TETE D'IMPRESSION MONOBUSE A JET D'ENCRE

Description

[0001] L'invention concerne une tête d'impression monobuse à jet d'encre.

[0002] La technique d'impression à jet d'encre consiste à réaliser un jet continu de gouttes calibrées, fournies par un système de modulation, puis à charger électrostatiquement ces gouttes au moyen d'électrodes de charge, enfin à dévier chaque goutte au moyen d'un champ électrique de telle sorte que si le support sur lequel on désire écrire et le dispositif d'écriture sont en déplacement relatif, on obtient la formation d'une matrice d'impression.

[0003] Dans une imprimante à jet d'encre, les fonctions énoncées ci-dessus, à savoir la fragmentation du jet en gouttes calibrées, leur charge électrostatique et leur déflexion sont obtenues au moyen d'un dispositif appelé tête d'impression dans la suite de la description.

[0004] Le rôle de cette tête est fondamental pour le bon fonctionnement d'une imprimante à jet d'encre. Il faut, notamment, que la trajectoire des gouttes éjectées au niveau de la buse d'éjection soit parfaitement définie par rapport aux électrodes de charge, aux plaques de déflexion et au support qui reçoit l'impression. Pour obtenir ce résultat, on a proposé des dispositifs dans lesquels le jet de gouttes est orientable selon deux directions perpendiculaires, comme dans le document européen EP-A-31 449 par exemple, et également des dispositifs dans lesquels les électrodes de charge sont démontables, comme dans le document japonais JP-A-56 144 166. La tête d'impression répondant à ces critères doit aussi n'exiger aucun réglage en cours de fonctionnement et permettre en revanche des réglages simples et fiables préalablement à la mise en route. Enfin, il faut que cette tête présente une grande facilité d'accès pour la maintenance, et surtout être aussi compacte que possible, c'est-à-dire être très peu encombrante.

[0005] Une tête d'impression répondant à ces critères a été décrite dans une demande de brevet français 8 303 975 déposée le 7 mars 1983 par la Demanderesse. Dans cette tête d'impression les moyens de brisure du jet et d'éjection des gouttes sont solidaires du boîtier du capot et les moyens de charge et de déflexion sont solidaires du couvercle dudit capot.

[0006] Dans la présente demande, en revanche, tous ces éléments essentiels de la tête d'impression sont rendus solidaires d'une seule et même pièce monolithique, cette architecture contribuant à réduire l'encombrement de l'ensemble sans nuire aux facilités de réglage ni aux conditions d'isolement, notamment des électrodes de déflexion.

[0007] Un autre objet de l'invention est de décrire un bloc-support des électrodes de contrôle de charge et de plaques de déflexion intégrées.

[0008] Un autre objet concerne un dispositif de sécurité limitant le courant dans le circuit d'alimentation des moyens de déflexion.

[0009] L'invention concerne plus précisément une tête d'impression monobuse à jet d'encre du type comportant un circuit d'alimentation en encre un amplificateur de signal, un détecteur de récupération d'encre, des moyens de brisure du jet et d'éjection des gouttes, des moyens de charge et de déflexion des gouttes; caractérisé en ce que l'ensemble de ces moyens est rendu solidaire d'une pièce monolithique servant d'une part d'embase pour ces moyens et d'autre part, de boîtier coopérant avec un couvercle pour former le capot de la tête.

[0010] L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes, parmi lesquelles:

La figure 1 illustre une partie importante d'une tête d'impression comportant les éléments fonctionnels essentiels tels que les moyens de formation et d'éjection des gouttes, les moyens de charge des gouttes et les moyens de déflexion.

Les figures 2 et 3 illustrent schématiquement les principaux éléments décrits au moyen de la figure 1.

La figure 4 est une vue éclatée des composants constituant une tête d'impression conforme à l'invention.

[0011] Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures.

[0012] Comme le montre la figure 1, complétée par les figures 2 et 3 auxquelles se réfère simultanément la suite de la description, une tête d'impression 1 conforme à l'invention est constituée d'une pièce monolithique 2. Cette pièce 2 accomplit deux fonctions: d'une part elle joue le rôle de boîtier de capot, d'autre part elle sert d'embase pour tous les moyens assurant les fonctions essentielles de la tête: à savoir, notamment les moyens de formation et de l'éjection des gouttes, de leur charge et de leur déflexion. Un couvercle ferme le boîtier mais il n'a, contrairement à ce qui se passe dans le cas de la tête d'impression objet de la demande de brevet citée précédemment, d'autre fonction que celle de fermer le boîtier, tout en permettant, lorsqu'il est ouvert, d'examiner la combinaison des moyens énumérés ci-dessus.

[0013] Ces derniers sont tous représentés sur la figure 1, où ne manque que l'environnement complémentaire qui n'est pas directement en relation avec l'invention.

[0014] Dans la partie supérieure (A) on trouve notamment l'arrivée du circuit d'alimentation en encre 100 rendue solidaire de la tête 1 au moyen d'un écrou de raccordement 101 (partiellement représenté).

[0015] On y trouve également l'amplificateur de signal 40. Ce dernier peut être enfermé dans une cavité (non représentée) prévue à cet effet dans le boîtier 2.

[0016] Enfin un détecteur de récupération 14 de l'encre récupérée au niveau de la gouttière 7 via la conduite 77 s'y trouve également logé. Ce détecteur 14 est rendu solidaire de la pièce monolithique 2 par des moyens de fixation 45 et comporte de manière intégrée une résistance R qui accomplit une fonction de limiteur de courant comme cela sera expliqué plus loin.

[0017] La partie centrale (M) comporte essentiellement les moyens de modulation créant la brisure du jet et les moyens d'éjection des gouttes ainsi créées.

[0018] Le corps de modulation 10 est porté par un support 13, réalisé en matière isolante qui est rendu solidaire de la pièce monolithique 2 par un jeu de vis 120. A l'intérieur de ce corps de modulation est introduite la combinaison du transducteur piezo-électrique 11 associé à son résonateur 12 à l'extrémité duquel est montée la platine 20 portant la buse 21. Cette platine 20 est rendue solidaire du support 13, par exemple, au moyen d'une vis 95, montée perpendiculairement.

[0019] Un joint torique 210 est prévu à l'extrémité haute du résonateur 12. Il assure, en combinaison avec un presse-étoupe 110, l'étanchéité à ce niveau. Un second joint torique 211 est également prévu à la partie basse du corps de modulation et il assure l'étanchéité entre ce corps 10 et la platine 20 porte-buse 21.

[0020] Le corps de modulation 10, selon l'invention, peut être orienté dans deux plans perpendiculaires, selon deux angles (a) et (p). En effet, il peut tourner autour d'un premier axe de positionnement et de centrage 80 lui donnant le degré de liberté selon (ji) et autour d'un second pion (16), lui donnant le degré de liberté selon (a).

[0021] Lorsque le positionnement correct du corps de modulation et donc du jet est obtenu, des vis (85) coopérant avec des trous oblongs (84) bloquent, dans les deux plans, le corps 10.

[0022] Des raccords (56) relient le circuit de l'encre au corps de modulation 10.

[0023] La partie inférieure (D) concerne la combinaison des électrodes de charge et des organes de déflexion des gouttes d'encre. Plus précisément et selon une autre caractéristique importante de l'invention, il s'agit d'un sous-ensemble également monolithique constitué d'un bloc-support 70 sur lequel sont montées les électrodes de charge 71 et de contrôle de charge 72, ainsi que les plaques de déflexion gauche 73 et droite 74.

[0024] Selon une autre caractéristique importante de l'invention, ce bloc-support 70 d'électrodes est réalisé en un matériau isolant dont les caractéristiques diélectriques et les épaisseurs assurent entre l'embase monolithique 2 et lesdites électrodes un niveau d'isolement compatible avec les tensions mises en jeu à ce niveau. De plus, pour éviter la formation d'arcs, une gorge d'isolement 89 ainsi qu'un voile 90 assurant un véritable mur d'isolement sont prévus du côté de l'électrode de déflexion portée à très haute tension.

[0025] L'électrode de contrôle de charge 72 est, par exemple, du type de celle qui est décrite dans la demande de brevet n° 8 307 549 déposée le 29 avril 1983 par la Demanderesse. Elle est constituée dans ce cas d'un ensemble cylindrique 60 en matériau conducteur comportant un alésage dans lequel est introduit un second tube 62 réalisé en matériau isolant. Ce dernier est introduit dans le cylindre 60 de telle sorte que sa surface externe soit en contact parfait avec la surface interne du cylindre 60 sur une longueur déterminée inférieure à celle du cylindre 60. Ce second tube 62 constitue un fourreau à l'intérieur duquel est introduit un cylindre plein 63 en matériau conducteur. Dans cet ensemble on pratique une fente 65 à travers laquelle transitent les gouttes d'encre symbolisées en traits interrompus.

[0026] Selon une caractéristique de la présente invention, deux diodes 86 et 87 électroluminescentes sont positionnées respectivement, la première au sein même de l'électrode de charge 71, et la seconde à la sortie de l'électrode de contrôle de charge 72. La diode 86 permet de contrôler optiquement la qualité de la formation des gouttes et la diode 87 de mesurer optiquement la vitesse de celles-ci.

[0027] Ce bloc-support 70 d'électrodes porte également les plaques de déflexion gauche 73 et droite 74 qui sont par exemple fixées au moyen de vis 58. Cependant selon une caractéristique importante de l'invention, compte tenu de la géométrie de ce bloc-support 70 et de sa structure, des électrodes de déflexion peuvent être déposées sur la paroi interne de ce support sous la forme d'une couche d'un matériau conducteur qui joue alors le rôle des plaques de déflexion 73 et 74 décrites précédemment. Conformément à l'invention, l'une des plaques 73 (ou couche) de déflexion est portée à un potentiel élevé (de l'ordre de 8000 volts par exemple, tandis que la seconde plaque 74 (ou couche) de déflexion est maintenue au potentiel zéro.

[0028] Comme cela a déjà été dit précédemment, compte tenu de ces contraintes électriques, l'isolement entre le bloc-support 70 et l'embase monolithique 2, ainsi qu'entre ce bloc 70 et l'électrode de charge 71, doit être assuré de manière efficace. Pour accomplir cette fonction, d'une part l'épaisseur du bloc-support 70 réalisé lui-même en matériau isolant est optimisée, d'autre part une gorge 89 et un mur 90 d'isolement sont prévus à cet effet.

[0029] Un moyen de réglage 57 glissant latéralement sur deux pions 810 assure le positionnement par translation (tr) du bloc-support 70 et permet de positionner parfaitement les deux plaques ou couches de déflexion par rapport au jet de gouttes.

[0030] La figure 4 qui est une vue éclatée d'une tête d'impression conforme à l'invention, permet de récapituler l'ensemble des composants la constituant et de bien visualiser leur montage.

[0031] On y retrouve donc la pièce monolithique 2 dont la paroi 180 sert d'embase à l'ensemble des éléments constituant la tête 1. Un raccord 181 et son écrou 101 rendent solidaire du fond supérieur 182 le circuit externe de l'encre. Sur cette paroi 180, une boîte (cavité) non représentée, est prévue pour enfermer et blinder l'amplificateur de signal 40. A ce niveau se trouve également logé le détecteur de récupération de l'encre 14.

[0032] Selon une caractéristique importante de l'invention, comme cela a été dit précédemment, ce détecteur 14 est réalisé en matériau isolant et comporte une résistance R intégrée dans cet isolant. Cette résistance est montée en série dans le circuit THT de la plaque de déflexion 73 portée au potentiel de 8000 V de telle sorte qu'en cas d'incident au niveau de cette dernière, cette résistance R joue le rôle de limiteur de courant.

[0033] Le câble coaxial (26) comme le circuit THT 27 sont connectés de manière classique au moyen de cosses 28.

[0034] Selon une caractéristique importante de l'invention comme cela a déjà été dit précédemment et qui est particulièrement illustrée au moyen de cette figure 4, le corps de modulation 10 portant l'embase 20 porte-buse 21 est orientable selon deux angles (a) et (p); on peut ainsi parfaitement, en jouant sur ces deux degrés de liberté, centrer le jet d'encre.

[0035] Sur cette figure 4 apparaissent également clairement les électrodes de charge et de contrôle de charge, ainsi que les électrodes (ou couches) de déflexion dont l'isolement est assuré au moyen de la gorge et du mur d'isolement décrits précédemment.

[0036] Le fond inférieur 79 de l'embase monolithique 2 comporte un orifice 97 à travers lequel transitent les gouttes déviées avant d'atteindre la surface en cours de marquage (non représentée sur la figure). La gouttière 7 de récupération est accrochée au moyen d'une bride 107. Enfin un couvercle 130 est rendu solidaire de l'embase monolithique 2 au moyen de clips 131 formant ainsi un capotage constituant l'enveloppe externe, protégeant la tête d'impression 1.

[0037] Une telle tête d'impression est compacte, facile à régler et trouve son application dans les imprimantes à jet d'encre à tête monobuse.

Revendications

1. Tête d'impression monobuse à jet d'encre du type comportant un circuit d'alimentation (100) en encre, des moyens de brisure du jet et d'éjection des gouttes, des moyens de charge et de déflexion de celles-ci, un corps de modulation (10) orientable selon deux angles (a) et (p) dans deux plans perpendiculaires, un bloc-support (70) dans lequel sont intégrées l'électrode de charge (71) et les électrodes de déflexion (73) et (74), montés sur une pièce monolithique (2) servant de support au corps de modulation (10) et au bloc-support (70); caractérisée en ce qu'elle comporte une électrode de contrôle de charge (72) et un amplificateur de signal (40), monté dans la pièce monolithique (2), cette pièce servant également de blindage à l'amplificateur de signal (40).

2. Tête d'impression selon la revendication 1, caractérisée en ce que des moyens de réglage selon (tr) permettent, par translation selon (tr), de positionner dans l'axe du jet le bloc-support (70) supportant les électrodes de charge et de déflexion des gouttes.

3. Tête d'impression selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une gorge (89) et un voile (90) assurent l'isolement de la plaque de déflexion chargée (73).

4. Tête d'impression selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que deux diodes électroluminescentes (86) et (87) sont intégrées dans le bloc-support (70), la première au niveau de l'électrode de charge (71) pour contrôler optiquement la formation des gouttes, l'autre au niveau de l'électrode de contrôle de charge (72) pour contrôler optiquement la vitesse de ces gouttes.

5. Tête d'impression selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que ces deux électrodes (73, 74) sont constituées par deux couches métalliques déposées sur la paroi interne du bloc-support (70).

6. Tête d'impression selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'une des électrodes de déflexion (73) est portée un très haut potentiel, la seconde électrode (74) étant maintenue au potentiel zéro.

7. Tête d'impression selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une électrode de contrôle de charge intégrée au bloc supportant l'électrode de charge (71) et les plaques de déflexion (73) et (74).

8. Tête d'impression selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un détecteur d'encre placé dans le circuit de récupération de l'encre (77) relié à la gouttière (7) comporte une résistance (R) montée en série dans le circuit de mise en tension des électrodes de déflexion (73) et (74).

Ansprüche

1. Einzeldüse-Tintenstrahldruckkopf von der Art, die einen Tintenzuführungskreis (100) umfaßt, sowie Strahlbrechungs- und Tropfenspritzmittel, Tropfenaufladungs- und ablenkungsmittel, einen gemäß zwei Winkeln (a) und (ß) in zwei senkrechten Ebenen ausrichtbaren Modulationskörper (10), einen Stützblock (70), in den die Aufladungselektrode (71) und die Ablenkungselektroden (73) und (74) integriert sind, die auf einem monolithischen Teil (2) montiert sind, das dem Modulationskörper (10) und dem Stützblock (70) als Stütze dient; dadurch gekennzeichnet, daß er eine Aufladungssteuerelektrode (72) und einen Signalverstärker (40) umfaßt, der in dem monolithischen Teil (2) montiert ist, wobei dieses Teil ebenfalls als Abschirmung für den Signalverstärker (40) dient.

2. Druckkopf nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Einstellung gemäß (tr) durch Translation entlang (tr) gestatten, in der Strahlachse den die Tropfenaufladungs- und Ablenkungselektroden tragenden Stützblock (70) zu positionieren.

3. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rille (89) und ein Schleier (90) für die Isolierung der aufgeladenen Ablenkungsplatte (73) sorgen.

4. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Leuchtdioden (86) und (87) in den Stützblock (70) integriert sind, die erste bei der Aufladungselektrode (71) zur optischen Kontrolle der Tropfenbildung, die andere bei der Aufladungskontrollelektrode (72) zur optischen Kontrolle der Geschwindigkeit dieser Tropfen.

5. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese beiden Elektroden (73, 74) aus zwei auf die Innenwand des Stützblocks (70) aufgebrachten Metallschichten bestehen.

6. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine dieser beiden Ablenkungselektroden (73) auf ein sehr hohes Potential gebracht wird, während die zweite Elektrode (74) auf dem Nullpotential gehalten wird.

7. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Aufladungssteuerelektrode umfaßt, die in den die Aufladungselektrode (71) und die Ablenkungsplatten (73) und (74) tragenden Stützblock integriert ist.

8. Druckkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein in dem mit der Rinne (7) verbundenen Tintenrückgewinnungskreis (77) angeordneter Tintendetektor einen Widerstand (R) umfaßt, der in den Kreis zum Spannungsanlegen an die Ablenkungselektroden (73) und (74) in Serie geschaltet ist.

Claims

1. A single-nozzle ink jet printing head of the type comprising an ink supply circuit (100), means for breaking up the jet and for discharging droplets, means for charging and deflecting the latter, a modulator element (10) orientable through two angles (a) and (p) in two perpendicular planes, a carrier block (70) wherein are integrated the charging electrode (71) and the deflecting electrodes (73) and (74) installed on a one-piece element (2) acting as a carrier for the modulator element (10) and for the carrier block (70), characterized in that it comprises a charge control electrode (72) and a signal amplifier (40) installed in the one-piece element (2), this element also acting as a casing for the signal amplifier (40).

2. A printing head according to claim 1, characterized in that means for adjustment with respect to (tr) allow the carrier block (70) carrying the droplet charging and deflecting electrodes to be positioned in the axis of the jet by translatory displacement along (tr).

3. A printing head according to one of the preceding claims, characterized in that a groove (89) and a baffle (90) ensure the insulation of the charged deflecting plate (73).

4. A printing head according to one of the preceding claims, characterized in that two electroluminescent diodes (86) and (87) are integrated into the carrier block (70), the first at the level of the charging electrode (71) for optical monitoring of the formation of the droplets, the other at the level of the charge control electrode (72) for optical monitoring of the speed of these droplets.

5. A printing head according to one of the preceding claims, characterized in that these two electrodes (73, 74) are formed by two metal layers deposited on the inner surface of the carrier block (70).

6. A printing head according to one of the preceding claims, characterized in that one of the deflecting electrodes (73) is raised to a very high potential, the second electrode (74) being kept at zero potential.

7. A printing head according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a charge control electrode integrated in the block carrying the charging electrode (71) and the deflecting plates (73) and (74).

8. A printing head according to one of the preceding claims, characterized in that an ink detector positioned in the ink recovery circuit (77 ) connected to the trough (7) comprises a resistor (R) installed in series in the circuit for charging the deflecting electrodes (73) and (74).

Dessins