Brevet FR2543884A1 — publié le 19841012

- L'invention concerne un appareil d'enregistrement à énergie thermique, et en particulier un appareil d'en- registrement à haute densité et sections multiples, utilisant l'énergie thermique. L'un des systèmes d'enregistrement à énergie ther- mique, par exemple, est connu sous le nom d'appareil d'en- registrement du type à jet de liquide et est décrit dans le brevet U S no 4 330 787 Un tel appareil d'enregistrement du type à jet de liquide peut effectuer aisément une opéra- tion d'enregistrement en couleur à grande vitesse et il comprend une tête d'enregistrement constituant une pièce principale de sortie La tête d'enregistrement peut présenter un certain nombre d'ouvertures (orifices) de décharge disposées à une densité élevée afin de décharger un liquide d'enregistrement pour former des gouttelettes projetées dans l'air Ainsi, la tête d'enregistrement peut être peu volumineuse, dans son ensemble, et elle peut avantageusement être produite en grande série tout en offrant un pouvoir de résolution élevé. En outre, on peut fabriquer la tête d'enregistrement en utilisant suffisamment les avantages des techniques à cir- cuits intégrés et des miniaturisations qui ont progressé remarquablement et amélioré la fiabilité dans le domaine des semi-conducteurs Ainsi, il est possible de produire aisé- ment une tête d'enregistrement longue et large (dans deux dimensions) Une grande attention a donc été portée à ce type de têtes d'enregistrement. Cependant, dans un tel appareil d'enregistrement à énergie thermique, le nombre total d'éléments de conver- sion électro-thermique devient égal à 2520 pour un support d'enregistrement du format A 4 si certains éléments sont disposés sur une ligne complète du côté le plus court ( 210 mm) du support d'enregistrement au format A 4, avec une densité de 12 éléments par millimètre Ceci pose de nombreux problèmes en ce qui concerne la fiabilité, la productibilité et l'aptitude à la production en grande série. Chacun des éléments de conversion électro-thermiaue comporte une couche résistive génératrice de chaleur placée dans la partie de génération de chaleur et dont l'épaisseur et la longueur sont extrêmement réduites Il est donc très difficile de régler avec précision la résistance de toutes les couches résistives, génératrices de chaleur, alors que les électrodes connectées électriquement aux couches résis- tives respectives, génératrices de chaleur, ont leur résis- tance établie Si les couches résistives, génératrices de chaleur, présentent des résistances dont les valeurs sont dispersées, les énergies thermiques des éléments de conver- sion électro-thermique correspondants ont également leurs énergies thermiques dispersées Par exemple, dans l'appa- reil d'enregistrement du type à jet de liquide décrit ci-dessus, il est diffile de régler les gouttelettes proje- tées par les orifices de la tête d'enregistrement, la diffi- culté empêchant d'effectuer l'impression souhaitable. Compte tenu des problèmes indiqués ci-dessus, l'invention a pour objet un appareil d'enregistrement à énergie thermique capable d'effectuer une opération d'enre- gistrement avec précision, à grande vitesse, et à une densité élevée L'invention a également pour objet un appareil d'enregistrement du type à jet de liquide dans lequel la dispersion des gouttelettes d'encre projetées par les orifi- ces de décharge d'encre est faible, l'appareil convenant donc à un enregistrement d'images de haute qualité. L'invention a également pour objet un appareil d'enre- gistrement à énergie thermique comprenant un substrat et plusieurs éléments de conversion électro-thermique portés par le substrat et produisant de l'énergie thermique, chacun de ces éléments de conversion comprenant deux électrodes et une couche résistive génératrice de chaleur, connectée aux électrodes et comportant une section de génération de chaleur conçue pour produire l'énergie thermique entre les électrodes, la résistance Re de chacune des électrodes et la résistance-étalon Rh de la section de génération de chaleur de la couche résistive, génératrice de chaleur, satisfaisant -3- les relations suivantes: 0,5 arrachement partiel de l'appareil représenté sur la figure 2. Un appareil d'enregistrement à énergie thermique selon l'invention peut présenter les caractéristiques avanta- geuses suivantes par le fait que la dispersion des énergies thermiques produites par les éléments de conversion électro- -thermique est diminuée On suppose à présent que Rh désigne la résistance- -étalon de la section de génération de chaleur d'une couche résistive génératrice de chaleur faisant partie d'un appareil d'enregistrement à énergie thermique, que A Rh désigne la résistance dispersée maximale de la couche résistive et que Re désigne la résistance de l'électrode correspondant à la couche résistive génératrice de chaleur L'énergie devant être consommée pour obtenir-une valeur calorifique prédéter- minée dans la section correspondante de génération de chaleur doit être invariable pour tous les éléments de conversion électro-thermique On suppose à présent que les tensions appliquées à une couche résistive génératrice de chaleur de référence et à une couche résistive génératrice de chaleur ayant une résistance dispersée maximale sont désignées res- pectivement par V et V + AV, et on peut établir la formule -4- suivante Rh + Re Rh graphique de la figure 1. En particulier sur la figure 1, l'axe des abscisses représente les rapports de A Rh à la résistance-étalon Rh des couches résistives génératrices de chaleur, et l'axe des ordonnées représente les rapports de la tension différen- tielle AV à la tension V nécessaires pour produire une valeur calorifique sur la couche résistive, génératrice de chaleur, de référence qui possède la résistance-étalon Rh, la tension différentielle AV plus la tension précédente V demandées pour produire la même valeur calorifique sur une couche résistive chauffante ayant une résistance différant de la résistance-étalon Rh de A Rh Les courbes sont tracées en fonction des paramètres Re/Rh de 0,1 0,5, 1,0 et 2,0. Comme montré sur la figure 1, même dans le cas o la résistance dispersée maximale A Rh d'une couche résistive génératrice de chaleur est différente de la résistance- -étalon Rh de la couche résistive génératrice de chaleur de référence, dans la plage de plus ou moins 30 %, la différence AV par rapport à la tension nécessaire pour l'obtention de la même valeur calorifique devient très faible, à savoir environ 1,5 % ou moins si le rapport Re/Rh est égal à 1 Lorsque les éléments respectifs de conversion électro-thermique sont alimentés sous la même tension, la dispersion des valeurs calorifiques produites par les couches résistives génératrices de chaleur respectives, est donc extrêmement réduite. Conformément à l'invention, la résistance Re des électrodes, dont il n'a pas été tenu beaucoup compte dans l'art antérieur, peut donc être considérablement accrue pour que le rapport Re/Rh soit établi dans la plage ci-dessus La valeur de -5- Re/Rh est avantageusement égale à environ 1,0 comme montré sur la figure 1 Même si la valeur de Re/Rh est comprise entre environ 1/2 et 2, la dispersion des valeurs calori- fiques des couches résistives génératrices de chaleur peut cependant être réduite. L'invention sera à présent décrite plus concrètement en référence à une forme de réalisation d'un appareil d'enregistrement du type à jet de liquide,montré sur les figures 2 et 3. L'appareil d'enregistrement du type à jet de liquide comprend principalement un substrat 1, des éléments de conver- sion électro-thermique 2 portés par le substrat 1,-des parois avant, arrière et latérales 6, 7, 8, 9 et 10 définissant un passage 3 pour le liquide et des première et seconde chambres 4, 5 à liquide, une plaque 12 à orifice disposée en face de chacun des éléments de conversion électrothermique et dans laquelle est formé un orifice 11,des plaques supérieures 13 et 14 et un conduit 15 d'alimentation en liquide de la seconde chambre 5. Chacun des éléments de conversion électro-thermique 2 comprend une couche résistive génératrice de chaleur 16, des électrodes 17 de sélection disposées parallèlement les unes aux autres sur la couche résistive sauf en une partie de celle-ci, et une électrode commune 18 et une couche 19 de protection disposées sur au moins la partie de la chambre à liquide en contact direct avec le liquide, ces différents éléments étant disposés les uns au-dessus des autres à partir du substrat 1, dans l'ordre décrit La résistance des élec- trodes 17 de sélection et de l'électrode commune 18 peut être aisément réglée par rapport à celle de la couche résistive 16 génératrice de chaleur, dans une zone 20 de génération de chaleur Les électrodes 17 et 18 sonttelles que la somme de leurs résistances est sensiblement égale à la résistance-étalon de la couche 16 à résistance thermique de la zone 20 de géné- ration de chaleur. Lorsque la couche résistive 16 de génération de chaleur est alimentée par l'intermédiaire des électrodes 17 de sélection -6- et de l'électrode commune 18, de l'énergie thermique est produite dans la zone 20 de génération de chaleur comprise entre les électrodes Une surface 21 à action thermique, par laquelle la chaleur produite agit sur le liquide, est en relation intime avec la zone 20 de génération de chaleur. L'action thermique se produisant à la surface 21 provoque la production rapide de bulles dans le liquide Il en résulte, dans le liquide, une pointe de pression qui sert à décharger le liquide sous la forme de gouttelettes proje- tées par l'orifice 11 pour effectuer une opération d'enregis- trement. Il ressort de la description précédente que l'appa- reil d'enregistrement à énergie thermique selon l'invention peut réduire la dispersion des énergies thermiques produites dans les éléments de conversion électro-thermique respectifs et peut réagir de façon fidèle et fiable à des signaux d'enregistrement de fréquence élevée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil d'enregistrement décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. -7- R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Appareil d'enregistrement à énergie thermique, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat ( 1) et plusieurs éléments de conversion électrothermique ( 2) placés sur le substrat et destinés à produire de l'énergie thermique, chacun de ces éléments comprenant deux électrodes ( 17, 18) et une couche à résistance thermique ( 16) connectée entre les électrodes et comprenant une section ( 20) de génération de chaleur destinée à produire ladite énergie thermique, la résistance Re de chacune des électrodes et la résistance- -étalon Rh de la section génératrice de chaleur de la couche à résistance thermique satisfaisant la relation 0,5 2 Appareil selon la revendication 1, caractérise en ce que le rapport Re/Rh est environ égal à un. 3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat comporte une partie ( 3,4,5) contenant un liquide et présentant un orifice ( 11) qui est placé de façon à correspondre à chacun des éléments de conversion d'énergie électro-thermique, et qui est conçu pour décharger le liquide de ladite partie le contenant.