ES2344664T3 - Dispositivo de deflexion y de carga de gotas para impresion por chorro de tinta. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la carga selectiva de gotas de líquido conductor, que incluye: - un depósito de líquido presurizado (2, 8) que comprende al menos una boquilla de expulsión (4) del líquido en forma de chorro continuo (14); - medios (10, 12) para perturbar el chorro (14) y generar así segmentos de chorro (18) con longitudes ajustables entre una primera longitud (l) y una segunda longitud (L) superior a la primera longitud, estando el punto de ruptura (B) del chorro a la misma distancia de la boquilla (4) para todos los segmentos; - medios de carga (20, 22) puestos a un potencial constante para transferir una carga eléctrica a un segmento de chorro (18), siendo la carga transferida diferente dependiendo de la longitud (l, L) del segmento (18), que comprenden un primer elemento de carga (20) que se extiende sobre un primer grosor a lo largo de la trayectoria del chorro (14) desde el punto de ruptura (B), y un segundo elemento de carga (22) aguas abajo del primer elemento de carga (20) a lo largo de la trayectoria del chorro (14).
Description
Dispositivo de deflexión y de carga de gotas
para impresión por chorro de tinta.
La invención se encuentra en el campo de la
proyección líquida que es inherentemente diferente de las técnicas
de atomización, y más en particular a la producción controlada de
gotas calibradas, por ejemplo utilizadas para impresión
digital.
La invención se refiere particularmente a la
desviación selectiva de gotas, por lo que un campo de aplicación
preferido aunque no exclusivo es la impresión por chorro de tinta.
El dispositivo de acuerdo con la invención se refiere a cualquier
sistema de producción de un segmento líquido asíncrono en el campo
de chorro continuo, por oposición a las técnicas de goteo a
demanda.
El funcionamiento típico de una impresora de
chorro continuo se puede describir como sigue: una tinta
eléctricamente conductora se mantiene bajo presión en un depósito
de tinta. El depósito de tinta alimenta una cámara que contiene
tinta que va a ser estimulada por medio de un dispositivo de
estimulación de tinta. Trabajando desde dentro hacia fuera, la
cámara de estimulación comprende al menos un pasaje de tinta hacia
una boquilla calibrada taladrada en una placa de boquilla: la tinta
presurizada fluye a través de la boquilla, formando así un chorro de
tinta.
El chorro de tinta así formado se rompe en un
punto bien definido aguas abajo de la placa de boquilla y produce
gotas de tinta a intervalos de tiempo regulares bajo la acción del
dispositivo de estimulación periódica alojado en la cámara de
tinta; esta fragmentación forzada del chorro de tinta se induce en
un punto denominado el punto de ruptura de gota por medio de las
vibraciones periódicas del dispositivo de estimulación situado en la
tinta contenida en el depósito de tinta.
Comenzando desde el punto de ruptura, el chorro
continuo se transforma en una secuencia de gotas de tinta. A
continuación se utilizan una diversidad de medios para seleccionar
gotas que serán dirigidas hacia un sustrato que va ser imprimido, o
hacia un dispositivo de recuperación denominado comúnmente canalón.
Por lo tanto, el mismo chorro continuo se utiliza para imprimir o
para no imprimir el sustrato con el fin de realizar los patrones de
impresión requeridos.
Tales impresoras de chorro continuo pueden
comprender diversas boquillas de impresión que funcionan
simultáneamente y en paralelo, con el fin de incrementar el área
superficial impresa y, por lo tanto, la velocidad de
impresión.
impresión.
Los medios de selección de gotas habituales
comprenden un primer grupo de electrodos próximos al punto de
ruptura denominados electrodos de carga, cuya función es transferir
selectivamente una carga eléctrica predeterminada a cada gota.
Todas las gotas en el chorro, algunas de las cuales han sido
cargadas, pasan entonces a través de un segundo conjunto de
electrodos denominados electrodos de deflexión que generan un campo
eléctrico que modificará la trayectoria de las gotas dependiendo de
su carga.
Esta deflexión electrostática de gotas líquidas
surgidas de la fragmentación de un chorro continuo es una solución
ampliamente utilizada en la impresión por chorro de tinta. Por
ejemplo, la variante de chorro continuo desviado descrita en el
documento US 3.596.275 (Sweet) consiste en proporcionar una multitud
de voltajes para cargar gotas con una carga predeterminada, en un
instante de aplicación sincronizado con la generación de gotas de
modo que se controle de modo preciso una multitud de trayectorias de
gotas. El posicionamiento de gotas en tan sólo dos trayectorias
preferidas asociadas con dos niveles de carga da como resultado una
tecnología de impresión por chorro continuo binaria, descrita en el
documento US 3.373.427 (Sweet).
Para todos estos dispositivos, la señal de carga
se determina de acuerdo con la trayectoria que va a seguir la gota,
y otros factores. Las principales desventajas de este concepto para
su uso con chorros múltiples son en primer lugar la necesidad de
situar diferentes electrodos próximos a cada chorro, y en segundo
lugar controlar cada electrodo individualmente.
Otra aproximación consiste en ajustar el
potencial de carga y variar la señal de estimulación para desplazar
la posición de ruptura del chorro: la cantidad de carga transportada
por cada gota, y consecuentemente la trayectoria de la gota será
diferente, dependiendo de si la gota se forma cerca o lejos de un
electrodo de carga común a todo el montaje de chorros. El ajuste de
los electrodos de carga puede ser más o menos complejo: en el
documento US 4.346.387 (Hertz) se explora una multitud de
configuraciones. La principal ventaja de esta aproximación es la
simplicidad mecánica del bloque de electrodos, pero las transiciones
entre dos niveles de deflexión no pueden ser manejadas fácilmente:
la transición de un punto de ruptura a otro produce una serie de
gotas con trayectorias intermedias no controladas.
En el documento EP 0949077 (Imaje) se han
considerado soluciones para superar esta dificultad que comprenden
una modulación de la longitud de ruptura, pero con una tolerancia
estrecha en la longitud de ruptura (típicamente de unas decenas de
micrómetros) que es difícil de controlar; o el manejo de porciones
de chorro parcialmente cargadas con una longitud equivalente a la
distancia que separa dos posiciones de ruptura claramente definidas
en el documento EP 1.092.542 (Imaje), aunque esto requiere el manejo
de dos puntos de ruptura y la frecuencia de generación de gotas útil
tiene que ser reducida, con la producción de segmentos de chorro
inutilizables.
En general, incluso para los desarrollos más
recientes, tales como desarrollos llevados a cabo por la compañía
Kodak para su generador de gotas basado en una técnica de
estimulación térmica que permite modos de producción de gotas
excepcionales (por ejemplo, el documento EP 0911167), las soluciones
propuestas siempre plantean el problema de las transiciones entre la
posición deflectada del chorro y la no deflectada.
Una alternativa sugería la presencia de gotas de
diferentes tamaños y la deflexión selectiva de acuerdo con los
tamaños de gota por proyección transversal de un flujo de aire, como
se describe en el documento US 2003/0222950. Sin embargo, en este
caso la producción, circulación y recuperación de un flujo de aire
uniforme es difícil de llevar a cabo sin aumentar las fluctuaciones
inducidas por el aire a lo largo de la trayectoria de las gotas.
El documento
US-A-4.350.986 muestra un sistema de
chorro de tinta continuo que genera gotas de diferentes
diámetros.
Una de las ventajas de la invención es superar
las desventajas de los cabezales de impresión existentes; la
invención se refiere a la definición de una trayectoria para gotas
de acuerdo con su tamaño.
Más generalmente, la invención se refiere a
medios para cargar gotas emitidas por un chorro continuo dependiendo
de la longitud de los segmentos del chorro del cual se generaron, y
particularmente de su diámetro, sin ninguna acción sobre su punto
de ruptura: la carga de las gotas, y por lo tanto su futura
deflexión, se determina cuando el chorro es perturbado, sin
necesidad de modificar los ajustes de control sobre el lado aguas
abajo de los medios de carga y deflexión. De acuerdo con la
invención, no se forman gotas con diámetros diferentes por medio de
la ruptura de un chorro que tiene un diámetro variable, sino
mediante la ruptura de un chorro cilíndrico en el mismo punto de
ruptura pero a intervalos de tiempo variables de modo que el chorro
forme segmentos con distintas longitudes; la tensión superficial
formará así gotas más pequeñas y más grandes. El factor de forma
cilíndrico de cada segmento es tal que su longitud es mayor que su
diámetro: no se produce una porción de un chorro cuasi esférica, al
contrario que con la técnica anterior.
De acuerdo con un aspecto, la invención se
refiere a un dispositivo para generar gotas cargadas selectivamente
a partir de un depósito de líquido conductor presurizado. El
dispositivo comprende medios para perturbar el radio del chorro de
modo que se rompa en segmentos con longitudes primera y segunda,
estando el punto de ruptura prácticamente a la misma distancia de
la boquilla de expulsión independientemente de la longitud de los
segmentos; ventajosamente, se proporciona un número de boquillas
grande de modo que se obtiene un conjunto de chorros, estando cada
chorro controlado preferiblemente de modo individual. De acuerdo con
una realización ventajosa, los medios de perturbación del chorro
comprenden un accionador piezoeléctrico que actúa sobre la cámara,
por ejemplo a través de una membrana y activado por una señal de
estimulación eléctrica.
El dispositivo comprende asimismo medios para
cargar al menos algunos segmentos, comprendiendo estos medios de
carga un elemento a un potencial eléctrico fijo situado alrededor
del punto de ruptura del chorro. Los medios de carga transfieren
selectivamente una carga al segmento de chorro mientras éste se
desgaja del chorro continuo a una distancia dada de la boquilla, el
denominado punto de ruptura de chorro; en general, el campo
eléctrico generado por los medios de carga actúa a lo largo de la
longitud del segmento. Cada segmento puede generar una gota, en
cuyo caso la carga transferida a las gotas es diferente dependiendo
del diámetro de la gota, debido a la diferencia en la longitud del
segmento de chorro cilíndrico del cual son emitidas. Es posible
asimismo que los segmentos sucesivos más cortos se aglutinen de
nuevo, uniéndose entre sí y formando de este modo gotas más grandes:
por ejemplo, el chorro produce gotas de diámetro uniforme pero con
diferentes cargas.
Se prevén diferentes configuraciones para los
medios de carga. De acuerdo con una realización, los medios de
carga comprenden un primer electrodo con un espacio libre alrededor
del punto de ruptura, y un segundo electrodo en el lado aguas
abajo: se forman pequeñas gotas dentro del espacio libre mientras
que los segmentos que forman gotas grandes se proyectan hacia fuera
del espacio libre y son cargados por el segundo electrodo. Este
segundo electrodo puede actuar asimismo como un medio de deflexión
de gotas grandes con relación a gotas pequeñas.
De acuerdo con otra realización, los medios de
carga comprenden un bloque con diversos electrodos sucesivos,
particularmente dos electrodos, en forma de placa. Las gotas
pequeñas se forman en frente del primer electrodo y son cargadas
sólo por el primer electrodo, mientras que en las gotas grandes
están afectadas por la influencia del otro electrodo de modo tal
que la carga embebida es diferente dependiendo del tamaño de las
gotas y/o de la longitud del segmento del cual proceden.
El dispositivo de acuerdo con la invención
comprende ventajosamente medios de deflexión, usualmente un
electrodo, aguas abajo del lugar donde se forman las gotas cargadas,
para diferenciar la trayectoria de las gotas.
De acuerdo con otro aspecto, la invención se
refiere a un método para cargar selectivamente gotas dependiendo de
la longitud del segmento del cual se derivan en el momento de su
formación por la ruptura de un chorro continuo, en el que la carga
se transfiere a los segmentos en formación por al menos un
electrodo, de acuerdo con su longitud. Una vez que la carga ha sido
transferida, se puede provocar una deflexión diferencial entre
gotas de diferente tamaño o gotas con un origen diferente. Los
segmentos se forman ventajosamente en el mismo punto de ruptura
independientemente de su longitud por una perturbación del chorro
continuo mediante un pulso de estimulación con una amplitud y
duración apropiadas, aplicado sobre un accionador
piezoeléctrico.
El dispositivo y el método de acuerdo con la
invención son particularmente adecuados para un cabezal de impresión
por chorro de tinta, siendo discriminadas las gotas para impresión y
para recuperación.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán más claramente tras leer la siguiente descripción con
referencia a los dibujos adjuntos, ofrecidos como ilustraciones y
que en modo alguno son limitativos.
La figura 1 muestra una vista en sección de un
generador de gotas adecuado para el dispositivo de acuerdo con la
invención.
La figura 2 ilustra el principio de generación
de gotas y carga de acuerdo con la invención.
La figura 3 muestra una descripción de la señal
de control del accionador piezoeléctrico.
La figura 4 muestra una realización preferida de
la invención.
El dispositivo de carga de acuerdo con la
invención se aprovecha del hecho de que las gotas pueden ser
producidas con diferentes diámetros a demanda dentro del chorro
continuo: el chorro de tinta puede ser fragmentado en segmentos de
longitud variable que pueden reagruparse de nuevo o no, formando así
gotas más grandes o más pequeñas, dependiendo del patrón de
repetición de la perturbación aplicado al mismo.
La producción de las gotas no está inducida por
la variación del diámetro del propio chorro: al contrario que en un
proceso de expulsión como el divulgado en el documento US 4.350.986
(Hitachi), no hay modificación del chorro de modo que se formen
porciones con diámetros más pequeños y más grandes entre las cuales
el chorro se rompería para formar gotas más pequeñas y más grandes.
De acuerdo con la invención, el chorro permanece substancialmente
cilíndrico y se rompe en segmentos substancialmente cilíndricos.
Además, de acuerdo con la invención y a
diferencia de la técnica anterior, las gotas se forman debido a la
ruptura del chorro a una distancia prácticamente constante de la
boquilla de expulsión, en otras palabras, en un punto fijo con
relación al electrodo de carga, independientemente de la longitud
del segmento y del diámetro de la gota considerada. En particular,
a diferencia del dispositivo descrito en el documento EP 1.092.542
(Imaje), en el cual las gotas y los segmentos se separan del chorro
continuo a distancias diferentes de la boquilla, de acuerdo con la
invención la estimulación es tal que el chorro se rompe en la misma
posición, y la longitud que se proyecta desde este punto de ruptura
que forma el segmento o la gota difiere.
Un generador de gotas 1 que es particularmente
adecuado para la invención se ilustra en la figura 1, aunque se
pueden prever otros tipos de generadores y particularmente
generadores térmicos. La tinta presurizada se suministra a un
segundo depósito 2 interior al generador 1; el depósito 2 distribuye
tinta a una red de boquillas 4, de las que sólo se muestra una en
la sección de la figura 1. Cada boquilla 4 está alimentada por una
trayectoria hidráulica individual que comprende una secuencia de
canales; en particular, uno de los canales 6 realiza una función de
restricción, y un segundo canal 8 es una cámara de estimulación, en
otras palabras, una cavidad rellena con tinta en la cual una de las
caras, por ejemplo una membrana 10, se deforma bajo la acción de un
accionador piezoeléctrico 12.
El volumen de tinta atrapado en la cámara 8
varía de acuerdo con la acción del elemento piezoeléctrico 12,
controlado el mismo por un voltaje eléctrico: el efecto de esta
acción es modular el radio del chorro líquido 14 emitido por la
boquilla 4.
Preferiblemente, cada chorro 14 emitido por el
generador 1 puede estar controlado individualmente y de modo
similar. Si no existe ninguna estimulación, la tinta fluye a través
de cada boquilla 4 formando un chorro líquido 14 continuo y
cilíndrico. Este chorro 14 se fragmenta en gotas 16 de un modo
controlado (véase la figura 2) cuando una señal eléctrica denominada
señal de estimulación se aplica al elemento piezoeléctrico 12,
modificando por lo tanto la presión sobre el líquido.
La señal de estimulación tiene típicamente la
forma de pulsos, como se ilustra en la figura 3a: la consecuencia
del pulso de duración \tau_{0} es perturbar localmente el chorro
14, conduciendo a la fragmentación en segmentos 18 (dependiendo de
la duración e intensidad del pulso eléctrico), gracias a las leyes
de mecánica de fluidos y eso dará lugar a la formación de gotas 16,
debido a fenómenos de tensión superficial. Además, si repetición de
pulsos \tau_{0} es periódica y constante, la fragmentación se
controla con una producción de segmentos 18a de una longitud
calibrada que producen gotas equidistantes de idéntico tamaño: véase
la figura 2.
Actuando sobre los intervalos temporales de
estimulación, en otras palabras repitiendo pulsos a una frecuencia
variable, es posible variar el tamaño de las gotas producidas. En
particular, una parada de duración variable en la estimulación
proporciona los medios para controlar la longitud del segmento: todo
lo necesario para formar una gota pequeña 16b es reducir la
longitud del segmento 18b y, por lo tanto, detener temporalmente la
estimulación por un tiempo más corto: véase la figura 3b.
Un generador adecuado puede funcionar asimismo
en múltiples chorros, por ejemplo formando un conjunto de chorros,
típicamente 100 chorros situados en el mismo plano, con una
separación de 250 \mum: la boquilla 4 ilustrada forma parte de
una placa que comprende un gran número de boquillas. Cada corriente
14 que fluye desde la placa está controlada por un accionador
piezoeléctrico 12 independiente, y se romperá en segmentos 18 de una
longitud predefinida, por ejemplo inferior a 1 mm.
De acuerdo con la invención, la rotura del
chorro tiene lugar en un punto fijo B del chorro, en otras palabras,
a una distancia d de la placa de boquilla 4 claramente definida,
preferiblemente en el espacio libre de un elemento de carga 20 que
prolonga la placa de boquilla y que se describirá en detalle
posteriormente.
Como se ilustra en la figura 2 (las figuras 3a y
3b ilustran las señales eléctricas asociadas) y dependiendo de la
señal de estimulación, el chorro 14 produce lo siguiente aguas abajo
del punto de ruptura B:
- segmentos de chorro 18a cilíndricos largos de
longitud L, que forman gotas 16a esféricas de gran diámetro;
- segmentos de chorro 18b cilíndricos cortos de
longitud l, que forman gotas 16b esféricas de pequeño diámetro.
\vskip1.000000\baselineskip
Estas gotas de diferente diámetro pueden
alternarse de un modo controlado y regular, modificando el intervalo
T entre pulsos.
De acuerdo con la invención, la carga líquida, y
particularmente la carga de tinta conductora, se aplica
selectivamente a las gotas grandes y pequeñas 16a, 16b por la
presencia de medios para crear un campo eléctrico en el lado aguas
abajo de su punto de formación B, y de acuerdo con la longitud l, L
del segmento de chorro 18a, 18b. De hecho, un segmento individual
18a, o un segmento 18b todavía acoplado al chorro 14, dependiendo de
la longitud de los mismos, penetrará en un campo electrostático de
carga. Los medios de carga y los medios de deflexión son
ventajosamente únicos para un conjunto completo de chorros y todas
las gotas formadas por un cabezal de impresión.
De acuerdo con una realización preferida, la
tinta y el generador 1 están puestos a tierra, al menos algunas
gotas se cargan a medida que se forman, y las gotas son deflectadas
por un electrodo puesto a un potencial eléctrico suficiente; sin
embargo, en los ejemplos presentados de aquí en adelante, es posible
tener tinta a un potencial diferente, en cuyo caso los potenciales
eléctricos de los electrodos de carga y deflexión tiene valores
relativos de acuerdo a este aspecto.
De acuerdo con una realización preferida,
ilustrada en la figura 4, la carga de las gotas se aplica en el
lado aguas abajo de donde se forman las gotas pequeñas 16b: el
elemento de carga 20 comprende una placa conductora en el espacio
libre de la cual se forma el segmento corto 18b; la placa conductora
20 se pone a un primer potencial V1 que es preferiblemente idéntico
al potencial de la corriente 14 y al de la placa de boquilla 4, por
ejemplo a tierra. El electrodo 20 y la placa de boquilla 4
garantizan la neutralidad eléctrica del segmento corto 18b, que
produce así una gota 16b eléctricamente neutra. Por lo tanto,
independientemente del campo eléctrico a través del cual pasen a
continuación, las gotas 16b de pequeño diámetro no se desvían de su
trayectoria: su trayectoria en línea recta forma una trayectoria de
referencia.
Los medios de carga comprenden asimismo un área
con un campo eléctrico E distinto de cero aguas abajo del electrodo
20, que puede estar inducido por la presencia de un electrodo 22
puesto a un potencial eléctrico muy elevado. La presencia de un
potencial 22 muy elevado en el lado aguas abajo del electrodo 20 es
tal que cualquier porción del chorro que se proyecte aguas abajo
del espacio libre del electrodo 20 puede ser cargada por este
electrodo 22. El segmento largo 18a se genera de modo tal que se
proyecta hacia fuera del electrodo 20, y por lo tanto es cargado
eléctricamente por el campo E. Así pues, se generan gotas 16a, 16b
de diferente diámetro mediante segmentos 18a, 18b de diferente
longitud, estando acompañada la diferencia en diámetro por una
diferencia en carga, diferencia en carga que se consigue gracias al
factor de forma de los segmentos y que permite la deflexión
selectiva de las gotas de acuerdo con su tamaño. Esta deflexión se
puede conseguir directamente mediante el electrodo de carga 22.
Así pues, con esta configuración, se puede
utilizar un electrodo 22 individual para cargar la parte aguas
abajo del segmento largo 18a (por ejemplo la mitad de éste), y para
deflectar entonces la gota esférica 16a resultante, que es atraída
por el campo E. A la salida del campo de deflexión E (a la salida
del electrodo 22), las gotas 16a cargadas continúan su trayectoria
a lo largo de la tangente a su deflexión, en otras palabras, a lo
largo de una dirección diferente a la trayectoria de referencia de
las gotas 16b no cargadas. Las gotas deflectadas 16a pueden ser
recogidas así en un canalón, de modo que tan sólo las gotas pequeñas
16b se imprimirán sobre un sustrato.
Obviamente, a la inversa es posible imprimir las
gotas grandes 16a y recoger las gotas pequeñas en un canalón,
particularmente si las gotas pequeñas 16b son las gotas que están
cargadas tras el método (por ejemplo, si la tinta y el generador no
están conectados a tierra y si el electrodo 22 cancela la
carga).
El grosor del electrodo 20 en el lado aguas
abajo del punto de ruptura B se calibra de modo que sea igual al
menos a la longitud l del segmento corto 18b. Para mejorar la
calidad del apantallamiento eléctrico y tolerar un margen de error
en la longitud l de segmentos cortos 18b y en el punto de ruptura B,
es útil extender el electrodo 20 a cada lado del segmento 18b, en
otras palabras particularmente en el lado aguas arriba del punto de
ruptura B. Preferiblemente, el fondo del electrodo 20 se sitúa hacia
la mitad del segmento largo 18a, en otras palabras el grosor del
electrodo 20 puede ser del orden de d + L/2 si está conectado
directamente a la placa de boquilla 4.
La formación de gotas grandes y pequeñas como se
describe anteriormente no es indicativa. Por ejemplo, podría ser
posible utilizar una señal similar a la ilustrada la figura 3c, con
una serie de pulsos aplicados a los accionadores piezoeléctricos
12: la señal de base se compone de un pulso con una duración
\tau_{0}, a una frecuencia de repetición F = 1/T. El periodo T
combinado con la velocidad de flujo del chorro 14 determina la
longitud del segmento largo 18a. La diferencia temporal T -
\tau_{0} define el periodo de descanso. Pulsos adicionales
\tau_{1}, \tau_{2}, ..., \tau_{n} que tienen lugar durante el
periodo de descanso de la señal de base se utilizan entonces para
disgregar el segmento de chorro asociado con el periodo T en n + 1
segmentos.
Las duraciones de pulso \tau_{i} y los
períodos de descanso intermedios se pueden ajustar, por ejemplo
para producir segmentos cortos 18b (y por lo tanto gotas pequeñas
16b) con tamaños idénticos; sin embargo, estos valores pueden
elegirse asimismo para controlar la dinámica de encogimiento de
segmentos cortos 18b por medio de su carga por unidad de masa
haciendo que se reagrupen (en otras palabras, reunificándolos aguas
abajo de su formación), de modo que formen una gota esférica 16a
casi exactamente del mismo tamaño que la gota producida por un
segmento largo 18a. Así pues, esta aproximación proporciona unos
medios para producir gotas 16a de idéntico tamaño pero con cargas
diferentes (en realidad cargadas eléctricamente o no cargadas),
dependiendo de si se originan a partir de un segmento largo 18a o a
partir de segmentos cortos 18b que se agrupan entre sí.
El dispositivo de deflexión propuesto en la
figura 4 proporciona así unos medios para situar gotas de tinta 16
en dos trayectorias diferentes, que pueden ser seleccionadas por lo
tanto para imprimir o no imprimir, haciéndose esta selección en el
momento de la estimulación del piezoeléctrico 12.
Si la realización de ejemplo descrita crea una
trayectoria de gotas neutra, en otras palabras a lo largo del eje
hidráulico del chorro 14, se pueden obtener más generalmente dos
trayectorias de gotas cargadas con diferentes cocientes de
carga/masa, dependiendo de la configuración del primer elemento de
carga 20. Por ejemplo, de acuerdo a una variante, el electrodo 20
puede ser reemplazado por un electrodo plano individual (mostrado
esquemáticamente en la figura 4 sólo como una pieza individual 20'
del electrodo 20) en el mismo lado que el electrodo 22: los
segmentos cortos 18b están entonces cargados tan sólo ligeramente,
mientras que los segmentos largos 18a están fuertemente cargados.
Este diferencial de carga se puede ajustar situando un electrodo 24
adicional opcional (o un conjunto de electrodos) que refuerza el
acoplamiento electrostático de los segmentos largos con el
electrodo 22 y forma una pantalla entre los segmentos cortos y el
electrodo 22 (el caso especial del electrodo descrito anteriormente
es realmente una pantalla total). Además, el electrodo 24 aumenta el
campo eléctrico de deflexión, reforzando así la desviación de la
gota 16a. Es posible naturalmente montar más de dos electrodos
sucesivos 20', 22, particularmente si se prevé una deflexión
múltiple.
El dispositivo de acuerdo con la invención
proporciona de este modo una manera de situar gotas de un líquido
eléctricamente conductor derivadas de la fragmentación de un chorro
continuo, sobre dos trayectorias diferentes. Se obtienen las
siguientes ventajas, a la vez que se superan las desventajas
mencionadas de acuerdo con el estado de la técnica anterior:
- El conjunto de electrodos de carga de gotas
individuales se elimina en el dispositivo de múltiples chorros,
siendo los electrodos comunes al conjunto de chorros.
- A la escala de las gotas líquidas, los
electrodos están muy alejados de las corrientes y no requieren un
posicionamiento mecánico preciso.
- Las gotas se sitúan en una de las dos
trayectorias predefinidas de acuerdo con la tasa de formación de
gotas; consecuentemente, los electrodos que constituyen el
dispositivo de deflexión están a potenciales constantes.
Claims (13)
1. Dispositivo para la carga selectiva de gotas
de líquido conductor, que incluye:
- un depósito de líquido presurizado (2, 8) que
comprende al menos una boquilla de expulsión (4) del líquido en
forma de chorro continuo (14);
- medios (10, 12) para perturbar el chorro (14)
y generar así segmentos de chorro (18) con longitudes ajustables
entre una primera longitud (l) y una segunda longitud (L) superior a
la primera longitud, estando el punto de ruptura (B) del chorro a la
misma distancia de la boquilla (4) para todos los segmentos;
- medios de carga (20, 22) puestos a un
potencial constante para transferir una carga eléctrica a un
segmento de chorro (18), siendo la carga transferida diferente
dependiendo de la longitud (l, L) del segmento (18), que comprenden
un primer elemento de carga (20) que se extiende sobre un primer
grosor a lo largo de la trayectoria del chorro (14) desde el punto
de ruptura (B), y un segundo elemento de carga (22) aguas abajo del
primer elemento de carga (20) a lo largo de la trayectoria del
chorro (14).
2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el primer elemento de carga incluye un electrodo (20),
cuyo grosor desde el punto de ruptura (B) se encuentra entre las
longitudes primera y segunda (l, L) de los segmentos (18a, 18b), y
el segundo elemento de carga incluye un electrodo (22) puesto a un
potencial alto que puede actuar como un electrodo de deflexión.
3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
1, en el que los medios de carga incluyen al menos dos electrodos
(20', 22) alineados aproximadamente a lo largo de la trayectoria del
chorro (14) que forman los dos elementos de carga.
4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
3, en el que los medios de carga incluyen al menos un electrodo
adicional (24) situado en oposición a los dos elementos de carga
(20', 22) con respecto a la trayectoria del chorro (14).
5. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, que comprende una multitud de boquillas (4)
utilizadas para generar un conjunto de chorros, siendo los medios de
carga (20, 20', 22, 24) únicos para el conjunto de chorros.
6. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que los medios para perturbar el
chorro incluyen un accionador piezoeléctrico (10, 12) utilizado para
romper el chorro en una posición única (B) independientemente de la
longitud del segmento (18).
7. Cabezal de impresión que incluye un
dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,
y medios para recuperar tinta de las gotas (16a, 16b) que se
originan a partir de los segmentos de longitud primera o
segunda.
8. Método para cargar selectivamente gotas
dependiendo de la longitud del segmento del cual son emitidas, que
comprende:
- la formación de un chorro continuo (14) de
líquido conductor derivado de una cámara presurizada (8);
- la perturbación del chorro (14) para generar
segmentos con una primera longitud (18b) y segmentos con una segunda
longitud (18a) superior a la primera longitud rompiendo el chorro
(14) en un punto fijo (B);
- la carga del segmento (18) derivado de la
ruptura por medio de un campo eléctrico (E) de acuerdo con su
longitud (l, L).
9. Método de acuerdo con la reivindicación 8, en
el que la perturbación del chorro es tal que los segmentos de
longitud primera y segunda forman gotas con diámetros primero y
segundo.
10. Método de acuerdo con la reivindicación 8,
en el que la perturbación del chorro crea agrupamientos de segmentos
con una primera longitud (18b) aguas abajo de su formación.
11. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 8 a 10, que comprende la formación de un conjunto
de chorros continuos y la perturbación de cada uno de los chorros
formados.
12. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 8 la 11, que comprende además la deflexión de las
gotas dependiendo de su carga.
13. Método de impresión por chorro de tinta, que
comprende el método de acuerdo con la reivindicación 12, la
impresión de las gotas originadas a partir de los segmentos de las
longitudes primera o segunda, y la recuperación de las otras
gotas.
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