Brevet FR2545042A1 — publié le 19841102

DISPOSITIF DE MISE EN PRESSION D'UN JET D'ENCRE, ET IMPRIMANTE QUI EN EST EQUIPEL Linvention concerne un dispositif de mise en pression d'un jet d'encre. Elle concerne également toute imprimante qui en est équi- pée. Dans une imprimante de ce type, utilisant un jet continu de gouttes d'encre, celle-ci doit être amenée sous pression à un ensemble appelé corps de modulation qui possède à son extrémité, un ajutage de faible diamètre, de l'ordre du micron. Par ailleurs, les gouttes d'encre, non utilisées, doivent être évacuées et si possible remises en circulation. On connaît des dispositifs de mise en pression de l'encre dans lesquels cette fonction est obtenue grâce à l'utilisation de réservoirs de gaz sous pression. Ces dispositifs présentent l'inconvénient de ne pas être alimentés par une seule source d'énergie, à savoir : I'énergie électrique. Ils nécessitent des dispositifs de filtration du fluide utilisé comme source de mise en pression, par exemple l'air comprime. De plus, lorsqu'on utilise des encres à solvants très volatiles, ils justifient même, dans certains cas, I'adjonction de fonctions de régulation de la composition de l'encre. Enfin les dispositifs de mise en pression d'un jet d'encre doivent atteindre un haut niveau de fiabilité, ce qui n'est pas toujours le cas pour les dispositifs existants. L'invention a pour objet de pallier Ces inconvénients et de répondre aux impératifs énoncés ci-dessus. Elle concerne plus précisément un dispositif de mise en pression d'un jet d'encre pour imprimante du type comportant au moins un corps de modulation dont la fonction est de fragmenter le jet sous pression pour fournir un jet de gouttes d'encre dont la partie non utilisée pour l'impression est recueillie dans une gouttière de récupération en vue d'être récupérée et ramenée dans le réservoir d'encre pour être remise en circulation.Un tel dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois tronçons ou éléments de circuit de circulation de l'encre, réparti comme suit : - un premier circuit (A) dit d'alimentation ; au moins un circuit (R) dit de recirculation ; et au moins un troisième circuit (G) dit circuit d'amenée d'encre par gravité ; ces trois circuits comportant une combinaison de pompes, raccords à fuite calibrée et électrovannes, coopérant entre eux pour assurer une mise sous pression de l'encre, asservie aux paramètres physiques régissant le fonctionnement d'un corps de modulation. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles - la figure 1 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention ; - les figures 2 et 3 sont des diagrammes explicatifs ; - la figure 4 représente schématiquement une variante de réalisation d'un dispositif selon la figure 1, mettant en oeuvre deux corps de modulation Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de mise en pression de l'encre, destiné à une imprimante à jet d'encre, conforme à l'invention. Le circuit de l'encre à l'intérieur du dispositif comporte dans le cas de la figure 1 qui concerne l'alimentation d'un seul corps de modulation, trois tronçons. Le premier référencé A est représenté en traits pleins. C'est le circuit d'alimentation qui relie le réservoir 1 au corps de modulation 10. Le second, ou circuit de recirculation, référencé R est représenté en traits interrompus et relie la gouttière de récupération 12 au réservoir d'encre 1. Le troisième, référencé G, est représenté en traits mixtes. Il permet l'apport d'encre par gravité dans le circuit de récupération 12. Il est pour cela appelé, dans la suite de la description, circuit d'amenée d'encre par gravité. Ces trois éléments de circuits sont jalonnés de moyens dont la structure et l'agencement contribuent à assurer l'auto-régulation de l'encre dans l'imprimante. Le réservoir 1 contenant l'encre est relié, du côté du circuit d'alimentation A par une canalisation 2 à une pompe 3 dite pompe d'alimentation chargée de la mise en pression. Selon une caractéristique de l'invention, cette pompe 3 est du type à engrenage et est commandée par un moteur fonctionnant pas à pas (non représenté). A la sortie de cette pompe 3, L'encre est dirigée, à travers une canalisation 4, vers un filtre général 5 autorisant un niveau de filtration compris entre 10 et 25 microns, par exemple. A la sortie du filtre 5, L'encre suit une canalisation 6. Selon une caractéristique importante de l'invention la canari^ sation 6 est munie d'un raccord 8 comportant une fuite calibrée fl qui permet le prélèvement d'une partie contrôlée du débit d'encre circulant dans cette canalisation 6 pour la diriger vers le corps de modulation avec une possibilité de dérivation vers la pompe 3, à travers une canalisation 7 dite de prélèvement, qui rejoint la canalisation 2 au niveau d'un raccord 98. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pompe 3 possède elle-même un by-pass interne 33 permettant une limitation de pression par réglage d'un clapet taré 34. On trouve donc déjà là, deux moyens d'autorégulation, l'un par prélèvement partiel et calibré du débit d'encre circulant dans la canalisation d'alimentation 6, l'autre par autorégulation au sein de la pompe 3 elle-même. Le cheminement de l'encre se poursuit à travers la canalisation 6 jusqu'au corps de modulation 10 au travers d'un filtre très fin dit filtre de tête 25 et d'une canalisation 9. Du corps de modulation 10 sort le jet 11 de gouttes d'encre schématisées par un trait en pointillés. Les gouttes non utilisées sont recueillies dans une gouttière 12 pour être récupérées par le circuit R de recirculation représenté en traits interrompus, jusqu'au réservoir 1. Pour assurer cette recirculation de l'encre, la gouttière 12 est reliée à des moyens de mise en dépression constitués par une pompe 15 d'aspiration alimentée par une canalisation 14. Cette pompe 15, comme la pompe d'alimentation 3 est du type à engrenage et est commandée par un moteur fonctionnant pas à pas, (non représenté) qui peut être d'ailleurs le même pour ces deux pompes 3 et 15. Selon une autre caractéristique importante de l'invention un circuit G dit circuit d'amenée d'encre par gravité, est constitué d'une canalisation 16 reliant le fond du réservoir 1 à la pompe 15 dite de recirculation à travers un raccord 18 à fuite calibrée f2. Un raccord 20 établit la liaison entre la canalisation 16, (circuit G) et la canalisation 14 du circuit de recirculation R. Selon une caractéristique de l'invention, le réservoir 1 est disposé, par construction audessus du système de pompes et notamment de la pompe 15. Il en résulte que l'encre chemine par gravité à travers la canalisation 16 jusqu'à la pompe 15. Elle a pour fonction, lors de certaines phases du fonctionnement du dispositif, de lubrifier la pompe 15, comme cela sera expliqué plus loin. Conformément à l'invention, deux électrovannes sont insérées dans le dispositif. La première 13 relie la canalisation 19 au corps de modulation 10. Elle peut donc bloquer ou débloquer l'arrivée de l'encre à l'entrée de ce corps de modulation 10. A l'intérieur de celuici l'encre peut suivre deux voies, soit traverser les éléments piezoélectriques (non représentés) qui fractionnent le jet et créent le jet de gouttes 11 (circuit y), soit suivre un trajet x parallèle. La seconde électrovanne 17 est précisément interposée entre ce circuit parallèle x et la canalisation 14 de récupération de l'encre. Un raccord 26 assure la liaison entre la sortie de l'électrovanne 17 et cette canalisation 14. Le fonctionnement du dispositif conforme à l'invention est décrit ci-dessous. Lorsque le système est à l'arrêt, c'est-à-dire que le jet est coupé, les électrovannes 13 et 17 sont fermées et les pompes 3 ~ et 15 sont mises en service. L'encre circule alors en circuit fermé comme l'illustre la figure 2. Son cheminement est le suivant : du réservoir 1, elle arrive à travers la canalisation 2 à la pompe 3 qui l'envoie sous pression dans la canalisation 4, jusqu'au filtre 5, puis jusqu'au raccord 8 muni d'une fuite calibrée fl qui lui assure son retour vers la pompe 3. En agissant sur la vitesse nominale du moteur, et en réglant le clapet taré 34 de la pompe 3, on limite la pression dans le circuit, par exemple à 4,5 bars. Dans ce cas, la pompe de recirculation 15, n'aspire que de l'air au niveau de la gouttière 12.Elle est alors lubrifiée par l'encre amenée par la fuite f2 du raccord 18 qui relie cette pompe au circuit d'amenée d'encre par gravité G. En l'absence de cette lubrification, I'aspiration serait insuffisante et la pompe 15 risquerait de s'encrasser et de se bloquer par séchage. En état de fonctionnement, les pompes 3 et 15 sont en service ; l'électrovanne 13 est ouverte et l'électrovanne 17 est fermée. L'encre circule selon le cheminement qui est illustré au moyen de la figure 3. Partant du réservoir 1, l'encre suit à l'aller deux cheminements (a) et (b) et au retour le cheminement (c): a) par le raccord 18 la canalisation 16 et le raccord 20, elle rejoint la canalisation 14 pour alimenter par gravité la pompe 15 ; b) par la canalisation 2 elle est prise en charge par la pompe 3 qui l'envoie sous pressio dans la canalisation 4.Filtrée à travers le filtre 5 elle est amenée par la canalisation 6 à travers le filtre de tête 25 vers la canalisation 9, l'électrovanne 13, jusqu'au corps de modulation 19. Un circuit de dérivation s'établit également confor mément à l'invention grâce au raccord 8 et à sa fuite calibrée. II s'agit d'un prélèvement d'encre au niveau de ce raccord à partir de la canalisation 6. Cette encre prélevée étant amenée à l'entrée de la pompe 3 par la canalisation 7. L'encre arrivée au niveau du corps de modulation 10 est fragmentée et éjectée à la sortie de ce corps de modulation 10 sous la forme d'un jet de gouttes Il dont la partie non utilisée tombe dans la gouttière de récupération 12 pour être remise en circulation.Elle est donc aspirée à travers la canalisation 14 par la pompe 15 qui la renvoie par la canalisation 19 dans la cuve 1. La pompe de recirculation 15 aspire le contenu de la canalisation 14 dans laquelle transite donc, d'une part de l'encre délivrée par le réservoir I et amenée par le circuit G et d'autre part : soit de l'encre venant du système de rnise en pression (pompe 3) lorsque les électrovannes 13 et 17 sont ouvertes, soit un mélange d'air et d'encre venant de la gouttière 12 lorsque l'électrovanne 17 est fermée et que l'électrovanne 13 est ouverte. L'équilibrage du circuit est obtenu grâce à la présence de la fuite calibrée f2 entre le réservoir 1 et la pompe de recirculation 15. Un dispositif de mise en pression, conforme à l'invention permet également d'assurer les opérations de purge. En effet, lors d'une mise en service ou d'une intervention sur le circuit, il peut être utile d'accélérer la circulation dans l'ensemble du circuit en by-passant l'ajutage à faible débit délivrant le jet 11. On ouvre pour cela la vanne 17 ce qui provoque un débit relativement important dans le corps de modulation 10. Un tel dispositif peut aussi contribuer à la mise en oeuvre d'une fonction de débouchage et ceci est très intéressant car l'ajutage de sortie du jet 11 est très faible. Il risque en conséquence très facilement de se boucher. Pour éviter cet incident on obture la gouttière 12 par tout moyen connu et on ouvre la vanne 17. La pompe 15 provoque une dépression en amont de l'ajutage de sortie du jet 11. Si on place simultanément, à l'aval de cet ajutage un solvant de nettoyage celuici se trouve aspiré et provoque le nettoyage de l'ajutage. Le réservoir 1 peut être équipé à sa base d'un moyen de vidange v. II peut aussi être muni d'un détecteur de niveau 90 qui permet de s'assurer que celui-ci ne descend pas au-dessous d'une certaine hauteur. Enfin il peut être mis en communication avec une cuve pleine d'eau (non représentée sur la figure) chargée de piéger les vapeurs de solvants. On a décrit la structure et le fonctionnement d'un dispositif de mise en pression de l'encre dans une imprimante à jet d'encre équipée d'un corps de modulation unique. Un tel dispositif, conforme a l'invention, peut être adapté pour fonctionner avec deux cortps de modulation. Une variante de réalisation d'un tel dispositif est schématiquement représenté sur le figure 4. On retrouve la pompe d'alimentation 3 et le circuit d'alimentation A identique à celui qui a été décrit précédemment au moyen de la figure 1. Mais en aval du circuit de prélèvement 7, une dérivation est créée. Pour cela un raccord 30 est interposé sur la canalisation 6, qui met cette dernière en communication avec une canalisation 6' qui alimente un deuxième corps de modulation non représenté sur la figure car il s'agit à ce niveau de la structure, (du filtre 25, de la canalisation 9 de l'électrovanne 13, du corps de modulation 10, du jet 11, de la gouttière 12 et de l'électrovanne 17,) d'éléments identiques à ceux qui ont été décrits au moyen de la figure 1.En revanche un second circuit R'1 de recirculation est prévu dont l'entrée E est reliée dans les mêmes conditions que pour le circuit de recirculation R. Cette entrée E est reliée à une seconde pompe de recirculation 15' par une canalisation 14' à travers un raccord 20'. L'encre aspirée par la pompe 15' est refoulée dans la canalisation 19 qui grâce à l'interposition dans le circuit d'un raccord 32 est commune aux deux circuits R + R1. Un deuxième circuit G' d'amenée d'encre par gravité relie la canalisation 14 à la carialisation 16' à travers un raccord 20' ; la canalisation 16' étant elle-même en communication avec la canalisation 16 par l'intermédiaire du raccord 18 présentant deux fuites calibrées, la fuite f2 déjà décrite du côté de la canalisation 16 comuniquant avec la fuite f22 prévue du côté de la canalisation 16'. Par le jeu de ces fuites calibrées, I'équilibre entre les circuits G et G' est ainsi réalisé. Un tel dispositif qu'il fonctionne en version simple (un seul corps de modulation) ou en version double (deux corps de modulation) permet, grâce à la combinaison de pompes du type à engrenage commandée par un moteur pas à pas et du jeu de raccords à fuites calibrées, d'obtenir une auto-régulation de la pression en fonction des paramètres qui régissent le fonctionnement d'un corps de modulation d'une imprimante à jet d'encre. Dans le cas de la version simple un seul moteur pas à pas équipé de deux axes permet la commande à la fois de la pompe d'alimentation 3 et de la pompe de recirculation 15. Dans le cas de la version double, deux moteurs sont utilisés, I'un commandant la pompe d'alimentation 3 commune aux deux circuits 6 et 6' ; l'autre commandant à la fois les deux pompes de recirculation 15 et 15'. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit d'encre décrit ci-dessus est monté sur une platine amovible elle-même, montée sur la porte du pupitre de commande de l'imprimante. Cette disposition offre un accès total et immédiat pour les opérations de remplissage du ré servoir et du changement de la cartouche de filtre, ainsi que de toute opération de maintenance. L'invention s'applique à toute imprimante à jet d'encre fonctionnant avec un ou deux corps de modulation. REVENDICATIONS 1) Dispositif de mise en pression de l'encre pour imprimante à jet d'encre, du type comportant au moins un corps de modulation (10) dont la fonction est de fragmenter le jet d'encre sous pression pour fournir un jet de gouttes (11) dont la partie non utilisée pour l'impression est recueillie dans une gouttière de récupération (12) en vue d'être récupérée et ramenée dans le réservoir d'encre (d) pour être remise en circulation ; ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois tronçons de circuit de circulation de l'encre accomplissant chacun une fonction propre ; un tronçon d'alimentation A comportant une pompe d'alimentation (3) ; au moins un tronçon de recirculation R comportant une pompe (15) ; au moins un tronçon G d'aenée d'encre par gravité depuis le réservoir (1) jusqu'à cette pompe (15), ces trois circuits comportant un jeu de raccords (8, 18) à fuite fl, f2 et d'électrovannes (13) et (17) situées respectivement à l'entrée et à la sortie du corps de modulation (10) ; ces trois tronçons de circuits A, Rl G, coopérerwt entre eux pour assurer une mise sous pression de l'encre, asservie aux paramètres physiques régissant le fonctionnement du corps de modulation (10). 2) Dispositif selon la revendication 1 ; caractérisé en ce que ce circuit d'alimentation A comprend une canalisation (2) reliée au réservoir (1) par laquelle l'encre transite jusqu'à une pompe d'alimentation (3), à engrenage commandé par un moteur fonctionnant pas à pas, qui la refoule sous pression dans une canalisation (4) vers une canalisation (6) sur laquelle est interposé un raccord (8) à fuite (fl) tel qu'une partie du débit d'encre circulant dans la canalisation (6) soit prélevée et envoyée par une canalisation (7) à l'entrée de la pompe d'alimentation (3), 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pompe (3) comporte un circuit auxiliaire (33) jouant le rôle de bypass et commandé par un clapet taré (34). 4) Dispositif selon l'une des revendications 1, 2, 3, caractérisé en ce que, entre la canalisation (4) et la canalisation (6), est interposé un premier filtre (5). 5) Dispositif selon l'une des revendications précedentes ; caractérisé en ce que la canalisation (6) est reliée à une canalisation (9) elle-même reliée par l'intermédiaire d'une électrovanne (13) à l'entrée du corps de modulation (10) ; un filtre de tête (25) étant inséré entre la canalisation (6) et la canalisation (9). 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes ; caractérisé en ce que le circuit de recirculation (R) comporte une pompe (15) de recirculation du type à engrenage, commandé par un moteur fonctionnant pas à pas reliée, à son entrée, à une canalisation (14) la faisant communiquer à travers un raccord (26) d'une part à une électrovanne (17) elle-même reliée à la sortie du corps de modulation, et d'autre part à la gouttière de récupération (12) ; cette pompe (15) étant reliée à sa sortie à une canalisation (19) chargée de ramener l'encre inutilisée dans le réservoir d'encre (1). 7) Dispositif selon l'une des revendications précédentes ; caractérisé en ce que le tronçon de canalisation (G) comporte une prise d'encre au niveau du réservoir (1) situé au-dessus du niveau de la pompe (15) et une canalisation (16) chargée d'amener à travers un raccord (18) présentant une fuite (f2), l'encre par gravité, jusqu'à la pompe (15). 8) Dispositif selon l'une des revendications précédentes ; caractérisé en ce que, les deux vannes (13) et (17) étant fermées, l'encre circule en circuit fermé à travers la canalisation (2), la pompe d'alimentation (3), la canalisation (4) et le circuit de prélèvement (7), la pompe (15) étant alors lubrifiée par l'encre fournie par le circuit (G). 9) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 ; caractérisé en ce que l'électrovanne (13) étant ouverte, et l'électrovanne (17) étant fermée, l'encre circule à travers tout le circuit d'alimentation (A), le corps de modulation (10), le circuit de recirculation (R) et le circuit (G) d'amenée d'encre par gravité. 10) Dispositif selon l'une des revendicaions 1 à 5 ; caractérisé en ce que les deux électrovannes (13) et (17) étant ouvertes, le débit d'encre est accru, favorisant ainsi l'opération de purge du dispositif. 11) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 ; caractérisé en ce que, l'électrovanne (13) étant fermée et l'électrovanne (17) étant ouverte, une dépression est créée au niveau de l'ajutage d'éjection du jet (11) favorisant l'introduction d'un solvant de nettoyage en aval de cet ajutage. 12) Dispositif selon l'une des revendications précédentes destiné à alimenter deux têtes d'impression, caractérisé en ce qu'il comprend d'une part, un circuit (A) d'alimentation, comportant en aval du raccord (8) à fuite (fol) une canalisation (6') montée en dérivation par rapport à la canalisation (6) qui amène l'encre vers un second corps de modulation ; d'autre part un premier circuit de recirculation (R) avec une première pompe (15) et un second circuit de recirculation (Ri) avec une seconde pompe (15'), reliées respectivement à chacune des gouttières de récupération (12) de chacun des éléments de modulation (10) ces deux circuits (R + R1) se confondant à travers un raccord (32) en une canalisation (19) chargée de ramener l'encre ans le réservoir (1) ; enfin un premier et un second circuit d'amenée d'encre par gravité (G) et G') communiquant entre eux au niveau du raccord (18) par le biais de deux fuites (f 2) et f22) contrôlées, ce raccord (18) étant lui-même relié par la canalisation (16) avec -une prise d'encre au niveau du réservoir (1). 13) Imprimante à jet d'encre équipée d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes ; caractérisé en ce que celui-ci est monté sur une platine amovible destinée à être fixée sur la porte du pupitre de commande de l'imprimante.