Sistema y método para limpiar una placa de boquillas.

Sistema (200) para limpiar la placa de boquillas (302) de un cabezal de impresión (300) en un sistema de impresión por inyección de tinta,

comprendiendo el sistema (200) :

- una primera superficie (111) que está debajo de y es paralela a la placa de boquillas (302) a una distancia D1 de la placa de boquillas;

- una primera ranura (101) dentro de dicha primera superficie (111) para proporcionar, bajo una primera presión P1 que es superior a la presión atmosférica, un primer flujo laminar (310) de líquido limpiador entre dicha primera superficie (111) y la placa de boquillas (302) del cabezal de impresión (300);

- un cepillo (130) dentro de dicha primera superficie (111) para cepillar la placa de boquillas (302) y a través del cual pasa el primer flujo laminar (310) de líquido limpiador para extraer restos de la placa de boquillas (302);

- una segunda ranura (102) dentro de dicha primera superficie (111) para drenar una primera parte (311) del primer flujo laminar (310) del líquido limpiador mediante una segunda presión P2 que es inferior a la presión atmosférica;

- un mecanismo para llevar a cabo la traslación del sistema (200) de manera paralela a la placa de boquillas (302) del cabezal de impresión para proporcionar una acción de cepillado;

caracterizándose el sistema porque comprende adicionalmente :

- un sistema de pretensamiento (131) para empujar el cepillo (131) hacia la placa de boquillas (302) del cabezal de impresión (300);

- una segunda superficie (212) que está debajo de y es paralela a la placa de boquillas (302) a una distancia D2 de la placa de boquillas (302), siendo dicha distancia D2 inferior a la distancia D1;

- una tercera ranura (203) dentro de dicha segunda superficie (212) que se extiende paralelamente a la placa de boquillas (302) y que es elevada con respecto a la primera superficie (111) para drenar una segunda parte (312) del primer flujo laminar (310) del líquido limpiador mediante una tercera presión P3 que es inferior a la presión P2.

Sistema y método para limpiar una placa de boquillas

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención hace referencia a sistemas de impresión por inyección de tinta. Más en particular, la presente invención hace referencia a un mecanismo para limpiar un cabezal de impresión. 1.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la impresión por inyección de tinta se utiliza un cabezal de impresión que cuenta con una placa de boquillas en la que se encuentra un sistema de boquillas. Las boquillas expulsan pequeñas gotitas de tinta para formar una imagen 15 sobre un sustrato imprimible.

Los sistemas de impresión por inyección de tinta se emplean en una gran variedad de aplicaciones tales como las impresoras para casa y para oficina y la impresión de fotografías, pero también en impresión industrial, incluyendo la impresión de pósters, cartelería, embalajes, la impresión transaccional, etc.

Investigaciones recientes se han centrado en la mejora de las tintas con el fin de mejorar la claridad y el contraste de una imagen impresa. Se han desarrollado tintas con base de pigmento para proporcionar una impresión más rápida con negros más oscuros y colores más intensos. Estas tintas con base de pigmento tienen un contenido en sólidos más elevado que las anteriores tintas con base de colorante. Ambos tipos de tinta se secan rápidamente, lo que permite que los mecanismos de impresión por inyección de tinta formen imágenes de gran calidad.

Un problema reconocido que presentan las impresoras de inyección de tinta es que las boquillas por las que se eyecta la tinta sobre el sustrato imprimible pueden quedar taponadas por la obstrucción de tinta dentro de las boquillas y sobre el cabezal de impresión. Esto puede deberse a la evaporación del disolvente de la tinta en la ubicación de la boquilla, lo que deja tras de sí aglomeraciones de partículas de pigmento que obstruyen la boquilla. Esto hace que ciertas boquillas queden inoperables y se traduce en una peor calidad de impresión por la introducción de bandas y estriaciones.

En algunas aplicaciones industriales, la velocidad de impresión requerida es tan alta que no se puede depender de la evaporación de un disolvente o del agua para el secado de las tintas. En ese caso, una solución consistiría en el uso de tintas curables por UV. Estas tintas curables por UV permiten una rápida solidificación al exponerlas a lámparas de curado por UV de alta intensidad. Un problema que puede suceder con este sistema es que la luz difusa de la fuente de curado por UV puede llegar a la placa de boquillas y puede ocasionar la solidificación de la tinta curable por UV cerca de las boquillas, lo que afectaría a la dirección en la que se eyectan las gotitas y a veces obstruiría las boquillas.

Otras causas de obstrucción pueden ser polvo procedente de tinta seca o de fibras de soporte (por ejemplo, fibras de papel) , o partículas sólidas dentro de la propia tinta.

El uso de boquillas más pequeñas, lo que permite aumentar la resolución y la calidad de imagen de la impresión, agrava el problema de obstrucción.

Hay una serie de soluciones de la técnica anterior para reducir el problema de obstrucción. Estas soluciones pueden usarse por separado o en conjunción.

Un primer método de la técnica anterior utiliza una unidad de tapadura. Durante periodos no operacionales, el cabezal de impresión puede aislarse de los contaminantes mediante un cerramiento hermético. Además, esto evita que la tinta se seque. La unidad de tapadura consiste habitualmente en una junta de caucho colocada alrededor del sistema de boquillas.

Un segundo método de la técnica anterior hace uso de una acción de escupir. Mediante el disparo periódico de un gran número de gotas de tinta por cada boquilla al interior de un receptáculo para tinta sobrante, se eliminan las obstrucciones de las boquillas. Este proceso puede focalizarse en aquellas boquillas identificadas como obstruidas, aunque durante la operación de escupir normalmente se actúan todas las boquillas.

Un tercer método de la técnica anterior emplea un purgado asistido por vacío. Con el fin de desatascar boquillas parcial o totalmente taponadas, durante una operación especial se lleva a cabo un ciclo de impresión mientras se aplica vacío en el exterior de las boquillas. Esto ayuda a desatascar y limpiar las boquillas. El purgado se realiza habitualmente cuando el cabezal de impresión se encuentra dentro de una unidad de tapadura, ya que esta unidad

puede proporcionar un buen sellado alrededor del sistema de boquillas para generar el vacío.

Un cuarto método de la técnica anterior hace uso de la aplicación de líquidos limpiadores. Mediante la aplicación de una tinta de líquido limpiador a la placa de boquillas, se disuelve el residuo existente sobre la placa de boquillas o dentro de las boquillas y consigue limpiarse el cabezal de impresión. En la publicación EP-1 018 430, de Eric Johnson et al. y cuya fecha de prioridad es , se encuentra un ejemplo de un método así.

Otro método más de la técnica anterior utiliza una escobilla. Antes y durante la impresión, el cabezal de impresión por inyección de tinta se limpia periódicamente con una escobilla elastomérica, que elimina los restos de tinta, el polvo de papel y demás impurezas.

Es sabido que existen distintas combinaciones de múltiples técnicas para limpiar cabezales de impresión por inyección de tinta.

Por ejemplo, en la publicación US 6.241.337, de Ravi Sharma, con fecha de prioridad , se realiza una limpieza con escobilla en combinación con vibraciones y la aplicación y extracción de un líquido limpiador. Una desventaja de este método es que la combinación de la acción de limpieza con escobilla con las vibraciones ha resultado ser abrasiva para la placa de boquillas. Esto acorta la vida del cabezal de impresión.

En la publicación US 5.557.306, de Tohru Fukushima y cuya fecha de prioridad es , se desprende tinta de la placa de boquillas y después se cepilla y limpia la placa con escobilla. El deterioro de la placa de boquillas debido a la acción de limpieza es considerable.

El sistema descrito en la publicación US 6.164.754, de Daisaku Ide, con fecha de prioridad , prescinde del uso de una escobilla plana al utilizar un elemento elástico de limpieza que encaja perfectamente en una acanaladura longitudinal del cabezal de impresión y en el que se encuentra la sección de boquillas. Esto arroja un resultado poco satisfactorio porque el elemento elástico de limpieza puede dañar el cabezal de impresión mientras limpia las boquillas con escobilla.

Las características técnicas que están diseñadas para limpiar y proteger un cabezal de impresión normalmente están ubicadas en una estación de servicio dentro de la estructura del plotter. El mantenimiento del cabezal de impresión tiene lugar moviendo el cabezal de impresión hasta la estación de mantenimiento. Un ejemplo de tal estación de servicio puede encontrarse en la publicación US 6.193.353, de Juan Carles Vives y cuya fecha de prioridad es , en la que se describe una combinación de funciones de limpieza con escobilla, tapadura, escupir y purgado.

Un documento relevante de la técnica anterior en relación con la presente solicitud se encuentra en el documento US 6.869.161, de Paul Wouters, con fecha de prioridad . Este documento da a conocer un método para limpiar la placa de boquillas de un cabezal de impresión por inyección de tinta proporcionando un líquido limpiador a la placa de boquillas, cepillando la placa de boquillas mediante un cepillo en presencia del líquido limpiador y, posteriormente, extrayendo el líquido limpiador con los residuos mediante vacío.

El anterior método de la técnica anterior resuelve muchos de los inconvenientes de las otras técnicas de la técnica anterior porque es poco agresivo con la placa de boquillas y evita el deterioro de la placa de boquillas.

No obstante, un problema que presenta este método de la técnica anterior es que el vacío no es capaz de extraer todo el líquido limpiador. Por ende, el líquido limpiador excedente y los residuos pueden ensuciar la estación de limpieza y el cabezal de impresión.

Por lo tanto, se requiere un método mejorado que presente las ventajas del método descrito en la patente publicada US 6.869.161 y que evite que se derrame el líquido limpiador excedente.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Las desventajas de los métodos de la técnica anterior se corrigen mediante un sistema de limpieza según la reivindicación independiente 1.

Según esta reivindicación, se proporciona una primera ranura en una primera superficie horizontal del sistema de limpieza... [Seguir leyendo]

1. Sistema (200) para limpiar la placa de boquillas (302) de un cabezal de impresión (300) en un sistema de 5 impresión por inyección de tinta, comprendiendo el sistema (200) :

- una primera superficie (111) que está debajo de y es paralela a la placa de boquillas (302) a una distancia D1 de la placa de boquillas;

- una primera ranura (101) dentro de dicha primera superficie (111) para proporcionar, bajo una primera presión P1 que es superior a la presión atmosférica, un primer flujo laminar (310) de líquido limpiador entre dicha primera superficie (111) y la placa de boquillas (302) del cabezal de impresión (300) ;

- un cepillo (130) dentro de dicha primera superficie (111) para cepillar la placa de boquillas (302) y a través del cual pasa el primer flujo laminar (310) de líquido limpiador para extraer restos de la placa de boquillas (302) ;

- una segunda ranura (102) dentro de dicha primera superficie (111) para drenar una primera parte (311) del

primer flujo laminar (310) del líquido limpiador mediante una segunda presión P2 que es inferior a la presión 15 atmosférica;

- un mecanismo para llevar a cabo la traslación del sistema (200) de manera paralela a la placa de boquillas

(302) del cabezal de impresión para proporcionar una acción de cepillado; caracterizándose el sistema porque comprende adicionalmente :

- un sistema de pretensamiento (131) para empujar el cepillo (131) hacia la placa de boquillas (302) del cabezal de impresión (300) ;

- una segunda superficie (212) que está debajo de y es paralela a la placa de boquillas (302) a una distancia D2 de la placa de boquillas (302) , siendo dicha distancia D2 inferior a la distancia D1;

- una tercera ranura (203) dentro de dicha segunda superficie (212) que se extiende paralelamente a la placa de boquillas (302) y que es elevada con respecto a la primera superficie (111) para drenar una segunda parte

(312) del primer flujo laminar (310) del líquido limpiador mediante una tercera presión P3 que es inferior a la presión P2.

2. Sistema según la reivindicación 1, en el que la primera ranura (101) proporciona adicionalmente un segundo flujo laminar (314) entre la primera superficie (111) de la estación de limpieza y la placa de boquillas (302) del cabezal de impresión y que fluye en un sentido que es opuesto al primer flujo laminar para arrastrar residuos de la placa de boquillas hacia la parte delantera de la estación de limpieza (200) donde son recogidos en una cubeta colectora (315) .

3. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicho cepillo (130) se compone de 35 politetrafluoroetileno, polipropileno, poliuretano, poliéster, aramida, celulosa, viscosa o nylon.

4. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la velocidad de la traslación es de entre 0, 001 y 0, 1 m/s.

5. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la distancia D1 se encuentra en el intervalo de 0, 2 mm a 6, 0 mm y que la distancia D2 se encuentra en el intervalo de 0, 1 mm a 5, 9 mm.

6. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la presión P1 es superior a la presión

atmosférica en un intervalo de 0, 1 bar a 6, 0 bar. 45

7. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la presión P2 es inferior a la presión atmosférica en un intervalo de 0, 05 bar a 0, 25 bar y que la presión P3 es inferior a la presión atmosférica en un intervalo de 0, 05 bar a 0, 5 bar.

8. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el sistema de pretensamiento (131) empuja el cepillo hacia la placa de boquillas con una fuerza en el intervalo de 0, 1 N a 50, 0 N.

9. Sistema según la reivindicación 8, en el que el sistema de pretensamiento (131) empuja el cepillo hacia la placa

de boquillas con una fuerza en el intervalo de 0, 1 N a 5, 0 N. 55

10. Impresora de inyección que comprende un sistema para limpiar la placa de boquillas (302) de un cabezal de impresión (300) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Método para limpiar una placa de boquillas (302) de un cabezal de impresión (300) en un sistema de impresión por inyección de tinta, comprendiendo el método los pasos de :

- proporcionar, bajo una primera presión P1 que es superior a la presión atmosférica, por una primera ranura

(101) en una primera superficie (111) que está debajo de y es paralela a la placa de boquillas (302) de la impresora a una primera distancia D1, un primer flujo laminar (310) de líquido limpiador entre dicha primera superficie (111) y la placa de boquillas (302) ;

- pasar dicho primer flujo laminar (310) a través un cepillo (130) dentro de la primera superficie (111) para recoger residuos;

- drenar, bajo una segunda presión P2 que es inferior a la presión atmosférica, una primera parte (311) de

dicho primer flujo laminar (310) por una segunda ranura (102) en dicha primera superficie (111) ;

- llevar a cabo una traslación del cabezal de impresión (300) con respecto al cepillo (130) para obtener una

acción de cepillado;

5 caracterizándose el sistema porque comprende los pasos adicionales de :

- pretensar el cepillo (130) hacia la placa de boquillas (302) usando un sistema de pretensamiento (131) ;

- drenar, bajo una tercera presión P3 que es inferior a la segunda presión P2, una segunda parte (312) de dicho

primer flujo laminar (310) por una tercera ranura (203) en una segunda superficie (212) que está debajo de y es

paralela a la placa de boquillas (302) de la impresora a una segunda distancia D2 (D2<D1) .

10

12. Método según la reivindicación 12, que comprende adicionalmente los pasos de :

- proporcionar, bajo dicha primera presión P1, un segundo flujo laminar (314) entre dicha primera superficie

(111) y la placa de boquillas (302) en un sentido que es opuesto al primer flujo laminar (130) para arrastrar

residuos sueltos que descansan sobre la placa de boquillas (302) ;

15 - recoger el segundo flujo laminar (314) en una cubeta colectora (315) .