Brevet FR2626530A1 — publié le 19890804

Les imprimantes dites à laser utilisent un cylindre de métal recuvert d'une mince couche de sél6nium. Cette couche est chargée électriquement à 1000 volts par effet corona. Un laser éclaire divers points du cylindre. En chaque point éclairé le sélénium devient conducteur, oe qui le décharge. La rotation du cylindre amène chaque point au poisinage d'une poudre colorée, généralement en noir. Les points qui n'ont pas ete déchargé attirent la poudre par effet électrostatique, Une feuill de papier passe côté recto contre le eylindre, et une charge électrique est placée du eôté verso de la feuille, également par effet corona. Cette nouvelle charge transfère la poudre contre la feuille. Un chauffage infrarouge fait alors fondre la poudre, ce qui la fixe au papier. Ce processus exige un cylindre recoupert de sélénium et un laser, ainsi qu'un système de balayage qui permet au laser d'éclairer tous les points qui doivent rester blancs. La présents invention permet d'obtenir le mEme résultat sans utiliser le cylindre de sélénium, de laser ni de système de balayage. Elle utlise un composant spécial l formé d'une plaquette dont les dimensions sont environ a00 mm de long sur 30 mm de large. La feuille de papier notée 2 sur la figure 1 est entrainée par un moyen mécanique non représenté de facon à ce que sa largeur défile contre le composant 1. Le sens de déplacement de la feuille est indiqué pret la flèche 3. Au moyen d'une ligne de plots 10, le composant dépose directement les charges électriques sur la feuille de papier. La feuille de papier passe ensuite au voisinage d'une poudre colorée, qui est attirée par les ehorges électriques, puis un rayonnement infrarouge provooue la fusion et la fixation de la poudre.Finalement une brosse de fils métalliques minces décharge la feuille de papier. La figure 2 indique la succession des opérations : la feuille 2 est entraînée par le rouleau B qui la presse contre le composant 1. Le réservoir 4 contient la poudre colorée 5, la source infrarouge 6 entraîne la fixation de la poudre par fusion, et la brosse 7 la décharge. Le composant 1 constitue le coeur du système. Il est montré en coupe sur la figure 3. Sa surface est formé d'une couche 9, résistant à l'abrasion du papier. De préférence cette couche a une épaisseur de l'ordre du mieron, et elle est formée de diamant. Il existe plusieur manières de former cette couche. Une méthode consiste à placer au voisinage du composant du méthane, et à décomoser ce gaz en y envoyont une onde électromagnétique de quelques mégaherts. Le diamant présente pour cet usage deux propriétés intéressantes : d'une part sa dureté, qui permet de résister à l'abrasion du papier, d'autre part son bon coefficient de frottement, de l'ordre de 3% à 5%, très inférieur à celui du rouleau 8 si ce rouleau est fait à titre indieatif de caoutchouc, ou d'une matière semblable. La différence de coefficient de frottement assure que le papier est efficacement entrainé par le rouleau. Des plots 10 d'un diamètre typique de d10 microns sont placés à travers cette couche, en ligne, avec un espacement de l'ordre de 100 mierons. Ces plots sont placés en relation avec des conducteurs 11. La feuille de papier 2 défile contre ces plots, qui sont portés à un potentiel de l'ordre de 1000 polts au moment où passe devant eux les points du papier qui doivent être chargés. Le problème consiste à réaliser un tel composant. Une gravure sur circuit imprimé n'est pas utilisable, en raison de la minceurs des conducteurs nécessaires : pour une bonne reproduction il faut un intervalle entre plots de l'ordre de 100 mierons, et pour que le courant électrique charge efficacement la feuille de papier. il est préférable que les plots aient un diamètre de l'ordre de 10 microns, afin que l'effet de pointe puisse jouer suffisamment. Une plaquette monocristalline de silieium ou de germanium n'est pas non plus utilisable, d'une part en raison de son prix prohibitif, d'autre part parce que la technique actuelle ne permet pas d'atteindre des dimensions supérieures à 125 mm. La solution selon l'invention consiste à utiliser une plaque d'un substrat 13, sur laquelle à été déposé une couche mince 12 de silicium amorphe dopé à z'hydrogène. La très haute rigidité diélectrique du silicium amorphe, de l'ordre de 8 mégavolts/cm le rend particulièrement adapté à cet usage. Sur une telle couche mince, les circuits nécessaires peuvent être déposés par miorolithographie, suivant des techniques connues des hommes de l'art, au moyen de divers masques successifs. Les transistors qui permettent de contrôler le potentiel des plots 10, en les reliant à bon escient à une source de potentiel de 1000 volts, sont gravés directement sur le silicium amorphe.Les eircuits logiques qui effectuent la mise au potentiel en fonction d'ordres séquentiels sont également gravés sur le silioium amorphe. Le potentiel de 1000 volts est cré6 sur le silicium, à partir d'une source à bassetension, typiquement 12 volts, en chargeant des condensateurs en parallèle et en les déchargeant en série. La c@nsommation de courant est suffisamment faible pour s'accommoder ce cette méthode : elle est typiquement de 45 microampères pour une feuille de papier de 210 mm de large qui défile à 100 mm/seconde devant les plots. Le substrat 13 doit présenter deux propriétés : d'une part avoir un coefficient de dilatation aussivoisin que possible de celui du silieium amorphe, pour limiter les contaitnes d'interface, d'autre part ne pas présenter de joint intercristallin, qui sont des amorces de ruptures pour la couche de silicium cmorphe. Un substrat qui rèpcnd bien à ces deux impératifs est un verre métalique. Un problème se pose en raison de la fréquence limitée que peuvent atteindre les transistors gravés sur du silioium amorphe : cette fréquence est typiquement de l'ordre du mégahertz. De plus elle doit être réduite pour commander des transistors qui contrôlent 1000 volts. Or une ligne de plots espac6s de 100 microns en travers d'une feuille de papier de 210 mm de large doit comporter environ 2100 plots. Pour que le papier puisse défiler à 10 cm/seconde avec une qualité de reproduction aussi bonne dans le sens du défilement que dans le sens perpendiculaire, il fout que les points successifs ehargés par les plots soient également espacés de 100 microns, ce qui impose une fréquence de 1 Kilohertz au couront de charge de chaque plot. Les 2100 plots doivent donc être pilotés par une fréquence de 2,1 mégaherts, supérieure au maximm possible pour des circuits gravés sur silieium amorphe. Cette difficulté est r6solue en introduisont les informations nécessaires au pilotage du potentiel des plots au moyen d'un monbre suffisant d'entrées, par exemple 32. Ces ntrées sont reliées par une connectique à 32 liaisons aux 32 sorties d'une puce en silicium monocristallin, qui répartit sur les 32 sorties les informations qui lui arrivent en séquentiel à 2,1 mégahertz sur une seule entrée. REVENDICATIONS 1 Imprimante électrostatique caractérisée en ce quelle est formée d'un composant qui place directement sur le papier les charges électriques nécessaires, ces charges étant déposées au moyen d'une ligne de plots (10) de petit diamètre qui agissent des des pointes pour écouler le courant de charge, tandis qu un moyen de pression, tel qu'un rouleau (8), applique le papier contre le composant, le dit moyen de pression servant de contre électrode; un moyen mécanique, éventuellement ce même rouleau, entraine le papier qui défile contre le composant, de fanon à ce que tous les points du papier puissent recevoir la charge éventuellement requise pour former l'impression voulue. 2 Imprimante électrostatique selon revendication 1 caractérisée en ce que la surface du composant est recouverte d'une couche (9) isolante résistante å ltabrasions à travers laquelle passent les plots de charge (10t, O). 3 Imprimante selon revendication 2, caractérisée en ce que la couche résistante à I'abrasion est du diamant-. 4 Imprimante selon l'une des revendications I à 3, caractérisée en ce que le composant est gravé sur un support (13) recouveru dune couche mince (12) de silicium amorphe. 5 Imprimante selon revendication 4, caractérisée an ce que le substrat sur lequel est déposé le silicium amorphe est un verre métallique. 6 Imprimante selon -revendication 4, caractérisée en ce que les circuits logiques de contrtle et les transistors qui relient les plots å une source de potentiel élevée sont directement gravés sur le silicium amorphe. 7 Imprimante selon revendication 4, caractérisée en ce que le potentiel élevé est formé sur le silicium amorphe, à partir d'un potentiel basse tension, par exemple au moyen d1uo ensemble de condensateurs chargés en parallele et déchargés en série. 8 Imprimante selon revendication 4, caractérisée en ce que les informations nécessaires pour porter les plots aux potentiels requis sont introduits sur la plaquette de silicium amorphe par une pluralité d'entrées, ces entrées étant reliées à une puce de silicium ou de germanium monocristallin qui répartit sur la pluralité d'entrées les informations qui lui arrivent par un nombre réduit d'entrêes éventuellement une seule.