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Appareil pour la formation de gouttes d'encre.
. La présente invention se rapporte à un appareil pour reproduire une information représentée par des signaux vidéo en utilisant des gouttes d'encre déposées sur un support d'écriture et plus particulièrement à des perfectionnements apportés à cet ' appareil.
. Dans un appareil connu permettant d'obtenir un enre- gistrement sur un support d'écriture de 1'information représentée par des signaux vidéo, on forme un courant de gouttes d'encre, on dirige ces gouttes d'encre vers un support d'écriture puis on défléchit ces gouttes d'encre en utilisant des signaux vidéo de façon que lorsque les gouttes d'encre atteignent le .support d'écriture, elles représentent l'information contenue
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dans les signaux vidéo. L'appareil utilisé pour produire des gouttes d'encre comprend un réservoir d'encre dans lequel . l'encre se trouve sous pression. Le réservoir d'encre alimente un tuyau relié à un ajutage. Un transducteur électromécanique est utilisé pour faire vibrer l'ajutage à une fréquence élevée appro- priée.
L'encre est éjectée de l'ajutage en un courant qui se di- vise immédiatement après en gouttes individuelles.
Parce que ces gouttes doivent être chargées et par conséquent défléchies par des signaux électriques, il est dési-
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Table que leurs dimensions soient aussi uniformesque possible. Il est également souhaitable que ces gouttas soient très rapprochées puisque la résolution susceptible d'êtreobtenue est d'autant meil- leure que les gouttes sont plus voisines. D'autre part, il est schuaitble que les gouttes soient petites pour que l'amplitude des signaux requis pour défléchir les gouttes ne soit pas exces- sive.
Un certain nombre de constructions différentes ont été proposées pour former des gouttes d'encre, par exemple, un tube en verr6 'tiré qu'un transducteur extérieur fait vibrer ou un tube métallique que fait vibrer une forme ou l'autre de transduc- teur extérieur ou un tube métallique à effet de magnétostriction qui vibre par cet effet. Un des problèmes avec ces types connus de transducteurs est que la gamme des fréquences dans laquelle ils peuvent être utilisés est limitée. En outre, la force motrice nécessaire pour entrainer ou pour faire vibrer le transducteur est importante. On doit donc utiliser une source de courant à haute fréquence plus coûteuse que celle que réclame la présente inven- tion.
D'autre part, il se produit une électrolyse des pièces mé- talliques par suite de l'application d'un potentiel entre l'encre et le tube métallique ce qui détériore assez rapidement le métal.
Un but de l'invention est de procurer une construction nouvelle et peu coûteuse d'un appareil pour former un courant de gouttes d'encre.
Un autre but de l'invention est de procurer @
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un appareil forment les gouttes d'encre dans lequel , les effets d'électrolyse sont réduits au minimum.
Un autre but encore de l'invention est de procurer un appareil formant des gouttes d'encre qui puisse fonctionner dans une gamme de fréquences relativement large.
Un autre but encore de l'invention est de fournir un appareil nouveau formant des gouttes d'encre n'exigeant qu'une force motrice très réduite.
Ces buts et d'autres de l'invention peuvent être atteints lorsque l'appareil à gouttes d'encre utilise un cristal piézo-électrique percé d'un trou. Un tube métallique est intro- duit dans le trou et soudé au cristal piézo-électrique pour former un joint étanche permanent. Le crist.: et le tube ont une extrémité commune et le tube dépasse de l'autre extrémité du cristal. Un joint à orifice est attaché à l'extrémité commune du tube et du cristal. Ce joint à orifice est simplement un joint métallique percé d'une très petite ouverture par laquelle passe l'encre sous pression. L'énergie électrique motrice est appliquée à un contact à la surface extérieure du tube métallique et à un contact à la surface extérieure du cristal piézo-électri- que.
Le tube applique le potentiel à la surface intérieure du cristal piézo-électrique. L'ensemble est alors hermétiquement fermé.
Les caractéristiques nouvelles importantes de l'in- vention sont énoncées particulièrement dans les revendications.
L'invention elle-même, son organisation et son mode d'applica- tion ainsi que d'autres buts et avantages seront bien compris en se reportant à la description faite ci-après avec référence au dessin annexé dans 'lequel
Fig. l est une vue schématique d'un appareil d'en- registrewent à gouttes d'encre suivant l'état connu de la techni-. que; et
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Fig. 2 illustre un appareil de formation de gouttes d'encre suivait l'invention.
A la Fig. 1 l'appareil comprend un réservoir à encre
10, contenant de l'encre sous pression. Le tube 12 est relié au réservoir à encre 10 et se termine par un ajutage 14. Un trans- ducteur électromécanique 16 fait vibrer le tube et l'ajutage suivant le signal de la source d'oscillations 18. La source d'os- cillations peut être un oscillateur ayant une fréquence qui peut,' varier de 5 kc à 85 kc.
Le transducteur électromécanique 16 vibre pratiquement à la fréquence de la source d'oscillations et fait vibrer le tube et l'ajutage de façon que le courant d'encre 20 se divise en gouttes d'encre 22. Une source de signal vidéo 24 synchronisée par la source d'oscillations est montée entre l'ajutage et l'anneau de charge 26. Par conséquent, chacune des gouttes d'en- cre qui doit avoir pratiquement la même masse,reçoit une charge dont l'amplitude est déterminée par l'amplitude du signal vidéo appliqué par la source 24 et l'anneau de charge 26.
Les'gouttes d'encre chargées/après avoir passé à travers l'anneau de charge, passent dans un champ électrique statique éta- bli entre deux plaques 30, 32 reliées à une source de potentiel de champ 34. Par suite de l'action entre ,le champ et la charge sur chaque goutte, les gouttes sont défléchies de leur trajet axial entre les plaques suivant la charge qu'elles portent. Elles tom- bent finalement sur un support d'écriture 36 qui se déplace de- vant les plaques, en formant une marque d'encre sur le support d'écriture qui représente l'information continue dans les signaux vidéc.
On notera de cette description rapide du procédé connu que l'éoartement des gouttes doit être uniforme, que la dimension des gouttes doit être réduite et que l'écartement entre les gout- tes doit être rédut.
La Fig. 2 représente un agencement suivant l'invention pour un appareil de formation de gouttes. La Fig. 2 est une coupe
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transversale d'une forme de l'invention. Elle comprend un cristal piézo-électrique 10 percé d'un trou dans lequel est introduituntube métallique 12. L'extrémité du tube métallique et celledu cristal piézo-électrique coïncident. Le tube et le cristal piézo-électri- que sont soudés ensemble pour former un joint étanche perma- nent. Les extrémités coïncidentes du cristal et du tube sont re- couvertes d'une rondelle 14 appelée joint à orifice. Ce joint est percé d'une ouverture 16 par laquelle sort l'encre sous pression.
La source d'oscillations 18 est montée entre la partie extérieure du tube métallique 12 et la partie extérieure du cristal piézo-électrique 10. L'extrémité du tube qui n 'est pas recouverte par le joint à orifice est attachée à un tube flexible 48 relié au réservoir à encre 10. L'ensemble peut être alors hermétiquement fermé.
Le cristal piézo-électrique excite suffisamment l ; tube pour diviser le courant régulier de liquide ( encre) émis par l'orifice en gouttelettes séparées à une large gamme de fré- quences inférieures à la fréquence de résonance de l'appareil. Le joint hermétique protège l'appareil de l'électrolyse.
On a trouvé qu'une très petite quantité d'énergie suffit pour faire fonctionner l'appareil. L'appareil peut être ren- du très petit et peut être facilement reproduit en utilisant des pièces usinées. Sa construction est telle que l'étan- chéité le protège de l'électrolyse et des c o n d i - tions atmosphériques. L'appareil a encore l'avantage de per- mettre des fréquences plus élevées de formation de gouttes grâce à la gamme de fréquences rendues possibles par l'introduction directe du tube dans le cristal moteur. L'écartement des gouttes est réduit à deux diamètres de goutte ce qui améliore le résul- tat de l'impression.
Finalement, on a trouvé en examinant le fonc- tionnement d'une forme de l'invention que l'appareil permet d'ob- tenir des gouttes beaucoup plus petites qu'on ne le croyait pos- sible avec la dimension relativement importante de l'orifice du
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joint. Par conséquent, l'orifice du joint peut être rendu plus grand que nécessaire ce qui réduit la nécessité d'exercer une pression importante et le risque de colmatage de l'orifice.
. L'invention procure donc un appareil nouveau et utile pour la formation de gouttes d'encre.
REVENDICATIONS.
1.- Appareil pour la formation de gouttes d'encre comprenant un transducteur électromécanique percé d'une ouverture, un tube métallique creux placé dans cette ouverture et dépassant de celle -ci i une des extrémités du tube métallique et du trans- ducteur coïncidant, un dispositif attachant le tube et le transducteur l'un à l'autre, un joint percé d'une ,ouverture, un dispositif attachant ce joint aux extrémités correspondantes du tube métallique et du transducteur et un dispositif pour appli- quer une excitation entre la surface intérieure et la surface , extérieure du transducteur électromécanique.
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Apparatus for the formation of ink drops.
. The present invention relates to an apparatus for reproducing information represented by video signals using drops of ink deposited on a writing medium and more particularly to improvements made to this apparatus.
. In a known apparatus for obtaining a recording on a writing medium of the information represented by video signals, a stream of ink drops is formed, these ink drops are directed towards a storage medium. writing and then deflecting these ink drops using video signals so that when the ink drops reach the writing medium, they represent the information contained
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in video signals. The apparatus used to produce ink drops comprises an ink tank in which. the ink is under pressure. The ink tank supplies a pipe connected to a nozzle. An electromechanical transducer is used to vibrate the nozzle at a suitable high frequency.
The ink is ejected from the nozzle in a stream which immediately divides into individual drops.
Because these drops must be charged and therefore deflected by electrical signals, it is desired
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Table that their dimensions are as uniform as possible. It is also desirable for these drops to be very close together since the resolution likely to be obtained is all the better as the drops are closer. On the other hand, it is desirable that the drops are small so that the amplitude of the signals required to deflect the drops is not excessive.
A number of different constructions have been proposed for forming ink drops, for example, a pulled glass tube which an external transducer vibrates or a metal tube which vibrates some form of transducer. exterior or a metal tube with magnetostriction effect which vibrates by this effect. One of the problems with these known types of transducers is that the range of frequencies in which they can be used is limited. Additionally, the motive force required to drive or vibrate the transducer is large. A more expensive high frequency current source than that claimed by the present invention must therefore be used.
On the other hand, electrolysis of the metal parts occurs as a result of the application of a potential between the ink and the metal tube, which deteriorates the metal fairly quickly.
An object of the invention is to provide a new and inexpensive construction of an apparatus for forming a stream of ink drops.
Another object of the invention is to provide @
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an apparatus form the ink drops in which, the electrolysis effects are minimized.
Yet another object of the invention is to provide an ink drop forming apparatus which can operate in a relatively wide frequency range.
Yet another object of the invention is to provide a new device forming ink drops requiring only a very small driving force.
These and other objects of the invention can be achieved when the ink drop apparatus uses a piezoelectric crystal pierced with a hole. A metal tube is inserted into the hole and soldered to the piezoelectric crystal to form a permanent tight seal. The crystal: and the tube have a common end and the tube protrudes from the other end of the crystal. An orifice seal is attached to the common end of the tube and crystal. This orifice seal is simply a metal seal with a very small opening through which the ink passes under pressure. The motive electrical energy is applied to a contact at the outer surface of the metal tube and to a contact at the outer surface of the piezoelectric crystal.
The tube applies the potential to the inner surface of the piezoelectric crystal. The assembly is then hermetically sealed.
The important new features of the invention are particularly set out in the claims.
The invention itself, its organization and its mode of application as well as other objects and advantages will be well understood by reference to the description given hereinafter with reference to the accompanying drawing in which
Fig. 1 is a schematic view of an ink drop recording apparatus according to the known state of the art. than; and
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Fig. 2 illustrates an ink drop forming apparatus following the invention.
In Fig. 1 the device includes an ink tank
10, containing ink under pressure. The tube 12 is connected to the ink reservoir 10 and ends with a nozzle 14. An electromechanical transducer 16 vibrates the tube and the nozzle according to the signal from the source of oscillations 18. The source of oscillations can be an oscillator having a frequency which can vary from 5 kc to 85 kc.
The electromechanical transducer 16 vibrates substantially at the frequency of the oscillation source and vibrates the tube and nozzle so that the ink stream 20 splits into ink drops 22. A video signal source 24 synchronized by the source of oscillation is mounted between the nozzle and the charge ring 26. Therefore, each of the ink drops, which should have substantially the same mass, receives a charge whose amplitude is determined by the amplitude of the video signal applied by the source 24 and the load ring 26.
The charged ink drops, after passing through the charge ring, pass into a static electric field established between two plates 30, 32 connected to a source of field potential 34. As a result of the action. between the field and the charge on each drop, the drops are deflected from their axial path between the plates according to the charge they carry. They eventually fall onto a writing medium 36 which moves past the plates, forming an ink mark on the writing medium which represents the continuous information in the video signals.
It will be appreciated from this brief description of the known process that the spacing of the drops should be uniform, the size of the drops should be reduced and the spacing between the drops should be reduced.
Fig. 2 shows an arrangement according to the invention for a drop forming apparatus. Fig. 2 is a cut
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transverse of one form of the invention. It comprises a piezoelectric crystal 10 pierced with a hole in which is introduced a metal tube 12. The end of the metal tube and the cell of the piezoelectric crystal coincide. The tube and the piezoelectric crystal are welded together to form a permanent seal. The coincident ends of the crystal and the tube are covered with a washer 14 called an orifice seal. This seal is pierced with an opening 16 through which the ink under pressure comes out.
The oscillation source 18 is mounted between the outer part of the metal tube 12 and the outer part of the piezoelectric crystal 10. The end of the tube which is not covered by the orifice seal is attached to a flexible tube 48. connected to the ink reservoir 10. The assembly can then be hermetically sealed.
The piezoelectric crystal sufficiently excites l; tube for dividing the steady stream of liquid (ink) emitted from the orifice into separate droplets at a wide range of frequencies below the resonant frequency of the device. The hermetic seal protects the device from electrolysis.
It has been found that a very small amount of energy is sufficient to operate the device. The apparatus can be made very small and can be easily reproduced using machined parts. Its construction is such that airtightness protects it from electrolysis and atmospheric changes. The apparatus also has the advantage of allowing higher drop formation frequencies by virtue of the range of frequencies made possible by the direct introduction of the tube into the motor crystal. The drop spacing is reduced to two drop diameters which improves the printing result.
Finally, it has been found by examining the operation of one form of the invention that the apparatus allows much smaller drops to be obtained than was thought possible with the relatively large dimension of the l. 'orifice
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attached. Therefore, the orifice of the seal can be made larger than necessary which reduces the need to exert a great deal of pressure and the risk of the orifice plugging.
. The invention therefore provides a new and useful apparatus for ink drop formation.
CLAIMS.
1.- Apparatus for the formation of ink drops comprising an electromechanical transducer pierced with an opening, a hollow metal tube placed in this opening and protruding from it at one end of the metal tube and of the coinciding transducer, a device attaching the tube and the transducer to each other, a joint pierced with an opening, a device attaching this joint to the corresponding ends of the metal tube and the transducer and a device for applying an excitation between the inner surface and the outer, surface of the electromechanical transducer.