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CA 02027615 2000-09-28
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L'invention concerne une tête d'impression à jet d'encre destinée
notamment à l'impression de caractères de grandes dimensions. Elle concerne
également tout procédé mettant en oeuvre une telle tête.
Les applications de l'impression par jet d'encre sont de plus en plus
nombreuses, et conduisent à rechercher chaque jour de meilleures performances.
Un problème se pose notamment au niveau de l'obtention de caractères de
grandes
dimensions, tels qu'on les rencontre actuellement dans les applications de la
technique du jet d'encre relative aux impressions dites codes-barres. Il s'est
donc
avéré souhaitable de trouver une solution , à ce problème. On sait que les
spécifications propres aux impressions codes-barres imposent d'une part la
hauteur,
d'autre part l'épaisseur; enfin, le positionnement relatif des caractères (ou
barres).
La présente invention a pour but de satisfaire à ces exigences en assurant
la précision requise sur ces paramètres, et ceci, en mettant en oeuvre la
technique
du jet d'encre tout en restant dans des limites d'encombrements minimales.
Pour
cela, la Demanderesse a eu l'initiative de faire coopérer entre elles, dans un
même
boîtier, au moins deux buses de telle sorte que les trames, réalisées à partir
du
jet émis par chacune de ces buses, se raccordent entre elles, augmentant
d'autant
les dimensions des trames: Il ne s'agit pas d'accoler purement et simplement
deux
têtes d'impression du type standard, car une telle solution conduirait à une
complexité de commande et à un encombrement tels que cette solution se
trouverait
difficilement exploitable: Il s'agit, en revanche, de faire coopérer, comme
cela
vient d'être dit, dans un même boîtier, une pluralité de buses alimentées par
un
même circuit d'encre et fournissant une pluralité de jets de gouttes d'encre
destinées
à se raccorder, les gouttes non utilisées étant récupérées dans un module de
récupération commun à toutes les buses:
La présente invention vise une tête d'impression
à jet continu de gouttes d'encre chargées et défléchies,
pour former une trame imprimée sur un support à imprimer, la
tête d'impression comprenant, dans un boîtier unique:
au moins deux corps de modulation comportant des
buses d'éjection alimentées par un circuit d'encre unique
pour produire des jets de gouttes d'encre;
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la
un module de récupération pour récupérer des
gouttes non utilisées, commun à tous les jets, le module de
récupération ayant une sortie unique de récupération;
des moyens de contrôle pour contrôler les jets de
gouttes d'encre émis par chacune des buses de telle sorte
que la trame, imprimées sur le support par les buses, soit
continue;
dans laquelle le boîtier comporte une embase qui
est fermé d'un coté par un fond amovible délimitant un
compartiment dans lequel se logent des canalisations
d'amenée d'encre du circuit d'encre unique;
une canalisation général de récupération reliée
au module de récupération et à des circuits de commandes
électriques des moyens de contrôle;
dans laquelle ledit compartiment comporte, sur un
coté opposé de l'embase, des moyens de support des corps de
modulation;
lesdits moyens de support ayant chacun une buse
d'éjection fixée par une bride dans un canon porte buse
logé â l'intérieur des moyens de support, la bride
permettant une rotation du canon porte buse;
ladite embase ayant des trous oblongs coopêrant
avec des moyens d' ajustement solidaires avec les moyens de
support pour assurer un pivotement des jets de gouttes
d'encre vers le module de récupêration;
d'autres trous oblongs coopérant avec d'autres
moyens d'ajustement solidaires avec les moyens de support
pour assurer un centrage correct de chaque jet de gouttes
d' encre dans des électrodes de charge positionnées sur les
moyens de support adjacent à la buse d'éjection
correspondante;
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les électrodes de charge étant utilisées pour
appliquer une charge électrique aux jets de gouttes
d'encre.
L'invention sera mieux comprise à 1!aide des explications qui vont suivre
et des figures jointes parmi lesquelles:
- la figure 1 représente schématiquement, et en vue éclatée, un boitier
de la tête d'impression, conforme à l'invention, avec ses principaux
composants;
- la figure 2 illustre schématiquement l'un des composants de la figure
l;
- la figure 3 est un schéma du module d.e récupération et la figure
ç est une vue en plan de ce module, qui contribue à illustrer comment il
fonctionne;
- la figure 5 illustre un support destiné à être placé sur le boitier de
la figure 1;
- la figure 6 illustre un premier capot destiné à être rendu solidaire
du support de la figure 5, ainsi qu'un ombilic et un second support mis en
ceuvre
lorsque la tête selon l'invention fonctionne précisément avec un ombilic;
- la figure 7 est un schéma explicatif du séquencement assurant la
charge des gouttes;
- la figure 8 est une représentation schématique de l'agencement des
circuits logiques de séquencement;
- la figure 9 est un schéma explicatif complémentaire.
2 0 Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références
dans toutes les figures.
Dans une application relative à l'inscription de codes-barres, l'épaisseur
du code impose pour un couple enere/support imprimé, le diamètre des buses.
La hauteur du code à imprimer impose, avec ~ la vitesse d'impression, le
nombre
de buses à intégrer dans la tête d'impression, ainsi que le nombre de gouttes
imprimées dans une trame par chaque buse. Dans l'exemple non limitatif décrit
ci-après, le nombre de buses est de deux. Le positionnement relatif des barres
nécessite, quant à lui, une coopération des différentes buses, tant sur le
plan des
réglages mécaniques que sur le plan de l'électronique de commande.
La tête d'impression dans sa variante bibuse conforme à l'invention,
30 est maintenant décrite et illustrée au moyen des figures 1 à 5 auxquelles
on se
réfère simultanément pour une meilleure compréhension de la description.
Selon une caractéristique de l'invention, cette tête d'impression est
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constituée d'un boîtier (1) unique équipé d'un fond amovible (2) qui vient
s'appliquer
contre l'embase (100) du boîtier (1) en délimitant un compartiment dans lequel
se loge les canalisations d'amenée et l'unique canalisation de récupération de
l'encre,
ainsi que tous les circuits de commandes électriques (non représentés).
L'étanchéité
est assurée au moyen. d'un joint (3): Sur l'avant du boîtier (1), on a
représenté,
prêts à être rendus solidaires de l'embase (100), les deux corps de modulation
(A)
et (B) qui sont plus clairement visibles sur la figure 2. On y retrouve deux
supports
(6a, 6b) portant chacun le canon porte-buses (2f10) qui vient s'emboîter à
travers
une entretoise (201) dans ces supports. Des joints (jl, j2) assurent
l'étanchéité
à ce niveau: La partie droite de la figure vient normalement dans le
prolongement
de la partie gauche. Donc le raisonateur (203) s'emboîte à son tour dans le
canon
porte-buses (200): Il est bridé par la bride (205), l'étanchéité étant assurée
par
le joint (j3). Un écrou (206) permet de serrer l'ensemble et permet également,
en coopération avec la bride (205), d'orienter l.e canon comme cela est dit ci-
dessous. Sur la figure 1, on a seulement référencé la bride (205), le canon
(200)
et l'écrou (206), relatifs au corps de modulation (B), pour des raisons de
clarté
de dessin, mais ces éléments sont identiques pour les deux corps de modulation
(A) et (B).
Selon une caractéristique de l'invent:ion, ces corps de modulation (A)
et (B) sont donc portés par un support de canon (6a), (6b), et des règlages
sont
prévus au niveau de ces corps de modulation pour assurer, pour l'un et l'autre
module
(A) et (B), le bon alignement du jet:
Il s'agit:
a) des premiers moyens permettant la rotation du canon selon la flèche
(f) dans le but d'amener le jet dans un' plan parallèle à la face d'appui des
supports
(6a) et (6b). Cette rotation est obtenue au moyen d'un outil introduit dans
les trous
(210) prévus à cet effet â la périphérie du canon porte-buses. Pour que cette
rotation
soit possible, il suffit d'agir comme cela a été clit précédemment sur l'écrou
(206)
et Ia bride (205);
b) des seconds moyens capables d'assurer le pivotement dans un premier
plan, de manière à amener le jet de gouttes ;non chargées, donc non utilisées,
parfaitement dans la gouttière de récupération;
c) des troisièmes moyens capables de rattraper les erreurs de
positionnement des pièces entre elles pour assurer le centrage correct du jet
dans
les électrodes de charge.
Ces résultats sont obtenus pour les points (b) et (c) au moyen
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d'excentriques évoluant dans des trous oblongs (11) et (12). Tous ces moyens
de
réglage permettent donc de ramener les jets <9ans la gouttière et d'ajuster le
centrage du jet par rapport aux électrodes de charge et de déflexion.
On retrouve sur l'embase (100) du boitier (1), dans une zone (101)
délimitée par un carré tracé en pointillés, l'en:;emble des passages prévus
pour
la circulation de l'encre et électrique, ainsi que l.es passages pour les
excentriques
de règlage et Ies vis de fixation des supports (6a) et (6b).
Sur l'embase (100) du boitier (1), on retrouve également les électrodes
de charge (20) et (21), ainsi que les électrodes de détection de charge (22),
(23)
et enfin, les électrodes de déflexion (24), (25). Un couvercle non représenté,
opposé
au fond (2), protège tous ces composants.
Les gouttes non utilisées sont récupérées au niveau d'un module de
récupération (30) qui présente, selon l'invention, la caractéristique d'être
commun
pour les deux buses, et de fonctionner de telle sorte qu'il reçoive les
gouttes non
chargées et renvoie l'encre récupérée par une ;seule canalisation vers le
circuit
d'encre générale.
Ce module (30) de récupération est plus clairement exposé sur la figure
3 et sur la figure 4 qui est une vue en plan. Chacun des jets est récupéré
dans
deux pipes réceptrices (31) et (32) qui amènent: l'encre dans le module (30)
par
les orifices (O1) et (02): Ces pipes réceptrices sont en communication avec
une
canalisation générale (33) de récupération, équipée d'un boisseau (34) qui
autorise
ou interdit la circulation de l'encre vers la canalisation générale et unique
(35)
de retour de l'encre, chargée de ramener par l'embout de sortie (350) l'encre
vers
le circuit d'encre. Des trous (36), (37) sont prévus, tangents à la
circulation de
l'encre, sur le trajet allant des pipes à la canalisation (33), pour servir de
logement
à des électrodes (360) et (370) coopérant avec le raccord (350) placé dans la
canalisation générale (35) de retour de l'encre w vers le circuit
d'alimentation
générale, pour mesurer l'impédance électrique du mélange d'encre et d'air qui
se trouve entre le raccord (350) et les électrodes (360), (370), et détecter
toute
anomalie pouvant survenir: Si la résistance est trop grande, cela signifie que
l'encre
ne circule pas et donc que la buse concernée est bouchée ou que Ie jet est mal
récupéré. Un connecteur métallique (371) et une plaque métallique de décharge
électrostatique (400) du module (30) sont prévus. Des moyens de bloquage (39),
(40) sont également prévus pour maintenir en position les pipes (31), (32),
ainsi
que des moyens de fixation (41) pour la fixation de cette plaque sur le module
(30), le connecteur (371) étant rendu solidaire de la vis (41). Les
différentes pièces
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de la tête étant en plastique., les charges électrostatiques peuvent
apparaître.
La plaque (400) est mise en regard des pièces à marquer pour faire un écran
électrostatique qui évite aux çharges électrostatiques de s'accumuler au droit
du passage des gouttes, ce qui pourrait influencer leur trajectoire. Sur la
figure
4 apparaissent des trous (150), (151) rendus nécessaires pour des raisons de
réalisation des canaux (153), (154), trous qui sont rebouchés en permanence.
Selon une autre caractéristique importante de l'invention, le boîtier
(1) (figure 1) comporte une face d'appui (50) équipÉ:e d'un joint (51) destiné
à recevoir
un support (52) illustré sur la figure 5:
Ce dernier présente une première face (53) dont le profil épouse celui
de la face d'appui (50) du boitier (1): La solidarisation des deux pièces se
fait par
tout moyen connu, et l'étanchéité est assurée par le joint (51). Le support
(52)
présente une seconde face d'appui (54) parallèle; à la première et dont le
profil
est sensiblement circulaire: C'est lui qui recevra le capot (70) dit "capot
ADP"
car il protège le circuit d'amplification de la détection de phase, capot
visible
sur la figure 6: Le support (52) comporte un élément (55) destiné â porter,
selon
l'invention, un répartiteur d'encre (56) communiquant avec le circuit d'encre
générale par deux embouts (57) d'entrée et de .sortie (58) situés en amont. A
la
sortie du répartiteur (56), on trouve (en aval) deux canalisations (60, 61)
d'alimentation et deux canalisations (62, 63) de purge. Ce répartiteur (56)
reçoit
du circuit d'encre générale qui, selon une caractéristique de l'invention, est
le
même pour toutes les buses, l'alimentation en encre par l'embout (58) et
renvoie
vers ce circuit par l'embout (57), l'encre de purge. Une seule canalisation
reliée
à l'embout (350) assure le recyclage de l'encre; récupérée au niveau du module
de récupération (30). Cette canalisation non visible peut être intégrée dans
l'ombilic
(72) lorsqu'il s'agit d'une variante dite "à ombilic".
Ce support (52) comporte également des profils tels que (69) sur lesquels
est fixée la carte de commande électronique (ADP).
Un joint (65) assure l'étanchëité entre la seconde face d'appui (54)
du support (52) et le capot ADP (?0) illustrée sur la figure 6.
Selon une autre caractéristique de :l'invention, une tête d'impression
selon l'invention est donc équipée d'un capot ADF' (ZO). Sa base (71) épouse
le profil
de la face (54) du support (52) et est rendue solidaire de celui-ci par des
moyens
de fixation (P1) et (P2). Deux options existént: la première correspond aux
applications de la tête d'impression sans ombilic et la seconde aux
applications
avec ombilic. Sur la figure 6, se trouve représentée la variante avec ombilic
(Z2),
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mais si l'on fait abstraction de ce dernier, on obtient la représentation de
la
première variante. Dans ce cas donc, le capot ADP (70) est rendu solidaire du
support (52) par tout moyen connu, sans oublier le joint (65). Sa seconde face
(73)
est elle-même directement rendue solidaire du circuit d'encre (non
représenté).
Son profil de révolution permet, au moyen d'un élément d'adaptation connu en
soi, d'orienter la tête par rapport au corps principal de l'imprimante. Les
connexions
électriques d'une part, et les canalisations d'encre d'autre part, sont
directement
connectées respectivement à la carte de commande électronique (ADP) (74) et
au répartiteur d'encre (56). La carte de commande électronique (74) est
maintenue
en place à l'intérieur du capot (70) grâce aux pièces (Z5) qui viennent en
appui
sur les profils (69) du support (52):
Dans la variante mettant en oeuvre un ombilic (72), celui-ci comporte
à l'une de ses extrémités un premier embout (76) équipé d'une collerette (77)
comportant une pluralité de trous de fixation (78). Cette collerette (77)
vient
en appui à l'intérieur du capot (70) et est fixée par ces trous de fixation à
la face
interne (73') du capot (?0). L'autre extrémité de l'ombilic (72) comporte un
second
embout (79) équipé d'un écrou (80) et d'une tige filetée (81). Un second capot
(82)
dit "capot d'ombilic" reçoit cet embout (79) dont la tige filetée (81)
traverse le
trou (83), le tout étant bloqué par un écrou (.g4). Des joints (85), (86)
assurent
l'étanchéité. La face supérieure (87) du capot d'ombilic (82) est rendue
solidaire
du circuit d'encre (non représenté):
La tête d'impression comporte une pluralité de buses, chacune d'elles
comportant des moyens de règlage du jet, indépendants pour chacune des buses,
et un module de récupération de l'encre unique avec une seule canalisation de
retour de l'encre vers le circuit général.
Comme cela a déjà été dit précédemment, la tête d'impression, conforme
à l'invention, permet de faire coopérer entra elles au moins deux corps de
modulation (A) et (B) de telle sorte que les trames, réalisées à partir du jet
émis
par chacune des buses, se raccordent entre elles, augmentant d'autant les
dimensions
de trames.
Le positionnement des barres nécessite, quant à lui, une coopération
des différentes buses, tant sur le plan des règlages mécaniques, que sur le
plan
de l'électronique de commande: Cette coopération est maintenant décrite. Il
s'agit
d'un procédé de mise en oeuvre des moyens précédemment décrits, avec des
moyens
électroniques de commande adaptés, conduisant à un exemple d'application.
Dans la mise en oeuvre de cette application, les codes à barres sont
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imprimés par juxtaposition et raccordement des trames émises par les buses
adjacentes.
Selon une première caractéristique de l'invention, l'ordre de
séquencement des gouttes et la tension de charge de celles-ci dans la trame,
sont
en ordre croissant, de manière à ce que, malgré la vitesse du défilement
relatif
de la tête d'impression par rapport au support, la trame conserve un aspect
rectiligne.
Selon une deuxième caractéristique de l'invention, le séquencement
des trames imprimées par les deux buses adjacentes est réalisé en cascade afin
que les trames imprimées soient dans le prolongement l'une de l'autre, et
réalisent
ainsi une barre de grande hauteur, quelque soit 1;~ vitesse de défilement du
support.
Cette caractéristique est illustrée au moyen du schéma représenté sur la
figure
7. Il s'agit des deux diagrammes de la fonction (Vc), tension de charge des
gouttes
en fonction du temps pour chacune des deux buses adjacentes référencées ici
(n)
et (n+1). On voit sur ce schéma que la tension de charge est croissante et
avec
des paliers durant un temps (6') pendant le temps (t2-tl) _ (8) pour l'un des
jets,
et (t2-t3) _ (8) pour l'autre jet. Ces deux durées (E~) sont égales entre
elles.
On obtient ce résultat en respectant une logique de séquencement
illustrée sur la figure 8. Le signal (S1) au temps (t1) de démarrage de la
séquence
d'impression est envoyé dans le circuit logique de séquencement (Cn)
d'impression,
correspondant au jet émis par la buse (n). En fin d'impression d'une trame par
(n), le signal (S2) au temps (t2) déclenche le circtût logique (Cn+1) de
séquencement
d'impression commandant le jet de la buse (n+1) jusqu'à la fin d'impression de
la
trame correspondante (t3).
Selon une troisième caractéristique c9e l'invention, la tête d'impression
doit être orientée autour d'un axe (OZ) perpE;ndiculaire au plan du support à
imprimer (x, o, y) de manière à compenser l'inclinaison («.) éventuelle de la
trame
sur l'axe (y), qui résulte de la combinaison d'une vitesse relative (V) de
défilement
du support et de l'envoi d'une série de gouttes successives pour imprimer la
trame
pendant la durée (B). Ces paramètres sont liés par la relation:
2VE3=Htg(oc)
où H est la hauteur de la trame résultante (T) imp~°imée.
On voit sur la figure 8, la combinaison des gouttes en vol dans le plan
de déflexion des deux buses (n) et (n+1); le plan du support (x, o, y), et la
trame
résultante (T) de hauteur (H) sur le support défilant à la vitesse (V).
L'invention trouve son application dans les techniques de marquage
par jet d'encre, notamment pour l'impression des 3;rands caractères (logo,
graphique)
et les codes-barres.
