Control de imágenes y del cabezal de impresión.

Un método para preparar una imagen en mapa de bits bidimensional que tiene n píxeles por fila,

para imprimir utilizando uno o más cabezales (1) de impresión

teniendo cada uno de ellos una fila de lugares de eyección, teniendo asociados cada lugar (6) de eyección unos electrodos (7) de eyección a los cuales se aplica una tensión durante el uso, suficiente para hacer que se formen aglomeraciones de partículas desde dentro del cuerpo de un fluido de impresión, y donde con el fin de originar aglomeraciones de partículas cargadas a eyectar como gotitas impresas desde lugares de eyección seleccionados, se caracteriza porque se aplican impulsos de tensión de amplitud y duración predeterminadas, según las determinan por los respectivos valores de Pi, de los bits, donde 1 ≤ i ≤ n, de píxeles individuales de filas de la imagen, a los electrodos de los lugares de eyección seleccionados, donde Pi se determina por la expresión:**Fórmula**

O bien:

**Fórmula**

donde PL es un umbral bajo y PH es un umbral alto definido como 0< PL< PH< 1, y donde la disposición de los cabezales de impresión forma una serie de lugares de eyección sobre una separación paralela de las filas de imagen de k veces la separación de píxeles de la imagen, dispuestos paralelos a la anchura de la imagen, con A cabezales de impresión intercalados dispuestos para imprimir en B pases intercalados, de forma que k ≥ A . B, de manera que un cabezal de impresión dado sobre un pase dado imprimirá los píxeles de cada columna de orden k de la imagen.

Control de imágenes y del cabezal de impresión

La presente invención está relacionada con tecnologías de impresión electrostática por chorro de tinta y, más en particular, con cabezales de impresión e impresoras del tipo tal como el descrito en el documento WO 93/11866 y en memorias de patentes relacionadas.

Las impresoras electrostáticas de este tipo expulsan partículas sólidas cargadas dispersas en un fluido portador aislante químicamente inerte, utilizando un campo eléctrico aplicado para concentrar primero y expulsar después las partículas sólidas. La concentración ocurre porque el campo eléctrico aplicado origina una electroforesis y las partículas cargadas se desplazan en el campo electrostático hacia el substrato, hasta que encuentran la superficie de la tinta. La eyección ocurre cuando el campo eléctrico aplicado crea una fuerza electroforética que es suficientemente grande para superar la tensión superficial. El campo eléctrico se genera creando una diferencia de potencial entre el lugar de eyección y el substrato; esto se consigue aplicando tensiones a electrodos en el lugar de eyección y/o rodeando al mismo.

El lugar desde el cual ocurre la eyección se determina por la geometría del cabezal de impresión y el lugar y forma de los electrodos que crean el campo eléctrico. Típicamente, un cabezal de impresión consiste en una o más protuberancias desde el cuerpo del cabezal de impresión y estas protuberancias (también conocidas como picos de eyección) tienen electrodos en su superficie. La polaridad de la polarización aplicada a los electrodos es la misma que la polaridad de la partícula cargada, de manera que la dirección de la fuerza electroforética es hacia el substrato. Además, la geometría global de la estructura del cabezal de impresión y la posición de los electrodos están diseñadas de forma que la concentración y después la eyección ocurren en una región altamente localizada alrededor de la punta de las protuberancias.

Para operar fiablemente, la tinta debe fluir una vez sobrepasado el lugar de eyección continuamente, con el fin de rellenar las partículas que han sido eyectadas. Para permitir este flujo, la tinta debe ser de baja viscosidad, típicamente de unos pocos centipoises. El material que se eyecta es altamente viscoso debido a la alta concentración de partículas; como resultado, la tecnología puede ser utilizada para imprimir sobre substratos no absorbentes para que el material no se disperse con el impacto.

Se han descrito varios diseños de cabezales de impresión en la técnica anterior, tales como en los documentos WO 93/11866, WO 97/2758, WO 97/2756, WO 98/3269, WO 98/42515, WO 1/3576 y WO 3/11741.

El documento WO 98/42515, que muestra el preámbulo de la reivindicación 1, propone un sistema para controlar la aplicación de primeros impulsos de tensión a un respectivo electrodo de eyección asociado con un lugar de eyección, y un segundo impulso de tensión a un respectivo electrodo secundario asociado con el lugar de eyección, de forma que, cuando se aplica un impulso de tensión al electrodo de eyección, se aplica al electrodo secundario un impulso de tensión, invertido con respecto al impulso aplicado al electrodo de eyección. Esta técnica se utiliza para superar problemas con el acoplamiento capacitivo entre los lugares de eyección próximos, que en otro caso afectarían adversamente a la eyección. Como se puede reducir la interferencia si se usan tensiones más bajas, y es por tanto deseable utilizar tensiones lo más bajas posible para originar la eyección e invertir la tensión aplicada al electrodo secundario, se mantiene el diferencial a un nivel deseable. La provisión de tensiones sobre los electrodos secundarios de este tipo, sirve también para preservar una forma simétrica del campo eléctrico que evita o reduce la deflexión (de lado a lado) resultante en otro caso de los campos asimétricos que resultan de la interferencia surgida por las tensiones aplicadas a lugares contiguos de eyección.

La figura 1 es un dibujo de la región de la punta de un cabezal 1 de impresión electrostática del tipo descrito en la técnica anterior, mostrando varios picos 2 de eyección, cada uno con una punta 21. Entre cada dos picos de eyección, hay una pared 3, denominada también montante, que define el límite de cada célula 5 de eyección o eyector. En cada célula, la tinta fluye en dos canales 4, uno en cada lado del pico 2 de eyección, y durante el uso se pinza el menisco de la tinta entre la parte superior de los montantes y la parte superior del pico de eyección. En esta geometría, la dirección positiva del eje z se define apuntando desde el substrato hacia el cabezal de impresión, el eje x apunta a lo largo de la línea de las puntas de los picos de eyección y el eje y es perpendicular a estos.

La figura 2 es un diagrama esquemático en el plano x - z de una sola célula 5 de eyección en el mismo cabezal 1 de impresión, mirando a lo largo del eje y que toma una loncha a través de la parte media de las puntas de los picos 2 de eyección. La figura muestra los montantes 3, el pico 2 de eyección, el lugar 6 de eyección, el lugar de los electrodos 7 de eyección y la posición del menisco 8 de la tinta. La flecha 9 en línea continua muestra la dirección de eyección y apunta también hacia el substrato. Típicamente, la inclinación entre las células de eyección es 168 pm. En el ejemplo ilustrado en la figura 2, la tinta fluye normalmente hacia la página, lejos del lector.

La figura 3 es un diagrama esquemático del mismo cabezal 1 de impresión en el plano y - z, que muestra una vista lateral de un pico de eyección a lo largo del eje x. Esta figura muestra el pico 2 de eyección, el lugar del electrodo 7 sobre un pico y un componente conocido como electrodo intermedio (1). El electrodo intermedio 1 es una

estructura que tiene electrodos 11 sobre su cara interna (y algunas veces sobre toda su superficie), que durante el uso están polarizados con un potencial diferente de los electrodos 7 de eyección sobre los picos 2 de eyección. El electrodo Intermedio 1 puede tener un diseño tal que cada pico 2 de eyección tenga una superficie del electrodo mirando hacia él, que puede ser direcclonado individualmente, o puede estar uniformemente metalizado de forma 5 que toda la superficie del electrodo Intermedio 1 se mantenga con una polarización constante. El electrodo Intermedio 1 actúa como una pantalla electrostática que apantalla el lugar de eyección/eyector de los campos eléctricos externos, y permite controlar cuidadosamente el campo eléctrico en el lugar 6 de eyección.

La flecha 11 en línea continua muestra la dirección de eyección y nuevamente apunta en la dirección del substrato. En la figura 3, la tinta fluye normalmente de izquierda a derecha.

En funcionamiento, es normal mantener el substrato a tierra ( V) y aplicar una tensión Vie entre el electrodo intermedio 1 y el substrato. Se aplica una diferencia de potencial adicional Ve entre el electrodo intermedio 1 y los electrodos 7 en el pico 2 de eyección y en los montantes 3, de forma que el potencial de estos electrodos es Vie + Vb. La magnitud de Vb se elige de tal forma que se genera un campo eléctrico en el lugar 6 de eyección que concentra las partículas, pero que no eyecta las partículas. La eyección ocurre espontáneamente en las 15 polarizaciones aplicadas de Vb por encima de una cierta tensión umbral, Vs correspondiente a la fuerza del campo eléctrico a la cual la fuerza electroforética sobre las partículas equilibra exactamente la tensión superficial de la tinta. Siempre es por tanto el caso de que Vb se seleccione inferior a Vs. Al aplicar VB, el menisco de tinta se desplaza hacia delante para cubrir más del pico 2 de eyección. Para eyectar las partículas concentradas, se aplica un impulso adicional de tensión de amplitud VP al pico 2 de eyección, de forma que la diferencia de potencial entre el pico 2 de 2 eyección y el electrodo intermedio 1 es Vb + VP. La eyección continuará mientras dure el impulso de tensión. Los valores típicos de estas polarizaciones son Vie = 5 voltios, Vb = 1 voltios y VP = 3 voltios.

Las tensiones realmente aplicadas durante el uso pueden ser obtenidas a partir de los valores de bits de los píxeles individuales de una imagen de mapa de bits a imprimir. La imagen de mapa de bits se crea o se procesa utilizando software convencional de gráficos de diseño, tal como el Adobe Photoshop, y se guarda en memoria, desde donde 25 se pueden entregar los datos por diversos métodos (puerto paralelo, puerto USB, hardware de transferencia de datos hecho a la medida) hacia la electrónica de accionamiento del cabezal de impresión, donde se generan los impulsos de tensión que se aplican a los... [Seguir leyendo]

1. Un método para preparar una imagen en mapa de bits bidimensional que tiene n píxeles por fila, para imprimir utilizando uno o más cabezales (1) de impresión

teniendo cada uno de ellos una fila de lugares de eyección, teniendo asociados cada lugar (6) de eyección unos 5 electrodos (7) de eyección a los cuales se aplica una tensión durante el uso, suficiente para hacer que se formen aglomeraciones de partículas desde dentro del cuerpo de un fluido de Impresión, y donde con el fin de originar aglomeraciones de partículas cargadas a eyectar como gotltas Impresas desde lugares de eyección seleccionados, se caracteriza porque se aplican Impulsos de tensión de amplitud y duración predeterminadas, según las determinan por los respectivos valores de P¡, de los bits, donde 1 < / < n, de píxeles Individuales de filas de la Imagen, a los 1 electrodos de los lugares de eyección seleccionados, donde P,se determina por la expresión:

para / = 1 a n:

para j= 1 a (4/c+1):

donde a¡ < 1 para j = 1 o j = 2k y a¡ < 1 paraj=3k o j= 4k

O bien:

para / = 1 a n:

para j= 1 a (4/c+1):

donde a¡> 1 parak<: 2 y (J = kor /c+1), y a¡>- 1 para/c> 3 Y (2 </< k-\ o k+2 á/< 2k-1 o j = 2k+1, 3k+1, o 4k+1),

donde Pl es un umbral bajo y Ph es un umbral alto definido como < Pl < Ph< 1, y donde la disposición de los cabezales de Impresión forma una serle de lugares de eyección sobre una separación paralela de las filas de Imagen de k veces la separación de píxeles de la imagen, dispuestos paralelos a la anchura de la Imagen, con A cabezales de Impresión Intercalados dispuestos para imprimir en B pases Intercalados, de forma que k = A. B, de manera que un cabezal de Impresión dado sobre un pase dado Imprimirá los píxeles de cada columna de orden k de la imagen.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que los valores de P¡+1 o P¡-1 se ajustan además en un pase preliminar de acuerdo con el algoritmo siguiente:

para / = 1 a n: 'ñ - PL

SI i

O BIEN

1 </f3

P,... P¡-(k-3) ^ PL k> 4

Y P,

/+1 *

PL

/+(1 +k)

>PH entonces Pm := P

SI <

Pi<PL 1</íS3"

P¡... Pi+(k-3) - Pl k> 4

Y p¡-1... P¡-(T+k) 2 PH entonces ;= P¡

3. Un método para imprimir una imagen en mapa de bits utilizando un cabezal de impresión que tiene una fila de lugares de eyección, teniendo asociados cada lugar de eyección unos electrodos a los cuales se aplica una tensión durante el uso, suficiente para hacer que se formen aglomeraciones de gotitas cargadas desde dentro del cuerpo de un fluido de impresión, y donde, con el fin de que las aglomeraciones de gotitas cargadas sean eyectadas como 5 gotitas Impresas desde lugares de eyección seleccionados, se aplican impulsos de tensión de amplitud y duración predeterminadas, según las determinan los valores de los bits de los píxeles Individuales de la imagen, a los electrodos de los lugares de eyección seleccionados, donde la imagen en mapa de bits tiene píxeles impresos de forma que requieren la eyección simultánea desde dos lugares de eyección contiguos, sobre un lado de esos lugares de eyección no hay un lugar de eyección que imprima simultáneamente, incluyendo el método la 1 preparación de la imagen en mapa de bits de acuerdo con la reivindicación 1, o la reivindicación 1 y la reivindicación 2.