ES2317288T3 - Cabezal de eyeccion de gota liquida, instrumento de escritura que comprende un cabezal de este tipo y metodo de eyeccion de gotas liquidas desde el mismo. - Google Patents
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Abstract
Cabezal (100) de eyección de gota líquida diseñado para montarse en un instrumento (1) de eyección de líquido, que comprende una pluralidad de cámaras (105) de accionamiento, teniendo cada cámara de accionamiento al menos una entrada (107) que va a conectarse a al menos una cámara (106) de suministro de líquido para proporcionar líquido (16) a dicha cámara (105) de accionamiento, al menos unos medios (120) de accionamiento adecuados para crear una onda de impulsos en el líquido contenido en la misma cuando se activa por la energía recibida desde un dispositivo (20) de control, y al menos una salida (108) conectada a una boquilla (99) de eyección, caracterizado porque las salidas (108) de dicha pluralidad de cámaras (105) de accionamiento están unidas a una única boquilla (99) de eyección común a través de la cual va a eyectarse una única gota desde dicho cabezal (100).
Description
Cabezal de eyección de gota líquida, instrumento
de escritura que comprende un cabezal de este tipo y método de
eyección de gotas líquidas desde el mismo.
La presente invención se refiere a cabezales de
eyección de gota líquida, y a instrumentos de eyección de gota
líquida que comprenden cabezales de este tipo. La presente
invención también se refiere a métodos de eyección de gotas
líquidas desde tales cabezales de eyección de gota líquida.
Más en particular la presente invención se
refiere a un cabezal de eyección de gota líquida diseñado para
montarse en un instrumento de eyección de líquido, que comprende
una pluralidad de cámaras de accionamiento, teniendo cada cámara de
accionamiento al menos una entrada que va a conectarse a al menos
una cámara de suministro de líquido para proporcionar líquido a
dicha cámara de accionamiento, al menos unos medios de
accionamiento adecuados para crear una onda de impulsos en el
líquido contenido en la misma cuando se activa mediante la energía
recibida desde un dispositivo de control, y al menos una salida
conectada a una boquilla de eyección.
Se conoce que en la técnica anterior se
describen cabezales de eyección de tinta que contienen una
pluralidad de cámaras de accionamiento. Sin embargo, tienen una
boquilla de eyección para cada actuador de eyección de tinta, y se
eyectan una pluralidad de gotas que se originan desde una
pluralidad de boquillas. Estos cabezales de eyección se usan
generalmente en un entorno protegido en el que las corrientes de
aire son mínimas, y en donde se conocen las distancias de eyección
las cuales generalmente permanecen constantes, este es el caso de
impresoras de sobremesa. En los casos en los que se ha previsto una
velocidad de escaneo variable, la técnica anterior se ha basado
generalmente en variaciones de la frecuencia de eyección para
conseguir más deposición de tinta. Sin embargo, esto no resuelve el
problema al que todavía se enfrentan, sobre eyectar a distancias
superiores.
La presente invención se ha concebido teniendo
en cuenta los problemas mencionados anteriormente, y un objeto de
la invención es proporcionar un dispositivo de eyección de gota
líquida particularmente adecuado para eyectar una gota desde un
sustrato, sobre un soporte, a una distancia superior a la usual.
Para este fin, un aspecto de la invención es proporcionar un
cabezal de eyección de gota líquida del tipo mencionado
anteriormente, caracterizado porque las salidas de dicha pluralidad
de cámaras de accionamiento están unidas a una única boquilla de
eyección común a través de la cual va a eyectarse una gota desde
dicho cabezal.
Se eyectarán gotas más grandes, y por tanto más
pesadas, y se desplazarán más lejos y con mayor puntería que gotas
más pequeñas. Esta es una ventaja importante cuando se usan
instrumentos de escritura manuales en los que las distancias entre
el cabezal de eyección de gota líquida y la superficie de escritura
son generalmente mucho más grandes que las aplicaciones en las que
se usa tecnología de eyección de tinta tradicional, tales como
impresoras de chorro de tinta. Debe observarse asimismo, que esta
invención permite el uso de actuadores de tamaño normal, tales como
los usados en impresoras de chorro de tinta de sobremesa, para
crear gotas de tamaño más grandes de lo normal, combinando muchas
gotas pequeñas para crear gotas eyectadas más grandes. Debido a un
menor tamaño del actuador, se permite mayor libertad de
posicionamiento y disposición de los actuadores dentro de un
cabezal de eyección de gota líquida.
Una ventaja suplementaria, es la posibilidad de
variar el volumen de las gotas eyectadas, en función de una entrada
dada por un usuario, o de un resultado deducido, teniendo la opción
de accionar un número diferente de actuadores en cada disparo de
tinta, y hacer que una única gota de tamaño variable salga a
través de una única boquilla hacia un soporte. Esto es
especialmente útil para marcar líneas de espesor variable sin tener
que variar la frecuencia.
Diversas realizaciones de la invención pueden
incluir adicionalmente cualquiera de las siguientes
provisiones:
- -
- las salidas de las cámaras de accionamiento están conectadas a una cámara de salida central común, estando dicha cámara de salida en conexión con la boquilla de eyección;
- -
- la cámara de salida central contiene un elemento de desviación en el centro para desviar impulsos de flujo de líquido hacia la boquilla de eyección;
- -
- la pluralidad de cámaras de accionamiento están dispuestas alrededor de la boquilla de eyección común según un patrón radial;
- -
- las cámaras de accionamiento están dispuestas según un patrón simétrico y en un número par;
- -
- la pluralidad de cámaras de accionamiento representa un número impar, preferiblemente tres cámaras de accionamiento que se extienden respectivamente hacia los 3 bordes de un cuerpo plano de forma triangular;
- -
- se prevén una pluralidad de cámaras de alimentación de líquido, comunicándose cada una con al menos una cámara de accionamiento y teniendo o compartiendo un orificio pasante para estar en conexión fluida con un depósito de líquido;
- -
- el cabezal de eyección de gota líquida es esencialmente de forma plana, con una cara frontal y una cara posterior, paralelas entre sí, estando formada la boquilla en la cara frontal, y estando previstos orificios en comunicación con las entradas de las cámaras de accionamiento sobre la cara posterior;
- -
- las entradas y salidas de la pluralidad de cámaras de accionamiento, se extienden globalmente en el plano principal del cuerpo plano, y preferiblemente a lo largo de una dirección radial desde la dirección de la boquilla de eyección;
- -
- el cabezal de eyección de líquido se fabrica a partir de una oblea de silicio, u otro material adecuado;
- -
- los medios de accionamiento comprenden uno de los siguientes medios elegidos de un grupo que incluye: medios de accionamiento electrostáticos, térmicos, piezoeléctricos, y preferiblemente medios electrostáticos;
Un cabezal de eyección según se definió
anteriormente es particularmente adecuado para usarse en un
instrumento manual de eyección de líquido que tiene un cuerpo
esencialmente tubular con una abertura en un extremo frontal y que
contiene un depósito de líquido, medios de almacenamiento de
energía, una unidad de control y un cabezal de eyección de gota
líquida según una cualquiera de las provisiones anteriores, y en el
que la boquilla de eyección del cabezal de eyección está orientada
hacia la abertura frontal del cuerpo tubular.
La presente invención se refiere también a un
método de eyección de gotas para controlar la eyección de gotas por
el cabezal de eyección de líquido montado en un instrumento de
eyección de líquido, caracterizado porque comprende las siguientes
etapas:
- proporcionar una pluralidad de cámaras de
accionamiento, teniendo cada cámara de accionamiento al menos una
entrada, al menos unos medios de accionamiento adecuados para crear
una onda de impulsos en el líquido contenido en la misma, y al
menos una salida;
- prever una boquilla de eyección común en una
conexión de fluidos con las salidas de dicha pluralidad de cámaras
de accionamiento,
- alimentar las cámaras de accionamiento a
través de su entrada con líquido proporcionado desde un depósito
de líquido;
- accionar al menos uno de los medios de
accionamiento mediante un suministro de energía desde una unidad de
control de manera tal que una gota líquida se eyecte a través de la
boquilla de eyección común.
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En otra realización preferida, la invención
puede incluir también adicionalmente una cualquiera de las
siguientes etapas:
- la etapa de accionamiento comprende el
accionamiento simultáneo de al menos dos actuadores;
- la etapa de accionamiento comprende el
accionamiento de un número par de medios de accionamiento, y en el
que los actuadores están dispuestos en pares simétricos
opuestos;
- la etapa de accionamiento comprende el
accionamiento de un número impar de medios de accionamiento,
preferiblemente 3 ó 5, y en el que los actuadores están dispuestos
equidistantes y en posición equiangular con respecto a la boquilla
de eyección común;
- el método comprende además una etapa de
determinación de un número de medios de accionamiento que van a
accionarse para obtener un tamaño de gota determinado, antes de la
etapa de accionamiento;
- el instrumento, es un instrumento manual, que
comprende medios de detección de posición y/o movimiento, en el que
el líquido es una tinta, y en el que el método comprende además las
etapas de:
- determinar una condición de escritura a partir
de las señales detectadas por los medios de detección;
- eyectar gotas de tinta de manera repetida
mientras se determina una condición de escritura, y preferiblemente
a frecuencia de eyección constante.
- las etapas de evaluación del tamaño de gota
según al menos uno de los parámetros del grupo que incluye, una
velocidad de escaneo detectada del instrumento de escritura, una
distancia detectada entre una superficie de escritura y la boquilla
de eyección, y espesor o estilo deseado de la línea que va a
dibujarse.
Otras características y ventajas serán evidentes
para los expertos en la técnica en las siguientes descripciones
detalladas, en las que:
la figura 1 es una representación en sección de
un instrumento de escritura que comprende un cabezal de eyección
según una primera realización.
La figura 2a muestra una vista en perspectiva
que deja ver el interior de la primera realización del cabezal de
eyección que comprende una placa de cubierta y una placa de base,
situada sobre un bloque de montaje.
La figura 2b muestra la placa de base del
cabezal representado en la figura 2a.
La figura 3 es una vista similar a la figura 2
de una segunda realización del cabezal de eyección.
La figura 4 es una vista similar a la figura 2
de una tercera realización del cabezal de eyección.
La figura 5 es una vista similar a la figura 2
de una cuarta realización del cabezal de eyección.
La figura 6 es una vista en perspectiva de una
parte de una placa de base de un cabezal de eyección, que muestra
sólo una única cámara de eyección.
En cada una de las figuras, los mismos números
de referencia se refieren a elementos similares o idénticos.
La figura 1 representa una realización
particular de un cabezal (100) de eyección de gota líquida,
montado en un instrumento (1) de escritura sin contacto. Sin
embargo, la invención también se presta a usarse en impresoras
manuales o de sobremesa, u otros dispositivos similares.
El instrumento de escritura tiene un elemento
esencialmente tubular, que se extiende entre un extremo (11)
frontal y un extremo (12) posterior para formar una pluma El
elemento tubular tiene una pared (13) interior que define un
espacio interno hueco, y una pared (14) exterior diseñada para que
un usuario la sujete con la mano.
La sección hueca interior del instrumento de
escritura comprende un depósito (15) de líquido montado de manera
amovible de modo que puede reemplazarse fácilmente por el usuario
final y contiene líquidos (16). Debe observarse que el líquido
usado en esta realización particular presentada, la del instrumento
de escritura, tendrá tinta visible como líquido. Sin embargo
dependiendo de la aplicación, el líquido puede ser también fluido
corrector, adhesivo u otros que se adapten a la aplicación.
El instrumento (1) de escritura comprende además
una unidad (17) de almacenamiento de energía para proporcionar
energía a una unidad (20) de control y un dispositivo (100) de
eyección de líquido. El almacenamiento (17) de energía puede
montarse desde el instrumento (1) de escritura, de modo que puede
reemplazarse fácilmente, o puede integrarse con el depósito (15) de
líquido tal como se describe en la solicitud de patente francesa
presentada el 22/07/2004 con el número de solicitud FR0408138, o
tiene medios en el instrumento de escritura para la recarga.
El instrumento de escritura puede comprender
también otros dispositivos tales como medios de medición de
distancia entre el cabezal (100) de eyección de líquido y el medio
(2) de escritura, tal como un telémetro (21) óptico, y medios de
medición de la actividad de escritura de la pluma, por ejemplo con
un acelerómetro (22).
El instrumento (1) de escritura, comprende
además el cabezal (100) de eyección de gota líquida según una
primera realización, en la que está orientado hacia una abertura
(19) frontal situada en el extremo (11) frontal del instrumento (1)
de escritura. El cabezal es físicamente pequeño, de modo que puede
ubicarse próximo al extremo (11) frontal que forma la punta de la
pluma sin causar obstrucción visual al usuario. Es evidente para
un experto en la materia, que ésta es sólo una posible aplicación y
que esta invención tiene usos igualmente válidos en impresoras
manuales, impresoras de sobremesa, u otros instrumentos que liberan
líquidos sobre un soporte sin contacto físico entre el instrumento
y el soporte.
Al menos un enlace (130) de fluidos existe entre
el depósito (15) de líquido y el cabezal (100) de eyección de gota
líquida.
La unidad (20) de control, que comprende una
unidad central de proceso, reloj de sistema, y otras partes, sirve
para procesar todos los datos tales como los de mediciones de
distancia y actividad de escritura, y también para regular y
energizar los impulsos de energía proporcionados para el
accionamiento del cabezal (100) de eyección de gota responsable de
eyectar líquido (16) fuera de la boquilla (99).
La unidad (20) de control puede adaptarse
también para permitir únicamente que el cabezal (100) de eyección
de gota líquida eyecte líquido (16) mientras el acelerómetro (22)
está detectando movimiento del instrumento (1) de escritura
respecto al medio (2), y simultáneamente el sistema (21) óptico
detecta que la distancia entre la boquilla (99) y el medio (2) de
escritura está en un intervalo de valores definido por un valor
mínimo predeterminado y un valor máximo predeterminado. Puede
asimismo seguir el principio de "tinta otra vez a menos que ya
esté marcado".
Tal como se muestra en la figura 2a, la parte de
extremo de un bloque (115) de montaje, sirve tanto como soporte
para el cabezal (100) de eyección, que como canal (130) para la
alimentación de líquido que entra desde el depósito (15) de
líquido.
El cabezal (100) de eyección de gota líquida se
define por una placa (101) de base sobre la que están previstos
múltiples medios (120) de accionamiento, también denominados
actuadores, para eyectar líquido (16) y una placa (102) de cubierta
colocada sobre la placa (101) de base para cubrir la placa de base
y de ese modo contener el líquido (16) en las cámaras contenidas
en la misma. La placa (101) de base contiene múltiples canales
(107, 108) grabados en ella.
Están previstas una pluralidad de cámaras (105)
de accionamiento y cámaras (106) de alimentación, aunque sólo una
es visible en la figura 2a. Tal como se muestra mejor en la figura
5, tres canales (107) establecen una comunicación de fluidos entre
la cámara (106) de alimentación y las cámaras (105) de
accionamiento, y forman las entradas de la cámara (105) de
accionamiento. El canal (108) establece una comunicación de fluidos
entre la cámara (105) de accionamiento y la cámara (104) de
eyección común, y forman la salida de la cámara (105) de
accionamiento. Sin embargo es posible un número de canales
diferente.
La cámara (105) de accionamiento que comprende
medios (120) de accionamiento está unida a una unidad (20) de
control mediante líneas (121) de señal para accionar los medios
(120) de accionamiento. La placa (102) de cubierta tiene una única
boquilla (99) formada en la misma y situada en el centro de la
placa (102), alineada con el centro de la cámara (104) de eyección
central de la placa (101) de base. La cara (110) exterior de la
placa (102) de cubierta forma una cara frontal del cabezal (100) de
eyección en la que emerge la boquilla (99).
Tal como puede verse en la figura 2b, las seis
cámaras (105) de accionamiento y cámaras (106) de alimentación de
líquido están dispuestas alrededor de la cámara (104) de eyección
común según un patrón radial. Cada trayecto formado por los canales
(107,108) de una cámara (105) de accionamiento y una cámara (106)
de alimentación es radial desde la cámara (104) de eyección común y
está separado de los trayectos (107, 108) adyacente por paredes de
separación formadas de manera solidaria en la placa (101) de base.
Las cámaras (105) de accionamiento y la cámara (106) de
alimentación están en la periferia, equidistantes desde el centro,
equiangulares entre si, y sobre los mismos trayectos mencionados.
Todas las cámaras (104, 105, 106) se extienden globalmente en el
plano principal de la placa (101) de base, constituida por un
cuerpo plano. El líquido (16) fluye hacia el interior de la cámara
(104) de eyección central a partir de impulsos dados por los
actuadores (120) que forman parte de la cámara (105) de
accionamiento. Las propias cámaras (105) de accionamiento son
suministradas de líquido (16) desde las cámaras (106) de
alimentación de líquido, de modo que cada cámara (105) de
accionamiento está conectada singularmente con una cámara (106) de
alimentación de líquido. Sin embargo en otras realizaciones puede
realizarse tener una cámara (106) de alimentación de líquido
conectada a más de una cámara (105) de accionamiento.
Un orificio (109) de suministro de tinta ubicado
en cada cámara (106) de alimentación de líquido se perfora a
través del espesor de la placa (101) de base y emerge en la cara
(111) posterior de la placa (101) de base que constituye la cara
posterior del cabezal de eyección. Los orificios (109) se comunican
con el depósito (15) de líquido. La placa (101) de base y la placa
(102) de cubierta tienen una forma rectangular esencialmente plana,
y se fabrican mediante un proceso de semiconductor usando una oblea
de silicio.
La cámara (106) de alimentación de líquido está
en comunicación fluida con el depósito (15) de líquido y almacena
temporalmente una pequeña cantidad de líquido (16), que se permite
que fluya desde la cámara (106) de alimentación hacia el interior
de la cámara (105) de accionamiento.
Además, la conexión de fluidos desde las cámaras
(106) de alimentación de líquido que conectan las cámaras (105) de
accionamiento está diseñada de modo que se facilita el flujo de
líquido (16) hacia el interior de la cámara (105) de accionamiento,
pero proporcionando una resistencia muy superior al flujo de
retroceso bajo una presión impulsada producida por los actuadores
(120). El canal (108) entre la cámara (105) de accionamiento y la
cámara (104) de salida central debe proporcionar la menor
resistencia posible al líquido impulsado que atraviesa este canal
hacia la boquilla (99).
Ubicado centralmente en la cámara de salida
central está situado un elemento (103) de desviación para guiar los
impulsos de gota líquida fuera de la boquilla (99) única.
Cada sección modular, tal como se muestra en la
figura 6, está situada en una dirección radial alrededor de la
cámara (104) de salida central, incluyendo el módulo una cámara
(106) de alimentación y una cámara (105) de accionamiento con
canales (107) entre los mismos, y el canal (108) que conduce hacia
fuera de la cámara (105) de accionamiento. Cada módulo tiene
sensiblemente forma de sector.
Sin embargo pueden tener cualquier forma, pero
preferiblemente las distancias entre los actuadores (120) y la
cámara (104) central permanecen sustancialmente igual y/o según un
patrón radial.
Para esta primera realización, se prevén seis
cámaras de accionamiento, pero también son posibles otras
realizaciones, tal como la segunda y la tercera realización
ilustradas en la figura 3 y la figura 4. La figura 3 ilustra una
placa (101) de base con cuatro conjuntos de módulos de
accionamiento que rodean una cámara (104) de salida central. La
figura 4 ilustra una placa (101) de base con (12) conjuntos de
cámaras. Sin embargo, las realizaciones no se limitan a estos
ejemplos y podrían adoptar cualquier número de cámaras (105).
Las realizaciones ilustradas en la figura 3 y la
figura 4 difieren además en que estas realizaciones no tienen un
elemento (103) de desviación situado en la cámara (104) de eyección
central. En estas realizaciones, en lugar de usar un elemento (103)
de desviación, la desviación se produce accionando el
accionamiento por pares en el mismo instante de tiempo exacto con
la misma cantidad de energía proporcionada por la unidad (20) de
control, de modo que las gotas se encuentren en el centro de la
cámara (103) de salida y se autodesvien hacia fuera a través de la
boquilla (99) única. Un número par de cámaras (105) permite obtener
colisión frontal en la cámara de eyección central, y una salida a
través de la boquilla (99).
En una cuarta realización mostrada en la figura
5 se prevén tres actuadores. Puede producirse también el mismo
proceso siempre que la totalidad de los tres actuadores (120) se
accionen al mismo tiempo con la misma energía. La placa (101) de
base en este caso tiene forma triangular y cada uno de los tres
conjuntos de cámaras (105) de accionamiento y cámaras (106) de
alimentación de líquido está situado y alineado hacia el vértice de
la forma triangular, es decir las cámaras (106, 105) de
alimentación y de accionamiento forman módulos separados entre sí a
120º. Estas propiedades podrían aplicarse también a cualquier otra
realización con un número impar de cámaras. En el caso de tres
cámaras (105), tiene la ventaja de tener un ahorro del 50% de
espacio y material, que para producción en serie puede llevar a
ahorros de costes significativos, así como ahorro de tiempo de
fabricación puesto que tendrían que crearse menos cámaras y
mecanizarse menos orificios (109) pasantes en la cámara (106) de
alimentación de líquido.
Las cámaras (105) de accionamiento, y más en
particular los actuadores (120), pueden controlarse
individualmente, en grupos, o todos juntos en paralelo. Sin embargo
en la práctica los actuadores (120) se hacen funcionar en pares o
grupos opuestos, independientemente del número de cámaras
presente.
En una configuración típica de un dispositivo
(100) de eyección de gotas de este tipo tal como se describió
anteriormente, una gota microscópica impulsada desde la cámara
(105) de accionamiento normalmente tiene un volumen que está en el
intervalo de 25 a 80 pl, de modo que el volumen total de todas las
cámaras es aproximadamente de 150-200 pl.
Es importante observar que este concepto podría
implementarse usando cualquier medio de accionamiento, incluyendo
actuadores piezoeléctricos, térmicos, o electrostáticos. Los
diferentes medios de accionamiento servirán únicamente para
presurizar o despresurizar líquido (16) en una cámara (120) de
accionamiento de diferentes modos, con el fin de impulsar el
líquido hacia el interior de la cámara (104) central y a
continuación sobre un soporte (2).
La figura 6 es una vista detallada de un módulo
de eyección de líquido. Esta realización particular ilustra un
cabezal (120) de eyección de tinta térmica. La conexión eléctrica
que conecta el cabezal a la unidad (20) de control está insertada
en, pero puede estar superpuesta sobre, la placa (101) de base. Para
esta realización, estas conexiones (121) conducen al borde de la
oblea (101) en el que se conectará adicionalmente la unidad (20) de
control.
Los medios más comunes para accionar un impulso
de líquido es un cabezal térmico, sin embargo presenta la
desventaja de tener una vida limitada. Para avanzar algo en la
solución de este problema de vida limitada, la unidad de control
puede configurarse para alternar el uso de un actuador específico
en función de la acción anterior para repartir el desgaste
uniformemente entre todos los actuadores.
Otros medios de accionamiento son con actuadores
piezoeléctricos. Éstos tienen la ventaja de no tener limitaciones
cuando se usan junto con líquidos no basados en agua. Sin embargo,
experimentan en aplicaciones manuales de altas tensiones necesarias
para el accionamiento.
Los medios de accionamiento están
preferentemente realizados con un actuador electrostático debido a
su alta eficiencia energética, particularmente a pequeñas escalas.
No se limita tampoco a líquidos basados en agua y sólo son
necesarias tensiones bajas.
Una realización adicional posible según esta
invención es la capacidad de mezclar diferentes líquidos, por
ejemplo la capacidad de mezclar diferentes tintas coloreadas. En
lugar de tener un depósito (15) de líquido que contiene un único
color, cabría la posibilidad de separar el depósito en
contenedores diferentes para colores diferentes, pero no
necesariamente en volúmenes iguales, para tener en cuenta diferentes
factores de ponderación o tasas de uso. Una pluralidad de canales
(130) de alimentación podría entonces realizarse en el soporte
(110) del cabezal de eyección de líquido de modo que sólo un
subconjunto del número total de actuadores es responsable de cada
color. Con esta realización, y usando cuatro colores separados que
comprende cian, magenta, amarillo y negro, cabe la posibilidad de
que el usuario escriba con cualquier color, desde una combinación
de los colores anteriores.
A continuación, se describirá un método de
eyección de una gota líquida desde los cabezales (100) de eyección
de gota líquida según las realizaciones.
Tal como se mencionó anteriormente, el cabezal
(100) de eyección está montado en el extremo de un instrumento (1)
de escritura para una realización particular, y el instrumento (1)
de líquido que comprende una unidad (20) de control, una fuente
(17) de energía para alimentar la unidad (20) de control, y un
depósito (15) de líquido.
La tinta se almacena en un depósito (15) de
tinta, o bien fijo, o bien reemplazable en el cuerpo del
instrumento (1) de escritura, y alimenta el cabezal (100) de
eyección de gota con tinta (16) a través de al menos un canal (130)
de comunicación de fluidos. La cámara (106) de alimentación de
líquido permite disponer de una pequeña reserva individual de tinta
(16) para su cámara (105) de accionamiento correspondiente, y el
orificio (109) perforado previsto en dicha cámara (106) de
alimentación se comunica con el depósito (15) de líquido.
El tipo de actuador (120) en la cámara (105) de
accionamiento puede comprender, pero no está restringido a, los
siguientes tipos: electrostáticos, piezoeléctricos, térmicos. Este
documento no entrará en el funcionamiento detallado de estos
diferentes tipos de actuadores puesto que existen en diversas
realizaciones, y se conocen bien en la técnica.
Una vez que la unidad (20) de control lo
considera apropiado, los actuadores (120) en las cámaras (105) de
accionamiento se accionan a partir de una entrada de energía
impulsada proporcionada por la unidad (20) de control. Esta ráfaga
de energía se dirigirá en su mayor parte a través del trayecto de
menor resistencia que está a lo largo de un rayo hacia la cámara
(104) de eyección central, pasando particularmente a través del
canal (108) proporcionado. Una onda de impulsos que contiene una
pequeña cantidad de líquido (16) de la cámara (105) de
accionamiento se moverá hacia la boquilla (99). Esta onda de
impulsos portadora de líquido desde la cámara (105) de
accionamiento atravesará la placa (101) de base a lo largo del
plano principal hacia la boquilla (99).
Si la realización contiene un elemento (103) de
desviación, entonces la gota se desvía en el elemento (103) y sale
de la boquilla (99) contenida en la placa (102) de cubierta, y
posiblemente amalgamándose al mismo tiempo con otras gotas
impulsadas producidas en el mismo instante de tiempo, desde otras
cámaras (105) de accionamiento.
Si no hay elemento (103) de desviación central,
entonces la onda de impulsos de líquido se eyecta en pares
simétricos opuestos de modo que su energía lateral se cancela y sólo
una componente longitudinal de ésta sale para salir como una única
gota fuera de la boquilla (99). Debe observarse que esta
disposición puede concebirse también con tres o cinco actuadores
(120) situados separados 120º o 72º.
Generalmente será preferible producir un número
par de actuadores (120) en pares opuestos, haya un elemento (103)
de desviación contenido en la cámara (104) de eyección central o
no.
Puede ser deseable repartir el uso de los
actuadores (120) de modo que cada actuador acumule, de media,
aproximadamente el mismo número de accionamientos. Esto es
especialmente deseable para los actuadores de tipo térmico. El
cabezal (100), y también la unidad (20) de control, deben poder
entintar a una frecuencia lo suficientemente alta de modo que gotas
de tinta individuales no sean visibles y la eyección parezca
continua. La unidad (20) de control por tanto accionará un número
variable de actuadores (120) a una frecuencia fija de entre
500-800 Hz, de modo que se logra un tamaño de gota
razonable sobre la superficie de escritura para lograr un espesor
percibido razonable de la línea escrita dependiendo de la velocidad
de escaneo del instrumento (1). Un volumen de gota de boquilla
total de aproximadamente 150-200 pL es deseable con
el fin de crear un ancho de línea razonable sobre la superficie (2)
de escritura, por ejemplo 0,3 mm en una única pasada.
Una ventaja de esto respecto a tener un tamaño
de gota variable es que puede mantenerse la frecuencia de
entintado a una tasa razonable para evitar que las gotas
individuales se separen visiblemente, incluso si la punta de la
pluma se mueve rápidamente.
La unidad (20) de control determinará el número
de actuadores (120) que accionar para variar anchos de línea en
función de la velocidad de escaneo de la pluma generada a partir de
sensores internos tales como acelerómetros (22), u órdenes externas
tales como una presión sobre la empuñadura de la pluma, o
configuraciones de usuario.
El tamaño de las gotas puede determinarse
también según la distancia detectada entre la boquilla (99) y el
medio (2) para garantizar un impacto de las gotas contra el medio
(2). Es posible también variar el tamaño de las gotas para variar
el espesor de la línea escrita.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante se dirige únicamente a ayudar al lector y no forma
parte del documento de patente europea. Incluso si se ha procurado
el mayor cuidado en su concepción, no se pueden excluir errores u
omisiones y el OEB declina toda responsabilidad a este
respecto.
\bullet FR 0408138 (0016)
Claims (19)
1. Cabezal (100) de eyección de gota líquida
diseñado para montarse en un instrumento (1) de eyección de
líquido, que comprende una pluralidad de cámaras (105) de
accionamiento, teniendo cada cámara de accionamiento al menos una
entrada (107) que va a conectarse a al menos una cámara (106) de
suministro de líquido para proporcionar líquido (16) a dicha cámara
(105) de accionamiento, al menos unos medios (120) de accionamiento
adecuados para crear una onda de impulsos en el líquido contenido
en la misma cuando se activa por la energía recibida desde un
dispositivo (20) de control, y al menos una salida (108) conectada
a una boquilla (99) de eyección,
caracterizado porque las salidas (108) de
dicha pluralidad de cámaras (105) de accionamiento están unidas a
una única boquilla (99) de eyección común a través de la cual va a
eyectarse una única gota desde dicho cabezal (100).
2. Cabezal de eyección de gota líquida según la
reivindicación 1, en el que las salidas (108) de las cámaras (105)
de accionamiento están conectadas a una cámara (104) de salida
central común, estando dicha cámara de salida en conexión con la
boquilla (99) de eyección.
3. Cabezal de eyección de gota líquida según la
reivindicación 2, en el que dicha cámara (104) de salida central
contiene un elemento (103) de desviación para desviar impulsos de
flujo de líquido hacia la boquilla (99) de eyección.
4. Cabezal de eyección de gota líquida según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la
pluralidad de cámaras (105) de accionamiento están dispuestas
alrededor de dicha boquilla (99) de eyección común según un patrón
radial.
5. Cabezal de eyección de gota líquida según la
reivindicación 4, en el que las cámaras (105) de accionamiento
están dispuestas según un patrón simétrico y en un número par.
6. Cabezal de eyección de gota líquida según la
reivindicación 4, en el que la pluralidad de cámaras (105) de
accionamiento representa un número impar, preferiblemente tres
cámaras de accionamiento que se extienden respectivamente hacia
los 3 bordes de un cuerpo (101) plano de forma triangular.
7. Cabezal de eyección de gota líquida según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se prevé
una pluralidad de cámaras (106) de alimentación de líquido, que se
comunican cada una con al menos una cámara (105) de accionamiento y
que tienen o comparten un orificio (109) pasante para estar en
conexión fluida con un depósito (15) de líquido.
8. Cabezal de eyección de gota líquida según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho
cabezal (100) es esencialmente de forma plana con una cara (110)
frontal y una cara (111) posterior, paralelas entre sí, estando
formada la boquilla (99) en la cara (110) frontal, y estando
previstos orificios (109) en comunicación con las entradas de las
cámaras (105) de accionamiento en la cara (111) posterior.
9. Cabezal de eyección de gota líquida según la
reivindicación 7, en el que las entradas (107) y salidas (108) de
la pluralidad de cámaras de accionamiento se extienden globalmente
en el plano principal del cuerpo (101) plano, y preferiblemente a
lo largo de una dirección radial desde la dirección de la boquilla
(99) de eyección.
10. Cabezal de eyección de gota líquida según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho
cabezal (100) de eyección de líquido se fabrica a partir de una
oblea de silicio, o cualquier material adecuado.
11. Cabezal de eyección de gota líquida según
una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los
medios de accionamiento comprenden uno de los siguientes medios
elegidos en el grupo que incluye: medios de accionamiento
electrostáticos, térmicos, piezoeléctricos, y preferiblemente
medios electrostáticos.
12. Instrumento (1) manual de eyección de
líquido que tiene un cuerpo (14) sustancialmente tubular con una
abertura (19) en un extremo (11) frontal y que contiene un depósito
(15) de líquido, medios (17) de almacenamiento de energía, una
unidad (20) de control y un cabezal (100) de eyección de gota
líquida según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el
que la boquilla (99) de eyección del cabezal (100) de eyección está
orientada a la abertura (19) frontal del cuerpo (14) tubular.
13. Método de eyección de gotas líquidas desde
un cabezal (100) de eyección de líquido montado en un instrumento
(1) de eyección de líquido caracterizado porque comprende
las siguientes etapas:
- proporcionar una pluralidad de cámaras (105)
de accionamiento, teniendo cada cámara de accionamiento al menos
una entrada (107), al menos unos medios de accionamiento adecuados
para crear una onda de impulsos en el líquido contenido en la
misma, y al menos una salida (108),
- prever una única boquilla (99) de eyección en
una conexión de fluidos con las salidas (108) de dicha pluralidad
de cámaras (105) de accionamiento,
- alimentar las cámaras (105) de accionamiento a
través de su entrada (107) con líquido (16) proporcionado desde un
depósito (15) de líquido,
- accionar al menos uno de los medios (120) de
accionamiento mediante un suministro de energía desde una unidad
(20) de control de manera tal que una única gota líquida se eyecte
a través de dicha boquilla (99) de eyección.
14. Método de eyección de gotas líquidas desde
un cabezal de eyección de líquido según la reivindicación 13, en el
que la etapa de accionamiento comprende el accionamiento simultáneo
de al menos dos actuadores (120).
15. Método de eyección de gotas líquidas desde
un cabezal de eyección de líquido según la reivindicación 14, en el
que la etapa de accionamiento comprende el accionamiento de un
número par de medios (120) de accionamiento, y en el que los medios
(120) accionados están dispuestos en pares simétricos opuestos.
16. Método de eyección de gotas líquidas desde
un cabezal de eyección de líquido según la reivindicación 14, en el
que la etapa de accionamiento comprende el accionamiento de un
número impar de medios (120) de accionamiento, preferiblemente 3 ó
5,
y
en el que los actuadores (120) están dispuestos
equidistantes y en posición equiangular con respecto a la boquilla
(99) de eyección común.
17. Método de eyección de gotas líquidas desde
un cabezal de eyección de líquido según la reivindicación 14, en
el que el método comprende además una etapa de determinar un número
de medios (120) de accionamiento que van a accionarse para obtener
un tamaño de gota determinado, antes de la etapa de
accionamiento.
18. Método de eyección de gotas líquidas desde
un cabezal de eyección de líquido según una cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 17, en el que el instrumento es un
instrumento (1) manual que comprende medios (21) de detección de
distancia y/o movimiento (22), en el que el líquido (16) es una
tinta,
y
en el que el método comprende además las etapas
de:
- determinar una condición de escritura a partir
de las señales detectadas por los medios de detección;
- eyectar gotas de tinta de manera repetida
mientras se determina una condición de escritura, y preferiblemente
a frecuencia de eyección constante.
19. Método de eyección de gotas líquidas desde
un cabezal de eyección de líquido según las reivindicaciones 17 y
18, que comprende además las etapas de:
- evaluar el tamaño de gota según al menos uno
de los parámetros del grupo que incluye una velocidad de escaneo
detectada del instrumento (1) de escritura, una distancia detectada
entre una superficie de escritura y la boquilla (99) de eyección,
y espesor o estilo deseado de la línea que va a dibujarse.
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