FR2827216A1 - Dispositif d'impression numerique par jet d'encre et reservoir d'encre - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif d'impression numérique fonctionnant par projection d'encre sur un support, que ce soit à surface " ouverte " c'est à dire absorbante comme par exemple du papier ou du carton, ou que ce soit à surface " fermée " c'est à dire non absorbante comme par exemple certaines matières plastiques ou du verre. Le principe de cette technologie dite à jet d'encre consiste à projeter sur le support de fines gouttes d'encres suivant un motif à base matricielle, de façon à imprimer des caractères ou graphiques à partir de données numériques.L'invention propose un dispositif comprenant un circuit pneumatique utilisant une source d'air comprimé située dans une baie de contrôle fixe, un mécanisme d'ajustement préréglable de la résolution par orientation de la tête d'impression, un réservoir (13) d'encre incluant un dispositif anti-vagues, un capteur capacitif extérieur au réservoir, ainsi qu'un poste de nettoyage en ligne des buses d'impression.
Description
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Dispositif d'impression numérique par jet d'encre et réservoir d'encre
La présente invention concerne un dispositif d'impression numérique fonctionnant par projection d'encre sur un support, que ce soit à surface ouverte c'est à dire absorbante comme par exemple du papier ou du carton, ou que ce soit à surface fermée c'est à dire non absorbante comme par exemple certaines matières plastiques ou du verre. Le principe de cette technologie dite à jet d'encre consiste à projeter sur le support de fines gouttes d'encres suivant un motif à base matricielle, de façon à imprimer des caractères ou graphiques à partir de données numériques.
La présente invention concerne un dispositif d'impression numérique fonctionnant par projection d'encre sur un support, que ce soit à surface ouverte c'est à dire absorbante comme par exemple du papier ou du carton, ou que ce soit à surface fermée c'est à dire non absorbante comme par exemple certaines matières plastiques ou du verre. Le principe de cette technologie dite à jet d'encre consiste à projeter sur le support de fines gouttes d'encres suivant un motif à base matricielle, de façon à imprimer des caractères ou graphiques à partir de données numériques.
Ce principe d'impression est utilisé depuis les années 1970 environ pour le noir et blanc et les années 1980 pour des impressions en couleurs. Des applications existent en particulier dans le domaine de l'impression très haute vitesse, des imprimantes couleurs économiques pour ordinateurs personnels, ou de l'impression industrielle sur supports variés. La présente description s'applique à une impression sur tout support, ouvert ou fermé , par exemple par une machine de personnalisation de cartes plastiques ou autres objets portables, mais il est évident qu'une telle invention peut s'appliquer également à de autres nombreux cas.
Dans le cas d'impression par des machines industrielles, l'impression est réalisée par une tête d'impression comprenant une ou plusieurs buses d'impression pilotées par électronique et alimentées par un réservoir d'encre sous forme liquide. Ces buses peuvent fonctionner selon un principe de goutte (ou point) à la demande (Dot On Demand en anglais), ces gouttes étant déclenchées par exemple par effet piézoélectrique. D'autres systèmes fonctionnent suivant le principe du jet dévié , où un jet d'encre est propulsé en permanence dans la direction du support, et où des électrodes électriquement chargées dévient ce jet dans une gouttière en dehors des
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instants où l'impression d'un point est demandé. L'encre non utilisée est récupérée et renvoyée dans le réservoir d'encre.
Ces éléments sont réunis dans un module d'impression qui se déplace au dessus du support à imprimer de façon à couvrir la totalité de la surface d'impression voulue tout en étant connecté à une baie de contrôle fixe. Cet ensemble peut constituer un des postes d'une machine ou d'une chaîne de machines de production ou de personnalisation de cartes plastiques ou autres objets portables.
Sur des machines prévue pour travailler à grande vitesse, par exemple au-dessus de 2000 cartes par heure, les déplacements du module d'impression se font à une vitesse suffisamment grande pour que l'encre liquide contenue dans le réservoir présente d'importantes vagues ou agitations. De telles agitations peuvent être cause de nombreux inconvénients : variation de hauteur d'encre donc de pression et donc de taille des gouttes d'encre déposées sur le support, formation de bulles dans le réservoir, manque d'encre au départ de la canalisation de sortie même si le réservoir n'est pas vide, difficulté à obtenir une mesure valable du niveau d'encre dans le réservoir.
La présente invention a pour but de pallier un ou plusieurs inconvénients de l'art antérieur.
Ainsi, l'invention propose un dispositif d'impression numérique sur support à surface ouverte ou fermée par jet d'encre comportant au moins un réservoir d'encre embarqué situé dans un module d'impression mobile par rapport au support à imprimer et à une baie de contrôle, caractérisé en ce que l'espace de stockage dudit réservoir embarqué contient un ou plusieurs éléments séparateurs divisant cet espace de stockage en plusieurs régions, sur tout ou partie de la hauteur du réservoir, ces régions présentant une section horizontale de dimensions déterminées suffisamment faibles pour limiter l'agitation de l'encre ; ces éléments séparateurs présentant eux-même
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une forme permettant entre ces mêmes régions un écoulement horizontal faible ou nul.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que les éléments séparateurs contenus dans le réservoir embarqué comprennent une pluralité de parois verticales entrecroisées.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que ces éléments séparateurs comprennent une structure en nid d'abeilles présentant des conduits contigus de section hexagonale disposés verticalement, sur une grande part de la hauteur du réservoir.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que l'ouverture d'arrivée d'encre dans le réservoir embarqué débouche en face d'une partie présentant une surface dite de débullage située en dessous de la dite arrivée d'encre ou de façon suffisamment proche pour que le flux d'encre entrent dans le réservoir embarqué s'écoule, sur une distance déterminée, au contact de cette même surface avant de rejoindre le contenu de ce même réservoir embarqué.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce qu'il utilise un circuit pneumatique et un module d'impression en déplacement relatif par rapport au support à imprimer, caractérisé en ce qu'il comporte une baie de contrôle et qu'au moins une grande part de l'air comprimé utilisé dans le module d'impression provient de à la baie de contrôle et est fourni par une source extérieure à ce même module d'impression.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que le module d'impression est mobile par rapport à la baie de contrôle et est relié par une ou plusieurs canalisations souples à la dite baie de contrôle, cette canalisation souple étant d'une longueur suffisante pour permettre les déplacements du module d'impression.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que le module d'impression comprend au moins un réservoir dit tampon pouvant stocker une
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certaine quantité d'air en surpression ou en dépression, ce réservoir tampon atténuant les variations de pression se produisant dans le circuit pneumatique.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que le module d'impression comprend un générateur de dépression pouvant utiliser une part de l'air comprimé fourni au module d'impression pour générer une dépression par effet venturi dans au moins une partie du circuit d'air.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que le module d'impression comprend au moins un réservoir embarqué alimentant en encre au moins une tête d'impression par jet d'encre, ce réservoir embarqué étant relié pour son alimentation à au moins un réservoir principal fixe situé dans ou à proximité de la baie de contrôle.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce qu'une source d'air comprimé met le réservoir principal d'encre en surpression, ce réservoir principal comportant dans sa partie basse une ouverture qui alimente alors en encre le réservoir embarqué à travers une canalisation.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que le module d'impression comprend des moyens de distribution pneumatique pouvant mettre le réservoir embarqué en connexion avec une partie en dépression du circuit d'air ou avec une partie en surpression du circuit d'air.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage de pression de l'alimentation en air comprimé et des moyens de mesure de pression en au moins un endroit du circuit pneumatique, ces moyens coopérant pour réguler soit la pression de l'air comprimé alimentant le module d'impression soit la dépression générée par le générateur de dépression, soit les deux.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que le circuit pneumatique comprend des moyens de réglage et d'asservissement stabilisant la dépression à l'intérieur du réservoir embarqué à une valeur déterminée en fonction de la pression atmosphérique.
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Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que le module d'impression comprend des moyens anti-retour comprenant une ou plusieurs soupapes ou clapets pouvant isoler une ou plusieurs parties du circuit pneumatique.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de coupure pouvant interrompre l'arrivée d'encre dans le réservoir embarqué et au moins un capteur de niveau d'encre pour ce même réservoir embarqué, ces moyens de coupure étant pilotés en fonction de ce capteur de niveau pour réguler le niveau d'encre dans ce même réservoir embarqué.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce qu'un ou plusieurs capteurs de niveau d'encre sont accolés à la surface extérieure de la paroi verticale d'un ou plusieurs des réservoirs d'encre et détectent la présence de liquide par effet capacitif à travers une paroi du réservoir, à un emplacement situé à une hauteur déterminée du fond du réservoir et correspondant à un seuil de niveau d'encre devant déclencher une information ou commande.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que la paroi du réservoir d'encre comporte un amincissement permettant un meilleur fonctionnement du capteur de niveau d'encre à travers cet amincissement.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce qu'au moins une tête d'impression porte une pluralité de buses d'impression disposées en une ou plusieurs rangées formant un angle d'inclinaison avec un plan orthogonal à la direction de déplacement relatif de cette tête par rapport au support à imprimer, et en ce qu'il comprend des moyens de réglage de cet angle d'inclinaison, ces moyens de réglage déterminant plusieurs positions préréglées permettant un passage de l'une à l'autre sans nécessiter de réglage supplémentaire de l'angle d'inclinaison et sans modifier le réglage de ces positions préréglées.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que les différentes positions préréglées correspondent à des positions angulaires imprimant suivant des résolutions prédéterminées par la variation de
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l'espacement des points imprimés sur le support, cet espacement diminuant avec l'augmentation de l'angle d'inclinaison pour un même espacement des buses d'impression sur la tête d'impression et augmentant ainsi la résolution d'impression.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'ajustement de l'angle d'inclinaison, ces moyens d'ajustement permettant un ajustement de la valeur de cet angle par rapport à sa valeur déterminée par au moins une des positions préréglées et permettant ainsi d'ajuster l'écartement des points imprimés sans modifier la valeur de réglage de ces positions préréglées.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un poste dit de nettoyage comprenant au moins une lame et des moyens de déplacement relatif de la tête d'impression par rapport à la lame permettant à ladite lame de racler la surface extérieure de la tête d'impression après un arrêt prolongé ou après une purge de ces mêmes buses d'impression.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que le poste de nettoyage comprend des moyens de déplacement mobilisant au moins une lame dite de nettoyage, laquelle est trempée dans un solvant ou frottée sur un feutre absorbant avant de racler la tête d'impression, et des moyens de déplacement mobilisant au moins une autre lame dite de séchage venant racler la surface extérieure de la tête d'impression après le passage de la lame de nettoyage.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'élévation aptes à soulever tout ou partie du poste de nettoyage pour l'amener à la hauteur de la surface à racler des buses d'impression.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un système de traitement de données dit de pilotage recevant des informations d'au moins un capteur de niveau d'encre ou capteur de pression ou des deux, et pilotant les moyens de réglage de pression de l'alimentation en air comprimé ou les moyens de coupure ou les moyens de distribution ou les moyens anti-
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retour ou une combinaison de ces éléments, par l'intermédiaire d'au moins une interface électronique.
Selon une particularité, le dispositif est caractérisé en ce que le module d'impression comprend une interface électronique communiquant avec le système de pilotage par une liaison série fonctionnant selon le standard de communication USB (Universal Serial Bus).
L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique du dispositif selon l'invention dans un mode de réalisation ; - la figure 2 représente une vue de côté en coupe verticale d'un réservoir d'encre embarqué du dispositif selon l'invention dans un mode de réalisation ; - les figures 3a et 3b représentent une vue de dessus en coupe horizontale d'un réservoir d'encre embarqué du dispositif selon l'invention dans un mode de réalisation comportant un dispositif anti- vagues sous forme de cloisons entrecroisées et respectivement de nid d'abeilles ; - la figure 4 représente une vue en coupe de côté d'un poste de nettoyage du dispositif selon l'invention dans un mode de réalisation ; - la figure 5 représente une vue de dessus des positions des buses d'impression par rapport au support à imprimer lors d'un passage d'une tête d'impression pour un dispositif selon l'invention dans un mode de réalisation ; - les figures 6 et 7 représentent respectivement une vue partielle en coupe de côté et en coupe de dessous de la partie du module d'impression portant la tête d'impression.
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La description qui suit s'applique à un dispositif d'impression de carte à puce par un procédé fonctionnant selon un mode de goutte à la demande , mais peut également s'appliquer en tout ou partie à un dispositif fonctionnement en jet d'encre dévié ou d'autres modes de fonctionnement, ainsi que sur tout autre type de support, que ce soit à surface ouverte ou fermée .
Dans un mode de réalisation, le dispositif d'impression selon l'invention est constitué d'une partie fixe dite baie de contrôle (2) et d'une partie mobile dite module d'impression (1), commandée de façon connue et qui porte une ou plusieurs têtes d'impression (14). Chaque tête d'impression comporte une ou plusieurs buses d'impression (141) d'un type connu, réparties suivant une figure matricielle pouvant comprendre par exemple 128 ou 500 buses sur quelques centimètres de large.
Dans un autre mode de réalisation (non représenté), le support à imprimer se déplace au cours de l'impression alors que le module d'impression est immobile.
L'ensemble peut être intégré à une chaîne de production ou de personnalisation, et être programmé pour imprimer des textes ou des images sur un support (5) à surface ouverte ou fermée , par exemple constitué d'une carte plastique ou tout autre objet portable, acheminé le long d'un convoyeur devant la baie de contrôle (2) ou sous le module d'impression (1).
Chaque fois qu'un nouveau support est en place, le module d'impression effectue un ou plusieurs passages, selon la surface à imprimer et la largeur de la tête d'impression. Les buses sont commandées électroniquement et individuellement pour projeter des gouttes d'encre sur le support, et donc imprimer des marques par exemple sous forme de points, au fur et à mesure du déplacement du module au dessus du support ou du support sous le module, et en fonction de ce déplacement.
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Selon les applications, il est possible d'équiper le dispositif de un ou plusieurs modules d'impression pouvant réaliser des impressions juxtaposées ou imbriquées, en une ou plusieurs couleurs.
Selon les applications, il est également possible d'équiper un module d'impression de une ou plusieurs têtes positionnées les unes par rapport aux autres par exemple pour réaliser des impressions juxtaposées ou imbriquées, en une ou plusieurs couleurs.
Selon les applications, il est également possible de raccorder chaque tête d'impression à un ou plusieurs réservoirs embarqués, par exemple pour pouvoir remplacer ou nettoyer un réservoir sans arrêt prolongé de l'impression.
Selon les applications, il est également possible de raccorder chaque réservoir à une ou plusieurs têtes d'impression, par exemple pour augmenter la largeur d'impression réalisable avec chaque couleur.
La présente description s'applique à un dispositif comprenant un seul module d'impression (1) lequel porte un seul réservoir d'encre embarqué (13) et une seule tête d'impression, mais ses caractéristiques sont applicables à d'autres combinaisons de ces éléments sans s'éloigner de l'esprit de l'invention. De même les différentes fonctions du dispositif sont décrites comme étant commandées par un même système informatique de pilotage (3) utilisant une interface électronique (31) située dans le module d'impression (1), mais pourront aussi bien être gérées par plusieurs systèmes ou interfaces différents, ou une combinaison de ces éléments, sans sortir de l'esprit de l'invention.
Dans un mode de réalisation, la tête d'impression (14) utilise des buses d'impression (141) projetant une goutte d'encre grâce à un actionneur piézoélectrique. Dans un tel type de fonctionnement, le réservoir d'encre liquide qui alimente la tête d'impression est maintenu en légère dépression par rapport à la pression ambiante, de façon à ce que les buses ne laissent pas d'encre s'échapper sans commande de l'actionneur. Par contre, pour purger les buses
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avant un arrêt prolongé ou pour les déboucher en cas d'incident, le réservoir peut être soumis à une surpression, par exemple de l'ordre de 0,5 bar.
Dans un mode de réalisation représenté en figure 1, la tête d'impression (14) est alimentée en encre par un réservoir embarqué (13). Ce réservoir embarqué est alimenté à travers une canalisation souple (c20) par un réservoir principal (23) mis en pression par une source (A) d'air comprimé d'un type connu par l'intermédiaire d'un régulateur de pression (21 c), ce même réservoir principal (23) étant situé dans la baie de contrôle (2) et muni d'un capteur de niveau (28) connecté au système de pilotage (3). Le niveau d'encre dans le réservoir embarqué (13) est régulé par le système de pilotage (3), par l'intermédiaire de l'interface électronique (31), en agissant sur des moyens de coupure (17) comprenant une électrovanne fermant le passage d'encre en amont dudit réservoir embarqué (13). Cette régulation s'effectue à partir des informations fournies par au moins un capteur de niveau d'encre (18) à effet capacitif situé sur le réservoir embarqué (13).
Dans un mode de réalisation, une source d'air comprimé (A) alimente une partie du circuit pneumatique située dans la baie de contrôle (2) à travers des moyens de réglage (21 a, 21 b), par exemple des régulateurs de pression, pilotés en association avec des moyens de mesure de pression (22a, 22b) par le système de pilotage (3).
Ces moyens de mesure de pression (22a, 22b) peuvent comprendre des pressostats commandant directement ou indirectement les moyens de réglage de pression (21a, 21b), lesquels peuvent être constitués de régulateurs de pression. Ces moyens de mesure de pression peuvent également être de simples capteurs de pression transmettant une valeur au système de pilotage (3), lequel commande les moyens de réglage (21a, 21b).
Ces moyens sont pilotés pour délivrer au module d'impression (1) un débit d'air comprimé à une pression déterminée à travers une première canalisation (c10a) et une deuxième canalisation (c10b), les pressions et débits dans ces deux canalisations pouvant être différents.
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Dans un mode de réalisation, la première canalisation (cl Ob) provenant de la baie de contrôle (2) alimente en air comprimé et régulé un générateur de dépression (12) à effet venturi d'un type connu, situé dans le module d'impression (1), lequel générateur de dépression (12) met en légère dépression une partie (c12) du circuit pneumatique (c1) dans ce même module d'impression.
Dans un mode de réalisation, le module d'impression (1) comprend des moyens (15) de distribution, comme une électrovanne, pilotés par le système de pilotage (3) par l'intermédiaire de l'interface électronique (31). Selon les besoins, ces moyens de distribution mettent en communication le réservoir embarqué (13) avec soit la partie (c12) en dépression du circuit pneumatique, soit la partie en surpression (c13) située dans le module d'impression qui est alimentée en air comprimé et régulé par la deuxième canalisation souple (c10b) provenant de la baie de contrôle (2).
Dans un mode de réalisation, le système informatique (3) utilise les informations provenant des différents capteurs de pression ou pressostats et pilote les régulateurs de pression de façon à maintenir dans le réservoir embarqué (13) une dépression dont la valeur est calculée de façon à être suffisante pour retenir l'encre dans les buses en temps normal sans empêcher son éjection par l'actionneur piézo-électrique. De façon à s'affranchir des variations de pression atmosphérique et éviter les réglages qui pourrait en découler, le système de pilotage (3) peut être programmé pour maintenir une dépression dans le réservoir embarqué (13) telle que la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur dudit réservoir soit stabilisée à une valeur connue.
La stabilisation de cette différence de pression permet d'obtenir que la taille des gouttes et donc des points imprimés soit régulière et prévisible, ce qui est important pour obtenir qualité et régularité dans l'impression, aussi bien dans le temps que lors des changements de support, ou de type de support par exemple entre ouvert et fermé .
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Dans un mode de réalisation, le circuit pneumatique dans le module d'impression (1) comprend des moyens anti-retour (16), comme une ou plusieurs soupapes pilotées, ou un ou plusieurs clapets, ou une combinaison de ces éléments. Ces éléments d'un type connu sont configurés ou pilotés pour bloquer hermétiquement l'entrée d'air du réservoir d'encre en cas de chute de pression due à un incident.
Dans un mode de réalisation, le circuit pneumatique dans le module d'impression (1) comprend un réservoir tampon (11) situé entre les moyens de distribution (15) et le réservoir embarqué (13). Ce réservoir peut contenir une certaine quantité d'air en surpression ou en dépression, et permet ainsi la régularisation des niveaux de pression dans le réservoir d'encre embarqué (13) par exemple lors d'une arrivée d'encre ou dans le cas d'irrégularités dans l'alimentation du module d'impression (1) en air comprimé, ou les variations de pression causées par la baisse du niveau d'encre du fait de la consommation ou par la montée du niveau d'encre lors du remplissage.
A titre d'exemple et dans un mode de réalisation, la contenance du réservoir tampon (11) est de l'ordre de 25% du volume intérieur du réservoir d'encre embarqué (13).
Dans un mode de réalisation représenté en figure 2, une paroi verticale du réservoir embarqué (13) du module d'impression (1) présente dans sa partie basse un amincissement (131) d'un matériau non conducteur d'électricité. Dans cet amincissement et à l'extérieur du réservoir est logé un capteur (18) électronique à effet capacitif d'un type connu, relié électroniquement au système de pilotage (3) ou à l'interface électronique (31) ou une combinaison des deux. Par une variation de la capacité électrique de composants du capteur, due à la présence ou non de liquide de l'autre côté de la paroi, le système de pilotage détecte le fait que le niveau d'encre dans le réservoir embarqué (13) se situe en dessous d'un hauteur déterminée correspondant à la position de ce capteur de niveau d'encre (18).
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Dans un mode de réalisation, l'amincissement (131) de la paroi du réservoir présente une épaisseur d'environ 1 mm, pour une paroi en Nylon TM ou en Delrin TM.
Cette information est utilisée par le système de pilotage (3), par exemple pour commander l'ouverture des moyens de coupure (17) et permettre l'arrivée d'encre dans le réservoir embarqué (13) en provenance du réservoir principal (23) dès que le capteur ne détecte plus d'encre. Lors de l'arrivée d'encre dans le réservoir, le système de pilotage pourra interrompre cette arrivée d'encre dès que le capteur détecte à nouveau la présence d'encre.
Dans un mode de réalisation, la fréquence des cycles d'alimentation en encre du réservoir d'encre embarqué (13) est diminuée du fait de l'existence d'un cycle d'hystérésis propre au capteur de niveau (18), et de l'utilisation d'une temporisation dans la prise en compte des informations du capteur, par exemple de 0,5 s, afin d'éviter de tenir compte des oscillations de niveau dus aux vagues dans le réservoir.
Du fait de sa position à l'extérieur du réservoir, la présence de ce capteur de niveau d'encre (18) ne pose aucun problème d'étanchéité ou de pollution de l'encre et est facile à nettoyer ; et du fait de son fonctionnement sans échauffement il ne cause aucune dégradation de la qualité de l'encre contenue dans ce même réservoir, en particulier lorsque l'encre utilisée est choisie justement pour être sensible à la chaleur dans le cas de certaines applications.
Dans un mode de réalisation, le réservoir principal (23) d'encre de la baie de contrôle (2) porte un capteur de niveau d'encre (28) du même type. Ce capteur (28) est relié électroniquement au système de pilotage (3). Par ce capteur de niveau d'encre (28), le système de pilotage (3) détecte le fait que le niveau d'encre dans le réservoir principal (23) se situe en dessous d'un hauteur déterminée correspondant à la position de ce capteur de niveau d'encre (28). Cette information est utilisée par le système de pilotage (3), par exemple pour
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prévenir un opérateur humain d'un prochain manque d'encre et demander un réapprovisionnement.
Dans un mode de réalisation représenté en figures 2 et 3a, le réservoir d'encre embarqué (13) présente la forme d'un récipient de forme parallélépipédique dont l'ouverture supérieure est fermée par un couvercle muni de moyens d'étanchéités tels qu'un joint (137) en caoutchouc.
Dans sa partie basse, le réservoir d'encre embarqué (13) comporte une ouverture de sortie d'encre (139) raccordée à la tête d'impression (14) et alimentant celle-ci en encre.
Le couvercle supérieur comporte une ouverture de passage d'air (138) connectée au circuit pneumatique dans le module d'impression (1). Cette connexion permet de mettre l'espace intérieur du réservoir en dépression ou respectivement en surpression selon le réglage des moyens de distribution (15), afin d'une part de compenser la pression de l'encre due à la gravité et retenir l'encre dans chaque buse d'impression (141) de la tête d'impression (14) entre deux déclenchements des actionneurs desdites buses d'impression et respectivement d'autre part de purger ou déboucher ce réservoir (13) ou lesdites buses d'impression (141) ou les canalisations entre eux.
Dans un mode de réalisation, de façon à diminuer l'agitation de l'encre à l'intérieur du réservoir embarqué (13), l'espace intérieur dudit réservoir est séparé en plusieurs régions (130) par des éléments séparateurs (132) constitués de cloisons verticales entrecroisées, ces cloisons étant par exemple moulées avec le réservoir ou rapportées par la suite. Ces cloisons occupent l'espace intérieur du réservoir sur une grande part de sa hauteur tout en laissant libre un espace (133a) situé au fond de ce même réservoir et un espace (133b) situé en haut du réservoir. Ainsi, ces cloisons empêchent ou limitent toute circulation horizontale à l'intérieur du réservoir lors de ses mouvements, sauf dans sa partie basse (133a) où l'encre peut circuler de façon
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à se répartir dans l'ensemble des régions (130) de l'espace intérieur de ce réservoir embarqué (13). Dans la partie supérieur du réservoir, l'espace libre (133b) au-dessus des éléments séparateurs (132) permet à l'air de circuler de façon à se répartir dans l'ensemble des régions (130) de l'espace intérieur de ce réservoir embarqué (13).
La part de la hauteur de l'espace intérieur du réservoir d'encre embarqué (13) occupée par les éléments séparateurs (132) peut varier suivant les applications. A titre d'exemple et dans un mode de réalisation, les éléments séparateurs (132) occupent plus de 75% de cette hauteur. Selon les applications, les éléments séparateurs (132) peuvent comporter en divers endroits de leur hauteur des perçages transversaux augmentant les possibilités de circulation de l'encre.
Les régions (130) délimitées par ces éléments séparateurs (132) présentent dans leur section des dimensions suffisamment faibles pour que les différences de hauteur d'encre dues aux vagues causées par les mouvements du réservoir soient inférieures à une valeur données, par exemple 10 mm.
Dans un mode de réalisation, les cloisons constituant ces éléments séparateurs (132) présentent entre elles une distance d'environ 6 mm.
Le couvercle supérieur comporte également une ouverture d'arrivée d'encre (135) recevant l'encre depuis le réservoir principal (23) en surpression de la baie de contrôle (2) à travers une canalisation souple (c20) et les moyens de coupure (17) d'arrivée d'encre.
Un tel dispositif anti-vague permet d'utiliser des vitesses rapides de déplacement de tête (14) donc d'impression, sans qu'il se produise de d'agitation ou variations de niveau importantes dans le réservoir, ce qui risquerait de cause des variations de pression statique et dynamique entre les différentes buses (141) de la tête ou au cours du temps, et donc des tailles irrégulières pour les gouttes et donc les points imprimés sur le support.
Dans un mode de réalisation représenté en figure 2, l'arrivée d'encre (135) débouche au-dessus d'un plan incliné formé dans la paroi
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intérieure du réservoir d'encre embarqué (13). La face supérieure de ce plan incliné forme une surface de débullage (136) sur laquelle le flux d'encre va s'écouler lentement avant de rejoindre l'encre (E) déjà présente dans ce même réservoir embarqué. La forme, l'inclinaison, ou les dimensions de cette surface de débullage (136) peuvent varier selon les applications, et sont déterminées de façon à ce que des bulles éventuellement présentes dans l'encre lors de son arrivée puissent se désagréger lors de l'écoulement du flux d'encre le long de cette même surface de débullage ou lors de son écoulement de cette même surface jusqu'au contenu du réservoir. Dans un autre mode de réalisation (non représenté), l'ouverture d'arrivée d'encre (135) dans le réservoir d'encre embarqué (13) est située sur une paroi verticale, et le flux d'encre vient au contact d'une surface de débullage située dans la même paroi ou en face de cette arrivée d'encre.
Dans un autre mode de réalisation (non représenté), la surface de débullage (136) comprend la surface périphérique d'un fil sensiblement cylindrique, reliant l'arrivée d'encre (135) à une paroi intérieure du réservoir embarqué (13) ou à un élément séparateur (132). Le flux d'encre rencontre le fil en arrivant dans le réservoir, et s'écoule à sa surface jusqu'à rejoindre l'encre (E) déjà présente dans ce même réservoir embarqué.
Dans un mode de réalisation, représenté en figure 2, le réservoir d'encre embarqué (3) présente sur une de ses faces extérieures un évidement, obturé par un couvercle (111) muni de moyens d'étanchéité (112). L'espace intérieur de cet évidement est raccordé au circuit d'air du module d'impression (1) par une ouverture de passage d'air (113) et constitue un réservoir tampon (11) qui permet de régulariser la pression à l'intérieur d'au moins une partie dudit circuit d'air.
Dans un mode de réalisation représenté en figure 3b, les éléments séparateurs (132) séparant l'espace intérieur du réservoir d'encre embarqué (13) sont principalement constitués d'une structure en forme de nid d'abeille dont les conduits sont orientés de façon verticale et ménagent un
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espace libre au fond du réservoir permettant une répartition de l'encre entre les différents conduits de cette structure. Selon les applications, la structure nid d'abeille peut comporter en divers endroits de sa hauteur des perçages transversaux augmentant les possibilités de circulation horizontale de l'encre.
Dans un mode de réalisation représenté en figure 4, le dispositif selon l'invention comprend un poste de nettoyage (24) où la tête d'impression peut être amenée sur commande du système de pilotage (3), soit par déplacement du module d'impression (1), soit par déplacement dudit poste de nettoyage (24), soit par une combinaison des deux.
Le poste de nettoyage (24) comprend un bac de purge (240), muni d'une évacuation, recevant l'encre éjectée par les buses d'impression (141) lors de la commande d'une purge, par exemple pour nettoyer ou déboucher lesdites buses d'impression.
Le poste de nettoyage (24) comprend un bac contenant un solvant (S) et est muni d'une première lame élastique rotative dite de nettoyage (241). Sur une commande du système de pilotage (3), cette lame de nettoyage vient tremper dans le solvant (S) puis effectue une rotation pour racler la surface extérieure de la tête d'impression (14), par exemple pour déboucher les buses d'impression (141) après un arrêt prolongé ou nettoyer ces mêmes buses après une purge.
Le poste de nettoyage (24) est muni d'une deuxième lame élastique dite de séchage (242). Sur une commande du système de pilotage (3), cette lame de séchage vient racler la surface extérieure de la tête d'impression (14), par exemple pour essuyer ou sécher les buses d'impression (141) après un passage de la lame de nettoyage (241). Ce dispositif retire également les restes d'encrassement pouvant provenir du raclage précédent.
Dans un mode de réalisation le poste de nettoyage (24) est muni de moyens d'élévation (non représentés), par exemple sous la forme d'un
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mécanisme de pignon et crémaillère, amenant ce même poste de nettoyage au niveau de la ligne de déplacement des supports à imprimer, et permettant un nettoyage de la tête d'impression (14) sans démontage de celle-ci.
Dans un mode de réalisation représenté en figures 5,6, et 7, le dispositif selon l'invention comprend une tête d'impression (14) dont les buses d'impression (141) sont disposées en une ou plusieurs rangées parallèles entre elles, et les buses d'une même rangée présentent entre elles un espacement (e1) déterminé suivant leur alignement dans la rangée.
De façon à pouvoir modifier la résolution d'impression, la tête d'impression (14) est solidaire d'une partie mobile (192) en rotation par rapport à une partie fixe (191) solidaire du module d'impression (1), cette rotation se faisant autour d'un axe d'inclinaison (d19) perpendiculaire au plan du support (5) à imprimer.
La tête d'impression (14) peut alors être positionnée de façon à ce que les rangées de buses d'impression (141) forment un angle d'inclinaison déterminé (as) dit angle de slantage avec un plan perpendiculaire à la direction (d14) de déplacement relatif de cette tête d'impression (141) au dessus du support (5) lors d'une phase d'impression. Ainsi, les points (541) imprimés sur le support (5) à imprimer présentent entre eux un écartement (e5) inférieur à l'écartement (el) existant entre les buses d'impression (141). Une telle disposition permet ainsi d'augmenter la résolution d'impression réalisable avec une tête d'impression donnée, c'est à dire le nombre de points imprimés sur une longueur ou une surface donnée.
La partie mobile (192) présente une surface (196) convexe de forme conique coopérant avec une surface (197) concave complémentaire portée par la partie fixe (191) pour guider cette même partie mobile (192) en rotation suivant l'axe d'inclinaison (d19). La partie mobile (192) présente également une partie formant un épaulement (198), dirigé vers le support (5) à imprimer, épaulement sur lequel vient appuyer un épaulement intérieur d'une
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bague (193) entourant la partie mobile (192). Une rotation de cette bague (193) vient alors bloquer la partie mobile (192) par serrage de sa surface conique (196) contre la surface conique (197) de la partie fixe (191) du fait d'un filetage porté par cette même bague (193) et coopérant avec un filetage porté par cette même partie fixe (191).
De façon à pouvoir être ajustée facilement suivant une ou plusieurs positions angulaires préréglées, la partie mobile (192) comporte une came (194) présentant un ou plusieurs flancs (194a, 194c), à surfaces radiales, qui coopèrent avec un ou plusieurs éléments de butée (194b, 194d) solidaires de la partie fixe (191) pour former une ou plusieurs butées. En fonction de la position relatives des flancs (194a, 194c) et éléments de butée (194, b 194d), une ou plusieurs positions angulaires préréglées sont ainsi sélectionnables, simplement en desserrant la bague (193) avant de faire pivoter la partie mobile (192) jusqu'à une des butées puis de resserrer la bague.
Dans un mode de réalisation, la partie mobile (192) présente une surface (195) annulaire, ayant sensiblement la forme d'une portion de disque perpendiculaire à l'axe d'inclinaison (d19) et présentant sur sa surface dirigée vers la partie fixe (191) une ou plusieurs dépressions (195c). Sur cette surface annulaire (195), une bille (195a) maintenue dans un perçage borgne solidaire de la partie fixe (191) est pressée par l'action d'un ressort (195b) comprimé dans ce même perçage. Lors d'une rotation de la partie mobile (192) par rapport à la partie fixe (191), une bille (195a) en vis à vis d'une dépressions (195c) vient s'y centrer sous l'action du ressort (195b) et détermine ainsi une position angulaire précise. La présence de une ou plusieurs billes et une ou plusieurs dépression permet ainsi de définir un nombre déterminé de positions angulaires préréglées de la partie mobile (192) par rapport à la partie fixe (191).
Un tel dispositif permet ainsi de faire varier rapidement l'angle d'inclinaison de la tête d'impression (14), sans nécessiter de nouveau réglage lors de ces modifications, et d'adapter ainsi la résolution d'impression aux besoins de la production en cours de façon souple, rapide et précise, en
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particulier lorsque le changement de support, par exemple entre ouvert et fermé , nécessite de changer de résolution pour conserver la meilleure qualité d'impression possible tout en évitant certains des problèmes dus à la coalescence ou à la taille des gouttes avant séchage.
Dans un mode de réalisation, le dispositif selon l'invention est piloté par un système de pilotage (3) comportant un ordinateur, par exemple de type ordinateur personnel compatible PC (Personal Computer). Ce système reçoit des informations des capteurs (18,28) de niveau d'encre ou des capteurs (22a, 22b) de pression ou des deux, et pilote les moyens (21a, 21b, 21 c) de réglage de pression de l'alimentation en air comprimé ou les moyens (17) de coupure ou les moyens (15) de distribution ou les moyens (16) anti-retour ou une combinaison de ces éléments, par l'intermédiaire d'au moins une interface électronique. Dans un mode de réalisation, l'ensemble des fonctions et informations du module d'impression (1) sont gérées par une interface électronique (31) d'un type connu, cette interface électronique communiquant avec le système de pilotage (3) par une liaison série (c30) fonctionnant par exemple selon le standard informatique USB (Universal Serial Bus). L'utilisation d'une telle liaison permet alors un remplacement aisé du système de pilotage (3) ou du module d'impression (1), par exemple pour des raisons de maintenance, de mise à jour d'un système, ou pour remplacer un module d'impression par un autre comportant des réglages ou performances différents.
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 (25)
1. Dispositif d'impression numérique sur support à surface ouverte ou fermée par jet d'encre comportant au moins un réservoir d'encre embarqué (13) situé dans un module d'impression (1) mobile par rapport au support (5) à imprimer et à une baie de contrôle (2), caractérisé en ce que l'espace de stockage dudit réservoir embarqué (13) contient un ou plusieurs éléments séparateurs (132) divisant cet espace de stockage en plusieurs régions (130), sur tout ou partie de la hauteur du réservoir, ces régions présentant une section horizontale de dimensions déterminées suffisamment faibles pour limiter l'agitation de l'encre ; ces éléments séparateurs (132) présentant eux-même une forme permettant entre ces mêmes régions (130) un écoulement horizontal faible ou nul.
2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les éléments séparateurs contenus dans le réservoir embarqué (13) comprennent une pluralité de parois verticales entrecroisées.
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ces éléments séparateurs comprennent une structure en nid d'abeilles présentant des conduits contigus de section hexagonale disposés verticalement, sur une grande part de la hauteur du réservoir.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture d'arrivée (135) d'encre dans le réservoir embarqué (13) débouche en face d'une partie présentant une surface (136) dite de débullage située en dessous de la dite arrivée d'encre ou de façon suffisamment proche pour que le flux d'encre entrent dans le réservoir embarqué s'écoule, sur une distance déterminée, au contact de cette même surface (136) avant de rejoindre le contenu (E) de ce même réservoir embarqué (13).
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il utilise un circuit pneumatique (c1) et un module d'impression (1) en
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déplacement relatif par rapport au support (5) à imprimer, caractérisé en ce qu'il comporte une baie de contrôle (2) et qu'au moins une grande part de l'air comprimé utilisé dans le module d'impression (1) provient de la baie de contrôle et est fourni par une source (A) extérieure à ce même module d'impression (1).
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'impression est mobile par rapport à la baie de contrôle et est relié par une ou plusieurs canalisations souples (c1 Da, c1 Ob) à la dite baie de contrôle (2), cette canalisation souple étant d'une longueur suffisante pour permettre les déplacements du module d'impression.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'impression (1) comprend au moins un réservoir (11) dit tampon pouvant stocker une certaine quantité d'air en surpression ou en dépression, ce réservoir tampon atténuant les variations de pression se produisant dans le circuit pneumatique (c1).
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'impression (1) comprend un générateur de dépression (12) pouvant utiliser une part de l'air comprimé fourni au module d'impression pour générer une dépression par effet venturi dans au moins une partie (c13) du circuit d'air.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'impression (1) comprend au moins un réservoir embarqué (13) alimentant en encre au moins une tête (14) d'impression par jet d'encre, ce réservoir embarqué étant relié pour son alimentation à au moins un réservoir principal (23) fixe situé dans ou à proximité de la baie de contrôle (2).
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une source d'air comprimé (A) met le réservoir principal d'encre (23) en surpression, ce réservoir principal comportant dans sa partie basse une
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ouverture qui alimente alors en encre le réservoir embarqué (13) à travers une canalisation (c20).
11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'impression (1) comprend des moyens (15) de distribution pneumatique pouvant mettre le réservoir embarqué (13) en connexion avec une partie (c13) en dépression du circuit d'air (c1) ou avec une partie (c12) en surpression du circuit d'air (c1).
12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (21) de réglage de pression de l'alimentation en air comprimé et des moyens (22) de mesure de pression en au moins un endroit du circuit pneumatique (c1), ces moyens coopérant pour réguler soit la pression de l'air comprimé alimentant le module d'impression (1) soit la dépression générée par le générateur de dépression (12), soit les deux.
13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit pneumatique comprend des moyens de réglage et d'asservissement stabilisant la dépression à l'intérieur du réservoir embarqué (13) à une valeur déterminée en fonction de la pression atmosphérique.
14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'impression comprend des moyens anti-retour (16) comprenant une ou plusieurs soupapes ou clapets pouvant isoler une ou plusieurs parties du circuit pneumatique (c1).
15. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de coupure (17) pouvant interrompre l'arrivée d'encre dans le réservoir embarqué (13) et au moins un capteur (18) de niveau d'encre pour ce même réservoir embarqué, ces moyens de coupure étant pilotés en fonction de ce capteur de niveau pour réguler le niveau d'encre dans ce même réservoir embarqué.
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16. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs capteurs (18,28) de niveau d'encre sont accolés à la surface extérieure de la paroi verticale d'un ou plusieurs des réservoirs (13,23) d'encre et détectent la présence de liquide par effet capacitif à travers une paroi du réservoir, à un emplacement situé à une hauteur déterminée du fond du réservoir et correspondant à un seuil de niveau d'encre devant déclencher une information ou commande.
17. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi du réservoir (13,23) d'encre comporte un amincissement (131) permettant un meilleur fonctionnement du capteur (18,28) de niveau d'encre à travers cet amincissement.
18. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une tête d'impression (14) porte une pluralité de buses d'impression (141) disposées en une ou plusieurs rangées formant un angle d'inclinaison (as) avec un plan orthogonal à la direction (d14) de déplacement relatif de cette tête par rapport au support (5) à imprimer, et en ce qu'il comprend des moyens de réglage de cet angle d'inclinaison (as), ces moyens de réglage déterminant plusieurs positions préréglées permettant un passage de l'une à l'autre sans nécessiter de réglage supplémentaire de l'angle d'inclinaison (as) et sans modifier le réglage de ces positions préréglées.
19. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différentes positions préréglées correspondent à des positions angulaires imprimant suivant des résolutions prédéterminées par la variation de l'espacement (e5) des points imprimés sur le support (5), cet espacement diminuant avec l'augmentation de l'angle d'inclinaison (as) pour un même espacement (e1) des buses d'impression (141) sur la tête d'impression (14) et augmentant ainsi la résolution d'impression.
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20. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'ajustement de l'angle d'inclinaison (as), ces moyens d'ajustement permettant un ajustement de la valeur de cet angle (as) par rapport à sa valeur déterminée par au moins une des positions préréglées et permettant ainsi d'ajuster l'écartement (e5) des points imprimés sans modifier la valeur de réglage de ces positions préréglées.
21. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un poste dit de nettoyage (24) comprenant au moins une lame et des moyens de déplacement relatif de la tête d'impression (14) par rapport à la lame permettant à ladite lame de racler la surface extérieure de la tête d'impression (14) après un arrêt prolongé ou après une purge de ces mêmes buses d'impression.
22. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le poste de nettoyage comprend des moyens de déplacement mobilisant au moins une lame (241) dite de nettoyage, laquelle est trempée dans un solvant (S) ou frottée sur un feutre absorbant avant de racler la tête d'impression (14), et des moyens de déplacement mobilisant au moins une autre lame (242) dite de séchage venant racler la surface extérieure de la tête d'impression (14) après le passage de la lame de nettoyage.
23. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'élévation aptes à soulever tout ou partie du poste de nettoyage pour l'amener à la hauteur de la surface à racler des buses d'impression.
24. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un système de traitement de données (3) dit de pilotage recevant des informations d'au moins un capteur (18,28) de niveau d'encre ou capteur (22a, 22b) de pression ou des deux, et pilotant les moyens (21 a, 21 b, 21 c) de réglage de pression de l'alimentation en air comprimé ou les
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moyens (17) de coupure ou les moyens (15) de distribution ou les moyens (16) anti-retour ou une combinaison de ces éléments, par l'intermédiaire d'au moins une interface électronique.
25. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module d'impression (1) comprend une interface électronique (31) communiquant avec le système de pilotage par une liaison série (c30) fonctionnant selon le standard de communication USB (Universal Serial Bus).
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