EP0968831B1 - Ink circuit, ink jet printer and packaging machine or conveyor employing such a circuit - Google Patents
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- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
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Definitions
- the present invention relates to a circuit inkjet, as well as an inkjet machine and packaging machine, or a conveyor, works such a circuit.
- This device is a inkjet dot printer, with one circuit ink system which includes a device for transferring thick ink from a first supply tank and, independently of this, of the additive of a second supply tank, in a room ink. Ink from this ink chamber is supplied under pressure to a writing head. Of the ink is returned to the ink chamber through a recovery channel, passing through the writing head and recovering the ink droplets that have not been diverted for writing purposes.
- the device transfer uses pressurized air to transport ink between an ink tank, connected to the writing head, a reservoir of mixture, connected to the feed tanks, and a recovery tank, connected to the recovery.
- the mixing tank can be alternately connected to a suction line or to a delivery line.
- the subject of the invention is an ink circuit allowing to overcome these various drawbacks.
- the present invention describes an ink circuit comprising in particular an ink cartridge, a additive cartridge, recovery tank, accumulator, main filter, solenoid valves, an ink transfer pump fitted with a pressure and temperature, which provides information on hydraulic and thermal conditions operation, an air pressure regulator;
- this ink circuit being characterized in that it comprises a double-sided support block comprising one side hydropneumatic and an electronic face allowing separate the hydraulic, pneumatic and electronic, all functional components being mounted outdoors on either of the two faces.
- the relative provision of certain components helps improve the overall functionality of the ink system: air / ink separation is ensured by a provision components working in air in the upper part of the working circuit and components mainly in ink in the lower part of this same circuit (natural separation by gravity).
- the pump is located below the recovery and accumulator so as to ensure naturally a purge of this pump.
- a first regulation of pressure is ensured in liquid by the pump then that a second regulation is ensured in air by means two solenoid valves, one being arranged between the accumulator and one (or more) pressurization (s) of head through one (or more) orifice (s) calibrated, and the other between the calibrated orifice (s) and the pressure regulator.
- the first solenoid valve inflates or deflate the accumulator independently of the pump.
- a third solenoid valve controls the supply of a venturi (generation of depression).
- This solenoid valve in particular makes it possible to stop the vacuum when stopping the ink jet (s). This avoids in particular the quality drift ink (unnecessary evaporation) that occurs when stopped inkjet on circuits that do not have the possibility of stopping the generation of depression.
- the pressure sensor which can be located in the pump, allows to control the driving pressure of the pump.
- the control cycle of the driving pressure is controlled by solenoid valves.
- the pressure read by the pressure sensor / temperature is then very close to the pressure reigning in the room. This pressure is also very close to the pressure prevailing at the outlet of the pressure regulator. This sensor plays a role pressure switch and is also used for check the presence of the air network.
- the pressure and temperature sensor allows, during the adjustment parameters phase machine operation, inquire about the regulated pressure at the regulator outlet and on the vacuum in the recovery tank. On other circuits of the prior art, these information is given by a needle pressure gauge (only to indicate the regulated pressure) and a needle vacuum gauge (only to indicate the operating vacuum). This sensor allows avoid the multiplicity of components and gives a more precise and simpler information (the level of pressure is read directly on the machine screen) than needle indicators. This information is directly exploitable by software.
- the hydraulic connections and tires inside the circuit are done without pipe and without any connection and are directly integrated by molding in the block in the form of canals.
- the hydraulic connections with the head are made by self-sealing quick couplings.
- the air filters are mounted on the block by a system of quick fixing (screwing or bayonet type). No hose is only linked to these filters so the change of these elements becomes a simple and clean operation no tools required (assembly and disassembly possible by hand).
- the ink circuit includes a accumulator with double pressure regulation (by air or by liquid).
- the first regulation works in liquid by means of the pump and corresponds to ink supply of the jet; the second regulation works in air.
- This air regulation allows in particular to take over from liquid regulation when the ink tanks are empty. We thus use all the ink contained in the machine (including that of the accumulator) before declaring a blocking fault for the machine. She permits also to maintain a stable pressure in this accumulator during the setting cycle cartridge atmospheric pressure. She permits also to supply the air pocket of the accumulator without going through the pump. She also allows to vary very quickly and on the full extent (ranging from the depression generated by the venturi up to the regulator outlet pressure) the pressure prevailing in this accumulator, these variations rapid and controlled pressure prevailing in the accumulator being used in particular for stop and start cycles of the jet (s) or for fill the accumulator quickly (possibility of vacuuming the accumulator).
- the air pressure regulation of the accumulator is associated with a power supply time of the control solenoid valve while the pressure in the control solenoid valve while the pressure in upstream of the solenoid valve is either the pressure atmospheric when the solenoid valve is closed and we want to reduce the accumulator pressure, either the regulated pressure present at the outlet of the regulator when the solenoid valve is open and you want to increase the accumulator pressure.
- the ink circuit includes a main filter for the ink that is located between the pump and accumulator.
- the ink circuit includes a only level detector which is non-contact (security intrinsic by construction); a condenser programmable efficiency (depending on type of ink, room temperature, cycles in progress ...) located at the outlet of the recovery tank to condense and recover the volatile components of the ink, this condenser being for example made from a Peltier cell.
- the ink circuit includes a adjustable venturi (vacuum generation) protected by a coalescing filter.
- This coalescing filter located at the input of the control circuit and ensures the quality of air (levels of pollution, relative humidity and amount of oil).
- the purge of this filter is a purge permanent through a calibrated orifice. Such purge principle is without any moving parts, which gives it a level of reliability much higher than existing automatic systems.
- the outputs of the filter 31 and of the venturi are placed nearby so as to achieve a phenomenon of dilution of the venturi discharges.
- the electronic and fluidic assemblies are continuously swept by an air flow having a quality controlled by the coalescing filter. These sweeps creating a slight overpressure inside of the machine, this gives a protection index high for dust (IP6X for example).
- the scans of the electronic parts and fluid remain present when the machine stops.
- the functioning of these scans is only conditioned by the presence of the air network at the inlet of the filter.
- the outputs of the coalescing filter and the venturi are connected on the same "T” component.
- the third orifice of this "T” is connected to the outside of machine, which makes it possible to dilute the vapors of solvent released to the outside, resulting in very low well below tolerated levels.
- the ink cartridges and of additive are tight and kept at a pressure close to atmospheric pressure by air from the accumulator, thanks to an adapted cycle of several solenoid valves, the operation being controlled by the Pressure sensor.
- the invention also relates to a inkjet using such an ink circuit and a packaging machine, or conveyor, using such an ink circuit.
- the ink circuit 9, as shown in Figures 1, 2 and 3 includes in particular a cartridge ink 10, an additive cartridge 11, a reservoir of recovery 12 and an accumulator 13, each of these different elements being connected to a pump ink transfer 14, air filters 31 and 44, one ink filter 24, a pressure regulator 30, a condenser 45 and its radiator 47, channels of connection on which are arranged solenoid valves 8 (or 20, 21, 22, 23, 25, 34, 37, 40, 43), and a card electronic control 27 for these various elements.
- the front of the circuit, illustrated on the Figure 1 includes the hydraulic components and tires (filters 24, 31 and 44; pump 14; accumulator 13; cartridges 10 and 11; regulator 30) accessible from the outside, the hydraulic components being located in the lower part and the components tires in the upper part.
- the back side of the circuit, illustrated in Figure 2 includes the electrical and electronic components (solenoid valves 8, condenser 45, pressure / temperature sensor 53, level sensor 50, electronic card 27).
- the lower parts of the ink cartridge 10, of the additive cartridge 11, the upper parts and accumulator 13 are connected to the same pump suction-discharge port 14 at through solenoid valves 20, 21, 22 and 23.
- a so-called "main” filter 24 is disposed between the bottom of accumulator 13 and solenoid valve 23. Bottom of the accumulator 13 is also connected to the head of ink splash.
- the lower part of the tank recovery 12 is connected to a second orifice discharge-suction of pump 14 through a solenoid valve 25.
- the upper part of the accumulator 13 is connected in common with the solenoid valve 34 and the orifice calibrated 35 by a solenoid valve 43 through the calibrated orifice 35a.
- the upper part of the recovery tank 12 is connected to the venturi 42 through a filter 44 and of a condenser 45, and its lower part at the suction of the ink gutter located at the base of the head ink splash.
- a level sensor for example a detector 50 is fixed to the wall of the reservoir recovery 12.
- a pressure / temperature sensor 53 is located in pump 14.
- the pressure at the outlet of the pressure regulator 30 is slightly higher than the pressure in the battery 13.
- the accumulator 13 is a double system regulation:
- This system 13 makes it possible to obtain an autonomy of several hours, even with an empty ink cartridge. Thanks to these solenoid valves 34 and 43, a very precise pressure regulator whose cycle opening / closing is of the order of a few milliseconds. We can approach a precision of the order of a few millibars. We get a regulator with an accuracy better than one per thousand.
- the device of the invention makes it possible to measure the air pocket in the accumulator 13.
- the ink is repelled with the pump 14.
- the interface circuit 60 includes a pressure amplifier 70, magnifying amplifier 71 (the magnifying glass circuit can be deleted if the converter with sufficient resolution), and a temperature amplifier 72.
- the card electronics 27 is also connected to contacts security 73 (door opening), and at a terminal 74 by a bidirectional serial control link.
- circuit of the invention has the following specificities:
- This double regulation is very interesting because it allows you to decouple the use of the pump 14 of maintaining the inkjet speed.
- the first application is increasing autonomy circuit operation when there is no more ink in the tanks (ink cartridge and recovery tank). We can practically use all the ink in the circuit.
- Another possibility is the rapid change in the conditions of functioning (increase or decrease in pressure) thanks to air pressure regulation (with solenoid valves 34 and 43). We use this possibility for jet start operations (high pressure start for example), jet stop (low pressure stop for example), operation of maintenance (of the jet or of the machine).
- the circuit equipped with an air regulator adapting to network conditions (with solenoid valves 34 and 43), no performance specific to the input regulator 30.
- the only operating condition of the circuit is to have a pressure at the outlet of the regulator 30 higher than the operating pressure.
- the role of 30 input regulator is only to avoid strong variations in pressure (direct connection on the network would present this risk).
- a submicron filter, with permanent purge, associated with this regulator allows to obtain an air quality (absence water, oil and impurities) compatible with the circuit functionality.
- the circuit of the invention is a closed circuit for this type of sequence.
- a variant of refilling cartridges can be obtained by using the solenoid valve 22a.
- the latter is placed between the solenoid valve 21 and the additive cartridge. Indeed the additive dries without leave dry extract and therefore without the possibility of creating a sticking situation.
- the re-airing of the additive cartridge is made by the opening of this solenoid valve 22a.
- the refilling of the ink cartridge is done by simultaneous opening of the solenoid valves 22a, 21 and 20.
- this level 50 detector (type hall or capacitive effect with non-contact measurement at through the tank wall) provides security total.
- the technology of the sensor used allows the times an all or nothing measurement (for determining one or more thresholds for example) or a measurement in continuous (with an analog level image output liquid for example).
- a contactless sensor no electrical contact in the ink
- This filter 44 is much smaller than that of the prior art device described above.
- venturi 42 The depression of the reservoir of recovery is ensured by the venturi 42.
- This venturi is supplied with pressurized air when the solenoid valve 40 is open. A few seconds later stopping the jet, the solenoid valve 40 is closed, which avoids the risk of the tank drying out recovery for a long stop. Furthermore this solenoid valve 40 allows by being closed to avoid a evaporation of volatile components while the jet is not running. This avoids an evolution of the ink quality for waiting periods of using the printer. These more technical and economic justify the presence of this solenoid valve 40 not present on the known circuits of prior art.
- Fluid transfers between different volumes is done by a pump 14 located in the center of the circuit.
- This pump 14 plays the role of sorting station. It is fitted with a pressure sensor 53. We have added temperature measurement functionality to sensor so that you can manage the ink quality (measures the ink temperature at heart of the system).
- the ink circuit 9 of the invention can be included in an inkjet machine, as shown in Figures 5 and 6.
- a frame 80 on which come position a front door 81, a rear cowling 82, an operator interface 83 which can be a screen + a touch screen, graphic screen + keyboard or alphanumeric or graphic screen + a few keys.
- the device of the invention can indeed be present in the form of an electronic block of ink circuit connected by a serial link (the messages conveyed can be interpreted by a multipoint protocol, electronics can drive two heads with two colors different).
- the electronic control unit and the ink circuit can be deported one relative to the other from a few centimeters to several meters.
- the modularity of the circuit also allows "battery" use of n circuits (command remote multipoint by a single control unit type 74) for large print applications width black and white or color.
Landscapes
- Ink Jet (AREA)
Description
La présente invention concerne un circuit d'encre, ainsi qu'une machine à jet d'encre et une machine de conditionnement, ou un convoyeur, mettant en oeuvre un tel circuit.The present invention relates to a circuit inkjet, as well as an inkjet machine and packaging machine, or a conveyor, works such a circuit.
Un dispositif de l'art connu est décrit dans la demande de brevet EP-A-0 646 470.A device of the known art is described in patent application EP-A-0 646 470.
Un autre dispositif de l'art connu est décrit dans le brevet US-A-4 862 192. Ce dispositif est une imprimante par points à jet d'encre, avec un circuit à encre qui comprend un dispositif pour transférer de l'encre épaisse d'un premier réservoir d'alimentation et, indépendamment de celui-ci, de l'additif d'un second réservoir d'alimentation, dans une chambre d'encre. De l'encre provenant de cette chambre d'encre est fournie sous pression à une tête d'écriture. De l'encre est retournée dans la chambre d'encre à travers un canal de récupération, traversant la tête d'écriture et récupérant les gouttelettes d'encre qui n'ont pas été déviées pour des besoins d'écriture. Le dispositif de transfert utilise de l'air pressurisé pour transporter l'encre entre un réservoir d'encre, connecté à la tête d'écriture, un réservoir de mélange, connecté aux réservoirs d'alimentation, et un réservoir de récupération, connecté au canal de récupération. Le réservoir de mélange peut être alternativement connecté à une ligne d'aspiration ou à une ligne de refoulement.Another device of the known art is described in US-A-4,862,192. This device is a inkjet dot printer, with one circuit ink system which includes a device for transferring thick ink from a first supply tank and, independently of this, of the additive of a second supply tank, in a room ink. Ink from this ink chamber is supplied under pressure to a writing head. Of the ink is returned to the ink chamber through a recovery channel, passing through the writing head and recovering the ink droplets that have not been diverted for writing purposes. The device transfer uses pressurized air to transport ink between an ink tank, connected to the writing head, a reservoir of mixture, connected to the feed tanks, and a recovery tank, connected to the recovery. The mixing tank can be alternately connected to a suction line or to a delivery line.
Ce dispositif présente de nombreux inconvénients :
- il nécessite l'utilisation d'un régulateur de pression d'air qui doit avoir de nombreuses qualités: précision, rapidité, pas d'hystérésis pour ne pas modifier les conditions de fonctionnement de l'imprimante, avoir un diamètre de passage important à l'échappement pour ne pas entraíner une surpression lors des transferts d'encre venant avec un débit important de la pompe ;
- il ne permet pas une régulation de vitesse des gouttes du jet d'encre ;
- il comporte un régulateur de pression de précision, qui est manuel ;
- il comporte deux autres régulateurs de pression d'air, (ce qui porte à trois le nombre de régulateurs utilisés) ;
- il utilise une pompe (un volume) de transfert de cylindrée importante, qui est unidirectionnelle. Cette pompe non réversible ne permet pas de réaliser rapidement tous les cycles nécessaires pour une vidange ou un rinçage imprimante ou un changement de couleur d'encre ;
- il utilise un filtre principal, en aval de l'accumulateur, qui nécessite un ajustement permanent de la pression de fonctionnement pour compenser un colmatage de celui-ci ;
- l'ajout d'additif est fonction des conditions de fonctionnement et nécessite un réglage manuel ;
- la séparation électrique/hydraulique est réalisée en utilisant des électrovannes qui commandent des vannes à commande pneumatique. Ce principe de relayage augmente le nombre des composants (aspect fiabilité et coût) ;
- il comporte des composants intégrés à l'intérieur d'un bloc usiné ;
- il n'y a pas de capteur de température. Des variations de température peuvent donc être interprétées comme des variations de qualité d'encre ;
- it requires the use of an air pressure regulator which must have many qualities: precision, speed, no hysteresis so as not to modify the operating conditions of the printer, have a large passage diameter to l 'exhaust not to cause an overpressure during ink transfers coming with a large flow of the pump;
- it does not allow speed regulation of the inkjet drops;
- it has a precision pressure regulator, which is manual;
- it has two other air pressure regulators (bringing the number of regulators used to three);
- it uses a large displacement transfer pump (volume), which is unidirectional. This non-reversible pump does not make it possible to quickly carry out all the cycles necessary for emptying or rinsing the printer or changing the ink color;
- it uses a main filter, downstream of the accumulator, which requires a permanent adjustment of the operating pressure to compensate for clogging of the latter;
- the addition of additive depends on the operating conditions and requires manual adjustment;
- electrical / hydraulic separation is achieved using solenoid valves which control pneumatically operated valves. This relaying principle increases the number of components (reliability and cost aspect);
- it includes components integrated inside a machined block;
- there is no temperature sensor. Variations in temperature can therefore be interpreted as variations in ink quality;
L'invention a pour objet un circuit d'encre permettant de pallier ces différents inconvénients.The subject of the invention is an ink circuit allowing to overcome these various drawbacks.
La présente invention décrit un circuit d'encre comprenant notamment une cartouche d'encre, une cartouche d'additif, un réservoir de récupération, un accumulateur, un filtre principal, des électrovannes, une pompe de transfert d'encre équipée d'un capteur de pression et de température, qui renseigne sur les conditions hydrauliques et thermiques de fonctionnement, un régulateur de pression d'air ; ce circuit d'encre étant caractérisé en ce qu'il comprend un bloc support double face comprenant une face hydropneumatique et une face électronique permettant de séparer les ensembles hydraulique, pneumatique et électronique, tous les composants fonctionnels étant montés à l'extérieur sur l'une ou l'autre des deux faces.The present invention describes an ink circuit comprising in particular an ink cartridge, a additive cartridge, recovery tank, accumulator, main filter, solenoid valves, an ink transfer pump fitted with a pressure and temperature, which provides information on hydraulic and thermal conditions operation, an air pressure regulator; this ink circuit being characterized in that it comprises a double-sided support block comprising one side hydropneumatic and an electronic face allowing separate the hydraulic, pneumatic and electronic, all functional components being mounted outdoors on either of the two faces.
Avantageusement la disposition relative de certains composants contribue à améliorer la fonctionnalité globale du circuit d'encre : ainsi, la séparation air/encre est assurée par une disposition des composants fonctionnant en air dans la partie haute du circuit et des composants fonctionnant principalement en encre dans la partie basse de ce même circuit (séparation naturelle par gravité). D'autre part, la pompe est située en dessous du réservoir de récupération et de l'accumulateur de manière à assurer naturellement une purge de cette pompe.Advantageously, the relative provision of certain components helps improve the overall functionality of the ink system: air / ink separation is ensured by a provision components working in air in the upper part of the working circuit and components mainly in ink in the lower part of this same circuit (natural separation by gravity). Else hand, the pump is located below the recovery and accumulator so as to ensure naturally a purge of this pump.
Dans l'accumulateur, une première régulation de pression est assurée en liquide par la pompe alors qu'une deuxième régulation est assurée en air au moyen de deux électrovannes, l'une étant disposée entre l'accumulateur et une (ou des) pressurisation(s) de tête au travers d'un (ou des) orifices(s) calibré(s), et l'autre entre le (ou les) orifice(s) calibré(s) et le régulateur de pression.In the accumulator, a first regulation of pressure is ensured in liquid by the pump then that a second regulation is ensured in air by means two solenoid valves, one being arranged between the accumulator and one (or more) pressurization (s) of head through one (or more) orifice (s) calibrated, and the other between the calibrated orifice (s) and the pressure regulator.
La première électrovanne permet de gonfler ou de dégonfler l'accumulateur de façon indépendante de la pompe.The first solenoid valve inflates or deflate the accumulator independently of the pump.
La deuxième électrovanne permet de piloter la pressurisation de tête ; cette option étant directement commandée par logiciel :
- pour avoir une pressurisation permanente de la tête, cette électrovanne étant en position ouverte (commande électrique en permanence) ;
- pour éliminer la pressurisation, la commande de cette électrovanne étant désactivée.
- to have a permanent pressurization of the head, this solenoid valve being in the open position (permanent electrical control);
- to eliminate pressurization, the control of this solenoid valve being deactivated.
Une troisième électrovanne permet de commander l'alimentation d'un venturi (génération de dépression). Cette électrovanne permet en particulier de stopper la dépression lorsque l'on arrête le ou les jets d'encre. On évite ainsi en particulier la dérive de qualité d'encre (évaporation inutile) qui se produit à l'arrêt du jet d'encre sur les circuits qui n'ont pas la possibilité de stopper la génération de dépression.A third solenoid valve controls the supply of a venturi (generation of depression). This solenoid valve in particular makes it possible to stop the vacuum when stopping the ink jet (s). This avoids in particular the quality drift ink (unnecessary evaporation) that occurs when stopped inkjet on circuits that do not have the possibility of stopping the generation of depression.
Avantageusement le capteur de pression, qui peut être situé dans la pompe, permet de contrôler la pression motrice de la pompe. Le cycle de contrôle de la pression motrice est commandé par des électrovannes.Advantageously, the pressure sensor, which can be located in the pump, allows to control the driving pressure of the pump. The control cycle of the driving pressure is controlled by solenoid valves.
La pression lue par le capteur de pression / température est alors très proche de la pression régnant dans la chambre. Cette pression est également très proche de la pression régnant en sortie du régulateur de pression. Ce capteur joue un rôle de pressostat et est d'ailleurs alors utilisé pour contrôler la présence du réseau d'air.The pressure read by the pressure sensor / temperature is then very close to the pressure reigning in the room. This pressure is also very close to the pressure prevailing at the outlet of the pressure regulator. This sensor plays a role pressure switch and is also used for check the presence of the air network.
Le capteur de pression et de température permet, lors de la phase de réglage des paramètres de fonctionnement de la machine, de renseigner sur la pression régulée en sortie du régulateur et sur la dépression régnant dans le réservoir de récupération. Sur d'autres circuits de l'art antérieur, ces informations sont données par un manomètre à aiguille (uniquement pour indiquer la pression régulée) et un vacuomètre à aiguille (uniquement pour indiquer la dépression de fonctionnement). Ce capteur permet d'éviter la multiplicité des composants et donne une information plus précise et plus simple (le niveau de pression est lu directement sur l'écran de la machine) que les indicateurs à aiguille. Cette information est directement exploitable par logiciel.The pressure and temperature sensor allows, during the adjustment parameters phase machine operation, inquire about the regulated pressure at the regulator outlet and on the vacuum in the recovery tank. On other circuits of the prior art, these information is given by a needle pressure gauge (only to indicate the regulated pressure) and a needle vacuum gauge (only to indicate the operating vacuum). This sensor allows avoid the multiplicity of components and gives a more precise and simpler information (the level of pressure is read directly on the machine screen) than needle indicators. This information is directly exploitable by software.
Avantageusement les liaisons hydrauliques et pneumatiques à l'intérieur du circuit se font sans tuyau et sans aucune connexion et sont directement intégrées par moulage dans le bloc sous forme de canaux. Les liaisons hydrauliques avec la tête sont réalisées par des raccords rapides auto-obturants. Les filtres à air sont montés sur le bloc par un système de fixation rapide (type vissage ou baionnette). Aucun tuyau n'est lié à ces filtres si bien que le changement de ces éléments devient une opération simple et propre ne nécessitant aucun outil (montage et démontage possible à la main).Advantageously, the hydraulic connections and tires inside the circuit are done without pipe and without any connection and are directly integrated by molding in the block in the form of canals. The hydraulic connections with the head are made by self-sealing quick couplings. The air filters are mounted on the block by a system of quick fixing (screwing or bayonet type). No hose is only linked to these filters so the change of these elements becomes a simple and clean operation no tools required (assembly and disassembly possible by hand).
De plus, l'accessibilité des cartouches d'encre et d'additif et du filtre principal associée à l'utilisation de la pompe réversible permet d'assurer un changement rapide de la couleur.In addition, the accessibility of ink cartridges and additive and the main filter associated with the use of the reversible pump ensures a quick change in color.
Avantageusement le circuit d'encre comprend un accumulateur à double régulation de pression (par air ou par liquide). La première régulation fonctionne en liquide au moyen de la pompe et correspond à l'alimentation en encre du jet ; la deuxième régulation fonctionne en air.Advantageously, the ink circuit includes a accumulator with double pressure regulation (by air or by liquid). The first regulation works in liquid by means of the pump and corresponds to ink supply of the jet; the second regulation works in air.
Cette régulation en air permet en particulier de prendre le relais de la régulation en liquide lorsque les réservoirs contenant de l'encre sont vides. On utilise ainsi toute l'encre contenue dans la machine (y compris celle de l'accumulateur) avant de déclarer un défaut bloquant pour la machine. Elle permet également d'assurer le maintien d'une pression stable dans cet accumulateur pendant le cycle de mise à la pression atmosphérique des cartouches. Elle permet aussi d'assurer l'alimentation de la poche d'air de l'accumulateur et cela sans passer par la pompe. Elle permet aussi de faire varier très rapidement et sur toute l'étendue (allant de la dépression générée par le venturi jusqu'à la pression de sortie du régulateur) la pression régnant dans cet accumulateur, ces variations rapides et contrôlées de la pression régnant dans l'accumulateur étant notamment utilisées pour les cycles d'arrêt et de démarrage du ou des jets ou pour faire un remplissage rapide de l'accumulateur (possibilité de mettre en dépression l'accumulateur). La régulation de pression en air de l'accumulateur est associée à un temps d'alimentation électrique de l'électrovanne de commande alors que la pression en l'électrovanne de commande alors que la pression en amont de l'électrovanne est soit la pression atmosphérique lorsque l'électrovanne est fermée et que l'on désire diminuer la pression de l'accumulateur, soit la pression régulée présente à la sortie du régulateur lorsque l'électrovanne est ouverte et que l'on désire augmenter la pression de l'accumulateur.This air regulation allows in particular to take over from liquid regulation when the ink tanks are empty. We thus use all the ink contained in the machine (including that of the accumulator) before declaring a blocking fault for the machine. She permits also to maintain a stable pressure in this accumulator during the setting cycle cartridge atmospheric pressure. She permits also to supply the air pocket of the accumulator without going through the pump. She also allows to vary very quickly and on the full extent (ranging from the depression generated by the venturi up to the regulator outlet pressure) the pressure prevailing in this accumulator, these variations rapid and controlled pressure prevailing in the accumulator being used in particular for stop and start cycles of the jet (s) or for fill the accumulator quickly (possibility of vacuuming the accumulator). The air pressure regulation of the accumulator is associated with a power supply time of the control solenoid valve while the pressure in the control solenoid valve while the pressure in upstream of the solenoid valve is either the pressure atmospheric when the solenoid valve is closed and we want to reduce the accumulator pressure, either the regulated pressure present at the outlet of the regulator when the solenoid valve is open and you want to increase the accumulator pressure.
Avantageusement le circuit d'encre comprend un filtre principal pour l'encre qui est situé entre la pompe et l'accumulateur.Advantageously, the ink circuit includes a main filter for the ink that is located between the pump and accumulator.
Avantageusement le circuit d'encre comprend un seul détecteur de niveau qui est sans contact (sécurité intrinsèque par construction) ; un condenseur à efficacité programmable (fonction du type d'encre, de la température ambiante, des cycles en cours ...) situé en sortie du réservoir de récupération pour condenser et récupérer les composants volatils de l'encre, ce condenseur étant par exemple réalisé à partir d'une cellule à effet Peltier.Advantageously, the ink circuit includes a only level detector which is non-contact (security intrinsic by construction); a condenser programmable efficiency (depending on type of ink, room temperature, cycles in progress ...) located at the outlet of the recovery tank to condense and recover the volatile components of the ink, this condenser being for example made from a Peltier cell.
Avantageusement le circuit d'encre comprend un venturi réglable (génération de dépression) protégé par un filtre à coalescence. Ce filtre à coalescence situé en entrée du circuit contrôle et assure la qualité de l'air (niveaux de pollution, d'humidité relative et de quantité d'huile). La purge de ce filtre est une purge permanente à travers un orifice calibré. Un tel principe de purge est sans aucune pièce mobile, ce qui lui confère un niveau de fiabilité bien supérieur aux systèmes automatiques existants.Advantageously, the ink circuit includes a adjustable venturi (vacuum generation) protected by a coalescing filter. This coalescing filter located at the input of the control circuit and ensures the quality of air (levels of pollution, relative humidity and amount of oil). The purge of this filter is a purge permanent through a calibrated orifice. Such purge principle is without any moving parts, which gives it a level of reliability much higher than existing automatic systems.
Avantageusement les sorties du filtre 31 et du
venturi sont placées à proximité de manière à réaliser
un phénomène de dilution des rejets du venturi.Advantageously, the outputs of the
Les ensembles électronique et fluidique sont balayés en permanence par un débit d'air ayant une qualité contrôlée par le filtre à coalescence. Ces balayages créant une légère surpression à l'intérieur de la machine, on obtient ainsi un indice de protection élevé pour la poussière (IP6X par exemple).The electronic and fluidic assemblies are continuously swept by an air flow having a quality controlled by the coalescing filter. These sweeps creating a slight overpressure inside of the machine, this gives a protection index high for dust (IP6X for example).
Les balayages des parties électronique et fluidique restent présents à l'arrêt de la machine. Le fonctionnement de ces balayages n'est conditionné que par la présence du réseau d'air à l'entrée du filtre.The scans of the electronic parts and fluid remain present when the machine stops. The functioning of these scans is only conditioned by the presence of the air network at the inlet of the filter.
Les sorties du filtre à coalescence et du venturi sont reliées sur un même composant "T". Le troisième orifice de ce "T" est relié à l'extérieur de la machine, ce qui permet de diluer les vapeurs de solvant rejetées à l'extérieur, d'où une pollution très faible bien en deça des niveaux tolérés. Dans une variante de réalisation on peut également obtenir le même effet sans relier les deux sorties (filtre et venturi) mais en les connectant individuellement en partie basse de la machine. Les deux connexions seront alors situées à proximité l'une de l'autre.The outputs of the coalescing filter and the venturi are connected on the same "T" component. The third orifice of this "T" is connected to the outside of machine, which makes it possible to dilute the vapors of solvent released to the outside, resulting in very low well below tolerated levels. In variant of realization one can also obtain the same effect without connecting the two outputs (filter and venturi) but by connecting them individually lower part of the machine. The two connections will be then located close to each other.
Avantageusement les cartouches d'encre et d'additif sont étanches et maintenues à une pression proche de la pression atmosphérique par l'air de l'accumulateur, grâce à un cycle adapté de plusieurs électrovannes, l'opération étant contrôlée par le capteur de pression.Advantageously the ink cartridges and of additive are tight and kept at a pressure close to atmospheric pressure by air from the accumulator, thanks to an adapted cycle of several solenoid valves, the operation being controlled by the Pressure sensor.
L'invention concerne également une machine à jet d'encre utilisant un tel circuit d'encre et une machine de conditionnement, ou un convoyeur, utilisant un tel circuit d'encre.The invention also relates to a inkjet using such an ink circuit and a packaging machine, or conveyor, using such an ink circuit.
Les avantages du circuit d'encre de l'invention sont les suivants :
- la réalisation d'un circuit électrohydropneumatique autonome intégrant l'ensemble des capteurs et actionneurs nécessaires pour son fonctionnement et l'électronique de pilotage associée. Le circuit d'encre constitue un ensemble autonome assimilable à un automate contrôlé par une liaison série de données bidirectionnelles. Cette architecture permet d'une part de monter et de tester de façon autonome l'ensemble du circuit, d'autre part d'utiliser ce circuit comme un composant dans des applications spécifiques (impression multicolore par exemple) ;
- la simplicité et la très bonne séparation des ensembles (hydraulique, pneumatique, électronique) : deux faces dont une face hydropneumatique et une face électronique. Cette séparation dans la disposition des composants permet de distinguer très facilement la zone fluidique (côté hydraulique) et la zone électronique avec un avantage évident pour la sécurité de fonctionnement ;
- la réalisation d'un circuit hydraulique double face avec facilités de fabrication, d'accès et de maintenance. Tous les composants fonctionnels (filtres, venturi, pompe, électrovannes, capteur de pression et niveau, condenseur, ...) sont montés à l'extérieur sur l'une ou l'autre des faces et donc rapidement accessibles;
- la réalisation d'un circuit fermé (isolé de l'air ambiant). A l'arrêt de la machine le circuit se trouve isolé de l'extérieur, ce qui permet d'éviter les phénomènes de séchage associés aux échanges air/encre ;
- l'utilisation d'un régulateur de pression d'air à commande numérique ;
- l'intégration d'un capteur de pression et de température dans la pompe de transfert d'encre ;
- l'utilisation d'un récupérateur de solvant (par exemple condenseur avec cellule à effet Peltier) à efficacité programmable ;
- la position particulière du filtre principal
permettant d'envisager :
- une régulation optimisée de la qualité de l'encre, on peut noter en particulier que le colmatage du filtre n'influence pas la qualité de l'encre,
- une détermination automatisée du changement du filtre,
- l'utilisation d'un filtre à coalescence pour protéger le venturi qui est un élément sensible ;
- la détermination des niveaux d'encre dans les différents volumes par la pompe ;
- l'utilisation d'une pompe de transfert d'encre à commande entièrement pneumatique. Cette pompe réversible assure l'ensemble des échanges bidirectionnels de liquide entre tous ses voisins (cartouches et réservoirs) ;
- un bilan thermique très faible lié au fait que le "moteur" de l'imprimante est l'air sous pression du réseau usine, ce qui permet de prédire une élévation interne de température très faible ( <5°C ).
- the realization of an autonomous electrohydropneumatic circuit integrating all the sensors and actuators necessary for its operation and the associated control electronics. The ink circuit constitutes an autonomous assembly comparable to a PLC controlled by a bidirectional serial data link. This architecture allows on the one hand to assemble and test the entire circuit autonomously, on the other hand to use this circuit as a component in specific applications (multicolored printing for example);
- the simplicity and very good separation of the assemblies (hydraulic, pneumatic, electronic): two faces including a hydropneumatic face and an electronic face. This separation in the arrangement of the components makes it very easy to distinguish the fluidic zone (hydraulic side) and the electronic zone with an obvious advantage for operational safety;
- the realization of a double-sided hydraulic circuit with manufacturing, access and maintenance facilities. All the functional components (filters, venturi, pump, solenoid valves, pressure and level sensor, condenser, ...) are mounted outside on one or the other of the faces and therefore quickly accessible;
- the creation of a closed circuit (isolated from the ambient air). When the machine stops, the circuit is isolated from the outside, which avoids the drying phenomena associated with air / ink exchanges;
- the use of a numerically controlled air pressure regulator;
- integration of a pressure and temperature sensor in the ink transfer pump;
- the use of a solvent recuperator (for example condenser with Peltier effect cell) with programmable efficiency;
- the particular position of the main filter to consider:
- an optimized regulation of the quality of the ink, it can be noted in particular that the clogging of the filter does not influence the quality of the ink,
- an automated determination of the filter change,
- the use of a coalescing filter to protect the venturi which is a sensitive element;
- the determination of the ink levels in the different volumes by the pump;
- the use of a fully pneumatic control ink transfer pump. This reversible pump ensures all bidirectional exchanges of liquid between all of its neighbors (cartridges and tanks);
- a very low thermal balance linked to the fact that the "engine" of the printer is pressurized air from the factory network, which makes it possible to predict an internal rise in temperature very low (<5 ° C).
Contrairement au dispositif de l'art antérieur décrit précédemment, le circuit d'encre de l'invention permet :
- de réguler de manière continue la vitesse des gouttes du jet d'encre ;
- de réguler de manière électronique la pression, avec un asservissement permanent ;
- de transférer le liquide dans n'importe
quelle condition. La pompe du circuit de l'invention a
en effet de nombreuses fonctions :
- transfert de liquide entre deux réservoirs ;
- agitation, brassage d'un réservoir ;
- mesure du volume transféré ;
- mesure de la pression (dépression) dans un réservoir ;
- mesure du niveau dans un réservoir. On mesure en particulier la quantité d'air dans le réservoir sous pression (accumulateur), connaissant le volume total de cet accumulateur, on en déduit par différence le volume d'encre et surtout le niveau d'encre dans cet accumulateur ;
- contrôle de la pression du réseau ;
- de décorréler le niveau de colmatage du filtre principal, qui est situé entre la pompe et l'accumulateur, de la viscosité de l'encre, la pression étant compensée de manière automatique. Une mesure dynamique (calcul de l'énergie de transfert dans l'accumulateur) permet de savoir si le filtre est colmaté ;
- de ne plus avoir l'ajout d'additif dépendant des conditions de fonctionnement (tout passe par la pompe qui a un volume de chambre connu) ;
- de réaliser la séparation électrique/hydraulique à l'intérieur des électrovannes en utilisant des membranes séparatrices qui réalisent une séparation physique entre partie électrique et partie hydraulique, les électrovannes étant donc commandées directement ;
- d'utiliser un circuit double face avec deux compartiments isolés et pressurisés, la maintenance premier niveau ayant lieu seulement dans le compartiment hydraulique à l'avant de la machine ;
- d'utiliser un capteur de pression et de température intégré à la pompe, ce qui permet de maítriser la qualité de l'encre ;
- d'utiliser un détecteur de niveau sans contact disposé sur la paroi du réservoir de récupération. Ce capteur permet de connaítre (sortie analogique ou plusieurs valeurs de niveau) le niveau et donc le volume de l'encre contenue dans le réservoir de récupération ;
- d'utiliser la connaissance des volumes de l'encre contenue dans le réservoir de récupération , dans l'accumulateur et dans la chambre de la pompe pour pouvoir entièrement maítriser les corrections de concentration en additif nécessaires au maintien de la qualité de l'encre ;
- d'utiliser un condenseur (par exemple à effet Peltier) dont on peut piloter l'efficacité en fonction de la température selon les caractéristiques de fonctionnement de manière à rejeter moins de vapeurs des composants volatiles de l'encre.
- continuously regulating the speed of the drops of the ink jet;
- regulate the pressure electronically, with permanent control;
- to transfer the liquid in any condition. The pump of the circuit of the invention has indeed many functions:
- transfer of liquid between two tanks;
- agitation, mixing of a tank;
- measurement of the transferred volume;
- pressure (vacuum) measurement in a tank;
- level measurement in a tank. We measure in particular the amount of air in the pressure tank (accumulator), knowing the total volume of this accumulator, we deduce by difference the ink volume and especially the ink level in this accumulator;
- network pressure control;
- decorrelate the clogging level of the main filter, which is located between the pump and the accumulator, from the viscosity of the ink, the pressure being compensated automatically. A dynamic measurement (calculation of the transfer energy in the accumulator) makes it possible to know if the filter is clogged;
- to no longer have the addition of additives depending on operating conditions (everything goes through the pump which has a known chamber volume);
- to carry out the electrical / hydraulic separation inside the solenoid valves by using separating membranes which produce a physical separation between the electrical part and the hydraulic part, the solenoid valves therefore being controlled directly;
- to use a double-sided circuit with two insulated and pressurized compartments, first level maintenance taking place only in the hydraulic compartment at the front of the machine;
- use a pressure and temperature sensor built into the pump, which allows you to control the quality of the ink;
- use a non-contact level detector on the wall of the recovery tank. This sensor allows to know (analog output or several level values) the level and therefore the volume of the ink contained in the recovery tank;
- to use the knowledge of the volumes of the ink contained in the recovery tank, in the accumulator and in the pump chamber to be able to fully control the additive concentration corrections necessary to maintain the quality of the ink;
- to use a condenser (for example with Peltier effect) whose efficiency can be controlled as a function of the temperature according to the operating characteristics so as to reject less vapors of the volatile components of the ink.
Ces caractéristiques du circuit de l'invention permettent :
- de diminuer le nombre de composants (tuyaux, raccords, petits blocs supports...) ;
- d'avoir un circuit compact ;
- d'intégrer directement au bloc support les réservoirs (tampon, accumulateur, condenseur) ;
- de diminuer les coûts de manière importante en obtenant directement par moulage le bloc support de l'ensemble des composants ;
- de bien séparer les parties électronique et hydropneumatique (aspect important pour les normes de sécurité) ;
- de limiter les interventions de maintenance premier niveau sur une seule face du circuit (face avant directement accessible par l'opérateur) ;
- de simplifier la maintenance (tous les composants sont accessibles de l'extérieur sans aucun démontage préalable ) ;
- d'obtenir un circuit d'encre autonome et intégrable dans d'autres unités que les imprimantes à jet d'encre : en effet, seuls sont nécessaires de l'énergie électrique, de l'air comprimé et des commandes adaptées (à travers la liaison série de pilotage) pour faire fonctionner le circuit. Ce concept d'autonomie permet de simplifier la fabrication (test d'intégration complet en air à partir d'un ordinateur).
- reduce the number of components (pipes, fittings, small support blocks, etc.);
- to have a compact circuit;
- directly integrate the tanks (buffer, accumulator, condenser) into the support block;
- to reduce costs significantly by obtaining directly by molding the support block of all the components;
- to properly separate the electronic and hydropneumatic parts (important aspect for safety standards);
- limit first level maintenance interventions on one side of the circuit (front side directly accessible by the operator);
- simplify maintenance (all components are accessible from the outside without any prior disassembly);
- to obtain an autonomous ink circuit that can be integrated into other units than inkjet printers: in fact, only electrical energy, compressed air and suitable controls are required (through the control serial link) to operate the circuit. This concept of autonomy simplifies manufacturing (complete integration test in air from a computer).
- Les figures 1 et 2 illustrent le circuit d'encre de l'invention respectivement sur une vue avant et une vue arrière ;Figures 1 and 2 illustrate the circuit ink of the invention respectively on a view front and rear view;
- la figure 3 illustre le schéma hydropneumatique du circuit d'encre de l'invention ;Figure 3 illustrates the diagram hydropneumatic of the ink circuit of the invention;
- la figure 4 illustre le schéma électrique du circuit d'encre de l'invention ;Figure 4 illustrates the electrical diagram of the ink circuit of the invention;
- les figures 5 et 6 illustrent une machine à jet d'encre utilisant le circuit de l'invention.Figures 5 and 6 illustrate a machine inkjet using the circuit of the invention.
Le circuit d'encre 9, tel que représenté sur
les figures 1, 2 et 3 comprend notamment une cartouche
d'encre 10, une cartouche d'additif 11, un réservoir de
récupération 12 et un accumulateur 13, chacun de ces
différents éléments étant relié à une pompe de
transfert d'encre 14, des filtres à air 31 et 44, un
filtre à encre 24, un régulateur de pression 30, un
condenseur 45 et son radiateur 47, des canaux de
liaison sur lesquels sont disposées des électrovannes 8
(ou 20, 21, 22, 23, 25, 34, 37, 40, 43), et une carte
électronique 27 de commande de ces différents éléments. The ink circuit 9, as shown in
Figures 1, 2 and 3 includes in particular a
La face avant du circuit, illustrée sur la
figure 1, comporte les composants hydrauliques et
pneumatiques (filtres 24, 31 et 44 ; pompe 14 ;
accumulateur 13 ; cartouches 10 et 11 ; régulateur 30)
accessibles de l'extérieur, les composants hydrauliques
étant situés en partie basse et les composants
pneumatiques en partie haute. La face arrière du
circuit, illustrée sur la figure 2, comporte les
composants électriques et électroniques (électrovannes
8, condenseur 45, capteur de pression/température 53,
capteur de niveau 50, carte électronique 27).The front of the circuit, illustrated on the
Figure 1, includes the hydraulic components and
tires (
Les parties basses de la cartouche d'encre 10,
de la cartouche d'additif 11, les parties haute et
basse de l'accumulateur 13 sont reliées à un même
orifice d'aspiration-refoulement de la pompe 14 au
travers respectivement d'électrovannes 20, 21, 22 et
23. Un filtre 24 dit "principal" est disposé entre le
bas de l'accumulateur 13 et l'électrovanne 23. Le bas
de l'accumulateur 13 est également relié à la tête de
projection d'encre. La partie basse du réservoir de
récupération 12 est reliée à un second orifice de
refoulement-aspiration de la pompe 14 à travers une
électrovanne 25.The lower parts of the
Le circuit d'encre 9 comprend également un régulateur de pression 30 relié en entrée au réseau d'air comprimé (5-10 bars) au travers d'un filtre à air 31 et en sortie aux balayages électronique et circuit d'encre au travers de deux orifices calibrés 32 et 33. La sortie du régulateur de pression 30 est reliée également :
- à la pressurisation de tête au
travers d'une électrovanne 34 et d'un orifice calibré 35 ; - à l'accumulateur 13 au
travers d'une électrovanne 34, d'unorifice calibré 35a et d'une autre électrovanne 43 ; - à la pompe 14 et à un orifice de
décompression 38 au
travers d'une électrovanne 37 ; - à la pompe 14 ;
- à un rejet extérieur au travers d'une
électrovanne 40, d'un orifice calibré réglable 41 et
d'un
venturi 42, le bas du filtre 31 étant également relié à ce rejet extérieur au traversd'un orifice calibré 46.
- at the head pressurization through a
solenoid valve 34 and a calibratedorifice 35; - to the
accumulator 13 through asolenoid valve 34, a calibratedorifice 35a and anothersolenoid valve 43; - to the
pump 14 and to adecompression orifice 38 through asolenoid valve 37; - to the
pump 14; - to an external rejection through a solenoid valve 40, an adjustable calibrated
orifice 41 and aventuri 42, the bottom of thefilter 31 also being connected to this external rejection through a calibratedorifice 46.
La partie haute de l'accumulateur 13 est reliée
au point commun à l'électrovanne 34 et à l'orifice
calibré 35 par une électrovanne 43 au travers de
l'orifice calibré 35a.The upper part of the
La partie haute du réservoir de récupération 12
est reliée au venturi 42 au travers d'un filtre 44 et
d'un condenseur 45, et sa partie basse à l'aspiration
de la gouttière encre située à la base de la tête de
projection d'encre. Un capteur de niveau, par exemple
un détecteur 50, est fixé sur la paroi du réservoir de
récupération 12. Un capteur de pression / température
53 est situé dans la pompe 14.The upper part of the
La pression en sortie du régulateur de pression
30 est légèrement supérieure à la pression dans
l'accumulateur 13.The pressure at the outlet of the
L'accumulateur 13 est un système à double
régulation :The
-
l'électrovanne 43 est fermée ;the
solenoid valve 43 is closed; -
on introduit de l'encre par à coups dans
l'accumulateur 13 qui a, grâce à sa poche d'air située
en partie supérieure, un rôle antipulsatoire
hydraulique et joue le rôle d'un condensateur
permettant de lisser la courbe de débit. Les
dimensionnements des volumes de la chambre de la pompe
14 et de la poche d'air de l'accumulateur 13 sont tels
que l'ajout instantané d'un volume de pompe dans
l'accumulateur ne vient pas modifier de manière
significative la pression de cet accumulateur.
Typiquement un rapport de 200 entre le volume de la
poche d'air et le volume de chambre de la pompe est une
limite inférieure acceptable ;ink is introduced in spurts into
the
accumulator 13 which has, thanks to its air pocket located in the upper part, an anti-impulsive role hydraulic and acts as a capacitor allowing to smooth the flow curve. The sizing of thepump chamber volumes 14 and the air pocket of theaccumulator 13 are such that instantly adding a pump volume in the accumulator does not change so the pressure of this accumulator. Typically a ratio of 200 between the volume of the air pocket and the pump chamber volume is a acceptable lower limit; -
on mesure la pression en permanence à l'aide
du capteur 53 ;the pressure is constantly measured using
of
sensor 53; -
on effectue un ajout élémentaire d'encre à
l'aide de la pompe 14 pour remplacer cycliquement
l'encre consommée par le jet.elementary ink is added to
using
pump 14 to replace cyclically the ink consumed by the jet.
-
on ne passe plus par la pompe 14 ; on vérifie
la pression à l'aide du capteur 53 ;we no longer go through the
pump 14; we check the pressure using thesensor 53; -
étant donné que l'on ne peut plus ajouter
d'encre, du fait que la cartouche 10 et le réservoir de
récupération 12 sont vides, l'accumulateur se vide
doucement (débit du jet) et la pression dans celui-ci
aurait tendance à diminuer. Aussi, en fonctionnement
normal l'électrovanne 34 étant ouverte, on ouvre
l'électrovanne 43 par intermittence pendant des temps
très courts, ce qui permet de maintenir la pression
dans l'accumulateur 13 ; on rajoute autant d'air que de
perte de volume en liquide.since we can no longer add
ink, because the
cartridge 10 and therecovery 12 are empty, the accumulator is empty gently (jet flow) and pressure in it would tend to decrease. Also, in operation normal thesolenoid valve 34 is open, we open thesolenoid valve 43 intermittently for times very short, which keeps the pressure in theaccumulator 13; we add as much air as loss of volume in liquid.
Ce système 13 permet d'obtenir une autonomie de
plusieurs heures, même avec une cartouche d'encre vide.
Grâce à ces électrovannes 34 et 43 on réalise un
régulateur de pression très précis dont le cycle
d'ouverture/fermeture est de l'ordre de quelques
millisecondes. On peut approcher une précision de
l'ordre de quelques millibars. On obtient un régulateur
avec une précision meilleure que un pour mille.This
A titre d'exemple, on obtient un fonctionnement
optimum (qualité d'impression et autonomie en encre)
pour un accumulateur 13 comportant des proportions de
1/3 d'air et 2/3 d'encre. Si la proportion d'encre
augmente, on peut alors utiliser la régulation
constituée par les électrovannes 34 et 43.As an example, we obtain an operation
optimum (print quality and ink autonomy)
for an
A la mise en route du dispositif de
l'invention, on a intérêt à démarrer en haute pression
pour obtenir un bon démarrage du jet d'encre. On peut,
pour se faire, "gonfler" l'accumulateur au maximum à
l'aide des électrovannes 34 et 43. Ce gonflage ne
nécessite que quelques secondes et ne vient donc
pratiquement pas augmenter le temps de mise en marche
de la machine.When starting up the
the invention, it is advantageous to start at high pressure
to get the inkjet started properly. We can,
to do so, "inflate" the accumulator to the maximum
using
Le dispositif de l'invention permet d'effectuer
une mesure de la poche d'air dans l'accumulateur 13. On
repousse l'encre avec la pompe 14. Le volume de la
couche d'air dans l'accumulateur 13 diminue alors de
ΔV. Si on néglige le débit d'encre sortant de celui-ci
pendant ce temps, on a une variation de pression ΔP
telle que :
Le coefficient α ( proche de 1) étant connu, ΔV
étant la cylindrée de la pompe, V le volume de la poche
d'air, P et ΔP étant mesurés à l'aide du capteur 53, on
peut en déduire V. On peut utiliser une "loupe"
électronique pour la mesure de ΔP si la résolution du
convertisseur de mesure n'est pas suffisante. The coefficient α (close to 1) being known, ΔV
being the displacement of the pump, V the volume of the bag
of air, P and ΔP being measured using the
La carte électronique 27, illustrée sur la figure 4, permet de piloter ces différents éléments. Elle comprend :
- un microprocesseur 55 par exemple de type µPD78F0058 muni de son programme de fonctionnement ;
- différentes interfaces 56,57 et 58 de sortie
pour piloter :
- les électrovannes 8 ;
- le condenseur 45 ;
un agitateur 38 ;- et des voyants de contrôle situés sur la carte ;
- différentes interfaces 60 et 61 d'entrée pour
recevoir des signaux en provenance notamment du capteur
de pression /
température 53.
- a
microprocessor 55 for example of the µPD78F0058 type provided with its operating program; -
56, 57 and 58 to control:different output interfaces - the
solenoid valves 8; - the
condenser 45; - an
agitator 38; - and control lights located on the card;
- the
- different input interfaces 60 and 61 for receiving signals from in particular the pressure /
temperature sensor 53.
Le circuit interface 60 comprend un
amplificateur pression 70, un amplificateur loupe 71
(le circuit loupe peut être supprimé si le
convertisseur de mesure a une résolution suffisante),
et un amplificateur température 72. La carte
électronique 27 est également reliée à des contacts de
sécurité 73 (ouverture de porte), et à un terminal 74
par une liaison série de commande bidirectionnelle.The
Pour récapituler, le circuit de l'invention présente les spécificités suivantes :To recap, the circuit of the invention has the following specificities:
La pression régnant dans l'accumulateur 13 peut être ajustée et maintenue :
- au moyen de la pompe 14 avec des ajouts ou des retraits de liquide. Cette régulation est précise mais lente ;
- au moyen des électrovannes 34
et 43 par ajouts ou retraits d'air : cette régulation est précise et rapide.
- by means of the
pump 14 with additions or withdrawals of liquid. This regulation is precise but slow; - by means of
34 and 43 by adding or withdrawing air: this regulation is precise and rapid.solenoid valves
Cette double régulation est très intéressante
car elle permet de découpler l'utilisation de la pompe
14 du maintien de la vitesse de jet d'encre. La
première application est l'augmentation de l'autonomie
de fonctionnement du circuit lorsque il n'y a plus
d'encre dans les réservoirs (cartouche encre et
réservoir récupération). On peut pratiquement utiliser
toute l'encre contenue dans le circuit. Une autre
possibilité est le changement rapide des conditions de
fonctionnement (augmentation ou diminution de la
pression) grâce à la régulation de pression en air
(avec les électrovannes 34 et 43). On utilise cette
possibilité pour les opérations de démarrage du jet
(démarrage haute pression par exemple), d'arrêt du jet
(arrêt basse pression par exemple), d'opération de
maintenance (du jet ou de la machine).This double regulation is very interesting
because it allows you to decouple the use of the
Le capteur de pression 53 est situé dans la
pompe 14. Afin de mieux traduire le comportement du
circuit, on a optimisé ce capteur en y intégrant la
mesure de la température. Cette mesure de température
est en particulier utilisée pour la régulation de la
qualité de l'encre en fonction de sa température
(dépendant de la température ambiante) : on peut
travailler à concentration constante (ou tout autre
état compris entre concentration constante et viscosité
constante) en interprétant les deux mesures viscosité
et température par rapport à la courbe de l'encre
"viscosité = f (température)"; cette courbe, spécifique
à chacune des encres, voire dépendante du lot de
fabrication, est mémorisée dans la partie électronique
de la machine.The
Le filtre principal 24 est situé entre la pompe 14 et l'accumulateur 13. Cet emplacement privilégié permet :
- la mesure du colmatage du filtre 24 en
mesurant l'évolution dans le temps de l'énergie
nécessaire au transfert de l'encre de la pompe 14 vers
l'accumulateur 13 à
travers ce filtre 24 ; - d'avoir une pression de fonctionnement (pression dans l'accumulateur 13) qui reste indépendante du degré de colmatage du filtre (mesure en statique de la pression accumulateur avec l'électrovanne 23 ouverte).
- measuring the clogging of the
filter 24 by measuring the change over time of the energy necessary for the transfer of the ink from thepump 14 to theaccumulator 13 through thisfilter 24; - to have an operating pressure (pressure in the accumulator 13) which remains independent of the degree of clogging of the filter (static measurement of the accumulator pressure with the
solenoid valve 23 open).
Le circuit équipé d'un régulateur en air
s'adaptant aux conditions du réseau (avec les
électrovannes 34 et 43), on ne demande pas de
performances particulières au régulateur d'entrée 30.
La seule condition de fonctionnement du circuit est
d'avoir une pression en sortie du régulateur 30
supérieure à la pression de fonctionnement. Le rôle du
régulateur 30 d'entrée est uniquement d'éviter les
variations fortes de la pression (un branchement direct
sur le réseau présenterait ce risque). D'autre part, un
filtre submicronique, à purge permanente, associé à ce
régulateur, permet d'obtenir une qualité d'air (absence
d'eau, d'huile et d'impuretés) compatible avec la
fonctionnalité du circuit.The circuit equipped with an air regulator
adapting to network conditions (with
Le pompage du liquide dans les cartouches
étanches 10 et 11 entraíne une mise en dépression de
ces dernières. Afin de garantir les performances
d'aspiration de la pompe 14 dans les cartouches 10 et
11, on est amené à maintenir un niveau de pression dans
ces cartouches proche de la pression atmosphérique.
Cela est réalisé au moyen de l'air de l'accumulateur 13
par l'intermédiaire de l'électrovanne 22. Le capteur de
pression 53 intégré à la pompe 14 permet de piloter la
manoeuvre avec précision. Ce principe permet d'éviter
une prise d'air à l'atmosphère. En effet, si par
exemple l'électrovanne 22 avait son orifice d'entrée à
la pression atmosphérique, alors on risquerait un
phénomène de séchage (donc de collage) sur cette
électrovanne.Pumping the liquid into the cartridges
tight 10 and 11 leads to a depression of
these last. To guarantee performance
of suction of the
Au contraire le circuit de l'invention est un
circuit fermé pour ce type de séquence. On peut même
optimiser les séquences de fonctionnement pour que
l'électrovanne 22 ait ses deux orifices en liquide
pendant pratiquement tout le fonctionnement de
l'imprimante, le passage en air des électrovannes étant
très bref et étant uniquement associé au cycle de
"regonflage" des cartouches.On the contrary, the circuit of the invention is a
closed circuit for this type of sequence. We can also
optimize the operating sequences so that
the
Une variante de remise en air des cartouches
peut être obtenue en utilisant l'électrovanne 22a. Afin
d'éviter le risque de collage de cette électrovanne
cette dernière est placée entre l'électrovanne 21 et la
cartouche d'additif. En effet l'additif sèche sans
laisser d'extrait sec et donc sans possibilité de créer
une situation de collage.A variant of refilling cartridges
can be obtained by using the
La remise en air de la cartouche d'additif se
fait par l'ouverture de cette électrovanne 22a.The re-airing of the additive cartridge is
made by the opening of this
La remise en air de la cartouche d'encre se
fait par ouverture simultanée des électrovannes 22a, 21
et 20.The refilling of the ink cartridge is
done by simultaneous opening of the
Une des fonctions principales de ce type de
circuit est d'éviter un transfert d'encre vers les
parties en air (risque de séchage de l'encre, donc de
collage des électrovannes). Le seul point non
contrôlable par le capteur de pression 53 est le niveau
d'encre dans le réservoir de récupération 12. Pour
éviter tout accident grave de fonctionnement
(débordement du réservoir 12), on a équipé ce réservoir
de récupération 12 d'un détecteur de niveau 50.One of the main functions of this type of
circuit is to avoid ink transfer to the
air parts (risk of ink drying, therefore
bonding of the solenoid valves). The only point no
controllable by the
De plus, ce détecteur de niveau 50 (de type à
effet hall ou capacitif avec une mesure sans contact à
travers la paroi du réservoir) permet une sécurité
totale. La technologie du capteur utilisé permet à la
fois une mesure en tout ou rien (pour la détermination
d'un ou plusieurs seuils par exemple) ou une mesure en
continu ( avec une sortie analogique image du niveau de
liquide par exemple). En considérant la haute
inflammabilité des encres utilisées (risque
d'explosion), l'utilisation d'un capteur sans contact
(aucun contact électrique dans l'encre) permet
d'obtenir par construction une sécurité intrinsèque de
fonctionnement. In addition, this
Ce filtre 44 est beaucoup plus petit que celui
du dispositif de l'art antérieur décrit précédemment.This
La mise en dépression du réservoir de
récupération est assurée par le venturi 42. Ce venturi
est alimenté en air sous pression lorsque
l'électrovanne 40 est ouverte. Quelques secondes après
l'arrêt du jet, on ferme l'électrovanne 40 ce qui
permet d'éviter un risque de séchage du réservoir de
récupération pour un arrêt long. De plus cette
électrovanne 40 permet en étant fermée d'éviter une
évaporation des composants volatiles alors que le jet
n'est pas en marche. On évite ainsi une évolution de la
qualité de l'encre pour des périodes d'attente de
l'utilisation de l'imprimante. Ces plus techniques et
économiques justifient la présence de cette
électrovanne 40 non présente sur les circuits connus de
l'art antérieur.The depression of the reservoir of
recovery is ensured by the
Le principe d'un tel condenseur 45 est bien
connu de l'homme de l'art et consiste à utiliser la
source froide de ce système pour condenser et donc
récupérer les composants volatils de l'encre (réduction
de la consommation d'additif, donc des coûts
d'exploitation pour le client). L'originalité par
rapport au même principe utilisé dans les dispositifs
de l'art connu consiste à ne pas alimenter en
permanence ce composant, ce qui permet d'adapter son
efficacité. Lorsque l'on veut réduire l'efficacité du
système, on diminue son temps d'alimentation. La
modulation de l'alimentation électrique se traduit par
une modulation de l'efficacité. Ce principe de
modulation permet une adaptation de l'efficacité selon
le type de tête utilisé et le type d'encre. Cette
modulation permet également d'améliorer le temps de
réponse de l'asservissement de la qualité de l'encre.The principle of such a
Les transferts de fluide entre les différents
volumes se fait par une pompe 14 située au centre du
circuit. Cette pompe 14 joue le rôle de gare de triage.
Elle est équipée d'un capteur de pression 53. On a
ajouté la fonctionnalité mesure de température au
capteur de manière à pouvoir gérer plus correctement la
qualité de l'encre (mesure la température de l'encre au
coeur du système).Fluid transfers between different
volumes is done by a
Le circuit d'encre 9 de l'invention peut être
inclus dans une machine à jet d'encre, comme illustré
sur les figures 5 et 6. Sur ces figures 5 et 6 sont
représentés un bâti 80 sur lequel viennent se
positionner une porte avant 81, un capotage arrière 82,
une interface opérateur 83 qui peut être un écran + une
dalle tactile, un écran graphique + un clavier ou un
écran alphanumérique ou graphique + quelques touches.
Sur la figure 6 est représentée une zone d'appui 84 ou
vient se fixer le circuit 9 de l'invention; cette zone
d'appui permet d'isoler à l'intérieur de la machine les
compartiment hydraulique et électrique (aspect normes
de sécurité). The ink circuit 9 of the invention can be
included in an inkjet machine, as shown
in Figures 5 and 6. In these Figures 5 and 6 are
shown a
Mais il peut, également, être vendu en O.E.M. (ou "Original Equipment Manufacturer") à des fabricants de machines de conditionnement, ou convoyeur, qui veulent intégrer la fonction jet d'encre dans leur machine. Le dispositif de l'invention peut en effet se présenter sous la forme d'un bloc électronique de commande et d'un circuit d'encre reliés entre eux par une liaison série (les messages véhiculés pouvant être interprétés par un protocole multipoint, l'électronique pouvant piloter deux têtes avec deux couleurs différentes). Le bloc électronique de commande et le circuit d'encre peuvent être déportés l'un par rapport à l'autre de quelques centimètres à plusieurs mètres.But it can also be sold in O.E.M. (or "Original Equipment Manufacturer") to manufacturers packaging machines, or conveyor, which want to integrate the inkjet function into their machine. The device of the invention can indeed be present in the form of an electronic block of ink circuit connected by a serial link (the messages conveyed can be interpreted by a multipoint protocol, electronics can drive two heads with two colors different). The electronic control unit and the ink circuit can be deported one relative to the other from a few centimeters to several meters.
La modularité du circuit permet également une utilisation en "batterie" de n circuits (commande multipoint à distance par une seule unité de commande du type 74) pour des applications d'impression grande largeur noir et blanc ou couleur.The modularity of the circuit also allows "battery" use of n circuits (command remote multipoint by a single control unit type 74) for large print applications width black and white or color.
Claims (15)
- Ink circuit comprising an ink cartridge (10), an additive cartridge (11), a recovery tank (12), a storage tank (13), a main filter (24), solenoid valves (8), an ink transfer pump (14) equipped with a pressure/temperature sensor (53), which provides information on the hydraulic and thermal operating conditions, and an air pressure regulator (30), said ink circuit comprising a double face support unit having a hydropneumatic face and an electronic face making it possible to separate the hydraulic, pneumatic and electronic assemblies, all the functional components being installed outside on one or other of the two faces.
- Ink circuit according to claim 1, wherein the air/ink separation is ensured by an arrangement of the components functioning in air (30, 31, 32, 33, 34, 35, 35a, 37, 38, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 56) in the upper part of the circuit and the components functioning mainly in ink (14, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 53) in the lower part of said same circuit.
- Ink circuit according to claim 1, wherein the hydraulic and pneumatic links take place without any piping and without any connection and are integrated into the support unit in the form of channels.
- Ink circuit according to claim 1 comprising a double pressure regulation storage tank (13), the first regulation operating in liquid by means of the pump (14) and corresponding to the jet ink supply and the second regulation functions in air.
- Ink circuit according to claim 1 comprising two solenoid valves (43, 34), one being positioned between the storage tank (13) and the head pressurization or pressurizations through one or more gauged orifices (35) and the other between the gauged orifice or orifices (35) and the pressure regulator (30).
- Ink circuit according to claim 1, wherein the pump (14) is located below the recovery tank (12) and storage tank (13).
- Ink circuit according to claim 1, wherein the main filter (24) is located between the pump (14) and the storage tank (13).
- Ink circuit according to claim 1, comprising a regulatable venturi tube (42) protected by a coalescence filter (44).
- Ink circuit according to claim 1, wherein the filters (24, 44) are installed on the support unit by a rapid fixing system.
- Ink circuit according to claim 1 comprising a single, contactless, level detector (50) in the recovery tank.
- Ink circuit according to claim 1 comprising a programmable efficiency condenser (45) located at the outlet of the recovery tank (12).
- Ink circuit according to claim 8, wherein the outlets of the filter (31) and venturi tube (42) are positioned close to one another, so as to dilute the venturi tube discharges.
- Ink circuit according to claim 1, wherein the ink (10) and additive (11) cartridges are tight and maintained at a pressure close to atmospheric pressure either by the air of the storage tank (13) by means of an adapted cycle of several solenoid valves (22; and 20 or 21), or by ambient air by means of an adapted cycle of several solenoid valves (22a, 20, 21), the operations being controlled by the pressure sensor (53).
- Ink jet machine using an ink circuit according to any one of the claims 1 to 12.
- Conditioning machine or conveyor using an ink circuit according to any one of the claims 1 to 13.
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