ES2207918T3 - Procedimiento de proyeccion de un liquido electricamente conductor y dispositivo de impresion por chorro de tinta continuo utilizando este procedimiento. - Google Patents
Procedimiento de proyeccion de un liquido electricamente conductor y dispositivo de impresion por chorro de tinta continuo utilizando este procedimiento.Info
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Abstract
UNO O VARIOS CHORROS (14) DE UN LIQUIDO ELECTRICAMENTE CONDUCTOR, TAL COMO TINTA, SE EMITEN A UNA VELOCIDAD V J DA DOS Y ESTIMULADOS PARA FORMAR GOTAS (22, 24), A UNA FRECUENCIA F, EN DOS PUNTOS DE RUPTURA (C, L) SEPARADOS POR UNA DISTANCIA DL D ESTRICTAMENTE INFERIOR A LA LONGITUD DE ONDA LA DEL CHORRO; DEFINIDA POR LA RELACION LA = V J /F. EN LA CERCAN IA RESPECTIVA DE ESTOS PUNTOS DE ROTURA (C, L), SE CREA (20) DOS ZONAS CONTIGUAS QUE SE LLEVAN A POTENCIALES ELECTRICOS CONSTANTES Y DE SIGNOS OPUESTOS (V1, V2). SE APLICA ASI EN LAS GOTAS (22, 24) CANTIDADES DE CARGA ELECTRICA DIFERENTES Y RELATIVAMENTE INVARIABLES EN CASO DE FLUCTUACION DE LOS PUNTOS DE RUPTURA. UN DISPOSITIVO DE DEFLEXION (30) DESVIA A CONTINUACION LAS GOTAS QUE HAY QUE RECICLAR (24) DE LAS GOTAS QUE HAY QUE IMPRIMIR (22), SEGUN SU CARGA, QUE FLUYEN DE SU PUNTO DE RUPTURA.
Description
Procedimiento de proyección de un líquido
eléctricamente conductor y dispositivo de impresión por chorro de
tinta continuo utilizando este procedimiento.
La invención se refiere a un procedimiento de
proyección de un líquido eléctricamente conductor en forma de al
menos un chorro continuo estimulado.
La invención se refiere igualmente a un
dispositivo de impresión multi-conductos que hace
uso de este procedimiento.
Un dispositivo de impresión conforme a la
invención puede ser utilizado en todos los sectores industriales
ligados con el marcado, la codificación, el direccionamiento y la
decoración industrial.
En el estado actual de la técnica, existen dos
tecnologías principales de impresión por chorro de tinta continuo
estimulado. Se trata, respectivamente, de la técnica del chorro de
tinta continuo desviado y de la técnica del chorro de tinta continuo
binario.
Según la técnica del chorro de tinta continuo
desviado, la tinta eléctricamente conductora, mantenida a presión,
escapa desde un conducto calibrado. Bajo la acción de un
dispositivo de estimulación periódica, el chorro de tinta así
formado se corta a intervalos temporales regulares en un punto
único del espacio. Este fraccionamiento forzado del chorro de tinta
está inducido normalmente por las vibraciones periódicas de un
cristal piezoeléctrico colocado corriente arriba del conducto. A
partir de este punto de corte, el chorro continuo se transforma en
un tren de gotas de tinta idénticas y regularmente espaciadas. En
las proximidades del punto de corte se sitúa un primer grupo de
electrodos cuya función es la de transferir a cada gota del chorro,
de manera selectiva, una cantidad de carga eléctrica variable y
predeterminada. El conjunto de gotas del chorro atraviesa a
continuación un segundo grupo de electrodos en cuyo seno impera un
campo eléctrico constante. Cada gota experimenta entonces una
deflexión proporcional a la carga eléctrica que le ha sido
atribuida con anterioridad, y que la dirige hacia un punto preciso
de un soporte de impresión. Las gotas no desviadas son recuperadas
por medio de un canal, y recicladas hacia un circuito de tinta.
En las impresoras de chorro de tinta que
funcionan según esta técnica, se prevé normalmente un dispositivo
específico para asegurar una sincronización constante entre los
instantes de corte del chorro y la aplicación de las señales de
carga de las gotas.
Esta tecnología se caracteriza principalmente por
el hecho de que una cantidad de carga eléctrica variable se
transfiere selectivamente a cada gota del chorro, de modo que se
crean múltiples niveles de deflexión. Esta característica permite a
un conducto único imprimir, por segmentos (líneas de puntos de una
anchura dada), la totalidad de un motivo (carácter o motivo
gráfico). El paso de un segmento a otro se efectúa mediante el
desplazamiento continuo, perpendicularmente a los segmentos, del
soporte de impresión por delante del dispositivo de impresión.
Para las aplicaciones que necesitan una anchura
de impresión ligeramente mayor, se pueden agrupar varios
dispositivos de impresión mono-conductos (por lo
general, de dos a cuatro), en el seno de una misma caja.
Cuando las anchuras de impresión resultan
importantes, la utilización de dispositivos de impresión
multi-conductos se hace obligatoria. El documento
EP- A-0 512 907 describe un dispositivo de impresión
multi-conductos (de ocho conductos) que utiliza la
tecnología del chorro de tinta continuo desviado. Yuxtaponiendo
varios dispositivos de impresión multi-conductos,
se pueden obtener anchuras de impresión más importantes.
Los dispositivos de impresión de chorro de tinta
continuo estimulado que hacen uso de la técnica del chorro continuo
binario, se distinguen de los dispositivos de impresión que
utilizan la técnica del chorro continuo desviado principalmente por
el hecho de que solamente una cantidad de carga eléctrica
predeterminada puede ser transferida bajo demanda, a cada gota del
chorro. Se crea entonces un nivel único de deflexión de las gotas.
La impresión de caracteres o de motivos necesita así la utilización
de dispositivos de impresión multi-conductos, en
los que la distancia entre ejes entre los conductos coincide
generalmente con la separación entre los impactos sobre el soporte
de impresión. En general, las gotas destinadas a la impresión
("gotas de imprimir" en lo que sigue de la descripción), son
las gotas no desviadas. Esta técnica está particularmente adaptada
a las aplicaciones de impresión a alta velocidad tales como el
direccionamiento, la impresión de pruebas en color con alta
resolución, etc.
En los dispositivos de impresión por chorro de
tinta continuo binario, algunos elementos constitutivos de los
grupos de electrodos de carga y de deflexión pueden ser comunes
para estos dos grupos de electrodos. En todos los casos, los
electrodos dedicados a la carga de las gotas de cada chorro deben
ser pilotados individualmente, a la frecuencia de formación de las
gotas y a niveles de tensión que pueden alcanzar los 350 V.
La fabricación y la yuxtaposición a un paso muy
fino del conjunto de conductos y de electrodos de un dispositivo de
impresión multi-conductos que funcionan según la
técnica del chorro de tinta continuo binario, hacen que aparezcan
problemas importantes de coste y de concepción.
Los problemas de coste tienen por origen la
multiplicación de los electrodos de carga y la multiplicación de los
circuitos electrónicos de alta tensión conectados a estos
electrodos, los cuales inducen unos sistemas de conexión importantes
y complejos.
Los problemas de concepción están asociados a los
sistemas de conexión de alta tensión, muy densos en las proximidades
de los chorros, lo que provoca diafonías indeseadas. El efecto de
estas diafonías sobre la calidad de impresión no puede estar
limitada más que por una reducción del índice de utilización de las
gotas y, por consiguiente, de la velocidad de impresión.
En el artículo "Binary Continuous Thermal Ink
Jet Break off Length Modulation", de Donald J. DRAKE, publicado
en el Xerox Disclosure Journal, volumen 14, núm. 3 de Mayo - Junio
de 1989, se propone un dispositivo de impresión
multi-conductos de chorros continuos binarios cuya
concepción ha sido modificada con vistas a paliar los inconvenientes
mencionados anteriormente.
De acuerdo con la tecnología convencional del
chorro continuo binario, este artículo propone utilizar dos grupos
de electrodos, de los que cada uno está formado por un electrodo
plano. Sin embargo, en este caso, cada electrodo es común para el
conjunto de chorros, y está sometido a una tensión eléctrica
constante. La selección de las gotas que se han de imprimir y de
las gotas que se han de reciclar, se efectúa siempre por comando
individual de la estimulación de cada uno de los chorros de tinta de
la cabeza de impresión. A este efecto, se ha previsto un
dispositivo de estimulación individual de cada uno de los
chorros.
En esta disposición, los sistemas de conexión
asociados a los dispositivos de estimulación se localizan corriente
arriba de los conductos y alejados por tanto de los chorros.
Además, aquellos vehiculan niveles de tensión inferiores a los que
se requieren para la carga de las gotas. Los efectos de diafonía se
reducen de este modo.
Según el artículo de Donald J. DRAKE, se aplica
por demanda a cada uno de los chorros, una señal de estimulación de
nivel bajo o de nivel alto. Cuando se aplica una señal de
estimulación de nivel bajo, el lugar de corte del chorro se fija en
un punto más alejado del conducto que cuando la señal de
estimulación aplicada al chorro presenta un nivel elevado.
En el primer caso, el punto de corte del chorro
se sitúa frente al primer electrodo, o electrodo de carga, llevado
a una tensión V_{c} constante. La gota que se libera en ese
instante, obtiene entonces una carga Q1 y experimenta una deflexión
de ángulo \delta1 en el campo creado por el segundo electrodo, o
electrodo de deflexión, llevado a una tensión constante V_{d}.
Esta gota se recupera por medio de un canal, y es reciclada hacia
el circuito de tinta del dispositivo de impresión.
Cuando la distancia de corte se hace más corta,
debido a la aplicación de una señal de estimulación de nivel alto
sobre el chorro, éste se corta en un punto situado ligeramente por
delante del electrodo de carga. La carga Q2 obtenida por la gota es
entonces más débil que en el caso anterior. La deflexión \delta2
inducida por el plano de deflexión, es asimismo menor. La gota
evita entonces el canal y alcanza el soporte de impresión.
En este artículo, la diferencia entre los dos
niveles de estimulación del chorro es tal que la distancia d entre
los puntos de corte del chorro para cada uno de estos dos niveles,
es igual a la longitud de onda \lambda del chorro estimulado, es
decir del tren de gotas. El valor \lambda viene suministrado por
la relación de la velocidad V_{j} del chorro respecto a la
frecuencia F de la señal de estimulación: \lambda = V_{j}/F.
El modo de funcionamiento y la concepción que se
proponen en este artículo, adolecen sin embargo de tres handicaps
importantes que limitan las posibilidades de aplicación de este
procedimiento a una impresora de chorro de tinta continuo.
El primer handicap se deriva del hecho de que la
distancia d entre los dos puntos de corte del chorro es igual a la
longitud de onda \lambda del tren de gotas. Esto conduce a una
dificultad de aprovechamiento del chorro durante transiciones de
corte largo - corte corto. Se aprecia, en efecto, que cuando una
gota de imprimir va seguida de una gota de reciclar, la condición d
= \lambda conduce teóricamente a la liberación simultánea de las
dos gotas. La cinética de las transferencias de carga es entonces
diferente a la que se asocia a una transición de corte corto -
corte largo, que puede inducir a trayectorias diferentes. Además,
cualquier fluctuación de una u otra de las distancias de corte,
inevitable durante una puesta en práctica real del procedimiento,
conduce a una modificación de las condiciones de aprovechamiento
del chorro. Por ejemplo, si d se hace ligeramente superior a
\lambda, se creará una acumulación transitoria de dos gotas
durante las transiciones de corte largo - corte corto. Se va a
producir una re-distribución de las cargas
inducidas, difícil de determinar a priori, y la trayectoria de la
gota de imprimir será alterada.
El segundo handicap del procedimiento descrito en
el artículo de Donald J. DRAKE se deriva de las disposiciones de
electrodos propuestas, que imponen una débil distancia entre la
superficie del chorro y el electrodo de carga (del orden del
diámetro del chorro) con el fin de obtener una selección suficiente
de gotas de impresión. La realización y el aprovechamiento de una
geometría de este tipo en el seno de un dispositivo de impresión de
chorro continuo multi-conductos, dan lugar a
diversas dificultades.
En primer lugar, el arranque de un dispositivo de
impresión de este tipo conduce, para los chorros de tinta que
escapan de los conductos, a una fase transitoria durante la que
predomina el frenado aerodinámico. En particular, se forma en el
extremo de cada chorro un volumen de tinta cuyo tamaño es superior
al de las gotas formadas durante el régimen permanente, y la
trayectoria del chorro se ve momentáneamente alterada.
Una consecuencia del arranque de los chorros
consiste por tanto en el ensuciamiento del electrodo de carga
situado en la proximidad inmediata del eje del chorro. Este efecto,
resulta inevitable debido a la dispersión angular de cada uno de los
chorros, la cual procede de los niveles de precisión y de
repetitividad alcanzados durante la fabricación de los conductos.
Aquella perturba fuertemente el funcionamiento del dispositivo de
impresión y limita su fiabilidad. La limpieza del electrodo de carga
se hace así obligatorio.
Además, en régimen permanente, cualquier
fluctuación de la trayectoria de los chorros alrededor de su eje
(debido, por ejemplo, a la presencia pasajera de una impureza en el
conducto de eyección de un chorro) puede desviar ligeramente el
chorro y conducir al ensuciamiento del electrodo de carga dispuesto
en la proximidad inmediata de los chorros, lo que provoca por lo
general cortocircuitos entre el chorro y el electrodo.
Por último, la geometría del electrodo de carga
descrita en el artículo citado anteriormente, que induce la
aplicación de cantidades de carga eléctrica tanto sobre las gotas
de impresión como sobre las gotas no imprimidas, constituye un
tercer handicap. En efecto, estas cantidades de carga y, por
consiguiente, los niveles de deflexión de las gotas, varían de
manera estrictamente monótona con las posiciones de los puntos de
corte en el seno del campo eléctrico creado por el electrodo de
carga. Esto significa que la calidad de impresión de un dispositivo
de impresión multi-conductos que comprende un
electrodo de carga de este tipo, depende directamente de la
precisión con la que se posiciona y regula el punto de corte corto
para el conjunto de chorros del dispositivo de impresión. A
cualquier punto de corte diferente de éste, corresponde un punto de
impacto diferente en el soporte de impresión. La gestión y el
manejo de una limitación de este tipo resulta extremadamente
difícil desde un punto de vista técnico y recargaría fuertemente
los costes de un dispositivo de impresión que funcione de esta
manera.
En el documento
US-A-4 638 328, se ha propuesto
sustituir los elementos de estimulación piezoeléctricos por
elementos termo-resistivos que generan
perturbaciones de naturaleza térmica.
Por otra parte, el documento
US-A-4 220 958 describe un
procedimiento de estimulación de un chorro de tinta, en el que la
perturbación del chorro se lleva a cabo por excitación
electro-hidrodinámica (EHD). El dispositivo de
estimulación EHD propuesto en este documento está compuesto por uno
o varios electrodos colocados en las proximidades del chorro,
corriente abajo del conducto, siendo la longitud de cada electrodo
aproximadamente igual a \lambda/2.
La invención tiene principalmente por objeto un
procedimiento de proyección de líquido eléctricamente conductor
utilizando la técnica del chorro continuo binario descrita en el
artículo de Donald J. DRAKE citado anteriormente, sin que presente
los inconvenientes asociados a esta técnica.
De manera más precisa, la invención se refiere a
un procedimiento de proyección de líquido por chorro continuo, en el
que el proceso de carga de las gotas procedentes de los chorros
está controlado cualquiera que sea la secuencia de las gotas
emitidas, y la trayectoria de las gotas imprimibles no es una
función estrictamente monótona de la posición del punto de corte en
el seno del dispositivo de carga.
Según la definición más general de la invención,
este resultado se obtiene por medio de un procedimiento de
proyección de líquido eléctricamente conductor, en el que:
- se emite al menos un chorro continuo de líquido
a una velocidad V_{j} dada;
- se estimula el chorro con el fin de
fragmentarlo, por demanda, en dos puntos de corte predeterminados
distintos, para formar gotas de líquido con una frecuencia de
emisión F dada;
- se aplica a las gotas cantidades de carga
eléctrica diferentes, según sus puntos de corte; a
continuación,
- se aplica un mismo campo eléctrico sobre las
gotas, con el fin de no desviar más que las gotas formadas en un
primer punto de corte, relativamente alejado;
que se caracteriza por el hecho de que se
estimula el chorro de tal modo que los dos puntos de corte estén
separados por una distancia \DeltaD estrictamente inferior a la
longitud de onda \lambda del chorro, definida por la relación
\lambda = V_{j}/F, y se aplica aproximadamente una misma
cantidad de carga a todas las gotas formadas en una zona centrada en
el segundo punto de corte y de longitud sensiblemente igual a
\lambda/4.
Según una forma de realización preferida de la
invención, se aplica sobre las gotas las citadas cantidades de
carga eléctrica diferentes, creando dos zonas contiguas situadas en
las proximidades respectivas de los dos puntos de corte, y llevando
estas dos zonas a potenciales eléctricos constantes y de signos
opuestos.
A este efecto, se puede hacer pasar el chorro
sucesivamente entre dos pares de electrodos orientados paralelamente
al chorro y dimensionados de modo que los dos puntos de corte estén
localizados entre los citados electrodos, y aplicando sobre los dos
pares de electrodos tensiones eléctricas constantes y de signos
opuestos.
En este caso, con el fin de evitar los
inconvenientes asociados a la proximidad inmediata entre la
superficie del chorro y el plano de carga, se sitúa ventajosamente
cada electrodo a una distancia del eje del chorro al menos igual a
dos veces el diámetro de éste.
Con preferencia, se emiten simultáneamente varios
chorros continuos de líquido, paralelos entre sí, se estimula cada
chorro por separado, se aplica simultáneamente sobre las gotas de
todos los chorros las citadas cantidades de carga eléctrica
diferentes, y a continuación se aplica simultáneamente un mismo
campo eléctrico sobre estas gotas.
La invención tiene también por objeto un
dispositivo de impresión por chorros de tinta continuos, que
comprende:
- un depósito a presión equipado con varios
conductos capacitados para emitir simultáneamente, a una velocidad
V_{j} dada, una pluralidad de chorros de tinta continuos
paralelos entre sí;
- un medio individual de estimulación binaria de
cada uno de los chorros, capacitado para fragmentar a éstos, por
demanda, en dos puntos de corte predeterminados distintos, para
formar gotas de tinta a una frecuencia de emisión F dada;
- un medio de carga, común a la pluralidad de
chorros de tinta, para aplicar sobre las gotas de tinta cantidades
de carga eléctrica diferentes, según sus puntos de corte;
- un medio de deflexión, común a la pluralidad de
chorros de tinta, para aplicar un mismo campo eléctrico sobre las
gotas, con el fin de no desviar más que las gotas formadas en un
primer punto de corte, relativamente alejado de los conductos, y
- un canal de reciclado de los gotas desviadas
hacia el depósito a presión,
que se caracteriza por el hecho de que el medio
individual de estimulación binaria de cada uno de los chorros está
pilotado por niveles de tensión predefinidos tales que los dos
puntos de corte estén separados por una distancia estrictamente
inferior a la longitud de onda \lambda del chorro, definida por
la relación \lambda = V_{j}/F, estando el medio de carga
capacitado para aplicar aproximadamente una misma cantidad de carga
a todas las gotas formadas en una zona centrada en el segundo punto
de corte y de longitud sensiblemente igual a \lambda/4.
Según una primera forma de realización de la
invención, el medio individual de estimulación binaria de cada uno
de los chorros comprende un elemento piezoeléctrico o
termo-resistivo situado en el depósito a presión y
pilotado individualmente por un circuito electrónico externo.
Según una segunda forma de realización de la
invención, el medio individual de estimulación binaria de cada uno
de los chorros comprende dos elementos termo- resistivos situados en
el depósito a presión, un circuito eléctrico externo que suministra,
de forma permanente, una señal eléctrica periódica de alimentación
de un primer elemento termo-resistivo,
correspondiente al primer punto de corte y, por demanda, una señal
eléctrica complementaria de alimentación del segundo elemento
termo-resistivo, correspondiente al segundo punto
de corte.
Por último, según una tercera forma de
realización de la invención, el medio individual de estimulación
binaria de cada uno de los chorros comprende un transductor
individual situado en el depósito a presión y al menos un electrodo
común de excitación electro-hidrodinámico situado
en las proximidades de los chorros, corriente abajo del conducto,
un circuito eléctrico externo que suministra, de forma permanente,
una señal periódica de alimentación eléctrica del electrodo de
excitación electro- hidrodinámico, correspondiente al primer punto
de corte y, por demanda, una señal eléctrica complementaria de
alimentación del transductor individual, correspondiente al segundo
punto de corte.
Ahora se va a describir, a título de ejemplos no
limitativos, diferentes formas de realización de la invención, con
referencia a los dibujos anexos, en los que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva que
representa esquemáticamente un dispositivo de impresión por chorro
de tinta continuo conforme a la invención;
Las Figuras 2A y 2B son vistas laterales que
ilustran de forma muy esquemática los procesos de carga y de
deflexión en el dispositivo de la Figura 1, respectivamente para
las gotas destinadas al reciclaje y para las gotas que sirven para
la impresión;
La Figura 3 es una vista en corte comparable a
las Figuras 2A y 2B, que ilustra una segunda forma de realización
de la invención, en la que cada medio individual de estimulación
binaria comprende dos elementos termo-resistivos,
y
La Figura 4 es una vista en corte esquemática
comparable a las Figuras 2A, 2B y 3, que ilustra una tercera forma
de realización de la invención, en la que cada medio individual de
estimulación binaria comprende un elemento
termo-resistivo y un dispositivo común de
estimulación EHD.
La Figura 1 representa esquemáticamente un
dispositivo de impresión por chorro de tinta continuo que utiliza el
procedimiento de proyección de un líquido eléctricamente conductor,
conforme a la invención.
El dispositivo comprende un depósito a presión
10, equipado con una pluralidad de conductos calibrados 12 (tres en
la Figura) desde donde escapan, a una velocidad V_{j} dada,
chorros de tinta 14 paralelos unos con otros y que presentan entre
sí una separación constante.
A cada chorro de tinta 14 se ha asociado un medio
individual 16 de estimulación binaria, situado en el depósito 10 y
pilotado individualmente por medio de un circuito electrónico
externo 18. Cada medio individual 16 de estimulación binaria fija,
por demanda, el lugar de corte de cada uno de los chorros 14 en un
punto de corte corto C, relativamente próximo al conducto 12, o en
un punto de corte largo L más alejado de este conducto. Las gotas
formadas en los puntos C y L se han designado respectivamente con
las referencias 22 y 24. Las gotas 22 y 24 son todas emitidas a una
misma frecuencia de emisión F dada.
Un medio de carga 20, que se describirá con mayor
detalle posteriormente, se ha situado en las proximidades de los
puntos de corte C y L. Este medio de carga 20 es común a todos los
chorros de tinta 14. Éste aplica cantidades de carga diferentes a
las gotas 22 y 24, según sus puntos de corte.
Corriente abajo del medio de carga 20, el
dispositivo de impresión comprende un captador 26 concebido para
medir la velocidad de los chorros de tinta 14. Este captador 26
está conectado a un circuito electrónico 28 que asegura el
tratamiento de los datos recogidos por el captador. El circuito 28
está conectado a un bucle de regulación (no representado) de la
velocidad de los chorros 14, según una disposición conocida por el
experto en la materia. Para simplificar, el captador 26 y su
circuito asociado no han sido representados en las Figuras 2A a
4.
Corriente abajo del captador 26, el dispositivo
de impresión comprende un medio de deflexión 30 que aplica un mismo
campo eléctrico constante sobre las gotas de tinta 22 y 24
previamente cargadas eléctricamente en el medio de carga 20. Este
medio de deflexión 30 comprende dos electrodos planos 32 y 34,
comunes a todos los chorros de tinta 14. Estos electrodos 32 y 34
están dispuestos a una y otra parte de los trenes de gotas de tinta
22 y 24, y se aplica una tensión constante entre las mismas por
medio de un circuito de alimentación 36. El medio de deflexión 30
dirige las gotas cargadas 24 hacia un canal 38 que las recicla
hacia un circuito de tinta general 40 del dispositivo. La
trayectoria de las otras gotas 22, prácticamente no cargadas, no se
ve afectada por el medio de deflexión 30, de modo que estas gotas
no cargadas llegan a golpear un soporte de impresión 42.
El medio de carga 20 comprende dos grupos de
electrodos planos, respectivamente 42, 44 y 46, 48, estando situados
los electrodos de cada grupo a una y otra parte de los chorros 14.
Los dos grupos de electrodos están separados uno del otro por una
distancia D (Figura 2A) paralelamente a los ejes de los chorros. La
longitud total de los dos grupos de electrodos, paralelamente a los
ejes de los chorros, se ha denominado S. Según se ha ilustrado
esquemáticamente en la Figura 1, los circuitos de alimentación 50 y
52 aplican una misma tensión constante V1 sobre los dos electrodos
42 y 44 del primer grupo de electrodos, y los circuitos de
alimentación 54 y 56 aplican una misma tensión constante V2, de
signo opuesto a V1, sobre los dos electrodos 46 y 48 del segundo
grupo de electrodos. Se crean así dos zonas contiguas, en las
proximidades de los puntos de corte C y L, respectivamente,
llevados a estos potenciales eléctricos constantes y de signos
opuestos.
Según ilustran de forma más precisa las Figuras
2A y 2B, los electrodos 42 y 44 del primer grupo de electrodos
están dispuestos simétricamente a una y otra parte de los chorros
14, y están situados cada uno de ellos a una distancia E de los ejes
de los chorros. Con preferencia, esta distancia E es superior o
igual a dos veces el diámetro d_{j} de los chorros 14. Esta
característica permite evitar el ensuciamiento de los electrodos,
tanto durante el arranque de los chorros como en régimen permanente,
en presencia de una impureza en el conducto de eyección. La
fiabilidad del dispositivo de impresión se ha incrementado.
Los electrodos 46 y 48 del segundo grupo de
electrodos se han dispuesto asimismo de forma simétrica a una y otra
parte de los chorros 14 y a la misma distancia E de sus ejes.
Cuando el dispositivo de impresión está en
funcionamiento, la selección de una gota 24 no destinada a la
impresión del soporte 42, se realiza pilotando el medio individual
16 de estimulación binaria del chorro 14 correspondiente mediante
una señal eléctrica cuyo nivel V_{l} se determina con el fin de
inducir el corte del chorro en el punto predeterminado de corte
largo L, en el interior del medio de carga 20.
La selección de una gota 22 destinada a la
impresión del soporte 42, se efectúa pilotando el medio individual
16 de estimulación binaria del chorro correspondiente por medio de
una señal eléctrica cuyo nivel V_{c} va a inducir el corte del
chorro en el punto predeterminado de corte corto C así como en el
interior del medio de carga 20.
De acuerdo con la invención, la distancia
\DeltaD entre los dos puntos de corte C y L es estrictamente
inferior a la longitud de onda \lambda de los chorros
estimulados. El valor de la longitud de onda \lambda viene
proporcionado por la relación \lambda = V_{j}/F. Así, se evita
cualquier riesgo de creación de una acumulación transitoria de dos
gotas, durante las transiciones de corte largo - corte corto. Por
consiguiente, se suprimen las eventuales alteraciones de la
trayectoria de la gota de imprimir.
Una secuencia cualquiera de gotas 24 no
destinadas a la impresión, o de gotas 22 destinadas a la impresión,
se crea generando en el medio individual 16 de estimulación de cada
uno de los chorros y a la frecuencia F elegida de emisión de las
gotas, una señal que se asemeja a la secuencia correspondiente de
nivel V_{c} o V_{l}.
Situando el medio de carga 20 a una distancia H
(Figura 2A) de los conductos 12, para la cual se encuentran los
puntos de corte C y L comprendidos entre H y H + S (es decir,
situados en el interior del medio de carga 20 de las gotas), se
fijan los valores de H, S, D, E, V1 y V2 de modo que:
- la carga inducida sobre las gotas 24 de
reciclar, separadas del chorro en el punto de corte largo L, sea
tal que el campo eléctrico constante engendrado por el medio de
deflexión 30 curva la trayectoria de estas gotas hacia el canal 38
(Figura 2A);
- la carga inducida sobre las gotas de imprimir
22, separadas del chorro en el punto de corte corto C, así como en
una zona centrada en torno a este punto y de longitud
aproximadamente igual a \lambda/4, sea tal que el campo eléctrico
constante producido por el medio de deflexión 30, no modifica la
trayectoria de estas gotas, las cuales pueden alcanzar a
continuación el soporte de impresión 42 (Figura 2B).
La trayectoria de las gotas de imprimir 22 no es
por tanto una función estrictamente monótona de la posición del
punto de corte en el seno del dispositivo de carga. Al contrario,
se asegura un mismo punto de impacto sobre el soporte de impresión,
a pesar de las eventuales fluctuaciones del punto de corte corto C.
La calidad de impresión está así asegurada sin dificultad técnica
particular, ni incremento del coste.
A título de ejemplo no limitativo, la longitud S
del medio de carga 20 puede ser inferior a 2,5 mm, la tensión V1
aplicada sobre los electrodos 42 y 44 igual a 300 V, y la tensión
V2 aplicada a los electrodos 46 y 48 igual a -300 V. Cada uno de los
chorros 14 tiene, por ejemplo, un diámetro de 35 \mum, una
velocidad de 24 m/s, y una frecuencia de estimulación de 125
kHz.
En la primera forma de realización de la
invención, ilustrada esquemáticamente en las Figuras 1, 2A y 2B,
cada uno de los medios individuales 16 de estimulación binaria está
constituido por un elemento piezoeléctrico situado en el depósito 10
y pilotado individualmente por el circuito electrónico externo 18.
El número de elementos piezoeléctricos es igual al de conductos 12
de la cabeza de impresión.
Como variante, cada uno de los elementos
piezoeléctricos que constituyen los medios individuales 16 de
estimulación binaria puede ser sustituido por un elemento
termo-resistivo que genera perturbaciones de
naturaleza térmica. Para más detalles en relación con tales
elementos termo-resistivos, con su funcionamiento y
su modo de fabricación, se hace referencia efectiva al documento
US-A-4 638 328.
Cuando cada medio individual 16 de estimulación
binaria está constituido por un único elemento
termo-resistivo asociado a cada conducto 12 de la
cabeza de impresión, este elemento se alimenta con una señal
eléctrica compuesta por una secuencia de tensiones V_{c} y
V_{l}, correspondiente al motivo que debe ser imprimido.
Según una segunda forma de realización de la
invención, ilustrada esquemáticamente en la Figura 3, cada uno de
los medios individuales 16 de estimulación binaria comprende dos
elementos termo-resistivos 16a y 16b asociados a
cada conducto 12 de la cabeza de impresión.
El primer elemento 16a está alimentado de manera
ininterrumpida por medio de una señal eléctrica periódica de
amplitud V_{l}. Cuando es el único que ha de ser alimentado, el
corte del chorro se efectúa por tanto en el punto L más alejado del
conducto.
El segundo elemento 16b, situado según sea el
caso corriente arriba o corriente abajo del primero, no se activa
más que cuando una gota 22 debe ser imprimida. Aquél recibe
entonces una señal eléctrica, preferentemente una "almena" de
tensión, cuya amplitud y desfasado con respecto a la señal
periódica aplicada al primer elemento 16a conducen a desplazar el
punto de corte del chorro hasta el punto C más próximo al
conducto.
Una tercera forma de realización de los medios
individuales de estimulación binaria de cada uno de los chorros 14,
ha sido ilustrada esquemáticamente en la Figura 4.
En este caso, cada medio individual 16 de
estimulación binaria comprende un electrodo 58 situado
inmediatamente corriente abajo de los conductos 12 y común para el
conjunto de los chorros. Este electrodo 58 constituye un dispositivo
de estimulación por excitación electrodinámica (EHD). Un
dispositivo de este tipo, así como su funcionamiento, están
descritos en el documento US-A-4 220
958. El electrodo 58, cuya longitud es aproximadamente igual a
\lambda/2, fija el punto de corte de los chorros en el punto L
más alejado de los conductos, cuando no se aplica ninguna otra
estimulación sobre los chorros.
Cada medio individual 16 de estimulación binaria
comprende además un transductor individual 60, preferentemente de
tipo termo-resistivo, asociado a cada uno de los
chorros en el interior del depósito 10. Los transductores 60 no son
activados más que para desplazar los puntos de corte hasta el punto
C más próximo al conducto, cuando una gota 22 debe ser imprimida.
Con relación a las formas de realización descritas en lo que
antecede, la forma de realización de la Figura 4 permite alargar la
vida de los transductores termo-resistivos
disminuyendo su solicitación.
Se debe apreciar que el procedimiento puesto en
práctica por el dispositivo de impresión descrito, puede ser
aplicado a la proyección selectiva de cualquier líquido
eléctricamente conductor.
Con relación al procedimiento de proyección de
líquido por chorro continuo según la técnica anterior, este
procedimiento permite controlar el proceso de carga de las gotitas
procedentes de los chorros, cualquiera que sea la secuencia de las
gotas emitidas. Además, los electrodos del dispositivo de carga de
las gotas no están situados en la proximidad inmediata de los
chorros. Además, la trayectoria de las gotas de imprimir no es una
función estrictamente monótona de la posición del punto de corte en
el seno del dispositivo de carga.
Según se ha observado ya, una impresora de chorro
de tinta multi-conductos realizada según la
invención, puede ser utilizada en todas las aplicaciones relativas
al marcado y a la codificación industrial. El campo del
direccionamiento, que requiere una velocidad y una anchura de
impresión incrementadas, representa también un sector de aplicación
de la invención. Además, la ausencia de electrodos individuales
frente al chorro, permite aumentar el número de conductos por unidad
de longitud sobre el depósito del dispositivo de impresión. Esto
permite la aplicación de la invención a la decoración industrial
que necesita una resolución incrementada, además de una velocidad de
impresión elevada.
Claims (11)
1. Procedimiento de proyección de líquido
eléctricamente conductor, en el que:
se emite al menos un chorro continuo de líquido
(14) a una velocidad V_{j} dada;
se estimula el chorro con el fin de fragmentarlo,
por demanda, en dos puntos de corte predeterminados distintos (C,
L), para formar gotas (22, 24) de líquido a una frecuencia de
emisión F dada;
se aplican sobre las gotas (22, 24) cantidades de
carga eléctrica diferentes, según sus puntos de corte (C, L), y a
continuación,
se aplica un mismo campo eléctrico sobre las
gotas, de modo que no se desvíen más que las gotas (24) formadas en
un primer punto (L) de los citados puntos de corte, relativamente
alejado,
que se caracteriza por el hecho de que se
estimula el chorro (14) de tal modo que los dos puntos de corte (C,
L) estén separados por una distancia \DeltaD estrictamente
inferior a la longitud de onda \lambda del chorro, definida por la
relación \lambda = V_{j}/F, y se aplica aproximadamente una
misma cantidad de carga a todas las gotas (22) formadas en una zona
centrada sobre el segundo punto de corte (C) y de longitud
sensiblemente igual a \lambda/4.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que se aplica sobre dichas gotas (22, 24), las citadas cantidades
de carga eléctrica diferentes creando dos zonas contiguas situadas
en las proximidades respectivas de los dos puntos de corte (C, L), y
llevando estas dos zonas a potenciales eléctricos constantes y de
signos opuestos.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el
que se hace pasar el chorro sucesivamente entre dos pares de
electrodos (42, 44; 46, 48) orientados paralelamente al chorro (14)
y dimensionados de modo que los dos puntos de corte (C, L) estén
localizados entre los citados electrodos, y aplicando sobre los dos
pares de electrodos tensiones eléctricas (V1, V2) constantes y de
signos opuestos.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el
que se coloca cada electrodo (42, 44; 46, 48) a una distancia (E)
del eje del chorro (14) que es al menos igual a dos veces el
diámetro de este último.
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que se emiten simultáneamente
varios chorros continuos de líquido (14), paralelos entre sí, se
estimula cada chorro por separado, se aplican simultáneamente sobre
las gotas (22, 24) de todos los chorros las citadas cantidades de
carga eléctrica diferentes, y a continuación se aplica
simultáneamente un mismo campo eléctrico sobre las gotas.
6. Dispositivo de impresión por chorros de tinta
continuos, que comprende:
un depósito a presión (10) equipado con varios
conductos (12) capacitados para emitir simultáneamente, a una
velocidad V_{j} dada, una pluralidad de chorros de tinta
continuos (14) paralelos entre sí;
un medio individual (16) de estimulación binaria
de cada uno de los chorros, capacitado para fragmentar estos
últimos, por demanda, en dos puntos de corte predeterminados
distintos (C, L), para formar gotas de tinta (22, 24) a una
frecuencia de emisión F dada;
un medio de carga (20), común a la pluralidad de
chorros de tinta (14), para aplicar sobre las gotas de tinta (22,
24) cantidades de carga eléctrica diferentes, según sus puntos de
corte;
un medio de deflexión (30), común a la pluralidad
de chorros de tinta (14), para aplicar un mismo campo eléctrico
sobre las gotas, con el fin de no desviar más que las gotas (24)
formadas en un primer punto (L) de los puntos de corte,
relativamente alejado de los conductos, y
un canal (38) de reciclado de las gotas desviadas
(24), hacia el depósito a presión (10),
que se caracteriza por el hecho de que el
medio individual (16) de estimulación binaria de cada uno de los
chorros (14) está pilotado por niveles de tensión predefinidos
(V_{c}, V_{l}) tales que los dos puntos de corte (C, L) estén
separados por una distancia (\DeltaD) estrictamente inferior a la
longitud de onda \lambda del chorro definida por la relación
\lambda = V_{j}/F, estando el medio de carga (20) capacitado
para aplicar aproximadamente una misma cantidad de carga a todas
las gotas (22) formadas en una zona centrada sobre el segundo punto
de corte (C) y de longitud sensiblemente igual a \lambda/4.
7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el
que el medio de carga (20) comprende dos pares de electrodos (42,
44; 46, 48) orientados paralelamente a los chorros y dimensionados
de modo que los puntos de corte (C, L) estén localizados entre los
citados electrodos, y medios (50, 52; 54, 56) para aplicar tensiones
eléctricas constantes y de signos opuestos sobre los dos pares de
electrodos.
8. Dispositivo según la reivindicación 7, en el
que los electrodos (42, 44; 46, 48) son planos y están situados a
una distancia (E) del eje de cada uno de los chorros (14) que es al
menos igual a dos veces el diámetro de los chorros.
9. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 8, en el que el medio individual de
estimulación binaria de cada uno de los chorros (14) comprende un
elemento (16) piezoeléctrico o termo-resistivo
situado en el depósito a presión (10) y pilotado individualmente
por un circuito electrónico externo (18).
10. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 8, en el que el medio individual (16) de
estimulación binaria de cada uno de los chorros (14) comprende dos
elementos termo-resistivos (16a, 16b) situados en el
depósito a presión (10), un circuito eléctrico externo (18) que
suministra de forma permanente una señal eléctrica periódica de
alimentación de un primer elemento de los elementos
termo-resistivos, correspondiente al primer punto
de corte (L) y, por demanda, una señal eléctrica complementaria de
alimentación del segundo elemento termo-resistivo
(16b), correspondiente al segundo punto de corte (C).
11. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 8, en el que el medio individual (16) de
estimulación binaria de cada uno de los chorros (14) comprende un
transductor individual (60) situado en el depósito a presión (10) y
al menos un electrodo (58) común de excitación
electro-hidrodinámica situado en las proximidades de
los chorros, corriente abajo del conducto (12), un circuito
eléctrico externo (18) que suministra de forma permanente una señal
periódica de alimentación eléctrica del electrodo (58) de
excitación electro-hidrodinámica, correspondiente al
primer punto de corte (L) y, por demanda, una señal eléctrica
complementaria de alimentación del transductor individual (60),
correspondiente al segundo punto de corte (C).
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