CA1138024A

CA1138024A - Generateur de gouttelettes d'encre pour imprimante a jet d'encre

Info

Publication number: CA1138024A
Application number: CA000339922A
Authority: CA
Inventors: Gerard Royer
Original assignee: INTERNATIONALE POUR L'INFORMATIQUE CII-HONEYWELL BULL Cie
Current assignee: INTERNATIONALE POUR L'INFORMATIQUE CII-HONEYWELL BULL Cie
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1979-11-15
Publication date: 1982-12-21
Also published as: GB2044179A; US4290074A; JPS5591682A; FR2445229B1; IT7928405A0; GB2044179B; DE2952267A1; FR2445229A1; IT1127751B

Abstract

P R E C I S

L'invention se rapporte à un générateur de gouttelettes pour imprimante à jet d'encre, comprenant un amplificateur mécanique de vibrations présentant deux extrémités et établi pour, lorsqu'il est mis en vibration à sa première extrémité, provoquer à proximité de sa seconde extrémité la rupture en gouttelettes d'au moins un jet d'encre émis à cette seconde extrémité, et un dispositif de conversion électromécanique monté à ladite première extrémité pour, lorsqu'il est excité électrique-ment, communiquer un mouvement vibratoire audit amplifi-cateur, ce générateur étant caractérisé en ce qu'il comporte un bloc compensateur fixé audit dispositif de conversion électromécanique pour créer dans celui-ci une zone nodale de vibration, et un élément de fixation pour maintenir ce générateur dans l'imprimante, la partie de cet élément qui est en contact avec ce générateur étant situé dans cette zone nodale.

Description

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La présente invention se rapporte à un g~néra-teur de gouttelettes d'encre pour imprimante à jet d'encre.
Les imprimantes à jet d'encre qui ont été
réalisées jusqu'ici comprennent au moins un générateur de gouttelettes d'encre qui projette vers la surface du papier à imprimer une série de gouttelettes, celles-ci étant assujetties, grâce à des moyens de déflexion, suivre des trajectoires déterminées pour former sur le papier des ensembles de points constituant l'image de caractères ou de graphismes quelconques.
On connait des imprimantes de ce type dans lesquelles le générateur de gouttelettes est constitué, d'une part d'un amplificateur mécanique de vibrations formé d'une buse de petites dimensions, présentant une extrémité de grande section et une extrémité de petite section et percé d'un canal central s'étendant entre ces deux extrémités, ce canal recevant de l'encre sous pression à son orifice situé à l'extrémité de grande section de la buse et se terminant à l'autre extrémité de celle-ci par un orifice d'éjection d'encre tras petit, d'autre part d'un dispositif de conversion électroméca-nique qui, constitué généralement par un élément à
cristal piézoélectrique, est fixé contre l'extrémité de grande section de la buse et qui, lorsqu'il est excité
électriquement, communique à la buse un mouvement vibra-toire longitudinal, ce mouvement vibratoire provoquant la rupture en gouttelettes du jet d'encre sortant de cette buse. Ce dispositif de conversion électromécanique est fixé en outre, par sa face opposée à celle se trouvant en contact avec l'extrémité de grande section de la buse, à
un bloc-support lui-meme solidaire du bâti de la machine.
Un générateur de gouttelettes de ce genre a, notamment, été décrit et représente dans le brevet francais No.

2,204,149.
Avec un tel generateur de gouttelettes, il est ' '. :
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~.3~)24 cependant difficile d'éviter que les vibrations de la buse ne se répercutent en retour, d'une part sur le dis-positif de conversion électromécanique, d'autre part sur le bloc-support. Il en résulte alors que, non seulement les deux électrodes qui sont associées respectivement à
la buse et au dispositif de conversion électromécanique sont soumises à des vibrations capables de provoquer, à
la longue, la déconnexion des conducteurs électriques auxquels elles sont reliées, mais les vibrations qui, même de faible amplitude, sont transmises au bâti de la machine par l'intermédiaire du bloc-support risquent de perturber les mouvements vibratoires des générateurs de gouttelettes voisins. On pourrait empêcher la trans-mission de ces vibrations au bâti de la machine en inter-posant entre ce bâti et le bloc-support un él~ment amor-tisseur, tel qu'une plaquette de caoutchouc par exemple, mais cette solution aurait pour inconvénient d'engendrer dans le générateur des vibrations transversales entraî-nant des modifications de la direction du jet d'encre sortant de la buse.
La présente invention remédie à ces inconvé-nients et propose un générateur de gouttelettes d'encre qui permet, lors de son fonctionnement, de ne transmettre aucune vibration gênante au support sur lequel il est fixé. Ce générateur ne transmet en outre aucune vibra-tion gênante aux électrodes qui servent à exciter élec-triquement le dispositif de conversion électromécanique.
Un objet de l'invention concerne un générateur de gouttelettes pour imprimante à jet d'encre, comprenant un amplificateur mécanique de vibrations présentant deux extrémités et établi pour,lorsqu'il est mis en vibration à sa première extrémité,provoquer à proximité de sa seconde extrémité la rupture en gouttelettes d'au moins ; un jet d'encre émis à cette seconde extrémité, et un dis-positif de conversion électromécanique monté à ladite première extrémité pour, lorsqu'il est excité électrique-' ;' .
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cateur, ce génerateur etant caracterise en ce qu'il comprend en outre un bloc compensateur fixe audit dispo-sitif de conversion electromecanique pour creer dans celui-ci une zone nodale de vibration, et un élément de fixation pour maintenir ce génerateur dans l'imprimante, la partie de cet élément qui est en contact avec ce géné-rateur etant situee dans cette zone nodale.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaitront dans la description suivante, donnee à titre d'exemple non limitatif et, en se referant aux dessins annexés sur lesquels:
- la figure 1 represente une vue en coupe partielle d'un generateur de gouttelettes d'encre selon l'invention, - la figure 2 represente un diagramme montrant la varia-tion de l'amplitude des vibrations en differents points du generateur de gouttelettes represente sur la figure 1.
Le generateur de gouttelettes qui est repre-sente en coupe partielle sur la figure 1 comprend un amplificateur mecanique de vibrations 10 presentant deux extremites 12 et 13 dont l'une, 13 est pourvue d'un orifice d'ejection d'encre 14. Dans l'exemple decrit, cet amplificateur mecanique 10 a la forme d'un solide presentant un axe de symetrie longitudinal XX', ce solide etant limite, à ses extremites 12 et 13, par deux faces planes perpendiculaires à l'axe XX', l'aire de la face situee a l'extremite 12 etant superieure à celle de la face situee à l'extremite 13. Dans une forme de realisa-tion plus particulièrement avantageuse, ces deux faces sont circulaires, si bien que l'amplificateur mecanique 10 se presente finalement, dans ce cas, sous la forme d'un volume limite, d'une part par une surface de revolu-tion d'axe XX', d'autre part par deux faces circulaires : perpendiculaires à cet axe. Il y a lieu d'indiquer, par ailleurs, que, dans l'exemple decrit, le diamètre de l'amplificateur mecanique 10 decroît regulièrement z~

lorsqu'on part de son extremite 12 pour aller vers son extremite 13. Dans le cas plus particulier illustre par la figure 1, la decroissance progressive du diamètre est exponentielle. Il faut cependant signaler que cette forme particulière de l'amplificateur n'est pas exclusive de l'invention et que cet amplificateur pourrait egale-ment se presenter sous d'autres formes, par exemple sous la forme d'un tronc de cône d'axe XX'.
La figure 1 montre encore que l'amplificateur mécanique 10 est traversé, suivant son axe XX', par un canal central 11 qui débouche, à l'extrémité de petite section 13, dans l'orifice d'éjection d'encre 14. Ce canal 11 est raccordé, du côté de l'extrémité de grande section 12, à un tube d'amenée d'encre 15 qui, relie à un dispositif d'alimentation en encre (non represente), permet à l'encre delivree sous pression par ce dispositif d'arriver dans le canal 11 et de sortir par l'orifice 14 sous forme d'un jet d'encre.
Le génerateur de gouttelettes represente sur la figure 1 comporte egalement un dispositif de convertion électromécanique qui est fixé solidement contre l'extre-mité de grande section 12 de l'amplificateur 10, ce dis-positif de conversion électromécanique étant constitué, dans l'exemple décrit, par deux rondelles 16 et 17 de cristal piézoélectrique. Lorsque ce dispositif de con-version électromécanique est excité, d'une manière qui sera indiquée plus loin, des vibrations mécaniques longi-tudinales, c'est-à-dire orientées suivant l'axe XX' prennent naissance dans ce dispositif et sont appliquees à l'extremite de grande section 12 de l'amplificateur 10.
Du fait de la forme de l'amplificateur 10, ces vibrations longitudinales, au cours de leur propagation vers l'ex-~ tremite de petite section 13, augmentent d'amplitude, i~ l'amplitude de ces vibrations atteignant, à cette extre-mite 13, une valeur telle que le jet d'encre qui sort par l'orifice 14 se divise à proximite de cet orifice en une , ' , ' ~ ~ . : .
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Le generateur de gouttelettes montre sur la figure l comporte encore un bloc compensateur 18 qui est ; monte contre le dispositif de conversion electromecanique de telle sorte que ce dispositif de conversion se trouve intercale entre l'amplificateur 10 et le bloc compensa-teur 18. Dans l'exemple decrit, ce bloc compensateur 18 qui a une forme déduite par extrapolation de celle de l'amplificateur 10 est limité, à ses extrémités 19 et 20, par deux faces planes perpendiculaires à l'axe XX', l'aire de la face située à l'extrémité 19 étant supé-rieure à celle de la face située à l'extrémité 20. Ce bloc compensateur 18 est percé d'une ouverture 21 qui s'étend, suivant l'axe XX', entre les deux extrémités 19 et 20, afin de laisser le passage au tube d'amenée d'encre 15. Cette ouverture 21 possède des dimensions transversales supérieures à celles du tube 15, si bien que la portion de ce tube qui est située a l'aplomb du bloc compensateur ne vient jamais au contact de celui-ci.
Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1 le bloc compen-sateur 18 est muni d'un collet 22 sur sa face de petit diametre 20 et qui, passant au travers de l'ouverture centrale des rondelles piézoélectriques 16 et 17, est fixé solidement, par des moyens appropriés tels que vissage ou soudage, sur la partie du tube 15 située à
l'aplomb de ces rondelles. La longueur de ce collet 22 est inférieure à l'épaisseur totale des rondelles 16 et 17, si bien que, lors de l'assemblage des pièces consti-tutives du générateur de gouttelettes, les rondelles 16et 17 peuvent être maintenues convenablement serrées entre le bloc compensateur 18 et l'amplificateur 10.
La figure 1 montre encore que les rondelles piézoélectriques 16 et 17 enserrent entre elles un ele-ment de fixation 23 constitue, dans l'exemple decrit, par une plaque metallique circulaire mince, percee en son :. ' ' ~ ' , 1~ 3~2~

centre d'une ouverture pour le passage du tube 15 et du collet 22 et fixée à sa peripherie au bâti 24 de la machine imprimante par l'intermediaire de boulons 25 et d'ecrous 26. Cette plaque 23 permet ainsi au generateur de gouttelettes d'être maintenu dans la machine. Dans l'exemple illustre sur la figure l, le maintien du gene-rateur dans cette machine est egalement assure par un second element de fixation constitué par un montant 27 qui, comme le montre la figure l, est fixée, d'une part au bâti 24 au moyen de vis d'assemblage dont l'une 28 est représentee sur la figure l, d'autre part en un point du tube 15 qui sera defini plus loin. Il faut cependant signaler que ce second element 27 n'est pas indispensable au maintien du generateur dans la machine, la plaque 23 etant suffisante pour assurer ce maintien. Il faut encore signaler que l'amplificateur mecanique 10, le bloc compensateur 18, le tube d'amenee d'encre 15 et le montant 27 sont realisés en une matiere conductrice de l'~lectricité telle que, par exemple, le bronze ou l'acier inoxydable. Toutefois, l'ensemble constitue par ces quatre eléments, assemblés de la manière qui vient d'être décrite, est isolé électriquement de la plaque métallique 23. Dans l'exemple décrit, cet isolement est obtenu, d'une part au moyen d'une bague isolante 29 qui, montée sur le collet 22, empêche la plaque metallique 23 de venir au contact de ce collet, d'autre part au moyen d'une semelle isolante 30 interposee entre le montant 27 et le bâti 24 de la machine, des joints isolants 31 etant prévus a chacune des vis d'assemblage 28 pour éviter que ces vis n'établissent un contact electrique indesirable entre le montant 27 et le bâti 24. On peut encore remar-quer sur la figure 1, que le montant 27 est pourvu d'une cosse 32 qui est reliée à l'une des bornes d'une source d'excitation electrique 33, et que la plaque metallique 23 est connectee a une cosse 34 qui est reliee a l'autre borne de cette source 33. Dans ces conditions, la source .
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33 qui est constituee par un generateur de tension varia-ble de type connu, applique entre les deux faces de chacune des rondelles piezoelectriques 16 et 17 une tension variable qui provoque la dilatation et la con-traction des rondelles suivant une direction parallèle a l'axe XX'. Par suite, les rondelles vibrent et trans-mettent leurs vibrations, d'une part a l'extremite 12 de l'amplificateur 10, d'autre part a l'extrémite 20 du bloc compensateur 18. La longueur LA de l'amplificateur 10 et celle LB du bloc compensateur sont etablies, en fonction de la cadence désirée de formation des goutellettes et de la nature des matériaux constituant cet amplificateur et ce bloc compensateur, de maniere à créer une onde sta-tionnaire dont le noeud de vibrations se trouve sur l'axe PP' (Point Nodal) et les ventres aux deux extrémites du generateur. Les maximums des amplitudes de vibrations prennent du fait de la forme geometrique et de la nature des materiaux une valeur maximale à l'extremité 13 de l'amplificateur qui est superieure à celle de l'extrémité
19 du bloc compensateur.
Sur la figure 2, on a représenté les variations de l'amplitude de ces vibrations lorsqu'on se deplace, a l'intérieur de l'amplificateur et du bloc compensateur, suivant une direction parallèle à l'axe XX', les varia-tions de l'amplitude à l'interieur de l'amplificateur étant représentees par une courbe 40 indiquee en tirets et celles de l'amplitude à l'interieur du bloc compensa-teur etant représentées par une courbe 41 indiquée en pointillé. Sur la figure 2 on a egalement represente par une courbe 42 en traits pleins les variations de l'ampli-tude des vibrations le long du tube d'amenée d'encre 15.
On voit qu'il existe, dans le tube 15, au moins un point 0 où l'amplitude des vibrations est nulle, ce point 0 se trouvant dans le plan median PP' qui passe entre les faces en regards des rondelles 16 et 17. Il en resulte que la zone comprise entre ces deux faces, c'est-à-dire - .
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(1i24 celle dans laquelle se trouve la partie de la plaque mince 23 qui est serrée entre ces deux rondelles, est une zone nodale, de sorte que les vibrations auxquelles est soumis le générateur ne peuvent être transmises au bâti 24 de la machine.
La figure 2 montre encore qu'il existe, dans le tube 15, d'autres points nodaux, tels que M et N, la longueur de ce tube étant établie de manière que l'un au - moins de ces points existe. Dans l'exemple illustré par ia figure 1, le point où le montant 27 est fixé sur le tube 15 est situé à une distance D du plan médian PP', cette distance D étant telle que, comme le montre la figure 2, ce point de fixation correspond au point nodal N. Bien que l'amplitude maximum des vibrations qui se propagent le long du tube 15 soit relativement faible, ainsi qu'on peut le voir sur la figure 2, cette disposi-tion permet au montant 27 de n'être jamais soumis à un mouvement vibratoire perturbant. Il en résulte que les conducteurs électriques reliant les bornes de la source 33 aux cosses 32 et 34 ne sont pas soumis a des vibra-tions et qu'ils ne risquent donc pas de se déconnecter.
En outre, dans le cas où la machine imprimante comporte plusieurs générateurs de gouttelettes montés les uns à
côté des autres, chaque générateur ne risque pas d'engen-drer, lors de son fonctionnement, de vibrations capables de perturber le fonctionnement des générateurs voisins.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple de réalisation décrit et illustré.
Au contraire, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leur combinaisons, si celles-ci sont exécutées dans l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.

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Claims

Les réalisations de l'invention au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Générateur de gouttelettes pour imprimante à jet d'encre, comprenant un amplificateur mécanique de vibrations présentant deux extrémités et établi pour, lorsqu'il est mis en vibration à sa première extrémité, provoquer à proximité de sa seconde extrémité la rupture en gouttelettes d'au moins un jet d'encre émis à cette seconde extrémité, et un dispositif de conversion élec-tromécanique monté à ladite première extrémité pour, lorsqu'il est excité électriquement, communiquer un mou-vement vibratoire audit amplificateur, ce générateur étant caractérisé en ce qu'il comporte un bloc compensa-teur fixé audit dispositif de conversion électromécanique pour créer dans celui-ci une zone nodale de vibration, et un élément de fixation pour maintenir ce générateur dans l'imprimante, la partie de cet élément qui est en contact avec ce générateur étant situé dans cette zone nodale.

2. Générateur de gouttelettes selon la reven-dication 1, caractérisé en ce que l'élément de fixation est réalisé en une matière conductrice de l'électricité
et est connecté à l'une des bornes d'une source d'excita-tion électrique.

3. Générateur de gouttelettes selon la reven-dication 2, caractérisé en ce que, l'amplificateur étant pourvu d'un canal s'étendant entre ses deux extrémités, il comporte en outre un tube d'amenée d'encre se raccor-dant à ce canal du côté de la première extrémité de l'amplificateur, le bloc compensateur étant muni d'une ouverture pour le passage dudit tube, les dimensions transversales de cette ouverture étant supérieures à
celles du tube, de telle sorte que le bloc compensateur ne vient jamais en contact avec les parties du tube qui sont situées en dehors de ladite zone nodale.

4. Générateur de gouttelettes selon la reven-dication 3, caractérisé en ce qu'il présente un axe de symétrie longitudinal et en ce que l'amplificateur méca-nique et le bloc compensateur ont chacun la forme d'un solide limité par deux faces planes perpendiculaires audit axe et par une surface de révolution autour de cet axe.

5. Générateur de gouttelettes selon la reven-dication 4, caractérisé en ce que, la longueur du tube d'amenée d'encre étant établie de manière que ce tube présente au moins un point nodal situé en dehors de la zone nodale du dispositif de conversion électromécanique, il comporte en outre un second élément de fixation soli-daire dudit tube en ce point nodal pour lui permettre d'être maintenu dans l'imprimante.

6. Générateur de gouttelettes selon la reven-dication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens isolants disposés pour permettre aux deux éléments de fixation d'être isolés électriquement l'un par rapport à l'autre.

7. Générateur de gouttelettes selon la reven-dication 6, caractérisé en ce que, le premier élément de fixation étant réalisé en une matière conductrice de l'électricité et étant connecté à l'une des bornes d'une source d'excitation électrique, le second élément de fixation, le tube d'amenée d'encre, l'amplificateur méca-nique et le bloc compensateur sont également réalisés en une matière conductrice de l'électricité, ce second élément de fixation étant connecté à l'autre borne de ladite source d'excitation.