MX2013014522A - Dispositivo de impresion por inyeccion de tinta. - Google Patents

Abstract

Se describe un dispositivo de impresión por chorro de tinta, dicho dispositivo comprende una primera reserva diseñada para contener un primer volumen de fluido de impresión a una primera altura con respecto a un plano de referencia, un sistema de suministro para forzar el fluido de impresión hacia la primera reserva y una segunda reserva diseñada para contener un segundo volumen de fluido de impresión a una segunda altura con respecto al plano de referencia. La segunda altura es menor que la primera altura por un valor. El dispositivo también comprende un conducto diseñado para recibir el fluido de impresión de la primera reserva y transportarlo hacia la segunda reserva y un plano de extracción en el cual yacen las unidades de extracción. El plano de extracción se arregla en una posición más alta que el promedio de la primera altura y la segunda altura, para generar una contrapresión en las unidades de extracción. La tasa de flujo del fluido de impresión está entre aproximadamente 5 y aproximadamente 10 veces la tasa de flujo máxima que se puede extraer de dichas unidades de extracción. El fluido de impresión puede ser una tinta para cerámica.

Description

DISPOSITIVO PARA IMPRESIÓN POR INYECCIÓN DE TINTA La presente invención se relaciona con un dispositivo de impresión, por ejemplo, para imprimir una superficie de vidrio o una superficie de cerámica por medio de cabezales de chorro de tinta, en particular cabezales de chorro de tinta térmico y/o piezoeléctricas.

Se conocen dispositivos para imprimir superficies, por ejemplo, superficies de cerámica, por medio de tintas para cerámica. Las tintas para cerámica son sistemas distintos que comprenden pigmentos sólidos suspendidos en líquido. Los pigmentos usados en este campo son generalmente óxidos o sales inorgánicas que se caracterizan no'sólo por propiedades cromáticas, sino también por una estabilidad térmica muy alta capaz de soportar encendido a las altas temperaturas (800-1200° C) que son comunes en el proceso de cerámica. Comúnmente, las tintas para cerámica conocidas tienen una alta densidad, de más de aproximadamente 4-5 g/cm3, mucho mayor que la densidad (comúnmente de 1-2 g/cm3) de un pigmento orgánico usado en impresoras de chorro de tinta convencionales.

EP 2,093,065 describe un sistema para suministrar tintas para impresoras.

El Solicitante ha notado que el uso de tintas para cerámica tiene problemas de sedimentación en dichas tintas en el sistema de impresión, este fenómeno vuelve al sistema de impresión inservible.

El Solicitante ha considerado el problema de sedimentación. De acuerdo con el Solicitante, el problema de sedimentación se puede resolver al circular la tinta en un circuito con una tasa de flujo de fluido alta y estable.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un dispositivo de impresión por chorro de tinta, dicho dispositivo comprende una primera reserva que contiene un primer volumen de fluido de impresión a una primera altura con respecto a un plano de referencia, un sistema de suministro para forzar el fluido de impresión hacia dicha primera reserva, una segunda reserva que contiene un segundo volumen de fluido de impresión a una segunda altura con respecto a dicho plano de referencia, donde dicha segunda altura es menor que dicha primera altura por un valor, un conducto que recibe el fluido de impresión desde dicha primera reserva y transporta el fluido de impresión hacia la segunda reserva, un plano de expulsión en el cual yacen unidades de extractor, donde dicho plano de extracción se arregla en una posición que es mayor que el promedio de dicha primera altura y dicha segunda altura, para generar una contrapresión en las unidades de extractor, donde una tasa de flujo de dicho fluido de impresión dentro del conducto es mayor a la tasa de flujo máxima que se puede extraer de dichas unidades de extractor, donde la tasa de flujo del fluido de impresión es de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 10 veces la tasa de flujo máxima que se puede extraer de dichas unidades de extractor. El fluido de impresión puede ser una tinta para cerámica con una densidad alta, por ejemplo, de más de aproximadamente 4 g/cm3 o 5 g/cm3.

Preferiblemente, la diferencia en altura entre la primera altura y la segunda altura es de entre aproximadamente 10 mm y aproximadamente 1000 mm.

Preferiblemente, el plano de extracción se arregla en una posición más alta que el promedio de la primera altura y la segunda altura por un valor de entre aproximadamente 30 mm y aproximadamente 100 mm para generar la contrapresión correspondiente en las unidades de extractor.

Preferiblemente, la primera y segunda reservas son reservas de vertedero o de exceso.

Preferiblemente, la primera reserva comprende un fondo y una superficie libre a una altura del fondo, la segunda reserva comprende un fondo una superficie libre a una altura del fondo, la altura entre el fondo y la superficie libre de la primera reserva es mayor que la altura entre el fondo y la superficie libre de la segunda reserva y el fondo de la primera reserva y el fondo de la segunda reserva yacen en el mismo plano horizontal.

Preferiblemente, la primera reserva comprende un fondo y una superficie libre a una altura del fondo, y la segunda reserva comprende un fondo y una superficie libre a una altura del fondo, las alturas desde el fondo son las mismas y el fondo de la segunda reserva está a una altura menor que el fondo de la primera reserva.

Preferiblemente, la primera reserva comprende una salida de descarga y la segunda reserva comprende una salida de descarga, las salidas de descarga están en comunicación en fluido entre sí.

De acuerdo con modalidades preferidas, el dispositivo también comprende un recipiente para contener un volumen de fluido de impresión, por ejemplo, tinta, y para recolectar fluido de impresión descargado por lo menos desde el conducto.

Preferiblemente, el dispositivo también comprende un recipiente para contener un volumen de fluido de lavado para enjuagar por lo menos la reserva y el conducto.

Preferiblemente, el dispositivo también comprende una pluralidad de cabezales de chorro de tinta térmicos, cada uno de los cabezales comprende un contenedor de fluido de impresión, una unidad de extractor con una placa de boquilla, una tubería de suministro/vaciado de fluido conectada al conducto y una tubería de salida, y el contenedor no contiene cuerpos tipo esponja o similares.

Preferiblemente, el dispositivo también comprende una pluralidad de módulos, cada módulo comprende dos o más unidades de extractor, un circuito imp eso y un cabezal para definir un solo volumen para contener fluido de impresión para las unidades de extractor, y el cabezal se diseña para conectarse en comunicación de fluido con el conducto y para recibir fluido de impresión desde el conducto.

Preferiblemente, cada cabezal de cada módulo comprende una pluralidad de chimeneas diseñadas para acoplar de forma sellada dentro de aperturas correspondientes del conducto.

Preferiblemente, el conducto comprende dos tuberías paralelas conectadas por una junta en forma de U.

El dispositivo preferiblemente también comprende una serie de tuberías de conexión que forman un circuito hidráulico para circulación continua del fluido de impresión dentro del conducto a una velocidad ajustable.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, un módulo para un dispositivo de chorro de tinta se proporciona, dicho módulo comprende dos o más unidades de extractor, un circuito impreso, un soporte de cabezal y un cabezal para definir un solo volumen para contener fluido de impresión para unidades de extractor, donde el cabezal se diseña para conectarse en comunicación de fluido con un conducto y para recibir fluido de impresión del conducto. ?? módulo puede formar parte del dispositivo antes mencionado.

Preferiblemente, el módulo comprende dos filas de unidades de extractor, donde las unidades de extractor de una fila se escalonan con respecto a las unidades de extractor de la otra fila.

Preferiblemente, el cabezal comprende una pluralidad de chimeneas diseñadas para acoplar de forma sellada dentro de aperturas correspondientes del conducto.

De acuerdo con las modalidades preferidas, el soporte de cabezal comprende grafito.

De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, un método para suministrar un dispositivo de impresión de chorro de tinta con un fluido de impresión se proporciona, dicho método comprende: - suministrar, con fluido de impresión, una primera reserva diseñada para contener un primer volumen de fluido de impresión a una primera altura con respecto a un plano de referencia; - suministrar el fluido de impresión desde la primera reserva por medio de un conducto a un plano de extracción en el cual yacen las unidades de extractor; - suministrar el fluido de impresión desde el conducto a una segunda reserva diseñada para contener un segundo volumen de fluido de impresión a una segunda altura con respecto al plano de referencia; donde la segunda altura es menor que la primera altura por un valor para obtener un flujo de fluido de impresión entre la primera reserva y la segunda reserva, donde la tasa de flujo de fluido de impresión dentro del conducto es mayor que la tasa de flujo máxima que se puede extraer de dichas unidades de extractor, la tasa de flujo del fluido de impresión es de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 10 veces la tasa de flujo máxima que se puede extraer de las unidades de extractor.

Preferiblemente, el fluido de impresión circula continuamente dentro del conducto a una velocidad ajustable. El fluido de impresión puede ser una tinta para cerámica con una alta densidad, por ejemplo, de más de aproximadamente 4 g/cm3 o 5 g/cm3.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, un método para suministrar un dispositivo de chorro de tinta con un fluido de impresión se describe, donde un plano de extracción se arregla en una posición más alta que el promedio de una primera altura y una segunda altura, para generar una contrapresión a las unidades de extractor.

La invención se volverá completamente clara por la descripción detallada que sigue, proporcionada por medio de un ejemplo no limitativo que se leerá con referencia a las figuras adjuntas en las cuales: - La figura 1 a y 1 b muestran esquemáticamente los pasos de relleno de tinta en una primera modalidad del dispositivo de acuerdo con la invención.

- La figura 2 muestra el mismo dispositivo en una configuración de trabajo de estado estable; - La figura 3 muestra el mismo dispositivo en una configuración de descarga de tinta; -La figura 4a, figura 4b y figura 4c muestran el mismo dispositivo en una configuración de enjuague; - La figura 5 muestra el mismo dispositivo en una configuración de descarga de fluido de enjuague después del plazo de enjuague; - La figura 6a, figura 6b y figura 6c muestran un cabezal de impresión vista desde varios ángulos y en sección transversal; - La figura 7a, figura 7b, figura 7c y figura 7d muestran un segundo módulo de acuerdo con un aspecto de la invención; - La figura 8 es una vista en explosión de una pluralidad de módulos asociada con un conducto de transporte de tinta, - La figura 9 es una sección en explosión similar a la figura 8; y - La figura 10 es una sección transversal a través de los módulos y los conductos de acuerdo con la figura 9.

El dispositivo en su totalidad se denota por el número de referencia 1.

Preferiblemente, el dispositivo de acuerdo con la presente invención permite realizar por lo menos una de las funciones siguientes: - suministrar uno o más conductos en los cuales se conectan cabezales de impresión; - crear dentro del conducto una contrapresión que se puede ajustar por medio de las posiciones relativas de dos superficies libres y el nivel de las placas de boquilla, adecuadas para asegurar la operación correcta de los cabezales; - mantener la tinta en constante circulación dentro del conducto a una velocidad ajustable de modo que la tasa de flujo en el conducto es mayor que la tasa de flujo máxima que se puede ejercer desde todos los cabezales simultáneamente; - rellenar el conducto y los cabezales conectados con tinta y vaciarlas; - enjuagar, por medio de un fluido especial, todo el sistema, que incluye el conducto, los cabezales conectados y todo el circuito hidráulico conectado.

Como se muestra de la figura 1 a a la figura 5, el dispositivo 1 comprende un conducto 2, una pluralidad de cabezales de impresión 3, una primera reserva 4 para mantener un primer nivel de fluido de impresión (comúnmente tinta), una segunda reserva 5 para mantener un segundo nivel de fluido de impresión, un primer recipiente 6 que contiene el fluido de impresión, un segundo recipiente 7 que contiene fluido de enjuague, un tercer recipiente 8 que recolecta el fluido de residuo, una pluralidad de válvulas V, una bomba 9, una serie de tuberías de conexión (no identificadas individualmente) que forman un circuito hidráulico y que forman una conexión de fluido para los componentes antes mencionados, como será aparente por las figuras adjuntas y la siguiente descripción detallada.

Las válvulas se indican al arreglar de forma opuesta triángulos y se identifican por la letra V seguida de un número. De acuerdo con los símbolos usados de forma convencional, las válvulas abiertas (a través de las cuales fluye el fluido) se indican por pequeños triángulos negros, mientras que las válvulas cerradas (donde se interrumpe el fluido) se identifican por pequeños triángulos blancos. Una válvula de dos vías se representa por dos triángulos arreglados de forma opuesta, mientras que una válvula de tres vías se representa por medio de tres triángulos que convergen hacia una esfera.

La primera reserva 4 es preferiblemente una reserva del tipo de exceso o vertedero. Puede asumir cualquier forma, pero preferiblemente comprende un volumen contenedor de fluido 41 y un volumen de descarga 42 para transportar de forma descendente el fluido de exceso que fluye por él. Favorablemente, la primera reserva 4 puede tener una forma cilindrica y el volumen de descarga 42 podría tener forma de una copa cilindrica central (con un fondo abierto) que recibe fluido de exceso que fluye por borde superior de la copa.

H4 indica la altura entre una superficie de referencia RS y la superficie libre IS4 del fluido dentro de la reserva 4. La superficie libre IS4 del fluido se determina por la altura del borde de la copa con respecto al fondo de la primera reserva 4. De hecho, el fluido dentro de la primera reserva 4 puede alcanzar sólo el borde de la copa. Más allá de este borde, fluye por dentro de la copa y después fluye fuera de la salida de descarga de la primera reserva. En la figura 1a, la superficie de referencia RS es la superficie en la cual yace el fondo de la primera reserva 4. En otras modalidades no mostradas, la superficie de referencia puede ser cualquier superficie plana que es paralela al plano de la superficie libre de la primera reserva, que está más cerca (por lo tanto más alto) o más lejos (por lo tanto más abajo) con respecto al fondo de la primera reserva 4.

La segunda reserva 5 tiene preferiblemente una forma similar a la de la primera reserva 4 y por lo tanto una descripción detallada de la misma no se repetirá. Partes correspondientes se indicarán por números de referencia correspondientes (que reemplazan el número 4 con el número 5).

En la modalidad mostrada de la figura 1a a la figura 5, el fondo 51a de la segunda reserva 5 está substancialmente a la misma altura que el fondo 41 a. Sin embargo, preferiblemente, la altura H4 es mayor que la altura H5 por la cantidad h.

En otra modalidad (no mostrada), la primera reserva 4 tiene la misma forma y las mismas dimensiones que la segunda reserva 5. Por lo tanto, la altura de la superficie libre con respecto al fondo es la misma en ambas reservas 4 y 5. En esta modalidad (no mostrada), el fondo 51 a de la segunda reserva 5 está a una altura menor que el fondo 41 a de la primera reserva 4. Por lo tanto, también en este caso, una diferencia de altura o diferencia en niveles igual a h se forma entre las dos superficies libres IS4 e IS5.

El valor de h depende de diferentes parámetros, que incluyen las características de esa parte del circuito hidráulico que yace entre la primera reserva 4 y la segunda reserva 5, que pasa a través de los cabezales. El valor de h también puede depender en las características químicas/físicas del fluido de impresión, en particular, por ejemplo, su densidad y su viscosidad. Los parámetros que influyen en su geometría y las características del circuito hidráulico son, por ejemplo, la longitud de las tuberías, su sección, la longitud y la sección del conducto, y la resistencia de flujo del fluido de impresión de los materiales usados para los varios componentes del circuito hidráulico. El valor de h, como será aparente más adelante, ayuda a determinar la tasa de flujo de fluido en el circuito en combinación con las características de la bomba. Preferiblemente, la diferencia h es de entre aproximadamente 10 mm y aproximadamente 1000 mm con una tinta que tiene una densidad de entre aproximadamente 0.8 y 1 .3 g/cm3 y una viscosidad de entre aproximadamente 2 y 15 cP (centipoise).

Preferiblemente, la tinta tiene una densidad de entre aproximadamente 1.1 y 1 .22 g/cm2 y una viscosidad de entre aproximadamente 7 y 1 1 cP (centipoise).

La densidad que varía entre 0.8 y 10 g/cm3 se refiere a tintas con base en solvente.

Para la misma geometría, mientras más viscosa sea la tinta, más alto debe ser el valor de h.

Ya que la bomba 9 tiene una tasa de flujo substancialmente constante, el valor de h determina la tasa de flujo del fluido dentro del dispositivo. La tasa de flujo de la bomba 9 debe ser preferiblemente mayor a la tasa de flujo determinada por la diferencia h, de otra manera las reservas 4 y 5, durante los pasos de impresión donde se usó tinta, se vaciarían y las superficies libres no se mantendrían. La tasa de flujo de la tinta es muy importante porque una tasa de flujo baja o en cualquier caso una tasa de flujo insuficiente sería responsable de diferencias no deseadas en contrapresión en diferentes puntos a lo largo del conducto 2. Por el contrario, estas diferencias (o bajas) en la contrapresión en la tubería deben ser menores a aproximadamente 1 cm de columna de agua. De esta manera, todos los cabezales son suministrados de manera uniforme.

Otro valor muy importante es la altura k entre el plano de extracción AS, a saber, el plano en el cual yacen las unidades de activación 33 (o más específicamente las unidades de extracción o placas de boquilla) de los cabezales de impresión 3 (mostradas en la figura 6) y el valor promedio de H4 y H5. De hecho, para que los extractores de los cabezales funcionen de forma adecuada, es necesario asegurar, por ejemplo, una contrapresión equivalente a entre aproximadamente 3 cm y 10 cm de columna de agua para una tinta con una densidad de entre 0.8 y 1.3 g/cm3 y una viscosidad de entre 2 y 15 cP (centipoise). Esta contrapresión es tal que por un lado evita el desperdicio no deseado de tinta de las boquillas mientras que por otro lado no debe tener un valor demasiado alto, pues no sería posible rellenar los extractores.

Con un valor adecuado de k, es posible usar cabezales sin cuerpos similares a esponjas que se usan generalmente para evitar el goteo de tinta de los cabezales. El hecho de que los cabezales no tengan cuerpos similares a esponjas significa que es posible vaciar substancialmente la totalidad de la tinta de dentro de los cabezales, lo que evita que las partículas de pigmento se depositen en el fondo de los cabezales y afecten de manera adversa la operación de las mismas al bloquear las boquillas de extracción de tinta. Otra ventaja que ocurre por la ausencia de cuerpos similares a esponjas es que el bloqueo de los mismos cuerpos similares a esponjas se evita, dicho bloqueo ocurre gradualmente después de cierto número de ciclos operativos. Otra ventaja que surge de la ausencia de cuerpos similares a esponjas es que evita el riesgo de incompatibilidad entre el material de los cuerpos similares a esponjas y la tinta (que pueden estar basados en solventes que son particularmente agresivos con respecto a ciertos materiales). Debido a la ausencia de cuerpos similares a esponjas es posible realizar enjuague completo y concienzudo de los cabezales. Esto a su vez significa que es posible usar tintas más fácilmente de un tipo y/o color diferentes.

Preferiblemente, el conducto 2 está en forma de un cuerpo cilindrico. En un primer extremo del mismo (en el extremo a mano derecha en la figura 1a) una línea de suministro se proporciona y en su segundo extremo (en el extremo a mano izquierda de la figura 1a) una línea de salida de fluido se proporciona. El conducto 2 puede ser un solo conducto, pero también puede comprender dos o más tuberías que se conectan entre sí. Cada tubería puede tener por ejemplo una sección que es substancialmente circular o elíptica. Por ejemplo, cada tubería puede tener un diámetro de aproximadamente 40-50 mm y una longitud que es de aproximadamente 800 mm, pero también tanto como de 1000 a 2000 mm. La longitud del conducto 2 depende del grosor del pase de impresión requerido.

Una pluralidad de cabezales de impresión 3 se conecta al fondo del conducto 2. En la modalidad mostrada de la figura 1 a a la figura 5, cinco cabezales de impresión están en comunicación de fluido con el conducto 2 por medio de pipas de suministro/vaciado 31 respectivas.

Preferiblemente, los cabezales de impresión son del tipo de chorro de tinta térmico.

Cada pipa de suministro/vaciado 31 se extiende preferiblemente dentro del cabezal 3 por una cierta profundidad hacia las boquillas de salida (no mostradas) que se localizan convencionalmente en la parte más baja de cada cabeza, de modo que permiten el vaciado de la mayoría de tinta desde el cabezal durante el paso de vaciado de tinta (figura 3). Además de las boquillas, cada cabezal comprende una pipa de salida 32 que se conecta a una sección de línea entre la válvula V12 (que actúa como una ventilación de aire hacia el ambiente) y la válvula V15, de modo que permite descargar el aire del cabezal durante el paso de relleno de tinta (figura 1 b).

Además, la pipa de salida 32 se coloca en contacto con la atmósfera al abrir la válvula V12 durante el paso de vaciar la tinta (figura 3) y el fluido de enjuague (figura 5). Cada pipa de salida 32 se extiende dentro del cabezal respectivo a una profundidad menor a aquélla de la pipa de suministro, y su extremo forma el límite del nivel de tinta dentro del cabezal. Esto permite, como será más claro más adelante, vaciado casi completo de los cabezales, una cantidad mínima de tinta desperdiciada y enjuague más rápido.

El paso de relleno de tinta ahora se describirá con referencia inicialmente a la figura 1 a. Durante esta primera parte del paso de relleno, la primera reserva de vertedero 4 se rellena con tinta.

La tinta se extrae del recipiente de tinta 6 por medio de la bomba 9. La tinta fluye desde el recipiente 6 a la válvula de tres vías V31 hasta la primera reserva de vertedero 4, que pasa a través de la válvula V9. El volumen 41 de la reserva de vertedero 4 se rellena con tinta hasta que alcanza la altura H4. La demás tinta introducida en la primera reserva de vertedero 4 cae en la salida de descarga y se transporta hacia y se introduce de regreso al recipiente 6. De forma conveniente, en la modalidad mostrada, fluye hasta que se conecta con la salida de descarga de la segunda reserva de vertedero 5; de aquí, el exceso de tinta regresa a la reserva 6, que pasa a través de la válvula de tres vías 35.

Por razones de claridad, muchos números de referencia mostrados en la figura 1a no se muestran en las siguientes figuras.

El paso posterior (mostrado en la figura 1 b) muestra el relleno de la tinta dentro del conducto 2, los cabezales de impresión 3 y la segunda reserva de vertedero 5. La primera reserva de vertedero 4 ya se ha rellenado con tinta durante el subpaso de relleno descrito con referencia a la figura 1 a.

La tinta se retira del recipiente de tinta 6 por medio de la bomba 9. Desde la bomba 9, fluye hacia el conducto 2 que pasa a través de la válvula V10 que está en posición abierta. En su lugar, las válvulas V1 y V9 están cerradas. La tinta rellena el conducto 2 y, por medio de la gravedad, los cabezales 3. El exceso de tinta también es libre de fluir hacia la segunda reserva de vertedero 5 a través de las válvulas abiertas V13 y V14. En realidad, la válvula V14 permanece cerrada hasta que el conducto 2 se rellena completamente. Sólo se abre después. Las válvulas V 2 y V15 están abiertas para permitir que el aire fluya fuera (desde V12) así como cualquier exceso de tinta (desde V15). El exceso de tinta regresa al recipiente de tinta 6 por medio de las válvulas V35 y V36. La válvula V17 permanece cerrada durante el paso para mantener la segunda reserva de vertedero 5 llena.

Una vez que el paso de relleno de tinta (figura 1 a y figura 1b) se ha completado, el paso operativo completo puede comenzar (figura 2). La tinta se retira del recipiente 6 por medio de la bomba 9 y alcanza la válvula V9 para introducirse dentro de la primera reserva de vertedero 4. Por medio de la válvula V11 , la tinta alcanza el conducto 2, debido a la presión que surge de la diferencia en altura h entre las superficies libres del fluido de impresión en dos reservas 4 y 5, y los cabezales 3 por medio de la gravedad. Entonces fluye fuera de la válvula V 4 hacia la segunda reserva de vertedero 5 de modo que la rellena hasta el borde de vertedero. El exceso de tinta de las dos reservas de vertedero 4 y 5 fluye hacia la reserva de tinta 6 por medio de la válvula V35 y se recicla completamente. Durante este paso, las válvulas mostradas en blanco se cierran y no permiten el paso de la tinta.

Preferiblemente, la tinta se mantiene en circulación constante dentro del conducto 2 a una velocidad ajustable de modo que la tasa de flujo dentro del conducto 2 es mayor que la tasa de flujo máxima que se puede ejercer desde todos los cabezales al mismo tiempo.

La tasa de flujo máxima ejercible en su lugar se calcula al multiplicar el volumen de una gota extraída por el número de boquillas en cada cabezal por el número de cabezales y la frecuencia operativa máxima. Por ejemplo, si el volumen nominal de cada gota es de 150 x 10~12 litros (150 picolitros), si hay cinco cabezales, si el número de boquillas por cabezal es 640 y si la frecuencia operativa máxima es de 3000 s~1, la tasa de flujo ejercible máxima (en picolitros) es de 5 x 640 x 150 x 3000 = 1400 x 10~6 l¡tros/s. El Solicitante ha establecido que, para la correcta operación del dispositivo de acuerdo con la invención, la tasa de flujo real de la tinta debe ser preferiblemente entre 5 y 10 veces esta tasa de flujo extraíble máxima como se indica anteriormente. Por lo tanto, en el caso del ejemplo anterior, la tasa de flujo real es preferiblemente de entre aproximadamente 7000 x 10"6 litros/s y aproximadamente 14000 x 10"6 litros/s.

En la configuración de trabajo, comparada con la configuración de relleno de tinta, las válvulas V10, V12, V13, V15 y V16 se cierran, mientras que la válvula V14 está abierta de modo que suministra tinta del conducto 2 a la segunda reserva de vertedero 5.

De acuerdo con la presente invención, el dispositivo de impresión 1 se diseña para también permitir el vaciado completo de la tinta del dispositivo mismo. La figura 3 muestra el dispositivo 1 durante el vaciado de la tinta. Esta operación es muy útil ya que permite recuperar substancialmente toda la tinta rellenada en el sistema y que no se disperse en el ambiente. Además, esta operación es favorable antes de realizar el paso de lavado (descrito más adelante) que permite al dispositivo ser lavado completamente para eliminar la posibilidad de sedimentos restantes.

Durante el paso de vaciado, la bomba 9 está en una parada y casi todas las válvulas están abiertas. La apertura de las válvulas tiene lugar en una secuencia adecuada, preferiblemente no al mismo tiempo. Por lo tanto, se permite el flujo hacia afuera de toda la tinta, por medio de gravedad, hacia el recipiente de tinta 6 de modo que substancialmente toda la tinta se recupera.

La figura 4a, figura 4b y figura 4c muestran los subpasos del paso de lavado. En una primer subpaso, la primera reserva de vertedero 4 se llena con agua (u otro fluido de lavado) de manera similar a la realizada con la tinta en el subpaso de relleno de tinta. Agua limpia se retira del recipiente de agua 7 por medio de la bomba y se rellena en la reserva de vertedero 4. El exceso de agua (que ahora está sucia) se transporta al recipiente 8 que recolecta el agua de lavado sucia. Preferiblemente, la primera reserva de vertedero 4 permanece llena de agua hasta que la planta se vacía y después se rellena de nuevo con tinta.

La figura 4b muestra el siguiente subpaso en el cual el agua (u algún otro fluido de lavado) también se introduce en el conducto 2 y dentro de la otra reserva de vertedero 5. El agua de lavado se introduce en la tubería con un movimiento substancialmente laminar y esto evita substancialmente que el agua rellene los cabezales. De nuevo, el agua sucia se recupera dentro del recipiente 8 para recolectar el agua de lavado sucia.

La figura 4c muestra el siguiente subpaso durante el cual el agua (u otro fluido de lavado) se introduce en los cabezales de impresión. La válvula V15 se abre de modo que el exceso de agua de los cabezales pasa, a través de las pipas 31 , a la reserva de vertedero 5. El exceso de agua sucia se transporta al tanque de desecho por medio de válvulas V35, V36 y V20. Durante este subpaso, también se permite que el agua (u otro fluido de lavado) gotee desde los cabezales para limpiar los extractores.

Preferiblemente, el agua se deja dentro de la planta, dentro de las reservas de vertedero, los cabezales y la tubería hasta que el inicio se realiza de nuevo.

Además, es posible visualizar un sistema para limpiar los extractores desde afuera por medio de una combinación de chorros de agua dirigidos hacia los extractores y chorros de agua para eliminar las gotas de las placas de boquilla. El sistema de limpieza, no mostrado, se puede montar en un cartucho desplazable en una dirección longitudinal del conducto 2.

La figura 5 muestra el dispositivo 1 durante la descarga del fluido de lavado que sigue el paso de lavado real. Durante este paso, como se muestra en la figura 5, las válvulas están todas abiertas (en realidad están abiertas en una secuencia adecuada), excepto aquellas válvulas que llevan al recipiente de agua y al recipiente de tinta. Obviamente, la bomba 9 está en una parada durante este paso de descarga de planta.

Con el dispositivo de acuerdo con la presente invención, es por lo tanto posible estandarizar la operación de todos los cabezales conectados al conducto y mantener la tinta siempre en movimiento. Dentro de cada cabeza, durante la impresión, se mantiene un nivel de contrapresión interna correcta, lo que evita el goteo de tinta de las boquillas. Favorablemente, todo el circuito se puede vaciar de la tinta y lavarse con un fluido de lavado adecuado. Se debería notar que los pasos de vaciado y lavado son esenciales cuando hay presentes tintas de sedimentación rápida. Una ventaja adicional no insignificante es que la cantidad de tinta de desecho se minimiza.

Por lo tanto será posible, tanto al final del ciclo de trabajo y por otras razones contingentes, vaciar reservas, cabezales y varias tuberías y para realizar operaciones de descarga que son útiles tanto para limpiar las varias pipas como en el caso de cualquier cambio de tinta; este tipo de mantenimiento puede ser recomendable en vista de la inactividad de la máquina y asegura mejor reinicio así como vida del sistema más larga. Para evitar situaciones peligrosas que surjan de bloqueos, también es posible visualizar uno o más filtros aún cuando no se han mostrado de la figura 1 a a la figura 5.

La figura 6a, figura 6b y figura 6c muestran un cabezal de impresión 3 adecuada para uso en el dispositivo 1 mostrado de la figura 1 a a la figura 5. Como se puede ver de la figura 6a a la figura 6c, el cabezal no contiene ningún cuerpo tipo esponja, sino una tubería para suministrar/vaciar el fluido 31 y una tubería de salida 32. También es visible la unidad de extractor con la placa de boquilla 33 que, preferiblemente, tiene una longitud aproximadamente de 10 mm y aproximadamente 30 mm.

De la figura 7a a la figura 7d muestran un módulo 10 con una pluralidad de unidades de extractor 1 1. De la figura 7a a la figura 7d muestran cuatro unidades de extracción 1 1. Preferiblemente, las unidades de extracción son del tipo de chorro de tinta térmico.

Este módulo 10, favorablemente, optimiza las características de desempeño del dispositivo descrito con referencia a los diagramas de la figura 1 a a la figura 5. En este caso, también, no hay cuerpos tipo esponja. Favorablemente, cada placa de boquilla individual de la unidad de extractor respectiva puede tener una longitud de entre aproximadamente 10 mm y aproximadamente 30 mm y aproximadamente 640 boquillas se pueden proporcionar.

Estos módulos 10 se ensamblan en un conducto 2 con un alto grado de precisión de ensamblaje y permiten una simplificación considerable de las conexiones hidráulicas. De hecho, comparada con la configuración mostrada de la figura 1 a a la figura 5 con dos pipas 31 , 32 para cada cabezal 3 que se conecta a cada conducto 2, se asume una condición donde el suministro de los módulos sencillos 10 se obtiene por medio de conexiones directamente en el conducto mismo. Con esta configuración se obtienen grandes mejoras en la alineación relativa de las varias placas de boquilla y en consecuencia la precisión de impresión. Además, con respecto al inicio con cabezales sencillos, la cantidad de tinta que "permanece" en la punta de la boquilla también se mantiene en un mínimo, éste es un detalle importante ya que se puede usar una tinta de sedimentación rápida.

Preferiblemente, cada módulo 10 comprende un circuito impreso 12 con un conector eléctrico 17. El circuito impreso 12 se forma de manera adecuada con dos partes escalonadas relativas entre sí. El circuito impreso 12 comprende un cierto número de ojales para las unidades de extracción. Un soporte de cabezal 13 se asocia con el lado opuesto del circuito impreso. El soporte de cabezal 13 está hecho preferiblemente de material con un factor de expansión térmico tan cerca como es posible del silicio (que forma substancialmente las unidades de extracción 1 1 ). Preferiblemente, el soporte de cabezal 13 se pega o se fija de alguna otra manera al circuito impreso 12. Preferiblemente, las unidades de extracción 1 1 se pegan al soporte de cabezal 13. Sin embargo, se realizan soldaduras 14 entre las unidades de extracción 1 1 y los pasos eléctricos formados en el circuito impreso 12 para estabilizar los contactos eléctricos.

El lado opuesto del soporte de cabezal se proporciona con un cuerpo de cabezal 15 que tiene un cuarto plano común 15d y una pluralidad de chimeneas de proyección 15a, 15b y 15c diseñadas para acoplar dentro aperturas adecuadas en el conducto 2. Las chimeneas de proyección 15a-c se proporcionan preferiblemente con elementos de filtro respectivos 15e, con una malla de retención de impurezas, que también puede ser pequeña. Preferiblemente, las chimeneas de proyección 15a-c se proyectan con respecto al cuarto común 15d por aproximadamente 20 mm. Preferiblemente, las chimeneas de proyección 15a-c sobresalen hacia su extremo opuesto al cuarto común.

Las chimeneas y el cuarto común están en comunicación con las unidades de extracción por medio de aperturas adecuadas 13' en el soporte de cabezal 13. De esta manera la tinta puede alcanzar a las unidades de extracción 11.

Cada módulo 10 también se proporciona con elementos centrífugos/de alineación 16, por ejemplo, en la forma de casquillos de centrado esféricos o semiesféricos que, como será claro más adelante, acoplan dentro asientos longitudinales y transversales correspondientes de un soporte principal que se describirá más adelante.

Favorablemente, cada módulo 10 se puede asociar con otros módulos para formar una serie de módulos asociados y por lo tanto unidades de extracción. La figura 8 y figura 9 muestran dos filas paralelas de módulos 10 que se diseñan para acoplar dentro un conducto gemelo 2. El conducto gemelo 2 comprende dos tuberías paralelas 2a, 2b que se conectan entre sí por una junta en forma de U 2c (que se puede ver en el lado izquierdo de la figura 8). La entrada 2d y la salida 2e para la tinta se proporcionan en el otro extremo del conducto gemelo 2. Por razones de dinamismo de fluido, la entrada 2d está preferiblemente en la tangencia superior de la tubería 2a y la salida 2e está preferiblemente en la tangencia inferior de la otra tubería 2b. Preferiblemente, como se muestra claramente en la figura 10, cada pipa sencilla 2a, 2b tiene una forma omega y tiene una sección interna substancialmente circular y una base plana que forma un par de bridas longitudinales para fijar de forma estable las pipas 2a, 2b a una placa principal 101 .

Cuando las chimeneas de proyección 15a-c se insertan en el conducto gemelo 2, se proyectan por aproximadamente 5 mm - 10 mm.

La figura 9 es una vista en explosión simplificada de una parte de un sistema que usa una pluralidad de módulos 10. Una sección transversal en explosión del mismo sistema se muestra en la figura 10. El sistema comprende una tubería gemela 2 con una junta en forma de U (no mostrada) para conectarla. El sistema también comprende una placa gruesa y larga perforada de forma adecuada 101 que actúa como placa de soporte principal, dos filas de módulos 10 y una cubierta inferior 102 con una pluralidad de ojales 102' opuestos a las unidades de extracción de los varios módulos combinados 10. Favorablemente, sellos de anillo 103 se pueden visualizar para asegurar el sello entre las chimeneas de proyección 15a-c y el conducto gemelo 2. Favorablemente, sellos 104 formados como ojales 102' también se visualizan para evitar que agua de lavado u otras impurezas toquen la parte de circuito impresa. Básicamente, sólo las unidades de extracción y las placas de extracción se dejan expuestas. Las dos tuberías 2a y 2b se fijan a la placa principal 101 por medio de perfiles de fijación 105a y 105b. En particular, dos perfiles 105a se proporcionan para fijar las bridas externas a la placa principal 101 y un perfil 105b se proporciona para fijar las bridas central e internas.

Como se menciona anteriormente, los sellos de anillo se proporcionan preferiblemente entre las chimeneas y las tuberías 2a y 2b. Favorablemente, estos sellos se alojan dentro de asientos formados en el grosor de la placa principal 101 . Estos asientos se forman de modo que no permiten que los sellos se expandan en diámetro hacia afuera, sino sólo en diámetro hacia adentro. De esta manera, cuando las dos tuberías 2a y 2b se fijan a la placa principal 101 , rompen los sellos 103 que se deforman en diámetro hacia adentro, lo que proporciona un sello de fluido entre las tuberías 2a y 2b y las chimeneas de los módulos 10.

Favorablemente, además de la placa principal, dos muros laterales se pueden visualizar (figura 10) para formar un cuerpo de tipo caja. Los muros laterales también son capaces, por ejemplo, de soportar circuitos electrónicos para manejar las unidades de extracción 11 y generalmente los módulos 10 de los cabezales de impresión por chorro de tinta.

El conducto 2 y los cabezales 3 mostrados de a figura 1a a la figura 5 se pueden reemplazar favorablemente por las tuberías 2a, 2b y la serie (doble) de módulos 10, además de la placa principal, los muros laterales, los perfiles de fijación, la cubierta de fondo, los sellos y las juntas descritas con referencia de la figura 7a a la figura 10.

Como se menciona anteriormente, el conjunto de componentes descrito con referencia de la figura 7a a la figura 10 es muy favorable en que mejora significativamente la precisión de ensamblaje e impresión. °

Claims (22)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de impresión por chorro de tinta que comprende una primera reserva que contiene un primer volumen de fluido de impresión a una primera altura con respecto a un plano de referencia, un sistema de suministro para forzar el fluido de impresión hacia la primera reserva, una segunda reserva que contiene un segundo volumen de fluido de impresión a una segunda altura con respecto a dicho plano de referencia, caracterizado porque dicha segunda altura es menor a la primera altura por un valor, un conducto que recibe el fluido de impresión de dicha primera reserva y transporta el fluido de impresión hacia la segunda reserva, un plano de extracción en el cual yacen las unidades de extracción, donde dicho plano de extracción se arregla en una posición que es mayor que el promedio de dicha primera altura y dicha segunda altura, de modo que genera una contrapresión en las unidades de extracción, donde una tasa de flujo de dicho fluido de impresión dentro del conducto es mayor a una tasa de flujo máxima que se puede extraer de dichas unidades de extracción, donde la tasa de flujo del fluido de impresión es de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 10 veces la tasa de flujo máxima que se puede extraer de dichas unidades de extracción.

2. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la diferencia en altura entre dicha primera altura y la segunda altura es de entre aproximadamente 10 mm y aproximadamente 1000 mm.

3. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque dicho plano de extracción se arregla en una posición más alta que el promedio de dicha primera altura y dicha segunda altura por un valor de entre aproximadamente 30 mm y aproximadamente 100 mm para generar la contrapresión correspondiente en las unidades de extracción.

4. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera y la segunda reservas son reservas de evacuación o vertedero.

5. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque dicha primera reserva comprende un fondo y una superficie libre a una altura de dicho fondo, donde la segunda reserva comprende un fondo y una superficie libre a una altura de dicho fondo, donde la altura entre el fondo y la superficie libre de la primera reserva es mayor que la altura entre el fondo y la superficie libre de la segunda reserva y donde el fondo de dicha primera reserva y el fondo de la segunda reserva yacen en el mismo plano horizontal.

6. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque dicha primera reserva comprende un fondo y una superficie libre a una altura de dicho fondo, donde la segunda reserva comprende un fondo y una superficie libre a una altura del fondo, donde las alturas desde el fondo son las mismas y el fondo de la segunda reserva está a una altura menor que el fondo de la primera reserva.

7. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera reserva comprende una salida de descarga y dicha segunda reserva comprende una salida de descarga, las salidas de descarga están en comunicación de fluido entre sí.

8. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque también comprende un recipiente para contener un volumen de fluido de impresión, por ejemplo, tinta, y para recolectar fluido de impresión descargado por lo menos del conducto.

9. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque también comprende un recipiente para contener un volumen de fluido de lavado para descargar por lo menos dicha reserva y dicho conducto.

10. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque también comprende una pluralidad de cabezales de chorro de tinta térmico, donde cada uno de los cabezales comprende un contenedor de fluido de impresión, una unidad de extracción con una placa de boquilla, una pipa de suministro/vaciado de fluido conectada a dicho conducto y una pipa de salida y donde dicho contenedor no contiende cuerpos tipo esponja o similares.

1 1. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 9, caracterizado porque también comprende una pluralidad de módulos, donde cada módulo comprende dos o más unidades de extracción, un circuito impreso y un cabezal para definir un solo volumen para contener fluido de impresión para dichas unidades de extracción, donde dicho cabezal se diseña para conectarse en comunicación de fluido con dicho conducto y para recibir fluido de impresión de dicho conducto.

12. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado porque cada cabezal de cada módulo comprende una pluralidad de chimeneas diseñada para acoplarse con sello dentro de aperturas correspondientes de dicho conducto.

13. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho conducto comprende dos tuberías paralelas que se conectan por una junta en forma de U.

14. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque también comprende una serie de tuberías de conexión que forma un circuito hidráulico para circulación continua del fluido de impresión dentro del conducto a una velocidad ajustable.

15. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además comprende un módulo que comprende dos o más unidades de extracción, un circuito impreso, un soporte de cabezal y un cabezal para definir un solo volumen para contener fluido de impresión para dichas unidades de extracción, donde el cabezal se diseña para conectarse en comunicación de fluido con el conducto y para recibir fluido de impresión de dicho conducto.

16. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque dicho módulo comprende dos filas de unidades de extracción, donde las unidades de extracción de una fila se escalonan con respecto a las unidades de extracción de la otra fila.

17. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 5 o 16, caracterizado porque el cabezal comprende una pluralidad de chimeneas diseñada para acoplarse con sello dentro de aperturas correspondientes de dicho conducto.

18. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 15, 16 o 17, caracterizado porque dicho soporte de cabezal comprende grafito.

19. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho fluido de impresión es una tinta para cerámica.

20. Un método para suministrar un dispositivo de impresión por chorro de tinta con un fluido de impresión, que comprende:- suministrar, con fluido de impresión, una primera reserva diseñada para contener un primer volumen de fluido de impresión a una primera altura con respecto a un plano de referencia;- suministrar el fluido de impresión desde la primera reserva por medio de un conducto a un plano de extracción en el cual yacen las unidades de extractor;- suministrar el fluido de impresión desde el conducto a una segunda reserva diseñada para contener un segundo volumen de fluido de impresión a una segunda altura con respecto al plano de referencia; caracterizado porque la segunda altura es menor que la primera altura por un valor para obtener un flujo de fluido de impresión entre la primera reserva y la segunda reserva, donde la tasa de flujo de fluido de impresión dentro del conducto es mayor que la tasa de flujo máxima que se puede extraer de dichas unidades de extractor, la tasa de flujo del fluido de impresión es de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 10 veces la tasa de flujo máxima que se puede extraer de las unidades de extractor.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el fluido de impresión circula continuamente dentro del conducto a una velocidad ajustable.

22. El método de conformidad con la reivindicación 20 o 21 , caracterizado porque el fluido de impresión es una tinta para cerámica.