Brevet FR2705279A1 — publié le 19941125

GENERATEUR DE TENSIONS DE CHARGES ELECTRIQUES DES GOUTTES EMISES DANS UNE IMPRIMANTE A JET D'ENCRE MULTIBUSE L'invention concerne un générateur de tensions de charges électriques des gouttes émises dans un dispositif de projection de plusieurs jets d'un liquide électriquement conducteur, tel que de l'encre, fractionnés de façon périodique. Dans une imprimante multibuse à jet d'encre fractionné de façon périodique en mode trame selon le schéma de la figure 1, chaque buse 1 dlun réservoir d'encre 2 sous pression émet un jet d'encre 3 qui est fractionné en gouttes 4. Avant le fractionnement, ces gouttes sont chargées ensuite électriquement à l'aide d'un champ électrique régnant entre le jet 3, qui est au potentiel de la masse, et deux électrodes de charge 5 et 6. Les gouttes chargées 7 sont défléchies par le champ électrique régnant entre deux électrodes de déflexion 8 ou 9; elles atteignent ainsi un support 12 à imprimer, en fonction des motifs à imprimer. Les gouttes non chargées 10, et donc non défléchies, sont récupérées dans une gouttière 11 pour être envoyées vers un circuit d'alimentation en encre de l'imprimante (non représenté). Un dispositif de commande de la charge des gouttes comprend, par exemple, comme le montre la figure 2 - un générateur 15 de séquences d'informations binaires "tensions de charge de gouttes qui détermine les séquences de tensions dans le cadre d'une définition de l'imprimante et d'une chronologie d'impression des impacts en fonction du graphisme à réaliser sur le support 12. Ce générateur transmet les informations binaires sur un bus de communication de données, commun à tous les jets d'encre, qui est connecté à n générateurs de tensions de charges électriques référencés G1, G2...Gn dans le cas de n jets d'encre. Chaque générateur de charges électriques comprend - un premier registre binaire B qui capte l'information relative au jet d'encre lors de son passage dans le bus de communication de données; - un deuxième registre binaire C qui présente cette information au moment opportun pour que chaque goutte se charge correctement; - un convertisseur numérique-analogique D qui transforme l'information binaire en une valeur analogique telle qu'une tension; - un amplificateur E qui amplifie la valeur analogique de la tension délivrée par le convertisseur; - une électrode de charge F, correspondant au couple d'électrodes 5 et 6 de la figure 1, à laquelle est appliquée la tensiqn électrique et qui permet de créer un champ électrique et donc une densité de charge sur la goutte de liquide au moment de sa formation. Ces gouttes qui traversent chacun des espaces interélectrodes proviennent d'un jet d'encre pulsé par un signal de stimulation et l'on comprend que l'application des tensions de charges électriques doit être synchronisée avec ce signal de stimulation du jet d'encre associé. Le dispositif de commande de la charge des gouttes qui vient d'être décrit succinctement en relation avec la figure 2 présente deux inconvénients majeurs - l'un est de nécessiter un très grand nombre de composants électroniques car il y a un groupe de circuits électroniques de commande par jet d'encre, - l'autre, résultant du premier, est de nécessiter des conducteurs haute tension entre les électrodes de charge et les générateurs de tensions qui ont de grande longueur car ces derniers ne peuvent pas être placés à proximité des électrodes eu égard à leur nombre et donc leur encombrement. Un but de la présente invention est donc de réaliser un générateur de tensions électriques de charges électriques des gouttes dans une imprimante multibuse dont le nombre de composants électroniques et l'encombrement sont réduits. Un autre but de la présente invention est de disposer un tel générateur à proximité des électrodes de charge, ce qui permet d'avoir des connexions courtes pour les conducteurs véhiculant les hautes tensions de charge. L'invention concerne donc un générateur de tension de charges électriques des gouttes émises dans une imprimante à jet d'encre à n buses qui comprend - un dispositif de projection simultanée de n jets d'un liquide électriquement conducteur fractionnés en gouttes élémentaires à une fréquence commune Fg, - un générateur de séquences d'informations binaires qui délivre à la fréquence n.Fg la valeur numérique de la tension de charge Vd de chacune des gouttes émises par les n buses, - n électrodes de charge traversées chacune par les gouttes en formation du jet d'encre associé et auxquelles sont appliquées les tensions Vd par 1 1intermédiaire d'amplificateurs de commande, - n électrodes de déflexion disposées en aval des électrodes de charge et auxquelles est appliquée une tension de déflexion, et - un dispositif de récupération des gouttes non défléchies, caractérisé en ce que ledit générateur de tensions de charges électriques comprend - un convertisseur numérique-analogique dont les bornes d'entrées sont connectées audit générateur de séquence d'informations binaires et qui fournit sur sa borne de sortie, pour chaque valeur numérique d'entrée, une valeur analogique de sortie représentative de la tension de charge Vd, et - un dispositif de mémoires analogiques multiplexées dont l'entrée est connectée à la sortie du convertisseur numérique-analogique et qui fournit pour chaque électrode la tension de charge Vd. Selon l'invention, le dispositif de mémoires analogiques multiplexées comprend - un circuit de démultiplexage dont la borne d'entrée reçoit la tension Vd et qui comporte 2.n bornes de sortie, - n couples de condensateurs, un couple par jet d'encre, dont une première armature est au potentiel de la masse et dont la seconde armature est connectée à une des 2.n bornes de sortie du circuit de démultiplexage; et - n circuits de multiplexage, un par jet d'encre, chaque circuit de multiplexage comportant une borne de sortie connectée à l'entrée de l'amplificateur de commande de l'électrode de charge et deux bornes d'entrée, connectées chacune aux secondes armatures du couple de condensateurs mémoires. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple particulier de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints dans lesquels - la figure 1 est un schéma montrant le principe de fonctionnement d'une imprimante à jet d'encre continu, - la figure 2 est un schéma fonctionnel montrant les différents circuits électroniques de commande d'une imprimante multibuse du type de la figure 1, selon l'art antérieur, - la figure 3 est une schéma fonctionnel du générateur des tensions de charge des gouttes d'encre selon l'invention, - la figure 4 est un schéma électronique détaillant le circuit d'élaboration des tensions de charge, et - la figure 5 est un schéma électronique détaillant le dispositif de mémoires multiplexées selon l'invention. Dans les figures, les éléments identiques sont désignés par les mêmes références. Par ailleurs, les figures 1 et 2 auxquelles référence a été faite dans le préambule ne seront pas décrites à nouveau mais font partie intégrante de la description de l'invention. En outre, les indices utilisés pour les références indiquent le rang du jet d'encre concerné pour huit jets d'encre J1 à J8. C'est ainsi que les électrodes de charge sont désignées par F1 à Fg, tandis que les amplificateurs des tensions de charge sont désignés par E1 à E8. Le générateur selon l'invention des tensions à appliquer aux électrodes de charge F1 à F8 par l'intermédiaire, respectivement, des amplificateurs E1 à E8 est désigné par la référence 16 (figure 3). Ce générateur comprend un convertisseur numérique-analogique 17 (en abrégé CNA) dont les bornes d'entrée 18 reçoivent successivement des nombres binaires élaborés par le générateur 15 de séquences d'informations binaires, chaque nombre binaire représentant une valeur de la tension à appliquer à une électrode de charge F1 à F8. Le signal de sortie de ce convertisseur 17 est une grandeur analogique, par exemple un courant Is (figure 4), qui apparaît sur la borne de sortie 19 et est appliqué à un amplificateur opérationnel 20 (en abrégé AOP) dont la résistance de contre-réaction est référencée R. Cet amplificateur opérationnel fournit successivement la tension Vd qui doit être appliquée à l'une des huit électrodes de charge. L'aiguillage de cette tension Vd vers l'électrode à laquelle elle est destinée est effectué par un dispositif 21 de mémoires multiplexées dont les huit bornes de sortie M1 à M8 sont connectées chacune respectivement aux amplificateurs E1 à E8. Le dispositif 21 de mémoires multiplexées comprend (figure 5) à l'entrée un circuit de démultiplexage 22 qui reçoit successivement sur sa borne d'entrée 23 les tensions Vd et qui aiguillent ces dernières vers huit couples de mémoires analogiques. Chaque mémoire est constituée par un condensateur C0,C1 dont une première armature est connectée au potentiel de la masse et dont la seconde armature est connectée à la borne d'entrée 23 lorsque l'aiguillage est mis en place. La position de l'aiguillage est déterminée par une adresse binaire fournie par le générateur de séquences 15 sur un réseau de conducteurs 24, au nombre de quatre dans le cas de huit jets d'encre. Les secondes armatures des condensateurs C0,C1 d'un même couple sont connectées à un circuit de multiplexage Mux1, MuxL...Muxg. Les circuits de multiplexage sont commandés par des signaux de synchronisation Sy1 à Syg qui sont fournis sur un réseau de huit conducteurs 25 à raison d'un conducteur par circuit de multiplexage. Ces signaux de synchronisation sont élaborés dans le générateur de séquences 15 à partir du signal de stimulation des jets d'encre sur un conducteur 26. On comprend que si la fréquence du signal de stimulation des huit jets d'encre, c'est-à-dire la fréquence d'apparition des gouttes est Fg, alors la fréquence d'apparition des nombres binaires donnant Vd sera égale à n.Fg, soit 8.Fg dans le cas où n=8. La fréquence de modification des signaux de commande des circuits de démultiplexage sera égale à 8.Fg ou plus généralement n.Fg si n est le nombre de jets d'encre. La fréquence de commande des circuits de multiplexage reste liée à celle de la formation des gouttes, celle-ci permet l'alternance entre l'information provenant de deux condensateurs mémoires d'un même couple. Le signal de commande ne se répète qu'avec une période égale à deux fois la période de formation des gouttes, soit une fréquence de Fg/2. Le fonctionnement du générateur de tensions électriques selon l'invention est alors le suivant : le générateur de séquences 15, convenablement programmé, fournit - une première succession de nombres binaires qui représentent des tensions Vd sur le réseau de conducteurs 18, - une deuxième succession de nombres binaires, sur le réseau de conducteurs 24, qui indiquent la position de l'aiguillage dans le circuit de multiplexage 22, et - un signal de synchronisation Sy1 à Sy8 sur les conducteurs du réseau 25 pour commander l'application de la tension Vd à l'électrode de charge. Au fur et à mesure de l'apparition des nombres binaires sur le réseau 18, l'amplificateur opérationnel 20 fournit des tensions Vd qui sont appliquées au dispositif 21. Chaque tension Vd est appliquée par le circuit de démultiplexage 22 à l'un des condensateurs C11, C01...Clg, C08 selon le nombre binaire apparaissant sur le réseau de conducteurs 24 et charge le condensateur. Cette charge constitue une mémoire analogique de la tension Vd, ce qui permet d'attendre l'apparition du signal de synchronisation Sy1 à Sy2 qui permet l'application de la tension Vd à l'électrode de charge. La comparaison des nombres de composants électroniques qui sont nécessaires dans le générateur selon l'invention et dans le générateur de l'art antérieur (figure 2) montre qu'il faut un seul convertisseur numérique-analogique au lieu de huit dans la solution ancienne; par ailleurs, huit sorties binaires du générateur 15, un amplificateur opérationnel, un circuit de multiplexage, huit circuits de multiplexage et seize condensateurs au lieu de soixante-douze sorties binaires du générateur 15 et soixante-douze mémoires binaires (Registres B et C de la figure 2) dans la solution ancienne. Il en résulte donc une réduction importante des composants, ce qui permet de loger le générateur selon l'invention à proximité des électrodes de charge, ce qui évite de véhiculer des tensions élevées sur des conducteurs comme c'était le cas dans la solution ancienne. Corollairement, cette proximité conduit à permettre la réduction des charges en sortie des générateurs et les dimensions de ces derniers peuvent donc être réduites. Cette réduction du nombre de composants et des dimensions des générateurs permet de réaliser l'ensemble des composants du générateur 16 sous la forme d'un seul circuit intégré qui est disposé à proximité immédiate des électrodes de charge de sorte que les connexions galvaniques entre le générateur (16) et les électrodes de charge par l'intermédiaire des amplificateurs E1 à E8 sont courtes. REVENDICATIONS 1. Générateur de tensions de charges électriques des gouttes émises dans une imprimante à jet d'encre à n buses qui comprend - un dispositif de projection simultanée (2) de n jets de liquide électriquement conducteur, fractionnés en gouttes élémentaires à une fréquence commune Fg, - un générateur (15) de séquences d'informations binaires qui délivre à la fréquence n.Fg la valeur numérique de la tension de charge Vd de chacune des gouttes émises par les n buses, - n électrodes de charge (F1 à Fg) traversées chacune par les gouttes en formation du jet d'encre associé et auxquelles sont appliquées les tensions Vd par l'intermédiaire d'amplificateurs (E1 à Eg), - n électrodes de déflexion disposées en aval des électrodes de charge et auxquelles est appliquée une tension de déflexion, et - un dispositif de récupération des gouttes non défléchies, caractérisé en ce que ledit générateur de tensions de charges électriques (16) comprend - un convertisseur numérique-analogique (17, 20) dont les bornes d'entrées (18) sont connectées audit générateur (15) de séquences d'informations binaires et qui fournit sur sa borne de sortie pour chaque valeur numérique d'entrée, une valeur analogique de sortie représentative de la tension de charge Vd, et - un dispositif (21) de mémoires analogiques multiplexées dont l'entrée est connectée à la sortie du convertisseur numérique-analogique et qui fournit pour chaque électrode de charge la tension de charge Vd. 2. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de mémoires analogiques multiplexées comprend - un circuit de démultiplexage (22) dont la borne d'entrée reçoit la tension Vd et qui comporte 2.n bornes de sortie, - n couples de condensateurs (C11, C01 à Clg, C08), un couple par jet d'encre, dont une première armature est au potentiel de la masse et dont la seconde armature est connectée à une des 2.n bornes de sortie du circuit de démultiplexage (22), - n circuits de multiplexage (Mux1 à Muxg), un par jet d'encre, chaque circuit de multiplexage comportant une borne de sortie connectée à l'entrée de l'amplificateur associé (E1 à E8) alimentant ltélectrode de charge et deux bornes d'entrée, connectées chacune à la seconde armature du condensateur mémoire (C11 ou C01). 3. Générateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ces différents composants sont réalisés sous la forme d'un circuit intégré qui est disposé à proximité immédiate des électrodes de charge de manière à obtenir des connexions galvaniques courtes entre ledit générateur (16) et lesdites électrodes de charge (E1 à E8).