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Imprimante : un système antidessèchement, inspiré de l’œil humain

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Des chercheurs ont inventé un système préservant de l'assèchement les buses de têtes d'impression des imprimantes à jet d'encre. Comment ? En s'inspirant de la nature. L'un d'entre eux a répondu aux questions de Futura-Sciences.

On voit ici la buse de la tête d’impression, cerclée en rouge, qui se bouche presque systématiquement lorsque l’imprimante est peu utilisée. Il s'agit d'une buse d'une imprimante multifonction Canon, séparée des cartouches. Avec d'autres marques, les têtes d'impression et leurs buses peuvent être directement intégrées aux cartouches. © Eureka Presse

Lorsqu'une imprimante à jet d’encre est peu utilisée, les buses de sa tête d'impression ont tendance à se boucher car l'encre sèche au contact de l'air. Conséquence, il faut souvent procéder à un nettoyage des têtes d'impression afin de faire sauter la croûte formée sur les buses. Une opération que l'imprimante gère automatiquement mais qui s'avère très gourmande en encre. D'autant qu'il faut parfois renouveler la procédure avant d'obtenir des impressions nettes. Les utilisateurs ne se servant qu'occasionnellement de leur imprimante sont souvent contraints d'effectuer un tel nettoyage avant chaque impression et épuisent prématurément leurs cartouches d'encre.

Pour remédier à ce problème, des chercheurs de l'université du Missouri ont développé un couvercle de protection qui viendra isoler la buse en la rendant hermétique à l'air. L'originalité de ce système est qu'il ne repose pas sur un procédé mécanique avec un obturateur qui, au contact de l'encre, pourrait finir par y adhérer et se bloquer. Le couvercle en question est une goutte d'huile silicone emprisonnée dans un compartiment placé juste au-dessus de la buse et stimulée électriquement pour se déplacer, afin de fermer ou d'ouvrir l'orifice par lequel passe l'encre.

Inspirée par la nature

« Cette technique a été inspirée par la nature, explique Jae Wan Kwon à Futura-Sciences. Dans l'œil humain, une couche de liquide huileux prévient l'évaporation des larmes et empêche le dessèchement du globe oculaire. » C'est le clignement des paupières qui assure le maintien de ce film de protection à la surface de l'œil. Pour reproduire ce schéma, les chercheurs ont donc eu recours à une huile silicone conductrice qui est mise en mouvement par un champ électrique. Une goutte de ce produit est « prise en sandwich » entre deux électrodes elles-mêmes protégées par un revêtement hydrophobe. Sous l'effet des impulsions électriques, la goutte se déplace vers le centre du compartiment pour obstruer l'orifice de la buse ou, au contraire, sur le côté, pour ouvrir et permettre l'éjection des microgouttes d'encre. L'ouverture-fermeture prend environ 3 secondes.

Sur ce schéma issu de la publication technique des chercheurs de l’université du Missouri, on voit une vue en coupe du système de protection de la buse d’une tête d’impression. La figure (a) représente le système en position ouverte (« open state »). Au centre, le réservoir conique contient l’encre (liquide bleu) qui est éjectée sous forme de goutte (« ejected droplet »). Les électrodes qui stimulent la goutte d'huile (sur la droite) sont représentées en jaune et rouge et protégées par un film hydrophobe (« hydrophobic coating layer »). En position fermée (fig. b), on distingue la goutte d’huile silicone (« thin liquid film ») qui vient obstruer l’orifice de la buse pour le protéger de façon hermétique. © Jae Wan Kwon, Riberet Almeida, University of Missoury

L'imprimante peut rester 4 mois sans utilisation

Les chercheurs ont évalué 6 liquides différents, dont le mercure, le nitrobenzène ou encore le nonane avant d'arrêter leur choix sur le silicone car il est non miscible et ne risque pas de détériorer l'encre lorsque la soupape est fermée. L'autre avantage est que le système est donc parfaitement hermétique et évite ainsi tout phénomène d'évaporation. Après 120 jours en position fermée, la buse a été remise en service sans rencontrer de problème de fonctionnement.

Selon Jae Wan Kwon, ce procédé peut servir pour n'importe quel système micromécanique impliquant la projection de liquides aqueux. Le chercheur nous a indiqué ne pas avoir pris contact avec les principaux fabricants d'imprimantes (HP, Epson, Canon, etc.), mais pense que son système pourrait être mis sur le marché d'ici quelques années, s'il recueille suffisamment d'intérêt et de soutien pour poursuivre sa fiabilisation. Quant au coût d'intégration d'un tel système sur la tête d'impression d'une imprimante jet d'encre, il serait très réduit, nous a assuré le chercheur américain. Un facteur qui sera déterminant pour l'adoption d'une telle technologie pour les imprimantes jet d'encre dont le prix à l'achat est très bas.

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