Brevet FR3040589A1 — publié le 20170310

PROCEDE D'IMPRESSION SUR UN ARTICLE ALIMENTAIRE TEL UN BISCUIT LORS DE SA FABRICATION. L'invention se rapporte à un procédé de décoration de la surface supérieure d'un article de biscuiterie industrielle lors de sa fabrication. Les pâtisseries industrielles telles les biscuits secs sont fabriquées sur des chaines de production en continu et ces pâtisseries sont relativement peu décorées. Le principe de ces chaines est de découper la pâtisserie à partir d'un rouleau de pâte de mettre si nécessaire la découpe en forme puis la cuire. Selon la largeur de la bande de pâte et la taille de la découpe, les gâteaux forment des rangées de 8 à 10 pièces voire plus. Dans les pâtisseries industrielles, on connait les produits constitués par simple cuisson d'une pâte et ceux composés d'un support cuit revêtu d'une couche décorative telle un coulis ou une confiture. Pour les premiers c'est leurs compositions qui attirent le consommateur aidées en 15 cela par la forme de la pâtisserie. Concernant les seconds, au goût du support s'ajoute le goût du revêtement. S'ajoute également l'aspect visuel que procure ledit revêtement. Le dépôt de ce revêtement peut se faire à l'aide d'une buse ou plusieurs buses suivi ou non d'un étalement de la matière composant le revêtement ou par la pose 20 d'une feuille de matériau. Il est également connu de s'inspirer des techniques d'impression pour décorer un article de pâtisserie et par exemple d'utiliser un rouleau d'impression portant une empreinte chargée d'un matériau de revêtement venant en contact avec la face supérieure du support pour y déposer une décoration. 25 Cette solution présente un inconvénient important qui résulte de la variation dimensionnelle du produit. 3040589 2 En effet, ces pâtisseries sont reproductibles mais avec des variations dimensionnelles assez large. La pâtisserie peut être plus ou moins longue et/ou large mais également plus ou moins épaisse. 5 On comprend bien que si le rouleau est positionné à une certaine hauteur et si la pâtisserie est trop épaisse, le rouleau écrase la dite pâtisserie mais si elle est moins épaisse l'impression se fait mal ou pas du tout. Ces impressions se font souvent avant cuisson de la pâte. Il faut alors tenir compte de l'élévation de température dans le choix du matériau utilisé pour l'impression. 10 L'impression par contact n'est pas très appropriée pour les marquages fins ou pour des surfaces non planes ou de petites surfaces. Il est connu d'utiliser l'impression sans contact en se basant sur le principe des imprimantes à jet d'encre sur des pâtisseries artisanales où le temps de marquage n'est pas compter. Dans le principe, on remplace l'encre par de l'encre alimentaire et on fait défiler la tête de l'imprimante au-dessus de la surface à marquer. Il est cependant difficile de trouver une encre alimentaire qui convient avec les buses d'impression. Si ce principe est souvent repris, les résultats obtenus sont souvent décevants. En effet, un support en pâtisserie n'a pas le même comportement qu'une feuille de papier ( Pour la papeterie il existe d'ailleurs du papier spécial jet d'encre) . En effet, une pâtisserie est en matériau très différent du papier de sorte que lorsqu'on dépose une goutte d'encre sur la pâtisserie celle-ci va parfois diffuser plus ou moins autour de la zone de dépôt lorsque la matière est plus ou moins absorbante. On peut essayer de modifier la fluidité de l'encre en diminuant la fluidité pour 25 réduire la diffusion mais on risque d'obturer les buses. 3040589 3 Il est également connu, préalablement à l'impression, de recouvrir l'article avec un matériau qui limitera la diffusion mais il s'agit d'une étape supplémentaire avec son coût. Un autre problème est la mise en oeuvre de cette opération d'impression sur une 5 ligne de fabrication continue. En effet, la cadence de fabrication est dépendante du poste de travail le plus lent et comme le système d'impression indiqué plus haut fonctionne avec l'article à l'arrêt il faut stopper le convoyeur le temps de l'impression. Il faut que l'impression soit rapide et que le dessin imprimé soit clairement visible. io Ces systèmes d'impression créent sur le papier des lignes de points formant une matrice. Pour cela soit on déplace la tête d'impression ligne par ligne soit on déplace le support sur lequel on imprime ligne par ligne c'est-à-dire séquentiellement. Ce oblige donc à désolidariser le poste d'impression de la chaine de production. 15 L'invention se propose d'apporter une solution aux inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de décoration de la surface supérieure d'un article alimentaire posé sur une surface portante se déplaçant sous des moyens d'impression sans contact comportant des buses réparties selon au moins une ligne transverse au déplacement des articles ces buses projetant de 20 l'encre alimentaire pour constituer un dessin ce procédé étant caractérisé : préalablement au passage sous les moyens d'impression , on organise les articles selon un axe dit de déplacement sécant aux buses, on détecte la position de chaque article pour synchroniser les moyens d'impression avec le déplacement dudit article et lorsque la position dudit article a atteint une position requise, on imprime ligne par ligne le dessin par création d'une matrice de points représentant le dessin et pour cela pour chaque point reconstitué, on éjecte un train de gouttes d'encre 3040589 4 au lieu et place d'une seule goutte, l'article étant toujours en déplacement en continu. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente : 5 FIG 1 :Vue latérale d'une installation d'impression sur une chaine de production de pâtisserie FIG 2 : Vue de dessus de la figure 1 FIG 3 :Commande des buses d'impression FIG 4 : Vue de dessus d'une installation d'impression sur multi lignes io En se reportant au dessin on voit une installation 1 d'impression d'une information tel un dessin sur un article 2 de pâtisserie industrielle. L'installation d'impression est montée en amont ou en aval d'un four de cuisson. L'article de pâtisserie est posé sur une surface 3 portante mobile sous les moyens 4 d'impression sans contact. L'installation fonctionne avec d'autres articles 15 alimentaires et ne se limite pas aux biscuits ou pâtisserie. Les moyens 4 d'impression sont du type sans contact par projection de gouttes d'encre alimentaire. Ils comprennent des buses organisées selon au moins une ligne ou une rangée. Ces moyens d'impressions sont immobiles. Préalablement au passage sous les moyens d'impression , on organise les articles 20 2 alimentaires selon un axe A de déplacement sécant à la ligne de buses 4A , on détecte la position de chaque article 2 pour synchroniser les moyens d'impression avec le déplacement dudit article et lorsque l'article a atteint une position requise, on imprime ligne par ligne le dessin par création d'une matrice de points représentant le dessin et pour cela pour chaque point reconstitué, on éjecte un 25 train de gouttes d'encre au lieu et place d'une seule goutte , l'article étant toujours en déplacement continu. 3040589 5 Un dessin consiste en une matrice de points imprimés ligne par ligne. La densité de points détermine la visibilité de l'impression. De préférence les gouttes du train de gouttes sont des petites gouttes par rapport à la taille de goutte standard. 5 Dans l'exemple utilisé la taille standard d'une goutte est de sept pico litre .Les gouttes émises ont un volume de cinq pico litre. Pour la mise en oeuvre, on a utilisé une tête d'impression comportant cent quatre-vingt-douze buses organisées en deux rangée de buses disposées en quinconce, chaque buse est reliée à une chambre réservoir avec un actuateur piezzo électrique 10 qui commande l'arrivé de l'encre et actionne l'éjection d'une goutte d'encre et chaque chambre réservoir est reliée à un réservoir principal. La distance entre deux buses est de 0.1693 mm pour l'appareil ayant servi aux essais. On utilise la méthode dite « Fill before Fire ». C'est-à-dire ; on applique un changement de tension à l'actuateur piezzo pour provoquer une dépression dans 15 la chambre réservoir et donc une alimentation en encre puis on applique un changement inverse de tension ce qui provoque l'éjection de la goutte par surpression. Si on représente graphiquement le signal appliqué à l'actuateur piezzo (figure 3) on voit que la première pente descendante de ce signal détermine le temps de remplissage donc le volume de la goutte tandis que la pente montante 20 suivante détermine l'éjection de la goutte puis les autres pics à l'émission d'une autre goutte, le maintien de la tension constante détermine l'attente avant une nouvelle ligne à imprimer. En général, on émet une seule goutte par point d'impression qui est d'un volume optimisé pour la buse et qui est appelée goutte standard. 25 Avec le dispositif utilisé la goutte a un volume optimisé de sept picolitre. On a constaté qu'en émettant de plus petites gouttes plus rapidement mais en les multipliant on obtenait un meilleur contraste car si la première goutte se diffuse 3040589 6 un peu dans la matière, elle forme une sous couche pour la seconde goutte qui forme une autre sous couche pour la suivante. Etant donné que la surface portante est animée d'un déplacement continu, il n'y a pas une superposition exacte des gouttes mais par exemple si les 3 gouttes sont 5 émises sur un temps de 10 microsecondes avec une vitesse de support de 10 mètres/minutes il y a un déplacement de 1.66 micromètres entre la première et la dernière goutte ce qui n'est pas perceptible. L'écart de temps entre deux lignes est de l'ordre de 50 à 60 micro secondes soit environ 8 micromètres entre deux lignes imprimées. io En multipliant les gouttes, on s'affranchit de la diffusion de l'encre dans la matière car le volume de chaque goutte étant faible, la diffusion est réduite et comme cela a été dit la première goutte forme une sous couche pour la seconde et pour la troisième goutte. Lorsqu'une goutte standard tombe sur la surface réceptrice, il se forme une tâche 15 avec une répartition homogène du colorant sauf en périphérie. Par contre si on émet successivement les trois gouttes plus petites la tache obtenue sera allongée dans le sens du déplacement avec une accentuation des colorants due au recouvrement des gouttes. Pour obtenir de plus petites gouttes, on augmente la pente du signal aussi bien la 20 pente du signal qui commande le remplissage que celui correspondant à l'expulsion. Ainsi pour une goutte de sept picolitres le signal passe de 0 à 20 volts ou de 20 à 0 volts en deux microsecondes, pour les petites gouttes le passage de 0 à 20 volts ou l'inverse se fait par exemple en 0.8 microseconde. Ces gouttes font alors un volume de 4 à 5 pico litre. 25 En prévoyant un train de deux ou trois petites gouttes, on obtient un bon contraste. 3040589 7 Avec ce système la tête d'impression est fixe et l'article se déplace en continu sous la tête. Comme le déplacement de l'article est relativement lent, l'impact des gouttes se fait sur un faible déplacement. Le délai entre l'émission deux petites gouttes est par exemple de deux 5 microsecondes . Les moyens pour la mise en oeuvre de l'invention comprennent une surface 3 portante circulant sous des moyens 4 d'impression sans contact comportant des buses 4A réparties selon au moins une ligne transverse au déplacement des articles ces buses projetant de l'encre alimentaire pour constituer un dessin ces 10 moyens étant caractérisés :en ce qu'ils comprennent : une surface portante se déplaçant en continu, des moyens 6 pour organiser les articles selon un axe A dit de déplacement sécant aux buses préalablement au passage des articles sous les moyens d'impression, des moyens 7 pour détecter la position de chaque article pour synchroniser les moyens d'impression avec le déplacement dudit article et 15 des moyens 4B pour piloter les buses en sorte que pour chaque point reconstitué, on éjecte un train de gouttes d'encre de petite taille au lieu et place d'une seule goutte standard. Les moyens 6 pour organiser les articles sont par exemple des laines 6 inclinées formant une glissière sur laquelle s'appuie l'article à dévier de sa trajectoire 20 initiale. La détection des articles peut se faire avec des cellules 7 optiques ou avec une caméra avec son traitement du signal. La vitesse de déplacement du support portant les articles peut être connue avec un dispositif 9 de codage en prise avec la surface portante. 25 L'encre utilisée est de l'encre alimentaire qui est adaptée à la nature de l'article alimentaire sur lequel on imprime. 3040589 8 Lorsqu'il y a plusieurs files d'articles de biscuiterie on utilise pour chaque ligne une tête d'impression, les têtes d'impression étant disposées cote à cote si les files d'articles sont suffisamment écartées ou en quinconce si la distance entre les lignes formées par les articles est faible et inférieure à l'encombrement de la 5 tête d'impression ou encore les têtes sont décalées dans le sens du déplacement des articles comme cela est représenté à la figure 4. Dans le cas d'une production multi-lignes, on prévoit sur chaque axe de déplacement un capteur par exemple optique pour déterminer la position par rapport à la position d'une tête d'impression et chaque tête d'impression est 10 indépendante des autres têtes. Les moyens d'impression comprennent chacun un jeu de buses, une électronique pour piloter les buses du jeu de buses et des moyens d'alimentation en encre. Ces moyens sont organisés dans un boitier. Pour occuper moins de place sur la chaine de fabrication lorsqu'on travaille en 15 multi-files, les jeux de buses sont déportés de l'électronique et d'une partie de l'alimentation. L'électronique peut être commune aux différents jeux de buses REVENDICATIONS1. Procédé de décoration de la surface supérieure d'un article (2) alimentaire tel un biscuit posé sur une surface (3) portante se déplaçant sous des moyens (4) d'impression sans contact comportant des buses(4A) réparties selon au moins une ligne transverse au déplacement des articles ces buses projetant de l'encre alimentaire pour constituer un dessin ce procédé étant caractérisé : préalablement au passage sous les moyens (4) d'impression , on organise les articles selon un axe (A) dit de déplacement sécant aux buses, on détecte la position de chaque article pour synchroniser les moyens d'impression avec le déplacement dudit article et lorsque la position dudit article a atteint une position requise, on imprime ligne par ligne le dessin par création d'une matrice de points représentants le dessin et pour cela pour chaque point reconstitué, on éjecte un train de gouttes d'encre au lieu et place d'une seule goutte ; l'article (2) se déplaçant en continue. 2. Procédé de décoration de la surface supérieure d'un article alimentaire industrielle selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un train de gouttes comprend trois petites gouttes de volume inférieur à une goutte dite standard. 3 Installation de décoration d'un article alimentaire mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 1 ou 2, cette installation comprenant une surface (3) portante circulant sous des moyens (4) d'impression sans contact comportant des buses (4A) réparties selon au moins une ligne transverse au déplacement des articles ces buses projetant de l'encre alimentaire pour constituer un dessin cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend une surface portantes se déplaçant en continu, des moyens (6) pour organiser les articles selon un axe (A) dit de déplacement sécant aux buses préalablement au passage des articles sous les moyens d'impression, des moyens (7) pour détecter la position de chaque 3040589 10 article pour synchroniser les moyens d'impression avec le déplacement dudit article et des moyens (4B) pour piloter les buses en sorte que pour chaque point reconstitué, on éjecte un train de gouttes d'encre de petite taille au lieu et place d'une seule goutte standard. 5 4. Installation de décoration d'un article de pâtisserie industrielle selon la revendication 3 caractérisée en ce que les articles sont organisés en multi files , à chaque file est associé un capteur pour déterminer la position et un moyen d'impression à jet d'encre lesquels moyens d'impression sont disposés cote à cote. 10 5 Installation de décoration d'un article de pâtisserie industrielle selon la revendication 3 caractérisée en ce que les articles sont organisés en multi files , à chaque file est associé un capteur pour déterminer la position et un moyen d'impression à jet d'encre au dessus de chaque file lesquels moyens d'impression sont disposés en quinconce. 15 6 Installation de décoration d'un article de pâtisserie industrielle selon la revendication 3 caractérisée en ce que les articles sont organisés en multi files , à chaque file est associé un capteur pour déterminer la position et un moyen d'impression à jet d'encre au dessus de chaque file lesquels moyens d'impression sont disposés décalés dans le sens du déplacement. 20 7 Installation de décoration d'un article de pâtisserie industrielle selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que les moyens d'impression qui comprennent chacun un jeu de buses, une électronique pour piloter les buses et une alimentation en encre ont le jeu de buses déporté par rapport à l'électronique et une partie de l'alimentation 25