Brevet FR2457770A1 — publié le 19801226

L'invention est relative à une tête d'impression pour imprimante thermique, c'est-à-dire à une tête d'impression du genre comportant d'une part une pluralité de résistances chauffantes quasi-ponctuelles alignées, d'autre part des conducteurs de liaison permettant de connecter ces résistances aux bornes d'un générateur d'impulsions-de courant afin de produire, sur un support d'impression thermosensible (par exemple un papier thermosensible) qui de-- file devant les résistances, une ligne de points appartenant par exemple à une ligne de caractères.La tête d'impression de l'invention met en outre en oeuvre les dispositions connues suivantes - les résistances et les conducteurs de liaison sont réalisés sous la forme d'un circuit imprimé, c'est-à-dire sous la forme de films minces solidaires d'un substrat, - les résistances sont alimentées par multiplexage; plus précisément, elles sont organisées en N groupes consécutifs comprenant chacun P résistances consécutives, tandis que les conducteurs, au nombre de N+P sont organisés en deux pluralités, à savoir une première pluralité de N conducteurs dont chacun relie une borne déterminée parmi N bornes de même polarité du générateur à une même extrémité des P résistances d'un même groupe et une deuxième pluralité de P conducteurs dont chacun relie une borne déterminée parmi P bornes de polarité opposée du générateur à l'extrémité opposée des N résistances occupant le même rang dans les N groupes; chaque résistance est ainsi connectée en série entre deux conducteurs appartenant respectivement à l'une et à l'autre pluralité, le nombre de conducteurs de liaison nécessaires étant ainsi très inférieur au nombre de résistances. On connait déjà, notamment par la demande de brevet fran çais enregistrée le 6 Octobre 1978 sous le nD 78-28637, une tête d'impression du genre précité comportant toutes les dispositions précitées. Chaque résistance est connectée au conducteur correspondant de l'une des pluralités par l'intermédiaire d'une diode afin d'éviter qu'une fraction du courant impulsionnel destiné à alimenter à un instant déterminé une résistance sélectionnée ne soit dérivée vers d'autres résistances non sélectionnées. Cette tête a la forme prismatique d'un livre à dos rond. Les résistances quasiponctuelles sont alignées le long de la génératrice médiane du dos et les conducteurs parcourent les flancs mais les diodes sont serties dans des blocs diélectriques moulés disposés dans l'épaisseur du prisme.La fabrication de cette tête d'impression n'exploite donc pas intégralement les avantages des techniques d'impression de circuits. L'objet de l'invention est une tête d'impression thermique du genre précité qui est réalisable entièrement sous forme de circuit imprimé. Sa fabrication est donc particulièrement simple et son épaisseur est très inférieure a celle de la tête décrite dans la demande de brevet précitée. La tête d'impression de l'invention pour imprimante thermique, qui comporte donc d'une part une pluralité de NP résistances chauffantes quasi-ponctuelles alignées organisées en N groupes consécutifs de chacun P résistances consécutives, d'autre part une première pluralité de N conducteurs de liaison dont chacun est connecté à une même extrémité de P résistances d'un même groupe et une deuxième pluralité de P condcuteurs de liaison dont chacun est connecté à l'extrémité opposée des N résistances occupant le même rang dans les N groupes enfin NP diodes dont chacune est insérée entre une résistance et le conducteur correspondant de l'une des pluralités de conducteurs, et dans laquelle les résistances et les conducteurs sont constitués par des couches minces solidaires d'un substrat diélectrique, est essentiellement caractérisée en ce que les diodes sont également constituées par des couches minces solidaires du même substrat. D'autres dispositions de l'invention et les avantages qui en résultent apparaîtront dans la description qui suit, faite à titre non limitatif, d'un exemple de réalisation d'une tête d'impression selon l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma des circuits électriques de ladite tête d'impression, - la figure 2 est une vue partielle de la face de cette tête portant les composants électriques, - la figure 3 est une section dans le plan X-X de la figure 2. Les figures 2 et 3 représentent la tête d'impression à grande échelle mais en outre les épaisseurs des différentes couches minces ont été fortement exagérées pour permettre de les distinguer les unes des autres. On considère d'abord la figure 1. Les NP résistances chauffantes quasi-ponctuelles sont réparties en N groupes consécutifs comprenant chacun P résistances consécutives. Chaque résistance est repérée par le chiffre 1 suivi d'une première lettre caractérisant le rang A, 8, .... N du groupe auquel elle pppartient et d'une deuxième lettre caractérisant le rang A, B, ..... P de cette résistance dans ledit groupe. Par exemple, la résistance 1AB occupe le rang B dans le groupe de rang A, la résistance îCP occupe le rang P dans le groupe C, etc... Toutes les résistances d'un meme groupe sont connectées en parallèle, par l'une de leurs extrémités et par l'intermédiaire d'un conducteur 2 à un conducteur commun 3 qui assure la liaison du conducteur 2 avec une borne 4 d'un premier connecteur 5. Le repère numérique de chaque conducteur 2 et 3 est suivi, ainsi que celui de chaque borne 4, par la lettre caractérisant le groupe de résistances correspondant. L'extrémité opposée de chaque résistance 1 est reliée à l'anode d'une diode 6. Le repère numérique de chacune des diodes est suivi par les deux lettres caractérisant la résistance connectée à cette diode.Toutes les cathodes des diodes 6 occupant un même rang dans chaque groupe sont connectées en parallèle (chacune par l'intermédiaire d'un point de connexion 7 affecté des mêmes lettres) à un conducteur 8 qui assure leur liaison avec une borne 10 d'un deuxième connecteur 11 par l'intermédiaire d'un conducteur 9. Chaque conducteur 8 et 9 est caractérisé, ainsi que chaque borne 10, par la lettre caractérisant déjà le rang correspondant de résistances et de diodes. C'est ainsi, par exemple, que les cathodes de toutes les diodes 6AB, 6BB, 6NB sont connectées à la borne 10B par l'inter- médiaire des conducteurs 83 et 9B. Le rôle des diodes 6 a été précisé au début de la présente description. Quant à l'unité de commande (générateur de courant et multiplexeur) reliée à la tête d'impression au moyen des connecteurs 5 et 11,elle n'est représentée ni dans la figure 1, ni dans les figures suivantes, puisque les dispositions de l'invention ne concernent que la tata elle-meme. On considère maintenant simultanément les figures 2 et3. La figure 2 montre le tronçon de tête portant le groupe B de résistances et de diodes et les conducteurs associés. Pour simplifier cette figure, on a supposé qu'il y a seulement quatre résistances par groupe de rangs respectifs A, B, C et D. Ces quatre résistances portent donc les repères respectifs ICA, 1CB, 1CC et ICU. La figure 3 est une section du tronçon de la figure 2 par un plan X-X. Tous les composants de la partie active de la tête sont constitués par des couches minces déposées sur une plaquette rigide diélectrique 100 (par exemple en verre) suffisamment épaisse pour dissiper efficacement la chaleur engendrée par les résistances. Les diodes équipant la tête sont des diodes Schottky. On sait que le contact redresseur de ces diodes est un contact métal-semiconducteur dont le fonctionnement met en oeuvre uniquement le transport d'électrons. Elles constituent d'excellents redresseurs et sont réalisables en couches minces. Leur utilisation dans la tête d'impression de l'invention est donc tout à fait justifiée. On remarque, dans la partie droite de la figure 2, quatre bandes minces 101 déposées directement sur le substrat 100. Elles sont par exemple en alliage nickel-chrome. Elles constituent chacune l'une des résistances 1CA ..,.. 1CD et le contact d'anode de la diode 6 associée à cette résistance. Une couche mince d'or 102 déposée elle aussi sur la partie droite du substrat 100 déborde sur les extrémités droites des bandes 101 et constitue à la fois les conducteurs 2C et 3C de la figure 1. Un brin conducteur souple 12, non représenté sur la figure 1, assure la liaison de la plaquette 102 avec la borne 4C du connecteur 5 (fig.1). Une bande étroite et courte d'or 103 est déposée sur la partie gauche de chaque bande 101 et est séparée de la couche 102 par un intervalle qui découvre un tronçon de bande 101.C'est ce tronçon qui constitue la résistance quasi-ponctuelle (par exemple 1C3 dans la figure 3). Une bande étroite et courte 104 de silicium est déposée sur la partie gauche de chaque bande 103. Elle est traitée par diffusion de façon à former en fait deux couches successives, dont une couche inférieure 104N de silicium dopé N en contact avec la bande d'or 103 et une couche supérieure 1045 de silicium non dopé. Chaque bande 104 est recouverte par l'extrémité de droite d'une bande métallique 105, en or ou en aluminium, qui s'étend sur la partie gauche de la plaque de substrat 100. L'extrémité de droite de chaque bande 105 constitue ainsi le contact de cathode de l'une des diodes (diode 6C3 dans la fig.3).Les parties des bandes métalliques 105 qui ne recouvrent pas les bandes 104 sont elles-mêmes recouvertes d'une couche diélectrique 106, par exemple en silice ou en alumine. L'une de ces bandes 105 se prolonge jusqu'au bord de gauche du substrat 100 pour former le conducteur 9C (fig.1) connecté à la borne lOC du connecteur 11 par un brin conducteur souple 13, non représenté sur la figure 1. Les conducteurs de. multiplexage 8A, 8B, 8C et 8D sont constitués par des bandes étroites métalliques orientées transversalement aux bandes 105 et déposées sur la couche isolante 106. Des réserves ménagées à des endroits convenables de la couche 106 au moment de sa formation ou obtenues par attaque chimique permettent d'obtenir par contact entre les bandes 105 et les bandes 8A,.. ... 8D, les points de connexion 7CA, 7CB, 7CC et 7CD. Enfin une couche d'usure 107, par exemple en carbure de silicium, est formée au-dessus de la zone des résistances 1 et des diodes 6, c'est-àdire dans la zone de contact avec le support d'impression qui n'est pas représenté. On remarque que cette couche vient au contact des parties des bandes 101 qui constituent les résistances 1CA.... 1CD. L'examen des figures 2 et 3 a ainsi montré la possihilité de. constituer une tête d'impression conforme à l'invention pa un unique circuit imprimé multicouche, facilement réalisable par des procédés connus tels que la photogravure et le dopage par épitaxie. Pour les raisons que l'on a déjà indiquées, la technologie Schottky est particulièrement avantageuse pour la réalisation des diodes, mais on peut en fait mettre en oeuvre d'autres genres de diodes en 'couches minces, telles que des diodes planar de type P. REVENDICATIONS 1.- Tête d'impression pour imprimante athermique, du genre comportant d'une part un nombre NP de résistances chauffantes quasi-ponctuelles alignées organisées en N groupes consécutifs de chacun P résistances consécutives, d'autre part un nombre N+P de conducteurs d'alimentation organisés en deux pluralités, à savoir une première pluralité de N conducteurs dont chacun est connecté en parallèle à une même extrémité des P résistances d'un même groupe et une deuxième pluralité de P conducteurs dont chacun est relié en parallèle à une même extrémité des N résistances occupant le même rang dans les mêmes groupas, chaque résistance étant ainsi connectée en série entre deux conducteurs appartenant respectivement à l'une et à l'autre pluralité, enfin un nombre NP de diodes dont chacune est insérée entre une résistance et le conducteur correspondant de l'une des pluralités de conducteurs, les résistances et les conducteurs étant constitués par des couches minces solidaires d'un substrat diélectrique, caractérisée en ce que les diodes sont constituées par des couches minces solidaires du même substrat. 2.- Tête d'impression selon la revendication 1, caractérisée en ce que les diodes sont des diodes Schottky. 3.- Tête d'impression selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque diode est constituée par un empilement de couches minces qui sont, en partant du substrat - une couche de contact d'anode, se prolongeant à l'extérieur de la diode pour former la résistance chauffante associée, - une première couche métallique, - une couche de matériau semiconducteur à dopage N au contact de la première couche métallique, - une deuxième couche métallique se prolongeant à l'extérieur de la diode pour former l'un des conducteurs de l'une des pluralités de conducteurs.