FR2562838A1 - Procede pour faire fonctionner un appareil a jet d'encre dans un mode resonnant a plusieurs cycles selectifs pour regler la grandeur des points imprimes - Google Patents
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Abstract
LE PROCEDE DE L'INVENTION CONSISTE A REGLER LE VOLUME D'ENCRE EJECTEE D'UNE IMPRIMANTE A JET D'ENCRE 200, 202, 204, ... PENDANT UN CYCLE DE FONCTIONNEMENT POUR IMPRIMER UN POINT SUR UN SUPPORT D'ENREGISTREMENT, DANS CE CYCLE DE FONCTIONNEMENT, EN APPLIQUANT UN TRAIN D'IMPULSIONS AYANT UNE PERIODICITE EQUIVALENT A LA FREQUENCE DE RESONNANCE DOMINANTE DE L'IMPRIMANTE A JET D'ENCRE, CHAQUE IMPULSION AYANT AINSI POUR EFFET D'EJECTER UNE GOUTTELETTE D'ENCRE D'UN VOLUME ESSENTIELLEMENT PREVISIBLE, UN NOMBRE DONNED'IMPULSIONS SUCCESSIVES ETANT APPLIQUE PENDANT CHAQUE CYCLE D'IMPRESSION A L'IMPRIMANTE A JET D'ENCRE POUR ENTRAINER L'EJECTION D'UN NOMBRE EGAL DE GOUTTELETTES D'ENCRE POUR REGLER L'EPAISSEUR DU POINT IMPRIME. CE PROCEDE PEUT ETRE MIS EN OEUVRE EN COMMANDANT, PAR UN CONTROLEUR 261 LES IMPULSIONS DONNEES A UN TRANSDUCTEUR 204 AGISSANT SUR LE VOLUME DE LA CHAMBRE A ENCRE 200 RELIEE A L'ORIFICE D'EJECTION 202.
Description
La présente invention concerne d'une façon générale un appareil à jet d'encre et, plus particulièrement, un procédé pour faire fonctionner un appareil. à jet d'encre dans un mode résonnant en vue d'obtenir une impression avec une résolution élevée.
La conception des dispositifs à jet d'encre existants et des appareils servant à produire une simpl.e goutte)ette d'encre à la demande est relativement nouvelle dans )a technique. Dans les appareils à jet d'encre antérieurs produisant des gouttelettes à la demande, le volume de chaque gouttelette d'encre séparée est typiquement fonction de la géométrie de l'appareil à jet d'encre, du type d'encre utilisé, et de la grandeur d'une pression positive mise en oeuvre à l'intérieur de la chambre à encre du jet d'encre pour éjecter une gouttelette d'encre d'un orifice associé.Le diamètre effectif et la forme de l'orifice, )e volume et la configuration de la chambre à encre associée à l'orifice, la conception du transducteur, et le procédé de couplage du transducteur à la chambre à encre, sont d'autres facteurs qui déterminent le volume des gouttelettes d'encre séparées éjectées de l'orifice. Dans un tel appareil à jet d'encre, une représentation à résolution élevée exige l'éjection de gouttelettes d'encre de volume relativement faible ou bas de l'appareil. Typiquement, on obtient ces gouttelettes d'encre de dimensions plus petites en diminuant le diamètre des orifices du dispositif à jet d'encre.Cependant, il est difficile de fabriquer des orifices à jets de petit diamètre, et le fonctionnement d'un dispositif à jet d'encre incorporant ces orifices de petit diamètre est typiquement perturbé par des problèmes d'obstruction des orifices (par de l'encre séchée, des impuretés dans 3'encre, de la poussière de papier, etc.), par les effets ne fastes d'un rapport élevé des forces de tension superficielle aux forces d'inertie, par une cibl.e imparfaite, etc.
De nombreuses tentatives ont été faites pour régler la densité d'impression et la résolution d'impression avec une imprimante à jet d'encre. Dans le brevet US-A-3.977,007, accordé le 24 aout 1976 à J.A. Burry et al, des nuances de gris sont reproduites dans une imprimante à jet d'encre en réglant sélectivement une à une le nombre de gouttelettes d'encre déposées à un emplacement de point prédéterminé dans une matrice de points. Dans le brevet US-A-4.018.383, accordé i.e 19 avril 1977 à A.D. Paton et ai, on définit un procédé pour éliminer des gouttelettes secondaires dans un dispositif à jet d'encre continu, dans lequel, lors d'une impression, le procédé sert en outre à éliminer ou inclure sélectivement les gouttelettes secondaires pour régler la densité des courants de goutte].ettes.Dans un appareil à jet d'encre continu tel que défini dans le brevet US-A-4.047.183, accordé à H.H. Taub le 6 septembre 1977, on utilise un laser pour détecter les composantes de fréquence d'un courant à jet d'encre continu afin de régler les caractéristiques d'un signal de déclenchement de perturbation faisant fonctionner l'appareil en vue d'assurer le contrôle de la formation et de la forme des gouttelettes d'encre constituant le courant de gouttelettes d'encre.
Dans le brevet US-A-4.281.333, accordé à M.
Tsuzuki et al le 28 juillet 1981, le volume ou la grandeur des gouttelettes d'encre éjectées d'un appareil à jet d'encre produisant des gouttelettes à la demande sont simplement réglés en faisant varier l'amplitude ou l'enveloppe en puissance de la forme d'onde du signal de déclenchement utilisé pour faire fonctionner l'appareil à jet d'encre. Dans le brevet US-8-4,337.470, accordé à T.
Furukawa le 29 Juin 1982, la grandeur des points produits par une imprimante à jet d'encre- est réglée en faisant varier la fréquence d'oscillation d'un vibreur destiné à faire vibrer l'encre se trouvant dans la tête à encre, pour entraîner l'éjection de gouttelettes d'encre, ces gouttelettes étant déviées électrostatiquement jusque sur ou oin d'un support récepteur en vue de régler la densité d'impression. Le brevet US-A-4.393.384 accordé à E.L.
Kyser le 12 jui)).et 1983, définit un procédé pour faire fonctionner un appareil à jet d'encre produisant des gouttelettes à la demande afin de régler le volume et la vitesse des gouttelettes d'encre produites en vue de contrôler finalement la qualité d1-impression, ce contrôle étant ainsi obtenu en réduisant d'abord d'une manière réglable et successivement le volume de la chambre à encre associée, en augmentant ensuite le volume, en réduisant ensuite immédiatement le volume d'une quantité inférieure à la première réduction de volume, et en augmentant ensuite le volume de la chambre d'encre pour éjecter la gouttelette d'encre. Dans le brevet US-A-4.493.388, accordé à Y.
Matsuda et al le 12 Juillet 1983, on définit un procédé de fonctionnement d'un dispositif à jet d'encre dans lequel le diagramme du signal électrique envoyé au transducteur comprend une période d'interruption plus longue qu'une période prédéterminée suivie par les périodes de trois signaux électriques successifs, au moins une des caractéristiques d'amplitude et de largeur du second des trois signaux électriques étant augmentée par rapport à celle des deux autres, pour empêcher une réduction du rayon de la deuxième gouttelette d'encre éjectée après la période d'interruption.Rien n'est révélé dans n'importe lequel des brevets précédents décrits brièvement concernant le fonctionnement d'un appareil à jet d'encre pour exciter certaines résonnances de celui-ci afin d'assurer un réglage de la grandeur et du volume des gouttelettes d'encre éjectées.
Sel.on la présente invention un procédé pour faire fonctionner un appareil à jet d'encre en vue de régler la grandeur de point d'encre imprimé sur un support d'enregistrement, consiste à faire fonctionner un moyen transducteur pour exciter d'une manière synchrone une fréquence ou une combinaison de fréquences de résonnance fluidique et mécanique de l'appareil à jet d'encre afin de produire une fréquence de résonnance dominante à l'intérieur de 3.a chambre à encre et dans l'encre associée; à permettre de produire un cycle de la fréquence de résonnance dominante ou un cycle de sous-harmonique de cette fréquence, pour régler essentiellement d'une manière prévisible le volume d'une gouttelette d'encre éjectée d'un orifice de 3. ' appar ei3. par la perturbation de pression résultante produite dans la chambre à encre associée; et de préférence à répéter successivement les deux opérations précédentes un nombre voulu de fois en synchronisme avec la fréquence de résonnance dominante pour produire un ensemble de gouttelettes d'encre pendant une période permettant de réunir 3.es gouttelettes dans leur passage dans l'air ou sur le support d'enregistrement.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mis en évidence dans la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels:
- Fig. 1 est une vue en coupe d'un appareil à jet d'encre;
- Fig. 2 est une vue agrandie d'une partie d'une section de la Fig. 1;
- Fig. 3 est une vue en perspective éclatée de l'appareil à jet d'encre, incluant les éléments de réalisation représentés sur les Fig. 1 et 2;
- Fig. 4 représente la forme d'onde d'impulsions électriques dans un exemple de réalisation préféré;
- Fig. 5 représente une forme d'onde sinusoidaje de signaux de bécl.ancnement électriques d'un autre exemple de réalisation de )'invention;;
- Fig. 6 représente une forme d'onde à demiondes sinusoïdales pour un troisième exemple de réalisation de 3'invention;
- Fig. 7 représente une forme d'onde à quarts d'ondes sinusoïdales d'un quatrième exemple de réalisation de l'invention;
- Fig. 8 représente une forme d'onde en dents de scie pour un cinquième exemple de réalisation de l'invention;
- Fig. 9 représente une forme d'onde triangul.aire d'impulsions électriques d'un sixième exemple de réalisation de l'invention;
- Fig. 10 représente des impressions (A) à (F) obtenues avec le dispositif à jet d'encre illustré qui met en oeuvre le procédé de la présente invention;;
- Fig. 11 représente par des impressions de caractères (A) à (C) respectives, le réglage de densité d'impression typique qui peut être obtenu en faisant fonctionner le dispositif à jet d'encre illustré qui met en oeuvre le procédé de la présente invention; et
- Fig. 12 représente des gouttelettes produites à a volée en mettant en oeuvre le présent procédé.
- Fig. 1 est une vue en coupe d'un appareil à jet d'encre;
- Fig. 2 est une vue agrandie d'une partie d'une section de la Fig. 1;
- Fig. 3 est une vue en perspective éclatée de l'appareil à jet d'encre, incluant les éléments de réalisation représentés sur les Fig. 1 et 2;
- Fig. 4 représente la forme d'onde d'impulsions électriques dans un exemple de réalisation préféré;
- Fig. 5 représente une forme d'onde sinusoidaje de signaux de bécl.ancnement électriques d'un autre exemple de réalisation de )'invention;;
- Fig. 6 représente une forme d'onde à demiondes sinusoïdales pour un troisième exemple de réalisation de 3'invention;
- Fig. 7 représente une forme d'onde à quarts d'ondes sinusoïdales d'un quatrième exemple de réalisation de l'invention;
- Fig. 8 représente une forme d'onde en dents de scie pour un cinquième exemple de réalisation de l'invention;
- Fig. 9 représente une forme d'onde triangul.aire d'impulsions électriques d'un sixième exemple de réalisation de l'invention;
- Fig. 10 représente des impressions (A) à (F) obtenues avec le dispositif à jet d'encre illustré qui met en oeuvre le procédé de la présente invention;;
- Fig. 11 représente par des impressions de caractères (A) à (C) respectives, le réglage de densité d'impression typique qui peut être obtenu en faisant fonctionner le dispositif à jet d'encre illustré qui met en oeuvre le procédé de la présente invention; et
- Fig. 12 représente des gouttelettes produites à a volée en mettant en oeuvre le présent procédé.
Sur les Fig. 1-3, on a représenté un appareil à jet d'encre décrit dans le brevet US-A-4.459.601 délivré le 10 juillet 1984, intitulé "lmproved Ink Jet
Method and Apparatus" (dont l'invention est cédée au cessionnaire de la présente invention), qui est cité à titre de référence. La présente invention a été découverte pendant la mise au point de procédés perfectionnés pour faire fonctionner l'appareil à jet d'encre mentionné cidessus afin d'obtenir une impression à résolution élevée.
Method and Apparatus" (dont l'invention est cédée au cessionnaire de la présente invention), qui est cité à titre de référence. La présente invention a été découverte pendant la mise au point de procédés perfectionnés pour faire fonctionner l'appareil à jet d'encre mentionné cidessus afin d'obtenir une impression à résolution élevée.
Cependant, les présents inventeurs estiment que les différents exemples de r4alisation de )eur invention expliqués et revendiqués dans la suite sont applicables pour une utilisation avec une large gamme d'appareils à jet d'encre (spécialement les appareils à jet d'encre produisant des gouttelettes à la demande). En conséquence, l'appareil à jet d'encre expliqué dans la suite est présenté à titre d'illustration du procédé de la présente invention et il n'est pas considéré comme limitatif.De plus, on n'a expliqué dans les paragraphes suivants que les caractéristiques mécaniques de base et le fonctionnement de l'appareil.
Sur les Fig. 1-3, l'appareil à jet d'encre représenté à titre d'exemple comprend une chambre 200 comportant un orifice 202 servant à l'éjection de gouttelettes d'encre en réponse à l'état d'excitation d'un transducteur 204 pour chaque jet d'une rangée de ces jets (voir Fig. 3). Le transducteur 204 s'allonge et se contracte (dans des sens indiqués par les flèches sur la
Fig. 2) le long de son axe d'allongement, et le mouvement est transmis à la chambre 200 par un moyen de couplage 206 qui comprend un pied 207, un matériau viscoélastique 208 placé contre le pied 207 et un diaphragme 210 qui est rechargé jusqu a la position représentée sur les Fig. 1 et 2.
Fig. 2) le long de son axe d'allongement, et le mouvement est transmis à la chambre 200 par un moyen de couplage 206 qui comprend un pied 207, un matériau viscoélastique 208 placé contre le pied 207 et un diaphragme 210 qui est rechargé jusqu a la position représentée sur les Fig. 1 et 2.
De l'encre s'écoule dans la chambre 200 à partir d'un réservoir non mis sous pression 212 par un moyen d'entrée limitée four a par une ouverture limitée 214. L'entrée 214 est constituée par une ouverture prévue dans une plaque de limitation (voir Fig. 3). Comme le montre la Fig. 2, le réservoir 212 qui est formé dans une plaque de chambre 220 comprend un bord biseauté 222 menant à l'orifice d'entrée 214. Comme le montre la Fig. 3, le réservoir 212 estmuni d'un tube d'alimentation 223 et d'un tube d'aération 225. Le réservoir 212 est élastique grâce au diaphragme 210, qui est en communication avec l'encre par une grande ouverture 227 prévue dans )a plaque de limitation 216 qui est placée contre une zone de dégagement 229 formée dans la plaque 226.
Une extrémité de chacun des transducteurs 204 est guidée par la coopération d'un pied 207 avec un trou 224 formé dans une plaque 226. Comme on le voit, les pieds 207 sont maintenus d'une manière coulissante à l'intérieur des trous 224. L'autre extrémité de chacun des transducteurs 204 est montée d'une manière élastique dans un bloc 228 au moyen d'un matériau souple ou élastique 230 placé dans une fente 232 (voir Fig. 3) de manière à fournir un support pour l'autre extrémité des transducteurs 204.
Un contact électrique est également réalisé avec les transducteurs 204 d'une manière souple au moyen d'un circuit imprimé 234 souple, qui est couplé électriquement par un moyen approprié tel qu'une soudure 236 à une électrode 260 des transducteurs 204. Des motifs conducteurs 238 sont prévus sur le circuit imprimé 234.
La plaque 226 (voir les Fig. 1 et 3) comporte les trous 224 situés à la base d'une fente 23?, et qui reçoivent les pieds 207 des transducteurs 204, comme on mentionné précédemment. La plaque 226 comprend également un réceptacle 239 pour un organe de chauffage en sandwich 240, ce dernier incluant un élément chauffant 242 avec des spires 244, une plaque de retenue 246, un ressort 248 associé à la plaque 246, et une plaque de support 250 placée juste au-dessous de l'élément chauffant 240. Une fente 253 de la plaque 226 sert à recevoir une thermistance 252, cette dernière étant utilisée pour assurer un contrôle de la température de l'élément chauffant 242.
Tout l'organe de chauffage 240 est maintenu à l'intérieur du réceptacle prévu dans la plaque 226 au moyen d'une plaque de recouvrement 254.
Comme le montre la Fig. 3, les divers composants décrits de l'appareil à jet d'encre sont maintenus ensemble au moyen de vis 256 qui s'étendent vers le haut dans des trous 257, et au moyen de vis 258 qui s'étendent vers ).e bas dans des trous 259, ces dernières servant à maintenir la plaquette de circuit imprimé 234 en place sur la plaque 228. Les lignes de tirets de la Fig. 1 indiquent des connexions 263 aux circuits imprimés 238 prévus sur la plaquette de circuit imprimé 234. Les connexions 263 relient un dispositif de commande 261 à l'appareil à jet d'encre, pour commander le fonctionnement de ce dernier.
Dans un fonctionnement classique de l'appareil à jet d'encre, le dispositif de commande ou contrôleur 261 est programmé pour appliquer une tension à une ou plusieurs des électrodes sélectionnées des électrodes chaudes 260 des transducteurs 204, à tout moment approprié, grâce à sa connexion aux circuits imprimés 238. La tension appliquée entraine la production d'un champ électrique transversal par rapport à l'axe d'allongement des transducteurs 204 sélectionnés, ce qui a pour effet de faire contracter les transducteurs 204 le long de leur axe d'allongement. Quand un transducteur 204 particulier se contracte ainsi lors d'une excitation, la partie du diaphragme 210 située au-dessous du pied 207 du transducteur 204 se déplace dans -la direction du transducteur 204 se contractant, ce qui a pour effet d'augmenter effectivement le volume de la chambre 200 associée. Quand le volume de la chambre 200 particulière est ainsi augmenté, une pression négative est initialement créée à l'intérieur de la chambre, ce qui tend à éloigner l'encre se trouvant à l'intérieur de l'orifice 202 associé, tout en permettant simultanément à l'encre du réservoir 212 de passer par l'ouverture ou entrée 214 limitée associée jusque dans la chambre 200.La quantité d'encre qui passe dans la chambre 200 pendant le remplissage est supérieure à la quantité qui ressort par l'ouverture de limitation 214 pendant un déclenchement. Le temps entre un rempJissage et un déclenchement pendant une opération du jet, ne change pas, et constitue le cycle de "remplissage avant déc).enchement". Le contrôleur 261 est programmé pour supprimer peu de temps après, la tension ou le signal. de déclenchement du ou des transducteurs particuliers des transducteurs 204 sé).ectionnés, ce qui provoque l'extension très rapide du transducteur 204 ou des transducteurs 204 le long de leur axe d'allongement; les transducteurs 204 poussent alors ).e reste du diaphragme 210 au-dessous d'eux, par l'intermédiaire du matériau viscoélastique 208 et du pied 207, provoquant une contraction ou une réduction rapide du vol.ume de ).a chambre ou des chambres 200 associées. Cette réduction rapide du volume des chambres 200 associées crée à son tour une impulsion de pression ou une perturbation de pression positive à l'intérieur des chambres 200, ce qui entrain l'éjection d'une gouttelette d'encre des orifices 202 associés. Qn notera que, lorsqu'un transducteur 204 sélectionné est ainsi excité, i). contracte ou réduit sa longueur tout en augmentant son épaisseur.Cependant, l'augmentation d'épaisseur est sans conséquence pour l'appareil à jet d'encre expliqué, alors que ).es variations de ).longueur du transducteur commandent le fonctionnement des jets d'encre séparés de la rangée.
On otera également que, avec la technologie actuelle, en excitant les transducteurs pour qu'ils se contractent le long de leur axe d'allongement, on évite un vieillissement accéléré des transducteurs 204, et dans des cas extrêmes on évite également une dépolarisation.
Comme on l'a mentioné précédemment, les inventeurs cnt reconnu qu'il etait connu qu'une grandeur de gouttelette produite par une imprimante à jet d'encre à impulsion est étroitement liée à la grandeur d'orifice du dispositif à jet d'encre associée, et qu'on ne peut généralement produire que de petites variations de grandeur de gouttelette en faisant varier l'amplitude ou ).a forme d'onde de tension de déclenchement, par exemple.Ils ont en outre reconnu que, pour obtenir une impression en demiteinte de haute qualité, on devait pouvoir contrôler la grandeur des gouttelettes dans un grand intervalle. Ils ont aussi reconnu que, pour certaines encres, qui ne s' étalent pas largement sur le papier, telles que des encres à base de cire, par exemple, il est nécessaire de produire des gouttelettes d'encre plus grandes pour obtenir des diamètres de points d'impression voulus qu'on peut facilement atteindre par les présents procédés pour faire fonctionner un appareil à jet d'encre.
En faisant fonctionner le dispositif à jet d'encre explicatif décrit précédemment, les présents inventeurs se sont rendus compte que, en excitant d'une manière synchrone, des fréquences de résonnance fluidique et mécanique de L'appareil à jet d'encre ou en combinaison de de ces / rpo8r2nprejduire une perturbation de fréquence de résonnance dominante à l'intérieur de la chambre à encre associée et dans l'encre, en permettant la production d'un cycle ou d'un cycle de sous-harmonique de la fréquence de résonnance dominante, le volume des gouttelettes d'encre éjectées était contrôlable.Ils ont découvert en outre que, en répétant cette opération d'une manière itérative ou successive, chaque cycle de répétition étant en synchronisme avec la fréquence de résonnance dominante de l'appareil. à jet d'encre, un ensemble de gouttelettes d'encre pouvaient être éjectées pendant une période permettant la réunion des gouttelettes pendant leur passage dans l'air ou sur le support d'enregistrement, en permettant ainsi un contrôle essentiel de la grandeur du point résultant sur le support d'enregistrement par rapport à la grandeur du point obtenu à partir d'une simple gouttelette d'encre. La grandeur du point résultant est fonction du nombre de fois où le procédé de fonctionnement de l'invention est répété pendant une période donnée.La
Fig. 12 représente neuf gouttelettes 301-309 en vol pour produire un point sur le support d'enregistrement en utilisant le procédé de la présente invention.
Fig. 12 représente neuf gouttelettes 301-309 en vol pour produire un point sur le support d'enregistrement en utilisant le procédé de la présente invention.
Les inventeurs ont en outre découvert que, pour le dispositif à jet d'encre exp).icatif de cet exempl.e, )a fréquence de résonnance de Helmholtz est la fréquence de résonnance dominante du dispositif à jet d'encre considéré.Un autre appareil. à jet d'encre, qui peut également être mis en fonctionnement en utilisant le procédé de )a présente invention peut avoir, comme fréquence de résonnance dominante, une certaine autre fréquence de résonnance différente de )a fréquence de résonnance de He).mholtz. Dans le but de décrire et de représenter encore le procédé de fonctionnement de la présente invention on suppose que la fréquence de résonnance de Helmholtz est la fréquence de résonnance dominante, mais cette supposition ne signifie pas qu'elle limite ou restreint le cadre et l'utilisation de la présente invention.
Le présent procédé est un procédé de fonctionnement par plusieurs impulsions d'un appareil à jet d'encre, en utilisant la fréquence de résonnance dominante du dispositif à jet d'encre pour produire des gouttelettes d'encre d'un volume contrôlable par impulsion du transducteur 204 (dans cet exemple) à un rythme de répétition de la fréquence de résonnance dominante en utilisant une seule impulsion ou un ensemble d'impulsions à la fréquence de résonnance dominante, fonction de la grandeur de point voulue.Quand la fréquence de Helmholtz est la fréquence dominante, cette fréquence résulte d'une interaction de l'élasticité de la chambre à encre 200 (dans cet exempl.e), et de l'inertance fluidique de l'encre exprimée par la formule:
où C est l'élasticité de la chambre a encre, L est l'inertance et I/L est égal à rI/L de l'orifice + 5/L de ].'ouverture de limitation 214 (par exemple.
où C est l'élasticité de la chambre a encre, L est l'inertance et I/L est égal à rI/L de l'orifice + 5/L de ].'ouverture de limitation 214 (par exemple.
Par des tests et analyses de laboratoire, on a déterminé que l'appareil à jet d'encre illustré avait une fréquence de Helmholtz d'environ 30 kHz. Sur la Fig. 4, les impulsions d'onde essentiellement rectangulaires ou carrées représentées ont été utilisées pour faire fonctionner le dispositif à jet d'encre illustré selon le procédé de la présente invention Les caractéristiques d'impulsion pour cette forme d'onde particulière qu'on a trouvée comme assurant un contrôle efficace de la grandeur de la gouttelette d'encre éjectée pendant les différentes périodes représentées ont été déterminées comme étant:: T1=l,O microseconde comme temps d'impulsion T2=13,O microsecondes comme temps d'impulsion, T3=l,O microseconde comme temps de descente, et T4= 15,0 microsecondes comme temps mort, ce qui donne une fréquence de répétition d'impulsion proche de la fréquence de résonnance dominante de Helmholtz de 30 kHz du dispositif considéré. On notera que le temps mort T est nécessaire dans cet exemple pour
4 bloquer le signal de déclenchement appliqué à un transducteur 204 en phase avec l'oscillation naturelle de l'encre liquide contenue à l'intérieur de la chambre à encre 200.Les inventeurs ont déterminé qu'en appliquant deux impulsions telles que représentées sur la Fig. 4 à un transducteur 204, le volume de la dernière gouttelette d'encre éjectée était à peu près le double du volume obtenu en utilisant une seule impulsion pendant la meme période où les deux impulsions ont été appliquées. On a en outre déterminé que le volume de gouttelette semblait augmenter linéairement en fonction directe du nombre des impulsions appliquées au transducteur 204.En appliquant deux impulsions ou plus, d'une amplitude appropriée et ayant les formes d'onde représentées sur la Fig. 4 et des caractéristiques telles que décrites précédemment, on a en outre déterminé que ce procédé à plusieurs impulsions avait pour effet de réunir ].es gouttelettes d'encre pendant le vol, ou quand elles frappent Je support d'enregistrement, et qu'il en résultait une augmentation de la grandeur de point sur J.e support d'enregistrement en comparaison de J.'utiîisation d'une seule impulsion pour produire ce point sur le support.
4 bloquer le signal de déclenchement appliqué à un transducteur 204 en phase avec l'oscillation naturelle de l'encre liquide contenue à l'intérieur de la chambre à encre 200.Les inventeurs ont déterminé qu'en appliquant deux impulsions telles que représentées sur la Fig. 4 à un transducteur 204, le volume de la dernière gouttelette d'encre éjectée était à peu près le double du volume obtenu en utilisant une seule impulsion pendant la meme période où les deux impulsions ont été appliquées. On a en outre déterminé que le volume de gouttelette semblait augmenter linéairement en fonction directe du nombre des impulsions appliquées au transducteur 204.En appliquant deux impulsions ou plus, d'une amplitude appropriée et ayant les formes d'onde représentées sur la Fig. 4 et des caractéristiques telles que décrites précédemment, on a en outre déterminé que ce procédé à plusieurs impulsions avait pour effet de réunir ].es gouttelettes d'encre pendant le vol, ou quand elles frappent Je support d'enregistrement, et qu'il en résultait une augmentation de la grandeur de point sur J.e support d'enregistrement en comparaison de J.'utiîisation d'une seule impulsion pour produire ce point sur le support.
On notera que la forme d'onde de la Fig. 4, et les formes d'onde des Fig. 5-9 qu'on décrira dans la suite, peuvent être obtenues dans des conditions d'essai en laboratoire à partir d' un générateur de forme d'onde du commerce. Cependant, dans un dispositif pratique, le contrôleur 261, par exemple, doit être conçu et programmé spécifiquement pour produire les formes d'onde voulues et un certain nombre d'impui.sions voulues pour produire un point de grandeur données sur un support d'enregistrement.
Les essais faits par les inventeurs ont montré que le dispositif considéré qui a une fréquence de
Helmholtz de 30 kHz comme on l'a mentionné plus haut, peut etre mis en fonctionnement en utilisant n'importe quelle combinaison d'impulsions T2 et le temps mort T4 étant compris entre 8,0 microsecondes et 16,0 microsecondes, les temps de montée et de descente Tq et T3 étant réglés respectivement à une microseconde, par exemple.La limite inférieure de cet intervalle est déterminée par le temps de réaction du (des) transducteur 204, tandis que la limite supérieure de cet intervalle est déterminée par la configuration du dispositif à jet d'encre limitant l'efficacité de déclenchement ou de mise en fonctionnement du dispositif à sa fréquence de Helmholtz ou près de celle-ci. La complexité de la conception électronique du contrôleur 261 est réduite quand la forme d'onde des impulsions de déclenchement telle que sur la Fig. 4 est essentiellement telle que représentée, la largeur d'impulsion totale (T1+T2+T3) et ]e temps mort T4 étant essentiellement égaux en durée.De plus, on a obtenu un fonctionnement optimal de l'appareil à jet d'encre considéré quand la périodicité totale du train d'impulsions (T1+T2+T3+T4) est rendue essentiellement égale à l'inverse de la fréquence de résonnance dominante, dans cet exemple 1/FH. On a en outre déterminé que les limitations du temps de réaction du transducteur 204, sont associés à la fréquence relativement élevée du mode de déclenchement ou de fonctionnement à la fréquence de résonnance dominante de l'appareil à jet d'encre -utilisant le procédé à plusieurs impulsions de l'invention, et que beaucoup d'autres formes d'onde) différentes de celles de la Fig. 4 mais de même périodicité, pouvaient hêtre utilisées.Par exemple, on s'est rendu compte que d'autres formes d'onde donnant un contrôle satisfaisant de la grandeur de point en utilisant le procédé de la présente invention incluaient une onde sinusoïdale, une onde en forme de demi-sinusolde, une onde en forme de quart de sinusoïde, une forme d'onde en dents de scie et une forme d'onde triangulaire, telles que représentées respectivement sur les Fig. 5-9, et aussi une onde carrée ou rectangulaire ou une onde en forme de fraction de sinusoïde plus petite qu'un quart. En utilisant ces autres formes d'onde pour faire fonctionner le dispositif considéré comme on l'a mentionné précédemment, la fréquence de Helmholtz de 30 kHz du dispositif a été déterminée comme étant la fréquence dominante. En conséquence, pour la forme d'onde sinusoïdale de la Fig. 5 on peut rendre 1/2 T5 essentiellement égal à 30 kHz. Pareillement, pour la forme d'onde sinusoldale à une alternance de la Fig. 6, le temps d'impulsion T6 et le temps mort T7 doivent égaler 15 microsecondes environ. 0; n peut faire des commentaires semblables pour les temps d'impulsion T8 T10, T12 respectivement des Fig. 7-9, et pour les temps mort T9, T11 et T13 respectivement des Fig. 7-9.
Helmholtz de 30 kHz comme on l'a mentionné plus haut, peut etre mis en fonctionnement en utilisant n'importe quelle combinaison d'impulsions T2 et le temps mort T4 étant compris entre 8,0 microsecondes et 16,0 microsecondes, les temps de montée et de descente Tq et T3 étant réglés respectivement à une microseconde, par exemple.La limite inférieure de cet intervalle est déterminée par le temps de réaction du (des) transducteur 204, tandis que la limite supérieure de cet intervalle est déterminée par la configuration du dispositif à jet d'encre limitant l'efficacité de déclenchement ou de mise en fonctionnement du dispositif à sa fréquence de Helmholtz ou près de celle-ci. La complexité de la conception électronique du contrôleur 261 est réduite quand la forme d'onde des impulsions de déclenchement telle que sur la Fig. 4 est essentiellement telle que représentée, la largeur d'impulsion totale (T1+T2+T3) et ]e temps mort T4 étant essentiellement égaux en durée.De plus, on a obtenu un fonctionnement optimal de l'appareil à jet d'encre considéré quand la périodicité totale du train d'impulsions (T1+T2+T3+T4) est rendue essentiellement égale à l'inverse de la fréquence de résonnance dominante, dans cet exemple 1/FH. On a en outre déterminé que les limitations du temps de réaction du transducteur 204, sont associés à la fréquence relativement élevée du mode de déclenchement ou de fonctionnement à la fréquence de résonnance dominante de l'appareil à jet d'encre -utilisant le procédé à plusieurs impulsions de l'invention, et que beaucoup d'autres formes d'onde) différentes de celles de la Fig. 4 mais de même périodicité, pouvaient hêtre utilisées.Par exemple, on s'est rendu compte que d'autres formes d'onde donnant un contrôle satisfaisant de la grandeur de point en utilisant le procédé de la présente invention incluaient une onde sinusoïdale, une onde en forme de demi-sinusolde, une onde en forme de quart de sinusoïde, une forme d'onde en dents de scie et une forme d'onde triangulaire, telles que représentées respectivement sur les Fig. 5-9, et aussi une onde carrée ou rectangulaire ou une onde en forme de fraction de sinusoïde plus petite qu'un quart. En utilisant ces autres formes d'onde pour faire fonctionner le dispositif considéré comme on l'a mentionné précédemment, la fréquence de Helmholtz de 30 kHz du dispositif a été déterminée comme étant la fréquence dominante. En conséquence, pour la forme d'onde sinusoïdale de la Fig. 5 on peut rendre 1/2 T5 essentiellement égal à 30 kHz. Pareillement, pour la forme d'onde sinusoldale à une alternance de la Fig. 6, le temps d'impulsion T6 et le temps mort T7 doivent égaler 15 microsecondes environ. 0; n peut faire des commentaires semblables pour les temps d'impulsion T8 T10, T12 respectivement des Fig. 7-9, et pour les temps mort T9, T11 et T13 respectivement des Fig. 7-9.
A partir des différentes formes d'impu]sions ou formes d'onde testées, on s'est rendu compte que ).a forme d'onde rectangulaire ou carrée, du fait bien sûr de ses temps de montée et de descente rapides, pouvait être utilisée à une amp].itude de tension d'impulsion bien inférieure à ce)3e de toutes les autres formes d'onde testées telles que ce].les des Fig. 5-9, par exemple.De fait, on a déterminé que la forme d'onde en quart de sinusoïde de )a Fig. 7 exigeait des impulsions d'une amplitude de 20% supérieure à celle des impulsions essentiellement carrées ou rectangu).aires de la Fig. 4 pour obtenir une opération d'impression équivalente avec le dispositif à jet d'encre considéré. De plus, comme on l'a mentionné précédemment, la forme d'onde de la Fig. 4 est généralement beaucoup plus facile à obtenir électroniquement par rapport aux autres formes d'onde des
Fig. 5-9, et à encore d'autres formes d'onde.
Fig. 5-9, et à encore d'autres formes d'onde.
On s'est en outre rendu compte en cours de test du procédé de la présente invention et de fonctionnement du dispositif à jet d'encre explicatif, qu'en raison de la prédominance de la fréquence de
Helmholtz dans le dispositif testé, le procédé à plusieurs impulsion de la présente invention pouvait également être prévu en rel.iant la périodicité des impulsions de déclenchement aux cycles de sous-harmonique de la fréquence de Helmholtz. On estime que le meme résultat serait obtenu pour la fréquence de résonnance dominante d'un autre dispositif à jet d'encre, s'il était testé en utilisant le procédé de la présente invention.Cependant, si on utilisait un appareil à jet d'encre ayant une fréquence dominante de He)-mholtz de 30 X, uneP tréquence de sous- harmonique donnerait des largeurs d'impulsions de déc3enchement qui pourraient être très grandes, en entrainant une réduction indésirable de la fréquence d'impression utilisable du dispositif ou appareil a' jet d'encre particulier. En conséquence les présents inventeurs ont testé un appareil à jet d'encre'semblab.e au dispositif considéré mais comportant une chambre à encre 200 plus petite (d'élasticité relativement plus faible) pour avoir une fréquence de résonnance de Helmholtz d'environ 100 kHz. Le procédé de la présente invention a permis de faire fonctionner ce dispositif en donnant une impression satisfaisante grâce à l'utilisation de plusieurs impulsions ayant une périodicité de 30 microsecondes, correspondant à la troisième sous-harmonique de la fréquence de résonnance dominante de Helmholtz de 100 kHz.
Helmholtz dans le dispositif testé, le procédé à plusieurs impulsion de la présente invention pouvait également être prévu en rel.iant la périodicité des impulsions de déclenchement aux cycles de sous-harmonique de la fréquence de Helmholtz. On estime que le meme résultat serait obtenu pour la fréquence de résonnance dominante d'un autre dispositif à jet d'encre, s'il était testé en utilisant le procédé de la présente invention.Cependant, si on utilisait un appareil à jet d'encre ayant une fréquence dominante de He)-mholtz de 30 X, uneP tréquence de sous- harmonique donnerait des largeurs d'impulsions de déc3enchement qui pourraient être très grandes, en entrainant une réduction indésirable de la fréquence d'impression utilisable du dispositif ou appareil a' jet d'encre particulier. En conséquence les présents inventeurs ont testé un appareil à jet d'encre'semblab.e au dispositif considéré mais comportant une chambre à encre 200 plus petite (d'élasticité relativement plus faible) pour avoir une fréquence de résonnance de Helmholtz d'environ 100 kHz. Le procédé de la présente invention a permis de faire fonctionner ce dispositif en donnant une impression satisfaisante grâce à l'utilisation de plusieurs impulsions ayant une périodicité de 30 microsecondes, correspondant à la troisième sous-harmonique de la fréquence de résonnance dominante de Helmholtz de 100 kHz.
On a testé des impulsions multiples ayant une autre périodicité sous-harmonique de 100 kHz, par-exemple de 20 kHz, mais on s'est rendu compte que les performances à ce niveau de sous-harmonique étaient relativement médiocres.
Sur la Fig. 10, on a imprimé des bandes de points successifs en utilisant un nombre successivement plus élevé d'impulsions pour imprimer chaque point dans les bandes représentées respectivement dans les vues d'impression (A) à (F). Les impulsions multiples utilisées pour produire les bandes de points de la Fig. 10 avaient la forme d'un quart de sinusoïde tel que représenté sur la
Fig. 7, ayant chacune des temps d'impulsion T8 et des temps morts Tg de 15 microsecondes. L'amplitude de tension des impulsions a été maintenue constante à environ 33 volts.
Fig. 7, ayant chacune des temps d'impulsion T8 et des temps morts Tg de 15 microsecondes. L'amplitude de tension des impulsions a été maintenue constante à environ 33 volts.
Dans la bande de points de la vue (A), on n'a utilisé qu'une seule impulsion pour obtenir les points représentés.
Les points de la bande représentée dans la vue (B) ont été produits pendant le même temps de cycle que pour ceux de la vue (A), mais deux impulsions ont été utilisées pour produire chaque point de la première vue au lieu d'une.
Pareillement, les points de bandes représentées dans les vues (C) à (F) ont été produits en utilisant respectivement 3,4,5 et 6 impulsions. pendant un temps de cycle équivalent pour imprimer chaque point. En conséquence, comme on pouvait s'y attendre, Jes bandes de vues (A) à (F) sont successivement plus grasses en raison des grandeurs de points successivement plus importantes obtenues par le procédé à plusieurs impulsions de J-a présente invention.
On a utilisé des impulsions multiples semblables pour produire les groupes de caractères d'épaisseur successivement plus grande dans les vues (A) à (C) de 3-a Fig. 11. Les caractères imprimés de la vue (A) correspondent à une impulsion de déclenchement pour produire chaque point formant un caractère donné, tandis qu'on a utilisé deux impulsions pour produire chacun des points séparés des caracteres de la vue (B), et trois impulsions ont été utilisées pour produire chaque point séparé formant les caractères de ).a vue (
Pour résumer le fonctionnement de la présente invention dans le fonctionnement d'un dispositif d'impression à jet d'encre pour produire un point imprimé sur un support d'enregistrement on affecte une période donnée fonction du système d'impression à jet d'encre pour fournir la ou Jes gouttelettes d'encre pour l'impression du point sur le support d'enregistrement. Lsépaisseur d'un point donné peut être réglée en réglant le volume d'encre ou du nombre de gouttelettes d'encre éjectées du dispositif à jet d'encre pendant le temps affecté à la production de ce point. La présente invention fournit un procédé de fonctionnement d'un dispositif à jet d'encre utilisant une ou plusieurs impulsions de déclenchement pour faire fonctionner le dispositif pendant un temps de production de point donné afin de produire des gouttelettes d'encre, ayant chacune un volume d'encre connu, en contrôlant soigneusement la forme et la périodicité des impulsions de déclenchement utilisées, 3.a périodicité des impulsions de déc).enchement utilisées étant ainsi rendue essentiellement équivalente à J-a fréquence de résonnance dominante du dispositif à jet d'encre.
Pour résumer le fonctionnement de la présente invention dans le fonctionnement d'un dispositif d'impression à jet d'encre pour produire un point imprimé sur un support d'enregistrement on affecte une période donnée fonction du système d'impression à jet d'encre pour fournir la ou Jes gouttelettes d'encre pour l'impression du point sur le support d'enregistrement. Lsépaisseur d'un point donné peut être réglée en réglant le volume d'encre ou du nombre de gouttelettes d'encre éjectées du dispositif à jet d'encre pendant le temps affecté à la production de ce point. La présente invention fournit un procédé de fonctionnement d'un dispositif à jet d'encre utilisant une ou plusieurs impulsions de déclenchement pour faire fonctionner le dispositif pendant un temps de production de point donné afin de produire des gouttelettes d'encre, ayant chacune un volume d'encre connu, en contrôlant soigneusement la forme et la périodicité des impulsions de déclenchement utilisées, 3.a périodicité des impulsions de déc).enchement utilisées étant ainsi rendue essentiellement équivalente à J-a fréquence de résonnance dominante du dispositif à jet d'encre.
On peut pourvoir le contrôleur 261 d'une logique matérielle, ou d'un microprocesseur programme pour assurer les fonctions de commande nécessaires, ou d"une certaine combinaison des deux, par exemple. On notera qu'un générateur de formes d'onde de type Wawetek modes 175, fabriqué par Wawetek, à San Diego, Californie, a éte utilisé par les présents inventeurs pour obtenir les formes d'onde représentées sur les Fig. 1-9. Dans un dispositif pratique, un contrôleur 261 pourrait être typiquement conçu pour fournir les formes d'onde et fonctions nécessaires, comme on l'a mentionné précédemment, pour chaque application particulière.
Bien qu'on ait décrit des exemples de réalisation particuliers du procédé de la présente invention pour faire fonctionner un appareil à jet encre l'homme de l'art peut trouver d'autres exemples de réalisation de 3.linvention sans sortir pour autant du cadre de celle-ci tel que défini dans les revendications qui suivent.
Claims (8)
1. Procédé pour faire fonctionner un appareil à jet d'encre en vue de régler la grandeur de point d'encre imprimé sur un support d'enregistrement, 3'apparei). à jet d'encre incluant un transducteur pouvant fonctionner pour produire une perturbation de pression positive à l'intérieur d'une chambre à encre associée remplie d'encre, pour éjecteur une goutte-lette d'encre d'un orifice associé, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à::
(1) faire fonctionner le transducteur pour exciter d'une manière synchrone une des fréquences de résonnance fluidique et mécanique de l'appareil à jet d'encre,ou une combinaison de ces feouences,afin de produire une fréquence de rêsonnance dominante à L'intérieur de La chambre à encre et dans l'encre associée; et
(2) permettre la production d'un cycle de la fréquence de résonnance dominante ou d'un cycle de sousharmonique de cette fréquence, pour essentieflement régler d'une manière prévisible > volume d'une gouttelet'ce d'encre éjectée de l'orifice par la perturbation de pression résultante produite dans la chambre.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on répète successivement les opérations (1) et (2) un nombre de fois -vou lu, en synchronisme avec la fréquence de résonnance dominante, pour produire un ensemble de gouttelettes d'encre pendant une période permettant la reunion des gouttelettes pendant leur passage dans l'air ou sur le support d'enregistrement, pour augmenter d'une manière contrôlable la grandeur de point résultante sur le support d'enregistrement par rapport à la grandeur de point obtenue à partir d'une seule gouttelette d'encre.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le transducteur étant sensible à un signal électrique pour produire ladite perturbation de pression
- on rend la période du signal électrique essentie3.3.ement égale soit à la période de la fréquence de résonnance de Helmholtz, soit à la période d'une sousharmonique de la fréquence de Helmholtz; et
- on applique le signatélectrique au moyen transducteur.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on met en forme le signal électrique pour qu'il soit essentiellement une impulsion comportant un bord avant exponentiel et un bord arrière en échelon.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le transducteur étant sensible à un signal électrique pour produire ladite perturbation de pression
- on met en forme le signal électrique essentiellement comme une onde carrée, une onde rectangulaire, une onde triangulaire, une onde sinusoidale, une onde en forme de moitié, de quart, ou d'une fraction plus petite de sinusoïde, ou une impulsion comportant un bord avant exponentiel et un bord arrière en échelon; ce signal électrique étant appliqué au transducteur.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on rend la période du signal.
électrique essentiellement égale à une des périodes des fréquences de résonnance fluidique et mécanique de l'appareil à jet d'encre ou une combinaison de ces périodes.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on fait passer et on bloque sélectivement le.signal électrique pour régler la grandeur de point de chaque gouttelette d'encre séparée.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la période du signal électrique est rendue essentiellement égale soit à la période de )-a fréquence de résonnance de Helmholtz de l'appareil à jet d'encre, soit à la période d'une sous-harmonique de cette fréquence de Helmholtz.
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- 1985-04-16 NL NL8501112A patent/NL8501112A/nl not_active Application Discontinuation
- 1985-04-16 JP JP60079432A patent/JPH0655513B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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