Brevet FR2488150A1 — publié le 19820212

La présente invention concerne la génération de gouttelettes à la demande et s'applique notamment à la réali- sation d'imprimante à projection d'encre. On connait déjà des dispositifs pour engendrer des gouttes à la demande comportant au moins une buse alimentée en liquide par un conduit relié à un réservoir de liquide et associé à un transducteur de pression engendrant des pulsa- tions sur le liquide. Le transducteur de pression qui est en général tubulaire et du type piezo électrique entoure le con- duit au voisinage de la buse. Lorsqu'il est excité par une impulsion de tension électrique, il se contracte et agit sur le liquide par l'intermédiaire du conduit, l'onde de pression ainsi créée expulsant une gouttelette hors de l'orifice de la buse. Dans un dispositif de ce genre, décrit par exem- ple dans la demande de brevet français 75 38342 (Pub 2294850), il est nécessaire de prévoir un dispositif destiné à empêcher l'arrivée de bulles d'air à la buse, ce qui perturberait son fonctionnement. Dans la demande de brevet précitée, on utilise à cet effet un dispositif capillaire de filtrage. La présente invention supprime l'obligation de prévoir un dispositif d'élimination des bulles d'air. Elle permet d'autre part d'obtenir un effet d'éjection maximum sur le liquide par le transducteur de pression. Selon l'invention, le transducteur de pression présente une cavité interne de volume très petit avec une entrée et une sortie pour le liquide, lequel se trouve direc- tement en contact avec les parois du matériau transducteur de pression, ladite entrée étant reliée au réservoir de liquide et ladite sortie alimentant la buse. Du fait qu'il n'y apas d'intermédiaire entre le liquide et les parois du transducteur, il est possible de définir un volume de cavité très petit; il en résulte d'une part que les pulsions engendrées par le transducteur auront un effet très important sur le liquide, d'autre part que la cavité empêche pratiquement toutes les bulles de parvenir jusque dans la buse. Un système particulier d'élimination des bulles n'est donc pas obligatoire. Avantageusement le transducteur de pression peut être un transducteur piezo électrique, un transducteur à à électrets ou tout autre dispositifcapable d'engendrer une pulsion de pression. La forme de la cavité peut être variable, annulaire, cylindrique, etc... L'invention s'applique en particulier à des impri- mantes à projection d'encre pour papier, tissus, etc... L'écriture peut être réalisée soit avec une plu- ralité de buses (impression en matrice ou en mosaïque) soit avec une buse, les gouttes d'encre étant alors déviées en fonc- tion des commandes d'écriture envoyées. La description qui va suivre, en regard des des- sins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue schématique d'un exemple de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue en coupe prise selon la ligne II.II de la figure 3 illustrant le détail de réalisa- tion d'un générateur de gouttes. - La figure 3 est une vue de face d'un générateur de gouttelettes, selon la flèche III de la figure 2. La figure 1 illustre schématiquement un exemple de réalisation d'un ensemb deé gouttelettes. Le générateuri de gouttes envoie par sa buse 2 les gouttes 3 vers le support à marquer 4. Le générateur 1 est relié à un réservoir de liquide 5, de l'encre E par exemple, par l'intermédiaire d'un conduit 6. Les figures 2 et 3 illustrent le détail de réa- lisation du générateur de gouttes 1. Celui-ci comporte un support 7 dans lequel est percé un passage 8. Dans ce passage est inséré le transduc- teur piezo-électrique 9. Celui-ci se présente sous forme d'un tube de céramique piezo-électrique délimitant une cavité in- - terne de volume relativement important. Pour réduire le vo- lume libre de la cavité, ondispose dans celle-ci un organe cylindrique 10 solidaire d'un bouchon 11 assurant avec un joint torique 12 l'obturation du passage 8 d'un côté de celui-ci. Le bouchon il est fixé en 13 (par exemple par des boulons non représentés) au support 7. L'autre côté du passage 8 est obturé par une plaque 14 associée à un joint 15 et portant la buse 16. Cette 3 2488150 plaque est fixée en 18 au support 7. Par ces dispositions une cavité 17 annulaire de très faible volume est formée entre le transducteur piezo-élec- trique 9 et l'organe cylindrique 10. Cette cavité est alimen- tée en liquide par un canal 19 ménagé dans l'organe cylindriqoe et le couvercle 11, ce canal étant relié au réservoir d'en- cre 5 par le conduit 6. La cavité 17 débouche dans la buse 16. Pour l'en- voi de tension électrique au transducteur piézo-électrique 9 un canal 21 est prévu dans le support 7. En fonctionnement le signal électrique envoyé au transducteur 9 provoque une contraction de la céramique et une éjection brutale d'une goutte par la buse 16. Cet effet est d'autant plus important que le volume de la cavité 17 est pe- tit. De l'encre est ensuite amenée dans l'injecteur par capil- larité lors du retour du piézo-électrique à sa position de repos. L'entrainement de bulles dans la cavité est ainsi très peu probable. - Le réservoir 5 peut être en dépression par rap- port à la cavité du générateur 1 ou en légère surpression. L'amorçage se fait en mettant le réservoir 5 en légère sur- pression par rapport à la cavité du générateur 1. Des essais réalisés par la demanderesse ont donné des résultats satisfaisants avec les valeurs suivantes données à titre indicatif diamètre de la buse: 35 pm. 100 PM diamètre de la tâche: 0,1 mm 0,4 à 0,5 mm fréquence utilisable: 2 à 5 kHz 2,5 (à 5) kHz vitesse de déplacement: 50 cm/s 1 à 2 m/s L'invention s'applique en particulier au cas o l'on écrit avec une buse dont les gouttelettes sont déviées par un dispositif de déviation en fonction de la commande d'écriture. Elle s'applique également au cas o l'on écrit avec une pluralité de buses en matrice ou en mosaïque les gouttes d'encre tombant directement sur le support à marquer. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisa- tion qui vient d'être décrit à titre d'exemple. En particulier, au lieu d'utiliser un transducteur piezo-élec- trique, il est possible d'utiliser un transducteur de pression à électrets 2488 150 De même la forme de la cavité peut être modifiée, par exem- ple en utilisant une cavité cylindrique très petite, l'or- gane de remplissage 10 étant alors supprimé. R E V E N D I C A T I O N S 1) Dispositif d'éjection de gouttelettes à la demande du type comportant au moins une buse alimentée en liquide par un conduit relié à un réservoir de liquide et asso- cié à un transducteur de pression engendrant des pulsa- tions sur le liquide, caractérisé en ce que le tranduc- teur de pression présente une cavité interne de volume très petit avec une entrée et une sortie pour le liquide lequel se trouve directement en contact avec la paroi du matériau du transducteur de pression, ladite entrée étant reliée au réservoir de liquide et ladite sortie alimentant la buse. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur de pression est un transducteur piézo-électrique ou à électrets. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la cavité a une forme annulaire ou cylindrique. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le réservoir est en dé- pression par rapport à la cavité ou en légère surpression.