Brevet FR2647712A1 — publié le 19901207

Cette invention concerne une modification apportée sur les imprimantes matricielles à impact en vue d'obtenir des documents de meilleure qualité. Ces imprimantes utilisent l'impact de 9 ou 24 aiguilles au trwers d'un ruben encreur comme les machines d écrire conventionnelles. La qualité de la frappe est assez bonne pour les opérations courantes mils n'atteint pas le meilleur résultat possible.En effet,cheque aiguille,de section circulaire1définit sa forme sur le papier au travers de la trame du ruban,et,vu à la loupe,chaque polnt n'a pas de forme blen définie. Par allleurs, le ruban encreur n'est pas toujours frais et l'impression n'est alors pas blen contrastée.L'aspect général serait nettement supérieur si chaque polnt imprimé était parfaitement circulaire ou même carrés et blen contrasté. C'est le résultat que se propose d'attelndre la présente invention. La recherche de la qualité a condult au développement de machines reposant sur d'autres prlnclpes. Imprimantes laser et imprimantes d jet d'encre sont les deux principales directions de cette recherche. Pour le cas ou une qualité extrême est recherchée,on utilise plutot des machines de photocomposition pour les textes ou des phototraceurs pour les graphismes.Cette recherche de qualité conduit mèdes machines parfois très complexes et donc assez onéreuses dont la rentabilité n'est assurée qu'en cas d'utilisation lntenslvs. I 1 est donc intéressant de proposer une modificetion adaptable b des imprimantes largement répandues afin d'obtenlr une qualité intermédiaire à molndre coût,suffisante dans bien des cas. Les imprimantes à 9 aiguilles fonctionnent selon le principe suivant 9 aiguilles sont alignées selon un axe vertical pour former une ligne d'environ 3 mm de hauteur. Chaque aiguille peut être violemment propulsée selon son axe en direction du papier sur lequel on désire effectuer l'impression. Le déplacement de chaque aiguille, de l'ordre de 1 mm est obtenu par un petit électro-aimant L'ensemble des 9 électro-aimants, des 9 aiguilles et de leur support constitue la tête d'lmpression de l'imprimante.La tête d'impression est portée par un charlot permettent un déplacement horizontal sur toute la largeur de la pape ô lmprlmer.Les 9 aiguilles décrivent donc 9 fines lignes horizontales sur toute la largeur du papier mais sans le toucher. La position du papier est contrôlée dans le sens vertical par un cylindre ,comme sur les machines t ecrlre,ou par des tambours dentés pour le papier comportant des periorations. Une électronique appropriée contrôle simultanément le déplacement du papier, le déplacement du chariot porte tête et des impulsions de courant envoyées dans les 9 électro-aimants. Pour chaque impulsion reçue,une aiguille vlent donc frapper le papier. Celui ci est plaqué sur le cylindre d'entrainement.Un ruban encreur est intercalé entre les alguilles et le papier. Chaque impact d'aiguille provoquera donc l'impression d'un point sur le pepler.L'snsemble des points pouvant être imprimés peut donc noircir complètement la feullle de papier par passages successifs de la tête d'lmpression, chaque passage tracent 9 lignes horizontales sur une hauteur de 3 mm environ. C'est le contrôle simultané du déplacement du papier ,du déplacement du chariot porte tête et des impulsions de courant envoyées dans les 9 électro-aimants qui va permettre d'imprimer ce que l'on désire. En mode texte,la gestlon des divers impacts et déplacements est assurée par l'imprimante elle même En mode graphique,c'est un logiclel approprié qui est chargé de contrôler les déplacements et les impacts.La plupart du temps,chaque logiciel de traitement de texte ou de dessin comporte plusieurs rwttnes destinées ê piloter les divers types d'imprlmontes,mois rien n'interdit d'écrire ses propres routines pour des applications particilières. La présente invention est basée sur l'idée de remplacer les eiguilles par de minuscules faisceaux lumineux et de réaliser l'impression sur un pepier photographiquePour cela,il faut disposer de sources lumineuses ponctuelles,essez brillantes et surtout dont l'allumage et l'extinctIon puissent être contrôlés avec précision par des impulsions électriques.Cette dernière condition exclut tout naturellement les lampes b incandescence qui présentent une trop grande inertie thermique. Les diodes électro-luminescentes dites L.E.D.permettent d'obtenir les résultats souhaités è condition de choisir les modèles d haute luminosité de couleur verte ou jaune et enrobage cristal de fanon a' avoir la lumière la plus actinique possible.Afln d'avoir l'impression désirée sur le papier photographique,il est nécsaire d'obtenir 9 petits points lumineux ô l'endroit exact où les aiguilles auraient frappé. Pous celb nous allons réaliser une tête optique qui prendra la plece de la tête électromécanique normale de l'imprimante.Comme celle ci est sujette a' usure,les constructeurs ont toujours prévu son remplacement facile. Les diodes électro- lumine entes d'usage largement répandu se présentent souvent sous la forme d'un petit cylindre de 3 ou de 5 mm de diemètre,terminé côté émission de lumière par une demi sphère de même diamètre formant loupe et côté connection par une petite embase de diamètre légèrement supérieur, comme représenté figure 1. La partie génératrice de lumière est un élément semi conducteur 1) dont la partie active est située au loyer de le loupe de manière à obtenir un faisceau dirigé dens l'axe du cylindre.La matière plastique qui constitue l'enrobage est bien entendu transparente,meis est souvent teintée en rouge,vert ou joune,en accord avec la couleur émise par l'élément semi conducteur.La matière est souvent laiteuse,de manière assurer une bonne diffusion de la lumière.Ces veriantes,les plus répandues,ne nous intéressent pas. Nous choisissons le modèle dit "b haute luminosité" > dont l'enrobage est parfaitement trensparent et dont l'élément seml conducteur ô haut rendement émet une lumière verte ou jaune.ll nous faut réaliser un empilement de 9 de ces diodes dans le sens de leur diamètre.Si nous choisissons des diodes de 5 mm, on obtient ainsi une source constituée de 9 petits disques lumineux indépendants alignés sur une hauteur totale de 45 mm.ll faut maintenant projeter l'image de ces 9 sources sur le papier,è l'endroit exact où les aiguilles auraient frappé en fonctionnement normel.Il nous faut donc réaliser une réduction Importante de l'image des 9 sources puisque l'ensemble des 9 aiguilles ne représentent qu'un peu plus de 3 mm.Nous allons donc utiliser pour cela une optique de courte focale,intercelée entre les 9 sources et le papier.Le rapport de réduction étant de 15 environ,cela signifie que Si l'on utilise une optique dont le centre est situé ô 1 cm du papler,la distance entre le centre optique et l'ensemble des 9 sources sera alors de 15 cm.Cette disposition est parfaitement réalîsable,mais il est plus judicieux de chercher l'encombrement minimum pour l'ensemble du dispositif.Pour celd,on peut utiliser des diodes photo émissives de plus petit diamètre,mais on peut wssi réduire par usinage certaines de leurs dimensions. Celè est parfaitement possible si l'on prend soin de ne pes atteindre les parties actives des diodes. En effet,l'enrobage est lergement dimensionné et on peut ramener à i 1,5 mm seulement l'épaisseur de chaque élément comme indiqué sur la figure 2.En acceptant de limer très légèrement les bords du réflecteur ,on peut même descendre l'épaisseur à 1 mm,mols au prix de plus grandes précautions. Neuf diodes usinés de la sorte sont empilés et forment donc maintenant un ensemble de 13,5 mm de hauteur comme le montre la figure 3.Un ruban noir est intercalé entre chaque élément afin d'obtenir une bonne isolation optique.La face avant est parfaitement polle pour limiter la diffusion de la lumière. La figure 4 montre la disposition générale des éléments.On y voit l'empilement des 9 diodes électro luminescentes,la face émission de lumière dirigée vers la surface photo sensible.Un objectlf focalise l'image de la source sur la surface photo sensible sous forme d'un alignement de 9 points lumineux. Pour les imprimantes ô 24 algullles,la disposition est différente mais le principe général est le même. L'électronique de l'imprimante fournit déjà les courants nécessaires b l'allumage des diodes électro luminescentes La pulssance requlse par celles ci étant moines importante que celle nécessaire au fonctionnement des électro-elments,ll suffira d'alimenter chaque diode avec la polarité convenable au travers d'une résistance de valeur telle qu'elle sera percourue à chaque impulsion par un courent de 50 ô 400 mA selon la luminosité désirée.La figure 5 représente le schéma de principe de la partie électrique de la réallsetlon.Les petits interrupteurs K 1 et K2 permettent l'allumage permanent des diodes afin de faciliter les opérations de mise au point optlque.Ce schéma est adapté aux imprimantes fournissant une alimentation positive et pour lesquelles les impulsions de courent sont obtenues par court circuit au potentiel zéro des bornes appropriées,notamment eu moyen de transistors de puissance. Cette disposition est la plus répandue,mais une adaptation du schéma à d'autres dispositions est aisée sans toutefois affecter le principe de base de la présente Invention. L'ensemble constitué par l'empilement des 9 diodes électro-luminescentes,l'objectif et le circuit électrique est supporté par une platine qui prend la place,sur le chariot.de l'imprimante,de la tete à impact et du ruban encreur.Un câble plat multiconducteur assure la lialson avec l'électronique de l'imprimante,exactement comme en fonctlonnement normal de celle ci. L'adaptation ô chaque type d'imprimante nécessite donc la détermination d'une platine spécifique,le cholx des connecteurs et du schéma électrique approprié,sans que ces cholx mettent en cause le principe de base de la présente invention, L'imprimante ainsi équipée et l'optique correctement rXqlse,ll faut glisser une feuille de papier photographique à la place du papler ordinaire utilisé auparavant.On lance ensuite l'impression comme d'habitude.L'impression terminée,il faut développer le document photographique ainsi obtenu.Bien entendu ,ces opérations doivent être effectuées en chambre noire,dans l'obscurité ou en lumière inactinique. Il convient d'utiliser du papier photographique très dur,c'est à dire permettant d'obtenlr un fort contraste.On peut aussi utiliser une surface sensible destinée aux arts graphiques qui permet d'obtenlr des documents transparents de très bon contraste. Il est possible d'améliorer encore la qualité en intervenant sur les mécanismes d'entraînement de l'lmprlmante.En effet,les imprimantes proobdent toujours par micro-déplacements,généralement par pas de 1/72 ème de pouce,solt 0,3528 mm.En divisant mécaniquement par deux les déplacements du chariot et du rouleau d'avance du papler,on peut doubler la résolution dans les deux axes. Celô implique de modifier le réglage de l'optique puisque les 9 points lumineux doivent définir une ligne verticale deux fols mois longue.On obtlent facilement ce résultat soit en installant un objectif de distance focale plus courte,solt en augmentant le tirage optiquesoit encore en combinant les deux possibilité.Dans ces conditlons,on ne pourra obtenir que des documents plus petits.Avec une imprimante courente ayant une largeur utlle de 360 mm on pourra tout de même obtenir des documents de 180 mm de largeur,ce qui est assez confortable.Dans l'autre direction,certain logiciels permettent d'obtenir de très grandes dlmenslons.L'lnventlon proposée est donc parfaitement exploitable,de nombreux logiciels de traitement de texte ou de dessin permettant d'intervenir sur l'échelle des documents. Les applications sont nombreuses,en dessin technique plans circuits imprimés pour l'électronique réalisation de notices techniques par exemple,pour les petites entreprises ou les bureaux d'études ne désirant pas investir dans des systèmes plus lourds. REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné à améliorer la qualité des documents obtenus avec des imprimantes è 9 ou 24 aiguilles courantes, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un ensemble qui se monte en lieu et place de la tête d'impression et du ruban encreur sur le chariot porte tête et comprend une source de lumière (1) agissant ô trevers un objectif ( 3 ) sur une surface photo-sensible ( 2 ) mise ô la place du papier ordinaire habituellement utillsé. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la source de lumière est constituée d'un empilement de 9 diodes électroluminescentes disposées de feçon telle que leur zone ective forme un alignement de 9 petits disques lumineux. 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le feit que l'objectif focalise l'image des 9 petits disques lumineux sur la surface photosensible formant sur celle ci 9 points lumineux è l'endroit exect ou les eiguilles aureient frappé 4) Dispositif selon les revendications 1 et 2 cerectèrlsé par le fait que les diodes électro luminescentes sont alimentées en énergie par les 9 lignes destinées normelement à alimenter les électro-aimants de la tête è impacts,o travers des résistances destinées ô controler le courant nominal. 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que les diodes électro-luminescentes peuvent être alimentées en permanence avec un courant réduit grace à deux interrupteurs K 1 et K2 afin de faciliter la mise au point optique du dispositif. 6) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que l'objectif peut etre ajusté dens une large plage afin de pouvoir réaliser le tirage optique plus important rendu nécessaire par une éventuelle réduction mécanique des entreinements de l'imprimante dans le cas où on désire effectuer une réduction des documents, .7)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il peut également fonctionner sur les imprimantes ô 24 aiguilles en réalisant un empilement de 24 diodes électroluminescentes tel que les 24 points lumineux obtenus se retrouvent à l'endroit exact où les 24 aiguilles auraient frappé.