ES2230582T3 - Un sistema de tratamiento por laser y un sistema para la fabricacion de cabrezales para impresion por chorro de tinta. - Google Patents
Un sistema de tratamiento por laser y un sistema para la fabricacion de cabrezales para impresion por chorro de tinta.Info
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Abstract
SE TRATA DE UN METODO DE PROCESO POR LASER QUE COMPRENDE, AL MENOS, UN ORIGEN DE RAYO LASER, UN SISTEMA OPTICO DE CONFORMACION DE RAYOS PARA CONFORMAR HACES DE RAYOS LASER, UNA MASCARA QUE TENGA UNOS PATRONES ESPECIFICOS QUE SE CORRESPONDAN CON LA CONFIGURACION DEL PROCESO DE UN TRABAJO, UN SISTEMA OPTICO DE ILUMINACION PARA ILUMINAR LA MASCARA Y UN SISTEMA OPTICO DE PROYECCION PARA ENFOCAR LAS IMAGENES DEL PATRON DE LA MASCARA EN LA SUPERFICIE DE PROCESO DEL TRABAJO CON UNA AMPLIACION ESPECIFICA. ESTA MASCARA SE FACILITA CON UNA PARTE EXTINGUIDA MENOR QUE EL COCIENTE ENTRE LA RESOLUCION Y LA AMPLIACION ESPECIFICA DEL SISTEMA OPTICO DE PROYECCION. CON EL METODO ORGANIZADO DE TAL MANERA, SE PUEDE PROCESAR UN TRABAJO PARA FACILITAR COMPLICADOS SURCOS TRIDIMENSIONALES QUE TENGAN IRREGULARIDADES EN LA DIRECCION DE LA IRRADIACION DE LASER POR UN PROCESADO ANTIGUO. ADEMAS, LAS PARTES EXTINGUIDAS HACEN POSIBLE EL AJUSTE DE LA EXTINCION, CON FACILIDAD Y PRECISION, DE MODO QUE SE INCREMENTA LA PRECISION DEL TRABAJO DE PROCESADO.
Description
Un sistema de tratamiento por láser y un sistema
para la fabricación de cabezales para impresión por chorro de
tinta.
La presente invención se refiere a un sistema de
tratamiento por láser, de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1, y a un sistema para la fabricación de cabezales
para la impresión por chorros de tinta, incluyendo un sistema de
tratamiento por láser.
En los últimos años ha sido ampliamente utilizado
un oscilador de láser como fuente de luz para un sistema de
tratamiento por láser. De manera particular, un oscilador láser de
impulsos cuya gama se encuentra más allá del ultravioleta ha atraído
la atención como fuente de luz para el rendimiento de la abrasión
mediante patrones de polímero sin ningún proceso de desarrollo.
Como un método de tratamiento por láser o un
sistema de tratamiento por láser que trata el polímero mediante la
utilización de la abrasión, se propone uno que está dotado de una
unidad con una fuente de luz láser y con patrones específicos. Está
además dotado de una unidad de máscara que tiene una máscara que
permite que los rayos del láser sean transmitidos desde la unidad de
la fuente de luz láser, hasta el lado de la pieza a través de la
máscara; un sistema óptico de proyección que proyecta los rayos
láser desde la unidad de la fuente de luz láser; y un sistema de
medición y desplazamiento que mide las posiciones de la pieza y
desplaza la pieza de acuerdo con lo anterior (tal como se da a
conocer en las memorias de la solicitud de Patente Japonesa
Nº4-9291 a inspección pública y la solicitud de
Patente Japonesa Nº4-339585 a inspección
pública).
Principalmente se utiliza un método de
tratamiento por láser de este tipo para el tratamiento de minúsculas
aberturas para chorros de tinta en los cabezales para la impresión
por chorros de tinta (ver la solicitud de Patente Japonesa
Nº2-121842 a inspección pública, la solicitud de
Patente Japonesa Nº2-187346 a inspección pública, la
solicitud de Patente Japonesa Nº3-101954 a
inspección pública y la solicitud de Patente Japonesa
Nº3-101960 a inspección pública), y utilizadas para
el tratamiento de las trayectorias para el flujo de tinta de un
cabezal para la impresión por chorros de tinta (ver la solicitud de
Patente Japonesa Nº2-121845 a inspección pública)
entre algunas otras.
El cabezal para la impresión por chorros de tinta
al que nos referimos en esta solicitud, se adopta de manera
particular en los cabezales para la impresión del tipo de chorro de
burbujas de entre los que utilizan el método para la impresión por
chorros de tinta. La estructura típica y el principio operativo de
un método de este tipo se dan a conocer, por ejemplo, en las
memorias de las Patentes U.S.A. Nº 4.723.129 y 4.740.796. Este
método es aplicable al sistema de impresión del tipo denominado bajo
demanda y asimismo al sistema de impresión de tipo continuo. Para
describir este método haciendo referencia al tipo bajo demanda, por
ejemplo, cada uno de los dispositivos transductores electrotérmicos
está dispuesto en la trayectoria del líquido (trayectoria del flujo
de tinta) que retiene líquido (tinta), y dicho dispositivo
transductor electrotérmico produce la generación de energía térmica
de acuerdo con unas señales de control, creando de esta forma una
ebullición de la película sobre la superficie de activación térmica
de un cabezal para la impresión. Como resultado, cada una de las
burbujas se genera en el líquido (tinta), de una en una, en
respuesta a cada una de las señales de control descritas
anteriormente. Por medio del desarrollo y de la contracción de cada
una de las burbujas creadas de esta forma, se desagua el líquido
(tinta) a través de una abertura de descarga en forma de una pequeña
gotita. Es preferible que la señal de control sea en forma de
impulsos tales como los que se dan a conocer en las memorias de las
Patentes U.S.A. Nº 4.463.359 y 4.345.262. Asimismo, es preferible
elegir una proporción de incremento de la temperatura de la
superficie de calentamiento, tal como se da a conocer en la memoria
de la Patente U.S.A. Nº 4.313.124.
La estructura del cabezal para la impresión
descrito anteriormente, se dispone mediante la combinación de las
aberturas de descarga de la tinta (orificios), las trayectorias de
líquido lineales o en ángulo recto (trayectorias del flujo de tinta)
y los dispositivos transductores electrotérmicos, tal como se
muestra en cada una de las memorias mencionadas antes. Además, la
estructura tal como se da a conocer en las memorias de las Patentes
U.S.A. Nº 4.558.333 y 4.459.600 en las que las porciones de
activación térmica pueden estar dispuestas en una zona curvada. Por
otra parte, el cabezal para la impresión por chorros de tinta
descrito anteriormente puede estar estructurado tal como se da a
conocer, por ejemplo, en la solicitud de Patente Japonesa Nº
59-123670 a inspección pública, en la que se
utiliza una ranura común como aberturas de descarga para una serie
de dispositivos transductores electrotérmicos, o como se da a
conocer en la solicitud de Patente Japonesa Nº
59-138461 a inspección pública, por ejemplo, en la
que se constituye una abertura para absorber la onda de presión de
la energía térmica en correspondencia con las aberturas de descarga.
En este caso, los cabezales para la impresión por chorros de tinta
dados a conocer en las especificaciones anteriores están dispuestos
para garantizar una longitud que corresponda a una anchura
específica, mediante la combinación de una serie de cabezales para
la impresión. Sin embargo, puede ser posible disponer la estructura
de manera que un cabezal para la impresión pueda hacer frente a una
longitud que corresponda a una anchura específica (es decir, la
máxima anchura imprimible de un soporte para la impresión, que pueda
abarcar un aparato para la impresión).
Asimismo, la estructura del cabezal para la
impresión por chorros de tinta descrito anteriormente puede ser del
tipo de cápsula intercambiable o del tipo de cartucho dispuesto en
el propio cabezal para la impresión, en el que el cabezal está
conectado eléctricamente al cuerpo principal del aparato (para el
funcionamiento de los dispositivos transductores electrotérmicos) y
al cual asimismo es posible suministrar tinta.
Cuando se lleva a cabo un tratamiento por láser,
para la constitución de canales finos tales como los de las
trayectorias del flujo de tinta en relación con la parte (pieza) de
un cabezal para la impresión por chorros de tinta de este tipo, el
método de tratamiento por un láser convencional precisa un cierto
tiempo para completar una ejecución de este tipo si los canales
están configurados de forma tridimensional con irregularidades en la
dirección de irradiación del láser.
Por ejemplo, si la configuración de los canales
es tridimensional, tal como para limitar la fuerza de suministro de
la tinta solamente hacia el lado de la abertura, o se disponga una
extrusión a mitad de camino de cada canal para presentar resistencia
al flujo de tinta, los canales no pueden ser constituidos de forma
tridimensional mediante un proceso en una sola vez. En este caso,
puede llevarse a cabo un tratamiento múltiple que utiliza dos o más
tipos de máscaras. Dicho tratamiento requiere un cierto tiempo de
manera que podría producirse un problema de disminución de la
productividad.
Además, para el tratamiento en la segunda vez y
en las veces sucesivas, la pieza debería estar colocada exactamente
igual como fué colocada para el primer tratamiento. Esta colocación
requiere una precisión más elevada en el tratamiento de la imagen
que se ha de realizar para la colocación, así como en cada fase del
sistema de desplazamiento de la pieza. Naturalmente, este requisito
plantea el problema de que el propio sistema de tratamiento debería
estar incorporado en una escala mayor.
Cuando se tratan canales tridimensionales, por
supuesto es posible adoptar una máscara dieléctrica de manera que
pueda transmitirse un determinado porcentaje de los rayos láser para
el tratamiento. No obstante, la máscara dieléctrica en si misma es
cara, y tampoco puede obtenerse una reflectancia del láser al 100%.
Además, es extremadamente difícil constituir patrones finos y muy
precisos sobre la propia máscara dieléctrica. Como resultado, existe
automáticamente un cierto límite en la utilización de las máscaras
dieléctricas.
Se conoce un sistema de tratamiento por láser que
comprende las características resumidas en la cláusula
pre-caracterizante de la reivindicación 1 a partir
del documento EP-A-670221. Este
conocido sistema de tratamiento por láser hace posible llevar a cabo
un tratamiento de una pieza que tenga una configuración
tridimensional, con irregularidades en la dirección de la
irradiación del láser, en una sola vez. Para tratar la configuración
tridimensional, el método conocido requiere una segunda máscara,
además de una primera máscara, que tiene el patrón específico
correspondiente a la configuración del tratamiento de la pieza. La
segunda máscara está dispuesta a una cierta distancia desde la
superficie de la primera máscara y comprende una sección con una
transmisividad reducida de la luz.
Con vistas a resolver estos problemas encontrados
en la técnica convencional, se ha diseñado la presente invención. Es
un objetivo de la invención el proporcionar un sistema de
tratamiento por láser capaz de llevar a cabo de forma efectiva el
tratamiento en una sola vez de una pieza que tenga una configuración
tridimensional con irregularidades en la dirección de irradiación
del láser. Asimismo, la presente invención pretende facilitar un
sistema para la fabricación de cabezales para la impresión por
chorros de tinta que utilice dicho sistema de tratamiento por láser.
Con respecto a la invención, estos objetivos se alcanzan por medio
del contenido de las reivindicaciones 1 y 8 y de las
reivindicaciones dependientes 2 a 7.
En cuanto al láser de impulsos ultravioleta, de
acuerdo con la reivindicación 3, es posible utilizar cualquier láser
entre el láser excimer de Xe-Cl, el láser excimer de
Kr-F, el láser excimer de Ar-F, el
cuarto armónico del láser YAG, la mezcla de ondas de la onda básica
del láser YAG y el segundo armónico, y el láser de gas
nitrógeno.
La porción suprimida menor que el cociente entre
la resolución y la amplificación específica del sistema óptico de
proyección, dispuesta para la máscara de acuerdo con la presente
invención no está enfocada sobre una pieza. No obstante, puede
debilitar de forma fiable la potencia de los rayos del láser.
Por consiguiente, de acuerdo con la presente
invención, la potencia del tratamiento por láser puede ser fijada
libremente sobre una pieza dependiendo de la disposición de las
porciones suprimidas, haciendo posible definir una pieza como una
configuración tridimensional complicada que tenga irregularidades en
la dirección de irradiación del láser.
Adicionalmente, de acuerdo con la presente
invención, es posible constituir mediante un tratamiento en una sola
vez, una configuración tridimensional enlazada que tiene
irregularidades en la dirección de irradiación del láser sobre la
pieza mediante la utilización de la máscara descrita definida en la
reivindicación 1. Asimismo, la superficie inclinada puede ser
realizada de forma suave sin ningún escalón. Por consiguiente, el
sistema de fabricación puede estar estructurado de una forma
sencilla.
Igualmente, la porción suprimida menor que el
cociente entre la resolución y la amplificación específica en el
momento del tratamiento de la pieza, funciona de la misma forma.
Adicionalmente, de acuerdo con la presente
invención, es posible disponer las porciones suprimidas de la
máscara de forma arbitraria. Por consiguiente, cuando la pieza es el
segundo substrato de un cabezal para la impresión por chorros de
tinta, las trayectorias del flujo de la tinta que tengan una
configuración tridimensional complicada, pueden ser constituidas en
la pieza con una buena precisión para controlar el flujo de la
tinta. Como resultado, es posible obtener un cabezal para la
impresión por chorros de tinta que tiene unas excelentes
características de descarga de la tinta.
La figura 1 es una vista que ilustra de forma
esquemática la estructura de un sistema de tratamiento por láser de
acuerdo con una primera forma de realización de la presente
invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva que
muestra las partes de un cabezal para la impresión por chorros de
tinta, tratado por el sistema de tratamiento por láser representado
en la figura 1.
La figura 3 es una vista en sección transversal
que muestra las partes de un cabezal para la impresión por chorros
de tinta representado en la figura 2.
La figura 4 es una vista en sección parcial que
muestra los puntos esenciales del tratamiento del segundo substrato
(pieza) representado en la figura 2 y en la figura 3.
La figura 5 es una vista en perspectiva que
muestra la unidad de máscara del sistema de tratamiento por láser
representado en la figura 1.
Las figuras 6A y 6B son vistas frontales
ampliadas que ilustran respectivamente la sección (a) de la unidad
de máscara, y la configuración de los canales representada en la
figura 5.
Las figuras 7A, 7B, 7C, 7D y 7E son vistas
ampliadas que ilustran la sección (a) de la unidad de máscara
representada en la figura 5, de acuerdo con una segunda forma de
realización.
La figura 7F es una vista ampliada que muestra la
configuración de los canales, de acuerdo con la segunda
realización.
La figura 8 es una vista parcial en sección
transversal que ilustra las partes del cabezal para la impresión por
chorros de tinta, tratadas mediante la utilización de la unidad de
máscara según la segunda realización mostrada en las figuras 7A a
7F.
Las figuras 9A y 9B son vistas ampliadas que
ilustran respectivamente, la sección (a) de la unidad de máscara
representada en la figura 5, y la configuración de los canales de
acuerdo con una tercera realización.
A continuación, y haciendo referencia a los
dibujos que se adjuntan, se realizará la descripción de la presente
invención de acuerdo con las realizaciones de la misma.
Forma de realización
1
La figura 1 es una vista estructural que muestra
de forma esquemática un sistema de tratamiento por láser de acuerdo
con una primera realización de la presente invención. Tal como se
muestra en la figura 1, el sistema de tratamiento por láser
comprende un oscilador de láser (1) que sirve como la fuente de luz
del láser que emite rayos láser (2); el armazón del aparato (6) que
está dotado del sistema de tratamiento que trata una pieza (W) por
medio de los rayos láser recibidos desde el oscilador de láser (1);
y un sistema de tratamiento y control de la información (7) que
lleva a cabo el tratamiento y el control de la información del
tratamiento de la pieza (W).
Los rayos láser (2) emitidos por el oscilador
láser (1) son reflejados parcialmente por un separador de rayos (3)
y los rayos reflejados son controlados por medio de un detector de
potencia (4). Por otra parte, los rayos de láser que transmite el
separador de rayos (3) son reflejados por dos espejos (5) de
reflexión total a 45 grados, e inciden sobre el armazón del aparato
(6) del aparato. El separador de rayos (3) está formado por unas
placas planas paralelas de cuarzo sintético, con el fin de separar
una parte de los rayos láser (2), únicamente por medio de la
superficie reflectora de los mismos.
El armazón (6) del aparato comprende un sistema
óptico (8); un sistema (9) de observación y medición que observa y
mide las posiciones de una pieza (W); una unidad de máscara (10); y
un puesto de trabajo (11) que permite que la pieza (W) pueda ser
desplazada. El sistema óptico (8) está dotado de un sistema óptico
de conformación del rayo y un sistema Koehler de iluminación (8a), y
de un sistema óptico de proyección (8b) que permite que la imagen de
la unidad de máscara (10) quede enfocada sobre la superficie de
tratamiento de una pieza (W). Estos sistemas están dispuestos sobre
el eje óptico (a) de los rayos láser (2) que incide sobre el armazón
(6) del aparato. La unidad de máscara (10) está dispuesta entre el
sistema óptico de conformación del rayo y el sistema Koehler de
iluminación (8a) y el sistema óptico de proyección (8b). En este
caso, teniendo en cuenta la duración de la unidad de máscara (10) es
deseable utilizar un sistema óptico de contracción. En la presente
realización, se dispone la utilización de un sistema óptico de
proyección (8b) que realiza una contracción hasta 1/4 de la potencia
y tiene una resolución de 0,002 mm.
El puesto de trabajo (11) sería deseable que
estuviera dotado de unos medios de regulación adecuados para regular
la inclinación de la pieza (W) con respecto al eje óptico (a)
descrito anteriormente. Por ejemplo, puede ser posible estructurar
el puesto de trabajo (11) mediante la combinación de fases que
tienen libertad con respecto a los tres ejes que son ortogonales uno
con respecto al otro y a los cinco ejes que giran alrededor de dos
ejes. Disponiendo la estructura de manera que el centro de la
regulación de la rotación esté de acuerdo con el centro de
tratamiento de una pieza (W), resulta posible simplificar el control
de dichos medios de regulación.
Para situar una pieza (W) sobre el puesto de
trabajo (11), sería deseable disponer una serie de clavijas de
referencia para el posicionador (11a) para montar la pieza (W) sobre
el puesto de trabajo (11). Las clavijas hacen tope contra la pieza
(W) dispuesta sobre el puesto de trabajo (11). Asimismo, sobre el
posicionador (11a) y junto al mecanismo de tope, debería disponerse
un mecanismo de sujeción que utiliza aspiración de aire o un sistema
similar. Este mecanismo de sujeción se instala junto con un brazo
automático para llevar a cabo una alimentación automática de la
pieza (W) al puesto de trabajo (11). Adicionalmente, una serie de
piezas para mecanizar (W) son fijadas sobre el puesto de trabajo
(11) de una sola vez, de manera que el tiempo requerido para
transportarlas y montarlas se acorta. Sin embargo, en este caso un
eje en la dirección de rotación de los medios de regulación, no
puede situarse sobre el centro de la pieza (W). Por consiguiente se
hace necesario cambiar los valores de referencia cada vez que se
realiza una medición y cuando debe desplazarse la pieza.
El sistema de observación y medición (9) está
constituido por un par de instrumentos de medición y un espejo de
dos caras (9d) dispuesto sobre el eje óptico (a). En este caso, los
instrumentos de observación comprenden el cuerpo de una lente (9a)
que dispone de una lente objetivo; una fuente de luz (9b) para
iluminar hacia abajo incorporada al cuerpo de la lente (9a); y un
detector de cámara de CCD (9c) conectado al cuerpo de la lente
(9a).
Cada uno de los instrumentos de medición y el
espejo (9d) están dispuestos entre el sistema óptico de proyección
(8b) y el puesto de trabajo (11). El espejo (9d) se retira del eje
óptico (a) cuando se irradia el láser. Únicamente cuando ha sido
realizada la medición es obligado a desplazarse hacia el eje óptico
(a). Para la presente realización, el desplazamiento del espejo (9d)
es controlado por medio de un mecanismo de un cilindro de aire
comprimido.
Los datos de la posición de una pieza (W) son
realimentados desde el sistema de observación y medición (9) al
sistema (7) de proceso y control de la información, y los datos
sobre la potencia del rayo son realimentados desde el detector de
potencia (4). Al principio, los resultados de la medición obtenidos
por medio del sistema de observación y medición (9) son llevados al
sistema de proceso de la imagen (7a) por medio del instrumento de
medición, y luego el resultado del proceso de la señal es facilitado
al sistema de control (7b). De acuerdo con el resultado de la
medición descrito anteriormente, el sistema de control (7b) calcula
la distancia que se ha desplazado la pieza (W), permitiendo de esta
forma que los medios de desplazamiento (7c) desplacen la plataforma
del puesto de trabajo (11) de acuerdo con lo anterior. A
continuación, cuando el valor del sistema de observación y control
(9) alcanza un valor determinado, queda completada la regulación de
la posición de los medios de desplazamiento (7c). El espejo (9d) se
retira del eje óptico (a) y se envían señales durante un determinado
periodo de tiempo o para un cierto número de impulsos, para hacer
que el oscilador del láser (1) emita rayos láser (2). Entretanto, la
información sobre la potencia del rayo del detector de potencia (4)
es devuelta al sistema de control (7b) para regular la salida dada
al oscilador del láser (1) a través de la interconexión (7d).
Como oscilador de láser (1) utilizado para el
sistema de tratamiento por láser, existen láseres de elevada
potencia tales como el oscilador de láser YAG, el oscilador de láser
de CO_{2}, el oscilador de láser excimer, el oscilador de láser de
N_{2}, entre otros. Como pieza (W), se utiliza una resina
polisulfónica, que es una resina del tipo polímero. Como oscilador
de láser, se utiliza el oscilador de láser excimer de
Kr-F, que es uno de los osciladores de láser
excimer.
La pieza (W) que se ha de tratar es una de las
partes que constituyen un cabezal para la impresión por chorros de
tinta utilizado en un aparato para la impresión por chorros de
tinta. De manera más específica, un segundo substrato (19) que sirve
como elemento de placa para el cabezal para la impresión por chorros
de tinta representado en la figura 2 y en la figura 3, es la pieza
que se ha de tratar.
En este caso se describirá, en relación con la
figura 2 y la figura 3, un cabezal para la impresión por chorros de
tinta. El cabezal para la impresión por chorros de tinta, comprende
un primer substrato (20) constituido por silicio sobre el cual están
configurados los dispositivos generadores de energía para generar la
energía que ha de ser utilizada para la descarga de tinta, y el
segundo substrato (19) antes mencionado que está unido mediante un
adhesivo al primer substrato (20). Como dispositivos de generación
de energía, se utilizan dispositivos transductores electrotérmicos
(18) (resistencias eléctricas generadoras de calor o similares) para
generar energía térmica cuando se les aplica una tensión eléctrica.
Una serie de dispositivos transductores electrotérmicos están
dispuestos en paralelo y constituidos mediante la tecnología de
formación de una película sobre el primer substrato (20) junto con
el cableado de aluminio o de un material parecido que suministra
energía eléctrica. Sobre el segundo substrato (19) están dispuestos
generalmente unos canales (19b) constituidos cada uno de ellos en
correspondencia con cada uno de los dispositivos transductores
electrotérmicos (18) para constituir cada una de las trayectorias
(14) del flujo de tinta conectadas de forma conductiva con una
cámara de tinta líquida (13) que se describirá más adelante; una
parte hueca (19a) que forma la cámara de tinta líquida (13) que
retiene de forma temporal la tinta que ha de ser suministrada a cada
una de las trayectorias (14) del flujo de la tinta; una abertura
para el suministro de tinta (12) que introduce tinta desde un
depósito de tinta (no representado) hasta la cámara de tinta líquida
(13); y una placa de orificios (17) que tiene una serie de aberturas
(16) para la descarga dispuestas en la placa en correspondencia con
cada una de las trayectorias (14) del flujo de tinta.
En la parte inferior cercana a la porción hueca
(19a) de cada canal (19b) que constituye la trayectoria (14) del
flujo de tinta, está dispuesta una porción moldeada por inyección
(15). La profundidad (h_{1}) de la trayectoria (14) del flujo de
tinta en la porción moldeada por inyección (15), está realizada con
menos hondura que la profundidad (h) de la porción en la que está
dispuesto el dispositivo transductor electrotérmico (18). Esta
porción moldeada por inyección (15) presenta una cierta resistencia
al flujo de tinta en la trayectoria (14) del flujo de tinta, de
manera que no se admite que la energía para la formación de espuma
de la tinta, generada por el dispositivo transductor electrotérmico
(18) se escape hacia el lado de la cámara de tinta líquida (13),
incrementando con ello las características de las descargas de
tinta.
Dado que el cabezal para la impresión por chorros
de tinta está estructurado como se ha descrito anteriormente, la
energía térmica es generada respectivamente por cada uno de los
dispositivos transductores electrotérmicos (18) cuando se suministra
energía eléctrica a cada uno de los dispositivos transductores
electrotérmicos (18). Mediante el calor generado por dicha energía,
se provoca la ebullición de la película de la tinta sobre el
correspondiente dispositivo transductor electrotérmico para crear
cada una de las burbujas de tinta en la trayectoria (14) del flujo
de la tinta. Al desarrollarse esta burbuja, se descarga una gotita
de tinta por la abertura de descarga (16).
Como se muestra en la figura 4, el canal (19b)
que tiene la porción (15) moldeada por inyección sobre el segundo
substrato (19) (pieza (W)) anteriormente descrito, es tratada
mediante la irradiación de rayos láser (2) desde el lado de la
superficie que está unido al primer substrato (20) (ver figura 3)
por medio del sistema de tratamiento por láser anteriormente
descrito. La abertura de descarga (16) es también tratada por medio
del sistema de tratamiento por láser. A este respecto, la abertura
(16) de descarga puede ser tratada antes del tratamiento del canal
(19b) o puede ser tratada después del tratamiento del canal (19b).
De acuerdo con la presente realización, una vez que el canal (19b)
ha sido tratado, se trata la abertura desde el lado del canal (19b)
mediante la irradiación de un láser excimer de
Kr-F.
Es deseable constituir la pieza (W) por medio de
moldeo por inyección utilizando polisulfona, poliéter sulfona, óxido
de polifenileno u otros materiales que tienen excelente resistencia
a la tinta. De acuerdo con la presente invención, se prepara la
pieza mediante la constitución que utiliza el moldeo por inyección
con polisulfona. Al tratar el canal (19b), es mejor inclinar
ligeramente la pieza (W) hacia el eje óptico (a) con el fin de
evitar que los rayos láser (2) queden interrumpidos por la presencia
de la placa de orificios (17). De acuerdo con la presente
realización, el canal (19b) se trata inclinando la pieza (W) a unos
5 grados aproximadamente respecto al eje óptico (a).
A continuación, en relación a la figura 5 y las
figuras 6A y 6B, se realizará la descripción de la estructura de la
unidad de máscara (10). La figura 5 es una vista en perspectiva que
muestra la unidad de la máscara (10) representada en la figura 1.
Las figuras 6A y 6B son vistas frontales ampliadas de la sección (a)
de la figura 5.
En la figura 5, el numeral de referencia (21)
indica el elemento de la placa montado sobre el armazón del aparato
(6) de manera que sea desplazable en pequeñas magnitudes en las
direcciones X, Y y Z, y (22) indica un soporte de la máscara fijado
al elemento de la placa (21). La máscara (23) está soportada de
forma que pueda desmontarse, por el soporte de la máscara (22).
La máscara (23) está dotada de uno o más patrones
(24a) del canal (19b), que están constituidas en un tamaño cuatro
veces mayor que el patrón del canal (19b). Los rayos láser (2) que
son transmitidos a través de la máscara (23) son reducidos a 1/4 de
la potencia por medio del sistema óptico de proyección (8b) (ver
figura 1), tal como se ha descrito anteriormente. Por consiguiente,
el patrón del canal (19b) está enfocado sobre la pieza (W) al tamaño
deseado.
Como material de la máscara (23), se utiliza el
cuarzo sintético que permite que los rayos láser sean transmitidos.
Una capa de recubrimiento (25) que absorbe o refleja los rayos láser
está constituida mediante una capa depositada de cromo.
En las figuras 6A y 6B, el numeral de referencia
(26) indica una porción suprimida que es menor que el cociente entre
la resolución y la ampliación específica antes mencionada, del
sistema óptico de proyección previsto para la máscara (23). Cada
porción suprimida (26) es una capa cuadrada de cromo que tiene 0,002
mm de lado y está distribuida por medio de un patrón de difusión de
pseudo-error como se muestra en las figuras 6A y
6B.
La sección (A) indica una zona rectangular de
0,020 mm x 0,016 mm ((dirección X) x (dirección Y) en las figuras 6A
y 6B) en donde está dispuesta la difusión del
pseudo-error de la porción suprimida (26). El patrón
(24a) del canal (19b) de la máscara (23) está formado por seis zonas
A en la dirección X y por 72 zonas en la dirección Y.
Como se ha descrito anteriormente, la resolución
del sistema óptico de proyección es de 0,002 mm y la amplificación
específica es de 1/4 de la potencia. Cada porción suprimida (26) es
una capa cuadrada de cromo que tiene 0,002 mm de lado. Por
consiguiente, (la resolución del sistema óptico de proyección, 0,002
mm) / (la ampliación específica, 1/4) = 0,008 mm. La capa de cromo
es menor de 0,008 mm y alcanza los 0,0005 mm en la superficie de la
pieza (W). Como resultado de ello, esta porción no queda enfocada
sobre la pieza (W). Sin embargo, los rayos láser resultan suprimidos
de forma fiable de esta manera.
Mediante la utilización de la estructura y el
principio anteriormente descritos, se da una irradiación de 200 puls
sobre la superficie de tratamiento de una pieza, siendo la
concentración de energía de 1J/cm.puls. Por tanto, es posible
constituir 200 canales por medio de un único tratamiento, teniendo
cada canal una profundidad (h) de 40 \mum x una anchura de 30
\mum x una longitud de 452 \mum con una separación entre ellos
de 42,5 \mum, incluso con cada porción de 288 \mum cuya
profundidad (h1) está controlada a 25 \mum (ver figura 3). De esta
forma, es posible obtener un cabezal para la impresión por chorros
de tinta que tiene unas excelentes características de descarga de la
tinta sin reducir la productividad de la misma.
Realización
2
Las figuras 7A a 7E son vistas frontales
ampliadas que muestran la sección (a) (ver figura 5) de la máscara
(23) del sistema de tratamiento por láser de acuerdo con una segunda
realización de la presente invención. La figura 7F es una vista
ampliada que muestra el patrón de los canales. La Figura 8 es una
vista que muestra de forma esquemática la trayectoria del flujo de
la tinta (14) en el segundo substrato (19) tratado por medio del
patrón (24b) del canal (19b).
Como en la primera realización, el patrón (24b)
del canal (19b) de la máscara (23) está formado de la forma
siguiente:
Zona (D) (un patrón que tiene ocho porciones (26)
suprimidas, de 2 \mum x 2 \mum cada una en 320 \mum^{2}),
seis en la dirección X y tres en la dirección Y;
Zona (C) (un patrón que tiene 16 porciones
(26)suprimidas, de 2 \mum x 2 \mum cada una en 320
\mum^{2}), seis en la dirección X y dos en la dirección Y;
Zona (B) (un patrón que tiene 24 porciones (26)
suprimidas, de 2 \mum x 2 \mum cada una en 320 \mum^{2}),
seis en la dirección X y tres en la dirección Y;
Zona (A) (un patrón que tiene 32 porciones (26)
suprimidas, de 2 \mum x 2 \mum cada una en 320 \mum^{2}),
seis en la dirección X y 67 en la dirección Y; y
Zona (E) (un patrón que tiene 48 porciones (26)
suprimidas, de 2 \mum x 2 \mum cada una en 320 \mum^{2}),
seis en la dirección X y 33 en la dirección Y.
Una pieza (W) es tratada como en la primera
realización utilizando la plantilla (24b) del canal (19b). A
continuación, es posible constituir 200 canales mediante un único
tratamiento, teniendo cada canal la profundidad (h) x la anchura de
30 \mum x la longitud de 452 \mum, con una separación entre
ellos de 42,5 \mum, teniendo la estructura controlada a la
profundidad del canal h_{2} = 50 \mum, h_{3} = 30 \mum, y
h_{4} = 20 \mum, tal como aparece en la figura 8.
La configuración del canal obtenido de esta forma
tiene la estructura formada por las secciones D, C, y B mostradas en
las figuras 7A a 7C. Por consiguiente, se hace más fácil constituir
la sección inclinada (27) de forma suave sin ningún escalón.
En el caso de la presente realización, se permite
que la transmisividad de los rayos láser vaya cambiando gradualmente
mediante la utilización de la estructura formada por las secciones
D, C y B, y la porción inclinada (27) está constituida de forma
suave sin ningún escalón. Es asimismo posible constituir la porción
inclinada (27) sin escalones y de forma suave, de forma tal que en
vez de utilizar la estructura formada por las secciones D, C y B de
la presente realización, las porciones suprimidas (26) están
dispuestas de manera tal que la transmisividad se reduce o aumenta
de forma progresiva mediante la aplicación del método de difusión
del error o un procedimiento similar, y que la transmisividad de los
rayos láser se modifique de forma progresiva de acuerdo con lo
anterior. Con la máscara de la presente realización y la aplicación
de dicho método, se hace más fácil constituir una configuración
tridimensional complicada de manera más suave, cambiando la
transmisividad de los rayos láser de manera más exacta.
Realización
3
Las figuras 9A y 9B son vistas frontales
ampliadas que muestran la sección (a) de la máscara (23) del sistema
de tratamiento por láser de acuerdo con una tercera realización de
la presente invención, y asimismo del patrón del canal. Como en la
primera y segunda realizaciones, la porción suprimida es de 0,002 mm
x 0,120 mm (la dirección Y x la dirección X en las figuras 9A y 9B).
No se puede enfocar ninguna imagen en la dirección Y.
Con el patrón (24c) del canal (19b) constituido
para proporcionar 179 de dichas porciones suprimidas (26) con una
separación de 0,006 mm entre ellas, se trata una pieza (W) como en
la primera realización. Entonces, es posible constituir 200 canales
mediante un único tratamiento, teniendo cada canal una profundidad
(h) de 40 \mum x una anchura de 30 \mum x una longitud de 243,5
\mum, con una separación de 42,5 \mum entre ellas, incluso en
cada una de las porciones cuya profundidad (h1) está controlada a 28
\mum. De esta forma, es posible obtener un cabezal para la
impresión por chorros de tinta que tiene unas excelentes
características de descarga de tinta, sin reducir la productividad
de la misma como en la primera y en la segunda realizaciones.
Realización
4
Ahora se describirá una cuarta realización
citando las figuras 3, 6A y 6B. En el caso de la presente
realización, se utiliza el mismo sistema que en la primera
realización. El número de referencia (28) indica una porción
suprimida que es menor que el cociente entre la resolución y la
amplificación específica del sistema óptico de proyección antes
mencionada. La porción suprimida es una capa cuadrada de cromo de
0,012 mm x 0,012 mm. El patrón de canales está constituido por medio
de difusión de error o dispuesto como en la primera realización.
La resolución del proceso es de 0,004 mm cuando
el canal cuya profundidad (h) es de 40 \mum es tratado utilizando
el mismo sistema que en la primera realización. La amplificación
específica es de 1/4 de la potencia. La porción suprimida (28), que
es menor que el cociente entre la resolución del proceso y la
amplificación específica antes mencionada, es una capa cuadrada de
cromo que tiene 0,012 mm de lado, es decir, que la capa de cromo es
menor de 0,016 mm = (la resolución del proceso, 0,004 mm) / (la
ampliación específica de 1/4 de la potencia). Esta capa alcanza los
0,003 mm sobre la superficie de la pieza (W), haciendo posible
enfocar la imagen en la misma. Sin embargo, dado que esta capa es
menor que la resolución del tratamiento, no se realiza ningún
tratamiento, sino que solamente se reduce el contraste
resultante.
Con la estructura y el principio descritos
anteriormente, el tratamiento por láser se lleva a cabo en las
mismas condiciones que en la primera realización. Entonces es
posible constituir el canal cuya profundidad (h1) está controlada a
25 \mum mediante un tratamiento en una sola vez como en la primera
realización.
Realización
5
Con respecto a la segunda realización, se
confirma también el mismo efecto en el caso en que se utiliza en vez
de la porción suprimida (26), la porción suprimida (28) (la cual es
la capa cuadrada de cromo que tiene 0,012 mm de lado), siendo esta
porción menor que el cociente entre la resolución y la amplificación
específica antes mencionada cuando la pieza es tratada.
Realización
6
Con respecto a la tercera realización, se
confirma también el mismo efecto en el caso en que se utiliza en vez
de la porción suprimida (26), la porción suprimida (28) (la cual es
la capa cuadrada de cromo de 0,012 mm x 0,120 mm), siendo esta
porción menor que el cociente entre la resolución y la amplificación
específica antes mencionada cuando la pieza es tratada.
A este respecto, desde la primera hasta la sexta
realizaciones, se utiliza cromo para la capa de recubrimiento (25)
que absorbe o refleja los rayos láser. No obstante, en vez del cromo
se puede utilizar aluminio, níquel o bronce fosforado. En cualquier
caso, es posible obtener el mismo efecto como desde la primera hasta
la sexta realizaciones.
De manera general, como el método de binarización
fija que puede ser adoptado como un método de representación en
fotograbado para una impresión con códigos binarios, existen otros
métodos tales como el método de vibración aleatorio, el método de
vibración organizado, el método de reducción al mínimo del error
medio, el método de control del valor medio, el método del umbral
dinámico, el método de difusión del error, el método de
cuantificación divisional de múltiples fases, el método de partición
de pixels dentro de la malla, el método de patrones aleatorios, el
método de patrones de densidad organizada y el método de decisión
condicional. Como en el caso del método de binarización adaptativa,
existe un método para diferenciar zonas de la imagen de acuerdo con
las cantidades caracterizadas de los píxeles periféricos, y un
método para diferenciar zonas de la imagen de acuerdo con las
cantidades caracterizadas de conversión ortogonal o similares. En el
caso de las realizaciones descritas anteriormente, la descripción ha
sido realizada utilizando el método de difusión del error
(incluyendo la difusión del pseudo-error) como su
ejemplo típico. En este caso, sin embargo, la presente invención no
está necesariamente limitada al método de difusión del error. Es
posible materializar los objetivos de la presente invención
mediante la aplicación de cualquiera de los métodos mencionados
anteriormente de adaptación fija y adaptativa.
Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con
el sistema de tratamiento por láser de la presente invención, las
porciones suprimidas de los rayos láser pueden estar dispuestas de
una forma arbitraria en el patrón de la máscara. Como resultado de
ello, se hace posible tratar canales tridimensionales complicados
que tengan irregularidades en la dirección de la irradiación del
láser de forma suave, sin ningún escalón, mediante la ejecución del
tratamiento único de la pieza. Se ha hecho también más fácil ajustar
de forma fina la supresión de las porciones suprimidas, aumentando
la precisión del tratamiento de la pieza de manera
significativa.
Asimismo, a diferencia del método clásico, no hay
necesidad de utilizar varias máscaras distintas para llevar a cabo
un tratamiento en múltiples fases. Por consiguiente, los costes de
tratamiento de la pieza se reducen de forma significante. Al mismo
tiempo, el sistema de tratamiento en sí mismo se realiza con menores
costes.
Además, de acuerdo con el sistema de tratamiento
por láser de la presente invención, es posible tratar una pieza de
manera que se puedan tratar canales tridimensionales con una
configuración deseada con buena precisión. Por consiguiente, cuando
el objeto a tratar son las trayectorias del flujo de tinta de un
cabezal para la impresión por chorros de tinta, la configuración de
los canales que se convertirán en dichas trayectorias del flujo,
pueden ser acabadas para ser una forma tridimensional complicada con
buena precisión, lo cual es lo más adecuado para controlar el flujo
de la tinta. De manera consecuente, de acuerdo con la presente
invención es posible obtener un cabezal para la impresión por
chorros de tinta que tiene unas excelentes características de
descarga de la tinta.
Asimismo, de acuerdo con la presente invención,
el sistema para la fabricación de cabezales para la impresión por
chorros de tinta, pone en práctica el sistema de tratamiento por
láser descrito anteriormente para hacer posible la obtención de un
cabezal para la impresión por chorros de tinta que tiene unas
excelentes características de descarga de la tinta.
Un método de tratamiento por láser comprende por
lo menos una fuente de luz láser, un sistema óptico de formación de
rayos para formar rayos láser, una máscara que tiene unos patrones
específicos que corresponden a la configuración para el tratamiento
de una pieza, un sistema óptico de iluminación para iluminar la
máscara, y un sistema óptico de proyección para enfocar las imágenes
patrón de la máscara sobre la superficie de tratamiento de la pieza
mediante una amplificación específica. Esta máscara está dotada de
una porción suprimida menor que el cociente entre la resolución y la
ampliación específica del sistema óptico de proyección. Con el
método dispuesto de esta forma, se puede tratar una pieza para
proporcionar unos canales tridimensionales complicados que tienen
irregularidades en la dirección de la irradiación del láser mediante
un único tratamiento. Asimismo, las porciones suprimidas hacen
posible ajustar de forma sencilla y precisa la supresión de manera
que se aumenta la precisión del tratamiento de la pieza.
Claims (8)
1. Sistema de tratamiento por láser que
comprende:
una máscara (23) que tiene un patrón específico
(24a, 24b, 24c) que corresponde a una configuración para el
tratamiento de una pieza (W),
un sistema óptico de iluminación (1, 8a) para
iluminar dicha máscara (24), comprendiendo dicho sistema óptico de
iluminación:
una fuente de luz láser (1) para emitir un rayo
láser (2) y un sistema óptico de formación del rayo (8a) para formar
dicho rayo láser, y
un sistema óptico de proyección (8b) para enfocar
una imagen del patrón (24a, 24b, 24c) de dicha máscara (23) sobre la
superficie de tratamiento de dicha pieza (W) con una amplificación
específica y con una resolución sobre la superficie de
tratamiento,
caracterizado porque
dicho patrón (24a, 24b, 24c) tiene, por lo menos,
una sección (A, B, C, D, E) con una transmisividad reducida de la
luz y porque dicha sección (A, B, C, D, E) con una transmisividad
reducida de la luz, está constituida disponiendo, por lo menos, una
porción suprimida (26, 28) menor que el cociente entre dicha
resolución de dicho sistema óptico de proyección (8a) y dicha
amplificación específica.
2. Sistema de tratamiento por láser, según la
reivindicación 1, en el que dicha porción suprimida es una porción
que refleja o absorbe dicho rayo láser al 100% o solamente lo
transmite, teniendo menos del valor umbral del tratamiento por láser
de dicha pieza.
3. Sistema de tratamiento por láser, según la
reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicha fuente de
luz láser (1) es un láser ultravioleta de impulsos.
4. Sistema de tratamiento por láser, según la
reivindicación 1, en el que dicha pieza (W) es un segundo substrato
(19) de un cabezal para la impresión por chorros de tinta que tiene
un primer substrato (20) dotado de uno o más dispositivos
generadores de energía (18) para la descarga de un líquido, para
descargar tinta, en el que dicho segundo substrato (19) tiene uno o
más canales (19b) constituidos en el mismo que definen trayectorias
del flujo de tinta (14) y en el que dicha configuración para el
tratamiento es la configuración de los canales (19b) de dicho
segundo substrato (19).
5. Sistema de tratamiento por láser, según la
reivindicación 4, en el que dicha sección (A, B, C, D, E,) con una
transmisividad reducida de la luz, es una porción existente en el
patrón (24a, 24b, 24c) de un canal (19b) de dicho cabezal para la
impresión por chorros de tinta constituido sobre dicha máscara
(23).
6. Sistema de tratamiento por láser, según la
reivindicación 5, en el que dicha porción suprimida (26, 28) está
dispuesta de forma irregular en dicha sección (A, B, C, D, E,) con
una transmisividad reducida de la luz.
7. Sistema de tratamiento por láser, según la
reivindicación 5, en el que dicha porción suprimida (26, 28) es una
porción dispuesta mediante la utilización de un método de
binarización fijado y/o un método de binarización adaptativa.
8. Sistema para la fabricación de cabezales para
la impresión por chorros de tinta que utiliza un sistema de
tratamiento por láser, según una de las reivindicaciones 1 a 7.
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