Brevet FR2653063A1 — publié le 19910419

L'invention concerne une tête d'impression à jet encre destinée notamment à l'impression de caractères de grandes dimensions. Elle concerne également tout procédé mettant en ceuvre une telle tête. Les applications de I1impression par jet d'encre sont de plus en plus nombreuses, et conduisent à rechercher chaque jour de meilleures performances. Un problème se pose notamment au niveau de l'obtention de caractères de grandes dimensions, tels qu'on les rencontre actuellement dans les applications de la technique du jet d'encre relative aux impressions dites codes-barres. ll s'est donc avéré souhaitable de trouver une solution à ce problème. On sait que les spécifications propres aux impressions codes-barres imposent dlune part la hauteur, d'autre part l'épaisseur; enfin, le positionnement relatif des caractères (ou barres). La présente invention a pour but de satisfaire à ces exigences en assurant la précision requise sur ces paramètres, et ceci, en mettant en oeuvre la technique du jet d'encre tout en restant dans des limites d'encombrements minimales. Pour cela, la Demanderesse a eu l'initiative de faire coopérer entre elles, dans un même boîtier, au moins deux buses de telle sorte que les trames, réalisées à partir du jet émis par chacune de ces buses, se raccordent entre elles, augmentant d'autant les dimensions des trames:: I1 ne s'agit pas d'accoler purement et simplement deux tetes d'impression du type standard, car une telle solution conduirait à une complexité de commande et à un encombrement tels que cette solution se-trouverait difficilement exploitable. n s'agit, en revanche, de faire coopérer, comme cela vient d'être dit, dans un même boîtier, une pluralité de buses alimentées par un me me circuit d'encre et fournissant une pluralité de jets de gouttes d'encre destinées à se raccorder, les gouttes non utilisées étant récupérées dans un module de récupération commun à toutes les buses. L'invention concerne plus précisément une tête d'impression à jet continu de gouttes d'encre chargées et défléchies, pour former une trame imprimée sur un support; caractérisée en ce que cette tête comporte, dans un boîtier unique (1), au moins deux corps de modulation (A) et (B) comportant les buses d'éjection alimentées par un circuit d'encre unique et un module de récupération (30) des gouttes non utilisées, commun à tous les jets, avec une seule sortie de récupération (350), chacun des jets de gouttes émis par chacune des buses étant commandés de telle sorte que chacune des trames adjacentes, effectivement imprimées sur le support, se raccordent pour former une trame continue (T). L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles: - la figure 1 représente schématiquement, et en vue éclatée, un boîtier de la tête d'impression, conforme à l'invention, avec ses principaux composants; - la figure 2 illustre schématiquement l'un des composants de la figure 1; - la figure 3 est un schéma du module de récupération et la figure 4 est une vue en plan de ce module, qui contribue à illustrer comment il fonctionne; - la figure 5 illustre un support destiné à être placé sur le boîtier de la figure 1; - la figure 6 illustre un premier capot destiné à être rendu solidaire du support de la figure 5, ainsi qu'un ombilic et un second support mis en ceuvre lorsque la tête selon l'invention fonctionne précisément avec un ombilic;; - la figure 7 est un schéma explicatif du séquencement assurant la charge des gouttes; - la figure 8 est une représentation schématique de l'agencement des circuits logiques de séquencement; - la figure 9 est un schéma explicatif complémentaire. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. Dans une application relative à l'inscription de codes-barres, l'épaisseur du code impose pour un couple encre/support imprimé, le diamètre des buses. La hauteur du code à imprimer impose, avec la vitesse d'impression, le nombre de buses à intégrer dans la tête d'impression, ainsi que le nombre de gouttes imprimées dans une trame par chaque buse. Dans l'exemple non limitatif décrit ci-après, le nombre de buses est de deux. Le positionnement relatif des barres nécessite, quant à lui, une coopération des différentes buses, tant sur le plan des réglages mécaniques que sur le plan de l'électronique de commande. La tête d'impression dans sa variante bibuse conforme à l'invention, est maintenant décrite et illustrée au moyen des figures 1 à 5 auxquelles on se réfère simultanément pour une meilleure compréhension de la description. Selon une caractéristique de l'invention, cette tête d'impression est constituée d'un boîtier (1) unique équipé d'un fond amovible (2) qui vient s'appliquer contre l'embase (100) du boîtier (1) en déIimitant un compartiment dans lequel se loge les canalisations d'amenée et l'unique canalisation de récupération de l'encre, ainsi que tous les circuits de commandes électriques (non représentés). L'étanchéité est assurée au moyen d'un joint (3); Sur l'avant du boîtier (1), on a représenté, prêts à être rendus solidaires de l'embase (100), les deux corps de modulation (A) et (B) qui sont plus clairement visibles sur la figure 2. On y retrouve deux supports (6a, 6b) portant chacun le canon porte-buses (200) qui vient s'emboîter à travers une entretoise (201) dans ces supports.Des joints (jl, j2) assurent l'étanchéité à ce niveau; La partie droite de la figure vient normalement dans le prolongement de la partie gauche. Donc le raisonateur (203) s'emboîte à son tour dans le canon porte-buses (200); ll est bridé par la bride (205), l'étanchéité étant assurée par le joint (j3); Un écrou (206) permet de serrer l'ensemble et permet également, en coopération avec la bride (205), d'orienter le canon comme cela est dit cidessous;Sur la figure 1, on a seulement référencé la bride (205), le canon (200) et l'écrou (206), relatifs au corps de modulation (B), pour des raisons de clarté de dessin, mais ces éléments sont identiques pour les deux corps de modulation (A) et (B); Selon une caractéristique de l'invention, ces corps de modulation (A) et (B) sont donc portés par un support de canon (6a), (6b), et des règlages sont prévus au niveau de ces corps de modulation pour assurer, pour l'un et l'autre module (A) et (B), le bon alignement du jet. I1 s'agit: a) des premiers moyens permettant la rotation du canon selon la flèche (f) dans le but d'amener le jet dans un plan parallèle à la face d'appui des supports (6a) et (6 b). Cette rotation est obtenue au moyen d'un outil introduit dans les trous (210) prévus à cet effet à la périphérie du canon porte-buses. Pour que cette rotation soit possible, il suffit d'agir comme cela a été dit précédemment sur l'écrou (206) et la bride (205); b) des seconds moyens capables d'assurer le pivotement dans un premier plan, de manière à amener le jet de gouttes non chargées, donc non utilisées, parfaitement dans la gouttière de récupération; c) des troisièmes moyens capables de rattraper les erreurs de positionnement des pièces entre elles pour assurer le centrage correct du jet dans les électrodes de charge; Ces résultats sont obtenus pour les points (b) et (c) au moyen d'excentriques évoluant dans des trous oblongs (11) et (12). Tous ces moyens de réglage permettent donc de ramener les jets dans la gouttière et d'ajuster le centrage du jet par rapport aux électrodes de charge et de déflexion. On retrouve sur l'embase (100) du boîtier (1), dans une zone (101) délimitée par un carré tracé en pointillés, l'ensemble des passages prévus pour la circulation de l'encre et électrique, ainsi que les passages pour les excentriques de règlage et les vis de fixation des supports (6a) et (6b). Sur l'embase (100) du boîtier (1), on retrouve également les électrodes de charge (20) et (21), ainsi que les électrodes de détection de charge (22), (23) et enfin, les électrodes de déflexion (24), (25). Un couvercle non représenté, opposé au fond (2), protège tous ces composants. Les gouttes non utilisées sont récupérées au niveau d'un module de récupération (30) qui présente, selon l'invention, la caractérïstique d'être commun pour les deux buses, et de fonctionner de telle sorte qu'il reçoive les gouttes non chargées et renvoie l'encre récupérée par une seule canalisation vers le circuit d'encre générale. Ce module (30) de récupération est plus cIairement exposé sur la figure 3 et sur la figure 4 qui est une vue en plan. Chacun des jets est récupéré dans deux pipes réceptrices (31) et (32) qui amènent l'encre dans le module (30) par les orifices (01) et ( 2) Ces pipes réceptrices sont en communication avec une canalisation générale (33) de récupération, équipée d'un boisseau (34) qui autorise ou interdit la circulation de l'encre vers la canalisation générale et unique (35) de retour de l'encre, chargée de ramener par l'embout de sortie (350) l'encre vers le circuit d'encre Des trous (36), (37) sont prévus, tangents à la circulation de l'encre, sur le trajet allant des pipes à la canalisation (33), pour servir de logement à des électrodes (360) et (370) coopérant avec le raccord (350) placé dans la canalisation générale (35) de retour de l'encre vers le circuit d'alimentation générale, pour mesurer l'impédance électrique du mélange d'encre et d'air qui se trouve entre le raccord (350) et les électrodes (360), (370), et détecter toute anomaIie pouvant survenir; Si la résistance est trop grande, cela signifie que l'encre ne circule pas et donc que la buse concernée est bouchée ou que le jet est mal récupéré. Un connecteur métallique (371) et une plaque métallique de décharge électrostatique (400) du module (30) sont prévus. Des moyens de bloquage (39), (40) sont également prévus pour maintenir en position les pipes (31), (32), ainsi que des moyens de fixation (41) pour la fixation de cette plaque sur le module (30), le connecteur (371) étant rendu solidaire de la vis (41).Les différentes pièces de la tête étant en plastique, les charges électrostatiques peuvent apparaître La plaque (400) est mise en regard des pièces à marquer pour faire un écran électrostatique qui évite aux charges électrostatiques de s'accumuler au droit du passage des gouttes, ce qui pourrait influencer leur trajectoire. Sur la figure 4 apparaissent des trous (150), (151) rendus nécessaires pour des raisons de réalisation des canaux (153), (154), trous qui sont rebouchés en permanence. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, le boîtier (1) (figure 1) comporte une face d'appui (50) équipée d'un joint (51) destiné à recevoir un support (52) illustré sur la figure 5. Ce dernier présente une première face (53) dont le profil épouse celui de la face d'appui (50) du boîtier (1). La solidarisation des deux pièces se fait par tout moyen connu, et l'étanchéité est assurée par le joint (51). Le support (52) présente une seconde face d'appui (54) parallèle à la première et dont le profil est sensiblement circulaire; C'est lui qui recevra le capot (70) dit "capot ADP" car il protège le circuit d'amplification de la détection de phase, capot visible sur la figure 6; Le support (52) comporte un élément (55) destiné à porter, selon l'invention, un répartiteur d'encre (56) communiquant avec le circuit d'encre générale par deux embouts (57) d'entrée et de sortie (58) situés en amont. A la sortie du répartiteur (56), on trouve (en aval) deux canalisations (60, 61) d'alimentation et deux canalisations (62, 63) de purge.Ce répartiteur (56) reçoit du circuit d'encre générale qui, selon une caractéristique de l'invention, est le même pour toutes les buses; l'alimentation en encre par l'embout (58) et renvoie vers ce circuit par l'embout (57), l'encre de purge. Une seule canalisation reliée à l'embout (350) assure le recyclage de l'encre récupérée au niveau du module de récupération (30). Cette canalisation non visible peut être intégrée dans l'ombilic (72) lorsqu'il s'agit d'une variante dite "à ombilic't. Ce support (52) comporte également des profils tels que (69) sur lesquels est fixée la carte de commande électronique (AD P). Un joint (65) assure ltétanchéité entre la seconde face d'appui (54) du support (52) et le capot ADP (70) illustrée sur la figure 6. Selon une autre caractéristique de l'invention, une tête d'impression selon l'invention est donc équipée d'un capot ADP (7 0). Sa base (71) épouse le profil de la face (54) du support (52) et est rendue solidaire de celui-ci par des moyens de fixation (P1) et (P2). Deux options existent: la première correspond aux applications de la tête d'impression sans ombilic et la seconde aux applications avec orflblflcî Sur la figure 6, se trouve représentée la variante avec ombilic (72), mais si l'on fait abstraction de ce dernier, on obtient la représentation de la première variante. Dans ce cas donc, le capot ADP (70) est rendu solidaire du support (52) par tout moyen connu, sans oublier le joint (65).Sa seconde face (73) est elle-même directement rendue solidaire du circuit d'encre (non représenté). Son profil de révolution permet, au moyen d'un élément d'adaptation connu en soi, d'orienter la tête par rapport au corps principal de l'imprimante. Les connexions électriques d'une part, et les canalisations d'encre d'autre part, sont directement connectées respectivement à la carte de commande électronique (ADP) (74) et au répartiteur d'encre (56); La carte de commande électronique (74) est maintenue en place à l'intérieur du capot (70) grâce aux pièces (75) qui viennent en appui sur les profils (69) du support (52). Dans la variante mettant en oeuvre un ombilic (72), celui-ci comporte à l'une de ses extrémités un premier embout (76) équipé d'une collerette (77) comportant une pluralité de trous de fixation (78). Cette collerette (77) vient en appui à l'intérieur du capot (70) et est fixée par ces trous de fixation à la face interne (73') du capot (70). L'autre extrémité de l'ombilic (72) comporte un second embout (79) équipé d'un écrou (80) et d'une tige filetée (81). Un second capot (82) dit "capot d'ombilic" reçoit cet embout (79) dont la tige filetée (81) traverse le trou (83), le tout étant bloqué par un écrou (84). Des joints (85), (86) assurent l'étanchéité.La face supérieure (87) du capot d'ombilic (82) est rendue solidaire du circuit d'encre (non représenté); La tête d'impression comporte une pluralité de buses, chacune d'elles comportant des moyens de règlage du jet, indépendants pour chacune des buses, et un module de récupération de l'encre unique avec une seule canalisation de retour de l'encre vers le circuit général. Comme cela a déjà été dit précédemment, la tête d'impression, conforme à l'invention, permet de faire coopérer entre elles au moins deux corps de modulation (A) et (B) de telle sorte que les trames, réalisées à partir du jet émis par chacune des buses, se raccordent entre elles, augmentant d'autant les dimensions de trames; Le positionnement des barres nécessite, quant à lui, une coopération des différentes buses, tant sur le plan des règlages mécaniques, que sur le plan de l'électronique de commande: Cette coopération est maintenant décrite. 1l s'agit d'un procédé de mise en oeuvre des moyens précédemment décrits, avec des moyens électroniques de commande adaptés, conduisant à un exemple d'application. Dans la mise en oeuvre de cette application, les codes à barres sont imprimés par juxtaposition et raccordement des trames émises par les buses adjacentes. Selon une première caractéristique de l'invention, l'ordre de séquencement des gouttes et la tension de charge de celles-ci dans la trame, sont en ordre croissant, de manière à ce que, malgré la vitesse du défilement relatif de la tête d'impression par rapport au support, la trame conserve un aspect rectiligne. Selon une deuxième caractéristique de l'invention, le séquencement des trames imprimées par les deux buses adjacentes est réalisé en cascade afin que les trames imprimées soient dans le prolongement l'une de l'autre, et réalisent ainsi une barre de grande hauteur, quelque soit la vitesse de défilement du support. Cette caractéristique est illustrée au moyen du schéma représenté sur la figure 7. ll s'agit des deux diagrammes de la fonction (Vc), tension de charge des gouttes en fonction du temps pour chacune des deux buses adjacentes référencées ici (n) et (n+1). On voit sur ce schéma que la tension de charge est croissante et avec des paliers durant un temps (e') pendant le temps (t2-t1) = (o) pour l'un des jets, et (t2-t3) = (e) pour l'autre jet. Ces deux durées (o) sont égales entre elles. On obtient ce résultat en respectant une logique de séquencement illustrée sur la figure 8. Le signal (S1) au temps (tl) de démarrage de la séquence d'impression est envoyé dans le circuit logique de séquencement (con) d'impression, correspondant au jet émis par la buse (n).En fin d'impression d'une trame par (n), le signal (S2) au temps (t2) déclenche le circuit logique (Cn+1) de séquencement d'impression commandant le jet de la buse (n+1) jusqu'à la fin d'impression de la trame correspondante (tu); Selon une troisième caractéristique de l'invention, la tête d'impression doit être orientée autour d'un axe (OZ) perpendiculaire au plan du support à imprimer (x, o, y) de manière à compenser l'inclinaison (oc) éventuelle de la trame sur l'axe (y), qui résulte de la combinaison d'une vitesse relative (V) de défilement du support et de l'envoi d'une série de gouttes successives pour imprimer la trame pendant la durée (e). Ces paramètres sont liés par la relation: - 2V8 = H tg (ac) où H est la hauteur de la trame résultante (T) imprimée. On voit sur la figure 8, la combinaison des gouttes en vol dans le plan de déflexion des deux buses (n) et (n+l); le plan du support (x, o, y), et la trame résultante (T) de hauteur (H) sur le support défilant à la vitesse (V). L'invention trouve son gpplicatiqn dans les techniques de marquage par jet dtencre, notamment pour l'impression des grands caractères (logo, graphique) et les codes-barres. REVENDICATIONS 1) Tête d'impression à jet continu de gouttes d'encre chargées et défléchies, pour former une trame imprimée sur un support; caractérisée en ce que cette tête comporte, dans un boîtier unique (1), au moins deux corps de modulation (A) et (B) comportant les buses d'éjection alimentées par un circuit d'encre unique et un module de récupération (30) des gouttes non utilisées, commun à tous les jets, avec une seule sortie de récupération (350), chacun des jets de gouttes émis par chacune des buses étant commandés de telle sorte que chacune des trames adjacentes, effectivement imprimées sur le support, se raccordent pour former une trame continue (T); 2) Tête d'impression selon la revendication 1; caractérisée en ce que ce boîtier (100), d'une part, est fermé par un fond amovible (2) qui vient s'appliquer contre une embase (100) en délimitant un compartiment dans lequel se loge les canalisations d'amenée d'encre, une canalisation unique de récupération reliée au module de récupération (30), ainsi que les circuits de commandes électriques, et d'autre part, reçoit les corps de modulation (A) et (B) rendus solidaires de cette embase (100) par l'intermédiaire de supports (6a), (6b), cet ensemble comportant des moyens permettant séparément, pour chacun des corps de modulation (A) et (B):: a) la rotation de chacun des canons (200) de chaque module (A) et (B) selon (f); b) des moyens capables d'assurer le pivotement des supports (6a), (6b) dans un premier plan de manière à amener le jet de gouttes non chargées dans le module de récupération (30); c) des moyens capables de rattraper les erreurs de positionnement des pièces entre elles pour assurer le centrage correct du jet dans les électrodes de charge (21). 3) Tête d'impression selon l'une des revendications 1 et 2; caractérisée en ce que ce module de récupération (30) comporte une pipe réceptrice tels que (31), (32) pour chacun des jets, ces pipes amenant l'encre dans la canalisation générale (33) équipée d'un boisseau (34) qui autorise ou interdit la circulation de l'encre vers une sortie unique (350) de récupération reliée au circuit d'encre générale. X Tête d'impression selon la revendication 3; caractérisée en ce que des trous (36), (37) sont prévus tangents à la circulation de l'encre pour servir de logement à des électrodes (360), (370) coopérant avec le raccord de sortie (350), pour mesurer l'impédance électrique du mélange d'encre et d'air qui se trouve entre le raccord (350) et ces deux électrodes (360), (370). 5) Tête d'impression selon l'une des revendications précédentes; caractérisée en ce qu'une plaque métallique (400), rendue solidaire du module de récupération (30), assure la fonction d'écran électrostatique, évitant ainsi aux charges électrostatiques de s'accumuler au droit du passage des gouttes. 6) Tête d'impression selon l'une des revendications précédentes; caractérisée en ce que le boîtier (1) comporte une face d'appui (50) destinée à recevoir un support (52) présentant une première face (53) dont le profil épouse celui de la face d'appui (50) et une seconde face (54) dont le profil est sensiblement circulaire, destiné à recevoir une pièce dite "capot ADP" (70). 7) Tête d'impression selon la revendication 6; caractérisée en ce que le support (52) comporte un élément (55) destiné à supporter un répartiteur d'encre (56) équipé d'une entrée et d'une sortie amont (57), (58) et de deux canalisations aval (60, 61) d'alimentation en encre de chacun des modules (A) et (B), et deux canalisations aval de purge (62, 63). 8) Tête d'impression selon l'une des revendications précédentes; caractérisée en ce que ce support (52) comporte des profils (69) sur lesquels est fixée la carte de commande électronique ADP (74) maintenue en place à l'intérieur du capot (70). 9) Tête d'impression selon l'une des revendications 6, 7, 8; caractérisée en ce que ce capot ADP (70), de forme circulaire, peut être fixé sur le corps principal de l'imprimante de manière à ce que l'ensemble de la tête d'impression soit orientable. 10) Tête d'impression selon l'une des revendications 6, 7, 8; caractérisée en ce que ce capot ADP (70) reçoit un ombilic (72) comportant un premier embout (76) équipé d'une collerette (77) destinée à venir en appui à l'intérieur de ce capot (70), et un second embout (79) destiné à recevoir un second capot (82) dit "d'ombilic", rendu solidaire de l'imprimante. 11) Procédé de mise en oeuvre d'une tête d'impression selon l'une des revendications précédentes; caractérisé en ce que, pour l'obtention de codes à barres, l'ordre de séquencement des gouttes et la tension de charge de cellesci dans la trame sont en ordre croissant. 12) Procédé selon la revendication il; caractérisé en ce que le séquencement des trames imprimées par les buses adjacentes est réalisé en cascade afin que les trames imprimées soient dans le prolongement l'une de l'autre. 13) Procédé selon l'une des revendications 11 et 12; caractérisé en ce que la tête est orientable autour d'un axe (OZ) perpendiculaire au plan du support à imprimer (x, o, y) de manière à compenser.l'inclinaison (oc) de la trame sur l'axe (oy).