Brevet FR2253630A1 — publié le 19750704

L'invention concerne, d'une manière générale, une imprimante par points et, plus particulièrement, l'amélioration du montage des pièces et de la tête d'impression par points. Avec une imprimante par points, les caractères sont formés par des groupes de points imprimés sur du papier et chaque point est obtenu par entwaînement de l'extrémité d'impact d'un élément d'impression contre le cylindre supportant le papier et un ruban encré placé entre l'élément d'impression et le cylindre. En général, toute une série d'éléments d'impression montés en parallèle forment une ligne transversale au sens de déplace- ment du papier. Au cours du déplacement relatif du papier et des éléments d'impression, les points sont produits sur des lignes parallèles successives, ligne par ligne, par commande sélective de dispositifs d'actionnement, qui provoquent l'avancée et le retrait des éléments d'impression selon les caractères à imprimer. Dans une imprimante paripoints, il faut assurer l'actionnement sélectif des éléments d'impression, afin d'imprimer les points sur le papier. Les mécanismes d'actionnement se trouvent nécessairement à proximité de leurs éléments respectifs. Ainsi, les espaces occupés par les mécanismes d'actionnement limitent la distance entre les éléments d'impression parallèles d'une ligne et donc la dimension des caractères. Dans une réalisation antérieure, afin de laisser de la place aux mécanismes d'actionnement des éléments et d'obtenir les forces d'entraînement nécessaires, on avait monté les mécanismes d'actionnement en arc de cercle, les éléments d'impression se prolongeant essentiellement de façon radiale à partir de points espacés de l'arc et suivant une trajectoire courbe distincte jusqu'à leur extrémité d'impact.D'autres réalisations antérieures utilisent comme dispositifs d'actionnement des solénoldes montés coaxialement aux éléments d'impression. Dans ce cas, la distance entre les fils à l'extrémité d'entrainement doit être au moins égale aux diamètres, qui sont importants, des dispositifs d'actionnement. Ces deux méthodes présentent des inconvénients notables. Dans la réalisation du premier type, il en résultait une force de frottement et une usure excessives des éléments d'impression, et par suite une diminution de leur durée de vie. La réalisation du second type se traduit par des irrégularités d'impression, dues à l'important écartement angulaire des éléments ou fils d'impression, irrégularités qui sont encore accentuées par tout défaut d'alignement de la tête par rapport au support d'enregistrement. Ces deux réalisations se caractérisaient également par une construction volumineuse, ce qui nuisait à leur rendement, en particulier lors du déplacement rapide de la tête d'impression le long d'une ligne sur un support d'enregistrement, du papier par exemple. I1 s'avère indispensable de réaliser un dispositif qui diminue le risque d'un défaut d'alignement des fils par rapport au support d'impression au cours de l'impression, augmente la rigidité des éléments d'impression le long des fils lors de l'impact et réduise le frottement, l'usure et l'adhérence des fils d'impression ainsi que le risque de la surcharge au cours de l'impression. On a déjà essayé de satisfaire ces exigences en utilisant des armatures articulées actionnées électromagnétiquement, disposées en un réseau circulaire centré sur les fils d'impression, les extrémités d'entraînement des éléments étant sensiblement alignées avec le centre du réseau circulaire, afin d'obtenir une meilleure orthogonalité des éléments d'impression et du support d'enregistrement.Cette réalisation nécessitait toutefois l'utilisation de bobines de section ovale, les électro-aimants étant répartis sur le pourtour d'un cercle. Bien que cette réalisation fut un pas vers l'objectif recherché, elle ne permettait pas d'obtenir le degré d'orthogonalité souhaitable, et exigeait l'utilisation d'une bobine ovoïde de fabrication complexe et coûteuse. La présente invention permet d'accroitre la-vitesse, la fiabilité et la qualité de l'impression grâce à une répartition et disposition des fils d'impression et des mécanismes d'actionnement et un montage nouveaux. On a cherché en particulier à réduire le décalage angulaire entre les forces d'entraînement et les forces d'impression à uniformiser les caractéristiques de fonctionnement des éléments de la tête d'impression à permettre l'interchangeabilité d'un plus grand nombre de pièces et à utiliser des bobines normales de section circulaire. Selon l'une des réalisations de la présente invention, le montage est tel que les fils d'impression sont aussi perpendicu laires que possible par rapport au support dtimpression compte tenu de la taille de l'armature nécessaire à son raccordement aux éléments d'impression, Si le montage est tel que le point de raccordement des éléments d'impression et de l'armature sont répartis sur un ovale plan de périmètre aussi petit que le permet la taille de -la surface de raccordement, les éléments d'impression peuvent fonctionner en gros selon une ligne droite sur toute leur longueur. Selon une autre réalisation de la présente invention, on réalise une tete dtimpression par points, qui comporte une série d'éléments d'impression de forme allongée, pouvant s'avancer selon la direction axiale, Les extrémités des éléments d'impression se trouvent juxtaposées et alignées dans un plan parallèle au support denregistrement. On place à l'autre extrémité de chacun des éléments d'impression un dispositif pour raccorder celle-ci à l'une des extrémités d'une armature articulée correspondante actionnée par un électro-aimant associé. Chaque armature est entratnée suivant un axe d'impression par un électro-aimant distinct.On monte les électro-aimants sur le pourtour d'un cadre annulaire en répartissant les points de raccordement des éléments dtimpression et des extrémités des armatures associées autour d'un ovale de périmètre minimal dans un plan pratiquement perpendiculaire au plan des fils. Ce montage permet d'utiliser des bobines circulaires pour l'excitation et réaliser la quasi- & hogonalité des éléments d'impression et du support d'enregistrement au cours de l'avancement et du retrait de chaque éément d'impression. La description qui va suivre se réfère aux figures annexées qui représentent, respectivement Figure 1, une vue en coupe détaillée de la présente invention Figure 2, une vue de l'extrémité de la tette d'impression à l'endroit où les éléments d'impression se raccordent aux extrémités respectives des armatures articulées. Figure 3, une vue de l'extrémité de la tette d'impression, à l'endroit où les éléments d'impression s'avancent afin de réaliser l'impression par impact sur un ruban encré. Figure 4, une vue agrandie illustrant la juxtaposition des éléments cl'impression l'un par rapport à l'autre selon une ligne droite à l'extrémité d'impression de la toute d'impression. Figure 5, un schéma donnant certaines caractéristiques de co- > struction de la présente invention. Figure 6,un schéma montrant comment un montage articulé suivant l'invention fournit la force de rappel à chacun des éléments d impression. Figures 7A à.7Ddes schémas illustrant la méthode de raccordement de chacun des éléments d'impression à l'extrémité articulée de l'armature qui lui est associée. La figure 1 montre que la tette d'impression de la présente invention comporte un cadre 1 sur lequel est montée une série d'armatures 2 articulées actionnées électromagnétiquement de fa çon à entratner des fils ou éléments dtimpression respectifs 3. A ltétat normal, ces fils sont en position de non impression ou position rétractée. Lors de leur actionnement sélectif, le ruban encré 4 vient en contact avec un support d'enregistwement 5, du papier par exemple, qui est placé devant un cylindre 6. Dans liune des réalisations, la tette d'impression comporte sept fils dim- pression ou élément d'impression 3, dont l'extrémité actionnée 24 de chacun est respectivement raccordée à l'extrémité dwune armature 2 mobile associée à un électro-aimant 25. En position normale, une articulation à ressort 7, qui relie l'armature au cadre 1 à l'aidé de vis ou rivets 18, maintient cette armature 2 contre la butée arrière 26.La butée arrière 26 peut être une pièce fi lethe-åfin de pouvoir être réglée, montée sur un collier annulaire 22, lequel est espacé du cadre 1 et fixé à celui-ci par des bou lons 23 (figure 2). Dans cette position, l'élément d'impression associé 3 est maintenu dans sa position rétractée. Dans une application particulière, une imprimante répond à l'enfoncement d'une touche d'un clavier afin de délivrer une série de signaux de commande à partir de la source 9, qui déclenchent l'actionnement sélectif de certains de ces éléments d'impression 3, afin de réaliser sur un support d'enregistrement la représentation graphique du symbole choisi. On a représenté cette source par le bloc 9, qui délivre des signaux de commande à travers des conducteurs 10 couplés à des électro-aimants 25 associés.Dans cette application, le conducteur 10 est une ligne à deux fils. Pour des raisons de sim licité, on n'a représenté les autres conducteurs 10 que par des tettes de flèche dirigées vers les bobines respectives. En supposant que la source de signaux de commande 9 fournisse un signal sur le conducteur 10 ce signal permet à ltélectro-aimant 25 devaincre la force du ressort 7 et de déplacer l'armature vers la droite, ce qui provoque le déplacement du fil d'impression 3 associé et sa mise en contact avec le ruban encré, afin de réaliser l'impression d'un point sur le support d'enregistrement 5.La durée des signaux, qui transitent par 10, est d'une fraction de mil liseconde, si bien qu'après l'impact le champ créé par ltélectro- aimant disparait et le ressort 7 ramène rapidement l'élément dcim- pression associé à sa position rétractée. Selon les symboles utilisés, les différentes combinaisons des signaux de commande, qui transitent par 10, provoquent le déplacement des combinaisons correspondantes des fils d'impression, lesquels réalisent ltimpres- sion du caractère voulu, puis reviennent en arrière. Dans une réalisation particulière, on monte la tette d'impression sur un chariot afin rassurer son déplacement latéral le long d'une ligne d'un support d'enregistrement. Conformément à ce qui précède, il est souhaitable que le montage des éléments d'impression 3 et des armatures 2 assure la quasi-orthogonalit dea éléments d'impression 3 et du support d'enregistrement 5, en accord avec la dimension de l'armature nécessaire à son raccordement aux éléments d'impression. Plus on s'approche de cette configuration perpendiculaire, plus le défaut d'alignement des fils en leur point d'impact avec le support denregistrement au cours d'une opération d'impression a tendance à diminuer.En outre, le maintien-des fils 3 dans une position sen- sibiement rectiligne sur toute leur longueur permet dtaccrpttre la rigidité des éléments d'impression ou du fil pendant l'impact et de réduire le frottement, l'usure et l'adhérence des fils d'impression en réduisant le risque de surcharge au cours d'une opération d'impression. On n'avait pas réussi jusquå présent à atteindre totalement ces objectifs d'orthogonalité au point d'impact et de rigidité des fils d'impression sur toute leur longueur, en raison de l'impossibilité de disposer les points de raccordement des;-écanismes d'actionnement aux fils d'impression, à un emplacement central.Jusqu'à présent les mécanismes dtactionnement nécessitaient un espacement important. Il en résultait un écarte ment en éventail des fils d'impression à leurs extrémités actionnées par rapport à la ligne droite centrale. Cette invention satisfait aux objectifs d'orthogonalité et de rigidité des éléments d'impression 3 en ayant recours à l'uti- lisation d'armatures articulées actionnées électromagnétiquement. Comme le montre la figure 2, chaque armature 2 associée à un dispositif d'actionnement électromagnétique individuel, ou bobine 25, est orientée vers l'intérieur de façon à se prolonger en direction d'un emplacement central, à partir duquel on peut diriger les éléments ou fils d'impression quasi perpendiculairement au support dtenregistrement. Sur la figure 2, les fils d'impression sont raccordés à ltarmature 2 par l'intermédiaire de l'élément 11, qui peut être une virole, une vis ou un rivet etc. La figure 2 montre que les points de raccordement des fils d'impression et de leur armature associée sont répartis sur un ovale plan. Voici une brève explication de l'importance de ce montage. On a représenté sur la figure 3 les extrémités d'impact des fils d'impression 3 à la sortie du guide 12 de la tête d'impression.En fonctionnement normal on superpose un ruban encré au guide 12 afin que les fils dtim- pression 3 I'entralnent au cours de l'opération d'impression. La figure 4 montre de façon plus détaillée comment les différents fils d'impression sortent de la tête d'impression. On peut observer la juxtaposition des fils, qui est telle qu'ils sont contigus es uns par rapport aux autres et forment une droite. Cette droite représente une rangée de points possibles.Au fur et à mesure que la tête d'impression se déplace le long d'une ligne de support d'enregistrement, les éléments d'impression, par excitation sélective, peuvent exécuter des monarques de points formant des symboles déterminés par les siganux de commande fournis par la source 9 de la figure 1. La figure 5 illustre certaines caractéristiques de construction indispensables à la réalisation de la présente invention. Afin d'obtenir les résultats décrits ci-dessus avec les fils aussi perpendiculaires que possible au support d'enregistrement, compte tenu de la dimension de l'armature nécessaire pour son raccordement aux éléments d'impression, il faut que les fils d'impression s'écartent aussi peu que possible de leur position rectiligne perpendiculaire. En raison de l'allgnement des éléments d'impression tels qu'ils se terminent en formant une droite à la sortie de la tette d'impression, et afin de réduire la déviation des fils par rapport à la perpendiculaire, on répartit les extrémia tés actionnées sur un ovale plan de périmètre compatible avec la dimension de l'armature, permettant le raccordement des éléments d'impression. On peut voir clairement cette configuration ovale sur la figure 2. La position normale de l'armatlire 2 est la position relevée ou rétractée en raison de la force exercée par le ressort d(arti- culation 7, qui relie l'armature au cadre l. Lors de l'application au conducteur 10 d'un signal de commande de la source, lsélectro- aimant 25 crée un champ magnétique M représenté sous forme de pointillés. Les lignes de flux du champ magnétique créé par la bobine ou Electro-aimant 25 traverse le cadre 1, leentrefer entre l'extrémité supérieure du cadre 1 et la partie de l'armature adjacente à I,axe d'articulation, l'armature, l'entrefer entre l'ar- mature 2 et finalement le noyau de ltélectro-aimant 25.Sous ltef- fet de ce champ magnétique l'armature est attirée vers le bas ce qui provoque le déplacement du fil dtimpression associé en vue de l'impression par impact. Le signal, qui transite par 10 est"de courte durée, si bien que le champ eagnétique s'annule rapidement, ce qui permet au ressort 7 de ramener l'armature 2 à son état ini- tial et le fil d'impression associé à sa position rétractée. Afin de réaliser une configuration peu conteuse, facile à fabriquer, il est souhaitable de donner une configuration sensiblement identique à tous les mécanismes d'actionnement ainsi qutaux fils d'impression.Il est possible de satisfaire à cette exigence, si toutes les forces qui interviennent dans chacune de ces configurations sont maintenues identiques, à savoir aussi bien la force de rappel du ressort 7 que les forces magnétiques créées par les électroaimants. Ceci implique que la distance entre le point de raccorde mént de chaque fil d'impression à son armature associée et le noyau de la bobine électromagnétique associée ou dispositif dtac- tionnement, ctest-à-dire Dl sur la figure 5, soit identique pour tous les éléments d'impression. Cela implique également que la distance entre les points de raccordement des fils d'impression aux armatures et Itaxe d'articulation soit maintenue constante. On appelle D2 cette distance sur la figure 5. C'est pourquoi dans ces conditions, le schéma optimal de raccordement est représenté par des points répartis sur un ovale plan de périmètre minimal compatible avec la dimension de l'armature nécessaire à son raccordement aux éléments d'impression.Ceci, associé au caractère uniforme des dimensions D1 et D2, permet également la répartition des dispositifs d'actionnement 25 des fils sur un ovale0 Dans une réalisation particulière, l'application de ces caractéristiques de construction et ie montage des pièces a permis obtenir une teste d'impression capable de fonctionner à des, vitesses supérieures à 60 caractères par seconde, avec un déplacement de fil d'impression de 0,4mm entre la position rétractée et avancée et un déplacement angulaire A du fil de l'ordre de 3 degrés. Ce montage laisse suffisamment de place pour un bobinage circulaire des électro-aimants ou bobines 25 et assure donc une fiabilité maximale pour un codt minimal.L'uniformité des dimensions des pièces associées à chaque fil deimpression permet également de réduire sensiblement le nombre de pièces nécessaires à la fabrication d'une tète dtimpres- sion et le montage nécessite ainsi moins de réglages différents. On utilise une matière plastique moulée pour fabriquer le guide des fils 13 afin de réduire les frottements entre leur raccordement aux armatures 2 et leur point de sortie de la tête d'impres- sion lors du guidage des fils. On a utilisé dans la réalisation particulière une matière.plastique auto-lubrifiante à base d'acétal. Les forces de frottement, l'usure et l'adhérence des fils d'impression sont donc réduites car ce montage diminue l'écart des fils par rapport à la perpendiculaire et leur assure une rigidité optimale. La figure 6 illustre plus en détail les avantages du montage à articulation utilisé dans la présente invention. Dans la mesure du possible, on a conservé les mêmes numéros de référence. Lors de son excitation par le signal appliqué à 10, les lignes de flux du champ magnetique M engendré par l'électro-aimant 25 sortent du noyau 20, traversent le cadre annulaire 1 puis un entrefer avant de pénétrer dans l'armature 2 par l'extrémité de droite de cette armature et revenir au noyau de l'électro-aimant 25. On voit que ce champ résultant crée deux forces F1 et F2.La force F1 prend naissance dans la région où les lignes de flux vont de l'armature vers l'arrière et provoque la déviation de l'armature et donc du fil d'impression vers le bas par un mouvement autour de l'axe de pi votement situé en 21. L'armature est en générai en fer de perméabiité magnétique élevée et suffisamment rigide pour permerea la flexion du ressort 7 sur sa longueur entre son raccordement et le cadre 1. On fixe le -ressort au cadre 7 à l'aide de rondelles d'dcartement en matériau magnétique et de rivets ou de vis 15. L'emplacement de l'extrémité de flexion du ressort est tel, compte tenu de ltorlgine de la force F2, que cette force F2 exerce un effort de compression sur le ressort 7.La force F2 est une force inutile, mais elle apparait en raison de l'influence importante de l'entrefer à proxilité de l'axe dwimpression, où la réluctance est élevée par suite des caractéristiques du ressort. La force F2 nta pratiquement aucune influ- ence sur la flexion du ressort 7. Ainsi, seule la force F1 pratiquement influe sur l'action du ressort. Les figures 7A à 7D représentent un certain nombre de types de réalisations du raccordement entre Le fil d' impression et ltextrémité de l'armature. La figure 7A représente un fil dtimpression, dont lune des ex extrémités est munie d'une tête 30 qui s'adapte dans un creux 31 de l'armature0 On maintient le fil dtimpression dans le creux à l'aide d'une attache 32 dont l'une des extrémités est fixée à ture 2 par soudage par exemple, et qui maintient, par effet de ressort la tête du fil dtimpression dans le creux 31 de l'armature re 2 La figure 7B représente un montage, dans lequel le fil d'impression traverse une ouverture pratiquée dans l'armature et se prolonge ensuite sur une courte distance. On insère une virole 4Q entre le fil d'impression et l'armature.On soude en 41 la partie inférieure de la virole à l'armature et les prolongements verticaux de la virole sont estampés (42) afin d'assurer un maintien par contact du fii d'impression. La figure 7O représente un montage, dans lequel le fil d'impression-traverse une ouverture pratiquée dans l'armature et est maintenu raccordé à l'armature à l'aide d'une virole -50 et d'une bague en élastomère 51. La compression de la bague en élastomère maintient le fil d'impression et l'armature en position de raccordement, La virole est fixee au fil par de la colle t52). La figure 7D représente une autre réalisation, dans laquelle on fixe le fil d'impression à une vis 60, qui est vissée dans l'armature. Le serrage de cette vis 60 permet de régler la tension du fil d'impression. La description précédente ainsi que les figures annexées montrent que l'on peut réaliser une tette d'impression par points simple et efricace, qui diminue le risque d'un défaut d'alignement des fils par rapport au support d'enregistrement pendant l'impression, rend maximale la rigidité des éléments d'impression sur toute leur longueur pendant l'impact et réduit le frottement, l'usure et 'adhérence des fils d'impression tout en réduisant les risques de surcharge au cours de l'impression. Une tette d'impression répondant aux principes de l'invention est relativement peu conteuse et facile à fabriquer tout en conservant des tolérances de fonctionnement étroites. Cette tête d'impression offre un fonctionnement stable et uniforme. REVENDICATIONS 1 - Imprimante comprenant une série de fils mutuellement maintenus, en éventail à l'une desextrémités et convergeant de fa çon qu'à l'autre extrémité, les extrémités adjacentes des fils forment une ligne, et des dispositifs d'actionnement raccordés de façon à actionner les extrémités en éventail, caractérisée en ce que les points de raccordement entre les fils et les dispositifs d'actionnement sont répartis sur un ovale, dont l'axe principal est sensiblement parallèle à la ligne définie par les extrémités adjacentes des fiLs. 2 - Imprimante selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit ovale est situé dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'angle moyen des fils compris entre les extrémités en éventail des fils et les extrémités rapprochées des fils. 3 - Imprimante selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dispositifs d'actionnement sont des éléments de formeal- longée articulés en un point, et raccordés, pour l'entratnement des fils, aux extrémités en éventail des fils en un second point espacé dudit élément de forme allongée,-la distance entre lesdits points d'articulation et de-iaccordement tant sensiblement iden- tique pour tous les éléments allongés. 4 - Imprimante selon la revendication 3, caractérisée en ce que les longueurs de tous les fils entre le point de raccordement et les-extrémités dwimpression sont sensiblement égales. 5 - Imprimante selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque élément de forme allongée est actionné par un électroaimant, et en ce que lEs distances entre la zone dcaction électros magnétique et le point d'articulation sont sensiblement égales pour tous les éléments de forme allongée. 6 - Imprimante selon la revendication 5, caractérisée en ce que les électro-aimants se trouvent disposés suivant un réseau annulaire, et en ce que les fils traversent une ouverture centrale commune. 7 - Imprimante selon la revendication 3, caractérisée en ce que le moment d'inertie des éléments de forme allongée et la masse de chaque fil sont respectivement sensiblement égaux entre eux.