EP0795407B1 - Device for the stimulated ejection of material under pressure by means of a closable nozzle - Google Patents
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- EP0795407B1 EP0795407B1 EP97400545A EP97400545A EP0795407B1 EP 0795407 B1 EP0795407 B1 EP 0795407B1 EP 97400545 A EP97400545 A EP 97400545A EP 97400545 A EP97400545 A EP 97400545A EP 0795407 B1 EP0795407 B1 EP 0795407B1
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Description
La présente invention concerne un dispositif permettant l'émission d'un jet stimulé de matière sous pression par une buse obturable. Un tel dispositif est utilisable en particulier pour réaliser des têtes d'impression d'imprimante à jet d'encre.The present invention relates to a device allowing the emission of a stimulated jet of material under pressure by a closable nozzle. Such a device can be used in particular to make heads inkjet printer printing.
En effet, les imprimantes à jet d'encre, comme leur nom l'indique, génèrent des jets ou gouttes d'encre à l'aide de buses d'éjection. Le pilotage de la pression d'encre en amont de la buse permet de démarrer ou d'arrêter l'écoulement du fluide à travers l'orifice de la buse. La qualité des arrêts et démarrages dépend essentiellement de la durée des transitoires de pression pendant ces phases. Une transition franche des valeurs de pression permet d'obtenir une bonne directivité du jet au démarrage et évite la formation d'un dépôt d'encre en sortie de buse au moment de l'arrêt du jet.Indeed, inkjet printers, as their name suggests, generate jets or drops ink using ejection nozzles. Piloting the ink pressure upstream of the nozzle allows start or stop the flow of fluid through the nozzle opening. The quality of the stops and starts essentially depends on the duration of pressure transients during these phases. A free transition of pressure values allows obtain good directivity of the jet at start-up and prevents the formation of an ink deposit at the outlet nozzle when the jet is stopped.
Le passage du mode arrêt au mode impression pose quelques problèmes, à savoir :
- la répétitivité des phases transitoires qui est difficile à obtenir avec les moyens classiques de pilotage sur le circuit pression que constituent les électrovannes ;
- l'écoulement du fluide par la buse après l'arrêt perturbe la stabilisation rapide du jet : lorsque la température ambiante évolue, l'encre résidant entre la buse et l'électrovanne peut se dilater et provoquer un écoulement de fluide par la buse qui perturbera le redémarrage du jet ;
- l'utilisation d'encres à séchage rapide conduit au colmatage de la buse à la suite d'un arrêt prolongé.
- the repeatability of the transient phases which is difficult to obtain with conventional means of piloting on the pressure circuit constituted by the solenoid valves;
- the flow of fluid through the nozzle after stopping disrupts the rapid stabilization of the jet: when the ambient temperature changes, the ink residing between the nozzle and the solenoid valve may expand and cause a flow of fluid through the nozzle which will disturb restarting the jet;
- the use of quick-drying inks leads to clogging of the nozzle after prolonged stoppage.
Différentes solutions ont été proposées pour pallier ces défauts. Une de ces solutions consiste à obturer la buse entre deux phases de fonctionnement. Different solutions have been proposed for overcome these shortcomings. One of these solutions is to close off the nozzle between two operating phases.
On peut résumer les solutions proposées pour pallier les risques de colmatage des buses en mentionnant les documents suivants.We can summarize the solutions proposed for mitigate the risks of clogging of the nozzles by mentioning the following documents.
Le document EP-A-54 905 divulgue l'utilisation d'un moyen de fermeture électromagnétique de la buse d'émission de jet pour éviter que l'air ambiant n'y pénètre et s'applique au cas où l'encre d'impression est un fluide magnétique. On explique notamment comment les problèmes du circuit d'alimentation pour un fluide magnétique sont résolus.Document EP-A-54 905 discloses the use electromagnetic closure means of the nozzle jet emission to prevent ambient air penetrates and applies in case the printing ink is a magnetic fluid. We explain in particular how supply system problems for a fluid magnetic are resolved.
Le brevet US-A-4 199 767 décrit un moyen d'obturation de buse constitué par une plaque pouvant se déplacer devant la buse grâce à un champ magnétique. Une idée similaire est présentée dans IBM Technical Disclosure Bulletin, vol. 18, n° 12, Mai 1976. Dans les systèmes proposés, qui mettent en contact deux parties solides pour obturer un orifice, il est cependant nécessaire de prévoir des forces électromagnétiques suffisantes pour décoller les contacts à la suite d'un arrêt prolongé, un résidu d'encre aux alentours de ces contacts ayant pu sécher.US-A-4,199,767 describes a means nozzle closure consisting of a plate which can move in front of the nozzle thanks to a magnetic field. A similar idea is presented in IBM Technical Disclosure Bulletin, vol. 18, n ° 12, May 1976. In the proposed systems, which bring two solid parts to seal an orifice it is however necessary to provide forces electromagnetic sufficient to take off contacts following a prolonged shutdown, a residue ink around these contacts that may have dried.
Le document FR-A-2 540 044 décrit un dispositif selon le préambule de la revendication 1, dans lequel est prévu une solution d'obturation de buse à l'aide d'électrovannes équipées d'une partie souple montée sur la tige d'un élément de translation. Cette fonction est utilisée pour générer des gouttes à la fréquence des ouvertures et fermetures de la buse. Cette solution est reprise dans le document WO 91/00808 dans le cas d'une utilisation en technologie de jet continu dévié. Dans ce cas, l'élément de translation à commande électromagnétique vient en appui sur la buse par l'intermédiaire d'une partie souple et isole l'encre du milieu ambiant pendant les arrêts. Cette solution évite l'écoulement de l'encre et le séchage de celle-ci en sortie de buse. De plus, l'ouverture de la buse est réalisée lorsque la cavité d'encre se trouve en pression établie et permet ainsi un démarrage stable et rapide du jet. L'emprisonnement d'air dans la cavité au moment de l'arrêt est évité et on supprime le phénomène de pulvérisation air/encre au moment du démarrage du jet. Par contre, cette solution présente un inconvénient sérieux à cause de l'encombrement occasionné par le logement d'une part de l'actuateur de stimulation de jet et, d'autre part, de l'ensemble obturateur. La cavité en amont de la buse doit recevoir ces deux fonctions soit de façon coaxiale, soit selon deux axes distincts convergents vers la buse.Document FR-A-2 540 044 describes a device according to the preamble of claim 1, in which is planned a solution closing the nozzle using equipped solenoid valves a flexible part mounted on the rod of an element of translation. This function is used to generate drops at the frequency of openings and closings nozzle. This solution is included in the document WO 91/00808 in the case of use in technology deflected continuous jet. In this case, the element of electromagnetic drive supports on the nozzle via a flexible part and isolates the ink from the surrounding environment during stops. This solution prevents the ink from spilling and drying thereof at the outlet of the nozzle. Moreover, the nozzle is opened when the cavity ink is in established pressure and thus allows stable and rapid start-up of the jet. Imprisonment air in the cavity at the time of shutdown is avoided and we remove the air / ink spray phenomenon when starting the jet. However, this solution has a serious drawback because of the congestion caused by housing on the one hand of the jet stimulation actuator and, on the other hand, of the shutter assembly. The cavity upstream of the nozzle must receive these two functions either so coaxial, i.e. along two distinct converging axes towards the nozzle.
Pour remédier aux inconvénients que présentent ces dispositifs de l'art antérieur, il est proposé selon la présente invention la mise en place d'un obturateur de buse qui possède la particularité d'être associé à la fonction stimulation du dispositif. Le dispositif selon l'invention a l'avantage d'être compact. Il assure l'obturation correcte de la buse tout en garantissant des arrêts et démarrages de jets corrects et répétitifs. Un avantage supplémentaire réside dans le nombre réduit de pièces nécessaires à sa mise en oeuvre.To overcome the disadvantages of these prior art devices it is proposed according to the present invention the establishment of a nozzle shutter which has the distinction of being associated with the stimulation function of the device. The device according to the invention has the advantage of being compact. It ensures the correct sealing of the nozzle while guaranteeing jet stops and starts correct and repetitive. An additional advantage lies in the reduced number of parts required to its implementation.
L'invention a donc pour objet un dispositif permettant l'émission de matière sous forme d'un jet par l'intermédiaire d'une buse comportant au moins un orifice d'émission, la buse pouvant communiquer avec une cavité du dispositif par où transite ladite matière et où elle est mise en pression pour permettre la formation dudit jet sous l'effet de moyens de commande, des moyens de stimulation étant situés à proximité de la buse pour fractionner le jet en une succession d'éléments, des moyens d'obturation de la buse en l'absence d'émission d'un jet de matière étant prévus, caractérisé en ce que les moyens d'obturation sont constitués par un organe déformable, placé entre les moyens de stimulation et la buse et solidaire des moyens de stimulation, l'organe déformable étant conçu pour réagir mécaniquement en fonction de la pression à laquelle est soumise ladite matière pour posséder le fonctionnement bistable suivant :
- être dans une position d'obturation de la buse lorsque les moyens de commande n'autorisent pas l'émission d'un jet de matière,
- être dans une position de libération de la buse lorsque les moyens de commande autorisent l'émission d'un jet de matière.
- be in a closed position of the nozzle when the control means do not allow the emission of a jet of material,
- be in a position for releasing the nozzle when the control means authorize the emission of a jet of material.
Dans le cas où l'émission d'un jet est commandée par la pression existant dans la cavité, l'organe déformable comprend une partie se trouvant entre les moyens de stimulation et la buse, cette partie étant reliée à un soufflet autorisant un déplacement relatif de ladite partie par rapport à la buse, le soufflet, soumis sur l'une de ses faces à la pression de la matière dans la cavité, possédant des caractéristiques mécaniques telles que pour une pression de la matière n'autorisant pas l'émission d'un jet ladite partie de l'organe déformable obture la buse, et que pour une pression de la matière autorisant l'émission d'un jet ladite partie de l'organe déformable est écartée de la buse.In the event that the emission of a jet is controlled by the pressure existing in the cavity, the deformable member comprises a part lying between the stimulation means and the nozzle, this part being connected to a bellows allowing movement relative of said part with respect to the nozzle, the bellows, subjected on one of its faces to pressure matter in the cavity, having mechanical characteristics such as for pressure material that does not allow the emission of a jet said part of the deformable member closes off the nozzle, and that for a pressure of the material allowing the emission of a jet said part of the deformable member is moved away from the nozzle.
Les moyens de stimulation peuvent comporter un corps allongé, le soufflet entourant le corps allongé et étant fixé de manière étanche à ce corps allongé de façon que l'espace compris entre le corps allongé, le soufflet et la partie de l'organe déformable renferme un gaz. Ce gaz peut simplement être de l'air.The stimulation means may include an elongated body, the bellows surrounding the elongated body and being tightly attached to this elongated body so that the space between the elongated body, the bellows and the part of the deformable member contains a gas. This gas can simply be air.
Avantageusement, lorsque l'émission d'un jet n'est pas autorisée, ladite partie de l'organe déformable est plaquée sur la buse, des moyens d'étanchéité étant prévus entre ladite partie et la buse. Advantageously, when the emission of a jet is not allowed, said part of the body deformable is pressed onto the nozzle, means sealing being provided between said part and the nozzle.
Les moyens de commande peuvent, selon une autre variante, comprendre un actionneur agissant sur l'organe déformable pour obturer ou libérer la buse. Cet actionneur peut également servir de moyens de stimulation du jet.The control means can, according to a other variant, include an actuator acting on the deformable member for closing or releasing the nozzle. This actuator can also serve as means of jet stimulation.
L'actionneur peut avantageusement être un élément piézo-électrique ou électromagnétique comprenant des moyens pour recevoir une tension électrique continue afin de forcer l'organe déformable à libérer la buse et une tension alternative permettant de stimuler le jet.The actuator can advantageously be an element piezoelectric or electromagnetic comprising means for receiving a DC voltage so to force the deformable member to release the nozzle and a alternating voltage to stimulate the jet.
Selon un mode de réalisation préféré de cette variante, la buse peut être contenue dans une plaque à buse, l'organe déformable peut être une membrane maintenue dans le dispositif par sa périphérie, la plaque à buse, la membrane et l'actionneur formant une succession d'éléments empilés et centrés sur la buse, la plaque à buse possédant l'une de ces faces principales en contact avec un conduit d'amenée de ladite matière et l'autre de ses faces principales adjacente à la membrane, une communication étant prévue entre les deux faces principales de la plaque à buse pour le passage de ladite matière.According to a preferred embodiment of this variant, the nozzle can be contained in a plate with nozzle, the deformable member can be a membrane held in the device by its periphery, the nozzle plate, diaphragm and actuator forming a succession of elements stacked and centered on the nozzle, the nozzle plate having one of these faces main in contact with a supply duct said material and the other of its main faces adjacent to the membrane, communication being provided between the two main faces of the nozzle plate for the passage of said material.
L'invention va être maintenant décrite en prenant pour exemple d'application une tête d'impression d'imprimante à jet d'encre bien qu'elle puisse s'appliquer à l'émission d'un jet stimulé d'une autre matière. L'invention sera mieux comprise au moyen des dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 représente, en vue éclatée, un dispositif de stimulation ou de modulation pour tête d'impression à jet d'encre selon l'art connu,
- la figure 2 représente, vu en coupe longitudinale, le canon du dispositif de modulation équipé de son résonateur et où est mise en oeuvre la présente invention,
- la figure 3 représente un élément d'une autre variante de dispositif de modulation mettant en oeuvre la présente invention.
- FIG. 1 represents, in exploded view, a stimulation or modulation device for an ink jet print head according to the known art,
- FIG. 2 represents, seen in longitudinal section, the barrel of the modulation device equipped with its resonator and where the present invention is implemented,
- FIG. 3 represents an element of another variant of a modulation device implementing the present invention.
La solution proposée par l'invention va maintenant être appliquée au dispositif de modulation divulgué par le document FR-A-2 653 063. Ce dispositif est représenté en vue éclatée à la figure 1, les éléments représentés à la partie droite de la figure se situant normalement dans le prolongement de la partie gauche supérieure.The solution proposed by the invention will now be applied to the modulation device disclosed by document FR-A-2 653 063. This device is shown in exploded view in Figure 1, the elements shown on the right side of the figure normally located in the extension of the part upper left.
Le dispositif comporte un support 1 qui est
destiné à être fixé sur la structure mécanique de la
tête d'impression (voir la figure 1 du document
FR-A-2 653 063). Le support 1 possède une partie
tubulaire 4 d'axe confondu avec l'axe du jet d'encre.
Dans cette partie tubulaire 4 vient se loger le corps
2 du canon 3 qui est une pièce de forme générale
cylindrique, d'axe de révolution confondu avec l'axe
de la partie tubulaire 4. Le canon 3 est percé de part
en part d'un trou axial 8.The device comprises a support 1 which is
intended to be fixed on the mechanical structure of the
print head (see Figure 1 of the document
FR-A-2 653 063). Support 1 has a part
tubular 4 axis coincides with the axis of the inkjet.
In this tubular part 4 the body is housed
2 of the barrel 3 which is a part of general shape
cylindrical, of axis of revolution coincident with the axis
of the tubular part 4. The barrel 3 is drilled through
from an
Le corps 2 constitue la partie inférieure
du canon 3. Un épaulement 5 constitue la séparation
entre le corps 2 et la partie supérieure du canon 3.
Le corps 2 est pourvu d'une gorge supérieure 6 près
de l'épaulement 5 et d'une gorge inférieure 7.
L'extrémité inférieure 9 du corps 2 est filetée pour
recevoir l'écrou 10. Des trous radiaux 11, 12 percés
respectivement dans les gorges 6 et 7 assurent la
communication entre le trou axial 8 et les gorges 6
et 7.The
Avant d'engager le corps 2 du canon dans
la partie tubulaire 4 du support 1, on enfile
successivement sur le corps 2 : le joint 13 en forme
de bague, l'entretoise tubulaire 14 et le joint 15
également en forme de bague. Les diamètres moyens des
joints 13 et 15 correspondent au diamètre de
l'entretoise 14. Ceci fait que le joint 13, l'entretoise
14 et le joint 15 constituent un empilement.Before engaging the
Le corps 2 du canon 3, équipé du joint 13,
de l'entretoise 14 et du joint 15, étant introduit
dans la partie tubulaire 4, on visse l'écrou 10 sur
l'extrémité 9 du corps 2 par l'orifice inférieur de
la partie tubulaire 4. Le joint 13 vient en butée sur
l'épaulement 5 du canon et la force exercée par
l'écrou 10, en cours de vissage, sur le joint 15 se
répercute sur le joint 13 par l'intermédiaire de
l'entretoise 14. Les joints 13 et 15 sont des joints
expansibles sous l'effet d'une force. Le serrage
de l'écrou 10 provoque donc l'application des joints
13 et 15 sur la paroi interne de la partie tubulaire
4, assurant ainsi à la fois l'étanchéité au niveau
des joints et la fixation du canon 3 sur le support
1. Il faut remarquer que l'écrou 10 ne vient pas en
appui sur la partie tubulaire 4 du support. Son action
ne s'exerce que sur l'empilement joint 13 - entretoise
14 - joint 15.The
L'entretoise 14 est pourvue d'une gorge
supérieure 16 et d'une gorge inférieure 17. Des trous
18 et 19 sont percés radialement et respectivement
dans les gorges 16 et 17. Au montage, les gorges 16
et 17 de l'entretoise 14 se trouvent en vis-à-vis des
gorges 6 et 7, respectivement, du corps 2.The
Le support 4 est pourvu d'un raccord 21
d'introduction d'encre sous pression dans la partie
tubulaire 4 et d'un raccord 22 permettant la purge
de cette même partie tubulaire. Ces raccords 21 et
22 débouchent à proximité des gorges respectivement
16 et 17 de l'entretoise 14. The support 4 is provided with a connector 21
for introducing pressurized ink into the part
tubular 4 and a
Le résonateur 25, permettant de stimuler
le jet d'encre, est introduit par son extrémité 24
dans le canon 3 par l'orifice supérieur du trou 8,
au travers du joint 20. L'autre extrémité du résonateur
se prolonge par un câble électrique 23 vers un organe
de commande extérieur. Le câble 23 passe dans le trou
axial 27 de la bride 28.
La fixation du résonateur dans le canon se
fait de la façon suivante. Le résonateur 25 équipé
du joint 20 est enfoncé dans le trou 8 jusqu'à ce que
la face inférieure du joint 20 arrive en butée sur
un épaulement prévu dans le trou 8. Une collerette
26 du résonateur vient alors en butée sur la face
supérieure du joint 20. La bride est glissée le long
du câble 23 et sa partie inférieure filetée 29 se visse
dans la partie supérieure taraudée du trou 8 jusqu'à
venir presser le joint d'étanchéité 20.The fixing of the resonator in the barrel is
done in the following way. The equipped
Le fonctionnement du dispositif s'effectue
comme suit. L'encre sous pression injectée par le
raccord 21 baigne l'extérieur de l'entretoise 14 et
pénètre à l'intérieur par les trous 18 pour atteindre
la partie externe du corps 2 du canon. L'encre passe
dans les trous 11 de la gorge 6, pénètre à l'intérieur
du canon en baignant le résonateur 25 et se dirige
vers l'extrémité 9 du canon qui est terminée par une
rondelle (non visible sur la figure 1) percée d'un
trou axial servant de buse d'émission d'encre. La purge
du dispositif se fait par retour de l'encre, grâce
aux trous 12, dans l'espace tubulaire compris entre
le corps 2 et l'entretoise 14 puis, grâce aux trous
19 de l'entretoise, dans l'espace tubulaire compris
entre l'entretoise 14 et la partie tubulaire du support.
L'encre est ensuite évacuée par le raccord 22.The device operates
as following. The pressurized ink injected by the
connection 21 bathes the outside of the
Le jet d'encre stimulé par le résonateur
25, se fait donc selon l'axe du dispositif ainsi que
le figure la flèche dessinée sous l'écrou 10.The inkjet stimulated by the
Des trous latéraux prévus dans l'écrou 10,
le canon 3 et la bride 28 permettent d'effectuer des
réglages pour obtenir le bon alignement du jet d'encre.
Ces réglages sont expliqués dans le document
FR-A-2 653 063.Side holes provided in the nut 10,
the barrel 3 and the
La figure 2 représente un canon 103 de
dispositif de modulation dans lequel est logé un
modulateur 125, ces éléments étant du type représenté
à la figure 1. Le modulateur 125 repose sur un
épaulement interne du canon 103 grâce à la collerette
126 avec interposition d'un joint d'étanchéité 120.
Il comporte une partie d'extrémité 130 de diamètre
plus petit que le reste du modulateur, ce qui conduit
à la présence d'un épaulement 131. Un collet 132 relie
la partie d'extrémité 130 au reste du modulateur.Figure 2 shows a
Entre le résonateur 125 et le canon 103 existe
une cavité 140 constituant une partie du trou axial
108 du canon et dans laquelle peut circuler de l'encre
introduite par le trou 111 et pouvant être évacuée
par le trou 112. Dans la cavité 140, l'encre est soumise
à l'action du résonateur 125.Between the
A l'extrémité inférieure du canon 103 est
fixée une plaque 141 en forme de disque et pourvue
d'un trou central 142 formant la buse. La buse 142 se
trouve en vis-à-vis de l'extrémité inférieure 124 du
résonateur 125.At the lower end of the
Selon l'invention, un organe déformable 150
est placé entre le résonateur 125 et la buse 142.
L'organe déformable 150 comporte une partie 151 en forme
de disque, de diamètre correspondant au diamètre de
la partie d'extrémité 130 du résonateur, une partie
annulaire 152 de liaison au résonateur et une partie
intermédiaire 153 jouant le rôle de soufflet et
entourant la partie d'extrémité 130 du résonateur.According to the invention, a
Le collet 132 du résonateur permet de centrer
aisément l'organe déformable 150 sur la partie
d'extrémité 130. Cet organe déformable peut être en
acier inoxydable et être fixé par soudure étanche sur
le résonateur. Un volume d'air est donc emprisonné
entre l'organe déformable 150 et la partie d'extrémité
130 du résonateur.The
Une rondelle d'étanchéité 161 en élastomère
ou en Téflon®, fixée sur le côté externe de la partie
151 en forme de disque, constitue une interface souple
entre l'organe déformable et la plaque 141. A la place
d'une rondelle, on peut mettre en oeuvre un revêtement,
par exemple de polymère fluoré, sur le côté externe
de cette partie 151.An
Dans l'exemple d'application représenté à
la figure 2, l'obturateur de buse est du type passif.
Il est actionné grâce aux différentes pressions établies
dans le canon lors des phases d'arrêt et de démarrage.
Le soufflet 153 possède une course utile qui permet
un fonctionnement bistable de l'obturateur. Lors d'un
premier état, le soufflet précontraint repose sur la
plaque 141, ce qui provoque l'obturation de la buse.In the application example shown in
Figure 2, the nozzle shutter is of the passive type.
It is activated thanks to the different pressures established
in the barrel during the stop and start phases.
The bellows 153 has a useful stroke which allows
bistable operation of the shutter. At a
first state, the prestressed bellows rests on the
Lors d'un deuxième état, le soufflet 153
se comprime sous l'effet de la montée en pression de
l'encre dans la cavité 140 jusqu'à ce que la partie
151 de l'organe déformable vienne en appui contre
l'extrémité 124 du résonateur. C'est la phase de
démarrage. La buse 142 est libérée et l'encre peut
être émise sous forme d'un jet.In a second state, the
Cette disposition permet le démarrage et l'arrêt du jet à des valeurs de pression maítrisées en agissant sur les paramètres suivants : raideur mécanique du soufflet, valeur de la précontrainte de fermeture, surface effective du soufflet. A titre d'exemple, le soufflet peut être réalisé à partir d'une feuille d'acier inoxydable de 20 µm d'épaisseur.This arrangement allows starting and jet stop at controlled pressure values by acting on the following parameters: stiffness bellows mechanics, value of the prestressing closure, effective surface of the bellows. As example, the bellows can be made from a 20 µm thick stainless steel sheet.
Le dimensionnement optimal du soufflet assure, suivant les états ouvert ou fermé des électrovannes du circuit d'encre, les cycles suivants :
- arrêt du jet : coupure franche du jet à la valeur de pression choisie et chute rapide de la pression dans la cavité 140 par ouverture de l'électrovanne de purge pendant la fermeture de l'électrovanne de pression ;
- rafraíchissement de l'encre : l'ouverture de l'électrovanne de purge puis de l'électrovanne de pression permet de réaliser le rafraíchissement de l'encre, la buse étant obturée (pression de fonctionnement inférieure au seuil d'ouverture du soufflet) ;
- démarrage du jet : la fermeture de l'électrovanne de purge pendant la phase de rafraíchissement provoque une brusque élévation de pression dans la cavité 140 et décolle le soufflet de la plaque à buse 141 à une valeur de pression définie.
- jet stop: abrupt shutdown of the jet at the selected pressure value and rapid drop in pressure in the
cavity 140 by opening the purge solenoid valve while the pressure solenoid valve is closing; - refreshing the ink: opening the purge solenoid valve and then the pressure solenoid valve makes it possible to cool the ink, the nozzle being blocked (operating pressure below the bellows opening threshold);
- start of the jet: the closing of the purge solenoid valve during the cooling phase causes a sudden increase in pressure in the
cavity 140 and takes off the bellows from thenozzle plate 141 at a defined pressure value.
Une autre variante de dispositif de modulation
d'un jet d'encre est représenté à la figure 3. Ce
dispositif est fixé à une machine d'impression à jet
d'encre grâce à une bride 50 et comporte un corps
cylindrique 51 vissé à cette bride. A titre de variante,
le dispositif peut être fixé à la machine par le corps
cylindrique 51. Une plaque à buse 60 en forme de disque,
obtenue par exemple par découpe chimique et gravure
est disposée dans un logement de forme adapté, prévu
dans le fond 53 du corps 51. Le fond 53 est percé d'un
trou central 52 et comporte un conduit annulaire
d'arrivée d'encre 54 communiquant avec un circuit
d'encre équipé de vannes de pression et de purge non
représenté. La plaque à buse 60 comporte un conduit
annulaire 61 dirigé vers le haut et est percée d'un
trou central 62 formant buse d'éjection ainsi que de
trous 63 (un seul est visible sur la figure) faisant
communiquer les conduits annulaires 54 et 61. Le volume
constitué par les conduits 54 et 61 et par les trous
de communication 63 forme l'équivalent d'une cavité.Another variant of the modulation device
of an ink jet is shown in Figure 3. This
device is attached to a jet printing machine
ink through a
La plaque à buse 60 est recouverte par une
membrane métallique 55 jouant le rôle d'obturateur,
un film souple 56 (en élastomère par exemple) étant
interposé entre la membrane 55 et la plaque à buse
60 pour assurer l'étanchéité. La membrane 55 et le
film souple 56 sont des éléments en forme de disque
maintenus à leur périphérie par le serrage résultant
du vissage du corps 51 sur la bride 50.The
Un actionneur piézo-électrique 70 est rendu
solidaire de la membrane 55 et reçoit des signaux de
commande électriques grâce au câble électrique 71.
En variante, on pourrait utiliser un actionneur
électromagnétique.A
Le fonctionnement du dispositif représenté
à la figure 3 est identique au dispositif de la figure
2. La raideur du montage assure les deux positions
stables aux valeurs de pression définies. Une tension
continue peut être fournie à l'actionneur 70 pour
permettre le soulèvement de la membrane 55 et du film
souple d'étanchéité 56 qui y adhère, libérant ainsi
la buse pour provoquer l'émission d'un jet d'encre.
L'application de cette tension continue permet d'obtenir
des transitoires de pression plus franches. La tension
continue peut être positive ou négative pour aider
à l'ouverture ou à la fermeture de la buse. Une tension
alternative à laquelle est éventuellement superposée
la tension continue permet de faire vibrer la membrane
métallique 55 et de diviser le jet d'encre en une
succession de gouttes. Lors de l'émission d'un jet,
la tension continue offre la possibilité de modifier
l'écoulement de l'encre grâce à une modification de
la valeur de la tension. Ceci permet de réguler la
vitesse du jet.The operation of the device shown
in Figure 3 is identical to the device in Figure
2. The stiffness of the assembly ensures the two positions
stable at defined pressure values. A tension
continuous can be supplied to the
Cette disposition présente l'avantage de la compacité tout en limitant le nombre de pièces pour réaliser la fonction.This arrangement has the advantage of compactness while limiting the number of parts for perform the function.
Parmi les avantages procurés par la présente invention, on peut citer :
- la suppression des instabilités de jet pendant les phases de rafraíchissement et d'arrêt en évitant les à-coups de pression jet en marche,
- la coupure ou la mise en route correcte du jet en assurant l'ouverture et la fermeture de la buse à des valeurs de pression connues et répétitives,
- la suppression au démarrage d'une pulvérisation d'air et d'encre en évitant l'introduction d'air dans la cavité,
- le maintien en état de propreté de la sortie de la buse en évitant les écoulements d'encre à l'arrêt.
- the elimination of jet instabilities during the cooling and stopping phases by avoiding pressure jerks when the jet is running,
- the correct cutting or starting of the jet by ensuring the opening and closing of the nozzle at known and repetitive pressure values,
- the suppression at start-up of an air and ink spray while avoiding the introduction of air into the cavity,
- keeping the nozzle outlet clean, avoiding ink spills when stopped.
Claims (11)
- Device permitting the emission of material in the form of a jet by means of a nozzle having at least one emission orifice (62, 142), the nozzle being able to communicate with a cavity (54, 61, 63; 140) of the device through which passes said material and where it is pressurized to permit the formation of said jet under the action of control means, stimulation means (70, 125) being located in the vicinity of the nozzle in order to split up the jet into a succession of elements, means for sealing the nozzle in the absence of material jet emission being provided, characterized in that the sealing means are constituted by a deformable member (55, 150) positioned between the stimulation means and the nozzle and integral with said stimulation means, the deformable member being mechanically designed to react as a function of the pressure to which said material is exposed, so as to have the following bistable operation:being in a nozzle sealing position when the control means do not allow the emission of a material jet,being in a nozzle freeing position when the control means allow the emission of a material jet.
- Device according to claim 1, characterized in that the emission of a jet being controlled by the pressure in the cavity (140), the deformable member (150) comprises a part (151) located between stimulation means (125) and the nozzle, said part (151) being connected to a bellows (153) allowing a relative displacement of said part with respect to the nozzle (142), the bellows (153) exposed on one of its faces to the pressure of the material in the cavity (140), having mechanical characteristics such that for a pressure of the material not allowing the emission of a jet, said part (151) of the deformable member (150) seals the nozzle (142), and for a pressure of the material allowing the emission of a jet, said part (151) of the deformable member is moved away from the nozzle (142).
- Device according to claim 2, characterized in that the stimulation means (125) have an elongated body (130), the bellows (153) surrounding the elongated body and is tight fixed to said elongated body in such a way that the space between the elongated body, the bellows and the part (151) of the deformable member (150) contains a gas.
- Device according to claim 3, characterized in that the gas contained in said space is air.
- Device according to any one of the claims 2 to 4, characterized in that when the emission of a jet is not allowed, said deformable member (150) part (151) is engaged on the nozzle (142), sealing means (161) being provided between said part (151) and said nozzle (142).
- Device according to claim 1, characterized in that the control means comprise an actuator (70) acting on the deformable member (55) in order to seal or free the nozzle (62).
- Device according to claim 6, characterized in that said actuator (70) also serves as a jet stimulation means.
- Device according to claim 7, characterized in that said actuator (70) is a piezoelectric or electromagnetic element having means for receiving a d.c. voltage in order to force the deformable member (55) to free the nozzle (62) and an a.c. voltage permitting the stimulation of the jet.
- Device according to any one of the claims 6 to 8, characterized in that the nozzle (62) is contained in a nozzle plate (60), the deformable member (55) being a membrane maintained by its periphery in the device, the nozzle plate, membrane and actuator forming a succession of stacked elements centred on the nozzle, the nozzle plate (62) having one of its main faces in contact with a supply pipe (54) for said material and the other of its main faces adjacent to the membrane (55), a communication (63) being provided between the two main faces of the nozzle plate (60) for the passage of said material.
- Device according to claim 9, characterized in that a flexible sealing film (56) is interposed between the membrane (55) and the nozzle plate (60).
- Use of the device according to any one of the preceding claims in a printing head for an ink jet printer, ink constituting said material.
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