FR2553339A1 - Method of controlling the speed of the ink drops in an ink jet printer, and printing head allowing the use of this method - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE CONTROLE DE LA VITESSE
DES GOUTTES D'ENCRE D'UNE IMPRIMANTE
A JET D'ENCRE
ET TETE D'IMPRESSION PERMETTANT
LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE
L'invention concerne un procédé de contrôle de la vitesse des gouttes d'encre d'une imprimante à jet d'encre. Elle concerne également une tête d'impression permettant la mise en oeuvre du procédé.SPEED CONTROL PROCESS
INK DROPS FROM A PRINTER
INKJET
AND PRINTING HEAD ALLOWING
THE IMPLEMENTATION OF THE PROCESS
The invention relates to a method for controlling the speed of the ink drops of an ink jet printer. It also relates to a print head allowing the implementation of the method.
La technique d'écriture par projection d'encre utilisant un jet continu de gouttelettes calibrées, fournies par un système de modulation consiste à charger électrostatiquement ces gouttelettes, au moyen d'une électrode appropriée. Le passage de ces gouttes chargées de manière variable entre des plaques portées à un fort potentiel conduit à une déflexion des gouttes proportionnelle à la charge et qui, combinée avec le déplacement d'un support, permet l'obtention de matrices de caractères imprimées. The ink-jet writing technique using a continuous jet of calibrated droplets, supplied by a modulation system, consists in electrostatically charging these droplets, by means of an appropriate electrode. The passage of these variably charged drops between plates brought to a high potential leads to a deflection of the drops proportional to the charge and which, combined with the displacement of a support, makes it possible to obtain matrices of printed characters.
Dans un tel système d'impression un certain nombre de paramètres de fonctionnement doivent être conserves malgré les variations inévitables d'environnement. C'est le cas notamment de la vitesse des gouttes : celle-ci doit être maintenue constante malgré les modifications des caractéristiques de l'encre comme la viscosité qui peut évoluer au cours du temps. En effet, sous l'influence des variations de la température ambiante, ou suite à des conditions de fonctionnement générant un surcroit d'échauffement, une évaporation du solvant intervient à plus ou moins long terme. Il en résulte une évolution concommitante de la viscosité donc de la vitesse. In such a printing system, a certain number of operating parameters must be preserved despite the inevitable variations in the environment. This is the case in particular with the speed of the drops: this must be kept constant despite the modifications of the characteristics of the ink such as the viscosity which can change over time. Indeed, under the influence of variations in the ambient temperature, or following operating conditions generating an increase in heating, evaporation of the solvent occurs in the more or less long term. This results in a concomitant change in viscosity and therefore speed.
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et concerne un procédé qui assure une vitesse constante des gouttes quels que soient les paramètres responsables de oes variations. The present invention aims to overcome these drawbacks and relates to a method which ensures a constant speed of the drops whatever the parameters responsible for these variations.
L'invention concerne plus précisément un procédé de contrôle de la vitesse des gouttes d'encre d'une imprimante à jet d'encre du type comportant un réservoir d'encre, des moyens de mise en pression de l'encre, des moyens de fragmentation du jet en gouttelettes, au moins une électrode de charge, au moins une électrode de contrôle de charge et des moyens de déflexion, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à asservir les moyens de mise en pression de l'encre au temps (T) que met chaque goutte pour parcourir une distance (D) donnée. The invention relates more precisely to a method for controlling the speed of the ink drops of an ink jet printer of the type comprising an ink tank, means for pressurizing the ink, means for fragmentation of the jet into droplets, at least one charge electrode, at least one charge control electrode and deflection means, method characterized in that it consists in slaving the means for pressurizing the ink to time ( T) that each drop takes to cover a given distance (D).
L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles:
Les figures 1 et 2 représentent schématiquement selon une coupe AA et selon une coupe BB une électrode destinée à la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.The invention will be better understood with the aid of the explanations which follow and of the appended figures among which:
Figures 1 and 2 schematically show in section AA and in section BB an electrode for carrying out the method according to the invention.
Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. For the sake of clarity, the same elements are given the same references in all the figures.
Une imprimante à jet d'encre est essentiellement constituée de manière classique :
- d'un réservoir d'encre,
- d'une pompe de mise en pression de cette encre,
- d'un transducteur piezo électrique chargé de fractionner
le jet,
- d'une électrode de charge,
- d'une électrode de contrôle de charge,
- de plaques de déflexion,
Conformément à l'invention, la mise en pression de l'encre dans l'imprimante est assurée au moyen d'une pompe à engrenage d'un type connu en soi commandé par un moteur pas à pas. Ce sont précisément les qualités de ces moyens de mise en pression que l'on utilise dans la présente invention pour, selon une caractéristique importante, ramener la vitesse de chaque goutte à une valeur constante en faisant varier la pression en fonction précisément de l'évolution de cette vitesse.An inkjet printer is essentially constituted in a conventional manner:
- an ink tank,
- a pump for pressurizing this ink,
- a piezoelectric transducer responsible for fractionating
the jet,
- a charging electrode,
- a charge control electrode,
- deflection plates,
According to the invention, the pressurization of the ink in the printer is ensured by means of a gear pump of a type known per se controlled by a stepping motor. It is precisely the qualities of these pressurizing means that are used in the present invention to, according to an important characteristic, reduce the speed of each drop to a constant value by varying the pressure as a function of precisely the evolution of this speed.
Le procédé conforme à l'invention consiste donc à mesurer en permanence la vitesse des gouttes et à asservir à cette donnée, le fonctionnement de la pompe de mise en pression. The method according to the invention therefore consists in continuously measuring the speed of the drops and in controlling this data, the operation of the pressurizing pump.
Dans une première variante de mise en oeuvre du procédé, la mesure de la vitesse consiste à déterminer le temps (T) qui s'écoule entre le moment où la première goutte quitte le jet ; ce phénomène intervient dans la zone dite "zone de brisure" et le moment où cette goutte passe dans une électrode dont la fonction première est de contrôler la charge de chaque goutte et qui est dénommée pour cela "électrode de contrôle de charge". Or, pour un niveau d'excitation donnée des transducteurs piezo électriques dont la fonction est précisément de fractionner le jet en gouttelettes, on connaît la zone de brisure donc la distance (D) comprise entre cette dernière et l'électrode de contrôle de charge. De la distance (D) parcourue et du temps (T) mis par la goutte pour la parcourir se déduit donc sa vitesse (V). In a first implementation variant of the method, the measurement of the speed consists in determining the time (T) which elapses between the moment when the first drop leaves the jet; this phenomenon occurs in the so-called "breaking zone" and the moment when this drop passes through an electrode whose primary function is to control the charge of each drop and which is called for this "charge control electrode". However, for a given level of excitation of the piezoelectric transducers, the function of which is precisely to split the jet into droplets, the breaking zone is known, therefore the distance (D) comprised between the latter and the charge control electrode. From the distance (D) traveled and the time (T) taken by the drop to travel it therefore deduces its speed (V).
Pour cela, on prélève au niveau de l'électrode de charge l'information donnant l'instant (t) où se produit la charge d'une goutte et au niveau de l'électrode de contrôle de charge l'instant (tl) correspondant à la détection de la charge de cette goutte et l'on compare (tl - t) ce qui donne le temps de parcours (T) et donc la vitesse (V). For this, we take from the charge electrode the information giving the instant (t) when the charge of a drop occurs and from the charge control electrode the corresponding instant (tl) upon detecting the charge of this drop and comparing (tl - t) which gives the travel time (T) and therefore the speed (V).
La procédure de régulation mise en oeuvre dans cette premiere variante de réalisation du procédé conforme à l'invention est décrite ci-après. The regulation procedure implemented in this first alternative embodiment of the method according to the invention is described below.
Lors d'une mise en service de l'imprimante, L'ensemble des électrodes de charge et de contrôle de charge étant hors circuit on donne au moteur pas à pas selon un programme pré-déterminé un point de consigne correspondant à une vitesse de rotation considérée comme maximale. La pression délivrée est alors très supérieure à la pression normale, de l'ordre de une fois et demie. On met en circuit les électrodes de charge et de contrôle de charge qui conformément à l'invention, outre leur fonction première vont jouer ici une seconde fonction à savoir celle de détecteur de l'instant de passage des gouttes à leur niveau. Compte tenu de la pression élevée, la brisure du jet est très éloignée de l'ajutage et se situe à l'extérieur de l'électrode de charge ou, en tous les cas, pas au milieu de celle-ci comme c'est le cas en fonctionnement normal.On charge alors légèrement quelques gouttes de manière à mesurer l'effet de l'application de cette tension de charge. When the printer is put into service, all of the charge and charge control electrodes being switched off, the stepping motor is given a set point corresponding to a rotation speed according to a predetermined program. considered maximum. The pressure delivered is then much higher than normal pressure, of the order of one and a half times. The charge and charge control electrodes are switched on, which in accordance with the invention, in addition to their primary function, will play here a second function, namely that of detecting the instant of passage of the drops at their level. Given the high pressure, the jet break is very far from the nozzle and is located outside the charging electrode or, in any case, not in the middle of it as is the case. in normal operation, a few drops are charged slightly so as to measure the effect of the application of this charging voltage.
Celle-ci est suffisamment faible pour que les gouttes chargées ne soient néanmoins pas suffisamment déviées pour sortir de la gouttière de récupération. On suit alors l'évolution des signaux de mesure de la charge sur l'électrode de contrôle de charge, alors que le programme de la machine commande à celle-ci de faire diminuer progressivement la vitesse de rotation du moteur et donc de la pression. This is low enough that the charged drops are not, however, sufficiently deflected to exit the recovery gutter. The evolution of the charge measurement signals on the charge control electrode is then followed, while the machine program commands the latter to gradually decrease the speed of rotation of the motor and therefore of the pressure.
A partir d'une certaine pression, la brisure est détectée. Elle se situe à une extrémité de l'électrode de charge. La modification de la pression cesse alors de se faire de manière programmée. Le moteur fait quelques pas (de l'ordre de 3 à 4) suffisant et juste suffisant pour qu'une diminution de pression supplémentaire ait lieu, telle que la zone de brisure se trouve ramenée au centre de l'électrode de charge. La pression appliquée au moment où ce résultat est obtenu conduit à une vitesse de jet déterminée par exemple très voisine de 20 mètres par seconde correspondant au temps (T). La machine est alors prête à fonctionner. From a certain pressure, the break is detected. It is located at one end of the charging electrode. The modification of the pressure then ceases to take place in a programmed manner. The motor takes a few steps (of the order of 3 to 4) sufficient and just sufficient for an additional pressure decrease to take place, such that the breaking zone is brought back to the center of the charging electrode. The pressure applied when this result is obtained leads to a determined jet speed, for example very close to 20 meters per second corresponding to time (T). The machine is then ready for operation.
Durant le fonctionnement de l'imprimante on mesure en permanence, comme cela a été dit précédemment le temps (T) s'écoulant entre le moment où la goutte quitte le jet (zone de brisure) et le moment où sa charge est mesurée dans l'électrode de contrôle de charge. La distance entre ces deux points est alors égale à (D). Donc, lorsque la viscosité ou les caractéristiques de l'encre varient, on asservit la fréquence d'alimentation du ou des moteurs pas à pas commandant la ~ ou les pompes de mise en pression de l'encre pour conserver la valeur de (T) constante. During the operation of the printer, the time (T) elapsing between the moment when the drop leaves the jet (breaking zone) and the moment when its charge is measured in 'charge control electrode. The distance between these two points is then equal to (D). So, when the viscosity or the characteristics of the ink vary, the frequency of feeding of the stepper motor (s) controlling the ~ or the ink pressurization pumps is controlled to keep the value of (T) constant.
Dans cette première variante de réalisation décrite cidessus on néglige les variations de position de la brisure dues à l'influence de la viscosité sur l'excitation piézo-électrique du transducteur, or, l'expérience montre que si très souvent on peut en faire effectivement abstraction il n'en est pas moins vrai qu'elle existe. In this first alternative embodiment described above, the variations in the position of the break due to the influence of the viscosity on the piezoelectric excitation of the transducer are neglected, but experience shows that if very often it can be done effectively abstraction it is not less true that it exists.
Ainsi pour une valeur d'excitation piézoglectrique constante et tout autre paramètre étant égal par ailleurs, on observe un déplacement de cette zone de brisure en fonction de la viscosité. Thus, for a constant piezoelectric excitation value and any other parameter being equal, a displacement of this breaking zone is observed as a function of the viscosity.
Cette influence de la viscosité de l'encre sur la position de la zone de brisure oui donc en général est negligeable mais parfois peut être gênante est evitee grâce à une seconde variante du procédé conforme à l'invention et qui est maintenant décrite. Elle met en oeuvre une électrode de contrôle de charge d'un type particulier déjà décrit dans une demande de brevet déposée par la Demanderesse le 29.04.1983 et portant le numéro d'enregistrement EN 83 07 549. This influence of the viscosity of the ink on the position of the breaking zone yes therefore in general is negligible but sometimes can be troublesome is avoided thanks to a second variant of the process according to the invention and which is now described. It uses a charge control electrode of a particular type already described in a patent application filed by the Applicant on 04.29.1983 and bearing the registration number EN 83 07 549.
Comme le montrent les figures 1 et 2, il s'agit d'un détecteur 100 se présentant sous la forme d'un ensemble cylindrique 1 en matériau conducteur, par exemple en acier inoxydable. As shown in Figures 1 and 2, it is a detector 100 in the form of a cylindrical assembly 1 of conductive material, for example stainless steel.
Cet ensemble cylindrique constituant le blindage du dispositif est rempli sur une certaine longueur d'un isolant, par exemple, un polymère fluoré tel qu'un PTFE. Deux trous sont percés dans le fourreau isolant 2, trous dans lesquels sont introduits deux cylindres pleins 30 et 31 qui se trouvent noyés dans le fourreau isolant 2. Enfin une fente est réalisée sur une longueur et une épaisseur données. Les cylindres 30 et 31 sont l'un et l'autre reliés à un circuit électronique de commande (non représentés sur les figures I et 2).Une telle structure permet d'effectuer deux mesures successives de la charge des gouttes qui transitent dans la fente, I'une au niveau du cylindre plein 30 et l'autre, au niveau du cylindre plein 31, conformément à la présente invention, elle est en outre utilisée pour détecter deux instants de passage t et tl de chaque goutte au niveau de chacun des deux cylindres pleins 30 et 31. Dans ce cas la distance (D) entre les deux électrodes est déterminée et fixée par construction. This cylindrical assembly constituting the shielding of the device is filled over a certain length with an insulator, for example, a fluoropolymer such as a PTFE. Two holes are drilled in the insulating sheath 2, holes into which two solid cylinders 30 and 31 are introduced which are embedded in the insulating sheath 2. Finally, a slot is made over a given length and thickness. The cylinders 30 and 31 are both connected to an electronic control circuit (not shown in FIGS. I and 2). Such a structure makes it possible to carry out two successive measurements of the charge of the drops which pass through the slot, one at the level of the full cylinder 30 and the other at the level of the full cylinder 31, in accordance with the present invention, it is also used to detect two instants of passage t and tl of each drop at each level of the two full cylinders 30 and 31. In this case the distance (D) between the two electrodes is determined and fixed by construction.
La mesure de ces deux charges faite dans le cadre du contrôle de celles-ci permet conformément à l'invention d'être exploitée dans un second but. Elle permet en effet la détection des deux temps de passage t et tl donc la mesure du temps T = tl - t qu'a mis la goutte pour parcourir la distance (D) entre l'axe des deux cylindres 30 et 31 et ce faisant elle permet de connaître la vitesse de chacune des gouttes. The measurement of these two charges made as part of the control thereof allows in accordance with the invention to be used for a second purpose. It indeed allows the detection of the two passage times t and tl therefore the measurement of the time T = tl - t that the drop took to travel the distance (D) between the axis of the two cylinders 30 and 31 and in doing so it allows to know the speed of each drop.
Le paramètre Temps (T) étant ainsi mesuré dans l'une et l'autre variante de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention on fait varier la fréquence d'alimentation des moteurs pas à pas qui commandent les pompes de mise en pression afin de conserver ce temps (T) constant. The parameter Time (T) being thus measured in one and the other variant of implementation of the method according to the invention, the supply frequency of the stepping motors which control the pressurization pumps is varied. in order to keep this time (T) constant.
Le procédé conforme à l'invention s'applique à toutes les têtes d'impression à jet d'encre comportant une électrode de charge et au moins une électrode de contrôle de charge et des moyens capables de faire varier la pression de l'encre, cette variation de pression étant commandée par des signaux prélevés au niveau des circuits électroniques commandant la charge des gouttelettes et le contrôle de cette charge. The process in accordance with the invention applies to all ink jet print heads comprising a charge electrode and at least one charge control electrode and means capable of varying the pressure of the ink, this pressure variation being controlled by signals taken from the electronic circuits controlling the charge of the droplets and the control of this charge.
Dans ces conditions, on dispose d'une machine absolument autonome quel que soit l'age de l'encre, la durée journalière de fonctionnement et la température ambiante. Under these conditions, an absolutely autonomous machine is available whatever the age of the ink, the daily operating time and the ambient temperature.
A un tel dispositif on peut d'ailleurs aussi associer un système
d'alarme fonctionnant lorsque la pression se situe à l'extérieur d'une
plage de valeurs pré-déterminées. We can also associate a system
alarm operating when the pressure is outside a
range of pre-determined values.
Claims (9)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8316439A FR2553339B3 (en) | 1983-10-13 | 1983-10-13 | METHOD FOR CONTROLLING THE SPEED OF INK DROPS OF AN INK JET PRINTER, AND PRINTING HEAD FOR IMPLEMENTING THE METHOD |
| US06/603,127 US4590483A (en) | 1983-04-29 | 1984-04-23 | Ink jet printer with charging control of ink-drop flow velocity |
| EP84460003A EP0124465B1 (en) | 1983-04-29 | 1984-04-25 | Charge control device and its application to ink droplets speed control. |
| DE8484460003T DE3474792D1 (en) | 1983-04-29 | 1984-04-25 | Charge control device and its application to ink droplets speed control. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8316439A FR2553339B3 (en) | 1983-10-13 | 1983-10-13 | METHOD FOR CONTROLLING THE SPEED OF INK DROPS OF AN INK JET PRINTER, AND PRINTING HEAD FOR IMPLEMENTING THE METHOD |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2553339A1 true FR2553339A1 (en) | 1985-04-19 |
| FR2553339B3 FR2553339B3 (en) | 1985-11-29 |
Family
ID=9293184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8316439A Expired FR2553339B3 (en) | 1983-04-29 | 1983-10-13 | METHOD FOR CONTROLLING THE SPEED OF INK DROPS OF AN INK JET PRINTER, AND PRINTING HEAD FOR IMPLEMENTING THE METHOD |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2553339B3 (en) |
-
1983
- 1983-10-13 FR FR8316439A patent/FR2553339B3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2553339B3 (en) | 1985-11-29 |
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