Brevet FR2821017A1 — publié le 20020823

Forme d'impression avec une couche fonctionnelle élastique L'invention concerne une forme d'impression avec une couche fonctionnelle élastique, qui comporte des éléments d'impression, lesquels reçoivent de l'encre d'impression et la délivrent à une surface à imprimer. Dans l'industrie de l'imprimerie, on distingue principalement deux formes d'impression qui impriment avec des couches fonctionnelles élastiques, par exemple des plaques en caoutchouc. Il s'agit d'une part ici de l'impression offset dans laquelle l'encre d'impression est transférée d'abord d'une plaque d'impression sur une surface en caoutchouc plane, appelée blanchet, et n'est transférée qu'ensuite sur la surface à imprimer. Les structures qui portent l'encre se trouvent donc ici à la même hauteur que les surfaces sans encre qui les entourent. Les groupes fonctionnels à la surface des éléments d'impression, qui sont hydrophiles ou hydrophobes, sont essentiellement responsables de la manière dont l'encre est prise et délivrée. Etant donné que le blanchet souple s'adapte à la structure de la surface à imprimer, les reproductions lithographiques sont de très haute qualité. Un autre procédé d'impression, qui travaille avec des couches fonctionnelles élastiques, est l'impression dite flexographique. Il s'agit ici d'un procédé typographique, c'est-à-dire que les éléments d'impression sont en relief, tandis que les parties qui n'impriment pas sont en creux. Ici aussi les groupes fonctionnels à la surface d'impression des éléments d'impression sont essentiellement responsables de la manière dont l'encre est prise et délivrée. Dans les formes d'impression flexographique, la couche fonctionnelle est réalisée pour présenter par exemple une dureté Shore A de 70. Les deux procédés d'impression ont en commun que la manière dont l'encre est délivrée et prise est principalement influencée par la composition de la matière des formes d'impression et par les propriétés de l'encre. En règle générale, le fabricant des formes d'impression n'a pas d'influence directe sur la composition de la matière de la forme d'impression, de sorte qu'il peut seulement influencer la future image imprimée, à travers la taille et la distribution des éléments d'impression. L'élasticité de la plaque d'impression ou de la couche fonctionnelle, qui assure une bonne adaptation des éléments d'impression portant l'encre à la surface à imprimer, présente toutefois aussi des inconvénients. En raison du faible module d'élasticité des matériaux utilisés tels que silicone, caoutchouc, photopolymères, les éléments d'impression transférant l'encre sont très instables. L'instabilité se traduit par des déformations élastiques de la surface de contact de la forme d'impression avec la surface à imprimer et le presseur. Les différents éléments d'impression sont comprimés dans la direction radiale, ce qui a pour conséquence d'augmenter la surface d'impression. Par ailleurs, les éléments d'impression sont toutefois aussi influencés négativement par des forces de flexion qui se manifestent dans la ligne de contact entre la forme d'impression et la surface à imprimer. En outre, la durée de vie de ces formes d'impression n'est souvent limitée qu'à quelques dizaines de milliers de mètres, car les matériaux élastiques présentent non seulement une mauvaise résistance aux solvants, mais aussi une résistance réduite à l'abrasion. Enfin, les formes d'impression utilisées dans la pratique sont instables dans leurs dimensions et doivent être doublées par des plaques de support ou un tissu. L'invention a donc pour but de mettre à disposition une forme d'impression avec une couche fonctionnelle élastique qui se caractérise par son comportement particulier à la prise et à la restitution de l'encre, qui présente en outre une grande stabilité dimensionnelle et se caractérise par une ligne de contact précise avec un presseur ou la surface à imprimer. Ce but est atteint avec une forme d'impression du type précité en ce que la surface d'impression des éléments d'impression est pourvue de structures de géométrie prédéterminée et de distribution prédéterminée. Grâce à une forme géométrique ciblée des surfaces d'impression des éléments d'impression, on peut modifier le comportement à la prise et à la restitution de l'encre, sans que des groupes fonctionnels à la surface de la forme d'impression en soient exclusivement responsables. D'une manière avantageuse, les creux des structures dans la surface d'impression exercent un effet de capillarité sur l'encre, effet qui est différent suivant la géométrie des creux. On commande par là le comportement au mouillage de l'encre par rapport à la surface de la forme d'impression et on peut par ailleurs faire varier le volume de l'encre. On peut réaliser les différentes géométries de surface par exemple par insolation de photopolymères, structuration directe, enlèvement à partir de l'état ionisé, etc. Afin de pouvoir régler avec précision le volume d'encre qui doit être transféré à la surface à imprimer, la surface à structurer de la forme d'impression ne doit pas être trop élastique. Les surfaces moins élastiques de la forme d'impression sont moins fortement déformées, au moment de la prise de l'encre et de l'encrage, que les surfaces élastiques, et sont donc avantageuses. La forme d'impression selon la présente invention peut donc être constituée de matières qui présentent des modules d'élasticité sensiblement plus grands que les matières classiques qui sont utilisées habituellement, par exemple pour les formes flexographiques. Afin de produire néanmoins une bonne surface de contact entre les éléments de pression et la surface à imprimer, on réduit en outre suivant l'invention le moment de résistance de la forme d'impression à l'égard de la flexion. Ceci peut s'effectuer en ce que l'épaisseur de section effective maximale pour le comportement à la flexion de la couche fonctionnelle élastique est inférieure à l'épaisseur de la couche fonctionnelle élastique dans son ensemble. La réduction du moment de résistance est finalement provoquée alors par la moindre épaisseur centrale de la forme d'impression finie entre les éléments d'impression. Ceci signifie en particulier que l'on doit diviser les surfaces d'impression qui transfèrent 100 % des nuances de couleurs en un grand nombre d'éléments d'impression, lesquels sont reliés par des tronçons formant pont dont l'épaisseur détermine l'épaisseur de section effective maximale. Ce type de structuration réduit la rigidité à la flexion entre les éléments d'impression, qui sont conçus pour transférer 100 % des nuances de couleurs, et qui ne sont plus reliés maintenant entre eux que par de fins pontets. Il a été constaté que l'épaisseur de section effective maximale doit atteindre au plus 40 % de l'épaisseur de la couche fonctionnelle élastique. Pour la forme d'impression suivant l'invention, on peut utiliser une matière dont le module d'élasticité est supérieur ou égal à 1 000 N/mm2, en particulier même une matière avec un module d'élasticité compris entre 1 000 et 210 000 N/mm2. La réduction discutée ci-dessus de l'épaisseur de section transversale effective maximale peut aussi être mise en oeuvre indépendamment de la structuration des surfaces d'impression. Les découpes ainsi obtenues entre les éléments d'impression dans les surfaces d'impression qui transfèrent 100 % des nuances de couleurs, font que les contraintes au cisaillement, qui sont produites dans la ligne de contact avec le presseur, peuvent être converties en contraintes de flexion et contraintes de pression et qu'il est produit ainsi une ligne de contact précise et uniforme ou surface de contact entre la forme d'impression et la surface à imprimer. Un autre avantage réside dans le fait que les éléments d'impression ne sont que légèrement déformés à leur surface d'impression, c'est-à-dire que la déformation a lieu au fond, à l'intérieur de la forme d'impression. Ceci contribue encore à une ligne de contact uniforme avec la surface à imprimer. Il est particulièrement préféré que la forme d'impression suivant la présente invention soit conformée en cylindre creux préformé ou partie de cylindre creux, de manière que l'adaptation à la géométrie future du noyau porteur exige une force moindre et que malgré leur grand module d'élasticité, les plaques puissent être collées par exemple avec un ruban adhésif double face. Dans ce cas, le cylindre creux et en particulier la partie de cylindre creux peut avoir un plus petit diamètre que le diamètre d'impression proprement dit. Il ne se produit pas de détachement des angles ni des bords de la forme d'impression, puisque ceux-ci ont une force préférentielle dans la direction radiale par rapport au noyau. En outre, la forme d'impression devient autoportante et indéformable. Les formes d'impression suivant l'invention peuvent être utilisées pour l'impression offset, l'impression flexographique, pour l'estampage, l'héliogravure et pour d'autres applications. L'invention est décrite ci-après plus en détail uniquement à titre d'exemple à l'aide des dessins joints. Il est montré : Figure 1 une forme d'impression cintrée selon la présente invention, de manière très schématisée et dans une vue en coupe transversale ; figure 2 un deuxième exemple de réalisation de l'invention, également très schématisé et dans une vue en coupe transversale ; figure 3 pour comparaison une forme d'impression suivant ltétat de la technique dans une vue correspondante ; figure 4 une forme d'impression préformée, non structurée ; figure 5 dans une vue partielle (a) un noyau porteur avec un revêtement compressible, sur lequel est tendu, selon la figure partielle (b), une forme d'impression ; figure 6 une vue semblable à celle de la figure 5 (b) où est insérée en outre une plaque d'adaptation ou une douille d'adaptation. La figure 1 montre une vue partielle d'une forme d'impression selon une forme de réalisation de la présente invention, dans une vue en coupe transversale schématique. La forme d'impression 10 présente une surface d'impression, désignée par A, qui transfère 100 % des nuances de couleurs. La surface d'impression A est constituée d'un grand nombre d'éléments d'impression 20,22 qui sont certes étroitement juxtaposés, mais sont séparés les uns des autres par des tronçons formant pont 24. D'autres éléments d'impression, tels que par exemple 26, sont prévus, au moyen desquels on imprime des nuances de couleurs de moins de 100 % des nuances de couleurs. Les surfaces d'impression d'éléments d'impression peuvent être non structurées, comme par exemple l'élément d'impression 20, ou elles peuvent présenter des structures, telles que par exemple les éléments d'impression 22 et 26. Dans la forme de réalisation représentée, sont pratiqués des creux, l'élément d'impression 26 ne présentant par exemple qu'un seul creux 12 de type coquille, l'élément d'impression 28 situé à côté présentant des creux 14 juxtaposés, par exemple des rigoles ou des godets, l'élément d'impression 30 à nouveau une rigole ou un élément 18 en forme de coquille qui ne s'étend toutefois pas jusqu'à la zone de bordure de la surface d'impression de l'élément d'impression 30. La surface d'impression d'éléments d'impression 22, qui font partie de la surface d'impression A, présenteront en général un grand nombre de creux 16 de type rigole ou godet sur leur surface d'impression. Bien que la forme de réalisation selon la figure 1 montre deux moyens combinés, positifs pour le comportement à l'impression, à savoir la réalisation de structurations sur la surface d'impression des éléments d'impression et des creux entre les éléments d'impression d'une surface d'impression, il est en principe possible aussi d'utiliser individuellement ces moyens, par exemple dans la forme représentée sur la figure 2 où aucune structuration de surface n'est prévue sur les différents éléments d'impression ni dans ceux qui impriment les nuances de couleurs de moins de 100 % des nuances de couleurs, ni dans ceux qui impriment 100 % des nuances de couleurs ; mais les creux entre les éléments d'impression pour des nuances de couleurs 100 % peuvent aussi être supprimés, de sorte que dans le cas par exemple d'un blanchet qui est utilisé en offset, on fait usage des possibilités de structuration de la surface d'impression. Les vues des figures 1 et 2 concernent en particulier l'application en impression flexographique. La figure 2 montre la manière dont l'épaisseur de section transversale effective maximale x est réduite par rapport à l'épaisseur y de la couche fonctionnelle de la forme 10. Les tronçons formant pont 24 présentent ici un moment de résistance à la flexion plusieurs fois inférieur à ce qu'il serait avec une structure ininterrompue. Pour comparaison, il est représenté sur la figure 3 une forme d'impression suivant l'état de la technique. La surface de section transversale effective maximale x dans les surfaces d'impression A qui transfèrent 100 % des nuances de couleurs, y est égale à l'épaisseur y de la couche fonctionnelle élastique elle-même. Il faut donc surmonter le moment de flexion de cette épaisseur y qui peut se situer approximativement entre 0,5 et 0,8 mm. Dans la forme de réalisation de l'invention selon les figures 1 et 2 en revanche, l'épaisseur de section transversale effective n'est jamais supérieure à x et se situe de préférence entre 0,1 et 0,2 mm, ce qui fait que même dans le cas de faibles pressions de pressage dans la machine d'impression, la forme d'impression présente toujours une bonne ligne de contact avec le rouleau tramé et avec la surface à imprimer. Pour la structuration variable en profondeur et surface de la forme d'impression, par exemple des plaques d'impression, des procédés à commande numérique sont intéressants qui travaillent par exemple par rayonnement laser, rayonnement électronique ou avec des outils de fraisage. Pour la structuration des formes d'impression on peut recourir aussi à des processus de gravure commandés par des masques de gravure. Les creux entre les éléments d'impression de la surface d'impression A qui transfère 100 % des nuances de couleurs, par exemple les éléments d'impression 20 et 22, ne doivent pas être nécessairement uniformes, comme représenté sur les figures 1 et 2, où les creux sont des structures de type canal avec largeur approximativement constante, mais au contraire le socle des éléments d'impression peut aussi être plus large que la zone proche de la surface, de sorte qu'on obtient une meilleure rigidité à la flexion des éléments d'impression. Les formes d'impression, c'est-à-dire les plaques ou les douilles, sont constituées de préférence d'une seule matière qui est responsable du transfert de l'encre ainsi que d'une rigidité suffisante de la plaque. C'est ainsi qu'elles sont autoporteuses et ne nécessitent en règle générale aucune plaque portante comme support. Comme matériaux entrent en ligne de compte des matières plastiques, des métaux et des alliages. Pour l'usinage de surface, la forme d'impression peut être bridée sur un noyau qui ne présente aucune couche compressible de dilatation, de sorte que l'on peut respecter des tolérances très étroites de diamètre et d'épaisseur. Dans ce cas, les creux fins, qui servent à réduire la rigidité à la flexion, peuvent aussi être pratiqués avant l'illustration proprement dite des formes d'impression. En raison de la dureté relativement grande résultant du module d'élasticité élevé, qui peut se situer par exemple entre 1 000 et 210 000 N/mm2, les formes d'impression peuvent aussi être usinées sur des tours classiques, de sorte que l'on peut renoncer à un processus coûteux de meulage. La figure 4 montre une forme d'impression non structurée sous la forme d'une partie de cylindre creux, dans lequel les bords d'une plaque, dans laquelle la partie de cylindre creux a été cintrée, se font face à distance et forment entre eux une fente 32. En raison de son élasticité, cette forme d'impression 10 présente une capacité d'adaptation, de sorte qu'elle peut être utilisée par exemple avec des noyaux porteurs qui présentent un plus grand diamètre que le diamètre de la partie de cylindre creux. La figure 5 (a) montre un tel noyau porteur 50 sur lequel est appliqué un revêtement compressible 52. Sur la figure 5 (b) est représentée la manière dont la forme d'impression 10 selon la figure 4 est placée sur ce revêtement compressible 52. La figure 6 montre la manière dont une plaque d'adaptation 54 est placée sur la couche compressible 52, la forme d'impression 10 reposant maintenant sur la plaque d'adaptation 54. On voit ici que l'on peut couvrir un grand nombre de diamètres d'impression différents avec une seule forme d'impression. Sur les figures 4,5 (b) et 6 est montrée une forme d'impression 10 dont la surface n'est pas structurée, c'est-à-dire qu'elle ne présente ni une structuration superficielle, ni une structuration en profondeur. Il est bien entendu que les exemples d'application représentés peuvent aussi être mis en oeuvre avec des surfaces de structure correspondante pour la forme d'impression. Les caractéristiques de l'invention, exposées dans la description ci-dessus, sur les dessins ainsi que dans les revendications, peuvent être essentielles à la réalisation de l'invention, aussi bien individuellement que dans une combinaison quelconque. REVENDICATIONS 1. Forme d'impression avec une couche fonctionnelle élastique, qui comporte des éléments d'impression, lesquels prennent de l'encre d'impression et la délivrent à une surface à imprimer, caractérisée en ce que la surface d'impression des éléments d'impression (20,22, 26,28, 30) est pourvue de structures (12,14, 16,18) de géométrie prédéterminée et de distribution prédéterminée. 2. Forme d'impression selon la revendication 1, caractérisée en ce que les structures sont des creux (12, 14,16, 18) dans la surface d'impression. 3. Forme d'impression selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur de section (x) maximale effective pour le comportement à la flexion de la couche fonctionnelle élastique de la forme d'impression (10) est inférieure à l'épaisseur (y) de la couche fonctionnelle élastique. 4. Forme d'impression selon la revendication 3, caractérisée en ce que des surfaces d'impression, qui transfèrent 100 % des nuances de couleurs, sont réparties en un grand nombre d'éléments d'impression (20,22) qui sont reliés par des tronçons formant pont (24) dont l'épaisseur détermine l'épaisseur de section (x) effective maximale. 5. Forme d'impression selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que l'épaisseur de section (x) effective maximale est au plus égale à 40 % de l'épaisseur (y) de la couche fonctionnelle élastique de la forme d'impression (10). 6. Forme d'impression selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est réalisée dans une matière dont le module d'élasticité est supérieur ou égal à 1 000 N/mm2. 7. Forme d'impression selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle est réalisée dans une matière dont le module d'élasticité est compris entre 1 000 et 210 000 N/mm2. 8. Forme d'impression selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est conformée en cylindre creux préformé ou partie de cylindre creux.