BRPI0709906A2 - aparelho para deposição de gotìculas - Google Patents

Abstract

<B>APARELHO PARA DEPOSIçãO DE GOTICULAS<D>Aparelho para deposição de gotículas compreendendo um conjunto de câmaras de fluido definidas por um par de paredes de câmara opostas e em comunicação fluida com um bico para ejeção de gotículas através desse; um elemento de tampa é unido nas bordas das paredes de câmara e, assim, fecha um dos lados das câmaras. O elemento de tampa possui uma relação entre espessura de tampa e separação da parede de câmara inferior ou igual a 1:1.

Description

Pedido de Patente de Invenção para: "APARELHO PARADEPOSIÇÃO DE GOTÍCULAS".

A presente invenção se refere a um componente para umaparelho para deposição de goticulas e, de modo particular,a um elemento de tampa para um aparelho para deposição degoticulas. A presente invenção encontra aplicaçãoespecifica no campo da impressão a jato de tinta ^drop ondemand' (gota sob demanda).

Uma construção conhecida do cabeçote de impressão ajato de tinta usa elementos atuadores piezoelétricos paracriar e manipular ondas de pressão em uma câmara ejetora defluido. Para uma operação confiável e velocidadessuficientes para ejeção de goticulas, uma pressão minimaprecisa ser gerada na câmara, tipicamente de cerca de 100kPa. Deverá ficar claro que, a fim de gerar tais pressões,a câmara deve exibir uma rigidez apropriada (ou falta dedeformação). A deformação de uma câmara de fluido é, assim,um critério importante no projeto da câmara, e numerosastécnicas têm sido previamente propostas para manterreduzida a deformação de uma câmara ejetora de fluido.

Por exemplo, a EP 0712355 descreve uma técnica decolagem fornecendo uma união adesiva com baixa deformação.A WO 02/98 666 propõe uma placa de bico tendo uma construçãocomposta para melhorar a rigidez, enquanto que aindapermitindo uma formação precisa do bico.Em construções conhecidas de atuador piezoelétrico, umconjunto de canais alongados é formado lado a lado em umasuperfície de um bloco de material piezoelétrico. Uma placade tampa é, então, fixada na superfície, fechando oscanais, e uma placa de bico, onde orifícios para ejeção defluido são formados, é também fixada. A placa de bico podese sobrepor à placa de tampa, com os orifícios sendoformados através da placa de bico e da placa de tampa até ocanal abaixo. Essa construção é conhecida como um ^side-Shooterr (disparador lateral), já que os bicos são formadosna lateral do canal. É também conhecido fixar a placa debico na extremidade dos canais em, uma assim chamada,construção tipo λend-shooter' (disparador final).

As EP-A-O 277 703 e EP-A-O 278 590 descrevem umarranjo de cabeçote de impressão particularmente preferido,no qual a aplicação de um campo elétrico entre os eletrodosnos lados opostos de uma parede de câmara faz com que aparede piezoelétrica se deforme no modo cisalhante eaplique pressão à tinta no canal. Em um arranjo desses, osdeslocamentos são tipicamente da ordem de 50 nanômetros, edeverá ficar claro que uma mudança correspondente nasdimensões do canal, devido à deformação do canal, irãoresultar em uma perda rápida de pressão aplicada, com umacorrespondente queda de desempenho.Os presentes inventores descobriram que, de modosurpreendente em certos arranjos, a deformação na câmarapode ser tolerada, podendo ser até vantajosa.

Em um primeiro aspecto, a presente invenção apresentaum aparelho para deposição de goticulas, compreendendo umconjunto de câmaras de fluido, cada câmara de fluidodefinida por um par de paredes de câmara opostas, e emcomunicação fluida com um bico para ejeção de goticulasatravés desse; e um componente de tampa deformável unidonas extremidades das ditas paredes de câmara, vedando comisso um dos lados das ditas câmaras, onde a relação entre aespessura de tampa e a separação da parede de câmara éinferior ou igual a 1: 1.

De preferência, o componente de tampa possui um módulode Young menor ou igual a 100 χ IO9 N/m2.

Essa construção fornece um componente de tampadeformável e está, assim, em contraste direto comensinamentos anteriores, que compartilham o objetivo comumde maximizar a rigidez dos canais.

De preferência, bicos são formados no dito componentede tampa. Esse arranjo apresenta a vantagem de que os bicosse comunicam diretamente com o canal, ao invés de atravésde uma abertura na placa de tampa. Isso por sua vez resultaem uma menor resistência ao fluxo de fluido da câmara paraos bicos, cuja reduzida resistência foi verificadacompensar qualquer perda de desempenho causada por elevadadeformação do canal.

Um segundo aspecto da presente invenção apresenta umaparelho para deposição de goticulas compreendendo: umconjunto de câmaras de fluido, cada câmara de fluidodefinida por um par de paredes de câmara opostas, e emcomunicação fluida com um bico para ejeção de goticulasatravés desse; e um elemento de tampa unido nas bordas dasditas paredes de câmara, fechando assim um dos lados dasditas câmaras; onde a relação entre a espessura de tampa ea separação da parede de câmara é menor ou igual a 1:5, eonde o dito componente de tampa possui um módulo de Youngmenor ou igual a 100 χ 10^9 N/m2.

Experimentos realizados em cabeçotes de impressãoλside-shooter' (disparador lateral) e ^end-shooter'((disparador final) levaram à surpreendente descoberta deque espessuras de tampa menores que 150 μπι podem serutilizadas, sem afetar de modo significativo aspropriedades da ejeção. Atuadores conhecidos usamtipicamente espessuras na região de 900 μm, a fim deassegurar a ausência de deformação necessária, ensinada natécnica anterior.

Assim, um terceiro aspecto da presente invençãoapresenta um aparelho para deposição de goticulascompreendendo: um conjunto de câmaras de fluido, cadacâmara de fluido definida por um par de paredes de câmaraopostas e em comunicação fluida com um bico para ejeção degoticulas através desse; e um elemento de tampa unido nasbordas das ditas paredes de câmara, fechando assim um doslados das ditas câmaras; onde a espessura de tampa é menorque 150 μm.

De preferência, a espessura de tampa é menor que 100μm, mais preferivelmente menor que 75 μm, maispref erivelmente ainda menor que 50 μm, ainda maispref erivelmente menor que 25 μm.

De preferência, a espessura de tampa é maior que 6 μm,

mais preferivelmente maior que 8 μm, mais pref erivelmenteainda maior que 10 μm.

Um quarto aspecto da invenção, portanto, prevê umaparelho para deposição de goticulas compreendendo pelomenos uma câmara de fluido; um elemento de tampa deformávelcolando a dita pelo menos uma câmara, e contendo pelo menosum bico; a câmara sendo submetida a uma mudança de volumeatravés de atuação elétrica, a fim de provocar ejeção defluido a partir da dita câmara, através do dito bico; ondea espessura do elemento de tampa é igual ou próximo aovalor que resulta na voltagem mínima de atuação necessáriapara ejeção de fluido.

O elemento de tampa possui, de preferência, umaespessura não maior que 75 μm, mais preferivelmente nãomaior que 50 μm, e mais preferivelmente ainda não maior que25 μm, superior àquela que resulta na voltagem mínima dosinal de atuação necessária para ejeção de fluido. Atravésdo alcance de uma voltagem minima de atuação, de acordo comos ensinamentos da presente invenção, o tempo de vida domaterial piezoelétrico e, assim, do cabeçote de impressãopode ser aumentado por simples mudanças no processo defabricação. Na verdade, os materiais deformáveis usadospodem em si simplificar o processo de fabricação.

Em certas modalidades, a espessura mínima do elementode tampa será estreitamente ligada ao material usado, e àsespessuras alcançáveis com esse material. Então, em certasmodalidades, o elemento de tampa possui, de preferência,uma espessura não menor que 50 pm, mais preferivelmente,não menor que 20 μιη e, mais preferivelmente ainda, nãomenor que 10 μπι, abaixo daquela que resulta na voltagemmínima do sinal de atuação necessária para ejeção defluido.

A câmara compreende, de preferência, um elementopiezoelétrico para efetuar a mudança no volume após aatuação e, embora seja preferido que o elemento atuadorseja distinto do elemento de tampa, o elemento de tampapode ser disposto para ser o elemento atuador.

Outra vantagem da presente invenção é encontrada emmodalidades, onde o fluido escoa continuamente através doscanais. Pela eliminação da placa de tampa, o fluxo atravésdos canais passa diretamente adjacente à entrada do bico,resultando em uma menor possibilidade de arrasto de sujeiraou bolhas através dos bicos. Além disso, com bicos formadosatravés de um elemento relativamente fino, para um dadodiâmetro de bico, o comprimento do bico, da entrada até asaida, é reduzido. Quando bolhas são ingeridas na saida dobico, então essas têm mais possibilidades de ser removidaspelo fluxo através do canal.

Em modalidades, onde elementos de tampa metálicos, ouelementos de tampa compostos de metal são usados,espessuras menores que 10 μπ\ e mesmo menores que 5 pm sãoconcebiveis.

De preferência, o componente de tampa se estende atéalém das extremidades das ditas câmaras, para se unir a umaregião coletora de fluido, tal como uma construçãointeiriça oferecendo vantagens significativas em termos desimplicidade de construção.

Dessa maneira, o mesmo componente age para manterpressão na câmara após a atuação, mas pode também atuar, depreferência, como um atenuador na região do coletor, devidoà sua deformação. Tal atenuação pode ser, assim, fornecidadiretamente adjacente às câmaras, onde ondas acústicasresiduais forem mais proeminentes. Mais afastado dascâmaras, onde a distância do elemento de tampa pode serdisposta de maneira maior, uma atuação correspondentementemaior pode ser alcançada. Isso pode normalmente agir paraatenuar pulsos de pressão gerados na alimentação de tinta,por exemplo.Outro aspecto da invenção, assim, prevê um aparelhopara deposição de goticulas compreendendo um conjunto decâmaras de fluido, cada câmara de fluido em comunicaçãofluida com um bico para ejeção de goticulas através desse;e um componente de tampa deformável disposto para colar asditas câmaras, onde o dito componente de tampa deformávelse estende para longe das ditas câmaras, alem de colar umaregião coletora de fluido.

Modalidades da presente invenção deverão empregarelementos de tampa formados de materiais distintos. Umavantagem da presente invenção é que, visto que uma altarigidez não é necessária, materiais tendo um módulo deYoung relativamente baixo podem ser empregados. Polímerosou materiais plásticos são vantajosos para simplificar afabricação. Bicos podem ser formados nesses materiais demodo relativamente simples por ablação a laser ou porfotolitografia. Materiais particularmente preferíveis sãopoliimida e SU-8 fotorresistente. De modo particular, SU-8é vantajoso, pois ele é processável em solução, e pode serrevestido por rotação para formar camadas de apenas poucosmícrons de espessura. PEEKs (polieteretercetonas) podem sertambém usadas, devido à sua alta resistência à degradaçãotérmica e química e por suas excelentes propriedadesmecânicas.

Assim, outro aspecto da presente invenção apresenta ummétodo de fabricação de um componente para um aparelho paradeposição de goticulas, o método compreendendo: provisão deum componente básico deformável tendo, sobre ele formado,uma pluralidade de paredes de câmara; formação, sobre adita base deformável, de trilhas condutoras para fornecercondução elétrica aos eletrodos formados nas ditas paredesde câmara.

Em modalidades, a base deformável pode ser uma placade circuito flexível e as trilhas condutoras formadas sobreela, usadas de preferência para conectar as paredes decâmara aos circuitos de acionamento.

Outro aspecto ainda da presente invenção apresenta umaparelho para deposição de goticulas compreendendo pelomenos uma câmara de fluido em comunicação fluida com umbico para ejeção de goticulas através desse; e um elementode tampa deformável colando a dita pelo menos uma câmara; acâmara sendo submetida a uma mudança de volume após aatuação elétrica, a fim de provocar a ejeção de fluido apartir da dita câmara, através do dito bico; onde oelemento de tampa é formado inteiramente de um polímero.

De preferência, o elemento de tampa possui umaespessura menor que 100 μιτι, mais preferivelmente menor queμm, e mais pref erivelmente ainda menor que 20 pm.

A presente invenção será agora descrita por meio deexemplo com referencia aos desenhos anexos, onde:

As figuras 1 e 2 apresentam uma construção de tipo'end-shooter' (disparador final) da técnica anterior;As figuras 3 e 4 apresentam uma construção de tipo^side-shooter' (disparador lateral) da técnica anterior;

As figuras 5, 6 e 9 ilustram modalidades da presenteinvenção;

As figuras 7 e 8 apresentam variações na voltagem deatuação com a espessura de tampa de um atuador, de acordocom aspectos da presente invenção;

A figura 10 apresenta características da resposta deimpulsos de uma modalidade da presente invenção;

A figura. 11 apresenta variações na voltagem deatuação com a espessura de tampa e módulo de Young de umatuador, de acordo com aspectos da presente invenção;

A figura 1 apresenta, como uma vista explodida emperspectiva, um cabeçote de impressão a jato de tintaconhecido incorporando atuadores piezoelétricos de paredeoperando no modo cisalhante. Ele compreende uma base 10 dematerial piezoelétrico montado sobre uma placa de circuitos12, onde somente uma seção mostrando trilhas de conexão 14é ilustrada. Uma pluralidade de canais alongados 29 éformada na base. Uma tampa 16, que é colada na base 10durante a montagem, é mostrada acima de sua posiçãomontada. Uma placa de vidro 18 é também mostrada adjacenteà base do cabeçote de impressão, tendo uma pluralidade debicos (não mostrados) nela formados. Ela é tipicamente umafolha polimérica revestida na sua superfície externa com umrevestimento superficial de baixa energia 20.O componente destampa 16 ilustrado na figura 1 éformado de um material termicamente adaptado ao componenteda base 10. Uma solução para isso é empregar cerâmicapiezoelétrica similar àquela empregada para a base, deforma que, quando a tampa for colada na base, as tensõesinduzidas na camada de colagem interfacial sejamminimizadas. Uma janela 32 é formada na tampa, que forneceum coletor de alimentação para a alimentação de tintaliquida para dentro dos canais 29. A parte dianteira datampa, desde a janela até a borda dianteira dos canais,quando colada aos topos das paredes de canal, determina ocomprimento de canal ativo, que controla o volume das gotasde tinta ejetada.

A WO 95/04658 divulga um método de fabricação docabeçote de impressão das figuras 1 e 2, e destaca que aunião por colagem da base e da tampa é, de preferência,formada com uma baixa deformação, de modo que as paredes doatuador, onde elas são fixadas na tampa 16, sejamsubstancialmente inibidas de girar e cisalhar. Deve ficarclaro que a tampa deve ser em si substancialmente rígida,para que tais movimentos sejam inibidos.

A figura 2 mostra uma seção através do arranjo dafigura 1 após a montagem, realizada em paralelo aos canais.Cada canal compreende uma parte dianteira, que écomparativamente profunda para fornecer canais de tinta 20separados por paredes de atuador opostas 22 tendosuperfícies de topo uniformemente coplanares, e uma partetraseira, que é comparativamente rasa para fornecer oslocais 23 para as trilhas de conexão. As partes dianteira etraseira são conectadas por uma seção 'desviada' do canal,cujo raio é determinado pelo raio do disco de corte usadopara formar os canais. A placa de bico 18 é mostrada nestediagrama, após ela ter sido fixada por uma camada de adesãocom cola ao corpo do cabeçote de impressão e após aformação dos bicos 30 na placa de bico por ablação a lasertipo excímero UV. O arranjo das figuras 1 e 2 é normalmentedenominado de um arranjo tipo xend shooter' (disparadorfinal), visto que os bicos são posicionados nasextremidades dos canais.

Em operação, as paredes de canal se deformam no modocisalhante e geram ondas acústicas adjacentes ao coletor27. Essas ondas se deslocam ao longo do comprimento docanal até o bico 30, onde elas provocam a ejeção dasgotículas de fluido.

Com essas construções tipo 'end-shooter' (disparadorfinal), é desejável empilhar diversas estruturas idênticasde atuador para fornecer linhas múltiplas paralelas debicos. De acordo com os ensinamentos da presente invenção,a deformação do elemento de tampa pode ser reduzida abaixodos limites conhecidos, pela redução da espessura docomponente de tampa 16. Isso permite que os atuadores sejamempilhados de maneira mais estreita, elevando assim adensidade do bico na direção de impressão e, assim, avelocidade de impressão do cabeçote de impressão.

As figuras 3 e 4 são obtidas na WO 03/022585. A figura3 ilustra uma construção alternativa do cabeçote deimpressão da técnica anterior, denominada λside-shooter'(disparador lateral). Um conjunto de canais, formado em umelemento piezoelétrico 28 estendido na direção do conjunto,é fechado por um elemento de tampa 2 6 tendo aberturas 29.Uma placa de bico é fixada ao elemento de tampa, com osbicos 30 comunicando-se com as aberturas 29. Nesse arranjo,é conhecida a existência de um canal de extremidade dupla,e a tinta é alimentada a partir de'uma região de coletor 32e ejetada pelos bicos 30 localizados a meio caminho entreos canais 28. Dessa maneira, fluido é ejetado pelo lado docanal. Um fluxo continuo é definido entre o coletor deentrada 32 e dois coletores de saida 34 (somente um delessendo visível nessa figura).

0 canal é tipicamente serrado, usando-se uma serracircular impregnada com diamante, em um bloco de umacerâmica piezoelétrica e, de modo particular, PZT. 0 PZT épolarizado na perpendicular à direção de alongamento doscanais e paralelo à superfície das paredes que aderem ocanal. Eletrodos são formados em um dos lados das paredespor um método apropriado, e são conectados a um chipacionador (não mostrado) por meio de conexões elétricas.Após aplicação de um campo entre os eletrodos nos ladosopostos da parede, a parede se deforma no modo cisalhantepara aplicar pressão à tinta no canal. Essa variação depressão provoca ondas acústicas de pressão nos canais, esão essas ondas de pressão que provocam a ejeção dasgoticulas, assim chamadas de disparo acústico.

A figura 4 é uma vista em perspectiva recortada de umcabeçote de impressão, operando de acordo com os princípiosda figura 3. Uma placa de bico 24 é colada a um componentede tampa 26, que é também colado na superfície superior doselementos piezoelétricos alongados 28, onde os canais deejeção são formados. O componente de tampa possui umorifício de borda reta 29 conectando os bicos 30 (nãomostrados na figura 4) e os canais de ejeção. Tinta fluiatravés dos canais, a partir dos coletores 32 e 34 formadosem um componente de base 36. 0 coletor 32 atua como umaentrada de fluido, o fluido através dos canais dos doiselementos piezoelétricos 28, mesmo durante a impressão, eos coletores 34 atuam como saída de fluido. Embora doisconjuntos de canais com uma única entrada e duas saídastenham sido descritos, muitas construções alternativas parapermitir um fluxo contínuo de fluido através dos conjuntosde canais são possíveis, por exemplo, somente um únicoconjunto de canais pode ser utilizado.

Conforme observado na WO 03/022585, o componente detampa, embora sendo uma causa de retenção do bico, servepara fornecer estabilidade estrutural ao bico. Essedocumento também ensina que tentativas para usar uma placade bico de forma isolada tenderão a resultar em rigidezinsuficiente para manter a pressão na câmara após aatuação, sem flexão.

A figura 5 mostra um arranjo, de acordo com o aspectoda presente invenção. Um substrato 502 é fornecido com duaslinhas de canais piezoelétricos 504. Aberturas 506 nosubstrato propiciam a passagem de tinta para e a partir dasregiões do coletor 508. Os canais e as regiões do coletor são fechados no topo por um componente de tampa 510. 0componente de tampa pode ser visto, como sendorelativamente fino, sendo feito de poliimida. Bicos 512 sãoformados na placa de tampa e se comunicam diretamente comos canais 504. O método de atuação para formar ondas acústicas é como acima descrito. Quando a direção devarredura for paralela ao plano do elemento de tampa, asacelerações causadas pela varredura do cabeçote deimpressão não tenderão, de preferência, a deformar oelemento deformável de tampa. A figura 6 é uma vista do arranjo da figura 5,realizada ao longo dos canais. Pode ser visto que, embora abase 602 seja relativamente espessa em comparação com aseparação dos canais, a espessura do elemento de tampa 610é menor do que o espaçamento dos canais. Após a atuação, os elementos de parede 614 se deformam em uma configuração emV, conforme mostrado em linha tracejada. Esse método deatuação é descrito em detalhes na EP 0277703, e não seráaqui descrito em detalhes, exceto devido ao fato dasporções de topo e inferior da parede se deformarem emsentidos opostos, as tensões resultantes aplicadas aoelemento de tampa serem reduzidas.

A figura 7 mostra gráficos da voltagem operacional comrelação à espessura de tampa para um atuador, conformeilustrado nas figuras 5 e 6. A figura 7a ilustra resultadospara um atuador tendo inicialmente um elemento de tampa depoliimida com 100 pm de espessura, o qual, quando otimizadode acordo com técnicas convencionais para operação a 6 m/sfornecendo 4pl por subgota, requer uma voltagem acionadorade 22,6 V. A partir desse ponto de partida, a espessura datampa é variada e a voltagem necessária reutilizada paramanter a velocidade de ejeção de 6 m/s nessa espessura. Afigura 7b apresenta um gráfico equivalente para um elementode tampa feito de Liga 42, uma liga de Ni/ Fe.

Pode ser visto através de ambos os gráficos que,embora os valores variem para diferentes materiais detampa, o formato do gráfico é o mesmo; a voltagemoperacional necessária para alcançar uma ejeção confiávelexibe um valor mínimo com um valor otimizado de espessuracorrespondente.

O formato do gráfico é determinado por dois efeitosopostos da espessura do elemento de tampa sobre aeficiência. O primeiro efeito é que uma reduzida espessurade tampa resulta em menor resistência ao fluxo através dobico, propiciando maior eficiência de ejeção. 0 segundo éque uma reduzida espessura de tampa reduz a deformação docanal, propiciando menor eficiência de ejeção. A combinaçãodesses dois efeitos resulta em uma espessura ideal, emtermos da voltagem de atuação. Em valoressignificativamente abaixo dessa espessura, predomina abaixa deformação de canal, e a eficiência é fortementereduzida. Em valores acima dessa espessura, a resistênciado bico se torna cada vez mais significativa, e aeficiência é novamente reduzida.

A figura 8 é um gráfico · da voltagem operacionalotimizada em função da espessura da tampa para um atuador,conforme mostrado nas figuras 5 e 6. A figura 8 mostra que,mesmo quando outros parâmetros do atuador forem utilizadospara fornecer a menor voltagem operacional para certaespessura de tampa, o gráfico exibe novamente uma voltagemmínima, apesar de menos definida, em uma espessura de tampaotimizada, T*.

Assim, existe uma faixa preferida para os valores da

espessura. Devido à assimetria dos gráficos, espessuras deaté 10% ou mesmo 20% menores que a espessura otimizada sãovantajosas, embora espessuras de até 25% ou mesmo de 50%maiores que a espessura otimizada possam se situar dentroda faixa preferida.A figura 9 mostra uma modalidade da presente invençãoem uma configuração de 'end shooter' (disparador final).Aqui, um corpo 710 de PZT é formado com os canais 720. Umelemento deformável de tampa 722 fecha as partes superioresdos canais, e uma placa de bico 724 é colada na extremidadedo conjunto. Uma abertura 726 é prevista no corpo paraalimentar tinta a uma região de coletor 728. Esse arranjopode ser, assim, considerado como uma versão invertida daconstrução mais convencional de 'end shooter' (disparadorfinal) mostrada na figura 2, com o elemento deformável 722formando efetivamente a base, sobre a qual um canal eestrutura de coletor são previstos. A eletrônica deacionamento 730 pode ser prevista no elemento deformável722, que pode ser uma placa de circuitos flexível,juntamente com trilhas para estabelecer conexões elétricascom os eletrodos de canal.

A figura 10 mostra curvas de resposta simuladas paraum atuador tipo 'end shooter' (disparador final). A figura10a mostra curvas de resposta de impulsos usando umcomponente de tampa piezoelétrico espesso, enquanto que afigura 10b mostra a resposta de impulsos equivalentes comuma tampa de poliimida tendo uma espessura de 50 μm.

Pode ser observado que, embora haja uma variação paraperíodos de amostragem mais longos para a tampa depoliimida, e uma variação ascendente na voltagem, o formatodas curvas é substancialmente o mesmo, de modo particularpróximo à região operacional normal em torno de 0,3 ps.

No cabeçote de impressão montado, o comprimento doscanais determina o tempo gasto para uma onda acústica sedeslocar ao longo do canal e, assim, limitar o tempo entreejeções sucessivas - a freqüência operacional do cabeçotede impressão. A fim de comandar um cabeçote de impressão emfreqüências desejáveis, o comprimento do canal deve ser,portanto, mantido numa faixa fixa. A largura do canal éestreitamente relacionada ao espaçamento do bico e, assim,à resolução alcançável pelo cabeçote de impressão. Assim, ocomprimento e largura dos canais podem ser presumidos demodo constante, já que eles são determinados por parâmetrosde operação e fabricação.

Assim, a deformação do elemento de tampa é na práticadeterminada pela espessura e módulo de Young do elemento detampa.

A figura 11 mostra um gráfico de voltagem operacionalotimizada em função da espessura e do módulo de Young datampa para um atuador, conforme ilustrado nas figuras 5 e6. A série de cinco dados para o módulo de Youngcorresponde respectivamente à Poliimida (4,8 GPa), Alumínio(70 GPa) , PZT (110 GPa) , e Níquel (230 GPa) , que são todosmateriais normalmente usados na construção da placa detampa. A figura 11 mostra que, mesmo quando o módulo deYoung for alterado, a espessura de tampa, que atinge umavoltagem de atuação mínima, permanece basicamente constanteentre 10 - 15 mícrons. Em um atuador do cabeçote deimpressão conhecido, a espessura da tampa é de 900 mícrons,assim que espessuras entre 5 e 150 mícrons podem exibirmarcantes melhorias para minimizar a voltagem de atuação.

Embora tenha sido feita referência à poliimida e SU-8,como materiais adequados para um elemento de tampa, oleitor experiente deve apreciar que muitos polímeros,metais e ligas, capazes de formar uma película fina, podemser usados. Materiais para placa de circuitos flexívelpodem ser vantajosamente empregados, de modo particularquando trilhas elétricas forem formadas durante o processode fabricação.

Claims (24)

1. Aparelho para deposição de goticulas, caracterizadopelo fato de compreender:conjunto de câmaras de fluido, cada câmara de fluidodefinida por um par de paredes de câmara opostas, separadasentre si por uma separação da parede de câmara, e emcomunicação fluida com um bico para ejeção de goticulasatravés desse;elemento de tampa unido nas bordas das ditas paredesde câmara, fechando assim um dos lados das ditas câmaras, oelemento de tampa tendo uma espessura de tampa;onde a relação entre espessura de tampa e separação daparede de câmara é menor ou igual a 1:1.

2. Aparelho para deposição de goticulas, caracterizadopelo fato de compreender:conjunto de câmaras de fluido, cada câmara de fluidodefinida por um par de paredes de câmara opostas, separadasentre si por uma separação da parede de câmara, e emcomunicação fluida com um bico para ejeção de goticulasatravés desse; eelemento de tampa unido nas bordas das ditas paredesde câmara, fechando assim um dos lados das ditas câmaras, oelemento de tampa tendo uma espessura de tampa;onde a relação entre espessura de tampa e separação daparede de câmara é menor ou igual a 1:5, e onde ditoelemento de tampa possui um módulo de Young menor ou iguala 100 χ IO9 N/m2.

3. Aparelho para deposição de goticulas, caracterizadopelo fato de compreender:conjunto de câmaras de fluido, cada câmara de fluidodefinida por um par de paredes de câmara opostas, separadasentre si por uma separação da parede de câmara, e emcomunicação fluida com um bico para ejeção de goticulasatravés desse; eelemento de tampa unido nas bordas das ditas paredesde câmara, fechando assim um dos lados das ditas câmaras;onde a espessura do elemento de tampa é menor que 150μm.

4. Aparelho, de acordo com as reivindicações 1, 2 ou-4, caracterizado pelo fato dos ditos bicos serem formadosno dito elemento de tampa.

5. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do ditoelemento de tampa se estender para longe das ditas câmaraspara delimitar uma região coletora de fluido.

6. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do ditoelemento de tampa ser formado de um polímero.

7. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do ditoelemento de tampa ser formado de poliimida.

8. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato do ditoelemento de tampa ser formado de uma liga.

9. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do ditoelemento de tampa possuir uma espessura menor ou igual a 100 μm.

10. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do ditoelemento de tampa possuir uma espessura menor ou igual a 50 um.

11. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do ditoelemento de tampa ser de construção composta.

12. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato dosditos bicos serem formados no dito elemento de tampa porablação a laser.

13. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato dosditos bicos serem formados no dito elemento de tampa por umprocesso fotolitográfico.

14. Aparelho para deposição de goticulas,caracterizado pelo fato de compreender:pelo menos uma câmara de fluido;elemento de tampa deformável contornando a dita pelomenos uma câmara, e contendo pelo menos um bico;a câmara sendo submetida a uma variação de volumeatravés de atuação elétrica, a fim de provocar ejeção defluido da dita câmara através do dito bico;onde a espessura do elemento de tampa corresponde, ouse situa próximo, ao valor que resulta na voltagem minimade atuação necessária para ejeção de fluido.

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato do elemento de tampa possuir umaespessura não maior que 50 ym, superior àquela que resultana voltagem minima do sinal de atuação necessária paraejeção de fluido.

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15 ou 16,caracterizado pelo fato do elemento de tampa possuir umaespessura dentro de mais ou menos 10% daquela, que resultana voltagem minima do sinal de atuação necessária paraejeção de fluido.

17. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato dacâmara compreender um elemento piezoelétrico para efetuar avariação de volume após a atuação.

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato do elemento piezoelétrico serdistinto do elemento de tampa.

19. Aparelho para deposição de goticulas,caracterizado pelo fato de compreender:conjunto de câmaras de fluido, cada câmara de fluidoem comunicação fluida com um bico para ejeção de goticulasatravés desse; ecomponente de tampa deformável disposto para contornaras ditas câmaras, onde o dito componente de tampa flexívelse estende para longe das ditas câmaras, além de delimitaruma região coletora de fluido.

20. Método para fabricar um componente para umaparelho para deposição de goticulas, caracterizado pelofato de compreender:provisão de um componente de base deformável tendo umapluralidade de paredes de câmara sobre ele formado;formação de trilhas condutoras sobre a dita basedeformável, para propiciar conexão elétrica aos eletrodosformados sobre as ditas paredes de câmara.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato da relação entre espessura docomponente de base e separação da parede de câmara sermenor ou igual a 1:1.

22. Aparelho para deposição de goticulas,caracterizado pelo fato de compreender:pelo menos uma câmara de fluido em comunicação fluidacom um bico para ejeção de goticulas através desse; eelemento de tampa deformável contornando a dita pelomenos uma câmara;a câmara ser submetida a uma variação de volume após aatuação, a fim de causar ejeção de fluido da dita câmaraatravés do dito bico;onde o elemento de tampa é formado inteiramente de umpolímero.

23. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22,caracterizado pelo fato do dito bico ser formado no ditoelemento de tampa.

24. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22 ou 23,caracterizado pelo fato do dito elemento de tampa possuiruma espessura menor ou igual a 100 μπι.