marking material with a solid marking material and it is understood that a suitable method and apparatus can be replaced by, for example, a metering device. As is apparent from the description herein.

본 발명의 어떤 적용상황에서, 기판 표면의 예비마킹 처리를 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 바람직한 스폿 위치에서 미립자 마킹 재료의 융합과정을 돕기 위해서, 미립자 마킹재료를 보유하도록 구성된 고착층으로 기판 표면을 먼저 코팅하는 것이 양호할 수 있다. 그러한 재료의 보기는 호모폴리머(homopolymers), 랜덤 공중합체(random copolymers) 또는 낮은 끓는 점 용매에서 중합체가 용해되어 있는 중합체 용액과 같이 기판에 적용되는 블록 공중합체와 같이 맑은 및/또는 무색의 중합체 재료를 포함한다. 고착층은 1 내지 10 미크론의 두께 또는 양호하게는 5 내지 10 미크론의 두께 범위에서 기판에 적용된다. 그러한 재료의 보기는 리니어 또는 브랜치의 폴리에스테르 수지, 폴리(스티렌) 호모폴리머, 폴리(아크릴레이트)와 폴리(메타크릴레이트) 호모폴리머 및 그 혼합물, 또는 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 부타디엔 모너머(단량체;monomer) 및 그 혼합물을 갖는 스티렌 모너머의 랜덤 공중합체, 폴리비닐 아세탈, 폴리(비닐 알콜), 비닐 알콜-비닐 아세탈 공중합체, 폴리카보네이트 및 그 혼합물등이다. 이 표면 예비 처리는 프린트 헤드의 리딩 에지(leading edge)에 위치하며 본원에 기술된 형식의 채널로부터 적용될 수 있고, 그에 의해서 단일 패스로 예비처리와 마킹 재료를 모두 적용할 수 있다. 다른 방안으로, 전체 기판은 예비처리 재료로 코팅될 수 있으며, 그 다음 본원에서 다르게 기술된 바와 같이 마킹될 수 있다. 또한, 어떤 적용상황에서 본원에 기재된 바와 같이, 부유상태에서 재료를 혼합하는 것과 같이, 마킹 재료와 예비처리 재료를 동시에 적용하는 것이 바람직할 수 있다.In certain applications of the invention, it may be desirable to apply a premarking treatment of the substrate surface. For example, to aid in the fusion process of the particulate marking material at the desired spot location, it may be desirable to first coat the substrate surface with a fixation layer configured to hold the particulate marking material. Examples of such materials are clear and / or colorless polymeric materials such as block copolymers applied to the substrate, such as homopolymers, random copolymers or polymer solutions in which the polymer is dissolved in low boiling point solvents. It includes. The fixation layer is applied to the substrate in the thickness range of 1 to 10 microns or preferably in the thickness range of 5 to 10 microns. Examples of such materials include linear or branched polyester resins, poly (styrene) homopolymers, poly (acrylate) and poly (methacrylate) homopolymers and mixtures thereof, or acrylate, methacrylate or butadiene monomers ( Monomers; monomers) and random copolymers of styrene monomer having a mixture thereof, polyvinyl acetal, poly (vinyl alcohol), vinyl alcohol-vinyl acetal copolymer, polycarbonate, and mixtures thereof. This surface pretreatment is located at the leading edge of the print head and can be applied from a channel of the type described herein, thereby applying both pretreatment and marking material in a single pass. Alternatively, the entire substrate may be coated with the pretreatment material and then marked as described elsewhere herein. It may also be desirable to simultaneously apply the marking material and the pretreatment material, such as mixing the material in a suspended state, as described herein in certain applications.

유사하게, 본 발명의 어떤 적용상황에서 기판의 표면에 포스트-마킹 처리를 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 마킹된 기판 또는 모든 마킹된 기판에 광택 마무리를 실시하는 것이 바람직할 수 있다. 한 보기에서, 기판은 본원에서 다른 방법으로 기술한 바와 같이, 텍스트와 도시영역에 모두 포함되는 마킹작업이 실행되고, 마킹된 기판의 도시영역에 광택 마무리를 선택적으로 적용하는 것이 바람직할 수 있으며, 이것은 프린트 헤드의 트레일링 에지(trailing edge)에서 채널로부터 포스트-마킹 처리를 적용함으로써, 달성될 수 있고 그에 의해서 원-패스 마킹과 포스트-마킹 처리를 할 수 있다. 다른 방안으로, 전체 기판은 적당하게 마킹될 수 있고, 그 다음 포스트-마킹 처리를 적용하기 위해 본 발명에 따른 마킹 장치를 통과할 수 있다. 또한, 어떤 적용상황에서, 본원에서 부가로 설명된 바와 같이, 재료를 부유상태에서 혼합함으로써, 마킹 재료와 포스트-처리 재료를 동시에 적용할 수 있다. 바람직한 표면 다듬질을 얻기 위한 재료들의 보기는 리니어 또는 브랜치의 폴리에스테르 수지, 폴리(스티렌) 호모폴리머, 폴리(아크릴레이트)와 폴리(메타크릴레이트) 호모폴리머 및 그 혼합물, 또는 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 부타디엔 모너머(단량체;monomer) 및 그 혼합물을 갖는 스티렌 모너머의 랜덤 공중합체, 폴리비닐 아세탈, 폴리(비닐 알콜), 비닐 알콜-비닐 아세탈 공중합체, 폴리카보네이트 및 그 혼합물등이다.Similarly, in some applications of the present invention, it may be desirable to apply a post-marking treatment to the surface of a substrate. For example, it may be desirable to perform a gloss finish on some marked substrates or all marked substrates. In one example, it may be desirable for the substrate to have a marking operation included in both text and urban areas, as described elsewhere herein, and to selectively apply a gloss finish to the urban area of the marked substrate, This can be achieved by applying post-marking processing from the channel at the trailing edge of the print head, thereby enabling one-pass marking and post-marking processing. Alternatively, the entire substrate may be suitably marked and then passed through the marking apparatus according to the invention to apply a post-marking process. In addition, in certain applications, the marking material and the post-treatment material may be applied simultaneously by mixing the material in a suspended state, as further described herein. Examples of materials for obtaining the desired surface finish include linear or branched polyester resins, poly (styrene) homopolymers, poly (acrylate) and poly (methacrylate) homopolymers and mixtures thereof, or acrylates, methacrylates Or a random copolymer of butadiene monomer (monomer) and styrene monomer having a mixture thereof, polyvinyl acetal, poly (vinyl alcohol), vinyl alcohol-vinyl acetal copolymer, polycarbonate and mixtures thereof and the like.

다른 프리-마킹 처리와 포스트-마킹 처리는 기판 또는 표면 조직 코팅[즉, 임의의 거친 또는 매끄러운 기판을 가장하기 위해, 엠보싱(embossing) 효과를 창조하는]과, 기판에서 물리적 반응 또는 화학적 반응을 갖도록 디자인된 재료[즉, 마킹 재료를 기판에 부착하기 위해서 기판에 결합될 때, 경화되거나 또는 반응을 일으키는 두 재료] 등을 포함한다. 다르게 주의하지 않는다면 또는 당기술에 숙련된 기술자에게 명백한 바와 같이, 마킹 재료를 이송, 계측, 저장하는 장치 및 방법에 관한 참고사항이 프리 마킹 처리 재료와 포스트 마킹 처리 재료(일반적으로, 다른 비마킹 재료)에 적용될 수 있다는 것을 주목해야 한다.Other pre-marking and post-marking treatments include substrate or surface tissue coating (ie, creating an embossing effect to simulate any rough or smooth substrate), and to have a physical or chemical reaction on the substrate. Designed materials (ie, two materials that cure or react when bonded to the substrate to attach the marking material to the substrate), and the like. Unless otherwise noted or as will be apparent to those skilled in the art, references to devices and methods for transferring, measuring, and storing marking materials may be referred to as premarked and postmarked materials (generally other non-marked materials). It should be noted that it can be applied to).

언급된 바와 같이, 마킹 재료는 고체 미립자 재료 또는 액체 미립자 재료일 수 있다. 그러나, 이 세트 내에서 여러 다른 방안이 있다. 예를 들어, 고체 미립자들의 단순한 집합과는 별도로, 고체 마킹 재료는 가스 또는 액체 캐리어에서 부유될 수 있다. 다른 보기는 다중 위상의 재료를 포함한다. 도 34에 있어서, 그러한 재료에서 고체 마킹 재료 미립자(286)는 액체 캐리어 매체(288)의 분리된 덩어리로 부유될 수 있다. 결합된 매체와 포위 캐리어는 캐리어 매체의 풀(290;pool)에 위치할 수 있다. 캐리어 매체는 마킹 재료에 액체 유동성을 부여하는 무색의 유전체일 수 있으며, 고체 마킹 재료 미립자(286)는 1 내지 2㎛이고 순수전하(net charge)를 가질 수 있다. 하기 기술된 공정을 통해서, 대전된 마킹 재료 미립자(286)는 인접 포트(294)에 위치한 적당한 전극(292)에 의해서 발생되어서 채널(296) 안으로 안내된 자기장으로 유인될 수 있다. 보조 전극(298)은 마킹 재료 미립자(286)의 적출을 보조할 수 있으며, 매니스커스(300;meniscus)는 포트의 채널 측부에서 형성된다. 미립자(286)/캐리어(288) 결합이 매니스커스(300)를 통해서 당겨질 때, 표면 장력은 미립자(286)가 미립자 표면에 있는 캐리어 매체의 박막으로부터 이격되게 캐리어 매체(288)로부터 당겨지도록 유발한다. 이 박막은 포스트-분사 조절(즉, 융합) 전에 미립자 위치에서 억류되는 것을 허용하면서, 특히 저속으로 미립자(286)가 대부분의 기판에 부착될 수 있도록 실행한다는 점에서, 유리하게 사용될 수 있다.As mentioned, the marking material may be a solid particulate material or a liquid particulate material. However, there are many different ways within this set. For example, apart from a simple collection of solid particulates, the solid marking material can be suspended in a gas or liquid carrier. Another example includes multiple phase materials. In FIG. 34, solid marking material particulate 286 in such a material may be suspended in a separate mass of liquid carrier medium 288. The combined medium and enveloping carrier may be located in a pool of carrier media. The carrier medium may be a colorless dielectric that imparts liquid flowability to the marking material, and the solid marking material fines 286 may be 1 to 2 μm and have net charge. Through the process described below, charged marking material particulates 286 may be generated by suitable electrodes 292 located at adjacent ports 294 and attracted to the magnetic field guided into the channel 296. Auxiliary electrode 298 may assist in the extraction of marking material particulates 286, with meniscus 300 formed at the channel side of the port. As the particulate 286 / carrier 288 bond is pulled through the meniscus 300, the surface tension causes the particulate 286 to be pulled from the carrier medium 288 spaced apart from the thin film of carrier medium on the particulate surface. do. This thin film can be advantageously used in that it allows the particulate 286 to adhere to most substrates, especially at low speeds, while allowing it to be held at the particulate position prior to post-injection control (ie fusion).

마킹 공정에서 다음 단계는 추진체 스트림 안으로 들어가는 마킹 재료를 계측하는 것이다. 하기 기술에서는 마킹 재료를 계측하는 것을 검토하고 있지만, 프리 마킹 처리 재료 및 포스트 마킹 처리 재료와 같은 다른 재료를 계측하는 단계도 검토할 수 있다는 것을 이해할 수 있으며, 참고적으로 마킹 재료를 독점으로 검토한 것은 단지 검토사항의 간결성을 위한 것이다. 계측단계는 본 발명의 다양한 실시예중에서 한 실시예에 따라 실행될 수 있다.The next step in the marking process is to measure the marking material entering the propellant stream. While the following techniques are considering measuring marking materials, it is understood that steps can be taken to measure other materials, such as pre-marked and post-marked materials, for your reference. It is merely for the sake of brevity of the review. The measuring step can be performed according to one of various embodiments of the present invention.

마킹 재료를 계측하는 제 1 실시예에 따르면, 마킹 재료는 정전기 전하가 부여된 재료를 포함한다. 예를 들어, 마킹 재료는 전하 조준기(charge director)와 함께 바인더(binder)에서 부유된 안료를 포함할 수 있다. 전하 조준기는, 예를 들어, 도 3에 도시된 코로나[66C,66M,66Y 및 66K;집합적으로 코로나(66)로 기술됨]를 통해서 충전될 수 있다. 다른 방안은 캐비티(30)의 코로나(45)[또는, 포트(44)와 같은 다른 적당한 위치]를 통해서 추진체 가스를 처음으로 충전하는 것이다. 충전된 추진체는 유동층[86C,86M,86Y,86K;집합적으로 유동층(86)으로 기술되고, 하기에 더욱 상세하게 검토됨]을 발생시키고 마킹 재료에 전하를 부여하는 이중 목적을 위해 포트(42)를 통해서 캐비티(28) 안으로 들어가도록 구성될 수 있다. 다른 방안은 캐비티(28) 외부의 다른 수단 또는 다른 기구에 의한 마찰충전(tribocharging)과정을 포함한다.According to the first embodiment for measuring the marking material, the marking material comprises a material imparted with an electrostatic charge. For example, the marking material may comprise a pigment suspended in a binder with a charge director. The charge collimator can be charged through, for example, the coronas shown in FIG. 3 (66C, 66M, 66Y and 66K; collectively described as corona 66). Another approach is to initially charge the propellant gas through the corona 45 (or other suitable location, such as port 44) of the cavity 30. The filled propellant generates a fluidized bed [86C, 86M, 86Y, 86K; collectively described as fluidized bed 86, discussed in more detail below] and a port 42 for the dual purpose of charging the marking material. It can be configured to enter into the cavity 28 through). Another approach involves tribocharging by other means or other mechanisms outside the cavity 28.

도 3에 있어서, 각 포트(42)에 대향하는 채널(46)의 한 표면에는 전극[54C,54M,54Y,54K;집합적으로 전극(54)으로 기술됨]이 형성되고, 대응하는 반대 전극(55C,55M,55Y,55K;집합적으로 반대 전극(55)으로 기술됨]은 캐비티(28) 내에 형성된다[또는 포트(44)에서 또는 포트(44) 내의 다른 위치에서 형성된다]. 전기장이 전극(54)과 반대 전극(55)에 의해서 발생할 때, 충전된 마킹 재료는 전기장으로 당겨지고, 채널(46)에서 추진체 스트림에 대략 수직하는 방향으로 포트(42)를 통해서 캐비티(28)를 빠져 나온다. 거기에 적용된 전극과 전하의 형태 및 위치는 전기장의 강도를 결정하고 그에 따라서 마킹 재료가 추진체 스트림 안으로 분사되는 힘을 결정한다. 일반적으로, 마킹 재료가 추진체 스트림 안으로 분사되는 힘은 마킹 재료에 있는 추진체 스트림의 힘으로 제공된 추진력이 분사력을 극복하도록 채택되고, 채널의 추진체 스트림으로 들어가서 마킹 재료가 출구 오리피스(56)로부터 나와서 추진체 스트림과 함께 기판을 향하는 방향으로 이동한다.In FIG. 3, electrodes [54C, 54M, 54Y, 54K; collectively described as electrode 54] are formed on one surface of the channel 46 opposite each port 42, and the corresponding counter electrode. 55C, 55M, 55Y, 55K; collectively described as counter electrode 55, is formed in cavity 28 (or at port 44 or at another location within port 44). When generated by this electrode 54 and the opposite electrode 55, the charged marking material is pulled into the electric field and opens the cavity 28 through the port 42 in a direction approximately perpendicular to the propellant stream in the channel 46. The shape and location of the electrodes and charges applied there determine the strength of the electric field and thus the force that the marking material is injected into the propellant stream in. In general, the force that is injected into the propellant stream is the marking material Provided propulsion with the power of the propellant stream in the Is adapted to overcome the blowing force, it enters into the propellant stream in the channel where the marking material out from the outlet orifice 56 and move the substrate along with the propellant stream in a direction toward.

전극(54)과 반대 전극(55)에 대한 다른 방안 또는 보충 방안으로서, 각 포트(42)는 정전기 게이트를 구비할 수 있다. 도 14a와 도 14b에서, 상기 게이트는 접촉층(91a,91b)을 통해서 조절가능하게 전환될 수 있는 전력 공급부에 접속된 포트(42)의 내경에서 두 부분 링 또는 밴드 전극(90a,90b)의 형태를 취한다. 링 전극에 의해 발생한 전기장은 충전된 마킹 재료를 당기거나 또는 밀어낼 수 있다. 층(91a,91b)은 개별 전극(90a,90b)의 매트릭스 어드레싱을 허용하도록 포토리소그래픽으로 또는 기계적으로 또는 다른 방식으로 패턴될 수 있다.As an alternative or supplement to the electrode 54 and the opposite electrode 55, each port 42 may have an electrostatic gate. In FIGS. 14A and 14B, the gates of the two-part ring or band electrodes 90a and 90b at the inner diameter of the port 42 connected to the power supply, which can be switched switchably through the contact layers 91a and 91b. Take form. The electric field generated by the ring electrode can pull or push the charged marking material. Layers 91a and 91b may be photolithographically or mechanically or otherwise patterned to allow matrix addressing of individual electrodes 90a and 90b.

마킹 재료를 계측하는 단계를 제공하는 다른 실시예는 도 15에 도시되며, 이 실시예는 채널(46)의 추진체 유동방향에 대략 평행하게 연장되는 하나 이상의 패스 영역(136)으로 구성된다. 각 패스 영역(136)은 몸체(26;또는 적당한 상부층)와 층(138) 사이에서 이격층으로 작용하는 층(140)을 개재하며 형성된다. 각 층은 본 발명의 특정 출원서에서 규정되는 바와 같이, 적당한 두께를 갖는 에칭된 포토레지스트, 기계 플라스틱 또는 금속 또는 다른 재료일 수 있다. 패스 영역(136)은 길이가 (마킹 재료 이동 방향으로) 100㎛ 또는 그 이상일 수 있다. 대략 평행한 플레이트 전극(142,144)은 서로 대면하면서 몸체(26)와 층(138)의 표면에 있는 패스 영역(136)에 형성된다.Another embodiment that provides for measuring the marking material is shown in FIG. 15, which consists of one or more pass regions 136 extending approximately parallel to the direction of propellant flow of the channel 46. Each pass region 136 is formed with a layer 140 acting as a spacing layer between the body 26 (or a suitable top layer) and the layer 138. Each layer may be an etched photoresist, mechanical plastic or metal or other material having a suitable thickness, as defined in the specific application of the present invention. Pass region 136 may be 100 μm or more in length (in the direction of marking material movement). Approximately parallel plate electrodes 142 and 144 are formed in the pass region 136 on the surface of the body 26 and the layer 138 while facing each other.

그러한 개방부의 어레이의 경우에 있어서, 매트릭스 어드레싱 구성이 사용되도록 허용하면서 횡렬 또는 종렬 라인중 하나에 의해서 어드레스된다. 전극은 마킹 재료를 계측하기 위해 정전기 게이트의 한 실시예를 형성한다.In the case of an array of such openings, it is addressed by either row or column lines, allowing the matrix addressing configuration to be used. The electrode forms one embodiment of an electrostatic gate to measure the marking material.

일반적으로, 그러한 평행한 플레이트 전극의 경우는 도 15에 도시되며, 사용된 마킹 재료는 방전되거나 충전될 수 있다. 방전된 마킹 재료의 경우에서, 마킹 재료는 공기 및 추진체 보다 상당히 높은 허용성을 가져야 하며, 그러한 경우, 전극 쌍은 반대 전하(+/-)를 가진다. 방전된 마킹 재료는 본질적으로 커패시터를 형성하도록 함께 작용하는 평행한 플레이트 전극 사이에서 전기장에 의해서 극성을 갖게 된다. 마킹 재료는 전극 사이에 확립된 전기장에서[즉, 전극 사이의 에너지가 더욱 많은 위치에서] 양호하게 체류한다. 마킹 재료는 그에 의해서 포트를 통해서 이동하지 못한다. 전극에 전하가 공급되지 않을 때, 마킹 재료는 통상적으로 후방 압력(back pressure), 압력 폭발(pressure burst) 등에 의해서 포트를 통하여 추진체 스트림 안으로 이동할 수 있다. 마킹 재료가 축적되는 것을 피하기 위해 전극에 교류 전류가 적용될 수 있다.In general, the case of such parallel plate electrodes is shown in FIG. 15, and the marking material used can be discharged or charged. In the case of discharged marking material, the marking material must have a significantly higher tolerance than air and propellant, in which case the electrode pairs have opposite charges (+/−). The discharged marking material is essentially polarized by the electric field between the parallel plate electrodes working together to form a capacitor. The marking material stays well in the electric field established between the electrodes (ie, at a location where there is more energy between the electrodes). The marking material does not thereby move through the port. When no charge is applied to the electrodes, the marking material may migrate into the propellant stream through the port, typically by back pressure, pressure bursts, or the like. An alternating current can be applied to the electrode to avoid the accumulation of marking material.

충전된 마킹 재료의 경우에 있어서, 전극중 하나가 "온(on)" 상태에 있을 때, 마킹 재료를 끌어당겨서 마킹 재료가 추진체 스트림 안으로 들어가는 것을 방지한다. "오프(off)" 상태에 있을 때, 전극은 마킹 재료의 극성과 반대되는 전하 극성을 갖는 전극(54)과 같은 제 3 전극 또는 후방 압력, 압력 폭발을 통해서, 마킹 재료가 통과하여 추진체 스트림 안으로 들어갈 수 있게 한다. 마킹 재료의 극성 전하(양전하 또는 음전하)를 수용할 수 있다.In the case of filled marking material, when one of the electrodes is in the "on" state, the marking material is attracted to prevent the marking material from entering the propellant stream. When in the " off " state, the electrode passes through a third electrode, such as electrode 54, having a charge polarity opposite the polarity of the marking material, or a back pressure, pressure explosion, through which the marking material passes and into the propellant stream. Allow to enter It can accept polar charges (positive or negative) of the marking material.

본 발명의 다른 실시예에 따른, 액체 마킹 재료는 소스로부터 분사됨으로써, 예를 들어, 음향 잉크 분사기에 의해서 계측되면서 추진체 스트림 안으로 들어간다. 도 16은 실시예의 간략한 도면을 도시하며, 도 16에 도시된 실시예(154)에 따라서, 채널(46)은 마킹 재료(156), 예를 들어, 액체 잉크와 같은 액체 마킹 재료의 풀 최상부면 위에 위치한다. 실시예(154)는 박막 ZnO 변환기와 같은, 평면형 압전 변환기(158)를 포함하며, 이 압전 변환기는 석영, 유리, 실리콘 등의 평탄한 음향 플레이트와 같은 적당한 음향 전도 기판의 후방 표면에 증착되거나 접착된다. 기판(160)의 대향 표면 또는 전방 표면이 그 위에 또는 그 내부에서 프레넬 렌즈, 구형 음향 렌즈 또는 다른 초점 렌즈(162)의 중심 위상 프로파일을 형성한다. 변환기(158)를 가로질러 rf 전압을 인가함으로써, 음향 비임이 발생하여 풀(156)의 표면에서 모아짐으로써, 풀로부터 방울(164)을 추진체 스트림 안으로 분사한다. 그레이스케일 제어(greyscale control)를 목적으로, 추진체 스트림 안으로 분사된 마킹 재료의 양은 짧게 연속으로 분사된 방울(164)의 크기와 수를 조절함으로써(음향 빔의 강도를 조절함으로써) 제어될 수 있다.According to another embodiment of the invention, the liquid marking material is injected from the source, for example into the propellant stream while being measured by an acoustic ink sprayer. FIG. 16 shows a simplified view of an embodiment, and according to the embodiment 154 shown in FIG. 16, the channel 46 is the top top surface of the marking material 156, for example a liquid marking material such as liquid ink. It is located above. Embodiment 154 includes a planar piezoelectric transducer 158, such as a thin film ZnO transducer, which is deposited or adhered to the back surface of a suitable acoustic conducting substrate, such as a flat acoustic plate of quartz, glass, silicon, or the like. . An opposing surface or anterior surface of the substrate 160 forms the central phase profile of the Fresnel lens, spherical acoustic lens or other focal lens 162 on or within it. By applying an rf voltage across the transducer 158, an acoustic beam is generated and collected at the surface of the pool 156, thereby spraying droplets 164 from the pool into the propellant stream. For the purpose of greyscale control, the amount of marking material injected into the propellant stream can be controlled by adjusting the size and number of droplets 164 sprayed in short succession (by adjusting the intensity of the acoustic beam).

추진체 스트림 안으로 들어가는 액체 마킹 재료를 계측하기 위한 다른 실시예(166)에서, TIJ 장치(168)와 같은 잉크 제트 장치가 사용된다. 도 17은 이 실시예의 간략한 도면을 도시한다. 실시예(166)에 따른, TIJ 분사기(168)는 이 분사기(168)로부터의 마킹 재료의 분사동작이 채널(46)에 위치한 포트(172)와 정렬하도록 인접 채널(46)에 위치한다. 마킹 재료(170)는 캐비티(174)에 저장된 액체 잉크와 같은 액체 재료이며, 이 마킹 재료(170)는 가열 요소(176)와 접촉한다. 가열될 때, 가열 요소는 TIJ 장치(168) 내에 위치한 채널(179)로부터 밀쳐지는 버블(177)을 발생한다. 버블(177)의 동작은 조절된 마킹 재료의 양이 마킹 재료의 방울(181) 형태로 채널로부터 추진체 스트림 안으로 밀쳐지도록(다르게 널리 공지된 바와 같이) 실행한다. 이러한 복수의 TIJ 분사기는 종래 기술에 대해서 속도가 개선되고 그레이스케일과 다른 장점을 가지면서 기판을 마킹하는 장치 및 방법을 제공하기 위해서, 본 발명에 따른 단일 탄도 에어로졸 마킹 채널과 결합하여 사용될 수 있다.In another embodiment 166 for measuring the liquid marking material entering the propellant stream, an ink jet device such as TIJ device 168 is used. 17 shows a simplified diagram of this embodiment. TIJ injector 168, according to embodiment 166, is located in adjacent channel 46 such that the injection of marking material from this injector 168 aligns with port 172 located in channel 46. The marking material 170 is a liquid material such as liquid ink stored in the cavity 174, which is in contact with the heating element 176. When heated, the heating element generates bubbles 177 that are pushed out of the channel 179 located within the TIJ device 168. The operation of the bubble 177 is performed such that the controlled amount of marking material is pushed from the channel into the propellant stream in the form of droplets 181 of marking material (as otherwise well known). Such a plurality of TIJ injectors can be used in combination with a single ballistic aerosol marking channel according to the present invention to provide an apparatus and method for marking a substrate with improved speed over other prior art and other advantages over grayscale.

액체 마킹 재료의 분사에 대한 많은 가능한 다른 실시예가 있지만, 상기 기술된 실시예는 상기 기술된 마킹 재료에 대해서 그 기능을 잘 수행할 수 있다는 사실을 이해해야 한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 장치는 액체 매니스커스가 포트(42)를 형성하도록, 마킹 재료의 점도의 함수로서 크기 설정된 포트(42)와 함께 그 기능을 잘 수행할 수 있다. 이 매니스커스와 대응 전극(54)은 평행한 커패시터의 플레이트를 형성한다. 전극(54)에 적당한 전하가 주어지면, 매니스커스로부터의 방울은 채널(46) 안으로 들어갈 수 있으며, 이러한 접근수단은 잉크, 기판의 프리처리 재료, 포스트-처리 재료와 같은 액체를 전달할 목적을 위해 잘 작용한다. 또한, 이것은 그 기술을 본 발명의 계측 장치 및 방법으로 사용할 수 있는 색조 분사(tone jet)로 공지된 기술과 유사하다.While there are many other possible embodiments for the spraying of the liquid marking material, it should be understood that the above described embodiment can perform well its function on the marking material described above. For example, the apparatus shown in FIG. 3 may perform its function well with the sized port 42 as a function of the viscosity of the marking material, such that the liquid meniscus forms the port 42. This meniscus and corresponding electrode 54 form a plate of parallel capacitors. Given the proper charge to the electrode 54, droplets from the meniscus can enter the channel 46, and this access means serves to deliver liquids such as ink, pretreatment material of the substrate, post-treatment material. Works well for It is also similar to the technique known as the tone jet which can use the technique with the measuring device and method of the present invention.

본원에 기재된 실시예의 진보된 방안으로서, 캐비티(28)로부터 마킹 재료를 추진하여 추진체 스트림으로 분사하기 위해, 압력 폭발을 제공하는 것이 바람직할 수 있으며, 이 압력 폭발은 도 18에 도시된 바와 같이, 각 캐비티(28) 내에 위치한 압전 변환기/다이어프램[68C,68M,68Y,68K;집합적으로 변환기/다이어프램(68)로 기술됨]과 같이, 여러 장치중 하나에 의해서 제공될 수 있다. 하나 이상의 변환기/다이어프램(68)은 독립적으로 어드레싱 수단[69C,69M,69Y,69K;집합적으로 어드레싱 수단(69)로 기술됨]에 의해서, 또는 보조 계측 장치와 결합하여 개별적으로 어드레스될 수 있다. 추진체 소스 등으로부터의 게이트 압력(gated pressure)을 포함하는 다양한 방법을 사용할 수 있다.As an advanced solution of the embodiments described herein, it may be desirable to provide a pressure explosion in order to propel the marking material from the cavity 28 into the propellant stream, which pressure explosion may be as shown in FIG. It may be provided by one of several devices, such as piezoelectric transducers / diaphragms [68C, 68M, 68Y, 68K; collectively described as transducers / diaphragms 68] located within each cavity 28. One or more transducers / diaphragms 68 may be individually addressed by addressing means [69C, 69M, 69Y, 69K; collectively described as addressing means 69], or in combination with an auxiliary metrology device. . Various methods can be used, including gate pressure from a propellant source or the like.

본 발명에 따라 추진체 스트림 안으로 들어가는 마킹 재료를 계측하기 위해, 다른 메카니즘을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 본원에서 참고로 합체된 공개 공보 특허 출원 제 WO 97 27 058 호에 기재된 기술과 같이, 토너 제트로 언급된 기술을 사용할 수 있다. 다른 방식으로는 마이크로미스트 장치를 사용할 수 있다.Other mechanisms may be used to measure the marking material entering the propellant stream in accordance with the present invention. For example, a technique referred to as toner jet can be used, such as the technique described in published patent application WO 97 27 058, which is incorporated herein by reference. Alternatively, micromist devices can be used.

본 발명에 따른 마킹 재료를 계측하기 위한 많은 실시예에서, 가동 부품(moving parts)은 포함되지 않는다. 계측 동작은, 예를 들어, 10kHz 보다 큰 매우 높은 변환 비율로 작동할 수 있다. 또한, 계측 시스템은 기계적인 가동 부품을 피함으로써 더욱 신뢰성있게 제조될 수 있다.In many embodiments for measuring the marking material according to the invention, no moving parts are included. The metrology operation can operate at very high conversion rates, for example, greater than 10 kHz. In addition, the metrology system can be manufactured more reliably by avoiding mechanical moving parts.

선택적인 계측 시스템을 제어하기 위해, 많은 단순한 어드레싱 구성중 하나를 사용할 수 있다. 그러한 한 구성은 도 19에 도시되고, 이 구성에 따라서 채널(46) 안으로 들어가는 마킹 재료를 계측하는 계측 장치[202C,202M,202Y,202K 등;집합적으로 계측 장치(202)로 기술됨]의 어레이(200)의 각 횡열은, 예를 들어, 접지된 공통 라인(206)을 통해서 상호 접속된다. 각 종열은 계측 장치(202)를 포함하며, 이 장치는 단일 채널(46) 안으로 들어가는 마킹 재료의 도입 과정을 조절한다. 각 종열의 각 계측 장치는, 예를 들어, 멀티플렉서(210)와 같은 제어 메카니즘에 관련 계측 장치를 접속하는 라인(208)을 통해서 개별적으로 어드레스된다. 각 "종열"은, 예를 들어, 5㎛의 범위일 수 있는 라인(208)을 형성하기 위해 넓은 영역을 제공하는 84㎛의 범위일 수 있다. 다른 실시예는 도 20에 도시되고, 이 실시예에서, 공통 라인(206)은 계측 장치의 단순한 매트릭스 어드레싱을 허용하기 위해 계측 장치(202)의 각 "횡열"을 개별적으로 어드레스함으로써, 예를 들어, 멀티플렉서(212)에 의해서 교체될 수 있다.To control the optional metrology system, one of many simple addressing configurations can be used. One such configuration is shown in FIG. 19 and according to this configuration of metrology devices (202C, 202M, 202Y, 202K, etc .; collectively described as metrology device 202) for measuring marking material entering channel 46. Each row of array 200 is interconnected via, for example, a grounded common line 206. Each column includes a metering device 202, which controls the introduction of marking material into the single channel 46. Each measurement device in each column is individually addressed via a line 208 that connects the associated measurement device to a control mechanism such as, for example, the multiplexer 210. Each “column” may be in the range of 84 μm, providing a large area to form a line 208 which may be, for example, in the range of 5 μm. Another embodiment is shown in FIG. 20, in which the common line 206 individually addresses each “side row” of the metrology device 202 to allow simple matrix addressing of the metrology device, for example. Can be replaced by the multiplexer 212.

여러 메카니즘은 본 발명의 어떤 실시예를 실현하는 데 필요하거나 유리할 수 있다는 것이 입증될 수 있다. 예를 들어, 도 3에는, 캐비티(28)로부터 채널(46) 안으로 들어가는 마킹 재료의 매끄러운 유동을 제공할 필요가 있으며, 포트(42)가 막히는 것을 방지할 필요성이 있다. 이러한 필요성은 소량의 추진체를 캐비티(28) 안으로 전환시킴으로써 어드레스될 수 있고, 이것은 캐비티의 압력이 채널 압력의 미만이 되도록 채널의 압력과 캐비티의 압력을 균형을 맞춤으로써 달성될 수 있다. 도 21은 압력 균형을 달성하기 위한 한 장치를 도시한다. 캐비티(28)의 한 실시예(214)는 도 21에 도시되고, 캐비티(214)에 저장된 마킹 재료를 채널(46) 안으로 들어가도록 허용하기 위해, (도시생략된 계측 장치의 제어 동작으로) 채널(46)과 교통하는 한 벽에 위치한 관련 포트(42)를 가진다. 캐비티(214)의 한 벽에서, 개방부는 자체를 관통해서 마킹 재료가 통과하는 것을 방지할 수 있을 만큼의 충분한 조도를 갖는 필터(220)를 가진다. 이 필터(220)는 회로(226)에 의해서 제어되는 밸브(224)에 파이프(222)를 통해서 연결된다. 예를 들어, 수렴 영역 바로 앞에 있는 채널(46) 내에 위치한 압력 센서(230)와, 캐비티(214) 내에 위치한 압력 센서(228)는 상기 회로(226)에 연결된다. 캐비티(214) 내의 압력은 압력 센서(228)에 의해서 모니터되고 압력 센서(230)에 의해서 모니터된 채널의 압력과 비교된다. 시스템이 개시될 때, 밸브(224)는 채널(46)의 압력이 증가하는 동안 폐쇄된다. 안정한 상태의 작동 압력에 도달할 때, 밸브(224)는 그 다음 제어가능하게 개방된다. 회로(226)는 밸브(224)를 제어가능하게 조절함으로써 캐비티(214)의 압력을 채널(46)의 압력 미만으로 유지하며, 이 압력 차이는 추진체가 채널로부터 캐비티 안으로 우회되는 결과를 발생시킨다.It may be demonstrated that various mechanisms may be necessary or advantageous for realizing certain embodiments of the present invention. For example, in FIG. 3, it is necessary to provide a smooth flow of marking material from the cavity 28 into the channel 46 and to prevent the port 42 from clogging. This need can be addressed by diverting a small amount of propellant into the cavity 28, which can be achieved by balancing the pressure in the cavity with the pressure in the cavity such that the pressure in the cavity is less than the channel pressure. 21 illustrates one apparatus for achieving pressure balance. One embodiment 214 of the cavity 28 is shown in FIG. 21, in order to allow the marking material stored in the cavity 214 to enter the channel 46 (in a control operation of the metrology device, not shown). It has an associated port 42 located on one wall in communication with 46. On one wall of the cavity 214, the opening has a filter 220 that has sufficient roughness to penetrate itself and prevent the marking material from passing therethrough. This filter 220 is connected through a pipe 222 to a valve 224 controlled by the circuit 226. For example, the pressure sensor 230 located in the channel 46 just in front of the convergence region and the pressure sensor 228 located in the cavity 214 are connected to the circuit 226. The pressure in the cavity 214 is monitored by the pressure sensor 228 and compared with the pressure of the channel monitored by the pressure sensor 230. When the system is started, the valve 224 is closed while the pressure in the channel 46 increases. When the steady state operating pressure is reached, the valve 224 is then controllably opened. The circuit 226 maintains the pressure of the cavity 214 below the pressure of the channel 46 by controllably adjusting the valve 224, which results in the propellant being diverted from the channel into the cavity.

도 3에 있어서, 상기 기술된 바와 같이, 포트(42)를 통해서 캐비티(28) 안으로 들어가는 추진체가 포트(42) 부근의 마킹 재료를 국부적으로 분쇄한다. 적당한 가소성, 팩킹 밀도 및 자화 성질 등을 가지며 적당한 크기 및 형태를 구비한 미립자의 마킹 재료를 사용할 때, 미립자들 사이의 마찰력 및 다른 결합력은 마킹 재료가 분열 면적에서 어떤 유체 성질을 취하도록 분쇄과정에 의해서[마킹 재료를 지나서 통과하는 추진체로 인하여] 충분히 감소될 수 있다. 이러한 조건에서, 유동화 마킹 재료의 영역[86C,86M,86Y,86K; 집합적으로 유동층(86)으로 기술됨]이 발생할 수 있다. 본원에 기재된 방식으로 유동층(86)을 제공함으로써, 점도가 감소된 유체형 재료를 생산하고 추진체를 우회시키면서 포트(42)를 연속으로 효과적으로 세척함으로써, 양자 모두 평탄하게 흐르도록 제조되며, 그에 의해서 정확한 스폿 크기, 위치, 색상 등을 얻는다.In FIG. 3, as described above, the propellant entering the cavity 28 through the port 42 locally mills the marking material near the port 42. When using particulate marking materials having adequate plasticity, packing density and magnetization properties, and having the appropriate size and shape, the frictional forces and other bonding forces between the particulates may cause the marking material to undergo certain fluid properties in the cleavage area. By means of a propellant passing past the marking material. Under these conditions, regions of fluidized marking material [86C, 86M, 86Y, 86K; Collectively described as fluidized bed 86). By providing the fluidized bed 86 in the manner described herein, both are manufactured to flow smoothly, thereby producing a fluidized material with reduced viscosity and continuously flushing the port 42 while bypassing the propellant, whereby Get spot size, location, color and more.

도 22에 있어서, 라인(240)은 도 21의 포트(42)에 인접한 채널(46)에 있는 지점에서 시간에 대한 압력의 플롯을 나타낸다. 라인(242)은 도 21의 센서(230)에서의 압력[P230;즉, 채널(46)의 노즐 부분 앞의 압력]을 나타내고, 라인(244)은 캐비티(214) 내의 압력이 유지되는 세트 지점(Pset)을 나타낸다. 채널에서 안정한 상태의 압력에 도달하고 그리하여 채널(46)과 캐비티(214) 사이의 바람직한 압력 균형에 이르기 위해서는 어떤 주기의 시간이 소모되기 때문에, 마킹 재료가 막히고, 누출 등을 방지하기 위해 압력 균형을 가속시키는 것이 바람직할 수 있으며, 이것은, 예를 들어, 추진체 소스로부터 도 21에 도시된 캐비티(214)에 위치한 개방부(232)를 경유하여 캐비티[또는 가압 캐비티(214)] 안으로 가압된 추진체를 도입함으로써, 달성될 수 있다.In FIG. 22, line 240 shows a plot of pressure over time at the point in channel 46 adjacent to port 42 of FIG. 21. [P 230; that is, a nozzle portion in front of the pressure in the channel (46) line 242 is the pressure at the sensor 230 of Figure 21 represents the line 244 is set to be the pressure in the cavity 214, keeping Represents a point (P set ). Since a certain period of time is spent in reaching a steady pressure in the channel and thus reaching the desired pressure balance between the channel 46 and the cavity 214, the marking material is clogged, the pressure balance is prevented to prevent leakage, etc. It may be desirable to accelerate, which may, for example, force a propellant from the propellant source into the cavity (or pressurized cavity 214) via an opening 232 located in the cavity 214 shown in FIG. 21. By introducing, it can be achieved.

유동층을 제공하기 위한 다른 장치(260)는 도 23에 도시되며, 이 실시예에서, 전극 및 전압의 시스템을 사용하여 유동층 뿐 아니라 계측 기능을 제공한다. 개념적으로, 이 실시예는 개별적이면서 보충적인 3 기능으로 분할할 수 있다: 마킹 재료 "바운싱(bouncing)", 마킹 재료 계측, 및 마킹 재료 "방사". 도너 롤(donor roll), 벨트, 드럼 또는 그 유사물[종래 마그네틱 브러쉬(283)로써 마킹 재료를 공급하는]과 같은 마킹 재료 캐리어(262)는 몸체(266)에 형성된 캐비티(28)의 한 실시예(264)로부터 작은 간격을 두고 유지된다. 포트(268)는, 예를 들어, 캐비티(264)와 채널(46)을 교통할 수 있게 연결하는 원통형 개방부로서, 몸체(266)의 베이스에 형성된다. 몸체(266)는, 예를 들어, 반도체층(272;실리콘과 같은)과 절연층(274;플라스틱 유리와 같은)으로 형성된 적층 구조 또는 단일 구조일 수 있다. 캐비티(264)의 벽은 적당하게 매끄러운 절연 경계부를 제공하도록 유전체(테프론과 같은)로 선택적으로 코팅될 수 있다. 또한, 이 코팅은 본원에서 기술된 다른 실시예에도 적용할 수 있다.Another apparatus 260 for providing a fluidized bed is shown in FIG. 23, in this embodiment using a system of electrodes and voltages to provide metrology as well as a fluidized bed. Conceptually, this embodiment can be divided into three separate and supplementary functions: marking material "bouncing", marking material metrology, and marking material "spinning". Marking material carriers 262, such as donor rolls, belts, drums or the like (which supply the marking material with conventional magnetic brushes 283), are one embodiment of a cavity 28 formed in the body 266. It is maintained at small intervals from the example 264. The port 268 is formed at the base of the body 266, for example, as a cylindrical opening for communicatively connecting the cavity 264 and the channel 46. Body 266 may be, for example, a laminated structure or a single structure formed of semiconductor layer 272 (such as silicon) and insulating layer 274 (such as plastic glass). The walls of the cavity 264 may optionally be coated with a dielectric (such as teflon) to provide a reasonably smooth insulating boundary. This coating can also be applied to other embodiments described herein.

구조 내에 증착된 연속 금속층이거나 또는 상기 포트 어레이의 각 포트(268)에 대응하도록 패턴될 수 있는 제 1 전극(276)이 포트(268)의 캐비티 측부에 형성된다. 통상적으로 포트(268)와 동심인 환형 평면 도형 안으로 패턴되는 제 2 전극은 포트(268)의 채널 측부에 형성된다. 선택적인 보조 전극(54)은 채널 내에서 형성되어서 캐비티(264)로부터 마킹 재료를 추출하는 것을 보조한다.A first electrode 276 is formed on the cavity side of the port 268 that can be a continuous metal layer deposited within the structure or patterned to correspond to each port 268 of the port array. A second electrode, typically patterned into an annular planar figure concentric with port 268, is formed at the channel side of port 268. An optional auxiliary electrode 54 is formed in the channel to assist in extracting the marking material from the cavity 264.

장치(260)의 각 여러 지점에서 전압을 적절하게 선택함으로써, 바람직한 3가지 작용을 얻을 수 있다. 예를 들어, 표 2는 한 가능한 선택 전압을 표시한다.By properly selecting the voltage at each of the various points of the device 260, three desirable actions can be obtained. For example, Table 2 shows one possible selection voltage.

장치(260)에서, 마킹 재료(282)는, 예를 들어, 트리브-충전(trib-charging) 또는 이온 충전에 의해서 충전되고 그에 의해서 캐리어(262)로써 유지된다. 캐비티(264) 내의 AC 전압은 충전된 토너가 캐리어와 제 1 전극(276) 사이에서 튀게 한다. DC 바이어스(bias)는 마킹 재료 섬프(sump;287)로부터 마킹 재료의 공급을 계속해서 유지하기 위해, 마킹 재료 이송 롤(284)과 캐리어(262) 사이에 유지된 전압차이다. 작은 크기와 전하-직경 비율(Q/d) 분포를 갖는 마킹 재료에 대해서, 바운스(bounce)는 AC 주파수와 동조된다. 최적의 AC 주파수는 캐리어(262)와 제 1 전극(276) 사이에서 마킹 재료의 통과 시간에 의해서 결정된다. 특히, 주기(T)는 통과 시간(τ)보다 2배가 되어야 한다.In the apparatus 260, the marking material 282 is charged by, for example, trib-charging or ion charging and thereby maintained as the carrier 262. The AC voltage in the cavity 264 causes the charged toner to bounce between the carrier and the first electrode 276. The DC bias is the voltage difference held between the marking material transfer roll 284 and the carrier 262 to continue to maintain the supply of marking material from the marking material sump 287. For marking materials with small size and charge-diameter ratio (Q / d) distribution, the bounce is synchronized with the AC frequency. The optimal AC frequency is determined by the passage time of the marking material between the carrier 262 and the first electrode 276. In particular, the period T should be twice the pass time τ.

게이트 전압은 포트(268)를 개방(켜다) 및 폐쇄(끄다)하도록 작동한다. "온" 조건에서, 전압의 극성은 충전된 마킹 재료의 극성과 정반대이므로, 마킹 재료를 제 1 및 제 2 전극(276,278) 사이의 자기장으로 끌어당긴다. 결국, 방출 전압은 보조 전극(54)에 의해서 확립되어서 충전된 마킹 재료 미립자들을 채널(46) 안으로 더욱 당기고, 상기 채널(46)에서 추진체 스트림은 마킹 재료를 기판을 향해 이동시킨다.The gate voltage operates to open (turn on) and close (turn off) port 268. In the " on " condition, the polarity of the voltage is the opposite of the polarity of the charged marking material, thus attracting the marking material to the magnetic field between the first and second electrodes 276,278. Eventually, the emission voltage is established by the auxiliary electrode 54 to pull the charged marking material particulates further into the channel 46, in which the propellant stream moves the marking material towards the substrate.

마킹 재료를 포트(42)를 향해 이동시키는 데 있어서, 특히 속도, 정확도, 정확한 타이밍으로 제어가능하게 이동시키는 것이 바람직하며, 이 방법은 마킹 재료 이송 과정으로 언급되어서, 여러 기술 중에서 하나에 의해서 달성될 수 있다.In moving the marking material towards the port 42, it is particularly desirable to controllably move it with speed, accuracy, and precise timing, which method is referred to as the marking material conveying process, which can be achieved by one of several techniques. Can be.

그러한 한 기술은 개별적인 마킹 재료 미립자를 이동시키기 위해, 정전기 이동 전파를 사용한다. 도 24에 있어서, 이 기술에 따라 동조된 DC 고전압 파형(waveform)은 각 포트(42)에 인접하게 형성되고 동일 간격으로 이격된 전극(88)의 그리드(148)에 적용된다. 그리드(148)는 캐비티 내부에서 포토리소그라피로 알루미늄으로써 형성되거나 또는 캐비티 내에 적용될 수 있는 리프트-오프 캐리어에 형성될 수 있다.One such technique uses electrostatic transfer propagation to move individual marking material particulates. In Figure 24, a DC high voltage waveform tuned in accordance with this technique is applied to the grid 148 of electrodes 88 formed adjacent each port 42 and spaced apart at equal intervals. The grid 148 may be formed as a photolithography aluminum inside the cavity or in a lift-off carrier that may be applied within the cavity.

도 25는 마킹 재료를 계측하기 위해, 정전기 이동 전파를 위한 전극(88)이 전극(142,144)와 결합하여 제공되는 실시예를 도시한다. 그러나, 본 발명의 범주 내에는 다양한 다른 이송 수단 및 계측 수단을 결합할 수 있다는 사실을 이해해야 한다.25 illustrates an embodiment in which electrodes 88 for electrostatic transfer propagation are provided in combination with electrodes 142 and 144 to measure marking material. However, it should be understood that various other transfer means and metrology means may be combined within the scope of the present invention.

표면을 보호하고 공지된 시간상수에서 전하를 빠르게 분산시켜서 마킹 재료를 그리드(148)를 따라 이동시키기 위해, 전극(88)에 대해 보호 및 이완층을 증착시킬 수 있다. 또한, 마킹 재료 운동 방향을 조절함으로써 적당한 코팅 작업을 보조하고, 전극 사이에 포획된 마킹 재료를 감소시키며 전극이 산화되고 부식되는 것을 최소로 감소시키며 전극 사이에 발생하는 아크를 축소한다.A protective and relaxed layer may be deposited on the electrode 88 to protect the surface and quickly dissipate the charge at a known time constant to move the marking material along the grid 148. In addition, by controlling the direction of the marking material movement, it aids in proper coating operation, reduces the marking material trapped between the electrodes, minimizes the oxidization and corrosion of the electrodes, and reduces the arcs that occur between the electrodes.

본원에서 기술한 이송 기능 및 계측 기능은 단일 장치로 실행될 수 있고 단일 공정으로 합체될 수 있다는 사실을 이해해야 한다. 그러나, 개별적인 또는 합체된, 본 발명에 따른 마킹 재료의 이송 및 계측 기능은 종래 기술에서 인식한 많은 문제들을 해결한다. 예를 들어, 마킹 재료는 거의 동시에 추진체 스트림 안으로 분사하는 데 사용될 수 있으며, 이것은 채널이 잉크 제트 시스템에서 공통으로 재충전하는 데 대기할 필요성의 문제점을 해결한다. 또한, 마킹 재료가 추진체 스트림 안으로 이동하고 그 후 기판에 증착되는 비율을 종래 기술에서 이용하는 것 보다 크게 향상시킨다; 사실, 어떤 실시예에서는 연속으로 제공될 수 있다.It should be understood that the transfer and metrology functions described herein may be implemented in a single device and may be incorporated in a single process. However, the conveying and metrology functions of the marking material according to the invention, individually or incorporating, solve many of the problems recognized in the prior art. For example, the marking material can be used to spray into the propellant stream at about the same time, which solves the problem of the need to wait for channels to recharge in common in the ink jet system. In addition, the rate at which the marking material moves into the propellant stream and then is deposited on the substrate is greatly improved than that used in the prior art; In fact, in some embodiments it may be provided continuously.

보기를 통해서, 600 spi에서 이격된 채널을 갖는 페이지-폭(21.6cm) 어레이 프린트 헤드를 고려하고, 스폿 사이즈가 출구 오리피스의 1.5 배의 직경과 동일하다고 가정한다(단순히 출구 오리피스가 둥근 횡단면을 갖는다고 가정한다). 따라서, 스폿 면적은 오리피스 면적의 2.25 배이다. 또한, 출원인이 마킹 재료가 모노크롬이고 전체 적용범위 5 미립자 두께를 갖는 종이 기판에 증착되기 원하는 직경에서 1㎛의 고체 미립자 토너라는 것을 가정하며, 이것은 2.25×10 미립자×1㎛ 또는 22.5㎛의 공급 길이가 추진체 스트림으로 공급될 필요가 있다는 것을 의미한다. 신중하게 하기 위해, 출원인은 15㎛의 길이를 가정할 것이다.By way of example, consider a page-width (21.6 cm) array print head with channels spaced at 600 spi and assume that the spot size is equal to 1.5 times the diameter of the exit orifice (the outlet orifice simply has a round cross section). Assume). Thus, the spot area is 2.25 times the orifice area. In addition, the Applicant assumes that the marking material is monochrome and is a solid particulate toner of 1 μm at a diameter desired to be deposited on a paper substrate having a total coverage of 5 particulate thickness, which is 2.25 × 10 particles × 1 μm or 22.5 μm feed length. Means that it needs to be fed to the propellant stream. To be careful, Applicants will assume a length of 15 μm.

막힘을 방지하기 위해, 마킹 재료 공급 속도가 추진체 속도 미만에서 등급 범위 보다 더욱 크다는 것을 또한 가정한다. 약 300 미터/초(m/s)의 추진체 속도로써, 출원인은 1m/s의 마킹 재료 공급 속도를 가정한다(10m/s는 대략 TIJ 방울 분사 속도이다). 1m/s에서, 15 ㎛ 길이의 마킹 재료를 공급하는 데 25 ㎲ 만큼 걸린다. 다시 말해서, 스폿 증착 시간은 스폿에 대해서 약 25㎲이다.To prevent clogging, it is also assumed that the marking material feed rate is greater than the rating range below the propellant speed. With a propellant speed of about 300 meters / second (m / s), Applicant assumes a marking material feed rate of 1 m / s (10 m / s is approximately the TIJ droplet injection speed). At 1 m / s, it takes 25 kW to feed the 15 μm long marking material. In other words, the spot deposition time is about 25 ms for the spot.

이 어레이에 대해서, 8.5×27.94cm 용지 페이지 전체를 만들기 위해서, 스폿에 대해서 27.94cm×600spi×25㎲ 또는 165 밀리세컨드(ms)가 소요된다. 절대적으로, 이것은 분 당 약 360 페이지에 상응하고, 이것은 TIJ 시스템으로부터 분 당 약 20 페이지의 최대값에 비교되어야 한다. 생산량이 증가하는 한 이유는 마킹 재료의 연속적인 공급을 제공하는 능력이다. 즉, 듀티사이클의 프린트 시간의 비율은 프린트 시간이 듀티사이클의 정확히 20%인 TIJ 시스템과 비교할 때, 거의 100 %이다(TIJ 듀티사이클의 80%까지는 채널이 잉크를 재충전하기 위해 대기하는 데 소용된다).For this array, 27.94 cm x 600 spi x 25 ms or 165 milliseconds is required for the spot to make the entire 8.5 x 27.94 cm paper page. Absolutely, this corresponds to about 360 pages per minute, which should be compared to a maximum of about 20 pages per minute from the TIJ system. One reason for the increased production is the ability to provide a continuous supply of marking material. That is, the percentage of print cycles in the duty cycle is nearly 100% when compared to TIJ systems where the print time is exactly 20% of the duty cycle (up to 80% of the TIJ duty cycle is used to wait for the channel to refill the ink). ).

어떤 실시예에서, 캐비티 내에서 유동층을 발생시킴에도 불구하고, 마킹 재료는 컴머(comers)와 같이 캐비티 내의 정체 영역에서 수렴되어서 유동층을 쇠약하게 하고 마킹 재료가 채널 안으로 분사되는 동작에 부정적인 영역을 미칠 수 있다. 이 보기는 도 26a에 도시된다. 이 문제점을 다루고 캐비티내에서 마킹 재료의 작업을 보조하기 위해, 캐비티 내의 용적이 교란될 수 있다. 도 26b는 이러한 교란을 발생하는 한 실시예(250)를 도시한다. 캐비티(28)를 형성하는 적어도 한 벽(254)은 캐비티(28) 내에서 기구 또는 압력 교란을 유발하는 압전 전기 재료(256)가 있으며, 이 교란은 캐비티(28)에 위치한 마킹 재료를 다이나믹한 상태로 유지하여, 캐비티(252) 내의 정체점을 회피한다.In some embodiments, despite generating a fluidized bed in the cavity, the marking material converges in the stagnant region within the cavity, such as a commer, debilitating the fluidized bed and adversely affecting the operation of the marking material being injected into the channel. Can be. This example is shown in FIG. 26A. To address this problem and to assist in the work of the marking material in the cavity, the volume in the cavity can be disturbed. FIG. 26B shows one embodiment 250 that causes such disturbances. At least one wall 254 forming cavity 28 has a piezoelectric electrical material 256 which causes an instrument or pressure disturbance within cavity 28, which disturbs the marking material located in cavity 28. In this state, the stagnation point in the cavity 252 is avoided.

전체 컬러 프린터와 같이, 복수의 마킹 재료에서, 둘 이상의 마킹 재료는 기판에 증착되기 전에 채널에서 혼할될 수 있다(다시, 프리 및 포스트 마킹 재료 처리 등과 같은 다른 재료에는 하기 기술이 적당하다). 그러한 경우, 각 마킹 재료는 개별적으로 계측되며 들어가고, 이것은 각 마킹 재료의 독립적인 제어를 요구하고, 필요한 어드레싱 및 다른 형태의 계측작업에 의해서 생산량 비율을 제한한다. 예를 들어, 도 27에는, 각 채널(46)이 하나 이상의 컬러를 갖는 마킹 재료가 제공될 수 있는 여러 색상의 마킹 시스템이 도시된다. 채널(46) 안으로 들어가는 마킹 재료의 유동을 제어하기 위해, 예를 들어, 상기 기술된 타입의 계측 장치(104)는 상기 기술된 방식에서 종열 어드레스 리드(106)와 횡열 어드레스 리드(108)를 통해서 매트릭스 방식으로 어드레스된다. 수동적으로 어드레스된 종열 어드레스 리드(106)의 820.3cm 길이 세트와 관련된 RC 시간 상수는 이 라인에서 최소의 얻을 수 있는 신호 상승 시간을 몇 마이크로초로 한정하고 출원인은 500 kHz에서 2㎲를 취한다. 최소 계측장치의 "온" 시간은 약 5㎲이다. n-비트 그레이스케일 프린트에 대해서, 각 색상에 대한 전체 적용범위는 스폿에 대한 2×5n를 취한다. 따라서, 그것은 전체 적용범위 600spi 페이지를 프린트하기 위해 27.9cm×600spi×(2×5n)㎲/스폿, 또는 약 33×2nms를 취하며, 이것은 약 분당 1800×2-n페이지에 상응한다. 채널에 비례한 5-비트 그레이스케일(n=5)에 대해서, 시스템은 분당 56 전체 컬러 페이지까지 취급하며, 단일 패스에서 각 스폿에 대하여 전체 컬러[CMYK 스펙트럼을 사용할 때]를 이용할 수 있다.[본 발명의 형태는 그레이스케일의 둘 이상의 비트에서 상대적으로 높은 스폿 밀도, 즉, 300spi 또는 그 이상의 밀도를 제공하는 것이고, 스폿의 직경을 크게 변경하지 않고 여러 레벨의 그레이스케일을 얻을 수 있다는 사실을 주의해야 한다. 즉, 마킹 재료의 밀도가 스폿에 대한 여러 레벨의 그레이 또는 색상으로 변화되는 동안, 스폿 사이즈는 일정하게, 즉, 120㎛로 유지된다.]As with all color printers, in a plurality of marking materials, two or more marking materials may be mixed in the channel before being deposited on the substrate (again, the following techniques are suitable for other materials such as pre and post marking material processing). In such a case, each marking material is individually metered and entered, which requires independent control of each marking material and limits the yield ratio by the required addressing and other forms of metrology. For example, FIG. 27 shows a multicolor marking system in which each channel 46 can be provided with a marking material having one or more colors. In order to control the flow of marking material entering the channel 46, for example, the measuring device 104 of the type described above is provided in the manner described above via the column address leads 106 and the row address leads 108. Addressed in a matrix manner. The RC time constant associated with the 820.3 cm long set of passively addressed column address leads 106 limits the minimum obtainable signal rise time on this line to a few microseconds and the applicant takes 2 ms at 500 kHz. The "on" time of the minimum measuring device is about 5 ms. For n-bit grayscale prints, the overall coverage for each color takes 2 × 5 n for the spot. Thus, it takes 27.9 cm × 600 spi × (2 × 5 n ) μs / spot, or about 33 × 2 n ms, to print the entire coverage 600 spi page, which corresponds to about 1800 × 2 −n pages per minute. . For 5-bit grayscale (n = 5) proportional to the channel, the system handles up to 56 full color pages per minute, and can use full color (when using CMYK spectrum) for each spot in a single pass. Note that a form of the present invention is to provide a relatively high spot density, i.e., 300 spi or more at two or more bits of grayscale, and that several levels of grayscale can be obtained without significantly changing the spot diameter. Should be. That is, while the density of the marking material changes to different levels of gray or color for the spot, the spot size remains constant, i.e., 120 mu m.]

더욱 빠른 어드레싱을 할 수 있어서 더욱 신속한 프린트가 가능한 다른 어드레싱 방안이 공지되어 있다. 예를 들어, 평행한 어드레싱 방안을 사용함으로써, 신호 상승 시간은 등급에 의해서 단축될 수 있다. 1㎲의 최소 계측장치 "온" 시간을 갖는 시스템은 분당 약 280 페이지에서 전체 컬러 그레이스케일 마킹을 할 수 있다.Other addressing schemes are known which allow for faster addressing and thus allow for faster printing. For example, by using parallel addressing schemes, signal rise time can be shortened by rating. A system with a minimum measuring instrument "on" time of 1 ms can achieve full color grayscale marking at about 280 pages per minute.

생산량과 컬러 깊이/그레이스케일 사이에는 트레이드오프가 있기 때문에, 상기 어느 한 특징 또는 양 특징에 대해서 최적화하기 위해, 시스템을 목적에 맞게 조직할 수 있다. 표 3은 상기 가정과 필요한 마킹 재료의 공급 속도를 바탕으로 생산량과 컬러 깊이/그레이스케일 매트릭스를 요약한다.Since there is a trade-off between yield and color depth / grayscale, the system can be tailored to the purpose in order to optimize for either or both features. Table 3 summarizes the yield and color depth / grayscale matrix based on these assumptions and the feed rate of the marking material required.

시스템에 대해서 색상 깊이 및 생산량이 고정될 필요는 없다는 사실을 주의해야 한다. 이러한 값들은 마킹 장치에 대한 셋업 과정 동안 사용자가 조절할 수 있다.Note that color depth and yield need not be fixed for the system. These values can be adjusted by the user during the setup process for the marking device.

컬러 수를 증가시키는 마킹은 스폿 사이즈/밀도에 대한 대략 가우스 함수 분포로 분배된다는 사실을 주의해야 하며, 이것은 4 색상 및 2 비트 그레이스케일을 갖는 시스템에 대해서 도 28에 도시된다.It should be noted that the marking that increases the number of colors is distributed in a roughly Gaussian function distribution for the spot size / density, which is shown in FIG. 28 for a system with four colors and two bit grayscale.

마킹 재료의 스폿 위치를 정확하게 제어하는 능력은 부분적으로는 추진체 속도와의 함수이고, 스폿 사이즈와 형태도 역시 이 속도의 함수이다. 한편, 추진체 속도를 선택하는 것은 부분적으로는 마킹 재료 미립자의 크기 및 질량의 함수이고, 또한 스폿 위치, 사이즈 및 형태는 충분히 팽창된 추진체가 얼마나 양호하게 체류하여 조준되는 가에 따른 함수이다. 도 29는 기판에 대략 수직으로 투시할 때, 실현된 추진체/기판 상호작용의 경우를 도시한다. 스트림라인(110)은 원통형 추진체 스트림이 마킹 재료 스폿(112)의 원형 디스크로부터 이격된 기판 표면에서 유동 패턴을 형성한다는 사실을 도시한다.The ability to precisely control the spot position of the marking material is partly a function of the propeller speed, and the spot size and shape are also a function of this speed. On the other hand, the choice of propellant velocity is partly a function of the size and mass of the marking material particulate, and also the spot position, size and shape is a function of how well the sufficiently expanded propellant stays and is aimed at. FIG. 29 illustrates the case of realized propellant / substrate interaction when viewed approximately perpendicular to the substrate. Streamline 110 shows the fact that the cylindrical propellant stream forms a flow pattern at the substrate surface spaced from the circular disk of marking material spot 112.

통상적으로, 마킹 재료 미립자는 추진체에 의해 부여된 관성으로 인하여 기판에 증착된다. 그러나, 마킹 재료 미립자의 기판에서의 위치는 도 30에 도시된 추진체/기판 경계면에서 발생하는 측방의 유체역학 요소에 의해서 중심으로부터 변경된다. 추진체 스트림의 중심으로부터 더욱 작은 질량의 미립자와 그와 같은 미립자들이 더욱 많이 존재할수록, 마킹 재료의 미립자들은 스폿 중심으로부터 전환된다. 그 결과는 스폿이 도 30에 도시된 가우스 함수 밀도 분포(114)를 갖는다.Typically, the marking material particulates are deposited on the substrate due to the inertia imparted by the propellant. However, the position of the marking material fine particles in the substrate is changed from the center by the lateral hydrodynamic elements occurring at the propellant / substrate interface shown in FIG. 30. The smaller the mass of particulates and such particulates from the center of the propellant stream, the more particulates of the marking material are converted from the spot center. The result is that the spot has a Gaussian function density distribution 114, shown in FIG.

도 31에서, 추진체/기판 경계면 효과에 기인하는 마킹 재료 미립자 편차의 최악의 경우의 평가 보기로서(즉, 기판 표면에서의 측방 드래그), 밀도ρp를 갖는 미립자(116)는 폭(L/2)의 추진체 스트림에서 기판에 수직하는 속도(v)로써 완전히 평탄한 기판(38)으로 안내된다고 가정한다. 기판의 표면에는 기판과 충돌하는 추진체에 의해서 유발된 속도(v)를 갖는 두께(L)의 측방향 추진체 유동(120)이 있다는 것을 가정한다. 즉, 추진체 속도가 기판과 상호작용할 때 전체적으로 측방향 유동으로 전환되는 최악의 경우를 가정한다.In FIG. 31, as a worst-case evaluation example of marking material particulate variation due to propellant / substrate interface effect (i.e., lateral drag on the substrate surface), the particulate 116 having a density ρ p has a width (L / 2). Suppose that it is guided to a completely flat substrate 38 at a velocity v perpendicular to the substrate in the propellant stream of (). It is assumed that the surface of the substrate has a lateral propellant flow 120 of thickness L with a velocity v induced by the propellant colliding with the substrate. That is, assume the worst case where the propeller velocity is converted to lateral flow as a whole when interacting with the substrate.

측방향 인력으로 인한 마킹 재료 미립자(116)의 측방향 편차(x)는 다른 미립자 직경(D)에 대해서 계산된다. 레이놀즈 수 수학식 1에서,The lateral deviation x of the marking material particulate 116 due to the lateral attraction is calculated for the other particulate diameter D. In Reynolds number 1,

여기서, ρp= 1.3kg/m3이고, μg= 1.7×10-5kg-s/m2. 3㎛의 미립자 사이즈와 v = 300m/s의 속도에 대해서, 레이놀즈 수는 70 이며, 이것은 2.8의 드래그 계수(CD)에 상응한다. 인력(FD)은 수학식 2에 의해서 주어진다.Where ρ p = 1.3 kg / m 3 and μ g = 1.7 × 10 −5 kg-s / m 2 . For a particle size of 3 μm and a speed of v = 300 m / s, the Reynolds number is 70, which corresponds to a drag coefficient (CD) of 2.8. The attractive force FD is given by Equation 2.

상기 측방향 인력은 미립자(116)의 수직 입사 궤도를 편향시켜서 관성 구심력(Fi)에 대해서 수학식 3으로부터 결정된 곡률(R)의 반경을 갖는 궤도도 이송한다.The lateral attraction also deflects the normal incidence trajectory of the microparticles 116 and also transports the trajectory with the radius of curvature R determined from Equation 3 with respect to the inertial centripetal force F i .

여기서, 속도 V는 아래 수학식 4와 같다.Here, the speed V is as shown in Equation 4 below.

이때 R은 아래 수학식 5로서 주어진다.R is given by Equation 5 below.

여기서, 단면적 A는 아래 수학식 6과 같다.Here, the cross-sectional area A is as shown in Equation 6 below.

그 결과로 인한 편차(x)는 수학식 7에 의해서 주어진다.The resulting deviation x is given by equation (7).

또는, 만약 수직 추진체 스트림 직경(L/2)이 1/2 어레이 피치로 채택되면, 상기편차 x는 수학식 8과 같다.Or, if the vertical propellant stream diameter (L / 2) is adopted with a half array pitch, then the deviation x is equal to (8).

유동속도(v)와, 미립자 사이즈(D)와, 소정의 어레이 밀도와, 1000kg/m3의 미립자 밀도에 대해서, 그 결과로 인한 편차(x)는 다양한 조건에 대해서 표 4에 표시되어 있다.For the flow rate v, the particle size D, the predetermined array density, and the particle density of 1000 kg / m 3 , the resulting deviation x is shown in Table 4 for various conditions.

따라서, 300m/s 유동 속도의 최악의 경우에 대해서, 1㎛의 마킹 재료 미립자 사이즈와, 600spi 해상도, 21㎛의 추진체 스트림(즉, 출구 오리피스 사이즈)는 아래 수학식 9에 의한 스폿 사이즈를 결정한다.Thus, for the worst case of 300 m / s flow rate, the marking material particulate size of 1 μm, the 600spi resolution, the propellant stream of 21 μm (ie the outlet orifice size) determine the spot size according to equation (9) below. .

스폿 사이즈가 팽창하는 것은 추진체 스트림/기판 경계면에서 측방향 인력에 기인하며, 이것은 모든 조건, 즉, (1) 비정체점과 충분히 전개된 횡류, (2)전체 추진체 스트림 속도와 동일한 횡류와, 그로 인하여 무시할 수 있는 마찰 손실 및 기판 형태, (3)전체 인력이 갑자기 적용되고 두 분사 직경이 기판으로부터 이격되는 조건들에 대한 최악의 경우에 상응한다. 레이놀즈 수는 특성 길이의 등급으로 인하여 매우 낮으며 난류는 미세 유체 유동 이론에 비례하여 전개될 수 없다는 사실을 주의해야 한다. 결국, 미립자 사이즈가 감소할 때, R은 어떤 지점에서 R이 두께(2L)의 측방향 추진체 유동에 근접하도록 증가한다는 사실을 주의해야 한다. 이것이 발생할 때, 마킹 재료 미립자는 스폿 중심으로부터 많이 편향되고 극단적으로는 기판과 접촉하지 않는다. 이것은 100nm 또는 그 이하의 범위에서 마킹 재료 미립자 사이즈에 대하여 (본원에서 추정한 가정을 기초하여) 발생한다는 것은 상기 기술로부터 알 수 있다.The expansion of the spot size is due to the lateral attraction at the propellant stream / substrate interface, which means that all conditions are: (1) the point of stagnation and the fully developed crossflow, (2) the crossflow equal to the overall propellant stream velocity, and Due to negligible frictional losses and substrate form, (3) the worst case for conditions where the entire attraction force is applied suddenly and the two injection diameters are spaced away from the substrate. Note that the Reynolds number is very low due to the grade of the characteristic length and that turbulence cannot develop in proportion to the theory of microfluidic flow. As a result, when the particulate size decreases, it should be noted that at some point R increases so as to approach the lateral propellant flow of thickness 2L. When this occurs, the marking material particles are highly deflected from the spot center and extremely do not contact the substrate. It can be seen from the above description that this occurs for the marking material particulate size in the range of 100 nm or less (based on the assumptions estimated here).

이것은 수용가능한 스폿 사이즈 및 위치 제어를 나타낼 뿐 아니라 가정된 조건에서 그것을 설명하고, 추진체 스트림으로부터 마킹 재료 미립자를 추출하는 데 특수한 메카니즘이 요구되지 않으며 마킹 재료를 기판에 증착한다.This not only represents acceptable spot size and position control but also accounts for it under assumed conditions, and no special mechanism is required to extract the marking material particulates from the propellant stream and deposits the marking material on the substrate.

그러나, 기판 표면에서 추진체 스트림으로부터 마킹 재료 미립자를 추출하는 과정을 더욱 향상시키는 것이 바람직할 경우에(즉, 낮은 유속/미립자 사이즈 등), 정전기가 강화된 미립자 추출과정을 사용할 수 있다. 기판 또는 압반을 마킹 재료 미립자의 반대 전하로 충전시킴으로써, 미립자와 기판/압반 사이의 인력작용이 추출과정을 향상시킨다. 그러한 실시예(178)는 도 33에 도시되고, 이 도면에서 몸체(26)는 순수 전하를 수용하고 유지할 수 있는 압반(180)에 인접하게 위치한다. 압반(180)의 전하는 벨트(184) 또는 다른 수단 또는 종래 기술에 공지된 방법(마찰 브러쉬, 압전 코팅 등과 같은)으로 압반(180)과 함께 이동하는 도너 롤러(182)에 의해서 적용될 수 있다.However, where it is desirable to further enhance the extraction of marking material particulates from the propellant stream at the substrate surface (ie, low flow rate / particulate size, etc.), electrostatically enhanced particulate extraction procedures may be used. By filling the substrate or platen with the opposite charge of the marking material particulates, the attraction between the particulates and the substrate / platen enhances the extraction process. Such an embodiment 178 is shown in FIG. 33, where the body 26 is located adjacent to the platen 180, which can receive and retain pure charge. The charge on platen 180 may be applied by belt 184 or other means or by donor roller 182 moving with platen 180 in a manner known in the art (such as friction brushes, piezoelectric coatings, etc.).

한 보기에서, 압반(180)은 도너 롤러(182)에 의해서 순수 양 전하로 제공되고, 마킹 재료 미립자(188)는, 예를 들어, 도 3에 도시된 코로나 또는 다른 수단에 의해서 순수 음전하가 제공될 수 있다. 마킹 수용 기판(즉, 종이)은 마킹 재료 소스와 압반 사이에서 압반에 인접하게 배치된다. 마킹 재료(188)와 압반 사이의 인력은 마킹 재료를 압반을 향해 가속시키고, 만약, 그러한 인력이 특히 상대적으로 낮은 추진체 속도를 갖는 실시예에서 충분히 강하다면, 추진체가 추진체의 측방향 끌림에 의해서 스폿 중심으로부터 치우치는 경향을 극복할 수 있다. 또한, 이 인력은 마킹 재료가 기판에서 튀는 문제점과 기판에서 의도하지 않은 위치에 안착하는 문제점, 포스트 분사 조절 전에 기판의 위치를 벗어나서 안착하는[즉, 가열 및/또는 압력 롤러(186)에 의한 융합] 문제점 및 뒤로 튀는 문제점 등을 해소하는 데 일조할 수 있으며, 이것은 동적 융합을 사용할 수 없을 때, 특히 유리하다.In one example, the platen 180 is provided with pure positive charge by the donor roller 182 and the marking material particulate 188 is provided with pure negative charge by, for example, corona or other means as shown in FIG. Can be. The marking receiving substrate (ie paper) is disposed adjacent the platen between the marking material source and the platen. The attraction between the marking material 188 and the platen accelerates the marking material toward the platen, and if such attraction is particularly strong enough in embodiments with relatively low propellant speeds, the propellant is spotted by lateral drag of the propellant. Overcome the bias from the center. In addition, this attraction forces the marking material to bounce off of the substrate and to settle in an unintended position on the substrate, fusion by the heating and / or pressure rollers 186 to rest outside the position of the substrate prior to post injection control. ] Can help to solve problems and bouncing problems, etc., which is particularly advantageous when dynamic fusion is not available.

일단, 마킹 재료가 기판으로 전달되면, 기판에 접착하거나 융합되어야 한다. 본 발명에 따른 융합과정에 대해서는 여러 접근방안이 있지만, 단순한 한 접근방안은 마킹 재료 미립자의 운동 에너지를 사용하는 것이다. 이 접근방안에 대해서, 마킹 재료 미립자는 기판과의 충돌시에 (기판은 무제한으로 경직성을 갖는 것을 가정한 상태에서) 이 기판과의 충돌로 인한 가소성 변형으로 미립자들을 동적으로 용해시키기에 충분한 속도(vc)를 가져야 한다. 용해과정(액체 또는 유리 상태로의 완전한 변이, 또는 유사한 역전가능한 임시 상태 변이) 이후에, 미립자는 응고되어(또는 원래 상태로 복귀하여) 기판에 융합된다.Once the marking material is transferred to the substrate, it must adhere or fuse to the substrate. While there are several approaches to the fusion process according to the invention, one simple approach is to use the kinetic energy of the marking material particulates. For this approach, the marking material particulates have a speed sufficient to dynamically dissolve the particulates upon collision with the substrate (assuming the substrate is infinitely rigid) with plastic deformation due to the collision with the substrate ( v c ) After the dissolution process (complete transition to the liquid or glass state, or similar reversible temporary state transition), the particulates solidify (or return to their original state) and fuse to the substrate.

동적 융합과정을 달성하기 위해, 다음과 같은 사실: 즉, (1)미립자의 운동 에너지는 미립자가 그 탄성 한계성을 초과하도록 충분해야 하고; (2) 운동 에너지는 미립자가 그 연화 온도를 초과하여 상변화를 유발하는 데 필요한 열 보다 커야 한다는 사실이 요구된다. 도 35는 본 발명의 전형적인 실시예에 대하여 운동 에너지에 대한 마킹 재료 미립자들의 수에 대한 플롯(190)이고, 동적 융합과정이 발생하는 일반적인 조건을 도시한다. 특정 운동 에너지 값 이상에서는, 미립자가 기판을 융합시키기에 충분한 에너지를 갖지만, 상기 특정 운동 에너지 값 미만에서는 미립자가 기판을 융합시키기에 불충분한 에너지를 가진다. 그 특정 운동 에너지 값은 동적 융합 에너지 임계값으로 기술되며 도 35에 도시된 경계부(192)로 표시된다. 본질적으로, 그 운동 에너지가 영역(194)에 적용되는 미립자는 불충분한 가열로 인하여 융합되지 않고, 그 반면에 영역(196)에서 에너지를 갖는 미립자는 융합된다. 본질적으로, 융합된 마킹 재료 미립자들의 퍼센트를 증가시키는 방안에는 두 방법이 있다. 첫째, 동적 융합 에너지 임계값이 변화될 수 있으며, 이것은 본질적으로 마킹 재료의 품질의 함수이다. 둘째, 전체 동적 에너지 곡선은, 예를 들어, 추진체 속도를 증가시킴으로써, 변화될 수 있다.In order to achieve a dynamic fusion process, the following facts: (1) the kinetic energy of the particulates must be sufficient for the particles to exceed their elastic limits; (2) It is required that the kinetic energy be greater than the heat necessary for the particulates to exceed their softening temperatures and cause a phase change. 35 is a plot 190 of the number of marking material particulates versus kinetic energy for a typical embodiment of the present invention, illustrating the general conditions under which the dynamic fusion process occurs. Above a certain kinetic energy value, the particulates have sufficient energy to fuse the substrate, but below the specific kinetic energy value, the particulates have insufficient energy to fuse the substrate. That particular kinetic energy value is described as the dynamic fusion energy threshold and is indicated by the boundary 192 shown in FIG. 35. In essence, the particles whose kinetic energy is applied to region 194 are not fused due to insufficient heating, while the particles with energy in region 196 are fused. In essence, there are two ways to increase the percentage of fused marking material particulates. First, the dynamic fusion energy threshold can be varied, which is essentially a function of the quality of the marking material. Second, the overall dynamic energy curve can be changed, for example by increasing the propellant speed.

속도(v)와, 밀도(ρ), 및 직경(d)을 갖는 구형 미립자의 운동 에너지는 수학식 10에 의해서 주어진다.The kinetic energy of the spherical fine particles having the velocity v, the density ρ, and the diameter d is given by the following equation (10).

직경(d)과, 열용적(Cp) 및 밀도(ρ)를 갖는 구형 미립자를 실내 온도(To)에서 연화 온도(Ts)를 지나치도록 가열하는 데 필요한 에너지(Em)는 수학식 11로 얻어진다.The energy E m required to heat spherical particulates having a diameter d, a thermal volume C p and a density ρ at room temperature T o beyond the softening temperature T s is given by Obtained by 11.

직경(d)와 영의 계수(Young's modulus;E)를 갖는 미립자를 그 탄성 한계값(σe)을 지나서 가소성 변형 제도로 변형시키는 데 필요한 에너지(Ep)는 수학식 12에 의해서 주어진다.The energy E p required to transform a particle having a diameter d and a Young's modulus E beyond its elastic limit σ e into a plastic deformation scheme is given by Equation 12.

가소성 변형을 얻기 위한 임계 속도(vcp)는 수학식 13에 의해서 주어진다.The critical velocity v cp for obtaining plastic deformation is given by equation (13).

최종적으로, 동적 용해과정을 얻기 위한 임계 속도(vcm)는 수학식 14에 의해서 주어진다.Finally, the critical velocity (v cm ) for obtaining the dynamic dissolution process is given by equation (14).

Cp=1000 l/kgK, Ts= 60℃ 와 To= 20℃를 갖는 열가소성에 대하여, 동적 용해를 얻는 데 필요한 임계 속도는 280 m/s이고, 이것은 상기 가정과 일치하며, 이 결과는 미립자 사이즈와 밀도와는 관련이 없다는 것을 주목해야 한다.For thermoplastics with C p = 1000 l / kgK, T s = 60 ° C. and T o = 20 ° C., the critical velocity required to obtain dynamic dissolution is 280 m / s, which is consistent with the above assumption, which results in particulate Note that it is not related to size and density.

280m/s 이상의 추진체 속도에 도달하는 과정은 여러 방법으로 달성될 수 있다. 한 방법은 장치의 기하학에 따라서(한 보기에서, 여러 분위기의 순서에 따라) 상대적으로 높은 압력으로, 예를 들어, 추진체 압력을 속도로 전환시키는 도 4에 도시된 소위 라발 노즐(Laval nozzle)의, 수렴 영역(48)과 발산 영역(50)를 갖는 채널의 수렴 영역으로 제공하는 것이다. 한 보기에서, 추진체는 채널의 모든 영역에서 음속(즉, 331m/s)이하이고, 다른 보기에서, 추진체는 발산 영역(50)에서는 초음속이며, 수렴 영역(48)에서는 아음속이고, 수렴 영역과 발산 영역 사이의 목부분(53)에서는 음속 또는 거의 음속에 가깝다.The process of reaching propellant speeds above 280 m / s can be achieved in several ways. One method involves the so-called Laval nozzle shown in Fig. 4, which converts the pressure of the propellant to speed, for example, at a relatively high pressure, depending on the geometry of the device (in one example, in the order of the various atmospheres). In other words, it serves as a convergence region of a channel having a convergence region 48 and a diverging region 50. In one example, the propellant is at or below the speed of sound (i.e., 331 m / s) in all regions of the channel, and in another example, the propellant is supersonic in the diverging region 50, subsonic in the converging region 48, converging region and diverging In the neck portion 53 between the regions, the speed of sound or near sound speed is close.

도 36은 각 측부에서 사각 횡단면 84㎛의 채널(46)의 추진체 압력에 대한 출구 오리피스(56)의 추진체 속도(v)를 도시한다(2.54cm에 대한 약 300 스폿에 상응하는). 알려진 바와 같이, 280m/s는 노즐을 갖는 채널 및 노즐이 없는 채널에 대한 적당한 압력에 즉시 도달할 수 있다.FIG. 36 shows the propellant velocity v of the outlet orifice 56 against the propellant pressure of the channel 46 of square cross section 84 μm on each side (corresponding to about 300 spots for 2.54 cm). As is known, 280 m / s can immediately reach a suitable pressure for the channel with the nozzle and the channel without the nozzle.

이러한 것은 기판이 무한히 경직되는 것을 가정하며, 대부분의 경우는 그렇지 않다. 기판의 탄성 효과는 그 항복 강도를 감소시키지 않으면서, 재료의 E-계수를 감소시킨다(즉, 재료의 항복 응력에 도달하는 데 더욱 많은 에너지가 요구될수록, 가소성 변형을 얻는 데 더욱 많은 에너지가 요구되며 vcp가 증가한다). 즉, 비록, 운동 에너지가 미립자를 용해시키는 데 필요한 에너지 보다 클 수 있지만, 충돌과정은 탄력적으로 되어서, 미립자를 튀게 하고 잠재적으로 열을 불충분하게 한다. 따라서, 어떤 시스템에서, 마킹 재료 미립자는 더욱 큰 예비 충돌 속도에 도달해야 하거나 또는 융합 보조과정이 그 시스템에 의해서 제공되야 한다.This assumes that the substrate is infinitely rigid, which in most cases is not. The elastic effect of the substrate reduces the E-coefficient of the material without reducing its yield strength (ie, the more energy is required to reach the yield stress of the material, the more energy is required to obtain plastic deformation). V cp increases). That is, although the kinetic energy may be greater than the energy required to dissolve the particulates, the collision process becomes elastic, causing the particulates to bounce and potentially insufficient heat. Thus, in some systems, marking material particulates must reach higher preliminary impact rates or fusion aids must be provided by the system.

만약, 융합 보조과정이 필요한 경우에, 여러가지 접근 방안을 사용할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 가열 필라멘트(122)가 분사 포트(56;도 4에 도시됨)에 인접하게 제공될 수 있고, 상기 분사 포트(56)는 마킹 재료 미립자를 용해시키는 데 필요한 운동 에너지를 감소시키거나 또는 부유하는 마킹 재료 미립자를 부분적으로 용해시킨다. 다른 방안으로, 또는 상기 필라멘트(122) 이외에, 가열된 필라멘트(124)가 기판(38;도 4에 도시됨)에 인접하게 위치하여 유사한 효과를 얻을 수 있다.If convergence assistance is needed, several approaches can be used. For example, one or more heating filaments 122 may be provided adjacent to the injection port 56 (shown in FIG. 4), which may reduce the kinetic energy required to dissolve the marking material particulates. Partially dissolved or suspended marking material particulates. Alternatively, or in addition to the filament 122, a heated filament 124 can be placed adjacent to the substrate 38 (shown in FIG. 4) to achieve a similar effect.

융합 과정을 보조하는 다른 접근방안은 레이저 빔과 같이, 조준된 라이트의 강한 빔을 통해서 마킹 재료 미립자를 통과시킴으로써, 마킹 재료 미립자를 용해시키는 데 필요한 운동 에너지를 감소시키거나 또는 부유하는 미립자를 적어도 부분적으로 용해시키기에 충분한 에너지를 미립자에 부여한다. 이 실시예는 도 37에 도시되며, 이 실시예에서, 마킹 재료 미립자의 스트림(130)이 레이저(134)에 의해서 발생한 레이저 빔과 같이, 조준된 강한 광원(132)을 통과하여 그 경로를 따라 기판(38)을 향한다. 또한, 레이저(134)가 아닌 다른 광원도 유사한 효과를 얻을 수 있다.Another approach to aid in the fusion process is to pass the marking material particles through the strong beam of the aimed light, such as a laser beam, thereby reducing the kinetic energy required to dissolve the marking material particles or at least partially freeing the suspended particles. Enough energy is given to the microparticles for dissolution. This embodiment is shown in FIG. 37, in which a stream 130 of marking material particulate passes through and is aimed at a strong aimed light source 132, such as a laser beam generated by laser 134. Facing the substrate 38. In addition, a light source other than the laser 134 may obtain a similar effect.

밀도(ρ)와, 질량(m)과, 직경(d)와, 열 용적(Cp)과, 연화 온도(Ts)를 갖는 미립자가 도 32에 도시된 바와 같이, 폭(L1)과, 크기(L2)를 갖는 레이저 빔을 통해서 속도(v)로 이동한다고 가정한다. 열 입력(△Q)의 상기 미립자에 대한 온도 변화(△T)는 수학식 15에 의해서 주어진다.Particles having a density (ρ), a mass (m), a diameter (d), a thermal volume (C p ), and a softening temperature (T s ) are represented by a width (L 1 ) and , Assume that it travels at a speed v through a laser beam of size L 2 . The temperature change ΔT for the fine particles of the heat input ΔQ is given by equation (15).

여기서, m = ρ·부피 = ρ·πd3/6Here, m = ρ · volume = ρ · πd 3/6

레이저 출력 밀도(p)는 수학식 16으로서 타원 면적으로 분할된 레이저 출력(P)에 의해서 주어진다.The laser power density p is given by the laser power P divided by the elliptic area as in equation (16).

시간 단위에 대하여 미립자에 의해서 흡수된 에너지는 흡수율(α; absorption fraction) 곱하기 미립자(πd2/4)의 투사 면적 곱하기 레이저 출력 밀도에 의해서 주어진다.Absorbed by the fine particles with respect to the time unit of energy absorption; given by the projected area of times the laser power density (α absorption fraction) times the particle (πd 2/4).

빔을 통해서 이동하는 동안 미립자에 의해서 흡수된 에너지는 수학식 18과 수학식 19에 의해서 주어진다.The energy absorbed by the particulates while traveling through the beam is given by equations (18) and (19).

온도 변화는 수학식 20에 의해서 주어진다.The temperature change is given by equation (20).

미립자의 초기 온도가 To일 때, 미립자를 그 유리 변이 온도를 초과하도록 가열하는 데 필요한 레이저 출력은 수학식 21에 의해서 주어진다.When the initial temperature of the particulate is T o , the laser power required to heat the particulate to exceed its glass transition temperature is given by equation (21).

보기로서, 출원인은 다음 값을 취한다:As an example, the applicant takes the following values:

따라서, 상기 보기의 마킹 재료 미립자를 용해하는 데 필요한 레이저 출력은 1.9 와트이고, 이것은 연속 빔, 섬유 결합 레이저 다이오드와 같이, 상업적으로 이용할 수 있는 레이저 시스템의 범위 내에 있다.Thus, the laser power required to dissolve the marking material particulates of the above example is 1.9 watts, which is within the range of commercially available laser systems, such as continuous beam, fiber coupled laser diodes.

도 38은 다양한 미립자 속도의 미립자 사이즈에 대한 미립자 용해에 필요한 광원 출력의 플롯을 도시하고, 레이저 다이오드로 부유물을 용해시키는 데 있어서 미립자 사이즈 및 속도에 대하여 적합해야 한다는 것을 표시한다. 부유 용해물에 의한 장점은 부피가 작은 재료가 가열된다는 것이다(부피가 큰 마킹 재료 또는 기판은 가열되지 않는다). 따라서, 부유 용해물은 다양한 마킹 재료 전달 패키지(즉, 고정식 및 가동식 마킹 재료 저장소)를 수용할 수 있고, 상대적으로 높은 미립자 온도(즉, 낮은 열량)에도 불구하고 낮은 마킹 재료의 열 용량으로 인하여 다양한 기판을 취급할 수 있다.FIG. 38 shows a plot of the light source output required for particulate dissolution against particulate size at various particulate velocities, indicating that it should be appropriate for particulate size and velocity in dissolving suspended matter with a laser diode. The advantage with suspended melt is that the bulky material is heated (the bulky marking material or substrate is not heated). Thus, the suspended melt can accommodate a variety of marking material delivery packages (i.e., stationary and movable marking material reservoirs) and vary due to the low heat capacity of the marking material despite the relatively high particulate temperatures (i.e. low calories). The substrate can be handled.

결국, 본 발명의 특수한 적용상황에 따라서, 융합과정을 보조하는 다른 시스템을 사용할 수 있다. 예를 들어, 추진체 자체가 가열될 수 있다. 이것은 추진체 열이 마킹 재료 미립자를 용해시키는 경우에 바람직하지 않을 수 있고, 이것은 채널을 오염시키고 막히게 하기 때문에, 충격 융합에 필요한 운동 에너지를 감소시키기 위해, 용해되기에 부족한 미립자에 충분한열 에너지를 부여할 수 있다. 기판(또는 압반과 같은 기판 캐리어)은 동적 융합과정을 보조하도록 충분히 가열되거나 또는 마킹 재료 미립자들을 용해시키기 위해 충분히 가열될 수 있다. 또는, 최신 건식인쇄 설비에서 사용된 융합 과정과 유사한, 열, 압력 또는 양자 결합으로, 장치의 개별 스테이션에서 융합과정이 발생할 수 있다. 마킹 재료로서 사용된 UV 경화성 재료는 융합되거나 또는 UV복사를 적용하여 경화되어서 부유되거나 또는 재료 수용 기판에 경화될 수 있다.Consequently, depending on the particular application of the invention, other systems may be used to assist the fusion process. For example, the propellant itself may be heated. This may be undesirable when the propellant heat dissolves the marking material particulates, which will contaminate and block the channels, which will give sufficient thermal energy to the particulates that are insufficient to dissolve to reduce the kinetic energy required for impact fusion. Can be. The substrate (or substrate carrier, such as a platen) may be sufficiently heated to aid in the dynamic fusion process or may be sufficiently heated to dissolve the marking material particulates. Alternatively, the fusing process may occur at individual stations of the device, with heat, pressure or both couplings, similar to the fusing process used in modern dry printing equipment. The UV curable material used as the marking material can be fused or cured by applying UV radiation to be suspended or cured to the material receiving substrate.

그러나, 본 발명의 중요 형태가 픽셀 단위를 기초로 상변화 및 융합과정을 제공하는 능력이라는 것을 이해해야 한다. 즉, 많은 종래 기술은 액체 잉크 또는 액체 캐리어의 토너와 같이, 액체 상태의 부피가 큰 인쇄 재료로 제한되어 왔다. 따라서, 본 발명은 해상도가 크게 향상되고 픽셀 수준의 여러 재료 또는 여러 색상의 싱글 패스 마킹(single pass marking)을 실행할 수 있다.However, it should be understood that an important aspect of the present invention is the ability to provide phase change and fusion processes on a pixel-by-pixel basis. That is, many prior arts have been limited to bulky printing materials in the liquid state, such as toners in liquid inks or liquid carriers. Therefore, the present invention can greatly improve the resolution and perform single pass marking of various materials or colors at the pixel level.

본 발명의 마킹 장치의 한 실시예를 작동하는 동안, 추진체는 채널(들)을 연속으로 관통하여 흐를 수 있으며, 이것은 여러 목표, 즉, 시스템이 기판을 마크할 수 있는 속도를 최대로 늘리는 것과, 마킹 재료가 축적된 채널을 연속으로 세척하는 것과, 채널 안으로 오염물질(종이 섬유, 먼지, 주위로부터의 습기 등)의 유입을 방지하는 목표 등을 성취할 수 있다.During operation of one embodiment of the marking apparatus of the present invention, the propellant may flow continuously through the channel (s), which is to maximize the speed at which the system can mark the substrate, namely, It is possible to achieve the purpose of continuously washing the channel in which the marking material has accumulated, preventing the introduction of contaminants (paper fibers, dust, moisture from the surroundings, etc.) into the channel, and the like.

시스템 출력이 꺼진, 비작동 상태에서, 추진체는 채널을 통해서 흐르지 않는다. 이 상태에서 오염물질이 유입되는 것을 막기 위해, 도 39에 도시된 밀폐 구조(146)가 프린트 헤드(34)의 면, 특히 출구 오리피스(56)와 접촉할 수 있다. 상기 밀폐 구조(146)는 고무 플레이트 또는 주위 환경으로부터 채널을 불침투성으로 밀봉할 수 있는 다른 재료일 수 있다. 다른 방안으로, 프린트 헤드(34)가 마킹 시스템 내에서 이동할 수 있는 경우에, TIJ 및 다른 프린트 시스템에서 공통으로 사용될 때, 마킹 시스템 내에서 유지 스테이션으로 이동할 수 있다. 또 다른 방안으로서, 마킹 시스템이 압반, 롤러 또는 그 유사물에 의해서 지지된 시트 매체에 마킹하도록 설계된 경우, 또한, 압반, 롤러 등이 고무와 같은 적당한 재료로 형성된 경우에, 프린트 헤드(34)는 채널을 밀봉하기 위해, 압반, 롤러 등과 접촉하도록 이동할 수 있다. 다른 방식으로, 압반, 롤러 등은 도 40에 도시된 바와 같이, 프린트 헤드(34)와 접촉하도록 이동할 수 있다.In the inactive state, with the system output off, the propellant does not flow through the channel. In order to prevent contaminants from entering in this state, the sealing structure 146 shown in FIG. 39 may contact the face of the print head 34, in particular the outlet orifice 56. The closure structure 146 may be a rubber plate or other material capable of impermeable sealing the channel from the surrounding environment. Alternatively, if the print head 34 can move within the marking system, it can move to the holding station within the marking system when used in common in the TIJ and other print systems. As another alternative, when the marking system is designed to mark sheet media supported by platens, rollers or the like, and also when the platens, rollers or the like are formed of a suitable material such as rubber, the print head 34 In order to seal the channel, it can be moved in contact with platens, rollers and the like. Alternatively, the platens, rollers, etc. can move to contact the print head 34, as shown in FIG.

포트(42)와 어떤 관련 개방부(136) 및 전극(142)을 세척하는 과정은 상기 기술된 유동층을 확립하기 위해 사용된 추진체 유동에 의해서 또는 마킹 재료가 채널 안으로 분사되지 않을 때, 상기 포트 등을 통해서 추진체가 흐르도록, 채널과 마킹 재료 캐비티 사이의 압력 균형을 조절함으로써 달성할 수 있다.The cleaning of the port 42 and any associated openings 136 and electrodes 142 may be carried out by the propellant flow used to establish the fluidized bed described above or when no marking material is injected into the channel, such as the port or the like. By adjusting the pressure balance between the channel and the marking material cavity so that the propellant flows through.

다른 실시예(320)는 도 43에 도시되고, 실시예(320)에서, 프린트 헤드(322)는 반드시 역전된다. 유동층(324)은 밸브(326) 또는 유사 수단을 조절하여 추진체 소스(33)로부터의 추진체와 같은, 적당한 가스에 의해서 확립되는 것을 제외하고는 상술한 설명이 본 실시예에도 동일하게 적용된다. 에어로졸 영역(328)은 유동층(324)에 걸쳐 확립되어서, 이 유동층(324)을 생성하는 가스 또는 다른 수단에 의해서 다시 확립된다. 에어로졸 영역(328)으로부터의 마킹 재료는 그 다음 계측되며 추진체 스트림으로 된다.Another embodiment 320 is shown in FIG. 43, and in embodiment 320, the print head 322 is necessarily reversed. The above description applies equally to this embodiment except that the fluidized bed 324 is established by a suitable gas, such as the propellant from the propellant source 33 by adjusting the valve 326 or similar means. The aerosol zone 328 is established over the fluidized bed 324, which is in turn established by the gas or other means generating this fluidized bed 324. The marking material from the aerosol zone 328 is then metered and into the propellant stream.

지금까지, 본원에 기술한 탄도형 에어로졸 마킹 장치 및 그 구성요소의 여러 실시예를 이해할 수 있다. 이 실시예는 통합된 저장소와 압축된 추진체를 제공하는 압축기와, 재충전가능한 또는 원격 마킹 재료 저장소, 하나 이상의 다양한 기판에 마킹하기 위해, 매우 높은 생산량 또는 매우 넓은 마킹 면적으로 설계된, 동적 융합을 위한 고속의 추진체 속도를 포함할 수 있는 대규모의 시스템에서 페이퍼 상의 인쇄량(컬러 또는 단색의) 및 품질 개선을 목적으로 설계된, 마킹 재료 및 추진체를 보유하는 대체성 카트리지를 갖는 소규모 시스템[데스크-탑, 홈 오피스(home office) 등]까지 포함한다. 본원에서 기술되고 설명된 실시예는 재인쇄 정합없이 기판에 또는 기판 위에 마킹 재료를 적용하기 전에, 장치의 채널 내에서 어떤 마킹 재료를 실질적으로 혼합할 수 있는 능력으로, 단일 마킹 재료와, 원 패스 총 컬러의 마킹 재료와, 육안으로 볼 수 없는 재료와, 예비 마킹 처리 재료와, 포스트-마킹 처리 재료 등을 적용할 수 있다. 그러나, 본원에 기술된 설명은 단지 예시적이며 본 발명의 범주 및 청구범위를 한정하는 것으로 간주될 수 없다는 것을 이해해야 한다.To date, various embodiments of the ballistic aerosol marking device and components thereof described herein can be understood. This embodiment provides a high speed for dynamic fusion, with a compressor providing an integrated reservoir and a compressed propellant, a rechargeable or remote marking material reservoir, very high yield or a very large marking area for marking on one or more various substrates. Small systems with replaceable cartridges holding marking material and propellant, designed for the purpose of improving print volume (color or monochromatic) and quality on paper in large-scale systems that may include the propellant speed of [desk-top, home office (home office), etc.]. The embodiments described and described herein provide a single marking material and one pass with the ability to substantially mix any marking material within the channel of the device prior to applying the marking material to or on the substrate without reprint registration. It is possible to apply marking materials of all colors, materials that are not visible to the naked eye, preliminary marking materials, post-marking materials and the like. It should be understood, however, that the description set forth herein is illustrative only and should not be taken as limiting the scope and claims of the invention.

Claims (12)

250㎛ 이하의 폭을 갖는 출구 오리피스를 구비한 둘 이상의 인접 내부 채널을 갖는 구조체와,A structure having two or more adjacent internal channels having an outlet orifice having a width of 250 μm or less, 상기 채널과 교통할 수 있도록 연결된 마킹 재료 저장소와,A marking material reservoir connected to communicate with the channel; 상기 하나 이상의 채널과 마킹 재료 저장소 사이에 배치되고 상기 하나 이상의 채널과 교통할 수 있도록 연결되어서, 상기 저장소로부터 상기 하나 이상의 채널 안으로 미립자 마킹 재료를 선택적으로 주입할 수 있는 계측 장치를 포함하는 미립자 마킹 재료의 분사 장치.A particulate marking material comprising a metrology device disposed between the at least one channel and the marking material reservoir and connected in communication with the at least one channel to selectively inject particulate marking material from the reservoir into the at least one channel Spraying device. 추진체 스트림을 접수하고 이 추진체 스트림이 이동할 수 있는 출구 오리피스를 구비한 내부 채널을 갖는 구조체와,A structure having an internal channel having an outlet orifice that receives a propellant stream and to which the propellant stream can move; 상기 채널과 교통할 수 있도록 연결된 미립자 마킹 재료의 저장소와,A reservoir of particulate marking material connected in communication with the channel; 상기 채널과 마킹 재료 저장소 사이에 배치되어서, 상기 저장소로부터 상기 추진체 스트림 안으로 미립자 마킹 재료를 선택적으로 주입할 수 있는 계측 장치를 포함하는 미립자 마킹 재료의 분사 장치.And a metering device disposed between the channel and the reservoir of marking material, the metering device capable of selectively injecting the particulate marking material from the reservoir into the propellant stream. 250㎛ 이하의 폭을 갖는 출구 오리피스를 각각 구비한 둘 이상의 인접 내부 채널을 갖는 프린트 헤드와,A print head having at least two adjacent inner channels each having an outlet orifice having a width of 250 μm or less, 추진체 소스로 제공된 추진체가 상기 채널을 통해서 흘러서 채널 내부에 운동 에너지를 갖는 추진체 스트림을 형성하도록, 이 추진체 스트림을 상기 출구 오리피스를 통해서 기판을 향하여 안내하는 상기 각 채널에 연결된 추진체 소스와,A propellant source connected to said each channel for guiding said propellant stream through said outlet orifice toward said substrate such that a propellant provided as a propellant source flows through said channel to form a propellant stream with kinetic energy inside said channel; 저장소로부터의 미립자 마킹 재료가 상기 각 채널 안에 있는 추진체 스트림으로 제어가능하게 주입되어서, 상기 추진체 스트림의 운동 에너지가 상기 미립자 마킹 재료가 상기 기판과 충돌하도록 실행하기 위해, 상기 각 채널에 교통할 수 있도록 연결된 마킹 재료 저장소를 포함하는, 미립자 마킹 재료를 기판위에 증착하기 위한 장치.Particulate marking material from the reservoir is controllably injected into the propellant stream in each of the channels such that the kinetic energy of the propellant stream is able to communicate to each of the channels to effect the particulate marking material to impinge against the substrate. An apparatus for depositing particulate marking material on a substrate, comprising a connected marking material reservoir. 제 3 항에 있어서, 상기 둘 이상의 각 인접 채널은 다른 인접 채널로부터 250㎛ 이하로 이격되게 구성된, 미립자 마킹 재료를 기판위에 증착하기 위한 장치.4. The apparatus of claim 3, wherein each of the at least two adjacent channels is configured to be spaced 250 micrometers or less from other adjacent channels. 제 4 항에 있어서, 각 저장소로부터의 마킹 재료가 상기 추진체 스트림 안으로 제어가능하게 주입될 수 있도록, 상기 채널중 하나 이상의 채널과 각각 교통할 수 있도록 연결된 복수의 마킹 재료 저장소를 추가로 포함하는, 미립자 마킹 재료를 기판위에 증착하기 위한 장치.5. The particulate of claim 4, further comprising a plurality of marking material reservoirs connected to each in communication with at least one of the channels such that marking material from each reservoir can be controllably injected into the propellant stream. Apparatus for depositing marking material onto a substrate. 추진체가 유동할 수 있는 250㎛ 이하의 폭을 갖는 출구 오리피스를 구비하고 추진체 스트림이 상기 기판을 향하도록 안내하는 내부 채널을 구비한 헤드 구조체에, 상기 채널을 관통하여 유동함으로써 운동 에너지를 갖는 추진체 스트림을 형성하는 상기 추진체를 제공하는 단계와,A propellant stream having kinetic energy by flowing through the channel in a head structure having an outlet orifice having a width of 250 μm or less through which the propellant can flow and having an inner channel for directing the propellant stream towards the substrate Providing the propellant to form a; 미립자 마킹 재료를 상기 채널 안에 있는 추진체 스트림 안으로 제어가능하게 주입하는 단계와,Controllably injecting particulate marking material into the propellant stream in the channel; 상기 추진체 스트림의 운동 에너지가 상기 미립자 마킹 재료가 기판과 충돌하도록 실행하는 단계를 포함하는, 마킹 재료를 기판위에 증착하기 위한 방법.Performing kinetic energy of the propellant stream to cause the particulate marking material to collide with the substrate. 제 6 항에 있어서, 상기 마킹 장치가 작동 상태에 있는 동안, 상기 추진체 스트림을 상기 채널을 통해서 연속으로 유동시키는 단계를 추가로 포함하는, 마킹 재료를 기판위에 증착하기 위한 방법.7. The method of claim 6, further comprising continuously flowing the propellant stream through the channel while the marking device is in operation. 제 6 항에 있어서, 하나 이상의 마킹 재료가 미립자 마킹 재료인, 다른 여러 마킹 재료를 상기 추진체 스트림 안으로 제어가능하게 도입하여서, 상기 추진체 스트림의 운동 에너지가 다른 여러 마킹 재료가 상기 기판과 충돌하도록 유발하는 단계를 추가로 포함하는, 마킹 재료를 기판위에 증착하기 위한 방법.7. The method of claim 6, wherein the controllable introduction of several other marking materials into the propellant stream, wherein at least one marking material is a particulate marking material, causes the different kinetic energies of the propellant stream to collide with the substrate. Further comprising the step of depositing a marking material on the substrate. 제 6 항에 있어서, 상기 기판과 충돌하기 전에, 상기 채널 안에서 상기 여러 마킹 재료를 혼합하는 단계를 추가로 포함하는, 마킹 재료를 기판위에 증착하기 위한 방법.7. The method of claim 6, further comprising mixing the various marking materials in the channel prior to impingement with the substrate. 내부에 출구 오리피스를 갖는 채널을 구비한 헤드 구조체에, 상기 채널을 통해서 유동함으로써 운동 에너지를 갖는 추진체 스트림을 형성하는 추진체를 제공하는 단계와,Providing a head structure having a channel having an outlet orifice therein, the propellant forming a propellant stream having kinetic energy by flowing through the channel; 마킹 재료 미립자를 상기 채널의 추진체 스트림 안으로 제어가능하게 도입함으로써, 상기 추진체 스트림의 운동 에너지가 상기 마킹 재료 미립자로 하여금 상기 출구 오리피스를 나와서 속도(vc)로 상기 기판과 충돌하도록 유발하는 단계와,Controllably introducing marking material particulates into the propellant stream of the channel, causing the kinetic energy of the propellant stream to cause the marking material particulates to exit the outlet orifice and collide with the substrate at a speed v c ; 마킹 재료 미립자를 응고시킴으로써, 상기 마킹 재료를 기판에 융합시키는 단계를 포함하며,Fusing the marking material to the substrate by solidifying the marking material particulate, 상기 채널은 상기 추진체 스트림을 출구 오리피스를 통해서 상기 기판을 향하는 방향으로 안내하고,The channel directs the propellant stream through the outlet orifice in the direction towards the substrate, 상기 속도(vc)는 상기 기판과 마킹 재료 미립자의 충돌로부터, 가소성 변형에 의해서 마킹 재료 미립자를 동적 용해시키기에 충분한 속도인, 기판 마킹 방법.And said velocity v c is a velocity sufficient to dynamically dissolve the marking material particulates by plastic deformation from collision of the substrate and marking material particulates. 제 10 항에 있어서, 상기 마킹 재료 미립자와 상기 기판과의 충돌이 상기 마킹 재료 미립자의 탄성 한계값을 초과하고,The method of claim 10, wherein the collision between the marking material fine particles and the substrate exceeds the elastic limit value of the marking material fine particles, 상기 마킹 재료 미립자와 상기 기판과의 충돌이 상기 마킹 재료 미립자를 그 연화 온도를 초과하도록 가열하여 상변화를 유발할 수 있는 운동 에너지를, 상기 추진체가 상기 마킹 재료 미립자에게 부여하는 기판 마킹 방법.And the propellant imparts to the marking material fine particles kinetic energy which can cause a phase change by causing the collision between the marking material fine particles and the substrate to heat the marking material fine particles above their softening temperature. 마킹 재료를 운반하고, 저장소에 저장된 마킹 재료가 이동할 수 있는 포트를 포함하는 하나 이상의 저장소와,One or more reservoirs that carry the marking material and comprise ports through which the marking material stored in the reservoir can move; 마킹 재료 수용 영역을 포함하고 추진체 수용 영역으로부터 출구 오리피스까지 연장되는 하나 이상의 채널을 내부에 형성하고, 상기 포트가 상기 저장소 및 상기 마킹 재료 수용 영역과 교통할 수 있도록 연결하는 채널 영역과,A channel region having a marking material receiving region therein and extending into at least one channel extending from the propellant receiving region to the outlet orifice and connecting the port to be in communication with the reservoir and the marking material receiving region; 상기 하나 이상의 저장소에 저장된 마킹 재료에 작용할 수 있으며, 상기 하나 이상의 포트와 관련되어 이 포트에 인접하게 배치되어서, 상기 마킹 재료에 작용함으로써, 상기 저장소로부터 상기 마킹 재료 수용 영역으로 들어가는 마킹 재료를 제어가능하게 계측할 수 있는 하나 이상의 정전 계측 장치를 포함하고, 프린트 헤드에 교체식으로 부착할 수 있는 카트리지.Acting on the marking material stored in the one or more reservoirs and disposed adjacent to the one or more ports and acting on the marking material, thereby controlling the marking material entering the marking material receiving area from the reservoir. A cartridge removably attachable to the print head, the cartridge including one or more electrostatic measuring devices that can be calibrated.
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US09/163,954 US6328409B1 (en) 1998-09-30 1998-09-30 Ballistic aerosol making apparatus for marking with a liquid material
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US9/163,765 1998-09-30
US9/163,954 1998-09-30
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005014179A1 (en) 2003-08-08 2005-02-17 Sharp Kabushiki Kaisha Electrostatic suction type fluid discharge device, electrostatic suction type fluid discharge method, and plot pattern formation method using the same
US10933636B2 (en) * 2013-12-06 2021-03-02 Palo Alto Research Center Incorporated Print head design for ballistic aerosol marking with smooth particulate injection from an array of inlets into a matching array of microchannels

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5519556A (en) * 1978-07-29 1980-02-12 Ricoh Co Ltd Ink jet head
JPS5528819A (en) * 1978-08-21 1980-02-29 Ricoh Co Ltd Ink jet recording head
JPS56146773A (en) * 1980-04-16 1981-11-14 Mitsubishi Electric Corp Ink printing device
ATE15901T1 (en) * 1981-01-21 1985-10-15 Unilever Nv SUBSTANCE CONTAINING LIPIDS AND PROTEINS IN PARTICULATE FORM AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURE.
US4403228A (en) * 1981-03-19 1983-09-06 Matsushita Electric Industrial Company, Limited Ink jet printing head having a plurality of nozzles
JPS60229764A (en) * 1984-04-27 1985-11-15 Citizen Watch Co Ltd Non-impact printer
JPS61173944A (en) * 1985-01-30 1986-08-05 Tokyo Electric Co Ltd Method and apparatus for recording image

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KR100839002B1 (en) 2008-06-18
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