ES2217831T3 - Aparato de eyeccion de gotitas. - Google Patents

Abstract

Aparato de eyección de gotitas, que comprende un cuerpo (10) que tiene al menos una cámara (105) de líquido en gotitas; una placa (45) de boquillas independiente que proporciona una boquilla (40) respectiva para cada cámara de gotitas, estando unida la placa de boquillas al cuerpo por medio de una primera capa (220) de adhesivo que tiene un primer grosor medio; y caracterizado porque un apoyo (305) de placa de boquillas está unido a la placa de boquillas por medio de una segunda capa adhesiva (340) que tiene un segundo grosor medio mayor que dicho primer grosor medio.

Description

Aparato de eyección de gotitas.

La presente invención se refiere a un aparato de eyección de gotitas, en particular una cabeza de impresión de chorro de tinta, que comprende al menos una cámara formada en un cuerpo y que se comunica con unos medios de suministro de líquido en gotitas y con una boquilla respectiva formada en una placa de boquillas separada, comprendiendo además el aparato medios para efectuar la eyección de gotitas desde las boquillas.

Como es bien sabido, el funcionamiento de la cabeza de impresión de chorro de tinta puede ser perturbado cuando las boquillas de la cabeza de impresión resultan bloqueadas por residuos de tinta seca, polvo de papel y similar. Es bien sabido el mantener limpias las boquillas frotando la placa de boquillas y/o cubriendo las boquillas ("tapado") y lavando la boquilla con un líquido adecuado ("descarga rápida") o forzando tinta a través de las boquillas ("purgado") ya sea aplicando vacío a la placa de boquillas o aplicando presión al suministro de tinta. La tinta emitida durante el procedimiento de purgado es recogida típicamente en una tapa que se sella a la superficie exterior de la placa de boquillas. La tapa también puede colocarse sobre la placa de boquillas cuando la cabeza de impresión está inactiva para reducir así el grado al cual la tinta seca en las boquillas.

Las boquillas están formadas típicamente en la placa de boquillas por ablación de láser, por ejemplo, mediante el método descrito en el documento WO 93/15911 y con este fin la placa de boquillas se fabrica generalmente a partir de un lámina delgada (típicamente 50\mum) independiente de material erosionable por ablación, típicamente poliamida, policarbonato, poliéster o polieteretercetona, aunque también podría usarse acrílicos o material inorgánico no vítreo.

La placa de boquillas está sellada necesariamente al cuerpo en el extremo de los canales generalmente por medio de adhesivo. Además, la placa de boquillas puede extenderse en cierto grado por encima, por debajo, o hacia cualquier lado del cuerpo y los extremos de los canales para proporcionar una superficie de área suficiente para garantizar un sellado efectivo de la tapa.

El documento EP 0 630 753 describe una impresora de chorro de tinta que tiene una placa de boquillas unida a la cara delantera de una capa de barrera para definir cámaras de eyección. Una red lineal de boquillas formadas en la placa de boquillas y un reborde de cola que corre en una dirección perpendicular a la red de boquillas está dispuesto en uno cualquiera de los extremos de la placa de boquillas. El reborde de cola rodea tanto los electrodos como los bordes de la placa de boquillas para impedir daños cuando se frota la placa de boquillas para limpiarla.

Se ha averiguado que una placa de boquillas extendida fabricada a partir del material delgado expuesto anteriormente requiere apoyo en su periferia. Además, se ha averiguado que los requisitos de la unión adhesiva que fija la placa de boquillas a un soporte de esta clase difieren de los requeridos a la unión adhesiva que fija la placa de boquillas al cuerpo en el cual están formadas las cámaras de tinta. En este último caso, la capa adhesiva se hace tan delgada como sea posible de acuerdo con un sellado efectivo de placa de cuerpo/boquilla entre cámaras de tinta adyacentes, minimizando así la cantidad de adhesivo que de otra manera podría fluir hacia las cámaras de tinta y bloquearlas (al menos parcialmente). Sin embargo, se ha averiguado que una capa delgada de esta clase no es lo suficientemente robusta para soportar las fuerzas generadas en cualquier otro lugar de la placa de boquillas y, particularmente, en su periferia durante el tapado antes mencionado, el frotado y otros procedimientos. Se ha averiguado que de estas fuerzas la más significativa es la fuerza de desprendimiento, por ejemplo, de una cuchilla que pasa sobre el borde de la placa de boquillas.

Es un objeto de la presente invención proporcionar una cabeza de impresión mejor adaptada a los requisitos de fabricación y funcionamiento.

En consecuencia, la presente invención consiste en un aspecto en un aparato de eyección de gotitas, que comprende un cuerpo que tiene al menos una cámara de líquido en gotitas; una placa de boquillas independiente que proporciona una boquilla respectiva para cada cámara de gotitas, estando unida la placa de boquillas al cuerpo por medio de una primera capa adhesiva que tiene un primer grosor medio; y un apoyo de placa de boquillas unido a la placa de boquillas por medio de una segunda capa adhesiva que tiene una segundo grosor medio mayor que dicho primer grosor medio.

Preferiblemente, las capas de adhesivo primera y segunda permanecen sustancialmente en el mismo plano.

Apropiadamente, la placa de boquillas tiene una superficie de salida que contiene la salida de cada boquilla y una superficie de entrada que contiene la entrada de cada boquilla, estando unidos el cuerpo y la placa de boquillas a la superficie de entrada de la placa de boquillas.

La presente invención consta en otro aspecto de un método de fabricar un aparato de eyección de gotitas que comprende un cuerpo que tiene al menos una cámara de líquido en gotitas y un plano de terminación al cual se abre la cámara o cada cámara; una placa de boquillas independiente unida al plano de terminación del cuerpo y que proporciona una boquilla respectiva para cada gotita, y un apoyo de placa de boquillas unido a la placa de boquillas, comprendiendo el método los pasos de aplicar una capa adhesiva a la placa de boquillas; aplicar una capa adhesiva al apoyo de placa de boquillas; alinear la capa adhesiva sobre el apoyo de boquilla con el plano de terminación del cuerpo y poner en contacto la capa adhesiva sobre la placa de boquillas con el cuerpo y con la capa adhesiva sobre el apoyo de boquilla, para producir así una capa de unión adhesiva entre la placa de boquillas y el apoyo de placa de boquillas que es más grueso que la capa de unión adhesiva entre la placa de boquillas y el cuerpo.

El uso de medios de placa/apoyo de boquilla y capas de adhesivo de cuerpo de placa/cabeza de impresión de boquilla de grosores diferentes permite mantener la integridad de la cabeza de impresión durante el funcionamiento sin comprometer la calidad de fabricación.

Se exponen realizaciones ventajosas de la invención en la descripción y reivindicaciones anexas.

La invención se describirá ahora a modo de ejemplo con referencia a los siguientes diagramas, en los cuales:

La figura 1 es una vista en perspectiva de una cabeza de impresión fabricada según la presente invención;

La figura 2 es una vista agrandada del extremo delantero de la cabeza de impresión de la figura 1 con la placa de boquillas quitada;

La figura 3 es una vista en sección transversal a través de canales de las unidades de eyección de tinta de la figura 1;

La figura 4 es una vista en sección detallada del extremo delantero de las unidades de eyección de tinta de la figura 1 tomada en paralelo al eje D de canal de tinta; y

La figura 5 ilustra la presente invención a modo de vista en sección del extremo delantero de la cabeza de impresión de la figura 1 tomada en paralelo al eje D de canal de tinta.

La figura 1 representa una cabeza de impresión 5 de chorro de tinta fabricada según la presente invención y que comprende una unidad o unidades 10 de eyección de tinta montadas en un extremo de un miembro 15 de base. El miembro 15 de base puede fabricarse de un material térmicamente conductor tal como aluminio para llevar lejos el calor generado tanto en las unidades de eyección de tinta como en la circuitería de excitación de la cabeza de impresión montada en una tarjeta 20 de circuito. Las señales de excitación son llevadas desde un extremo de la tarjeta de circuito hasta las unidades de eyección de tinta, por ejemplo, por unas uniones 25 de hilos, mientras que los datos de impresión y la alimentación llegan al otro extremo de la tarjeta de circuito a través de un conector 30.

Según se muestra, cuatro colectores 35 suministran tinta de cuatro colores diferentes (generalmente, cian, magenta, amarillo y negro) a cuatro unidades vecinas de eyección de tinta, aunque estos colectores bien podrían suministrar igualmente tinta del mismo color a todas las unidades eyección o reemplazarse por un único colector de tinta. Según se explicará más adelante, la coincidencia entre los canales de las diferentes unidades de eyección de tinta se logra, por ejemplo, formando todas las cuatro unidades en un único miembro de base. Los colectores 35 se sujetan en contacto de sellado con las unidades 10 de
eyección de tinta por medio de una barra (no mostrada) que está asentada en unos rebajos 36 y que, a su vez, están fijados - por ejemplo, por pernos - a un chasis 15. Estas características se conocen en la técnica, por ejemplo, por el documento WO97/04963 y, en consecuencia, no requieren exposición de ningún detalle adicional. La eyección de tinta tiene lugar desde una línea de boquillas 40 formadas en una placa 45 de boquillas, comunicándose cada boquilla con una cámara respectiva de eyección de tinta de la unidad 10 de eyección de tinta.

Aunque la presente invención no está limitada a ninguna clase particular de aparato de eyección de gotitas, la disposición descrita anteriormente a modo de ejemplo y mostrada en la figura 2 con la placa de boquillas quitada incorpora una unidad de eyección de tinta que utiliza accionadores de pared de modo cizalladura. La figura 3 muestra un detalle en sección de una unidad 10 de eyección de tinta que tiene una línea de cámaras 105 de eyección de tinta. Estas son del tipo descrito en el documento WO97/04963 antes mencionado o en el documento EP-A-0364136 y comprenden unos canales 105 de eyección de tinta que tienen un eje longitudinal D y están definidos por unas paredes laterales 200 de accionador de material piezoeléctrico polarizado tal como titanato de zirconio-plomo (PZT). Por medio de unos electrodos 210 dispuestos dentro o sobre las paredes, se aplica un campo eléctrico al material piezoeléctrico y es normal a la dirección P de polarización del mismo para hacer que las paredes se curven por el modo cizalladura hacia el canal de tinta (según se muestra por líneas a trazos en la figura 6) para expulsar así una gotita desde una boquilla respectiva. Para una fabricación fácil, toda la unidad de eyección de tinta que comprende unas paredes 200 de canal, una base 205 y una tapa 215 puede fabricarse de material piezoeléctrico (el material de la tapa no necesita ser polarizado). Además, pueden formarse en una única base 205 varios grupos de canales para expulsar colores diferentes de tinta - se garantiza así la coincidencia entre canales de diferentes grupos de canales.

La placa de boquillas está dispuesta en un extremo de los canales 105 (en el plano del papel en la figura 3) y está en contacto de sellado con un plano 201 de terminación de canal común que permanece perpendicular a los ejes de canal y está formado por los extremos de las paredes 200 de canal, la base 205 y la tapa 210.

La figura 4 muestra un ejemplo de una unión adhesiva 200 de placa de boquillas/cabeza de impresión antes de la formación de las boquillas, indicándose el eje del canal 105 de tinta por la flecha D. La superficie trasera 260 de la placa de boquillas está festoneada según se describe en el documento WO95/11131 y tiene unas ranuras 225 formadas por encima y por debajo de los canales para acomodar un exceso de cola, para garantizar así un grosor de capa adhesiva sustancialmente constante. Asimismo, se puede formar ranuras adicionales 230 en la unión de la placa de boquillas con las superficies superior e inferior de la tapa 215 y de la base 205, respectivamente. El exceso de adhesivo recogido en estos canales forma unos filetes 235 que refuerzan adicionalmente la unión de placa de boquillas/unidad de eyección de tinta.

Mediante líneas sombreadas en 250 se muestra la posición de la boquilla que está formada según se describió anteriormente. Una entrada 270 de boquilla está formada en la superficie trasera 260 y se comunica con un canal 105, mientras que una salida 280 de boquilla está formada en la superficie delantera 209 de la placa de boquillas.

Según se mencionó anteriormente y se ilustró en la figura 1, el plano de terminación 201 de los canales 105 de la unidad 10 de eyección de tinta está unido a una región central de la placa 45 de boquillas que se extienden en cierto grado por encima, por debajo y a cualquiera de los lados de la región central para proporcionar una superficie de salida 290 de un área suficiente para garantizar un sellado efectivo de una tapa. Esto se muestra con mayor detalle en la figura 5 (una vista en sección del extremo delantero de la cabeza de impresión de la figura 1 tomada en paralelo al eje D de canal de tinta) que también muestra con mayor detalle el soporte 110 para la periferia de la placa de boquillas.

En el ejemplo mostrado, el soporte 110 es una construcción de dos piezas que comprende un miembro de aluminio 300 que está fijado a un miembro 15 de base por una unión 310 y que refuerza el miembro de alúmina 305. El miembro de alúmina 305 proporciona una superficie lisa a la cual se puede fijar la placa de boquillas. Tal construcción está descrita en la solicitud PCT copendiente número GB98/02519 publicada como WO99/10179A.

En la región de la unidad 10 de eyección de tinta, indicada por "A" en la figura 5, la superficie trasera de la placa 45 de boquillas está fijada a la unidad 10 por una capa adhesiva del tipo ilustrado en la figura 4 y de un grosor medio de típicamente 3 a 5 \mum en el caso de colas epoxi tal como Epotek (marca registrada). Como se mencionó anteriormente, se ha averiguado que una capa adhesiva de esta clase proporciona una resistencia y un sellado adecuados entre canales al tiempo que minimiza el riesgo de bloquear los canales de la cabeza de impresión.

Una técnica útil para aplicar esta capa adhesiva es enrollar adhesivo sobre la superficie trasera de la placa de boquillas usando un codificador de barras para dar un revestimiento de 6 a 7 \mum. Una almohadilla adecuada se aplica luego al adhesivo y se desprende llevando consigo de un 30% a un 50% del adhesivo.

Por el contrario, en la región del soporte de la placa de boquillas (indicado en "B" en la figura 5), la superficie trasera 260 de la placa 45 de boquillas está fijada por medio de una capa adhesiva 340 de un grosor sustancialmente mayor que proporciona una resistencia aumentada, en particular resistencia de desprendimiento. Se apreciará que se generan fuerzas de desprendimiento potencialmente altas en la periferia de la placa de boquillas siempre que se arrastra un paño a través de la placa boquilla con fines de limpieza, típicamente a lo largo de la fila de boquillas según se indica diagramáticamente en "W" en la figura 1. Los presentes inventores han establecido que se obtiene una fuerza de desprendimiento aceptable con una capa que tiene un grosor de al menos el doble y preferiblemente tres o cuatro veces mayor que el de la capa adhesiva situada entre la placa de boquillas y la unidad de eyección. En la realización mostrada, se usó un adhesivo Epotek (marca registrada) de 15 a 20 \mum de grosor.

Asimismo se ha averiguado que la resistencia a fuerzas de desprendimiento que actúan a lo largo de la fila de boquillas resulta afectada por la extensión de la capa adhesiva de placa de boquillas/soporte en una dirección perpendicular a la fila de boquillas. Al menos la mitad, y preferiblemente al menos dos tercios de la placa de boquillas está soportada en una dirección perpendicular a la fila de boquillas, según se ilustra en la figura 5.

La disposición de la figura 5 se fabrica ventajosamente fijando primero un soporte 110 a la base 15 y a la unidad 10 de eyección de tinta, sobresaliendo la superficie delantera de la unidad 10 de la superficie delantera 350 del soporte en función del grosor deseado de la capa 340 de cola. Después, se aplica una capa gruesa de adhesivo a la superficie delantera 350 del miembro de alúmina 305 (por ejemplo, desde una boquilla), se aplica una delgada capa adhesiva a la superficie trasera 360 de la placa de boquillas (por ejemplo, por medio de un rodillo) y se pone en contacto la placa de boquillas con las superficies delanteras del soporte y de la unidad de eyección de tinta. Se apreciará que las capas adhesivas gruesa y delgada se unen en cierta medida una con otra en este punto para formar una capa adhesiva continua. Después, se aplican presión y calor de la manera convencional para curar el adhesivo.

Puede garantizarse un grosor adecuado y constante de la unión 340 mediante una oscilación adecuada. Una alternativa es el uso de separadores adecuadamente dimensionados 370 entre el soporte 110 y la superficie trasera 360 de la placa de boquillas. En la figura 5, estos separadores adoptan la forma de tiras - convenientemente del material de la placa de boquillas - que están fijadas a la superficie delantera 350 del soporte 110 antes de la aplicación de adhesivo. Sin embargo, los separadores - de los cuales puede existir una pluralidad - pueden integrarse igualmente bien dentro de la placa de boquillas y/o dentro del soporte 110, en donde puede definirse entre ranuras o fosos formados en la superficie delantera 350 del soporte y de una profundidad correspondiente al grosor deseado de la capa de cola. Además los separadores pueden correr en paralelo a la fila de boquillas, según se muestra en la figura 5, o perpendiculares a la misma. Esta última disposición puede aumentar la cobertura de la capa de cola cuando se ve en dirección transversal tomada en perpendicular a la dirección de la fila de boquillas, aumentando así la resistencia a fuerzas de desprendimiento generadas durante el frotado.

La formación de boquillas puede aplazarse hasta después de haber fijado la placa de boquillas a la unidad 10 de eyección de tinta para minimizar problemas con la coincidencia boquilla/canal, según se conoce en la técnica.

Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a cabezas de impresión piezoeléctricas de chorro de tinta, debe entenderse que únicamente es a modo de ejemplo y que la invención es igualmente aplicable a otras clases de aparatos de eyección de gotitas.

Claims (14)

1. Aparato de eyección de gotitas, que comprende un cuerpo (10) que tiene al menos una cámara (105) de líquido en gotitas; una placa (45) de boquillas independiente que proporciona una boquilla (40) respectiva para cada cámara de gotitas, estando unida la placa de boquillas al cuerpo por medio de una primera capa (220) de adhesivo que tiene un primer grosor medio; y caracterizado porque un apoyo (305) de placa de boquillas está unido a la placa de boquillas por medio de una segunda capa adhesiva (340) que tiene un segundo grosor medio mayor que dicho primer grosor medio.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que las capas adhesivas primera y segunda están sustancialmente en el mismo plano.

3. Aparato según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la placa de boquillas tiene una superficie (290) de salida que contiene la salida de cada boquilla y una superficie (260) de entrada que contiene la entrada de cada boquilla, estando unidos el cuerpo y la placa de boquillas a la superficie de entrada de la placa de boquillas.

4. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el soporte de la placa de boquillas está posicionado para soportar sustancialmente toda la perfieria de la placa de boquillas.

5. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el área de la segunda capa adhesiva es mayor que el área de la primera capa adhesiva.

6. Aparato según la reivindicación 3, en el que la placa de boquillas tiene un área que es mayor que dicha primera capa adhesiva.

7. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada capa adhesiva tiene un grosor sustancialmente constante.

8. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la placa de boquillas está situada centralmente con respecto al cuerpo.

9. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha al menos una cámara tiene un eje longitudinal y termina en un plano de terminación (201) orientado perpendicular a dicho eje, siendo la placa de boquillas sustancialmente paralela a dicho plano de terminación.

10. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que unos medios separadores (370) están interpuestos entre la placa de boquillas y los medios de soporte.

11. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha segunda capa adhesiva es más gruesa en un factor de tres o más que dicha primera capa adhesiva.

12. Un método para fabricar un aparato de
eyección de gotitas que comprende un cuerpo que tiene al menos una cámara de líquido en gotitas y un plano de terminación al cual se abre la cámara o cada cámara; una placa de boquillas independiente unida al plano de terminación del cuerpo y que proporciona una boquilla respectiva para cada gotita, y caracterizado porque un apoyo de placa de boquillas está unido a la placa de boquillas, comprendiendo el método los pasos de aplicar una capa adhesiva a la placa de boquillas; aplicar una capa adhesiva al apoyo de la placa de boquillas; alinear la capa adhesiva sobre el apoyo de las boquillas con el plano de terminación del cuerpo y poner en contacto la capa adhesiva sobre la placa de las boquillas con el cuerpo y con la capa adhesiva sobre el apoyo de las boquillas, para producir así una capa de unión adhesiva entre la placa de boquillas y el apoyo de la placa de boquillas que es más gruesa que la capa de unión adhesiva entre la placa de boquillas y el cuerpo.

13. Un método según la reivindicación 12, en el que la capa de unión adhesiva entre la placa de boquillas y el apoyo de la placa de boquillas es más gruesa que la capa de unión adhesiva entre la placa de boquillas y el cuerpo en un factor de tres o más.

14. Un método según la reivindicación 12 o la reivindicación 13, en el que la capa adhesiva aplicada al apoyo de la placa de boquillas es más gruesa que la capa adhesiva aplicada a la placa de boquillas.