Cabezal de inyección de líquido, aparato de inyección de líquido y procedimiento de fabricación de cabezal de inyección de líquido.

Un cabezal de inyección de liquido (1), que comprende:

paredes laterales (6) que forman surcos (5),

estando hechas las paredes laterales (6) de un material piezoeléctrico;

una placa de refuerzo (17) que incluye orificios transversales (18) que se comunican con los surcos, estando hecha la placa de refuerzo de un material cerámico y colocada debajo de las paredes laterales;

una placa de boquillas (4) que incluye boquillas (3) que están abiertas a los orificios transversales, estando la placa de boquillas colocada en la placa de refuerzo en un lado opuesto a las paredes laterales;

electrodos de activación (7) formados en las superficies de pared (WS) de las paredes laterales (6); y

una placa de cubierta (10) colocada encima de las paredes laterales, comprendiendo la placa de cubierta:

un orificio de suministro (8) para suministrar líquido a los surcos; y

un orificio de descarga (9) para descargar líquido desde los surcos;

caracterizado porque el material cerámico comprende cerámica mecanizable.

Cabezal de inyección de líquido, aparato de inyección de líquido y procedimiento de fabricación de cabezal de inyección de líquido La presente invención se refiere a un cabezal de inyección de líquido para la expulsión de un líquido desde una boquilla para formar imágenes, caracteres o un material de película delgada en un medio de grabación. La presente invención se refiere también a un aparato de inyección de líquido que usa el cabezal de inyección de líquido, y a un procedimiento de fabricación de un cabezal de inyección de líquido.

En los últimos años, se ha usado un cabezal de inyección de líquido de tipo inyección de tinta para la expulsión de gotas de tinta en papel de grabación o similar con el fin de reproducir en el mismo caracteres o gráficos, o para la expulsión de un material líquido en la superficie de un sustrato elemental para formar en el mismo una película delgada funcional. En dicho cabezal de inyección de líquido, se suministra tinta o un material líquido desde un depósito de líquido por medio de un tubo de suministro al cabezal de inyección de líquido, y se expulsa tinta o un material líquido llenado en un canal desde una boquilla que se comunica con el canal. Cuando se expulsa la tinta, el cabezal de inyección de líquido o un medio de grabación en el que se grabará un patrón de líquido expulsado por inyección se mueve para reproducir un carácter o un gráfico, o para formar una película delgada funcional en una forma predeterminada.

La solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público nº 2009-196.122 describe un cabezal de inyección de tinta 60 en el que los canales de tinta que están en un gran número de surcos están formados en una lámina hecha de un material piezoeléctrico. La Figura 14 es una vista en sección del cabezal de inyección de tinta 60 ilustrado en la Figura 2 de la solicitud de patente japonesa abierta a consulta por el público nº 2009-196.122. El cabezal de inyección de tinta 60 tiene una estructura laminada de un sustrato 62, un elemento piezoeléctrico 65 y un elemento de cubierta 64. Los orificios de suministro 81 están formados en la parte media del sustrato 62 y los orificios de descarga 82 están formados de manera que tienen interpuestos los orificios de suministro 81. El elemento pie zoeléct rico 65 y un elemento de armazón 63 están adheridos a una superficie delantera del sustrato 62, y el elemento de cubierta 64 está adherido a una superficie superior del mismo.

El elemento piezoeléctrico 65 se forma mediante la adhesión conjunta de dos placas piezoeléctricas 73 en las que las direcciones de polarización son opuestas entre si. Se forma una pluralidad de surcos minúsculos que se extienden en una dirección de subexploración (en una dirección en paralelo con la hoja del dibujo) mediante corte en el elemento piezoeléctrico 65, y se forma una pluralidad de cámaras de presión 74 que están dispuestas en intervalos regulares en una dirección de exploración principal (en una dirección perpendicular a la hoja del dibujo) . Cada una de las cámaras de presión 74 (canales) está definida por un par de paredes adyacentes 75. Se forma un electrodo 7 6 continuamente en superficies laterales opuestas del par de paredes 75 y una parte inferior entre ellas, y además, está conectado eléctricamente a los CI 66 a través de cableado eléctrico 77 formado en la superficie delantera del sustrato 62. El elemento de cubierta 64 se forma mediante adhesión de una película 92 y un elemento de refuerzo 94 conjuntamente por medio de un adhesivo. El elemento de cubierta 64 se adhiere al elemento piezoeléctrico 65 y el elemento de armazón 63 en un estado en el que el elemento de refuerzo 94 está en el lado del elemento piezoeléctrico 65. Las aberturas 96 y las boquillas 72 que corresponden a las cámaras de presión 74 se forman en el elemento de refuerzo 94 y en la película 92, respectivamente.

La tinta es suministrada desde los orificios de suministro 81 en la parte media del sustrato 62, y circula hacia la pluralidad de cámaras de presión 74 y después a una cámara de tinta 90 que se descargará desde los orificios de descarga 82. Cuando se aplique un pulso de activación desde los CI 66 por medio del cableado eléctrico 77 al electrodo 76 en el par de paredes 75 que tienen interpuesta la cámara de presión 74, el par de paredes 75 experimenta una deformación de tipo cizalla y se flexiona de manera que se separan una de la otra, y a continuación regresan a sus posiciones iniciales para aumentar la presión en la cámara de presión 74, lo que se acompaña de la expulsión de una gota de tinta desde la boquilla correspondiente 72.

En este caso, como película 92 del elemento de cubierta 64 se usa una película de poliimida, y como elemento de refuerzo 94, se usa una lámina metálica de, por ejemplo, SUS, Ni, Ti o Cr. Si el elemento de cubierta 64 es la película de poliimida monocapa 92, las boquillas 72 pueden formarse fácilmente en dicha película de poliimida mediante un láser, pero la rigidez de dicha película de poliimida es menor que la de un metal o similar, y asi, cuando las paredes 75 experimentan deformación de tipo cizalla, la película se extiende. Por tanto, la presión no puede transferirse con eficacia a la tinta que llena las cámaras de presión 74. En consecuencia, como el elemento de cubierta 64, la película de poliimida 92 y la lámina metálica tienen una rigidez mayor que la de la película de poliimida 92 se adhieren entre sí. Esto permite fijar los extremos superiores de las paredes 75 cuando las paredes 75 experimentan deformación de tipo cizalla, y puede eliminarse la pérdida de presión cuando se expulsa una gota de tinta. Debe observarse que la película de poliimida 92 tiene un grosor de 50 um y la lámina metálica como elemento de refuerzo 94 tiene un grosor de 50 pm a 100 um. Además, con el fin de evitar un cortocircuito entre el electrodo 76 formado en las superficies de pared de las paredes 75 y la lámina metálica como elemento de refuerzo 94, se forma una película de Si02 95 en una superficie de la lámina metálica en el lado del electrodo 76.

Sin embargo, la superficie de expulsión de un cabezal de inyección de tinta tiene comúnmente una longitud de varias decenas de milímetros o más. Una lámina metálica que tenga un grosor de 50 um a 100 um y que tenga un diámetro exterior de varias decenas de milímetros o más es propensa a sufrir alabeo y es difícil de adherir en un estado plano a las superficies de extremo superior de las paredes 75 por medio de un adhesivo. Además, también es difícil evitar el alabeo cuando la película de poliimida 92 tiene un grosor de 50 um y estas láminas metálicas se adhieren entre sí por medio de un adhesivo.

En consecuencia, se concibe un procedimiento en el que primero se adhiere una placa metálica gruesa a las superficies de extremo superior de las paredes 75 y a continuación la placa metálica se pule hasta el grosor mencionado anteriormente para obtener una lámina metálica. En este caso, las aberturas 96 se forman por anticipado en la placa metálica, y la placa metálica se pule para formar una película delgada. Sin embargo, si la placa metálica se pule, los extremos de las aberturas 96 se deforman o se forma una rebaba en los mismos y la forma de las aberturas 96 tal vez no se mantenga. Además, si el elemento de refuerzo 94 está hecho de un material metálico, dicho material metálico provoca un cortocircuito con los electrodos 7 6 formados en las superficies de pared de las paredes 75. Con el fin de evitar esta situación, es necesario formar la película de Si02 95 en la superficie del material metálico, lo que aumenta el número de etapas y con ello el coste. Además, la lámina metálica como elemento de refuerzo 94 está en contacto con la tinta. Por tanto, si se usa tinta corrosiva, el material metálico puede corroerse con lo que se reduce la durabilidad del cabezal de inyección de tinta.

El documento EP-2.130.677 desvela un dispositivo de cabezal que incluye una placa de accionador que tiene una pluralidad de surcos, un electrodo de activación formado en cada pared lateral de los surcos y una placa de cubierta que tiene una abertura de introducción. El dispositivo de cabezal tiene una placa de boquillas fijada en una superficie de extremo de la placa de accionador por medio de un adhesivo, una pluralidad de boquillas que se comunican con los surcos, respectivamente, y una serie de orificios de escape formados entre la placa de boquillas y la placa de accionador, correspondiente a las boquillas. Cada orificio de escape tiene un contorno que rodea a una periferia de cada boquilla en al menos una distancia dada. El adhesivo que queda en el momento de fijar la boquilla se acumula en los orificios de escape.... [Seguir leyendo]

1. Un cabezal de inyección de liquido (1) , que comprende:

paredes laterales (6) que forman surcos (5) , estando hechas las paredes laterales (6) de un material piezoeléctrico; una placa de refuerzo (17) que incluye orificios transversales (18) que se comunican con los surcos, estando hecha la placa de refuerzo de un material cerámico y colocada debajo de las paredes laterales; una placa de boquillas (4) que incluye boquillas (3) que están abiertas a los orificios transversales, estando la placa de boquillas colocada en la placa de refuerzo en un lado opuesto a las paredes laterales; electrodos de activación (7) formados en las superficies de pared (WS) de las paredes laterales (6) ; y una placa de cubierta (10) colocada encima de las paredes laterales, comprendiendo la placa de cubierta:

un orificio de suministro (8) para suministrar líquido a los surcos; y 15 un orificio de descarga (9) para descargar líquido desde los surcos;

caracterizado porque el material cerámico comprende cerámica mecanizable.

2. Un cabezal de inyección de líquido según la reivindicación 1, en el que:

la placa de cubierta (10) está colocada en las superficies superiores de las paredes laterales (6) en un estado en el que los extremos de la superficie superior (EJ) en una dirección longitudinal de las paredes laterales quedan expuestos; y el cabezal de inyección de líquido comprende además electrodos de extracción (16) formados en los extremos de la superficie superior, estando los electrodos de extracción conectados eléctricamente a los electrodos de activación (17) .

3. Un cabezal de inyección de liquido según la reivindicación 2, que comprende además un sustrato flexible (20) que tiene electrodos de cableado {21) formados en una superficie del mismo, en el que el sustrato flexible está unido a los extremos de la superficie superior (EJ) y los electrodos de cableado (21) están conectados eléctricamente a los electrodos de extracción (16) .

4. Un cabezal de inyección de liquido según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además

materiales de sellado (11) para cerrar los surcos (5) fuera de las partes en comunicación entre los surcos (5) y el 35 orificio de suministro (8) y entre los surcos (5) y el orificio de descarga (9) .

5. Un cabezal de inyección de liquido según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que:

los surcos comprenden:

surcos de expulsión (5a) para la expulsión de liquido; y surcos vacíos (5b) ; y los surcos de expulsión y los surcos vacíos están dispuestos de forma alterna. 45

6. Un cabezal de inyección de liquido según la reivindicación 5, en el que el orificio de suministro (8) y el orificio de descarga (9) están abiertos a los surcos de expulsión y están cerrados a los surcos vacíos.

7. Un aparato de inyección de liquido (2) , que comprende:

el cabezal de inyección de líquido (1, 1') según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6; un mecanismo móvil (40) para movimiento alternativo del cabezal de inyección de líquido; un tubo de suministro de liquido (35, 35'} para suministrar liquido al cabezal de inyección de liquido; y un depósito de liquido (34, 34') para suministrar el liquido al tubo de suministro de liquido.

8. Un procedimiento de fabricación de un cabezal de inyección de liquido (1) , comprendiendo el procedimiento:

(S1) formación de surcos (5) que están formados por paredes laterales (6) en una superficie delantera de un sustrato (15) , comprendiendo el sustrato un material piezoeléctrico; (S2) formación de una película conductora mediante la deposición de un conductor en el sustrato; (S3) formación de electrodos (7) por modelado de patrones en la película conductora; (S4) unión de una placa de cubierta (10) en superficies superiores (US) de las paredes laterales (6) , correspondiendo las superficies superiores (US) de las paredes laterales (6) a la superficie delantera del sustrato (15) y comprendiendo la placa de cubierta:

un orificio de suministro (8) para suministrar liquido a los surcos; y 16

un orificio de descarga (9) para descargar liquido desde los surcos; y (S5) pulido de una superficie trasera del sustrato para hacer que los surcos se abran al lado de la superficie trasera; caracterizado por (S6) la unión de una placa de refuerzo (17) a las superficies inferiores de las paredes laterales, estando la placa de refuerzo formada por un material cerámico; y (S7) la unión de una placa de boquillas (4) a la placa de refuerzo.

9. Un procedimiento de fabricación de un cabezal de inyección de liquido según la reivindicación 8, que comprende además (S61) el pulido de la placa de refuerzo (17) , en el que la etapa de pulido de la placa de refuerzo es posterior a (S6) la unión de una placa de refuerzo.

10. Un procedimiento de fabricación de un cabezal de inyección de liquido según la reivindicación 9, que comprende además (S60) la formación de una parte de refrentado (34) en una superficie de la placa de refuerzo en un lado opuesto a las paredes laterales, en el que la etapa de formación de una parte de refrentado precede la etapa de (S61) pulido de la placa de refuerzo.

11. Un procedimiento de fabricación de un cabezal de inyección de liquido según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que comprende además (S71) la formación de boquillas (3) para la expulsión de liquido en la 20 placa de boquillas (4) en lugares entre el orificio de suministro (8) y el orificio de descarga (9) .

12. Un procedimiento de fabricación de un cabezal de inyección de liquido según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que la etapa (S3) de formación de los electrodos comprende:

formación de electrodos de activación (7) en superficies de pared (WS) de las paredes laterales (6) ; y formación de electrodos de extracción (16) en extremos de la superficie superior (EJ) en una dirección longitudinal de las paredes laterales, estando los electrodos de extracción conectados eléctricamente a los electrodos de activación.

13. Un procedimiento de fabricación de un cabezal de inyección de liquido según la reivindicación 12, que comprende además (S73) la unión, en los extremos de la superficie superior, de un sustrato flexible (20) que tiene electrodos de cableado (21) formados en el mismo para conectar eléctricamente los electrodos de cableado a los electrodos de extracción (16) .