EP1092542A1 - Imprimante et procédé d'impression par jets d'encre - Google Patents

Imprimante et procédé d'impression par jets d'encre Download PDF

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EP1092542A1
EP1092542A1 EP00402817A EP00402817A EP1092542A1 EP 1092542 A1 EP1092542 A1 EP 1092542A1 EP 00402817 A EP00402817 A EP 00402817A EP 00402817 A EP00402817 A EP 00402817A EP 1092542 A1 EP1092542 A1 EP 1092542A1
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EP
European Patent Office
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electrodes
jet
ink
drops
pair
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EP00402817A
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Stéphane Vago
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Markem Imaje SAS
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Imaje SA
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    • B41J2/02—Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet
    • B41J2/03—Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet by pressure
    • B41J2002/033—Continuous stream with droplets of different sizes

Definitions

  • the invention lies in the field of continuous inkjet printers. It also concerns a method of selective projection of parts of a jet conductive liquid and in particular a process continuous inkjet printing.
  • the process and the printer according to the present invention can be used especially in all areas manufacturers linked to writing, marking, coding, industrial addressing and decoration.
  • the amount of charge transferred to drops of the spray is variable.
  • Each drop registers, when passing through the second arrangement of electrodes at constant field, an increasing deflection with the electrical charge previously assigned to it and is oriented towards a specific point of the support printing.
  • This technology thanks to these multiples deflection levels, allows a single nozzle to print, by segment or frame, - stitch line of a given height -, the entire pattern.
  • the passage from one segment to another is carried out by the continuous displacement, perpendicular to said segment, substrate relative to the print head.
  • the second variant is that of the continuous jet binary.
  • This technique mainly differs from the previous one by the fact that the charge level of drops is binary.
  • drops When passing through deflection electrodes, drops are deflected from uniformly or not deviated depending on the load they have received.
  • Printing characters or patterns therefore generally requires the use of heads multi-nozzle printing, the hole spacing coinciding with that of the impacts on the support printing. It should be noted that in general the drops intended for printing are the drops not deflected, i.e. the binary level of charge is zero.
  • the ink that is not used to mark the substrate is directed to a gutter or an ink collector not used and is recycled in an ink circuit of so that it comes back to the nozzles printing.
  • a method of breaking the jet into drops is very well described for example in a patent bearing the number US-A-4,220,958 whose inventor is Mr. CROWLEY.
  • the inkjet conductive passes through carried electrodes periodically at a relatively high potential. Under the action of these electrodes, the inkjet is charged. The charges are attracted by the electrodes so that a force transverse to the jet distorts the surface of the jet. The jet speed and the transverse movement of the surface of the jet combine so that at a certain distance from the electrodes, the jet breaks in one succession of drops.
  • the emission nozzles ink are vibrated.
  • the jet of liquid is electro-hydrodynamically excited with an electro-hydrodynamic exciter (EHD).
  • EHD electro-hydrodynamic exciter
  • a third technique is to impose a variation of pressure on the liquid at the nozzle by means of a piezoelectric crystal introduced into a cavity nozzle supply. This last technique is dominant in the literature and is used by example in the machine IBM 6640 (registered trademark).
  • CROWLEY's invention concerns an electro-hydrodynamic exciter in which the length of the electrodes crossed by the inkjet is equal to half a times the distance between the drops.
  • thermoresistive elements Another method of inkjet stimulation for its transformation into drops is described, by example in US-A-4,638,328 DRAKE et al. he it is an activation by thermoresistive elements.
  • a second family of projection printing so-called drop on demand ink is basically implementation in office printers. he is to print text or graphic patterns in colors on paper or plastic supports. AT in contrast to continuous jet printing, drop-on-demand technologies directly generate and only the ink drops actually necessary to print the desired patterns. Onne therefore finds neither an electrode nor a recirculation gutter ink between the outlet face of a nozzle and the print media. Drop printers demand are necessarily multi-nozzle machines and require an ink ejection actuator by orifice.
  • U.S. Patent 4,230,558 (Fulwyler, 1980) describes a biological cell sorting device based on the creation, on demand, of a drop within a jet continuous fluid. During operation, the jet takes on the appearance of a succession of isolated drops, framed by lengths of fluid variables.
  • Electro-HydroDynamic actuator electro-high voltage
  • a heat source external laser
  • EHD stimulation and stimulation intermittent a jet can be found in the U.S. Patent 4,220,958 (J.M. Crowley) and in an article by D. W. Hrdina and J. M. Crowley (IEEE transactions on Industry Applications, Vol. 25, n ° 4, July / August 1989, titled “Drop-on-demand Operation of Continuous Jets Using EHD Techniques "(pages 705-710).
  • the objective of the present invention is to retain the benefits of jet technology continuous while combining it with some of the benefits drop-on-demand technique.
  • the invention aims to suppress each jet the set of individual drop charge electrodes and the control circuit associated with this set of electrodes individual. It also aims to remove the crosstalk between different jets of the same head printing. It has been seen that according to the technique pressurized inkjet is divided into a succession of drops. Sorting the drops in front go print the substrate is done downstream from the point where the drops known as the breaking point are formed, by a arrangement of electrodes. It is this arrangement individual electrodes at each of the nozzles which creates on the one hand a complexity of realization and on the other apart, crosstalk problems.
  • Sorting the drops to be deflected towards the substrate or to a recovery gutter is made in function of data from a set of generally numerical data defining the pattern to to print.
  • the digital data defining the pattern to be printed are no longer used downstream of the drop formation, but upstream. These are data that will determine whether or not the formation of drops.
  • the ink jet of a nozzle will no longer be divided into a succession of drops but in a succession of sections and drops.
  • each nozzle is equipped with a means for forming drops ink.
  • Each means of ink drop formation is coupled to the printing control means.
  • the means of sorting of drops and sections for each of the jets are common to all jets.
  • the sections are deflected to the ink recovery means and the drops reach the substrate.
  • Each nozzle of the multi-nozzle device has its own own means of forming drops in the jet. This medium is controlled by signals formed from digital data relating to the line printed by the nozzle.
  • we will protect the area where they form drops of influence of the electric field caused by means of deflection of the sections.
  • the means of protection of the drops against the influence of the deflection field of the sections will formed by one or more electrodes or pairs electrodes placed upstream of the electrodes deflection and arranged to protect the formation area drops of the influence of the field created by section deflection electrodes.
  • the drops will not be electrically charged and will not be deflected when they pass through the electric field of deflection located downstream.
  • at least part of each section will be at the time of the formation of drops and therefore when detaching the part upstream of the section of the rest of the jet in an area of potential not zero.
  • the section will be electrically charged and will be influenced by the field of deflection.
  • the means for forming the drops will consist of heating elements used as actuators. These actuators cause the local heating of ink on demand and for one predetermined time to modify at least one physical characteristic of the ink capable of causing a disturbance in the jet. This disturbance is translated at a predetermined distance by training drops from the jet.
  • this means to cause drops we can cite elements thermo-resistive as described for example in the DRAKE patent, in a number equal to that of the nozzles of the print head and placed near the nozzles. he could also be electro-hydrodynamic means as one of those described in the CROWLEY patent. he may also be as in the prior art a piezoelectric crystal placed in a cavity feeding the nozzle. Note that in this case, the signal not being periodic, the impulse form of the signal must be adapted so as not to generate residual vibrations disturbing the print head operation.
  • the rising edge and the falling edge of an impulse aimed at deforming the piezoelectric crystal should have such a shape that there are no residual vibrations annoying of the crystal after the passage of the impulse. These residual vibrations could lead to unwanted drop formation.
  • the deflection of the ink parts not directed towards the substrate is obtained by means of a electric field created downstream of the training points drops, and preferably the area containing all the points of creation of the drops of the jet is protected from the influence of the electric field of deflection.
  • the jets come from nozzles whose axes are aligned.
  • the axes of the nozzles are therefore contained in a plane P.
  • the regions of space crossed by the jets are therefore centered regions on this plane P and delimited by planes N perpendicular to this plane P or by surfaces secants at plane P at a line common to the plane P and to a plane N.
  • the drop creation area is contained in a region of zero or negligible potential, so that the drops are electrically neutral or little loaded. At least part of the downstream section of each drop, is at the moment of detachment of said drop in a region of potential not negligible so that this section is loaded electrically when it detaches from the jet.
  • a region of space located downstream of the drop formation area is the seat of a field electric allowing significant deflection of sections of ink charged electrically.
  • FIG. 1 represents an example comprising a electrode or a central pair of electrodes protection and deflection electrodes.
  • FIG. 2 represents an example comprising a upstream pair and downstream pair of electrodes protection and deflection electrodes.
  • Figure 3 shows an example with three pairs of protective electrodes and electrodes deflection.
  • FIG. 4 represents an example comprising, in addition protection and deflection electrodes, charge electrodes located axially between the protection and deflection electrodes.
  • Figure 5 shows an example of a control of the means for forming the drops.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a first arrangement of electrodes of a printer 100 according to an embodiment of a jet printer stimulated continuous multi-nozzle based on the method according to the invention.
  • Printer 100 includes a reservoir pressurized 1 equipped with a plurality of calibrated nozzles 2 from which ink jets escape 3. At each nozzle, is associated with a stimulation device 4 placed in tank 1 and controlled by an electronic circuit external 5. The stimulation device 4 associated with a nozzle allows the creation on demand of a drop.
  • Each drop is formed on the axis of the jet at which it belongs, at a predetermined distance from the nozzle. This distance is the same for all jets in so that the drops form in a form area elongated centered on a secant DB straight line substantially perpendicular to each of the jets 3.
  • the stimulation device 4 is preferably constituted by means causing local ink heating for a period predetermined, for example thermoresistive elements, equal in number to that of the head nozzles printing, placed near the nozzles 2 and controlled individually by an external circuit 5.
  • thermoresistive elements equal in number to that of the head nozzles printing
  • the patent US-A-4,638,328 Describes an example of such device based on thermoresistive elements, sound operation and an embodiment using chemical machining techniques from the microelectronics industry.
  • the stimulation device 4 could also be constituted by a piezoelectric element.
  • a known variant represented by dotted lines on Figures 1 to 4 consists of replacing the stimulation thermal or piezoelectric inside the reservoir 1 by electro-hydrodynamic stimulation produced by one or more 4 'electrodes placed at near jets immediately downstream of the nozzle.
  • the arrangement of electrodes consists of two groups of electrodes a first group 6 of electrodes and a second group 26.
  • the electrodes of the first group 6 are constituted by a central pair 25 of electrodes 15, 16.
  • the electrodes 15, 16 of the first group 6 are located on either side of the set of jets 3.
  • the pair of electrodes 25 is placed so as to encompass the position DB for forming drops 13. From preferably the DB position of drop formation will be located in the immediate vicinity of the downstream edges of this pair of electrodes.
  • the electrodes 15, 16 forming the central pair of electrodes 25 are connected to a same source of potential, preferably equal to potential to which the ink from reservoir 1 is applied general connected to ground, so as to create a field electric zero in the inter-electrode space.
  • the pair 25 of electrodes 15, 16 could be replaced by a single U-shaped electrode having two branches 15, 16.
  • the branches 15, 16 of the U are equivalent to the electrodes 15, 16 of the pair 25.
  • This alternative mode has been shown in dashed lines, figures 1. It will be seen later than group 6 electrode may include additional pairs of electrodes. Whenever the electrodes of a pair are connected to the same potential source, the pair may alternatively be replaced by a U-shaped electrode, each of the two branches of U replacing one electrode of the pair.
  • the electrode 26 of the second group 7 is located downstream of the first group of electrodes 6. The electrode 26 is brought to a constant high electric voltage, and creates a field electric in the surrounding space.
  • the electric field prevailing in the immediate vicinity of the straight line DB is zero or very small because this space is protected by the first group of electrodes 6.
  • Field strength existing in the vicinity of the downstream part of the ink streaks at electrode 26 is high enough to exert an electrostatic influence on these. After the jet breaks, the trajectory of the sections which are electrically charged by electrode 26 will be modified by the field electric, while the trajectory of the drops does not will experience very little influence.
  • the sections are directed towards the ink recuperator 11 while the drops 13 are directed towards the substrate 14.
  • a second embodiment shown schematically on the Figure 2 differs from the first embodiment shown in Figure 1 in that the first group of electrodes 6 constituting the protection electrodes is split into two pairs of electrodes 21, 22, one upstream pair 21 and downstream pair 22.
  • Pair 21 is consisting of two electrodes 17, 18.
  • the pair of electrodes 22 consists of two electrodes 19, 20.
  • the electrodes 17 and 18 of the pair 21 are located on either side of the ink jet area 3.
  • the electrodes 19, 20 of pair 22 are also located on either side of the jet area 3.
  • the electrodes of pair 21 are subjected to a same constant voltage V1 and those of the pair 22 are subjected to the same constant voltage of opposite sign V2 preferably equal to -V1.
  • the main feature of a group of electrodes such as 21 and 22 is the existence of a approximately flat region ⁇ of space se lying axially between the upstream edges and the edges downstream, respectively pairs of electrodes 21, 22 in which the potential is zero or negligible.
  • the plane ⁇ is substantially perpendicular to the whole of the jets 3. If the straight line DB which is the place of formation of drops from different jets 3 is included in this region of space comprising the plane ⁇ then the drops created will carry a charge negligible electric.
  • the sections 10 coming off from the jet will be subject to the influence of the electric field formed by the deflection electrode 26 and will undergo a deflection as they pass in the vicinity of the electrode 26.
  • the arrangement of electrodes of protection of the area where drops form comprises three pairs of electrodes 21, 22, 25.
  • the third pair of electrodes 25 comprising the electrodes 15 and 16 is located at an axial height between the heights of pairs 21 and 22.
  • the electrodes 17, 18 of the pair of electrodes 21 are connected to a constant voltage V1.
  • the electrodes of the pair 22 are subjected to a constant voltage V2 of sign opposite to that of the value voltage V1 preferably equal to -V1.
  • the electrodes of the pair 25 are connected to a constant voltage source preferentially to mass.
  • this configuration increases the volume of the region of zero or negligible potential by compared to the reference potential in which it is possible to form drops. Therefore, the position of the right DB, has more tolerances wide, which eases the constraints of precision in terms of training means for drops.
  • a first group 6 comprising a pair, two pairs or three pairs of electrodes and one second group 7.
  • the group 6 electrodes have the function to impose an area of zero electric field or negligible in the area where the line DB is located located at a predetermined distance from the nozzles 2. From the so the drops are not electrically charged and are virtually unaffected by the from the electrodes of the second group 7.
  • this group 7 deflection electrodes can as shown in the Figures 1 to 4 consist of a simple plate 26. It can also consist of a pair of plates parallel to each other, each plate of the pair being brought to a different potential. It can also be consisting of curved conductive elements. In a manner general, the deflection can be operated with all known means for arranging electrodes to deflect ink drops.
  • any known arrangement electrodes creating a slender area of potentials zero or weak electrics may be used. This zone will then house the drop formation line.
  • the groups of electrodes 6 for protection and 7 for deflection are completed by a third group 30 of electrodes.
  • the electrodes of this group 30 are like those of the groups 6 and 7 common to all jets 3.
  • this group 30 is composed of a pair 27 of electrodes 28, 29.
  • the group 30 electrodes are located downstream of the group 6 protection electrodes and upstream of deflection electrodes of group 7.
  • the group 6 electrodes have been shown as a pair of electrodes 25 placed and connected in the configuration described in relationship to Figure 1. It is clear that these group 6 electrodes could have other configurations, in particular those described in relationship to Figures 2 or 3.
  • the group 6 electrodes have an upstream pair 21 and a downstream pair 22.
  • the downstream pair is preferably brought to a potential different from that of the reservoir from which the jets. Because of this potential difference the pair downstream subjects the trunks to a load.
  • the group 30 electrodes make up a group additional charge electrodes.
  • the electrodes of the upstream pair 21 and the electrodes of the pair 22 downstream are at potentials as they exist an area of zero potential between the upstream edge of the upstream electrodes and the downstream edge of the downstream electrodes. This is the main function of these electrodes. This function will generally be obtained by wearing these pairs of electrodes at opposite potentials. Although these pairs of electrodes 21,22 provide a charge to the sections 10, the group 30 electrodes are will distinguish electrodes from the downstream pair 22, by the fact that their potential for use is such that these group 30 electrodes provide a charge additional to that provided by the electrodes of the downstream pair 22 of group 6. When the arrangement includes a group (30) of electrodes charge in addition to group 7 of deflection electrodes, group 6 electrodes should be used to protect the DB formation area from drops 13 of the combined influence of the two electric fields, load and deflection.
  • the electrodes 15, 16 are brought to a constant potential, preferably the one to which the ink is applied, usually the electrical ground of the printer.
  • the electrodes 28, 29 of the third group are subjected to a constant voltage V.
  • the assembly shown in Figure 4 allows control improved trajectories of ink sections 10 not used for printing, separating functions load sections and deflect sections and assigning to the electrodes of the third 30 and second 7 electrode groups, respectively.
  • each electrode, 15, 16; 17, 18; 19, 20; 26, 28, 29 of the first 6, second 7 and possibly third 30 groups is said to be common to all the jets because in principle of a single conductive part acting on the whole jets. It could also be for one or several electrodes of different conductive parts connected to the same source of potential.
  • all electrodes 15-20; 26, 28, 29 have, in projection on a plane parallel to plane P containing the axes of the nozzles, a substantially rectangular shape, a long side of the rectangle extending in a perpendicular direction to the axes of the nozzles.
  • the function main of the group 6 protection electrodes the DB drop formation area is to create a zone of zero or negligible potential including the right DB.
  • the electric field prevailing between the two electrodes of a pair of protective electrodes is relative to the reference potential, zero or negligible in the absence of the jet, since as we have seen, the electrodes of a pair are at the same potential.
  • the presence of the jet does not disturb this state of done, in case this potential is that of ink, which is the case for the central pair 25 when it is present.
  • the electrodes of a pair like for example the electrodes of the upstream pairs or downstream are at a potential different from that of ink
  • the presence of the ink jet disturbs the field between the jet and each of the electrodes of the pair.
  • the resulting from the field vectors on the axial line of jets is zero due to geometric symmetry local and therefore there is no deflection of the jet without the action of electric forces.
  • the group 7 electrodes for deflecting sections are distinguished from the protective electrodes or of charge by the fact that these electrodes create, in the absence of a jet, an electric field in a direction substantially perpendicular to the axes of jets and plane P containing the jets.
  • the field In the presence of a jet, the field is disturbed by the jet.
  • the field is continuously oriented in a direction perpendicular to the jet.
  • circuit electronic 5 usable on a printer 100 according to the invention.
  • this circuit is connected to a memory 31 for storing digital data.
  • this memory (bit-map) 31 feeds sequentially a succession of n memories of line 32 referenced 32-1 to 32-n.
  • Data transfers between memory (bit-map) 31 and line memories 32 are controlled so as to itself known by a sequencer.
  • the sequencer receives signals from a clock 34 and a position encoder substrate.
  • the digital data at the outputs of memories 32-1 to 32-n each supply a succession 36 of digital converters / analog (DAC) referenced from 36-1 to 36-n.
  • DAC digital converters / analog
  • each of these converters 36-1 to 36-n feed a circuit 37-1 to 37-n respectively.
  • Each circuit 37-1 to 37-n is a circuit amplification and shaping which delivers or does not not deliver, depending on the signal received as input signal to activate the 4 or 4 'training device drops.
  • Circuit 5 is made up of elements 32 to 37. It has at least as many outputs, one output from the circuit 5 being constituted by a circuit output amplification 37-1 to 37-n, as nozzles 2. It can include more, especially if it is of an integrated circuit adaptable to printers of different models, each model having its own number of nozzles 2.

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

Imprimante (100) à jet continu fonctionnant par brisure de jet (3) d'encre, pour former des gouttes (13) dirigées vers un substrat (14) d'impression en fonction de données numériques définissant un motif à imprimer, caractérisée en ce que les brisures des jets est commandée à la demande en fonction desdites données numériques, formant ainsi des gouttes (13) et des tronçons (10). Un groupe (7) d'électrodes (26) de déflexion fléchit les tronçons d'encre vers des moyens (11, 12) de récupération. Dans le mode préféré de réalisation, une zone (DB) de formation des gouttes est protégée du champ électrique de déflexion par un groupe (6) d'électrodes. Les électrodes de déflexion et de protection sont communes à l'ensemble des jets <IMAGE>

Description

Domaine de l'invention
L'invention se situe dans le domaine des imprimantes à jet d'encre continu. Elle concerne aussi un procédé de projection sélective de parties d'un jet de liquide conducteur et notamment un procédé d'impression par jet d'encre continu. Le procédé et l'imprimante conformes à la présente invention peuvent être utilisés notamment dans tous les domaines industriels liés à l'écriture, au marquage, au codage, à l'adressage et à la décoration industriels.
Dans l'état actuel de la technique, il existe deux technologies majeures d'impression par jet d'encre continu. Il s'agit respectivement de la technique du jet d'encre continu dévié et de la technique du jet d'encre continu binaire.
Le fonctionnement typique d'une imprimante à jet continu peut être décrit comme suit. De l'encre électriquement conductrice maintenue sous pression s'échappe d'une buse calibrée. Sous l'action d'un dispositif de stimulation périodique, le jet d'encre ainsi formé est brisé à intervalles temporels réguliers en un point unique de l'espace. En aval du point de brisure du jet, le jet continu est transformé en un train de gouttes d'encre identiques et régulièrement espacées. Au voisinage du point de brisure est placé un premier groupe d'électrodes dont la fonction habituellement reconnue est de transférer de manière sélective et à chaque goutte du jet une quantité de charge électrique prédéterminée.
L'ensemble des gouttes ainsi chargées de façon sélective traverse ensuite un second agencement d'électrodes au sein duquel règne un champ électrique constant qui va modifier la trajectoire des gouttes chargées.
Dans une première variante d'imprimante dite du jet continu dévié, la quantité de charge transférée aux gouttes du jet est variable. Chaque goutte enregistre, lors du passage dans le second agencement d'électrodes à champ constant, une déflexion croissante avec la charge électrique qui lui a été précédemment attribuée et se trouve orientée vers un point précis du support d'impression. Cette technologie, grâce à ces multiples niveaux de déflexion, permet à une buse unique d'imprimer, par segment ou trame, - ligne de point d'une hauteur donnée -, l'intégralité d'un motif. Le passage d'un segment à l'autre s'effectue par le déplacement continu, perpendiculairement audit segment, du substrat par rapport à la tête d'impression.
La seconde variante est celle du jet continu binaire. Cette technique se démarque principalement de la précédente par le fait que le niveau de charge des gouttes est binaire. Lors du passage au travers des électrodes de déflexion, des gouttes sont déviées de façon uniforme ou non déviées selon la charge qu'elles ont reçue. L'impression de caractères ou de motifs nécessite donc en général l'utilisation de têtes d'impression multibuse, l'entraxe des orifices coïncidant avec celui des impacts sur le support d'impression. Il faut noter qu'en général les gouttes destinées à l'impression sont les gouttes non défléchies, c'est-à-dire dont le niveau binaire de charge est nul.
Dans les deux technologies, celle du jet continu dévié et celle du jet continu binaire, l'encre qui n'est pas utilisée pour marquer le substrat est dirigée vers une gouttière ou un récupérateur d'encre non utilisée et est recyclée dans un circuit d'encre de telle sorte qu'elle revient vers les buses d'impression.
Un procédé pour briser le jet en gouttes est très bien décrit par exemple dans un brevet portant le numéro US-A-4,220,958 dont l'inventeur est Mr. CROWLEY. Selon le procédé décrit par CROWLEY, le jet d'encre conductrice passe au travers d'électrodes portées périodiquement à un potentiel relativement élevé. Sous l'action de ces électrodes, le jet d'encre se charge. Les charges sont attirées par les électrodes en sorte qu'une force transversale au jet déforme la surface du jet. La vitesse du jet et le mouvement transversal de la surface du jet se combinent pour qu'à une certaine distance des électrodes, le jet se brise en une succession de gouttes.
Dans la description de l'art antérieur à son invention, CROWLEY cite un brevet de Richard G. SWEET portant le numéro US-A-3,596,275. Selon cette citation, un point important d'une imprimante par jet d'encre est la génération de gouttes. Il est préféré que les gouttes soient générées à une fréquence fixe avec une masse et une vitesse constantes. Pour atteindre ce but, SWEET révèle trois techniques qui sont représentées aux figures 1, 2 et 10 de son brevet.
Selon une première technique, les buses d'émission d'encre sont vibrées. Selon une seconde technique, le jet de liquide est excité électro-hydrodynamiquement avec un excitateur électro-hydrodynamique (EHD). Une troisième technique est d'imposer une variation de pression sur le liquide au niveau de la buse au moyen d'un cristal piézo-électrique introduit dans une cavité d'alimentation de la buse. Cette dernière technique est dominante dans la littérature et est utilisée par exemple dans la machine IBM 6640 (marque déposée).
Par rapport à cet état de la technique, l'invention de CROWLEY concerne un excitateur électro-hydrodynamique dans lequel la longueur des électrodes traversées par le jet d'encre est égale à une demie fois la distance entre les gouttes.
Un autre procédé de stimulation du jet d'encre pour sa transformation en gouttes est décrit, par exemple dans le brevet US-A-4,638,328 DRAKE et al. Il s'agit d'une activation par éléments thermorésistifs.
Une seconde famille d'impression par projection d'encre dite goutte à la demande est essentiellement mise en oeuvre dans les imprimantes de bureau. Il s'agit d'imprimer du texte ou des motifs graphiques en couleurs sur des supports papier ou plastique. A contrario de l'impression par jet continu, les technologies goutte à la demande génèrent directement et uniquement les gouttes d'encre effectivement nécessaires à l'impression des motifs désirés. On ne trouve donc ni électrode ni gouttière de recirculation d'encre entre la face de sortie d'une buse et le support d'impression. Les imprimantes goutte à la demande sont obligatoirement des machines multibuses et nécessitent un actuateur d'éjection d'encre par orifice.
La densité de points offerte par ces imprimantes de l'ordre de 600 points par pouce résulte de l'utilisation des matériaux et des techniques de fabrication développés pour l'industrie micro-électronique.
Dans le domaine de l'impression industrielle, les performances des têtes d'impression par jet d'encre continu surclassent les capacités des modèles goutte à la demande. Les premières offrent :
  • une gamme d'encre utilisable plus étendue et par conséquent une plus large variété de supports imprimables,
  • une fréquence d'émission des gouttes plus élevée et donc une vitesse d'impression accrue (environ 100 kHz et quelques mètres par seconde contre environ 10 kHz et quelques centimètres par seconde),
  • une distance d'impression de la face inférieure de la tête d'impression jusqu'au support supérieur (environ 15 mm contre 1 mm).
Toutefois la simplicité de la conception des têtes d'impression goutte à la demande ne se retrouve pas dans les imprimantes multibuses à jet continu binaire. Les électrodes dédiées à la charge des gouttes de chaque jet doivent être pilotées individuellement, à la fréquence de formation des gouttes et à des niveaux de tension pouvant atteindre 350 volts. La fabrication et la juxtaposition à un pas très fin de l'ensemble des buses et des électrodes d'une tête d'impression font alors apparaítre des problèmes majeurs :
  • de réalisation et de coût : la multiplication des circuits électroniques à haute tension reliés aux électrodes de charge et la multiplication de ces mêmes électrodes de charge induisent une commande électronique complexe et coûteuse,
  • d'utilisation et de performance : la connectique haute tension très dense à proximité du jet provoque des diaphonies indésirables dont l'effet sur la qualité d'impression ne peut être limité que par une réduction du taux d'utilisation des gouttes, et par conséquent, une réduction de la vitesse d'impression, et/ou une diminution de la résolution.
Le brevet US 4 230 558 (Fulwyler, 1980) décrit un appareil de tri de cellules biologiques basé sur la création, à la demande, d'une goutte au sein d'un jet continu de fluide. En cours de fonctionnement, le jet prend l'aspect d'une succession de gouttes isolées, encadrées par des tronçons de fluide de longueurs variables.
Cette situation "intermittente" du jet est assurée par un actuateur Electro-HydroDynamique (électrode portée à haute tension) ou une source de chaleur externe (laser) dirigée vers le jet. De plus amples informations sur la stimulation EHD et la stimulation intermittent d'un jet peuvent être trouvées dans le brevet US 4 220 958 (J.M. Crowley) et dans un article de D. W. Hrdina et J. M. Crowley (IEEE transactions on Industry Applications, Vol. 25, n° 4, July/August 1989, intitulé "Drop-on-demand Operation of Continuous Jets Using EHD Techniques" (pages 705-710).
Dans l'appareil proposé par Fulwyler, la génération des gouttes est déclenchée par un système de détection spécifique, de manière à ce que chacune de ces gouttes contienne la substance biologique devant être isolée. Le tri proprement dit s'effectue par un procédé similaire à celui mis en oeuvre dans une imprimante à jet continu :
  • une électrode, adéquatement synchronisée avec l'actuateur de stimulation, est activée lors du détachement de chacune des gouttes à trier et induit sur celles-ci une quantité de charge électrique. Il est important de noter que la stabilité et la répétabilité du processus de charge nécessite un séquencement précis lors de la formation d'une goutte : le détachement du tronçon situé en aval de la goutte doit précéder celui du tronçon situé en amont de la goutte ;
  • le passage du jet de fluide à travers un champ électrique constant permet ensuite de différencier la trajectoire des gouttes, qui subissent une déflexion, de celle des tronçons de fluide non utilisés.
L'application de cette technique de tri au domaine de l'impression par jet d'encre est possible mais ne procurerait, sous la forme décrite dans le brevet cité, absolument aucun avantage sur le mode de fonctionnement usuel.
En particulier, l'extension de cette technique à l'impression impose pour des buses multijets de disposer de moyens de charges individuels pour les gouttes formées à partir des jets de chacune des buses.
Exposé de l'invention
L'objectif de la présente invention est de conserver les avantages de la technologie du jet continu tout en le combinant à certains des avantages de la technique de goutte à la demande.
L'invention vise à une suppression pour chaque jet du jeu d'électrodes individuelles de charge des gouttes et du circuit de commande associé à ce jeu d'électrodes individuelles. Il vise aussi à une suppression de la diaphonie entre les différents jets d'une même tête d'impression. Il a été vu que selon la technique antérieure, le jet d'encre sous pression est divisé en une succession de gouttes. Le tri des gouttes devant aller imprimer le substrat est fait en aval du point où se forment les gouttes dit point de brisure, par un agencement d'électrodes. C'est cet agencement d'électrodes individuelles à chacune des buses qui crée d'une part une complexité de réalisation et d'autre part, des problèmes de diaphonie.
Le tri des gouttes à défléchir vers le substrat ou vers une gouttière de récupération est effectué en fonction de données en provenance d'un ensemble de données en général numériques définissant le motif à imprimer.
Selon une première caractéristique importante de l'invention, les données numériques définissant le motif à imprimer ne sont plus utilisées en aval de la formation des gouttes, mais en amont. Ce sont ces données qui vont déterminer ou non la formation des gouttes. Ainsi, selon l'invention, le jet d'encre d'une buse ne sera plus divisé en une succession de gouttes mais en une succession de tronçons et de gouttes.
Des électrodes placées en aval du point de brisure du jet vont défléchir les tronçons et non pas les gouttes comme dans le brevet Fulwyler vers des gouttières de récupération. Par contre, ces mêmes électrodes de déflexion seront sans influence sur la trajectoire des gouttes qui elles vont aller frapper le substrat. Ainsi, l'impression est-elle relative à une imprimante à jet d'encre comprenant :
  • une buse d'impression émettant un jet d'encre sous pression selon un axe de la buse,
  • un moyen de formation de gouttes d'encre agissant sur le jet émis par la buse par brisure du jet à une distance axiale prédéterminée de la buse,
  • des moyens de récupération de l'encre qui n'est pas reçue par un substrat d'impression,
  • une mémoire de stockage de données numériques, représentant ensemble un motif à imprimer,
  • des moyens de contrôle de l'impression ayant une entrée et une sortie, ladite entrée étant couplée à la mémoire de stockage pour recevoir de façon séquentielle une partie au moins des données numériques représentant ensemble un motif à imprimer,
caractérisée en ce que la sortie des moyens de contrôle de l'impression est couplée au moyen de formation de gouttes, ce moyen brisant le jet au reçu de chacun des signaux de commande, transformant ainsi le jet en une succession de gouttes et de tronçons et en ce qu'elle comporte des moyens défléchissant les tronçons vers les moyens de récupérations de l'encre.
Lorsque la tête d'impression est multibuse, ce qui est le cas général pour les imprimantes à jet continu binaire, elle ne comporte non pas une buse mais une buse et des buses additionnelles. Dans ce cas, chaque buse est équipée d'un moyen de formation de gouttes d'encre. Chaque moyen de formation de gouttes d'encre est couplé aux moyens de contrôle de l'impression.
Selon une caractéristique de l'invention particulièrement avantageuse dans ce cas, les moyens de tri des gouttes et tronçons pour chacun des jets sont communs à l'ensemble des jets. Les tronçons sont défléchis vers les moyens de récupération de l'encre et les gouttes atteignent le substrat. On obtient ainsi une simplification considérable de l'ensemble des moyens de tri des gouttes puisqu'on supprime l'ensemble des électrodes individuelles de charge des gouttes de chaque jet de l'art antérieur.
Chaque buse du dispositif multibuse dispose de son propre moyen de formation de gouttes dans le jet. Ce moyen est contrôlé par des signaux formés à partir de données numériques relatives à la ligne imprimée par la buse.
De préférence, on protégera la zone où se forment les gouttes de l'influence du champ électrique provoqué par des moyens de déflexion des tronçons. De préférence, les moyens de protection des gouttes contre l'influence du champ de déflexion des tronçons seront formés par une ou plusieurs électrodes ou paires d'électrodes placées en amont des électrodes de déflexion et agencés pour protéger la zone de formation des gouttes de l'influence du champ créé par les électrodes de déflexion des tronçons.
On formera ainsi les gouttes dans une zone de potentiel électrique nul ou négligeable.
Il en résulte que les gouttes ne seront pas chargées électriquement et ne subiront pas de déflexion lorsqu'elles passeront dans le champ électrique de déflexion situé en aval. Par contre une partie au moins de chaque tronçon sera au moment de la formation de gouttes et donc au moment du détachement de la partie amont du tronçon du reste du jet dans une zone de potentiel non nul. Il en résulte que le tronçon sera électriquement chargé et subira l'influence du champ de déflexion.
De préférence, les moyens de formation des gouttes seront constitués par des éléments chauffants utilisés comme actuateurs. Ces actuateurs provoquent le chauffage local de l'encre à la demande et pendant une durée prédéterminée pour modifier au moins une caractéristique physique de l'encre propre à provoquer une perturbation dans le jet. Cette perturbation se traduit à une distance prédéterminée par la formation de gouttes issues du jet. A titre d'exemple de ce moyen de provoquer des gouttes on peut citer des éléments thermo-résistifs comme décrit par exemple dans le brevet DRAKE, en nombre égal à celui des buses de la tête d'impression et placés à proximité des buses. Il pourra s'agir aussi de moyens électro-hydrodynamiques comme l'un de ceux décrits dans le brevet CROWLEY. Il pourra s'agir également comme dans l'art antérieur d'un cristal piézo-électrique placé dans une cavité alimentant la buse. On notera que dans ce cas, le signal n'étant pas périodique, la forme impulsionnelle du signal devra être adaptée de façon à ne pas engendrer de vibrations résiduelles gênant le fonctionnement de la tête d'impression.
De façon alternative, le front de montée et le front de descente d'une impulsion visant à déformer le cristal piézo-électrique devront avoir une forme telle qu'il ne subsiste pas de vibrations résiduelles gênantes du cristal après le passage de l'impulsion. Ces vibrations résiduelles pourraient conduire à des formations de gouttes non désirées.
On notera que le procédé de jet d'encre qui va être décrit ci-dessous en liaison avec une imprimante peut s'appliquer à toute projection de liquide conducteur.
Ainsi, l'invention est elle relative à un procédé de projection d'un liquide conducteur maintenu à un potentiel électrique de référence dans lequel :
  • on met en pression le liquide conducteur pour former au moins un jet dans une direction axiale ;
  • on brise chacun des jets en des points de brisure de jet, les points de brisure définissant ensemble une zone de formation des gouttes, cette zone étant fixe dans l'espace et dans le temps et axée sur une droite DB perpendiculaire aux jets ;
  • on défléchit une partie du liquide conducteur de chaque jet dans une direction différente de la direction axiale ;
procédé caractérisé en ce que le séquencement des créations de gouttes dans chaque jet est commandé par des signaux de formation de gouttes formées en fonction d'informations extérieures brisant ainsi le jet en une succession de gouttes continuant leur trajectoire dans la direction axiale et de tronçons déviés dans une direction différente de la direction axiale.
Pour une pluralité de jets dont les axes sont parallèles et contenus dans un même plan P, on défléchit la trajectoire des tronçons de liquide conducteur sans défléchir la trajectoire des gouttes, en créant des régions contenant le plan P des directions axiales, dont les caractéristiques électriques, en l'absence de jet, sont permanentes dans le temps, ces régions comprenant :
  • une région protégée dont la différence de potentiel électrique par rapport au potentiel de référence est nul ou négligeable, cette région englobant la zone de création des gouttes ;
  • au moins une région dont la différence de potentiel par rapport au potentiel de référence n'est pas négligeable, au moins l'une desdites régions étant immédiatement en aval de ladite région protégée ;
  • au moins une région qui, en présence du jet, est le siège d'un champ électrique propre à défléchir les tronçons.
Appliqué à l'impression il s'agit d'un procédé d'impression sur un substrat d'un motif défini par un ensemble de données numériques, au moyen d'une encre électriquement conductrice, maintenu à un potentiel électrique de référence, dans lequel :
  • on émet au moins un jet continu d'encre conductrice,
  • on brise chacun des jets pour former des gouttes d'encre en des lieux de création de gouttes prédéterminés, les lieux définissant ensemble une zone axée sur une droite (DB) sécante sensiblement perpendiculairement à chacun des jets,
  • on défléchit une partie de l'encre de chaque jet de façon à ce que cette partie d'encre défléchie n'atteigne pas le substrat,
procédé caractérisé en ce que le séquencement des créations de gouttes dans chaque jet est commandé par des signaux de formation de gouttes formés de façon séquentielle en fonction de données numériques définissant le motif à imprimer brisant ainsi le jet en une succession de gouttes d'encre non défléchies ou peu défléchies dirigées vers le substrat et de tronçons d'encre.
De préférence, la déflexion des parties de l'encre non dirigée vers le substrat est obtenue au moyen d'un champ électrique créé en aval des points de formation des gouttes, et de préférence, la zone contenant l'ensemble des points de création des gouttes du jet est protégé de l'influence du champ électrique de déflexion.
Les caractéristiques électriques - champ et potentiel - des régions de l'espace traversées par l'ensemble des jets sont variable spatialement, constante dans le temps et identique pour chacun des jets.
En générale, les jets sont issus de buses dont les axes sont alignés. Les axes des buses sont donc contenus dans un plan P. Les régions de l'espace traversées par les jets sont donc des régions centrées sur ce plan P et délimitées par des plans N perpendiculaires à ce plan P ou par des surfaces sécantes au plan P au niveau d'une droite commune au plan P et à un plan N.
En l'absence des jets, qui étant au potentiel de référence apportent une perturbation, les caractéristiques électriques de régions de l'espace comprenant chacune l'ensemble des jets peuvent être définies comme suit :
  • au moins une région de cet espace par rapport au potentiel de référence est à un potentiel négligeable ou nul et au moins une région de potentiel non négligeable est située en aval de cette région de potentiel négligeable ou nul.
La zone de création des gouttes est contenue dans une région de potentiel nul ou négligeable, en sorte que les gouttes sont électriquement neutres ou peu chargées. Une partie au moins du tronçon situé en aval de chaque goutte, se trouve à l'instant de détachement de ladite goutte dans une région de potentiel non négligeable en sorte que ce tronçon est chargé électriquement au moment de son détachement du jet.
Enfin, une région de l'espace située en aval de la zone de formation des gouttes est le siège d'un champ électrique permettant la déflexion significative des tronçons d'encre chargés électriquement.
Il n'est pas exclu que les régions de charge des tronçons et de déviation des tronçons soient confondues ou partiellement confondues, mais de préférence, la région de déflexion ou une partie de cette région sera en aval de la région de charge des tronçons.
Brève description des dessins
L'invention sera maintenant décrite en regard des dessins annexés dans lesquels les figures 1 à 4 représentent des schémas faisant apparaítre des exemples d'agencement d'électrodes.
La figure 1 représente un exemple comportant une électrode ou une paire centrale d'électrodes de protection et des électrodes de déflexion.
La figure 2 représente un exemple comportant une paire amont et une paire aval d'électrodes de protection et des électrodes de déflexion.
La figure 3 représente un exemple comportant trois paires d'électrodes de protection et des électrodes de déflexion.
La figure 4 représente un exemple comportant outre les électrodes de protection et de déflexion, des électrodes de charges situées axialement entre les électrodes de protection et de déflexion.
La figure 5 représente un exemple de circuit de commande des moyens de formation des gouttes.
Description de modes de réalisation de l'invention
La figure 1 montre une vue schématique d'un premier arrangement d'électrodes d'une imprimante 100 selon un mode de réalisation d'une imprimante à jet stimulé continu multibuse basé sur la méthode selon l'invention. L'imprimante 100 comprend un réservoir pressurisé 1 équipé d'une pluralité de buses calibrées 2 d'où s'échappent des jets d'encre 3. A chaque buse, est associé un dispositif de stimulation 4 placé dans le réservoir 1 et commandé par un circuit électronique externe 5. Le dispositif de stimulation 4 associé à une buse permet la création à la demande d'une goutte.
Chaque goutte est formée sur l'axe du jet auquel elle appartient, à une distance prédéterminée de la buse. Cette distance est la même pour tous les jets en sorte que les gouttes se forment dans une zone de forme longiligne centrée sur une droite DB sécante sensiblement perpendiculairement à chacun des jets 3.
Le dispositif de stimulation 4 est préférentiellement constitué par des moyens provoquant un chauffage local de l'encre pendant une durée prédéterminé par exemple des éléments thermorésistifs, en nombre égal à celui des buses de la tête d'impression, placés à proximité des buses 2 et pilotés individuellement par un circuit externe 5. Le brevet US-A-4,638,328 (DRAKE et al.) décrit un exemple de tel dispositif à base d'éléments thermorésistifs, son fonctionnement ainsi qu'un mode de réalisation utilisant les techniques d'usinage chimique issues de l'industrie micro-électronique.
Le dispositif de stimulation 4 pourrait également être constitué par un élément piézo-électrique.
Une variante connue représentée en pointillés sur les figures 1 à 4 consiste à remplacer la stimulation thermique ou piézo-électrique à l'intérieur du réservoir 1 par une stimulation électro-hydrodynamique réalisée par une ou plusieurs électrodes 4' placées à proximité des jets immédiatement en aval de la buse.
Un agencement d'électrodes commun à l'ensemble des jets et dont le fonctionnement sera examiné plus loin est placé au voisinage de la droite DB reliant les points nominaux de création des gouttes de chacun des jets.
Les portions d'encre chargée référencées 10 sur les figures 1 à 4 et qui ont la forme de tronçons sont dirigées vers une gouttière de récupération 11 qui les recycle vers un circuit d'encre général 12. Les champs électriques créés par l'agencement d'électrodes n'affectent pas notablement la trajectoire des gouttes référencées 13 qui peuvent frapper un support d'impression 14.
Dans ce premier mode de réalisation, l'agencement d'électrodes est constitué de deux groupes d'électrodes un premier groupe 6 d'électrodes et un second groupe 26. Dans le mode de réalisation représenté figure 1, les électrodes du premier groupe 6 sont constituées par une paire 25 centrale d'électrodes 15, 16. Les électrodes 15, 16 du premier groupe 6 sont situées de part et d'autre de l'ensemble des jets 3. Axialement, la paire d'électrodes 25 est placée de façon à englober la position DB de formation des gouttes 13. De préférence, la position DB de formation des gouttes sera située au voisinage immédiat des bords avals de cette paire d'électrodes. Les électrodes 15, 16 formant la paire centrale d'électrodes 25 sont reliées à une même source de potentiel, de préférence égale au potentiel auquel est portée l'encre du réservoir 1 en général relié à la masse, de façon à créer un champ électrique nul dans l'espace inter-électrode. De façon alternative, la paire 25 d'électrodes 15, 16 pourrait être remplacée par une électrode unique en forme de U ayant deux branches 15, 16. Les branches 15, 16 du U sont équivalentes aux électrodes 15, 16 de la paire 25. Ce mode alternatif a été représenté en traits mixtes, figures 1. Il sera vu plus loin que le groupe 6 d'électrode peut comprendre des paires additionnelles d'électrodes. Chaque fois que les électrodes d'une paire sont reliées à une même source de potentiel, la paire pourra de façon alternative être remplacée par une électrode en forme de U, chacune des deux branches du U remplaçant une électrode de la paire. L'électrode 26 du second groupe 7 est située en aval du premier groupe d'électrodes 6. L'électrode 26 est portée à une tension électrique constante élevée, et crée un champ électrique dans l'espace environnant.
Dans cette configuration, le champ électrique régnant au voisinage immédiat de la droite DB est nul ou très faible car cet espace est protégé par le premier groupe d'électrodes 6. L'intensité du champ électrique existant au voisinage de la partie aval des tronçons d'encre au niveau de l'électrode 26 est suffisamment élevée pour exercer une influence électrostatique sur ces derniers. Après rupture du jet, la trajectoire des tronçons qui sont électriquement chargés par l'électrode 26 sera modifiée par le champ électrique, alors que la trajectoire des gouttes ne subira qu'une très faible influence.
Ainsi, les tronçons sont dirigés vers le récupérateur d'encre 11 alors que les gouttes 13 sont dirigées vers le substrat 14.
Un deuxième mode de réalisation schématisé sur la figure 2 diffère du premier mode de réalisation représenté sur la figure 1 en ce que le premier groupe d'électrodes 6 constituant les électrodes de protection est scindé en deux paires d'électrodes 21, 22, une paire amont 21 et une paire aval 22. La paire 21 est constituée de deux électrodes 17, 18. La paire d'électrodes 22 est constituée de deux électrodes 19, 20. Les électrodes 17 et 18 de la paire 21 sont situées de part et d'autre de la zone des jets d'encre 3. Les électrodes 19, 20 de la paire 22 sont situées également de part et d'autre de la zone des jets 3.
Les électrodes de la paire 21 sont soumises à une même tension électrique constante V1 et celles de la paire 22 sont soumises à une même tension constante de signe opposé V2 préférentiellement égale à -V1.
La principale particularité d'un groupe d'électrodes tel que 21 et 22 est l'existence d'une région approximativement plane π de l'espace se trouvant axialement entre les bords amont et les bords aval, respectivement des paires d'électrodes 21, 22 dans laquelle le potentiel est nul ou négligeable. Le plan π est sensiblement perpendiculaire à l'ensemble des jets 3. Si la droite DB qui est le lieu de formation de gouttes des différents jets 3 est incluse dans cette région de l'espace comportant le plan π alors les gouttes créées emporteront une charge électrique négligeable. Les tronçons 10 se détachant du jet seront soumis à l'influence du champ électrique formé par l'électrode de déflexion 26 et subiront une déflexion lors de leur passage au voisinage de l'électrode 26.
Dans un troisième mode de réalisation représenté sur la figure 3, l'agencement d'électrodes de protection de la zone où se forment les gouttes comprend trois paires d'électrodes 21, 22, 25. La troisième paire d'électrodes 25 comprenant les électrodes 15 et 16 est située à une hauteur axiale comprise entre les hauteurs des paires 21 et 22.
Comme décrit en relation avec la figure 2, les électrodes 17, 18 de la paire d'électrodes 21 sont reliées à une tension constante V1. Les électrodes de la paire 22 sont soumises à une tension constante V2 de signe opposé à celui de la tension V1 de valeur préférentiellement égale à -V1. Les électrodes de la paire 25 sont reliées à une source de tension constante préférentiellement à la masse.
Par rapport au mode de réalisation représenté sur la figure 2, cette configuration permet d'augmenter le volume de la région de potentiel nul ou négligeable par rapport au potentiel de référence dans laquelle il est possible de former des gouttes. Par conséquent, la position de la droite DB, bénéficie de tolérances plus larges, ce qui permet de relâcher les contraintes de précision au niveau des moyens de formation des gouttes.
Les agencements d'électrodes décrits en relation avec les figures 1 à 3, ne comportent que deux groupes d'électrodes. Un premier groupe 6, comprenant une paire, deux paires ou trois paires d'électrodes et un second groupe 7.
Les électrodes du groupe 6 ont pour fonction d'imposer une zone de champ électrique nul ou négligeable dans la zone où se trouve la droite DB située à une distance prédéterminée des buses 2. De la sorte, les gouttes ne sont pas chargées électriquement et ne subissent pratiquement aucune influence de la part des électrodes du second groupe 7.
Dans la représentation des électrodes de déflexion constituant le groupe 7, des figures 1 à 3 et aussi de la figure 4 qui sera décrite ci-après, ces électrodes ont été représentées sous forme d'une seule électrode 26. C'est parce que ces électrodes et leur mode d'action sont en eux-mêmes connus. Ce groupe 7 d'électrodes de déflexion peut comme représenté sur les figures 1 à 4 être constitué d'une simple plaque 26. Il peut aussi être constitué d'une paire de plaques parallèles entre elles, chaque plaque de la paire étant portée à un potentiel différent. Il peut aussi être constitué d'éléments conducteurs courbes. D'une façon générale, la déflexion peut être opérée avec tous moyens connu d'agencement d'électrodes pour dévier des gouttes d'encre.
De même pour le groupe 6, tout agencement connu d'électrodes créant une zone longiligne de potentiels électriques nuls ou faibles, pourra être utilisé. Cette zone logera alors la droite de formation des gouttes.
Dans un autre exemple de réalisation qui sera maintenant décrit en relation avec la figure 4, les groupes d'électrodes 6 de protection et 7 de déflexion sont complétés par un troisième groupe 30 d'électrodes. Les électrodes de ce groupe 30 sont comme celles des groupes 6 et 7 communes à l'ensemble des jets 3. Dans l'exemple de réalisation représenté figure 4, ce groupe 30 est composé d'une paire 27 d'électrodes 28, 29. Les électrodes du groupe 30 sont situées en aval des électrodes de protection du groupe 6 et en amont des électrodes de déflexion du groupe 7. Dans l'exemple représenté figure 4, les électrodes du groupe 6 ont été représentées sous forme d'une paire d'électrodes 25 placées et connectées dans la configuration décrite en relation avec la figure 1. Il est clair que ces électrodes du groupe 6 pourraient avoir d'autres configurations, en particulier celles décrites en relation avec les figures 2 ou 3. Il a été vu dans les exemples de réalisation décrit en relation avec les figures 2 et 3 que les électrodes du groupe 6 comportent une paire amont 21 et une paire aval 22. La paire aval est de préférence portée à un potentiel différent de celui du réservoir dont sont issus les jets. Du fait de cette différence de potentiel la paire aval soumet les troncs à une charge. Dans ce cas, les électrodes du groupe 30 constituent un groupe d'électrodes de charge complémentaire.
Dans les cas représentés figures 2 et 3, les électrodes de la paire 21 amont et les électrodes de la paire 22 aval sont à des potentiels tels qu'il existe une zone de potentiel nul entre le bord amont des électrodes amont et le bord aval des électrodes aval. C'est là, la fonction principale de ces électrodes. Cette fonction sera en général obtenue en portant ces paires d'électrodes à des potentiels opposés. Bien que ces paires d'électrodes 21,22 apportent une charge aux tronçons 10, les électrodes du groupe 30 se distingueront des électrodes de la paire aval 22, par le fait que leur potentiel d'utilisation est tel que ces électrodes du groupe 30 apportent une charge supplémentaire à celle apportée par les électrodes de la paire aval 22 du groupe 6. Lorsque l'agencement d'électrode comporte un groupe (30) d'électrodes de charge en plus du groupe 7 d'électrodes de déflexion, il convient de réaliser les électrodes du groupe 6 pour protéger la zone DB de formation des gouttes 13 de l'influence conjuguée des deux champs électriques, de charge et de déflexion.
Dans la configuration représenté figure 4, les électrodes 15, 16 sont portées à un potentiel constant, préférentiellement celui auquel est portée l'encre, usuellement la masse électrique de l'imprimante. Les électrodes 28, 29 du troisième groupe sont soumises à une tension constante V.
Le montage représenté figure 4 permet un contrôle amélioré des trajectoires des tronçons 10 d'encre inutilisée pour l'impression, en séparant les fonctions charge des tronçons et déflexion des tronçons et en les attribuant aux électrodes des troisième 30 et second 7 groupes d'électrodes, respectivement.
Il est précisé que chaque électrode, 15, 16 ; 17, 18 ; 19, 20 ; 26, 28, 29 des premier 6, deuxième 7 et éventuellement troisième 30 groupes est dite commune à l'ensemble des jets parce qu'il s'agit en principe d'une pièce conductrice unique agissant sur l'ensemble des jets. Il pourra également s'agir pour une ou plusieurs électrodes de différentes pièces conductrices reliée à une même source de potentiel.
Dans le cas le plus général où la tête d'impression comporte plusieurs buses, toutes les électrodes 15-20 ; 26, 28, 29 ont, en projection sur un plan parallèle au plan P contenant les axes des buses, une forme sensiblement rectangulaire, un grand côté du rectangle s'étendant dans une direction perpendiculaire aux axes des buses.
On peut constater que dans toutes les configurations décrites ci-dessus, la fonction principale des électrodes du groupe 6 de protection de la zone DB de formation des gouttes est de créer une zone de potentiel nul ou négligeable englobant la droite DB.
Trois exemples de réalisation ont été décrits, l'un avec une paire d'électrodes portées au potentiel de l'encre (figure 1), l'autre (figure 2) avec deux paires, l'une 22 en aval de l'autre 21, ces paires d'électrodes étant à des potentiels de signes opposés. En sorte qu'il existe entre ces deux paires une zone de potentiel négligeable et enfin un troisième exemple (figure 3), dans lequel on trouve à la fois une paire centrale au potentiel de l'encre, associée à une paire amont et une paire aval comme dans le cas de la figure 2.
Le champ électrique régnant entre les deux électrodes d'une paire d'électrodes de protection est par rapport au potentiel de référence, nul ou négligeable en l'absence du jet, puisque comme on l'a vu, les électrodes d'une paire sont au même potentiel.
La présence du jet ne perturbe pas cet état de fait, dans le cas où ce potentiel est celui de l'encre, ce qui est le cas pour la paire centrale 25 lorsqu'elle est présente. Par contre, lorsque les électrodes d'une paire comme par exemple les électrodes des paires amont ou aval sont à un potentiel différent de celui de l'encre, la présence du jet d'encre perturbe le champ entre le jet et chacune des électrodes de la paire. La résultante des vecteurs champs sur la ligne axiale des jets est nulle en raison de la symétrie géométrique locale et donc il n'y a pas déviation du jet sans l'action des forces électriques. Par contre, il peut y avoir création de charge sur le jet comme expliqué plus haut.
Les électrodes du groupe 7 de déviation des tronçons se distinguent des électrodes de protection ou de charge par le fait que ces électrodes créent, en l'absence de jet, un champ électrique dans une direction sensiblement perpendiculaire aux axes des jets et au plan P contenant les jets.
En présence de jet, le champ est perturbé par le jet. Le champ s'oriente en permanence dans une direction perpendiculaire au jet.
Un exemple de réalisation d'un circuit électronique 5 utilisable sur une imprimante 100 selon l'invention sera maintenant décrit en relation avec la figure 5.
De façon connue, ce circuit est connectée à une mémoire 31 de stockage de données numériques. De façon connue également, cette mémoire (bit-map) 31 alimente de façon séquentielle une succession de n mémoires de ligne 32 référencées 32-1 à 32-n.
Les transferts de données entre mémoire (bit-map) 31 et mémoires de ligne 32 sont commandés de façon en elle-même connue par un séquenceur. Le séquenceur reçoit des signaux en provenance d'une horloge d'impression 34 et d'un codeur de la position du substrat.
De façon connue également, les données numériques en sortie des mémoires 32-1 à 32-n alimentent chacune une succession 36 de convertisseurs numérique/ analogique (CNA) référencés de 36-1 à 36-n.
Conformément à l'invention, chacun de ces convertisseurs 36-1 à 36-n alimente un circuit 37-1 à 37-n respectivement.
Chaque circuit 37-1 à 37-n est un circuit d'amplification et de mise en forme qui délivre ou ne délivre pas, en fonction du signal reçu en entrée un signal visant à actionner le moyen 4 ou 4' de formation de gouttes.
Le circuit 5 est formé des éléments 32 à 37. Il comporte au moins autant de sorties, une sortie du circuit 5 étant constituée par une sortie de circuit d'amplification 37-1 à 37-n, que de buses 2. Il pourra en comporter d'avantage, en particulier s'il s'agit d'un circuit intégré adaptable sur des imprimantes de différents modèles, chaque modèle ayant son propre nombre de buses 2.

Claims (12)

  1. Imprimante (100) à jet d'encre (3) comprenant une buse (2) d'impression émettant un jet d'encre (3) sous pression selon un axe de la buse,
    des moyens (4, 4') de formation de gouttes d'encre agissant sur le jet (3) émis par la buse (2) par brisure du jet à une distance axiale prédéterminée de la buse,
    des moyens (11, 12) de récupération de l'encre qui n'est pas reçue par un substrat (14) d'impression,
    une mémoire (31) de stockage de données numériques représentant ensemble un motif à imprimer,
    des moyens (5, 32-37) de contrôle de l'impression ayant une entrée et une sortie, ladite entrée étant couplée à la mémoire (31) de stockage pour recevoir de façon séquentielle une partie au moins des données numériques représentant ensemble un motif à imprimer,
    caractérisée en ce que la sortie des moyens (5, 32-37) de contrôle de l'impression est couplée au moyen (4, 4') de formation des gouttes, ces moyens (4, 4') brisant le jet au reçu de chacun des signaux de commande, transformant ainsi le jet en une succession de gouttes (13) et de tronçons (10) et en ce qu'elle (100) comporte un groupe (7) d'électrodes (26) de déflexion fléchissant les tronçons (10) vers les moyens (11) de récupération de l'encre.
  2. Imprimante (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte :
    des buses (2) additionnelles d'impression,
    des moyens additionnels (4, 4') de formation de gouttes d'encre, chaque moyen additionnel (4, 4') agissant sur le jet (3) d'une buse (2) additionnelle par brisure du jet (3) en un point situé à une distance axiale prédéterminée de ladite buse additionnelle, l'ensemble des points de brisure du jet formant une zone (DB) de brisure,
    et en ce que
    les moyens (5, 32-37) de contrôle de l'impression comportent des sorties additionnelles, chaque sortie additionnelle étant couplée à l'un des moyens additionnels (4, 4') de formation de gouttes et,
    enfin en ce que
    le groupe (7) d'électrodes (26) déviant les tronçons vers les moyens (11, 12) de récupération de l'encre est commun à l'ensemble des jets (3).
  3. Imprimante (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un groupe (6) d'électrodes (21, 22, 25) de protection électrique du point ou de la zone de formation des gouttes, ce groupe (6) étant situé en aval de la buse ou des buses (2) et en amont du groupe (7) de déflexion des tronçons (10), les électrodes (15-20) de ce groupe (6) étant communes à l'ensemble des jets (3).
  4. Imprimante (100) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le groupe (6) d'électrodes de protection électrique comporte une électrode (25) centrale en forme de U ayant deux branches (15,16) ou une paire (25) centrale d'électrodes (15, 16) comportant une première (15) et une seconde (16) électrodes, ces branches (15,16) ou électrodes (15, 16) étant couplées à une même première source de potentiel et en ce que la première (15) et la seconde (16) branches ou électrodes de l'électrode ou de la paire centrale (25) de protection sont disposées de part et d'autre de l'axe ou de l'ensemble des axes des buses.
  5. Imprimante (100) selon la revendication 3, caractérisée en ce que le groupe (6) d'électrodes de protection électrique du point ou de la zone de formation des gouttes comportent une électrode (21) ayant deux branches ou une paire amont (21) et une électrode aval ayant deux branches ou une paire aval (22), l'électrode ou la paire amont (21) comportant une première (17) et une seconde (18) branches ou électrodes, l'électrode ou la paire aval (22) comportant une première (19) et une seconde (20) branches ou électrodes, les branches ou électrodes (17, 19 ; 18, 20) amont (21) et aval (22) étant disposées de part et d'autre de l'axe ou de l'ensemble des axes de buse (2), un bord amont de l'électrode ou de la paire amont (21) étant situé à une distance axiale de l'une des buses (2) inférieure à ladite distance prédéterminée, un bord aval de l'électrode ou de la paire aval (22) étant situé à une distance axiale de cette buse (2) supérieure à ladite distance prédéterminée.
  6. Imprimante (100) selon la revendication 5, caractérisée en ce que le groupe (6) d'électrodes de protection électrique comporte en outre une électrode (25) ayant deux branches (15,16) ou une paire centrale (25) d'électrodes (15, 16), les branches ou électrodes (15, 16) de cette paire centrale (25) étant situées de part et d'autre de l'axe ou de l'ensemble des axes des buses (2), l'électrode ou la paire amont (21) étant en amont de l'électrode ou la paire centrale et l'électrode ou la paire aval (22) étant en aval de la paire centrale (25).
  7. Imprimante (100) selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un groupe (30) d'électrodes de charges commun à l'ensemble des jets (3) placé en aval du groupe (6) d'électrodes de protection et en amont du groupe (7) d'électrodes de déflexion.
  8. Imprimante (100) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens (4, 4') de formation de gouttes d'encre sont constitués par des éléments thermorésistifs ou piézo-électriques (4) placés en amont des buses (2).
  9. Imprimante (100) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens de formation des gouttes d'encre sont constitués par des électrodes formant un dispositif électro-hydrodynamique placé à proximité des jets d'encre (3) en aval des buses (2).
  10. Procédé de projection d'un liquide conducteur maintenu à un potentiel électrique de référence dans lequel :
    on met en pression le liquide conducteur pour former au moins un jet (3) dans une direction axiale ;
    on brise chacun des jets (3) en des points de brisure de jet, les points de brisure définissant ensemble une zone de formation des gouttes, cette zone étant fixe dans l'espace et dans le temps et axée sur une droite DB perpendiculaire aux jets ;
    on défléchit une partie du liquide conducteur de chaque jet dans une direction différente de la direction axiale ;
    procédé caractérisé en ce que le séquencement des créations de gouttes dans chaque jet (3) est commandé par des signaux de formation de gouttes formées en fonction d'informations extérieures brisant ainsi le jet en une succession de gouttes continuant leur trajectoire dans la direction axiale et de tronçons déviés dans une direction différente de la direction axiale.
  11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que pour une pluralité de jets dont les axes sont parallèles et contenus dans un même plan P,
    ont défléchit la trajectoire des tronçons (10) de liquide conducteur sans défléchir la trajectoire des gouttes (13) en créant des régions contenant le plan P des directions axiales dont les caractéristiques électriques, en l'absence de jet, sont permanentes dans le temps, ces régions comprenant :
    une région protégée dont la différence de potentiel électrique par rapport au potentiel de référence est nul ou négligeable, cette région englobant la zone de création des gouttes ;
    au moins une région dont la différence de potentiel par rapport au potentiel de référence n'est pas négligeable, au moins l'une desdites régions étant immédiatement en aval de ladite région protégée ;
    au moins une région qui, en présence du jet, est le siège d'un champ électrique propre à défléchir les tronçons.
  12. Procédé de projection selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que le liquide conducteur est une encre, les informations extérieures commandant le séquencement des créations de gouttes sont constituées par des données numériques représentant ensemble un motif à imprimer sur un substrat (14), et en ce que les tronçons n'atteignent pas le substrat.
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