IT201900002505A1

IT201900002505A1 - Apparato e metodo di fissaggio e finitura mediante rullo caldo per ventilazione forzata di aria calda confinata di immagini digitali a toner su materiali autoadesivi in bobina

Info

Publication number: IT201900002505A1
Application number: IT102019000002505A
Authority: IT
Inventors: Claudio Maccaferri
Original assignee: G M C Di G Maccaferri E Claudio Snc
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2020-08-21
Also published as: WO2020169247A1; EP3928164A1; US20220057735A1; US11687018B2

Description

DESCRIZIONE

Annessa a Domanda di Breveto per Invenzione Industriale avente per Titolo: APPARATO E METODO DI FISSAGGIO E FINITURA MEDIANTE RULLO CALDO PER VENTILAZIONE FORZATA DI ARIA CALDA CONFINATA DI IMMAGINI DIGITALI A TONER SU MATERIALI AUTOADESIVI IN BOBINA

DESCRIZIONE

SCOPO

Lo scopo del presente trovato è di fissare l’inchiostro termoplastico allo stato polverulento di immagini digitali stampate mediante motore laser elettro-grafico su supporti autoadesivi in bobina quali carta autoadesiva, film autoadesivi in bobina quali polipropileni, polietileni, poliesteri e vinili in diversi spessori e finiture permettendo soste di lavoro tra un lotto di produzione e l’altro e/o soste per autocalibrazione del motore di stampa mantenendo inalterato il supporto autoadesivo evitando problemi dovuti a surriscaldamento dello stampato. L’apparato del presente trovato permette di nobilitare le immagini fissate rendendole lucide, opache, olografate evitando un trattamento successivo e/o l’uso di materiali chimici a posteriori consentendo maggiore flessibilità ed economia al lavoro.

DESCRIZIONE DELLE FIGURE E DELL’APPARATO

La forma realizzativa della invenzione illustra l’apparato di fissaggio e finitura nelle figure 1 -2-3-4

Nel dettaglio, l’apparato di fissaggio e finitura illustrato nelle figure 1 -2-3-4 comprende:

1) Mezzi per il trasporto del materiale autoadesivo A di carta o film plastico stampato con immagini digitali con inchiostro termoplastico, toner, mediante motore laser elettro-grafico che entra nell’apparato del presente trovato avente il toner allo stato polverulento, non ancora fissato, ove tale materiale è dotato di movimento bidirezionale sincrono col motore di stampa laser elettro-grafico, ove il movimento di ritorno, verso il motore di stampa, permette di regolare la posizione fra le immagini stampate sul film riducendo lo spazio fra le immagini stampate fino a renderle consecutive; nel dettaglio il suddetto materiale A è riavvolto su una bobina A’ posta oltre l’apparato di fissaggio, all’uscita della macchina da stampa laser elettro-grafica;

2) Mezzi per il trasporto di un materiale antiaderente B, definito “intermediatore” svolgente la funzione di interfaccia tra il materiale autoadesivo A e il rullo caldo 8 del sistema di fissaggio contribuendo a preservare il materiale autoadesivo dal surriscaldamento durante le pause di stampa e a conferire al toner una finitura lucida, opaca, olografata dipendente dalla finitura dello stesso. Tale film ad es. di PET siliconato su una superficie, di spessore preferibilmente compreso tra 10 e 30 micron deve essere posto in contatto col toner da fissare al supporto auto-adesivo sulla superficie siliconata. Nel dettaglio, il suddetto materiale antiaderente B è svolto da una rispettiva bobina madre, in quanto trainato per mezzo dell’accoppiamento di rulli 8 e 9 (in seguito dettagliatamente descritti) ed è riavvolto su una bobina B’ dotata di movimento sincrono col materiale autoadesivo A, libera nel movimento di ritorno; in altri termini la bobina B’ è dotata di motorizzazione controllata comandata neH’avvolgimento, libera nello svolgimento;

3) Un rullo di fissaggio, o rullo caldo, indicato con il riferimento 8 in figura, avente la funzione di fondere il toner e fissarlo al materiale autoadesivo grazie alla pressione esercitata dal rullo non riscaldato opposto rullo 9; il rullo caldo 8 è realizzato da un’anima di alluminio o altro materiale avente ridotto peso specifico e ridotto volume; detta anima è quindi rivestita di gomma siliconica ad alta anti-adesività avente durezza (70-90 shr) e spessore preferibilmente compreso da 1mm a 5mm; in aggiunta si ha un alto grado di finitura superficiale e resistenza al calore fino a 250°C.

4) Un rullo 9, denominato anche rullo freddo in quanto non riscaldato, ed opposto al rullo caldo 8; detto rullo 9 è realizzato da un’anima di alluminio o altro materiale avente ridotto peso specifico, ridotto volume, rivestito di gomma siliconica ad alta anti-adesività avente durezza (70-90) shr e spessore da 1mm a 5mm, alto grado di finitura superficiale e resistenza al calore fino a 250°C.

Il rullo caldo 8 è dotato di movimento rotatorio continuo e di posizione fissa, mentre il rullo freddo 9 è dotato di movimento rotatorio indotto quando trainato dal rullo caldo 8, grazie al leveraggio 12 che lo pone in contatto col suddetto rullo caldo 8.

5) Un generatore 1 di aria calda soffiata, denominato fusore, che comprende almeno una camera di convogliamento 2 dell’aria inviata da una soffiante a flusso e pressione regolabili, almeno una camera di confinamento 7 che mantiene l’aria calda a ridosso della superficie del rullo caldo 8 dotato di movimento rotatorio continuo, la cui velocità di rotazione è regolabile, ove il riscaldamento deH’aria è ottenuto mediante resistenze elettriche regolabili

6) Un gruppo di leveraggio 12 che comprende almeno il rullo 9 e due ulteriori perni 10 ed 11, di cui il perno 10 può essere utilizzato per meglio guidare il materiale autoadesivo A in dipendenza dalla velocità di stampa e delle caratteristiche di trasportabilità del materiale stesso (fig.1-3), mentre il perno 11 ha funzione di comprimere il materiale intermediatore sul materiale autoadesivo favorendo l’allontanamento del materiale autoadesivo dal rullo caldo 8.

Detto gruppo di leveraggio 12 è configurato per comandare detti rullo e perni in modo sincrono col motore di stampa e permettere la fusione e l’adesione del toner; ciò è dovuto grazie al movimento del leveraggio 12 che, in una prima configurazione, pone il rullo di pressione 9 in compressione col rullo caldo 8, trainando il materiale autoadesivo A

7) Un gruppo di rinvio comprendente:

a. Un primo rullo deviatore 13 con frenatura regolabile del film auto-adesivo stampato con immagini a toner fissate,

b. Un rullo “ballerino” indicato con il riferimento 14 configurato per consentire una riserva di film stampato durante la retro-trazione del film auto-adesivo A,

c. Un secondo rullo deviatore 15 con frenatura regolabile del film autoadesivo stampato con immagini a toner fissate,

d. Rulli di trazione 16 del film stampato motorizzati per trainare il materiale autoadesivo verso la bobina A’ (materiale autoadesivo stampato con immagini digitali a toner fissate e nobilitate), quest’ultima dotata di motorizzazione controllata.

8) Elemento di compressione 17 del film intermediatore B verso il rullo caldo 8 reca una geometria a cuspide ed è dotato di movimento angolare per forzare il materiale intermediatore al contatto col rullo caldo di una quantità adeguata al riscaldamento dello stesso necessaria per far acquisire al materiale intermediatore B calore affinché il rullo caldo 8 abbia la temperatura necessaria a fondere il toner da fissare al supporto autoadesivo, ove la quantità di calore da impartire al film intermediatore B è regolabile in funzione del materiale autoadesivo usato, della temperatura di fusione del toner, della finitura ad es. lucida od opaca che si vuole conferire allo stampato;

La camera di convogliamento 2 del fusore 1 è caratterizzata da una sezione di uscita a cuspide dotata di una fessura lunga come la camera di convogliamento, vale a dire di una sezione triangolare fessurata per tutta la lunghezza della camera di convogliamento da cui esce l’aria calda diretta verso il rullo caldo di fissaggio 8 e mantenuta all’interno della camera di confinamento 7 definita da pareti laterali 3 e 4, una parete 5 anteriore e una parete 6 posteriore e adiacente il rullo caldo 8. In tal modo il suddetto fusore 1 mantiene l’aria calda soffiata su una porzione superficiale XX’ del rullo 8.

Tale porzione XX’ sarà dimensionata in funzione della velocità impartita al rullo 8 e all’energia termica che gli deve essere impartita.

Ancora, grazie alla camera di confinamento 7 si massimizza il trasferimento di calore alla superficie di detto rullo caldo 8 di fissaggio e si minimizza la dispersione di calore.

In aggiunta, il suddetto fusore 1 è configurato in modo da avere temperatura, flusso dell’aria e posizione del fusore rispetto al rullo caldo 8 regolabili per impartire l’energia necessaria alla superficie esterna del rullo caldo 8.

Secondo un aspetto della invenzione, il film di materiale antiaderente B è preriscaldato in modo regolabile per ottenere la giusta temperatura del rullo di fissaggio 8 necessaria a fissare il toner al supporto e di nobilitarlo al contempo grazie alla finitura impartita proprio da detto materiale intermediatore B.

Secondo un aspetto ulteriore della invenzione, il generatore 1 comprende, integrato nel sistema, un sensore di temperatura 20, ad esempio una termocoppia, il quale permette la precisione nel controllo continuo deH’aria calda; la temperatura dell’aria calda soffiata può arrivare fino a 400°C essendo la potenza del sistema regolabile.

Come detto in precedenza, i perni 10 ed 11 fanno parte del gruppo di leveraggio 12, gruppo che è configurato per posizionarsi in due configurazioni di cui:

1) la prima configurazione (fig.1 e 3) perno 11 sollevato, perno 10 in posizione di spinta minima (fig.1) o spinta nulla (fig.3) nei confronti del materiale autoadesivo A, rullo 9 a contatto ed in pressione verso il rullo 8, permette l’avanzamento del film-auto-adesivo A verso il rullo caldo 8 e l’accoppiamento col film intermediatore B durante la fusione e il fissaggio del toner;

2) la seconda configurazione (fig.2 e 4) perno 11 in pressione su entrambi i materiali, perno 10 in posizione di spinta verso il materiale autoadesivo A accoppiato col materiale intermediatore (fig.2) o perno 10 solo tangente il materiale intermediatore (fig.4), rullo 9 distaccato dal rullo di fusione 8, comporta che il materiale autoadesivo A risulti teso e distaccato dal rullo caldo 8 mediato dal materiale intermediatore (fig.2 e 4) ciò permette di sostenere pause durante il processo di stampa e/o durante la retro-trazione del materiale autoadesivo evitando il surriscaldamento del supporto autoadesivo stampato.

Da quanto appena descritto si evince che l’azione del perno 11, assieme al perno 10 nel caso il materiale autoadesivo sia guidato da detto perno (fig.1 e 2), permetta il distacco del materiale autoadesivo dal rullo caldo indicato in fig. 2 y’y” preservando il supporto autoadesivo dal surriscaldamento;

Il sistema qui descritto è correlato anche di un rullo 18 folle, avente posizione verticale e regolabile, di guida per il film intermediatore B e un rullo deviatore 19 a freno regolabile del film intermediatore (fig. 1 , fig.2, fig.3, fig.4).

FUNZIONAMENTO

Un materiale autoadesivo (A) stampato con inchiostro termoplastico, toner, mediante motore laser elettro-grafico (non illustrato) è convogliato verso l’apparto di fissaggio e finitura, trainato in modo controllato, sincrono con il motore di stampa ove il toner si trova allo stato polverulento.

L’apparato di fusione è sostanzialmente costituito dal fusore 1 con camera di convogliamento 2 deH’aria calda soffiata mediante una pompa soffiante con flusso regolabile ove il riscaldamento è ottenuto mediante resistenze elettriche regolabili ove tale camera di convogliamento ha una sezione a cuspide fessurata da cui l’aria calda esce per essere contenuta in una camera di confinamento 7 definita dalle pareti 3 e 4 laterali, dalle parete 5 anteriore , 6 posteriore e adiacente ad una porzione del rullo caldo 8, ove detto fusore mantiene l’aria calda su una porzione XX’ del rullo 8 detto rullo caldo di fissaggio minimizzando la dispersione di calore e massimizzando l’energia trasferita superficialmente alla gomma siliconica ad alta antiadesività.

Il materiale autoadesivo A stampato, eventualmente condotto dal perno guida 10, trainato verso l’apparato di fusione e fissaggio passa in modo solidale col materiale intermediatore B preriscaldato per contatto col rullo caldo 8 grazie all’elemento pressore 17, fra il rullo di fissaggio caldo 8 e quello freddo di pressione indicato con 9 che, grazie al gruppo di leveraggio 12, si trovano a contatto e permettono il fissaggio del toner al materiale autoadesivo. Il contatto col materiale intermediatore consente di conferire al toner una finitura lucida, opaca, olografata in funzione della finitura del materiale intermediatore B.

Durante la fase di retro-trazione del materiale stampato e fissato (fase di recupero del materiale autoadesivo A) e/o durante le soste di lavoro il movimento opposto del leveraggio 12 permette di allontanare il rullo di pressione 9 dal rullo di fissaggio 8, mentre il perno 11 premente sui materiali accoppiati, ma distaccati per effetto del silicone posto sulla superficie del materiali intermediatore a contatto col toner, eventualmente contrapposto alla spinta del perno 10, perno guida del materiale autoadesivo, permette l’allontanamento del materiale autoadesivo dal rullo caldo della quantità necessaria a preservare dal calore il materiale stampato.

L’apparato di fissaggio e finitura del presente trovato permette di decorare bobine di materiale autoadesivo carta o film plastici con differenti caratteristiche chimicofisiche in quanto permette di variare in modo rapido e controllato la temperatura di fissaggio del toner grazie al riscaldamento per mezzo di aria calda soffiata e confinata diretta sulla superficie esterna del rullo di fissaggio, il quale deve acquisire la temperatura per fondere e fissare il toner proprio nello strato più esterno, quello a contatto col toner mediato dal materiale intermediatore preriscaldato a differenza dei dispositivi di fissaggio usati oggi i quali diffondono il calore sulla superficie esterna del rullo di fissaggio partendo dall'interno del rullo, mediante lampade o per induzione elettrica sistemi caratterizzati da un’elevata inerzia termica e che necessitano di un rullo pressore anch’esso riscaldato condizioni che non permettono soste prolungate, non consentono lavori discontinui a meno di surriscaldare il supporto adesivo, danneggiando lo stampato.

L’apparato di fissaggio e finitura del presente trovato permette di decorare bobine di materiale autoadesivo carta o film plastici con differenti caratteristiche chimicofisiche in quanto permette di variare in modo rapido e controllato la temperatura del fusore agendo su diverse variabili, quali: il posizionamento del fusore, il controllo sul flusso dell’aria, il controllo sulle resistenze riscaldanti, la posizione del rullo pressore e l’utilizzo del materiale intermediatore per ottenere la finitura dello stampato in un unico processo massimizzando la flessibilità del sistema di produzione. L’apparato di fissaggio e lucidatura del presente trovato presenta aspetti di salvaguardia dell’ambiente infatti per la maggior parte dei toner commerciali la temperatura di fissaggio è tra 90°C e 150°C; ciò comporta un ridotto consumo di energia elettrica dovuto all’efficienza del sistema di fissaggio ad aria calda forzata e confinata.

Gli apparati attuali permettono di fissare il toner, ma non di nobilitarlo contemporaneamente ciò permette di evitare l’uso di lacca o altri prodotti chimici e di rendere più veloce e produttivo il processo di stampa;

Claims

RIVENDICAZIONI: 1. Apparato di fissaggio di immagini digitali stampate con inchiostro termoplastico, toner polverulento su materiale autoadesivo in bobina (A) quale carta o film plastici autoadesivi quali ad esempio polipropilene, polietilene, poliestere, vinile, PVC, etc. in diversi spessori e finiture, detto apparato associabile a una macchina per stampa laser elettro-grafica caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un rullo caldo (8) di fissaggio del toner e almeno un rullo (9) pressore non riscaldato, opposto a detto rullo caldo (8), caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una camera di convogliamento (2) dell’aria calda avente sezione di uscita a cuspide fessurata verso almeno una camera di confinamento (7) adiacente ad una porzione della superficie esterna di detto rullo (8) di fissaggio.
2. Apparato secondo la rivendicazione 1 in cui il rullo (8) di fissaggio è dotato di movimento rotatorio continuo la cui velocità, regolabile in funzione della velocità di stampa del motore laser, determina la dimensione della porzione XX’ di superficie esterna del rullo 8 contigua alla camera di confinamento e quindi l’energia termica ad esso impartita, tale rullo 8 è dotato di posizione fissa, mentre il rullo (9) pressore, non riscaldato, è dotato di movimento rotatorio indotto dal contatto col rullo caldo (8) e di posizione mobile indotta da un gruppo di leveraggio (12) associato.
3. Apparato secondo la rivendicazione 1 e 2 in cui detto gruppo di leveraggio (12) comprende, oltre al rullo (9), due ulteriori perni (10) ed (11) ed è mobile per: a. Porre il rullo (9) in contatto col rullo (8), b. Utilizzare il perno (10) quale guida del materiale autoadesivo A facilitando l’ingresso tra detti rulli (8, 9) in modo dipendente dalla velocità di stampa e dalle caratteristiche di trasportabilità del materiale; c. Permettere il distacco del materiale (A) autoadesivo dal rullo caldo (8), per effetto della pressione esercitata dal perno 11 sui materiali accoppiati (intermediatore/autoadesivo), ma distaccati per effetto del silicone posto sulla superficie del materiale intermediatore a contatto col toner, tale pressione eventualmente contrapposta dalla spinta impartita dal perno 10 al materiale autoadesivo, durante le pause di stampa e/o durante la retro-trazione del film (A) auto-adesivo quando il rullo di pressione, non riscaldato, non è a contatto del rullo pressore 8; 47 Apparato secondo la rivendicazione 1 in cui detti rulli (8, 9) comprendono un’anima rivestita di gomma siliconica. 5. Apparato secondo la rivendicazione 1 in cui la camera di convogliamento (2), di un generatore (1), comprende resistenze elettriche e raccoglie l’aria inviata da una soffiante a flusso e pressione regolabili e la convoglia via la sua sezione di uscita nella camera di confinamento (7). 6. Apparato secondo la rivendicazione 1 in cui la camera di confinamento (7) definita dalle pareti laterali (3) e (4), una parete (5) anteriore e una parete (6) posteriore e adiacente al rullo caldo (8), mantiene l’aria calda su una porzione superficiale XX’ del rullo (8) minimizzando la dispersione di calore. 7. Apparato secondo la rivendicazione 1, comprendente un sensore di temperatura (20), per controllare in continuo la temperatura deN’aria calda nella camera di confinamento (7). 8. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di trasporto di detto materiale autoadesivo (A), entrante nell’apparato con il toner allo stato polverulento, detti mezzi atti a consentire al materiale autoadesivo (A) un movimento bidirezionale sincrono col motore di stampa laser elettro-grafico, dove il movimento di ritorno, verso il motore di stampa, permette di regolare la posizione fra le immagini stampate riducendo lo spazio fra le immagini stampate fino a renderle consecutive; detto materiale autoadesivo (A) essendo riavvolto su una bobina (A’). 9. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di trasporto di un materiale antiaderente (B) configurati per disporre detto materiale (B) a contatto col toner da fissare al materiale autoadesivo (A) sulla superficie siliconata; detto materiale (B) di materiale antiaderente essendo svolto da una rispettiva bobina madre, trainato per mezzo dell’accoppiamento di rulli (8) e (9) e riavvolto su una bobina (B’), ove tale materiale conferisce all’immagine stampata una finitura lucida, opaca, olografata dipendente dalla finitura della superficie del materiale intermediatore (B). 10. Apparato secondo la rivendicazione 1, comprendente ulteriormente: a. Un primo rullo deviatore (13) con frenatura regolabile del materiale autoadesivo stampato con immagini a toner fissate, b. Un rullo “ballerino” indicato con il riferimento (14) configurato per consentire una riserva di materiale stampato durante la retro-trazione del materiale (A) autoadesivo, c. Un secondo rullo deviatore (15) con frenatura regolabile del materiale (A) autoadesivo stampato con immagini a toner fissate, d. Rulli di trazione (16) del materiale (A) stampato, detti rulli essendo motorizzati per trainare il materiale verso la bobina (A’), quest’ultima dotata di motorizzazione controllata. 11. Metodo per il fissaggio del toner al materiale (A) autoadesivo carta o film plastici quali ad esempio polipropilene, polietilene, poliestere, vinile, PVC, etc. in diversi spessori e finiture comprendente le fasi di 1) stampare immagini digitali con inchiostro termoplastico, toner, detto materiale (A) e 2) far passare detto materiale (A) tra due rulli (8, 9), caratterizzato dal fatto di prevedere di riscaldare la superficie esterna di un rullo (8) di fissaggio per mezzo di aria calda contrapponendolo ad un rullo non riscaldato (9). 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui si prevede di interporre fra detti rulli (8) e (9) un materiale antiaderente (B), ad esempio siliconato, preriscaldato. 13. Macchina da stampa elettrografica di materiale (A) di carta o plastica autoadesiva in bobina comprendente un apparato di finitura secondo una delle rivendicazioni precedenti.