ES2340310T3 - Desgasificacion de tinta para sistemas de circulacion de la alimentacion de tinta en impresoras de inyeccion de tinta. - Google Patents
Desgasificacion de tinta para sistemas de circulacion de la alimentacion de tinta en impresoras de inyeccion de tinta. Download PDFInfo
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Abstract
Un sistema de circulación de tinta (1) para uso en un aparato de impresión de inyección de tinta de gota bajo demanda que comprende: - un subtanque de alimentación de tinta (20) que tiene un primer sensor de nivel de tinta (26), controlando el primer sensor de nivel una bomba de alimentación (73) para el rellenado del subtanque de alimentación con tinta fresca cuando la tinta se consume de forma que pueda mantenerse el nivel de la primera superficie de tinta libre en el tanque de alimentación (20); - un subtanque de retorno de tinta (30) que tiene un segundo sensor de nivel de tinta (36), controlando el segundo nivel de sensor de tinta el flujo de tinta en una trayectoria de circulación de impresión desde el subtanque de retorno a través de la bomba (76, 69), a través de una unidad de desgasificación de flujo pasante (60) de vuelta al subtanque de alimentación de forma que pueda mantenerse el nivel de una segunda superficie de tinta libre en el subtanque de retorno (30); - al menos un cabezal de impresión (10) que tiene una entrada de tinta conectada hidráulicamente al subtanque de alimentación de tinta (20) y una salida de tinta conectada hidráulicamente al subtanque de retorno de tinta (30); - la diferencia de nivel entre la primera y la segunda superficies de tinta libres que crea una diferencia de presión hidrostática (Δp) que proporciona una fuerza de accionamiento para la circulación de tinta desde el subtanque de alimentación a través del cabezal de impresión hasta el subtanque de retorno; - una trayectoria de circulación de desgasificación de tinta desde el subtanque de alimentación (20) a través de una bomba (67, 69), a través de dicha unidad de desgasificación de flujo pasante (60) de vuelta al subtanque de alimentación, sistema caracterizado por que: - la trayectoria de circulación de impresión y la trayectoria de circulación de desgasificación comparten un segmento de trayectoria común directamente aguas arriba con relación al subtanque de alimentación; - la trayectoria de circulación de desgasificación comprende medios para controlar el flujo desde la trayectoria de circulación de desgasificación independientemente del flujo a través de la trayectoria de circulación de impresión para obtener un funcionamiento y rendimiento óptimos de la unidad de desgasificación (60).
Description
Desgasificación de tinta para sistemas de
circulación de la alimentación de tinta en impresoras de inyección
de tinta.
La presente invención se refiere a aparatos de
deposición de gotitas. Más específicamente la invención se refiere
a sistemas de alimentación de tinta en circulación para el uso con
aparatos de impresión de inyección de tinta.
La tecnología de impresión de inyección de
tinta, debido a su genuina simplicidad (y su capacidad para
dispensar muy pequeñas gotitas de tinta controladas) ha encontrado
un amplio público. Folletos, anuncios, octavillas, tarjetas de
presentación, etiquetas son algunas áreas de aplicación en donde se
ha aprobado esta tecnología (aplicaciones que anteriormente se
basaban en la impresión offset). Las aplicaciones de esta tecnología
se han expandido a lo largo de su existencia. Desde su comienzo
como una tecnología de impresión de documentación para negocios, la
inyección de tinta (debido a su amplio atractivo) ha saltado al
campo de la impresión de gran formato, paquetería y prototipos 3D.
Aun cuando los requisitos dentro de cada uno de estos segmentos
industriales se han ido haciendo cada vez más complejos, la
tecnología de inyección de tinta ha logrado seguir el ritmo y estar
a la altura en cada ocasión.
En las aplicaciones de impresión tradicionales,
la tecnología de impresión por inyección de tinta se usa para la
deposición de finas gotitas de tinta desde diminutas boquillas sobre
un medio receptor, para crear una reproducción impresa de una
imagen. En un entorno de fabricación, la impresión por inyección de
tinta se usa para la microdeposición y recubrimiento en procesos de
fabricación críticos. Todas esas aplicaciones han creado una
diversidad de procesos de inyección de tinta y diseños de cabezales
de impresión. El mecanismo de accionamiento para el desarrollo de
las gotitas en el cabezal de impresión ha evolucionado a lo largo
del tiempo y actualmente hay tres tecnologías principales que
accionan la impresión por inyección de tinta. Los cabezales de
impresión de inyección de tinta producen gotitas o bien
continuamente o bien bajo demanda. La producción continua significa
que la alimentación de tinta está suficientemente personalizada para
crear una corriente continua de gotas de tinta que salen de una
boquilla. Las gotas se crean para cada posible localización de píxel
sobre el medio de registro dado que la alimentación de tinta
presurizada no puede conocer de antemano cuándo y dónde se necesita
que un píxel reciba una gota de tinta. Las muchas gotas no
necesarias para la impresión sobre el medio de registro (porque se
trata de un píxel "blanco") se descartan en alguna manera. Los
cabezales de impresión por inyección de tinta continua siempre
necesitan una canaleta que pueda capturar estas gotas descartadas.
O bien las gotas de la canaleta o bien las gotas de impresión se
desvían fuera de la corriente continua de gotas que salen de la
boquilla. La fuerza de deflexión de las gotas es normalmente
electrostática. "Bajo demanda" difiere de "continuo" en
que las gotas de tinta se producen solamente bajo demanda mediante
la manipulación de un proceso físico para vencer momentáneamente
las fuerzas de tensión superficial de la tinta y emitir una gota de
tinta o racimos de gotas de tintas desde una boquilla. La
alimentación de tinta no está suficientemente presurizada para
formar una corriente continua de gotas de tinta. En su lugar, la
tinta se mantiene en una boquilla, formando un menisco. La tinta se
queda en su lugar a menos que alguna otra fuerza venza las fuerzas
de tensión superficial que son inherentes al líquido. El método más
común es aumentar repentinamente la presión sobre la tinta,
impulsándola desde la boquilla. Una categoría de cabezales de
impresión por inyección de tinta de gotas bajo demanda usan el
fenómeno físico de la electroestricción, un cambio en la dimensión
del transductor en respuesta a un campo eléctrico aplicado. La
electroestricción es más fuerte en materiales piezoeléctricos y de
ahí que estos cabezales de impresión se denominen cabezales de
impresión piezoeléctricos. El muy pequeño cambio de dimensiones del
material piezoeléctrico se aprovecha sobre un área grande para
generar un cambio de volumen que sea suficientemente grande para
extraer una gota de tinta de una pequeña cámara de tinta. Un
cabezal de impresión piezoeléctrico incluye una multitud de pequeñas
cámaras de tinta, dispuestas en una matriz, teniendo cada una, una
boquilla individual y un porcentaje de un área de una pared
transformable para crear los cambios de volumen requeridos para
proyectar una gota de tinta desde la boquilla. Otra categoría de
cabezales de impresión por inyección de tinta de gotas bajo demanda
usan transductores de punto caliente, de aproximadamente el mismo
tamaño que un píxel de la imagen, que pueden pulsarse para hacer
hervir una cubierta muy delgada de líquido. La tremenda expansión
de volumen de la transición de fase líquido a vapor crea el mismo
efecto de pulso de presión que la enorme área de un transductor
piezoeléctrico.
La presente invención se ocupa de la forma en la
que se suministra la tinta a las cámaras de tinta de los cabezales
de impresión por inyección de tinta de gotas bajo demanda y el
acondicionamiento de la tinta para un funcionamiento óptimo del
cabezal de impresión por inyección de tinta.
En la técnica anterior, se han descrito los
sistemas de circulación de tinta para los aparatos de impresión por
inyección de tinta y se han probado como beneficiosos para evitar el
deterioro de la tinta mientras se instala la tinta en el aparato de
impresión, por ejemplo debido a la segmentación de las partículas de
pigmento. El documento WO 2006/064040 (AGFA)
2006-06-22 describe dicho sistema de
alimentación de tinta en circulación para uso con cabezales de
impresión por inyección de tinta de gotas bajo demanda de equipos de
impresión del tipo de producción. El sistema de alimentación de
tinta en circulación tiene una unidad de desgasificación de tinta
de flujo pasante, montado en línea con la circulación de la tinta,
es decir la tinta que fluye por los cabezales de impresión también
fluye a través de la unidad de desgasificación. La desgasificación
en línea resuelve los problemas relacionados con el aire atrapado
en la trayectoria de la alimentación de tinta y los problemas
relacionados con la difusión rectificada de la tinta
insuficientemente desgasificada en las cámaras de tinta del cabezal
de impresión durante el proceso de producción de gotas. Se describe
una realización en la que los principios de la circulación de tinta
y la desgasificación en línea se aplican a un aparato de impresión
por inyección de tinta que incorpora múltiples cabezales de
impresión. El dibujo que ilustra esta realización se ha reproducido
como figura 1 en esta solicitud. La fuerza de accionamiento para la
circulación de la tinta a través de los cabezales de impresión y a
través de la unidad de desgasificación en línea se proporciona
mediante una diferencia de presión hidrostática \Deltap entre la
superficie de tinta libre en dos tanques de almacenamiento de tinta
diferentes. Una diferencia de presión hidrostática, desde un punto
de vista práctico, está siempre limitada y es menos adecuada como
variable de proceso para controlar un caudal de tinta. Además, el
caudal real en una circulación de tinta accionada hidrostáticamente
depende de la resistencia al flujo en la trayectoria del flujo.
Esta resistencia al flujo puede depender del número de cabezales de
impresión conectados, con la longitud total de tubos en la
trayectoria de tinta, etc. Por lo tanto el caudal de tinta en el
sistema de circulación de tinta se limita por el tamaño y se limita
por su posibilidad de control. Por otro lado, el caudal de tinta es
un parámetro importante en el control de la eficiencia de la unidad
de desgasificación en línea. La unidad de desgasificación de flujo
pasante tratada en el documento WO 2006/064040 (AGFA)
2006-06-22 se indicó que funcionaba
mejor con un caudal de tinta a través de la unidad de
desgasificación de al menos 1000 ml/h, que es sustancialmente mayor
que el caudal de tinta creado por la diferencia de presión
hidrostática \Deltap entre las superficies de tinta libre en dos
tanques de almacenamiento de tinta. Para resolver este problema, se
ha descrito otra realización que comprende una trayectoria en
derivación o en paralelo a la trayectoria de circulación de tinta
principal que alimenta el cabezal de impresión. La bomba de
circulación crea un caudal de tinta a través de la unidad de
desgasificación que es sustancialmente más alto que el caudal de
tinta creado por la diferencia de presión hidrostática \Deltap. La
trayectoria en derivación actúa como un atajo en la trayectoria de
retorno de la tinta desgasificada que supera a la tinta requerida en
la trayectoria de circulación principal de la tinta. El atajo en la
trayectoria de retorno permite por lo tanto un caudal a través de
la unidad de desgasificación mayor que el caudal a través de la
trayectoria de circulación de tinta principal y por lo tanto
desgasifica mejor la tinta que circula a través del atajo del
circuito de desgasificación.
El documento EP 136 1 066 A1 describe un sistema
de alimentación de tinta para una impresora de inyección de tinta.
Comprende un tanque de alimentación, un subtanque de retorno y una
unidad de desgasificación.
El problema técnico de las técnicas anteriores
de sistemas de desgasificación y circulación de tinta es que la
trayectoria de circulación principal de la tinta extrae tinta
desgasificada del circuito de desgasificación en derivación, por
medio de válvulas controlables, a un bajo caudal y almacena la tinta
extraída en un tanque de almacenamiento intermedio antes de que la
use el cabezal de impresión. El almacenamiento intermedio de tinta
es una fuente potencial para la reintroducción de gas en la tinta
(previamente desgasificada). Este proceso puede incrementarse
debido a la salpicadura de la tinta en el tanque de almacenamiento
intermedio durante la rápida aceleración y deceleración del carro
del cabezal de tinta móvil sobre el que se puede montar el tanque
de almacenamiento de tinta intermedio. En cualquier caso, toda la
tinta desgasificada que se expone al aire, por ejemplo en el tanque
de almacenamiento intermedio, se gasifica a lo largo del tiempo, por
ejemplo durante la parada del aparato de impresión.
Por lo tanto es un objeto de la presente
invención mejorar los conceptos de circulación de tinta y
desgasificación en línea conocidos en la técnica para su uso en
aparatos de impresión por inyección de tinta y garantizar mejor la
calidad de la tinta desgasificada suministrada a los cabezales de
impresión por inyección de tinta.
Los objetivos anteriormente mencionados se
llevan a cabo proporcionando un sistema de circulación de tinta
para un aparato de impresión por inyección de tinta como se detalla
en la reivindicación 1.
Las características específicas de las
realizaciones preferidas de la invención se exponen en las
reivindicaciones dependientes.
Una ventaja principal del sistema de circulación
de tinta de acuerdo con la invención es que el caudal de tinta a
través de la unidad de desgasificación puede controlarse
independientemente del caudal de tinta a través del cabezal de
impresión de inyección de tinta, de forma que proporcione unas
condiciones de funcionamiento óptimas para la unidad de
desgasificación de flujo pasante.
Otro efecto ventajoso del sistema de circulación
de tinta de acuerdo con la invención es que la tinta se desgasifica
en el emplazamiento del almacenamiento intermedio justo antes de que
se suministre al cabezal de impresión de inyección de tinta.
\newpage
La figura 1 describe un sistema de circulación
de tinta de técnicas anteriores con una unidad de desgasificación
en línea en la trayectoria de circulación de tinta.
La figura 2 muestra una primera realización de
la invención usando dos bombas de circulación para controlar
independientemente el flujo de circulación de desgasificación y un
flujo de circulación de impresión.
La figura 3 muestra una realización alternativa
de la invención usando sólo una bomba de circulación para controlar
el flujo de tinta global a través de la unidad de desgasificación y
una válvula de 3 vías para controlar la relación de flujos de tinta
entre un flujo de circulación de desgasificación y un flujo de
circulación de impresión.
Con referencia a la figura 1, se describe un
sistema de circulación de tinta con una unidad de desgasificación
en línea como se conoce por técnicas anteriores. El sistema incluye
un subtanque de alimentación de tinta 20 para proporcionar tinta a
un conjunto de cabezales de impresión por inyección de tinta 10, y
un subtanque 30 de retorno de tinta para devolver la tinta no
utilizada para la impresión desde el conjunto de cabezales de
impresión por inyección de tinta 10. El subtanque de alimentación 20
y el subtanque de retorno 30 se equipan con un sensor de nivel de
tinta 26 y, respectivamente, un sensor de nivel de tinta 36.
Preferiblemente las realizaciones de los sensores de nivel 26 y 36
pueden incluir un sensor de nivel ultrasónico con una salida
conmutada o una salida analógica tal como se dispone en Hans Turck
GmbH & Co (Alemania) (marca comercial registrada). Los sensores
de nivel 26 y 36 pueden comprender también un conjunto de detectores
Hall dispuestos en el exterior del subtanque, a lo largo de una
pared vertical, estando asociados los detectores Hall con un
elemento flotante que tiene un imán fijado al mismo, dispuesto en
el interior del subtanque. El número de detectores Hall en el
conjunto determina el grado de medición binaria en relación a la
continua. Los sensores de nivel pueden usarse para instalar una
diferencia de altura entre la superficie de tinta libre en el
subtanque de alimentación 20 y la superficie de tinta libre en el
subtanque de retorno 30. La diferencia de altura crea una diferencia
de presión hidrostática \Deltap que es la fuerza de accionamiento
para el flujo de tinta a través del cabezal de impresión, como se
explicará ahora. El subtanque de alimentación de tinta 20
proporciona tinta a una barra colectora de alimentación 28 que
puede ser por ejemplo un perfil extrudido de un material resistente
a la tinta (por ejemplo acero inoxidable). La barra colectora de
alimentación 28 tiene múltiples conexiones a las entradas de tinta
de los múltiples cabezales de impresión 10. Las salidas de tinta de
los múltiples cabezales de impresión 10 se conectan a una barra
colectora 38 de retorno, que a su vez se conecta con el subtanque
de retorno 30. Los cabezales de impresión 10 se conectan a las
barras colectoras 28 y 38 por medio de válvulas accionables de
apertura/cierre que pueden aislar cada cabezal de impresión
individual 10 del sistema de tinta. En un modo no funcional de la
impresora, los cabezales de impresión 10 pueden aislarse del sistema
de tinta reduciendo de ese modo el riesgo de fugas de tinta a
través de las boquillas del cabezal de impresión, por ejemplo
debido a una pérdida de contrapresión en las boquillas. En un modo
de purga, en el que se purga la tinta a través de los cabezales de
impresión para limpiar las cámaras de tinta y las boquillas y
rellenar las cámaras de tinta con tinta fresca, las válvulas pueden
aislar aquellos cabezales de impresión 10 que no requieran purgado.
El uso de las válvulas reduce de ese modo la cantidad de desperdicio
de tinta durante el purgado. En el modo de impresión, las válvulas
están abiertas y los múltiples cabezales de impresión 10 se
conectan con el sistema de alimentación de tinta. La contrapresión
ligeramente negativa en las boquillas de los múltiples cabezales de
impresión 10 se controla entonces por medio de la presión po
aplicada en las superficies de tinta libre del subtanque de
alimentación 20 y del subtanque de retorno 30. El sistema de tinta
se cierra por medio de una trayectoria de tinta desde el subtanque
de retorno 30 de vuelta al subtanque de alimentación 20. Esta
trayectoria de tinta comprende una bomba 76, la unidad de
desgasificación 60 y el filtro 65. Las realizaciones preferidas de
la bomba 76 pueden incluir una microbomba de líquido de KNF
Neuberger (marca comercial registrada) o una bomba peristáltica
adecuada para el bombeo de tintas de inyección de tinta. La unidad
de desgasificación 60 puede ser una unidad de desgasificación de
membrana de fibra hueca MiniModule de Membrana GmbH (marca
comercial registrada). La unidad de desgasificación MiniModule se
conecta a una fuente de presión de vacío variable (no mostrada)
para controlar la eficiencia de la desgasificación de la unidad de
desgasificación de flujo pasante. El filtro 65 preferiblemente es
un filtro que impide que cualquier material atascado o gelificado
en la tinta de retorno vuelva a entrar en el subtanque de
alimentación 20. Un filtro adecuado puede ser un filtro de tipo MAC
de Pall (marca comercial registrada). Puede seleccionarse un
MACCA0303 para su uso con tintas curables por UV y con el objetivo
de una tasa de eliminación de 3 \mum. La bomba 76 se acciona bajo
el control del sensor de nivel 36 del subtanque de retorno 30.
Bombea la tinta de retorno desde el subtanque de retorno 30 de
vuelta al subtanque de alimentación 20 desde donde se extrae la
tinta para los cabezales de impresión, para preservar la diferencia
de presión hidrostática \Deltap preferida que impulsa el flujo de
tinta a los múltiples cabezales de impresión 10. Dado que la presión
hidrostática junto con la presión po definen la contrapresión en
las boquillas de los cabezales de impresión, la ventana de
funcionamiento de las variaciones de presión hidrostática depende
de la ventana de funcionamiento para las variaciones de
contrapresión permitida de los cabezales de impresión 10 y pueden
ser por ejemplo \pm5 cm de diferencia de altura hidrostática
equivalente, más preferiblemente \pm1 cm de diferencia de altura
hidrostática equivalente y el más preferible de \pm0,5 cm de
diferencia de altura hidrostática equivalente. La bomba 76 cierra el
circuito de circulación de tinta. El circuito de circulación de
tinta como se representa en la figura 1, puede situarse en el carro
de un dispositivo de impresión por inyección de tinta. Especialmente
en dispositivos de impresión por inyección de tinta de tipo
industrial en donde el carro correspondiente se diseña para ser
robusto y para soportar múltiples funciones de impresión (por
ejemplo cabezales de impresión, sistemas de alimentación de tinta,
sistemas de calibración, sistemas de mantenimiento, etc.) son
adecuados para llevar el sistema 1 de circulación de tinta de la
figura 1. Fuera de eje se sitúan un depósito de alimentación 41 y
una bomba 73 para el rellenado del subtanque de alimentación 20 con
tinta fresca, según se consume la tinta por los cabezales de
impresión 10. La bomba 73 se acciona bajo el control del sensor de
nivel 26 del subtanque de alimentación 20. El uso de una bomba 73
permite que se mantenga la tinta en el depósito de alimentación 40 a
la presión ambiente. El depósito de alimentación 40 comprende un
acoplamiento de un tanque de tinta principal, por ejemplo un
depósito portátil, que se vacía automáticamente cuando se acopla.
El acoplamiento puede proporcionar por ejemplo una cuchilla que
rompe automáticamente un sello en el depósito portátil cuando se
acopla el depósito; el depósito portátil se vacía por gravedad.
El sistema de circulación de tinta de técnicas
anteriores de la figura 1 proporciona una circulación de tinta y
desgasificación en el carro (local) y una mínima interacción entre
la parte 1 de la alimentación de tinta del carro y la parte 2 de
alimentación de tinta fuera de eje. Por diseño, el flujo de tinta a
través de la unidad de desgasificación es idéntico al flujo de
tinta a través de los cabezales de impresión. Esta puede ser una
desventaja para el funcionamiento óptimo de la unidad de
desgasificación 60, ya que la unidad de desgasificación puede
requerir un caudal de circulación más elevado que el que es
necesario para el funcionamiento de los cabezales de impresión 10 y
mayor que el que se puede obtener con una diferencia de altura o
diferencia de presión hidrostática \Deltap equivalente entre la
superficie de tinta libre del subtanque de alimentación 20 y el
subtanque de retorno 30.
Con referencia a la figura 2 se describe una
realización para el sistema de circulación de tinta de acuerdo con
la invención, con un funcionamiento mejorado de la unidad de
desgasificación. Se ha mostrado que, para el funcionamiento óptimo
de la unidad de desgasificación de flujo pasante, es preferible un
mínimo caudal de tinta a través de la unidad de desgasificación.
Este mínimo caudal es de aproximadamente 1000 ml/h para la unidad
de desgasificación MiniModule descrita anteriormente, pero
generalmente depende del tipo de unidad de desgasificación. El
sistema de circulación de tinta representado en la figura 2 puede
proporcionar un caudal más alto a través de la unidad de
desgasificación que el caudal a través de los cabezales de
impresión. La realización incluye una circulación de tinta como se
describe en el sistema de circulación de tinta de técnicas
anteriores de la figura 1 denominado adicionalmente como circulación
de impresión, y además una circulación de tinta para la circulación
del contenido del subtanque de alimentación 20 a través de la bomba
67 pasando por la unidad de desgasificación 60 y el filtro 65 de
vuelta al subtanque de alimentación 20. La última circulación de
tinta se denomina adicionalmente como circulación de
desgasificación. El caudal de tinta a través del circuito de
circulación de desgasificación, que se controla mediante la bomba 67
puede fijarse en cualquier valor preferido para el funcionamiento y
rendimiento óptimo de la unidad de desgasificación 60 y es
independiente del caudal de tinta a través de circuito de
circulación de impresión, que se controla mediante la diferencia de
presión hidrostática \Deltap y se mantiene mediante la bomba de
circulación 76. El flujo de tinta a través del circuito de
circulación de impresión se mezcla con el flujo de tinta a través
del circuito de circulación de desgasificación, justamente antes de
la unidad de desgasificación 60.
Las ventajas de una circulación separada de la
desgasificación de la tinta en el subtanque de alimentación son
múltiples:
- \bullet
- El caudal de tinta a través de la unidad de desgasificación puede fijarse de modo independiente del caudal de tinta a través de los cabezales de impresión.
- \bullet
- La circulación de desgasificación puede accionarse independientemente de la circulación de impresión. La circulación de desgasificación por ejemplo puede comenzarse algún tiempo antes de que comience la circulación de impresión real de forma que la tinta suministrada a los cabezales de impresión para limpieza y purgado de los cabezales de impresión y durante la impresión se garantiza que está adecuadamente desgasificada.
- \bullet
- La circulación de desgasificación funciona sobre el contenido del subtanque de alimentación 20, que es el último almacenamiento de tinta antes de que se suministre a los cabezales de impresión. Esto es importante porque se ha encontrado que la calidad de la tinta desgasificada en el subtanque de alimentación 20 de sistemas de circulación de técnicas anteriores se deteriora con una parada del aparato impresión (porque el proceso de desgasificación se invierte cuando se expone al aire disponible en el subtanque de alimentación 20) y también se deteriora durante el movimiento de desplazamiento del carro sobre el que se monta el subtanque de alimentación 20 (debido a la salpicadura del contenido de tinta en el subtanque de alimentación 20).
- \bullet
- La desgasificación se proporciona en el carro manteniendo por lo tanto una delgada interfaz entre el sistema de alimentación de tinta del carro y el sistema de alimentación de tinta fuera del eje.
\vskip1.000000\baselineskip
Se muestra una realización alternativa en la
figura 3. En esta realización la mezcla del flujo de circulación de
desgasificación y el flujo de circulación de impresión se sustituye
por una válvula de 3 vías 68 y las dos bombas de accionamiento de
la circulación 67 y 76 se sustituyen por una única bomba de
circulación 69. La válvula de 3 vías 68 puede ser del tipo de
conmutación rápida en el que o bien la abertura P o bien la
abertura R se conectan con la abertura A, o un tipo de control de
flujo en el que la posición de la válvula puede controlarse en
posiciones intermedias en las que las aberturas P y R se abren
parcialmente y en la que el flujo mezclado a través de la abertura
A se mantiene constante para todas las posiciones de la válvula. La
bomba de circulación 69 se controla para un funcionamiento y
rendimiento óptimo de la unidad de desgasificación 60, es decir
preferiblemente a un caudal de al menos 1000 ml/h. La válvula de 3
vías 68 se acciona bajo el control del sensor de nivel 36 del
subtanque de retorno 30, de forma similar a como la bomba de
circulación 76 se acciona bajo el control del sensor de nivel 36.
Para una válvula 68 de 3 vías del tipo de apertura/cierre, el modo
de funcionamiento por defecto puede ser con la abertura de
circulación de desgasificación R abierta, conmutando
intermitentemente con la abertura de circulación de impresión P
abierta para mantener la diferencia de presión hidrostática
\Deltap dentro de los márgenes de funcionamiento de la circulación
de impresión. Para una válvula 68 de 3 vías del tipo de control, el
modo de funcionamiento por defecto puede ser por ejemplo con la
abertura de circulación de desgasificación R abierta al 91% y la
abertura de circulación de impresión P abierta al 9% para un caudal
a través de la unidad de desgasificación que es aproximadamente 10
veces el caudal a través de los cabezales de impresión.
La principal ventaja de la realización
alternativa del sistema de circulación y desgasificación de tinta
usando la válvula de 3 vías es la reducción de coste, debido a la
sustitución de la bomba de circulación por una válvula.
La impresión por inyección de tinta es un
término genérico para un número de tecnologías de impresión
diferentes en la que todas ellas inyectan gotas de tinta desde una
boquilla del cabezal de impresión en dirección a un medio de
registro. Dentro de la tecnología de inyección de tinta de gota bajo
demanda, podemos distinguir entre los cabezales de impresión del
tipo eyector terminal, cabezales de impresión del tipo eyector
lateral y cabezales de impresión del tipo de flujo pasante,
dependiendo de su diseño. Los cabezales de impresión de eyector
terminal se caracterizan por tener las boquillas en el extremo de
las cámaras de tinta, mientras que los cabezales de impresión de
eyector lateral se caracterizan por tener sus boquillas en un
lateral de las cámaras de tinta. Los cabezales de impresión de
eyector terminal y eyector lateral requieren una conexión de tinta
para proporcionar la tinta por medio de un colector de tinta a una
diversidad de cámaras de tinta individuales teniendo cada una
medios de actuación para proyectar una gota de tinta a través de la
boquilla asociada con la cámara de tinta. La tinta suministrada al
cabezal de impresión se retiene en el cabezal de impresión hasta
que se proyecta desde la boquilla. Los cabezales de impresión de
flujo pasante por otro lado se caracterizan por tener un flujo
continuo de tinta a través de sus cámaras de tinta, es decir circula
la tinta por medio de una entrada de tinta en un colector de
alimentación, a través de una diversidad de cámaras de tinta
individuales, que acaban en un colector desde donde la tinta sale
del cabezal de impresión por medio de una salida de tinta. Sólo una
pequeña parte del volumen de tinta que circula continuamente a
través de las cámaras de tinta se usa para proyectar gotas de tinta
desde la boquilla, por ejemplo menos del 10%. Son también conocidos
los diseños y cabezales de impresión híbridos, por ejemplo cabezales
de impresión del tipo eyector terminal en donde el colector de
tinta tiene una entrada de tinta y una salida de tinta. Aquí la
tinta contenida en las cámaras de tinta de eyector terminal se
retienen en el cabezal de impresión hasta que se usan; la tinta en
el colector de tinta puede refrescarse continuamente. La presente
invención es independiente de la tecnología de cabezales de
impresión de inyección de tinta o el tipo de cabezal de impresión.
Aunque las realizaciones descritas anteriormente se ocupan de
cabezales de impresión del tipo de flujo pasante o híbridos tales
como los cabezales de impresión UPH de Agfa Graphics, la invención
se puede aplicar de la misma manera a otros tipos de cabezales de
impresión. La invención incluye un sistema de alimentación de tinta
basado en la circulación de la tinta y no necesariamente un cabezal
de impresión basado en la circulación de la tinta. Por ejemplo, un
cabezal de impresión del tipo eyector terminal puede extraer tinta
de un flujo de circulación de tinta entre un subtanque de
alimentación (20) y un subtanque de retorno (30).
El sistema de circulación y desgasificación de
tinta de acuerdo con la invención es adecuado para configuraciones
de impresora de carro móvil así como configuraciones de impresora de
paso único. En las configuraciones de impresora de carro móvil, los
cabezales de impresión están montados en un carro móvil que viaja a
través de un medio receptor mientras se imprime una franja de datos
de impresión. El movimiento del carro móvil se sigue de un
movimiento de avance del medio de recepción en la dirección
ortogonal a la dirección de viaje del carro móvil y, durante el
siguiente movimiento del carro móvil del cabezal de impresión a
través del medio receptor recolocado, se realiza la impresión de
una franja siguiente de datos de impresión adyacente a la franja
previa. Este tipo de disposición del cabezal de impresión se usa
por ejemplo en una amplia gama de impresoras de inyección de tinta
de formato industrial grande como por ejemplo las impresoras
Anapurna de Agfa Graphics (marca comercial registrada). La
invención puede usarse también con cabezales de impresión dispuestos
en una configuración fija a través del ancho completo de impresión
del medio receptor. En esta situación, el medio receptor se mueve
con velocidad uniforme pasando por un conjunto fijo de cabezales de
impresión, mientras estos cabezales de impresión proyectan gotas
sobre el medio receptor, de acuerdo con los datos de impresión. Las
impresoras que incorporan este tipo de disposición de cabezal de
impresión se denominan a menudo impresoras de paso único. Ejemplos
de impresoras de inyección de tinta de paso único se tiene en la
serie de impresoras Dotrix de Agfa Graphics (marca comercial
registrada). Puede pensarse asimismo en varias configuraciones
híbridas. La impresora M-Press de Agfa Graphics
(marca comercial registrada) por ejemplo incluye un carro de cabezal
de impresión que cubre completamente el ancho del medio receptor
pero imprime franjas de impresión y ancho de página no contiguas,
es decir las franjas de impresión colindantes de los cabezales de
impresión colindantes no se unen estrechamente para formar una
franja de impresión contigua sino que tienen espacios intermedios.
Se necesita rellenar los espacios con sucesivas franjas de
impresión de ancho de página no contiguas que se intercalan en las
franjas previamente impresas para crear una franja de impresión del
ancho de página contigua entrelazada. La ventaja de esta
disposición es un rendimiento aumentado comparado con impresoras de
carro móvil convencionales, debido al ancho aumentado del carro
móvil, sin aumento no controlable de la complejidad que puede surgir
debido a una gran cantidad de cabezales de impresión, tuberías y
cables asociados con carros móviles de ancho de página continuas de
ancho completo.
Las "tintas" usadas para procesos de
impresión por inyección de tinta ya no están limitadas al material
de impresión coloreado para la reproducción de imágenes, sino que
hoy en día incluyen también materiales de estructuras para la
impresión de pantallas OLED, materiales conductores electrónicos
para la impresión de etiquetas RFID, materiales adhesivos, etc.
Especialmente la tecnología de inyección de tinta piezoeléctrica se
usa a menudo para inyectar una variedad de materiales líquidos
distintos de las tintas de impresión tradicionales ya que la física
tras la inyección de tinta piezoeléctrica, es decir la
electroestricción, no pone restricciones a la composición química
del material líquido a ser inyectado. No es éste el caso en la
tecnología térmica de inyección de tinta que requiere una
"evaporación" local de la tinta, o de la tecnología de
inyección de tinta continua que requiere una "carga
electrostática" de las gotas de tinta. Desde el punto de vista de
la composición química de las tintas, las tintas de inyección de
tinta se clasifican a menudo en familias basándose en el material
portador usado para llevar las partículas funcionales, por ejemplo
tintas pigmentadas acuosas. La familia de portadores incluye tintas
acuosas, tintas con disolvente, tintas basadas en aceite, tintas
curables por radiación (por ejemplo tintas curables por UV), tintas
de fusión en caliente y, recientemente introducidas, tintas de
disolventes ecológicos y bio-tintas dirigidas ambas
a un uso respetuoso con el entorno. La invención es adecuada
especialmente para tintas que comprenden dispersiones de tinta que
se sedimentan fácilmente si se retienen demasiado tiempo sin
agitar. Un ejemplo típico es una tinta pigmentada blanca que usa
dióxido de titanio como pigmento blanco. Esta tinta requiere una
circulación continua para mantener la dispersión de la tinta
adaptada para las finalidades de inyección.
Claims (9)
1. Un sistema de circulación de tinta (1) para
uso en un aparato de impresión de inyección de tinta de gota bajo
demanda que comprende:
- -
- un subtanque de alimentación de tinta (20) que tiene un primer sensor de nivel de tinta (26), controlando el primer sensor de nivel una bomba de alimentación (73) para el rellenado del subtanque de alimentación con tinta fresca cuando la tinta se consume de forma que pueda mantenerse el nivel de la primera superficie de tinta libre en el tanque de alimentación (20);
- -
- un subtanque de retorno de tinta (30) que tiene un segundo sensor de nivel de tinta (36), controlando el segundo nivel de sensor de tinta el flujo de tinta en una trayectoria de circulación de impresión desde el subtanque de retorno a través de la bomba (76, 69), a través de una unidad de desgasificación de flujo pasante (60) de vuelta al subtanque de alimentación de forma que pueda mantenerse el nivel de una segunda superficie de tinta libre en el subtanque de retorno (30);
- -
- al menos un cabezal de impresión (10) que tiene una entrada de tinta conectada hidráulicamente al subtanque de alimentación de tinta (20) y una salida de tinta conectada hidráulicamente al subtanque de retorno de tinta (30);
- -
- la diferencia de nivel entre la primera y la segunda superficies de tinta libres que crea una diferencia de presión hidrostática (\Deltap) que proporciona una fuerza de accionamiento para la circulación de tinta desde el subtanque de alimentación a través del cabezal de impresión hasta el subtanque de retorno;
- -
- una trayectoria de circulación de desgasificación de tinta desde el subtanque de alimentación (20) a través de una bomba (67, 69), a través de dicha unidad de desgasificación de flujo pasante (60) de vuelta al subtanque de alimentación, sistema caracterizado por que:
- -
- la trayectoria de circulación de impresión y la trayectoria de circulación de desgasificación comparten un segmento de trayectoria común directamente aguas arriba con relación al subtanque de alimentación;
- -
- la trayectoria de circulación de desgasificación comprende medios para controlar el flujo desde la trayectoria de circulación de desgasificación independientemente del flujo a través de la trayectoria de circulación de impresión para obtener un funcionamiento y rendimiento óptimos de la unidad de desgasificación (60).
\vskip1.000000\baselineskip
2. El sistema de circulación de tinta de acuerdo
con la reivindicación 1, en el que la trayectoria de circulación de
impresión comprende una bomba de circulación de impresión (76) y en
el que la trayectoria de circulación de desgasificación comprende
una bomba de circulación de desgasificación (67), dispuestas ambas
bombas de circulación para que puedan accionarse independientemente
entre sí para el control de un caudal de impresión de modo
independiente de un caudal de desgasificación.
3. El sistema de circulación de tinta de acuerdo
con la reivindicación 1, en el que el segmento de trayectoria común
comprende una bomba de circulación (69) y en el que la mezcla de la
trayectoria de circulación de impresión y la trayectoria de
circulación de desgasificación en un segmento de trayectoria común
comprende una válvula de 3 vías para el control de la relación de
flujo entre el caudal de impresión y el caudal de
desgasificación.
4. El sistema de circulación de tinta de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el
caudal de desgasificación es mayor que el caudal de impresión.
5. El sistema de circulación de tinta de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el
caudal de desgasificación es al menos de 1000 ml/h.
6. El sistema de circulación de tinta de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende
además un filtro (65) dispuesto entre la unidad de desgasificación
de flujo pasante (60) y el subtanque de alimentación (20) para la
eliminación del material atascado o gelificado en la tinta.
7. El sistema de circulación de tinta de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la
trayectoria de circulación de impresión y la trayectoria de
circulación de desgasificación se apoyan en un carro para un
movimiento alternativo a través de un medio de impresión.
8. Un método para proporcionar un flujo de una
tinta desgasificada a un cabezal de impresión de inyección de tinta
usando un sistema de circulación de tinta como se ha definido en una
cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
9. Un aparato de impresión por inyección de
tinta que comprende un sistema de circulación de tinta como se ha
definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
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