Brevet FR2782032A1 — publié le 20000211

MACHINE D'IMPRESSION DIRECTE PAR PROJECTION DE GOUTTES D'ENCRE SUR UN SUPPORT. La présente invention concerne une machine d'impression directe par projection de gouttes d'encre sur un support. La technique du jet d'encre est connue. Elle fait usage de têtes d'impression en céramique piézo-électrique dont une chambre par déformation projette l'encre en sortie de buses sur un support. La projection de l'encre peut également être obtenue, pour certains types d'encre, par chauffage générant la formation d'une bulle gazeuse dont l'expulsion provoque le jet d'encre. Ces techniques sont associées à des systèmes de pilotage par micropro- cesseur permettant d'obtenir la réalisation par projection d'encre de l'image souhaitée qui peut être, par exemple, un signe ou une lettre alphabétique ou une représentation quelconque. Ces techniques sont plus particulièrement utilisées dans le matériel de bureautique. Dans ces matériels, les déplacements relatifs de la tête d'impression par jets d'encre et du support à imprimer sont de faible amplitude, ce qui ne nuit pas la qualité de l'impression, la dépression nécessaire en sortie des buses de pro- jection n'étant pas affectée par de faibles déplacements. Ces technologies ne sont cependant adaptées qu'à certains types d'encres spécifiques et ne conviennent pas pour la projection d'encres à fort pouvoir corrosifs dont l'emploi est recherché pour la qualité de l'impression ob- tenue et pour son adhésion inaltérable sur le support ou pour les encres à révé- lation par rayons ultraviolets. L'invention vise à réaliser une machine permettant indifféremment l'impression directe, par des encres corrosives, c'est-à-dire à base de solvants ou ultraviolets, sur de petits formats ou de très grands formats et sur tout type de support, notamment rigides, plans ou en forme. La réalisation d'une telle machine répondant à cette définition passe par la maîtrise d'un certain nombre de problème. Les encres corrosives ne peuvent être chargées dans des cartouches distribu- trices connues de type HEWLETT PACKARD (marque déposée) ou LEXMARK (marque déposée), il est nécessaire de concevoir un système d'alimentation spécifique en encre avec des dispositifs permettant de maintenir une dépression de 4 millibars au niveau des buses de projection sans variation de pression préjudiciable à une bonne impression et ce, indépendamment de la donnée technique suivant laquelle les mouvements relatifs entre les têtes et buses de projection doivent être très rapides. A titre d'exemple, les têtes et buses peuvent être soumises à des vitesses de déplacement de 800 millimètres par seconde et à des accélérations de 5000 millimètres par seconde au carré, ce qui génère une variation de pression au niveau des buses. De plus, les buses fonctionnant en légère dépression, avec les variations sus-énoncées, sont susceptibles, en cours de déplacement en fonctionnement dynamique, d'aspirer des bulles d'air. Cela génère une dégradation de leur fonctionnement: arrêt de projection, jet dévié, etc... La présente invention vise à apporter une solution à ce problème dans la réalisation d'une machine d'impression directe. A cet effet, la machine, selon l'invention d'impression directe fonctionnant par projection de gouttes d'encre sur un support, par une ou plusieurs têtes avec buses de projection, la dite machine étant du type à mouvements relatifs entre le support à imprimer et les têtes de projection, chaque tête étant de préfé- rence dédiée à une couleur ou à une teinte se caractérise essentiellement en ce que: - la ou les têtes est ou sont portées par un équipage mobile au-dessus du support à imprimer suivant les trois axes X, Y et Z orthogonaux dans l'espace; - chacune des têtes est dotée d'un réservoir tampon porté par l'équipage mobile - la ou les têtes et leur réservoir tampon sont maintenus en dépression et les réservoirs tampons sont alimentés en pression à partir d'un ou des réser- voirs à poste fixe. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'équipage mobile amène cycliquement les têtes et les buses sur un système de nettoyage et d'entretien des têtes qui, par succion, nettoie les buses et les amorce, par raclage évacue les gouttes excédentaires et qui permet de maintenir les buses en situation de bon fonctionnement. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le volume interne de chaque réservoir tampon embarqué est divisé pour réduire l'amplitude des vagues produites par les déplacements des réservoirs. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'une forme de réalisation de l'invention don- née à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins joints dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en plan d'une machine selon I'invention - la figure 2 est une représentation schématique du système hydraulique de la machine selon l'invention - la figure 3 est une vue schématique des réservoirs tampons avec têtes de projection - les figures 4/5 sont des vues en plan et en coupe de l'insert diviseur in- troduit dans chacun des réservoirs. - la figure 6 représente en plan le système de nettoyage et d'entretien des têtes et buses de projection qui est raccordé au circuit hydraulique la figure 7 est une vue en coupe du dispositif représenté à la figure 6 la figure 8 représente schématiquement le cycle d'entretien Telle que représentée schématiquement, vue en plan en figure 1, la ma- chine selon l'invention comprend une table 1 rectangle sur laquelle est disposé le support devant recevoir l'impression. Un portique 2 transversal est mobile dans le sens X sur la table. Sur le portique 2 est monté un équipage embarqué 3 mobile par tous moyens connus suivant l'axe Y et l'axe Z; les axes X, Y et Z étant orthogonaux dans l'espace. L'équipage mobile peut donc se déplacer en tout sens sur la ta- ble 1 et en hauteur suivant Z par rapport à celle-ci. Ses déplacements sont commandés par microprocesseur et sa position, notamment en hauteur, par rapport à la table est réglée par tout système de détection de type connu Latéralement à la table est disposé, à poste fixe, un ou des réservoirs 4 recevant les encres utilisées et alimentant, par des conduites non représentées, le ou les réservoirs de l'équipage mobile 3. A poste fixe, sur la table 1, est disposé un système 5 de nettoyage de tê- tes et plaques à buses de projection. L'équipage embarqué 3 est représenté plus en détail dans la figure 2 avec le système hydraulique. L'équipage embarqué mobile à grande vitesse comprend un ou plusieurs réservoirs tampons 6. Dans l'exemple de la figure 2 sont représentés quatre réservoirs tampons 6, chacun d'eux étant dédié à une couleur d'encre ou à une teinte d'encre ser- vant à composer une couleur, chacun d'eux est relié par une ligne de conduite 7 au réservoir 4 à poste fixe, lequel comprend autant de chambres et de lignes qu'il y a de réservoir tampon. A chaque réservoir tampon correspondent, en aval, deux têtes de projec- tion d'encre à système piézo-électrique, chaque tête alimentant ses buses de projection portées par une plaque à buses. Le repère 8 indique les connexions de chacune des têtes qui sont alimen- tées par un distributeur asservi 9 en aval de chacun des réservoirs tampons 6. En amont de chacun des réservoirs tampons, sur chacune des lignes 7 d'alimentation depuis le réservoir à poste fixe 4, est monté un distributeur as- servi 10. Les réservoirs tampons 6 sont maintenus en dépression par une ligne 11 avec venturi 12, ladite ligne étant reliée à un compresseur 13. La ligne 11 est dotée, entre le compresseur 13 et le venturi 12, de moyens d'asservissement et réglage, tels que filtre, détendeur et manomètre de types connus et qui ne sont pas décrits. Une dérivation 14 raccordée sur la ligne 11 est reliée, par l'intermédiaire d'un obturateur 15 commande, à un venturi 16 lequel met en dépression un ré- servoir 17 avec robinet de vidange 18. Le réservoir en dépression 17 est relié par un distributeur 19 au système de nettoyage et d'entretien des buses de projection d'encre. Le venturi 12 sur la ligne 11 maintient le réservoir tampon en dépression. Les réservoirs tampons sont alimentés en pression par les lignes 7, la pression d'alimentation étant de l'ordre de 0,1 à 0,2 bar. Les têtes de projection fonctionnent en légère dépression. Il est néces- saire pour la régularité de l'impression que cette dépression reste constante aux environs de moins 4 millibars ou subissent le moins de variations possibles, une variation de moins quatre à moins huit millibars étant acceptables. Il est nécessaire qu'il y ait dans chacun des réservoirs tampons 6, indépendamment des variations de niveau d'encre et du déplacement de celle- ci dans chaque réservoir du fait du déplacement de l'équipage embarqué les por- tant, un minimum de changement de dépression pour éviter des variations de dépression en sortie de buses ce qui générerait des désordres d'impression. A cet effet, chaque réservoir tampon 6 est divisé pour éviter la formation de vagues. La figure 3 représente vue en coupe un réservoir tampon parmi les quatre réservoirs tampons 6 embarqués. Chaque réservoir tampon 6 est de préférence un volume cylindrique, dont le sommet est obturé et dont la base 20 vers le distributeur et la tête est res- treinte. A cet effet, la paroi du fond 21 de chaque réservoir tampon présente un volume cylindrique de faible hauteur et de plus petit diamètre que celui du ré- servoir avec un ajutage 22 de sortie. Dans le volume cylindrique de chacun des réservoirs tampon 6 est intro- duit un dispositif diviseur 23 qui le décompose en plusieurs petits réservoirs et remplit une fonction d'amortisseur casseur de vagues. Tel que représenté aux figures 5/6, le dispositif diviseur est un bloc de section correspondant à celle du volume interne du réservoir tampon qui est doté de haut en bas de canaux parallèles 24 définissant autant de petits réser- voirs. Avantageusement, le diviseur présente à sa base un évidement 25 facili- tant la circulation de l'encre. Il va de soi que tout autre système réalisant une division et un cloison- nement du réservoir peut être adapté. Les réservoirs tampons, le diviseur et le couvercle sont réalisés en maté- riaux adaptés, résistants aux solvants des encres utilisées. Les dispositifs de nettoyage des plaques à buses et d'entretien de buses raccordé au compresseur par la dérivation 14 (figure 2) et représenté schémati- quement en position à la figure 1 est représenté en détail aux figures 7 et 8. Il est constitué d'une platine 26 de forme rectangle. Sur cette platine sont ménagées des réservations de forme rectangle 27. Dans chacune des réservations 27 débouchent deux canaux 28 et 29 raccordés par des conduites au réservoir 17 en dépression. Les réservations 27 sont alignées et décalées en biais par rapport à leur axe d'alignement. Les réservations 27 reçoivent chacune une plaquette 28 en un matériau souple 29, par exemple en silicone. La plaquette 28 présente deux lumières oblongues parallèles en biais. Une première lumière 30 courte correspond à un ajutage du conduit 28. La lumière 30 est dotée de deux lèvres 31 de faible hauteur. Une deuxième lumière 32 oblongue correspond au conduit 29. Cette lu- mière 32 présente une lèvre de raclage 33. Le cycle d'entretien des têtes et buses est représenté en figure 9 en trait continu, les différentes étapes du cycle et le déplacement de la tête ou des têtes étant repérés par les lettres A, B, C, D, E, F et G. En A la tête de projection est amenée à une vitesse Vi au-dessus des lè- vres 31 de la lumière 30. En B la tête est descendue à une vitesse V2 sur les lèvres 31. En C la dépression à la tête est interrompue; la succion est mise en fonctionnement par action du venturi 16 pendant un temps T1. En D la tête est remontée d'une valeur de 2 millimètres au-dessus des lè- vres 31, la succion est arrêtée, la dépression est remise en marche. En E la tête est déplacée à une vitesse V2 au-dessus de la lèvre ra- cleuse 33. En F la tête est remontée à une vitesse V3. En G la tête est amenée au-dessus de la zone d'entretien et de la lumière 32, le crachage des trames, c'est-à-dire d'une quantité d'encre pendant un temps T, est déclenché. Ce cycle d'entretien permet de nettoyer les buses et plaques à buse et d'amorcer les têtes et les buses tant en évitant un colmatage de celles ci, par exemple par évaporation des solvants. REVENDICATIONS: 1/ Machine d'impression directe sur un support faite sur une table (1) par une ou plusieurs têtes avec buses de projection, ladite machine étant du type à mouvements relatifs entre le support à imprimer et les têtes de projection, cha- que tête étant de préférence dédiée à une couleur ou à une teinte, caractérisé en ce que: - la ou les têtes est ou sont portées par un équipage mobile (3), au- dessus du support à imprimer, suivant les trois axes X, Y et Z orthogonaux dans l'espace, - chacune des têtes est dotée d'un réservoir tampon (6) porté par l'équipage mobile, La ou les têtes et leur réservoir tampon sont maintenus en dépression et les réservoirs tampons (6) sont alimentés en pression à partir d'un ou de plu- sieurs réservoirs (4) à poste fixe. 2/Machine selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'équipage mobile (3) amène cycliquement les têtes et les buses sur un système (5) de nettoyage et d'entretien qui, par succion, nettoie les buses et les amorce et par raclage évacue les gouttes excédentaires et qui permet de maintenir les buses en situation de bon fonctionnement. 3/ Machine selon la revendication 1 caractérisé en ce que le volume in- terne de chaque réservoir tampon (6) embarqué est divisé pour réduire l'amplitude des vagues produites par les déplacements des réservoirs. 4/ Machine selon la revendication 1 et la revendication 2 caractérisé en ce que un compresseur (13) relié par une ligne (11) à chaque réservoir tampon (6) comprend un venturi (12) de mise en dépression desdits réservoirs tampons qui sont alimentés en pression par des lignes (7) à partir du ou des réservoirs (4) et qu'une dérivation (14) de la ligne (11) est reliée par l'intermédiaire d'un venturi (15) au dispositif (5) de nettoyage des têtes et buses. / Machine selon la revendication 1 et la revendication 4 caractérisé en ce que un réservoir (17) est mis en dépression entre le venturi (16) et le dispo- sitif de nettoyage (5). 6/ Machine selon la revendication 1 et la revendication 2 caractérisé en ce que le système de nettoyage comprend, pour chaque tête et/ou plaque à buse, une lumière (30) oblongue de succion et une lumière (32) oblongue de crachage de la trame. 7/ Machine selon la revendication 1, la revendication 2 et la revendication 6 caractérisé en ce que la lumière de succion (30) est dotée de lèvres (31). 8/ Machine selon la revendication 1, la revendication 2, la revendication 6 et la revendication 7 caractérisé en ce que la lumière (32) est dotée d'une lèvre (33) de raclage. 9/ Machine selon la revendication 1 et les revendications 2, 6, 7, caracté- risé en ce que, en cycle d'entretien, chaque tête passe par l'étape de succion de raclage et de crachage d'une trame. / Machine selon la revendication 1 et la revendication 3 caractérisé en ce que le volume interne de chaque réservoir embarqué reçoit un dispositif divi- seur.