Brevet FR2524389A1 — publié le 19831007

Tête d'impression électrostatique La présente invention concerne l'impression d'image électrosta- tique sur un support d'enregistrement, elle porte plus particuliè- rement sur une tête d'impression électrostatique à électrodes multi- ples qui, portées à haute tension, créent par décharge électrique dans l'air une image électrostatique latente sur le support d'enregis- trement défilant devant elles. Ce mode d'impression exige donc qu'une fente d'air soit ménagée entre les électrodes de la tête d'impression et la surface en regard du support d'enregistrement sur laquelle est imprimée cette image latente En effet, pour générer, à l'aide d'une décharge dans un gaz, une image de charge électrostatique, outre la tension suffisamment élevée à laquelle sont portées les électrodes sélectionnées, il est courant d'adopter une fente de décharge d'environ 10,4 m répondant aux courbes de Pashen de décharge dans les gaz, en l'occurence dans l'air à pression atmosphérique. Lorsque le support d'enregistrement est constitué par un subs- trat conducteur en papier portant sur l'une de ses faces une couche diélectrique de quelques micromètres d'épaisseur, la rugosité natu- relle du papier ou l'utilisation d'éléments d'écartement noyés dans la couche diélectrique permet d'obtenir cette fente de décharge entre les électrodes et la surface diélectrique Cependant, lorsque le support d'enregistrement présente un état de surface quasiment lisse, ce qui est tout particulièrement le cas quand il est constitué par un film diélectrique, ou un tambour métallique recouvert d'une couche diélec- trique, utilisé comme support intermédiaire sur lequel est générée l'image latente qui sera ultérieurement transférée, après développement, sur un support final, il est nécessaire de prévoir, au niveau de la tête d'impression elle-même, des moyens créant cette fente de décharge. Le brevet français N O 2 138 789 décrit un dispositif pour engen- drer des images de charge, à espace limité géométriquement pour les parties reproductrices d'un agencement d'électrodes, situées en regard de la couche diélectrique fortement ohmique du porteur d'information. Dans un mode de réalisation donné dans ce brevet, un agencement d'élec- trodes est formé par des styles conducteurs distincts et est noyé dans 2 un matériau isolant présentant, au niveau de cet agencement un creux défini au diamètre des styles, ou en variante, est formé par un style conducteur sous forme d'un symbole et est noyé dans un matériau isolant dont le creux est défini au profilé du symbole, de sorte que la surface inférieure de l'agencement d'électrodes n'affleure pas la surface inférieure du matériau isolant et que ce creux constitue alors la fente de décharge indispensable Dans un autre mode de réalisation donné, un agencement d'électrodes est constitué par une fine couche très conduc- trice revêtant les parois d'alésages ou ouvertures pratiqués dans un matériau isolant, ou encore, en variante, par des évidements profilés pratiqués dans un matériau conducteur;dans ces deux cas aussi, la décharge à l'intérieur des alésages, ouvertures ou évidements permet de créer les images de charge. Ces têtes électrostatiques conçues pour qu'y soit définie la fente de décharge électrique nécessaire ne se prêtent cependant pas à une réalisation industrielle aisée De plus, elles ne semblent pas adaptables à une impression rapide et de haute résolution (allant jusqu'à 8 points au millimètre) obtenue par des têtes électrostatiques multiélectrodes ( 1728 électrodes), fonctionnant actuellement avec un papier recouvert d'une couche diélectrique à irrégularités de surface, qui utilisent la technologie des circuits imprimés pour définir, par les parties terminales de pistes conductrices, les fonctions d'élec- trodes. Dans ce type de têtes électrostatiques utilisant la technologie des circuits imprimés ce sont les parties frontales des pistes conduc- trices affleurant ou même débordant sur la tranche du substrat qui constituent les électrodes De manière courante, on réalise une telle tête d'impression à électrodes en deux lignes en assemblant dos à dos deux substrats porteurs de pistes imprimées ou les deux parties d'un substrat unique plié et découpé Ces têtes ne fonctionnent cependant pas avec un support d'enregistrement à état de surface trop lisse. La présente invention a pour but de réaliser une tête d'impres- sion dans laquelle est ménagée une fente de décharge électrique au niveau de ses électrodes pour permettre son fonctionnement avec un support d'enregistrement à état de surface lisse et dans laquelle on 3 - utilise la technologie des circuits imprimés pour définir un agence- ment linéaire d'électrodes compatible avec de très hautes performances d'impression. La présente invention a également pour autre but de maintenir constante la distance séparant chacune des électrodes du support d'en- registrement, indépendamment de défauts qui entraîneraient normalement des variations de cette distance. La présente invention a donc pour objet une tète d'impression électrostatique portant sur un support d'enregistrement à état de sur- face quasiment lisse, pourvue d'électrodes en retrait définies par des parties terminales de pistes conductrices d'un circuit imprimé souple, caractérisée par le fait que ledit circuit imprimé est monté, tout au moins au niveau des électrodes et des parties adjacentes des pistes, le dos plaqué contre une structure porteuse convexe, et a sa face externe revêtue, en dehors des parties terminales des pistes conductrices, d'un film isolant d'épaisseur convenable choisie pour qu'en s'appuyant sur le support d'enregistrement il maintienne à distance souhaitée lesdites électrodes du support d'enregistrement. Une telle tête est donc particulièrement adaptée à une réalisa- tion industrielle de têtes à hautes performances d'impression sur un support d'enregistrement à état de surface lisse tel que tambour métallique recouvert d'une fine couche diélectrique ou bande diélec- trique défilant sur un rouleau métallique servant de contre-électrode. Selon une autre caractéristique de l'invention, la structure porteuse du circuit imprimé ou le rouleau métallique sur lequel défile le support d'enregistrement lorsque celui-ci est une bande diélec- trique, est en matériau élastique et est soumis à un moyen de pression maintenant le support d'enregistrement et le film isolant appliqués l'un contre l'autre. Dans ces conditions, par déformation du matériau élastique on compense d'éventuelles imperfections d'usinage que peut présenter le tambour métallique du support d'enregistrement ou le rouleau en appui contre lequel défile le support d'enregistrement. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un exemple de réalisation illustré dans le dessin ci-annexé Dans ce dessin: 4 - les figures 1 et 2 représentent schématiquement une tête d'impres- sion électrostatique selon l'invention, pour l'impression d'images électrostatiques latentes sur un tambour recouvert d'un matériau dié- lectrique et sur une bande en matériau diélectrique respectivement, la figure 3 illustre schématiquement des éléments rentrant dans ladite tête d'impression, la figure 4 représente à échelle agrandie la zone notée IV de cette figure 3,. En regard des figures 1 et 2, on voit que la tête d'impression électrostatique comporte un circuit imprimé souple 1, à pistes conduc- trices telles que 2 imprimées sur l'une des faces du substrat souple organisées en deux réseaux distincts de pistes dont les parties termi- nales en regard sont alignées en deux rangées parallèles et consti- tuent les électrodes d'impression (non référencées dans ces deux figures) Elle comporte, en outre un film isolant 3, de 10 à 20 $ m d'épaisseur déposé sur la face imprimée du circuit 1, tout au moins en dehors des parties terminales des pistes constituant les électrodes et de l'intervalle entre les deux rangées d'électrodes qui sont donc non recouverts Ce film 3 sera avantageusement divisé en deux parties déposées identiquement sur l'un et l'autre de ces deux réseaux de pistes conductrices. Le circuit imprimé 1 est monté le dos plaqué contre une struc- ture porteuse formée par un tambour 4, de sorte que les rangées d'élec- trodes définies sur la face externe du circuit imprimé soient dispo- sées sensiblement selon deux génératrices de ce tambour Le tambour 4 sera avantageusement choisi de faible diamètre, de l'ordre de 1 à quelques centimètres, pour obtenir une tête de faible épaisseur mais également pour qu'il définisse au niveau des électrodes un profil convexe très bombé qui sera éventuellement déformable selon le choix qui sera fait quant au matériau constituant le tambour. Au tambour 4 est associée une structure porteuse auxiliaire formée ici par un support en U 5 Les branches latérales de ce support reçoivent les portions du circuit imprimé 1 qui sont situées de part et d'autre de sa portion médiane maintenue sur le tambour et qui définis- sent les extrémités de connexion des pistes conductrices à un circuit - de commande des électrodes, (ce circuit de commande extérieur au pro- blème traité par la présente invention n'étant donc ni illustré ni décrit) Ce support en U pourra être solidaire de l'axe 6 du tambour 4. Le maintien du circuit imprimé contre le tambour 4 et contre le support 5 pourra être assuré au moyen d'une colle ou d'un film en polyester adhésif. En regard des figures 3 et 4 dans lesquelles on a schématisé l'agencement des pistes conductrices 2 sur le substrat de circuit imprimé, on voit que ces pistes sont organisées en deux réseaux dis- tincts et aboutissent dans la portion longitudinale médiane du circuit imprimé, en ce qui concerne les deux réseaux, respectivement en deux rangées parallèles séparées l'une de l'autre d'une distance x égale à une ou à quelques lignes d'impression Les portions terminales des pistes 2, définissant ces deux rangées, non recouvertes par le film isolant 3 déposé sur la face imprimée du circuit 1, constituent les électrodes 8 de la tête d'impression; la taille des points inscrits sera donc, dans une dimension, déterminée par ces portions non recou- vertes par le film isolant Indépendamment de l'organisation des pistes 2, ces électrodes 8 sont à pas régulier le long de leur rangée et sont décalées entre elles d'un demi-pas d'une rangée à l'autre. A partir des extrémités constituant les électrodes 8 les pistes conductrices 2 de l'un et l'autre des deux réseaux s'étendent respec- tivement vers l'un et l'autre des bords longitudinaux du circuit imprimé et se terminent, avantageusement de manière étagée par groupes pour des facilités évidentes de connexion avec le circuit de commande des électrodes à raccorder sur ces extrémités dites de connexion. Ainsi en regard de la figure 3, on voit que les pistes conductrices sont organisées par groupes de seize et que les extrémités de connexion pour chaque groupe, notées 8-1,, 8-8, 8-9 8-16 pour l'un des groupes, sont effectivement étagées Ces extrémités ont de plus été avantageusement ramenées en deux lignes parallèles le long desquelles elles sont régulièrement réparties en étant deux par deux en regard, ou, en variante non illustrée, décalées d'une ligne à l'autre Les portions de circuit imprimé incluant ces extrémités de connexions, ou tout au moins les extrémités de connexion elles-mêmes ne sont pas recouvertes par le film isolant 3. 6 6- Bien entendu dans la pratique, les pistes conductrices pourront être agencées en des groupes différents, en tenant compte du nombre d'électrodes que comporte la tête (par exemple 1728 électrodes), du circuit de commande qui sera associé à la tête d'impression et des facilités de raccordement de ce circuit de commande sur les extrémités de ces pistes. Dans la tête d'impression selon l'invention, par le montage du circuit imprimé sur une surface convexe, ce sont les portions termi- nales des pistes, et non leurs faces frontales d'extrémité qui consti- tuent les électrodes Les dimensions de ces électrodes sont alors limitées, en fonction de la taille souhaitée des points individuels à imprimer, d'une part par la largeur des pistes mais également par le film isolant 3 convenablement positionné par rapport aux extrémités correspondantes des pistes pour ne laisser non recouvertes que les seules longueurs souhaitées de portions terminales servant d'élec- trodes d'impression. De plus dans la tête d'impression, le film isolant 3, par la surépaisseur qu'il crée de part et d'autre des électrodes, constitue la face d'appui de la tête sur le support d'enregistrement, par rapport auquel les électrodes demeurent distantes, et ménage entre les élec- trodes et le support d'enregistrement, quel que soit l'état de surface même parfaitement lisse qu'il peut présenter, la fente de décharge ionique nécessaire à la génération d'images latentes. La description de la tête d'impression selon l'invention sera complétée en regard des figures 1 et 2, en fonction du type de support d'enregistrement utilisé, tel qu'un tambour métallique 10 recouvert d'une couche diélectrique, d'axe parallèle à celui du tambour de la tête (figure 1) ou un film diélectrique 11 (figure 2), présentant un état de surface relativement lisse. Dans la figure 1, la périphérie du tambour 10 recouvert d'une couche diélectrique, le cas échéant chargée électrostatiquement par un dispositif de corona illustré en 12, défile devant les deux rangées d'électrodes de la tête d'impression en appui par le film isolant 3 sur la couche diélectrique L'écriture de l'image latente est alors réali- sée par mise des électrodes individuelles et du tambour métallique aux 7potentiels convenables créant une décharge ionique dans la couche d'air entre les électrodes individuelles et la couche diélectrique, normalement définie par l'épaisseur du film isolant 3 (de 10 à " m). Dans l'utilisation de la tête d'impression avec un tel support, le tambour 4 de la structure porteuse de la tête sera avantageusement réalisé en un matériau élastique et recevra une pression P, par exem- ple de l'ordre de 1 kg appliquée sur son axe 6. Dans ces conditions, la tête d'impression rendue souple vient s'appliquer rigoureusement contre le tambour rigide 10 et s'adapte à sa périphérie Cette disposition permet de s'affranchir d'éventuels défauts d'usinage de ce tambour d'enregistrement qui se repercute- raient sur l'épaisseur de la couche d'air le long des rangées d'élec- trodes en regard de la couche diélectrique, en les compensant par l'écrasement de la tête d'impression qui vient ainsi assurer un posi- tionnement de chacune des électrodes à une distance constante en regard de la périphérie du tambour d'impression. Dans la figure 2, le film en matériau diélectrique 11, éventuel- lement chargé électrostatiquement par un dispositif de corona illus- tré 13 et monté en regard d'un guide métallique 15, est entrainé devant la tête d'impression tout en étant supporté, à son niveau par un rouleau conducteur 14 servant de contre-électrode et appartenant alors à la tête d'impression. Dans ce cas d'utilisation de la tête d'impression avec un sup- port d'enregistrement souple, le tambour 4 de la structure porteuse de la tête sera également réalisé en matériau souple et soumis à une pression P l'appliquant rigoureusement contre la périphérie du rou- leau fixe 14 ou, en variante illustrée, c'est le rouleau 14 qui sera déformable et appliqué contre le tambour 4 alors rigide et fixe par rapport à lui. Dans ces conditions on retrouve le même avantage de positionn- nement des électrodes à une distance constante du support souple d'en- registrement indépendamment d'éventuels défauts d'usinage du tambour 4 ou du rouleau 14. 8- REVENDICATIONS 1/ Tête d'impression électrostatique portant sur un support d'enregis- trement à état de surface quasiment lisse, pourvue d'électrodes en retrait définies par des parties terminales de pistes conductrices d'un circuit imprimé souple, caractérisée par le fait que ledit cir- cuit imprimé ( 1) est monté tout au moins au niveau des électrodes et des parties adjacentes des pistes, le dos plaqué contre une structure porteuse convexe ( 4), et a sa face externe revêtue, en dehors des parties terminales des pistes conductrices ( 2), d'un film isolant ( 3) d'épaisseur convenable choisie pour qu'en s'appuyant sur le support d'enregistrement ( 10, 11) il maintienne à distance souhaitée lesdites électrodes ( 8) du support d'enregistrement. 2/ Tête d'impression électrostatique selon la revendication 1, dans laquelle lesdites électrodes sont agencées au même pas en deux rangées séparées l'une de l'autre de N lignes d'impression, N étant un nombre entier égal à l'unité ou de quelques unités, et sont décalées d'une rangée à l'autre, caractérisée par le fait que ledit circuit imprimé ( 1) est divisé en deux parties imprimées se faisant face, séparées l'une de l'autre de N lignes d'impression et décalées l'une de l'autre d'un demi-pas d'électrodes sur chaque rangée. 3/ Tête d'impression électrostatique selon la revendication 2, carac- térisée par le fait que ledit film isolant ( 3) est formé en deux parties montées sur ledit circuit imprimé en étant distantes l'une de l'autre de N + 2 lignes d'impression pour maintenir découvertes les deux rangées d'électrodes et les lignes d'impression les séparant. 4/ Tête d'impression selon l'une des revendications 1 à 3, caracté- risée par le fait que ladite structure porteuse convexe est un tambour ( 4) en matériau élastique sur lequel lesdites électrodes défi- nissent un agencement linéaire parallèle à son axe. 5/ Tête d'impression selon la revendication 4, caractérisée par le fait que ledit tambour est soumis à un moyen de pression (P) venant appliquer ledit film isolant ( 3) et ledit support d'enregistrement l'un contre l'autre. -9 _ 6/ Tête d'impression selon l'une des revendications 1 à 3, et compor- tant en regard desdites électrodes une structure en matériau électri- quement conducteur sur laquelle défile ledit support d'enregistrement sous forme de bande diélectrique, caractérisée en ce que au moins l'une des structures ( 4, 14) qui portent ledit circuit imprimé et ledit support d'enregistrement respectivement est en matériau élastique et est soumise à un moyen de pression P appliquant ledit film isolant et ledit support d'enregistrement l'un contre l'autre. 7/ Tête d'impression selon l'une des revendications 2 à 6, caracté- risée par le fait que les pistes conductrices ( 2) sont agencées en groupes et ont pour chaque groupe leurs extrémités ( 8-1 à 8-16), oppo- sées aux portions terminales constituant les électrodes ( 8), étagées et disposées selon deux alignements.