Brevet FR2816544A1 — publié le 20020517

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE CARACTÉRISATION DU MOUILLAGE D'UNE PLAQUE DE MACHINE OFFSET La présente invention concerne les machines offset et en particulier les procédés de mouillage de la plaque offset. Avant d'aborder les problèmes que l'invention vise à résoudre, on va brièvement décrire le fonctionnement d'une machine offset. La figure 1 représente un exemple simplifié du mécanisme d'une machine offset. Un cylindre porte-plaque 1 sur lequel est montée une plaque offset 2, entre d'abord en contact avec des rouleaux de mouillage 3a et 3b puis avec des rouleaux encreurs 4a et 4b. L'encre se trouvant sur la plaque 2 est alors transférée sur un cylindre 5 appelé blanchet. Le blanchet 5 est en contact avec un cylindre de contre pression 6. Du papier 7 passant entre les cylindres 5 et 6 est imprimé par l'encre présente sur le blanchet 5. La figure 2 représente un grossissement d'une coupe de la plaque offset 2. Un film de résine a été déposé sur la surface rugueuse 20 de la plaque 2 puis gravé en fonction de l'image à reproduire en laissant des points de résine 21 de dimensions variables et des zones vierges 22 dépourvues de résine. On appellera taux de couverture le rapport de la surface des points 21 sur la surface totale d'une zone considérée. Lors du mouillage par les rouleaux 3, la rugosité de la surface 20 capte l'eau qui est en plus repoussée par les points 21 qui sont hydrophobes. Ainsi, les zones 21 sont appelées zones imprimantes et les zones 22 zones non-imprimantes. Ensuite, lors du mouillage, la solution de mouillage vient sur les zones non imprimantes. Ces zones ainsi mouillées refusent ultérieurement l'encre grasse qui ne peut aller que sur les zones imprimantes pour constituer par la suite une image. Selon les quantités respectives d'eau et d'encre déposées sur la plaque 2, le taux de couverture par l'encre varie, et ceci lors du transport de l'encre depuis la plaque 2 jusqu'au support 7. En effet, le système offset impose la formation d'une émulsion encre/eau. C'est cette émulsion qui est transférée au support 7 pour y former après élimination de l'eau des points d'encre. Si la proportion d'eau augmente, la viscosité de l'émul- sion diminue et le point d'encre généré sur la zone imprimante 21 aura tendance à s'étaler lors des transferts vers le blanchet 5 et vers le papier 7, modifiant ainsi de façon indue le taux de couverture initialement généré. Par ailleurs, si la quantité de solution de mouillage est trop faible, le film de faible épaisseur qu'elle forme sur les zones non-imprimantes 22 de la plaque se déchire et ne fait plus barrière à l'encre dans les zones nonimprimantes. Pour que le fonctionnement soit correct, la quantité d'eau doit être comprise entre des limites déterminées à savoir une limite supérieure où l'émulsion déborderait des points 21 lors du transfert sur le blanchet 5 et une limite inférieure où l'eau dans les zones vierges 22 ne recouvrirait pas entièrement les crêtes de la rugosité de la surface 20. Dans des machines offset classiques, l'équilibre eauencre est obtenu par des réglages manuels séparés du mouillage et de l'encrage. L'effet de ces réglages est éventuellement contrôlé à l'aide d'une barre de contrôle qui est imprimée en même temps que chaque image. Ces barres de contrôle comportent plusieurs zones tramées à différentes tailles de points et à différents taux de couverture. Ces barres de contrôle sont examinées à l'oeil ou avec des densitomètres optiques sur la feuille imprimée pour déterminer s'il faut réajuster les réglages de mouillage et d'encrage. Le document FR-A-2 556 283 (sous priorité des demandes de brevet des États-Unis d'Amérique NO 560 837 du 13 décembre 1983 et NO 618 252 du 7 juin 1984) décrit un système de mesure de la quantité moyenne d'eau présente sur un rouleau encreur en mouvement. Le rouleau est éclairé sous une incidence non normale et la lumière réfléchie est recueillie par plusieurs capteurs optiques. Les signaux délivrés par ces capteurs sont ensuite traités pour obtenir une indication de la quantité moyenne d'eau sur le rouleau. De même, le brevet des États-Unis d'Amérique NO 5646738 (Ryobi, Ltd) propose un éclairement sous une incidence oblique pour déterminer le taux de mouillage. Un inconvénient de ces systèmes est que le système à incidence oblique occupe inévitablement une place relativement importante le long d'une partie non négligeable du rouleau que l'on veut analyser et que pour minimiser cet encombrement le système doit travailler à une faible distance du rouleau, ce qui impose à ses composants optiques d'être dans une zone à fort taux de salissure. Un autre inconvénient est lié à l'éclairement du rouleau sous une incidence différente de la normale, ce qui provoque des fluctuations d'intensité au niveau des capteurs liées aux défauts de surface et d'excentration du rouleau. Il a également été proposé dans le brevet européen 0488910 de l'AGEFPI et al un procédé pour surveiller l'équilibre eau-encre dans une machine offset comprenant une plaque offset fixée sur un cylindre consistant à éclairer sous incidence normale, avec une source de lumière cohérente, une zone prédéterminée de la plaque offset en mouvement, dont on connaît la densité, recueillir dans le plan focal d'un système optique convergent une partie de la lumière réélise autour d'un axe normal au plan de la zone éclairée, et mesurer l'intensité lumineuse en au moins une zone du plan focal. La zone prédéterminée est une zone régulièrement tramée. Il est souligné dans ce brevet européen que cette disposition particulière et l'utilisation d'une source de lumière cohérente permettent d'obtenir dans le plan focal de la lentille la transformée de Fourier de l'onde réémise. Il est indiqué que la valeur moyenne de cette transformée de Fourier varie en sens inverse par rapport aux variations du taux de couverture de la zone. Ce procédé, qui implique un éclairage aussi normal que possible et l'analyse de l'image de diffraction fournie par une source de lumière cohérente a donné des résultats satisfaisants, mais peut être difficile à mettre en oeuvre. Un objet général de la présente invention est de prévoir un procédé et un dispositif d'analyse d'une plaque offset qui évite les inconvénients liés aux procédés connus. Un objet de la présente invention est de fournir en continu une indication sur le mouillage du rouleau analysé. Un autre objet de l'invention est de fournir en continu une indication caractéristique de l'état de surface des zones non imprimantes et de l'état de surface des zones imprimantes. Ces objets ainsi que d'autres de la présente invention sont atteints par un procédé pour surveiller le mouillage d'une machine offset comprenant une plaque offset fixée sur un cylindre, comprenant les étapes consistant à éclairer sous une incidence de 5 à 150 une zone vierge de la plaque offset en mouvement, et mesurer l'intensité lumineuse de la lumière réfléchie de façon spéculaire et la comparer à des valeurs d'étalonnage. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le procédé comprend en outre les étapes consistant à éclairer sous une incidence de 5 à 15 une zone d'aplat de la plaque offset en mouvement, et mesurer l'intensité lumineuse de la lumière réfléchie de façon spéculaire et la comparer à des valeurs d'étalonnage. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les étapes de mesure sur une zone vierge et de mesure sur une zone d'aplat sont réalisées de façon alternée. La présente invention prévoit aussi un dispositif de surveillance du mouillage d'une machine offset comprenant une plaque offset fixée sur un cylindre, et un système de mouillage et d'encrage de cette plaque, comprenant une source de lumière éclairant sous une incidence de 5 à 15 une zone vierge de la plaque offset en mouvement, une cellule de mesure comprenant un capteur placé pour recevoir la lumière réfléchie de façon spécu- laire, et un système d'asservissement prenant en compte le signal délivré par le capteur et le comparant à des valeurs d'étalonnage pour régler le mouillage de la plaque offset. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif comprend en outre une source de lumière éclairant sous une incidence de 5 à 150 une zone d'aplat de la plaque offset en mouvement, et une cellule de mesure comprenant un capteur placé pour recevoir la lumière réfléchie de façon spéculaire. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la source de lumière éclairant la zone d'aplat est la même source de lumière que la source de lumière éclairant la zone vierge, utilisée en alternance. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le capteur reçoit la lumière réfléchie par l'intermédiaire d'un diaphragme de façon à limiter l'ouverture à une valeur inférieure à 20 par rapport à la valeur de réflexion géométrique. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1 et 2, précédemment décrites, illustrent l'état de la technique ; et la figure 3 représente un mode de réalisation de la présente invention. Dans les figures, de mêmes références représentent de mêmes éléments. La figure 3 représente un dispositif selon la présente invention qui permet de fournir une indication sur le mouillage. Le dispositif a été adapté sur une machine offset classique, par exemple celle de la figure 1. Une source de lumière fournit un faisceau 30 qui se réfléchit sur une zone 31 de la plaque. Le faisceau réfléchi est renvoyé vers un capteur 33, par exemple par l'intermédiaire d'un diaphragme 34 et d'un objectif 35 Dans le présent texte, le terme réflexion est utilisé à son sens propre, c'est-à-dire réflexion spéculaire ou réflexion géométrique. Selon un aspect de la présente invention, pendant la période d'analyse, la zone sur laquelle se réfléchit le faisceau est une zone vierge de la plaque, analogue aux zones 22 de la figure 2. Ainsi, tandis que le tambour sur lequel est montée la plaque tourne, le faisceau est envoyé sur une bande de la plaque qui n'a été soumise à aucun revêtement de résine. Éventuellement, cette bande n'est pas continue et ne s'étend pas sur toute la longueur de la plaque mais s'étend sur une longueur suffisante de celle-ci pour permettre d'effectuer la mesure. Cette longueur suffisante peut être de l'ordre de 5 mm seulement. Selon une caractéristique de l'invention, l'angle d'incidence a entre le réseau incident 30 et la normale à la plaque au point d'incidence 31 est compris entre 5 et 150. En ce qui concerne la lumière réfléchie, le diaphragme 34 est choisi pour que l'on recueille seulement les rayons présentant un divergence inférieure à un ou deux degrés par rapport à la direction de réflexion géométrique. Selon la présente invention, le faisceau lumineux incident n'a pas besoin de provenir d'une source de lumière cohérente, aucun phénomène de diffraction n'étant impliqué. On utilisera néanmoins de préférence une diode laser, car cela permet d'obtenir un faisceau intense et un spot de petite étendue campa- tible avec des zones à analyser inférieures à 5 mm x 5 mm. On notera que la proposition selon l'invention de réflexion d'un faisceau à faible angle d'incidence (5 à 150) est contraire à l'enseignement de l'art antérieur susmentionné et présente l'avantage que tant la source que le capteur peuvent être placés assez loin de la plaque, par exemple à une distance de l'ordre de 5 à 50 cm. Il est alors plus facile d'assurer une protection contre les projections de salissure et de trouver un emplacement libre autour de la machine. La mesure obtenue sur la zone vierge susmentionnée caractérise l'état de surface de la solution de mouillage présente sur la plaque qui peut être relié à la qualité de l'impression pour des conditions opératoires données. Il est possible d'étalonner la mesure à partir d'une étude de rugosité de la zone vierge, de mesures sur une plaque sèche et d'essais en fonctionnement. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, on pourra prévoir, en plus de la mesure sur une zone vierge, de réaliser une mesure sur une zone uniformément revêtue de résine (aplat), similaire aux zones 21 de la figure 2, recouverte d'encre émulsionnée quand la presse est en fonctionnement. Cette mesure pourra être effectuée par un deuxième système tel que celui illustré en figure 3 ou bien, de préférence, par le même système fonctionnant en alternance. Par exemple, dans la ligne de mesure, sur la périphérie du tambour seront disposés une zone vierge de quelques mm et un aplat de quelques mm lui aussi. La mesure sur l'aplat est caractéristique de la stabilité dans le temps de l'émulsion eau-encre. L'émulsion qui est déposée sur les points de trame et sur les zones d'aplat est une émulsion d'eau dans de l'encre. A la surface et à l'intérieur de la couche d'encre dont l'épaisseur est de quelques mm se trouvent des gouttelettes de solution de mouillage (principalement de l'eau) dont la taille et la proportion par rapport à l'encre varient en fonction du réglage de la presse et notamment du réglage du débit de solution de mouillage. En particulier, ce phénomène a des répercussions sur la topologie de surface de l'émulsion quand la presse est en condition d'impression. Quand ces conditions sont bien stabilisées, le signal de mesure moyen sur l'aplat reste constant à long terme : l'émulsion est stable (taille et proportion des gouttelettes) et cela conduit à une topologie de surface plus régulière. Si le niveau de mouillage diminue le signal de mesure augmente. Si les conditions d'impression ne sont pas stabilisées par suite d'un débit de solution de mouillage trop important, on peut retrouver plus de gouttelettes à la surface de l'émulsion et la taille de ces gouttelettes devient plus importante par rapport aux conditions normales ce qui provoque une augmentation du signal de mesure. La variation du signal passe donc par un minimum. La mesure sur l'aplat permet de caractériser la stabilité dans le temps de l'impression. Grâce aux deux mesures proposées précédemment, on peut, à l'aide de la mesure sur la zone vierge réguler la qualité de l'impression en pilotant le mouillage et, à l'aide de la mesure sur la zone, vérifier la stabilité du système dans le temps. Le système d'asservissement est activé sur commande ce qui a pour effet de mémoriser la mesure au moment de l'ordre. Cette mesure mémorisée sert ensuite de référence pour une boucle de régulation. Le système optique selon la présente invention peut également être monté sur un bras mobile pour pouvoir se déplacer automatiquement par rapport au bâti de la machine et éventuellement être placé immédiatement après les rouleaux de mouillage 3a et 3b, ou autre système de mouillage. Le dispositif selon la présente invention peut s'adapter à toute machine offset et être associé à divers systèmes d'asservissement classiques, faciles à réaliser par l'homme du métier. L'homme de l'art notera que la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications. Par exemple, divers moyens de polarisation pourront être utilisés pour éliminer la lumière parasite, en tenant compte du fait que la lumière à réflexion spéculaire n'est pas dépolarisée par rapport à la source lumineuse d'origine quand l'angle de réflexion sur une surface vitreuse reste faible, ce qui est le cas dans la présente invention où cet angle d'incidence est compris entre 5 et 150. REVENDICATIONS 1. Procédé pour surveiller le mouillage d'une machine offset comprenant une plaque offset (2) fixée sur un cylindre (1), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - éclairer sous une incidence de 5 à 15 une zone vierge de la plaque offset (2) en mouvement, et - mesurer l'intensité lumineuse de la lumière réfléchie de façon spéculaire et la comparer à des valeurs d'étalonnage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes suivantes : - éclairer sous une incidence de 5 à 15 une zone d'aplat de la plaque offset (2) en mouvement, et - mesurer l'intensité lumineuse de la lumière réfléchie de façon spéculaire et la comparer à des valeurs d'étalonnage. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les étapes de mesure sur une zone vierge et de mesure sur une zone d'aplat sont réalisées de façon alternée. 4. Dispositif de surveillance du mouillage d'une machine offset comprenant une plaque offset (2) fixée sur un cylindre (1), et un système de mouillage et d'encrage de cette plaque, caractérisé en ce qu'il comprend : - une source de lumière éclairant sous une incidence de 5 à 150 une zone vierge de la plaque offset (2) en mouvement, - une cellule de mesure comprenant un capteur (33) placé pour recevoir la lumière réfléchie de façon spéculaire, et - un système d'asservissement prenant en compte le signal délivré par le capteur (33) et le comparant à des valeurs d'étalonnage pour régler le mouillage de la plaque offset (2). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - une source de lumière éclairant sous une incidence de 5 à 150 une zone d'aplat de la plaque offset (2) en mouvement, et - une cellule de mesure comprenant un capteur placé pour recevoir la lumière réfléchie de façon spéculaire. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la source de lumière éclairant la zone d'aplat est la même source de lumière que la source de lumière éclairant la zone vierge, utilisée en alternance. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le capteur reçoit la lumière réfléchie par l'intermédiaire d'un diaphragme de façon à limiter l'ouverture à une valeur inférieure à 20 par rapport à la valeur de réflexion géométrique.