FR3049343A1 - Dispositif de mesure de debit et de viscosite et son utilisation dans une imprimante - Google Patents

Abstract

L'invention concerne en particulier un dispositif (20) de mesure du débit et de la viscosité d'encre envoyée à une tête d'impression (50) d'une imprimante à jet d'encre, comportant : - un conduit (200), pour l'alimentation de ladite tête d'impression (50), ce conduit étant muni d'un 1er capteur (26) de pression (Pin) à une première extrémité et d'un 2ème capteur (56) de pression (PHead) à une 2ème extrémité, - des moyens (26, 56) de mesure au moins de la pression (PHead), du 2ème capteur (56) de pression et de la différence de pression (Pin - PHead), entre le 1er capteur (26) et le 2ème capteur (56) de pression.

Description

DISPOSITIF DE MESURE DE DEBIT ET DE VISCOSITE ET SON UTILISATION DANS

UNE IMPRIMANTE

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE L'invention est relative aux imprimantes à jets d'encre continus, en particulier mais non exclusivement les imprimantes à jets continus binaires munies d'un générateur de gouttes multi-buses. Elle vise en particulier une amélioration d'un circuit d'alimentation et de récupération d'encre et de solvant de ces imprimantes.

Les imprimantes à jets continus comprennent : - un générateur de gouttes d'encre, - des moyens pour séparer les trajectoires des gouttes produites par le générateur et les diriger vers un support d'impression ou vers une gouttière de récupération.

En figure 1 on a représenté les blocs principaux d'une imprimante à jet d'encre. L'imprimante comporte une console 300, un compartiment 400 contenant notamment les circuits de mise en condition de l'encre et des solvants, ainsi que des réservoirs pour l'encre et les solvants. Généralement le compartiment 400 est dans la partie inférieure de la console. La partie supérieure de la console comporte l'électronique de commande et de contrôle ainsi que des moyens de visualisation. La console est hydrauliquement et électriquement reliée à une tête d'impression 100 par un ombilic 200. Un portique non représenté permet d'installer la tête d'impression face à un support d'impression 800. Le support d'impression 800 se déplace selon une direction matérialisée par une flèche. Cette direction est perpendiculaire à un axe d'alignement des buses.

Le générateur de gouttes comprend des buses alignées sur une plaque à buses suivant un axe X d'alignement des buses. Lors de l'impression, des jets d'encre sont éjectés de façon continue par ces buses dans une direction Z perpendiculaire à la plaque à buses. Parmi les imprimantes à jets continus on distingue les imprimantes à jets continus déviés et les imprimantes à jets continus binaires. Dans les imprimantes à jets continus déviés multi-défléchis, les gouttes formées à partir d'une buse pendant la durée d'impression d'une position d'un support d'impression sont déviées ou non déviées. Pour chaque position d'impression et pour chaque buse, un segment perpendiculaire à la direction du mouvement du support d'impression est imprimé. Les gouttes déviées le sont de façon telle qu'elles vont frapper le support d'impression sur la partie du segment imprimé qui doit l'être compte tenu du motif à imprimer. Les gouttes non déviées sont récupérées par une gouttière de récupération. Les imprimantes à jets continus déviés comportent en général peu de buses d'éjections, mais chaque buse peut imprimer pour chaque position d'impression du support plusieurs pixels répartis sur le segment d'impression en fonction du motif à imprimer.

Dans les imprimantes à jets continus binaires, l'encre en provenance d'une buse n'imprime qu'un pixel par position d'impression. Le pixel considéré ne reçoit aucune goutte ou reçoit une ou plusieurs gouttes, en fonction du motif à imprimer. De ce fait pour une bonne rapidité d'impression, la plaque à buse comporte un grand nombre de buses, par exemple 64, permettant l'impression simultanée d'autant de pixels que de buses. Les gouttes non destinées à l'impression sont récupérées par une gouttière de récupération. De telles imprimantes et têtes d'impression à jets continus ont été largement décrites.

Une structure générale de tête d'impression pour une imprimante à jets continus binaires est expliquée ci-dessous, en lien avec la figure 2.

La tête représentée comprend un générateur de goutte 11. Sur une plaque à buses 2 sont alignées, selon un axe X, un nombre entier n de buses 4, dont une première 4i et une dernière buse 4n.

Les premières et dernières buses (4i, 4n) sont les buses les plus éloignées l'une de l'autre.

Chaque buse a un axe d'émission d'un jet parallèle à une direction ou un axe Z (situé dans le plan de la figure 2), perpendiculaire à la plaque à buses et à l'axe X mentionné précédemment. Un troisième axe. Y, est perpendiculaire à chacun des deux axes X et Z, les deux axes X et Z s'étendant dans le plan de la figure 2.

Chaque buse est en communication hydraulique avec une chambre pressurisée de stimulation. Le générateur de gouttes comporte autant de chambres de stimulation que de buses. Chaque chambre est équipée d'un actuateur, par exemple un cristal piézo-électrique dont la commande permet de découper le jet continu d'encre en gouttes ou tronçons. Un exemple de conception d'une chambre de stimulation est décrit dans le document US 7,192,121.

En aval de la plaque à buses se trouvent des moyens, ou bloc de tri, 6 qui permettent de séparer les gouttes destinées à l'impression des gouttes ou tronçons de jets qui ne servent pas à l'impression. On a représenté en figure 2 une trajectoire a de gouttes d'encre passant par une fente 17 (représentée en traits interrompus en figure 2), et une trajectoire b de gouttes d'encre dirigées vers une gouttière de récupération 7. La fente est ouverte sur l'extérieur de la cavité et permet la sortie des gouttes d'encre destinées à l'impression ; elle est parallèle à la direction X d'alignement des buses, les axes de direction Z des buses passant à travers cette fente, qui se trouve sur la face opposée à la plaque à buses 2. La fente et la gouttière ont, dans la direction X, une longueur au moins égale à la distance entre la première et la dernière buse.

Les gouttes émises ou tronçons de jets, émis par une buse et destinés à l'impression, suivent une trajectoire a selon l'axe Z de la buse, puis vont frapper un support d'impression 800, après être passées par la fente 17 de sortie.

Les gouttes émises ou tronçons de jets, émis par une buse et non destinés à l'impression, sont déviés par les moyens 6 (ils suivent une trajectoire telle que la trajectoire b) et sont récupéré(e)s par la gouttière de récupération 7 puis recyclés.

On pourra se référer, notamment pour ce qui concerne la formation des jets et à leur brisure pour former des gouttes, ainsi que pour ce qui concerne la déviation des gouttes, par exemple au document US 8,540,350 (FR 2 952 851) qui décrit une méthode pour éviter la diaphonie entre jets provenant de buses adjacentes l'une à l'autre. On pourra aussi se référer à l'art antérieur décrit dans le brevet US 7,192,121 (FR 2851495) relatif aux positions de brisures des jets selon qu'une goutte formée par la brisure du jet est destinée ou non à frapper le support d'impression.

Pour les imprimantes mono-jet, la connaissance de la vitesse de jet (obtenu avec un moyen dédié) suffit pour assurer le pilotage (l'asservissement) de la pression. En effet la pression du circuit est asservie de manière à obtenir et maintenir la vitesse de jet cible.

Pour une imprimante CIJ bi-jets, la connaissance de la vitesse des deux jets est généralement utilisée pour assurer l'asservissement de la pression du circuit. La moyenne des vitesses des deux jets est souvent choisie comme cible de vitesse à atteindre.

Pour une imprimante à n-jets (n de l'ordre de 32, 64, 128 ou plus) le principe de pilotage avec la moyenne des vitesses de jet n'est applicable que si des moyens dédiés coûteux et complexes sont mis en oeuvre pour mesurer la vitesse individuelle des jets.

Il se pose donc le problème, en particulier dans une imprimante à n-jet (n> 2), de trouver un dispositif simple à mettre en œuvre, qui permette d'obtenir la vitesse des différents jets.

Par ailleurs un autre problème est celui de la mesure de la viscosité d'une encre utilisée lors d'opérations d'impression à l'aide d'une imprimante à jet d'encre, en particulier de type multi-jets. La viscosité est un paramètre de l'encre, et dont d'éventuelles variations peuvent affecter la qualité de l'impression.

Il se pose donc le problème, notamment dans une imprimante à n-jet (n> 2), de trouver un dispositif simple à mettre en œuvre, qui permette d'obtenir la viscosité de l'encre.

De préférence un tel dispositif et/ou procédé est adaptable à une imprimante de type CIJ, à un seul jet.

BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION

La présente invention concerne d'abord un dispositif de mesure du débit et de la viscosité d'encre envoyée à une tête d'impression, par exemple multi-jets, d'une imprimante à jet d'encre, comportant : - un conduit, pour l'alimentation de ladite tête d'impression, ce conduit étant muni d'un 1®'^ capteur de pression (Pin) à une première extrémité et d'un 2®"^® capteur de pression (PHead) à une 2®"^® extrémité, - des moyens de mesure au moins de la pression (PHead), du 2®"^® capteur de pression et de la différence de pression (Pin - PHead), entre le 1®'^ capteur et le 2®™ capteur de pression.

Un débitmètre selon l'invention permet de mesurer de manière globale le débit de l'ensemble des jets d'une tête d'impression multi-jets, et est particulièrement adaptée lorsqu'on ne connaît pas la vitesse individuelle de chaque jet. Il permet en effet d'obtenir alors une mesure de la vitesse moyenne des jets.

Il est en outre adapté à une tête de type CIJ, avec un seul jet.

En effet, les buses des imprimantes ont des caractéristiques géométriques, de préférence identiques, ou similaires.

Cette similarité géométrique des buses permet de confondre vitesse et débit pour plusieurs buses débitant en parallèle (comme c'est le cas dans une imprimante multi-jets). L'erreur associée au fait de confondre moyenne des vitesses des jets et débit total de tous les jets est très faible et en accord avec la qualité de l'asservissement attendue (avec une précision qui est par exemple de 2 %).

Un tel dispositif peut comporter en outre des moyens pour calculer le débit et la viscosité de l'encre en fonction de la pression (PHead) du 2®"^® capteur de pression et de la différence de pression (Pin - PHead).

Selon une réalisation, les moyens pour calculer le débit de l'encre et la viscosité sont aptes à les calculer en fonction des caractéristiques hydrauliques (aHead, βHead) de la tête d'impression, du coefficient de perte de charge régulière (βο) dudit conduit, de la masse volumique (p) de l'encre, de la différence de pression (Pin - PHead) et de la pression (Pin).

Un tel dispositif peut comporter des moyens pour corriger, de préférence en fonction de la température, une différence de mesure, pour au moins une même pression, entre le 1®·^ capteur de pression et le 2®"^® capteur de pression et/ou une erreur de sensibilité d'au moins l'un des dispositifs de mesure de pression.

Un tel dispositif peut comporter des moyens pour corriger, de préférence en fonction de la température, une différence de mesure, pour au moins une pression, entre une valeur de pression mesurée par le 2®"^® capteur de pression et ladite pression effective.

Le Z®'"® capteur de pression est avantageusement disposé dans ladite tête d'impression.

La présente invention concerne également un circuit d'alimentation en encre et/ou en solvant d'une imprimante à jet d'encre comportant un dispositif de mesure du débit et de la viscosité de l'encre selon la présente invention, et des moyens pour asservir ou corriger la pression et/ou la viscosité de l'encre fournie en fonction des mesures du débit et de la viscosité de l'encre.

La présente invention concerne également une imprimante à jet d'encre comportant : - une tête d'impression, - des moyens pour former un flux de fluide à envoyer à ladite tête d'impression, - un dispositif de mesure du débit et de la viscosité de l'encre envoyée à ladite tête d'impression, selon l'invention.

La présente invention concerne également un procédé d'impression à l'aide d'une imprimante à jet d'encre, comportant une mesure du débit et/ou de la viscosité de l'encre à l'aide d'un dispositif selon l'invention.

Un tel procédé d'impression peut en outre comporter une étape de mesure du débit et/ou de la viscosité de l'encre et une étape de correction du débit et/ou de la viscosité de l'encre.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres avantages de l'invention apparaîtront en même temps que seront donnés des détails dans un exemple de réalisation de l'invention qui sera maintenant décrit en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une imprimante à jet d'encre connue de l'art antérieur, - la figure 2 représente une vue cavalière schématique d'une tête d'impression faisant principalement apparaître les composants de la tête d'impression situés en aval des buses, - la figure 3 est un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention, appliqué à un circuit d'alimentation en encre d'une tête d'impression d'une imprimante à jet d'encre, - la figure 4 illustre l'évolution de la densité d'une encre, en fonction de la température, - la figure 5 est un exemple de réalisation d'un système d'asservissement de débit et/ou de viscosité selon l'invention, pour une imprimante à jet d'encre, - la figure 6 représente un exemple de structure de circuit fluidique auquel l'invention peut être appliquée, - les figures 7A et 7B représentent des exemples de dispositif pour mesurer un ou des coefficients hydrauliques dans un dispositif selon l'invention, - la figure 8 représente des courbes de perte de charge en fonction du débit dans un dispositif selon l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION

Un exemple d'un dispositif 20 selon l'invention est représenté en figure 3.

Il comporte un capteur 26 de pression, de préférence à membrane affleurante (qui possède un volume mort réduit), disposé de manière à mesurer la pression de l'encre qui s'écoule dans la ligne d'alimentation de la tête d'impression, par exemple dans le conduit (ou tuyau) d'alimentation, encore appelé ombilic, 200, dont la sortie est reliée à une tête d'impression multi-jets 50 (qui produit des jets d'encre 51). La structure de cette tête est par exemple du type décrit ci-dessus en lien avec la figure 2. En variante la tête d'impression est mono-jet.

Dans un capteur de pression à membrane affleurante, l'élément sensible à la pression est une membrane plane située à une extrémité du capteur, ce qui évite toute rétention de fluide ou de matière ; ainsi, la membrane est affleurante au flux mesuré. Ceci évite la présence d'une cavité, au-dessus du diaphragme, qui pourrait collecter la matière fluide à partir du flux mesuré ce qui, dans certaines applications, peut être très indésirable. L'invention permet aussi d'utiliser un capteur de pression à membrane non affleurante; mais la présence d'une cavité, souvent synonyme de volume mort, dégrade le fonctionnement de l'ensemble, notamment du fait des étapes de purge et de nettoyage mises en oeuvre pour utiliser ce type de capteur. L'ombilic 200 a une certaine souplesse, de manière à pouvoir amener la tête d'impression à diverses positions. Il est le plus souvent en PTFE. L'ombilic a par exemple une longueur comprise entre 2 m et 8m. Le diamètre intérieur du tuyau dans lequel le fluide s'écoule varie très peu sur sa longueur, il est par exemple compris entre 1,5 mm et 3mm.

En entrée et en sortie de l'ombilic peuvent être disposés des raccords, respectivement d'entrée et de sortie. Les diamètres de passage de ces raccords sont proches du diamètre intérieur du tuyau 200. On peut négliger la perte de charge des raccords devant la perte de charge répartie tout au long du tuyau 200. Cette hypothèse a été vérifiée lors d'essais.

Un coefficient βο traduit la caractéristique hydraulique de l'ombilic ; en effet les pertes charges singulières (dans les raccords) sont négligeables.

Une électrovanne 60 à deux orifices (entrée et sortie) et deux positions (ouverte ou fermée) permet le passage (ou l'arrêt) du fluide vers la tête d'impression. Cette électrovanne se trouve dans la tête d'impression, à proximité des buses d'éjection de l'encre.

Un capteur de pression 56 est situé en amont de la tête (par exemple en sortie de l'ombilic 200), ou dans la tête, juste en amont de l'électrovanne 60 ; ce capteur permet de donner une mesure de la pression de fonctionnement de l'encre dans la tête. Là encore, c'est, de préférence, un capteur à membrane affleurante.

Un capteur de température dédié (non représenté) peut en outre être prévu, qui permet de mesurer la température T du fluide. Mais il existe des capteurs 56 de pression qui intègrent une mesure de température ce qui permet, pour un coût réduit, la connaissance de T.

Le circuit hydraulique de la tête comporte des conduits d'alimentation de l'ensemble des buses (qui sont des orifices calibrés de petite dimension par lesquels sortent les jets d'encre). Des coefficients (aHead, 3Head) traduisent les caractéristiques hydrauliques de ce circuit.

Le capteur 26 mesure une pression désignée par Pin, le capteur 56 mesure une pression désignée par PHead. L'ombilic 200 est disposé entre les 2 capteurs de pression 26, 56.

La position relative des capteurs 26, 56 de pression n'est pas un paramètre du système à prendre en compte à condition que cette position ne change pas entre le démarrage de l'imprimante (par exemple au moment de l'établissement de l'offset, comme expliqué ci-dessous) et pendant le fonctionnement.

Si cette position relative évolue au cours du fonctionnement de l'imprimante, alors une erreur non acceptable peut en résulter. La surveillance de (Pin - P Head) avec détection d'une variation très rapide non justifiée (par exemple : une variation relative de plus de 5 % de la pression Pin de fonctionnement entre 2 points consécutifs de mesure) par l'évolution physiquement possible des conditions (débit et viscosité) permet d'alerter sur une situation anormale. Par exemple une intervention de l'opérateur permet alors de renseigner le système sur la nouvelle valeur de différence d'altitude entre les deux capteurs. En fait la valeur de Pin-P Head, à débit nul, tient compte, entre autre, du dénivelé entre la tête et le circuit d'encre (donc entre les 2 capteurs 26, 56).

On peut chercher à compenser les erreurs d'« offset », c'est-à-dire d'une part de l'ombilic 200 et d'autre part du capteur 56.

Lorsque le circuit d'encre n'est pas sous pression, le capteur 56 peut mesurer une pression, ce qui peut avoir diverses origines (orientation de la tête, et/ou des erreurs statiques du capteur, ...). Une compensation de cet « offset » (ou écart de mesure par rapport à la pression réelle mesurée) peut être réalisée de différentes manières.

Selon un 1®'' procédé, on réalise une compensation à débit nul par ouverture de la vanne 60. Donc, sans mise en pression du circuit, on ouvre la vanne 60. Le capteur de pression 56 voit la pression statique relative du fluide (car un capteur relatif mesure la pression par rapport à la pression atmosphérique). La valeur annoncée par la chaîne de mesure constitue Γ« offset » recherché et va pourvoir être utilisée pour toute autre mesure, qui sera donc référencée à cette mesure d'offset (Pression à prendre en compte = Pression mesurée - Offset). Cette information peut être stockée dans une mémoire associée au capteur 56.

On compense ainsi la pression statique du fluide, qui est la pression parasite générée par la colonne de fluide correspondant au dénivelé entre la tête et le circuit d'encre (ou, préférentiellement, le capteur de pression 26). Par contre l'ouverture de la vanne 60 peut engendrer une entrée d'air (si la tête est située à une altitude supérieure au circuit d'encre) ou conduire à une faible coulure d'encre (si la tête est située à une altitude inférieure à celle du circuit d'encre). L'erreur sur la mesure de l'offset, associée au fait que le débit de fluide (lié à ces coulures) n'est pas strictement nul (la pression mesurée n'est alors pas parfaitement statique), est faible, mais il y a un risque sur la qualité (directivité des jets, vitesse d'établissement) des démarrages en encres des jets (du fait des entrées d'air et/ou des coulures).

Selon un 2®™ procédé, on procède par connaissance complète des caractéristiques du capteur ; on utilise, au moins : a) la valeur d'« offset » à une température donnée : Offset (TO). b) la dérive de l'offset en fonction de la température : dOffset.

Ces informations peuvent par exemple être obtenues de la part du fournisseur du capteur (qui réalise une caractérisation individuelle en air de chaque capteur) et peuvent être stockées dans une mémoire associée au capteur 56.

La compensation est réalisée de la manière suivante :

Offset (T) = Offset (TO) + d Offset (T - TO) dès que l'on connaît la température T.

Cette température (T) peut être obtenue grâce à un capteur dédié, ou comme déjà indiqué ci-dessus, par un capteur 56 de pression qui intègre une mesure de température.

Les avantages de ce Z®'"® procédé sont, d'une part, sa facilité de mise en oeuvre associée au fait que la compensation se fait par calcul (aucune séquence spécifique nécessaire mettant en œuvre des composants, donc l'offset se calcule sans aucune perturbation hydraulique du circuit) et, d'autre part, la compensation peut se faire à toute température.

Mais la connaissance des caractéristiques des capteurs peut impliquer un surcoût. On peut constater également que l'on ne compense pas la pression statique du fluide car les valeurs caractéristiques sont établies en air et la position de la tête influence cette pression statique. Toutefois l'erreur engendrée par la position de la tête (quelques mbar sur la pression de fonctionnement mesurée) n'affecte pas de manière significative la précision attendue. Enfin, cette compensation n'intègre pas les erreurs (qui peuvent être très faibles, notamment si l'on utilise un convertisseur analogique-numérique d'au moins 12 bit) associées à la chaîne de mesure.

Selon un procédé, on procède par connaissance partielle des caractéristiques du capteur. C'est une variante du 2®"^® procédé, pour laquelle on connaît l'offset à une température donnée, par une séquence simple et peu coûteuse réalisée, par exemple, lors de la production de la machine. En effet, le circuit est alors encore en air; on mesure donc la pression annoncée par la chaîne de mesure, cette valeur constitue r« offset » qui sera appliqué à toute mesure de pression ultérieure. Là encore, cette information peut être stockée dans une mémoire associée au capteur 56.

Les avantages de cette variante sont sa facilité de mise en œuvre, associée au fait que la compensation se fait par calcul (aucune séquence mettant en œuvre des composants n'est nécessaire). Et la valeur mesurée de l'« offset » est bien représentative si la température de fonctionnement est proche de la température à laquelle on l'a mesurée.

Les erreurs de la chaîne de mesure (très faibles) sont très bien compensées à une température proche de la température à laquelle l'offset a été mesuré durant la production de la machine.

Les défauts de ce principe sont les suivants: - le problème des dérives en température de l'offset peut se poser. On peut donc avoir à vérifier les valeurs de dérive pour s'assurer que l'erreur engendrée n'affecte pas de manière significative la précision de la mesure, - on peut également constater que l'on ne compense pas la pression statique du fluide car les valeurs caractéristiques ont été établies en air et la position de la tête influence cette pression statique. Toutefois l'erreur engendrée (quelques mbar sur la pression de fonctionnement mesurée) n'affecte pas de manière significative la précision attendue ; en effet l'erreur typique est de 3 mBar, pour une pression de fonctionnement supérieure à 3 Bar, ce qui représente une erreur typique inférieure à un millième (1/1000).

Selon un 4®™ procédé, on procède à une compensation de l'offset généralisé (« offset » à la pression de fonctionnement). C'est une variante du Z®'"® procédé, pour laquelle on connaît les caractéristiques du capteur permettant de compenser intégralement les erreurs associées au capteur et aux variations de température.

Ce 4®™ procédé fait utilisation, au moins, des quatre informations suivantes concernant les caractéristiques du capteur de pression par rapport à son offset et à sa sensibilité : - Offset à une température donnée To: Offset (To). - Dérive de l'offset en fonction de la température : d Offset. - Sensibilité à une température donnée To: S(To). - Dérive de la sensibilité avec la température : dS.

Ces informations peuvent être obtenues de la part du fournisseur du capteur et peuvent être stockées dans une mémoire associée au capteur 56.

La relation permettant de connaître la pression (P) en fonction de la mesure (Mesure) et de la température (T) est alors :

En ce qui concerne l'ombilic 200, une erreur d'« offset » peut découler d'écarts de mesure entre les deux capteurs 26 et 56, qui ne mesurent pas la même valeur à débit nul, alors que la pression est la même en entrée et en sortie de l'ombilic, ou aux 2 points où ces capteurs mesurent les pressions.

Comme expliqué ci-dessous, on peut réaliser un ou des traitement(s) en vue de la compensation de cet « offset » (c'est-à-dire des écarts de mesure entre les deux capteurs 26 et 56). Ceci est plus simple à réaliser si ces 2 capteurs sont identiques que s'ils sont différents; en fait, on s'intéresse au différentiel de pression qu'il est facile de calculer lorsque les capteurs sont identiques (ils ont en effet la même sensibilité) ; si les capteurs sont différents, ils n'ont pas même sensibilité, le calcul est alors moins direct mais faisable.

Selon un 1®'^ procédé, on réalise une compensation à débit nul (la pompe de mise sous pression de l'encre est à l'arrêt et la vanne 60 est fermée).

Avant le démarrage du circuit d'encre (et donc à débit nul) on enregistre les valeurs mesurées de Pin et P Head. La différence de ces valeurs (Pin - P Head) constitue l'offset à appliquer aux futures mesures et peut être stockée, à cette fin, dans une mémoire du système.

Les avantages de ce principe sont sa facilité de mise en œuvre associée au fait que la compensation se fait par calcul (aucune séquence mettant en œuvre des composants n'est nécessaire). La compensation est simple, sans influence du circuit hydraulique (arrêté lors de la séquence).

En outre, cette mesure d'offset intègre automatiquement le dénivelé entre l'altitude du capteur 26 et celle du capteur 56.

Les défauts de ce principe sont les suivants : - la compensation se fait à température du démarrage : si la température évolue lors du fonctionnement il n'y a pas de correction de la dérive de température. - la compensation intègre le dénivelé dans les conditions de démarrage de l'imprimante. Si le dénivelé évolue, ce qui arrive lorsque la tête se trouve tout d'abord sur la station de démarrage puis sur la position de travail (sur le convoyeur) lorsque l'imprimante est prête à imprimer, alors ni la mesure ni la compensation d'offset obtenu de cette manière n'est utilisable, - la compensation n'intègre pas les erreurs de sensibilité (écart de sensibilité entre les 2 capteurs 26 et 56).

Selon un 2^^^^ procédé, on réalise une compensation avec pression, mais sans débit.

Après le démarrage du circuit d'encre (donc en pression) et avant le démarrage des jets (et donc à débit nul dans l'ombilic) on enregistre les valeurs mesurées des capteurs 26 et 56. La différence entre les valeurs mesurées (Pin - P Head) constitue l'offset à appliquer aux futures mesures. Afin d'augmenter la précision du système la pression peut être réglée sur la base de la future pression de fonctionnement (calculable par la machine). Ces valeurs peuvent stockées dans une mémoire associée aux capteurs 26, 56.

Les avantages liés à ce principe sont les suivants: - l'offset intègre automatiquement le dénivelé entre l'altitude des capteurs 26 et 56, - la compensation intègre les effets de l'offset (valeur de la chaîne de mesure pour une pression nulle) mais également les erreurs de sensibilité (d'où l'intérêt de faire la compensation à la future pression de fonctionnement pour optimiser la précision).

Les défauts de ce principe sont les suivants : - la compensation se fait à température du démarrage ; si la température évolue, lors du fonctionnement, il n'y a pas de correction de dérive de température, - la compensation intègre le dénivelé dans les conditions de démarrage de l'imprimante. Si le dénivelé évolue, ce qui arrive lorsque la tête se trouve tout d'abord sur la station de démarrage, puis sur la position de travail (sur le convoyeur) lorsque rimprimante est prête à imprimer, alors la mesure et la compensation d'offset obtenu de cette manière n'est pas utilisable.

On décrit maintenant plus en détail comment le débit et la viscosité peuvent être mesurés à l'aide du système décrit ci-dessus en liaison avec la figure 3.

Ces mesures peuvent notamment résulter de la connaissance des paramètres suivants : - les caractéristiques hydrauliques de la tête d'impression ; plus exactement les deux coefficients aHead et βΙ-lead caractéristiques des pertes de charge singulière et régulière de la tête, - les caractéristiques hydrauliques de l'ombilic 200, plus exactement le coefficient βο caractéristique des pertes de charge régulière, - les caractéristiques physiques du fluide (encre), en fait la masse volumique et la viscosité du fluide, - la différence de pression entre la pression d'entrée (Pin) et la pression de sortie (PHead) de l'ombilic 200, - la pression de fonctionnement PHead mesurée par le capteur 56. Éventuellement, on peut tenir compte de l'offset, qui découle d'écarts de mesure entre les capteurs 26, 56, de l'ombilic 200, et qui peut être mesuré comme déjà expliqué ci-dessus. Éventuellement, on peut tenir compte de l'offset du capteur 56, la pression de fonctionnement P Head étant ensuite corrigée de cet offset, mesuré comme déjà expliqué ci-dessus.

Les équations qui modélisent un système tel que celui décrit ci-dessus, notamment celui de la figure 3, sont les suivantes : (1) (Pin- P Head)m - (Pin- P Head)Offset = βο. μ. q (2) (PHead)m- (P Head)Offset = aHead. p. q^ + βHead. p.q, dans lesquelles : - (Pin - P Head)m est la différence de pression mesurée entre l'entrée et la sortie de l'ombilic 200 lorsque le débit a la valeur q. - (Pin - P Head)Offset est la différence de pression mesurée entre l'entrée et la sortie de l'ombilic 200 à débit nul, - (P Head)m est la pression de fonctionnement mesurée dans, ou près, de la tête d'impression (avec le capteur 56) lorsque le débit a la valeur q, - (P HeadjOffset est la pression de fonctionnement mesurée dans, ou près, de la tête d'impression à débit nul.

Pour la suite et pour simplifier la présentation on notera : - Pin - PHead à la place de (Pin- P Head)m - (Pin- P Head)Offset, - P Head à la place de (PHead)m- (P Head)Offset.

Les équations s'écrivent alors : (1') (Pin- P Head) = βο. μ. q (2') (PHead) = aHead. p. q^ + 3Head. p.q.

Enfin : P est la masse volumique du fluide, q est le débit traversant le système, μ est la viscosité dynamique du fluide.

La résolution classique de ces deux équations à deux inconnues (débit et viscosité) donne le résultat suivant:

Et

On discute ci-dessous des aspects concernant la connaissance des différents paramètres de ces relations.

En ce qui concerne la pression de fonctionnement PHead, celle-ci s'obtient par acquisition du signal délivré par le capteur de pression 56. La valeur brute délivrée par le capteur peut en outre être corrigée de l'offset, comme expliqué ci-dessus.

La chaîne de mesure peut être équipée d'un convertisseur performant, mieux que 12 Bit, de préférence un convertisseur 16 Bit.

En ce qui concerne la mesure de Pin - PHead, elle est effectuée en intégrant, de préférence, l'offset comme déjà expliqué ci-dessus.

La chaîne de mesure peut être équipée d'un convertisseur performant, mieux que 12 Bit, de préférence un convertisseur 16 Bit. Par exemple, pour une mesure de Pin - PHead de l'ordre de 100 mbar, l'erreur de résolution, en %, ayant pour origine un convertisseur 16 Bit est limitée à 0,15 %.

En ce qui concerne la détermination du paramètre de caractéristique hydraulique βο, on peut utiliser l'équation de fonctionnement suivante :

Pin - P Head = βοχ μ x q où Pin - PHead est la différence de pression entre l'entrée et la sortie de l'ombilic (cette valeur est connue par mesure).

On remarque que Pin - P Head est fonction linéaire de q, on peut donc avantageusement tracer Pin - P Head en fonction de q. La pente de la droite obtenue est βοχ μ, la connaissance de μ par mesure au laboratoire (par exemple) permet d'obtenir βο. 2 points avec débits distincts peuvent suffire pour déterminer βο, toutefois, on peut avantageusement tracer la courbe avec plusieurs valeurs de débit.

La connaissance de plusieurs points permet avantageusement l'utilisation d'une régression linéaire qui permet : a) de vérifier que l'ordonnée à l'origine est proche de 0 et que, donc, l'offset est bien compensé, b) d'obtenir la valeur de βο en divisant la pente par la valeur connue, ou mesurée en laboratoire, de la viscosité.

On peut de plus utiliser le coefficient de corrélation pour juger de la qualité de l'ajustement. On a vérifié, par des essais, que le coefficient de corrélation de la régression est vraiment voisin de 1 (une valeur supérieure à 0,99 a été obtenue par des essais).

En ce qui concerne la détermination des caractéristiques hydrauliques aHead et βHead, on peut utiliser l'équation de fonctionnement suivante : P Head = aHead. p. q^ + βHead. μ. q où P Head est la valeur (éventuellement corrigée de l'offset) de pression délivrée par le capteur 56.

En remarquant qu'en divisant les deux termes de l'équation par le débit q, l'équation devient linéaire, on voit que l'on peut avantageusement tracer PHead/q en fonction de q. 2 points avec débits distincts peuvent suffire pour déterminer les coefficients, toutefois, on peut avantageusement tracer la courbe avec plusieurs valeurs de débit autour du débit nominal.

La connaissance de plusieurs points permet avantageusement l'utilisation d'une régression linéaire qui permet de déterminer : a) βHead.μ, à partir de l'ordonnée à l'origine, et donc βHead, en divisant cette ordonnée à l'origine par la valeur connue (ou mesurée en laboratoire) de la viscosité μ, b) La pente de la droite, soit aHead.p; en divisant cette valeur par p, on obtient le coefficient aHead.

On peut, de plus, utiliser le coefficient de corrélation (valeur absolue proche de 1) pour juger de la qualité de l'ajustement. Une valeur supérieure à 0,99 a été obtenue par des essais.

En ce qui concerne la caractéristique p (masse volumique) de l'encre, pour un fluide donné la valeur de cette caractéristique peut être mesurée expérimentalement et par exemple donnée sous forme de tableau de valeurs ou de graphique, qui peuvent être mémorisés et fournir les données utiles lors du calcul. L'exemple de la figure 4 est relatif à une encre et donne sous forme graphique la densité (on peut multiplier par 1000 les valeurs données par cette figure pour avoir la valeur de p en unité légale).

Pour une température de 20°C la masse volumique est de 863 kg/m^.

On voit sur cet exemple que la densité de l'encre évolue de manière décroissante mais faible sur la gamme de températures considérée (par exemple entre 0° et 50° C). De préférence, il faudrait connaître la valeur réelle de la masse volumique qui tient compte de ce que l'encre n'est pas forcément dans ses conditions nominales (par effet d'évaporation ou de dilution). Toutefois l'erreur faite est très limitée et est acceptable avec la précision requise pour l'application prévue et/ou le pilotage d'une imprimante à jet d'encre.

Un débitmètre et/ou une tête selon l'invention peut (ou peuvent) être mise(s) en oeuvre dans une imprimante telle que celle décrite ci-dessus en liaison avec la figure 1. Celle-ci comporte notamment une tête d'impression 1 (ou 50 : figure 3)), généralement déportée par rapport au corps de l'imprimante 300, et reliée à celui-ci par des moyens, par exemple sous forme d'un ombilic 200 souple, rassemblant les liaisons hydrauliques et électriques permettant le fonctionnement de la tête. L'ombilic 200 peut incorporer les capteurs de pression 26, 56 comme expliqué ci-dessus (voir figure 3).

Le corps 300 comporte des moyens formant contrôleur ou des moyens de contrôle.

Ces derniers comportent par exemple un micro-ordinateur ou un microprocesseur et/ou un circuit électronique ou électrique, de préférence programmable, qui va transmettre les instructions d'impression à la tête mais aussi piloter les moyens ou les éléments hydrauliques du système d'alimentation en encre et en solvant, notamment les pompes de solvant et/ou d'encre et/ou les vannes du système, en particulier la vanne 60, afin de gérer l'alimentation du circuit en encre et/ou en solvant ainsi que la récupération du mélange d'encre et de solvant depuis la tête.

Ce contrôleur ou ces moyens de contrôle peuvent aussi recueillir les informations de pression ou de différences de pression fournies par les capteurs 26, 56, les éventuelles informations de température, et calculer ou estimer le débit et/ou la viscosité de l'encre. Il peut aussi effectuer une ou des corrections d'offset, comme expliqué ci-dessus. Ce contrôleur ou ces moyens de contrôle peuvent aussi: - commander l'envoi de solvant, afin d'adapter la viscosité de l'encre dans le circuit. - commander une pompe de mise en pression de l'encre, afin d'adapter le débit de cette dernière.

Le contrôleur ou les moyens de contrôle sont donc programmés selon les fonctions qui doivent être gérées dans l'imprimante.

Un dispositif selon l'invention peut être incorporé dans un système d'asservissement d'au moins un paramètre de fonctionnement d'une imprimante à jet d'encre. Par rapport à une ou des consignes de ce (ou ces) paramètre(s), par exemple de débit et/ou de viscosité, un dispositif selon l'invention permet de calculer ou d'estimer un ou des écarts, qui peuvent être corrigés ou réduits à l'aide de moyens d'asservissement de ce (ou ces) paramètre(s).

Plus particulièrement, la combinaison d'un ombilic et des capteurs 26, 56 de pression tels que décrits ci-dessus permet de réaliser 2 asservissements : a) un asservissement de la vitesse des jets. Pour une imprimante muiti jets on utilise le débit global des jets comme paramètre de pilotage, l'un et/ou l'autre des capteurs 26, 56 peut donc former le(s) capteur(s) de la boucle d'asservissement en débit ; de préférence on utilise le capteur 56, la tête jouant le rôle de débitmètre et l'ombilic celui de viscosimètre, b) un asservissement de qualité d'encre. On peut asservir la concentration de l'encre, ou la viscosité. L'utilisation des 2 capteurs et de l'ombilic permet de connaître la viscosité de l'encre (ainsi que le débit global des jets).

Un dispositif tel que décrit ci-dessus peut être mis en oeuvre dans un système d'asservissement selon l'invention, formant une ou des boucle(s) d'asservissement mis en œuvre dans une imprimante multi-jets.

Les données fournies par les capteurs 26, 56 sont liées : la connaissance de la viscosité permet au débitmètre d'être précis et la connaissance du débit permet, par la pression de fonctionnement, de déterminer correctement la viscosité du fluide. Les deux boucles d'asservissement sont donc liées.

De préférence, l'asservissement en débit est prioritaire, avec un temps de réponse typique de l'ordre de la seconde : l'écart temporel entre une modification d'un paramètre du circuit (par exemple la vitesse d'une pompe) pour modifier le débit et la modification effective du débit des jets est inférieur ou égal à 1 s. La gestion de la qualité d'encre à travers l'asservissement de la viscosité est moins prioritaire et moins rapide, un temps de réponse de l'ordre de la minute étant suffisant : l'écart temporel entre une modification d'un paramètre du circuit (par exemple l'ouverture d'une vanne d'alimentation en solvant) pour modifier la viscosité et la modification effective de la viscosité de l'encre des jets est d'environ 1 mn, ou inférieur ou égal à 1 min, ou compris entre 30 s et 2mn.

Comme illustré en figure 5, un calculateur central 70 (par exemple le contrôleur de la machine d'impression) peut être utilisé pour assurer ces asservissements. Celui-ci peut faire partie du contrôleur ou des moyens de contrôle, dans le corps 300 de l'imprimante.

Les données en mémoire du calculateur peuvent être les suivantes : a) Les caractéristiques hydrauliques de l'ombilic 200 : βο, b) Les caractéristiques hydrauliques aHead et βΙ-lead de la tête, c) Les caractéristiques p et μ, par exemple mesurées en laboratoire, de l'encre.

Les données d'entrée du calculateur peuvent être les suivantes : a) La différence de pression (Pin-PHead), fournie par les capteurs 26, 56, b) La température Tin de l'encre dans, ou près, du capteur 56, 26 (mesurée à l'aide du capteur de température 27, éventuellement intégré avec un des capteurs de pression), c) La pression de fonctionnement P Head, fournie par le capteur 56, d) La température de l'encre dans la tête (T Head, mesurée à l'aide du capteur de température 57, éventuellement intégré avec le capteur de pression 56), e) une consigne de débit (qui peut être constante) ; cette consigne peut être stockée dans une mémoire du calculateur 70, f) une consigne de viscosité de l'encre, qui peut être fonction de la température ; cette consigne peut également être stockée dans une mémoire du calculateur 70.

Les données de sortie du calculateur 70 sont par exemple : a) une donnée de contrôle du moteur d'une pompe 72 de mise en pression du circuit d'encre, en vue d'une variation de la vitesse de ce moteur, b) et/ou une donnée de commande d'une électrovanne 76, en vue d'ajout de solvant dans le circuit, à partir d'une cartouche 140 de solvant, par exemple via un circuit en partie identique au circuit d'envoi d'encre à la tête.

Avec les données mises en mémoire et les données d'entrée, le calculateur 70 peut (par exemple avec les calculs déjà explicités ci-dessus) estimer ou calculer le débit (ou la vitesse) et/ou la viscosité de l'encre. Les données de pressions sont de préférence corrigées pour leur offset.

Pour le pilotage du débit, un asservissement de type proportionnel est adapté. La prise en compte d'un terme intégral est possible. Le gain, qui permet de transformer l'écart de débit observé en écart de vitesse du moteur de la pompe 72, peut être par exemple obtenu par des mesures effectuées sur un ensemble représentatif de machines. Il est préférable de donner plus d'importance à la précision qu'à la rapidité de l'asservissement en choisissant un gain ne présentant pas le risque de pompage de l'asservissement (la rapidité est souvent source de dépassement de la valeur cible, un système qui réagit rapidement pouvant se retrouver en dessous de cette dernière et cela à plusieurs reprises ; on parle alors de « pompage »).

Pour le pilotage de la viscosité, un asservissement de type proportionnel-intégral est adapté. Du point de vue pratique le gain de l'asservissement (terme proportionnel et terme intégral) peut être obtenu de manière expérimentale. L'ajout d'un terme dérivé (traduisant la tendance de l'écart à la consigne : soit on se rapproche de la consigne ou de la valeur cible et la tendance ou la pente est négative, soit on s'éloigne de la consigne ou de la valeur cible et la tendance ou la pente est positive) est possible, mais d'intérêt limité. En effet, un avantage de ce système de mesure, donnant viscosité et débit, est de bénéficier d'une mesure continue (ou quasiment en continu) de la viscosité, par exemple avec un écart d'une seconde (ou plus) entre 2 mesures consécutives. Le fait de bénéficier d'une mesure continue, ou très fréquente, permet : - de moduler et d'adapter un volume de solvant à ajouter, - de piloter un asservissement à partir de valeurs de la viscosité filtrées ou moyennées ; en fait, dans une imprimante CIJ équipée d'un viscosimètre à mesure de temps d'écoulement, on ne dispose que d'une valeur de mesure de viscosité environ toutes les 8 minutes et on arrive à assurer un asservissement correct de la qualité d'encre. En disposant d'une valeur de mesure fréquemment, par exemple chaque seconde, on peut traiter les valeurs mesurées (par exemple par calcul d'une moyenne, et/ou par filtrage..), par des moyens de calcul d'une moyenne ou par un filtre. - de pouvoir suivre les effets des ajouts de solvant sur une imprimante ayant un temps de réponse plus rapide qu'une imprimante de type CIJ. En effet le temps de réponse d'une imprimante est principalement associé (toute chose égale par ailleurs) au temps de transfert de l'encre du réservoir d'encre (dans lequel elle est stockée) vers la tête d'impression (là où sont visibles les effets de la viscosité de l'encre). Un calcul simple permet d'évaluer le ratio des temps de réponse entre une imprimante de type multi-jet binaire et une imprimante CIJ (mono-jet ou bi-jet).

Par exemple, en faisant les hypothèses suivantes : - longueurs d'ombilic identiques entre les deux types d'imprimantes, - diamètre intérieur du tuyau de pression d'une imprimante de type multi-jet binaire: 2.7 mm ; diamètre intérieur du tuyau de pression d'une imprimante de type CIJ : 1.6mm, - débit des jets pour imprimante de type multi-jet binaire 3.1 l/h ; débit pour une imprimante de type CIJ : 0,24 l/h.

Sur la base de ces hypothèses, on a un ratio des temps de réponse (multi-jet binaire /CIJ) = (1,6/2,7)^ x 3,1/0,24= 4,5.

On peut vérifier expérimentalement la réponse des asservissements de débit et de viscosité : 1) à un écart instantané, c'est-à-dire la réponse à un échelon, par exemple à un écart de 10% par rapport à une valeur de débit dite nominale, 2) et/ou à un écart de viscosité, par exemple un écart de 1 Centipoise, 3) et/ou à une rampe de température, par exemple comprise entre 0°C et 50°C avec une pente de 5°C/h.

Une mesure de débit ou de vitesse des jets et/ou de viscosité selon l'invention, et éventuellement un asservissement de la pression et/ou de la viscosité tel qu'expliqué ci-dessus peuvent être effectués pendant une impression d'une imprimante à jet d'encre multi-jets.

Ce qui a été décrit ci-dessus, par exemple le système décrit en lien avec la figure 5, peut être appliqué à un exemple d'architecture du circuit fluidique d'une imprimante comme illustrée en figure 6.

Un exemple d'une architecture du circuit fluidique d'une imprimante auquel les divers aspects de l'invention peuvent être appliqués, individuellement ou en combinaison, est illustré en figure 6. Des références identiques à celles déjà utilisées précédemment désignent des éléments identiques ou correspondants. En particulier, on retrouve l'ombilic 200 souple, qui rassemble les liaisons hydrauliques et électriques et la tête d'impression 1, auxquels l'architecture d'imprimante décrite ci-dessous peut être reliée.

Sur cette figure 6, on voit que le circuit fluidique 400 de l'imprimante comporte une pluralité de moyens 410, 500, 110, 210, 310, chacun associé à une fonctionnalité spécifique. A ce circuit 400 sont associées une cartouche d'encre amovible 130 et une cartouche 140 de solvant, elle aussi amovible.

La référence 410 désigne le réservoir principal, qui permet d'accueillir un mélange de solvant et d'encre.

La référence 110 désigne l'ensemble de moyens qui permettent de prélever, et éventuellement de stocker, du solvant à partir d'une cartouche 140 de solvant et de fournir du solvant ainsi prélevé à d'autres parties de l'imprimante, qu'il s'agisse d'alimenter le réservoir principal 410 en solvant, ou de nettoyer ou d'entretenir une ou plusieurs des autres parties de la machine.

La référence 310 désigne l'ensemble de moyens qui permettent de prélever de l'encre à partir d'une cartouche 130 d'encre et de fournir l'encre ainsi prélevée pour alimenter le réservoir principal 410. Comme on le voit sur cette figure, selon la réalisation présentée ici, l'envoi, au réservoir principal 410 et à partir des moyens 110, de solvant, passe par ces mêmes moyens 310.

En sortie du réservoir 410, un ensemble de moyens, globalement désignés par la référence 210, permet de mettre sous pression l'encre prélevée à partir du réservoir principal, et de l'envoyer vers la tête d'impression 1. Selon une réalisation, illustrée ici par la flèche 250, il est également possible, par ces moyens 210, d'envoyer de l'encre vers les moyens 310, puis de nouveau vers le réservoir 410, ce qui permet une recirculation de l'encre à l'intérieur du circuit. Ce circuit 210 permet aussi de vidanger le réservoir dans la cartouche 130 ainsi que de nettoyer la connectique de la cartouche 130

Le système représenté sur cette figure comporte également des moyens 500 de récupération des fluides (de l'encre et/ou du solvant) qui revient de la tête d'impression, plus exactement de la gouttière 7 de la tête d'impression (figure 2) ou du circuit de rinçage de la tête. Ces moyens 500 sont donc disposés en aval de l'ombilic 200 (par rapport au sens de circulation des fluides qui reviennent de la tête d'impression).

Comme on le voit sur la figure 6, les moyens 110 peuvent permettre également d'envoyer du solvant directement vers ces moyens 500, sans passer ni par l'ombilic 200 ni par la tête d'impression 1 ni par la gouttière de récupération.

Les moyens 110 peuvent comporter au moins 3 alimentations parallèles en solvant, l'une vers la tête 1, la 2^^^^ vers les moyens 500 et la 3^^^^ vers les moyens 310.

Chacun des moyens décrits ci-dessus est muni de moyens, tels que des vannes, de préférence des électrovannes, qui permettent d'orienter le fluide concerné vers la destination choisie. Ainsi, à partir des moyens 110, on peut envoyer du solvant exclusivement vers la tête 1, ou vers les moyens 500 ou vers les moyens 310.

Chacun des moyens 500, 110, 210, 310 décrits ci-dessus est muni d'une pompe qui permet de traiter le fluide concerné (respectivement : 1®·^® pompe, 2®·^® pompe, 3®'"® pompe, 4®·^® pompe). Ces différentes pompes assurent des fonctions différentes (celles de leurs moyens respectifs) et sont donc différentes l'une de l'autre, quand bien même ces différentes pompes peuvent être de même type ou de types similaires (autrement dit : aucune de ces pompes n'assure 2 de ces fonctions).

En particulier, les moyens 500 comportent une pompe (1®''® pompe) qui permet de pomper le fluide, récupéré, comme expliqué ci-dessus, de la tête d'impression, et de l'envoyer vers le réservoir principal 410. Cette pompe est dédiée à la récupération de ce fluide en provenance de la tête d'impression et est physiquement différente de la 4®·^® pompe des moyens 310 dédiée au transfert de l'encre ou de la 3®'^® pompe des moyens 210 dédiée à la mise en pression de l'encre en sortie du réservoir 410.

Les moyens 110 comportent une pompe (la 2®'^® pompe) qui permet de pomper du solvant et de l'envoyer vers les moyens 500 et/ou les moyens 310 et/ou vers la tête d'impression 1. C'est par exemple la pompe 72 de la figure 5.

Un dispositif selon l'invention, notamment du type décrit en lien avec la figure 6, comporte par exemple la structure décrite ci-dessus en lien avec la figure 3. Des moyens possibles pour un asservissement d'un tel dispositif ont été décrits ci-dessus, en particulier en lien avec la figure 5.

Pour déterminer les coefficients βο ou aHead, βΙ-lead, par exemple au moment de la production des imprimantes, on peut utiliser un montage tel que celui illustré en figures 7A ou 7B, lequel comporte un ensemble pour générer un fluide sous pression régulée précisément. Cet ensemble comporte une réserve 82 de fluide pressurisé par air comprimé à l'aide d'un régulateur de pression 80, de préférence à commande électrique, pour imposer une pression régulée dans le circuit, par exemple au moins 4 bar à partir d'une pression source d'au moins 7 Bar (de préférence la différence de pression entre la pression source et la pression régulée est d'au moins 1 Bar pour obtenir une pression bien régulée). Le régulateur de pression à commande électrique 80 permet, à partir d'une valeur de tension, d'obtenir une pression maintenue constante dans le réservoir 82. Cet ensemble alimente un filtre 84, un capteur de débit 86 de précision, un capteur de pression 88. L'élément à tester, et dont on veut déterminer les paramètres a et/ou β, est ici l'ombilic 200^. Un orifice calibré 93 simule le fonctionnement de la tête. Le capteur 88 est un capteur de pression de référence. Il permet de vérifier, par cohérence, que les autres capteurs équipant le dispositif et/ou la tête d'impression ne fournissent pas de valeurs aberrantes.

Dans le cas d'une mesure des paramètres aHead et 3Head d'une tête d'impression 50 (figure 7B), celle-ci remplace l'orifice calibré 93, comme illustré en figure 7B.

En variante, le système de la figure 7A pourrait caractériser à la fois les 2 composants (ombilic 200 et tête 50) en maintenant l'ombilic 200 en place et en remplaçant l'orifice 93 par la tête d'impression 50. En équipant une machine d'impression d'un débitmètre de précision (tel que celui noté 80 dans les figures 7A ou 7B) et d'un capteur de précision (tel que celui noté 88) on peut obtenir toutes les informations nécessaires. L'avantage d'un tel système est que le banc de test est la machine elle-même (facile à dupliquer, à transporter, et utilisable partout dans le monde ...)

Dans les 2 cas, l'utilisation d'un débitmètre 86 de type Coriolis présente l'avantage de permettre une mesure très précise du débit, de la température et de la masse volumique du fluide.

La mesure de viscosité peut être réalisée simplement par prélèvement de fluide puis mesure au laboratoire sur un viscosimètre de type Couette (dont la précision est satisfaisante). En variante, on peut mesurer la viscosité à l'aide des 2 capteurs de pression 90 et 92 disposés comme indiqué sur les figures 7A et 7B, aux extrémités de l'ombilic 200. La différence de pression entre ces 2 capteurs renseigne directement sur la viscosité du fluide (un premier étalonnage permet de déterminer la relation entre perte de charge et viscosité (calibration du viscosimètre) puis la viscosité s'obtient à partir de la différence de pression entre 90 et 92). Avantageusement une calibration (courbe de correspondance) entre la mesure (Pin -Pout) et la mesure de viscosité en laboratoire permet d'obtenir la mesure de viscosité en direct, sans autre mesure en ligne (donc sans mesure de la pression, de la masse volumique, de la température, ou du débit). C'est ce montage qui a permis de vérifier l'hypothèse de relation entre la perte de pression, la viscosité et le débit :

Pin - P Head = βοχ μ x q

Le principe du dispositif de caractérisation de la figure 7A est le suivant. Pour un orifice calibré 93 donné (ici 0.28mm), on fait varier la pression régulée de la réserve de fluide d'une valeur nulle à une valeur maximale (proche de 6 Bar).

Le débit circulant dans l'élément à caractériser (ici : l'ombilic) varie d'une valeur nulle (ou pratiquement nulle) à une valeur maximale.

Un système d'acquisition de données permet d'obtenir en simultané l'ensemble des informations données par l'élément à caractériser et permettant le calcul des coefficients hydrauliques (a, β, comme déjà expliqué ci-dessus).

Des exemples de résultats sont donnés en figure 8.

Pour l'ombilic, on exploite la courbe I (terme en x) pour connaître le coefficient de perte de charge régulière de l'ombilic.

Pour la simulation de la tête (avec pertes de charge singulière et régulière) : on exploite la courbe II pour connaître les coefficients de perte de charge singulière (terme en x^) et régulière (terme en x).

Les carrés des coefficients de corrélation sont donnés sur cette figure et montrent bien que les corrélations sont supérieures à 99%.

On constate que les compensations d'offset sont réalisées correctement (les courbes passent très près de l'origine).

Un dispositif tel qu'illustré en figures 7A ou 7B permet de recueillir les données qui vont permettre de relier, d'une part, la différence de pression, (Pin -PHead)/q et, d'autre part, le débit q, et enfin d'obtenir les coefficients (a, β).

En variante à ce qui a été décrit ci-dessus, le dispositif de la figure 7B peut être utilisé de la manière suivante.

On peut remarquer que, à partir des équations (1), (2) ou (1'), (2') ci-dessus, on peut établir la relation suivante (Phead étant mesurée en sortie de l'ombilic): aHead.q^ = (PHead - (βHead/βο) (Pin-P Head))/ p

Si le deuxième terme de cette égalité est constant, alors le débit de jet est constant.

On peut donc effectuer les tests suivants, en supposant constantes les valeurs de température (To), de viscosité (μο), et de densité (po).

On choisit un débit supérieur (qsup) et un débit inférieur (qinf), le débit q « cible» (3,1 l/h dans l'exemple) étant compris entre ces deux valeurs. Par exemple qsup = 3,32 l/h (pour une vitesse moyenne des jets de 15 m/s), qinf = 2,88 l/h (pour une vitesse moyenne des jets de 13 m/s).

Puis, on mesure : - pour le débit qinf : PHeadinf et Pininf, - pour le débit qsup : PHeadsup et Pinsup. À partir de ces valeurs mesurées et des équations qui ont été données ci-dessus, on peut calculer les valeurs de aHead, 3Head et βο.

On peut alors vérifier que : - la valeur de PHead calculée (pour q = 3,1 l/m (valeur cible) dans l'exemple ci-dessus) donne bien le débit mesuré (3,1 l/h dans l'exemple) on vérifie donc ici que la valeur calculée de Phead pour le débit cible engendre bien ce débit cible, - la perte de charge de l'ombilic est en cohérence avec les calculs.

Si la vérification est en cohérence avec les attentes, alors on peut retenir les valeurs suivantes de A et B, qui peuvent notamment être utilisées pour l'asservissement du débit et de la viscosité: - pour l'asservissement du débit : A = (PHead - (βHead/ βο) (Pin- P Head)) (aHead, βHead et βΟ peuvent être obtenus et vérifiés selon les principes présentés ci-dessus et les valeurs PHead et (Pin-Phead) sont mesurées lors de la vérification du débit cible ; en fait toutes les valeurs permettant de calculer A sont obtenues durant l'étape de calcul et de vérification des caractéristiques aHead, βHead et βΟ) et la valeur de la masse volumique de l'encre (po) ; l'asservissement en pression vise alors à régler PHead de manière à garder constant : A x p(T)/po, - pour l'asservissement de viscosité : B = (Pin - Phead) (mesuré ou estimé selon les mêmes principes que ceux présentés ci-dessus pour A) et la valeur de la viscosité de l'encre (μο) ; l'asservissement en viscosité vise alors à régler les ajouts de solvant de manière à garder constant : (Pin -Phead)/B = μ(Τ)/ μο.

Encore en variante à ce qui a été décrit ci-dessus, le dispositif de la figure 7B peut être utilisé de la manière suivante.

On peut établir les caractéristiques aHead, βΙ-lead et βο en étudiant la réponse du système à une rampe de débit.

Par exemple, en un temps, de préférence réduit, on fait passer le débit d'une valeur minimale, appelé débit inférieur (qinf) à une valeur maximale, appelé débit supérieur (qsup). La valeur de cible du débit qjet se situe de préférence de manière très proche de la moyenne de qinf et de qsup.

On enregistre l'évolution des pressions pendant la durée (tfin - to) de la rampe de débit.

Par exemple, le débit passe de qinf = 2,6 l/h à qsup = 3,6 l/h en 60 secondes.

On peut donc, en supposant constantes les valeurs de température (To), de viscosité (μο), et de densité (po), mesurer Pin, P Head et q à to et tfin (respectivement début et fin de la rampe de débit).

On peut alors tracer en fonction du temps: - une première courbe qui donne (Pin - P Head)/pox q(t); cette courbe est pratiquement une ligne horizontale, dont la valeur moyenne donne βο, - une deuxième courbe qui donne (PHead)/q(t) ; en appliquant une régression linéaire à ces courbes, on obtient une ordonnée à l'origine b et un coefficient directeur a ; b/ μο = βHead et a/po = aHead.

On peut aussi noter que, d'une manière générale, si on dispose de βο, on peut obtenir la viscosité μ en traçant Pin - P Head en fonction de q.

Un système 100 d'acquisition de données permet de recueillir l'ensemble des informations nécessaires aux calculs des coefficients hydrauliques (βο ou aHead, βHead).

Ce système 100 comporte par exemple un micro-ordinateur ou un micro-processeur et/ou un circuit électronique ou électrique, de préférence programmable, qui va recueillir les informations de débit ou de pression ou de différences de pression fournies par les capteurs 86, 88, 90, 92, les éventuelles informations de température, et calculer ou estimer (Pin - Phead ??), q, et les coefficients (βο et/ou aHead, βHead). Avantageusement, ce système 100 gère également le régulateur de pression 80, la réserve 82 ; on a ainsi un système automatisé de caractérisation des composants.

Lors d'une impression sur un support 800, une mesure de débit et/ou de viscosité peut être effectuée à l'aide d'un dispositif selon l'invention ; une correction du débit et/ou de la viscosité peut être mise en œuvre pendant l'impression. On peut aussi effectuer des mesures dès que les jets sont établis, le fait d'imprimer ou de ne pas imprimer ne change pas le débit des jets au niveau des buses.

On a caractérisé la précision du système tel que celui de la figure 3 avec les caractéristiques suivantes ; - la tête d'impression comporte 64 buses, chacune d'un diamètre de 35 pm, - la vitesse nominale des gouttes est de 14 m/s, - l'ombilic a une longueur de 3 m et un diamètre intérieur de 2,7 mm.

Les valeurs réelles des caractéristiques du fluide et du jet sont les suivantes : - po = 850 kg/m^ ; - μο = 4,5 cps ; - q = 3,102 l/h; - aHead = 0,1500 ; - βHead = 159,80 ; - β0 = 6,392 - PHead = 3457,3 mbar; - Pin = 3546,5 mbar.

Les valeurs mesurées des caractéristiques du fluide et du jet sont les suivantes, les valeurs en « Δ » indiquant l'incertitude absolue, les valeurs entre parenthèse indiquant l'incertitude relative sur la mesure la valeur correspondante: - Pprod = 854,25 kg/m^ , Approd = 4,25 kg/m^ (0,5%); - Pprod = 4,59 cps, Approd = 0,09 cps (2,0%);

Les valeurs de qsup (respectivement qinf) sont mesurées pour une valeur de débit égale à la valeur q mentionnée ci-dessus augmentée (respectivement diminuée) de 10% puis affectée d'une erreur de 0,2% (les valeurs en « Δ » indiquant l'incertitude absolue, les valeurs entre parenthèse indiquant l'incertitude relative): - qsup =3,419; Aqsup = 0,006824 (0,2%); - inf =2,797; Aqinf = 0,005583 (0,2%);

Les valeurs de Pheadsup (respectivement Pheadinf) suivantes résultent de l'application de la formule (2') déjà mentionnée plus haut, en lui appliquant les valeurs réelles ci-dessus (mais avec, respectivement, qsup et inf pour le débit) et une erreur de 1% - Pheadsup = 3988,3 mbar; - Pheadinf = 3039,2 mbar;

On a calculé les pertes de charge dans l'ombilic (c'est-à-dire la différence de pression entre Pin et PHead) avec application de la formule (!') déjà mentionnée plus haut, en lui appliquant les valeurs réelles ci-dessus (mais avec, respectivement, qsup et inf pour le débit) et une erreur de 0,5% : (Pin - PHead)sup 98,635 (Pin-PHead)inf =.80,701 A partir des valeurs mesurées ci-dessus, on déduit : - aHeadcalculé = 0,1507 ; - βΙ-leadcalculé = 158,24 ; - 30calculé = 6,286 ; D'où un écart, entre valeurs qui résultent de la mesure et celles qui résultent des valeurs réelles : - AaHead = 0,5%; - A3Head = - 0,98% ; - Δβ0 = -1, 67%;

Selon un premier calcul, on estime l'erreur par rapport à une consigne de pression résultant d'une consigne de débit (ici : consigne de 3,102 l/h) : En appliquant les formules (1') et (2') données plus haut, avec aHeadcalculé, 3Headcalculé, 30calculé et les valeurs réelles ci-dessus pour les autres paramètres, on déduit des erreurs sur le débit du jet, respectivement sur la viscosité, de -1,07%, respectivement +1,11% (valeurs absolues de - 0, 033 l/h, respectivement 0,050 cps).

Selon un deuxième calcul (en utilisant = (PHead - (3Head/ βο) (Pout-PHead))/ aHead.p et Pout - P Head = βοχ μ x q), on estime l'erreur par rapport à un débit réel de 3,102 I et une viscosité réelle de 4,5 centipoise. Une autre méthode de calcul donne des erreurs sur le débit du jet, respectivement sur la viscosité, de -0,08%, respectivement 2,12% (valeurs absolues de 0, 002 l/h, respectivement 0,096 cps).

Ces erreurs résultent de la prise en compte de toutes les erreurs cumulées et montrent les performances d'un système selon l'invention.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif (20) de mesure du débit et de la viscosité d'encre envoyée à une tête d'impression (50) d'une imprimante à jet d'encre, comportant : - un conduit (200), pour l'alimentation de ladite tête d'impression (50), ce conduit étant muni d'un 1®'^ capteur (26) de pression (Pin) à une première extrémité et d'un 2®"^® capteur (56) de pression (PHead) à une 2®"^® extrémité, - des moyens (26, 56, 70, 300) de mesure au moins de la pression (PHead), du 2®"^® capteur (56) de pression et de la différence de pression (Pin - PHead), entre le capteur (26) et le 2®"^® capteur (56) de pression.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, comportant en outre des moyens (300, 70) pour calculer le débit et la viscosité de l'encre en fonction de la pression (PHead) du 2^^^^ capteur (56) de pression et de la différence de pression (Pin - PHead).
3. 3. Dispositif selon la revendication 2, les moyens pour calculer le débit de l'encre et la viscosité étant aptes à les calculer en fonction des caractéristiques hydrauliques (aHead, 3Head) de la tête d'impression (50), du coefficient de perte de charge régulière (βο) dudit conduit (200), de la masse volumique (p) de l'encre, de la différence de pression (Pin - PHead) et de la pression (Pin).
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, comportant des moyens (300, 70) pour corriger une différence de mesure, pour au moins une même pression, entre le 1®'^ capteur de pression (26) et le 2®"^® capteur de pression (56) et/ou une erreur de sensibilité d'au moins l'un des dispositifs de mesure de pression (26, 56).
5. 5. Dispositif selon la revendication 4, la différence de mesure, pour au moins une pression, entre le capteur de pression (26) et le 2®"^® capteur de pression (56), étant corrigée en fonction de la température.
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, comportant des moyens (300, 70) pour corriger une différence de mesure, pour au moins une pression, entre une valeur de pression mesurée par le capteur de pression (56) et ladite pression effective.
7. 7. Dispositif selon la revendication 6, la différence de mesure, pour au moins une même pression entre une valeur de pression mesurée par le capteur de pression (56) et ladite pression effective, étant corrigée(s) en fonction de la température.
8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, au moins l'un des capteur (26) de pression et capteur (56) de pression étant à membrane affleurante.
9. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, ladite tête d'impression (50) étant multi-jets.
10. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, le capteur (56) de pression étant disposé dans ladite tête d'impression (50).
11. 11. Circuit d'alimentation en encre et/ou en solvant d'une imprimante à jet d'encre comportant un dispositif de mesure du débit, et de la viscosité de l'encre selon l'une des revendications 1 à 10, et des moyens (70, 72, 74, 76) pour asservir ou corriger la pression et/ou la viscosité de l'encre fournie en fonction des mesures du débit et de la viscosité de l'encre.
12. 12. Imprimante à jet d'encre comportant : - une tête d'impression (1, 50), - des moyens (110, 210, 310, 410) pour former un flux de fluide à envoyer à ladite tête d'impression, - un dispositif selon l'une des revendications 1 à 11.
13. 13. Procédé d'impression à l'aide d'une imprimante à jet d'encre, comportant une mesure du débit et/ou de la viscosité de l'encre à l'aide d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 11.
14. 14. Procédé d'impression à l'aide d'une imprimante à jet d'encre, selon la revendication 13, comportant en outre une étape de mesure du débit et/ou de la viscosité de l'encre et une étape de correction du débit et/ou de la viscosité de l'encre.