Brevet FR2573008A1 — publié le 19860516

TETE D'IMPRESSION MONOBUSE A JET D'ENCRE L'invention concerne une tête d'impression monobuse à jet d'encre. La technique d'impression à jet d'encre consiste à réaliser un jet continu de gouttes calibrées, fournies par un système de modulations puis à charger électrostatiquement ces gouttes au moyen d'électrodes de charge, enfin à dévier chaque goutte au moyen d'un champ électrique de telle sorte que si le support sur lequel on désire écrire et le dispositif d'écriture sont en déplacement relatif, on obtient la formation d'une matrice d'impres- sion. Dans une imprimante à jet d'encre, les fonctions énoncées ci-dessus à savoir la fragmentation du jet en gouttes calibrées, leur charge électro- statique et leur déflexion sont obtenues au moyen d'un dispositif appelé tête d'impression dans la suite de la description. Le rôle de cette tête est fondamental pour le bon fonctionnement d'une imprimante à jet d'encre. Il faut, notamment, que la trajectoire des gouttes éjectées au niveau de la buse d'éjection soit parfaitement définie par rapport aux électrodes de charge, aux plaques de déflexion et au support qui reçoit l'impression. La tête d'impression répondant à ces critères doit, en plus, être peu encombrante n'exiger aucun réglage en cours de fonctionnement et permettre en revanche des réglages simples et fiables préalablement à la mise en route. Enfin, il faut que cette tête présente une grande facilité d'accès pour la maintenance. Une tête d'impression répondant à ces critères a été décrite dans une demande de brevet français 83 03 975 déposée le 7 mars 1983 par la Demanderesse. Dans cette tête d'impression les moyens de brisure du jet et d'éjection des gouttes sont solidaires du boitier du capot et les moyens de charge et de déflexion sont solidaires du couvercle dudit capot. Dans la présente demande, en revanche tous ces éléments essentiels de la tête d'impression, sont rendus solidaires d'une seule et même pièce monolitique, cette architecture contribuant à réduire l'encombrement de l'ensemble sans nuire aux facilités de réglage, ni aux conditions d'iso- lement, notamment des électrodes de déflexion. Un autre objet de l'invention est de décrire un bloc-support des électrodes de contrôle de charge et de plaques des déflexions intégrées. -2 - Un autre objet concerne un dispositif de sécurité limitant le courant dans le circuit d'alimentation des moyens de déflexion. L'invention concerne plus précisément une tête d'impression mono- buse à jet d'encre du type comportant un circuit d'alimentation en encre, un amplificateur de signal, un détecteur de récupération d'encre, des moyens de brisure du jet et d'éjection des gouttes, des moyens de charge et de déflexion des gouttes; caractérisé en ce que l'ensemble de ces moyens est rendu solidaire d'une pièce monolitique servant d'une part, d'embase pour ces moyens et d'autre part, de boîtier coopérant avec un couvercle pour former le capot de la tête. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes, parmi lesquelles: La figure 1 illustre une partie importante d'une tête d'impression comportant les éléments fonctionnels essentiels tels que les moyens de formation et d'éjection des gouttes, les moyens de charge des gouttes et les moyens de déflexion. Les figures 2 et 3 illustrent schématiquement les principaux éléments décrits au moyen de la figure 1. La figure 4 est une vue éclatée des composants constituant une tête d'impression conforme à l'invention. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes réfé- rences dans toutes les figures. Comme le montre la figure 1 complétée par les figures 2 et 3 auxquelles se réfère simultanément la suite de la description, une tête d'impression 1 conforme à l'invention est constituée d'une pièce monolitique 2. Cette pièce 2 accomplit deux fonctions: d'une part elle joue le rôle de boîtier de capot, d'autre part elle sert d'embase pour tous les moyens assurant les fonctions essentielles de la tête: à savoir, notamment les moyens de formation et de l'éjection des gouttes, de leur charge et de leur déflexion. Un couvercle ferme le boîtier mais il n'a, contrairement à ce qui se passe dans le cas de la tête d'impression objet de la demande de brevet citée précédemment, d'autres fonctions que celle de fermer le boîtier, tout en permettant lorsqu'il est ouvert, d'examiner la combinaison des moyens énumérés ci-dessus. Ces derniers sont tous représentés sur la figure 1, o ne manque que l'environnement complémentaire qui n'est pas directement en relation -3 - avec l'invention. Dans la partie haute (A) on trouve notamment l'arrivée du circuit d'alimentation en encre 100 rendue solidaire de la tête 1 au moyen d'un écrou de raccordement 101 (partiellement représenté). On y trouve également l'amplificateur de signal 40. Ce dernier peut être enfermé dans une cavité (non représentée) prévue à cet effet dans le boitier 2. Enfin un détecteur de récupération 14 de l'encre récupérée au niveau de la gouttière 7 via, la conduite 77, s'y trouve également logé. Ce détecteur 14 est rendu solidaire de la pièce monolitique 2 par des moyens de fixation et comporte de manière intégrée, une résistance R qui accomplit une fonction de limiteur de courant comme cela sera expliqué plus loin. La partie centrale (M) comporte essentiellement les moyens de modulation créant la brisure du jet et les moyens d'éjections des gouttes ainsi créées. Le corps de modulation 10 est porté par un support 13, réalisé en matière isolante qui est rendu solidaire de la pièce monolitique 2 par un jeu de vis 120. A l'intérieur de ce corps de modulation, est introduite la combinaison du transducteur piezo-électrique 11 associé à son résonnateur 12 à l'extrémité duquel est montée la platine 20 portant la buse 21. Cette platine 20 est rendue solidaire du support 13, par exemple, au moyen d'une vis 95, montée perpendiculairement. Un joint torique 210 est prévu à l'extrémité haute du résonnateur 12. Il assure en combinaison avec un presse-étoupe 110, l'étanchéité à ce niveau. Un second joint torique 211 -est également prévu à la partie basse du corps de modulation et il assure l'étanchéité entre ce corps 10 et la platine 20 porte-buse 21. Le corps de modulation 10, selon l'invention, peut être orienté dans deux plans perpendiculaires, selon deux angles ( 3), et autour d'un second pion (16), lui donnant le degré de liberté, selon (c). Lorsque le positionnement correct du corps de modulation et donc du jet est obtenu, des vis (85) coopérant avec des trous oblongs (84) bloquent, dans les deux plans le corps 10. Des raccords (56) relient le circuit de l'encre au corps de modulation 10. -4- La partie basse (D) concerne la combinaison des électrodes de charge et des organes de déflexion des gouttes d'encre. Plus précisément et selon une autre caractéristique importante de l'invention, il s'agit d'un sous- ensemble également monolitique constitué d'un bloc-support 70 sur lequel sont montées les électrodes de charge 71 et de contrôle de charge 72, ainsi que les plaques de déflexion gauche 73 et droite 74. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, ce bloc- support 70 d'électrodes, est réalisé en un matériau isolant dont les caracté- ristiques diélectriques et les épaisseurs assurent entre l'embase monolitique 2 et lesdites électrodes, un niveau d'isolement compatible avec les tensions mises en jeu à ce niveau. De plus, pour éviter la formation d'arcs, une gorge d'isolement 89 ainsi qu'un voile 90 assurant un véritable mur d'iso- lement est prévu du côté de l'électrode de déflexion portée à très haute tension. L'électrode de contrôle de charge 72 est, par exemple, du type de celle qui est décrite dans la demande de brevet n 83 07 549 déposée le 29 avril 1983 par la Demanderesse. Elle est constituée dans ce cas d'un ensemble cylindrique 60 en matériau conducteur comportant un alésage dans lequel est introduit un second tube 62 réalisé en matériau isolant. Ce dernier est introduit dans le cylindre 60 de telle sorte que sa surface externe soit en contact parfait avec la surface interne du cylindre 60 sur une longueur déterminée inférieure à celle du cylindre 60. Ce second tube 62 constitue un fourreau à l'intérieur duquel est introduit un cylindre plein 63 en matériau conducteur. Dans cet.s'nsemble on pratique une fente 65 à travers laquelle transitent les gouttes d'encre symbolisées en traits interrompus. Selon une caractéristique de la présente invention, deux diodes 86 et 87 électroluminescentes, sont positionnées respectivement, la pre- mière au sein même de l'électrode de charge 71 et la seconde à la sortie de l'électrode de contrôle de charge 72. La diode 86 permet de contrôler visuellement la qualité de la formation des gouttes et la diode 87 de mesurer visuellement la vitesse de celles-ci. Ce bloc-support 70 d'électrodes porte également les plaques de deflexion gauche 73 et 74 qui sont par exemple fixées au moyen de vis 58. Cependant selon une caractéristique importante de l'invention, compte -5 - tenu de la géométrie de ce bloc-support 70 et de sa structure, des électrodes de déflexion peuvent être déposées sur la paroi interne de ce support sous la forme d'une couche d'un matériau conducteur qui joue alors le rôle des plaques de déflexion 73 et 74 décrites précédemment. Conformément à l'invention, l'une des plaques 73 (ou couche) de déflexion, est portée à un potentiel élevé (de l'ordre de 8000 volts par exemple) tandis que la seconde plaque 74 (ou couche) de déflexion est maintenue au potentiel zero. Comme cela a déjà été dit précédemment, compte tenu de ces contraintes électriques, l'isolement entre le bloc-support 70 et l'embase monolitique 2, ainsi qu'entre ce bloc 70, l'électrode de charge 71, doit être assurée de manière efficace. Pour accomplir cette fonction, d'une part l'épaisseur du bloc-support 70 réalisé lui-même en matériau isolant est optimisé, d'autre part, une gorge 89 et un mur 90 d'isolement sont prévus à cet effet. Un moyen de réglage 57 glissant latéralement sur deux pions 810, assure le positionnement par translation (tr) du bloc-support 70 et permet de positionner les deux plaques ou couche de déflexion, parfaitement par rapport au jet de gouttes. La figure 4 qui est une vue éclatée d'une tête d'impression conforme à l'invention, permet de récapituler l'ensemble des composants la constituant et de bien visualiser leur montage. On y retrouve donc la pièce monolitique 2 dont la paroi 180 sert d'embase à l'ensemble des éléments constituant la tête 1. Un raccord 181 et son écrou 101 rendent solidaire du fond supérieur 182 le circuit externe de l'encre. Sur cette paroi 180, une bolte (cavité) non représentée, est prévue pour enfermer et blinder l'amplificateur de signal 40. A ce niveau se trouve également logé, le détecteur de récupération de l'encre 14. Selon une caractéristique importante de l'invention, comme cela a été dit précédemment, ce détecteur 14 est réalisé en matériau isolant et comporte une résistance R intégrée dans cet isolant. Cette résistance est montée en série dans le circuit THT de la plaque de déflexion 73 portée au potentiel de 8000 V de telle sorte qu'en cas d'incident au niveau de cette dernière, cette résistance R joue le rôle de limiteur de courant. Le câble coaxial (26) comme le circuit THT 27 sont connectés de -6 - manière classique au moyen de cosses 28. Selon une caractéristique importante de l'invention comme cela a déjà été dit précédemment et qui est particulièrement illustrée au moyen de cette figure 4, le corps de modulation 10 portant l'embase 20 porte- buse 21 est orientable selon deux angles (4) et (A; on peut ainsi parfaite- ment, en jouant sur ces deux degrés de liberté, centrer le jet d'encre. Sur cette figure 4 apparaissent également clairement, les électrodes de charge et de contrôle de charge, ainsi que les électrodes (ou couche) de déflexion dont l'isolement est assuré au moyen de la gorge et du mur d'isolement décrit précédemment. Le fond inférieur 79 de l'embase monolitique 2 comporte un orifice 97 à travers lequel transitent les gouttes déviées avant d'atteindre la surface en cours de marquage (non représentée sur la figure). La gouttière 7 de récupération est accrochée au moyen d'une bride 107. Enfin un couver- cle 130 est rendu solidaire de l'embase monolitique 2 au moyen de clips 131 formant ainsi un capotage constituant l'enveloppe externe, protégeant la tête d'impression 1. Une telle tête d'impression est compacte, facile à régler et trouve son application dans les imprimantes à jet d'encre à tête monobuse. -7 - REVENDICATIONS 1) Tête d'impression monobuse (1) à jet d'encre du type comportant un circuit d'alimentation (100) en encre, un amplificateur de signal (40), un détecteur (14) de récupération d'encre, des moyens de brisure du jet et d'éjection des gouttes, des moyens de charge et de déflexion de celles- ci; caractérisée en ce que l'ensemble de ces moyens est rendu solidaire d'une pièce monolitique (2) servant d'une part d'embase pour ces moyens et d'autre part de boîtier coopérant avec un couvercle (130) pour former le capotage de la tête (1). 2) Tête d'impression selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de modulation (10) est orientable selon deux angles (ô) et V dans deux plans perpendiculaires, ce qui permet un rattrapage de l'angle du jet à la sortie de la buse d'éjection (21). 3) Tête d'impression selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'électrode de charge (71) et de contrôle de charge (72) ainsi que les électrodes de déflexion (73) et (74) sont intégrées dans un bloc-support (70). 4) Tête d'impression selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que des moyens de réglage selon (tr) permettent, par translation selon (tr), de positionner le bloc-support (70). 5) Tête d'imoression selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une gorge (89) et un voile (90) assurent l'isolement de la plaque de déflexion chargée. 6) Tête d'impression selon l'une des revendications 2 à 5, caracté- risée en ce que deux diodes électroluminescentes (86) et (87) sont intégrées dans ce bloc-support (70) la première au niveau de l'électrode de charge (71) pour contrôler visuellement la formation des gouttes; l'autre au niveau de l'électrode de contrôle de charge (72) pour contrôler visuellement la vitesse de ces gouttes. 7) Tête d'impression selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que deux électrodes de déflexion gauche (73) et droite (74) sont rendues solidaires de ce bloc-support (70) dont la fonction est à la fois de les maintenir en position et de les isoler de la pièce monolitique (2). 8) Tête d'impression selon l'une des revendications 3 à 7 caractérisée -8 - en ce que ces deux électrodes (73, 74) sont constituées par deux couches métalliques déposées sur la paroi interne du bloc-support (70). 9) Tête d'impression selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que l'une des électrodes de déflexion (73) est portée à un très haut potentiel, la seconde électrode (74) étant maintenue au potentiel zéro. ) Tête d'impression selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un détecteur de gouttes placé dans le circuit de récupération de l'encre (77) relié à la gouttière (7) comporte une résistance (R) montée en série dans le circuit de mise en tension des électrodes de déflexion (73, 74).