Brevet FR2876948A1 — publié le 20060428

L'invention a trait à un dispositif d'alimentation en encre d'au moins une tête d'impression d'une imprimante à jet d'encre, en particulier d'une imprimante à jet d'encre du type de celles utilisées dans l'industrie des arts graphiques. De telles imprimantes, délivrant goutte à goutte l'encre, sont utilisées pour effectuer des impressions à la demande et/ou de la reproduction en couleur avec des capacités minimales d'impression de 10 m2 à l'heure. Ces imprimantes sont fréquemment pourvues de plusieurs têtes d'impression, chaque tête d'impression permettant le dépôt goutte à goutte d'une d'encre d'une couleur donnée. On utilise généralement quatre, six, huit ou douze têtes d'impression, c'est-à-dire quatre ou six couleurs de base, ce qui permet de réaliser pratiquement toutes les teintes Pantone et, ainsi, d'obtenir un rendu optimal des couleurs. Chaque tête d'impression est reliée à une cartouche, ou un réservoir, d'encre adaptée pour délivrer sous pression de l'encre au niveau de la tête d'impression. Pour obtenir un goutte à goutte régulier, il est indispensable que la surface libre de l'encre dans la cartouche soit globalement coplanaire avec les buses de la tête d'impression. Pour cela, il est connu d'intercaler, entre le réservoir principal d'encre et la tête d'impression, un réservoir secondaire ou réservoir tampon. Dans ce réservoir tampon, un capteur de niveau mesure la hauteur d'encre présente dans le réservoir et, lorsque celle-ci est inférieure à une valeur prédéfinie, déclenche un dispositif de pompage d'encre à partir du réservoir principal. Lorsque le niveau requis est atteint dans le réservoir secondaire, ce capteur commande l'arrêt du pompage de l'encre dans le réservoir principal. Un tel système permet de maintenir constant le niveau d'encre dans le réservoir secondaire. En revanche, la maintenance d'un tel système est difficile et son coût est élevé. De plus, dans ce type d'imprimante, les réservoirs ont, en général, une contenance comprise entre 200 et 500 millilitre. En conséquence, et bien que le temps de présence de l'encre dans de tels réservoirs soit relativement court, il se produit, entre chaque remise à niveau de l'encre dans le réservoir secondaire, une décantation des encres aboutissant à une sédimentation des pigments de l'encre au fond des réservoirs. Cette sédimentation altère la qualité de l'impression. C'est à cet inconvénient qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un dispositif d'alimentation en encre des têtes d'impression simple, facile à réaliser, d'une maintenance aisée et permettant de maintenir un niveau constant dans le réservoir secondaire d'alimentation de la tête d'impression tout en préservant la qualité de l'impression. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'alimentation en encre d'au moins une tête d'impression d'une imprimante à jet d'encre, comprenant un réservoir principal et un réservoir secondaire reliés l'un à l'autre par au moins un tuyau pour le transfert d'encre du réservoir principal vers le réservoir secondaire et des moyens de maintien à niveau constant de l'encre dans le réservoir secondaire, caractérisé en ce que les moyens de maintien à niveau constant comprennent, d'une part, au moins un orifice ménagé dans le réservoir secondaire et connecté à au moins un tuyau de retour de l'encre du réservoir secondaire vers le réservoir principal et, d'autre part, des moyens de mise en circulation permanente de l'encre, en boucle fermée, entre les réservoirs. On dispose ainsi, du maintien d'un niveau d'encre constant dans le réservoir secondaire tout en ayant, par la circulation permanente de l'encre, un brassage évitant toute décantation de l'encre. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, le dispositif peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - Le tuyau permettant le transfert du réservoir principal vers le réservoir secondaire a une extrémité disposée dans le réservoir principal, au voisinage du fond de celui-ci et son autre extrémité qui débouche, en partie supérieure, dans le réservoir secondaire de manière à être au voisinage de la surface de l'encre contenue dans celui-ci. - Le tuyau de retour de l'encre du réservoir secondaire vers le réservoir principal à une extrémité connectée à un orifice ménagé dans la paroi latérale du réservoir secondaire, au voisinage de la surface libre de l'encre lorsque le réservoir est à son niveau de remplissage optimum et son autre extrémié qui débouche en partie supérieure dans le réservoir principal de manière à être au voisinage de la surface de l'encre contenue dans celui-ci. - L'extrémité du tuyau est positionnée, dans le réservoir principal, à un niveau inférieur à celui de l'orifice du réservoir secondaire de manière à ce que le transfert, permanent, d'encre par le tuyau de retour s'effectue par gravité. - Le réservoir secondaire est réglable en hauteur, de manière à ce que la surface libre de l'encre qu'il contient soit sensiblement au niveau de la tête d'impression. - Le tuyau est pourvu d'un moyen de pompage, par exemple une pompe péristaltique, disposé entre ses extrémités et propre à assurer un transfert permanent de l'encre du réservoir principal vers le réservoir secondaire. - Le réservoir principal est équipé d'un moyen de mise à l'air, par exemple un évent. - Les réservoirs, principal et secondaire, sont munis d'un moyen de fermeture amovible, par exemple un bouchon à vis. L'invention concerne également une imprimante à jet d'encre équipée d'au moins un dispositif d'alimentation en encre réalisé selon l'une des caractéristiques précédentes. L'invention a également trait à un procédé d'alimentation en encre d'au moins une tête d'impression d'une imprimante à jet d'encre telle que décrit précédemment et, plus spécifiquement, à un procédé qui comprend des étapes consistant à : a) établir une circulation de l'encre, en boucle fermée, entre un réservoir principal et un réservoir secondaire, b) prélever de l'encre du réservoir secondaire et c) l'évacuer vers au moins une tête d'impression. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation conforme à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique, partiellement arrachée d'une imprimante à jet d'encre où, pour plus de clarté, seules deux têtes d'impression reliées à des dispositifs d'alimentation conformes à l'invention sont représentées et - la figure 2 est une coupe schématique d'un dispositif d'alimentation représenté à la figure 1, un moyen de pompage étant représenté, en coupe, à une autre échelle. L'imprimante 1 représentée à la figure 1 comprend un châssis équipé d'un système d'alimentation en feuilles, non représenté, et d'une rampe 2 le long de laquelle se déplacent des têtes d'impression 3. Ces têtes d'impression 3 sont schématiquement représentées sous la forme de cuves 4 pourvues d'un orifice 5 en partie supérieure. Ces têtes d'impression 3 sont juxtaposées et peuvent se déplacer conjointement le long de la rampe 2. L'orifice supérieur 5 de chaque tête d'impression 3 est relié par un tuyau 6 souple à un dispositif 7 d'alimentation en encre. Ce dispositif 7 d'alimentation en encre est situé sur le châssis de l'imprimante. Pour chaque tête d'impression 3, le dispositif 7 représenté à la figure 2, comprend deux réservoirs 8 et 9 disposés l'un en dessous de l'autre. Le réservoir inférieur 8, formant le réservoir principal, est logé dans le châssis de l'imprimante 1. Dans une variante non représentée, il est fixé définitivement au châssis de l'imprimante, par exemple par collage, par boulonnage ou par soudage. Avantageusement, le réservoir 8 est réalisé dans un matériau à base d'un ou de plusieurs polymères par exemple en PERD (polyéthylène haute densité) ou à base de métal ou d'alliages de métaux inoxydables. Sa capacité est, généralement, d'au moins 1 litre. De préférence, le réservoir 8 a la forme d'un flacon ou d'une bouteille, de manière à optimiser la place occupée dans le châssis de l'imprimante. Ce réservoir 8, rigide, est équipé en partie supérieure d'une ouverture 10. Cette ouverture est obturée par un moyen d'obturation amovible, par exemple un bouchon à vis 11 pourvu de deux orifices 110, 111. Le bouchon à vis 11 est équipé d'une soupape de mise à l'air, c'est-à-dire d'un évent 12, permettant, en cas de pression interne du réservoir 8 inférieure à la pression atmosphérique, une entrée d'air afin d'éviter une mise sous vide partiel du réservoir 8. En variante, l'évent 12 est situé sur la paroi du réservoir 8, au voisinage de l'ouverture 10. Le réservoir supérieur 9 situé au dessus du réservoir principal 8 forme un réservoir secondaire 9 ou réservoir tampon. II est réalisé dans un matériau similaire ou non à celui utilisé pour la fabrication du réservoir principal 8. Ce réservoir secondaire 9 a, avantageusement, une forme similaire à celle du réservoir principal 8, c'est-à-dire une forme de bouteille ou de flacon. Sa capacité est, en variante, identique ou supérieur à celle du réservoir principal 8. Mais, de manière avantageuse, elle est inférieure. Ce réservoir secondaire 9 est équipé en partie supérieure d'une ouverture 13 munie également d'un moyen d'obturation amovible, par exemple un bouchon à vis 14. De manière analogue au bouchon à vis 11 du réservoir principal 8, le bouchon à vis 14 du réservoir secondaire 9 est également muni de deux orifices 140, 141. Le réservoir secondaire 9 est pourvu, sur une paroi latérale, d'un orifice 15 prolongé vers l'extérieur par un conduit 16 de petite dimension. Comme représenté à la figure 2 de manière schématique, le réservoir secondaire 9 est positionné sur un plateau P réglable en hauteur. Les deux réservoirs 8 et 9 sont ainsi situés à deux niveaux différents et, avantageusement, légèrement décalés l'un au dessus de l'autre de manière à permettre en permanence l'accès aux bouchons à vis 11 et 14. Les réservoirs 8 et 9 sont reliés par des tuyaux 17 et 18. Un premier tuyau 17 est inséré de manière étanche par l'orifice 110 du bouchon 11 dans le réservoir principal 8. Il est disposé dans ce dernier de manière à ce que son extrémité 19 se trouve au voisinage du fond 20 du réservoir 8. Son autre extrémité 21 passe, également de manière étanche, par l'orifice 140 du bouchon à vis 14 positionné sur le réservoir secondaire 9. L'extrémité 21 du tuyau 17 est positionnée dans le réservoir secondaire 9 de manière à ce qu'elle soit au voisinage de la surface libre S9 de l'encre se trouvant dans le 15. réservoir 9, quelle que soit la quantité d'encre présente dans le réservoir et que l'imprimante soit ou non en fonctionnement. Avantageusement, cette extrémité 21 est positionnée de manière à ne pas être en contact avec la surface libre S9 de l'encre. L'extrémité 21 se retrouve ainsi suffisamment éloignée de la surface libre S9 pour ménager un espace entre la surface libre S9 de l'encre et le débouché du tuyau 17 permettant à l'encre de retomber en pluie dans le réservoir 9. Dans d'autres modes de réalisation non représentés, l'extrémité 21 est affleurante à la surface S9 de l'encre ou située en dessous de celle-ci. Une première extrémité 22 du second tuyau 18 est fixée sur le conduit extérieur 16 prolongeant l'orifice 15 ménagé dans la paroi latérale du réservoir secondaire 9. Cette fixation peut être sécurisée par un emboîtement en force, par soudage, par collage, ou à l'aide d'un collier de serrage. L'autre extrémité 23 de ce tuyau 18 est insérée, de manière étanche, par l'orifice 111 ménagé dans le bouchon à vis 11 du réservoir principal 8. L'extrémité 23, de manière analogue à l'extrémité 21, est positionnée au voisinage de la surface libre S8 de l'encre et, avantageusement, à une distance telle de la surface libre S8 de l'encre contenue dans le réservoir principal 8 qu'elle ne soit jamais en contact avec celle-ci. Ainsi, de manière analogue à l'extrémité 21 du tuyau 17 débouchant dans le réservoir secondaire 9, cette extrémité 23 ménage un espace entre son débouché et la surface libre S8 de l'encre permettant à l'encre de retomber en pluie dans le réservoir 8. L'extrémité 23, dans d'autres modes de réalisation non représentés, est affleurante ou située en dessous de la surface libre S8 de l'encre. L'extrémité 23 est située à un niveau inférieur au niveau de l'orifice 15 pour permettre un écoulement, par gravité, de l'encre dans le tuyau 18. Le réservoir secondaire 9 reçoit également le tuyau 6 dont une extrémité 24 est fixée à l'orifice 5 d'entrée de l'encre sur une tête d'impression 3. Ce tuyau 6 passe, de manière étanche, par l'orifice 141 du bouchon à vis 14 du réservoir 9. L'autre extrémité 25 de ce tuyau 6 est positionnée au voisinage du fond 26 du réservoir secondaire 9. Entre les deux réservoirs 8 et 9 un moyen de pompage est prévu pour assurer l'alimentation en encre du réservoir secondaire 9 à partir du réservoir principal 8. Ce moyen de pompage doit assurer un débit, entre le réservoir principal 8 et le réservoir secondaire 9, au moins égal au débit d'encre entre le réservoir secondaire 9 et la tête d'impression 3. Avantageusement, il s'agit d'une pompe péristaltique 27. Ce type de pompe volumétrique permet un fonctionnement continu, à débit constant du transfert d'entre du réservoir principal 8 vers le réservoir secondaire 9. Cette pompe 27 est placée sur le tuyau 17, entre l'extrémité 19 de prélèvement d'encre au fond 20 du réservoir 8 et l'extrémité 21 de déversement de l'encre dans le réservoir 9. La pompe 27 est propre à assurer une circulation permanente de l'encre de l'extrémité 19 vers l'extrémité 21 du tuyau 17. Comme illustré à la figure 2 par les flèches, lorsqu'on met en fonctionnement la pompe péristaltique 27, celle-ci pompe de l'encre à partir d'une zone située à proximité du fond 20 du réservoir principal 8 et l'achemine jusqu'au réservoir secondaire 9, situé au niveau supérieur. Cette encre tombe alors en pluie dans le réservoir secondaire 9 par l'extrémité 21 du tuyau 17. L'encre remplit le réservoir secondaire 9 jusqu'à l'affleurement de la surface S9 de l'encre avec l'orifice 15. Cet orifice 15 forme ainsi un trop plein par lequel s'écoule l'encre en surplus. Le niveau requis d'encre dans le réservoir 9 est défini par la position de l'orifice 15 par rapport au fond 26 du réservoir 9. Le tuyau 18 permet d'acheminer, par gravité, le surplus d'encre du réservoir 9 jusqu'au réservoir principal 8 où l'extrémité 23 du tuyau 18, la déverse en pluie. Le tuyau d'alimentation 6 en encre de la tête d'impression prend, par siphonage ou à l'aide d'un moyen de pompage, de l'encre en partie basse dans le réservoir secondaire 9. Ceci est réalisé grâce à la position à proximité du fond 26, de l'extrémité 25 du tuyau 6. Les extrémités 19, 21, 23 et 25 des tuyaux, respectivement 17, 18 et 6 sont disposées dans les réservoirs 8 et 9 de manière à réaliser un mouvement de brassage permanent de l'encre, tant que la pompe péristaltique 27 est en marche, entre le réservoir principal 8 et le réservoir secondaire 9. Le circuit, ouvert au niveau de la tête d'impression est donc alimenté et gavé en continu. Ce mouvement de brassage des volumes d'encre situés dans chacun des réservoirs est favorisé par les positions respectives des différents tuyaux 19, 21, 25 et 23. dans les réservoirs 8 et 9. Dans le réservoir secondaire 9, ce brassage est complété par le siphonage de l'encre en direction de la tête d'impression par l'extrémité 25 du tuyau 6. Afin de maintenir le plus précisément possible la surface libre de l'encre S9 dans le réservoir secondaire 9 globalement au niveau des buses de la tête d'impression, ce qui dans la profession est connue comme étant l'axe 0 de la cartouche , on ajuste la position du réservoir secondaire 9 en faisant varier la hauteur du plateau P. Selon la quantité d'encre utilisée, il est nécessaire de réapprovisionner en encre le réservoir principal 8 pour pouvoir maintenir la surface libre S9 dans le réservoir 9 affleurante à l'orifice 15. Pour cela, on arrête le dispositif et, après avoir retiré le bouchon à vis 11, 20 on refait le plein d'encre dans le réservoir 8. Les diamètres des tuyaux 17 et 18 et la vitesse de pompage permettent d'avoir un débit régulier et constant d'encre entre les deux réservoirs 8 et 9. Ce flux est défini, par les capacités respectives des réservoirs 8 et 9 et/ou les diamètres des tuyaux 17 et 18 et/ou la puissance de la pompe 27. II peut être modulé en disposant plusieurs tuyaux 17 en parallèles, chaque tuyau 17 étant pourvu d'une pompe péristaltique 27 et/ou plusieurs orifices 15 de trop plein reliés à un ou plusieurs tuyaux 18. De même, un réservoir secondaire 9 peut alimenter en encre, de même couleur, plusieurs têtes d'impression 3. Dans un autre mode de réalisation, une ouverture supplémentaire, obturable est prévue dans le bouchon 11 du réservoir principal 8, permettant de réapprovisionner ce dernier en encre sans ôter le bouchon 11 et/ou s'en arrêter la pompe 27. En variantes, les deux réservoirs 8 et 9 sont sensiblement au même niveau ou le réservoir principal 8 est au dessus du réservoir secondaire 9. Un moyen de pompage est alors positionné sur le tuyau 18 entre le réservoir secondaire et le réservoir principal pour assurer le retour de l'encre en surplus dans le réservoir 8. 12 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en encre d'au moins une tête d'impression d'une imprimante à jet d'encre, comprenant un réservoir principal (8) et un réservoir secondaire (9) reliés l'un à l'autre par au moins un tuyau (17) pour le transfert d'encre du réservoir principal vers le réservoir secondaire et des moyens de maintien à niveau (S9) constant de l'encre dans le réservoir secondaire (9), caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien à niveau (S9) constant comprennent, d'une part, au moins un orifice (15) ménagé dans ledit réservoir secondaire (9) et connecté à au moins un tuyau (18) de retour de l'encre dudit réservoir secondaire (9) vers ledit réservoir principal (8) et, d'autre part, des moyens (27, 17, 18) de mise en circulation permanente de l'encre, en boucle fermée, entre lesdits réservoirs (8, 9). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tuyau (17) permettant le transfert du réservoir principal (8) vers ledit réservoir secondaire (9) a une extrémité (19) disposée dans ledit réservoir principal (8), au voisinage du fond (20) de celui-ci et son autre extrémité (21) qui débouche, en partie supérieure (140), dans ledit réservoir secondaire (19) de manière à être au voisinage de la surface (S9) de l'encre contenue dans celui-ci. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tuyau (18) de retour de l'encre dudit réservoir secondaire (9) vers ledit réservoir principal (8) a une extrémité (22) connectée à un orifice (15) ménagé dans la paroi latérale dudit réservoir secondaire (9), au voisinage de la surface libre (S9) de l'encre lorsque ledit réservoir (9) est à son niveau de remplissage optimum et son autre extrémité (23) qui débouche en partie supérieure (111) dans ledit réservoir principal (8) de manière à être au voisinage de la surface (S8) de l'encre contenue dans celui-ci. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité (23) du tuyau (18) est positionnée, dans le réservoir principal (8), à un niveau inférieur à celui de l'orifice (15) du réservoir secondaire (9) de manière à ce que le transfert, permanent, d'encre par le tuyau (18) de retour s'effectue par gravité. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit réservoir secondaire (9) est réglable (P) en hauteur, de manière à ce que la surface libre de l'encre (S9) qu'il contient soit sensiblement au niveau de ladite tête d'impression (3). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit tuyau (17) est pourvu d'un moyen de pompage, par exemple une pompe péristaltique (27), disposé entre ses extrémités (19, 21) et propre à assurer un transfert permanent de l'encre dudit réservoir principal (8) vers ledit réservoir secondaire (9). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit réservoir principal (8) est équipé d'un moyen de mise à l'air, par 20 exemple, un évent (12). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits réservoirs, principal (8) et secondaire (9), sont munis d'un moyen de fermeture amovible, par exemple un bouchon à vis (11, 14). 9. Imprimante à jet d'encre (1) équipée d'au moins un dispositif d'alimentation (7) en encre réalisé selon l'une des revendications précédentes. 10. Procédé d'alimentation en encre d'au moins une tête d'impression d'une imprimante à jet d'encre, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes consistant à : - a) établir une circulation de l'encre, en boucle fermée, entre un réservoir principal (8) et un réservoir secondaire (9), -b) prélever de l'encre dudit réservoir secondaire (9) et - c) l'évacuer vers au moins une tête d'impression (3).