ES2257277T3 - Impresora de fabricacion simplificada y procedimiento de fabricacion. - Google Patents
Impresora de fabricacion simplificada y procedimiento de fabricacion.Info
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Abstract
Procedimiento de compensación de fallos mecánicos de una impresora, mediante regulación de la posición de llegada, sobre un substrato (27), de gotas de tinta eléctricamente cargas de forma regulable por medio de electrodos (20) de carga, proviniendo las gotas de una cabeza de impresión, siendo las trayectorias de las gotas modificables, por medio de electrodos (23, 24) de desviación, entre N posiciones, a saber, una primera posición X1, una última posición XN, y N-2 posiciones intermedias, definiendo las N posiciones una trama en forma de segmento de recta paralelo a una dirección X del substrato, estando el procedimiento caracterizado porque, de manera permanente, en el transcurso del funcionamiento de la impresora, se domina y controla: - la viscosidad de la tinta de modo que conserve un valor predeterminado en función de la temperatura, mediante adición de solvente o de tinta más concentrada en cuanto a materias colorantes, - la velocidad de chorro mediante actuación sobre un valor de presión de alimentación de la tinta, - la distancia de fragmentación del chorro en gotas por acción sobre un parámetro ajustable que permite conservar una distancia de fragmentación predeterminada, - la diferencia de fase entre los instantes de aplicación de impulsos eléctricos de carga de las gotas y los instantes de aplicación de impulsos de formación de gotas por acción sobre un circuito de temporización, y porque, en una fase previa a las fases de impresión.
Description
Impresora de fabricación simplificada y
procedimiento de fabricación.
La invención se sitúa en el sector de las
impresoras de chorro de tinta en las que se forman gotas de tinta
y se cargan eléctricamente, desviándolas a continuación para que
vayan a golpear contra un substrato de impresión. La misma se
refiere a un procedimiento destinado a simplificar el montaje
mecánico de las cabezas de impresión, y la impresora que aplica un
procedimiento de ese tipo.
Se conoce el hecho de que un chorro de tinta a
presión, expulsado por una boquilla de impresión, puede ser
fragmentado en una sucesión de gotas individuales, siendo cada gota
cargada de forma individual, de manera controlada. En el recorrido
de estas gotas cargadas así individualmente, electrodos de
potencial constante desvían más o menos las gotas según la carga
que éstas posean. Si una gota no debe alcanzar el substrato de
impresión, su carga es controlada de modo que se desvía hacia un
recuperador de tinta. El principio de funcionamiento de tales
impresoras de chorro de tinta, es bien conocido y se encuentra
descrito, por ejemplo, en la patente
US-A-4 160 982. Según se ha descrito
en esta patente y representado en la Figura 1, una impresora de ese
tipo incluye un depósito 11 que contiene tinta 10 eléctricamente
conductora que es distribuida por un canal 13 de distribución
hacia un generador 16 de gotas. El papel del generador 16 de gotas
consiste en formar a partir de la tinta a presión contenida en el
canal 13 de distribución, un conjunto de gotas individuales. Estas
gotas individuales son cargadas eléctricamente por medio de un
electrodo 20 de carga alimentado por un generador 21 de tensión.
Las gotas cargadas pasan a través de un espacio comprendido entre
dos electrodos 23, 24 de desviación, y según sea su carga, son
desviadas en mayor o menor medida. Las gotas menos o nada
desviadas, son dirigidas hacia un recuperador 22 de tinta, mientras
que las gotas desviadas son dirigidas hacia un substrato 27. Las
gotas sucesivas de una salva, que alcanzan el substrato 27, pueden
ser así desviadas hacia una posición extrema baja, una posición
extrema alta, y posiciones intermedias sucesivas, formando el
conjunto de gotas de la salva un trazo de altura \DeltaX
sensiblemente perpendicular a una dirección de avance relativa de
la cabeza 25 de impresión y del substrato. La cabeza de impresión
está formada por el generador 16 de gotas, el electrodo 20 de
carga, los electrodos 23, 24 de desviación, y en general, el
recuperador 22. Esta cabeza 25 está, en general, encerrada en una
cubierta no representada. El movimiento de desviación imprimido a
las gotas cargadas por los electrodos 23, 24 de desviación, se
completa mediante un movimiento según un eje Y perpendicular al
eje X, entre la cabeza 25 de impresión y el substrato. El tiempo
transcurrido entre la primera y la última gota de una salva, es
muy corto. Ello da como resultado que a pesar de un movimiento
continuo entre la cabeza 25 de impresión y el substrato, se puede
considerar que el substrato no se ha movido con relación a la
cabeza de impresión durante el tiempo de una salva. Las salvas son
lanzadas a intervalos espaciales regulares. Si todas las gotas de
cada salva estuvieran dirigidas hacia el substrato, se imprimirían
una sucesión de trazos de altura \DeltaX. En general, solamente
algunas gotas de una salva son dirigidas hacia el substrato. En
estas condiciones, la combinación del movimiento relativo de la
cabeza y del substrato, y de la selección de las gotas de cada
salva que son dirigidas hacia el substrato, permite imprimir un
motivo cualquiera, tal como el que se ha representado con 28 en la
Figura 1. Si el trazo que se realiza con las gotas de una salva,
está en una dirección X, el movimiento relativo de la cabeza y del
substrato es, en el plano del substrato, en una dirección Y
perpendicular a X. Las gotas no desviadas son dirigidas hacia el
recuperador según una trayectoria Z perpendicular al plano x,y del
substrato. Las gotas imprimidas llegan al substrato siguiendo
trayectorias ligeramente desviadas con relación a la dirección
Z.
Si el movimiento relativo de la cabeza 25 y del
substrato se efectúa en continuo según la dimensión más grande del
substrato, habrá en general varias cabezas de impresión que imprimen
bandas paralelas, unas con otras. Un ejemplo de utilización de ese
tipo, se ha representado en las Figuras 1 y 2 de la patente
concedida a IBM bajo el número FR 2 198 410.
Si el movimiento relativo de la cabeza de
impresión y del substrato en la dirección Y, se efectúa según la
dirección más pequeña del substrato, la impresión se realiza banda
por banda, teniendo el substrato un movimiento de avance
intermitente en la dirección X después de cada barrido. El
movimiento relativo de la cabeza de impresión y del substrato se
denomina movimiento de barrido. El movimiento de barrido se compone
así de un movimiento de ida y vuelta entre un primer borde del
substrato y un segundo borde del substrato. El movimiento entre un
borde y el otro del substrato, permite imprimir con la pasada una
banda de altura L, o con bastante frecuencia, una parte de la banda
de altura \DeltaX_{b}, siendo \DeltaX_{b}, con mayor
frecuencia, un sub-múltiplo de L. El conjunto de
bandas imprimidas sucesivamente, constituye así el motivo a
imprimir sobre el substrato. Después de cada impresión de una banda
o de parte de una banda, el substrato se hace avanzar el espacio
comprendido entre dos bandas, o parte de banda para impresión de la
banda o de parte de la banda siguiente. La impresión puede hacerse
a la ida simplemente, o a la ida y la vuelta del movimiento de la
cabeza de impresión con relación al substrato.
Cuando el grafismo a imprimir está coloreado, los
matices múltiples de colores son el resultado de la superposición
y de la yuxtaposición de los impactos de la tinta procedente de
boquillas alimentadas por tintas de diferentes colores. El sistema
de desplazamiento relativo del substrato con relación a las cabezas
de impresión, se realiza de tal modo que un punto dado del
substrato se presenta sucesivamente bajo los chorros de tinta de
cada uno de los colores. El sistema de impresión presenta
generalmente varios chorros de la misma tinta que funcionan
simultáneamente, ya sea por la yuxtaposición de cabezas múltiples,
ya sea por la utilización de cabezas multi-chorros,
o ya sea, en fin, por la combinación de estos dos tipos de cabezas,
con el fin de llegar a cadencias de impresión elevadas. En este
caso, cada chorro de tinta imprime una parte limitada del
substrato. Los medios conocidos de comando de los diferentes
chorros, van a ser descritos ahora con referencia a la Figura
2.
El motivo que se va a imprimir, está definido por
un fichero digital. Este fichero puede ser formado con la ayuda de
un escáner, una paleta gráfica de creación asistida por ordenador
(CAO), transmitido por medio de una red informática de intercambio
de datos, o, simplemente, leído a partir de un periférico de
lectura de soporte de almacenamiento de datos digitales (disco
óptico, CD-ROM). El fichero digital que representa
el motivo coloreado a imprimir, se divide por completo inicialmente
en varios motivos binarios (o bitmap) para cada una de las tintas.
Conviene apreciar que el caso del motivo binario es un ejemplo no
limitativo; en ciertas impresoras, el motivo a imprimir es de tipo
"contone", es decir, que cada posición puede ser imprimida
por medio de un número de gotas variable de 1 a M para cada tinta.
Una parte del motivo binario se extrae del fichero para cada uno
de los chorros correspondientes a la anchura de la banda que se va
a imprimir. En la Figura 2, en la que se interesa a la electrónica
de comando de un chorro, se ha representado con 1 una memoria de
almacenamiento del motivo digital recortado en banda, conteniendo
esta memoria de almacenamiento las indicaciones relativas a un
color. Para la impresión de cada banda, una memoria intermedia 2
recibe los datos necesarios para la impresión de la banda por parte
del citado color. Los datos descriptivos de la banda a imprimir
son introducidos a continuación en un calculador 3 de las tensiones
de carga de las diferentes gotas que van a formar la banda en
relación con ese color. Estos datos son introducidos en el
calculador en forma de una sucesión de descriptivos de las tramas
que juntas van a constituir la banda. El calculador 3 de las
tensiones de carga de las gotas se presenta con frecuencia bajo la
forma de un circuito integrado dedicado. Este calculador 3 calcula
en tiempo real la secuencia de tensiones que se han de aplicar a
los electrodos 20 de carga para imprimir una trama dada definida
por su descriptivo de trama, tal y como se ha cargado a partir de
la memoria intermedia 2. Un circuito electrónico aguas abajo 4,
denominado secuenciador de carga de gotas, asegura la
sincronización de las tensiones de carga con, por una parte, los
instantes de formación de gotas y, por otra parte, el avance
relativo de la cabeza de impresión y del substrato. El avance del
substrato con relación a la cabeza se materializa por medio de un
reloj 5 de trama cuya señal se extrae de la señal de un
codificador incremental de posición de la unidad de impresión con
relación al substrato. El secuenciador 4 de carga de las gotas
recibe igualmente una señal del reloj 6 de gotas. Este reloj de
gotas es síncrono con la señal de comando del generador 16 de
gotas. Aquél permite definir los instantes de transición de las
diferentes tensiones de carga aplicadas a las gotas para diferenciar
sus trayectorias. Los datos digitales procedentes del secuenciador
4 de carga de las gotas, son convertidos en un valor analógico por
medio de un convertidor digital-analógico 8. Este
convertidor, que entrega un nivel de tensión bajo, necesita en
general la presencia de un amplificador de alta tensión 21 que va a
alimentar a los electrodos 20 de carga. Las ilustraciones de la
técnica anterior dadas con referencia a las Figuras 1 y 2, están
destinadas a que se comprenda bien el sector y la aportación de la
invención, pero es evidente que la técnica anterior no se limita a
las descripciones realizadas con referencia a estas Figuras. Otras
disposiciones de los electrodos y de los colectores de recuperación
de las gotas de tinta no utilizadas, se encuentran descritas en
abundante bibliografía. Una disposición electromecánica de las
boquillas de impresión del electrodo de carga y de los electrodos de
desviación, tal como se describe en la Patente de invención núm.
FR 2 198 410, concedida a International Business Machine
Corporation (IBM) con referencia a las Figuras 1 a 3 de esta
patente, podría ser utilizada perfectamente en la presente
invención. De igual modo, el circuito electrónico de comando de los
electrodos de carga podría ser ilustrado por el circuito descrito
en relación con la Figura 4 de esta misma Patente. Igualmente, los
datos a imprimir podrían no ser presentados en forma de ficheros
binarios, sino en forma de ficheros que contienen palabras de
varios bits, para traducir el hecho de que cada posición del
substrato puede recibir varias gotas de tinta del mismo color.
Se comprende que para una impresión, en
particular en color, la superposición necesaria de las gotas que
provienen de las diferentes boquillas que suministran los diferentes
colores de tinta, debe ser muy precisa. Los fallos principales de
impresión que se generan por parte de todos los sistemas de
impresión conocidos, son los fallos relativos a la alineación en el
sentido del movimiento relativo de la cabeza de impresión con
relación al substrato. Este fallo se traduce en la aparición de
líneas claras u oscuras durante la impresión mediante barridos
sucesivos. Estos fallos pueden encontrarse en el espacio
comprendido entre dos bandas que, en principio, debe ser igual al
intervalo entre gotas adyacentes de una trama, o en el interior de
una misma banda, en el espacio que delimita las zonas imprimidas
por diferentes chorros, es decir, en el interior de la trama
imprimida por un chorro a nivel del espacio entre dos gotas
adyacentes de la trama. Estos fallos de alineación pueden
provenir, ya sea de fallos propios de ciertos chorros de la cabeza
de impresión, que son entonces fallos de origen mecánico o
eléctrico, o ya sea de errores de posicionamiento del substrato, o
bien de error de posicionamiento entre cabezas de impresión, o
incluso entre chorros de una misma cabeza de impresión. Se han
propuesto diversas soluciones para limitar o eliminar los problemas
de alineación, pero todas se traducen, ya sea en una limitación de
la cadencia de impresión, en una relación a veces muy elevada
frente a la cadencia nominal de impresión, o ya sea en una
redundancia de cabezas de impresión, y por tanto en un coste
importante. Ejemplos de soluciones conocidas corrientemente
utilizadas para limitar la alineación, van a ser expuestas
sucintamente en lo que sigue: un primer tipo de solución se basa en
regulaciones mecánicas finas de los chorros por medio de tornillos
excéntricos o de la posición de las cabezas de impresión gracias a
tablas micrométricas. Esta solución es a la vez onerosa, debido al
número de elementos mecánicos que son necesarios, y con frecuencia
dificultosa, debido a las pruebas que necesita.
Otro tipo de soluciones habituales consiste en
utilizar un índice de imbricaciones muy elevado entre gotas
próximas, de manera que se eviten líneas blancas. Estas líneas
blancas corresponden a la ausencia de cobertura del substrato. Las
líneas oscuras son menos visibles y se prefiere tener un fallo de
alineación en las líneas oscuras en vez de un fallo de alineación
en las blancas. La solución que consiste en aumentar el índice de
imbricación entre gotas próximas, es eficaz para compensar los
defectos en el interior de una misma banda, y en cierta medida los
defectos de alineación entre bandas, pero representa el
inconveniente de necesitar una cantidad de tinta muy elevada por
unidad de superficie del substrato y genera dificultades de secado
o de deformación del substrato.
Un tercer tipo de solución para borrar los
defectos de alineación en las impresoras que funcionan en modo
barrido, consiste en imprimir parcialmente el substrato durante cada
barrido. Multiplicando el número de barridos de substrato, se
obtiene la cobertura total del substrato. Esta impresión en varias
pasadas, aprovecha diversas estrategias de entrelazado de las
posiciones de las gotas procedentes de los diferentes chorros. Un
ejemplo de entrelazado de líneas pares e impares, se proporciona en
la Patente núm. US-A-4 604 631
concedida a la Sociedad RICOH. Una ventaja de esta solución ligada
con frecuencia a un elevado índice de imbricaciones, consiste en
que permite un tiempo de secado del substrato, pero conduce a la
reducción de la cadencia de impresión en un factor que puede ir
desde 2 hasta 16.
En lo que se refiere a los fallos de alineación y
a otros defectos eventuales de la impresión, se ha previsto
utilizar miras y comparar una mira real imprimida con una mira de
referencia, para deducir la elección de las boquillas o las
modificaciones a introducir en determinados parámetros de
regulación de la impresora. La solicitud de Patente EP 0 589 718 A1
concedida a HEWLETT PACKARD, prevé la utilización de miras
compuestas por una sucesión de trazos decalados unos con respecto a
los otros. El usuario de la impresora examina los diferentes
modelos imprimidos y elige una alineación que le interese por medio
de un panel de comando. Las opciones son almacenadas a continuación
para su utilización posterior.
Un modelo de mira para corregir eventuales
defectos de la impresora, se encuentra descrito en la solicitud de
Patente núm. EP 0 863 012 A1 concedida a HEWLETT PACKARD. Este
modelo de mira permite una lectura facilitada, por ejemplo, por
una cámara, de modo que puede hacer correcciones de forma
automática por comparación de la mira imprimida con una mira de
referencia. Por último, en la solicitud de Patente WO 98/43817,
concedida a JIMTEX INK JET PRINTING LTD., se ha previsto utilizar
una mira para efectuar diversas correcciones de parámetros. Según
la descripción de esta solicitud, la mira permite reconocer los
diferentes tipos de errores, es decir, los errores de velocidad de
la gota de tinta, los errores de fases debidos a secuenciamientos
incorrectos de la aplicación de la tensión de carga, los errores de
decalado en una dirección X, los errores de decalado en una
dirección Y, y los errores de decalado angular. Los errores de
velocidad o de decalado en la dirección X, son corregidos mediante
la modificación de la tensión de carga de las gotas. Los errores de
fases debidos a secuenciamientos incorrectos de aplicación de la
tensión de carga, son corregidos mediante la modificación del
secuenciamiento de la impulsión de carga de las gotas. Los errores
de decalado en Y, es decir, en el sentido del barrido, son
compensados por una reestructuración del secuenciamiento de los
datos. Lo mismo ocurre para los errores angulares. Por razones que
se explicarán más adelante, una utilización de este tipo de una
mira puede conducir a una buena posición de las gotas sobre el
substrato, pero entraña otros defectos que son esencialmente
defectos de colorimetría, y dificultades de regulación permanente de
la impresora.
La Patente US 5.481.288 describe una impresora
que incorpora servomecanismos para regular la viscosidad de la
tinta, la viscosidad del chorro, la distancia de fragmentación del
chorro, así como el comando de los medios de carga de las
gotas.
La presente invención tiene como objeto principal
reducir las dificultades de montaje de las cabezas de impresión en
una impresora, todo ello asegurando una buena calidad de la
impresión. Una buena calidad de la impresión supone una buena
reproductibilidad del color, una magnitud de los impactos de gota
resultante de sus impactos y de su expansionamiento constante sobre
el substrato, y una posición relativa de las gotas sobre el
substrato bien determinadas. La misma está destinada asimismo a
asegurar una buena fiabilidad y una buena disponibilidad de la
impresora. Igualmente, está destinada a limitar las pérdidas de
substrato imprimidas durante los fallos. También está destinada a
simplificar las operaciones de mantenimiento. Por último, también
está destinada a asegurar una buena estabilidad de la calidad de
impresión, es decir, a evitar una deriva de esta calidad.
La calidad de impresión de una impresora de
chorro de tinta en color, depende de un gran número de parámetros
de los que algunos son independientes: se pueden definir, como se ha
explicado anteriormente, tres fenómenos principales que
condicionan la calidad de impresión:
- -
- la característica colorimétrica de las tintas,
- -
- la magnitud de los impactos de las gotas resultante de su impacto y de su extensión sobre el substrato
- -
- y por último, la posición relativa de las gotas sobre el substrato.
La característica colorimétrica de la tinta
depende principalmente de su composición, a saber, para los
principales elementos: la concentración de materia colorante, la
concentración de solvente, y la de resina. En la Patente núm. FR 2
636 884, concedida a la solicitante, se describe un sistema de
medición y mantenimiento de la viscosidad de la tinta, con el fin
de mantener las condiciones de velocidad de chorro, siendo la
presión fija. Las correcciones de viscosidad se efectúan mediante
la adición de solvente o de una tinta de concentración más elevada
que la concentración nominal. Una variación de temperatura puede
inducir una variación de viscosidad mientras la composición de la
tinta se mantiene sin cambios. Esto se debe a que en un modo
preferido de realización de la invención descrita en esta Patente
concedida a la solicitante, se prevé una regulación y un
acomodamiento de la viscosidad \eta de la tinta que toma en
consideración la temperatura de la tinta. La viscosidad y la
temperatura T se determinan en un mismo punto de la tinta, y las
adiciones de solvente o de tinta más concentrada se efectúan en
función de la variación de la viscosidad \Delta\eta con relación
a una viscosidad de referencia que depende de la temperatura
medida. Con el procedimiento descrito en esta Patente, se mantiene
precisamente la concentración de colorante en la tinta. Si la
temperatura de la tinta en la cabeza de impresión está asimismo
dominada, por ejemplo gracias a un control de la temperatura
ambiente, la viscosidad de la tinta en la boquilla se encuentra
automáticamente controlada. Dominar la viscosidad y la concentración
de colorante, son las condiciones necesarias para mantener una
buena colorimetría, y también para conservar una ley de variación
de la velocidad de una gota a la salida de una boquilla de
impresión en función de la presión constante que se le aplica.
La magnitud de impacto de las gotas sobre el
substrato, depende de la geometría de las boquillas, las cuales
son fabricadas con tolerancias apretadas y son controladas durante
la fabricación, de su velocidad de eyección y por tanto de
impacto, y de las condiciones locales del expansionamiento de las
gotas sobre el substrato, a saber la velocidad de evaporación de la
tinta y su tensión superficial sobre el citado substrato,
dependiendo las dos de la temperatura. Para un substrato dado y una
temperatura ambiente dada, el escalonamiento depende de las
características físico-químicas de la tinta y de la
velocidad de impacto de las gotas.
La posición relativa de las gotas sobre el
substrato, depende de la trayectoria de las gotas de cada chorro
de la cabeza de impresión, de la disposición de los chorros en la
cabeza de impresión, así como de la posición relativa entre la
cabeza de impresión y el substrato. Se ha visto que las gotas son
cargadas eléctricamente, y después desviadas más o menos en función
de su carga por medio de los electrodos de desviación. Ello da
como resultado que la trayectoria de las gotas dependa de su
velocidad y de su carga. Una buena carga de las gotas supone que
la gota se separa del chorro en un entorno bien determinado, y que
en el momento de esta separación, se ha dado la impulsión eléctrica
que define la carga de estas gotas. Se ha visto en lo que antecede
que, para una viscosidad dada, la velocidad depende de una presión
aplicada al fluido. Se conoce igualmente el hecho de que la
distancia entre la boquilla y el lugar de formación de las gotas de
un chorro, es una función de la amplitud de las oscilaciones
aplicadas por ejemplo a un cristal piezoeléctrico que mantiene las
vibraciones en la tinta. Una buena carga de las gotas supone por
tanto un buen control de la fase entre la formación de las gotas y
el instante de carga de las gotas, siendo la fase en sí misma
variable con la velocidad de las gotas. Se conocen individualmente
en el estado de la técnica medios para controlar de forma
individual parámetros tales como la viscosidad de la tinta en
función de su temperatura, la velocidad de las gotas mediante una
acción sobre la presión en el depósito de tinta, la fase de carga de
las gotas y la longitud del chorro con anterioridad a su
fragmentación en gotas mediante el control de la tensión de un
cristal piezoeléctrico. Sin embargo, puede ser que por el
desconocimiento de la dependencia de los diferentes parámetros,
unos respecto a los otros, en cuanto a la calidad de impresión, las
impresoras de la técnica anterior no incluyen en general control
de cada uno de esos parámetros. De este modo, por ejemplo, las
características de la tinta tales como la viscosidad, pueden ser
controladas sin que simultáneamente se domine la velocidad del
chorro, considerándose que el mantenimiento de la viscosidad de la
tinta y de una presión, son suficientes para asegurar una velocidad
constante de las gotas. Esta aproximación es puesta en duda
particularmente cuando el orificio de la boquilla o los filtros
del circuito de suministro de tinta están obstruidos. Si las
características físico-químicas de la tinta están
controladas, resulta igualmente importante asegurar una velocidad
de gota de tinta y de impacto sobre el substrato dentro de unas
tolerancias predeterminadas. Con frecuencia, al igual que en los
sistemas de la técnica anterior, la precisión de posicionamiento de
las gotas se considera como el único factor que influye en la
calidad de impresión. Así, en la solicitud de Patente WO 98/43817
ya citada, la posición de las gotas se mide sobre una mira, y los
defectos se corrigen de varias maneras. Principalmente, los
defectos de trayectoria que dan como resultado una velocidad de
gota fuera de tolerancias, son corregidos mediante una acción
sobre su carga eléctrica. Se ha observado que la velocidad de las
gotas influye sobre la trayectoria y sobre el tamaño de la gota en
el impacto. La calidad de impresión no está por tanto garantizada.
Una corrección de la carga de las gotas podrá volver a posicionar
eventualmente estas gotas en su trayectoria nominal, pero su
diámetro de impacto no habrá sido corregido, y el colorante se
encontrará extendido sobre una superficie demasiado grande o
demasiado pequeña, modificando así la colorimetría.
La presente invención pretende asegurar una buena
calidad de impresión, y simplificar el montaje de la impresora. En
una impresora según la invención, la fase de las gotas, la longitud
del chorro con anterioridad a su fragmentación en gotas, la
velocidad del chorro de tinta, la temperatura, la viscosidad y la
composición de la tinta, están controladas de forma permanente por
bucles independientes. Al estar controlados todos estos
parámetros, un error en la posición de las gotas solamente resulta
entonces por defectos mecánicos o de los márgenes de tolerancia de
los dispositivos electrónicos. En estas condiciones, la impresión
de una mira y su comparación con una mira de referencia, permitirá
mediante una modificación adaptada de la carga de las gotas,
modificar esta trayectoria con el fin de devolverle su valor
nominal. Estando controlados otros parámetros, esta modificación
de la carga de las gotas no compensará valores fuera de tolerancia
de la velocidad de chorro o de la composición de la tinta, o del
tamaño de la gota en el impacto, y en consecuencia, se conservará
la calidad de la impresión.
El procedimiento según la invención pretende
suprimir los problemas de alineación sin consecuencias sobre la
velocidad de impresión.
La presente invención no necesita un índice
elevado de imbricación de gotas. Ésta permite alcanzar cadencias
de impresión elevadas con un número de cabezas de impresión
relativamente reducido. La misma permite disminuir también el
número de dispositivos de regulación mecánica. Según la invención,
con anterioridad a la puesta en marcha inicial de la impresora, se
procede a una etapa de regulaciones eléctricas de la máquina. Esta
regulación inicial se efectúa cuando los bucles de sometimiento de
los parámetros están activos, y va a permitir regular por ejemplo
la posición de la trama corrigiendo lo que se va a denominar una
desviación de traslación estática, y va a permitir igualmente
regular la altura de la trama modificando lo que se va a denominar
una desviación de dilatación. Para esto, se va a imprimir con la
máquina una mira que representa un motivo conocido. Se va a
comparar con una mira de referencia que representa este mismo motivo
con el fin de extraer valores de desviación entre la posición real
de puntos de la mira imprimida y la posición nominal de los puntos
correspondientes de la mira de referencia. Las desviaciones entre
puntos correspondientes se memorizan. A continuación, durante
fases de impresión sucesivas de motivos definidos por un conjunto D
de datos digitales, se calculan, a partir de las desviaciones
memorizadas, las correcciones a aplicar:
- -
- a tensiones nominales aplicables a los electrodos de carga de las gotas en función del rango "j" de la posición nominal del punto imprimido por la gota, o incluso
- -
- al número de posiciones según la señal de detección de borde,
aplicándose las correcciones
determinadas a los valores nominales
correspondientes.
En un modo de realización, se corrige por una
parte el valor de la desviación de traslación estática y, por otra
parte, el valor de la desviación de dilatación. Para corregir el
valor de la desviación de traslación estática, se va a añadir a
cada una de las gotas que salen de las boquillas de la impresora,
una carga eléctrica algébrica que permite compensar este error de
traslación. El error de dilatación proviene de una desviación
demasiado grande o demasiado pequeña de la carga distribuida entre
las gotas más desviadas y las gotas menos desviadas que forman la
trama correspondiente a una salva. La trama es demasiado grande,
cuando la desviación entre el punto alto de la trama y el punto
bajo de la trama es demasiado grande. Esto significa que la gota
correspondiente al punto más alto no está bastante desviada,
mientras que la gota correspondiente al punto más bajo está
demasiado desviada. Para corregirlo, habrá que aumentar la carga de
la gota correspondiente al punto más alto y disminuir la carga de
la gota correspondiente al punto más bajo. Una perecuación aplicada
a las gotas intermedias de la salva, permitirá corregir la carga
aplicada a las gotas intermedias en función de las correcciones
aportadas a las cargas de las gotas extremas de la trama. Si, por
el contrario, la trama es demasiado estrecha, lo que significa que
la desviación entre el punto más bajo de una salva es demasiado
estrecha, entonces se va a disminuir la carga de la gota
correspondiente al punto más alto de modo que esta gota sea menos
desviada y se va a aumentar la carga de la gota correspondiente al
punto más bajo de modo que esta gota sea desviada mucho más. Una
perecuación de los valores de corrección de cargas aplicadas a las
gotas intermedias entre la última y la primera gota, permitirá como
en el caso de la trama grande, afinar la regulación de la
trama.
Resulta asimismo posible tener en cuenta la
desviación real de cada gota con relación a su posición nominal
para calcular la corrección de posición aplicada a cada gota.
En resumen, la invención está relacionada con un
procedimiento de compensación de defectos mecánicos de una
impresora de chorro de tinta mediante regulación de la posición de
llegada sobre un substrato, de gotas de tinta cargadas
eléctricamente de forma regulable por medio de electrodos de carga,
procediendo las gotas de una cabeza de impresión, siendo las
trayectorias de las gotas modificables por medio de electrodos de
desviación, entre N posiciones, una primera posición X_{1}, una
última posición X_{N}, y N-2 posiciones
intermedias, definiendo las N posiciones una trama en forma de un
segmento de recta sensiblemente paralelo a una dirección X del
substrato, estando el procedimiento caracterizado porque, de forma
permanente en el transcurso del funcionamiento de la impresora, se
controla:
- -
- la viscosidad de la tinta en función de su temperatura para que guarde un valor dentro de unas tolerancias predeterminadas, por adición de un solvente o de tinta más concentrada en materias colorantes,
- -
- la velocidad de chorro por actuación sobre un valor de presión de alimentación de la tinta,
- -
- la distancia de fragmentación del chorro en gotas por acción sobre un parámetro ajustable que permite conservar una distancia de fragmentación predeterminada,
- -
- la diferencia de fase entre instantes de aplicación de impulsos eléctricos de cargas de las gotas y la señal periódica aplicada al generador de gotas que determina la formación de las gotas por actuación sobre un circuito de temporización,
y porque en una fase previa a las
fases de
impresión,
- a)
- se imprime una mira,
- b)
- se compara la citada mira imprimida con una mira de referencia para deducir, para la citada cabeza de impresión y para un número entero "a" de posiciones, siendo "a" superior o igual a 2 e inferior o igual a N, una desviación algébrica \DeltaX_{i} entre una posición real observada y una posición nominal correspondiente, todo esto para cada una de las "a" posiciones elegidas, variando "i" desde 1 hasta "a",
- c)
- se determina una desviación de traslación estática \theta como la desviación entre el baricentro de las "a" posiciones reales observadas y el baricentro de las "a" posiciones nominales correspondientes;
- d)
- se determina para cada una de las "a" posiciones de gotas observadas, una desviación de posición \delta_{i} entre la posición real de cada gota, corregida en cuanto a la desviación de traslación, y la posición nominal de la citada gota,
- e)
- se memoriza el valor \theta de la desviación de traslación estática y los valores \delta_{i} de los valores de desviación de gota con relación a sus posiciones nominales respectivas,
- -
- a continuación, en cada fase de impresión de un motivo definido por un conjunto D de datos digitales,
- -
- se determina para cada gota un valor de corrección de tensión nominal que conduce a un valor corregido a aplicar a los medios de carga de las gotas dirigidas hacia el substrato, teniendo en cuenta este cálculo los valores memorizados de desviación de traslación y de posición, los datos extraídos del conjunto D de datos digitales que definen el motivo a imprimir, y el rango "j", estando "j" comprendido entre 1 y N de la posición nominal de impresión prevista.
Con preferencia, y según se ha descrito en lo que
antecede, el número entero "a" de posiciones reales
observadas es igual a 2, siendo estas posiciones la primera y la
última posición. De este modo se puede, si se desea obtener una
corrección más fina, medir la desviación de cada una de las N
posiciones reales de gotas con relación a su posición nominal.
Naturalmente, si la impresora incluye varias boquillas repartidas
por una o varias cabezas, se aplicará la misma operación para cada
una de las boquillas. Esto no significa que sea necesario imprimir
una mira por cada boquilla, pudiendo interesar una sola mira para
el aprovechamiento de los chorros de cada una de las boquillas. En
particular, si las diferentes boquillas corresponden a chorros de
diferentes colores, se entiende bien que será fácil constituir una
mira única que permita regular el conjunto de los chorros de todas
las boquillas.
Debido a que, según la invención, se minimiza la
imbricación entre gotas consecutivas, puede subsistir un defecto
de alineación, en particular un defecto de alineación blanca que
aparezca de forma regular. Este defecto es muy perceptible por el
ojo cuando es regular. Con el fin de disminuir la susceptibilidad
de percepción de este eventual defecto, se aplicará en relación de
superposición a la tensión aplicada a los electrodos de carga de
las gotas, una tensión de ruido. La amplitud media de esta tensión
de ruido será función del rango "j" de la gota en la salva.
Con preferencia, la amplitud máxima de la tensión adicional de
ruido será igual a una fracción inferior a 1 de la diferencia entre
la tensión nominal a aplicar a la gota de rango "j" y la
tensión nominal a aplicar a la gota de rango "j+1", o a la gota
de rango "j-1", es decir, a una de las dos
gotas espacialmente adyacentes a la gota de rango "j". Con
preferencia, la amplitud mínima de la tensión adicional de ruido
será igual al valor de la desviación de tensión que se puede obtener
haciendo variar el valor del bit de menor peso de un convertidor
analógico-digital cuya salida alimenta a un
amplificador de alta tensión acoplado a los electrodos de carga de
las gotas.
De este modo, la posición de las gotas será
ligeramente ruidosa, y el defecto regular de alineación oscura o
blanca no aparecerá, o aparecerá menos.
Los aspectos de la invención que han sido
descritos hasta ahora, permiten corregir los errores de alineación,
es decir, los errores de posición de las diferentes tramas de
bandas sucesivas o de chorros adyacentes, y los errores de anchura
de las diferentes tramas.
Según otro aspecto de la invención que va a ser
abordado ahora, los errores de posición de las tramas en una
dirección Y perpendicular a la dirección de impresión de las tramas,
pueden ser así corregidos.
La mayor parte de las impresoras actuales están
equipadas con un detector para detectar el borde izquierdo o el
borde derecho del substrato. El comienzo de la impresión se libera
en función de una diferencia entre el valor digital instantáneo
presente en el contador de posición de la cabeza con relación al
substrato, y el valor de este mismo contador en el momento de la
detección de un borde del substrato, y también en función de los
datos D relativos a la impresión del substrato contenidos en la
memoria de datos de impresión. La diferencia de número de
posiciones es tal que tras la detección de un borde del substrato,
la cabeza de impresión se encuentra en el entorno programado por
los datos D para imprimir el inicio de la banda. Es posible que se
observe un decalado en la dirección Y, entre la posición nominal de
una banda y su posición real. Según un aspecto de la invención,
este defecto, denominado desviación de decalado dinámico, puede ser
corregido de la manera siguiente. Una comparación de la posición de
la primera trama con relación a la posición nominal de esta
primera trama, permitirá definir una desviación algébrica de la
primera trama con relación a su segunda posición nominal. Una
corrección de decalado dinámico a se definirá como el número de
posiciones que representa esta desviación. Una corrección
correspondiente, será memorizada y utilizada a continuación durante
las impresiones de tramas sucesivas para decalar a partir de este
número de posiciones, la impresión de cada trama de la banda,
siendo las posiciones tenidas en cuenta para origen del borde de
substrato detectado en cada barrido. La impresión de las tramas es
decalada, si la impresión va de izquierda a derecha con relación al
substrato, para modificar el número de posiciones entre la
detección del borde izquierdo y el inicio de la banda. La
impresión es decalada si la impresión va de derecha a izquierda con
relación al substrato, para modificar el valor de un contador que
representa el valor de la posición en la que se imprime cada trama
de la banda. La posición de la última trama está en particular
decalada por el mismo número de posiciones que la primera trama, y
conviene tenerlo en cuenta durante el retorno de la cabeza de
impresión. La corrección tiene así en cuenta el hecho de que la
banda es imprimida por un movimiento de ida de la cabeza de
izquierda a derecha, y/o un movimiento de retorno de la cabeza de
derecha a
izquierda.
izquierda.
Se puede señalar que las correcciones de
alineación que se aplican hasta ahora según los primeros aspectos
de la invención, no son efectivos más que en la medida en que el
substrato esté colocado correctamente. Éste no es siempre el caso.
La absorción de tinta por el substrato, los rozamientos y otros
factores, pueden conducir a desviaciones en el avance real del
substrato con relación al avance nominal y por tanto en las
alineaciones. Según una variante del procedimiento de la invención,
se va a imprimir una marca para cada banda, sobre el substrato,
por medio de una de las cabezas de impresión. Esta marca puede ser
una simple línea orientada según la dirección Y. Tras el avance del
substrato, pero con anterioridad a la impresión de la banda
siguiente, la primera marca se encuentra posicionada en relación
con un sensor de avance de substrato. El sensor óptico permite
medir una distancia entre la primera marca impresa y una posición
nominal que debería tener esta marca, si el substrato avanzó desde
su avance nominal. Esta distancia real permite definir un avance
real del substrato \DeltaX_{real} que se va a poder comparar
con el valor nominal \DeltaX_{nom}. Una desviación entre el
avance real y el avance nominal, será corregido automáticamente por
medio de una variación de la tensión de carga aplicada al medio de
carga de las gotas. Esta corrección será aplicada a todas las
cabezas que participan en la escritura de la banda en curso. Según
se ha visto, las diferentes correcciones según la invención, que se
acaban de definir, pueden ser aplicadas independientemente unas de
otras, de forma aislada. En particular, si alguna de las
correcciones no es necesaria teniendo en cuenta la calidad
constatada de la impresora, la misma no será aplicada. Éstas se
pueden aplicar también en combinación unas con otras, según los
diferentes modos de combinación que resulten de su
número.
número.
La invención es igualmente relativa a una
impresora de chorro continuo desviado que proyecta en forma de
salva gotas de rango 1 a N en la salva, estando las gotas de una
salva dirigidas o no hacia un substrato de impresión en función de
los datos que definen un motivo a imprimir, teniendo la impresora
al
menos:
menos:
- -
- una cabeza de impresión, incluyendo esta cabeza medios de funcionamiento en gotas de al menos un chorro de tinta y un electrodo asociado de carga de las gotas, y medios de desviación de una parte de las gotas hacia el substrato de impresión,
- -
- medios de manejo y control de la viscosidad de la tinta en función de su temperatura,
- -
- medios de manejo y control de la velocidad de los chorros de tinta procedentes de la cabeza de impresión,
- -
- medios de manejo y control de la distancia de fragmentación del chorro en gotas,
- -
- medios de manejo y control de la fase entre los instantes de aplicación de impulsos de carga de las gotas y de los instantes de aplicación de impulsos de formación de las gotas,
- -
- medios de control de la impresión, que disponen de un medio de fijación de la carga de las gotas a dirigir hacia el substrato en función de sus rangos en la salva, acoplados al electrodo de carga de las gotas,
caracterizada porque los medios de
control de la impresora
incluyen:
- -
- medios de memorización de desviaciones entre una posición nominal de puntos impresos por la cabeza de impresión y una posición real de estos puntos,
- -
- medios de corrección de la traslación estática \theta,
- -
- medios de corrección de dilatación, recibiendo los medios de corrección los datos procedentes de los medios de memorización de desviación, y estando acoplados a los medios de cálculo de las tensiones de carga de las gotas.
Una impresora que comprende medios para realizar
el procedimiento según la invención y otros detalles del
procedimiento según la invención, van a ser descritos ahora con
relación a los dibujos anexos, en los que:
La Figura 1 ya descrita, es una representación
esquemática de los medios necesarios para la creación de gotas de
tinta y para su desviación hacia un substrato;
La Figura 2 ya descrita como la Figura 1 en el
marco de la descripción de la técnica anterior, representa el
conjunto de medios de cálculo necesarios para el funcionamiento de
los medios representados en la Figura 1;
La Figura 3 es un esquema destinado a explicar lo
que son los errores de traslación de dilatación y sus
correcciones;
La Figura 4 es un esquema destinado a explicar lo
que son los errores de decalado dinámico en la dirección del
barrido y sus correcciones;
La Figura 5 es un esquema destinado a explicar el
modo de corrección de las desviaciones de avance del
substrato;
Las Figuras 6 y 7 son esquemas que ilustran los
elementos materiales de una impresora;
La Figura 8 es un esquema que representa los
medios de cálculo de una impresora que funciona según el
procedimiento de la invención, y
La Figura 9 representa muy esquemáticamente el
sometimiento controlado de una cabeza de impresión.
La Figura 3 está destinada a explicar lo que son
las desviaciones de traslación y de dilatación. Para ello, se han
representado en diferentes configuraciones sobre el plano del
substrato materializado por los ejes XY, 9 posiciones y formas
diferentes de una trama trazada por una salva de gotas. En el
ejemplo representado y para simplificar la explicación, se toman
nueve gotas, que se han representado de forma exageradamente
separadas.
En la parte A de la Figura 3, la trama de nueve
gotas se ha representado conforme a su posición nominal definida
por un trazo de eje de simetría MM'. Este trazo de eje pasa
perpendicularmente al medio de la trama representada en A, en
posición nominal. En la parte B, la trama ha sido representada tal
y como ha sido imprimida. Se aprecia en esta trama que, por una
parte, está decalada, lo que se materializa mediante la posición de
su eje medio NN' decalado con relación a la posición del eje MM', y
por otra parte, la misma está dilatada, es decir, que la distancia
entre gota 1 y la gota 9 tal y como se ha representado en B, es más
grande que la distancia entre la gota 1 y la gota 9 tal y como se
ha representado en A.
En la Figura 3 y a efectos de simplificación, se
han representado las N gotas 1 a 9 de la parte B como
equidistantes. Evidentemente, en la realidad podrá ser de otra
manera, y las gotas podrán tener unas respecto a otras distancias
variables. Se entiende que la posición de la gota central
materializada por el eje NN’, no será siempre representativa de la
desviación de traslación.
En el caso más general, la mejor apreciación que
se podrá tener del decalaje en traslación, estará representada por
la distancia entre el baricentro de las gotas en posiciones
nominales tales como las representada en A, y el baricentro de las
gotas en posiciones reales tales como las representadas en B. El
cálculo de la posición de estos baricentros se efectúa dando a las
gotas un mismo coeficiente, por ejemplo el coeficiente 1.
Se podrá también, a efectos de simplificación,
satisfacer una comparación de los baricentros de un número entero
"a" de gotas por una parte, de la trama representada en A, y
por otra parte, de la trama representada en B, estando estas gotas
en posiciones nominales correspondientes. Por ejemplo, si se toman
en A las gotas 4, 5 y 7, se tomarán para el cálculo del baricentro
en B las mismas gotas 4, 5 y 7.
La experiencia ha demostrado que, por regla
general, la toma de las posiciones de las primeras y de las
últimas gotas puede ser satisfactoria, en el caso de la Figura 3,
las gotas 1 y 9. El decalado en traslación será siempre igual al
decalado entre los puntos a igual distancia de las gotas 1 a 9
tales como las representadas en A, y de las gotas 1 a 9 tales como
las representadas en B. La corrección de traslación estática tiene
como efecto restablecer el eje NN' de la trama, tal y como se ha
imprimido en la posición MM'. En esta posición, los ejes MM' y NN'
se confunden.
Esta corrección de traslación estática será
obtenida mediante una modificación de la carga aplicada a cada una
de las gotas 1 a 9. El cálculo de la magnitud de esta modificación
de la carga aplicada a las gotas 1 a 9, se efectuará teniendo en
cuenta los datos adquiridos sobre máquinas del mismo tipo. Estos
datos podrán comprender tablas que representen el desplazamiento de
la gota de rango "j" en función de la corrección aportada a
la carga nominal de cada gota.
Tras la corrección de traslación estática, la
trama compuesta por las nueve gotas está, como se ha representado
en C, en una posición correcta con relación al eje MM', pero su
altura en el caso representado en la Figura 3 en C, es demasiado
grande con relación a la altura nominal tal como se ha representado
en la Figura 3 en A. Esta trama podrá ser asimismo demasiado
pequeña. La corrección de dilatación va a consistir en calcular la
modificación de carga a aportar a la carga nominal ya corregida, de
error de traslación estática para devolver estas gotas a su
posición nominal.
En el caso representado en la Figura 3, en la que
se ha representado una dilatación uniforme del conjunto de gotas
que componen la trama, se concibe que la corrección de la posición
de gota extrema 9 necesitará una modificación de carga más grande
que, por ejemplo, la corrección de la gota 6. En el caso
representado en la Figura 3, la posición de la gota central 5 no
tendrá que experimentar correcciones de dilatación. En el caso más
general, convendrá hacer un cálculo de la modificación de la carga a
aportar a cada una de las gotas para volverla a llevar desde su
posición ya corregida por aplicación de la corrección de traslación
estática, hasta su posición nominal.
Como en el caso de la corrección de error de
traslación estática, este cálculo de la corrección de desviación
de dilatación se efectuará tomando en cuenta datos adquiridos sobre
máquinas anteriores.
La Figura 4 está destinada a explicar lo que es
el error de decalado dinámico, y su corrección. En la parte A de
la Figura 4, se ha representado con trazos continuos, la posición
nominal de una banda. Esta banda se ha representado en forma de
rectángulo que tiene por altura, la altura de una trama realizada
mediante una salva que comprende las N gotas, y una anchura que es
igual a la distancia entre la primera y la última trama de la
banda. En el sentido del barrido, la posición de impresión de una
trama se determina mediante la indicación de la posición de la
cabeza de impresión, por ejemplo, con relación a una regla de
determinación de posición.
Esta regla tiene graduaciones, por ejemplo,
magnéticas u ópticas que cooperan con medios de la cabeza de
impresión o de un soporte de esta cabeza, para que la posición de la
cabeza de impresión sea permanentemente conocida por la unidad de
control de la impresora. Conociendo la posición de un borde del
substrato de impresión y de la cabeza con relación a esta regla, es
por tanto posible determinar la posición de la cabeza con relación
al substrato. La posición nominal de la primera trama se obtiene
comparando la posición de la cabeza con relación al substrato en
la posición predeterminada de esta primera trama con relación al
borde del substrato, en función de los datos que definen el motivo.
Estos datos determinarán, por ejemplo, que la primera trama debe
encontrarse en 2000 posiciones indicadas en la regla, desde el
borde del substrato. Cuando un contador de posición haya sido
incrementado en 2000 posiciones desde la primera trama, será
deshabilitado. Supongamos que la desviación \DeltaY, entre la
posición real de la banda marcada a puntos y su posición nominal,
esté decalada hacia la derecha como se ha representado con A, por
ejemplo, en veinte posiciones.
Según la invención, se va a modificar la
impresión de cada trama en el número a de posiciones necesarias
para llevar las tramas desde sus posiciones reales hasta sus
posiciones nominales. En particular, la primera trama que
materializa el inicio de la banda será llevada desde su posición
real hasta su posición nominal. En el ejemplo numérico elegido más
arriba, la impresión de la primera trama comenzará cuando el
contador de posición haya contado (2000 – 20), es decir, 1980
posiciones tras la detección del borde izquierdo. Todas las tramas
de la banda serán decaladas en este mismo número de posiciones. En
caso de que la impresión se realizara igualmente durante el
movimiento de retorno de la cabeza de impresión, la impresión de la
última trama debe comenzar, por ejemplo, en función de los datos
numéricos en la posición 100.000, cuyo valor 100.000 será
reemplazado por el valor 99.980 para tener en cuenta la desviación
de decalaje de veinte posiciones de la banda real. Esta corrección
va a llevar a una posición de banda tal como la representada en la
Figura 4, parte B. Se aprecia que la corrección de decalaje
dinámico aplicada a cada una de las tramas, va a restablecen la
posición de la banda real en la posición de la banda nominal.
Otro aspecto posible de la presente invención va
a ser explicado ahora con referencia a la Figura 5.
Este complemento de la invención está relacionado
con una desviación de posición de una banda debido a la desviación
en el avance del substrato. Esta corrección afecta a las impresoras
en las que se hace avanzar el substrato paso a paso tras la
impresión de cada banda. Según este aspecto de la invención, se va
a imprimir durante la impresión de la banda actual, una primera
marca representada mediante A en la Figura 5. Esta marca podrá
estar constituida por un simple trazo impreso por medio de una o
varias gotas de rango consecutivo.
Tras el avance del substrato, pero con
anterioridad a la impresión de la banda siguiente, esta marca se
va a presentar en posición B en la Figura 5. Con el fin de
materializar el error \varepsilon_{x} de desviación de avance
del substrato, se ha representado igualmente la posición C de una
marca ficticia que representa la posición nominal que debería haber
tenido la marca representada en B en ausencia de desviación entre
la posición nominal y la posición real. La marca C no está presente
en el substrato de forma real. La desviación entre la marca
ficticia C y la marca B, permite determinar la desviación
\varepsilon_{x} entre la posición nominal marcada con C y la
posición real marcada con B. Esta desviación en el avance del
substrato, será compensada según este aspecto de la invención,
mediante una modificación de la carga de las gotas imprimidas en el
transcurso de esta banda.
La detección de la desviación \varepsilon_{x}
entre la marca B y la posición nominal C de la banda que se va a
imprimir, se efectuará mediante un sensor 12, por ejemplo un sensor
CCD que permita medir esta distancia, por ejemplo tomando en
cuenta la separación de número entre un elemento sensor 12a que
recibe la marca cuando ésta se encuentra en posición nominal, y un
elemento sensor 12b que la recibe realmente. Este sensor se
colocará, con preferencia, frente al substrato y se dispondrá de
tal modo que su campo de medición permita detectar la marca con
tolerancias bastante grandes. Este sensor será, con preferencia, un
sensor de una longitud de onda luminosa determinada, y estará
completado con un emisor en la dirección del substrato de esta
longitud de onda determinada.
Las Figuras 6 y 7 son esquemas de principio de
impresoras de motivos coloreados, por chorro de tinta, que hacen
aparecer algunas particularidades necesarias para la incorporación
de la invención.
El sistema representado en las Figuras 6 y 7
corresponde a una arquitectura para impresión de formatos grandes
elegidos únicamente a título de ejemplos no limitativos. La
impresión se realiza mediante barridos sucesivos en la dirección
Y. El sistema utiliza de forma conocida un substrato 27 a partir de
una bobina 28 cuyo desenrollamiento está asegurado aguas arriba de
una unidad 29 de impresión, por medio de un par 36 de cilindros 37
y 38 de arrastre en
contacto.
contacto.
Un primer cilindro 37 está motorizado, y un
segundo cilindro 38 asegura una contrapresión en el punto de
contacto. Los dos cilindros 37, 38 pinzan el substrato y lo
arrastran sin deslizamiento. El avance del substrato 27 está
controlado por un codificador de posiciones angulares, no
representado pero en sí mismo conocido, montado en el eje de uno de
los cilindros. Después de cada avance intermitente del substrato,
la zona de éste que se va a imprimir se mantiene en plano sobre una
mesa 30 de impresión, situada bajo la trayectoria de barrido de la
unidad 29 de impresión. Este mantenimiento en plano está asegurado
gracias a un segundo sistema 39 de arrastre situado aguas abajo de
la unidad de impresión.
Este segundo sistema 39 de arrastre mantiene una
tensión constante del substrato 27. Una puesta bajo depresión
intermitente de la mesa de impresión, se realiza a veces para
mejorar la planeidad del substrato 27 en la zona de impresión.
La unidad 29 de impresión por chorro de tinta,
está compuesta por varias cabezas 25 de impresión como las
representadas, por ejemplo, en la Figura 1, estando cada cabeza
alimentada por una de las tintas de colores primarios, a partir de
depósitos 11 gracias a un "ombligo" o canal 13 de
distribución.
Las diferentes cabezas 25 de impresión, imprimen
simultáneamente el substrato mientras está inmóvil. La impresión
de una banda está asegurada por un barrido en la dirección Y de la
unidad de impresión. El movimiento de barrido de la unidad de
impresión con relación al substrato está asegurado por una correa
40 solidaria con la unidad de impresión y arrastrada por una polea
motorizada 41. El guiado de la unidad de impresión está asegurado
de forma conocida por un eje mecánico, no representado.
Cada cabeza de impresión imprime una banda de
anchura constante L. Las cabezas de impresión pueden estar
decaladas en la dirección X de avance del substrato, de modo que una
cabeza no imprime necesariamente la misma banda en el mismo
momento que otra cabeza de impresión correspondiente a un color de
tinta diferente. Después de cada barrido, se hace avanzar el
substrato en un incremento espacial \deltaX que como máximo es
igual al ancho de banda L, pero que de forma más general es un
submúltiplo de L para una impresión en varias pasadas.
La separación de las cabezas de impresión según
la dirección Y, y eventualmente según la dirección X, permite, por
una parte, un tiempo de secado suficiente entre el depósito de los
diferentes colores de tinta, y permite, por otra parte, asegurar un
orden de superposición idéntico de los mismos colores cuando la
impresión se realiza durante la ida y la vuelta de la cabeza de
impresión.
La sincronización entre el chorro de gotas de
tinta y la posición de barridos de las cabezas 25 de impresión con
relación al substrato 27, se obtiene gracias a un detector óptico,
no representado, del borde del ancho. El detector del borde del
ancho está montado en la cabeza de impresión, o en un soporte de
esta cabeza, para detectar cada uno de los dos bordes. Este
detector emite una señal de detección de cada borde del ancho. La
señal de detección de un borde del ancho de referencia, por ejemplo
el borde izquierdo, es utilizada a continuación para disparar un
contador de posición que permite sincronizar la posición de cada
cabeza de impresión con los datos de impresión para esta posición,
contenidos en la memoria de impresión. El codificador de posición
puede ser, de forma conocida, una regla óptica o magnética montada
en el eje mecánico de guiado del barrido.
Con relación al sistema de impresión conocido,
tal como el que se ha representado en las Figuras 6 y 7, la
invención puede presentar la particularidad de estar equipada con
uno o varios detectores 12 (Figura 8) de detección del avance real
del substrato. Existe un detector izquierdo de avance del substrato
si la impresión se efectúa de izquierda a derecha, y un segundo
detector derecho de avance del substrato si la impresión se
efectúa de igual modo de derecha a izquierda. Igualmente y de forma
conocida, se puede montar un único detector de avance del
substrato en la cabeza de impresión o sobre un soporte de esta
cabeza, para detectar el avance del substrato cuando la impresión
se efectúa de izquierda a derecha o de derecha a izquierda.
Otra diferencia importante de una impresora según
la invención con relación a una impresora conocida, procede de los
medios de comando de la tensión del electrodo de carga de las
gotas. Un dispositivo según la técnica anterior, ha sido descrito
anteriormente con relación a la Figura 2.
La Figura 8 representa medios 31 de comando según
la invención. En estos medios 31 de comando, los elementos que
tienen la misma función que los representados en la Figura 2, llevan
el mismo número de referencia. Con relación a los medios de
comando 26 representados en la Figura 2, el dispositivo según la
invención puede incorporar uno o varios de los medios que
siguen.
El dispositivo según la invención puede
incorporar el detector 12 de desviación entre el avance real del
substrato y su avance nominal, un calculador 34 de desviación de
posición del substrato, y un corrector 35 de traslación dinámica
para corregir la carga de las gotas con el fin de compensar la
desviación constatada por el calculador 34. Los elementos, a saber,
los detectores 12, el calculador 34 de desviación de posición, y
el corrector 35 de traslación dinámica, están conectados en serie
unos con otros, y las correcciones de traslación dinámica j
calculadas mediante el corrector 35, son aplicadas al calculador 3'
de tensiones de carga de las gotas.
Los medios de comando de la posición y de la
desviación de los chorros, pueden comprender igualmente un
detector 14 de desviación de la posición real de puntos impresos por
medio de un chorro con relación a la posición nominal de puntos
impresos por el citado chorro. Las desviaciones sobre la posición
de los puntos impresos por el chorro, son introducidas, por una
parte, en un corrector 17 de traslación estática, por otra parte
en un corrector 18 de dilatación, y por último en un corrector 19 de
decalado dinámico.
Por último, los medios de comando de la carga de
las gotas de tinta pueden incluir un generador 32 de ruido
aleatorio, cuya salida se aplica al calculador 3' de las tensiones
de carga de las gotas, con el fin de modificar de forma aleatoria
la carga de cada gota. El funcionamiento es como sigue.
El detector 12 detecta la desviación entre una
marca relativa a la banda actual que va a ser imprimida, y la
posición nominal de esta banda. Esta desviación se introduce en el
calculador 34 de cálculo de desviación. Este calculador realiza el
cálculo en función de la señal transmitida por el sensor 12 y del
valor \varepsilon_{x} de desviación de avance del substrato 27.
Esta desviación se introduce en el corrector 35 de traslación
dinámica, el cual va a calcular las correcciones que se han de
aplicar al calculador 3' de tensiones de carga de las gotas para
corregir esta traslación dinámica \varphi.
El calculador 14 de desviación sobre la posición
de los puntos impresos para cada chorro, compara la posición de
los puntos impresos sobre una mira, con relación a la posición de
los puntos correspondientes de una mira de referencia. Este cálculo
de desviaciones puede ser efectuado de forma automática, por
ejemplo escaneando la mira impresa y con la ayuda de la mira de
referencia memorizada. Con la ayuda de las desviaciones
calculadas, el corrector 17 de traslación estática va a calcular, de
una de las formas indicadas más arriba, el desplazamiento del
baricentro de los "a" puntos para los que se ha medido la
desviación de posición. De igual modo, el corrector 18 de
dilatación va a calcular la desviación entre un punto impreso y el
punto nominal correspondiente.
En función de la desviación, se calculará un
valor de corrección de la carga aplicada a cada una de las gotas
de tinta. Las correcciones \theta_{j} calculadas por el
calculador 17 de corrección de traslación estática, y
\delta_{ij} por el corrector 18 de dilatación, son ambas
aplicadas al calculador 3' de las tensiones de carga de las gotas.
El calculador 3' de la tensión de carga de las gotas va a calcular
la suma algébrica de las tensiones a aplicar al electrodo de carga
de las gotas en función de, por una parte, la tensión nominal
resultante del descriptivo de la trama proveniente de la memoria 2
y, por otra parte, la corrección \theta_{j} de traslación
estática proveniente del corrector 17 de traslación estática, de la
corrección \delta_{ij} de dilatación procedente del corrector
18 de corrección de dilatación, de la corrección de traslación
dinámica \varphi calculada por el calculador 35 y, por último, en
función del valor puesto en su la salida por el generador de ruido
aleatorio 32. La corrección \alpha de decalaje dinámico calculada
por el corrector de decalaje dinámico 19, será aplicada al
secuenciador 4 de carga de las gotas. De esta manera, la carga de
las gotas, tal como haya sido prevista por el calculador de las
tensiones de carga de las gotas 3', será aplicada en coincidencia
con un número de posición del contador de posición más pequeño o
más grande que el número nominal en función del valor algébrico
\alpha del decalaje dinámico, siendo las posiciones contadas a
partir del borde del substrato.
La Figura 9 está destinada a representar muy
sucintamente una cabeza 25 de impresión y las diferentes
servidumbres que se le han asociado. Cada una de esas servidumbres,
que serán comentadas sucintamente en lo que sigue, es en sí mismo
conocida. Sin embargo, los inventores no conocen impresoras que
presenten simultáneamente el conjunto de estas servidumbres en una
misma impresora. Los inventores creen que esta ausencia se debe a
una mala apreciación de la interferencia entre los diferentes
parámetros a controlar para llegar a una buena calidad de
impresión como se ha descrito en lo que antecede. La impresora según
la invención presenta un control 61 de la viscosidad en función de
la temperatura, representado como las otras servidumbres por medio
de un bucle de retorno a la salida de la cabeza 25 que devuelve a
la entrada un valor de error. La corrección de viscosidad
eventualmente necesaria se realiza por adición de solvente o por
adición de tinta más concentrada en materia colorante, con el fin
de conservar un índice de materia colorante constante. Un control
de velocidad de chorro 62, se obtiene por acción sobre un valor de
presión de alimentación de la tinta. La distancia de fragmentación
del chorro se mantiene por medio de un control 63 que actúa sobre
un parámetro ajustable que permite conservar una distancia de
fragmentación predeterminada. Podrá tratarse, por ejemplo, de la
tensión de alimentación de un cristal piezoeléctrico que provoca
las vibraciones de la tinta. Por último, la impresora según la
invención está equipada con un circuito 64 de control de la fase
entre los instantes de aplicación de impulsos eléctricos de carga
de las gotas, y los instantes de aplicación de impulsos de
formación de las gotas. Esta fase podrá ser regulada por acción
sobre un circuito de temporización.
De este modo, en una impresora según la
invención, al ser mantenida la viscosidad constante para una
temperatura de referencia, la acción sobre la presión para modificar
la velocidad conduce a resultados realmente conocidos de modo que
esta velocidad puede ser mantenida constante en un valor
predeterminado. De este modo, la magnitud de los impactos de gota,
es perfectamente constante. Al ser mantenida asimismo constante la
concentración de colorante, el color de cada gota es también una
constante. Por último, al estar controladas la distancia de
fragmentación de los chorros y la fase, se tiene la seguridad de que
cada una de las gotas recibe una carga eléctrica que es función de
una tensión de alimentación de los electrodos 20 de carga. En una
impresora en la que se controlan, como se ha dicho anteriormente,
todos los parámetros de impresión, los errores de posicionamiento
de las gotas de tinta con relación a su posición nominal no
provienen más que de las tolerancias mecánicas sobre el
posicionamiento de las cabezas de impresión, y eventualmente sobre
el diámetro de las boquillas de inyección de la tinta. Ésta es la
razón de que en una impresora de ese tipo, se pueda corregir el
posicionamiento mediante la actuación sobre la electrónica de
control de la impresora como se ha descrito en lo que antecede.
Para tener una buena reproducción de la calidad
de impresión, conviene que la velocidad de eyección de la tinta se
mantenga en límites en torno a un valor de referencia. La obtención
de este valor de referencia podrá corresponder a una presión de
alimentación de la tinta que es variable en función de la cabeza de
impresión, esto es, en función de las tolerancias de las boquillas
de salida de la tinta o del entorno de la máquina de impresión.
Esto se debe a que una cabeza de impresión de una impresora según
la invención incorporará, con preferencia, una memoria en la que se
almacena el valor de referencia de velocidad para cada chorro,
correspondiente a una presión de alimentación estándar para obtener
la velocidad de referencia. Esta memoria ha sido representada
simbólicamente con 65 en la Figura 9. El programa de manejo y
control de la velocidad habrá previsto por tanto una lectura de
esta velocidad de chorro de referencia en la memoria de la cabeza
de impresión. De este modo, al estar la presión regulada, durante
el funcionamiento de la impresora, en un intervalo de valor próximo
a la presión estándar, los fallos de velocidad de chorro
significativos, es decir, fuera de tolerancias mecánicas de las
boquillas y asociados a un solo chorro, podrán ser detectados.
De la misma manera, los valores de referencia de
la señal de comando del transductor piezoeléctrico, son
predeterminados durante la fabricación, y almacenados en la memoria.
Los fallos de funcionamiento asociados a un mismo transductor,
podrán ser detectados.
Igualmente, durante la sustitución de una cabeza
de impresión por otra cabeza de impresión, al estar todos los
parámetros nominales de funcionamiento almacenados en memoria, el
programa no tendrá por lo general necesidad de ser cargado.
Claims (9)
1. Procedimiento de compensación de fallos
mecánicos de una impresora, mediante regulación de la posición de
llegada, sobre un substrato (27), de gotas de tinta eléctricamente
cargas de forma regulable por medio de electrodos (20) de carga,
proviniendo las gotas de una cabeza de impresión, siendo las
trayectorias de las gotas modificables, por medio de electrodos
(23, 24) de desviación, entre N posiciones, a saber, una primera
posición X_{1}, una última posición X_{N}, y N-2
posiciones intermedias, definiendo las N posiciones una trama en
forma de segmento de recta paralelo a una dirección X del substrato,
estando el procedimiento caracterizado porque, de manera
permanente, en el transcurso del funcionamiento de la impresora, se
domina y controla:
- -
- la viscosidad de la tinta de modo que conserve un valor predeterminado en función de la temperatura, mediante adición de solvente o de tinta más concentrada en cuanto a materias colorantes,
- -
- la velocidad de chorro mediante actuación sobre un valor de presión de alimentación de la tinta,
- -
- la distancia de fragmentación del chorro en gotas por acción sobre un parámetro ajustable que permite conservar una distancia de fragmentación predeterminada,
- -
- la diferencia de fase entre los instantes de aplicación de impulsos eléctricos de carga de las gotas y los instantes de aplicación de impulsos de formación de gotas por acción sobre un circuito de temporización,
y porque, en una fase previa a las
fases de
impresión,
- a)
- se imprime una mira,
- b)
- se compara la citada mira impresa con una mira de referencia para deducir, para la citada cabeza de impresión y para el número entero "a" de posiciones, siendo "a" superior o igual a 2 e inferior o igual a N, una desviación algébrica \DeltaX_{i} entre una posición real observada y una posición nominal correspondiente, todo ello para cada una de las "a" posiciones elegidas, variando "i" entre 1 y "a",
- c)
- se determina una desviación de traslación estática \theta como la desviación entre el baricentro de las "a" posiciones reales observadas y el baricentro de las "a" posiciones nominales correspondientes,
- d)
- se determina para cada una de las "a" posiciones de gotas observadas, una desviación de posición \delta_{i} entre la posición real de cada gota, corregida respecto de la desviación de traslación, y la posición nominal de la citada gota,
- e)
- se memoriza el valor \theta de la desviación de traslación estática y los valores \delta_{i} de las desviaciones de posición de gota con relación a sus posiciones nominales respectivas,
- -
- a continuación, en cada fase de impresión de un motivo definido por un conjunto D de datos digitales,
- -
- se determina, para cada gota de rango "j", un valor de corrección de tensión nominal que conduce a un valor corregido a aplicar a los medios de carga de las gotas dirigidas hacia el substrato, teniendo este cálculo en cuenta los valores memorizados de desviación de traslación estática y de posición, los datos extraídos del conjunto D de datos digitales que definen el motivo a imprimir, y el rango "j", estando "j" comprendido entre 1 y N desde la posición nominal de impresión prevista.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que el número entero "a" de posiciones reales observadas es
igual a dos, siendo estas posiciones la primera y la última
posición.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que el número entero "a" es igual a N.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, aplicable a una impresora dotada de medios
de detección de la posición de la cabeza de impresión en una
dirección de movimiento de esta cabeza con relación al substrato,
y de medios de detección del borde del substrato,
caracterizado porque, además, en el transcurso de la fase
previa a las fases de impresión, se mide un decalaje dinámico
\DeltaY entre la posición nominal de una banda impresa y su
posición real, y se memoriza este decalaje, y porque en el
transcurso de las fases de impresión, se decalan las posiciones de
impresión de la cabeza de impresión para compensar el decalaje
dinámico medido.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, aplicable a una impresora en la que se hace
avanzar el substrato paso a paso, y se imprime por bandas,
caracterizado porque:
- -
- se imprime una banda actual y una primera marca sobre el substrato,
- -
- se hace avanzar el substrato para la impresión de la banda siguiente,
- -
- se determina una desviación algébrica entre una posición teórica nominal de la marca y la posición real,
- -
- se determina para cada gota de una salva, una corrección de avance de substrato como una tensión de corrección de traslación dinámica \varphi del valor de la tensión de carga a aplicar a cada una de las gotas procedentes de la cabeza (25) para corregir la desviación de las gotas y compensar la desviación algébrica de la posición del substrato con relación a su posición nominal, y
- -
- se aplica a cada una de las gotas de la salva dirigidas hacia el substrato, la tensión de corrección de traslación dinámica \varphi de posición de substrato calculada.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se superpone a
un valor nominal de tensión a aplicar al medio de carga de cada
gota a dirigir hacia el substrato, una tensión algébrica aleatoria
adicional cuya amplitud máxima es una fracción inferior a 1 de la
diferencia entre la tensión nominal a aplicar a los electrodos de
carga para la citada gota y la tensión nominal a aplicar a los
electrodos (20) de carga para una de las dos gotas inmediatamente
adyacentes de la trama.
7. Impresora de chorro continuo desviado que
proyecta en forma de salva gotas de rango 1 a N en la salva,
estando las gotas de una salva dirigidas o no hacia un substrato
(27) de impresión en función de datos que definen un motivo a
imprimir, teniendo la impresora al menos:
- -
- una cabeza (25) de impresión, incluyendo esta cabeza medios de fraccionamiento en gotas de al menos un chorro de tinta, y un electrodo (20) asociado de carga de las gotas, y medios (23, 24) de desviación de una parte de las gotas hacia el substrato de impresión,
- -
- medios (61) de manejo y control de la viscosidad de la tinta,
- -
- medios (62) de manejo y control de la velocidad de los chorros de tinta emitidos por la cabeza de impresión,
- -
- medios (63) de manejo y control de la distancia de fragmentación del chorro en gotas,
- -
- medios (64) de manejo y control de la fase entre los instantes de aplicación de impulsos de carga de las gotas y los instantes de aplicación de impulsos de formación de las gotas,
- -
- medios de control de la impresión, que disponen de un medio de fijación de la carga de las gotas a dirigir hacia el substrato en función de sus rangos en la salva, acoplados al electrodo de carga de las gotas,
caracterizada porque los
medios (31) de control de la impresión
incluyen:
- -
- medios (14) de memorización de desviaciones entre una posición nominal de puntos imprimidos por la cabeza de impresión y una posición real de estos puntos,
- -
- medios (17) de corrección de traslación estático \theta, y
- -
- medios (18) de corrección de dilatación dinámica, recibiendo los medios de corrección (17, 18) los datos procedentes de los medios (14) de memorización de desviación, y estando acoplados a los medios (3') de cálculo de las tensiones de carga de las gotas.
8. Impresora según la reivindicación 7,
caracterizada porque los medios (31) de control de la
impresión incluyen además medios (19) de corrección de decalaje
dinámico, recibiendo estos medios los datos procedentes de los
medios (14) de memorización de desviaciones, y estando acoplados a
los medios (3') de cálculo de carga de las gotas.
9. Impresora según una de las reivindicaciones 7
u 8, caracterizada porque la cabeza de impresión (25)
incorpora una memoria (65).
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