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CA 02364092 2001-08-17
WO 00/51818 PCT/FROO/00454
MACHINE D'IMPRESSION GRAPHIQUE POUR SUPPORT DE
MEMORISATION DE TYPE CARTE, PROCEDE D'IMPRESSION
GRAPHIQUE DESDITS SUPPORTS DE MEMORISATION ET SUPPORTS
DE MEMORISATION
L'invention concerne une machine et une procédé
d'impression pour support de mémorisation notamment de
type cartes plastiques et les supports de mémorisation
imprimés selon le procédé.
Elle vise plus particulièrement- une machine et un
procédé d'impression graphique notamment couleur et de
haute qualité pour support de mémorisation.
Par impression graphique on entend la réalisation
de surfaces présentant un effet esthétique à motif
décoratif, photographique, etc. par opposition à
l'impression de caractères alphanumériques en ligne.
L'invention s'applique à toutes les applications
cartes et en particulier aux cartes plastiques telles
que les cartes de paiement, les cartes de crédit, de
téléphone, les cartes de téléphone mobile, les cartes
d'authentification qu'il s'agisse de cartes avec piste
magnétique et/ou de cartes de mémorisation.
Les cartes de mémorisation comportent un
micromodule électronique contenant une puce de circuit
intégré avec contacts affleurants ou sans contact; avec
une ou plusieurs mémoires et le plus souvent un
microprocesseur ou une piste magnétique.
L'invention s'applique également aux cartes à puce
avec contact affleurants ou sans contact ou encore aux
cartes avec antenne électromagnétique et/ou avec puce
de circuit intégré.
Dans toute la suite on parlera pour simplifier
indifféremment de support de mémorisation ou de cartes
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à puce ou de cartes plastiques pour désigner un support
de type carte à puce et/ou magnétique et/ou
électromagnétique en plastique ou carton ou en papier.
Le marché de l'impression graphique de haute
qualité pour supports tels que des cartes est
aujourd'hui exclusivement dominé par des technologies
traditionnelles qui sont l'offset, la sérigraphie ou la
flexographie.
Ces technologies bien adaptées à la production de
masse, sont par contre non adaptées à des supports qui
ont des différences de niveau en surface notamment les
embossages sur les cartes de crédit. En outre, elles
peuvent endommager les circuits électroniques que
pourraient contenir la carte du fait de la pression
exercée sur les supports notamment en ce qui concerne
la technologie offset. Ces technologies ne sont pas
simples d'utilisation car elles ne permettent pas
d'imprimer des informations différentes d'un support à
l'autre présentés successivement en continu sur une
chaîne d'impression.
Ces dernières années ont vu apparaître une nouvelle
génération d'équipements de type électrophotographique
qui permettent de modifier plus ou moins simplement des
informations à imprimer à la volée ( c'est à dire
en cours de fonctionnement d'une chaîne d'impression) à
l'aide de programmes d'ordinateurs préétablis. Ces
équipements ont l'inconvénients d'introduire des
charges électrostatiques qui pourraient endommager les
circuits électroniques contenus dans le support.
Ils ont également l'inconvénient d'exercer une
pression sur le support comme précédemment et de
nécessiter une bonne planéité de surface du support
De plus ces solutions sont uniquement adaptées à
des applications dans lesquelles les supports à
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imprimer se trouvent sous la forme de rouleaux ou de
feuilles de grandes dimensions.
La présente invention permet de remédier à ces
inconvénients.
Elle propose une machine d'impression pour support
de t-~pe carte plastique utilisant la technologie jet
d'encre.
L'invention permet d'imprimer à des cadences
industrielles des cartes plastiques de tailles et
d'épaisseurs variables susceptibles de comporter des
éléments tels qu'un micromodule électronique, une piste
magnétique, une antenne électromagnétique ou autre,
qui ne doivent bien sûr pas être imprimés et cela sans
la nécessité d'avoir un contact physique entre la
machine d'impression et le support à imprimer.
Selon l'invention la machine permet d'avoir la
possibilité de changer partiellement ou entièrement les
informations à imprimer entre deux cartes successives
dans la chaîne continue d'impression.
La machine d'impression selon l'invention est apte
à imprimer des supports plastiques ce qui est le cas le
plus souvent des supports tels que les cartes à puce
mais aussi des cartes à faible coût en carton ou en
papier.
La présente invention a donc plus particulièrement pour objet une machine
d'impression sur un support, la machine comportant au moins une tête
d'impression
et des moyens de commandes de la tête pour opérer une impression sur le
support, caractérisée en ce qu'elle comporte:
- des moyens de vision assistée par ordinateur pour repérer des
paramètres géométriques du support et pour discriminer de
manière dynamique des régions de la
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surface du support qui sont à imprimer et les régions qui ne le
sont pas.
La présente invention concerne également une machine d'impression sur un
support, la machine comportant au moins une tête d'impression et des moyens de
commandes de la tête pour opérer une impression sur le support, caractérisé en
ce
qu'elle comporte:
- des moyens de repérage par VAO pour repérer de manière
dynamique des paramètres géométrique du support , des paramètres
relatifs à la qualité de l'impression, et communiquer ces informations
aux moyens de commandes de l'impression ou une combinaison des
paramètres géométrique et relatifs à la qualité d'impression.
Préférablement, les supports à imprimer sont des cartes plastiques, telles
cartes à puce, à mémoire ou analogues, ou des cartes en carton ou en papier.
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Dans le cas de cartes plastiques, l'encre ou les
encres utilisées sont des encres à réticulation par
rayonnement.
Le rayonnement utilisé pour la réticulation est un
rayonnement ultraviolet.
Dans le cas de cartes en carton ou en papier,
l'enc"re ou les encres utilisées sont de préférence des
encres aqueuses ou à changement de phase ou à base de
solvants.
Dans le cas de cartes à mémorisation ladite machine
comporte un lecteur apte à lire des informations
contenues dans lesdites cartes à mémorisation,
notamment des informations utiles aux moyens de
commande et apte à communiquer lesdites informations
lues aux dits moyens de commande.
Les informations lues, utiles aux moyens de
commandes correspondent aux informations que l'on
désire imprimer sur le support de mémorisation.
Selon une autre caractéristique la machine comporte
des moyens de mesure dynamique de paramètres
géométriques et/ou de positionnement d'un support pour
communiquer ces informations de mesure aux moyens de
commande.
Les moyens de mesure comportent un dispositif de
vision assistée par ordinateur comprenant une caméra
vidéo.
Selon une autre caractéristique la machine comporte
des moyens de contrôle de la qualité de l'impression,
disposés après la ou les têtes d'impression et aptes à
communiquer aux moyens de commande, des informations
relatives à toute anomalie détectée.
Selon une autre caractéristique la machine comporte
un élément support pour recevoir une pluralité de
supports de type carte à imprimer en continu, lesdits
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supports à imprimer étant disposés sur l'élément
support de manière à ce que la ou les têtes de la
machine voient défiler les supports à imprimer.
Dans le cas de l'impression en un seul passage,
5 l'élément support est un tapis roulant plat.
Dans le cas de l'impression en plusieurs passages,
l'éléfnent support est un tambour.
Selon une autre caractéristique, la machine
comporte un dispositif d'aspiration, le tambour étant
ajouré, de manière à maintenir les supports à imprimer
sur l'élément support au cours de son déplacement.
Selon une autre caractéristique, la machine
comporte un système de retournement des supports à
imprimer pour l'impression double face.
Selon une autre caractéristique, la machine
comporte une ou plusieurs têtes d'impression, ces têtes
d'impression étant alignées selon le sens de
déplacement de l'élément support et en regard de ce
dernier.
Selon une autre caractéristique, la machine
comporte une ou plusieurs têtes d'impression en couleur
pour imprimer des images du type photographique ou
colorées, et monochromes pour du marquage.
Selon une autre caractéristique, la machine
comporte des moyens pour opérer une transformation de
l'encre en gel en cours d'impression et des moyens pour
opérer une réticulation de l'encre en fin d'impression.
Les moyens pour opérer une transformation de
l'encre en gel comprennent une fibre optique placée
après chaque tête d'impression, reliée à une source de
rayonnement lumineux.
Les moyens pour opérer une réticulation de l'encre
en fin d'impression comprennent une lampe de
rayonnement ultra violet.
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Un autre objet de l'invention concerne un procédé
d'impression graphique de support de mémorisation
principalement caractérisé en ce que l'impression
s'effectue par jet d'encre.
Selon une autre caractéristique le procédé comprend
une étape de gel de la surface de la goutte d'encre
juste' après l'impact de la goutte sur le support et
notamment avant de passer à une nouvelle tête jet
d'encre pour l'impression suivante.
Le gel est effectué par rayonnement UV.
Selon une autre caractéristique, l'impression
s'effectue en fonction de paramètres géométriques et/ou
de positionnement prélevés au préalable sur chaque
support à imprimer.
Bien que décrit pour l'application carte, le
procédé d'impression de support avec prélèvement de
paramètres géométriques et/ou de positionnement peut
s'appliquer à tout support à imprimer.
Selon une autre on utilise des têtes à jet d'encre
de type piezo-électrique.
Selon une autre caractéristique le procédé comporte
une étape de vernissage réalisée par jet d'encre.
Un autre objet de l'invention concerne un support
de mémorisation de type carte comportant un impression
graphique réalisée par jet d'encre.
Dans une variante, le support de mémorisation de
type carte comporte un vernis réalisé par jet d'encre.
D'autres particularités et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description faite ci-
après qui est donnée à titre d'exemple illustratif
mais non limitatif et en regard des dessins sur
lesquels :
- la figure 1, représente un schéma général d'une
machine d'impression selon l'invention
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- la figure 2, représente de façon schématique une
machine d'impression à jet d'encre selon un premier
mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 3, représente de façon schématique une
machine d'impression selon un deuxième mode de
réalisation de l'invention
Sur la figure 1, on a représenté le cas où la
machine comporte plusieurs têtes d'impression à jet
d'encre en particulier, une tête Tq permettant
d'inscrire par exemple du texte et les autres têtes T1,
T2 permettant de faire de l'impression couleur. Chacune
des têtes correspond à une couleur particulière, les
encres utilisées dans cet exemple sont des encres à
réticulation UV .
De meilleurs résultats peuvent être obtenus en
améliorant certaines caractéristiques de l'encre UV
comme l'adhérence, la vitesse de réticulation, la
viscosité en fonction de la nature du support.
Les têtes d'impression sont pilotées par une unité
de commande 40, laquelle peut être reliée comme on l'a
dit à un lecteur de cartes 20 dans le cas où la carte
est une carte à puce et qu'elle contient une
information relative au motif à imprimer.
L'unité de commande 40 est réalisée au moyen d'un
microordinateur chargé d'un programme P4 d'impression
apte à piloter les têtes T1-Tq pour l'impression, soit
en un seul passage soit en plusieurs passages, des
cartes devant lesdites têtes. A cette fin, l'unité
pilote également les mouvements de l'élément support
60.
En entrée de la chaîne d'impression, on a placé un
chargeur de grande capacité 10A de type trémie de
distribution pour distribuer les cartes Cp
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successivement sur le tapis à la cadence désirée. La
distribution est pilotée par l'unité 40.
Le lecteur de 20 est placé juste après cette sortie
de la trémie de distribution et permet de lire le
contenu L des informations présentes dans la carte que
la carte soit une carte à puce ou une carte sans
contact ou une carte à piste magnétique. Les
informations L issues de cette lecture sont transmises
à l'unité de pilotage 40 de la machine qui convertit
ces informations électriques en données imprimables
pour les têtes.
Après cette opération, la carte est ensuite
acheminée sous un dispositif de vision assistée par
ordinateur 40-30. Ce dispositif comprend, outre la
caméra vidéo 30, un programme P3 chargé dans l'unité de
commande 40 par exemple, pour interpréter les images
issues de la caméra vidéo 30.
Le programme P3 permet de mesurer les dimensions
extérieures de la carte ainsi que la taille et la
position des éléments à la surface de la carte qui ne
doivent pas être imprimés.
Le dispositif de vision assistée par ordinateur
permet par exemple de mesurer l'emplacement du
micromodule électronique qui comporte une puce pour une
carte à puce, la piste magnétique pour une carte
magnétique, etc.
Une ou plusieurs têtes Tl-Tq sont disposées au-
dessus des cartes Cp qui se succèdent sur le support
60. Les têtes à jet d'encre sont alignées selon l'axe
de déplacement des cartes au-dessus desdites cartes.
Pour améliorer les cadences des machines
d'impression de supports de type carte plastique tout
en assurant une bonne qualité à l'impression, il est
également proposé d'utiliser une fibre optique Fi- Fq
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après chaque tête d'impression pour appliquer un
rayonnement issu d'une source SL apte à démarrer la
réticulation, c'est à dire transformer les gouttes
d'encre en gel et empêcher ainsi l'osmose des encres de
couleur, la réticulation se faisant en fin de chaîne
d'impression par un dispositif de rayonnement par
exempie UV fournissant un rayonnement plus puissant que
celui des fibres.
L'utilisation des fibres comme cela vient d'être
décrit permet en outre de contrôler la dimension des
gouttes car en les gelant (transformation en gel) on
arrête leur étalement.
La machine d'impression comporte une deuxième
caméra 50 de manière à réaliser par le système de
vision assistée par ordinateur un contrôle de la
qualité de l'impression qui a été réalisée sur les
cartes. A cette fin, l'unité 40 comporte un programme
P5 d'analyse des images A prises par la caméra 50. Ce
programme est apte à analyser les couleurs, les marques
d'encres, les rayures éventuelles et à commander
l'éjection des cartes considérées comme mauvaises et/ou
à modifier les paramètres d'impression jet d'encre afin
de corriger toute dérive colorimétrique par exemple.
Et enfin, le dispositif de rayonnement 70,
préférentiellement une lampe de rayonnement d'UV
(ultraviolet) pour l'encre servant à l'impression sur
du plastique, permet de réticuler l'encre, c'est-à-dire
de provoquer une transformation rapide de l'état
liquide ou de gel, à l'état solide.
Les cartes tombent ensuite dans une trémie 80 de
récupération.
Dans le cas d'une impression double face, la
machine est équipée d'un dispositif de retournement des
cartes 90.
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Ce dispositif comporte par exemple une trappe dans
la trémie de récupération 80, dont l'ouverture est
pilotée par l'unité 40 qui envoie un signal de commande
R à cet effet. Il comporte en outre un mécanisme de
5 retournement de la carte avec récupération dans une
deuxième trémie lOB de distribution.
L'impression pourra être effectuée en un ou
plusieurs passages selon les types de têtes à jet
d'encre utilisées.
10 Lorsque les cartes sont imprimées, elles peuvent
subir un vernissage qui consiste à déposer par jet
d'encre une couche de matériau de finition (vernis) qui
peut avoir une fonction de protection et/ou esthétique.
Le vernissage peut être effectué par une tête réservée
à cet effet par exemple.
Grâce à l'invention, il est possible de déposer et
de réticuler rapidement des gouttes de vernis
sélectivement sur une surface imprimée. Le cas échéant,
on peut niveler la surface imprimée en déposant
exactement le nombre de gouttes de vernis nécessaire
dans la mesure ou le traitement est numérique.
La figure 2 illustre de façon non détaillée et non
complète une machine à impression par jet d'encre selon
un premier mode de réalisation.
Selon ce premier mode de réalisation, l'élément 60
support des cartes se présente sous la forme d'un tapis
roulant 61 qui permet de faire défiler les cartes Cp
qui sont placées sur le tapis devant plusieurs têtes
d'impression.
Ce mode de réalisation illustre un cas où la
machine comporte 8 têtes à jet d'encre. Selon l'exemple
illustré, la machine comporte des têtes correspondant
aux 4 couleurs fondamentales et d'autre couleurs
telles que le orange, le cyan clair, ou des vernis de
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couleur spécifique (spot color en terminologie anglo
saxone) . Ces têtes d'impression permettent de réaliser
l'impression d'images de type photographiques ou
colorées.
La machine comporte également une tête monochrome
(noir) pour l'impression par exemple de textes, de
codes'barres ou autre).
Il s'agit de têtes ayant une résolution de 600 Dpi
avec 1.536 jets par tête, utilisant des encres à
réticulation par UV. L'unité de commande (non
représentée) est apte à piloter toute la chaîne de
manière à obtenir 20.000 cartes (faces) imprimées à
l'heure. Le tapis a une longueur, par exemple comprise
entre 4 et 5 mètres. L'impression est réalisée en un
seul passage.
La figure 3 illustre de façon non détaillée et non
complète une machine à impression selon un deuxième
mode de réalisation, particulièrement adapté à
l'impression en plusieurs passages.
Dans ce mode de réalisation, le support 60 est
constitué d'un tambour 62 pouvant tourner autour de son
axe X. Les cartes sont disposées à la surface du
tambour. Un dispositif d'aspiration 63 sera prévu à
l'intérieur du tambour 62 pour maintenir les cartes Cp
plaquées à la surface du tambour, ladite surface étant
perforée pour permettre l'aspiration sous les cartes.
A titre d'exemple, le tambour a un mètre vingt de
diamètre, on peut disposer 36 cartes et les imprimer
chacune en 6 tours.
On utilise 8 têtes à 256 jets par tête utilisant
des encres à réticulation UV et ayant une résolution de
600 Dpi. Il est possible avec cette solution d'imprimer
6.000 cartes par heure. Grâce à l'invention, il est
possible d'obtenir des impressions graphiques ayant une
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densité de points, supérieure à 400 Dpi et de
préférence supérieure ou égale à 600 Dpi.
L'impression de chaque carte en plusieurs passages
peut être faite soit en mettant en mouvement le tambour
par rapport aux têtes soit en déplaçant les têtes par
rapport au tambour.
L'unité de pilotage 40 a pour fonction principale
de gérer les têtes de jet d'encre monochrome ou couleur
afin de reproduire le ou les motifs à imprimer en
tenant compte des informations venant de la lecture
électrique de la carte (s'il y a lieu), des zones non
imprimables (bord de carte, micromodule, piste
magnétique) et des corrections colorimétriques des
encres utilisées.
On peut prévoir également en entrée de chaîne un
système qui permet de nettoyer les cartes, un jet d'air
par exemple qui soufflerait de l'air au-dessus des
cartes qui seront ainsi prêtes à être imprimées.
Pour geler l'encre en surface sans réticuler en
profondeur, on agit de préférence sur une modulation de
longueur d'onde UV. On obtient alors une peau
superficielle sur l'encre ou une réticulation de
surface. En particulier, on peut utiliser des moyens
d'émission de rayonnements de type UVC. Pour réticuler
les encres non cationiques en profondeur en fin
d'impression, on utilise des rayonnements de type UVA.
Parmi des défauts ou dérives d'impression contrôlés
par l'invention se trouvent par exemple, les lignes non
imprimées ou imprimées avec des couleurs différentes
par rapport à l'original. Le diagnostic réalisé par le
programme d'analyse peut être par exemple un problème
de buse qu'il faut alors purger ou nettoyer
automatiquement.
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Il peut également y avoir des dérives
colorimétriques par rapport à un modèle témoin
préenregistré. Le programme d'analyse peut comporter
une définition d'un modèle d'acceptation d'un signal
résultant d'une analyse d'image qui est comparé à
intervalle régulier à un signal reçu correspondant à
une analyse déterminée. La machine d'impression peut
comprendre des moyens aptes à mettre en o?uvre plusieurs
types d'analyses nécessitant des algorithmes connus de
l'homme de l'art et correspondant à des sous-programmes
d'un programme principal d'analyse. Les différentes
analyses peuvent être réalisées alternativement ou
simultanément et accessoirement mis en uvre par des
moyens de saisie et traitement en parallèle ou
multitâches associés à des dispositifs VAO.
On peut analyser par exemple, l'absence ou présence
d'impression en des points donnés, le taux de pixels
imprimés ou taux de corrélation entre un modèle
théorique et le modèle réellement imprimé, la présence
de rayures par détection d'une quantité continue de
points non imprimés, la dérive colorimétrique. Le
programme principal peut déclencher des signaux
agissant notamment sur des paramètres d'impression de
la tête tels que le temps ou la tension d'excitation,
la température de fonctionnement (influant sur la
viscosité de l'encre), la distribution des pixels.
La géométrie des cartes, des pistes magnétiques,
des modules étant variables du fait des tolérances de
fabrication et de la tolérance admise notamment par les
normes ISO 7810 et 7811, ou leur position sur le
système de convoyage, on comprend l'intérêt de
l'invention de présenter un système de repérage
géométrique de la carte par un système de V.A.O
comprenant une ou plusieurs caméras vidéo. Ainsi, on
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évite par exemple des impressions à des endroits non
souhaités tels que le module, le système de convoyage...
L'avantage des têtes à jet d'encre de type piézo-
électrique est de pouvoir accepter des encres de forte
viscosité, de natures différentes et de fonctionner à
une fréquence élevée.
Grâce à l'invention, il est possible d'effectuer un
vernissage précis avec une couche de matériau de
finition sur la totalité ou une partie de la surface du
support. Le matériau de finition peut s'étendre
jusqu'aux bords du support et sans empiéter sur le
système de convoyage des supports ou même sans déborder
sur la tranche du support.
