FR2978376A1

FR2978376A1 - Reduction d'un volume mort dans un systeme d'encrage par flexographie ou heliogravure

Info

Publication number: FR2978376A1
Application number: FR1156781A
Authority: FR
Inventors: Remi Vincent; Anne Blayo; Chloe Bois; Didier Chaussy; Chirstine Nayoze
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Institut Polytechnique de Grenoble; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Institut Polytechnique de Grenoble; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2013-02-01

Abstract

L'invention concerne une machine d'impression par flexographie ou héliogravure (1), comprenant : - un rouleau encreur (2) entraîné en rotation et comportant des alvéoles de rétention d'encre ; - un organe (7) de récupération et d'homogénéisation de l'encre sur le rouleau encreur ; - un dispositif (6) de projection d'encre sur le rouleau encreur.

Description

REDUCTION DU VOLUME MORT DANS UN SYSTEME D'ENCRAGE PAR FLEXOGRAPHIE OU HELIOGRAVURE

L'invention concerne les procédés industriels d'application d'encre, et en particulier l'encrage d'un support faisant intervenir un rouleau comportant des alvéoles de rétention d'encre, par exemple mis en oeuvre dans les procédés de flexographie ou d'héliogravure. La flexographie est un procédé d'impression industrielle fréquemment utilisé pour l'impression d'emballages, de carton ondulé, d'étiquettes ou de films plastiques. La flexographie est une technique d'impression indirecte incluant une étape d'encrage d'une forme d'impression (correspondant au modèle à reproduire) puis une étape d'impression par transfert de l'encre entre la forme d'impression et le support d'impression. Sur des machines de flexographie connues, l'étape d'encrage est réalisée par l'intermédiaire d'une chambre à racles. La chambre à racles alimente en continu un cylindre en céramique gravé d'alvéoles généralement désigné par le terme anilox. La chambre à racle comprend deux racles frottant sur le cylindre gravé. Les racles délimitent une chambre alimentée en encre. Ainsi, une certaine surface du cylindre est baignée dans la chambre et enduite d'encre.

Une surface non négligeable du cylindre est baignée dans la chambre afin d'assurer un bon remplissage des alvéoles et une bonne homogénéisation du remplissage. L'encre déposée à la surface du cylindre est étalée et homogénéisée à l'aide de la racle de sortie de la chambre. Ainsi, une quantité constante et contrôlée d'encre est contenue dans les alvéoles du cylindre. La racle de sortie permet également d'éviter l'application d'un excédent d'encre sur le cylindre et la récupération de cette encre pour sa réutilisation, et permet en outre de rendre la chambre à racles étanche. L'encre contenue dans les alvéoles du cylindre est ensuite transférée sur la forme d'impression. La forme d'impression est généralement constituée d'un film polymère souple et compressible désigné par le terme cliché. Le cliché est fréquemment maintenu à la surface d'un cylindre porte cliché par l'intermédiaire d'une mousse adhésive double face. L'étape d'impression est ensuite réalisée en mettant en contact le cliché encré avec le support d'impression. Le support d'impression est alors pressé 35 entre le cylindre porte cliché et un cylindre de contre pression. L'alimentation en encre de la chambre à racles s'effectue en circuit fermé. Ainsi, un réservoir déporté rempli d'encre alimente la chambre à racles, généralement au moyen d'une pompe péristaltique et d'une certaine longueur de tubulure flexible. L'encre en excès, non retenue dans les alvéoles du cylindre 40 anilox, est raclée par la racle de sortie. L'encre est ensuite récupérée dans la chambre puis renvoyée dans le réservoir.

L'impression par flexographie est généralement réalisée dans des presses comportant plusieurs groupes d'impression. Pour un procédé d'impression en quadrichromie, quatre groupes d'impression sont par exemple nécessaires. Chaque groupe d'impression possède alors son propre réservoir d'encre pour alimenter sa chambre à racles. Le volume d'encre nécessaire au bon fonctionnement d'un groupe d'impression correspond au volume interne de la chambre à racles et au volume interne de la tubulure flexible utilisée par la pompe péristaltique. Ce volume constitue un volume mort, perdu lors de l'interruption du cycle d'impression. Même pour un groupe d'impression de petite dimension (par exemple une machine d'impression d'étiquettes), ce volume mort est déjà approximativement de 1 I. Ce volume mort est à multiplier par le nombre de groupes d'impression nécessaires à la réalisation de l'impression. Si l'impression par flexographie a initialement été utilisée essentiellement pour la communication graphique, de nouvelles applications sont en cours de développement. Ainsi, on utilise l'impression d'encre fonctionnelle (par exemple des encres conductrices ou des encres chargées en catalyseurs chimiques) dans la formation de certains circuits imprimés ou de composants techniques. La flexographie est notamment utilisée pour la formation de composants pour l'électronique organique, pour la formation d'antennes RFID, pour la formation de cellules photovoltaïques, pour la formation de couches conductrices pour les piles à combustible ou pour la formation de composants de batterie. De telles encres fonctionnelles peuvent s'avérer extrêmement coûteuses. Par exemple, certaines encres incluent des produits catalyseurs tels que des métaux précieux (par exemple à base de platine) pour réaliser des composants de piles à combustible. Pour de telles encres fonctionnelles, le coût de l'encre perdue dans le volume mort d'un groupe d'impression peut s'élever à plusieurs milliers d'euros, ce qui est économiquement handicapant pour un tel processus. Par ailleurs, le volume mort est d'autant plus important que le diamètre du cylindre anilox est important.

Le procédé d'héliogravure comporte un bac encrier qui contient les encres spécifiques pour ce procédé. L'encre est en contact avec l'air ambiant. La forme d'impression est formée d'un cylindre sur lequel les motifs d'impression sont obtenus par l'intermédiaire d'alvéoles gravées. Ce cylindre, généralement en cuivre, peut être recouvert de chrome ou de céramique. Le cylindre barbotte dans le bac encrier, ses alvéoles se remplissent alors d'encre. L'excès d'encre est enlevé de la surface du cylindre par une racle. Puis le cylindre est en contact avec le support dans une zone de pincement formée par le cylindre et un rouleau presseur.

Comme pour flexographie, l'héliogravure induit un volume mort important, avec les inconvénients de coût que cela induit pour l'impression d'encres fonctionnelles. L'invention vise à résoudre cet inconvénient. L'invention porte ainsi sur une machine d'impression par flexographie ou héliogravure, comprenant : - un rouleau encreur entraîné en rotation et comportant des alvéoles de rétention d'encre ; - un organe de récupération et d'homogénéisation de l'encre sur le rouleau encreur ; -un dispositif de projection d'encre sur le rouleau encreur. Selon une variante, l'organe de récupération et d'homogénéisation de l'encre est une racle. Selon encore une variante, le rouleau encreur est entraîné en rotation selon un sens de rotation, et la racle est disposée en aval du dispositif de 15 projection d'encre à moins de 120° selon ledit sens de rotation. Selon encore une autre variante, la machine d'impression comprend en outre un bac de récupération configuré pour collecter par gravité l'encre récupérée par ledit organe de récupération. Selon une variante, la machine d'impression comprend en outre un carter 20 logeant l'organe de récupération et disposé en vis-à-vis du rouleau encreur, le carter étant essentiellement rempli d'air en fonctionnement. Selon une autre variante, le dispositif de projection d'encre comporte plusieurs buses de projection d'encre réparties selon l'axe de rotation du rouleau encreur. 25 Selon encore une variante, les projections sur le rouleau encreur par des buses adjacentes présentent un recouvrement. Selon encore une autre variante, chaque buse est configurée pour projeter l'encre selon un cône intersectant le rouleau encreur. Selon une variante, ledit cône présente un demi-angle au sommet de 30 préférence compris entre 30 et 50°. Selon encore une variante, les buses sont configurées pour encrer simultanément l'intégralité d'une génératrice du rouleau encreur. Selon une autre variante, lesdites buses sont des buses de pulvérisation d'encre. 35 Selon encore une autre variante, l'organe de récupération est placé hors de la zone de projection du dispositif de projection sur le rouleau encreur. Selon une variante, la machine est une machine d'impression par flexographie et comprend en outre un rouleau de cliché entraîné en rotation et accolé au rouleau encreur. 40 L'invention porte en outre sur un procédé d'impression par flexographie ou héliogravure, comprenant les étapes de : - projeter de l'encre sur un rouleau encreur comportant des alvéoles de rétention d'encre ; - homogénéiser la répartition de l'encre sur le rouleau encreur et retirer l'encre en excès du rouleau encreur ; -transférer de l'encre provenant du rouleau encreur à un support à imprimer.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement 10 limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique de côté d'une machine d'impression par flexographie selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une représentation schématique de dessus de la disposition de buses de projection de la machine de la figure 1 ; 15 -la figure 3 est une représentation schématique de côté d'une machine d'impression par héliogravure selon un mode de réalisation de l'invention.

La figure 1 est une représentation schématique de côté d'une machine 1 d'impression par flexographie selon un mode de réalisation de l'invention. La 20 machine 1 comprend un rouleau encreur 2 entraîné en rotation. La machine 1 comprend en outre un rouleau de cliché 3 entraîné en rotation selon un sens opposé au rouleau encreur 2. Le rouleau de cliché 3 est accolé au rouleau encreur 2. Un ou plusieurs clichés sont fixés à la surface du rouleau de cliché 3 et viennent en contact avec le rouleau encreur 2 pour récupérer l'encre destinée 25 aux zones à imprimer. Alors que le rouleau encreur 2 est destiné à être imprégné d'encre de façon homogène sur tout son axe, les clichés ne sont imprégnés d'encre que sur des zones en relief définissant un motif à imprimer. La machine 1 comporte en outre un rouleau de contre pression 4 entraîné en rotation selon un sens opposé au rouleau de cliché 3. Le rouleau de contre 30 pression 4 comprime un support 5 à imprimer contre les clichés fixés sur le rouleau 3. La machine 1 comprend en outre un dispositif 6 de projection d'encre sur le rouleau encreur 2. La machine 1 comprend en outre une racle 7 (en l'occurrence une racle négative c'est-à-dire une racle orientée à l'opposée du 35 sens de rotation du cylindre encreur 2). La racle 7 est utilisée comme organe pour la récupération et l'homogénéisation de l'encre sur le rouleau encreur 2, avant que celui-ci n'entre en contact avec les clichés fixés sur le rouleau 3. La racle 7 assure ainsi l'homogénéisation de l'encre dans les alvéoles de la surface du rouleau encreur 2. La racle 7 assure également le retrait de l'encre apportée 40 en excès à la surface des rouleaux 2 par le dispositif 6 de projection d'encre.

L'utilisation d'un dispositif 6 de projection d'encre permet d'éviter le volume mort usuellement induit par le remplissage d'une chambre à racles de grande surface, sans pour autant altérer l'homogénéité de l'application d'encre sur le rouleau encreur 2. Le coût lié au volume mort d'encres fonctionnelles est ainsi sensiblement réduit. L'utilisation d'un dispositif 6 de projection d'encre permet d'appliquer l'encre sur le rouleau encreur 2 en lui appliquant une énergie cinétique, plutôt que d'appliquer l'encre par une pression hydrostatique générée à l'intérieur d'un réservoir en vis-à-vis du rouleau 2.

Le rouleau encreur 2 peut comporter une surface en céramique tramée. Des alvéoles sont réparties dans la surface céramique pour retenir de l'encre. Ces alvéoles peuvent être réalisées de façon connue en soi au laser et présenter une densité atteignant typiquement 250 orifices par cm, soit environ 60000 alvéoles par cm2.

Pour limiter la durée entre l'application de l'encre sur le rouleau encreur 2 et son passage par la racle 7, la racle 7 est avantageusement disposée à moins de 120° en aval (selon le sens de rotation du rouleau encreur 2) du dispositif de projection d'encre 6. On limite ainsi la quantité d'encre pouvant être centrifugée et séparée du rouleau encreur 2 avant d'atteindre la racle 7.

La machine 1 comprend en outre avantageusement un carter 8 logeant la racle 7 et disposé en vis-à-vis du rouleau encreur 2. Un tel carter 8 permet de protéger l'encre appliquée sur le rouleau 2 avant qu'elle n'atteigne la racle 7, d'éviter les projections d'encre ailleurs que sur le rouleau 2, et d'éviter un séchage prématuré de l'encre à la surface du rouleau encreur 2.

Avantageusement, le dispositif de projection d'encre 6 est également logé à l'intérieur du carter 8. Le carter 8 est configuré non pas pour être intégralement rempli d'encre mais pour collecter de l'encre en excès. En fonctionnement, le carter 8 est essentiellement rempli d'air, le débit d'encre du dispositif de projection 6 étant insuffisant pour assurer un éventuel remplissage du carter 8.

L'encre en excès est récupérée par la racle 7 et sort du carter 8 par l'intermédiaire d'un orifice de sortie. L'encre en excès peut être conduite vers un bac de récupération (non illustré) par l'intermédiaire de tubulures. Cette encre en excès peut être reversée à l'intérieur d'un réservoir dans lequel elle est ensuite pompée pour alimenter le dispositif de projection 6. L'encre est projetée en excès afin de garantir le remplissage des alvéoles du rouleau 2. Le carter 8 n'étant pas rempli d'encre, la pression hydrostatique de l'encre en excès récupérée est sensiblement nulle. Avantageusement, l'encre en excès est récupérée par la racle 7 et collectée par gravité (par exemple en coulant sur la racle 7) jusqu'au bac de récupération.40 La figure 2 est une représentation schématique de dessus de la disposition de buses 61 de projection d'encre sur le rouleau encreur 2. Un des principaux buts du dispositif de projection d'encre 6 sur le rouleau encreur 2 est d'assurer une application de l'encre sans lacunes selon l'axe du rouleau 2, de sorte que tous les clichés fixés sur le rouleau de cliché 3 se voient appliquer l'encre nécessaire. Les buses 61 sont alimentées en encre par l'intermédiaire de canalisations 62. Une pompe non illustrée pressurise l'encre dans les canalisations 62. Les buses sont avantageusement configurées pour projeter l'encre sur le rouleau encreur 2 par pulvérisation, c'est-à-dire sous forme d'un nuage de goutelettes d'orientations différentes. Les buses 61 sont avantageusement réparties selon l'axe de rotation du rouleau encreur 2, afin de garantir une homogénéité optimale de l'encre sur le rouleau 2 selon son axe. Les buses 61 sont configurées pour encrer simultanément l'intégralité d'une génératrice du rouleau encreur 2. Afin d'éviter de créer des lacunes d'encrage selon l'axe du rouleau 2, les projections sur le rouleau 2 par des buses adjacentes présentent un recouvrement r. Les buses 61 sont configurées pour projeter l'encre selon un cône interceptant le rouleau encreur 2. Ce cône présente un demi-angle au sommet illustré par l'angle 83, de préférence compris entre 20 et 60°, avantageusement compris entre 30 et 50°, et de façon optimale proche de 40°. La taille de la surface d'intersection entre ce cône et le rouleau encreur 2 doit avantageusement être la plus importante possible tout en garantissant une application homogène de l'encre sur le rouleau encreur 2. Dans l'exemple illustré, le recouvrement r s'élève de façon optimale à 7,5mm. Avantageusement, ce recouvrement r est compris entre 5 et 15 mm. Dans l'exemple illustré, la distance dl entre les buses 61 et le rouleau encreur 2 est de façon optimale de 30 mm. Avantageusement, cette distance dl est comprise entre 20 et 40 mm. Dans l'exemple illustré, la distance d2 séparant des buses 61 adjacentes axialement est de façon optimale de 15 mm.

Avantageusement, cette distance d2 est comprise entre 10 et 30 mm. Dans l'exemple illustré, l'angle 82 entre la direction de projection et la tangente au point de projection sur le rouleau 2 est de façon optimale de 90°. Avantageusement, cet angle 82 est compris entre 70 et 90°. Dans l'exemple illustré, l'angle 01 formé entre la racle 7 et la tangente sur le rouleau 2 au point de contact avec cette racle 7 est de 30°. Avantageusement, cet angle 81 est compris entre 10 et 40°. De tels angles permettent de garantir une récupération et une homogénéisation de l'encre sur le rouleau 2 optimales. Pour garantir une homogénéisation optimale de l'encre sur la surface du rouleau encreur 2, la racle 7 est avantageusement disposée en dehors de la zone de projection du dispositif de projection 6. En l'occurrence, la racle 7 ne présente pas d'interférences avec les cônes de projection des buses 61 sur le rouleau 2. Avec de tels paramètres des buses 61, pour un rouleau encreur 2 d'une longueur de 320 mm, d'un rayon de 150 mm, d'un volume de rétention d'encre de 10 cm3.m-2, on peut estimer le volume mort d'encre à environ 50 cm3 pour une machine 1 selon l'invention. Par comparaison, une chambre à racles selon l'état de la technique utilisée pour un rouleau encreur 2 de même dimension comporte un volume mort d'encre d'environ 1000 cm3.

La figure 3 est une représentation schématique de côté d'une machine 1 d'impression par héliogravure selon un autre mode de réalisation de l'invention. La machine 1 comprend un rouleau encreur 2 entraîné en rotation. La machine 1 comprend en outre un rouleau de contre pression 4 qui comprime le support 5 à imprimer contre le rouleau encreur 2. Le rouleau de contre pression 4 est entraîné en rotation selon un sens opposé au rouleau encreur 2. Le rouleau encreur 2 comprend des alvéoles de rétention d'encre, généralement réalisées par gravure laser, définissant la forme d'impression à imprimer. Les zones ne devant pas être imprimées sont lisses pour ne pas assurer de rétention d'encre. La machine 1 comprend en outre un dispositif 6 de projection d'encre sur le rouleau encreur 2. La machine 1 comprend en outre une racle 7 (en l'occurrence une racle négative c'est-à-dire une racle orientée à l'opposée du sens de rotation du cylindre encreur 2). La racle 7 est utilisée comme organe pour la récupération et l'homogénéisation de l'encre sur le rouleau encreur 2, avant que celui-ci n'entre en contact avec le support 5 à imprimer. La racle 7 assure ainsi l'homogénéisation de l'encre dans les alvéoles de la surface du rouleau encreur 2 et le retrait de l'encre des surfaces lisses. La racle 7 assure également le retrait de l'encre apportée en excès à la surface des rouleaux 2 par le dispositif 6 de projection d'encre. La racle 7 assure par ailleurs l'étanchéité d'un carter 8.

L'utilisation d'un dispositif 6 de projection d'encre permet d'éviter le volume mort usuellement induit par le remplissage d'un bac de barbotage de grande surface ou d'une chambre à racles, sans pour autant altérer l'homogénéité de l'application d'encre sur le rouleau encreur 2. Le coût lié au volume mort d'encres fonctionnelles est ainsi sensiblement réduit. L'utilisation d'un dispositif 6 de projection d'encre permet d'appliquer l'encre sur le rouleau encreur 2 en lui appliquant une énergie cinétique, plutôt que d'appliquer l'encre par capillarité dans le bac de barbotage. Comme la machine de la figure 1, la machine 1 comprend en outre avantageusement un carter 8 logeant la racle 7 et disposé en vis-à-vis du rouleau encreur 2. Avantageusement, le dispositif de projection d'encre 6 est également logé à l'intérieur du carter 8.

Les paramètres géométriques et structurels du dispositif de projection 6 décrits pour la machine de flexographie peuvent être utilisés de façon similaire pour la machine 1 d'héliogravure.

Claims

REVENDICATIONS1. Machine d'impression par flexographie ou héliogravure (1), comprenant : - un rouleau encreur (2) entraîné en rotation et comportant des alvéoles de rétention d'encre ; - un organe (7) de récupération et d'homogénéisation de l'encre sur le rouleau encreur ; Caractérisée en ce qu'elle comprend en outre : - un dispositif (6) de projection d'encre sur le rouleau encreur.
2. Machine d'impression selon la revendication 1, dans laquelle l'organe de récupération et d'homogénéisation de l'encre est une racle (7).
3. Machine d'impression selon la revendication 2, dans laquelle le rouleau encreur (2) est entraîné en rotation selon un sens de rotation, et dans lequel la racle (7) est disposée en aval du dispositif de projection d'encre (6) à moins de 120° selon ledit sens de rotation.
4. Machine d'impression selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un bac de récupération configuré pour collecter par gravité l'encre récupérée par ledit organe de récupération (7).
5. Machine d'impression selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un carter (8) logeant l'organe de récupération et disposé en vis-à-vis du rouleau encreur (2), le carter étant essentiellement rempli d'air en fonctionnement.
6. Machine d'impression selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de projection d'encre comporte plusieurs buses (61) de projection d'encre réparties selon l'axe de rotation du rouleau encreur.
7. Machine d'impression selon la revendication 6, dans laquelle les projections sur le rouleau encreur par des buses adjacentes (61) présentent un recouvrement (r).
8. Machine d'impression selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle chaque buse est configurée pour projeter l'encre selon un cône intersectant le rouleau encreur.40
9. Machine d'impression selon la revendication 8, dans laquelle ledit cône présente un demi-angle (83) au sommet de préférence compris entre 30 et 50 °.
10. Machine d'impression selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans laquelle les buses sont configurées pour encrer simultanément l'intégralité d'une génératrice du rouleau encreur (2).
11. Machine d'impression selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, dans laquelle lesdites buses sont des buses de pulvérisation d'encre.
12. Machine d'impression selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'organe de récupération (7) est placé hors de la zone de projection du dispositif de projection sur le rouleau encreur.
13. Machine d'impression selon l'une quelconque des revendications précédentes, ladite machine étant une machine d'impression par flexographie et comprenant en outre un rouleau de cliché (3) entraîné en rotation et accolé au rouleau encreur (2). 20
14. Procédé d'impression par flexographie ou héliogravure, comprenant les étapes de : - projeter de l'encre sur un rouleau encreur (2) comportant des alvéoles de rétention d'encre ; 25 -homogénéiser la répartition de l'encre sur le rouleau encreur (2) et retirer l'encre en excès du rouleau encreur ; - transférer de l'encre provenant du rouleau encreur (2) à un support (5) à imprimer.15