Brevet FR2228625A1 — publié le 19741206

La présente invention est relative à l'impression thermique et concerne des perfectionnements apportés au traitement, à l'appareil et à la sélection de matières pour celle-ci1 ainsi qu'au produit imprimé fini. Pour imprimer les données provenant de calculatrices électroniques, il est nécessaire d'appliquer un procédé qui imprime à grande vitesse et à haute résolution et qui développe un contraste intense entre l'impression et la surface de base qui est imprimée. Il est souhaitable d'empêcher la formation de fumée, vapeur, odeur, bruit, débris ou sous-produits dangereux. En vue d'atteindre ces buts, ainsi que d'autres objectifs, le procédé d'impression doit être fondé sur des impulsions électriques ou électroniques, plutat que sur une action mécanique et l'impression doit se faire par un procédé sans impact. Aucun des nombreux produits et procédés mis au point pour parvenir à ces buts désirés n'a permis de les atteindre. Des surfaces thermiquement sensibles sont préparées sur des papiers dans lesquels deux produits chimiques isolés ou capsulés sont contraints de réagir en formant une couleur lorsqu'ils sont chauffés. Il est difficile et coûteux de développer un contraste intense par cette méthode. Des surfaces électriquement sensibles ont été préparées et se rangent dans les deux catégories générales suivantes 1) elles exigent une haute tension, par exemple1 plus de 30 volts à un niveau s'élevant à quelques centaines de volts; et 2) elles exigent une faible tension, par exemple, moins de 10 volts. Ces hautes tensions requises sont en général plus intéressantes au point de vue esthétique et développent un meilleur contraste. Si une tension est appliquée par un style en contact avec la surface qui a été mise à la terre électriquement, la surface (ordinairement blanche) est affectée par la tension appliquée. Le résultat peut être obtenu en provoquant une réaction électrochimique, par exemple, l'élec- trolyse d'un composé métallique, pour donner un point métallique som bre, ou en évaporant la matière de la surface par chauffage à résistance électrique. Si ce dernier procédé est utilisé, il est nécessaire que la feuille ait une couleur foncée qui est exposée lorsque la surface s'évapore. Les surfaces exigeant une basse tension sont obtenues ordinairement en déposant une mince couche métallique conductrice sur un substrat foncé non conducteur. Lorsque la tension est aps uée, le métal s'évapore et expose la sous-couche foncée. Ce type de surface dtimpression est en général d'une teinte non blanche ou grise et ne provoque pas le grand contraste désiré. Les types haute et basse tension sont dits en général surfaces brûlées électrosensibles. Les papiers utilisés dans le procédé décrit ci-dessus ont tendance à se marquer mécaniquement; ctest-à-dire qu'ils n'ont pas une grande résistance à l'abrasion. Un arc s'établit en général entre le style et la surface conductrice, en particulier à une haute tension, et cet arc engendre de l'ozone qui est indésirable dans les zones de travail limitées. Le style est en contact par friction avec la surface et peut érafler celle-ci et le style lui-même s'use par suite de l'abrasion, ce qui exige son remplacement et/ou sa remise en place à de fréquents intervalles. Les sous-produits de la combustion sont fréquemment des fumées et ont des odeurs âcres.Le résida des matières brûlées tend à contaminer le style, tant comme matière conductrice qui élargit la zone d'impression que comme matière non conductrice qui empêche la circulation de courant nécessaire pour la combustion. D'autres procédés sont disponibles, notamment ceux utilisant des surfaces chargées électrostatiques ou des surfaces photoconductri- ces. Mais ces procédés exigent un second traitement après un premier stade d'impression pour développer une image visuelle de l'image latente produite dura-t le premier traitement. Par conséquent, un but principal de l'invention est de prévoir un procédé d'impression sans impact en un seul stade, lequel a lieu à une très grande vitesse, procure une haute résolution et/ou un contraste intense, tout en évitant le dégagement de fumée, vapeur, odeur, bruit, débris ou sous-produits dangereux. Un autre but de l'invention est de préparer une surface d'impression résistant à l'abrasion et une surface imprimée compatible avec le but précédent. Un autre but encore de l'invention est d'assurer la permanence de l'impression en conformité avec ou les deux buts précités Un autre but de l'invention est de garantir une possibilité de reproduction mécanique de la matière imprimée, en liaison avec l'un ou plusieurs des buts précités. Un autre but encore de l'invention est de garantir une possibilité simultanée de multiples reproductions, conformément à l'un ou plusieurs des buts précités. Finalement, un but de l'invention est de réaliser un appareil d'un coût réduit, une impression économique exécutée en un seul stade et des matières à bas prix, en liaison avec l'un ou plusieurs des buts mentionnés ci-dessus. L'invention est fondée sur la constatation selon laquelle il est possible de préparer une bande ou une feuille d'enregistrement utile présentant au moins une surface se composant (de préférence enduite) d'une matière thermoplastique et revêtue élle-même d'une encre essentiellement opaque d'une teinte contrastante. Si cette surface est chauffée localement, le thermoplastique fond et se contracte en interrompant la couche d'encre et en permettant à la couleur contrastante de la couche thermoplastique d'apparaître. Le procédé préféré consistant à chauffer localement la surface est fondé sur la mise en contact d'une feuille métallique avec la surface encrée. La feuille métallique est mise à la terre d'un côté d'un circuit électrique; le circuit est fermé par contact avec un fl situé sur la face de la feuille métallique éloignée de la feuille de base encrée. Chaque fois que le courant circule, le point auquel le fil entre en contact avec la feuille, est chauffé et une marque est formée sur la surface encrée. En déplaçant le fil ou la feuille l'un par rapport à l'autre, il est possible d'écrire sur la feuille encrée. En interrompant le courant au moyen d'un interrupteur, l'enregistrement ne se produit que si le courant circule. Il est possible d'imprimer plus d'une copie à la fois en utilisant une pile de feuilles encrées, posées les unes sur les autres de façon que chaque surface encrée soit orientée vers la source de chaleur. Bien que ce procédé soit mis en oeuvre avec une feuille thermoplastique, il est préférable d'utiliser un revêtement plastique appliqué sur une feuille de papier,car ceci donne une copie imprimée dont les caractéristiques du toucher et du maniement sont similaires à celles d'une feuille de papeterie normale. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention se dégagent de la description détaillée ci-après, établie en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe transversale, à une échelle agrandie, d'une feuille de papier revêtue, utilisable selon une première forme de l'invention; la figure 2 est une vue finale d'une forme préférée de l'appareil à imprimer conforme à l'invention; la figure 3 est une coupe établie le long de la ligne 3-3 de la figure 2; et la figure 4 est une vue en coupe transversale, à une échelle agrandie, du papier imprimé de la figure 1. En se référant aux dessins et plus particulièrement à la figure 1, on a représenté un milieu d'impression thermique 10 répondant à une forme de réalisation préférée de l'invention et comprenant un substrat de base de papier 12, un revêtement thermoplastique coloré 14 et une couche d'encre 16. Les couches d'encre et de thermoplastique ont une teinte contrastante. La couche d'encre peut être remplacée par une couche de métallisation sous vide. L'appareil à imprimer est représenté aux figures 2 et 3. Le milieu d'impression thermique 10 passe sur un cylindre 18 en glissant au-dessous d'une feuille métallique conductrice 20 mise à la terre. Un style 22 (ou plusieurs styles) est appliqué sur la feuille métallique et activé par une alimentation 22 à l'aide d'un interrupteur 26 ou de plusieurs interrupteurs. La feuille métallique est en contact glissant avec le milieu d'impression ou en est distante très étroitement pour n'établir qu'un court contact de glissement. La feuille métallique peut être revêtue d'un lubrifiant, par exemple, du Teflon. Une basse tension de 1 à 10 volts est appliquée -au style 22 pendant un temps très court. Le chauffage de la résistance est produit au point de contact du style avec la feuille métallique. La zone thermoplastique sous-jacente de la couche 14 fond et ceci contraint la couche 16 à se rompre en laissant subsister une ouverture dans celle-ci, exposant une partie de la couche colore 14. La figure 4 montre le milieu d'impression de la figure 1, après traitement par l'appareil reproduit aux figures 2 et 3; ce milieu est revêtu d'un modèle d'impression formé de zones d'interruption 15 obtenues par une tension de retrait à chaud dans la couche thermoplastique 14 et de ruptures correspondantes 17 dans la couche de revêtement 16. Dans certains cas, la continuité de la couche thermoplastique peut être réellement ou virtuellement brisée, de sorte que les couleurs contrastantes de la couche de base et de la couche thermoplastique peuvent former un milieu d'impression sans que la couche de revêtement 16 soit nécessaire. Il doit être noté que, pour des buts de représentation, seule la couche 16 est démesurément épaisse comparativement avec la couche 14. La mise en oeuvre de l'invention est expliquée ci-dessous à l'aide des exemples suivants non limitatifs. Exemple 1 Une base de papier est revêtue d'une couche thermoplastique se composant d'un polyéthylène et de bioxyde de titane ajouté pour don- ner une couleur blanche. Le poids du revêtement est d'environ 10 g: 2 par m de surface de base. Une encre noire commerciale, séchant rapi- dement, est étalée sur cette surface. Cette feuille est posée sur une feuille d'aluminium mise à la terre et d'une épaisseur de 0,025 mm. Un fil de cuivre (calibre 20) est utilisé comme style. Le style et la feuille d'aluminium mise à la terre sont connectés, par l'intermédiaire d'un interrupteur, à une alimentation en courant-continu de 6 volts. Lorsque l'interrupteur est fermé, le déplacement du style transversalement à la feuille métallique et le passage d'un courant de 5,5 ampères produisent une marque blanche cursive sur la surface noire. La marque est interrompue par l'ouverture de l'interrupteur. Exemple 2 En utilisant la même feuille et le câblage décrit à l'exemple 1, la feuille est déplacée, tandis que le style reste fixe. Une marque blanche est de nouveau produite, laquelle peut être arrêtée et poursuivie en ouvrant et fermant l'interrupteur. Exemple 3 En utilisant la feuille de l'exemple 1, mais en utilisant une minuterie pour fermer l'interrupteur, on constate qu'il est possible de tracer une marque avec une circulation de courant d'une durée de 16 millisecondes seulement. La marque peut être tracée encore plus rapidement pendant des intervalles de temps des'ordre de 10 à 100 microsecondes, en utilisant une tension plus élevée (par exemple, 50 à 100 volts). Exemple 4 Une feuille de polyéthylène blanc est revêtue de diverses encres colorées, noire, vert et rouge. En appliquant le système électrique de l'exemple 1, on produit des marques blanches distinctes apparaissant dans les diverses couleurs d'encre. Exemple 5 Des feuilles de papier revêtues sont préparées comme à l'exemple 1, sauf que 3 ',ó en poids de noir de carbone sont ajoutés au revêtement thermoplastique. Celui-ci est enduit d'encre blanche. En utilisant les dispositifs d'essai des exemples 1, 2 et 3, des marques noires sont tracées dans l'encre blanche. Exemple 6 L'exemple 4 est répété, sauf que du polyéthylène noir est utilisé avec une encre blanche. Les marques noires produites apparaissent dans l'encre blanche. Exemple 7 Deux feuilles de papier, revêtues comme à l'exemple 1, sont posées l'une sur l'autre de façon que la surface encrée de chaque feuille soit orientée vers le haut. La feuille métallique est posée sur la surface encrée de la feuille supérieure. En appliquant un potentiel de 6 volts au fil, les deux feuilles sont nettement marquées de blanc et de noir. Les feuilles revêtues de tous les exemples précités ont une excellente résistance à l'abrasion. Lorsqu'elles sont imprimées comme décrit, aucune fumée, vapeur ou odeur ne se dégage et il ne subsiste, sur celle-ci, aucun débris qui risque d'affecter le style. Celui-ci n'est pas en contact avec la surface d'impression. Les marques sont permanentes et peuvent être reproduites aisément dans tout type de machine de bureau à reproduire, à action lu mineuse. Exemple 8 Du papier est revêtu d'un thermoplastique coloré contenant du polyéthylène et du noir de carbone; la surface est expressément mate et rugueuse. Pour les opérations de fabrication, il est préférable de revêtir l'autre face de la feuille de papier de polyéthylène blanc. Exemple 9 La surface colorée est revêtue d'aluminium par évaporation sous vide pour obtenir une teinte blanchâtre. La surface mate rend l'aluminium réfléchissant d'une manière diffuse, sans avoir l'aspect d'un miroir. Cette feuille peut être marquée par la feuille métallique chauffée par la résistance décrite ci-dessus, et des marques noires apparaissent dans la couche métallique interrompue. Exemple 10 L'exemple 9 est répété en substituant du zinc à l'aluminium. Les résultats sont similaires. Exemple Il Une couche therlloplastique blanche, appliquée sur du papier noir, est chauffée et est suffisamment modifiée pour produire un contraste linhiress sans appliquer une encre de revêtement ou une couche de métallisation. Etant donné que la présente invention n'est pas fondée sur la surface conductrice de la feuille revêtue, il n'est pas nécessaire de contrôler les propriétés électriques du revêtement métallique. Il est seul indiqué de métalliser à la couleur désirée. Les procédés antérieurs, utilisant des revêtements métallisés, sont fondés sur la conductance du revêtement lui-même pour la combustion. Par conséquent, dans ces applications, le revêtement doit être contrôlé eu égard aux propriétés électriques, sans contrôle indépendant de l'aspect. Les revêtements produits de cette façon ntont pas une résistance à l'abrasion aussi bonne que ceux préparés dans les exemples précités. Il apparaîtra aisément aux hommes de métier spécialisés dans la présente technique, compte tenu des avantages que procure la présente invention, que de nombreuses autres utilisations et modifications peuvent tre réalisées et apportées, de même que des déviations peuvent être faites à partir des formes de réalisation spécifiques, décrites ci-dessus, sans s'écarter des concepts de l'invention. Par conséquent, celle-ci doit être cnnsidérée comme incorporant chaque caractéristique et combinaison de caractéristiques nouvelles possédées ou détenues par l'appareil et les techniques prédécrites, et imitées uniquement par le cadre et l'esprit des revendications joints au présent mémoire. En particulier, on peut noter que les moyens de chauffage utilisés pour provoquer le retrait peuvent être différents de ceux qui ont été décrits : par exemple, ces moyens peuvent tre situés au dos du papier ou du support du papier. Mais qu'ils soient appliqués au recto ou au verso du milieu d'impression, il n'est pas nécessaire que ces moyens soient en contact avec celui-ci ; du fait qu'il nty a pas application d'une pression, le papier ntest ni mar qué, ni modifié, et son déplacement par rapport aux moyens de chauffage peut être continu. Des sources de chalar irradiante peuvent également être employées. Ces chiffres étant donnés à titre purement indicatif, on a obtenu de bons résultats aux essais en communiquant au papier une vitesse de défilement par rapport aux sources de chaleur de l'ordre de 2,50 m/s et en tout cas au moins égale à 1 m/s pour une largeur de trait inférieure à 25 P et de préférence de l'ordre de 10 , et pour des points d'une surface présentant ces dimensions au carré. REVENDICATIONS 1. Article thermo-imprimé, caractérisé en ce qu'il comprend une couche de base de substrat, une surface thermoplastique, un motif thermo-imprimé formé dtinterruptions zonales par une tension de retrait à chaud dans la surface thermoplastique et une couche de revêtement appliquée sur l'article, adjacente à la surface thermoplastique et d'une couleur contrastant par rapport à cette surface, la couche de revêtement présentant des ruptures aux endroits des interruptions de la surface thermoplastique. 2. Article thermo-imprimé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de revêtement recouvre la surface thermoplastique. 3. Article thermo-imprimé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche de revêtement est de l'encre. 4. Article thermo-imprimé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche de revêtement est un métal. 5. Article thermo-imprimé selon ia revendication 4, caractérisé en ce que la surface thermoplastique est une surface mate. 6. Article thermo-imprimé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface thermoplastique est une couche de revêtement thermoplastique distincte appliquée sur un substrat. 7. Procédé de thermo-impression de l'article selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer des zones locales superficielles d'une base d'impression revêtue d'un thermoplastique et enduite d'une couche de revêtement adjacente d'une couleur contrastante par rapport à la surface thermoplastique, en vue de fondre la partie chauffée localement de la surface thermoplastique et de rompre la continuité de la couche de revêtement adjacente à la zone chauffée localement. 8. Procédé de thermo-impression selon la revendication 7, caractérisé en ce que le chauffage local est réalisé par une application de chaleur au moyen d'un appareil d'exploration sur un modèle cursif. 9. Procédé de thermo-impression selon la revendication 7, caractérisé en ce que le chauffage local est réalisé par application sélective de chaleur à des points fixes de sortie de chaleur opposés à la surface. 10. Procédé de thermo-impression selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à déplacer en continu la surface audelà des points fixes. 11. Appareil de thermo-impression pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre d'impression et la commande de celui-ci pour le déplacement de l'article à imprimer, revêtu et enduit d'un thermoplastique; un réseau d'émission de chaleur électrique, opposé au cylindre; et une feuille métallique mise à la terre, située entre le réseau et le cylindre; la feuille étant mise en place de façon qu'elle laisse un espace suffisant entre le feuillard et le cylindre pour permettre le déplacement libre du milieu d'impression, mais suffisamment étroit pour que le chauffage local des zones de la feuille engendre un chauffage radiant local des zones locales de la surface thermoplastique correspondante. 12, Appareil de thermo-impression pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un réchauffeur électrique, une feuille métallique mise à la terre et un article à imprimer, revêtu et enduit d'un thermoplastique. 13. Appareil de thermo-impression selon la revendication 12, caractérisé en ce que le réchauffeur comprend un style qui engendre de la chaleur en amenant un courant électrique à la feuille, par l'intermédiaire d'un point de contact avec celle-ci. 14. Milieu de thermo-impression, caractérisé en ce qu'il comprend un substrat de papier; un revêtement thermoplastique superficiel appliqué sur le substrat de papier; et une couche de revêtement adjacente, déposée sur la couche thermoplastique et dont la couleur est contrastante par rapport i la couche thermoplastique. 15. Article thermo-imprimé, caractérisé en ce qu'il comprend une couche de base de substrat et une couche thermoplastique appliquée sur la couche de base et présentant des interruptions formées par une tension de retrait thermique pour définir un motif imprimé.