GENERACIÓN DE GOTAS PARA IMPRESIÓN DE CHORRO DE TINTA.

La invención pertenece al campo de la proyección de líquido que es inherentemente diferente de las técnicas de atomización, y más en particular de la producción controlada de gotitas calibradas, usada por ejemplo para impresión digital. La invención se refiere más en particular a un generador de gotas, para el cual las reglas de diseño y funcionamiento permiten la producción asíncrona de segmentos de líquido obtenidos a partir de la división forzada de un chorro continuo de líquido. Un campo de aplicación preferido pero no exclusivo es la impresión de chorro de tinta, formando esta técnica parte de la familia de chorro continuo, a diferencia de las técnicas de gotas a demanda. Técnica anterior Las técnicas relacionadas con la impresión de chorro de tinta forman un rico dominio en términos de generadores de gotas dedicados a la producción controlada de gotas calibradas. Una posible tecnología es la familia de chorro continuo de tinta que requiere la presurización de la tinta en un depósito de tinta confinado en un cabezal de impresión para formar un chorro continuo de líquido: el depósito de tinta comprende en particular una cámara que contendrá tinta para su estimulación, y un alojamiento para un dispositivo de estimulación periódica de tinta. Desde el interior al exterior, la cámara de estimulación comprende al menos un paso de tinta hasta una boquilla calibrada perforada en una placa de boquilla: la tinta presurizada pasa a través de la boquilla, formando así un chorro de tinta. El chorro se divide en gotitas usando un dispositivo de estimulación, cuya función consiste en modular el radio del chorro; esta fragmentación forzada del chorro de tinta se induce comúnmente en un punto denominado punto de división de gotas por vibraciones periódicas del dispositivo de estimulación situado en el depósito de tinta en el lado ascendente desde la boquilla. La modulación del radio del chorro se amplifica bajo la acción de la tensión superficial del líquido. Este fenómeno físico, usado ampliamente en impresoras industriales de chorro continuo, fue descrito y modelizado inicialmente por Lord WS Rayleigh (On the Instability of Jets, Proceedings of the London Math. Soc. 1879; X: 4-13). Se usa así una diversidad de medios para seleccionar gotas que se dirigirán hacia un sustrato en el que se imprimirá o hacia un dispositivo de recuperación denominado comúnmente canalón. Por tanto se usa el mismo chorro continuo para impresión o para no impresión del sustrato con el fin de formar los patrones requeridos. Pueden plantearse varias técnicas de estimulación. Por ejemplo, la estimulación electrohidrodinámica (EHD) descrita en el documento US 4.220.928 (Crowley) consiste en aplicar una diferencia de potencial entre un chorro eléctricamente conductor a un potencial de tierra y un electrodo de potencial variable; la presión electrostática en la superficie del chorro deforma el chorro y la modulación del radio se amplifica por inestabilidad capilar para conducir a la división del chorro. Otro planteamiento es la estimulación térmica, descrita por ejemplo en el documento US 4.638.328 (Drake): existe una perturbación impuesta del radio (o velocidad) controlada por un elemento termorresistivo cercano a la boquilla. Se han obtenido desarrollos industriales recientes a partir de la tecnología del silicio para fabricar este tipo de generador de gotas térmicas (por ejemplo, véase la patente de Kodak US 2003/0222950). Sin embargo, el cuerpo del generador de gotas está hecho de silicio, un material conocido por su debilidad mecánica y resistencia química muy mediocre, en particular en un medio alcalino, lo que limita la naturaleza de los líquidos proyectados. Además, los accionadores producen calor y, en consecuencia, la acumulación de calor puede aumentar la temperatura del cabezal, modificando así las propiedades de la tinta y los parámetros físicos asociados (por ejemplo, la viscosidad y, por tanto, la velocidad del chorro). Es difícil controlar este aumento de la temperatura, sabiendo que la energía eléctrica disipada en las resistencias de calentamiento depende del patrón que se imprimirá. Finalmente, la acción creada en el chorro tiene lugar en una sola dirección, ya que la resistencia de calentamiento es capaz sólo de aumentar la temperatura de la tinta, y no es posible crear una perturbación en el chorro inversa a la causada por calentamiento. Este punto limita la precisión del control del método de formación de gotas. Estas dos técnicas (EHD y térmica) tienen la ventaja de ser inherentemente no resonantes; la parte dirigida/estimulada del chorro está definida perfectamente y permite la producción asíncrona de gotas o segmentos de tamaños diferentes. El inconveniente de estas técnicas es su baja eficacia, que requiere el uso de niveles de control eléctrico muy intensos, o el uso de fenómenos físicos complementarios para dividir eficazmente el chorro. Aparte de estos planteamientos, la generación de gotas con una masa y velocidad constantes a una frecuencia fija en un sistema de chorro único se describe también en la patente de EE.UU. nº 3.596.275 (Sweet), en la que el 2 E06793424 19-10-2011   dispositivo de estimulación es un accionador piezoeléctrico. Las ventajas principales de estos tipos de accionadores son un control excelente sobre el tamaño de las gotas; la alta frecuencia de funcionamiento; y la eficacia y falta de un contacto eléctrico directo entre el fluido y el accionador. Dichas impresoras de chorro continuo pueden comprender varias boquillas de impresión que funcionen simultáneamente y en paralelo, con el fin de aumentar el área superficial de impresión y por tanto la velocidad de impresión. La técnica de estimulación piezoeléctrica se usa ampliamente para el diseño de generadores multichorro, por ejemplo con un accionador para una disposición de chorro como la descrita en el documento US 3.373.437 (Sweet), o un accionador para cada chorro según se describe en el documento WO 01/87616 (Marconi). El documento US 4.346.387 desvela una estimulación del tipo de modulación de frecuencia fija que produce gotas de tamaño idéntico con una distancia de división variable debido a la inestabilidad del chorro. Sumario de la invención Una de las ventajas de la invención es la de superar los inconvenientes mencionados anteriormente de los generadores existentes y formar gotitas por división de un chorro continuo con otro método de estimulación. El dispositivo y el método según la invención son adecuados especialmente para producir gotitas de tinta y en un cabezal de impresión, aunque son posibles otras aplicaciones. La invención se refiere también al uso de un nuevo método que usa pulsos intensos y breves para estimular a los generadores de gotas y en particular a los generadores piezoeléctricos de gotitas usados para impresión de chorro de tinta. Los pulsos intensos y breves son tales que puede dividirse un chorro a una distancia corta y fija pero formando gotitas de tamaños diferentes gracias a las diferentes longitudes de los segmentos separados del chorro; esta excitación es del tipo de modulación de frecuencia y no del tipo de amplitud modulación de amplitud de frecuencia fija. Según uno de sus aspectos, la invención se refiere a un método de proyección para un líquido, por ejemplo tinta, en la forma de gotas en el que el líquido se presuriza en una cámara a la que se proporcionan boquillas de manera que pueda salir de la cámara en forma de chorros; el chorro emitido a través de la boquilla tiene radio y velocidad específicos. El método según la invención incluye también la perturbación del chorro por un pulso de estimulación de corta duración, en particular muy inferior a 3 veces y preferentemente menor que una o dos veces la proporción entre el diámetro de chorro y la velocidad, de manera que la perturbación genera una división en el chorro. La longitud del chorro perturbado por el pulso de estimulación es así mucho menor que la longitud de onda óptima de inestabilidad del chorro, es decir, aproximadamente 9 veces el radio del chorro, y la amplitud de la perturbación del diámetro de chorro será mayor que el 20% del diámetro del chorro en la salida de la boquilla. La señal de perturbación puede usar ventajosamente un pulso de forma cuadrada, e incluir una secuencia de pulsos separados en periodos modulados de manera que se formen gotas con diferentes tamaños. El método según la invención puede usarse para formar una disposición de gotas obtenida de chorros paralelos; el método según la invención es adecuado especialmente para estimulación de un accionador piezoeléctrico, cuya polaridad se adapta ventajosamente a la polaridad de los pulsos. Según otro aspecto, la invención se refiere a un dispositivo para generar una disposición de gotas, que en particular... [Seguir leyendo]

1. Método para proyectar un líquido en forma de gotas a partir de un generador, que comprende: - presurización del líquido en una cámara (20) provista de al menos una boquilla de salida (16) de tal manera que al menos un chorro (28), con un radio medio (R28), sale de la cámara (20) a una cierta velocidad (V28) a través de una boquilla (16), - perturbación del chorro (28) por un pulso de estimulación () de tal manera que el chorro (28) se divide en un lugar de división del chorro, siendo la duración del pulso () menor que cuatro veces y media la proporción entre el radio del chorro y la velocidad ( 4,5 · R28/V28); caracterizado porque la eficacia de estimulación es tal que el chorro (28) se deforma con una amplitud de la deformación del diámetro del chorro (28) que es mayor que el 20% del diámetro de chorro medio (2·R28) del chorro continuo de líquido, a una distancia d de la boquilla (16), d 5 opt, siendo opt la longitud de onda óptima de inestabilidad del chorro, que es la longitud de onda de oscilación del chorro (28) para la cual el chorro (28) tiene la máxima inestabilidad. 2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende perturbación del chorro (28) por una pluralidad de pulsos de estimulación sucesivos, con una separación igual a un periodo de tiempo (T). 3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque la longitud (L) del segmento de chorro (30) producido por dos divisiones sucesivas del chorro y creado durante el periodo de tiempo (T) es mayor que la longitud de onda óptima de inestabilidad del chorro (opt). 4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque el periodo de tiempo (T) que separa cada pulso varía como para crear gotas (32) con diferentes diámetros. 5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque cada pulso () tiene una amplitud (A) constante. 6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el chorro (28) es perturbado por medios piezoeléctricos de activación (24) instalados en la cámara (20). 7. Método según la reivindicación 6, caracterizado porque la polaridad de los pulsos de estimulación se combina con la dirección de polarización de los medios piezoeléctricos (24) de tal manera que la perturbación en el chorro (28) es una restricción local del chorro (28). 8. Método para generar gotas a partir de una disposición de chorros que comprende proyección simultánea independiente de gotas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7. 9. Método de impresión de chorro de tinta que comprende generación de gotas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8. 10. Dispositivo (10) que genera una disposición de gotas de líquido, que comprende una pluralidad de cámaras adyacentes (20) que contienen líquido presurizado y separadas entre sí por una pared (26), suministrando cada cámara a una boquilla de eyección (16) líquido (12) para formar un chorro continuo de líquido (28), comprendiendo cada cámara una pared (22) opuesta a la boquilla (16) que sostiene un accionador piezoeléctrico (24) para perturbar el chorro (28) y generando así segmentos de chorro (30) con longitud (L) ajustable, y medios para generar un pulso de baja tensión conectados a cada accionador (24), caracterizado porque la superficie del accionador piezoeléctrico (24) es tal que el accionador (24) se superpone a al menos parte de cada pared de separación (26) de la cámara (20). 11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque el accionador (24) se superpone a del 10 al 20% del grosor de cada pared de separación (26). 12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, que comprende también un único recipiente de tinta (14) que suministra a la pluralidad de cámaras (20). 13. Cabezal de impresión de chorro de tinta que comprende un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12. 7 E06793424 19-10-2011   8 E06793424 19-10-2011   9 E06793424 19-10-2011   E06793424 19-10-2011