Brevet FR2392822A1 — publié le 19781229

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une plaque chauffante par points, dont les points chauffants peuvent être commandés individuellement. Une telle plaque est particulièrement -utile dans les ma- chines d'impression thermique par points, telles qu'on en trouve notamment dans les téléimprimeurs : dans une telle application, des signaux codés reçus d'une ligne téléphonique servent à la commande du chauffage successif de points individuels de la plaque, selon un mode d'exploration choisi, pour reproduire un motif littéral ou figuratif correspondant aux signaux codés transmis. Le problème principal que pose ce genre de plaques dtim- pression thermique est l'obtention de points chauds aussi bien localises et-aussi nombreux que possible, afin que les images reproduites aient une bonne définition et une grande netteté. La présente invention propose un nouveau procédé de fabrication d'une telle plaque, procédé qui permet d'améliorer les performances -des plaques réalisées jusqutà ce jour. Ce procédé consiste à - réaliser une plaque isolante plane revêtue sur une face d'une rangée de conducteurs plans parallèles et sur l'autre face d'moins un conducteur intersectant les conducteurs de la première face, - ménageries trous dans la plaque isolante et les conducteurs au niveau des intersections entre conducteurs d-es deux faces - réaliser des aiguilles rigides de matériau électriquement résistant, - insérer les aiguilles dans les trous, leurs extrémités venant en contact chacune avec un conducteur respectif aboutissant à ce trou et les extrémités faisant saillie par rapport à la plaque au moins dun cEté de celle -ci, - usiner la plaque ainsi hérissée d'extrémités d'ai- guilles pour aligner dans un mdme plan toutes les extrémités d'aiguilles en saillie, De préférence, les aiguilles sont réalisées en un matériau non mouillable par de la soudure électrique, tel q'un alliage nickel-fer, et leurs extrémités sont revêtues d'un matériau mouil lable par la soudure (par exemple du cuivre) pour permettre la soudure de ces extrémités aux conducteurs de la plaque isolante La mise en place des aiguilles peut s'effectuer après perçage de trous dans la plaque isolante, par dépit des aiguilles sur la plaque, et mise en vibration de cette plaque en présence d'un champ magnétique vertical qui tend à mettre toutes les aiguilles en position verticale, facilitant leur chute dans les trous. La soudure d'extrémité peut se faire par trempage dans un bain de soudure, après quoi la plaque hérissée d'aiguilles peut être revetue au moins sur sa première face d'une matière plastique électriquement et thermiquement isolante qui est ultérieurement usinée par rectification plane pour faire apparattre dans le plan de la surface de matière plastique les extrémités aplanies de toutes les aiguilles. L'application d'une tension entre un conducteur d'une face et un conducteur de l'autre face provoque l'échauffement par effet joule de l'aiguille reliée à ces deux conducteurs ; on peut ainsi réaliser des points chauffants commandés individuellement sur tout un réseau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée du mode d'exécution préférentiel du procédé selon l'invention. La première étape de ce procédé consiste à fabriquer un support isolant, souple ou rigide, par exemple en résine plastique (telle qu'une résine époxyde ou un polyimide). On réalise sur ce support isolant un réseau de conducteurs parallèles sur une première face du support, (conducteurs en nombre de 200 à 800), et sur- la face opposée, un autre réseau de conducteurs parallèles, tous perpendiculaires aux conducteurs de la première face, et en nombre de même ordre de grandeur que sur la première face. Ces conducteurs sont formés par exemple par photogravure chimique d'une surface préalablement cuivrée de la plaque isolante. On obtient ainsi une plaque à double réseau de conducteurs croisés et on perce des trous à chaque intersection des conducteurs croisés soit par perçage mécanique (foret ou poinçon) soit par laser fin. A titre d'exemple, on peut réaliser un réseau serré de conducteurs parallèles en prenant environ 1 à 4 conducteurs par millimètre, ces conducteurs ayant une largeur d'environ 50 à 150 microns selon le nombre de conducteurs désirés. Par ailleurs, on réalise des aiguilles d'un matériau non mouillable par les soudures au plomb et à ltétain, c'est-à-dire un matériau sur lequel la soudure n'adhère pas, par exemple des aiguilles en alliage de nickel et de fer (705o Nickel -30 Vo fer par exemple). Ces aiguilles ont un diamètre légèrement inférieur à celui des perçages effectués, par exemple 100 microns et une longueur supérieure à l'épaisseur de la plaque isolante, par exemple un peu plus de 1 millimètre, pour pouvoir faire saillie de chaque côté de la plaque. Ces aiguilles sont en matériau magnétique, de telle sorte que, placées dans un champ magnétique, elles puissent s'aimanter et s'aligner dans le sens du champ magnétique.Cette propriété est utilisée pour faciliter l'insertion des aiguilles dans la multitude de trous percés dans la plaque isolante au niveau des croisements des conducteurs perpendiculaires. Un mode préférentiel d'insertion des conducteurs consiste à placer les aiguilles sur la plaque isolante placée horizontalement, à mettre en vibration cette plaque tout en la plaçant dans un champ magnétique vertical qui tend à aligner toutes les aiguilles verticalement et à les faire tomber dans les trous avec l'aide des vibrations du support. On peut par exemple déplacer au-dessous de la plaque isolante un aimant produisant un champ magnétique vertical, afin d'insérer les aiguilles progressivement sur toute la surface du support isolant. Bien entendu, on prévoit de placer contre la face inférieure du support isolant un plateau qui évite la chute des aiguilles à travers les trous. On procède alors au cuivrage des extrémités des aiguilles par dépit électrolytique, grâce à un tampon imbibé de solution cuivreuse, les extrémités d'aiguilles servant de cathodes en contact avec la solution cuivreuse et sur lesquelles se déposent le cuivre (procédé Dalie). Ce cuivrage permet de rendre les extrémités, et uniquement les extrémités des aiguilles, mouillables par la soudure. On procède d'abord au cuivrage des extrémités ae la première face du support avant de procéder au cuivrage des extrémités de l'autre face. On soude ensuite les extrémités cuivrées, donc mouillables par une soudure à l'étain et au plomb. Cette soudure peut s'effectuer par trempage des faces du circuit imprimé dans un bain de soudure (soudure au plomb et à l'étain à bas point ae fusion : par exemple 970,0' de plomb î,59o d'étain, 15% d'argent). Les aiguilles étant ainsi fixées dans leurs trous respectifs et connectant chacune un conducteur d'une face de la plaque isolante à un conducteur perpendiculaire de l'autre face, on enduit la plaque, au moins sur l'une des faces, et de préférence sur les deux, d'une matière plastique de protection, à l'excep- tion d'au moins deux bords de la plaque sur lesquels on ménage une partie non recouverte de matière plastique pour pouvoir y mettre un connecteur d'amenée de courant à chacun des conducteurs électriques des deux faces. Cette matière plastique de protection doit être thermiquement et électriquement isolante. Ce peut être un polyimide par exemple. La plaque ainsi revêtue est alors soumise à une rectification plane, au moins sur une face, pour faire apparaître dans un plan des extrémités aplanies de toutes les aiguilles. Un réseau de points régulièrement répartis en lignes et colonnes est ainsi constitué. Par application d'une tension entre un conducteur d'une face et un conducteur de l'autre face, l'aiguille soudée au croisement de ces deux conducteurs s'échauffe par effet joule et l'èxtrémi- té de l'aiguille constitue un point chauffant isolé dans la matière thermiquement isolante qui l'entoure. L'échauffement de l'aiguille est rendu possible par le fait qu'elle est constituée d'un matériau résistant qui, n1 étant pas mouillé par la soudure, n' est pas court-circuité par celle-ci entre les deux conducteurs reliés par l'aiguille. Un ordre de grandeur de la température que doit atteindre l'aiguille chauffante est environ 1400C, ce qui est possible avec un matériau tel q'un alliage fer-nickel avec les dimensions d'aiguilles indiquées et une tension de 6 à 20 Volts entre conducteurs. I1 est à noter que la localisation de la dissipation thermique par effet joule doit être très précise au point d'intersection de deux- conducteurs choisis. Par conséquent, il est souhaitable que les conducteurs ne présentent pas de rétrécissement de largeur à chaque perçage. Pour cela, on prévoit de préférence un élargissement des conducteurs aux niveau de chaque perçage, cet élargissement étant tel que lz section du conducteur soit la mQme sur toute sa longueur y compris au niveau des perçages. On obtient par ce procédé une plaque d'impression thermique comprenant une multitude de points chauffants commandés individuellement, constitués par des extrémités planes de picots en matériau électriquement résistant qui sont insérés dans des trous percés dans une plaque isolante sur laquelle ils font saillie. Les picots relient les conducteurs de deux réseaux ménagés sur les faces de la plaque isolante. Une telle plaque permet une impression par points statique, c'est-à-dire dans laquelle aucune pièce ne se déplace et où la commande d'impression de points s'effectue par un balayage électronique, à la différence des systèmes d'mpression-par points connus jusqu'à maintenant, dans lesquels on a le plus souvent une aiguille qui se déplace par balayage mécanique et qui vient s'appliquer sur la feuille à imprimer lorsqu'cil la commande par une impulsion appropriée. son variante, on peut réaliser une plaque a1 impression ne comportant qu'une seule rangée de points chauffants (c'est-àdire un seul conducteur d'amenée de courant sur une face et, sur l'autre face, une pluralité de conducteurs dans une direction intersectant le conducteur de la première face). On obtient ainsi une plaque d'impression astatique d'une ligne unique, plaque que l'on peut déplacer mécaniquement ligne par ligne par rapport au papier d'impression pour imprimer toute une page. En effet, dans la transmission par télécopie, le balayage est le plus souvent effectué ligne par ligne et serait donc compatible avec un balayage mécanique ligne par ligne à la réception. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une plaque d'impression thermique par points, caractérisé par le fait qu'il consiste à - réaliser une plaque isolante plane revetue sur une face d'une rangée de conducteurs plans parallèles et sur l'autre face d' au moins un conducteur intersectaift les conducteurs de la première face, - ménager des trous dans la plaque isolante et les conducteurs au niveau des intersections entre conducteurs des deux faces, - réaliser des aiguilles rigides de matériau électriquement résistant - insérer les aiguilles dans les trous, leurs extrémités venant en contact chacune avec un conducteur respectif aboutissant à ce trou et les extrémités faisant saillie par rapport à la plaque au moins d'un premier cEté de celle-ci, - usiner la plaque ainsi hérissée d'extrémités d'aiguilles pour aligner dans un mdme plan toutes les extrémités d'aiguilles d'un premier cOté, 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les aiguilles sont réalisées en un matériau non mouil labre par de la soudure électrique, que leurs extrémités sont revêtues d'un matériau mouillable par la soudure, et que les aiguilles sont soudées-aux conducteurs qui aboutissent à ces aiguilles de chaque c8té de la plaque. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le matériau non mouillable est un alliage nickel-fer et que le matériau de revttement mouillable est du cuivre ou un alliage de cuivre et d'étain, 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les extrémités des aiguilles sont cuivrées, après insertion dans les trous de la plaque, par dépit électrolyti- que, les extrémités d'aiguille- servant de cathodes mises en contact avec un tampon imbibé de solution cuivreuse. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la plaque est revêtue au moins sur son premier cOté à'une matière plastique électriquement et thermi quement isolante, telle que dupolyimide, après insertion et éventuellement soudure des aiguilles dans les trous. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la plaque ainsi revêtue est soumise à une surfaçage pour réaliser une surface plane dans laquelle apparaissent les extrémités aplanies des aiguilles. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la plaque isolante est réalisée en matière plastique, les trous étant effectués par perçage et les conducteurs étant formés par photogravure chimique sur la plaque initialement revêtue de cuivre sur ses deux feces. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les conducteurs sont élargis au niveau de chaque perçage pour que la section de passage de courant ne soit pas réduite au niveau de ces perçages. 9. Procédé selon 'a revendication 8, caractérisé par le fait que les aiguilles sont insérées dans les trous par mise en vibration de la plaque isolante sur laquelle sont placées les aiguilles, ceci en présence d'un champ magnétique perpendiculaire à la plaque. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'on déplace un aimant sous la plaque isolante pour insérer progressivement les aiguilles dans toute la plaque. 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l'on soude les extrémités des aiguilles aux conducteurs de la plaque par trempage dans un bain de soudure. 12. Plaque d'impression thermique par points, caractérisée par 1e fait qu'elle comprend - une plaque isolante revêtue sur une face d'une rangée de conducteurs parallèles et sur son autre face d'au moins un conducteur intersectant les conducteurs de la première face, - des picots en matériau électriquement résistant, insérés dans des trous percés dans la plaque au niveau des croisements des conducteurs des deux faces chaque picot reliant électriquement les conducteurs aboutissant au trou dans lequel il est placé, les extrémités des picots du cté de la première face étant planes et toutes situées dans un même plan, ces extrémités faisant saillie str une face, 13. Plaque selon la revendication 12, caractérisée par le fait qu'au moins une Ces faces est revêtue d'une couche de matière plastique thermiquement et électriquement isolante qui affleure dans le plan des extrémités planes des picots