BR112019013417A2

BR112019013417A2 - Sistema, método e dispositivo de cabeçote de impressão a jato de tinta para detectar vazamento de tinta

Info

Publication number: BR112019013417A2
Application number: BR112019013417-4A
Authority: BR
Inventors: M Lachmanan Jayakanthan
Original assignee: Sicpa Holding Sa
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2020-03-03
Also published as: US10953660B2; CN110167758A; MA47153B1; PH12019501315A1; ECSP19045296A; DOP2019000175A; CA3046547A1; EP3562673A1; EA201991295A1; WO2018121909A1; US20190337300A1; CN110167758B; CL2019001488A1; EA037771B1; EP3562673B1; MY195887A

Abstract

a presente invenção se refere a um dispositivo de cabeçote de impressão a jato de tinta para impressão a jato de tinta contínuo, compreendendo um transdutor; um eletrodo de carga; uma chapa de desvio; uma calha; e um estojo; em que o estojo recebe pelo menos os componentes mencionados previamente, em que o estojo compreende uma abertura para uma saída dedicada para a tinta em um modo de impressão e em que o estojo compreende adicionalmente uma área de detecção de vazamento de tinta. adicionalmente, a invenção se refere a um método e um sistema para detecção de vazamento de tinta em um cabeçote de impressão.

Description

SISTEMA, MÉTODO E DISPOSITIVO DE CABEÇOTE DE IMPRESSÃO A JATO DE TINTA PARA DETECTAR VAZAMENTO DE TINTA

Campo Técnico [0001] A presente invenção se refere a um dispositivo de cabeçote de impressão a jato de tinta e um método para detectar vazamento de tinta.

Fundamentos da Invenção [0002] Na impressão a jato de tinta contínuo, pontos com um tamanho de cerca de 70pm de tamanho deslocam-se a uma alta velocidade a partir de um orifício para uma calha em modo de impressão de suspensão. Uma calha é uma espécie de tubulação de retorno para recolher a tinta que escoa no modo de suspensão.

[0003] Após a impressão, os pontos que passam são desviados através de eletrodos de carga e uma chapa de desvio de alta tensão, para formar um padrão de impressão com base na velocidade de movimento do objeto. Os pontos de tinta que não entram na calha por estar desalinhados ou desviados para longe do caminho de saída do estojo formam resíduo e se acumulam em uma capa do estojo e finalmente gotejam no produto e/ou esteira causando manchas desfavoráveis.

[0004] Tudo isso não é detectado até que seja fisicamente percebido por um ser humano ou um sistema de inspeção ótica.

[0005] Alguns sistemas de detecção de vazamento de tinta são conhecidos no estado da técnica, que se referem à detecção de vazamento no sistema de abastecimento de tinta (US 8.864.275B2, US 6.402.277B1, EP 1 812 239B1). Além disso, a detecção de vazamento de tinta é conhecida a partir de US 6.431.678B2, onde o vazamento de tinta é detectado no substrato do cabeçote de impressão.

[0006] Além disso, em impressão com tintas de segurança, há uma ameaça de roubo de tinta de segurança por usuários não autorizados por sifonagem através de alteração do cabeçote de impressão. Logo, é um

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 10/36

2/12 objeto da presente invenção prover um cabeçote de impressão que inclua um mecanismo que detecta quando a) tinta escapa de seu espaço confinado e b) situação de segurança anormal ocorre.

Problemas a serem resolvidos pela presente invenção [0007] A presente invenção tem como objetivo projetar um dispositivo de cabeçote de impressão a jato de tinta contínuo que seja capaz de detectar vazamento de tinta.

[0008] Além disso, a presente invenção tem como objetivo projetar um dispositivo de cabeçote de impressão a jato de tinta contínuo adequado para minimizar o risco de sifonagem de tinta não autorizada.

Resumo [0009] Os problemas e desvantagens dos conceitos convencionais mencionados acima são resolvidos pela matéria das modalidades da presente invenção.

Descrição Detalhada [0010] De acordo com um aspecto, a presente invenção sugere um dispositivo de cabeçote de impressão a jato de tinta para detectar vazamento de tinta em impressão a jato de tinta contínuo, compreendendo um transdutor, um eletrodo de carga, uma chapa de desvio, uma calha e um estojo, em que o estojo recebe pelo menos os componentes mencionados previamente e em que o estojo compreende uma abertura para uma saída dedicada para a tinta em um modo de impressão e em que o estojo compreende, adicionalmente, uma área de detecção de vazamento de tinta.

[0011] A área de detecção de vazamento de tinta compreendida pelo estojo é preferencialmente projetada para detectar vazamento de tinta do cabeçote de impressão de uma impressora a jato de tinta contínuo.

[0012] De acordo com uma modalidade preferencial da invenção, a área de detecção de vazamento de tinta é, pelo menos, provida dentro do estojo e em uma zona adjacente à saída do estojo.

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 11/36

3/12 [0013] Ainda em uma modalidade preferencial adicional de acordo com a invenção, a área de detecção de vazamento de tinta é uma placa.

[0014] A placa preferencialmente cobre pelo menos uma parte de um componente do estojo.

[0015] De acordo com uma modalidade preferencial da invenção, o estojo recebe adicionalmente um acionador de carga, um fornecimento de tinta, uma bomba de tinta e/ou um acionador.

[0016] Preferencialmente, a área de detecção de vazamento de tinta compreende um substrato não condutor e circuitos condutores providos nela.

[0017] Adicionalmente, ainda para outro aspecto, sugere-se ainda um sistema para detectar vazamento de tinta em um cabeçote de impressão para impressão a jato de tinta contínuo, compreendendo um dispositivo de cabeçote de impressão conforme descrito, um controlador de sensor, operacional mente conectado à área de detecção de vazamento de tinta e um controlador principal para monitorar os sinais a partir do sensor.

[0018] De acordo com uma modalidade preferencial, o sistema, de acordo com a invenção, compreende adicionalmente um sensor para detectar a manipulação não autorizada do estojo.

[0019] Este sensor pode criar, por exemplo, um sinal de que o estojo está conectado.

[0020] De acordo com outro aspecto, a invenção descreve um método para detectar vazamento de tinta provendo um sinal a partir de uma área de detecção de vazamento de um estojo de um dispositivo de cabeçote de impressão, um sinal referente ao status do estojo, um sinal referente a uma conexão de cabeamento, considerando que os sinais são enviados para um controlador de sensor e, adicionalmente, para um gabinete de controle.

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 12/36

4/12 [0021] De acordo com uma modalidade preferencial, uma indicação é provida pelo controlador de sensor, se vazamento for detectado, o estojo não estiver corretamente fechado e/ou o cabeamento não estiver correto, for detectado. A indicação pode ser, por exemplo, uma exibição em uma tela e/ou uma ou várias luzes, preferencialmente LED.

[0022] De acordo uma modalidade preferencial da invenção, o processo de impressão é parado assim que uma indicação é provida pelo controlador de sensor para o gabinete de controle de que um vazamento é detectado, o estojo não está corretamente fechado e/ou o cabeamento não está conectado, é detectado.

[0023] Adicionalmente, é possível que o processo de produção seja parado assim que for recebida uma indicação pelo gabinete de controle de que vazamento é detectado, o estojo não está corretamente fechado e/ou o cabeamento não está correto, é detectado.

Definições [0024] Um controlador de sensor ou caixa de sensor é um dispositivo contendo circuitos que convertem os sinais recebidos a partir de uma placa de vazamento de tinta para um sinal digital como saída para um PLC e, de acordo com uma modalidade preferencial, fornece indicação por uma lâmpada, tal como um LED para a saída ativada.

[0025] Um gabinete de controle, conforme utilizado nesta descrição é semelhante a um gabinete SCL que aloja o PLC e preferencialmente um programa de computador de painel de toque como uma interface humano-máquina.

[0026] Um PLC é usado para um processador de sinal Digital e Analógico para um programa de baixo nível.

[0027] Nesta descrição, JAVA é usado como um programa de alto nível dentro de um painel de toque que interage com um PLC, uma impressora, câmera, etc. e comanda a entrada e saída de periféricos diretamente ou através do PLC.

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 13/36

5/12

Breve Descrição dos Desenhos [0028] A presente invenção será descrita para fins de melhor compreensão por meio de modalidades exemplares. Estas modalidades podem ser melhor compreendidas levando-se em consideração os seguintes desenhos. Nestas Figuras,

A Figura 1 mostra uma visão esquemática de um sistema de impressão a jato de tinta contínuo, conforme conhecido do estado da técnica;

A Figura 2 mostra uma visão esquemática de um sistema de impressão a jato de tinta contínuo de acordo com uma modalidade preferencial da invenção;

A Figura 3 mostra um esquema de um estojo a) de acordo com o estado da técnica e b) de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 4 mostra uma visão esquemática da a) placa de vazamento de tinta e do estojo estendido com uma fenda, de acordo com modalidades adicionais da invenção;

A Figura 5 mostra uma vista detalhada de uma placa sensível a vazamento de tinta de ambos os lados, de acordo com uma modalidade preferencial da invenção;

A Figura 6 é um desenho esquemático exemplar de um circuito elétrico utilizado no controlador de sensor; e

A Figura 7 mostra um desenho esquemático de uma conexão exemplar entre o controlador de sensor e o PLC, de acordo com uma modalidade preferencial da invenção.

Descrição de modalidades preferenciais [0029] A Figura 1 é uma representação esquemática de um sistema de impressão a jato de tinta contínuo conhecido (1) incluindo uma impressora (2), um PLC (Controlador Lógico Programável) (3) e um cabeçote de impressora. O PLC (3) e a impressora (2) estão localizados em um gabinete de segurança da impressora (4). O estojo de cabeçote de

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 14/36

6/12 impressão (6) é conectado através de um cordão umbilical (5) para marcar um produto (7) em uma esteira de produto (8).

[0030] Uma visão esquemática de um sistema de impressão de acordo com uma modalidade preferencial da invenção é mostrada na Figura 2. Para elementos correspondentes aos elementos da Figura 1, os mesmos numerais de referência são utilizados. De acordo com a Figura 2 é proposto incluir um cabeçote de impressão modificado em comparação com o cabeçote de impressão na Figura 1, para alojar uma placa sensível a vazamento (9). O estojo (6) é suportado por um suporte de cabeçote de impressão (26) conectado a um controlador de sensor (10), também chamado de caixa de sensor, através de um cabo de sinal (11), em que o controlador de sensor (10) amplifica e processa um sinal de entrada e ativa um dispositivo de notificação (12), tal como um dispositivo de alerta sonoro ou visual. O controlador de sensor (10) também gera e envia três sinais de entrada digitais para o PLC (3) através de um cabo de saída (13), em que o PLC (3) habilitará o controlador de impressora para desligar a operação do sistema de impressão se situação anormal e/ou de detecção de vazamento for detectada.

[0031] As expressões três sinais de entrada digitais e situação anormal serão explicadas em detalhes mais abaixo.

[0032] Na Figura 3a) é mostrado um esquema de um estojo (6), de acordo com uma modalidade do estado da técnica. O estojo incorpora um transdutor (14) conectado a um acionador (17), um eletrodo de carga (15) conectado a um acionador de carga (18) e uma chapa de desvio (16). O estojo (6) compreende uma abertura (19) para que a tinta (20) saia do estojo (6) para ser impressa em um objeto (21) em movimento em uma direção (22). No estojo (6) é provida adicionalmente uma calha (23) para coletar a tinta que sai do cabeçote de impressão no modo de suspensão. A tinta (20) é guiada a partir da calha (23) para um coletor (24), a partir de onde a tinta é guiada para uma bomba (25).

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 15/36

7/12 [0033] Um estojo (6) esquemático, de acordo com uma modalidade da invenção, é mostrado na Figura 3b). Como pode ser visto a partir da comparação das Figuras 3a) e 3b), o estojo (6) é estendido para permitir que uma placa de detecção de vazamento seja inserida no estojo (6). A extensão x neste exemplo é de cerca de 2 mm, e preferencialmente está no intervalo de 1,6 mm para acomodar uma placa de detecção de vazamento.

[0034] A Figura 4 mostra uma visão esquemática da a) placa de vazamento de tinta (9) e b) parte do estojo (6) estendido com uma fenda (27) e o conjunto de estojo montado, ou seja, o suporte de cabeçote de impressão (26), de acordo com modalidades adicionais da invenção. O estojo (6) cilíndrico conecta-se ao cabeçote de impressão por encaixe e botão de liberação de pino de bloqueio.

[0035] A placa sensível a vazamento exemplar (9) mostrada na Figura 5 é feita de um substrato não condutor (28) com trilhas parecidas com ciclos (29) que estão de acordo com esta modalidade da invenção, formadas de tântalo. Também pode ser formada de outro material condutor similar revestido com prata livre de chumbo, em conformidade com substâncias certificadas por RoHS e CE.

[0036] Uma linha de alimentação, +24 VDC é acoplada a uma das trilhas condutoras (29) através de um pino 2 (30b) e uma trilha condutora de retorno que é sensível à fuga de corrente é acoplada ao pino 3 (30c). Em caso de vazamento, a condutividade de tinta faz uma ponte entre estas linhas de trilhas (29) e as interconecta eletricamente, de modo que uma corrente de sinal é enviada para o controlador de sensor (10) para ser processada e enviar um sinal de saída de sinal de vazamento de tinta para o PLC (3).

[0037] Além do sinal de vazamento de tinta, mais dois sinais são enviados a partir da placa sensível a vazamento (9) para serem enviados ao controlador de sensor (10).

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 16/36

8/12 [0038] Um sinal refere-se a um ciclo de 24VDC voltando a partir da placa sensível a vazamento (9) através do pino 1 (30a) para o controlador de sensor (10) para sinal de conectado. O outro sinal referese ao sinal de montado, que é um ciclo de sinal aterrado OVDC acoplado ao pino 4 (30d) proveniente do estojo de impressora quando o bocal está montado.

[0039] Em resumo, três sinais são enviados a partir da placa sensível a vazamento (26) para o controlador de sensor (10).

[0040] Um primeiro sinal é o sinal de estojo montado e habilitará toda a função do sistema de vazamento de tinta; um segundo sinal é o sinal de conexão, contra qualquer intruso ou tentativa de modificar qualquer cabeamento; e um terceiro sinal é o sinal de vazamento de tinta, que ocorrerá somente se o primeiro sinal de estojo montado estiver disponível.

[0041] Se o vazamento for detectado, enviará a detecção de vazamento para o PLC e a impressora, juntamente com a esteira, irá 'PARAR' para verificação e, possivelmente, limpeza. Qualquer combinação incorreta dos três sinais acima com base no PLC e programa JAVA desenvolvido será detectada como ANORMAL e, portanto, levará a uma parada da esteira e desligamento do sistema de impressão para verificação de segurança.

[0042] O Sinal de Montado será enviado para certificar-se de que a placa de vazamento não tenha sido deslocada do estojo e tenha sido montada adequadamente, o que é o sinal aterrado OVdc, que ativará o circuito dentro da caixa de sensor.

[0043] O Sinal de Conectado fornece uma indicação de que nenhuma intrusão no sistema ou tentativa de modificar qualquer cabeamento ocorreu, o que é o ciclo 24VDC.

[0044] Um Sinal de Vazamento de Tinta estará disponível somente se o sinal de montado do estojo estiver disponível, que é o ciclo aberto esperando por fuga de corrente.

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 17/36

9/12 [0045] Além disso, a entrada de sinal do PLC, que será processada pelo programa JAVA, esperará pelo Sinal de Conectado e Sinal de Montado primeiramente antes de iniciar a impressora; se quaisquer destes sinais estiverem faltando, fará com que o programa JAVA envie o status de Violação de Segurança e desligará imediatamente a impressora e bloqueará o Gabinete de Segurança da Impressora para verificação de segurança.

[0046] A Figura 6 é um projeto esquemático exemplar de um circuito elétrico utilizado no controlador de sensor (10). O circuito de controle, de acordo com esta modalidade preferencial, inclui um transistor BJT NPN Q1 com uma base recebendo os sinais de corrente através de um resistor, R1. O coletor de Q1 alternará o 0VDC de Emissor comum de conexão aterrada para ativar a bobina do Relé RLY1, o pino de Toque Duplo de Polo Único no RLY1 entrará em contato com o pino Comum, que leva o 24VDC para pino Normalmente Aberto para permitir que o sinal passe através do pino conector C1 número 3 como um sinal para o PLC como Detecção de Vazamento e, ao mesmo tempo, emita o LED1 Vermelho através do resistor limitador de corrente R3 para indicação. Este processo no circuito ocorrerá apenas depois que o transistor PNP BJT Q2 ativar o RLY2 quando houver sinal aterrado 0VDC que foi recebido pela Base em Q2, uma vez que a placa de Vazamento é montada dentro do estojo de cabeçote de impressão e conectada com fios de sinal e cabeçote de impressão é inserido para o sinal aterrado conectar um ao outro. Quando o sinal aterrado conecta, é o momento em que o transistor Q2 recebe o sinal 0VDC e ativa o Relé RLY2 que o 24VDC que estava ligado ao pino Normalmente Aberto entrará em contato com o pino Comum para ativar o transistor sensível Q1 e, ao mesmo tempo, enviará o sinal 24VDC para o pino 4 do conector C1 e também indicará a função de Detectado Montado pelo LED2 e a mesma fonte de 24VDC vai ao pino Conector C2 número 2 para ser ligado em ciclo como sinal de fonte ativada no retorno do

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 18/36

10/12 pino C3 número 1 e pronto para detectar o vazamento de tinta na placa como sinal número 3 do conector C2 e C3. O retorno 24VDC como ciclo do Conector da Placa de Vazamento de Tinta C3 e C2 será enviado como sinal de Detecção de Conexão para o pino 5 do conector C1 para o PLC e ao mesmo tempo ativará o LED3 como indicador de Detecção de Conexão. Neste circuito, o sinal de alimentação é o sinal aterrado conhecido como Detecção de Montar a partir de Q2 para ativar o 24VDC para ir a todas as outras seções que, secundariamente, ativarão o ciclo de Detecção de Conexão para indicação da presença de sinal de tensão para estar pronto para ativar a detecção de Vazamento de Tinta na Placa de Vazamento de Tinta.

[0047] O controlador de sensor (10) também inclui um Transistor BJT PNP Q2 que processa o ciclo OVDC para ativar o Sinal de Montado e amplificar o módulo inteiro. O ciclo conectado está conectado ao PLC com um resistor de limitação de corrente e um LED para finalidade de indicação no controlador de sensor (10).

[0048] A FIG. 7 exibe os sinais enviados para o controlador de sensor (10) a partir da placa sensível a vazamento (9) e do controlador de sensor (10) para o PLC (3), que processa os sinais antes de enviá-los ao controlador de impressora. Após receber o Sinal de Vazamento de Tinta o PLC (3) enviará o sinal para parar a impressão ao controlador de impressora e a ação seguirá para retrair o bocal de cabeçote de impressão como um processo de iniciação de desligamento que, ao mesmo tempo, enviará um log para um sistema de controle HMI que para as produções.

[0049] A esteira do fabricante será parada e um sinal de alarme será ativado para verificação e, possivelmente, para limpeza.

[0050] Um sistema de Software de Segurança de Impressora Avançado pode executar as seguintes funções ao receber os sinais a partir do controlador de sensor conforme estas 2 condições:

1) Durante a Produção Normal:

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 19/36

11/12

a) Sinal de Conectado: Ligado

b) Sinal de Montado: Ligado

c) Sinal de Vazamento: Desligado

2) Durante a Produção Normal (Detecção de Vazamento):

a) Sinal de Conectado: Ligado

b) Sinal de Montado: Ligado

c) Sinal de Vazamento: Ligado [0051] Quaisquer outras combinações de sinais ou presença de qualquer sinal, como uma matriz de combinação de precaução de segurança, o sistema detectará como ANORMAL. Isto enviará um alarme Anormal ou de Segurança Violada que precisa que pessoa autorizada visite a impressora e verifique o sistema (por exemplo, com senha OTP) antes de habilitar a produção de volta ao normal.

Números de referência

Sistema de impressão a jato de tinta

Impressora

PLC

Gabinete de segurança

Cordão umbilical

Estojo do cabeçote de impressão

Produto

Esteira

Placa de detecção de vazamento

Controlador de sensor

Cabo de sinal

Dispositivo de notificação

Cabo de saída

Transdutor

Eletrodo de carga

Chapa de desvio

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 20/36

12/12

Acionador

Acionador de carga

Abertura

Tinta

Objeto

Direção de movimento do objeto

Calha

Coletor

Bomba

Suporte de cabeçote

Fenda

Substrato

Trilhas

Pinos

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para detectar vazamento de tinta em um cabeçote de impressão para impressão a jato de tinta contínuo, caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de cabeçote de impressão a jato de tinta, um controlador de sensor e um controlador principal para monitorar os sinais a partir do sensor, o dispositivo de cabeçote de impressão a jato de tinta compreendendo um transdutor, um eletrodo de carga, uma chapa de desvio, uma calha e um estojo, em que o estojo recebe pelo menos os componentes mencionados previamente do dispositivo de cabeçote de impressão a jato de tinta, em que o estojo compreende uma abertura para uma saída dedicada para a tinta em um modo de impressão e compreende adicionalmente uma área de detecção de vazamento de tinta, a área de detecção de vazamento de tinta compreendendo um substrato não condutor e circuito condutor provido nela, em que o controlador de sensor é conectado operacionalmente à área de detecção de vazamento de tinta, em que a área de detecção de vazamento de tinta é configurada para enviar ao controlador de sensor um sinal de vazamento de tinta, um sinal de estojo montado e um sinal referente a uma conexão de cabeamento
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a área de detecção de vazamento de tinta é, pelo menos, provida dentro do estojo e em uma zona adjacente à saída do estojo.
3. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a área de detecção de vazamento de tinta é uma placa.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a placa cobre pelo menos uma parte de um componente do estojo.

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 34/36

2/3
5. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de o dispositivo de cabeçote de impressão a jato de tinta compreende adicionalmente um suporte de cabeçote de impressão.
6. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor para detectar manipulação não autorizada do estojo.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o sensor provê um sinal, se o estojo estiver conectado.
8. Método para detectar vazamento de tinta, caracterizado pelo fato de que provê um sinal de vazamento de tinta a partir de uma área de detecção de vazamento de um estojo de um dispositivo de cabeçote de impressão, a área de detecção de vazamento compreendendo um substrato não condutor e circuito condutor provido nela um sinal de estojo montado;

um sinal referente a uma conexão por cabeamento;

em que os três sinais são enviados a partir de uma área de detecção de vazamento para um controlador de sensor e adicionalmente para um gabinete de controle.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que uma indicação é provida pelo controlador de sensor se vazamento for detectado, o estojo não estiver corretamente fechado e/ou o cabeamento não estiver correto, for detectado.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a indicação é uma exibição em uma tela.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a indicação do controlador de sensor é luz, preferencialmente de LED.

Petição 870190060017, de 27/06/2019, pág. 35/36

3/3
12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o processo de impressão é parado assim que uma indicação é provida pelo controlador de sensor para o gabinete de controle de que vazamento é detectado, o estojo não está corretamente fechado e/ou o cabeamento não está correto, é detectado.