ES2329080T3 - Conjunto de montaje de un cabezal de impresion y procedimiento de montaje de un cabezal de impresion sobre un bastidor de carro. - Google Patents
Conjunto de montaje de un cabezal de impresion y procedimiento de montaje de un cabezal de impresion sobre un bastidor de carro. Download PDFInfo
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Abstract
Un conjunto de montaje de cabezal de impresión para montar y colocar un cabezal de impresión (64) en un bastidor de carro de cabezales de impresión (44) adecuado para montarse en un sistema de impresión (1), incluyendo el conjunto de montaje de cabezal de impresión: - un dispositivo de colocación de cabezal de impresión (59) para recibir un cabezal de impresión (64); - una plancha de montaje de cabezal de impresión (58) que tiene una superficie de montaje para montar el dispositivo de colocación de cabezal de impresión (59) encima de ella; donde el dispositivo de colocación de cabezal de impresión (59) se monta de forma regulable, caracterizado porque la plancha de montaje de cabezal de impresión (58) se monta de manera regulable sobre el bastidor de carro de cabezales de impresión (44).
Description
Conjunto de montaje de un cabezal de impresión y
procedimiento de montaje de un cabezal de impresión sobre un
bastidor de carro.
La presente invención se refiere a una solución
para montar y colocar un cabezal de impresión sobre un bastidor de
carro de cabezales de impresión. Más específicamente la invención se
refiere a un conjunto de montaje para montar exactamente un cabezal
de impresión por inyección de tinta sobre un bastidor de carro de
cabezales de impresión menos exacto.
En aplicaciones de impresión industriales, la
capacidad de impresión es una característica importante de un
dispositivo impresor. Uno de los parámetros que determinan la
capacidad de imprimir en impresoras digitales que usan una
configuración de cabezal de impresión alternativo, por ejemplo
impresoras de inyección de tinta de formato ancho, es el tamaño de
la lanzadera de cabezales de impresión. Cuanto más ancha es la
lanzadera de cabezales de impresión, más ancha es la zona en el
medio de impresión que se puede imprimir con una sola carrera de
impresión o pasada de la lanzadera de cabezales de impresión a
través del medio de impresión. Surgen varios problemas al usar
lanzaderas de cabezales de impresión más grandes en configuraciones
de impresoras digitales. Cuando las lanzaderas de cabezales de
impresión son más grandes, son más pesadas, lo que complica el
movimiento rápido y exacto de la lanzadera. Cuando las lanzaderas de
cabezales de impresión son más grandes, los topes izquierdo y
derecho de la lanzadera en el bastidor de impresora divergen y la
estructura de la lanzadera es más susceptible al curvado y la
torsión. Cuando las lanzaderas de cabezales de impresión son más
grandes, aumenta la anchura de impresión de una sola carrera de
impresión y la distancia de lanzamiento, definida como la distancia
entre los elementos impresores del cabezal de impresión (por
ejemplo, las boquillas de inyección de tinta) y la superficie de
impresión del medio de impresión, a través de toda la carrera de
impresión, es más difícil de controlar dentro de tolerancias
aceptables. Cuando las lanzaderas de cabezales de impresión son más
grandes, llevan más cabezales de impresión y la colocación exacta de
los cabezales de impresión en toda la anchura de la lanzadera es más
difícil.
Estos son solamente algunos de los problemas que
surgen al escalar los conceptos existentes de lanzadera de
cabezales de impresión a equipo impresor de tipo industrial.
En vista de los problemas mencionados
anteriormente, sería ventajoso tener un método de montar un cabezal
de impresión sobre una lanzadera que relaje las tolerancias de
fabricación de la lanzadera sin menoscabo de la exactitud de
montaje de los cabezales de impresión uno con relación a otro y a
una superficie de impresión.
US 5.880.757 describe una impresora incluyendo
un cabezal de impresión soportado en carro de impresión y un
mecanismo de colocación de cabezal de impresión para ajustar la
posición del cabezal de impresión con relación al eje medio.
Dichos objetivos se logran con un conjunto de
montaje de cabezal de impresión que tiene las características
específicas expuestas en la reivindicación 1 y un método de montar
un cabezal de impresión como se expone en la reivindicación 10. Con
el conjunto de montaje de cabezal de impresión según la invención,
las tolerancias de fabricación del bastidor de carro de cabezales
de impresión se pueden reducir a un rango adecuado para llevar a
cabo la colocación exacta de los cabezales de impresión usando
dispositivos de colocación de cabezales de impresión conocidos.
Características específicas de realizaciones
preferidas de la invención se exponen en las reivindicaciones
dependientes.
Otras ventajas y realizaciones de la presente
invención serán evidentes por la descripción siguiente y los
dibujos.
La figura 1 representa una vista en perspectiva
de una impresora digital usando una lanzadera de cabezales de
impresión según la invención.
La figura 2 representa una vista en perspectiva
de una lanzadera de cabezales de impresión que incorpora la
invención.
La figura 3A representa una vista en perspectiva
de la estructura de lanzadera de cabezales de impresión.
La figura 3B representa una vista en sección
transversal de la estructura de lanzadera de cabezales de
impresión.
\newpage
La figura 4 representa una realización
alternativa de posiciones del cabezal de impresión en la lanzadera
de cabezales de impresión.
La figura 5A representa una vista en sección
transversal de un sistema de colocación de cabezal de impresión
usado con la estructura de lanzadera de cabezales de impresión. La
figura 5B representa una vista en perspectiva del sistema de
colocación de cabezal de impresión.
La figura 6A representa la posición de canales
de refrigeración para la estructura de lanzadera de cabezales de
impresión. La figura 6B representa una indicación de las posiciones
de los canales de refrigeración en una vista en sección transversal
de la estructura de lanzadera de cabezales de impresión. La figura
6C representa detalles de las posiciones de los canales de
refrigeración de la chapa base. La figura 6D representa detalles de
los canales de refrigeración del puente.
Aunque la presente invención se describirá a
continuación en conexión con sus realizaciones preferidas, se
entenderá que no se ha previsto limitar la invención a las
realizaciones.
Una impresora digital que realiza la invención
se representa en la figura 1. La impresora digital 1 incluye una
plataforma de impresión 2 para soportar un medio de impresión 3
durante la impresión digital. La plataforma de impresión es
sustancialmente plana y puede soportar medios en hojas flexibles con
un grosor de hasta decenas de micras (por ejemplo papel,
transparencias, hojas de PVC adhesivas, etc), así como sustratos
rígidos con un grosor de hasta algunos centímetros (por ejemplo
plancha dura, PVC, cartón, etc). Una lanzadera de cabezales de
impresión 4, incluyendo uno o más cabezales de impresión, está
diseñada para alternar de un lado al otro a través de la plataforma
de impresión en una dirección de exploración rápida FS y para
recolocación a través de la plataforma de impresión en una
dirección de exploración lenta SS perpendicular a la dirección de
exploración rápida. La impresión se realiza durante la operación
alternativa de la lanzadera de cabezales de impresión en la
dirección de exploración rápida. La recolocación opcional de la
lanzadera de cabezales de impresión se realiza entre operaciones
alternativas de la lanzadera de cabezales de impresión, con el fin
de colocar la lanzadera de cabezales de impresión en línea con una
zona no impresa o sólo parcialmente impresa del medio de impresión.
La recolocación de la lanzadera de cabezales de impresión es
innecesaria en situaciones donde la lanzadera de cabezales de
impresión está equipada para imprimir un medio de impresión de
anchura completa en una sola operación de exploración rápida.
Durante la impresión, la plataforma de impresión y el medio de
impresión soportado encima de ella permanecen en una posición fija.
Un bastidor de soporte 5 guía y soporta la lanzadera de cabezales
de impresión durante su operación alternativa. Un sistema de
transporte de medio de impresión puede alimentar hojas de impresión
individuales a la impresora digital a lo largo de una dirección de
alimentación de hoja FF que es sustancialmente perpendicular a la
dirección de exploración rápida de la lanzadera de cabezales de
impresión, como se representa en la figura 1. El sistema de
transporte de medio de impresión está diseñado como un "túnel"
o "paso de guía" a través de la impresora digital, es decir
puede alimentar medios desde un lado de la impresora (el extremo de
entrada en la figura 1), colocar la hoja en la plataforma de
impresión para imprimir, y sacar la hoja de la impresora en el lado
opuesto (el extremo de descarga en la figura 1).
Alternativamente a usar un sistema de transporte
de medio basado en hoja, por ejemplo un sistema de transporte de
barra de agarre 6 conocido por las prensas de impresión serigráfica
de lecho plano automáticas como se ha indicado en la figura 1, la
impresora digital también puede ser usada con un sistema de
transporte de medio basado en lámina. El transporte de medio de
impresión puede alimentar medios de hoja a la impresora digital de
un rollo en el extremo de entrada de la impresora digital a un rollo
en el extremo de descarga de la impresora digital. Dentro de la
impresora digital la hoja es transportada a lo largo de la
plataforma de impresión que se usa para soportar el medio de
impresión durante la impresión. En el caso particular de un
transporte de medio basado en lámina con una dirección de
alimentación de medio de impresión igual a la dirección de
exploración lenta, la recolocación de la lanzadera de cabezales de
impresión a lo largo de la dirección de exploración lenta puede ser
sustituida por una recolocación de la hoja en la dirección de
alimentación. La lanzadera de cabezales de impresión solamente
alterna entonces de un lado al otro a través de la hoja en la
dirección de exploración rápida.
La invención también se puede emplear en
sistemas de impresión de pasada única donde los cabezales de
impresión están fijos y el medio de impresión se mueve a lo largo
de los cabezales de impresión. En esta configuración de impresora
alternativa, una lanzadera como la ilustrada en la figura 1 se
sustituye por un carro de cabezales de impresión montado fijamente
en el bastidor de soporte. Se alimentan medios de hoja o medios de
lámina en una dirección FS debajo del carro fijo del bastidor de
cabezales de impresión y se imprimen en una sola pasada.
Como se representa en la figura 1, la lanzadera
de cabezales de impresión en la realización ejemplar de una
impresora digital es guiada y soportada por un bastidor de soporte.
El bastidor de soporte es básicamente una construcción de doble
viga que soporta la lanzadera de cabezales de impresión en cada
extremo y en toda la longitud del movimiento de exploración rápida.
Una lanzadera de cabezales de impresión que puede ser usada en la
impresora digital de la figura 1 se representa en la figura 2. La
lanzadera de cabezales de impresión 4 tiene un puente central 41
entre un extremo de soporte izquierdo 42 y un extremo de soporte
derecho 43. Un carro de cabezales de impresión 44 cuelga debajo del
puente 41. El carro de cabezales de impresión se divide en una
parte delantera 45 y una parte trasera 46. El carro está provisto de
posiciones del cabezal de impresión 49 para montar un total de 64
cabezales de impresión en una matriz de 4 por 16, es decir 4
cabezales de impresión uno detrás de otro en la dirección de
exploración rápida o dirección y y 16 cabezales de impresión uno
detrás de otro a lo largo de la dirección de exploración lenta o
dirección x. Las 64 posiciones de los cabezales de impresión están
divididas igualmente en la parte delantera y parte trasera del
carro. Las posiciones del cabezal de impresión en la dirección de
exploración rápida, es decir cuatro posiciones en línea, pueden ser
usadas para imprimir simultáneamente cuatro colores en un solo
movimiento de exploración rápida de la lanzadera de cabezales de
impresión, por ejemplo para imprimir colores de proceso pleno en una
pasada imprimiendo simultáneamente los colores cian, magenta,
amarillo y negro. Las dieciséis posiciones del cabezal de impresión
una detrás de otra a lo largo de la dirección de exploración lenta
permiten que la lanzadera de cabezales de impresión se extienda una
anchura sustancial del medio de impresión.
La anchura a lo largo de la dirección x del
carro de cabezales de impresión de la lanzadera representada en la
figura 2 es aproximadamente 2 m y se elige para cubrir la anchura de
la plataforma de impresión a lo largo de la dirección x. Por lo
tanto, se pueden imprimir hojas de impresión a plena anchura. La
profundidad a lo largo de la dirección y del carro de cabezales de
impresión es aproximadamente 0,5 m. La altura del carro de
lanzadera de cabezales de impresión, no incluyendo el puente,
también es aproximadamente 0,5 m.
Toda la lanzadera de cabezales de impresión
puede ser diseñada como una estructura o bastidor de piezas de hoja
metálica. Las piezas de hoja metálica se pueden colocar en la
estructura por medio de pares de piezas de pluma y ranura y soldar
conjuntamente. Las piezas de hoja metálica tienen la ventaja de que
a menudo son más ligeras que las piezas maquinadas. Además, con la
tecnología de hoja metálica es fácil crear estructuras de bastidor
y permite diseñar insertos que aumentan la rigidez general de la
estructura contra el curvado, la torsión, las vibraciones, etc.
La figura 3A representa algunos detalles de la
estructura de la lanzadera que aumentan la rigidez general de la
estructura. En esta figura se han quitado algunas piezas externas
para ver la estructura interna. La figura acompañante 3B es una
vista en sección transversal de la figura 3A a través del plano A
representado. La figura 3A representa extremos de soporte de la
lanzadera de cabezales de impresión donde se han previsto dos bases
de montaje 47 para montar correderas lineales. Una de las bases de
montaje se representa en líneas de trazos porque es invisible en la
vista de la figura 3A. Las bases de montaje se montan en superficies
de tierra de la estructura. En estas posiciones la estructura se
refuerza usando una construcción ortogonal 51 de piezas de hoja
metálica. Estas piezas de hoja metálica crean una subestructura que
fija firmemente las correderas lineales a toda la estructura de la
lanzadera de cabezales de impresión.
Entre el extremo de soporte de la lanzadera de
cabezales de impresión y la pared lateral del carro de cabezales de
impresión se usan piezas de hoja en diagonal adicionales 52 para
reforzar la esquina de la estructura. La rigidez de la esquina
desempeña un papel importante al pasar un momento de par de la
estructura de cabezal de impresión alrededor del eje x a los topes
de la lanzadera en el bastidor de impresora, sin introducir
componentes de cizalladura horizontal en los topes. Por lo tanto,
la rigidez de la esquina es un prerrequisito importante.
Los tabiques verticales 53 orientados
perpendiculares al eje x y colocados a distancias regulares a lo
largo del eje x proporcionan resistencia adicional contra el
curvado del carro de cabezales de impresión. Estos tabiques se
extienden desde la parte delantera del carro 45 a la parte trasera
del carro 46 en un plano yz y están unidos a múltiples piezas de
hoja orientadas sustancialmente verticales del carro de cabezales de
impresión en un plano xz. Crean subestructuras adicionales
sustancialmente ortogonales para aumentar la rigidez general de la
lanzadera de cabezales de impresión.
A media altura del carro del cabezal de
impresión, tiras orientadas de forma sustancialmente horizontal 54
están unidas a las paredes de carro orientadas de forma
sustancialmente vertical 55 en toda la anchura de la lanzadera de
cabezales de impresión. Las tiras proporcionan rigidez adicional a
las paredes verticales relativamente altas del carro e incrementa
la frecuencia propia de estas paredes dividiendo en dos la
superficie de pared libre.
Entre las filas de posiciones del cabezal de
impresión en la parte inferior del carro de cabezales de impresión
se han montado vigas rectangulares 56 a lo largo de toda la anchura
del carro de cabezales de impresión en la dirección x para
proporcionar resistencia adicional al curvado y la torsión a la zona
inferior del carro. Las vigas rectangulares están unidas
conjuntamente mediante una chapa 50, como se representa en la figura
3B. Ésta es la zona donde los cabezales de impresión están montados
y por lo tanto la rigidez de esta zona es muy importante. En vista
de las tolerancias de posición y orientación de los cabezales de
impresión, es importante conservar la rectitud en esta zona de la
estructura de hoja metálica. Esto se logra incrementando la rigidez
en esta zona de la estructura de hoja metálica con estas vigas
rectangulares.
La realización ejemplar de una estructura de
lanzadera de cabezales de impresión, de la que algunos aspectos se
han explicado en detalle, y con las dimensiones indicadas
anteriormente, produce una estructura de hoja metálica que pesa
aproximadamente 200 kg. Una lanzadera de cabezales de impresión a
plena carga, incluyendo 64 cabezales de impresión y todos los
suministros necesarios para el lanzamiento junto con los cabezales
de impresión, pesa al menos 300 kg. Es claro que este tamaño y peso
de las lanzaderas de cabezales de impresión crea cuestiones
especiales relativas al curvado, la torsión, las vibraciones, etc.
Las características de diseño explicadas anteriormente responden a
estas cuestiones.
En la realización representada en la figura 2,
se pueden colocar dieciséis cabezales de impresión uno detrás de
otro extendiéndose toda la anchura del medio de impresión. Las
dieciséis ringleras que se pueden imprimir con un solo movimiento
de exploración rápida de los dieciséis cabezales de impresión,
pueden extenderse toda la anchura del medio de impresión, pero no
proporcionan una imagen impresa a plena anchura en un solo
movimiento de exploración rápida porque las ringleras de impresión
no se unen a lo largo de la dirección x. Para poder imprimir una
imagen a plena anchura en una sola pasada de la lanzadera de
cabezales de impresión, o alternativamente en una sola pasada del
medio de impresión pasado por una configuración fija de cabezales de
impresión, y así reducir el tiempo de impresión y aumentar la
producción y productividad, una realización alternativa de una
lanzadera de cabezales de impresión puede estar provista de
posiciones decaladas de los cabezales de impresión. El decalado se
puede realizar con el fin de hacer ringleras impresas a partir de
los cabezales de impresión decalados unidos uno a otro. En la
figura 4 se representa un ejemplo donde seis cabezales de impresión
49 no están situados en una línea a lo largo de la dirección x,
sino que están decalados en dos filas a lo largo de la dirección x.
El decalado permite unir las ringleras impresas 47 de los cabezales
de impresión como una sola imagen impresa a plena anchura. En la
realización de lanzadera de cabezales de impresión de la figura 2
las dieciséis posiciones de los cabezales de impresión a lo largo de
la dirección x se han elegido con el fin de proporcionar ringleras
impresas en el medio de impresión separadas una de otra una
distancia sustancialmente igual a la anchura de una ringlera de
impresión. Esta configuración tiene la ventaja de que se puede usar
sencillas técnicas de entrelazado para llenar en las ringleras no
impresas moviendo la lanzadera de cabezales de impresión una
distancia a lo largo de la dirección de exploración lenta
sustancialmente igual a la anchura de una ringlera de impresión,
entre dos movimientos de exploración rápida de la lanzadera de
cabezales de impresión.
En la realización descrita hasta ahora, toda la
lanzadera de cabezales de impresión se hace de una estructura de
piezas de hoja metálica que proporciona una construcción ligera y
rígida. Otras construcciones de lanzadera de cabezales de impresión
o el uso de otros materiales también pueden proporcionar propiedades
similares. Una alternativa puede ser, por ejemplo, una estructura
de piezas de aluminio maquinadas con piezas de hoja metálica. Las
piezas de aluminio maquinadas pueden dar características que son
difíciles de obtener en una hoja metálica. La estructura también
puede incluir materiales sintéticos que sean ligeros, posiblemente
refuerzos para aumentar la rigidez. La idea de todas estas
realizaciones es que una parte sustancial de la construcción de
lanzadera de cabezales de impresión sea un bastidor.
La exactitud de la planeidad de una estructura
de hoja metálica de un tamaño de la lanzadera de cabezales de
impresión como se ha descrito anteriormente es típicamente solamente
de unos pocos milímetros. Sin embargo, la colocación tridimensional
del cabezal de impresión en la lanzadera de cabezales de impresión
tiene que estar dentro de micras y milirradianes con el fin de
lograr una exactitud aceptable de la posición de aterrizaje de las
gotitas y la calidad de impresión asociada. El aterrizaje de las
gotitas es crítico en impresión por inyección de tinta porque las
imágenes digitales se imprimen como píxeles individuales en una
trama predefinida. Cualquier desviación de un pixel de dicha trama
es un error de impresión y puede ser visible al ojo humano.
Las impresoras digitales usan generalmente
múltiples cabezales de impresión, todos ellos montados en una sola
lanzadera o carro. Se pueden montar en una chapa base común de la
lanzadera o el carro por medio de dispositivos de colocación de
cabezales de impresión. La chapa base puede ser, por ejemplo, la
pieza de chapa metálica de la lanzadera de cabezales de impresión
descrita anteriormente, que tiene una muesca en cada posición de
cabezal de impresión. Ejemplos de dispositivos de colocación de
cabezales de impresión se han descrito en la patente de Estados
Unidos US 6.796.630 de R. Ison y colaboradores. Los dispositivos de
colocación de cabezales de impresión pueden incluir características
para regular la posición de los cabezales de impresión con relación
a algunos datos de referencia en la chapa base propiamente dicha o
en una parte del bastidor de la impresora. Estas características de
ajuste de posición se diseñan con gran exactitud, pero su rango de
ajuste es limitado. Este rango a menudo es insuficiente para
compensar las tolerancias de fabricación, por ejemplo la planeidad,
de la chapa base, que puede estar en el rango de milímetros en una
construcción grande.
El problema de la incompatibilidad de
especificación entre la planeidad de una chapa de montaje, por
ejemplo la chapa base de hoja metálica de la estructura de
lanzadera de cabezales de impresión, y la exactitud de la posición
de los cabezales de impresión en el espacio 3D, se resuelve
proporcionando un conjunto de montaje como el ilustrado en las
figuras 5A y 5B. La figura 5A es una vista en sección transversal de
una parte del carro de cabezales de impresión antes descrito. La
figura representa solamente una posición del cabezal de impresión.
La parte inferior de la figura 5A mira al medio de impresión, como
ilustra el sistema de coordenadas en la figura 5A. La figura 5B es
una vista en perspectiva de una serie de posiciones de cabezales de
impresión en el carro de cabezales de impresión, visto desde el
lado del medio de impresión hacia el carro de cabezales de
impresión. Los conjuntos de montaje ilustrados en la figura 5A y 5B
incluyen una plancha adicional de montaje de cabezales de impresión
58 para cada posición de cabezal de impresión. Así, en una lanzadera
de cabezales de impresión incluyendo 64 posiciones de cabezal de
impresión, se han previsto 64 planchas. Cada plancha individual
asume la funcionalidad de montaje y referencias de montaje de un
dispositivo correspondiente de colocación de cabezales de
impresión, desde la chapa base 57. Cada plancha se monta sobre la
chapa base usando medios de colocación que pueden ser controlados
en tres dimensiones de tal manera que las grandes tolerancias de
fabricación en la chapa base se puedan reducir a estrechas
tolerancias de posición en la plancha. Por lo tanto, los medios de
colocación de planchas permiten poner estrechas tolerancias de
posición en la plancha propiamente dicha de tal manera que la
posición exacta de los cabezales de impresión, según
especificaciones del proceso de impresión de inyección de tinta,
sea factible dentro del rango operativo del dispositivo de
colocación de cabezal de impresión.
La plancha 58 se puede hacer de una chapa de
acero inoxidable o cualquier otro material adecuado. La plancha
tiene un corte 60, en línea con el corte de la chapa base 57, a
través del que se puede colocar un cabezal de impresión. La plancha
58 puede fijarse de forma móvil a la chapa base 57 por medio de
tornillos de ajuste empujados por muelle 63 y usando datos de
referencia mecánicos en la plancha 58 y la chapa base 57. En una
realización particular, la posición xy de la plancha se determina
por dos casquillos 61, de los que uno coopera con un punto de
referencia del tipo de ranura en V en la plancha y el otro coopera
con un punto de referencia recto en la plancha. Las planchas están
fijadas contra estos casquillos por un muelle 62. En la realización
representada en la figura 5B, dos planchas utilizan los mismos
casquillos y se fijan con el mismo muelle. Las posiciones en la
chapa base donde se montan los casquillos, se han pulido para
permitir una posición sustancialmente vertical de los casquillos en
la dirección z. Esta posición vertical de los casquillos garantiza
una posición xy correcta de la plancha, independiente de la
posición z de la plancha a lo largo de los casquillos. La posición
plana de la plancha con relación a la chapa base se puede regular
usando tres tornillos empujados por muelle 63. Los tornillos se
pueden accionar desde ambos lados del conjunto de montaje, es decir
desde el lado inferior o lado de impresión del cabezal de
impresión, y desde el lado superior o lado de suministro del cabezal
de impresión. Los casquillos 61 con los datos mecánicos cooperantes
en la plancha, el muelle 62 y los tornillos 63, permiten colocar la
plancha en el espacio 3D de tal manera que las referencias mecánicas
de montaje en la chapa base 57 sean transferidas a la plancha 58 y
las tolerancias de fabricación de la chapa base 57 se reduzcan a
tolerancias de posición de la plancha 58 que estén dentro del rango
de las características de regulación de posición del dispositivo de
colocación de cabezal de impresión 59 usado para sintonización fina
de la posición del cabezal de impresión 64 recibido en el
dispositivo de colocación de cabezal de impresión 59.
Un dispositivo de colocación de cabezal de
impresión 59 está montado de forma móvil en cada plancha 58. La
posición del dispositivo de colocación de cabezal de impresión 59
con relación a la plancha 58 se puede regular con dos tornillos de
ajuste empujados por muelle 65. Los ajustes tienen lugar coplanares
con la superficie de montaje de plancha 58 sobre la que está
montado el dispositivo de colocación de cabezal de impresión 59. En
la figura 5A esta superficie de montaje es paralela con el plano xy
del sistema de coordenadas representado. La superficie de montaje
se puede hacer paralela con el plano xy por medio de tres tornillos
empujados por muelle 63 como se ha descrito anteriormente. Mediante
un sistema de palancas (no representado) se usa un primer tornillo
65 para regular la posición del dispositivo de colocación de cabezal
de impresión a lo largo de la dirección x mientras que se usa un
segundo tornillo 65 para regular la posición angular del dispositivo
de colocación de cabezal de impresión en el plano xy. Con la
colocación del dispositivo de colocación de cabezal de impresión 59
sobre la plancha 58 e indirectamente sobre la chapa base 57, también
se determina la posición del cabezal de impresión 64 que se recibe
y fija en el dispositivo de colocación de cabezal de impresión 59.
Los tornillos 65 pueden ser accionados desde lados opuestos, es
decir desde el lado inferior o lado de impresión del cabezal de
impresión, y desde el lado superior o lado de suministro del cabezal
de impresión.
La realización específica de un conjunto de
montaje como se ha descrito anteriormente puede ser usada de la
siguiente manera. En un primer paso, se monta la plancha de montaje
de cabezal de impresión 58 sobre la chapa base 57 del bastidor de
carro de cabezales de impresión 44. Su posición se regula de tal
manera que la superficie de montaje de la plancha 58, sobre la que
se montará el dispositivo de colocación de cabezal de impresión,
está a nivel con una superficie de impresión de referencia. Esta
superficie de impresión de referencia puede ser la superficie de la
plataforma de impresión 2 de la impresora digital 1. Una superficie
de impresión de referencia también se puede establecer fuera de
línea, es decir cuando el bastidor de carro de cabezales de
impresión 44 no está montado en el sistema de impresión 1, con
referencia a las referencias mecánicas 47 usadas para montar el
bastidor de carro de cabezales de impresión 44 sobre el bastidor de
soporte 5 de la impresora digital 1. El bastidor de carro de
cabezales de impresión 44 también se puede montar en una plataforma
de calibración, en cuyo caso la superficie de la plataforma de
calibración puede servir como la superficie de impresión de
referencia. En los dibujos una superficie de impresión de referencia
es paralela con el plano xy del sistema de coordenadas. La posición
de la plancha 58 coplanar con la superficie de impresión de
referencia es controlada por los casquillos 61, los datos mecánicos
en la plancha y el muelle 62. En una realización particular la
exactitud de la posición xy de la plancha coplanar con la superficie
de impresión de referencia puede estar dentro de 0,2 mm y su nivel
con la superficie de impresión de referencia dentro de 20
\mum.
El dispositivo de colocación de cabezal de
impresión 59 se monta entonces sobre la plancha de montaje de
cabezal de impresión 58. Su posición, relativa y coplanar con la
superficie de montaje de la plancha y por lo tanto paralela con la
superficie de impresión de referencia, se regula con una resolución
de los medios de colocación (por ejemplo el sistema de palancas
mencionado anteriormente) asociado con tornillos de ajuste 65. En
una realización particular el dispositivo de colocación de cabezal
de impresión se puede colocar con una resolución de aproximadamente
3 \mum y una exactitud de aproximadamente \pm5 \mum con
relación a una referencia fija en el carro de cabezales de
impresión 44 o con relación a un dispositivo de colocación de
cabezal de impresión contiguo. En la realización específica del
dispositivo de colocación de cabezal de impresión la superficie de
impresión del cabezal de impresión (por ejemplo la placa de boquilla
de inyección de tinta) hereda el nivel de la plancha 58 y la
posición del dispositivo de colocación de cabezal de impresión 59.
Un nivel de la superficie de impresión del cabezal de impresión de
menos que 20 \mum y una exactitud de posición xy del cabezal de
impresión mejor que aproximadamente \pm3 a \pm5 \mum es
suficiente para impresión por inyección de tinta de alta
calidad.
Si el rango de ajuste de los tornillos 65 del
dispositivo de colocación de cabezal de impresión 59 es insuficiente
para compensar la inexactitud de la posición de la plancha de
montaje de cabezal de impresión 58 sobre la chapa base 57 o el
carro de cabezales de impresión 44, la superficie de impresión del
cabezal de impresión no se puede colocar para proporcionar una
calidad de impresión aceptable. Entonces, se precisan medios de
colocación adicionales que puenteen el intervalo de tolerancia entre
la chapa base 57 o el bastidor del carro de cabezales de impresión
44 y la superficie de impresión del cabezal de impresión. En
impresión de inyección de tinta, se puede prever medios de
colocación adicionales cambiando el rango de las boquillas
operativas de impresión por inyección de tinta dentro del rango de
la boquilla de impresión por inyección de tinta disponible en el
cabezal de impresión por inyección de tinta. Por ejemplo, si un
cabezal de impresión por inyección de tinta tiene 764 boquillas
dispuestas en serie con una distancia entre boquillas (paso de
boquilla) de 1/360 pulgada, se puede lograr una anchura de
impresión de 2 pulgadas con un conjunto contiguo de 720 boquillas
operativas de las 764 boquillas. El conjunto contiguo se puede
seleccionar mediante software o microprogramas en la circuitería de
control del cabezal de impresión. Un desplazamiento de la selección
con una boquilla produce otro conjunto contiguo de 720 boquillas
operativas cuya posición x se desplaza con 1/360 pulgada sin
ajustar el dispositivo de colocación de cabezal de impresión 59 o la
plancha de montaje 58. Por lo tanto, si no todas las boquillas en
un cabezal de impresión por inyección de tinta son operativas
durante la impresión, una selección apropiada del conjunto
operativo de boquillas proporciona regulación de posición adicional
de los pixeles finales en el medio de impresión, es decir una
regulación de posición de un múltiplo del paso de boquilla para los
pixeles impresos en el medio de impresión. Una selección apropiada
del conjunto operativo de boquillas en un cabezal de impresión
puede reducir el rango requerido para regulabilidad de la posición
del dispositivo de colocación de cabezal de impresión en la
dirección x a una distancia de paso de boquilla, es decir de -1/2
el paso de boquilla a +1/2 el paso de boquilla. Este acercamiento es
especialmente ventajoso en situaciones donde se requiere alta
exactitud de posición y un amplio rango de regulabilidad. Se puede
pensar en otras realizaciones de métodos y conjuntos de colocación
y montaje de cabezales de impresión que cierren el intervalo entre
estructuras de hoja metálica inexactas y las especificaciones muy
exactas de colocación de los cabezales de impresión. Los múltiples
medios de regulación de posición usados en la realización, tales
como tornillos, casquillos y muelles, que actúan en múltiples
direcciones y controlan múltiples posiciones relativas entre partes
individuales del conjunto, pueden ser sustituidos por otros medios
de regulación de posición conocidos en la técnica o que operen
entre otras partes del conjunto sin apartarse del concepto de usar
planchas intermedias y/o dispositivos de colocación de cabezales de
impresión para aumentar la exactitud de la posición de los
cabezales de impresión y finalmente la posición de los píxeles
impresos en el medio de impresión.
Es conocido en la técnica anterior que la
temperatura de las tintas de fusión en caliente o las tintas
curables por UV en procesos de impresión por inyección de tinta es
un parámetro importante para determinar la calidad y la fiabilidad
de la impresión. Se han descrito múltiples acercamientos para
controlar la temperatura de la tinta en estos procesos de inyección
de tinta, tanto en el suministro de tinta como en el cabezal de
impresión por inyección de tinta. También se conoce en la técnica
anterior que la generación local de calor activando cámaras
individuales de inyección de tinta del cabezal de impresión por
inyección de tinta puede perturbar la gestión del calor e influir
en el proceso de impresión, por ejemplo el tamaño de las gotitas
puede cambiar. Ya se han propuesto varias soluciones para controlar
la temperatura de la tinta que ha de lanzar el cabezal de impresión
por inyección de tinta, al nivel del suministro de tinta así como al
nivel del cabezal de impresión.
Un problema de la estabilidad térmica en
impresoras de inyección de tinta, a menudo no resuelto en la técnica
anterior, es la estabilidad térmica del bastidor de montaje o
lanzadera de cabezales de impresión, especialmente la estabilidad
térmica de las referencias en el bastidor o lanzadera que se usan
para colocar exactamente el cabezal de impresión. Las variaciones
de la temperatura de las estructuras mecánicas introducen esfuerzos
que producen inestabilidad dimensional de la estructura. En una
estructura de montaje o lanzadera de cabezales de impresión se
pueden introducir variaciones de la temperatura en la estructura
mecánica a través de piezas de un sistema de suministro de tinta
que opere a temperatura elevada, por ejemplo tinta curable por UV
suministrada a 45ºC o tintas de fusión en caliente suministradas a
temperaturas de aproximadamente 100ºC y más. También se pueden
introducir variaciones de la temperatura también por la operación de
unidades de secado o curado por radiación que alternan de un lado
al otro de forma conjunta o síncrónica con el cabezal de impresión
en el cabezal lanzadera, para curar o secar la tinta justo después
del lanzamiento. Por ejemplo, es conocido que los sistemas de
curado por UV no solamente irradian luz UV, sino que también
irradian una cantidad sustancial de luz IR. La luz IR se dispersa
alrededor y calienta las estructuras circundantes, incluyendo la
estructura de lanzadera de cabezales de impresión. El calentamiento
de la estructura de lanzadera de cabezales de impresión puede dar
lugar a derivas posicionales de las referencias de colocación del
cabezal de impresión de la estructura. Una solución a la deriva
posicional se logra enfriando activamente la estructura de la
lanzadera en posiciones que contribuyan a la estabilidad
dimensional de las referencias de colocación del cabezal de
impresión. La figura 6A representa posiciones donde se puede
disponer canales de refrigeración activos en la estructura de hoja
metálica de la lanzadera de cabezales de impresión descrita
anteriormente. En esta figura, la lanzadera de cabezales de
impresión propiamente dicha se representa como un modelo
transparente sobre el que se representan las posiciones de los
canales de refrigeración activos. Tres canales de refrigeración 70
de la chapa base están situados cerca de la parte inferior del
carro de cabezales de impresión y están en contacto térmico con la
chapa base. Los canales de la chapa base pueden proporcionar
refrigeración para contrarrestar el aumento de temperatura de la
chapa base por la luz IR dispersada de las unidades de curado u
otras fuentes de calor en dicha región del carro de cabezales de
impresión. Dos canales de refrigeración del puente 71 están unidos
al puente en posiciones donde está montada una barra de utilidad
para distribuir y/o recoger tinta calentada al cabezal de impresión
por inyección de tinta. Los canales 71 están situados entre la barra
de utilidad y el puente y evitan la transferencia de calor de la
barra de utilidad a la estructura de hoja metálica del puente. La
figura 6B representa una sección transversal, perpendicular al eje
x, de la lanzadera de cabezales de impresión representada en la
figura 6A. Las figuras 6C y 6D son detalles que representan la
posición de canales de refrigeración. La figura 6C representa una
vista en sección transversal de la posición de los canales de
refrigeración 70 de la chapa base a lo largo de una línea de
posiciones de los cabezales de impresión en la parte trasera 46 de
la lanzadera de cabezales de impresión. La vista de la figura 6C es
similar a la figura 5A. Se representa la chapa base 57 sobre la que
están montadas las planchas de montaje de cabezal de impresión 58 y
los dispositivos de colocación de cabezales de impresión 59. Los
canales de refrigeración 70 están dispuestos en contacto térmico
con la chapa base 57 a ambos lados de la fila de cabezales de
impresión. Se unen con soportes 72. Con referencia de nuevo a la
vista general de la figura 6A, se ha dispuesto un canal de
refrigeración 70 antes de la primera fila de posiciones del cabezal
de impresión en la parte delantera 45 de la lanzadera de cabezales
de impresión, entre la primera y la segunda fila de posiciones del
cabezal de impresión, y detrás de la segunda fila de posiciones del
cabezal de impresión. Se ha dispuesto una configuración similar en
la parte trasera 46 de la lanzadera de cabezales de impresión. La
figura 6D representa una vista en sección transversal de la
posición de los canales de refrigeración del puente 71. Los canales
de refrigeración 71 están montados con soportes 73 sobre una hoja
de chapa metálica 74 del puente 41.
En esta realización específica de los canales de
refrigeración de la lanzadera de cabezales de impresión, se usan
tubos de cobre con un diámetro interno de 8 mm. Sin embargo, los
canales de refrigeración también se pueden implementar usando
conceptos alternativos. Estas alternativas pueden incluir canales
rectangulares maquinados o partes de extrusión que están fijados a
las piezas de hoja metálica de la estructura de cabezal de
impresión para formar un emparedado de piezas de chapa metálica con
canales de refrigeración. Los canales de refrigeración del puente
pueden estar situados en el interior del puente o pueden estar
montados fuera. Los canales de refrigeración también se pueden
hacer de otros materiales distintos del cobre. Se puede usar
cualquier tipo de fluido refrigerante conocido en la técnica,
incluyendo agua. No es necesario afirmar que los canales de
refrigeración, con el fin de drenar energía calorífica de posiciones
en la lanzadera de cabezales de impresión que son críticas para la
estabilidad dimensional de la estructura, deberán estar conectados a
un suministro de fluido refrigerante. El sistema de suministro es
preferiblemente un sistema de circulación en bucle cerrado
incluyendo un intercambiador de calor para quitar calor del fluido
de enfriamiento. La tasa de flujo del fluido de enfriamiento en el
sistema de circulación puede ser regulable. Dada la implementación
mecánica de los circuitos de refrigeración en la lanzadera de
cabezales de impresión, los parámetros del intercambiador de calor
y la tasa de flujo del fluido refrigerante pueden ser usados para
controlar la eficiencia de la refrigeración y por lo tanto para
controlar la temperatura de la estructura de lanzadera de cabezales
de impresión.
En la mayoría de las aplicaciones, la lanzadera
de cabezales de impresión precisará refrigeración activa para
controlar su temperatura en varias posiciones. Sin embargo, los
circuitos de refrigeración también pueden ser usados para calentar
la lanzadera de cabezales de impresión en posiciones a lo largo de
los circuitos de refrigeración. Es importante poder controlar la
temperatura de varias posiciones de la lanzadera de cabezales de
impresión para conservar la estabilidad dimensional de la estructura
y de la lanzadera de cabezales de impresión.
Con referencia a la figura 2, un extremo de
soporte de la lanzadera de cabezales de impresión es más grande que
el otro. En la parte inferior del extremo de soporte izquierdo de la
lanzadera de cabezales de impresión, la lanzadera de cabezales de
impresión incluye bases de montaje, no visibles en la figura 2, para
montar dos correderas lineales orientadas en la dirección de
exploración lenta. En la parte inferior del extremo de soporte
derecho, la lanzadera de cabezales de impresión incluye una base de
montaje indicada como base de montaje 47 para montar una sola
corredera lineal orientada en la misma dirección de exploración
lenta. Las correderas lineales permiten un movimiento de la
lanzadera de cabezales de impresión en la dirección de exploración
lenta. El movimiento de la lanzadera de cabezales de impresión a lo
largo de la dirección de exploración lenta se puede lograr con un
motor lineal, preferiblemente conectado a una de las correderas
lineales. A su vez, las correderas lineales pueden estar montadas
en un sistema de accionamiento de exploración rápida para mover
toda la lanzadera de cabezales de impresión incluyendo las
correderas lineales de exploración lenta en la dirección de
exploración rápida. Esta conexión usa preferiblemente rótulas para
permitir el basculamiento o la inclinación limitados de la
lanzadera de cabezales de impresión durante el movimiento, sin
introducir esfuerzo en el sistema de accionamiento de exploración
rápida ni introducir distorsiones en la estructura de lanzadera de
cabezales de impresión.
Se puede usar otras realizaciones para realizar
tanto un movimiento de exploración rápida como un movimiento de
exploración lenta de la lanzadera de cabezales de impresión con
relación a una plataforma de impresión.
Habiendo descrito en detalle realizaciones
preferidas de la presente invención, ahora será evidente a los
expertos en la técnica que se puede hacer en ella numerosas
modificaciones sin apartarse del alcance de la invención definido en
las reivindicaciones anexas.
Claims (12)
1. Un conjunto de montaje de cabezal de
impresión para montar y colocar un cabezal de impresión (64) en un
bastidor de carro de cabezales de impresión (44) adecuado para
montarse en un sistema de impresión (1), incluyendo el conjunto de
montaje de cabezal de impresión:
- un dispositivo de colocación de cabezal de
impresión (59) para recibir un cabezal de impresión (64);
- una plancha de montaje de cabezal de impresión
(58) que tiene una superficie de montaje para montar el dispositivo
de colocación de cabezal de impresión (59) encima de ella;
donde el dispositivo de colocación de cabezal de
impresión (59) se monta de forma regulable,
caracterizado porque la plancha de
montaje de cabezal de impresión (58) se monta de manera regulable
sobre el bastidor de carro de cabezales de impresión (44).
2. El conjunto de montaje de cabezal de
impresión según la reivindicación 1, donde el bastidor de carro de
cabezales de impresión (44) incluye referencias mecánicas (61) para
colocar la plancha de montaje de cabezal de impresión (58) con
relación al bastidor de carro de cabezales de impresión (44).
3. El conjunto de montaje de cabezal de
impresión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
incluyendo además medios niveladores (63) para ajustar la posición
de la plancha de montaje de cabezal de impresión (58) con relación
al bastidor de carro de cabezales de impresión (44) de tal manera
que, cuando la estructura de carro de impresión (44) esté montada
en el sistema de impresión (1), la superficie de montaje de la
plancha de montaje de cabezal de impresión (58) esté a nivel con
una superficie de impresión de referencia (2).
4. El conjunto de montaje de cabezal de
impresión según la reivindicación 3, donde los medios niveladores
(63) incluyen un tornillo empujado por muelle dispuesto entre la
plancha de montaje de cabezal de impresión (58) y el bastidor de
carro de cabezales de impresión (44).
5. El conjunto de montaje de cabezal de
impresión según cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, donde la
superficie de montaje de la plancha de montaje de cabezal de
impresión (58) está a nivel con la superficie de impresión de
referencia (2) dentro de 20 \mum.
6. El conjunto de montaje de cabezal de
impresión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
incluyendo además medios de colocación (65) para ajustar la
colocación del dispositivo de colocación de cabezal de impresión
(59) sobre la superficie de montaje de la plancha de montaje de
cabezal de impresión (58).
7. El conjunto de montaje de cabezal de
impresión según la reivindicación 6, donde el dispositivo de
colocación de cabezal de impresión (59) se coloca con una
resolución de 3 \mum o menos, y con una exactitud con relación a
otro dispositivo de colocación de cabezal de impresión de otro
conjunto de montaje de cabezal de impresión montado en el bastidor
de carro de cabezales de impresión (44) de 5 \mum o menos.
8. Una lanzadera de cabezales de impresión (4)
incluyendo un conjunto de montaje de cabezal de impresión según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la lanzadera de
cabezales de impresión (4) es para alternar a través de un medio de
impresión (3) colocado coplanar con la superficie de impresión de
referencia (2).
9. Un sistema de impresión (1) incluyendo un
conjunto de montaje de cabezal de impresión según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7.
10. Un método de montar un cabezal de impresión
(64) sobre un bastidor de carro de cabezales de impresión (44)
incluyendo los pasos de:
- proporcionar un dispositivo de colocación de
cabezal de impresión (59) para recibir un cabezal de impresión
(64), y montar el cabezal de impresión (64) en el dispositivo de
colocación de cabezal de impresión (59);
- proporcionar una plancha de montaje de cabezal
de impresión (58) que tiene una superficie de montaje para montar
el dispositivo de colocación de cabezal de impresión (59) encima de
ella;
- montar de forma regulable el dispositivo de
colocación de cabezal de impresión (59) sobre la plancha de montaje
de cabezal de impresión (58);
caracterizado porque el método incluye
además el paso de montar de forma regulable la plancha de montaje de
cabezal de impresión (58) sobre el bastidor de carro de cabezales
de impresión (44).
11. El método según la reivindicación 10, donde
el paso de montar de forma regulable la plancha de montaje de
cabezal de impresión (59) incluye nivelar la superficie de montaje
de la plancha de montaje de cabezal de impresión (59), de tal
manera que, cuando la estructura de carro de impresión (44) esté
montada en un sistema de impresión (1), la superficie de montaje de
la plancha de montaje de cabezal de impresión (58) esté a nivel con
una superficie de impresión de referencia (2).
12. El método según la reivindicación 11, donde
el paso de montar de forma regulable el dispositivo de colocación
de cabezal de impresión (59) incluye colocar el dispositivo de
colocación de cabezal de impresión (59) sobre la superficie de
montaje de la plancha de montaje de cabezal de impresión (58).
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