Brevet FR2911087A1 — publié le 20080711

PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONTROLE DE QUALITE D'ENCRE Domaine technique La présente invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle d'encre. L'invention trouve des applications dans le contrôle et la surveillance de la qualité des encres fournies à une imprimante ou utilisées dans une imprimante. Il s'agit en particulier de contrôler la qualité des encres liquides utilisées dans des imprimantes à jet d'encre. Bien que les applications industrielles et professionnelles de l'invention ne soient aucunement écartées, l'invention vise en particulier le contrôle de la qualité des encres pour des imprimantes domestiques. Etat de la technique antérieure Une illustration de l'état de la technique est donné par le document (1) dont les références sont précisées à la fin de la description. Les imprimantes, et en particulier les imprimantes à jet d'encre, sont en effet particulièrement sensibles à la qualité des encres utilisées. L'utilisation d'encres non appropriées, ou altérées, se traduit, dans le meilleur des cas, par un mauvais rendu des couleurs ou des densités de l'impression. Une encre non appropriée ou altérée peut aussi colmater les buses de jet d'encre et détruire la tête d'impression. De manière générale, une encre ne présentant pas les propriétés de couleur et de viscosité adaptées à une imprimante influe de manière négative sur la qualité des épreuves d'impression. Or, l'utilisateur non averti ne saura pas nécessairement identifier la cause de la piètre qualité d'impression. Il risque alors de mettre en cause à tort la qualité de l'imprimante ou du support d'impression. Pour éviter les erreurs d'approvisionnement en encre, les imprimantes peuvent être pourvues de détrompeurs mécaniques empêchant la mise en place de réservoirs ou de cartouches incompatibles. Il s'avère toutefois que cette précaution reste souvent insuffisante. La difficulté du contrôle des encres est particulièrement aiguë pour des imprimantes domestiques à cartouche d'encre. Il existe pour ces imprimantes un important marché de cartouches compatibles mais dont les encres ne présentent toutefois pas des propriétés identiques aux encres spécialement destinées à 2 l'imprimante. Il existe également, dans certains cas, des offres de remplissage consistant à re-remplir des cartouches usagées. Là encore, la qualité des encres de re-remplissage n'est pas toujours excellente. Enfin, le marché des cartouches d'encre est aussi en proie à la contrefaçon et à la copie illicite. Dans ce cas, des cartouches dont l'apparence est celle des cartouches dédiées à l'imprimante, peuvent renfermer des encres de qualité très inférieure à celle attendue par l'utilisateur. Exposé de l'invention L'invention a pour but de proposer un dispositif et un procédé permettant d'avertir l'utilisateur du fait qu'une encre qu'il souhaite utiliser risque d'altérer la qualité d'impression de son imprimante et éventuellement détériorer l'imprimante. Un but est également d'avertir l'utilisateur que l'encre qu'il souhaite utiliser risque d'être une encre de contrefaçon ou tout au moins une encre dont les propriétés ne sont pas celles requises par son imprimante. Un autre but encore est d'avertir l'utilisateur que l'encre qu'il utilise, bien que compatible avec son imprimante, est altérée et ne présente plus les caractéristiques requises. Cet aspect vise particulièrement des imprimantes dans lesquelles l'encre est recyclée, telles que les imprimantes du type en jet continu. Pour atteindre ces buts, l'invention a plus précisément pour objet un procédé de contrôle de qualité d'une encre comprenant : - la fourniture dans une imprimante à jet d'encre d'une microbalance à polymères imprimées, la microbalance présentant au contact d'une encre de consigne contenant au moins un composé cible compatible avec les polymères imprimés, une caractéristique vibratoire de consigne, -la mise en contact de la balance avec une encre alimentant l'imprimante, -la mesure d'une caractéristique vibratoire de la microbalance et -l'émission d'un avertissement lorsque la caractéristique vibratoire diffère de la caractéristique de consigne. Par microbalance à polymères imprimés on entend un organe vibratoire sur lequel sont greffés des polymères qui portent l'empreinte de molécules d'un ou de plusieurs composés cible. Ces polymères sont encore désignés par polymères MIP 3 (Molecular Imprinted Polymer). Ils présentent la propriété de pourvoir s'apparier avec les molécules du composé cible. Les polymères MIP sont en soi bien connus. On peut se reporter à ce sujet au document (2) dont les références sont également précisées à la fin de la description. Lorsque le polymère imprimé de la microbalance est mis en contact d'un milieu contentant le composé cible, les molécules du composé cible viennent s'apparier sélectivement au polymère et 'viennent ainsi modifier la masse de la microbalance. Cet aspect est décrit dans le document (2) mentionné précédemment. Il convient toutefois de souligner que l'appariement, bien que sélectif, dépend également de la concentration du composé cible dans le milieu. La modification de la masse de la microbalance a pour effet principal de modifier ses caractéristiques vibratoires. Par caractéristique vibratoire on entend une caractéristique traduisant le comportement de la balance en réponse à une excitation. Il peut s'agir d'une fréquence de résonance, d'un facteur de qualité, d'un temps de montée ou encore d' un temps de relaxation. Comme indiqué précédemment, la masse de la microbalance augmente avec la concentration de la ou des molécules cibles. Ceci est dû à l'appariement. A l'inverse, lorsque la concentration diminue, les molécules ont tendance à se libérer du polymère MIP dans un mécanisme comparable à la désorption, et ainsi réduire la masse. L'augmentation de la masse de la balance aura tendance à réduire la fréquence de résonance ou le temps de montée, et à augmenter les temps de relaxation. La diminution de la masse aura les effets inverses. Avec une concentration déterminée du composé cible dans un milieu, la balance tend à s'équilibrer avec le milieu et à présenter un comportement vibratoire caractéristique de cette concentration. Cet équilibre dépend donc non seulement de la balance mais aussi du composé cible et de sa concentration. L'état d'équilibre de la balance en contact avec un milieu dont la concentration en molécules cibles est celle d'une encre dite de consigne se traduit par les caractéristiques vibratoires de consigne. L'encre de consigne est une encre destinée à une imprimante ou un type d'imprimantes déterminés. 4 La caractéristique de consigne peut être préétablie lors de la fabrication de la microbalance et lors de son équipement avec les polymères imprimés. Elle peut aussi être mesurée et mise en mémoire comme caractéristique de consigne en mettant la microbalance en contact avec une encre de consigne comprenant le composé cible. Le choix du ou des composés cibles n'est a priori pas très critique. La seule contrainte est la possibilité de réaliser des polymères imprimés à partir du composé. En revanche la présence d'un composé cible particulier dans un encre risque d'être facilement détectée et reproduite par un contrefacteur de l'encre. Afin de rendre le composé cible non détectable il est souhaitable de retenir un composé dont la présence dans une encre est usuelle. La compatibilité avec la microbalance ne résulte alors que de la concentration du composé. En effet, et comme indiqué précédemment, le dispositif de l'invention n'est pas seulement sensible à la simple présence d'un composé mais surtout à sa présence à une concentration donnée, qui est la concentration de consigne. La simple analyse d'une encre ne permet alors pas de déterminer quel composant usuel est utilisé comme composé cible. Ainsi, le composé cible est de préférence un composé ayant accessoirement une propriété biocide et ou tensioactive. De tels composés sont en effet usuels dans 20 les encres d'imprimante. On peut choisir un composé aromatique tensioactif ou un composé biocide tel que les isothiazolones, tel que les Kathons, ou un autre biocide aromatique, par exemple. Il n'est pas nécessaire que l'ensemble du composé soit imprimable. Il suffit 25 en effet qu'une partie le soit. Les agents tensioactifs retenus peuvent être ioniques ou non ioniques, avec une tête hydrophile imprimable, tel qu'un sucre ou un composé aromatique, substitué ou non, tel que le benzyle, ou un sel d'ammonium. Selon un perfectionnement, rendant encore plus difficile la détection de molécules cibles, les polymères imprimés peuvent être choisis pour être 30 sélectivement compatibles avec une pluralité de composés cibles, et en particulier deux composés cibles distincts. Ceci peut être réalisé très simplement en greffant sur la microbalance deux ou plusieurs types de polymères imprimés, respectivement compatibles avec les composés cibles. Dans ce cas, il faut que l'encre respecte une concentration de consigne pour chacun des composés cibles. En effet, la masse de a microbalance et 5 le fait qu'elle présente une caractéristique vibratoire déterminée dépend alors non seulement de la présence des molécules cibles, mais aussi de leurs concentrations et de leurs proportions respectives. L'invention peut être mise en oeuvre pour des imprimantes du type drop on demand (encre à la demande), mais peut aussi avantageusement trouver une utilisation dans des imprimantes à jet continu. Dans ces imprimantes un jet continu de gouttes d'encre est infléchi pour atteindre ou non un support d'impression. L'encre qui n'est pas utilisée pour l'impression est recueillie et réutilisée. Toutefois, l'encre réutilisée, subit sur son trajet des altérations susceptibles d'en modifier les caractéristiques. Les altérations de l'encre résultent essentiellement d'un processus d'oxydation des gouttes d'encre au contact de l'air. L'oxydation peut éventuellement modifier la coloration de l'encre. Son effet principal est toutefois la destruction des composés biocides de l'encre. L'encre dépourvue de biocides devient sensible à la prolifération bactérienne qui généralement en modifie la fluidité. Pour contrôler la qualité d'une encre recyclée, le procédé de l'invention utilise de préférence une microbalance dont tout ou partie des polymères imprimés sont compatibles avec au moins une partie oxydable d'un ou de plusieurs composés cibles. Ainsi, au fur et à mesure que l'encre est mise en contact de l'air, les composés cibles oxydables, ou, pour le moins, leur partie oxydable s'oxyde. Ceci a pour effet d'annuler la compatibilité de ces composés cibles avec les polymères imprimés et d'interdire leur reconnaissance. Il en résulte une modification de la masse de la microbalance, qui diminue, partant une déviation de son comportement vibratoire. 6 L'avertissement émis peut dans ce cas être une invitation à régénérer ou à remplacer l'encre de l'imprimante. Les composés cibles oxydables sont, par exemple, des isothiazolones ou des sels d'ammonium, mentionnés précédemment. L'invention concerne également un dispositif de contrôle d'encre correspondant au procédé mentionné précédemment. Le dispositif comprend une microbalance à polymères imprimés, un comparateur pour comparer une caractéristique vibratoire de la microbalance à une caractéristique de consigne et un dispositif avertisseur piloté par le comparateur. En cas de divergence entre la caractéristique vibratoire de la balance et de la caractéristique de consigne, le dispositif avertisseur est actionné. Le dispositif avertisseur peut comporter un signal sonore et/ou visible. Il s'agit par exemple de l'affichage sur un écran d'un message indiquant que l'encre utilisée risque de compromettre une impression optimale. Le message peut aussi indiquer qu'une garantie de l'imprimante serait annulée si l'encre présente dans le réservoir était utilisée de manière prolongée. Accessoirement, la détection d'une modification de l'état de consigne de la microbalance, c'est à dire la modification de sa caractéristique vibratoire, peut, outre l'émission du message d'avertissement, être utilisée pour inhiber certaines fonctions de l'imprimante. Par exemple, le comparateur, peut en cas de caractéristique vibratoire anormal inhiber l'impression en couleurs ou interrompre l'alimentation en encre de la tête d'impression de manière à la préserver d'une détérioration. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en référence à la figure unique du dessin annexé qui illustre une mise ne oeuvre particulière de l'invention dans une imprimante à jet d'encre. Cette description est donnée à titre purement illustratif et non limitatif. Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention La figure unique représente très schématiquement une imprimante 1 avec une microbalance 10 conforme à l'invention. La microbalance comprend un vibrateur piézo-électrique 12 et un module de mesure 14 destiné à alimenter le vibrateur et à produire un signal de mesure représentatif d'une caractéristique du 7 vibrateur. Le vibrateur 12 comprend pour l'essentiel un cristal 16, tel qu'un cristal de quartz dont les faces principales portent des électrodes 18, 19. Les électrodes sont, par exemple, des électrodes en platine ou en or. Le cristal peut être soumis à une oscillation, entretenue ou non , en appliquant aux électrodes le signal électrique de mesure. L'oscillation du cristal produit à son tour un signal électrique de sortie sur les électrodes. La fréquence d'oscillation, et de manière plus générale les caractéristiques de l'oscillation, déjà mentionnées, sont affectées par la masse du vibrateur et en l'occurrence par la masse de l'une de ses électrodes. Le signal électrique de sortie est utilisé pour produire le signal de mesure qui rend compte de la fréquence de résonance, d'un temps de montée ou d'un temps de relaxation, par exemple. Dans l'exemple illustré, l'une des électrodes 18 est recouverte d'une couche de polymères imprimés 20 greffés sur l'électrode. Les polymères imprimés sont réalisés sur des molécules cibles utilisées comme empreinte. Il sont donc compatibles avec ces molécules et ont tendance à s'apparier avec de telles molécules. De manière connue, la fabrication des polymères imprimés comprend la mise en contact de monomères avec des molécules cibles, et la polymérisation de ces monomères autour des molécules cibles. Toutefois une étape subséquente consistant à libérer les molécules cibles après la formation des polymères imprimés peut être éventuellement omise. En effet, lorsque la couche de polymères 20 est mise en contact avec une encre 22 contenant des molécules cibles 24, un certain nombre de molécules cibles s'apparient avec les polymères imprimés lorsque ceux-ci ne sont pas déjà appariés. A l'inverse si l'encre ne contient pas de molécules cibles, ou si leur concentration est faible, les polymères déjà appariés ont tendance à libérer les molécule cibles. La mise en contact de la couche de polymères imprimés avec une encre de consigne 22 ayant une concentration déterminée de molécules cibles a pour conséquence d'aboutir à un équilibre entre des phénomènes d'appariement et de libération de molécules cibles. Ceci confère alors à la couche de polymères et, 8 partant, au vibrateur, une masse de consigne et des caractéristiques vibratoires de consigne. Dans l'imprimante 1, la microbalance est en communication fluidique avec un réservoir d'encre 30. Le réservoir est, par exemple, une cartouche d'encre. La microbalance peut être dans une conduite 32 reliant le réservoir 30 et une tête d'impression par jet d'encre 34. Une conduite de retour d'encre non utilisée de la tête 34 et le réservoir 36 est indiquée en trait discontinu avec la référence 36. La microbalance peut aussi être située dans la conduite de retour, de manière à piloter le déversement de l'encre dans un réservoir de rejet d'effluent, non représenté, lorsque l'encre ne permet pas d'atteindre les caractéristiques de consigne. Le signal de mesure émanant du module 14 est acheminé à une entrée d'un comparateur 40. Le comparateur compare le signal de mesure à un signal de consigne ou à une valeur de consigne préétablie 42. Ceci revient à comparer les caractéristiques vibratoires de la microbalance à des caractéristiques vibratoires de consigne. La valeur de consigne peut être une valeur prédéterminée et correspondant à une encre de consigne contenant les molécules cibles à une concentration également déterminée. La valeur de consigne peut aussi être établie et enregistrée lorsque la microbalance se trouve en équilibre avec une encre de consigne et présente des caractéristiques vibratoire de consigne. Lorsque les caractéristiques vibratoires de la microbalance correspondent aux caractéristiques de consigne, à une plage d'erreur prédéterminée près, le comparateur reste inactif. En revanche lorsque les caractéristiques vibratoires s'écartent davantage des caractéristiques de consigne, le comparateur émet un signal déclenchant un avertisseur 44. L'avertisseur présente, par exemple un écran sur lequel un message d'avertissement est affiché. Plus sommairement l'avertisseur peut aussi se résumer à un voyant lumineux ou un bruiteur ad hoc. Accessoirement le signal d'avertissement du comparateur peut aussi provoquer le rejet de l'encre ou la mise hors service de tout ou partie de l'imprimante. Ceci est symbolisé, par l'ouverture ou la fermeture d'un coupe- circuit 46. 9 L'imprimante peut comporter plusieurs microbalances. Une microbalance peut être associée chaque canal d'encre d'une imprimante couleur. Chaque encre de couleur peut comporter un ou plusieurs composés cibles, identiques ou différents selon les couleurs. Ainsi plusieurs caractéristique de consigne différentes peuvent être utilisées pour une même encre ou pour des encres différentes de différentes couleurs. Documents cités 1) US 6 312 118 2) US 2004/015720910 REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle de qualité d'une encre comprenant : - la fourniture dans une imprimante (1) à jet d'encre d'une microbalance (10) à polymères imprimées, la microbalance présentant au contact d'une encre de consigne contenant au moins un composé cible compatible avec les polymères imprimés, une caractéristique vibratoire de consigne, - la mise en contact de la balance avec une encre (22) alimentant l'imprimante, - la mesure d'une caractéristique vibratoire de la microbalance et - l'émission d'un avertissement lorsque la caractéristique vibratoire diffère de la caractéristique de consigne. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape de mise en équilibre de la microbalance avec une encre de consigne, de mesure d'une caractéristique vibratoire et de mise en mémoire de cette caractéristique comme caractéristique de consigne. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le composé cible est choisi parmi des composés ayant une propriété biocide et/ou tensioactive. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les polymères imprimés sont sélectivement compatibles avec une pluralité de composés cibles distincts. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le composé cible est choisi 25 parmi un composé aromatique imprimable, un isothiazolone, et/ou un sel d' ammonium. 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la microbalance comprend des polymères imprimables compatibles avec au moins une partie oxydable 30 du composé cible.20 7. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre l'inhibition d'au moins une fonction de l'imprimante lorsque la caractéristique vibratoire diffère de la caractéristique de consigne. 8. Dispositif de contrôle d'encre comprenant une microbalance (10) à polymères imprimées, un comparateur (40) pour comparer une caractéristique vibratoire de la microbalance à une caractéristique de consigne (42) et un dispositif avertisseur (44) piloté par le comparateur. 9. Imprimante à jet d'encre comprenant un réservoir d'encre (30) et un dispositif de contrôle d'encre conforme à la revendication 8, en communication fluidique avec le réservoir d'encre. 10. Imprimante selon la revendication 9, dans lequel la microbalance (10) est en équilibre avec au moins un composé cible choisi parmi une composé aromatique imprimable, un isothiazolone, ou un sel d'ammonium.