Brevet FR2460788A1 — publié le 19810130

1. "Imprimante opérant par jet d'encre." L'invention concerne une imprimante opérant par jet d'encre et comportant au moins un compartiment de pression conique avec une conduite d'admission d'encre qui débouche dans la face conique, et une conduite d'évacuation d'encre 5 qui est aménagée dans la pointe du c8ne et qui conduit à une tuyère, la base dudit compartiment de pression étant réalisée Sous forme de membrane et constituant une partie d'un vibrateur piézo-électrique vibrant en flexion et sou- mettant ainsi l'encre à l'influence d'impulsions de pres- sion pour provoquer ainsi l'éjection de l'encre en forme de gouttes à travers la tuyère. Une telle imprimante opérant par jet d'encre est connue du brevet américain nl 3 708 798. Le fonctionnement d'une imprimante opérant par jet d'encre n'est impeccable que dans le cas o l'écoulement d'encre vers la tuyère n'est pas interrompu par exemple en conséquence d'impuretés ou des inclusions d'air. Ce sont en particulier des bulles d'air qui gênent ce fonctionnement. C'est pourquoi le compartiment doit toujours être complète- meat rempli d'encre puisque l'onde de pression est amortie par les bulles d'air dans une mesure tellement forte qu'il n'en résulte pas l'émission de gouttes d'encre, ce qui con- duit à l'impression erronée du caractère à inscrire sur le porteur d'information. Toutefois, la conception géométrique des imprimantes connues opérant par jet d'encre est telle que des bulles d'air peuvent être présentes dans l'encre spécialement à l'occasion du remplissage dudit compartiment. C'est pourquoi avant l'impression proprement dite à l'aide d'imprimantes de ce genre, il y a lieu de procéder à une phase de mise en train au cours de laquelle on s'efforce de faire sortir du compartiment les inclusions d'air éventuelles à travers la tuyère. Toutefois, cela ne réussit pas toujours. Le désaé- rage du compartiment pourrait être favorisé également du fait d'orienter la tuyère vers le haut, de sorte que les bulles d'air éventuelles sont à même de s'échapper du fait que 'or a la propriété de monter. Toutefois, puisque les t9ns Ri- vent être orientées généralement vers le côté, c'est-à-dire suivant l'horizontale, il est difficile d'éloigner de la sorte hors de la chambre lesdites inclusions d'air. C'est pourquoi avant d'être rempli d'encre, le compartiment est rempli; d'un gaz qui par la suite est à même de se dissoudre dans l'encre. Ce procédé nécessite beaucoup de temps et de travail, et en outre, il est coiteux. Or, l'invention a pour but de procurer une imprimante opérant par jet d'encre dans laquelle les inclusions d'air dans le courant d'encre dans la zone du compartiment de pression et des tuyères sont évitées tandis que les dimen- sions de la tête d'impression sont petites. A cet effet, l'imprimante opérant par jet d'encre et réalisée conformément à l'invention est remarquable en ce que le compartiment de pression est réalisé sous forme d'un c6ne dont le diamètre de la base est plusieurs fois plus grand que la hauteur du c8ne, de sorte que la face périphé- rique du compartiment de pression et la base forment un angle très aigu, et que la conduite d'admission d'encre dé- bouche dans le compartiment de pression à l'endroit de la liaison entre la périphérie et la base. GrIce à ces mesures, lors du remplissage du oompartient de pression, l'encre est d'abord guidée de façon annulaire au bord de la face de cône périphérique et de la base sous l'influence de forces capillaires. Du côté situé à l'opposé du côté d'admission d'encre, les deux courants se réunissent. Les deux courants enferment ainsi une bulle d'air qui occu- pe une position très symétrique dans le cône et co_ unique avec la conduite d'évacuation d'encre. Tandis que l'encre continue son mouvement, l'air est refoulé lentement vers l'extérieur à travers la conduite d'évacuation d'encre et la tuyère, et à cette occasion, la forme du compartiment assure la répartition symétrique de l'air autour de la pointe. Le compartiment rempli d'encre ne contient alors aucune bulle d'air. Puisque la possibilité pour remplir d'encre le com- partiment est garantie dans toute position, l'aménagement de la tête imprimante est possible également dans une position quelconque à l'intérieur du compartiment. La conduite d'é- vacuation d'encre et, partant, également les tuyères pour- raient donc être orientées aussi vers le bas. La face périphérique (gaine) du c8ne ne doit pas être une surface conique dans le sens limité du mot. Des formes de la même famille, par exemple la forme d'hyperbololde de révolution entrent également dans le cadre de 1'invaion. Le compartiment façonné de la sorte convient en parti- culier pour être4ntégré dans une tête à plusieurs tuyères. Dans ce cas, la membrane est par exemple une plaque qui est tendue par dessus tous les compartiments. La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre com- ment l'invention peut tre réalisée. La figure 1 est une coupe d'un compartiment - dessiné plus grand qu'il n'est en réalité - d'une imprimante opérant par jet d'encre et réalisée conformément à l'invention. La figure 2 illustre par une vue en perspective schéma- tique le principe de fonctionnement d'une tête imprimante comportant plusieurs compartiments répondant à celui selon la figure 1. Pour engendrer la force d'éjection nécessaire pour per- mettre son rble d'impression à une imprimante opérant par jet d'encre, le compartiment représenté sur la figure 1 est formé par un corps 1 dans lequel est façonné le compartiment proprement dit 2 que l'on remplit de liquide d'impression (encre) à travers une conduite d'admission d'encre 5. L'ad- mission de l'encre peut avoir lieu, d'une façon connue, à travers un flexible que l'on glisse par dessus l'embouchure d'admission 6. L'évacuation de l'encre a lieu à travers une conduite d'évacuation 3, liée à une tuyère non représentée - sur la figure 1. Toutefois,, l'embouchure d'évacuation 4 peut également servir directement d'ensemble combiné conduite d'évacuation/tuyère. Le compartiment 2 est obturé par une membrane métallique 7 qui ferme une partie d'un vibrateur piézo-électrique qui comporte en outre le piézocristal pro- prement dit 8 et l'électrode 9 de mime que les lignes électriques 10 et 1l. Le compartiment 2 définit un c8ne à section transver- sale circulaire dont le diamètre de la base est plusieurs fois (par exemple environ vingt fois) plus grand que la hau- teur du c8ne. Ainsi, un angle très aigu a est forméi entre ladite base et la face périphérique du cène. Cet angle est petit au point que la zone périphérique du compartiment exerce une force capillaire sur l'encre. Dans cette zone périphérique (la zone ob la face périphérique et la base se réunissent) débouche également la ligne d'admission d'en- cre S. Pour que la quantité d'encre admise ne soit pas trop grande, le diamètre de la conduite d'admission 5 doit &tre également maintenu faible. Par voie d'expérience, on a constaté que l'imprimante fonctionne convenablement lorsque le diamètre de la base du cône est égal & 5 ms slors que la hauteur du cône est égale à 200 microns. De son côté, le diamètre de la conduite d'admission d'encre 5 était environ égal à la moitié de la hauteur du cône. D'autres dimensions sont concevables également. Ce qui est important c'est que d'une part l'admission d'encre ait lieu de façon relativément lente dans la zone périphérique du cône et que, d'autre part l'encre soit soumise à une force capillaire dans toute la zone périphérique du compartiment 2. A l'occasion du remplissage du compartiment 2,.'encre passe lentement par la conduite a'admission d'encre 5 et est d'abord guidée annulairement au bord de la fave péri- phwrique ainsi qu'à la base du cane. A l'endroit situe en regard de la conduite d'admission d'encre 5, ces deux cou- rants d'encre se réunissent et sont mélangés. De ce fait, ils enferment une bulle d'air qui occupe une position très symétrique dans le cône et communique avec la conduite - d'évacuation d'encre 3. Lorsque l'apport d'encre est continué, l'air est refoulé lentement vers l'extérieur et quitte ladite conduite 3, et à cette occasion, la forme co- nique du compartiment 2 assure la répartition symétrique de l'air autour de la pointe du c8ne. Finalement, l'air est refoulé complètement hors du compartiment 2 et de la condui- te d'évacuation d'encre 3 et parvient à l'extérieur. Ainsi, le compartiment 2 ne contient aucune bulle d'air et est rempli d'encre. Sur la figure 2, on a représenté une tête imprimante d'une imprimante à jet d'encre qui au total comporte neuf compartiments de pression et neuf tuyères 32. La fabrication d'une telle tête est relativement simple si pour fabriquer le corps de tête imprimante 13, l'on utilise un matériau dans lequel il est possible d'évider les compartiments coni- ques 22. Dans ce cas, à l'aide d'outils de fraisage ou de poinçonnage, on peut fabriquer simultanément les conduites d'admission d'encre 5 et les canaux de liaison 51 de ces conduites. Les canaux de liaison 51 sont branchés sur la conduite principale d'admission d'encre 12. A travers leur conduite d'évacuation d'encre 31, chaque compartiment 2 com- munique avec la tuyère correspondante 32. Le corps de tête imprimante 13 fabriqué de la sorte est obturé par une mem- brane en forme de plaque 71* Cette plaque-membrane 71 qui est en métal et qui fait office d'une des électrodes du vi- brateur vibrant en flexion, porte sur sa face supérieure dans la zone de chaque compartiment 2 le piézo-cristal cor- respondant 8 avec la deuxième électrode 9. A travers les li- gnes électriques 10, chaque vibrateur piézo-électrique vi- brant en flexion est branché sur un générateur de fréquence non représenté. L'évacuation électrique se fait à travers la ligne commune 11. REVENDICATIONS 1.- Imprimante opérant par jet d'encre et comportant au moins un compartiment de pression conique avec une conduite d'admission d'encre qui débouche dans la face conique, et une conduite d'évacuation d'encre qui est aménagée dans la pointe du cane et qui conduit à une tuyère, la base dudit compartiment de pression étant réalisée sous forme de moebra- ne et constituant une partie d'un vibrateur piézo-électri- que vibrant en flexion et soumettant ainsi l'encre à l'in- 0 fluence d'impulsions de pression pour provoquer ainsi l'é- jection de l'encre en forme de gouttes à travers la tuyère, caractérisée en ce que le compartiment de pression est réa- lisé sous forme d'un cône dont le diamètre de la base est plusieurs fois plus grand que la hauteur du c8ne, de sorte que la face périphérique du compartiment de pression et la base forment un angle très aigu, et que la conduite d'admis- sion d'encre débouche dans le compartiment de pression à l'endroit de la liaison entre la périphérie et la base. 2.- Imprimante selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre de la conduite d'admission d'encre (5) n'est égal qu'à la moitié de la hauteur du cône. 3.- Imprimante selon la revendication 1 ou 2, et équi- pée de plusieurs tuyères, caractérisée en ce que la membrane (7) est formée par une plaque (71) et est commune à tous les compartiments de pression (2). 4.- Imprimante selon la revendication 1, 2 ou 3, carac- térisée en ce que les compartimentsi pression (2) et les conduites d'admission d'encre (5) sont évidés dans le corps (13) de la tite imprimante.