Dispositif d'alimentation d'une buse d'émission dans un procédé d'écriture par jet d'encre
L'invention se rapporte à un dispositif d'alimentation en encre d'une buse d'émission dans un procédé d'écriture par jet d'encre, procédé dans lequel la pression de l'encre dans la buse est stabilisée autour d'une valeur assurant la formation d'un ménisque convexe à la sortie de la buse, un écoulement sous la forme d'un jet d'encre de très faible section ne se produisant que lorsque ce ménisque est soumis à l'action d'un champ électrique de valeur déterminée.
Un tel procédé a déjà été décrit par exemple dans les brevets suisses Nos 452559 et 451212. De même, un dispositif d'alimentation en encre de la buse d'émission a été décrit dans le brevet suisse No 397729. Dans ce procédé d'écriture, les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la pression de l'encre dans la buse est maintenue très voisine de la pression qui provoquerait un début d'écoulement sans la présence du champ électrique. Dans ces conditions, on comprendra que le système soit très sensible à tout ébranlement, secousse, variation de pression intempestive, tous éléments susceptibles de provoquer un écoulement d'encre en l'absence du champ électrique.
De tels écoulements sont la cause de salissements de l'extrémité de la buse aussi bien que des électrodes, salissements qui sont susceptibles de compromettre le parfait centrage de l'émission du jet d'encre ainsi que l'exactitude de sa déviation par les électrodes de commande.
Le brevet suisse No 397729 proposait une solution à ce problème en intercalant entre le réservoir d'encre et la buse d'émission une pompe à commande électrique permettant l'établissement très rapide de la pression de régime, à partir d'une pression nettement inférieure, sous l'effet d'une commande électrique synchronisée avec l'établissement du champ électrique d'extraction du jet d'encre.
Cependant, les pompes électromagnétiques décrites dans ce brevet présentent un cycle d'opérations discontinu: après qu'un certain nombre de caractères ont été écrits, un temps de repos est nécessaire pour assurer le retour du piston en position initiale. Dans les applications où un grand nombre de lignes doivent être écrites sans interruption, une pompe à régime continu serait par conséquent très souhaitable. Ce type de pompe présente en général le désavantage d'un établissement relativement lent de la pression de régime lors du démarrage. Cette relative lenteur entraîne un délai correspondant entre le moment où la pompe est enclenchée, moment où la touche déclenchant l'opération d'écriture est elle-même actionnée, et le moment où l'écriture peut effectivement débuter, la pression de régime étant atteinte.
La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation en encre, à partir d'un réservoir, de la buse d'émission dans un procédé d'écriture par jet d'encre dans lequel un ménisque convexe d'encre est obtenu à la sortie d'une buse par une pression hydrostatique créée par une pompe située entre le réservoir et la buse d'émission, le jet d'encre étant obtenu par un champ électrique, caractérisé en ce que la pompe est d'un type à fonctionnement continu, des moyens étant prévus pour diminuer la pression de régime au niveau de la buse de la valeur nécessaire pour créer un ménisque convexe à une valeur pour laquelle l'encre reste sensiblement contenue à l'intérieur de la buse, un dispositif de commande agissant sur ces moyens pour les rendre inopérants et assurer le rétablissement de la pression de formation de ménisque au début de chaque période d'écriture.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif d'alimentation faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe verticale de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en coupe longitudinale de la tête d'écriture incorporant la buse d'émission avec une repré sentation schématique du circuit électrique de commande du dispositif.
Les fig. 3a, 3b et 3c montrent, à très grande échelle, l'extrémité d'une buse d'émission dans différents états.
En référence à la fig. 1, la pompe 1 représentée est une pompe à viscosité du type à vis d'Archimède. Elle comprend essentiellement deux flasques 2 et 3 supportant un tube de verre 4 à l'intérieur duquel tourne un rotor 5 à vis d'Archimède 6. Des anneaux de caoutchouc 7 et 8 assurent l'étanchéité entre le tube 4 et les flasques 2 et 3.
Le rotor 5 est prolongé vers la droite par un axe 9 qui passe au travers du flasque 3 par l'intermédiaire d'un joint étanche 10 maintenu dans un logement 11 du flasque par une plaque de butée 12. Le rotor 5 est entraîné par un moteur, non représenté, par l'intermédiaire d'un pignon 13 fixé sur l'axe 9 par une vis 14.
Au-dessus du tube 4, une chambre cylindrique 15 est ménagée entre les deux flasques 2 et 3, un joint de caoutchouc 16 en assurant l'étanchéité.
Un orifice 18 débouche dans la chambre 15 et amène l'encre d'un réservoir, non représenté. Un conduit 19 relie la chambre 15 à une chambre 20 d'entrée de la pompe. A l'autre extrémité du rotor 5 de cette dernière se trouve une chambre de sortie 21 reliée par une conduite de sortie 23 à la buse 52 par un tuyau 17 (fig. 2).
Un conduit 24 relie la chambre de sortie 21 de la pompe à la chambre 15. Les conduits 19 et 24 établissent donc, par l'intermédiaire de la chambre 15, une communication directe entre la chambre d'entrée 20 et la chambre de sortie 21 de la pompe et forment par conséquent un by-pass.
Cette communication par la chambre 15 peut être interrompue par le moyen d'une valve comprenant un clapet circulaire 25 portant à sa périphérie un anneau d'étanchéité 26, en caoutchouc, engagé dans une rainure 27. Le clapet 25 est soumis à l'action d'un ressort 28 qui tend à l'appliquer contre un siège 29.
Le clapet 25 est guidé par une rotule 30 qui fait partie d'une tige 31 fixée par un écrou 32 au flasque 2. Cette rotule pénètre dans un logement cylindrique 33 du clapet.
Par son extrémité opposée au clapet 25, le ressort 28 prend appui sur une collerette 34 d'une tige coulissante 35 dont l'extrémité libre 36 filetée coopère avec un écrou de réglage moleté 37. Cet écrou est lui-même pivoté dans un logement cylindrique 38 du flasque 3. I1 est maintenu axialement au moyen de la plaque de butée 12 par l'intermédiaire d'une rondelle à ressort 39. Un anneau de caoutchouc 40 assure l'étanchéité entre tige coulissante 35 et flasque 3. D'autre part, une goupille 41 engagée dans une fente 42 de la collerette 34 empêche celle-ci de tourner.
On voit qu'en faisant tourner l'écrou 37, la tige 35 coulisse dans le flasque 3 et que la force exercée par le ressort 28 sur le clapet 25 peut ainsi être ajustée à la valeur désirée.
La tige 31 de guidage du clapet 25 est percée sur toute sa longueur. Elle est traversée par une tige de commande 43 coaxiale dont l'extrémité 44 peut venir s'appuyer contre le fond 45 du logement 33 du clapet sous l'action d'un ressort 46 qui prend appui, d'une part, contre une collerette 47 de la tige 43 et, d'autre part, contre une plaque de butée 48 fixée par une vis 49 au flasque 2. La force du ressort 46 est nettement plus grande que celle du ressort 28 de telle sorte que la tige de commande 43 soulève normalement le clapet 25 de son siège 29, établissant le libre passage de l'encre au travers du by-pass 24, 15, 19.
D'autre part, la tige de commande 43 traverse une bobine d'excitation 50 d'un électro-aimant dont un manchon de fer doux 51, fixé coaxialement sur la tige 43, constitue l'armature plongeante. Lorsque l'électro-aimant n'est pas excité, dans la position de repos de la tige de commande 43, cette armature 51 est située partiellement en dehors de l'enroulement. Dès que l'enroulement 50 est parcouru par un courant d'intensité suffisante, l'armature 51 est attirée vers l'intérieur de l'enroulement 50, dans le sens de la flèche F1. L'extrémité 44 de la tige 31 quitte alors le contact avec le clapet 25 et celui-ci est appliqué contre son siège 29 par le ressort 28, provoquant la fermeture du by-pass 24, 15, 19, comme illustré à la fig. 1.
La fig. 2 montre une tête d'écriture telle que décrite dans le brevet suisse No 452559 et dont seuls les éléments nécessaires à la compréhension du fonctionnement du dispositif seront mentionnés. Une buse 52 d'émission du jet d'encre est supportée par un élément isolant en forme de cloche 53 qui est fixée à un corps central métallique 54 de forme générale cylindrique. Un voile 55, percé d'un orifice circulaire 60 centré sur la buse 52, constitue l'une des électrodes génératrices du champ électrique d'extraction du jet d'encre, l'autre étant constituée par la buse 52 elle-même. Le voile 55 et la buse 52 sont reliés aux deux pôles a et b d'un bloc d'alimentation 56 destiné à fournir le potentiel d'extraction du jet. Un deuxième bloc d'alimentation 57 est destiné à fournir le courant nécessaire au fonctionnement de l'électro-aimant 50, 51 entre les bornes c et d.
Les deux blocs d'alimentation 56 et 57 peuvent être enclenchés simultanément par des moyens connus à partir d'une impulsion de commande fournie par des circuits logiques 58 associés à ceux commandant l'application de tensions aux électrodes de déviation 22 de la tête d'écriture.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant:
Lorsqu'une imprimante faisant usage du procédé d'écriture à jet d'encre est mise sous tension, le moteur d'actionnement de la pompe se met en marche entraînant le rotor 5 en rotation. Tout le circuit ayant été initialement rempli d'encre, la vis d'Archimède entraîne ce fluide par viscosité dans le sens de la flèche F2. Cependant, tant qu'une impulsion de commande n'a pas été fournie par les circuits logiques 58 aux blocs d'alimentation 56 et 57, l'électro-aimant 50, 51 n'est pas excité et la tige de commande 43, sous l'action de son ressort 46, maintient le clapet 25 ouvert. Dans ces conditions, toute l'encre transportée par le rotor 5 circule en circuit fermé au travers du by-pass 24, 15, 19.
Seules, les pertes par frottement du fluide dans le circuit établissent une très légère surpression au niveau de la buse 52 par rapport à la pression atmosphérique, de sorte que la face 59 de l'encre à l'extrémité de la buse 52 passe de la position illustrée à la fig. 3a à celle illustrée à la fig. 3b.
Dès que l'ordre de l'écriture est donné à l'imprimante, les circuits logiques 58 émettent une impulsion de commande qui est transmise aux deux blocs d'alimentation 56 et 57, soit simultanément, soit avec un retard prédéterminé en ce qui concerne le bloc d'alimentation 57. Le champ électrique est établi entre électrodes 52 et 55 d'une part, l'électro-aimant 50, 51 est excité d'autre part. La tige de commande 43 est actionnée dans le sens de la flèche F1 contre l'action du ressort 46 permettant au clapet 25 de s'appliquer très rapidement contre son siège 29 sous l'action du ressort 28, fermant le by-pass 24, 15, 19.
Toute la pression de la pompe est alors transmise à l'encre qui se trouve dans la buse 52 et qui en est immédiatement extraite, sous forme d'un jet de très faible section, par le champ électrique. On remarquera que le léger coup de bélier provoqué par la fermeture très rapide du clapet 25 facilite le début de formation du jet. Par un choix approprié de la force du ressort 28 agissant sur le clapet 25, on réalise simultanément un réglage très précis de la pression au niveau de la buse. En effet, dès que la pression du fluide dépasse une pression de consigne correspondant à la force du ressort 28, le clapet 25 s'ouvre à nouveau et permet au by-pass d'exercer une action régulatrice.
Cette pression de consigne peut être ajustée avec précision par rotation de l'écrou moleté 37 jusqu'à ce que l'on obtienne, en l'absence de champ électrique, les conditions illustrées à la fig. 3c qui correspondent au fonctionnement optimum de la tête d'écriture. On voit ainsi que le by-pass 24, 15, 19 joue le rôle de moyens permettant de diminuer la pression de régime au niveau de la buse 52 de la valeur nécessaire à la formation du ménisque d'encre convexe 59 de la fig. 3c à une valeur inférieure pour laquelle l'encre reste contenue à l'intérieur de la buse 52, comme illustré à la fig. 3b. Ces moyens sont rendus inopérants par le dispositif de commande constitué par les circuits logiques 58, le bloc 57 et l'électro-aimant 50, 51, pour rétablir la pression nécessaire à l'obtention du ménisque 59 de la fig. 3c.
On pourrait naturellement prévoir de nombreuses variantes d'exécution, comprenant différents types de pompes à régime continu, de by-pass, de valves et de systèmes d'actionnement de ces valves.
En particulier, il peut être préférable dans certains cas d'utilisation de l'invention, de maintenir en permanence le champ électrique entre la buse 52 et le voile 55 depuis le moment où l'imprimante est mise sous tension.
Le bloc d'alimentation 56 n'est alors pas commandé par les circuits logiques 58.