EP1749670B1 - Machine numérique à jet pour la pose d'un revêtement sur un substrat - Google Patents

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EP1749670B1
EP1749670B1 EP06290969A EP06290969A EP1749670B1 EP 1749670 B1 EP1749670 B1 EP 1749670B1 EP 06290969 A EP06290969 A EP 06290969A EP 06290969 A EP06290969 A EP 06290969A EP 1749670 B1 EP1749670 B1 EP 1749670B1
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product
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Raphaël Renaud
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    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements

Definitions

  • the invention relates to the field of printing without physical contact with a substrate of which at least one face is made of plastic and more particularly a machine, independent of a printing system, which allows, before or after the printing system Viscosity application, up to 1000 centipoise (mPas), and rated medium to high, such as varnish, glue, conductive or scratch-off ink, on a thick substrate and of variable size.
  • Viscosity application up to 1000 centipoise (mPas)
  • rated medium to high such as varnish, glue, conductive or scratch-off ink
  • a first technique the ink contained in a nozzle is expelled by an overpressure created by a gas bubble formed at a heating resistor which creates a chemical reaction by passing the ink to the gaseous state.
  • Another technique for creating an overpressure is to use a piezoelectric component that will bend under the effect of a voltage, so as to reduce the volume of the ink tank. An ink droplet is thus expelled from the nozzle.
  • the present invention therefore aims to overcome one or more disadvantages of the prior art by creating a machine for laying, without contact on a portion of a substrate, products or inks having a medium fluidity, such as varnish , glue, conductive or scratch-resistant ink, on a substrate of varying thickness and thickness.
  • a medium fluidity such as varnish , glue, conductive or scratch-resistant ink
  • Another purpose is to propose a use of this machine in a system for preparing identification documents (identity card, passport, driving license) or security (access badge, payment card or access key). ).
  • the machine is controlled by a control computer (10) (ie, one or more computer management means) that controls the different workstations and also collects information from the different sensors.
  • the sensors give, for example, position information of the substrates (13), configuration information of the substrates (13) or validation information following a correctly performed operation or not.
  • the substrates (13) awaiting printing are placed in an input magazine (5) having a capacity defined according to the nature of the substrate (13) and printing requirements.
  • the input store (5) is designed to accept several thousand substrates (13) of a nature, of thickness up to 800 ⁇ m and of variable size (credit card format up to A0). and possibly at least one side is plastic.
  • the substrates (13) are stored in an output magazine (8) having generally the same capacity as the input magazine (5).
  • a gripper (4) of the substrates (13) makes it possible to remove the substrates (13) from the input magazine (5) and to arrange them on a conveyor to move them along a work line comprising several workstations. job.
  • the first workstation of the chain is a feeder (6) with indexing of the substrate (13) which allows the positioning with respect to two reference edges or the detection of a marker printed on the substrate (13).
  • a sensor will detect the position information and transmit it to the computer over a wired or wireless network. This information stored in memory in the computer will then be reused at other workstations, controlled by the computer. Controls are also performed to detect the presence of a single substrate (13) at each post of the conveyor.
  • the next workstation is the projection device (2, 9) of the product to be applied on the support.
  • the non-contact projection device (2, 9) is detailed on the figure 2 .
  • the projection device comprises a reservoir 9 which contains the viscous product to be sprayed.
  • Nonlimiting examples of products contained in the tank are varnish, scratch-off ink, conductive ink or glue whose average viscosities are between 100 and 1000 centipoise (mPas), ie much higher viscosities printing inks that are normally about ten centipoise.
  • the supply of the tank not shown, is effected, for example, manually or automatically by a supply circuit or semi-automatically by an operator-driven device.
  • the reservoir (9) is connected to a pressurizing device.
  • the pressurizing device therefore comprises a means of controlling and regulating the pressure of the product sent to the nozzles, in a non-limiting manner controlled by the computer.
  • the nozzles fed directly by the pressurizing device are all controlled individually by a device (11) for controlling the nozzles, in a non-limiting manner controlled by the computer.
  • the nozzles are aligned and mounted in a ramp, thereby forming a nozzle manifold (12).
  • Each nozzle is constituted by the end of a hollow needle which is vibrated by a piezoelectric actuator glued to the resonator formed by mounting the hollow needle ramp.
  • the piloting of each nozzle is an electro-acoustic process, that is to say that the product is projected by a vibration controlled by an electrical excitation.
  • the nozzles spaced from 0.1 to 0.5mm thus make it possible to cover a precise surface.
  • the laying zone is defined for each substrate by a parameter file contained in a memory zone of the computer, concerning the shape of the zone, its position on the substrate relative to the reference points of the substrate, the quantity of product to be sprayed, control software of the machine using this information to translate them into parameters of relative displacement of the substrate and the nozzles, selective control of the nozzles and repetition of offset passage of the substrate in front of the nozzles to produce if necessary contiguous lines.
  • the next station of the projection machine is the drying oven (7).
  • the oven (7) allows to completely or partially dry the projected product. Drying, depending on the product applied, can be carried out by infrared radiation in the case of an aqueous varnish or by a heated air flow for a glue or a scratch-off ink or UV depending on the product projected.
  • the drying then allows the substrate (13) to be stored in the outlet magazine (8), without the projected product being transferred to other substrates (13) or to the magazine (8) with which the substrate ( 13) is in contact.
  • the figure 3 gives non-limiting examples of poses made by projection onto substrates (13).
  • a layer of varnish (14) is made on a front side or after printing.
  • a layer of varnish occupies an area on the almost rectangular substrate, the corners of which are rounded.
  • a margin not covered with projected product is left on the periphery of the face of the substrate.
  • a thermally reactivatable glue layer is produced in a pattern, for example a small rectangle rounded at its corners.
  • Different patterns of scratch-off ink (15) are placed on other zones, such as for example an arrow, a star or any other pattern including, in a nonlimiting manner, a contour formed of angles and straight lines and / or of curves.
  • the electro-acoustic control adjusts the projection of material in duration and power.
  • the laying areas are then defined by this digital method with an accuracy of the order of 0.1 mm.
  • the machine can therefore pose a point or to cover the entire surface of a substrate.
  • the laying zone is defined for each substrate by a parameter file concerning the shape of the zone, its position on the substrate relative to the reference points of the substrate, the amount of product to be sprayed.
  • a machine control software uses this information to translate them into parameters of relative displacement of the substrate and the nozzles, into selective nozzle control parameters, and into repeated flow reiteration parameters of the substrate in front of the nozzles to produce lines if necessary. contiguous.
  • the working line comprises another additional workstation allowing for example the assembly of different parts together, in the case of an application of glue on specific contact areas.

Description

  • 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 (mPas), 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.
  • 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 (mPas).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Il est également connu de l'art antérieur, le document WO03/099456 divulguant des machines selon le préambule de la revendication 1.
  • 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
  • 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.
  • Cet objectif est atteint grâce à une machine selon la revendication 1.
  • D'autres particularités et avantages des machines selon certains modes de réalisation de l'invention sont présentés dans les revendications dépendantes de la revendication 1.
  • 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).
  • Ce but est atteint par l'utilisation d'une machine selon l'invention utilisée selon la revendication 10.
  • D'autres particularités et avantages d'une utilisation selon certains modes de réalisation de l'invention sont présentés dans les revendications dépendantes de la revendication 10.
  • 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.
  • Considérons maintenant la figure 1. La machine est contrôlée par un ordinateur de contrôle (10) (i.e., un ou des moyen(s) informatique(s) de gestion) 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.
  • 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 le viscosités moyennes sont comprises entre 100 et 1000 centipoises (mPas) 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. 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 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (13)

  1. Machine numérique à jet de matière visqueuse pour pose d'un revêtement sur une face plastique d'un substrat (13) comprenant :
    - un réservoir (9) contenant du produit visqueux de viscosité inférieure à 1000 centipoises (mPas),
    - un magasin d'entrée (5) et un magasin de sortie (8),
    - un moyen informatique (10) de gestion,
    - 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,
    - un mécanisme de détermination de la position du substrat,
    - un poste de pose (2, 9, 11, 12) composé au moins d'une série d'aiguilles creuses dont les extrémités sont constitutives de buses (12) agencées selon une rampe, chaque aiguille creuse étant pilotée séparément par des moyens de commandes, et alimentée par ledit réservoir (9) contenant le produit visqueux 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 aiguilles creuses étant mises en vibration chacune par un actionneur piézoélectrique collé sur un résonateur formé par le montage de chaque aiguille creuse en rampe,
    - un poste de séchage (7) comportant un four de séchage, caractérisé en ce que :
    - le mécanisme de détermination de la position du substrat est formé par un poste de lecture (6) qui lit et détermine au moins une position du substrat ou de repères marqués sur le substrat,
    - le four de séchage est à infra rouge ou à courant d'air chauffé ou UV,
    - le poste de pose (2, 9, 11, 12) est agencé de sorte que l'excitation de l'actionneur en durée et puissance détermine la dimension et la forme de la goutte de produit visqueux,
    - le moyen informatique (10) de gestion contrôle, en fonction d'un fichier de programmation établi :
    des moyens de commande du poste de pose, en fonction de la position du substrat, du poste de lecture et du poste de séchage,
    ou
    la gestion des informations, captées aux différents postes de travail pour coordonner les opérations sur chacun des postes.
  2. Machine numérique à jet de matière visqueuse pour pose d'un revêtement sur une face plastique d'un substrat (13) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le réservoir (9) contient du produit visqueux de viscosité comprise entre 10 et 1000 centipoises.
  3. 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.
  4. Machine selon la revendication 1 ou 3, caractérisée en ce que la rampe dans laquelle sont agencées les buses est munie d'un moyen de déplacement (3) par rapport au support.
  5. Machine selon une des revendications 1 à 4, 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.
  6. Machine selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de mise en pression du produit à projeter alimentant les aiguilles.
  7. Machine selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le produit est une colle et le séchage est à courant d'air chauffé.
  8. Machine selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le produit est un vernis aqueux et le séchage est à infra rouge.
  9. Machine selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le produit est une encre opaque grattable et le séchage est à courant d'air chauffé.
  10. Utilisation d'au moins une première machine selon la revendication 7 ou d'une seconde machine selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'au moins une des machines 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.
  11. Utilisation d'une machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que la première machine est utilisée en amont du poste d'impression pour la pose de colle dans une zone différente de celle recevant l'impression et la seconde machine est utilisée en aval du poste d'impression pour la pose d'un vernis sur la partie imprimée.
  12. Utilisation d'une machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que la seconde 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 la première machine est utilisée en aval du poste d'impression pour la pose de colle dans une troisième zone.
  13. Utilisation d'une machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que la première 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.
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