Procedimiento para depositar gotitas sobre un sustrato, que utiliza un aparato que comprende:

una ordenación de cámaras de fluido separadas por paredes intercaladas, comunicando cada cámara de fluido con una abertura para la liberación de gotitas de fluido y separando cada una de dichas paredes dos cámaras contiguas; en el que cada una de dichas paredes es accionable de manera que, en respuesta a un primer voltaje, se deformará para disminuir el volumen de una cámara y aumentar el volumen de la otra cámara, en respuesta a un segundo voltaje, se deformará para causar el efecto opuesto sobre los volúmenes de dichas cámaras contiguas; comprendiendo el procedimiento las etapas de:

recibir datos de entrada;

seleccionar pares de cámaras de fluido adyacentes basándose en dichos datos de entrada;

asignar dichos pares seleccionados de cámaras de fluido adyacentes como cámaras disparadoras y las cámaras de fluido restantes como cámaras no disparadoras, en el que uno de dichos pares de cámaras disparadoras está separado de otro de dichos pares de cámaras disparadoras por un número impar de cámaras no disparadoras;

para cada uno de dichos pares seleccionados, accionar la pared separadora de dicho par de cámaras disparadoras para causar la liberación de al menos una gotita desde cada una de dichas cámaras disparadoras;

en el que dichos accionamientos de dichos pares seleccionados se superponen en el tiempo.

Procedimiento y aparato para depósito de gotitas.

La presente invención se refiere a un procedimiento y aparato para depósito de gotitas y puede encontrar uso particular dentro de aparatos que incluyen cámaras de fluido separadas por paredes piezoeléctricas accionables.

En un ejemplo particular, la presente invención se refiere a impresoras de inyección de tinta.

Se conoce dentro de la técnica de los aparatos de depósito de gotitas la construcción de un accionador que comprende una ordenación de cámaras de fluido separadas por una pluralidad de paredes piezoeléctricas. En muchas de tales construcciones, las paredes son accionables en respuesta a señales eléctricas para moverse hacia una de las dos cámaras que delimita cada pared; tal movimiento afecta a la presión del fluido en las dos cámaras delimitadas por esa pared, causando un aumento de presión en una y una disminución de presión en la otra.

Están provistas boquillas o aberturas en comunicación fluida con la cámara para que un volumen de fluido pueda ser eyectado de la misma. El fluido, en la abertura, tenderá a formar un menisco debido a efectos de tensión superficial, pero con una perturbación suficiente del fluido esta tensión superficial es vencida, permitiendo que se libere una gotita o volumen de fluido de la cámara a través de la abertura; la aplicación de un exceso de presión positiva en las inmediaciones de la abertura causa así la liberación de una masa de fluido.

En la Figura 1 se muestra una construcción de ejemplo que tiene una ordenación de cámaras alargadas separadas por paredes accionables. Las cámaras están formadas como canales encerrados por un lado por un miembro de tapa que está en contacto con las paredes accionables; en este miembro de tapa está provista una boquilla para eyección de fluido. El miembro de tapa a menudo comprenderá una placa de tapa metálica, que proporciona soporte estructural, y una placa de boquillas superpuesta más delgada, en la que están formadas las boquillas.

Tal como se muestra en la Figura 1, el accionamiento de las paredes de una cámara puede causar la liberación de fluido de esa cámara a través de su abertura. En el caso mostrado en la Figura 1, las dos paredes de una cámara particular se deforman hacia dentro, causando este movimiento un aumento en la presión del fluido dentro del canal y una disminución en la presión de los dos canales contiguos. El aumento de presión dentro de esa cámara contribuye a la liberación de una gotita de fluido a través de la abertura de esa cámara.

En construcciones como la Figura 1 donde todas las cámaras están provistas de una abertura, cada cámara puede ser capaz de liberación de fluido. Sin embargo, resultará evidente que como el accionamiento de una pared particular tiene un efecto diferente sobre la presión en sus dos canales adyacentes, la liberación simultánea de fluido desde los dos canales separados por una pared particular es difícil de lograr.

Puede haber algo de asimetría en el diseño del aparato para permitir que las gotitas liberadas en momentos diferentes lleguen sobre un sustrato al mismo tiempo; por ejemplo, las boquillas pueden estar situadas en diferentes posiciones para diferentes canales. Durante el depósito, la ordenación se moverá perpendicular a la dirección de la ordenación, de ese modo dos boquillas pueden estar espaciadas en la dirección de movimiento de manera que el espaciado en la posición contrarresta la diferencia de sincronización de la liberación de gotitas. Sin embargo, tales cambios constructivos son permanentes para un accionador y de ese modo pueden compensar solamente un patrón específico de sincronizaciones de liberación de gotitas; esto conduce a una restricción de los procedimientos usados para impulsar las paredes del accionador.

Una complicación adicional causada por el accionamiento de una pared compartida por dos cámaras es que dentro de la cámara quedan perturbaciones de presión residual después de haberse producido el accionamiento. Los experimentos llevados a cabo por el solicitante han conducido a los datos mostrados en la Figura 2 para el desplazamiento dentro de un fluido (que actúa como representante para la presión dentro del fluido) en dos cámaras contiguas después de un único movimiento de la pared divisoria. Resulta evidente a partir de estos datos que la presión en cada cámara oscila alrededor de la presión de equilibrio (la presión presente en una cámara donde no tiene lugar deformación de las paredes) , con la amplitud de oscilación decayendo a cero a lo largo del tiempo. El tiempo que tarda la amplitud en decaer a cero se denomina en lo sucesivo el tiempo de relajación (tR) para el sistema.

Sin ánimo de limitación a ninguna teoría, el solicitante cree que la oscilación de presión está causada por ondas estacionarias de presión constituidas por ondas acústicas reflejadas dentro de la cámara de fluido. El periodo (TA) de estas ondas estacionarias puede obtenerse de un gráfico como la Figura 2 y se conoce como el periodo

acústico para la cámara. En el caso de un canal largo y delgado este periodo es aproximadamente igual a l/c, donde l es la longitud del canal y c es la velocidad del sonido dentro de la cámara.

Tal como se mencionó anteriormente, están presentes ondas de presión residuales en las dos cámaras a cualquier lado de una pared después del movimiento de esa pared. La presencia de tales ondas residuales resulta evidente a partir del segundo máximo y los subsiguientes del desplazamiento mostrado en la Figura 2. Por lo tanto, cuando se libera fluido desde una cámara particular, pueden estar presentes perturbaciones de presión en una o las dos cámaras contiguas. Por ejemplo, en algunos esquemas de accionamiento el fluido es liberado desde una cámara particular por el movimiento hacia dentro de las dos paredes que delimitan esa cámara, lo cual afectará a la presión en las dos cámaras contiguas. Estas perturbaciones de presión pueden interferir con la liberación de fluido desde las cámaras contiguas en un proceso conocido como “diafonía”.

Se han propuesto construcciones de accionador para mejorar el problema de la “diafonía”; por ejemplo, pueden formarse cámaras alternas sin aberturas de manera que estas cámaras “no disparadoras” actúan para proteger las cámaras con aberturas —las cámaras “disparadoras”— de las perturbaciones de presión. Por supuesto, resultará evidente que, para un tamaño de cámara dado, esto tiene una consecuencia no deseable de reducir a la mitad la resolución disponible.

El documento EP0422870 propone mejorar la diafonía con esquemas de accionamiento que pre-asignan cada cámara a uno de tres o más grupos o “ciclos”. Las cámaras, a su vez, son asignadas cíclicamente a uno de estos grupos de manera que cada grupo es una sub-ordenación de cámaras espaciadas regularmente. Durante el funcionamiento, sólo está activo un grupo en cualquier momento de manera que las cámaras que depositan fluido están siempre espaciadas por al menos dos cámaras, con la separación dependiente del número de grupos. Los datos de entrada del usuario determinan qué cámaras específicas dentro de cada grupo son accionadas. Más detalladamente, cada una de las cámaras dentro de una cámara del ciclo puede recibir un número diferente de pulsos que corresponden al número de gotitas que han de ser liberadas por esa cámara, fusionándose las gotitas de cada cámara para formar una sola marca o píxel de impresión sobre el sustrato.

Resultará evidente que en un momento cualquier sólo un tercio del número total de cámaras (o 1/n, donde n es el número de ciclos) pueden ser accionadas en este esquema y que, por lo tanto, la tasa de rendimiento se reduce sustancialmente.

Además, el retardo de tiempo entre el disparo de diferentes grupos puede conducir a que los puntos correspondientes sobre el sustrato estén separados en la dirección de movimiento relativo del sustrato y el aparato. Tal como se observó brevemente más arriba, algunas construcciones de aparatos se ocupan de este problema descentrando las boquillas para cada ciclo, de manera que las boquillas de cada ciclo se encuentren sobre una línea respectiva, estando las líneas espaciadas en la dirección de movimiento del sustrato, aunque esto a menudo contrarresta satisfactoriamente este problema particular, esta contribución está restringida generalmente a un... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para depositar gotitas sobre un sustrato, que utiliza un aparato que comprende:

una ordenación de cámaras de fluido separadas por paredes intercaladas, comunicando cada cámara de fluido con una abertura para la liberación de gotitas de fluido y separando cada una de dichas paredes dos cámaras contiguas; en el que cada una de dichas paredes es accionable de manera que, en respuesta a un primer voltaje, se deformará para disminuir el volumen de una cámara y aumentar el volumen de la otra cámara, en respuesta a un segundo voltaje, se deformará para causar el efecto opuesto sobre los volúmenes de dichas cámaras contiguas; comprendiendo el procedimiento las etapas de:

recibir datos de entrada;

seleccionar pares de cámaras de fluido adyacentes basándose en dichos datos de entrada;

asignar dichos pares seleccionados de cámaras de fluido adyacentes como cámaras disparadoras y las cámaras de fluido restantes como cámaras no disparadoras, en el que uno de dichos pares de cámaras disparadoras está separado de otro de dichos pares de cámaras disparadoras por un número impar de cámaras no disparadoras;

para cada uno de dichos pares seleccionados, accionar la pared separadora de dicho par de cámaras disparadoras para causar la liberación de al menos una gotita desde cada una de dichas cámaras disparadoras;

en el que dichos accionamientos de dichos pares seleccionados se superponen en el tiempo.

2. Procedimiento según la Reivindicación 1, en el que cada cámara disparadora dentro de un par seleccionado libera un tren de entre 1 y N gotitas dependiendo de dichos datos de entrada, formando cada uno de tales trenes un punto correspondiente sobre el sustrato.

3. Procedimiento según la Reivindicación 2, en el que los trenes de gotitas liberadas por las cámaras disparadoras dentro de un par seleccionado difieren en el número de gotitas como máximo en una, y son preferentemente iguales.

4. Procedimiento según la Reivindicación 3, en el que cada cámara disparadora libera un tren de exactamente N gotitas (donde N es un número entero mayor que 1) , formando cada uno de tales trenes un punto correspondiente sobre el sustrato.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que dichos puntos están dispuestos sobre una primera línea recta sobre el sustrato.

6. Procedimiento según la Reivindicación 5, en el que dichos datos de entrada corresponden a una ordenación bidimensional de píxeles de datos de imagen, siendo dichos puntos sobre dicha primera línea una representación de los valores de una sola línea de píxeles de datos de imagen dentro de dicha ordenación bidimensional.

7. Procedimiento según la Reivindicación 6, en el que cualquier error inherente en la representación de una línea de píxeles de datos de imagen por una línea de gotitas de fluido es redistribuido a otra línea de píxeles de datos de imagen.

8. Procedimiento según la Reivindicación 6 o la Reivindicación 7, que además comprende repetir dichas etapas de seleccionar, asignar y accionar dichas cámaras de fluido para producir puntos dispuestos sobre una pluralidad de líneas rectas paralelas adicionales sobre el sustrato, siendo cada línea una representación de los valores de una línea correspondiente de píxeles de datos de imagen dentro de dicha ordenación bidimensional.

9. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que dichos accionamientos de las paredes separadoras de pares seleccionados tienen un periodo de entre 0, 5 y 1, 5 veces el periodo acústico para cada cámara.

10. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que, para cada par seleccionado, las dos paredes que delimitan el par permanecen sin accionar durante el accionamiento de la pared separadora del par.

11. Procedimiento según cualquier reivindicación anterior, en el que todas las paredes de cámaras no seleccionadas son accionadas en fase unas con otras para impedir la liberación de gotitas.

12. Procedimiento según la Reivindicación 9, en el que dichos accionamientos de las paredes separadoras de pares seleccionados están desfasados con los accionamientos de las paredes de cámaras no seleccionadas.

13. Aparato de depósito de gotitas que comprende:

una ordenación de cámaras de fluido separadas por paredes intercaladas, estando cada cámara de fluido provista de una abertura y separando cada una de dichas paredes dos cámaras contiguas; en el que cada una de dichas paredes es accionable de manera que, en respuesta a un primer voltaje, se deformará para disminuir el volumen de

una cámara y aumentar el volumen de la otra cámara, en respuesta a un segundo voltaje, se deformará para causar el efecto opuesto sobre los volúmenes de dichas cámaras contiguas; y

medios para recibir datos de entrada, y

medios para accionar la pared separadora de un par seleccionado de cámaras, estando el aparato configurado para llevar a cabo, en uso, un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

14. Aparato de depósito de gotitas según la Reivindicación 13, en el que las aberturas para

sustancialmente todas las cámaras de fluido están dispuestas sobre una línea. 20