Brevet FR2440834A1 — publié le 19800606

La présente invention a trait à un dispositif d'entratnement d'une aiguille d'impression d'une imprimante rapide. Les imprimantes de caractères rapides, comme par exemple certains terminaux d'ordinateurs, ont des têtes se déplaçant horizontalement sur un curseur face au papier à imprimer. Le plus souvent un ruban à encre est disposé entre la tête et le papier. La tête comprend un certain nombre, généralement sept aiguilles pouvant être mues longitudinalement, de sorte que leurs pointes viennent frapper la surface à imprimer. Les aiguilles sont disposées les unes sur les autres et ainsi l'actionnement simultané de toutes les aiguilles forme un trait vertical sur le support d'impression. Le moyen le plus répandu pour actionner les aiguilles des têtes d'imprimantes est un moyen électro-magnétique. Le champ magnétique créé dans une bobine provoque le déplacement axial d'un noyau à l'intérieur du solénoïde. Le noyau peut être soit directement solidaire de l'aiguille imprimante, soit relié à celle-ci par l'intermédiaire d'une palette. Dans les deux cas, le retour du noyau à la position de départ est généralement dO à l'action d'un ressort de rappel. Or, la présence et l'action de ce ressort de rappel présentent plusieurs inconvénients. Un premier inconvénient a trait à la fiabilité. Le ressort est un élément délicat dans l'ensemble. Il est sujet à rupture. C'est un moyen mécanique soumis à un grand nombre de flexions à haute fréquence. En effet, les têtes d'imprimantes rapides actuelles parviennent en moyenne à imprimer entre 180 à 250 caractères par seconde. L'aiguille doit donc pouvoir être déplacée à une fréquence au moins 5 fois plus élevée par exemple lors de la formation d'un trait horizontal. On parvient donc à des fréquences de l'ordre de 1500 Hz. Pour éviter des pannes, il est généralement recommandé de changer le ressort après 750 millions à un milliard de caractères. Un deuxième inconvénient du ressort provient justement du fait qu'il faut le changer. Le changement a généralement lieu en même temps que l'on effectue un changement de l'ai guille. Or, l'ajustage simultané de la longueur de l'aiguille et de la tension de rappel du ressort requiert les services d'un spécialiste disposant d'appareils de mesure adéquats. Un troisième inconvénient du ressort provient de la force qu'il exerce en permanence et s'opposant au déplacement de l'aiguille. La force d'opposition qu'il exerce s'accroit même avec le déplacement de l'aiguille. Cet inconvénient entraîne plusieurs conséquences. Une première est qu'il faut prévoir un apport suffisant d'énergie pour surmonter l'action du ressort. Une deuxième est que cet apport supplémentqire d'énergie se traduit par un échauffement supérieur du moyen d'entrai- nement. Il faut donc éliminer cet échauffement soit por venti- lation, par augmentation de volume ou par des radiateurs. Une troisième conséquence est que la force de frappe de l'aiguille est minimale en bout de course, alors qu'elle devrait justement être maximale.La dernière conséquence et la plus préjudiciable est le fait que l'action du ressort ralentit la cadence à la- quelle l'aiguille pourrait être mue. Le but de la présente invention est un dispositif d'entraînement d'aiguilles d'imprimantes rapides qui remédie à tous les inconvénients cités et qui permet notamment d'accroître la vitesse de frappe à des cadences supérieures à 500 caractères par seconde. Il est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bobine d'-électro-aimant agissant sur un noyau plongeur et au moins un aimant permanent inséré dans le circuit magnétique de l'électro-aimant. L'avance de l'aiguille est provoquée par une impulsion électrique envoyée dans la ou une des bobines; aucune force de réaction ne s'oppose au déplacement de l'aiguille si ce n'est celle du frottement de l'aiguille dans sa gaine. Le rappel de l'aiguille n'est plus dO à un ressort mais à une deuxième impulsion de signe contraire dans la bobine ou dans la bobine de rappel. L'effet de l'aimant permanent est de maintenir l'aiguille en bout de course à l'une ou l'autre extrémité. Son action est participative au déplacement de l'aiguille dans un sens comme dans l'autre et n'est jamais de freinage. La description de l'invention est basée sur les dessins en annexe illustrant uniquement à titre d'exemple des schémas de montage de dispositifs selon l'invention. La figure 1 est un schéma d'un dispositif d'entrainement connu vu en coupe axiale. La figure 2 est un schéma d'un dispositif d'entraînement selon l'invention à noyau plongeur et à deux bobines vu en coupe axiale. La figure 3 est un schéma du dispositif à une bobine vu en coupe axiale. La figure 4 est un schéma du dispositif à palette et deux bobines vu en coupe axiale. En figure 1 on reconnaît en 1 la bobine dont le champ magnétique agit sur un noyau 2 en fer doux. Le rappel se fait au moyen du ressort de rappel 3 dont la tension est ajustée au moyen de la vis de réglage 4. Le dispositif selon l'invention en figure 2 ne comprend plus de ressort de rappel. L'exécution de la figure 2 comprend deux bobines magnétiques 11a et îîb, des aimants permanents 12 disposés symétriquement autour de l'aiguille 13 entre les bobines 11a et 11b et approximativement face au noyau plongeur 14 en fer doux. Le noyau 14 est solidaire de l'aiguille 13. L'aiguille 13 est de préférence entourée d'une gaine 15, qui la conduit jusqu'à la tête de l'imprimante. Selon une exécution, le centrage du noyau peut être assuré par des paliers de guidage longitudinal. Ces paliers pourraient être des rondelles percées en un matériau dur résistant à l'usure, tel le corindon ou un métal dur fritté. Selon une autre variante, c'est la gaine ellemême, le plus souvent constituée d'un ressort en boudin à spires jointives, qui assume la fonction de palier. Les parties intérieure 16' et extérieure 16" de l'armature 16 sont en un matériau magnétique et Ruvent être con çues de sorte qu'elles confèrent une forme cylindrique, par exemple, au dispositif d'entraînement. Les aimants permanents peuvent alors être insérés dans un moule en plastique ou en céramique ayant la forme générale d'une rondelle épaisse à alvéoles radiales pour le logement des aimants. Les aimants sont en nombre quelconque, disposés concentriquement à l'axe du dispositif. La résultante radiale des champs sur l'axe est bien entendu de préférence nulle sans quoi le noyau subirait sans cesse une force radiale qui augmenterait le frottement aux paliers. Pour ce faire, il suffit de placer les aimants de manière symétrique ou encore par intervalles réguliers autour de l'axe. Les flèches 17 et 18 schématisent les lignes de champ dues respectivement aux aimants permanents 12 et à la bobine d'entraînement -1 lb. Lorsque la bobine d'entraînement llb est excitée on remarque que les lignes de champ s'additionnent dans l'axe à l'intérieur de ladite bobine îîb à celles de l'aimant permanent et s'opposent dans l'axe à l'intérieur de l'autre bobine 11a qui est par ailleurs la bobine de rappel. L'induction de la bobine d'entraînement îîb sera suffisante pour pouvoir au moins annuler l'effet des aimants permanents 12. Le noyau plongeur est alors attiré vers la bobine d'entraînement llb et entraîne l'aiguille 13.On remarque que l'effet des aimants permanents est participatif au mouvement de l'aiguille et n'est à aucun moment au cours de cette phase celui d'un frein. De même, lorsque l'excitation cesse sur la bobine d'entraînement llb et qu'elle est ramenée sur celle de rappel 11a, c'est l'effet contraire qui se produit. Ici non plus, l'effet des aimants permanents n'est pas celui d'un frein au mouvement. Au contraire, l'effet des aimants permanents est celui d'accélérer le déplacement de l'aiguille en bout de course, quel que soit le sens du déplacement. L'effet des aimants permanents est aussi celui du maintien de l'aiguille en bout de course, à l'une comme à l'autre extrémité, en l'absence d'impulsion. On conçoit alors les avantages conférés par les dispositifs selon l'invention. Les dispositifs connus, conçus en général selon le principe de la figure 1, ont besoin d'être alimentés sous une tension de 12 à 28 V avec un courant moyen de 2,5 A. C'est donc approximativement 30 W qu'il faut dissiper. Avec les dispositifs selon l'invention, les tensions baissent à 9 à 1G V sous un courant de 1 à 1,5 A. Ce n'est donc plus que 10 à 15 W qu'il faut dissiper. Aussi, la durée de l'impulsion électrique nécessaire pour provoquer le déplacement de l'aiguille baisse d'un facteur dix au moins. La cadence de frappe en caractères par seconde se trouve améliorée d'un facteur deux au moins. La force de frappe de l'aiguille en bout de course peut atteindre trente à quarante Newtons, le déplacement s'effectuant sur quelques dixièmes de millimètres. La commande des bobines s'effectue généralement par des circuits à décharge de condensateur. C'est notamment la commande des impulsions à signe contraire sur une bobine qui limite les cadences de l'exécution selon la figure 3, par exemple à environ 300 caractères par seconde. Le fonctionnement de cette exécution est semblable à celui de la précédente. Malgré cet inconvénient, l'intérêt de cette exécution réside dans sa taille réduite pour des performances équivalentes par rapport aux dispositifs connus. La figure 4 illustre, à titre d'exemple, une réalisation possible d'un dispositif d'entraînement à palette. On reconnaît les mêmes éléments essentiels que précédemment, c'est-àdire les bobines 21a et 21b, les aimants permanents 22, le noyau, plongeur 24 et l'armature 26. Le noyau plongeur 24 entraîne maintenant une palette 29, à laquelle l'aiguille est reliée à l'extérieur du dispositif d'entraînement. La palette 29 est fixée de l'autre côté à l'armature et effectue donc un mouvement de bras de levier à un point fixe. Des dispositifs ayant cette configuration sont connus. Ils sont conçus pour être placés l'un à côté de l'autre le long d'une circonférence avec les palettes dirigées vers le centre. Les points de départ des aiguilles vers la tête de l'imprimante distante d'une dizaine de centimètres sont ainsi beaucoup plus rapprochés, ce qui permet d'avoir des rayons de courbure plus grands. Dans le cas particulier de la figure 4, le noyau plongeur 24 est en une pièce en fer doux et comprend une gorge centrale entre deux disques bombés. Comme le montre la coupe radiale de la figure 4a, la palette comprend une fente étroite qui est enfilée dans la gorge centrale de diamètre légèrement supérieur à la largeur de la fente, la fente se terminant par une partie élargie qui croche à la gorge centrale du noyau. Le moyen de fixation de l'aiguille 23 à la palette 29 est semblable. Les caractéristiques de ce dispositif sont autrement semblables à celui de la figure 2. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement d'un organe d'impression d'une imprimante rapide, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bobine d'électro-aimont agissant sur un noyau plongeur et au moins un aimant permanent inséré dans le circuit magnétique de l'électro-aimant. 2. Dispositif de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux bobines, dont une est excitée par une impulsion électrique pour l'actionnement de l'organe et l'autre est excitée par une impulsion électrique pour le rappel de l'or- gane. 3. Dispositif de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une bobine excitée par des impulsions électriques de signe contraire pour l'actionnement et le rappel de l'aiguille. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contour extérieur a la forme générale d'un cylindre de révolution. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les aimants permanents sont placés approximativement face au noyau plongeur de manière concentrique à l'axe et de sorte que la résultante radiale des champs sur l'axe soit nulle. 6. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'organe est solidaire du noyau plongeur. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe est fixé à l'extérieur du dispositif à l'extrémité libre d'une palette, la palette ayant un point -fixe et étant directement engagée par le noyau-plongeur qui lui fait subir un mouvement de bras de levier. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe est une aiguille. 9. Dispositif selon la revendioation 1, caractérisé en ce que l'organe est un marteau.