Brevet FR2545041A1 — publié le 19841102

DISPOSITIF DE CONTROLE DE CHARGE DES GOUTTES ET TETE D'IMPRIMANTE A PROJECTION D'ENCRE QUI EN EST EQUIPEE L'invention concerne un dispositif de contrôle de charge des gouttes dans une imprimante à projection d'encre. La technique d'écriture par projection d'encre utilisant un jet continu de gouttelettes calibrées, fournies par un système de modulation, nécessite de charger électrostatiquement ces gouttelettes au moyen d'une électrode appropriée. Le passage de ces gouttes chargées de manière variable entre des plaques portées à un fort potentiel conduit à une dé flexion des gouttes proportionnelles à la charge et qui, combinéeavec le déplacement d'un support, permet l'obtention de matrices de caractères imprimés. Le - bon fonctionnement du dispositif exige l'introduction de moyens de contrôle de la précision de la charge des gouttes. Ceux-ci doivent répondre a un certain nombre d'exigences dont les principales sont notamment le faible encombrement et la grande rusticité. Le dispositif ne doit pas pouvoir se dérégler, ni être altéré par l'environ nement chimiquement agressif. Enfin, il doit être efficace et pour cela il ne doit pas risquer d'être perturbé par les champs électriques avoisinants. La présente invention a précisément pour objet un dispositif capable de controler la charge des gouttes dans une imprimante à jet d'encre répondant à tous ces critères. Elle concerne donc plus précisément un dispositif de contrôle de charge de gouttes d'encre fragmentées et chargée électrostatiquement en vue d'être déviées pour constituer une matrice de caractères imprimés sur un support ; caracté- risé en ce qu'il comprend un détecteur de charge constitué par la combinaison dsun cylindre creux, conducteur, extérieur, relié à la masse M pour constituer un blindage ; d'un cylindre isolant inséré dans le cylindre creux extérieur et en contact intime avec lui dans lequel est noyé au moins un cylindre plein 3, ce cylindre intérieur 3 isolé électriquement du blindage etant relié à un fil coaxial destiné â etre lui-même relié à un circuit électronique, une fente de largeur L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles Les figures la, lb, lc représentent schématiquement, vu de face, selon une coupe AA et selon une coupe BB, un exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention Les figures 2a et 2b représentent schématiquement, vu de face, selon une coupe AA et une coupe BB, une variante de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention La figure 3 est une représentation schématique d'un circuit électronique destiné à coopérer avec un dispositif selon l'invention pour la mesure de la charge des gouttes. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. Comme le montre la figure la complétée par les figures lb et lc un dispositif conforme à l'invention est essentiellement constitué par un détecteur 100 se représentant sous la forme d'un ensemble cylindrique 1 en matériau conducteur, par exemple en acier inoxydable d'un diamètre de quelques millimètres, par exemple 6 mm. Cet ensemble cylindrique comporte un alésage dans lequel est introduit un second tube 2 qui, selon une caractéristique de l'invention, est réalisé en matériau isolant, par exemple un polymère fluoré tel que du PTFE et qui est introduit dans le cylindre 1 de telle sorte que sa surface externe soit en contact parfait avec la surface interne du cylindre 1 sur une longueur déterminée inférieure à celle du cylindre 1.Conformément à l'invention, ce tube isolant 2 constitue un fourreau à l'intérieur duquel, est introduit un cylindre plein 3 en matériau conducteur, par exemple en acier inoxydable de telle sorte que ce cylindre 3 soit véritablement noyé dans le matériau isolant et que la liaison entre lui et le fourreau isolant 2 soit aussi intime que possible. Dans cet ensemble, on pratique une fente 10 sur une profondeur ou longueur (L) et une largeur ou épaisseur (e). Cette profondeur (L) peut être de l'ordre de 7 à 9 mm et cette épaisseur (e) de l'ordre de 0,5 à 0,7 mm, par exemple 0,6 mm. Ce dispositif étant destiné à être mis en place dans une tête d'impression à jet d'encre, il est impératif que les gouttes d'encre traversent la fente 10 suivant son axe sans toucher évidemment les parois de celle-ci. Pour cela, il est recommandé de réaliser cette fente 10 lorsque le dispositif, appelé aussi électrode de charge, est déjà fixée à sa place et en position correcte dans la tête d'impression. Selon une caractéristique importante de l'invention, pour permettre la mesure de la charge des gouttes transitant à travers la fente 10, on relie le cylindre intérieur 3 par un fil coaxial 11 à un circuit électronique de mesure de charge 12. Ce fil coaxial 11 est relié à ce cylindre 3 par tout moyen connu, par exemple au moyen d'une vis 15. Un fil de masse 16 relie le cylindre extérieur I à la masse M, faisant alors jouer à ce dernier un rôle de blindage. Les figures 2a et 2b représentent schématiquement une variante de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. Dans ce cas deux électrodes de contrôle de charge sont insérées dans un cylindre I unique. L'intérieur de ce cylindre extérieur 1, constituant le blindage du dispositif est rempli sur une certaine longueur par un matériau isolant 2 1 w de même nature que celui qui a été décrit dans la variante de réalisation précédente, à savoir un polymère fluoré tel qu'un PTFE. Selon une caractéristique de l'invention, deux trous sont percés dans le fourreau isolant 2 , w trous dans lesquels sont introduits deux cylindres pleins 31 et 32 qui se trouvent noyés dans le fourreau isolant 2. Enfin une fente 10 est réalisée comme dans le cas précédent sur une longueur (L) et une épaisseur (e). Les cylindres 31 et 32sont l'un et l'autre reliés à un circuit électronique de commande (non représentés sur les figures 2a et 2b). Une telle structure permet d'effectuer deux mesures successives de la charge des gouttes qui transitent dans la fente, l'une au niveau du cylindre plein 31 et l'autre, au niveau du cylindre plein 32. Un exemple de réalisation non limitatif d'un circuit électronique 12 destiné à coopérer avec un détecteur 100 conforme à l'invention est représenté schématiquement sur la figure 3. Le détecteur 100 constitué de son blindage extérieur 1, mis à la masse m et de sa fente 10 est relié par un tube coaxial 11 à l'entrée E du circuit 12. Celui-ci comporte quatre parties essentielles, la première A qui est constituée par la combinaison d'une Résistance R1 et deux diodes dl et d2 de polarité inversée a pour fonction de protéger le dispositif contre des surtensions accidentelles provenant de la présence de hautes tensions sur le détecteur 100. La seconde B est un filtre passe-bande constitué par un amplificateur (Al - R5 - C2) a gain élevé. L'entrée positive de ce dernier est reliée à une résistance RI reliée elle-même à la masse tandis que son entrée négative est reliée également à la masse m à travers la résistance R4 et le circuit parallèle Résistance - Condensateur (R3 - C1). Le signal à la sortie de l'amplificateur Al est appliqué à un comparateur à hysteresis D à travers une cellule C constituée par un condensateur C3 et une résistance R6 dont la fonction est de bloquer le passage des tensions continues ; ce comparateur à hysteresis constitué par un amplificateur A2, deux résistances R7 et R8 et un potentiomètre P1 fournit à la sortie S du circuit électronique 12, un signal logique utilisable par des moyens de contrôle de type connu, capables de mesurer l'amplitude du signal présent à la sortie S. Un dispositif de contrôle de charge conforme à l'invention et tel qu'il vient d'être décrit s'avère très efficace pour mesurer des charges de gouttes n'excédant pas quelques picocoulombs. Il est destiné à équiper les têtes d'impression pour imprimante à jet d'encre, qu'il s'agisse de la variante simple ou de la variante double. Comme cela a déjà été dit précédemment, la réalisation de la fente 10 est de préférence réalisée lorsque le détecteur est déjà positionné dans la tête d'impression. Ainsi son centrage peut être optimisé ce qui accroît la fiabilité du dispositif. L'invention s'applique à toutes les imprimantes à jet d'encre. REVENDICATIONS I) Dispositif de contrôle de charge des gouttes d'encre fragmentées et chargées électrostatiquement en vue d'etre déviées pour constituer une matrice de caractères imprimes sur un support ; caractérisé en ce qu'il comprend un détecteur de charge constitué par la combinaison d'un cylindre conducteur, creux, extérieur (1), relié à la masse M pour constituer un blindage ; d'un cylindre isolant (2) inséré dans le cylindre creux extérieur 11) et en contact intime avec lui ; dans lequel est noyé au moins un cylindre plein, conducteur, intérieur (3), ce cylindre plein isolé électriquement du cylindre extérieur (1) étant relié à un fil conducteur coaxial (11) destiné à être lui-même relié à un circuit électronique (12) une fente (10) de largeur (e) et de longueur (L) étant pratiquée et positionnée dans ce détecteur de telle sorte qu'elle se trouve sur la trajectoire des gouttes chargées qui la traversent, sans toucher ses parois, la charge de chacune de ces gouttes passant devant le cylindre plein - conducteur (3) induisant un signal exploité par le circuit électronique (12). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que cette largeur (e) est comprise entre 0,5 et 0,7 mm et cette longueur (L) est de l'ordre de 7 mm. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est constitué par deux cylindres pleins (31) et (32) isolés du cylindre extérieur (1) par un cylindre isolant (2l)7 la fente (10) de largeur (e) et de longueur (L) étant pratiquée de telle sorte que chaque goutte chargée passe successivement devant le premier et le second cylindre conducteur intérieur (31) et t32) induisant à chaque fois un signal exploité par un circuit électronique (12). 4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre passe-bande (B) à gain élevé coopérant avec un comparateur à hysteresis tD) fournissant un signal logique utilisable par des moyens de contrôle permettant de mesurer l'amplitude du signal présent sur le détecteur. 5) Tête d'imprimante à jet d'encre, caractérisé en ce qu'elle est équipée d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes. 6) Tête d'imprimante selon la revendication 5 ; caractérisé en ce que la fente 10 est pratiquée dans le détecteur lorsque celui-ci est déjà positionné dans la tête de telle sorte qu'elle se trouve ainsi parfaitement axée sur la trajectoire des gouttes.