Brevet FR2713143A1 — publié le 19950609

La présente invention concerne les têtes d'écriture notamment pour machines à copier utilisant du papier électrosensible par claquage d'une couche de métal tel que de l'aluminium faisant apparaître une couche noire de carbone. Dans les imprimantes thermiques connues, on utilise des têtes d'impression qui assurent une écriture simultanée d'une ligne de points. En raison de la lenteur d'écriture d'un point sur du papier thermique, la durée d'une telle écriture étant de 1 milliseconde environ, il est difficile de réaliser des têtes d'impression de ce type déplaçables sur le papier, et qui pourraient satisfaire les normes FAX du CCITT. Le papier électrosensible à couche d'aluminium et sous-couche de carbone a un temps d'écriture de l'ordre de la microseconde, soit mille fois plus court que le papier thermique, ce qui a permis de mettre au point des machines d'impression à dispositif d'entraînement pour tête de lecture et/ou d'impression du type décrit au brevet français n" 78 05 561. Cependant, les machines de ce type présentent un certain nombre d'inconvénients du fait qu'elles font appel à des systèmes optiques de lecture complexes et que le papier qu'elles utilisent jusqu'à présent est sensible aux doigts sales. La technique de fabrication du papier électrosensible a fait de grands progrès dans la mesure où on sait produire du papier électrosensible dont la couche d'aluminium est recouverte d'une fine couche blanche, rendant ce papier semblable en qualité de contact aux papiers ordinaires avec l'énorme avantage par rapport au papier thermique de conserver son information dans le temps. L'invention vise donc à mettre à profit les progrès réalisés dans la fabrication du papier électro sensible pour créer une tête d'écriture pour imprimante sur papier électrosensible qui tout en étant d'une construction simple, soit capable de réaliser simultanément l'impression de plusieurs points distincts et rapprochés les uns des autres pour permettre l'impression d'images d'aspect continu. Elle a donc pour objet une tête d'écriture notamment pour machine d'impression sur papier électrosensible, caractérisée en ce qu'elle comporte une feuille en matériau isolant portant sur au moins une de ses faces, des éléments conducteurs d'impression de points formés sur la feuille par la technique des circuits imprimés, séparés par des zones isolantes de celle-ci, lesdits conducteurs imprimés étant destinés à être reliés à des moyens générateurs de signaux d'impression. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.1 est une vue schématique en plan d'un premier mode de réalisation de tête d'impression suivant l'invention; - la Fig.2 est une vue partielle en plan à plus grande échelle de l'extrémité de la tête d'écriture de la Fig.l destinée à venir en contact avec le papier; - la Fig.3 est une vue en bout à plus grande échelle de la tête de la Fig.l; - la Fig.4 est une vue schématique d'un chariot portant la tête d'écriture des Fig.l à 3; - les Fig.5a et 5b sont des vues schématiques en coupe de moyens d'escamotage en bout de ligne de la tête d'écriture portée par le chariot de la Fig.4; - la Fig.6 est une vue schématique en plan d'une tête d'écriture en ligne suivant l'invention; - la Fig.7 est une vue partielle en plan à plus grande échelle d'un détail de la tête d'écriture de la Fig.6; - la Fig.8 est une vue partielle en coupe d'un mode de réalisation particulier d'une tête d'impression en ligne; et - la Fig.9 est une vue en perspective avec arrachement partiel de la tête d'impression de la Fig.8. Sur la Fig.1, on a représenté une tête d'écriture pour imprimante sur papier électrosensible comprenant un ruban 1 en matériau isolant souple portant sur chacune de ses deux faces des conducteurs parallèles en cuivre 2 réalisés sous la forme d'un circuit imprimé. A une de ses extrémités, le ruban 1 comporte une zone rétrécie 3 qui constitue la zone d'écriture de la tête et dans laquelle les conducteurs 2 se terminent par des tronçons 4 rapprochés les uns des autres comme le montre clairement la Fig.2. A chacun des tronçons 4 d'un conducteur 2 est fixée une lamelle 5 de contact avec le papier électrosensible. Les lamelles 5 sont avantageusement réalisées en bronze au béryllium UBe2 ou en tout autre matériau très conducteur de l'électricité. L'épaisseur de ces lamelles est de l'ordre de 80 à 100 microns. Les lamelles 5 sont fixées aux tronçons de conducteurs 4 par soudure à l'étain ou par tout autre procédé approprié, du type par pression, par passage d'un courant ou autre. Sur la Fig.3 sur laquelle on a représenté l'extrémité 6 de la zone rétrécie 3 destinée à venir en contact avec le papier électrosensible, on voit que les lamelles 5 de chacune des faces de la tête d'écriture sont disposées à intervalles réguliers. En outre, les lamelles 5 d'une face sont décalées par rapport aux lamelles 5 de l'autre face de façon que chaque lamelle d'une face se trouve en regard d'un intervalle non occupé par une lamelle de la face opposée et à assurer ainsi la possibilité d'imprimer sur le papier une ligne continue sur toute la largeur de la zone rétrécie 3 de la tête d'écriture. On voit donc que les éléments d'impression que constituent les tronçons rapprochés 4 des conducteurs 2 ainsi que les lamelles 5 d'extrémité de ces tronçons sont séparés les uns des autres par des éléments isolants constitués par des portions 7 du ruban 1 non revêtues de cuivre. Selon d'autres variantes, il est possible de remplacer les lamelles d'extrémité 5 par des surépaisseurs des conducteurs du circuit imprimé réalisées dans la région des extrémités des conducteurs destinées à entrer en contact avec la papier, lors du dépôt de la couche métallique servant à la fabrication du circuit imprimé et isolées les unes des autres lors de la phase de réalisation du circuit imprimé. Il est également possible d'utiliser pour les éléments d'impression de points, les extrémités des conducteurs imprimés sans leur ajouter de surépaisseurs. Dans les deux cas envisagés ci-dessus, il est avantageux de réaliser le revêtement métallique de la feuille en matériau isolant, en un métal ayant une bonne résistance mécanique à l'usure tel que par exemple le chrome. La finition de la tête ainsi constituée est réalisée par rodage par pierrage. Dans le présent exemple, le ruban 1 porte huit conducteurs 2 sur chacune de ses faces, ce qui permet de réaliser par la technique de fabrication des circuits imprimés à double face classique, une tête à seize con ducteurs pour constituer ainsi une tête d'écriture à seize points d'impression pour imprimante sur papier électrosensible. Il est également possible de réaliser une tête d'écriture ne comprenant des conducteurs d'impression imprimés que sur une seule de ses faces. A l'extrémité du ruban 1 opposée à la zone rétrécie 3 est fixé un connecteur 8 de liaison avec la sortie de la machine d'impression (non représentée) sur laquelle apparaissent les signaux électriques d'impression. La tête peut également être fixée au circuit électronique de commande d'impression directement par soudage. L'ensemble de la tête d'écriture ainsi réalisée est recouvert d'un vernis isolant. Sur la Fig.4, on a représenté très schématiquement un chariot 10 d'une machine d'impression dans lequel est montée déplaçable en translation une coulisse 11 sollicitée vers le papier P par un ressort 12 et dans laquelle est montée la zone rétrécie 3 du ruban 1. L'extrémité de la zone 3 portant les lamelles 5 (Fig.3) fait saillie hors de la coulisse 11 de façon à se trouver en contact avec le papier P. Le dépassement de cette extrémité par rapport à la coulisse 11 permet d'assurer une grande durée de vie à la tête d'écriture et compense automatiquement son usure provoquée par le travail d'écriture sur le papier électrosensible, par poussière d'oxyde d'aluminium en particulier. Le ruban 1 qui constitue la tête d'écriture suivant l'invention a une longueur compatible avec la course que le chariot 10 doit effectuer pour assurer l'impression sur un ou plusieurs formats de papier. Pour un papier de 210 mm de largeur, le ruban 1 a par exemple une longueur de 350 mm, alors que la zone rétrécie 3 a une longueur comprise entre 5 et 30 mm. La largeur du ruban 1 est de l'ordre de 10 mm, alors que la largeur de la zone rétrécie 3 est de 2,5 mm. La largeur du ruban 1 supérieure à celle de la zone rétrécie 3 portant les lamelles d'impression 5 permet le déroulement souple du circuit sans guidage trop onéreux, lors des déplacements de la tête d'écriture par rapport au papier. Comme représenté à la Fig.4, le ruban subit un pliage pour la mise en place dans le chariot 10 perpendiculairement au papier P. La Fig.5a montre schématiquement les moyens d'escamotage en bout de ligne de la tête d'écriture de la Fig.4. Lorsque la tête d'impression porté par son chariot 10 parvient en bout de ligne d'impression, elle doit être dégagée du papier afin qu'au cours du trajet de retour, les conducteurs d'écriture ne viennent pas déchirer le bord du papier. Ce dégagement doit être supérieur à l'épaisseur du papier augmentée des erreurs dues aux tolérances des pièces de construction de la machine. A cet effet, la coulisse 11 qui porte la tête d'écriture 3 présente dans la direction de déplacement du chariot 10, une surface libre 13 de profil incurvé destinée à coopérer avec une butée 14 en forme de rampe solidaire du bâti de la machine équipée de la tête de lecture (non représentée). Au cours de son trajet de retour, la tête d'impression retombe sur le papier, mais n imprime pas tant que ses points d'impression ne reçoivent pas de signaux d'impression. Sur la Fig.5b, on a représenté un autre mode de réalisation des moyens d'escamotage de la tête d'impression. Ces moyens comprennent un petit aimant en ferrite 15 porté par la coulisse porte-tête 11 et coopérant avec une bobine électromagnétique 16 de maintien de la tête en position escamotée, portée par le chariot 10. Pour assurer l'escamotage de la tête, il est en outre prévu à chaque extrémité de la course de celle-ci une bobine 17,18 de déplacement de la tête en coopération avec l'aimant 15 vers la position escamotée. Sur la Fig.6, on a représenté une tête d'impression suivant l'invention, du type en ligne c'est à dire ne faisant pas appel à un chariot déplaçable par rapport au papier. Etant donné que la vitesse d'écriture par éclatement de la couche superficielle du papier électrosensible ne provoque aucun échauffement ou un échauffement très faible, il est possible de réaliser à l'aide de la technique utilisée pour réaliser la tête d'écriture des Fig.l à 3, une tête d'écriture comportant une rangée de points ou pixels dont le nombre permet d'assurer une impression simultanée d'une ligne de points sur toute la largeur du papier électrosensible. Une telle tête d'écriture comporte comme représenté à la Fig.6, une feuille 20 en matériau isolant portant un circuit imprimé formé de deux bandes métalliques parallèles 21,22 de longueur égale à la largeur d'impression à obtenir. Les bandes 21,22 se trouvent sur une même face de la feuille 20 de matériau isolant telle qu'un film de polyester. Dans le présent exemple, la tête d'écriture comporte deux rangées de 864 éléments ou points 24,25 de 125 pm x 125 um décalés de 125 pm les uns par rapport aux autres perpendiculairement à la direction de déplacement du papier, les points d'une rangée remplissant les blancs laissés entre les points de l'autre rangée pour imprimer, sous la commande d'une électronique appropriée, une ligne continue. Du fait de l'absence d'échauffement, le circuit imprimé destiné à constituer la tête d'écriture peut être réalisé en polyester recouvert d'une couche de cuivre de 35 pm d'épaisseur par exemple. On peut également utiliser tout autre type de film support, par exemple en polyimide ou polyaramide (KAPTON). Sur la Fig.7, on a représenté à plus grande échelle, une partie de la tete d'écriture de la Fig.6. On voit sur la Fig.6 que les éléments ou points d'impression 24,25 sont reliés par groupes de huit à des puces de multiplexage 26,27. Par ailleurs, le décalage entre les points 24 et 25 apparaît clairement sur cette figure. Pour réaliser le circuit de la Fig.6, à partir d'un complexe de base recouvert uniformément d'une couche de cuivre ou de tout autre métal apte à faire un circuit, on masque par du vernis la surface à conserver sauf sur une bande intermédiaire 23 située entre deux lignes parallèles de longueur égale à la largeur d'impression à obtenir, qui délimitent les bords en regard l'un de l'autre des bandes 21 et 22 de la Fig.6. Sur la matière conductrice nue se trouvant entre les deux bandes 21,22 recouverte de vernis, on procède à un premier dépôt par voie classique d'au moins 50 à 70 ul de cuivre et à un deuxième dépôt de nickel chimique (KANIGEN) de 10 à 20 um d'épaisseur. Ensuite, après enlèvement du vernis sur les bandes 21 et 22, on réalise le circuit imprimé de la Fig.6 par des procédés classiques bien connus de masquage, sérigraphie, gravure ou autres. On obtient ainsi deux rangées de 864 points chacune, dépourvus d'aretes vives, ce qui évitera de griffer le papier d'impression électrosensible. Un dépôt de chrome soit à la place du nickel, soit sous forme d'une troisième couche peut être réalisé à titre de variante pour permettre d'accroître la longévité de la tête. Pour la pose des circuits de multiplexage 27 (Fig.7), on utilise de préférence le procédé "CHIP ON BOARD" compatible avec le film de polyester (mylar) sur des plages de soudure pré-étamées par liaison de microbulles de contact (non représentées) prévues sur chaque puce de multiplexage 27, cette technique ne nécessitant qu'une faible énergie de chauffage. Le circuit imprimé ainsi réalisé est utilisé pour la construction de la tête d'écriture représentée aux Fig.8 et 9. La tête représentée en coupe à la Fig.8 comporte un support 30 en métal ou en matière plastique de forme allongée à branches inclinées à la jonction desquelles est ménagée une rainure 31 en V. Dans la rainure en V 31, est disposé un patin en élastomère 32 dont le bord supérieur 33 est de forme arrondie et assure la jonction continue avec les branches inclinées du support 30. Sur la surface d'appui ainsi constituée est placé un film de polyester ou de KAPTON 20 portant un circuit imprimé du type décrit en référence aux Fig.6 et 7 et dont on aperçoit les languettes d'impression 24 et 25 en surépaisseur formées d'une couche de cuivre et d'une couche de nickel ou de nickel chrome superposées comme décrit en référence aux Fig.6 et 7. Le circuit porté par le film 20 apparaît clairement à la Fig.9 dont un arrachement du papier P permet d'apercevoir les conducteurs de liaison avec les éléments ou points d'impression 24 et 25 groupés par huit et connectés aux puces de multiplexage 27, elles-mêmes reliées à une unité de traitement ou de multiplexage 40 également portée par le film 20. La face cachée du film 20 située de l'autre côté de la tête d'impression porte des circuits identiques aux circuits visibles mais dont les points d'impression sont décalés par rapport aux points d'impression en regard desquels ils sont situés de la manière décrite en référence à la Fig.6. On voit donc que grâce à l'agencement qui vient d'être décrit, on réalise une tête d'écriture en ligne capable d'imprimer simultanément une ligne entière sans nécessiter de moyens de déplacement de la tête. Il en résulte une vitesse d'impression accrue par rapport à celle des têtes d'impression à chariot. REVENDCATIONS 1. Tête d'écriture notamment pour machine d'impression électrosensible, caractérisée en ce qu'elle comporte une feuille (1;20) en matériau isolant portant sur au moins une de ses faces des éléments conducteurs (5;24,25) d'impression de points formés sur la feuille par la technique des circuits imprimés, séparés par des zones isolantes de celle-ci, lesdits éléments conducteurs étant destinés à être reliés à des moyens générateurs de signaux d'impression. 2. Tête d'écriture suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la feuille (1) en matière isolante a la forme d'un ruban portant sur au moins une de ses faces des conducteurs parallèles (2) réalisés sous la forme d'un circuit imprimé, le ruban comportant à une de ses extrémités une zone rétrécie (3) qui constitue la zone d'écriture de la tête et dans laquelle des tronçons de conducteurs (4) prolongeant les conducteurs imprimés (2) du ruban se terminent par des extrémités (5) de contact avec le papier électrosensible. 3. Tête d'écriture suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les extrémités de contact avec le papier électrosensible comprennent des lamelles métalliques (5) fixées aux tronçons de conducteurs (4). 4. Tête d'écriture suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les extrémités de contact avec le papier électrosensible comprennent des surépaisseurs des conducteurs (4) du circuit imprimé réalisées lors du dépôt de la couche métallique servant à la fabrication du circuit imprimé. 5. Tête d'écriture suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la feuille (1) en matière isolante porte des conducteurs parallèles (2) sur ses deux faces, et en ce que les tronçons de conducteurs (4) d'une face de la zone rétrécie (3) sont décalés par rapport aux tronçons de conducteur (4) de l'autre face de façon que chaque conducteur d'une face se trouve en regard d'un intervalle non occupé par un conducteur de la face opposée et assure ainsi la possibilité d'imprimer sur la papier une ligne continue sur toute la largeur de la zone rétrécie (3) de la tête d'écriture. 6. Tête d'écriture suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les lamelles métalliques (5) fixées aux extrémités des tronçons conducteurs (4) de la zone rétrécie (3) sont réalisées en bronze au béryllium. 7. Tête d'écriture suivant la revendication 6, caractérisée en ce que lesdites lamelles (5) ont une épaisseur de l'ordre de 80 à 100 microns. 8. Tête d'écriture suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la zone rétrécie (3) du ruban (1) est montée dans une coulisse (11) portée par un chariot (10) déplaçable le long du papier P à imprimer et fait saillie hors de la coulisse (11) et en ce qu'il est prévu un organe élastique (12) d'application de la coulisse (11) contre le papier à imprimer (P). 9. Tête d'écriture suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la longueur du ruban (1) est compatible avec la course d'impression du chariot (10) portant la zone rétrécie (3) dudit ruban en fonction du format du papier à imprimer. 10. Tête d'écriture suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisée en ce qu'il est prévu des moyens (14;15,16,17,18) d'escamotage de la tête d'écriture en bout de ligne d'impression. 11. Tête d'écriture suivant la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens d'escamotage comprennent une rampe fixe d'escamotage de la tête d'écriture en fin de course d'impression. 12. Tête d'écriture suivant la revendication 10, caractérisée en ce que lesdits moyens d'escamotage com prennent à chaque extrémité du trajet du chariot (10) portant la tête, une bobine électromagnétique (17,18) coopérant avec un aimant (15) porté par la coulisse (11) pour assurer l'escamotage de la tête et une bobine électromagnétique (16) portée par le chariot (10), de maintien de la tête en position escamotée par coopération avec ledit aimant (15) porté par la coulisse. 13. Tête d'écriture suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la feuille (20) en matière isolante porte sur une même face un circuit imprimé formé de deux bandes métalliques (21,22) de longueur égale à la largeur d'impression à obtenir, une rangée d'éléments d'impression (24,25) étant réalisée dans chaque bande (21,22), les éléments d'impression (24) d'une rangée étant décalés par rapport aux éléments d'impression (25) de l'autre rangée de manière à permettre l'impression simultanée d'une ligne continue sur toute la largeur de la tête d'écriture. 14. Tête d'écriture suivant la revendication 13, caractérisée en ce que les éléments d'impression (24,25) de chaque rangée sont reliés par groupes à des circuits de multiplexage (27) portés par la feuille (20) de matière isolante, lesdits circuits de multiplexage étant à leur tour connectés à une unité de traitement (40) également portée par ladite feuille (20) de matière isolante. 15. Tête d'écriture suivant l'une des revendications 13 et 14, caractérisée en ce que les éléments d'impression (24,25) sont formés d'une couche de cuivre et d'une couche de nickel ou de nickel chrome superposées. 16. Tête d'écriture suivant l'une des revendications 13 à 15, caractérisée en ce que la feuille (20) de matière isolante portant le circuit imprimé formé de deux rangées d'éléments d'impression (24,25) est montée sur un support (30) en métal ou en matière plastique pourvu à l'emplacement des rangées d'éléments d'impression d'une rainure (31) dans laquelle est disposé un patin en élasto mère (32) à bord supérieur de forme arrondie et formant surface d'appui.