Brevet FR2545759A1 — publié le 19841116

Tête d'impression électrostatique La présente invention porte sur les dispositifs d'impression uti- lisant une pluralité d'électrodes individuelles alignées pour l'impres- sion d'un support d'enregistrement déplacé devant ces électrodes. Elle porte plus particulièrement sur une tête d'impression élec- trostatique au moyen de laquelle on crée progressivement une image élec- trostatique latente sur le support d'enregistrement, par décharge ioni- que obtenue en portant les électrodes à haute tension alors que le support d'enregistrement est déplacé devant la tête. Les électrodes individuelles utilisées dans la tête d'impression sont de dimensions très faibles et sont en nombre élevé pour une ligne de longueur donnée, pour une bonne résolution désirée Elles seront par exemple au nombre de 1728 pour l'impression d'un support d'enregistre- ment de format A 4 à 8 points au millimètre. Dans les réalisations pratiques, pour éviter l'application aux seules électrodes d'une haute tension élevée, nécessaire à la décharge ionique pour l'impression de l'image électrostatique, on associe aux électrodes une contre-électrode également portée à haute tension Dans ces conditions, la haute tension nécessaire à la décharge ionique sera appliquée à chaque couple électrode contre-électrode, la haute tension appliquée à l'électrode seule, ou à la contre-électrode seule, étant inférieure à la valeur de seuil provoquant cette décharge ionique et ne pouvant donc pas permettre une impression. En impression électrostatique directe, on utilise un papier spécial, constitué d'une base de papier conductrice recouverte par un dépôt diélectrique de quelques microns d'épaisseur, dit papier diélec- trique, sur lequel on vient directement imprimer l'image électrostatique latente L'image latente est ensuite encrée ou développée, au moyen d'une brosse magnétique ou de tout autre moyen de développement, puis l'image développée est fixée par pression ou dans un four. En impression électrostatique indirecte, on n'utilise plus un papier diélectrique mais un dépôt diélectrique sur un tambour ou un simple film isolant de faible épaisseur, de 10 à 20 b m, comme support d'enregistrement intermédiaire et un papier ordinaire, de préférence en feuilles, comme support final L'image électrostatique latente est créée 2 2545759 sur le support intermédiaire, puis encrée par des moyens similaires à ceux utilisés en impression électrostatique directe et l'image encrée est transférée, par pression ou corona par exemple, sur une feuille de papier ordinaire o elle est fixée. En impression électrostatique directe, compte tenu de la conduc- tion possible à travers la couche conductrice du papier diélectrique utilisé et pour minimiser le nombre de transistors haute tension néces- saires à l'alimentation des électrodes, on divise la totalité des élec- trodes en groupes identiques d'électrodes, on affecte une contre-élec- trode indépendante, de longueur sensiblement égale à la longueur d'un groupe d'électrodes, à chacun des groupes d'électrodes et on réalise un circuit de démultiplexage d'alimentation des électrodes en reliant entre elles les électrodes occupant les mêmes rangs dans les différents groupes Ainsi si la haute tension d'impression a pour valeur V, en appliquant une tension V/2 à la contre-électrode affectée à l'un des groupes d'électrodes, les autres contre-électrodes étant portées au potentiel O volt, et successivement une tension, dite d'impression, de V/2 ou O volt, selon que l'on souhaite imprimer un point ou non, aux électrodes des différents groupes, seules les électrodes du groupe auquel est affectée la contre-électrode portée à V/2 pourront réaliser l'impression L'impression d'une ligne complète sur le support d'enre- gistrement sera donc réalisée en alimentant séquentiellement les élec- trodes de rangs différents, en autant de cycles successifs qu'il y a de groupes d'électrodes, et les contre-électrodes respectives, au rythme des cycles précédents. Un agencement optimal est défini en adoptant, pour une tête d'im- pression de 1728 électrodes, 36 groupes de 48 électrodes chacun et donc 36 contre-électrodes; à cet agencement correspondent 84 commutateurs d'alimentation. Dans les systèmes d'impression électrostatique directe couramment utilisés, notamment ceux à résolution élevée, pour éviter des problèmes d'impression rencontrés au niveau des électrodes situées en regard des espaces inter-contre-électrodes, de l'ordre de 0,1 à 0,5 mm, dus à une diminution du champ électrique résultant, malgré la conductivité de la couche conductrice du papier diélectrique, on dispose chaque 3contre-électrode, dont la longueur est sensiblement égale à la longueur de chacun des groupes d'électrodes, face à des électrodes appartenant à deux groupes successifs On utilise alors une contre- électrode de plus que de groupes d'électrodes et l'ensemble des contre- électrodes vient déborder de part et d'autre sur l'ensemble des électrodes, les deux contre-électrodes terminales étant disposées simplement face à une partie des électrodes des deux groupes d'électrodes terminaux Le cir- cuit de démultiplexage alors utilisé connecte entre elles les électrodes de même rang appartenant aux groupes pairs en un premier réseau et entre elles les électrodes de même rang appartenant aux groupes impairs en un deuxième réseau indépendant, ces réseaux étant raccordés chacun à autant de commutateurs individuels d'alimentation qu'il y a d'électrodes dans chaque groupe et les contre-électrodes raccordées à des commutateurs individuels d'alimentation L'impression est alors effectuée en appliquant, alternativement sur un réseau et l'autre, la tension d'im- pression, V/2 ou O volt, aux électrodes de rangs successifs inter- connectées entre elles dans leur réseau et en appliquant la tension V/2 simultanément aux deux contre-électrodes successives disposées face à chacun des groupes d'électrodes, de manière à minimiser l'effet de bord dû à l'espace inter-contre-électrodes. Pour minimiser également les problèmes d'impression dus au faible pas des électrodes, dans les systèmes d'impression à résolution élevée, les électrodes sont agencées en deux rangées identiques et indépen- dantes, sur chacune desquelles elles sont associées par groupes, ces deux rangées étant décalées l'une de l'autre de la moitié du pas des électrodes sur chacune des rangées Les contre-électrodes sont alors associées aux électrodes des deux rangées, en débordant de part et d'autre de ces rangées. Dans les systèmes d'impression électrostatique directe couramment utilisés, les électrodes et les contre-électrodes associées, qui sont placées à proximité de leurs électrodes, peuvent être disposées soit de part et d'autre du papier diélectrique soit du même côté du papier diélectrique, en regard de la face portant le dépôt diélectrique, deux rangées identiques de contre-électrodes étant utilisées dans ce dernier cas qu'il y ait une ou deux rangées d'électrodes, ces deux rangées de 4 2545759 contre-électrodes étant disposées de part et d'autre de la rangée ou de l'ensemble des deux rangées d'électrodes et deux contre-électrodes en vis-à-vis étant toujours portées au même potentiel. Dans les systèmes d'impression électrostatique indirecte, on utilise un ensemble d'électrodes, appelé aussi peigne d'électrodes, identique ou analogue à celui des systèmes d'impression électrostatique directe, appliqué sur une face du film diélectrique constituant le sup- port d'enregistrement intermédiaire auquel est associée une seule contreélectrode appliquée sur l'autre face du film en regard du peigne d'électrodes L'absence de couche conductrice dans ce support intermé- diaire rend impossible l'association de contre-électrodes indépendantes aux électrodes du peigne, l'impression ne pouvant être effectuée entre les contre-électrodes, et rend, en conséquence, impossible l'utilisation d'un circuit de démultiplexage. La présente invention a pour but de permettre l'utilisation d'un circuit de démultiplexage dans une tête d'impression électrostatique, de manière telle que ladite tête puisse assurer une impression électrosta- tique directe ou indirecte. Elle a donc pour objet une tête d'impression électrostatique comportant au moins une rangée d'électrodes individuelles disposées à pas régulier et organisées en N groupes sur la rangée et une contre- électrode disposée face aux électrodes sur au moins la longueur de cette rangée, caractérisée par le fait que ladite contre-électrode est consti- tuée en un matériau résistif et comporte n+ 1 pistes conductrices en contact électrique avec le matériau résistif, disposées à intervalles réguliers sensiblement égaux au pas des groupes d'électrodes de cette rangée, définissant N résistances électriques, sensiblement identiques, montées en série et équipées de connexions électriques d'accès entre elles et aux bornes terminales des deux résistances d'extrémité. Dans un mode de réalisation préférentiel, lesdites pistes conduc- trices ont chacune une largeur supérieure au pas desdites électrodes le long de leur rangée. La présente invention est décrite ci-après en regard des dessins ciannexés donnés à titre d'exemple Dans ces dessins la figure 1 représente, vue de dessus, une contre-électrode selon l'invention, 2545759 la figure 2 représente la contre-électrode de la figure 1, vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1, les figures 3 et 4 sont deux vues en coupe illustrant deux variantes de réalisation de la contre-électrode selon l'invention, la figure 5 donne le schéma électrique équivalent d'une tête d'impression électrostatique selon l'invention. Ainsi qu'il ressortira de la description des figures 1 à 4, la contre-électrode selon l'invention, destinée à être associée à une rangée d'électrodes dans une tête d'impression électrostatique, est constituée par un matériau résistif dans lequel sont implantées en étant en bon contact électrique avec le matériau résistif, une pluralité de pistes conductrices Ces pistes conductrices sont disposées à inter- valles réguliers les unes des autres. Dans les figures 1 et 2, on a désigné la contre-électrode sous la référence générale 1 Cette contre-électrode comporte un substrat isolant 2, tel qu'un substrat rigide ou souple de circuit imprimé, por- tant sur l'une de ses faces et au voisinage de l'un de ses bords longitu- dinaux une couche de matériau résistif 3, par exemple tel que ceux utili- sées pour la fabrication des résistances de circuits hybrides et pour lesquels le séchage s'effectue à basse température, dans laquelle sont noyées, à pas régulier, les extrémités de pistes conductrices 4 courant, par ailleurs, sur la largeur du substrat 2. Ces pistes conductrices 4 sont en bon contact avec la couche résistive 3 qu'elles traversent de part en part. Dans cette réalisation selon les figures 1 et 2, les pistes conductrices 4 sont d'épaisseur moindre que celle de la couche résis- tive 3. Dans la variante de réalisation illustrée dans la figure 3 dans laquelle la contre-électrode est désignée sous la référence générale 1 ', les éléments identiques à ceux des figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes références Cette réalisation diffère de la précédente en ce que les pistes conductrices désignées sous la référence 4 ' sont, tout au moins dans la couche résistive 3 qui reçoit leurs extrémités, d'épais- seur sensiblement égale à celle de cette couche sur le substrat 2. Dans la variante de réalisation illustrée dans la figure 4, la contreélectrode désignée par la référence générale 10 est constituée 6 2545759 par un substrat résistif 13, rigide ou souple, portant sur l'une de ses faces des pistes conductrices 14 Ces pistes conductrices 14 courent sur la largeur du substrat, entre ses deux bords longitudinaux Elles sont en bon contact électrique avec le substrat résistif 13, tout au moins dans une portion longitudinale du substrat 13, par exemple celle le long de l'un des ses bords longitudinaux, dans laquelle elles sont à pas régu- liers et constituent avec le substrat la contre-électrode 10, les pistes conductrices 14, en dehors de cette portion, pouvant être isolées du substrat 13 qui les portent par une couche isolante. Dans ces réalisations selon les figures 1 à 4, le substrat portant la contre-électrode ou constituant avec les pistes conductrices la contreélectrode, permettra ainsi avantageusement le raccordement des pistes conductrices à un connecteur de carte de circuit imprimé (non représenté). Dans les figures 1 à 4, la contre-électrode selon l'invention a été représentée indépendamment d'une rangée d'électrodes à laquelle elle sera associée dans une tête d'impression électrostatique On comprendra cependant aisément, notamment au vu de la figure 5, que dans la tête d'impression résultante, le matériau résistif fera face à la rangée d'électrodes On comprendra, aussi, que le pas des pistes conductrices en contact avec ce matériau résistif sera choisi sensiblement égal à la longueur de chacun des groupes d'électrodes qui seront définis sur la rangée d'électrodes à laquelle la contre-électrode est associée Dans la tête d'impression, la contre-électrode sera alors montée de préférence, de manière que chaque portion de matériau résistif comprise entre deux pistes conductrices fasse face à un groupe d'électrodes, les pistes conductrices étant réalisées, de préférence, de largeur supérieure au pas des électrodes sur la rangée, par exemple de 4 ou 8 fois ce pas, et venant se positionner, dans la tête, face à des électrodes appartenant à deux groupes consécutifs. La contre-électrode selon l'invention peut être obtenue en mettant en oeuvre des procédés en tant que tels connus Ainsi, par exemple, les pistes conductrices seront déposées sur le substrat, soit selon la tech- nologie d'obtention des circuits imprimés, soit par sérigraphie, tandis que le matériau résistif utilisé dans les réalisations des figures 1 à 3 sera déposé sur le substrat et ses pistes conductrices par sérigraphie. 7 2545759 Dans la figure 5, on a représenté le schéma électrique équivalent d'une tête d'impression électrostatique dans laquelle la contre-élec- trode selon l'invention, telle que la contre-électrode 1 précédente, a été associée à une rangée d'électrodes désignée sous la référence géné- rale 20 que comporte cette tête d'impression. Sur cette rangée 20, les électrodes individuelles 21 sont dispo- sées à pas régulier et organisées en N groupes identiques notés G 1 à Gn dans chacun desquels elles occupent des rangs successifs notés Pl à Pm Les électrodes de même rang appartenant aux groupes impairs G 1, G 3 sont inter-connectées entre elles Les électrodes de même rang appartenant aux groupes pairs G 2, G 4 sont également inter-connectées entre elles Ces électrodes de rangs Pl à Pm sont mises à un potentiel _V/2 ou O volt, pour les groupes impairs, par l'intermédiaire d'un premier ensemble de m commutateurs individuels E 11 à E 1 m et, pour les groupes pairs, par l'intermédiaire d'un second ensemble de m oommuta- teurs individuels 21 à E 2 m ' indépendant du premier ensemble. La contre-électrode 1 en matériau résistif comporte N + 1 pistes conductrices régulières associant chaque portion de contre-électrode comprise entre deux pistes successives à l'un des différents groupes d'électrodes au regard duquel elle est placée. Sur cette contre-électrode résistive, à résistance par unité de longueur, les N + 1 pistes définissent un ensemble de N résistances en série R à Rn affectées individuellement aux groupes d'électrodes G 1 à G et disposées en regard de ces groupes, muni de connexions intermé- n diaires C 2 à Cn et de deux connexions terminales C 1 et Cn + 1 reliées respectivement aux bornes communes des résistances série et aux deux autres bornes des résistances terminales R 1 et Rn Ces connexions C 1 à O n+ 1 sont mises à un potentiel V/2 ou O volt au moyen de N + 1 commutateurs individuels CE 1 à CE La valeur de chacune des résistances R 1 à Rn sera choisie élevée, de l'orde de quelques mégohms, afin de limiter la consommation en cou- rant. Le fonctionnement en impression des électrodes du premier groupe G 1 de la rangée d'électrodes est obtenu en commutant le poten- tiel V 2 sur les connexions C 1 et C 2, soit aux deux bornes de la résis- -8- tance R 1, alors que toutes les autres connexions sont mises à O volt, et en appliquant le signal d'impression, de valeur -V/2 ou O volt selon qu'il doit y avoir impression réelle ou non, successivement aux élec- trodes de rangs Pl à pm -des groupes impairs alors que toutes les élec- trodes des groupes pairs sont mises à O volt. De manière analogue, pour le fonctionnement en impression des électrodes du deuxième groupe G 2, les seules connexions C 2 et C 3 sont mises à V/2 tandis que le signal d'impression sera appliqué successive- ment aux électrodes de rangs Pl à Pm des groupes pairs, celles des groupes impairs étant mises à O volt. L'impression par les électrodes de la rangée complète se pour- suivra de manière analogue Elle sera systématiquement obtenue en appli- quant successivement le signal d'impression, à V/2 ou O volt, aux électrodes de rangs Pl à Pm de, simultanément, tous les groupes impairs ou tous les groupes pairs considérés alternativement, les électrodes des groupes de l'autre parité étant à O volt, et le potentiel V/2 aux deux seules connexions reliées directement à la résistance affectée à chacun des groupes d'électrodes successifs Dans ces conditions, ce sont les résistances affectées aux différents groupes et, par conséquent, leurs deux connexions "encadrant" directement chacun des groupes qui réalisent la sélection du seul groupe d'électrodes assurant instantanément l'impression. Dans l'exemple indiqué ci-avant, par exemple d'impression des électrodes du groupe d'électrodes G 2 pour laquelle les connexions C 2 et C 3 sont portées à V/2, les autres connexions et notamment celles adja- centes C 1 et C 4 étant à O volt, il existe dans les résistances Ri et R 3 un gradient de potentiel; l'impression par les électrodes faisant face à ces résistances Ri et R 3 ne peut cependant pas avoir lieu, les élec- trodes de ces deux groupes étant à O volt. Dans cette figure 5, on n'a représenté qu'une seule rangée d'élec- trodes avec une contre-électrode associée Il est évident, que la tête d'impression pourra comporter plusieurs rangées d'électrodes La tête d'impression pourra en particulier comporter deux rangées le long de chacune desquelles les électrodes seront réparties en groupes identiques impairs et pairs et dans lesquelles les électrodes seront d'une rangée à 9 2545759 l'autre décalées d'un demi-pas d'électrodes de l'une des rangées, avec une contre-électrode unique, analogue à celle illustrée, associée à l'ensemble de l'une et l'autre des deux rangées d'électrodes destinées à être disposées de l'autre côté d'un support d'enregistrement par rapport à cette contre-électrode. Dans cet agencement, à rangée d'électrodes et contre-électrode selon l'invention associée, l'effet de bord, dû à l'espace inter-contre- électrodes dans les systèmes connus à contre-électrodes multiples indé- pendantes, n'existe plus. Le choix de la largeur des pistes conductrices n'est pas critique. En pratique cependant, pour bénéficier de tolérances de positionnement mécanique entre la contre-électrode et la rangée d'électrodes d'une part et permettre une réalisation aisée de résistances R 1 à Rn de valeur élevée d'autre part, on adoptera de préférence un agencement o les connexions C 1 à Cn + 1 (figure 5) constituées par les pistes conduc- trices sont de largeur nettement supérieure au pas des électrodes sur leur rangée mais nettement inférieure au pas des groupes-d'électrodes, par exemple de 4 à 8 fois le pas des électrodes ou même encore un peu supérieure La largeur choisie des pistes, qui fait qu'elles débordent sur l'espace entre groupes d'électrodes adjacents, ne joue aucun rôle préjudiciable dans le mode de fonctionnement indiqué, son intérêt réside dans les facilités de réalisation découlant de larges tolérances admis- sibles En outre, ces pistes conductrices seront dans la variante illus- trée dans la figure 3 d'autant plus larges que le matériau résistif utilisé est sensible à l'abrasion. Cette contre-électrode qui permet l'utilisation d'un circuit de démultiplexage pour l'alimentation des électrodes individuelles peut équiper indifféremment une tête d'impression électrostatique directe ou indirecte. La présente invention a été décrite en regard du dessin ci-annexé. Il est évident que l'on peut apporter des modifications de détail aux réalisations illustrées et/ou remplacer certains moyens par d'autres équivalents sans pour autant sortir du cadre de cette invention En particulier, on notera qu'il sera possible d'adopter des agencements de démultiplexage connus entre électrodes et d'organiser en conséquence la 2545759 contre-électrode associée aux différents groupes d'électrodes définis qui permet la sélection des électrodes des groupes successifs sur la rangée. " il 2545759 REVENDICATIONS 1/ Tête d'impression électrostatique comportant au moins une rangée d'électrodes individuelles disposées à pas régulier et organisées en n groupes sur la rangée et une contre-électrode disposée face aux élec- trodes sur au moins la longueur de cette rangée, caractérisée par le fait que ladite contre-électrode ( 1, 1 ', 10) est constituée en un matériau résistif ( 3, 13) et comporte N + 1 pistes conductrices ( 4, 4 ', 14) en contact électrique avec le matériau résistif, disposées à intervalles réguliers sensiblement égaux au pas des groupes d'électrodes de cette rangée, définissant N résistances électriques (R 1 à Rn), sensiblement identiques, montées en série et équipées de connexions électriques d'accès (C 1 à Cn + 1) entre elles et aux bornes terminales des deux résistances d'extrémité. 2/ Tête d'impression électrostatique selon la revendication 1, caracté- risée par le fait qu'elle comporte, en outre, un substrat isolant ( 2) portant lesdites pistes conductrices ( 4, 4 ') partiellement noyées dans ledit matériau résistif ( 3). 3/ Tête d'impression électrostatique selon la revendication 1, caracté- risée par le fait qu'elle comporte un substrat résistif ( 13) formant ledit matériau résistif sur lequel sont formées lesdites pistes conduc- trices ( 14) en contact électrique avec le substrat résistif, sur au moins une portion transversale à ces pistes. 4/ Tête d'impression électrostatique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les portions résistives délimitées par les pistes conductrices successives sont disposées en regard des groupes d'électrodes (G 1 à Gn), chaque portion résistive étant disposée en regard de l'un des groupes d'électrodes et lui étant affectée pour sa sélection parmi les autres groupes. / Tête d'impression électrostatique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que lesdites pistes conductrices constituant les connexions d'accès (C 1 a Cn + 1) aux N résistances (R 1 à Rn) sont chacune de largeur supérieure au pas des électrodes sur leur rangée. 6/ Tête d'impression électrostatique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que-lesdites électrodes ayant les mêmes positions (Pl à Pm) dans les groupes sont interconnectées entre elles 12 2545759 dans l'un ou l'autre de deux réseaux, selon qu'elles appartiennent à des groupes pairs ou impairs dans leur rangée, et reliées à des commutateurs individuels (E 11 à Elm W E 21 à E 2 m) appartenant à deux ensembles de m commutateurs chacun et que lesdites connexions d'accès (C 1 à Cn + 1) aux résistances (R 1 à Rn) de la contre-électrode sont reliées à n+ 1 commutateurs individuels, les ensembles de commutateurs reliés aux électrodes étant alternativement commandés par le signal d'impression tandis que simultanément les deux seules connexions d'accès direct à la résistance affectée au groupe d'électrodes alors commandé en impression sont mises à haute tension.