FR2965215A1 - Dispositif d'impression a jet d'encre continu binaire, a consommation reduite de composes volatils, tels que les solvants - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une solution pour limiter la consommation des composés volatils, tels que les solvants, initialement présents dans l'encre lors de l'éjection de celle-ci dans une imprimante à jet d'encre continu binaire. Selon l'invention : - on choisit une encre dont les composés volatils présentent un nombre de Schmidt Sc égal sensiblement à un ou supérieur, - on positionne judicieusement la gouttière (7) de récupération et de collecte de l'encre issue d'un rideau de jets non destiné à l'impression pour avaler le flux d'air chargé des vapeurs de composés volatils entraîné par le rideau de jet d'encre, - on met un niveau de dépression dans la gouttière pour évacuer le débit volumique du flux d'air avalé - on injecte de l'air à proximité de la plaque à buses de la tête d'impression pour compenser le débit volumique du flux d'air avalé.

Description

1 DISPOSITIF D'IMPRESSION A JET D'ENCRE CONTINU BINAIRE, A CONSOMMATION REDUITE DE COMPOSES VOLATILS, TELS QUE LES SOLVANTS DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne un dispositif d'impression à jet d'encre continu binaire. Elle a trait à une solution permettant de réduire la consommation de composés volatils, tels que les solvants présents initialement dans l'encre. Elle concerne plus particulièrement les imprimantes comprenant ce type de dispositifs d'impression et utilisés dans le domaine de l'impression industrielle. ART ANTÉRIEUR Le principe fondamental d'une imprimante à jet d'encre est de forcer le passage de liquide au travers d'orifices calibrés. Le liquide est généralement, de l'encre constituée de plusieurs espèces (résines, colorants, sels, -.) et principalement d'un ou plusieurs solvants qui, par nature, sont volatils. Deux grandes familles de technologies d'impression sont basées sur ce concept : - la technologie de la goutte à la demande selon laquelle l'encre est stockée dans un circuit hydraulique appelé circuit d'encre et au contact de l'air ambiant uniquement au niveau des buses 2 d'éjection. Le liquide est directement éjecté au travers des buses sous formes de gouttes. De fait, la surface d'échange entre les gouttes de liquide et l'air environnant est généralement très faible. Aussi, de fait, dans cette technologie on ne s'intéresse pas à la problématique des pertes en espèces volatiles, de la dénaturation de l'encre ou de la pollution/contamination de l'environnement ; - la technologie du jet continu consiste à maintenir sous pression un réservoir d'encre de sorte que le liquide (essentiellement de l'encre) forme un ou plusieurs jets continus en aval de la plaque à buse(s) (plaque dans laquelle sont formés le(s) orifice(s) calibré(s)). Pour permettre l'impression, le(s) jet(s) continu(s) est (sont) ensuite brisé(s) en gouttes de façon continue ou intermittente. Les gouttes destinées à l'impression sont dirigées vers le média à imprimer, le reste du liquide est collecté par une gouttière de récupération généralement mise en dépression pour aspirer le liquide collecté via un ombilic vers le circuit d'encre de l'imprimante (à des fins de recyclage, retraitement, _). La technologie du jet continu doit faire face à la problématique de gestion des produits de l'évaporation du liquide afin de garantir la composition et les proportions des composés de l'encre mais aussi pour limiter la production de espèces volatiles vers l'environnement et également les moyens de retraitement. Cette problématique est effectivement présente dans la technologie du jet continu dévié (généralement basée sur quelques jets) mais, elle devient primordiale dans la technologie du 3 jet continu binaire (multitude, généralement plusieurs dizaines, de jets). En effet, le phénomène d'évaporation des espèces volatiles est amplifié dans cette technologie à jet continu binaire du fait de la grande productivité de cette dernière : pour garantir un séchage rapide de l'impression réalisée, on choisit des encres qui, bien que de composition très variée, sont généralement à base de solvants volatils (et autres composés volatils).

Dans la technologie du jet continu, l'évaporation des espèces volatiles (solvants ou autres composés) mélangés à l'encre a lieu principalement dans deux zones . - à l'intérieur de la tête d'impression où les pertes par évaporation sont importantes. Dans cette première zone, l'encre éjectée est constamment renouvelée et animée d'une vitesse de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres par seconde, ce qui génère un fort effet de ventilation de la surface libre du(es) jet (s) ; - à l'intérieur de la gouttière de récupération et de l'ombilic (nom usuellement donné à la connectique flexible qui regroupe les câbles d'amenée électrique et conduit de liquide et qui relie le corps de l'imprimante à la tête d'impression : le terme « ombilic » employé dans le cadre de l'invention fait donc référence au conduit de liquide de la connectique flexible). Dans cette deuxième zone, le mélange diphasique (encre air) est collecté et aspiré dans la gouttière et il subit un brassage dans l'ombilic qui favorise l'évaporation jusqu'à la 4 saturation de l'air (aspiré) en espèces volatiles provenant de l'encre liquide. L'art antérieur propose uniquement des techniques de recyclage de l'air en provenance de la gouttière via l'ombilic le circuit d'encre de l'imprimante est conçu de sorte à séparer le liquide du gaz (air chargé de vapeur) en provenance de l'ombilic. Le gaz chargé d'espèces volatiles est renvoyé vers la tête d'impression, soit juste en amont de la gouttière de récupération de l'encre (comme proposé dans le brevet EP 0 123 523 de la société WILLETT INTERNATIONAL) ou dans la tête d'impression (comme proposé dans le brevet EP 0 560 332 de la société HITACHI LTD). La solution technique commune à ces brevets consiste donc à recycler le gaz pour former un circuit presque fermé constitué de la tête, de l'ombilic et du circuit d'encre. Ces brevets n'abordent pas le problème des pertes en solvants (ou autres composés volatils) par évacuation à la sortie de la tête d'impression. En effet, comme mentionné ci-dessus il se produit des pertes (ou consommation) de composés volatils par évaporation à l'intérieur de la tête d'impression par effet de ventilation du (des) jet(s) continu(s), pertes encore plus importantes dans la technologie du jet continu binaire selon laquelle le débit volumique d'air mis en mouvement par la multitude de jets est plus important. Or, idéalement pour limiter voire annuler les pertes par évacuation des solvants (ou autres composés volatils) déjà évaporés à l'intérieur de la tête d'impression, il faudrait mettre en adéquation les deux nécessités de conception contradictoires suivantes . - pour permettre le passage des gouttes 5 destinées à être imprimées sur le média, la tête d'impression doit être munie d'une ouverture vers le milieu extérieur, dans l'alignement du ou des jets continus il s'agit d'un chemin privilégié d'évacuation de l'air entraîné par le ou les jets continus ; - pour minimiser les échanges entre l'intérieur de la tête et le milieu extérieur où se trouve le média à imprimer, le confinement de la tête (tête fermée et étanche) est à priori indispensable.

A ce jour, aucune solution ne maîtrise les échanges entre l'intérieur et l'extérieur de la tête d'impression via l'ouverture ou fente de sortie qui laisse passer les gouttes finalement imprimées au point de limiter voire annuler la consommation des solvants déjà évaporés à l'intérieur de la tête d'impression. L'inventeur a donc cherché une solution pour tenter de récupérer les solvants (ou autres composés volatils) à l'intérieur de la tête d'impression. Il est parvenu à la conclusion qu'une solution ne pouvait être mise en oeuvre pour une tête selon la technologie à jet d'encre continu dévié : en effet, une telle tête comprend nécessairement, à l'intérieur de sa cavité à travers laquelle le jet d'encre éjectée passe, des électrodes avec un certain encombrement (électrodes de charge et de déflexion en aval des électrodes de charge). Or la présence de ces 6 électrodes provoque de fait des turbulences de l'air contenant le(s) solvant(s) ou autres espèces volatils autour du jet d'encre. Autrement dit, le(s) solvant(s) ou autres espèces volatils ne peuvent qu'être brassés de manière aléatoire, ce qui rend donc leur récupération impossible. Le but général de l'invention est donc de proposer une solution de récupération de composés volatils, tels que les solvants, présents initialement dans l'encre, lors de l'éjection des jets (rideau) de celle-ci et à l'intérieur d'une tête d'impression d'une imprimante à jet continu binaire. Un but particulier est de proposer une telle solution qui soit simple et efficace.

EXPOSÉ DE L'INVENTION Pour ce faire, l'invention concerne un procédé de récupération des composés volatils présents initialement dans de l'encre éjectée sous forme d'un rideau de jets d'une tête d'impression d'une imprimante à jet continu binaire comprenant : - un générateur de gouttes d'encre dont le bord inférieur comprend une plaque à buses comprenant une pluralité de buses adaptées pour éjecter un rideau de jets simultanés à la fois selon une première direction Z et une deuxième direction X perpendiculaire à la première direction Z, - un bloc de tri, agencé en aval de la plaque à buse(s) et décalé par rapport à la (aux) buse(s), selon une troisième direction Y perpendiculaire à la première direction Z, et à chaque 7 jet, le bloc de tri comportant des moyens de déviation sélectifs des gouttes issues de la brisure du (des) jet (s) , - une gouttière comprenant un unique bac de récupération et dont l'entrée comprend un bec, agencé en aval et décalé du bloc de tri selon la troisième direction Y, agencé à une hauteur L déterminée du bord inférieur de la plaque à buse(s) selon la première direction Z et qui s'étend selon la deuxième direction X pour récupérer l'encre issue d'un rideau de jets non destiné à l'impression. Selon l'invention, on réalise les étapes suivantes . a/ on choisit une encre dont les composés 15 volatils présentent un nombre de Schmidt Sc égal sensiblement à un ou supérieur, b/ on ajuste la distance entre un rideau de jets non destiné à l'impression et le bec de gouttière selon la troisième direction Y de sorte à ce qu'elle 20 soit égale à au moins l'épaisseur de la couche d'air b2 entraînée par le rideau de jets, l'épaisseur b2 vérifiant l'équation b2= oc wa Lv où Vj est la vitesse V 1 du rideau de jet(s), a est un coefficient numérique compris entre 3 et 5, typiquement 3 va est la 25 viscosité cinématique de l'air égale à 2.10-5 m2. s-1 ; c/ on ajuste la dépression régnant à l'intérieur de la gouttière lors de l'éjection d'un rideau de jet non destiné à l'impression à une valeur permettant d'évacuer à la fois les gouttes issues de ce 8 dernier et le débit volumique d'air entraîné par le rideau de jets d'encre en entrée de gouttière, d/ on injecte de l'air à proximité de la plaque à buse(s) pour compenser le débit volumique d'air récupéré et évacué par la gouttière, les étapes c/ et d/ étant telles que lorsque la distance, selon la troisième direction Y, entre le rideau de jets et le bloc de tri est : - au moins égale à b2 sur la hauteur L, alors le débit volumique d'air entraîné par le rideau de jets et évacué par la gouttière, est, par unité de largeur de tête d'impression selon la deuxième direction X égal à au moins QVT =V x b2; _ inférieure à b2 sur la hauteur L, alors le débit volumique d'air entraîné par le rideau de jets et évacué par la gouttière, est, par unité de largeur de tête d'impression selon la deuxième direction X, égal à au moins QVT = [ (81+82) /2] , où 81 est la distance moyenne sur la hauteur L qui sépare le rideau de jets du bloc de tri au niveau du bec de gouttière selon la troisième direction Y. Dans le cadre de l'invention, les première Z, deuxième X et troisième Y directions définissent un système tridimensionnel de trois axes perpendiculaires deux à deux. Il faut comprendre dans le cadre de l'invention, que l'air entraîné par le ou les jets d'encre est la couche d'air chargée éventuellement en composés volatils autour de celui-ci (ceux-ci).

L'objet de l'invention est donc de réduire la perte en solvant et autres espèces volatiles à 9 l'intérieur d'une tête d'impression à jet continu binaire. Selon l'invention, on met en oeuvre des moyens simples et efficaces afin que les composés volatils produits par évaporation d'un rideau de jets d'encre soient collectés et évacués sans s'échapper de la tête d'impression. Les moyens de l'invention ainsi mis en oeuvre permettent de collecter à la fois l'encre qui doit être recyclée et les vapeurs issues des jets d'encre sans avoir à modifier l'ouverture ou fente de sortie à travers laquelle les gouttes d'encre destinées à l'impression sortent. L'inventeur a ainsi défini une solution au problème de la consommation importante en solvants en utilisant les moyens déjà mis en oeuvre dans une imprimante à jet d'encre continu binaire . seule la position de l'entrée de la gouttière et le niveau de mise en dépression ajustés pour avaler en quelque sorte le débit d'air collecté. Pour déterminer la position de l'entrée de la gouttière, l'inventeur a tout d'abord analysé les mécanismes physiques qui s'appliquent aux composés volatils, tels que les solvants, présents initialement dans l'encre, lorsqu'évacués par un rideau de jets. Il a ainsi considéré que deux mécanismes de transport agissent simultanément et gouvernent en quelque sorte la propagation des composés volatils, à savoir : - le mécanisme de diffusion moléculaire selon lequel les composés volatils présents dans le rideau de jets peuvent s'échapper radialement par rapport à celui-ci dans l'air environnant (effet de gradient de concentration) selon une couche limite 10 diffusive. Cette couche limite diffusive est caractérisée par le coefficient de diffusion moléculaire, aussi appelé coefficient de diffusion massique, - le mécanisme d'entraînement hydrodynamique selon lequel le rideau de jets entraîne l'air ambiant selon une couche limite hydrodynamique. Cette couche limite hydrodynamique est caractérisée par la viscosité dynamique.

Le rapport entre la viscosité dynamique et le coefficient de diffusion dynamique est défini par le nombre sans dimension dit nombre de Schmidt Sc. Ainsi, en fonction de la prédominance d'une couche sur l'autre, il est possible de distinguer les trois situations différentes suivantes : 1/ les composés volatils restent confinés à la surface du rideau de jets. Cela se traduit par un nombre de Schmidt Sc est supérieur voire très supérieur à 1, 2/ la couche limite hydrodynamique se développe aussi vite que la couche limite diffusive (migration des composés volatils). Cela se traduit par un nombre de Schmidt Sc de l'ordre de 1, 3/ la couche limite diffusive se développe très rapidement radialement au rideau de jets et transperce en quelque sorte la couche limite hydrodynamique. Cela se traduit par un nombre de Schmidt Sc inférieur voire très inférieur à 1. L'inventeur a alors pensé qu'il était particulièrement efficace d'intercepter le flux d'air entraîné par le rideau de jets d'encre si l'encre 11 utilisait des composés volatils au nombre de Schmidt Sc de l'ordre de 1. Autrement dit, il faut s'assurer que l'encre utilisée transporte des composés volatils (solvants) dont la diffusion se fait sensiblement selon le même profil d'asymptote de couche limite que celle hydrodynamique d'air entraînée par le rideau de jets d'encre. La solution selon l'invention a consisté 10 alors à prévoir : - un positionnement de gouttière suffisamment éloigné pour réaliser cette interception ; - puis à ajuster le niveau de dépression régnant dans la gouttière de récupération pour d'une 15 part collecter puis évacuer la quasi-totalité de la couche limite d'air chargé de composés volatils (solvants) entraînée par le rideau de jet. Pour déterminer la position de l'entrée de la gouttière, l'inventeur a utilisé les règles de 20 calcul hydrauliques des couches d'air enveloppant un liquide perturbé (profil de Couette) par un élément physique (bloc de tri) ou non (profil de Blasius). On précise ici que la couche d'air limite entraînée par un jet présente selon les règles 25 hydrauliques un profil d'asymptote et qu'en conséquence, la collecte par la gouttière visée par l'invention ne peut pas atteindre une collecte totale du flux d'air. Comme précisé par la suite, la couche d'air 30 entraînée peut avoir de part et d'autre du jet un profil identique ou un profil différent en fonction de 12 l'environnement de la tête d'impression à proximité de chaque jet, c'est-à-dire en fonction des obstacles ou barrières physiques rencontrées par l'air le long de son parcours jusqu'à l'entrée de gouttière.

En d'autres termes, la couche peut aussi bien présenter : - un profil de Couette d'un côté du jet et un profil de Blasius de l'autre côté du jet : cela peut être le cas lorsque la distance entre un rideau de jets et le bloc de tri est telle que la couche d'air vienne au contact du bloc d'électrodes ; - ou un profil de Couette de part et d'autre du jet : cela peut être le cas avec un environnement qui interfère avec la couche d'air entraînée par le rideau de jets de part et d'autre de celui-ci, c'est-à-dire une couche d'air en contact à la fois avec le bloc de tri et avec un autre élément physique faisant obstacle de l'autre côté du rideau de jets dans un même plan.

Même si elle présente un intérêt moindre pour des composés volatils au nombre de Schmidt bien supérieurs à 1 dans la mesure où il n'y a pas de maitrise de leur consommation à avoir dans ce cas, la collecte de la couche limite hydrodynamique par la gouttière implique également la collecte des composés volatils. L'invention est particulièrement efficace lorsqu'on utilise une encre contenant de l'alcool et/ou de la cétone en tant que solvant(s). En effet, l'alcool a un nombre de Schmidt Sc de l'ordre de 1.4. La cétone a un nombre de Schmidt Sc de l'ordre de 1.7. 13 De préférence, on réalise l'étape b/ de sorte que la distance entre le bec d'entrée de la gouttière et un rideau de jets récupéré par celle-ci soit selon la troisième direction Y au moins égale à 380pm, de préférence au moins de 700 pm. De préférence encore, la hauteur L entre le bord inférieur de la plaque à buse(s) et le bec de gouttière est comprise entre 7 et 14 mm tandis que la vitesse VJ du rideau de jets est comprise entre 10 m/s et 16 es. L'invention concerne également une tête d'impression telle que décrite ci-dessus dans laquelle la gouttière de récupération est apte à être déplacée au moins selon la troisième direction Y.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description suivante et en référence aux dessins annexés, donnés à titre uniquement illustratif et nullement limitatifs. Parmi ces dessins : - la figure 1 est une vue générale schématique d'une tête d'impression conforme à l'invention et mettant en oeuvre la technologie à jet continu binaire, - la figure 2 est une vue schématique de côté d'une tête d'impression selon l'état de l'art et mettant en oeuvre la technologie d'impression à jet continu binaire, - la figure 3 est une vue schématique de côté d'une tête d'impression selon l'invention et 14 mettant en oeuvre la technologie d'impression à jet continu binaire, - les figures 4A et 4B montrent en vue schématique de côté les étapes de réglage pour mettre en oeuvre l'invention dans une tête d'impression à jet continu binaire. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Une tête d'impression mettant en oeuvre une technologie d'impression à jet continu binaire et conforme à l'invention comporte un générateur, dit générateur de gouttes 1 muni d'une plaque à buses 2. En phase d'impression, l'encre 3 pressurisée dans le générateur 1, grâce à des moyens de stimulation, s'écoule par les buses calibrées 4 pour former un rideau de jets. En aval de la plaque à buses 2, suivant le sens d'écoulement de l'encre (selon l'axe Z) se trouve un bloc de tri 5 comprenant une partie fonctionnelle 6 à électrodes. La fonction de cette partie à électrodes 6 est de placer sur des trajectoires différentes des portions de jets issues de brisure et dont une quantité est collectée par la gouttière de recyclage 7 (encre non imprimée et recyclée), tandis que l'autre est dirigée vers le média à imprimer 8 (figure 1). Ces gouttes imprimées sont généralement sphériques et suivent la trajectoire hydraulique de chaque jet (direction donnée par l'axe d'une buse donnée). La configuration inverse peut aussi être envisagée . la goutte imprimée est déviée et la goutte non défléchie est collectée par la gouttière. 15 Les termes « inférieur » et « supérieur » sont à comprendre avec la tête d'impression orientée vers le bas (sens d'écoulement des jets suivant z), c'est-à-dire avec le générateur 1 au-dessus en partie à l'aplomb du bloc d'électrodes 5 selon l'invention. Les termes « amont » et « aval » sont à comprendre par rapport au sens d'écoulement de(s) jet(s) de liquide (encre avec composés volatils éventuels).

Les trois directions X, Y et Z définies selon l'invention constituent un système d'axe tridimensionnel avec les directions perpendiculaires entre elles deux à deux. Comme schématisé en figure 2, un rideau de jets 10, animé d'une vitesse Vj, typiquement de l'ordre de 12 m/s (généralement compris entre 10 et 20 m/s dans une imprimante à technologie à jet continu binaire), entraîne l'air environnant depuis la plaque 2 à buses 4 jusqu'à la gouttière de récupération ou autrement dit de recyclage 7. Au niveau de la plaque à buse 2, le rideau de jet crée un appel d'air comblé par de l'air 11 provenant d'une zone d'injection Z.I préférentiellement située à proximité de la plaque à buse. L'air animé d'une vitesse proche de celle des jets 10 reste confiné très près du rideau de jets. Suivant le sens d'avancement des jets, l'effet d'entraînement (sous l'effet de la viscosité) diffuse de part et d'autre du rideau de jets pour être de largeur maximale au niveau de la gouttière 7. Combiné à cet effet d'entraînement, l'air se charge en vapeur de solvants et diverses espèces volatiles, tel que 16 schématisé en 13, 14, provenant de la surface liquide des jets défléchis (voir parties 12) par la partie électrodes 6. Le phénomène physique selon lequel les solvants ou autres espèces volatiles chargent l'air est dû à un phénomène d'évaporation. L'inventeur a mis en évidence le phénomène suivant. Dans une tête d'impression selon l'état de l'art, telle que schématisée en figure 2, par construction, l'air transporté par le rideau de jets 10 se divise principalement en deux flux distincts : un flux 13 aspiré par la gouttière 7 dont les vapeurs peuvent être recyclées puisque collectées et évacuées par ladite gouttière ; un flux 14 en quelque sorte scindé par le bec 15 de gouttière et qui poursuit sa trajectoire suivant la direction des gouttes imprimées 16 et à travers la fente de sortie de celles-ci. La somme de ces deux flux 13, 14 peut s'élever à un débit volumique d'air de plusieurs centaines de litres par heure. Ainsi, selon l'état de l'art, le flux d'air 14 scindé par le bec 15 et qui est chargé voir saturé en solvant n'est pas recyclé via la gouttière 7 cette perte peut représenter une consommation de plusieurs dizaines de cm3/h de solvant volatil, tel que la MEK couramment utilisée dans l'impression industrielle à jet d'encre. En outre, une telle perte pollue l'atmosphère extérieure à la tête d'impression ou autrement dit l'environnement extérieur du média à imprimer 8.

Pour remédier à cet inconvénient de consommation et de pollution, l'inventeur a alors pensé 17 judicieusement à choisir une encre avec des solvants présentant un nombre de Schmidt sensiblement égal à 1, positionner la gouttière (dont la fonction première est de récupérer et évacuer l'encre) et à régler son niveau de dépression, de manière à ce qu'elle intercepte et évacue la totalité de l'air chargé en solvants (ou autres espèces volatiles) et transporté par le rideau de jets 10. L'inventeur considère qu'une encre contenant de l'alcool et/ou de la cétone est particulièrement appropriée. La figure 3 montre la solution selon l'invention avec un rideau de jets 10, 12. Sur cette figure, on a représenté que la partie des jets 12 défléchi par le bloc de tri (électrodes par exemple pour une action électrostatique) 6, les gouttes destinées à l'impression et issues de la brisure du rideau de jets 10 en amont ne sont pas représentées. On règle ici le niveau de dépression dans la gouttière 7 tel que le débit volumique d'air aspiré par celle-ci soit au moins égal au débit volumique d'air transporté par le rideau de jets 12. Ce débit est approximativement estimé de la façon suivante (au niveau de la gouttière 7, le régime d'écoulement est considéré comme établi, c'est-à-dire stationnaire et laminaire). On sait tout d'abord que le flux d'air entraîné 17 par le rideau de jets 10 en amont de la gouttière 7 peut être schématisé en deux zones distinctes de part et d'autre du rideau de jets 10, respectivement zone 1 et zone 2, c'est-à-dire respectivement à gauche et à droite du rideau 10 selon 18 la convention de la figure 3. On considère donc ici que l'espacement entre jets du rideau 10 est inférieur à la valeur de l'épaisseur de la couche limite 17 de l'air entraîné de sorte que l'air, situé entre deux jets adjacents du rideau, se déplace à la même vitesse que les jets quelque soit sa côte selon la direction Z. Plus exactement, la zone 1 est située entre le rideau de jets 10 et le bloc de tri 6 qui constitue une barrière physique d'écoulement du flux d'air 17.

Dans cette zone 1, la vitesse de l'air à la surface de jet 10 varie quasi linéairement en passant de 0 au contact de la face 18 (face en regard du rideau de jets) du bloc de tri 6 à la vitesse Vj (typiquement de l'ordre de 12 es), avec un profil dit de Couette 19 selon la direction Y. Ainsi, le débit volumique unitaire d'air dans la zone 1, Qv1r c'est-à-dire par unité de largeur suivant la direction X, peut être calculé de la manière suivante : Qvi = (Vj / 2) x 81 où 81 représente la distance moyenne entre la face 18 du bloc d'électrode 6 et le rideau de jets 10. Typiquement, cette valeur est de l'ordre de 300 }gym. La zone 2 est située à l'extérieur du rideau de jets 10 du côté non en regard de celui-ci. Dans cette zone 2, la vitesse de l'air passe de Vj à une vitesse nulle en s'éloignant du rideau de jets 10 selon la direction Y : la décroissance de la vitesse de l'air entraîné suit schématiquement un profil dit de Blasius 22. 19

L'épaisseur b2 de la couche limite 17 (flux d'air dans lequel l'air est animé d'une vitesse significative) peut être calculée de la manière suivante : 82 = a où a représente un coefficient numérique compris entre 3 et 5 typiquement de valeur 3, c'est-à-dire que l'épaisseur b2 représente entre 90 et 99 % de l'épaisseur de la couche limite, va est la viscosité cinématique de l'air, typiquement égal à 2.10-5 m2 . s-1, L est la distance qui sépare la plaque 2 à buses de l'entrée de la gouttière, c'est-à-dire précisément entre le bord inférieur 20 de la plaque 2 à buses et une horizontale passant par le bec 15 de la gouttière 7. Pour déterminer le coefficient a et donc une épaisseur b2 correspondant à une valeur comprise entre 90 et 99 % de la couche limite, l'homme de l'art peut se reporter tout naturellement à un ouvrage de mécanique des fluides, tel que celui intitulé « AN INTRODUCTION TO FLUID DYNAMICS », G.K. Batchelor, page 311, édition 1970 - Cambridge Press. Typiquement, L est égale à 10 mm, ce qui donne b2 = 380 µm pour une vitesse de rideau de jets 10 de l'ordre de 12 es. Ainsi, le débit volumique unitaire dans la zone 2 Qv2 (par unité de largeur suivant X) peut être 20 calculé en première approximation de la manière suivante : QV2 = (V / 2 ) x S2 . Le débit volumique total d'air QVT entraîné par le rideau de jets 10 à la fois dans la zone 1 et dans la zone 2 et collecté par la gouttière 7 (par unité de largeur de la tête d'impression selon la direction Y) est donc égal à : QVT = QVi + QV2.

Ainsi, avec l'ensemble des valeurs numériques données ci-dessus (Vj = 12 m/s ; b1 = 300 µm ; b2 = 380 µm), on obtient ainsi pour une tête d'impression de l'ordre de 1 pouce de largeur, un débit volumique d'air total Q entraîné par le rideau de jets 10 et collecté par la gouttière 7 de l'ordre de 370 litres/heure. On positionne ensuite le bec 15 de gouttière de sorte à intercepter et à collecter la totalité du flux d'air entraîné par le rideau de jets 10. Cela donne donc une distance selon la direction Y, d = 81 + b2. Avec les valeurs numériques données ci-dessus, cela donne une valeur de d environ égale à 680 }gym (300 + 380 }gym).

Dans le mode de réalisation illustré, le débit volumique d'air Q aspiré par la gouttière 7 (et donc évacué de la tête d'impression) est compensé par un apport naturel ou forcé d'air, de débit équivalent, injecté à proximité de la plaque à buse. On pourra ainsi dimensionner une zone d'injection Z.I d'air à 21 proximité de la plaque à buses 2 pour réaliser l'apport de débit équivalent souhaité. Les figures 4A et 4B montrent les étapes de réglage pour mettre en oeuvre l'invention dans une tête d'impression à jet d'encre continu binaire. Le générateur de gouttes 1 comporte une pluralité de buses 4 permettant de former un rideau de jet par pressurisation de l'encre. En position nominale et en l'absence de déflexion (absence de tension électrique dans la partie électrodes 6), le rideau de jets 10n est dit en position hydraulique car les jets d'encre sont guidés individuellement par chaque buse 4 (vue en coupe sur la figure 4A). Le rideau de jet 10n est le point nominal à la côte YO selon la direction Y.

Selon l'invention, on peut utiliser les réglages dits « réglages usine » pour s'assurer que l'épaisseur b2 de la couche limite d'air 17 à l'extérieur (selon le sens positif de la direction Y) du rideau de jets 10 défléchi en fonctionnement d'impression soit effectivement collectée par la gouttière 7 constituée par un bac unique. Ces « réglages usine » consistent usuellement dans une tête d'impression à jet continu binaire en un calibrage du potentiel électrique appliqué aux électrodes de déflexion 6 et de la position selon la direction Y du bec 15 de gouttière 7. Les calibrages doivent ainsi compenser/prendre en compte : - la chaîne de côtes fonctionnelle entre les différents éléments mécaniques de la tête 22 d'impression (générateur 1 avec plaque à buses 2, bloc de tri avec partie électrodes 6, gouttière 7) ; - les dispersions d'orientation éventuelles d'un jet à l'autre d'un même rideau 10 : en effet, bien que l'alignement mécanique des différentes buses 4 par perçage soit quasi-parfait, il se peut que l'orientation d'un jet éjecté depuis une buse donnée ne soit pas strictement identique à celle d'un autre jet éjecté depuis une autre buse.

Ainsi, usuellement, pour une vitesse d'éjection de jets Vj recherchée (correspondant à la vitesse des gouttes imprimées) . - on applique un potentiel électrique (niveau de tension électrique) sur les électrodes de déflexion 6 de sorte à défléchir les jets avec une amplitude de valeur D1, typiquement de 530 pm dans le sens négatif de la direction Y. Cette amplitude de valeur D1, typiquement 530 pm, est la valeur nominale de déflexion contrôlée sur un banc optique (ensemble de visualisation : moniteur-zoom-caméraunités de translation micrométrique) avec une précision de mesure meilleure que 50 pm ; - on règle la position de la gouttière 7 selon la direction Y à l'aide d'un dispositif non représenté qui a pour fonction de faire avancer celle-ci (déplacement suivant Y - sens positif) ou reculer (déplacement suivant la direction Y - sens négatif). Par construction, on peut ainsi calibrer la course de la gouttière 7 de sorte que tous les jets d'encre défléchis soient interceptés par la gouttière 7 et que le bec 15 n'intercepte plus les gouttes destinées à 23 l'impression éventuellement dispersées d'un jet à l'autre du même rideau. Pour cela, on peut initialement faire tangenter le bec de gouttière 15 contre le rideau de jet qui ne subit aucune déflexion (figure 4A).

Concrètement, ce point de tangence est aisément observable par un opérateur car le contact par effleurement entre le rideau de jets 10 et bec 15 salit très légèrement ce dernier. Donc, connaissant la vitesse Vj du jet 12 recherchée et l'épaisseur b2 de la couche limite d'air entraîné, on s'assure en outre que le réglage usine de la gouttière 7 satisfait à la collecte souhaitée selon l'invention : en d'autres termes, on règle la course de déplacement de la gouttière 7 telle que la distance D2 entre son bec d'entrée 15 et la côte Y0, typiquement 150 }gym, permette de collecter l'air d'épaisseur b2 (ce qui correspond à la différence D2-D1 ~ b2 ). L'invention apporte une solution technique à une problématique peu ou pas abordée dans l'art antérieur en offrant les avantages suivants : - la possibilité de récupérer tout ou partie des espèces volatiles issues de l'évaporation d'un rideau de jet d'encre dans la tête d'impression ; - l'absence de contraintes de conception supplémentaires sur la fente de sortie au travers de laquelle transitent les gouttes destinées à l'impression ; - la collecte et l'évacuation de l'air mis en mouvement en continu par les jets d'encre par la gouttière dans la continuité du mouvement créé ; cet écoulement ne génère pas de turbulence pouvant 24 déstabiliser (bruiter) le vol des gouttes destinées à l'impression ; - la possibilité d'un traitement de l'air ainsi collecté et évacué par des moyens ad hoc (dispositif à condensation par exemple...) ; - une mise en oeuvre particulièrement aisée de l'invention puisqu'elle ne nécessite pas de composants supplémentaires, pas de contraintes d'encombrement, pas de composants actifs (soufflerie, ...). Le coût de la fonction est faible pour une efficacité maximale ; - une dénaturation ou changement de propriétés physiques de l'encre liés à la perte de composés volatils moindre: les dispositifs usuels de l'imprimante à jet d'encre qui, en cas de modification de l'encre imprimée, agissent par asservissement sur la qualité/composition de l'encre sont ainsi moins sollicités ; - un coût d'exploitation des imprimantes à jet d'encre réduit de part une consommation de solvant plus faible et un environnement mieux préservé (opérateur, objet à imprimer, ...) .

Claims (5)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de récupération des composés volatils présents initialement dans de l'encre éjectée sous forme d'un rideau de jets d'une tête d'impression d'une imprimante à jet continu binaire comprenant : - un générateur (1) de gouttes d'encre dont le bord inférieur (20) comprend une plaque à buses (2) comprenant une pluralité de buses (4) adaptées pour éjecter un rideau de jets (10) simultanés à la fois selon une première direction Z et une deuxième direction X perpendiculaire à la première direction Z, - un bloc de tri (6), agencé en aval de la plaque (2) à buse(s) et décalé par rapport à la (aux) buse(s), selon une troisième direction Y perpendiculaire à la première direction Z, et à chaque jet, le bloc de tri comportant des moyens de déviation sélectifs des gouttes issues de la brisure du (des) jet (s) , - une gouttière comprenant un unique bac de récupération (7) et dont l'entrée comprend un bec (15), agencé en aval et décalé du bloc de tri selon la troisième direction Y, agencé à une hauteur L déterminée du bord inférieur (20) de la plaque à buse(s) selon la première direction Z et qui s'étend selon la deuxième direction X pour récupérer l'encre issue d'un rideau de jets non destiné à l'impression, selon lequel on réalise les étapes suivantes : a/ on choisit une encre dont les composés volatils présentent un nombre de Schmidt Sc égal sensiblement à un ou supérieur, 26 b/ on ajuste la distance entre un rideau de jets (10) non destiné à l'impression et le bec (15) de gouttière selon la troisième direction Y de sorte à ce qu'elle soit égale à au moins l'épaisseur de la couche d'air b2 entraînée par le rideau de jets, l'épaisseur b2 vérifiant l'équation b2= oc wa Lv où Vj est la vitesse V 1 du rideau de jet(s), a est un coefficient numérique compris entre 3 et 5, typiquement 3 va est la viscosité cinématique de l'air égale à
2. 2.10-5 m2. s-1 ; c/ on ajuste la dépression régnant à l'intérieur de la gouttière lors de l'éjection d'un rideau de jet non destiné à l'impression à une valeur permettant d'évacuer à la fois les gouttes issues de ce dernier et le débit volumique d'air entraîné par le rideau de jets d'encre en entrée (15) de gouttière (7), d/ on injecte de l'air à proximité de la plaque à buse(s) pour compenser le débit volumique d'air récupéré et évacué par la gouttière, les étapes c/ et d/ étant telles que lorsque la distance, selon la troisième direction Y, entre le rideau de jets (10) et le bloc de tri (6) est : - au moins égale à b2 sur la hauteur L, alors le débit volumique d'air entraîné par le rideau de jets (10) et évacué par la gouttière (7), est, par unité de largeur de tête d'impression selon la deuxième direction X égal à au moins QVT =V x b2; _ inférieure à b2 sur la hauteur L, alors le débit volumique d'air entraîné par le rideau de jets (10) et évacué par la gouttière (7), est, par unité de largeur de tête d'impression selon la deuxième 27 direction X, égal à au moins QVT = [ (81+8z) /2] , où 81 est la distance moyenne sur la hauteur L qui sépare le rideau de jets (10) du bloc de tri au niveau du bec de gouttière selon la troisième direction Y. 2. Procédé selon la revendication 1, selon lequel on utilise une encre contenant de l'alcool et/ou de la cétone en tant que solvant(s). 10
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, selon lequel on réalise l'étape b/ de sorte que la distance entre le bec d'entrée (15) de la gouttière et un rideau de jets récupéré par celle-ci (10) soit selon la troisième direction Y au moins égale à 380pm, de 15 préférence au moins de 700 }gym.
4. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, selon lequel la hauteur L entre le bord inférieur (20) de la plaque (2) à buse(s) et le bec 20 (15) de gouttière est comprise entre 7 et 14 mm tandis que la vitesse VJ du rideau de jets est comprise entre 10 m/s et 16 es.
5. 5. Tête d'impression pour la mise en oeuvre 25 du procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant : - un générateur (1) de gouttes d'encre dont le bord inférieur (20) comprend une plaque à buses (2) comprenant une pluralité de buses (4) adaptées pour 30 éjecter un rideau de jets (10) simultanés à la fois5 28 selon une première direction Z et une deuxième direction X perpendiculaire à la première direction Z, - un bloc de tri (6), agencé en aval de la plaque (2) à buse(s) et décalé par rapport à la (aux) buse(s), selon une troisième direction Y perpendiculaire à la première direction Z et à la deuxième direction X, le bloc de tri comportant des moyens de déviation sélectifs des gouttes issues de la brisure du (des) jet(s), - une gouttière comprenant un unique bac de récupération (7) et dont l'entrée comprend un bec (15), agencé en aval et décalé du bloc de tri selon la troisième direction Y, agence à une hauteur H déterminée du bord inférieur (20) de la plaque à buse(s) selon la première direction Z, et qui s'étend selon la deuxième direction X pour récupérer l'encre issue d'un rideau de jets non destiné à l'impression, dans laquelle la gouttière de récupération (7) est apte à être déplacée au moins selon la troisième direction Y.