ES2280177T3

ES2280177T3 - Sustrato de cabezal por chorros de tinta que incluye una resistencia generadora de calor, y cabezal por chorros de tinta y procedimiento de impresion que utiliza los mismos.

Info

Publication number: ES2280177T3
Application number: ES00308765T
Authority: ES
Inventors: Koromo Shirota; Teruo Ozaki; Masahiko Kubota; Ryuji Katsuragi; Hidehiko Kanda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2007-09-16
Anticipated expiration: 2020-10-04
Also published as: US20070159512A1; KR20010039994A; ATE358584T1; DE60034194D1; CA2322107A1; DE60034194T2; EP1090758B1; AU6246900A; EP1090758A3; TW514606B; SG93271A1; EP1090758A2; CA2322107C; KR100468993B1; JP2001171126A; AU2003200230B2; US7219971B1; CN1293112A; AU753649B2; US7637581B2

Abstract

Procedimiento de impresión por chorros de tinta, que comprende la aplicación de una señal de activación a una resistencia generadora de calor (18) dispuesta en un sustrato del cabezal por chorros de tinta, estando la resistencia generadora de calor (18) recubierta por una película protectora (16), generando así la energía térmica que se aplica a la tinta a través de la película protectora (16) para crear una burbuja mediante la ebullición de la película de la tinta, generando así la presión que produce la inyección de la tinta, caracterizado por controlar, durante la aplicación de la señal de activación a la resistencia generadora de calor (18) en un modo de impresión, la temperatura máxima en la superficie de la película protectora (16) que está en contacto con la tinta para que sea inferior a 560oC.

Description

Sustrato de cabezal por chorros de tinta que incluye una resistencia generadora de calor, y cabezal por chorros de tinta y procedimiento de impresión que utiliza los mismos.

Campo de la invención y técnica relacionada

La presente invención se refiere a una placa base, para un cabezal por chorros de tinta que utiliza energía térmica, para inyectar pequeñas gotas de tinta en respuesta a las señales de impresión, para formar imágenes en el medio de impresión. También se refiere a un cabezal por chorros de tinta, a un aparato por chorros de tinta, y a un procedimiento de impresión por chorros de tinta.

En la actualidad, se han propuesto diversos procedimientos de impresión por chorros de tinta. Entre dichos procedimientos de impresión por chorros de tinta, los procedimientos predominantes son aquellos que imprimen las imágenes inyectando pequeñas gotas de tinta mediante la aplicación del calor desde resistencias exotérmicas a la tinta en el interior de la cámara del cabezal de impresión, de acuerdo con las señales de impresión. Como ejemplo de un procedimiento de impresión por chorros de tinta de este tipo, se describe el procedimiento de impresión por chorros de tinta en la patente japonesa abierta a inspección pública nº 59.936/1979, según el cual se utiliza para inyectar la tinta el fenómeno en el que la aplicación de energía térmica a la tinta genera burbujas en la tinta. Este tipo de procedimiento de impresión por chorros de tinta se ha convertido en uno de los procedimientos predominantes del presente campo de impresión por chorros de tinta, debido a que, según este procedimiento, las aberturas (A continuación, las aberturas se denominarán orificios) desde las que se inyecta la tinta se pueden disponer fácilmente en alta
densidad.

Se conoce que en un procedimiento de impresión que imprime las imágenes inyectando la tinta desde los orificios mediante la aplicación de energía térmica a la tinta, según las señales de impresión, utilizando resistencias exotérmicas, el tamaño de las gotas de tinta depende de las condiciones del aparato, tales como la cantidad de energía térmica o la presión aplicada a la tinta, y las propiedades físicas de la tinta, tales como el calor específico, la conductividad térmica, la constante de expansión térmica, o la viscosidad. Por lo tanto, para inyectar la tinta de forma regular, se han realizado numerosas propuestas para controlar estos factores. Por ejemplo, la patente japonesa abierta a inspección pública nº 132.253/1980 presta atención a un procedimiento para controlar la subida y la bajada de la tensión aplicada a un elemento generador de calor, y también al hecho de que la temperatura de la resistencia exotérmica cambia en respuesta a los cambios de la amplitud del impulso y la amplitud del impulso, y por lo tanto, el volumen de la burbuja también cambia en respuesta a los cambios de la anchura y la amplitud del impulso. De este modo, describe un procedimiento de impresión por chorros de tinta que controla la anchura y la amplitud del impulso para inyectar la tinta de forma regular. Las características de un cabezal por chorros de tinta de la técnica actual cumplen totalmente este estándar técnico. Sin embargo, si la tinta contiene sustancias cuyas propiedades físicas cambian al calentarse, las sustancias extrañas (A continuación, serán denominadas depósito quemado) en algunas ocasiones se precipitan. Si dichas sustancias extrañas continúan precipitándose en gran cantidad, se precipitan de forma gradual en la superficie de la película protectora, lo cual en algunas ocasiones produce la reducción de la eficiencia con la que el calor se conduce a la tinta, y, por lo tanto, la irregularidad de la generación de las burbujas. En consecuencia, las burbujas necesarias para inyectar la tinta no se forman de manera satisfactoria, y, por lo tanto, no se inyecta la cantidad necesaria de tinta para producir una impresión normal, o incluso puede ocurrir que la tinta no sea inyectada; en otras palabras, se produce una disminución de la regularidad con la que se inyecta la tinta. También en los últimos años, se ha reducido drásticamente el tamaño del cabezal de impresión, y también se ha mejorado drásticamente en términos de precisión de funcionamiento, y, con estas mejoras, se ha disminuido la cantidad de tinta inyectada en un único ciclo de inyección. En consecuencia, también ha disminuido la cantidad de energía que la resistencia exotérmica debe aplicar a la tinta. En un tipo de entorno en el que la cantidad de depósito quemado que se adhiere a la película protectora es relativamente pequeño por el motivo descrito anteriormente, los efectos del depósito quemado que se adhiere a la película protectora, sobre la proporción de energía térmica que no puede conducirse desde el elemento generador de calor a la tinta, son bastante importantes, produciendo en algunas ocasiones cambios en la cantidad de tinta que se inyecta, y, por lo tanto, afectando negativamente a la impresión de imágenes de alta precisión. Por lo tanto, es necesario controlar estrictamente la generación del depósito quemado.

En el pasado, la precipitación descrita anteriormente de los ingredientes quemados de la tinta se ha solucionado modificando los ingredientes de la tinta.

Se conoce que el depósito quemado contiene tanto componentes inorgánicos, como por ejemplo Fe, como componentes orgánicos.

Respecto a los componentes inorgánicos, se piensa que el problema relativo a los componentes inorgánicos se puede solucionar añadiendo reactivo quelante a la tinta, debido a que la adición de reactivo quelante estabiliza la tinta coordinando los componentes inorgánicos. Con respecto a los componentes orgánicos, se piensa que el problema relativo a los componentes orgánicos también se puede solucionar añadiendo reactivo quelante a la tinta, debido a que el reactivo quelante evita que los componentes orgánicos se cristalicen en la capa resistente exotérmica. En otras palabras, se piensa que la adición de reactivo quelante a la tinta evita que el depósito carbonizado se acumule en la capa resistente exotérmica. Además, las patentes japonesas abiertas a inspección pública nº 160.070/1991 y 80.664/1996 también describen soluciones al problema de los depósitos de materiales quemados. Según la primera patente, se añade anión oxonio a la tinta para controlar la precipitación de los ingredientes quemados de la tinta, y, según la segunda patente, se añade ácido fítico o fitato a la tinta para controlar la precipitación de los ingredientes quemados de la tinta.

El documento EP 0934829 describe un cabezal por chorros de tinta en el cual la temperatura de la película está controlada para no superar el rango en el que la durabilidad de la película cambia bruscamente, aproximadamente 700ºC-800ºC.

Características de la invención

En el cabezal por chorros de tinta anteriormente mencionado, la superficie de la película protectora, en el lado en contacto con la tinta, está recubierta por una película anticavitación, que está formada principalmente por tántalo (Ta). Se conoce que el Ta no sólo es altamente resistente a los impactos mecánicos, sino que también es relativamente resistente a la corrosión.

Considerando el hecho de que cuanto más delgada es la película anticavitación, más elevada es la eficiencia de conducción del calor desde el elemento generador de calor a la tinta, es deseable que la película anticavitación sea lo más delgada posible. En los últimos años, se ha aumentado el número de elementos generadores de calor del cabezal de impresión para obtener impresiones de alta calidad. Por lo tanto, se tiende a reducir el grosor de la película anticavitación a no más de 0,3 \mum desde el punto de vista de la conservación de la energía. La disposición de dicha película anticavitación sobre la capa resistente exotérmica, y la utilización de la tinta descrita anteriormente, da lugar a una mejora en términos de la precipitación de los ingredientes quemados. Sin embargo, también se ha hecho evidente que estas medidas dieron lugar a nuevos problemas. Es decir, la inspección de la película de Ta tras el funcionamiento continuo del cabezal por chorros de tinta reveló que la película de Ta presentaba corrosión. Se piensa que la corrosión de la película anticavitación formada por Ta se produce a través de dos mecanismos. Un mecanismo consiste en que se generan grietas en los bordes de los granos cristalinos de la película anticavitación, y el otro mecanismo consiste en que el propio Ta reacciona químicamente con el reactivo quelante y similares que contiene la tinta. En otras palabras, si se añade reactivo quelante (por ejemplo, EDTA) a la tinta, es decir, si se aumenta la cantidad de reactivo quelante, el reactivo quelante coordina el Ta, que se utiliza como material para la parte de película anticavitación de la película protectora, provocando corrosión en la película protectora. Este efecto en algunas ocasiones reduce la durabilidad de la capa resistente exotérmica. En particular, cuando un cabezal de impresión está altamente refinado, la capa protectora también está altamente refinada, o tiene un grosor muy reducido. Por lo tanto, es posible que incluso si la superficie de la película protectora en contacto con la tinta está sólo ligeramente corroída, se produzcan grietas en la película protectora, y que las grietas alcancen fácilmente la capa resistente exotérmica y dañen la misma. Por este motivo, es necesario ajustar la cantidad de reactivo quelante que se añade a la tinta. De este modo, incluso aunque la adición de reactivo quelante parece que consigue un grado de mejora en lo que respecta a la durabilidad del elemento generador de calor y al problema del depósito quemado, no parece ser la solución fundamental a los problemas descritos anteriormente.

Por lo tanto, los inventores de la presente invención analizaron en detalle los factores que causaban los problemas descritos anteriormente, es decir, la precipitación de los ingredientes quemados de la tinta, la irregularidad de la inyección de la tinta, y la reducción de la durabilidad del elemento generador de calor, y similares. Como consecuencia, se descubrió que existía un procedimiento para solucionar estos problemas.

Es decir, en el pasado, se había supuesto que los problemas anteriormente descritos estaban directamente relacionados con las propiedades físicas de la tinta, las condiciones de activación, y similares, y, por lo tanto, no existían soluciones sencillas a dichos problemas. Sin embargo, los estudios realizados por los inventores de la presente invención sobre las causas de la precipitación de ingredientes quemados de la tinta y la destrucción del elemento generador de calor, prestando atención a la superficie sobre la que se precipitan los ingredientes quemados de la tinta, revelaron que la cantidad de depósito quemado generado dependía de la temperatura máxima que alcanzaba la superficie de la película protectora en contacto con la tinta. Además, los estudios sobre el nivel al que se debe ajustar la temperatura máxima revelaron lo siguiente. Cuando la temperatura máxima se ajustaba a 600ºC o 700ºC, es decir, las temperaturas ajustadas en los procedimientos convencionales, se observaba que los ingredientes quemados de la tinta se precipitaban, y/o que el cableado del elemento generador de calor se rompía debido a la precipitación de los ingredientes quemados de la tinta y/o a que la capa protectora se fundía. Sin embargo, la disminución de la temperatura máxima produjo mejores resultados; se descubrió que cuando se proporcionaba una cantidad suficiente de energía térmica a la tinta, manteniendo la temperatura de la superficie anteriormente mencionada por debajo de 560ºC, la tinta se inyectaba de forma regular, y la precipitación de los ingredientes quemados de la tinta se controlaba de forma satisfactoria. En otras palabras, se descubrió que, manteniendo la temperatura máxima de la superficie de la capa protectora anteriormente mencionada por debajo de un nivel predeterminado, no sólo se contribuía a controlar la precipitación de los ingredientes quemados de la tinta, sino que también se contribuía a evitar la corrosión de la película protectora, haciendo posible conseguir una placa base del cabezal por chorros de tinta, un cabezal por chorros de tinta, y un procedimiento de impresión por chorros de tinta que eran mejores en términos globales.

Los estudios adicionales realizados por los inventores de la presente invención revelaron que, para mantener la temperatura de la superficie de la capa protectora anteriormente mencionada por debajo de 560ºC, era necesario controlar los grosores y las conductividades térmicas de las diferentes capas de la película protectora, y la tensión y la amplitud de los impulsos aplicados para activar la capa resistente exotérmica; en concreto, cuando la película protectora era muy delgada y de conductividad térmica excelente, el control de la amplitud y la tensión de los impulsos de activación era una de las soluciones fundamentales a los problemas descritos anteriormente. Por lo tanto, los inventores de la presente invención crearon un modelo matemático basado en la estructura de un cabezal generador de calor real, y simularon las operaciones de impresión, en el que las temperaturas máximas que alcanzaba la superficie anteriormente mencionada se obtenían de forma precisa variando los impulsos de activación. En consecuencia, se consiguió la presente invención, la cual proporciona una placa base del cabezal por chorros de tinta, un cabezal por chorros de tinta, y un procedimiento de impresión por chorros de tinta, que garantizan que la temperatura máxima anteriormente mencionada se mantiene por debajo de 560ºC.

Tal como se ha descrito anteriormente, el objetivo principal de la presente invención consiste en conseguir una placa base del cabezal por chorros de tinta, un cabezal por chorros de tinta, y un procedimiento de impresión por chorros de tinta, que solucionan globalmente los problemas anteriormente mencionados: la precipitación de los ingredientes quemados de la tinta, la irregularidad de la inyección, y la reducción de la durabilidad del elemento generador de calor.

Según un aspecto de la presente invención, se consigue un procedimiento de impresión por chorros de tinta que comprende la aplicación de una señal de activación a la resistencia generadora de calor dispuesta en el sustrato del cabezal por chorros de tinta, estando la resistencia generadora de calor cubierta por una película protectora, generando así energía térmica que se aplica a la tinta a través de la película protectora para crear una burbuja mediante la ebullición de la película de la tinta, generando así la presión que produce la inyección de la tinta, caracterizado por controlar, durante la aplicación de la señal de activación a la resistencia generadora de calor en el modo de impresión, que la temperatura máxima en la superficie de la película protectora en contacto con la tinta sea inferior a 560ºC.

Según un aspecto adicional de la presente invención, se consigue un aparato por chorros de tinta que incluye un cabezal por chorros de tinta formado por un sustrato del cabezal por chorros de tinta que incluye una resistencia generadora de calor recubierta por una película protectora de tal manera que, cuando se está utilizando, el calor generado por la mencionada resistencia generadora de calor se aplica a la tinta a través de la mencionada película protectora para crear una burbuja en la tinta, generando así la presión para producir la inyección de la tinta, caracterizado porque el aparato por chorros de tinta incluye medios de control de la señal de activación para conseguir que la temperatura máxima en la superficie de la mencionada película protectora en contacto con la tinta sea inferior a 560ºC durante la activación de la mencionada resistencia generadora de calor.

Según la presente invención, la temperatura máxima que puede alcanzar la superficie de la película protectora se ajusta a una temperatura inferior a 560ºC, evitando no sólo que los ingredientes de la tinta se precipiten, como depósito quemado, en la superficie (superficie transmisora de calor) de un elemento generador de calor, sino que también evita que la película protectora se corroa. Por lo tanto, incluso cuando se reduce al máximo el grosor y el tamaño de la capa resistente exotérmica, y, por lo tanto, disminuye la cantidad de energía térmica generada por la capa resistente exotérmica, el problema de que la energía térmica no se pueda transmitir de forma eficiente, debido a la acumulación de los ingredientes quemados de la tinta, se puede controlar para que sea posible formar imágenes altamente precisas de gran calidad, así como para conseguir una placa base del cabezal por chorros de tinta y un cabezal por chorros de tinta, los cuales son mejores en lo que respecta a la regularidad de la inyección y la durabilidad.

Con la aplicación de la presente invención, incluso cuando se ha añadido reactivo quelante a la tinta, se puede controlar la precipitación de los ingredientes quemados de la tinta y se puede evitar la corrosión de la película protectora, siempre que la temperatura máxima de la superficie de la película protectora en contacto con la tinta se mantenga por debajo de 560ºC.

A este respecto, al añadir reactivo quelante a la tinta, si la cantidad de reactivo quelante añadido a la tinta es superior a un determinado valor, el reactivo quelante en algunas ocasiones se precipita debido a su solubilidad, mientras que si es inferior a un determinado valor, el reactivo quelante no muestra sus efectos. Por lo tanto, es deseable que el peso del reactivo quelante sea superior a 50 ppm en peso e inferior al 20% en peso, preferiblemente, superior a 80 ppm en peso e inferior al 10% en peso, respecto a la totalidad de la tinta.

El grado de protección que ofrece la presente invención frente a la corrosión de la película anticavitación es mucho mayor que el ofrecido por los procedimientos convencionales. Sin embargo, para mejorar más aún la protección frente a la corrosión de la película protectora, es decir, para proteger la película protectora de una gran variedad de tintas, la capa anteriormente mencionada de la película protectora que está en contacto con la tinta, es decir, la película anticavitación, debe estar formada por una aleación amorfa que contiene Ta. Además, la aleación amorfa para la película anticavitación puede contener, además del Ta, como mínimo un material entre Fe, Cr y Ni. A este respecto, la aleación amorfa anteriormente mencionada se formó con Ta, Fe, Cr y Ni, y cuando la cantidad de Ta respecto a la totalidad de la aleación amorfa era inferior al 30% en peso, la aleación amorfa era más eficaz.

En la película anticavitación formada por esta aleación amorfa que contiene Ta no hay bordes de grano del cristal. Por lo tanto, la película anticavitación no sufre las grietas que se podrían producir de otro modo. Además, la superficie de la aleación amorfa que contiene Ta se hace pasiva por su oxidación, y este estado pasivo evita que la película anticavitación reaccione con los ingredientes de la tinta. Por los motivos presentados anteriormente, la película anticavitación formada por la aleación amorfa que contiene Ta presenta mayor resistencia a la corrosión producida por la tinta, en comparación con la película anticavitación convencional. Según la presente invención, la temperatura máxima de la superficie de la película protectora en contacto con la tinta se mantiene por debajo de 560ºC, lo cual por sí solo es eficaz para mantener bajo control la corrosión de la película anticavitación. Sin embargo, según la presente invención, se toma una medida adicional, es decir, la película anticavitación está formada por aleación amorfa que contiene Ta, y, por lo tanto, la corrosión de la película anticavitación se controla mejor debido a los efectos sinérgicos de la temperatura menor y al uso de la aleación amorfa que contiene Ta.

La aleación amorfa como material para la película anticavitación se puede producir utilizando, además del Ta, como mínimo un metal entre Fe, Cr, Re, Ge y Ni. Además, utilizando cuatro tipos de materiales metálicos, es decir, Ta, Fe, Cr y Ni, como los materiales para la película anticavitación, en una proporción tal que el Ta ocupe menos del 30% en peso de la totalidad de la aleación final, se mejora la aleación que contiene Ta en términos de las características ventajosas descritas anteriormente, haciendo posible controlar mejor la corrosión de la película anticavitación, y también ampliar la vida de servicio del elemento generador de calor.

En otras palabras, se hace posible ampliar la duración de la vida de servicio del cabezal de impresión hasta un grado que es prácticamente similar al del aparato de impresión por chorros de tinta, eliminando la necesidad de sustituir el cabezal de impresión.

Estos y otros objetivos, características, y ventajas de la presente invención se harán más evidentes tras considerar la siguiente descripción de las realizaciones preferentes de la presente invención, tomada en serie con las figuras adjuntas.

Breve descripción de las figuras

La figura 1 es una vista en planta de la configuración del circuito de la placa base del cabezal de impresión de acuerdo con la presente invención.

La figura 2 es una vista transversal de los elementos del circuito del cabezal de impresión de acuerdo con la presente invención.

La figura 3 es una vista en planta de los elementos del circuito del cabezal de impresión de acuerdo con la presente invención.

La figura 4 es una vista transversal del cabezal generador de calor de acuerdo con la presente invención.

La figura 5 es una vista esquemática, en perspectiva, del cabezal de impresión con múltiples cabezales generadores de calor, y representa la estructura general del mismo.

La figura 6 es una vista esquemática, en perspectiva, de una realización de un aparato de impresión por chorros de tinta de acuerdo con la presente invención.

La figura 7 es una vista de la sección vertical de una realización del cartucho de tinta de acuerdo con la presente invención.

La figura 8 es una vista esquemática, en perspectiva, de una realización de una unidad de impresión de acuerdo con la presente invención.

La figura 9 es una vista esquemática, en perspectiva, de un cabezal de impresión con cuatro cartuchos de tinta.

La figura 10 es una vista esquemática, en perspectiva, de un cabezal generador de calor y cuatro cartuchos de tinta dispuestos en el cabezal.

La figura 11 es una vista transversal de un ejemplo de un cabezal generador de calor de acuerdo con la presente invención.

La figura 12 es una vista esquemática, en perspectiva, de un cabezal de impresión de acuerdo con la presente invención.

La figura 13 es una vista esquemática de un aparato de impresión por chorros de tinta de acuerdo con la presente invención.

La figura 14 es un gráfico que muestra la relación entre la proporción de la parte restante de la película anticavitación y la temperatura máxima alcanzada por la superficie de la película anticavitación.

La figura 15 es un gráfico que muestra el impulso de activación del cabezal para modular la cantidad inyectada en una de las realizaciones de la presente invención.

La figura 16 es un gráfico que muestra la relación entre la amplitud del impulso de activación mostrado en la figura 15, y la cantidad de tinta inyectada.

Descripción de las realizaciones preferentes

A continuación, se describirán con más detalle las realizaciones preferentes de la presente invención. Las realizaciones de la presente invención no están limitadas a aquellas que se describirán a continuación. La aplicación de la presente invención a un procedimiento de impresión por chorros de tinta de la forma representada por las siguientes realizaciones de la presente invención mejora las ya superiores características del procedimiento de impresión por chorros de tinta.

Límite superior de temperatura

En primer lugar, se describirá la temperatura máxima alcanzada por la interfaz entre la película protectora y la tinta durante la simulación de la operación de impresión realizada para el desarrollo de la presente invención. La cantidad P de energía térmica liberada por la capa resistente exotérmica por unidad de tiempo satisface la siguiente fórmula matemática:

...(1)P = V2/(R +r) x Pw x N

V: tensión de activación [V]

R: valor de la resistencia de la capa resistente exotérmica [\Omega]

r: resistencia del cableado conectado eléctricamente a la capa resistente exotérmica [\Omega]

Pw: amplitud del impulso de activación [\museg]

N: número total de subcapas de la capa resistente exotérmica.

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El valor de la resistencia R de la capa resistente exotérmica se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

...(2)R = \rho s x LH/WH

\rho s: valor de la resistencia de la capa resistente exotérmica [\Omega/\Box]

LH: longitud de la capa resistente exotérmica [\mum]

WH: anchura de la capa resistente exotérmica [\mum]

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El valor máximo W de la potencia eléctrica consumida por la capa resistente exotérmica por unidad de área y por unidad de tiempo se puede expresar en la forma de:

...(3)W = P/LH/WH

La cantidad de energía térmica generada en la capa resistente exotérmica se puede ajustar basándose en el tamaño real de la capa resistente exotérmica, y la relación entre las anteriores fórmulas (1)-(3).

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Además, la temperatura T en la interfaz entre la superficie de la película protectora y la tinta mientras se genera la energía térmica se puede obtener resolviendo la ecuación lineal (4) utilizando el cálculo diferencial.

...(4)\rhoC(\deltaT/\deltat) = k(x)(\delta2T/\delta2t) + P

\rho: densidad media de la película protectora [kg/m^{3}]

C: capacidad media de calor específico [J/(kg\cdotC)]

K(x): conductividad térmica de la película protectora en el punto x [W/(\mum\cdotC)]

t: tiempo (\museg)

x: distancia desde el punto de referencia (x = 0), o posición de la superficie inferior de la película protectora, en la dirección en que se acumulan las subcapas de la película protectora [\mum]

P: energía térmica [W]

El cambio de la temperatura T fue simulado mediante la resolución matemática de la ecuación (4) bajo unas condiciones iniciales predeterminadas. En consecuencia, se descubrió que la temperatura T podía mantenerse por debajo de 560ºC, haciendo más delgada la película protectora para acortar el tiempo de conducción del calor, o estrechando la amplitud del impulso de activación de la ecuación (1), por ejemplo.

Estos procedimientos se pueden llevar a cabo de manera independiente, en serie, o combinados con parámetros adicionales (por ejemplo, la tensión de activación).

Sin embargo, no es deseable reducir el grosor de la película protectora por debajo de un determinado grosor, debido a que se reduciría la durabilidad de la película protectora. Considerando las cuestiones anteriores, es deseable que el grosor de la película protectora sea superior a 0,1 \mum e inferior a 2,0 \mum, preferiblemente, superior a 0,3 \mum e inferior a 1,0 \mum, para que la temperatura T pueda mantenerse por debajo de 560ºC al tiempo que se proporciona una cantidad suficiente de energía térmica.

Además, los inventores de la presente invención descubrieron que bajo la situación de que la tensión de activación se encontrase en el rango desde un nivel de tensión igual a la tensión umbral de ebullición de la tinta, hasta una tensión de 1/4 superior a la tensión umbral, se podía proporcionar una cantidad suficiente de energía térmica, manteniendo la temperatura T por debajo de 560ºC, haciendo que la amplitud del impulso de activación fuese inferior a 5 \museg, preferiblemente, inferior a 3 \museg.

Cabezal de impresión

El cabezal de impresión de esta realización comprende: una serie de cabezales de generación de calor; una serie de trayectorias de tinta conectadas una por una a los cabezales generadores de calor, y una o varias cámaras de tinta para suministrar la tinta a las trayectorias de tinta. Cada cabezal generador de calor comprende: una capa resistente exotérmica formada en un trozo de sustrato, un activador para activar las áreas de la capa resistente exotérmica una por una, y la película protectora. El cabezal de impresión también comprende una placa base del cabezal de impresión, que comprende: una serie de orificios a través de los que se inyecta la tinta; una parte de inyección de la tinta con una serie de trayectorias de tinta que incluye los cabezales generadores de calor, es decir, las áreas donde la energía térmica actúa sobre la tinta; y una serie de áreas de la capa resistente exotérmica como medio para generar la energía térmica.

Con respecto al circuito del cabezal de impresión, se han desarrollado varios circuitos. Algunos de los circuitos del cabezal de impresión se forman en una única pieza de sustrato, y comprenden integralmente: una serie de áreas de la capa resistente exotérmica alineadas de una manera predeterminada; una serie de activadores dispuestos uno por uno para la serie de áreas de la capa resistente exotérmica para activar dichas áreas según los datos de formación de la imagen; un registro de desplazamiento, cuyo número de bits es igual al número de áreas de la capa resistente exotérmica, y que envía en paralelo los datos de formación de imagen introducidos en serie en la serie de activadores; y un circuito de cierre para almacenar temporalmente los datos enviados desde el registro de desplazamiento.

La figura 1 ilustra un circuito del cabezal de impresión como el descrito anteriormente, en el sustrato del cabezal de impresión. En la figura 1, el número de referencia (101) designa cada una de las áreas de la capa resistente exotérmica dispuestas en línea recta. El número de referencia (102) corresponde a cada uno de los transistores de potencia, y el número de referencia (103) corresponde al circuito de cierre. El número de referencia (104) corresponde al registro de desplazamiento, y el número de referencia (105) corresponde a un reloj para activar el registro de desplazamiento (104). Los números de referencia (106) y (107) designan la parte de entrada de los datos de formación de la imagen, y la parte de entrada de la amplitud del impulso de calentamiento para controlar externamente el tiempo de encendido del transistor de potencia, respectivamente. Los números de referencia (108) y (109) corresponden a la fuente de alimentación lógica y a masa, respectivamente. Los números de referencia (110) y (111) designan la fuente de alimentación de activación de la capa resistente exotérmica (VH), y el transistor de potencia (Vce), respectivamente.

En un aparato de impresión con un cabezal que contiene el circuito del cabezal de impresión estructurado de la forma descrita anteriormente, los datos de formación de la imagen se introducen en serie en el registro de desplazamiento (104) desde la parte de entrada de datos de formación de imagen (106). Los datos introducidos se almacenan temporalmente en el circuito de cierre (103), y, mientras están temporalmente almacenados, los impulsos se introducen desde la parte de entrada de amplitud de los impulsos de calentamiento (107). Al introducirse los impulsos, se encienden los transistores de potencia (102), se activan las áreas de la capa resistente exotérmica (101), la tinta del interior de las trayectorias de líquido conectadas a las áreas de la capa resistente exotérmica activadas (101) se calienta y se inyecta a través de los orificios de inyección; en otras palabras, se lleva a cabo la impresión.

La utilización de un circuito estructurado de la manera descrita anteriormente hace posible reducir sustancialmente la amplitud del impulso de activación, lo que a su vez hace posible elevar la tensión de activación V al mismo tiempo que la temperatura T se mantiene por debajo de 560ºC, de manera que la energía térmica aplicada a la tinta se mantiene constante. En consecuencia, la tinta se puede inyectar de forma regular. A continuación, se describirá un ejemplo de un elemento en el que se ha implementado el circuito descrito anteriormente, haciendo referencia a las figuras 2 y 3.

La figura 2 es una vista en sección de un ejemplo de un elemento en el que se ha realizado el circuito ilustrado en la figura 1. El número de referencia (201) designa un sustrato de silicio tipo P; el (202), un colector tipo N embebido; el (203), una región aislante del elemento tipo P embebido; el (204), una región epitaxial tipo N; el (205), una región de la base tipo P; el (206), una región del elemento tipo P embebido; el (207), una región del colector tipo N embebido; el (208), una región de la base tipo P de alta densidad; el (209), una región de aislamiento del elemento tipo P de alta densidad; el (210), una región del emisor tipo N; el (211), una región del colector tipo N; el (212), el electrodo del colector; el (213), el electrodo de la base; y el número de referencia (214) designa el electrodo del emisor.

La figura 3 es una vista en planta de un ejemplo de un elemento en el que se ha implementado el circuito ilustrado en la figura 1. El número de referencia (301) corresponde a un trozo de sustrato de aislamiento eléctrico. Uno de los bordes del sustrato (301) dispone de una serie de áreas de la capa resistente exotérmica (302), las cuales están alineadas en paralelo a lo largo del borde. Cada área (302) de resistencia exotérmica está colocada en una trayectoria de líquido, adyacente al extremo, o a la salida, de la trayectoria de líquido. Colocados aproximadamente en la parte central del sustrato (301) se encuentran los transistores (303), que activan las áreas de la capa resistente exotérmica (302) una por una, los cuales están dispuestos de tal manera que sus bordes más largos son paralelos entre sí, y sus bordes más cortos se alinean en la dirección perpendicular a los bordes más largos de las áreas de la capa resistente exotérmica (302). En esta realización, los transistores de potencia (303) son transistores bipolares, y se caracterizan porque están alineados en una única capa y en línea recta, de tal manera que sus bordes más largos son paralelos entre sí, y sus bordes más cortos están alineados en la dirección perpendicular a los bordes más largos de las áreas de la capa resistente exotérmica (302). Para activar las áreas de la capa resistente exotérmica, es necesario que haya el mismo número de transistores de potencia que de áreas de la capa resistente exotérmica (302); cada área de la capa resistente exotérmica necesita un transistor de potencia. En otro borde del sustrato (301), es decir, el borde del lado opuesto al lado dónde se disponen las áreas de la capa resistente exotérmica (302), se coloca un circuito S/R 309 formado por un registro de desplazamiento y una parte de retención ("latch"), junto con una serie de patillas para la señal de entrada para los circuitos S/R (309), en las proximidades de la agrupación de los transistores de potencia (303) anteriormente mencionados, encontrándose las patillas de señal en el borde. El número de referencia (311) corresponde a un cableado común +VII para aplicar una tensión predeterminada a las áreas de la capa resistente exotérmica (302), y el número de referencia (312) corresponde a masa. En ambos extremos longitudinales de la agrupación de transistores de potencia (303), en términos de la dirección en la que los transistores de potencia (303) están alineados en paralelo, se dispone de un calentador (313) para el ajuste de la temperatura, y en las proximidades de uno de los calentadores (313), se dispone de un calentador secundario (314). Además, se dispone de un par de diodos sensores de temperatura (315) en las partes de esquina del sustrato (301), correspondientes a ambos extremos longitudinales de la agrupación anteriormente mencionada de áreas de la capa resistente exotérmica (302), uno para cada uno.

En esta realización, estos sensores de temperatura leen la temperatura del sustrato, y los datos obtenidos por los sensores de temperatura se envían a una RAM (no ilustrada) situada en el interior del aparato de impresión por chorros de tinta. Tras ser enviados a la RAM (no ilustrada) del aparato de impresión por chorros de tinta, los datos son referenciados a una tabla de temperaturas almacenada en la ROM, y se selecciona un valor óptimo de la entrada del impulso. El valor seleccionado se transmite al cabezal por chorros de tinta como (señal de) datos térmicos. Se debe hacer notar que incluso si la amplitud del impulso se mantiene en el mismo valor, es imposible mantener la temperatura máxima de la superficie del calentador por debajo de 560ºC si la temperatura del sustrato varía. Normalmente, la temperatura del sustrato varía en un rango de 15ºC-80ºC, y, por lo tanto, la diferencia de temperatura \DeltaT es como máximo de 65ºC.

Tal como se ha descrito anteriormente, en la RAM se almacena una tabla para calcular la temperatura máxima (Temp), que alcanza la superficie del calentador, respecto a la entrada de impulso del calentador (suponiendo que la tensión es constante), y basada en el valor (Base) leído por los sensores.

La temperatura máxima alcanzada (Treal) a que se refiere la presente invención se obtiene con la siguiente ecuación:

...(5)Treal = Base + Temp.

en la que Temp se obtiene como T en la ecuación (4) indicada anteriormente.

Si Treal supera 560ºC, se emite una señal de parada (Emerg) desde la RAM, y, en consecuencia, se interrumpe la transmisión de las señales desde el aparato de impresión al cabezal por chorros de tinta (calor, bloqueo, Idata, etc.).

Cuando el número de datos de temperatura del sustrato (Base) enviados desde los diodos sensores de temperatura una vez para cada intervalo de tiempo predeterminado disminuye hasta un nivel en el que Treal es inferior a 560ºC, se reinicia la transmisión de los datos. A este respecto, en el caso de una impresora, como por ejemplo una impresora en serie, que forme la imagen línea a línea, incluso si se emite Emerg, la transmisión de datos no se detiene hasta que finaliza la línea que se está imprimiendo.

En dicho caso, la temperatura de la superficie del calentador en algunas ocasiones supera los 560ºC, pero se sabe que dichos incidentes no tienen efectos significativos sobre la vida de servicio global.

El sustrato (301) dispone de cuatro orificios de paso (316) y dos orificios de paso (317). Los cuatro orificios de paso (316) están situados uno en cada una de las cuatro esquinas de la agrupación de los segundos transistores de potencia (303), y los dos orificios de paso (317) están situados junto a los diodos (315) anteriormente mencionados, uno para cada uno. Estos orificios de paso (316) y (317) se facilitan para hacer contacto con las dos capas de cableado colocadas debajo. Colocadas una en cada uno de los extremos longitudinales de la agrupación de los segundos transistores de potencia (303) en términos de la dirección de alineamiento de los transistores de potencia (303) se encuentra un par de marcas (318) utilizadas para detectar la posición durante el montaje.

La figura 4 muestra una vista transversal esquemática de un ejemplo del cabezal de impresión equipado con cabezales generadores de calor de acuerdo con la presente invención, en el plano vertical que divide uno de los orificios en mitades longitudinales idénticas. También ofrece una vista transversal del mismo, en el plano (A-B) de la primera vista transversal esquemática. El cabezal de impresión (13) se forma uniendo una placa de cristal, cerámica o plástico que tiene una serie de ranuras (14) para formar las trayectorias de tinta, con el cabezal generador de calor (15). El cabezal generador de calor (15) está compuesto por una serie de capas de películas: una capa (16-1) de película anticavitación formada por aleación amorfa que contiene Ta; una capa (16-2) de película protectora formada por óxido de silicio o nitruro de silicio; una capa de electrodo de aluminio que contiene los electrodos (17-1) y (17-2); una capa de película generadora de calor (18) formada por TaN o similares; una capa de película de almacenamiento térmico (19), y una capa de soporte (20) formada por alúmina o similares de alta calidad en términos de radiación térmica, las cuales se listan en orden desde el lado en contacto con la tinta. La capa de la película protectora comprende dos subcapas: la capa de película anticavitación (16-1) y la capa protectora (16-2). Para garantizar que se proporcionaba la cantidad suficiente de energía térmica a la tinta mientras se mantiene la temperatura de la superficie de la película anticavitación (16-1) y la tinta por debajo de 560ºC, y también para garantizar la durabilidad, se hizo que el grosor global de la película protectora fuese de, por ejemplo, 0,7 \mum. Además, para hacer que la película anticavitación fuese suficientemente resistente a la corrosión, la película anticavitación se formó de aleación amorfa que contiene Ta, por ejemplo Ta18Fe57Ni8Cr17.

La tinta (21) llega hasta los orificios de inyección (22), formando un menisco (23) con una presión predeterminada. Al aplicar la señal eléctrica al electrodo de aluminio (17), una región n del cabezal generador de calor (15) genera calor repentinamente, y la parte de la tinta (21) en contacto con una región n entra en ebullición, es decir, genera una burbuja. En consecuencia, se provoca que el menisco (23) sobresalga hacia afuera debido a la presión de la burbuja. Finalmente, una determinada cantidad de tinta (21) es inyectada en forma de una pequeña gota de tinta (24) debido a la presión de la burbuja, desde el orificio hasta una parte del medio de impresión (25), por ejemplo, una hoja de papel. La pequeña gota de tinta (24) inyectada vuela hacia el medio de impresión (25) y se adhiere al área de formación de imagen del medio de impresión (25), para formar una sección microscópica de una imagen.

La figura 5 es una vista externa, en perspectiva, de un ejemplo de una unidad de cabezal térmico múltiple, o un cabezal térmico en el cual varias unidades térmicas están dispuestas en paralelo, de acuerdo con la presente invención. Esta unidad de cabezal térmico múltiple se forma uniendo herméticamente una placa de cristal (27) con múltiples ranuras (26), al sustrato del cabezal térmico.

En la presente invención, no hay restricciones con respecto al tamaño de los orificios y similares, y, por lo tanto, se pueden determinar de forma óptima para la calidad de imagen deseada. Sin embargo, con el aumento de la demanda de mayor calidad de imagen en los últimos años, se ha estudiado la idea de reducir adicionalmente el tamaño del orificio. En concreto, los estudios han conducido a reducir el tamaño del orificio de manera que la cantidad de tinta inyectada desde un único orificio en cada inyección sea de 0,1-40 picolitros, preferiblemente, 0,1-30 picolitros, más preferiblemente, 0,1-25,0 picolitros. Con dicha tendencia, el control de la generación de depósito quemado, manteniendo la temperatura en la interfaz entre la superficie de la película anticavitación y la tinta por debajo des 560ºC, es extremadamente importante para que la tinta se inyecte de forma regular.

Activación del cabezal de impresión

La figura 15 es un gráfico que representa un impulso de conmutación para activar un cabezal de impresión. En este dibujo, VOP representa el nivel de tensión de activación; P1, la amplitud del impulso de la primera parte (A continuación, "impulso de pre-calentamiento") del impulso de calentamiento dividido en dos partes; P2, el intervalo de tiempo; y P3 representa la amplitud del impulso de la segunda parte del impulso (A continuación, "impulso de calentamiento principal"). T1, T2, y T3 representan puntos de tiempo que corresponden a las amplitudes P1, P2, y P3. El nivel de la tensión de activación VOP es uno de los factores que determinan la cantidad de energía eléctrica que necesita el transductor electrotérmico, al que se aplica la tensión, para generar la energía térmica aplicada a la tinta en el interior de cada trayectoria de tinta formada por la placa del calentador y la placa superior del cabezal de impresión. Su valor se determina con el tamaño del área, el valor de la resistencia y la estructura de la película del transductor electrotérmico, y la estructura de la trayectoria de líquido del cabezal de impresión. El procedimiento de activación por modulación de la amplitud del impulso dividido aplica secuencialmente la parte del impulso de calentamiento previo con la amplitud de P1, la parte del intervalo con la amplitud de P2, y la parte del impulso principal con la amplitud de P3, en este orden. La parte del impulso de calentamiento previo es una parte para controlar principalmente la temperatura de la tinta en el interior de la trayectoria de tinta, y controla la cantidad de tinta a inyectar. El valor de la amplitud de esta parte del impulso de calentamiento previo se ajusta de tal manera que la energía térmica generada por la aplicación de la parte del impulso de calentamiento previo al transductor electrotérmico no genere burbujas en la tinta.

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El intervalo de tiempo se utiliza para evitar que el impulso de calentamiento previo y el impulso de calentamiento principal interfieran entre sí, y también para hacer uniforme la distribución de la temperatura en toda la tinta del interior de la trayectoria de tinta. El impulso de calentamiento principal se usa para generar burbujas para que la tinta sea inyectada desde el orificio de inyección, y su amplitud P3 se ajusta de acuerdo con el tamaño del área, el valor de la resistencia, y la estructura de la película del transductor electrotérmico, y la estructura de la trayectoria de tinta del cabezal de impresión.

En el cabezal de impresión de esta realización, si la amplitud del impulso de calentamiento previo P1 se varía dentro de un rango determinado bajo la situación de que la tensión de activación VOP sea X (V) (VOP = X), y la amplitud del impulso de calentamiento principal P3 sea Y (\museg) (P3 = Y), existe una relación como se muestra en la figura 16 entre la cantidad Vd de tinta que se inyecta, y la amplitud del impulso de calentamiento previo P.

La figura 16 es un gráfico que muestra que la cantidad de tinta que se inyecta depende del impulso de pre-calentamiento. En el gráfico, V0 representa la cantidad de tinta inyectada cuando P1 = 0 (\museg). Como se indica con una línea curva "a" en la figura 16, la cantidad Vd de tinta que se inyecta aumenta linealmente en un rango de amplitud del impulso P1 desde cero hasta P1LMT. Sin embargo, cuando la amplitud del impulso P1 se aumenta por encima de P1LMT, la cantidad Vd de tinta que se inyecta alcanza su máximo cuando la amplitud del impulso P1 es P1MAX.

Como se deduce de la descripción anterior, el rango de la amplitud del impulso P en el cual la variación de la cantidad Vd de tinta que se inyecta, con respecto a la variación de la amplitud del impulso P1 muestra linealidad, es eficaz como un rango en el que la cantidad de tinta que se inyecta se puede controlar fácilmente variando la amplitud del impulso P1.

En el rango P1 de amplitud del impulso en el cual P1 es mayor que P1MAX, la cantidad Vd de tinta que se inyecta es menor que VMAX. Esto se debe al siguiente motivo. Es decir, al aplicar un impulso de pre-calentamiento con una amplitud de impulso dentro del rango descrito anteriormente, se genera una burbuja microscópica en el transductor electrotérmico (estado inmediatamente anterior al comienzo de la ebullición), y no desaparece antes de aplicar el impulso de calentamiento principal. En consecuencia, el proceso en el cual el impulso de calentamiento principal genera una burbuja es perturbado por esta burbuja microscópica, reduciéndose en la cantidad de tinta que se inyecta. Este rango P1 de amplitud de impulso se denomina rango previo de generación de burbuja, en el cual es difícil controlar la cantidad de tinta que se inyecta, por medio del impulso de pre-calentamiento.

Definiendo la inclinación de la línea recta que representa la relación entre la cantidad inyectada y la amplitud del impulso dentro del rango de amplitud de impulso en el cual P1 = 0 \approx P1LMT (\museg) como el coeficiente de dependencia del impulso de pre-calentamiento, existe la siguiente relación: coeficiente de dependencia del impulso de pre-calentamiento (KP) = (\DeltaVdP)/(\DeltaP1) [ng/ \museg\cdotpunto]. Este coeficiente KP no depende de la temperatura, y en cambio depende de la estructura del cabezal, la situación de activación, las propiedades de la tinta, y similares. Las líneas curvas "b" y "c" de la figura 16 representan otros cabezales de impresión, mostrando que cada uno de los cabezales de impresión es diferente en lo que respecta a las propiedades de inyección.

En esta realización, la situación en la cual un cabezal de impresión de acuerdo con la presente invención es activado en el modo de impresión normal es que la amplitud del impulso de pre-calentamiento sea P1 = Pa (\museg), con lo cual la cantidad inyectada Vd pasa a ser Va cuando la tensión de activación VOP = X (V), y la amplitud del impulso de calentamiento principal P3 = Y (\museg). Bajo esta situación de activación, la temperatura máxima del cabezal de impresión no alcanza 560ºC mientras se inyecta la tinta.

En el caso descrito anteriormente, se ha utilizado el control de la activación por modulación de la amplitud del impulso usando un impulso doble dividido. Sin embargo, se puede utilizar un impulso dividido múltiple tal como un impulso dividido triple o un impulso con un número mayor de divisiones. Además, se puede utilizar un procedimiento de activación por modulación de la amplitud del impulso en el cual se usa un impulso sin dividir y se modula la amplitud del impulso principal. En otras palabras, se puede utilizar cualquier procedimiento de activación de la modulación de la amplitud del impulso siempre que la temperatura máxima que alcanza el cabezal de impresión se pueda mantener por debajo de 560ºC.

En el caso de modos especiales de impresión, por ejemplo, cuando es necesario que los puntos de impresión sean grandes, el tamaño del punto se puede aumentar aumentando la amplitud del impulso de pre-calentamiento P1 por encima de Pa (\museg) para que la cantidad inyectada de la figura 16 sea mayor que Va. Durante este tipo de modos especiales, la temperatura máxima que alcanza el cabezal de impresión en algunas ocasiones supera 560ºC. Sin embargo, lo que es fundamental en este caso es que la temperatura máxima del cabezal de impresión debe permanecer por debajo de 560ºC durante el modo normal de impresión. A este respecto, el modo normal de impresión corresponde a un modo diferente de los diversos modos especiales que se utilizan en contadas ocasiones, y se usan solamente cuando están seleccionados para objetivos específicos, por ejemplo, un modo en el cual el cabezal de impresión se activa de una manera especial debido a la diferencia en el medio de impresión, o un modo de resolución extremadamente alta.

En algunos cabezales por chorros de tinta, el tono se controla variando el volumen de tinta que se inyecta desde cada orificio. En estos cabezales por chorros de tinta, hay dos o más calentadores colocados en el interior de cada tobera, y cada calentador está conectado a su propio electrodo (cable) de manera que se puede aplicar a cada calentador un impulso específico con una tensión de activación específica. Cuando se realiza dicho control, la temperatura máxima en la superficie de cada calentador es diferente de la del resto de calentadores. Además, en algunas ocasiones, se aumenta el valor del impulso introducido para imprimir con puntos grandes para controlar de forma más precisa el tono para conseguir un efecto especial. En estas ocasiones, la temperatura máxima a veces supera 560ºC. Sin embargo, esto no tiene importancia siempre que la temperatura máxima que alcanza la superficie de cada calentador durante el modo normal no supere 560ºC.

Suponiendo que si la película anticavitación que constituye la capa superior de cada calentador no se corroe a través de la reacción termoquímica entre la película anticavitación y el reactivo quelante o similar contenido en la tinta, la duración de la vida de servicio de un cabezal por chorros de tinta basado en el calentador se determina solamente por la cavitación que se produce cuando una burbuja generada por un calentador colisiona y desaparece, un cabezal por chorros de tinta basado en el calentador puede generar una burbuja 5x10^{8}-3x10^{9} veces antes de que finalice su vida de servicio. La presente invención hace posible que una capa resistente exotérmica genere una burbuja tantas veces como el número de veces indicado anteriormente, incluso si la tinta contiene un agente quelante o similar, garantizando que la fiabilidad de un cabezal por chorros de tinta basado en el calentador se mantiene durante un largo período de tiempo.

La tinta utilizada en la presente invención puede contener material colorante, disolvente orgánico soluble en agua, agua y/o similares, según se desee. El material colorante puede ser soluble en agua o no. El material colorante soluble en agua puede ser colorante aniónico soluble en agua, colorante directo, colorante ácido, colorante reactivo u otro colorante soluble en agua. En concreto, el colorante aurífero con TaN o cobalto se ha utilizado de forma limitada en los cabezales de impresión que usan energía térmica, debido al problema del depósito quemado, pero según la presente invención, se puede utilizar con estabilidad. El material colorante insoluble en agua puede ser pigmento, colorante disperso o similares. En el caso del material colorante insoluble en agua, si se dispersa puede contener una imagen del material de dispersión.

La tinta utilizada en la presente invención puede contener disolvente orgánico soluble en agua, según se desee. Utilizando el siguiente disolvente orgánico soluble en agua, se puede mejorar la disolubilidad de los componentes que componen la tinta, y la viscosidad se puede ajustar fácilmente. Dichos disolventes orgánicos solubles en agua incluyen alcoholes monovalentes tales como metanol, etanol o alcohol isopropilo; cetona o alcoholes de cetona como por ejemplo acetona o alcohol diacetona; éteres como por ejemplo tetrahidrofurano, diosane; polímeros de adición de oxietileno u oxipropileno como por ejemplo dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, dipropilenglicol, tripropilenglicol, polietilenglicol o polipropilenglicol; alquilenglicoles con grupo de alquileno con 2-6 átomos de carbono como por ejemplo etilenglicol, propilenglicol, trimetilenglicol, butilenglicol o hexilenglicol; trioles como por ejemplo 1,2,6-hexanotriol; tiodiglicol; glicerina; éteres de alcohol poliatómico de alquilo inferior como por ejemplo etilenglicol monometil (o etil) éter, dietilenglicol monometil (o etil) éter o trietilenglicol monometil (o etil) éter; éteres de alcohol poliatómico de dialquilo inferior como por ejemplo trietilenglicol dimetil (o etil) éter, tetraetilenglicol dimetil (o etil) éter; sulfolano, N-metil-2-pirrolidona, 2-pirrolidona, 1,3-dimetil-2-imidazolidinona.

El contenido del disolvente orgánico soluble en agua preferiblemente es superior al 1% en peso e inferior al 30% en peso respecto al peso total de la tinta, e incluso preferiblemente, superior al 1% en peso e inferior al 25% en peso. De esta manera, se mejoran las diversas propiedades de la tinta.

Para que la presente invención proporcione efectos notables, el agua añadida a la tinta es preferiblemente agua de intercambio iónico. Cuando se utiliza agua de intercambio iónico, la coloración del material colorante no está influenciada por los iones, de manera que se estabiliza el tono del color de la tinta. El porcentaje de agua en el peso total de la tinta es preferiblemente superior al 20% en peso e inferior al 95% en peso, incluso preferiblemente superior al 40% en peso e inferior al 95% en peso, e incluso lo más deseable es que sea superior al 60% en peso e inferior al 95% en peso.

Se puede añadir agente quelante a la tinta utilizada en esta invención, según se desee. El agente quelante puede ser cualquiera, siempre que tenga capacidad de coordinación, y preferiblemente sea de tipo fosfato, de tipo ácido carboxílico o de tipo ácido aminocarboxílico. El agente quelante de tipo fosfato incluye ácido tripolifosfórico, 1-hidroxietilideno-1, 1-difosfonato (HEDP), aminotrimetilenfosfónico (ATMP), o similares, y la sal de los mismos. El agente quelante de tipo ácido carboxílico incluye ácido cítrico o similares y la sal de los mismos. El agente quelante de tipo ácido aminocarboxílico incluye etilendiamino tetraacético (EDTA), hidroxietilendiamino triacético (HEDTA), glicoéterdiamino tetraacético(GEDTA), nitrilo triacético (NTA), hidroximino diacético (HIDA), hidroxietilglicina (DHEG), dietilentriamina pentaacético (DTPA), trietilentriamina hexaacético (TTHA) o similares y la sal de los mismos. Desde el punto de vista de la capacidad de coordinación, el tipo fosfato y el tipo ácido aminocarboxílico se prefieren al tipo ácido carboxílico.

Aparato de impresión por chorros de tinta

La figura 6 muestra un ejemplo de un aparato de impresión por chorros de tinta, dotado de un cabezal de impresión de acuerdo con la presente invención. En el dibujo, el número de referencia (61) corresponde a una hoja que se usa como elemento de limpieza, que está apoyada en un elemento de soporte de la hoja en forma de voladizo; se acopla al elemento de soporte por una de sus aristas. La hoja (61) está colocada en una posición próxima al rango de impresión del cabezal de impresión. En esta realización, está colocada de tal manera que sobresale hacia la trayectoria móvil del cabezal de impresión. El número de referencia (62) corresponde a una tapa, colocada al lado de la posición inicial que es adyacente a la posición de la hoja (61). La tapa (62) está estructurada de tal manera que se mueve en la dirección perpendicular a la dirección de movimiento del cabezal de impresión para estar en contacto con la superficie con orificios de inyección del cabezal de impresión. El número de referencia (63) corresponde a un elemento absorbente situado cerca de la hoja (61). Al igual que la hoja (61), está colocado de tal manera que sobresale hacia la trayectoria móvil del cabezal de impresión. La hoja (61) anteriormente descrita, la tapa (62), y el elemento absorbente (63) componen una parte de recuperación de la inyección (64), que elimina la humedad, el polvo y similares de la superficie con orificios de inyección mediante la hoja (61) y el elemento absorbente (63). El número de referencia (65) corresponde a un cabezal de impresión que tiene medios para generar energía térmica necesaria para la inyección de la tinta, manteniendo la temperatura de la superficie del elemento generador de calor por debajo de 560ºC, e imprime las imágenes en una hoja del medio de impresión orientada hacia la superficie del cabezal de impresión con orificios de inyección, inyectando la tinta en la hoja del medio de impresión. El número de referencia (66) corresponde a un carro en el que se monta el cabezal de impresión (65) para moverlo. El carro (66) se acopla de forma deslizante con un eje guía (67), y una parte del carro (66) se conecta (no se muestra en la ilustración) con una correa (69) que se activa mediante un motor (68). Con esta estructura, el carro (66) se puede mover a lo largo del eje guía (67); en otras palabras, se puede mover a través del rango de impresión del cabezal de impresión (65), y en las proximidades del mismo. El número de referencia (51) corresponde a una parte de alimentación de hojas para introducir una o varias hojas de papel de impresión, y el número de referencia (52) corresponde a un rodillo de conducción de las hojas que se activa con un motor no ilustrado. Con la anterior disposición estructural, una hoja de papel de impresión se conduce hasta una posición en la que la hoja de papel de impresión se orienta hacia la superficie con orificios de inyección del cabezal de impresión. Con el avance de la impresión, la hoja de papel de impresión continúa conduciéndose, y finalmente se descarga en una sección de entrega equipada con un rodillo de descarga de hojas (53).

Mientras el cabezal de impresión (65) vuelve a la posición inicial tras finalizar una operación de impresión determinada, la hoja (61) sobresale hacia la trayectoria móvil del cabezal de impresión, aunque la tapa (62) se mantiene fuera de la trayectoria móvil del cabezal de impresión (65). Por lo tanto, se limpia la superficie con orificios de inyección del cabezal de impresión. Para tapar el cabezal de impresión (65), es decir, para entrar en contacto con la superficie con orificios de inyección del cabezal de impresión, la tapa (62) se mueve de tal manera que sobresale hacia la trayectoria móvil del cabezal de impresión.

Cuando el cabezal de impresión (65) se mueve hacia la posición de comienzo de la impresión desde la posición inicial, la tapa (62) y la hoja (61) están en las mismas posiciones que durante la limpieza del cabezal de impresión. Por lo tanto, la superficie con orificios de impresión del cabezal de impresión (65) también se limpia durante este movimiento. El retorno descrito anteriormente del cabezal de impresión a su posición inicial se produce no sólo inmediatamente después de la finalización de una operación de impresión determinada, o para la operación de recuperación de la inyección, sino que también se produce con intervalos predeterminados durante los cuales el cabezal de impresión se mueve hacia el siguiente punto de impresión a través de su rango de impresión, y durante este movimiento del cabezal de impresión hacia la posición inicial adyacente al rango de impresión del cabezal de impresión, también se produce la anteriormente mencionada limpieza del cabezal de impresión.

Cartucho de tinta

La figura 7 muestra un cartucho de tinta que contiene la tinta que se suministra a un cabezal de impresión a través de un elemento de suministro de tinta, por ejemplo, un tubo. En la figura 7, el número de referencia (40) corresponde a una sección de almacenamiento de tinta, por ejemplo, una bolsa de tinta, que contiene la tinta que se suministra al cabezal de impresión. El extremo de la bolsa de tinta (40) dispone de un tapón de goma (42). La tinta del interior de la bolsa de tinta (40) se suministra al cabezal de impresión insertando una aguja (no se muestra en la ilustración) en la bolsa de tinta (40) a través de este tapón (42). El número de referencia (44) corresponde a un elemento absorbente que recoge y absorbe la tinta residual. Respecto a la sección de almacenamiento de la tinta, para la presente invención se prefiere una bolsa, en la cual la superficie en contacto con la tinta esté formada de poliolefina, en concreto, polietileno. No es necesario que la selección de los cabezales de impresión y los cartuchos de tinta que se vayan a utilizar con los aparatos de impresión por chorros de tinta, de acuerdo con la presente invención, se limiten a los descritos anteriormente, que son independientes entre sí. En otras palabras, los cabezales de impresión integrados con un cartucho de tinta también se pueden utilizar con los aparatos de impresión por chorros de tinta de acuerdo con la presente invención, con resultados adecuados.

Unidad de impresión

Haciendo referencia a la figura 8, el número de referencia (70) corresponde a una unidad de impresión, que está estructurada de tal manera que la sección de almacenamiento de la tinta, por ejemplo, un elemento absorbente de tinta, está almacenada en su interior, y la tinta del interior del elemento absorbente de tinta se inyecta en forma de una pequeña gota de tinta desde la sección del cabezal (71) equipada con la serie de orificios. Respecto al material del elemento absorbente de tinta, en la presente invención se prefiere el poliuretano. El número de referencia (72) corresponde a un orificio de ventilación para que el espacio interior de la unidad de impresión (70) se pueda conectar a la atmósfera. Esta unidad de impresión (70) se puede utilizar en lugar del cabezal de impresión ilustrado en la figura 4, y se monta de forma desmontable en el carro (66).

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Selección de la tinta

La presente invención es compatible con tintas de cualquier color, por ejemplo, tinta amarilla, magenta, cian, roja, verde, azul o negra. Estas tintas se pueden utilizar de forma individual para la formación de la imagen, o se puede utilizar una combinación de dos o más tintas de diferente color para la formación de una imagen en color. Además, se pueden combinar dos o más tintas del mismo color pero de distinto material colorante, para formar una imagen con mejor gradación. Cuando se forma una imagen usando dos o más tintas de color diferente o tintas de distinto material colorante, se debe utilizar un aparato de impresión como el ilustrado en la figura 9, en el cual cuatro cabezales de impresión están alineados en el carro. En la figura 9, los números de referencia (86), (87), (88) y (89) corresponden a los cabezales de impresión para inyectar las tintas amarilla, magenta, cian, y negra, respectivamente. Cada uno de estos cabezales de impresión dispuestos en el interior del aparato de impresión inyecta la tinta en respuesta a las señales de impresión. Aunque la figura 9 muestra una carcasa en la cual se usan cuatro cabezales de impresión, la aplicación de la presente invención no se limita necesariamente a esta configuración. Por ejemplo, la presente invención también se aplica a la configuración de los cabezales de impresión ilustrada en la figura 10, en la cual los cuatro cartuchos de tinta de diferente color de tinta anteriormente mencionados se combinan con un único cabezal en el cual se agrupan las trayectorias de tinta para formar una imagen en color.

Realizaciones

A continuación, la presente invención se describirá con más detalle haciendo referencia a una realización del procedimiento de impresión por chorros de tinta de acuerdo con la presente invención. Se debe hacer notar que la aplicación de la presente invención no está limitada a la siguiente realización.

Medida real de la temperatura máxima

La figura 11 es una vista transversal de la placa base del cabezal por chorros de tinta en esta realización. El cabezal de impresión en esta realización fue realizado uniendo una pieza de placa de cristal con ranuras para formar las trayectorias de tinta con la placa base por chorros de tinta. La placa base por chorros de tinta comprendía varias capas de película: una capa anticavitación (10) de 0,2 \mum de grosor formada por Ta; una capa protectora (11) de 0,2 \mum de grosor formada por nitruro de silicio; una capa aislante (8); una capa de electrodo de aluminio que contiene los electrodos (3) y (4); una capa resistente exotérmica (7) formada por TaN o similares; una capa de almacenamiento térmico (6), y una capa de soporte (20) formada por alúmina o similar de gran calidad en términos de radiación de calor, que se han listado en orden partiendo del lado en contacto con la tinta. Respecto a la temperatura en la interfaz entre la película anticavitación (10) y la tinta, se midió la superficie de la película anticavitación, en contacto con la tinta, utilizando el Thermo Viewer (un producto de Nippon Avionix Co., Ltd.) mientras un elemento generador de calor se activaba sin tinta en su superficie. Esto se debe al hecho de que el estado en el cual la temperatura de la superficie de la película protectora se encuentra en su nivel máximo es también el estado en el cual la burbuja se está formando en la superficie de la película protectora, y, por lo tanto, la temperatura de la superficie de la película protectora en este estado se puede obtener aproximadamente midiendo la temperatura de la superficie de la película protectora sin tinta en su superficie.

Cuando la tensión de activación de 25 V, que era un 50% en peso superior a la tensión umbral necesaria para llevar la tinta a ebullición, y tenía una amplitud de impulso de 2,0 \museg y una frecuencia de 6 kHz, fue aplicada al cabezal generador de calor mostrado en la figura 11, la tinta entró en ebullición correctamente, y la temperatura máxima alcanzada por la superficie de la película protectora fue de 545ºC.

Por otra parte, el valor de la resistencia R (T) de la película anticavitación (10) depende de la temperatura T, y se puede aumentar con respecto a la temperatura T. Por lo tanto, ignorando los términos de exponente mayor que tres, se puede obtener para la temperatura T una ecuación cuadrática en la que R (T) es el término constante. Así, se midió en la práctica el valor de la resistencia R (T) de la película anticavitación cuando la temperatura T se encontraba en un determinado nivel, y se resolvió la ecuación (4) anteriormente mencionada, es decir, la ecuación cuadrática, sustituyendo el valor de la resistencia medida en la ecuación (4) para calcular la temperatura T. La temperatura máxima teórica así obtenida alcanzada por la superficie de la película protectora resultó ser de 540ºC, que era esencialmente igual a la temperatura máxima alcanzada por la superficie de la película protectora medida en la práctica.

A este respecto, al resolver la ecuación (4), hasta que comienza la ebullición de la película, se introducen los valores de las propiedades físicas del agua, y tras comenzar la ebullición de la película, se introducen los valores de las propiedades físicas del aire (gas). Por lo tanto, el efecto de aislamiento térmico en la superficie del calentador es menor que en la situación real, dando lugar a un valor ligeramente inferior.

Experimento 1

La tinta 1 fue formulada con el siguiente procedimiento. Después de mezclar los siguientes ingredientes (los ingredientes listados a continuación), y de agitarlos durante más de dos horas, la mezcla fue ajustada a un pH 6 utilizando una solución al 10% en peso de agua de hidróxido de sodio. A continuación, la mezcla fue filtrada con una película membranosa con un diámetro de poro de 0,2 \mum, obteniendo la tinta 1.

C.I. Azul directo: 3% en peso

Dietilenglicol: 10% en peso

Tiodiglicol: 10% en peso

Ácido cítrico: 0,35% en peso

Agua: 76,65% en peso

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La tinta 1 así obtenida fue inyectada 6x10^{8} veces desde el cabezal de impresión anteriormente mencionado, estructurado de tal manera que la cantidad de tinta inyectada desde cada orificio por inyección era de 50 picolitros, en cada una de las pruebas cuyas condiciones de activación eran diferentes en términos de temperatura máxima alcanzada mediante la simulación anteriormente mencionada. Durante estas pruebas, se examinaron la precipitación de los ingredientes quemados de la tinta, la regularidad en la cantidad inyectada, y la corrosión de la película anticavitación. En la tabla 1 se muestran los resultados.

Respecto al estado del depósito quemado, cada cabezal de impresión fue desmontado después de inyectar tinta 6x10^{8} veces, y se examinó visualmente mediante un microscopio óptico la superficie de la película anticavitación en contacto con la tinta.

Respecto a la regularidad de la cantidad inyectada, se obtuvo una cantidad media de tinta inyectada por tobera después de inyectar tinta 6x10^{8} veces, y este valor fue comparado con los valores iniciales de funcionamiento de cada cabezal para evaluar el funcionamiento del cabezal en los tres grados siguientes.

G: superior al 90% en peso comparado con la cantidad inicial

F: superior al 80% en peso e inferior al 90% comparado con la cantidad inicial

N: inferior al 80% en peso comparado con la cantidad inicial

Respecto al grado de corrosión de la película anticavitación, se obtuvo un valor numérico como la proporción de película anticavitación restante tras inyectar tinta el número de veces anteriormente mencionado. En concreto, antes y después de inyectar la tinta el número de veces anteriormente mencionado, la composición elemental de la parte central de la película anticavitación fue analizada con un Electron Probe Micro Analyzer (un producto de Shimazu Corp.), haciendo circular una corriente de 40 nA, para calcular la proporción de película anticavitación restante, basada en la proporción de la intensidad de la señal trazable a Ta en el interior de la película anticavitación antes de inyectar la tinta el número de veces anteriormente mencionado, respecto a la de después de inyectar la tinta el número de veces anteriormente mencionado. Con la circulación de la corriente de 40 nA, se detectó no sólo la composición elemental de la película anticavitación, sino también la presencia de Si en la capa protectora bajo la capa anticavitación. Así, la proporción de película anticavitación restante (tasa de supervivencia) se podía medir comparando la intensidad de las señales de los elementos constituyentes en cada capa antes de inyectar la tinta el número de veces anteriormente mencionado, con la posterior.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 1

1

Además, la relación entre la proporción de película anticavitación restante y la temperatura máxima alcanzada se muestra en la figura 14.

Entre estos resultados de las pruebas, las realizaciones primera a tercera de la presente invención corresponden respectivamente a los resultados de las pruebas primera a tercera.

Como se deduce de la tabla 1 y de la figura 14, cuando la temperatura máxima alcanzada era inferior a 560ºC (en otras palabras, en los casos de las realizaciones primera a tercera), la película anticavitación no se corroía en absoluto. Tal como se ha descrito anteriormente, el tamaño de los cabezales de impresión utilizados en este experimento era sumamente reducido, y, por lo tanto, sus películas anticavitación eran muy finas. Así, la corrosión de las películas protectoras fue observada en las pruebas 4-7. En las pruebas 6 y 7, en las cuales las temperaturas máximas alcanzadas fueron de 607ºC y 623ºC, respectivamente, se observó la ruptura del cableado, que parecía ser trazable a la corrosión de la película anticavitación.

Respecto al depósito quemado, no se observó ninguno en estas pruebas. Se dedujo que el reactivo quelante añadido a la tinta era el responsable de ello.

Tal como se ha descrito anteriormente, mediante estas pruebas, se hizo evidente que si la temperatura en la interfaz entre la superficie de la película anticavitación y la tinta se mantenía por debajo de 560ºC, se podía controlar la precipitación de los ingredientes quemados de la tinta y la corrosión de la película anticavitación, de manera que la tinta se pudiese inyectar de forma regular.

Pruebas 4-10

Las tintas 2-8 fueron formuladas de la siguiente manera. Después de mezclar los siguientes ingredientes (los ingredientes listados a continuación), y de agitarlos durante más de dos horas, las mezclas se ajustaron a niveles de pH predeterminados, utilizando una solución al 10% en peso en agua de hidróxido de sodio. A continuación, las mezclas se filtraron con una película membranosa con un diámetro de poros de 0,2 \mum, obteniendo las tintas 2-8.

TABLA 2

2

Cada una de las tintas así obtenidas fue inyectada 6x10^{8} veces desde el cabezal de impresión anteriormente mencionado, el cual disponía de una película anticavitación de 0,2 \mum de grosor formada por Ta y una película protectora de 0,5 \mum de grosor formada por nitruro de silicio, y que estaba estructurado de manera que la cantidad de tinta inyectada desde cada orificio por inyección era de 50 picolitros, mientras la temperatura en la interfaz entre la superficie de la película anticavitación y la tinta se mantenía por debajo de 541ºC. Posteriormente, los cabezales de impresión fueron medidos con respecto a la precipitación de los ingredientes quemados de la tinta, la regularidad en la cantidad inyectada, y la corrosión de la película anticavitación como en la primera prueba. En la tabla 3 se muestran los resultados.

TABLA 3

3

Como resulta evidente de la tabla 3, independientemente de la tinta utilizada, no se observó precipitación de los ingredientes quemados de la tinta ni corrosión de la película protectora. Además, incluso cuando se utilizaron las tintas formadas eliminando el reactivo quelante de los ingredientes de las tintas 2, 3 y 8, tampoco se observó precipitación de los ingredientes quemados de la tinta ni corrosión de la película protectora.

Por otra parte, cuando las tintas 2-8 anteriormente mencionadas fueron inyectadas 6x10^{8} veces mientras la temperatura de la interfaz anteriormente mencionada se mantenía por debajo de 607ºC, la reducción del grosor de la película anticavitación había progresado lo suficiente para sugerir la posible ruptura del cabezal generador de calor, en el caso de todas las tintas.

Cuando se utilizaron las tintas formadas eliminando el reactivo quelante de los ingredientes de las tintas 2, 3 y 8, no se observó corrosión de la película protectora, pero en el caso de algunas tintas, se observó precipitación de los ingredientes quemados de la tinta en la superficie de la película protectora en el elemento generador de calor.

A partir de la observación anterior, se deduce que cuando la tinta contiene reactivo quelante, la precipitación de los ingredientes quemados, y la corrosión de la película anticavitación se pueden controlar mejor para inyectar la tinta de forma regular, manteniendo la temperatura de la interfaz entre la superficie de la película anticavitación y la tinta por debajo de 560ºC.

Además, es evidente que, incluso cuando la tinta no contiene reactivo quelante, la precipitación de los ingredientes quemados y la corrosión de la película anticavitación se pueden controlar para inyectar la tinta de forma regular, manteniendo la temperatura de la interfaz entre la superficie de la película anticavitación y la tinta por debajo de 560ºC.

Más aún, cuando se inyectaba la tinta desde los cabezales generadores de calor con una película anticavitación formada por aleación amorfa que contiene Ta, en concreto, Ta18Fe57Ni8Cr17, de la misma manera que en las pruebas 4-9, la proporción de película anticavitación restante no descendía en absoluto incluso cuando se permitía que la temperatura en la interfaz, entre la superficie de la película anticavitación y la tinta, alcanzase 560ºC. En otras palabras, resultó evidente que la precipitación de los ingredientes quemados y la corrosión de la película anticavitación se controlaban mejor para inyectar la tinta de forma regular.

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Pruebas 11-14

Las pruebas 11-14 se realizaron bajo las siguientes condiciones.

4

El nivel de temperatura máxima que alcanzó la interfaz anteriormente mencionada fue ajustado variando la amplitud del impulso aplicado en un rango de 1,0-8,0 (\museg).

En otras palabras, el nivel máximo de temperatura que alcanza la superficie del calentador se puede obtener resolviendo la ecuación (4) indicada anteriormente, utilizando los valores de las condiciones anteriores como entradas.

Bajo varias combinaciones de las condiciones indicadas anteriormente, se midió la durabilidad del calentador. En la siguiente tabla se muestran los resultados.

A este respecto, la capa de almacenamiento térmico (SiO2) tenía un grosor de 1,7 \mum, y el sustrato de silicio era de 625 \mum.

5

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Estas pruebas demostraron que la presente invención era eficaz incluso cuando no había material quelante en la tinta. Además, de los resultados anteriores se deduce que la presente invención es eficaz independientemente no sólo del tipo de tinta, sino también de los tipos de película protectora y del material de la resistencia exotérmica.

Pruebas de impresión

Las operaciones de impresión se realizaron en la práctica utilizando un aparato de impresión por chorros de tinta equipado con un cabezal de impresión, el cual se describirá a continuación, bajo la situación descrita en la presente invención. Los resultados fueron excelentes.

La figura 12 es un diseño esquemático de un cabezal de impresión y muestra la estructura general del cabezal. El cabezal de impresión comprende: una serie de cabezales generadores de calor (1103), el cableado (1104), las paredes de las trayectorias de tinta (1105), las cuales se forman en capas en un sustrato (1102), en forma de una película, a través de procesos de fabricación de semiconductores tales como el depósito de ataque químico y la pulverización iónica; y una placa superior (1106). La tinta (1112) se suministra a una cámara de tinta común (1108) del cabezal de impresión (1101), a través de un tubo de suministro de tinta (1107) desde una cámara de almacenamiento de tinta que no se muestra en la ilustración. El número de referencia (1109) corresponde al conector del tubo de suministro de tinta. Tras ser suministrada a la cámara de tinta común (1108), la tinta (1112) se introduce en las trayectorias de tinta (1110) debido a la fuerza capilar, y se retiene de forma estable al formar la tinta en cada trayectoria de tinta (1110) un menisco en la abertura, es decir, un orificio, del lado exterior de la trayectoria de tinta (1110). En este estado, la energía se suministra de forma selectiva a los cabezales generadores de calor. Al suministrar energía, la tinta se calienta repentinamente, y, en consecuencia, se genera una burbuja en la trayectoria de tinta. Con la expansión y la contracción de la burbuja, la tinta se inyecta desde la abertura de inyección (1111), en forma de una pequeña gota de tinta. Respecto a la energía suministrada a los cabezales generadores de calor, la energía se controla para que la temperatura alcanzada en la interfaz entre la superficie del elemento térmico y la tinta sea inferior a 560ºC.

La figura 13 es una vista externa de un aparato de impresión por chorros de tinta, en el cual es aplicable la presente invención. Este aparato de impresión por chorros de tinta comprende un carro HC, cuyo pasador (no se muestra en la ilustración) se coloca en la ranura espiral (5005) del husillo madre (5004) girado a través de los engranajes de transmisión de la fuerza de impulsión (5011) y (5009), los cuales giran hacia adelante o hacia atrás con el giro hacia adelante o hacia atrás del motor impulsor (5013). De esta manera, con el giro hacia adelante o hacia atrás del motor (5013), el carro HC se desplaza en la dirección de la marca en forma de flecha. El número de referencia (5002) corresponde a una placa para prensar el papel, que mantiene el papel presionado sobre una platina (5000) a través de todo del rango de desplazamiento del carro HC. Los números de referencia (5007) y (5008) corresponden a dos secciones de un fotoacoplador que constituye un medio de detección de la posición inicial para invertir la dirección de rotación del motor impulsor (5013); se detecta la presencia de la palanca (5006) del carro HC en el espacio del fotoacoplador. El número de referencia (5016) corresponde a un elemento para soportar un elemento de cierre (5022) para recubrir la superficie delantera del cabezal de impresión, y el número de referencia (5015) corresponde a un medio de succión para succionar la sustancia del interior del tapón para restaurar el rendimiento del cabezal de impresión succionando la sustancia del interior del cabezal de impresión a través de la abertura (5023) de la tapa. El número de referencia (5017) corresponde a una hoja de limpieza, y el número de referencia (5019) corresponde a un elemento que habilita el movimiento hacia adelante o hacia atrás de esta hoja (5019). La hoja de limpieza (5017) y este elemento para mover la hoja (5017) están soportados por la placa de soporte (5018) de la serie principal del aparato. Respecto a la configuración de la hoja, no es necesario que sea la de esta realización; se puede utilizar cualquier hoja de limpieza conocida, lo cual es obvio. El número de referencia (5012) corresponde a una palanca que dispara la operación de succión para restaurar el funcionamiento del cabezal de impresión, y se mueve a medida que lo hace la leva (5020) acoplada al carro HC; su movimiento se controla con el control de la fuerza de impulsión del motor de impulsión a través de los medios de transmisión de la fuerza de impulsión que comprenden un embrague y similares.

Este aparato de impresión por chorros de tinta está formado de tal manera que los medios de cierre, de limpieza y de succión están estructurados para ser movidos por el husillo madre (5004) que es activado en sus posiciones asignadas. Sin embargo, no existen restricciones respecto a las configuraciones de estos medios; siempre que se puedan activar para realizar las operaciones predeterminadas con temporizaciones conocidas, son compatibles con la presente invención. Cada una de las estructuras descritas anteriormente constituye una excelente invención, ya sea individualmente o en combinación con las otras. Este aparato dispone de un medio de suministro de la señal de activación para activar los elementos de generación de la presión de inyección de la tinta.

Si bien la invención se ha descrito haciendo referencia a las estructuras descritas en la misma, no está limitada a los detalles establecidos en adelante, y esta aplicación pretende cubrir las modificaciones o cambios que queden comprendidos dentro del ámbito de las siguientes reivindicaciones.

Claims

1. Procedimiento de impresión por chorros de tinta, que comprende la aplicación de una señal de activación a una resistencia generadora de calor (18) dispuesta en un sustrato del cabezal por chorros de tinta, estando la resistencia generadora de calor (18) recubierta por una película protectora (16), generando así la energía térmica que se aplica a la tinta a través de la película protectora (16) para crear una burbuja mediante la ebullición de la película de la tinta, generando así la presión que produce la inyección de la tinta,

caracterizado por controlar, durante la aplicación de la señal de activación a la resistencia generadora de calor (18) en un modo de impresión, la temperatura máxima en la superficie de la película protectora (16) que está en contacto con la tinta para que sea inferior a 560ºC.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la temperatura máxima se controla controlando la amplitud del impulso de una señal de activación aplicada a la resistencia generadora de calor (18).

3. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la etapa de control mencionada comprende:

medir la temperatura del sustrato; e

interrumpir la aplicación de la señal de activación a la resistencia generadora de calor (18) cuando se decide que no es posible realizar el control para hacer que la temperatura máxima sea inferior a 560ºC, en base a la temperatura y una señal de activación.

4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la tinta contiene agente
quelante.

5. Procedimiento, según la reivindicación 4, en el que el contenido del agente quelante es superior a 50 ppm en peso e inferior al 20% en peso.

6. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mencionada película protectora (16) comprende una serie de capas, y la capa en contacto con la tinta es una película anticavitación (16-1) hecha de aleación amorfa que contiene Ta.

7. Procedimiento, según la reivindicación 6, en el que la aleación amorfa comprende uno o más materiales metálicos seleccionados de un grupo de Fe, Cr, Re, Ge y Ni.

8. Procedimiento, según la reivindicación 7, en el que la aleación amorfa comprende Ta, Fe, Cr y Ni, y el contenido de Ta es inferior al 30% en peso en base al peso total de la aleación amorfa.

9. Aparato por chorros de tinta que incluye un cabezal por chorros de tinta (15) que comprende un sustrato del cabezal por chorros de tinta que incluye una resistencia generadora de calor (18) recubierta por una película protectora (16) tal que, durante su utilización, el calor generado por la mencionada resistencia generadora de calor (18) se aplica a la tinta a través de la mencionada película protectora para crear una burbuja en la tinta, generando así la presión para producir la inyección de la tinta,

caracterizado porque el aparato por chorros de tinta comprende medios de control de la señal de activación para hacer que la temperatura máxima en la superficie de la mencionada película protectora (16) en contacto con la tinta sea inferior a 560ºC durante la aplicación de una señal de activación a la mencionada resistencia generadora de calor (18).

10. Aparato, según la reivindicación 9, en el que los medios de control de la señal de activación controlan la amplitud del impulso de la señal de activación aplicada a la mencionada resistencia generadora de calor para controlar la temperatura máxima mencionada.

11. Aparato, según la reivindicación 9, en el que el mencionado sustrato del cabezal por chorros de tinta incluye un elemento de detección de la temperatura (315) para medir la temperatura del mencionado sustrato, y en el que los mencionados medios de control de la señal de activación se pueden operar para detener la aplicación de la señal de activación a la resistencia generadora de calor (18) cuando se decide que no es posible realizar el control para hacer que la temperatura máxima sea inferior a 560ºC, en base a la temperatura y una señal de impulsión.

12. Aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, que comprende adicionalmente el suministro de tinta con un agente quelante.

13. Aparato, según la reivindicación 12, en el que el contenido de agente quelante es superior a 50 ppm en peso e inferior al 20% en peso.

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14. Aparato, según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que la mencionada película protectora (16) comprende diversas capas, y la capa en contacto con la tinta es una película anticavitación (16-1) hecha de aleación amorfa que contiene Ta.

15. Aparato, según la reivindicación 14, en el que la aleación amorfa comprende uno o más materiales metálicos seleccionados de un grupo de Fe, Cr, Re, Ge y Ni.

16. Aparato, según la reivindicación 15, en el que la aleación amorfa comprende Ta, Fe, Cr y Ni, y el contenido de Ta es inferior al 30% en peso en base al peso total de la aleación amorfa.

17. Aparato, según la reivindicación 9, en el que la resistencia generadora de calor (18) está hecha de TaSiN.

18. Aparato, según la reivindicación 9, que comprende adicionalmente un suministro de tinta que contiene pigmento.