ES2213291T3 - Metodo de fabricacion de un aparato para imprimir. - Google Patents

Abstract

Para poder posicionarse de manera precisa respecto de un mecanismo de impresora, una cabeza (5) de impresión está dotada de una superficie (60) de referencia formada sobre un elemento (55) de referencia. El elemento (55) está fijado a la base (15) de impresión a la vez que está posicionado respecto de una boquilla (40) de una unidad (10) de expulsión de tinta montada sobre el elemento de base. De este modo el elemento de base no necesita fabricarse para bajas tolerancias.

Description

Método de fabricación de un aparato para imprimir.

La presente invención está relacionada con métodos de fabricación de aparato para imprimir, particularmente con métodos de un aparato para la deposición de gotitas tales como en los cabezales para imprimir de chorro de tinta.

Son bien conocidos los aparatos para la deposición de gotitas de tinta o de otro fluido. Tal como se muestra, por ejemplo, en el documento EP-A-0278590 (perteneciente al solicitante presente), comprenden una o más cámaras de expulsión de tinta desde las cuales se expulsan las gotas de tinta, generalmente a través de una boquilla, hacia un substrato sobre el cual se tiene que imprimir una imagen.

Para asegurar el posicionamiento correcto de la imagen impresa sobre el substrato, es necesario posicionar las cámaras de expulsión de la tinta y/o sus boquillas con precisión con respecto al substrato. Esto es particularmente importante cuando se utilizan cabezales de impresión para imprimir varias imágenes solapadas de diferentes colores (normalmente, ciano, magenta, amarillo y negro) para proporcionar una imagen impresa a todo color.

El documento US-5-646658A describe un cabezal de impresión de chorro de tinta que tiene una separación definida entre una canal actuador y una superficie marginal del cabezal de impresión. La separación se consigue bien sea mediante con un ataque químico de ambas características simultáneamente o mediante el retoque mediante el esmerilado fino de la superficie marginal.

En el documento US-5148194A están provistos una serie de cabezales de impresión que tienen partes salientes que se acoplan a una parte hendida sobre un cabezal de impresión complementario. Las partes salientes y las partes hendidas son diferentes para cada color para permitir el emplazamiento correcto de cada cabezal de impresión.

Típicamente, se utiliza un mecanismo de impresora para sostener el substrato con respecto a una superficie de referencia sobre el cabezal de impresión. El cabezal de impresión está fabricado a su vez de forma tal que las líneas de la superficie de referencia estén situadas a una distancia fija de las cámaras de expulsión de la tinta y/o sus boquillas de la unidad de impresión (cuando el cabezal de impresión tiene una matriz de cámaras de expulsión de la tinta, la superficie de referencia puede posicionarse con respecto a una en particular (por ejemplo, la primera) de las cámaras de expulsión de tinta). No obstante, es necesaria una tolerancia muy ajustada sobre esta distancia fija si la posición global del cabezal de impresión con respecto al substrato tiene que tener una alta precisión. La fabricación del cabezal de impresión con dichas tolerancias ajustadas puede ser difícil de conseguir, no obstante, y dependerá entre otras cosas del material del cabezal de impresión, de su forma y de sus dimensiones globales. La presente invención busca evitar estas dificultades.

En consecuencia, la invención consiste en un método de situar una superficie de referencia sobre un aparato de impresión, comprendiendo el aparato una unidad de impresión que tiene al menos un elemento de impresión y montado sobre un miembro de soporte; comprendiendo el método las etapas de posicionar el aparato de forma tal que el mencionado elemento de impresión se sitúe en una primera posición determinada; posicionar un miembro de referencia que tiene la mencionada superficie de referencia, de forma tal que la mencionada superficie de referencia esté situada en una segunda posición predeterminada; en el que la primera y segunda posiciones se encuentren en una relación espacial predeterminada; y fijando el miembro de referencia al mencionado miembro de soporte, para fijar por tanto la mencionada superficie de referencia en una posición predeterminada en relación con el mencionado elemento de impresión.

Mediante este método, es posible alinear los elementos de impresión de un aparato de impresión con la superficie de referencia independientemente de cualquier estructura del cabezal de impresión, evitando por tanto cualesquiera dificultades que puedan estar asociadas con dicha estructura intermedia, y cualesquiera dificultades de fabricación asociadas con la misma.

Si el aparato de impresión es un aparato de deposición de gotitas tal como un cabezal de impresión de chorro de tinta, el término "elemento de impresión" cubre no solo una cámara de expulsión de tinta en un cabezal de impresión, sino también la respectiva boquilla en caso de que se encuentre presente.

La presente invención consiste también en un método de fabricación de un aparato de impresión que incluye una unidad de impresión que comprende una unidad de expulsión de gotitas, que tiene al menos un elemento de impresión, en el que al menos el mencionado elemento de impresión comprende una boquilla para la expulsión de gotitas formada en una placa de boquillas, y un miembro de soporte para la mencionada unidad de expulsión de gotitas; comprendiendo el método las etapas de: montar la mencionada unidad de expulsión de gotitas en el mencionado miembro de soporte; formando después al menos una boquilla en la mencionada placa de boquillas de la unidad de expulsión de gotitas; y configurando después un miembro de referencia de forma tal que la superficie de referencia del mencionado miembro de referencia está localizada en una posición predeterminada, con respecto al menos a la mencionada boquilla; y fijando el miembro de referencia al mencionado miembro de soporte.

Al igual que anteriormente, dicho método permite que las boquillas de un aparato de deposición de gotitas pueda estar alineadas con la superficie de referencia en forma independiente de cualquier estructura del cabezal de impresión intermedia, evitando así cualesquiera dificultades que puedan estar asociadas con dicha estructura intermedia. Adicionalmente, puesto que la posición relativa de la boquilla y de la superficie de referencia solo tiene lugar solo después de que se haya montado la unidad de expulsión de gotitas en su miembro de soporte, el proceso de montaje necesita ser llevado a cabo solamente con una precisión apropiada a la posición relativa de la unidad y del miembro de soporte, en lugar de hacerlo con la precisión apropiada al emplazamiento relativo de una boquilla de la unidad y de la superficie de referencia del miembro de soporte.

El método anterior puede requerir que el ensamblado de la unidad de expulsión de gotitas tiene que ser substancialmente completada antes de que se monte sobre el miembro de soporte, en cuyo caso la formación de las boquillas se consigue ventajosamente por los medios de un haz de alta energía, tal como un láser dirigido en la superficie exterior de la placa de las boquillas, es decir, en la superficie de la placa de boquillas desde las cuales tiene lugar la expulsión de las gotitas. Dicha técnica es la expuesta en el documento WO93/15911, perteneciente al solicitante presente.

Las realizaciones ventajosas adicionales de la invención están expuestas en las reivindicaciones adjuntas y en la descripción que sigue a continuación.

Se describirá a continuación la invención a modo de ejemplo mediante la referencia a las figuras siguientes, en las que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de un cabezal de impresión fabricado de acuerdo con la presente invención;

la figura 2 es una vista ampliada del extremo frontal del cabezal de la figura 1;

la figura 3 es una vista en sección a través del extremo frontal del cabezal de impresión de la figura 1 tomada en el plano Y-Z;

la figura 4 es una vista esquemática que muestra una configuración alternativa de cabezales de impresión fabricados de acuerdo con la presente invención;

la figura 5 es una vista ampliada del extremo frontal del cabezal de la figura 1 con la placa de las boquillas extraída;

la figura 6 es una vista en sección transversal a través de los canales de las unidades de expulsión de la tinta de la figura 1;

la figura 7 es una vista detallada en sección del extremo frontal de las unidades de expulsión de la tinta de la figura 1 tomada paralelamente al eje D del canal de tinta;

la figura 8 es una vista en sección del extremo frontal del cabezal de impresión de la figura 1, tomada paralelamente al eje D del canal de tinta;

la figura 9 es una vista en sección del extremo frontal del cabezal de impresión de la figura 1 de acuerdo con otra realización;

la figura 10 es una vista en sección del extremo frontal de una unidad de expulsión de tinta de acuerdo incluso con otra realización.

La figura 1 describe un cabezal de impresión de chorro de tinta 5 fabricado de acuerdo con la presente invención y comprendiendo una unidad o unidades 10 de expulsión de tinta montadas en un extremo del miembro de base 15. El miembro de base 15 puede estar hecho de un material térmicamente conductor tal como el aluminio a fin de disipar el calor generado tanto en las unidades de expulsión de tinga como en el circuito de control del cabezal de impresión montado sobre la placa de circuito impreso 20. Las señales de control son transportadas desde un extremo de la placa del circuito hasta las unidades de expulsión de tinta, por ejemplo mediante las uniones de cable 25, mientras que los datos de impresión y de alimentación llegan al otro extremo de la placa del circuito a través del conector 30.

Tal como se muestra, cuatro colectores 35 suministran la tinta de cuatro colores diferentes (generalmente, ciano, magenta, amarillo y negro) a las cuatro unidades de expulsión de tinta próximas, aunque estos colectores podrían igualmente suministrar tinta del mismo color a todas las unidades de expulsión de tinta, o bien ser sustituidos por un único colector de tinta. Tal como se explicará más adelante, la coincidencia entre los canales de las diferentes unidades de expulsión de tinta se consigue, por ejemplo, formando todas las cuatro unidades en un solo miembro de base. Los colectores 35 están fijados en contacto hermético con las unidades de expulsión de tinta 10 por medio de una barra (no mostrada) que se asienta en las hendiduras 36, y las cuales están a su vez fijadas, por ejemplo, por los medios de pernos al chasis 15. Estas características son conocidas en el arte, por ejemplo a partir del documento WO97/04963 que pertenece al solicitante, y consecuentemente no precisa exposición de ningún detalle adicional. La expulsión de tinta tiene lugar desde una línea de boquillas 40 formada en una placa de boquillas 45, en que cada boquilla se comunica con una cámara de expulsión de tinta respectiva de la unidad de expulsión de tinta 10.

La base 15 está formada sobre su superficie inferior con una ranura 50 en la cual está situada una barra 55, con el fin de sobresalir desde un lado de la base, tal como se muestra en la figura 1. La superficie del extremo 60 de la barra 55 sirve como superficie de referencia / cara de referencia, coincidiendo con otra referencia sobre la estructura de soporte del cabezal de impresión (no mostrado), a fin de asegurar la posición correcta en la dirección de la matriz de boquillas (X) del cabezal de impresión, dentro de la estructura de soporte. Esto a su vez requiere que la superficie de referencia se sitúe perpendicular a la dirección de la matriz de boquillas y, si el miembro de referencia es prismático teniendo un eje prismático, dicho eje se situara en forma paralela a la dirección de la matriz de boquillas.

En particular, la barra 55 permite que las boquillas de expulsión de tinta estén localizadas correctamente dentro de la estructura de soporte del cabezal de impresión, lo cual a su vez asegura la posición correcta en la dirección X de las gotitas de tinta expulsadas desde las boquillas sobre el substrato a imprimir (obviamente, no es deseable cualquier variación entre los distintos cabezales de impresión en el posicionamiento de la imagen impresa sobre el substrato).

Esto se consigue de acuerdo con el método ilustrado esquemáticamente en la figura 2: el cabezal de impresión 5 conjuntamente con la barra 55 situada, aunque sin fijar, en la ranura 50 se coloca en una plantilla (no mostrada) y la primera boquilla 65 en la fila de boquillas 40 alineada con un primer plano de referencia de la plantilla 70. A continuación, la barra 55 se desplaza a lo largo de la ranura con el fin de alinear la cara extrema 60 con un segundo plano de referencia de la plantilla 75, separado del primer plano de referencia de la plantilla mediante una distancia fija A. La barra se fija subsiguientemente en forma inmovilizada en la ranura y se extrae el cabezal de impresión de la plantilla. Cuando el cabezal de impresión se monta subsiguientemente en una estructura de soporte del cabezal de impresión utilizando esta referencia, el usuario puede estar seguro de que la primera boquilla 65, y por tanto la matriz de boquillas global 40, del cabezal de impresión se situará a una distancia fija con respecto a la estructura de soporte.

Se observará que en la práctica, el primer plano de referencia de la plantilla 70 estará definido generalmente por la cruz filar de un microscopio mientras que el segundo plano de referencia de la plantilla estará definido por un resalte en el extremo de la barra 55. Aunque se muestra el alineamiento con la boquilla 65 en el extremo de la fila de boquillas 40 en el ejemplo de la figura 2, el alineamiento puede localizarse con las boquillas situadas en cualquier parte de la fila 40. Adicionalmente, puede utilizarse cualquier otra característica que tiene una posición relacionada con la de la boquilla en el proceso de alineación de la boquilla, por ejemplo, el canal de tinta situado detrás de la boquilla, y visible desde la parte frontal del cabezal de impresión a través del material traslúcido de la placa de la boquilla.

Apropiado con su función de referencia, la barra 55 está hecha preferiblemente con un material que tiene un coeficiente de dilatación pequeño, por ejemplo cuarzo o cerámica tal como la alúmina. En el ejemplo mostrado, la barra es de 2 mm de diámetro y resalta aproximadamente 1 mm desde el lado del cuerpo 15. La ranura 50 está situada idealmente tan cerca como sea posible al plano de la placa de boquillas, a fin de minimizar los errores debidos a la dilatación de la base del cabezal de impresión 15.

La figura 3 es una sección ampliada a través del extremo frontal del cabezal de impresión de la figura 1, tomada perpendicularmente a la dirección X de la matriz de boquillas. En 100 está indicado el adhesivo utilizado para unir la barra 55 en la ranura 50. Ventajosamente, este adhesivo se selecciona para sea de curado por radiación (por ejemplo, por ultravioletas UV), y el material de la barra en sí se selecciona para que transmita radiación (por ejemplo, cuarzo) de forma tal que cuando se encuentra en la plantilla y con la barra y el cabezal de impresión alineados correctamente, un extremo de la barra pueda estar expuesto a la luz ultravioleta, la cual sea transmitida a lo largo de la barra y al adhesivo, el cual se cura rápidamente, fijando la barra en posición. El adhesivo puede, por supuesto, rellenar la profundidad total de la ranura 50.

Como alternativa, puede ser utilizado un material térmicamente deformable tal como un material termoplástico, o bien el denominado como "metal Woods" ("Woods Metal"): esto último son metales de un punto de fusión muy bajo (típicamente de 60ºC) que pueden mantenerse en estado líquido por los medios de una sencilla fuente de calor hasta que la barra se coloca correctamente. Al quitar la fuente de calor ello permite que el metal se solidifique, fijando la barra en posición. El enfriamiento de un material termoplástico tendría un efecto similar de fijación. No obstante, son preferidos los métodos que incluyen los adhesivos de curado a la temperatura ambiente convencionales, que evitan posibles errores debido a la dilatación térmica del cabezal de impresión (particularmente la base de aluminio 15).

La base de un segundo cabezal, montada en una relación denominada como "lado con lado" en el primer cabezal de impresión 5, se muestra con la zona rayada en 110. Preferiblemente, este segundo cabezal de impresión tiene también su barra de referencia, permitiendo que las boquillas de ambos cabezales de impresión se posicionen con precisión entre sí. En particular, la posición de la barra de referencia en el segundo cabezal de impresión puede seleccionarse de forma tal que al ser montados conjuntamente, las boquillas del segundo cabezal de impresión queden entrelazadas con las del primer cabezal de impresión, a fin de proporcionar una resolución doble en la impresión.

Se observará que la configuración anterior se proporciona solo a modo de ejemplo, y que no tiene por fin limitar el alcance de la presente invención. El elemento de referencia movible / miembro de referencia no necesita que tiene una forma de barra, ni tampoco que tiene que asentarse por debajo o dentro de la base del cabezal de impresión. No obstante, con el fin de reducir los errores debidos a la dilatación de la base, el miembro de referencia está fijado preferiblemente a la base 15 sobre la misma longitud que la unidad de expulsión de tinta 10, idealmente a la zona de la base situada lo más cerca posible de la matriz de boquillas 40. No obstante, las consideraciones de diseño pueden dictar una barra más pequeña, quizás restringida a una posición adyacente al borde del cabezal de impresión. Adicionalmente, deberá observarse que aunque la superficie de referencia de los ejemplos está situada fuera de la envolvente espacial de la unidad de impresión y del miembro de soporte del cabezal de impresión, este no necesita ser el caso y que pueden preverse las configuraciones en las que la superficie de referencia está situada, por ejemplo, dentro del miembro de soporte.

Pueden utilizarse varios métodos de fijación del elemento de referencia, incluyendo los adhesivos de curado a temperatura ambiente convencionales, y los adhesivos de curado por ultravioletas. La técnica puede ser utilizada también para situar el cabezal de impresión en otras direcciones, particularmente para garantizar una distancia constante de la placa de boquillas al substrato (dirección Z en la figura 1), y puede utilizarse en más de un lugar en el cabezal de impresión.

La figura 4 es una vista frontal esquemática (en la dirección X) de varios cabezales de impresión 5 configurados en una relación de contacto de lado con lado. Cada cabezal de impresión tiene una matriz de boquillas 40 y las barras de referencia 80a, 80b en la izquierda y en la derecha de cada cabezal de impresión, respectivamente. La barra 80a está alineada de acuerdo con la presente invención, a fin de que tenga una distancia predeterminada desde la boquilla izquierda más alejada en la matriz 40, mientras que la barra 80b está alineada de forma similar a una distancia predeterminada desde la boquilla más alejada a la derecha en la matriz 40. Se observará que dicha configuración permite que la separación N de las boquillas adyacentes de los cabezales de impresión vecinos sea controlada con más precisión. Las barras 80a, 80b están unidas conjuntamente en forma directa mediante una unión rígida 90 (por ejemplo con un adhesivo de epoxia) en lugar de hacerlo a través de la base del cabezal de impresión, a fin de evitar errores debidos a la mayor dilatación térmica del material de la base.

Aunque la invención presente no está limitada a cualquier clase en particular de un aparato de impresión, particularmente de chorro de tinta, la configuración descrita a modo de ejemplo anteriormente y que se muestra en la figura 5 con la placa de boquillas desmontada, incorpora una unidad de expulsión de tinta que utiliza accionadores de pared de modo sesgado. La figura 6 muestra un detalle en sección de estas unidades de expulsión de tinta 10 y la línea de cámaras de expulsión de tinta 105 Estas son de la clase expuesta en el documento antes mencionado WO97/04963 o en el documento EP-A-0364136 (perteneciente también al solicitante), y que comprende los canales de expulsión de tinta 105 que tienen un eje longitudinal D, y definido por las paredes 200 laterales del accionado del material piezoeléctrico polarizado, tal como el titanato de zirconio-plomo (PZT). Por medio de los electrodos 210 dispuestos sobre las paredes, se aplica un campo eléctrico al material piezoeléctrico y normal a la dirección P de la polarización, de forma que se provoque que las paredes se deflexionen en modo sesgado dentro del canal de tinta (según lo indicado por las líneas de trazos en la figura 6), para expulsar por tanto una gotita desde la respectiva boquilla. Para facilitar la fabricación, la unidad completa de expulsión de tinta que comprende las paredes del canal 200, la base 205 y la tapa 215 pueden hacerse de material piezoeléctrico (el material de la tapa no necesita estar polarizado). Adicionalmente, pueden formarse varios grupos de canales para expulsar diferentes colores de tintas en una única base 205, por lo que la coincidencia entre los canales de diferentes grupos de canales queda garantizada.

La placa de las boquillas está dispuesta en un extremo de los canales 105 (en el plano del papel en la figura 3a), y en contacto hermético con el extremo de la unidad de expulsión de tinta, es decir, las paredes del canal 200, la base 205 y la tapa 210.

La figura 7 muestra un ejemplo de una unión 220 del adhesivo del cuerpo de la placa de boquillas / cuerpo del cabezal de impresión, con antelación a la formación de las boquillas, estando indicado el eje del canal de tinta 105 mediante la flecha D. La parte posterior de la placa de la boquilla está festoneada según se describe en el documento WO95/11131 (perteneciente al solicitante presente) y tiene las ranuras 225 formadas por encima y por debajo para acomodar el pegamento en exceso que podría colarse o bien obstruir los propios canales. Puede estar formados también ranuras adicionales 230 en la unión de la placa de las boquillas con las superficies superior e inferior de la tapa 215 y la base 205, respectivamente. La recogida del adhesivo en exceso en estos canales forma los filetes 235 que refuerzan además la unión de la placa de boquillas / unidad de expulsión de tinta.

La figura 8 es una vista en sección que muestra el soporte 110 de la placa de boquillas, el cual rodea la unidad de expulsión de tinta 10, y que comprende un primer y segundo miembros 300, 305. El miembro de referencia (barra 55) de la presente invención ha sido omitido para mayor claridad.

El primer miembro 300 tiene una cara frontal 320 a la cual está unidad la placa de la boquilla 45 (por ejemplo, utilizando las técnicas de unión por adhesivo descritas en el documento anteriormente mencionado WO95/11131). Se ha encontrado que el adhesivo en exceso puede ser recogido como un menisco a lo largo de la línea de intersección entre la superficie interna de la abertura 115 con la placa de la boquilla 45. Para evitar la interferencia entre este menisco y la parte frontal de la unidad de expulsión de tinta 10, la abertura 115 puede hacerse más ancha según se indica por las líneas de trazos 340, con la abertura 350 en el segundo miembro 305 en que queda un encaje libre ajustado sobre la unidad de expulsión de tinta 10, a fin de ayudar a la situarl cabezal de impresión dentro del segundo miembro.

La placa de boquillas 45 se extiende también por encima y por debajo de la unidad de expulsión de tinta 10, con el fin de proporcionar una zona periférica mayor (número de referencia 50 en la figura 1) contra la cual puede sellarse la tapa de un dispositivo de mantenimiento del cabezal de impresión convencional. A tal fin, la cara frontal 320 del primer miembro se hace plana con una tolerancia de 10 \mum, cuyo valor ha sido encontrado por los inventores presentes como lo necesario para asegurar un sellado perfecto con una tapa. Los materiales adecuados para el primer miembro incluyen a las cerámicas, las cuales se mecanizan fácilmente, por ejemplo mediante esmerilado, hasta conseguir la planeidad requerida.

Preferiblemente, el material del primer miembro tiene un coeficiente de dilatación térmica (T_{EC}) que coincida substancialmente con el del material del cuerpo del cabezal de impresión; si no fuera este el caso, las diferencias en la magnitud de la dilatación térmica entre la unidad de expulsión de tinta 10 y el primer miembro 300 conduciría a esfuerzos en dicha parte 325 (no soportables) de la placa de la boquilla 45 situada entre los dos miembros. Cuando como en el presente ejemplo el cuerpo del cabezal de impresión está hecho de PZT (T_{CE} = 3 x 10^{-6}), los materiales adecuados pueden incluir alúmina, PZT y vidrios de borosilicatos que tienen valores del T_{CE} situados dentro del 3% de dicho PZT.

Aunque dichos materiales son por si mismos frágiles y fáciles de romperse, el conjunto del primer miembro 300 fijado, por ejemplo por los medios de una capa adhesiva 330, a un segundo miembro de soporte 305 de un material más duro ha probado ser robusto. De nuevo, este material duro tiene preferiblemente un T_{CE} substancialmente coincidente con el del primer miembro. El aluminio, en particular, cumple este criterio y además es fácil de fabricar con las dimensiones requeridas (tal como se muestra en la figura 2, la altura H1 de la unidad de expulsión de tinta 10 es típicamente de 2 mm, en que la altura y el ancho H2, W del soporte de la placa de las boquillas son típicamente de 10 mm y 100 mm, respectivamente.

Expresado en términos generales, el aparato de expulsión de tinta descrito anteriormente comprende al menos una cámara formada en un cuerpo y en comunicación con los medios de suministro de liquido de gotitas y con una boquilla respectiva formada en una placa de boquillas independiente; medios accionables eléctricamente para impartir impulsos de presión al liquido de gotitas en la cámara para efectuar la expulsión de gotitas desde la boquilla; en donde la salida de cada boquilla respectiva está formada en una primera superficie de la placa de boquillas que tiene una primer área, en el que la placa de boquillas y el cuerpo se encuentran en contacto sellado entre sí a través de una segunda área menor que la primer área; y en donde el aparato comprende además unos medios de soporte para soportar la periferia de la placa de boquillas, y comprendiendo un primer miembro que tiene una superficie que es plana con una tolerancia de 10 \mum, y a la cual está fijada la placa de boquillas, y un segundo miembro para soportar el mencionado primer miembro.

Dicha construcción permite que la placa de boquillas sea soportada por un material (preferiblemente una cerámica tal como la alúmina) que pueda ser mecanizada fácilmente con la planeidad necesaria, garantizado mientras tanto la robustez de la construcción mediante el soporte de este material por un segundo miembro hecho de un material más duro tal como el aluminio. La robustez es necesaria para soportar las fuerzas a las cuales podría ser expuesto el cabezal de impresión durante su vida útil, en particular con los generados durante el acoplamiento/desacoplamiento de una tapa de sellado de la placa de las boquillas.

Un método preferido de conjunto es como sigue a continuación: un soporte 110 de la placa de boquillas se encuentra montado desde el primer y segundo miembros 300, 305; la placa de boquillas 45 está fijada al soporte de la placa de boquillas; se aplica un adhesivo a la cara extrema de la unidad de expulsión de tinta 10; el soporte 110 de la placa de boquillas es deslizado sobre el extremo de la unidad de expulsión de tinta 10, y la placa de las boquillas 45 se une a la cara extrema de la unidad de expulsión de tinta 10; el soporte 110 está fijado en su cara posterior 315 a la base 15, y opcionalmente al colector 35 mediante las uniones 310 que cumplan las normas. Preferiblemente, las uniones satisfactorias retienen la placa de las boquillas presionadas contra la parte frontal de la placa de las boquillas, haciendo que la placa de boquillas se doble ligeramente.

La figura 9 muestra una realización alternativa del soporte de la placa de boquillas de la figura 8 en la cual la apertura 350 se incrementa en la altura. Esto permite que el sensor de temperatura 360 pueda ser montado en la parte frontal del cabezal de impresión, y permite que el chasis 15 se extienda casi al frente del cabezal de impresión, facilitando así la conducción del calor disipado de esta superficie. La figura 9 muestra también una placa de circuito que está compuesta por las placas primaria y secundaria 20A, 20B, conectadas eléctricamente entre sí y al cabezal de impresión 10, por los medios por ejemplo de uniones de cable 370. La placa del circuito secundaria 20B puede estar formada con pistas conductoras separadas con un paso especialmente estrecho adaptado a la conexión a un circuito integrado 380 y/o a los electrodos 210 de los canales del cabezal de impresión individuales 105, pero inapropiados para el resto de los componentes a mayor escala del circuito de control. Estos pueden montarse en la placa de circuito primaria 20A, la cual debido a que está formada con pistas conductoras con un paso mayor, es menos costosa de fabricar. Dicha configuración de dos piezas ayuda a minimizar el costo del cabezal de impresión como un conjunto.

En una realización adicional, la placa de las boquillas 45 puede estar unida a la cara frontal 320 del primer miembro 300 con antelación a la fijación de la placa de boquillas a la unidad de expulsión de tinta 10. Este primer paso se lleva a cabo a una temperatura que sea significativamente (aproximadamente 40ºC) más alta que la temperatura a la cual la placa de boquillas alcanzará durante la operación del cabezal de impresión (típicamente 50ºC) de forma tal que, una vez que la placa de boquillas haya sido unida al primer miembro (generalmente con la utilización de una epoxia de curado térmico tal como Epotek o Hi-Sol) y se haya dejado que el conjunto se enfríe, la placa de boquillas se retiene en forma tensa sobre la abertura (115, en la figura 2) en el primer miembro.

Este efecto se basa, por supuesto, en el T_{CE} del material de la placa de boquillas que es mayor que el correspondiente al soporte de la placa de boquillas, de forma tal que la placa de boquillas se encogerá más al enfriarse que el soporte que le rodea y por tanto que sea ensanchado como la piel de un tambor sobre el soporte, Los valores del T_{CE} para los materiales de la placa de boquillas de poliamida, policarbonato, poliéster, polieteretercetona y similares mencionados anteriormente se sitúan en el rango de 20 - 50 x 10^{-6} / ºC.

La placa en tensión ensanchada 45 puede colocarse subsiguientemente en contacto sellado con los canales de expulsión de tinta 105 y con el cuerpo del cabezal de impresión que le rodea, utilizando preferiblemente un adhesivo que se cure con la temperatura operativa de la placa de boquillas, y/o tiene un encogimiento bajo al ser curado y/o es elástico a fin de evitar una distorsión adicional de la placa de boquillas. Se observará que esta etapa puede ser llevada a cabo generalmente a la temperatura ambiente de trabajo, no habiéndose encontrado problemas algunos debido a las diferencias entre esto y la temperatura operativa de la placa de boquillas.

Expresado en términos amplios, el aparato de expulsión de gotitas descrito en la realización adicional anterior comprende una matriz de cámaras formadas en un cuerpo, y teniendo una matriz respectiva de salidas en comunicación con una matriz respectiva de boquillas formadas en una placa de boquillas independiente; en el que cada cámara comunica además con los medios de suministro del liquido de las gotitas; comprendiendo además medios de accionamiento eléctrico para impartir impulsos al líquido de las gotitas en las cámaras para efectuar la expulsión de gotitas desde las respectivas boquillas; en el que la parte de la placa de boquillas en la que está formada la matriz de boquillas permanece en una tensión substancialmente uniforme en la dirección de la matriz de boquillas cuando el aparato se encuentra a su temperatura operativa. Dicha construcción da lugar a una placa de boquillas que se mantiene tensa (como la piel de un tambor) sobre la matriz de las salidas de la cámara, y que es consecuentemente plana uniformemente a través de la longitud de la matriz. Esto a su vez incrementa la probabilidad de que las boquillas formadas en la placa de boquillas tienen una calidad uniforme.

Se observará que tendrá que dejarse cierta tolerancia para la dilatación térmica en la selección del material para el primero y segundo miembros 300, 305, y/o para la naturaleza de la unión 330 entre los mismos.

En realidad, cuando la planaridad de la periferia de la placa de la boquilla no está repartida, por ejemplo en un cabezal de impresión en no se precise de recubrimiento, puede ser deseable fabricar el soporte de la placa de las boquillas con un único material, tal como se muestra en la figura 10. Como material que tiene un T_{CE} que es inferior al del material de la placa de la boquilla 45 y no obstante coincidente con el PZT de la unidad de expulsión de tinta 10, el material de INVAR® (aleación de hierro / níquel) ha probado ser adecuado. Alternativamente, si la resistencia del soporte no es crítica, la alúmina puede ser utilizada también, bien como un único elemento o como el primer y segundo miembros de una construcción de soporte de la placa de boquillas en forma de emparedado, tal como se muestra en las figuras 8 y 9.

Los adhesivos liberables (por ejemplo, fusión en caliente) pueden ser utilizados también para fijar un soporte a la unidad de expulsión de tinta, a fin de permitir que el conjunto de la placa de soporte /boquillas sea sustituido en caso de que no tiene éxito la etapa de fabricación de las boquillas.

Aunque la presente invención ha sido descrita con referencia a los cabezales de impresión de chorro de tinta piezoeléctricos, deberá comprenderse que esto es solamente a modo de ejemplo. La invención es igualmente aplicable a otras clases de cabezales de impresión, incluyendo los térmicos, y otras clases de impresoras que tienen elementos de impresión, incluyendo los elementos de transferencia térmica y elementos de impresión matricial de agujas.

Claims (24)

1. Un método de situar una superficie de referencia (60) sobre un aparato de impresión (5), comprendiendo el aparato una unidad de impresión que tiene al menos un elemento de impresión y montado sobre un miembro de soporte (15), caracterizado porque:

el método comprende las etapas de:

posicionar el aparato (5) de forma tal que el mencionado elemento de impresión se sitúe en una primera posición determinada;

posicionar un miembro de referencia (5) que tiene la mencionada superficie de referencia de forma tal que la mencionada superficie de referencia se sitúe en una segunda posición predeterminada;

estando la primera y segunda posiciones en una relación espacial predeterminada;

y fijar el miembro de referencia al mencionado miembro de soporte, para fijar por tanto la mencionada superficie de referencia en una posición predeterminada en relación con el mencionado elemento de impresión.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 y en el que el mencionado elemento de impresión es un elemento de expulsión de gotitas.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 y en el que el mencionado elemento de expulsión de gotitas es una boquilla (65).

4. Un método de fabricación de un aparato de impresión, incluyendo el aparato una unidad de impresión que comprende una unidad de expulsión de gotitas que tiene al menos un elemento de impresión, en el que al menos el mencionado elemento de impresión comprende una boquilla (65) para la expulsión de las gotitas, formado sobre una placa de las boquillas, y un miembro de soporte (15) para la mencionada unidad de expulsión de gotitas, caracterizado porque:

el método comprende las etapas de:

montar la mencionada unidad de expulsión de gotitas (10) sobre el mencionado miembro de soporte (15);

formar posteriormente al menos una boquilla en la mencionada placa de boquillas (45) de la unidad de expulsión de gotitas;

y posteriormente disponer un miembro de referencia (55) de forma tal que se sitúe una superficie de referencia (60) del mencionado miembro de referencia en una posición predeterminada con respecto al menos a la mencionada boquilla; y

fijar el miembro de referencia al mencionado miembro de soporte.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, y que comprende además las etapas de:

posicionar el aparato de forma tal que la mencionada boquilla (65) se sitúe en una primera posición predeterminada;

posicionar el mencionado miembro de referencia (55) de forma tal que la mencionada superficie de referencia (60) se sitúe en una segunda posición predeterminada;

por lo que se sitúa la mencionada superficie de referencia en la mencionada posición predeterminada con respecto al menos la mencionada boquilla.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, y que comprende además la etapa de dirigir un haz de alta energía a dicha superficie de la placa de las boquillas (45) desde la cual tiene lugar la expulsión de las gotitas, para formar por tanto la al menos una mencionada boquilla (65).

7. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, y que comprende además las etapas de:

fijar el mencionado aparato de impresión a un mecanismo de impresora para efectuar el movimiento relativo entre el aparato y un substrato a imprimir;

poner en contacto la mencionada superficie de referencia (60) con una superficie de referencia correspondiente del mencionado mecanismo de impresora, para alinear por tanto el mencionado al menos un elemento de impresión con el mencionado substrato.

8. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el mencionado miembro de soporte (15) está adaptado para la fijación a un mecanismo de impresora para efectuar el movimiento relativo entre el aparato de impresión (5) y un substrato a imprimir.

9. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el mencionado miembro de soporte (15) incorpora circuitos de control electrónicos (20) para la mencionada unidad de impresión.

10. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el mencionado miembro de soporte (15) incorpora medios (35, 36) para suministrar el fluido de gotitas a la unidad de expulsión de gotitas.

11. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la mencionada unidad de impresión (5) tiene una pluralidad de elementos de impresión (40) dispuestos conjuntamente alineados en una dirección ordenada y en el que la mencionada superficie de referencia (60) está situada en un plano, comprendiendo además el método la etapa de:

fijar el miembro de referencia (55) al mencionado miembro de soporte (15), de forma tal que el mencionado plano se sitúe normalmente a la dirección ordenada.

12. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, y que comprende además la etapa de fijar el miembro de referencia (55) a dicha región del mencionado miembro de soporte (15) situándose lo más cerca posible a la mencionada línea los elementos de impresión dispuestos colinealmente.

13. Un método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el mencionado miembro de soporte (15) se extiende substancialmente en un plano, comprendiendo además el método la etapa de fijar el mencionado miembro de referencia de forma que se sitúe substancialmente en el mencionado plano.

14. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, y en el que el mencionado miembro de referencia (55) tiene un eje geométrico longitudinal y es de sección transversal uniforme perpendicular al mencionado eje, comprendiendo además el método la etapa de fijar el mencionado miembro de referencia de forma tal que el mencionado eje se sitúe en forma paralelamente a la mencionada línea de los elementos (40) de impresión dispuestos colinealmente.

15. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 11 a 14, en el que la mencionada unidad de impresión tiene una pluralidad de elementos de impresión (40) dispuestos colinealmente a lo largo de una línea, comprendiendo además el método la etapa de:

posicionar el aparato de forma tal que un elemento de impresión en uno de los extremos de la mencionada línea de elementos de impresión se sitúe en una posición predeterminada con respecto a la mencionada superficie de referencia (60).

16. Un método de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el extremo de la mencionada línea de elementos de impresión (65) más cercana a la mencionada superficie de referencia (60) se sitúa en una posición predeterminada con respecto a dicha superficie.

17. Un método de acuerdo con la reivindicación 15 ó 16 y que comprende además las etapas de:

fijar una primera superficie de referencia en una posición predeterminada con respecto a un elemento de impresión (65) en un extremo de la mencionada línea de elementos de impresión (40); y

fijar una segunda superficie de referencia en una posición predeterminada con respecto a un elemento de impresión en el otro extremo de la mencionada línea de elementos de impresión.

18. Un método de acuerdo con la reivindicación 17, y en el que la primera y la segunda superficies de referencia están dispuestas colinealmente sobre el primero y segundo miembros de referencia (80a, 80b).

19. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, y que comprende además la etapa de formar una unión rígida entre el primero y segundo miembros de referencia (80a, 80b).

20. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior y que además comprende la etapa de fijar el miembro de referencia al mencionado miembro de soporte por medio de adhesivo (90).

21. Un método de acuerdo con la reivindicación 20, y en el que el mencionado adhesivo es un adhesivo de curado por radiación.

22. Un método de acuerdo con la reivindicación 21, y que comprende además la etapa de transmitir radiación al mencionado adhesivo a través del mencionado miembro de referencia (55, 80a, 80b), para curar con ello el mencionado adhesivo.

23. Un método de acuerdo con la reivindicación 22, y en el que el mencionado miembro de referencia (55, 80a, 80b) tiene un eje geométrico longitudinal y es de sección transversal uniforme perpendicular al mencionado eje, comprendiendo además el método la etapa de aplicar una fuente de radiación a una superficie del mencionado miembro de referencia situado perpendicularmente al mencionado eje.

24. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, y que comprende además la etapa de posicionar el mencionado miembro de referencia (55, 80a, 80b) con respecto al mencionado miembro de soporte (15) con material térmicamente deformable, tal como un material termoplástico o un metal Woods entre los mismos, y enfriar el mencionado material deformable térmicamente, para fijar por tanto el mencionado miembro de referencia al mencionado miembro de soporte.