Brevet FR2791604A1 — publié le 20001006

1/7 2791604 La présente invention concerne: - Le dispositif pour imprimer par jets d'encre les informations produites par des logiciels gérés par informatique sur des surfaces rigides et planes. - Le procédé utilisé pour préparer les surfaces dans le but de fixer les encres 'impression et de traiter en final l'impression réalisée pour la protéger contre les agressions et en faire ressortir l'éclat de brillance. - Le produit mis en oeuvre pour répondre à une fonction de support de communication, qu'il soit utilisé dans une fin de publicité, d'information ou de décoration artistique ou non. Ce dispositif à imprimer par jets d'encre est du type imprimante ou traceur piloté par informatique avec la particularité de positionner la tête d'impression et le support à imprimer dans le cas ou ce support est un volume constitué de matériaux rigides dont une surface au moins est plane, surface sur laquelle l'impression par jets d'encre sera réalisée. Ce dispositif permet l'impression des informations produites par logiciels pilotés par informatique, que cela soient des informations sous forme de textes, de dessins, d'images ou d'illustrations, dans des conditions analogues de qualité d'impression et de temps que les imprimantes ou traceurs actuels. L'invention complète l'état actuel des imprimantes ou des traceurs capables d'imprimer par jets d'encre les informations gérées sous logiciels pilotés par informatique et qui possèdent, entre autre, un entraînement de la surface à imprimer par rouleaux ce qui limite l'emploi aux supports souples tels que le papier ou semis rigides tels que les films. Les problèmes techniques posés résident: - Dans la continuité du positionnement de la tête d'impression sur le support à imprimer dans le cas ou ce support est rigide, volumineux et éventuellement lourd. Les problèmes mécaniques sont de trois ordres: d'une part par le positionnement de la tête d'impression à l'endroit du support ou l'impression par jets d'encre du pixel doit être effectuée, d'autre part par le respect des vitesses et des précisions des déplacements de la tête d'impression et du support à imprimer, cela avec des inerties cinétiques élevées dépendantes du poids du support utilisé ou du poids de la mécanique nécessaire à l'impression par jets d'encre et en final par le respect de la hauteur entre la tête d'impression et le support à imprimer. - Dans l'accrochage des encres et d'éviter leur migration en profondeur dans le support recevant l'impression. - Dans la constitution du produit répondant à la fonction de support de communication dont la dimension de la surface imprimée par jets d'encre serait supérieure à la capacité du dispositif, entre autre par la longueur du chemin de la tête d'impression. La solution technique apportée par le dispositif est de deux ordres - Une cage (1) ou un plateau mobile contenant le support rigide et volumineux ou plan; cette cage (1) ou ce plateau possède une liberté de déplacement perpendiculaire sous le chemin de déplacement (2) de la tête d'impression. Cette cage (1) ou ce plateau est réalisé en matériaux léger, du type aluminium, de forme parallélépipèdique et possédant des vis de réglage pour respecter la hauteur et le parallélisme entre le chemin de la tête d'impression et la surface du support à imprimer. Cette cage (1) ou ce plateau est fixé sur la partie mobile d'un pont roulant constitué de plusieurs chemins de roulement dont la partie fixe est solidaire du bâti (5) du dispositif La largeur de cette cage (1) ou de ce plateau peut dépendre de la longueur du chemin de déplacement (2) de la tête d'impression, de 20cm à 140cm pour un traceur. La longueur de cette cage 2/7 2791604 (1) ou de ce plateau peut dépendre de la capacité du pilote d'impression. La hauteur de cette cage (1) ou de ce plateau peut permettre de contenir le volume présentant la surface plane à imprimer par jets d'encre. La hauteur minimale correspond à des supports en planche d'épaisseur minimale de Imrm. - Une structure mobile contenant la mécanique nécessaire au chemin de déplacement de la tête d'impression; cette structure se positionne audessus de la surface à imprimer. Cette structure est fixée sur la partie mobile d'un pont roulant constitué de deux chemins de roulement dont la partie fixe est solidaire du bâti du dispositif. La largeur de cette structure peut dépendre de la surface à imprimer faisant partie du support, lui-même fixe par rapport au dispositif. Le dispositif se réalise selon le choix mécanique adopté: - La cage ou le plateau mobile se déplace sous le chemin de la tête d'impression, avec le choix de laisser le chemin de la tête d'impression fixe par rapport au sol. - La structure contenant la mécanique nécessaire au chemin de déplacement de la tête d'impression est mobile sur la cage ou sur le plateau contenant le support à imprimer qui reste fixe par rapport au sol. - Une combinaison des deux déplacements, de la cage ou du plateau contenant le support à imprimer et de la structure contenant la mécanique nécessaire au chemin de déplacement de la tête d'impression, combinaison qui respecte le positionnement en coordonnées (x,y) du pixel à imprimer par jets d'encre. Pour ces trois choix mécaniques offerts, les asservissements associés sont: - Positionnement de la surface à imprimer par jets d'encre sous la tête d'impression: le déplacement de la partie mobile doit permettre de respecter une hauteur fixe entre la surface à imprimer et la tête d'impression. Ce respect de hauteur est résolu par un réglage qui peut être par cales ou par coulissement rapide et grossier, puis par un réglage fin (6) qui peut être par vis ou approche mécanique fine agissant sous le support à imprimer d'une part, et par un parallélisme des plans des chemins de roulements avec celui de la tête d'impression par jets d'encre d'autre part. - Mécanique d'embrayage (7) pour rendre solidaire la cage (1) ou le plateau contenant le support à imprimer et la structure contenant la mécanique nécessaire au chemin de déplacement (2) de la tête d'impression. Cette mécanique d'embrayage (7) peut être réalisée par un électroaimant rapprochant la mécanique des deux parties et cet électroaimant étant alimenté par un courant électrique régulé par une fonction logique sous électronique. - Entraînement du déplacement de la cage (1) ou du plateau contenant le support à imprimer ou de la structure contenant la mécanique nécessaire au chemin de déplacement (2) de la tête d'impression par translation qui peut être réalisée par une vis sans fin ou une courroie dentée (3), translation rendue synchrone au moteur pas à pas alimenté par le pilote d'impression selon les retours de la tête d'impression pour un passage à une autre ligne d'impression. Le synchronisme peut être réalisé par l'embrayage (7) qui renvoie à un ensemble d'engrenages (8) respectant la vitesse angulaire et le sens de rotation entre l'axe du moteur pas à pas et le renvoi sur la partie à déplacer. - Calage du point de début d'impression, point appelé dans ce qui suit "point zéro". Ce calage du point zéro garantit le début d'impression par jets d'encre à l'endroit voulu de la face à imprimer faisant partie du support. Ce calage s'effectue par impression d'un repère, qui peut être un trait, sur une tablette (9) indépendante du support mais solidaire de la cage (1) ou du plateau. Le réglage du point zéro s'effectue par alignement à la distance de référence préalablement définie dans la mise erl page du 3/7 2791604 logiciel gérant les informations à imprimer. Ce réglage s'effectue en position embrayée de la cage (1) ou le plateau et de la structure. Ce réglage annule entre autre l'effet de flottement lors de l'embrayage (7). - Contrôle de l'état d'avancement et de fin d'impression. Ce contrôle s'effectue par un capteur de présence (10) indiquant le point zéro et la fin de la surface à imprimer du support. Ce type de capteur peut être optoélectronique, la présence ou l'absence des points ccat:l!s ôtant dans ce cas matérialisée par une règle passant dans la cellule optoélectronique. La règle peut être fixée sur la partie mobile et le capteur optoélectronique restant solidaire de la partie fixe, ou vis versa. Ce contrôle renseigne l'état logique qui permet l'embrayage (7) ou le débrayage décrit cidessus. La solution technique apportée par le procédé tient compte du dispositif ci- dessus: deux étapes essentielles sont décrites pour le procédé. - Préparation de la surface à imprimer par jets d'encre: Lorsque les surfaces à imprimer sont poreuses ou présentent une capacité de migration des pigments d'encre, une couche étanche est nécessaire. Cette couche peut être réalisée par une couverture d'un film totalement ou partiellement étanche, par exemple, une projection au pistolet d'un vernis. Cette couche garantie une étanchéité et permet l'accrochage de la couche suivante de l'adjonction de blanc nécessaire à l'impression des couleurs issues de logiciels informatique. Un des vernis utilisables est un vernis acrylique en solution aqueuse. Le déroulement du procédé consiste en une projection ou enduction d'une couche de matière blanche pour permettre le rendu des couleurs traitées dans les informations gérées par logiciels informatiques, que cela soit du texte, des images, des dessins ou des illustrations. Cette couche blanche possède un pouvoir d'accrochage sur la couche inférieure étanche dans le cas ou elle est rendue nécessaire et permet la fixation des pigments d'encre lors de l'impression par jets d'encre. Une réalisation peut être par projection ou enduction d'une peinture blanche acrylique en phase aqueuse. L'épaisseur de la couche blanche est de l'ordre de 50 microns, elle dépend de la charge contenue dans la peinture. - Finition par l'étape du procédé qui consiste en une projection ou enduction d'un filmn incolore sur la surface ayant reçu l'impression. Cette étape permet la protection partielle de l'impression aux agressions climatiques, chimiques et mécaniques. Cette étape permet de faire ressortir un éclat de l'impression en agissant sur les pigments d'encre localisés en surface et en profondeur. Cette étape finale du procédé peut être réalisée par la projection d'un vernis acrylique en phase acqueuse. L'épaisseur de la couche finale dépend de l'effet de protection souhaitée et de l'éclat de l'impression recherchée: elle peut varier de 50 à 150 microns. Le produit mis en oeuvre par le dispositif et le procédé décrits cidessus répond à une fonction de support de communication dans un but de publicité, d'information ou de décoration artistique ou non. Le produit en tant que tel présente la totalité du texte, de l'image, du dessin ou de l'illustration géré par logiciel informatique. Le produit peut être composé d'un ou de plusieurs éléments, volumiques ou plans avec une épaisseur minimale de 0,Smm, rigides, et imprimés chacun de façon à recomposer, lorsqu'ils sont juxtaposés, la totalité du texte, de l'image, du dessin ou de l'illustration géré par logiciel informatique. Cette solution de plusieurs éléments permet de réaliser une surface de support de communication plus importante que la largeur d'impression limité par le chemin de déplacement (2) de la tête d'impression à jets d'encre. 4/7 2791604 Une particularité associée est l'ajout d'un système d'éclairage en arrière de la surface imprimée qui selon la transparence des surfaces donne plus d'éclat à l'impression réalisée par jets d'encre. L'exposé suivant détaille une des réalisations possibles du dispositif Le chemin de déplacement (2) de la tête d'impression à une longueur de 25cm. Il est solidaire, avec sa mécanique, du châssis (5) du dispositif. La cage (1) contenant le support à imprimer est mobile par rapport au châssis (5) du dispositif La dimension de la cage (1) est de 21cm de large, 28cm de profondeur et cm de longueur. Cette cage (1) se déplace en translation perpendiculaire au chemin de déplacement (2) de la tête d'impression, son ossature métallique est réalisée en aluminium avec un renforcement des angles par équerres métalliques. L'assemblage par collage répond à la stabilité de la cage (1) qui peut contenir un parallélépipède de 19cm par 19cm par 30cm dont le poids reste inférieur à 5 kg. Le positionnement de la surface à imprimer par rapport à la tête d'impression, entre 0,6mm et 2,5mm, s'effectue par cales métalliques et par un réglage fin (6) à l'aide de vis mobiles dans leur écrou solidaire du fond de la cage (1). Entraînement de la cage (1) s'effectue par une courroie dentée (3) fixée dans le sens de la longueur de la cage (1) aux extrémités déportées de la cage (1) à hauteur de l'embrayage (7). Trois chemin de roulement (4)s permettent le coulissement de la cage (1): deux sous le fond de cage (1) contenant le support à imprimer et un du coté du déport pour la courroie dentée (3) entraînement. Chaque chemin de roulement (4) est constitué de roulements de diamètre extérieur de 2cmrn, distants de 15cm, répartis sur la longueur total de 100cm. - Le parallélisme du plan des chemins de roulement avec le plan de la tête d'impression est réglable par quatre ressorts (11) comprimés par vis, chaque ressort (I) est ramené à hauteur du bâti (5) du dispositif par une colonne (12) partant du plan des chemins de roulement sous la cage (1). - L'embrayage (7) des parties cage (1) et moteur pas à pas est réalisé par rapprochement de la courroie dentée (3) à une poulie dentée dont la rotation est assurée par un ensemble d'engrenages (8) partant du moteur pas à pas d'avancement. Cet embrayage (7) est constitué par un bras de levier animé par un électroaimant. L'électroaimant est alimenté par un asservissement électronique comprenant une temporisation pour le lancement du déplacement de la cage (1) ou du plateau jusqu'à son capteur de présence (10), une fonction logique de portes électroniques NAND et NOR o l'état de sortie dépend des capteurs optoélectroniques de présence de la cage (1) ou le plateau et du capteur de présence de la tête d'impression dans son logement en repos. Cette combinaison des deux capteurs permet l'avancement motorisé de la cage (1) ou du plateau lorsque la tête d'impression est sortie, et le déplacement manuel de la cage (1) ou du plateau débrayé lorsque la tête d'impression est en repos. - Le calage du point zéro est constitué par l'ajout d'une tablette (9) en début de cage (1), à hauteur de I mm sous la tête d'impression, qui permet un marquage du repère du premier trait d'impression piloté par le logiciel sous informatique. En position embrayée, le contrôle de distance réelle avec le début de la surface à imprimer du support s'effectue par mesure au 1/10 de mm. Le réglage à la distance théorique connue sous le logiciel entre le repère du premier trait et le début d'information à imprimer s'effectue par rotation du moteur pas à pas. L'exposé qui suit détaille le produit répondant à la fonction de support de communication qui peut être réalisé par un assemblage de parallélépipèdes dont une ou plusieurs des faces sont imprimées. Chaque parallélépipède peut être en bois, en verre, en matière plastique transparente ou non. Le produit se définit alors comme un /7 2791604 mur de parallélépipèdes dont les faces sont imprimées. La dimension du parallélépipède de base est variable mais limitée par les contraintes du dispositif Dans le cas du dispositif détaillé ci-dessus, les dimensions du parallélépipède de base sont de 19cm par 19cm par 30cm de longueur. L'assemblage constitué de 25 parallélépipèdes juxtaposés forme le produit qui répond à la fonction de support de communication avec l'impression partielle ou total des faces de chaque parallélépipède. L'application industrielle de l'invention est deux sortes: - Fabrication du dispositif selon le choix mécanique retenu et décrit cidessus. - Fabrication du produit répondant à la fonction de support de communication, réalisé par l'emploi du dispositif et du procédé décrits ci-dessus. 6/7 2791604 REVENDICATIONS - Dispositif pour imprimer par jet d'encre sur un support volumineux ou plan constitué de matériaux rigides dont une surface au moins est plane caractérisé par une cage (1) ou un plateau mobile contenant le support, cage (1) eu plateau qui se déplace sur des chemins de roulement (4) perpendiculairement au cheminr de déplacement (2) de la tête d'impression. 2 - Dispositif pour imprimer par jet d'encre sur un support volumineux ou plan constitué de matériaux rigides dont une surface au moins est plane caractérisé par une structure contenant la mécanique nécessaire au chemin de déplacement de la tête d'impression, structure qui se déplace par un pont roulant au dessus de la surface à imprimer. 3 - Dispositif pour imprimer par jet d'encre sur un support volumineux ou plan constitué de matériaux rigides dont une surface au moins est plane caractérisé par une structure contenant la mécanique nécessaire au chemin de déplacement (2) de la tête d'impression, structure qui se déplace par un pont roulant au dessus de la surface à imprimer qui elle-même se trouve dans une cage (1) ou un plateau mobile contenant le support, cage (1) ou plateau qui se déplace sur des chemins de roulement (4) perpendiculairement au chemin de la tête d'impression. 4 - Dispositif selon la revendication 1, ou la revendication 2, ou la revendication 3 pour régler et maintenir une hauteur fixe entre la surface à imprimer et la tête d'impression caractérisé par un réglage par vis (6) ou une approche mécanique fine agissant sous le support à imprimer et par un parallélisme des plans des chemins de roulement (4) avec celui de la tête d'impression. - Dispositif selon la revendication 1, ou la revendication 2, ou la revendication 3 caractérisé par un embrayage (7) mécanique qui rend solidaire la cage (1) ou le plateau contenant le support à imprimer du chemin de déplacement (2) de la tête d'impression. 6 - Dispositif selon la revendication 1, ou la revendication 2, ou la revendication 3 pour déplacer la cage (1) ou le plateau, ou pour déplacer la structure contenant le chemin de déplacement (2) de la tête d'impression, caractérisé par une vis sans fin ou une courroie dentée (3) sur laquelle l'embrayage (7) renvoi par un ensemble d'engrenages (8) à l'axe de rotation d'un moteur pas à pas activé selon les retours à la ligne de la tête d'impression. 7 - Dispositif selon la revendication 1, ou la revendication 2, ou la revendication 3 pour le calage du début d'impression caractérisé par une tablette (9) indépendante du support à imprimer et solidaire de la cage (1) ou du plateau. 8 - Dispositif selon la revendication 1, ou la revendication 2, ou la revendication 3 caractérisé par des capteur de présence (10) indiquant les points de début et de fin d'impression. 9 - Procédé pour préparer la surface d'impression par jets d'encre et pour la protéger des agressions caractérisé par l'apport d'une couche étanche selon la porosité ou la capacité de migration des pigments d'encre de la surface initiale à imprimer, par l'apport d'une couche de matière blanche avant impression et par l'apport d'une couche incolore après impression. - Produit pour répondre à une fonction de support de communication dans un but de publicité, d'information, de décoration artistique ou non, caractérisé par sa réalisation avec le dispositif et le procédé objets des revendications présentes, par sa constitution en-un ou plusieurs éléments dont au moins une surface est imprimée. I 1 - Produit selon la revendication 10 caractérisé par sa forme parallélépipèdique ou plane de chacun de ses éléments. 71 / 7 2791604 12 - Produit selon la revendication 10 caractérisé par sa matière en bois, en verre ou en plastique transparent ou non avec l'adjonction éventuelle d'un éclairage en arrière plan de la surface imprimée.