Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
~31~972
I
; La présente invention concerne des dispositifs de
contrôle et de régulation d'une encre et de son traitement
dans une imprimante à jet d'encre continu.
- La technique d'écriture par projection d'encre
5 utilisant un jet continu de gouttelettes calibrées, fournies
par un système de modulation, consiste à charger
électrostatiquement ces gouttele~tes, au moyen d 7 une
électrode appropriée. Le passage de ces gouttes chargées
-de manière variable entre deux électrodes portées à une
forte dif-ference de potentiel électrique conduit à une
' déflexion des gouttes proportionnelle à leur charge. Cet-te
déflexion combinée avec le déplacement du support permet
l'impression matricielle de caractères ou de graphismes
sur ledit support.
L'ensemble des paramètres conditionnant le
fonctionnement de l'imprimante doit être contrôlé de manière
à assurer la qualité constante de l'impression malgré les
variations inévitables de l'environnement.
La vitesse des gouttes constitue le paramètre le
plus influent sur la qualité d'impression, car elle
conditionne le temps de passage des gouttes chargées dans
le champ électrique déflecteur (et donc la trajectoire
des gouttes imprimées), mais aussi le phéno~ène de formation
et de charge électrique des gouttes dans l'électrode de
charge.
La qualité de l'encre constitue également un facteur
très influent sur le fonctionnement des imprimantes pour
plusieurs raisons.
En premier lieu, les propriétés physiques de l'encre
(viscosité, densité, tension superficielle) conditionnent
l'écoulement de l'encre dans la buse, ainsi que le processus
physique de formation des gouttes. Les principaux facteurs
' conduisant à une variation des propriétés physiques de
l'encre sont l'évaporation du solvant de l'encre, d'une
part, et les variations de température, d'autre part.
:
~L313~72
-- 2
En second l:ieu, les propriétés chimiques de l'encre,
qui résultent des concentrations des différents constituants
de l'encre doivent être maintenues constantes dans le temps.
La concentration en colorant doit être contrôlée de manière
à assurer une constance de la qualité optique des marquages
sur le support imprimé (densité optique, couleur, etc.).
La quantité de résine présente dans l'encre doit être
contrôlée car elle conditionne, dans certaines formulations,
la conductivité électrique de l'encre, et donc la charge
électrique des gouttes. La quantité de résine doit être
particulièrement contrôlée pour les applications où un
traitement physico-chimique est appliqué au dépôt imprimé
dans une phase simultanée ou ultérieure au marquage, tel
qu'une réticulation sous rayons ultra-violets, une réaction
soùs rayonnement, etc., en vue de lui conférer des propriétés
de résistance chimique particulières.
Le processus de formation et de charge électrique
des gouttes conditionne également la qualité de l'impression.
Une caractéristique spectaculaire de disfonctionnement
d'une imprimante lié à un défaut dans le processus de
formation des gouttes est la pollution des électrodes de
déflexion par des petites gouttelettes parasites communément
appelées gouttes satellites. Le processus de formation
et de charge électrique des gouttes résulte de l'interaction
de phénomènes hydrodynamiques et électriques complexes,
encore mal décrits par la théorie. Les paramètres influents
sur ce processus sont liés à la fois aux propriétés physico-
chimiques de l'encre et aux caractéristiques de
- fonctionnement de la machine : géométrie, vitesse de jet,
~réquence et amplitude de modulation.
L'invention a pour but de permettre un contrôle et
une régulation des paramètres les plus influents sur la
qualité d'impression d'une imprimante à jet d'encre : vitesse
des gouttes, qualité de l'encre et processus de formation
et de charge des gouttes.
~ 3~3~72
Plus particulièrement, un objet important de
l'invention consiste à prévoir des dispositifs de controle
et de régulation qui soient simples et peu encombrants,
donc adaptés aux imprimantes à jet d'encre compactes.
Un autre objet important de l'inven-tion consiste
à prévoir des dispositifs de contrôle et de régulation
qui soient utilisables de facon fiable dans des conditions
sévères et très variables de l'environnement (température,
humidité, ventilation), ainsi qu'avec des types d'encre
différents.
Un domaine d'application particulièremént visé par
la présente invention est le domaine du marquage industriel,
où les conditions d'environnement sont très différentes
et -très variables dans le temps :
- températures ambiantes très différentes selon
l'activité industrielle et grandes amplitudes de
variations de cette température (impression en chambre
froide, impression en extérieur);
- utilisation de solvants très volatils
(méthyléthylcétone, alcools, etc.), dont l'évaporation
est très dépendante de l'environnement (température,
ventilation, etc.);
- utilisation de formulations d'encre très différentes,
géneralement choisies en fonction de la nature du
support à imprimer (papier, métal, verre, matières
plastiques, etc.)
Divers dispositifs ont été mis au point, qui permettent
un controle et une régulation des paramètres les plus
influents sur la qualité d'impression d'une imprimante
à jet d'encre.
Concernant la vitesse des gouttes, dans les imprimantes
électrostatiques, c'est-à-dire les imprimantes utilisant
des gouttes chargées électrostatiquement, un élément
conducteur permet de détecter la proximité des gouttes
chargées. Dans le brevet US n~ 313 913, il est décrit une
~3~'~9~2
méthode de détection de gouttes chargées à l'aide d'un
tel disposltif. Par ailleurs, le ~revet US n~ 3 852 768
~ décrit l'utilisation de deux détec-teurs inductifs distincts
placés le long de la trajec-toire de youttes chargées, et
la mesure de vitesse associée, donnée par la différence
~ entre les temps de passaye de ces gou-ttes en regard des
. détecteurs. Dans la demande de brevet européen n~ 84 460003.1
' au nom de la présente demanderesse, un mode de réalisation
. particulier d'un système de détection est décrit, dans
; 10 lequel les deux détecteurs inductifs son-t intégrés dans
une seule électrode de détection, fendue, e-t placée dans
l'axe de la trajectoire des gouttes.
D'une manière générale, la plupart des inven-tions
portant sur l'utilisation de détecteurs inductifs pour
mesurer la vitesse de gouttes chargées mentionnen-t la
. nécessité d'utiliser au moins deux détecteurs. L'inconvénient
~ majeur de ces dispositi~s à double détecteurs réside dans
leur encombrement.
. On trouve dans le brevet suisse n~ 251/84 une
description relative à l'utilisation d'un seul détecteur
~- inductif pour mesurer la vitesse de gouttes chargées.
Cependant, dans ce brevet, il n'est fait aucune mention
des conditions portant sur la taille du détecteur et
'~ nécessaires à la mise en oeuvre du procédé. En outre, peu
. 25 de précisions concernent le circuit de traitement du signal
associé. Il est mentionné que ce dernier fournit une
fréquence de signal alternatif "presque proportionnelle"
i à la vitesse des gouttes.
La présente invention vise un dispositif de controle
et de régulation d'une encre et de son trai-tement dans une
imprimante à jet d'encre continu dans laquelle un jet
d'encre continu sortant d'une buse est fractionné par un
moyen de fractionnement en gouttelettes équidistantes et
' équidimensionnelles, dans une électrode de charge où
~ lesdites gouttelettes sont sélectivement chargées
,
.':
13:~3~7~
,~
électrostatiquement, lesdites gou-t-telettes passant ensuite
entre des électrodes de déflexion ou elles son-t déviées en
fonction de leur charge, un dé-tecteur étant prévu entre
l'électrode de charge et les électrodes de déElexion,
comportant un élément conducteur en deux parties symétrlques
par rapport à la tra~ectoire des gouttelettes, caractérisé
en ce qu'il comprend un circui-t pour mesurer la vitesse
d'une gouttelette chargée, ou d~un train de gout-telettes
chargées successives, passant dans le détecteur, ledit
circuit comportant un moyen pour déterminer e-t traiter les
dérivées première et seconde par rapport au temps de la
charge induite dans l'élément conducteur par la gouttelette
chargée, ou le ~rain de gouttelet-tes chargées successives,
passant dans le détecteur, afin de déterminer les instants
d'entrée et de sortie de ladite gouttelette, ou dudit train
de gouttelettes chargées successives, dans le détecteur, et
par conséquent sa vitesse.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention,
la longueur du détecteur est supérieure h l'écartement
entre ses deux parties symétriqueC par rapport à la
trajectoire des gouttes.
De préférence, concernant le contrôle de la qualité de l'encre,
pour compenser l'évaporation permanente du solvant dans
l'environnement, le Eonctionnement de la plupart des circuits
d'encre des machines d'impression à jet d'encre consiste,
d'une part, à mesurer en permanence à l'aide d'un
viscosimètre la viscosité de l'encre dans le circuit d'encre
et, d'autre part, à régùler par ajouts de solvant ou d'encre
fraiche la viscosité de l'encre alimentant la buse. Une
description d'un circuit d'encre fonctionnant selon ce
principe est donnée en particulier dans le brevet US
n~ 4 62~ 329 au nom de la présente demanderesse.
.
, . .
-' ~313~72
- 5a -
L'incorporation de la fonctlon viscosimètre dans le circuit
d'encre accroit notablement la complexité de son
fonctionnement et conduit généralement à un encombrement
supplémentaire important.
Par ailleurs, le lieu de mesure de viscosité est
généralement éloigné de la tête d'impression. A un instant
donné, la viscosité mesurée dans le circuit d'encre peut
ne pas être représentative ~e la viscosité réelle à la
tête d'impression. Ceci est particulièrement vrai lorsque
~ 3~3~72
la température au lieu de mesure de la viscosité est
différente de la température à la tête d~lmpression. Pour
pallier à ce-t inconvénient, diverses solutions de réyulation
de la température de l'encre dans la tête d'impression
ont été proposées, incorporant généralement un élément
chauffant (voir les brevets US n~ 4 337 96~ de RICO~I ou
US n~ ~ 403 227 cl'IBM), ce qui accroit la complexité et
la consomma-tion énergétique de l'imprimante~
De préférence, un autre objet de l'invention consiste
à mesurer la "qualité de l'encre" à la -tête d'impression,
sans avoir recours à une fonction viscosimètre à proprement
parler.
De préférence, cet objet est a-tteint en combinant
l'utilisation d'un dispositif de mesure de vitesse des
~outtes, d'un circuit éiectronique et d'un dispositif
d'alimentation en encre de la buse coopérant à la régulation
de la vitesse des gouttes, d'une mesure de pression d'encre
dans le circuit d'encre associée à des règles de
dimensionnement des conduits hydrauliques.
. De préférence, un objet de l'invention consiste à mesurer
une température représentative de la température de l'encre
à la buse, e-t à corriger la qualité de l'encre par rajouts
de solvants ou d'encre fraiche, selon une loi qui tient
compte de la température.
De préférence, il est également prévu d'optimiser
la rapidité de la régulation de la qualité de l'encre,
d'une part en tenant compte du temps d'écoulement et
d'homogénéisation de l'encre entre le lieu des ajouts d'encre
(Oll de solvants) et la buse et, d'autre part, en utilisant
une cartouche diencre d'appoint contenant une encre dont
la concentration est plus forte que la valeur nominale
d'utilisation.
Concernant le contrôle de la formation des gouttes,
dans les imprimantes à jet d'encre du type à jet continu,
l'encre pressurisée est éjectée par une buse sous forme
.,
~, 3~3~
d'un jet dont on provoque la fragrnentation en une suite
de gouttelettes auxquelles une charge est ensuite appliquée
de facon sélective et qui sont dirigées vers le support
d'impression ou vers une gouttière. Divers procédés peuvent
être employés pour commander et synchroniser la formation
des gouttelettes, consistant à faire vibrer la buse, ou
à provoquer des perturbations de la pression de l'encre
au niveau de la buse en incorporant notamment un résonateur
excité par une céramique piézoélectrique en amont de la
buse. Du fait de la perturbation, le jet se fragmente,
à la fréquence de la perturbation, en gouttelettes uniformes,
souvent accompagnées de gouttelettes plus petites appelées
gouttelettes satellites. La présence de ces gouttes
satellites doit être contrôlée car, lors de l'application
de la charge des gouttes, les satellites ont une charge
massique plus élevée que les gouttes principales : si ceux-
ci passent dans -le champ de déflexion, ils subissent des
déflexions importantes et provoquent, soit une salissure
des électrodes de déflexion conduisant à des défauts
d'isolation é]ectrique, soit des impacts parasites sur
le support imprimé.
L'art connu (voir l'article de BOGY dans Annual Review
of Fluid Mechanics 1979) montre que si l'on fixe les
propriétés physiques de l'encre, la buse, la fréquence
de la perturbation, la vitesse du jet, le dispositif
résonateur et la forme du signal d'excitation appliqué
au résonateur, il est possible de contrôler la formation
des gouttes par l'amplitude de la perturbation appliquée
au résonateur. Il est possible, en particulier, d'inhiber
la formation des gouttelettes satellites en choisissant
une amplitude adaptée de la perturbation. Par ailleurs,
la ~aleur de cette amplitude fixe le lieu de fragmentation
du jet à une distance déterminée par rapport à la position
de la buse (et donc par rapport à l'électrode de charge).
Les moyens employés pour appliquer la charge électrique
- choisie à chclquc? gouttelette cornprennent cJ~néralernent un
circuit de charge et une éleclrodc entollrant le je~ à
l'endroit de formation de la youtte. La charge
électrostatique de la goutte est alors obtenue en appliquant
une tension d'amplitude Vc entre un poin-t de contact
électrique avec l'encre et l'électrode de charge. La charge
Qg acquise par la goutte dépend alors de la valeur de la
tension de charge Vc au moment de la formation de la goutte,
de la capacité électrique Cg de l'ensemble gou-tte en
formation/électrode de charge, et du rapport de la période
de formation des gout-tes au -temps caractéristique électrique
de l'ensemble jet/électrode, défini par Rj.Cj où Rj es-t
la résistance électrique équivalente du jet entre la buse
et la goutte en Eormation, et Cj est la capaci-té électrique
de l'ensemble jet/électrode. Les paramètres Rj, Cj, Cg
sont en particulier influencés par la forme du jet pendant
la période de formation et de charge de la youtte. La
résistance électrique du jet Rj dépend en outre de la
conductivité électrique de l'encre, elle-même généralement
fonction de la concentration et de la températùre de l'encre.
Pour une tête d'impression et une encre données,
l'expérience montre qu'il est possible de déterminer une
relation entxe les propriétés physiques de l'encxe à la
buse ~rhéologie, tension superficielle) et l'amplitude
' 25 d'excitation du résonateur, de manière à obtenir une
formation correcte des gouttes, c'est-à-dire de manière
" à ce que le point de séparation des gouttes du jet soi-t
'- proche du centre de l'électrode de charge, et que la
formation de gouttes satellites soit inhibée.
De préférence, il est prévu de contrôler et
réguler le processus de formation et de charge des gouttes
en régulant simultanément la vitesse des gouttes, la qualité
de l'encre, et le lieu de séparation des gout-tes du jet.
I.e contrôle du lieu de séparation des gouttes du jet est
; 35 obtenu par un contrôle du temps de vol des gouttes entre
'
.
.
~313~
le lieu de charge des gouttes et la position du détecteur
de vitesse de gouttes. La régulation du lieu de séparation
des gouttes est obtenue en modifiant l'amplitude d'excitation
du résonateur de manière à maintenir le lieu de séparation
des gouttes en un lieu appe]é point de fonctionnement,
qui dépend de la qualité de l'encre mesurée à la buse.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-
dessus, ainsi que d'autres, apparaitront plus clairement
à la lecture de la description suivante d'un exemple de
réalisation préféré, faite en relation avec les dessins
joints, parmi lesquels :
la Fig. 1 est une vue schématique représentant les
éléments principaux d'une tête d'impression dans une
imprimante à jet d'encre continu selon l'invention,
la Fig. 2 est une vue schématique, à échelle agrandie,
représentant la buse, une électrode de charge et le détecteur
pour- mesurer la vitesse des gouttes de la tête d'impression
de la Fig. 1,
les Figs. 3a à 3d sont des vues de structure associées
à des diagrammes de la densité de charge linéique induite
dans le détecteur par une goutte chargée en fonction de
sa position par rapport audit détecteur,
la Fig. 4 est un diagramme représentant la charge
Q(t) induite dans le détecteur par une goutte chargée par
rapport au temps,
la Fig. 5 est un diagramme représentant la dérivée
première I(t) de Q(t) par rapport au temps,
la Fig. 6 est un diagramme représentant la dérivée
seconde J(t) de Q(t) par rapport au temps,
la Fig. 7 regroupe en superposition les diagrammes
de I(t), J(t), Q(t), ainsi que deux diagrammes représentant
les valeurs de trois signaux numériques Fl, F2 et F3 fonction
de I(t) et de J(t) et servant à déterminer les instants
d'entrée et de sortie d'une goutte chargée dans le détecteur,
la Fig. 8 est une vue semblable à la Fig. 3b, à la
.
7 2
.~ o
différence près qu'un train de gouttes chargées au lieu
d'une goutte chargée unique est utilisé pour la mesure
de vitesse,
la Fig. 9 est une vue regroupant les diagrammes de
S I(t), de J(t) et des signaux Fl, F2 et F3 pour le cas où
un train de gouttes chargées est utilisé pour la mesure
de vitesse,
la Fig. 10 est une vue schématique représentant sous
forme de blocs le circuit associé au détecteur pour
déterminer la vitesse des gouttes,
la Fig. 11 est une vue détaillée du circuit de la
Fig. 10,
la Fig. 12 est une vue regroupant des diagrammes
concernant le fonctionnement du circuit de la Fig. 11,
la Fig. 13 est une vue schématique illustrant le
dispositif de contrôle et de régulation de l'invention
- dans son ensemble,
la Fig. 14 est un diagramme représentant des pressions
de référence en fonction de la température concernant les
composants de l'encre et un mélange approprié desdits
composants, et
la Fig. 15 regroupe les diagrammes de I(t), J(.)
et un diagramme du chargement des gouttes Vc(t) illustrant
comment est mesuré le temps de vol des gouttes entre le
lieu de leur formation et l'entrée du détecteur et, par
suite, la longueur entre la buse et ledit lieu de formation
des gouttes.
La Fig. 1 illustre les principaux éléments mécaniques
et électriques d'une tête d'impression à jet d'encre
du type à jet continu. Elle présente notamment une buse
2 alimentée en encre sous pression par un circuit d'encre
3 et créant un jet continu J. Sous l'influence de la
vibration d'un résonateur 4 alimenté par un circuit de
modulation 5, le jet continu J se fractionne au centre
d'une électrode de charge 6 en une suite continue de
. . .
~3~3~72
gouttelettes G équidis-tantes et équidimensionnelles.
L'électrode de charye 6 est connectée à un circuit de charge
7. Les gouttes G, animées d'une vitesse V sensiblement
égale à la vitesse moyenne du liquide dans le jet J, passent
ensuite dans un détecteur 8 utilisé comme détecteur de
phase et de vitesse du jet, et connecté à un circuit
électrique de détection de vitesse de goutte 9. Les gouttes
chargées sont ensuite défléchies par un champ électrique
constant maintenu entre des électrodes de déflexion 10.
Les gouttes non ou peu chargées sont récupérées par une
gouttière 11, alors que les autres poursuivent leur vol
vers un support d'enregistrement, non montré. Les gouttes
récupérées par la gouttière 11 sont recyclées au circuit
d'encre 3.
La Fig. 2 illustre schématiquement l'électrode de
détection de vitesse de goutte chargée 8, placée
immédiatement en aval du lieu de formation et de charge
des gouttes. Sur la figure, on a illustré le passage d'une
seule goutte chargée Gc, de charge Qg, représentée en noir
et se trouvant à proximité de l'élément conducteur actif
8c du détecteur 8. Ce dernier est connecté électriquement
au circuit électrique de détection de vitesse de goutte
9. L'électrode de détection de vitesse 8 comporte un élément
central conducteur 8c, de préférence protégé de l'influence
de charges électriques extérieures (présentes sur l'électrode
de charge 6 en particulier), grâce à une épaisseur d'isolant
8i et à un élément conducteur extérieur 8e dit électrode
de garde, électriquement relié à la masse. Dans un mode
préféré de réalisation, le détecteur 8 a une symétrie plane
et les gouttes G se déplacent dans l'axe d'une fente réalisée
selon l'axe de symétrie du détecteur. Toutefois, toute
autre configuration du détecteur symétrique par rapport
à l'axe de la trajectoire des gouttes G peut convenir. Les
gouttelettes G sont animées d'une vitesse de translation
sensiblement uniforme V dans le détecteur, et orientée
.
131~9~2
- ].2 -
suivant l'axe du détec~eur.
Dans la partie de représentation schématique des
Figs. 3a à 3d, ou partie supérieure des figures, la
gouttelette chargée est représentée à quatre différentes
positions relatives vis-à-vis du détecteur 8, notées xl,
x2, x3 et x4, et correspondant aux temps tl = xl/V,
t2 = x2/V, t3 = x3/V, t4 = x4/V, où les temps et les
abscisses sont comptés positivement à partir de l'entrée
du détecteur 8 et sont liés par la relation x = Vt. Sur
ces figures, la gouttelette chargée Gc est représentée
en couleur foncée et les autres gouttelettes non chargées
situées en amont et en aval sont représentées en clair.
La distance entre les gouttelettes G, notée ~, est par
ailleurs liée à la vitesse V et à la fréquence de modulation
i5 f par la relation ~ = V/f. D'autre part, l'art connu montre
que pour des conditions de fonctionnement nominales d'une
imprimante, cette distance est liée au diamètre de la buse
par une relation du type :
~= 4,5 à 6 ~B
où ~B est le diamètre de la buse. Pour simplifier, on
retiendra la valeur 5 ~B.
La proximité de ]a goutte chargée Gc (les charges
sont représentées par des signes - autour de la goutte
chargée Gc aux Figs. 3a à 3d) conduit par influence
électrostatique à l'apparition de charges électriques de
signe opposé sur la surface du détecteur (charges
représentées par des signes + aux Figs. 3a à 3d). La quantité
de charges électriques présentes sur le détecteur varie
selon la distance axiale x. Si l'on néglige l'influence
de l'isolant 8i, cette quantité de charge peut être
représentée sous forme d'une densité linéique de charge
6(x) donnée schématiquement en ordonnées pour différentes
positions xl à x4 de la goutte~chargée Gc. En réalité,
au voisinage de l'isolant 8i, la distribution de charges
électriques se trouve sensi.blement modifiée et ne peut
7 ~
- :13 -
être calculée en toute rigueur qu'avec des méthodes de
calcul numériques lourdes à me-ttre en oeuvre. Cependant,
pour simplifier les explications qui suivent (texte et
figures), le procédé objet de l'invention sera décrit en
faisant abstraction des effe-ts de la présence de l'isolant
8i sur la distribution de charges électriques. En pratique,
on prendra en compte l'influence de l'isolant en rempla~ant
la longueur L de l1élément actif 8c du détecteur par une
longueur efficace Le = L + Li/2 où Li est la longueur totale
d'isolant mesurée suivant la trajectoire des gouttes. Avec
les simplifications ci-dessus, dans le cas d1une goutte
de petite taille par rapport à la dimension transversale
R du détecteur 8 (largeur de la fente du détecteur), la
densité linéique de charge peut etre approchée
mathématiquement par la fonction
~(x) = - Qq{cosh ~2~(x - xi~-l (2)
La courbe de densité linéique de charge est symétrique
par rapport à la position xi de la goutte. Comme l1indique
la relation (2), les charges électriques induites par la
gouttelette sur le détecteur sont plus concentrées à
proximité de la goutte et pratiquement inexistantes à grande
distance de la goutte. La longueur S de la zone influencée
électriquement par la goutte Gc est représentée sur les
Figs. 3a à 3d. D'après la relation (2), la longueur S de
ladite zone vérifie la relation :
S = 2R (3)
A un instant donné, la charge totale portée par
l'élément actif 8c de longueur efficace Le est notée Q.
Elle est définie par :
Q = Jo 6(x)dx
Q correspond aux surfaces hachurées dans les Figs. 3a
à 3d. Q varie avec la position x de la goutte dans
l'électrode de détection 8c. L'évolution de la charge Q
est représentée à la Fig. 4 en fonction du temps t = x/V
~3~72
- 14 -
compté le long de la trajectoire de la gout*elette chargée
Gc. Xelon l'invention, les dimensions de l'électrode de
détection 8c vérifient la relation :
S/2 < Le, soit, d'après (3)
R < Le (5)
Ceci correspond à une largeur R de la fente
suffisamment faible pour que la moitié au moins de la zone
de longueur S influencée électriquement p,ar la gouttelette
Gc soit contenue dans la longueur efficace Le de l'élément
conducteur 8c. Selon l'invention, la gouttelette chargée
Gc dont on veut mesurer la vitesse est précédée en aval
par au moins nl gouttes non chargées, où nl vérifie la
relation :
(nl+l) > (Le+ R)/A
ou encore, compte tenu de (1)
nl > (Le + R)/(5 ~B) -1 environ (6)
Cette condition permet à la goutte chargée d'entrer
dans le détecteur, de vitesse 8 alors que les gouttes
précédemment chargées sont suffisamment éloignées pour
ne pas influencer la mesure.
Encore selon l'invention, le nombre n2 de gouttes
non chargées suivant la goutte utilisée pour la mesure
de la vitesse vérifie l'égalité :
(n2 + 1) > (Lt + Le - Lb)/~
où Lt est la distance qui sépare la buse de l'électrode
de détection 8c et Lb est la longueur du jet J entre la
buse et le point de formation des gouttes, ces distances
étant représentées à la Fig. 2. On en déduit :
n2 > (Lt + Le - Lb)/5 0B -1 environ (7)
La condition (7) permet de s'assurer qu'aucune goutte
n'est chargée pendant la durée où le détecteur 8 est
influencé par la goutte Gc utilisée pour la mesure de
vitesse. En effet, malgré le blindage de l'électrode de
détection de vitesse 8c, celle-ci peut être parasitée par
,
~L3~3~
- L5 -
les tensions de charge app]iquées sur l'é~ectrode de charge
6. Il est d'ailleurs préférable, lors de la charge des
gouttes utilisées pour la détection de vitesse, d'appliquer
la tension de charge sur l'électrode de charge pendant
la moitié, ou moins, de la période de formation des gouttes.
Ceci permet de charger correctement les gouttes, tout en
minimisant le parasitage de la mesure.
Si les conditions (5), (6) et (7) sont respectées,
on obtient alors la vitesse de goutte V en mesurant la
durée entre les instants Tl et T2 correspondant aux deux
points d'inflexion de la ~onction Q(t), soit la relation :
V = Le/(T2 - Tl) (8)
Dans la relation 8, Le est la longueur équivalente
de l'électrode 8c, caractéristique de la mesure obtenue
par calibration en utilisant une autre méthode de mesure
de vitesse de goutte.
Une réalisation pratique de la mesure est représentée
aux Figs. 5 à 7. Le circuit électronique de mesure 9 détecte
le courant I(t) circulant entre le détecteur 8e et la masse.
Ce courant est représenté à la Fig. 5 et correspond à la
dérivée par rapport au temps de Q(t), soit I(t) = dQ(t)/dt.
Le même circuit électronique 9 mesure aussi la dérivée
J(t) = d(I)/dt de ce courant, donc la dérivée seconde de
O(t) représentée à la Fig. 6. J(t) s'annule aux temps Tl
et T2 définis plus haut.
Un moyen de mise en oeuvre de la mesure de T2 - Tl
est décrit à la Fig. 7. Un comptage est déclenché lorsque
simultanément J(t) prend une valeur négative et I(t) est
supérieur à un seuil +io. Le comptage est stoppé lorsque
simultanément J(t') prend une valeur positive ou nulle et
I(t) est in~érieur à -io. Le contenu du compteur correspond
alors à la valeur T2 - Tl à mesurer. La représentation
du traitement numérique est donnée par les diagrammes des
signaux numériques Fl, F2 et F3. Le comptage dure le temps
que le signal numérique F3 est au niveau logique haut.
: 131~72
- 16 -
Le signal numérique Fl est au niveau logique haut lorsque
I(t) est supérieur au seuil io ou inférieur au seuil -io.
Le signal numérique F2 est au niveau logique haut lorsque
J(t) est positif ou nul. Le signal F3 passe au niveau logique
haut lors du front descendant de F2, Fl étant à 1. F3 repasse
à zéro lors du front montant suivant de F2 alors que Fl
est à 1.
Le procédé de mesure de vitesse de gouttes chargées,
décrit plus haut pour le cas d'une goutte chargée, nécessite
de charger, et donc de défléchir, des gouttes non utiles
pour l'impression. De manière à ne pas imprimer de gouttes
inutiles sur le support d'enregistrement, les gouttes
chargées pour effectuer la mesure de vitesse sont
suffisamment peu chargées pour être récupérées par la
gouttière 11. Compte tenu du faible niveau de charge de
ces gouttes, il est nécessaire, afin d'augmenter le rapport
signal/bruit du dispositif, d'effectuer la mesure sur un
train de N gouttelettes équichargées et équidistantes.
La densité linéique de charge 6N sur l'électrode 8c du
détecteur 8 correspond, dans ce cas, à la somme des
contributions des N gouttes chargées du train de gouttes
' (le cas pour trois gouttes chargées est représenté à la
Fig. 8). La somme des contributions des N gouttes chargées
est symétrique par rapport au centre du train de gouttes.
D'une manière générale, le procédé de mesure de vitesse
est similaire à celui exposé précédemment pour le cas d'une
~ seule goutte chargée. La généralisation au cas de N gouttes
i de la relation (5) peut en première approximation s'écrire :
SN = (N - 1) A + 2R < 2Le ou
N < 1 + 2(Le - R)/5 ~B, environ (9)
Cette condition stipule que la longueur SN du détecteur
influencée électriquement par la train de N gouttes doit
être inférieure à deux longueurs Le de l'électrode.
Par ailleurs, les autres relations (6) et (7)
caractéristiques de la mise en oeuvre du procédé deviennent :
.~
,:
- l7 -
nl > (Le -~ SN/2)/~ -- 1 (6')
n2 > (Lt ~ I,e - Lb)/~ - 1/2 - N/2 (7')
En fonction du rapport ~/R, la densité linéique 6N
peut présenter plusieurs maxima, comme le montre la Fig. 8.
On a représenté a la Fig. 9 les évolutions des grandeurs
I(t) et J(t) correspondantes et utilisées pour faire la
mesure. On remarque que la grandeur I(t) présente une allure
similaire à la densité linéique ~ N. Il en résulte que les
points de passage à zéro de la fonction J(t) peuvent ê-tre
multiples. Une variante de traitement de la mesure consiste
à effectuer un comptage du temps s'écoulant entre les
instants correspondant aux fronts montants du signal logique
F2 au niveau haut lorsque J(t) est supérieur à une valeur
JO ou inférieur à une valeur -JO~ comme représenté à la
Fig. 9. Cependant, dans un mode de réalisation préféré
de l'invention, on effectue à l'aide d'un circuit électrique
adapté une mise en forme du signal qui permette de
s'affranchir de ces inconvénients. Le circuit électrique
de mesure est décrit plus en détail ci-dessous, en relation
avec les Figs. 10 et 11.
Le traitement des signaux nécessaire pour effectuer
la mesure se traduit par une mise en forme des variations
temporelles des signaux électriques I(t), J(t). En pratique,
il s'avère nécessaire de filtrer le signal électrique délivré
par l'électrode 8c, pour maitriser la transmission du signal
et minimiser l'influence de signaux aléatoires parasites.
Le circuit électrique de mesure de vitesse de gouttes 9
se présente schématiquement sous la forme décrite à la
Fig. 10. Le courant I(t) résultant des variations temporelles
de la charge électrique Q(t) portée par l'électrode sensible
8c circule entre cette électrode et la masse à travers
une résistance 12. La tension U(t) aux bornes de la
résistance 12 est traitée successivement par une dérivation
puis par un filtrage, donnant un signal W(t). La solution
du filtrage retenue est un filtrage d'ordre 5 vers les
~31~ J~
hautes fréquences et d'ordre l vers les basses fréquences.
Ce filtrage vers les hautes fréquences perrnet en particulier
d'éliminer dans le signal traité W(t) les multiples point
de passage à zéro présents dans le signal brut J(t), qui
résultent de la présence de plusieurs gouttes chargées
dans le train de gouttes chargées : comparer J(t) à la
Fig. 9 et W(t) à la Fig. lO.
Une description détaillée du fonctionnement du circuit
est donnée ci-dessous, en relation avec la Fig. ll. La
fonction du circuit est de déterminer la différence des
deux instants caractéristiques T2 et Tl correspondant aux
passages à zéro de la tension W(t) de la Fig. lO.
Une préamplification de Q(t) est réalisée à l'aide
d'un amplificateur à entrée F.E.T. 13 dont la densité
spectrale de bruit de courant d'entrée est très faible,
de l'ordre de 10-14 Ampères/~h~~. La résistance d'entrée
12 détermine une première dérivation du signal. Les
composants comprenant la résistance 14 et les diodes 15
et 16 réalisent la protection de l'entr~e. Les composants
- 20 comprenant les résistances 17, 18, 19 et les condensateurs 20 et 21 contribuent à la fonction filtre.
Un condensateur 22 crée une seconde dérivation du
signal. Les composants comprenant les résistances 23, 24,
le condensateur 25 et l'amplificateur 26 constituent la
suite de la fonction filtre.
Un comparateur 27 change d'état en passant à un niveau
haut en sa sortie quand la dérivée première de la charge
de l'électrode 8c dépasse une amplitude VL, déterminée
par des résistances 28 et 29.
Les composants comprenan-t les résistances 30 et 31
et les diodes 32 et 33 adaptent les tensions de sortie
des comparateurs aux tensions des circuits logiques.
Un comparateur 34 change d'état en sa sortie aux
passages à zéro de la tension UH(t). Des résistances 35
et 36 créent le décalage. Une résistance 37 et une diode
~3~39~2
- 19
38 créent un décalage de tension sur W(t) dans la phase
d'attente de la mesure, et une résistance 39 crée un décalage
de tension sur W(t) dans la phase de mesure. Il est
nécessaire d'utiliser la fonction "décalage" pour éviter
que les comparateurs soient en changement d'état de fa,con
aléatoire dans les moments où l'amplitude de la dérivée
de charge est faible, et pour éviter les rebonds des signaux
logiques dans la recherche des passages à zéro de la tension
UH(t). A ce sujet, les résistances 35, 35 et 39 interviennent
dans la qualité de la mesure, ainsi la tension de décalage
engendrée doit être suffisamment faible et également répartie
autour du potentiel nul.
Le fonctionnement dans le temps peut être suivi sur
la Fig. 12. On remarque que la mesure ne peut débuter que
si la tension V(t) est suffisamment négative (-VL). Alors,
le signal E à la sortie du comparateur 27 est au niveau
haut. A ce $tade, une bascule 40 a un niveau haut sur son
entrée D. Par l'intermédiaire de portes NON-ET 41 et 42,
le niveau CL/ passe au niveau haut et met la bascule en
état de fonctionnement, le décalage se réduit à celui
nécessaire à la mesure. Lors de la venue du front montant
du signal C provenant du comparateur 34, la bascule 40
recopie l'état présent sur l'entrée D sur la sortie QL,
la sortie QL/ prend l'état opposé, en assurant le décalage
de la tension UH(t) nécessaire à l'hystérésis durant la
mesure. L'instant Tl étant ainsi défini, on débute le
comptage du temps. Lors du passage du signal C au niveau
bas, par l'intermédiaire des portes 41 et 42, on définit
un décalage pour l'attente de mesure, le niveau CL/ passe
au niveau bas et met la bascule en état figé avec la sortie
QL à I'état bas. La sortie QL/ prend l'état opposé, en
; assurant le décalage de tension UH(t) nécessaire en phase
d'attente de mesure. L'instant T2 est ainsi défini. On
arrête le comptage du temps et on rend disponible
l'information T2 - Tl au calculateur.
:~3~3~7~
- 20 -
La Fig. 13 représente schématiquement les différents
éléments mécaniques et électriques constitutifs d'une
imprimante à jet d'encre, incluant une tête d'impression
1 et un circuit d'alimentation en encre. Sont représentés
également les différents éléments : capteurs, circuits
électriques, permettant la mise en oeuvre du procédé de
contrôle de la qualité de l'encre, ob jet de la présente
invention. I,a Fig. 13 illustre notamment une tête
d'impression 1 comportan-t une buse 2 permettant de former
une succession de gouttelettes G, une électrode de charge
6 et des moyens électriques 7 permettant de charger ces
gouttelettes, un détecteur de vitesse des gouttes 8, des
électrodes de déflexion 10, et une gouttière 11, déja décrits
à propos de la Fig. 1. Un circuit 'd'encre comporte un
générateur de débit d'encre constant 43, indépendant des
variations de l'environnement, ledit générateur 43 étant
connecté hydrauliquement à la buse 2 par des canalisations
44 et 45 en série, à partir d'un réservoir de mélange 46
contenant l'encre destinée à la buse. Deux réservoirs 47
et 48 contenant respectivement de l'encre fraiche et du
solvant sont reliés hydrauliquement au réservoir 46, de
manière à ajuster les quantités d'encre et de solvant de
ce dernier. Enfin, un réservoir 49 contient l'encre provenant
des gouttes non utilisées pour l'impression et récupérées
dans la gouttière 11.
Dans le cas particulier de l'exemple de réalisation
montré à la Fig. 13, le générateur de débit constant 43
est constitué d'une pompe volumétrique 50 entrainée~ par
un moteur 51, d'un dispositif de mesure de vitesse selon
l'invention, et d'un circuit de régulation de vitesse de
goutte 52.
En particulier, la pompe volumétrique 50 peut consister
en une cellule multifonction comportant une chambre a volume
variable, telle que décrite dans la demande de brevet
français n~ 86 17385 au nom de la présente demanderesse.
~ 3 ~ 2
- 2l --
Le circuit de régulat1on de vitesse de goutte 52 vient
agir sur le moteur 51 entrainant la pompe 50, de manière
à augmenter (ou diminuer) le déblt de la pompe 50, selon
que la vitesse de goutte mesurée est inférieure (ou
supérieure) à une valeur de consigne Vo. Un procédé similaire
de régulation de vitesse de goutte est décrit en particulier
dans les brevets US n~ 4 045 770 et us n~ 4 063 252 pollr
le cas d'une imprimante à jet d'encre magnéti~ue.
Le générateur 43 est relié à la buse 2 par une seule
canalisation définie par la mise en série des canalisations
44 et 45. La régulation de la vitesse de goutte revient
sensiblement à réguler le débit d'encre en sortie du
générateur 43, circulant dans les canalisations 44 et 45.
Selon l'invention, on dispose d'un dispositif de
mesure 53 de la pression de l'encre Pe délivrée par la
pompe 50, placé entre le générateur 43 et la buse 2, et
divisant la canalisation en une partie amont et une partie
aval par rapport au sens de circulation du fluide, déjà
référencées respectivement 44 et 45. La pression Pe
nécessaire pour maintenir un débit de jet fixe Qo (ou une
vitesse de goutte Vo) dépend des paramètres suivants :
- du dénivelé (zp - z~) existant entre le lieu de mesure
de pression et le jet J;
- des caractéristiques géométriques (sections, longueurs
et formes) de la canalisation 45 située entre le
lieu de mesure de pression et le jet J, et de la
buse 2;
- des caractéristiques de l'encre présente dans la
canalisation 45 entre le lieu de mesure de pression
et le jet J (viscosité, densité), et dans la buse
2.
La relation entre la pression de l'encre et ces
différents paramètres peut, en particulier, s'écrire sous
la forme suivante :
Pe = Kl~.QoZ+ K2~Qo - ~g(zp - zj) (10)
~3~3~2
- 22 -
où ~ représente la densité moyenne de l'encre dans la
canalisation 45 et dans la buse 2;
~ représente la viscosité moyenne de l'encre dans la
canalisation 45 et dans la buse 2,
g représente l'accélération de la pesanteur,
Kl et K2 sont des coefficients caractérisant la géométrle
de l'écoulement d'encre le long de la canalisation 45 et
dans la buse 2.
Pour une installation donnée, le dénivelé (zp - zj)
est connu (par construction ou mesure sur le site). La
pression Pe* tenant compte du dénivelé, et définie ci-
dessous, ne dépend alors que des caractéristiques (densité
et viscosité) de l'encre circulant dans les conduits (la
canalisation 45 et la buse 2) entre le lieu de mesure de
pression et le jet.
Pe* = Pe + ~g(zp - zj) = Kl~Qo2 + K2qQo (11)
la densité de l'encre ~ contribue à la perte de
pression Pe* par le premier terme du membre de droite de
la relation (11), qui correspond à une perte par inertie;
celui-ci dépend (par l'intermédiaire du coefficient Kl)
de l'amplitude des changements de sections de l'écoulement
de l'encre dans les conduits situés entre le lieu de mesure
de pression et le jet. La viscosité ~ de l'encre contribue
à la perte de pression Pe* par le second terme du membre
de droite de la relation (11), qui correspond à une perte
par frottement; celui-ci dépend (par l'intermédiaire du
coefficient K2) du diamètre et des longueurs des conduits
situés entre le lieu de mesure de Pe* et le jet.
Dans un mode préféré de réalisation, le diamètre
de la canalisation 45 est beaucoup plus grand (plus de
dix fois) que le diamètre ~B de la buse 2 située à
l'extrémité, et la longueur de la canalisation est
relativement faible, de telle sorte que la perte de pression
dans ces conduits est négligeable devant la perte de pression
dans la buse, et ainsi la relation (]1) peut s'écrire :
Pe* = K1B Qo2 + K2B Q~ (12)
- où KlB et K2B sont des paramètres représentatifs de la
~31~
- 23 --
géométrie de la buse 2, caractérisée par un diamètre
d'orifice ~B et une longueur d'orifice LB. Dans ce cas,
la vis~osité ~ et la densité de 1'encre /~ apparaissant
dans la relation (12) sont représentatives des valeurs
à la buse. La mesure de la pression Pe* permet alors, pour
un type d'encre et une buse donnés, de contrôler la qualité
de l'encre circulant dans la buse, immédiatement en amont
du lieu de formation des gouttes. La pression Pe* mesurée
à l'aide du principe décrit plus haut résulte d'un effet
combiné de la densité ~ et de la viscosité ~ de l'encre
en écoulement dans la buse, tel que donné par la relation
(12). Ces deux paramètres dépendent essentiellement de
la concentration en solvant dans l'encre et de la température
de l'encre. Ils diminuent tous deux lorsque la température
de l'encre augmente et lorsque la quantité de solvant dans
l'encre augmente.
Pour une variation de concentration de l'encre donnée
de 1-~, par exemple, on constate généralement une variation
relative plus grande de la viscosité (30 ~) que de la densité
(1 ~). Afin d'augmenter la sensibilité de la mesure de
Pe* à une variation de concentration de l'encre, on utilise,
de préférence, une buse 2 dont l'élancement (défini par
le rapport de la longue~r de l'orifice sur le diamètre
de l'orifice) est au moins égal à 1, afin d'augmenter la
valeur du coefficient K2B dans la rela-tion (12) et d'obtenir
une mesure plus sensible aux variation de qualité de l'encre,
qui résu~te principalement des variations de viscosité.
Le dispositif de régulation de la qualité de l'encre
est schématiquement représenté à la Fig. 13. Selon
l'invention, un capteur de température 54 est disposé dans
le circuit d'encre afin de réaliser une mesure de température
représentative de la température Te* de l'encre à la buse.
Avec les hypothèses faites plus haut sur le diamètre de
la canalisation 45, la vitesse moyenne de l'encre dans
la canalisation es-t faible (de l'ordre de quelques cm/s),
~ 3 ~ 3 9 ~ ~,
2~ -
de sorte que la température de l'encre est identique à
la température ambiante dès yue la longueur du conduit
est supérieure à 50 cm, environ. Une simple mesure de la
température ambiante est alors suffisante pour mettre en
oeuvre le procédé décrit dans la suite.
Les mesures de la pression Pe* et de la température
Te* de l'encre sont transmises à un circuit de controle
55. Ce dernier, en fonction d'une consigne de qualité de
l'encre à maintenir, qui peut être en particulier définie
par une courbe Pe*(consigne)-Te* telle que représentée
à la Fig. 14, régule en permanence la qualité de l'encre
en ajoutant dans le réservoir de mélange 46 des quantités
déterminées d'encre fraiche provenant du réservoir 47,
ou de solvant provenant du réservoir 48, ou d'encre recyclée
à la gouttière 11 provenant du réservoir 49, grace à une
action sur l'une des électrovannes, respectivement 56,
57 et 5~.
Selon l'invention, l'encre présente dans le réservoir
d'encre fraiche 47 est d'une concentration plus élevée
que la concentration nominale d'utilisation. La courbe
Pee caractérisant la qualité de cette encre fraiche en
fonction de la température est représentée à la Fig. 14,
ainsi que celle du solvant Pes. Les avantages principaux
de l'utilisation d'encre d'appoint concentrée sont, d'une
part, un temps de réponse plus rapide de la régulation
de la qualité de l'encre et, d'autre part, une autonomie
supérieure de la machine en terme de réapprovisionnement
en encre neuve.
Dans un exemple de réalisation particulier, la pompe
volumétrique 50 est constituée d'une chambre à volume
variable fermée par une membrane, cette dernière étant
mise en mouvement alternatif par un moteur de type moteur
pas à pas. La pompe 50 alimente en permanence la tête
d'impression 1 avec de l'encre, à travers le réservoir
de mélange 46, le débit Qo étant maintenu constant à l'aide
- 25 _ ~ 31 3 9~2
du circuit de régulation 52. La régulation de la quali-té
de l'encre s'obtient en jouant sur les durées d'ouverture
des électrovannes 56, 57 et 58, commandées par le circuit
de régulation 55. Ce dernier fonctionne, en outre, d'une
manière échantillonnée de période dt. Afin de tenir compte
du temps de mélange et de transit de l'encre entre le
réservoir de mélange 46 et ]a buse 2, la régulation tient
compte, non seulement de la qualité de l'encre mesurée
à l'instant présent, mais de tout l'historique de la qualité
de l'encre mesurée depuis l'ins-tant de mise en route de
la machine. Le mode de régulation de la qualité de l'encre
est alors assuré de la manière suivante :
On définit sur une période dt d'échantillonnage du
circuit de régulation 55 les valeurs moyennes suivantes,
sur la ième période d'échantillonnage :
- la durée d'ouverture De(i) de l'électrovanne d'encre
fraiche 56,
- la durée d'ouverture Ds(i) de l'électrovanne de solvant
57,
- la durée d'ouverture Dg(i) de l'électrovanne 58 d'encre
recyclée provenant de la gouttière 11,
- la température mesurée de l'encre Te*(i),
- la pression mesurée Pe*(i) à la température Te*(i),
- la courbe de consigne Pec(T) en fonction de la
température T (Fig. 14);
- la courbe Pee~T) caractéristique de l'encre fraiche
(Fig. 14);
- la courbe Pes(T) caractéristique du solvant (Fig. 14);
- le temps de réponse tr du circuit compris entre les
réservoirs 47, 48, 49 et la buse 2 défini par le
rapport volume de la canalisation sur le débit
- volumique du jet Qo.
Soit DP(i) l'écart instantané de qualité de l'encre
par rapport à la valeur de consigne :
DP(i) = Pe*(i) - Pec(Te*(i))
~ 3~72
- 26 -
On définit l'écart dynamique de la qualité de l'encre
H(i) :
H(i) = DP(i) + dt/Tp ~ DP(n))
où n = 0 correspond à l'instant de mise en route du circuit
d'encre de l'imprimante. La régulation s'écrit :
si ¦H(i)¦ ~ Ho encre de qualité satis~aisante
alors De(i) = 0
Ds(i) = 0
Dg(i) = dt
si H(i) > Ho encre trop concentrée
alors De(i) = 0
Ds(i) = dt.Ks.¦H(i) - Ho¦
Dg(i) = dt.(l - Ks).¦H(i) - Ho¦
si H(i) < - Ho encre trop peu concentrée
alors De(i) = dt.Ke.¦H(i) - Ho¦
Ds(i) = 0
Dg(i) = dt.(1 - Ke).¦H(i) - Ho¦
où Ke est proportionnel à ¦Pec(To) - Pee(To)¦
Ks est proportionnel à LPec(To) - Pes(To)¦
To est une température moyenne d'utilisation,
Tp est de l'ordre de 3tr.
La Fig. 13 illustre également le schéma de
fonctionnement du dispositif de contrôle de la formation
de gouttes, objet de l'invention. Le dispositif met en
oeuvre la tête d'impression 1, comportant ~a buse 2, alimenté
par le circuit d'encre comportant le générateur à débit
constant 43. Le jet J issu de la buse 2, dont la vitesse
est fixe (régulée), se fragmente à une distance Lb, Fig. 2,
de la buse 2 en une succession de gouttelettes équidistantes
et équidimensionnelles G, sous l'action de la perturbati-on
de pression appliquée par le résonateur 4 placé en amont
de la buse 2, et alimenté par le circuit de modulation
5. Le circuit de charge 7 coopérant avec l'électrode de
charge 6 permet de charger les gouttes destinées à
l'impression.
131~7~
- 27 -
Selon l'in-~ention, un circuit électrique 59 mesure
un temps de vol tv des gouttes utilisées pour la mesure
de vitesse. Ce temps de vol tv est défini par la durée
entre l'instant de charge de ces gouttes et l'instant de
détection de leur passage à l'entrée du détecteur de vitesse
8. Un chronogramme du fonctionnement du détecteur 59 est
présenté à la Fig. 15. Le nombre de gouttes du train utilisé
pour la détection de vitesse étant connu (5 à la Fig. 15),
; un simple traitemen-t des signaux de charge Vc(t) (la tension
de charge Vc est appliquée sur l'électrode de charge pendant
une demi-période goutte pour le cas représenté à la Fig. 15)
et de détection de vitesse I(-t), J(t~ permet d'obtenir
le temps tv. La distance Lt, Fig. 2, entre la buse 2 et
l'entrée du détecteur 8 étant connue par construction,
; 15 la distance Lb séparant la buse du lieu de formation et
charge des gouttes s'obtient par la relation ci-dessous,
qui met en oeuvre à la fois la vitesse de goutte V et le
- temps de vol tv, tous deux contrôlés par l'imprimante :
Lb = Lt - V.(tv - Tf) (13)
où Tf est un temps de retard caractéristique du filtrage
électronique et indépendant des autres paramètres.
L'expérience montre par ailleurs que, la vitesse
des gouttes étant fixée par la régulation décrite
précédemment, il existe une relation unique liant la qualité
de l'encre à la buse (mesurée par la pression Pe*) et là
longueur de brisure Lb, permettant d'assurer une formation
i et une charge de gouttes optimales. Le circuit de régulation
de la formation des gouttes 59 agit sur l'amplitude du
signal d'excitation du résonateur 4, afin de maintenir
le lieu de brisure Lbopt, assurant une formation optimale
des gouttes, fonction du type d'encre utilisé et de la
qualité de l'encre circulant à la buse. Un autre avantage
de l'invention réside dans le fait qu'on s'affranchit par
un tel procédé de disparités éventuelles dans les
caFactéristiques des résonateurs, ù'une mach~ne à une autre.
~3~.3~
- 2~ -
Dans les moyens de contrôle décrits ci-dessus, tous
les paramètres contrôlés sont mesurés (ou représentatifs
des valeurs mesurables) au niveau de la buse. Ceci permet
une régulation du fonctionnement de l'imprimante très
précise. La précision atteignable par ces moyens de contrôle
permet leur utilisation dans les imprimantes à jet d'encre
utilisées pour les applications de marquage de haute qualité.
Elle contribue, d'une manièxe générale, à améliorer la
qualité de l'impression et la fiabilité des imprimantes
à jet d'encre.
Le tableau suivant donne à titre indicatif des valeurs
pour trois modèles de tête d'impression selon l'invention :
~ _ Exemple l Exemple 2 Exemple 3
Fréquence goutte 125 kHz83,33 kHz 62,5 kHz
Largeur fente électrode 0,6 mm 0,6 mm 0,6 mm
Longueur détecteur 8c2 mm 2 mm 2,8 mm
Li _
Longueur isolant 1 mm l mm 1,2 mm
Le _
Longueur efficace de 8c 2,39 mm 2,375 mm 3,25 mm
. . .
nombre de gouttes chargées 7 6 7
~B
Diamètre de buse 40 ~m 55 ~m 70 ~m
