ES2254117T3

ES2254117T3 - Impresora y procedimiento de impresion por chorro de tinta.

Info

Publication number: ES2254117T3
Application number: ES00402817T
Authority: ES
Inventors: Stephane Vago
Original assignee: Imaje SA
Current assignee: Markem Imaje SAS
Priority date: 1999-10-15
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2006-06-16
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: CN1293111A; DE60025320D1; CN1170677C; EP1092542A1; FR2799688B1; DE60025320T2; EP1092542B1; FR2799688A1

Abstract

Impresora (100) de chorro (3) de tinta que comprende una boquilla (2) de impresión que emite un chorro (3) de tinta a presión según un eje de la boquilla, - medios (4, 4¿) de formación de gotas de tinta que actúan sobre el chorro (3) emitido por la boquilla (2) mediante rotura del chorro a una distancia axial predeterminada de la boquilla, - medios (11, 12) de recuperación de la tinta que no se recibe en un sustrato (14) de impresión, - una memoria (31) de almacenamiento de datos numéricos que representan en conjunto un motivo a imprimir, - medios (5, 32-37) de control de la impresión que tienen una entrada y una salida, estando acoplada dicha entrada a la memoria (31) de almacenamiento para recibir de forma secuencial una parte al menos de los datos numéricos que representan en conjunto un motivo a imprimir, caracterizada porque la salida de los medios (5, 32- 37) de control de la impresión está acoplada al medio (4, 4¿) de formación de gotas, rompiendo estos medios (4, 4¿) el chorro al recibir cada una de las señales de control, transformando así el chorro en una sucesión de gotas (13) y tramos (10) y porque ésta (100) incluye un grupo (7) de electrodos (26) de deflexión que flexiona los tramos (10) hacia los medios (11) de recuperación de la tinta.

Description

Impresora y procedimiento de impresión por cho-
rro de tinta.

Campo de la invención

La invención se sitúa en el campo de las impresoras de chorro de tinta continuo. Se refiere también a un procedimiento de proyección selectiva de partes de un chorro de líquido conductor y especialmente a un procedimiento de impresión por chorro de tinta continuo. El procedimiento y la impresora según la presente invención pueden utilizarse especialmente en todos los campos industriales relacionados con la escritura, la marcación, la codificación, el direccionamiento y la decoración industriales.

En el actual estado de la técnica, existen dos tecnologías principales de impresión por chorro de tinta continuo. Se trata, respectivamente, de la técnica de chorro de tinta continuo desviado y de la técnica de chorro de tinta continuo binario.

El funcionamiento típico de una impresora de chorro de tinta continuo puede describirse como sigue. La tinta eléctricamente conductora mantenida a presión se escapa de una boquilla calibrada. Bajo la acción de un dispositivo de estimulación periódica, el chorro de tinta así formado se rompe a intervalos de tiempo regulares en un punto único en el espacio. Corriente abajo del punto de ruptura del chorro, el chorro continuo se transforma en una cadena de gotas de tinta idénticas y separadas regularmente. Cerca del punto de ruptura se sitúa un primer grupo de electrodos cuya función habitualmente reconocida es la transferencia de manera selectiva y a cada gota del chorro de una cantidad de carga eléctrica predeterminada.

El conjunto de gotas cargadas así de manera selectiva atraviesa a continuación una segunda disposición de electrodos en cuyo seno impera un campo eléctrico constante que modificará la trayectoria de las gotas cargadas.

En una primera variante de impresora llamada de chorro continuo desviado, la cantidad de carga transferida a las gotas del chorro es variable. Cada gota registra, al pasar por la segunda disposición de electrodos de campo constante, una deflexión creciente con la carga eléctrica que se le ha atribuido anteriormente y se encuentra orientada hacia un punto preciso del soporte de impresión. Esta tecnología, gracias a sus múltiples niveles de deflexión, permite que una única boquilla imprima, por segmento o trama -línea de puntos de una altura dada- la totalidad de un motivo. El paso de un segmento a otro se realiza por el desplazamiento continuo, perpendicular a dicho segmento, del substrato con respecto a la cabeza de
impresión.

La segunda variante es la del chorro continuo binario. Esta técnica se diferencia principalmente de la anterior por el hecho de que el nivel de carga de las gotas es binario. Al pasar a través de los electrodos de deflexión, las gotas se desvían de manera uniforme o no se desvían según la carga que han recibido. La impresión de caracteres o motivos necesita por tanto generalmente el uso de cabezas de impresión de múltiples boquillas, coincidiendo la distancia entre ejes de los orificios con la de los impactos sobre el soporte de impresión. Debe observarse que, generalmente, las gotas destinadas a la impresión son las gotas no desviadas, es decir, cuyo nivel binario de carga es nulo.

En ambas tecnologías, la de chorro continuo desviado y la de chorro continuo binario, la tinta que no se utiliza para marcar el substrato se dirige a un canal o recuperador de tinta no utilizada y se recicla en un circuito de tinta de modo que vuelve a las boquillas de impresión.

Un procedimiento para romper el chorro en gotas se describe muy bien por ejemplo en una patente con el número US-A-4.220.958 cuyo inventor es el Sr. Crowley. Según el procedimiento descrito por Crowley, el chorro de tinta conductora pasa a través de electrodos llevados periódicamente a un potencial relativamente elevado. Bajo la acción de estos electrodos, el chorro de tinta se carga. Las cargas son atraídas por los electrodos de forma que una fuerza transversal al chorro deforma la superficie del chorro. La velocidad del chorro y el movimiento transversal de la superficie del chorro se combinan para que a una cierta distancia de los electrodos el chorro se rompa en una sucesión de gotas.

En la descripción de la técnica anterior a su invención, Crowley cita una patente de Richard G. Sweet con el número US-A-3.596.275. Según esta cita, un punto importante de una impresora de chorro de tinta es la generación de gotas. Se prefiere que las gotas se generen a una frecuencia fija con una masa y una velocidad constantes. Para lograr este objetivo, Sweet da a conocer tres técnicas que se presentan en las figuras 1, 2 y 10 de su patente.

Según una primera técnica, las boquillas de emisión de tinta se hacen vibrar. Según una segunda técnica, el chorro de líquido se excita electro-hidrodinámicamente con un excitador electro-hidrodinámico (EHD). Una tercera técnica es la imposición de una variación de presión sobre el líquido al nivel de la boquilla por medio de un cristal piezoeléctrico introducido en una cavidad de alimentación de la boquilla. Esta última técnica es la principal en la bibliografía y se utiliza por ejemplo en la máquina IBM 6640 (marca solicitada).

Con respecto a este estado de la técnica, la invención de Crowley se refiere a un excitador electro-hidrodinámico en el que la longitud de los electrodos atravesados por el chorro de tinta es igual a la mitad de la distancia entre las gotas.

Otro procedimiento de estimulación del chorro de tinta para su transformación en gotas se describe, por ejemplo, en la patente US-A-4.638.328, Drake et al. Se trata de una activación por elementos termorresistivos.

El documento EP 0 949 077 muestra un ejemplo de este tipo de impresoras.

Una segunda familia de impresión por proyección de tinta, llamada goteo por demanda, se aplica esencialmente en las impresoras de oficina. Se trata de imprimir el texto o motivos gráficos en colores sobre soportes de papel o plástico. Al contrario que la impresión por chorro continuo, las tecnologías de goteo por demanda generan directa y únicamente las gotas de tinta efectivamente necesarias para la impresión de los motivos deseados. No se encuentra por tanto ni electrodo ni canal de recirculación de tinta entre la cara de salida de una boquilla y el soporte de impresión. Las impresoras de goteo por demanda son obligatoriamente máquinas de múltiples boquillas y necesitan un actuador de expulsión de tinta por orificio.

La densidad de puntos ofrecida por estas impresoras del orden de 600 puntos por pulgada resulta del uso de materiales y técnicas de fabricación desarrollados por la industria micro-electrónica.

En el campo de la impresión industrial, los rendimientos de las cabezas de impresión por chorro de tinta continuo superan la capacidad de los modelos de goteo por demanda. Las primeras ofrecen:

-: una gama de tinta útil más amplia y, en consecuencia, una mayor variedad de soportes de impresión,

-: una frecuencia de emisión de gotas más elevada y por tanto una velocidad de impresión incrementada (alrededor de 100 kHz y algunos metros por segundo frente a alrededor de 10 kHz y algunos centímetros por segundo),

-: una distancia de impresión desde la cara inferior de la cabeza de impresión hasta el soporte superior (alrededor de 15 mm frente a 1 mm).

No obstante, la simplicidad de la concepción de las cabezas de impresión de goteo por demanda no se encuentra en las impresoras de múltiples boquillas de chorro continuo binario. Los electrodos destinados a la carga de las gotas de cada chorro deben controlarse individualmente, a la frecuencia de formación de las gotas y a niveles de tensión que pueden alcanzar los 350 voltios. La fabricación y la yuxtaposición con un paso muy fino del conjunto de boquillas y electrodos de una cabeza de impresión hacen que aparezcan por tanto problemas importantes:

-: de realización y de coste: la multiplicación de los circuitos electrónicos a alta tensión conectados a los electrodos de carga y la multiplicación de estos mismos electrodos de carga inducen un control electrónico complejo y costoso,

-: de utilización y rendimiento: la conectividad a alta tensión muy densa cerca del chorro provoca diafonías no deseables cuyo efecto sobre la calidad de la impresión sólo puede limitarse mediante una reducción de la tasa de uso de las gotas, y en consecuencia, una reducción de la velocidad de impresión, y/o una disminución de la resolución.

La patente US 4 230 558 (Fulwyler, 1980) describe un aparato de selección de células biológicas basado en la creación, por demanda, de una gota en el seno de un chorro continuo de fluido. Durante el funcionamiento, el chorro adopta el aspecto de una sucesión de gotas aisladas, enmarcadas por tramos de fluido de longitudes variables.

Esta situación "intermitente" del chorro se garantiza por un actuador electro-hidrodinámico (electrodo llevado a alta tensión) o por una fuente de calor externa (láser) dirigida hacia el chorro. Una mayor información sobre la estimulación EHD y la estimulación intermitente de un chorro pueden encontrarse en la patente US 4 220 958 (J. M. Crowley) y en un artículo de D. W. Hrdina y J. M. Crowley (IEEE transactions on Industry Applications, vol. 25, nº 4, julio/agosto 1989, titulado "Drop-on-demand Operation of Continuous Jets Using EHD Techniques" (páginas 705-710).

En el aparato propuesto por Fulwyler, la generación de gotas se desencadena por un sistema de detección específica, de manera que cada una de estas gotas contiene la sustancia biológica que debe aislarse. La selección propiamente dicha se efectúa por un procedimiento similar al aplicado en una impresora de chorro continuo:

-: un electrodo, adecuadamente sincronizado con el actuador de estimulación, se activa durante la separación de cada una de las gotas que van a seleccionarse e induce sobre éstas una cantidad de carga eléctrica. Es importante observar que la estabilidad y la repetibilidad del proceso de carga necesitan una secuenciación precisa durante la formación de una gota: la separación del tramo situado corriente abajo de la gota debe preceder al del tramo situado corriente arriba de la gota;

-: el paso del chorro de fluido a través de un campo eléctrico constante permite a continuación diferenciar la trayectoria de las gotas, que sufren una deflexión, de la de los tramos de fluido no utilizados.

La aplicación de esta técnica de selección en el campo de la impresión por chorro de tinta es posible, pero no proporcionaría, en la forma descrita en la patente citada, absolutamente ninguna ventaja con respecto al modo de funcionamiento habi-
tual.

En particular, la extensión de esta técnica a la impresión impone a las boquillas de múltiples chorros disponer de medios de carga individuales para las gotas formadas a partir de los chorros de cada una de las boquillas.

Exposición de la invención

El objetivo de la presente invención es conservar las ventajas de la tecnología de chorro continuo combinándolas con ciertas ventajas de la técnica de goteo por demanda.

La invención pretende suprimir para cada chorro el conjunto de electrodos individuales de carga de las gotas y el circuito de control asociado a este conjunto de electrodos individuales. Pretende también suprimir la diafonía entre los diferentes chorros de una misma cabeza de impresión. Se ha observado que, según la técnica anterior, el chorro de tinta a presión se divide en una sucesión de gotas. La selección de las gotas que deben imprimir el substrato se realiza corriente abajo del punto en el que se forman las gotas, llamado punto de ruptura, por una disposición de electrodos. Esta disposición de electrodos individuales en cada una de las boquillas es la que ha creado, por un lado, una complejidad de realización y, por otro lado, problemas de diafonía.

La selección de las gotas que van a desviarse hacia el sustrato o hacia un canal de recuperación se realiza en función de datos que provienen de un conjunto de datos generalmente numéricos que definen el motivo a imprimir.

Según una primera característica importante de la invención, los datos numéricos que definen el motivo a imprimir ya no se utilizan después de la formación de las gotas, sino antes. Son estos datos los que van a determinar o no la formación de las gotas. Así, según la invención, el chorro de tinta de una boquilla ya no se dividirá en una sucesión de gotas sino en una sucesión de tramos y gotas.

Los electrodos situados corriente abajo del punto de ruptura del chorro van a desviar los tramos y no las gotas, como en la patente de Fulwyer, hacia canales de recuperación. Por el contrario, estos mismos electrodos de deflexión no influirán en la trayectoria de las gotas que van a chocar contra el sustrato. Así, la impresión se refiere a una impresora de chorro de tinta que comprende:

-: una boquilla de impresión que emite un chorro de tinta a presión según un eje de la boquilla,

-: un medio de formación de gotas de tinta que actúa sobre el chorro emitido por la boquilla rompiendo el chorro a una distancia axial predeterminada de la boquilla,

-: medios de recuperación de la tinta que no se recibe en un sustrato de impresión,

-: una memoria de almacenamiento de datos numéricos, que representan en conjunto un motivo a imprimir,

-: medios de control de la impresión que tienen una entrada y una salida, estando dicha entrada acoplada a la memoria de almacenamiento para recibir de forma secuencial una parte al menos de los datos numéricos que representan en conjunto un motivo a imprimir,

caracterizada porque la salida de los medios de control de la impresión está acoplada al medio de formación de gotas, rompiendo este medio el chorro al recibir cada una de las señales de control, transformando así el chorro en una sucesión de gotas y de tramos y porque incluye medios que desvían los tramos hacia los medios de recuperación de la
tinta.

Cuando la cabeza de impresión tiene múltiples boquillas, que es generalmente el caso de las impresoras de chorro continuo binario, no incluye tampoco una boquilla sino una boquilla y boquillas adicionales. En este caso, cada boquilla está dotada de un medio de formación de gotas de tinta. Cada medio de formación de gotas de tinta está acoplado a los medios de control de la impresión.

Según una característica de la invención particularmente ventajosa en este caso, los medios de selección de las gotas y los tramos para cada uno de los chorros son comunes al conjunto de chorros. Los tramos se desvían hacia los medios de recuperación de la tinta y las gotas alcanzan el sustrato. Se obtiene así una simplificación considerable del conjunto de medios de selección de gotas, ya que se suprime el conjunto de electrodos individuales de carga de las gotas de cada chorro de la técnica anterior.

Cada boquilla del dispositivo de múltiples boquillas dispone de su propio medio de formación de gotas en el chorro. Este medio se controla por las señales formadas a partir de los datos numéricos relativos a la línea impresa por la boquilla.

Preferiblemente se protegerá la zona en la que se forman las gotas de la influencia del campo eléctrico provocado por los medios de deflexión de los tramos. Preferiblemente, los medios de protección de las gotas contra la influencia del campo de deflexión de los tramos estarán formados por uno o varios electrodos o pares de electrodos situados corriente arriba de los electrodos de deflexión y dispuestos para proteger la zona de formación de las gotas de la influencia del campo creado por los electrodos de deflexión de los tramos.

Se formarán de este modo las gotas en una zona de potencial eléctrico nulo o insignificante.

Como resultado, las gotas no se cargarán eléctricamente y no sufrirán deflexiones cuando pasen por el campo eléctrico de deflexión situado corriente abajo. Por el contrario, una parte al menos de cada tramo estará, en el momento de la formación de las gotas y, por tanto, en el momento de la separación de la parte corriente arriba del tramo del resto del chorro, en una zona de potencial no nulo. Como resultado, el tramo estará cargado eléctricamente y sufrirá la influencia del campo de deflexión.

Preferiblemente, los medios de formación de gotas estarán constituidos por elementos de calentamiento utilizados como actuadores. Estos actuadores provocan el calentamiento local de la tinta por demanda y durante un tiempo predeterminado para modificar al menos una característica física de la tinta apropiada para provocar una perturbación en el chorro. Esta perturbación se traduce en una distancia predeterminada para la formación de gotas que salen del chorro. A modo de ejemplo de este medio para provocar las gotas pueden citarse elementos termorresistivos tal como los descritos, por ejemplo, en la patente de Drake, en igual número que el de boquillas de la cabeza de impresión y situados cerca de las boquillas. Podrá tratarse también de medios electro-hidrodinámicos como uno de los descritos en la patente de Crowley. Podrá tratarse igualmente, como en la técnica anterior, de un cristal piezoeléctrico situado en una cavidad que alimenta a la boquilla. Obsérvese que en este caso, al no ser la señal periódica, la forma impulsiva de la señal deberá adaptarse de modo que no genere vibraciones residuales que perturben el funcionamiento de la cabeza de
impresión.

De forma alternativa, el frente de subida y el frente de bajada de un impulso que pretende deformar el cristal piezoeléctrico deberán tener una forma tal que éste no sufra vibraciones residuales molestas del cristal después del paso del impulso. Estas vibraciones residuales podrán llevar a formaciones de gotas no deseadas.

Se observará que el procedimiento de chorro de tinta que va a describirse a continuación en relación con una impresora puede aplicarse a cualquier proyección de líquido conductor.

Así, la invención se refiere a un procedimiento de proyección de un líquido conductor mantenido a un potencial eléctrico de referencia en el que:

-: se pone a presión el líquido conductor para formar al menos un chorro en una dirección axial;

-: se rompen cada uno de los chorros en puntos de ruptura del chorro, definiendo los puntos de ruptura en conjunto una zona de formación de gotas, estando esta zona fija en el espacio y en el tiempo y orientada sobre una recta DB perpendicular a los chorros;

-: se desvía una parte del líquido conductor de cada chorro en una dirección diferente de la dirección axial;

procedimiento caracterizado porque la secuenciación de la creación de gotas en cada chorro está controlado por señales de formación de gotas formadas en función de informaciones exteriores, rompiendo así el chorro en una sucesión de gotas que continúan su trayectoria en la dirección axial y tramos desviados en una dirección diferente de la dirección
axial.

Para una pluralidad de chorros cuyos ejes son paralelos y están contenidos en un mismo plano P, se desvía la trayectoria de los tramos de líquido conductor sin desviar la trayectoria de las gotas, creando regiones que contienen el plano P de direcciones axiales, cuyas características eléctricas, en ausencia del chorro, son permanentes en el tiempo, comprendiendo estas regiones:

-: una región protegida cuya diferencia de potencial eléctrico con respecto al potencial de referencia es nulo o insignificante, abarcando esta región la zona de creación de gotas;

-: al menos una región cuya diferencia de potencial con respecto al potencial de referencia no es insignificante, estando al menos una de dichas regiones inmediatamente corriente abajo de dicha región protegida;

-: al menos una región que, en presencia del chorro, es el centro de un campo eléctrico apropiado para desviar los tramos.

Aplicado a la impresión, se trata de un procedimiento de impresión sobre un sustrato de un motivo definido por un conjunto de datos numéricos, por medio de una tinta eléctricamente conductora, mantenido a un potencial eléctrico de referencia, en el
que:

-: se emite al menos un chorro continuo de tinta conductora,

-: se rompen cada uno de los chorros para formar gotas de tinta en lugares de creación de gotas predeterminados, definiendo los lugares en conjunto una zona orientada sobre una recta (DB) secante sensiblemente perpendicular a cada uno de los chorros,

-: se desvía una parte de la tinta de cada chorro de modo que esta parte de la tinta desviada no alcanza el sustrato,

procedimiento caracterizado porque la secuenciación de la creación de gotas en cada chorro está controlado por señales de formación de gotas formadas de forma secuencial en función de datos numéricos que definen el motivo a imprimir, rompiendo así el chorro en una sucesión de gotas de tinta no desviadas o poco desviadas dirigidas hacia el sustrato y tramos de tinta.

Preferiblemente, la deflexión de las partes de la tinta no dirigida hacia el sustrato se obtiene por medio de un campo eléctrico creado corriente abajo de los puntos de formación de gotas, y preferiblemente, la zona que contiene el conjunto de los puntos de creación de gotas del chorro está protegida de la influencia del campo eléctrico de deflexión.

Las características eléctricas, campo y potencial, de las regiones del espacio atravesadas por el conjunto de los chorros son variables en el espacio, constantes en el tiempo e idénticas para cada uno de los
chorros.

En general, los chorros salen de boquillas cuyos ejes están alineados. Los ejes de las boquillas están por tanto contenidos en un plano P. Las regiones del espacio atravesadas por los chorros son, por tanto, regiones centradas sobre este plano P y delimitadas por planos N perpendiculares a este plano P o por superficies secantes al plano P al nivel de una recta común al plano P y a un plano N.

En ausencia de los chorros, que al estar al potencial de referencia aportan una perturbación, las características eléctricas de las regiones del espacio que comprenden cada una el conjunto de los chorros pueden definirse como sigue:

-: al menos una región de este espacio con respecto al potencial de referencia está a un potencial insignificante o nulo y al menos una región de potencial no insignificante está situada corriente abajo de esta región de potencial insignificante o nulo.

La zona de creación de gotas está contenida en una región de potencial nulo o insignificante, de modo que las gotas son eléctricamente neutras o poco cargadas. Una parte al menos del tramo situado corriente abajo de cada gota se encuentra en el instante de la separación de dicha gota en una región de potencial no insignificante de modo que este tramo está cargado eléctricamente en el momento de su separación del chorro.

Finalmente, una región del espacio situada corriente abajo de la zona de formación de gotas es el centro de un campo eléctrico que permite la deflexión significativa de los tramos de tinta cargados eléctricamente.

No se excluye que las regiones de carga de los tramos y de desviación de los tramos se confundan o se confundan parcialmente, pero, preferiblemente, la región de deflexión o una parte de esta región estará corriente abajo de al región de carga de los
tramos.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá ahora con respecto a los dibujos adjuntos en los que las figuras 1 a 4 representan esquemas que evidencian ejemplos de disposición de electrodos.

La figura 1 representa un ejemplo que incluye un electrodo o un par central de electrodos de protección y electrodos de deflexión.

La figura 2 representa un ejemplo que incluye un par corriente arriba y un par corriente abajo de electrodos de protección y electrodos de deflexión.

La figura 3 representa un ejemplo que incluye tres pares de electrodos de protección y electrodos de deflexión.

La figura 4 representa un ejemplo que incluye además de los electrodos de protección y de deflexión, electrodos de carga situados axialmente entre los electrodos de protección y de deflexión.

La figura 5 representa un ejemplo de circuito de control de los medios de formación de gotas.

Descripción de modos de realización de la invención

La figura 1 muestra una vista esquemática de una primera disposición de electrodos de una impresora 100 según un modo de realización de una impresora de chorro estimulado continuo con múltiples boquillas basado en el método según la invención. La impresora 100 comprende un depósito 1 presurizado equipado con una pluralidad de boquillas 2 calibradas de las que se escapan chorros 3 de tinta. A cada boquilla se asocia un dispositivo 4 de estimulación situado en el depósito 1 y controlado por un circuito 5 electrónico externo. El dispositivo 4 de estimulación asociado a una boquilla permite la creación por demanda de una gota.

Cada gota se forma sobre el eje del chorro al que pertenece, a una distancia predeterminada de la boquilla. Esta distancia es la misma para todos los chorros de forma que las gotas se forman en una zona de forma lineal centrada sobre una recta DB secante sensiblemente perpendicular a cada uno de los chorros 3.

Preferiblemente, el dispositivo 4 de estimulación está constituido por medios que provocan un calentamiento local de la tinta durante un tiempo predeterminado, por ejemplo elementos termorresistivos, en igual número que el de boquillas de la cabeza de impresión, situados cerca de las boquillas 2 y controlados individualmente por un circuito 5 externo. La patente US-A-4.638.328 (Drake et al.) describe un ejemplo de tal dispositivo basado en elementos termorresistivos, utilizando su funcionamiento así como un modo de realización las técnicas de contorneado químico provenientes de la industria micro-electrónica.

El dispositivo 4 de estimulación podría igualmente estar constituido por un elemento piezoeléctrico.

Una variante conocida representada con una línea de puntos en las figuras 1 a 4 consiste en sustituir la estimulación térmica o piezoeléctrica en el interior del depósito 1 por una estimulación electro-hidrodinámica realizada por uno o varios electrodos 4' situados cerca de los chorros inmediatamente corriente abajo de la boquilla.

Una disposición de electrodos común al conjunto de chorros y cuyo funcionamiento se examinará más adelante se sitúa cerca de la recta DB que une los puntos nominales de creación de gotas de cada uno de los chorros.

Las partes de tinta cargada con la referencia 10 en las figuras 1 a 4 y que tienen la forma de tramos se dirigen hacia un canal 11 de recuperación que los recicla hacia un circuito 12 de tinta general. Los campos eléctricos creados por la disposición de electrodos no afectan notablemente a la trayectoria de las gotas con la referencia 13 que pueden chocar contra un soporte 14 de impresión.

En este primer modo de realización, la disposición de electrodos está constituida por dos grupos de electrodos, un primer grupo 6 de electrodos y un segundo grupo 26. En el modo de realización representado en la figura 1, los electrodos del primer grupo 6 están constituidos por un par 25 central de electrodos 15, 16. Los electrodos 15, 16 del primer grupo 6 están situados a ambos lados del conjunto de chorros 3. Axialmente, el par 25 de electrodos está situado de forma que abarcan la posición DB de formación de gotas 13. Preferiblemente, la posición DB de formación de gotas estará situada cerca inmediatamente de los bordes corriente abajo de este par de electrodos. Los electrodos 15, 16 que forman el par 25 central de electrodos están conectados a una misma fuente de potencial, preferiblemente igual al potencial al que se lleva la tinta del depósito 1 generalmente asociado a la masa, de modo que crean un campo eléctrico nulo en el espacio entre los electrodos. De forma alternativa, el par 25 de electrodos 15, 16 podría reemplazarse por un único electrodo en forma de U que tiene dos brazos 15, 16. Los brazos 15, 16 de la U son equivalentes a los electrodos 15, 16 del par 25. Este modo alternativo se ha representado a trazos mixtos en la figura 1. Se verá a continuación que el grupo 6 de electrodos puede comprender pares adicionales de electrodos. Cada vez que los electrodos de un par se conectan a una misma fuente de potencial, el par podrá sustituirse de manera alternativa por un electrodo en forma de U, sustituyendo cada uno de los dos brazos de la U un electrodo del par. El electrodo 26 del segundo grupo 7 está situado corriente abajo del primer grupo 6 de electrodos. El electrodo 26 se lleva a una tensión eléctrica constante elevada, y crea un campo eléctrico en el espacio circundante.

En esta configuración, el campo eléctrico que impera cerca inmediatamente de la recta DB es nulo o muy débil porque este espacio está protegido por el primer grupo 6 de electrodos. La intensidad del campo eléctrico que existe cerca de la parte corriente abajo de los tramos de tinta a nivel del electrodo 26 es suficientemente elevada para ejercer una influencia electrostática sobre estos últimos.

Tras la ruptura del chorro, la trayectoria de los tramos que están cargados eléctricamente por el electrodo 26 se modificará por el campo eléctrico, mientras que la trayectoria de las gotas no sufrirá más que una débil influencia.

Así, los tramos se dirigen hacia el recuperador 11 de tinta mientras que las gotas 13 se dirigen hacia el sustrato 14.

Un segundo modo de realización esquematizado en la figura 2 difiere del primer modo de realización representado en la figura 1 en que el primer grupo 6 de electrodos que constituye los electrodos de protección está dividido en dos pares 21, 22 de electrodos, un par 21 corriente arriba y un par 22 corriente abajo. El par 21 está constituido por dos electrodos 17, 18. El par 22 de electrodos está constituido por dos electrodos 19, 20. Los electrodos 17, 18 del par 21 están situados a ambos lados de la zona de chorros 3 de tinta. Los electrodos 19, 20 del par 22 están situados igualmente a ambos lados de la zona de chorros 3.

Los electrodos del par 21 se someten a una misma tensión V1 eléctrica constante y los del par 22 se somete a una misma tensión V2 constante de signo opuesto preferiblemente igual a -V1.

La principal particularidad de un grupo de electrodos como 21 y 22 es la existencia de una región \pi aproximadamente plana del espacio que se encuentra axialmente entre los bordes corriente arriba y los bordes corriente abajo, respectivamente de los pares 21, 22 de electrodos en la que el potencial es nulo o insignificante. El plano \pi es sensiblemente perpendicular al conjunto de chorros 3. Si la recta DB, que es el lugar de formación de gotas de los diferentes chorros 3, se incluye en esta región del espacio que incluye el plano \pi, entonces las gotas creadas llevarán una carga eléctrica insignificante. Los tramos 10 que se separan del chorro se someterán a la influencia del campo eléctrico formado por el electrodo 26 de deflexión y sufrirán una deflexión al pasar cerca del electrodo 26.

En un tercer modo de realización representado en la figura 3, la disposición de electrodos de protección de la zona en la que se forman las gotas comprende tres pares de electrodos 21, 22, 25. El tercer par 25 de electrodos que comprende los electrodos 15 y 16 está situado a una altura axial comprendida entre las alturas de los pares 21 y 22.

Tal como se describe en relación con la figura 2, los electrodos 17, 18 del par 21 de electrodos están conectados a una tensión V1 constante. Los electrodos del par 22 están sometidos a una tensión V2 constante de signo opuesto al de la tensión V1 de valor preferiblemente igual a -V1. Los electrodos del par 25 están conectados a una fuente de tensión constante preferiblemente a la masa.

Con respecto al modo de realización representado en la figura 2, esta configuración permite aumentar el volumen de la región de potencial nulo o insignificante con respecto al potencial de referencia en la que es posible formar gotas. En consecuencia, la posición de la recta DB se beneficia de tolerancias mayores, lo que permite relajar las limitaciones de precisión al nivel de los medios de formación de gotas.

Las disposiciones de electrodos descritas en relación con las figuras 1 a 3, sólo incluyen dos grupos de electrodos. Un primer grupo 6 que comprende un par, dos pares o tres pares de electrodos y un segundo grupo 7.

Los electrodos del grupo 6 tienen la función de imponer una zona de campo eléctrico nulo o insignificante en la zona en la que se encuentra la recta DB situada a una distancia predeterminada de las boquillas 2. De esta mantera, las gotas no están cargadas eléctricamente y no sufren prácticamente ninguna influencia por parte de los electrodos del segundo grupo 7.

En la representación de los electrodos de deflexión que constituyen el grupo 7, de las figuras 1 a 3 y también de la figura 4 que se describirá a continuación, estos electrodos se han representado en forma de un solo electrodo 26. Esto se debe a que estos electrodos y su forma de funcionamiento son conocidos en sí. Este grupo 7 de electrodos de deflexión puede, tal como se representa en las figuras 1 a 4, estar constituido por una sencilla placa 26. También puede estar constituido por un par de placas paralelas entre sí, llevándose cada placa del par a un potencial diferente. También puede estar constituido por elementos conductores curvados. De un modo general, la deflexión puede realizarse con cualquier medio de disposición de electrodos conocido para desviar gotas de
tinta.

Lo mismo ocurre para el grupo 6, podrá utilizarse cualquier disposición de electrodos conocida que cree una zona lineal de potenciales eléctricos nulos o débiles. Esta zona alojará por tanto la recta de formación de gotas.

En otro ejemplo de realización que se describirá ahora en relación con la figura 4, los grupos 6 de electrodos de protección y 7 de deflexión están completados por un tercer grupo 30 de electrodos. Los electrodos de este grupo 30 son, como los de los grupos 6 y 7, comunes al conjunto de chorros 3. En el ejemplo de realización representado en la figura 4, este grupo 30 está compuesto por un par 27 de electrodos 28, 29. Los electrodos del grupo 30 están situados corriente abajo de los electrodos de protección del grupo 6 y corriente arriba de los electrodos de deflexión del grupo 7. En el ejemplo representado en la figura 4, los electrodos del grupo 6 se han representado en forma de un par 25 de electrodos, situados y conectados en la configuración descrita en relación con la figura 1. Está claro que estos electrodos del grupo 6 podrían tener otras configuraciones, en particular las descritas en relación con las figuras 2 ó 3. Se ha visto en los ejemplos de realización descritos en relación con las figuras 2 y 3 que los electrodos del grupo 6 incluyen un par 21 corriente arriba y un par 22 corriente abajo. Preferiblemente, el par corriente abajo se lleva a un potencial diferente que el del depósito del que salen los chorros. Debido a esta diferencia de potencial, el par corriente abajo somete los tramos a una carga. En este caso, los electrodos del grupo 30 constituyen un grupo de electrodos de carga complementaria.

En los casos representados en las figuras 2 y 3, los electrodos del par 21 corriente arriba y los electrodos del par 22 corriente abajo tienen potenciales tales que existe una zona de potencial nulo entre el borde corriente arriba de los electrodos corriente arriba y el borde corriente abajo de los electrodos corriente abajo. Ésta es la función principal de estos electrodos. Generalmente, esta función se obtendrá llevando estos pares de electrodos a potenciales opuestos. Aunque estos pares 21, 22 de electrodos aporten una carga a los tramos 10, los electrodos del grupo 30 se distinguirán de los electrodos del par 22 corriente abajo por el hecho de que su potencial de uso es tal que estos electrodos del grupo 30 aportan una carga suplementaria a la aportada por los electrodos del par 22 corriente abajo del grupo 6. Cuando la disposición de electrodos incluye un grupo (30) de electrodos de carga además del grupo 7 de electrodos de deflexión, conviene realizar los electrodos del grupo 6 para proteger la zona DB de formación de gotas 13 de la influencia conjugada de los dos campos eléctricos, de carga y de deflexión.

En la configuración representada en la figura 4, los electrodos 15, 16 se llevan a un potencial constante, preferiblemente al que se ha llevado la tinta, normalmente la masa eléctrica de la impresora. Los electrodos 28, 29 del tercer grupo se someten a una tensión V constante.

El montaje representado en la figura 4 permite un control mejorado de las trayectorias de los tramos 10 de tinta no utilizada para la impresión, al separar las funciones de carga de los tramos y deflexión de los tramos y atribuírselas a los electrodos del tercer y del segundo grupo 30, 7 de electrodos, respectivamente.

Se precisa que cada electrodo 15, 16; 17, 18; 19, 20; 26, 28, 29 del primer, segundo y eventualmente tercer grupo 6, 7 y 30 se considera común al conjunto de chorros porque se trata en principio de una pieza conductora única que actúa sobre el conjunto de chorros. También podrá tratarse, para uno o varios electrodos, de diferentes piezas conductoras conectadas a una misma fuente de potencial.

En caso más general en el que la cabeza de impresión incluye varias boquillas, todos los electrodos 15-20; 26, 28, 29 tienen, en proyección sobre un plano paralelo al plano P que contiene los ejes de las boquillas, una forma sensiblemente rectangular, extendiéndose un lado grande del rectángulo en una dirección perpendicular a los ejes de las boquillas.

Se puede constatar que en todas las configuraciones descritas anteriormente la función principal de los electrodos del grupo 6 de protección de la zona DB de formación de gotas es crear una zona de potencial nulo o insignificante abarcando la recta DB.

Se han descrito tres ejemplos de realización, uno con un par de electrodos llevados al potencial de la tinta (figura 1), otro (figura 2) con dos pares, uno 22 corriente abajo del otro 21, teniendo estos pares de electrodos potenciales de signos opuestos. De tal manera que existe entre estos dos pares una zona de potencial insignificante, y finalmente un tercer ejemplo (figura 3) en el que se encuentra a la vez un par central al potencial de la tinta, asociado a un par corriente arriba y a un par corriente abajo como en el caso de la figura 2.

El campo eléctrico que impera entre los dos electrodos de un par de electrodos de protección es, con respecto al potencial de referencia, nulo o insignificante en ausencia del chorro, ya que, como se ha visto, los electrodos de un par están al mismo potencial.

De hecho la presencia del chorro no perturba este estado, en el caso en el que este potencial es el de la tinta, que es el caso para el par 25 central cuando está presente. Por el contrario, cuando los electrodos de un par, como por ejemplo los electrodos de los pares corriente arriba o corriente abajo están a un potencial diferente del de la tinta, la presencia del chorro de tinta perturba el campo entre el chorro y cada uno de los electrodos del par. La resultante de los vectores de campo sobre la línea axial de los chorros es nula debido a la simetría geométrica local y, por tanto, no hay desviación del chorro sin la acción de fuerzas eléctricas. Por el contrario, puede crearse carga sobre el chorro tal como se ha explicado anterior-
mente.

Los electrodos del grupo 7 de desviación de los tramos se distinguen de los electrodos de protección o de carga por el hecho de que estos electrodos crean, en ausencia de chorro, un campo eléctrico en una dirección sensiblemente perpendicular a los ejes de los chorros y al plano P que contiene los chorros.

En presencia del chorro, el campo se perturba por el chorro. El campo se orienta de forma permanente en una dirección perpendicular al chorro.

Un ejemplo de realización de un circuito 5 electrónico útil en una impresora 100 según la invención se describirá ahora en relación con la figura 5.

De una forma conocida, este circuito está conectado a una memoria 31 de almacenamiento de datos numéricos. Igualmente de forma conocida, esta memoria 31 (mapa de bits) alimenta de forma secuencial una sucesión de n memorias 32 directas con la referencia 32-1 a 32-n.

Las transferencias de datos entre la memoria 31 (mapa de bits) y las memorias 32 directas se controlan de forma conocida en sí misma por un secuenciador. El secuenciador recibe señales procedentes de un temporizador 34 de impresión y de un codificador de la posición del sustrato.

De forma igualmente conocida, los datos numéricos a la salida de las memorias 32-1 a 32-n alimentan, cada uno, una sucesión 36 de convertidores analógico/digital (CAD) con la referencia 36-1 a 36-n.

Según la invención, cada uno de estos convertidores 36-1 a 36-n alimenta un circuito 37-1 a 37-n respectivamente.

Cada circuito 37-1 a 37-n es un circuito de amplificación y de formación que emite o no emite, en función de la señal recibida en la entrada, una señal dirigida a accionar el medio 4 ó 4' de formación de gotas.

El circuito 5 está formado por los elementos 32 a 37. Incluye al menos tantas salidas, estando constituida una salida del circuito 5 por una salida del circuito de amplificación 37-1 a 37-n, como boquillas 2. Podrá incluir más, en particular se trata de un circuito integrado que se puede adaptar a impresoras de diferentes modelos, teniendo cada modelo su propio número de boquillas 2.

Claims

1. Impresora (100) de chorro (3) de tinta que comprende una boquilla (2) de impresión que emite un chorro (3) de tinta a presión según un eje de la boquilla,

-: medios (4, 4') de formación de gotas de tinta que actúan sobre el chorro (3) emitido por la boquilla (2) mediante rotura del chorro a una distancia axial predeterminada de la boquilla,

-: medios (11, 12) de recuperación de la tinta que no se recibe en un sustrato (14) de impresión,

-: una memoria (31) de almacenamiento de datos numéricos que representan en conjunto un motivo a imprimir,

-: medios (5, 32-37) de control de la impresión que tienen una entrada y una salida, estando acoplada dicha entrada a la memoria (31) de almacenamiento para recibir de forma secuencial una parte al menos de los datos numéricos que representan en conjunto un motivo a imprimir,

caracterizada porque la salida de los medios (5, 32-37) de control de la impresión está acoplada al medio (4, 4') de formación de gotas, rompiendo estos medios (4, 4') el chorro al recibir cada una de las señales de control, transformando así el chorro en una sucesión de gotas (13) y tramos (10) y porque ésta (100) incluye un grupo (7) de electrodos (26) de deflexión que flexiona los tramos (10) hacia los medios (11) de recuperación de la tinta.

2. Impresora (100) según la reivindicación 1, caracterizada porque incluye:

-: boquillas (2) adicionales de impresión,

-: medios (4, 4') adicionales de formación de gotas de tinta, actuando cada medio (4, 4') adicional sobre el chorro (3) de una boquilla (2) adicional para la ruptura del chorro (3) en un punto situado a una distancia axial predeterminada de dicha boquilla adicional, formando el conjunto de puntos de ruptura del chorro una zona (DB) de ruptura,

: y porque

-: los medios (5, 32-37) de control de la impresión incluyen salidas adicionales, estando cada salida adicional acoplada a uno de los medios (4, 4’) adicionales de formación de gotas, y

: finalmente porque

-: el grupo (7) de electrodos (26) que desvían los tramos hacia los medios (11, 12) de recuperación de tinta es común al conjunto de chorros (3).

3. Impresora (100) según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque incluye además un grupo (6) de electrodos (21, 22, 25) de protección eléctrica del punto o la zona de formación de las gotas, estando situado este grupo (6) corriente abajo de la boquilla o las boquillas (2) y corriente arriba del grupo (7) de deflexión de los tramos (10), siendo los electrodos (15-20) de este grupo (6) comunes al conjunto de chorros (3).

4. Impresora (100) según la reivindicación 3, caracterizada porque el grupo (6) de electrodos de protección eléctrica incluye un electrodo (25) central en forma de U con dos brazos (15, 16) o un par (25) central de electrodos (15, 16) que incluyen un primer y un segundo electrodo (15, 16), estando acoplados estos brazos (15, 16) o electrodos (15, 16) a una misma primera fuente de potencial y porque el primer y el segundo brazo o electrodo (15, 16) del electrodo o del par (25) central de protección se disponen a ambos lados del eje o del conjunto de ejes de las
boquillas.

5. Impresora (100) según la reivindicación 3, caracterizada porque el grupo (6) de electrodos de protección eléctrica del punto o de la zona de formación de gotas incluye un electrodo (21) que tiene dos brazos o un par (21) corriente arriba y un electrodo corriente abajo que tiene dos brazos o un par (22) corriente abajo, incluyendo el electrodo o el par (21) corriente arriba un primer y un segundo brazo o electrodo (17, 18), incluyendo el electrodo o el par (22) corriente abajo un primer y un segundo brazo o electrodo (19, 20), estando dispuestos los brazos o electrodos (17, 19; 18, 20) corriente arriba (21) y corriente abajo (22) a ambos lados del eje o del conjunto de ejes de boquilla (2), estando situado un borde corriente arriba del electrodo o del par (21) corriente arriba a una distancia axial de una de las boquillas (2) inferior a dicha distancia predeterminada, estando situado un borde corriente abajo del electrodo o del par (22) corriente abajo a una distancia axial de esta boquilla (2) superior a dicha distancia
predeterminada.

6. Impresora (100) según la reivindicación 5, caracterizada porque el grupo (6) de electrodos de protección eléctrica incluye además un electrodo (25) que tiene dos brazos (15, 16) o un par (25) central de electrodos (15, 16), estando situados los brazos o electrodos (15, 16) de esta parte (25) central a ambos lados del eje o del conjunto de ejes de boquillas (2), estando el electrodo o el par (21) corriente arriba, corriente arriba del electrodo o el par central, y estando el electrodo o par (22) corriente abajo, corriente abajo del par (25) central.

7. Impresora (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizada porque incluye además un grupo (30) de electrodos de carga común al conjunto de chorros (3) situado corriente abajo del grupo (6) de electrodos de protección y corriente arriba del grupo (7) de electrodos de deflexión.

8. Impresora (100) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque los medios (4, 4') de formación de gotas de tinta están constituidos por elementos (4) termorresistivos o piezoeléctricos situados corriente arriba de las boquillas (2).

9. Impresora (100) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque los medios de formación de gotas de tinta están constituidos por electrodos que forman un dispositivo electro-hidrodinámico situado cerca de los chorros (3) de tinta corriente abajo de las boquillas (2).

10. Procedimiento de proyección de un líquido conductor mantenido a un potencial eléctrico de referencia en el que:

-: se pone a presión el líquido conductor para formar al menos un chorro (3) en una dirección axial;

-: se rompen cada uno de los chorros (3) en puntos de ruptura de chorro, definiendo los puntos de ruptura en conjunto una zona de formación de gotas, estando esta zona fija en el espacio y en el tiempo y orientada sobre una recta DB perpendicular a los chorros;

procedimiento caracterizado porque la secuenciación de la creación de gotas en cada chorro (3) se controla por señales de formación de gotas formadas en función de informaciones exteriores, rompiéndose así el chorro en una sucesión de gotas que continúan su trayectoria en la dirección axial y de tramos desviados en una dirección diferente a la dirección axial.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque, para una pluralidad de chorros cuyos ejes son paralelos y están contenidos en un mismo plano P,

-: se desvía la trayectoria de los tramos (10) de líquido conductor sin desviar la trayectoria de las gotas (13), al crearse regiones que contienen el plano P de direcciones axiales cuyas características eléctricas, en ausencia de chorro, son permanentes en el tiempo, comprendiendo estas regiones:

-: una región protegida cuya diferencia de potencial eléctrico con respecto al potencial de referencia es nula o insignificante, abarcando esta región la zona de creación de gotas;

-: al menos una región cuya diferencia de potencial con respecto al potencial de referencia no es insignificante, estando al menos una de dichas regiones inmediatamente corriente debajo de dicha región protegida;

12. Procedimiento de proyección según una de las reivindicaciones 10 ó 11, caracterizado porque el líquido conductor es una tinta, las informaciones exteriores que controlan la secuenciación de la creación de gotas están constituidas por datos numéricos que representan en conjunto un motivo a imprimir sobre un sustrato (14) y porque los tramos no alcanzan el sustrato.