Brevet FR2527820A1 — publié le 19831202

L'invention concerne une tête d'écriture desti- née à produire, dans un milieu de mémorisation d'une image magnétique, une unité d'image magnétique analogue à un point, à bord lisse et haute résolution L'invention con- cerne plus particulièrement la production d'une zone magnétisée ayant sensiblement une forme torique dans un tel milieu, laquelle zone fonctionne comme une partie d'une image magnétique totale, la magnétisation dans cette zone étant caractérisée par des vecteurs magnétiques à orientations mutidirectionnelles, répartis sensiblement suivant une géométrie sphérique, et avec une intensité de champ magnétique qui est notablement plus élevée à proxi- mité du périmètre de la zone que dans la partie centrale de la zone. Les têtes d'écriture décrites dans le présent mémoire ont une structure analogue à celle représentée sur les figures 5 et 6 de la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 170 788, déposée le 21 juillet 1980, sous le titre "MAGNETIC IMAGING METHOD AND APPARATUS" En parti- culier, la tête d'écriture selon l'invention constitue un perfectionnement par rapport à la tête décrite dans la demande précitée Les figures 1 et 2 du dessin annexé et décrit ci-après sont sensiblement identiques aux figures 5 et 6 indiquées ci-dessus. Comme décrit dans la demande précitée, la défini- tion des bords d'une image imprimée finale est un facteur primordial pour l'obtention de la netteté d'images telles que des caractères alphanumériques Par conséquent, l'inven- tion a pour objet une tête d'écriture magnétique présentant une caractéristique de perméabilité différentielle parti- culière qui, lorsqu'elle est réalisée avec une structure géométrique analogue à celle de la tête décrite dans la demande précitée, contribue notablement à améliorer la définition de bord d'une image imprimée finale. Conformément à l'invention, la tête d'écriture comporte des parties polaires intérieure et extérieure, sensiblement coplanaires, disposées symétriquement, la partie polaire intérieure ayant une perméabilité magnéti- que qui est notablement inférieure (de préférence d'au moins un ordre de grandeur) à celle de la partie polaire extérieure Dans une forme de réalisation décrite ci- après, la tête comporte une partie polaire intérieure qui comprend une face exposée à peu près totalement circulaire, entourée symétriquement de la partie polaire extérieure qui présente une face exposée sensiblement annulaire. Dans une autre forme de réalisation, les deux parties polaires présentent des faces exposées sensiblement annu- laires. Les perméabilités magnétiques des parties polai- res intérieure et extérieure ayant la relation indiquée ci-dessus, le flux magnétique produit par la tete d'écri- ture pour former une unité d'image magnétique latente dans un support d'enregistrement est caractérisé par une densité qui est notablement plus élevée au périmètre de l'unité d'image que dans sa partie centrale Cette situa- tion résulte directement du fait que la partie polaire extérieure de la tête, qui définit le périmètre de l'unité d'image, possède une plus grande perméabilité et tend donc à concentrer et à densifier le flux magnétique. Une unité d'image latente créée dans un support, ayant ce type de caractéristique de densité de flux, retient avec une efficacité extrême l'encre d'impression ou "toner", en particulier à proximité du bord de l'unité. Ceci sert à améliorer la définition du bord imprimé final dans une image constituée de plusieurs de ces unités. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe axiale partielle d'une forme de réalisation de la tête d'écriture selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan, à échelle réduite, par le côté supérieur de la figure 1, montrant une bobine conductrice utilisée dans la tête d'écriture de la figure 1; la figure 3 est une coupe axiale partielle, à échelle agrandie, de la base de la tête d'écriture de la figure 1, cette vue montrant la configuration des lignes de flux magnétique obtenue lorsque la tête d'écri ture est excitée; la figure 4 est une vue schématique en plan d'une zone magnétisée (unité d'image) créée dans un sup- port d'enregistrement magnétique par la configuration de lignes de flux montrée sur la figure 3; la figure 5 est une coupe analogue à celle de la figure 3, montrant une variante de la tête d'écriture selon l'invention; et la figure 6 est un graphique illustrant, à la suite d'une opération d'écriture effectuée par chacune des têtes montrées sur les figures 3 et 5, les niveaux relatifs de collecte de l'encre magnétique, présents sensiblement sur la face d'une unité d'image analogue à celle montrée sur la figure 4. Les figures, et tout d'abord la figure 1, repré- sentent globalement en 10 une structure à têtes d'écri- ture magnétiques comportant plusieurs têtes d'écriture telles que la tête 12, réalisées conformément à l'inven- tion Chaque tête présente une réalisation pouvant être considérée comme en sandwich et, lorsqu'elle est vue de dessus comme montré sur la figure 5, elle présente un contour sensiblement circulaire L'axe central de la tête 12 est indiqué en 14 L'une des têtes adjacentes à la tête 12 est représentée partiellement en 15. La structure 10 à têtes, dont seule une très petite partie est représentée sur la figure 1, se présente sous la forme d'une courroie flexible sans fin qui peut être montée sur la surface extérieure d'un tambour de support En outre, et ainsi qu'il ressortira de la descrip- tion qui suit, la structure 10 présente, en section, une très faible épaisseur et elle est réalisée par la mise en oeuvre de techniques de fabrication de circuits intégrés et de couches minces. La tête 12 est représentative de la réalisation de chacune des autres têtes d'écriture de la structure 10. Une bande flexible 16, pouvant être considérée comme la base de support de la structure 10, est réalisée en une matière à haute perméabilité magnétique convenable, qui est également conductrice du courant électrique Selon une caractéristique importante de la présente invention, la matière formant la bande 16 présente une perméabilité magnétique notablement supérieure à celle de l'autre matière magnétique (décrite ci- après) utilisée dans la structure 10 Deux matières qui ont donné satisfaction, à cet effet, sont produites par la firme Allied Chemical Company et commercialisées sous les désignations " 2826 MB Metglas" (Fe 40 Ni 38 Mo 4 B 18) et " 2605 SE Metglas" (Fe 81, B 13,5 Si 3,5 C 2) Chacune de ces deux matières pré- sente une perméabilité magnétique d'environ 400 000 Henrys par mètre A proximité de chaque tête d'écriture, par exemple dans la zone de la tête 12 d'écriture, la bande 16 constitue ce qui est appelé dans le présent mémoire une seconde partie polaire magnétique ou une partie polaire magnétique extérieure Dans la structure 10, la bande 16 présente une épaisseur, indiquée en A sur la figure 1, d'environ 0,038 mm. Une ouverture conique 18, qui débouche aux deux faces de la bande, est réalisée dans la bande 16 (d'une manière décrite plus en détail dans la demande précitée) et est centrée sur l'axe 14 L'extrémité supérieure de grand diamètre de l'ouverture 18 présente une dimension, indiquée en B sur la figure 1, d'environ 225 micromètres. L'extrémité inférieure, de faible diamètre, de l'ouverture présente une dimension, indiquée en C, d'environ 125 micro- mètres. Une douille 20 en or est formée à l'intérieur de l'ouverture 18 et répartie sur la paroi de cette dernière. La douille 20, qui assume la fonction d'une matière diama- gnétique entre les faces polaires,dans la tête 12, s'étend légèrement audessus de la surface supérieure de la bande 16, dans l'orientation de la figure 1 (ainsi qu'on peut le voir), et elle présente une épaisseur de paroi d'environ 18 micromètres Par conséquent, le diamètre intérieur pré- senté par l'extrémité inférieure de la douille 20, indi- qué en D sur la figure 1, est d'environ 90 micromètres. Comme mentionné précédemment, la matière consti- tuant la bande 16, en plus d'être magnétique, est égale- ment conductrice du courant électrique La douille 20, outre qu'elle se comporte comme une matière diamagnétique qui forme un entrefer à faible perméabilité entre des faces polaires dans la tête 12, assume également la fonc- tion d'un contact électrique avec la bande 16 Les raisons de l'utilisation d'un tel contact seront expliquées ci- après. Une coupelle 22 a de cuivre, faisant partie d'une bobine 22 permettant le passage d'un courant électrique dans la tête 12, entoure l'extrémité supérieure de la douille 20, dans l'orientation de la figure 1, et établit un contact électrique avec cette extrémité supérieure. La bobine 22 comprend également un enroulement en spirale 22 b réalisé d'une seule pièce avec la coupelle 22 a et disposé à peu près symétriquement autour de l'axe 14. Ainsi qu'on peut le voir, l'enroulement 22 b est sensible- ment plat et s'étend dans un plan situé à une certaine distance au-dessus de la surface supérieure de la bande 16, comme montré sur la figure 1 L'aire de la section de l'enroulement 22 b est d'environ 625 micromètres carrés. La bobine 22 est également appelée élément d'excitation dans le présent mémoire. La figure 2 est une vue, montrant suivant l'axe 14, la face supérieure de la bobine 22, cette dernière étant retirée de la tête 12 On peut voir que l'enroule- ment 22 b effectue sensiblement quatre tours autour de l'axe 14 et s'éloigne ensuite tangentiellement sur une faible distance de l'axe 14 en direction d'un plot 22 c de connexion Le plot 22 c est situé sensiblement dans le même plan que l'enroulement 22 b et il présente un trou central 22 d dont la fonction sera expliquée ci-après. En se référant de nouveau à la figure 1, on voit que l'enroulement 22 b et le plot 22 c sont noyés et mainte- nus dans une couche 24 de matière diélectrique convenable. L'épaisseur de cette couche, indiquée en E, est d'environ 26 micromètres La matière particulière qui forme la cou- che 24 dans la tête 12 est un produit provenant de la firme E.I Dupont de Nemours & Co, vendu sous le nom de "Pyralin". Un autre produit convenable, également préparé par la même société, est vendu sous la désignation "PI-2555 Polyimid". Pour compléter la description de la structure 10 à têtes, il convient d'indiquer qu'une couverture 26 en matière magnétique à haute perméabilité, mais non conduc- trice du courant électrique, est formée sur les éléments décrits cidessus, la matière utilisée dans la structure 10 se présentant sous la forme d'un composé nickel-fer. Conformément à une autre caractéristique importante de l'in- vention, bien que la matière constituant la couverture 26 possède une perméabilité relativement élevée, cette perméa- bilité est notablement inférieure, de préférence d'au moins un ordre de grandeur, à celle de la matière constituant la bande 16 Dans la structure 10 à têtes, -la perméabilité de la couverture 26 est d'environ 5000 Henrys par mètre. Ainsi qu'on peut le voir, dans la partie centrale de la tête, la couverture descend dans la coupelle 22 a et pénètre à l'intérieur de la douille 20 La partie de la couverture 26 qui remplit la douille 20 est considérée -comme constituant une partie polaire magnétique intérieure ou première partie polaire magnétique et elle présente une surface inférieure, dans l'orientation de la figure 1, formant un cercle complet et affleurant la surface infé- rieure de la bande 16 La couverture 26 définit la partie supérieure de la tête 12 sur la figure 1 et, dans sa partie recouvrant l'enroulement 22 b, elle présente sensi- blement la forme d'un cercle d'environ 1 mm de diamètre. La couverture 26 est également répartie sur toutes les autres têtes d'écriture de la structure 10 et elle assume avec chaque autre tête exactement la même fonction que celle qu'elle assume avec la tête 12 Les zones de contact entre la couverture et la bande 16 constituent des connexions magnétiques Des trous convenables de dégage- ment sont prévus dans la couverture pour permettre l'accès de connexions électriques vers les trous centraux des divers plots de connexion des bobines La bande 16 sert entre autre de connexion électrique commune pour toutes les bobines de la structure 10 Les deux parties polaires qui ont été indiquées ci-dessus sont désignées d'une façon collective "pôles magnétiques". Il est évident à l'homme de l'art que diverses techniques peuvent être utilisées pour réaliser les têtes d'écriture telles que la tête 12 L'une de ces techniques est décrite en détail dans la demande de brevet précitée. La figure 3 représente à échelle très agrandie la partie centrale de base de la tête 12, et elle montre en particulier cette partie dans le cas o les pôles qu'elle contient sont excités par le passage d'un courant électrique dans la bobine 22 Les lignes courbes partant des étendues faciales inférieures des deux parties polaires représentent des lignes de flux magnétique générées par la tête, apparaissant schématiquement dans le plan de la figure 3 Il est particulièrement important de noter que ces lignes de flux sont groupées de façon extrêmement dense à leur émergence de la bande 16, sur le pourtour immédiat du périmètre de la base de l'ouverture 18, et elles sont beaucoup moins denses lorsqu'elles s'éloignent de la face inférieure de la couverture 26 (comme cela apparaît à la base de la douille 20). En se référant de nouveau à la figure 1, une bande magnétique d'enregistrement est représentée par la ligne mixte 27, cette courroie étant également appelée, dans le présent mémoire, milieu de mémorisation d'une image magnétique La bande 27 est montée sur un dispositif d'entraînement convenable et classique et elle est mainte- nue de manière qu'une étendue faciale supérieure de cette bande, dans l'orientation de la figure 1, soit à proximité immédiate de la face inférieure de la tête 12 L'espace compris entre la tête et la bande est appelé, dans le présent mémoire, zone de production d'image. La tête 12 étant excitée pour produire un flux magnétique comme montré sur la figure 3, elle engendre, dans la couche magnétisable de la bande 27, une zone magnétisée sensiblement annulaire (unité d'image) telle que la zone représentée partiellement en 30 sur la figure 4. On peut voir sur la figure 4 des flèches orientées radiale- ment à l'intérieur de cette zone magnétisée annulaire, ces flèches représentant des vecteurs magnétiques, et on peut également voir, dans une partie de la zone, une étendue de points dont la densité varie d'une valeur élevée, proche du périmètre de la zo>ne 30, à une valeur notablement plus faible en-progressant vers l'axe de la zone Si l'on suppose que sous l'effet de 'L'excitaticn de la tète 12, la couverture 26 prend l'état d'un p _le -nord et la bande 16 prend l'état d'un p Cle sud, les vecteurs magnétiques indiquent la nature radiale de la magnétisation qui est produite dans la zone 30 Tres poirts répartis comme repré- senté sont destinés à illustrer la variation résultante et enregistrée de l'intensi Té du champ magnétique, sous l'effet de la distribution particulière du flux indiquée sur la figure 3. Dans une situation typique de fonctionnement, la bobine 22 est excitée pour produire une force magnéto- motrice d'environ 1 ampère tour pendant environ 1 micro- seconde Cette force produit, dans la zone du périmètre de la base de l'ouverture 18, une intensité de pointe de champ magnétique d'env Iron 80 000 A/m et, dans la zone centrale "en creux", entourée par le périmètre, une intensité mini- male de champ d'environ 640 A/m. Lorsqu'une unité d'image telle Q Ue l'unité 30 est produite par la tête 12 dans ces conditions, une intensité de champ enregistrée typique, adjacente au périmètre de l'unité, est d'environ 28 000 A/m et cette intensité est pratiquement nulle à proximité du centre de l'unité. Lorsqu'une encre magnétique est appliquée à l'unité 30, précédant une opération d'impression finale, cette encre est recueillie sur la totalité de l'unité, avec une tendance prononcée à une forte accumulation le long du périmètre de l'unité Ceci constitue un résultat important de la perméabilité différentielle caractérisant cette forme de réalisation de la tête d'écriture selon l'invention. Le graphique de la figure 6, à considérer con- jointement avec les figures 3 et 4, en alignement vertical avec la figure 3, représente, par un trait plein 32, la topographie, pour ainsi dire, de l'encre magnétique accu- mulée sur la face d'une unité d'image analogue à l'unité 30. Dans ce cas, on peut noter que cette encre forme des crêtes effilées à proximité du périmètre Un creux, entouré par cette crête périmétrique, représente un niveau inférieur d'accumulation d'encre A titre d'exemple typique et si l'on considère l'utilisation d'une encre dont les particu- les ont une dimension de l'ordre de 20 micromètres, on peut prévoir une crête périmétrique s'élevant à environ micromètres et un creux ayant une profondeur d'environ micromètres. Pour compléter la description des dessins et en se référant à la figure 5, on voit sur cette dernière une tête d&écriture 34 qui est analogue en tous points, sauf un, à la tête 12 Du fait de cette analogie, les pièces de la tête 34 qui correspondent à cellesde la tête 12 portent les mêmes références numériques La seule partie de la tête 34 qui diffère de la tête 12 est la couverture 26 qui, au lieu de remplir la coupelle 22 a, présente une ouverture centrale comme indiqué en 26 a. Les lignes courbes tracées à la base de la tête 34, de même que les lignes courbes de la figure 3, illus- trent un diagramme de lignes de flux résultant dans le plan de la figure 5 lorsque la bobine de la tête 34 est excitée Ce diagramme des lignes de flux est tout à fait analogue à celui produit par la tête 12 sauf que, en travers de l'orifice inférieur de l'ouverture 26 a, c'est- à-dire centralement dans la tête, la densité du flux, pour un niveau donné d'excitation, est quelque peu infé- rieure à et plus uniforme que celle produite par la tête 12 Ceci est illustré par la ligne pointillée 36 de la figure 6 Lorsqu'elle est excitée comme décrit précédem- ment pour la tête 12, la tête 34 produit des intensités de champ de "périmètre" et de "creux" de l'unité d'image enregistrée sensiblement analogues à celles produites par la tête 12. Par conséquent, une unité d'image telle que l'unité 32, produite par une tête réalisée conformément à la présente invention, présente, comme décrit précédemment, une tendance prononcée et importante à collecter l'encre magnétique d'impression plus particulièrement le long du périmètre de l'unité Il en résulte, au cours d'une opéra- tion ultérieure de transfert de l'encre (c'est-à-dire une opération d'impression) la formation d'une image imprimée finale présentant une définition de bord extrêmement nette. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la tête d'écriture décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Tête d'écriture magnétique destinée à un système de formation d'image du type utilisant un milieu ( 27) de mémorisation d'une image magnétique présentant une étendue faciale magnétisable qui peut être placée fonctionnellement dans une zone de production d'image dans le système, la tête étant caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens à pôles magnétiques pouvant être excités sélec- tivement, disposés à proximité de ladite zone et agencés pour faire face, à proximité immédiate, à ladite étendue faciale, lesdits moyens à pôles comprenant des parties polaires symétriques, sensiblement circulaires, intérieure ( 26) et extérieure ( 16) qui présentent des perméabilités magnétiques différentes, celle de la partie extérieure étant supérieure à celle de la partie intérieure, les moyens à pôles pouvant être excités pour produire à proxi- mité immédiate deux pôles magnétiques de polarité opposée, ayant des géométries qui ont pour effet d'établir, dans ladite étendue lorsqu'elle est placée dans ladite zone, une zone magnétisée définie ( 30) caractérisée par plusieurs vecteurs magnétiques orientés dans des directions multiples et répartis sensiblement suivant une géométrie sphérique par rapport à ladite étendue, cette zone magnétisée définie présentant en outre, dans sa partie magnétisée par la par- tie polaire extérieure adjacente, une densité de flux. magnétique supérieure à celle de la partie qui devient magnétisée par la partie polaire intérieure adjacente, des moyens ( 22) étant reliés fonctionnellement aux moyens à pôles pour les exciter. 2 Tête d'écriture selon la revendication 1, caractériséeen ce que la partie polaire intérieure pré- sente une étendue faciale formant sensiblement un cercle complet, et en ce que la partie polaire extérieure présente une étendue faciale sensiblement annulaire, qui entoure symétriquementla partie polaire intérieure. 3 Tête d'écriture selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parties polaires intérieure et extérieure présentent chacune une étendue faciale sensible- ment annulaire, celle de ladite partie polaire extérieure entourant symétriquement celle de la partie polaire inté- rieure. 4 Dispositif destiné à produire une partie d'image ( 30) dans un système de formation d'image du type pouvant être utilisé avec un milieu ( 27) de mémorisation d'image magnétique, sensiblement analogue à une feuille, qui peut etre placé fonctionnellement dans une zone de production d'image à t'intérieur du système, le dispositif, qui est destiné à produire ladite partie d'image ( 30) dans ce milieu, lorsqu'il est ainsi placé dans ladite zone, étant caractérisé en ce que la partie d'imaqe se présente sous la forme d'une zone magnétisée définie dans le milieu, caractérisée par des vecteurs magnétiques orientés dans des directions multiples et s'étendant à la fois dans des angles différents, sensiblement dans le plan du milieu, et à des anales différents en travers de ce plan, le dispo- sitif comprenant une première partie polaire ( 26) ayant une certaine pe Iméabilité magnétique et disposée à proximité immédiate de ladite zone excitable de production d'image pour définir unie première étendue polaire magnétique ayant une certaine polarité et faisant face, à peu de distance, à une face d'un milieu placé dans ladite zone de production d'image, une seconde partie polaire ( 16) ayant une autre perméabilité magnétique, supérieure à celle de la première partie polaire, et adjacente à ladite zone excitable pour définir, par rapport à la première étendue polaire, une seconde étendue polaire correspondante, de polarité oppo- sée, la seconde étendue polaire entourant à peu près symétriquement la première étendue polaire et étant dis- posée de façon à faire face, à peu de distance, à la même face d'un milieu placé dans ladite zone excitable, des moyens ( 22) étant connectés fonctionnellement aux pre- mière et seconde parties polaires pour les exciter. Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que la première partie polaire présente une étendue faciale ayant sensiblement la forme d'un cercle complet, et en ce que la seconde partie polaire présente une étendue faciale sensiblement annulaire, entourant symétriquement ladite première partie polaire. 6 Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que les première et seconde parties polaires ont chacune une étendue faciale sensiblement annulaire, celle de la première partie polaire entourant symétrique- ment celle de la seconde partie polaire.