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La présente demande se rapporte à un dispositif de régulation de pression d'encre ainsi qu'à une machine d'impression comprenant au moins un tel dispositif de régulation de pression. Selon un mode de réalisation de l'art antérieur, une machine d'impression d'encre comprend au moins un réservoir d'encre, au moins une tête d'impression configurée pour transférer l'encre sur un support ainsi qu'au moins un système de distribution d'encre reliant un réservoir d'encre et une tête d'impression. Ce système de distribution comprend des conduits, des pompes ainsi qu'au moins un dispositif de régulation de pression d'encre configuré pour réguler et/ou stabiliser la pression de l'encre. Ainsi, ce dispositif de régulation permet non seulement d'ajuster la pression de l'encre à au moins une valeur de pression donnée mais également d'atténuer les variations de pression de l'encre générées par des pompes et/ou des têtes d'impression par exemple.
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Selon un mode de réalisation de l'art antérieur visible sur la figure 1, un dispositif de régulation de pression 10 comprend une enceinte 12, une membrane 14 déformable positionnée dans l'enceinte 12, la scindant en une première cavité 16 située au-dessous de la membrane 14 et une deuxième cavité 18 située au-dessus de la membrane 14, une entrée d'encre 20 débouchant dans la première cavité 16 et reliée à un réservoir d'encre ainsi qu'une sortie d'encre 22 débouchant dans la première cavité 16 et reliée à une tête d'impression.
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En fonctionnement, les première et deuxième cavités 16, 18 sont respectivement remplies d'encre et d'un gaz, la membrane 14 séparant l'encre et le gaz. L'encre étant en contact avec la membrane 14, une variation de la pression de l'encre tend à provoquer un déplacement de la membrane 14 selon la direction verticale. Le gaz présent dans la deuxième cavité 18 étant compressible, il tend à amortir les variations de pression de l'encre. Par ailleurs, en régulant la pression du gaz présent dans la deuxième cavité 18, il est possible de réguler la pression de l'encre qui transite dans la première cavité 16 du dispositif de régulation de pression.
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Pour obtenir un effet amortissant efficace, la membrane 14 doit avoir la plus grande dimension possible, ce qui conduit à un volume important pour la première cavité 16. Dans ce cas, comme illustré sur la figure 1, le dispositif de régulation de pression 10 est difficile à nettoyer lors d'un changement d'encre car certaines zones de la première cavité 16 ne sont pas accessibles et forment des zones mortes.
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La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de régulation de pression d'encre pour une machine d'impression, ledit dispositif comprenant au moins un boîtier rigide, au moins une membrane souple reliée au boîtier de manière étanche afin de délimiter une première cavité, au moins un orifice d'entrée configuré pour permettre à une encre de pénétrer dans la première cavité ainsi qu'au moins un orifice de sortie configuré pour permettre à l'encre de sortir de la première cavité.
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Selon l'invention, le dispositif de régulation de pression comprend au moins une cloison située dans la première cavité et configurée pour générer dans la première cavité au moins un chemin d'écoulement de faible section reliant les orifices d'entrée et de sortie et configuré pour parcourir toute la première cavité. En complément, la membrane est configurée pour occuper un premier état dans lequel la membrane est distante de ladite au moins une cloison ainsi qu'un deuxième état dans lequel la membrane est en contact avec ladite au moins une cloison de manière à former le chemin d'écoulement, le dispositif de régulation de pression comprenant au moins un système de commande configuré pour contrôler l'état de la membrane.
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Lorsque la membrane est dans le deuxième état, elle est en contact avec la (ou les) cloison(s) et délimite avec ces dernières au moins un chemin d'écoulement de faible section entre les orifices d'entrée et de sortie, garantissant un nettoyage optimal de la première cavité en empêchant la formation de zones mortes dans la première cavité.
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Selon une autre caractéristique optionnelle, le boîtier comprend au moins une paroi de fond ainsi qu'au moins une paroi latérale cylindrique reliée à la paroi de fond et présentant un bord libre, distant de la paroi de fond, auquel est reliée la membrane de manière étanche. En complément, la cloison est une cloison en spirale reliée à la paroi de fond, qui délimite un chemin d'écoulement en spirale reliant les orifices d'entrée et de sortie.
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Selon une autre caractéristique optionnelle, un premier orifice parmi les orifices d'entrée et de sortie jouxte la paroi latérale, un deuxième orifice différent du premier orifice parmi les orifices d'entrée et de sortie étant situé sensiblement au centre de la paroi de fond.
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Selon une autre caractéristique optionnelle, le dispositif de régulation de pression comprend au moins un système de régulation en température configuré pour réguler la température de l'encre présente dans la première cavité.
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Selon une autre caractéristique optionnelle, la paroi de fond présente une face intérieure orientée vers la première cavité ainsi qu'une face extérieure opposée à la face intérieure. En complément, le système de régulation en température comprend au moins une plaque chauffante plaquée contre la face extérieure de la paroi de fond, cette dernière étant réalisée en matériau conducteur thermique.
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Selon une autre caractéristique optionnelle, le dispositif de régulation de pression comprend un couvercle relié au boîtier de manière à délimiter avec la membrane une deuxième cavité. Selon une autre caractéristique optionnelle, le système de commande comprend au moins un système de contrôle de la pression d'un gaz présent dans la deuxième cavité et configuré pour ajuster la pression du gaz dans la deuxième cavité à une valeur inférieure ou égale à un premier seuil correspondant au premier état de la membrane ou à une valeur supérieure ou égale à un deuxième seuil correspondant au deuxième état de la membrane, le premier seuil étant inférieur ou égal au deuxième seuil.
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Selon une autre caractéristique optionnelle, le dispositif de régulation de pression comprend au moins un capteur de pression configuré pour mesurer la pression du gaz présent dans la deuxième cavité.
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Selon une autre caractéristique optionnelle, le dispositif de régulation de pression comprend au moins un capteur de position configuré pour déterminer la position de la membrane.
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L'invention a également pour objet une machine d'impression comprenant au moins un réservoir d'encre, au moins une tête d'impression ainsi qu'au moins un système de distribution d'encre, reliant le réservoir d'encre et la tête d'impression, qui comporte au moins un dispositif de régulation de pression d'encre selon l'une des caractéristiques précédentes.
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Selon une autre caractéristique, le système de distribution d'encre comprend au moins un couple de premier et deuxième dispositifs de régulation de pression.
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Selon une autre caractéristique, le système de distribution d'encre comprend :
- un support qui comporte des première et deuxième faces opposées présentant respectivement des premier et deuxième logements,
- un premier couvercle plaqué contre la première face du support et relié à ce dernier de manière à emprisonner le boîtier et la membrane du premier dispositif de régulation de pression dans le premier logement,
- un deuxième couvercle plaqué contre la deuxième face du support et relié à ce dernier de manière à emprisonner le boîtier et la membrane du deuxième dispositif de régulation de pression dans le deuxième logement.
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D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l'invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels :
- La figure 1 est une coupe schématique d'un dispositif de régulation de pression d'encre illustrant un mode de réalisation de l'art antérieur,
- La figure 2 est une coupe d'un dispositif de régulation de pression d'encre illustrant un mode de réalisation de l'invention dans un premier état,
- La figure 3 est une coupe du dispositif de régulation de pression d'encre visible sur la figure 2 dans un deuxième état,
- La figure 4 est une coupe d'un dispositif de régulation de pression d'encre illustrant un autre mode de réalisation de l'invention,
- La figure 5 est une vue en perspective d'un boîtier d'un dispositif de régulation de pression d'encre illustrant un mode de réalisation de l'invention,
- La figure 6 est une vue en perspective d'une machine d'impression qui comprend le dispositif de régulation de pression d'encre, visible sur la figure 4, illustrant un mode de réalisation de l'invention.
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Selon un mode de réalisation visible sur la figure 6, une machine d'impression d'encre 30 comprend au moins un réservoir d'encre 32, au moins une tête d'impression 34 configurée pour transférer l'encre sur un support ainsi qu'au moins un système de distribution d'encre 36 reliant un réservoir d'encre et une tête d'impression. Ce système de distribution d'encre 36 comprend entre autres des conduits, au moins une pompe 38 ainsi qu'au moins un dispositif de régulation de pression 40 d'encre configuré pour réguler et/ou stabiliser la pression de l'encre. Ainsi, ce dispositif de régulation de pression 40 permet non seulement d'ajuster la pression de l'encre à au moins une valeur de pression donnée mais également d'atténuer les variations de pression de l'encre générées notamment par la pompe 38 et/ou la tête d'impression 34.
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A l'exception du dispositif de régulation de pression 40, les autres éléments de la machine d'impression d'encre 30 ne sont pas plus décrits car ils peuvent être identiques à ceux des systèmes d'impression de l'art antérieur.
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Selon un mode de réalisation visible sur les figures 2 et 4, le dispositif de régulation de pression 40 comprend :
- au moins un boîtier 42 rigide,
- au moins une membrane 44 souple reliée au boîtier 42 de manière étanche afin de délimiter une première cavité 46,
- au moins un orifice d'entrée 48 configuré pour permettre à une encre de pénétrer dans la première cavité 46,
- au moins un orifice de sortie 50 configuré pour permettre à l'encre de sortir de la première cavité 46.
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En fonctionnement, l'orifice d'entrée 48 est relié à au moins un réservoir d'encre 32 (visible sur la figure 6) et l'orifice de sortie 50 est relié à au moins une tête d'impression 34.
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La membrane 44 est configurée pour se déformer de manière élastique. A titre d'exemple, la membrane 44 est en élastomère. La membrane 44 n'est pas plus décrite car elle peut être identique à celles des dispositifs de régulation de l'art antérieur.
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Quel que soit le mode de réalisation, la membrane 44 est configurée pour occuper un premier état, visible sur la figure 2, dans lequel la membrane 44 n'est pas déformée, est sensiblement plane et située dans un premier plan P1 ainsi qu'un deuxième état, visible sur la figure 3, dans lequel la membrane 44 est déformée et positionnée partiellement dans un deuxième plan P2 décalé vers l'intérieur de la première cavité 46.
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Selon un mode de réalisation, le boîtier 42 comprend au moins une paroi de fond 42.1 ainsi qu'au moins une paroi latérale 42.2 reliée à la paroi de fond 42.1 et sensiblement perpendiculaire à cette dernière. La paroi de fond 42.1 et la paroi latérale 42.2 forment une unique pièce d'un seul tenant. La paroi latérale 42.2 présente un bord libre 42.3, distant de la paroi de fond 42.1, auquel est reliée la membrane 44 de manière étanche. Selon une configuration, le boîtier 42 comprend une collerette 42.4 reliée au bord libre 42.3 de la paroi latérale 42.2 et sensiblement perpendiculaire à cette dernière. Cette collerette 42.4 présente une surface de contact S42.4 plane sensiblement parallèle à la paroi de fond 42.1.
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La membrane 44 comporte un bord périphérique 44.1 plaqué contre au moins une partie de la surface de contact S42.4 de la collerette 42.4 et reliée à cette dernière. La surface de contact S42.4 est sensiblement coplanaire avec le premier plan P1, le deuxième plan P2 étant décalé vers la paroi de fond 42.1 par rapport au premier plan P1.
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La paroi de fond 42.1 présente une face intérieure F42.1 orientée vers la première cavité 46 ainsi qu'une face extérieure F42.1' opposée à la face intérieure F42.1.
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Selon un agencement, la paroi latérale 42.2 est cylindrique et la collerette 42.4 est une couronne.
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Selon une particularité de l'invention, le dispositif de régulation de pression 40 comprend au moins une cloison 52 située dans la première cavité 46 et configurée pour générer dans la première cavité 46 au moins un chemin d'écoulement 54 reliant les orifices d'entrée et de sortie 48, 50 lorsque la membrane 44 est dans le deuxième état. La cloison 52 est reliée au boîtier 42, plus particulièrement à la paroi de fond 42.1, et dimensionnée de manière à être distante de la membrane 44 lorsque cette dernière est dans le premier état (non déformée) et en contact avec la membrane 44 lorsque cette dernière est dans le deuxième état (déformée). Chaque cloison 52 est prévue au niveau de la face intérieure F42.1 de la paroi de fond 42.1 et en saillie par rapport à ladite face intérieure F42.1.
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Selon une configuration, le dispositif de régulation de pression 40 comprend au moins une cloison 52 en spirale, centrée par rapport à la paroi latérale 42.2 du boîtier 42, délimitant un chemin d'écoulement 54 en spirale s'étendant entres des première et deuxième extrémités 54.1, 54.2 ; un premier orifice parmi les orifices d'entrée et de sortie 48, 50 étant situé au niveau de la première extrémité 54.1 du chemin d'écoulement 54 et jouxtant la paroi latérale 42.2, un deuxième orifice, différent du premier orifice, parmi les orifices d'entrée et de sortie 48, 50 étant situé au niveau de la deuxième extrémité 54.2 du chemin d'écoulement 54 et sensiblement au centre de la paroi de fond 42.1. La paroi 52 en spirale est reliée à la paroi de fond 42.1 du boîtier 42. Elle est de préférence sensiblement perpendiculaire à cette dernière.
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Pour donner un ordre de grandeur, la paroi de fond 42.1, la paroi latérale 42.2 et la cloison 52 en spirale délimitent une première cavité 46 qui présente un volume de l'ordre de 20 ml lorsque la membrane 44 est dans le premier état. Lorsque le débit de l'encre entrant dans la première cavité 46 est compris entre 150 et 200 ml/min, l'encre reste dans la première cavité 46 pendant une durée comprise entre 3 et 6 s.
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Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à cette configuration pour la cloison. Ainsi, le dispositif de régulation de pression 40 pourrait comprendre plusieurs cloisons 52 délimitant un chemin d'écoulement 54 en serpentin.
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Quel que soit le mode de réalisation, lorsque la membrane 44 est dans le premier état, elle est écartée de la (ou des) cloison(s) 52 et peut osciller de part et d'autre du premier plan P1 de manière à permettre une régulation de la pression de l'encre, y compris un amortissement des variations de la pression de l'encre. Lorsque la membrane 44 est dans le deuxième état, elle est en contact avec la (ou les) cloison(s) 52 et délimite avec ces dernières au moins un chemin d'écoulement 54 de faible section entre les orifices d'entrée et de sortie 48, 50, garantissant un nettoyage optimal de la première cavité 46 lors d'un changement d'encre en empêchant la formation de zones mortes dans la première cavité 46. Ainsi, ledit au moins un chemin d'écoulement 54 est configuré pour parcourir toute la première cavité 46.
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Selon un mode de réalisation visible sur la figure 5, la cloison 52 et le boîtier 42 forment une unique et même pièce.
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Selon un autre mode de réalisation, la cloison 52 et le boîtier 42 sont deux éléments distincts reliés de manière étanche.
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Le dispositif de régulation de pression 40 comprend au moins un système de commande 56 configuré pour contrôler l'état de la membrane 44. Ce système de commande 56 permet de provoquer un changement d'état de la membrane 44 entre les premier et deuxième états. Selon un mode de réalisation, le dispositif de régulation de pression 40 comprend au moins une deuxième cavité 58 séparée de la première cavité 46 par la membrane 44. A cet effet, le dispositif de régulation de pression 40 comprend un couvercle 60 ainsi qu'au moins un élément de fixation 62 reliant le couvercle 60 et le boîtier 42, le couvercle 60 étant configuré pour délimiter avec la membrane 44 la deuxième cavité 58. Selon un agencement, le dispositif de régulation de pression 40 comprend une pluralité d'élément de fixation 62, comme des boulons, des vis ou des rivets par exemple, reliant le couvercle 60 et la collerette 42.4 du boîtier 42. Le couvercle 60 comprend une face inférieure F60 orientée vers la deuxième cavité 58 ainsi qu'une face extérieure F60' opposée à la face intérieure F60.
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Selon un mode de réalisation, la deuxième cavité 58 contient un gaz et le système de commande 56 comprend au moins un système de contrôle de la pression du gaz contenu dans la deuxième cavité 58 configuré pour ajuster la pression du gaz dans la deuxième cavité 58 à une valeur inférieure ou égale à un premier seuil correspondant au premier état de la membrane 44 ou à une valeur supérieure ou égale à un deuxième seuil correspondant au deuxième état de la membrane 44, le premier seuil étant inférieur ou égal au deuxième seuil. Pour donner un ordre de grandeur, le deuxième seuil est de l'ordre de 0,5 bar de différence de pression de part et d'autre de la membrane 44. Ce deuxième seuil est donné à titre d'exemple et peut varier notamment en fonction de la matière de la membrane 44, de la pression de l'encre, ...
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Selon une configuration, le dispositif de régulation de pression 40 comprend au moins un capteur de pression 64 configuré pour mesurer la pression du gaz présent dans la deuxième cavité 58.
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Selon un mode de réalisation, le dispositif de régulation de pression 40 comprend au moins un système de régulation en température 66 configuré pour réguler la température de l'encre présente dans la première cavité 46. Selon une configuration, le système de régulation en température 66 comprend au moins une plaque chauffante 66.1 plaquée contre la face extérieure F42.1' de la paroi de fond 42.1, cette dernière étant réalisée en matériau conducteur thermique. A titre d'exemple, la paroi de fond 42.1 est en acier inoxydable ou en alliage d'aluminium.
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Le fait d'intégrer le système de régulation en température 66 dans le dispositif de régulation de pression 40 permet d'obtenir un système de distribution d'encre 36 plus compact. Le fait de prévoir une ou plusieurs cloison(s) 52 permet d'augmenter la durée de passage de l'encre dans le dispositif de régulation de pression 40 et la surface d'échange entre le boîtier 42 et l'encre, ce qui favorise le transfert thermique entre le système de régulation en température 66 et l'encre.
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Selon un mode de réalisation, le dispositif de régulation de pression 40 comprend au moins un capteur de position 68, par exemple de type capacitif, configuré pour déterminer la position de la membrane 44 et plus particulièrement pour déterminer si la membrane 44 occupe le premier état ou le deuxième état. Selon un agencement, ce capteur de position 68 est relié au couvercle 60 et positionné sur la face extérieure F60' de ce dernier.
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Selon une configuration privilégiée visible sur la figure 4, le système de distribution d'encre 36 comprend au moins un couple de premier et deuxième dispositifs de régulation de pression 40, 40'. Ainsi, lorsque le deuxième dispositif de régulation d'encre 40' est utilisé pour transférer l'encre du réservoir d'encre 32 vers la tête d'impression 34 en régulant la pression de l'encre (sa membrane 44 occupant le premier état), le premier dispositif de régulation d'encre 40 peut être nettoyé (sa membrane 44 occupant le deuxième état). Selon cette configuration, le système de distribution d'encre 36 comprend un support 70, approximativement parallélépipédique, qui comporte des première et deuxième faces F70, F70' opposées présentant respectivement des premier et deuxième logements 72, 72', le premier logement 72 étant configuré pour loger le boîtier 42 du premier dispositif de régulation de pression 40, le deuxième logement 72' étant configuré pour loger le boîtier 42 du deuxième dispositif de régulation de pression 40'. Le système de distribution d'encre 36 comprend un premier couvercle 60 plaqué contre la première face F70 du support 70 et relié à ce dernier de manière à emprisonner le boîtier 42 et la membrane 44 du premier dispositif de régulation de pression 40 dans le premier logement 72 ainsi qu'un deuxième couvercle 60' plaqué contre la deuxième face F70' du support 70 et relié à ce dernier de manière à emprisonner le boîtier 42 et la membrane 44 du deuxième dispositif de régulation de pression 40' dans le deuxième logement 72'.
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Selon un mode de réalisation, le support 70 comprend un premier conduit 74.1 débouchant au niveau du premier logement 72 au droit de l'orifice d'entrée 48 du premier dispositif de régulation de pression 40, un deuxième conduit 74.2 débouchant au niveau du premier logement 72 au droit de l'orifice de sortie 50 du premier dispositif de régulation de pression 40, un troisième conduit 74.3 débouchant au niveau du deuxième logement 72' au droit de l'orifice d'entrée 48 du deuxième dispositif de régulation de pression 40' ainsi qu'un quatrième conduit 74.4 débouchant au niveau du deuxième logement 72' au droit de l'orifice de sortie 50 du deuxième dispositif de régulation de pression 40'. En complément, le système de distribution d'encre 36 comprend un premier joint d'étanchéité 76.1 annulaire intercalé entre le support 70 et le premier dispositif de régulation de pression 40 au niveau de son orifice d'entrée 48, un deuxième joint d'étanchéité 76.2 annulaire intercalé entre le support 70 et le premier dispositif de régulation de pression 40 au niveau de son orifice de sortie 50, un troisième joint d'étanchéité 76.3 annulaire intercalé entre le support 70 et le deuxième dispositif de régulation de pression 40' au niveau de son orifice d'entrée 48 ainsi qu'un quatrième joint d'étanchéité 76.4 annulaire intercalé entre le support 70 et le deuxième dispositif de régulation de pression 40' au niveau de son orifice de sortie 50.
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Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation pour le système de distribution 36. Ce dernier peut comprendre d'autres éléments comme un filtre et une cartouche de dégazage par exemple.