ITMO20130269A1 - Unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione - Google Patents

Description

Descrizione di invenzione industriale

Unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione L’invenzione riguarda una unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione per una testa di stampa a getto di inchiostro, in particolare a getto di inchiostro continuo, per il controllo di fase e la deflessione delle gocce di inchiostro uscenti dalla testa di stampa per creare punti stampati su una superficie bersaglio.

Macchine di stampa comprendenti teste di stampa a getto di inchiostro continuo sono ben note, ad esempio per stampare codici o caratteri su prodotti in movimento su una linea di trasporto.

US 5,455,606 descrive una testa di stampa comprendente una pluralità di elementi tra cui un generatore di gocce che dirige un flusso di gocce continuo verso un elettrodo di carica. Questo ultimo provvede a caricare elettrostaticamente le gocce in modo variabile. Le gocce variamente caricate attraversano un campo elettrico generato tra due piastre di deflessione portate ad una certa differenza di potenziale elettrico. Sulla base della quantità di carica posseduta, le gocce che attraversano il campo elettrico vengono deflesse e, in combinazione con il movimento di una superficie bersaglio da stampare, colpiscono la superficie bersaglio formando su di essa una stampa a matrice di caratteri o elementi grafici. Un elemento conduttore, anche detto sensore di fase, disposto tra l’elettrodo di carica e le piastre di deflessione, rileva il passaggio e la carica associata ad ogni singola goccia.

Il funzionamento di tali elementi della testa di stampa è gestito da mezzi di controllo disposti in una regione della testa di stampa a monte del generatore di gocce e collegati agli elementi mediante cavi elettrici. I mezzi di controllo sono poi in collegamento elettrico con un sistema di alimentazione elettrica e con un sistema di controllo della macchina di stampa collocati in un armadietto separato comprendente un pannello di interfaccia utente. Gli elementi della testa di stampa sopra indicati sono dislocati lungo il percorso del getto di inchiostro e alloggiati in un corpo della testa di stampa di forma allungata. La lunghezza del corpo della testa di stampa è relativamente elevata e costituisce un limite per il posizionamento della testa di stampa in una installazione.

Inoltre, quando uno degli elementi della testa di stampa di una macchina di stampa si rompe o non funziona correttamente, occorre fermare la macchina di stampa, riparare o sostituire il componente danneggiato e riallestire la macchina di stampa e la testa di stampa, ciò comportando un fermo macchina piuttosto lungo. Per limitare il fermo macchina può essere necessario sostituire l’intera testa di stampa, ciò essendo indubbiamente costoso.

Uno scopo della presente invenzione è di migliorare le teste di stampa di tipo noto.

Un ulteriore scopo è di produrre una testa di stampa avente un ingombro ridotto rispetto alle teste di stampa di tipo noto.

Ancora un ulteriore scopo è consentire una manutenzione della testa di stampa più rapida in caso di malfunzionamento, in particolare in caso di guasto degli elementi che intervengono sulla gestione del getto di gocce di inchiostro.

Un altro scopo è di produrre una unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione per il controllo della carica elettrostatica sulle gocce e per la deflessione delle gocce che consenta di semplificare la struttura della testa di stampa.

Secondo l’invenzione è prevista una unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione come indicata nella rivendicazione 1.

E’ inoltre prevista una testa di stampa come indicata nella rivendicazione 8.

L’invenzione potrà essere meglio compresa e attuata con riferimento agli allegati disegni che ne illustrano una forma esemplificativa e non limitativa di attuazione in cui:

Figura 1 è una vista schematica dall’alto illustrante alcuni elementi di una testa di stampa a getto di inchiostro secondo l’invenzione;

Figura 2 è una vista frontale schematica di una unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione secondo l’invenzione priva di involucro;

Figura 3 è una vista dall’alto della unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione di Figura 2;

Figura 4 è una vista prospettica di un involucro previsto nell’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione di Figura 2;

Figura 5 è una vista parziale interrotta della testa di stampa di Figura 2 in cui l’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione è stata rimossa.

Con riferimento alla Figura 1, una testa di stampa 1 del tipo a getto di inchiostro continuo comprende un corpo 2 conformato per contenere un supporto di montaggio 5, in particolare una scheda a circuito stampato, sul quale sono montati una pluralità di elementi. Tra questi elementi è presente un generatore di gocce 3 provvisto di un ugello alimentato con inchiostro in pressione proveniente da un circuito di inchiostro, non raffigurato. Nel circuito di inchiostro sono previsti tubi di alimentazione ed elettrovalvole contenuti in una porzione 4 posta a monte del generatore di gocce 3 nella testa di stampa 1. Il generatore di gocce 3 è montato sul supporto di montaggio 5 e produce un getto di inchiostro G.

Il generatore di gocce 3 comprende un trasduttore piezoelettrico che trasduce un segnale elettrico a frequenza costante ed ampiezza variabile modulabile, in una perturbazione meccanica in grado di rompere in gocce il getto di inchiostro G. Il getto di inchiostro G che esce in pressione dall’ugello incontra una unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 montata a valle del generatore di gocce 3 sul supporto di montaggio 5 della testa di stampa 1.

Come mostrato in maggior dettaglio in Figura 2, l’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 comprende una scheda a circuito stampato 7 o PCB, ad esempio del tipo a doppia faccia multistrato, sulla quale è presente una pluralità di elettrodi, ossia un elettrodo di carica 8, un sensore di fase 9 e una piastra di deflessione 10.

Il sensore di fase 9 e la piastra di deflessione 10 sono integrati nella scheda di circuito stampato 7, ossia sono ricavati direttamente sulla PCB, ad esempio come aree di rame. La piastra di deflessione 10 dunque giace sulla scheda a circuito stampato 7. L’elettrodo di carica 8 è un componente applicato alla PCB.

L’elettrodo di carica 8 ha il compito di caricare elettricamente le gocce destinate ad essere deflesse e finire sul prodotto da marcare. L’elettrodo di carica 8 comprende due parti distanziate tra loro da uno spazio attraverso il quale passa il getto di inchiostro G; questo ultimo si rompe in gocce all’interno dello spazio tra le due parti dell’elettrodo di carica 8. Un LED stroboscopico 11 è montato al di sotto dell’elettrodo di carica 8 sul retro della scheda a circuito stampato 7 in corrispondenza di una fenditura 12. Il LED stroboscopico 11 consente di illuminare lo spazio tra le due parti dell’elettrodi di carica 8 e così osservare visivamente il processo di formazione delle gocce, ad esempio mediante una lente di ingrandimento o una telecamera.

Il sensore di fase 9 rileva il passaggio delle singole gocce cariche e legge il valore di carica elettrica da esse posseduto. Il segnale di fase rilevato dal sensore di fase 9 viene utilizzato come parametro per modulare gli impulsi di carica applicati all’elettrodo di carica 8, così da mantenere il sincronismo di stampa e di conseguenza una buona qualità di stampa. La piastra di deflessione 10 coopera con una ulteriore piastra di deflessione 12 per generare un campo elettrico necessario alla deflessione delle gocce caricate. Maggiore è la carica posseduta dalla singola goccia, maggiore è la forza di deflessione ad essa impressa e dunque la deflessione che la goccia subirà nello spazio. Pertanto, modulando a monte il livello di carica associato alla singola goccia, è possibile determinare con estrema precisione la traiettoria della goccia e, di conseguenza il punto di impatto sul supporto da stampare o marcare.

L’ulteriore piastra di deflessione 12 è montata sul supporto di montaggio 5 esternamente all’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 in modo da risultare sostanzialmente affacciata alla piastra di deflessione 10, pur essendo leggermente inclinata rispetto a quest’ultima.

L’intensità del campo elettrico viene fissata e mantenuta costante, generalmente tra 5 KV DC e 8 KV DC, a corrente 0.

La piastra di deflessione 10 è la piastra a potenziale elettrico negativo, ad esempio avente zero Volt in corrente continua (0 V DC). Pertanto, la ulteriore piastra di deflessione 12 è posta a potenziale elettrico positivo, ad esempio a 8 KV DC.

Le gocce che non sono caricate elettricamente non vengono deviate e non sono perciò utilizzate per la stampa del supporto, ma vengono recuperate da un elemento di raccolta 13 o gutter (Figura 1) disposto a valle dell’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 sul supporto di montaggio 5. In Figura 1 è mostrata la traiettoria di gocce non deflesse e dirette all’elemento di raccolta 13 e la traiettoria di massima deflessione delle gocce.

L’elemento di raccolta 13 è in collegamento fluido con il circuito di inchiostro per recuperare le gocce raccolte e riutilizzare l’inchiostro per nuove stampe.

In una versione non raffigurata, l’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 comprende un ulteriore sensore, o sensore di volo, anch’esso integrato nella scheda a circuito stampato 7 disposto a valle della piastra di deflessione 10 oppure interposto tra il sensore di fase 9 e la piastra di deflessione 10.

In una versione alternativa, il sensore di fase 9 può avere una forma diversa da quella raffigurata e tale da presentare due zone attive sensibili consecutive lungo la traiettoria del getto d’inchiostro G, così da funzionare anche come sensore di velocità oltre che come sensore di fase.

Con riferimento alla Figura 3, l’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 comprende inoltre componenti elettronici 14, ad esempio un pre-amplificatore, per il condizionamento del segnale di fase rilevato dal sensore di fase 9 e/o componenti elettronici 15 per la gestione dell’elettrodo di carica 8. I componenti elettronici 14 e 15 sono disposti su un lato B della scheda a circuito stampato 7 opposto ad un lato A su cui è presente il sensore di fase 9.

Rispetto alle teste di stampa note, i componenti elettronici 14 e 15 non sono dislocati nella regione della testa di stampa a monte del generatore di gocce, bensì sono disposti sulla scheda a circuito stampato 7 all’interno dell’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6. Ciò permette di ridurre l’ingombro dei mezzi di controllo sulla testa di stampa e dunque di ridurre la lunghezza di questa ultima, conferendo alla testa di stampa 1 secondo l’invenzione una maggiore versatilità d’uso rispetto alle teste di stampa note. Inoltre, la posizione dei componenti elettronici 14, 15 sulla scheda a circuito stampato 7 consente di eliminare i cavi di collegamento agli elettrodi 8, 9, 10 che, come è noto, sono esposti a campi di disturbo del segnale.

La scheda a circuito stampato 7, la piastra di deflessione 10, il sensore di fase 9 e l’elettrodo di carica 8 sono ricavati o applicati secondo la tecnologia Surface Mounting Technology (SMT). Ciò conferisce elevata compattezza alla unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 oltre a consentire costi di produzione della stessa piuttosto contenuti.

L’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 comprende, inoltre, un connettore 16 disposto per accoppiarsi ad un ulteriore connettore 17 (Figura 5) previsto nella testa di stampa 1 per attaccare o staccare l’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 dal corpo 2.

Per rendere l’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 più maneggevole, la scheda a circuito stampato 7 unitamente agli elementi su di essa disposti viene alloggiata in un involucro 18. Gli elettrodi 8, 9, 10 restano accessibili mediante una finestra 19 prevista sul fronte dell’involucro 18. I componenti elettronici 14, 15 sono dunque affacciati ad una parete di fondo 23 di detto involucro 18. Un asola 20 prevista in una faccia inferiore consente il passaggio del connettore 16.

Sempre nella faccia inferiore sono presenti due aggetti 21, ad esempio di forma sostanzialmente cilindrica, disposti per alloggiare due inserti filettati attraverso i quali l’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 viene fissata a corrispondenti fori 22 (Figura 5) previsti sul supporto di montaggio 5 della testa di stampa 1. Gli aggetti 21 servono anche da perni di centraggio dell’involucro 18 rispetto al supporto di montaggio 5. In questo modo è possibile posizionare l’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 sul supporto di montaggio 5 in modo estremamente rapido, pur mantenendo l’allineamento degli elettrodi 8, 9, 10 rispetto al getto di inchiostro G e una corretta posizione rispetto agli altri elementi presenti sulla testa di stampa 1. Una corretta traiettoria del getto rispetto agli elementi risulta indispensabile per un funzionamento ottimale della testa di stampa.

L’involucro 18 è costituito di un materiale resistente a solventi, in particolare a quelli utilizzati per l’inchiostro di stampa.

La scheda a circuito stampato 7 viene fissata all’interno dell’involucro 18 mediante una resina, ad esempio una resina epossidica, iniettata nell’involucro 18 mediante fori non raffigurati.

La resina agisce inoltre come elemento di tenuta tra la scheda a circuito stampato 6 e l’involucro 18. Un membro di tenuta, quale ad esempio un O-ring, non raffigurato, è montato tra l’involucro 18 e il supporto di montaggio 5.

L’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione 6 è così considerabile un singolo elemento, che può essere velocemente montato o smontato dal resto della testa di stampa. Grazie all’invenzione, in caso di guasto o malfunzionamento di uno degli elettrodi che agiscono sul getto di inchiostro G è dunque sufficiente sostituire l’unità ad elettrodi guasta con un’altra unità ad elettrodi funzionante, senza che sia necessario riparare il singolo componente. Il basso costo produttivo dell’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione secondo l’invenzione rende estremamente più conveniente la sua sostituzione. La struttura della testa di stampa 1 nel suo complesso è dunque considerabile più semplice rispetto alle teste di stampa note, poiché l’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione sostituisce e compatta un numero di elementi piuttosto elevato, non sempre facilmente raggiungibili o smontabili per la rispettiva riparazione. Di conseguenza, un produttore di macchine di stampa o un utilizzatore potrà tenere a magazzino solo un elemento, ossia l’unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione, anziché la pluralità di elettrodi con conseguente semplificazione dei costi di gestione ed eliminazione dei tempi di riparazione.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione, associabile ad una testa di stampa (1) a getto di inchiostro per il controllo di fase e la deflessione di gocce di inchiostro, comprendente un sensore di fase (9), una piastra di deflessione (10) e una scheda a circuito stampato (7) caratterizzata dal fatto che comprende inoltre un elettrodo di carica (8) per caricare elettricamente dette gocce di inchiostro, detta piastra di deflessione (10) e detto sensore di fase (9) essendo integrati in detta scheda a circuito stampato (7) e detto elettrodo di carica (8) essendo un componente di detta scheda a circuito stampato (8).
2. 2. Unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione (6) secondo la rivendicazione 1, e comprendente inoltre componenti elettronici (14, 15) per il condizionamento del segnale di fase rilevato dal sensore di fase (9) e/o per la gestione dell’elettrodo di carica (8), detti componenti elettronici (14, 15) essendo disposti su un lato (B) di detta scheda a circuito stampato (7) opposto ad un lato (A) su cui è presente detto sensore di fase (9).
3. 3. Unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione (6) secondo la rivendicazione 1, oppure 2, in cui detta scheda a circuito stampato (7), detta piastra di deflessione (10) detto sensore di fase (9) e/o detto elettrodo di carica (8) sono ricavati o applicati secondo la tecnologia Surface Mounting Technology (SMT).
4. 4. Unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione (6) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui detta piastra di deflessione (10) giace su detta scheda a circuito stampato (7).
5. 5. Unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione (6) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, e comprendente inoltre una ulteriore zona attiva sensibile per rilevare la velocità di dette gocce, detta ulteriore zona attiva sensibile essendo prevista a immediatamente monte oppure a valle di detta piastra di deflessione (10).
6. 6. Unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione (6) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, e comprendente inoltre un connettore (16) disposto per cooperare con un ulteriore connettore (17) di detta testa di stampa (1) per collegare o scollegare detta unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione a o da un corpo (2) di detta testa di stampa (1).
7. 7. Unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione (6) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui detta scheda a circuito stampato (7), detto elettrodo di carica (8), detto un sensore di fase (9), detta piastra di deflessione (10) sono alloggiati in un involucro (18) in modo da formare un singolo elemento.
8. 8. Testa di stampa a getto di inchiostro (1) comprendente una unità ad elettrodi di controllo di fase e deflessione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7.
9. 9. Testa di stampa a getto di inchiostro (1) secondo la rivendicazione 8 quando dipendente dalla rivendicazione 6, e comprendente inoltre detto ulteriore connettore (17) disposto per cooperare con detto connettore (16).