Brevet FR2677301A1 — publié le 19921211

L'invention concerne un dispositif d'assistance électrostatique pour machine d'impression plus particulièrement à héliogravure, comportant, d'une part, un cylindre d'impression conducteur coopérant avec un dispositif d'encrage et, d'autre part, un cylindre presseur destiné à appliquer, sur ledit cylindre d'impression, un substrat isolant à imprimer, le dispositif d'assistance électrostatique comportant un transformateur annulaire disposé à l'une des extrémités du cylindre presseur et composé d'un stator annulaire correspondant au circuit primaire et d'un rotor également annulaire formant le circuit secondaire et rendu solidaire en rotation du cylindre presseur, ce rotor étant relié électriquement à une couche de matériau conducteur emprisonnée entre deux couches de matériau isolant venant à revêtir une âme cylindrique métallique, reliée à la masse, dudit cylindre presseur. On connaît déjà un certain nombre de dispositifs d'assistance électrostatique pour l'impression ayant pour but principal de favoriser le transfert de l'encre d'un cylindre d'impression sur le substrat à imprimer, par exemple, une bande en papier. En fait, de tels dispositifs d'assistance électrostatique sont basés sur le principe primaire qu'une charge électrique d'un certain signe est automatiquement attirée par une charge électrique de signe opposé. Ainsi, en établissant un champ électrique entre le cylindre presseur et le cylindre d'impression, dans la zone d'impression, il se produit une attirance de l'encre disposée sur le cylindre d'impression en direction du cylindre presseur. Bien sûr, en raison de l'insertion entre ces derniers du substrat à imprimer, cette encre aura tendance à se reporter plus aisément, de ce fait, sur ledit substrat.A noter, en outre, que sous l'influence de ce champ électrique, les gouttelettes d'encre, contenues dans les cavités gravées dans le cylindre d'impression, ont tendance à se mettre en mouvement et, de ce fait à mieux imprégner ce substrat. Ainsi, certains de ces dispositifs d'assistance électrostatique connus consistent à placer, parallèlement au cylindre presseur, une électrode d'induction composée, généralement, d'une série de pointes d'électrodes équidistantes les unes par rapport aux autres, et réparties sur toute la longueur dudit cylindre presseur. Une telle électrode d'induction est alors alimentée par un courant haute tension, soit de l'ordre de 30 KV afin d'ioniser l'air séparant cette électrode et le cylindre presseur et établir un courant à effluve conduisant à charger ledit cylindre presseur en périphérie où se situe, précisément, une couche d'un matériau semi-conducteur. Puis, lorsque cette charge électrique arrive dans la zone d'impression sous l'effet de la rotation du cylindre presseur, l'on obtient le résultat recherché énoncé plus haut. Toutefois, il convient de prendre en considération que de tels dispositifs d'assistance électrostatique présentent un certain nombre d'inconvénients. D'une part, ils nécessitent une maintenance constante et fréquente et, d'autre part, ils présentent un certain danger pour l'installation. PIus particulièrement, en ce qui concerne la maintenance, il faut en effet, observer, qu'en cours de fonctionnement, les pointes d'électrodes ont tendance à s'encrasser fortement suite à un dépôt d'encre inévitable, et l'efficacité de l'électrode d'induction tend, rapidement, à diminuer. Or, nettoyer une telle électrode d'induction pose, sur ce type de machines d'impression déjà fort complexes, de nombreuses difficultés liées, principalement à son démontage et à son remontage. En effet, l'accès pour un opérateur, à ces électrodes d'induction est généralement très réduit. De plus, en cours de montage, il convient de procéder à des réglages longs et complexes dans la mesure où la distance précise à respecter entre les pointes d'électrodes et le cylindre presseur est un facteur déterminant pour le bon fonctionnement du dispositif. Finalement, de tels dispositifs d'assistance électrostatique sont particulièrement dangereux, d'une part, en raison du fait qu'ils nécessitent une alimentation en haute tension, ce qui, bien sûr est toujours critiquable lorsqu'elle a lieu dans un milieu accessible aux opérateurs et, d'autre part, parce qu'il peuvent produire des arcs électriques entre l'électrode d'induction et le cylindre presseur et, en cas de déchirure du substrat, entre ladite électrode d'induction et le cylindre d'impression, ce qui est inacceptable sachant que l'on travaille dans une atmosphère chargée en solvants et autres produits particulièrement inflammables. Au vu de ces considérations, on a imaginé un dispositif d'assistance électrostatique placé à l'une des extrémités du cylindre presseur et à charger celui-ci depuis sa partie interne. Un tel dispositif est décrit, plus particulièrement, dans le document EP-A-0.115.611. En fait, dans ce cas précis, il s'agit de placer l'électrode d'induction, de forme annulaire et comportant une pluralité de pointes d'électrodes équidistantes, à l'une des extrémités du cylindre presseur. Ce dernier se compose, quant à lui, d'un cylindre métallique creux recouvert d'une couche d'un matériau isolant, ellemême enveloppée par une couche d'un matériau semi-conducteur.De plus, à l'intérieur de ce matériau semi-conducteur sont noyées, dans le sens circonférentiel, des bandes en un matériau conducteur reliées de façon conductrice, à un anneau inducteur se situant, précisément à ladite extrémité dudit cylindre presseur tout en faisant face aux pointes d'électrodes. En fait, bien que l'électrode d'induction soit intégrée dans un cache protecteurs il n'en reste pas moins qu'il convient de l'alimenter par un courant haute tension puisque le principe antérieur pour la mise en charge du presseur est conservé. En outre l'on remarque qu'il est nécessaire, malgré cette disposition particulière d'équiper ce dispositif d'assistance électrostatique de moyens permettant d'éviter, en cas de formation d'étincelles, les risques d'incendie ou d'explosion. Ainsi, il est prévu, selon ce document EP-A-0.115.611, plusieurs injecteurs d'air comprimé dans l'espace annulaire respecté entre les pointes d'électrodes et l'anneau inducteur pour renouveler, sans cesse, l'air qui s'y trouve et éviter tout danger que pourrait procurer la présence de poussière ou d'un gaz inflammable. Par conséquent, l'on observe que le dispositif d'assistance électrostatique qui vient d'être décrit ne répond qu'au problème de l'encrassement de l'électrode d'induction et, donc, à la maintenance de cette dernière. Finalement, il a été envisagé de substituer à ces électrodes d'induction, alimentées en courant haute tension, un transformateur annulaire venant se placer dans le prolongement axial et à l'une des extrémités du cylindre presseur. En fait, le circuit primaire de ce transformateur se présente tel un stator annulaire, monté fixe à cette extrémité du cylindre presseur et faisant face à un rotor annulaire rendu solidaire en rotation de ce dernier. A noter qu'étant donné que ce circuit secondaire est électriquement connecté à une couche conductrice, soit noyée directement dans la couche semi-conductrice externe du cylindre presseur, soit interposée entre deux sous couches isolantes, la puissance à hauteur du circuit secondaire de ce transformateur peut être de l'ordre de dix fois moindre à la puissance nécessitée au niveau d'électrodes d'induction classiques. Ainsi, la tension dans le secondaire peut se limiter à des valeurs de l'ordre de 1 à 5 KV tandis que l'on conservera une intensité voisine de 10 mA. L'inconvénient majeur que présentent de tels dispositifs d'assistance électrostatique, se situe au niveau de leur efficacité. En effet, l'on observe que les cylindres presseurs selon cette technologie présentent, systématiquement, en périphérie externe, une couche d'un matériau semi-conducteur. Or, en raison des conditions d'obtention de ce dernier, la résistivité de cette couche externe, n'est jamais constante sur tout le pourtour du cylindre presseur. Aussi, la répartition de la charge, sur ce dernier, ne s'effectue pas de manière régulière et l'on vient à définir des chemins préférentiels pour le courant à effluve. A ce propos, il convient de rappeler, si nécessaire, que le chemin emprunté par les charges électriques, crées au travers du générateur de charge que constitue le transformateur, ceci en vue d'aboutir, à nouveau, à un équilibre, est, bien sûr, le chemin le plus facile c'est-à-dire correspondant à une moindre résistivité. Or, lorsqu'un substrat, de largeur inférieure à la longueur du cylindre d'impression et du cylindre presseur, vient à s'interposer entre ces derniers, il augmente, sensiblement, la résistivité de la couche semi-conductrice dudit cylindre presseur, mais uniquement sur une partie de la longueur de ce dernier. I1 s'en suit que les charges électriques viennent à emprunter le chemin de moindre résistance correspondant aux zones en contact direct entre le cylindre presseur et le cylindre d'impression.Cette réduction du champ électrique dans la zone du passage du substrat à imprimer, conduit à une moindre efficacité de tels dispositifs d'assistance électrostatique pour l'impression. L'on remarquera que de tels inconvénients sont inexistants en cas d'utilisation d'électrodes d'induction, précisément, en raison de l'importance des puissances mises en jeu. On rappellera, effectivement, que de telles électrode d'induction sont alimentées par un courant de l'ordre de 30 KV. En définitive, la présente invention a su répondre à l'ensemble de ces problèmes. En fait, l'invention concerne un dispositif d'assistance électrostatique pour machine d'impression, plus particulièrement à héliogravure, comportant, d'une part, un cylindre d'impression conducteur coopérant avec un dispositif d'encrage et, d'autre part, un cylindre presseur destiné à appliquer sur ledit cylindre d'impression, un substrat isolant à imprimer, le dispositif d'assistance électrostatique comportant un transformateur annulaire disposé à l'une des extrémités du cylindre presseur et composé d'un stator annulaire correspondant au circuit primaire et d'un rotor, également annulaire, formant le circuit secondaire et rendu solidaire en rotation du cylindre presseur, ce rotor étant relié électriquement à une couche de matériau conducteur emprisonnée entre deux couches de matériau isolant venant à revêtir une âme cylindrique métallique reliée à la masse de ce cylindre presseur, caractérisé par le fait que - la couche de matériau conducteur est alimentée, au travers du circuit secondaire, par un courant dont la tension est de l'ordre de 1 à 5 KV et l'intensité de O à 15 mA - la couche de matériau isolant interne, enveloppant l'âme cylindrique métallique, présente une résistivité supérieure ou égale à un GIGAOHM - et que la couche isolante externe constitue l'enveloppe externe du cylindre presseur et présente une résistivité de l'ordre de 0,5 à 1 GIGAOHM pour une épaisseur de 10 à 20 mm, L'avantage procuré par cette invention consiste en ce qu'au travers de l'emploi d'une enveloppe externe au cylindre presseur formée par un matériau isolant, l'on observe que la variation de la résistivité mesurée entre la couche conductrice du cylindre presseur et le cylindre d'impression avec ou sans interposition d'un substrat est minime.Ceci revient à dire qu'en cas d'impression, d'un substrat dont la largeur est inférieure à la longueur du cylindre d'impression et du cylindre presseur. l'on ne vient pas à créer de chemin préférentiel pour le report des charges électriques de ce cylindre presseur en direction du cylindre d'impression dans les zones entre ces derniers, où il y a absence de substrat. Par conséquent, par l'emploi d'une couche extérieure isolante au cylindre presseur, l'on résout le problème des fuites de charges rencontrées par le passé, mais, aussi, les difficultés de répartition régulière de ces charges en périphérie de ce cylindre presseur puisqu'il n'est plus nécessaire de disposer d'un matériau semi-conducteur aux caractéristiques souvent non constantes. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaltront au cours de la description qui va suivre se rapportant à un mode de réalisation qui n'est donné qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant au dessin joint en annexe et dans lequel - la figure 1 représente une vue schématisée et en élévation d'une machine d'impression notamment à héliogravure - la figure 2 est une vue schématisée, partielle et en coupe du cylindre presseur recevant, à l'une de ses extrémités, le dispositif d'assistance électrostatique conforme à l'invention. La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif d'assistance électrostatique pour machine d'impression 1 notamment de type héliogravure, tel que ceci apparaît dans la figure 1. Ainsi, cette machine d'impression est munie d'un cylindre d'impression 2 en un matériau conducteur coopérant avec un dispositif d'encrage 3 afin de prélever, au niveau de ce dernier, la quantité d'encre nécessaire pour permettre l'impression d'un substrat 4 diélectrique, par exemple, une bande de papier ou analogue. Cette machine d'impression 1 comporte, en outre, un cylindre presseur 5 disposé parallèlement au cylindre d'impression 2 et dont la fonction consiste à appliquer, avec une certaine pression, le substrat 4 sur ledit cylindre d'impression 2. En vue de garantir une meilleure qualité d'impression, de telles machines d'impression 1, de type héliogravure, sont équipées d'un dispositif d'assistance électrostatique 6 ayant pour but de créer un champ électrostatique entre le cylindre presseur 5 et le cylindre d'impression 2 en vue de favoriser le transfert de l'encre, contenu dans les cavités gravées en périphérie de ce cylindre d'impression 2, sur le substrat 4. En fait et tel que ceci apparaît, dans la figure 2, ce dispositif d'assistance électrostatique, consiste, tout d'abord, en un transformateur, annulaire 7 positionné à une extrémité 8 du cylindre presseur 5. En fait, ce transformateur annulaire 7, comporte un stator 9, de forme annulaire, correspondant au circuit primaire et monté fixe au moyen d'un flasque support 10 rendu solidaire, par un moyen quelconque, du bâti de la machine d'impression 1. Par ailleurs, un rotor annulaire 12, venant à compléter ce transporteur annulaire 7, est placé, coaxialement, sur l'extrémité 8 du cylindre presseur 5 tout en faisant face au stator annulaire 9. Plus précisément, tant le flasque support 10 que cette extrémité 8 du cylindre presseur 5, comportent un canal annulaire 13, 14 se faisant face et recevant, respectivement, le stator 9 et le rotor 12. I1 convient de remarquer que le cylindre presseur 5 se compose, d'une part, d'une âme cylindrique métallique 15 laquelle comporte, au niveau de ses extrémités, des tronçons d'arbre 1 1 autorisant son montage en rotation dans des paliers (non représentés sur les figures). D'autre part, ce cylindre presseur 5 comporte une couche d'un matériau conducteur 16 emprisonnée entre deux couches d'un matériau isolant 17, 18 venant à revêtir l'âme cylindrique 15 qui, elle, est reliée à la masse. Précisément, la couche conductrice 16 est électriquement reliée au rotor 12 du transformateur annulaire 7 constituant le générateur de champ. A ce propos et selon l'invention, cette couche de matériau conducteur 16 est alimentée, au travers de ce générateur de champ et plus particulièrement du circuit secondaire constitué par le rotor 12, par un courant continu dont la tension est de l'ordre de 1 à 5 KV et l'intensité de 0 à 15 mA. En fait, les valeurs de 3 KV et 10 mA seront préférentiellement retenues en tant que puissance de ce générateur de champ. En outre et selon une autre caractéristique de l'invention, la couche de matériau isolant interne 17, enveloppant l'âme cylindrique métallique 15, présente une résistivité supérieure ou égale à un GIGAOHM tout en étant apte à résister à un courant minimum de 5 KV en continu. Gluant à la couche isolante externe 18, elle constitue, selon l'invention, l'enveloppe externe du cylindre presseur 5 et présente une résistivité de l'ordre de 0,5 à 1 GIGAOHM pour une épaisseur 20 de 10 à 20 mm. La valeur de 15 mm sera préférentiellement retenue pour cette épaisseur 20 de la couche de matériau isolant externe 18. Les avantages principaux d'une telle construction consistent en ce qu'elle permet de s'affranchir de la conception d'une couche d'un matériau semi-conducteur d'obtention difficile et, en outre, qu'elle évite les fuites de charges dans les zones, entre le cylindre presseur 5 et le cylindre d'impression 2, où il y a absence de substrat 4 en raison de l'emploi d'une laize inférieure, précisément, à la longueur de ces cylindres d'impression et presseur 2, 5. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est fait appel à un générateur d'alimentation 19 du transformateur annulaire 7 permettant d'alimenter le circuit primaire donc le stator 9 de ce dernier par un courant basse tension de l'ordre de 30 à 50 V et à haute fréquence (10 à 30 SHz). L'avantage d'une telle alimentation s'apprécie sur le plan de la sécurité puisqu'elle ne présente aucun danger pour l'utilisateur intervenant au niveau de la machine d'impression 1. Bien sûr et en dehors des avantages énumérés ci-dessus, cette invention répond, également, au problème des risques d'explosion ou d'inflammation dans la mesure où la liaison électrique permanente existant entre la couche de matériau conducteur 16 et le circuit secondaire du transformateur annulaire 7 évite toute formation d'arc électrique. En conclusion, cette invention a su répondre, au travers d'une technologie simple, à des problèmes complexes qui se sont posés, par le passé, dans le domaine de l'assistance électrostatique pour l'impression de type héliogravure. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu, qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments, sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1. Dispositif d'assistance électrostatique pour machine d'impression (1), plus particulièrement de type héliogravure, comportant, d'une part, un cylindre d'impression conducteur (2) coopérant avec un dispositif d'encrage (3) et, d'autre part, un cylindre presseur (5) destiné à appliquer sur ledit cylindre d'impression (2) un substrat isolant à imprimer (4), le dispositif d'assistance électrostatique (6) comportant un transformateur annulaire (7) disposé à l'une des extrémités (8) du cylindre presseur (5) et composé d'un stator annulaire (9) correspondant au circuit primaire et d'un rotor (12), également annulaire, formant le circuit secondaire et rendu solidaire en rotation du cylindre presseur (5), ce rotor (12) étant relié, électriquement, à une couche de matériau conducteur (16) emprisonnée entre deux couches de matériau isolant (17, 18) venant à revêtir une âme cylindrique métallique (15) reliée à la masse de ce cylindre presseur (5) caractérisé par le fait que - la couche de matériau conducteur (16) est alimentée, au travers du circuit secondaire, par un courant continu dont la tension est de l'ordre de 1 à 6 KV et d'une intensité de 0 à 15 mA - la couche de matériau isolant interne (1X) enveloppe l'âme cylindrique métallique (15), présente une résistivité supérieure ou égale à 1 GIGAOHM - et que la couche de matériau isolant externe (18) constitue l'enveloppe externe du cylindre presseur (5) et présente une résistivité de l'ordre de 0,5 à 1 GIGAOHM pour une épaisseur de 10 à 20 mm. 2. Dispositif d'assistance électrostatique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche de matériau conducteur (16) est alimentée, au travers du circuit secondaire du transformateur annulaire (7), par un courant dont la tension est égale à 3 KV et dont l'intensité est de 10 mA. 3. Dispositif d'assistance électrostatique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la couche de matériau isolant externe (18) est égale à 15 mm. 4. Dispositif d'assistance électrostatique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit primaire du transformateur annulaire (7) est alimenté par un courant basse tension, haute fréquence, au travers d'un générateur d'alimentation (19).