CA1280314C - Cellule a multiples fonctions comportant une chambre a volume variable et circuit d'alimentation fluide d'une tete d'impression a jet d'encre qui en est equipe - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une cellule comportant une chambre à volume variable et un circuit d'alimentation fluide d'une tête d'impression à jet d'encre qui en est équipé. Une telle cellule est constituée par la combinaison d'une chambre à volume variable reliée à un capteur de pression d'une part, et à au moins un couple de vannes associé chacun à une restriction; la variation du volume étant obtenue au moyen d'un piston actionné par un excentrique solidaire du rotor d'un moteur. Une telle cellule fonctionne en pompe, permet le calage du moteur, détermine la viscosité d'un fluide, contrôle l'homogénéité du fluide, etc. L'invention s'applique notamment aux techniques d'impression par jet d'encre.

Description

~2803~4 CELLULE A MULTIPLES FONCTIONS
COMPORTANT UNE CHAMBRE A VOLUME VARIABLE
ET CIRCUIT D'ALIMENTATION FLUIDE
D'UNE TETE D'IMPRESSION A JET D'ENCRE QUI EN EST EQUIPE.

L'invention concerne une cellule comportant une chambre à volume variable capable de réaliser plusieurs fonctions telles que les fonctions de génération d'un débit de fluide, de mesure de viscosité, d'homogénéité du fluide, de température, de positionnement du rotor d'un moteur, etc.
Elle concerne également l'application de telles cellules agencées de telle sorte qu'elles conduisent à la réalisation d'un circuit hydraulique d'alimentation d'une tête d'impression à jet d'encre continu, circuit dont la qualité essentielle est d'être, grace à la mise en oeuvre d'une telle cellule, extremement compact pour des performances de fonctionnement et de fiabilité élevée.
Bien que l'application au jet d'encre d'une cellule conforme à l'invention ne soit pas limitative, c'est cette dernière qui sera décrite plus en détail dans la suite de la description. On trouve 1~ en effet une illustration des principales fonctions que peut accomplir une telle cellule prise séparément ou en combinaison avec une autre cellule. Il convient donc de rappeler ici à quels besoins particuliers doit répondre un circuit d'alimentation en encre d'une tete d'impression à jet d'encre continu. Il s'agit notamment:
- d'une génération d'un jet d'encre dont le débit est en général inférieur à 20 cm3/minute et ceci à une pression pouvant atteindre 4 bars;
- de fluctuations résiduelles sur la pression d'alimentation inférieures à 1 96;
- d'une récupération et d'un recyclage de l'ensemble du débit d'encre généré non utilisé pour l'impression;

: `:
.~:
`'`''' " . :

:`

1~803~

- de la possibilite d'utilisation d'encres ~ solvants très volatils permettant un séchage rapide sur des matériaux non poreux, tels que le métal ou le verre par exemple;
- d'une fiabilité elevee;
- d'un fonctionnement en milieu industriel complètement automatique, sans entretien, et sans procédure de nettoyage astreignante avant un arret prolonge du circuit d'alimentation.
Dans les imprimantes de marquage par jet d'encre actuellement connues, différentes solutions sont retenues pour répondre aux impératifs exprimés ci-dessus. On utilise par exemple des pompes à engrenages assurant les fonctions de mise en pression du jet, et de mise en depression de la goutti~re de récupération du jet, cooperant avec des moyens intégrés de mesure de viscosité et d'ajout de solvant lorsque l'encre utilisée comporte des solvants volatils. Un circuit d'alimentation de ce type est décrit dans la demande de brevet francais 8316440 déposée par la Demanderesse et publiée sous le numéro 2,553,341. Une telle architecture, bien que très performante et adaptée à certaines applications, peut cependant présenter quelques inconvénients. Entre autres, les pompes à engrenage, même de petites dimensions, sont mal adaptées à la génération de petits débits de moyenne pression, tels que ceux qui sont nécessaires à la technique du jet continu. ~es types de pompes, par construction, possèdent des fuites internes dues aux jeux mécaniques fonctionnels nécessaires: ces fuites sont telles que la pompe doit générer, pour fonctionner dans de bonnes conditions, un débit réel très nettement supérieur à celui qui est nécessaire au jet. Des débits importants aux pressions requises impliquent des pulssances mécaniques et électriques sans mesure avec ce qui est nécessaire pour le jet, et donc des échauffements, une ventilation et une alimentation électrique surdimensionnée.

1~8~)3~

- 2a -Par ailleurs, la fiabilité de ce type de pompe, pour cette application, est très modeste, car les matériaux compatibles avec les solvants légers, tels le Méthyl Ethyl Céthone, sont rares. Les engrenages sont souvent Eaits en Téflon, materiau qui présente des caractéristiques mécaniques d'usurès limitées.
Pour assurer le bon fonctionnement d'un tel circuit, on doit faire appel à des capteurs multiples, tels que les capteurs de pression, capteurs de niveaux à sondes plongeantes, viscosimètre, capteur de température pour la correction de viscosité de l'encre, tuyauterie importante, etc. De plus, les procédures de nettoyage sont fastidieuses.
Dans un autre type de matériel, on utilise de l'air comprimé pour la mise en pression. S'il s'agit d'air comprimé industriel, il faut le filtrer soigneusement. La fonction de dépression pour la récupération du jet est obtenue par effet Venturi. L'inconvénient majeur de ce système d'alimentation est le transfert de l'encre de la partie en dépression à la partie sous pression, ce qui nécessite la mise en place de sas de transfert multiples. Par ailleurs, si de l'air comprimé n'est pas disponible, un compresseur est nécessaire.

803~

La presente invention a pour but de pallier ces inconvénients et concerne un nouveau dispositif appelé
cellule dans la suite de la description, cellule qui, à elle seule ou en combinaison avec une autre, permet d'accomplir un grand nombre de fonctions.
D'une part, une telle cellule est capable, en coopération avec les différents réservoirs de fluide, d'encre et de solvant, de générer un débit de fluide destiné
notamment à alimenter une tête classique d'impression à jet d'encre continu. D'autre part, elle est également capable de coopérer avec des moyens de récupération du jet d'encre non utilisé pour en assurer le recyclage.
Enfin, une telle cellule peut être adaptee pour accomplir, outre ces fonctions déjà enoncées, celles de la mesure d'une viscosité, du contrôle de l'homogénéité d'un fluide, de contrôle des niveaux, etc.
Deux de ces cellules conformes à l'invention peuvent être agencées pour constituer un circuit d'alimentation complet qui nécessite la mise en oeuvre d'un seul moteur et d'un seul capteur. On obtient ainsi une architecture de moyens extrêmement compacte, ce qui ouvre considérablement les champs d'application de la technique d'impression par jet d'encre telle qu'elle est mise en oeuvre actuellement dans le domaine industriel, ces champs d'application pouvant s'étendre à la bureautique par exemple.
L'invention concerne plus précisément une cellule destinée à être intégrée dans un circuit hydraulique, comportant une chambre ayant un volume variable délimité par un piston, caractérisée en ce que le piston est solidaire d'un excentrique entraîné par un rotor, ce rotor faisant partie integrante d'un moteur pas-à-pas, et en ce que la chambre est reliée d'une part à un capteur de pression et d'autre part à une pluralité de valves donnant accès chacune '.B

128031~
- 3a à une restriction, ces valves étant à ouverture et fermeture commandées électroniquement en fonction de la position du rotor dudit moteur pas-à-pas et acceptant les deux sens de déplacement du fluide, cette combinaison de moyens rendant ladite cellule capable d'accomplir de multiples fonctions.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles:
- la figure 1 illustre schématiquement une cellule conforme à l'invention commandee par un moteur pas-à-pas, équipée d'un capteur de pression et de couples "valve plus restriction";

/

/

/

- 4 _ 1~803~

- la figure 2 illustre schématiquement un exemple de réalisation d'une restriction locale du circuit hydraulique destiné à coopérer avec une cellule selon la figure 1;
- la figure 3a illustre schematiquement un diagramme de pression d'une cellule dans la configuration de fonctionnement illustrée sur la figure 3b;
- les figures 4a, 4b et 4c illustrent schématiquement des diagrammes de pression d'une cellule selon l'invention dans sa fonc'ion conduisant à la détermination du positionnement du rotor du moteur;
- la figure 5 illustre schématiquément une variation du diagramme de pression de la cellule pour différentes viscosités de fluides mis en oeuvre;
- les figures 6a et 6b représentent schematiquement l'état des valves, respectivement ouverte et fermée, correspondant aux cycles d'aspiration et de refoulement;
- la figure 7 illustre schématiquement ces cycles d'aspiration et de refoulement;
- la figure 8 illustre schématiquement le diagramme des pressions dans le cas où le fluide n'est pas homogène;
- la figure 9 est un diagramme illustrant la position du rotor du moteur actionnant la chambre à volume variable, en fonction du temps, dans une application au jet d'encre;
- la figure lOa illustre schématiquement un premier exemple de circuit d'alimentation en encre d'une tête d'impression mettant en oeuvre deux cellules conformes à
l'invention en position statique, c'est-à-dire à l'arrêt;
- les figures lOb à lOi illustrent chacune, schémati-quement, la position occupée par les différents organes du circuit tel que décrit au moyen de la figure lOa, et ceci respectivement pour chacune des principales fonctions inhérentes au bon fonctionnement dudit circuit;
- la figure lOj illustre schématiquement un autre exemple de réalisation d'un circuit d'alimentation en encre 1~8031~

d'une tête d'impression selon la présente invention, en position statique;
- les figures lOk et lOm illu~trent chacune des positions occupée$ par les différents organes du circuit tel que décrit au moyen de la figure lOj.
Pour plùs de clarté, les mêmes élemen-ts portent les mêmes références dans toutes les figures.
Une cellule conforme à l'invention est illustrée au moyen de la figure 1. Elle est essentiellement constituée d'une chambre (1) à volume variable en fonction du déplacement d'un piston (p). Ce dernier est relié
mécaniquement par des moyens (2) à un excentrique (3) entra~né par un moteur pas 3 pas (4) dont le mode de fonctionnement sera explicité plus loin. Ce volume variable (1) est relié d'une part à un capteur de pression (5), et d'autre part par une canalisation (6) à une, deux ou plusieurs valves électriquement commandées par des bobines (b). Seulement deux valves (7) et (9) sont représentées sur la figure 1, mais ce nombre n'est pas restrictif et l'application décrite plus loin fera d'ailleurs apparaitre clairement la mise en oeuvre d'une pluralité de valves associées à une seule chambre. Ces valves acceptent les deux sens de circulation du fluide et sont normalement fermées (cas de la figure 1) en l'absence de signal électrique. La position du tiroir (t) montre par exemple que la valve (7) est en position bloquante. Enfin, sur les canalisations (71), (91) de sortie de chaque valve est normalement prévue une restriction (8,10) dont la structure est plus clairement illustrée au moyen de la figure 2. Ces restrictions sont conçues de façon à créer une différence de pression à leurs extrémités lorsqu'un débit de fluide de viscosité non nulle les traverse ce qui peut se traduire en terme de perte de charge. Elles sont capables notamment de mettre en évidence sous forme d'une différence de pression 1~803~

(~P), la viscosité du fluide lors d'une impulsion de débit de fluide. Pour ce faire, comme le montre la figure 2, ces restrictions sont constituées d'un tube (lO0) intégre en série dans le cirCuit hydraulique, de longueur (L) nettement supérieure au diamètre (D) dudit tube. A titre d'exemple, la longueur (L) est égale à environ 15 fois le diamètre (D) du tube à travers lequel transite le fluide, la flèche (F) symbolisant le débit. Ce tronçon de tube de longueur (L) et de diamètre (D) correspond donc aux restrictions telles que symbolisées sur la figure 1 par les références (8) et (lO) et par d'autres références sur les figures ultérieures.
Sur la figure 3a est représenté un diagramme de pression illustrant la variation (~P) en fonction de la position (Pr), pour un tour complet (de 0 à 360) du rotor du moteur pas à pas (4). Ce diagramme correspond à la configuration de la cellule (l) illustrée sur la figure 3b où seule la valve électro-commandée (7) est ouverte-en permanence. La valvè électro-commandée (9), toujours fermée, apparait en pointillés. Par convention, dans toute la suite de la description, la position 0 correspond à la position (Pr) du rotor du moteur (4) où le volume de la chambre (1) est minimal, et 180 la position où le volume de la chambre (1) est maximal. Le déplacement du piston (p) est illustré par les flèches (F1) et (F2). A ce déplacement correspond un déplacement du fluide visqueux dans la restriction (8) dont le sens dépend de celui du piston (p), d'où sa représentation par une flèche (F3) et une flèche (F4).
Un déplacement du piston (p) de la chambre à
volume variable (1) engendre un déplacement de fluide dans la valve (7) et la restriction (8). Le déplacement du fluide visqueux dans la restriction (8) provoque sur le capteur de pression (5) l'apparition d'une différence de pression (~P~ (figure 8a) positive ou négative suivant le _ 7 _ 1~803~'~

sens de déplacement du piston. La valeur instantanée de cette pression dépend à la fois du débit instantané du fluide et de sa viscosité. Lors d'une augmentation de volume de la chambre (aspiration), le ~P est négatlf; lors d'une diminution de volume (refoulement), le ~P est positif.
Le diagramme de la figure 3a représente l'evolution de la pression mesurée sur le capteur (5) pour une rotation complète de 0 à 360 du moteur (4), et ceci à
vitesse de rotation constante, l'accouplement mécanique entre le moteur et le piston ~p) étant fait par un excentrique (3).
Dans ces conditions, une cellule conforme à
l'invention permet de s'affranchir d'un capteur de position du rotor, position (Pr) qu'il est pourtant essentiel de déterminer afin de pouvoir synchroniser le fonctionnement des valves. Pour cela, on va s'appuyer sur l'exploitation des diagrammes de pression de la manière décrite ci-après.
On utilise le fluide et le capteur de pression (5) pour déterminer le 0 angulaire du rotor du moteur (4), soit (Pr = 0). On commence par déterminer la nature du fluide present dans la chambre (1). Les deux valves (7) et (9) sont fermées. Le rotor du moteur pas à pas (4) est déplacé
de quelques pas dans un sens, et de quelques pas dans l'autre afin de determiner le sens de compression et le sens de détente. Le rotor est alors déplacé continûment dans le sens dans lequel la pression augmente. Cette procédure est illustrée au moyen de la figure (4a) où est représentée l'évolution de la différence de pression (~P) en fonction de l'avancement du rotor pas à pas, dans un sens d'abord, puis dans l'autre, et enfin dans le sens correspondant ~ une compression.
Si la pression atteint le maximum mesurable par le capteur (5), le fluide est un fluide incompressible et visqueux, par exemple de l'encre, et il est impossible par 1~803~
- B -ce moyen de determiner le point de compression maximum qui correspond à la position angulaire (Pr = 0) correspondant au volume minimal de chambre (1). Pour pallier cela, une des valves est ouverte et le rotor execute un tour complet (figure 4b). On mesure alors la pression différentielle (~P) créée par là restriction (8) ou (10) correspondante ~
la valve (7) ou (9) ouverte. La position angulaire (Pr = 0) est alors déterminée par la position mediane se situant entre le maximum (maxi) et le minimum (mini) de (~P), telle qu'indiquée sur la figure 4b.
Si, en revanche, lorsque les deux valves (7) et (9) sont fermées, la différence de pression (~P) maximale mesurable par le capteur (5) n'est pas atteinte, le fluide est compressible; il s'agit donc, dans l'exemple choisi, d'un mélange d'air et d'encre. Dans ce cas, les valves (7) et (9) restant fermées, un tour complet du xotor est exécuté
et la position angulaire (Pr = 0) est déterminée par le point de (~P) maximal tel qu'indiqué sur la figure 4c.
Conformément à l'invention, un tel procédé permet donc de s'affranchir de l'utilisation d'un captPur spécifique chargé d'indiquer la position angulaire du rotor du moteur (4). Connaissant par ce moyen cette position, on peut alors assurer la synchronisation des valves (7) et (9).
Il s'agit là de l'une des fonctions d'une cellule selon l'invention.
Selon une autre caractéristique de cette dernière, on peut déduire, connaissant la fonction (~P = f viscosité), pour une valeur de la restriction concernée et une vitesse de rotation du moteur (4) connues et fixes, à partir des valeurs maximales des différences de pression (~P maxi et ~P
mini), correspondant au débit maximal instantané engendré
par le piston (9), la valeur de la viscosité du fluide.
Cette autre fonction de la cellule (1) est illustrée au moyen de la figure 5 qui représente les deux diagrammes 9 ~.~803~

~P = f(Pr) pour deux viscosités (Vl) et (V2) différentes du fluide.
Après avoir déjà décrit les fonctions de mesure de la position (Pr) du rotor du moteur (4) et celle de la mesure de la viscosit~ du fluide, on décrit maintenant, selon une autrè caractéristique de l'invention, le fonctionnement de la cellule dans sa fonction de géneration d'un débit de fluide, la cellule se comportant alors en véritable cellule de pompage.
La génération d'un débit de fluide se fait en deux demi-cycles. Le premier (figure 6a) consiste à commander l'ouverture de la valve (7) pendant le demi-tour du moteur de la position (Pr = 0) a la position (Pr = 180) soit le temps où le volume de la chambre (1) augmente (flèche Fl);
le fluide est aspiré (flèche F3). Le deuxième demi-cycle (figure 6b) consiste à commander l'ouverture de la valve (9) pendant le demi-tour suivant du moteur de (Pr = 180) à
(Pr = 360) soit le temps où le volume de la chambre diminue; le fluide est refoulé (flèche F2). La figure 7 représente la différence de pression (~P) mesurée par le capteur (6) lors des deux demi-cycles explicités ci-dessus et qui correspond à une phase d'aspiration consécutive à
l'ouverture de la valve (7) d'une part, et à une phase de refoulement correspondant à l'ouverture de la valve (9) d'autre part. Dans ces conditions, un débit de fluide peut être généré dans les deux sens en inversant le fonctionnement des valves (7) et (9), ou bien peut ne pas l'être, si l'on conserve une des deux valves ouverte et l'autre fermée alors que le moteur tourne, comme cela est illustré au moyen de la figure 3b. Ces deux modes de fonctionnement particuliers, caractéristiques de l'invention, sont essentiels pour l'application décrite ultérieurement. De plus, il est possible d'ajouter d'autres couples valve-restriction sur la même chambre à volume - 10 _ l2ao3~

variable, afin de créer un système de pompage multi-entrées/multi-sorties, tel que cela va être expllqué dans l'exemple de circuit d'alimentation conforme à l'invention décrit ci-après.
Parmi les autres fonctions que peut jouer la cellule conforme à l'invention, on peut également citer la vidange d'un réservoir sous pression au profit notamment d'un autre réservoir. Il suffit pour cela d'ouvrir simultanément les deux valves associées respectivement à ces deux réservoirs.
De plus, la configuration d'un circuit mettant en oeuvre une cellule selon l'invention permet la mesure directe d'une pression au moyen du capteur (5) par mise en relation directe de la chambre (1) avec l'organe dont on veut mesurer la pression. La valve qui commande cet organe situé en aval est alors maintenu en position ouverte, le moteur est arrêté et le capteur de pression (5) est alors directement en communication, via la chambre (1~, avec ledit organe non représenté ici mais dont un exemple sera donné
ultérieurement.
Si le fluide transporté comporte plusieurs phases, le diagramme de pression ne se présente pas comme sur la figure 7 mais au contraire comme illustré sur la figure 8.
Des zones (z) de perturbation bien visibles apparaissent sur le diagramme ~P = f(Pr) et sont l'image de variation de viscosité d'un fluide diphasique (par exemple: encre plus air). Il s'agit là d'une fonction supplémentaire que peut accomplir une cellule conforme à l'invention à savoir la détection de d~fauts d'homogénéité du fluide transporte. On peut ainsi détecter la présence de bulles d'air par exemple dans l'encre véhiculée. Le profil représenté sur la figure 8 n'est qu'un exemple, sachant que tout profil du diagramme s'éloignant d'une sinusoide, alors que tous les autres paramètres sont corrects, met en évidence un fluide multi-12803~

phasique.
Le fonctionnement d'une cellule conforme à
l'invention, il convient de le noter, diffère du fonctionnement classique d'une pompe à membrane et clapets anti-retour. En effet, les clapets sont ici remplacés, conformément a l'invention, par les valves bi-directionnelles t7) et (9), commandées en synchronisme avec la position absolue du rotor du moteur pas à pas (4) par un système électronique adequat. Une telle disposition conduit à l'obtention de toutes les fonctions que peut accomplir la cellule ainsi décrite.
Après avoir précédemment décrit la cellule de base multifonctions conforme à l'invention dans ses principaux modes de fonctionnement, on décrit maintenant une application de telles cellules agencées de telle sorte qu'en combinaison avec des réservoirs d'encre et de solvant, elles constituent un circuit hydraulique original d'alimentation capable d'une part d'alimenter en encre une tate d'impression à jet d'encre continu, et d'autre part de récupérer l'encre inutilisée pour l'impression, encre qui est recueillie au niveau d'une gouttière de récupération.
Un tel circuit conforme ~ l'invention est illustré
au moyen de la figure lOa dans une configuration statique, toutes les valves étant en position fermée. Ce circuit comporte quatre réservoirs dont deux sont amovibles. Le réservoir (15) est une cartouche contenant de l'encre (3) en réserve, non encore utilisée. Ce réservoir (15) est amovible. Le réservoir (16) est une cartouche contenant le solvant pur (31) de l'encre utilisée. Ce solvant (31) de réserve permet de faire l'appoint de solvant nécessaire au maintien de la viscosité de l'encre utilisée et recyclée dans le système. Le maintien de la viscosité de l'encre du jet, est lié à une évaporation du solvant lors du recyclage de l'encre. Ce réservoir (16) est également amovible.

~803~

Le réservoir (18) contenant l'encre (34) remplit fonctionnellement le rôle d'un accumulateur de pression qui est utilisé dans le but de transformer le débit puls~ de la cellule lorsqu'elle est utilisée en cellule de pompage, en un débit constant à pression fixe, et directement destiné à
la formation du jet. Ce réservoir contient pour ce faire une poche d'air (180) sous pression qui joue le rôle d'amortisseur. Cette poche d'air (180) est renouvelée à
chaque démarrage de l'imprimante tel que cela sera expliqué
plus loin.
Le réservoir (17) a pour rôle de recevoir l'encre de récupération (33) et l'air en retour de la gouttière (22), et de les séparer. L'encre nécessaire au maintien de la pression dans l'accumulateur (18) est prélevée dans ce révervoir. Le réservoir (17) a un volume équivalent à
l'accumulateur (18),pour des raisons expliquées plus loin.
Chacun de ces quatre réservoirs (15, 16, 17, 18) est relié, conformément à l'invention, par une canalisation générale (66), à une première chambre à volume variable (1) par l'intermédiaire d'un couple valve-restriction (9-10) pour le réservoir (18); (7-8) pour le réservoir (17); (11-12) pour le réservoir (16); et (13-14) pour le réservoir (15). Toutes ces restrictions, comme cela a déjà été dit précédemment, sont du type décrit au moyen de la figure 2.
L'ensemble de ces cellules dont le coeur est la chambre (1) porte la référence générale (A).
Le capteur de pression (5) est relié à cette première chambre (1) et permet tout un ensemble de contrôles et mesure correspondant aux fonctions déjà décrites et qui sont explicitées ci-après dans l'application considérée.
Une des caractéristiques de ce circuit d'alimentation est qu'il ne comporte qu'un seul capteur, le capteur de pression (5), et que ce seul capteur (5) permet toutes les mesures nécessaires au bon fonctionnement de l'ensemble, à savoir la - 13 _ ~Z803~4 mesure de pression de l'encre alimentant le jet, la mesure de viscosité de l'encre, le contrôle de niveau du réservoir (18) lors de la régéneration de la poche d'air, la mesure de niveau vide du r~servoir (17), la mesure de niveau bas et de niveau vide du réservoir de solvant (16), la mesure de la viscosité de l~encre du réservoir (15) paramètre lié
notamment à la température, la mesure du niveau bas et du niveau vide du réservoir d'encre (15), le synchronisme de fonctionnement des valves avec la position (Pr) du rotor du moteur (4). Comme on peut le voir, et il convient encore de le souligner, cet unique capteur de pression (5) remplace à
lui seul tous les capteurs que l'on rencontre nécessairement dans les circuits d'alimentation de types actuellement connus.
Une seconde chambre à volume variable (23) coopère elle aussi avec une pluralité de valves; cette combinaison est référencée (B). Elle a pour fonction essentielle de : récupérer l'encre du jet (21) au niveau de la gouttière (22). Cette seconde chambre (23) est en effet combinee à un jeu de trois valves (29, 24, 25) dont les fonctions seront expliquées plus loin. Cette seconde cellule ne comporte pas de restriction dans la mesure où, étant couplée mécaniquement à l'excentrique (3) commun à la première chambre (1), le synchronisme de fonctionnement des valves qui lui sont rattachées, découle du synchronisme de la chambre (1). Une telle combinaison de deux ensembles (A) et (B) conformes à l'invention, couplés donc à un seul moteur (4) et à un seul capteur (5), contribue encore à la compacité du circuit. On a référencé (A) la cellule correspondant à l'ensemble comportant la chambre (1), plus specialement lié à l'alimentation de la tête (T), et (B) la cellule correspondant à l'ensemble comportant la chambre (23) qui gère la récupération de l'encre au niveau de la gouttière (22). Celle-ci est reliée à la valve (25) par la ~;~80:3~

canalisation (22), la valve (25) ~tant elle-même reliée à la canalisation générale (67) de (B). La valve (29) sert de couplage entre les deux canalisations ~66) et (67) tandis que la valve (24) est reliée d'une part au reservoir (17), et d'autre part à la canalisation (67).
Les fonctions des valves (19) et (28) sont liées directement au fonctionnement du jet (21) émis par la tate d'impression (T) et font partie de l'art connu, notamment par la demande de brevet de la Demanderesse déjà citée précédemment. Pour cela, cette combinaison est isolée fictivement du reste du circuit au moyen d'un rectangle (150) en traits interrompus. A noter que la valve (19) est respectivement reliée au réservoir sous pression ~18) d'une part, et à la tête (T) qui génère le jet d'encre (21) d'autre part. La valve (28), dite de purge, est reliée aux vannes (24, 25, 29) de la cellule (B). Le jet d'encre non utilise est récupéré au niveau d'une gouttière de récupération (22).
Le fonctionnement du circuit d'alimentation conforme à l'invention est maintenant décrit pour les principales phases durant lesquelles les cellules selon l'invention accomplissent leurs multiples fonctions déjà
décrites précedemment.
Il convient de noter préalablement que, dans tous les cas, sauf lorsque cela est signalé, le moteur (4) tourne à vitesse constante de façon cyclique, ce qui fait que les deux chambres à volume variable (1) et (23) qui sont couplées, engendrent chacune, leur volume cycliquement. Ce cycle de rotation (Tl+T2) présente à chaque tour, un arrêt durant un temps (Tl) nécessaire à la mesure d'une pression statique, mesure de pression non influencée par les pression différentielles induites par des débits dans les restrictions (8), (10), (12) et (14). Ce temps alloué
permet la mesure des pressions statiques de l'encre de la 1~803~4 cartouche (30), du solvant de la cartouche (31), et de l'encre sous pression (34) du reservoir (18). L'u-tilite de ces mesures sera expliquée plus loin. Le diagramme correspondant illustrant l'evolutlon de la position (Pr) du rotor en fonction du temps (tp) est représenté sur la figure Les cycles essentiels de fonctionnement sont donc effectués en commandant électriquement les differentes valves de manière synchrone à la position (Pr) instantanée du rotor du moteur (4) tel que déjà expliqué précédemment.
Pour faciliter la compréhension, on a présenté une succession de figures ~figures lOb à lOi) correspondant chacune à la situation dans laquelle se trouvent, pour une phase de fonctionnement donnée, les différentes valves concernées. Celles qui sont ouvertes (passage du fluide) pour la séquence considerée sont représentées en traits pleins, les autres etant fermées (blocage du fluide) sont illustrees en pointillés. Lorsque la valve consideree est maintenue en permanence ouverte (passante), la totalité de la bobine (b) est ombrée et le tiroir (t) représenté en trait plein. Lorsque la valve est successivement ouverte et fermée à chaque demi-cycle, la bobine (b) est à moitié
ombrée et le tiroir (t) schématisé en pointillés foncés.
Toutes les valves non concernées dans la phase de fonctionnement décrite sont donc en pointillés clairs.
Durant le fonctionnement de l'imprimante, la valve (19) est ouverte, la tête (T) est alimentée et le jet (21) émis. Une telle représentation permet d'un seul coup d'oeil de voir le trajet suivi par le fluide entre les différents éléments du circuit et notamment le transfert de l'encre et du solvant d'un réservoir dans l'autre, l'alimentation de la tête (T) et la recuperation de l'encre non utilisée depuis la gouttière (22) jusqu'au reservoir (17).

16 ~'~80~

Chacune de ces principales fonctions est maintenant reprise plus en detail au moyen des figures lOb lOi:
a) Maintien de la pres~ion de l'accumulat~ur (18), durant le fonctionnement du jet (figure lOb):
Lorsque la valve (19) est ouverte et que le jet (21) est présent, le volume d'encre ~34) de l'accumulateur (18) qui est soumis à la pression de la poche d'air (180) qu'il contient, diminue dans le temps, lors du débit du jet (21), ce qui augmente le volume de l'air (180) et se traduit par une baisse de pression. Le maintien de la pression, et donc du volume d'encre contenu (34), est réalisé par l'ajout d'une dose d'encre dans le réservoir (18) en provenance du reservoir (17), et ceci grâce à la combinaison (1, 7, 9) que lS l'on fait fonctionner en cellule de pompage comme cela a été
expliqué précédemment au moyen notamment des figures 6a et 6b. Quand il est fait référence à une dose dans la description, il s'agit du volume correspondant à celui qui est engendré par le piston (p) de la chambre (1) avec, dans le cadre de cette séquence, l'aide des valves (7) et (9).
Pour pouvoir maintenir la pression dans le réservoir (18), il est nécessaire de la surveiller. Ceci est fait périodiquement pendant les temps d'arrêt (Tl) du rotor du moteur, au moyen du capteur (5). Evidemment, cette période de mesure est inférieure à celle de régénération de l'encre dans le réservoir (18). En d'autres termes, les mesures successives de la pression statique du réservoir (18) sont faites à une fréquence supérieure à celle des doses d'encre qui sont nécessaires au maintien de la pression dans le réservoir (18) (débit du jet).
b) Mesure de la viscosité de l'encre alimentant le jet et ajustement de cette viscosité en fonction d'une consigne donnée (figures lOc, lOd et lOe):
La conservation de paramètres de fonctionnement 8~)3~

constants dans le temps est primordiale pour assurer une grande qualite d'impression. La viscosité de l'encre doit donc être contrôlée régulièrement afin d'être corrigee par un ajout de solvant si elle est plus elevée qu'une consigne dont la valeur est déterminée d'une façon décrite plus loin.
La viscosité de l'encre est contrôlee régulièrement en utilisant un cycle complet de rotation du rotor en laissant la valve (9) ouverte, comme le montre la figure 10c. La pression différentielle (~P) permet la mesure de la viscosité de l'encre (34). Ce cycle de mesure de viscosité se fait lorsqu'aucun ajout d'encre n'est nécessaire dans le réservoir (18).
Ce cycle permet également d'homogénéiser l'encre du réservoir (18) lorsqu'il vient de recevoir une dose de solvant, en créant un brassage alternatif de l'encre.
Ainsi, lorsqu'un ajout de solvant dans le réservoir (18) vient d'être fait tel que cela est expliqué plus loin, ce cycle est répété plusieurs fois avant de servir à la mesure de viscosité.
La viscosité de l'encre utilisée en dehors de toute évaporation de solvant dépend de la température.
Aussi la consigne de viscosité doit prendre en compte la variation de viscosité de l'encre en fonction de la température. Pour ce faire, la consigne de viscosite de l'encre utilisée est fixée en mesurant la viscosité de l'encre neuve de la cartouche (15). Cette mesure se fait en mesurant la pression differentielle (~P) lors d'un cycle du rotor où la valve (13) reste ouverte en permanence (figure 10d). On s'affranchit ainsi des contraintes associées à
l'utilisation de différents types d'encre qui n'auraient pas les mêmes propriétés en fonction de la température.
Lorsque la viscosité de l'encre contenue dans le réservoir (18) est considérée comme trop élevée, une dose de solvant (31) de la cartouche (16) est envoyée dans le ~ Z8o3~LL~
- la -reservoir (18). Pour ce faire, comme le montre la figure lOe, les deux valves (11) et (9) sont ouvertes et la cellule (A) par le moyen de (1, 11, 9) fonctionne en cellule de pompage, comme le,montre la figure lOe.
c) Mesure du niveau du réservoir (17) et ajout d'encre .~
dans le reservoir (18) (figure lOf):
Lorsqu'un ajout d'encre est nécessaire dans le réservoir-accumulateur (18), l'encre est puisée dans le réservoir (17). Les deux valves (7) et (9) sont ouvertes et fonctionnent avec la chambre (1) en cellule de pompage (figure lOb). Si, lors de cet ajout, une prise d'air est constatée (réservoir (17) vide) sous forme d'un défaut du diagramme de pression différentielle apparaissant aux bornes de la restriction (8), tel que cela est explique précédem-ment et illustré sur la figure 8 lors du demi-cycle d'aspiration, alors le demi-cycle de refoulement est exécuté
en maintenant la valve (7) ouverte au lieu d'ouvrir la valve (9) afin de repousser l'air dans le réservoir (17). Au cycle suivant, l'ajout de la dose d'encre n'étant pas fait et la pression dans le réservoir (18) continuant d'être trop faible, un nouvel ajout d'encre est réalisé, mais en partant cette fois-ci de la cartouche d'encre (15), et ceci en utilisant consécutivement les valves (13) et (9) fonction-nant avec la chambre (1) en cellule de pompage, comme cela est schématisé au moyen de la figure (lOf).
d) Mesure des niveaux bas et vides des cartouches (15) et (16):
Les cartouches amovibles d'encre et de solvant (15) et (16) sont chacune constituées d'une enveloppe souple contenant le liquide (30) et (31), cette enveloppe souple étant protégée par une enveloppe rigide.
L'enveloppe souple contenant le liquide (encre ou solvant) possède la particularité, par la conception de sa forme, d'être d'autant moins déformable que le volume .-~zao3~4 restant de liquide est faible. Ceci se traduit par l'apparition d'une dépression du liquide des poches d'autant plus importante que le volume de liquide restant est faible.
Lors d'un cycle de prélèvement de l'encre (30) ou du solvant (31~, la pression statique de la poche concern~e est mesurée en maintenant la valve correspondante (13) ou (11) ouverte pendant le iemps d'arrêt (Tl) du rotor (figure 9). Le niveau de liquide (30, 31) dans les poches déforma-bles est considéré bas lorsque la dépression mesurée est inférieure à une consigne donnée.
Une tentative de prise de liquide dans les cartouches (15) et (16), lorsque les poches correspondantes sont vides, se traduit par une absence de débit à travers les restrictions (14) et (12). Cette absence de débit apparait au niveau du diagramme de pression releve, par une pression différentielle nulle (diagramme plat) qui implique le niveau vide des cartouches. Une remarque importante à
faire est que, dans le cas d'une cartouche vide, une pression différentielle nulle due à un débitinexistant est associée à une pression statique en forte dépression par rapport à la pression environnante, alors que, dans le cas d'absence d'une cartouche, une pression différentielle nulle est associée à une pression statique égale à la pression environnante.
e) Maintien de la poche d'air sous pression nécessaire au fonctionnement de l'accumulateur (18) (figure lOg):
Pour que le réservoir-accumulateur de pression (18) joue bien son rôle, il est nécessaire de garantir un volume d'air minimum dans celui-ci. L'air libre contenu dans le réservoir est toujours sujet à une dissolution lente mais certaine dans l'encre (34) et il est donc nécessaire, afin de conserver l'efficacité de la fonction accumulateur de pression du réservoir (18), de restaurer régulièrement ce volume d'air. Ceci est rendu possible en vidant le ~- :

20 ~ 80 ~

reservoir de l'encre, en permettant à de l'air exterieur d'entrer dans le réservoir si celui-ci est en dépression (résultat d'un "manque dair~ par dissolution dans l'encre lors du fonctionnement), et en le remplissant d'encre à
nouveau jusqu'à la pression du fonctionnement du jet, cet ensemble d'opérations étant fait avant chaque démarrage du jet.
Ceci se fait de la manière suivante. Le réservoir (18) étant sous pression, il est dans un premier temps vidé
de son encre en ouvrant les deux valves (7) et (9) simultanément, moteur (4) à l'arrêt, l'air sous pression chassant l'encre (34) dans le réservoir (17) plus vite que ne le ferait une cellule fonctionnant en cellule de pompage dont le débit est du même ordre que celui du jet. La pression relevée lors de cette vidange est la pression médiane entre la pression du réservoir (18) et la pression environnante. Dès que cette pression mesurée par le capteur (5) est pratiquement égale à la pression environnante, le moteur est à nouveau utilisé créant une fonction de pompage, la valve (9) étant ouverte durant le demi-cycle d'aspiration, et la valve (7) étant ouverte pendant le demi-cycle de refoulement.
Ce fonctionnement inversé est réalisé jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de débit de liquide à travers la restriction (10) ce qui signifie que le réservoir (18) est complètement vide. Le volume d'encre aspiré par la cellule de pompage a placé le réservoir (18) en état de dépression.
L'encre (34) initialement présente dans le réservoir (18) se trouve alors entièrement contenue dans le réservoir (17).
Les valves (9), (29) et (25) sont alors ouvertes afin de permettre à de l'air extérieur en provenance de la gouttière (22) de régénérer le volume d'air du réservoir (18).
La dernière opération consiste à reprendre l'encre ao;~L

contenue dans le réservoir (17) et à le replacer sous la pression du volume d'air régeneré du réservoir (18), en faisant fonctionner la cellule de pompage, la vanne (7) étant ouverte durant le demi-cycle d'aspiration, et la vanne (9) étant ouverte durant le demi-cycle de refoulement.
Lors des phases de vidange et de remplissage à
basse pression du réservoir (18), afin d'augmenter le debit, la chambre (23) est de préférence couplée à la chambre (1) grace à l'ouverture permanente de la valve (29) qui sert dans ce cas de couplage entre les deux chambres.
f) Aspiration du jet par la gouttière (22) (figure lOh):
L'aspiration du jet d'encre par la gouttière (22) est possible par l'utilisation de la cellule mettant en oeuvre les valves (25), (24) associées à la chambre (23) fonctionnant en cellule de pompage, la chambre (23) étant couplée, comme cela a été dit précédemment, au moteur (4).
Le mélange air-encre récupéré au niveau de la gouttière (22) par la conduite (26) est refoulé dans le réservoir (17).
g) Procédure automatique d'arrêt court (figure lOi):
Un des problèmes posés par les imprimantes utilisant des encres à solvants volatils est le séchage de l'encre dont les résines sèches bloquent souvent les organes comportant des pièces mécaniques à déplacement relatif. Les valves notamment sont les premières atteintes. Un circuit d'encre selon l'invention permet de se soustraire à ce problème car il permet de remplir toutes les valves de solvant avant l'arret de la machine, et donc, même si le solvant sèche, ces valves ne seront pas collées car le solvant ne possède pas de résines collantes. Ce nettoyage en solvant se fait d'une manière très simple en autant de cycles moteur qu'il y a de valves à emplir, en prélevant pour chacune lors du demi-cycle d'aspiration, valve (11) ouverte, une dose de solvant dans la cartouche (31), et en 1~80314 l'injectant dans la valve concernée en ouvrant alors celle-ci .
Ceci est fait pour les valves ~13), (7) et (9) ainsi que pour les valves (24) et (25), celles-ci étant emplies en ouvrant simultanément la valve (29).
h) Procédurè automatique de nettoyage complet, arret long ou changement d'encre:
La première phase consiste à transvaser complètement l'encre du réservoir (17) dans le réservoir ; 10 (18) en faisant fonctionner la cellule (7), (1) et (9). La deuxième phase consiste à laisser s'échapper par la gouttière (22) l'encre contenue sous pression dans le réservoir (18) en ouvrant les valves (9), t29), (25), et en pompant le reliquat d'encre éventuel par la cellule (9), (29), (25) au moyen des deux chambres (1) et (23) couplées.
La troisième phase consiste ~ transvaser le solvant contenu dans la cartouche (31) dans le réservoir (17) puis dans le réservoir (18). Ce solvant sous pression est alors expulsé
dans la gouttière (22) après avoir rincé le corps de buse de la tête (T) (valves 19, 18, 15). Toutes ces opérations permPttant un rinçage de l'ensemble du circuit d'alimentation de façon totalement automatique. Il suffit de correctement commander les différentes valves et de faire fonctionner en pompage les groupements de cellules (A) et (B)-Un autre exemple de réalisation d'un circuit d'alimentation selon l'invention est illustré au moyen des figures lOj, lOk et lOm.
; Comme le montre la figure lOj qui est une représentation statique du circuit, celui-ci comporte quatre réservoirs dont deux sont amovibles. Le réservoir (15) est une cartouche contenant de l'encre (30) en réserve, non encore utilisée. Le réservoir (15) est amovible. Le réservoir (16) est une cartouche contenant le solvant pur '~
:`

1'~803~'~

(31) de l'encre utilisee. Ce solvant (31) de réserve perme-t de faire l'appoint de solvant nécessaire au maintien de la viscosité de l'encre utilisée et recyclée dans le système.
Le maintien de la viscosit~ de l'encre du jet, est lié à une évaporation du solvant lors du recyclage de l'encre. Ce réservoir (16) est egalement amovible.
Le réservoir (18) contenant l'encre (34~ remplit fonctionnellement le rôle d'un accumulateur de pression qui est utilisé dans le but de transformer le débit pulsé de la cellule lorsqu'elle est utilisée en cellule de pompage, en un débit constant à pression fixe, et directement destiné à
la formation du jet. Ce réservoir contient pour ce faire une poche d'air (180) sous pression qui joue le rôle d'amortisseur. Cette poche d'air (180) est renouvelée a chaque démarrage de l'imprimante.
Le réservoir (17) a pour rôle de recevoir l'encre de récupération (33) et l'air en retour de la gouttière (22), et de les séparer. L'encre nécessaire au maintien de la pression dans l'accumulateur (18~ est prélevée dans ce réservoir.
Chacun de ces quatre réservoirs (15, 16, 17, 18) est relié, conformément à l'invention, par une canalisation générale (66), à une première chambre à volume variable (1) par l'intermédiaire d'un couple valve-restriction (9-10) pour réservoir (18); (7-8) pour le réservoir (17); (11-12) pour le réservoir (16); et (13-14) pour le réservoir (15).
L'ensemble de ces cellules dont le coeur est la chambre (1) porte la référence générale (A).
Une seconde chambre à volume variable l23) coopère elle aussi avec une pluralité de valves. Cette combinaison est référencée (B).
Cette seconde chambre (23) est combinée à un jeu de deux valves (24,25). Cette seconde cellule ne comporte pas de restriction dans la mesure où, étant coupl~ee l2ao3~4 mécaniquement à l'excentrique (3) commun à la première chambre (1), le synchronisme des valves qui lui sont rattachees, découle du synchronisme de la chambre (1). Une telle combinaison de deux ensembles (A) et (B) conformes ~
5l'invention, couplés donc à un seul moteur (4) et ~ un ~eul capteur (5) contribue à la compacite du circuit. On a, comme précédemment, référencé (A) la cellule correspondant à
l'ensemble comportant la chambre (1) plus spécialement lie à
l'alimentation de la tête (T), et (B) la cellule 10correspondant à l'ensemble comportant la chambre (23).
Dans cette configuration, la pompe (B) n'aspire que de l'air, ce qui a pour effet de diminuer sensiblement les couples au niveau du piston, contrairement à ce qui se passait dans la variante précédente où cette pompe (B) 15aspirait un fluide diphasique.
Une caractéristique de ce circuit consiste également à relier, au moyen d'une canalisation (220), le réservoir (17), dit réservoir tampon, directement à la gouttière de récupération (22) et à mettre ce réservoir (17) 20en dépression, le transformant ainsi en veritable accumulateur de dépression. Ce perfectionnement évite un pompage pulsé au niveau de la gouttière (22) d'un fluide diphasique, ce qui risquerait de créer des éclaboussures d'encre au niveau de cette gouttière. De plus, une valve 25(26) est reliée d'un côté ~ la canalisation (66), et de l'autre à un condenseur (300) comportant un réceptacle pour le condensat (301) et une évacuation (303) des produits volatils, ce condenseur (300) étant également relié à la valve (25) à travers une restriction (31).
30Les figures 10k et 10m illustrent les portions de circuit et les valves concernées. Celles qui sont concernées par la fonction, pour la séquence considérée, ; sont représentées en trait pleins, les autres sont ; illustrées en pointillés. Lorsque la valve considérée est ,~ .

~2803~

maintenue, dans un état constant (ouverte), la totalité de la bobine (b) est ombrée et le tiroir (t) représente en traits pleins. Lorsque la valve es-t successivement ouverte et fermée ~ chague demi-cycle, la bobine (b) est ~ moitié
ombrée et le tiroir (t) schématisé en pointillés fonces.
On a seulement représenté les deux étapes correspondant, d'une part pour la figure 10k à la mise en dépression du réservoir (17) assurant la récupération de l'encre au niveau de la gouttière, via la canalisation 10(220), d'autre part pour la figure 10m au pompage du condensat pour le renvoyer dans le réservoir (17). En effet, les autres fonctions sont sensiblement identiques à
celles qui ont été décrites précédemment mais qui sont reprises ici pour plus de clarté.
15a) Maintien de la pression de l'accumulateur (18) durant le fonctionnement du jet:
Lorsqua la valve (19) est ouverte et que le jet (21) est présent, le volume d'encre (34) de l'accumulateur (18) qui est soumis à la pression de la poche d'air (180) 20qu'il contient, diminue dans le temps, lors du débit du jet (21), ce gui augmente le volume de l'air (180) et se traduit par une baisse de pression. Le maintien de la pression, et donc du volume d'encre contenu (34), est réalisé par l'ajout d'une dose d'encre dans le réservoir (18) en provenance du 25réservoir (17), et ceci grâce à la combinaison (1, 7, 9) que l'on fait fonctionner en cellule de pompage comme cela a été
expliqué précédemment notamment au moyen des figures la et lb. Quand il est fait référence à une dose dans la description, il s'agit du volume correspondant à celui gui 30est engendré par le piston (p) de la chambre (1) avec, dans le cadre de cette séquence, l'aide des valves (7) et (9).
Pour pouvoir maintenir la pression dans le réservoir (18), il est nécessaire de la surveiller. Ceci est fait périodiquement pendant les temps d'arret (Tl) du .

~Z803~

rotor du moteur, au moyen du capteur (5). Evidemment, cette période de mesure est inférieure à celle de régénération de l'encre dans le réservoir ~13). En d'autres termes, les mesures successives de la pression statique du reservolr (18) sont faites à une fréquence supérieure à celle des doses d'encre qùi sont nécessaires au maintien de la pression dans le réservoir t18) tdébit du jet).
b) Mesure de la viscosité de l'encre alimentant le jet et ajustement de cette viscosité en fonction d'une consigne donnée:
.

La conservation de paramètres de fonctionnement constants dans le temps est primordiale pour assurer une grande qualité d'impression. La viscosité de l'encre doit donc être contrôlée régulièrement afin d'être corrigée par un ajout de solvant si elle est plus élevée qu'une consigne dont la valeur est déterminée d'une façon décrite plus loin.
La viscosité de l'encre est contrôlée régulièrement en utilisant un cycle complet de rotation du rotor en laisant la valve (9) ouverte. La pression différentielle (~P) permet la mesure de la viscosité de l'encre (34). Ce cycle de mesure de viscosité se fait lorsqu'aucun ajout d'encre n'est nécessaire dans le réservoir (18).
Ce cycle permet également d'homogénéiser l'encre du réservoir (18) lorsqu'il vient de recevoir une dose de solvant, en créant un brassage alternatif de l'encre.
Ainsi, lorsqu'un ajout de solvant dans le réservoir (18) vient d'être fait tel que cela est expliqué plus loin, ce cycle est répété plusieurs fois avant de servir à la mesure de viscosité.
La viscosité de l'encre utilisée en dehors de toute évaporation de solvant dépend de la température.
Aussi la consigne de viscosité doit prendre en compte la variation de viscosité de l'encre en fonction de la . . , ''l2803~

température. Pour ce faire, la consigne de viscosité de l'encre utilisée est fixée en mesurant la viscosité de l'encre neuve de la cartouche (lS). Cette mesure se fait en mesurant la pression différentielle (~P) lors d'un cycle du rotor où la valve (13) reste ouverte en permanence (figure 10d). On s'affranchit ainsi des contraintes associées 3 l'utilisation de differents types d'encre qui n'auraient pas les mêmes propriétés en fonction de la temperature.
Lorsque la viscosité de l'encre contenue dans le réservoir (18) est considérée comme trop élevée, une dose de solvant (31) de la cartouche (16) est envoyée dans le r~servoir (18). Pour ce faire, les deux valves (11) et (9) sont ouvertes et la cellule (A) par le moyen de (1, 11, 9) fonctionne en cellule de pompage.
c) Mesure du niveau du réservoir (17) et ajout d'encre dans le réservoir (18):
Lorsqu'un ajout d'encre est nécessaire dans le réservoir-accumulateur (18), l'encre est puisée dans le réservoir (17). Les deux valves (7) et (9) sont ouvertes et fonctionnent avec la chambre (1) en cellule de pompage. Si, lors de cet ajout, une prise d'air est constatée (réservoir (17) vide) sous forme d'un défaut du diagramme de pression différentielle apparaissant aux bornes de la restriction (8) lors du demi-cycle d'aspiration, alors le demi-cycle de refoulement est exécuté en maintenant la valve (7) ouverte au lieu d'ouvrir la valve (9) afin de repousser l'air dans le reservoir (17). Au cycle suivant, l'ajout de la dose d'encre n'étant pas fait et la pression dans le réservoir (18) continuant d'être trop faible, un nouvel ajout d'encre est réalisé, mais en partant cette fois-ci de la cartouche d'encre (15), et ceci en utilisant consécutivement les valves (13) et (9) fonctionnant avec la chambre (1) en cellule de pompage.

~'~803~4 d) Mesure des niveaux bas et vide des cartouches (15) .
et (16):
Les cartouches amovibles d'encre et de solvant (15) et (16) sont,chacune constituées d'une enveloppe souple 5contenant le liquide (30) et (31), cette enveloppe souple étant protegée pàr une enveloppe rigide.
L'enveloppe souple contenant le liquide (encre ou solvant) possède la particularité, par la conception de sa forme, d'être d'autant moins déformable que le volume lOrestant de liquide est faible. Ceci se traduit par l'apparition d'une dépression du liquide des poches d'autant plus importante que le volume de liquide restant est faible.
Lors d'un cycle de prélèvement de l'encre (30) ou du solvant (31~, la pression statique de la poche concernée 15est mesurée en maintenant la valve correspondante (13) ou (11) ouverte pendant le temps d'arrêt (T1) du rotor. Le niveau de liquide (30,31) dans les poches déformables est considéré bas lorsque la dépression mesurée est inférieure à
une consigne donnée.
20Une tentative de prise de liquide dans les cartouches (15) et (16), lorsque les poches correspondantes sont vides, se traduit par une absence de débit à travers les restrictions (14) et (12). Cette absence de débit apparait au niveau du diagramme de pression relevé, par une 25pression différentielle nulle (diagramme plat) qui implique le niveau vide des cartouches. Une remarque importante à
faire est que, dans le cas d'une cartouche vide, une pression différentielle nulle due à un débit inexistant est associée à une pression statique en forte dépression par 30rapport à la pression environnante, alors que, dans le cas d'absence d'une cartouche, une pression différentielle nulle est associée à une pression statique égale à la pression environnante.

~'~803~

e) Aspiration du jet au niveau de la gouttiere (22) (figure 10k):
Comme le montre la figure 101, l'air est pompé
dans le réservoir (17) au moyen des valves (2~,25) reliees par la canalisation (67) à la cellule (23), ce qui a pour résultat de mettre ce reservoir (17) en dépression. Il joue alors une fonction d'accumulateur de dépression. La canalisation (220) relie ce reservoir (17) en dépression à
la gouttière (22) de sorte que le jet d'encre est directement recupéré, au niveau de cette gouttière (22), via cette canalisation (220).
Comme cela a été précédemment dit, une telle configuration évite les risques d'éclaboussures, au niveau de la gouttière (22), pouvant résulter du pompage pulsé d'un fluide diphasique, encre plus air.
f) Aspiration du condensat et sa récupération dans le réservoir (17) (figure 10m):
L'air étant pompé dans le réservoir (17) peut entrainer une quantité non négligeable de solvant, c'est pourquoi l'ensemble traverse un condenseur (300) dans lequel se dépose le solvant sous forme de condensat (301), l'air s'évacuant par l'évacuation (303) dont l'orifice est amené
le plus près possible de la gouttière (22), de telle sorte que s'il reste encore des traces de produits volatils, la pollution de l'environnement soit réduite au maximum.
On réinjecte le condensat (301) dans le réservoir (17) en mettant en action les valves (26,7) couplées à la cellule (1) par la canalisation (66a) et (66).
g) Maintien de la poche d'air sous pression nécessaire au fonctionnement de l'accumulateur (18):
Pour que le réservoir-accumulateur de pression (18) joue bien son rôle, il est nécessaire de garantir un volume d'air minimum dans celui-ci. L'air libre contenu dans le réservoir est toujours sujet à une dissolution lente l~ao3~

mais certaine dans l'encre ~34) et il est donc nécessaire, afin de conserver l'efficacité de la fonction accumulateur de pression du réservoir (18), de restaurer regulièrement ce volume d'air. Ceci est rendu possible en vidant le réservoir de l'encre, en permettant 3 de l'air extérieur d'entrer dans le reservoir si celui-ci est en depression (résultat d'un "manque d'air" par dissolution dans l'encre lors du fonctionnement), et en le remplissant d'encre à
nouveau jusqu'à la pression du fonctionnement du jet, cet ensemble d'opérations étant fait avant chaque démarrage du jet.
Ceci se fait de la manière suivante. Le réservoir (18) étant sous pression, il est dans un premier temps vidé
de son encre en ouvrant les deux valves (7) et (9) simultanement, moteur (4) à l'arrêt, l'air sous pression chassant l'encre (34) dans le réservoir (17) plus vite que ne le ferait une cellule fonctionnant en cellule de pompage dont le débit est du même ordre que celui du jet. La pression relevée lors de cette vidange est la pression médiane entre la pression du réservoir (18) et la pression environnante. Dès que cette pression mesurée par le capteur (5) est pratiquement égale à la pression environnante, le moteur est à nouveau utilisé créant une fonction de pompage, la valve (9) étant ouverte durant le demi-cycle d'aspiration, et la valve (7) étant ouverte pendant le demi-cycle de refoulement.
Ce fonctionnement inversé est réalisé jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de débit de liquide à travers la restriction (10) ce qui signifie que le réservoir (18) est complètement vide. Le volume d'encre aspiré par la cellule de pompage a placé le réservoir (18) en état de dépression.
L'encre (34) initialement présente dans le réservoir (18) se trouve alors entièrement contenue dans le réservoir (17).
Les valves (9,26) sont alors ouvertes pour , 1~8031~

permettre l'entrée de l'air librement dans le réservoir (18).
La dernière opération consiste à reprendre l'encre contenue dans le,reservoir (17) et à le replacer 50US la pression du volume d'air régénéré du réservoir (18), en faisant fonctiodner la cellule de pompage, la vanne (7) étant ouverte durant le demi-cycle d'aspiration, et la vanne (9) étant ouverte durant le demi-cycle de refoulement.
h) Procédure automatique d'arrêt court:
Un des problèmes posés par les imprimantes utilisant des encres à solvant volatils est le séchage de l'encre dont les résines sèches bloquent souvent les organes comportant des pièces mécaniques à déplacement relatif. Les valves notamment sont les premières atteintes. Un circuit d'encre selon l'invention permet de se soustraire à ce problème car il permet de remplir toutes les valves de solvant avant l'arret de la machine, et donc, même si le solvant sèche, ces valves ne seront pas collées car le solvant ne possède pas de résines collantes. Ce nettoyage en solvant se fait d'une manière très simple en autant de cycles moteur qu'il y a de valves à emplir, en prélevant pour chacune lors de demi-cycle d'aspiration, valve (11) ouverte, une dose de solvant dans la cartouche (31), et en l'injectant dans la valve concernée en ouvrant alors celle-ci.
Ceci est fait pour les valves (13), (7), (9) et (26), ainsi que pour les valves ~24) et (25) pour lesquelles le solvant est puisé dans le condenseur (300).
i) Procédure automatique de nettoyage complet, arrêt long ou changement d'encre:
La première phase ~consiste à transvaser complètement l'encre du réservoir (17) dans le réservoir (18) en faisant fonctionner la cellule (7), (1) et (9). La deuxième phase consiste à laisser s'échapper par la 1280~3~'~

gouttière (22) l'encre contenue 50U8 pression dans le reservoir (18) et en pompant le reliquat d'encre éventuel par les valves (9) et (26) au moyen de la chambre (1). La troisième phase;consiste à transvaser le solvant contenu dans la cartouche (31) dans le reservoir (17) puis dans le reservoir (181. Ce solvant sous pression est alors expulse dans la gouttière (22) après avoir rince le corps de buse de la tête (T). Toutes ces opérations permettent un rinçage de l'ensemble du circuit d'alimentation de facon totalement automatique. Il suffit de correctement commander les différentes valves et de faire fonctionner en pompage les groupements de cellules (A) et (B).
Dans un exemple nullement limitatif de réalisation d'un circuit conforme à l'invention, la chambre (1) presente un volume engendré de 0,4 cm3 avec une course de 1 mm, et la chambre (23) un volume engendré de 2 cm3 avec une course de 1 mm. Le moteur pas à pas (4) d'une puissance de 20 Watts présente un cycle de rotation (T2) de 0,3 seconde et un temps d'arrêt (Tl~ de 100 millisecondes. Le volume total hors tout du circuit d'encre est voisin de 500 cm3; celui des réservoirs (17) et (18) est de l'ordre de 260 cm3 et celui des cartouches amovibles (15) et (16), de 500 cm3 environ. Le volume de canalisation (66) doit être très petit par rapport au volume enyendré par la cellule (1).
Dans un exemple de realisation, le rapport choisi est voisin de 4. Il faut aussi que les canalisations correspondant aux restrictions (14, 12, 8) aient des volumes supérieurs au volume engendre par la cellule (1). Dans un exemple de réalisation, ce rapport est de 2. Enfin, la canalisation de la restriction (10) doit être la plus petite possible.
Comme cela a déjà été dit precedemment, un tel circuit d'alimentation conforme à l'invention permet d'accéder à de multiples fonctions bien que sa structure soit extrêmement compacte et son fonctionnement très simple.

.

~803~

Il trouve notamment ses applications dans le domaine de l'impression par jet d'encre, non seulement dans le cadre du marquage industriel, mais ~galemen-t dans celui de la bureautique, \

Claims (30)

1. Cellule destinée à être intégrée dans un circuit hydraulique, comportant une chambre ayant un volume variable délimité par un piston, caractérisée en ce que le piston est solidaire d'un excentrique entraîné par un rotor, ce rotor faisant partie intégrante d'un moteur pas-à-pas, et en ce que la chambre est reliée d'une part à un capteur de pression et d'autre part à une pluralité de valves donnant accès chacune à une restriction, ces valves étant à
ouverture et fermeture commandées électroniquement en fonction de la position du rotor dudit moteur pas-à-pas et acceptant les deux sens de déplacement du fluide, cette combinaison de moyens rendant ladite cellule capable d'accomplir de multiples fonctions.

2. Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que ce moteur est commandé à vitesse de rotation constante de telle sorte que, tous les paramètres étant égaux par ailleurs, le diagramme des différences de pression .DELTA. P en fonction de la position Pr du rotor tende vers une période de sinusoîde pour un tour complet du rotor en vue d'assurer le synchronisme des commandes de valve en fonction de la position du piston.

3. Cellule selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle accomplit une fonction de pompage, les valves étant alors commandées alternativement en position ouverte et fermée, à chaque demi-cycle, de telle sorte que se crée une aspiration à travers une des valves qui est maintenue ouverte durant une phase d'accroissement du volume de la chambre où Pr = 0° à Pr = 180° et un refou-lement à travers une des valves qui est maintenue ouverte durant une phase de décroissance dudit volume où
Pr = 180° à Pr = 360°, cette aspiration et ce refoulement qui sont cycliques conduisant à un établissement d'un débit de fluide dans le circuit hydraulique.

4. Cellule selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle accomplit une fonction de mesure de viscosité, une des valves étant maintenue ouverte pendant un cycle complet du rotor du moteur, une différence de pression maximale générée à des extrémités de la restriction correspondant à la valve ouverte condui-sant, à partir d'une relation .DELTA.P = f, où .DELTA.P est une dif-férence de pression et f est une viscosité du fluide, établie à une mesure de la viscosité du fluide qui traverse ladite valve ouverte.

5. Cellule selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle accomplit une fonction de contrôle d'homogénéité du fluide; une des valves est maintenue ouverte et un diagramme .DELTA. P = f(Pr) établi, où
.DELTA.P est une différence de pression et f est une viscosité
du fluide, tout défaut apparaissant sur une courbe ainsi obtenue l'éloignant d'une sinusoïde témoignant d'un défaut d'homogénéité.

6. Cellule selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle accomplit une fonction de détection de position du rotor du moteur grâce à une coopération du fluide et du capteur de pression que ce fluide soit compressible ou incompressible; dans un cas de fluide compressible, deux des valves sont maintenues en position fermée, un 0° angulaire du rotor où Pr = 0°
correspond alors à un point maximal sur un diagramme .DELTA.P = f(Pr) où .DELTA. P est une différence de pression et f est une viscosité de fluide; dans un cas de fluide incompressi-ble, une des valves est ouverte, le 0° angulaire où

Pr = 0° correspond à une position médiane d'une portion de courbe de pente négative se situant entre le point maxi-mal et un point minimal sur le diagramme .DELTA.P = f(Pr).

7. Cellule selon la revendication 1 ou 2, carac-térisée en ce que chaque restriction est constituée par un tube de longueur supérieure à un diamètre donné dans un rapport suffisant pour que se crée une perte de charge dans un cas où celle-ci est traversée par un fluide vis-queux.

8. Circuit d'alimentation en encre d'une tête d'impression à jet d'encre continu, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une cellule selon la revendication 1 ou 2.

9. Circuit d'alimentation selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux ensembles A et B coopérant avec un circuit hydraulique comportant la tête d'impression, ces deux ensembles comportant chacun une chambre à volume variable associée l'une et l'autre à une pluralité de valves, ces deux chambres étant d'une part couplées mécaniquement à un même excentrique, la cham-bre de l'ensemble A étant d'autre part reliée au capteur de pression.

10. Circuit d'alimentation selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'ensemble A comporte une première canalisation reliant la chambre à volume variable de l'en-semble A à un premier réservoir d'encre, un réservoir de solvant, un réservoir de récupération d'encre, un second réservoir d'encre dit réservoir d'alimentation, via des couples chacun formé d'une des valves et d'une des restric-tions.

11. Circuit d'alimentation selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'ensemble B comporte une seconde canalisation reliant la chambre à volume variable de l'ensemble B, d'une part à une première desdites valves elle-même couplée à la première canalisation de l'ensemble A; d'autre part à une seconde desdites valves elle-même reliée au réservoir de récupération d'un côté, au réservoir de récupération d'encre, et de l'autre, à une troisième desdites valves elle-même reliée à une gouttière de récupération par une troisième canalisation; enfin, à une quatrième desdites valves appartenant à un circuit donné, qui est elle-même reliée à la tête d'impression.

12. Circuit d'alimentation selon la revendica-tion 11, caractérisé en ce que le circuit donné comporte une cinquième desdites valves reliant le réservoir d'alimentation à la tête d'impression génératrice d'un jet d'encre capable d'être récupéré par la gouttière de récupération.

13. Circuit d'alimentation selon la revendica-tion 12, caractérisé en ce que le réservoir d'alimentation comporte une poche d'air maintenant une réserve d'encre sous pression contenant une encre servant à alimenter la tête d'impression via la cinquième valve.

14. Circuit d'alimentation selon l'une des revendications 10, 11, 12 et 13, caractérisé en ce que le premier réservoir d'encre et le réservoir de solvant comportent chacun une enveloppe souple contenant respectivement une encre et un solvant, lesdites enveloppes étant réalisées de telle sorte que se crée une dépression de liquide d'autant plus importante qu'un volume du liquide restant est faible.

15. Circuit d'alimentation selon la revendica-tion 8, caractérisé en ce que, lorsque le moteur accomplit un cycle de fonctionnement, ce cycle de fonctionnement comporte un temps T1 d'arrêt correspondant à Pr = 0° sur un diagramme de Pr en fonction du temps suivi d'un temps T2 correspondant à une rotation complète de Pr = 0° à
Pr = 360°, ce temps T2 étant maintenu constant.

16. Circuit d'alimentation selon l'une des reven-dications 9, 10, 11 et 12, caractérisé en ce que différents cycles de fonctionnement des ensembles A et B sont effectués en commandant électriquement les différentes valves de manière synchrone à une position instantanée du rotor du moteur.

17. Circuit d'alimentation selon la revendica-tion 15, caractérisé en ce que la cinquième valve étant ouverte et un jet présent, un ajout d'une dose d'encre dans le réservoir d'alimentation est obtenu en faisant fonctionner en cellule de pompage une combinaison de la chambre de l'ensemble A avec des sixième et septième des-dites valves fonctionnant à chaque demi-cycle respectivement en aspiration et en refoulement pour transférer l'encre du réservoir de récupération vers l'encre du réservoir d'alimentation.

18. Circuit d'alimentation selon la revendication 17, caractérisé en ce que, durant les temps d'arrêt T1, une mesure de la pression dans le réservoir d'alimentation est faite en mettant en relation ce réservoir d'alimenta-tion directement avec le capteur.

19. Circuit d'alimentation selon la revendica-tion 10, 11 ou 12, caractérisé en ce que une sixième des-dites valves est maintenue ouverte pendant un cycle complet du rotor, un diagramme de la différence de pression obtenue au niveau de la restriction correspondante donnant alors une valeur de la viscosité de l'encre du réservoir d'ali-mentation.

20. Circuit d'alimentation selon la revendica-tion 19, caractérisé en ce qu'en cas de défaut de viscosité, une dose de solvant est transférée du réservoir de solvant vers le réservoir d'alimentation en faisant fonctionner en cellule de pompage une combinaison de la chambre de l'ensemble A avec une septième desdites valves et la sixième valve.

21. Circuit d'alimentation selon l'une des reven-dications 10, 11 ou 12, caractérisé en ce que, lorsque le réservoir de récupération est vide, l'encre du premier réservoir d'encre est transférée dans le réservoir d'alimen-tation en faisant fonctionner en cellule de pompage une combinaison de la chambre de l'ensemble A avec une septième desdites valves et la sixième valve.

22. Circuit d'alimentation selon la revendication 15, caractérisé en ce que, durant le temps d'arrêt T1 du moteur, une des valves qui est reliée au premier réservoir d'encre ou une des valves qui est reliée au réservoir de solvant étant maintenue ouverte, une pression statique d'une poche correspondante est mesurée au moyen du capteur.

23. Circuit d'alimentation selon l'une des reven-dications 11 ou 12, caractérisé en ce que, pour restaurer un volume d'air du réservoir d'alimentation, celui-ci est d'abord vidé par transfert d'encre vers le réservoir de récupération par ouverture, dans une première phase, d'une cinquième et d'une sixième des valves, le moteur étant arrêté, puis dans une seconde phase par pompage, la cin-quième valve ouverte, fonctionnant en aspiration, durant un demi-cycle, et la sixième valve ouverte, fonctionnant en refoulement, durant l'autre demi-cycle, jusqu'à ce qu'il n'y ait plus passage de liquide à travers la restriction associée à la cinquième valve, le réservoir d'alimentation pouvant se trouver alors en dépression, les cinquième, première et troisième valves étant alors ouvertes afin de permettre un passage d'air pris au niveau de la gout-tière, ces phases étant suivies par un transfert en retour de l'encre contenue dans le réservoir de récupération vers le réservoir d'alimentation.

24. Circuit d'alimentation selon l'une des reven-dications 11 ou 12, caractérisé en ce que l'encre recueillie au niveau de la gouttière de récupération est pompée à
travers la troisième canalisation vers le réservoir de récupération au moyen des troisième et seconde valves coopé-rant avec la chambre à volume variable du second ensemble B.

25. Circuit d'alimentation selon la revendica-tion 10, caractérisé en ce que, avant un arrêt de fonction-nement, chaque valve des ensembles A et B est remplie de solvant par pompages successifs de solvant, en coopérant avec une des valves qui est associée au réservoir de solvant

26. Circuit d'alimentation selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'un nettoyage complet est réalisé
en mettant en oeuvre une première phase consistant à trans-vaser par pompage l'encre du réservoir de récupération dans le réservoir d'alimentation au moyen de sixième et septième des valves coopérant avec la chambre de l'ensemble A; une seconde phase consistant à laisser s'échapper par la gouttière l'encre contenue sous pression dans le réser-voir d'alimentation en ouvrant les septième, première et troisième valves; une troisième phase consistant à coupler un fonctionnement en cellule de pompage des septième, pre-mière et troisième valves coopérant avec les chambres; une qua-trième phase consistant à transvaser un solvant dans le réservoir de récupération, puis dans le réservoir d'alimen-tation avant de l'expulser à travers la cinquième valve, la tête et la troisième valve.

27. Circuit d'alimentation selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit de récupération capable d'une part, grâce à une coopération de l'ensemble B avec les seconde et troisième valves, d'as-surer une mise en dépression du réservoir de récupération et une aspiration de l'encre depuis la gouttière vers ce réservoir de récupération via une quatrième canalisation reliant la gouttière au réservoir de récupération; capable d'autre part d'assurer un recyclage d'un condensat de sol-vant grâce à une coopération de l'ensemble A avec des cin-quième et sixième desdites valves.

28. Circuit selon la revendication 27, caracté-risé en ce que de l'air est extrait du réservoir de récupé-ration vers une cinquième canalisation reliée à l'extérieur en faisant jouer à l'ensemble B plus les seconde et troi-sième valves, un rôle de pompe à air exclusivement, ce qui a pour effet de transformer le réservoir de récupération en accumulateur de dépression, de filtrer des pulsations inhérentes à la pompe et de permettre une aspiration de l'encre pris au niveau de la gouttière et ceci via la qua-trième canalisation.

29. Circuit selon la revendication 28, carac-térisé en ce qu'un condenseur est placé en série sur la cinquième canalisation et assure une séparation de l'air et du solvant sous forme d'un condensat, l'air et un excé-dent éventuel de produit volatil s'échappant vers l'exté-rieur par la cinquième canalisation.

30. Circuit selon la revendication 29, caracté-risé en ce que le condensat est pompé au moyen de l'ensemble A coopérant avec les cinquième et sixième valves pour être renvoyé dans le réservoir de récupération.