Método para desviar un chorro (2) de líquido, que comprende:

- formar un chorro (2) de salida de líquido conductor desde una boquilla (4) a una velocidad predeterminada (v) de una cámara presurizada a lo largo de una trayectoria hidráulica (A),

y

- desviar el chorro (2) por un campo eléctrico (E) mediante la movilización de cargas dentro del chorro (2); caracterizado por:

- generar el campo eléctrico (E), variable a lo largo de la trayectoria hidráulica (A), aplicando un potencial a una secuencia de varios electrodos (22, 24) de desviación a lo largo de la dirección de la trayectoria hidráulica (A), estando aislados los electrodos entre sí y formando un conjunto (20) que se extiende a lo largo de un plano (28) de electrodos paralelo a la trayectoria hidráulica (A) sobre una longitud (L) de la red;

en el que el potencial aplicado a cada electrodo (22, 24) en el conjunto (20) es variable y el potencial aplicado a todos los electrodos en el conjunto (20) es de un promedio temporal y espacial igual a cero.

Impresión mediante desviación de un chorro de tinta a través de un campo variable

5 Campo técnico

La invención está en el campo de la proyección de líquido que es diferente de manera inherente de las técnicas de atomización, y más particularmente de la producción controlada de gotitas calibradas, usadas por ejemplo para la impresión digital.

La invención se refiere particularmente a la desviación de un chorro de tinta, que permite la desviación selectiva de gotitas en relación con un flujo, para la que un campo de aplicación preferido pero no exclusivo es la impresión con chorro de tinta. El dispositivo y el método según la invención se refieren a cualquier sistema de producción de segmentos de líquido asíncrono en el campo del chorro continuo, en contraposición a las técnicas de gota según demanda.

Técnica anterior

El funcionamiento típico de una impresora de chorro continuo puede describirse de la siguiente forma: se mantiene a presión una tinta eléctricamente conductora en un depósito de tinta que forma parte de un cabezal de impresión que comprende un cuerpo. El depósito de tinta comprende particularmente una cámara que contendrá tinta que va a estimularse, y un alojamiento para un dispositivo de estimulación de tinta periódica. De dentro hacia afuera, la cámara de estimulación comprende al menos un paso de tinta a una boquilla calibrada perforada en una placa de boquilla: la tinta presurizada fluye a través de la boquilla, formando así un chorro de tinta que puede dividirse cuando se estimula; esta fragmentación forzada del chorro de tinta se induce normalmente en un punto denominado el punto de división de gotas por las vibraciones periódicas del dispositivo de estimulación ubicado en la tinta contenida en el depósito de tinta.

Las impresoras de chorro continuo de este tipo pueden comprender varias boquillas de impresión que operan simultáneamente y en paralelo, con el fin de aumentar el área superficial de impresión y por tanto la velocidad de impresión.

Partiendo del punto de división, el chorro continuo se transforma en una secuencia de gotas de tinta. Entonces se usa una variedad de medios para seleccionar las gotas que se dirigirán hacia un sustrato que va imprimirse o hacia un dispositivo de recuperación denominado comúnmente un canal. Por tanto, se usa el mismo chorro continuo para imprimir y para no imprimir el sustrato con el fin de obtener los patrones impresos requeridos.

La selección usada de manera convencional es la desviación electrostática de las gotas del chorro continuo: un primer grupo de electrodos cerca del punto de división y denominados electrodos de carga, transfiere selectivamente una carga eléctrica predeterminada a cada grupo. Todas las gotas en el chorro, algunas de las cuales se han cargado, pasa entonces a través de una segunda disposición de electrodos denominados los electrodos de desviación que generan un campo eléctrico que modificará la trayectoria de las gotas dependiendo de su carga.

Por ejemplo, la variante de chorro continuo desviado descrita en el documento US 3.596.275 (Sweet) consiste en 45 proporcionar una gran cantidad de voltajes para cargar gotas con una carga predeterminada, en un instante de aplicación sincronizado con la generación de gotas para controlar de manera precisa una gran cantidad de trayectorias de gotas. Según otra variante, la colocación de las gotitas en sólo dos trayectorias preferidas asociadas con dos niveles de carga da como resultado una tecnología de impresión con chorro continuo binario descrita en el documento US 3.373.437 (Sweet) .

Sin embargo, esta técnica tiene varias limitaciones:

- La polaridad del potencial aplicado al electrodo de desviación siempre tiene el mismo signo, lo que significa que el electrodo no puede protegerse mediante un aislante eléctrico para eliminar cualquier riesgo de cortocircuito entre el

55 chorro y el electrodo. Además, el generador de alto voltaje debe colocarse entonces adyacente a los componentes electrónicos que proporcionan protección eficaz frente a cortocircuitos, lo que es costoso.

- Las cargas eléctricas presentes en la superficie del chorro cerca del electrodo de carga se originan desde la placa de boquilla habitualmente conectada a tierra. La cinética del transporte de estas cargas a lo largo del chorro impone una fuerte restricción en las propiedades de la tinta, con conductividad mínima requerida.

- Es necesario tener una medición de la carga de las gotas y un servocontrol para sincronizar la aplicación de potenciales eléctricos para cargar las gotas con la señal que estimula la fragmentación controlada del chorro.

- Si se usan múltiples chorros, deben conectarse y controlarse individuamente los electrodos de carga situados cerca de cada chorro.

65. El tamaño de las gotas que pueden imprimirse es fijo, de modo que es imposible crear un intervalo continuo de tonos de gris en las imágenes impresas.

Otro enfoque consiste en fijar el potencial de carga y variar la señal de estimulación para mover la ubicación de división del chorro: la cantidad de carga portada por cada gota y por consiguiente la trayectoria de la gota serán diferentes, dependiendo de si la gota se forma cerca o lejos de un electrodo de carga común a todos los chorros. El conjunto de electrodos de carga puede ser más o menos complejo: en el documento US 4.346.387 (Hertz) se explora una gran cantidad de configuraciones. La principal ventaja de este enfoque es la simplicidad mecánica del bloque de electrodos, pero las transiciones entre dos niveles de desviación no pueden manejarse fácilmente: la transición desde un punto de división hasta el otro produce una serie de gotas con trayectorias intermedias no controladas.

Se han considerado soluciones para superar esta dificultad que comprenden una modulación de la longitud de división en el documento EP 0949077 (Imaje) , pero con una tolerancia mínima en la longitud de división (normalmente de algunas decenas de micrómetros) que es difícil de controlar; o el manejo de partes parcialmente cargadas del chorro con una longitud equivalente a la distancia que separa dos ubicaciones de división claramente definidas en el documento EP 1092542 (Imaje) , pero esto requiere el manejo de dos puntos de división y debe reducirse la frecuencia de generación de gotas útiles, con la producción de segmentos de chorro inutilizables.

Una alternativa a la desviación selectiva de gotas implica la desviación directa del chorro continuo, por ejemplo, por medio de un campo electrostático estático o variable.

Por ejemplo, el documento GB 1521889 (Thomson) da a conocer esta tecnología, con la desviación sustancial de un chorro haciendo que varíe la amplitud del campo electrostático, de modo que el chorro entra o sale de un canal según las necesidades de impresión. Sin embargo, el manejo de las transiciones es problemático: el chorro golpea el borde del canal y lo contamina. Esta técnica también tiene algunas de las mismas desventajas que el chorro continuo desviado clásico, concretamente que es imposible aislar los electrodos de desviación, y la restricción en la conductividad de la tinta.

Una variante descrita en el documento WO 88/01572 (Wills) consiste en desviar el chorro y amplificar su desviación por medio de un conjunto de electrodos al que se aplican impulsos de voltaje diferidos, con cambios de fase que dependen de la velocidad de avance del chorro; cuando la amplitud de desviación es suficiente, partes del chorro desviadas se separan de manera natural del chorro continuo y el extremo del chorro produce gotas que o bien se recogen en un canal o bien se proyectan a un medio que va a imprimirse. Aparte del hecho de que es imposible proteger los electrodos con un dieléctrico, puesto que todos los voltajes tienen la misma polaridad, una desventaja inherente a este principio es la necesidad de tener un servocontrol para sincronizar la aplicación de potenciales con la velocidad de avance del chorro. Además, la velocidad de avance del chorro en relación con los electrodos moviliza cargas desde la placa de boquilla lo que hace imposible dividir el chorro en el lado aguas arriba de la zona de desviación (zona de influencia de los electrodos) : una división en el chorro interrumpe la continuidad eléctrica del chorro y evita la transferencia de cargas.

En general, incluso para desarrollos recientes tales como los de la compañía Kodak para su generador de gotas basado en una técnica de estimulación por calor que permite regímenes de producción... [Seguir leyendo]

1. Método para desviar un chorro (2) de líquido, que comprende:

- formar un chorro (2) de salida de líquido conductor desde una boquilla (4) a una velocidad predeterminada (v) de una cámara presurizada a lo largo de una trayectoria hidráulica (A) , y

- desviar el chorro (2) por un campo eléctrico (E) mediante la movilización de cargas dentro del chorro (2) ;

caracterizado por:

- generar el campo eléctrico (E) , variable a lo largo de la trayectoria hidráulica (A) , aplicando un potencial a una secuencia de varios electrodos (22, 24) de desviación a lo largo de la dirección de la trayectoria hidráulica (A) , estando aislados los electrodos entre sí y formando un conjunto (20) que se extiende a lo largo de un plano (28) de

electrodos paralelo a la trayectoria hidráulica (A) sobre una longitud (L) de la red;

en el que el potencial aplicado a cada electrodo (22, 24) en el conjunto (20) es variable y el potencial aplicado a todos los electrodos en el conjunto (20) es de un promedio temporal y espacial igual a cero.

2. Método según la reivindicación 1, en el que el conjunto (20) comprende un número par de electrodos de desviación, y en que el potencial aplicado a dos electrodos (22i, 24i) adyacentes es de un promedio igual a cero.

3. Método según la reivindicación 1, en el que la salida de chorro (2) desde la boquilla (4) está conectada a tierra.

25 4. Método según la reivindicación 1, en el que la trayectoria hidráulica (A) está separada del plano (28) de electrodos una distancia (d) inferior o igual a dos veces la distancia (H) entre dos electrodos (22, 24) del conjunto (20) .

5. Método según la reivindicación 1, en el que el potencial aplicado a cada electrodo (22, 24) de desviación es sinusoidal con la misma frecuencia (F) , y cada electrodo tiene preferiblemente la misma dimensión (h) en el plano

(28) de electrodos.

6. Método según la reivindicación 5, en el que la longitud (L) del conjunto de electrodos es superior a la razón entre la velocidad de expulsión (v) y la frecuencia (F) del potencial aplicado, preferiblemente L ≥ 5 v/F.

35 7. Método para la desviación selectiva de segmentos de un chorro (2) continuo que incluye un método para desviar el chorro según la reivindicación 1 y aplicar una alteración al chorro (2) para dividir el chorro (2) y generar segmentos

(14) en un punto de división de chorro en el lado aguas arriba del campo eléctrico variable (E) de manera que los segmentos (14) de chorro se desvían de manera diferente dependiendo de su longitud (l) .

8. Método según la reivindicación 7, que incluye el apantallamiento (16) de la trayectoria hidráulica (A) en el punto de división, de manera que el campo eléctrico (E) no actúa en este punto.

9. Método según la reivindicación 7, en el que la longitud de los segmentos (14) generados es superior a la longitud

(L) del conjunto (20) de electrodos en la dirección de la trayectoria hidráulica (A) o inferior a la dimensión (H) que 45 separa dos electrodos (22, 24) a lo largo de la dirección de la trayectoria hidráulica (A) .

10. Método según la reivindicación 7, en el que la perturbación del chorro (2) se realiza por medio de la activación de medios piezoeléctricos situados a nivel de la cámara de líquido.

11. Método para generar una cortina de chorros de gotas que comprende la proyección simultánea independiente por una gran cantidad de boquillas (4) de chorro (2) , la producción de segmentos (14) mediante la alteración del chorro (2) y la desviación selectiva de los segmentos usando un método según una de las reivindicaciones 7 a 10, generando los segmentos (14b) no desviados gotas (12) a lo largo de la trayectoria hidráulica (A) .

55 12. Método de generación según la reivindicación 11, en el que los electrodos (20) que generan el campo eléctrico y/o el apantallamiento son comunes a todos los chorros.

13. Método de impresión con chorro de tinta que incluye la generación de gotas a lo largo de una trayectoria hidráulica desviada con respecto al chorro del que se derivan mediante el método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12 y la recogida de segmentos de chorro desviados por el campo eléctrico.

14. Dispositivo para la desviación selectiva de gotas de líquido conductor, que comprende:

- un depósito de líquido presurizado que comprende al menos una boquilla (4) de expulsión de líquido con el fin de

65 formar un chorro (2) continuo de líquido conductor a lo largo de una trayectoria hidráulica (A) dada por el eje de la boquilla (4) ,

- medios para alterar el chorro (2) y dividirlo en un punto de división de chorro;

caracterizado por: 5

- un conjunto (20) que comprende una secuencia de varios electrodos (22, 24) de desviación que se extiende a lo largo de un plano (28) de electrodos, y colocado en el lado aguas abajo del punto de división, estando colocados los electrodos en secuencia uno tras otro y aislados entre sí en la dirección de la trayectoria hidráulica (A) , y

- medios para aplicar un potencial variable a cada electrodo (22, 24) , estando adaptados los medios de modo que el potencial aplicado a la red (20) de electrodos es de un promedio temporal y espacial igual a cero, de manera que el chorro (2) se desvía de su trayectoria hidráulica (A) por el campo creado aplicando el potencial a los electrodos (20) , siendo variable dicho campo a lo largo de la trayectoria hidráulica (A) .

15. Dispositivo según la reivindicación 14, en el que la distancia entre la trayectoria hidráulica (A) y la red (20) de electrodos es menor que o igual a dos veces la distancia (H) entre dos electrodos adyacentes en la red (20) .

16. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 14 ó 15, que también comprende una película (40) aislante en la red (20) de electrodos. 20

17. Dispositivo según la reivindicación 14, en el que la red (20) comprende un número par de electrodos y los medios están adaptados para aplicar un potencial con un cambio de fase de 180º entre dos electrodos consecutivos.

18. Dispositivo según la reivindicación 14, que comprende medios de apantallamiento que se extienden a lo largo de 25 la trayectoria del chorro partiendo del punto de división.

19. Dispositivo según la reivindicación 14, que incluye una pluralidad de boquillas que permiten que se produzca una cortina de chorros, siendo único el conjunto (20) de electrodos para la cortina de chorros.

20. Dispositivo según la reivindicación 14, en el que los medios para alterar el chorro incluyen un actuador piezoeléctrico a nivel de cada cámara.

21. Cabezal de impresión que incluye un dispositivo según la reivindicación 14 y medios para recoger la tinta del chorro desviado.