Brevet FR2100581A1 — publié le 19720324

1. 2100581 La présente invention se rapporte, d'une manière générale, aux dispositifs d'affichage thermiques à commande électronique et concerne, plus particulièrement, un procédé et un appareil permettant de réduire l'usiire et l'accumulation de résidus dans de tels dis-5 positifs. XI est connu dans cette technique de fabriquer un dispositif d'affichage électronique formé d'une série de très petits mesas semiconducteurs isolés par de l'air montés sur une pastille de matière céramique a l'aide d'une couche de résine époxyde thermique-10 ment isolante. Sous l'une des formes connues, chacun des mesas comprend une résistance diffusée dans le circuit de collecteur d'un transistor diffusé. Le courant traversant la résistance de collecteur est déterminé par une impulsion appliquée à la base du transistor, de manière à porter le mesa à une température élevée 15 en faisant ainsi apparaître un "point chaud" sur la face des mesas. Les mesas peuvent être excités sélectivement par un circuit logique générateur de caractères de maniéré à reproduire le caractère qui peut être rendu visible par un changement de couleur d'un matériau thermochromique ou par un changement de couleur d'un papier 20 thermosensible disposé au voisinage immédiat des mesas ou des têtes d'impression. Le type usuel de papier thermosensible est formé à partir d'un support en papier convenable, généralement d'une épaisseur de 50 a 75 microns sur lequel un produit chimique thermosensible est appliqué. Normalement, le côté du papier revêtu chimique-25 ment est en contact avec la tête d'impression. Du fait que les mesas de la tête d'impression sont en contact intime avec le côté du papier thermosensible revêtu chimiquement, l'usure des mesas, par suite de l'abrasion de la tête par le revêtement chimique lors du défilement du papier thermosensible, pose un problème. En outre, 30 l'adhérence du papier à la tête d'impression en raison de la réaction entre le revêtement chimique et les minuscules zones chauffées pose un autre problème. Cette adhérence exige une force d'entraînement supplémentaire pour assurer l'avance du papier thermosensible et peut, en outre, produire une dislocation ou un écaille-35 ment des particules chimiques a partir du revêtement du papier et vers la tête d'impression, ce qui provoque l'accumulation d'un résidu sur celle-ci. Ce résidu se comporte comme une barrière thermique et peut provoquer une impression erronée ou une absence d'impression pendant une longue période de temps. Cette accumulation de ho résidus peut également provoquer une liaison thermique entre les 70 16603 2. 2100581 mesas, ce qui constitue une autre source d'impression erronée. Compte tenu de ce qui précède, l'invention vise notamment a créer un procédé et un appareil permettant de réduire l'usure et l'accumulation de résidus sur les têtes d'impression électroniques. 5 Un autre but de l'invention est de créer un moyen propre a réduire l'adhérence du milieu d'affichage à la tête d'impression électronique. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. 10 Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples : - la Fig. 1 est une vue agrandie d'une tête d'impression électronique ; - la Fig. 2 est un schéma électrique simplifié d'un élément chauffant de la tête d'impression thermique de la Fig. 1; 15 - la Fig. 3 est une vue en perspective isométrique avec arra chement partiel d'un ensemble comportant une tête d'impression électronique et un chariot associé pouvant être utilisé dans une imprimante thermique suivant l'invention; - la Fig. 4 est une vue en élévation à grande échelle de 1'- 20 ensemble électronique représenté à la Fig. 3; - la Fig. 5 est une vue en perspective isométrique d'une imprimante thermique électronique utilisant l'ensemble formé par la tête d'impression électronique et le chariot représenté sur la Fig. 3; 25 - la Fig. 6 est une vue de dessus de la tête d'impression, d'un matériau mince et souple et d'un milieu d'affichage; et, - les Fig. 7 à 13 représentent des modes de réalisation supplémentaires de l'invention comportant diverses configurations du matériau souple et mince par rapport à la tête d'impression et au 30 milieu d'affichage. On va tout d'abord examiner les Fig. 1 à k sur lesquelles une tête d'impression thermique du type décrit et revendiqué sous ses divers aspects par exemple, dans le brevet français N° 1 582 738, est désignée dans son ensemble par la référence générale 10. La 35 tête d'impression 10 est composée d'une matrice de 5 x 5 mesas semiconducteurs 12 thermiquement isolés entre eux par des espaces d'air, comme on le voit clairement sur la Fig. 1, et qui sont liés à une pastille ou substrat de matière céramique 14 par une couche de résine épixyde thermiquement isolante 16. Un transistor 18 et 40 une résistance 20 (Fig. 2) sont diffusés à l'intérieur de chaque 70 16603 3. 2100581 nzesa au voisinage immédiat de la couclie de résine époxyde 16. Un transistor tampon 22 (Fig. 2) est diffusé, pour chacun des vingt-cinq mesas 12, dans la face de la pastille semiconductrice 24, sensiblement dans la zone indiquée par 3e cadre en trait interrom-5 pu 26 (Fig. 4), les circuits des têtes d'impression et les circuits tampons étant interconnectés par de minces conducteurs métalliques pelliculaires (non représentés) déposés sur la surface des mesas semiconducteurs 12 et de la pastille 2k au voisinage immédiat de la couche de résine époxyde 16. La pastille de matière céramique 10 14 est ensuite liée à un dissipateur de chaleur métallique 28. Les conducteurs partant des bases des transistors tampons 22se terminent autour de la périphérie de la pastille semiconductrice 2k et sont liés au conducteur 30 sur une plaquette de circuit imprimé 32 montée sur le dissipateur de chaleur. Les conducteurs 30 prévus 15 sur la plaquette de circuit imprimé sont soudés aux fils d'un câble plat à fils multiples 34, fils qui sont, à leur tour, interconnectés avec des circuits logiques générateurs de caractères (non représentés). L'ensemble de tête d'impression représenté sur la Fig. 3 peut être utilisé dans une imprimante thermique telle que 20 celle de la Fig. 5« La Fig. 5 représente une imprimante thermique électronique utilisant l'invention et désignée dans son ensemble par la référence générale kO. Deux plaques d'extrémité k2 et kk constituent le support de transport du milieu d'affichage, formé d'un matériau de 25 support 46 et d'un revêtement d'affichage 56 qui peut être., par exemple, le papier thermique N° 504 de la Minnesota Mining Mfg Cy, formant un gros rouleau débité par la bobine 48. La couche thermosensible 56 du support en papier 46 est tournée vers la tête d'impression thermique. La tête d'impression électronique et son cha-30 riot désigné dans son ensemble par la référence générale 28 (et représenté de façon détaillée sur la Fig. 3), sont fixés a un mécanisme d'entraînement 49 monté à coulissement sur des tiges cylindriques 50 et un moteur pas-à-pas classique, prévu dans le mécanisme 49 (non représenté de façon détaillée) fait progresser le cha-35 riot pas-a-pas de gauche à droite après la partie impression de caractère du cycle d'impression et, après l'achèvement de l'impression complète d'une ligne, ce moteur ramène le chariot de la tête d'impression en regard de la marge de gauche. Des supports 51 et 52 sont liés aux plaques d'extrémité 42 et 44, respectivement. Un 40 mince matériau 5k résistant à l'usure, qui peut être, par exemple, 70 16603 4. 2100581 du papier ou une matière plastique souple résistant aux températures élevées, est interposé entre le chariot 28 et le milieu d'affichage 46. Ce matériau 54 peut être du polyester (Mylar) ou de 1'éthylêne-propylène fluoré ^Téflon FEP) par exemple, et défile 5 sous la forme d'un ruban devant le chariot 28 sous l'action d'une bobine réceptrice 58 et d'une bobine débitrice 60 disposées sur les supports 51 et 52, respectivement. Un autre exemple d'une pel-' licule qui a été essayée avec succès est la pellicule de polyimide ambre de 6,25 microns, fabriquée par DuPont de Nemours 10 sous la désignation commerciale Kapton dont la température d'uti-xisation peut atteindre 400°C. Les températures de fonctionnement d'une tête d'impression varient en fonction de la vitesse d'impression désirée et du papier thermique utilisé. Lorsqu'on utilise la tête d'impression représentée à titre d'exemple, la pellicule 5^ 15 doit être capable de supporter des températures de service de 25 La Fig. 6 représente les positions respectives de la tête d'impression 10 et des mesas 12 par rapport au milieu d'affichage 46 et au matériau souple mince 54. 25 Lors du fonctionnement de l'imprimante électronique représen tée sur la Fig. 5» le chariot électronique 28 est entraîné par pas successifs sur le milieu d'affichage 46 de gauche à droite par un moteur prévu dans le mécanisme 49. A chacune des positions successives, certains mesas 12 sont sélectivement excités de façon que 30 des points chauds soit formés à leur surface. La chaleur engendrée par les mesas choisis est transmise à travers le matériau souple mince 5^ qui provoque, à son tour, la formation d'une représentation d'information sur le milieu d'affichage thermosensible 46. Ce cycle d'impression est répété jusqu'à ce que l'impression de 1'en-35 semble de la ligne particulière considérée soit achevée, moment où le chariot 28 est ramené à la marge de gauche, après quoi le milieu d'affichage thermosensible 46 progresse d'une ligne sous l'action de moyens d'avance (non représentés) et en se déroulant de la bobine 48, cependant que la bobine réceptrice 58 est entraînée d'une 40 manière appropriée par des moyens (non représentés) pour permettre 70 16603 5. 2100581 à une nouvelle partie vierge du matériau 5^ d'entrer en contact avec la tête d'impression 10. Les essais effectués jusqu'à ce jour indiquent que, lorsqu'on utilise un matériau mince résistant à l'usure 54, interposé entre les têtes d'impression 12 et le milieu 5 d'affichage thermosensible 46, l'usure de la tête d'impression est réduite au minimum, et les mesas 12 n'adhèrent pas au revêtement thermosensible 56 du milieu d'affichage 46 et ne réagissent pas avec les points chauds, le type de résidu constitué par des particules détachées étant, en outre, réduit à ion niveau acceptable. 10 Les Fig. 7 et S représentent un autre mode de réalisation de l'imprimante 40 utilisant l'invention, dans lequel le milieu d'affichage 70 est composé d'un matériau de support 72, d'un revêtement thermosensible fk et d'un matériau mince 76 résistant à l'usure, fixé (soit à demeure, soit de façon semi-permanente) au revê-15 tement thermosensible 'jk et débité par la bobine d'alimentation 78. Il est à noter que, si le matériau 76 résistant à l'usure est du papier, et si la largeur du papier de support 72 est sensiblement la même que celle du papier résistant à l'usure 76» la réserve de papier 70 peut être débitée par la bobine 78 de façon que l'une ou 20 l'autre des surfaces de papier 72 ou 76 soit adjacente à la tête d'impression 10 afin d'éliminer toutes les erreurs possibles de chargement du papier sur la bobine 7&« En fonctionnement, l'imprimante 40 utilisant l'invention, se comporte de la manière déjà décrite ci—dessus en ce qui concerne 25 l'imprimante représentée sur la Fig. 5» Le matériau mince résistant à l'usure J6, s'il est fixé à demeure au papier thermosensible, peut être transparent ou assurer un contraste aisément observable avec la représentation d'information formée sur le revêtement thermosensible 74 lorsque les mesas 12 sont sélectivement excités. Le 30 matériau 76 peut être fixé au revêtement thermosensible 7k de façon semi-permanente et de telle manière qu'à un instant ultérieur, il puisse être détaché de ce revêtement ainsi que des matériaux de support 74 et 72, respectivement. La Fig. 9 représente un autre mode de réalisation de l'impri-35 mante 40, dans lequel le matériau mince résistant à l'usure 76 est débité par la bobine 80 et dans lequel le papier thermosensible 72 -74 est débité par une bobine séparée 82'. Le matériau résistant à l'usure 76 est interposé entre la tête d'impression et le revêtement thermosensible 74. En coupe, la relation entre la tête d'im-40 pressionIO, le matériau résistant à l'usure 76, le revêtement 70 16603 6. 2100581 thermosensible 7^ et son matériau de support 72 est identique à celle qui est représentée sur la Fig. 8. Les Fig. 10 et 11 représentent un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel le matériau résistant à l'usure 84 se 5 présente sous la forme d'une boucle sans fin encerclant les bobines 86 et 88. Celles-ci font partie intégrante du mécanisme 49 et sont entraînées en rotation, dans le sens indiqué, par des engrenages (non représentés de façon détaillée) prévus dans le mécanisme 49. Le matériau résistant a l'usure &4 est disposé entre la tête 10 d'impression thermique 10 et le milieu d'affichage 90 et, plus précisément, entre les mesas 12 et le revêtement thermosensible 92 du matériau de support 94. En fonctionnement, le mécanisme 49 fait progresser pas-à-pas le chariot 28 le long du milieu d'affichage 90 de la gauche vers 15 la droite et, en même temps, les bobines 86 et 88 font défiler le matériau résistant à l'usure 84 devant la tête d'impression 10. En conséquence, le matériau résistant à l'usure 84 est placé contre le milieu d'affichage 90, cependant que la tête glisse sur cette partie pour assurer l'impression et, au moment où la tête franchit 20 cette partie, le matériau 84 passe alors sur la bobine 86 puis autour d'elle. En conséquence, il n'y a aucun mouvement relatif, au moment de l'impression, entre la tête d'impression 10 et le milieu d'affichage 90. Les Fig. 12 et 13 représentent une paire de bobines 86 et 88 25 montées sur le mécanisme 49 et entre lesquelles on peut voir le matériau résistant à l'usure 84. La bobine réceptrice 86 fait défiler le matériau résistant à l'usure devant la tête d'impression 28 d'une manière analogue à celle décrite à propos de l'imprimante de la Fig. 5. 30 Dans les modes de réalisation représentés sur les Fig. 7 à 13, le matériau résistant à l'usure peut être le même que celui qui a été décrit à propos de la Fig. 5« Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits; elle est susceptible de nombreuses variantes, 35 sans s'écarter pour autant de son cadre ou de son esprit. Par exemple, -la matrice 5 x 5 de mesas n'a été indiquée ci-dessus qu'à titre d'exemple non limitatif, étant donné qu'on peut choisir une capacité et une forme quelconque de cette matrice suivant la nature de l'information qu'on désire afficher sur le milieu d1afficha-40 ge. 70 16603 100581 - ;iETEHDICmoMS ■ - 1 - Dispositif d'affichage, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, "une tête d'impression à laouelle sont incornorés des éléments d'impression, un milieu d'affichage et un maté- 5 riau résistant à l'usure interposé entre ces éléments et ce milieu. 2 - Dispositif d'affichage thermique, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, une tête d'impression thermique à laquelle sont incorporés des éléments thermiques, une couche thermosensible et un matériau mince et souple interposé entre ces élé- 10 ments et cette couche. 3 - Dispositif d'affichage thermique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit matériau est fixé audit milieu d'affichage. 4 - Dispositif d'affichage thermique, caractérisé en ce qu'il 15 comprend, en combinaison, une tête d'impression thermique à laquelle sont incorporés des éléments thermiques, un milieu d'affichage et une matière plastique mince résistant aux températures élevées interposée eiitre ces éléments et ce milieu. 5 - Dispositif d'affichage thermique suivant la revendication 20 4, caractérisé en ce que ladite matière plastique est souple. 6 - Dispositif d'affichage thermique, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, une tête d'impression thermique à laquelle sont incornorés des éléments thermiques,Une couche thermosensible et une matière plastique mince résistant aux températures 25 élevées interposée entre ces éléments et cette couche. 7 - Dispositif d'affichage thermique suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ladite matière plastique est fixée à ladite couche thermosensible. 8 - Dispositif d'affichage thermique suivant la revendication 30 6, caractérisé en ce que la matière plastique est interchangeable. 9 - Dispositif d'affichage thermique, suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la matière plastique est transparente. 10 - Dispositif d'affichage thermique suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la couche thermosensible est déposée sur 35 un papier de support. 11 - Dispositif d'affichage thermique suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la matière plastique est une polyimide, un polyester ou de 1'éthylène-propylène fluoré. 12 - Dispositif d'affichage thermique suivant la revendication 40 6, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, des moyens pour 70 16603 2100581 déplacer ensemble la tête d'impression et la matière plastique sur la couche thermosensible. 13 - Dispositif d'affichage thermique suivant la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement com- 5 prennent des rouleaux avec lesquels la matière plastique est en contact et en ce que la matière plastique forme une boucle sans fin. 14 - Dispositif d'affichage thermique suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de déplacement compren- 10 nent des bobines débitrice et réceptrice et en ce que la matière plastique forme un ruban se déroulant entre ces bobines. 15 - Dispositif d'affichage thermique, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, un substrat, une matrice de corps semiconducteurs disposée sur l'une des surfaces de ce substrat, 15 cette matrice étant agencée de telle manière que des corps semiconducteurs choisis définissent une certaine forme de représentation d'information, des éléments chauffants incorporés à chacun des corps semiconducteurs, des moyens pour exciter sélectivement ces éléments chauffants de manière à chauffer ceux qui sont choisis, 20 un milieu d'affichage et vin matériau résistant à l'usure interposé entre les corps semiconducteurs et ledit milieu. 16 - Dispositif d'affichage thermique, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, un substrat, une matrice de corps semiconducteurs disposée sur l'une des surfaces de ce substrat, 25 cette matrice étant agencée de telle manière que des corps semiconducteurs choisis définissent une certaine forme de représentation d'information, des éléments chauffants incorporés à chacun des corps semiconducteurs, des moyens pour exciter sélectivement ces éléments chauffants de manière a chauffer les corps semicon-30 ducteurs choisis, une couche thermosensible et une mince matière plastique interposée entre les corps semiconducteurs et ladite couche, matière qui conduit de la chaleur à travers son épaisseur pour permettre à une représentation d'information de se former sur la couche thermosensible, en réponse à l'excitation sélective des 35 corps semiconducteurs choisis. 17 - Dispositif d'affichage thermique suivant la revendication 16, caractérisé en ce que la couche thermosensible est déposée sur un papier de support. 18 - Dispositif d'affichage thermique suivant la revendiea-40 tion 16, caractérisé en ce que la matière plastique est interchan 70 16603 9. 2100581 geable. 19 - Dispositif d'affichage thermique suivant la revendication 16, caractérisé en ce que la matière plastique est fixée à la couche thermosensible. 5 20 - Dispositif de visualisation thermique suivant la reven dication 16, caractérisé en ce que la matière plastique est une polyimide, un polyester ou de 1'éthylène-propylène fluoré. 21 - Procédé de production d'un affichage thermique sur un milieu d'affichage sur lequel on utilise une tête d'impression 10 thermique, caractérisé en ce qu'il comprend une opération consistant à placer un mince matériau résistant à l'usure tel qu'une matière plastique entre la tête d'impression et le milieu.