Brevet FR2701667A1 — publié le 19940826

Imprimante à jet d'encre La présente invention concerne une imprimante à jet d'encre, comportant une tête d'impression montée mobile sur un châssis pour projeter, sur une feuille à imprimer, de l'encre provenant d'une réserve. Pour l'impression par jet d'encre d'une feuille, la tête d'impression d'une imprimante de ce type comporte un jeu de buses projetant, sous la commande de signaux appropriés appliqués à un actionneur, de fines gouttelettes d'encre sur la feuille disposée à peu de distance et devant laquelle se déplace la tête, portée par un chariot entraîné par un moteur. Pour alimenter les buses, il est connu d'utiliser un réservoir "embarqué", solidaire de la tête, que l'on change ou remplit lorsqu'il est vide. Pour disposer d'une autonomie suffisante, le réservoir est volumineux, donc lourd une fois rempli, ce qui nécessite un moteur puissant, associé à une source d'alimentation adaptée, afin de conserver la vitesse et la précision voulues pour les déplacements du chariot. Le coût, la consommation électrique et l'échauffement croissent donc avec l'autonomie en encre. Si, de surcroît, l'impression est effectuée en plusieurs couleurs, les inconvénients indiqués ci-dessus sont accrus d'autant. Pour éviter ces inconvénients, il est connu d'utiliser un réservoir fixe, relié à la tête par un tuyau souple. Cependant, le débit relativement réduit de l'encre et la longueur du tuyau conduisent souvent à la solidification de l'encre dans le tuyau. La présente invention vise à résoudre tous ces problèmes. A cet effet, elle concerne une imprimante à jet d'encre, comportant une tête d'impression montée mobile sur un châssis pour projeter, sur une feuille à imprimer, de l'encre provenant d'une réserve, caractérisée par le fait que la réserve comporte un réservoir tampon mobile, solidaire de la tête, et un réservoir fixe, solidaire du châssis, les deux réservoirs étant agencés pour être couplés l'un à l'autre, de façon amovible, pour le rechargement du réservoir mobile par le réservoir fixe. On dispose ainsi d'un réservoir tampon mobile, de taille adaptée au minimum d'autonomie souhaité, que l'on peut recharger périodiquement. Un moteur d'entraînement de puissance limitée suffit alors au déplacement de la tête. I1 peut aussi être prévu plusieurs réservoirs fixes et mobiles, pour plusieurs couleurs. Dans ce cas, il peut aussi être prévu d'alimenter un réservoir mobile à partir de plusieurs réservoirs fixes, afin de disposer temporairement d'une couleur intermédiaire. Avantageusement, il est prévu des moyens d'entraînement de la tête pour, sous l'action de signaux de commande de l'imprimante, coupler lesdits réservoirs fixe et mobile. Dans ce cas, la recharge du réservoir mobile est effectuée automatiquement. En particulier, il peut être prévu que les moyens d'entraînement comportent un moteur de couplage des réservoirs et d'impression. On évite ainsi l'adjonction d'un moteur de couplage spécifique. Avantageusement encore, le réservoir fixe est disposé en bout de la course d'impression de la tête. La recharge a ainsi lieu entre deux cycles d'impression de ligoe, sans devoir modifier la direction de translation en impression de la tête. On peut aussi prévoir que le réservoir mobile comporte un bras déployable de rechargement. On peut alors, par exemple, placer le réservoir fixe le long de la zone de passage de la tête et, en une position précise, déployer le bras pour recharger le réservoir mobile. Avantageusement, une buse de rechargement, solidaire d'un des deux réservoirs, est agencée pour coopérer de façon étanche avec un orifice ménagé sur l'autre des deux réservoirs. Le remplissage peut ainsi s'effectuer par gravite. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée, et de deux de ses variantes, de l'imprimante de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 représente partiellement, en perspective, la forme de réalisation préférée de l'imprimante de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un raccord amovible de réservoir d'encre de l'imprimante et - la figure 3 est une vue partielle schématique des deux variantes de réalisation. L'imprimante représentée partiellement sur la figure 1 comporte une tête d'impression 1 montée mobile sur un châssis 2 pour projeter, sur une feuille 3 à imprimer, de l'encre provenant d'une réserve comportant un réservoir tampon mobile 4, de taille très limitée, solidaire de la tête 1. La réserve comporte aussi un réservoir fixe 5 de rechargement, de taille nettement supérieure à celle du réservoir mobile 4, solidaire du châssis 2. Le réservoir mobile 4 comporte des moyens de rechargement en encre à partir du réservoir fixe 5, constitués, ici, d'un bras déployable 6 de rechargement, comportant un tuyau débouchant dans le réservoir mobile 4 et pouvant s'allonger pour se raccorder au réservoir fixe 5. La tête 1 est portée par un chariot 7 monté mobile en translation sur un rail de guidage 8 du châssis 2, parallèlement à la feuille 3. La feuille 3 est portée par un tambour d'entraînement 9 d'axe parallèle à la direction de déplacement du chariot 7 et disposé d'un côté du rail 8, tandis que le réservoir fixe 5 est disposé de l'autre côté. Le bras 6 s'étend orthogonalement au rail 8, vers le réservoir fixe 5, dans la mesure où la tête 1 occupe la position voulue dans sa course sur le rail 8. Près d'une extrémité du rail 8, un moteur pas-à-pas 10, de couplage et d'impression, entraîne en rotation une poulie 11 voisine qui, associée à une poulie opposée 12 voisine de l'autre extrémité du rail 8, tend un câble 13 en boucle et lui fait suivre son mouvement. Le câble 13 est solidaire, en un point, du chariot 7, de sorte que le moteur 10 commande le déplacement en translation du chariot 7 sur le rail 8. La tête d'impression 1 comporte des buses d'impression, non représentées, alimentées par le réservoir mobile 4 qui, avec le chariot 7, se déplacent à proximité de génératrices du tambour 9 recouvertes par la feuille 3. Les moyens de commande des buses d'impression sont de type connu. Dans cet exemple, le bras, ou tuyau, 6 se termine, à son extrémité libre, par un raccord mâle 20 comportant une buse de remplissage 21, tubulaire, d'axe 29 orthogonal à la direction de déplacement de la tête 1 sur le rail 8. Le tuyau 6 comporte une partie 6A en soufflet qui peut s'allonger, axialement au tuyau 6, sous l'effet du déplacement d'un étrier (non représenté) venant en prise avec le tuyau 6, sous l'action d'un moteur de couplage non représenté, et tirant sur l'extrémité libre du tuyau 6, dans la direction orthogonale (29) au déplacement du chariot 7 sur le rail 8, vers le réservoir fixe 5. Le moteur de couplage est, dans cet exemple, solidaire du châssis 2 et l'étrier associé peut saisir le tuyau lorsque ce dernier a préalablement, sur le rail 8, été positionné en face du réservoir fixe 5 par le moteur 10. La buse 21 (figure 2) contient un piston 25 repoussé vers l'extérieur par un ressort "spirale" 26 d'axe 29 prenant appui sur un épaulement 27 interne à la buse 21. Le piston 25 est mobile entre une position "rentrée", pour laquelle le ressort 26 est fortement comprimé et qui est définie par un épaulement interne 24 de butée du piston 25, et une position "sortie", pour laquelle le piston 25 vient en butée sur un diaphragme 22 fermant partiellement à cet effet le débouché de la buse 21. Dans cette position, le ressort 26 exerce une force suffisante pour plaquer le piston 25 sur le diaphragme 22. Le diaphragme 22 est agencé pour venir buter, ici de façon ajustée et étanche, sur une paroi latérale 40 du réservoir fixe 5, autour d'un orifice 31 circulaire d'un raccord femelle 30 coopérant, sans obturer sensiblement cet orifice 31. Le piston 25 comporte en pourtour quatre pattes radiales de centrage 28, deux étant représentées coupées radialement et une étant masquée, en appui glissant sur la face interne de la buse 21, entre lesquelles l'encre peut s'écouler sans difficulté, selon les flèches F1. La partie centrale du piston 25, pleine, est de diamètre suffisant pour venir buter sur le diaphragme 22 et assurer une étanchéité à cet endroit. Inversement, l'épaulement 24 est de faible taille radiale et laisse passer l'encre s'écoulant entre les pattes 28, même si ces pattes 28 sont plaquées sur l'épaulement 24. Une tige 23, solidaire coaxialement du piston 25, fait saillie à travers le diaphragme 22. Le choix de la longueur de la tige 23 est expliqué plus loin. Le réservoir fixe 5 comporte le raccord femelle 30 pour coopérer avec le raccord 20. L'orifice 31 est situé en partie basse de la paroi latérale 40, afin de permettre un transfert par gravité de l'encre du réservoir fixe 5 vers le réservoir mobile 4. Le raccord 30 comporte, faisant extérieurement saillie perpendiculairement à la paroi 40, un manchon cylindrique 32 d'étanchéité, de diamètre supérieur à celui de l'orifice 31 et d'axe 39 confondu, après accouplement, avec l'axe 29. Le manchon 32 retient prisonnière, contre sa face interne, une garniture d'étanchéité 33 de forme tubulaire pour recevoir de façon ajustée et étanche la face externe de la paroi cylindrique de la buse 21. Un cylindre creux 34, de même diamètre interne que l'orifice 31, est disposé dans le réservoir 5, coaxialement (39) avec l'orifice 31, et est fixé à la face interne de la paroi 40 par des, ici quatre, pattes 38, dont deux sont représentées coupées radialement et une est masquee, entre lesquelles l'encre peut aisément s'écouler selon les flèches F2. Un piston 35 est monté coulissant dans le cylindre 34 et est repoussé vers l'extérieur du réservoir fixe 5 par un ressort "spirale" 36 prenant appui sur un repli interne 37 du cylindre 34. Il est aussi prévu des moyens de butée, non représentés, pour, une fois le piston 35 introduit au montage dans le cylindre 34, empêcher son éjection par le ressort 36. Dans cette position sortie", le ressort 36 est partiellement comprimé et exerce, sur le piston 35, une force supérieure à celle exercée, en position fortement comprimée, par le ressort 26 sur le piston 25. Au repos, en position "sortie", le piston 35 fait légèrement saillie par l'orifice 31, qu'il obture. Des moyens d'étanchéité peuvent être prévus à ce niveau. Le fonctionnement de l'imprimante, et en particulier du raccord 20, 30, va maintenant être décrit. La tête 1 ayant, sur le rail 8, été positionnée au droit du réservoir fixe 5 par le moteur 10, la buse 21 est guidée, parallèlement à son axe 29, vers l'orifice 31, sous l'action de l'étrier. Les pistons 25 et 35 sont en position "sortie", le piston 25 butant sur le diaphragme 22 et obturant la buse 21 tandis que le piston 35 obture l'orifice 31. La buse 21 pénètre progressivement dans le manchon 32, avec une étanchéité établie avec la garniture 33. L'avance de la buse 21 se poursuivant, la tige 23 vient buter sur le piston 35, qui ne recule pas car le ressort 36 est prévu pour exercer une force supérieure à celle du ressort 26. Le piston 25 est alors immobilisé par rapport au réservoir fixe 5, c'est-à-dire qu'il recule relativement à la buse mobile 21 qui poursuit son mouvement d'avance et démasque ainsi l'ouverture du diaphragme 22. Ce recul relatif s'arrête lorsque le piston 25 bute, par les pattes 28, sur l'épaulement 24. A partir de ce moment, c'est le piston 35 qui est repoussé par la tige 23 avançant à nouveau avec la buse 21, jusqu'à ce que le diaphragme 22 bute sur la partie de la paroi 40 entourant l'orifice 31 et assure, dans cet exemple, une étanchéité complémentaire de celle de la garniture 33. La longueur de la tige 23 est telle que le piston 35 recule suffisamment pour démasquer les passages entre les pattes 38, ce qui met en communication (F2, F1) le réservoir fixe 5 et le réservoir mobile 4 à travers l'orifice 31 et la buse 21. La hauteur de remplissage du réservoir fixe 5 est calculée pour assurer un écoulement suffisamment rapide vers le réservoir mobile 4, inférieur. Un bouchon non étanche (non représenté) en partie haute de chaque réservoir 4, 5 permet d'y maintenir la pression atmosphérique pour assurer un écoulement correct. Lors du désaccouplement, l'orifice 31 se ferme, puis c'est au tour de la buse 21. On comprendra que les raccords 20 et 30 pourraient être permutés d'un réservoir 4, 5 à l'autre. Il pourrait aussi être prévu que l'orifice 31 soit dans la paroi de fond du réservoir fixe 5, ce qui permet, lors du désaccouplement, de recueillir surement dans le tuyau 6 l'encre à l'embouchure de la buse 21, qui s'y écoulera rapidement par gravité, sans risquer de tomber sur la garniture 33, avant que le piston 25 ne soit repoussé pour refermer la buse 21. Il pourrait aussi être prévu de disposer le réservoir fixe 5, ou tout au moins une excroissance de celui-ci terminée par le raccord femelle 30, à proximité d'une extrémité du rail 8, l'axe 39 du raccord 30 étant parallèle au rail 8. Le tuyau 6, l'étrier et son moteur seraient alors inexistants, seul le raccord mâle 20 subsistant et étant placé latéralement à la tête 1, son axe 29 étant confondu avec l'axe 39, pour se raccorder au raccord femelle 30. Dans ce cas, pour effectuer le couplage, le moteur 10 entraînerait, après réception d'un ordre d'une logique de gestion de l'imprimante, la tête 1 en bout du rail 8 jusqu'à accouplement. Il n'y aurait ainsi pas besoin d'étrier et de moteur associé, puisqu'il n'y aurait pas de déplacement orthogonal à la direction de déplacement sur le rail 8.La position correspondante de la tête 1 sur le rail 8 serait alors choisie en dehors de la plage de course nécessaire pour l'impression d'une ligne. Dans les deux variantes de réalisation représentées sur la figure 3, les réservoirs 4 et 5 comportent les mêmes raccords 20, 30 amovibles. Dans la première variante, il est prévu, en plus, une source 41 de dépression de gaz, reliée en partie haute au réservoir mobile 4 afin de créer, lorsque les réservoirs 4 et 5 sont reliés, une dépression dans le réservoir mobile 4 accélérant l'écoulement de l'encre à travers le raccord 20, 30. Un bouchon 42 non hermétique du réservoir fixe 5 permet d'y maintenir la pression atmosphérique. La seconde variante diffère de la première variante de par le fait qu'on utilise une source de surpression 43, représentée par des pointillés, reliée, ici en partie haute, au réservoir fixe 5 dont le bouchon 42 est alors hermétique. Le réservoir mobile 4 comporte un bouchon non hermétique 44 laissant échapper l'air lorsque l'encre du réservoir fixe 5 est refoulée par suppression vers le réservoir mobile 4. L'utilisation d'une différence de pression entre les deux réservoirs 4, 5 permet de raccourcir le temps de rechargement et de choisir la position en hauteur des réservoirs 4, 5 indépendamment l'une de l'autre. Par exemple, le réservoir fixe 5 peut être placé dans une embase sous le niveau de la tête 1 afin de ne pas augmenter la surface occupee par l'imprimante. Afin d'éviter la nécessité d'un raccordement étanche entre les deux réservoirs 4 et 5, il pourrait être prévu que le tuyau 6 soit flexible et suffisamment long pour pénétrer dans un orifice de passage en partie haute de la paroi 40 et être défléchi vers le fond du réservoir fixe 5 par un déflecteur. Dans l'exemple de réalisation et ses variantes, c'est la logique de gestion de l'imprimante qui émet des ordres de commande de déplacement de la tête 1, et du bras 6 éventuel, dès qu'elle détermine que le réservoir mobile 4 est presque vide. Cette détermination peut s'effectuer à partir d'une mesure directe du niveau d'encre, ou par calcul de la consommation depuis le précédent rechargement, en fonction du nombre de caractères imprimés. La description ci-dessus portait sur un seul réservoir mobile, mais la tête peut en comporter plusieurs, chacun alimenté à partir d'un réservoir fixe, ou à partir de plusieurs si, par exemple, il est souhaité disposer temporairement d'une couleur intermédiaire entre celles des encres de ces réservoirs. REVENDICATIONS 1. Imprimante à jet d'encre, comportant une tête d'impression (1) montée mobile sur un châssis (2) pour projeter, sur une feuille (3) à imprimer, de l'encre provenant d'une réserve, caractérisée par le fait que la réserve comporte un réservoir tampon mobile (4), solidaire de la tête (1), et un réservoir fixe (5), solidaire du châssis (2), les deux réservoirs (4, 5) étant agencés pour être couplés (20, 30) l'un à l'autre, de façon amovible, pour le rechargement du réservoir mobile (4) par le réservoir fixe (5). 2. Imprimante selon la revendication 1, dans laquelle il est prévu des moyens d'entralnement (10, 11, 12) de la tête (1) pour, sous l'action de signaux de commande de l'imprimante, coupler lesdits réservoirs fixe (4) et mobile (5). 3. Imprimante selon la revendication 2, dans laquelle les moyens d'entraînement comportent un moteur (10) de couplage des réservoirs (4, 5) et d'impression. 4. Imprimante selon la revendication 3, dans laquelle le réservoir fixe (5) est disposé en bout de la course (8) d'impression de la tête (1). 5. Imprimante selon la revendication 3, dans laquelle le réservoir mobile (4) comporte un bras déployable de rechargement (6). 6. Imprimante selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle une buse (20, 21) de rechargement, solidaire d'un des deux réservoirs (4, 5), est agencée pour coopérer de façon étanche avec un orifice (30, 31) ménagé sur l'autre des deux réservoirs (5,4). 7. Imprimante selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle le rechargement du réservoir mobile (4) s'effectue par aspiration de l'encre du réservoir fixe (5) au moyen d'une source de dépression (41). 8. Imprimante selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequelle le rechargement du réservoir mobile (4) s'effectue par refoulement de l'encre du réservoir fixe (5) au moyen d'une source de pression (43). 9. Imprimante selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle le rechargement du réservoir mobile (4) s'effectue au moyen d'un tuyau souple, solidaire du réservoir mobile (4), agencé pour être introduit dans le réservoir fixe (5) à travers un orifice de passage et coopérer avec un déflecteur de guidage vers le fond du réservoir fixe (5).