ES2227781T3 - Metodo para la descarga de liquidos y aparato de descarga de liquidos. - Google Patents

Abstract

UN METODO DE DESCARGA DE LIQUIDOS PARA LA DESCARGA DE LIQUIDOS UTILIZANDO UNA CABEZA DE DESCARGA DE LIQUIDOS QUE COMPRENDE UNAS BOQUILLAS DE DESCARGA DE LIQUIDOS (3) QUE TIENEN UNA PLURALIDAD DE MIEMBROS DE CONVERSION ELECTROTERMICA (4,5) CAPACES DE FORMAR BURBUJAS PARA DESCARGAR GOTITAS DE LIQUIDO QUE CONSISTE EN UN PASO EN QUE SE HACE USO DE UNA CONDICION DE ACCIONAMIENTO EN UNA GAMA EN LA QUE LA VELOCIDAD DE DESCARGA DE GOTITAS SE HACE SUSTANCIALMENTE CONSTANTE, MIENTRAS QUE LA CANTIDAD DE GOTITAS SE PUEDE CAMBIAR A TRAVES DE UNA DIFERENCIA DE LOS PERIODOS DE ACCIONAMIENTO CUANDO SE DESCARGAN LAS GOTITAS A BASE DE ACCIONAR UNO TRAS OTRO UNA PLURALIDAD DE MIEMBROS DE CONVERSION ELECTROTERMICA. CON LA ADOPCION DEL METODO ASI ESTRUCTURADO SE PUEDEN OBTENER IMPRESIONES DE ALTA CALIDAD SIN QUE TENGA LUGAR UN DESVIO DE LAS POSICIONES DE IMPACTO INDEPENDIENTEMENTE DE LOS DIAMETROS DE LOS PUNTOS, MAYORES O MENORES, PARA UNA MEJORA SIGNIFICATIVA DE LAS REPRESENTACION DE LAS IMAGENES.

Description

Método para la descarga de líquidos y aparato de descarga de líquidos.

Antecedentes de la invención Sector técnico al que pertenece la invención

La presente invención se refiere a un método para la descarga de líquidos y a un aparato para descarga de líquidos.

A este respecto, el término "impresión" utilizado en la descripción de la presente invención significa no solamente la realización de imágenes que tienen caracteres, gráficos u otra representación significativa, sino también, la disposición de imágenes que no presentan ningún significado específico, tal como dibujos.

Técnicas relacionadas

Se ha dado a conocer anteriormente el método de impresión llamado chorros de burbujas, que es un método de impresión por chorros de tinta, en el que para formar imágenes sobre un soporte de impresión por descarga de tinta desde aberturas de descarga utilizando una fuerza impulsora realizada por el cambio de estado de la tinta acompañado de cambios de volumen bruscos (creación de burbujas), y formar imágenes sobre un soporte de impresión por medio de la tinta descargada que se adhiere a aquél. Para el aparato de impresión que utiliza el método de impresión por chorros de burbujas, se practica en general disponer, tal como se da a conocer en las descripciones de la publicación de Patente Japonesa No. 61-59911 y publicación de Patente Japonesa No. 61-59914, aberturas de descarga que descargan tinta, estando las trayectorias de tinta conectadas conductivamente a las aberturas de descarga, y elementos de generación de calor (elementos convertidores electrotérmicos) dispuestos en cada una de las trayectorias de tinta como medio para generar energía a la descarga de la tinta.

De acuerdo con dicho método de impresión, es posible imprimir imágenes de alta calidad a elevadas velocidades, con una cantidad más reducida de ruidos. Al mismo tiempo, el cabezal que lleva a cabo este método de impresión hace posible disponer las aberturas de descarga para la descarga de tinta en elevada densidad, con la excelente ventaja, entre otras, de que las imágenes se pueden imprimir con elevada resolución y que se pueden obtener fácilmente imágenes en color utilizando aparatos de dimensiones más reducidas.

Además, en las descripciones de la Patente Japonesa publicada No. 62-48585 y de la Patente Japonesa publicada No. 8-169116, se da a conocer un cabezal para la impresión por chorros de líquido dotado de elementos generadores de energía formados por una serie de elementos convertidores electrotérmicos dispuestos en las respectivas trayectorias de flujo de tinta para hacer posible una representación con gradaciones. Asimismo, en la descripción de la solicitud de Patente Japonesa publicada No. 8-183180, se da a conocer un método para proporcionar impulsos a efectos de modular de manera estable las cantidades descargadas.

No obstante, si se desea incrementar la cantidad descargada al activar varios elementos convertidores electrotérmicos que están dispuestos conjuntamente en una trayectoria de flujo de tinta, tal como en el ejemplo convencional anteriormente mencionado, la velocidad de descarga se incrementa también al mismo tiempo de modo eventual, o si se desea disminuir la cantidad de descarga, se disminuye simultáneamente la velocidad de dicha descarga. En este caso, la relación entre la cantidad descargada y la velocidad de descarga es casi proporcional. Por lo tanto, cuando se tiene que disminuir la cantidad descargada, puede tener lugar inestabilidad de la descarga debido a la disminución de velocidad de descarga. Esta tendencia es más acusada, en especial en el caso de medio ambiente a baja temperatura. En el peor de los casos, existe temor de que se produzca de manera inevitable la desactivación de la descarga.

Por otra parte, cuando se debe hacer más grande la cantidad descargada, la velocidad de descarga resulta extremadamente rápida. Como resultado de ello, la configuración de puntos queda alterada sobre una imagen o puede tener lugar el fenómeno de dispersión de los puntos debido a los puntos satélite, provocando pérdida de calidad de la imagen o el fenómeno de rebote de la tinta cuando ésta impacta sobre la superficie de la hoja de impresión. La tinta rebotada se adhiere a la superficie del cabezal de impresión afectando, por lo tanto, la estabilidad de las descargas de líquido en algunos casos.

La solicitud de Patente Inglesa GB-A-2292117 describe dos dispositivos de calentamiento o calentadores dispuestos según la dirección de flujo en el paso que suministra una tobera de descarga de un cabezal de impresión por chorros de tinta. Los calentadores son activados separadamente mediante impulsos cuya temporización relativa es ajustable, cuyos impulsos activan el llamado calentador primario que está retrasado con respecto a los impulsos que activan el calentador secundario. En una realización, las burbujas que se forman en el calentador secundario se dice que tienen un efecto "amortiguador". Para ciertas temporizaciones relativas de los impulsos que activan los calentadores primario y secundario, la "amortiguación" puede ser suficiente para suprimir por completo la inyección de la gotita. En otra realización, la burbuja que se forma sobre el calentador secundario se extiende lateralmente para solaparse con parte del calentador primario y presenta un fenómeno de coalescencia con las burbujas que se forman sobre el segundo.

Características de la invención

Los inventores de la presente invención han estudiado a fondo todos los aspectos relacionados con el desarrollo de un aparato de impresión por chorros de tinta capaz de imprimir imágenes de alta calidad. Como resultado de ello, prestando atención a las direcciones de flujo de líquido (o de gas) en la dirección de salida y de entrada con respecto a las trayectorias de flujo de tinta en las aberturas de descarga de líquido junto con el desarrollo y contracción de burbujas por la función de los elementos convertidores electrotérmicos, los inventores han hecho análisis teóricos y han descubierto que las cantidades de descarga cambian muy notablemente sin provocar que las velocidades de descarga varíen demasiado al hacer la disposición, de manera tal que los componentes formados por los elementos convertidores electrotérmicos múltiples en la dirección de salida (dirección de descarga) desde las trayectorias de flujo de tinta no intervienen para cambiar las velocidades de descarga en sí mismas, mientras que los componentes en la dirección opuesta a la dirección de flujo pueden intervenir. En base a este descubrimiento, los inventores han realizado experimentos y han confirmado que la temporización de un primer impulso de activación y la de un segundo impulso de activación se desvían hasta el nivel de 10 \museg lo cual no era de ningún modo esperable en la técnica convencional. Como resultado, se ha descubierto que existe un área en la que la cantidad de descarga se puede cambiar mientras que la velocidad de descarga de la gotita de tinta es sustancialmente constante (una gama de desviación de tiempo de 10 \museg a 20 \museg, por ejemplo).

Según un primer aspecto, la presente invención da a conocer un método para la descarga de líquido para descargar líquido desde una tobera que tiene, como mínimo, un primer elemento electrotérmico y un segundo elemento electrotérmico, cada uno de los cuales es capaz de formar una burbuja para descargar líquido desde la tobera, cuyo método comprende:

activar el primer elemento electrotérmico con un primer impulso eléctrico para formar una primera burbuja;

activar el segundo elemento electrotérmico con un segundo impulso eléctrico para formar una segunda burbuja, estando desplazado el inicio del segundo impulso eléctrico con respecto al inicio del primer impulso eléctrico por un desplazamiento de tiempo escogido para conseguir la descarga de un volumen predeterminado de líquido por el efecto combinado de la expansión de la primera y segunda burbujas,

estando caracterizado el método porque:

el desplazamiento de tiempo está determinado para que se encuentre dentro de una gama de valores determinada dentro de la cual la velocidad de descarga de líquido es sustancialmente independiente de la magnitud del desplazamiento de tiempo.

En un segundo aspecto, la presente invención da a conocer un aparato para la descarga de líquido destinado a descargar líquido de una tobera que tiene, como mínimo, un primer y segundo elementos electrotérmicos, cada uno de los cuales es capaz de formar una burbuja para la descarga de líquido desde la tobera, comprendiendo el aparato:

unos primeros medios de activación destinados a aplicar un primer impulso eléctrico al primer elemento electrotérmico para formar una primera burbuja;

segundos elementos de activación para aplicar un segundo impulso eléctrico al segundo elemento electrotérmico para formar una segunda burbuja, estando dispuesto el inicio del segundo impulso eléctrico, de manera que quede desplazado con respecto al inicio del primer impulso eléctrico en un desplazamiento de tiempo escogido para conseguir la descarga de un volumen predeterminado de líquido por el efecto combinado de la expansión de la primera y segunda burbujas,

caracterizándose el aparato porque:

el desplazamiento de tiempo está determinado de forma que se encuentre dentro de una gama de valores fijada dentro de la que la velocidad del líquido descargado es sustancialmente independiente de la magnitud del desplazamiento de tiempo.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras 1A y 1B son vistas en planta que muestran la estructura de las trayectorias de flujo y de los varios dispositivos calentadores utilizados para la presente invención.

Las figuras 2A, 2B, 2C, y 2D son vistas que muestran el estado de activación con diferente temporización del primer calentador (5) y del segundo calentador (4) dispuestos para la trayectoria de flujo (1) del cabezal para descarga de líquido representado en las figuras 1A y 1B.

La figura 3 es una vista que muestra la relación entre el impulso de corriente (PI), el volumen de la burbuja (v_{B}), y la velocidad de flujo (v), de manera que la corriente de impulso aplicada al calentador (5) mostrado en las figuras 1A y 1B se indica como (PI); el volumen de la burbuja se indica (V_{B}) para el líquido que es calentado para formar burbujas en el área generadora de burbujas por encima del primer calentador (5) después de haber calentado el primer calentador (5); la velocidad de flujo en la abertura de descarga (3) se designa (v); y la dirección de descarga se define como positiva, mientras que la dirección de la trayectoria (1) de flujo de líquido se define como negativa.

La figura 4 es una vista que muestra la velocidad de flujo cuando se activa cada uno de los calentadores representados en las figuras 1A y 1B, de manera que la velocidad de flujo (v) del primer calentador (5) se indica (v_{1}), y la velocidad de flujo (v) del segundo calentador (4) se indica como (v_{2}).

Las figuras 5A y 5B son vistas en planta que muestran la estructura del interior de la trayectoria de flujo de líquido de un cabezal para impresión por chorros de líquido de acuerdo con una primera realización de la presente invención.

La figura 6 es un gráfico que muestra esquemáticamente la velocidad de descarga (Vave) y la cantidad descargada (Vd) del líquido descarga que es descargado por el cabezal de impresión por chorros de líquido y el método de descarga de la presente invención por utilización de líneas continuas y de trazos, respectivamente.

La figura 7 es una vista en planta que muestra la estructura del interior de la trayectoria de flujo de líquido de un cabezal de impresión por chorros de líquido, de acuerdo con una segunda realización de la presente invención.

La figura 8 es un gráfico que muestra esquemáticamente la velocidad de descarga (Vave) y la cantidad de descarga (Vd) del líquido descargado por el cabezal de impresión por chorros de líquido y el método de descarga de acuerdo con la segunda realización de la presente invención.

La figura 9 es una vista en planta que muestra la estructura del interior de la trayectoria de flujo de líquido de un cabezal de impresión por chorros de líquido de acuerdo con una quinta realización de la presente invención.

La figura 10 es un gráfico que muestra esquemáticamente la velocidad de descarga (Vave) y la cantidad de descarga (Vd) del líquido descargado por el cabezal de impresión por chorros de líquido y el método de descarga de acuerdo con la quinta realización de la presente invención.

La figura 11 es una vista en perspectiva con las piezas desmontadas que muestra el cartucho del cabezal de descarga de líquido.

La figura 12 es una vista que muestra esquemáticamente la estructura de un aparato de descarga de líquido.

La figura 13 es un diagrama de bloques que muestra el aparato de descarga de líquido.

La figura 14 es una vista que muestra un sistema de impresión por chorros de líquido.

La figura 15 es una vista que muestra esquemáticamente una tobera utilizada para una tercera realización de la presente invención.

La figura 16A es una vista que muestra la relación entre el tiempo de calentamiento del calentador y las velocidades de descarga de acuerdo con la tercera realización de la presente invención; la figura 16B es una vista que muestra la relación entre el tiempo de calentamiento del calentador y las cantidades de descarga; la figura 16C es una vista que muestra la relación entre el tiempo de calentamiento del calentador y la frecuencia de impresión.

La figura 17 es una vista que muestra la relación entre el tiempo transcurrido después de que el calentador ha sido activado una vez y la magnitud de fluctuación del menisco.

Las figuras 18A, 18B y 18C son diagramas de temporización que muestran la temporización de los impulsos de activación del calentador, de acuerdo con la presente invención.

La figura 19 es una vista que muestra esquemáticamente una tobera utilizada para una cuarta realización de acuerdo con la presente invención.

Las figuras 20A, 20B, 20C, 20D, 20E, y 20F son vistas que muestran esquemáticamente el estado de la parte de la tobera de acuerdo con la tercera realización de la presente invención.

Las figuras 21A, 21B, 21C, 21D, 21E, y 21F son vistas que muestran esquemáticamente la parte de la tobera, de acuerdo con una cuarta realización de la presente invención.

La figura 22 es una vista que esquemáticamente muestra una tobera utilizada para un ejemplo comparativo que no queda incluido dentro del ámbito de la presente invención.

La figura 23A es una vista que muestra la relación entre el tiempo de calentamiento del calentador y las velocidades de descarga, de acuerdo con el ejemplo comparativo; la figura 23B es una vista que muestra la relación entre la temporización de calentamiento del dispositivo calentador y las cantidades descargadas; la figura 23C es una vista que muestra la relación entre la temporización de calentamiento del calentador y la frecuencia de impresión; y la figura 23D es una vista que muestra la relación entre el tiempo transcurrido después de la formación de burbujas y el volumen de las burbujas.

La figura 24 es una vista que muestra esquemáticamente una tobera en otro ejemplo comparativo.

La figura 25 es una vista que muestra esquemáticamente una tobera en otro ejemplo comparativo adicional.

La figura 26 es un gráfico que muestra la relación entre la cantidad de descarga de tinta (Vd) y la velocidad de descarga (v) con respecto a una distancia (OH) con respecto al calentador.

Las figuras 27A, 27B, 27C, 27D, 27E, y 27F son vistas que muestran esquemáticamente el estado de la parte de la tobera de acuerdo con el ejemplo comparativo.

Las figuras 28A y 28B son diagramas de línea que muestran los impulsos de activación del dispositivo de calentamiento o calentador de acuerdo con las realizaciones de la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferentes

A continuación, con respecto a los dibujos adjuntos, se realizará la descripción de las realizaciones, de acuerdo con la presente invención.

Las figuras 1A y 1B son vistas en planta que muestran la estructura de una trayectoria de flujo de líquido y varios calentadores (las figuras 1A y 1B comprenden el caso en el que los varios calentadores quedan dotados de diferentes áreas o diferentes resistencias, respectivamente). En el cabezal de impresión por chorros de líquido utilizado para la presente invención, que tiene múltiples toberas, se forman una serie de trayectorias de flujo (1), cada una de ellas separada por las paredes de la trayectoria de flujo (6), y como medio para generar energía para la descarga de líquido, un primer calentador (elemento convertidor electrotérmico) (5) y un segundo calentador (4) quedan dispuestos en cada una de las trayectorias de flujo. De esta forma, al activar cualquiera de ellas o ambas, se calienta el líquido en cada una de las trayectorias de flujo y se descarga de las aberturas de descarga múltiples (3) dispuestas para cada una de las trayectorias de flujo. El líquido de descarga es suministrado desde una cámara común de líquido (2) a cada una de las trayectorias de flujo (1), y es descargado desde la abertura de descarga correspondiente (3). No obstante, el primer calentador (5) y el segundo calentador (4) están dispuestos en este orden en la dirección de flujo de la trayectoria de flujo (1).

A continuación, en relación con las figuras 1A y 1B y las figura 3, se realizará la descripción, en primer lugar, de la relación entre la creación de la burbuja (7) por medio del calentador (5) y la velocidad de flujo (v) del flujo de líquido (o corriente atmosférica cuando el menisco (9) lo atrae) en la abertura de descarga (3) que determina la velocidad (V) de la gotita (8) de descarga de líquido. Para la utilización de la presente invención se adopta la disposición de toberas múltiples, que está formada por una serie de toberas en forma de un solo cuerpo. En las figura 1A y 1B, se representan varias aberturas de descarga para un cabezal de impresión por chorros de líquido.

A continuación, se utilizará un calentador (5) para la presente descripción, entre las que se hace referencia en el párrafo precedente. En la descripción siguiente, las aberturas de descarga dispuestas por encima están representadas por la mostrada en la figura 1A, y las dispuestas por debajo están representadas por la mostrada en la figura 1B a efectos de hacer el funcionamiento más comprensible.

La figura 1A muestra el estado en el que se crea la burbuja por utilización del calentador de descarga (5) y se encuentra en desarrollo. La figura 1B muestra el proceso de contracción después de que la burbuja se ha desarrollado al máximo.

En la figura 3, la corriente de impulsos aplicada al primer calentador se indica (PI). En este caso, mediante esta corriente, se calienta el primer dispositivo calentador. El volumen de la burbuja queda determinado como (v_{B}) cuando el líquido es calentado para formar burbujas en el área generadora de burbujas del primer dispositivo calentador (5). La velocidad de flujo en la abertura de descarga (3) se ha indicado (v). La dirección de descarga se indica como positiva. La trayectoria de flujo de líquido según dirección (1) se indica como negativa. Con estas definiciones, se ha representado la relación entre el impulso de corriente eléctrica (PI), el volumen de la burbuja (v_{B}) y la velocidad de flujo (v).

Para el tiempo 0, se aplica el impulso de corriente (PI) al primer calentador de descarga. A continuación, después de varios \museg, la burbuja (7) es creada en el momento de tiempo t_{1}. El volumen de la burbuja (v_{B}) empieza a aumentar. En este punto, la velocidad de flujo (flujo de líquido) pasa a ser la indicada por (v).

Después de haber transcurrido el tiempo t_{3}, la burbuja (7) empieza a contraerse. En esta situación, la velocidad de flujo (v) pasa a ser la componente en dirección negativa, tal como se ha mostrado en la figura 3. En este caso, la relación entre las componentes positiva y negativa se puede obtener por la siguiente fórmula:

\left|\int^{t_{3}}_{t_{1}}v(t)dt\right|=\left|\int^{t_{4}}_{t_{3}}v(t)dt\right|

Asimismo, la velocidad (V) de la gotita descargada (8) pasa a ser el promedio de las componentes positivas de (v), expresadas en el modo siguiente:

V=\frac{\int^{t_{3}}_{t_{1}}v(t)dt}{t_{3}-t_{1}}

Asimismo, al indicar la abertura de descarga (3) como (S_{0}), la cantidad descargada (Vd) en este caso se expresa teóricamente tal como se indica a continuación (es decir, el área indicada por las líneas oblicuas es multiplicada por (S_{0})).

Vd\backsimeq S_{0} \ x V = S_{0} \ x \int^{t_{3}}_{t_{1}}v(t)dt

Las figuras 2A-2D son vistas que muestran el estado en el que el primer dispositivo calentador (5) y el segundo dispositivo calentador (4), que están dispuestos en la trayectoria de flujo de líquido (1) del cabezal de descarga de líquido representado en las figuras 1A y 1B, son activados con diferente temporización. A efectos de que el funcionamiento sea fácilmente comprensible, se realizará la descripción de las aberturas de descarga situadas por encima y por debajo en dicho orden, de manera secuencial de acuerdo con las figuras 2A-2D.

La figura 4 es una vista que muestra la velocidad de flujo en el momento de activación de cada calentador. La velocidad de flujo (v) del primer calentador (5) se indica (v_{1}), y la velocidad de flujo (v) del segundo calentador (4) se indica (v_{2}).

En el estado mostrado en las figuras 2A-2B, se dispone que el primer calentador (5) sea activado para formar burbujas en el tiempo 0, y el segundo calentador (4) en el tiempo t_{2}. No obstante, en el tiempo t_{2}, la componente del primer calentador se hace negativa. Por lo tanto, la velocidad de flujo (v) resulta más bien pequeña. Asimismo, en el tiempo t_{3}-t_{4}, dado que la componente de velocidad de flujo (v_{1}) del primer calentador (5) es 0, se genera la componente positiva de la velocidad de flujo (v_{2}). La velocidad promedio resultante (v) pasa a ser el valor medio de la parte indicada en líneas inclinadas en la figura 4, tal como se indica a continuación:

V\frac{\int^{t_{1}}_{o}v_{1}(t)dt}{t_{1}} + \frac{\int^{t_{4}}_{t_{2}} \left\{v_{1}(t)+v_{2}(t) \right\}dt}{t_{4}-t_{2}}

Por lo tanto, si el tiempo de formación de burbujas t_{2} del segundo dispositivo calentador sigue al tiempo 0 a t_{1} para el desarrollo de burbujas por el primer dispositivo calentador (5), la velocidad promedio (v) no es extremadamente grande. Como resultado, la proporción de cambio de la velocidad promedio (v) es pequeña aunque la cantidad descargada se cambie. Asimismo, el estado de la gotita de líquido descargada (8) se deforma de acuerdo con la velocidad promedio (v). No obstante, pasa a ser sustancialmente una esfera debido a la tensión superficial del líquido durante su salida. Asimismo, la gotita puede romperse en varias piezas en algunos casos, pero no ocurren problemas en cuanto a la imagen a formar sobre la superficie del soporte de impresión si solamente la impulsión se realiza en condiciones tales que la gotita quede dispuesta para formar un punto.

Realización 1

Las figuras 5A y 5B son vistas en planta que muestran la estructura del interior de la trayectoria de flujo de líquido de un cabezal de impresión por líquido utilizado en una primera realización de acuerdo con la presente invención. El cabezal de impresión tiene la misma estructura que el cabezal de impresión por chorros de líquido mostrado en las figuras 1A y 1B y en las figuras 2A - 2D. Las áreas del primer calentador (5) y del segundo calentador (4) son iguales, y están dispuestas en serie en la dirección de flujo de líquido en la trayectoria de flujo de líquido (1). Por lo tanto, las mismas marcas de referencia que las utilizadas en las figuras 1A y 1B y en las figuras 2A - 2D se utilizan también en las figuras 5A y 5B.

La figura 6 es un gráfico que muestra esquemáticamente la velocidad de descarga (Vave) y la cantidad descargada (Vd) del líquido descargado por el cabezal de impresión por chorros de líquido y el método de descarga de la presente invención. En este caso, por utilización de las líneas continuas y líneas de puntas, se han indicado éstas, respectivamente. En la figura 6, el eje de abscisas indica la diferencia T entre el tiempo de activación del primer calentador (5) y el segundo calentador (4). Con respecto a la temporización en la que se tiene que facilitar el impulso de activación para el suministro de corriente de impulso aplicada al primer calentador (5), se define la temporización de la aplicación del impulso de activación al segundo calentador (4) como de lado positivo cuando el impulso de activación se aplica más tarde. Por el contrario, se define como lado negativo cuando el impulso de activación se aplica al segundo calentador más pronto que la diferencia de temporización 0.

Asimismo, el impulso de activación aplicado al primer calentador (5) recibe un primer impulso, y el impulso de activación aplicado al segundo calentador (4) es facilitado como segundo impulso. En el área (a) (la diferencia tiempo es de 0 a T_{1}), si la diferencia de temporización se hace más grande para la temporización de la aplicación del impulso de activación, la cantidad de descarga disminuye gradualmente y, al mismo tiempo, la velocidad de descarga se hace significativamente más lenta. Esto corresponde al tiempo 0 \leq t_{2} \leq t_{1} de la figura 4. Además, si la diferencia de temporización de la aplicación del impulso de activación se desvía notablemente, la cantidad de descarga indica su valor mínimo en un tiempo predeterminado T_{1}. Entonces, la cantidad de descarga se incrementa gradualmente, y la velocidad de descarga es sustancialmente en el área constante (b). El tiempo T_{1} en el que la cantidad descargada indica su valor mínimo es el tiempo que hace t_{1} \cong t_{2} en la figura 4.

En el área (b), la primera gotita de líquido que ha sido descargada por el primer impulso y la segunda gotita de líquido que ha sido descargada por el segundo impulso se descargan de forma continua. Esta modalidad es preferible porque cuando estas gotitas impactan sobre el soporte de impresión, la configuración de puntos resulta sustancialmente circular. Si la temporización de la activación de aplicación de impulso se desvía todavía más en el área (b) (T_{1} a T_{2}), la cantidad de descarga indica su valor máximo sustancialmente en una diferencia de tiempo predeterminada T_{2}. Después de ello, aunque se desvíe notablemente la temporización, la cantidad descargada no aumenta adicionalmente, es decir, la diferencia de tiempo llega al área (c) (T_{2} a T_{3}).

En el área (c), que se encuentra en t_{3} y t_{2} en la figura 4, la temporización del impulso de activación se desvía notablemente. Como resultado, las primeras y segundas gotitas de líquido se descargan de manera tal que la parte principal de la segunda gotita de líquido descargada por el segundo impulso tiene disposición continua con respecto al extremo posterior de la primera gotita de líquido descargada por el primer impulso, o la primera gotita de líquido y segunda gotita de líquido se descargan individualmente en sucesión.

Cuando la primera y segunda gotitas de líquido se descargan en modalidad continua, la configuración de puntos resulta casi circular en el área (b), obteniendo de esta manera imágenes de mayor calidad. Además, aunque la primera y segunda gotitas de líquido se han descargado separadamente una a continuación de otra, no hay problemas en cuanto a la formación de imágenes si solamente las posiciones de impacto resultantes no se desvían notablemente sobre la superficie del soporte de impresión cuando un aparato de impresión por chorros de líquido es estructurado y utilizado tal como se describe más adelante.

En el área (d) (T_{4} a 0), si la temporización de la aplicación de impulso de activación se hace más grande, la cantidad de descarga disminuye gradualmente, y al mismo tiempo, la velocidad de descarga resulta significativamente menor. Cuando la temporización de la aplicación del impulso de activación se desvía notablemente, la cantidad de descarga indica un valor mínimo para una diferencia de tiempo predeterminada T_{4}. Entonces, la cantidad de descarga aumenta gradualmente, mientras que la velocidad de descarga llega al área (e) en la que se hace sustancialmente constante.

En el área (e) (T_{4} a T_{5}), la segunda gotita de líquido que ha sido descargada por el segundo impulso y la primera gotita de líquido que ha sido descargada por el primer impulso son descargadas en una modalidad continua. Si la temporización de la aplicación del impulso de activación se desvía todavía más en el área (e), la cantidad de descarga indica su valor máximo sustancialmente con una diferencia de tiempo predeterminada T_{5}. Después de ello, aunque la temporización se desvíe notablemente, la cantidad descargada no aumenta adicionalmente, es decir, la diferencia de tiempo llega al área (f) (T_{5} a T_{6}).

En el área (f), dado que la temporización de la aplicación de un impulso de activación está muy desviada, la parte principal de la primera gotita de líquido descargada por el primer impulso se descarga en la parte posterior de la segunda gotita de líquido descargada por le segundo impulso en forma continuada o bien la segunda y primera gotitas de líquido son descargadas separadamente en continuidad.

En el área (a) y en el área (d), si las cantidades de descarga se modulan para una representación con gradaciones, existe automáticamente un límite en el diseño práctico del área en la que la velocidad de descarga de las gotitas de líquido se cambia notablemente de forma inevitable. No obstante, es posible implementar la utilización individual del primer calentador (5) con su cantidad de descarga mínima. Como resultado, si la cantidad de descarga se debe incrementar, se debe utilizar el área (b). De este modo, en la presente invención, es posible hacer la cantidad de descarga (Vd) variable, manteniendo simultáneamente el nivel constante de la velocidad de flujo (v).

En este caso, dado que la velocidad de descarga no varía aunque se realice la modulación, el dispositivo de calentamiento que se debe activar más pronto puede ser activado más rápidamente en la medida en la que la temporización está desviada. De esta manera, dentro de una gama en la que se forma un punto por la gotita descargada sobre la superficie del soporte de impresión, la gradación resulta más rica, haciendo por lo tanto posible obtener imágenes impresas de mayor calidad.

Realización 2

La figura 7 es una vista en planta que muestra la estructura del interior de la trayectoria de flujo de líquido de un cabezal de impresión por chorros de líquido utilizado en una segunda realización de la presente invención. La trayectoria de flujo de líquido (1), la cámara común de líquido (2), la abertura de descarga (3), el segundo calentador (4), el primer calentador (5), y las paredes (6) de la trayectoria de flujo son iguales que la primera trayectoria de flujo de líquido (1), la cámara de líquido común (2), la abertura de descarga (3), el segundo calentador (4) y el primer calentador (5), y las paredes (6) de la trayectoria de flujo mostradas en las figuras 1A y 1B, y en las figuras 5A y 5B. No obstante, las áreas del primer dispositivo calentador (5) y el segundo calentador (4) utilizadas en la presente realización se disponen en la proporción 2 : 1. Estos calentadores son dispuestos en serie en la trayectoria de flujo de líquido (1).

La figura 8 es un gráfico que muestra esquemáticamente la velocidad de descarga (Vave) y la cantidad de descarga (Vd) de la gotita de líquido descargada por el cabezal de impresión por chorros de líquido y el método de descarga de la presente invención. La norma del tiempo T representado en el eje de abscisas se define como 0 cuando se ajusta la temporización de la aplicación del impulso de activación al primer calentador (5), y se define como lado negativo cuando la temporización de la aplicación del impulso de activación al segundo calentador (4) tiene lugar más tarde de este tiempo y, por el contrario, se define como lado positivo cuando el impulso de activación se aplica al segundo calentador (4) más anticipadamente. Asimismo, el impulso de activación aplicado al primer calentador (5) es facilitado como primer impulso, y el impulso de activación aplicado al segundo calentador (4) es facilitado como segundo impulso.

Para la presente realización, la cantidad de descarga (Vd) y la velocidad de descarga (Vave) del cabezal de impresión por chorros de líquido no representan ningún gráfico asimétrico centrado sobre el eje Y. En el área (a), si la temporización de la aplicación del impulso de activación se hace mayor, la cantidad de descarga disminuye gradualmente y, al mismo tiempo, la velocidad de descarga se hace más lenta de modo significativo. Entonces, si la temporización de la aplicación del impulso de activación se desvía todavía más, la cantidad de descarga (Vd) indica su valor mínimo para un tiempo predeterminado T_{1}. Entonces, la cantidad descargada (Vd) se incrementa gradualmente y la velocidad de descarga (Vave) se encuentra sustancialmente en un área constante (b).

En el área (b), la primera gotita de líquido descargada que ha sido descargada por el primer impulso, y la segunda gotita de líquido descargada que ha sido descargada por el segundo impulso se descargan de forma continua. Esta modalidad es preferible, porque cuando estas gotitas impactan sobre el soporte de impresión, la configuración del punto resulta sustancialmente circular.

En el área (b), si la temporización de la aplicación de impulso de activación se desvía notablemente, la cantidad de descarga (Vd) indica su valor máximo sustancialmente con un tiempo predeterminado distinto T_{2}. Después de ello, la cantidad descargada no aumenta adicionalmente aunque la temporización se desvíe todavía más, es decir, que llegue al área (c).

En el área (c), la temporización de la aplicación del impulso de activación se desvía notablemente. Como resultado, la primera y segunda gotitas de líquido están descargadas de manera que la parte principal de la segunda gotita de líquido descargada por el segundo impulso es continua hacia el extremo posterior de la primera gotita de líquido descargada por el primer impulso en la modalidad continua, o la primera gotita de líquido y segunda gotita de líquido son descargadas individualmente de forma sucesiva.

En este caso, la potencia de burbujeo del segundo calentador (4) en sí mismo es menor que la del primer calentador (5) de acuerdo con la presente realización. Asimismo, dado que el segundo calentador está dispuesto más cerca de la abertura de descarga (3) que del primer calentador (5), la energía que forma la gotita de líquido de descarga es menor que la del primer calentador (5). Como resultado de ello, la velocidad de la gotita formada es también más reducida que la gotita de líquido de descarga formada por el primer calentador (5). De esta manera, cuando un aparato de impresión por chorros de líquido es estructurado tal como será descrito más adelante, la segunda gotita de líquido de descarga cuya velocidad de descarga es superior a la de la primera gotita de líquido de descarga puede alcanzar la primera gotita de líquido de descarga sobre la marcha, incluso si la primera gotita de líquido de descarga y la segunda gotita de líquido de descarga se han descargado separadamente de forma continuada en el área (c), siempre que la distancia entre ellas las haga comparativamente cercanas entre sí. Por lo tanto, estas gotitas se transforman en una sola gotita antes de llegar al soporte de impresión.

En el área (d), si la temporización de la aplicación del impulso de activación se hace más grande, la cantidad descargada (Vd) disminuye gradualmente, y al mismo tiempo, la velocidad de descarga (Vave) se hace significativamente más lenta. Cuando la temporización de la aplicación del impulso de activación se desvía notablemente, la cantidad de descarga indica su valor mínimo en la diferencia de tiempo predeterminada T_{4}. Entonces, la cantidad de descarga (Vd) aumenta gradualmente, mientras que la velocidad de descarga (Vave) llega en el área (e) donde se hace mayor gradualmente.

En el área (e), la segunda gotita descargada que ha sido descargada por el segundo impulso, y la primera gotita de líquido que ha sido descargada por el primer impulso son descargadas de forma continuada.

En el área (f), dado que la temporización de la aplicación del impulso de activación está notablemente desviada, las gotitas de líquido primera y segunda son descargadas de manera tal que, la parte principal de la primera gotita de líquido descargada por el primer impulso tiene continuidad con respecto a la parte posterior de la segunda gotita de líquido descargada por el segundo impulso de manera continuada, o bien la segunda y la primera gotitas de líquido se descargan individualmente de forma sucesiva. No obstante, en el área (f), la velocidad de descarga de la segunda gotita de líquido descargada es superior a la de la primera gotita de líquido descargada. Como resultado de ello, a diferencia del área (c), estas dos gotitas no se pueden constituir en una sola gotita de líquido de descarga.

En el área (a) y en el área (d), si las cantidades de descarga son moduladas para la representación con gradaciones, la velocidad de descarga de las gotitas de líquido cambia notablemente de forma inevitable, y las posiciones de impacto de las gotitas de líquido descargadas cuyos diámetros de puntos son diferentes se desvían eventualmente, provocando dificultades en la mejora de la calidad de la imagen. Asimismo, dado que las gotitas se descargan en dos tipos de cantidad de descarga de una tobera, la velocidad de descarga es extremadamente reducida a la cantidad de descarga mínima cuando el primer dispositivo calentador (5) y el segundo dispositivo calentador (4) son activados individualmente. Como resultado de ello, no solamente las posiciones de impacto se desvían extremadamente, sino que, asimismo, pueden ocurrir torsión y descarga desactivada, por lo que la calidad de la imagen se ve sometida frecuentemente a degradación. No obstante, en el área (b) y en el área (e), las velocidades de descarga no cambian notablemente aunque las cantidades de descarga sean moduladas. De este modo, se hace posible imprimir imágenes de alta calidad que tienen una rica gradación dentro de una gama en la que se forma un punto por las gotitas descargadas en la superficie de un soporte de impresión, solamente si el calentador que se debe activar de manera anticipada se activa más rápidamente, y en la medida en que la temporización queda desviada.

Para cada una de las realizaciones anteriores, no se ha hecho descripción específica de los impulsos de activación para suministrar la corriente de impulso a cada uno de los calentadores, pero se supone que se aplican los mismos impulsos de activación a cada uno de los dispositivos calentadores para el funcionamiento de cada una de las realizaciones. En este caso, no obstante, la cantidad de gotitas a descargar y la velocidad de las mismas resultan diferentes desde luego si la configuración de los impulsos de activación, es decir, su anchura y altura, son distintas o si se aplica una serie de impulsos de activación dentro de un período de tiempo extremadamente corto.

Por otra parte, para la primera realización y para la segunda realización, la cantidad de gotitas a descargar y su velocidad son distintas dependiendo de la proporción de las áreas del dispositivo calentador y de sus dimensiones, tal como muestra el hecho de que la relación entre las velocidades de descarga y las cantidades de descarga resulta distinta. Las dimensiones, configuración y disposición de cada uno de los dispositivos calentadores son fijas. Por lo tanto, al hacer distintos los impulsos de activación antes mencionados, resulta posible aplicar los mostrados en la primera realización al funcionamiento de la segunda realización, y viceversa. Entonces, la disposición se puede realizar de manera que la configuración de impulsos de activación aplicada a cada uno de los dispositivos calentadores se hace cambiable por calentador.

Tercera realización

Con respecto a la temporización de la segunda aplicación de impulso, es deseable aplicar el segundo impulso durante el período de tiempo en el que el menisco, que se ha constituido en la abertura de descarga por la primera gotita de líquido descargada por el primer impulso, reside en el lado del calentador en vez de hacerlo en el lado de la superficie de las aberturas de descarga. La razón de ello es que la magnitud de la gotita descargada por la creación de burbujas se hace más grande cuando la distancia entre la burbuja y el menisco es más corta. Al disponer la temporización de este modo, el comportamiento de la descarga se hace más eficaz.

A continuación, con referencia a los dibujos adjuntos, se describirá esta temporización deseable de manera detallada.

En la figura 15, se ha mostrado la tobera (PI) utilizada para descarga de tinta. Esta tobera se ha utilizado para una tercera realización de acuerdo con la presente invención. En el interior de esta tobera (101), se ha dispuesto un calentador de la pared frontal de menores dimensiones (102) en el lado en que se abre el borde (101a) de la tobera, y un calentador (103) en el lado posterior más grande en la localización situada por detrás del más pequeño. De acuerdo con el método de impresión por chorros de tinta de la presente realización, el calentador más pequeño (102) es activado en primer lugar. A continuación, después de ello, es activado el calentador más grande (103) por medio del circuito de activación (no mostrado). Para la presente realización, la temporización de activación de ambos calentadores (102) y (103) se dispone preferentemente en valores iguales o superiores a 15 \mus con intervalos de 15 a 30 \mus. En cuanto a esta temporización de activación, se realizará la descripción más adelante.

El solicitante ha medido la velocidad de descarga (v), la cantidad de tinta descargada (Vd), y la frecuencia de activación (fr) cuando se hace cambiable la temporización de activación para ambos calentadores (102) y (103) de manera variada. El resultado se muestra en las figuras 16A a 16C. En este caso, en la figura 16A, se ha indicado la segunda gotita de tinta por la línea de trazos, mostrando que las condiciones de descarga en las que la primera gotita de tinta no se separa de la segunda gotita de tinta. De acuerdo con el resultado mostrado en las figuras 16A - 16C, existe un retardo de tiempo (intervalo) en cuanto a calentador (103) que es activado más tarde que el calentador (102) que ha sido activado antes. Si este retardo se encuentra dentro de una gama aproximada de 15 \mus o más, la diferencia es 30 pl entre el valor máximo y el valor mínimo de la cantidad descargada de tinta (Vd). No obstante, la velocidad de descarga (v) y la frecuencia de activación (fr) son comparativamente altas y la amplitud de la fluctuación es más pequeña. Por lo tanto, al ajustar la temporización arbitrariamente dentro de esta gama de valores, resulta posible cambiar las cantidades de tinta descargada (Vd) sin variar la velocidad de descarga (v) y la frecuencia de activación (fr) de manera excesiva, es decir, sin afectar notablemente la calidad de la impresión. Es eficaz que las cantidades (Vd) de descarga de tinta se cambien dentro de una gama de intervalo aproximadamente de 30 \mus o menos. Dentro de esta gama de tiempos, las cantidades de descarga se pueden cambiar considerablemente. Por otra parte, en la gama de intervalo de 0 \mus (ambos calentadores (102) y (103) son activados a la misma vez) hasta aproximadamente 15 \mus, la fluctuación de la velocidad de descarga (v) y de la frecuencia de activación es grande. Por lo tanto, el resultado es casi el mismo que en el ejemplo convencional. En este caso, en el diagrama de tiempo mostrado en las figuras 18A a 18C, existe el caso en el que el impulso de activación es aplicado al calentador que debe ser activado más tarde después de que ha transcurrido un período de 15 \mus desde la aplicación del impulso de activación al calentador que se debe activar más pronto (ver figura 18B). Existe también el caso en el que el impulso de activación es aplicado al calentador que se debe activar más tarde después de haber transcurrido un período de 30 \mus (ver figura 18C). En este caso, la gama de valores óptima está comprendida entre estos dos casos en consideración de los resultados de las mediciones realizadas por el solicitante.

A continuación, se realizará la descripción adicional del tiempo de activación requerido de ambos dispositivos calentadores para la demostración del efecto anteriormente descrito. La figura 17 es un gráfico que muestra el tiempo transcurrido desde que ha sido activado el calentador de la cara frontal, y la fluctuación del menisco de tinta en el borde de apertura de la tobera. La figura 17 muestra el resultado de la observación de la situación o estado hasta que se atenúa la vibración del menisco mientras la activación de la cara posterior se encuentra en reposo. La cara positiva del menisco es la cantidad del mismo que se expansiona exteriormente desde el borde de la abertura de descarga, mientras que el lado negativo es la cantidad que se retrae a la cara interna de la parte correspondiente al borde de la abertura de descarga.

En este caso, de acuerdo con la presente invención, el menisco significa el punto de estabilización del interfaz entre gas y líquido en la parte de la abertura de descarga. Dado que el punto de estabilización es la punta de la columna de tinta líquida inmediatamente después de haber descargado la tinta (0 a 10 \mus), este punto se adopta y se representa como interfaz a efectos de comodidad. Como resultado de ello, el menisco queda dispuesto en el lado positivo inmediatamente después de la descarga de tinta. Después de ello, al contraerse la burbuja, la columna de líquido se reduce en las proximidades de la abertura de descarga. A continuación, se crea otro punto de estabilización en la posición de reducción. Esta parte se define como el menisco. En este caso, unos 10 a 15 \mus en la figura 17, tiene lugar una zona de discontinuidad. En otras palabras, para la presente invención, la temporización en la posición en el que el menisco ha sido retraído desde el borde de la abertura de descarga es sustancialmente igual a la temporización en la que tiene lugar la reducción en la columna del líquido descargado cerca de la abertura de descarga.

Tal como se ha descrito anteriormente, la presente realización produce sus efectos cuando la diferencia de temporización es de 15 \mus o más. En este caso, de acuerdo con la figura 17, esta gama de valores efectivos se encuentra comprendido durante el período en el que el menisco se encuentra en el lado negativo, es decir, cuando el dispositivo de calentamiento en la cara posterior ha sido activado, mientras el mecanismo se encuentra en la posición retraída desde el borde de apertura de la tobera. A este respecto, la figura 17 muestra que el menisco se encuentra en la cara positiva en una temporización de 80 \mus o más. En este caso, haciendo referencia a las figuras 16A a 16C, es fácilmente comprensible que la cantidad de descarga no cambia notablemente en una temporización de 30 \mus o más, o como es evidente en la gama de 80 \mus o más, en la que no se puede obtener un efecto esencial tal como se ha descrito anteriormente.

Tal como se puede comprender, las razones por las que la cantidad descargada varía dependiendo del tiempo de activación del dispositivo calentador se indican más adelante. En otras palabras, cuando el menisco es obligado a retraerse siguiendo la contracción de la burbuja que se ha desarrollado por la activación del dispositivo calentador frontal, el calentador posterior es activado para llevar a cabo la formación de las burbujas. A continuación, la fuerza de descarga de dichas burbujas es compensada por la velocidad en disminución del menisco, lo que hace la cantidad de descarga más pequeña. Si la temporización se hace más lenta, la velocidad de retracción del menisco se atenúa, posibilitando por lo tanto el incremento de la cantidad de descarga. Después de ello, la cantidad de descarga aumenta más cuando el menisco se restablece. En este caso, la magnitud del cambio resulta moderada.

Además, de acuerdo con la presente realización, cuando la burbuja, que ha sido desarrollada por la activación anterior del calentador en el lado frontal, se contrae, la resistencia al flujo (inercia) es menor en la parte frontal del calentador que la resistencia al flujo en la parte posterior del mismo cuando se ha activado el calentador de la cara o parte posterior. Como resultado, el mecanismo se retrae notablemente. A continuación, al activar el calentador de la cara posterior cuando se retrae el menisco y se restablece, resulta posible modular la cantidad descargada de tinta de modo considerable. Esencialmente, es eficaz el activar el calentador de la parte posterior durante el período en el que el menisco se encuentra en posición retraída del borde de la abertura de la tobera.

Tal como queda evidente de las figuras 16A a 16C, si se dispone en la etapa de formación, mediante la aplicación de la presente realización, en una temporización de 15 \mus aproximadamente a efectos de producir un píxel con una descarga de tinta más pequeña, mientras que si se ajusta la etapa de formación a una temporización aproximada de 15 \mus para producir un píxel con una cantidad de tinta descargada más grande como respuesta a las señales de impresión, por ejemplo, se hace posible llevar a cabo la gradación en la impresión por puntos más grandes y puntos más pequeños de acuerdo con las señales de impresión, proporcionando de esta manera la estabilización de la calidad de impresión sin cambiar las velocidades de descarga y frecuencias considerablemente en ambas etapas. Al realizar la temporización con mayor multiplicidad, resulta posible llevar a cabo una impresión de graduación múltiple en buenas condiciones.

Asimismo, cuando se forman pixels para puntos más pequeños, se activa solamente un dispositivo calentador, y cuando se forman puntos de pixels más grandes, la temporización se ajusta con referencia a las figuras 16A a 16C a efectos de no hacer demasiado grande la velocidad de descarga en comparación con la activación de un calentador para la formación de puntos de píxel más pequeños. De este modo, se puede obtener el mismo efecto tal como se ha descrito anteriormente. En este caso, cuando los dos calentadores son activados para formar los pixels de puntos más grandes, la cantidad de tinta descargada resulta más grande que la de los pixels de puntos más pequeños a formar por la activación de un calentador. Asimismo, para formar el punto más pequeño, solamente se activa un calentador, implementando de esta manera ahorros de energía.

Con el ajuste de la temporización de activación de ambos dispositivos de calentamiento tal como se ha descrito anteriormente, resulta posible superar la dificultad que ha encontrado la técnica convencional en la realización de la impresión con una temporización aproximada de 30 \mus con la cantidad de descarga de tinta suficiente (40 pl) a una velocidad de descarga que no es demasiado elevada, por ejemplo (8 m/s). Cuando los dos dispositivos calentadores son activados a la vez (retardo de tiempo 0 \mus), se puede obtener la cantidad de descarga de tinta de 40 pl. No obstante, si la velocidad de descarga pasa a ser de 12 m/s, el problema de salpicaduras tiende a producirse más frecuentemente.

Con la temporización ajustada aproximadamente a 15 \mus, puede ser posible la impresión a una velocidad comparativamente grande con una cantidad más pequeña de descarga de tinta. En este caso, cuando el calentador más grande de la cara posterior es activado antes que el calentador más pequeño de la cara frontal, es posible obtener una cantidad de descarga grande (Vd) sin hacer la velocidad de descarga (v) demasiado rápida.

A este respecto, la figura 19 es una vista que muestra la tobera (101) utilizada en otra realización. Tal como se muestra en la figura 19, el dispositivo calentador (102) de la cara frontal y el dispositivo calentador (103) de la cara posterior, que están configurados largos y estrechos, se han dispuesto con capacidad de intercambio.

De acuerdo con esta realización, cuando se reciben las señales de impresión, el dispositivo calentador (102) de la cara frontal es activado en primer lugar por el circuito de activación (no mostrado). A continuación, el dispositivo calentador (103) de la cara posterior es activado cuando ha transcurrido un período de 20 \mus. En este caso, las figuras 20A a 20F son vistas que ilustran esquemáticamente cada uno de los estados de la tinta y de la burbuja en la tobera (101) con el transcurso del tiempo. En las figuras 20A a 20F, se ha indicado el tiempo transcurrido desde el inicio de la activación del calentador de la parte frontal (102) en cada uno de los casos, respectivamente. La figura 20A muestra la situación antes de la activación de los dispositivos calentadores, y cuando el calentador (102) de la cara frontal es activado, tiene lugar ebullición laminar en la tinta creando una burbuja (104a). Por la presión de las burbujas ejercida por la burbuja (104a), la descarga de tinta empieza en la abertura de descarga (ver figura 20B).

Después de ello, cuando se ha terminado la expansión de la burbuja realizada por el calentador frontal (102) y empieza la contracción de la burbuja (104a) (ver figura 20C), tiene lugar la reducción de la columna de tinta líquida en la parte correspondiente a la abertura de descarga. Entonces se forma el menisco. La gotita de tinta (105), que está siendo descargada de la tobera, avanza hacia adelante sin retracción alguna (en este punto, el volumen de la gotita de tinta (105) es aproximadamente de 10 pl y la velocidad de descarga es aproximadamente de 7 m/s). Cualquier otra tinta que esta gotita es aspirada de la abertura de descarga junto con la contracción de la burbuja (104a) debido a la presión de dicha burbuja. De este modo, el menisco (105b) se retrae desde la parte (101a) de la abertura de la tobera. A continuación, después de que han transcurrido 20 \mus desde la activación del dispositivo calentador (102) de la parte frontal, es activado el calentador (103) de la cara posterior. De este modo, se crea una burbuja (104b) con el calentamiento facilitado por el calentador (103) (ver figura 20D). En esta situación, la contracción de la burbuja (104a) y la expansión de la burbuja (104b) avanzan simultáneamente. Como resultado, la succión de tinta debido a la contracción de la burbuja creada en la cara frontal es compensada por la expansión de la burbuja (104-b) que ha sido creada en la cara posterior. En este caso, además, dado que el calentador (103) de la cara posterior es mayor y su acción es por lo tanto mayor, la expansión de la burbuja (104b) funciona no solamente compensando la contracción de la burbuja (104a), sino que facilita asimismo el nuevo avance del menisco (105b). De este modo, la parte (105c) de la segunda gotita de líquido se forma sobre el extremo posterior de la primera parte (105a) de la gotita de líquido de la gotita de tinta (105). En este caso, a efectos de mayor comodidad, se ha indicado la parte de mayor diámetro de la gotita de tinta formada por la activación del calentador (102) de la cara frontal como primera parte (105a) de la gotita de líquido, y la parte de mayor diámetro de la gotita de tinta formada por el calentador (103) de la cara posterior como parte (105c) segunda de gotita de líquido. No obstante, en esta realización, la parte (105c) segunda de gotita de líquido se forma antes de que la parte de la cola de la zona (105a) de la primera gotita de líquido sea cortada en la tobera (101). Por lo tanto, la gotita de tinta (105) resulta ser la que tiene mayor diámetro de manera parecida a un nudo en dos lugares de la misma.

Después de ello, la burbuja (104a) se extingue mientras la burbuja (104b) se expande de manera continuada. A continuación, la gotita de tinta (105) avanza adicionalmente (ver figura 20E). Cuando la burbuja (104b) se contrae después de haberse expansionado, la gotita de tinta (105) es cortada con respecto a la tinta en la tobera (101), y el menisco (105b) se retrae (ver figura 20F). Dado que la parte (105c) de la segunda gotita de líquido se crea en la situación en la que el menisco (105b) se ha retraído comparativamente, su velocidad de avance es rápida. Por lo tanto, alcanza la parte (105a) de la primera gotita de líquido en la gotita de tinta (105). La cantidad final de descarga de la gotita de tinta (105) es aproximadamente de 30 pl, y la velocidad de descarga es aproximadamente de 8 m/s.

Realización 4

A continuación, con referencia a las figuras 21A a 21F, se hará la descripción de una cuarta realización de acuerdo con la presente invención.

De acuerdo con la presente realización, después de haber transcurrido 25 \mus desde la activación de la cara frontal del calentador (102), se activa la cara posterior del calentador (103). En las figuras 21A a 21F, se ha indicado el tiempo transcurrido desde el inicio de la activación del calentador (102) de la cara frontal en cada uno de los casos, respectivamente. La figura 21A muestra la situación antes de que sean activados los calentadores, y cuando se ha activado el calentador (102) de la cara frontal tiene lugar la ebullición laminar en la tinta creando una burbuja (106a). Entonces, igual que en la tercera realización, la burbuja (106) se expansiona gradualmente para iniciar la descarga de tinta (ver figura 21B). Después de ello, cuando se ha equilibrado la expansión de la burbuja por el calentador frontal (102), empieza la contracción de la burbuja (106a) (ver figura 21C). En esta situación, la gotita de tinta (una primera gotita de tinta) (107a) es descargada de la tobera. La tinta que permanece en la tobera es succionada hacia adentro junto con la contracción de la burbuja (106a). El menisco (107b) se retrae desde el borde (101a) de la abertura de la tobera.

A continuación, después de haber transcurrido 25 \mus desde la activación del calentador de la cara frontal (102), el calentador (103) de la cara posterior es activado creando una burbuja (106b) con calentamiento facilitado solamente por el calentador de la cara posterior (103) (ver figura 21D). En esta situación, la burbuja (106a) se extingue. En este caso, el calentador (103) de la cara posterior es más grande y su acción es superior, y al avanzar la expansión de la burbuja (106b), el menisco (107b) avanza hacia adelante nuevamente. Entonces, se descarga la segunda gotita de tinta (107c) por detrás de la primera gotita de tinta (107a). La velocidad de la segunda gotita de tinta (107c) es aproximadamente de 9 m/s tal como se puede apreciar en la figura 16A, siendo más rápida que la velocidad de la primera gotita de tinta (107a). Por lo tanto, la segunda gotita de tinta alcanza la primera gotita de tinta de manera que ambas gotitas de tinta (107a) y (107c) se combinan (forman un solo cuerpo) (ver figura 21E).

Después de ello, la burbuja (106a) se contrae y se extingue dentro de poco tiempo. Junto con esta extinción, se retrae el menisco (108). En esta situación, la gotita de tinta combinada (107) se desplaza sustancialmente a la misma velocidad que la primera gotita de tinta (107a) (ver figura 21F).

A este respecto, la magnitud del menisco (107b), que se retrae después de completar la descarga de tinta tal como se ha descrito anteriormente, puede ejercer influencia en la siguiente descarga de tinta. No obstante, esta magnitud de la retracción del menisco está determinada por el equilibrio entre la inercia (resistencia de la trayectoria de flujo) en la cara frontal y la inercia en la cara posterior del calentador que se utiliza cuando tiene lugar la desaparición en el calentador de la cara posterior. Por lo tanto, si la inercia de la cara frontal (resistencia al flujo) es superior tal como la presente realización, la magnitud de retracción del menisco se hace más reducida. Entonces, se favorece la frecuencia de impresión.

Ejemplo comparativo no comprendido dentro del alcance de la invención reivindicada

A continuación, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, se realizará la descripción de un método de descarga que es especialmente efectivo cuando se descargan gotitas de tinta más pequeñas.

La figura 22 es una vista que muestra una tobera (101) utilizada para descargas de tinta de acuerdo con este ejemplo comparativo. En la tobera (101) , se ha dispuesto un calentador de la cara frontal (102) más estrecho sobre la cara (101a) del borde de la apertura de la tobera, y un calentador posterior más ancho (103) situado detrás de aquél. Para el método de impresión por chorro de tinta del presente ejemplo comparativo, el calentador de la parte frontal (102) es activado, en principio, por un circuito de activación (activador del cabezal), que se describirá más adelante, cuando se reciban las señales de impresión. A continuación, después de ello, se activa el calentador (103) de la cara posterior. De acuerdo con el presente ejemplo comparativo, la temporización de activación para ambos calentadores (102) y (103) se ajusta en una gama de valores de 10 a 15 \mus o más preferentemente, en una gama de valores de 11 a 14 \mus, aproximadamente. De manera óptima, se aplica un único impulso de voltaje de 4 \mus a intervalos de 12 \mus aproximadamente. A continuación, se realizará la descripción de esta temporización de activación.

El solicitante ha medido la velocidad de descarga de tinta (v), la cantidad de tinta descargada (Vd), y la frecuencia de relleno (fr) con la temporización de activación de ambos calentadores (102) y (103) variable. Además, se observan los cambios de volumen de la burbujas después de la formación de las mismas con los resultados indicados en las figuras 23A a 23D.

De acuerdo con esta medición y observación, cuando la temporización de retraso (intervalo) del calentador (103) que es activado más tarde que el calentador (102) que ha sido activado de manera anticipada se encuentra en una gama de 10 a 15 \mus, en particular en la gama de 12 \mus, la velocidad de descarga (v) es comparativamente grande (aproximadamente 8 m/s), y la frecuencia de relleno se encuentra sustancialmente en el valor máximo (13,5 a 13,8 kHz aproximadamente), mientras que la cantidad de descarga de tinta (Vd) se mantiene sustancialmente en el valor mínimo (10 pl). Por lo tanto, si la temporización se ajusta dentro de esta gama de valores, resulta posible formar puntos finos, cada uno de ellos con una cantidad pequeña de tinta a una velocidad de descarga más elevada, y una frecuencia de relleno asimismo más elevada.

Como contraste, si la temporización es de 0 \mus (dos calentadores activados a la vez), la cantidad de tinta descargada (Vd) es mayor (aproximadamente 40 pl), y la frecuencia (fr) es extremadamente más baja (aproximadamente 10 kHz), si bien la velocidad de descarga (v) es más rápida (aproximadamente 12 m/s). En otras palabras, la magnitud de retracción de un menisco se hace mayor después de la descarga, lo cual requiere un tiempo adicional para relleno. Por lo tanto, se debe disponer un intervalo más largo de descarga de tinta a efectos de no llevar a cabo ninguna impresión mayor. Asimismo, en la gama de tiempos de 0 \mus o más hasta aproximadamente 10 \mus, la velocidad de descarga (v) y la frecuencia (fr) se hacen más reducidas y no se anticipa ningún efecto significativo, si bien la cantidad de tinta descargada (Vd) se hace gradualmente más pequeña. Por otra parte, si la temporización supera 15 \mus, la cantidad descargada (Vd) se hace mayor de manera brusca, mientras que la frecuencia (fr) se hace más pequeña. Por lo tanto, tampoco se puede conseguir ninguna impresión mayor.

A este respecto, cuando solamente es activado el calentador de la cara frontal (102), la cantidad de descarga es 10 pl, la velocidad de descarga es 6 m/s, y la frecuencia de relleno es de 10 kHz, aproximadamente. Si únicamente el calentador de la cara posterior (103) es activado, la cantidad de descarga es de 30 pl, la velocidad de descarga es de 10 m/s, y la frecuencia de relleno es de 14 kHz, aproximadamente. A partir de estos descubrimientos, la velocidad de descarga de aproximadamente 8 m/s con una activación retrasada aproximadamente en 12 \mus es más rápida que la activación solamente por el calentador frontal (102). En este caso, se puede suponer que las dimensiones mayores del calentador (103) de la cara posterior contribuyen a la presentación de esta velocidad más rápida.

Teniendo en cuenta todos estos aspectos, resulta posible imprimir velocidades superiores al minimizar la cantidad de descarga (Vd) sustancialmente, ajustando la temporización en una gama de 10 a 15 \mus. Particularmente, en una gama de temporización de 11 a 14 \mus, este efecto se puede obtener de manera más notable.

La figura 23D muestra la relación de volumen entre el desarrollo y contracción de la burbuja después de la creación de la misma y después de que se haya activado el calentador (102) de la cara frontal. De acuerdo con esta proporción, el volumen de la burbuja resulta máximo, es decir, (Vb / Vbmax = 1), aproximadamente en una gama de valores de 10 a 15 \mus después de que el calentador de la cara frontal (102) ha sido activado. Las observaciones sobre este respecto se facilitarán a continuación.

En primer lugar, el calentador (en este caso, el calentador de la cara frontal (102)) es activado para crear una burbuja para la descarga de tinta. Entonces, junto con la contracción (extinción) de la burbuja, se aspira tinta alrededor de la burbuja y, en esta situación se crea una burbuja al activar el calentador de la cara posterior (en este caso, el calentador (103) de la cara posterior). A continuación, se compensa la contracción y desaparición de la burbuja anterior por la creación y desarrollo de la última burbuja. En otras palabras, de forma sincronizada con la contracción de la burbuja anterior, se desarrolla la burbuja posterior. De esta manera, el volumen total de burbujas se mantiene constante dentro de un determinado período de tiempo. Durante este período, difícilmente fluye la tinta. Como consecuencia, la retracción del menisco, que es provocada por la aspiración de la tinta hacia el interior de la tobera, se hace más reducida.

La función del método de activación se puede definir como ajuste de la frecuencia de relleno a la que se puede obtener cuando solamente se activa el calentador de activación posterior. Tal como se ha descrito anteriormente, se puede suponer que el menisco controlado por medio del calentador de activación posterior funciona controlando la frecuencia de relleno de este método.

En particular, cuando el calentador (102) de la cara frontal es activado con anterioridad, y el calentador de la cara posterior es activado más tarde, la gotita de tinta se descarga a una velocidad de descarga más rápida cuando el calentador (102) de la cara frontal es activado, a causa de la inercia (resistencia a la trayectoria de flujo) del calentador (102) de la cara frontal es más reducida por delante del mismo, mientras que la inercia es más grande por detrás del mismo. Como resultado, el flujo invertido de tinta hacia la cara posterior difícilmente puede tener lugar. Asimismo, la inercia por delante del calentador (103) de la cara posterior es más grande, mientras que la inercia en la parte posterior del mismo es más pequeña. Por lo tanto, cuando la burbuja creada por la activación del calentador (103) de la cara posterior se contrae hasta desaparecer, la tinta de la cara posterior es aspirada en mayor medida que la de la cara frontal. Como resultado de ello, resulta posible suprimir la retracción del mecanismo que es provocada por la aspiración de tinta en la cara frontal. En este caso, entonces, con la aspiración de la tinta desde la cara posterior, se favorece la eficacia del relleno (relleno de tinta). De esta manera, incluso comparando con la descarga de tinta llevada a cabo por la utilización del dispositivo calentador (102) de la cara frontal solamente, la frecuencia de relleno se favorece haciendo posible la impresión a velocidades más elevadas. En este caso, por el contrario, la influencia de la creación y desarrollo de la burbuja de la cara posterior es absorbida por la contracción y desaparición de burbuja de la cara frontal. Como resultado, no existe posibilidad de que la gotita de tinta se descargue exteriormente desde el borde de apertura de la tobera incluso cuando se efectúa la activación del calentador (103) de la cara posterior.

De acuerdo con el presente ejemplo comparativo, una impresión más elevada se consigue en base a dicho principio que se ha descrito. Es necesario disponer la contracción y desaparición de la burbuja de la cara frontal de manera que se efectúe en sincronismo con la creación y desarrollo de la burbuja de la cara posterior. Con este objetivo, es deseable ajustar la temporización de manera que la burbuja sea creada con el calentamiento por el calentador de la cara posterior en una situación en la que la burbuja que ha sido creada con anterioridad presenta el volumen máximo y, después de ello, la burbuja puede seguir solamente su ciclo de contracción. De esta manera, al activar ambos dispositivos calentadores con la temporización desviada, resulta posible favorecer la frecuencia de relleno a efectos de obtener imágenes de mayor calidad a mayor velocidad, manteniendo simultáneamente la cantidad de descarga de tinta más reducida.

A este respecto, la figura 24 muestra la tobera de acuerdo con otro ejemplo comparativo. Esta tobera (101) está dotada de un calentador frontal (102) más pequeño y un calentador posterior más grande (103) que están dispuestos en serie en los lados frontal y posterior, respectivamente. En este caso, el efecto que se puede obtener es el mismo que en el caso representado en la figura 22. Asimismo, la figura 25 muestra la tobera de acuerdo con otro ejemplo comparativo. Para la tobera (101), se dispone el calentador (102) de la cara frontal y el calentador (103) de la cara posterior en la misma configuración, pero estos calentadores están parcialmente desviados en esta disposición. En este caso, la velocidad de descarga (v) no cambia tanto como en el caso representado en la figura 22.

Asimismo, los impulsos de activación pueden ser no solamente un impulso único, tal como se ha descrito anteriormente, sino que pueden ser un impulso doble, o puede ser el impulso complejo formado por ambos conjuntamente.

Asimismo, cada uno de los calentadores mostrados en la figura 22, figura 24 y figura 25, pueden ser activados individualmente. Es preferible unificar el voltaje de iniciación de la formación de burbujas, de manera que cualquiera de ellos puede ser activado por la aplicación de un único e igual voltaje de activación. Para ello, la longitud de cada uno de los calentadores se hace sustancialmente igual.

En cuanto a las dimensiones de los calentadores, el calentador de la cara frontal (más próximo a la abertura de descarga) se hace más pequeño que el de la cara posterior (más alejado de la abertura de descarga) o bien es preferible hacerlo sustancialmente igual.

La figura 26 es un gráfico que muestra la relación entre la cantidad de descarga de tinta (Vd) y la velocidad de descarga (v) con respecto a la distancia (OH) desde la abertura de descarga del calentador cuando un calentador es activado independientemente, y muestra también el producto del área (So) de la abertura de descarga y la distancia (OH) conjuntamente.

En la figura 26, los puntos singulares (a) y (b) son regulados y la distancia (OH) es dividida en tres áreas: el área igual o superior a (a) se designa (A); el área igual o inferior a (b), se designa (B); y el área entre (a) y (b), se designa (C). La tendencia característica de cada área es la siguiente: en el área (S), la velocidad de descarga (v) y la cantidad descargada (Vd) son sustancialmente proporcionales al incrementar la distancia (OH), y la relación (v/Vd) es casi constante; en el área (B), la cantidad de descarga (Vd) es casi proporcional al producto del área de descarga (So) y la distancia (OH), y la velocidad de descarga (v) es inversamente proporcional. A continuación, la relación (v/Vd) se reduce al incrementar la distancia (OH), y en el área (C), la cantidad de descarga (Vd) es casi constante. De la tendencia característica descrita anteriormente, si dos calentadores quedan dispuestos en una trayectoria de flujo con atención a la cantidad de descarga (Vd), por ejemplo, es preferible disponer el calentador de la cara frontal en el área (B), y el calentador de la cara posterior en el área (A) de manera que la cantidad de descarga (Vd) resulta casi la misma.

Asimismo, cada una de las áreas anteriormente mencionadas se puede definir tal como se indica a continuación prestando atención a cada una de las cantidades de descarga (Vd) y velocidades de descarga (v), respectivamente.

Desde el punto de vista de la cantidad de descarga (Vd)

Área (A): Zona en la que la cantidad de descarga (Vd) se reduce al incrementar la distancia (OH).

Área (B): Zona en la que la cantidad de descarga aumenta casi en proporción a la distancia (OH).

Área (C): Zona en la que la cantidad de descarga (Vd) es casi constante con respecto a la distancia (OH).

Desde el punto de vista de la velocidad de descarga (v)

En todas las zonas, la velocidad de descarga (v) se hace más lenta junto con un incremento de la distancia (OH). En particular, en el área (C), la magnitud del cambio resulta moderada.

En cuanto a las posiciones del dispositivo calentador, es preferible posicionar el calentador de la cara frontal en el área (B). Entonces, resulta posible descargar gotitas más finas a velocidades más elevadas.

De acuerdo con el presente ejemplo comparativo, cuando se reciben señales de impresión, el calentador frontal (102) es activado en primer lugar por el circuito de activación (no mostrado). A continuación, el calentador de la cara posterior (103) es activado cuando transcurre un tiempo de 12 \mus. En este caso, las figuras 27A a 27F son vistas que ilustran esquemáticamente cada estado de la tinta y burbuja en la tobera (101) del presente ejemplo comparativo con el transcurso del tiempo. En las figuras 27A a 27F, se ha indicado el tiempo transcurrido desde el inicio de la activación del calentador (102) en la cara frontal en cada uno de los eventos, respectivamente. La figura 28 muestra el impulso de activación (A) del calentador de la cara frontal (102), y el impulso de activación (B) del calentador (103) de la cara posterior.

En primer lugar, cuando el calentador (102) de la cara frontal es activado, tiene lugar la ebullición laminar en la tinta creando una burbuja (104a) (ver figura 27A). Por la presión de la burbuja ejercida por esta burbuja (104a), la descarga de tinta empieza en la abertura de descarga (ver figura 27B), y la burbuja se desarrolla.

Si bien no se ha mostrado en las figuras 27A a 27F, en el momento de tiempo 12 \mus en el que se mantiene esencialmente el volumen máximo de la burbuja (104), el calentador (103) de la cara posterior es activado. Después de ello, cuando el desarrollo de la burbuja por medio del calentador (102) de la cara frontal queda equilibrado, y empieza la contracción de la burbuja (104a), se incrementa una burbuja (104b) que ha sido desarrollada con calentamiento por el calentador (103) de la cara posterior incrementa al mismo tiempo (ver figura 27C). En esta situación, la gotita de tinta (105), que está siendo descargada de la tobera (101), avanza hacia adelante sin retracción alguna. La burbuja (104a) ha empezado ya a contraerse, y la fuerza que succiona la tinta circundante está activada. No obstante, la presión ejercida por la burbuja (104b) actúa sobre la tinta circundante empujándola hacia fuera. Como resultado de ello, una queda desplazada con respecto a la otra. En otras palabras, si bien la tinta se desplaza solamente en el espacio extremadamente limitado del intersticio entre las burbujas (104a) y (104b), no hay particular influencia a ejercer sobre la tinta que reside en la parte frontal del calentador (102) de la cara frontal y en la parte posterior del calentador (103) de la cara posterior. Como resultado, no ocurre fluctuación significativa alguna. En esta situación, no existe tampoco casi retracción del menisco. Tal como se ha mostrado en la figura 27D, la situación es la misma aunque la burbuja (104a) se encuentra casi extinguida, y el volumen de la burbuja (104b) resulta casi máximo.

Entonces, tal como se ha mostrado en las figuras 27E y 27F, después de que la burbuja (104a) ha desaparecido, la burbuja (104b) se contrae para desaparecer, actuando de esta manera sobre la tinta circundante que será aspirada. No obstante, tal como se ha descrito anteriormente, dado que la inercia por delante del calentador (103) de la parte posterior es mayor que la inercia en la parte posterior del calentador (103) de la cara posterior, la fuerza de succión de la tinta ejercida por la contracción y desaparición de la burbuja (104b) actúa sobre la parte posterior de la tobera en vez de hacerlo sobre la parte delantera de la misma. En otras palabras, la fuerza de succión de la tinta, ejercida por la contracción y desaparición de la burbuja (104b), tiene el efecto promocional sobre el relleno (relleno de tinta) en vez de tenerlo en la retracción del menisco. De este modo, la frecuencia de relleno queda incrementada haciendo posible una impresión más elevada.

Asimismo, las inercias frontal y posterior del calentador (103) de la parte posterior mantienen la relación tal como se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, las burbujas creadas por el dispositivo calentador (103) de la cara posterior no contribuyen excesivamente a la descarga de tinta desde el extremo de apertura de la tobera directamente.

Realización 5

La figura 9 es una vista que muestra un cabezal de descarga de líquido utilizado en una quinta realización de acuerdo con la presente invención. El cabezal de descarga de líquido está dotado de una serie de calentadores en las toberas, respectivamente, que están dispuestos en paralelo con la dirección de trayectoria de flujo en una misma posición (distancia (OH) desde el borde del dispositivo calentador en el lado de la abertura de descarga a la abertura de descarga es igual a cada una de ellas), poseyendo cada una la misma configuración, resistencia y área, respectivamente. La figura 10 es un gráfico que muestra la relación entre la velocidad de descarga (Vave) y el volumen de descarga (Vd), que se obtienen al desviar la temporización de estos dispositivos calentadores conjuntamente. El gráfico es el mismo en su conjunto que el descrito en relación con la figura 8. Tal como es fácilmente comprensible de las figuras 9 y 10, cuando la temporización es desviada para los mismos calentadores en las mismas posiciones, los de las izquierda y los de la derecha (\pm temporización) resultan simétricos. Por lo tanto, cualquiera de ellos puede ser capaz de ser utilizado como referencia. Se encuentra desde luego dentro del ámbito de la presente invención que estos calentadores sean realizados distintos y sean dispuestos en paralelo entre sí o que su disposición se desvía, respectivamente (incluyendo el caso en el que los calentadores son adyacentes entre sí en la posición en la que la dirección de las trayectorias de flujo es localmente presente).

Cartucho del cabezal de descarga de líquido

A continuación, se hará brevemente la descripción de un cartucho de cabezal de descarga de líquido dotado del cabezal de descarga de líquido utilizado para las realizaciones anteriores, que está montado en ellas.

La figura 11 es una vista en perspectiva con las piezas desmontadas que muestra esquemáticamente el cartucho del cabezal de descarga de líquido. De modo breve, este cartucho de cabezal de descarga de líquido está formado principalmente por un cabezal de descarga de líquido (200) y un contenedor de líquido (580).

La unidad (200) del cabezal de descarga de líquido comprende un sustrato elemental (501), paredes separadoras (530), un elemento dotado de ranuras (550), un resorte de presión (578), un elemento de suministro de líquido (590), y un elemento de soporte (570), entre otros. Sobre el sustrato elemental (501), una serie de resistencias generadores de calor están dispuestas en líneas, y asimismo se ha dispuesto una serie de dispositivos funcionales a efectos de activar estas resistencias generadoras de calor de modo selectivo. Este sustrato elemental (501) y el techo ranurado (550) están unidos formando trayectorias de flujo de descarga (no mostradas) para la distribución de líquido de descarga que se debe descargar.

El elemento de resorte de presión (578) proporciona al elemento ranurado (550) una fuerza antagonista que actúa en dirección hacia el sustrato elemental (501). Con esta fuerza antagonista, el elemento ranurado (550), así como el elemento de soporte (570) que se describe más adelante, están formados integralmente entre sí en buenas condiciones.

El elemento de soporte (570) soporta el sustrato elemental (501) y otros elementos. Sobre este elemento de soporte (570), se ha dispuesto además un circuito impreso (571) conectado con el sustrato elemental (501) para suministrar señales eléctricas, y una plantilla de contacto (572) que está conectada con el lado del aparato para el intercambio de señales eléctricas con el aparato.

El contenedor de líquido (590) retiene en el mismo el líquido a descargar tal como tinta. En el lado externo del contenedor de líquido (590), la unidad de posicionado (594) está dispuesta para la disposición de un elemento de conexión que conecta el cabezal de descarga de líquido y el contenedor de líquido, y los vástagos de fijación (595) están dispuestos para la fijación de dicho elemento de conexión. La descarga de líquido es suministrada a la trayectoria (581) de suministro de líquido del elemento (580) de suministro de líquido desde la trayectoria de suministro de líquido (592) del contendedor por intermedio de la trayectoria de suministro (584) del elemento de conexión, y a continuación, es suministrado a la cámara común de líquido mediante las trayectorias de suministro de líquido de descarga (583), (571) y (521) dispuestas para cada uno de los elementos.

En este caso, para este contenedor de líquido, la disposición puede ser realizada para utilizarla mediante relleno de líquidos después de que se ha consumido cada uno de ellos. Para ello, es deseable disponer una entrada de inyección de líquido para el contenedor de líquido. Asimismo, puede ser posible formar el cabezal de descarga de líquido y el contenedor de líquido conjuntamente con un solo cuerpo o formarlos separadamente.

Aparato de descarga de líquido

La figura 12 es una vista que muestra esquemáticamente la estructura de un aparato de descarga de líquido que lleva montado en el mismo un cabezal de descarga de líquido tal como se ha descrito anteriormente. En este caso, en particular, se realizará la descripción de un aparato de impresión por chorros de tinta que utiliza tinta como líquidos de descarga. Un carro HC del aparato de descarga de líquido lleva montado en el mismo un cartucho de cabezal desmontable formado por una unidad (90) de depósito de líquido que retiene la tinta y una unidad de cabezal de descarga de líquido (200). El carro se desplaza de forma alternativa en la dirección de la anchura del soporte de impresión (150), tal como una hoja de papel de impresión, que es transportada por medios destinados a su transporte.

Cuando se facilitan señales de activación a la unidad del cabezal de descarga de líquido situado sobre el carro procedentes de un dispositivo de suministro de la señal de activación (no mostrado), se descarga un líquido de impresión desde el cabezal de descarga de líquido al soporte de impresión de acuerdo con las señales de activación.

Asimismo, el aparato de impresión por chorros de líquido según la presente realización es dotado de un motor (111) que sirve como fuente de impulsión, engranajes (112) y (113), eje (115) para el carro, y otros elementos necesarios para transmitir la potencia desde la fuente de impulsión hasta el carro. Mediante la utilización de este aparato de impresión y del método de descarga de líquido adaptado por el mismo, resulta posible obtener imágenes impresas en buenas condiciones con la descarga de líquido a varios soportes de impresión.

La figura 13 es un diagrama de bloques que muestra la totalidad del cuerpo del aparato de impresión que lleva a cabo la impresión por chorros de tinta con la aplicación de un método de descarga de líquido y el cabezal de descarga de líquido utilizados en la presente invención.

Este aparato de impresión recibe información de impresión procedente de un ordenador hospedante (300) como señales de control. La información de impresión es retenida provisionalmente sobre el interfaz de entrada (301) dispuesto en el interior del aparato de impresión. Al mismo tiempo, la información de impresión es convertida en datos ejecutables por el aparato de impresión, e introducida en la CPU (302) que sirve de modo doble como medio de suministro de señales de activación al cabezal. En base del programa de control almacenado en la ROM (303), la CPU (302) procesa los datos introducidos a la CPU (302) utilizando la RAM (304) y otras unidades periféricas, convirtiéndolas de esta manera en los datos a imprimir (datos de imagen).

Asimismo, la CPU (302) produce los datos de activación del motor para activar el motor de impulsión a efectos de desplazar la hoja de impresión y el cabezal de impresión en sincronismo con los datos de imagen producidos de esta manera. Los datos de imagen y datos de activación del motor se transmiten al cabezal (200) y al motor de impulsión (306) con intermedio del controlador (307) del cabezal y del controlador (305) del motor, respectivamente. A continuación, con la temporización controlada, el cabezal y el motor son activados de manera que se forman
imágenes.

En cuanto a los soportes de impresión que se pueden utilizar por un aparato de impresión del tipo destinado a disponer tinta u otros líquidos en el mismo, se pueden indicar diferentes tipos de papel y hojas OHP, material plástico utilizado para discos compactos, paneles ornamentales, o similares, materiales textiles, materiales metálicos tales como aluminio, cobre, cuero, tal como cuero de vaca, cuero de cerdo o cuero artificial, materiales de madera tales como madera o contrachapados, material de bambú, material cerámico tal como losetas, o estructuras tridimensionales tal como una esponja.

Asimismo, como aparato de impresión descrito anteriormente, se incluyen aparatos de impresión que imprimen sobre diferentes tipos de papel y hojas OHP, aparato de impresión a utilizar para impresión sobre discos compactos y otros materiales plásticos, aparato de impresión para su utilización en la impresión sobre metal, tal como placas metálicas, aparato de impresión para la impresión sobre cuero, aparato de impresión para su utilización en la impresión de madera, aparato de impresión para su utilización en la impresión sobre cerámicas, aparato de impresión para su utilización en la impresión de una estructura de red tridimensional, tal como una esponja.

Asimismo, como líquido de descarga a utilizar para estos aparatos de descarga de líquido, debe ser suficiente para adoptar el que se adapta a cada uno de los soportes de impresión y condiciones de impresión.

Sistema de impresión

A continuación se describirá un ejemplo del sistema de impresión por chorros de tinta para imprimir sobre un soporte de impresión utilizando el cabezal de descarga de líquido antes mencionado como cabezal de impresión.

La figura 14 es una vista que ilustra esquemáticamente la estructura del sistema de impresión por chorros de tinta que utiliza el cabezal de descarga de líquido (201) utilizado para la presente invención.

El cabezal de descarga de líquido es un cabezal del tipo de líneas completas en el que una serie de aberturas de descarga queda dispuesta a intervalos de 360 dpi en una longitud que corresponde a la anchura que se puede imprimir sobre el soporte de impresión (150). Cuatro cabezales de descarga, cada uno de ellos para su utilización con los colores: amarillo (Y), magenta (M), ciánico (C) y negro (Bk), están fijados y soportados por el soporte (202) en paralelo entre sí a intervalos determinados en la dirección x.

A estos cabezales de descarga de líquido se suministran señales desde el controlador (307) del cabezal. En base a estas señales, se activa cada uno de los cabezales de descarga de líquido.

Para cada uno de los cabezales de descarga de líquido, se suministran cuatro colores de tinta Y, M, C y Bk desde cada uno de los contenedores (204a) a (204d).

Asimismo, en la parte inferior de cada uno de los cabezales de descarga de líquido, se ha dispuesto cada una de las caperuzas o cierres (203a) a (203d) de cabezal que tienen una esponja u otro cuerpo absorbente de tinta, respectivamente. Cuando ha cesado la impresión, cada uno de los cabezales de descarga de líquido está cubierto con cada una de las caperuzas de cabezal a efectos de mantenerlas en buenas condiciones.

En este caso, el numeral de referencia (206) indica una cinta transportadora que constituye un medio transportador para el transporte de diferentes tipos de soportes de impresión, tal como se ha descrito anteriormente para cada una de las realizaciones. La cinta transportadora (206) es impulsada en una trayectoria determinada por medio de diferentes rodillos, y es impulsada por rodillos de impulsión conectados con un controlador (305) del motor.

A este respecto, la descripción ha sido realizada utilizando un cabezal de líneas completas como cabezal a utilizar. No obstante, el cabezal no está limitado necesariamente al tipo de líneas completas. Puede ser posible adoptar un cabezal de descarga de líquido más pequeño que está dispuesto en una forma que la impresión es llevada a cabo transportando dicho cabezal en la dirección de la anchura del soporte de impresión.

De los métodos de impresión por chorros de tinta, la presente invención es particularmente eficaz cuando se aplica a cabezales para chorros de tinta y aparatos de impresión que utilizan energía térmica.

Con respecto a la estructura típica y principio operativo de este método, es preferible para la presente invención adoptar los que se pueden implementar utilizando el principio fundamental que se da a conocer en las descripciones de las patentes U.S.A. Nº 4.723.129 y Nº 4.740.796, por ejemplo. Este método es aplicable al sistema de impresión del tipo llamado bajo demanda y asimismo a un sistema de impresión de tipo continuo. No obstante, especialmente en el caso del tipo bajo demanda, las señales de descarga se han suministrado desde un circuito de activación a elementos convertidores electrotérmicos dispuestos sobre una hoja de retención de líquido (tinta) o trayectoria de líquido, y de acuerdo con la información de impresión, por lo menos se facilita una señal de activación para proporcionar líquido de impresión (tinta) con una elevación rápida de la temperatura, de manera que se crea ebullición laminar, que se encuentra más allá de la ebullición nuclear, en el líquido, generando de esta manera energía térmica que crea ebullición laminar en la superficie termoactiva del cabezal de impresión. Como resultado de ello, se forma una burbuja en el líquido (tinta) por esta señal de activación, una a una. Este método es, por lo tanto, particularmente eficaz para el método de impresión del tipo bajo demanda. Por el desarrollo y contracción de la burbuja, el líquido (tinta) es descargado de cada una de las aberturas de descarga para producir como mínimo una gotita. La señal de activación adopta más preferentemente la forma de impulsos porque el desarrollo y contracción de la burbuja se puede efectuar instantáneamente y de manera apropiada. El líquido (tinta) es descargado con una respuesta más rápida. La señal de activación en forma de impulsos es preferible tal como se da a conocer en las descripciones de las patentes U.S.A. Nº 4.463.359 y Nº 4.345.262. A este respecto, la velocidad que incrementa la temperatura de la superficie termoactiva es preferente tal como la que se da a conocer en la descripción de la patente U.S.A. Nº 4.313.124 para conseguir una excelente impresión en las mejores condiciones.

La estructura del cabezal de impresión puede ser la que se muestra en cada una de las descripciones antes mencionadas, de manera que la estructura está dispuesta para combinar las aberturas de descarga, trayectorias de líquido y los elementos convertidores electrotérmicos (trayectorias de líquido de tipo lineal o trayectorias de líquido de tipo de ángulo recto), y también puede ser la estructura que se da a conocer en las descripciones de las patentes U.S.A. Nº 4.558.333 y Nº 4.459.600 en las que las partes de activación térmica están dispuestas en un área curvada. Todas estas estructuras son apropiadas para su utilización en la presente invención. Además, la presente invención es efectivamente aplicable a la estructura que se da a conocer en la solicitud de patente japonesa a inspección pública Nº 59-123670 en la que se utiliza una ranura común como abertura de descarga para elementos convertidores electrotérmicos múltiples y, asimismo, a la estructura que se da a conocer en la solicitud de patente japonesa a inspección pública Nº 59-138416 en la que se forma una abertura para la absorción de la onda de presión de la energía térmica de manera correspondiente a las aberturas de descarga.

Además, como aparatos de impresión a utilizar en la presente invención, puede ser posible adoptar un aparato de copiado combinado con un dispositivo de lectura, además del terminal de salida de imagen para un ordenador u otro aparato de proceso de informaciones. Asimismo, puede ser posible adoptar equipos facsímil dotados de funciones de funciones de transmisión y recepción, entre otros.

Tal como se ha descrito anteriormente, y de acuerdo con la presente invención, una serie de elementos convertidores electrotérmicos convenientemente dispuestos son activados uno después de otro para hacer la cantidad de descarga variable con velocidades de descarga sustancialmente constantes de las gotitas para la respectiva diferencia de tiempo de activación en condiciones de activación dentro de una gama que posibilita el cambio de la cantidad o magnitud de las gotitas. Entonces, resulta posible cambiar la magnitud de descarga, manteniendo simultáneamente por sucesión y proyección de las gotitas de tinta sustancialmente constantes cuando llegan a la superficie de un soporte de impresión. De esta manera, se pueden obtener copias de alta calidad sin desviación de las posiciones de impacto con independencia de los diámetros de los puntos, mayores o menores. Además, incluso cuando cada una de las gotitas de tinta formada por una cantidad más reducida de tinta descargada es proyectada desde la tobera y orificio capaz de proporcionar una cantidad de descarga más grande, raramente se encuentran los problemas tales como descargas inhabilitadas o en torsión, porque la velocidad de descarga no se hace más lenta.

Claims (20)

1. Método de descarga de líquido para la descarga de líquido desde una tobera que tiene como mínimo un primer elemento electrotérmico (5, 103) y un segundo elemento electrotérmico (4, 102), cada uno de los cuales es capaz de formar una burbuja para descargar líquido desde dicha tobera, cuyo método comprende:

la activación de dicho primer elemento electrotérmico con un primer impulso eléctrico para formar una primera burbuja;

activar dicho segundo elemento electrotérmico con un segundo impulso eléctrico para formar una segunda burbuja, desplazándose el inicio de dicho segundo impulso eléctrico con respecto al inicio de dicho primer impulso eléctrico por un desplazamiento en el tiempo escogido para conseguir la descarga de un volumen predeterminado de líquido por el efecto combinado de la expansión de dichas primera y segunda burbujas,

caracterizándose el método porque:

dicho desplazamiento de tiempo está limitado a encontrarse dentro de una gama fija de valores (T1:T2; T4:T5) dentro de la cual la velocidad del líquido de descarga es sustancialmente independiente de la magnitud de dicho desplazamiento de tiempo.

2. Método, según la reivindicación 1, en el que como mínimo una parte de dicho segundo elemento electrotérmico (4, 102) está situada más cerca de dicha tobera que cualquiera de las partes de dicho primer elemento electrotérmico (5, 103).

3. Método, según la reivindicación 1 ó 2, en el que como mínimo una parte de dicho segundo elemento electrotérmico (4, 102) está situada a la misma distancia desde dicha tobera tal como, como mínimo, una parte de dicho primer elemento electrotérmico (5, 103).

4. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho primer impulso es retrasado con respecto a dicho segundo impulso.

5. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho segundo impulso es retrasado con respecto a dicho primer impulso.

6. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho segundo elemento electrotérmico (4, 102) tiene un área más reducida que dicho primer elemento electrotérmico (5, 103).

7. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que las áreas de dichos primer y segundo elementos electrotérmicos son iguales.

8. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el líquido es descargado de dicha tobera en forma de dos o más gotitas separadas, siendo la velocidad de las gotitas tal que las gotitas descargadas más tarde alcanzan y chocan con las gotitas descargadas previamente, de manera que la totalidad de líquido descargado impacta sobre la superficie de dicho soporte de impresión en forma de una sola gotita.

9. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que antes de la separación de menisco que se retira de dicha tobera después de descarga de líquido efectuada por uno de dichos primer y segundo elementos electrotérmicos, se suministra un impulso eléctrico al otro de dichos primer y segundo elementos electrotérmicos.

10. Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el líquido descargado lleva a cabo la impresión sobre un soporte de impresión de acuerdo con una señal de impresión suministrada externamente, y cada punto sobre la superficie de dicho soporte de impresión es formado por el impacto de una gotita única.

11. Método, según la reivindicación 10, en el que dicho desplazamiento de tiempo es escogido de acuerdo con la información de gradación contenida en dicha señal de impresión, y dicha información indica la cantidad de tinta a depositar en cada uno de dichos puntos.

12. Aparato para la descarga de líquido, destinado a la descarga de líquido desde una tobera, que tiene como mínimo un primer elemento electrotérmico (5, 103) y un segundo elemento electrotérmico (4, 102), cada uno de los cuales es capaz de formar una burbuja para descargar líquido desde dicha tobera, cuyo aparato comprende:

unos primeros medios de activación para aplicar un primer impulso eléctrico a dicho primer elemento electrotérmico para formar una primera burbuja;

segundos medios de activación para aplicar un segundo impulso eléctrico a dicho segundo elemento electrotérmico para formar una segunda burbuja, estando dispuesto el inicio de dicho segundo impulso eléctrico para su desplazamiento con respecto al inicio de dicho primer impulso eléctrico en un desplazamiento de tiempo escogido para conseguir la descarga de un volumen predeterminado de líquido por el efecto combinado de expansión de dichas primera y segunda burbujas,

caracterizándose el aparato porque:

dicho desplazamiento de tiempo está limitado para encontrarse dentro de una gama de valores fija (T1:T2; T4:T5) dentro de la cual la velocidad del líquido descargado es sustancialmente independiente de la magnitud de dicho desplazamiento de tiempo.

13. Aparato, según la reivindicación 12, en el que como mínimo una parte de dicho segundo elemento electrotérmico (4, 102) está situada más cerca de dicha tobera que cualquier parte de dicho primer elemento electrotérmico (5, 103).

14. Aparato, según la reivindicación 12 ó 13, en el que como mínimo una parte de dicho segundo elemento electrotérmico (4, 102) está situado en la misma distancia de dicha tobera tal como se encuentra como mínimo en una parte de dicho primer elemento electrotérmico (5, 103).

15. Aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que dichos primer y segundo elementos de activación están dispuestos de manera tal que dicho primer impulso es retrasado con respecto a dicho segundo impulso.

16. Aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que dichos primer y segundo medios de activación están dispuestos de manera tal que dicho segundo impulso está retrasado con respecto a dicho primer impulso.

17. Aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, en el que dicho segundo elemento electrotérmico tiene un área menor que dicho primer elemento convertidor electrotérmico.

18. Aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, en el que las áreas de dichos primer y segundo elementos electrotérmicos son iguales.

19. Aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, en el que dichos primer y segundo medios de activación están dispuestos para descargar líquidos para realizar la impresión sobre un soporte de impresión de acuerdo con una señal aplicada externamente, siendo formado cada punto sobre la superficie de dicho medio de impresión por el impacto de una gotita única.

20. Aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, en el que dicho desplazamiento de tiempo es escogido de acuerdo con información de gradación contenida en dicha señal de impresión, prescribiendo dicha información la cantidad de tinta depositada en cada uno de dichos puntos.