WO2010089425A1 - Sistema de mantenimiento para máquinas de impresión por chorro de tinta, de gran formato - Google Patents

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José Vicente TOMÁS CLARAMONTE
Rafael Vicent Abella
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Kerajet, S.A.
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Definitions

  • the present invention refers to a maintenance system for large-format inkjet printing machines, which allows all cleaning operations of the printheads to be carried out to maintain the lower base of the printhead support plate, where the nozzle holes are, in optimal conditions without its complexity making it prohibitive.
  • the number of injectors of each head is usually power of two (1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, etc.), in addition they are aligned and evenly distributed in a plane defined as base of the support plate, commonly called the "nozzle plate".
  • Each of the heads mentioned needs a system that keeps the plate, where the nozzle holes are housed, in an optimal state of cleanliness so that the print quality is not affected.
  • the inkjet printheads work by keeping the ink at a lower pressure than the environment, the ink being held in the nozzles by the meniscus formed thanks to the surface tension of the ink.
  • the ink pressure is usually higher than the outside, so that a small amount of ink flows that fills all the way to the injector hole.
  • This pressure increase is made by increasing the ink pressure and / or decreasing the external pressure by vacuum.
  • the injector plate After performing the described retraction, the injector plate is flooded and must be cleaned as we have already mentioned in the previous point. • Prevent ink from drying out.
  • the ink flows through the nozzle holes so that the ink present in the nozzles always renews and maintains its properties even if it contains some very volatile component , whose evaporation can produce a variation in its properties.
  • the main problem that may occur is that the evaporation of some volatile component, and consequently the increase in the concentration of the other components, causes the viscosity of the ink to reach the nozzles to increase so much.
  • the maintenance system may also be in charge of recirculating the ink during the periods of inactivity of the machine. In this case the system must be able to move more ink.
  • the maintenance system can automatically change the fluid that circulates through the printhead, having several circuits that are switched through the use of solenoid valves. This can be useful to clean the internal circuit of the heads of ink and even to automatically change the ink used.
  • the maintenance system for large-format inkjet machines, object of the present invention has the print heads housed in a support plate and the injectors are protected by a thin plate, preferably made of ferromagnetic stainless steel , which is located in a recess of the lower face of said support plate. It acquires an arrangement parallel to the base or plane of the injectors and is sliding between two limit positions. It is separated from said base between 0.1 mm and 2 mm.
  • the thin plate is held attached to the support plate by the action of magnets, so that the thin plate cannot be separated from the support plate although it can be moved on the plane in which it is located, by the action of a mechanism external drive.
  • the thin plate carries grooves that are aligned, in one of its extreme positions, with the nozzles, so that the printheads can perform their work without any interference. In the other extreme position of the thin plate, the groove is completely sealed against the support plate.
  • the support plate has one or more ducts that communicate with the head housing through channels. In this way the spilled ink can be collected in the gap between the thin plate and the support plate.
  • Figure la.- shows a solution in which the printing width is increased while maintaining the native resolution of the head.
  • Figure Ib.- Shows a configuration in which the print width has been increased while the print resolution has been increased (by a factor equal to 1 / sin a).
  • Figure 2a Shows the head structure of figure la, repeated for each of the different inks (colors) used.
  • Figure 2b Shows the head structure of Figure Ib, repeated for each of the different inks (colors) used.
  • Figure 3. It is a schematic view of a head whose injector is protected with the thin cleaning plate, in an extreme position of inactivity.
  • Figure 4.- It is a view similar to Figure 3, with the thin plate in the other extreme position, in the printing phase.
  • Figure 5. It is a view similar to Figure 3 including the ink pooling produced by cleaning in the surrounding area of the injector.
  • Figure 6. It is a view similar to Figure 5, when the ink is dragged when sliding the thin plate.
  • FIGS 2a and 2b these same structures are repeated for each of the printing inks, in this case in a number of four, separated by dashed lines.
  • the maintenance system proposed by the present invention shown schematically in Figures 3 and 4, is formed by a thin thin plate 2 of ferromagnetic stainless steel that has as many grooves 3 as print heads 5 installed in the module.
  • the thin plate 2 can move between its two extreme positions (shown respectively in figures 3 and 4) and is held against the support plate 1 by the action of various magnets 4. These magnets 4 keep the thin plate 2 attached to the support plate 1 but allowing its displacement.
  • the extreme position shown in Figure 3 is that corresponding to the inactivity phase, in which the thin plate 2 protects the print head 5 with the groove 3 sealed against the support plate 1.
  • the other extreme position, shown in the Figure 4 corresponds to the printing phase, in which the thin plate 2 has moved so that the slots 3 are aligned with the nozzles 7 of the print heads 5 allowing the nozzles 7 to project the drops 10 through the slots 3.
  • an ink pooling 11 would occur in the gap formed between the plane defined by the base 6 of the support plate 1 of the injectors 7 and the thin plate 2 as shown in figure 5.
  • vacuum is applied to the channel 9 that communicates through two channels 8 with the housings of all the heads of printing 5, so that the ink flows through the channels 8, is collected in the channel 9 and taken to a tank for reuse.

Abstract

La base (6) de la placa de soporte (1) de los inyectores (7), donde están montados los cabezales de impresión (5), lleva inferiormente una placa fina (2) de acero inoxidable ferromagnético preferentemente, quedando a poca distancia de la base (6) de dicha placa soporte (1), entre 0.1 mm. y 2 mm., siendo deslizante en su plano y unida a la placa soporte (1) por la acción de unos imanes (4). La placa fina (2) incluye ranuras (3) alineadas con los inyectores (7) en una posición extrema. En la otra posición extrema quedan obturadas con la placa soporte (1). La tinta derramada en el intersticio formado entre la placa fina (2) y la base (6) se absorbe por unos canales (8) y es arrastrada por dicha placa fina (2) al desplazarse, debido a la combinación de la tensión superficial de la tinta y la energía superficial de ambas.

Description

SISTEMA DE MANTENIMIENTO PARA MÁQUINAS DE IMPRESIÓN POR
CHORRO DE TINTA, DE GRAN FORMATO
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, según lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema de mantenimiento para máquinas de impresión por chorro de tinta, de gran formato, que permite realizar todas las operaciones de limpieza de los cabezales de impresión para mantener la base inferior de la placa de soporte de los cabezales de impresión, donde se encuentran los orificios inyectores, en condiciones óptimas sin que su complejidad lo haga prohibitivo.
Para la construcción de las máquinas de impresión por chorro de tinta se ensamblan diferentes cabezales de impresión hasta conseguir el ancho de impresión y el número de colores deseados.
Normalmente, el número de inyectores de cada cabezal suele ser potencia de dos ( 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, etc.), además están alineados y distribuidos uniformemente en un plano definido como base de la placa soporte, llamado comúnmente "placa de inyectores".
Cuando se quiere imprimir en cada pasada un ancho mayor que la separación entre los inyectores primero y último, se recurre a colocar varios cabezales juntos de manera que cubran la anchura requerida. Puesto que, en la placa de inyectores, antes del primer inyector y después del último existe una zona no útil (sin inyectores), los cabezales no se pueden colocar lado a lado con los inyectores alineados y debe recurrirse a disposiciones al tresbolillo o solapadas en disposición oblicua, como veremos más adelante .
Estas estructuras, se deben repetir para cada una de las diferentes tintas (colores) utilizadas, de manera que los cabezales se disponen ordenados en diferentes filas. Ejemplos de estas disposiciones se muestran en la figura 2 y de ellas trataremos más adelante.
Cada uno de los cabezales comentados necesita de un sistema que mantenga la placa, donde se alojan los orificios inyectores, en un estado óptimo de limpieza para que la calidad de la impresión no se vea afectada.
Normalmente, estos sistemas de mantenimiento cumplen tres funciones básicas:
• Mantener la placa de inyectores limpia.
Durante el funcionamiento normal de los cabezales de impresión, se producen salpicaduras de tinta que van ensuciando la placa de inyectores. Durante los procesos de cebado y purga, se producen derrames de tinta que encharcan la placa de inyectores. Además el ambiente externo al que está expuesta la placa de inyectores hace que esta también se ensucie con polvo, hebras, etc..
Principalmente, se utilizan para la limpieza dos sistemas: espatulado y/o soplado, siempre con posterioridad a un intencionado encharcamiento con tinta fresca para evitar la erosión de la placa de inyectores .
• Cebar inyectores descebados .
Normalmente, los cabezales de impresión por chorro de tinta funcionan manteniendo la tinta a una presión inferior a la ambiente, siendo la tinta mantenida en los inyectores por acción del menisco formado gracias a la tensión superficial de la tinta .
Ocurre, con cierta frecuencia, que el menisco de algún o algunos inyectores se rompe por oscilaciones mecánicas y/o hidráulicas bruscas.
Esto hace que, el o los inyectores afectados, aspiren aire y se desceben.
Para restituir los meniscos dañados, normalmente se hace que la presión de la tinta sea superior a la exterior, de manera que fluya una pequeña cantidad de tinta que rellene todo el camino hasta llegar al orificio inyector. Este aumento de presión se realiza aumentando la presión de la tinta y/o disminuyendo la presión exterior mediante vacio.
Después de realizar el recebado descrito, la placa de inyectores queda encharcada y debe limpiarse como ya hemos comentado en el punto anterior. • Evitar que la tinta se seque . Durante el funcionamiento normal de un cabezal de impresión por chorro de tinta, la tinta va fluyendo por los orificios inyectores de manera que la tinta presente en los inyectores siempre se renueva y mantiene sus propiedades aún en el caso en que esta contenga algún componente muy volátil, cuya evaporación pueda producir una variación en sus propiedades. El principal problema que puede aparecer es que la evaporación de algún componente volátil, y por consiguiente el aumento de la concentración de los otros componentes, haga que aumente tanto la viscosidad de la tinta que llegue a obturar los inyectores.
Esto se evita normalmente cerrando herméticamente y/o manteniendo mojada de tinta la zona circundante a los inyectores.
En el caso que, por inestabilidad de la tinta, sea necesario mantenerla en circulación continua, el sistema de mantenimiento pude encargarse también de recircular la tinta durante los periodos de inactividad de la máquina. En este caso el sistema debe ser capaz de mover mayor cantidad de tinta.
En algunos casos, el sistema de mantenimiento puede cambiar automáticamente el fluido que circula por el cabezal de impresión, teniendo varios circuitos que son conmutados mediante el uso de electroválvulas . Esto puede ser útil para limpiar de restos de tinta el circuito interno de los cabezales e incluso para cambiar automáticamente la tinta utilizada.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Existe actualmente gran cantidad de sistemas patentados en el mercado que realizan las funciones descritas anteriormente. La mayoría de ellos tienen, por cada cabezal empleado, una pieza cóncava de elastómero blando que se utiliza como tapa para evitar la evaporación, para recoger los restos de tinta y para aspirar cuando se quiere disminuir la presión en la zona próxima a la placa de inyectores. Además estos sistemas suelen incluir una espátula de elastómero blando que se utiliza para eliminar los restos de tinta fresca que se han depositado sobre la placa de inyectores después de una purga con tinta.
Cuando se construyen máquinas de impresión por chorro de tinta para la impresión de grandes formatos en una sola pasada y/o con numerosas tintas, el número de cabezales a instalar va creciendo hasta el punto de que las soluciones convencionales descritas anteriormente resultan difíciles de construir y operar. En la Patente de Invención P200603033 de la misma firma solicitante de la presente invención, se muestra una solución que aventaja a otras anteriores, localizada en la estructura de los cabezales de impresión, en la que se reivindica un módulo autónomo de impresión por chorro de tinta. Dispone de un sistema de mantenimiento, presurización y acondicionamiento térmico de la tinta utilizada. Incluye un determinado mecanismo que cubre la placa de inyectores y recoge la tinta que se vierte en cada purga, limpiando dichas placas de inyectores y evitando que la tinta seque. Cuenta con un perfil metálico en "T" invertida en cuyas alas van montados los cabezales de impresión y en cuya alma existen canales de circulación de un líquido calefactor. En la parte superior del alma hay otro orificio horizontal que actúa de distribuidor de la tinta que pasa a los cabezales de impresión a través de orificios verticales.
Esta disposición se encuentra notablemente mejorada en la presente invención, como veremos seguidamente. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En lineas generales, el sistema de mantenimiento para máquinas de chorro de tinta, de gran formato, objeto de la presente invención tiene alojados los cabezales de impresión en una placa soporte y los inyectores están protegidos por una placa fina, preferentemente fabricada con acero inoxidable ferromagnético, la cual está ubicada en un rebaje de la cara inferior de dicha placa de soporte. Adquiere una disposición paralela a la base o plano de los inyectores y es deslizante entre dos posiciones limites. Queda separada de dicha base entre 0,1 mm y 2 mm.
La placa fina es mantenida unida a la placa de soporte por la acción de unos imanes, de manera que la placa fina no puede separarse de la placa soporte aunque si puede desplazarse sobre el plano en el que se halla, por la acción de un mecanismo externo de accionamiento.
Además, la placa fina lleva realizadas unas ranuras que quedan alineadas, en una de sus posiciones extremas, con los inyectores, de manera que los cabezales de impresión puedan realizar su trabajo sin ninguna interferencia. En la otra posición extrema de la placa fina, la ranura queda totalmente obturada contra la placa soporte.
La placa de soporte posee uno o varios conductos que se comunican con el alojamiento de los cabezales a través de canales. De esta manera se puede recoger la tinta derramada en el intersticio existente entre la placa fina y la placa de soporte.
La tinta derramada en dicho intersticio por los inyectores es arrastrada por la placa fina cuando ésta es desplazada debido a la combinación de la tensión superficial de la tinta y la energía superficial de la placa fina y base, lo que hace que la tinta "moje" la placa fina pero no la base. Para facilitar la comprensión de las características de la invención y formando parte de esta memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Figura la.- muestra una solución en la que se aumenta el ancho de impresión manteniendo la resolución nativa del cabezal . Figura Ib.- Muestra una configuración en la que se ha aumentado el ancho de impresión a la vez que se ha aumentado la resolución de impresión (en un factor igual a 1/sen a ) .
Figura 2a.- Muestra la estructura de cabezales de la figura la, repetida para cada una de las diferentes tintas (colores) utilizadas.
Figura 2b.- Muestra la estructura de cabezales de la figura Ib, repetida para cada una de las diferentes tintas (colores) utilizadas. Figura 3.- Es una vista esquemática de un cabezal cuyo inyector está protegido con la placa fina de limpieza, en una posición extrema de inactividad.
Figura 4.- Es una vista similar a la figura 3, con la placa fina en la otra posición extrema, en fase de impresión.
Figura 5.- Es una vista similar a la figura 3 incluyendo el encharcamiento de tinta producido por la limpieza en la zona circundante del inyector.
Figura 6.- Es una vista similar a la figura 5, cuando se produce el arrastre de la tinta al deslizar la placa fina.
DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA
Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras y especialmente en relación con las figuras la y
Ib, podemos ver cómo el sistema de mantenimiento para máquinas de impresión por chorro de tinta, de gran formato, que la invención propone, incluye como otras de su tipo diferentes placas soporte 1 de inyectores 7 dispuestas en respectivas dos formas diferentes para impresión en cada pasada de un ancho mayor, es decir, en gran formato, quedando unas zonas de solape entre placas de soporte 1 para que los inyectores 7 realicen un barrido uniforme.
En la figura la se mantiene la resolución original y en la figura Ib se aumenta ya que las lineas de barrido están más próximas entre si, con un factor equivalente a la inversa del seno de "alfa".
En las figuras 2a y 2b se ven repetidas estas mismas estructuras para cada uno de las tintas de impresión, en este caso en número de cuatro, separadas por lineas discontinuas . El sistema de mantenimiento propuesto por la presente invención, mostrado esquemáticamente en las figuras 3 y 4, está formado por una fina placa fina 2 de acero inoxidable ferromagnético que lleva practicadas tantas ranuras 3 como cabezales de impresión 5 haya instalados en el módulo. La placa fina 2 puede desplazarse entre sus dos posiciones extremas (mostradas respectivamente en las figuras 3 y 4) y es mantenida contra la placa soporte 1 por la acción de diversos imanes 4. Estos imanes 4 mantienen la placa fina 2 adherida a la placa soporte 1 pero permitiendo su desplazamiento.
La posición extrema mostrada en la figura 3, es la correspondiente a la fase de inactividad, en la cual la placa fina 2 protege al cabezal de impresión 5 con la ranura 3 obturada contra la placa soporte 1. La otra posición extrema, mostrada en la figura 4, corresponde a la fase de impresión, en la que la placa fina 2 se ha desplazado de manera que las ranuras 3 queden alineadas con los inyectores 7 de los cabezales de impresión 5 permitiendo que los inyectores 7 proyecten las gotas 10 a través de las ranuras 3. Como ya hemos comentado con anterioridad, si fuera necesario, en la fase de inactividad recircular la tinta, aumentando la presión de la tinta interior al cabezal 5, se produciría un encharcamiento de tinta 11 en el intersticio formado entre el plano definido por la base 6 de la placa de soporte 1 de los inyectores 7 y la placa fina 2 según se muestra en la figura 5. Durante esta recirculación de tinta, se aplica vacío al canal 9 que comunica a través de sendos canales 8 con los alojamientos de todos los cabezales de impresión 5, de manera que la tinta va fluyendo a través de los canales 8, es recogida en el canal 9 y llevada a un depósito para su reutilización.
Cuando lo pretendido es pasar de la fase de inactividad a la de impresión, debe quedar asegurado que la base 6 de la placa de soporte 1 que contiene los inyectores 7 quede perfectamente limpia en la zona circundante a estos de manera que no se perturbe la trayectoria de las gotas generadas 10. Para conseguirlo, se produce un pequeño encharcamiento de tinta 11 de forma similar al caso de la recirculación, pero formando sólo un pequeño cordón de tinta a lo largo de la fila de inyectores 7 que tenga contacto con la placa fina 2 y la base 6 de la placa de soporte 1 de inyectores 7. Por la tensión superficial de la tinta y las energías superficiales de los materiales, la tinta "moja" la placa fina 2 por ser de acero inoxidable y no "moja" la superficie de la placa de inyectores por llevar un recubrimiento especial. Este fenómeno queda esquematizado en la forma dada al encharcamiento de tinta 11 de la figura 5. A continuación, la placa fina 2 se desliza según indica la flecha de la figura 6, arrastrando la tinta 11 consigo. Esto hace que la superficie de la base 6 circundante a los inyectores 7 quede limpia, llevándose el cordón de tinta 11 todos los restos de tinta e impurezas depositadas en la base 6 quedando así ésta preparada para la fase de impresión .
Durante el desplazamiento de la placa fina 2, el sistema de vacío aspira por el conducto 9, de manera que cuando la tinta llega a los canales 8 es absorbida y llevada al depósito de recogida. Al final de este proceso de limpieza, el sistema quedaría en la situación mostrada por la figura 4.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- SISTEMA DE MANTENIMIENTO PARA MÁQUINAS DE IMPRESIÓN POR CHORRO DE TINTA, DE GRAN FORMATO, teniendo montados estas los cabezales de impresión y un dispositivo de limpieza de los orificios de inyección, que se caracteriza por tener alojados los cabezales de impresión (5) en una placa soporte (1) de los inyectores (7) , de forma que queden protegidos estos por una placa fina (2) , preferentemente fabricada con acero inoxidable ferromagnético y deslizable en un rebaje de la placa de soporte (1) , habiéndose previsto una separación entre la placa fina (2) y la base (6) de dicha placa de soporte (1) , entre 0,1 mm y 2 mm.
2.- SISTEMA DE MANTENIMIENTO PARA MÁQUINAS DE IMPRESIÓN POR CHORRO DE TINTA, DE GRAN FORMATO, según reivindicación
1, que se caracteriza porque la placa fina (2) es mantenida unida a la placa soporte (1) por la acción de unos imanes
(4) , de manera que la placa fina (2) no puede separarse de la placa soporte (1) pero puede desplazarse sobre el plano en el que se halla, por la actuación de algún mecanismo externo .
3.- SISTEMA DE MANTENIMIENTO PARA MÁQUINAS DE IMPRESIÓN POR CHORRO DE TINTA, DE GRAN FORMATO, según las reivindicaciones 1 y 2, que se caracteriza porque la placa fina (2) lleva realizadas unas ranuras (3) que quedan alineadas, en una de sus posiciones extremas, con los inyectores (7) , de manera que los cabezales de impresión
(5) puedan realizar su trabajo sin ninguna interferencia, en tanto que en la otra posición extrema de la placa fina (2) , la ranura (3) queda totalmente obturada contra la placa soporte (1) .
4.- SISTEMA DE MANTENIMIENTO PARA MÁQUINAS DE IMPRESIÓN
POR CHORRO DE TINTA, DE GRAN FORMATO, según las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la placa soporte (1) posee uno o varios conductos (9) que se comunican con el alojamiento de los cabezales de impresión (5) a través de sendos canales (8) de manera que se puede recoger la tinta derramada en el intersticio existente entre la placa fina (2) y la base (6) de la placa de soporte (1) donde se alojan los inyectores (7) .
5.- SISTEMA DE MANTENIMIENTO PARA MÁQUINAS DE IMPRESIÓN POR CHORRO DE TINTA, DE GRAN FORMATO, según las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza porque la tinta (11) , derramada en el intersticio existente entre la placa fina (2) y la base (6) de la placa de soporte (1) de los inyectores (7) , es arrastrada por la placa fina (2) cuando esta es desplazada debido a la combinación de la tensión superficial de la tinta y la energía superficial de la placa fina (2) y de la base (6) , lo que hace que la tinta "moje" la placa fina (2) pero no la base (6) .
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