Brevet FR3044259A1 — publié le 20170602

Procédé d'impression par jet d'encre, machine d'impression par jet d'encre et dispositif antiséchage. 1. Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine de l'impression numérique par jet d'encre, et plus particulièrement l'impression par jet d'encre sur des substrats en feuille ou en plaque, en utilisant la technologie dite de goutte à la demande au sein de machines d'impression par jet d'encre sur comprenant un transport à vacuum. 2. Art antérieur On connaît des machines d'impression par jet d'encre. Ces machines utilisent par exemple une technologie dite à flux continu, ou bien une technologie dite de goutte à la demande. Ces machines utilisent des têtes d'impression comportant un certain nombre de buses au travers desquelles est projetée l'encre. L'une des contraintes techniques de la technologie d'impression par jet d'encre dite de goutte à la demande est liée au caractère discontinu du jet d'encre. En effet, l'encre traverse une buse donnée uniquement lorsque qu'il faut imprimer une gouttelette sur un substrat. Or si la buse n'est pas traversée de façon suffisamment régulière, l'encre sèche dans la buse et l'obture. La buse ne peut alors plus être utilisée pour imprimer et nécessite un nettoyage. Pour éviter des arrêts de la machine, il convient donc de s'assurer que chaque buse est traversée par de l'encre de façon suffisamment régulière pour que l'encre ne sèche pas. Des technologies ont été développées pour l'impression par jet d'encre lorsque le substrat est une bande, notamment une bande de papier. En revanche lorsque le substrat est un matériau en plaque ou en feuille relativement rigide de grandes dimensions (supérieure à A3), par exemple une feuille de carton plat ou ondulé utilisée pour fabriquer un emballage, des dispositifs de transport vacuum sont utilisés pour transporter les substrats au sein de la machine et les maintenir à plat sous les têtes d'impression. De tels dispositifs comportent généralement un tapis ou des bandes présentant des ouvertures au travers desquelles un effet vacuum est appliqué à la surface des substrats transportés. L'éjection d'une gouttelette au travers d'une buse en dehors du substrat risque de salir le dispositif de transport, qui risquera à son tour de salir le dessous des substrats qu'il transporte. 3044259 2 Le document US 5,717,446 a proposé une solution pour résoudre ce problème pour des feuilles de papier de dimensions réduites (typiquement A4), en utilisant un dispositif de transport vacuum comportant un tapis traversé par des trous de forme oblongue disposés régulièrement et présentant un angle particulier par rapport au déplacement du tapis. Selon cette divulgation, la 5 géométrie particulière des trous à la surface du tapis permet de déterminer si un trou se trouve en dessous de n'importe quelle buse donnée au moyen d'un unique capteur fixe. Il suffit alors de projeter régulièrement des gouttelettes au travers des buses pour éviter que l'encre ne sèche et les obture, en projetant si nécessaire des gouttelettes au travers des trous du tapis. Un dispositif de collecte de l'encre est également prévu sous le tapis. 10 Cette solution impose donc d'utiliser un tapis présentant des ouvertures dont la forme et l'emplacement doivent être très précis. Or la fabrication d'un tel tapis est onéreuse, et le positionnement de ce tapis au sein de la machine est complexe. En outre, il est extrêmement compliqué voire impossible de conserver une géométrie constante du tapis tout au long d'une utilisation industrielle intensive, en particulier pour des substrats de grandes dimensions 15 (supérieure à A3). 3. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier tout ou partie de ces inconvénients de l'art antérieur. 20 Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir un procédé d'impression par jet d'encre dans une machine d'impression comportant un dispositif de transport vacuum. 4. Résumé de l'invention Tout ou partie de ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la 25 suite sont atteints par l'invention à l'aide d'un procédé d'impression par jet d'encre sur des éléments en plaque dans une machine d'impression à jet d'encre comprenant un dispositif de transport vacuum et au moins une tête d'impression, selon lequel la position d'ouvertures dans le transport vacuum est mesurée lors d'une phase préliminaire d'étalonnage, puis, lors d'une phase d'impression par jet d'encre, de l'encre est projetée par la tête d'impression au travers 30 d'ouvertures dont la position a été mesurée lors de la phase d'étalonnage. 3044259 3 Ainsi le procédé commence par acquérir une connaissance de la géométrie de la surface du dispositif de transport vacuum et permet d'utiliser régulièrement toutes les buses des têtes d'impression, et d'éviter ainsi que l'encre n'obstrue les buses en séchant. Avantageusement, la forme des ouvertures est également mesurée lors de la phase 5 d'étalonnage. Ainsi la connaissance de la géométrie de la surface est plus précise et permet de plus rapidement projeter de l'encre au travers d'une buse si nécessaire. Dans un mode de réalisation particulier, on mesure la position d'ouvertures proches des bords latéraux du transport vacuum lors de la phase d'étalonnage. Ainsi la connaissance de la géométrie de la surface du dispositif de transport vacuum est focalisée sur les zones où les buses 10 sont les moins fréquemment utilisées, correspondant aux buses utilisées pour imprimer sur les substrats de laize maximale. Dans un mode de réalisation, lors de la phase d'impression de l'encre est projetée au travers d'ouvertures du transport vacuum situées entre le bord latéral d'un élément en plaque et le bord latéral du transport vacuum. Ainsi de l'encre est projetée dans les buses se trouvant hors 15 de la laize du substrat, ce qui permet d'éviter que l'encre ne sèche dans ces buses. Optionnellement, les positions de toutes les ouvertures du transport vacuum sont mesurées lors de la phase d'étalonnage. Ainsi, de l'encre pourra être projetée au travers de n'importe quelle buse si nécessaire. Dans un mode de mise en oeuvre particulier, lors de la phase d'impression de l'encre est 20 projetée au travers d'ouvertures situées dans l'intervalle entre le bord arrière d'un premier élément en plaque et le bord avant d'un deuxième élément en plaque. Ainsi l'utilisation régulière de toutes les buses est possible sans imposer la présence une zone de déchet frontale ou proche du bord arrière de l'élément en plaque. L'invention concerne également une machine d'impression par jet d'encre, comportant 25 un dispositif de transport vacuum destiné à transporter des éléments en plaque et une tête d'impression destinée à imprimer par jet d'encre sur les éléments en plaque, comportant également un dispositif de détection d'ouvertures dans le dispositif de transport vacuum et un dispositif de contrôle apte à mesurer la position d'ouvertures dans le dispositif de transport vacuum et apte à commander la projection d'encre au travers d'ouvertures passant sous la tête 30 d'impression. Ainsi la machine d'impression par jet d'encre permet la mise en oeuvre du procédé d'impression selon l'invention, et de réduire le risque d'obturation des buses due au séchage de l'encre. 3044259 4 Avantageusement, le dispositif de détection est mobile transversalement, et le dispositif de contrôle est apte à contrôler le déplacement du dispositif de détection pour mesurer la position d'ouvertures ou pour détecter le passage d'ouvertures. Ainsi le dispositif de détection peut mesurer la géométrie de tout ou partie de la surface du dispositif de transport vacuum lors 5 d'une phase préliminaire, puis être éventuellement utilisé pour réaliser une fonction de détection lors d'une phase d'impression. Dans un mode de mise en oeuvre particulier, le dispositif de contrôle mémorise la durée d'inutilisation de chacune des buses de la tête d'impression et commande la projection d'encre par une buse au travers d'une ouverture lorsque la durée d'inutilisation de la buse considérée est 10 supérieure à un seuil. Ainsi toutes les buses sont utilisées régulièrement et le risque d'obturation est réduit au minimum, sans qu'une trop grande quantité d'encre ne soit projetée au travers des ouvertures. Préférentiellement, le dispositif de transport vacuum comporte des ouvertures de forme sensiblement circulaire ou ovale. Ainsi le dispositif de transport est peu onéreux à fabriquer. 15 L'invention concerne également un dispositif anti-séchage pour une machine d'impression par jet d'encre comportant un dispositif de transport vacuum destiné à transporter des éléments en plaque et une tête d'impression destinée à imprimer par jet d'encre sur les éléments en plaque ; ledit dispositif anti-séchage comportant un dispositif de détection apte à détecter des ouvertures dans le dispositif de transport vacuum, et un dispositif de contrôle apte à 20 mesurer la position d'ouvertures dans le dispositif de transport vacuum et apte à commander la projection d'encre au travers d'ouvertures passant sous la tête d'impression. Ainsi le dispositif permet à une machine d'impression par jet d'encre d'être adaptée afin de pouvoir mettre en oeuvre le procédé d'impression selon l'invention. 25 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : Fig. 1 représente schématiquement une machine d'impression à jet d'encre selon 30 l'invention ; Fig. 2 représente une station d'impression d'une machine d'impression selon l'invention ; 3044259 5 Fig. 3 représente un exemple de disposition théorique d'ouvertures à la surface du tapis d'un dispositif de transport vacuum ; Fig. 4 représente un exemple de disposition réaliste d'ouvertures à la surface du tapis d'un dispositif de transport vacuum ; 5 Fig. 5 représente schématiquement une image fictive additionnelle créée conformément à un mode de mise en oeuvre de l'invention. 6. Mode de réalisation On décrit, en relation avec les figures Fig. 1 à Fig. 5, différents modes de réalisation 10 conformes à l'invention. On a représenté de façon schématique sur Fig. 1 une machine d'impression 10 mettant en oeuvre le procédé d'impression par jet d'encre selon l'invention. De façon classique, une pile d'éléments en plaque est disposée dans une station d'introduction 11. Dans la station d'introduction 11, les éléments en plaque 12 sont déposés l'un après l'autre sur un dispositif de 15 transport 13. De nombreux types de stations d'introduction ont été décrits, qui permettent par exemple de saisir l'élément en plaque se trouvant sur le sommet d'une pile sensiblement horizontale, ou bien l'élément se trouvant à la base d'une telle pile, ou bien encore utilisant des piles inclinées, voire une introduction manuelle. Tous les types de station d'introduction peuvent être utilisés pour la mise en oeuvre de l'invention. 20 Fig. 1 représente une succession de quatre éléments en plaques 12, portée par le dispositif de transport 13. Le dispositif de transport 13 représenté est un tapis traversé par de nombreuses ouvertures permettant d'appliquer un effet vacuum aux éléments en plaque 12. De façon classique sous le tapis 13 se trouve un caisson à vacuum (non représenté Fig. 1), dans lequel est créée une dépression afin de produire l'effet vacuum. 25 Les éléments en plaque 12 sont maintenus par l'effet vacuum sur le dispositif de transport 13 qui les déplace sous une ou plusieurs têtes d'impression par jet d'encre 14. La machine représentée Fig. 1 comporte quatre barres de têtes d'impression 14, mais l'invention concerne des machines d'impression à jet d'encre comportant un nombre quelconque de barres de têtes d'impression 14. 30 Dans l'exemple de machine d'impression représenté Fig. 1, un dispositif de contrôle 16 commande de façon classique les différentes fonction de la machine en fonction de données reçues par des capteurs. Par exemple, un capteur 17 optionnel permet de détecter le bord avant 3044259 6 d'un élément en plaque 12 permettant au dispositif de contrôle 16 de commander le dispositif de transport 13 et les différentes barres d'impression 14 pour imprimer l'image numérique souhaitée à la surface du substrat 12. Fig. 2 illustre un exemple de barre d'impression 14, comportant quatre têtes d'impression 5 20 montées en quinconce, ainsi qu'un exemple de transport vacuum comportant un tapis 13 présentant de nombreuses ouvertures 21 permettant d'appliquer sur la surface inférieure d'un substrat en plaque ou en feuille 12 un effet vacuum généré par un caisson vacuum 22. Le capteur optionnel 17 est également représenté de façon schématique Fig. 2. Dans le reste de la divulgation, l'expression tête d'impression 14 sera utilisée pour 10 désigner une tête d'impression ou une barre de têtes d'impression, chaque barre comportant une ou plusieurs têtes d'impression alignées ou placées en quinconce, de façon à produire une impression continue. Le fonctionnement d'une machine d'impression décrit jusqu'à présent est classique et ne nécessite pas de description détaillée. 15 Fig. 3 représente un exemple de surface théorique du tapis du dispositif de transport vacuum 13, ledit tapis se déplaçant dans le sens de la flèche. Dans cet exemple, la surface du tapis présente des ouvertures 21 régulièrement disposées selon un motif à 60°. Toutes les ouvertures possèdent exactement la même forme, et le tapis est parfaitement positionné de telle sorte que l'observation d'un faisceau lumineux ou laser 23 permettrait à tout instant de définir la position 20 de toutes les ouvertures 21 à la surface du transport vacuum 13. Fig. 4 représente un exemple de la surface réelle du tapis d'un dispositif de transport vacuum 13 correspondant à l'exemple théorique représenté Fig. 3, et illustre le fait que la forme et la disposition des ouvertures 21 ne sont pas constantes ni régulières. Fig. 4 illustre également le fait que l'observation d'un faisceau lumineux ou laser ne permet absolument pas de déduire la 25 position de toutes les ouvertures 21, en particulier celles situées sous les têtes d'impression 14. Conformément à l'invention, la machine d'impression comprend un dispositif de détection d'ouvertures 24 représenté schématiquement Fig. 2. Ainsi un procédé d'impression par jet d'encre conforme à l'invention comprend une phase préliminaire d'étalonnage au cours de laquelle est mesurée la position d'ouvertures 21 30 dans le dispositif de transport vacuum 13. Cette phase préliminaire d'étalonnage permet de mesurer précisément la géométrie de la surface du dispositif de transport 13, ou de certaines parties de cette surface. 3044259 7 Conformément à l'invention, le procédé d'impression comprend également une phase d'impression par jet d'encre au cours de laquelle de l'encre est projetée au travers d'ouvertures 21 dont la position a été mesurée lors de la phase préliminaire d'étalonnage. Ainsi, un procédé d'impression par jet d'encre conforme à l'invention commence par 5 acquérir la géométrie de la surface du dispositif de transport vacuum, en particulier la position des ouvertures 21, puis utilise ces données pour projeter de l'encre au travers d'ouvertures 21 dont la position a été préalablement mesurée. Ainsi on s'assure que toutes les buses sont régulièrement traversée par de l'encre pour éviter le risque d'obstruction d'une buse dans laquelle l'encre aurait séché. 10 Selon un mode de réalisation, on mesure la position des ouvertures 21 proches des bords latéraux du dispositif de transport vacuum 13. En effet, le problème du séchage de l'encre dans les buses de la tête d'impression 14 se pose en particulier pour les buses qui sont en dehors du passage des substrats 12 dont la laize est inférieure à la laize d'impression maximale. Pour les buses se trouvant dans une partie plus centrale, il est le plus souvent possible de procéder à une 15 impression sur une zone de déchet correspondant au bord avant ou au bord arrière du substrat 12. Selon un mode de réalisation alternatif, on mesure lors de la phase préliminaire d'étalonnage la position de toutes les ouvertures 21 présentes à la surface du dispositif de transport vacuum. Ce mode de réalisation permet notamment de projeter de l'encre au travers 20 des buses centrales lorsque des ouvertures 21 présentes à la surface du dispositif de transport vacuum 14 sont visibles entre le bord arrière d'un substrat 12 et le bord frontal du substrat suivant. Avantageusement, la forme des ouvertures 21 est également mesurée lors de la phase préliminaire d'étalonnage. On obtient ainsi une meilleure connaissance de la géométrie de la 25 surface du transport vacuum 13, ce qui offre plus de possibilités pour projeter de l'encre au travers d'ouvertures 21 lorsque cela est nécessaire. L'invention concerne également une machine d'impression par jet d'encre comprenant un dispositif de transport vacuum 13 destiné à transporter des éléments en plaque 12 et une tête d'impression 14 destinée à imprimer par jet d'encre sur les éléments en plaque 12 transportés 30 par le dispositif de transport vacuum 13. Conformément à l'invention, une telle machine d'impression par jet d'encre comporte un dispositif de détection 24 d'ouvertures 21 dans le dispositif de transport vacuum 13, et un dispositif de contrôle 16 apte à mesurer la position 3044259 8 d'ouvertures 21 dans le dispositif de transport vacuum 13 et apte à commander la projection d'encre au travers d'ouvertures 21 passant sous la tête d'impression 14. Le dispositif de détection 24 d'ouvertures peut prendre indifféremment de nombreuses formes comme par exemple un capteur ponctuel, un capteur linéaire voire un capteur 5 bidimensionnel. Quelle que soit la forme du dispositif de détection 24 d'ouverture, le dispositif de contrôle 16 est adapté pour être apte à mesurer la mesurer la position des ouvertures 21. Le dispositif de contrôle 16 peut être un calculateur comme par exemple un microprocesseur ou un microcontrôleur. De nombreuses associations d'un dispositif de détection 24 d'ouverture et d'un dispositif de contrôle 16 apte à mesurer la position des ouvertures 21 sont envisageables par la 10 personne du métier pour mettre en oeuvre l'invention. De façon préférentielle, le dispositif de détection 24 est mobile transversalement, et le dispositif de contrôle 16 est apte à contrôler le déplacement du dispositif de détection 24 pour mesurer la position d'ouvertures 21 ou pour détecter le passage d'ouvertures 21. Ainsi lors d'une phase préliminaire d'étalonnage, le dispositif de contrôle 16 pourra commander le déplacement 15 du dispositif de détection 24 d'ouvertures 21. En avançant simultanément le tapis 13 ou en reproduisant cette opération avec plusieurs positions du tapis 13, le dispositif de contrôle 16 mesure la position des ouvertures 21, éventuellement après plusieurs rotations du tapis 13. Le dispositif de contrôle 16 peut éventuellement déplacer le dispositif de détection 24 également pendant la phase d'impression, par exemple pour qu'il détecte le passage d'ouvertures 20 proches du bord du tapis 13 ou pour détecter la présence d'ouvertures 21 entre le bord arrière d'un élément en plaque 12 et le bord frontal du substrat 12 suivant. De telles détections peuvent en effet permettre de synchroniser les différents mécanismes (par exemple le dispositif de transport et/ou le dispositif d'impression) de la machine d'impression 10 ou de vérifier le bon positionnement du substrat 12 sur le dispositif de transport vacuum 13. Le dispositif de détection 25 24 d'ouvertures peut optionnellement remplacer le capteur 17 de détection de bord avant. Il est évident que le dispositif de contrôle 16 peut commander la projection d'encre au travers d'ouvertures 21 passant sous la tête d'impression 14 par un très grand nombre de façons différentes, en fonction du type de dispositif de contrôle utilisé et de son intégration dans la machine d'impression 10. 30 Par exemple si la machine d'impression est dès le départ conçue pour mettre en oeuvre un procédé d'impression conforme à l'invention, le dispositif de contrôle 16 peut être le calculateur principal de la machine 10, tel que représenté Fig. 1. Dans ce cas, le dispositif de 3044259 9 contrôle 16 mémorise avantageusement la durée d'inutilisation de chacune des buses de la tête d'impression 14 et commande la projection d'encre par une buse au travers d'une ouverture 21 lorsque la durée d'inutilisation de la buse considérée est supérieure à un seuil prédéfini. L'invention concerne également un dispositif anti-séchage comprenant un dispositif de 5 contrôle 16 et un dispositif de détection 24 tels que décrits précédemment. Ce dispositif anti- séchage est destiné à être installé sur une machine d'impression 10 par jet d'encre selon l'art antérieur, comportant un dispositif de transport vacuum 13 et une tête d'impression 14 pour à imprimer par jet d'encre sur des éléments en plaque 12 selon l'art antérieur, afin de la modifier et de la rendre apte à mettre en oeuvre un procédé d'impression selon l'invention. 10 Dans un mode préférentiel de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif de contrôle 16 crée une image fictive additionnelle, composée uniquement de points correspondant à des gouttelettes projetées au travers d'ouvertures 21. Un exemple d'image fictive 24 est représenté Fig. 5 pour une disposition d'ouvertures 21 correspondant à Fig. 3 et à Fig. 4. En superposant cette image fictive additionnelle 24 à l'image que l'on veut imprimer sur le substrat 12, la machine 15 d'impression 10 conforme à l'impression va simultanément imprimer une image sur le substrat 12 et projeter de l'encre au travers de buses pour que ces dernières ne soient pas obturées. La fréquence de projection de gouttelettes d'encre au travers des ouvertures 21 et le volume de ces gouttelettes ne justifient pas la présence d'un système particulier de collecte ou de d'évacuation d'encre dans le transport vacuum 13, la quantité d'encre étant tout à fait 20 compatible avec la fréquence habituelle de nettoyage des dispositifs de transport vacuum. Naturellement le procédé d'impression selon l'invention et les machines d'impression pour leurs mises en oeuvre permettent l'utilisation de dispositifs de transport vacuum 13 classiques, peu onéreux à fabriquer, en particulier des dispositifs de transport vacuum 13 comportant des ouvertures 21 de forme sensiblement circulaire ou ovale. 25