FR2676022A1 - Tete d'enregistrement a jet d'encre. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une tête d'enregistrement à jet d'encre. Elle se rapporte à une tête comprenant un substrat (17) dans lequel sont formés des trajets de circulation d'encre (18-21) débouchant à des sorties (22). Une plaque vibrante (23) portant des éléments piézoélectriques (24) est collée sur le substrat (17). Le substrat est nettoyé par attaque par une base. La surface à laquelle débouchent les buses est munie d'un revêtement hydrophobe. Application aux têtes d'enregistrement utilisées dans les enregistreurs de type analogique.

Description

La présente invention concerne des têtes d'enregis-

trement à jet d'encre destinées à être utilisées dans des appareils d'enregistrement analogiques et analogues Plus précisément, elle concerne une tête d'enregistrement ayant plusieurs buses d'encre qui constituent une tête d'enregis-

trement à jet d'encre du type à la demande "Kaiser".

Les enregistreurs qui effectuent des enregistrements classiques à base d'un système analogique présentent l'avantage de permettre une mesure linéaire des variations de température, de pression et de paramètres variables,

provenant d'un objet commandé En conséquence, l'utilisa-

tion de ces enregistreurs peut être étendue aux dispositifs d'enregistrement, de contrôle et de mémorisation de données non seulement dans les domaines industriels, tels que les

systèmes d'instrumentation et de commande d'instrumenta-

tion, mais aussi dans le domaine de la recherche et du développement Ces enregistreurs comportent divers types de

têtes d'enregistrement de lignes d'impression et de carac-

tères sur une feuille d'enregistrement ou un organe équiva-

lent, en fonction du signal provenant d'une source exté-

rieure La tête d'enregistrement est disponible suivant de nombreux types qui sont classés en fonction du système

d'impression, et les types suivants sont quelques exemples.

I Système par points Ce système met en oeuvre une tête d'enregistrement constituée d'un ruban encreur, d'un ensemble à fil et d'un marteau électrostatique, et travaille d'une manière telle

que, lors de l'application d'une impulsion d'enregistre-

ment, le marteau électromagnétique frappe le fil et trans-

fère l'encre du ruban à une feuille d'enregistrement Bien qu'une seule frappe suffise pour l'impression d'un point représentant des données analogiques, huit à vingt-cinq frappes par élément sont nécessaires pour l'impression d'un caractère Lors de l'impression de données en couleurs,

plusieurs rubans encreurs, ayant chacun une couleur diffé-

rente, doivent être réalisés et doivent être remplacés en

fonction de la couleur qui doit être imprimée.

II Système à tête thermique Ce système comporte une tête d'enregistrement ayant plusieurs électrodes d'enregistrement formées chacune d'une résistance de chauffage placée sur une plaque isolante Des feuilles d'enregistrement sur lesquelles a été appliqué un agent chimique de coloration thermique sont utilisées Lors

de l'impression d'un point représentant des données analo-

giques, une impulsion est appliquée à une électrode unique, à un emplacement correspondant à une valeur mesurée, afin

que cette position de la feuille soit chauffée et colorée.

Lors de l'impression d'un caractère, une impulsion est appliquée aux électrodes à des emplacements correspondant aux caractères afin que les positions correspondantes de la

feuille soient chauffées et colorées.

III Système à plume Ce système met en oeuvre une plume d'enregistrement

comme tête d'enregistrement et commande la plume en fonc-

tion d'un signal électrique Lors de l'impression de données analogiques, la plume d'enregistrement est mise au contact d'une feuille et trace une figure en assurant un

enregistrement continu Lors de l'impression d'un carac-

tère, la plume d'enregistrement doit frapper huit à vingt-

cinq fois par élément des positions correspondant aux caractères, par utilisation d'un mécanisme à déplacement

vertical alternatif.

IV Système à jet d'encre Un exemple de tête d'enregistrement du type "Gould" est représenté sur la figure 13 et comprend une partie 1 formant une buse de la tête, une plaque 2 à buses, un réservoir 3 d'encre et une feuille 4 d'enregistrement constituant un support d'enregistrement Comme l'indique la figure 14, la partie 1 de buse est élargie et, comme

représenté, elle comporte un corps 5 d'élément piézoélec-

trique de forme cylindrique, un tube de verre 6 constituant une chambre de liquide, un orifice 7 et un filtre 8 Dans la partie 1 de buse de la tête, le tube 6 de verre est introduit dans le corps 5 de l'élément piézoélectrique de forme cylindrique, et les surfaces interne et externe du corps 5 ont des électrodes (non représentées) qui sont

connectées à une alimentation extérieure Lors de l'appli-

cation d'une tension pulsée au corps piézoélectrique 5, la chambre de liquide formée dans le tube 6 se contracte et diminue de volume En conséquence, l'encre provenant du réservoir extérieur 3 est transmise par le filtre 8 et projetée à l'extérieur de la plaque 2 par l'orifice 7 et

imprime ainsi des points sur une feuille 4 d'enregis-

trement Des lignes et des caractères peuvent être tracés par impression de points avec déplacement de la feuille 4 d'enregistrement par rapport à la partie 1 Dans la tête d'enregistrement représentée sur la figure 13, des buses de projection d'encre de trois couleurs, c'est-à-dire bleu vert, lilas et jaune, sont juxtaposées horizontalement lors de l'impression de données analogiques, et huit buses d'encre noire sont disposées en deux lignes verticales pour l'impression de données de caractères Ces buses reçoivent des encres colorées de sacs d'encre logés dans le réservoir

3 et reliés par des tubes d'alimentation.

Lors de l'impression de données analogiques avec une tête d'enregistrement du type "Gould" comme représenté, le principe précité de pilotage provoque la projection de l'encre à un instant donné lorsqu'une position mécanique de la tête coïncide avec une valeur mesurée si bien que trois

points colorés sont imprimés sur la feuille 4 Une combi-

naison des trois couleurs permet la création de couleurs synthétisées, telles que le violet, le vert et l'orangé, permettant une impression en six couleurs Des caractères alphanumériques par exemple peuvent être imprimés par application d'une tension pulsée à la partie 1 de buse dédiée aux caractères et qui projette une encre noire à un

moment prédéterminé.

Le tableau 1 indique les caractéristiques des

systèmes classiques précités d'impression.

Tableau 1

Système Propriétés Inconvénients/Problèmes

d'enregis-

trement Par points Point imprimé clair Long pour les caractères impression en impression bruyante couleurs facile Thermique Pas de partie Feuilles spéciales

mobile, impression d'enregistrement (coû-

silencieuse teuses), ne convient pas à impression en couleurs A plume Enregistrement Long pour impression continu possible caractères Une tête pour chaque couleur A jet Grande vitesse d'im Il faut prendre des d'encre pression, impression précautions pour éviter (Gould) facile des caractères le bouchage des buses impression couleur extrêmement facile Comme l'indique la comparaison qui précède, le système d'impression à jet d'encre est considéré de façon

générale comme étant supérieur aux autres systèmes clas-

siques, et la tête d'enregistrement à jet d'encre du type

"Gould" est le plus souvent utilisée dans divers enregis-

treurs Cependant, on a noté les problèmes suivants dans le

cas de la tête d'enregistrement à jet d'encre "Gould".

A Lorsque la taille de la tête d'enregistrement doit être réduite, le corps d'élément piézoélectrique de forme cylindrique, utilisé comme source de pilotage qui

projette l'encre, doit aussi avoir une dimension réduite.

Cependant, il faut une technique de mise en forme orientée avec précision et très sophistiquée pour la réalisation du corps cylindrique avec des diamètres externe et interne plus petits et pour la formation d'électrodes à la surface périphérique interne Les techniques actuelles de mise en forme ne peuvent remplir les conditions de précision que jusqu'à des diamètres externes de 1 mm Ainsi, la réduction de dimension d'une tête d'enregistrement est limitée par le diamètre externe du corps d'élément piézoélectrique de

forme cylindrique, c'est-à-dire 1 mm.

B Une tête d'enregistrement capable d'exécuter une impression en couleurs nécessite plusieurs parties de buses dans la tête ou des corps d'éléments piézoélectriques de forme -cylindrique en nombre correspondant au nombre de couleurs à utiliser En conséquence, la structure de la tête d'enregistrement augmente en proportion de la taille des parties de buses de la tête La réalisation d'une

structure plus petite présente donc des difficultés.

C Comme la tête d'enregistrement est réalisée par collage d'une plaque à buses à la partie avant de chaque orifice, l'orifice et le petit trou formés sur la plaque à

buses doivent être positionnés avec précision Ceci aug-

mente le coût de fabrication de l'ensemble de la tête

d'enregistrement.

L'invention est destinée à la résolution des pro-

blèmes précités posés par la tête d'enregistrement du type

"Gould" Ainsi, l'invention concerne une tête d'enregistre-

ment à jet d'encre dont l'épaisseur peut être réduite et dont la structure peut avoir une dimension réduite, avec réduction du coût de fabrication et augmentation de la

qualité d'impression.

Plus précisément, la tête d'enregistrement à jet

d'encre selon la présente invention assure la juxtaposi-

tion, sur un substrat unique, de plusieurs buses de circu-

lation d'encre constituant une tête d'enregistrement à jet

d'encre du type "Kaiser" à la demande.

Le substrat est formé de silicium Des trajets de circulation d'encre sont formés par attaque à sec dans un plasma sur une surface du substrat De préférence, une plaque de verre est soudée électrostatiquement à la surface supérieure du substrat, cette plaque constituant une plaque vibrante La surface ayant les trajets de circulation d'encre est nettoyée par une solution basique, et un film hydrofuge est avantageusement formé autour des sorties de projection d'encre Des parties à encoches, ayant chacune une section supérieure à celle de la buse d'encre, peuvent aussi être réalisées à la surface d'extrémité entre les sorties adjacentes de projection d'encre Un organe de chauffage peut aussi être placé sur une surface de substrat sur laquelle sont disposées les buses d'encre En outre,

une cartouche amovible contenant à la fois la tête d'enre-

gistrement et un réservoir d'encre destiné à transmettre l'encre, dans un seul récipient, peut être réalisée, et un capuchon peut être placé à la partie avant de la cartouche, le capuchon pouvant recouvrir les sorties de projection

d'encre par rotation.

L'invention, selon laquelle plusieurs buses d'encre, formant une tête d'enregistrement à jet d'encre du type "Kaiser" à la demande, sont juxtaposées sur un substrat unique, non seulement permet une impression en couleurs, mais aussi contribue à la réalisation d'une structure petite et mince de la tête dans son ensemble En outre, la partie principale de la tête est essentiellement disposée sur le substrat si bien que sa fabrication est facile et

peu coûteuse.

La formation du substrat peut en outre être simpli-

fiée par utilisation d'un substrat de silicium, par forma-

tion des trajets de circulation d'encre sur une surface du substrat de silicium par attaque à sec par un plasma et par

soudage électrostatique d'une plaque de verre au substrat.

Si les surfaces des trajets de circulation d'encre formés sur le substrat sont soumises à une attaque par une base et si un film hydrofuge est formé à la surface d'extrémité du substrat autour des sorties de projection d'encre, la mouillabilité de l'encre et du trajet d'écoulement d'encre augmente à l'intérieur de ce trajet Ceci permet alors aux bulles d'air de l'encre d'être chassées facilement alors que, à la face d'extrémité du substrat qui entoure les sorties de projection d'encre, la mouillabilité est réduite et l'encre ne peut pas adhérer ni s'accumuler en formant des dépôts En outre, la disposition des parties à encoches ayant chacune une section supérieure à celle de la buse d'encre, entre les sorties de projection d'encre, contribue à empêcher le mélange des encres séparées par migration le long des surfaces d'extrémité La disposition de l'organe de chauffage à la surface du substrat sur laquelle sont formés les trajets de circulation d'encre et le chauffage indirect de l'encre, lorsque la température ambiante diminue, empêchent la solidification de l'encre à la suite de l'augmentation de sa viscosité L'intégration du corps de la tête d'enregistrement et du réservoir d'encre en un seul récipient pour la formation d'une cartouche permet un remplacement et une manipulation faciles de la cartouche seule La disposition du capuchon afin qu'il soit supporté de manière qu'il puisse tourner à la partie avant de la cartouche permet le recouvrement des sorties de projection d'encre par rotation du capuchon lorsque la tête n'est pas utilisée si bien que la détérioration de l'encre est évitée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue éclatée en perspective d'un exemple de structure d'un premier mode de réalisation de l'invention;

la figure 2 est un schéma représentant la construc-

tion fondamentale d'une tête d'enregistrement à jet d'encre du type "Kaiser" à la demande à laquelle s'applique l'invention;

la figure 3 est une coupe du premier mode de réali-

sation de l'invention;

la figure 4 est une vue en perspective d'un qua-

trième mode de réalisation de l'invention;

la figure 5 est une vue en perspective d'un cin-

quième mode de réalisation de l'invention; la figure 6 est une coupe d'un sixième mode de réalisation de l'invention; la figure 7 est une coupe d'un septième mode de réalisation de l'invention; la figure 8 est une coupe partielle d'un huitième mode de réalisation de l'invention; la figure 9 est une coupe longitudinale du huitième mode de réalisation de l'invention; la figure 10 est une vue en élévation latérale d'un neuvième mode de réalisation de l'invention;

la figure 11 est un schéma illustrant le fonction-

nement du neuvième mode de réalisation de l'invention; la figure 12 est une vue en élévation frontale du neuvième mode de réalisation de l'invention; la figure 13 est une coupe d'un exemple classique; et la figure 14 est une coupe d'une partie d'un exemple

classique, sous forme agrandie.

La figure 2 représente schématiquement la construc-

tion fondamentale d'une tête d'enregistrement à jet d'encre du type "Kaiser" à la demande qui est utilisée selon la présente invention La tête représentée sur la figure 2

comprend un réservoir 9 d'encre, un trajet 10 d'alimenta-

tion en encre, une chambre 11 de mise sous pression d'encre, une buse 12 d'encre, un trajet 13 d'alimentation en encre communiquant avec la buse 12, une plaque vibrante 14 placée à l'extérieur de la chambre 11, et un élément piézoélectrique 15 utilisé comme élément de transformation d'énergie électrique en énergie mécanique, collé sur la plaque vibrante 14 L'élément piézoélectrique 15 et la plaque vibrante 14 forment un élément bimorphe Un substrat 16 de la tête porte les trajets 10, 13 d'alimentation en

encre, la chambre 11 de mise sous pression et la buse 12.

Dans la construction qui précède, lors de l'application

d'une tension pulsée à l'élément piézoélectrique 15, celui-

ci se dilate dans la direction de son épaisseur et se contracte dans la direction de sa longueur et provoque ainsi une flexion de la plaque vibrante 14 vers la chambre 11 En conséquence, le volume de la chambre il diminue

légèrement, et l'onde de pression produite par la déforma-

tion de la plaque vibrante 14 provoque la formation de gouttelettes de l'encre présente dans la chambre 11 et leur éjection dans le sens de la flèche a de la figure 2, à la

sortie-de projection d'encre de la buse 12.

Comme la tête d'enregistrement à jet d'encre de la figure 2 peut être réalisée avec une faible d'épaisseur dans son ensemble, la structure globale de la tête peut rester relativement mince et petite Cette caractéristique

est utilisée selon l'invention par juxtaposition de plu-

sieurs buses d'encre sur un seul substrat, si bien qu'une tête d'enregistrement à jet d'encre pour impression en couleurs peut être réalisée avec une faible dimension globale. La figure 1 est une vue éclatée en perspective représentant la structure d'un premier mode de réalisation

de l'invention, et la figure 3 est une coupe correspon-

dante Sur les figures 1 et 3, la référence 17 désigne un

substrat de la tête, formé de silicium et ayant une épais-

seur comprise entre 0,5 et 1,0 mm Quatre jeux de trajets de circulation d'encre formés par attaque à sec dans un plasma sont disposés à la surface de ce substrat 17 Chaque jeu de trajets comprend une réserve 18, des trajets 19, 21 d'alimentation et une chambre 20 de mise sous pression d'encre Des buses 22 sont aussi formées afin qu'elles

communiquent avec les jeux respectifs de trajets de circu-

lation d'encre La réserve 18, la chambre 20 et le trajet 21 sont formés par usinage du substrat 17 de la tête sur une épaisseur comprise entre 150 et 200 pm La section de la buse 12 a une forme semi-circulaire, sa largeur étant comprise entre 60 et 80 pm, sa profondeur entre 35 et 40 pm et sa longueur entre 0,3 et 0,8 mm La profondeur du trajet 19 est égale à celle de la buse 22 Les buses 22 sont

juxtaposées avec un pas Ll d'environ 1 mm.

Après formation de ces éléments sur le substrat 17 par attaque, une plaque vibrante 23 de verre est collée à la face supérieure du substrat 17 par soudage électrosta- tique destiné à intégrer la plaque vibrante 23 au substrat 17 Ensuite, les éléments piézoélectriques 24 sont collés à

la face supérieure de la plaque vibrante 23 à des emplace-

ments qui correspondent aux chambres 20 afin que la partie principale de la tête soit réalisée Bien qu'ils ne soient pas représentés, des sachets d'encre contenant des encres de quatre couleurs sont raccordés aux réserves 18 par des tubes respectifs d'encre Les encres transmises par les sachets remplissent les réserves 18 et avancent vers les chambres 20 par les trajets 19 Lorsqu'une impulsion de tension est appliquée à un élément piézoélectrique 24 qui agit sur la chambre 20 par l'intermédiaire de la plaque vibrante 23, cette dernière se déforme et crée une onde de pression provoquant la projection de l'encre par la sortie de la buse correspondante 22 comme décrit en référence à la figure 2 A cet égard, on a vérifié que l'application d'impulsions de tension à des fréquences pouvant atteindre 6 k Hz donnait des performances stables à la projection d'encre Dans ce mode de réalisation, le matériau du substrat 17 est le silicium et les éléments respectifs sont formés par attaque à sec dans un plasma, car ce matériau et ce procédé de fabrication sont supérieurs aux autres

procédés et matériaux connus au point de vue de la préci-

sion de fabrication, de la reproductibilité, de la préci-

sion de collage, du rendement, du coût et analogue.

On décrit maintenant, à titre d'exemples compara-

tifs, les compromis effectués lors de l'utilisation d'un verre photosensible ou d'acier inoxydable comme substrat 17 Un substrat formé d'un verre photosensible est obtenu par irradiation des parties des trajets de circulation d'encre par des rayons lumineux afin qu'elles deviennent cristallines, par attaque des parties cristallines par une il solution d'acide fluorhydrique, puis par superposition d'un autre élément de verre photosensible de même qualité, jouant le rôle d'une plaque vibrante sur le substrat ainsi formé, et par soudage par diffusion thermique par chauffage à 500 O C environ Un substrat de tête réalisé dans une plaque d'acier inoxydable est préparé par revêtement de parties autres que les trajets de circulation d'encre par un matériau photosensible de réserve, et par attaque de la plaque à une profondeur prédéterminée par une solution d'acide fluorhydrique Ensuite, la plaque ainsi traitée est superposée à une autre plaque d'acier inoxydable jouant le rôle de la plaque vibrante afin qu'elle soit associée par soudage par diffusion sous vide entre 800 et 1 000 OC Lors de l'utilisation de la plaque de verre photosensible, la buse d'encre a une configuration trapézoïdale puisque la plaque de verre photosensible est anisotrope et, en outre, un gradin très net est dû à la différence de profondeur entre la buse et le trajet d'alimentation en encre, si bien qu'un tourbillon est formé dans les courants d'encre et

pose des problèmes qui doivent être résolus pour l'obten-

tion drune bonne qualité d'impression et d'une bonne réponse en fréquence En outre, les difficultés du soudage de la plaque vibrante peuvent donner un mauvais rendement de soudage et constituent un inconvénient au point de vue de la rentabilité La plaque d'acier inoxydable permet l'exécution de l'attaque, mais présente des inconvénients tels qu'une imprécision dimensionnelle entre les lots et un manque de reproductibilité des performances des têtes si bien que la plaque d'acier inoxydable ne convient pas comme

enregistreur.

On décrit maintenant le comportement des bulles d'air qui s'infiltrent dans la chambre 20, dans le premier mode de réalisation De manière connue, dans une tête d'enregistrement de ce type qui crée une onde de pression assurant la projection de l'encre, la présence des bulles d'air peut gêner son fonctionnement efficace, car les bulles d'air ont tendance à absorber l'onde de pression ainsi produite Ce problème peut être résolu dans un second mode de réalisation dans lequel l'extraction des bulles d'air pénétrant dans l'encre est réalisée facilement par augmentation de la mouillabilité de l'encre et de la surface de chaque jeu de trajets de circulation d'encre formés sur la tête 17 Comme la mouillabilité de l'encre peut être représentée quantitativement par l'angle de contact, on l'appelle "angle de contact" dans la suite Les inventeurs ont mesuré les angles de contact du substrat 17 et de la plaque vibrante 23 pour l'encre, par exécution

d'essais dans diverses conditions et pour divers traite-

ments de surface Le tableau 2 donne des résultats d'exemples, et ils ont permis de vérifier que l'angle de contact était minimal lorsque les échantillons ont été trempés dans une solution basique pendant 6 h, puis nettoyés.

Tableau 2

Conditions de traitement Angle de contact Surface attaquée dans plasma 750 Nettoyage par solution d'acide fluorhydrique 730 Nettoyage par ultrasons dans l'acétone 68 Trempage dans une solution basique 35 La solution basique est préparée par mélange d'eau de dilution à une solution d'hydroxyde de potassium (KOH) et par ajustement de son p H D'autres essais réalisés avec la solution d'hydroxyde de potassium dans différentes conditions ont permis de vérifier que l'angle de contact pouvait être réduit de manière analogue lorsque le p H variait entre 12 et 14 et le temps de trempage entre 5 et 12 h. Ces opérations contribuent à la réduction de l'angle de contact des parties du trajet de circulation d'encre, telles que le trajet 21 d'alimentation et la buse 22, et donc à l'augmentation de la mouillabilité En conséquence, l'adhérence mutuelle de l'encre et de la surface du trajet de circulation d'encre est accrue et facilite la migration des bulles d'air qui flottent dans l'encre Plus précisé- ment, lorsque des bulles d'air pénètrent dans l'encre qui se trouve dans le trajet de circulation, les bulles d'air peuvent être retirées par simple mise d'un morceau de papier buvard sur la sortie de projection d'encre de la buse 22 Les bulles d'air sont attirées avec l'encre qui

est absorbée par le papier et sont ainsi chassées L'ex-

traction des bulles d'air de cette manière est une solution facile aux problèmes du défaut de projection de l'encre dû

à la présence de bulles d'encre.

Lorsque le p H est inférieur ou égal à 12 pendant le nettoyage basique précité, on peut obtenir pratiquement le

même résultat, mais il faut un plus long temps de traite-

ment pour obtenir un résultat acceptable Lorsque le p H est compris entre 12 et 14, un plus long temps de traitement provoque une attaque excessive si bien que l'angle de contact augmente par rapport à la valeur prévue Pour ces raisons, il est nécessaire de sélectionner une combinaison

optimale du p H et du temps de traitement dans chaque cas.

On décrit maintenant des précautions prises dans le cas o l'encre continue à adhérer autour de la sortie de projection d'encre de chaque buse 22 et perturbe ainsi la qualité d'impression du mode de réalisation précédent De manière connue, une tête d'enregistrement à jet d'encre de ce type projette l'encre uniquement lorsqu'une onde de pression est produite par la déformation de la plaque vibrante 23 Comme les gouttelettes d'encre sont projetées par intermittence par la sortie de projection d'encre, aucune quantité d'encre ne doit être présente en principe à la sortie de projection d'encre lorsque l'encre n'est pas projetée Cependant, lorsque l'opération de projection d'encre est répétée sur une longue période, une partie de

l'encre commence à adhérer autour de la sortie de projec-

tion d'encre et l'encre qui adhère peut s'accumuler pro-

gressivement en formant un dépôt En présence d'un tel dépôt, les gouttelettes projetées par la buse et le dépôt formé autour de la sortie interagissent au moment de la projection de l'encre et provoquent une variation de la dimension des gouttelettes qui atteignent la surface d'une feuille et la détérioration de la qualité d'impression En outre, cette condition provoque la création de gouttelettes

satellites ou auxiliaires d'encre.

Un troisième mode de réalisation, destiné à la résolution de ce problème, assure l'augmentation de la

propriété hydrophobe ou hydrophobicité des surfaces d'ex-

trémité du substrat 17 et de la plaque 23 autour des sorties de projection d'encre afin que les gouttelettes

n'adhèrent pas autour des sorties de projection d'encre.

L'hydrophobicité est une propriété opposée à la mouillabi-

lité Plus la propriété hydrophobe est grande et plus les

gouttelettes d'encre sont chassées et restent à distance.

Plus précisément, une huile de silicone est appliquée aux surfaces d'extrémité du substrat 17 et de la plaque 23 autour des sorties de projection d'encre et elle est cuite par chauffage entre 150 et 200 OC pendant quelques heures afin qu'un film hydrophobe se forme L'épaisseur du film hydrophobe est de 1 mm environ, et donne des performances hydrophobes satisfaisantes vis-à-vis de l'encre Les résultats des essais confirment le fait que l'encre

n'adhère pas, même pendant une longue opération d'impres-

sion, et en conséquence qu'une qualité élevée d'impression

peut être assurée sans formation de dépôt d'encre.

On décrit maintenant un quatrième mode de réalisa-

tion de l'invention en référence à la figure 4 Comme

représenté sur la figure 3, le quatrième mode de réalisa-

tion présente une tendance analogue à empêcher le dépôt de l'encre autourdes sorties de projection d'encre Comme

l'indique la figure 4, la tête d'enregistrement du qua-

trième mode de réalisation a une construction pratiquement analogue à celle de la figure 1, des fentes 25 a à 25 e étant formées en outre afin qu'elles soient disposées entre les buses 22 a à 22 d Chacune des fentes 25 a à 25 e est préparée par tranchage du substrat de la tête sur une largeur L 2 de 60 à 80 pm à l'aide d'un couteau Les parties d'encoches formées par les fentes 25 de cette manière sont placées entre les sorties de projection d'encre et, si la section de chaque partie d'encoche est supérieure à la section de chaque buse 22, l'encre est rappelée vers la buse 22, même si elle a formé un dépôt autour de la sortie de projection d'encre, et la croissance du dépôt d'encre est ainsi évitée En conséquence, on peut toujours obtenir une

impression stable de haute qualité Le phénomène d'augmen-

tation du dépôt d'encre autour de la sortie de projection

d'encre, vers les sorties voisines de projection, provo-

quant un mélange de couleurs différentes, peut être évité en totalité Les parties d'encoches et leur section sont réalisées après vérification par des essais réalisés par les inventeurs, grâce à la formation des fentes 25 qui permettent la maîtrise du comportement et de l'action

précités sous la surface de l'encre.

On décrit maintenant, en référence à la figure 5, un cinquième mode de réalisation de l'invention Comme dans le troisième et le quatrième mode de réalisation, le cinquième mode de réalisation a pour objet analogue d'empêcher la formation d'un dépôt d'encre autour des sorties Comme l'indique la figure 5, des gorges 26 a à 26 e sont disposées entre les buses 22 a à 22 d avec une largeur L 3 comprise entre 80 et 150 pm, lorsque le substrat 17 subit l'attaque à sec dans un plasma La section de la partie d'encoche formée de chacune des gorges 26 a à 26 e est supérieure à la section de chaque buse 22 Ce mode de réalisation permet d'obtenir de manière fiable une impression de haute qualité à tout moment, avec la même action que dans le quatrième

mode de réalisation.

On décrit maintenant, en référence à la figure 6, un sixième mode de réalisation de l'invention Celui-ci est destiné à assurer une qualité reproductible d'impression, même lors d'une variation de la température ambiante de la tête d'enregistrement Les propriétés d'une encre varient lorsque la température varie, et les performances de projection de l'encre par la tête d'enregistrement sont en particulier influencées par la viscosité de l'encre Ainsi, lorsque la viscosité de l'encre augmente alors que la température diminue, la résistance de frottement opposée au trajet de circulation d'encre augmente si bien que la vitesse de circulation de l'encre diminue Simultanément, la quantité d'encre projetée diminue aussi et gêne la qualité d'impression Tant que la température de l'encre reste comprise entre 15 et 40 OC, aucun inconvénient, tel que la détérioration de la qualité d'impression, n'est à attribuer aux variations de viscosité qui sont observées à des températures inférieures à 15 OC Ainsi, dans ce mode de réalisation, l'encre est chauffée indirectement lorsque la température ambiante tombe au-dessous de 15 OC afin que

la viscosité de l'encre puisse garder une valeur prédé-

terminée.

Comme l'indique la figure 6, dans la tête d'enregis-

trement ayant la même construction que dans le premier mode de réalisation, un organe 27 de chauffage de structure plane est collé à une surface inférieure du substrat 17 de

la tête, sous la chambre 20 de mise sous pression d'encre.

Comme l'indique la figure 6, l'organe 27 de chauffage est collé à une surface opposée à la surface sur laquelle est placé l'élément piézoélectrique 24, les positions de montage correspondant les unes aux autres Une thermistance à coefficient positif de variation avec la température, une

résistance sous forme d'un confetti ou analogue est utili-

sée comme organe 27 de chauffage Lorsque l'organe 27 de chauffage est alimenté lorsque la température ambiante diminue au-dessous d'une valeur prédéterminée, l'encre de la chambre 20 est chauffée indirectement à une température prédéterminée De cette manière, la viscosité de l'encre est inférieure à une valeur prédéterminée si bien qu'une quantité prédéterminée d'encre peut être projetée par la sortie à tout moment, et assure une qualité reproductible

d'impression Suivant les essais réalisés par les inven-

teurs, une impression satisfaisante peut être réalisée par chauffage de l'encre avec l'organe 27 de chauffage même

lorsque la température ambiante est égale à O OC.

On décrit maintenant un septième mode de réalisation de l'invention en référence à la figure 7 Ce septième mode de réalisation est une autre version du sixième mode de réalisation, l'organe 27 de chauffage étant collé dans une position différente Comme l'indique la figure 7, un organe 28 de chauffage est collé sur une partie d'extrémité de la face supérieure de la plaque vibrante 23, cette partie

d'extrémité se trouvant au-dessus de la buse 22 Le fonc-

tionnement et l'effet de l'organe 28 de chauffage sont

pratiquement les mêmes que ceux du sixième mode de réalisa-

tion Dans le septième mode de réalisation en particulier, l'encre est chauffée par l'organe 28 de chauffage proche de la buse 22 juste avant sa projection, si bien que cette disposition contribue à l'amélioration de la réponse donnant la qualité voulue d'impression lorsque l'impression est reprise avec un arrêt à une faible température ambiante Ceci permet aussi le maintien à une température prédéterminée de la sortie de projection d'une buse de

projection d'encre de la couleur utilisée le moins fréquem-

ment lors du fonctionnement d'un enregistreur, si bien que

la qualité d'impression n'est pas détériorée.

Les figures 8 et 9 représentent un huitième mode de réalisation dans lequel un réservoir d'encre et la tête du sixième mode de réalisation sont intégrés sous forme d'une cartouche permettant un montage facile sur un enregistreur

par exemple Plus précisément, un corps 30 de tête d'enre-

gistrement et des sacs 31 d'encre, qui sont destinés à

transmettre l'encre au corps 30, sont logés dans un réci-

pient 32 de construction monolithique pour la formation d'une cartouche 33 Une première extrémité du corps 30 est introduite et supportée dans un trou débouchant formé à la partie inférieure de l'extrémité avant du récipient 32, à l'intérieur de celui-ci L'autre extrémité du corps 30 est munie d'un raccord 34 qui est relié aux tubes 35 qui communiquent avec les sachets 31 d'encre En outre, les éléments piézoélectriques 24 du corps 30 sont supportés par le récipient 32 et fixés à celui-ci par un organe 36 de support Des conducteurs 37, 38 sont connectés aux éléments

piézoélectriques 24 du corps 30 et à l'organe 27 de chauf-

fage, alors que les autres extrémités des conducteurs sont reliées à un connecteur 39 placé à l'extrémité droite du

récipient 32.

Comme le corps 30 et les sachets 31 sont logés dans un seul récipient 32, la cartouche 33 permet une mise en place et une extraction faciles du corps 30 et des sachets 31 d'encre, dans l'enregistreur et hors de celui-ci, si bien que l'inspection de la tête, son remplacement avant renouvellement de l'encre ainsi que son entretien sont facilités En particulier, dans le cas d'une anomalie d'impression au cours du fonctionnement d'un enregistreur, le remplacement rapide de l'ensemble de la cartouche contribue à une réduction au minimum du temps d'arrêt et

assure ainsi la continuité d'impression.

Les figures 10 à 12 représentent un neuvième mode de réalisation de l'invention, ayant une variante de cartouche 33 Une encre utilisée dans la tête d'enregistrement à jet d'encre, qu'il s'agisse d'une encre à base aqueuse ou à

base huileuse, contient de l'eau et d'autres solvants.

Lorsque la buse 22 est exposée à l'air pendant longtemps, l'eau et les autres solvants s'évaporent et modifient la composition de l'encre en provoquant une perturbation de la projection d'encre et en détériorant les performances d'impression Ce problème peut être résolu dans ce mode de réalisation par la présence d'un capuchon 40 placé sur la cartouche 33 et destiné à recouvrir le cas échéant les sorties de projection d'encre Comme l'indiquent les figures 10 à 12, le capuchon 40 recouvre les deux côtés de l'extrémité avant du récipient 32, latéralement, et il est supporté par un axe 41 afin qu'il puisse pivoter vers le haut et vers le bas Lorsque la cartouche 33, montée sur un enregistreur, est en cours d'impression, le capuchon 40 est ouvert par rotation vers le haut et il est maintenu dans cette position afin qu'il ne gêne pas l'opération d'impres- sion comme indiqué en trait plein sur la figure 11 Lorsque

la cartouche 33 est retirée de l'enregistreur ou lors-

qu'elle n'est pas utilisée tout en étant montée sur l'enre-

gistreur, le capuchon 40 est placé contre les sorties de projection d'encre du corps 30 par pivotement vers le bas comme indiqué en traits mixtes sur la figure 11 Un tampon 43 de caoutchouc supporté par un ressort à lame 42 à

l'intérieur du capuchon 40 est destiné à empêcher l'évapo-

ration des solvants de l'encre par mise en contact étanche avec les sorties Grâce au montage du capuchon 40 de cette manière et au recouvrement des sorties de projection d'encre lorsque la cartouche n'est pas utilisée, les propriétés de l'encre peuvent être conservées à tout moment et permettent l'exécution d'une impression de haute

qualité.

Comme décrit précédemment, l'invention, qui met en

oeuvre plusieurs buses de projection d'encre qui consti-

tuent une tête d'enregistrement à jet d'encre du type "Kaiser" à la demande et qui sont juxtaposées sur un substrat unique, permet la réalisation de l'ensemble de la structure de la tête d'enregistrement avec une faible épaisseur et de faible dimension, tout en assurant une impression en couleurs La disposition des principaux éléments essentiellement sur le substrat facilite la fabrication et réduit son coût Divers traitements réalisés le cas échéant sur les trajets de circulation d'encre et sur la face d'extrémité du substrat, suivant la propriété de l'encre, permettent l'extraction des bulles d'air de l'encre et l'élimination des bulles satellites si bien que la qualité d'impression est accrue et les performances de

projection d'encre sont stabilisées En outre, l'intégra-

tion du réservoir d'encre à la tête d'enregistrement dans une cartouche facilite la manutention et l'entretien, tout en améliorant la facilité d'utilisation En conséquence, l'application de l'invention aux enregistreurs analogiques contribue à la réduction de dimension des enregistreurs eux-mêmes, à la réduction de leur coût de fabrication et à

l'augmentation de leur fiabilité.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux têtes d'enregistrement

qui viennent d'être décrites à titre d'exemples non limita-

tifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Tête d'enregistrement à jet d'encre, caractérisée

en ce qu'elle comprend plusieurs buses ( 22) d'encre desti-

nées à former une tête d'enregistrement à jet d'encre du type "Kaiser" à la demande, les buses ( 22) étant juxtapo-

sées sur un même substrat ( 17).

2 Tête selon la revendication 1, caractérisée en ce que des trajets ( 18-21) de circulation d'encre communiquant avec les buses ( 22) sont formés sur une surface d'un substrat de silicium ( 17) par un procédé d'attaque à sec dans un plasma, et une plaque ( 23) de verre est soudée électrostatiquement sur une surface supérieure du substrat

( 17) de silicium.

3 Tête selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisée en ce que la surface de chacun des trajets ( 18-21) de circulation d'encre communiquant avec les buses

( 22) a subi un traitement de nettoyage par une base.

4 Tête selon l'une quelconque des revendications 1

à 3, caractérisée en ce qu'un film hydrofuge est formé sur une surface d'extrémité autour des sorties de projection

d'encre des buses ( 22).

Tête selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisée en ce qu'une partie d'encoche

( 25 a-25 e) est formée entre les sorties ( 22 a-22 d) de projec-

tion d'encre des buses adjacentes, la partie d'encoche

ayant une section supérieure à celle de l'une des buses.

6 Tête selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un organe de chauffage ( 27, 28) placé sur une surface du substrat sur

lequel sont formés les trajets de circulation d'encre.

7 Tête selon l'une quelconque des revendications

précédentes, caractérisée en ce qu'elle forme une cartouche

( 33) destinée à contenir un corps ( 30) de tête d'enregis-

trement comprenant plusieurs buses et le substrat, et un

réservoir ( 31) d'encre destiné à transmettre une encre.

8 Tête selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un capuchon ( 40) supporté de manière articulée afin qu'il puisse tourner par rapport à la cartouche ( 33) et destiné à recouvrir les sorties de

projection d'encre des buses par pivotement.