WO2005070676A2 - Imprimante a jet d’encre continu - Google Patents

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WO2005070676A2
WO2005070676A2 PCT/FR2004/050077 FR2004050077W WO2005070676A2 WO 2005070676 A2 WO2005070676 A2 WO 2005070676A2 FR 2004050077 W FR2004050077 W FR 2004050077W WO 2005070676 A2 WO2005070676 A2 WO 2005070676A2
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downstream
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Bruno Barbet
Pierre Henon
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Imaje Sa
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    • B41J2/03Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet by pressure
    • B41J2002/033Continuous stream with droplets of different sizes

Definitions

  • the invention relates to the field of printheads and continuous ink jet printers. It also relates to a method of selective projection of parts of a conductive ink jet and in particular a method of printing by continuous ink jet.
  • the method and the printer in accordance with the present invention can be used in all industrial fields related to writing, in particular marking, coding, addressing, personalization and decoration of industrial products.
  • the amount of charge transferred to the drops of the jet is variable as a function of the value of an electrical potential applied to a charging electrode located in a drop formation zone.
  • the potential applied to the charging electrode is determined according to the write command. This potential is in correspondence with the intended destination of the drop on the substrate or in a recovery gutter if the drop is not intended for printing, for the drop which will pass in the electric field determined by the potential of the electrodes dump.
  • This technology thanks to its multiple levels of deflection, allows a single nozzle to print, by segment or frame, - stitch line of a given height -, the entire pattern.
  • the passage from one segment to another is effected by the continuous displacement, perpendicular to said segment, of the substrate with respect to the print head.
  • the second variant is that of the binary continuous jet.
  • This technique differs mainly from the previous one by the fact that the charge level of the drops is binary.
  • drops When passing through the deflection electrodes, drops are deflected uniformly or not deflected depending on the charge they have received.
  • the printing of characters or patterns therefore generally requires the use of multi-nozzle printheads, the distance between the holes coinciding with that of the impacts on the printing medium.
  • the drops intended for printing are the non-deflected drops, that is to say, whose binary level of charge is zero.
  • the ink which is not used to mark the substrate is sent to an unused gutter or recuperator of ink and is recycled in a circuit d ink so that it returns to the print nozzles.
  • a process for breaking the jet into drops is very well described for example in a patent bearing the number US-A-4, 220, 958 whose inventor is Mr. CRO LEY.
  • the inkjet conductive passes through electrodes periodically brought to a relatively high potential. Under the action of these electrodes, the ink jet charges.
  • the ink emission nozzles are vibrated.
  • the jet of liquid is excited electrohydrodynamically with an electrohydrodynamic exciter (EHD).
  • EHD electrohydrodynamic exciter
  • a third technique is to impose a pressure variation on the liquid at the level of the nozzle by means of a piezoelectric crystal introduced into a supply cavity of the nozzle.
  • the latter technique is dominant in the literature and is used for example in the IBM 6640 machine (registered trademark).
  • the invention of CROWLEY relates to an electro- hydrodynamics in which the length of the electrodes traversed by the ink jet is equal to half the distance between the drops.
  • printers have a plurality of nozzles, each nozzle is associated with a stimulation device having the dual function of expelling a drop (kinetic energy) and controlling its formation (profile of the drop).
  • This stimulation device which is activated on demand by an electrical signal, comes in two main variants:
  • the "Bubble jet” technology initially developed by Canon and Hewlett-Packard is mainly implemented in the field of office automation.
  • a heating element placed in a duct locally produces the vaporization of the ink, the growth of the gas bubble produces the expulsion of a small drop of ink towards the print medium.
  • the "piezoelectric” technology is based on the deformation of a piezoelectric ceramic to create an overpressure and thus project drops of ink.
  • the former offer: - a wider range of usable ink and therefore a wider variety of printable media, - a higher drop frequency and therefore an increased printing speed (around 100 kHz and a few meters per second against approximately 10 kHz and a few centimeters per second), - a printing distance from the underside of the print head to the upper support (approximately 10 to 30 mm versus 1 mm).
  • the simplicity of the design of drop-on-demand print heads is not found in multi-nozzle binary continuous jet printers. Dedicated charge electrodes of each jet must be controlled individually, at the frequency of drop formation and at voltage levels up to 350 volts.
  • a first invention having as inventor Vago is described in patent application EP 949077 or US 6,273,559 provides a stimulation device operating at a frequency F, and controlled by two voltage levels. Depending on the voltage applied to the stimulation device, the jet breaking point occurs at a point C or at a point L. Before going further, it is necessary to know the following.
  • the difference in voltage level applied to the stimulation means is such that the breaking points of the jet C and D are separated from each other by a distance which is strictly less than the length d jet wave.
  • the breaking point C is at a position where there is a potential equal to that of the ink, so that the drops formed in C are not charged. These uncharged drops are not subsequently deflected by deflection electrodes and will print the printing substrate.
  • the breaking point L is at a position where there is a potential different from that of the ink, so that the drops formed in L are charged. These charged drops are deflected later by the deflection electrodes and are directed to a recovery gutter to be recycled in the ink circuit.
  • Point C is located approximately midway between sets of upstream and downstream electrodes brought to equal potentials and of opposite sign.
  • the distance CL is too short to create sections.
  • the fragmentation of the jet is located in the set of electrodes and preferably in front of an electrode well identified according to whether the jet portion must be printed or collected by the gutter.
  • the jet is in the form of a succession of electrically isolated drops, that is to say without on-board electrical charge, physically distinct, framed by electrically charged sections which are deflected towards the gutter.
  • the generation of the isolated drops (of zero electrical charge) is triggered by an intermittent stimulation system not described.
  • the intermittent stimulation of a jet can be ensured by an ElectroHydroDynamic (US patent 4,220,958 - Crowley) or thermal (US 3,878,519 - Eaton) actuator.
  • the break position of the continuous jet to form a drop on demand, is placed in an area where an electrode common to all the nozzles of the print head maintains a potential equal to that of the ink in the print head.
  • a charging electrode is placed downstream of this breaking position.
  • a jet portion placed downstream of the break position is in the zone of influence of the charging electrodes.
  • the drops are formed before crossing the electric field of the charge electrodes, they are electrically isolated and do not charge. These uncharged drops formed on demand are not deflected by deflection electrodes placed downstream of the charge electrodes. They will therefore print the printing substrate.
  • Vago's first and second inventions thus combine the advantages of drop-on-demand printing with those of the continuous jet.
  • the present invention aims to combine the advantages of drop-on-demand printing with those of the continuous jet. It will be recalled that these advantages include in particular: elimination for each jet of the set of individual electrodes for charging the drops and of the control circuit associated with this set of individual electrodes.
  • the manufacturing is simplified and the overall size of the print heads is reduced.
  • the charge electrodes must create a charge field in an area separate from the protection area reserved for drops intended for printing, of at most the diameter of a drop. In this way the shortest sections, the length of which is approximately two drop diameters, have, before breaking, a part located in the loading zone and can be loaded.
  • the charging electrodes it is preferable for the charging electrodes to have a zone of influence whose length in the direction of the axis of the jet is large enough to ensure charging of a section in proportion to the length of said section, and therefore to its mass.
  • the present invention also aims at better control of the ink jet parts not intended for printing. It also aims to simplify the manufacture of the printheads by relaxing the tolerances on the position of the electrodes common to all the nozzles of the head. It also aims at an increased compaction of the overall dimensions of the printhead, and a greater printing distance.
  • the jet instead of breaking the jet, only to create the drops necessary for printing, the jet then being divided into drops and sections of jet, it is also broken in a regular and controlled manner to create drops which will be , for example, electrically charged and deflected by deflection electrodes.
  • the means for stimulating the jet intended to break the jet, are capable of causing the jet to be broken in two positions of the jet axially separated from each other, an upstream breaking position and a downstream breaking position, the latter being further downstream in the direction of advance of the jet than the upstream position. At the upstream break position the jet will be broken intermittently to create the ink drops that will be used for printing.
  • the jet can be continuously from the nozzle, if no intermittent drop has been formed, or on the contrary distributed in drop (s) and section (s) if one or more intermittent drops have been formed .
  • the upstream break position will, for example, be in an area in which electrodes maintain a potential equal to that of the ink in the print head, so that the intermittent drops will not be electrically charged.
  • the downstream break position is in the example here commented on, in an area where the charging electrodes maintain a potential different from that of the ink in the print head so that the continuous drops will be electrically charged.
  • the jet In the downstream break position, the jet is broken if there has been no break intermittent in the upstream position, on the other hand if there has been a break in the upstream position, the resulting jet section is continuously divided into drops. Thus after the downstream break position, the jet is entirely divided into drops. Deflection electrodes located downstream of the two breaking positions then make it possible to sort between the charged drops and the uncharged drops to send one to a recovery gutter and the other to a printing medium.
  • the invention relates to an inkjet printer comprising: - a print head with one or more nozzles having a head body accommodating in particular for each nozzle, - a hydraulic path of the ink comprising , a stimulation chamber in hydraulic communication with one of the printing nozzles emitting an ink jet under pressure along an axis of this nozzle, - internal means for stimulating the ink jet emitted by the nozzle mechanically coupled to the ink housed in the stimulation chamber, these means acting on the jet emitted by the nozzle to break the jet in a controlled manner, and - means for recovering the ink which is not received by a printing substrate , - a generator of electrical control signals receiving a control signal and delivering to the stimulation means, stimulation signals, - an arrangement of charge electrodes defining upstream zones around the axis of the nozzle and downstream, the downstream area being further from the nozzle than the upstream area, upstream and downstream electrodes of this arrangement being connected to sources of electrical potential so as to maintain in one of the areas a potential
  • the electrical control signal generator can be physically separated from the printer head. It can also be part of it physically. In the latter case, the invention also relates to the printer head.
  • the printer or the printer head according to the invention is characterized in that the upstream electrode of the arrangement of charging electrodes is connected to the same potential as the ink.
  • the charged drops are those which result from a break in the jet or sections of the jet in the downstream zone. They are deflected by the arrangement of deflection electrodes towards the ink recovery means.
  • Each period of the periodic signal creates a mechanical reaction of the stimulation means, this reaction causing the jet or sections of the jet to break in the downstream zone.
  • Each intermittent pulse of the pulse signal creates a mechanical reaction of the stimulation means causing the jet to break in the upstream zone into a drop and a section.
  • the charged drops could be directed towards the printing substrate and the uncharged drops towards the ink recovery means.
  • the upstream breaking position where the drops intended for printing are formed, is in an area where an arrangement of electrodes maintains a potential different from that of the ink, while the potential maintained in the downstream zone is at a value equal to that of the ink.
  • the printer or the printer head according to the invention is characterized in that the stimulation means comprise a piezoelectric material, the generator of electrical control signals delivering to the stimulation means a signal d 'continuous printing formed by a periodic signal of period Tb, replaced intermittently by a pulse signal preceded and followed by transition signals.
  • the printer or the printer head according to the invention is characterized in that the pulse signal delivered by the electric control signal generator is constituted by a pulse comprising 3 consecutive voltage steps connected to the one to the next by a steep rise or fall edge.
  • the printer or the printer head according to the invention is characterized in that the impulse signal delivered by the electric control signal generator is constituted by a succession of 3 rectangular pulses separated from each other by voltage level steps below the level of the lowest level pulse.
  • the printer or the printer head according to the invention is characterized in that the periodic signal delivered by the electric control signal generator consists of a signal whose spectrum consists of two lines at a first frequency and a line at a second frequency twice the first, other possible lines of the spectrum having coefficients much lower than the coefficients associated with the lines of the first or second frequency, for example a signal resulting from a combination of two signals sinusoidal.
  • the periodic signal delivered by the electric control signal generator can also consist of a combination of more than two sinusoidal signals.
  • the printer or the printer head according to the invention is characterized in that the sum of the durations of the pulse signal and of the Transition signals delivered by the electrical control signal generator is equal to an integer number of periods of the periodic signal.
  • the printer or the printer head according to the invention is characterized in that a Helmholtz frequency of part of a hydraulic path of the ink supply from a nozzle located in downstream of a restriction has a value located outside of a bandwidth of the jet coming from this nozzle.
  • the printer or the printer head according to the invention is characterized in that the hydraulic path of the ink has a restriction and in that the length of a hydraulic path between an inlet of the restriction and the nozzle is less than a quarter of the wavelength of sound in ink.
  • the printer or the printer head according to the invention is characterized in that the system for stimulating a jet emitted by a nozzle is strictly non-resonant, ie the transfer function of the stimulation system is free of resonance peaks in the bandwidth of the jet.
  • the transfer function of the stimulation system is defined as the relation existing between the pressure induced by the action of the piezoelectric element and the speed modulation introduced into the jet ejection speed.
  • the stimulation system includes therefore not only the stimulation means but also the hydraulic path of the ink in the body of the print head.
  • the printer or the printer head according to the invention is characterized in that the stimulation means comprise, in addition to the piezoelectric material, a membrane which is mechanically coupled to it, a resonance frequency of one vibrating element formed of the membrane and the piezoelectric material being greater than a jet cutoff frequency.
  • the invention also relates to a method of printing a support by means of a printer according to the invention in one of its embodiments in which an ink jet emitted by a nozzle of the printer is fractionated for intermittently forming first drops going to strike the substrate to form points and sections, characterized in that, - the jet or the sections resulting from the fractionation of the jet are further fractionated into first drops and sections, in second drops, the second drops resulting from this last fractionation being directed towards the gutter.
  • FIG. 1 is a perspective diagram intended to explain the mode of operation of an inkjet printer according to the invention
  • - Figure 2 includes parts a and b.
  • Part a is a diagram showing the mode of breaking the jet in a non-printing situation
  • part b is a diagram showing the mode of breaking the jet in a printing situation
  • - Figure 3 includes parts a to g. Each of the parts shows a step in the usual mode of jet breaking
  • - Figure 4 includes parts a and b.
  • Parts a and b are graphs on the ordinate of voltage values and on the abscissa of duration values, each showing an example of impulse signal which can be applied to the stimulation means in order to obtain an intermittent breaking of the jet; - Figure 5 includes parts a to d.
  • Parts a to d are graphs showing voltage values on the ordinate and duration values on the x-axis
  • the graph in part a is an example of a signal which can be applied to the stimulation means in order to obtain a faultless break in the jet in non-printing situation
  • the graph in part c is an example of a signal which can be applied to the stimulation means in order to obtain a faultless break in the jet in the printing situation
  • the graphs of parts b and d each represent a logic state of a print command signal
  • - Figure 6 is an example of a section of a print head showing the path of one ink in a body of the head
  • - Figure 7 is a graph showing the transfer function of an example of stimulation system. It has on the abscissa the speed disturbance brought locally to the jet as a function of the frequency of mechanical stimulation present in the ink circuit upstream of the nozzle.
  • Figure 1 shows schematically and in perspective the parts of a printer concerned by the invention. This figure does not show in particular the means of transport of the printing medium. This figure is essentially intended to explain the operation of a printer based on the present invention.
  • the printer 10 comprises one, as shown, or several printheads 1.
  • a head 1 comprising 3 nozzles 29 for ejecting an ink jet 30.
  • the number of nozzles is much greater.
  • a body 23 of the print head comprises in particular a hydraulic path of the ink and a stimulation chamber 28 which will be described in more detail later in connection with FIG. 6.
  • Each stimulation chamber 28 is , in a manner known per se, constantly filled with an ink maintained at constant pressure by a supply of ink under pressure 27.
  • Each stimulation chamber 28 comprises means stimulation 31 each formed by a piezoelectric element 25 and a membrane 24.
  • a generator 32 of control signals of the stimulation means 31 is connected to each of the piezoelectric elements 25.
  • Control signals IMP intended for each of the stimulation means 31 are received by the circuit 32 preferably, as shown in FIG. 1, on a parallel bus comprising a channel for each means 31.
  • An ink supply circuit common to the chambers 28 is symbolized in this figure by arrows 14 showing that drops of ink 43 formed at a downstream position of breakage of the jet 30 or of sections 38 of this jet are recovered in a gutter 40 common to all of the nozzles of a head and directed towards suction and setting means in pressure symbolized by a block 13.
  • Such an ink circuit supplying with ink 16 under pressure each of the chamber 27 inlets 27 is itself known.
  • the pressure exerted on the ink is high enough to cause the ejection of an ink jet 30, through each ink ejection nozzle 29, at an average speed Vj.
  • a nozzle 29 has a section whose equivalent radius is equal to a ', which is also approximately the radius of the jet 30.
  • the stimulation device 31, controlled by the electrical signal generator 32, makes it possible to create a disturbance inside of the chamber 28, causing the jet 30 to break into drops 33, 43.
  • the electrical stimulation signals are such that on the one hand, intermittently, the jet is said to break intermittently in a first axial position 11, and on the other hand a second break of the jet at a second axial position 12 downstream of the first, called continuous break.
  • the drops 33 are the drops resulting from the intermittent breaking and the drops 43 are the drops resulting from the continuous breaking. Examples of signals capable of causing intermittent and continuous breaks will be given below.
  • a charging electrode 35 common to all the nozzles 29 is located downstream of the nozzles 29, in the direct vicinity of the axes of the nozzles 29.
  • the charging electrode 35 is formed by a stack of two conductive materials electricity 34, 37, separated by a layer 36 made of an electrically insulating material.
  • the conductor 34 is the most upstream, the conductor 36 is the most downstream of the charging electrode 35.
  • the conductor 34 is connected to the same potential as the ink in a chamber 28, in general the zero potential of the mass electric.
  • the conductor 36 is connected to a non-zero electrical potential Vc, different from that of the ink located in a chamber 28. Downstream of the charging electrode is located in the immediate vicinity of the axes of the nozzles an assembly 39 of electrode of deflection.
  • the set 39 of deflection electrodes is common to all the nozzles 29 of a head and is connected to a source of potential so that a uniform electric field E0, whose component perpendicular to a plane containing the axes of the nozzles 29 is preponderant.
  • a recovery gutter 40 common to all of the nozzles and located downstream of the set 39 of deflection electrodes and outside the axes of the nozzles 29 is used in known manner to recover the ink which is not used for printing.
  • the ink used for printing is directed to a print medium 41 on which each drop of print 33 forms a print point 58.
  • the operation of the print head is as follows. In the example here commented on, the drops 33 are the drops which are used for printing.
  • the drops 33 result from the intermittent break of the jet creating an isolated drop, called intermittent drop 33.
  • the electric charge of the intermittent drops 33 is almost zero because they are formed in the first jet break position, facing the conductor 34 carried to the same potential as the ink in the chamber 28, generally the zero potential of the electrical ground.
  • the jet 30 is split into the drop 33 and a jet section 38.
  • the drops 43 are those which are not used for printing. They are formed in the second breaking position, opposite the conductor 37 of the charging electrode 35 brought to the non-zero electrical potential Vc, different from that of the ink located in the chamber 28.
  • the drops 43 embark by electrostatic influence an electric charge greater in absolute value than the almost zero charge carried by the drops 33.
  • the second break position 12 where the drops 43 form is downstream from the first break position 11 where the intermittent drops 33 are formed.
  • This break is called continuous break downstream of the jet sections 38, or of the jet 30 if an intermittent break did not form sections. All the drops which detach from the jet then pass into the deflection zone defined by the deflection electrode 39.
  • the trajectories of the drops 43 are themselves deflected perpendicular to the axis of the jet as a function of their electric charge and terminate their trajectory in the recovery gutter 40, assuming that a judicious combination of electric potentials is applied to the charge and deflection electrodes 35, 39.
  • the ink collected in the gutter 40 is in a known manner reinjected into the ink circuit to be reused.
  • the printing of a pattern results in a manner known per se from the selection of the ink drops to be directed towards the printing medium 41 or towards the gutter 40 and from a relative movement of the printing medium 41 and the print head 1. In the above commented example, it is the uncharged drops, the trajectory of which is not deflected, which are used for printing.
  • FIG. 2 is intended to illustrate the modes of breaking of the jet to form the intermittent 33 and continuous 43 drops.
  • part a we are in a phase where there is no printing, or in which there was no intermittent break during the time taken by the jet to go from the upstream break position 11 to the downstream break position 12. In this case only a periodic signal breaks the jet continuously at the downstream position 12 to form the continuous drops 43.
  • part b the case is shown where a drop 33, for example, is formed by a pulse of the breaking signal.
  • the jet 30 is split into a drop 33 and a jet section 38.
  • This section carries the speed disturbance caused by the periodic signal. It therefore breaks at the level of the downstream breaking position 12 to give continuous drops 43.
  • the jet is entirely divided into drops 33 and 43.
  • the break dynamics of a corresponding isolated drop for the invention in the case of intermittent gout Figure 3 comprises parts a to g
  • the following parts a to g shows a temporal succession of states of intermittent breaking intended to show the dynamics of the breaking. in a, a speed disturbance brought about by a temporary overpressure induced at the level of the chamber 28 creates in the jet a belly 33a.
  • An intermittent drop 33 detaches consecutively from two breaks: an upstream break 49 represented in part b by a space between the upstream part of the jet 30 and the downstream part, and a downstream break 50 represented in part c by a space between the drop 33 which at this stage is formed and the downstream part of the jet 30 which therefore becomes a jet section 38.
  • Upstream 51 and downstream ligaments 52 represented in parts b and c which correspond respectively to stretching of the upstream and downstream parts of the jet 30 relative to the drop 33 in formation, can, if the stretch is large, give rise respectively to upstream satellite droplets 53 and downstream 54 shown in part d. On the part d we also see that the upstream and downstream parts of the jet on either side of the drop 33 in formation undergo swelling.
  • upstream break length Lbam is defined as being the distance Lbam between the outlet face of the nozzle 29 and the upstream break 49
  • a length of downstream break Lbav is defined as being the distance Lbav between the outlet face of the nozzle 29 and the downstream break 50.
  • Figure 4 part a shows an example of an electrical control signal which can be applied to the stimulation device 31 in order to control the shape of the intermittent breaks so as to ensure correct operation of the sorting between the drops to be printed 33 and the drops 43 to recover in the gutter 40.
  • the signal represented in FIG. 4 part a consists of three consecutive voltage levels of respective levels Ui, U 2 , and U 3 , measured above a level U 0 .
  • the three levels have respective durations Ti, T 2 , and T 3 . Two consecutive landings are linked together by a steep rising or falling edge.
  • ⁇ opt is the duration of a rectangular pulse which, if applied by means of stimulation 31, would give the shortest intermittent upstream break length, at constant amplitude and for the same jet (same speed, same section, same ink) .
  • ⁇ opt is a duration which corresponds to a spatial perturbation of the jet of a length ⁇ opt / 2, where ⁇ opt is the optimal wavelength of the jet, that is to say the wavelength for which the coefficient of amplification of capillary instability is maximum.
  • a is the equivalent diameter of the nozzle 29 which corresponds substantially to the diameter of the jet 30 and Vj is the speed of ejection of the jet 30.
  • the drop sorting principle requires that the electric charge carried by the drop intermittent 33 or, in this example, almost zero.
  • the electrical charge actually loaded by this drop depends on the geometric configuration of the charging electrode 35, on the electrical potentials applied to the 2 conductors 34, 37 which constitute it, but also on the algebraic distance between the intermittent breaks upstream and downstream, (Lbav - Lbam).
  • the signal shown in Figure 4 part a allows you to control this distance (Lbav - Lbam) between the two breaks forming an intermittent drop, so as to ensure a stable and well-defined trajectory of the drop to be printed.
  • the distance (Lbav - Lbam) between the upstream and downstream breaks in the formation of a drop can be adjusted by modifying certain parameters of the stimulation signal.
  • the adjustment of the amplitudes Ul, U2 and U3 of the stages constituting the pulse signal makes it possible to adjust (Lbav-Lbam). More precisely, a decrease in the absolute value of the absolute difference
  • the signal presented makes it possible to correct the trajectory of the drop to be printed by empirically choosing the parameters of the signal which influence the distance (Lbav - Lbam) between the upstream intermittent break and the downstream intermittent break.
  • FIG. 4 part b Another example of impulse stimulation signal which can be used in an embodiment of the invention is described in FIG. 4 part b.
  • This signal is composed of a succession of 3 rectangular pulses, a first of duration Di and of level Ui, a second of duration T 2 and of level U 2 and a third of duration D 2 and of level U 3 .
  • the first and second pulses are separated from each other by a duration Tri
  • the second and third pulses are separated from each other by a duration Tr 2 .
  • the signal is at basic level U 0 .
  • the distance between the upstream and downstream breaks of the intermittent drop 33 can then be adjusted by modifying Ul and / or U3: the instant of the downstream break is delayed when U1 / U2 increases, the instant of the upstream break is delayed when U3 / U2 increases.
  • a continuous break without satellites with a signal of amplitude sufficiently weak to place the continuous downstream break in the vicinity of the load conductor 37 is obtained by applying a signal in two modes, superposition of two sinusoidal signals of frequencies Fb and 2.Fb, of amplitudes and relative phase shifts correctly chosen.
  • Fb 1 / Tb is the fundamental frequency of the continuous stimulation signal for the formation of drops 43.
  • ⁇ > 0 is the relative amplitude of the second mode, and ⁇ its relative phase.
  • Ab is a coefficient which determines the amplitude of the continuous stimulation signal for the formation of drops 43.
  • a person skilled in the art knows how to choose the values of the parameters ⁇ and ⁇ to obtain a continuous break without satellite droplets.
  • a signal as described above is shown in Figure 5 part a. It is a periodic signal of period Tb whose amplitude as a function of time is represented by the formula (1). If this signal is applied alone continuously, the jet is broken as shown in FIG. 2 part a where only drops 43 are produced. The combination of the generation signals of drops 33 and 43 will now be explained.
  • the impulse stimulation signal is preceded by a downstream transition signal of duration tav, and followed by an upstream transition signal of duration tam.
  • the transition signals simply consist in maintaining the constant voltage between the interruption of the periodic signal of continuous stimulation and the start of the generation of the impulse signal.
  • the durations tav and tam are chosen so as to respect the integrity of the jet sections 38 on either side of the intermittent drop 33 up to the zone of influence of the charge conductor 37 (figure 1) .
  • the transition signals are also chosen so as to ensure the continuity of the electrical signal applied to the stimulation means 31 during the interruption and resumption of the generation of the periodic downstream continuous stimulation signal. It is noted that the transition signals can one or the other or both have a zero duration.
  • the relative amplitudes of the periodic signal and the impulse signal, i.e. the relative values of Ab in formula (1) defining the periodic signal and the value of U2 are chosen to correctly place the upstream and downstream broken positions in the zones of influence of the charging electrode 35.
  • the breaking lengths that is to say the distance between the nozzle 29 and a breaking position, depend on the amplitude of the stimulation.
  • the distance between the position 11 of intermittent breaking and the position 12 of continuous downstream breaking must be sufficient, at least 20 times the radius of the jet. In the preferred embodiment, a distance between these two broken positions is close to 50 times the radius of the jet.
  • the generator 32 of electrical control signals suitable for generating on demand the pulse signal for creating an intermittent drop 33 and the periodic signal for continuous generation of drops 33 and connected for this purpose to the stimulation means 31, is in the mode of the described embodiment, controlled by means of a print command, for example a logic signal, for example a binary signal IMP shown in Figures 5b and 5d.
  • the signal IMP is a function of the data to be printed.
  • the logic value of the boolean signal IMP remains at 0. It is this signal constantly at 0 which is represented in FIG. 5b.
  • the signal IMP changes to the value 1 for at least one period Tb, triggering the response of the electric control signal generator 32: thus according to the preferred embodiment of the invention the generator 32 of control of the stimulation means 31 is able to combine a pulse-type signal and a periodic signal, by replacing an integer n of periods of the periodic signal by the pulse signal framed by transition signals. Improvements which can be made to the print head according to the invention will now be examined in conjunction with FIGS.
  • FIG. 6 and 7 which respectively represent an example of a section of a print head 1 showing the path of the ink in a body 23 of this head 1 and a graph showing on the abscissa the speed disturbance brought locally to the jet as a function of the frequency of mechanical stimulation present in the ink circuit upstream of the nozzle.
  • the hydraulic path inside the body 23 of the print head 1 shown in section in FIG. 6 along one or more planes xz, z being the direction of the jets 30 and x a direction perpendicular to z located in a plane perpendicular to the plane containing the axes nozzles 29, comprises from upstream to downstream in the direction of flow of the ink, functional discrete elements.
  • a reservoir 17 of pressurized ink 16 is in communication as shown by arrows 27 with an ink supply duct not shown.
  • the reservoir 17 is in communication with a narrow passage 18 called restriction.
  • a first connecting tube 20 puts the restriction 18 in communication with the stimulation chamber 28.
  • the stimulation chamber 28 is itself in communication with the nozzle 29 for forming the jet 30 by a second connecting tube 21.
  • the nozzle 29 is pierced in a nozzle plate 22 which may include several nozzles aligned in a direction y perpendicular to the representation plane xz.
  • a wall part of the chamber 28 is formed by a membrane 24 whose thickness, along the axis Z, is much less than its dimensions in the plane X, Y.
  • a piezoelectric element 25 is stuck on the external face of the membrane 24, that is to say that which is external to the chamber 28, a piezoelectric element 25 is stuck.
  • the membrane 24 / piezoelectric element couple 25 which in this example forms the stimulation means 31 forms a vibrating element 31 which deforms in bending having the effect of producing a modulation of the volume and of the pressure in the chamber 28; this results in a modulation of the average speed of ejection of the ink 16 at the nozzle 29.
  • This type of actuator which is described in numerous patents was initially proposed by Silonics (US-A-3,946,398 - Kyser & Sears).
  • the stimulation system is capable of producing resonance frequencies F R linked to the mechanical and acoustic behavior of the device. To obtain a strictly non-resonant stimulation, we will seek to place these resonance frequencies F R at outside the jet bandwidth. Preferably, we will satisfy the following relation: F R > (1 + 0.1) Fc jet For this we will seek to conform to one or more of the design rules below.
  • the vibrating element 31 has an own resonant frequency F M which mainly depends on its geometry and the mechanical properties of the materials it is made of.
  • F M inertia term equivalent to a self in electric analogy.
  • the resonance frequency of the vibrating element 31 is typically of the order of 400 kHz.
  • the Helmholtz frequency F H calculated from the terms of inertia and elasticity (electrical analogy) of each discrete element constituting the stimulation device, namely the res' trictor, the chamber and the nozzle as well as hydraulic connecting elements between these components if they exist.
  • the Helmholtz resonance frequency which is typically of the order of 200 kHz is located outside of the bandwidth of the jet.
  • the frequency of Helmholtz F H is calculated from the following simplified expression which retains only the terms whose weight is preponderant:
  • L R inertia term (electrical analogy) associated with the restriction 18.
  • L B inertia term (electrical analogy) associated with the nozzle 29.
  • C M elasticity term in electrical analogy of the vibrating element 31 .
  • Acoustic propagation phenomena can produce resonance peaks when one of the characteristic lengths of the stimulation system is not negligible compared to the length ⁇ of the acoustic waves in the ink 16
  • the wavelength ⁇ is typically 7.5 mm in a water-based, MEK or alcohol ink for a jet cutoff frequency Fcjet of 160 kHz and for an average speed of sound, for example in the MEK, 1200 m / s.
  • length is meant characteristic of any dimension of the restriction 18, of the chamber 28, of the first and second connecting tubes 20, 21, of the nozzle 29 and of the total path of the ink 16 in the stimulation system from the entry of the restriction 18 up to the outlet of nozzle 29.
  • all the characteristic lengths of the stimulation system will be less than ⁇ / 4 to avoid the propagation of acoustic waves.
  • the constraint in ⁇ / 4 fixes the maximum characteristic length at 1.8 mm. It is generally easy to satisfy the constraint in ⁇ / 4 for the nozzle 29, the restriction 18 and the connecting tubes 20, 21 as indicated in the table of dimensions and of attached material.
  • this rule may not be respected, since a large area of the chamber is sought in order to obtain good stimulation efficiency, in this case, it is essential to carry out the modeling of the transfer function for s' ensure that there is no resonance in the bandwidth of the jet.
  • For a stimulation system comprising the nominal dimensions indicated in the dimension and material table, it appears that its transfer function, the curve of which is presented in FIG.
  • R k R _ R ⁇ B imp j CI
  • the volume contained in the chamber 28 of parallelepiped shape is chosen such that the Helmholtz frequency of the system is not less than 200 kHz.
  • the thickness of the chamber 28 (in the Z direction) must be as small as possible to provide a maximum surface area for the vibrating element 31 but nevertheless not less than the diameter of the nozzle 29 in order to minimize the loss of viscous load in the chamber 28. This thickness which results from a compromise will be chosen to be close to the diameter of the nozzle 29.
  • the volume and the thickness being given, this fixes the surface of the chamber while ensuring good consistency with the design rule. No. l.
  • a printer includes: - a liquid ejection device making it possible to form at least one ink jet, - a generator of electrical control signals, - an internal stimulation device, ie - say upstream of the nozzle, making it possible to split the jet by creating disturbances on its surface at the outlet of the nozzle.
  • This stimulation device is capable of creating an isolated drop in the jet when the appropriate impulse signal is applied to the stimulation means, - a sorting system consisting of an arrangement of electrodes brought to electrical potentials constant, and in a gutter that collects the unprinted drops.
  • the invention makes it possible to use a common sorting system for a large number of jets, which eliminates the difficulties of producing the charging electrodes of a conventional binary printer, and makes it possible to take advantage of the advantages of the sorting system under intermittent stimulation. , especially its low cost of production.
  • the stimulation since the stimulation is internal, the problems of bulk and the difficulties associated with external stimulation techniques are eliminated.
  • the stimulation device controlled according to the principle of the invention also makes it possible to modify the behavior of the jet and the trajectory of the drops by the sole means of the stimulation signal, which simplifies the electronic part of the print head and gives control very fine on the stability of the jets and the print quality.
  • a print head using the invention may or may not include the circuit 32 for generating the break signals.

Abstract

Une tête d'impression (1) d'une imprimante (10) à jet d'encre, est pourvue d'un système (31) de stimulation interne permettant de créer d'une part en une position (11) de brisure amont d'un jet (30) une brisure amont formant dans une zone de potentiel nul des gouttes (33) qui vont être utilisées pour l'impression, et des tronçons (38) de jet, et dans une position (12) de brisure aval, une brisure du jet (30) ou de tronçons (38) du jet formant dans une zone de potentiel non nul, des gouttes (43) qui sont récupérées. Un système de tri commun (35) à tous les jets (30) de la tête permet de simplifier la tête et de diminuer son encombrement.

Description

IMPRIMANTE A JET D'ENCRE. DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE L'invention se situe dans le domaine des têtes d'imprimantes et des imprimantes à jet d'encre continu. Elle concerne aussi un procédé de projection sélective de parties d'un jet d'encre conducteur et notamment un procédé d'impression par jet d'encre continu. Le procédé, et l'imprimante conformes à la présente invention peuvent être utilisés dans tous les domaines industriels liés à l'écriture, notamment au marquage, au codage, à l'adressage à la personnalisation et à la décoration de produits industriels.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Le fonctionnement typique d'une imprimante à jet continu peut être décrit comme suit. De l'encre électriquement conductrice maintenue sous pression s'échappe d'une buse calibrée. Sous l'action d'un dispositif de stimulation périodique, le jet d'encre ainsi formé est brisé à intervalles temporels réguliers en une position unique de l'espace. En aval de la position de brisure du jet, le jet continu est transformé en un train de gouttes d'encre identiques et régulièrement espacées. Au voisinage de la position de brisure est placé un premier groupe d'électrodes dont la fonction habituellement reconnue est de transférer de manière sélective et à chaque goutte du jet une quantité de charge électrique prédéterminée. L'ensemble des gouttes ainsi chargées de façon sélective traverse ensuite un second agencement d'électrodes au sein duquel règne un champ électrique constant qui va modifier la trajectoire des gouttes chargées . Dans une première variante d'imprimante dite à jet continu dévié, la quantité de charge transférée aux gouttes du jet est variable en fonction de la valeur d'un potentiel électrique appliqué à une électrode de charge situé dans une zone de formation des gouttes. Le potentiel appliqué à l'électrode de charge est déterminé en fonction de la commande d'écriture. Ce potentiel est en correspondance avec la destination prévue de la goutte sur le substrat ou dans une gouttière de récupération si la goutte n'est pas destinée à l'impression, pour la goutte qui va passer dans le champ électrique déterminé par le potentiel des électrodes de charge. Une autre façon de faire pour modifier la valeur de la charge électrique attribuée à chaque goutte est décrite dans la demande de brevet FR 2471278 correspondant au brevet US 4346387, consiste à créer un champs électrique de charge par exemple croissant dans une direction axiale du jet et à contrôler le point de formation des gouttes de façon à ce que le potentiel du point de brisure soit comme dans le cas précédent en correspondance avec la destination prévue de la goutte sur le substrat ou dans une gouttière de récupération si la goutte n'est pas destinée à l'impression. Chaque goutte enregistre, lors du passage dans le second agencement d'électrodes à champ constant, une déflexion croissante avec la charge électrique qui lui a été précédemment attribuée et se trouve orientée vers un point précis du support d'impression ou vers la gouttière de récupération. Cette technologie, grâce à ses multiples niveaux de déflexion, permet à une buse unique d'imprimer, par segment ou trame, - ligne de point d'une hauteur donnée -, l'intégralité d'un motif. Le passage d'un segment à l'autre s'effectue par le déplacement continu, perpendiculairement audit segment, du substrat par rapport à la tête d'impression. La seconde variante est celle du jet continu binaire. Cette technique se démarque principalement de la précédente par le fait que le niveau de charge des gouttes est binaire. Lors du passage au travers des électrodes de déflexion, des gouttes sont déviées de façon uniforme ou non déviées selon la charge qu'elles ont reçue. L'impression de caractères ou de motifs nécessite donc en général l'utilisation de têtes d'impression multibuses, l'entraxe des orifices coïncidant avec celui des impacts sur le support d'impression. Il faut noter qu'en général les gouttes destinées à l'impression sont les gouttes non défléchies, c'est-à-dire, dont le niveau binaire de charge est nul . Dans les deux technologies, celle du jet continu dévié et celle du jet continu binaire, l'encre qui n'est pas utilisée pour marquer le substrat est dirigée vers une gouttière ou un récupérateur d'encre non utilisée et est recyclée dans un circuit d'encre de telle sorte qu'elle revient vers les buses d'impression. Un procédé pour briser le jet en gouttes est très bien décrit par exemple dans un brevet portant le numéro US-A-4, 220, 958 dont l'inventeur est Mr. CRO LEY. Selon le procédé décrit par CROWLEY, le jet d'encre conductrice passe au travers d'électrodes portées périodiquement à un potentiel relativement élevé. Sous l'action de ces électrodes, le jet d'encre se charge. Les charges sont attirées par les électrodes en sorte qu'une force transversale au jet déforme la surface du jet. La vitesse axiale du jet et le mouvement transversal de la surface du jet se combinent pour qu'à une certaine distance des électrodes, le jet se brise en une succession de gouttes. Dans la description de l'art antérieur à son invention, CROWLEY cite un brevet de Richard G. SWEET portant le numéro US-A-3, 596, 275. Selon cette citation, un point important d'une imprimante par jet d'encre est la génération de gouttes . Il est préféré que les gouttes soient générées à une fréquence fixe avec une masse et une vitesse constantes. Pour atteindre ce but, SWEET révèle trois techniques qui sont représentées aux figures 1, 2 et 10 de son brevet. Selon une première technique, les buses d'émission d'encre sont vibrées . Selon une seconde technique, le jet de liquide est excité électro- hydrodynamiquement avec un excitateur électrohydrodynamique (EHD) . Une troisième technique est d'imposer une variation de pression sur le liquide au niveau de la buse au moyen d'un cristal piézo-électrique introduit dans une cavité d'alimentation de la buse. Cette dernière technique est dominante dans la littérature et est utilisée par exemple dans la machine IBM 6640 (marque déposée) . Par rapport à cet état de la technique, l'invention de CROWLEY concerne un excitateur électro- hydrodynamique dans lequel la longueur des électrodes traversées par le jet d'encre est égale à une demie fois la distance entre les gouttes. Un autre procédé de stimulation du jet d'encre pour sa transformation en gouttes est décrit, par exemple dans le brevet US-A-4, 638, 328 DRAKE et al. Il s'agit d'une activation par éléments thermorésistifs. Une seconde famille d'impression par projection d'encre dite goutte à la demande, est essentiellement mise en oeuvre dans les imprimantes de bureau. Il s'agit d'imprimer du texte ou des motifs graphiques en couleurs sur des supports papier ou plastique. A contrario de l'impression par jet continu, les technologies goutte à la demande, génèrent directement et uniquement les gouttes d'encre effectivement nécessaires à l'impression des motifs désirés. On ne trouve donc ni électrodes ni gouttière de recirculation d'encre entre la face de sortie d'une buse et le support d'impression. Ces imprimantes comportent une pluralité de buses, chaque buse est associée à un dispositif de stimulation ayant la double fonction d'expulser une goutte (énergie cinétique) et d'en contrôler la formation (profil de la goutte) . Ce dispositif de stimulation qui est activé à la demande par un signal électrique décline deux variantes principales : La technologie "Bubble jet" initialement développée par Canon et Hewlett-Packard est principalement implantée dans le domaine de la bureautique. Un élément chauffant placé dans un conduit produit localement la vaporisation de l'encre, la croissance de la bulle de gaz produit l'expulsion d'une petite goutte d' encre en direction du support d' impression . La technologie "piézo-électrique" est basée sur la déformation d'une céramique piézo-électrique pour créer une surpression et ainsi projeter des gouttes d' encre . Les domaines d' application de cette technologie concernent la bureautique (Epson) ou l'impression industrielle (Trident, Xaar, Spectra) . La densité de points offerte par ces imprimantes de l'ordre de 600 points par pouce résulte de l'utilisation des matériaux et des techniques de fabrication développés pour 1 ' industrie microélectronique . Dans le domaine de l'impression industrielle, les performances des têtes d'impression par jet d'encre continu surclassent les capacités des modèles goutte à la demande. Les premières offrent : - une gamme d'encre utilisable plus étendue et par conséquent une plus large variété de supports imprimables, — une fréquence d'émission des gouttes plus élevée et donc une vitesse d'impression accrue (environ 100 kHz et quelques mètres par seconde contre environ 10 kHz et quelques centimètres par seconde) , - une distance d'impression de la face inférieure de la tête d'impression jusqu'au support supérieur (environ 10 à 30 mm contre 1 mm) . Toutefois la simplicité de la conception des têtes d'impression goutte à la demande ne se retrouve pas dans les imprimantes multibuses à jet continu binaire. Les électrodes dédiées à la charge des gouttes de chaque jet doivent être pilotées individuellement, à la fréquence de formation des gouttes et à des niveaux de tension pouvant atteindre 350 volts. La fabrication et la juxtaposition à un pas très fin de l'ensemble des buses et des électrodes d'une tête d'impression font alors apparaître des problèmes majeurs : " de réalisation et de coût : la multiplication des circuits électroniques à haute tension reliés aux électrodes de charge et la multiplication de ces mêmes électrodes de charge induisent une commande électronique complexe et coûteuse, " d'utilisation et de performance : la connectique haute tension très dense à proximité du jet provoque des diaphonies indésirables dont l'effet sur la qualité d'impression ne peut être limité que par une réduction du taux d'utilisation des gouttes, et par conséquent, une réduction de la vitesse d'impression, et/ou une diminution de la résolution. Dans l'optique de conserver les avantages du jet continu binaire tout en remédiant aux inconvénients, une alternative consiste à utiliser un système de charge et de déviation des gouttes commun à tous les jets. Une première invention ayant pour inventeur Vago est décrite dans la demande de brevet EP 949077 ou US 6,273,559 prévoit un dispositif de stimulation fonctionnant à une fréquence F, et piloté par deux niveaux de tension. Selon la tension appliquée au dispositif de stimulation, le point de brisure du jet se produit en un point C ou en un point L. Avant d'aller plus loin, il convient de savoir ce qui suit.
Considérons un jet soumis à une stimulation périodique, ce dernier se brise en un train de gouttes avec une période spatiale appelée longueur d'onde. A l'intérieur d'une longueur d'onde peuvent se former plusieurs gouttelettes qui accompagnent la goutte principale
(celle de plus fort volume) . Dans le métier du jet d' encre ces gouttelettes secondaires sont appelées satellites. Cette notion se démarque sans ambiguïté du terme de tronçon lequel désigne des portions continues de jets comportant au moins deux longueurs d'ondes. Pour cette première invention de Vago, la différence de niveau de tension appliquée aux moyens de stimulation est telle que les points de brisure du jet C et D sont séparés l'un de l'autre par une distance qui est strictement inférieure à la longueur d'onde du jet. Le point de brisure C est à une position où existe un potentiel égal à celui de l'encre, en sorte que les gouttes formées en C ne sont pas chargées. Ces gouttes non chargées ne sont pas déviées ultérieurement par des électrodes de déviation et vont imprimer le substrat d'impression. Le point de brisure L est à une position où existe un potentiel différent de celui de l'encre, en sorte que les gouttes formées en L sont chargées. Ces gouttes chargées sont déviées ultérieurement par les électrodes de déviation et sont dirigées vers une gouttière de récupération pour être recyclées dans le circuit d'encre. Le point C se trouve sensiblement à mi distance entre des jeux d'électrodes amont et aval portés à des potentiels égaux et de signe opposé. La distance C-L est trop courte pour créer des tronçons. La demande de brevet n° FR 2 799 688 ayant aux USA le numéro de dépôt 09/685 064 du 10/10/00 objet d'une seconde invention de Vago, la publication dans le journal Xerox disclosure (Pincus - 1982, vol.7, p.23) décrivent un système de charge et de tri basé sur un jeu d'électrodes portées à des potentiels constants. La fragmentation du jet se situe dans le jeu d'électrodes et préférentiellement en face d'une électrode bien identifiée selon que la portion de jet doit être imprimée ou collectée par la gouttière. En cours de fonctionnement, le jet se présente sous la forme d'une succession de gouttes isolées électriquement, c'est à dire sans charge électrique embarquée, physiquement distinctes, encadrées par des tronçons électriquement chargés qui sont défléchis vers la gouttière. La génération des gouttes isolées (de charge électrique nulle) est déclenchée par un système de stimulation intermittent non décrit. De façon en elle même connue, la stimulation intermittente d'un jet peut être assurée par un actuateur ElectroHydroDynamique (brevet US 4,220,958 - Crowley) ou thermique (US 3,878,519 - Eaton). Dans les deux cas, il s'agit de techniques de stimulation dite externes car elles consistent à agir sur un jet déjà formé. Une technique de stimulation externe permet aisément de former une goutte isolée dans un jet dans la mesure où le liquide défile devant le dispositif de stimulation dont le rayon d'action est de courte portée, deux configurations se présentent. En l'absence de signal de stimulation, le jet n'est pas perturbé et reste continu jusqu'à la position de brisure naturelle. L'application d'un signal de stimulation sélectionne une portion de jet parfaitement définie dont la longueur ne dépend que la vitesse d'avancement du jet et de la durée du signal d'excitation. Sous l'effet de la tension superficielle, le tronçon de jet stimulé de longueur correctement choisie produira une goutte isolée dans le jet continu. Dans la seconde invention de Vago, la position de brisure du jet continu, pour former une goutte à la demande est placée dans une zone où une électrode commune à toutes les buses de la tête d'impression maintient un potentiel égal à celui de l'encre dans la tête d'impression. Une électrode de charge est placée en aval de cette position de brisure. Tant que le jet n'est pas brisé, du fait que l'encre utilisée est conductrice, une portion de jet placée en aval de la position de brisure se trouve dans la zone d'influence des électrodes de charge. Par contre lorsque les gouttes sont formées avant de traverser le champ électrique des électrodes de charge, elles sont électriquement isolées et ne se chargent pas . Ces gouttes non chargées formées à la demande ne sont pas déviées par des électrodes de déviations placées en aval des électrodes de charges . Elles vont donc imprimer le substrat d'impression. Les tronçons qui eux sont chargés, sont déviés par les électrodes de déviations vers une gouttière de récupération. Dans la seconde de Vago, la commande d'écriture d'une goutte ne se fait pas comme dans les imprimantes à jet continu, au niveau d'électrodes de charge, placées dans le flux d'encre en aval des buses d'éjection de l'encre mais au niveau des moyens de stimulation se trouvant en amont de ces buses . Un tel dispositif dans lequel la perturbation de formation des gouttes dans le jet est effectuée en amont de la buse est dit à stimulation interne. Les premières et seconde inventions de Vago associent ainsi les avantages de l'impression goutte à la demande à ceux du jet continu.
EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention vise comme les premières et seconde inventions de Vago, à associer les avantages de l'impression goutte à la demande à ceux du jet continu. On rappelle que ces avantages comportent notamment : une suppression pour chaque jet du jeu d'électrodes individuelles de charge des gouttes et du circuit de commande associé à ce jeu d'électrodes individuelles. Une application des données numériques définissant le motif à imprimer non plus en aval des buses, mais en amont, au niveau des moyens de stimulation du jet. Ce sont ces données qui vont déterminer ou non la formation des gouttes servant à 1' impression. On améliore ainsi la qualité de l'impression grâce à une suppression de la diaphonie par couplage électrostatique entre les différents jets d'une même tête d'impression. De plus on simplifie la fabrication et on diminue la taille hors tout des têtes d' impression. L'invention vise également ces avantages mais avec des améliorations qui seront décrites ci-après . Dans le dispositif décrit dans la seconde invention de Vago, les électrodes de charge doivent créer un champ de charge dans une zone séparée de la zone de protection réservée aux gouttes destinées à l'impression, d'au plus le diamètre d'une goutte. De la sorte les tronçons les plus courts dont la longueur est d'environ deux diamètres de goutte, ont avant la brisure, une partie située dans la zone de charge et peuvent se charger. De plus il est préférable que les électrodes de charge aient une zone d'influence dont la longueur dans la direction de l'axe du jet, soit assez grande pour assurer une charge d'un tronçon de façon proportionnelle à la longueur dudit tronçon, et donc à sa masse. De cette façon les tronçons de différentes longueur et donc de différentes masses, sont tous déviés de façon identique et un orifice d'entrée de la gouttière de récupération peut garder une dimension raisonnablement petite, tout en assurant la récupération de tous les tronçons quelle que soit leur longueur. La présente invention vise aussi à un meilleur contrôle des parties de jet d'encre non destinées à l'impression. Elle vise également une simplification de la fabrication des têtes d'impression par un relâchement des tolérances sur la position des électrodes communes à toutes les buses de la tête. Elle vise également une compaction accrue des dimensions hors tout de la tête d'impression, et une distance d'impression plus grande. Selon l'invention, au lieu de briser le jet, uniquement pour créer les gouttes nécessaires à l'impression, le jet étant alors divisé en gouttes et tronçons de jet, on le brise également de façon régulière et contrôlée pour créer des gouttes qui seront, par exemple, électriquement chargées et déviées par des électrodes de déflexion. Pour cela les moyens de stimulation du jet, destinés à briser le jet, sont aptes à provoquer des brisures du jet en deux positions du jet axialement séparées l'une de l'autre, une position de brisure amont et une position de brisure aval, cette dernière étant plus en aval dans le sens d'avancement du jet que la position amont. A la position de brisure amont le jet sera brisé de façon intermittente pour créer les gouttes d'encre qui seront utilisées pour l'impression. Ainsi après la position de brisure amont le jet pourra être sans interruption depuis la buse, si aucune goutte intermittente n'a été formée, ou au contraire réparti en goutte (s) et tronçon (s) si une ou plusieurs gouttes intermittentes ont été formées. La position de brisure amont sera, par exemple, dans une zone dans laquelle des électrodes maintiennent un potentiel égal à celui de l'encre dans la tête d'impression, en sorte que les gouttes intermittentes ne seront pas électriquement chargées. La position de brisure aval est dans l'exemple ici commenté, dans une zone où des électrodes de charge maintiennent un potentiel différent de celui de l'encre dans la tête d'impression en sorte que les gouttes continues seront électriquement chargées. A la position de brisure aval, c'est le jet qui est brisé s'il n'y pas eu de brisure intermittente à la position amont, par contre s'il y a eu une brisure à la position amont, le tronçon de jet en résultant est divisé de façon continue en gouttes . Ainsi après la position de brisure aval, le jet est entièrement divisé en gouttes . Des électrodes de déflexion situées en aval des deux positions de brisure permettent ensuite de faire un tri entre les gouttes chargées et les gouttes non chargées pour envoyer les unes vers une gouttière de récupération et les autres vers un support d'impression. Ainsi, l'invention est-elle relative à une imprimante à jet d'encre comprenant : - une tête d'impression à une ou plusieurs buses ayant un corps de tête logeant notamment pour chaque buse, - un chemin hydraulique de l'encre comportant, une chambre de stimulation en communication hydraulique avec l'une des buses d'impression émettant un jet d'encre sous pression selon un axe de cette buse, - des moyens internes de stimulation du jet d'encre émis par la buse couplés mécaniquement à l'encre logée dans la chambre de stimulation, ces moyens agissant sur le jet émis par la buse pour briser le jet de façon contrôlée, et - des moyens de récupération de l'encre qui n'est pas reçue par un substrat d'impression, - un générateur de signaux électriques de commande recevant un signal de commande et délivrant aux moyens de stimulation, des signaux de stimulation, - un agencement d' électrodes de charge définissant autour de l'axe de la buse des zones amont et aval, la zone aval étant plus éloignée de la buse que la zone amont, des électrodes amont et aval de cet agencement étant reliées à des sources de potentiel électrique de façon à maintenir dans l'une des zones un potentiel égal à celui de l'encre se trouvant dans le corps de la tête d'impression, et dans l'autre de ces zones un potentiel différent de celui de l'encre se trouvant dans le corps de la tête d'impression, -un agencement d'électrode de déflexion situé axialement en aval de l'agencement d'électrode de charge caractérisée en ce que le générateur de signaux électriques de commande délivre aux moyens de stimulation des signaux provoquant la brisure contrôlée du jet de façon intermittente en une position de brisure amont située dans la zone amont pour former de façon intermittente une goutte, séparant ainsi le jet en une goutte et un tronçon et provoquant également la brisure 'contrôlée du jet ou de tronçons du jet de façon continue en une position de brisure aval, le jet continu émis par la buse étant ainsi transformé après la zone aval en un train continu de gouttes d' encre électriquement chargées et non chargées . Le générateur de signaux électriques de commande peut être physiquement séparé de la tête d'imprimante. II peut aussi en faire partie physiquement. Dans ce dernier cas 1 ' invention est également relative à la tête d' imprimante . Dans un mode de réalisation, l'imprimante ou la tête d'imprimante selon l'invention est caractérisée en ce que l'électrode amont de l'agencement d'électrodes de charge est connectée au même potentiel que l'encre. Ainsi dans ce mode de réalisation, les gouttes chargées sont celles qui résultent d'une brisure du jet ou de tronçons du jet dans la zone aval. Elles sont déviées par l'agencement d'électrodes de déflexion vers les moyens de récupération de l'encre. Chaque période du signal périodique crée une réaction mécanique des moyens de stimulation, cette réaction provoquant la brisure du jet ou de tronçons du jet dans la zone aval. Chaque impulsion intermittente du signal impulsionnel crée une réaction mécanique des moyens de stimulation provoquant la brisure du jet dans la zone amont en une goutte et un tronçon. De façon en elle même connue, les gouttes chargées pourraient être dirigées vers le substrat d'impression et les gouttes non chargées vers les moyens de récupération de l'encre. Il suffit dans ce cas que la position de brisure amont, où se forment les gouttes destinées à l'impression soit dans une zone où un agencement d'électrodes maintient un potentiel différent de celui de l'encre, alors que le potentiel maintenu dans la zone aval est à une valeur égale à celle de 1 ' encre . Dans un mode de réalisation, l'imprimante ou la tête d'imprimante selon l'invention est caractérisée en ce que les moyens de stimulation comportent un matériau piézo-électrique, le générateur de signaux électriques de commande délivrant aux moyens de stimulation un signal d'impression continu formé par un signal périodique de période Tb, remplacé de façon intermittente par un signal impulsionnel précédé et suivi de signaux de transition. Dans un mode de réalisation, l'imprimante ou la tête d'imprimante selon l'invention est caractérisée en ce que le signal impulsionnel délivré par le générateur de signaux électriques de commande est constitué par une impulsion comportant 3 paliers de tension consécutifs reliés l'un au suivant par un front de montée ou de descente de tension raide. Dans un mode de réalisation, l'imprimante ou la tête d'imprimante selon l'invention est caractérisée en ce que le signal impulsionnel délivré par le générateur de signaux électriques de commande est constitué par une succession de 3 impulsions rectangulaires séparées entre elles par des paliers de tension de niveau inférieur au niveau de l'impulsion de niveau le plus faible. Dans un mode de réalisation, l'imprimante ou la tête d'imprimante selon l'invention est caractérisée en ce que le signal périodique délivré par le générateur de signaux électriques de commande est constitué par un signal dont le spectre est constitué par deux raie à une première fréquence et une raie à une seconde fréquence double de la première, d'autres raies éventuelle du spectre ayant des coefficients très inférieurs aux coefficients associés aux raies des première ou seconde fréquence, par exemple un signal résultant d'une combinaison de deux signaux sinusoïdaux. Le signal périodique délivré par le générateur de signaux électriques de commande peut aussi être constitué par une combinaison de plus de deux signaux sinusoïdaux. Dans un mode de réalisation, l'imprimante ou la tête d'imprimante selon l'invention est caractérisée en ce que la somme des durées du signal impulsionnel et des signaux de transition délivré par le générateur de signaux électriques de commande est égale à un nombre entier de périodes du signal périodique. Dans un mode de réalisation, l'imprimante ou la tête d'imprimante selon l'invention est caractérisée en ce que une fréquence de Helmholtz d'une partie d'un chemin hydraulique de l'encre d'alimentation d'une buse située en aval d'une restriction a une valeur située en dehors d'une bande passante du jet issu de cette buse. Dans un mode de réalisation, l'imprimante ou la tête d'imprimante selon l'invention est caractérisée en ce que le chemin hydraulique de 1 ' encre comporte une restriction et en ce que la longueur d'un chemin hydraulique entre une entrée de la restriction et la buse est inférieur au quart de la longueur d'onde du son dans 1 ' encre . Dans un mode de réalisation visant à éviter la création de brisures non souhaitées, c'est-à-dire à éviter la formation de gouttelettes entre les gouttes que l'on veut réellement former et les autres parties du jet ou de tronçons du jet, l'imprimante ou la tête d'imprimante selon l'invention est caractérisée en ce que le système de stimulation d'un jet émis par une buse est strictement non résonant, i.e. la fonction de transfert du système de stimulation est exempte de pics de résonance dans la bande passante du jet. On rappelle que la fonction de transfert du système de stimulation est définie comme la relation existant entre la pression induite par l'action de l'élément piézo-électrique et la modulation de vitesse introduite dans la vitesse d'éjection du jet. Le système de stimulation comprend donc non seulement les moyens de stimulation mais aussi le chemin hydraulique de 1 ' encre dans le corps de la tête d'impression. Des explications seront données plus loin sur la manière d'obtenir un tel résultat. Dans un mode de réalisation, l'imprimante ou la tête d'imprimante selon l'invention est caractérisée en ce que les moyens de stimulation comportent outre le matériau piézo-électrique une membrane qui lui est mécaniquement couplée, une fréquence de résonance d'un élément vibrant formé de la membrane et du matériau piézo-électrique étant supérieure à une fréquence de coupure du jet . Enfin 1 ' invention concerne également un procédé d'impression d'un support au moyen d'une imprimante selon l'invention dans une de ses formes de réalisation dans lequel on fractionne un jet d'encre émis par une buse de ± ' imprimante pour former de façon intermittente des premières gouttes allant frapper le substrat pour former des points, et des tronçons, caractérisé en ce que, - on fractionne en outre le jet ou les tronçons résultant du fractionnement du jet en premières gouttes et tronçons, en secondes gouttes, les secondes gouttes résultant de ce dernier fractionnement étant dirigés vers la gouttière.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Des explications complémentaires et un exemple de réalisation d'une imprimante ou d'une tête d'imprimante selon l'invention seront maintenant données en liaison avec les dessins annexés dans lesquels, - la figure 1 est un schéma en perspective destiné à expliquer le mode de fonctionnement d'une imprimante à jet d'encre selon l'invention ; - la figure 2 comporte les parties a et b. La partie a est un schéma montrant le mode de brisure du jet en situation de non impression, la partie b est un schéma montrant le mode de brisure du jet en situation d'impression ; - la figure 3 comporte les parties a à g. Chacune des parties montre une étape du mode habituel de brisure du jet ; - la figure 4 comporte les parties a et b. Les parties a et b sont des graphiques portant en ordonnée des valeurs de tension et en abscisse des valeurs de durée, montrant chacun un exemple de signal impulsionnel pouvant être appliqué aux moyens de stimulation afin d'obtenir une brisure intermittente du jet ; - la figure 5 comporte les parties a à d. Les parties a à d sont des graphiques portant en ordonnée des valeurs de tension et en abscisse des valeurs de durée, le graphique en partie a est un exemple de signal qui peut être appliqué aux moyens de stimulation afin d'obtenir une brisure sans défaut du jet en situation de non impression ; le graphique en partie c est un exemple de signal qui peut être appliqué aux moyens de stimulation afin d'obtenir une brisure sans défaut du jet en situation d'impression ; les graphiques des parties b et d représentent chacun un état logique d'un signal de commande d'impression ; - la figure 6 est un exemple d'une coupe d'une tête d'impression faisant apparaître le chemin de 1 ' encre dans un corps de cette tête ; - la figure 7 est un graphique faisant apparaître la fonction de transfert d'un exemple de système de stimulation. Il comporte en abscisse la perturbation de vitesse apportée localement au jet en fonction de la fréquence d'une stimulation mécanique présente dans le circuit d' encre en amont de la buse . EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La figure 1 représente schématiquement et en perspective les parties d'une imprimante concernées par l'invention. Sur cette figure on n'a pas représenté notamment les moyens de transport du support d'impression. Cette figure est essentiellement destinée à expliquer le fonctionnement d'une imprimante basé sur la présente invention Dans l'exemple de réalisation présenté, l'imprimante 10 comporte une, comme représenté, ou plusieurs têtes d'impression 1. Sur la figure 1 on a représenté une tête 1 comportant 3 buses 29 d'éjection d'un jet d'encre 30. Dans la réalité le nombre de buse est beaucoup plus important. Pour chacune des buses, un corps 23 de la tête d'impression comporte notamment un chemin hydraulique de 1 ' encre et une chambre de stimulation 28 qui seront décrit plus en détails plus loin en liaison avec la figure 6. Chaque chambre de stimulation 28 est, de façon en elle même connue, remplie constamment par une encre maintenue à pression constante par une alimentation en encre sous pression 27. Chaque chambre de stimulation 28 comporte des moyens de stimulation 31 formés chacun par un élément piézoélectrique 25 et une membrane 24. Un générateur 32 de signaux de commande des moyens de stimulation 31 est connecté à chacun des éléments piézo-électriques 25. Des signaux de commande IMP destinés à chacun des moyens de stimulation 31 sont reçus par le circuit 32 de préférence, comme représenté figure 1, sur un bus parallèle comportant une voie pour chaque moyen 31. Un circuit d'alimentation en encre commun aux chambres 28 est symbolisé sur cette figure par des flèches 14 montrant que des gouttes d'encre 43 formées à une position aval de brisure du jet 30 ou de tronçons 38 de ce jet sont récupérée dans une gouttière 40 commune à l'ensemble des buses d'une tête et dirigées vers des moyens d'aspiration et de mise en pression symbolisés par un bloc 13. Un tel circuit d'encre alimentant avec de l'encre 16 sous pression chacune des entrées 27 de chambre 28 est en lui même connu. La pression exercée sur l'encre est suffisamment importante pour provoquer l'éjection d'un jet d'encre 30, au travers de chaque buse 29 d'éjection d'encre, à une vitesse moyenne Vj . Une buse 29 a une section dont le rayon équivalent est égal à a' , qui est aussi approximativement le rayon du jet 30. Le dispositif de stimulation 31, commandé par le générateur de signaux électriques 32, permet de créer une perturbation à l'intérieur de la chambre 28, provoquant la brisure du jet 30 en gouttes 33, 43. Conformément à l'invention, les signaux électriques de stimulation sont tels qu'ils provoquent d'une part, de façon intermittente, une brisure du jet dite intermittente en une première position axiale 11, et d'autre part une seconde brisure du jet à une seconde position axiale 12 en aval de la première, dite brisure continue. Les gouttes 33 sont les gouttes résultant de la brisure intermittente et les gouttes 43 sont les gouttes résultant de la brisure continue. Des exemples de signaux, aptes à provoquer les brisures intermittentes et continues, seront donnés plus loin. Une électrode de charge 35 commune à toutes les buses 29 est située en aval des buses 29, au voisinage direct des axes des buses 29. Dans l'exemple ici commenté, l'électrode de charge 35 est formée par un empilement de deux matériaux conducteurs de l'électricité 34, 37, séparés par une couche 36 constituée d'un matériaux isolant électriquement. Le conducteur 34 est le plus amont, le conducteur 36 est le plus aval de l'électrode de charge 35. Le conducteur 34 est connecté au même potentiel que l'encre se trouvant dans une chambre 28, en général le potentiel nul de la masse électrique. Le conducteur 36 est connecté à un potentiel électrique non nul Vc, différent de celui de l'encre se trouvant dans une chambre 28. En aval de l'électrode de charge se trouve au voisinage direct des axes des buses un ensemble 39 d'électrode de déflexion. L'ensemble 39 d'électrodes de déflexion est commun à toutes les buses 29 d'une tête et est reliée à une source de potentiel en sorte qu'un champ électrique uniforme E0, dont la composante perpendiculaire à un plan contenant les axes des buses 29 est prépondérante. Une gouttière de récupération 40 commune à l'ensemble des buses et située en aval de l'ensemble 39 d'électrodes de déflexion et en dehors des axes des buses 29 est utilisée de façon connue pour récupérer l'encre qui n'est pas utilisée pour l'impression. L'encre utilisée pour l'impression est dirigée vers un support d'impression 41 sur lequel chaque goutte d'impression 33 forme un point d'impression 58. Le fonctionnement de la tête d'impression est le suivant . Dans l'exemple ici commenté les gouttes 33 sont les gouttes qui sont utilisées pour l'impression. Les gouttes 33 résultent de la brisure intermittente du jet créant une goutte isolée, dénommée goutte intermittente 33. La charge électrique des gouttes intermittentes 33 est quasiment nulle car elles sont formées à la première position de brisure du jet, face au conducteur 34 porté au même potentiel que l'encre se trouvant dans la chambre 28, en général le potentiel nul de la masse électrique. Après une brisure intermittente le jet 30 est scindé en la goutte 33 et un tronçon de jet 38. Les gouttes 43 sont celles qui ne servent pas pour l'impression. Elles sont formées à la seconde position de brisure, face au conducteur 37 de l'électrode de charge 35 portée au potentiel électrique non nul Vc, différent de celui de l'encre se trouvant dans la chambre 28. Les gouttes 43 embarquent par influence électrostatique une charge électrique plus importante en valeur absolue que la charge quasi nulle embarquée par les gouttes 33. La seconde position de brisure 12 où se forment les gouttes 43, est en aval de la première position de brisure 11 où sont formées les gouttes intermittentes 33. Cette brisure est appelée brisure continue aval des tronçons de jet 38, ou du jet 30 si une brisure intermittente n'a pas formé de tronçons. Toutes les gouttes qui se détachent du jet passent ensuite dans la zone de déflexion définie par l'électrode de déflexion 39. Les gouttes d'encre 33, 43 traversant la zone de déflexion subissent une force électrostatique F=q.E0, q étant la charge électrique de la goutte considérée. Les gouttes intermittentes 33, dont la charge électrique est quasiment nulle, poursuivent donc une trajectoire quasiment rectiligne selon l'axe de la buse 29, jusqu'au support d'impression 41. Les trajectoires des gouttes 43 sont elles, défléchies perpendiculairement à l'axe du jet en fonction de leur charge électrique et terminent leur trajectoire dans la gouttière de récupération 40, en supposant qu'une combinaison judicieuse de potentiels électriques est appliquée aux électrodes de charge et de déflexion 35, 39. L'encre collectée dans la gouttière 40 est de façon connue réinjectée dans le circuit d'encre pour être réutilisée. L'impression d'un motif résulte de façon en elle même connue de la sélection des gouttes d'encre à diriger vers le support d'impression 41 ou vers la gouttière 40 et d'un mouvement relatif du support d'impression 41 et de la tête d'impression 1. Dans l'exemple ci-dessus commenté, ce sont les gouttes non chargées, dont la trajectoire n'est pas défléchie, qui sont utilisées pour l'impression. Cette solution est en général préférée car la précision de positionnement des gouttes contribuant à l'impression est plus grande, du fait que la trajectoire de ces gouttes est plus courte et moins dépendantes d'aléas relatifs à la masse exacte de la goutte, à la valeur de la quantité de charge électrique embarquée et aux fluctuations éventuelles du champ de déflexion. Selon l'invention, il n'est pas exclu d'utiliser, comme dans certaines réalisations connues des gouttes déviées pour l'impression, alors que les gouttes non déviées sont dirigées vers la gouttière. L'un des principaux intérêts de l'invention est que comme dans la seconde invention de Vago, le jeu d'électrodes de charge 35, et de déflexion 39 formant ensemble un système de tri des gouttes 33 d'impression et 43 de récupération, est commun pour tous les jets. Cependant du fait que les tronçons 38 formées chaque fois qu'une goutte intermittente 33 est formée sont dans une position aval, également fractionnés en gouttes 43, la gouttière 40 commune à tous les jets peut être de dimension plus réduite car la précision de guidage des gouttes est améliorée. La figure 2 est destinée à illustrer les modes de brisure du jet pour former les gouttes intermittentes 33 et continues 43. Sur la figure 2 partie a, on se trouve dans une phase où il n'y a pas d'impression, ou dans laquelle il n'y a pas eu de brisure intermittente pendant le temps mis par le jet pour aller de la position de brisure amont 11 à la position de brisure aval 12. Dans ce cas seul un signal périodique brise le jet de façon continue au niveau de la position aval 12 pour former les gouttes continues 43. Sur la figure 2, partie b, on a représenté le cas où une goutte 33 par exemple, est formée par une impulsion du signal de brisure. Dans ce cas le jet 30 est scindé en une goutte 33 et un tronçon 38 de jet. Ce tronçon est porteur de la perturbation de vitesse apportée par le signal périodique. Il se brise donc au niveau de la position de brisure aval 12 pour donner des gouttes continues 43. Ainsi en aval de la position de brisure aval, le jet est entièrement divisé en gouttes 33 et 43. Des formes de signaux électriques propres à provoquer d'une part la brisure intermittente à la position de brisure amont 11, d'autre part la brisure continue aval à la position de brisure aval 12 et enfin une combinaison des signaux de brisure en positions amont et aval sera maintenant abordée . Il convient auparavant de remarquer que la brisure intermittente est une brisure destinée à isoler une goutte d'un jet. Cette situation est différente de la situation où l'on crée un train continu de gouttes, car dans le cas de la goutte isolée, il y a une tendance à la formation de gouttelettes satellites et de
"bourrelets qui nuisent à la qualité d'impression. Pour comprendre l'intérêt de formes possibles du signal de brisure intermittente il sera décrit ci-après en liaison avec la figure 3 la dynamique de brisure d'une goutte isolée correspondant pour l'invention au cas de la goutte intermittente . La figure 3 comporte les parties a à g. La suite des parties a à g montre une succession temporelle d'états de la brisure intermittente destinée à faire apercevoir la dynamique de la brisure. Dans un premier stade représenté en a, une perturbation de vitesse apportée par une surpression temporaire induite au niveau de la chambre 28 crée dans le jet un ventre 33a. Une goutte intermittente 33 se détache consécutivement à deux brisures : une brisure amont 49 représentée en partie b par un espace entre la partie amont du jet 30 et la partie aval, et une brisure aval 50 représentée en partie c par un espace entre la goutte 33 qui à ce stade est formée et la partie aval du jet 30 qui devient de ce fait un tronçon de jet 38. Des ligaments amont 51 et aval 52 représentés en parties b et c qui correspondent respectivement à des étirements des parties amont et aval du jet 30 relativement à la goutte 33 en formation, peuvent, si l'étirement est grand, donner naissance respectivement à des gouttelettes satellites amont 53 et aval 54 représentées en partie d. Sur la partie d on voit également que les parties amont et aval du jet de part et d'autre de la goutte 33 en formation subissent un gonflement. Comme représenté par la succession des états représentés en partie e, et f. Ces gonflements des extrémités du jet et du tronçon de jet entourant la goutte en formation 33, peuvent aussi se détacher pour former des gouttes d'encre 55, 56 représentées en parties g. Ces gouttes d'encre 55, 56 amont et aval seront appelées par la suite bourrelet amont 55 et bourrelet aval 56. Une longueur de brisure amont Lbam est définie comme étant la distance Lbam entre la face de sortie de la buse 29 et la brisure amont 49, une longueur de brisure aval Lbav est définie comme étant la distance Lbav entre la face de sortie de la buse 29 et la brisure aval 50. De manière à ce que les bourrelets 55, 56 soient récupérés dans la gouttière 40, il est nécessaire que ceux-ci embarquent une charge électrique suffisante, et donc qu'ils se détachent suffisamment loin en aval des brisures amont et aval 49, 50 de la goutte intermittente 33 pour se trouver au moment de leur détachement du jet dans la zone où existe un potentiel différent de celui du potentiel de l'encre dans la chambre 29. C'est pourquoi sur la figure 3 parties f et g on a représenté le début et la fin du détachement des bourrelets 55, 56 dans la zone soumise à l'influence de l'électrode 37. De même, il est souhaitable que les satellites amont et aval 53, 54 soient absorbés dans d'autres gouttes rapidement, car ils peuvent causer d'importantes salissures du système de tri ou même du support d' impression. Tout signal électrique appliqué au dispositif de stimulation 31 et permettant d' obtenir les caractéristiques de brisures telles que les satellites et bourrelets n'introduisent pas de défauts d'impression comme expliqué ci-dessus, peut être - utilisé pour réaliser l'invention. La figure 4 partie a montre un exemple de signal électrique de commande qui peut être appliqué au dispositif de stimulation 31 afin de contrôler la forme des brisures intermittentes de manière à assurer un fonctionnement correct du tri entre les gouttes à imprimer 33 et les gouttes 43 à récupérer dans la gouttière 40. Le signal représenté figure 4 partie a est constitué de trois paliers consécutifs de tension de niveaux respectif Ui, U2, et U3, mesurés au dessus d'un niveau U0. Les trois paliers ont des durées respectives Ti, T2, et T3. Deux paliers consécutifs sont liés entre eux par un front raide montant ou descendant. Les durées Ti, T2, et T3 des trois paliers consécutifs de tension qui constituent le signal de stimulation, sont chacune proches d'une durée τopt. τopt est la durée d'une impulsion rectangulaire qui donnerait, si elle était appliquée au moyen de stimulation 31, la longueur de brisure intermittente amont la plus courte, à amplitude constante et pour le même jet (même vitesse, même section, même encre) . τopt est une durée qui correspond à une perturbation spatiale du jet d'une longueur λopt / 2, où λopt est la longueur d'onde optimale du jet, c'est-à-dire la longueur d'onde pour laquelle le coefficient d'amplification de l'instabilité capillaire est maximal. Comme λopt ≤ 10. a pour un liquide visqueux, il vient que τopt = λopt / 2.Vj = 5. a / Vj . On rappelle que dans les formules ci-dessus a est le diamètre équivalent de la buse 29 qui correspond sensiblement au diamètre du jet 30 et Vj est la vitesse d'éjection du jet 30. Dans l'exemple commenté en liaison avec la figure 4a, on a choisit les durées caractéristiques Ti, T2, et T3 égales entre elles, c'est-à-dire que l'on a : Tl = T2 = T3 = τopt, ainsi la forme de la brisure obtenue pour la formation d'une goutte intermittente 33 est stable, et donc assez peu sensible à des petites variations de la vitesse de jet, de la viscosité ou d'autres propriétés fluctuantes du jet. En outre le principe de tri des gouttes exige que la charge électrique embarquée par la goutte intermittente 33 soit, dans cet exemple, quasiment nulle. Or la charge électrique effectivement embarquée par cette goutte dépend de la configuration géométrique de l'électrode de charge 35, des potentiels électriques appliqués aux 2 conducteurs 34, 37 qui la constituent, mais aussi de la distance algébrique entre les brisures intermittentes amont et aval, ( Lbav - Lbam ) . Le signal représenté figure 4 partie a permet de contrôler cette distance ( Lbav - Lbam ) entre les deux brisures formant une goutte intermittente, de manière à assurer une trajectoire stable et bien définie de la goutte à imprimer. La distance (Lbav - Lbam) entre les brisures amont et aval de formation d'une goutte peut être ajustée en modifiant certains paramètres du signal de stimulation. Dans ce mode de réalisation, l'ajustement des amplitudes Ul, U2 et U3 des paliers constituant le signal impulsionnel permet d'ajuster (Lbav-Lbam) . Plus précisément, une diminution de la valeur absolue de la différence absolue |U1-U2 | entre les valeurs de tension des deux premiers paliers a pour conséquence de retarder le moment de la brisure aval, et de même une diminution de la différence absolue | U2—U3 | entre les valeurs de tension des deux derniers paliers a pour conséquence de retarder le moment de la brisure amont. Il est possible de choisir Tl = 0 ou T3 = 0, si l'un des 3 paliers du signal est estimé inutile par l'homme du métier, en fonction du fonctionnement particulier du dispositif de stimulation considéré. Le signal présenté permet de corriger la trajectoire de la goutte à imprimer en choisissant empiriquement les paramètres du signal qui influent sur la distance (Lbav - Lbam) entre la brisure intermittente amont et la brisure intermittente aval. Un autre exemple de signal de stimulation impulsionnel pouvant être utilisé dans un mode de réalisation de l'invention est décrit sur la figure 4 partie b. Ce signal est composé d'une succession de 3 impulsions rectangulaires, une première d'une durée Di et de niveau Ui, une seconde d'une durée T2 et de niveau U2 et une troisième d'une durée D2 et de niveau U3. Les première et seconde impulsions sont séparées l'une de l'autre par une durée Tri, et les seconde et troisième impulsions sont séparées l'une de l'autre d'une durée Tr2. Pendant les temps de séparation entre impulsion le signal est au niveau de base U0. Si l'on choisit ce signal afin de maîtriser la brisure intermittente, les durées sont de préférence T2 = τopt ; Tri = Tr2 = τopt / 2 ; D! et D2 proches de τopt / 10 ou τopt / 5 selon le dispositif de stimulation à piloter, τopt étant défini comme précédemment. La distance entre les brisures amont et aval de la goutte intermittente 33 peut alors être ajustée en modifiant Ul et/ou U3 : l'instant de la brisure aval est retardé lorsque U1/U2 augmente, l'instant de la brisure amont est retardé lorsque U3/U2 augmente . II sera maintenant procédé à la description d'un signal propre à générer la brisure du jet ou de tronçons de jet dans la seconde position dite position aval, produisant les gouttes 43 qui vont être récupérées par la gouttière 40. L'application d'un simple signal sinusoïdal provoquerait la création de gouttelettes satellites entre les gouttes principales 43 issues de cette brisure. Dans le mode de réalisation décrit ici, une brisure continue sans satellites avec un signal d'amplitude suffisamment faible pour placer la brisure continue aval au voisinage du conducteur de charge 37 est obtenue en appliquant un signal à deux modes, superposition de deux signaux sinusoïdaux de fréquences Fb et 2.Fb, d'amplitudes et déphasages relatifs correctement choisis. Le signal généré est de la forme : Sb(t) = Ab. (sin(2π.Fb.t)+ α. sin (4π.Fb.t + φ) ) (1). Dans la formule (1) ci dessus Fb = 1/ Tb est la fréquence fondamentale du signal de stimulation continue de formation des gouttes 43. α > 0 est l'amplitude relative du deuxième mode, et φ sa phase relative. Ab est un coefficient qui détermine l'amplitude du signal de stimulation continue de formation des gouttes 43. L'homme du métier sait choisir les valeurs des paramètres α et φ pour obtenir une brisure continue sans gouttelettes satellites . Un signal tel que décrit ci- dessus est représenté figure 5 partie a. Il s'agit d'un signal périodique de période Tb dont l'amplitude en fonction du temps est représenté par la formule (1) . Si ce signal est appliqué seul de façon continue on obtient une brisure du jet tel que représenté figure 2 partie a où uniquement des gouttes 43 sont produites . La combinaison des signaux de génération des gouttes 33 et 43 sera maintenant explicitée. Il sera examiné successivement la combinaison temporelle des deux types de signaux, leur combinaison du point de vue des amplitudes relatives et enfin un mode de commande pour introduire un signal impulsionnel dans une succession de signaux périodiques. D'un point de vue temporel, au moins une période Tb du signal périodique de stimulation continue aval est pour obtenir une goutte intermittente remplacée, par exemple, par le signal de commande impulsionnel décrit en liaison avec la figure 4 partie a. La combinaison du signal impulsionnel décrit en liaison avec la figure 4 partie a et du signal périodique décrit en liaison avec la figure 5 partie a est représenté figure 5 partie c. Comme le montre l'exemple de la figure 5, partie c, la durée totale du signal de stimulation intermittente est égale à une valeur Ti . Il est formé comme représenté figure 4 partie a par une succession de trois paliers consécutifs de durée respective Tl, T2, et T3, T3 ayant dans cet exemple une durée nulle, en sorte que Ti = T1+T2+T3. En règle générale, Ti ≠ n.Tb, n étant un nombre entier. Dans le mode de réalisation choisi, le signal de stimulation impulsionnel est précédé d'un signal de transition aval de durée tav, et suivi d'un signal de transition amont de durée tam. Les durées de tav et tam sont choisies de façon à satisfaire la condition tav + Ti + tam = n.Tb. Dans l'exemple décrit en relation avec la figure 5 partie c, les signaux de transition consistent simplement à maintenir la tension constante entre l'interruption du signal périodique de stimulation continue et le début de la génération du signal impulsionnel. Les durées tav et tam sont choisies de manière à respecter l'intégrité des tronçons de jet 38 de part et d'autre de la goutte intermittente 33 jusqu'à la zone d'influence du conducteur de charge 37 (figure 1) . Les signaux de transition sont choisis également de façon à assurer la continuité du signal électrique appliqué aux moyens de stimulation 31 lors de l'interruption et de la reprise de la génération du signal périodique de stimulation continue aval. On note que les signaux de transition peuvent l'un ou l'autre ou les deux avoir une durée nulle. Les amplitudes relatives du signal périodique et du signal impulsionnel, c'est-à-dire les valeurs relatives de Ab dans la formule (1) définissant le signal périodique et la valeur de U2 sont choisies pour placer correctement les positions de brisures amont et aval dans les zones d'influence de l'électrode de charge 35. Les longueurs de brisure, c'est-à-dire la distance entre la buse 29 et une position de brisure, dépendent de l'amplitude de la stimulation. Pour assurer une séparation efficace des gouttes 33 par rapport aux gouttes 43, la distance entre la position 11 de brisure intermittente et la position 12 de brisure continue aval doit être suffisante, au minimum de 20 fois le rayon du jet. Dans le mode préféré de réalisation, une distance entre ces deux positions de brisures est proche de 50 fois le rayon du jet. Le générateur 32 de signaux électriques de commande propre à générer à la demande le signal impulsionnel de création d'une goutte intermittente 33 et le signal périodique de génération continue de gouttes 33 et connecté à cet effet aux moyens de stimulation 31, est dans le mode de réalisation décrit, piloté au moyen d'une commande d'impression, par exemple un signal logique, par exemple un signal binaire IMP représenté sur les figures 5b et 5d. Le signal IMP est une fonction des données à imprimer. Lorsque seul le signal de stimulation continue aval, de période Tb, est généré, la valeur logique du signal booléen IMP reste à 0. C'est ce signal constamment à 0 qui est représenté figure 5b . En situation d'impression, le signal IMP passe à la valeur 1 pendant au moins une période Tb, déclenchant la réponse du générateur de signaux électriques de commande 32 : ainsi selon le mode préféré de réalisation de l'invention le générateur 32 de signaux de commande des moyens de stimulation 31 est apte à combiner un signal de nature impulsionnel et un signal périodique, en remplaçant un nombre entier n de périodes du signal périodique par le signal impulsionnel encadré de signaux de transitions. Des améliorations qui peuvent être apportées à la tête d'impression selon l'invention seront maintenant examinées en liaison avec les figures 6 et 7 qui représentent respectivement un exemple d'une coupe d'une tête d'impression 1 faisant apparaître le chemin de l'encre dans un corps 23 de cette tête 1 et un graphique faisant apparaître en abscisse la perturbation de vitesse apportée localement au jet en fonction de la fréquence d'une stimulation mécanique présente dans le circuit d'encre en amont de la buse. Le chemin hydraulique à l'intérieur du corps 23 de la tête d'impression 1 représenté en coupe figure 6 selon un ou plusieurs plan xz, z étant la direction des jets 30 et x une direction perpendiculaire à z située dans un plan perpendiculaire au plan contenant les axes des buses 29, comporte de l'amont vers l'aval dans le sens d'écoulement de l'encre, des éléments discrets fonctionnels. Un réservoir 17 d'encre pressurisée 16 est en communication comme représenté par des flèches 27 avec un conduit d'amenée d'encre non représenté. Le réservoir 17 est en communication avec un passage étroit 18 nommé restriction. Un premier tube de liaison 20 met en communication la restriction 18 avec la chambre de stimulation 28. La chambre de stimulation 28 est elle même en communication avec la buse 29 de formation du jet 30 par un second tube de liaison 21. La buse 29 est percée dans une plaque à buse 22 qui peut comporter plusieurs buses alignées selon une direction y perpendiculaire au plan de représentation xz . Une partie de paroi de la chambre 28 est formée par une membrane 24 dont l'épaisseur, suivant l'axe Z, est très inférieure à ses dimensions dans le plan X,Y. Sur la face externe de la membrane 24, c'est-à-dire celle qui est extérieure à la chambre 28, est collé un élément piézo-électrique 25. Lorsqu'un signal électrique est appliqué sur l'élément piézo-électrique 25, le couple membrane 24/ élément piézo-électrique 25 qui dans cet exemple forme les moyens de stimulation 31 forme un élément vibrant 31 qui se déforme en flexion ayant pour effet de produire une modulation du volume et de la pression dans la chambre 28 ; il en résulte une modulation de la vitesse moyenne d'éjection de l'encre 16 au niveau de la buse 29. Ce type d'actionneur qui est décrit dans de nombreux brevets a été proposé initialement par Silonics (US-A- 3,946,398 - Kyser & Sears). La nécessité de former une goutte isolée dans un jet par l'application d'un signal intermittent tel que décrit figure 4 partie a ou b, et de préférence d'éviter la formation de gouttelettes satellites telles que 53, 54 décrites en relation avec la figure 3 ainsi que la formation d'un train de gouttes derrière la goutte isolée requiert que la stimulation soit strictement non résonante. Cela signifie que la fonction de transfert du système de stimulation doit être exempte de pics de résonance dans la bande passante du jet 30. La fonction de transfert du système de stimulation est définie comme la relation existant entre la pression induite par l'action de l'élément piézo-électrique 25 et la modulation de vitesse d'éjection du jet 30. La définition de la bande passante BPjet du jet
30 provient de théorie linéaire de l'instabilité capillaire, l'Homme du métier saura retrouver la relation suivante:
BPjete [0 ;Fcjet] Fcjet
Figure imgf000040_0001
i π jet Pour l'application numérique: Vjet : vitesse du jet 30,par exemple 15 m/s Rjet : rayon du jet en sortie de buse 29, par exemple 15 μm. Fcjet = Fréquence de coupure du jet par exemple 160 kHz Le système de stimulation est susceptible de produire des fréquences de résonance FR liées au comportement mécanique et acoustique du dispositif. Pour obtenir une stimulation strictement non résonante on recherchera à placer ces fréquences de résonance FR à l'extérieur de la bande passante du jet. Préférentiellement on satisfera à la relation suivante : FR> (1+0.1) Fcjet Pour cela on cherchera à être conforme à l'une ou plusieurs des règles de conception ci-après .
Résonance d'origine mécanique et accoustique (Règle de conception n°l) L'élément vibrant 31 possède une fréquence de résonance propre FM qui dépend principalement de sa géométrie et des propriétés mécaniques des matériaux qui le compose.
Figure imgf000041_0001
LM : terme d' inertie équivalent à une self en analogie électrique. CM •* terme d'élasticité équivalent à une capacité en analogie électrique. Avec les valeurs nominales indiquées dans un tableau de dimension et de matériau faisant l'objet de l'annexe 1, la fréquence de résonance de l'élément vibrant 31 vaut typiquement de l'ordre 400 kHz.
En l'absence de phénomène de propagation, on s'intéressera à la fréquence de Helmholtz FH calculée à partir des termes d'inertie et d'élasticité (analogie électrique) de chaque élément discret constituant le dispositif de stimulation à savoir le res'tricteur, la chambre et la buse ainsi que des éléments de liaison hydrauliques entre ces composants s'ils existent. Avec les valeurs nominales indiquées dans le tableau de dimension et de matériau, la fréquence de résonance de Helmholtz qui vaut typiquement de l'ordre de 200 kHz est située hors de la bande passante du jet. Dans le cas particulier des valeurs proposées dans le tableau faisant l'objet de l'annexe 1, la fréquence de Helmholtz FH est calculée à partir de l'expression simplifiée suivante qui ne retient que les termes dont le poids est prépondérant:
Figure imgf000042_0001
LR : terme d'inertie (analogie électrique) associé à la restriction 18. LB : terme d'inertie (analogie électrique) associé à la buse 29. CM : terme d'élasticité en analogie électrique de l'élément vibrant 31.
Résonance acoustique avec propagation (Règle de conception n°2) Les phénomènes de propagation acoustique peuvent produire des pics de résonance lorsqu'une des longueurs caractéristiques du système de stimulation n'est pas négligeable devant la longueur λ des ondes acoustique dans l'encre 16. A titre d'exemple, la longueur d'onde λ est typiquement de 7.5 mm dans une encre à base d'eau, MEK ou alcool pour une fréquence de coupure du jet Fcjet de 160kHz et pour une célérité moyenne du son, par exemple dans la MEK, de 1200 m/s. On entend par longueur caractéristique toute cote de la restriction 18, de la chambre 28, des premier et second tubes de liaison 20, 21, de la buse 29 et du trajet total de l'encre 16 dans le système de stimulation depuis l'entrée de la restriction 18 jusqu'en sortie de buse 29. Idéalement toutes les longueurs caractéristiques du système de stimulation seront inférieures λ/4 pour s'affranchir de la propagation d'ondes acoustiques. La contrainte en λ/4 fixe la longueur caractéristique maximale à 1.8 mm. Il est en général aisé de satisfaire à la contrainte en λ/4 pour la buse 29, la restriction 18 et les tubes de liaison 20, 21 comme indiqué dans le tableau de dimension et de matériau annexé. Pour la chambre 28, cette règle peut ne pas être respectée, car on recherche une surface de la chambre importante pour obtenir une bonne efficacité de stimulation, dans ce cas, il est indispensable de procéder à la modélisation de la fonction de transfert pour s'assurer qu'il n'y a pas de résonance dans la bande passante du jet. Pour un système de stimulation comportant les cotes nominales indiquées dans le tableau de dimension et de matériau, il apparaît que sa fonction de transfert dont la courbe est présentée en figure 7 ne présente pas de fréquence de résonance dans la bande passante du jet, pic 26 de résonance à 200 kHz associé à la fréquence de Helmholtz . Pour une fréquence de coupure du jet de 160kHz et pour un système de stimulation ayant les cotes indiquées dans le tableau de l'annexe 1, la première résonance se situe vers 200 kHz ce qui satisfait aux critères et aux précautions énumérés, il est aisé de vérifier que la stimulation est non résonante et permet avantageusement des former une goutte dans un jet continu (Figures 6 et 7) . Optimisation de l'écoulement stationnaire et instationnaire (Règle de conception n°4) . Sous l'effet de l'élément piézo-électrique 25, une impulsion de pression pousse de l'encre 16 vers la buse 29 et repousse de l'encre 16 vers la restriction 18, en effet ces deux éléments constituent, pour la chambre 28, les deux points de sortie de l'encre 16. Afin de maximiser l'efficacité de la stimulation i.e. la modulation de vitesse au niveau de la buse 29, il est souhaitable d'adapter l'impédance de la buse 29 à celle de la restriction 18 laquelle présente une impédance acoustique élevée. On définira le rendement de la stimulation par le ratio RimP des impédances LB de la buse 29 et LR de la restriction 18 : R = kR _ R ^B imp j C I Dans la formule ci-dessus : 1R longueur de la restriction 18 1B longueur de la buse 29 dans la direction Z SR section droite de la restriction 18 SB section droite de la buse 29 Dans l'idée de maximiser RimP , la solution intuitive qui consisterait à choisir 1R » 1B et SR « Sβ est inintéressante car elle requiert une pression d'encre dans le réservoir 17 trop importante. En effet, la formation du jet continu 30 nécessite une pression d'encre statique en amont de la restriction 18 qui dépend fortement des pertes de charges visqueuses dans le système de stimulation et en particulier dans la buse 29 et la restriction 18 qui sont les deux zones de plus forte vitesse d'écoulement de l'encre. La résistance hydraulique de la buse 29 ou de la restriction 18 est décrite, en première approximation, par la loi de Poiseuille selon l'expression générique suivante :
Q Hydro π R4 ΔP : chute de pression statique entre l'entrée et la sortie de la buse 29 ou de la restriction 18 Q : débit volumique R : rayon de la buse 29 ou de la restriction 18 1 : longueur de la buse 29 ou de la restriction 18, μ est la viscosité dynamique de l'encre.
Afin de réduire la résistance hydraulique de la restriction 18 comparativement à la buse 29 et tout en conservant un bon rendement de stimulation on jouera sur l'équivalence [longueur Ό section] en privilégiant une section et une longueur de la restriction 18 supérieures à celles de la buse 29. Les cotes nominales indiquées dans le tableau de dimension et de matériau de l'annexe 1, constituent un bon compromis entre le rendement de la stimulation et la perte de charge visqueuse. Pour des rapports de rayon, respectivement de longueur, de la buse 29 et de la restriction 18 valant typiquement 1/3, respectivement 1/10, on obtient : R Hydro («sWctearjs-R^ (buse)
Le volume contenu dans la chambre 28 de forme parallelepipedique est choisi tel que la fréquence de Helmholtz du système ne soit pas inférieure à 200 kHz. L'épaisseur de la chambre 28 (dans la direction Z) doit être aussi faible que possible pour offrir une surface maximale à l'élément vibrant 31 mais néanmoins pas inférieure au diamètre de la buse 29 afin de minimiser la perte de charge visqueuse dans la chambre 28. Cette épaisseur qui résulte d'un compromis sera choisie voisine du diamètre de la buse 29. Le volume et l'épaisseur étant donnés, cela fixe la surface de la chambre en s 'assurant de la bonne cohérence avec la règle de conception n°l. Ainsi, une imprimante selon l'invention inclut : - un dispositif d'éjection de liquide permettant de former au moins un jet d'encre, - un générateur de signaux électriques de commande, - un dispositif de stimulation interne, c'est- à-dire en amont de la buse, permettant de fractionner le jet en créant des perturbations à sa surface en sortie de buse. Ce dispositif de stimulation est capable de créer une goutte isolée dans le jet lorsqu'on applique le signal impulsionnel approprié sur les moyens de stimulation, - un système de tri consistant en un agencement d'électrodes portées à des potentiels électriques constants, et en une gouttière qui collecte les gouttes non imprimées . L'invention permet d'utiliser un système de tri commun pour un grand nombre de jets, ce qui élimine les difficultés de réalisation des électrodes de charge d'une imprimante binaire classique, et permet de profiter des avantages du système de tri en stimulation intermittente, notamment de son faible coût de réalisation. De plus, la stimulation étant interne, les problèmes d'encombrement et les difficultés liées aux techniques de stimulation externes sont éliminés. Le dispositif de stimulation piloté selon le principe de l'invention permet également de modifier le comportement du jet et la trajectoire des gouttes par le seul moyen du signal de stimulation, ce qui simplifie la partie électronique de la tête d'impression et donne un contrôle très fin sur la stabilité des jets et la qualité d'impression. La combinaison de deux brisures stables contribue également à maîtriser les deux trajectoires des 2 types de gouttes créés par le simple ajustement de paramètres du signal de stimulation, ce qui contribue à améliorer la fiabilité de la machine et la qualité d'impression. On notera qu'une tête d'impression utilisant l'invention peut comprendre ou non le circuit 32 de génération des signaux de brisure. Annexe 1
Tableau de dimension et de matériau
Figure imgf000048_0001
Annexe 2 Liste des documents cités US-A-4 220 958 CROWLEY US-A-3 596 275 SWEET US-A-4 638 328 DRAKE ET AL FR 2 799 688 μ US 09/685 064 Journal Xerox Disclosure (Pincus - 1982, Vol. 7, p. 23

Claims

REVENDICATIONS
1. Imprimante (10) à jet d'encre comprenant : - une tête d'impression (1) à une ou plusieurs buses (29) ayant un corps (23) de tête (1) logeant notamment pour chaque buse (29) , - un chemin hydraulique de l'encre comportant, une chambre de stimulation (28) en communication hydraulique avec l'une des buses (29) d'impression émettant un jet d'encre (30) sous pression selon un axe de cette buse (29) , - des moyens internes (31) de stimulation du jet d'encre (30) émis par la buse (29) couplés mécaniquement à l'encre (16) logée dans la chambre de stimulation (28) , ces moyens (31) agissant sur le jet (30) émis par la buse (29) pour briser le jet (30) de façon contrôlée, et - des moyens (40) de récupération de l'encre qui n'est pas reçue par un substrat d'impression (41), - un générateur (32) de signaux électriques de commande recevant un signal de commande et délivrant aux moyens de stimulation (31) , des signaux de stimulation, - un agencement (35) d'électrodes de charge définissant autour de l'axe de la buse (29) des zones amont et aval, la zone aval étant plus éloignée de la buse que la zone amont, des électrodes amont et aval (34, 37) de cet agencement (35) étant reliées à des sources de potentiel électrique de façon à maintenir dans l'une des zones un potentiel égal à celui de l'encre se trouvant dans le corps (23) de la tête d'impression (1), et dans l'autre de ces zones un potentiel différent de celui de l'encre se trouvant dans le corps (23) de la tête d'impression (1), - un agencement (39) d'électrodes de déflexion situé axialement en aval de l'agencement (35) d'électrodes de charge caractérisée en ce que le générateur (32) de signaux électriques de commande délivre au moyen (31) de stimulation des signaux provoquant la brisure contrôlée du jet (30) de façon intermittente en une position (11) de brisure amont située dans la zone amont, pour former de façon intermittente une goutte, séparant ainsi le jet en une goutte et un tronçon et provoquant également la brisure contrôlée du jet (30) ou de tronçons (38) du jet (30) de façon continue en une position (12) de brisure aval, le jet (30) continu émis par la buse (29) étant ainsi transformé après la zone aval en un train continu de gouttes d'encre (33, 43) électriquement chargées et non chargées .
2. Imprimante (10) selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'électrode amont (34) de l'agencement d'électrodes de charge (35) est connecté au même potentiel que l'encre (16).
3. Imprimante (10) selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que les moyens de stimulation (31) comportent un matériau piézoélectrique (25), le générateur (32) de signaux électriques de commande délivrant aux moyens de stimulation (31) un signal d'impression continu formé par un signal périodique de période Tb, remplacé de façon intermittente par un signal impulsionnel précédé et suivi de signaux de transition.
4. Imprimante (10) selon la revendication 3 caractérisée en ce que le signal impulsionnel délivré par le générateur (32) de signaux électriques de commande est constitué par une impulsion comportant 3 paliers de tension consécutifs reliés l'un au suivant par un front de montée ou de descente de tension raide.
5. Imprimante (10) selon la revendication 3 caractérisée en ce que le signal impulsionnel délivré par le générateur (32) de signaux électriques de commande est constitué par une succession de 3 impulsions rectangulaires séparées entre elles par des paliers de tension de niveau inférieur au niveau de l'impulsion de niveau le plus faible.
6. Imprimante (10) selon l'une des revendications 3 à 5 caractérisée en ce que le signal périodique délivré par le générateur (32) de signaux électriques de commande est constitué par une combinaison de deux signaux sinusoïdaux.
7. Imprimante (10) selon l'une des revendications 3 à 5 caractérisée en ce que le signal périodique délivré par le générateur (32) de signaux électriques de commande est constitué par une combinaison de plus de deux signaux sinusoïdaux.
8. Imprimante (10) selon l'une des revendications 3 à 5 caractérisée en ce que la somme des durées du signal impulsionnel et des signaux de transition délivré par le générateur (32) de signaux électriques de commande est égal à un nombre entier de périodes du signal périodique.
9. Imprimante (10) selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que une fréquence de Helmholtz d'une partie d'un chemin hydraulique de l'encre d'alimentation d'une buse (29) comprenant une restriction (18) et la partie située en aval de cette restriction (18) a une valeur située en dehors d'une bande passante du jet (30) issu de cette buse (29) .
10. Imprimante (10) selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que le chemin hydraulique de l'encre comporte une restriction (18) et en ce que la longueur d'un chemin hydraulique entre une entrée de la restriction et la buse (29) est inférieur au quart de la longueur d'onde du son dans l'encre.
11. Imprimante (10) selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que le système de stimulation d'un jet (30) émis par une buse (29) est strictement non résonant.
12. Imprimante (10) selon l'une des revendications 3 à 8 caractérisée en ce que les moyens de stimulation (31) comportent outre le matériau piézo- électrique (25) une membrane (24) qui lui est mécaniquement couplée, une fréquence de résonance d'un élément vibrant formé de la membrane (24) et du matériau piézo-électrique (25) étant supérieure à une fréquence de coupure du jet (30) .
13. Procédé d'impression d'un support au moyen d'une imprimante (10) selon l'une des revendications 1 à 11 dans lequel on fractionne un jet d'encre (30) émis par une buse (29) de l'imprimante pour former des premières gouttes (33) allant frapper un substrat pour former des points (58) et des tronçons (38), caractérisé en ce que, on fractionne en outre le jet (30) ou les tronçons (38) résultant du fractionnement du jet en premières gouttes (33) et tronçons (38) en secondes gouttes (43) les secondes gouttes (43) résultant de ce dernier fractionnement étant dirigés vers la gouttière (40) .
14. Tête (1) d'imprimante (10) à jet d'encre comprenant : - une tête d'impression (1) à une ou plusieurs buses (29) ayant un corps (23) de tête (1) logeant notamment pour chaque buse (29) , - un chemin hydraulique de l'encre comportant, une chambre de stimulation (28) en communication hydraulique avec l'une des buses (29) d'impression émettant un jet d'encre (30) sous pression selon un axe de cette buse (29) , - des moyens internes (31) de stimulation du jet d'encre (30) émis par la buse (29) couplés mécaniquement à l'encre (16) logée dans la chambre de stimulation (28) , ces moyens (31) agissant sur le jet (30) émis par la buse (29) pour briser le jet (30) de façon contrôlée, et - des moyens (40) de récupération de l'encre qui n'est pas reçue par un substrat d'impression (41), - un générateur (32) de signaux électriques de commande recevant un signal de commande et délivrant aux moyens de stimulation (31) , des signaux de stimulation, - un agencement (35) d'électrodes de charge définissant autour de l'axe de la buse (29) des zones amont et aval, la zone aval étant plus éloignée de la buse que la zone amont, des électrodes amont et aval (34, 37) de cet agencement (35) étant reliées à des sources de potentiel électrique de façon à maintenir dans l'une des zones un potentiel égal à celui de l'encre se trouvant dans le corps (23) de la tête d'impression (1), et dans l'autre de ces zones un potentiel différent de celui de l'encre se dans le corps (23) de la tête d'impression (1), - un agencement (39) d'électrode de déflexion situé axialement en aval de l'agencement (35) d'électrode de charge caractérisée en ce que le générateur (32) de signaux électriques de commande délivre au moyen (31) de stimulation des signaux provoquant la brisure contrôlée du jet (30) de façon intermittente en une position (11) de brisure amont située dans la zone amont, et provoquant également la brisure contrôlée du jet (30) ou de tronçons (38) du jet (30) de façon continue en une position (12) de brisure aval, le jet (30) continu émis par la buse (29) étant ainsi transformé après la zone aval en un train continu de gouttes d'encre (33, 43) électriquement chargées et non chargées .
15. Tête (1) d'imprimante (10) selon la revendication 14 caractérisée en ce que l'électrode amont (34) de l'agencement d'électrodes de charge (35) est connecté au même potentiel que l'encre (16) .
16. Tête (1) d'imprimante (10) selon l'une des revendications 14 ou 15 caractérisée en ce que les moyens de stimulation (31) comportent un matériau piézoélectrique (25), le générateur (32) de signaux électriques de commande délivrant aux moyens de stimulation (31) un signal d'impression continu formé par un signal périodique de période Tb, remplacé de façon intermittente par un signal impulsionnel précédé et suivi de signaux de transition.
17. Tête (1) d'imprimante (10) selon la revendication 16 caractérisée en ce que le signal impulsionnel délivré par le générateur (32) de signaux électriques de commande est constitué par une impulsion comportant 3 paliers de tension consécutifs reliés l'un au suivant par un front de montée ou de descente de tension raide.
18. Tête (1) d'imprimante (10) selon la revendication 16 caractérisée en ce que le signal impulsionnel délivré par le générateur (32) de signaux électriques de commande est constitué par une succession de 3 impulsions rectangulaires séparées entre elles par des paliers de tension de niveau inférieur au niveau de l'impulsion de niveau le plus faible.
19. Tête (1) d'imprimante (10) selon l'une des revendications 16 à 18 caractérisée en ce que le signal périodique délivré par le générateur (32) de signaux électriques de commande est constitué par une combinaison de deux signaux sinusoïdaux.
20. Tête (1) d'imprimante (10) selon l'une des revendications 16 à 18 caractérisée en ce que le signal périodique délivré par le générateur (32) de signaux électriques de commande est constitué par une combinaison de plus de deux signaux sinusoïdaux.
21. Tête (1) d'imprimante (10) selon l'une des revendications 16 à 18 caractérisée en ce que la somme des durées du signal impulsionnel et des signaux de transition délivré par le générateur (32) de signaux électriques de commande est égal à un nombre entier de périodes du signal périodique.
22. Tête (1) d'imprimante (10) selon l'une des revendications 14 à 21 caractérisée en ce que une fréquence de Helmholtz d'une partie d'un chemin hydraulique de l'encre d'alimentation d'une buse (29) comprenant une restriction (18) et la partie située en aval de cette restriction (18) a une valeur située en dehors d'une bande passante du jet (30) issu de cette buse (29) .
23. Tête (1) d'imprimante (10) selon l'une des revendications 14 à 21 caractérisée en ce que le chemin hydraulique de l'encre comporte une restriction (18) et en ce que la longueur d'un chemin hydraulique entre une entrée de la restriction et la buse (29) est inférieur au quart de la longueur d'onde du son dans l'encre.
24. Tête (1) d'imprimante (10) selon l'une des revendications 14 à 21 caractérisée en ce que le système de stimulation d'un jet (30) émis par une buse (29) est strictement non résonant.
25. Tête (1) d'imprimante (10) selon l'une des revendications 16 à 21 caractérisée en ce que les moyens de stimulation (31) comportent outre le matériau piézoélectrique (25) une membrane (24) qui lui est mécaniquement couplée, et en ce que une fréquence de résonance d'un élément vibrant formé de la membrane (24) et du matériau piézo-électrique (25) a une valeur située en dehors d'une bande passante du jet (30) .
PCT/FR2004/050077 2003-02-25 2004-02-24 Imprimante a jet d’encre continu WO2005070676A2 (fr)

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