Brevet FR2543059A1 — publié le 19840928

L'invention concerne un dispositif de sécurité pour les systèmes de circulation de fluide conducteur; tel que notamment les circuits de récupération de jet d'encre dans les imprimantes à jet d'encre continu. Le problème se pose souvent de surveiller si un écoulement de liquide conducteur et fragmenté à l'intérieur d'une canalisation de faible diamètre s'effectue dans des conditions acceptables pour le bon fonctionnement de l'installation ou au contraire s'il présente des anomalies qui justifient une intervention. On est notamment confronté à un tel problème dans le domaine des imprimantes à jet d'encre En effet, parmi les différentes techniques d'impression à jet d'encre, certaines d'entre elles sont basées sur l'utilisation d'un jet continu de gouttes d'encre dont on extrait une partie pour réaliser l'impression Les autres gouttes sont remises en circulation dans un circuit spécial dit de recirculation Un point clé de ce dispositif concerne la zone de captation du jet non utilisé, jet qui doit être recyclé En effet, compte tenu de la nature des encres utilisées qui sont par définition aptes à un séchage très rapide et compte tenu également de la faible section de l'organe de captation, une obturation peut éventuellement intervenir Il peut également s'agir d'une défaillance des moyens de pompage Dans tous les cas il risque de se produire des débordements d'encre dommageables pour l'installation Pour éviter les conséquences qui résulteraient d'un tel défaut de fonctionnement, il est souhaitable de pouvoir le détecter dès son apparition afin de pouvoir prendre aussitôt les mesures qui s'imposent. C'est précisément là le but de la présente invention qui concerne un capteur capable, en coopération avec un circuit électronique, de déceler l'apparition d'un défaut de circulation d'un liquide conducteur dans une canalisation de faible diamètre et de fournir un signal qui peut servir à commander une séquence de sauve-garde du bon fonctionne- ment de la machine, comme, par exemple, son arrêt total. L'invention concerne plus précisément un dispositif de sécurité pour système des circulation de fluide conducteur du type comportant une canalisation d'amenée du fluide vers une pompe: caractérisé en ce qu'il permet de mesurer le niveau de turbulence à l'intérieur de la canalisation par la mesure des variations de conductivité du liquide dues aux variations de section de ce liquide dans un tronçon de canalisation réalisé en matériau isolant de longueur ( 1) déterminée. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles: La figure I représente schématiquement un capteur destiné à coopérer avec un circuit électronique pour constituer un dispositif de sécurité conforme à l'invention. La figure 2 est un exemple de réalisation d'un tel circuit électronique. La figure 3 est une représentation schématique d'un dispositif de recirculation du jet dans un imprimante à jet d'encre continu. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. Comme cela a été dit précédemment, l'exemple non limitatif choisi pour illustrer l'invention se rapporte au circuit de remise en circulation du jet d'encre non utilisé pour l'impression, dans une impri- mante à jet d'encre Le jet récupéré est pris en charge par une canalisa- tion qui, en coopération avec un moyen de pompage, comme cela sera expliqué ultérieurement, le renvoie dans la cuve d'alimentation pour sa réutilisation Il s'agit d'une canalisation dont le diamètre est de l'ordre du millimètre et qui reçoit un jet de gouttes espacées dont le diamètre est de 5 à 10 fois plus faible. Si l'écoulement était parfait, non turbulent, l'air circulerait au centre du tube et l'encre entrainée par frottement circulerait à la périphérie Mais la pesanteur, les frottements, la différence importante de viscosité entre l'air et J'encre, ainsi que d'autres paramè- tres font que l'écoulement est en fait turbulent. La demanderesse a constaté expérimentalement qu'à une recirculation normale correspond un régime d'écoulement caractéris- tique En effet, la section d'encre s'écoulant dans la canalisation est très irrégulière Il y a donc, pour un tronçon donné de canalisations, une variation de conductivité dont la fréquence est significative de la qualité de l'écoulement du liquide à ce niveau Expérimentalement, la demanderesse a constatée par exemple, qu'avec un tube de 2 mm de diamètre et une dépression d'environ 200 millibars, la variation de conductivité se fait avec un spectre comprenant de nombreuses composantes variant entre 40 et 100 Hz. Conformément à l'invention, on interpose sur la canalisation de recirculation un capteur 100 tel que représenté schématiquement sur la figure 1 Il s'agit d'un tronçon de canalisation comportant deux éléments conducteurs 20 et 21 déliminant un élément isolant 22 de longueur ( 1) dit tronçon isolant dans la suite de la description. Les éléments conducteurs sont reliés au reste de la canalisation isolante 23 et 24 de manière classique La combinaison des deux éléments conducteurs 20 et 21 et du tronçon isolant 22 constitue un capteur qui en coopération avec un circuit électronique 101 représenté sur la figure 2 permet, conformément à l'invention, de mesurer, au niveau de ce tronçon isolant 22, les variations de conductivité du liquide et la fréquence de leur variation Cette mesure étant faite, une comparaison avec un signal de référence permet d'obtenir un signal logique de sortie de niveau O ou 1 qui peut, être utilisé comme signal de commande d'un dispositif de sauvegarde. Un exemple de réalisation d'un tel circuit électronique 101 est schématisé sur la figure 2 Il est essentiellement constitué de quatre éléments ou sous-ensemble A B C D dont les fonctions sont décrites ci- dessous: Il s'agit essentiellement en (A) d'un générateur d'une tension qui est fonction des variations de conductivité du tronçon de liquide contenu dans le tronçon isolant 22 du capteur 100. en (B) d'un filtre passe-bande fournissant un signal filtré en (C) d'un détecteur de crête, amplificateur de tension en (D) d'un comparateur. La première partie A comporte le capteur décrit précédem- ment et la variation de conductivité intervenant au niveau du tronçon isolant 22 est symbolisée par la représentation conventionnelle d'une résistance variable (a) L'élément conducteur 20 est relié à la masse M Cette variation de conductivité (a) est transformée en une variation de tension grâce à la résistance de charge 32 -Un amplificateur 33 abaisse fortement l'impédance appliquée à son entrée 31 Le signal 34 à la sortie de l'amplificateur 33 est égal en tension au signal 31 Il est filtré dans le sous-ensemble B du circuit 101, grâce à un filtre passe bande constitué par les résistances RI et R 2 et les conden- sateurs CI et C 2, lui-même suivi par un amplificateur 35 Il en résulte un signal filtré 36 qui est appliqué à l'entrée du sous-ensemble C du circuit 101 qui joue-le rôle de détecteur de crête et d'amplificateur de tension Cet élément de circuit C comporte trois résistances R 4, R 5, R 6, un condensateur C 3, une diode DI et un amplificateur 37. Il génère une tension continue 38 qui est fonction des valeurs de crête du signal 36 et donc des variations rapides de conductivité du liquide circulant dans le tronçon isolant 22 Le sous ensemble D est un comparateur composé d'un opérateur 40 dont la fonction est de comparer le signal 38 à un signal de référence ajustable 39 pour fournir un signal de sortie S. Lorsque l'écoulement du liquide dans le tronçon isolant 22 est satisfaisant, l'ensemble du dispositif de sécurité constitué par la combinaison du capteur 100 et du circuit loi, génère un signal de niveau logique " 1 " à la sortie S S'il n'y a pas d'écoulement ou que J'écoulement n'est pas turbulent par manque de dépression dans la canalisation, la sortie S du dispositif génère un signal de niveau logique "O" Ce signal S représentatif de l'état de turbulence du liquide peut servir de signal de commande pour un dispositif de sauve- garde. Un dispositif de sécurité conforme à l'invention appliqué à une imprimante à jet d'encre est représenté schématiquement sur la figure 3 Une telle imprimante comporte essentiellement un réservoir d'encre Il et une première pompe 12 de mise en pression de cette encre L'encre est alors dirigée par une canalisation d'alimentation (fe) vers le dispositif 13 de formation du jet 14 qui se présente sous la forme d'une succession de gouttes d'encre calibrées Celles-ci sont chargées électrostatiquement au moyen d'électrodes de charge 15 avant de passer entre deux plaques de déflexion 16 pour être déviées et dirigées vers un substrat à imprimer non représenté Les gouttes non utilisées sont elles, prises en charge par une gouttière dite gouttière de recirculation 17 qui les capte pour lesrenvoyer par une canalisation (f 2) de recirculation vers le réservoir d'encre Il grâce à des seconds moyens de pompage tel qu'une pompe dite de recirculation 19. Conformément à l'invention un dispositif de sécurité 1 constitué par la combinaison d'un capteur 100 et d'un circuit électronique 101 associé, est interposé dans le circuit de recirculation (f 2) entre la gouttière 17 et la pompe de recirculation 19 On y a schématisé le tronçon isolant 22 de longueur ( 1) solidaire de part et d'autre des deux éléments conducteurs 21 et 20 L'élément 20 est relié à la masse M et l'élément 21 est relié à l'entrée du circuit électronique 101 comportant 4 éléments de circuit A, B, C, D dont la structure et les fonctions ont été définies précédemment L'encre étant fragmentée en gouttes qui doivent être chargées électrostatiquement est par nature conductrice Au niveau de la canalisation de récupération (f 2) reliant la gouttière 17 à la pompe 19, il doit se produire, pour que le fonctionnement soit correct, un écoulement turbulente Le niveau de turbulence optimal est connu pour chaque application en fonction des différents paramètres caractérisant l'imprimante: nature de l'encre, grosseur des gouttes, dimension des canalisations, etc. Par exemple, avec un tube de 2 mm de diamètre et une dépression d'environ 200 millibars, la variation de conductivité se fait dans un spectre comprenant de nombreuses composantes allant de 40 à 100 Hz Comme cela a déjà été dit précédemment, le dispositif de sécurité 1 a pour fonction de mesurer si le niveau de turbulence répond à ces critères dans la canalisation de recirculation (f 2) Si c'est le cas, le signal de sortie S est au niveau 1; sinon il est au niveau 0 Des dispositions peuvent alors être prises pour pallier ce défaut de fonction- nement et éviter les risques de débordements d'encre. Selon une variante de réalisation de l'invention, la première partie conductrice du capteur 100 est constituée par la gouttière de récupération elle-même 17, ce qui conduit à l'obtention d'un temps de réponse le plus court possible entre l'apparition d'une anomalie et la mise en sercrice des sécurités. Un tel 'dispositif de sécurité permet de sauvegarder l'intégrité du matériel et de son environnement, en effet, un débordement d'encre non récupérée pour être remise en circulation est dommageable et doit être évité au maximum. REVENDICATIONS 1) Dispositif de sécurité ( 1) pour système de recirculation de fluide conducteur du type comportant une canalisation (f 2) d'amenée du fluide vers une pompe; caractérisé en ce qu'il permet de mesurer le niveau de turbulence à l'intérieur de la canalisation (f 2) par la mesure des variations de conductivité du liquide dues aux variations de section de ce liquide dans un tronçon ( 22) de canalisation réalisée en matériau isolant de longueur ( 1) déterminée. 2) Dispositif de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur ( 100) constitué par au moins un tronçon ( 22) de canalisation de longueur ( 1) réalisée en matériau isolant délimité de part et d'autre par deux éléments ( 20, 21) de canalisation réalisée en matériau conducteur, ce capteur ( 100) coopérant avec un circuit électronique associé ( 101) pour fournir un signal significatif du niveau de turbulence. 3) Dispositif de sécurité, selon la revendication 2, caractérisé en ce que ce circuit électronique ( 101) traite l'information reçue à son entrée ( 31) sous la forme d'une tension représentative de la variation de conductivité (a) due à la variation de la section du liquide contenu dans le tronçon isolant ( 22). 4) Dispositif de sécurité selon l'une des revendications 2 et 3, caracté- risé en ce que ce circuit électronique ( 101) comporte quatre sous ensembles, A, B, C, D, ayant respectivement comme fonctions: pour A de générer ladite tension et d'abaisser l'impédance appliquée à l'entrée ( 31) au moyen d'un amplificateur ( 33); pour B, de filtrer le signal ( 34) fourni par l'amplificateur ( 33) au moyen d'un filtre passe-bande; pour C, de fournir un signal à composante continue en rapport avec le signal ( 36) fourni par le filtre passe-bande; pour D, de comparer le signal ( 38) fourni par le détecteur C avec un signal de référence variable ( 39) et de fournir un signal de sortie S logique de niveau zéro ou de niveau 1, significatif du niveau de turbulence du liquide dans le tronçon isolant ( 22), lui-même fonction de la fré- quence des variations de conductivité du liquide dans ce tronçon ( 22). ) Imprimante à jet d'encre du type comportant un réservoir d'encre ( 11) une première pompe ( 12) de mise en pression, un dispositif ( 13) de formation d'un jet de gouttes calibrées ( 14), d'un jeu d'électrodes de charge ( 15) et de plaques de déflexion ( 16); caractérisé en ce qu'il est équipé d'un système de sécurité ( 1) conforme à l'une des revendications précédentes, interposé entre une gouttière de récupéra- tion ( 17) et une seconde pompe de recirculation ( 19) et capable de fournir un signal (S), utilisable comme signal de commande d'un dis- positif de sauvegarde. 6) Imprimante à jet d'encre selon la revendication 5, caractérisé en ce que le tronçon isolant ( 22) est délimité d'une part par la gout- tière de récupération elle-même ( 17) réalisée en matériau conducteur et un tronçon aval conducteur ( 21). 7) Imprimante à jet d'encre, selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que pour une canalisation de recirculation (f 2) de 2 mm de diamètre et une dépression fournie par la pompe de recirculation ( 17) la variation de conductivité doit présenter un spectre dont les composantes varient entre 40 et 100 Hz.