ES2201647T3 - Circuito de tinta, maquina a chorro de tinta, y maquina de acondicionamiento, o transportador automatico, que hace uso de un circuito de este tipo. - Google Patents
Circuito de tinta, maquina a chorro de tinta, y maquina de acondicionamiento, o transportador automatico, que hace uso de un circuito de este tipo.Info
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Abstract
La presente invención se refiere a un circuito de tinta que consta de un cartucho de tinta (10), un cartucho de aditivo (11), un depósito de recuperación (12), un acumulador (13), un filtro principal (24), electroválvulas (8), una bomba de trasiego de tinta (14) equipada con un sensor de presión / temperatura (53), un regulador de presión de aire (30), constando el mencionado circuito de tinta de un bloque soporte de doble cara que consta de una cara hidroneumática y de una cara electrónica que permite separar los conjuntos hidráulico, neumático y electrónico, estando montados todos los componentes electrónicos en el exterior sobre una u otra de las dos caras.
Description
Circuito de tinta, máquina a chorro de tinta, y
máquina de acondicionamiento, o transportador automático, que hace
uso de un circuito de este tipo.
La presente invención se refiere a un circuito de
tinta, así como a una máquina de chorro de tinta y a una máquina de
acondicionamiento, o un transportador automático, que hace uso de
un circuito de este tipo.
Un dispositivo de la técnica conocida, se
encuentra descrito en la solicitud de Patente núm.
EP-A-0 646 470.
Otro dispositivo conocido del estado de la
técnica, se encuentra descrito en la Patente
US-A-4 862 192. Este dispositivo es
una impresora por puntos de chorro de tinta, con un circuito de
tinta que comprende un dispositivo para transferir tinta espesa
desde un primer depósito de alimentación y, con independencia de
ésta, el aditivo de un segundo depósito de alimentación, hasta una
cámara de tinta. La tinta procedente de esta cámara de tinta, se
suministra a presión a una cabeza de escritura. La tinta se devuelve
a la cámara de tinta a través de un canal de recuperación, que
atraviesa la cabeza de escritura y que recupera las gotitas de
tinta que no han sido desviadas por necesidades de la escritura. El
dispositivo de transferencia utiliza aire a presión para transportar
la tinta entre un depósito de tinta, conectado a la cabeza de
escritura, un depósito de mezcla, conectado a los depósitos de
alimentación, y un depósito de recuperación, conectado al canal de
recuperación. El depósito de mezcla puede ser conectado
alternativamente a una línea de aspiración o a una línea de
impulsión.
Este dispositivo presenta numerosos
inconvenientes:
- necesita la utilización de un regulador de
presión de aire que debe tener numerosas cualidades: precisión,
rapidez, nada de histéresis para no modificar las condiciones de
funcionamiento de la impresora, tener un diámetro de paso importante
en la evacuación para que no constituya una sobrepresión durante la
transferencia de la tinta que viene con un caudal importante desde
la bomba;
- no permite una regulación de velocidad de las
gotas del chorro de tinta;
- incluye un regulador de presión de precisión,
que es manual;
- incluye otros dos reguladores de presión de
aire (lo que hace que sea tres el número de reguladores
utilizados);
- utiliza una bomba (un volumen) de transferencia
de cilindrada importante, que es unidireccional. Esta bomba, no
reversible, no permite realizar rápidamente todos los ciclos
necesarios para un vaciamiento o un aclarado de la impresora, o para
un cambio de color de la tinta;
- utiliza un filtro principal, aguas abajo del
acumulador, que necesita un ajuste permanente de la presión de
funcionamiento para compensar algún atascamiento de éste;
- el ajuste de aditivo está en función de las
condiciones de funcionamiento y necesita una regulación manual;
- la separación eléctrica/hidráulica se realiza
utilizando electroválvulas que comandan válvulas de regulación
neumático. Este principio de alternancia aumenta el número de
componentes (aspectos de fiabilidad y de coste);
- incluye componentes integrados en el interior
de un bloque mecanizado;
- no existe sensor de temperatura. Las
variaciones de temperatura pueden, por tanto, ser interpretadas
como variaciones de calidad de la tinta.
La invención tiene por objeto un circuito de
tinta que permite subsanar estos diversos inconvenientes.
La presente invención describe un circuito de
tinta que comprende, en particular, un cartucho de tinta, un
cartucho de aditivo, un depósito de recuperación, un acumulador, un
filtro principal, electroválvulas, una bomba de transferencia de
tinta equipada con un sensor de presión y de temperatura, que
informa sobre las condiciones hidráulicas y térmicas de
funcionamiento, un regulador de presión de aire; estando
caracterizado este circuito de tinta porque comprende un bloque
soporte de doble cara que comprende una cara hidroneumática y una
cara electrónica que permite separar los conjuntos hidráulico,
neumático y electrónico, estando montados todos los componentes
funcionales por el exterior, sobre una u otra de las dos caras.
Ventajosamente, la disposición relativa de
algunos componentes contribuye a mejorar la funcionalidad global
del circuito de tinta: así, la separación de aire/tinta queda
asegurada por una disposición de los componentes que funcionan con
aire en la parte alta del circuito, y de los componentes que
funcionan principalmente con tinta en la parte baja de este mismo
circuito (separación natural por gravedad). Por otra parte, la
bomba se sitúa por debajo del depósito de recuperación y del
acumulador, con el fin de asegurar, de manera natural, un purgado
de esta bomba.
En el acumulador, una primera regulación de
presión queda asegurada, en cuanto a líquido, por medio de la
bomba, mientas que una segunda regulación queda asegurada, en
cuanto a aire, por medio de dos electroválvulas, estando una
dispuesta entre el acumulador y la (o las) presurización(es)
de cabeza a través de uno (o más) orificio(s)
calibrado(s), y la otra entre el (o los) orificio(s)
calibrado(s) y el regulador de presión.
La primera electroválvula permite inflar o
desinflar el acumulador de forma independiente de la bomba.
La segunda electroválvula permite gobernar la
presurización de cabeza; estando esta opción directamente comandada
por lógica:
* para tener una presurización permanente de la
cabeza, estando esta electroválvula en posición abierta (regulación
eléctrico permanente);
* para eliminar la presurización, estando el
regulación de esta electroválvula desactivado.
Una tercera electroválvula permite regular la
alimentación de un venturi (generación de la presión reducida).
Esta electroválvula permite, en particular, interrumpir la presión
reducida cuando se para el o los chorro(s) de tinta. Se evita
así, en particular, la deriva de calidad de la tinta (evaporación
inútil) que se produce con la parada del chorro de tinta sobre los
circuitos que no tienen la posibilidad de interrumpir la generación
de la presión reducida.
Ventajosamente, el sensor de presión, que puede
estar situado en la bomba, permite controlar la presión motriz de
la bomba. El ciclo de control de la presión motriz está comandado
por electroválvulas.
La presión manifestada por el sensor de
presión/temperatura, es entonces muy próxima a la presión que
impera en la cámara. Esta presión es igualmente muy próxima a la
presión que impera a la salida del regulador de presión. Este sensor
juega el papel de presostato, y se utiliza también para controlar
la presencia de la red de aire.
El sensor de presión y de temperatura permite,
durante la fase de regulación de los parámetros de funcionamiento
de la máquina, informar sobre la presión regulada a la salida del
regulador y sobre la presión reducida que existe en el depósito de
recuperación. En otros circuitos de la técnica anterior, estas
informaciones son proporcionadas por un manómetro de aguja
(únicamente para indicar la presión regulada) y un vacuómetro de
aguja (únicamente para indicar la presión reducida de
funcionamiento). Este sensor permite evitar la multiplicidad de
componentes y proporciona una información más precisa y más simple
(el nivel de presión se pone de relieve directamente sobre la
pantalla de la máquina) que los indicadores de aguja. Esta
información es aprovechable directamente mediante lógica.
Ventajosamente, las conexiones hidráulicas y
neumáticas en el interior del circuito, se realizan sin tubo y sin
ninguna conexión, y están integradas directamente por moldeo en el
bloque, en forma de canales. Las uniones hidráulicas con la cabeza
se realizan por medio de racores rápidos
auto-obturadores. Los filtros de aire se han montado
en el bloque por medio de un sistema de fijación rápida (tipo
tornillo o bayoneta). No se ha conectado tubo alguno a estos
filtros, con lo que el cambio de estos elementos resulta ser una
operación simple y no necesita ninguna herramienta (el montaje y el
desmontaje son posibles a mano).
Además, la accesibilidad de los cartuchos de
tinta y de aditivo y del filtro principal asociado a la utilización
de la bomba reversible, permite asegurar un cambio rápido de
color.
Ventajosamente, el circuito de tinta comprende un
acumulador de doble regulación de presión (por aire o por líquido).
La primera regulación funciona en líquido por medio de la bomba, y
corresponde a la alimentación de tinta del chorro; la segunda
regulación funciona en aire.
Esta regulación de aire permite, en particular,
realizar el relevo de la regulación de líquido cuando los depósitos
contenedores de la tinta están vacíos. Se utiliza así toda la tinta
contenida en la máquina (incluyendo la del acumulador) antes de
manifestar un defecto que bloquee la máquina. Esto permite asegurar
igualmente el mantenimiento de una presión estable en este
acumulador durante el ciclo de puesta a la presión atmosférica de
los cartuchos. También permite asegurar la alimentación de la bolsa
de aire del acumulador, y todo esto sin pasar por la bomba. También
permite hacer variar muy rápidamente y en toda su extensión (que va
desde la presión reducida generada por el venturi hasta la presión
de salida del regulador), la presión que impera en este acumulador,
siendo estas variaciones rápidas y controladas de la presión que
impera en el acumulador utilizadas principalmente para los ciclos
de parada y comienzo del, o de los, chorro(s), o para hacer
un rellenado rápido del acumulador (posibilidad de poner el
acumulador en presión reducida). La regulación de presión de aire
del acumulador, está asociada a un tiempo de alimentación eléctrica
de la electroválvula de regulación cuando tanto la presión de la
electroválvula de regulación como la presión aguas arriba de la
electroválvula es, o bien la presión atmosférica cuando la
electroválvula está cerrada y se desea disminuir la presión del
acumulador, o bien la presión regulada presente a la salida del
regulador cuando la electroválvula está abierta y se desea aumentar
la presión del acumulador.
Ventajosamente el circuito de tinta comprende un
filtro principal para la tinta que está situado entre la bomba y el
acumulador.
Ventajosamente el circuito de tinta comprende un
único detector de nivel que es del tipo sin contacto (seguridad
intrínseca por construcción); un condensador de eficacia
programable (en función del tipo de tinta, de la temperatura
ambiente, de los ciclos en curso, ...), situado a la salida del
depósito de recuperación para condensar y recuperar los componentes
volátiles de la tinta, estando este condensador realizado, por
ejemplo, a partir de una célula de efecto Peltier.
Ventajosamente el circuito de tinta comprende un
venturi regulable (generación de la presión reducida), protegido
por un filtro de coalescencia. Este filtro de coalescencia, situado
a la entrada del circuito, controla y asegura la calidad del aire
(niveles de polución, de humedad relativa y de cantidad de aceite).
La purga de este filtro es una purga permanente a través de un
orificio calibrado. Un principio de purgado de este tipo no incluye
pieza móvil alguna, lo que le confiere un nivel de fiabilidad muy
superior al de los sistemas automáticos existentes.
Ventajosamente las salidas del filtro 31 y del
venturi están situadas de forma próxima, con el fin de llevar a
cabo un fenómeno de dilución de los residuos del venturi.
Los conjuntos electrónico y fluídico son barridos
de forma permanente por medio de un caudal de aire que tiene una
calidad controlada por el filtro de coalescencia. Estos barridos
crean una ligera sobrepresión en el interior de la máquina,
obteniéndose así un índice de protección elevado frente al polvo
(IP6X, por ejemplo).
Los barridos de las partes electrónica y
fluídica, se mantienen presentes durante la parada de la máquina.
El funcionamiento de estos barridos no está condicionado más que
por la presencia de la red de aire a la entrada del filtro.
Las salidas del filtro de coalescencia y del
venturi están conectadas a un mismo componente "T". El tercer
orificio de esta "T" está conectado por el exterior de la
máquina, lo que permite diluir los vapores de disolvente expulsados
al exterior, con una polución muy baja que no llega a los niveles
tolerados. En una variante de realización, se puede obtener
igualmente el mismo efecto sin conectar las dos salidas (filtro y
venturi), sino conectándolas individualmente a la parte baja de la
máquina. Las dos conexiones estarán entonces situadas de manera
próxima cada una con la otra.
Ventajosamente los cartuchos de tinta y de
aditivo son estancos y se mantienen a una presión próxima a la
presión atmosférica por medio del aire del acumulador, gracias a un
ciclo adaptado de varias electroválvulas, estando la operación
controlada por el sensor de presión.
La invención se refiere igualmente a una máquina
de chorro de tinta que utiliza un circuito de tinta de este tipo y
a una máquina de acondicionamiento, o a un transportador
automático, que utiliza un circuito de tinta de este tipo.
Las ventajas del circuito de tinta de la
invención, son las siguientes:
- la realización de un circuito
electro-hidro-neumático autónomo que
integra el conjunto de sensores y accionadores necesarios para su
funcionamiento, y la electrónica de gobierno asociada. El circuito
de tinta constituye un conjunto autónomo asemejable a un autómata
controlado por una conexión serie de datos bidireccionales. Esta
arquitectura permite, por una parte, montar y probar, de forma
autónoma, el conjunto del circuito, y por otra parte, utilizar el
circuito como un componente en aplicaciones específicas (impresión
multicolor, por ejemplo);
- la simplicidad y la muy buena separación de los
conjuntos (hidráulico, neumático, electrónico): dos caras, a saber,
una cara hidroneumática y una cara electrónica. Esta separación en
la disposición de los componentes, permite distinguir muy
fácilmente la zona fluídica (lado hidráulico) y la zona electrónica,
con una ventaja evidente para la seguridad de funcionamiento;
- la realización de un circuito hidráulico de
doble cara, con facilidades de fabricación, de acceso y de
mantenimiento. Todos los componentes funcionales (filtros, venturi,
bomba, electroválvulas, sensor de presión y nivel, condensador,
...), están montados por el exterior, sobre una u otra de las
caras, y por tanto son rápidamente accesibles;
- la realización de un circuito cerrado (aislado
del aire del ambiente). Con la parada de la máquina, el circuito se
encuentra aislado del exterior, lo que permite evitar los fenómenos
de secado asociados a los intercambios de aire/tinta;
- la utilización de un regulador de presión de
aire por regulación digital;
- la integración de un sensor de presión y de
temperatura en la bomba de transferencia de tinta;
- la utilización de un recuperador de disolvente
(por ejemplo, condensador con célula de efecto Peltier), de
eficacia programable;
- la posición particular del filtro principal que
permite prever:
- *
- una regulación optimizada de la calidad de la tinta, pudiendo indicar en particular que el atascamiento del filtro no tiene influencia sobre la calidad de la tinta,
- *
- una determinación automatizada del cambio de filtro;
- la utilización de un filtro de coalescencia
para proteger el venturi, el cual es un elemento sensible;
- la determinación de los niveles de tinta en los
diferentes volúmenes por medio de la bomba;
- la utilización de una bomba de transferencia de
tinta de regulación totalmente neumático. Esta bomba reversible
asegura el conjunto de intercambios bidireccionales de líquido
entre todos sus vecinos (cartuchos y depósitos);
- un balance térmico muy bajo ligado al hecho de
que el "motor" de la impresora es el aire a presión de la red
de fábrica, lo que permite predecir una elevación interna de
temperatura muy baja ( <5ºC).
Contrariamente al dispositivo de la técnica
anterior descrita en lo que antecede, el circuito de tinta de la
invención permite:
- regular de manera continua la velocidad de las
gotas del chorro de tinta;
- regular de manera electrónica la presión, con
una dependencia permanente;
- transferir el líquido en cualquier condición.
La bomba del circuito de la invención tiene, en efecto, numerosas
funciones:
- *
- transferir líquido entre dos depósitos;
- *
- agitación, removido de un depósito;
- *
- medición del volumen transferido;
- *
- medición de la presión (presión reducida) en un depósito;
- *
- medición del nivel en un depósito. Se mide, en particular, la cantidad de aire en el depósito bajo presión (acumulador), conociendo el volumen total de este acumulador, se deduce por diferencia el volumen de tinta y sobre todo el nivel de tinta de este acumulador;
- *
- control de la presión de la red;
- desasociar el nivel de atascamiento del filtro
principal, que está situado entre la bomba y el acumulador, de la
viscosidad de la tinta, siendo la presión compensada de manera
automática. Una medición dinámica (cálculo de la energía de
transferencia al acumulador), permite saber si el filtro está
atascado;
- hacer que la adición de aditivo no dependa ya
más de las condiciones de funcionamiento (todo pasa por la bomba,
que tiene un volumen de cámara conocido);
- realizar la separación eléctrica/hidráulica en
el interior de las electroválvulas, utilizando membranas
separadoras que realizan una separación física entre la parte
eléctrica y la parte hidráulica, siendo por tanto las
electroválvulas comandadas directamente;
- utilizar un circuito de doble cara con dos
compartimentos aislados y presurizados, teniendo lugar el
mantenimiento del primer nivel solamente en el compartimento
hidráulico de la parte delantera de la máquina;
- utilizar un sensor de presión y de temperatura
integrado en la bomba, lo que permite controlar la calidad de la
tinta;
- utilizar un detector de nivel sin contacto,
dispuesto sobre la pared del depósito de recuperación. Este sensor
permite conocer (salida analógica o varios valores de nivel), el
nivel y por tanto el volumen de la tinta contenida en el depósito de
recuperación;
- utilizar el conocimiento de los volúmenes de
tinta contenida en el depósito de recuperación, en el acumulador y
en la cámara de la bomba, para poder manejar completamente las
correcciones de concentración de aditivo necesarias para el
mantenimiento de la calidad de la tinta;
- utilizar un condensador (por ejemplo, de efecto
Peltier), con el que se puede gobernar la eficacia en función de la
temperatura, según las características de funcionamiento, con el
fin de rechazar menos vapores de los componentes volátiles de la
tinta.
Estas características del circuito de la
invención permiten:
- reducir el número de componentes (tuberías,
racores, pequeños bloques soporte, ....);
- tener un circuito compacto;
- integrar directamente los depósitos (tampón,
acumulador, condensador) en el bloque soporte;
- reducir los costes de manera importante,
obteniendo directamente por moldeo el bloque soporte del conjunto
de los componentes;
- separar mejor las partes electrónica e
hidroneumática (aspecto importante para las normas de
seguridad);
- limitar las intervenciones de mantenimiento del
primer nivel sobre una sola cara del circuito (cara delantera,
directamente accesible para el operador);
- simplificar el mantenimiento (todos los
componentes son accesibles desde el exterior sin ningún desmontaje
previo);
- obtener un circuito de tinta autónomo e
integrable en otras unidades distintas de las impresoras de chorro
de tinta; en efecto, solamente se necesita energía eléctrica, aire
comprimido, y regulaciones adaptadas (a través de la conexión serie
de gobierno) para hacer funcionar el circuito. Este concepto de
autonomía permite simplificar la fabricación (prueba de integración
completa de aire a partir de un ordenador).
Las Figuras 1 y 2 ilustran el circuito de tinta
de la invención, respectivamente según una vista delantera y una
vista trasera;
La Figura 3 ilustra el esquema hidroneumático del
circuito de tinta de la invención;
La Figura 4 ilustra el esquema eléctrico del
circuito de tinta de la invención;
Las Figuras 5 y 6 ilustran una máquina de chorro
de tinta que utiliza el circuito de la invención.
El circuito de tinta 9, tal como se ha
representado en las Figuras 1, 2 y 3, comprende en particular un
cartucho de tinta 10, un cartucho de aditivo 11, un depósito de
recuperación 12, y un acumulador 13, estando cada uno de estos
distintos elementos conectado a una bomba 14 de transferencia de
tinta, filtros de aire 31 y 44, un filtro de tinta 24, un regulador
de presión 30, un condensador 45 y su radiador 47, canales de
conexión sobre los que se han dispuesto electroválvulas 8 (ó 20,
21, 22, 23, 25, 34, 37, 40, 43), y una tarjeta electrónica 27 de
regulación de estos distintos elementos.
La cara delantera del circuito, ilustrada en la
Figura 1, incorpora los componentes hidráulicos y neumáticos
(filtros 24, 31 y 44; bomba 14; acumulador 13; cartuchos 10 y 11;
regulador 30), accesibles desde el exterior, estando los componentes
hidráulicos situados en la parte baja, y los componentes neumáticos
en la parte alta. La cara trasera del circuito, ilustrada en la
Figura 2, incorpora los componentes eléctricos y electrónicos
(electroválvulas 8, condensador 45, sensor de presión/temperatura
53, sensor de nivel 50, tarjeta electrónica 27).
Las partes bajas del cartucho de tinta 10, del
cartucho de aditivo 11, y las partes alta y baja del acumulador 13,
se han conectado a un mismo orificio de aspiración- impulsión de la
bomba 14, a través de, respectivamente, electroválvulas 20, 21, 22 y
23. Un filtro 24, llamado "principal", se encuentra dispuesto
entre la parte baja del acumulador 13 y la electroválvula 23. La
parte baja del acumulador 13 se ha conectado igualmente a la cabeza
de proyección de tinta. La parte baja del depósito de recuperación
12 se ha conectado a un segundo orificio de
impulsión-aspiración de la bomba 14, a través de una
electroválvula 25.
El circuito de tinta 9 comprende asimismo un
regulador de presión 30 conectado, por la entrada, a la red de aire
comprimido (5 - 10 bares) por medio de un filtro de aire 31, y por
la salida, a los barridos electrónico y de circuito de tinta a
través de dos orificios calibrados 32 y 33. La salida del regulador
de presión 30 se ha conectado asimismo:
- a la presurización de cabeza, por medio de una
electroválvula 34 y de un orificio calibrado 35;
- al acumulador 13, a través de una
electroválvula 34, de un orificio calibrado 35a, y de otra
electroválvula 43;
- a la bomba 14 y a un orificio de descompresión
38, a través de una electroválvula 37;
- a la bomba 14;
- a un rechazo exterior por medio de una
electroválvula 40, de un orificio calibrado regulable 41, y de un
venturi 42, estando igualmente la parte baja del filtro 31
conectada a este rechazo exterior a través de un orificio calibrado
46.
La parte alta del acumulador 13 se ha conectado
al punto común de la electroválvula 34 y del orificio calibrado 35,
por medio de una electroválvula 43, a través del orificio calibrado
35a.
La parte alta del depósito de recuperación 12 se
ha conectado al venturi 42 a través de un filtro 44 y de un
condensador 45, y su parte baja a la aspiración del canal de tinta
situado en la parte baja de la cabeza de proyección de tinta. Un
sensor de nivel, por ejemplo un detector 50, ha sido fijado a la
pared del depósito de recuperación 12. Un sensor de
presión/temperatura 53, ha sido situado en la bomba 14.
La presión a la salida del regulador de presión
30, es ligeramente superior a la presión en el acumulador 13.
El acumulador 13 es un sistema de doble
regulación:
- la electroválvula 43 está cerrada;
- se introduce tinta por un acceso en el
acumulador 13, el cual tiene, gracias a su bolsa de aire situada en
la parte superior, un papel anti-pulsatorio
hidráulico, y juega el papel de un condensador que permite alisar
la curva de consumo. Los dimensionamientos de los volúmenes de la
cámara de la bomba 14 y de la bolsa de aire del acumulador 13, son
tales que la adición instantánea de un volumen de bomba al
acumulador, no llega a modificar de manera significativa la presión
de este acumulador. Típicamente, una relación de 200 entre el
volumen de la bolsa de aire y el volumen de la cámara de la bomba,
es un límite inferior aceptable;
- se mide la presión de forma permanente, con la
ayuda de un sensor 53;
- se efectúa una adición elemental de tinta con
la ayuda de la bomba 14, para sustituir cíclicamente la tinta
consumida por el chorro.
- no pasa nada por la bomba 14; se comprueba la
presión con la ayuda del sensor 53;
- dado que no se puede añadir más tinta, debido
al hecho de que el cartucho 10 y el depósito de recuperación 12
están vacíos, el acumulador se vacía suavemente (caudal del
chorro), y la presión de éste tendrá tendencia a disminuir. También,
al estar la electroválvula 34 abierta durante el funcionamiento
normal, se abre la electroválvula 43 de forma intermitente durante
tiempos muy cortos, lo que permite mantener la presión en el
acumulador 13; se vuelve a añadir tanto aire como pérdida de volumen
de líquido.
Este sistema 13 permite obtener una autonomía de
varias horas, incluso con un cartucho de tinta vacío. Gracias a
estas electroválvulas 34 y 43, se realiza un regulador de presión
muy preciso, cuyo ciclo de apertura/cierre es del orden de algunos
milisegundos. Se puede aproximar una precisión del orden de algunos
milibares. Se obtiene un regulador con una precisión mejor que un
uno por mil.
A título de ejemplo, se obtiene un funcionamiento
óptimo (calidad de impresión y autonomía de tinta) para un
acumulador 13 que incluye proporciones de 1/3 de aire y 2/3 de
tinta. Si la proporción de tinta aumenta, se puede utilizar también
la regulación constituida por las electroválvulas 34 y 43.
Con la puesta en marcha del dispositivo de la
invención, se tiene interés en comenzar a alta presión, con el fin
de obtener un buen inicio del chorro de tinta. Se puede, para esto,
"inflar" el acumulador hasta el máximo con la ayuda de las
electroválvulas 34 y 43. Este inflado no necesita más que unos
segundos, y por tanto no llega a aumentar prácticamente el tiempo
de puesta en marcha de la máquina.
El dispositivo de la invención permite efectuar
una medición de la bolsa de aire del acumulador 13. La tinta se
rechaza con la bomba 14. El volumen de la capa de aire en el
acumulador 13, disminuye en \DeltaV. Si se desprecia el caudal de
tinta que sale de éste durante este tiempo, se tiene una variación
de presión \DeltaP tal como:
\frac{\Delta P}{P}=
\alpha\frac{\Delta
V}{V}
Siendo el coeficiente \alpha (próximo a 1)
conocido, siendo \DeltaV la cilindrada de la bomba, V el volumen
de la bolsa de aire; siendo medidos P y \DeltaP con la ayuda del
sensor 53, se puede calcular V. Se puede utilizar una "lupa"
electrónica para la medición de \DeltaP en caso de que la
resolución del convertidor de medición no sea suficiente.
La tarjeta electrónica 27, ilustrada en la Figura
4, permite gobernar estos diferentes elementos. Aquella
comprende:
- un microprocesador 55, por ejemplo del tipo
\muPD78F0058, dotado de su programa de funcionamiento;
- diferentes interfaces 56, 57 y 58 de salida,
para gobernar:
* las electroválvulas 8;
* el condensador 45;
* un agitador 38;
* y los visores de control situados en la
tarjeta;
- diferentes interfaces 60 y 61 de entrada, para
recibir señales procedentes especialmente del sensor de
presión/temperatura 53.
El circuito interfaz 60 comprende un amplificador
70 de presión, un amplificador 71 de lupa (el circuito lupa puede
ser suprimido si el convertidor de medición tiene resolución
suficiente), y un amplificador 72 de temperatura. La tarjeta
electrónica 27 está conectada igualmente a contactos 73 de seguridad
(apertura de puerta), y a un terminal 74 por medio de una conexión
serie de regulación bidireccional.
Para recapitular, el circuito de la invención
presenta las siguientes especificidades:
La presión que impera en el acumulador 13, puede
ser ajustada y mantenida:
- por medio de la bomba 14, con adiciones o
extracciones de líquido. Esta regulación es precisa, pero lenta;
- por medio de las electroválvulas 34 y 43
mediante adiciones o extracciones de aire: esta regulación es
precisa y rápida.
Esta doble regulación es muy interesante, puesto
que permite separar la utilización de la bomba 14, del
mantenimiento de la velocidad del chorro de tinta. La primera
aplicación consiste en el aumento de la autonomía de funcionamiento
del circuito cuando no hay tinta en los depósitos (cartucho de
tinta y depósito de recuperación). Se puede utilizar prácticamente
toda la tinta contenida en el circuito. Otra posibilidad consiste
en el cambio rápido de las condiciones de funcionamiento (aumento o
disminución de la presión), gracias a la regulación de la presión de
aire (con las electroválvulas 34 y 43). Se utiliza esta posibilidad
para las operaciones de comienzo del chorro (comienzo a alta
presión, por ejemplo), de interrupción de chorro (interrupción a
baja presión, por ejemplo), o de operación de mantenimiento (del
chorro o de la máquina).
El sensor de presión 53 está situado en la bomba
14. Con el fin de traducir mejor el comportamiento del circuito, se
ha optimizado este sensor, integrando la medición de la
temperatura. Esta medición de temperatura se utiliza, en particular,
para la regulación de la calidad de la tinta en función de su
temperatura (dependiendo de la temperatura ambiente): se puede
trabajar a concentración constante (o en cualquier otro estado
incluido entre concentración constante y viscosidad constante),
interpretando las dos mediciones de viscosidad y de temperatura en
relación a la curva de la tinta, con "viscosidad = f
(temperatura)"; esta curva, específica para cada una de las
tintas, es decir, dependiente del lote de fabricación, se memoriza
en la parte electrónica de la máquina.
El filtro principal 24 se encuentra situado entre
la bomba 14 y el acumulador 13. Este emplazamiento privilegiado,
permite:
- la medición del atascamiento del filtro 24,
midiendo la evolución en el tiempo de la energía necesaria al
transferir la tinta desde la bomba 14 hacia el acumulador 13, a
través de este filtro 24;
- tener una presión de funcionamiento (presión en
el acumulador 13) que se mantiene independiente del grado de
atascamiento del filtro (medición en estática de la presión del
acumulador con la electroválvula 23 abierta).
El circuito equipado con un regulador de aire que
se adapte a las condiciones de la red (con las electroválvulas 34 y
43), no demanda rendimientos particulares al regulador de entrada
30. La única condición de funcionamiento del circuito consiste en
tener una presión a la salida del regulador 30 que sea superior a la
presión de funcionamiento. El papel del regulador 30 de entrada es
únicamente el de evitar las variaciones fuertes de la presión (una
desviación directa sobre la red presentaría este riesgo). Por otra
parte, un filtro sub-micrónico, de purgado
permanente, asociado a este regulador, permite obtener una calidad
de aire (ausencia de agua, de aceite y de impurezas) compatible con
la funcionalidad del circuito.
El bombeo del líquido a los cartuchos estancos 10
y 11, entraña una puesta bajo presión reducida de estos últimos.
Con el fin de garantizar los rendimientos de aspiración de la bomba
14 en los cartuchos 10 y 11, se ha previsto mantener un nivel de
presión en estos cartuchos próximo a la presión atmosférica. Esto se
realiza por medio del aire del acumulador 13, a través de la
electroválvula 22. El sensor de presión 53 integrado en la bomba
14, permite gobernar la maniobra con precisión. Este principio
permite evitar una toma de aire de la atmósfera. En efecto, si por
ejemplo la electroválvula 22 tuviera su orificio de entrada a la
presión atmosférica, entonces se correría el riesgo de un fenómeno
de secado (y por tanto de pegado) de esta electroválvula.
Por el contrario, el circuito de la invención es
un circuito cerrado para este tipo de secuencia. Se puede incluso
optimizar las secuencias de funcionamiento para que la
electroválvula 22 tenga sus dos orificios con el líquido durante
prácticamente todo el funcionamiento de la impresora, siendo el
paso de aire de las electroválvulas muy breve, y estando asociado
únicamente al ciclo de "re-inflado" de los
cartuchos.
Se puede obtener una variante de reposición al
aire de los cartuchos utilizando la electroválvula 22a. Con el fin
de evitar el riesgo de pegado de esta electroválvula, esta última
se coloca entre la electroválvula 21 y el cartucho de aditivo. En
efecto, el aditivo se seca sin dejar extracto seco, y por lo tanto
sin posibilidad de crear una situación de pegado.
La reposición al aire del cartucho de aditivo se
hace mediante la apertura de esta electroválvula 22a.
La reposición al aire del cartucho de tinta se
hace por apertura simultánea de las electroválvulas 22a, 21 y
20.
Una de las funciones principales de este tipo de
circuito, consiste en evitar una transferencia de tinta hacia las
partes al aire (riesgo de secado de la tinta, y por tanto de pegado
de las electroválvulas). El único punto no controlable por el sensor
de presión 53, es el nivel de tinta en el depósito de recuperación
12. Para evitar cualquier accidente grave de funcionamiento
(desbordamiento del depósito 12), se ha dotado a este depósito de
recuperación 12 con un detector de nivel 50.
Además, este detector de nivel 50 ( de tipo de
efecto hall o capacitivo, con una medición sin contacto a través de
la pared del depósito), permite una seguridad total. La tecnología
del sensor utilizado permite a la vez una medición de todo o nada
(para la determinación de uno o de varios umbrales, por ejemplo), o
una medición en continuo (con una salida analógica imagen del nivel
de líquido, por ejemplo). Considerando la alta inflamabilidad de
las tintas utilizadas (riesgo de explosión), la utilización de un
sensor sin contacto (ningún contacto eléctrico en la tinta) permite
obtener, en virtud de su construcción, una seguridad intrínseca de
funcionamiento.
Este filtro 44 es mucho más pequeño que el del
dispositivo de la técnica anterior descrito en lo que antecede.
La puesta en presión reducida del depósito de
recuperación, está asegurada por el venturi 42. Este venturi se
alimenta con aire a presión cuando la electroválvula 40 está
abierta. Algunos segundos después de la interrupción del chorro, se
cierra la electroválvula 40, lo que permite evitar el riesgo de
secado del depósito de recuperación durante una parada larga.
Además, esta electroválvula 40 permite, al estar cerrada, evitar
una evaporación de los componentes volátiles mientras el chorro no
esté en marcha. Se evita así una evolución de la calidad de la
tinta para períodos de espera de la utilización de la impresora.
Estas operaciones más técnicas y económicas justifican la presencia
de esta electroválvula 40, no presente en los circuitos conocidos de
la técnica anterior.
El principio de un condensador 45 de este tipo,
es bien conocido por los expertos en la materia, y consiste en
utilizar la fuente fría de este sistema para condensar, y por tanto
recuperar, los componentes volátiles de la tinta (reducción del
consumo de aditivo, y por tanto de los costes de explotación para
el cliente). La originalidad con relación al mismo principio
utilizado en los dispositivos de la técnica anterior, consiste en no
alimentar este componente de forma permanente, lo que permite
adaptar su eficacia. Cuando se desea reducir la eficacia del
sistema, se reduce su tiempo de alimentación. La modulación de la
alimentación eléctrica se traduce en una modulación de la eficacia.
Este principio de modulación permite una adaptación de la eficacia
según el tipo de cabeza utilizada y el tipo de tinta. Esta
modulación permite asimismo mejorar el tiempo de respuesta del
mecanismo de calidad de la tinta.
Las transferencias de fluido entre los diferentes
volúmenes, se realizan por medio de una bomba 14 situada en el
centro del circuito. Esta bomba 14 juega el papel de estación de
clasificación. Está equipada con un sensor de presión 53. Se ha
añadido la funcionalidad de medición de temperatura al sensor, con
el fin de poder gestionar más correctamente la calidad de la tinta
(medición de la temperatura de la tinta en el corazón del
sistema).
El circuito de tinta 9 de la invención, puede
estar incluido en una máquina de chorro de tinta, como se ha
ilustrado en las Figuras 5 y 6. En estas Figuras 5 y 6 se ha
representado un armazón 80 sobre el que se posiciona una puerta
delantera 81, una capota trasera 82, un interfaz 83 de operador que
puede ser una pantalla + un mosaico táctil, una pantalla gráfica +
un teclado o una pantalla alfanumérica o gráfica + algunas teclas.
En la Figura 6 se ha representado una zona de apoyo 84 donde se
fija el circuito 9 de la invención; esta zona de apoyo permite
aislar en el interior de la máquina, los compartimentos hidráulico
y eléctrico (a la vista de las normas de seguridad).
Pero, de igual modo, se puede vender también en
O.E.M. (u "Original Equipment Manufacturer") a los fabricantes
de máquinas de acondicionamiento, o de transporte, que deseen
integrar la función de chorro de tinta en su máquina. El dispositivo
de la invención puede presentarse, en efecto, bajo la forma de un
bloque electrónico de regulación y de un circuito de tinta
conectados entre sí por medio de una conexión serie (los mensajes
vehiculados pueden ser interpretados mediante un protocolo
multipunto, pudiendo la electrónica gobernar dos cabezas con dos
colores diferentes). El bloque electrónico de regulación y el
circuito de tinta pueden estar separados, uno con
respecto al otro, desde algunos centímetros hasta
varios metros.
respecto al otro, desde algunos centímetros hasta
varios metros.
La modularidad del circuito permite asimismo una
utilización en "batería" de n circuitos (regulación multipunto
a distancia por medio de una sola unidad de regulación de tipo 74)
para aplicaciones de impresión de gran anchura en blanco y negro o
en color.
Claims (15)
1. Circuito de tinta, que comprende un cartucho
de tinta (10), un cartucho de aditivo (11), un depósito de
recuperación (12), un acumulador (13), un filtro principal (24),
electroválvulas (8), una bomba de transferencia de tinta (14)
equipada con un sensor de presión/temperatura (53), que informa
sobre las condiciones hidráulicas y térmicas de funcionamiento, un
regulador de presión de aire (30); comprendiendo el circuito de
tinta un bloque soporte de doble cara, que comprende una cara
hidroneumática y una cara electrónica que permite separar los
conjuntos hidráulico, neumático y electrónico, estando todos los
componentes funcionales montados por el exterior, sobre una u otra
de las dos caras.
2. Circuito de tinta según la reivindicación 1,
en el que la separación aire/tinta está asegurada por una
disposición de los componentes que funcionan con aire (30, 31, 32,
33, 34, 35, 35a, 37, 38, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46) en la parte
alta del circuito, y de los componentes que funcionan
principalmente con tinta (14, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 53) en la
parte baja de este mismo circuito.
3. Circuito de tinta según la reivindicación 1,
en el que las conexiones hidráulicas y neumáticas se realizan sin
tubo y sin ninguna conexión, y están integradas en el bloque
soporte en forma de canales.
4. Circuito de tinta según la reivindicación 1,
que comprende un acumulador (13) de doble regulación de presión;
funcionando la primera regulación con líquido, por medio de la
bomba (14), y correspondiendo a la alimentación de tinta al chorro,
y funcionando la segunda regulación con aire.
5. Circuito de tinta según la reivindicación 1,
que comprende dos electroválvulas (43, 34), estando una dispuesta
entre el acumulador (13) y la (o las) presurización(es) de
cabeza a través de uno (o más) orificio(s)
calibrado(s) (35), y la otra entre el (o los)
orificio(s) calibrado(s) (35) y el regulador de
presión (30).
6. Circuito de tinta según la reivindicación 1,
en el que la bomba (14) está situada por debajo del depósito de
recuperación (12) y del acumulador (13).
7. Circuito de tinta según la reivindicación 1,
en el que el filtro principal (24) está situado entre la bomba (14)
y el acumulador (13).
8. Circuito de tinta según la reivindicación 1,
que comprende un venturi regulable (42) protegido por un filtro de
coalescencia (44).
9. Circuito de tinta según la reivindicación 1,
en el que los filtros (24, 44) están montados en el bloque soporte
por medio de un sistema de fijación rápida.
10. Circuito de tinta según la reivindicación 1,
que comprende un único detector de nivel (50) sin contacto, situado
en el depósito de recuperación.
11. Circuito de tinta según la reivindicación 1,
que comprende un condensador (45), de eficacia programable, situado
a la salida del depósito de recuperación (12).
12. Circuito de tinta según la reivindicación 8,
en el que las salidas del filtro (31) y del venturi (42) están
situadas de manera próxima, con el fin de efectuar un fenómeno de
dilución de los residuos del venturi.
13. Circuito de tinta según la reivindicación 1,
en el que los cartuchos de tinta (10) y de aditivo (11) son
estancos, y se mantienen a una presión próxima a la presión
atmosférica, ya sea mediante el aire del acumulador (13) gracias a
un ciclo adaptado de varias electroválvulas (22; y 20 ó 21), o ya
sea por medio del aire del ambiente gracias a un ciclo adaptado de
varias electroválvulas (22a, 20, 21), estando las operaciones
controladas por el sensor de presión (53).
14. Máquina de chorro de tinta que utiliza un
circuito de tinta según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
12.
15. Máquina de acondicionamiento, o transportador
automático, que utiliza un circuito de tinta según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 13.
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