BR112014006404B1

BR112014006404B1 - método e aparelho para obter tinta homogênea para dispositivos a jato de tinta

Info

Publication number: BR112014006404B1
Application number: BR112014006404-0A
Authority: BR
Inventors: Bernhard Heuft
Original assignee: Simaco GmbH
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2021-03-02
Also published as: CA2846688A1; WO2013041589A1; DK2758243T3; CN103813905B; CN103813905A; RU2014115697A; US9067429B2; KR20140078645A; MX2014003247A; DE102011113664A1; ES2713567T3; BR112014006404A2; CA2846688C; MX348140B; EP2758243B1; EP2758243A1; RU2580092C2; JP6204360B2; JP2015501228A; US20140225965A1

Abstract

MÉTODO E APARELHO PARA OBTER TINTA HOMOGÊNEA PARA DISPOSITIVOS A JATO DE TINTA. A presente invenção tem como objetivo obter uma tinta homogênea para impressoras CIJ, um jato de tinta (12) dividido em gotículas de tinta individuais igualmente grandes (16, 32, 38), sendo que pelo menos parte das gotículas de tinta (16, 32, 38) são dotadas de uma carga elétrica e as gotículas de tinta (16, 32, 38) são guiadas por um dispositivo de deflexão (20). As gotículas de tinta (32) que são desviadas em uma quantidade predefinida são coletadas por um coletor de gotícula de homogeneização (34) e são usadas para impressão.

Description

Campo da Técnica

[0001] A presente invenção refere-se a um método e um aparelho para obter uma tinta homogênea para dispositivos a jato de tinta, com um equipamento para gerar um jato de tinta, com uma disposição de bocal que compreende um oscilador ultrassônico e um bocal para dividir o jato de tinta em gotículas de tinta individuais igualmente grandes, com um canal de carga com o qual pelo menos algumas das gotículas de tinta são dotadas de uma carga elétrica, com um dispositivo de deflexão com o qual as gotículas de tinta individuais carregadas eletricamente são defletidas, e com um coletor de gotícula de homogeneização.

Estado da Técnica

[0002] Em impressoras a jato de tinta contínuo (impressoras CIJ),um jato de tinta 12 (vide Figura 1) emerge pressurizado da cabeça de impressão 10 por meio de um bocal. Esse jato 12 é modulado por meio de um transdutor piezelétrico que está localizado atrás do bocal, com o resultado de que uma dissociação uniforme em gotas individuais 16 é alcançada (dissociação de gotícula de Rayleigh). As gotículas que se desprendem 16 são carregadas de modo eletrostático até um grau maior ou menor por meio de um canal de carga 18. As gotículas 16 com 10 a 40 m/s de velocidade então viaja através de um eletrodo de deflexão maior 20, no qual as mesmas são defletidas lateral ou verticalmente através de estados de carga elétrica específicos diferentes. Dependendo do tipo de dispositivo, as gotículas carregadas ou descarregadas 16 agora alcança a superfície 21 a ser impressa. As gotículas 16 que não são necessárias já são defletidas na cabeça de impressão em um coletor de gotícula usual 22, coletadas e alimentadas para o sistema de tinta novamente. É conhecido do documento de patente #No. EP 0 362 101 inspecionar e controlar a velocidade das gotículas, a qualidade da tinta e a formação e o carregamento das gotículas a fim de alcançar uma alta qualidade de impressão.

[0003] Uma impressora de matriz a jato de tinta (impressora CIJ) com duas calhas é conhecida do documento #No. DE-OS 23 31 803. A primeira calha gera sinais de controle para a sincronização da formação de gotícula e do carregamento das gotículas. Em intervalos de inspeção, a segunda calha coleta gotículas não usadas, que têm uma carga muito alta em comparação com as gotículas usadas para a impressão, através das quais erros de sistema, tais como erros na tensão de deflexão ou no tamanho de fonte, são detectáveis.

[0004] No resumo do documento #No. JP 56113463 A, um coletor de gotícula de duas partes para uma impressora CIJ é descrito sendo que coleta gotículas não defletidas e gotículas que têm a carga oposta às gotículas que são usadas para a impressão. Essas gotículas carregadas de modo oposto são usadas a fim de determinar a viscosidade de tinta.

[0005] Tintas especiais são usadas em impressoras CIJ. Essas tintas são compostas de tinturas, ligantes e solventes. De acordo com exigências, sais adicionais, compostos de amônio quaternário ou outros agentes podem ser contidos a fim de aumentar a condutividade da tinta. Ademais, promotores de adesão, assim como agentes para aumentar ou diminuir a tensão de superfície, podem ser contidos. Além de tinturas, pigmentos podem também ser usados para colorir a tinta. Enquanto as tintas de tintura produzem cores mais brilhantes a título de comparação, as tintas de pigmento exibem a vantagem de que as mesmas correm menos na superfície a ser impressa, são mais realistas e exibem contraste maior.

[0006] É particularmente importante no processo de impressão CIJ que a tinta tão homogênea quanto possível, a fim de que as gotículas de tinta que sejam tão uniformes quanto possível sejam formadas. As gotículas de tinta devem ter uma extensão de dissociação de gotícula, velocidade de gotícula, massa e capacidade de carga elétrica consistentes. A homogeneidade da tinta é um pré-requisito a fim de poder dividir o jato de tinta em gotículas pequenas com propriedades físicas e químicas constantes. Em particular, a capacidade de carga em relação ao peso é decisiva aqui, pelo fato de que apenas quando as gotículas tiverem uma razão carga/massa em particular as mesmas podem ser direcionadas sobre seu local designado na matriz de impressão. Uma formação de gotícula não uniforme, portanto, leva a gotículas de tinta fracamente controláveis ou que dispersam, o que resulta em uma deterioração da forma de fonte da cabeça de impressão.

[0007] A fim de produzir tintas com um grau de homogeneização o mais alto possível, um cuidado é convencionalmente tomado em que os componentes individuais da tinta têm uma solubilidade e uma dispersabilidade tão alta quanto possível, e meios de procedimento que resultam em uma homogeneidade de tinta tão alta quanto possível são escolhidos. Em particular, a tinta é filtrada muitas vezes durante a produção. Ademais, até agora a tinta correspondeu em cada caso de modo preciso ao dispositivo no qual a tinta deve ser usada (documento #No. EP 0 438 427).

[0008] Quanto pior for a qualidade da tinta, mais difícil se prova o ajuste da cabeça de impressão. Uma tinta com uma qualidade deficiente leva a um resultado de impressão aceitável apenas no caso de uma cabeça de impressão exatamente ajustada. Isso pode ter o resultado em que o resultado de impressão se deteriora drasticamente mesmo no caso de uma leve alteração na consistência de tinta ou uma variação das condições ambiente. Em contraste, uma tinta com uma qualidade ótima pode ser usada em uma ampla faixa de ajuste sem resultar em uma falha da imagem de impressão.

Descrição da Invenção

[0009] O objetivo da presente invenção é, portanto, fornecer um método e um aparelho com a ajuda dos quais um tipo de fonte mais clara é alcançada em uma impressão CIJ.

[0010] Esse objetivo é alcançado através de um método para obter tinta homogênea para dispositivos a jato de tinta, em que: - um jato de tinta é dividido em gotículas de tinta individuais igualmente grandes, - pelo menos algumas das gotículas de tinta são dotadas de uma carga elétrica, - as gotículas de tinta são guiadas através de um dispositivo de deflexão, - as gotículas de tinta que são defletidas pela quantidade predefinida são coletadas através de um coletor de gotícula de homogeneização e - as gotículas de tinta coletadas pelo coletor de gotícula de homogeneização são usadas para impressão.

[0011] Cada gotícula de tinta é preferencialmente dotada da mesma carga elétrica. Por "cada gotícula de tinta" entende-se apenas as gotículas de tinta que são usadas a fim de obter a tinta homogênea para dispositivos a jato de tinta. As gotículas de tinta necessárias para a colocação em fase são também apenas levemente carregadas no método de acordo com a invenção, e não são destinadas pelo mesmo. Conforme ainda será explicado abaixo, o método de acordo com a invenção pode ademais ser combinado com um processo de impressão CIJ de tal maneira que gotículas de tinta que não são necessárias para a impressão e colocação em fase são usadas a fim de obter uma tinta homogênea. "Cada gotícula de tinta", portanto, refere-se apenas às mesmas gotículas de tinta citadas por último.

[0012] A extensão de percurso das gotículas de tinta que são usadas a fim de obter a tinta homogênea é preferencialmente maior do que a mesma no caso de impressão CIJ. A extensão de percurso é preferencialmente maior do que 50 mm, em particular maior do que 70 mm. Quanto mais longa a trajetória de percurso das gotículas de tinta e maior a deflexão, mais estreita a fração de tamanho de partícula das gotículas de tinta coletadas pelo coletor de gotícula de homogeneização e mais homogênea a tinta obtida.

[0013] As gotículas de tinta que são coletadas pelo coletor de gotícula de homogeneização são preferencialmente armazenadas em um recipiente intermediário.

[0014] As gotículas de tinta são preferencialmente defletidas mais fortemente do que em uma impressão CIJ, a fim de que não homogeneidades das gotículas de tinta tenham um efeito particularmente claro.

[0015] Esse objetivo também é alcançado através de um aparelho com os recursos a seguir, - um equipamento para gerar um jato de tinta, - uma disposição de bocal, que compreende um oscilador ultrassônico e um bocal, para dividir o jato de tinta em gotículas de tinta individuais igualmente grandes, - um canal de carga, com o qual pelo menos algumas das gotículas de tinta são dotadas de carga elétrica, - um dispositivo de deflexão, com o qual as gotículas de tinta individuais carregadas eletricamente são defletidas, e - um coletor de gotícula de homogeneização, que é disposto a uma distância da trajetória de voo não desviada das gotículas de tinta.

[0016] O dispositivo de deflexão preferencialmente gera um campo eletrostático ou magnetostático para defletir as gotículas de tinta.

[0017] O aparelho tem, preferencialmente, um recipient intermediário para armazenar as gotículas de tinta coletadas pelo coletor de gotícula de homogeneização.

[0018] O aparelho pode ser usado tanto para obter tinta homogênea quanto para imprimir em uma superfície com o uso da tinta homogênea. Para isso, o mesmo tem um equipamento para reter e guiar um substrato com uma superfície a ser impressa e um coletor de gotícula que é disposto de modo que o mesmo coleta as gotículas de tinta não desviadas não necessárias para a impressão.

[0019] O equipamento para reter e guiar o substrato com a superfície a ser impressa e o coletor de gotícula de homogeneização são preferencialmente dispostos em lados opostos do coletor de gotícula para as gotículas de tinta não desviadas. Em particular, o equipamento para reter e guiar o substrato com a superfície a ser impressa pode ser disposto acima do coletor de gotícula para as gotículas de tinta não desviadas e o coletor de gotícula de homogeneização pode ser disposto abaixo do coletor de gotícula para as gotículas de tinta não desviadas.

[0020] O aparelho de homogeneização de acordo com a invenção tem substancialmente a mesma estrutura que uma cabeça de impressão a jato de tinta convencional, em que apenas um coletor de gotícula de homogeneização é fornecido fora da trajetória de voo não desviada, com o resultado de que apenas as mesmas gotículas de tinta que foram defletidas por uma quantidade correspondente são coletadas. A cabeça de impressão a jato de tinta pode ser uma para impressão CIJ de múltipla deflexão ou uma para impressão CIJ binária. Em uma impressão CIJ de múltipla deflexão, uma série de gotículas de tinta individuais é gerada por meio de uma cabeça de impressão com uma única abertura de bocal, e o ponto no qual uma gotícula de tinta atinge a superfície a ser impressa é controlado pela extensão da deflexão, que é por sua vez controlada por meio da carga da gotícula. Em uma impressão CIJ binária, por meio de uma cabeça de impressão com um número maior de aberturas de bocal, por exemplo, 192 ou 256, um grande número correspondente de jatos de tinta, isto é, de uma série de gotículas de tinta, é gerada e o ponto no qual uma gotícula de tinta atinge a superfície a ser impressa é determinado pela posição da abertura de bocal correspondente na cabeça de impressão, em que todas as gotículas de tinta recebem ou nenhuma carga elétrica ou a mesma carga elétrica dependendo se um caractere ou de um espaço será impresso.

[0021] No método de acordo com a invenção, uma tinta bruta que tem aproximadamente as propriedades exigidas em relação à viscosidade e condutividade é preparada de modo expediente primeiro. A partir dessa tinta, um jato de tinta é gerado sendo que é dividido em gotículas individuais grandes de modo equivalente por meio de um oscilador ultrassônico e um bocal. O jato de tinta é dotado de uma carga por meio de um dispositivo de carga, com o resultado de que cada gotícula que desprende do jato de tinta tem uma carga. Um dispositivo de deflexão deflete as gotículas carregadas de suas trajetórias de percurso originais e guia as gotículas de tinta até o coletor de gotícula de homogeneização. Apenas as gotículas cuja deflexão corresponde à posição do coletor de gotícula de homogeneização são recebidas pelo coletor de gotícula de homogeneização e transportadas para um recipiente intermediário. As gotículas que são submetidas a uma deflexão que difere do valor predefinido por causa de não homogeneidades ou impurezas na tinta não atingem o coletor de gotícula de homogeneização e não são transportadas para o recipiente intermediário, com o resultado de que uma separação eficaz entre constituintes homogêneos e não homogêneos da tinta pode desse modo ser trazida a tona. Apenas gotículas que são formadas de modo ótimo e têm já quase nenhuma não homogeneidade ou impurezas são coletadas no recipiente intermediário. Uma tinta que dissocia em gotículas tem uma alta linearidade e precisão repetida e desse modo um tipo de fonte muito claro é obtido desse modo.

[0022] As gotículas de tinta que não são recebidas pelo coletor de gotículas de homogeneização atingem uma placa defletora, da qual as mesmas pingam e podem ser coletadas em um contêiner de coleta separado. A placa defletora é preferencialmente disposta atrás do coletor de gotícula de homogeneização na direção de percurso das gotículas. A tinta coletada no contêiner de coleta pode ser reciclada e alimentada para o dispositivo de homogeneização novamente.

[0023] Na prática, o problema surge no sentido de que gotículas de tinta diretamente sucessivas influenciam as trajetórias de percurso umas das outras por causa de forças eletrostáticas e em particular por causa de efeitos de fluxo de arraste. O fluxo de arraste de uma gotícula de tinta antecedente sozinho pode levar a uma deflexão mais forte da gotícula a seguir, mesmo se as gotículas têm uma relação carga/massa idêntica. É até mesmo possível que a gotícula a seguir alcance uma velocidade maior por causa do fluxo de arraste e ultrapasse a gotícula antecedente. Esses efeitos têm um efeito perturbador, em particular no início do processo de homogeneização. Com o tempo, um equilíbrio é então alcançado em que todas as gotículas de tinta que têm uma relação carga/massa idêntica são então defletidas em trajetórias idênticas. O processo de homogeneização de acordo com a invenção é, como o processo de impressão CIJ, ajustado em intervalos curtos de poucos segundos a fim de compensar por flutuações de temperatura, alterações de pressão e alterações em parâmetros operacionais similares, e para realizar uma colocação em fase. Após cada ajuste o processo de homogeneização é iniciado novamente, e é necessário esperar até que o equilíbrio tenha sido alcançado novamente. Por causa das frequentes interrupções, em particular o efeito de fluxo de arraste que ocorre quando o processo de homogeneização é iniciado novamente tem um efeito perturbador.

[0024] Existem várias possibilidades para compensar as influências mútuas das gotículas de tinta. A solução técnica mais simples é posicionar o coletor de gotícula de homogeneização na trajetória de percurso estabilizada das gotículas de tinta, isto é, em que as gotículas de tinta atingem, uma vez que as interrupções iniciais devido a efeitos de carga e de fluxo de arraste se atenuaram. Uma desvantagem dessa solução é o rendimento um tanto reduzido, como em cada caso as primeiras aproximadamente 5 a 8 gotículas não atingem o coletor de gotícula de homogeneização independente de suas consistências e desse modo mais tinta do que necessário é descartada primeiro. Nesse caso, portanto, faz sentido coletar as gotículas de tinta descartadas primeiro e alimentar as mesmas para o aparelho de homogeneização novamente.

[0025] De modo alternativo, a carga das gotículas de tinta individuais pode também ser determinada de modo empírico e controlada dependendo do número de gotículas de tinta que viajam a frente. A carga das gotículas de tinta é sucessivamente reduzida até que a trajetória de percurso das gotículas de tinta seja estabilizada. Dessa maneira, embora nenhuma gotícula de tinta seja perdida, um controle não linear adicional é necessário, através do qual tanto uma operação quanto uma manutenção do aparelho se torna mais dispendiosa.

[0026] Uma alternativa adicional consiste em gerar gotículas de tinta muito altamente carregadas e não carregadas ou apenas levemente carregadas de modo alternativo. A distância entre as gotículas de tinta individuais muito altamente carregadas é assim tão grande que as mesmas não mais influenciam umas as outras. A fim de aumentar a distância entre as gotículas de tinta muito altamente carregadas, é também possível carregar apenas toda terceira, quarta, etc. gotícula de tinta muito altamente. Nesse método, embora o rendimento seja do mesmo modo muito reduzido, o maior e mais estável efeito de separação pode ser alcançado. Apenas as gotículas levemente carregadas podem ser usadas para a colocação em fase.

[0027] Também é possível carregar as gotículas de tinta de modo alternado com cargas de diferente polarização. As gotículas de tinta são então defletidas de modo alternado para cima e para baixo (na geometria das figuras), com o resultado de que, novamente, nenhuma influência mútua das trajetórias de percurso de sucessivas gotículas de tinta ocorre. No entanto, um coletor de gotícula de homogeneização adicional que recebe as gotículas de tinta polarizadas de modo oposto deve, então, ser fornecido.

[0028] Os métodos individuais para evitar a influência mútua das trajetórias de percurso das gotículas de tinta podem também ser combinados uns com os outros para uma otimização.

[0029] O grau de deflexão das gotículas de tinta carregadas depende de sua razão carga/massa. A seleção da razão carga/massa pode ser definida por meio da posição do coletor de gotícula de homogeneização, da pressão de tinta, da tensão de carregamento, tensão de deflexão, assim como por meio da distância do coletor de gotícula de homogeneização do canal de carga. O efeito de separação do dispositivo de homogeneização pode ser determinado por meio da distância entre o canal de carga e o coletor de gotícula de homogeneização, assim como por meio da resistência do campo de deflexão.

[0030] A carga de fato aplicada a uma gotícula de tinta depende da condutividade da tinta entre o bocal de descarga e do ponto de dissociação. Alterações na condutividade da tinta nessa área levam a um carregamento diferente das gotículas de tinta. A posição do ponto de dissociação depende da velocidade ou da pressão da tinta, assim como da tensão de acionamento do bocal. Alterações que ocorrem localmente na viscosidade ou na tensão de superfície, causadas por não homogeneidades da tinta, levam a alterações na extensão de dissociação e desse modo a uma alteração na carga das gotículas de tinta em questão.

[0031] O campo de deflexão pode ser um campo eletrostático que é gerado através de um ou mais eletrodos de alta tensão. No entanto, a deflexão das gotículas de tinta pode também ser realizada por meio de um campo magnético.

[0032] Dependendo da estabilidade a longo prazo da tinta, o processo de homogeneização pode ser realizado no fabricante da tinta ou imediatamente antes da impressão. Se a tinta tem uma alta estabilidade a longo prazo, é vantajoso realizar a homogeneização já durante a fabricação de tinta e fornecer o produto de tinta acabado para o usuário.

[0033] De modo alternativo, a tinta também pode ser produzida através de um dispositivo de homogeneização diretamente no dispositivo de impressão do usuário, em que a tinta é transportada do coletor de gotícula de homogeneização para um recipiente intermediário, do qual a cabeça de impressão então retira a tinta para impressão. Conforme a tinta nessa configuração é produzida "sob demanda", isto é, apenas quando a cabeça de impressão precisa de tinta, um certo tempo de espera deve ser fornecido, durante o qual o dispositivo de homogeneização produz a tinta necessária.

[0034] Também é possível que a própria cabeça de impressão seja usada tanto como um dispositivo de impressão quanto como um dispositivo de homogeneização. Para essa finalidade, a cabeça de impressão também exige, além do coletor de gotícula usual, um coletor de gotícula de homogeneização para realizar o processo de homogeneização. Em períodos ociosos a cabeça de impressão pode então retirar a tinta bruta de um primeiro reservatório, realizar uma homogeneização dessa tinta e guiar a tinta filtrada para um recipiente intermediário. Para uma impressão, a cabeça de impressão então retira a tinta filtrada ou homogeneizada do recipiente intermediário. Uma vantagem dessa modalidade combinada é que exatamente a mesma cabeça de impressão é usada tanto para imprimir quanto para homogeneizar a tinta. Uma tinta que já mostrou no processo de homogeneização que pode ser formada por essa cabeça de impressão em gotículas de tinta com a razão carga/massa desejada irá muito provavelmente também poder ser dissociada em gotículas de tinta uniformes novamente em um processo de impressão subsequente. Nessa modalidade, a possibilidade supracitada de um carregamento alternadamente oposto das gotículas pode ser usada de tal maneira que as gotículas negativamente carregadas são usadas para imprimir e, quando apropriado, atingir o coletor de gotícula usual, enquanto as gotículas positivamente carregadas são usadas para a homogeneização e atingem o coletor de gotícula de homogeneização ou a placa defletora.

[0035] Geralmente, a disposição de bocal do dispositivo de homogeneização deve ter a mesma construção que a mesma da cabeça de impressão do dispositivo a jato de tinta. O diâmetro do bocal do aparelho de homogeneização deve ser o mesmo ou menor do que o diâmetro do bocal usado na cabeça de impressão e a frequência de operação do aparelho de homogeneização deve ser a mesma ou maior do que a frequência de operação da cabeça de impressão. Dessa maneira, é garantido que a tinta homogeneizada também forme gotículas de tinta homogênea na cabeça de impressão do dispositivo a jato de tinta e resulta em um tipo de fonte mais claro.

[0036] Uma vantagem que pode ser alcançada com a invenção é que um tipo de fonte de alta qualidade pode ser alcançada por causa da homogeneidade aumentada da tinta usada. Além disso, a tinta pode ser usada sem dificuldade em uma ampla faixa de ajuste.

[0037] Uma vantagem adicional é que mesmo com tintas de pigmento, que normalmente tem uma homogeneidade menor do que tintas de tintura, composições de tinta estáveis podem ser alcançadas em que são otimamente adequadas para uma impressão CIJ. Qualquer pigmento pode ser usado para tintas de pigmento. Os pigmentos de TiO2 são preferencialmente usados. Os pigmentos normalmente têm um diâmetro de 0,5 a 2 μm para aplicações de CIJ. As gotículas de tinta normalmente têm um tamanho de 50 a 120 μm. Uma tinta de pigmento não filtrada normal, portanto, corresponde a um líquido distribuído de modo gaussiano, isto é, o tamanho de distribuição dos pigmentos dissolvidos na tinta aproximadamente corresponde a uma distribuição gaussiana. Visto que o tamanho dos pigmentos influencia as propriedades químicas e físicas da respectiva gotícula de tinta, é possível, com o dispositivo de homogeneização de acordo com a invenção, fazer uma seleção da tinta de pigmento distribuída de modo gaussiano, cuja razão carga/peso assim como a largura de banda da mesma são exatamente predeterminadas.

[0038] As partículas suspensas nas tintas tendem a aglomerar. Tais aglomerados impedem a formação de gotícula e do mesmo modo prejudica o tipo de fonte. Pelo fato de que a tinta passa através do processo de homogeneização de acordo com a invenção diretamente antes do processo de impressão é assegurado que a tinta que é usada para imprimir permite uma formação de gotícula uniforme e que nenhuma aglomeração que perturbe aconteça na tinta por causa do curto tempo entre uma homogeneização e um processo de impressão.

[0039] O aparelho de homogeneização, independente da posição do coletor de gotícula de homogeneização e do controle do canal de carga, é, de preferência, substancialmente idêntico em construção à cabeça de impressão na qual a tinta deve ser usada. Dessa maneira é assegurado que a tinta permite uma formação de gotícula ótima sob as condições ambientes que prevalecem durante o processo de impressão.

Breve Descrição dos Desenhos

[0040] Os exemplos de modalidade da invenção são explicados em mais detalhes abaixo em referência aos desenhos. São mostradas: a Figura 1 é um esboço funcional de um dispositivo CIJ convencional de acordo com o estado da técnica, a Figura 2 é o aparelho de acordo com a invenção para homogeneizar uma tinta para dispositivos CIJ, a Figura 3 é um aparelho combinado que é adequado tanto para imprimir quanto para homogeneizar tinta para dispositivos CIJ.

Meio(s) para Realizar a Invenção

[0041] A estrutura de uma cabeça de impressão CIJ convencional 10 é representada na Figura 1. Um jato de tinta 12 é guiado por meio de uma linha de alta pressão 13 para a cabeça de impressão 10 e dividida em gotículas de tinta individuais igualmente grandes 16 por meio de uma disposição de bocal 14 que compreende um oscilador ultrassônico e um bocal. Um canal de carga 18 serve para carregar de modo eletrostático o jato de tinta 12. Uma gotícula de tinta 16 que separa do jato de tinta carregado 12 realiza com o mesmo uma parte da carga. As gotículas de tinta carregadas 16 são então guiadas através de um dispositivo de deflexão 20, no qual as gotículas de tinta 16 são defletidas de suas trajetórias de percurso originais que correspondem à sua razão carga/massa. A superfície é impressa através de deflexão vertical das gotículas de tinta 16 correspondidas umas as outras e um movimento horizontal correspondente da cabeça de impressão 10 ou da superfície 21 a ser impressa. As gotículas de tinta 16 que não são necessárias ou estão descarregadas são deixadas em sua trajetória de percurso original, recebidas por um coletor de gotícula 22 e alimentadas de volta para o reservatório 24.

[0042] Uma modalidade do dispositivo de homogeneização 30 de acordo com a invenção é retratada na Figura 2. A estrutura do dispositivo de homogeneização 30 amplamente corresponde à estrutura de uma cabeça de impressão CIJ convencional 10. Um jato de tinta 12 é novamente dissociado em gotículas de tinta equivalentemente grandes 16, em que o canal de carga 18 é configurado do modo que as gotículas de tinta individuais 16 sejam em cada caso dotadas de uma quantidade idêntica de carga. As gotículas de tinta carregadas 16 são então defletidas de suas trajetórias de percurso originais no campo eletrostático do eletrodo de deflexão 20. A deflexão das gotículas de tinta 16 depende tanto da resistência do campo eletrostático do eletrodo de deflexão 20 quanto da razão carga/massa das gotículas de tinta 16. O dispositivo de homogeneização 30 é ajustado de modo que essas gotículas de tinta 32 que têm uma razão carga/massa previamente fixa, e apenas as mesmas, atingem um coletor de gotícula de homogeneização 34 e são transportadas do mesmo para um recipiente intermediário 36. Embora o coletor de gotícula 22 da Figura 1 seja disposto na trajetória das gotículas de tinta não desviadas 16, o coletor de gotícula de homogeneização 34 é disposto do modo que apenas as gotículas homogêneas 32 atingem o mesmo. O valor predeterminado da razão carga/massa depende individualmente na respectiva tinta e pode ser definido através de uma seleção correspondente da posição do coletor de gotícula de homogeneização 34, da pressão do jato de tinta 12, da tensão de carga no canal de carga 18, da tensão do eletrodo de deflexão 20, assim como por meio da distância do coletor de gotícula de homogeneização 34 a partir do canal de carga 18. Após um ajuste do processo de homogeneização ou uma colocação em fase, uma influência mútua das trajetórias de percurso de sucessivas gotículas de tinta resulta por causa de interações eletrostáticas e de efeitos de fluxo de arraste. No curso do processo, no entanto, essa trajetória de percurso estabiliza, com o resultado de que gotículas de tinta com uma relação carga/massa idêntica então também têm uma trajetória de percurso idêntica. O coletor de gotícula de homogeneização é, portanto, posicionado, na modalidade da Figura 2, de modo que o mesmo coleta as gotículas de tinta com uma trajetória de percurso estabilizada.

[0043] As gotículas de tinta 38 cuja deflexão não corresponde ao valor fixo pela posição do coletor de gotícula de homogeneização 34, por outro lado, são defletidas sobre uma trajetória de percurso diferente e, portanto, não atingem o coletor de gotícula de homogeneização 34. Essas gotículas de tinta não homogêneas 38 são desse modo efetivamente separadas das gotículas de tinta homogêneas 32. Todas as gotículas de tinta que não atingem o coletor de gotícula de homogeneização, desse modo, as gotículas de tinta não homogênea e as gotículas de tinta homogênea que, no início do processo de homogeneização, ainda são submetidas a uma pequena deflexão, por outro lado atingem uma placa defletora 39 e são transportadas de volta para o reservatório 24.

[0044] A tinta que é coletada no recipiente intermediário 36 consiste exclusivamente em gotículas de tinta 32 que tiveram a razão carga/massa desejada. A tinta formada dessas gotículas de tinta 32 tem uma alta precisão de repetição, isto é, em um processo de impressão subsequente essa tinta pode ser dissociada novamente em gotículas de tinta 32 com uma razão carga/massa consistente, com o resultado de que um tipo de fonte muito clara pode ser alcançado.

[0045] Uma modalidade adicional do aparelho de homogeneização 40 de acordo com a invenção é retratada na Figura 3. Nessa modalidade tanto a homogeneização da tinta quanto a impressão em uma superfície 21 podem ser realizadas com a mesma cabeça de impressão 10. Essa modalidade compreende, além do aparelho de homogeneização 30 da Figura 2, um equipamento, não representado em mais detalhes, para reter e guiar um substrato com a superfície 21 a ser impressa e um coletor de gotícula usual 22. Por meio de uma válvula de 3 vias 42, é possível selecionar se a cabeça de impressão 10 é suprida com tinta bruta do reservatório 24 ou com tinta homogeneizada do recipiente intermediário 36.

[0046] O coletor de gotícula usual 22 se situa no nível da disposição de bocal 14, enquanto que o equipamento para reter e guiar o substrato com a superfície 21 a ser impressa é disposto acima do mesmo coletor de gotícula 22 e o coletor de gotícula de homogeneização 34 é disposto abaixo do coletor de gotícula usual 22, ou vice versa. Toda a estrutura pode também ser titulada em comparação à horizontal. É importante que as gotículas de tinta 16 para imprimir recebam uma carga elétrica que é a oposta da carga das gotículas de tinta 32, 38 que são usadas a fim de obter a tinta homogênea.

[0047] Para a impressão, a tinta homogeneizada é guiada do recipiente intermediário 36 para a cabeça de impressão 10. O processo de impressão é realizado conforme descrito acima. As gotículas de tinta 16 são carregadas e guiadas por meio do eletrodo de deflexão 20 para sua posição de matriz de impressão pretendida da superfície 21. As gotículas de tinta 16 que não são necessárias são coletadas no coletor de gotícula 22 e alimentadas de volta para o recipiente intermediário 36, a fim de usar a tinta novamente em um processo de impressão posterior. Em períodos ociosos ou quando o nível de preenchimento de tinta no recipiente intermediário 36 se torna muito baixo, o método de acordo com a invenção para obter tinta homogênea pode ser realizado com a cabeça de impressão 10. Para isso, a válvula de 3 vias 42 é controlada que modo que a cabeça de impressão 10 retira tinta bruta do reservatório 24. Conforme explicado em conjunto com a Figura 2, o jato de tinta bruta 12 é dissociado em gotículas de tinta uniformes e equivalentemente carregadas 16. Essas gotículas de tinta 32 que têm uma razão carga/massa predeterminada são guiadas através do eletrodo de deflexão 20 para o coletor de gotícula de homogeneização 34 e transportadas do mesmo para o recipiente intermediário 36. As gotículas de tinta não homogênea 38 que não têm a razão carga/massa predefinida por outro lado são descartadas. As gotículas de tinta 16 que são recebidas pelo coletor de gotícula usual 22 durante o processo de homogeneização (por exemplo, durante um ajuste do aparelho) não devem entrar no recipiente intermediário 36, mas devem ser alimentadas de volta para o reservatório 24. Por essa razão, uma válvula de 3 vias adicional 44 é fornecida, com a qual é possível selecionar para qual contêiner a tinta é guiada a partir do coletor de gotícula usual 22.

Exemplo de Modalidade

[0048] Um sistema de impressão CIJ da Videojet, Alemanha, do tipo opaco EXCEL 2000, foi modificado conforme a seguir:

[0049] A cabeça de impressão foi substituída por uma cabeça de impressão, que inclui o bocal de 53 μm, feito de quartzo para 80 kHz e o software de uma impressora CIJ da Videojet, do tipo de velocidade ultra alta EXCEL 170i.

[0050] O tubo do coletor de gotícula foi guiado em um frasco à vácuo a fim de assegurar que apenas tinta fresca é alimentada.

[0051] Através da incorporação de duas placas e quarto potenciômetros, os eletrônicos Excel foram modificados de modo que mais gotículas do que são necessárias para a impressão podem ser carregadas, e a tensão de carga e os valores limiares podem ser aumentados muito além da extensão normal. A mesma carga e a alta deflexão são desse modo compelidas em todas as gotículas carregadas. Visto que todas as gotículas têm a mesma carga, um tipo de fonte não é produzido, mas todas as gotículas são defletidas até a extensão máxima. A eficiência da coleta de gotícula é por meio desta drasticamente aumentada.

[0052] Um coletor de gotícula vertical e lateralmente ajustável de homogeneização foi encaixado em uma placa base paralela às modificações da impressora. O coletor de gotícula de homogeneização é um tubo de metal pequeno, cuja extremidade é inclinada de modo horizontal e tem uma abertura com um diâmetro claro de 1 mm. Essa armadilha para as gotículas de tinta homogeneizadas se abre em um frasco que pode ser carregado com pressão negativa.

[0053] Esse projeto é móvel e, desse modo, um ajuste contínuo da distância para a cabeça de impressão ou trajetória de percurso da gotícula de tinta é possível posicionando-se a cabeça de impressão.

[0054] Em conjunto com a modificação de eletrônicos e a possibilidade associada de carregar um número maior de gotículas e defletir as gotículas geradas mais alto, essa estrutura abre uma possibilidade de homogeneizar as gotículas de tinta, em que as propriedades das gotículas, tamanho ou massa, podem ser controladas dentro de uma grande faixa estendendo-se a trajetória de percurso e variando-se a tensão de carga.

[0055] A distância do coletor de gotícula de homogeneização da cabeça de impressão foi 50 mm na maioria dos testes. Alguns testes foram também executados com uma distância de 70 mm.

[0056] Quanto mais longa a trajetória de percurso e maior a deflexão, mais estreita a fração de tamanho de partícula das gotículas homogeneizadas.

[0057] As gotículas de tinta são geradas e carregadas. A tensão de carga em uma impressão CIJ foi entre 70 e 275 volts. Essa é a tensão normal de uma matriz completa de 16 x 24 gotículas de tinta (h x w). As gotículas de colocação em fase têm 10 volts. A fim de obter uma tinta homogênea, a tensão de carga for todas as gotículas de tinta foi elevada para 210 volts por meio dos eletrônicos modificados. Nessa tensão de carregamento, nenhuma interação das gotículas de tinta é perceptível. Todas as gotículas de tinta que não receberam uma carga são alimentadas de volta por meio do coletor de gotícula padrão. O valor limiar é 50 volts a fim de permitir que as gotículas de colocação em fase que são carregadas com 10 volts através e não para trazer as mesmas para um nível mais alto.

[0058] As gotículas carregadas são defletidas na placa de alta tensão e, se as mesmas forem qualificadas, isto é, homogeneizadas, as gotículas de tinta são coletadas por meio do coletor de gotícula de homogeneização.

[0059] As gotículas de tinta que não são defletidas de acordo com o relatório descritivo - por causa de massa ou carga menor ou maior - são coletadas na placa defletora ou na periferia - essas gotículas de tinta são coletadas e descartadas.

[0060] Esse projeto entrega aproximadamente 250 ml de tinta homogeneizada, que mostrou um desempenho muito bom em sistemas de impressão diferentes, dentro de 3,5 h. A tinta de impressora assim obtida foi usada para uma impressão CIJ. Para isso, a viscosidade da tinta de impressora foi primeiro definida a fim de compensar as perdas por evaporação que ocorrem quando a tinta homogênea é obtida. Embora 5 a 10% de cargas incorretas ocorreram nos testes de impressão com a tinta bruta não homogeneizada, as cargas incorretas quando a tinta homogeneizada foi usada foram de 1%. Listagem de Números de Referência 10 Cabeça de impressão 12 Jato de tinta 13 Linha de alta pressão 14 Disposição de bocal 16 Gotículas de tinta 18 Canal de carga 20 Eletrodo de deflexão 21 Superfície a ser impressa 22 Coletor de gotícula para impressão 24 Reservatório 30 Aparelho de homogeneização 32 Gotículas de tinta homogênea 34 Coletor de gotícula de homogeneização 36 Recipiente intermediário 38 Gotículas de tinta não homogênea 39 Placa defletora 40 Aparelho de homogeneização/impressão combinadas 42 Válvula de 3 vias 44 Válvula de 3 vias adicional

Claims

1. Método para obter tinta homogênea para dispositivos a jato de tinta, em que - um jato de tinta (12) é dividido em gotículas de tinta individuais igualmente grandes (16); - pelo menos algumas das gotículas de tinta (16) são dotadas de uma carga elétrica; e - as gotículas de tinta (16) são guiadas através de um dispositivo de deflexão (20); caracterizado pelo fato de que - as gotículas de tinta (32) que são desviadas em uma quantidade predefinida são coletadas por um coletor de gotícula de homogeneização (34), em que o coletor de gotículas de homogeneização (34) é disposto a uma distância predeterminada da trajetória de voo das gotículas de tinta não desviadas (16) e apenas essas gotículas de tinta com uma razão massa/carga predeterminada são coletados por ele, e - as gotículas de tinta (32) coletadas pelo coletor de gotícula de homogeneização (34) são usadas para a impressão.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada gotícula de tinta (16) é dotada da mesma carga elétrica.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o comprimento de voo das gotículas de tinta (16) é maior que 50 mm, em particular maior que 70 mm.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as gotículas de tinta (32) que são coletadas pelo coletor de gotícula de homogeneização (34) são armazenadas em um recipiente intermediário (36).

5. Aparelho para obter tinta homogênea para dispositivos a jato de tinta, com - equipamento para gerar um jato de tinta (12), - uma disposição de bocal (14) que compreende um oscilador ultrassônico e um bocal para dividir o jato de tinta (12) em gotículas de tinta individuais igualmente grandes (16); - um canal de carga (18) com o qual cada gotícula de tinta (16) é dotada de carga elétrica; - um dispositivo de deflexão (20), com o qual as gotículas de tinta individuais carregadas eletricamente (16) são desviadas; e - um coletor de gotícula de homogeneização (34); caracterizado pelo fato de que - o coletor de gotícula de homogeneização (34) está disposto a uma distância a partir da trajetória de voo não desviada das gotículas de tinta (16), em que a distância do coletor de gotículas de homogeneização (34) é escolhida de modo que apenas as gotículas de tinta com uma relação de massa/carga predeterminada sejam coletadas por ele.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de deflexão (20) gera um campo eletrostático ou magnetostático para desviar as gotículas de tinta (16).

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que compreende um recipiente intermediário (36) para armazenar as gotículas de tinta (34) coletadas pelo coletor de gotícula de homogeneização.

8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que é utilizável tanto para obter tinta homogênea como para a impressão sobre uma superfície (21) com o uso da tinta homogênea, com equipamento para reter e guiar um substrato com uma superfície (21) a ser impressa e com um coletor de gotícula (22) que está disposto de modo a coletar as gotículas de tinta não desviadas (16) que não são necessárias para a impressão.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o equipamento para reter e guiar o substrato com a superfície (21) a ser impressa e o coletor de gotícula de homogeneização (34) são dispostos em lados opostos do coletor de gotícula (22) para as gotículas de tinta não desviadas (16).

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o equipamento para reter e guiar o substrato com a superfície (21) a ser impressa é disposto acima do coletor de gotícula (22) para as gotículas de tinta não desviadas (16) e o coletor de gotícula de homogeneização (34) é disposto abaixo do coletor de gotícula (22) para as gotículas de tinta não desviadas (16).