Brevet FR2470006A1 — publié le 19810529

L'invention concerne un dispositif permettant d'enre- gistrer des symboles graphiques sur du papier ordinaire grâce à une émission sélective de particules d'encre par un éjecteur. On connaît des dispositifs du type ci-dessus dans lesquels des gouttes d'encre liquide sont émises sélective- ment a travers une buse par un éjecteur actionné au moyen deun cristal piézoélectrique et dans lesquels, à chaque contrainte électrique appliquée au cristal, correspond une compression du volume de la chambre qui contient l'encre et une émission correspondante-de gouttes à travers la buse. On connait en outre des dispositifs dans lesquels l'émission de gouttes est causée par l'application d'une différence de potentiel entre l'encre liquide conductrice et l'embouchure de la buse (brevet des EU.A. no I 958 406)o L'un des inconvénients qui se produisent dans les dispositifs connus ci-dessus est que l'encre liquide s'incruste dans la buse et finit par l'obstruer avec le temps. Le choix d'encres spéciales à base d'eau ne permet pas d'éliminer complètement l'incrustation. L'invention a donc pour but de fournir un dispositif d'enregistrement ou cartouche a émission sélective de particules d'encre par un éjecteur qui ooit exempt d'incrus- tations. L'invention est caractérisée par un logement contenant un baton d'encre conductrice solide ou plastique adjacent à la buse et par des moyens conçus pour être activôs sélectivement et engendrer alors le long de la buse une différence de potentiel suffisante pour causer llémission de particules d'encre depuis le bâton par érosion et l'éjeotion deo particules à travers la buse Le biton peut gre formé de noir de carbone comprimé' avec a. 20 % d'id &t'arique ccem lianM t On déczra l'invention plus en étail à titre S d'exemple, à propos d dessins annexés sur le2q l!s La figure 1 est uns coupe longitudinale d'un premier - 2- mode d'exécution du dispositif d'impression selon l'inven- tion j et La figure 2 est une coupe longitudinale d'un deuxième mode d'exécution du dispositif d'impression selon l'inven- tion. Avec référence à la figure 1, le dispositif d'impression comprend un cylindre creux 11 en matière électriquement isolante, telle que le verre, la céramique ou une résine thermodurcissable, qui est fermé à une extrémité par une paroi 12 au centre de laquelle est prévu un trou 13 évasé vers l'intérieur, ayant un diamètre de l'ordre de 0,1 mm de manière à présenter une section longitudinale pratiquement tronconique. Sur sa surface extérieure 14, la paroi 12 présente une saillie circulaire 15 à l'endroit du trou 13. Une électrode circulaire 16 munie d'un trou 17 en son centre est montée sur la surface extérieure 14 et sur la saillie circulaire 15 de telle sorte que le trou 17 est concentrique au trou 13. L'électrode circulaire 16 peut être obtenue par métallisation de la surface extérieure 14 de la paroi. A l'intérieur du cylindre creux 11 est monté un bâton cylindrique 19 d'encre conductrice de l'électricité ayant un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur du cylindre creux 11 et obtenu par compression de noir de carbone (80 à 95 %) avec un liant (5 à 20 %) du type des différentes cires, des acides gras, des paraffines, des résines de cellulose et des glycols. Une extrémité 19% du bâton 19 est poussée contre la paroi 12 par l'action d'un ressort 20 comprimé entre l'extrémité opposée 19b du bâton 19 et un élément métallique de butée 22 qui peut être fixé de façon amovible au cylindre creux 11, par exemple inséré dans celui-ci comme un bouchon. L'électrode circulaire 16 est reliée au p8le positif d'un générateur de haute tension 23 par l'intermédiaire d'un circuit de rupture 241 l'encre solide 19 est reliée au p8le négatif du générateur de haute tension 23 par l'intermédiaire de l'élément de butée 22 et du ressort 20. Si l'on applique une différence de potentiel de l'ordre de 4000 V entre les deux électrodes 16 et 22 en activant le circuit de rupture 24, il se produit une érosion de particules d'encre de la surface 19% du batonr et lesdites particules sont émises à travers le trou 13 contre une feuille d' enregistrement 25 située à une distance de,5 S 5 mm formant sur celle-ci un point noir suffisamment net et mis au pointe On ne connaft pas exactement l'explication physique du phénomène; il faut probablement la rechercher dans la formation d'un arc électrique entre la surface l9a du bâton d'encre 19 et l'électrode 16, entraînant un transport d'encre en direction de l'électrode 16 et, à cause du trou 13, contre la feuille d'enregistrement 25 un effet concomitant est probablement que la rupture dans le diélectrique air du trou conique, cause une onde de pression à l'intérieur du trou et dans la région adjacente à l'intérieur du cylindre creux, projetant les particules d'érosion contre la feuille d'enregistrement 25 et maintenant constamment le trou 13 libre d'incrustations. L'hypothèse d'après laquelle la cause prédominante du phénomène est l'arc électrique est étayée par le fait que lorsqu'on inverse la polarité dudit branchement (donc en reliant le pôle positif au bâton d'encre), le phénomène ne se manifeste pas de façon optimale. En fait, pour la formation de l'arc électrique, il est nécessaire qu'il se produise un échauffe- ment de la cathode et celui-ci ne se produit pas quand la cathode est située sur l'électrode métallique 16 au lieu d'etre sur l'encre solide. Chose surprenante, l'inversion de polarité cause par contre un phénomène de réaspiration des particules déposées sur la feuille d'enregistrement, en direction du trou 13, avec effacement au moins partiel d'un point imprimé précé- 2470006 1 - 4 - demment. Si l'on part d'une surface l9a plane, l'érosion du bâton 19 n'est pas uniforme sur toute la surface, du moins initialement, mais elle est plus grande au centre et diminue constamment vers les bords, pour des raisons de symétrie, de sorte qu'au bout d'un grand nombre de décharges, la surface l9 prend la forme d'une cuvette sphérique comme le montre la figure 1. Pour un fonctionnement correct du dispositif, il est nécessaire que l'érosion ait lieu aussi-aux endroits o la surface courbe l9a s'applique contre la paroi 12, de manière à permettre l'amenée d'encre nouvelle grâce à une action de coulissement du bâton 19, causée par le ressort 20. On a trouvé que si le trou a un diamètre moyen de 0,1 à 0,3 mm et une longueur de 0,6 à 1,5 mm, le bâton 19 ayant un diamètre de 2 à 3 mm et le ressort appliquant une force de 200 à 500 g, l'amenée d'encre s'effectue réguliè- rement et il est assuré que le point imprimé soit reproduc- tible. On obtient un résultat optimal avec les dimensions ci-dessus en appliquant entre les électrodes 16 et 22 une différence de potentiel pulsée de l'ordre de 4000 V, ayant une durée Td de 1 à 200 ps et une forme d'onde comportant une crête et un palier ayant comme amplitudes respectives V13 4000 V et V e 2500 à 3000 V. Avec ces valeurs, on réalise une vitesse d'impression de 5000 points par seconde et le point imprimé a une bonne visibilité. La position et la forme de l'électrode 16 n'ont pas d'effet sur le fonctionnement du dispositif et en fait, on obtient aussi de bons résultats avec le dispositif de la figure 2 dans lequel la deuxième électrode 16 est placée derrière la feuille d'enregistrement 25, la distance entre le trou et la feuille étant encore de l'ordre de 0,5 à 1 mm. D'autre part, dans ce deuxième mode d'exécution, le phénomène d'effacement du point imprimé est accentué -5- lorsqu'on inverse la polarité entre les deux électrodes 16 et 22. Le dispositif d'impression décrit plus haut constitue une tête d'impression 10 peu co teuse qui peut servir avantageusement dans des imprimantes alphanumériques en série, en série-parallèle et en parallèle pour machines de bureau et en outre pour enregistreurs graphiques et pour les applications de fac-similé. 2470006 1 -6- REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'impression destiné à servir dans une imprimante sans frappe, caractérisé en ce qu'il est constitué par une cartouche comprenant un bâton 19 d'encre solide conductrice de l'électricité formée d'un mélange de particules pigmentées et d'un liant, un logement 11 pratiquement tubulaire en matière non conductrice de l'électricité dont une extrémité est fermée par une paroi 12 faisant corps avec elle et munie d'une buse pour permettre l'émission de particules d'encre, un élément de fermeture 22 en matière conductrice de l'électricité servant à fermer l'autre extrémité du logement et relié électriquement au bâton 19, et des moyens élastiques 20 situés à l'intérieur du logement pour pousser le bâton vers la paroi mentionnée. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le logement tubulaire 11 présente une cavité de forme cylindrique, le bâton 19 ayant un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur du logement. 3*- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de fermeture est sous la forme d'un chapeau 22 s'adaptant sur l'autre extrémité et en ce que les moyens élastiques sont formés d'un ressort de compres- sion 20 butant par une extrémité sur le chapeau 22 et par l'autre extrémité sur le bâton 19. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ressort de compression 20 est formé de matière conductrice de l'électricité. 5.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la buse est formée d'un trou 13 évasé vers l'intérieur du logement et situé sur l'axe de celui-ci. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la paroi 12 est munie d'une saillie circulaire 15 présentant une correspondance de trou avec le trou évasé 13, d'un diamètre égal au plus petit diamètre du trou évasé. 247000i -7 7o- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une électrode circulaire 16 est montée sur la surface extérieure de la paroi 12 et présente un trou correspondant au trou évas&, d'un diamètre égal au plus petit diamètre du trou évasé. 8- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on obtient le béton en comprimant un mélange de noir de carbone à raison de 80 à 95 % avec un liant a raison de 5 à 20 % 9.- Dispositif selon la revendication 8S caractérisé en ce que le liant est form& de cires, d'acides gras0 de praffinese, de résines cellulosiques ou de glycols. l00 Dispositif melon la revendication 8, caractérisé en ce que la matière non conductrice du logement tl est le verre, la céramique ou une résine thermodurcissable. llo- Encre solide destinée a servir dans une imprimante électronique, caractérisée en ce qu'ella est formée d'un mêlange comprimé de noir de carbone à raison de 80 à 95 % et d'un liant à raison de 5 & 20 %, le liant étant choisi parmi les cires, les adides gras, les paraffines# les résines cellulosiques et les glycols.