Machine numérique à jet pour la pose d'un revêtement sur un substrat

Abstract

 L'invention concerne une machine numérique d'impression sans contact pour des produits moyennement fluides, tels que du vernis, de la colle, de l'encre conductrice ou grattable, sur un substrat (13) d'épaisseur et de dimension variable. La machine comporte un dispositif spécial pour l'impression sans contact par projection. Les matières projetées sont des matières moyennement fluides ou composées par des molécules de grandes dimensions. Le procédé utilisé comprend un dispositif électro-acoustique de commande de la projection et une pluralité de buses (12) de projection chacune commandée individuellement.
La machine comporte d'autre part une chaîne de production avec différents postes de travail, dont le dispositif d'impression, commandés par un système (10) de gestion informatique. La chaîne de production permet une impression selon une certaine précision dans des zones déterminées repérées au court du traitement par un poste de travail approprié.

Description

[0001] L'invention concerne le domaine de l'impression sans contact physique avec un substrat dont au moins une face est en plastique et plus particulièrement une machine, indépendante d'un système d'impression, qui permet, avant ou après le système d'impression, la pose par jet de produit de viscosité, allant jusqu'à 1000 centipoises, et qualifiée de moyenne à importante, tels que du vernis, de la colle, de l'encre conductrice ou grattable, sur un substrat d'épaisseur et de dimension variable.

[0002] Il existe des systèmes d'impression à jet d'encre fonctionnant avec des encres dont la viscosité est faible et de l'ordre d'une dizaine de centipoises.

[0003] Les systèmes existant utilisent différentes techniques pour projeter une bulle d'encre sur le support. Selon une première technique l'encre contenue dans une buse est expulsée par une surpression créée par une bulle gazeuse formée au niveau d'une résistance de chauffage qui crée une réaction chimique en faisant passer l'encre à l'état gazeux. Une autre technique pour créer une surpression est d'utiliser un composant piézoélectrique qui va s'incurver sous l'effet d'une tension électrique, de façon à réduire le volume du réservoir d'encre. Une gouttelette d'encre est ainsi expulsée de la buse.

[0004] Ces systèmes sont toutefois limités à des encres ou des produits ayant une fluidité contrôlée et une viscosité faible ainsi que des molécules de très faible dimension. Par exemple il n'est pas possible avec les appareils existants de poser sans contact avec le support, des produits tels que du vernis, de l'encre grattable, de l'encre conductrice ou de la colle, notamment sur un substrat plastique ou la face plastique d'un substrat.

[0005] Jusqu'à présent la pose de tels produits sur des substrats, éventuellement plastique ou dont une face est plastifiée, s'effectuait par enduction et non par projection, ce qui rend complexe la pose sur seulement une portion de surface du substrat.

[0006] De plus il existe un réel besoin, notamment pour la personnalisation ou pour rendre des documents difficilement falsifiable, de pouvoir poser facilement sur un substrat, éventuellement avec une face plastique, d'une couche de produit dans une zone déterminée avant ou après impression du substrat

[0007] La présente invention a donc pour objet de palier un ou plusieurs inconvénients de l'art antérieur en créant une machine permettant de poser, sans contact sur une portion d'un substrat, des produits ou des encres ayant une fluidité moyenne, tels que du vernis, de la colle, de l'encre conductrice ou grattable, sur un substrat d'épaisseur et de dimension variable.

[0008] Cet objectif est atteint grâce à une machine numérique à jet de matière visqueuse pour pose d'un revêtement sur une face plastique d'un substrat comprenant un magasin d'entrée et un magasin de sortie, un moyen informatique de gestion des opérations sur chacun des postes de travail, un moyen de déplacement du substrat entre les différents postes de travail un moyen de préhension et de transfert du substrat, du magasin d'entrée vers le moyen de déplacement et du moyen de déplacement vers le magasin de sortie, caractérisé en ce qu'elle comporte au moins :

• un poste de lecture qui lit et détermine au moins une position du substrat et/ou de repères marqués sur le substrat,
• un poste de pose composé au moins d'une série de buses agencées selon une rampe, chaque buse étant pilotée séparément par des moyens de commandes, et alimentée par un réservoir contenant du produit à viscosité moyenne ou importante à projeter sur le substrat pendant un déplacement relatif entre le substrat et le poste de pose, pour effectuer la pose du produit dans une zone déterminée du substrat, les buses étant des aiguilles creuses mises en vibration chacune par un actionneur piézoélectrique collé sur un résonateur formé par le montage de l'aiguille creuse, l'excitation de l'actionneur en durée et puissance déterminant la dimension et la forme de la goutte de matière à viscosité moyenne à importante;
• un poste de séchage comportant un four de séchage à infra rouge ou à courant d'air chauffé ou UV ;

le contrôle des moyens de commande du poste de pose en fonction de la position du substrat, du poste de lecture et du poste de séchage et/ou la gestion des informations captées aux différents postes de travail pour coordonner les opérations étant effectué par les moyens informatiques de gestion en fonction d'un fichier de programmation établi.

[0009] Selon une autre particularité, la zone de pose est définie pour chaque substrat par un fichier de paramétrage concernant la forme de la zone, sa position sur le substrat par rapport aux repères du substrat, la quantité de produit à projeter, un logiciel de commande de la machine exploitant ces informations pour les traduire en paramètres de déplacement relatif du substrat et des buses, de commande sélective des buses et de réitération de passage décalé du substrat devant les buses pour produire si nécessaire des lignes jointives

[0010] Selon une autre particularité, la rampe dans laquelle sont agencées les buses est munie d'un moyen de déplacement par rapport au support.

[0011] Selon une autre particularité, le lieu de projection sur le substrat est défini par le déplacement relatif du substrat par rapport à la rampe dans laquelle sont agencées les buses.

[0012] Selon une autre particularité, le produit est une colle et le séchage est à courant d'air chauffé.

[0013] Selon une autre particularité, le produit est un vernis aqueux et le séchage est à infra rouge.

[0014] Selon une autre particularité, le produit est une encre opaque grattable et le séchage est à courant d'air chauffé.

[0015] Selon une autre particularité, la machine comporte un dispositif de mise en pression du produit à projeter.

[0016] Un autre but est de proposer une utilisation de cette machine dans un système de préparation de documents d'identification (carte d'identité, passeport, permis de conduire) ou de sécurité (badge d'accès, carte de paiement ou clé d'accès).

[0017] Ce but est atteint par l'utilisation d'une machine selon l'invention utilisée en amont ou en aval d'un poste autonome d'impression ou d'un poste de mise en place d'une puce électronique sur le substrat.

[0018] Selon une autre particularité, la machine selon l'invention est utilisée en amont du poste d'impression pour la pose de colle dans une zone différente de celle recevant l'impression et une deuxième machine est utilisée en aval du poste d'impression pour la pose d'un vernis sur la partie imprimée.

[0019] Selon une variante, la machine est utilisée en amont du poste d'impression pour la pose de vernis dans une zone différente de la zone recevant l'impression et une deuxième machine est utilisée en aval du poste d'impression pour la pose de colle dans une troisième zone.

[0020] Selon une variante, la machine est utilisée en amont du poste de mise en place d'une puce électronique sur le substrat pour la pose de colle dans la zone destinée à recevoir la puce.

[0021] L'invention, ses caractéristiques et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux figures référencées ci-dessous :

La figure 1 représente un exemple de dispositif automatisé d'impression des supports;

La figure 2 représente un exemple de dispositif de projection;

La figure 3 représente des exemples de motifs de projection sur des supports;

La figure 4 représente schématiquement une configuration d'utilisation de deux machines selon l'invention.

[0022] Considérons maintenant la figure 1. La machine est contrôlée par un ordinateur de contrôle (10) qui commande les différents postes de travail et également qui collecte les informations des différents capteurs. Les capteurs donnent par exemple, des informations de positions des substrats (13), des informations de configurations des substrats (13) ou des informations de validation suite à une opération correctement effectuée ou non. Les substrats (13) en attente d'impression sont placés dans un magasin d'entrée (5) ayant une capacité définie en fonction de la nature du substrat (13) et des besoins pour l'impression. Dans un exemple de réalisation, le magasin d'entrée (5) est prévu pour accepter plusieurs milliers de substrats (13) de nature, d'épaisseur jusqu'à 800µm et de dimension variable (format carte de crédit jusqu'au format A0) et éventuellement dont au moins une face est en plastique. Une fois le processus de pose terminé, les substrats (13) sont stockés dans un magasin de sortie (8) ayant généralement la même capacité que le magasin d'entrée (5). Un dispositif de préhension (4) des substrats (13) permet de sortir les substrats (13) du magasin d'entrée (5) et de les disposer sur un convoyeur pour les déplacer le long d'une chaîne de travail comportant plusieurs postes de travail. Le premier poste de travail de la chaîne est un margeur (6) avec indexage du substrat (13) qui permet la mise en position par rapport à deux bords de référence ou la détection d'un repère imprimé sur le substrat (13). Un capteur va détecter les informations de positions et les transmettre à l'ordinateur par un réseau câblé ou sans fils. Ces informations stockées en mémoire dans l'ordinateur seront ensuite réutilisées à d'autres postes de travail, pilotés par l'ordinateur. Des contrôles sont également effectués afin de détecter la présence d'un substrat (13) unique à chaque poste du convoyeur.

[0023] Le poste de travail suivant est le dispositif de projection (2, 9) du produit à appliquer sur le support. Le dispositif de projection sans contact (2, 9) est détaillé sur la figure 2. Le dispositif de projection comporte un réservoir 9 qui contient le produit visqueux à projeter. Des exemples non limitatifs de produits contenus dans le réservoir sont du vernis, de l'encre grattable, de l'encre conductrice ou de la colle dont les viscosités moyennes sont comprises entre 100 et 1000 centipoises c'est à dire bien supérieures aux viscosités des encres d'impression qui sont normalement d'une dizaine de centipoises. L'alimentation du réservoir non représentée est effectuée, par exemple, manuellement ou automatiquement par un circuit d'alimentation ou encore de façon semi-automatique par un dispositif piloté par un opérateur. Le réservoir (9) est relié à un dispositif de mise en pression (10). Le système de projection nécessite en effet une pression déterminée pour avoir un bon fonctionnement. Le dispositif de mise en pression comporte donc un moyen de contrôler et de réguler la pression du produit envoyé vers les buses, de manière non limitative commandé par l'ordinateur. Les buses alimentées directement par le dispositif (10) de mise en pression, sont toutes pilotées individuellement par un dispositif de pilotage (11) des buses, de manière non limitative commandé par l'ordinateur. Les buses sont alignées et montées dans une rampe, formant ainsi une rampe de buses (12). Chaque buse est constituée par l'extrémité d'une aiguille creuse qui est mise en vibration par un actionneur piézoélectrique collé sur le résonateur formé par le montage de l'aiguille creuse en rampe. Le pilotage de chaque buse est un procédé électro-acoustique, c'est-à-dire que le produit est projeté par une vibration contrôlée par une excitation électrique. Les buses espacées de 0,1 à 0,5mm permettent ainsi de couvrir une surface précise.

[0024] La zone de pose est définie pour chaque substrat par un fichier de paramétrage contenu dans une zone mémoire de l'ordinateur, concernant la forme de la zone, sa position sur le substrat par rapport aux repères du substrat, la quantité de produit à projeter, un logiciel de commande de la machine exploitant ces informations pour les traduire en paramètres de déplacement relatif du substrat et des buses, de commande sélective des buses et de réitération de passage décalé du substrat devant les buses pour produire si nécessaire de lignes jointives.

[0025] Le poste suivant de la machine de projection est le four (7) de séchage. Le four (7) permet de sécher complètement ou partiellement le produit projeté. Le séchage, en fonction du produit appliqué, peut être réalisé par un rayonnement infra rouge dans le cas d'un vernis aqueux ou par un courant d'air chauffé pour une colle ou une encre grattable ou par UV en fonction du produit projeté. Le séchage permet ensuite au substrat (13) d'être stocké dans le magasin (8) de sortie, sans que le produit projeté ne se transfère sur d'autres substrats (13) ou sur le magasin (8) avec lesquels le substrat (13) est en contact.

[0026] La figure 3 donne des exemples non limitatifs de poses réalisées par projection sur des substrats (13). Ainsi la pose d'une couche de vernis (14) est réalisé sur une face avant ou après une impression. Une couche de vernis occupe par exemple une zone sur le substrat quasiment rectangulaire, dont les coins sont arrondis. De manière non limitative, une marge non recouverte de produit projeté est laissée sur le pourtour de la face du substrat. Sur une zone (16, figure 3) d'un substrat une couche de colle réactivable thermiquement est réalisé, selon un motif, par exemple de petit rectangle arrondi en ses coins. Des motifs différents d'encre grattable (15) sont posés sur d'autres zones, comme par exemple une flèche, une étoile ou tout autre motif comportant, de manière non limitative, un contour formé d'angles et de lignes droites et/ou de courbes.

[0027] En référence à la figure 4, en disposant deux machines, l'une (1A) avant l'impression, l'autre (1 B) après l'impression et en chargeant les réservoirs de ces machines avec les produits visqueux appropriés différentes impressions sont réalisées, de manière non limitative, sur deux faces d'un substrat. Ces impressions sont, par exemple, des zones imprimées et protégées par un vernis, des zones imprimées et recouvertes d'une encre grattable ou des zones encollées ou encore une combinaison de ces différentes possibilités sur n'importe quelle face. L'impression sur les différentes faces est réalisée par un mécanisme de retournement (non représenté) entre une machine et la machine suivante ou précédente.

[0028] La commande électro-acoustique permet de régler la projection de matière en durée et en puissance. Les zones de pose sont alors définies par ce procédé numérique avec une précision de l'ordre de 0,1mm. La machine peut donc poser un point ou encore de recouvrir toute la surface d'un substrat. La zone de pose est définie pour chaque substrat par un fichier de paramétrage concernant la forme de la zone, sa position sur le substrat par rapport aux repères du substrat, la quantité de produit à projeter. Un logiciel de commande de la machine exploite ces informations pour les traduire en paramètres de déplacement relatif du substrat et des buses, en paramètres de commande sélective des buses et en paramètres de réitération de passage décalé du substrat devant les buses pour produire si nécessaire des lignes jointives.

[0029] Dans un autre exemple de réalisation, la chaîne de travail comporte d'autre poste de travail additionnel permettant par exemple l'assemblage de différentes pièces entre elles, dans le cas d'une application de colle sur des zones de contact déterminées.

[0030] Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.

Revendications

1. Machine numérique à jet de matière visqueuse pour pose d'un revêtement sur une face plastique d'un substrat (13) comprenant un magasin d'entrée (5) et un magasin de sortie (8), un moyen informatique (10) de gestion des opérations sur chacun des postes de travail, un moyen de déplacement du substrat entre les différents postes de travail un moyen (4) de préhension et de transfert du substrat (13), du magasin d'entrée vers le moyen de déplacement et du moyen de déplacement vers le magasin de sortie, caractérisé en ce qu'elle comporte au moins :

- un poste de lecture (6) qui lit et détermine au moins une position du substrat et/ou de repères marqués sur le substrat,

- un poste de pose (2, 9, 10, 11, 12) composé au moins d'une série de buses (12) agencées selon une rampe, chaque buse étant pilotée séparément par des moyens de commandes, et alimentée par un réservoir (9) contenant du produit à viscosité moyenne ou importante à projeter sur le substrat pendant un déplacement relatif entre le substrat et le poste de pose, pour effectuer la pose du produit dans une zone déterminée du substrat, les buses étant des aiguilles creuses mises en vibration chacune par un actionneur piézoélectrique collé sur un résonateur formé par le montage de l'aiguille creuse, l'excitation de l'actionneur en durée et puissance déterminant la dimension et la forme de la goutte de matière à viscosité moyenne à importante;

- un poste de séchage (7) comportant un four de séchage à infra rouge ou à courant d'air chauffé ou UV ;

le contrôle des moyens de commande du poste de pose en fonction de la position du substrat, du poste de lecture et du poste de séchage et/ou la gestion des informations captées aux différents postes de travail pour coordonner les opérations étant effectué par les moyens informatiques de gestion en fonction d'un fichier de programmation établi.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone de pose est définie pour chaque substrat par un fichier de paramétrage concernant la forme de la zone, sa position sur le substrat par rapport aux repères du substrat, la quantité de produit à projeter, un logiciel de commande de la machine exploitant ces informations pour les traduire en paramètres de déplacement relatif du substrat et des buses, de commande sélective des buses et de réitération de passage décalé du substrat devant les buses pour produire si nécessaire des lignes jointives

3. Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la rampe dans laquelle sont agencées les buses est munie d'un moyen de déplacement (3) par rapport au support.

4. Machine selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le lieu de projection sur le substrat est défini par le déplacement relatif du substrat par rapport à la rampe dans laquelle sont agencées les buses.

5. Machine selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le produit est une colle et le séchage est à courant d'air chauffé.

6. Machine selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, le produit est un vernis aqueux et le séchage est à infra rouge.

7. Machine selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, le produit est une encre opaque grattable et le séchage est à courant d'air chauffé.

8. Machine selon une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de mise en pression du produit à projeter (10).

9. Utilisation d'une machine selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est utilisée en amont ou en aval d'un poste autonome d'impression ou d'un poste de mise en place d'une puce électronique sur le substrat.

10. Utilisation d'une machine selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est utilisée en amont du poste d'impression pour la pose de colle dans une zone différente de celle recevant l'impression et une deuxième machine est utilisée en aval du poste d'impression pour la pose d'un vernis sur la partie imprimée.

11. Utilisation d'une machine selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est utilisée en amont du poste d'impression pour la pose de vernis dans une zone différente de la zone recevant l'impression et une deuxième machine est utilisée en aval du poste d'impression pour la pose de colle dans une troisième zone.

12. Utilisation d'une machine selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est utilisée en amont du poste de mise en place d'une puce électronique sur le substrat pour la pose de colle dans la zone destinée à recevoir la puce.

Dessins