Brevet FR2618728A1 — publié le 19890203

DESCRIPTION Procédés pour éviter le bouchage de la buse d'injection d'encre d'une imprimante à jet d'encre et imprimantes mettant en oeuvre ces procédés. La présente invention a pour objet des procédés pour éviter le bouchage de la buse d'injection d'encre d'une imprimante à jet d'encre et les imprimantes mettant en oeuvre ces procédés. On connaît des imprimantes à jet d'encre qui comportent une chambre qui reçoit de I1 encre et qui est équipée d'une buse comportant un orifice de sortie de l'encre ayant un diamètre très petit, de l'ordre de 50 microns, à travers lequel des gouttelettes d'encre sont projetées. Ces gouttelettes passent entre deux électrodes qui les chargent électriquement, puis dans un champ électrique perpendiculaire au trajet des gouttelettes. Ce champ électrique est créé par deux plaques parallèles, entre lesquelles on applique une tension variable qui détermine la déviation des gouttelettes dans la direction du champ qui est perpendiculaire aux plaques. Un microprocesseur détermine la tension appliquée aux plaques en fonction des caractères à imprimer.Les gouttelettes sont projetées sur un support qui défile dans une direction perpendiculaire à la fois à l'axe de la buse et au champ électrique. Lorsque l'imprimante est arrêtée, l'émission du jet d'encre est interrompue, ce qui entrasse fréquemment le bouchage de l'orifice de sortie de la buse par de l'encre séchée. Pour pallier ce défaut de fonctionnement, on a proposé divers dispositifs mécaniques comportant par exemple un capuchon qui vient coiffer automatiquement la tête de la buse lorsque l'imprimante est à l'arret. Ces dispositifs mécaniques sont complexes. L'objectif de la présente invention est de proposer de nouveaux moyens permettant d'éviter les bouchages de l'orifice de sortie de la buse lors des arrêts de l'imprimante. Cet objectif est atteint par un procédé qui comporte la suite d'opérations suivantes - chaque fois qu'on arrête l'imprimante, on coupe l'arrivée de l'encre à la chambre comportant ladite buse, puis on alimente ladite chambre avec un solvant de l'encre qu'on laisse écouler de la buse et on interrompt la circulation du solvant après une durée déterminée; - lors de la remise en route de l'imprimante, on ouvre d'abord l'arrivée d'encre à ladite chambre, on laisse écouler hors de la buse le mélange de solvant et d'encre; - et après une durée de circulation suffisante pour purger tout le solvant contenu dans ladite chambre, on passe en régime d'impression normal. Une imprimante à jet d'encre selon l'invention est du type connu comportant une chambre qui est munie d'une buse de projection de gouttelettes d'encre et qui est connectée sur une canalisation d'arrivée d'encre qui est équipée d'une première vanne. Une imprimante selon l'invention est caractérisée par le fait que ladite chambre est connectée sur une deuxième canalisation qui la relie à une source d'un solvant de l'encre et qui est équipée d'une deuxième vanne. La deuxième canalisation peut être connectée directement sur la buse d'injection d'encre. Avantageusement, elle est connectée en dérivation sur la première canalisation à l'aval de la première vanne. Une imprimante selon l'invention est du type connu comportant des moyens de recyclage des gouttelettes d'encre sortant de la buse pendant les arrêts d'impression. Le microprocesseur d'une imprimante selon l'invention est programmé pour mettre en service lesdits moyens de recyclage pendant les périodes d'ouverture de la deuxième vanne et également, au moment de chaque reprise d'impression ou de remise en marche de l'imprimante, après l'ouverture de la première vanne, pendant une durée suffisante pour purger tout le solvant contenu dans ladite chambre. L'invention a pour résultat des imprimantes à jet d'encre qui comportent des moyens d'injection d'un solvant dans la chambre portant la buse d'injection d'encre avant les arrêts de l'imprimante, de sorte qu'il n'y a plus de bouchage de la buse d'injection par de l'encre séchée. Durant les périodes où l'imprimante est arrêtée, il se produit une légère évaporation du solvant contenu dans la chambre mais cette évaporation est très faible et elle ne laisse aucun dépôt solide susceptible de boucher la buse. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples d'imprimantes à jet d'encre selon l'invention. La figure 1 est une représentation schématique des parties essentielles d' une imprimante à jet d'encre selon l'invention. La figure 2 est un schéma général d'un mode de réalisation d'une imprimante à jet d'encre selon l'invention. La figure 3 est une coupe- axiale de la chambre portant la buse d'injection d'encre, dans un autre mode de réalisation. La figure 1 représente schématiquement une imprimante à jet d'encre de type connu comportant une tête d'impression 1, comportant une chambre cylindrique 2, qui est connectée sur une canalisation 3 d'arrivée d'encre. La chambre cylindrique comporte, à son extrémité avant, une buse conique qui délimite un orifice de sortie 4 ayant un diamètre très petit, de l'ordre de 50 microns. La chambre 2 comporte une pompe 5 commandée par un moteur à céramique piézo-électrique qui crée dans la chambre 2, des ondes de pression à fréquence élevée, par exemple 20000 Hz. L'imprimante comporte un microprocesseur 6. L'encre est contenue dans un réservoir 7 où elle est mise en pression par de l'air comprimé, qui est contenu dans un réservoir 8 et qui passe à travers un régulateur détendeur de pression 9. Le fond du réservoir 7 est relié à la tête d'impression par la canalisation 3, qui est un tube capillaire et qui est équipée d'une première vanne motorisée 10, par exemple une électrovanne commandée par le microprocesseur 6. La surpression oscillante dans la chambre 2 provoque l'émission à travers l'ouverture de sortie 4 de la buse d'un chapelet de petites gouttelettes d'encre qui passent entre deux électrodes 11 qui les chargent électriquement, puis entre deux électrodes Ila de contrôle de la charge, puis entre deux plaques parallèles 12 qui sont portées à des potentiels élevés et opposés par exemple à + 4000 V et - 4000 V. Les électrodes 11, 11a et les plaques 12 sont connectées au microprocesseur 6. La différence de potentiel entre les plaques 12 crée un champ électrique qui dévie les gouttelettes dans la direction du champ. Le microprocesseur fait varier la tension appliquée aux plaques 12 en fonction des caractères à imprimer. Un récepteur d'encre 13 est disposé en régard de l'orifice 4 de la buse pour recueillir les gouttelettes d'encre non utilisées pour l'impression. Ce récepteur 13 est connecté par une canalisation 27 à l'aspiration d'une pompe 14 qui recycle l'encre dans un réservoir 15. L'encre contenue dans le récipient 15 est transférée périodiquement dans le réservoir 7 par une canalisation 16 équipée d'une pompe 27. Tout ce qui précède est connu. Lorsque l'imprimante est arretée, l'émission des gouttelettes d'encre est interrompue, l'encre contenue dans l'orifice de sortie 4 de la buse sèche et lorsqu'on veut reprendre l'impression, cet orifice se trouve fréquemment bouché. Pour éviter les défauts de fonctionnement dus au bouchage de la buse 4, une imprimante selon l'invention comporte un réservoir 18 contenant un solvant de l'encre. La nature de ce solvant dépend de la qualité de l'encre. Ce peut être par exemple de l'eau ou de la méthyléthyl-cétone. Le réservoir 18 est relié à la chambre 2 par une deuxième canalisation capillaire 19 équipée d'une deuxième vanne motorisée 20. Les vannes 10, 20 ainsi que la pompe de recyclage 14 sont connectées à l'interface entrées-sorties du microprocesseur 6. Le microprocesseur est programmé pour commander d'abord la fermeture de la première électrovanne 10 chaque fois qu'on arrête l'imprimante, puis pour comamnder l'ouverture de la deuxième vanne 20 et pour la refermer après une durée d'ouverture déterminée qui est supérieure à la durée nécessaire pour remplir la chambre 2 de solvant. Pendant tout le temps où la deuxième vanne 20 est ouverte, le microprocesseur maintient l'alimentation du moteur piézo-électrique 5, de sorte qu'un mélange d'encre et de solvant est projeté hors de la buse 4 vers le récipient 13. La pompe 14 reste en marche et ce mélange est recyclé dans le réservoir 15 et ultérieurement du récipient 15 vers le récipient 7, ce qui permet d'ajouter périodiquement du solvant à l'encre contenue dans le récipient 7, addition qui est nécessaire pour éviter que l'encre ne devienne trop épaisse. Le recyclage du mélange d'encre et de solvant permet de récupérer le solvant, ce qui évite tout risque de pollution par des rejets de solvant aux égouts et permet de supprimer les dispositifs d'addition de solvant dans la cuve d'encre qui équipent les imprimantes connues à ce jour. Une fois la deuxième vanne 20 fermée, on peut arrêter l'imprimante. Lors du redémarrage de l'imprimante, le microprocesseur 6 commande l'ouverture de la première vanne 10 et, en même temps, la mise en route du moteur 5 et de la pompe 14. L'encre arrive à nouveau dans la chambre 2 et un mélange d'encre et de solvant est recueilli par le récepteur 13 et recyclé vers le réservoir 15. La durée de cette phase est déterminée pour être largement suffisante pour purger tout le solvant contenu dans la chambre 2 qui représente un tout petit volume. Après quoi l'imprimante se trouve en état de fonctionnement normal. La figure 1 représente une imprimante équipée d'un microprocesseur et de vannes motorisées commandées par celui-ci. Dans un autre mode de réalisation, les vannes 10 et 20 peuvent être manuelles. La figure 2 est un schéma général d'une imprimante à jet d'encre perfectionnée selon l'invention. On retrouve sur la figure 2 la tete d'impression 1, représentée en traits mixtes comportant la chambre à encre 2 terminée par la buse 4 d'injection d'encre. On retrouve également le récipient à encre 7 dont le fond est relié à la chambre à encre 2 par un conduit capillaire 3 comportant une vanne motorisée 10. On retrouve également le récepteur de gouttelettes 13 qui est situé en face de la buse 4 et qui est relié par une canalisation 27 à un réservoirtampon 15 destinés à recevoir les liquides recueillis par le récepteur 13. L'imprimante selon la figure 2 comprend deux pompes, de préférence des pompes à membrane 22 et 23 qui sont entratnées avantageusement par le même moteur. La pompe 23 aspire de l'air comprimé qui est stocké dans un réservoir 24. Cet air comprimé sert à alimenter les vannes motorisées à commande pneumatique qui équipent l'imprimante. La pompe 22 aspire un mélange d'air et de vapeurs de solvant qu'elle refoule à travers un limiteur de pression 25 et un clapet de non retour 25a vers le réservoir 8 destiné à stocker ce mélange d'air et de vapeurs de solvant comprimé à une pression de l'ordre de quelques bars. Le limiteur de pression comporte un conduit d'échappement 26 qui est connecté à la tête 1 et qui recycle vers celles-ci l'excédent du mélange d'air et de vapeurs de solvant. La pompe 22, le limiteur de pression 25, le clapet de non retour 25a et le réservoir 8 sont disposés de telle façon que les condensats qui peuvent prendre naissance dans la pompe 22 s'écoulent par gravité vers le réservoir 8. Une imprimante selon l'invention comporte un réservoir 18 qui contient un mélange de phases liquide et gazeuse d'un solvant de l'encre qui est par exemple de la méthyl-éthyl-cétone. La partie inférieure de ce réservoir est connectée à la chambre à encre 2 par un conduit capillaire 19 équipé d'une vanne motorisée 20. Le fond du réservoir 8 communique avec un purgeur automatique 30 qui évacue automatiquement le liquide se trouvant dans le fond du réservoir 8 lorsque le niveau du liquide dépasse un niveau déterminé qui ouvre un clapet à flotteur. La sortie du purgeur 30 est connectée à l'extrémité inférieure du récipient 15 qui recueille les liquides recyclés. Le récipient 15 est équipé d'un capteur de niveau 15a, par exemple d'un capteur à électrodes qui est connecté au processeur 6, lequel commande automatiquement la mise en route d'une pompe de transfert 17 qui transfère le liquide vers le réservoir d'encre 7. La pompe est constituée par un récipient de transfert 17 dont le fond est connecté au récipient à encre 7 par une canalisation 31 équipée d'une vanne motorisée 32. Le haut du récipient 17 est connecté sur un filtre 33 à travers un clapet de non retour 34. L'imprimante comporte un réservoir amovible d'encre 35 et un réservoir amovible de solvant 36 qui sont destinés à l'alimenter et qui sont remplacés par de nouveaux réservoirs lorsqu'ils sont vides. Chacun de ces réservoirs est connecté par l'intermédiaire d'une vanne motorisée 35a et 36a sur l'entrée du filtre 33. Le fond du réservoir 15 est également connecté sur l'entrée du filtre 33 par une canalisation 37 équipée d'un clapet de non retour 37a. L'imprimante comporte également un récipient amovible 38 destiné à récupérer les rebuts lorsqu'on nettoie l'imprimante. Ce récipient 38 est connecté sur la conduite 31 par l'intermédiaire d'une vanne motorisée - 38a. Le réservoir 8, qui est maintenu en pression par la pompe 22, est connecté, par l'intermédiaire d'un détendeur régulateur de pression 9, sur un collecteur 40 qui est maintenu en pression et qui est connecté respectivement sur le réservoir de solvant 27 par l'intermédiaire d'une vanne motorisée 40a, sur le réservoir 7 par l'intermédiaire d'une vanne motorisée 40b et sur le réservoir 17 par l'intermédiaire d'une vanne motorisée 40c. L'aspiration de la pompe 22 est connectée sur un collecteur d'aspiration 41 qui est maintenu en dépression par la pompe et qui est connecté en parallèle sur les réservoirs 15, 18, 7 et 17 par l'intermédiaire de vannes motorisées repérées respectivement 41a, 41b, 41c et 41d. De plus, le réservoir 17, qui fait fonction de pompe, est connecté sur le collecteur 45 à travers une deuxième vanne motorisée 41e montée en série avec un limiteur de débit 42. Toutes les vannes motorisées sont constituées avantageusement par des vannes à commande pneumatique qui sont alimentées en air comprimé par le réservoir 24 et le circuit d'air comprimé aboutissant à chaque vanne passe par une électrovanne qui est commandée par le microprocesseur 6. Les liaisons électriques entre le microprocesseur 6, les électrovannes, les électrodes et les divers capteurs ne sont pas représentées sur la figure 2 pour la clarté du dessin. Le fonctionnement est le suivant. Lorsque l'imprimante est en cours d'écriture, le processeur 6 maintient en pression l'encre contenue dans le récipient 7 en ouvrant l'électrovanne 40b qui met le réservoir 7 en communication avec le réservoir 8 et en fermant l'électrovanne 41c. Le processeur ouvre également l'électrovanne 10, de sorte que l'encre sous pression s'écoule vers la tête d'impression 1. Dans les intervalles entre l'écriture de deux caractères, le processeur interrompt la mise en tension des électrodes de charge 11 et les gouttelettes d' encre émises par la buse 4 ne sont pas déviées et pénètrent dans le récepteur de gouttelettes 13. Le processeur maintient ltélectrovanne 41a ouverte, de sorte que le réservoir 15 est maintenu en dépression et les gouttelettes sont aspirées vers le réservoir 15 par la canalisation 27 et staccumulent dans ce réservoir. Toutes les chambres sont équipées d'un capteur de niveau relié au processeur. Lorsque le capteur de niveau 15a équipant la capacité de retour 15 est atteint, le processeur commande le recyclage de l'encre contenue dans le réservoir 15 vers le réservoir d'encre 7. Pour effectuer ce transfert, il utilise la capacité 17 qui fait fonction de pompe. Il commande d'abord la vanne 41d qui met l'enceinte 17 en dépression et il ferme l'électrovanne 41a, de sorte que la dépression régnant dans l'enceinte 17 aspire le liquide- contenu dans le réservoir 15 par la canalisation 37 à travers les clapets 37a, 34 et le filtre 33. Lorsque le capteur de niveau indique que l'encre contenue dans le réservoir 15 a été transférée, le processeur ouvre la vanne 41a et ferme la vanne 41d. Le processeur ouvre ensuite la vanne 40c afin de mettre l'enceinte 17 en pression puis la vanne 32 ainsi que la vanne 41c qui est montée en série avec un limiteur de débit 43 constitué par un orifice calibré et le liquide contenu dans l'enceinte 17 est transféré par la conduite 31 vers le réservoir à encre 7. Le processeur ramène ensuite les vannes motorisées à leur position de départ. Le réservoir 17, qui peut être mis alternativement en pression par la conduite 40 ou en dépression par la conduite 41, permet de transférer des liquides vers le réservoir à encre 7 par la canalisation 31 et la vanne 32 ou vers le réservoir de solvant par la canalisation 31 et la vanne 43. Ainsi lorsqu'il manque de l'encre, le processeur peut commander le transfert d'encre du réservoir amovible 35 vers la capacité 17 à travers le filtre 33 puis de la capacité 17 vers le réservoir à encre 7, à travers la vanne 32. De la meme façon, le processeur peut commander le transfert de solvant du réservoir 36 vers la capacité 17, puis de celle-ci vers le réservoir de solvant 18 à travers la vanne 43. Le processeur peut également commander le transfert de liquides à rejeter vers le réservoir 38 destiné à les recevoir. La figure schématique 2 montre qu'une imprimante selon l'invention est composée essentiellement de six cuves 17, 7, 18, 15, 8 et 24 qui peuvent être disposées entre deux niveaux et de vannes à commande pneumatique qui peuvent également être situées au même niveau. La figure 3 représente une coupe axiale à plus grande échelle d'une variante de réalisation, dans laquelle la canalisation de solvant 19 est connectée en dérivation sur la canalisation d'encre 3, à l'aval de la première vanne motorisée 10. REVENDICATIONS 1. Procédé pour éviter le bouchage de la buse (4) d'une imprimante à jet d'encre pendant les arrêts de celle-ci, caractérisé par la suite d'opérations suivantes - chaque fois qu'on arrête l'imprimante, on coupe l'arrivée de l'encre à la chambre (2) comportant ladite buse (4), puis on alimente ladite chambre (2) avec un solvant de l'encre qu'on laisse écouler de la buse et on interrompt la circulation du solvant après une durée déterminée; - lors de la remise en route de l'imprimante, on ouvre d'abord l'arrivée d'encre (10) à ladite chambre (2), on laisse s'écouler hors de la buse le mélange de solvant et d'encre; - et après une durée de circulation suffisante pour purger tout le solvant contenu dans ladite chambre, on passe en régime d'impression normal. 2. Imprimante à jet d'encre du type comportant une tête d'impression équipée d'une chambre (2) qui est munie d'une buse de projection de gouttelettes d'encre et qui est connectée sur une canalisation (3) d'arrivée d'encre qui est équipée d'une vanne (10), caractérisée en ce que ladite chambre (2) est connectée sur une source (18) d'un solvant de l'encre par une deuxième canalisation (19) équipée d'une deuxième vanne (20). 3. Imprimante selon la revendication 2, caractérisée en ce quelle comporte un microprocesseur (6) et une première et une deuxième vanne motorisée (10, 20) placées respectivement sur la canalisation d'encre (3) et sur la canalisation de solvant (19) et ledit microprocesseur est programmé pour fermer la première vanne motorisée (10) lorsqu'on arrête l'imprimante puis pour ouvrir la deuxième vanne motorisée (20) et pour la refermer après une durée d'ouverture déterminée. 4. Imprimante selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la deuxième canalisation (19) est connectée directement sur ladite chambre (2). 5. Imprimante selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la deuxième canalisation (19) est connectée en dérivation sur la première canalisation (3) à l'aval de ladite première vanne (zip). 6. Imprimante selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 du type comportant des moyens (13, 14) de recyclage des gouttelettes d'encre sortant de ladite buse (4) qui ne sont pas utilisés pour l'impression, caractérisée en ce que ledit microprocesseur (6) est programmé pour mettre en service lesdits moyens de recyclage (13, 14) pendant les périodes d'ouverture de la deuxième vanne (20) et également, au moment de chaque remise en marche de l'imprimante, après avoir ouvert la première vanne (10), pendant une période suffisante pour purger tout le solvant contenu dans ladite chambre (2). 7. Imprimante selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un réservoir d'encre (7) et un réservoir de solvant (18), une pompe (22) qui aspire dans un collecteur d'aspiration (41) et qui refoule dans un réservoir (8) de stockage de gaz et de vapeurs comprimés, qui est connecté sur un deuxième collecteur (41) maintenu en pression et les parties supérieures desdits réservoirs d'encre et de solvant sont connectées respectivement sur ledit collecteur d'aspiration et sur le deuxième collecteur à travers des vannes motorisées (41c, 41b, 40b, 40c), qui sont commandées par ledit microprocesseur (6). 8. Imprimante selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits réservoirs d'encre (7) et de solvant (18) sont connectés chacun à travers une vanne motorisée (32, 43), sur un réservoir de transfert (17) qui est lui-meme connecté sur lesdits collecteurs (40, 41) à travers des vannes motorisées (40a, 41d), commandées par ledit microprocesseur, ce qui permet de mettre ledit récipient de transfert (17) alternativement en dépression et en pression pour aspirer soit de l'encre, soit du solvant et pour transférer ceux-ci dans ledit réservoir à encre (7) ou dans ledit réservoir de solvant (18).