Brevet FR2463681A1 — publié le 19810227

l'invention concerne une tête d'impression pour des imprimantes optiques. Des imprimantes à grande vitesse utilisées pour le traitement de données sont destinées à transformer des si- gnaux électriques d'entrée en des images visuelles facile- ment reconnaissables sous une forme imprimée. Parmi des imprimantes de ce genre, l'invention est applicable à un dispositif optique d'impression utilisant des sources de lumière et des dispositifs photosensibles, et plus particulièrement à une imprimante optique utilisant des dispositifs émetteurs de lumière à l'état solide. Pour les dispositifs émetteurs de lumière, on uti- lise des rangées linéaires de diodes émettrices de lumière ou des lasers semi-conducteurs. Une série de dispositifs émetteurs de lumière peut, par exemple être constituée par un arseniure phosphure de gallium comme matériau de base, ayant N couches de Ga As P formées par un procédé de développement à orientation con- tr8lée-par un substrat de cristal, et un grand nombre de couches de P sous une forme linéaire réalisée par diffusion de zinc. Toutefois, une dimension maximale d'arseniure phos- phure de gallium que l'on peut obtenir comme matériau de ba- se est limitée approximativement à cinq centimètres sur la base de son diamètre de pastilles. Afin d'augmenter la largeur d'impression d'une im- prbimante, on utilise plusieurs ensembles de dispositifs émetteurs de lumière, et il est nécessaire d'aligner les ima- ges lumineuses provenant de ces dispositifs émetteurs sur une seule ligne droite d'images sur la surface photosensible. Jusqu'ici, pour des imprimantes optiques, la lumière émise par chaque dispositif émetteur d'une rangée est reliée à la surface phtosensible au moyen de chaque câble individuel en fibres optiques situé en face du dispositif émetteur de lu- mière correspondant. Ce dispositif émetteur de lumière et une extrémité du câble opposé en fibres optiques viennent en contact l'un avec l'autre ou sont-disposés tout près l'un de l'autre, en lais- sant un espace faible qui peut ne pas dépasser l'ordre de quelques microns. L'autre extrémité du câble en fibres op- tiques et la surface photosensible sont disposées de façon analogue en laissant un espace qui peut être approximative- ment de l'ordre de cent microns. Dans ce cas, les espacements précités sont très dif- ficiles à donner en exemple, et en conséquence doivent être maintenus de façon très précise, puisque les intervalles su- périeurs aux valeurs citées précédemment ont une influence nuisible sur les propriétés de transmission de la lumière et l'amplitude des spots lumineux, c'est-à-dire la qualité de l'impression. Il est, toutefois, extrê&ement difficile de respecter ces intervalles avec précision. En outre, si un câble en fibres vient en contact avec la surface photosen- sible, avec la distance entre le câble en fibres et la sur- face photosensible sur le tambour non réalisée correctement, le câble et la surface photosensible peuvent être endommagés par suite de la rotation du tambour. Dans le cas d'un câble en fibres, son plan d'image est situé à l'extrémité de sa section transversale, de sor- te que la distance focale n'est disponible qu'à l'intérieur du câble. Un objet de l'invention est de réaliser une nouvel- le tête d'impression pour des imprimantes optiques à grande vitesse. Un autre objet de l'invention est de réaliser une tt- te d'impression capable de fournir une impression de haute qualité. Un troisième objet de l'invention est de permettre un réglage facile des rapports entre les positions de chacun des composants d'une tête d'impression. Une tête d'impression suivant l'invention comprend un certain nombre de rangées contenant chacune plusieurs dis- positifs émetteurs de lumière qui peuvent être déclenchés sé- lectivement, et un dispositif optique pour former des images lumineuses, depuis ces émetteurs, sur une surface photosensi- ble. Plusieurs séries de dispositifs émetteurs de lumière sont réparties sur plusieurs rangées, avec les émetteurs de lumière disposés sur une seule ligne dans la même direction que ces séries. le dispositif optique est constitué par plusieurs ran- Eées d'ensembles optiques fibreux-placés dans un ordre donné et projette des images depuis les dispositifs émetteurs sui- vant une ligne droite unique sur la surface photosensible pré- citée. On comprendra mieux l'invention à la lecture de la des- cription détaillée qui va suivre, faite avec référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'une imprimante optique suivant l'invention. La figure 2 montre un mode de réalisation de l'inven- tion dans lequel, entre autres, on a représenté la disposition des rangées de dispositifs émetteurs de lumière et des ensem- bles optiques fibreux rangés dans un ordre donné, ainsi que les images lumineuses des émetteurs de lumière. la figure 3 est une vue latérale des dispositifs émet- teurs de lumière et des ensembles optiques fibreux rangés dans un ordre donné. La figure 4 montre une manière de monter les dispositifs émetteurs de lumière et les ensembles optiques fibreux rangés dans un ordre donné. La figure 5 montre les dispositifs émetteurs de lumiè- re et un mode de réalisation vu depuis la surface photosensi- ble. les figures 6 et 7 montrent des réalisations des ensem- bles optiques fibreux rangés dans un ordre donné, vus de--Puis les axes optiques. Sur la figure 1, on a représenté un système d'impres- sion optique suivant l'invention. Ce système comprend une im- primante optique, qui fournit un ensemble de points constitu- tifs de caractères, au moyen, par exemple, d'un système xéro- graphique utilisant une surface photosensible. Un certain nom- bre de signaux électrîques d'entrée retprésentant une informa- tion relative à des caractères sont envoyés par un ensemble 10 de contrôle entrée/sortie à-un registre à décalage 11. Ce re- &istre-emmagasine temporairement les informations relatives aux caractères et, aprèssynchronisation de l'information pour la totalité d'une lignée d'impression, transmet l'information pour la totalité de la ligne de points à un circuit de commande 12 ée dispositifs émetteurs de lumière. Le circuit 12 est excité par l'information précitée, et des séries de dispositifs émetteurs de lumière 14 montés sur des supports en céramique 13 deviennent éclairants. Les dispositifs 14 possèdent un grand nombre d'émetteurs de lu- mière 15 ou de diodes émettrices de lumière disposées en li- gne. Les émetteurs 15 sont excités sélectivement par le cir- cuit de commande 12. La lumiLre émise par les dispositifs 14 est projetée sous la forme d'images lumineuses formant une seule ligne sur une surface photosensible 18 d'un tambour pho- tosensible 17 par l'intèrmédiaire d'ensembles fibreux 16 ran- gés dans un ordre donné. Quand la projection d'une chalne de points représen- tant une première ligne complète est terminée, une seconde li- gne est formée au moyen d'une nouvelle succession de points. Quand cette succession d'opérations est répétée, l'impression des caractères constitutifs de chaque ligne individuelle est réalisée. De cette manière, les caractères destinés à composer des lignes suivantes sont imprimés sur une base ligne à ligne. Le mode d'impression par utilisation d'images lumi- neuses sur un tambour photosensible 17 est bien connu des tech- niciens. En résumé, un chargeur 19 envoie une charge corona sur un tambour 17. Si la surface 18 est exposée à la lumière émise par les dispositifs 14, des images électrostatiques la- tentes sont formées dans les zones ainsi exposées. Le tambour 17 étant entralné à une vitesse constante par un moteur 20, un régulateur 22 en matériau magnétique développe les images la- tentes Électrcstatiques quand les zones précitées arrivent au voisinage d'un dévelopiateur 21. Un étage de transfert 23 attire alors élecSrostati- quement le matériau depuis la surface 18 et transfère les ima- ges sur une feuille de papier 24. Un étage de séparation 25 est prévu pour séparer une feuille de papier imprimée de la surfa- ce photosensible 17. Un reste éventuel de matériau sur la sur- face 18 peut être enlevé au moyen d'un étage de nettoyage 26. Tandis que, dans l'imprimante optique qui vient d' être décrite, on utilise un tambour photosensible comme dis- positif photosensible, on peut le remplacer par une feuille de papier pour copie photosensible ou par une surface photosen- sible d'un dessin que l'on amène au moyen d'une courroie transporteus e En bref, on peut utiliser n'importe quel appareil ayant une surface photosensible capable de former des images lumineuses. La figure 2 montre un mode de réalisation du système de la figure 1. Des séries 14a et 14b de dispositifs émettant de la lumière comprenant chacune un grand nombre d'émetteurs 15 disposés sur une mme ligne droite sont montés sur des sup- ports en céramique 13a et 13b et sont disposés suivant plu- sieurs lignes, par exemple au nombre de deux, le long d'un axe longitudinal du tambour 17. Les supports 13a et 13b sont pla- cés à des distances déterminées les uns des autres, sur leurs rangées respectives, parallèlement à la surface photosensi- ble 18. En conséquence, les dispositifs 14a et 14b sont déca- lés alternativement suivant deux rangées discontinues ayant la mépePirection que les rangées d'émetteurs 15. les dispositifs 14a d'une rangée a et les dispositifs 14b d'une rangée b sont séparés latéralement les uns des autres de la distance déter- minée précitée, et les émetteurs 15 de chaque rangée sont dis- posés suivant une ligne droite, tandis que les deux rangées d' émetteurs sont parallèles l'une à l'autre. Un ensemble optique fibreux 16a est placé entre les dispositifs 14a de la rangée a et la surface photosensible 18, tandis qu'un ensemble optique fibreux 16b est disposé entre les dispositifs 14b de la rangée b et la surface 18 précitée. Les axes optiques des ensembles 16a et 16b sont orientés de façon h. projeter leurs images respectives suivant une même li- gne sur la surface 18 en fonction du sens de rotation du tam- bour 17. Chacun des ensembles 16a et 16b possède une puissan- ce de lentille équimultiple. La lumière émise par chacun des dispositifs 14a est projetée sous la forme d'images lumineu- ses 28a au mojen de l'ensemble 16a sur la surface photosensi- ble 18. La lumière provenant de chacun des dispositifs 14b est également transformée en images lumineuses 28b sur la surface 18 précitée, de la mêmemanière, au mo-en de l'ensemble 16b. la plus grande dimension latérale 1 des images 28a et 28b est égale à la longueur latérale de chaque rangée individuelle d'émetteurs 15, et ces images sont formées à une distance dou- ble de la longueur d'une unique ligne droite perpendiculaire au sens de rotation du tambour 17 ou suivant l'axe longitudi- nal 27.En conséquence, les images 28a et 28b sont aligkées et sont formées alternativement suivant une seule ligne droite sur la surface photosensible 18. La figure 3, prise d'un côté de la figure 2, montre les positions respectives des émetteurs de lumière, des ensem- bles fibreux et du tambour photosensible. La figure 4 montre un mode d'assemblage des émetteurs de lumière et des ensembles fibreux. Sur la figure 3, le dispositif 14a est monté sur la support en céramique 13a, qui est lui-même monté sur un récep- teur de chaleur 29 au moyen de vis. Par ailleurs, un support 13b est monté sur la surface inférieure du récepteur 29 com- me on le voit sur la figure 4. -Des ensembles 16a et 16b sont fixés respectivement à chacun des deux cotés d'un organe d'espacement 30 au moyen de vis. Le récepteur de chaleur 29 et l'organe d'espacement 30 sont fixés à des supports 31, au moyen de vis, à leurs deux ex- trémités. les deux supports 31 sont réunis au châssis principal de l'imprimante au moyen de vis et de bords de montage 32 (fi- gure 4). Comme le montre la figure 3, la distance entre le dis- positif 14a et l'ensemble 16a est la même que la distance entre l'ensemble 16a et la surface 18. Cette distance peut varier en- tre quelques millimètres et une dizaine de millimètres, ce qui permet de régler les positions de chaque composant avec une très grande facilité, puisque cet espace est sensiblement su- périeur à ce que nécessitent les techniques connues. la figure 5 montre des dispositifs 14a, 14b dont chacun est monté sur un support en céramique 13a, 13b et comprend un grand nombre d'émetteurs 15 disposés sur une file d'attente et sont excités sélectivement. A titre d'exemple, un dispositif émetteur de lumière contient 128 émetteurs disposés latérale- ment et séparés les uns des autres par un intervalle de 0,1 mm si un pouvoir séparateur de dix lignes par millimètre est né- cessaire. Tes dispositifs 14a de la rangée a et les disposi- tifs 14b de la rangée b sont disposés alternativement sur deux rangées dais Sesquelles ils sont décalés les uns des autres. Chacun des émetteurs 15 a une dimension 1 dans le sens de la rangée, et l'espacement des autres émetteurs est également é- gal à 1. De même, des éries de dispositifs sur chaque rangée au total au nombre de seize, sont nécessaires pour réaliser une tête imprimante optque. Dans ce cas, le nombre total des émet- teurs de lumière s'élève à 2 048, c'est-à-dire 128 x 16. La figure 6 montre un ensemble de fibres optiques vu suivant son axe optique. Cet ensemble de fibres optiques comprend un certain nombre de segments 36 de lentilles optiques fibreuses 34 dis- posées sur deux rangées, espacés les uns des autres d'une dis- tance déterminée sur un support 33, incorporés à ce support, et fixés au moden d'un matériau résineux 35 qui remplit les intervalles entre les lentilles précitées. Un matériau en ré- sine époxy renforcée par du verre peut, par exemple, consti- tuer le support 33 et une résine époxy constitue le matériau 35. Les ensembles optiques précités sont constitués par un certain nombre de lentilles individuelles 34 formées en décou- pant transversalement un faisceau fibreux optique de dimen- sio O déterminées de façon à obtenir une formation d'images dont la puissance lenticulaire est équimultiple. Ces lentil- les 34 ont un diamètre d'environ 1 mm. Dans l'ensemble fibreux, une formation d'im:aÉe pour un spot est réalisée au mojen d'un certain nombre de lentilles 34. Le diamètre d'un faisceau de lentilles fibreuses qui participe à la formation d'une image est supposé être D. Les ensembles représentés figure 6 comprennent des len- tilles en fibres optiques groupées sur la base de segments de façon qu'on puisse placer chacun de ces-segments 34 en face d' un autre qui fait partie d'un des ensembles 14. La largeur d' un seul segment 36 est déterminée afin d'assurer que W = 1 + D, o 1, comme indiqué précédemment, représente'la di- mension latérale de chaque émetteur 15 des dispositifs 14a et 14b et correspond à la longueur de l'image sur la surface pho- tosensible 18 comme le montre la figure 2. Les segments 36 contenant des lentilles en fibres optiques sont déterminés de manière que P = 2 1, o P représente le pas, et chacun des segments est disposé de façon à être relié à l'un des disposi- tifs 14a ou 14b. -La figure 7 montre un ensemble dans lequel de nombreu- ses lentilles 34 disposées sur trois rangées sont incorporées à un support 37 et emprisonnées par un matériau résineux 35. Les lentilles 34 sont disposées de façon à être reliées aux éléments complets d'un certain nombre d'émetteurs de lumière. Dans ce cas, elles peuvent être assemblées plus facilement en raison de l'absence d'une construction segmentaire qui entrai- ne des limitations physiques dana la dimension, inhérentes aux ensembles de fibres optiques de la figure 6. Comme il résulte de la description qui précède, l'inven- tion présente les avantages suivants: Des dispositifs émetteurs de lumière sont utilisés com- me sources lumineuses et des rangées d'ensembles optiques fié- breux placés dans un ordre donné sont utilisées comme un élé- ment du système optique, ce qui permet de réaliser une impri- mante optique de petites dimensions, à grande vitesse et de haute qualité. En outre, entre des dispositifs émetteurs de lumière et des rangées d'ensembles optiques fibreux placés dans un ordre donné, de même qu'entre ces ensembles fibreux et la surface photosensible, on peut laisser des espaces respectis appro- priés de plusieurs millimètres, assez larges pour assurer que les espacements soient facilement déterminés et adaptés les uns aux autres. Deplus, l'absence de contacts physiques en- tre les ensembles impliqués leut les empêcher d'être endomma- gés en raison de collisions les uns avec les autres. Dans un système de reproduction xérographique, iEn maté- riau régulateur est dispersé au moment o les dispositifs émetteurs de lumière sont excités, mais l'étendue de la dis- persion de ses particules n'est pas suffisante. Comme indiqué précédemment, l'invention rend facile de laisser des espaces appropriés entre les éléments constitu- tifs. Ainsi, la perte de transmission de lumière due à l'adhé- rence d'un matériau à un ensemble optique fibreux peut n'a- voir qu'une faible importance en raison de l'intervalle qui sépare les éléments reliés. D'après l'invention, le plan dans lequel se forment les images d'un ensemble optique fibreux se trouve dans l'es- pace qui comprend la surface photosensible. En conséquence, la distance focale peut être des deux cÈtés du plan précité de l'image. Un ensemble optique fibreux utilisable suivant l'in- ventiorn est facile à obtenir en raison de sa construction sim- ple, dans laquelle plusieurs lentilles en fibres optiques sont disposées latéralement et noàées dans unsLpport. 1C Il doit être bien entendu que la description qui pré- cède n'a été faite qu'à titre d'exemples non limitatifs et peut subir des modifications sans sortir de l'esprit de l'in- * vention défini par les revendications ci-après. - 1c - REVENDICATIGNS 1. Tête d'impression optique pour des imprimantes op- tiques, caractérisée en ce qu'elle comprend un certain nombre de rangées contenant chacune plusieurs dispositifs émetteurs de lumière déclenchés sélectivement et répartis en plusieurs sé- ries ayant la même orientation que les rangées précitées, et un certain nombre de rangées d'ensembles optiques fibreux qui font que la totalité des images lumineuses provenant de ces dispositifs émetteurs est formée suivant une seule ligne sur une surface photosensible d'un élément photosensible, chacun de ces ensembles optiques fibreux étant disposé en face de cha- que rangée de dispositifs émetteurs de lumière et ayant une puissance de lentille équimultiple. 2. Tète d'imprimante suivant la revendication 1, ca- ractérisée en ce que les dispositifs émetteurs de lumière pré- cités sont constitués par des rangées de diodes émettrices de lumière de haute qualité. 3. Tte d'imprimante suivant la revendication 1, ca- ractérisée en ce que les dispositifs émetteurs de lumière pré- cités sont des rangées de lasers de haute qualité. 4. Tête d'imprimante suivant la revendication 1, ca- ractérisée en ce que les dispositifs émetteurs de lumière pré- cités sont disposés alternativement sur deux rangées décalées, les émetteurs de chaque rangée étant disposés côte à côte et étant espacés les uns ces autres, de façon uniforme, d'une dis- tance correspondant à la dimension latérale de chaque élément individuel. 5. Tête d'imprimante suivant la revendication 1, ca- ractérisée en ce que les rangées précitées d'ensembles opti- ques fibreux comprennent plusieurs lentilles optiques fibreu- ses réparties en un certain nombre de segments fixés à un sup- port, de sorte que chacune des rangées d'ensembles fibreux est placée en face du dispositif émetteur de lumière correspondant. 6. Tête d'imprimante suivant la revendication 1, ca- ractérisée en ce que les rangées précitées d'ensembles opti- ques fibreux comprennent plusieurs lentilles optiques fibreu- ses réparties sur un unique support continu, de sorte que les rangées d'ensembles fibreux sont placées en face de la totali- té des dispositifs émetteurs de lumière précités.