CABEZAL DE IMPRESIÓN DE AMPLIO FORMATO CON INYECTOR DE AIRE.

Cabezal de impresión de amplio formato con inyector de aire Campo Técnico La invención está relacionada con una mejora en la calidad de impresión de las impresoras por chorro de tinta, particularmente de las denominadas impresoras de amplio formato. Más en particular, trata de diversos problemas encontrados en la utilización de un gran número de chorros en un cabezal de impresión. Técnica anterior ES 2 365 953 T3 Las impresoras por chorro de tinta industriales puede ser utilizadas para imprimir cadenas de caracteres, logos o diseños gráficos más altamente sofisticados sobre productos que se están fabricando o sobre embalajes, comenzando por datos digitales variables, frecuentemente bajo condiciones ambientales difíciles. Existen dos familias tecnológicas principales de impresoras de este tipo; una está compuesta por las impresoras de gotas bajo demanda y la otra por las impresoras de chorro continuo. En todos los casos, en un momento dado, el cabezal de impresión proyecta una combinación de gotas alineadas sobre un segmento de la superficie a imprimir, en un tiempo muy corto. Tras un desplazamiento relativo del cabezal con respecto al soporte, se proyecta una nueva combinación de gotas, en la dirección normalmente perpendicular a los segmentos a los que se dirigen las toberas del cabezal. La repetición de este proceso con combinaciones variables de gotas en el segmento y de los desplazamientos relativos regulares del cabezal con respecto al producto, conducen a la impresión de diseños con una altura igual a la altura del segmento y una longitud que no está limitada por el proceso de impresión. Las impresoras de gotas bajo demanda generan directamente y específicamente las gotas necesarias para componer los segmentos del diseño impreso. El cabezal de impresión para este tipo de impresora comprende una pluralidad de toberas de eyección de tinta usualmente alineadas a lo largo de un eje. Un accionamiento normalmente piezoeléctrico, o posiblemente un accionamiento térmico, genera un impulso de presión en la tinta del lado aguas arriba de la tobera, originando localmente que se expulse una gota de tinta por la tobera en cuestión, para determinar si se expulsa o no la gota dependiendo de la combinación requerida en un momento dado, para cada tobera independientemente. Las impresoras de chorro continuo funcionan conduciendo eléctricamente la tinta que se mantiene bajo presión escapando de una tobera calibrada, formando así un chorro de tinta. El chorro de tinta se fragmenta en intervalos de tiempo regulares, bajo la acción de un dispositivo de estimulación periódica, en un lugar preciso del chorro. Esta fragmentación forzada del chorro de tinta se induce normalmente en un punto denominado de ruptura del chorro por las vibraciones periódicas de un cristal piezoeléctrico, situado en la tinta sobre el lado de entrada de la tobera. Comenzando por el punto de ruptura, el chorro continuo se transforma en una corriente de gotas de tinta idénticas con una separación uniforme. Un primer grupo de electrodos denominados electrodos de carga está colocado cerca del punto de ruptura, cuya función es transferir selectivamente una cantidad predeterminada de carga eléctrica a cada gota de la corriente de gotas. Todas las gotas del chorro pasan después a través de un segundo grupo de electrodos denominados electrodos de deflexión; estos electrodos, a lo cuales se aplican muy altas tensiones del orden de varios miles de voltios, generan un campo eléctrico que modificará la trayectoria de las gotas cargadas. En una primera variante de las impresoras de chorro continuo denominadas impresoras de chorro continuo desviado, un solo chorro es capaz de proyectar sucesivamente gotas hacia los diferentes puntos de impacto posibles de un segmento del producto a imprimir. En esta primera variante, la cantidad de carga transferida a las gotas de tinta es variable y cada gota es desviada con una amplitud proporcional a la carga eléctrica que ha recibido. El segmento es escaneado para depositar sucesivamente la combinación de gotas sobre el segmento, mucho más rápidamente que el desplazamiento relativo del cabezal con respecto al producto a imprimir, de forma que el segmento impreso aparece aproximadamente perpendicular a dicho desplazamiento. Las gotas no desviadas son recuperadas en un canalón y son recicladas al circuito de tinta. Una segunda variante de las impresoras de chorro continuo denominadas impresoras de chorro continuo binario, se diferencia de la variante anterior principalmente por el hecho de que las trayectorias de las gotas de tinta pueden tener solamente dos valores: desviadas o no desviadas. En general, la trayectoria no desviada pretende proyectar una gota sobre el producto a imprimir y la trayectoria desviada dirige la gota no impresa a un canalón de recuperación. En esta variante, una tobera dirige un punto sobre el diseño a imprimir sobre el producto, y la impresión de caracteres o diseños gráficos requiere el uso de diversas toberas en el cabezal correspondiente a la altura del segmento, para una resolución dada. Las aplicaciones de las impresoras industriales de chorro de tinta pueden descomponerse en dos dominios te principales. Uno de estos dominios está relacionado con la codificación, marcación y personalización (gráfica) de los 2 ES 2 365 953 T3 productos impresos sobre pequeñas alturas; esto implica cabezales de impresión que comprenden uno o varios chorros basados en la tecnología denominada de chorro continuo desviado y varias decenas de chorros utilizando la tecnología de chorro continuo binario o de gota bajo demanda. El otro dominio de aplicación está relacionado con la impresión, principalmente gráfica, de productos planos con grandes superficies para las cuales la anchura puede ser muy variable, dependiendo de las aplicaciones y pueden ser hasta varios metros, la longitud de las cuales no está limitada por el propio proceso de impresión. Por ejemplo, este tipo de aplicación incluye la impresión de posters monumentales, lonas de camiones, textiles en tiras o cubiertas del suelo o de la pared, y otros. Estas impresoras utilizan cabezales de impresión que comprenden un gran número de toberas. Estas toberas cooperan para proyectar combinaciones de gotas en instantes ordenados, cada combinación se dirige a un segmento recto en cada producto. Se utilizan normalmente dos configuraciones de impresoras de chorro de tinta para imprimir sobre grandes superficies. La primera configuración puede utilizarse cuando la tasa de impresión es relativamente baja. En este caso, la impresión se hace mediante el escaneo del cabezal de impresión por encima del producto. El cabezal se desplaza transversalmente con respecto a la dirección de avance del producto que es paralelo él mismo al segmento al que se dirigen las toberas en el cabezal. Este es el modo normal de funcionamiento de la impresora de chorro de tinta en la automatización de oficinas. El producto se desplaza hacia delante intermitentemente en paso de igual longitud a la altura del segmento al que se dirigen las toberas en el cabezal de impresión, o un submúltiplo de esta altura, y se detiene durante el desplazamiento transversal de este cabezal de impresión. La productividad de la máquina es mayor cuando la altura del segmento al que se dirigen las toberas del cabezal es alta, pero esta altura no excede usualmente de una fracción del orden de 1/10 a un 1/5 de la anchura del producto. La tecnología de gota bajo demanda es preferible para esta configuración, debido al bajo peso de los cabezales de impresión que pueden ser transportados más fácilmente y a la mayor dificultad de fabricar cabezales de impresión grandes utilizando esta tecnología, como es esencial en la segunda configuración. Además, la impresión intermitente hace más fácil el manejo de una restricción inherente a esta tecnología, que es que el cabezal tiene que ser llevado a una estación de mantenimiento periódicamente para limpiar las toberas. La segunda configuración ayuda a obtener la máxima productividad haciendo que el producto pase hacia delante continuamente a la máxima velocidad de impresión del cabezal. En este caso, el cabezal de impresión es fijo y su anchura es del mismo orden que la anchura del producto. El segmento al que se dirigen las toberas en el cabezal de impresión es perpendicular a la dirección de avance del producto, y la altura es igual al menos a la anchura del producto. En esta configuración, el producto avanza continuamente durante la impresión como con la impresión por fotograbado existente o técnicas de impresión de serigrafía utilizando marcos giratorios, pero con la ventaja de que la impresión digital no requiere la producción de herramientas costosas específicas del diseño a imprimir. El documento EP 0 025 493 A1 divulga un cabezal de impresión de múltiples chorros,... [Seguir leyendo]

1. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, más ancho que 1 metro, compuesto por varios (X) dispositivos (Mi) de impresión por chorro de tinta, destinados a imprimir sobre un soporte móvil (S), en el cual: - cada dispositivo comprende: - un cuerpo (1) destinado a extenderse a lo largo de un eje (A - A) transversal a la dirección del movimiento (f) del soporte, - un eyector (2) de tinta fijado al cuerpo (1) y adaptado para expulsar tinta a lo largo de un plano (E) de eyección paralelo al eje (A - A), - al menos una parte (3, 33; 1, 11) que define un orificio (6) de salida a través del cual pasa al menos parte de la tinta expulsada (40) para imprimir el soporte móvil, - una cavidad (5) delimitada al menos por el cuerpo (1), el eyector (2) y la(s) parte(s) (3, 33; 1, 11) que definen el orificio de salida, - un inyector (9) de aire adaptado para soplar aire con un flujo aproximadamente paralelo al plano (E) de eyección de tinta (4), que pasa a través de la cavidad (5), desde una zona por debajo del eyector (2) hasta el orificio (6) de salida; - los dispositivos están en forma de módulos contiguos (Mi) a lo largo del mismo eje transversal (A - A) y cada módulo produce varios (m) chorros (4) y comprenden un bloque de electrodos (3), en el cual un solo inyector (9) es común a todos los módulos (Mi - Mx), siendo el flujo de aire inyectado uniforme a lo ancho del cabezal (T). 2. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, más ancho que 1 metro, compuesto por varios (X) dispositivos (Mi) de impresión por chorro de tinta, destinados a imprimir sobre un soporte móvil (S), en el cual: - cada dispositivo comprende: ES 2 365 953 T3 - un cuerpo (1) destinado a extenderse a lo largo de un eje (A - A) transversal a la dirección del movimiento (f) del soporte, - un eyector (2) de tinta fijado al cuerpo (1) y adaptado para expulsar tinta a lo largo de un plano (E) de eyección paralelo al eje (A - A), - al menos una parte (3, 33; 1, 11) que define un orificio (6) de salida a través del cual pasa al menos parte de la tinta expulsada (40) para imprimir el soporte móvil, - una cavidad (5) delimitada al menos por el cuerpo (1), el eyector (2) y la(s) parte(s) (3, 33; 1, 11) que definen el orificio de salida, - un inyector (9) de aire adaptado para soplar aire con un flujo aproximadamente paralelo al plano (E) de eyección de tinta (4), que pasa a través de la cavidad (5), desde una zona por debajo del eyector (2) hasta el orificio (6) de salida; - los dispositivos están en forma de módulos contiguos (Mi) a lo largo del mismo eje transversal (A - A), cada módulo (Mi) produce varios (m) chorros (4) y comprende un bloque de electrodos (3i) y un inyector (9i) de aire, siendo la diferencia del flujo de aire entre dos inyectores (9i) de aire menor o igual a 0,1 l/min. 3. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según la reivindicación 2, en el que una entrada de aire es común a todos los inyectores (9i) de aire. 4. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que está dispuesta una placa final (70, 71) en los extremos transversales del cabezal (T) para cerrar transversalmente las cavidades (5) de los dos dispositivos (Mi, Mx) lo más lejos posible una de la otra. 5. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que, para cada dispositivo de impresión, dos partes (1, 11; 3, 33) definen el orificio de salida que forma una rendija (6), estando una de ellas (1, 11) formada por parte del cuerpo (1) y estando formada la otra por una parte que forma una punta (33) del bloque de electrodos (3) con una posición operativa tal que al menos una parte (30, 31) del lado de entrada está situada en el plano (E) de eyección y tal que la separación entre la punta (33) del lado de salida y el cuerpo definen la anchura de la rendija (6) de salida; donde el volumen delimitado por el cuerpo (1), el eyector (2) y al bloque de electrodos (3), en posición operativa, definen la cavidad (5) que se abre en la rendija (6) de salida. 6. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que para cada dispositivo de impresión, el bloque de electrodos (3) puede girar alrededor del eyector (2) de tinta entre una posición operativa y una posición elevada extrema, para facilitar el mantenimiento del eyector (2) de tinta 16 y/o el bloque de electrodos (3) y/o el inyector (9) de aire. ES 2 365 953 T3 7. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que, para cada dispositivo de impresión, el eyector (2) de tinta está adaptado para expulsar tinta en forma de chorros continuos (4), estando situado el punto de ruptura de cada chorro cerca del centro de los electrodos (30) de carga del bloque (3) de electrodos, y en el cual el inyector (9) de aire está situado de manera que sopla el aire por debajo de los electrodos (30) de carga y por encima de los electrodos (31) de deflexión del bloque (3). 8. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que, para cada dispositivo de impresión, el inyector (2) de aire está situado de manera que sopla el aire entre el plano (E) de eyección de los chorros de tinta y el cuerpo (1). 9. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que, para cada dispositivo de impresión, la velocidad del aire en la salida (9) de inyector es menor que 1/10 de la velocidad de los chorros de tinta (4, 40) o de las gotas de tinta. 10. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que, para cada dispositivo de impresión el aire soplado es seco. 11. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que, para cada dispositivo de impresión, el aire soplado es aire filtrado. 12. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que, para cada dispositivo de impresión, el inyector (9) de aire está fijado el cuerpo (1). 13. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según la reivindicación 12, en el que, para cada dispositivo de impresión, el inyector (9) de aire está insertado en una hendidura (13) formada en el cuerpo (1). 14. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones 1 a 11, en el que, para cada dispositivo de impresión, el inyector (9) de aire forma una parte integrante del cuerpo (1). 15. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones 1 a 14, en el que, para cada dispositivo de impresión, el flujo de aire desde el inyector de aire está entre 50 y 500 veces el volumen de la cavidad por minuto. 16. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones 1 a 15, en el que, para cada dispositivo de impresión, la velocidad del aire inyectado es igual al menos a 1/25 de la velocidad de eyección de la tinta. 17. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según una de las reivindicaciones 1 a 16, en el que, para cada dispositivo de impresión, el inyector (9) de aire comprende una cámara interna (90) adaptada para ser directamente conectada a un conducto (12) de entrada de aire y para expandir el aire y amortiguar la turbulencia del aire entrante. 18. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según la reivindicación 17, en el que el inyector (9) de aire comprende un canal interno (92) en el lado de salida de la cámara interna (90), que forma un conducto que tiene un perfil idéntico en toda su longitud (l), pero divergente en sección transversal desde la cámara interna hasta la salida (93) del inyector en la cavidad (5). 19. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según la reivindicación 18, en el que semiángulo de divergencia del conducto (92) es inferior a 10º. 20. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según la reivindicación 18 o 19, en el que el inyector de aire comprende una rendija (91) que conecta la cámara interna (90) con el conducto (92) y hace que el aire que se origina en la cámara sea aproximadamente laminar. 21. Cabezal (T) de impresión de múltiples chorros, de amplio formato, según la reivindicación 20, en el que dos placas finales (94, 95) cierran lateralmente la cámara interna (90), la rendija (91) y una parte del conducto (92) del inyector (9). 17 ES 2 365 953 T3 18 ES 2 365 953 T3 19 ES 2 365 953 T3 ES 2 365 953 T3 21 ES 2 365 953 T3 22 ES 2 365 953 T3 23 ES 2 365 953 T3 24 ES 2 365 953 T3 ES 2 365 953 T3 26 ES 2 365 953 T3 27 ES 2 365 953 T3 28 ES 2 365 953 T3 29