ITTO940115A1

ITTO940115A1 - Piastra ad ugelli e procedimento per il suo trattamento superficiale.

Info

Publication number: ITTO940115A1
Application number: IT94TO000115A
Authority: IT
Inventors: Kiyohiko Takemoto; Shuichi Yamaguchi; Akio Yamamori; Yukiyoshi Icyu
Original assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-02-25
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 1995-08-24
Also published as: IT1266816B1; FR2701895A1; US5863371A; JPH06246921A; DE4406224C2; ITTO940115A0; GB9403711D0; JP3169032B2; FR2701895B1; SG49044A1; DE4406224A1; GB2277299A; GB2277299B; US6390599B1

Abstract

Un film di resina fotosensibile 6 viene pressato sulla superficie 2 di una piastra ad ugelli 1, con una porzione entrante all'interno di un ugello 4, e quindi mediante radiazione ultravioletta diretta dalla superficie posteriore 3 della piastra ad ugelli 1 la porzione intrusa viene indurita a guisa di tappo 6a, ed allo stesso tempo la porzione di film di resina fotosensibile direttamente al di sopra dell'ugello 4 viene indurita mediante la radiazione ultravioletta per formare una porzione estesa 6b, di dimensione almeno pari a quella del diametro d dell'ugello, ma non maggiore di 1.4 volte di quella del diametro d dell'ugello; infine, utilizzando la sagoma della porzione estesa 6b, uno strato di rivestimento di placcatura eutectoide inchiostro - repellente 8 viene applicato sull'intera superficie 2 della piastra ad ugelli 1 con l'eccezione del bordo dell'ugello 4, formando su tale superficie 2 una superficie idro - repellente che non causa deviazioni nel tragitto delle goccioline di inchiostro, limitando il ricoprimento dell'interno dell'ugello 4 con lo strato di rivestimento.(Figura 2).

Description

"Piastra ad ugelli e procedimento per il suo trattamento superficiale"

SFONDO DELL INVENZIONE

L'invenzione riguarda una piastra ad ugelli adatta per un apparecchio di registrazione del tipo a getto 'di inchiostro, ed il trattamento superficiale della piastra ad ugelli.

Tecnica nota pertinente:

In un apparecchio di registrazione del tipo a getto di inchiostro che registra un'immagine su un mezzo di registrazione mediante l'eiezione di goccioline di inchiostro da un ugello, esiste il problema relativo al fatto che, quando una porzione circondante un ugello viene bagnata da un inchiostro, si verifica una deviazione nella direzione del tragitto delle goccioline di inchiostro.

In relazione a questo tipo di problema, le pubblicazioni di brevetto giapponese non esaminate (Kokai) n. Sho. 55-65564 e Sho. 57-107848 hanno proposto un apparecchio in cui viene realizzato un trattamento di idro-repellenza sulla superficie della piastra ad ugelli circondante un ugello, in modo da eliminare la generazione dì tale effetto bagnante da parte dell’inchiostro. Tuttavia è difficile limitare il trattamento soltanto alla superficie della piastra ad ugelli. La pubblicazione di brevetto giapponese non esaminata (Kokai) n. Hei.

2-48953 descrive un procedimento mediante il quale una piastra impregnata con un agente idro-repellente siliconico * viene utilizzata per tergere la superficie della piastra ad ugelli, oppure viene applicata una pressione alla superficie della piastra ad ugelli mediante un elemento poroso impregnato con un agente idro-repellente.

In questo caso, con il conseguente rivestimento della porzione interna di un ugello da parte di una porzione dell'agente idro-repellente, quando le goccioline di inchiostro vengono eiettate ad elevata velocità dall'ugello, esse vengono a contatto con l'agente idro-repellente che aderisce ad una porzione della superficie interna circondante l'ugello, e si verifica come in precedenza il problema di una marcata deviazione della direzione del tragitto delle goccioline di inchiostro.

SOMMARIO DELL INVENZIONE

Uno scopo della presente invenzione, in vista del problema sopra menzionato, è quello di realizzare una nuova piastra ad ugelli capace di impedire deviazioni del tragitto delle goccioline di inchiostro.

Un altro scopo dell'invenzione è quello di realizzare un nuovo procedimento di trattamento superficiale di una piastra ad ugelli per la formazione di un rivestimento idro-repellente sulla superficie di una piastra ad ugelli, limitando il ricoprimento dell’interno dell’ugello con il materiale idro-repellente.

In particolare, la piastra ad ugelli per il raggiungimento del suddetto scopo incorpora un rivestimento idro-repellente formato sulla superficie della piastra ad ugelli circondante il foro ad ugello in modo tale da lasciare una porzione non rivestita che non supera del 20% il diametro del foro di ugello. Inoltre, il procedimento di trattamento superficiale della piastra ad ugelli per tale piastra ad ugelli comprende un materiale a resina fotosensibile che può essere indurito mediante l’esposizione ad una sorgente luminosa laminata sulla superficie della piastra ad ugelli, con almeno una porzione entrante nella porzione interna dell'ugello, la porzione della resina fotosensibile direttamente al di sopra dell'ugello essendo esposta ad una sorgente luminosa da dietro alla piastra ad ugelli con un'energia sufficiente per indurire una porzione avente dimensioni almeno pari al diametro dell'ugello, non più del 40% maggiori del diametro dell'ugello. Infine, con questa porzione della resina fótosensibile indurita, viene formato uno strato di rivestimento idrorepellente sulla superficie della piastra ad ugelli, incorporante la sagoma della porzione indurita della resina fotosensibile.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Le figure 1 (a)-(f) sono diagrammi che mostrano un procedimento per il trattamento superficiale di una piastra ad ugelli, costituente una forma di attuazione dell'invenzione;

La figura 2 mostra un diagramma in sezione trasversale di un esempio di una piastra ad ugelli formata in conformità al procedimento sopra menzionato;

La figura 3 mostra la relazione fra la quantità di film fotosensibile che entra nell'ugello di una piastra ad ugelli ed il valore di esposizione di radiazione ultra-violetta;

Le figure 4 (a)-(e) sono diagrammi che mostrano un procedimento di produzione per una piastra ad ugelli costituente un'altra forma di attuazione della presente invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE FORME PREFERITE DI

Le figure 1 (a) - 1(e) mostrano un procedimento di trattamento superficiale di una piastra ad ugelli costituente una forma di attuazione dell'invenzione, e la figura 2 mostra un esempio di una piastra ad ugelli fonnata utilizzando questo procedimento.

Nelle figure 1 (a) - 1 (f), una piastra ad ugelli 1 costituita da un materiale come ad esempio metallo, ceramica, silicone, vetro o plastica, e preferibilmente da un unico metallo come ad esempio titanio, cromo, ferro, cobalto, nickel, rame, zinco, stagno, oro; o da una lega come ad esempio una lega di nickel-fosforo, una lega di stagno-rame-fosforo (bronzo-fosforo), una lega di rame-zinco, o un acciaio inossidabile; di policarbonato, polisolfone, una resina ABS (copolimero di aerilo nitrile butadiene-stirene), tereftalato di polietilene, poliacetale; e varie resine fotosensibili.

La piastra ad ugelli 1 presenta una pluralità di fori ad ugello 4, consistenti ciascuno in una porzione ad imbuto capovolto 4a su una superficie posteriore 3, ed in una porzione ad orifizio leggermente aperto 4b su una superficie anteriore 2.

Inizialmente, un film di resina fotosensibile 6, per esempio un film resistente a secco Dialon FRA305-38 (nome di produzione) realizzato da Mitsubishi Layon, viene laminato su una superficie frontale 2 della piastra ad ugelli 1. Successivamente, il film di resina fotosensibile 6 viene riscaldato ad una temperatura al di sopra della temperatura di transizione vetrosa (al di sopra di 72 1°C) e viene applicata una pressione in modo tale che una porzione del film 6 sulla superficie posteriore 3 entri nella porzione interna dell'ugello 4 in forma di un tappo 6a avente una lunghezza superiore a 8 μιη (Fig. 1(a)).

Quindi, la superficie posteriore 3 'della piastra ad ugelli 1 viene esposta a radiazione ultravioletta, il tappo di resina fotosensibile 6a entro la porzione interna del foro di ugello 4 viene indurito, con la radiazione ultravioletta passante attraverso la porzione interna del foro di ugello 4, arrivando alla superficie ed essendo diffratta, deflessa e riflessa irregolarmente in modo tale da indurire il film di resina fotosensibile 6 per formare una porzione estesa 6b di forma concentricamente circolare e di dimensione almeno pari a quella del diametro d del foro di ugello, e non maggiore di 1.4 volte quella del diametro d del foro di ugello, ed avente un diametro preferito di 1.2 volte quello di d (Fig. 1 (b)).

Il diametro della porzione estesa 6b è influenzato dalla quantità di film, di resina fotosensibile 6 entrata nella porzione interna dell’ugello 4, insieme con l’entità dell'esposizione; sono stati condotti esperimenti utilizzando una piastra ad ugelli standard {cioè una piastra ad ugelli 1 con uno spessore di piastra T di 80 μιη, un diametro di ugello d di 40 pm, ed una porzione di ugello a forma di imbuto 1 con una lunghezza di 35 μιη), variando l’entità della radiazione ultravioletta (con una lunghezza d'onda di 365 nm) E (energia di esposizione) - avente una lunghezza d'onda di 365 nm - applicata alla superficie posteriore 3 della piastra ad ugelli e la quantità di film di resina fotosensibile 6 entrata nella porzione interna dell'ugello 4. La figura 3 mostra i risultati ottenuti in questi esperimenti.

I risultati mostrano che, nel caso in cui l'entità di esposizione E era sostanzialmente inferiore rispetto alla quantità t di film di resina 6 entrata nella porzione interna dell'ugello 4, il diametro D della porzione estesa 6b formata direttamente al di sopra dell'ugello 4 era minore del.diametro d dell'ugello ed inoltre, nel caso in cui l'entità di esposizione E era sostanzialmente maggiore rispetto alla quantità t del film di resina 6 entrato nella porzione interna dell'ugello 4, il diametro D era superiore di 1-4 volte al diametro D e, come descritto più avanti, è divenuto impossibile evitare la deflessione nella direzione di traiettoria delle goccioline di inchiostro. Conseguentemente, la quantità richiesta di esposizione E rispetto alla quantità necessaria T di film di resina 6 entrante nella porzione interna dell'ugello 4 è stata determinata essere come segue:

Nel caso in cui 18 < t < 30, il valore di esposizione E è 300 mJ/cm2·

Nel caso in cui 30 < t <. 35, il valore di esposizione E è 600 mJ/cm2.

Inoltre, il tappo di resina 6a, formato secondo questo procedimento, presentando un impegno serrato entro la porzione interna dell'ugello 4, impedisce alla porzione estesa 6b di cadere dall'ugello 4 durante il procedimento di formazione dello strato di rivestimento, ed impedisce anche l'intrusione di resina macro-molecoliare idro-repellente nella porzione interna dell'ugello 4. In aggiunta, la porzione estesa sporgente 6b formata sulla superficie frontale 2 della piastra ad ugelli opera come un mezzo di sagomatura mentre la placcatura eutectoide viene effettuata.

Successivamente, un materiale di resina fotosensibile 7, che indurisce per effetto dell'esposizione ad una sorgente di luce, viene applicato in forma liquida ad entrambe le superfici anteriore e posteriore 2 e 3 della piastra ad ugelli 1 e, per effetto dell'esposizione dalla superficie posteriore 3, la resina fotosensibile 7 sulla superficie posteriore 3 indurisce in forma di una membrana (fig. 1 (c)).

Quindi, il rimanente film di resina fotosensibile non esposto 6 sulla superficie frontale 2 della piastra ad ugelli 1 ed il materiale di resina fotosensibile 7 vengono rimossi con solvente e viene effettuata una pulitura acida (Fig. 1 (d)); quindi la piastra ad ugelli 1 viene immersa in una soluzione elettrolitica nella quale ioni di nickel e particelle di resina macro-molecolare idrorepellente, come ad esempio politetrafluoroetilene, sono dispersi da cariche elettriche, e viene formato uno strato di rivestimento 8 sulla superficie frontale 2 della piastra ad ugelli 1, mentre la soluzione viene agitata (Fig. 1 (e)).

Fumarato di poiitetrafluoroetilene, poliperfluoroalcossilbutadiene , polivinilidene, polifluorovinile e polidiperfluoroalcossile possono essere utilizzati individualmente o in combinazione come macro-molecola contenente fluoro per il procedimento di placcatura eutectoide. Non vi è alcuna particolare restrizione sulla matrice per lo strato di rivestimento 8; può essere selezionato un metallo idoneo come ad esempio nickel, rame, argento, zinco, stagno. Materiali preferiti includono nickel, lega di nickel-cobalto, lega di nickel-fosforo e lega di nickel-boro con buona durezza superficiale; inoltre, dovrebbero essere scelti materiali con proprietà superiori di resistenza all'abrasione.

In questo modo, le particelle di polifluoroetilene ricoprono uniformemente l'intera superficie frontale 2 della piastra ad ugelli 1, tranne che per quella porzione circondante l'ugello 4, dove viene lasciata un'area senza idro-repellenza 5, di forma concentricamente circolare e con una larghezza W di non più di 0.2 d (definita dalla sagoma della porzione estesa 6b formata sulla superficie frontale 2 della piastra ad ugelli 1).

Quindi, usando un opportuno solvente, quelle porzioni del film di resina fotosensibile 6, usate come tappi, e quelle porzioni, di materiale di resina fotosensibile 7, usate come membrana protettiva, vengono dissolte e rimosse. Successivamente, evitando la generazione di distorsioni nella piastra ad ugelli 1 mediante l'applicazione di un carico alla piastra ad ugelli, uno strato di rivestimento inchiostro-repellente duro 8 viene formato sulla superficie frontale 2 della piastra ad ugelli 1 riscaldandola ad una temperatura (350<e>C o oltre) superiore a quella del punto di fusione del politetrafluoroetilene (Fig. 1 (f)).

Formando la piastra ad ugelli in questo modo, come è rappresentato nella figura 2, evitando qualsiasi intrusione di materiale entro la porzione interna dell'ugello 4, viene formato uno strato di rivestimento inchiostro-repellente 8 soltanto sulla superficie frontale 2.

Pertanto, utilizzando una piastra ad ugelli 1 fabbricata in questo modo, si può effettuare la registrazione e le goccioline di inchiostro etiettate ad elevata velocità dall'ugello 4 percorreranno una traiettoria corretta in relazione al mezzo di registrazione. Quindi, nel caso in cui venga formata una superficie non-idro-repellente 5, con una larghezza non superiore del 20% al diametro dell'ugello d, sulla porzione circondante l'ugello 4, inchiostro viene o fatto ritornare alla camera di inchiostro lungo le pareti interne dell'ugello 4, oppure si sparge in modo uguale intorno all'intera circonferenza della superficie non-idro-repellente 5 formando un'area di bagnatura uniforme, il tutto nel suo insieme agendo per impedire la disruzione della traiettoria delle goccioline di inchiostro.

Inoltre, l'inchiostro rimanente sullo strato di rivestimento inchiostro-repellente Θ aderisce ad una zona in cui esso non influenza la traiettoria delle goccioline di inchiostro, mantenute in forma sferica tramite tensione superficiale; pertanto le goccioline di inchiostro, non influenzate da questi fattori, si dirigono correttamente nella direzione dell'asse dell'ugello 4.

Questo tipo di piastra ad ugelli 1 - con un rivestimento inchiostro-repellente 8 (includente una superficie non-inchiostro-repellente 5 con diametri variabili) è stato installato in una stampante a getto di inchiostro del tipo "rilascio-su-richiesta" utilizzante un sistema di azionamento a piezotrasduttore, ed è stato condotto un test, in cui goccioline di inchiostro di 0.1 pg/dot sono state eiettate 100 volte ad intervalli di 30 secondi da un ugello 4 avente un diametro di 40 μιη, registrando il numero risultante di eventi di deviazione nel tragitto delle goccioline di inchiostro.

Dai risultati sopra riportati, è stato riscontrato che, nel caso in cui lo strato di rivestimento inchiostro-repellente 8 si estendeva esattamente al bordo dell'ugello 4, una porzione dello strato di rivestimento 8 entrava nella superficie interna dell'ugello 4 ed influenzava negativamente il percorso delle goccioline di inchiostro. Inoltre, nel caso in cui una superficie non-idro-repel lente 5, con un diametro W di più del 20% di quello del diametro d dell'ugello 4, si formava sulla porzione circondante l'ugello 4, si è riscontrata una deviazione nel tragitto delle goccioline di inchiostro uguale a quella che si manifestava nel caso in cui il trattamento idrorepellente non veniva realizzato sulla superficie frontale 2 della piastra ad ugelli 1.

La figura 4 mostra la seconda forma di attuazione del procedimento di trattamento superficiale della piastra ad ugelli che costituisce l'oggetto della presente invenzione.

In questo procedimento/ dapprima un film di resina fotosensibile 6, che può essere indurita mediante esposizione ad una sorgente di luce, viene applicato alla superficie frontale 2 della piastra ad ugelli 1, ed inoltre un materiale di resina fotosensibile 7, che può esser.e indurito mediante esposizione ad una sorgente di luce, viene applicato alla superficie posteriore 3 (Fig. 4 (a)).

Quindi, l'intera area della superficie posteriore 3 della piastra ad ugelli .1 viene esposta a radiazione ultra-violetta, così da indurire il materiale di resina fotosensibile 7 sulla superficie posteriore 3 ed entro l'ugello 4, formando il tappo 6a. Inoltre, la radiazione ultra-violetta che passa attraverso l'ugello 4 indurisce la porzione del film di resina fotosensibile 6 direttamente al di sopra dell'ugello 4 per un'entità almeno pari al diametro d dell'ugello, e non superiore ad 1.4 volte il diametro d formando così la porzione estesa b (Fig. 4 (b)).

Successivamente, la porzione non esposta del film di resina fotosensibile 6 sulla superficie frontale 2 della piastra ad ugelli viene dissolta e rimossa con un solvente (Fig. (c)), usando quindi la porzione estesa 6b come mezzo per formare la sagoma, viene formato un rivestimento inchiostro-repellente sulla superficie fronatale 2 della piastra ad ugelli 1 (Fig. 4 (d)).

Infine, il materiale di resina fotosensibile indurito 7 sulla superficie posteriore 3 della piastra ad ugelli 1 che protegge la superficie frontale 2 viene rimosso mediante dissoluzione con un solvente e lo strato di rivestimento inchiostrorepellente 8 viene cosi formato sull'intera superficie frontale 2 della piastra ad ugelli 1, con l··'eccezione del bordo dell'ugello 4 (Fig. 4 (e)).

Nella seconda forma di attuazione di questa domanda, uno strato di rivestimento inchiostrorepellente viene formato tramite placcatura eutectoide sulla superficie della piastra ad ugelli; tuttavia, la formazione dello strato mediante applicazione di un materiale idro-repellente macromolecolare contenente fluoro sarebbe ugualmente soddisfacente.

Secondo la presente invenzione, come descritto in precedenza, uno strato idro-repellente viene realizzato sulla superficie della piastra ad ugelli circondante l'ugello in modo tale da lasciare una porzione non superiore del 20% al diametro dell'ugello, in modo tale che la disruzione del tragitto delle goccioline di inchiostro dovuta a bagnatura non si verifica dal momento che la bagnatura da parte dell'inchiostro intorno all'ugello viene minimizzata; e la disruzione del tragitto delle goccioline di inchiostro dovuta al contatto delle goccioline di inchiostro con un rivestimento idro-repellente entro la porzione interna dell'ugello può essere soppressa in modo affidabile. Inoltre, come trattamento superficiale della piastra ad ugelli la superficie frontale di una piastra ad ugelli è stata rivestita con una resina fotosensibile entrante in almeno una parte della superficie interna di un ugèllo, la resina entro la superficie interna dell'ugello essendo indurita mediante esposizione diretta dalla superficie posteriore della piastra ad ugelli ed allo stesso tempo una porzione della resina fotosensibile direttamente al di sopra dell'ugello essendo indurita secondo una dimensione almeno pari a quella del diametro dell’ugello; non maggiore di 1.4 volte quella del diametro dell’ugello mediante esposizione che raggiunge la superficie frontale dell’ugello/ la porzione indurita direttamente al di sopra dell’ugello agendo come un mezzo per formare la sagoma del rivestimento di placcatura idrorepellente sulla superficie frontale della piastra ad ugelli. Inoltre, un tappo di resina indurita entro la superficie interna dell'ugello impedendo totalmente il rivestimento della superficie interna dell’ugello mediante il rivestimento idrorepellente, causa della disruzione del tragitto della goccioline di inchiostro. In aggiunta, l'energia necessaria per l'esposizione è stata facile da controllare. Inoltre, il distacco della porzione di resina fotosensibile indurita al di sopra dell’ugello sulla superficie frontale è stato evitato, tale porzione agendo quindi come un mezzo per formare la sagoma dello strato idro-repellente sulla superficie della piastra ad ugelli e consentendo la facile e precisa formazione dello strato idro-repellente.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Piastra ad ugelli avente fori ad ugello per l'eiezione di goccioline di inchiostro, caratterizzata dal fatto che comprende uno strato idro-repellente formato su una superficie di detta piastra ad ugelli circondante detti fori ad ugello in modo tale da lasciare non rivestita una porzione di detta superficie della piastra ad ugelli circondante detti fori ad ugello, non superiore del 20% al diametro di detti fori ad ugello.
2. Procedimento per il trattamento superficiale di una piastra ad ugelli comprendente le fasi di: - laminare una superficie frontale di detta piastra ad ugelli con un materiale di resina fotosensibile che può essere indurito mediante esposizione ad una sorgente di luce, almeno una porzione di detto materiale di resina fotosensibile entrando nella porzione interna di detto ugello; e - esporre una porzione di detto materiale di resina fotosensibile direttamente al di sopra di detto ugello, da una superficie posteriore di detta piastra ad ugelli, ad una sorgente di luce sufficiente per indurire una porzione di detto materiale di resina fotosensibile per una dimensione almeno pari a quella del diametro di detto ugello, e non maggiore di 1.4 volte quella del diametro di applicato alla superficie posteriore di detta piastra ad ugelli con una porzione entrante nella porzione interna dell’ugello. detto ugello, in modo tale da indurire detto materiale di resina fotosensibile; e - formare uno strato di rivestimento idro-repellente sulla superficie superiore di detta piastra ad ugelli utilizzando detta porzione indurita di detto materiale di resina fotosensibile come mezzo per formare la sagoma di detto strato di rivestimento idro-repellente .
3. Procedimento di trattamento superficiale di una piastra ad ugelli secondo la rivendicazione 2, in cui un materiale di resina fotosensibile, che viene indurito mediante esposizione ad una sorgente di luce, è realizzato in forma di film di resina fotosensibile, detto film essendo sottoposto a pressione ed una porzione di detto film entrando nella porzione interna di detto ugello.
4. Procedimento di trattamento superficiale di una piastra ad ugelli secondo la rivendicazione 2, in cui un materiale di resina fotosensibile, che viene indurito mediante esposizione ad una sorgente di luce, viene utilizzato in forma di film di resina fotosensibile e di un materiale di resina fotosensibile liquida, detto film di resina fotosensibile essendo applicato alla superficie frontale di detta piastra ad ugelli, mentre detto materiale di resina fotosensibile liquida viene