(19)
(11) EP 1 106 371 A1

(12) DEMANDE DE BREVET EUROPEEN

(43) Date de publication:
13.06.2001  Bulletin  2001/24

(21) Numéro de dépôt: 00403351.0

(22) Date de dépôt:  30.11.2000
(51) Int. Cl.7B41J 29/393, B41J 2/12
(84) Etats contractants désignés:
AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR
Etats d'extension désignés:
AL LT LV MK RO SI

(30) Priorité: 03.12.1999 FR 9915270
03.12.1999 FR 9915271
07.03.2000 FR 0002900

(71) Demandeur: IMAJE S.A.
26501 Bourg les Valence Cedex (FR)

(72) Inventeur:
  • Dunand, Alain
    38000 Grenoble (FR)

(74) Mandataire: Brykman, Georges 
c/o Société de Protection des Inventions, 3, rue du Docteur Lancereaux
75008 Paris
75008 Paris (FR)

   


(54) Imprimante à fabrication simplifiée et procédé de réalisation


(57) Procédé de compensation des défauts mécaniques d'une imprimante à jet d'encre dans laquelle la viscosité de l'encre, la vitesse du jet, la distance de brisure du jet en gouttes et la phase sont asservis de façon indépendante pour garder des valeurs de consigne, procédé selon lequel on compare la position d'arrivée des gouttes à une position de référence, les défauts mécaniques étant compensés par action sur la charge électrique des gouttes. L'invention est également relative à une imprimante dotée notamment de moyens de contrôle et d'asservissement la rendant apte à exécuter les compensations selon le procédé. On simplifiera ainsi le montage mécanique de l'imprimante.




Description

Domaine de l'invention



[0001] L'invention se situe dans le domaine des imprimantes à jet d'encre dans lesquelles des gouttes d'encre sont formées et électriquement chargées puis déviées pour aller frapper un substrat d'impression. Elle concerne un procédé destiné à simplifier le montage mécanique des têtes d'impression et l'imprimante appliquant un tel procédé.

Arrière plan technologique



[0002] Il est connu qu'un jet d'encre sous pression éjecté par une buse d'impression peut être brisé en une succession de gouttes individuelles chaque goutte étant chargée de façon individuelle, de façon contrôlée. Sur le trajet de ces gouttes ainsi individuellement chargées, des électrodes de potentiel constant dévient plus ou moins les gouttes selon la charge qu'elles possèdent. Si une goutte ne doit pas atteindre le substrat d'impression, sa charge est contrôlée de telle sorte qu'elle est déviée vers un récupérateur d'encre. Le principe de fonctionnement de telles imprimantes à jet d'encre est bien connu et est décrit par exemple dans le brevet US-A-4 160 982. Comme décrit dans ce brevet et représenté figure 1, une telle imprimante comporte un réservoir 11 contenant de l'encre électriquement conductrice 10 qui est distribuée par un canal de distribution 13 vers un générateur de gouttes 16. Le rôle du générateur de gouttes 16 est de former à partir de l'encre sous pression contenue dans le canal de distribution 13 un ensemble de gouttes individuelles. Ces gouttes individuelles sont électriquement chargées au moyen d'une électrode de charge 20 alimentée par un générateur de tension 21. Les gouttes chargées passent au travers d'un espace compris entre deux électrodes de déviation 23, 24 et selon leur charge sont plus ou moins déviées. Les gouttes les moins ou non déviées sont dirigées vers un récupérateur 22 d'encre tandis que les gouttes déviées sont dirigées vers un substrat 27. Les gouttes successives d'une salve atteignant le substrat 27 peuvent ainsi être déviées vers une position extrême basse, une position extrême haute et des positions intermédiaires successives, l'ensemble des gouttes de la salve formant un trait de hauteur ΔX sensiblement perpendiculaire à une direction d'avancée relative de la tête d'impression 25 et du substrat. La tête d'impression est formée par le générateur de gouttes 16, l'électrode de charge 20, les électrodes de déviation 23, 24 et en général le récupérateur 22. Cette tête 25 est en général enfermée dans un capotage non représenté. Le mouvement de déviation imprimé aux gouttes chargées par les électrodes de déviation 23, 24 est complété par un mouvement selon un axe Y perpendiculaire à l'axe X, entre la tête d'impression 25 et le substrat. Le temps écoulé entre la première et la dernière goutte d'une salve est très court. Il en résulte que malgré un mouvement continu entre la tête d'impression 25 et le substrat, on peut considérer que le substrat n'a pas bougé par rapport à la tête d'impression pendant le temps d'une salve. Les salves sont tirées à intervalles spatiaux réguliers. Si toutes les gouttes de chaque salve étaient dirigées vers le substrat on imprimerait une succession de traits de hauteur ΔX. En général seules certaines gouttes d'une salve sont dirigées vers le substrat. Dans ces conditions, la combinaison du mouvement relatif de la tête et du substrat, et de la sélection des gouttes de chaque salve qui sont dirigées vers le substrat permet d'imprimer un motif quelconque tel que celui représenté en 28 sur la figure 1. Si le trait que l'on trace avec les gouttes d'une salve est dans une direction X, le mouvement relatif de la tête et du substrat est, dans le plan du substrat dans une direction Y perpendiculaire à X. Les gouttes non déviées sont dirigées vers le récupérateur selon une trajectoire Z perpendiculaire au plan x, y du substrat. Les gouttes imprimées arrivent sur le substrat en suivant des trajectoires légèrement déviées par rapport à la direction Z.

[0003] Si le mouvement relatif de la tête 25 et du substrat s'effectue en continu selon la dimension la plus grande du substrat, il y aura en général plusieurs têtes d'impression imprimant des bandes parallèles les unes aux autres. Un exemple d'une telle utilisation est représenté sur les figures 1 et 2 du brevet délivré à IBM sous le numéro FR 2 198 410.

[0004] Si le mouvement relatif de la tête d'impression et du substrat dans la direction Y s'effectue selon la dimension la plus petite du substrat, l'impression est réalisée bande par bande, le substrat ayant un mouvement d'avance intermittent dans la direction X après chaque balayage. Le mouvement relatif de la tête d'impression et du substrat est appelé mouvement de balayage. Le mouvement de balayage se compose ainsi d'un mouvement d'aller et de retour entre un premier bord du substrat et un second bord du substrat. Le mouvement entre un bord et l'autre bord du substrat permet d'imprimer à la volée une bande de hauteur L ou assez souvent une partie de la bande de hauteur ΔXb, ΔXb étant le plus souvent un sous-multiple de L. L'ensemble des bandes successivement imprimées constitue ainsi le motif à imprimer sur le substrat. Après chaque impression d'une bande ou de partie de bande, le substrat est avancé de l'espace compris entre deux bandes ou partie de bande pour impression de la bande ou partie de bande suivante. L'impression peut se faire à l'aller simplement ou à l'aller et au retour du mouvement de la tête d'impression par rapport au substrat.

[0005] Lorsque le graphisme à imprimer est coloré, les nuances multiples de couleurs sont le résultat de la superposition et de la juxtaposition des impacts d'encre provenant de buses alimentées par des encres de différentes couleurs. Le système de déplacement relatif du substrat par rapport aux têtes d'impression est réalisé de façon telle qu'un point donné du substrat est présenté successivement sous les jets d'encre de chacune des couleurs.
Le système d'impression présente généralement plusieurs jets de la même encre fonctionnant simultanément, soit par la juxtaposition de têtes multiples, soit par l'utilisation de têtes multijets, soit enfin par la combinaison de ces deux types de têtes afin de parvenir à des cadences d'impressions élevées. Dans ce cas, chaque jet d'encre imprime une partie limitée du substrat. Les moyens connus de commande des différents jets seront maintenant décrits en référence à la figure 2.

[0006] Le motif à imprimer est défini par un fichier numérique. Ce fichier peut être formé à l'aide d'un scanner, d'une palette graphique de création assistée par ordinateur (CAO), transmis au moyen d'un réseau informatique d'échanges de données, ou, tout simplement, lu à partir d'un périphérique de lecture de support de stockage de données numériques (disque optique, CD-ROM). Le fichier numérique représentant le motif coloré à imprimer est tout d'abord scindé en plusieurs motifs binaires (ou bitmap) pour chacune des encres. Il convient de noter que le cas du motif binaire est un exemple non limitatif ; dans certaines imprimantes, le motif à imprimer est de type "contone", c'est-à-dire que chaque position peut être imprimée par un nombre de gouttes variable de 1 à M pour chaque encre. Une partie du motif binaire est extraite du fichier pour chacun des jets correspondants à la largeur de la bande qui va être imprimée. Sur la figure 2 où l'on s'intéresse à l'électronique de commande d'un jet, on a représenté en 1 une mémoire de stockage du motif numérique découpée en bande, cette mémoire de stockage contenant les indications relatives à une couleur. Pour l'impression de chaque bande, une mémoire intermédiaire 2 reçoit les données nécessaires pour l'impression de la bande par ladite couleur. Les données descriptives de la bande à imprimer sont ensuite introduites dans un calculateur 3 des tensions de charge des différentes gouttes qui vont former la bande relativement à cette couleur. Ces données sont introduites dans le calculateur sous forme d'une succession de descriptifs des trames qui ensemble vont constituer la bande. Le calculateur 3 des tensions de charge des gouttes se présente souvent sous la forme d'un circuit intégré dédié. Ce calculateur 3 calcule en temps réel la séquence de tensions à appliquer aux électrodes de charge 20 pour imprimer une trame donnée définie par son descriptif de trame, tel que chargé à partir de la mémoire intermédiaire 2. Un circuit électronique aval 4, appelé séquenceur de charge de gouttes, assure la synchronisation des tensions de charge avec d'une part, les instants de formation de gouttes et, d'autre part, l'avance relative de la tête d'impression et du substrat. L'avance du substrat par rapport à la tête est matérialisée par une horloge de trame 5 dont le signal est dérivé du signal d'un codeur incrémental de position de l'unité d'impression relativement au substrat. Le séquenceur 4 de charge des gouttes reçoit également un signal d'une horloge de gouttes 6. Cette horloge de gouttes est synchrone avec le signal de commande du générateur de gouttes 16. Elle permet de définir les instants de transitions des différentes tensions de charges appliquées aux gouttes pour différencier leurs trajectoires. Les données numériques en provenance du séquenceur 4 de charge des gouttes sont converties en valeur analogique par un convertisseur numérique analogique 8. Ce convertisseur délivrant un niveau de tension bas nécessite en général la présence d'un amplificateur haute tension 21 qui va alimenter les électrodes de charge 20. Les illustrations de l'art antérieur données en référence aux figures 1 et 2, sont destinées à bien faire comprendre le domaine et l'apport de l'invention, mais il est évident que l'art antérieur n'est pas limité aux descriptions faites en référence à ces figures. D'autres arrangements des électrodes et des collecteurs de récupération des gouttes d'encre non utilisées sont décrits dans une littérature abondante. Un arrangement électromécanique des buses d'impression de l'électrode de charge et des électrodes de déviation tel que décrit dans le brevet d'invention n° FR 2 198 410 délivré à International Business Machine Corporation (IBM) en référence aux figures 1 à 3 de ce brevet pourrait parfaitement être utilisé dans la présente invention. De même, le circuit électronique de commande des électrodes de charge pourrait être illustré par le circuit décrit en relation avec la figure 4 de ce même brevet. Egalement, les données à imprimées pourraient ne pas se présenter sous forme de fichiers binaires, mais sous formes de fichiers contenant des mots de plusieurs bits, pour traduire le fait que chaque position du substrat peut recevoir plusieurs gouttes d'encre de la même couleur.

[0007] On comprend que pour une impression, en particulier en couleur, la nécessaire superposition des gouttes provenant des différentes buses délivrant les différentes couleurs d'encre doit être très précise. Les défauts principaux d'impression qui sont générés par tous les systèmes d'impression connus, sont les défauts relatifs aux lignages dans le sens du mouvement relatif de la tête d'impression par rapport au substrat. Ce défaut se traduit par l'apparition de lignes claires ou foncées lors de l'impression par balayages successifs. Ces défauts peuvent se trouver dans l'espace compris entre deux bandes qui doit en principe être égal à l'intervalle entre gouttes adjacentes d'une trame, ou à l'intérieur d'une même bande, dans l'espace délimitant les zones imprimées par différents jets, voire à l'intérieur de la trame imprimée par un jet au niveau de l'espace entre deux gouttes adjacentes de la trame. Ces défauts de lignage peuvent provenir soit de défauts propres à certains jets de la tête d'impression, ce sont alors des défauts d'origine mécanique ou électrique, soit d'erreurs de positionnement du substrat, ou bien d'erreur de positionnement entre têtes d'impression, ou encore entre jets d'une même tête d'impression. Diverses solutions ont été proposées pour limiter ou éliminer les problèmes de lignage, mais toutes se traduisent soit par une limitation de la cadence d'impression, dans un rapport parfois très élevé vis-à-vis de la cadence nominale d'impression, soit par une redondance de têtes d'impression et donc un coût important. Des exemples de solutions connues couramment mises en oeuvre pour limiter le lignage vont être exposés succinctement ci-après : un premier type de solution repose sur des réglages mécaniques fins des jets par des vis excentriques ou de la position des têtes d'impression grâce à des tables micrométriques. Cette solution est à la fois onéreuse, par le nombre d'éléments mécaniques qui sont nécessaires, et souvent fastidieuse, par les tâtonnements qu'elle nécessite.

[0008] Un autre type de solutions courantes consiste à utiliser un taux de chevauchements très élevé entre gouttes voisines, de manière à éviter les lignages blancs. Ces lignages blancs correspondent à l'absence de couverture du substrat. Les lignages foncés sont moins visibles et on préfère avoir un défaut de lignage de lignes foncées plutôt qu'un défaut de lignage blanc. La solution consistant à augmenter le taux de chevauchements entre gouttes voisines est efficace pour compenser les défauts à l'intérieur d'une même bande et dans une certaine mesure les défauts de lignage entre bandes mais elle présente l'inconvénient de nécessiter une quantité d'encre très élevée par unité de surface du substrat et génère des difficultés de séchage ou de déformation du substrat.

[0009] Un troisième type de solution pour effacer les défauts de lignage sur les imprimantes fonctionnant en balayage consiste à imprimer partiellement le substrat lors de chaque balayage. En multipliant le nombre de balayages de substrat on obtient la couverture totale du substrat. Cette impression en plusieurs passages exploite diverses stratégies d'entrelacement des positions des gouttes provenant des différents jets. Un exemple d'entrelacement de lignes paires et impaires est donné dans le brevet n° US-A-4 604 631 délivré à la Société RICOH. Un avantage de cette solution souvent liée à un taux de chevauchements élevé est qu'elle autorise un temps de séchage du substrat, mais elle aboutit à la réduction de la cadence d'impression d'un facteur pouvant aller de 2 à 16.

[0010] En ce qui concerne les défauts de lignage et d'autres défauts éventuels de l'impression, il a été envisagé d'utiliser des mires et de comparer une mire réelle imprimée à une mire de référence pour en déduire des choix de buses ou des modifications à introduire dans certains paramètres de réglage de l'imprimante. La demande de brevet EP 0 589 718 A1 attribuée à HEWLETT PACKARD prévoit l'utilisation de mires composées d'une succession de traits décalés les uns par rapport aux autres. L'utilisateur de l'imprimante examine les différents modèles imprimés et choisit un alignement qui lui convient au moyen d'un panneau de commande. Les choix sont ensuite stockés pour utilisation ultérieure.

[0011] Un modèle de mire pour corriger d'éventuels défauts de l'imprimante est décrit dans la demande de brevet n° EP 0 863 012 A1 attribué à HEWLETT PACKARD. Ce modèle de mire permet une lecture aisée par exemple par une caméra de façon à pouvoir faire des corrections en automatique par comparaison de la mire imprimée à une mire de référence. Enfin, dans la demande de brevet WO 98/43817 attribué à JEMTEX INK JET PRINTING LTD., il est prévu d'utiliser une mire pour effectuer diverses corrections de paramètres. D'après la description de cette demande, la mire permet de reconnaître les différents types d'erreurs, c'est-à-dire des erreurs de vitesse de la goutte d'encre, des erreurs de phases dues à des séquencements incorrects de l'application de la tension de charge, des erreurs de décalage dans une direction X, des erreurs de décalage dans une direction Y et des erreurs de décalage angulaires. Les erreurs de vitesse ou de décalage dans la direction X sont corrigées par modification de la tension de charge des gouttes. Les erreurs de phases dues à des séquencements incorrects de l'application de la tension de charge sont corrigées par modification du séquencement de l'impulsion de charge des gouttes. Les erreurs de décalage en Y c'est-à-dire dans le sens du balayage sont compensées par une restructuration du séquencement des données. Il en est de mêmes pour les erreurs angulaires. Pour des raisons qui seront expliquées par la suite, une telle utilisation d'une mire peut conduire à une bonne position des gouttes sur le substrat, mais elle entraîne d'autres défauts qui sont essentiellement des défauts de colorimétrie, et des difficultés de réglage permanent de l'imprimante.

Brève description de l'invention



[0012] La présente invention a pour objet principal de réduire les difficultés de montage des têtes d'impression sur une imprimante, tout en assurant une bonne qualité de l'impression. Une bonne qualité de l'impression suppose une bonne reproductibilité de couleur, une taille des impacts de goutte résultant de leurs impacts et de leur étalement sur le substrat constante et une position relative des gouttes sur le substrat bien déterminée. Elle vise également à assurer une bonne fiabilité et une bonne disponibilité de l'imprimante. Elle vise également à limiter les pertes de substrat imprimées lors de défauts. Elle vise à simplifier les opérations de maintenance. Enfin, elle vise aussi à assurer une bonne stabilité de la qualité d'impression, c'est-à-dire à éviter une dérive de cette qualité.

[0013] La qualité d'impression d'une imprimante à jet d'encre couleur dépend d'un grand nombre de paramètres dont certains sont interdépendants : on peut définir comme expliqué plus haut, trois principaux phénomènes qui conditionnent la qualité d'impression :
  • la caractéristique colorimétrique des encres,
  • la taille des impacts de gouttes résultant de leur impact et étalement sur le substrat,
  • et enfin, la position relative des gouttes sur le substrat.


[0014] La caractéristique colorimétrique de l'encre dépend principalement de sa composition, à savoir pour les principaux éléments : la concentration de matière colorante, la concentration de solvant, et celle de résine. Dans le brevet n° FR 2 636 884 attribué à la demanderesse, on décrit un système de mesure et maintien de la viscosité de l'encre afin de maintenir les conditions de vitesse de jet, la pression étant fixée. Les corrections de viscosité sont effectuées par addition de solvant ou d'une encre de concentration plus élevée que la concentration nominale. Une variation de température peut induire une variation de viscosité alors que la composition de l'encre est inchangée. C'est pourquoi dans un mode préféré de réalisation de l'invention décrite dans ce brevet attribuée à la demanderesse on prévoit un réglage et asservissement de la viscosité η de l'encre en prenant en compte la température de l'encre. La viscosité et la température T sont déterminées en un même point de l'encre, et les ajouts de solvant ou d'encre plus concentrée sont effectués en fonction de l'écart de viscosité Δη par rapport à une viscosité de consigne qui dépend de la température mesurée. Avec le procédé décrit dans ce brevet, on maintient précisément la concentration en colorant dans l'encre. Si la température de l'encre à la tête d'impression est également maîtrisée, par exemple grâce à un contrôle de la température ambiante, la viscosité de l'encre dans la buse se trouve automatiquement contrôlée. Maîtriser la viscosité et la concentration en colorant sont des conditions nécessaires pour maintenir une bonne colorimétrie, et aussi pour conserver une loi de variation de la vitesse d'une goutte en sortie d'une buse d'impression en fonction de la pression qui lui est appliquée constante.

[0015] La taille d'impact des gouttes sur le substrat dépend de la géométrie des buses, qui sont fabriquées dans des tolérances serrées et contrôlées lors de la fabrication, de leur vitesse d'éjection et donc d'impact, et des conditions locales de l'étalement des gouttes sur le substrat, à savoir la vitesse d'évaporation de l'encre et sa tension de surface sur ledit substrat, qui dépendent toutes deux de la température. Pour un substrat donné et une température ambiante donnée, l'étalement dépend des caractéristiques physico-chimiques de l'encre et de la vitesse d'impact des gouttes.

[0016] La position relative des gouttes sur le substrat dépend de la trajectoire des gouttes de chaque jet de la tête d'impression, de l'agencement des jets dans la tête d'impression, ainsi que de la position relative entre la tête d'impression et le substrat. Il a été vu que les gouttes sont chargées électriquement, puis déviées plus ou moins en fonction de leur charge par des électrodes de déviation. Il en résulte que la trajectoire des gouttes dépend de leur vitesse et de leur charge. Une bonne charge des gouttes suppose que la goutte se sépare du jet à un endroit bien déterminé et qu'au moment de cette séparation, l'impulsion électrique définissant la charge des gouttes a été donnée. Il a été vu plus haut, que pour une viscosité donnée, la vitesse dépend d'une pression appliquée au fluide. Il est connu également que la distance entre la buse et le lieu de formation des gouttes d'un jet est une fonction de l'amplitude des oscillations appliquées par exemple à un cristal piézoélectrique entretenant des vibrations dans l'encre. Une bonne charge des gouttes suppose donc un bon contrôle de la phase entre la formation des gouttes et l'instant de charge des gouttes, la phase étant elle-même variable avec la vitesse des gouttes. Des moyens pour contrôler de façon individuelle des paramètres tels que la viscosité de l'encre en fonction de sa température, la vitesse des gouttes par action sur la pression dans le réservoir d'encre, la phase de charge des gouttes et la longueur du jet avant sa brisure en gouttes par contrôle de la tension d'un cristal piézoélectrique sont individuellement connues de l'art antérieur. Cependant, peut être par méconnaissance de la dépendance des différents paramètres les uns par rapport aux autres pour la qualité d'impression, les imprimantes de l'art antérieur ne comportent en général pas de contrôle de chacun de ces paramètres. Ainsi, par exemple, les caractéristiques de l'encre telles que la viscosité peuvent être contrôlées sans que simultanément on asservisse la vitesse de jet, le maintien de la viscosité de l'encre et d'une pression étant jugés suffisant pour assurer une vitesse constante des gouttes. Cette approche est mise en défaut particulièrement lorsque l'orifice de buse ou les filtres du circuit d'amenée d'encre sont colmatés. Si les caractéristiques physico-chimiques de l'encre sont asservies, il est également important d'assurer une vitesse de goutte d'encre et d'impact sur le substrat dans une tolérance prédéterminée. Souvent, également dans les systèmes de l'art antérieur, la précision de positionnement des gouttes est considérée comme le seul facteur influant sur la qualité d'impression. Ainsi, dans la demande de brevet WO 98/43817 déjà citée, la position des gouttes est mesurée sur une mire et les défauts sont corrigés de plusieurs manières. Notamment, les défauts de trajectoire résultant de vitesse de goutte hors tolérance sont corrigés par une action sur leur charge électrique. Il a été vu que la vitesse des gouttes influe sur la trajectoire et sur la taille de la goutte à l'impact. La qualité d'impression ne se trouve donc pas garantie. Une correction de charge des gouttes pourra éventuellement remettre ces gouttes dans leur trajectoire nominale, mais leur diamètre d'impact n'aura pas été corrigé, et le colorant se trouvera étalé sur une surface trop grande ou trop petite modifiant ainsi la colorimétrie.

[0017] La présente invention vise à assurer une bonne qualité d'impression et à simplifier le montage de l'imprimante. Dans une imprimante selon l'invention, la phase des gouttes, la longueur du jet avant sa brisure en gouttes, la vitesse du jet d'encre, la température, la viscosité et la composition de l'encre sont contrôlées en permanence par des boucles indépendantes. Tous ces paramètres étant contrôlés, alors une erreur sur la position des gouttes ne résulte plus que de défauts mécaniques ou de marges de tolérance des dispositifs électroniques. Dans ces conditions, l'impression d'une mire et sa comparaison à une mire de référence permettra par une modification adaptée de la charge des gouttes de modifier cette trajectoire de façon à lui rendre sa valeur nominale. Les autres paramètres étant contrôlés, cette modification de la charge des gouttes ne compensera pas des valeurs hors tolérance de la vitesse de jet ou de la composition de l'encre, ou de la taille de la goutte à l'impact, et en conséquence la qualité de l'impression sera conservée.

[0018] Le procédé selon l'invention vise à supprimer les problèmes de lignage sans conséquence sur la vitesse d'impression.

[0019] La présente invention ne nécessite pas de taux élevé de chevauchement de gouttes. Elle permet d'atteindre des cadences d'impression élevées avec un nombre de têtes d'impression relativement réduit. Elle permet aussi de diminuer le nombre de dispositifs de réglage mécanique. Selon l'invention, avant la mise en route initiale de l'imprimante on procède à une étape de réglages électriques de la machine. Ce réglage initial est effectué lorsque les boucles d'asservissements des paramètres sont actives, et va permettre de régler par exemple la position de la trame en corrigeant ce qu'on va appeler un écart de translation statique et va permettre également de régler la hauteur de la trame en modifiant ce qu'on va appeler un écart de dilatation. Pour cela, on va imprimer avec la machine une mire représentant un motif connu. On va la comparer à une mire de référence représentant ce même motif de façon à en tirer des valeurs d'écart entre la position réelle de points de la mire imprimée et la position nominale des points correspondants sur la mire de référence. Les écarts entre points correspondants sont mémorisés. Ensuite, lors des phases d'impression successives de motifs définis par un ensemble D de données numériques, on calcule à partir des écarts mémorisés des corrections à appliquer :
  • à des tensions nominales applicables aux électrodes de charge des gouttes en fonction du rang j de la position nominale du point imprimé par la goutte, ou encore
  • au nombre de positions suivant le signal de détection de bord,
on applique les corrections déterminées aux valeurs nominales correspondantes.

[0020] Dans un mode de réalisation, on corrige d'une part, la valeur de l'écart de translation statique et, d'autre part, la valeur de l'écart de dilatation. Pour corriger la valeur de l'écart de translation statique on va ajouter à chacune des gouttes sortant des buses de l'imprimante, une charge électrique algébrique permettant de compenser cette erreur de translation. L'erreur de dilatation provient d'un écart trop grand ou trop petit de la charge distribuée entre les gouttes les plus déviées et les gouttes les moins déviées formant la trame correspondant à une salve. La trame est trop large, lorsque l'écart entre le point haut de la trame et le point bas de la trame est trop grand. Cela signifie que la goutte correspondant au point le plus haut n'est pas assez déviée alors que la goutte correspondant au point le plus bas est trop déviée. Pour corriger, il faudra donc augmenter la charge de la goutte correspondant au point le plus haut et diminuer la charge de la goutte correspondant au point le plus bas. Une péréquation appliquée aux gouttes intermédiaires de la salve permettra de corriger la charge appliquée aux gouttes intermédiaires en fonction des corrections apportées aux charges des gouttes extrêmes de la trame. Si au contraire la trame est trop étroite ce qui signifie que l'écart entre le point le plus haut et le point le plus bas d'une salve est trop étroit alors on va diminuer la charge de la goutte correspondant au point le plus haut de façon à ce que cette goutte soit moins déviée et on va augmenter la charge de la goutte correspondant au point le plus bas de façon à ce que cette goutte soit davantage déviée. Une péréquation des valeurs de correction de charges appliquées aux gouttes intermédiaires entre la dernière et la première goutte permettra comme dans le cas de la trame large d'affiner le réglage de la trame.

[0021] Il est également possible de tenir compte de l'écart réel de chaque goutte par rapport à sa position nominale pour calculer la correction de position appliquée à chaque goutte.

[0022] En résumé, l'invention est relative à un procédé de compensation de défauts mécaniques d'une imprimante à jet d'encre par réglage de la position d'arrivée sur un substrat, de gouttes d'encre électriquement chargées de façon réglable par des électrodes de charge, les gouttes provenant d'une tête d'impression, les trajectoires des gouttes étant modifiables, par des électrodes de déviation, entre N positions une première position X1, une dernière position XN et N-2 positions intermédiaires, les N positions définissant une trame sous forme d'un segment de droite sensiblement parallèle à une direction X du substrat, procédé caractérisé en ce qu'en permanence au cours du fonctionnement de l'imprimante on asservit :
  • une viscosité de l'encre en fonction de sa température pour qu'elle garde une valeur dans une tolérance prédéterminée par addition de solvant ou d'encre plus concentrée en matières colorantes,
  • une vitesse de jet par action sur une valeur de pression d'alimentation de l'encre,
  • une distance de brisure du jet en gouttes par action sur un paramètre ajustable permettant de conserver une distance de brisure prédéterminée,
  • une différence de phase entre des instants d'application d'impulsions électriques de charges des gouttes et le signal périodique appliqué au générateur de gouttes qui détermine la formation des gouttes par action sur un circuit de temporisation,
       et en ce que dans une phase préalable à des phases d'impression :

    a) on imprime une mire,

    b) on compare ladite mire imprimée à une mire de référence pour en déduire pour ladite tête d'impression et pour un nombre entier a de positions, a étant supérieur ou égal à 2 et inférieur ou égal à N, un écart algébrique ΔXi entre une position réelle observée et une position nominale correspondante, ceci pour chacune des a positions choisies, avec i allant de 1 à a,

    c) on détermine un écart de translation statique θ comme étant l'écart entre le barycentre des a positions réelles observées et le barycentre des a positions nominales correspondantes,

    d) on détermine pour chacune des a positions de gouttes observées, un écart de position δi entre la position réelle de chaque goutte, corrigée de l'écart de translation, et la position nominale de ladite goutte,

    e) on mémorise la valeur θ de l'écart de translation statique et les valeurs δi des écarts de position de goutte par rapport à leurs positions nominales respectives,

  • ensuite dans chaque phase d'impression d'un motif défini par un ensemble D de données numériques
  • on détermine pour chaque goutte, une valeur de correction de tension nominale conduisant à une valeur corrigée à appliquer aux moyens de charge des gouttes dirigées vers le substrat, ce calcul prenant en compte les valeurs mémorisées d'écart de translation et de position, des données extraites de l'ensemble D des données numériques définissant le motif à imprimer, et le rang j, j compris entre 1 et N de la position nominale d'impression visée.


[0023] De préférence, et comme décrit plus haut le nombre entier a de positions réelles observées est égal à 2, ces positions étant la première et la dernière position. On peut aussi si l'on veut obtenir une correction plus fine mesurer l'écart de chacune des N positions réelles de gouttes par rapport à leur position nominale. Naturellement, si l'imprimante comporte plusieurs buses réparties sur une ou plusieurs têtes, la même opération sera appliquée pour chacune des buses. Cela ne signifie pas qu'il faudra imprimer une mire par buse, une seule mire pouvant convenir pour l'exploitation des jets de chacune des buses. En particulier, si les différentes buses correspondent à des jets de différentes couleurs, on conçoit bien qu'il sera facile de constituer une mire unique permettant de régler l'ensemble des jets de toutes les buses.

[0024] Du fait que selon l'invention, on minimise le chevauchement entre gouttes consécutives il peut subsister un défaut de lignage, en particulier un défaut de lignage blanc apparaissant de façon régulière. Ce défaut est très perceptible par l'oeil lorsqu'il est régulier. De façon à diminuer la perceptibilité de cet éventuel défaut, on appliquera en superposition à la tension appliquée aux électrodes de charge des gouttes, une tension de bruit. L'amplitude moyenne de cette tension de bruit sera fonction du rang j de la goutte dans la salve. De préférence l'amplitude maximum de la tension additionnelle de bruit sera égale à une fraction inférieure à 1 de la différence entre la tension nominale à appliquer à la goutte de rang j et la tension nominale à appliquer à la goutte de rang j + 1 ou à la goutte de rang j - 1, c'est-à-dire à l'une des deux gouttes spatialement adjacentes de la goutte de rang j. De préférence l'amplitude minimum de la tension additionnelle de bruit sera égale à la valeur de l'écart de tension que l'on peut obtenir en faisant varier la valeur du bit de moindre poids d'un convertisseur analogique numérique dont la sortie alimente un amplificateur haute tension couplé aux électrodes de charge des gouttes.

[0025] De cette façon, la position des gouttes sera légèrement bruitée et le défaut régulier de lignage foncé ou blanc n'apparaîtra plus ou apparaîtra moins.

[0026] Les aspects de l'invention qui ont été décrits jusqu'à présent permettent de corriger les erreurs de lignage c'est-à-dire les erreurs de positions des différentes trames dans des bandes successives ou de jets adjacents et les erreurs de largeur des différentes trames.

[0027] Selon un autre aspect de l'invention qui va être maintenant abordé les erreurs de position des trames dans une direction Y perpendiculaire à la direction d'impression des trames peuvent aussi être corrigées.

[0028] La plupart des imprimantes actuelles sont équipées d'un détecteur de détection du bord gauche ou du bord droit du substrat. Le début de l'impression est déclenché en fonction d'une différence entre la valeur numérique instantanée présente sur un compteur de position de la tête par rapport au substrat et la valeur de ce même compteur au moment de la détection d'un bord du substrat et aussi en fonction des données D relatives à l'impression du substrat contenues dans la mémoire de données d'impression. La différence de nombre de positions est telle que lorsque ce nombre de position a été compté après la détection d'un bord du substrat, la tête d'impression se trouve à l'endroit programmé par les données D pour imprimer le début de la bande. Il est possible qu'un décalage dans la direction Y soit observé entre la position nominale d'une bande et sa position réelle. Selon un aspect de l'invention, ce défaut, appelé écart de décalage dynamique, peut être corrigé de la façon suivante. Une comparaison de la position de la première trame par rapport à la position nominale de cette première trame permettra de définir un écart algébrique de la première trame par rapport à sa position nominale. Une correction de décalage dynamique α sera définie comme le nombre de positions représentant cet écart. Une correction correspondante sera mémorisée et ensuite utilisée lors des impressions de trames successives pour décaler de ce nombre de positions l'impression de chaque trame de la bande, les positions étant comptées avec pour origine le bord de substrat détecté à chaque balayage. L'impression des trames est décalée, si la tête va de gauche à droite par rapport au substrat, pour modifier le nombre de positions entre la détection du bord gauche et le début de la bande. L'impression est décalée si la tête va de droite à gauche par rapport au substrat, pour modifier la valeur d'un compteur représentant la valeur de la position à laquelle est imprimée chaque trame de la bande. La position de la dernière trame est en particulier décalée du même nombre de positions que la première trame et il convient d'en tenir compte lors du retour de la tête d'impression. La correction prend ainsi en compte le fait que la bande est imprimée par un mouvement aller de la tête de gauche à droite et/ou un mouvement de retour de la tête de droite à gauche.

[0029] On peut remarquer que les corrections de lignage qui ont été appliquées jusqu'à présent selon des premiers aspects de l'invention ne sont effectives que dans la mesure où le substrat est correctement placé. Ceci n'est pas toujours le cas. L'absorption de l'encre par le substrat, des frottements et d'autres facteurs peuvent conduire à des écarts dans l'avance réelle du substrat par rapport à l'avance nominale et donc à des lignages. Selon une variante du procédé de l'invention, on va pour chaque bande, imprimer sur le substrat au moyen de l'une des têtes d'impression une marque. Cette marque peut être une simple ligne orientée selon la direction Y. Après avance du substrat mais avant impression de la bande suivante, la première marque se trouvera positionnée en regard d'un capteur d'avance de substrat. Le capteur optique permet de mesurer une distance entre la première marque imprimée et une position nominale que devrait avoir cette marque, si le substrat avançait de son avance nominale. Cette distance réelle permet de définir une avance réelle du substrat ΔXréel que l'on va pouvoir comparer à la valeur nominale ΔXnom. Un écart entre l'avance réelle et l'avance nominale sera automatiquement corrigé par une variation de la tension de charge appliquée au moyen de charge des gouttes. Cette correction sera appliquée pour toutes les têtes participant à l'écriture de la bande en cours. Comme il a été vu, les différentes corrections selon l'invention, qui viennent d'être définies, peuvent être appliquées indépendamment les unes des autres de façon isolée. En particulier si l'une des corrections n'est pas nécessaire compte tenu de la qualité constatée de l'imprimante, elle ne sera pas appliquée. Elles peuvent être appliquées aussi en combinaison les unes avec les autres selon les différents modes de combinaison qui résultent de leur nombre.

[0030] L'invention est également relative à une imprimante à jet continu dévié projetant en salve des gouttes de rang 1 à N dans la salve, les gouttes d'une salve étant dirigées ou non vers un substrat d'impression en fonction de données définissant un motif à imprimer, l'imprimante ayant au moins :
  • une tête d'impression, cette tête comportant des moyens de fractionnement en gouttes d'au moins un jet d'encre et une électrode associée de charge des gouttes, des moyens de déviation d'une partie des gouttes vers le substrat d'impression,
  • des moyens d'asservissement de la viscosité de l'encre en fonction de sa température,
  • des moyens d'asservissement de la vitesse des jets d'encre issus de la tête d'impression,
  • des moyens d'asservissement de la distance de brisure du jet en goutte,
  • des moyens d'asservissement de la phase entre des instants d'application d'impulsions de charge des gouttes et des instants d'application d'impulsions de formation des gouttes,
  • des moyens de contrôle de l'impression disposant d'un moyen de fixation de la charge des gouttes à diriger vers le substrat en fonction de leurs rangs dans la salve, couplés à l'électrode de charge des gouttes,
caractérisée en ce que les moyens de contrôle de l'impression comportent :
  • des moyens de mémorisation d'écarts entre une position nominale de points imprimés par la tête d'impression et une position réelle de ces points,
  • des moyens de correction de translation statique θ,
  • des moyens de correction de dilatation, les moyens de correction recevant des données en provenance des moyens de mémorisation d'écart et étant couplés aux moyens de calcul des tensions de charge des gouttes.

Brève description des dessins



[0031] Une imprimante comprenant des moyens pour réaliser le procédé selon l'invention et d'autres détails du procédé selon l'invention seront maintenant décrits en regard des dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 déjà décrite est une représentation schématique des moyens nécessaires à la création de gouttes d'encre et à leur déviation vers un substrat ;
  • la figure 2 déjà décrite comme la figure 1 dans le cadre de la description de l'art antérieur représente l'ensemble des moyens de calcul nécessaire au fonctionnement des moyens représentés sur la figure 1 ;
  • la figure 3 est un schéma destiné à expliquer ce que sont les erreurs de translation, de dilatation et leurs corrections ;
  • la figure 4 est un schéma destiné à expliquer ce que sont les erreurs de décalage dynamique dans la direction du balayage et leurs corrections ;
  • la figure 5 est un schéma destiné à expliquer le mode de correction des écarts d'avance du substrat ;
  • les figures 6 et 7 sont des schémas illustrant les éléments matériels d'une imprimante ;
  • la figure 8 est un schéma représentant les moyens de calcul d'une imprimante fonctionnant selon le procédé de l'invention.
  • la figure 9 représente très schématiquement des asservissements d'une tête d'impression.


[0032] La figure 3 est destinée à expliquer ce que sont les écarts de translation et de dilatation. Pour cela, on a représenté dans différentes configurations sur le plan du substrat matérialisé par des axes XY, 9 différentes positions et formes d'une trame tracée par une salve de gouttes. Dans l'exemple représenté et pour simplifier l'explication, on a pris neuf gouttes, que l'on a représenté de façon exagérément espacée.

[0033] En partie A de la figure 3, la trame de neuf gouttes est représenté conformément à sa position nominale définie par un trait d'axe de symétrie MM'. Ce trait d'axe passe perpendiculairement au milieu de la trame représentée en A, donc en position nominale. En partie B, la trame a été représentée tel qu'imprimée. On voit sur cette trame que d'une part, elle est décalée ce qui se matérialise par la position de son axe milieu NN' décalée par rapport à la position de l'axe MM' et que, d'autre part, elle est dilatée, c'est-à-dire que la distance entre la goutte 1 et la goutte 9 telle que représentée en B est plus grande que la distance entre la goutte 1 et la goutte 9 telle que représentée en A.

[0034] Sur la figure 3 et dans un but de simplification, on a représenté les N gouttes 1 à 9 de la partie B comme équidistantes. Evidemment dans la réalité, il pourra en être autrement et les gouttes pourront avoir les unes par rapport aux autres des distances variables. Il s'ensuit que la position de la goutte centrale matérialisée par l'axe NN' ne sera pas toujours représentative de l'écart de translation.

[0035] Dans le cas le plus général, la meilleure appréciation que l'on pourra avoir du décalage en translation sera représentée par la distance entre le barycentre des gouttes en positions nominales telles que représentées en A et le barycentre des gouttes en positions réelles telles que représentées en B. Le calcul de la position de ces barycentres sera effectué en donnant aux gouttes un même coefficient par exemple le coefficient 1.

[0036] On pourra aussi dans un but de simplification se contenter de comparer les barycentres d'un nombre entier a de gouttes d'une part, de la trame représentée en A et d'autre part, de la trame représentée en B, ces gouttes étant dans des positions nominales correspondantes. Par exemple, si l'on prend en A les gouttes 4, 5 et 7, on prendra pour le calcul du barycentre en B les mêmes gouttes 4, 5 et 7.

[0037] L'expérience a montré qu'en règle générale, on peut se contenter de prendre les positions des premières et dernières gouttes, dans les cas de la figure 3, les gouttes 1 et 9. Le décalage en translation sera alors égal au décalage entre les points à égale distance des gouttes 1 et 9 telles que représentées en A et des gouttes 1 et 9 telles que représentées en B. La correction de translation statique a pour effet de ramener l'axe NN' de la trame tel qu'imprimée à la position MM'. Dans cette position, les axes MM' et NN' sont confondus.

[0038] Cette correction de translation statique sera obtenue par une modification de la charge appliquée à chacune des gouttes 1 à 9. Le calcul de la grandeur de cette modification de la charge appliqué aux gouttes 1 à 9 sera effectué en prenant en compte des données acquises sur des machines du même type. Ces données pourront comprendre des tables représentant le déplacement de la goutte de rang j en fonction de la correction apportée à la charge nominale de cette goutte.

[0039] Après la correction de translation statique, la trame composée des neuf gouttes est, comme représenté en C, dans une position correcte par rapport à l'axe MM' mais sa hauteur dans le cas représenté à la figure 3 en C, est trop grande par rapport à la hauteur nominale telle que représentée à la figure 3 en A. Cette trame pourrait également être trop petite. La correction de dilatation va consister à calculer la modification de charge à apporter à la charge nominale déjà corrigée de l'erreur de translation statique pour ramener ces gouttes à leur position nominale.

[0040] Dans le cas représenté figure 3, où l'on a représenté une dilatation uniforme de l'ensemble des gouttes composant la trame, on conçoit que la correction de la position de la goutte extrême 9 nécessitera une modification de charge plus grande que, par exemple, la correction de la goutte 6. Dans le cas représenté figure 3, la position de la goutte centrale 5 n'aura pas à subir de corrections de dilatation. Dans le cas le plus général, il conviendra de faire un calcul de la modification de la charge à apporter à chacune des gouttes pour la ramener de sa position déjà corrigée par application de la correction de translation statique, à sa position nominale.

[0041] Comme dans le cas de la correction d'erreur de translation statique, ce calcul de la correction d'écart de dilatation sera effectué en prenant en compte des données acquises sur les machines précédentes.

[0042] La figure 4 est destinée à expliquer ce qu'est l'erreur de décalage dynamique et sa correction. En partie A de la figure 4, on a représenté en traits pleins, la position nominale d'une bande. Cette bande est représentée sous forme d'un rectangle ayant pour hauteur, la hauteur d'une trame faite par une salve comprenant les N gouttes et sa largeur est égale à la distance entre la première et la dernière trame de la bande. Dans le sens du balayage, la position d'impression d'une trame est déterminée par le repérage de la position de la tête d'impression, par exemple, par rapport à une règle de détermination de position.

[0043] Cette règle a des graduations, par exemple, magnétiques ou optiques coopérant avec des moyens de la tête d'impression ou d'un support de cette tête pour que la position de la tête d'impression soit en permanence connue de l'unité de contrôle de l'imprimante. Connaissant la position d'un bord du substrat d'impression et de la tête par rapport à cette règle, il est donc possible de déterminer la position de la tête par rapport au substrat. La position nominale de la première trame est obtenue en comparant la position de la tête par rapport au substrat à la position prédéterminée de cette première trame par rapport au bord du substrat, en fonction des données définissant le motif. Ces données détermineront par exemple que la première trame doit se trouver à 2000 positions repérées sur la règle, du bord du substrat. Lorsqu'un compteur de position aura été incrémenté de 2000 l'impression de la première trame sera déclenchée. Supposons que l'écart ΔY, entre la position réelle de la bande en pointillés et sa position nominale, soit décalé vers la droite comme représenté en A, par exemple de vingt positions.

[0044] Selon l'invention, on va modifier l'impression de chaque trame du nombre α de positions nécessaire pour ramener les trames de leur positions réelles à leurs positions nominales. En particulier la première trame qui matérialise le début de la bande sera ramenée de sa position réelle à sa position nominale. Dans l'exemple numérique choisit plus haut, l'impression de la première trame commencera lorsque le compteur de position aura compté (2000 - 20 ) soit 1980 positions après la détection du bord gauche. Toutes les trames de la bande seront décalées de ce même nombre de positions. Au cas où l'impression se ferait également pendant le mouvement de retour de la tête d'impression, l'impression de la dernière trame doit commencer par exemple en fonction des données numériques à la position 100 000, la valeur 100 000 sera remplacée par la valeur 99 980 pour tenir compte de l'écart de décalage de vingt positions de la bande réelle. Cette correction va amener à une position de bande telle que représentée sur la figure 4, partie B. On voit que la correction de décalage dynamique appliquée à chacune des trames va ramener la position de la bande réelle à la position de la bande nominale.

[0045] Un autre aspect possible de la présente invention sera maintenant expliqué en référence à la figure 5.

[0046] Ce complément de l'invention est relatif à un écart de position d'une bande dû à un écart dans l'avance du substrat. Cette correction concerne les imprimantes dans lesquelles le substrat est avancé pas à pas après l'impression de chaque bande. Selon cet aspect de l'invention, on va imprimer lors de l'impression d'une bande courante une première marque représentée en A sur la figure 5. Cette marque pourra être constituée d'un simple trait imprimé au moyen d'une ou plusieurs gouttes de rang consécutif.

[0047] Après avance du substrat mais avant l'impression de la bande suivante, cette marque va se présenter en position B sur la figure 5. Afin de matérialiser l'erreur d'écart εx d'avance du substrat, on a représenté également la position en C d'une marque fictive représentant la position nominale qu'aurait dû avoir la marque présente en B en l'absence d'écart entre la position nominale et la position réelle. La marque C n'est pas présente sur le substrat de façon réelle. L'écart entre la marque fictive C et la marque B permet de déterminer l'écart εx entre la position nominale marquée en C et la position réelle marquée en B. Cet écart dans l'avance du substrat sera compensé selon cet aspect de l'invention par une modification de la charge des gouttes imprimées au cours de cette bande.

[0048] La détection de l'écart εx entre la marque B et la position nominale C de la bande qui va être imprimée sera effectuée au moyen d'un capteur 12, par exemple un capteur CCD permettant de mesurer cette distance, par exemple en comptant l'écart de numéro entre un élément capteur 12a qui reçoit la marque lorsqu'elle est en position nominale et un élément capteur 12b qui la reçoit réellement. Ce capteur sera placé de préférence face au substrat et disposé de telle sorte que son champ de mesure permette de détecter la marque avec des tolérances assez larges. Ce capteur sera de préférence capteur d'une longueur d'onde lumineuse déterminée et sera complété par un émetteur en direction du substrat de cette longueur d'onde déterminée.

[0049] Les figures 6 et 7 sont des schémas de principe d'imprimantes de motifs colorés, par jet d'encre faisant apparaître quelques particularités nécessaires à l'incorporation de l'invention.

[0050] Le système représenté sur les figures 6 et 7 correspond à une architecture pour impression de formats larges choisis uniquement à titre d'exemples non limitatifs. L'impression est réalisée par balayages successifs dans la direction Y. Le système met en oeuvre de façon connue un substrat 27 à partir d'une bobine 28 dont le déroulement est assuré en amont d'une unité d'impression 29 par une paire 36 de cylindres 37, 38 d'entraînement en contact.

[0051] Un premier cylindre 37 est motorisé, un deuxième cylindre 38 assure une contre pression au point de contact. Les deux cylindres 37, 38 pincent le substrat et l'entraînent sans glissement. L'avance du substrat 27 est contrôlée par un codeur, non représenté car en lui-même connu, de positions angulaires montées sur l'axe d'un des cylindres. Après chaque avance intermittente du substrat, la zone à imprimer de celui-ci est maintenue à plat sur une table d'impression 30, située sous le chemin de balayage de l'unité d'impression 29. Ce maintien à plat est assuré grâce à un deuxième système d'entraînement 39 situé en aval de l'unité d'impression.

[0052] Ce deuxième système d'entraînement 39 maintient une tension constante du substrat 27. Une mise en dépression intermittente de la table d'impression est parfois réalisée pour améliorer la planéité du substrat 27 dans la zone d'impression.

[0053] L'unité d'impression 29 par jet d'encre est composée de plusieurs têtes d'impression 25 comme celles représentées par exemple figure 1, chaque tête étant alimentée par une des encres de couleurs primaires, à partir de réservoirs 11 grâce à un ombilic ou canal de distribution 13.

[0054] Les différentes têtes d'impression 25 impriment simultanément le substrat alors qu'il est immobile. L'impression d'une bande est assurée par un balayage dans la direction Y de l'unité d'impression. Le mouvement de balayage de l'unité d'impression par rapport au substrat est assuré par une courroie 40 solidaire de l'unité d'impression et entraînée par une poulie motorisée 41. Le guidage de l'unité d'impression est assuré de façon connue par un axe mécanique non représenté.

[0055] Chaque tête d'impression imprime une bande de largeur constante L. Les têtes d'impression peuvent être décalées dans la direction X d'avance du substrat en sorte qu'une tête n'imprime pas nécessairement la même bande au même moment qu'une autre tête d'impression correspondant à une couleur d'encre différente. Après chaque balayage, le substrat est avancé d'un incrément spatial δX au plus égal à la largeur de bande L mais qui est plus généralement un sous-multiple de L pour une impression en plusieurs passes.

[0056] L'écart des têtes d'impression selon la direction Y et éventuellement selon la direction X permet d'une part, un temps de séchage suffisant entre le dépôt des différentes couleurs d'encre et permet d'autre part, d'assurer un ordre de superposition identique des couleurs mêmes lorsque l'impression est réalisée lors de l'aller et du retour de la tête d'impression.

[0057] La synchronisation entre le jet des gouttes d'encre et la position de balayage des têtes d'impression 25 par rapport au substrat 27 est obtenue grâce à un détecteur optique non représenté de bord de laize. Le détecteur de bord de laize est monté sur la tête d'impression ou sur un support de cette tête pour détecter chacun des deux bords. Ce détecteur émet un signal de détection de chaque bord de laize. Le signal de détection d'un bord de laize de référence, par exemple le bord gauche, est ensuite utilisé pour déclencher un compteur de position permettant de synchroniser la position de chaque tête d'impression avec les données d'impression pour cette position, contenues dans la mémoire d'impression. Le codeur de position peut être de façon connue une règle optique ou magnétique montée sur l'axe mécanique de guidage du balayage.

[0058] Par rapport au système d'impression connu tel que représenté sur les figures 6 et 7, l'invention peut présenter la particularité d'être équipée d'un ou plusieurs détecteurs 12 (figure 8) de détection de l'avance réelle du substrat. Il y a un détecteur gauche d'avance du substrat si l'impression est effectuée de gauche à droite et un second détecteur droit d'avance du substrat si l'impression est également effectuée de droite à gauche. Egalement et de façon connue, un seul détecteur d'avance du substrat peut être monté sur la tête d'impression ou sur un support de cette tête pour détecter l'avance du substrat lorsque l'impression est effectuée de gauche à droite ou de droite à gauche.

[0059] Une autre différence importante d'une imprimante selon l'invention par rapport à une imprimante connue provient des moyens de commande de la tension de l'électrode de charge des gouttes. Un dispositif selon l'art antérieur a été décrit précédemment en relation avec la figure 2.

[0060] La figure 8 représente des moyens de commande 31 selon l'invention. Dans ces moyens de commande 31, les éléments ayant même fonction que ceux représentés sur la figure 2 portent le même numéro de référence. Par rapport aux moyens de commande 26 représentés sur la figure 2, le dispositif selon l'invention peut comporter l'un ou plusieurs des moyens ci-après.

[0061] Le dispositif selon l'invention peut comporter le détecteur 12 d'écart entre l'avance réelle du substrat et son avance nominale, un calculateur 34 d'écart de position du substrat et un correcteur 35 de translation dynamique pour corriger la charge des gouttes de façon à compenser l'écart constaté par le calculateur 34. Les éléments, détecteurs 12, calculateur 34 d'écart de position et correcteur 35 de translation dynamique sont connectés en série les uns aux autres et les corrections de translation dynamique ϕ calculée par le correcteur 35 sont appliquées au calculateur 3' des tensions de charge des gouttes.

[0062] Les moyens de commande de la position et de la déviation des jets peuvent également comprendre un détecteur 14 d'écart de la position réelle de points imprimés par un jet par rapport à la position nominale de points imprimés par ledit jet. Les écarts sur la position des points imprimés par le jet sont introduits d'une part dans un correcteur 17 de translation statique, dans un correcteur 18 de dilatation et enfin dans un correcteur 19 de décalage dynamique.

[0063] Enfin, les moyens de commande de la charge des gouttes d'encre peuvent comporter un générateur 32 de bruit aléatoire dont la sortie est appliquée au calculateur 3' des tensions de charge des gouttes de façon à modifier de façon aléatoire la charge de chaque goutte. Le fonctionnement est le suivant.

[0064] Le détecteur 12 détecte l'écart entre une marque relative à la bande courante qui va être imprimée et la position nominale de cette bande. Cet écart est introduit dans le calculateur 34 de calcul d'écart. Ce calculateur calcule en fonction du signal transmis par le capteur 12, la valeur εx d'écart d'avance du substrat 27. Cet écart est introduit dans le correcteur 35 de translation dynamique qui va calculer des corrections à appliquer au calculateur 3' des tensions de charge des gouttes pour corriger cette translation dynamique ϕ.

[0065] Le calculateur 14 d'écart sur la position des points imprimés par chaque jet compare la position des points imprimés sur une mire par rapport à la position des points correspondants sur une mire de référence. Ce calcul des écarts peut être effectué de façon automatique par exemple en scannant la mire imprimée et à l'aide de la mire de référence mémorisée. A l'aide des écarts calculés, le correcteur de translation statique 17 va calculer de l'une des façons indiquées plus haut le déplacement du barycentre des a points pour lesquels l'écart de position a été mesuré. De même le correcteur de dilatation 18 va calculer l'écart entre un point imprimé et le point nominal correspondant.

[0066] En fonction de cet écart, une valeur de correction de la charge appliquée à chacune des gouttes d'encre sera calculée. Les corrections θj calculées par le calculateur 17 de correction de translation statique et δij par le correcteur 18 de dilatation sont appliquées toutes les deux au calculateur 3' des tensions de charge des gouttes. Le calculateur 3' de la tension de charge des gouttes va calculer la somme algébrique des tensions à appliquer à l'électrode de charge des gouttes en fonction d'une part de la tension nominale résultant du descriptif de la trame provenant de la mémoire 2, et d'autre part, de la correction θj de translation statique provenant du correcteur 17 de translation statique, de la correction δij de dilatation en provenance du correcteur 18 de correction de dilatation, de la correction de translation dynamique ϕ calculée par le calculateur 35 et enfin, en fonction de la valeur sortie par le générateur de bruit aléatoire 32. La correction α de décalage dynamique calculée par le correcteur de décalage dynamique 19 sera elle appliquée au séquenceur 4 de charge des gouttes. De cette façon, la charge des gouttes telle que prévue par le calculateur des tensions de charge des gouttes 3' sera appliquée en coïncidence avec un numéro de position du compteur de position plus petit ou plus grand que le numéro nominal en fonction de la valeur algébrique α du décalage dynamique, les positions étant comptées à partir du bord de substrat.

[0067] La figure 9 est destinée à représenter très succinctement une tête d'impression 25 et les différents asservissements qui lui sont associés. Chacun des asservissements qui seront commentés succinctement ci-après est en lui-même connu. Cependant les inventeurs ne connaissent pas d'imprimantes qui présentent simultanément l'ensemble de ces asservissements sur une même imprimante. Les inventeurs pensent que cette absence est due à une mauvaise appréciation de l'interférence des différents paramètres à contrôler pour arriver à une bonne qualité d'impression comme décrit plus haut. L'imprimante selon l'invention présente un asservissement de la viscosité 61 en fonction de la température, représenté comme les autres asservissements par une boucle de retour en sortie de la tête 25 ramenant à l'entrée une valeur d'erreur. La correction de viscosité éventuellement nécessaire est réalisée par addition de solvant ou par addition d'encre plus concentrée en matière colorante de façon à conserver un taux de matière colorante constant. Un asservissement de vitesse de jet 62 est obtenu par action sur une valeur de pression d'alimentation de l'encre. La distance de brisure du jet est maintenue par un asservissement 63 qui agit sur un paramètre ajustable permettant de conserver une distance de brisure prédéterminée. Il pourra s'agir par exemple de la tension d'alimentation d'un cristal piézoélectrique provoquant des vibrations dans l'encre. Enfin, l'imprimante selon l'invention est équipée d'un circuit 64 d'asservissement de la phase entre les instants d'application d'impulsions électriques de charge des gouttes et des instants d'application d'impulsions de formation des gouttes. Cette phase pourra être réglée par action sur un circuit de temporisation.

[0068] Ainsi, dans une imprimante selon l'invention, la viscosité étant maintenue constante pour une température de référence, l'action sur la pression pour modifier la vitesse conduit à des résultats réellement connus en sorte que cette vitesse peut être maintenue constante à une valeur prédéterminée. Ainsi, la taille des impacts de gouttes est bien constante. La concentration en colorant étant également maintenue constante, la couleur de chaque goutte est bien une constante. Enfin, la distance de brisure des jets et la phase étant contrôlées, on est sûr que chacune des gouttes reçoit une charge électrique qui est fonction d'une tension d'alimentation des électrodes 20 de charge. Dans une imprimante où l'on contrôle comme décrit ci-dessus tous les paramètres d'impression les erreurs de positionnement des gouttes d'encre par rapport à leur position nominale ne proviennent plus que des tolérances mécaniques sur le positionnement des têtes d'impression et éventuellement sur le diamètre de buses d'éjection de l'encre. C'est la raison pour laquelle sur une telle imprimante on peut corriger le positionnement par action sur l'électronique de contrôle de l'imprimante comme il a été décrit ci-dessus.

[0069] Pour avoir une bonne reproduction de la qualité d'impression, il convient que la vitesse d'éjection de l'encre soit maintenue dans des limites autour d'une valeur de consigne. L'obtention de cette valeur de consigne pourra correspondre à une pression d'alimentation de l'encre qui est variable en fonction de la tête d'impression, ceci en raison des tolérances sur les buses de sortie de l'encre ou de l'environnement de la machine d'impression. C'est pourquoi une tête d'impression d'une imprimante selon l'invention comportera de préférence une mémoire dans laquelle sera stockée la valeur de la consigne de vitesse pour chaque jet, correspondant à une pression d'alimentation standard pour obtenir la vitesse de consigne. Cette mémoire a été représentée symboliquement en 65 sur la figure 9. Le programme d'asservissement de la vitesse prévoira donc une lecture de cette vitesse de jet de consigne dans la mémoire de la tête d'impression. De la sorte, lors du fonctionnement de l'imprimante, la pression étant régulée dans un intervalle de valeur proche de la pression standard, les défauts de vitesse de jet significatifs, c'est à dire hors tolérance mécanique des buses et propre à un seul jet pourront être détectés.

[0070] De la même manière, les valeurs de consigne du signal de commande du transducteur piézo-électrique sont prédéterminées en fabrication et stockés dans la mémoire. Les défauts de fonctionnement propres à un seul transducteur pourront être détectés.

[0071] Egalement, lors du remplacement d'une tête d'impression par une autre tête d'impression, tous les paramètres nominaux de fonctionnement étant stockés en mémoire, le programme n'aura généralement pas besoin d'être changé.


Revendications

1. Procédé de compensation de défauts mécaniques d'une imprimante par réglage de la position d'arrivée sur un substrat (27), de gouttes d'encre électriquement chargées de façon réglable par des électrodes (20) de charge, les gouttes provenant d'une tête d'impression, les trajectoires des gouttes étant modifiables, par des électrodes de déviation (23,24), entre N positions une première position X1, une dernière position XN et N-2 positions intermédiaires, les N positions définissant une trame sous forme d'un segment de droite parallèle à une direction X du substrat, procédé caractérisé en ce qu'en permanence au cours du fonctionnement de l'imprimante on asservit :

- une viscosité de l'encre pour qu'elle garde une valeur prédéterminée en fonction de la température par addition de solvant ou d'encre plus concentrée en matières colorantes,

- une vitesse de jet par action sur une valeur de pression d'alimentation de l'encre,

- une distance de brisure du jet en gouttes par action sur un paramètre ajustable permettant de conserver une distance de brisure prédéterminée,

- une différence de phase entre des instants d'application d'impulsions électriques de charges des gouttes et des instants d'application d'impulsions de formation des gouttes par action sur un circuit de temporisation,
et en ce que dans une phase préalable à des phases d'impression :

a) on imprime une mire,

b) on compare ladite mire imprimée à une mire de référence pour en déduire pour ladite tête d'impression et pour un nombre entier a de positions, a étant supérieur ou égal à 2 et inférieur ou égal à N, un écart algébrique ΔXi entre une position réelle observée et une position nominale correspondante, ceci pour chacune des a positions choisies, avec i allant de 1 à a,

c) on détermine un écart de translation statique θ comme étant l'écart entre le barycentre des a positions réelles observées et le barycentre des a positions nominales correspondantes,

d) on détermine pour chacune des a positions de gouttes observées, un écart de position δi entre la position réelle de chaque goutte, corrigée de l'écart de translation, et la position nominale de ladite goutte,

e) on mémorise la valeur θ de l'écart de translation statique et les valeurs δi des écarts de position de goutte par rapport à leurs positions nominales respectives,

- ensuite dans chaque phase d'impression d'un motif défini par un ensemble D de données numériques

- on détermine pour chaque goutte, une valeur de correction de tension nominale conduisant à une valeur corrigée à appliquer aux moyens de charge des gouttes dirigées vers le substrat, ce calcul prenant en compte les valeurs mémorisées d'écart de translation statique et de position, des données extraites de l'ensemble D des données numériques définissant le motif à imprimer, et le rang j, j compris entre 1 et N de la position nominale d'impression visée.


 
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le nombre entier a de positions réelles observées est égal à deux, ces positions étant la première et la dernière position.
 
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le nombre entier a est égal à N.
 
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 applicable à une imprimante dotée de moyens de détection de la position de la tête d'impression dans une direction de mouvement de cette tête par rapport au substrat et de moyens de détection de bord du substrat caractérisé en ce que, en outre, au cours de la phase préalable à des phases d'impression, on mesure un décalage dynamique ΔY entre la position nominale d'une bande imprimée et sa position réelle, on mémorise ce décalage, et en ce qu'au cours des phases d'impression, on décale les positions d'impression de la tête d'impression pour compenser le décalage dynamique mesuré.
 
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 applicable à une imprimante dans laquelle le substrat est avancé pas à pas et imprimé par bande, caractérisé en ce que :

- on imprime une bande courante et une première marque sur le substrat,

- on avance le substrat pour l'impression de la bande suivante,

- on détermine un écart algébrique entre une position théorique nominale de la marque et la position réelle,

- on détermine pour chaque goutte d'une salve, une correction d'avance substrat comme étant une tension de correction de translation dynamique ϕ de la valeur de la tension de charge à appliquer à chacune des gouttes issues de la tête (25) pour corriger la déviation des gouttes et compenser l'écart algébrique de la position du substrat par rapport à sa position nominale,

- on applique à chacune des gouttes de la salve dirigées vers le substrat, la tension de correction de translation dynamique ϕ de position substrat calculée.


 
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on superpose à une valeur nominale de tension à appliquer au moyen de charge de chaque goutte à diriger vers le substrat une tension algébrique aléatoire additionnelle dont l'amplitude maximum est une fraction inférieure à 1 de la différence entre la tension nominale à appliquer aux électrodes de charge pour ladite goutte et la tension nominale à appliquer aux électrodes (20) de charge pour l'une des deux gouttes immédiatement adjacentes de la trame.
 
7. Imprimante à jet continu dévié projetant en salve des gouttes de rang 1 à N dans la salve, les gouttes d'une salve étant dirigées ou non vers un substrat (27) d'impression en fonction de données définissant un motif à imprimer, l'imprimante ayant au moins :

- une tête (25) d'impression, cette tête comportant des moyens de fractionnement en gouttes d'au moins un jet d'encre et une électrode (20) associée de charge des gouttes, des moyens de déviation (23,24) d'une partie des gouttes vers le substrat d'impression,

- des moyens (61) d'asservissement de la viscosité de l'encre,

- des moyens (62) d'asservissement de la vitesse des jets d'encre issus de la tête d'impression,

- des moyens (63) d'asservissement de la distance de brisure du jet en goutte,

- des moyens (64) d'asservissement de la phase entre des instants d'application d'impulsions de charge des gouttes et des instants d'application d'impulsions de formation des gouttes,

- des moyens de contrôle de l'impression disposant d'un moyen de fixation de la charge des gouttes à diriger vers le substrat en fonction de leurs rangs dans la salve, couplés à l'électrode de charge des gouttes,

   caractérisée en ce que les moyens (31) de contrôle de l'impression comportent :

- des moyens (14) de mémorisation d'écarts entre une position nominale de points imprimés par la tête d'impression et une position réelle de ces points,

- des moyens (17) de correction de translation statique θ,

- des moyens (18) de correction de dilatation dynamique, les moyens de correction (17,18) recevant des données en provenance des moyens (14) de mémorisation d'écart et étant couplés aux moyens (3') de calcul des tensions de charge des gouttes.


 
8. Imprimante selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens (31) de contrôle de l'impression comportent de plus des moyens (19) de correction de décalage dynamique, ces moyens recevant des données en provenance des moyens (14) de mémorisation d'écarts et étant couplés aux moyens (3') de calcul de charge des gouttes.
 
9. Imprimante selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que la tête d'impression (25) comporte une mémoire (65).
 




Dessins

























Rapport de recherche