Brevet FR2670922A1 — publié le 19920626

i APPAREIL ELECTRONIQUE POUR LA GRAVURE PAR RAYONS LASER DE CADRES D'IMPRESSION SERIGRAPHIQUE ET SIMILAIRES La présente invention a pour objet un appareil électronique pour la gravure directe de dessins en couleur sur des cadres d'impression sérigraphique par élaboration électronique de l'image correspondant au dessin à imprimer et ensuite l'utilisation d'un faisceau de rayons laser pour photograver le dessin sur le support textile du cadre d'impression. Comme cela est connu, la technique actuellement la plus répandue pour photograver des dessins en couleur sur des cadres plans d'impression sérigraphique prévoit, au début et de toute manière, la prédisposition d'un dessin en couleur exécuté manuellement par des personnes expertes et ensuite la création à partir de ce dessin d'une série de calques (ou de pellicules transparentes) en nombre égal à celui des couleurs du dessin, sur chacun desquels est reportée en noir la surface correspondant à une seule couleur considérée comme fondamentale dudit dessin Cependant, chaque région en noir de chaque calque transparent correspond à une seule couleur fondamentale qui sera ensuite utilisée pendant l'impression pour reproduire le dessins coloré d'origine. Ces régions en couleur peuvent être en partie superposées de manière à pouvoir générer certaines zones dont la couleur est constituée par la superposition d'une ou plusieurs couleurs fondamentales, permettant ainsi d'avoir un nombre le plus limité possible de couleurs fondamentales Les images présentes sur les calques sont ensuite transférées vers un support qui en permet l'impression sur tissu, c'est-à-dire un cadre d'impression Ce support est constitué par un châssis rectangulaire constitué généralement par des profilés métalliques, sur lequel est tendu et collé un tissu en polyester Ce cadre est ensuite imprégné d'une gélatine photosensible particulière et séchée Une fois sec, le cadre d'impression est photogravé en y superposant l'un desdits cadres individuels avec le dessin que l'on désire transférer et en exposant l'ensemble à la lumière d'une lampe à vapeurs de mercure contenant une composante ultraviolette très forte avec un pic d'émission centré autour de 360 nm. La partie en gélatine frappée par la lumière ultraviolette se polymérise et reste donc fixée au tissu de support alors que la partie restante peut être éliminée du cadre par un simple lavage à l'eau. Pour obtenir ensuite une résistance mécanique importante du cadre pendant que se déroule l'impression, celui-ci est verni et le verni qui remplit le dessin est éliminé par une aspiration appropriée. En raison du fait qu'en général le tissu en cours d'impression doit être essuyé entre l'impression d'une couleur et celle de la couleur suivante, il en résulte évidemment des temps de production (et également des imprécisions possibles du résultat final) qui diminuent quand diminue le nombre de couleurs imprimées, et ceci justifie donc la nécessité de réduire le plus possible les couleurs qui peuvent être retenues comme fondamentales pour la formation d'un dessin terminé. Entre le calque et la gravure peut également s'effectuer une phase intermédiaire de "mise en rapport", ou encore de répétition de la même région du dessin, selon une disposition géométrique déterminée, dans le but de remplir complètement la surface utile du cadre d'impression. Suite à la gravure, on réalise souvent une opération manuelle de "rattachement", ou bien une modification du contour du dessin sur le cadre de manière à obtenir le meilleur rapprochement possible des côtés droit et gauche de l'image qui devraient s'ajuster en cours d'impression. Une fois obtenus les cadres d'impression, le dessin est imprimé sur une étoffe en utilisant les couleurs qui sont retenues comme les meilleures pour chaque plan de couleur, en acquérant ainsi la possibilité d'obtenir plusieurs "variantes" du même dessin La personne qui sélectionne celles des couleurs qui doivent remplacer les originaux à imprimer par une variante déterminée est toujours une personne hautement spécialisée. Cette technique de photogravure qui comprend la préparation manuelle du dessin en couleur, son transfert sur des calques ou des pellicules transparentes et toutes les opérations manuelle suivantes pour réduire le nombre des couleurs fondamentales ou pour adapter le format des calques à celui du support à photograver, présente dans la pratique des inconvénients et des limitations dus surtout à la nécessité d'effectuer autant de reproductions séparées sur calques du même dessin qu'il y a de couleurs fondamentales retenues, à la nécessité de disposer d'un personnel hautement spécialisé et aux temps nécessaires au transfert du dessin original sur les calques, avec pour conséquence des coûts évidemment élevés et une faible productivité. Pour obvier au moins en partie ces inconvénients et le nombre d'interventions manuelles, on a déjà fait diverses tentatives pour réaliser le processus de gravure automatique du support textile d'un cadre d'impression sérigraphique à partir d'informations numériques, correspondant aux caractéristiques de forme et de couleurs du dessin à imprimer, qui peuvent être élaborées par une calculatrice électronique de manière à piloter une source de lumière ultraviolette pour transférer l'image du dessin (ou de parties de ce dessin) sur le matériau photosensible appliqué sur le support du cadre d'impression. Mais dans la pratique la technique de gravure utilisant des informations numériques pouvant être élaborées par une calculatrice s'est révélées de réalisation pratique difficile et n'est pas adaptée à la photogravure de dessins en couleur sur des supports de grandes dimensions. Le but de la présente invention est donc de créer un appareil semi- automatique pour la gravure directe de dessins en couleur sur des supports constituant des cadres d'impression plans en utilisant la technique de l'élaboration électronique de l'image et une source de rayonnement laser, structurée de manière à permettre le transfert direct du dessin en couleur, mis manuellement en place à l'avance, sur le support textile du cadre d'impression de manière pratiquement automatique, sans aucune intervention manuelle et surtout sans rendre nécessaire la production de calques ou de pellicules transparentes reportant en noir les régions recouvertes par chaque couleur présente dans le dessin d'origine, avec d'importants avantages pratiques, économiques et de précision d'exécution. Un autre but de l'invention est de créer un appareil électronique de photogravure de supports textiles, métalliques ou similaires, conçu de manière à permettre l'exécution d'éventuelles variantes du dessin et du nombre de couleurs, en même temps qu'une visualisation directe sur vidéo, permettant la mémorisation sur support magnétique des informations relatives au dessin de manière à pouvoir être utilisées sur des élaborateurs électroniques quelconques, également après le moment de leur relèvement, et également de pouvoir imprimer sur papier ou sur calques de format réduit les diverses zones de couleur qui composent le dessin afin de permettre la gravure de petits cadres d'essai. Un autre but de l'invention est de réaliser un appareil électronique de photogravure à même de permettre le transfert sur des supports en tissu ou métalliques de dessins en couleur de grandes dimensions, tels que ceux qui sont généralement demandés par les utilisateurs de machines d'impression à cadres plans de produits textiles ou similaires. Ces buts et d'autres encore, qui pourront être clairement mis en évidence par la description qui suit, sont atteints par un appareil électronique de gravure de cadres d'impression et similaires, utilisant la technique de l'élaboration électronique de l'image et une source de rayonnement laser ultraviolet, lequel appareil comprend, selon la présente invention, un dispositif électronique de lecture des couleurs de l'image d'un dessin en couleur, préparé manuellement, de manière à obtenir les informations sous forme numérique, pouvant être mises en mémoire sur un support magnétique, un élaborateur électronique de gestion des données mises en mémoire sur ledit support magnétique, apte à donner à l'utilisateur la possibilité de gérer les dites données et donc de choisir les couleurs fondamentales, les faire varier et les superposer partiellement, avec dans le même temps une visualisation sur vidéo ou impression sur papier ou similaire, un élaborateur électronique de;commande asservi à celui de la gestion, avec fonction de commande des données émises par l'élaborateur de gestion et de préparation de l'image pour qu'elle soit gravée, au moins un dispositif à microprocesseur à fonctions de pilotage et de synchronisation apte à transformer les données émises par ledit élaborateur de commande en signaux électriques synchronisés avec un système de balayage à miroirs pour orienter le faisceau dudit laser vers un point quelconque du plan de support à graver et pour moduler l'intensité du faisceau laser en fonction de la position prise par celui-ci sur le plan du support, ainsi qu'un système de balayage constitué par au moins un miroir disposé sur l'axe optique du faisceau laser, orientable par des moyens moteurs, tels qu'un galvanomètre ou similaire, asservi au moyen d'un circuit analogique audit élaborateur électronique de commande. Plus particulièrement, et selon une forme préférée de mise en oeuvre, ledit système de balayage du faisceau laser est constitué par deux miroirs orientables entre eux et prévoit un premier galvanomètre qui oriente un miroir de manière à positionner le faisceau laser le long d'un axe, un second galvanomètre pour orienter l'autre miroir de façon à positionner le faisceau le long de l'autre axe, perpendiculairement au premier dans le même plan, et un troisième galvanomètre pour commander la position, le long de l'axe optique du faisceau, d'une lentille de focalisation, afin d'en corriger de façon continue la distance de mise au point. En outre, chaque galvanomètre est relié à une circuit analogique qui lui est propre, qui convertit les entrées numériques de position, qui sont sous forme de nombres binaires à la sortie dudit dispositif à microprocesseur, en niveaux de tension appliqués aux enroulements des galvanomètres, ou desdits moyens moteurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de son mode de mise en pratique préféré, en se référant à la table de dessins annexée, présentée seulement à titre indicatif et non limitatif, dans laquelle: la figure 1 montre sous forme d'une schéma par blocs les composants électroniques, optiques et mécaniques qui constituent le dispositif de gravure de la présente invention, alors que la figure 2 montre sous forme schématique la structure du système de balayage à miroirs, aptes à positionner le faisceau laser sur un point quelconque du plan de travail. En se référant à ces figures et comme déjà indiqué dans ce qui précède, l'appareil qui fait l'objet de l'invention est conçu et structuré de façon à automatiser pratiquement toutes les opérations manuelles nécessitées par les techniques de gravure actuellement utilisées. En fait, selon la présente invention, l'appareil utilise un système particulier d'élaboration électronique de l'image, c'est-à- dire d'un dessin en couleur préparé manuellement par un expert, et un appareil à rayons laser muni d'un système particulier pour positionner le faisceau laser en un point quelconque du support afin de transférer de manière connue le dessin d'origine du support sur l'étoffe, la matière plastique ou similaires. Ledit appareil comprend initialement un dispositif électronique de lecture des couleurs de l'image, de type connu et non représenté sur les figures, et le transfert des données sous forme numérique, obtenues de la lecture sur un support magnétique, par exemple une bande ou un disque magnétique (figure 1). Ce support avec les données relevées est utilisé dans un ordinateur électronique de gestion 2, muni d'un affichage vidéo et éventuellement d'un dispositif d'impression en couleurs ou thermique, dont la fonction est de permettre à l'opérateur d'effectuer diverses opérations préliminaires aptes à disposer l'image qui sera ensuite gravée sur le support textile d'un cadre d'impression plan Lesdites opérations consistent par exemple en une diminution préventive du nombre de couleurs lues en les réduisant à un nombre prédéterminé par l'utilisateur, en la visualisation sur vidéo des couleurs lues par le lecteur optique pour atteindre le nombre de plans de couleur nécessaires à l'impression, en la superposition des divers plans de couleur et également la modification des couleurs afin de les faire entrer dans la gamme de couleurs disponibles chez les imprimeries et pouvant être produites de façon fiable D'autres opérations possibles avec ledit ordinateur de gestion 2 peuvent consister en la possibilité de faire varier les couleurs d'origine et de les imprimer ensuite sur un papier avec une imprimante en couleurs, ou encore sur des calques de petit format avec une imprimante thermique, afin de permettre la gravure directe de petits cadres d'essai. Toutes les informations relatives au dessin d'origine et à celui éventuellement modifié en ce qui concerne le nombre et le type des couleurs au moyen dudit ordinateur de gestion 2 sont sous forme numérique (à code binaire) de façon qu'à leur sortie dudit ordinateur elles soient stockées dans une mémoire de masse 3. A cette mémoire de masse est relié un élaborateur électronique de commande 4 dont la tâche est de lire les données qui composent les divers plans de couleur (correspondant aux calques prévus pour chaque couleur fondamentale de la technique connue) et donc de permettre à l'opérateur d'assigner ou de modifier certains paramètres relatifs à la gravure, par exemple les dimensions des cadres d'impression demandés, l'épaisseur des bords des cadres, et ceux concernant la mise en rapport et/ou le rattachement (c'est-à-dire la répétition du même dessin sur le même support textile) et ceux concernant le fonctionnement et la commande du système de balayage à miroirs, dont il sera question dans ce qui suit. Un dernier élaborateur électronique 5 disposé en aval de l'élaborateur de commande 4 a pour but spécifique de transformer les données d'information numérique élaborées et préparées dans le même élaborateur de commande 4 en signaux électriques synchronisés avec le mouvement des miroirs, pour piloter au moyen d'un dispositif 6 un modulateur optique 7 du faisceau laser pour pouvoir reproduire le dessin d'origine sur le support du cadre en modulant de façon appropriée l'intensité du faisceau laser 8 en fonction de la position qu'il occupe sur le plan de gravure 9. Sur la sortie dudit élaborateur de commande 4 est toujours disposé un dispositif électronique numérique Sa, essentiellement un élaborateur numérique à microprocesseur apte à convertir les commandes de positionnement en sorties de l'élaborateur 4 en coordonnées du dispositif de balayage, ainsi que cela sera mieux précisé dans ce qui suit, et de contrôler la modulation optique 5 en relation avec le balayage du faisceau laser. En aval de ce système d'élaboration électronique, l'appareil qui fait l'objet de l'invention prévoit sur une structure porteuse une source laser 10 (figure 1), un modulateur optique 7, une lentille de focalisation du faisceau 11 dont l'axe est dirigé vers deux miroirs analyseurs et orientables 12 et 13, constituant un système de balayage linéaire selon deux directions perpendiculaires entre elles. Comme montré sous forme structurelle à la figure 2, ledit système de balayage est constitué de trois groupes, à savoir un galvanomètre 12 a apte à faire tourner et positionner le miroir 12 de manière à positionner le faisceau laser le long d'un axe, un second galvanomètre 13 a apte à positionner le miroir 13 de façon à positionner le même faisceau laser le long d'un autre axe, perpendiculaire au précédent, et un troisième galvanomètre 16 apte à contrôler la position le long de l'axe optique 8 a de la lentille Il qui fait partie de l'expanseur de faisceau, de manière à corriger la distance de mise au point du faisceau par rapport au support à graver 9. A chaque galvanomètre est associé un convertisseur analogique apte à transformer les entrées numériques de position, sous forme de nombres binaires, en niveaux de tension à appliquer aux enroulements des mêmes galvanomètres. Dans ce but, on prévoit en amont des trois galvanomètres ledit circuit d'élaboration numérique à microprocesseur 5 a, apte à convertir, comme indiqué plus haut, les commandes de positionnement desdits miroirs analyseurs en coordonnées pour ces miroirs, en effectuant dans le même temps également les corrections d'éventuelles erreurs géométriques de positionnement inhérentes au type de balayage adopté, et ensuite à transférer les données relatives auxdites coordonnées à des circuits électroniques de pilotage des galvanomètres, soit les circuits qui sont indiqués à la figure 1 en 17-18-19; en particulier, le circuit électronique 17 est prévu pour piloter le galvanomètre du miroir plus lent 13, le circuit 18 pour le galvanomètre 12 a du miroir plus rapide 12 et le circuit 19 pour le galvanomètre 16 qui commande la position de la lentille 11. De ce qui a été exposé plus haut résulte évidemment que l'appareil de photogravure de dessins en couleur au moyen de rayonnement laser et sans avoir besoin de transposer les dessins sur des calques ou des pellicules transparentes, parvient aux mêmes résultats ou à des résultats encore meilleurs que ceux que l'on peut obtenir avec le procédé traditionnel; en fait, on fait passer le rayon laser sur la surface du support textile à graver le long de lignes successives, c'est-à-dire l'une après l'autre, en interrompant l'émission du faisceau chaque fois qu'un point du dessin sur lequel on fait passer le faisceau appartient au dessin, c'est-à-dire à un plan de couleur qui, ainsi que cela est connu, ne doit pas être soumis à polymérisation. En outre et grâce à ce système de balayage, le positionnement du support 9 à graver doit permettre d'assurer une référence de position précise, les divers cadres d'impression supportant chacun un plan de couleur du dessin fondamental devant pouvoir être ensuite parfaitement superposables, durant l'impression, sur le tissu à imprimer: donc, la structure porteuse du support 9 doit être réalisée de façon à pouvoir être thermostatée pour réduire les erreurs de superposition produites par les dilatations thermiques. Toujours selon l'invention, il est possible d'apporter à l'appareil décrit ci-dessus et selon une forme de réalisation pratique des modifications et des variantes structurellement et fonctionnellement équivalentes. Ainsi, par exemple, le système de balayage du faisceau, ainsi que des deux miroirs de manière qu'ils puissent se positionner dans un point quelconque sur un plan, peut être réalisé de façon à se positionner seulement sur une ligne en utilisant dans ce cas un unique miroir avec son galvanomètre associé, en faisant effectuer au cadre un mouvement de translation par des moyens mécaniques le long de l'autre axe, de préférence de l'axe lent, ou encore en faisant effectuer un mouvement de translation au système de balayage par rapport au cadre. Une dernière variante concerne la possibilité d'effectuer le balayage des lignes en utilisant la réflexion du faisceau laser par les faces latérales d'un prisme polygonal tournant à une vitesse prédéterminée; mais dans ce cas, il faut modifier le système de correction des erreurs géométriques ou de mise au point car la rotation du miroir ne se fait plus par rapport à un axe traversant approximativement la surface du miroir mais par un axe disposé à une distance considérablement plus importante. Une autre solution pourrait consister en la photogravure de petits rectangles de dessin en utilisant la lumière d'une lampe à ultraviolets normale focalisée à travers un écran transparent à cristaux liquides dans lequel il est possible au moyen d'un ordinateur de rendre opaques des points individuels de l'écran à cristaux liquides; il convient ensuite de s'assurer d'un positionnement précis entre cadre et écran à cristaux liquides. Enfin, l'appareil qui fait l'objet de l'invention permet en plus de la matérialisation de l'image sur le support 9 d'exécuter au moyen d'une photopolymérisation, la thermopolymérisation sur support en polyester; la thermopolymérisation sur support en toile métallique; la sublimation de résines particulières déposées sur tissu métallique; et également d'effectuer un procédé inverse par rapport au procédé traditionnel, selon lequel la partie du produit chimique qui n'est pas exposée à la lumière ultraviolette est polymérisée et lavée par la partie exposée (en fait c'est donc l'opposé qui a lieu). Outre toutes les autres variantes décrites ci-dessus, il est possible d'apporter à l'invention telle qu'elle est décrite d'autres variantes et modifications structurelles et fonctionnelles équivalentes, sans sortir du champ d'application de la protection de l'invention elle-même. il REVENDICATIONS 1 Appareil électronique de gravure de cadres d'impression sérigraphique et similaires, utilisant la technique de l'élaboration électronique de l'image et une source de rayonnement laser ultraviolet, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif électronique de lecture des couleurs de l'image d'un dessin en couleur, préparé manuellement, de manière à obtenir les informations sous forme numérique, pouvant être mises en mémoire sur un support magnétique ( 3), un élaborateur électronique ( 2) de gestion des données mises en mémoire sur ledit support magnétique, apte à donner à l'utilisateur la possibilité de gérer les dites données et donc de choisir les couleurs fondamentales, les faire varier et les superposer partiellement, avec dans le même temps une visualisation sur vidéo ou impression sur papier ou similaire, un élaborateur électroniquedecommande ( 4) asservi à celui de la gestion, avec fonction de commande des données émises par l'élaborateur de gestion et de préparation de l'image pour qu'elle soit gravée, au moins un dispositif à microprocesseur ( 5) à fonctions de pilotage et de synchronisation apte à transformer les données émises par ledit élaborateur de commande ( 4) en signaux électriques synchronisés avec un système de balayage à miroirs pour orienter le faisceau ( 8) dudit laser ( 10) vers un point quelconque du plan de support à graver ( 9) et pour moduler l'intensité du faisceau laser en fonction de la position prise par celui-ci sur le plan du support, ainsi qu'un système de balayage constitué par au moins un miroir ( 12,13) disposé sur l'axé optique ( 8 a) du faisceau laser, orientable par des moyens moteurs, tels qu-'ungalvano- mètre ( 12 a, 13 a) ou similaire, asservi au moyen d'un circuit analogique audit élaborateur électronique de commande. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit système de balayage du faisceau laser est constitué par deux miroirs orientables entre eux ( 12, 13) et prévoit un premier galvanomètre ( 12 a) qui oriente un miroir de manière à positionner le faisceau laser le long d'un axe, un second galvanomètre ( 13 a) pour orienter l'autre miroirde façon à positionner le faisceau le long de l'autre axe, perpendiculairement au premier dans le même plan, et un troisième galvanomètre ( 16) pour commander la position, le long de l'axe optique du faisceau, d'une lentille de focalisation ( 11), afin d'en corriger de façon continue la distance de mise au point. 3 Appareil selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chaque galvanomètre est relié à un circuit analogique qui lui est propre, qui convertit les entrées numériques de position, qui sont sous forme de nombres binaires à la sortie dudit dispositif à microprocesseur ( 5), en niveaux de tension appliqués aux enroulements des galvanomètres, ou desdits moyens moteurs. 4 Appareil selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il est prévu en amont des trois galvanomètres un élaborateur numérique à microprocesseur ( 5 a) apte à convertir les commandes de positionnement des miroirs, en sortie dudit élaborateur électronique de commande ( 4), en coordonnées du système de balayage du faisceau et également de permettre la correction d'éventuelles erreurs géométriques de positionnement du faisceau, lesdites coordonnées étant ensuite envoyées auxdits circuits électroniques de pilotage ( 17, 18, 19) des galvanomètres. Appareil selon 1 'une quelconque des revendications précédentes es, caractérisé par le fait qu'il permet de matérialiser l'image sur un support textile autrement que par photogravure et également par thermopolymérisation sur un support en polyester et thermopolymérisation sur un support en toile métallique.