ES2207908T3 - Cabezal para chorros de tinta y metodo para la fabricacion del mismo, placa con oberturas de descarga para el cabezal y su metodo de fabricacion y aparato para chorros de tinta con cabezal para chorros de tinta. - Google Patents

Cabezal para chorros de tinta y metodo para la fabricacion del mismo, placa con oberturas de descarga para el cabezal y su metodo de fabricacion y aparato para chorros de tinta con cabezal para chorros de tinta.

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ES2207908T3 ES99200740T ES99200740T ES2207908T3 ES 2207908 T3 ES2207908 T3 ES 2207908T3 ES 99200740 T ES99200740 T ES 99200740T ES 99200740 T ES99200740 T ES 99200740T ES 2207908 T3 ES2207908 T3 ES 2207908T3
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Takashi Watanabe
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Toshio Kashino
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Koyo Midorikawa
Toru Okumura
Masami Ikeda
Takashi Kanzaki
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Abstract

SE PRESENTA UNA PLACA DE ABERTURA DE DESCARGA PARA UNA CABEZA DE GRABACION POR CHORRO DE TINTA QUE COMPRENDE UNA PLACA QUE TIENE UN ORIFICIO QUE FORMA UNA ABERTURA DE DESCARGA, UNA CAPA DE CUBIERTA RECUBIERTA DEL AGUA SOBRE UNA SUPERFICIE DE LA PLACA Y UNA CAPA DE ADHESIVO DISPUESTA SOBRE SU OTRA SUPERFICIE. UNA CABEZA DE GRABACION POR CHORRO DE TINTA PUEDE FABRICARSE PEGANDO ESTA PLACA A UN CUERPO DE CABEZA QUE TENGA UN CAMINO PARA LA TINTA DISPUESTO PARA CORRESPONDERSE CON LA ABERTURA DEL ORIFICIO.

Description

Cabezal para chorros de tinta y método para la fabricación del mismo, placa con oberturas de descarga para el cabezal y su método de fabricación y aparato para chorros de tinta con cabezal para chorros de tinta.
Antecedentes de la invención Sector técnico al que pertenece la invención
La presente invención se refiere a un método para la fabricación de cabezales de impresión para una impresora por chorros de tinta.
Técnica anterior relacionada
Como dispositivo de impresión por chorros de líquido de este tipo en las técnicas anteriormente conocidas se han propuesto diferentes dispositivos en uno de los cuales se efectúa la descarga de finas gotitas al generar una diferencia de presión en el canal de líquido por la deformación de un elemento piezoeléctrico, otro en el que se dispone un par de electrodos para deformación o deflexión, o bien otro en el que las gotitas son descargadas de los orificios de descarga utilizando energía térmica, tal como la que se consigue por generación brusca de calor por un elemento generador de calor dispuesto en el canal de líquido, generando así burbujas, etc.
Entre dichos sistemas, el cabezal de impresión por chorros de líquido de acuerdo con el sistema en el que se descarga líquido utilizando energía térmica es particularmente atractivo como sistema capaz de efectuar impresión con elevado poder de resolución porque se pueden disponer con elevada densidad salidas de descarga de líquido tales como orificios para formación de gotitas para proyección de gotitas de descarga para impresión, etc. (que se designarán también a continuación como "orificios"), que se pueden fabricar de manera compacta como conjunto de cabezal de impresión, pudiendo utilizar de manera completa los avances técnicos recientes en el campo de semiconductores así como las ventajas de las técnicas de los circuitos integrados (IC) y la técnica de microelaboración que presentan notables mejoras en la fiabilidad, pudiéndose fabricar de forma alargada y aplanada (dimensionalmente) etc., con lo que se puede fabricar fácilmente en una disposición de toberas múltiples y con disposición de alta densidad, resultando no obstante fácil de conseguir una elevada productividad en la producción en masa, haciendo más bajos los costes de producción.
Las figuras 1A y 1B son, respectivamente una vista explosionada esquemática en perspectiva y una vista esquemática en perspectiva después de la operación de unión, mostrando un ejemplo de cabezal de impresión por chorros de líquido según este tipo de técnicas anteriormente conocidas.
En estas figuras, el numeral (1) es un primer substrato o soporte que comprende Si, etc. formado por un grupo de convertidores de electricidad-calor y zonas de cableado, dispuestas como elemento generador de energía para generar la energía a utilizar para la descarga de líquido en su superficie superior. El numeral (8) indica un segundo substrato que tiene una entrada de introducción (9) para líquido de impresión tal como tinta (que se designará a continuación meramente como "tinta"), una ranura (11A) para la formación de un canal de flujo de tinta (11) que corresponde al convertidor de calor y electricidad, una pared (10) de un canal de flujo de tinta y una concavidad (12) que resulta la cámara común de líquido para almacenar tinta y que comunica la misma con los respectivos canales flujo formados en aquélla.
Tal como se ha mostrado en la figura 1A, el primer y segundo substratos están adheridos entre sí y fijados con un adhesivo (13) para el montaje de un cabezal de impresión tal como se muestra en la figura 1B.
No obstante, el cabezal obtenido por el método descrito anteriormente tiene el problema de que se dificulta el avance franco o recto de las gotitas de tinta. Esto es debido, sobre todo, al hecho de que los orificios, que están realizados a base de materiales de diferentes características o calidades, provocan diferencias en la humectabilidad con la tinta en las zonas periféricas de los orificios. En las técnicas anteriormente conocidas, con la finalidad de evitar este problema, se ha propuesto la preparación separada de una placa de orificios que comprende orificios moldeados, por ataque químico de una placa metálica o de una placa de cristal fotosensible o una placa de orificios que comprende orificios por realización de orificios en una película de resina, etc. y aplicándola por adherencia al cabezal principal.
No obstante, en el cabezal de impresión por chorros de líquido constituido de este modo (que a continuación se designará también "cabezal de impresión por chorros de tinta" o meramente "cabezal de impresión"), se presentan los siguientes problemas.
En el cabezal de impresión por chorros de tinta que se ha descrito anteriormente, la etapa de unión de la placa de orificios queda incluida durante su preparación y se hace necesario llevar a cabo una alineación estricta entre los orificios y la parte del canal de flujo durante dicha etapa de unión. Asimismo, dado que dicha unión tiene que ser realizada con dificultad cuando las superficies extremas del primer y segundo substratos a unir a la placa de orificios no coinciden en plano, también dificulta durante la adherencia de ambos substratos por las razones dichas.
Además, la placa de orificios se adhiere asimismo por utilización de un adhesivo, pero dado que el paso del canal de flujo (11) y la altura de la pared (10) del canal de flujo son finos llegando hasta unas 10 \mum, si el recubrimiento (espesor) de la capa de adhesivo (13) no es controlado en el orden de las \mum, el adhesivo puede abandonar los laterales del canal de flujo a causa de la presión aplicada durante la operación de unión, por lo que puede presentarse el temor de que el diámetro reducido del canal o el diámetro del orificio de descarga puedan variar conduciendo incluso al taponamiento. Asimismo, cuando la fuerza del adhesivo no es suficiente existe el temor de que pueda producirse el pelado de la placa de orificios.
Además, en la placa de orificios por utilización de una película de resina, dado que la película de resina tiene en general un espesor de unas 20 a 50 \mum, no solamente la manipulación es engorrosa, sino que asimismo se puede considerar que se formarán arrugas o que se introducirán burbujas durante la unión por adherencia que no será satisfactoria.
La complicación de las etapas de preparación y el gran número de etapas que se ha descrito anteriormente comportan el incremento de los costes de producción del cabezal de impresión y se presenta asimismo el problema de la preparación del cabezal de impresión que se ha descrito anteriormente o del cabezal de impresión constituido por la integración con el depósito de tinta, etc. que es una fuente de suministro de tinta de tipo eliminable.
Lo que se ha descrito anteriormente se describirá a continuación de manera más detallada. El cabezal de impresión por chorros de tinta queda constituido por una placa de orificios (40) que tiene orificios (41) en funciones de salida de descarga, una placa superior o de techo (400) con ranuras (401) para los canales de tinta que comunican con los respectivos orificios y un panel calentador (100A) que constituye una parte del canal de tinta y que tiene elementos generadores de energía (101) que generan energía para su utilización en la descarga de la tinta, tal como se observa en la figura 2.
De modo general, la placa de orificios está dispuesta con la finalidad de constituir la superficie de salida de descarga del mismo elemento para impedir deslizamiento en la dirección de descarga de las gotitas de tinta descargadas provocado por la diferencia de humectabilidad entre el panel calentador y la placa de techo y asimismo el orificio, incluyendo su forma, etc., es un elemento importante que influye en el comportamiento de la descarga del cabezal de impresión por chorros de tinta. Sobre todo, el orificio a través del cual se descarga la tinta resulta la parte más importante y con elevado desarrollo de la técnica de impresión de imágenes y de las técnicas de producción de cabezales de impresión en estos últimos años, tal como se ha dicho anteriormente, las dimensiones de los orificios (diámetro de los orificios) se ha miniaturizado y se ha dispuesto una pluralidad de orificios con elevada densidad.
Por otra parte, se han realizado diferentes adaptaciones en las técnicas anteriormente conocidas para la mecanización de orificios. A continuación se indican algunos ejemplos.
1) realización de forma mecánica mediante broca;
2) mecanización fina por descarga;
3) mecanización fina por ataque anisotrópico de Si;
4) método de modelado según el sistema de fotolitografía y recubrimiento;
5) mecanización fina con dióxido de carbono, láser YAG, etc.
No obstante, tal como se ha indicado anteriormente, la técnica de impresión actualmente conocida requiere una precisión más elevada y una velocidad más elevada de manera evidente y junto con esta exigencia, se han miniaturizado las dimensiones de los orificios del cabezal de impresión por chorros de tinta y la densidad de los orificios se hace elevada y, no obstante, el cabezal tiene que presentar una serie de orificios.
A este respecto, de acuerdo con los métodos de los ejemplos 1) y 2) correspondientes a las técnicas anteriormente conocidas, que se han mencionado anteriormente, se presentaban problemas tales que se hacía difícil la miniaturización de las dimensiones de los orificios y asimismo el rendimiento no era apropiado en la mecanización de una serie de orificios adquiriendo una elevada densidad.
Por otra parte, en el método 3), se presentaba el problema de que el coste del material Si para la placa de orificios era elevado y que el tiempo de mecanización era largo.
Además, en el método 4), las etapas de preparación desde la fotolitografía hasta el recubrimiento son largos y asimismo se deben utilizar materiales auxiliares tales como substrato y resistencia, etc.
Además, el método 5) no permite preparar orificios satisfactorios que cumplan con las exigencias anteriores por las razones que se describirán más adelante.
La mecanización mediante láser de dióxido de carbono y láser YAG no era suficiente por la potencia del láser y no eran satisfactorias ni la forma ni la precisión del orificio formado. Por ejemplo, el orificio formado mediante láser YAG no tiene forma circular, y asimismo no se eliminan suficientemente las materias extrañas que quedan pegadas alrededor del orificio por el láser. Asimismo, dependiendo del tipo de material y del espesor de la placa de orificios, ocurre asimismo en algunos casos que no se puede fabricar el orificio, es decir la parte de las aberturas que debe ser formada.
Asimismo, puesto que la mecanización mediante láser de dióxido de carbono y láser YAG se realiza por mecanización de los orificios uno a uno, ello representa un gran consumo de tiempo para la mecanización de una serie de orificios y no es apropiado para producción en masa.
Además, dada la precisión posicional a conseguir en una serie o multiplicad de orificios, su mecanización se hace más difícil por requerir una pieza o parte móvil para permitir la alineación precisa en la mecanización con láser de dióxido de carbono y láser YAG del tipo anteriormente conocido.
Tal como se ha indicado anteriormente, de acuerdo con los métodos de las técnicas anteriormente conocidas, aparecían los problemas indicados para satisfacer las exigencias dichas, no siendo suficientemente satisfactorio como método de mecanización de orificios.
Por otra parte, la impresión por un cabezal de chorros de tinta corresponde a una precisión más elevada y a mayor velocidad que se ha indicado anteriormente, siendo también importante la mejora resultante de fiabilidad. De acuerdo con ello, también se han hecho mejoras en cuanto a la tinta. Como consecuencia, dado que el material en contacto con la tinta tiene la exigencia de presentar una buena resistencia a la tinta, el material que pasa a ser la placa de orificios debe también satisfacer dicha exigencia. Por lo tanto, la mecanización de orificios puede ser en algunos casos dificultosa dependiendo de su material.
Asimismo, el cabezal de impresión por chorros de tinta queda constituido a base de una placa de orificios, una placa de techo o placa superior y un substrato tal como se ha descrito anteriormente. Sobre todo, los orificios y los canales de tinta que comunican con los mismos si no se encuentran bien alineados en sus posiciones, afectarán desfavorablemente el rendimiento de la descarga, provocando incluso en el peor de los casos el fallo de la misma.
No obstante, dado que tanto los canales para la tinta como los orificios tienen dimensiones finas y están constituidos con elevada densidad, y por lo tanto se hace difícil su montaje con una alineación correcta, ello presenta un grave problema en la preparación de cabezales de impresión por chorro de tinta.
La descripción anterior se explicará a continuación desde otro punto de vista.
Tal como se ha mencionado anteriormente, el cuerpo principal del cabezal de impresión por chorros de tinta formado, por ejemplo, tal como se muestra en la figura 2, por la placa de orificios (40) que tiene los orificios (41)(placa de descarga), la placa de techo o placa superior para formar la trayectoria de tinta líquida que comunica con cada orificio y el elemento de base que constituye una parte de la trayectoria (401) y que tiene el elemento conversor electromecánico (101A) para generar energía que se utiliza para la descarga de la tinta.
La placa de orificios tiene orificios finos para la descarga de la tinta, cuyos orificios tienen una elevada significación en lo que respecta a las características de descarga del cabezal de impresión por chorros de tinta. De manera detallada, es necesario que la placa de orificios del cabezal de impresión por chorros de tinta tenga excelentes características de mecanización por la disposición de orificios finos y unas características excelentes de resistencia a la tinta puesto que establece contacto directo con la misma.
De manera convencional, la placa metálica de SnS, Ni, Cr, Al y un material laminar de resina tal como poliimida (PI), polietersulfona (PES), polieteretercetona (PEEK) y poliéster (PE) que se pueden formar de manera fácil en un grosor predeterminado y con un bajo coste, son los que pueden ser utilizados.
Por otra parte, se requiere en la actualidad la impresión por alta velocidad y características muy finas por los progresos de las técnicas de impresión, y por esta razón los orificios formados tienen diámetro pequeño y una elevada densidad. Como consecuencia, se han adoptado diferentes tipos de métodos de mecanización para los orificios, entre los cuales se utiliza un método que emplea un haz de luz láser para la formación del orificio puesto que este método es apropiado para mecanización fina.
No obstante, es muy difícil conectar la placa de orificios perforada y las correspondientes trayectorias de tinta líquida y los desplazamientos posicionales entre ellos deterioran la calidad de la descarga y las características de la impresión. Además, el adhesivo utilizado para dicha conexión puede ser que pase a la trayectoria líquida debido al desplazamiento de posición.
Hay que añadir a ello que se han dado a conocer como cabezales para la impresión por chorros de tinta que utilizan placas de orificios de descarga, por ejemplo, los que presentan las realizaciones o disposiciones mostradas en las figuras 3A a 3C y figuras 4A y 4B.
El cabezal de impresión con la disposición mostrada en la figura 3 tiene una constitución obtenida con la disposición, por ejemplo, de una pared (7A) de un canal de tinta que comprende una película curada de una resina fotosensible, etc. tal como se muestra en la figura 3B y un marco exterior (8) que constituye la cámara de líquido, etc. sobre un substrato (100) que comprende un cristal, etc. que tiene un elemento (101A) generador de energía para generar la energía a utilizar para descarga de tinta, tal como un elemento generador de calor, un elemento piezoeléctrico, etc., tal como se muestra en la figura 3A, procediendo a continuación a la unión o pegado de la tapa (11B) para los pasos de tinta que tienen orificios de alimentación de tinta (9A), cortando posteriormente la parte de más abajo del canal del cuerpo unido que se ha obtenido (parte principal del cabezal de impresión) según la línea de corte C-C para controlar la longitud del canal, seguido de la unión de una placa (40) de orificios de descarga que tiene orificios pasantes para la formación de orificios de descarga tal como se muestra en la figura 3C hacia la superficie extrema de apertura del canal formada por dicho corte en una relación de posición predeterminada.
Por otra parte, el cabezal de impresión con la constitución mostrada en la figura 4A tiene una constitución obtenida formando una parte de cabezal de impresión principal dotada de una pared (7A) del canal de tinta que comprende, por ejemplo, una película de resina curada de una resina fotosensible, etc. y un armazón externo (8A) tal como se muestra en la figura 4B sobre un substrato (100) que comprende un cristal, etc. que tiene un elemento (101A) generador de energía de descarga de tinta que genera la energía utilizada para descargar tinta tal como un elemento generador de calor, un elemento piezoeléctrico, etc. tal como se muestra en la figura 4A y uniendo una placa (12A) de orificios de descarga en la parte superior del mismo en una relación de posición predeterminada.
La constitución de la placa de orificios de descarga para la constitución del cabezal de impresión por chorros de tinta con la constitución descrita anteriormente y las características de la tinta tienen gran influencia en las características de impresión del cabezal de impresión por chorros de tinta tal como la dirección de descarga de la tinta, la cantidad de tinta descargada, etc. y se han realizado diferentes investigaciones en las técnicas anteriormente conocidas con respecto al material a utilizar para la formación del material de descarga y de su estructura.
Con respecto a las características de la placa de descarga de tipo anteriormente conocido, los problemas a solucionar pueden incluir los siguientes.
a) En la unión entre la placa de orificios de descarga y la parte del cabezal de impresión principal es necesario aplicar un adhesivo sobre la superficie de unión de la parte principal, pero es difícil aplicar el adhesivo con una capa uniforme de manera eficaz y con buena capacidad de manipulación sobre la superficie de unión de la cara correspondiente al cuerpo principal y, no obstante, el adhesivo es posible que pase a la parte del canal de flujo, de manera que la producción es baja en cuanto a productividad en volumen.
Además, cuando se lleva a cabo el recubrimiento de adhesivo de manera que éste no puede fluir hacia el canal de paso o flujo, el adhesivo no puede ser suministrado a la parte periférica del canal de flujo en la mayor parte de casos y si se realiza la unión bajo estas condiciones con la placa de orificios de descarga se formará un intersticio entre la placa de descarga y la parte principal, de manera que se puede acumular tinta provocando interferencia con la descarga estable de la tinta.
b) En el caso de disponer una capa de recubrimiento repelente a los líquidos (repelente a la tinta) para obtener una situación satisfactoria de descarga de tinta sobre la superficie de la placa de orificios de descarga que resulta la superficie exterior de la pared una vez unida al cabezal de impresión (la superficie de la cara en la que se descarga la tinta se designará a continuación como "superficie de orificios de descarga"), es difícil recubrir de manera uniforme el material para la capa de recubrimiento repelente a los líquidos sobre dicha superficie y asimismo se hace difícil inhibir el flujo del material para formación de la capa de recubrimiento repelente de líquido hacia la superficie interna del orificio de descarga que se requiere que sea afín a la tinta, de manera que el rendimiento del producto es bajo con una mala productividad.
Asimismo, tal como se ha descrito anteriormente, el cabezal de chorros de tinta a aplicar al dispositivo de impresión por chorros de tinta queda dotado de manera general de un elemento de energía para descarga de la tinta, canales de la tinta, orificios para descarga de la tinta y una cámara de líquido para la tinta.
La producción del dispositivo de impresión por chorros de tinta se requiere que sea más elevada en poder de resolución y en velocidad y como medio para solucionar esta cuestión se pueden mencionar las mejoras en la precisión del paso y precisión de diámetro del orificio de descarga y tratamiento adicional repelente a la tinta en las proximidades del orificio de descarga. Para la preparación de dicho cabezal de chorros de tinta se ha utilizado el método en el cual en primer lugar se forman unas finas ranuras sobre un substrato tal como cristal, metal, plástico, etc., uniéndose el substrato a una placa apropiada para formar canales de líquido para la tinta dentro del cabezal y a continuación una placa con orificios de descarga con pasos determinados de manera precisa por electroformación, ataque químico, etc. efectuándose su unión seguida de aplicación de un tratamiento repelente a la tinta sobre el conjunto de la placa superficial.
El dispositivo para chorros de tinta preparado según el método de las técnicas anteriormente conocidas que se ha descrito anteriormente tiene problemas en la preparación durante la unión de la placa de orificios de descarga y durante el tratamiento del repelente a la tinta. Es decir, durante la unión de la placa de orificios de descarga se utiliza de modo general un medio para el recubrimiento de la superficie posterior de la placa o de la superficie frontal del canal de tinta con un adhesivo, pero durante el recubrimiento del adhesivo se presenta el problema de que una parte o la totalidad del canal de tinta o la parte de orificios de descarga finamente mecanizados o manipulados queda llena con el adhesivo. Además, durante el tratamiento con el repelente a la tinta es práctica general acoplar o unir una delgada lámina de tipo flúor o de tipo silicio sobre la totalidad de la superficie de la placa y asimismo en este momento tiene lugar el fenómeno del colapso del orificio de manera similar que durante el recubrimiento del adhesivo que se ha descrito anteriormente. Asimismo, en cuanto a los costes de preparación existe el problema de que el proceso de electroformación o de ataque químico son caros.
Para explicarlo de forma repetida, un cabezal para la impresión por chorro de tinta que tiene una placa de orificios de descarga dotada de orificios pasantes sobre una placa de material tiene, por ejemplo, una constitución representativa tal como se indica en la figura 5.
De manera más específica, tiene una estructura que comprende una placa de orificios de descarga (40) que tiene orificios de descarga (41) que comunican con el canal unido a su cara abierta, poseyendo un cuerpo unido con un substrato (100) dotado de un elemento (101A) generador de energía formado por el elemento de pared (7A) para generar la energía a utilizar para la descarga de tinta dentro del canal de tinta y una placa de techo o placa superior (11B) unida a aquélla.
La estructura del orificio de descarga y sus características con respecto a la tinta tienen grandes influencias en las características de impresión de un cabezal de impresión por chorros de tinta tal como la dirección de descarga de tinta, la cantidad de gotitas de la tinta descargadas etc. y se han realizado diferentes investigaciones en las técnicas anteriormente conocidas con respecto al material a utilizar para la formación de la placa de orificios de descarga y su estructura.
En cuanto al problema a mejorar en las características de la placa de orificios de descarga, existe el problema de que cuando se forma una pequeña acumulación de tinta alrededor del orificio de descarga en la superficie de la pared exterior (40a) de la placa de orificios de descarga, ocurrirán alteraciones probablemente en la dirección de descarga de la tinta tal como se ha indicado en la figura 6B, de forma que no se puede conseguir una descarga estable de la tinta (ver figura 6A) y no se puede lograr una buena impresión.
Además, cuando se forma una película acoplada o adherida de tinta sobre el conjunto de la superficie alrededor del orificio de descarga tiene lugar la dispersión de la tinta durante la descarga de la misma (fenómeno de salpicadura), de manera que no se puede conseguir una impresión estable y la cantidad de tinta que se asocia o adhiere alrededor del orificio de descarga incrementa adicionalmente, desarrollando y aumentando la acumulación de tinta. Si la acumulación de tinta aumenta excesivamente, puede resultar imposible en algunos casos la descarga de tinta a través del orificio de descarga.
De acuerdo con lo anterior, se ha conocido el método de impedir la formación de dicha acumulación de tinta tal como se ha descrito anteriormente sobre la superficie de la pared exterior del orificio de descarga aplicando un tratamiento repelente al agua sobre la superficie de la pared exterior de la placa de orificios de descarga.
En el tratamiento repelente al agua de la superficie de la pared exterior, se requiere que el tratamiento se lleve a cabo de manera que el tratamiento repelente al agua no se extienda a la pared interna del orificio de descarga que debe ser de tipo afín a la tinta.
El tratamiento repelente al agua de la superficie exterior del orificio de descarga se ha llevado a cabo en las técnicas anteriormente conocidas por formación de una delgada capa de un agente de tratamiento superficial repelente a la tinta sobre la superficie de un elemento de transferencia y transferir la delgada capa sobre la superficie que tiene los orificios de descarga de tinta del cabezal de impresión por chorros de tinta.
Dado que el método según las técnicas anteriormente conocidas ha comportado problemas tales como el tratamiento de mecanización que es engorroso y también el hecho de que el agente repelente al agua puede avanzar hacia la parte interna del orificio de descarga, no se puede realizar de manera suficiente la transferencia o incluso la superficie repelente al agua no puede ser formada a causa del deterioro del elemento de transferencia.
Tal como se ha descrito anteriormente, el cabezal de impresión por chorros de tinta está dotado de manera general de finos orificios de descarga de tinta, canal de tinta y elemento generador de energía de descarga de tinta dispuesto en una parte del canal de la tinta.
Como método para la preparación de dicho cabezal de impresión por chorros de tinta, por ejemplo, se ha dado a conocer el método en el cual se forman finas ranuras por corte, ataque químico, etc. sobre un substrato tal como cristal, metal, etc. y a continuación el substrato que lleva las ranuras constituidas sobre el mismo es unido a otro substrato apropiado para formar el canal de tinta en el cabezal.
En el caso de tener una serie de canales de tinta, estos canales están comunicados en la mayor parte de casos a una cámara común de líquido y están constituidos de manera que el líquido de impresión pueda ser suministrado de manera suave y suficiente a los canales de líquido.
Con la consideración de suministrar una cantidad suficiente de líquido de impresión correspondiente a la cantidad consumida por la descarga de líquido a los canales de líquido, es deseable tener una cámara común de líquido de un volumen suficiente con respecto a la cantidad consumida. No obstante, con una cámara de líquido común que tenga una altura virtualmente igual a la altura del canal de tinta, la resistencia al flujo del líquido de impresión no se puede hacer substancialmente más reducida y por lo tanto a pesar del volumen disponible no se puede conseguir en algunos casos un suministro suficiente de líquido de impresión.
De acuerdo con ello, resulta una medida general el hacer la altura de la cámara común de líquido suficientemente mayor que la altura del canal de líquido.
No obstante, en el método de formación de finas ranuras sobre un substrato tal como cristal o metal es difícil formar una cámara común de líquido que tenga suficiente altura con respecto a la altura del canal de líquido.
También es posible hacer que la altura de la cámara común sea mayor incrementando la proporción de ataque químico de la cámara común de líquido repitiendo el ataque químico varias veces, sin embargo este método incrementa el número de etapas y por lo tanto no se puede decir que responda de manera suficiente a las exigencias de reducir costes o exigencias de productividad.
De acuerdo con ello, se ha llevado a la práctica la preparación separada de la parte de cámara de líquido común y de unión de la parte de líquido común al final o extremo de la parte de canal de líquido formando así una cámara de líquido común de la forma deseada.
De acuerdo con este método, se puede conseguir el volumen de cámara de líquido común suficiente de manera fácil y por lo tanto es preferible en cuanto al aspecto de comportamiento o rendimiento del cabezal de chorros de tinta.
No obstante, el método de unión de piezas o partes de forma separada tiene de manera inherente los problemas de incremento del número de etapas, disminución de la productividad y por lo tanto continúan existiendo todavía puntos a resolver para lograr la reducción de costes.
Asimismo, en el caso de utilizar dicho método, la generación de esfuerzos o el desplazamiento o deslizamiento posicional acompañado de la retracción por curado del adhesivo, fugas de líquido de impresión debido a sellado incompleto, flujo o paso del adhesivo al canal de líquido o a la cámara común de líquido o incluso taponamiento se han presentado en algunos casos.
Además, tal como se ha descrito anteriormente, la técnica de impresión requiere en la actualidad una mayor precisión y mayor velocidad y desde luego, de acuerdo con dichas exigencias, los orificios de descarga del cabezal de impresión por chorros de tinta se hacen de dimensiones finas y se requiere una mayor densidad de los orificios y también se requiere una serie de grupos de orificios.
En particular, para densidades mayores, el paso entre los puntos de impresión se hace más reducido y para conseguir una resistencia de fluido a lo largo de la trayectoria de tinta para mayores velocidades se presenta la exigencia de aumentar el paso existente entre los orificios.
Para esta finalidad, adoptando un paso amplio entre orificios y mecanizando los respectivos orificios de descarga de forma oblicua para constituir las direcciones de descarga del líquido de impresión de forma que sean convergentes se hace posible llevar a cabo una impresión con alta precisión. No obstante, de acuerdo con el método de mecanización de las técnicas anteriormente conocidas, ha resultado difícil llevar a cabo la mecanización con variaciones delicadas o finas en el ángulo de descarga para los correspondientes orificios.
Asimismo, en un cabezal de impresión que tiene una serie de alineaciones de orificios para impresión a elevada velocidad o impresión en color, si la distancia entre las respectivas alineaciones de orificios es grande se requiere una memoria de gran tamaño para ajustar las señales de punto entre las respectivas alineaciones de orificios, resultando ello en el aumento de coste de la impresora principal.
Características de la invención
Es un objetivo de la presente invención superar los defectos de las técnicas anteriormente conocidas y proporcionar un método de fabricación de un cabezal para impresión por chorros de tinta que puede ser fabricado mediante un proceso simple que comporta un reducido número de etapas y que es fiable y de bajo coste.
Otro objetivo de la presente invención es dar a conocer un método de fabricación del cabezal de impresión por chorros de tinta que tiene una elevada precisión en el diámetro de las aberturas de descarga de tinta y en el paso, y que se puede realizar de manera económica.
Otro objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer el método para llevar a cabo el tratamiento repelente al agua solamente en la superficie externa de la abertura de descarga de la placa de manera eficaz.
Estos objetivos se consiguen con el método que se define en las adjuntas reivindicaciones 1 a 8.
Breve descripción de los dibujos
Las figuras 1A y 1B son vistas explicativas de un conjunto de cabezal de impresión convencional;
la figura 2 es una vista esquemática explosionada que muestra la construcción de un cabezal de impresión por chorros de tinta;
las figuras 3A a 3C y las figuras 4A y 4B son vistas de construcción de un cabezal de impresión por chorros de tinta que utiliza una placa con aberturas de descarga;
la figura 5 es una vista en perspectiva explosionada que muestra la parte principal de un cabezal de impresión por chorros de tinta que utiliza una placa de aberturas de descarga;
las figuras 6A y 6B son secciones transversales parciales que explican la situación de descarga de tinta;
las figuras 7A y 7B son respectivamente una vista esquemática explosionada y una vista esquemática, explicativas de un cartucho que comprende el cabezal de impresión;
las figuras 8A y 8B son respectivamente una vista en planta y una vista parcial a mayor escala que muestran un panel de calentamiento aplicable para el cabezal de impresión;
la figura 9 es una vista esquemática de un aparato según un ejemplo de una realización básica;
la figura 10 es una vista en perspectiva que muestra la relación entre la máscara y la placa de orificios;
la figura 11 es una vista esquemática de un aparato según otra realización básica;
la figura 12 es una vista en perspectiva que muestra la relación entre la placa de máscara y el cabezal de grabación de la figura 11;
la figura 13 es una vista en perspectiva que muestra el estado en el que una película que no tiene orificios es conectada en el proceso de fabricación de la figura 11;
la figura 14 es una vista en perspectiva que muestra la situación en la que se ha formado un orificio por láser "excimer";
la figura 15 es una sección transversal de un orificio según otro ejemplo de realización básico;
la figura 16 es una sección transversal de un orificio según un método de fabricación convencional;
la figura 17 es una sección transversal del cuerpo principal de un cartucho que constituye el cabezal de impresión;
las figuras 18 y 19 son vistas en perspectiva esquemáticas que muestran un proceso de fabricación de orificios del cuerpo del cabezal de impresión de la figura 17;
las figuras 20 y 21 son secciones que muestran el proceso de fabricación de orificios según otro ejemplo de realización básico;
la figura 22 es una sección transversal que muestra un ejemplo de un cabezal de impresión por chorros de tinta;
la figura 23 es una vista constructiva esquemática de un dispositivo de mecanización de los orificios utilizando luz láser "excimer";
la figura 24 es una vista esquemática de la fabricación de la placa de orificios de un ejemplo básico;
la figura 25 es una sección transversal de un orificio y trayectoria de tinta de un cabezal de impresión por chorros de tinta según un ejemplo básico;
la figura 26 es una vista esquemática en la cual se forma la placa de orificios utilizada para otro ejemplo básico;
la figura 27 es una sección transversal que muestra un proceso de fabricación de los orificios según otro ejemplo básico;
la figura 28 es una sección transversal de un orificio y de una trayectoria de tinta según el anterior ejemplo básico;
la figura 29 es una vista de construcción esquemática de un dispositivo de fabricación del orificio que utiliza luz de láser "excimer";
la figura 30 es una vista en perspectiva esquemática de un cuerpo principal que tiene orificios del cabezal de impresión por chorros de tinta;
la figura 31 es una sección transversal de un cuerpo principal que tiene un orificio de cabezal de impresión por chorros de tinta;
la figura 32 es una vista que muestra una realización de la placa de aberturas de descarga en la que la figura 32A es una vista en planta y la figura 32B es una sección según la línea A-A de la figura 32A;
la figura 33 es una vista que muestra la construcción de un cabezal para chorros de tinta fabricado por el método de la presente invención;
las figuras 34 y 35 son vistas en sección que muestran la construcción de capas de un elemento en forma de placa;
la figura 36 es una vista que muestra un proceso de fabricación de un elemento en forma de placa;
la figura 37 es una vista frontal de una realización de un dispositivo de taladrado,
las figuras 38A-38H son vistas de proceso explicativas de procesos principales según el método de la presente invención;
la figura 39 es una vista en perspectiva que muestra una placa de techo en blanco, es decir, de partida utilizada en la presente invención;
la figura 40 es una vista que muestra el dispositivo láser "excimer" para la formación de una parte de la placa de orificios;
las figuras 41A y 41B son vistas explicativas del proceso de fabricación de la placa de techo según el dispositivo de la figura 40;
la figura 42 es una vista esquemática del dispositivo de fabricación de orificios realizando la luz láser "excimer";
las figuras 43A y 43B son respectivamente una vista en perspectiva y una sección transversal de una placa de techo con la cual se ha constituido de manera integral la placa de orificios del cabezal de impresión por chorros de tinta;
la figura 44 es una vista en perspectiva del cuerpo principal del cabezal de impresión por chorros de tinta realizado por conexión del panel calentador y la placa de techo de la figura 43;
las figuras 45A y 45B son respectivamente una vista en perspectiva y una sección transversal de la placa de techo con la cual se hace integral la placa de orificios según otra realización;
la figura 46 es una sección transversal de un ejemplo de orificio;
la figura 47 es una vista en perspectiva de una placa de resina que no ha sido manufacturada;
la figura 48 es una vista en perspectiva de una placa de techo que ha sido manufacturada;
la figura 49 es una vista explicativa del trabajo de eliminación por el láser "excimer" con intermedio de una mascarilla;
la figura 50 es una vista esquemática de una ranura conseguida según la figura 49;
la figura 51 es una vista esquemática en perspectiva del cuerpo principal del cabezal de impresión por chorros de tinta obtenido utilizando la placa de techo;
la figura 52 es una vista esquemática de un aparato para la fabricación del cabezal de impresión por chorros de tinta;
la figura 53 es una vista en perspectiva que muestra la mascarilla y el elemento de formación de la abertura de descarga de la figura 52;
la figura 54 es una vista esquemática del dispositivo de fabricación para el elemento de formación de las aberturas de descarga adecuado para llevar a cabo el método de fabricación;
la figura 55 es una vista en perspectiva que muestra una máscara y el elemento de formación de la abertura de descarga de la figura 54;
la figura 56 es una vista esquemática ilustrativa del método de un ejemplo básico según la presente invención;
la figura 57 es una vista en perspectiva de un cabezal de impresión por chorros de tinta de otro ejemplo básico de la presente invención;
las figuras 58A y 58B son, respectivamente, vistas esquemáticas que muestran un dispositivo para introducir un haz láser para conformar aberturas de descarga;
la figura 59 es una vista explicativa esquemática que muestra la construcción parcial de un cabezal de impresión por chorros de tinta;
las figuras 60 y 61 son vistas explicativas de la situación de conexión o montaje del cuerpo del cabezal de impresión; y
la figura 62 es una vista en perspectiva que muestra una realización de la impresora de chorros de tinta construida utilizando el cartucho mostrado en la figura 7.
Se describe la presente invención de manera detallada haciendo referencia a ejemplos básicos.
Las figuras 7A y 7B muestran respectivamente una vista esquemática desmontada y una vista en situación de montaje de un cabezal de impresión por chorros de tinta según un ejemplo básico de la presente invención en el cual la cual la parte de almacenamiento de la tinta que es la fuente de alimentación de la tinta se hace integral para conseguir un conjunto de tipo eliminable.
En la figura 7A, el numeral (100) es un panel calentador que comprende un convertidor de electricidad en calor (calentador de descarga) y un cableado (A1), etc. para suministrar potencia al mismo formado por técnicas de formación de películas sobre un substrato de Si, que corresponde al primer substrato (1) de la figura 9. Su constitución detallada se describe a continuación con referencia a la figura 8. El numeral (200) es un substrato de cableado que corresponde al panel calentador (100) y el cableado correspondiente está conectado, por ejemplo, mediante cableado adherido o pegado.
El numeral (400) es una placa de techo dotada de una pared de tabique, una cámara común de líquido para limitar el canal de flujo de tinta que corresponde al segundo substrato (8) en la figura 1 y que en este ejemplo comprende un material de resina que tiene de forma integral una parte de placa de orificios. Se describe a continuación con referencia a las figuras 39 a 41 un detalle de dicha placa de techo (400).
El numeral (300) significa un soporte realizado, por ejemplo, de metal, (500) es un resorte de compresión y estableciendo contacto con ambos en la situación en la que el panel calentador (100) y la placa de techo (400) están dispuestos en forma de sandwich, el panel calentador (100) y el techo (400) están fijados a presión por la fuerza producida por el resorte de compresión (500). Se describe un ejemplo haciendo referencia a las figuras 62 y 63. El soporte (300) y el substrato de cableado (200) pueden quedar realizados por adherencia, etc. y también pueden quedar realizados de forma que su montaje quede colocado sobre el carro para llevar a cabo la exploración del cabezal. Asimismo, el soporte (300) funciona también como elemento que enfría el panel de calentamiento (100) al eliminar el calor generado por la impulsión o excitación.
El numeral (600) indica un depósito de alimentación que recibe la tinta alimentada desde la parte del recipiente de tinta que forma la fuente de alimentación de tinta y que funciona como un subdepósito que conduce la tinta a la cámara común de líquido formada por unión del panel calentador (100) y de la placa de techo (400). El numeral (700) es un filtro dispuesto en un lugar situado en el depósito de alimentación (600) cerca de la entrada de alimentación de tinta hacia la cámara común de líquido y (800) es un elemento de tapa del depósito de alimentación (600).
El numeral (900) es un elemento de absorción para la impregnación de tinta y queda dispuesto dentro del cuerpo principal (1000) del cartucho. El numeral (1200) es una entrada de alimentación para la alimentación de tinta a la unidad que comprende las partes correspondientes (100)-(800) que se han descrito anteriormente, y al inyectar tinta por la entrada de alimentación (1200) en la etapa anterior a la disposición de dicha unidad en la parte o zona (1010) del cartucho del cuerpo principal (1000) puede impregnar tinta en el elemento de absorción (900).
El numeral (1100) indica una tapa del cuerpo principal del cartucho y el numeral (1400) es una abertura de comunicación de aire dispuesta en el elemento de la tapa para la comunicación con el aire. El numeral (1300) indica un material repelente de líquido dispuesto hacia adentro de la abertura de la comunicación de aire (1400), mediante el cual se puede impedir la fuga de tinta a través de la abertura (1400) de comunicación de aire.
Al completar el llenado de tinta a través de la entrada de alimentación (1200), la unidad que comprende las partes respectivas (100)-(800) queda dispuesta por alineación en la parte (1010). La alineación o fijación en este momento se puede efectuar, por ejemplo, acoplando al saliente (1012) dispuesto en el cuerpo principal (1000) del cartucho con el orificio (312) dispuesto sobre el soporte (300) que corresponde al mismo, con lo que se completa el cartucho mostrado en la figura 7B.
La tinta es alimentada hacia el depósito de alimentación (600) desde la parte interna del cartucho a través de la entrada de alimentación (1200), el orificio (320) dispuesto en el soporte (300) y la entrada de introducción dispuesta en el lado o cara posterior de la figura 7A del depósito de alimentación (600) y después de pasar por su parte interna fluye desde la salida de descarga hasta la cámara común de líquido a través de una conducción apropiada de alimentación y la entrada de introducción (420) de tinta de la placa de techo (400). En la parte de conexión para la comunicación de tinta que se ha descrito anteriormente, por ejemplo, se dispone una junta de goma de siliconas, goma de butilo, etc., con lo que se efectúa el sellado asegurando el canal de flujo de alimentación de la tinta.
Las figuras 8A y 8B son una vista en planta del panel calentador (100) según este ejemplo y una vista parcial del mismo a mayor escala.
En la figura 8A, el numeral (101) es el substrato del panel de calentamiento según este ejemplo y (103) la parte de descarga del calentador. El numeral (104) indica un terminal que está unido por su cableado al exterior. El numeral (102) indica un detector de temperatura constituido en la parte (3) de descarga del calentador, etc. de acuerdo con el mismo proceso de formación de película que para la parte (103) de descarga del calentador, etc. La figura 8B es una vista a mayor escala de la parte (B) que comprende el detector (102) de la figura 8A, siendo (105) y (106) respectivamente el calentador de descarga y el cableado. (108) es un calentador para el calentamiento del cabezal.
El detector (102) está constituido de acuerdo con el mismo proceso de formación de película que en la formación de semiconductores de forma similar que otras partes, y por lo tanto de extremada precisión y puede ser constituido a base de un material que varía en electroconductividad dependiendo de la temperatura tal como aluminio, titanio, tántalo, pentóxido de tántalo, niobio, etc., que es el material constituyente de otras partes. Por ejemplo, entre ellas, el titanio es un material que puede quedar dispuesto entre la capa de resistencia generadora de calor que constituye el elemento de conversión electricidad-calor y el electrodo para favorecer la adherencia entre ellos y el tántalo es un material que puede ser dispuesto en la parte superior para aumentar la resistencia a la cavitación de la capa de protección sobre la capa resistente generadora de calor. Asimismo, para hacer más reducidas las variaciones del proceso, la anchura de la línea se hace destacada o definida y para hacer más reducida la influencia de la resistencia del cableado, etc., se constituye una forma en zigzag para hacer más elevada la resistencia.
En el cabezal de impresión mostrado en las figuras 7A y 7B, la placa de orificios debe tener de manera deseable un espesor aproximado de 10 a 50 \mum y asimismo teniendo en cuenta los costes de materiales y la resistencia de la tinta como material para la placa de orificios se pueden incluir películas laminares de resinas termoplásticas, tales como poliéter cetona, poliimida, poliéter sulfona, etc. En este ejemplo, se utiliza una película de poliéter éter cetona (PEEK) con un espesor de 25 \mum.
Cuando se forma una placa de orificios, en primer lugar, el material laminar antes mencionado es cortado a las dimensiones necesarias para conseguir una placa de orificios. A continuación, utilizando un láser "excimer" de KrF emitiendo radiaciones ultravioletas con una longitud de onda de 248 nm, se llevó a cabo la mecanización del orificio por medio de un dispositivo mostrado en la figura 9.
El láser "excimer" es un láser capaz de oscilación de rayos UV y tiene ventajas tales como una elevada resistencia, buena monocromaticidad, características direccionales, capacidad de oscilación de impulsos cortos, capacidad de hacer muy grande la densidad de energía por enfoque mediante una lente.
El láser "excimer" es un dispositivo capaz de oscilar los rayos ultravioleta de impulsos cortos (15-35 ns) por descarga de excitación de una mezcla gaseosa de gases raros y halógeno y los lasers Kr-F, Xe-Cl, Ar-F se utilizan frecuentemente. La energía de oscilación de éstos puede ser aproximadamente de 100 mJ/impulso y la frecuencia de repetición de los impulsos de 30 a 100 Hz.
Cuando los rayos UV de impulsos cortos de elevada luminancia tales como el láser "excimer" son irradiados sobre una superficie de una resina de polímero, tiene lugar el proceso de Fotodescomposición Ablativa (APD) en el que la parte irradiada es descompuesta y dispersada al momento con acompañamiento de emisión de plasma y sonido de impacto, por cuyo proceso se hace posible la mecanización de la resina de polímero.
Por lo tanto, en su trabajo, el láser de precisión "excimer" es comparable con otros lasers, por ejemplo, si se irradia una película de poliimida (PI) con un láser KrF como un láser "excimer" y otro láser YAG y un láser CO_{2}, puesto que la longitud de onda de la luz que se absorbe en la PI es la región UV, por lo que se pueden realizar orificios satisfactorios por el láser KrF, pero la superficie del borde es rugosa en el láser YAG que no se encuentra en la región UV aunque se pueden realizar orificios, formándose cráteres alrededor de los orificios por el láser de CO_{2} que es de rayos IR.
Igualmente, los metales tales como SUS, etc., cerámicas opacas, Si, etc. no se ven influídos por la irradiación de láser "excimer" en atmósfera de aire y por lo tanto se puede utilizar como material de máscara en la mecanización por láser "excimer".
La figura 9 es una vista esquemática de un dispositivo para llevar a cabo la mecanización de orificios utilizando dicho láser "excimer". En la figura 9, el numeral (210) es un láser "excimer", el (211) es una lente para enfocar el haz de láser (212) emitido desde el láser "excimer" (210), el numeral (209) es una máscara dispuesta entre el láser "excimer" (210) y la placa de orificios, y (240) es una placa de orificios sobre la cual se tienen que formar los mismos.
La figura 10 es una vista en perspectiva que muestra los detalles de la máscara (209) y de la placa de orificios (240). Sobre la máscara o plantilla (209) se disponen una partes transparentes (291) que corresponden a los lugares en los que se tienen que realizar orificios en la placa de orificios (240), de manera que el haz de rayos láser (212) pueda ser transmitido a través de los mismos. Así pues, realizando el dibujo necesario para los orificios sobre la plantilla o máscara (209), dicho dibujo puede ser trasladado o realizado en la película para la placa de orificios.
Tal como se ha mostrado en la figura 10, el número de orificios es múltiple, pero ello se muestra esquemáticamente y prácticamente en este ejemplo utilizándose una plantilla que tiene orificios de 360 DPI \diameter 33 \mum linealmente yuxtapuestos. Con esta constitución, los orificios quedan constituidos por irradiación del haz de rayos láser (212) a través de la plantilla o máscara (209) sobre la placa (40). Como material para la plantilla, éste no debe recibir preferentemente influencia del calor por la irradiación láser y, por ejemplo, se puede utilizar un material con un coeficiente de dilatación térmica reducido, tal como un material metálico a base de Be-Cu, etc.
El orificio de la placa de orificios preparado según el método descrito anteriormente está libre de deformaciones anormales en la parte periférica del orificio tal como ocurre en la mecanización o trabajo mediante un láser de dióxido de carbono y un láser YAG y se puede formar una forma circular muy bien definido a partir de la plantilla desde la superficie a la parte posterior de la película.
Los resultados de la comparación entre el valor del diseño y la dimensión de la placa de orificios después de preparación según el método descrito anteriormente se indican en la Tabla 1.
TABLA 1
Valor diseño (\mum) Dimensión después de mecanización por láser (\mum) Error (\mum)
Variación de paso 70,5 70,4 -0,1
Diámetro del orificio 34,0 33,9 -0,1
Es también evidente de la comparación de esta Tabla 1, que la mecanización de orificios con láser "excimer" tiene suficiente precisión para mejora adicional del rendimiento del cabezal de impresión por chorros de tinta y tiene asimismo la característica específica de que se puede fabricar de manera simplificada.
Las figuras 11 y 12 son respectivamente una vista esquemática y una vista en perspectiva que representan los detalles de la máscara y del orificio del dispositivo de realización del orificio.
En este ejemplo, en primer lugar, un material de vidrio aplicado con ranurado como placa de techo (400) y un panel de calentamiento (100) que tiene elementos generadores de energía y cableados por el mismo, etc. dispuestos sobre una oblea de Si son unidos uno a otro, y a continuación la superficie de la unión se somete a un lavado por ozono de la placa de orificios (40), la placa de techo (400) y el panel de calentamiento (100), seguido de recubrimiento de un agente de acoplamiento de silano. El método de recubrimiento es llevado a cabo por transferencia a partir de un agente de acoplamiento de silano A-187 (de Nippon Unicar K.K.) aplicado por recubrimiento de centrifugación sobre un elemento de goma de Si de \diameter 100, t=0,6.
A continuación, una película seca (Tokyo Ohka K.K., SE-320) como material para la placa de orificios (40) después de separación por pelado de la película protectora de poliéter en una cara es calentada aproximadamente a 40-80ºC. En este momento, la placa de techo (400) y el panel de calentamiento (100) combinados integralmente son también calentados al mismo tiempo. Este calentamiento es llevado a cabo por utilización de una placa caliente o una estufa limpia en este ejemplo.
Después de que la película seca ha sido calentada suficientemente, la superficie de la película seca del elemento laminar y el panel de calentamiento de la placa de techo son empujados uno contra otro a una presión de 2 a 10 kg/cm^{2} durante un tiempo de 1 a 10 segundos para su unión. A continuación, el material compuesto es enfriado gradualmente a temperatura ambiente (unos 25ºC), seguido de separación de la película laminar del panel de calentamiento del techo. En este momento, la película seca que pasa a ser placa de orificios es separada de la otra película protectora de Mylar para su unión al panel de calentamiento de techo para pasar a la situación mostrada en la figura 13. A continuación, se radian rayos UV sobre la superficie de la película seca, unida, para realizar el curado de la película y el cabezal de impresión (placa de orificios del panel calentador de la placa de techo) es fijado a una posición predeterminada que comprende la constitución mostrada en la figura 11, seguida de registro del cabezal de impresión, láser "excimer" y máscara. Este registro se corresponde por la realización del soporte (207) para fijación del sistema móvil del cabezal de impresión de este ejemplo.
Después de terminar el registro, se radia luz de láser "excimer" sobre la placa de orificios (240) a través de la máscara (209) para realizar la mecanización del orificio (241). La situación del cabezal de impresión después de dicha mecanización se muestra en la figura 14.
De acuerdo con el método descrito anteriormente, no es necesario llevar a cabo la unión por registro o alineación con alta precisión entre la placa de orificios que tiene orificios finos y el panel de calentamiento de techo, de manera que las etapas de preparación del cabezal de impresión por chorros de tinta resultan simples.
A continuación, se indica un ejemplo para hacer la forma del orificio de estructura más preferible por mecanización mediante láser "excimer".
Tal como se ha mostrado en la figura 15, la forma de los orificios del cabezal de impresión por chorros de tinta de este ejemplo se ha estimado que tenga la forma deseable que es más estrecha en la punta más próxima a la salida del orificio (241) que al canal de tinta (402). No obstante, dada la dificultad con la que ello se puede realizar en el método de preparación anteriormente conocido, la mayor parte de estructuras anteriormente conocidas son cilíndricas tal como se muestra en la figura 16.
Teniendo en cuenta que, por utilización de un láser "excimer" y utilizando la característica específica de que las dimensiones del orificio varían al cambiar la posición del foco al mover gradualmente las lentes de enfoque durante la irradiación en la mecanización de la placa de orificios, también se puede conseguir una forma de orificios tal como se indica en la figura 15.
La figura 17 es una vista en sección de un canal para la tinta líquida del cabezal de impresión por chorros de tinta según otro ejemplo básico de la presente invención. En la figura 17, el numeral (40a) es una placa de orificios que comprende dos tipos de materiales y (40b) es la otra placa de orificios. En este ejemplo, como material para la placa (40a) se utiliza una película PI con un espesor aproximado de 20 \mum, y como material para la placa (40b) se utiliza una película seca con un espesor aproximado de 20 \mum (SE-320, fabricado por Tokyo Ohka K.K.) para la unión de la película PI (40a) a la superficie de la abertura en la cual están dispuestas las aberturas de los canales de tinta líquida.
También, en este ejemplo, la película PI (40a) es unida a la película seca (40b) antes de unión a la superficie abierta de los canales para tinta líquida, pero desde luego la película PI (40a) puede ser unida también después de unión de la película seca (40b) a la superficie abierta. Al proceder a esta unión, el cabezal de impresión principal pasa a la situación mostrada en la figura 18.
A continuación, los orificios son mecanizados por un haz láser sobre el cabezal de impresión principal unido con la placa de orificios. En este ejemplo, se utiliza láser "excimer". Tal como se ha mostrado en la figura 19, utilizando en primer lugar una máscara (209) de SUS que tiene una estructura (291) de orificios para realizar alineaciones entre la abertura del canal de la tinta y la estructura de orificios (291) de la máscara (209), se irradia un haz láser "excimer" sobre la máscara (209) durante varios segundos. Los lugares de los orificios (40a), (40b) en las partes irradiadas con láser "excimer" se eliminan para formar los orificios (241). En este momento, dado que la proporción eliminada varía dependiendo del material de la película, se obtienen los orificios (241) con las formas mostradas en la figura 17.
La forma que se hace más pequeña de diámetro hacia el extremo de la punta mostrado en la figura 17, tiene el efecto de una velocidad de descarga incrementada y también la dirección de descarga que se hace constante, lo cual conduce a mejoras de la calidad de la imagen impresa.
Las figuras 20 y 21 se refieren a otros ejemplos básicos de la presente invención, mostrando vistas en sección similares a la figura 17. Se utiliza la misma forma para el canal de tinta líquida (401) y la misma película seca para el material de la placa de orificios (40b) igual que en la figura 17. A continuación, aplicando ataque químico sobre SUS, etc., los orificios y el material metálico (40a') formados son unidos a la abertura del canal de tinta líquida con alineación. Este estado es el que se muestra en la figura 20.
A continuación, el orificio es mecanizado por radiación de haz de láser "excimer" de manera similar al primer ejemplo. Este estado es el que se muestra en la figura 21. Tal como se puede apreciar en la figura 21, en este ejemplo, se obtiene el efecto de que no se prepara una máscara para mecanización láser separadamente, porque el material SUS (40a') que funciona también como máscara, pasa a ser la placa de orificios.
Además, se describen otros ejemplos básicos. La forma del canal de tinta líquida y la placa de orificios (40b) son iguales que en el ejemplo descrito anteriormente, y se utilizan como material para la placa de orificios (40a) películas de Myler, Tedlar (marcas registradas), etc. La película (40a) es unida previamente a la placa (40b), y a continuación es unida a la superficie de abertura del canal de líquido. Después de ello, el orificio es mecanizado con un haz de láser "excimer". El cabezal de impresión obtenido según este ejemplo tiene características de repelencia al agua en la superficie del orificio de descarga y la placa de orificios, y por lo tanto no tiene lugar formación innecesaria de charco de tinta o efecto de rocío en la superficie de los orificios de descarga, de manera que se hace posible una descarga estable sin influencia de aquéllos.
Como orificio para el cabezal de impresión según esta realización es deseable obtener la configuración cónica en la que el diámetro disminuye desde el lado de la trayectoria de tinta líquida hacia el lado de la abertura de descarga, no la configuración cónica en la que el diámetro disminuye desde el lado de la abertura de descarga hacia el lado de la tinta líquida, tal como se ha mostrado en la figura 22.
La figura 23 muestra el modo en el cual se realizan los orificios mediante haz de láser "excimer" sobre la placa de orificios realizada a base de una película de resina según otro ejemplo básico de la presente invención, y los mismos elementos que los de la figura 29 reciben los mismos símbolos. En la figura 23, el numeral (210) es un dispositivo oscilador láser para la oscilación del haz láser "excimer" KrF, (212) es un haz de láser pulsante con una longitud de onda de 248 nm y una amplitud de impulso de unos 15 nseg con oscilación producida por el dispositivo de oscilación láser (211), el numeral (211) indica una lente sintética de cuarzo para la convergencia del haz láser (212), el numeral (209) indica una mascarilla o plantilla de proyección que tiene aluminio capaz de proteger el vapor del haz láser (212) depositado sobre aquél, sobre el cual se realiza una serie de orificios de 133 \mum de diámetro con un paso de 212 \mum para constituir un dibujo de orificios. El numeral (40) indica un elemento constitutivo de la placa de orificios que comprende una película de poliéter sulfona (PES) que tiene un espesor de 4 \mum, dotado de un recubrimiento mediante una capa adhesiva de 6 \mum de espesor y con una capa adherida de Mylar de 25 \mum de espesor.
La figura 24 es una vista en sección a mayor escala del elemento (40) de la placa de orificios mostrada en la figura 23, y en la figura 24, el numeral (12B) es una película PES que forma la placa de orificios, (13B) es una capa adherente en funciones de adhesivo y (17B) representa una capa de Mylar. En este caso, en la cara de emisión del haz láser sobre la película (12B) de PES que pasa a ser la placa de orificios por irradiación del haz láser (212) a través de la plantilla (209), se forman orificios de 3 \mum con un paso de 70 \mum. Después de la irradiación de la placa de orificios (40) con el haz láser para conseguir el estado mostrado en la figura 24, la placa de orificios (12B) obtenida por pelado del Mylar (17B) es unida a la cara abierta del canal de tinta para completar el cabezal de impresión por chorros de tinta principal.
La figura 25 es una vista en sección del cabezal de impresión principal obtenido de este modo. Tal como se puede apreciar claramente por comparación entre la figura 25 y la vista en sección del cabezal de impresión principal según las técnicas anteriormente conocidas, que se han mostrado en la figura 31, dado que la cara de la placa de orificios sobre la cual se irradia el haz láser está unida a la cara abierta del canal de tinta, la forma obtenida en este ejemplo resulta de sección decreciente, siendo más ancha en la dirección opuesta a la dirección de descarga. Con esta forma, la velocidad de descarga y la cantidad de tinta descargada aumentan de manera estable consiguiendo el resultando de que se mejora la calidad de la imagen impresa.
A continuación, se describe un ejemplo en el que se utiliza una película seca (Tokyo Ohka, SE320) como material para la placa de orificios, haciendo referencia a las figuras 26 a 28. El haz de rayos láser, el sistema óptico y la plantilla de proyección son iguales que en el ejemplo que se ha descrito anteriormente.
La figura 26 es una vista a mayor escala de la parte en la que el haz láser (212) incide sobre la película y en la figura 26, el numeral (18B) es una película seca que forma la placa de orificios, siendo el numeral (19B) una película protectora que comprende una capa de poliéter y (20B) indica un Mylar.
En esta constitución, después de haber irradiado en primer lugar el haz láser (212), la placa de orificios de la película seca obtenida por pelado de la película protectora (19B) es unida a la cara abierta del canal de tinta (figura 27).
A continuación, la capa de Mylar es separada por pelado para formar la disposición mostrada en la figura 28 y se irradian rayos UV en la placa de orificios (18B) de la película seca unida desde el lado de la dirección de descarga para efectuar el fotocurado, completando así el cabezal de impresión por chorros de tinta principal. Asimismo, de acuerdo con este ejemplo, se obtiene una forma con la conicidad del orificio ensanchada en la dirección opuesta a la de descarga de tinta.
Las figuras 30 y 31 muestran un detalle de un cuerpo principal (205) del cabezal de impresión por chorros de tinta en el que se forma un orificio haciendo oscilar el haz de rayos láser (212) del dispositivo láser (210) de la figura 29 para que entre desde el lado de la superficie formadora de orificios del cuerpo (205), entre los cuales la figura 30 es una vista a mayor escala del cuerpo del cabezal (cada uno de los elementos se ha mostrado con una ligera separación a efectos de simplicidad). La figura 31 es una sección transversal.
En las figuras 30 y 31, el numeral (207) muestra una placa de techo dotada de ranuras para formar la ranura de descarga de tinta, (208) muestra una placa de base dotada de conformación del elemento generador de energía de descarga, el numeral (209) muestra una abertura que comunica con la trayectoria de tinta, (10B) es una placa de orificios realizada en una película de resina, (41) es un orificio formado sobre la placa de orificios (10B). Con el numeral (13B) se indica un agente adhesivo para la adherencia de la placa de orificios (10B) a una superficie abierta en la que la abertura de la trayectoria de tinta, (401) es una trayectoria de tinta, (101A) es un elemento convertidor electromecánico como elemento generador de energía de descarga.
Tal como se ha mostrado en la figura 31, la mecanización del orificio según el láser "excimer" solamente, la parte del orificio puede tener una configuración cónica cuyo lado de la abertura de descarga está abocinada.
Por el contrario, de acuerdo con la realización anterior, el orificio puede tener configuración convergente, siendo posible obtener la cantidad de una gotita de tinta necesaria para la impresión y la velocidad de descarga para imprimir imágenes de elevada calidad.
A continuación, se describe de manera detallada una realización de la presente invención.
Según el método de la presente invención, tal como se ha mostrado en primer lugar en la figura 32B, sobre una superficie de un elemento de placa (302) capaz de formar una placa de orificios de descarga, se dispone una capa de recubrimiento (303) repelente de líquido (repelente de tinta) y un capa de adhesivo (304). Como elemento de placa (302), se puede utilizar uno que comprenda una resina, metal, etc.
Como resina a utiliza para el elemento de placa en el caso de utilizar una resina termocurable para la capa adhesiva (304), es preferible utilizar una resina que tenga una elevada resistencia al calor que no dé lugar a deformaciones, etc. durante el curado térmico de la capa adhesiva (304), tal como poliimida, poliéter sulfona, polisulfona, poliéster, resina acrílica, resina fenol, resina de urea, resina melamina, resina epoxi, resina de silicona, etc.
Asimismo, el elemento de placa de resina puede ser mejorado también en resistencia y otras características por adición de diferentes aditivos o cargas en la resina. Cuando se utiliza un elemento de placa fabricada en un metal, se puede utilizar, por ejemplo, un elemento de placa que comprende acero inoxidable, níquel, oro, plata, platino, etc.
Dicho elemento de placa debe ser convenientemente delgado con el objetivo de inhibir efecto flash o residuos durante la formación de orificios pasantes para formación de salidas de descarga tal como se describe más adelante en la medida que no proporcione influencias negativas en la descarga de tinta, o con el objetivo de llevar a cabo perforaciones continuas pero para el equilibrado con la resistencia, debe ser deseable un grosor de una gama de 5 a 100 \mum.
La capa de recubrimiento (303) repelente de líquidos puede quedar constituida en cualquier material a condición de que tenga características de adherencia suficiente con el elemento de placa (302), y asimismo que tenga carácter repelente a los líquidos en la medida que repele la tinta acuosa a utilizar para la impresión y que la tinta no permanece en forma de gotas por fijación sobre la superficie y, por ejemplo, puede estar constituido por un material adecuadamente seleccionado de los materiales conocidos como agentes de tratamiento repelente de líquidos de tipo convencional. Asimismo, durante la formación de dicha capa de recubrimiento, el grosor de la capa u otras condiciones de formación se pueden determinar de manera adecuada de manera que se pueden obtener buenas características repelentes de líquidos en la superficie de las salidas de descarga.
La capa adhesiva (304) puede quedar constituida en un material adecuadamente seleccionado que puede proporcionar una situación de unión satisfactoria entre la placa de orificios de descarga y la parte del cabezal de impresión principal y, por ejemplo, se puede utilizar un adhesivo de tipo epoxi sometido a la etapa (B) por el tratamiento de calentamiento en condiciones de 100ºC-120ºC durante un tiempo de 30 a 60 minutos, etc., quedando dispuesto con un grosor de capa aproximado de 1 a 5 \mum.
Para la formación de la capa (303) de recubrimiento repelente de líquidos y la capa de adhesivo (304), por ejemplo, se puede utilizar, por ejemplo, el método de inversión, método de recubrimiento, método de impresión, método de pulverización, método de transferencia de la capa de recubrimiento repelente a los líquidos o capa adhesiva a una parte predeterminada, etc.
A continuación, se abre un orificio pasante (301) en un lugar predeterminado del elemento de placa (302) poseyendo la capa de recubrimiento repelente a los líquidos (303) y la capa adhesiva (304) dispuesta sobre la misma tal como se ha descrito anteriormente.
Para la formación del orificio pasante (301), se pueden utilizar el método de prensa de trabajo, método de trabajo con haz de electrones, método de trabajo con haz de rayos láser, método de trabajo con chorro de líquido, etc. Combinando el elemento de placa (302) con la constitución antes mencionada con estos métodos, se puede llevar a cabo la mecanización de perforación con elevada precisión y a elevada velocidad y de forma simple.
La placa de orificios de descarga formada tal como se ha descrito anteriormente está previsiblemente unida por superposición con alineación sobre una posición predeterminada de la parte del cabezal de impresión principal que tiene paredes de los canales de flujo, etc., con la constitución mostrada en las figuras 3 y 4, dispuestos sobre un substrato con intermedio, por ejemplo, de la capa de adhesivo (304) sometida a la etapa (B), sometida a continuación al tratamiento de calentamiento en condiciones de 150 a 250ºC durante un tiempo de 30 a 120 minutos para el curado completo de la capa adhesiva (304) sometida a etapa (B) para efectuar su unión, de manera que se puede obtener el cabezal de impresión de la presente invención.
Ejemplo a
Sobre una superficie de una película de poliimida (material en forma de placa) con un grosor de 30 \mum, se aplicó un recubrimiento de un adhesivo de tipo epoxi comprendiendo la mezcla de varios componentes tal como se muestran a continuación según el método de recubrimiento por centrifugación en diferentes condiciones tal como se muestran, sometiendo además a tratamiento térmico en las condiciones de 100ºC a 120ºC, y 30 a 60 minutos, seguido de secado y solificación para realizar la etapa (B), para conseguir una serie de materiales de placa fijados con capas de adhesivo. El grosor de la capa de adhesivo después de la etapa (B) era de 1 a 5 \mum.
Composición de la capa de adhesivo:
(1) Mezcla de Epikote 1004 (marca comercial) y metil etil cetona formulada a una proporción 2:1 (proporción en peso)
\hfill
... 100 partes en peso
(2) Mezcla de diciandiamida y dimetilformamida formulada a una proporción 1:4 (proporción en peso)
\hfill
... 3 partes en peso
(3) N,N-dimetilbencilamida
\hfill
... 0,2 partes en peso
Condiciones de recubrimiento por centrifugación:
\hskip1cm
régimen de rotación: 500-1000 rpm 
\hskip1cm
tiempo: 5-10 segundos
A continuación, sobre la superficie opuesta (superficie posterior) a la superficie del material de la placa fijado con la capa adhesiva en la que se dispone la capa de adhesivo, se aplicó por centrifugación una solución preparada por la adición de un recubrimiento de un agente de fluorosilicio KP-801 (marca comercial, fabricado por Shinetsu Kagaku Kogyo) a 0,07% en peso en Difreon S-3 (marca comercial, fabricada por Daikin Kogyo) en las diferentes condiciones mostradas a continuación, y sometida a continuación a tratamiento de calentamiento 80ºC hasta 120ºC para formar una capa de recubrimiento repelente a los líquidos con un grosor de 1 \mum o menos.
Condiciones de recubrimiento por centrifugación:
\hskip1cm
régimen de giro: 2500-3000 rpm 
\hskip1cm
tiempo: 20-30 segundos
A continuación, sobre cada uno de los materiales de placa obtenidos por las operaciones anteriores, se formaron 48 orificios pasantes (diámetro 30 \pm 2 \mum, paso 70,6 \pm 2 \mum) de acuerdo con el método de mecanización de perforación continua mediante una prensa en posiciones predeterminadas para obtener una placa de orificios de descarga.
Cuando se examinaron el estado de la capa de recubrimiento repelente de líquido y la capa de adhesivo en la placa de orificios de descarga obtenida, se observó que ambos se constituían de manera uniforme con grosores predeterminados de capa solamente sobre la superficie de la placa, quedando expuesta solamente la película de poliimida dentro de los orificios pasantes para la formación de los orificios de descarga.
La placa de orificios de descarga obtenida de este modo fue adherida con alineación en las posiciones predeterminadas mostradas, respectivamente, en la parte del cabezal de impresión principal que tiene paredes de los canales de flujo, etc. sobre un sustrato con la constitución mostrada en las figuras 3 y 4 con intermedio de la capa de adhesivo, y a continuación la capa de adhesivo de la placa de orificios de descarga fue curada por completo por tratamiento térmico a 150ºC hasta 200ºC durante un tiempo de 30 a 120 minutos, para completar un cabezal de impresión.
Como parte del cabezal de impresión principal a utilizar en este Ejemplo, se utilizó una de tipo convencionalmente utilizado en este sector. Asimismo, el elemento generador de energía para la descarga de la tinta, el sistema eléctrico para aplicar señales de descarga sobre dicho elemento generador, etc. se formaron utilizando materiales convencionalmente utilizados en este sector.
Ejemplo b
Se obtuvo una placa de orificios de descarga de la misma manera que en el Ejemplo a, excepto en la utilización de una placa de acero inoxidable con un grosor de 50 \mum como material de la placa, y formación de orificios pasantes por perforación continua trabajando con haz de electrones.
La placa de orificios de descarga obtenida se observó que tenía una calidad satisfactoria similar al Ejemplo a.
Estas placas de orificios de descarga fueron adheridas con alineación sobre las posiciones predeterminadas mostradas en la parte del cabezal de impresión principal con la construcción mostrada en la figura 4 (formada por uso de materiales convencionalmente utilizados en este sector), y a continuación se curó por completo la capa adhesiva de la placa de orificios de descarga por el tratamiento de calentamiento a 150ºC-200ºC durante un tiempo de 30 minutos a 120 minutos para completar el cabezal de impresión.
Ejemplo comparativo a
Sobre una película de poliimida con un grosor de 30 \mum, se realizaron orificios pasantes con las mismas dimensiones y disposiciones que en el Ejemplo 1, de acuerdo con el método de mecanización por perforación continua mediante una prensa.
Por otra parte, una solución obtenida mezclando un adhesivo epoxi de dos líquidos (marca comercial: HP-2R/2H, fabricado por Canon Chemical) mezclado en metil etil cetona con una proporción de 0,5% en peso fue aplicada como recubrimiento por centrifugación de manera uniforme sobre goma de siliconas de 0,5 mm en las condiciones que se muestran a continuación.
Condiciones de recubrimiento por centrifugación:
\hskip1cm
régimen de giro: 500-1000 rpm 
\hskip1cm
tiempo: 5-10 segundos
A continuación, la superficie unida de cada placa de orificios de descarga de la parte del cabezal de impresión principal utilizada en el Ejemplo a (con la construcción mostrada en la figura 3 y en la figura 4) es prensada bajo la carga aproximada de 2kg/cm^{2} contra la capa de adhesivo de resina de epoxi mezclada de dos líquidos, sobre la goma de siliconas obtenida por la operación anteriormente mencionada, y a continuación la goma de siliconas fue separada por pelado para disponer la capa de adhesivo sobre el cabezal de impresión principal.
La placa de orificios de descarga previamente obtenida fue adherida con alineación sobre la capa de adhesivo de transferencia obtenida de este modo, y a continuación fue sometida a tratamiento térmico a 60ºC-100ºC durante un tiempo de 30 minutos-60 minutos para el curado del adhesivo.
A continuación, la solución de agente de recubrimiento de fluorosilicona utilizado en el Ejemplo a fue aplicado por centrifugación uniformemente sobre una goma de siliconas con un grosor de 0,5 mm en las condiciones que se indican a continuación.
Condiciones de recubrimiento por centrifugación:
\hskip1cm
régimen de giro: 2500-3000 rpm 
\hskip1cm
tiempo: 20-30 segundos
Después de que la superficie de orificios de descarga completa unida al cabezal de impresión principal obtenido previamente, fue prensada bajo una carga de 2 kg/cm^{2} contra la capa de agente de recubrimiento de fluorosiliconas sobre la goma de siliconas obtenida de este modo, la goma de siliconas fue separada por pelado para conseguir la capa de agente de recubrimiento de fluorosiliconas transferida sobre la superficie de la placa de orificios de descarga del cabezal de impresión principal, seguido posteriormente de curado por calentamiento a 80ºC-120ºC, para completar el cabezal de impresión.
Ejemplo comparativo b
Se preparó un cabezal de impresión de la misma manera que en el Ejemplo comparativo a, excepto en la utilización de una placa de acero inoxidable con un grosor de 50 \mum como material de la placa, y la misma utilizada en el Ejemplo b como cabezal de impresión principal.
Cuando se realizaron pruebas para determinar los rendimientos en las etapas de unión y las etapas de tratamiento de repelente de los líquidos de las placas de orificios de descarga en los cabezales de impresión obtenidos en los Ejemplos correspondientes y Ejemplos comparativos, y en impresión inicial e impresión prolongada en operaciones de impresión por utilización de los cabezales de impresión conseguidos, se obtuvieron los resultados mostrados en la Tabla 2.
En las pruebas correspondientes, se utilizaron cada uno de 50 cabezales de impresión preparados en los ejemplos respectivos.
TABLA 2
Ejemplo a Ejemplo b Ejemplo comparativo a Ejemplo comparativo b
Unión de la placa de descarga 100% 100% 88% 94%
Tratamiento repelente a la tinta 91% 89%
Impresión inicial 100% 100% 95% 95%
Impresión prolongada 100% 100% 95% 98%
A continuación, se describen haciendo referencia a los dibujos otros ejemplos de la presente invención.
En primer lugar, tal como se ha mostrado en la figura 33, el cabezal para líquido para chorros de tinta tiene ranuras que pasan a ser canales (505) para la tinta y una cámara (506) para la tinta líquida sobre un substrato apropiado (501) tal como cristal, metal, plástico, etc., y además tiene un elemento generador de energía (504) para generar energía a utilizar para la descarga de tinta tal como energía calorífica, etc. en la cara inferior de otro substrato (502) a lo largo de la ranura formada en el substrato (501), seguido de unión del substrato (501) y el substrato (502) para preparar un cabezal principal (507). A continuación, la placa (503) de orificios de descarga, que es un cuerpo de placa de una estructura de capas múltiples en la que se ha aplicado apertura de orificios de elevada precisión por mecanización mediante prensa, se adhiere a la superficie del cabezal principal (507) de manera que se forman aberturas que comunican con los canales (505) de la tinta.
A continuación, la estructura de capas múltiples de la placa de descarga (503) que se ha descrito anteriormente se describe haciendo referencia a las figuras 34 y 35.
Haciendo referencia en primer lugar a la figura 34, en este caso, se forma con un cuerpo de placa (520A) que comprende tres capas que tienen una capa repelente a la tinta (531), una película de base (532) y una capa adhesiva (533), laminadas de manera sucesiva, y después de que el cuerpo (520A) de la placa es sometido a apertura de orificios por trabajo mediante prensa, se adhiere como placa de orificios de descarga (503) con la capa de adhesivo (533) sobre el cabezal principal (507).
Haciendo referencia a la figura 35, en este caso, se forma un cuerpo de placa (530) que comprende cuatro capas que tienen una capa (531) repelente a la tinta, una película base (532), una capa de adhesivo (533) y una película de desprendimiento (534) que están constituidas de manera sucesiva, y después de que el cuerpo de placa (530) es sometido a apertura de orificios por trabajo mediante prensa, se adhiere como placa de orificios de descarga (503) por pelado de la película de desprendimiento (534) con la capa adhesiva (533) sobre el cabezal principal (507).
Como película de base (532) laminada en los cuerpos de placa (520A), (530), es deseable utilizar una película de plástico excelente en su resistencia a la tinta, por ejemplo, una película no estirada tal como poliéter éter cetona (PEEK), poliéter sulfona (PES), polisulfona (PSF), polietilén tereftalato (PET), poliimida, etc. Esto está destinado a inhibir la retracción al mínimo durante el calentamiento de los cuerpos de placa (520A), (530) en el momento de curado del adhesivo, y en este ejemplo, se utiliza una poliéter éter cetona (PEEK) con un grosor de placa de 25 \mu. La película no estirada de 25 \mu de poliéter éter cetona (PEEK) es suficientemente satisfactoria en la precisión con una retracción térmica de 0,1% o menos después de haber sido mantenida a 150ºC durante 4 horas.
A continuación, se describirán las etapas de preparación del cuerpo de placa con la estructura de capas múltiples haciendo referencia a la figura 36, considerando el ejemplo del cuerpo de placa (530) con la estructura de cuatro capas descrita anteriormente.
Las etapas de preparación del cuerpo de placa (530) comprenden 7 etapas de la etapa (601) de lavado de la película, la etapa (602) de recubrimiento de agente de tratamiento repelente de la tinta, etapa de secado (603), etapa de modificación superficial (604), etapa de recubrimiento de adhesivo (605), etapa de secado (606) y etapa de moldeo (607) de la película de desprendimiento.
A continuación, se describen de manera detallada las correspondientes etapas.
Los puntos de la presente realización son el tratamiento repelente de tinta y el recubrimiento de adhesivo, y por lo tanto se omiten otras etapas.
En primer lugar, con respecto a la etapa (602) de recubrimiento de agente de tratamiento repelente de la tinta, se ha practicado con anterioridad efectuar el tratamiento repelente al agua después de la realización de los orificios, con lo que se puede haber producido taponamiento de orificios con el agente de tratamiento repelente a la tinta. Este problema se puede mejorar aplicando esta etapa a la película de base (532). Como agente de tratamiento repelente de la tinta, se pueden utilizar agentes de tipo flúor o silicio tales como Fluorocoat de Asahi Glass, LF-40 de Soken Kagaku, DEFENSA-7702 (marca comercial) de Dainippon Ink Kagaku, etc. En este ejemplo, se aplica como recubrimiento mediante un dispositivo de recubrimiento de rodillo DEFENSA-7702.
A continuación, haciendo referencia a la etapa (605) de recubrimiento de adhesivo, la película base (532) que se ha descrito anteriormente es excelente en resistencia química, y por lo tanto la resistencia de adherencia entre el adhesivo y la película de base (532) se debilitará. Para la mejora de la resistencia de adherencia entre el adhesivo y la película de base (532), se realiza una modificación superficial de la película de base (532) en la etapa de modificación superficial (604).
Como medios para la modificación superficial, son eficaces el tratamiento con plasma, tratamiento uv/O_{3} etc. Como ejemplo de la presente invención, se utilizó el método de tratamiento uv/O_{3}. La evaluación de la modificación superficial fue llevada a cabo en términos de ángulo de contacto. Por irradiación de una luz de 2537 \ring{A} a 20 mw/cm^{2} durante 5 minutos, el ángulo de contacto inicial de 36º se pudo mejorar a 31º con poliéter éter cetona (PEEK). Como etapa siguiente, se llevó a cabo la etapa de recubrimiento de un adhesivo sobre la película de base (532) con la superficie modificada, y las características requeridas para el adhesivo pueden incluir los siguientes elementos.
1. Ser inicialmente suave sin pegajosidad.
2. Pasa a ser pegajosa con la luz, calor, etc. cuando se une al cabezal principal.
3. Tiene una fuerza firme de adhesivo después de la adherencia principal.
4. Es excelente en resistencia a la tinta.
Como adhesivo que satisface estas condiciones, se pueden incluir adhesivos tipo epoxi curables por uv, adhesivos acrílicos curables por uv, etc. En este ejemplo, una solución de una película seca es dotada de recubrimiento mediante recubrimiento por rodillos y secado al vacío.
Finalmente, la etapa (607) de aplicación de la película de desprendimiento no es necesaria si la anterior característica 1 de la capa de adhesivo (533), de ser inicialmente suave, se ha conseguido, pero en la práctica puede permanecer un carácter adhesivo más o menos sensible, y por lo tanto para mayor facilidad durante el trabajo a prensa en la última etapa, se puede laminar una película de desprendimiento (534). Como papel de desprendimiento, son adecuados polietileno (PE), fluoruro de polivinilo (PVF), etc.
Mediante la utilización del cuerpo de placa (530) obtenida de acuerdo con las etapas descritas anteriormente, se soluciona el problema de taponamiento de orificios con adhesivo, agente de tratamiento repelente a la tinta que es un problema de la técnica anteriormente conocida. En la preparación del cuerpo de placa (520A) con la estructura de tres capas mostrada en la figura 36, se puede conseguir al eliminar la etapa (607) de aplicación de la película de desprendimiento en la figura 36.
A continuación, se lleva a cabo la apertura de orificios para la formación de orificios de descarga de tinta por aplicación de mecanización mediante prensa sobre el cuerpo de placa (530) obtenido según las etapas anteriormente descritas.
En este caso, el cuerpo de placa (530) es montado sobre la mesa de suministro (604) y la matriz (655) de un dispositivo de apertura de orificios a prensa tal como se ha mostrado en la figura 37, fijada en la prensa (653) de película, y se abrieron orificios introduciendo punzón (651) mediante el dispositivo de introducción de punzones (652). En este ejemplo, el diámetro de los orificios de descarga es de 3,2 \mu y el paso de 70,5 \mu. De modo general, en el caso de apertura de orificios por medio de una prensa, con punzonado, se generan rebabas, pero en este ejemplo, la influencia resulta nula al hacer que el punzonado interese un adhesivo, y la generación de las rebabas se puede inhibir controlando el juego de la matriz (652) del punzón (651) a un juego aproximado de 1 \mu.
Por lo tanto, de acuerdo con este ejemplo, se puede obtener un cabezal para chorros de tinta de gran precisión formando orificios de descarga de tinta por trabajo de prensa de un cuerpo de placa con una estructura de capas múltiples.
En otro método de la presente invención, tal como se ha mostrado en las figuras 38A-38C, se forma una conformación de la capa (708a) de resina que corresponde a la etapa de disposición deseada de orificios de descarga sobre la superficie de un substrato (707), comprendiendo una placa de metal, Si, placa de vidrio, Si, placa de vidrio que tiene una capa electroconductora sobre la misma, dotada de electroconductividad, y desde la cual se puede separar por pelado la capa metálica (709) formada posteriormente.
Cuando la capa metálica (709) tal como se describe más adelante debe tener una gran uniformidad, suavidad, etc., es preferible utilizar un substrato con una película de metal tal como aluminio, metal, titanio, etc. formada por un método tal como bombardeo iónico, etc. sobre un substrato con características de planicidad óptimas, suavidad tal como vidrio, Si, etc.
La formación del dibujo (708a) de la capa de resina se puede llevar a cabo laminando una capa (708) de resina fotosensible sobre la superficie del substrato (707) que se ha mostrado en la figura 38B, exponiendo a continuación la capa (708) de resina fotosensible a través de un modelo determinado a la luz, o irradiando por puntos la capa de resina fotosensible (708) según un modelo o dibujo deseado, y revelando la capa de resina fotosensible (708) después de exposición, dejando de esta manera que la conformación de la capa de resina (708a) permanezca sobre la superficie del substrato.
Para formación del dibujo o conformación de la capa de resina (708a), el método de utilización de fotolitografía tal como se ha descrito anteriormente no es limitativo, sino que se pueden utilizar otros varios métodos.
A continuación, tal como se ha mostrado en la figura 38D, sobre la superficie del substrato en el que se ha dispuesto la capa de resina (708a), se forma por electroconformación una capa metálica (709) que es el material constitutivo de la placa de orificios de descarga, y a continuación se aplica un tratamiento de repelencia al agua sobre la capa metálica (709) tal como se ha mostrado en la figura 38E para formar la capa (710) a base de un agente de tratamiento repelente al agua.
Para la formación de la capa metálica (709), se puede seleccionar adecuadamente un material que tiene la necesaria rigidez y características satisfactorias para la tinta y se puede utilizar para la placa de orificios de descarga. Se puede utilizar, por ejemplo, níquel.
Para el tratamiento repelente al agua de la capa metálica (709), por utilización de un agente adecuado entre varios agentes de tratamiento para conseguir carácter repelente al agua de forma convencional para conseguir carácter repelente al agua sobre superficies metálicas teniendo en cuenta el material de la capa metálica (709), etc., se pueden determinar las condiciones para conseguir un buen efecto de tratamiento repelente al agua.
Después del tratamiento repelente al agua, la capa metálica (709) es separada por pelado de la superficie del substrato (707) para conseguir una placa metálica (figura 38F). A continuación, después de disponer una capa adhesiva (711) sobre la superficie inferior de la placa metálica (709) (figura 38G), y proteger adicionalmente dicha capa adhesiva (711) con una película apropiada (no mostrada), la resina (708a) es tratada con un líquido apropiado para disolución y eliminación de la misma para eliminar la resina (708a) de la placa metálica (709), formando de esta manera una parte vacía (orificio pasante) para formar el orificio de descarga desde el cual se retira la resina (708a), obteniendo una placa de orificios de descarga (figura 38H).
Como método para aplicar el agente de tratamiento repelente al agua sobre la superficie de la capa metálica (709) y formar la capa adhesiva (711), aparte del método de recubrimiento que se ha descrito, se puede utilizar un método en el que la capa metálica es retirada por pelado previamente del substrato a retirar como placa antes de llevar a cabo el tratamiento repelente al agua, siendo rociada una superficie de dicha placa con el agente de tratamiento repelente al agua, mientras que la otra superficie es tratada con un adhesivo (711) con un cierto transcurso de tiempo o simultáneamente; superponiéndose el método en el que un agente de tratamiento repelente al agua formando una capa sobre un material de base apropiado tal como una película de Mylar, etc. sobre una superficie de dicha placa, siendo prensado mediante rodillos, etc., y posteriormente se forma un agente de tratamiento repelente al agua sobre un material de base apropiado tal como una película de Mylar, etc. sobre la otra superficie, prensando con rodillos; o bien el método en el que la capa del agente de tratamiento repelente al agua formada sobre un material de base apropiado tal como, por ejemplo, una película de Mylar, etc. sobre una superficie de dicha placa, y también una capa repelente al agua formada sobre un material apropiado tal como una película de Mylar, etc. se superpone sobre la otra superficie, y el combinado como conjunto es prensado inmediatamente.
La placa de orificios de descarga obtenida de este modo tiene una superficie sometida al tratamiento repelente al agua y la otra superficie tiene una capa de adhesivo que puede ser utilizada para su unión a un elemento de unión que tiene canales para líquido, etc. formados sobre la misma que pasa a ser el paso de tinta para la formación de un cabezal de impresión por chorros de tinta.
En el método antes descrito, dado que la parte que recibe los orificios de la placa metálica es llenada con la resina (708) durante el tratamiento repelente al agua, el tratamiento repelente al agua no se extenderá a la parte que pasa a ser la superficie interna de los orificios. Además, debido a la presencia de la resina (708), la formación de la capa de adhesivo (711) se puede llevar a cabo de manera más fácil.
Ejemplo c
Sobre una superficie predeterminada de una placa de material (grosor 0,5 mm) realizada en acero inoxidable (SUS 304) que es un substrato electroconductor, se laminó una película seca (laminado HG, realizado por Dinachem) y se aplicó exposición a un dibujo y proceso de revelado sobre dicha película laminada (grosor 25 \mum) para formar capas de resina de tipo puntos dispuestas de manera correspondiente a las disposiciones de los orificios de descarga.
A continuación, se llevó a cabo recubrimiento de níquel sobre las superficies formadas por la capa de resina en forma de puntos sobre el substrato electroconductor para formar una capa con recubrimiento de níquel (grosor 20 \mum).
Posteriormente, se preparó una solución de tipo fluorosilicio KP-801 (marca comercial) fabricada por Shinetsu Kagaku como agente repelente al agua disuelto en una proporción de 0,01% en peso en Difreon S3 (nombre comercial, fabricado por Daikin Kogyo), con recubrimiento sobre la superficie de la capa con recubrimiento de níquel sobre el substrato electroconductor por método de recubrimiento por centrifugación, seguido de secado de la capa aplicada con recubrimiento (grosor 1 \mum o menos) por tratamiento térmico en las condiciones de 150ºC, 2 horas, para efectuar el tratamiento repelente al agua.
Después de completar el tratamiento repelente al agua, el substrato electroconductor y la capa con recubrimiento de níquel fueron separadas por pelado consiguiendo una placa de níquel.
A continuación, sobre la superficie separada por pelado de la placa de níquel del substrato electroconductor, se aplicó como recubrimiento un adhesivo (Takelite xP-405/xH-8901b, fabricado por Takeda Seiyaku) para formar una capa adhesiva (grosor 2 \mum), y posteriormente se laminó una película de Mylar sobre dicha capa de adhesivo, seguido de tratamiento con una solución acuosa 3-4% de hidróxido sódico y eliminación de la lámina seca de la placa de níquel, proporcionando la placa de orificios de descarga.
La película de Mylar sobre la placa de orificios de descarga obtenida fue separada por pelado para dejar la capa de adhesivo expuesta, y unida a la parte del cabezal de impresión principal poseyendo un elemento generador de energía generando energía utilizada para la descarga de la tinta, medios de aplicación de una señal de descarga al elemento generador de energía, canales de tinta, etc. formados sobre un substrato, tal como se ha mostrado en la figura 5, para preparar un cabezal de impresión por chorros de tinta. Como resultado de la prueba de descarga de tinta, el ángulo de deslizamiento con respecto a la dirección de descarga predeterminada es de 1º como máximo, y asimismo se produjo falta de descarga porque no hubo avance del repelente al agua hacia adentro de la parte interna del orificio de descarga. Asimismo, cuando se llevó a cabo la descarga durante un tiempo prolongado, no hubo acumulación innecesaria de tinta sobre la superficie, de manera que pudo continuarse una descarga estable.
Ejemplo d
Después de obtener una placa de orificios de descarga de la misma manera que en el Ejemplo c, excepto en la utilización del producto obtenido por bombardeo iónico de una capa de recubrimiento de aluminio sobre una superficie de substrato de Si como el substrato para formación de la placa de orificios de descarga, se preparó un cabezal de impresión por chorros de tinta.
En la prueba de impresión en el cabezal de chorros de tinta obtenido, el desplazamiento de las gotitas de tinta desde los puntos de inyección predeterminados era de 25 a 30 \mum, y por lo tanto esa impresión se observó que mejoraba en comparación con la técnica anterior.
Asimismo, si bien el calentador (108) puede quedar constituido por utilización del mismo material que la capa de resistencia al generador de calor del dispositivo de calentamiento de descarga (105) (por ejemplo, HfB_{2}), también se puede formar por utilización de otros materiales que constituyen el panel de calentamiento tal como aluminio, tántalo, titanio, etc.
La figura 39 muestra un ejemplo de la constitución del material de la placa de techo para la constitución de la placa de techo (400) según otro ejemplo básico.
El material (400') de la placa de techo está realizado de manera que tenga el número deseado de ranuras (411), (412), ... para canales de tinta (para simplificación dos en la figura) y una parte (404) de placa de orificios dispuesta de forma integral.
En el ejemplo de constitución mostrado en la figura 39, el material (400') de la placa de techo es moldeado de manera simultánea integralmente con la parte (404) de la placa de orificios utilizando una resina con excelente resistencia a la tinta tal como polisulfona, polietersulfona, polifenilenóxido, polipropilén, etc. La parte de placa de orificios (404) puede quedar constituida asimismo por el mismo material de resina que la parte del cuerpo principal del material de la placa de techo (400') o de otro tipo de un material de resina que se puede preparar separadamente de la parte principal del material (400') de la placa de techo y que se puede insertar en el molde para el moldeo con inserto.
En cuanto a la ranura para el canal de flujo de tinta, la resina se puede moldear con un molde que tenga un dibujo inverso formado por un método tal como corte, etc., de manera que se pueden constituir en la placa de techo (400) las ranuras para canales de flujo (411), (412).
La placa de orificios (404) es moldeada de esta forma integralmente con un espesor aproximado de 50 a 100 \mum en el moldeo. Si bien los orificios pueden ser formados asimismo en esta situación, prácticamente la longitud del canal de flujo de dicha parte debe ser de forma deseable de 20 \mum o inferior. Esto es porque, si la longitud del canal de flujo desde el calentador de descarga (101A) es grande, tiene influencia en el rendimiento de la descarga. De acuerdo con ello, en este ejemplo, particularmente la parte situada sobre la zona en la que se forman los orificios correspondientes a las ranuras (411), (412) de la parte (404) de la placa de orificios, es mecanizada para que adopte una estructura delgada antes de la formación de los orificios. En este ejemplo, se utilizó láser "excimer" para la mecanización.
La figura 40 es una vista esquemática de un dispositivo para llevar a cabo la mecanización utilizando dicho láser "excimer". En este caso, el numeral (450) es un oscilador de láser "excimer" (en este ejemplo, está realizado a base de un oscilador de láser "excimer" Kr-F), (451) es una lente, por ejemplo, con un valor f de 500 mm para la convergencia del haz de láser (452). El numeral (453) es una plantilla que comprende una placa de Al, etc. con un espesor de, por ejemplo, 1 mm con un dibujo de orificios que corresponde a la parte mecanizada. El material de la placa de techo (400') está dispuesto de forma adecuada de manera que la superficie a mecanizar pueda ser irradiada por el haz de rayos láser a través de la lente (451) y de la plantilla (453).
En la etapa de hacer delgada la parte (404) de la placa de orificios, el haz de láser emitido desde el oscilador (450) del láser "excimer" Kr-F es irradiado sobre la placa de orificios (404) a través de la plantilla (453) que tiene un orificio, por ejemplo, de forma rectangular constituido en la misma. La placa de orificios (404) se hace delgada al mecanizar solamente la parte irradiada con el láser "excimer".
La figura 41A indica esta situación, en la que (465) es la parte ranurada realizada a base de dicha mecanización para conseguir una estructura delgada. En este momento, al controlar adecuadamente la fuerza del láser y el tiempo de mecanización, se puede hacer el espesor de dicha parte de 10 a 20 \mum aproximadamente.
A continuación, la placa de orificios (404) es sometida a un tratamiento con un repelente de líquidos porque la superficie que tiene carácter repelente a los líquidos tiene el efecto de humectar la tinta innecesaria, etc. En este ejemplo, como repelente a los líquidos se aplica un recubrimiento de DEFENSA de la firma Dainippon Ink diluido con Difreon S-3 de Daikin al 1%. A continuación, para el curado del repelente a los líquido se efectúa irradiación con rayos UV.
A continuación, se forman orificios correspondientes a los canales de flujo por mecanización con el láser "excimer". Esto puede ser realizado substituyendo la máscara que lleva formados los orificios correspondientes a los orificios con la máscara anterior en la figura 40. Después de substitución, se realiza la alineación por irradiación de rayos láser para formar los orificios (406). De este modo, puede ser conseguida la placa de techo (400) tal como se muestra en la figura 41B. En la figura 41B, a efectos de claridad, se han dispuesto 4 orificios (o canales de flujo).
Con respecto asimismo a las ranuras (411), (412) para formación de los canales de flujo y la parte de cámara de líquido común, éstas pueden ser mecanizadas con un láser "excimer" o bien pueden ser mecanizadas después de la formación de las partes correspondientes a la salida de descarga (orificio). Asimismo, cuando la longitud del canal de flujo por delante del calentador de descarga no presenta problemas, la parte (404) de la placa de orificios no queda necesariamente realizada de forma delgada dependiendo de su constitución.
A continuación, el panel calentador (100) hace tope contra la placa de orificios (404) tal como se muestra por la línea de trazos para su unión a la misma, proporcionando un cabezal principal de impresión.
De acuerdo con esta constitución descrita anteriormente, dado que no se requiere alineación o adherencia entre la placa de techo y la placa de orificios igual que en las técnicas anteriormente conocidas, no hay error de alineación o desplazamiento posicional durante la posición de adherencia en absoluto, con lo que se consigue una reducción de los productos defectuosos y un acortamiento de las etapas que contribuyen a una productividad en la producción en masa y a la reducción de costes del cabezal de impresión. Asimismo, dado que no existe etapa de adherencia entre la placa de techo y la placa de orificios, no existe el temor de taponamiento de los orificios o de los canales de flujo de tinta por el corrimiento del adhesivo. Además, puesto que se puede determinar la posición de la dirección del canal de flujo, al hacer tope el panel calentador (100) contra la superficie extrema de la cara opuesta a la superficie extrema en el lado de descarga de la parte (404) de la placa de orificios durante la unión del panel calentador (100) y la placa de techo (400) realizada de manera integral con la parte (404) de la placa de orificios, se puede hacer más fácil como conjunto las etapas de registro y de montaje. Además, no existe miedo tampoco de pelado de la placa de orificios igual que en las técnicas anteriormente conocidas.
La figura 42 muestra otro ejemplo básico de la presente invención en la cual la mecanización de los orificios es llevada a cabo por un haz de láser "excimer" sobre la placa de orificios formada de manera integral con la placa de techo y se indican los mismos elementos mostrados en la figura 40 con los mismos símbolos. En la figura 40, el numeral (450) es un dispositivo oscilador láser para la oscilación de un haz de láser "excimer" KrF, el numeral (452) indica un haz de láser de impulsos con una longitud de onda de 248 nm y una amplitud de impulso de unos 15 nseg, cuya oscilación es provocada por el dispositivo de oscilación láser (451), el numeral (453) es una lente sintética de cuarzo para la convergencia del haz de rayos láser (452), el numeral (454) indica una plantilla de proyección que tiene aluminio y que es capaz de proteger el vapor del haz de láser (452) depositado sobre la misma, sobre la cual se dispone una serie de orificios de 133 \mum de diámetro con un paso de 212 \mum para constituir el dibujo de orificios.
La figura 43A muestra un ejemplo de constitución de la placa de techo (457) de acuerdo con este ejemplo.
La placa de techo (457) de acuerdo con este ejemplo está realizada para que disponga del número deseado de ranuras (464) para canales de tinta, y de orificios (466) de descarga de tinta formados en la placa de orificios (460) correspondientes a la misma (dos en la figura a efectos de claridad) y una parte (10) de placa de orificios dispuesta de forma integral.
En el ejemplo de constitución mostrado en la figura 43A, el material (457) de la placa de techo es moldeado simultáneamente de forma integral conjuntamente con la placa de orificios (460) utilizando una resina que presenta excelente resistencia a la tinta, tal como polisulfona, polietersulfona, polifenilenóxido, polipropilén, etc.
A continuación, se describirán los métodos para formar la ranura (464) del canal de tinta y el orificio (466).
En cuanto a la ranura para el canal de tinta, se puede moldear una resina con un molde que tiene una ranura fina de forma inversa por un método tal como corte, etc. y con la utilización del molde se puede formar una ranura (464) para canal de líquido en la placa de techo (457).
En cuanto a la formación del orificio, dentro del molde, se efectúa el moldeo en la situación en la que no existe orificio (466) y el haz láser "excimer" es irradiado por un dispositivo láser en las posiciones en las que se tienen que formar orificios a partir de la cara del canal de tinta en la placa de orificios (10) tal como se ha explicado en la figura 42, seguido de la eliminación y evaporación de la resina, para formar orificios (466).
Los detalles de la formación de orificios se indican en la figura 43B. Tal como queda evidente de la figura 43B, el haz láser "excimer" (452) es irradiado sobre la placa de orificios (460) a través de la plantilla (454) tal como se ha descrito anteriormente desde el lado (464) del canal de tinta. El láser "excimer" (452) tiene una convergencia de \theta_{1} = 2º en un lado con respecto al eje óptico (463) y es irradiado desde la dirección vertical de la placa de orificios (460) con una inclinación del eje óptico (463) de \theta_{2} = 10º.
De este modo, por irradiación del haz de láser desde el lado del canal de tinta, la sección transversal del orificio que tiene forma cónica resulta reducida hacia la dirección de descarga.
La figura 44 es una vista en perspectiva del cabezal principal de impresión constituido por unión del panel calentador (458) y la placa de techo (457) tal como se ha descrito anteriormente.
Tal como se muestra en la figura 44, el panel calentador (458) con el calentador de descarga (101A), etc. es unido a la placa de orificios (460) para obtener el cabezal principal de impresión.
De acuerdo con esta constitución que se ha descrito anteriormente, puesto que no se requiere alineación o adhesión entre la placa de techo y la placa de orificios tal como en las técnicas anteriormente conocidas, no hay error de alineación o deslizamiento de posición en absoluto durante la adherencia, de manera que la reducción de productos defectuosos y la reducción de las etapas puede contribuir a la productividad en una producción en masa y a la disminución de costes del cabezal de impresión. Asimismo, dado que no existe etapa de adhesión entre la placa de techo y la placa de orificios, no hay temor de taponamiento del orificio o de los canales de paso de tinta por corrimiento del adhesivo. Además, puesto que se puede determinar la posición de la dirección del canal de flujo por tope del panel calentador (458) contra la superficie extrema en el lado opuesto a la superficie del extremo en el lado de descarga de la placa de orificios (460) durante la unión del panel de calentamiento (458) y de la placa de techo (460), realizado de modo integral con la placa de orificios (460), la etapa de alineación y la etapa de montaje se pueden hacer más fácilmente. Además, tampoco existe temor de separación por pelado de la placa de orificios tal como ocurre en las técnicas anteriormente conocidas.
Las figuras 45A y 45B muestran otro ejemplo básico de la presente invención y son respectivamente una vista en perspectiva y una vista en sección de una placa de techo que tiene una placa de orificios constituida de modo integral con aquélla.
Este ejemplo ha hecho que el ángulo de irradiación, es decir \theta_{2} tal como se ha descrito anteriormente, de 45º corresponda a la forma de la placa de techo y de la placa de orificios. De este modo, cuando un haz de rayos láser se irradia desde el lado correspondiente al canal de tinta, su ángulo de radiación se varía de forma correspondiente a la forma de la placa de techo, etc.
En la tabla siguiente se muestra la comparación de los resultados cuando se efectúa la impresión con los cabezales de impresión constituidos mediante los dos ejemplos anteriormente mencionados y el cabezal de impresión según técnicas anteriormente conocidas de la figura 46.
Velocidad de descarga de gotitas Resultado de la impresión
(promedio de 10 cabezales)
Ejemplo (figura 43) 8 m/s \pm 10% Bueno
Ejemplo (figura 45) 9,3 m/s \pm 8% Bueno
Ejemplo de referencia (figura 46) 4 m/s \pm 40% Aceptable
Tal como es evidente de la tabla anterior, cuando se utiliza el cabezal de impresión según el presente ejemplo, se incrementa la velocidad de descarga al doble o más y como consecuencia la precisión de posición de disparo de la gotita se puede mejorar consiguiendo un buen resultado de impresión. Asimismo, cuando se tiene la forma de los orificios tal como se ha indicado en este ejemplo, el volumen de líquido descargado se comprende que se hace más grande y esto proporciona mejores resultados en cuanto a densidad de impresión.
En los dos ejemplos anteriormente mencionados, la placa de orificios y la placa de techo están combinadas de manera integral, pero las realizaciones de la presente invención no quedan limitadas a las mismas, sino que el efecto deseado puede ser obtenido desde luego por unión separada a la placa de techo y aplicando luego la mecanización de orificios que se ha descrito anteriormente sobre aquélla.
La figura 47 es una vista en perspectiva que muestra un ejemplo de placa de techo (400) mostrada en la figura 7, representando la ranura (403) para la cámara común de líquido y la ranura (402) (líneas de puntos) para el canal de tinta y la placa de techo (400) es un moldeo de resina. Como material de resina se puede utilizar poliéter sulfona, poliéter éter cetonas que tienen excelente resistencia a la tinta. El moldeo de la placa de techo (400) se lleva a cabo utilizando una máquina de moldeo por inyección de tipo comercial y un molde que forma pareja con la forma mostrada en la figura 47.
Al terminar el moldeo por inyección, después de la alineación entre la plantilla (453) con una parte transparente (713) y una parte no transparente (714) que corresponde a la forma de los canales de tinta con respecto al haz de láser (452) del láser "excimer" tal como se ha mostrado en la figura 49, la superficie de moldeo de resina mostrada en la figura 47 es eliminada con el paso del haz láser a través de la parte transparente del haz de láser "excimer" para obtener la forma de la ranura correspondiente al canal de tinta tal como se muestra en la figura 50.
El láser "excimer" utilizado en este ejemplo es un láser "excimer" KrF y también se puede utilizar un láser "excimer" Arf.
Como material para la plantilla o mascarilla, se utiliza un substrato de cuarzo y la parte opaca (714) de la plantilla (453) es formada por depósito de Cr al vapor. La anchura (703) de la ranura del canal de tinta se realiza en 32 \mum correspondiente a la constitución que tiene 16 aberturas de descarga por milímetro y la anchura (704) de la zona sin ranuras es de 31,5 \mum.
Además, irradiando láser "excimer" KrF por utilización de Index 200 fabricado por Lumonix, Canadá, por irradiación de 360 impulsos con una densidad de energía de 350 mJ/cm^{2} para cada impulso, se obtiene una profundidad de ranura (705) de 30 \mum.
Por el proceso anterior, el moldeo de resina mostrado en la figura 47 resulta en la placa de techo que tiene finas ranuras para el canal de tinta de forma integral tal como se muestra en la figura 48.
A continuación, la placa de techo (400) después de haber sido lavada de manera precisa es unida al panel calentador (100) que tiene elementos generadores de energía (101A) tales como elementos generadores de calor, etc. dispuestos sobre un substrato que puede quedar constituido sobre cristal, cerámica, Si, plástico o metal, etc., tal como se muestra en la figura 51 para constituir el cabezal principal (780).
En la figura, el numeral (741) indica una abertura (orificio) de descarga de tinta del cabezal principal (780).
La figura 52 es una vista esquemática de un aparato que muestra la forma de fabricación del orificio de acuerdo con otro ejemplo básico. En la figura 52, el numeral (450) es un dispositivo generador de láser "excimer", el numeral (451) es una lente para la recogida de haces láser (452) que salen del dispositivo generador (450), el numeral (453) es una plantilla dispuesta entre el dispositivo generador (450) y la placa de orificios, el numeral (40) es una placa sobre la cual se forman los orificios, el numeral (413) es una lente para la recogida del haz láser para perforar la abertura de descarga sobre la placa de orificios proyectando la plantilla o mascarilla (453).
La figura 53 es una vista en perspectiva que muestra el detalle de la plantilla (453) y de la placa de orificios (40). En la plantilla (453), una parte transparente (91) queda dispuesta en correspondencia a una parte en la cual el orificio de la placa de orificios (40) es mecanizado para provocar la transmisión del haz láser. En detalle, el dibujo previsto en la plantilla (453) al mecanizar los orificios sobre la lámina de la placa de orificios.
Tal como se ha mostrado en la figura 53, si bien el número de orificios es múltiple, ello es meramente ilustrativo. En realidad, en este ejemplo se utiliza una mascarilla en la cual se utilizan orificios de 360 DPI, \diameter 33 \mum dispuestos alineados linealmente uno al lado del otro. En esta construcción, el haz láser (452) es irradiado a la placa (40) con intermedio de la plantilla (453) para formar los orificios. Es deseable que la mascarilla no quede afectada por el calor debido a la irradiación de láser y por esta razón se utilizan materiales de bajo coeficiente térmico tal como metales (por ejemplo Be-Cu).
En el orificio de la placa de orificios fabricada de este modo no se presenta ninguna deformación anormal alrededor del orificio, pudiéndose conseguir una forma circular exacta siguiendo la configuración de la plantilla, pudiéndose constituir en las superficies frontal y posterior que se pueden constituir por láser de gas dióxido de carbono o láser YAG.
Las figuras 54 y 55 muestran respectivamente una ilustración esquemática de un dispositivo preferente para la mecanización de orificios para realizar el método de preparación de un cabezal de impresión y una vista en perspectiva que representa los detalles de la máscara y de la placa de orificios obtenidos por dicho método de preparación.
En este ejemplo, en primer lugar, un material de vidrio dotado de ranuras como placa de techo (400) y un panel de calentamiento (100) que tienen elementos generadores de energía y cableados para el mismo, etc., dispuestos sobre una oblea de Si, son unidos entre sí, y a continuación la superficie unida es sometida a lavado de ozono de la placa de orificios (40), placa del techo (400) y panel de calentamiento (100), seguido de recubrimiento de un agente de acoplamiento de silano. El método de recubrimiento se lleva a cabo por transferencia de un agente de acoplamiento de silano A-187 (de Nippon Unicar K.K.) aplicado por recubrimiento de centrifugación sobre una goma de Si de \diameter 100; t= 0,6.
A continuación, una película seca (Tokyo Ohka K.K. Se-320) como material para la placa de orificios (40) después de la separación por pelado de la película protectora con poliéter en una cara es calentada aproximadamente a una temperatura de 40-80ºC. En este momento, la placa del techo (400) y el panel de calentamiento (100) combinados de manera integral son calentados también al mismo tiempo. Este calentamiento es llevado a cabo por utilización de una placa caliente o un horno limpio en este ejemplo.
Después de que la película seca es calentada durante un minuto, la superficie de la película seca del elemento laminar y el panel de calentamiento de la placa de techo son presionados uno hacia otro bajo una presión de 2 a 10 kg/cm^{2} durante un tiempo de 1 a 10 segundos para su unión. A continuación, el combinado es enfriado gradualmente a temperatura ambiente (unos 25ºC) seguido de la separación de la película laminar con respecto al panel de calentamiento de techo. En este momento, la película seca que pasa a ser placa de orificios es separada de la otra película protectora de Mylar para su unión al panel de calentamiento de techo. A continuación, se irradia rayos UV sobre la superficie de la película seca ya unida para efectuar el curado de la película, y el cabezal de impresión (placa de techo-panel de calentamiento-placa de orificios) es fijado a una posición predeterminada comprendiendo la construcción mostrada en la figura 54, seguido de alineación del cabezal de impresión, láser "excimer" y máscara. Esta alineación se corresponde al hacer el soporte (207) para la fijación del sistema móvil del cabezal de impresión en este ejemplo. Después de completar la alineación, se irradia luz láser "excimer" sobre la placa de orificios (40) a través de la máscara (453) para la realización del orifico (41).
De acuerdo con el método anteriormente descrito, no es necesario llevar a cabo unión por alineación con elevada precisión entre la placa de orificios que tiene orificios finos y el panel de calentamiento de techo, de manera que las etapas de preparación del cabezal de impresión por chorro de tinta resultan simples.
A continuación, se indica un ejemplo para la fabricación de la forma del orificio en la estructura más preferente por mecanización mediante un láser "excimer".
La forma del orificio del cabezal impresor por chorros de tinta de este ejemplo tiene, de manera preferente una forma más estrecha en la punta más próxima a la salida del orificio (805) que en el canal de tinta (804). No obstante, dada la dificultad con que se puede realizar en el método de preparación anteriormente conocido, la mayor parte de las formas conocidas en las técnicas anteriores han sido cilíndricas.
Teniendo en cuenta que utilizando un láser "excimer" y utilizando la característica específica de que la forma del orificio se varía cambiando la posición del foco al mover gradualmente la lente de enfoque durante la irradiación en la mecanización solamente de la placa de orificios, también se puede conseguir un orificio de forma convergente.
La parte principal del cabezal de impresión preparado de la forma descrita anteriormente queda constituida tal como se indica en la figura 56. Indicado brevemente, el ángulo \theta del orificio de descarga (805) formado en la placa de orificios (802) difiere para cada canal de líquido (804), de manera que las gotitas son proyectadas con trayectorias curvas en la dirección de descarga (807) para cada orificio de descarga (805) substancialmente en el mismo ángulo que el ángulo del orificio de descarga. Por esta razón, el paso d de los puntos impresos formados en la superficie a imprimir (806), se puede hacer más pequeño que el paso del canal de líquido d' del cabezal de impresión.
De acuerdo con ello, en comparación con el cabezal de impresión de tipo anteriormente conocido que tiene el mismo paso de impresión y el mismo paso para el orificio de descarga, la anchura del orificio de descarga se puede hacer mayor y asimismo ha resultado posible adoptar una anchura mayor en el elemento de energía de descarga. Por esta razón, se puede mejorar la eficiencia o rendimiento energético para aumentar la velocidad de descarga. Además, dado que el área en sección transversal del canal de líquido se puede aumentar, la alimentación de tinta al canal de líquido se hace suavemente y por lo tanto se puede mejorar también la frecuencia de respuesta y el rendimiento global de la calidad de imagen puede ser aumentado.
Además, en el cabezal de impresión por chorros de tinta mostrado en la figura 56, al hacer el diámetro del orificio de descarga de la parte externa más pequeño en comparación con el orificio de descarga de la parte central, la velocidad de descarga de las gotitas de tinta desde el orificio de descarga en la parte central con una longitud corta de trayectoria de la gotita de tinta, se puede hacer más grande en comparación con la velocidad de la gotita de tinta descargada desde el orificio de descarga situado en la parte exterior con una longitud de trayectoria mayor de la gotita de tinta y, por lo tanto, la sincronización del disparo de las gotitas de tinta finalmente sobre el soporte de impresión se puede hacer muy fácilmente cuando las sincronizaciones de las gotitas de tinta descargadas desde los orificios de descarga y sus fuerzas de impulsión son iguales para los respectivos orificios de descarga.
En los ejemplos que se han descrito anteriormente, los ángulos del orificio de descarga de los respectivos orificios de descarga se forman en dirección convergente, pero si es necesario, los ángulos de descarga se pueden disponer de forma distinta para los respectivos orificios de descarga.
Por ejemplo, es posible hacer que el ángulo incidente anteriormente mencionado sea distinto del ángulo formado entre el plano vertical a la superficie de orificios de descarga antes mencionada y formada entre la dirección en la cual los orificios de descarga anteriores quedan yuxtapuestos y la dirección en la cual se descarga la tinta desde los orificios de descarga anteriores, así como la superficie de los orificios de descarga anteriormente mencionada.
A continuación, se describirá otro ejemplo.
La figura 57 es una vista esquemática de un cabezal de impresión por chorros de tinta según otro ejemplo básico de la presente invención, cuyo cabezal dispone de un depósito de tinta combinado de forma integral.
El cabezal de impresión por chorros de tinta mostrado en la figura 57 está dotado de cuatro cabezales principales de impresión, cada uno de los cuales está constituido por la unión de una placa de techo que tiene una concavidad (designada a continuación "ranura") para constituir canales de tinta y una cámara común de líquido y además un elemento formador de los orificios de descarga (placa de orificios) (802) constituida de manera integral, así como un substrato (indicado a continuación como "panel calentador") que tiene un convertidor electricidad-calor para generar energía de descarga (que se indica a continuación como "calentador de descarga") y un cableado Al para suministrar señales eléctricas al mismo, formadas por la técnica de formación de película sobre un substrato de Si.
Asimismo, en la figura, el numeral (600) es un depósito auxiliar de tinta dispuesto adyacente al cabezal principal de impresión y dicho depósito auxiliar o subdepósito (600) y el cuerpo principal anterior quedan soportados por las tapas (300) y (800). Además, el numeral (1000) es un cartucho principal y (1100) es la tapa del cartucho principal. Interiormente, en el cartucho principal queda dispuesto un depósito de tinta que suministra la tinta adecuada al depósito auxiliar o subdepósito (600).
Las figuras 58A y 58B muestran la forma en la cual se lleva a cabo la mecanización de los orificios mediante el haz de láser "excimer" en la placa de orificios constituida de forma integral con la placa de techo. Es decir, la figura 58A es una vista esquemática de un dispositivo en el cual el haz de rayos láser es incidente para formar orificios de descarga desde el lado de la concavidad del techo y en la figura 58B desde el lado de los orificios de descarga. En la misma figura, el numeral (450) es un dispositivo de oscilación del láser para la oscilación de un haz de láser "excimer" KrF, un haz láser de impulsos (452) con una longitud de onda de 248 mm y una anchura de impulsos aproximada de 15 nseg por oscilación mediante el dispositivo de oscilación del láser (450), siendo el numeral (451) una lente de cuarzo sintético para la convergencia del haz de láser (452), el numeral (453) es una plantilla de proyección que tiene aluminio y que es capaz de proteger el vapor depositado por el haz de láser (452) sobre el cual se realiza una serie de orificios de 133 \mum de diámetro con un paso de 212 \mum, constituyendo un dibujo o estructura de orificios.
El numeral (460) es una placa de orificios destinada a la formación de los orificios de descarga y el numeral (801A) es un cabezal de impresión por chorros de tinta, ambos fijados sobre el suplemento (207A) que puede girar libremente con respecto al haz del láser (452).
La parte principal del cabezal de impresión preparada tal como se ha descrito anteriormente tiene una constitución tal como se muestra en la figura 59.
En pocas palabras, el ángulo de descarga \theta del orificio de descarga (909) constituido en la placa de orificios (902) difiere para cada cabezal (901) y por lo tanto la gotita discurrirá con la dirección de descarga (911) de cada cabezal curvada substancialmente igual que el ángulo de descarga. De acuerdo con ello, el paso d'' de los puntos de impresión para cada alineación de orificios de descarga formada en la superficie a imprimir (210) se puede hacer más pequeño que la distancia d''' entre las alineaciones de orificios de descarga del cabezal de impresión.
En el cabezal de impresión que tiene una serie de alineaciones de descarga según las técnicas anteriormente conocidas, dado que la distancia entre las correspondientes alineaciones de orificios de descarga es igual que la distancia de las alineaciones de puntos de impresión, se requiere un tamaño de memoria más extensa para el tiempo de cada alineación de puntos de impresión, pero en esta invención, la distancia entre las alineaciones de puntos de impresión se puede hacer más pequeña, con lo que el coste de la impresora principal se puede hacer más reducido. En particular, esta constitución es muy eficaz en el caso de impresión en color en la que las alineaciones de orificios de descargas se deben dividir de forma correspondiente a los respectivos colores.
La figura 60 muestra un ejemplo básico que une o fija el panel calentador (100) y la placa de techo (400). En la figura 60, a efectos de simplificación, se ha mostrado la placa de orificios (404) de la placa de techo (400) por medio de la línea de puntos y se ha omitido el dibujo del cableado del panel calentador (100).
Tal como se ha descrito anteriormente, la alineación del panel calentador (100) y de la placa de techo (400) se lleva a cabo disponiendo a tope la superficie extrema del panel calentador (100) contra la parte (404) de la placa de orificios y efectuando la unión de éstos, recubriendo el adhesivo (405) en los tres lados de la parte periférica de la placa de techo (400). Procediendo de este modo, se puede inhibir el paso del adhesivo al canal de flujo de tinta. Además, es posible también permitir que exista adhesivo en una gama adecuada y en cantidad suficiente y necesaria en la superficie de unión entre el panel calentador (100) y la placa de orificios (404).
En este ejemplo, como adhesivo (405) se utiliza un adhesivo de tipo fotocurable UV-201 (Grace Japan K.K.) y después de alineación es curado por irradiación con rayos UV, por ejemplo, 10-30 J/cm^{2} para su fijación. En este caso, dado que la parte existente del adhesivo (405) queda separada de la salida de descarga, el valor tolerable del número de prueba durante la alineación se aumenta.
A continuación, el cabezal de impresión principal obtenido por integración de la placa de techo (400) y el panel calentador (100) del modo dicho se fija sobre el soporte (300) por utilización de un adhesivo (306). Como adhesivo (306), se utiliza, por ejemplo, el adhesivo HP2R/2H fabricado por Canon Chemical K.K.
En esta situación, ambos substratos (el panel calentador (100) y la placa de techo (400)) se adhieren solamente en las partes periféricas de la parte del canal de flujo que se ha descrito anteriormente y no se obtiene suficiente adherencia. De acuerdo con ello, se permite que actúe una fuerza del resorte de compresión (500) desde el lado superior de la placa de techo (400). El resorte de presión (500) puede ser constituido utilizando, por ejemplo, bronce fosforoso o acero inoxidable para el resorte. Acoplando los ganchos (507) dispuestos en las partes bajas de ambos extremos en las partes de orificios (307) dispuestas en el soporte (300) para el acoplamiento de ambos, se aplica presión mecánica desde la parte superior de la placa de techo (400). De esta manera, se puede obtener suficiente adherencia entre ambos substratos. En los resortes de presión (500), el numeral (520) indica un orificio que recibe la inserción de la tubería de alimentación para la conexión de la entrada (420) para la introducción de tinta de la placa de techo (400) con la entrada de alimentación de tinta del lado del depósito (600) de alimentación.
En este ejemplo, en la unión de la placa de techo (400) con el panel calentador (100) se utiliza un adhesivo de tipo fotocurable, pero su forma puede ser cualquier forma deseada o puede no requerir adhesivo si se puede obtener suficiente fuerza de fijación o de adherencia mediante el resorte de presión (500). Por ejemplo, solamente con la finalidad de aumentar la capacidad de estanqueidad a los líquidos se puede utilizar un material de cierre estanco adecuado, es decir, un elemento de cierre estanco o de estanqueización tal como un estanqueizador o junta de estanqueidad de goma, etc. Asimismo, de manera similar, si se puede obtener suficiente fuerza de fijación del cuerpo del cabezal principal por acoplamiento entre el gancho (507) del resorte de compresión (500) y la parte de orificios (307) del soporte (300), puede no utilizarse adhesivo (306).
De acuerdo con este ejemplo, puesto que se puede obtener suficiente unión sin recubrimiento de un adhesivo sobre la superficie de la pared del canal de flujo de la placa de techo (400), se puede simplificar la etapa de recubrimiento de adhesivo. Asimismo, cuando tiene lugar deslizamiento durante la alineación en las técnicas anteriormente conocidas, existe el temor de adherencia del adhesivo en la parte del canal de flujo en el calentador de descarga (105), etc. del panel calentador (100) o que se tengan productos defectuosos por taponamiento del canal de flujo o de la salida de descarga por acción del adhesivo, pero no ocurre fenómeno alguno de este tipo en el presente ejemplo y la alineación se puede hacer muchas veces. Además, es permisible la presencia de más o menos deformación, curvado o variación del producto en la placa de techo utilizando un material de resinas y por lo tanto las etapas de fabricación se pueden hacer simples.
La figura 61 es un ejemplo de modificación de la constitución mostrada en la figura 60. En esta figura, se omite la placa de orificios (404) en la placa de techo (400).
En este ejemplo, de manera similar al ejemplo indicado en la figura 60, se hace que la estructura tenga suficiente adherencia aplicando presión mediante una placa de resorte (500) de forma plana desde la superficie superior de la placa de techo (400) en la situación en la que el cabezal de impresión principal que comprende el panel calentador (100) y la placa de techo (400) están unidos al soporte (300). La placa de resorte (500) es presionada adicionalmente por el otro miembro de la parte superior (por ejemplo el depósito de alimentación (600) de la figura 7).
Asimismo, de acuerdo con este ejemplo, se puede obtener el mismo efecto que en la constitución mostrada en la figura 60.
Montando las correspondientes partes con las constituciones descritas anteriormente de acuerdo con las etapas de la figura 7A, se puede obtener el cartucho mostrado en la figura 7B y además una impresora por chorros de tinta tal como se indica en la figura 62, es decir, una impresora por chorros de tinta que utiliza un cartucho eliminable y que se puede constituir por utilización de lo anterior.
En la figura 62, el numeral (14) es el cartucho mostrado en las figuras 7A y 7B, el cartucho (14) está fijado sobre el carro (15) mediante un elemento de presión (41) y éstos son móviles entre sí en dirección longitudinal según el eje (21). Asimismo, la alineación con respecto al carro (15) se puede efectuar, por ejemplo, por el orificio dispuesto en el soporte (300) y el pasador dispuesto en el lado del carro (15). Se puede obtener una conexión eléctrica adicional uniendo el conector del carro (15) a la patilla de conexión dispuesta en el substrato de cableado (200).
Esta tinta descargada por el cabezal de impresión alcanza el soporte de impresión (18) con la superficie de impresión regulada por una placa (9) para formar una imagen en el soporte de impresión (18).
Se aplican al cabezal de impresión señales de descarga que corresponden a los datos de imagen procedentes de una fuente apropiada que suministra los datos de imagen con intermedio del cable (16) y los terminales conectados al mismo. El cartucho (14) puede quedar dispuesto en uno o en número múltiple (dos en la figura), pudiéndose utilizar de forma correspondiente a los colores de tinta, etc.
En la figura 62, el numeral (17) es un motor para el carro de exploración (15) a efectos de que se desplace a lo largo del eje (21), con el numeral (22) queda indicado un cable para la transmisión de la fuerza de impulsión del motor (17) al carro (15). El numeral (20) es un motor de alimentación unido al rodillo (19) de la placa para transportar el soporte de impresión (18).
En la impresora por chorros de tinta que utiliza este cartucho de un solo uso (14), el cartucho (14) es cambiado cuando no hay tinta impregnada en el elemento de absorción (900), etc. y con esta finalidad, el cartucho (14) debe tener un coste reducido. Puesto que el cartucho (14) que se ha descrito en los ejemplos anteriores puede ser fabricado por medio de etapas simples de fabricación y con un reducido número de etapas y por lo tanto puede quedar constituido con un coste bajo, siendo por lo tanto extremadamente adecuado para su construcción de tipo eliminable o de un solo uso. Además, se puede llevar a cabo la alineación correcta en el montaje con el cabezal principal de impresión y no tienen lugar variaciones en las dimensiones ni taponamientos del canal central, etc. por corrimiento del adhesivo, siendo muy elevada la fiabilidad y pudiéndose mejorar asimismo el rendimiento.
La presente invención no queda limitada a los ejemplos que se han descrito anteriormente, sino que, de manera evidente, se pueden utilizar diferentes constituciones.
Por ejemplo, en los ejemplos anteriores, el cabezal de impresión principal, la fuente de suministro de tinta, etc. quedan realizados de forma integral y son eliminables, pero ambos pueden ser cuerpos separados y no se requiere que cada uno de ellos quede realizado necesariamente de forma eliminable. La razón de ello es que incluso el cabezal principal de impresión puede ser de tipo fijo sin la condición de simple intercambio, ya que una construcción simple y poco onerosa tal como se ha descrito anteriormente contribuirá también a la reducción de costes de la impresora principal.
Asimismo, para el cabezal de impresión principal que comprende el panel calentador (100) y la placa de techo (400), se disponen canales de flujo de tinta y con cavidades para la formación de la cámara común de líquido solamente en la placa de techo en los ejemplos anteriores, pero también éstos pueden ser dispuestos en ambos. Asimismo, en lo que respecta al cabezal principal de impresión, el calentador de descarga (105) se utiliza también para hacer que la energía de descarga por energía térmica sea un elemento convertidor de tipo electricidad-mecánico, que se deforma de modo correspondiente al paso de corriente, que se puede utilizar para la vibración mecánica como energía de descarga.
Además, en los ejemplos anteriores, la propia parte (404) de la placa de orificios queda realizada de forma que tiene una zona de tope contra el panel calentador, pero la forma, etc. de la zona de tope puede ser cualquier forma deseada. Por ejemplo, la parte que hace tope puede quedar dispuesta también en la dirección de la superficie lateral para conseguir alineación en dirección lateral o en lugar de proporcionar dicha zona de tope, se puede hacer la alineación por la combinación de un pasador y un orificio. Asimismo, si no hay problemas de alineación no es necesaria zona de tope o elemento de alineación. En otras palabras, la placa de techo puede adoptar la forma en la cual tiene una parte o zona de pared con la misma superficie que la unión en la parte frontal de la zona de la ranura y poseyendo una salida de descarga.
Además, en los ejemplos anteriores, la placa de techo y el panel calentador se adhieren y se unen mediante un resorte de compresión, pero si no hay problemas en la utilización solamente de un adhesivo durante dicha unión, también es posible utilizar una constitución sin utilización de un resorte de compresión.
Las características de la presente invención comportan excelentes efectos en particular en un cabezal de impresión, dispositivo de impresión del tipo chorros de burbujas entre los sistemas de impresión por chorros de tinta.
En cuanto a la constitución representativa y principios de funcionamiento se pueden utilizar, por ejemplo, los que se practican por utilización de los principios básicos que se dan a conocer, por ejemplo, en las Patentes USA 4.723.129 y 4.740.796 que son los preferentes. Este sistema es aplicable a cualquiera de los sistemas llamados de tipo bajo demanda o de tipo continuo. En particular, el caso del tipo bajo demanda es especialmente efectivo por aplicación de como mínimo una señal de impulsión que suministra una rápida elevación de temperatura que supera la ebullición del núcleo correspondiente a la información de impresión sobre convertidores electricidad-calor dispuestos de manera correspondientes a las láminas o canales de líquido que tienen líquido (tinta), generándose energía calorífica por los convertidores de electricidad-calor para llevar a cabo la ebullición de las láminas en la superficie en la que actúa el calor del cabezal de impresión y como consecuencia se pueden formar burbujas dentro del líquido (tinta) correspondientes una a una a las señales de impulsión. Descargando el líquido (tinta) a través de una abertura para descargar por crecimiento y retracción de la burbuja, se forma por lo menos una gotita. Haciendo que las señales de impulsión adopten forma de impulsos se puede efectuar el crecimiento y retracción de la burbuja de forma instantánea y adecuada para conseguir una descarga más preferible del líquido (tinta) de modo particularmente excelente en cuanto a la característica de respuesta. En cuanto a las señales de impulsión en forma de impulsos son adecuadas las que se dan a conocer en las Patentes USA 4.463.359 y 4.345.262. También se puede llevar a cabo una impresión excelente por utilización de las condiciones descritas en la Patente USA 4.313.124 de realizaciones de la invención referentes a la tasa de elevación de temperatura de la superficie antes mencionada sobre la que actúa el calor.
En cuanto a la constitución del cabezal de impresión, la añadidura de las constituciones de combinación de orificio de descarga, canal de líquido, convertidor electricidad-calor (canal de líquido lineal o canal de líquido en ángulo recto) que se dan a conocer en las Patentes anteriormente mencionadas, así como las realizaciones respectivas utilizando las Patentes USA 4.558.333, 4.459.600 que dan a conocer la disposición en la que la parte en que actúa el calor está dispuesta en la zona flexionada, también se incluyen en la presente invención. Además, se pueden conseguir realizaciones de la presente invención de manera eficaz mediante la constitución que se da a conocer en la solicitud de Patente Japonesa publicada Nº 59-123670 que da a conocer una constitución que utiliza una ranura común a una serie de convertidores electricidad-calor como parte de descarga del convertidor electricidad-calor de la solicitud de Patente Japonesa publicada Nº 59-138461 que da a conocer una constitución en la que se tiene la abertura para la absorción de la onda de presión de energía térmica correspondiente a la parte de descarga.
Además, como cabezal de impresión de tipo líneas completas con una longitud que corresponde a la anchura máxima del soporte de impresión que se puede imprimir por el dispositivo de impresión, se puede utilizar o bien la constitución que satisface su longitud por combinación de una serie de cabezales de impresión, tal como se da a conocer en las patentes antes mencionadas, o la constitución en la que se utiliza un cabezal de impresión constituido de forma integral, y las características de la presente invención pueden mostrar los efectos descritos anteriormente de forma más eficaz.
Además, la presente invención es eficaz para un cabezal de impresión del tipo de chip intercambiable libremente, que permite la conexión eléctrica al dispositivo principal o al suministro de tinta desde el dispositivo principal por montaje en dicho dispositivo principal o para el caso en que se utiliza un cabezal de impresión del tipo cartucho dispuesto de manera integral en el propio cabezal de impresión.
Asimismo, es preferible la añadidura de un dispositivo de restablecimiento para el cabezal de impresión, un dispositivo auxiliar preliminar, etc., previsto para la constitución del dispositivo de impresión de la presente invención, puesto que el efecto de la presente invención se puede estabilizar de manera adicional. Entre los ejemplos específicos se pueden incluir para el cabezal de impresión, medios de cierre, medios de limpieza, medios de presurización o aspiración, convertidores de electricidad-calor u otros elementos de calefacción o elementos de calentamiento preliminares de acuerdo con una combinación de éstos y también es eficaz para llevar a cabo impresión estable para conseguir una modalidad preliminar que consigue la descarga de forma separada a la impresión.
Además, como modalidad de impresión del dispositivo de impresión, las realizaciones de la presente invención son extremadamente eficaces no solamente para la modalidad de impresión de un color primario tal como negro, etc., sino también como dispositivo dotado, como mínimo, de una serie de colores distintos o colores completos por mezcla de colores, tanto si el cabezal de impresión se puede constituir de manera integral o combinado según un número múltiple.
Como resumen, según un aspecto de la presente invención se hace posible omitir la etapa de adherencia del elemento que forma la abertura de descarga (placa de orificios) en el proceso de montaje del cabezal de impresión, lo cual posibilita omitir o excluir el posicionado cuando se realiza la adherencia y superar la desventaja tal como taponamiento de la trayectoria de líquido puesto que no se utiliza agente adhesivo. De este modo, se puede simplificar el conjunto del proceso de fabricación del cabezal de impresión. En el caso de que el elemento formador de la abertura de descarga quede parcialmente adelgazado para formar en el mismo la abertura de descarga, la formación de la abertura de descarga queda simplificada y la longitud de la trayectoria del flujo de líquido situada por delante del elemento generador de energía de descarga se puede acortar.
Según otro aspecto de la presente invención, se puede conseguir un cabezal de impresión por chorros de tinta económico pero fiable mediante un proceso simple de fabricación y con un número reducido de etapas.
Según otro aspecto de la presente invención es posible conformar el orificio sobre la placa de orificios con elevada densidad, elevada exactitud y con un posicionado preciso con respecto a la trayectoria de tinta o similares. Como resultado, utilizando el elemento de mascarilla o plantilla de forma apropiada, se pueden fabricar varios orificios pequeños o finos conjuntamente, de manera que el cabezal de impresión por chorros de tinta puede ser fabricado de manera simple y con un coste reducido. Adicionalmente, al conseguir una elevada exactitud se pueden mejorar las características de la imagen a imprimir.
Además, de acuerdo con otro aspecto de la presente invención, la abertura de descarga se puede realizar en la configuración deseada para la descarga de tinta, se pueden mejorar la capacidad de realización de la abertura de descarga, y se puede impedir que aparezcan influencias negativas por la mecanización o trabajo de la abertura de descarga. Como resultado de ello, añadiendo solamente el trabajo convencional de la abertura de descarga al elemento de formación de la abertura de descarga preformado, la calidad de la descarga se incrementa y se pueden impedir las influencias negativas debido al tratamiento repelente al agua o similares.
Según otro aspecto de la presente invención, es posible obtener un cabezal de impresión por chorros de tinta que tiene una configuración de sección decreciente, cuya sección transversal disminuye con respecto a la dirección de descarga, lo cual posibilita estabilizar la cantidad de gotitas de tinta y la velocidad de descarga necesaria para la impresión. Como resultado de ello, la calidad de descarga, tal como exactitud de posición de adherencia y densidad de impresión, se mejoran y se puede obtener una elevada calidad de la imagen de impresión.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la placa de aberturas de descarga está constituida al disponer la capa de cubrición repelente al agua y la capa de agente adhesivo sobre un elemento en forma de placa sobre el cual no se han formado orificios pasantes para las aberturas de descarga, técnica de dificultad elevada que se hace necesaria cuando no es indispensable la formación de estas capas después de la formación del orificio pasante. De este modo, el orificio pasante puede ser realizado con un elevado rendimiento y buena capacidad de trabajo. Además, dado que el orificio pasante para la abertura de descarga es perforado después de la formación de la capa de cubrición repelente de agua, el material para la capa de cubrición repelente del agua no pasaría al interior del orificio, por lo que se pueden impedir los problemas conocidos en la técnica anterior.
Además, dado que la capa adhesiva para la fijación de la placa de aberturas de descarga al cabezal de impresión del cuerpo principal, la placa puede ser fijada al cuerpo principal utilizando de manera fácil la capa de agente adhesivo. No hay necesidad de aplicar el agente adhesivo sobre la superficie de fijación del cuerpo principal. En relación con ello, dado que la capa de agente adhesivo es suministrada a la periferia de la abertura de descarga, se impide la aparición de los problemas de la técnica anterior.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, la placa de aberturas de descarga que tiene la capa de cubrición repelente al agua y la capa adhesiva se pueden conseguir por un método simple y eficaz. Además, ambas capas quedan dispuestas en una posición predeterminada en condiciones predeterminadas de manera precisa, por lo que se puede impedir la entrada de estas capas en las aberturas de descarga. Por esta razón, en el cabezal de impresión que utiliza la placa de aberturas de descarga, según la presente invención, se mejora el rendimiento de la fabricación, no teniendo lugar la descarga insatisfactoria de la tinta debido al taponamiento de tinta en la superficie de descarga y parte de conexión entre la placa de orificios de descarga y el cuerpo principal del cabezal del impresión. Por esta razón, se pueden obtener caracteres de impresión apropiados y se aumenta la fiabilidad. Además, al llevar a cabo la perforación en forma de secuencia después de que se han formado la capa de agente adhesivo y la capa de cubrición repelente al agua, por ejemplo, sobre la placa grande, se puede excluir el tratamiento de cada cabezal efectuado tal como en la técnica anterior. Por lo tanto, el número de procesos en la conexión de la placa de aberturas de descarga se puede reducir notablemente para disminuir por lo tanto de forma notable los costes de fabricación del cabezal de impresión.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, sobre el elemento en forma de placa sobre el que la capa repelente a la tinta, película de base y capa de agentes adhesivos de modo secuencial, o bien el elemento en forma de placa en el que la capa repelente de la tinta, película de base, capa de agente adhesivo y película de desprendimiento del molde secuencialmente, se ha formado la abertura de descarga de tinta por prensado, y el elemento en forma de placa se ha adherido a la superficie sobre la que se han formado las aberturas comunicadas con la trayectoria de tinta del cuerpo del cabezal por la capa de agente adhesivo, que posibilita impedir la aparición de taponamientos en las aberturas de descarga de tinta debido a la entrada del agente de tratamiento repelente al agua y agente adhesivo, se incrementará la productividad en masa. Además, se puede fabricar un cabezal para chorros de tinta económico con elevada exactitud de la descarga de tinta y del paso de las aberturas de descarga de tinta.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, dado que el tratamiento repelente al agua se lleva a cabo solamente en la parte que sobresale de la superficie de la pared de la abertura de descarga en el proceso de fabricación de la placa de aberturas de descarga, y dado que el orificio pasante que forma la abertura de descarga en el tratamiento de repelente al agua es rellenado con resina y no alcanzaría la superficie interna de la abertura de descarga, el tratamiento de producto repelente al agua puede ser llevado a cabo de manera simple, eficaz y precisa.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, el tratamiento de repelencia al agua de la superficie externa de la placa de aberturas de descarga es llevado a cabo de manera segura y eficaz por un método simple que se añade al proceso de aplicación del agente de tratamiento repelente al agua durante el proceso de fabricación de la placa de aberturas de descarga que posibilita la realización de la placa de aberturas de descarga con elevada calidad y que ha recibido el tratamiento repelente al agua a un coste reducido.
Según otro aspecto de la presente invención, la placa de techo en la cual están constituidas de manera integral la ranura de tinta de configuración fina y la cámara común que tiene diferentes realizaciones de la trayectoria de tinta, se pueden conseguir de manera fácil. Además, se puede conseguir una elevada planicidad de forma precisa en la trayectoria de la tinta por la mecanización mediante luz láser "excimer". Como resultado, se puede reducir el número de procesos en comparación con las técnicas anteriormente conocidas y se pueden impedir las influencias perjudiciales tales como desplazamiento del posicionado, fugas del líquido de impresión, corrimiento del agente adhesivo hacia adentro de la trayectoria de la tinta. De este modo, se puede obtener un cabezal para impresión por chorros de tinta en el cual se aumenta la calidad de descarga de la tinta.
Según otro aspecto de la presente invención, la placa de orificios puede quedar dotada con ángulos de abertura de descarga peculiares a la abertura de descarga con elevada densidad y elevada exactitud y la relación de posición entre la trayectoria de tinta o similares y el orificio se pueden determinar de manera precisa.
Según otro aspecto de la presente invención, la abertura de descarga queda constituida de forma oblicua en la placa de orificios con elevada precisión y se pueden formar varias aberturas de descarga (orificios) con diferentes ángulos de manera simultánea en la placa. Además, se hace posible conformar las aberturas de descarga cambiando o diferenciando el ángulo de la abertura de descarga como conjunto en cada alineación de aberturas de descarga. Como resultado, se puede conseguir un cabezal de impresión por chorros de tinta capaz de efectuar impresión a elevada velocidad y alta calidad de manera simple y a un coste reducido.

Claims (8)

1. Método para la fabricación de un cabezal de impresión para una impresora por chorros de tinta que comprende las siguientes etapas:
disponer una placa de orificios (40);
formar por medio de rayos láser, orificios para descarga de tinta a través de dicha placa de orificios (40); y
montar dicha placa (40) en el cabezal de impresión,
caracterizado porque:
la cara de la placa (40) de la que se tiene que descargar tinta, tiene una capa aplicada de un agente (303) repelente a los líquidos y porque el haz láser es irradiado en la otra superficie de la placa (40) para formar dichos orificios para descarga de la tinta.
2. Método, según la reivindicación 1, en el que dicha placa de orificios (40) es parte integral de un elemento (400) que constituye la placa base que presenta una serie de zonas rebajadas (401) para formar parcialmente trayectorias de flujo de tinta (11) para comunicación con dichos orificios para descarga de la tinta.
3. Método, según la reivindicación 1, que comprende además las siguientes etapas que se llevan a cabo antes de la etapa de formación de dichos orificios:
disponer una capa de adhesivo (304) sobre dicha placa de orificios (40); y
fijar dicha placa de orificios (40) a un elemento de placa base (400) que tiene una serie de zonas rebajadas (401) para formar de modo parcial trayectorias de flujo de tinta (11) para comunicar con dichos orificios para descarga de la tinta.
4. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el haz de rayos láser es irradiado según un ángulo oblicuo con respecto a la superficie de la placa de orificios (40).
5. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el haz de rayos láser es un láser "excimer".
6. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha etapa de montaje comprende la conexión de otro elemento de placa base (100) dotado de medios generadores de energía (101A) para generar energía para descargar tinta a dicho elemento de placa base (400), estando conectado dicho elemento (400) de placa base de manera tal que los medios generadores de energía (101A) del otro elemento de placa base mencionado (100) y la parte rebajada (401) de dicho elemento (400) de placa base están dirigidos uno hacia el otro.
7. Método, según la reivindicación 6, en el que dicho elemento (400) de placa base y el otro elemento de placa base (100) son formados por moldeo de una resina.
8. Método, según la reivindicación 6 ó 7, en el que dichos medios (101A) generadores de energía comprenden un elemento convertidor en electrotérmico (103) para la generación de energía térmica.
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