Brevet FR2557506A1 — publié le 19850705

Tête thermique et procédé de fabrication de celle-ci ". L'invention concerne une tête thermique destinée à être utilisée dans un appareil d'enregistre- ment thermo-sensible transformant un signal électrique en un signal thermique et utilisant la chaleur développée par effet Joule dans un film de résistance extrêmement petit et mince, pour développer ainsi une couleur dans un support d'enregistrement thermo-sensible sur lequel on veut effectuer l'enregistrement. L'invention concerne également le procédé de fabrication de la tête thermique ci-dessus. Le système d'enregistrement thermo-sensi- ble, qui constitue typiquement un système sans frappe, est utilise de façon très large et très générale, car il ne fait pas de bruit et présente d'autres avantages encore. Comme la couche vitrifiée placée sous la partie de pro- duction de chaleur de la tête thermique utilisée dans un système d'enregistrement thermo-sensible, présente une grande influence sur le rendement et la qualité d'impres- sion, différentes études ont été faites sur cette couche vitrifiée. En général, on considère qu'il est préféra- ble d'utiliser comme couche. vitrifiée d'une tête thermi- que, une couche vitrifiée à faible conductibilité thermi- que, car celle-ci peut permettre d'obtenir efficacement la quantité de chaleur nécessaire à l'impression en rédui- san t la quantité de chaleur s'échappant vers le substrat de la tête lorsqu'une puissance électrique est appliquée, par l'intermédiaire d'une électrode, à la partie de pro- duction de chaleur d'une résistance. En pratique cepen- dant, lorsque la quantité de chaleur d'impression doit atteindre une valeur suffisante requise, la couche vitri- fiée doit présenter une certaines épaisseur au moins, et si cette épaisseur est trop grande, la quantité de cha- leur accumulée devient élevée. Par suite, lorsqu'on n'applique pas de cou- rant électrique, c'est-à-dire lorsqu'on effectue un re- froidissement. le rayonnement thermique risque de devenir relativement insuffisant et une diminution rapide de tem- pérature risque de ne pas être atteinte, ce qui peut con- duire à une impression intempestive. Une couche vitrifiée pour tête thermique doit donc présenter des propriétés contradictoires. Pour traiter ce problème, on a récemment proposé, dans la Demande de Brevet Japonais ouverte NO 74 370/1983 que la couche vitrifiée placée sous la par- tie de production de chaleur d'une tête thermique, soit constituée par du verre contenant simplement un grand nombre de bulles. Etant donné que la tête thermique uti- lise, comme couche vitrifiée, du verre présentant une fai- ble conductibilité thermique, et comme la couche vitri- fiée contient un grand nombre de pores (bulles), la con- ductibilité thermique globale devient faible, du fait des pores, comparativement à celle d'une couche vitrifiée sans pores, et l'accumulation de chaleur devient faible à une certaine température. Plus précisément, si l'on réalise une cou- che vitrifiée avec pores présentant le même aspect qu'une couche vitrifiée sans pores, la couche avec pores présen- te une conductibilité thermique plus faible et accumule une moins grande quantité de chaleur qu'une couche sans pores. Par suite, la couche vitrifiée réalisée dans ce matériau avec pores présente d'excellentes caractéristi- ques permettant d'améliorer corrélativement la tête ther- mique utilisant cette couche vitrifiée, pour assurer la température d'impression et une montée de température rapide lorsqu'on applique une puissance électrique, ce qui donne une réponse thermique plus favorable. Cependant, lorsqu'on doit fabriquer en pra- tique une telle couche vitrifiée, beaucoup de problèmes se posent simultanément. En effet, lorsque, d'une façon générale, on doit fabriquer un -verre contenant un grand nombre de bulles, on cuit une pâte de poudre de verre dont le diamètre moyen des particules est de l'ordre de à 50 microns, cette cuisson se faisant dans certaines conditions au cours desquelles des bulles sont produites dans la pâte. Lorsque ce matériau est utilisé pour la fabrication d'une couche vitrifiée de tête thermique, la température de cuisson doit être contrôlée avec une pré- cision de l'ordre de +2.à 3 C, ce qui conduit à un réglage techniquement difficile des conditions de cuisson. De plus, si l'on ne maintient pas des con- ditions de cuisson convenables, les bulles produites dans la pâte de poudre de verre ne restent pas au sein de la couche vitrifiée mais émergent à la surface de celle-ci en la rendant rugueuse, ce qui détériore, en pratique, la qualité d'impression et peut conduire au risque de pro- duire une tête thermique présentant de bonnes qualités de réponse thermique, mais difficilement commercialisable. Compte tenu des éléments ci-dessus, l'in- vention a pour but de créer une tête thermique présentant d'excellents caractéristiques de réponse thermique, per- mettant d'obtenir une bonne qualité d'impression, et pou- vant se fabriquer avec un bon rendement et une grande souplesse. L'invention a également pour but de créer un procédé perfectionné de fabrication de cette tête thermi- que. A cet effet, l'invention concerne une tête thermique caractérisée en ce qu'elle comprend un substrat, une couche vitrifiée comportant un certain nom- bre de bulles, cette couche vitrifiée étant formée par application sur le substrat d'une pâte de verre constituée de poudre de verre contenant au moins 20 % en poids ou plus de poudre de verre finement divisée dont la taille des particules ne dépasse pas 5 microns de diamètre, cette pate de verre étant ensuite cuite, et une résistance de production de chaleur, une électrode et une couche protectrice étant formées successivement sur la couche vitrifiée. L'invention concerne également un procédé de fabrication de la tête thermique ci-dessus, caracté- risé en ce qu'il comprend les étapes consistant à appli- quer sur un substrat une pâte de verre constituée par une poudre de verre contenant au moins 20 % en poids, ou plus, de poudre de verre finement divisée en particules dont le diamètre peut atteindre 5 microns, et à cuire la pâte de verre de manière à former dans celle-ci un cer- tain nombre de bulles. Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, le film protecteur est réalisé en silicium contenant 5 à 40 % d'atomes d'azote. De plus, une couche de matériau isolant de 1 à 10 microns d'épaisseur, est interposée entre la couche vitrifiée et la résistance de production de chaleur. Selon une autre forme préférée de l'inven- tion de l'invention, la couche vitrifiée se présente sous la forme d'une protubérance, et une partie de protubérance présentant une largeur de butée plus grande que celle d'un objet thermo-sensible, est formée sur le substrat avec un certain intervalle entre la couche vitrifiée et la partie de protubérance. L'invention sera décrite en détail en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe verti- cale de la partie essentielle d'une forme de réalisation d'une tête thermique selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe verti- cale de la partie essentielle d'une autre forme de réali- sation d'une tête thermique selon l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe verti- cale de la partie essentielle d'une autre forme encore de réalisation d'une tête thermique selon l'invention; et - la figure 4 est une vue en coupe verti- cale de la partie essentielle d'une autre forme encore de réalisation d'une tête thermique selon l'invention. On remarquera que, dans toutes les formes de réalisation illustrées ici, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références. Sur la figure 1, une couche vitrifiée 2 présentant un grand nombre de bulles, est placée sur un substrat 1 en céramique d'alumine ou autre. La couche vitrifiée 2 est obtenue en appliquant et en cuisant une pâte de verre constituée par une poudre de verre conte- nant 20 % en poids, ou plus, de poudre de verre finement divisée en particules dont le diamètre moyen peut attein- dre jusqu'à 5 microns. Une résistance de production de chaleur 3 en siliciure de titane, de vanadium, de chrome, de molybdène, de zirconium, de tungstène, de tantale ou autre, est déposée sur la couche vitrifiée 2. Une électro- de 4 en alliage d'or, d'aluminium ou autre, est déposée sur la résistance de production de chaleur 3, et un film protecteur 5 de silicium ou autre, auquel on a ajouté de l'azote, est déposé sur l'électrode 4. On obtient ainsi une tête thermique. La couche vitrifiée 2 est la caractéristi- que la plus importante de l'invention. Comme la pâte de verre à partir de laquelle est réalisée la couche vitri- fiée 2 contient au moins 20 % en poids de poudre de verre finement divisée, par rapport à la masse totale de pou- dre de verre, comme, en particulier, le diamètre moyen de ces particules ne dépasse pas 5 microns, comme la poudre de verre finement divisée ne contient que très peu d'humi- dité et de matières gazeuses absorbées, et comme on fait cuire cette poudre de verre en vaporisant l'humidité et les matières gazeuses pour former des bulles, les bulles ainsi obtenues sont très fines. Par suite, même si les bulles arrivent à la surface de la couche vitrifiée, l'état de surface de celle-ci ne présente pas une rugo- sité suffisante pour détériorer la qualité d'impression. De plus, compte tenu de ces caractéristiques, il est moins nécessaire de tenir compte de la production des bulles et de leur arrivée à la surface au moment de la cuisson. La proportion de poudre de verre finement divisée utilisée dans l'invention est d'au moins 20 % en poids, et de préférence de l'ordre de 50 à 100 % en poids de la quantité totale de mélange, les particules de pou- dre de verre présentant un diamètre moyen de 8 à 20 microns. Lorsque la proportion de poudre de verre finement divisée est inférieure à 20 % en poids de la masse totale de poudre de verre, la surface de la couche vitrifiée devient rugueuse au point qu'il devient difficile d'obte- nir la douceur voulue de cette couche. Bien que le diamè- tre moyen des particules de poudre de verre finement divi- sée soit de préférence de l'ordre de 5 microns au maxi- mum, lorsqu'on prend en considération la taille (diamètre de pores) des bulles ou la porosité de la couche vitri- fiée, ainsi que la réduction du nombre des bulles émer- geant à la surface de cette couche vitrifiée au moment de l'impression et de la cuisson, il est préférable que le diamètre moyen des particules de poudre de verre fine- ment divisée soit compris entre 0,5 et 1 micron. Si la taille des bulles est trop importan- 7. te, ou si la porosité est trop élevée, la couche vitri- fiée risque de manquer de solidité mécanique ou de ne pas présenter une durée de vie suffisante. Par suite, lors- qu'une poudre de verre finement divisée présentant un diamètre moyen de particules de 0,5 à 1 micron, est mé- langée à de la poudre de verre ordinaire, on peut optimi- ser les performances de la couche vitrifiée. Selon les expériences réalisées par les inventeurs, on a constaté que le diamètre des pores doit en particulier atteindre de préférence 10 % de l'épaisseur de la couche vitrifiée, et que la porosité doit en particulier être de préférence de l'ordre de 10 à 30 %. La poudre de verre finement divisée est ajoutée à une solution de cellulose éthylique, de nitro- cellulose ou autre, dans du terpineol ou autre, et l'en- semble est malaxé pour former une pâte de verre; cette pâte de verre est appliquée sur un substrat de céramique d'alumine ou autre par un dispositif d'impression de taille prédéterminée, puis, après séchage, la pâte est cuite à une température dépassant de 50 à 150 C le point de ramollissement du verre utilisé, de manière à obtenir facilement la couche vitrifiée voulue de verre comportant un certain nombre de bulles. L'invention sera maintenant décrite en détail en se référant aux exemples suivants: Exemple 1: On mélange 50 % en poids de poudre de verre finement divisée présentant un point de ramollisse- ment de 630 C et un diamètre moyen de particules de 0,5 micron, avec 50 % en poids de poudre de verre présen- tant un point de ramollissement de 630 C et un diamètre moyen de particules de 10 microns. Ce mélange est malaxé avec un liant contenant 5 % de cellulose éthylique dissous dans du terpineol-0A, pour former une pâte de verre. Cette pâte de verre est appliquée, par un dispositif d'impression à écran, sur un substrat d'alumine de manière à former une couche de 0,5 mm de largeur, 10 mm de lon- gueur et 65 microns d'épaisseur. Cette couche est ensuite séchée à 1001C, puis cuite à 740 C pendant 15 minutes et refroidie ensuite pour obtenir une couche vitrifiée pré- sentant un certain nombre de bulles situées sur le subs- trat. Sur cette couche vitrifiée sont ensuite formés par projection, un film de SiO2, une couche de TiSi2 servant de résistance de production de chaleur, et une couche d'alliage d'aluminium servant d'électrode à laquelle on donne ensuite la configuration convenable. On forme enfin, sur les couches précédentes, une couche de silicium à laquelle est ajouté de l'azote, de manière à former un film protecteur. Ces opérations successives permettent d'obtenir une tête thermique. Exemple 2: On reprend l'exemple 1 mais avec cette différence qu'on utilise 22 % en poids de poudre de verre finement divisée, et 78 % en poids de l'autre poudre de verre. Exemple 3: On reprend l'exemple 1 mais avec cette difference qu'on utilise 80 % en poids de poudre de verre finement divisée, et 20 % en poids de l'autre poudre de verre. Exemple 4: On reprend l'exemple 1 mais avec cette différence qu'on utilise 100 % en poids de poudre de verre finement divisée. Exemple 5: On reprend l'exemple 1 mais avec cette différence que la poudre de verre finement divisée pré- sente un diamètre moyen de particules de 0,4 micron, et que l'autre poudre de verre présente un diamètre moyen de particules de 20 microns. Exemple 6: On reprend l'exemple 1 mais avec cette différence que la poudre de verre finement divisée pré- sente un diamètre moyen de particules de 1,5 micron. Exemple comparatif 1: On reprend l'exemple 1 mais avec cette différence qu'on n'utilise pas de poudre de verre fine- ment divisée, seule une poudre de verre présentant un diamètre moyen de particules de 10 microns étant utilisée, la cuisson étant effectuée à 740 C pendant 40 minutes. Exemple comparatif 2: On reprend l'exemple 1 mais avec cette différence qu'on utilise 10 % en poids de poudre de verre finement divisée et 90 % en poids de l'autre poudre de verre. Les couches vitrifiées obtenues dans les exemples 1 à 6 et dans les exemples comparatifs 1 et 2, ainsi que les têtes thermiques obtenues en utilisant ces couches vitrifiées, ont été examinées sur les points ci- après. Les résultats sont portés dans le Tableau 1. Tableau 1 NO d'expérience Surface de la Section transversale de la couche Performance couche vitrifiée* vitrifiée d'impression Exemple 1 lisse Environ 20 % de bulles présentant bonne un diamètre de pores de 0,1 à 5 microns. Exemple 2 lisse Environ 15 % de bulles présentant bonne un diamètre de pores de 0,1 à 3 microns. Exemple 3 lisse Environ 30 % de bulles présentant bonne un diamètre de pores de 0,1 à 7 microns. -------.-........................................ Exemple 4 lisse Environ 35 % de bulles présentant bonne un diamètre de pores de 0,1 à 7 microns. Exemple 5 lisse Environ 30 % de bulles présentant bonne un diamètre de pores de 0,1 à 5 microns. Exemple 6 lisse Environ 15 % de bulles présentant bonne un diamètre de pores de 0,1 à 3 microns. ru ton de bulles sont présentes à la themo-sensible, et densi- surface. té irrégulière. Exemple compara lisse Environ 4 % de bulles présen- Mauvaise sensibilité ther tif 2 tant un diamètre de pores de mique et apparition de 0,1 à 3 microns. lignes minces parasites. *) La surface et la section transversale des couches vitrifiées ont été examinées au moyen d'un microscope à balayage électronique. tn Ul 0> I.n Comme on peut le constater sur la Tableau 1, la couche vitrifiée selon l'invention permet d'obtenir une tête thermique d'excellente qualité. On décrira maintenant le film protecteur 5 représenté sur la figure 1. I1 est de pratique courante d'utiliser un film protecteur pour prolonger la durée de vie d'une tête thermique. En effet ce film protecteur permet d'empêcher l'abrasion de la résistance de production de chaleur ou d'une électrode, par suite du contact avec un papier ou un ruban thermosensibles, de plus ce film protecteur évite les risques de détérioration de la résistance de production de chaleur par réaction avec l'oxygène ambiant. Il faut donc utiliser un film protecteur présentant une excellente résistance à l'abrasion et une faible perméabi- lité à l'oxygène. Il est cependant difficile de satisfaire simultanément ces deux impératifs et si l'on augmente simplement l'épaisseur du film protecteur, la sensibilité thermique risque de se détériorer. De plus, dans le cas o l'on utilise une tête thermique portant la couche vitri- fiée ci-dessus et permettant d'obtenir une excellente sen- sibilité thermique, si l'on fait fonctionner la tête ther- mique à grande puissance électrique et à grande vitesse, et si la résistance à l'abrasion et au déchirement du film protecteur lui-meme ne peuvent suivre, la durée de vie de la tête thermique se trouve fortement raccourcie. Par suite, l'invention utilise un film protecteur en silicium contenant entre 5 et 40 % d'atomes d'azote. La proportion d'atomes d'azote dans le film pro- tecteur en silicium contenant de l'azote est de 5 %, et de préférence de 10 % ou plus, et peut atteindre 40 % au maximum et de préférence 30 % seulement, ces proportions étant données par rapport à la quantité totale. Si la proportion d'atomes d'azote ne dépasse pas 5 %, la résis- *13 tance à l'oxydation et la résistance au déchirement sont suffisantes mais la résistance à l'abrasion devient in- suffisante, tandis que si la proportion d'atomes d'azote atteint ou dépasse 40 %, la résistance à l'abrasion est suffisante mais la résistance à l'oxydation et la résis- tance au déchirement ne sont plus suffisantes. On décrira maintenant plus en détail le film protecteur en se référant aux exemples et aux exem- pies comparatifs suivants: Exemple 7: Une tête thermique est fabriquée en dépo- sant successivement sur un substrat en céramique d'alu- mine une couche vitrifiée de 20 % de porosité, une couche de matériau isolant en oxyde de silicium, une résistance de production de chaleur en siliciure de titane, une élec- trode constituée par une couche supérieure d'aluminium et une couche inférieure de molybdène, et un film protecteur contenant une quantité uniforme de 7 % d'atomes d'azote et présentant une épaisseur de 5 microns. Dans ce cas, la couche vitrifiée est déposée par un dispositif d'impres- sion à écran, la couche de matériau isolant, la résistance de production de chaleur et l'électrode sont déposées par projection, et le film protecteur est déposé par placage ionique de silicium sous un gaz contenant de l'azote. Exemples 8 et 9: Pour fabriquer les têtes thermiques, on reprend d'exemple 7 avec cette différence que les propor- tions d'atomes d'azote dans les films protecteurs sont respectivement de 20 % et 35 %. Exemples comparatifs 3 et 4: Pour fabriquer les têtes thermiques, on reprend l'exemple 7, avec cette différence que les propor- tions d'atomes d'azote dans les films protecteurs sont respectivement de 2 % et 50 %. Exemple comparatif 5: Pour fabriquer la tête thermique, on reprend l'exemple 7 avec cette différence que le film protecteur comporte une couche inférieure d'oxyde de silicium de 2 microns d'épaisseur, et une couche supérieure d'oxyde de tantale de 3 microns d'épaisseur. Les résultats des essais des têtes thermi- ques obtenues dans les exemples 7 à 9 et dans les exemples comparatifs 3 à 5, sont portés dans le tableau 2. Tableau 2 NO d'expérience. Résistance à l'abrasion Résistance au déchirement Durée de vie (nota 3) (nota 1) (nota 2) Exemple 7 environ 0,04 micron 2,2 Watt/point environ 4,5 x 108 points Exemple 8 environ 0,0035 micron 2,0 Watt/point environ 5,5 x 108 points Exemple 9 environ 0,02 micron 1,7 Watt/point environ 4 x 108 points Exemple environ 0,0075 micron 2,4 Watt/point environ 3 x 108 points comparatif 3 _ - - - -4-' 7_ ----------------------------------------------------------------- Exemple environ 0,0015 micron 1,1 Watt/point environ 3 x 107 points comparatif 4 Exemple environ 0,0045 micron 1,4 Watt/point environ 3 x 108 points comparatif 5 Nota 1: Lorsqu'on applique une puissance électrique de 0,9 Watt/point (période d'impulsion: 2 ms, largeur d'impulsion: 0,7 ms) et lorsque la tête thermique passe sur un papier thermo-sensible avec une pression d'impres- ut sion de ?00 g, on mesure l'abrasion pour 1 Km. n ot. o' Tableau 2 (suite) Nota 2: La tension ponctuelle de la résistance de production de chaleur est mesurée par l'essai d'échelons de contrainte (durée d'impulsion: 2 ms, "argeur d'impulsion: 0,7 ms, la puissance électrique appliquée augmentant toutes les 105 impulsions). On vérifie qu'il existe une grande relation entre la rupture de la résistance de production de chaleur et la production de déchirures dans le film protecteur. Nota 3: On poursuit l'opération décrite au Nota 1 et l'on mesure le nombre de points produits jusqu'à ce que la têe devienne inutilisable du fait que les caractères imprimés deviennent illisibles par suite de la variation de la valeur de la résistance. Ln ul C> 0s On décrira maintenant les résultats portés dans le Tableau 2. La résistance au déchirement de l'exemple comparatif 3 est la meilleure de tous les exemples, mais comme sa résistance à l'abrasion est la plus mauvaise, sa durée de vie globale n'est pas très longue. La résistance à l'abrasion de l'exemple comparatif 4 est la meilleure de tous les exemples, mais comme sa résistance au déchire- ment est la plus mauvaise, des ruptures risquent d'appa- * raître avant qu'il présente une résistance à l'abrasion suffisante, et la tête thermique ne peut être utilisée dans les conditions d'essai, sauf lorsqu'on applique une puissance électrique faible et une faible vitesse. La résistance à l'abrasion et la résistance au déchirement de l'exemple comparatif 5 sont inférieures à celles des exemples 7 et 8. I1 apparait clairement que la durée de vie de l'exemple comparatif 4 est la plus mauvaise. La combinaison des propriétés d'un film protecteur détermine la durée de vie d'une tête thermique. L'invention permet d'obtenir une tête thermique présentant une longue durée de vie. et si l'on désire améliorer une performance telle que la sensibilité d'impression, on peut prolonger la durée de vie et réduire corrélativement l'épaisseur du film protecteur. On décrira maintenant la couche isolante constituant l'un des aspects de l'invention. On peut obtenir une couche vitrifiée de longueur convenable, soit par exemple 10 microns, en fai- sant cuire une pâte de verre à une température très éle- vée de 600 à 700 C, mais pour ne pas augmenter la varia- tion au cours du temps de la valeur de résistance de la tête thermique, il faut que celle-ci soit soumise à sa température de cristallisation ou à une température supé- rieure lorsqu'on forme la résistance de production de chaleur. Par suite, lorsqu'on forme une résistance de production de chaleur, il faut utiliser une étape à température très élevée. Comme la couche vitrifiée pro- duite doit être soumise à une température élevée, on ris- que de faire apparaître des effets perturbateurs très importants tels que ceux produits par une déformation in- désirable de la couche vitrifiée, résultant par exemple d'une diminution de souplesse au moment de la mise en forme, une dispersion de la valeur de résistance choisie pour la résistance de production de chaleur, des fissures apparaissant dans le film protecteur, et des lignes fines indésirables apparaissant au moment du transfert. Par suite, si dans le but de prolonger la durée de vie d'une tête thermique, on choisit comme matériau de fabrication de celle-ci un siliciure de métal à point de fusion élevé tel que du titane, du tantale, du tungstène ou autre, dont la température de cristallisation est de 500 C ou plus, ce qui est relativement élevé, il devient extrême- ment important de résoudre le problème ci-dessus. Pour tenir compte des points ci-dessus, l'invention prévoit l'utilisation d'une couche de maté- riau isolant de 1 à 10 microns d'épaisseur interposée entre la couche vitrifiée et la résistance de production de chaleur. Cela sera décrit sur la figure 2. La tête thermique de la figure 2 est différente de celle de la figure 1 en ce qu'elle comporte une couche de matériau isolant 6 placée entre la couche vitrifiée 2 et la résis- tance de production de chaleur 3. Bien que la couche de matériau isolant 6 soit formée au moins à l'endroit o la résistance de production de chaleur 3 vient au-dessus de la couche vitrifiée 2, il est facile de former la couche de matériau isolant 6 de façon qu'elle couvre toute la surface de la couche vitrifiée 2, ce résultat étant obtenu par projection ou autre procédé analogue. Bien évidemment la configuration de la couche vitrifiée selon 1.9 l'invention peut être partiellement projetée sous la forme d'une protubérance comme indiqué sur la figure 3. Le choix d'un matériau à utiliser pour la couche isolante 6 n'est pas limité, dans la mesure ou ce matériau doit présenter des propriétés isolantes, et l'on peut par exemple citer comme matériaux utilisables les oxydes de silicium, l'alumine, le nitrure de silicium, l'oxyde de tantale,le carbure de silicium, le silicium à grande résistance etc.... Il est cependant préférable d'utiliser un matériau à forte résistance aux chocs ther- miques et à faible conductibilité thermique, les oxydes de silicium tels que SiO2 étant typiquement des matériaux bien adaptés. L'épaisseur de la couche de matériau iso- lant se situe entre 1 et 10 microns. Si l'épaisseur de la couche de matériau isolant n'atteint pas 1 micron, son effet est inexistant, tandis que si son épaisseur est de microns ou plus, le nombre des bulles de la couche vitrifiée, c'est-à-dire sa sensibilité thermique, risquent de devenir trop faibles. De préférence, l'épaisseur de la couche de matériau isolant doit être de l'ordre de 2 à 4 microns. Comme indiqué ci-dessus, en interposant une couche isolante de l'ordre de 1 à 10 microns d'épais- seur entre la couche vitrifiée et la résistance de pro- duction de chaleur, on améliore le rendement et l'on réduit la dispersion de la valeur de résistance de la résistance de production de chaleur. De plus, on met bien en évidence l'amélioration de sensibilité thermique obte- nue en utilisant une couche vitrifiée à grand nombre de bulles, et l'on peut obtenir une tête thermique de très haute qualité présentant une longue durée de vie. Les résultats des essais de transfert relatifs aux têtes ther- miques sont portés dans le Tableau 3 obtenu en appliquant une puissance électrique de 0,65 Watt pendant 5 x 10- 4 2.0 seconde avec une période de 2 x 10- 3 seconde. Les exemples de têtes thermiques sont obtenus en appliquant, par un dispositif d'impression à écran, une pâte de verre sur un substrat de céramique, en faisant cuire la pâte de verre à 700 C pour former une couche vitrifiée d'environ 60 microns d'épaisseur conte- nant environ 20 % de bulles réparties aléatoirement et présentant une taille d'environ 0,1 à 5 microns, en for- mant sur cette couche vitrifiée une couche isolante d'oxyde de silicium par un procédé de projection à une température maximum de 400 C, l'épaisseur de cette cou- che variant dans chaque cas, en formant sur cette couche isolante une résistance de production de chaleur en sili- ciure de titane par le procédé de projection à une tempé- rature de 550 C, en formant sur cette résistance une élec- trode en alliage d'aluminium, et en formant enfin une couche protectrice en silicium contenant de l'azote, cette dernière couche présentant une épaisseur d'environ 5 microns. Idbledu 3 Exemple 10 Exemple 11 Exemple 12 Exemple compara- tif 6 Épaisseur de la cou- environ 1 micron environ 3 microns evon3 microns environ 0,2 micron che de matériau isolant Etat d'impression comparativement à tout à fait bon compardtivement à Des lignes fines l'exemple 11, l'état l'exemple 11, l'état apparaTssent et une est bon bien qu'on est bon bien qu'on ombre irrégulière observe une légère observe des profils est visible. ombre irrégulière de lettres transfé- rées manquant légè- rement de netteté Durée de vie environ 4 x 108 environ 1 x 109 environ 6 x 108 environ 8 x 107 points points points points _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _- _ _ _ _ _ ___- ____-- -_-__ --- - - - - - - - - - ---_ _- -_ --- _- - _- - - - - - - - - ___- - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _- Comme le montrent les résultats ci-dessus, il est clair que lorsqu'une couche de matériau isolant de 1 à 10 microns d'épaisseur est prévue entre la couche vitrifiée selon l'invention et la résistance de produc- tion de chaleur, on peut obtenir une tête thermique d'excellente qualité. On décrira maintenant un autre aspect de l'invention, à savoir la réalisation de la couche vitri- fiée sous la forme d'une protubérance, et la formation d'une partie de protubérance présentant une largeur de butée supérieure à la largeur de butée contre un objet thermo-sensible. Comme indiqué ci-dessus, le couche vitri- fiée peut être réalisée sous la forme d'une protubérance. Dans ce cas, la température nécessaire à l'impression peut être efficacement obtenue en réduisant la fuite de chaleur vers le substrat lorsqu'on applique une puissance électrique à la partie de production de chaleur de la résistance de production de chaleur, et de plus le rayon- nement thermique peut durer très peu de temps lorsque la puissance électrique n'est pas appliquée, c'est-à-dire pendant le refroidissement. Par suite, la configuration de la protubérance doit, de ce point de vue, être aussi haut que possible et aussi étroite que possible. Cependant, lorsque ces conditions sont réunies, d'autres problèmes peuvent se poser entre la tête thermique et un objet thermo-sensible tel qu'un papier thermo-sensible ou un film de transfert de chaleur. Plus précisément, comme la hauteur de la couche vitrifiée est très grande comparativement à l'épaisseur de la résis- tance de production de chaleur, de l'électrode, ou du film protecteur, la butée contre l'objet thermo-sensible se fait par la partie de protubérance si une autre couche est formée sur la couche vitrifiée pour une raison quel- conque. Cependant, lorsque la largeur de la couche vitrifiée se réduit, sa largeur de butée se réduit éga- lement et il en résulte une augmentation de la pression de butée contre l'objet thermo-sensible. Si I'objet thermo-sensible n'était imprimé que par détection de la chaleur, on pourrait ignorer la pression de butée. Cepen- dant, comme un film de transfert de chaleur classique est constitué par exemple par un film de matière plasti- que très mince sur lequel est déposé un agent de trans- fert, un transfert intempestif risque de se produire du fait de l'impact mécanique si la pression de butée est élevée. Par suite, pour réduire la pression de butée, l'invention utilise, en plus de l'élargissement de la couche vitrifiée, une partie de protubérance de butée, non destinée à l'impression comme la partie de protubé- rance d'impression, mais venant buter contre l'objet thermo-sensible. Lorsqu'on considère qu'il faut rétrécir la couche vitrifiée dans le sens de la largeur, c'est-à-dire qu'il faut rétrécir la largeur de butée de la partie de protubérance, l'effet de diminution de la pression de butée risque de ne pas être suffisant si la partie de protubérance supplémentaire présente maintenant une lar- geur de butée très étroite, de sorte qu'il devient néces- saire de prévoir plusieurs de ces parties de protubéran- ces supplémentaires. Bien qu'il n'y aurait pas de problème si ces parties de protubérances supplémentaires venaient buter uniformément contre l'objet thermo-sensible, on risque d'obtenir des butées irrégulières si, comme cela arrive très souvent, ces parties de protubérances supplé- mentaires sont de hauteurs irrégulières. Compte tenu des éléments ci-dessus, on donne à la couche vitrifiée 2 de la figure 4 une hauteur aussi grande que possible et une largeur aussi faible que possible. Par suite, la partie de protubérance 7 est éga- lement étroite. Au contraire, les parties de protubéran- ces supplémentaires 8 sont relativement larges. On donne à la partie de protubérance 8 une hauteur égale à celle de la partie de protubérance 7 sur le substrat isolant 1, et la hauteur convenable est déterminée en fonction de l'angle de butée avec un objet thermo-sensible. Le fait que la partie de protubérance 8 soit aussi haute que la partie de protubérance 7 est dû au fait que le corps de protubérance 9 constituant la couche du dessous, est aussi haut que la couche vitrifiée 2. Le corps de protubérance 9 est formé par impression à l'écran, en même temps que la couche vitri- fiée 2, lorsqu'on dépose celle-ci, en utilisant pour cela la même pâte et en effectuant la cuisson simultanément aec celle de la couche vitrifiée 2, de manière à obtenir facilement la même hauteur que celle de la couche vitri- fiée. Cependant, si l'on veut que le corps de protubéran- ce 9 soit réalisé sous une forme trop large, comme on ris- querait de former une surface irrégulière défavorable sur la surface supérieure (c'est-à-dire sur le c8té de butée) du fait des déformations au moment de la cuisson, il est préférable de ne former qu'une seule protubérance presen- tant une légère courbure en section transversale, comme indiqué sur la figure 4. En général, lorsque la largeur est de 2 mm ou moins au moment de l'impression à l'écran, il y a peu de risques d'obtenir une surface irrégulière. Sur le corps de protubérance 9 sont for- mées des couches correspondant à la résistance de produc- tion de chaleur 3, à l'électrode 4 et à la couche protec- trice 5, de la même manière que pour la couche vitrifiée 2. Comme l'électrode 4 est partiellement coupée du côté de la couche vitrifiée 2, bien qu'il existe, au sens strict, une différence de hauteur, on peut en pratique négliger cette différence car l'épaisseur de l'électrode 4 est en général de l'ordre de plusieurs microns. Les couches déposées sur le corps de protubérance 9, corres- pondant à la résistance de production de chaleur 3 etc... peuvent être en communication ou non avec les couches déposées sur la couche vitrifiée 2, suivant la configura- tion du modèle obtenu par photolithographie ou autre. Si l'objet thermo-sensible est un film de transfert de chaleur, comme ce dernier se présente généralement sous la forme d'une bande ou d'un ruban de largeur constante, il est souhaitable que la longueur (c'est-à-dire la dimension verticale sur la figure) du corps de protubérance 9, soit supérieure à la largeur de la bande ou à la largeur de l'agent de transfert. De plus, il est souhaitable que le corps de protubérance 9 soit formé le long ou au voisinage d'une paroi latérale la du substrat isolant 1. Cela est dû au fait qu'il faut empê- cher l'éventualité d'un transfert provoqué par un impact mécanique intempestif lorsqu'un film de transfert de cha- leur en forme de bande est dévié par butée de la tête thermique et vient buter contre l'extrémité longitudinale du corps de protubérance 9 ou contre la paroi latérale la du substrat isolant 1. On décrira ci-après un exemple de fabrica- tion d'une tête thermique. Sur un substrat d'alumine (constitué par une plaque rectangulaire de 25 mm de longueur, 12 mm de largeur et 0,6 mm d'épaisseur) on dépose, par impression à l'écran, une pâte de verre destinée à présenter une largeur de 0,45 mm dans le sens de la longueur et à s'écarter de 0,8 mm de l'un des plus longs côtés, et une pâte de verre destinée à présenter une largeur de 1,5 mm dans le sens de la longueur et à s'écarter de 0,5 mm de l'autre des plus longs côtés. Chacune des pâtes de verre déposées part de l'un des côtés courts et présente une longueur de 10 mm. Ces pâtes sont cuites de manière à -2557506 obtenir un corps de protubérance présentant une section courbe (formant approximativement un arc d'environ 650 microns de rayon), et un corps de protubérance présentant une section semblable à la moitié du corps de protubéran- ce précédent et décalé par glissement latéral par rapport à celui-ci. Plus précisément, le premier corps de protu- bérance doit constituer la couche vitrifiée 2 et le second corps de protubérance doit constituer le corps de protubérance 9 (voir figure 4). Les deux corps de pro- tubérance ont une hauteur d'environ 40 microns et le corps de protubérance 9, considéré comme un arc, présente un rayon d'environ 1.800 microns. Sur ces corps sont déposés physiquement du siliciure de titane (constituant la résistance de pro- duction de chaleur 3 de 0,05 micron d'épaisseur), du molybdène (constituant une partie d'électrode 4 de 0,3 micron d'épaisseur), et de l'aluminium (constituant une partie d'électrode 4 de 2 microns d'épaisseur), ces cou- ches étant déposées successivement et une configuration de dessin étant formée par photolithogravure. L'inter- valle entre les deux parties de l'électrode 4 sur la cou- che vitrifiée 2, c'est-à-dire la longueur de la partie exposée de la résistance 3 (parties droite et gauche de la figure 4) est de 0,16 mm. De plus, du nitrure de sili- cium (constituant le film protecteur 5 de 4 microns d'épaisseur) est déposé physiquement sur les autres cou- ches pour obtenir la tête thermique. Cette tête thermique a été comparée à une tête thermique fabriquée de la même façon mais sans le corps de protubérance 9, et à une tête thermique fabri- quée de la même façon mais avec cette différence que la taille et la configuration du corps de protubérance 9 et de la couche vitrifiée-2 étaient les mêmes. L'objet thermo-sensible était constitué par un film de transfert de chaleur en forme de ruban (Ruban Thermique au Carbone fabriqué par Fuji Kagakushi Kogyo KK) présentant une lar- geur de 8 mm, la force de butée contre le film de trans- fert de chaleur était de 100 grammes, la période des points était de 2 millisecondes, et la puissance électri- que appliquée était nulle. Une ligne noire correspondant à la largeur de la bande a été imprimée de façon continue sur un papier d'enregistrement (papier de qualité) en utilisant la tête thermique sans le corps de protubérance 9, tandis qu'en utilisant la tête thermique présentant la taille et la configuration du corps de protubérance 9 ainsi que la taille et la configuration de la couche vitrifiée 2, on a imprimé deux lignes noires parfaitement sombres par point, cette impression parasite ne se produisant pas dans le cas de la tête thermique ci-dessus. En utilisant cette tête thermique avec une puissance électrique appliquée de 0,75 Watt/point, on n'a pas observé d'impression parasite due à un impact mécanique. De plus, de bons résultats ont également été observés en utilisant un corps de protubé- rance de 0,8 à 2 mm de largeur, avec une impression à l'écran. Comme indiqué ci-dessus, lorsqu'en plus de la protubérance 7 formée par la couche vitrifiée 2, on prévoit en supplément la partie de protubérance 8 présen- tant une largeur de butée supérieure à celle de la partie de protubérance 7, une impression thermique claire, sans impression parasite due à un impact mécanique, devient possible. Il est évident qu'une couche de matériau isolant telle que celle décrite ci-dessus peut être in- terposée entre la résistance de production de chaleur 3 et la couche vitrifiée 2, la couche de protection 5 pou- vant également être réalisée en silicium contenant de 5 à 40 % d'atomes d'azote. 2557506' RE V E N D I C A T I O NS 1 ) Tête thermique caractérisée en ce qu'elle comprend un substrat (1), une couche vitrifiée (2) comportant un certain nombre de bulles, cette couche vitrifiée (2) étant formée par application sur le subs- trat (1) d'une pâte de verre constituée de poudre de verre contenant au moins 20 % en poids ou plus de poudre de verre finement divisée dont la taille des particules ne dépasse pas 5 microns de diamètre, cette pâte de verre étant ensuite cuite, et une résistance de production de chaleur (3), une électrode (4) et une couche protectrice (5) étant formées successivement sur la couche vitrifiée. 2 ) Tête thermique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre moyen des particu- les de la poudre de verre finement divisée, est compris entre 0,5 et 1 micron. 3 ) Tête thermique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le film protecteur est réalisé en silicium contenant de 5 à 40 % d'atomes d'azote. 4 ) Tête thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une cou- che de matériau isolant (6) de 1 à 10 microns d'épaisseur est en outre prévue pour être interposée entre la couche vitrifiée (2) et la résistance de production de chaleur (3). ) Tête thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la cou- che vitrifiée (2) se présente sous la forme d'une protu- bérance, et en ce qu'une partie de protubérance (7) pré- sentant une largeur de butée supérieure à celle d'un objet thermo-sensible à imprimer, est formée sur le subs- trat (1), un intervalle étant prévu entre la couche vi- trifiée (2) et la partie de protubérance (7). 6 ) Tête thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le film protecteur (5) est réalisé en silicium contenant de 5 à % d'atomes d'azote, et en ce qu'on utilise en outre une couche de matériau isolant (6) de 1 à 10 microns d'épaisseur destinée à être interposée entre la couche vitrifiée (2) et la résistance de production de chaleur (3). 7 ) Tête thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le film protecteur (5) est réalisé en silicium contenant de 5 à % d'atomes d'azote, et en ce que la couche vitrifiée (2) se présente sous la forme d'une protubérance, une partie de protubérance (7) présentant une largeur de butée supérieure à celle d'un objet thermo-sensible à imprimer, étant formée sur le substrat (1) avec un inter- valle entre la couche vitrifiée (2) et la partie de pro- tubérance (7). 8 ) Tête thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'une cou- che de matériau isolant (6) de 1 à 10 microns d'épaisseur est en outre utilisée pour être interposée entre la cou- che vitrifiée (2) et la résistance de production de cha- leur (3), en ce que cette couche vitrifiée (2) se pré- sente sous la forme d'une protubérance, et en ce qu'une partie de protubérance (7) présentant une largeur de butée supérieure à celle d'un objet thermo-sensible à imprimer, est formée sur le substrat (1) avec un inter- valle entre la couche vitrifiée (2) et la partie de pro- tubérance (7). 90) Tête thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le film protecteur (5) est réalisé en silicium contenant de 5 à % d'atomes d'azote, en ce qu'une couche de matériau isolant (6) de 1 à 10 microns d'épaisseur est formée en- tre la couche vitrifiée (2) et la résistance de production de chaleur (3), en ce que la couche vitrifiée (2) se présente sous la forme d'une protubérance, et en ce qu'une partie de protubérance (7) présentant une largeur de butée supérieure à celle d'un objet thermo-sensible imprimer, est formée sur le substrat (1) avec un inter- valle entre la couche vitrifiée (2) et la partie de pro- tubérance (7). ) Procédé de fabrication d'une tête thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, procédé caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à appliquer sur un substrat (1) une pâte de verre constituée de poudre de verre contenant au moins % en poids ou plus de poudre de verre finement divisée dont le diamètre moyen des particules ne dépasse pas 5 microns, et une étape consistant à cuire la pâte de verre de façon qu'un certain nombre de bulles puissent se for- mer dans cette pâte de verre. 11 ) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le diamètre moyen des particules de poudre de verre finement divisée se situe entre 0, 5 et 1 micron.