MXPA99008764A - Aparato para marcar con aerosol balistico - Google Patents

Abstract

Se describe una cabeza de impresión para utilizarse en un aparato marcador en el cual se hace pasar una corriente de propelente a través de un canal y se dirige hacia un sustrato. El material marcador, tal como una tinta, pigmento orgánico, etc. es introducido de manera controlada al flujo de propelente y se le imparte energía cinética suficiente para que incida sobre un sustrato una multiplicidad de canales dirigen el propelente y material marcador permitiendo un alto rendimiento, un marcado de alta resolución. Puede ser introducidos materiales marcadores múltiples al canal y mezclarse enél antes de hacerse incidir sobre el sustrato, o mezclarse o superponerse sobre el sustrato sin registro. Un ejemplo es una impresora a todo color de un solo paso.

Description

APARATO PARA MARCAR CON AEROSOL BALÍSTICO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona de manera general con el campo de los dispositivos marcadores, y de manera, más particular con componentes para un dispositivo capaz de aplicar un material marcador al sustrato introduciendo el material marcador en un flujo propelente de alta velocidad. El chorro de tinta es actualmente una tecnología de impresión común. Existen una variedad de tipos de impresoras de chorro de tinta, incluyendo de chorro de tinta térmico (TU) , chorro de tinta piezoeléctrico. En general, son eyectadas o expulsadas gotas de tinta desde un orificio localizado en uno de los extremos de un canal. En una impresora TIJ por ejemplo, se eyecta o expulsa una gota por medio de la formación explosiva de una burbuja de vapor dentro de un canal que contiene tinta. La burbuja de vapor se forma por medio de un calentador, en forma de una resistencia, localizada sobre la superficie del canal. Hemos identificado varias desventajas con los sistemas TIJ (y otros chorros de tinta) conocidos en la técnica. Para un sistema TIJ de 300 puntos por pulgada (dpi), el orificio de salida desde el cual es inyectada o expulsada una gota, es típicamente del -orden de REF.: 31034 aproximadamente 64 µm de ancho, con una separación de canal a canal (distancia) de aproximadamente 84 µm, y para un sistema de 600 dpi, el ancho de aproximadamente 35 µm .y la separación es de aproximadamente 42 µm. Un límite sobre el tamaño del orificio de salida es impuesto por la viscosidad de la tinta fluida utilizada por esos sistemas. Es posible disminuir la viscosidad de la tinta diluyendo esta en cantidades crecientes de líquido (por ejemplo, agua) con el propósito principal de reducir el ancho del orificio de salida. Sin embargo, el incremento del contenido de líquido de la tinta, da como resultado un incremento del apelmasamiento, arrugas en el papel, y un tiempo de secado más lento de la gota de tinta eyectada o expulsada, lo cual afecta negativamente a la resolución, calidad de la imagen (por ejemplo tamaño mínimo del punto, mezclado intercolor, forma del punto, etc.). El efecto de esta limitación del ancho del orificio es que limita la resolución de la impresión TIJ, por ejemplo a muy por debajo de 900 dpi, debido a que el tamaño del punto es función del ancho del orificio de salida, y la resolución es función del tamaño del punto. Otra desventaja de las tecnologías de chorro de tinta conocidas es la dificultad de producir impresión en la escala de gris. Es decir, que es muy difícil para un sistema de chorro de tinta producir diferentes tamaños de punto en un sustrato impreso. Si se hace disminuir la fuerza de propulsión (calor en un sistema de TIJ) para eyectar o expulsar menos tinta en un intento por producir un punto más pequeño, o de igual modo se incrementa la fuerza de propulsión para eyectar o expulsar una tinta y por lo tanto producir un punto más grande, la trayectoria de la gota eyectada se ve afectada. Esto a su vez vuelve difícil o imposible la colocación precisa del punto, y no únicamente vuelve la impresión en escala de gris monocromática problemática, sino que hace impracticable la impresión por chorro de tinta en escala de gris y de colores múltiples. Además, la impresión en escala de gris preferida se obtiene no debido a la variación del tamaño del punto, como en el caso para la TIJ, sino haciendo variar la densidad de puntos y manteniendo a la vez un tamaño de punto constante. Otra ventaja más de los sistemas de chorro de tinta comunes, es la velocidad de marcado obtenida. Aproximadamente el 80% del tiempo requerido para imprimir un punto es consumido mientras se espera que el canal de chorro de tinta sea rellenado con tinta por acción capilar. En cierto grado, una tinta más diluida fluye más rápido, pero da lugar a un problema de apelmasamiento, arrugamiento del sustrato, tiempo de secado, etc., discutido anteriormente.

Un problema común a los sistemas de impresión por eyección es que los canales pueden obstruirse. Sistemas tales como el TIJ, el cual emplea colorantes de tinta acuosos son con frecuencia sensibles a este problema y de manera común emplean sitios sin impresión para limpiar el canal durante la operación. Esto se requiere debido a que la tinta típicamente se sienta en un eyector esperando que sea eyectada durante la operación, y mientras está sentada puede comenzar a secarse y conducir a una obstrucción. Otras tecnologías que pueden ser relevantes como antecedente a la presente invención incluyen las impresiones de tinta por rejillas electrostáticas, eyección electrostática (llamada chorro de tono) , acústica, y ciertos sistemas de aerosol y atomización tales como la sublimación de tinte.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención es un componente para un sistema novedoso para aplicar un material marcador a un sustrato, directa o indirectamente, el cual supera las desventajas a las que se hizo referencia anteriormente, y otras discutidas también aquí. En particular, la presente invención es un sistema del tipo que incluye un propelente, el cual se desplaza a través de un canal, y un material marcador, el cual es introducido de manera controlable (es decir modificable durante el uso) o dosificado en el canal, de modo que la energía del propelente impulsa el material marcador hacia el sustrato. El propelente es usualmente un gas seco, el cual puede fluir continuamente a través del canal mientras el aparato marcador está en una configuración operativa (es decir, en un estado encendido o similar, listo para marcar) . El sistema se conoce como "marcador de aerosol balístico" en el sentido de que el marcado se logra en esencia lanzando un sólido o partículas semisólidas, no coloidales, o alternativamente un material marcador líquido a un sustrato. La forma del canal puede dar como resultado un vuelo colimado (o enfocado) del propelente y el material marcador sobre el sustrato. El siguiente resumen y descripción detallada describen muchas de las características generales de un aparato para marcado con aerosol balístico, y un método para emplear el mismo. La presente invención es, sin embargo, un subconjunto de la descripción completa contenida aquí como será evidente a partir de las reivindicaciones de la misma. En nuestro sistema, el propelente puede ser introducido en una puerta propelente en el canal para formar un flujo propelente. Puede ser introducido entonces un material marcador hacia el flujo propelente desde una o más de las puertas de entrada del material marcador. El propelente puede entrar al canal a alta velocidad. De manera alternativa, el propelente puede ser introducido en el canal a alta presión, y el canal puede incluir una restricción (por ejemplo, la boquilla tipo convergente/divergente laval o similar) para convertir la alta presión del propelente a alta velocidad. En tal caso, el propelente se introduce en una puerta localizada en un extremo proximal del canal (la región convergente) y las puertas de material marcador se proporcionan cerca del extremo distal del canal (en o corriente abajo además de la región divergente) , permitiendo la introducción del material marcador al flujo propelente. En el caso donde se proporcionan puertas múltiples, cada puerta puede proporcionarse para un color diferente (por ejemplo, cían, magenta, amarillo y negro), material de tratamiento premarcado (tal como un material marcador adherente) , material de tratamiento postmarcado (tal como un material de terminado superficial del sustrato, por ejemplo, recubrimiento mate o brillante, etc.), material marcador no visible en otras circunstancias al ojo sin ayuda (por ejemplo, material que contiene partículas magnéticas, material fluorescente ultravioleta, etc.) u otro material marcador a ser aplicado al sustrato. El material marcador es impartido con energía cinética desde el flujo propelente, y eyectado o expulsado desde el canal en un orificio de salida localizado en el extremo distal del canal en una dirección hacia un sustrato.

Puede proporcionarse uno o más de tales canales en una estructura la cual, en una modalidad, se le llama aquí cabeza de impresión. El ancho del orificio de salida (o eyección) de un canal es generalmente de orden de 250 µm o más pequeño, de manera preferible entre el intervalo de 100 µm o más pequeño. Donde se proporciona más de un canal, la distancia, o separación de borde a borde (o centro a centro) entre lo canales adyacentes también puede ser del orden de 250 µm o más pequeña, de manera preferible en el intervalo de 100 µm o más pequeña. De manera alternativa, los canales pueden estar apilados permitiendo una separación borde a borde reducida. El orificio de salda y/o algunos o todos los canales pueden tener una forma circular, semicircular, ovalada, cuadrada, rectangular, triangular u otra forma de sección transversal cuando se vean a lo largo de la dirección del flujo del flujo propelente (el eje longitudinal del canal) . El material a ser aplicado al sustrato puede ser transportado a una puerta por una o más de una amplia variedad de formas, incluyendo la alimentación por gravedad simple, hidrodinámica, electrostática, o transporte ultrasónico, etc. El material puede ser dosificado fuera de la puerta hacia el flujo propelente también por una amplia variedad de formas, incluyendo el control del mecanismo de transporte, o un sistema separado tal como un equilibrador de presión, dispositivos electrostáticos, energía acústica, chorro de tinta, etc. * El material a ser aplicado al sustrato puede ser un 5 material particulado sólido o semisólido, tal como un pigmento orgánico o una variedad de pigmentos orgánicos de diferentes colores, una suspensión tal como un material marcador en un portador, una suspensión de tal material marcador en un portador con un director de carga, un material l de cambio de fase, etc. Una modalidad preferida emplea un material marcador el cual es particulado, sólido o semisólido, y seco o suspendido en un portado líquido. Tal material portador es llamado aquí material marcador particulado. Este debe ser distinguido de un material marcador líquido, material marcador disuelto, material marcador atomizado o material no particulado similar, el cual es llamado de manera general aquí material marcador líquido. Sin embargo, la presente invención es capaz de utilizar tal material marcador líquido en ciertas aplicaciones, como se 0 describe en otra parte aquí. Además, la capacidad de utilizar una amplia variedad de materiales marcadores (por ejemplo, materiales marcadores no limitados a acuosos) permite a la presente invención marcar sobre una amplia variedad de sustratos. Por ejemplo, la presente invención permite el marcado directo sobre sustratos no porosos tales como polímeros, plásticos, metales, vidrio, superficies tratadas y terminadas, etc. La reducción del apelmasamiento y eliminación del tiempo de secado también proporciona una impresión mejorada a sustratos porosos tales como papel, textiles, cerámicas, etc. Además, la presente invención puede ser configurada para el marcado indirecto, por ejemplo para marcar un rodillo o banda de transferencia intermedia, marcar una película aglutinantes viscosa y un sistema de transferencia por contacto, etc. El material a ser depositado sobre un sustrato puede ser sometido a modificación posterior a la ejecución, por ejemplo fusión o secado, recubrimiento, curado, etc. En el caso de la fusión, la energía cinética del material a ser depositado por sí misma es suficiente para fundir efectivamente el material marcador después del impacto con el sustrato y fundir este al sustrato. El sustrato puede ser calentado para mejorar este proceso. Pueden utilizarse rodillos de presión para fundir en frío el material marcador al sustrato. Puede emplearse, de manera alternativa, el cambio de fase al vuelo (sólido-líquido-sólido) . Un alambre caliente en la trayectoria de la partícula es una forma de lograr el cambio de fase inicial. De manera alternativa, la temperatura del propelente puede lograr este resultado. En una modalidad, puede emplearse un láser para calentar y fundir el material particular al vuelo para lograr el cambio de fase inicial. El derretimiento y fusión también puede ser ayudado electrostáticamente (es decir, reteniendo el material particulado en una posición deseada para permitir un tiempo amplio para el derretimiento y fusión hacia una posición final deseada) . El tipo de partícula también puede indicar la modificación posterior a la ejecución. Por ejemplo, los materiales curables con UV pueden ser curados mediante la aplicación de radiación UV, ya sea al vuelo o cuando se localicen sobre el sustrato que contiene el material. Puede que el propelente puede fluir continuamente a través de un ca al, la obturación del canal debido a la acumulación de material se reduce o elimina (el propelente limpia continuamente, de manera efectiva, el canal) . Además, puede proporcionarse un cierre el cual aisla los canales del ambiente cuando el sistema no está en uso. De manera alternativa, la cabeza de impresión y el soporte del sustrato (por ejemplo, un plato) pueden ser puestos físicamente en contacto para efectuar el cierre del canal. Pueden diseñarse ciclos de limpieza inicial y terminal en la operación del sistema de impresión para optimizar la limpieza de los canales. El material residual limpiado del sistema puede ser depositado en una estación de limpieza. Sin embargo, también es posible acoplar el cierre contra un orificio para redirigir el flujo de propelente a través de la puerta y hacia el reservorio para colocarlo por lo tanto hacia afuera de la puerta. De este modo, la presente invención y sus diferentes modalidades proporcionan las numerosas ventajas discutidas anteriormente, así como ventajas adicionales las cuales serán descritas con mayor detalle posteriormente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Una apreciación más completa de la invención y muchas de las ventajas concomitantes de la misma se obtendrán y comprenderán fácilmente haciendo referencia a la siguiente descripción detallada y los dibujos que la acompañan en los cuales números de referencia similares denotan elementos similares entre los diferentes dibujos. Los dibujos, descritos brevemente a continuación, no están a escala. La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema para marcar un sustrato de acuerdo a la presente invención. La Figura 2 es una ilustración en corte transversal de un aparato marcador de acuerdo a una modalidad de la presente invención. La Figura 3 es otra ilustración en corte transversal de un aparato marcador de acuerdo a una modalidad de la presente invención.

La Figura 4 es una vista en planta de un canal, con una boquilla, del aparato marcador mostrado en la Figura 3. Las Figuras 5A y 6A, hasta 6C son vistas en corte transversal, en la dirección longitudinal, de los diferentes ejemplos de canales de acuerdo a la presente invención. La Figura 7 es otra vista en planta de un canal de un aparato marcador, sin una boquilla, de acuerdo a la presente invención. Las Figuras 8A hasta 8D son vistas en corte transversal, a lo largo de eje longitudinal, de varios ejemplos adicionales de canales de acuerdo a la presente invención. Las Figuras 9A y 9B son vistas desde los extremos de arreglos de canales no apilados y apilado bidimensionalmente de acuerdo a la presente invención. La Figura 10 es una vista en planta de un arreglo de canales de un aparato de acuerdo a una modalidad de la presente invención. Las Figuras HA y 11B son vistas en planta de una porción del arreglo de canales mostrado en ía Figura 9, que ilustran dos modalidades de puertas de acuerdo a la presente invención. Las Figuras 12A y 12B "son ilustraciones en corte transversal de un aparato marcador con un cuerpo removible de acuerdo a dos modalidades diferentes de la presente invención. La Figura 13 es un diagrama de flujo del proceso para marcar un sustrato de acuerdo a la presente invención. La Figura 14A es una vista lateral, en corte transversal, y la Figura 14B es una vista en planta, de un dispositivo dosificador de material marcador de acuerdo a una modalidad de la presente invención, que emplea un electrodo anular. La Figura 15 es una vista lateral, en corte transversal, de un dispositivo dosificador de material marcador de acuerdo a otra modalidad de la presente invención, que emplea dos electrodos. La Figura 16 es una vista lateral, en corte transversal, de un dispositivo dosificador de material marcador de acuerdo a otra modalidad de la presente invención, que emplea un eyector acústico de tinta. La Figura 17 es una vista lateral, en corte transversal, de un dispositivo dosificador de material marcador de acuerdo a otra modalidad más de la presente invención, que emplea un eyector TIJ. La Figura 18 es una vista lateral, en corte transversal, de un dispositivo dosificador de material marcador de acuerdo a una modalidad más de la presente invención, que emplea un transductor/diafragma piezoeléctrico. La Figura 19 es una ilustración esquemática de un arreglo de dispositivos dosificadores de material marcador conectados para el direccionamiento de la matriz. La Figura 20 es otra ilustración esquemática de un arreglo de dispositivos dosificadores de material marcador conectados para el direccionamiento de la matriz. La Figura 21 es una vista en corte transversal de una modalidad para generar un lecho fluidizado de material marcador de una cavidad. La Figura 22 es una gráfica de presión versus tiempo para una modalidad de cavidad equilibrada por presión. La Figura 23 ilustra una modalidad de la presente invención que emplea un sistema de distribución de material marcador alternativo. La Figura 24 es una vista lateral, en corte transversal, de un dispositivo de transporte de material marcador de acuerdo a una modalidad de la presente invención, que emplea una rejilla de electrodo y una onda de desplazamiento electrostático. La Figura 25 es una ilustración en corte transversal de un montaje de transporte y dosificador de material marcador combinados de acuerdo a una modalidad más de la presente invención. Las Figuras 26A y 26B ilustran una modalidad para reabastecer un lecho fluidizado de material marcador de acuerdo a la presente invención. La Figura 27 es una vista en planta de un arreglo de canales y circuitos de direccionamiento de acuerdo a una modalidad de la presente invención. La Figura 28 es una ilustración de la distribución de colores por tamaño de punto o (densidad de punto) obtenida por una modalidad de un aparato marcador de aerosol balístico de la presente invención. La Figura 29 es una ilustración de un ejemplo de los patrones de flujo de propelente sobre su interconexión con un sustrato, vista perpendicular al sustrato. La Figura 30 es una vista lateral de uno de los patrones de flujo de propelente de la Figura 29, y también una ilustración de la distribución de partículas del material marcador como función de la posición dentro del flujo del propelente. La Figura 31 es un modelo utilizado para la derivación del escenario del peor caso para el desplazamiento lateral del material marcador de un centroide puntual. La Figura 32 es un modelo utilizado para la derivación de un ejemplo de la potencia del láser requerida para la modificación del material marcador posterior a la eyección ayudada por un láser, tal como la fusión ayudada. La Figura 33 es una ilustración de un aparato marcador de aerosol balístico que tiene una extracción y/o retención de prefusión del material marcador ayudada electrostáticamente . La Figura 34 es una ilustración en corte transversal de una modalidad de la presente invención que emplea partículas sólidas de material marcador suspendidas en un medio portador líquido. La Figura 35 es una gráfica del número de partículas versus energía cinética, que ilustra el umbral de fusión cinética para una modalidad de la presente invención. La Figura 36 es una gráfica de la velocidad del propelente en un orificio de salida versus la presión del propelente para los canales con y sin regiones convergentes/divergentes de acuerdo a la presente invención. La Figura 37 es una vista en planta, en corte, de un canal y un haz de luz, arreglados para proporcionar la modificación del material marcador posterior a la ejecución ayudada por luz. La Figura 38 es una gráfica de la potencia de la fuente de luz versus el tamaño de partículas del material marcador, que demuestra la factibilidad de emplear la modificación' del material marcador posterior a la eyección ayudada por una luz. La Figura 39 es una ilustración de un aparato marcador de aerosol balístico que emplea una estructura de cierre para reducir o prevenir la obturación, los efectos de la humedad, etc., de acuerdo a una modalidad de la presente invención. La Figura 40 es una ilustración de un cierre de canal obtenido moviendo una placa o plato hacia el contacto con orificio de salida de acuerdo a una modalidad de la presente invención. Las Figuras 41A-C y 42A-C son ilustraciones de un proceso para producir una cabeza de impresión de acuerdo a la presente invención. _ La Figura 43 es una ilustración de porciones seleccionadas de otra modalidad de un aparato marcador de aerosol balístico de acuerdo a la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con . referencia ahora a la Figura 1, en ella se muestra una ilustración esquemática de un dispositivo marcado de aerosol balístico 10 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Como se muestra allí, el dispositivo 10 consiste de uno o más eyectores 12, a los cuales se alimenta un propelente 14. Un material marcador 16, el cual puede ser transportado por un transporte 18 bajo el control del control 20, es introducido en el eyector 12. (Los elementos opcionales están indicados por líneas punteadas) . El material marcador es dosificado (es decir, introducido de manera controlada) al eyector por medios dosificadores 21, bajo el control del control 22. Le material marcador eyectado por el marcador 12 puede ser sometido a una modificación posterior a la eyección 23, opcionalmente también parte de un dispositivo 10. Cada uno de esos elementos serán descritos con mayor detalle posteriormente. Deberá apreciarse que el dispositivo 10 puede formar parte de una impresora, por ejemplo, del tipo comúnmente conectada a una red de computadoras, computadora personal o similar, parte de una máquina de facsímil, parte de un duplicador de documentos, parte de un aparato etiquetador, o parte de cualquiera de una amplia variedad de dispositivos marcadores. La modalidad ilustrada en la Figura 1 puede realizarse por medio de un dispositivo marcador de aerosol balístico 24, del tipo mostrado en la vista lateral en corte de la Figura 2. De acuerdo a esta modalidad, los materiales a ser depositados serán pigmentos orgánicos de cuatro colores, por ejemplo cian (C) , magenta (M) , amarillo (Y), y negro (K) , de un tipo adicionalmente descrito aquí, los cuales pueden ser depositados concomitantemente ya sea mezclados o sin mezclar, sucesivamente, o de otro modo. Aunque la ilustración de la Figura 2 y la descripción asociada contempla un dispositivo para marcar con cuatro colores (ya sea un color a la vez o en mezclas de los mismos) , un dispositivo para marcar con un número menor o mayor de colores, u otros o materiales adicionales tales como materiales que crean una superficie para adherir partículas de material marcador (u otro pretratamiento superficial del sustrato) , una calidad de terminado del sustrato deseada (tal como un terminado mate, satín o brillante u otro tratamiento posterior de la superficie del sustrato) material no visible al ojo sin ayuda (tal como partículas magnéticas, partículas fluorescentes ultravioleta, etc.), u otros materiales asociados con un sustrato marcado, están claramente marcados aquí. El dispositivo 24 consiste de un cuerpo 26, dentro del cual se forman una pluralidad de cavidades 28C, 28M, 28Y y 28K (colectivamente referidas como cavidades 28) para recibir lo materiales a ser depositados. También formada en el cuerpo 26, puede encontrarse una cavidad de propelente 30. Puede proporcionarse un accesorio 32 para conectar la cavidad propelente 30 a una fuente de propelente 33, tal como una compresora, un reservorio de propelente o similar. El cuerpo 26 puede ser conectado a una cabeza de impresión 34 comprendida de entre otras capas de un sustrato 36 y una capa acanalada 37. Con referencia ahora a la Figura 3, en ella se muestra un corte transversal, en corte, de una porción del dispositivo 24. Cada una de las cavidades 28 incluye una puerta 42C, 42M, 42Y y 42K (referidas colectivamente como puertas 42) , respectivamente, de sección transversal circular, ovalada, rectangular u otra, que proporciona comunicación entre las cavidades y un canal 46, el cual une al cuerpo 26. Las puertas 42 se muestran teniendo un eje longitudinal aproximadamente perpendicular al eje longitudinal del canal 46. Sin embargo, el ángulo entre los ejes longitudinales de las puertas 42 y los canales 46 puede ser diferente de 90 grados, según sea apropiado para la aplicación particular del sistema de presente. De igual modo, la cavidad de propelente 30 incluye una puerta 44, de sección transversal circular, ovalada, rectangular u otra entre la cavidad y en canal 46 a través del cual puede desplazarse el propelente. De manera alternativa, la cabeza de impresión 34 puede ser provista con una puerta 44' en el sustrato 36 o una puerta 44" en la capa acanalada 37, o combinaciones de las mismas, para la introducción del propelente al canal 46. Como se describirá además posteriormente, se hace que el material marcador fluya fuera de las cavidades 28 a través de las puertas 42 y hacia un flujo de propelente que fluye a través del canal 46. El material marcador y el propelente son dirigidos en la dirección de la flecha A hacia un sustrato 38, por ejemplo papel, soportado por una placa o disco 40, como se muestra en la Figura 2. Hemos demostrado experimentalmente un patrón de flujo del material marcador propelente de una cabeza de impresión que emplea un número de las características descritas aquí, el cual permanece relativamente colimado durante una distancia de hasta 10 milímetros, con una separación de impresión óptima del orden de entre uno y varios milímetros. Por ejemplo, la cabeza de impresión produce un flujo de material marcador, el cual no se desvía en más de entre el 20 por ciento, y de manera preferible no más del 10 por ciento del ancho del orificio de salida una distancia de al menos cuatro veces el ancho del orificio de salida. Sin embargo, la separación apropiada entre la cabeza de impresión y el sustrato es función de muchos parámetros, y no forma en sí parte de la presente invención. De acuerdo a una modalidad de la presente invención, la cabeza de impresión 34 consiste de un sustrato 36 y una capa acanalada 37, en la cual se formó el canal 46. Capas adicionales, tales como una capa aislante, capa de recubrimiento, etc. (no mostradas) también pueden formar parte de la cabeza de impresión 34. El sustrato 36 está formado de un material adecuado tal como vidrio, cerámica, etc., sobre el cual (directa o indirectamente) se forma un material relativamente grueso, tal como una fotoprotección permanente gruesa (por ejemplo, un epoxi fotosensible a los' líquidos) y/o una fotoprotección basada en una película seca, la cual puede ser grabada, maquinada, o de otro modo en la cual puede formarse un canal con las características descritas más adelante. Refiriéndose ahora a la Figura 4, la cual es una vista en planta, en corte, de la cabeza de impresión 34, en una modalidad el canal 46 se forma de modo que tiene un primer extremo proximal y una región que recibe propelente 47, una región convergente adyacente 48, una región divergente 50, y una región de inyección de material marcador 52. El punto de transición entre la región convergente 48 y la región divergente 50 se conoce como garganta 53, y la región convergente 48, la región divergente 50, y la garganta 53 se conocen colectivamente como boquilla. La forma general de tal canal es referida como un tubo de expansión de Laval . Un orificio de salida 56 se localiza en el extremo distal del canal 46. En la modalidad de la presente invención, mostrada en las Figuras 3 y 4, la región 48 converge en el plano de la Figura 4, pero no en el plano de la Figura 3, y de igual modo la región 50 diverge en el plano de la Figura 4, pero no en el plano de la Figura 3. Típicamente, esto determina la forma de la sección transversal del orificio de salida 56. Por ejemplo, la forma del orificio 56 ilustrado en la Figura 5A, corresponde al dispositivo mostrado en las Figuras 3 y 4. Sin embargo, el canal puede ser fabricado de modo que esas regiones converja/diverjan en el plano de la Figura 3, pero no en el plano de la Figura 4 (ilustrada en la Figura 5B) , o en ambos planos de las Figuras 3 y 4 (ilustrados en la Figura 5C) , o en algún otro plano o conjunto de planos, o en todos los planos (ejemplos ilustrados en las Figuras 6A-6C) de acuerdo a lo determinado por la manufactura y aplicación de la presente invención. En otra modalidad mostrada en la Figura 1_, el canal 46 no está provisto con una región convergente y divergente, sino que tiene una sección transversal uniforme a lo largo de su eje. Esta sección transversal puede ser rectangular o cuadrada (ilustrada en la Figura 8A) , ovalada o circular (ilustrada en la Figura J3B) , u otra sección transversal (los ejemplos se ilustran en las Figuras 8C-8D) de acuerdo a lo determinado por la manufactura y aplicación de la presente invención. Refiriéndose nuevamente a la Figura 3, el propelente entra al canal 46 a través del canal 44, desde la cavidad de propelente 30, aproximadamente perpendicular al eje longitudinal del canal 46. De acuerdo a otra modalidad, el propelente entra al canal paralelo (o en algún otro ángulo) al eje longitudinal del canal 46 por, por ejemplo, las puertas 44' ó 44" u otra forma no mostrada. El propelente puede fluir continuamente a través del canal mientras el aparato marcador está en una configuración operativa (por ejemplo, un estado de "encendido" o similar listo para marcar) , o puede ser modulado de modo que el propelente pase a través del canal únicamente cuando el material marcador va a ser eyectado, de acuerdo a lo dictado por la aplicación particular de la presente invención. Tal modulación del propelente puede lograrse por medio de una válvula 31 interpuesta entre la fuente de propelente 33 y el canal 46, mediante la modulación de la generación del propelente, por ejemplo encendiendo y apagando un compresor o iniciando selectivamente una reacción química designada para generar propelente, o por otros medios no mostrados. El material marcador puede entrar de manera confortable al canal a través de una o más . puertas 42 localizadas en la región de inyección de material marcador 52. Es decir, que durante el uso, la cantidad de material marcador introducida al flujo de propelente puede ser controlada de cero a un máximo por punto. El propelente y el material marcador se desplazan desde el extremo proximal hasta un extremo distal del canal 46 en el cual se localiza el orificio de salida 56.

La cabeza de impresión 34 puede ser formada por una .amplia variedad de métodos. Como un ejemplo, y con referencia a las Figuras 41A-C y 42A-C, la cabeza de impresión 34 puede ser manufacturada como sigue. Inicialmente, un sustrato 38, por ejemplo, un sustrato aislante tal como un vidrio o sustrato semiaislante tal como el sílice o alternativamente un sustrato arbitrario recubierto con una capa aislante, se limpia y se otro modo se prepara para fotografía. Puede formarse uno o más electrodos de metal 54 sobre (por ejemplo, fotolitográficamente) o aplicarse a una primer superficie del sustrato 38, los cuales formarán el fondo de un canal 46. Esto se ilustra en la Figura 41A. A continuación, se recubre una fotoprotección gruesa sobre sustancialmente todo el sustrato, típicamente por un proceso de centrifugación, aunque la capa 310 puede ser laminada como una alternativa. La capa 310 será relativamente gruesa, por ejemplo del orden de 100 µm o más grueso. Esto se ilustra en la Figura 41B. A continuación se emplean procesos bien conocidos, tales como la litografía, molienda iónica, etc., para formar un canal 46 en la capa 310, preferiblemente con una región convergente 48, una región divergente 50 y una garganta 53. La estructura en este punto se muestra en una vista en planta en la Figura 41C.

En este punto, una alternativa es maquinar una entrada 44' (mostrada en la Figura 3) para el propelente a través del sustrato en la región receptora de propelente' 47. Esto puede efectuarse por perforación con diamante, perforación ultrasónica, u otra técnica bien conocida en la técnica como una función del material del sustrato seleccionado. De manera alternativa, puede formarse una entrada de propelente 44" (mostrada en la Figura 3) en la capa 310. Sin embargo, puede formarse una entrada de propelente 44 en una capa aplicada posteriormente, como se describe a continuación. Aplicada directamente sobre la parte superior de la capa 310 se encuentra otra capa relativamente gruesa de fotoprotección 312 o de un material similar. La capa 312 es preferiblemente del orden de 100 µm de espesor o más gruesa, y se aplica preferiblemente por laminación, aunque puede ser centrifugada de manera alternativa o depositada de otro modo. La capa 312 puede ser, alternativamente, de vidrio u otro material apropiado unido a la capa 310. La estructura en este punto se ilustra en la Figura 42A. La capa 312 es entonces grabada, por ejemplo, por fotolitografía, molienda iónica, etc., para formar las puertas 42 y 44. La capa 312 también puede ser maquinada o de otro modo grabada por los métodos conocidos en la técnica. La estructura en este punto se muestra en la Figura 42B.

Una alternativa a lo anterior es formar un canal 46 directamente en el sustrato, por ejemplo por fotolitografía, molienda iónica, etc. La capa 312 puede aún ser aplicada como se describió anteriormente. Otra alternativa aún es formar la cabeza de impresión de acrílico, o material moldeable y/o maquinable similar con el canal 46 moldeado o maquinado en él. Además de lo anterior, la capa 312 también puede ser un material similar en esta modalidad, unido por medios apropiados al resto de la estructura. Un suplemento a lo anterior es desarrollar electrodos 314 y 315, los cuales pueden ser rectangulares, anulares (mostrados) , o de otra forma en forma plana, sobre la capa 312 antes de aplicar la capa 312 sobre la capa 310. En esta modalidad, la puerta 42, y la posible puerta 44, también se desarrollarán antes de la aplicación de la capa 312. Los electrodos 314 pueden ser formados por deposición electrónica, desprendimiento, u otras técnicas, y puede ser de cualquier metal apropiado tal como aluminio o similar. Puede protegerse una capa dieléctrica 316 para proteger los electrodos 314 y proporcionar una superficie superior plana 318. Puede ser aplicada de manera similar una segunda capa dieléctrica (no mostrada) a la superficie inferior 319 de la capa 312 para proteger de manera similar el electrodo 315 y proporcionar una superficie inferior plana-. La estructura de esta modalidad se muestra en la' Figura 42C.

Aunque las Figuras 1-8, ilustran una cabeza de impresión 34 que tiene un canal en ella, deberá apreciarse que una cabeza de impresión de acuerdo a la presente invención puede tener un número arbitrario de canales, y una extensión de varios cientos de micrómetros transversalmente con uno o varios canales, a un ancho de página (por ejemplo, 8.5 (21.59 cm) o más pulgadas transversalmente) con miles de canales. El ancho W de cada orificio de salida 56 puede ser del orden de 250 µm o más pequeño, preferiblemente en el intervalo de 100 µm o menor. La distancia P, o separación de borde a borde (o de centro a centro) entre los orificios de salida adyacentes 56 también puede ser del orden de 250 µm o menor, de manera preferible en el intervalo de 100 µm o menor en el arreglo no apilado, ilustrado en la vista desde el extremo de la Figura 9A. En un arreglo apilado bidimensional, del tipo mostrado e la Figura 9B, la distancia puede reducirse aún más. Por ejemplo, la Tabla 1 ilustra típicamente las dimensiones de la distancia de separación y ancho para diferentes resoluciones de un arreglo no apilado.

Tabla 1 Como se ilustra en la Figura 10, un arreglo de canales a lo ancho en una cabeza de impresión puede ser provisto con material marcador por las cavidades continuas 28, con puertas 42 asociadas con cada canal 46. De igual modo, una cavidad de propelente continuo 30 puede dar servicio a cada canal 46 a través de una puerta asociada 44. Las puertas 42 pueden ser aberturas discretas en las cavidades, como se ilustra en la Figura HA, o pueden ser formadas por una abertura continua 43 (ilustrada por una de tales aberturas 43C) que se extiende a través de todo el arreglo, como se ilustra en la Figura 11B. En un arreglo de canales 46, cada canal puede tener dimensiones y perfiles de sección transversal similares para obtener velocidades de propelente idénticas o casi idénticas a su través. De manera alternativa, puede hacerse que uno o más de los canales seleccionados 46 tengan diferentes dimensiones y/o perfiles de sección transversal para (o por otros medios tales como recubrimientos aplicados selectivamente o similares) proporcionar canales que tengan diferentes velocidades de propelente. Esto puede probar ser ventajoso cuando se busque emplear diferentes materiales marcadores que tengan masas significativamente diferentes, cuando se busque tener diferentes efectos de marcado, en la coaplicación de materiales marcadores y otro tratamiento del sustrato, o como pudiera de otro modo probar ser apropiado en una aplicación particular de la presente invención. De acuerdo a las modalidades mostradas en las Figuras 12A y 12B, el dispositivo 24 incluye un cuerpo removible reemplazable 60, retenido al dispositivo 24 por medios operables tales como pinzas, abrazaderas, ganchos, u otros medios de retención bien conocidos en la técnica (no mostrados) . En la modalidad mostrada en la Figura 12A, el cuerpo 60 es removible de la cabeza de impresión 34 y los otros componentes del dispositivo 24. En la modalidad mostrada en la Figura 12B, el cuerpo 60 y la cabeza de impresión 34 forman una unidad reemplazable, removible, de una región de montaje 64 del dispositivo 24. En cualquier modalidad de las Figuras 12A o 12B, pueden proporcionarse contactos eléctricos entre el cuerpo 60 y el dispositivo 24 para controlar los electrodos y otros aparatos portados por o asociados con el cuerpo 60. En cualquier caso, el cuerpo 60 puede ser un cartucho desechable que contenga material marcador y propelente. De manera alternativa, el material marcador y/o cavidades de propelente 28, 30, pueden ser rellenables. Por ejemplo, las aberturas 29C, 29M, 29Y y 29K (colectivamente referidas como las aberturas 29) pueden ser proporcionadas para la introducción del material marcador en las cavidades respectivas. También, la cavidad 30 puede contener una fuente de propelente 62, tal como dióxido de carbono sólido (C02) , un cartucho de gas comprimido (nuevamente tal como el C02) , reactivos químicos, etc. Permanentes, reemplazables, removibles o rellenables en el cuerpo 60. De manera alternativa, la cavidad 30 puede contener un compresor compacto o medios similares (no mostrados) para generar un propelente presurizado. Como una alternativa aún más, la fuente de propelente puede ser removible y reemplazable por separado e independientemente del cuerpo 60. Además, el dispositivo 24 puede ser provisto con medios para generar propelente, tal como un compresor, cámara de reacción química, etc., caso en el cual el cuerpo 60 contiene únicamente las cavidades 28 y los componentes relacionados. El proceso 70 implicado en el marcado de un sustrato con material marcador de acuerdo a la presente invención es ilustrado por los pasos mostrados en la Figura 13. De acuerdo al paso 72, se proporciona un propelente a un canal. Un material marcador es dosificado a continuación al canal en el paso 74. En el caso de que el canal sirva para proporcionar materiales marcadores múltiples al sustrato, los materiales marcadores pueden ser mezclados en el canal en el paso 76 para proporcionar una mezcla de material marcador al sustrato. Por este proceso, puede obtenerse un marcado con color en un solo paso, sin la necesidad del registro de color. Una alternativa para el marcado con color en un solo paso es la introducción secuencial de materiales marcadores múltiples manteniendo a la vez una región constante entre la cabeza de impresión 34 y el sustrato 38. Puesto que todo el marcado estará compuesto de materiales marcadores múltiples, este paso es opcional de acuerdo a lo representado por la flecha punteada 78. En el paso 80, el material marcador es eyectado desde un orificio de salida en el extremo distal de canal con una dirección hacia, y con suficiente energía para alcanzar un sustrato. El proceso puede ser repetido con el registro de la cabeza de impresión, de acuerdo a lo indicado por la flecha 83. Un tratamiento posterior a la eyección apropiado, tal como la fusión, secado, etc. del material marcador se efectúa en el paso 82, nuevamente opcional de acuerdo a lo indicado por la flecha punteada 84. Cada uno de esos pasos será discutido con mayor detalle.

Como se mencionó anteriormente, el papel del propelente es impartir al material marcador suficiente energía cinética, de modo que el material marcador choque al menos sobre el sustrato. El propelente puede ser proporcionado por un compresor, un reservorio reabastecible o no reabastecible, cambio de fase del material (por ejemplo, C02 sólido a gaseoso) , reacción química, etc. asociado con o separado de la cabeza de impresión, el cartucho u otros elementos del dispositivo marcador 24. En cualquier caso, el propelente debe estar seco y libre de contaminantes, principalmente para no interferir con el marcado del sustrato con el material marcador para no producir o inducir obturación del canal. De este modo, puede proporcionarse un secador y/o filtro (no mostrado) apropiado entre la fuente de propelente y el canal. En una modalidad, el propelente es proporcionado por un compresor de un tipo bien conocido. Este compresor idealmente se enciende rápidamente para proporcionar una presión o propelente en estado estacionario. Puede, sin embargo, ser ventajoso emplear una válvula entre el compresor y el canal para permitir que únicamente el propelente a una presión y velocidad de operación entre en el canal 46. Aunque tal modalidad contempla conectar el canal a un compresor externo o fuente de propelente externa similar, puede existir la necesidad de que el propelente sea generado por el dispositivo 24 en sí. En realidad, para un dispositivo compacto, del tipo de escritorio, puede emplearse una fuente de propelente compacta. Un método sería emplear los cartuchos de C02 reemplazables comúnmente disponibles en el dispositivo. Sin embargo, tales cartuchos proporcionan un volumen de propelente comparativamente pequeño, y necesitarían un reemplazo frecuente. Y aunque también puede ser posible proporcionar recipientes de propelente presurizados más grandes, el tamaño del dispositivo (por ejemplo, una impresora compacta, de escritorio) puede limitar el tamaño del recipiente del propelente. De este modo, se emplearía una unidad de generación de propelente autónoma, físicamente pequeña. De acuerdo a esta modalidad, también sería posible entonces proporcionar un cartucho de propelente y material marcador combinados, reemplazable. En otra modalidad, el propelente se proporciona por medio de una reacción. Una meta de esta modalidad es proporcionar una fuente de propelente compacta, del tipo, por ejemplo, la cual puede ser incluida dentro de una cavidad de propelente 30. Existen una gran variedad de reacciones espontáneas y no espontáneas de compuestos o productos químicos líquidos o sólidos, siendo de este modo relativamente compactas, que producen bases. En la más simple, se calienta un reactivo por encima de su punto de ebullición, produciendo un material en fase gaseosa. Cuando ocurre el cambio o reacción en un volumen confinado, se tiene como resultado un cambio de presión dentro del volumen. De este modo, para un volumen cerrado, una especie de reacción es: (R)P1 ? (R) P2 ?T4 donde R es un reactivo, Pl y P2 son presiones, y P2 es mucho mayor que Pl. Para lograr esto, puede proporcionarse un elemento calentador 87 (tal como un filamento mostrado en la Figura 3) dentro de la cavidad de propelente 30 (u otro volumen que contenga reactivo) . Una variante de esto es sistemas de reacciones múltiples- no espontáneas que puedan ser activados por calor, tales como: (R1+R2+... )P1 AT» > (R3+R +...)P2 donde R?~R... son reactivos, y nuevamente P2 es mucho mayor que Pl. Sin embargo, para evitar los efectos que pueda tener proporcionar un propelente caliente sobre el material marcador (por ejemplo, fusión dentro del canal, la cual podría conducir a la obstrucción de los canales) puede ser más deseable emplear una reacción menos dependiente en calor agregado (y no un desprendimiento de calor excesivo) , tal como: (R)PI ? (R)P2 como podría ocurrir en un cambio de fase a temperatura ambiente (por ejemplo C02 de sólido a gaseoso) , o (R?+R2+... )p? ? (R3+R4+...) P2 Existen muchas de tales reacciones conocidas en la técnica que pueden ser empleadas para producir un propelente gaseoso. En general, la reacción puede ser moderable, es decir, que puede ser posible iniciar y terminar la reacción en momentos arbitrarios como medio para permitir que el dispositivo se encienda o apague. De manera alternativa, la reacción puede tomar lugar en una cavidad de propelente en comunicación con el canal 46, vía una válvula para modular el flujo de propelente. En general, en esta modalidad también puede ser necesario proporcionar una válvula para regular el propelente a una presión de operación seleccionada.

La velocidad y presión a la cual el propelente debe ser proporcionado depende de la modalidad del dispositivo marcador como se explica más adelante. En general, los ejemplos de .propelentes apropiados incluyen al C02, aire -limpio y seco, N2, productos de reacción gaseosos, etc. De manera preferible, el propelente deberá no ser tóxico (aunque en ciertas modalidades tales como en los dispositivos cerrados en especial una cámara o similar, pueden ser tolerados una amplia gama de propelentes) . De manera preferible, el propelente deberá ser gaseoso a temperatura ambiente, aunque pueden ser utilizados gases a temperaturas elevadas en las modalidades apropiadas. Sin embargo, es generado o proporcionado, el propelente entra al canal 46 y se desplaza longitudinalmente a través del canal para salir en el orificio de salida 56. El canal 56 está orientado de modo que el flujo de propelente que sale del orificio 56 es dirigido hacia el sustrato. De acuerdo a una modalidad de la presente invención, se emplea un material marcador particulado, sólido para marcar un sustrato. Las partículas de material marcador pueden ser del orden de 0.5 a 10.0 µm, de manera preferible en el intervalo de 1 a 5 µm, aunque los tamaños fuera de esos intervalos pueden funcionar en aplicaciones específicas (por ejemplo, puertas y canales más grandes o más pequeños a través de los cuales puedan desplazarse las partículas) . Existen varias ventajas proporcionadas por el uso de un material marcador particulado, sólido. Primero, la obturación del canal se reduce al mínimo en comparación con, por ejemplo, las tintas líquidas. Segunda, el apelmasamiento y corrimiento del material marcador (o su portador) sobre el sustrato, así como la interacción material marcador/sustrato puede producirse o eliminarse. Tercera, los problemas de posición del punto encontrados con el material marcador líquido causado por efectos de tensión superficial en el orificio de salida son eliminados. Cuarta, los canales bloqueados por burbujas de gas retenidas por tensión superficial son eliminados. Quinta, pueden mezclarse materiales marcadores múltiples (por ejemplo, pigmentos orgánicos coloreados múltiples) después de la introducción a un canal para un marcado con materiales múltiples en un solo paso (por ejemplo, con colores múltiples), sin el riesgo de contaminar el canal para marcados subsecuentes (por ejemplo, pixeles) . Por lo tanto, se eliminan los problemas de registro (equipo, tiempo, artefactos de impresión relacionados, etc) . Sexta, se elimina la porción de relleno del canal del ciclo de trabajo (hasta 80% del ciclo de trabajo TIJ) . Séptima, no existe la necesidad de limitar la velocidad de - producción del sustrato en base a la necesidad de permitir que un material marcador líquido se seque. Sin embargo, a pesar de cualquier ventaja de un material marcador particulado seco, existen algunas aplicaciones donde el uso de un material marcador líquido, o una combinación de materiales marcadores líquidos y secos pueda ser benéfica. En tales casos, la presente invención puede ser empleada, con una simple sustitución del material marcador líquido por el material marcador sólido y los cambios de proceso y dispositivos apropiados evidentes a un experto en la técnica o descritos aquí, por ejemplo la sustitución de los dispositivos dosificadores, etc. En ciertas aplicaciones de la presente invención, puede ser deseable aplicar un tratamiento premarcado a la superficie del sustrato. Por ejemplo, para ayudar con la fusión del material marcador particulado en lugares de puntos deseados, puede ser benéfico primero recubrir la superficie del sustrato con una capa adhesiva diseñada para retener el material marcador particulado. Los ejemplos de tales materiales marcadores incluyen materiales poliméricos claros y/o incoloros, tales como homopolímeros, copolímeros aleatorios o copolímeros de bloques que son aplicados al sustrato como una solución polimérica donde el polímero se disuelve en un solvente de bajo punto de ebullición. La capa adhesiva se aplica al sustrato en espesores que fluctúan de 1 hasta 10 micrones o de manera preferible de aproximadamente 5 a 10 micrones de espesor. Los ejemplos de tales materiales son las resinas de poliéster, ya sea lineales o ramificadas, homopolímeros poli (estirénicos) , homopolímeros de poli (acrilato) y poli (metacrilato) y mezclas de los mismos, o copolímeros aleatorios de monómeros estirénicos con monómeros de acrilato, metacrilato o butadieno y mezclas de los mismos, polivinil acétales, poli (alcohol vinílico), copolímeros de vinil alcohol-vinil acetal, policarbonatos y mezclas de los mismos y similares. Este pretratamiento superficial puede ser aplicado desde los canales del tipo descritos aquí, localizados en el borde delantero de una cabeza de impresión, y por lo tanto puede aplicarse el pretratamiento y el material marcador en un solo paso. De manera alternativa, todo el sustrato puede ser recubierto con el material de pretratamiento, a continuación marcados como se describe en otra parte aquí. Además, en ciertas aplicaciones puede ser deseable aplicar material marcador y material de pretratamiento simultáneamente, tal como mediante el mezclado de los materiales al vuelo, como se describe de manera adicional aquí. De igual modo, en ciertas aplicaciones de la presente invención, puede ser deseable aplicar un tratamiento por medio de marcado a la superficie del sustrato. Por ejemplo, puede ser deseable proporcionar algo o todo el sustrato marcado con un terminado brillante. En un ejemplo, se proporciona un sustrato con marcado que comprende texto e ilustraciones, como se describe en otra parte aquí, y se desea aplicar selectivamente un terminado brillante a la región de la ilustración de sustrato marcado, pero no a la región del texto. Esto puede lograrse aplicando un tratamiento posterior al marcado desde los canales en el borde trasero de la cabeza de impresión, para permitir por lo tanto el marcado y el tratamiento posterior al marcado. De manera alternativa, todo el sustrato puede ser marcado, según sea apropiado, haciendo pasar este a continuación a través de un dispositivo marcador de acuerdo a la presente invención para aplicar el tratamiento posterior al marcado. Además, en ciertas aplicaciones, puede ser deseable aplicar material marcador y material posttratamiento simultáneamente, tal como mezclando los materiales al vuelo, como se describe adicionalmente aquí. Los ejemplos de materiales para obtener un terminado superficial deseado, incluyen resinas de poliéster, ya sea lineales o ramificadas, homopolímeros poli (estirénicos) , homopolímeros de poli (acrilato) y poli (metacrilato) y mezclas de los mismos, o copolímeros aleatorios de monómeros estirénicos con monómeros de acrilato, metacrilato o butadieno y mezclas de los mismos, vinil acétales, poli (alcohol vinílico) , copolímeros de vinil alcohol-vinil acetal, policarbonatos y mezclas de los mismos y similares. Otros tratamientos pre y postmarcado incluyen la suscripción/sobreescritura de marcas con material marcador no visible a los ojos indebida, recubrimientos para proteger documentos contra manipulación indebida, codificación de seguridad, por ejemplo, con tintes o pigmentos de longitud de onda específica que pueden ser detectables únicamente a una longitud de onda específica (por ejemplo, en el intervalo infrarrojo o ultravioleta) por medio de un decodificador especial, y similar. Otros tratamientos pre y postmarcado aún incluyen recubrimientos texturizados para la superficie o sustrato (por ejemplo, para crear efectos de estampado, para simular sustrato liso o arbitrariamente rugoso) , materiales diseñados para obtener una reacción física o química en el sustrato (por ejemplo, dos materiales, los cuales, cuando se combinan en el sustrato, curan, o de otro modo producen una reacción para fijar el material marcador al sustrato) , etc. Deberá notarse, sin embargo, que las referencias aquí a los aparatos y métodos para transportar, dosificar, contener, etc. el material marcador, deberán ser igualmente aplicables al material de tratamiento pre y postmarcado (y en general, a otro material no marcador) a menos que se indique otra cosa, o según sea evidente a un experto en la técnica.

Como ya se ha dicho, el material marcador puede ser cualquier material particulado sólido o líquido. Sin embargo, dentro de este conjunto, existen varias alternativas. Por ejemplo, aparte de una simple colección de partículas sólidas, un material marcador sólido puede estar suspendido en un portador gaseoso (es decir, aerosol) o líquido. Otros ejemplos incluyen materiales de fases múltiples. Con referencia a la Figura 34, en uno de tales materiales, las partículas de material marcador sólido 286 están suspendidas en aglomeraciones discretas de un medio portador líquido 288. Las partículas combinadas y el portador envolvente puede localizarse en un reservorio 290 del medio portador. El medio portador puede ser un medio dieléctrico incoloro, el cual confiere propiedades de flujo de líquido al material marcador. Las partículas de material marcador sólido 282 pueden ser del orden de 1-2 µm y estar provistas con una carga neta. Por medio de un proceso discutido más adelante, las partículas de material marcador cargado 286 pueden ser atraídas por el campo generado por electrodos apropiados 292 cerca de la puerta 294, y dirigidas hacia el canal 296. Un electrodo suplementario 298 puede ayudar con la extracción de las partículas de material marcador 286. Se forma un menisco 300 en el lado del canal de la puerta 294. Cuando la combinación particular 286/portador 288 es jalada a través del menisco 300, la tensión superficial hace que la partícula 286 sea jalada hacia afuera del medio portador 288 dejando únicamente una película delgada de medio portador sobre la superficie de la partícula. Esta película delgada puede ser empleada de manera benéfica, dado que puede causar la adhesión de las partículas 286 a la mayoría de los tipos de sustratos, especialmente a baja velocidad, permitiendo la retención de la posición de la partícula antes de la modificación posterior a la eyección (por ejemplo, fusión) . El siguiente paso en el proceso de marcado es típicamente dosificar material marcador al flujo de propelente. Aunque lo siguiente discute únicamente la dosificación del material marcador, deberá apreciarse que la dosificación de otro material, tales como los materiales de tratamiento pre y postmarcado anteriormente mencionados también fue contemplado por esta discusión, y las referencias siguientes, las cuales se discuten exclusivamente el material marcador lo hacen así para simplificar la discusión únicamente. La dosificación, entonces, puede ser completada por una de una variedad de modalidades de la presente invención. De acuerdo a una primer modalidad para dosificar el material marcador, el material marcador incluye material el cual puede ser impartido con una carga electrostática. Por ejemplo, el material marcador puede estar comprendido de un pigmento suspendido en un aglutinante junto con directores de carga. Los directores de carga, pueden ser cargados por ejemplo, por medio de una corona 66C, 66M, 66Y y 66K (colectivamente referidos como coronas 66) , localizada en las cavidades 28, mostradas en la Figura 3. Otra alternativa es cargar inicialmente el gas propelente, por ejemplo, por medio de una corona 45 en al cavidad 30 (o algún otro lugar apropiado, tal como la puerta 44, etc) . Puede hacerse que el propelente cargado entre a las cavidades 28 a través de las puertas 42 con el doble propósito de crear un lecho fluidizado 86C, 86M, 86Y y 86K (colectivamente referido como lecho fluidizado 86, y como se discute más adelante) , e impartiendo una carga al material marcador. Otras alternativas incluyen el tribocargado, por otros medios externos a las cavidades 28, u otro mecanismo. Refiriéndose nuevamente a la Figura 3, formados en una superficie del canal 46, opuestos a cada una de las puertas 42, se encuentran los electrodos 54C, 54M, 54Y y 54K (colectivamente referido como electrodo 54) . Formado dentro de las cavidades 28 (o en algún otro lugar tal como el o dentro de las puertas 44) se encuentran los contraelectrodo correspondientes 55C, 55M, 55Y y 55K (colectivamente referidos como los contraelectrodos 55) . Cuando es generado un campo eléctrico por los electrodos 54 y los contraelectrodos 55, el material marcador cargado puede ser atraído al campo, y se sale de las cavidades 28 a través de las puertas 42 en una dirección aproximadamente perpendicular al flujo de propelente en el canal 46. La forma y localización de los electrodos y la carga aplicada a estos, determina la fuerza del campo eléctrico, y en consecuencia la fuerza de inyección del material marcador hacia el flujo de propelente. En general, la fuerza que inyecta el material marcador al flujo de propelente se elige de modo que el momento proporcionado por la fuerza del flujo de propelente sobre el material marcador supere la fuerza de inyección, y una vez que con el flujo de propelente en el canal 46, el material marcador se desplaza con el flujo de propelente hacia afuera del orificio de salida 56 en una dirección hacia el sustrato. Como una alternativa o suplementos a los electrodos 54 y los contraelectrodos 55, cada puerta 42 puede ser provista con una compuerta electrostática. Con referencia a las Figuras 14A y 14B, esta compuerta puede tomar la forma de un electrodo anular o en banda de dos partes 90a, 90b en el diámetro interno de las puertas 42, conectado vía las capas de contacto 91a y 91b a un suministro de energía conectada de manera controlable. El campo generado por el electrodo anular puede atraer o repeler el material marcador cargado. Las capas 91a y 91b puede ser formadas fotolitográficamente, mecánicamente o de otra manera para permitir el • díreccionamiento con matriz de los electrodos individuales 90a, 90b. En una modalidad alternativa para proporcionar la dosificación del material marcador se muestra en la Figura 15. Esta modalidad consiste de una o más regiones de paso 136, que se extienden aproximadamente paralelas a la dirección de flujo de propelente en el canal 46. Cada región de paso 136 está formada entre el cuerpo 26 (o una capa superior adecuada) y la capa 138, con la capa 140 sirviendo como una capa de separación entre ellas. Cada capa puede ser una fotoprotección grabada, gruesa, adecuada, plástico o metal maquinado, u otro material de acuerdo a lo dictado por la aplicación específica de la presente invención. La región de paso 136 puede ser de hasta 100 µm o más de longitud (en la dirección del desplazamiento de material marcador) . Colocados uno hacia el otro, y formados en la región de paso 136 sobre la superficie del cuerpo 26 y la capa 138, se encuentran electrodos de placa aproximadamente paralelos 142 y 144, respectivamente. En el caso de un arreglo de tales aberturas, los diferentes electrodos son dirigidos por una línea de hilera o columna, permitiendo que sean utilizados esquemas de direccionamiento de matriz. Los electrodos forman una modalidad de una compuerta electrostática para dosificar material marcador.

En general, y específicamente en el caso de los electrodos de placa paralelos, tales como los ilustrados en la Figura 15, el material marcador utilizado puede ser descargado o cargado. En el caso del material marcador descargado, el material marcador deberá tener una permisividad considerablemente mayor que la del aire y el propelente. En tal caso, los pares de electrodos son provistos con carga opuesta (+/-) . El material marcador no cargado es polarizado por el campo entre los electrodos de placa paralelos, los cuales actúan juntos para formar esencialmente un capacitor. Con un campo de este modo establecido entre los electrodos, el material marcador preferiblemente permanece estacionario en ese campo (es decir, que la localización energéticamente más favorable es entre los electrodos) . El material marcador es de este modo bloqueado del desplazamiento a través de la puerta. Cuando no se proporciona carga a los electrodos, se permite que el material marcador se desplace a través de la puerta y hacia el flujo de propelente, típicamente por medio de una contrapresión, ráfaga de presión etc. Puede aplicarse una corriente alterna a los electrodos para evitar la acumulación de material marcador. En el caso del material marcador cargado, cuando esta en el estado "encendido o activado", uno de los electrodos atrae el material marcador (y el otro lo repele) • previniendo que el material entre al flujo de propelente. Cuando esta en el estado "apagado o inactivado", los electrodos permiten que el material marcador pase por y hacia el flujo de propelente, por ejemplo por medio de una contrapresión, ráfaga de presión o un tercer electrodo, tal como el electrodo 54, proporcionado con una polaridad de carga opuesta a la del material marcador. Puede ser acomodada cualquier carga de polaridad (positiva o negativa) sobre el material marcador. De acuerdo a otra modalidad de la presente invención, el material marcador líquido puede ser dosificado al flujo de propelente eyectando este desde una fuente, por medio de un eyector acústico de tinta al flujo de propelente. La Figura 16 muestra una ilustración abreviada de esta modalidad. De acuerdo a la modalidad 154 mostrada en la Figura 16, el canal 46 se localiza por encima de una superficie superior de un reservorio de material marcador 156, por ejemplo un material marcador líquido, tal como una tinta líquida. La modalidad 154 comprende un transductor piezoeléctrico plano 158, tal como un transductor de ZnO del película delgada, el cual se encuentra depositado sobre, o de otro modo unido a la cara posterior de un sustrato acústicamente conductor adecuado, tal como una placa acústicamente plana de cuarzo, vidrio, silicio, etc. La cara opuesta o frontal del sustrato 160 tiene formada sobre ella o en ella un perfil de fase concéntrico de lentes de Fresnel, una lente acústica esférica, u otros medios de enfoque 162. Aplicando un voltaje RF a través del transductor 158, se genera un haz acústico y se enfoca a la superficie del reservorio 156, eyectando por lo tanto una gota 164 desde el reservorio hacia el flujo de propelente. La cantidad de material marcador eyectada hacia el flujo de propelente, para el propósito del control de la escala de gris, puede ser controlada controlando el tamaño de la gota 164 (controlando la intensidad del haz acústico) , número de gotas inyectadas en una sucesión corta, etc. En otra modalidad más 166 para dosificar un material marcador líquido al flujo de propelente, se emplea un aparato de chorro de tinta tal como el aparato TIJ 168. La Figura 17 muestra una ilustración abreviada de esta modalidad. De acuerdo a la modalidad 166, el eyector TIJ 168 se localiza cerca del canal 46, de modo que la eyección de material marcador 170 desde el eyector 168 se alinee con una puerta 172, localizada en el canal 46. El material marcador 170 es, nuevamente, un material líquido, tal como una tinta líquida, retenida en una cavidad 174. El material marcador 170 es puesto en contacto con un elemento calentador 176. Cuando se calienta, el elemento calentador genera una burbuja 177, la cual es forzada fuera del canal 179 localizado dentro del aparato TIJ 168. El movimiento de la burbuja 177 hace que una cantidad controlada de material marcador sea forzada fuera del canal (como es bien sabido en otras circunstancias) y hacia el flujo de propelente en forma de una gota 181 de material marcador. Puede emplearse una pluralidad de tales eyectores TIJ en conjunto con un solo material marcador de aerosol balístico de acuerdo a la presente invención, para proporcionar un dispositivo y un método para marcar un sustrato con una velocidad mejorada, escala de gris y otras ventajas sobre la técnica anterior. Aunque existen muchas otras posibles modalidades para la eyección de materiales marcadores líquidos (tales como inyecciones presurizadas, valvulajes mecánicos, etc) , deberá apreciarse que las modalidades anteriormente descritas también pueden funcionar bien para tales materiales marcadores. Por ejemplo, el aparato mostrado en la Figura 3 puede funcionar bien, con las puertas 42 mencionadas en función de la viscosidad del material marcador, de modo que se forme un menisco de líquido con las puertas 42. Este menisco y el electrodo correspondiente 54 forman esencialmente las placas de un capacitor en paralelo. Dada la caga apropiada sobre el electrodo 54, puede jalarse una gota del menisco hacia el canal 46. Este método trabaja bien para conducir (y en cierto grado no conducir) líquidos tales como tintas, materiales de pretratamiento y posttratamiento del sustrato, etc. Este es similar a la tecnología conocida - como chorro de pigmento orgánico, tecnología la cual también puede ser empleada como un dispositivo y método dosificador de acuerdo a la presente invención. Como una mejora más a las modalidades descritas aquí, puede ser deseable proporcionar una ráfaga de presión para empujar, o aún, forzar material marcador fuera de las cavidades 28 e inyectar el mismo en el flujo de propelente. Esta ráfaga de presión puede ser proporcionada por uno de una variedad de dispositivos, tales como los transductores/diafragmas piezoeléctricos 68C, 68M, 68Y y 68K (colectivamente referido como transductor/diafragma 68), localizados dentro de cada cavidad 28, como se muestra en la Figura 18. Uno o más de los transductores/diafragmas 68 pueden ser direccionables por separado, ya sea en conjunto con un dispositivo dosificador adjunto o independientemente, dirigiendo los medios 69C, 69M, 69Y y 69K (colectivamente medios de direccionamiento 69) . Pueden emplearse varias alternativas, incluyendo la presión de compuerta de la fuente de propelente, etc. Pueden ser incluidos otros mecanismos aún para dosificar material marcador al flujo de propelente de acuerdo a la presente invención. Por ejemplo, puede emplearse la técnica anteriormente mencionada de chorro de pigmento orgánico, tal técnica se describe por ejemplo en la solicitud de patente abierta WO 97 27 058 (Al), incorporada aquí como • referencia. De manera alternativa, puede emplearse un aparato de microniebla. En numerosas de las modalidades para dosificar el material marcador de acuerdo a la presente invención, no están implicadas partes móviles. La dosificación puede, de este modo, operar a velocidades de conmutación muy altas, por ejemplo mayores de 10 kHz. Adicionalmente, el sistema de dosificación se vuelve más confiable evitando partes mecánicas móviles. Puede emplearse uno de muchos esquemas de direccionamiento simple para controlar el sistema de dosificación de elección. Uno de tales esquemas se ilustra en la Figura 19, de acuerdo al cual, cada "hilera" de un arreglo 200 de los dispositivos dosificadores 202C, 202M, 202Y, 202K, etc. (colectivamente referidos como los dispositivos dosificadores 202) para dosificar material a los canales 46, están interconectados vía una línea común 206, por ejemplo conectada a tierra. Cada "columna" comprende dispositivos dosificadores 202, los cuales controlan juntos la introducción de material marcador a un solo canal 46. Cada dispositivo dosificador de cada columna es dirigido individualmente, por ejemplo, de las líneas 208 que conectan un dispositivo dosificador asociado a un mecanismo de control, tal como un multiplexor 210. Deberá notarse que cada "columna" es, por ejemplo, del orden de 84 µm de ancho, proporcionando un área amplia para formar las líneas 208, las cuales pueden, por ejemplo, ser del orden de 5 µm de ancho. Una modalidad alternativa se muestra en la Figura 20, en la cual la línea común 206 es reemplazada por el direccionamiento individual de cada "hilera" de los dispositivos dosificadores 202, por ejemplo por el multiplexor 212, para permitir la dirección de matriz fuera de los dispositivos dosificadores. Varios mecanismos pueden probar ser ventajosos o necesarios para la realización de ciertas modalidades de la presente invención. Por ejemplo, regresando a la Figura 3, existe la necesidad de proporcionar un flujo uniforme de material marcador de las cavidades 28 al canal 46, y la necesidad de evitar la obstrucción de las puertas 42. Esas necesidades pueden ser tratadas o resueltas desviando una pequeña cantidad de propelente hacia las cavidades 28. Esto puede lograrse equilibrando la presión en el canal y la presión en la cavidad, de modo que la presión en la cavidad sea inferior a la del canal. La Figura 21 ilustra un arreglo para llevar a cabo el equilibrio de presión. Una modalidad 214 de una cavidad 28 se ilustra en la Figura 21, que tiene una puerta asociada 42, localizada en una pared de la misma, la cual está en comunicación con el canal 46 para permitir que el material contenido en la cavidad 214 entre al canal 46 (bajo el control de un dispositivo dosificador no mostrado) . En una pared de la cavidad 214, se proporciona una abertura con un filtro 220 de .una granulosidad suficiente para prevenir que el material marcador pase a su través. El filtro 220 está conectado vía la tubería 222 a una válvula 224, la cual es controlada por el circuito 226. También conectado al circuito 226 se encuentra un sensor de presión 228, localizado en la cavidad 214, y un sensor de presión 230, localizado dentro del canal 46, por ejemplo justo antes de la región convergente del mismo (no mostrada) . La presión dentro de la cavidad 214 es verificada por el sensor de presión 228, y comparada con la presión en el canal verificado por el sensor de presión 230. Al arranque del sistema, la válvula 224 se cierra mientras la presión en el canal 46 se incrementa. Después de alcanzar la presión de operación en estado estacionario, la válvula 224 se abre entonces de manera controlada. El circuito 226 mantiene la presión en la cavidad 214 justo por debajo de la del canal 46 mediante la modulación controlada de la válvula 224. Esta diferencia de presión da como resultado que una cantidad de propelente sea desviada del canal hacia la cavidad. Regresando a la Figura 3, el propelente que entra a las cavidades 28 a través de las puertas 42 como se describió anteriormente (o por otros medios) causa una perturbación local del material marcador cerca de las puertas 42. Cuando se emplea un material marcador que tiene un tamaño y forma de partícula apropiados, con una plasticidad, densidad de empaque, magnetización apropiadas, etc., las fuerzas de fricción y unión de las partículas pueden ser reducidas suficientemente por la perturbación (es decir, debido al propelente que pasa a través del material marcador) de modo que el material marcador toma ciertas propiedades similares a las de un fluido en el área de perturbación. Bajo esas condiciones, pueden generarse las regiones 86C, 86M, 86Y y 86K de material marcador fluidizado (colectivamente se hace referencia como lechos fluidizados 86) . Proporcionando un lecho fluidizado 86 en la forma descrita aquí, el material marcador se hace fluir uniformemente creando un material similar a un fluido con viscosidad reducida y limpiando continuamente de manera efectiva las puertas 42 con el propelente derivado a su través. Por lo tanto, se obtienen puntos de tamaño, posición, color, etc. exactos. Con referencia ahora a la Figura 22, la línea 240 representa una gráfica de presión versus tiempo en un punto en el canal 46 próximo a la puerta 42 de la Figura 21. La línea 242 representa la presión (P230) en el sensor 230 de la Figura 21 (es decir, la presión antes de la porción de boquilla del canal 46) . La línea 244 representa el punto fijo (Pset) en el cual la presión dentro de la cavidad 214 se mantiene. Puesto que toma algún intervalo de tiempo alcanzar la presión del estado estacionario en el canal, y en consecuencia el equilibrio de presión deseado entre el canal 46 y la cavidad 214, puede ser deseable acelerar el equilibrio de la presión para evitar la obstrucción, fuga de material marcador, etc. Esto puede lograrse introduciendo propelente presurizado en la cavidad (o de otro modo presurizando la cavidad 214), por ejemplo desde la fuente de propelente por medio de una abertura 232 localizada en la cavidad 214 mostrada en la Figura 21. Un arreglo alternativo 260 para la provisión de un lecho fluidizado se ilustra en la Figura 23. En esta modalidad, se emplea un sistema de electrodos y voltajes para proporcionar no únicamente un lecho fluidizado, sino también una función dosificadora. Conceptualmente, esta modalidad puede ser dividida en tres funciones separadas y complementarias: "rebote" de material marcador, dosificación de material marcador, y "proyección" de material marcador. Un portador de material marcador 262, tal como un rodillo, banda, tambor o similar donador (el cual es alimentado con material marcador por un cepillo magnético convencional 283) , es mantenido a una pequeña distancia lejos de una modalidad 264 de la cavidad 28 formada en el cuerpo 266. La puerta 268 se forma en la base del cuerpo 266, por ejemplo, como una abertura de acoplamiento en comunicación con una abertura cilindrica 264 y el canal 46. El cuerpo 266 puede ser una estructura monolítica o una estructura laminada, por ejemplo, formada de una capa semiconductora 272 (tal como silicio) o una capa aislante 274 (tal como Plexiglás) . Las paredes de la cavidad 264 pueden ser recubiertas opcionalmente con un material dieléctrico (tal como el Teflón) para proporcionar una frontera o límite aislante moderadamente uniforme. Por supuesto, este recubrimiento también puede ser aplicado a cualquiera de las otras modalidades descritas aquí. Formado en el lado de la cavidad de la puerta 268, se encuentra el primer electrodo 276, el cual puede ser una capa de metal continua colocada dentro de la estructura, o puede probarse o diseñarse para corresponder a cada puerta 268 de un arreglo de tales puertas. Formado en el canal lateral de la puerta 268 se encuentra el segundo electrodo 278, el cual será típicamente diseñado en una plataforma anular, concéntrico con la puerta 268. Puede formarse un electrodo suplementario opcional 54 dentro del canal para ayudar con al extracción del material marcador de la cavidad 264. Seleccionando apropiadamente los voltajes en cada uno de los diferentes puntos en el arreglo 260, pueden lograrse las tres funciones deseadas. Por ejemplo, la Tabla 2 ilustra una posible elección de voltajes.

Tabla 2 En el arreglo 260, el material marcador 282 es cargado, por ejemplo, por tribocargado o carga iónica, y es por lo tanto retenido por el portador 262. El voltaje de AC dentro de la cavidad 264 hace que el pigmento orgánico cargado "rebote" entre el portador y el primer electrodo 276. La desviación de DC es la diferencia de voltaje mantenida entre el portador 262 y los rodillos de transporte de material marcador 284 para mantener un suministro de material marcador continuo desde el colector de material marcador 287. Para un material con un tamaño estrecho y distribuciones de relaciones de carga/diámetro (Q/d) , el rebote es sincronizado con la frecuencia de AC. La frecuencia de AC óptima es determinada por el tiempo de tránsito del material marcador - entre el portador 262 y el primer electrodo 276. Específicamente, el periodo T deberá ser dos veces el tiempo de tránsito t. El voltaje de compuerta actúa para abrir ("encender") y cerrar ("apagar") la puerta 268. Para la condición "encendida", la polaridad del voltaje es directamente opuesta a la polaridad marcador cargado, atrayendo de este modo el material cargador hacia el campo entre el primer y segundo electrodos 275 y 278, respectivamente. Finalmente, puede ser establecido un voltaje de proyección por medio del electrodo suplementario 54 para atraer aún más las partículas del material marcador cargado hacia el canal 46 donde el flujo de propelente hace que se desplacen hacia un sustrato. . Puede ser deseable mover de manera controlable el material marcador hacia las puertas 42, especialmente con velocidad, precisión y la sincronización correcta. Este proceso se conoce como transporte del material marcador, y puede ser efectuado por una variedad de técnicas. Una de tales técnicas utiliza una onda electrostática de desplazamiento para mover partículas de material marcador individuales. Con referencia a la Figura 24, de acuerdo a esta técnica, se aplica una forma de onda de alto voltaje de DC en fase a una rejilla 148 de electrodos igualmente separados 88 que están formados cerca de cada puerta 42. La rejilla 148 puede ser formada fotolitográficamente de aluminio dentro de las cavidades, o puede formarse sobre un portador de despegue el cual puede ser aplicado dentro de las cavidades. La Figura 25 ilustra una modalidad en la cual los electrodos 88 para una onda electrostática de desplazamiento se proporcionan en conjunto con los electrodos 142 (no mostrados) y 144 para dosificar el material marcador. Sin embargo, deberá comprenderse que varias otras combinaciones de transporte y dosificación están dentro del alcance de la presente invención. Puede depositar una capa de protección y relajación sobre los electrodos 88 para proteger sus superficies y también para proporcionar una disipación de carga rápida a un tiempo constante conocido para mover el material marcador a lo largo de la rejilla 148. También, un recubrimiento de cobre ayudará con el control de la dirección del movimiento del material marcador, la reducción del material marcador atrapado entre los electrodos, la minimización de la oxidación y corrosión de los electrodos, y reducción de la formación del arco entre los electrodos. Deberá apreciarse que las funciones de transporte y dosificación enseñadas aquí pueden ser efectuadas por un solo dispositivo, y combinarse en un solo paso. Sin embargo, el transporte y/o dosificación separados o combinados del ' material marcador de acuerdo a la presente invención resuelven muchos de los problemas identificados con la técnica anterior. Por ejemplo, el material marcador está disponible para inyectarse, al flujo del propelente así instantáneamente. Esto resuelve el problema de necesitar esperar que un canal se rellene como es común en los sistemas de chorro de tinta. Además, la velocidad a la cual el material marcador puede ser movido hacia el flujo de propelente y posteriormente depositado sobre un sustrato es significativamente mayor que la disponible de la técnica anterior, en algunas modalidades este puede proporcionarse continuamente . A manera de ejemplo, considérese una cabeza de impresión de arreglo a lo ancho de la página (8.5 pulgadas (21.59 cm) ) con canales separados a 660 spi. Asúmase un tamaño de punto igual a 1.5 veces el diámetro del orificio de salida (asúmase por simplicidad que el orificio de salida tiene una sección transversal redonda) . De este modo, el área del punto es 2.5 veces el área del orificio. Asúmase también que el material marcador es un pigmento orgánico particulado sólido de 1 µm de diámetro el cual deseamos depositar sobre un sustrato de papel sobre una cubierta completa, monocrómica, con un espesor de 5 partículas. Esto significa que se requiere alimentar una longitud de alimentación de 2.5 x 10 partículas x 1 µm, o 23.5 µm al flujo de propelente. Para ser conservador, asumiremos una longitud de 15 µm. Para evitar la obstrucción, asúmase que la velocidad de alimentación del material marcador es mayor de un orden de magnitud por debajo de la velocidad del propelente. Con una velocidad de propelente de aproximadamente 300 metros/segundo (m/s) , asumimos una velocidad de alimentación del material marcador de 1 m/s (10 m/s es aproximadamente la velocidad de la eyección de una gota TIJ) . A 1 m/s, toma 25 µs alimentar una longitud de 15 µm del material marcador. En otras palabras, el tiempo de deposición del punto es de aproximadamente 25 µs por punto. Para este arreglo, toma 11 pulgadas (27.94 cm) x 600 spi x 25 µs por punto, o 165 milisegundos (ms) marcar totalmente una página de papel de 8.5 x 11 pulgadas (21.59 x 27.94 cm) . En absoluto, esto corresponde a aproximadamente 360 páginas por minuto. Esto debe compararse con un máximo de aproximadamente 20 páginas por minuto de un sistema TIJ. Una razón de que esa mejora en el rendimiento en la capacidad de proporcionar la alimentación continua del material marcador. Es decir, que la proporción del tiempo de impresión al ciclo de trabajo es casi del 100%, en comparación con un sistema TIJ, donde el tiempo de impresión (tiempo de eyección del material marcador) es justo el 20% del ciclo de trabajo (hasta el 80% del ciclo de trabajo TIJ se consume esperando que el canal sea rellenado con tinta) . En ciertas modalidades, es posible que a pesar de generar un lecho fluidizado dentro de la cavidad, el material marcador tienda a congregarse en regiones de estancamiento dentro de la cavidad, tales como las esquinas de la misma, subalimentando el lecho y afectando negativamente la inyección del material marcador hacia el canal. Un ejemplo de esto se ilustra en la Figura 26A. Para resolver este problema, y ayudar aún con el transporte de material marcador dentro de la cavidad, el material marcador a granel dentro de la cavidad puede ser agitado. La Figura 26B ilustra una modalidad 250 para crear tal agitación. Sobre al menos una pared 254 que forma la cavidad 28 se encuentra un material piezoelétrico 256, el cual causa agitación mecánica y por presión dentro de la cavidad 28. Esta agitación mantiene el material marcador localizado en la cavidad 28 en un estado dinámico, evitando el estancamiento dentro de la cavidad 252. En un régimen de material marcador múltiple, tal como una impresora a todo color, pueden mezclarse dos o más materiales marcadores en el canal antes de depositarse sobre el sustrato (nuevamente, la siguiente discusión es también relevante a otros materiales tales como los materiales de tratamiento de pre y postmarcado etc. ) . En tal caso, cada uno de los materiales marcadores son dosificados individualmente a un canal. Esto requiere el control independiente de la dosificación de cada material marcador e impone límites sobre las velocidades de producción por el direccionamiento requerido y otros aspectos de la dosificación. Por ejemplo, con respecto a la Figura 27, en ella se muestra un sistema de marcado de colores múltiples en el cual cada canal 46 puede ser provisto con uno o más colores del material marcador. Para controlar el flujo del material marcador hacia un canal 46, un dispositivo dosificador 104, por ejemplo de un tipo anteriormente descrito, es dirigido o tratado en forma de matriz vía cables de direccionamiento de columna 106 y cables de direccionamiento de hilera 108 en una forma también —anteriormente discutida. La constante de tiempo RC asociada con un escenario de 8 pulgadas (30.32 cm) de cables de direccionamiento de columna dirigidos pasivamente 106 limitará los tiempos de surgimiento de señal mínimos alcanzables sobre esas líneas a unos cuantos microsegundos -asumiremos 2 µs a 500 kHz. El tiempo de "encendido" del dispositivo dosificador mínimo es de este modo del orden de aproximadamente 5 µs . Para una impresión en escala de gris de n bits, la cobertura completa de cada color toma 2 x 5n µs por punto. Por lo tanto toma 11 pulgadas (27.94 cm) x 600 spi x (2 x 5n) µs/punto, o aproximadamente 33 x 2n ms para imprimir una página de 600 spi con una cobertura completa. Esto corresponde a aproximadamente 1800 x 2 "n páginas por minuto. Para un escala de gris de 5 bits por canal (n=5) , el sistema puede manejar hasta 56 páginas a todo color por minuto, a todo el color (cuando se utiliza el espectro CMYK) está disponible a cada punto en un solo paso. (Deberá notarse que un aspecto de la presente invención es proporcionar una densidad de punto relativamente alta, por ejemplo, 300 spi o más, a una escala de gris de dos o más bits, y que los diferentes niveles de la escala de gris pueden obtenerse sin alterar significativamente el diámetro del punto. Es decir, que el tamaño de punto se mantiene constante, por ejemplo, 120 µm, mientras que la densidad del material marcador varia a los diferentes niveles de gris, o color obtenidos, por un punto) . Se conocen otros esquemas de direccionamiento los cuales permiten un direccionamiento más rápido y en consecuencia una posible impresión más rápida. Por ejemplo, empleando un esquema de direccionamiento en paralelo (es decir, sin líneas de direccionamiento de columna) , el tiempo de surgimiento de la señal puede ser acortado en un orden de magnitud. Un sistema con un tiempo de "encendido" del dispositivo dosificador mínimo de 1 µs es de este modo capaz de marcar a la escala de gris a todo color aproximadamente 280 páginas por minuto. Puesto que existe una relación entre el rendimiento y profundidad del color/escala de gris, es posible diseñar un . sistema para optimizar cualquiera o ambas de esas características. La Tabla 3 resume una matriz de rendimiento y/o profundidad/escala de gris basada en las suposiciones anteriores y en las velocidades del alimentación del material marcador requeridas. l-n.o Tabla 3 Deberá notarse que la profundidad de color y el rendimiento no necesitan ser fijos para un sistema. Esos valores pueden ser ajustados por un usuario durante el proceso de instalación del dispositivo marcador. Deberá notarse también que el marcado de un número mayor de colores se distribuye en una distribución aproximadamente Gaussiana sobre el tamaño/densidad de punto. Esto se ilustra en la Figura 28 para un sistema con cuatro colores y una escala de gris de 2 bits. La capacidad para controlar exactamente la colocación de un punto del material marcador es en parte función de la velocidad del propelente. El tamaño y forma del punto son también función de esta velocidad. A su vez, la selección de la velocidad del propelente es en parte función del tamaño y masa de las partículas del material marcador. Además, la posición, tamaño y forma del punto son función de que también (es decir, sobre cuantos diámetros del orificio de salida) el propelente completamente expandido permanece colimado. La Figura 28 muestra un caso idealizado de una interacción propelente/sustrato, visto aproximadamente perpendicular al sustrato. Las líneas de flujo 110 muestran que los flujos cilindricos de propelente forman un patrón de flujo en la superficie del sustrato lejos del disco circular del punto de material marcador 112.

Típicamente, las partículas de material marcador son depositadas sobre el sustrato debido a su inercia (momento normal) impartida por el propelente. Sin embargo, su posición sobre el sustrato es desviada del centroide por los componentes de la fuerza hidrodinámica laterales que ocurren en la interfaz propelente/sustrato, ilustrada en la Figura 30. A más pequeña la masa de las partículas (en relación a la velocidad del propelente) , y más de tales partículas estén lejos del centro del flujo de propelente, mayor la desviación del centroide del punto. El resultado es un punto con una distribución de densidad Gaussiana 114, como se ilustra en la Figura 30. Con referencia a la Figura 31, como un ejemplo del peor caso estimado de desviación de la partícula de material marcador debido a que los efectos de la interfaz propelente/sustrato (a saber, el arrastre lateral en la superficie del sustrato) , asúmase que una partícula 116 con una densidad pp es dirigida a un sustrato perfectamente plano 38 con una velocidad v normal al sustrato en un flujo de propelente 118 de ancho L/2 (es decir, el orificio de salida 56 mostrado en la Figura 3 es de un ancho L/2) . Asúmase que en la superficie del sustrato existe un flujo de propelente lateral 120 de espesor L, también con una velocidad v causada por el choque del propelente en el sustrato. Es decir, la suposición del peor caso de que la velocidad del propelente es completamente convertida a flujo lateral después de interactuar con el sustrato. La desviación lateral x de la partícula de material marcador 116 se debe a la fuerza de arrastre lateral calculada para diferentes diámetros de partícula D. A partir de la ecuación del número de Reynolds.

Re=Qg.v.D=l .65xl04.v.D Mg donde pg = 1.3 kg/cm , y µg = 1.7x10 kg-s/m . Para un tamaño de partícula de 3 µm y una velocidad de flujo de v = 300m/s. El número de Reynolds es 70. Esto corresponde a un coeficiente de arrastre (CD) de 2.8. La fuerza de arrastre FD está dada entonces por FD=CO._£g_.v.g2.A=l .4 v2.D2 2 Esta fuerza de arrastre lateral desvía la trayectoria incidente normal de la partícula 116 y envía ésta sobre una trayectoria con un radio de curvatura R, determinado a partir de la ecuación para la fuerza centrípeta inercial Fi Ft P&V-V' donde V=U-D R dando R como R=££;D donde A=µ.D CD La desviación resultante está dada por x=R.[l-cos/arcsen (L/R) ) ] O, si el diámetro del flujo de propelente normal L/2 se elige de modo que sea la mitad de la separación del arreglo x=R.[1-cos (arcsen (separación/R) ) ] Para una velocidad de flujo v, un tamaño de partícula D, una densidad de arreglo dada, y una densidad de partículas de 1000 kg/cm3, la desviación resultante x se muestra en la tabla 4 para varias condiciones.

Tabla 4 De este modo, para un escenario del peor caso de una velocidad de flujo de 300 m/s, un tamaño de partícula de material marcador de lµm, una resolución de 600 spi, un flujo de propelente (es decir, tamaño del orificio de salida) de 21 µm produciría un punto de tamaño 21µm+ (2x2.5µm) = 26 µm, la expansión del tamaño del punto debida al arrastre lateral en la interfaz de flujo de propelente/sustrato. Nótese que este corresponde al escenario del peor caso por cada condición, es decir, (1) sin punto de estancamiento, y un flujo transversal completamente desarrollado, (2) la velocidad de flujo transversal es igual a la velocidad total del flujo de propelente, ignorando de este modo las pérdidas por fricción y topología del sustrato, (3) la fuerza total de arrastre se aplica abruptamente y dos diámetros de chorro lejos del sustrato. También deberá notarse que el número de Reynolds es muy bajo debido a la escala de las longitudes características y que no puede desarrollarse turbulencia, por la teoría del flujo microfluídico. Finalmente, deberá notarse que cuando el tamaño de partícula disminuye, R se incrementa de modo que en algún punto R se aproxima al flujo de propelente lateral con un espesor de 2L. Cuando esto sucede, las partículas de material marcador son desviadas significativamente del centroide del punto, y el extremo nunca se contacta con el sustrato. Puede mostrarse de lo anterior que esto ocurre (en base a las suposiciones hechas aquí) el tamaño de partícula del material marcador en el intervalo de aproximadamente 100 nm o menos. Esto demuestra no únicamente el control del tamaño y posición del punto aceptable, sino que ilustra que bajo las condiciones asumidas, no se requieren mecanismos especiales para extraer la partícula del material marcador del flujo del propelente y depositar ésta sobre el sustrato.

Sin embargo, en el caso de que sea deseable incrementar aún más la extracción de partículas de material marcador de flujo de propelente en la superficie del sustrato (por ejemplo, a velocidades de flujo/tamaños de partícula bajos, etc.), puede emplearse la extracción de partículas mejorada electrostáticamente. Cargando el sustrato o la placa o plato (donde se emplean) opuesto a la carga de la partícula de material marcador, la atracción de la partícula y el sustrato/placa aumenta la extracción de partículas. Tal modalidad 178 se ilustra en la Figura 33, en la cual el cuerpo 26 se localiza cerca de la placa o plato 180 capaz de hacer girar y retener una carga neta. La carga sobre la placa o plato 180 puede ser aplicada por un rodillo donador 182 que se mueve en conjunto con la placa o plato 180 por medio de una banda 184 o por otros medios, o por otros métodos conocidos en la técnica (tales como por un cepillo triboeléctrico, recubrimiento piezoeléctrico, etc) . ' En un ejemplo, la placa 180 es proporcionada por una carga positiva neta por el rodillo donador 182. A las partículas de material marcador 188 se les puede dar una carga negativa neta, por ejemplo, por la corona ilustrada en la Figura 3, o por otros medios. Un sustrato que recibe la marca (por ejemplo, papel) se coloca entre la fuente de material marcador y la placa, cerca de la placa. La atracción entre el material marcador 188 y la placa o plato acelera el material marcador hacia la placa o plato, si tal atracción es suficientemente fuerte, especialmente en modalidades que tienen una velocidad de propelente relativamente lenta, puede superar la tendencia del propelente a desviarse del centroide del punto debido al arrastre lateral del propelente. Además, esta atracción puede ayudar a eliminar el problema de que los materiales marcadores reboten del sustrato y reposen en una posición no pretendida sobre el sustrato o reposen en una posición fuera del sustrato antes de la modificación posterior a la eyección (por ejemplo, fusión por un rodillo caliente y/o a presión 186) , un problema conocido como "contrarrebote" . Este es especialmente benéfico cuando no puede emplearse la fusión cinética (discutida más adelante) . Una vez que el material marcador ha sido liberado al sustrato, debe adherirse, o fusionarse al sustrato. Aunque existen múltiples métodos para la fusión de acuerdo a la presente invención, un método simple es emplear la energía cinética sobre las partículas de material marcador. Para este método, las partículas de material marcador deben tener una velocidad vc al impacto con el sustrato suficiente para fundir cinéticamente la partícula por deformación plástica de la colisión con el sustrato (asumiendo que el sustrato es infinitamente rígido) . Después de la fusión (la transición completa a fase líquida o vitrea, o transición de fase temporalmente reversible similar) , la partícula resolidifica (o de otro modo regresa a su fase original) y por lo tanto se funde al sustrato. Para lograr la fusión cinética, se requiere que: (1) la energía cinética de la partícula sea suficientemente grande para llevar la partícula más allá de sus límites de elasticidad; y (2) la energía cinética es mayor que el calor requerido para llevar la partícula más allá de su temperatura de ablandamiento para causar un cambio de fase. La Figura 35 es una gráfica 190 del número de partículas de material marcador versus energía cinética para una modalidad típica de la presente invención, que ilustra las condiciones generales a las cuales puede ocurrir la fusión cinética. Por debajo de un cierto valor de energía cinética, las partículas tienen la energía suficiente para fundirse a un sustrato, mientras que por encima de este cierto valor de energía cinética, las partículas tendrán suficiente energía cinética para fundirse. Ese cierto valor de energía cinética se conoce como umbral "de energía de fusión cinética, y es ilustrado por el límite 192 mostrado en la Figura 35. Esencialmente, las partículas cuya energía cinética cae en la región 194 no se fundirán debido al calentamiento insuficiente, mientras que las partículas con energías en la región 196 se fundirán. Existen dos maneras esenciales de incrementar el porcentaje de partículas de material marcador fundidas. Primera, el umbral de energía de fusión cinética puede ser disminuido. Esto es esencialmente una función de las cualidades del material marcador. Segunda, toda la curva de energía cinética puede ser desviada, por ejemplo, incrementando la velocidad del propelente. La energía cinética Ek de una partícula esférica con velocidad v, densidad p, y diámetro d, está dada por La energía Em requerida para calentar la partícula esférica con un diámetro d, una capacidad calorífica Cp, y la densidad p de la temperatura ambiente To a más allá de su temperatura de ablandamiento Ts esta dada por p- p- d3 - Cp - (TS - T0) E = La energía Ep requerida para deformar la partícula 0 con un diámetro d y un módulo de Young E más allá de su límite de elasticidad se y hacia el régimen de deformación plástica, está dada por d EP = 2E La velocidad crítica vcp para obtener la deformación plástica está dada por Finalmente, la velocidad crítica vcm para obtener la fusión cinética, esta dada por Para un termoplástico con CP = 1000 J/kg-K, Ts = 60°C y To = 20°C, la velocidad crítica requerida para lograr la fusión cinética es de 280 m/s. Esto es consisten con las suposiciones hechas anteriormente. Deberá notarse que este resultado es independiente del tamaño de partícula y densidad. Lograr tal flujo de propelente de 280 m/s o mayor, puede lograrse de varias maneras. Un método es proporcionar propelente a una presión relativamente alta, dependiendo de la geometría del dispositivo (por ejemplo, del orden de varias atmósferas en un ejemplo) , a la región convergente de un canal que tiene una región convergente 48 y una región divergente 50, por ejemplo, la llamada boquilla de Laval, ilustrada en la Figura 4, que convierte la presión de propelente a velocidad. En un ejemplo, el propelente es subsónico (por ejemplo, menos de 331 m/s) en todas las regiones del canal. En otro ejemplo, el propelente será subsónico en la región convergente 48, supersónico en la región divergente 50 y en o muy cerca de la velocidad del sonido en la garganta 53 entre las regiones convergente y divergente. La Figura 36 es una ilustración de la velocidad de propelente v en el orificio de salida 56 versus la presión de propelente para un canal 46 de sección transversal cuadrada de 84 µm en cada lado (que corresponde a aproximadamente 300 puntos por pulgada (por 2.54 centímetros) ) . Como puede observarse, pueden alcanzarse fácilmente 280 m/s de presiones moderadas por los canales con y sin una boquilla. Lo anterior ha asumido que el sustrato es infinitamente rígido, lo cual en la mayoría de los casos, no es cierto. El efecto de la energía sobre el sustrato es la disminución del módulo E aparente del material sin reducir su límite elástico fes decir, que se requiere más energía para alcanzar el límite elástico en el material, se requiere más energía para alcanzar la deformación plástica, y vcp se incrementa) . Es decir, que aún cuando la energía cinética pueda ser más grande que la energía requerida para fundir la partícula, la colisión será elástica, causando el rebote de la partícula y un calentamiento potencialmente insuficiente. De este modo, en algunos sistemas (dependiendo de la elasticidad del sustrato) las partículas de material marcador deben alcanzar una alta velocidad de preimpacto, o debe proporcionarse ayuda para la fusión por medio del sistema. 10 En el caso de que se requiera ayuda para la fusión (es decir, un sustrato elástico, una velocidad de partícula de material marcador baja, etc.), pueden emplearse numerosos métodos. Por ejemplo, puede proporcionarse uno o más filamentos calientes 122 cerca de la i c, puerta de eyección 56 (mostrada en la Figura 4), la cual reduce la energía cinética necesaria para fundir la partícula de material marcador o en efecto, fundir al menos parcialmente la partícula de material marcador al vuelo. De manera alternativa, o además del filamento 122, puede localizarse un filamento caliente 124 cerca del sustrato 138 (también mostrado en la Figura 4) tiene un efecto similar. Otro método más para ayudar al proceso de fusión es hacer pasar la partícula de material marcador a través de un Z ¿' haz de luz intenso, colimado, tal como un haz láser, impartiendo por lo tanto energía suficiente a la partícula para reducir la energía cinética necesaria para fundir la partícula de material marcador o fundir al menos parcialmente la partícula al vuelo. Esta modalidad se muestra en la Figura 37, donde un flujo 130 de partículas de material marcador pasa a través de una fuente de luz intensa colimada 132, tal como un haz láser generado por un haz láser 134, o su camino hacia el sustrato 38. Por supuesto, una fuente de luz diferente a la láser 134 puede proporcionar resultados similares. Asúmase que una partícula con densidad p, masa m, diámetro d, capacidad calorífica Cp y temperatura de ablandamiento Ts, se desplazan con una velocidad v a través de un haz láser con un ancho Li y una altura L2, como se muestra en la Figura 32. El cambio de temperatura ?T para tal partícula para un calor alimentado dado ?Q está dada por AQ 6ÁQ AT = - m - C C - p - p - d' pd3 donde m = p " volumen = p La densidad de la potencia del láser p, está dada por la potencia P del láser, dividida por el área de la elipse como p- L, LY La energía absorbida por partícula por unidad de tiempo está dada por la densidad de la potencia del láser, multiplicada por el área proyectada de la partícula (pd2/4) multiplicada por la fracción de absorción a ?ß 4-P p-d' P-d2 = = - At p • L, • L-, 4 L L2 La energía absorbida por la partícula durante su desplazamiento a través del haz está dada de este modo por At = L2 I v P-d2 AQ = a L - v El cambio de temperatura está dado de este modo por 6-a-P AT = p-p-C -d-L Cuando la temperatura inicial de la partícula es To, la potencia del láser requerida para calentar la partícula más allá de su temperatura de transición vitrea está dada en consecuencia por p-p-Cp-d-L v(Ts-T0) P = 6- Como un ejemplo, asumimos los siguientes valores: Tabla 5 Tabla 5 (Continuación) En consecuencia, la potencia del láser requerida para fundir la partícula de material marcador de este ejemplo es de 1.9 watts. Este está dentro del intervalo de los sistemas láser comercialmente disponibles, tales como un haz continuo, arreglos de diodo de láser acoplados por fibra. La Figura 38 es una gráfica de la potencia de la fuente de luz requerida para fundir partículas de un tamaño de partícula para varias velocidades de partícula, e indica que la fusión al vuelo con, por ejemplo, diodos láser sería factible que los tamaños y velocidades de partícula de interés. La ventaja proporcionada por la fusión al vuelo es que el material a granel no se calienta (ni el material marcador a granel ni el sustrato) . Por lo tanto la fusión al vuelo puede acomodar una amplia variedad de paquetes de liberación de material marcador (por ejemplo, es el mismo material marcador marcado fijamente y removible, etc.), y puede servir para una amplia variedad de sustratos debido al bajo contenido de calor del material marcador a pesar de la temperatura de partícula relativamente alta (es decir, baja masa térmica) . Finalmente, pueden emplearse otros sistemas para ayudar al proceso de fusión, dependiendo de la aplicación particular de la presente invención. Por ejemplo, el propelente en sí puede ser calentado. Aunque esto puede ser indeseable en el caso de que el calor del propelente funda las partículas de material marcador, puesto que este puede conducir a la contaminación y obstrucción de los canales, puede impartirse suficiente energía calorífica a las partículas inmediatamente después de la fusión para reducir la energía cinética requerida para tener impacto sobre la fusión. El sustrato (o portador del sustrato tal como una placa o plato) puede ser suficientemente calentado para ayudar con la fusión cinética o en efecto suficientemente para fundir las partículas de material marcador. O, la fusión puede tomar lugar en una estación separada del dispositivo, por calor, presión o una combinación de los dos, similar al proceso de fusión empleado en el equipo xerográfico moderno. Los materiales curables por UV utilizados como material marcador pueden ser fundidos o curados por aplicación de radiación UV, ya sea al vuelo o al sustrato que contiene el material . Deberá apreciarse, sin embargo, que un aspecto importante de la presente invención es la capacidad para proporcionar un cambio de fase y fusión sobre una base de pixel por pixel. Es decir, que la mayoría de la técnica anterior se ha limitado al material de impresión a granel en fase líquida, tal como una tinta líquida o pigmento orgánico en un portador líquido. De este modo, la presente invención puede permitir mejoras de resolución significativas y material de múltiples niveles de pixel, o el marcado de un solo paso con colores múltiples. Durante la operación de una modalidad del aparato marcador de la presente invención, el propelente puede fluir continuamente a través de los canales. Esto sirve para varios propósitos, incluyendo : aumentar :1a . . velocidad a la cual el sistema puede marcar un sustrato (un estado estacionario constante) , purgando continuamente los canales de la acumulación del material marcador, y previniendo la entrada de contaminantes (tales como fibras de papel, polvo, humedad de la humedad del ambiente, etc.) hacia los canales. En un estado no operativo, tal como un sistema de apagado, no fluye propelente a través de los canales. Para evitar la entrada de contaminantes en este estado, una estructura de cierre 146, ilustrada en la Figura 39, puede ser puesta en contacto con una cara de la cabeza de impresión 34, específicamente en los orificios de salida 56. La estructura de cierre 146 puede ser una placa de caucho, u otro material capaz de sellar de manera impermeable el canal contra el ambiente. Como una alternativa, en el caso donde la cabeza de impresión 34 se mueve dentro del sistema marcador, puede moverse hacia una estación de mantenimiento dentro del sistema marcador como se emplea comúnmente en el TIJ y otros sistemas de impresión. Como otra alternativa, en el caso donde el sistema marcador está diseñado para marcar al medio de hojas soportado por una placa o plato, rodillo o similar, además, donde la placa, rodillo, etc. está formado de un material adecuado tal como el caucho, la cabeza de impresión 34 puede moverse hacia el contacto con la placa, rodillo, etc. para sellar los canales. De manera alternativa, la placa, rodillo, etc. puede moverse hacia el contacto con la cabeza de impresión 34, como se ilustra en la Figura 40. La limpieza de las puertas 42 y cualquier aberturas asociadas 136 y los electrodos 142, 144 puede lograrse mediante el flujo del propelente utilizado para establecer el lecho fluidizado, discutido anteriormente, o de otro modo controlando el equilibrio de presión entre el canal y las cavidades del material marcador, de modo que, cuando el material marcador no esté siendo inyectado hacia el canal, exista un flujo de propelente a través de las puertas et al.

Una modalidad alternativa 320 se ilustra en la Figura 43. En la modalidad 320, la cabeza de impresión 322 está esencialmente invertida. La mayoría de la descripción de la presente se aplica igualmente a esta modalidad, con la excepción de que se estableció un lecho fluidizado 324 por medio de un gas apropiado, tal como un propelente de una fuente de propelente 33 bajo el control de la válvula 326, o medios similares. Se estableció una región de aerosol 328 sobre el lecho fluidizado 324, nuevamente por el gas u otros medios creando el lecho fluidizado 324. El material marcador de la región de aerosol 328 puede entonces ser dosificado hacia la corriente de propelente. Ahora deberá apreciarse que han sido descritas aquí varias modalidades del aparato marcador de aerosol balístico y los componentes de los mismos. Esas modalidades abarcan sistemas a gran escala, los cuales pueden incluir reservorios y compresores integrados para proporcionar propelente presurizado, rellenables o aún reservorios de material marcador remotos, alta velocidad de propelente (aún supersónica) para la fusión cinética, diseñados para efectuar rendimiento o producción muy alta de marcación de áreas muy grandes y rápida para marcar uno o más de una amplia variedad de sustratos, para sistemas a pequeña escala (por ejemplo de escritorio, casa, oficina, etc.) con cartuchos reemplazables que contienen material marcador y propelente, diseñados para una mejor calidad y rendimiento de impresión (color o monocromática) sobre papel. Las modalidades descritas y aludidas aquí son capaces de aplicar un solo material marcador, un material marcador a todo color en un solo paso, aplicar un material no visible al ojo sin ayuda, aplicar un material de tratamiento premarcado, un material de tratamiento postmarcado, etc., con la capacidad de mezclar virtualmente cualquier material marcador dentro del canal del dispositivo antes de la aplicación del material marcador a un sustrato, o un sustrato sin rerregistro. Sin embargo, también deberá apreciarse que la descripción de la presente es meramente ilustrativa, y no deberá interpretarse co o limitante del alcance de la invención ni las reivindicaciones de la misma.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (3)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un aparato para eyectar un material marcador, caracterizado porque comprende: una estructura que tiene al menos dos canales adyacentes en ella, el canal tiene un orificio de salida con un ancho no mayor de 250 µm; y un reservorio de material marcador conectado de manera comunicativa con el canal; y un dispositivo dosificador interpuesto entre y acoplado -de manera comunicativa a al menos uno de los canales y el reservorio de material marcador, capaz de introducir selectivamente el material marcador particulado del reservorio a al menos un canal.

2. Un aparato para eyectar un material marcador particulado, caracterizado porque comprende: una estructura que tiene un canal en ella para recibir un flujo de propelente, el canal tiene un orificio de salida a través del cual puede desplazarse el flujo de propelente; un reservorio de material marcador particulado conectado de manera comunicativa en el canal; y un dispositivo dosificador interpuesto entre el canal y el reservorio de material marcador, capaz de introducir selectivamente el material marcador particulado del reservorio al flujo del propelente.

3. Un aparato para depositar un material marcador particulado sobre un sustrato, caracterizado porque comprende : una cabeza de impresión que tiene al menos dos canales adyacentes en ella, cada canal tiene un orificio de salida con un ancho no mayor de 250 µm; una fuente de propelente conectada a cada uno de los canales de modo que el propelente proporcionado por tal fuente de propelente puede fluir a través de los canales para formar flujos de propelente en ellos, los flujos de propelente tienen energía cinética, cada canal dirige el flujo de propelente a través del orificio de salida hacia el sustrato; y un reservorio de material marcador conectado de manera comunicativa con el canal, de modo que el material marcador particulado del reservorio puede ser introducido de manera controlable hacia el flujo de propelente en cada uno de los canales, de modo que la energía cinética del flujo de propelente puede hacer que el material marcador particulado choque con el sustrato. . El aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque cada uno de al menos dos canales adyacentes están separados no más de 250 µm de cualquier otro canal adyacente. 5. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque incluye además una pluralidad de reservorios de material marcador, cada reservorio está conectado de manera comunicativa con al menos uno de los canales, de modo que el material marcador de cada uno de los reservorios puede ser introducido de manera controlable a los flujos de propelente. 6. Un método para depositar material marcador sobre un. sustrato, caracterizado porque comprende los pasos de: proporcionar un propelente a una estructura de cabeza o cabezal, la estructura de cabeza o cabezal tiene un canal en ella, el canal tiene un orificio de salida y un ancho no mayor de 250 µm a través del cual el propelente puede fluir, el propelente fluye a través del canal para formar por lo tanto un flujo de propelente que tiene energía cinética, el canal dirige tal flujo de propelente hacia el sustrato; y introducir de manera controlable un material marcador particulado hacia el flujo de propelente en el canal; la energía cinética del flujo de propelente hace que el material marcador particulado choque con el sustrato. 7. El método de conformidad con la reivindicación 6, empleado en un aparato marcador, caracterizado porque comprende además el paso de hacer fluir continuamente el flujo de propelente a través del canal mientras el aparato marcador está en una configuración operativa. 8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende además el paso de introducir de manera controlable múltiples materiales marcadores diferentes, al menos uno de los materiales marcadores es un material marcador particulado, en el flujo de propelente, de modo que la energía del flujo de propelente hace que los múltiples materiales marcadores diferentes choquen con el sustrato. 9. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende además el paso de mezclar los materiales marcadores múltiples en el canal antes de chocar con el sustrato. 10. Un método para marcar un sustrato, caracterizado porque comprende los pasos de: proporcionar un propelente a una estructura de cabeza o cabezal, la estructura de cabeza o cabezal tiene un canal con un orificio de salida en ella, el propelente fluye a través del canal para formar por lo tanto un flujo de propelente que tiene energía cinética, el canal dirige el flujo de propelente a través del orificio de salida en una dirección hacia el sustrato; introducir de manera controlada una partícula de material marcador en el flujo de propelente en el canal, de modo que la energía cinética del flujo de propelente haga que la partícula de material marcador salga por el orificio de salida de choque con el sustrato con una velocidad vc, la velocidad es suficiente para fundir cinéticamente la partícula de material marcador debido a la deformación plástica del choque de las partículas de material marcador con el sustrato; y resolidificar la partícula de material marcador para fundir por lo tanto el material marcador al sustrato. 11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el propelente imparte a la partícula del material marcador una energía cinética de modo que: (a) el choque de la partícula del material marcador con el sustrato excede el límite de elasticidad de la partícula de material marcador, y (b) el choque la partícula de material marcador con el sustrato calienta la partícula de material marcador más allá de su temperatura de ablandamiento para producir un cambio de fase. 12. Un cartucho, unido de manera reemplazable a una cabeza de impresión, caracterizado porque comprende: al menos un reservorio para transportar un material portador, el reservorio incluye al menos una puerta a través de la cual el material marcador contenido en el reservorio puede desplazarse; una región de canal que tiene formado en ella al menos un canal, el canal se extiende desde una región que recibe propelente hasta un orificio de salida, el canal incluye una región que recibe el material marcador, la puerta se conecta de manera comunicativa con el reservorio y la región que recibe el material marcador; y al menos un dispositivo dosificador electrostático capaz de actuar sobre el material marcador contenido en al menos un reservorio, al menos un dispositivo dosificador asociado con o localizado cerca de al menos una puerta, el cual en esta acción sobre el material marcador puede dosificar de manera controlable la salida del reservorio y hacia la región que recibe el material marcador al material marcador.