Accueil | Technique | Liens | Actualités | Formation | Emploi | Forums | Base de données
DOSSIER cerig.efpg.inpg.fr 
Vous êtes ici : Accueil > Technique > Consommables > Le papier thermique (2)
          29 décembre 2000
Le papier thermique
Barbara TRUFFI - EFPG
(12 décembre 2000)
II - Le procédé d'impression
 
II-1 Introduction

Le procédé d'impression "thermique direct" utilise essentiellement la chaleur. Les signaux sont transformés en impulsions électriques, puis transférés sélectivement à la tête d’impression thermique qui comporte des résistances miniaturisées qui, par effet Joule, produisent des impulsions thermiques. La chaleur est transmise à la surface du papier thermique pour développer la couleur par réaction chimique grâce à la rencontre des composants (leuco-colorant et révélateur) couchés sur la surface du papier.

La technologie comprend donc :
    un circuit d’alimentation qui distribue les signaux d’entrée ;
  des têtes thermiques qui transforment les impulsions électriques en impulsions de chaleur ;
  un papier thermosensible.
 
II-2 La tête thermique

Une tête thermique est normalement de forme rectangulaire ou carrée, forme qui convient particulièrement bien au code-barres (ou code à barres). La juxtaposition de carrés imprimés permet l'impression de vraies barres, avec des bords extrêmement nets. Les autres types d'imprimante (matricielle, laser et jet d'encre) impriment par points arrondis, dont le recouvrement est plus ou moins bon.

Une tête thermique est constituée d’un ensemble de petites résistances de dimension allant de 100 à 350 µm et généralement disposées en ligne droite sur un support à faible conductivité thermique (céramique), pour les rendre indépendantes quant à la génération et à la transmission de la chaleur. Les résistances atteignent des températures comprises entre 300° et 400°C, pendant 0,5 à 1 millième de seconde. L’espacement entre les résistances peut varier de 6 points/mm (faible densité) jusqu’à 24 points/mm (haute densité), les valeurs les plus courantes étant 8 (principalement) et 12 points/mm. La largeur d'impression la plus courante est 104 mm, mais on peut trouver jusqu'au double environ.

Pour obtenir un transfert efficace de la chaleur, la tête thermique doit toucher le papier avec une pression de l’ordre de 200 à 500 g/cm2, ce qui entraîne une importante friction, donc une abrasion de la tête. Pour cette raison, la surface de la tête est recouverte d’une couche protectrice. Cependant, la durée de vie de la tête reste extrêmement dépendante de la qualité du papier : elle varie quelques milliers de mètres (lorsqu'on utilise un papier économique sans protection superficielle) à 30-60 kilomètres (un fournisseur cite même 150 km) lorsqu'on utilise les meilleurs papiers.

La vitesse d'impression d'une tête thermique est constante, quelle que soit la quantité d'information à imprimer. Elle varie de 50 à 300 mm/sec (parfois même davantage) selon les produits.

Les têtes thermiques peuvent se classer en trois types : les têtes à couche mince (Ta 2 N, TaSi, NiCr) qui sont les plus rapides dans la réponse thermique, les têtes à couche épaisse (RuO 2 ) et les têtes à semi-conducteur [1].

Ainsi, pour une impression à grande vitesse, la tête à couche mince sera préférée. Toutefois, même avec une tête à faible inertie thermique, il existe un délai entre le début de l’impulsion électrique et la réalisation du maximum de coloration dans le papier. La figure 1 (ci-dessous) illustre cet effet.

Figure 1 - Relation entre le signal électrique, la température de la tête, et la densité optique de l'imprimé

 
II-3 La génération de l'image

Au début une matrice sérielle créant un seul caractère à la fois était le type le plus utilisé. Avec l’évolution technologique  on est arrivé à avoir une tête sérielle à ligne verticale, pilotée par un micro-ordinateur. Dans cette tête, les éléments constituent une ligne verticale de quelques millimètres formant une colonne qui est une matrice de points. Une telle tête, comprenant de 7 à 32 résistances, avance en ligne horizontale pour constituer une ligne de caractères. La vitesse courante est de 40 à 50 caractères par seconde, mais les nouveaux modèles d’imprimantes possèdent des vitesses de 120 à 140 caractères par seconde.

Les résistances sont disposées sur toute la largeur de la feuille du papier qui avance sous la tête immobile. Pour une feuille A4, il faut 1632 résistances pour une résolution de 8 points par mm. Il faudra donc 1632 conducteurs pour chauffer indépendamment chaque résistance, mais les circuits matriciels réduisent ce nombre à 83 conducteurs [1].

La vitesse d’impression était normalement de 5 lignes de texte par seconde pour les premières imprimantes thermiques, et de 10 lignes par seconde pour les plus rapides, mais maintenant on trouve sur le marché des imprimantes rapides pour code à barre qui impriment jusqu’à 17 lignes par seconde.

 
II-4 Le principal concurrent : le transfert thermique

Dans le domaine de l'impression des étiquettes, le principal concurrent du procédé d'impression "thermique direct" est le procédé voisin de "transfert thermique". Du papier ordinaire est alors utilisé, l'encre provenant d'un ruban en cellophane. Le transfert de l'encre du ruban au papier s'effectue par chauffage, lors du passage sous une tête thermique. On notera que le procédé de "transfert thermique" permet d'imprimer sur des media autres que le papier (polypropylène, tissu, PVC, support plastifié ou métallisé, etc.).

Les étiquettes imprimées par le procédé thermique direct présentent les avantages et inconvénients suivants :

    elles se conservent moins longtemps -- de trois mois à un an selon la qualité du papier et les conditions d'utilisation ;
  elles sont moins résistantes à l'action des agents extérieurs (humidité, corps gras, acides, rayonnement UV, élévation de température, frottements, etc.). Cependant, les étiquettes utilisant du papier thermique protégé sont couramment utilisées pour les applications alimentaires impliquant des milieux froids, gras et humides ; elles présentent alors une durée de vie de 3 mois environ. Les étiquettes imprimées par le procédé thermique direct résistent particulièrement mal à l'action du rayonnement solaire et des frottements ;
  leur fabrication est plus simple, car elles utilisent un produit consommable au lieu de deux ;
  elles sont plus économiques, car le prix plus élevé du papier (de 20 à 50 %) est largement compensé par celui du ruban encreur, de son stockage et de sa manutention.

D'une manière générale, les étiquettes et les tickets imprimés par le procédé thermique direct sont utilisées de préférence lorsque la durée de vie requise est relativement courte (transport, colisage, agroalimentaire), et le milieu ambiant peu agressif.

 
 
Chapitre précédent Sommaire  Chapitre suivant 
 
 
  Accueil | Technique | Liens | Actualités | Formation | Emploi | Forums | Base de données  
 
Copyright © CERIG/EFPG 1996-2001