Brevet FR2977947A1 — publié le 20130118

La présente invention concerne la gravure de plaques d'impression. La présente invention a essentiellement pour objet une machine perfectionnée pour insoler des plaques en photopolymère pour l'impression flexographique. On a déjà proposé des machines aptes à réaliser l'insolation de plaques en photopolymère à l'aide d'une source de lumière ultraviolette. D'une manière générale, ces machines comprennent un châssis au-dessus duquel est agencée au moins une rampe de lampes ultraviolettes. On place sur la partie supérieure du châssis, en dessous de la rampe de lampes ultraviolettes, une plaque en photopolymère qui est insolée par les lampes au travers d'un film négatif disposé sur la plaque. L'ensemble film-plaque est maintenu sous vide sur la partie supérieure du châssis de la machine à l'aide d'une membrane transparente. Le document EP1349004 divulgue une alternative, dans laquelle le film négatif est remplacé par une impression à jet d'encre, en vue de supprimer la nécessité du vide. D'autres alternatives ont été proposées avec une couche de carbone sur la plaque, formant le négatif. Néanmoins il apparaît que dans ce type de solution, le résultat est peu précis, à moins de maintenir le vide au-dessus de la plaque, ou du moins une absence d'oxygène. Cela est fait soit avec un film maintenu au-dessus de la plaque, soit avec un balayage de gaz inerte. Cette contrainte implique la nécessité d'augmenter la puissance du rayonnement ultraviolet pour l'impression de la plaque. Or les lampes traditionnelles ne permettent pas de garantir une puissance supérieure à 16 mW/cm2. Cette valeur est obtenue en optimisant la distance entre les lampes et la plaque de manière à minimiser les différences de puissance reçue selon les points de la plaque, notamment selon les points situés au droit d'une lampe, et ceux situés au droit d'un espace entre deux lampes. Or pour obtenir une qualité suffisante, il faudrait atteindre la valeur de 20 mW/cm2. Le document EP1316847 divulgue une machine d'impression d'ultraviolets comprenant un moyen de contrôle de chaque tube, pour permettre de remplacer un tube dès que sa puissance baisse sous une valeur seuil. Cela permet d'éviter de fonctionner avec des lampes défaillantes. Néanmoins cela ne permet pas d'augmenter la puissance au-delà d'environ 16 mW/cm2. La présente invention a pour but de pallier au moins en partie ces inconvénients. A cet effet elle propose un dispositif d'émission de lumière ultraviolette configuré pour insoler une plaque en photopolymère, en particulier pour l'impression flexographique, comprenant une rangée principale de lampes sous forme de tubes équidistants de lumière ultraviolette, séparés l'un de l'autre par un espace. Le dispositif est particulier en ce qu'il comporte une source de lumière ultraviolette complémentaire située en dehors du plan de ladite rangée de lampes, configurée pour envoyer des faisceaux de lumière ultraviolette à travers lesdits espaces entre les lampes de ladite rangée. Grâce à ces dispositions, la source complémentaire se charge d'augmenter la puissance au droit des espaces entre deux lampes de la rangée principale. Par des faisceaux inclinés, elle peut également agir au droit des lampes, et ajouter ainsi une puissance d'insolation à la puissance délivrée par la rangée principale de lampes. Selon d'autres caractéristiques ladite source de lumière ultraviolette complémentaire est constituée d'une rangée secondaire de lampes, sous forme de tubes de lumière ultraviolette, permettant ainsi de réaliser l'invention en utilisant exclusivement des sources de lumière UV standards existant dans le commerce, la distance entre la rangée principale et la rangée secondaire de lampes est plus grande, de préférence de l'ordre de deux fois plus grande, que la distance entre deux lampes de la rangée principale ; cette disposition permet de faire en sorte que chaque tube de la rangée secondaire envoie non seulement un faisceau principal quasi perpendiculaire à la plaque, mais également au moins un faisceau secondaire au-delà d'un des tubes situés juste en-dessous de lui, les lampes de la rangée secondaire sont sensiblement identiques aux lampes de la rangée principale, et séparés d'un espace sensiblement identique, la position des lampes de la rangée secondaire de lampes en projection verticale quand celle-ci est disposée horizontalement, est décalée par rapport au milieu entre deux lampes de la rangée principale de lampes ; une telle disposition permet d'optimiser la répartition des faisceaux principal et secondaire envoyés par les lampes de la rangée secondaire, de sorte à compenser de manière optimale les zones les moins atteintes par la rangée principale. La présente invention concerne aussi une installation d'insolation de plaques en photopolymère, en particulier pour l'impression flexographique, et comprenant un châssis au-dessus duquel est situé un plateau comprenant un dispositif selon l'invention apte à insoler une plaque en photopolymère, reposant sur ledit châssis. La présente invention concerne enfin un procédé d'insolation de plaques en photopolymère, en particulier pour l'impression flexographique, par le moyen d'une installation selon l'invention dans lequel, pendant l'insolation, la distance entre la rangée principale de lampes, mesurée au niveau des axes desdits tubes, et ladite plaque est sensiblement identique à la distance entre deux lampes de ladite rangée principale de lampes. La présente invention présente l'avantage de proposer une installation d'insolation d'une plaque en photopolymère, qui utilise des tubes de rayonnement UV standards du commerce, et qui permet de garantir en tout point de la plaque une puissance d'impression nettement supérieure aux 20 mW/cm2 requis pour pouvoir appliquer les nouvelles techniques sans vide. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective d'une installation selon l'invention, - la figure 2 représente une vue schématique de disposition des tubes de l'installation de la figure 1. Comme on peut le voir aux figures 1 et 2, une installation 1 selon l'invention comprend un châssis 2, apte à recevoir une plaque en photopolymère 3 en position horizontale. Deux pistons 4 verticaux et réglables maintiennent un plateau 5 comprenant des lampes 6 sous forme de tubes de lumière ultraviolette. Ces lampes 6 sont disposées selon une rangée principale 7 et une rangée secondaire 8 de lampes. Chaque rangée est donc constituée de lampes 6 séparés d'espaces 9. Typiquement les lampes 6 présentent un diamètre de 40 mm, et les espaces 9 sont de l'ordre de 10 mm, ce qui donne un pas de 50 mm entre deux lampes successives de la rangée. Dans ce qui suit, ainsi que dans toute la présente demande, ce pas sera appelé « distance entre deux lampes ». Les lampes présentent une longueur d'environ 1750 mm, ce qui leur permet de s'insérer dans un châssis 2 d'environ 2 m de large. On peut par exemple prévoir ce châssis 2 avec une longueur de 3 m, et l'équiper d'une rangée de lampes 6 comprenant une cinquantaine de lampes. Les lampes 6 de la rangée principale 7 envoient des rayons de lumière ultraviolette (ou rayons UV) vers la plaque 3. On comprend aisément que les points de la plaque 3 situés au droit d'un tube reçoivent le faisceau UV de ce tube de façon perpendiculaire, et reçoivent donc plus de puissance de la part de ce tube que les autres points. L'expression « au droit de » est à comprendre dans le cadre de la présente demande comme la projection verticale sur la plaque 3, laquelle est en position horizontale. Toutefois, chaque point reçoit également des faisceaux inclinés des lampes voisines, avec une puissance plus faible, d'une part du fait de l'inclinaison du faisceau, d'autre part du fait de la distance au tube émetteur. L'insolation de la plaque 3 suppose que tous les points de la plaque 3 reçoivent un minimum de puissance d'insolation. Il faut donc examiner la répartition de la puissance sur la plaque 3, et garantir la puissance requise au minimum en chaque point. Dans les installations de l'état de la technique, la distance entre la rangée principale 7 de lampes 6 et la plaque 3 est réglée à environ 1,5 fois la distance entre deux tubes de ladite rangée, donc dans l'exemple cité ci-dessus, environ 75 mm. Cette distance est à considérer entre la surface de la plaque 3 et les axes des tubes de lumière ultraviolette constituant les lampes 6. Ces axes sont tous situés dans un même plan horizontal en situation d'insolation d'une plaque 3 disposée horizontalement. La distance est donc la même, quel que soit le tube considéré de la rangée principale 7. Une telle distance, de 75 mm, permet à chaque point de la plaque 3 de recevoir des rayons UV provenant d'au moins trois tubes, et permet de ce fait une répartition relativement homogène de la puissance des rayons UV sur la surface de la plaque 3. Les lampes, d'une puissance électrique de 100 W, émettent des rayons UV avec une puissance de l'ordre de 26 W. Avec la répartition telle que décrite, on observe une puissance minimale reçue par la plaque 3 d'environ 18 mW/cm2 avec des lampes 6 neuves, et cette puissance se réduit à 15 ou 16 mW/cm2 avant qu'on puisse procéder au remplacement des lampes, ce remplacement étant programmé d'une manière qui réalise le meilleur compromis entre la puissance d'impression et le coût de remplacement des lampes 6. Avec une distance plus faible, comme par exemple 50 mm, les points de la plaque 3 situés au droit d'une lampe 6 reçoivent une puissance plus forte, bien supérieure à 20 mW/cm2, alors que les points situés au droit d'un espace 9 reçoivent une puissance plus faible, inférieure à 16 mW/cm2, et la puissance minimale garantie est donc mesurée en ces points, et se révèle globalement plus faible qu'à la distance de 75 mm. Selon l'invention, la présence d'une rangée secondaire 8 de lampes 6, aptes à insoler par des faisceaux 10, 11 traversant les espaces 9 entre lampes de la rangée principale 7 de lampes 6 permet de s'affranchir de l'obligation de répartition homogène de l'insolation par la rangée principale 7, la rangée secondaire 8 étant là pour insoler des points peu insolés par la rangée principale 7. La rangée principale 7 est alors rapprochée de la plaque 3, à une distance sensiblement égale à la distance entre deux lampes de ladite rangée, donc dans l'exemple ci-dessus, à environ 50 mm. Ainsi, chaque point de la plaque 3 reçoit des rayons UV de moins de trois lampes, et la puissance reçue est significativement plus élevée en un point A au droit d'un tube, qu'en un point B situé au droit de l'espace 9 entre deux lampes 6 (voir fig. 2). Selon l'invention, une rangée secondaire 8 de lampes 6 est disposée au-dessus de la rangée principale 7. Cette rangée secondaire 8 émet des rayons UV en direction de la plaque 3, lesquels peuvent atteindre la plaque 3 seulement en passant par les espaces 9 entre les lampes 6 de la rangée principale 7. Cette disposition permet donc de compléter la puissance d'impression là où elle est insuffisante. Ce complément de puissance permet d'obtenir une puissance minimale garantie plus importante. Par ailleurs elle donne des choix de position de la rangée principale 7 permettant d'augmenter encore cette puissance minimale garantie. Des mesures ont été effectuées sur une installation 1 selon l'invention, en utilisant les mêmes lampes 6 que ci-dessus. La distance entre les deux rangées de lampes 6 était de 10 cm, et le décalage horizontal de la rangée secondaire 8 de lampes 6, par rapport au milieu entre deux lampes 6 de la rangée principale 7 était de 1 cm. On a obtenu une puissance d'impression UV minimale de 24 mW/cm2, le maximum se situant au-dessus de 27 mW/cm2. La disposition selon l'invention permet donc de répondre à la demande d'obtenir au moins 20 mW/cm2 en chaque point de la plaque 3, et permet en plus de disposer d'une marge confortable de vieillissement des lampes 6, permettant ainsi d'améliorer la durée de vie de ces lampes 6. La rangée secondaire 8 est située au-dessus de la rangée principale 7 à une distance supérieure à la distance entre deux lampes 6 de la rangée principale 7, de préférence à une distance de l'ordre de deux fois la distance entre deux lampes 6. En effet, il s'avère bénéfique de disposer la rangée secondaire 8 suffisamment haut pour que chaque tube puisse envoyer des rayons UV à travers au moins deux interstices entre deux lampes 6 de la rangée principale 7. Les divers essais effectués ont montré en outre que la position optimale de la rangée secondaire 8 n'est pas la position où ses lampes 6 sont situées au droit du milieu de l'espace 9 entre deux lampes 6 de la rangée principale 7. Une telle position permettrait à chaque tube de la rangée secondaire 8 d'envoyer un faisceau principal 10 à travers un interstice entre les deux lampes 6 de la rangée principale 7 située juste dessous, et deux faisceaux secondaires 11 symétriques de chaque côté de ces deux lampes 6. Si on décale les lampes 6 de la rangée secondaire 8, par exemple vers la gauche (fig. 2), le faisceau principal 10 n'est que légèrement affecté, alors que le faisceau secondaire 11 partant vers la gauche est nettement augmenté, celui partant vers la droite devenant presque insignifiant. Or il s'avère que le résultat en est amélioré, en termes de puissance minimale en chaque point de la plaque 3, cette disposition permettant de mieux compenser les points les moins insolés par les lampes 6 de la rangée principale 7. La présente invention présente l'avantage de proposer une installation 1 d'insolation d'une plaque 3 en photopolymère, qui utilise des lampes 6 de rayonnement UV standards du commerce, et qui permet de garantir en tout point de la plaque 3 une puissance d'impression nettement supérieure aux 20 mW/cm2 requis pour pouvoir appliquer les nouvelles techniques sans vide. De plus, la puissance supérieure permet de réduire le temps d'insolation. Or il se trouve que dans beaucoup d'installations industrielles, le temps d'insolation détermine le temps de cycle de fabrication. En effet l'insolation prend typiquement 20 minutes. Après l'insolation, la plaque 3 doit passer à la gravure, qui prend 10 minutes, puis au four de séchage pendant 1h30. Néanmoins le four peut facilement contenir plusieurs plaques 3 arrivant successivement, ce qui fait que ce temps n'influence pas le temps de cycle global. Enfin après le four, la plaque 3 est soumise à une deuxième insolation plus courte, de finition lumineuse aux UVC pour rendre la plaque 3 moins collante, et de post-exposition aux UVA, pendant environ 10 minutes. Il apparaît donc que si on peut réduire le temps de l'insolation initiale, par exemple à 10 ou 12 minutes en disposant d'une puissance minimale garantie de 28 mW/cm2, se réduisant après vieillissement à 26 mW/cm2, toute la chaîne peut augmenter le rythme, et les prix de revient en sont immédiatement améliorés. Or la présente invention permet d'augmenter significativement la puissance d'insolation, ce qui permet mécaniquement de réduire le temps d'insolation. Dans certaines applications il est utile d'implanter également une rampe de lampes 6 dans le châssis 2 sous la plaque 3 à insoler. Cette disposition est bien entendu possible avec une installation 1 selon l'invention de la même manière que dans la technique antérieure. Bien que l'invention ait été décrite selon un mode de réalisation particulier, elle n'y est nullement limitée, et des variantes peuvent y être apportées, ainsi que des combinaisons des variantes décrites, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. En particulier la source complémentaire de rayonnement UV peut consister en des tubes disposés autrement qu'en rangée. Les distances, notamment entre rangées de lampes et plaque, peuvent être augmentées ou diminuées, sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1. Dispositif d'émission de lumière ultraviolette configuré pour insoler une plaque (3) en photopolymère, en particulier pour l'impression flexographique, comprenant une rangée principale (7) de lampes (6) sous forme de tubes équidistants de lumière ultraviolette, séparés l'un de l'autre par un espace (9), caractérisé en ce qu'il comporte une source (8) de lumière ultraviolette complémentaire située en dehors du plan de ladite rangée principale (7) de lampes (6), ladite source (8) de lumière ultraviolette complémentaire étant configurée pour envoyer des faisceaux (10, 11) de lumière ultraviolette à travers lesdits espaces (9) entre les lampes (6) de ladite rangée principale (7). 2. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel ladite source de lumière ultraviolette complémentaire est constituée d'une rangée secondaire (8) de lampes (6), sous forme de tubes de lumière ultraviolette. 3. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la distance entre la rangée principale (7) et la rangée secondaire (8) de lampes (6) est plus grande, de préférence de l'ordre de deux fois plus grande, que la distance entre deux lampes (6) adjacentes de la rangée principale (7). 4. Dispositif selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel les lampes (6) de la rangée secondaire (8) de lampes sont sensiblement identiques aux lampes (6) de la rangée principale (7), et séparés d'un espace (9) sensiblement identique. 5. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la position des lampes (6) de la rangée secondaire (8) de lampes en projection verticale quand celle-ci est disposée horizontalement, est décalée par rapport au milieu entre deux lampes (6) de la rangée principale (7). 6. Installation (1) d'insolation de plaques (3) en photopolymère, en particulier pour l'impression flexographique, et comprenant un châssis (2) au-dessus duquel est situé un plateau (5) comprenant un dispositif selon l'une des revendications précédentes apte à insoler une plaque (3) en photopolymère, reposant sur ledit châssis (2). 7. Procédé d'insolation de plaques (3) en photopolymère, en particulier pour l'impression flexographique, en utilisant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pendant l'insolation, la distance entre la rangée principale (7) de lampes (6), mesurée au niveau des axes desdits tubes, et ladite plaque (3) est sensiblement identique à la distance entre deux lampes (6) de ladite rangée principale (7).