Brevet FR2504060A1 — publié le 19821022

La présente invention concerne l'impression thermique et plus précisément un système d'impression à seuil sur des supports d'enregistrement activés thermiquement. L'impression thermique de caractères alphanumériques à l'aide d'un papier activé thermiquement est habituellement réalisée à l'aide d'une tête d'impression thermique par ligne, par exemple du type EPN 3112B de Texas Instruments Incorporated. L'impression de caractères avec cette tête est réalisée par excitation d'éléments choisis de chauffage (points) de la tête en coopération avec une séquence de déplacement vertical du papier à sept gradins, lors de la formation d'une ligne de caractères. Le bulletin nO DL-S 7712565 de septembre 1977, publié par Texas Instruments, Inc. contient des détails supplémentaires sur la tête d'impression précitée du type EPN 3112B. La tête précitée comporte des puces de circuit qui sont coûteuses, et qui forment une matrice ayant plusieurs éléments de chauffage par résistance et une diode séparée reliée à chacun des éléments résistifs. Le nombre de ces éléments par unité de surface représente une densité de points. Les diodes sont nécessaires dans cette tête afin qu'elles empêchent le passage du courant eut évitent une impression intempestive, étant don le procédé de transmission des signaux de commande, c'est-à-dire l'adressage de la matrice. Une telle imprimante alphanumérique est dispo nibie auprès de Texas Instruments Incorporated. La tête précitée d'impression qui est connue comporte des lignes de validation (E) et d'autres lignes d'éléments d'information (lignes D). Les lignes E sont reliées aux éléments respectifs de chauffage par résistance comme indiqué sur la figure 1, et les lignes D sont reliées à des diodes reliées en commun comme représenté. Lors de l'adressage d'un chiffre particulier, la ligne correspondante E est mise à un potentiel positif +V alors qu'une ligne D est mise à la masse. Les lignes D et E non excitées (non sélectionnées) peuvent être flottantes. L'adressage a lieu à raison d'un seul chiffre ou élément d'information à la fois. Les résistances des diodes forment une matrice et, comme indiqué sur la figure 1, elles forment une matrice à cinq points et douze éléments d'information. L'impression est réalisée alors que le papier est fixe, et un temps de repos est respecté avant déplacement du papier pour l'étape suivante d'impression. L'invention concerne un système électronique perfectionné mettant en oeuvre une nouvelle tête d'impression perfectionnée qui ne nécessite pas de diode lors de l'impression sur un support d'enregistrement thermique tel que du papier. Le système selon l'invention le plus avantageux permet une impression à la volée, c'est-d-dire alors que le papier se déplace de façon continue, à vitesse relativement élevée, et ce sans utilisation nécessaire d'une diode reliée à chaque élément résistif de la matrice de la tête d'impression. On constate de façon imprévue que, lors de la mise en oeuvre du système selon l'invention, la netteté de l'impression est nettement accrue par rapport au système connu précité. Dans les systèmes selon l'invention, la tête d'impression comporte des éléments résistifs sans que des diodes leur soient reliées et qui sont adressés de manière qu'une impression erronée soit évitée. Dans le système le plus avantageux, la matrice de la tête d'impression est adressée de manière que toutes les lignes E qui ne sont pas choisies ou qui ne sont pas excitées dans la matrice, reçoivent une tension égale à V/3 alors que chacune des lignes non excitées D reçoit une tension égale à 2V/3. La ou les lignes choisies E, selon le cas, reçoivent aussi une tension positive V et la ligne D choisie reçoit une tension de 0 V. Grâce à cette disposition avantageuse, la puissance P transmise par toutes les résistances non excitées (non choisies) est égale à P/9 alors qu'elle est égale à P dans toutes les résistances choisies (points). Comme la puissance dissipée dans les résistances non sélectionnées est égale à P/9, elle est trop faible pour assurer une impression. Grâce à cette dis position, une impression à la volée est possible. Dans d'autres systèmes selon l'ivention, la tête d'impression est adressée de manière qu'une tension inférieure à la tension maximale, par exemple égale à +V/2, soit appliquée à la fois aux lignes E et D non choisies (bornes non choisies), mais, dans ce mode de réalisation, l'impression ne peut pas être réalisée à la volée car il faut un temps de repos avant le déplacement du papier en vue de l'impression de la séquence suivante de points. Dans un autre système selon l'invention, la ligne E non choisie reçoit une tension +V/2 alors qu'une ligne D non choisie peut flotter. Dans le système selon l'invention, la possibilité du maintien des éléments de chauffage à une température prédéterminée (température de repos, supérieure à la température ambiante) permet la réduction du temps de montée thermique après la sélection de ltélément et permet ainsi une impression à une vitesse nettement accrue. L'invention concerne aussi une tête d'impression perfectionnée qui comprend essentiellement des éléments de chauffage par résistance, ainsi qu'un procédé perfectionné d'impression par mise en oeuvre d'une telle tête d'impression. Grâce à cette dernière, la fabrication est possible par utilisation uniquement de la technologie des couches épaisses, si bien que le coût de fabrication peut être notablement réduit, et la fiabilité esc accrue. La tête d'impression permet aussi l'utilisation d'une densité de points nettement accrue car aucun espacement des diodes n'est plus nécessaire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une perspective schématique partielle d'une tête d'impression de type connu incorporée à un appareil d'impression thermique la figure 2 est un schéma d'une puce de circuit de la tête d'impression connue ; la figure 3 est une vue en plan, avec des parties arrachées,d'un circuit représentatif d'une impression réalisée de manière connue la figure 4 est un schéma d'un circuit permettant une impression thermique selon un mode de réalisation de l'invention ;; la figure 5 est un schéma d'un amplificateur qui peut être utilisé dans le cadre de l'invention la figure 6 est un schéma d'un autre amplificateur qui peut être utilisé selon l'invention la figure 7 est un schéma d'un autre circuit destiné à une impression thermique selon un autre mode de réalisation de l'invention ; la figure 8 est un schéma d'un autre amplificateur qui peut être utilisé selon l'invention ; la figure 9 est un schéma d'un circuit d'inversion destiné à être utilisé dans le cadre de l'invention ; et la figure 10 est un schéma d'un circuit d'impression thermique selon un autre mode de réalisation de l'invent ion. On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente la construction d'un enregistreur classique. La référence 20 désigne le bâti externe de l'enregistreur. Dans celuici, on a représenté un papier thermique classique 21 qui est replié et qui est mis en position par un moteur 22 par l'intermédiaire de rouleaux menés 23. Le papier avance comme indiqué par les flèches 24. Il a deux parties-telles que représentées, l'une 21-1 permettant l'enregistrement d'un graphique et l'autre 21-2 formant une marge sur laquelle des caractères alphanumériques sont imprimés. Un style thermique 25 tel que décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n" 3 689 937 et 3 754 279 peut être utilisé pour le tracé de la ligne 26 représentative du tracé comme représenté. Des caractères numériques sont couramment imprimés à l'aide d'une tête 27 d'impression thermique par ligne telle que la tête EPN 3112B de Texas Instruments. La tête est montée sur un support 28 et elle est repoussée contre le papier 21 par un ensemble à ressort. Ce papier 21 prend appui contre un dos 30, par exemple métallique, qui joue le rôle d'un radiateur extrayant la chaleur en excès du papier afin que celui-ci se refroidis- se rapidement.Lors de l'utilisation, le papier se déplace normalement de manière continue et les signaux électriques sont transmis à la matrice de la tête d'impression afin que les caractères alphanumériques soient formés. La figure 1 représente un exemple de tête connue d'impression et la figure 3 est un schéma de chaque puce de cette tête connue. La figure 2 représente une tête d'impression de type connu ayant plusieurs puces 27-1 sous forme de circuits à fils-poutres. Les puces 27-1 sont représentées schématiquement sur la figure 3. Ces puces comprennent des résistances 27-2 destinées à dissiper de l'énergie et des diodes 27-3 de blocage. Sur la figure 2, chacun des carrés ou rectangles représente la combinaison série de la diode de blocage et de la résistance qui dissipe l'énergie. Les résistances 27-2 dégagent de la chaleur afin qu'elles provoquent la formation de points dans le papier thermosensible 21. La combinaison des divers points forme les caractères alphanumériques.Le système de la figure 2 a des circuits 30 de pilotage destinés à créer une tension +V aux bornes des combinaisons choisies résistar.ce-diode lorsque les lignes D1 à D12 d'éléments d'information sont miss sélectivement à la masse par application de signaux d'entrée à des amplificateurs 31. Dans les systèmes connus, les résistances sont sélectionnées par application de signaux de validation E1 à Es et par mise à la masse d'une ligne choisie d'éléments d'information D1 à D12. Dans l'appareil d'impression des figures 1 à 3, ayant une matrice à cinq points et 12 éléments d'information comme représenté, comprenant cinq lignes de validation (lignes E) et 12 lignes d'éléments d'information (lignes D), l'impression est réalisée alors que le papier thermo sensible 21 se déplace et qu'une tension positive est appliquée aux lignes E convenables, une ligne D étant mise à la masse pendant une période prédéterminée. Ensuite, la ligne correspondant à l'élément d'information suivant est mise à la masse et les tensions E sont appliquées en fonction de cet élément d'information. L'opération se poursuit pour tous les éléments d'information avant de passer à la colonne suivante, après déplacement du papier d'une quantité fixe. Dans un tel système, les lignes qui ne sont pas validées ou mises à la masse peuvent flotter électriquement. On peut noter que le système connu nécessite des diodes 27-3 montées en série avec chaque élément 27-2 de chauffage par résistance afin qu'aucune impression intempestive n'ait lieu. L'effet de l'absence des diodes de blocage peut être observé par considération du circuit de la figure 3 dont les diodes seraient supprimées, le système étant validé et mis à la masse comme indiqué précédemment. Si les points E1 et E4 de l'élément d'information 1, comme indiqué sur la figure 3, doivent être imprimés, en l'absence des diodes, la tension de validation +V étant appliquée et la ligne D1 étant à la masse, la tension aux bornes des résistances reliées à la ligne E5 correspond à 0,9 fois la tension +V, suivant la loi d'Ohm. En conséquence, la résistance reliée à la ligne E5 dissipe une puissance égale à 0,8 fois P, P étant la puissance dissipée par une résistance choisie.En conséquence, la résistance reliée à la ligne E5, bien qu'elle ne soit pas validée, est suffisamment alimentée pour qu'elle provoque une impression indésirable. En conséquence, le système connu nécessite l'utilisation des diodes de blocage qui remédient à cet inconvénient. Selon l'invention,les diodes de blocage utilisées de façon classique peuvent être totalement éliminées. On se réfère maintenant à la figure 4 qui représente un mode de réalisation de l'invention. Dans celui-ci, il n'est pas nécessaire que le papier soit arrêté pour l'im pression alphanumérique, et il peut être déplacé à une vitesse constante, par exemple correspondant à plusieurs centimètres par seconde. Dans ce mode de réalisation, la tête d'impression porte la référence 40 et forme un ensemble unitaire, par exemple sous forme d'une encre conductrice déposée sur un substrat céramique afin qu'elle forme les groupes 40-1 d'éléments résistifs de chauffage 40-2 (points). Dans ce mode de réalisation, toutes les lignes E non validées reçoivent une tension +V/3 et toutes les lignes D non choisies reçoivent une tension +2V/3. Les lignes E choisies reçoivent la tension +V et les lignes D choisies sont mises à la masse. Grâce à ce mode de commande de la tête d'impression, aucune diode de blocage n'est nécessaire et une impression intempestive est évitée par réduction de la puissance dissipée en cas de non sélection, si bien que toutes les résistances de chauffage qui ne sont pas à l'état excité dissipent une puissance constante égale à P/9 alors que tous les éléments résistifs excités (choisis) dissipent une puissance P. La puissance P/9 est suffisamment inférieure à la puissance nécessaire à l'impression à seuil sur le papier thermosensible pour que l'impression intempestive n'ait pas lieu. Le rapport des puissances dissipées lors de l'excitation et en l'absence d'excitation est suffisamment important pour que la séquence d'impression puisse être exécutée à grande vitesse. La caractéristique précitée est obtenue par mise en oeuvre d'amplificateurs 41 dans les lignes E, donnant une tension +V ou +V/3 suivant la tension d'entrée appliquée et par des amplificateurs 42 de lignes D qui transmettent la tension 0 ou +2V/3 suivant le signal d'entrée transmis. Une tension élevée transmise à l'amplificateur 42 provoque la transmission d'une tension nulle à la sortie alors que la transmission d'une faible tension provoque la transmission de la tension +2V/3. Ainsi, selon l'invention, un signal 1, de niveau élevé, transmis à l'amplificateur 41 ,fait apparaître une tension élevée +V alors qu'un signal 0 (faible tension) à l'entrée de l'amplificateur 41 fait apparaître une tension de sortie V/3. La figure 5 est un schéma d'un amplificateur 41 qui forme les tensions de sortie +V et +V/3. Une tension élevée à l'entrée du transistor 50 provoque la conduction de celui-ci et la mise à l'état conducteur du transistor 51. il apparaît ainsi une tension +V au point A, cette tension apparaissant à la sortie de la paire 52 à charge d'émetteur, sous la forme +V. Lorsqu'une faible tension 0 est appliquée à l'entrée au transistor 50, celui-ci ne conduit pas, et le transistor 51 non plus : la tension au point A est à peu près égale à +V/3, compte tenu des valeurs des résistances 53 et 54 de division de tension. En conséquence, le signal transmis par le circuit à charge d'émetteur est aussi égal à +V/3. Il faut noter que d'autres dessins d'amplificateur peuvent être utilisés pour l'obtention de la caractéristique précitée, comme peuvent le noter les spécialistes. La formation de la tension +2V/3 ou O V 8 la ligne D peut être obtenue à l'aide de l'amplificateur de la figure 6 dont la tension d'alimentation est +V. Lorsqu'un signal de faible niveau (0 V) est transmis, le transistor 55 ne conduit pas et la tension provenant du circuit 56 à charge d'émetteur est nulle, alors que, lorsqu'une tension élevée de saturation de niveau 1 est transmise, le transistor 55 se sature et le circuit 56 transmet une tension nulle de sortie. Il apparaît que d'autres circuits amplificateurs peuvent être utilisés pçur l'obtention du même résultat. La figure 7 représente un autre mode de réalisation de l'invention. Sur cette figure, la tête d'impression, portant la référence 40, est analogue à celle de la figure 4. De préférence, un moteur pas à pas (non représenté) est utilisé avec ce circuit, comme dans un appareil connu. Sur cette figure, toutes les lignes qui ne sont pas sélectionnées reçoivent une tension +V/2 et un moteur pas à pas est avantageusement utilisé. Un temps suffisant de refroidissement entre l'impression des éléments d'information est obtenu par exemple par introduction d'un retard de 2 ms après l'impression d'un élément d'information et avant l'excitation de la ligne de l'élément suivant telle que D2, etc. Pendant le refroidissement entre l'impression des éléments d'information, aucun signal de niveau élevé n est appliqué à une ligne E ou D. Dans le système de la figure 7, la dissipation de puissance la plus importante dans une résistance non sélectionnéae 40-1 (point) est égale à P/4, P correspondant à la puissance maximale dissipée par une résistance sélectionnée. Des diodes ou redresseurs 61 sont couplés aux amplificateurs 62 de pilotage et des diodes 63 sont couplées à chaque circuit 64 d'inversion de chaque ligne d'éléments d'information D1 à D12. Un amplificateur convenable de pilotage 62, convenant à cette fonction, est représenté sur la figure 8. Une tension élevée à l'entrée du transistor 70 fait apparaître la tension +V à la sortie du transistor 71. Une faible tension à l'entrée du transistor 70 provoque le maintien du transistor 71 à l'état non conducteur, et le signal de sortie est égal à +V/2 étant donné la conduction de la diode 61. Les lignes D1 à D12 d'éléments d'information transmettent une tension de sortie égale à O V en presence d'un signal élevé d'entrée, et un signal à 0V fait apparaître un signal de sortie égal à +V/? étant donné la conduction de la diode 63. Cette disposition est obtenue à l'aide du circuit 64 d'inversion représenté sur la figure 9. On se réfère maintenant à la figure 1G qui représente un autre mode de réalisation. Dans ce système, seules les lignes E non sélectionnées reçoivent une tension V/2 et il faut un temps de refroidissement entre l'impression des éléments d'information. Les lignes D non sélectionnées peuvent flotter. La tête d'impression porte encore la référente 40 et les amplificateurs 81 couplés aux lignes E peuvent être réalisés comme indiqué sur la figure 5. Dans ce système, la puissance maximale dissipée dans les résistances non sélectionnées de la tête d'impression et limitée à P/4. Il faut noter que le système de la figure 10 peut être modifié par utilisation d'une fraction de la tension +V appliquée aux lignes non sélectionnées E. Dans le cas d'une matrice 5 x 12, on obtient les meilleurs résultats avec une tension de 0,444 V, qui réduit la puissance maximale à l'état non sélectionné de 0,25P à 0,197P. Un temps de refroidissement entre les impressions d'éléments d'information est nécessaire dans cette variante. Il faut noter que la tête d'impression décrite dans le présent mémoire peut être utilisée directement dans l'enregistreur représenté sur la figure 1 à la place de la tête classique, pourvu qu'un circuit électronique convenable tel que décrit dans le présent mémoire soit utilisé afin qu'il transmette les tensions nécessaires aux résistances non excitées (non sélectionnées) formant les points. Ainsi, l'invention concerne aussi un appareil d'enregistrement tel que représenté sur la figure 1, dans lequel la tête 40 est utilisée à la place de la tête connue 27. Il faut aussi noter que la tête 40 peut être sous forme d'une puce de circuit ayant des résistances et des interconnexions ou par utilisation de substrats de couche épaisse sur lesquels sont formées des résistances de chauffage. Les amplificateurs précités auxquels des diodes sont raccordées sont disponibles dans le commerce. Les signaux d'entrée E et D sont par exemple à des niveaux logiques. Dans le cas d'un caractère alphanumérique, les signaux E peuvent être obtenus dans une mémoire passive. Les niveaux d'entrée (signaux) peuvent être créés par un circuit logique, par exemple qui peut être commandé par un microprocesseur, de manière bien connue dans la technique. Il faut noter qu'on peut rltiliser des tensions négatives à la place des tensions positives, suivant la logique utilisée. Le nombre de résistances de chauffage (points) peut varier suivant la dimension des matrices, et peut atteindre 400 points, par exemple par utilisation de matrices 10 x 6 ou 20 x 20, etc. REVENDICATIONS 1. Procédé d'enregistrement d'informations sur un papier thermosensible (21), caractérisé en ce qu'il comprend le positionnement d'une tête d'impression (40) afin qu'elle soit en contact thermique intime avec le papier d'enregistrement (21), la tête ayant plusieurs lignes d'entrée E et plusieurs lignes d'entrée D, puis la transmission d'une tension V à des lignes choisies E et la transmission d'une tension égale à O V à une ligne choisie D, et simultanément la transmission, aux lignes E non choisies, d'une tension inférieure à la valeur absolue de la tension V mais supérieure à O V. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lignes non choisies E et D reçoivent une tension égale à V/2. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lignes E non choisies reçoivent une tension égale à V/2. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lignes E non choisies reçoivent une tension égale à V/3 et les lignes D non choisies reçoivent une tension égale à 2V/3 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tête d'impression (40) comporte plusieurs éléments de chauffage par résistance (40-2) groupés les uns avec les autres, les éléments différents de chaque groupe étant reliés à une première extrémité à une ligne E différente, et les éléments de chaque groupe étant reliés en commun à l'autre extrémité à une ligne D. 6. Tête d'impression (40), caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement plusieurs éléments de chauffage (40-2), un jeu de bornes de validation (E) et un jeu de bornes d'éléments d'information (D), des groupes d'éléments de chauffage étant reliés à une première extrémité et étant reliés directement à une borne différente d'élément d'information, l'autre extrémité de chacun des éléments de chauffage (40-2) de chacun des groupes d'éléments étant reliée à une borne différente de validation. 7. Tête d'impression selon la revendication 6, caractérisée en ce que les éléments de chauffage (40-2) de chaque groupe sont au nombre de cinq. 8. Tête d'impression selon l'une des revendications b et 7, caractérisée en ce que les groupes d'éléments de chauffage (40-2) sont au nombre de douze. 9. Appareil d'enregistrement d'informations sur un papier thermosensible, caractérisé en ce qu'il comprend une tête (40) qui comporte plusieurs lignes de validation (E) et plusieurs lignes d'éléments d'information (D), plusieurs premières alimentations de tension (41), une première alimentation différente étant reliée à une ligne E différente, chacune des premières alimentations transmettant une tension V ou V/2 à la ligne E qui lui est reliée, suivant le niveau du signal d'entrée qui lui parvient, et plusieurs secondes alimentations de tension (42), une seconde alimentation différente étant reliée à une ligne D différente, chacune des secondes alimentations transmettant une tension V/2 ou 0 suivant le niveau du signal d'entrée qui lui apppliqué. 10. Appareil d'enregistrement d'informations sur un papier thermosensible (21), caractérisé en ce qu'il comprend une tête d'impression (40) qui comporte plusieurs lignes de validation (E) et plusieurs lignes d'éléments d'information (D), plusieurs premières alimentations de tension (62), une première alimentation différente étant reliée à une ligne E différente, chacune des premières alimentations transmettant une tension V ou V/2 à la ligne E qui lui est couplée suivant le niveau du signal d'entrée qui lui parvient, et plusieurs secondes alimentations de tension (64), une seconde alimentation différente étant reliée à une ligne D différente, chacune des secondes alimentations transmettant une tension flottante ou une tension qui dépend du niveau du signal qui lui est appliqué. 11. Appareil d'enregistrement d'informations sur un papier thermosensible (21), caractérisé en ce qu'il comprend une tête d'impression (40) qui comporte plusieurs lignes de validation (E) et plusieurs lignes d'éléments d'information (D), plusieurs premières alimentations de tension (40), une première alimentation différente étant reliée à une ligne E différente, chacune des premières alimentations de tension transmettant une tension V ou V/3 à la ligne E qui lui est reliée en fonction du niveau du signal d'entrée qui lui parvient, et plusieurs secondes alimentations de tension (41), une seconde alimentation différente étant reliée à une ligne D différente, chacune des secondes alimentations de tension transmettant une tension 2V/3 ou 0 suivant le niveau du signal d'entrée qui lui parvient. 12. Appareil d'enregistrement d'informations sur un papier thermosensible (21), caractérisé en ce qu'il comprend une tête d'impression (40) qui comporte plusieurs lignes de validation (E) et plusieurs lignes d'éléments d'information (D), plusieurs premières alimentations (62), une première alimentation différente étant reliée à une ligne E différente, chacune des premières alimentations transmettant une tension V ou une tension inférieure ou égale à V/2 à la ligne E qui lui est reliée suivant le niveau du signal d'entrée qui lui parvient, et plusieurs secondes alimentations de tension (64), une seconde alimentation différente étant reliée à une ligne D différente, chacune des secondes alimentations transmettant une tension inférieure ou égale à 2V/3 ou 0 suivant le niveau du signal qui lui parvient. 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que la tête d'impression (40) comprend essentiellement plusieurs éléments de chauffage (40-2) formant des groupes reliés les uns aux autres à une première extrémité et reliés directement à une ligne différente d'éléments d'information, l'autre extrémité de chaque élément de chauffage de chaque groupe d'éléments de chauffage étant reliée à une ligne différente de validation. 14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que chacun des groupes des éléments de chauffage (40-2) comporte cinq éléments de chauffage, et les groupes d'éléments de chauffage sont au nombre de douze.