Brevet FR2488688A1 — publié le 19820219

L'invention concerne un dispositif de détection d'en- cre résiduelle, et plus particulièrement un dispositif des- tiné à détecter la quantité d'encre résiduelle restant dans un réservoir d'encre d'une imprimante à jet d'encre. Dans une imprimante classique à jet d'encre, des gouttelettes d'encre liquide sont éjectées sur une feuille de papier à imprimer afin d'y enregistrer une inscription. Un réservoir d'encre, devant contenir l'encre, doit satisfai- re les critères suivants: 1. l'encre ne doit pas fuir sous l'effet des vibra- tions ou des chocs, afin de ne pas encrasser le milieu en- vironnant; 2. la structure doit empêcher toute évaporation sen- sible. des composants de l'encre afin de maintenir constantes les caractéristiques physiques de cette dernière, telle que la tension superficielle et la viscosité; et 3. une alarme doit être déclenchée pour indiquer la nécessité d'ajouter de l'encre lorsque le réservoir ne contient plus qu'une faible quantité d'encre. Les figures 1A et 1B des dessins annexés représentent un dispositif de détection d'encre résiduelle utilisant un réservoir d'encre qui satisfait les critères indiqués ci- dessus. Dans le dispositif représenté sur la figure 1A, un flotteur 3, renfermant un aimant, flotte dans un canal latéral 5 d'un réservoir d'encre 1, et un interrupteur 4 à lame souple est disposé en face de ce canal latéral. Lorsqu'il ne reste que peu d'encre 2 à l'intérieur du réservoir 1, le flotteur 3 situé dans le canal latéral 5 descend avec le ni- veau de l'encre 2, de sorte que l'interrupteur à lame peut être actionné et que la quantité d'encre résiduelle peut être détectée. La figure 1B représente un autre dispositif qui détecte la quantité d'encre résiduelle au moyen d'un élément 6 d'émission de lumière et-d'un élément photosensible 7 utilisé à la place de l'interrupteur à lame 4. Lorsque la quantité d'encre opaque diminue et descend au-dessous d'un niveau prédéterminé, l'élément photo-sensible 7 reçoit la lumière de l'élément 6 d'émission afin que le niveau de l'en- cre résiduelle soit détecté. Il est possible d'adopter, dans les réservoirs d'encre 1 montréssur les figures 1A et 1B, les dispositifs de détection d'encre résiduelle représentés sur ces mêmes figures. Cependant, on a récemment mis-au point un nouveau type d'imprimante à jet d'encre dans lequel l'encre n'est pas placée sous pression, mais soumise plutôt à une tension appliquée de façon désirée pour éjecter l'encre. Les dis- positifs de détection d'encre résiduelle décrits ci-dessus ne peuvent être appliqués efficacement aux réservoirs d'encre des imprimantes à jet d'encre. de ce nouveau type, car ces réservoirs sont plats et minces. La figure 2 des dessins annexés représente un tel réservoir d'encre. Comme représenté sur cette figure, l'encre 11 est contenue dans-un sachet plat 10 à trois couches, l'en- semble du sachet 10 à encre étant logé à l'intérieur d'un boîtier 13 qui présente un trou 12 de ventilation, et l'encre 11 s'écoulant vers l'extérieur par un tuyau 14 de sortie qui pénètre à l'intérieur du sachet 10 et qui passe dans un bou- chon 15 en caoutchouc. On établit l'alimentation en encre en reliant une aiguille 16 au tuyau 14 de sortie introduit dans le bouchon 15. Le sachet 10 d'encre comprend, par exemple, comme montré sur la figure 3, un mince film 17 de "Nylon' ayant une épaisseur de 5 à 10 Mm et assurant la protection extérieure, un mince film 18 d'aluminium ayant une épaisseur- d'environ 10 im et destiné à empêcher l'évaporation de l'en- cre et sa détérioration par les rayons ultraviolets ou autres, et un sachet principal intérieur 19 constitué d'un mince film de polyéthylène dont l'épaisseur est comprise entre et 70 im. Dans le cas d'un sachet d'encre mince et plat du type décrit ci-dessus, l'alimentation en encre fraîche s'effectue par remplacement du boitier. usagé par - un boîtier neuf. Le sachet 10 d'encre est plat et la différence de niveau de l'encre entre le moment o le sachet est plein et celui o il est vide n'est donc que d'environ 10 imm au maximum. Le sachet 10 d'encre peut être aisément déformé par la pression atmosphérique, car il est plat et souple. Par conséquent, le niveau de l'encre peut être maintenu constant. Cependant, un tel sachet d'encre du type plat et mince a pour inconvé- nient de ne pas permettre l'utilisation des dispositifs de détection d'encre résiduelle décrits ci-dessus et de rendre difficile une détection correcte de la quantité d'encre rési- duelle. L'invention a pour objet un dispositif de détection d'encre résiduelle pouvant être utilisé avec un sachet d'en- cre mince et souple, dans lequel la quantité d'encre restante peut être convenablement détectée. Le dispositif de détection selon l'invention est moins coûteux que les dispositifs clas- siques. 1 L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: les figures.lA et 1B sont des coupes schématiques montrant les structures de dispositifs classiques de détec- tion d'encre résiduelle; la figure 2 est une coupe transversale montrant la structure d'un sachet à encre utilisé avec le dispositif selon l'invention; la figure 3 est une coupe transversale partielle, à échelle agrandie, d'un détail du sachet à encre représen- té sur la figure 2; la figure 4 est une coupe transversale d'une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention, montrant de dessus le sachet à encre; la figure 5 est un schéma d'un circuit destiné à détecter des variations de capacité d'un réservoir; les figures 6A à 6D sont des diagrammes montrant les formes d'ondes obtenues en certains points du circuit repré- senté sur la figure 5; et les figures 7 et 8 sont des coupes transversales d'autres formes de réalisation. du dispositif selon l'in- vention. La figure 4 représente un sachet plat et souple 20 à encre, analogue au sachet 10 à encre montré sur la figure 2. Le sachet 20 à encre, comme représenté sur la figure 3, est constitué d'une feuille stratifiée en matière plastique composite à trois couches, dont la couche centrale est cons- tituée d'un film métallique mince et souple, par exemple un mince film 18 d'aluminium. Le sachet 20 à encre est réali- sé par scellage à chaud ou par collage à l'adhésif des bords d'une feuille supérieure 21 et d'une feuille inférieure 22, séparées initialement l'une de l'autre et constituées chacune d'une feuille composite en matière plastique comme décrit ci-dessus. Un tuyau 23 d'écoulement de l'encre est disposé à l'intérieur du sachet 20 à encre.Le scellage est réalisé de manière à maintenir une certaine différence entre les di- mensions de la feuille supérieure 21 et de la feuille infé- rieure 22.OEn d'autres termes, la partie hachurée intérieure 21a indiquée sur la figure 4 constitue la zone dans laquelle la feuille supérieure 21 est scellée à la feuille inférieure 22, et la partie hachurée extérieure 22a correspond à la- distance sur laquelle la feuille inférieure 22 dépasse de la feuille supérieure 21. La matière plastique de la feuille supérieure 21 et de la feuille inférieure 22 est éliminée sur certaines surfaces afin que l'on obtienne, sur le même côté, des zones 18a et 18b dans lesquelles le mince film d'aluminium est apparent et auxquelles des contacts 24a et 24b sont reliés. De cette manière, les minces films d'aluminium des feuilles supérieure 21 et inférieure 22 peuvent assumer la fonction de deux électrodes isolées chacune, sur ses deux surfaces, par des minces films de matière plastique-pour for- mer ainsi un condensateur. Selon des résultats d'essais, lorsque le sachet à encre présente une surface d'environ 10 cm2 et qu'il est rempli d'encre à sa capacité maximale, la capacité électro-statique du condensateur ainsi formé est comprise entre 150 et 250 pF. Lorsque le sachet à encre est vide, la capacité électro-statique est comprise entre 350 et 450 pF, ce qui correspond à une variation de capacité suivant un facteur de 2 à 3. Dans cette forme de réalisation, les feuilles supérieure 21 et inférieure 22 sont scellées alors qu'une certaine différence est maintenue entre leurs dimensions pour que l'on obtienne les zones apparentes 18a et 18b du mince film d'aluminium sur le même côté du sachet à encre. Cependant, si les zones exposées respectives 18a et 18b doivent être formées sur les côtés opposés du sachet à encre, comme montré sur la figure 7, la feuille supérieure 21 et la feuille inférieure 22 peuvent être de même dimen- sions. Par conséquent, il suffit que les minces films d'alu- minium des feuilles respectives soient isolés l'un de l'autre. En outre, dans la forme de réalisation décrite ci-dessus, le sachet à encre est constitué de films composites en matière plastique comprenant chacun un mince film d'aluminium. Cependant, en variante, l'invention peut être appliquée à des films composites en matière plastique ne comprenant pas de minces films métalliques tels que les films d'aluminium (figure 8): Dans ce cas, deux minces films métalliques peu- vent être fixés sur des parties planes et opposées du sachet à encre pour former des électrodes. Les contacts 24a et 24b sont connectés entre la masse et une borne 30 d'entrée, comme montré sur la -figure , et le condensateur CX ainsi obtenu est relié à une porte g d'un inverseur. Des impulsions telles que celles montrées sur la figure 6A sont appliquées à une borne d'entrée 30. Des signaux prédéterminés sont produits à une borne de sortie 31 de l'inverseur, en fonction des signaux représentant la capacité électrostatique du condensateur CX. La largeur des impulsions de ces signaux est mesurée à l'aide d'impulsions d'horloge montrées sur la figure 6D. Avec le dispositif de détection d'encre résiduelle selon l'invention, lorsqu'une quantité suffisante d'encre est présente dans le sachet à encre, la capacité du conden- sateur formé les minces films d'aluminium de la feuille su- périeure 21 et de la feuille inférieure 22 reste faible. Lorsque la quantité d'encre résiduelle devient faible et que les minces films d'aluminium des feuilles supérieure 21 et inférieure 22 se rapprochent, la capacité du condensateur augmente. La capacité du condensateur est détectée par le circuit dont le schéma est donné sur la figure 5. Lorsque les impulsions telles que montrées sur la figure 6A sont appliquées périodiquement à la borne d'entrée 30 du circuit représenté sur la figure 5, la forme d'onde appliquée à la porte g se présente comme montré sur la figure 6B, en fonc- tion de la capacité du condensateur CX. Lorsque la quantité d'encre résiduelle est grande et que la capacité électro- statique est donc faible, on obtient la forme d'onde atté- nuée, représentée en traits pointillés. Lorsque la quantité d'encre résiduelle diminue et que la capacité électro- statique augmente de façon correspondante, on obtient la forme d'onde atténuée montrée en traits pleins. Par consé- quent, une forme d'onde telle que celle représentée sur la figure 6C apparaît à la borne 31 de sortie de l'inverseur, et la durée (intervalle) de l'impulsion est mesurée par comptage des im- pulsions d'horloge camme montré sur la figure 6D.. Le dispositif de détection peut donc être conçu afin qu'une alarme sonore puisse être déclenchée lorsque la quantité d'encre résiduelle diminue, que la capacité du condensateur augmente et que le nombre d'impulsions d'horloge dépasse une valeur prédéterminée. La détection de la différence de largeur d'impulsion peut être aisément réalisée à l'aide des impulsions d'horloge provenant d'un circuit à intégration à grande échelle, utilisé pour la commande de l'imprimante à jet d'encre. En résumé, selon l'invention, la quantité d'encre résiduelle est détectée par mesure de la capacité électro- statique du condensateur formé, au moins, par deux électrodes fixées sur des parties opposées du sachet à encre flexible, de manière que la mesure de la quantité d'encre résiduelle puisse être aisément réalisée par des moyens simples, de façon sûre, à un faible coût et sans apporter de modifica- tions importantes au réservoir d'encre. - Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif de détection d'encre résiduelle, carac- térisé en ce qu'il comporte un sachet souple(20)à encre, deux électrodes(18a et 18b)situées sur au moins des parties opposées du sachet à encre, deux contacts(24a et 24b)reliés respectivement aux deux électrodes, et des moyens reliés aux deux contacts afin de détecter la quantité d'encre rési- duelle par mesure de la capacité électrostatique comprise entre les deux électrodes. 2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sachet à encre est formé par une feuil- le supérieure(21)et une feuille inférieure(22)scellées l'une à l'autre et constituées chacune d'une feuille stratifiée composite flexible comprenant un mince film métallique 18 et de minces films(17, 19) de matière plastique, les films métalliques des feuilles supérieure et inférieure constituant respectivement lesdites deux électrodes. 3. Dispositif de détection selon l'une des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent un élément destiné à mesurer la capacité électro- statique en convertissant cette capacité en une largeur d'im- pulsion. 4. Dispositif de détection d'encre résiduelle, carac- térisé en ce qu'il comporte un sachet (20) à encre formé de feuilles séparées supérieure (21) et inférieure (22) scellées l'une à l'autre et constituées chacune d'une feuille composite flexible comprenant un mince film métallique (18) intercalé entre de minces films (17,19) de matière plastique afin d'être isolé électriquement, le dispositif comprenant également deux contacts (24a,24b) reliés aux minces films métalliques des feuil- les supérieure et inférieure, respectivement, et à un circuit de détection d'encre résiduelle. 5. Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que la feuille inférieure du sachet à encre comporte une partie (22a) qui dépasse de la feuille supérieure et qui est obtenue par scellage des feuilles supérieure et inférieure l'une à l'autre, la feuille inférieure étant de dimension supérieure à celle de la feuille supérieure, ces minces films métalliques du sachet à encre-comprenant en ou- tre des zones exposées (18a et 18b) situées sur le même côté de la partie (22a) et de la feuille supérieure.