Brevet FR2477072A1 — publié le 19810904

Tête d'écriture par décharge électrique pour machine imprimante par points et son procédé de fabrication La présente invention concerne une tête d'écriture comprenant une pluralité d'électrodes pour l'impression de points, par décharge électrique entre au moins une des susdites électrodes et un support d'écriture présentant une couche superficielle électriquement conductrice, et elle concerne également un procédé permettant de fabriquer une telle tête d'écriture. Les têtes d'écriture que l'invention vise a perfectionner sont destinées à etre utilisées en association avec des papiers électrosensibles présentant une couche superficielle électriquement conductrice, notamment métallique (couche mince d'aluminium par exemple). Une différence de potentiel déterminée créée entre une électrode et la couche conductrice du papier provoque une décharge électrique qui fait claquer la couche conductrice et fait apparaitre à cet endroit une sous-couche noire, par exemple en graphite. Jusqu'à présent, les têtes d'écriture de ce genre comportent plusieurs électrodes constituées respectivement de tiges ou stylets alignés et séparés les uns des autres par un intervalle prédéterminé qui est fonction, d'une part, de la définition (ou nombre de points a' imprimer par unité de longueur) et, d'autre part, de la tension électrique qui leur est appliquée.Compte tenu du risque de claquage électrique entre électrodes voisines si, pour une tension d'utilisation donnée, on rapproche trop les électrodes, il n'est pas possible, avec ces têtes d'écriture connues, de faire apparaitre sur le papier des points juxtaposés (voire même se chevauchant) pour que les signes (par exemple des lettres et/ou des chiffres) finalement constitués par un ensemble de points présentent une continuité de dessin proche de celle de signes imprimés de façon classique (par exemple avec une machine à écrire de bureau). Par ailleurs, dans des machines connues, la tete d'e- criture est conçue et disposée de manière telle que les stylets souples soient inclinés (par exemple à 450) par rapport au papier ; cette disposition permet de les maintenir facilement appliqués sur le papier au cours du déplacement de la tête d'écriture lors des phases d'écriture. Toutefois, cette inclinaison des stylets n'autorise l'écriture que dans un seul sens de déplacement de la tête d'écriture. Lorsque la tete d'écriture est déplacée en sens inverse, les stylets risqueraient d'accrocher le papier et de le déchirer s'ils étaient maintenus appliqués sur lui. Au cours du déplacement de retour de la tête, il est donc n- cessaire de soulever cette dernière, ce qui exclut évidemment toute possibilité d'écriture au cours de ce retour. Une telle écriture monodirectionnelle limite considérablement les performances des machines connues et est inacceptable dans le cas des machines a' très grande vitesse d'écriture que l'on cherche à développer actuellement. Par ailleurs, le frottement des électrodes sur le papier, d'une part, et l'action répétée des décharges électriques, d'autre part, entrainent une usure rapide des extrémités des stylets. Jusqu'à présent, on a pallié cette difficulté en augmentant et la longueur et le diamètre des stylets, mais une telle solution n'est plus envisageable pour des machines très rapides conçues pour écrire des signes constitués de points juxtaposés ou se recouvrant partiellement. En outre, compte tenu de ces problèmes d'usure, les stylets étaient constitués par des fils de tungstène, matériau relativement cher. Toutefois, compte tenu de l'allongement précité auquel on avait recours, les stylets étaient devenus trop flexibles. Une tentative avait été faite pour renforcer les fils, en les enrobant dans une matière abrasive. Mais cette solution s'est avérée trop onéreuse et trop difficile à mettre en oeuvre. L'invention a essentiellement pour but de remédier à ces inconvénients en réalisant une tête d'écriture qui soit agencée pour former des points juxtaposés ou meme se chevauchant, qui soit bidirectionnelle - c'est-à-dire apte a ecri- re quel que soit le sens dans lequel elle est déplacée par rapport au papier - et qui soit munie d'électrodes constituées en un matériau moins couteux et plus résistant à l'usure par frottement et à l'électro-érosion que le tungs tène. L'invention a également pour but une tete d'écriture qui puisse etre fabriquée de façon simple, rapidement et à moindre court. Selon un premier aspect de l'invention qui est relatif à la tête dtécriture elle-meme, une telle tête se caractérise en ce quelles électrodes sont réparties en au moins- deux rangées parallèles et distantes les unes des autres dans chaque rangée, ces deux rangees étant disposées l'une par rapport à l'autre de manière qu'une électrode d'une rangée soit située en regard d'un intervalle interélectrode d'une rangée voisine, et en ce qu'il est prévu au moins un support, électriquement isolant, en forme de plaque plane à deux faces principales parallèles ou sensiblement parallèles, sur lesquelles les deux rangées d'électrodes sont respectivement fixées. Grace à cet agencement, les électrodes sont écartées les unes des autres d'une distance suffisante pour éviter tout claquage électrique entre elles La formation d'une colonne de points sur le papier s'effectue par activation des électrodes d'une première rangée, puis, après déplacement incrémental de la tête d'écriture pour amener la seconde rangée d'électrodes dans le plan qu'occupait précédemment la première rangée d'électrodes1 on active les électrodes de la seconde rangée. Compte tenu du décalage relatif des électrodes des deux rangées, les points secondement obtenus s'intercalent entre les points obtenus précédemment et linter valle entre deux points successifs peut être aussi réduit que souhaité sans préjudice pour l'isolement électrique des électrodes entre elles. Bien entendu, cette disposition est envisageable pour un nombre quelconque de rangées d'électrodes séparées les unes des autres par un nombre approprié de supports isolants ; les points que l'on peut ainsi former peuvent alors être aussi rapprochés et aussi nombreux par unité de longueur que souhaité. Un tel rapprochement exige certes une finesse beaucoup plus grande des extrémités actives des électrodes, ce qui n'est cependant pas un handicap puisque les électrodes sont solidarisées à un support isolant et n'ont donc plus à présenter une résistance mécanique, laquelle est procurée par le support isolant. D'autre part, cette solution constructive permet d'assurer un très bon alignement des électrodes dans chaque ran géie, et donc des points formés sur le support d'écriture, ce que ne permettaient pas les solutions retenues jusqu'à présent Enfin, l'agencement de la tête d'écriture de l'invention autorise sa mise en place dans la machine de manière telle qu'elle soit disposée perpendiculairement au support d'écriture. Il en résulte que la tete d'écriture de l'invention est fonctionnelle quel que soit le sens dans lequel elle est déplacée : l'impression peut alors être bidirectionnelle, ce qui augmente considérablement les capacités d'impression de la machine qui est équipée d'une telle tete. De préférence, l'intervalle entre deux électrodes consécutives d'une même rangée est au plus égal à la dimension transversale d'une électrode parallèlement à ladite rangée. Ainsi, les points obtenus sur le support d'écriture sont juxtaposés ou bien se chevauchent mutuellement, ce qui permet d'obtenir un aspect visuel plus attrayant et une plus grande lisibilité pour les signes ainsi composés. De préférence encore, les électrodes possèdent, au moins à leur extrémité active, une section transversale quadrangulaire, notamment rectangulaire ou carrée. Une telle disposition accroit encore la continuité du dessin des signes composés de points puisqu'il ne subsiste alors aucune discontinuité entre des points successifs, ni aucune ondulation de contour comme cela peut se présenter lorsque les points qui se chevauchent sont ronds. L'aspect visuel des signes sten trouve ainsi grandement améliore. Avantageusement, pour leur conférer une plus grande ri gidité et une plus grande dureté, les électrodes, au moins à leur extrémité active, sont constituées d'un noyau métallique revêtu d'une couche d'un matériau choisi parmi le nitrure de titane et le carbure de titane, déposée par bombardement ionique. De ce fait, on diminue fortement l'usure par frottement et ltélectro-érosion des extrémités des électrodes. Par là meme, le noyau métallique n'a plus besoin de posséder des qualités mécaniques particulières et, en remplacement du tungstène, trop onéreux, on peut utiliser un matériau très bon marché tel que du bronze de béryllium ou du chrysocale. On peut avantageusement réaliser le support isolant en "Mylar". Dans un mode de réalisation particulier, on prévoit que les épaisseurs des électrodes sont égales à celle du support isolant. Selon un autre aspect de l'invention qui est relatif- à un procédé de fabrication-d'une tete d'écriture conforme à l'invention, on prévoit la succession des étapes suivantes - on soumet des feuillards métalliques à une attaque chimique sélective pour constituer des peignes d'électrodes, - on découpe un feuillard métallique pour constituer des peignes d'électrodes, - on découpe un support électriquement isolant présentant deux faces parallèles ou approximativement parallèles, - on fixe deux peignes d'électrodes respectivement sur les deux faces du support isolant, de telle manière que les doigts d'un peigne s'étendent en regard des intervalles entre doigts de l'autre peigne, - on coupe l'ensemble ainsi constitué de manière à éliminer la portion comportant les squelettes des peignes, et à obtenir un ensemble d'électrodes électriquement isolées les unes des autres, - et on rectifie le bord de l'ensemble ainsi obtenu correspondant aux extrémités actives des électrodes. De préférence, la découpe du feuillard métallique est une découpe chimique. Du fait que la précision d'une découpe chimique est très grande, il est possible d'être assuré d'une grande précision sur l'écartement des électrodes entre elles, et donc sur la position relative des points obtenus sur le support d'écriture. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit dans laquelle on se réfère aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue perspective à très grande échelle d'une tête d'écriture conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de dessous de la tête d'écriture de la figure 1, - les figures 3 à 5 sont des vues schématiques illustrant différentes étapes du procédé de fabrication conforme à l'invention, - et les figures 6 et 7 illustrent respectivement deux autres procédés de fabrication de têtes d'écriture conformes à l'invention. En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, la tête d'écriture 1 est constituée par une plaque support 2 en un matériau électriquement isolant et de forme rectangulaire, et par deux rangées d'électrodes métalliques 3 et 3' disposées respectivement sur les deux grandes faces de la plaque 2. Les électrodes 3, 3' se présentent sous forme de bandes métalliques disposées les unes par rapport aux autres de telle manière que les extrémités 4 des électrodes 3 soient situées respectivement en regard des intervalles 5' s'étendant entre deux électrodes 3', et qu'inversement les extrémités 4' des électrodes 3' soient situées respectivement en regard des intervalles 5 s'étendant entre deux électrodes 3. Comme visible sur les figures 1 et 2, toutes les électrodes possèdent la même largeur 1 et tous les intervalles entre électrodes sont égaux et ont pour valeur 1. En outre, toutes les électrodes possèdent la même épaisseur e et la plaque support 2 possède aussi une épaisseur égale à e. Toutefois, on peut envisager d'autres modes de réalisation dans lesquels l'épaisseur de la plaque 2 est un multiple entier de e (par exemple 2 e ou 3 e) Dans ces conditions, les surfaces actives des électrodes (ctest-à-dire les surfaces des sections transversales 6, 6' des extrémités 4, 4') sont toutes égales et les extrémités 4 et 4' sont décalées pour correspondre, dimensionnellement, de façon exacte aux intervalles 5' et 5, respectivement. A leurs extrémités opposées 7, 7', les électrodes peuvent présenter toutes formes et dimensions appropriées en vue de leur liaison électrique avec des organes de la machine qui sera équipée de la tête d'écriture l. Par exemple, tout en conservant une épaisseur constante, les électrodes 3, 3' présentent une forme longitudinale sinueuse telle qu'elles s'écartent les unes des autres, c est-à-dire que les extrémités 7 ou 7' sont plus écartées les unes des autres que ne le sont les extrémités 4 ou 4'. En outre, la largeur des extrémités 7, 7' est nettement supérieure à celle des extrémités 4, 4'. Grace à ces dispositions, la tête d'écriture 1 peut facilement être introduite dans un connecteur électrique approprié de type femelle qui assurera les liaisons prévues avec la machine.L'amovibilité ainsi procurée facilite grandement le remplacement d'une tete d'écriture usagée ou abimée. La tete d'écriture 1 qui vient d'etre décrite peut etre fabriquée de la manière suivante (en se référant aux figures 3 à 5 sur lesquelles les memes références numériques ont été conservées pour désigner les éléments identiques à ceux des figures l et 2). Dans une feuille du métal constitutif des électrodes 3, 3', on découpe un peigne 8 comportant les éleetrodes 3 (par exemple) et un squelette 9, c'est-à-dire une partie métallique liant entre elles les électrodes 3 (figure 3). Bien qu'on puisse avoir recours à divers procédés pour réaliser cette découpe, il est cependant avantageux d'effectuer une découpe chimique à l'aide d'un agent approprié pour le métal considéré, d'une façon connue de l'homme de l'art. L'avantage procuré par la decoupe chimique est qu'il est possible d'obtenir une très grande précision dimensionnelle sur les électrodes ; en particulier, il est possible d'obtenir une très grande précision sur le pas d'espacement des extrémités actives des électrodes. On assemble ensuite par collage deux peignes 8, 8' respectivement sur les deux faces oppo-sées d'une plaque support 2 préalablement découpée dans une feuille d'épaisseur appropriée (figure 4). On sectionne ensuite l'ensemble 9-2-9' selon la ligne de coupe 10 de manière à séparer les squelettes 9, 9' des électrodes 3, 3' (figure 5), et on rectifie le côté opposé de manière que le bord de la plaque 2 et les surfaces 6, 6' soient parfaitement coplanaires. On obtient ainsi, facilement et rapidement, une tete de lecture telle que la tête 1 de la figure 1, avec toutes les électrodes 3, 3' isolées électriquement les unes des autres. Pour éviter d'avoir à fabriquer deux peignes identiques, on peut aussi envisager de réaliser, selon le meme processus, un peigne double li (voir figure 6) présentant deux parties opposées 12, 12' correspondant chacune au peigne 8 de la figure 6, mais décalées l'une par rapport à l'autre de telle manière que les électrodes 3, 3t d'une des parties soient respectivement situées dans le prolongement des intervalles interélectrodes 5', 5 de l'autre partie. On dispose alors le peigne double il à cheval sur le chant delta plaque support 2 et, par pliure le long des lignes 13, 13', on rabat les deux parties 12, 12' le long des grandes faces correspondantes de la plaque 2 ; après collage, on sectionne l'ensemble selon la ligne de coupe 10, comme précédemment, pour séparer le squelette des électrodes 3, 3' qui sont alors- électriquement indépendantes les unes des autres. Les électrodes 3, 3' peuvent être obtenues à partir d'une feuille de tungstène d'épaisseur appropriee. Toutefois, pour diminuer l'usure par frottement et l'électro-êrosion, et augmenter ainsi la durée de vie des électrodes, on dépose, au moins sur les extrémités 4, 4', par implantation ionique du nitrure de titane ou du carbure de titane Du fait que c'est cette couche superficielle très résistante qui maintenant frotte sur le support de reproduction et est soumise à ltélectro-érosion, le métal constitutif de l'électrode n'est plus soumis à usure. Il n'est plus alors nécessaire d'avoir recours au tungstène, qui est un métal cher, et on peut constituer le "noyau" métallique en un métal très bon marché tel que du bronze au béryllium ou du chrysocale, que l'on recouvre ensuite par bombardement ionique d'une couche de plusieurs microns de nitrure ou de carbure de titane. Quant à la plaque 2, elle peut être constituée en "Mylar". Selon encore un autre procédé de fabrication, on part d'un circuit imprimé souple, c'est-à-dire comportant au moins une couche mince d'un métal tel que le cuivre solidaire d'un support isolant souple, tel que du "Mylar". Comme représenté à la figure 7, sur une bande 14 d'un tel matériau, on forme, par décapage chimique sélectif effectué de façon classique, des rubans conducteurs parallèles qui, à une extrémité de la bande 14, se terminent respectivement par des portions 3 amincies en largeur. De préférence, pour simplifier la fabrication, on réalise un circuit imprimé à double face, comme représenté à la figure 7, le décapage sélectif des couches de cuivre étant effectué de manière telle que les extrémités 3, 3' constituant les électrodes soient mutuellement décalées Toutefois, par exemple lorsqu'on ne peut disposer de bandes pour circuits imprimés présentant les épaisseurs d'isolant et/ou de cuivre suffisantes, on réalise plusieurs bandes présentant les circuits imprimés appropriés, que l'on assemble ensuite par collage face isolante contre face isolante et/ou face cuivre contre face cuivre. Dans tous les cas, un tel agencement est particulièrement avantageux car, outre une simplification notable du procédé de fabrication, il permet en plus de simplifier les liaisons entre les électrodes 3, 3' et l'appareillage auquel elles doivent être reliées par suppression du connecteur électrique de raccordement et des fils de liaison. L'intégration des électrodes aux fils de liaison permet de réduire les causes de mauvais contacts et donc d'améliorer la fiabilité de l'appareil. Bien entendu, toujours pour des questions de résistance mécanique, les bandes de cuivre 15, 15', dans la zone des électrodes 3, 3', sont recouvertes d'une couche métallique dure comme mentionné précédemment. La tête d'écriture conforme à l'invention présente de nombreux avantages liés à sa conception originale. Elle permet d'écrire sur un support approprié des points de très petites dimensions et juxtaposés, ou même se recouvrant partiellement, sans qu'il en résulte un préjudice pour l'isolation électrique entre électrodes. La tête d'écriture conforme à l'invention présente de nombreux avantages liés à sa conception originale. Elle permet d'écrire sur un support approprié des points de très petites dimensions et juxtaposés, ou neume se recouvrant partiellement, sans qu'il en résulte un préjudice pour l'isolation électrique entre électrodes. A titre d'exemple, la section active 6 des électrodes est de 125 x 260 microns pour la définition normalisée de 3,85 points par millimètre, ou de 125 x 130 microns pour la définition normalisée de 7,7 points par millimètre, alors que, dans les machines connues à l'heure actuelle, les stylets à fils de tungstène avaient un diamètre de 0,3 à 0,4 millimètre. L'impression s'effectue en deux temps : dans un premier temps, tout ou partie des électrodes 3 sont excitées, qui écrivent des points correspondants sur le support d'écriture ; on déplace ensuite la tête d'écriture d'ur pas incrémental correspondant à l'épaisseur de la plaque support 2, les électrodes 3' se trouvant alors dans le plan occupé précédemment par les électrodes 3 ; on excite alors tout ou partie des électrodes 3', qui écrivent des points correspondants dans tout ou partie des intervalles non précédemment couverts par les électrodes 3. Le procédé de fabrication ci-dessus mentionné permet de réaliser des électrodes de surface active carrée ou rectangulaire, conduisant à l'écriture de points qui se -juxtapo- sent parfaitement et qui sont alignés les uns par rapport aux autres avec une très grande précision. On élimine ainsi les contours ondulés obtenus jusqu ici par chevauchement de points circulaires obtenus à l'aide de stylets de section ronde. Enfin, l'abandon du tungstène et son remplacement par un métal très bon marché pour constituer les "noyaux" des électrodes, allié à un procédé de fabrication simple et rapide conduisent à une tete d'éoriture peu coûteuse. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleur-s dLjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. En particulier, on peut envisager d'accroitre le nombre de rangées d'électrodes, en combinant plusieurs rangées d'électrodes et plusieurs plaques supports, pour accroitre la définition. REVENDICATIONS 1 - Tette d'écriture comprenant une pluralité d'électrodes pour l'impression de signes, par décharge électrique entre au moins une des susdites électrodes et un support d'écriture présentant une couche superficielle électriquement conductrice, caractérisée en ce que les électrodes sont réparties en au moins deux rangées parallèles et distantes les unes des autres dans chaque- rangée, ces deux rangées étant disposées l'une par rapport à l'autre de manière qu'une électrode d'une rangée soit située en regard d'un intervalle interélectrode d'une rangée voisine, et en ce qu'il est prévu au moins un support, électriquement isolant, en forme de plaque plane à deux faces principales parallèles ou sensiblement parallèles, surxlesquelles les deux rangées d'e- lectrodes sont respectivement fixes. 2 - Tete d'écriture selon la revendication 1, caracte- risée en ce que l'intervalle entre deux électrodes consécutives d'une meme rangée est au plus gal à la dimension transversale d'une électrode parallèlement à ladite range.e 3 - Tete d'écriture selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les électrodes possèdent, au moins à leur extrémité active, une section transversale quadrangulaire, notamment rectangulaire ou carre. 4 - Tete d'écriture selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les électrodes, au moins à leur extrémité active, sont constituées d'un noyau métallique revetu d'une couche d'un matériau choisi parmi le nitrure de titane et le carbure de titane, déposée par bombardement ionique. 5 - Tete d'écriture selon la revendication 4, caractr- risée en ce que le noyau métallique est du bronze de béryllium ou du chrysocale. 6 - Tete d'écriture selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le support électriquement isolant est constitué en "Mylarr'. 7 - Tete d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les épaisseurs des électrodes et du support électriquement isolant sont ovales. 8 - Tete d'écriture selon l'une quelconque des revendications précédentes, destinée à équiper une machine.de production de documents apte à reproduire sur un support d'écriture des signes constitués par une sélection de points appropriés, les points étant imprimés sur le support d'écri- ture colonne par colonne distantes les unes des autres 9 - Tête d'écriture selon la revendication 8, caractérisée en ce que, en position fonctionnelle dans la machine, elle est disposée perpendiculairement au support d'écriture. 10 - Tête d'écriture selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un circuit imprimé souple et en ce qu'elle est d'un seul tenant avec un câble de liaison à la machine constituée également par un circuit imprimé souple. 11 - Procédé pour fabriquer une tête d'écriture selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu il comprend les étapes suivantes - on découpe un feuillard métallique pour constituer des peignes d'électrodes, - on découpe un support électriquement isolant présentant deux faces parallèles ou approximativement parallèles, - on fixe deux peignes d'électrodes respectivement sur les deux faces du support isolant, de telle-manière que les doigts d'un peigne s' étendent en regard des intervalles entre doigts de l'autre peigne, - on coupe l'ensemble ainsi constitué de manière à éliminer la portion comportant les squelettes des peignes, et à obtenir un double ensemble d'électrodes électriquement isolées les unes des autres, - et on rectifie le bord de l'ensemble ainsi obtenu correspondant aux extrémités actives des électrodes. 12 - Procédé pour fabriquer une tête d'écriture selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - on découpe un feuillard métallique pour constituer un peigne double comportant deux portions de peigne disposées dos à dos avec les doigts des portions de peigne s'étendant respectivement dans des sens opposés, - on découpe un support électriquement isolant présentant deux grandes faces parallèles ou approximativement parallèles, - on dispose le peigne double à cheval sur le chant du support isolant de manière que les doigts s'étendent de part et d'autre dudit chant et on plie le peigne double sur ledit chant pour rabattre les deux portions de peigne respectivement sur les deux grandes faces parallèles du support isolant de manière telle que les extrémités libres des doigts d'une portion de peigne se trouvent en regard respectivement d'intervalles interélectrodes de l'autre portion de peigne, - on solidarise les deux portions de peigne ainsi disposées sur le support isolant, - on coupe l'ensemble ainsi constitué de manière à éliminer la partie comportant le squelette du peigne double et à obtenir un double ensemble d'électrodes électriquement isolées les unes des autres, - et on rectifie le bord de l'ensemble ainsi obtenu correspondant aux extrémités actives des électrodes. 13 - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que, dans le peigne double, les doigts sont disposés de manière que les doigts d'une portion de peigne soient disposes respectivement dans les prolongements des intervalles interdigitaux de l'autre portion de peigne. 14 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que la découpe du feuillard métallique est une découpe chimique. 15 - Procédé pour fabriquer une tête d'écriture selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre les techniques de fabrication des circuits imprimés pour former, sur une plaquette isolante possédant deux faces métallisées, la configuration d'électrodes recherchée.