Brevet FR2890597A1 — publié le 20070316

Machine d'impression numérique sur divers supports souples ou rigides plats. Domaine technique et Etat de la technique. Ces machines utilisent des têtes d'impression jet d'encre de plusieurs couleurs pour reproduire n'importe quelle image numérisée sur des surfaces planes. Les têtes d'impression balayent la surface suivant deux axes X et Y. L'axe X est transversal, et effectue des allers et retours, après chaque avance pas-à-pas de l'axe Y longitudinal. C'est pendant les allers et retours de l'axe X, que sont éjectés des micro-gouttes depuis les têtes d'impression. La disposition de ces millions de gouttes en trames, combinées aux déplacements des têtes, crée l'image. Un réglage en hauteur (axe Z) permet de s'adapter aux différentes épaisseurs des supports à imprimer pour être à la bonne distance d'impression (distance entre le support à imprimer et la tête d'impression, au niveau des buses d'éjection des gouttes: 1 à 2 mm). La dimension du support à imprimer n'est limitée que par la dimension de la longueur de chaque axe X et Y. DISPLAY MAKER 72 SRTM Réglage de la hauteur d'impression par déplacement des têtes: 4,76 mm. 20 Déplacement du support suivant axe Y. Capacité 1850 x 1520 mm (option 1850 x 3200). Détection automatique des bords du support d'impression. DURST RHOTM Réglage de la hauteur d'impression par déplacement des têtes: 70 mm. Déplacement du support suivant axe Y. Capacité 1580 x 2050 mm. INCA SPIDERTM Réglage de la hauteur d'impression par déplacement des têtes: 30 mm. Déplacement des têtes sur portique suivant axe Y. Capacité 1524 x 1016 mm. MIMAKI DM2 1810TM Réglage de la hauteur d'impression par déplacement des têtes: 50 mm. Déplacement du support suivant axe Y. Capacité 1580 x 2050 mm. MUTOH TOUCAN HYBRIDTM Réglage de la hauteur d'impression (manuel) par déplacement des têtes: 90 mm. Déplacement du support suivant axe Y. Capacité 1575 x 3000 mm. NUR TEMPOTM Réglage de la hauteur d'impression par déplacement des têtes: 50 mm. Déplacement du support suivant axe Y. Capacité 2000 x 3200 mm. OCE ARIZONA T220TM Réglage de la hauteur d'impression par déplacement des têtes: 50 mm. Déplacement des têtes sur portique suivant axe Y. Capacité 1570 x 3040 mm. RUNJIANG FLORATM Réglage de la hauteur d'impression par déplacement des têtes: 50 mm. Déplacement du support suivant axe Y. Capacité largeur 1800 mm. SCITEX VEEJETTM Réglage de la hauteur d'impression par déplacement des têtes: 40 mm. Déplacement du support suivant axe Y. Capacité 2000 x 3000 mm. VUTEK PRESSTM Réglage de la hauteur d'impression par déplacement des têtes: 44 mm. Déplacement du support suivant axe Y. Capacité largeur 2000 mm. ZUND UVJETTM Réglage de la hauteur d'impression par déplacement des têtes: 100 mm. Déplacement du support suivant axe Y. Capacité 1220 x 1160 mm. TAMPOPRINT DMD U1500TM Réglage de la hauteur d'impression par déplacement des têtes: 100 mm. Déplacement du support suivant axe Y. Capacité 1500 x 2500 mm. LUSCHER JET PRINTTM Réglage de la hauteur d'impression par déplacement des têtes: 50 mm. Déplacement têtes sur portique suivant axe Y. Capacité 3050 x 3500 mm. Inconvénients. La capacité en hauteur (pour s'adapter à l'épaisseur du support à imprimer) est actuellement limitée à 100 mm. Ce réglage est manuel et non sécurisé sur la plupart de ces machines. Le support est mis en mouvement suivant l'axe Y sur la plupart des machines. Cette mise en mouvement est réalisée par un plateau aspirant mobile ou un système d'entraînement du support par galets et rouleaux. Ce dernier système (le plus courant) limite le type de support à imprimer à cause des problèmes d'entraînements par adhérence que cela pose. Ces techniques ne sont adaptées qu'à des supports dont les deux grandes faces planes sont parallèles. Le plateau aspirant mobile suivant l'axe Y est un système lourd et très encombrant (l'encombrement est au moins égal à deux fois la capacité en Y) . Les systèmes d'entraînement par galets n'ont pas de points de calage d'origine pour le support d'impression. Il n'existe pas de systèmes de sécurités intégrés qui évitent une collision destructrice entre la tête d'impression et des obstacles impromptus (défaut de planéité du support, objet laissé sur le support, main d'un opérateur...). Les systèmes de sécurités (quand ils existent) sont en général globaux (protection de l'aire de travail) et donc limitent l'accès à la machine, ou peuvent être sujet à des déclenchements intempestifs non liés à la machine (passage d'un opérateur au voisinage d'un détecteur...). La perte d'un travail d'impression peut coûter cher compte tenu du prix des supports d'impression spéciaux, et du coût des encres. La plupart de ces machines réclament plusieurs sources d'énergies élevées (électrique et pneumatique). Problème technique général II s'agit d'imprimer sur n'importe quel support comportant au moins une surface plane (face à imprimer). Ce support peut être un objet quelconque, et donc relativement encombrant en épaisseur. D'où la difficulté technique pour résoudre ce problème et donner satisfaction aux utilisateurs, étant entendu que naturellement la qualité de l'impression doit être ou rester irréprochable. Une autre difficulté importante réside dans la grande diversité des matériels. Solution technique La solution technique de la présente invention comprend l'emploi d'une table élévatrice T à plateau de préférence aspirant 1 s'adaptant automatiquement et immédiatement à l'épaisseur du support à imprimer (axe Z), au-dessus de celle-ci se déplace un portique suivant l'axe Y, lui-même entraînant une tête d'impression jet d'encre 5 suivant un axe X rapide. Cette solution générale comporte la combinaison au sens général du déplacement suivant ces deux axes X et Y et permet à la tête d'impression 5 de balayer la surface à imprimer. La position en hauteur du plan à imprimer est détectée par un système optique tangent, qui permet aussi le contrôle de la surface (vérification de l'absence d'obstacles), et la tête d'impression 5 est protégée par des volets détecteurs d'obstacles. La table élévatrice permet un grand débattement en hauteur (plus de 300 mm) avec un faible encombrement, ce qui permet d'avoir une machine compacte en hauteur (moins de 1,6 m), et un accès aisé au plateau. L' imprimante comportant cette table selon l'invention ne nécessite qu'une 5 simple alimentation électrique standard monophasée. Solution détaillée La solution est représentée en détail sur les figures 1 à 4 annexées, où les 10 mêmes références désignent les mêmes pièces ou éléments. La table élévatrice T (figure 1 et figure 3) comprend un plateau rectifié et creux 1, percé de multiples trous (visibles sur la figure 1 et 3 mais non référencés) sur la face de pose 2, afin d'aplanir par aspiration les supports fins et souples tels que les bâches, papiers et autres supports en cartons. Cette aspiration d'air permet aussi de maintenir par dépression des outillages spécifiques pour positionner et fixer des objets de toutes formes. Ce plateau est porté par une paire de croisillons 3 dont l'écartement en hauteur est piloté par un moteur entraînant une vis (sur chaque croisillon 3). Le pilotage du moteur M (par une électronique non représentée, selon le mode de réalisation préféré) assure une précision suffisante qui permet de fixer la distance d'impression optimale. Cette distance d'impression optimale est détectée grâce à un capteur optique 4 visible sur la figure 2 (laquelle est une vue agrandie partielle de la figure 1) et la figure 3, dont l'axe du faisceau lumineux est réglé parallèle à l'axe X. Après mise en place du support à imprimer sur le plateau 1, ce dernier est mis en mouvement vertical (axe Z) vers le haut, afin de se rapprocher des têtes d'impression 5. Lorsque le bord du support coupe le faisceau lumineux du capteur optique 4, le mouvement est stoppé car c'est le repère en hauteur qui indique que le plan à imprimer est dans la zone d'impression. Puis le plateau redescend légèrement pour se positionner à la bonne distance d'impression. Cette disposition permet en plus de contrôler l'état du plan du support à imprimer, et donc de détecter avant l'impression la présence d'éventuels obstacles. Ceci évitera de stopper une impression en cours si le plan du support n'avait pas été dégagé. Pour ce faire, une fois la distance d'impression atteinte, le portique se met en mouvement le long de l'axe Y, et le capteur optique 4 à nouveau dégagé, balaye la surface du support. Si un obstacle est présent, ce dernier coupe à nouveau le faisceau lumineux du capteur, et est donc détecté, autre avantage important de la présente invention. Ce qui déclenche une alarme qui avertit l'opérateur qu'il doit dégager le plan à imprimer. Pour la sécurité de la machine et des opérateurs, les axes de déplacements X et Y sont équipés de volets de détection d'obstacles. Ces volets sont toujours actifs, lors de chaque déplacement, que ce soit pendant l'impression, comme pendant toute manoeuvre annexe. Ces volets sont directement reliés à des contacteurs mécaniques. Lorsqu'ils se déclenchent, tout mouvement est immédiatement et fermement stoppé, et une alarme indique à l'opérateur un problème lié à un obstacle impromptu. D'autre part, les volets montés sur l'axe rapide X, à proximité et en avant des têtes d'impression, évitent à ces dernières d'être détruites lors d'un choc éventuel avec un obstacle impromptu (par exemple, un support d'impression mal adapté, qui se déforme sous l'action du chauffage des lampes UV de séchage 6). Ces volets sont intégrés au plus près des éléments mobiles. Ils évitent donc tout déclenchement. Un capot est ainsi prévu. Quant au déplacement vertical du plateau (axe Z), ce dernier coulisse dans un carénage ou carter qui évite tout coincement. De plus, l'intérieur de ce carénage permet de positionner de manière répétitive l'objet à imprimer. L'objet à imprimer est calé dans un angle 10 du plateau, cf. figure 2. La figure 3 représente une vue générale de la machine d'impression numérique, caractérisée par le plateau micro-aspirant 1, les moyens mécaniques et de pilotage électroniques assurant la cinématique selon les axes X, Y, Z comme indiqué ci-dessus, ainsi que la cinématique particulière de détection optique d'éventuels obstacles. La figure 3 montre également les croisillons 3, le moteur M, le portique P, et les têtes d'impression 5, ainsi que la lampe UV de séchage 6, et le chariot mobile selon l'axe X (7). La figure 4 montre une tête d'impression, ainsi que le chariot mobile selon l'axe X (7), l'axe X lui-même, une plaque 8 de positionnement de la tête sur ledit chariot, la lampe UV 6 de séchage, le module 9 de la tête (déconnectable et interchangeable), les jets d'encre (flèches) et une vis de fixation. Selon la présente invention, le point origine "0" de l'impression, est automatique. L'opérateur vient "caler" l'objet à imprimer dans l'angle selon X et Y formé par le cadre. Il n'y a pas à dire alors à la machine, lorsque c'est le cas,ou est le point de départ de l'impression sur le support. L'invention concerne le concept général qui vient d'être décrit, la table d'impression motorisée selon certaines cinématiques, le procédé d'impression comprenant les cinématiques décrites, et employant ladite table d'impression et les machines d'impression numérique comprenant ces éléments. REVENDICATIONS 1 Machine d'impression numérique, du type utilisant des têtes d'impression jet d'encre de plusieurs couleurs pour reproduire n'importe quelle image numérisée sur des surfaces planes, les têtes d'impression balayant la surface suivant deux axes X et Y, l'axe X étant transversal, et effectue des allers et retours, après chaque avance pas-à-pas de l'axe Y longitudinal, allers et retours de l'axe X durant lesquels sont éjectés des micro-gouttes depuis les têtes d'impression, la disposition de ces millions de gouttes en trames, combinées aux déplacements des têtes, créant l'image, caractérisée en ce que elle comprend l'emploi d'une table élévatrice T à plateau 1 s'adaptant automatiquement et immédiatement à l'épaisseur du support à imprimer (axe Z), et en ce que au-dessus de celle-ci se déplace un portique P suivant l'axe Y, lui-même entraînant une tête d'impression jet d'encre 5 suivant un axe X rapide, selon une cinématique qui comporte la combinaison du déplacement suivant ces deux axes X et Y et permet à la tête d'impression 5 de balayer la surface à imprimer. 2 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plateau 1 est un plateau aspirant. 3 Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la position en hauteur du plan à imprimer 1 est détectée par un système optique tangent 4, qui permet aussi le contrôle de la surface, vérification de l'absence d'obstacles. 4 Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que la tête d'impression 5 est protégée par des volets détecteurs d'obstacles. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la table élévatrice T est adaptée pour permettre un grand débattement en hauteur, plus de 300 mm, avec un faible encombrement, ce qui permet d'avoir une machine compacte en hauteur moins de 1,6 m, et un accès aisé au plateau. 6 Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la table élévatrice T comprend un plateau rectifié et creux 1, percé de multiples trous sur la face de pose 2, afin d'aplanir par aspiration les supports fins et souples tels que les bâches, papiers et autres supports en cartons; cette aspiration d'air permet aussi de maintenir par dépression des outillages spécifiques pour positionner et fixer des objets de toutes formes. 7 Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que le plateau 1 est porté par une paire de croisillons 3 dont l'écartement en hauteur est piloté par un moteur entraînant une vis, sur chaque croisillon 3, le pilotage du moteur M étant adapté pour assurer une précision suffisante qui permet de fixer la distance d'impression optimale. 8 Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que cette distance d'impression optimale est détectée grâce à un capteur optique 4, dont l'axe du faisceau lumineux est réglé parallèle à l'axe X. 9 Procédé pour impression numérique caractérisé en ce que - il emploie une machine selon l'une quelconque des revendications 1 à8; après mise en place du support à imprimer sur le plateau 1, ce dernier est mis en mouvement vertical (axe Z) vers le haut, afin de se rapprocher des têtes d'impression 5, - lorsque le bord du support coupe le faisceau lumineux du capteur optique 4, le mouvement est stoppé car c'est le repère en hauteur qui indique que le plan à imprimer est dans la zone d'impression, puis le plateau 1 redescend légèrement pour se positionner à la bonne distance d'impression. - afin de contrôler l'état du plan du support à imprimer, et donc de détecter avant l'impression la présence d'éventuels obstacles, une fois la distance d'impression atteinte, le portique P se met en mouvement le long de l'axe Y, et le capteur optique 4, à nouveau dégagé, balaye la surface du support 1; si un obstacle est présent, ce dernier coupe à 2890597 13 nouveau le faisceau lumineux du capteur, et est donc détecté, ce qui déclenche une alarme qui avertit l'opérateur qu'il doit dégager le plan à imprimer. 10 Procédé pour impression numérique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le point origine "0" de l'impression, est automatique; l'opérateur vient "caler" l'objet à imprimer dans l'angle selon X et Y formé par le cadre. 11 Procédé selon les revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le support à imprimer comprend tout support d'épaisseur variable, y compris bâches, papiers et autres supports en cartons.