IMPRESORA DE CHORRO DE TINTA DE ALTA RESOLUCIÓN.

El invento presente se refiere en general a componentes que comprenden una impresora de chorro de tinta de alta resolución y se refiere más particularmente a una cabeza impresora capaz de disponer un gran número de puntos por pulgada (ppp o pdi) de tinta en un medio para una impresora de alta resolución. Dicho de manera sencilla, las impresoras de chorro de tinta operan expeliendo un volumen pequeño de tinta a través de una pluralidad de orificios pequeños de una placa de orificios dispuesta en la proximidad de un papel u otro medio sobre el que se debe disponer la impresión o las marcas. Estos orificios están dispuestos en la placa de orificios de una manera tal que la expulsión de gotas de tinta desde un número de orificios seleccionado relativos a una posición particular del medio da lugar a la producción de una porción de un carácter o de una imagen deseados. La reposición controlada de la placa de orificios o del medio seguido de otra expulsión de gotas de tinta da lugar a la creación de más segmentos del carácter o de la imagen deseados. Además, pueden acoplarse tintas de varios colores a las disposiciones individuales de los orificios para que el disparo selectivo de los orificios produzca una imagen multicolor en el medio. Se han empleado varios mecanismos para crear la fuerza necesaria para expeler una gota de tinta desde una cabeza impresora, entre ellos se encuentran mecanismos térmicos, piezoeléctricos y electrostáticos. Aunque la siguiente explicación se hace con referencia al mecanismo de expulsión de chorro de tinta térmico, el invento presente puede ser aplicado también a los otros mecanismos de expulsión de tinta. La expulsión de la gota de tinta de una impresora de chorro de tinta térmica es un resultado del calentamiento térmico rápido de la tinta a una temperatura que excede el punto de ebullición del solvente de la tinta para crear una burbuja de tinta en fase de vapor. Dicho calentamiento rápido de la tinta es generalmente conseguido pasando un impulso de corriente eléctrica, típicamente de uno a tres microsegundos, a través de un eyector de tinta que es típicamente una resistencia de calentamiento seleccionable individualmente. El calor generado de esta manera es acoplado a un pequeño volumen de tinta mantenido en una zona cerrada asociada con la resistencia de calentamiento y al que se llama generalmente una cámara de disparo. En una cabeza impresora hay una pluralidad de resistencias de calentamiento y cámaras de disparo asociadas quizás del orden de cientos- cada una de ellas puede ser seleccionada únicamente y obligada a que eyecte tinta mediante una orden de la impresora. Las resistencias de calentamiento son depositadas en un sustrato semiconductor y están conectadas eléctricamente a unos circuitos externos mediante una forma de metalización depositada en el sustrato semiconductor. Además, las resistencias de calentamiento y la metalización pueden estar protegidas contra el ataque químico y la abrasión mecánica por medio de una o más capas de pasivación dura y no reactiva. Puede encontrarse una descripción adicional de la estructura de una cabeza impresora básica en el documento "The Second-Generation Thermal Inkjet Structure" de Ronald Askeland y otros del Hewlett-Packard Journal de agosto de 1988, páginas 28 - 31. Así, una de las paredes frontera de cada cámara de disparo consiste de un sustrato semiconductor (y típicamente de una resistencia de disparo). En una realización común una placa perforada de orificios forma otra de las paredes frontera de la cámara de disparo, y está dispuesta en oposición al sustrato semiconductor. En general, cada uno de los orificios de esta placa de orificios está dispuesto con relación a una resistencia de calentamiento de una manera que permite que la tinta sea expelida directamente desde el orificio. Cuando el vapor de tinta se concentra en la resistencia de calentamiento y se expande, desplaza un volumen de tinta que fuerza un volumen de tinta menor fuera del orificio a depositarse en el medio. A continuación la burbuja se desinfla y el volumen desplazado de tinta es rellenado desde un depósito de tinta mayor por medio de un canal de alimentación de tinta situado en una de las paredes de frontera de la cámara de disparo. Cuando los usuarios de impresoras de chorro de tinta empezaron a necesitar detalles más finos de la salida impresa de una impresora, la tecnología se vio obligada a producir una resolución mayor para la disposición de gotas de tinta en el medio. Una de las formas comunes de medir la resolución es la medida del número máximo de puntos de tinta depositados en una dimensión seleccionada del medio de impresión, comúnmente expresada en puntos por pulgada (ppp). La producción de un número mayor de puntos por pulgada requiere gotas menores. Las gotas de tinta menores dan lugar a una reducción del peso expelido y a una reducción del volumen expelido en cada gota. La producción de gotas de tinta de bajo peso expelido requiere estructuras más pequeñas de la cabeza impresora. Al construir simplemente estructuras más pequeñas, sin embargo, no se tiene en cuenta el hecho de que las interacciones complejas entre las diversas estructuras hacen que la optimización de un diseño de cabeza impresora sea muy complejo. Por eso, es deseable que se consiga una optimización de manera que la resolución mejorada pueda ser realizada con un rendimiento y costo aceptables. Convencionalmente, una placa de orificios para una cabeza impresora de impresora de chorro de tinta térmica está formada de una lámina de metal perforada con una pluralidad de agujeros pequeños que van de un lado de la hoja de metal al otro. Ha aumentado también el uso de una lámina de polímero cuyos agujeros han sido creados mediante ablación u otros medios. En el ejemplo de placa de orificios metálica, el proceso de fabricación ha sido bien descrito en las publicaciones. Véase, por ejemplo, la de Gary L. Siewell, y otros, "The Think Jet Orífice Plate: A 2   Part With Many Functions", del Hewlett-Packard Journal de mayo de 1985, páginas 33 - 37; la de Ronald A. Askeland y otros, "The Second-Generation Thermai Inkjet Structure", del Hewlett-Packard Journal de agosto de 1988, páginas 28 - 31; y la patente Americana Nº 5.167.776 "Thermai Inkjet Printhead Orífice Plate and Method of Manufacture". Proporcionar una placa de orificios con un número mayor de orificios (más ppp) requiere que los orificios sean de diámetro menor y estén distribuidos más cerca uno de otro. Sin embargo, los diámetros menores de los orificios y la distribución más densa tienden a dar lugar a placas de orificios más delgadas. Una placa de orificios de técnica anterior de 600 ppp, descrita en la patente americana Nº 6.402.296, tiene un espesor del orden de 20 25 micrones. Sin embargo, las placas con orificios menores que unos 20 micrones tienden a sufrir las serias desventajas de ser demasiado débiles cuando son manejadas, rompiéndose probablemente en un ambiente de producción, o distorsionándose probablemente debido al tratamiento calorífico de la cabeza impresora. Dichas placas de orificios son manufacturadas típicamente por electroformación de níquel sobre un mandril y enchapando posteriormente con una capa metálica de protección. La patente americana 2003/132990 describe una cabeza de grabación de chorro de tinta y un aparato que incluye la cabeza de grabación de chorro de tinta, que se proporcionan para expeler una gota de tinta fina que sea menor o igual a 1 picolitro. La cabeza de grabación de chorro de tinta tiene un sustrato que tiene un calentador para eyectar una gota de tinta, y una entrada de alimentación de tinta formados en ella. Hay dispuesta una capa de barrera que tiene un paso para tinta que comunica la entrada de alimentación de tinta con el calentador. Una placa de orificios que tiene una tobera para tinta está formada encarada al calentador, la tobera para tinta se comunica con el paso para la tinta. La capa de barrera está hecha de un negativo de una resina fotosensitiva. La placa de orificios incluye una película delgada metálica que tiene un espesor del orden de 0,1 a 2,0 µm. De acuerdo con lo anterior, es deseable proporcionar una placa de orificios para una impresora de chorro de tinta térmica que tenga unos ppp de 1.200 2.400 ó más y un método para producir la misma. Sumario del invento Una cabeza impresora para una impresora de chorro de tinta proporciona una impresión de alta resolución mediante el empleo de un sustrato que incluye al menos un eyector de tinta en su superficie y una placa de orificios fijada al sustrato. La placa de orificios tiene una pluralidad de orificios dispuestos a través de ella desde una primera superficie proximal a la superficie del sustrato hasta una segunda superficie distal a la superficie del sustrato. La placa de orificios... [Seguir leyendo]

1. Una cabeza impresora (203) para una impresora de chorro de tinta que proporciona una impresión de alta resolución, que comprende: un sustrato (505) que incluye al menos un eyector de tinta sobre una superficie del sustrato (505); una placa de orificios metálica (511) que tiene una pluralidad de orificios (401) dispuestos a través de la placa de orificios (511) desde una primera superficie proximal a la superficie del sustrato (505) hasta una segunda superficie distal a la superficie del sustrato (505), teniendo la placa de orificios (511) un espesor del orden de unos 6 a 19 micrones y teniendo al menos dos orificios de la pluralidad de orificios (401) teniendo centros en la segunda superficie separados por una distancia del orden de unos 15 a 75 micrones y teniendo cada uno de al menos dos orificios (401) una abertura del orificio en la segunda superficie con un diámetro del orden de unos 3 a 20 micrones; y una capa de barrera (515) asegurando la placa de orificios (511) al sustrato (505), definiendo la capa de barrera (515) una pluralidad de cámaras de disparo (509) cada una dispuesta en correspondencia con un eyector de tinta respectivo, con el que se realiza una impresión de chorro de tinta de alta resolución. 2. La cabeza impresora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que al menos una porción de la pluralidad de orificios (401) están dispuestos esencialmente en dos líneas separadas una de otra y dispuestos esencialmente paralelos entre sí. 3. La cabeza impresora de acuerdo con la reivindicación 2, en la que las dos líneas están separadas una de otra por una distancia del orden de unos 300 a 1.500 micrones. 4. La cabeza impresora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la placa de orificios metálica (511) comprende un material elegido entre un grupo que comprende níquel, cobre, paladio, oro, aleación de paladio/níquel, y aleación de hierro/níquel. 5. La cabeza impresora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la placa de orificios metálica (511) comprende además un nervio (404) dispuesto entre un par de senos (307) formados a través de la placa de orificios metálica (511) adyacente a la pluralidad de orificios (401), siendo construido y dispuesto el nervio (404) para aumentar la rigidez de la placa de orificios metálica (511). 6. La cabeza impresora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que una porción de la pluralidad de orificios (401) tiene un diámetro que es diferente del resto de diámetros de la pluralidad de orificios (401). 7. La cabeza impresora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la placa de orificios metálica (511) comprende además al menos una estructura de alineación (560). 8. La cabeza impresora de acuerdo con la reivindicación 7, en la que la al menos una estructura de alineación (560) comprende además un anillo (562) formado en la placa de orificios metálica (511) alrededor de un agujero formado a través de la placa de orificios metálica (511). 9. Un método para manufacturar una cabeza impresora para un cartucho de impresión de chorro de tinta, que comprende: depositar una película metálica sobre un mandril; separar la película metálica del mandril; montar la película metálica en un soporte de trabajo (600); modificar la película metálica mientras la película metálica permanece montada en el soporte de trabajo (600); laminar la película metálica sobre un material de barrera (515) y sustrato semiconductor (505) para formar una cabeza impresora; y aplicar calor a la cabeza impresora de tal manera que el material de barrera de la cabeza impresora (515) se cure y la película metálica quede unida a ella. 10. El método para manufacturar una cabeza impresora para un cartucho de impresión de chorro de tinta de la reivindicación 9, que comprende además cortar la película metálica en una pluralidad de placas de orificios discretos (511). 11. El método para manufacturar una cabeza impresora para un cartucho de impresión de chorro de tinta de la reivindicación 10, que comprende transferir individualmente la pluralidad de placas de orificios discretos (511) sobre materiales de barrera (515) respectivos en sustratos semiconductores (505) para formar una pluralidad de cabezas impresoras.   12. El método para manufacturar una cabeza impresora para un cartucho de impresión de chorro de tinta de la reivindicación 9, que comprende además alinear la película metálica en el soporte de trabajo (600) en una posición predeterminada relativa al soporte de trabajo (600). 13. El método para manufacturar una cabeza impresora para un cartucho de impresión de chorro de tinta de la reivindicación 12, en el que el soporte de trabajo (600) comprende además al menos un mecanismo de registro (604) que está dispuesto en una relación conocida con la posición de la película metálica en el soporte de trabajo (600). 14. El método para manufacturar una cabeza impresora para un cartucho de impresión de chorro de tinta de la reivindicación 9, que comprende además acoplar magnéticamente la película metálica al soporte de trabajo (600). 15. El método para manufacturar una cabeza impresora para un cartucho de impresión de chorro de tinta de la reivindicación 9, que comprende además acoplar neumáticamente la película metálica al soporte de trabajo (600). 16. El método para manufacturar una cabeza impresora para un cartucho de impresión de chorro de tinta de la reivindicación 9, en el que la placa metálica comprende al menos una placa de orificios (511) que tiene un espesor del orden de unos 6 a 19 micrones. 17. El método para manufacturar una cabeza impresora para un cartucho de impresión de chorro de tinta de la reivindicación 9, en el que la placa metálica comprende al menos una placa de orificios (511) que tiene una pluralidad de orificios (401) dispuestos a través de la placa de orificios (511) desde una primera superficie hasta una segunda superficie y al menos dos orificios (401) de la pluralidad de orificios (401) que tienen centros en una segunda superficie separada una distancia del orden de unos 15 a 75 micrones. 18. El método para manufacturar una cabeza impresora para un cartucho de impresión de chorro de tinta de la reivindicación 9, en el que la placa metálica comprende al menos una placa de orificios (511) que tiene una pluralidad de orificios (401) dispuestos a través de la placa de orificios (511) desde una primera superficie hasta una segunda superficie y teniendo al menos dos de la pluralidad de orificios (401) una abertura de orificio en la segunda superficie con un diámetro del orden de 3 a 20 micrones. 11   12   13   14     16   17   18   19     21