Brevet FR2655592A1 — publié le 19910614

i La présente invention se rapporte à une tête d'écriture, ou d'impression, thermique, pour imprimante de systèmes de transmission de données, notamment de télécopieurs. Une tête thermique d'écriture comporte une pluralité d'éléments résistifs agencés pour être parcourus par un courant, et donc chauffer, et coopérer soit directement avec un support d'impression, un papier thermosensible, soit indirectement avec un support d'impression ordinaire, par l'intermédiaire d'un ruban enduit d'une encre fondant à la chaleur des éléments Dans le premier cas, il s'agit d'une impression thermique directe, dans le second cas, d'une impression par transfert thermique. Il peut s'agir d'une impression thermique de type série, et alors la tête, mobile, comporte au moins une barrette, généralement verticale, d'éléments, alignés selon une di- rection orthogonale au sens du déplacement rectiligne, durant l'impression d'une ligne de caractères, correspon- dant à la hauteur de la barrette, d'un chariot-support de la tête. Il peut aussi s'agir d'une impression thermique de type ligne et, dans ce cas, la tête, immobile, comporte une rangée généralement horizontale de nombreux éléments, de largeur compatible avec la largeur du support destiné à être imprimé au cours de son défilement orthogonalement à la rangée d'éléments. A partir d'une carte dite imprimante, ou d'une carte de transition, les éléments chauffants d'impression sont ali- mentés en courant durant des intervalles de temps, ou temps d'activation T 0,x déterminés. Le contraste d'un support d'impression est défini par la densité optique, c'est-à-dire de surface, du noir Pour un papier thermosensible, généralement utilisé dans les télécopieurs, cette densité optique, fonction de l'énergie apportée aux éléments chauffants, se sature à partir d'une énergie de saturation déterminée Dans les télécopieurs actuellement disponibles, l'énergie de chauffage des élé- ments résistifs d'impression est préréglée pour un papier déterminé et pour atteindre la zone de saturation de la densité optique de ce papier. Dans la pratique, les utilisateurs de télécopieurs ntutili- sent pas toujours le papier pour lequel ces télécopieurs ont été réglés en usine Or des papiers différents n'ont pas le même seuil de transition, c'est-à-dire la même tem- pérature à partir de laquelle les points d'écriture commen- cent à apparaître, si bien qu'une même énergie de chauffage ne permet pas d'atteindre toutes les zones de saturation respectives de ces papiers différents, étant entendu que l'énergie de chauffage ne doit pas détériorer la tête ni même réduire sa durée de vie Dans la pratique toujours, un même utilisateur peut être conduit à changer de papier. Il se pose donc un problème de maintien du contraste optimal produit par une même tête thermique d'écriture sur des papiers à seuils de transition différents. La demanderesse a cherché à résoudre ce problème et c'est ainsi qu'elle propose son invention. La présente demande concerne tout d'abord un procédé de contrôle du contraste d'un support d'impression produit par une tête thermique d'écriture d'une imprimante, d'un sys- tème de transmission de données, comprenant une série d'éléments résistifs agencés pour être activés par passage d'un courant fourni par une carte reliée à une source de puissance et pour ainsi chauffer, caractérisé par le fait que, par des moyens accessibles sur le système, on contrôle les temps de passage du courant dans les éléments résis- tifs, c'est-à-dire leurs temps d'activation, qu'on peut faire varier. Grâce à l'invention, un opérateur peut donc, à partir d'un pupitre, régler le contraste d'un document à imprimer, non seulement en fonction de la nature ou de la qualité de ce document mais également, s'il s'agit d'un télécopieur, en fonction du rendu qu'il veut obtenir par rapport à un document d'origine, en faisant fonctionner l'appareil en local. L'énergie appliquée à un élément chauffant étant égale au produit de la puissance fournie, fixée, par le temps d'ac- tivation TON, on peut faire varier cette énergie d'un document à un autre, dont les seuils de transition sont respectivement différents, pour, dans les deux cas, attein- dre la zone de saturation de la densité optique. Dans la mise en oeuvre préférée du procédé de l'invention, on peut faire varier pas à pas les temps d'activation des éléments résistifs et les augmenter ou les diminuer à partir d'un intervalle de temps nominal. Pour augmenter le contraste, on augmente le temps dtacti- vation et pour diminuer le contraste, on diminue le temps d'activation. La possibilité, pour un opérateur, par actionnement de touches d'un pupitre du système de transmission de données conformément au procédé de contr 8 le de l'invention, de faire varier les temps d'activation des éléments chauffants d'écriture, présente un avantage supplémentaire Par construction du système de transmission, ces temps d'ac- tivation sont en fait asservis sur la température de la tête d'écriture déterminée par une thermistance qui contr 8 le ces temps d'activation et donc l'énergie appli- quée aux éléments chauffants Plus la température ambiante est élevée et moins l'énergie à appliquer est grande En cours d'impression, la température autour de la tête augmente et tend à élever les limites de température des éléments chauffants à la fin de leur phase de chauffe et à la fin de leur phase de refroidissement, c'est-à-dire la tempé- rature limite supérieure, ou point haut, à la fin des temps d'activation et la température limite inférieure, ou point bas, à la fin des cycles d'impression En d'autres termes, une dérive tend à se créer Afin de maintenir une impres- sion satisfaisante et aussi d'éviter de surchauffer les éléments résistifs, cette dérive en température est contrô- lée, à l'aide de la thermistance, pour la limiter au mini- mum Dès que la variation de ces points haut et bas, par rapport à des niveaux nominaux, dépasse une valeur maximale prédéterminée en usine, les temps d'activation sont réduits pour que ces limites supérieure et inférieure soient rabais- sées à leurs valeurs nominales. Ainsi, dans le procédé de contrôle de contraste de l'inven- tion, le système de transmission comportant une boucle d'asservissement en température de la tête, calée sur des températures limites nominales, pour contrôler automati- quement les temps d'activation des éléments résistifs en fonction de l'échauffement de la tête, quand on fait varier les temps d'activation, on fait varier les températures limites nominales. L'opérateur peut donc adapter l'impression, certes au contraste désiré, mais surtout au support d'impression employé et à son seuil de transition On soulignera ici qu'un temps d'activation est donc la somme d'un temps déterminé automatiquement par la boucle d'asservissement et d'un temps différentiel introduit manuellement par l'opérateur. De préférence, on ne peut faire varier les températures limites nominales que dans des plages prédéterminées en usine. Encours d'impression, la vitesse de défilement du support d'impression peut varier En régime établi, cette vitesse de défilement est constante et, dans le cas d'une tête thermique d'écriture de type ligne, les cycles d'impression des éléments chauffants ont donc une durée constante et on peut admettre que les températures des éléments au début et à la fin des cycles sont presque égales En régime établi, et pour un support d'impression donné, l'énergie d'impression est donc la même d'un cycle à l'au- tre Si la vitesse de déplacement varie, la durée des cycles d'impression varie Pour une durée donnée d'activation des éléments chauffants, réglée pour le régime établi, le procédé de l'invention, appliqué à une tête de type ligne, permet aussi de s'affranchir de la variation de la durée des cycles d'impression et de maintenir égales les températures des éléments au début et à la fin de cycles d'impression, c'est-à-dire de maintenir constante l'énergie d'impression Sinon, l'énergie d'impression fournie par un élément chauffant, au cours d'un cycle d'impression, et le contraste avec, serait d'autant plus faible que le cycle précédent serait long. Avantageusement donc, la tête thermique étant de type ligne, on règle en début d'impression les temps d'activation des éléments résistifs pour le cycle d'impression de durée minimale et, pour des cycles d'impression de durée supérieure à ce cycle minimal, on réactive les éléments dès que leur température en baissant atteint leur tempé- rature initiale en début de cycle. Avantageusement toujours, on réactive les éléments résis- tifs jusqu'au début du cycle suivant d'impression au cours d'une série de microcycles de maintien à durées d'activa- tion très brèves. Ainsi, on maintient égales, ou presque, les températures des éléments résistifs en début et en fin de cycle d'im- pression, quelle que soit la durée du cycle d'impression. La variation de la durée des cycles d'impression n'entraf- ne donc pas de variation de l'énergie d'impression La valeur du contraste est maintenue constante d'une ligne à l'autre. Naturellement, la durée des microcycles de maintien et la durée d'activation au cours de chacun de ces microcycles sont choisies pour que la température des éléments à la fin du dernier microcycle de maintien soit la plus proche possible de la température initiale en début de cycle d'impression. La présente invention concerne également un système de transmission de données comprenant une imprimante à tête thermique d'écriture pour imprimer un support d'impression dont le contraste est contrôlé suivant le procédé de 1 ' invention, la tête comprenant une série d'éléments résistifs activés depuis une carte imprimante reliée à une source de puissance, système caractérisé par le fait qu'il comporte un pupitre pourvu de touches de variation des temps d'activation des éléments résistifs. De préférence, si la tête d'écriture est de type ligne, il est prévu des moyens pour régler en début d'impression les temps d'activation des éléments résistifs pour un cycle d'impression de durée minimale et des moyens pour réactiver les éléments résistifs au cours de cycles d'im- pression de durée supérieure à cette durée minimale. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description et des explications suivantes, en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente une vue schématique d'une impri- mante d'un télécopieur mettant en oeuvre le procédé de contr 8 le de contraste de l'invention; la figure 2 représente deux courbes de variation de la température d'un élément chauffant de la tête de l'im- primante de la figure 1, pour deux papiers thermosensi- bles à seuils de transition différents; la figure 3 représente la courbe de variation de la tem- pérature d'un élément chauffant de la tête de l'imprimante de la figure 1, sur plusieurs cycles d'impression, régulée par une boucle d'asservissement; la figure 4 représente un organigramme de la combinaison des contrôles automatique et manuel des temps d'acti- vation et la figure 5 représente la courbe de variation de la tem- pérature d'un élément chauffant de la tête de l'impri- mante de la figure 1, soumis à des microcycles de réac- tivation pendant un long cycle d'impression avec une phase de refroidissement prolongée. En référence à la figure 1, la tête thermique d'écriture 1 est celle d'une imprimante d'un télécopieur utilisant, comme support d'impression> du papier thermosensible dont on contrôle le contraste produit par la tête La tête est de type ligne et comporte une rangée d'éléments résistifs disposés en ligne orthogonalement au sens de défi- lement du papier sur un tambour 2 Les éléments de la tête 1 sont activés par passage d'un courant fourni par une carte imprimante 3 à partir d'une source de puissance 4. La carte 3 comporte essentiellement une batterie de tran- sistors de commutation rendus passants pendant des temps d'activation TON par un circuit d'activation 5 Le télé- copieur est naturellement pourvu d'un microprocesseur 6 et, conformément à l'invention, d'un pupitre 7 de contrôle des temps d'activation Les temps d'activation TON sont réglés en tout début d'impression et le pupitre 7 permet, à l'aide d'une touche d'augmentation et d'une touche de diminution, de faire varier pas à pas la valeur de ces temps d'acti- vation, par commande d'un compteur-décompteur 8 relié, en entrée, à un générateur d'horloge 9 et, en sortie au micro- processeur 6 qui commande le circuit d'activation 5 pour engendrer une variation différentielle des temps dtacti- vation. La tête d'écriture 1 est insérée dans une boucle 10 d'as- servissement en température Une thermistance Il saisit la température de la tête 1 Une mémoire 12 contient des valeurs de températures limites supérieure et inférieure nominales et les températures supérieure et inférieure effectives sont comparées aux valeurs nominales dans un comparateur 15 qui régule les temps d'activation fournis par le circuit 5 La boucle d'asservissement 10 est calée sur les valeurs limites nominales et contr 8 le automatique- ment les temps d'activation TON en fonction de l'échauffe- ment de la tête Le pupitre 7 permet à un opérateur de contr 8 ler manuellement ces temps d'activation par addition de temps différentiels, positifs ou négatifs, en fonction du contraste désiré Comme expliqué ci-après, la modifica- tion manuelle des temps d'activation modifie les valeurs limites nominales de la mémoire 12. La durée des cycles d'impression, qui peut - varier en cours d'impr sstun, est mesurée par une chaîne de mesure 13, en aval du tambour 2, pour pouvoir, en cas de cycles d'im- pression de durée supérieure à une durée minimale, réacti- ver les éléments résistifs de la t 8 te 1 par l'intermédiaire d'un circuit d'activation secondaire 14 commandant égale- ment la carte imprimante 3. Les explications ci-après vont permettre de mieux encore comprendre le procédé de l'invention. Soit un élément chauffant de la tête d'écriture 1 auquel on applique une énergie égale au produit de la puissance, fournie par l'intermédiaire de la source 4 et de la carte 3, par un temps d'activation TON (figure 2) Depuis la température ambiante e, la température de l'élément aug- mente dans le temps jusqu'au temps TON o elle atteint la valeur Es' en suivant une portion Ca de la courbe représen- tative de la variation de la température de l'élément en fonction du temps Au-delà du point (TON, es), la tempé- rature diminue en suivant une portion de courbe Cd Soit un papier thermosensible à seuil de transition et, La portion de surface, sur la figure 2, hachurée suivant un angle de 450, comprise entre les portions de courbe Ca' Cd et la droite d'ordonnée,t' est représentative de l'énergie d'écriture sur le papier à seuil de transition at Admet- tons qu'elle corresponde au contraste désiré Considérons maintenant un papier à seuil de transition O t' supérieur à% Et La portion de surface, comprise entre les portions de courbe Ca, Cd et la droite d'ordonnée & ' doublement hachurée, est inférieure à la première portion de surface définie ci-dessus Elle représente une énergie d'écriture insuffisante pour produire le contraste désiré Dans ce cas, l'opérateur appuye sur la touche "augmentation" du pupitre 7 pour augmenter d'un ou plusieurs pas le temps d'activation et l'élever à T'ON, supérieur à TON La température de l'élément chauffant atteint à l'instant T'ON la valeur ' s, supérieure à &s puis redescend sui- vant une portion de courbe C'de La portion de surface, comprise entre les portions de courbe Ca, Ctd et la droite d'ordonnée Oit, hachurée suivant un angle de 1350, est sensiblement égale à la première et représente une énergie d'écriture produisant le contraste désiré. L'action de l'opérateur sur les touches du pupitre 7 permet de faire varierjpar pas ATON, les temps d'activation, à partir d'une valeur préréglée TON, pour augmenter ou dimi- nuer le contraste sur un papier déterminé, selon les relations ON = TON +XL TON ON = To N xt TON) X représentant le nombre d'actionnements des touches. La figure 3 représente, toujours en fonction du temps, la variation de la température d'un élément chauffant de la tête 1 au cours de plusieurs cycles d'impression, corres- pondant à plusieurs lignes d'écriture, mais régulée, après le premier cycle d'impression représenté, par la boucle d'asservissement 10 La boucle 10 permet d'interrompre la dérive des températures supérieures et inférieures des éléments chauffants quand ces températures limites dépassent il d'une valeur prédéterminée des températures limites nominales Ots et Gi Le temps d'activation de l'élément lors du premier cycle représenté est TONO A la fin du temps d'activation TON, la température supérieure E 9 s dépasse O is de la valeur maximale permise, après avoir dérivé le long de la courbe D. La boucle 10, au cycle suivant, réduit le temps dtactiva- tion à TON pour rabaisser, à la fin de ce nouveau temps d'activation, &s à 61 S avant que Es ne dérive à nouveau dans le temps le long de la courbe Dt et ainsi de suite. La température inférieure À est naturellement soumise à la même régulation. En fait, le contrôle automatique assuré par la boucle d'asservissement 10 et le contrôle manuel effectué par l'opérateur se combinent La mise en oeuvre de l'une ou l'autre des relations I ci-dessus provoque un déplacement des températures limites nominales à l'intérieur de plages, haute et basse, prédéterminées en usine. La combinaison de ces deux contr 8 les est illustrée par l'organigramme de la figure 4 La température e de la tête 1 est saisie par la thermistance Il qui règle la valeur du temps d'activation TON" Si l'opérateur est satisfait du contraste, TON est maintenu et l'impression s'effectue avec TON, Si l'opérateur veut augmenter le contraste, par exem- ple de AT,,, l'impression s'effectue avec le temps dtacti- vation TON + A TON avant que la thermistance ne resaisisse la température de la tête 1. En référence à la figure 5, qui représente encore des variations de la température d'un élément chauffant en fonction du temps, la courbe C s'étend sur un premier cycle relativement long à la fin duquel la température d. inférieure i de l'élément est inférieure à sa températu- re de départ Ri' si bien que, au cours du cycle suivant, la température supérieure S ', à la fin du temps d'activa- s tion, est inférieuleà la température S du cycle précé- S dent et n'est pas suffisante pour que l'énergie d'écriture, pour un papier à seuil de transition et' produise le contraste désiré Dans ces conditions, le circuit d'acti- vation secondaire 14 réactive l'élément chauffant dès que sa température en baissant atteint la température i', a l'instant T sur la figure 5, et jusqu'au début du cycle r suivant, à l'instant Td, au cours de microcycles de main- tien r à durée d'activation très brève Dans ces conditions, la courbe de température de l'élément chauffant s'écarte, au cours du cycle suivant le cycle long, de la courbe C pour, à la fin de la période d'activation, atteindre à nouveau la température supérieur S appropriée produisant s le contraste désiré. On a vu que la température ambiante du milieu dans lequel se trouve la tête d'écriture 1 était contrôlée par la thermistance ll et que, en fonction de cette température, une énergie de chauffage plus ou moins grande était appli- quée aux éléments résistifs par réglage des temps d'acti- vation Si on désigne par En, l'énergie nominale à 25 C, l'énergie de chauffage à appliquer peut, par exemple, varier de 1,3 En, à O C, à 0,8 E à 600 C pour une tête donnée. Si on considère par exemple un cycle d'impression des élé- ments chauffants d'une tête d'écriture de type ligne égal à 10 ms, une durée T N 25 d'activation nominale, à 25 C, ON max d de 0,8 ms et une durée d'activation maximale TON de ON 1,25 ms, aux températures O o C et 600 C, il faut respecti- vement activer les éléments chauffants pendant To N = 0,8 x 1,3 = 1,0 o 4 ms ON T 60 t TON 60 = 0,8 x 0,8 = 0,64 ms. Pour un cycle de 5 ms, une durée TN 25 de 0,6 ms et une O 5 durée T de 0, 625 ms, on a dur e ON TTON = 0,6 x 1,3 = 0,78 ms To N 60 = O o,6 x 0,8 = 0,48 ms T 20 = o 0,6 x 1,05 = 0,63 ms. ON Il en résulte que pour un cycle d'impression de 5 ms, le système ne peut pas fonctionner correctement à une tempé- rature inférieure à 250 C, l'énergie susceptible d'être appliquée aux éléments chauffants n'étant alors plus suf- fisante Certes, il s'agit de situations peu fréquentes, car, si la température de la tête est inférieure à 250 C a la mise sous tension, elle dépasse rapidement cette tem- pérature après l'impression de quelques documents et l'échauffement de l'électronique du système. Quoi qu'il en soit, et plutôt que de surdimensionner l'ali- mentation en courant du système pour pouvoir activer les éléments pendant des durées doubles, avec l'inconvénient supplémentaire d'un échauffement plus important, lorsque la température de la tête, saisie par la thermistance 11, est inférieure à un seuil prédéterminé et que la durée des cycles d'impression serait au moins provisoirement,trop courte, ici de 5 ms, on allonge la durée des cycles, ici en la doublant à 10 ms, jusqu'à ce que la température am- biante autour de la tête dépasse ledit seuil, au-delà duquel les cycles sont raccourcis et reprennent leur durée nominale, ici de 5 ms. Revendications 1 Procédé de contr 8 le du contraste d'un support d'impres- sion produit par une tête thermique d'écriture ( 1) d'une imprimante d'un système de transmission de données, compre- nant une série d'éléments résistifs agencés pour être activés par passage d'un courant fourni par une carte ( 3) reliée à une source de puissance ( 4) et pour ainsi chauffer, caractérisé par le fait que, par des moyens ( 7) accessibles sur le système, on contr 8 le les temps d'activation des éléments résistifs qu'on peut faire varier. 2 Procédé selon la revendication 1, dans lequel on peut faire varier pas à pas les temps d'activation. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on peut augmenter et diminuer les temps d'activa- tion à partir d'un temps nominal. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel, le système comportant une boucle ( 10) d'asservissement en température de la tête ( 1), calée sur des températures limites nominales, pour contr 8 ler automatiquement les temps d'activation des éléments résistifs en fonction de l'échauf- fement de la tête, quand on fait varier les temps d'acti- vation, on fait varier lesdites températures limites nominales. e Procédé selon la revendication 4, dans lequel on fait varier lesdites températures limites nominales dans des plages prédéterminées. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel, la tête thermique ( 1) étant de type ligne, on règle en début d'impression les temps d'activation des éléments résistifs pour un cycle d'impression de durée minimale et, pour des cycles dtimpression de durée supérieure à cette durée minimale, on réactive les éléments résistifs dès que leur température en baissant atteint leur tempé- rature initiale en début de cycle. 7 Procédé selon la revendication 6, dans lequel on réac- tive les éléments résistifs jusqu'au début du cycle sui- vant d'impression au cours d'une série de microcycles de maintien à durées d'activation très brèves. 8 Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel, lorsque la température de la t 9 te ( 1) est infé- rieure à un seuil prédéterminé et que des cycles d'impres- sion auraient une durée trop courte pour appliquer aux éléments résistifs une énergie de chauffage suffisante, on allonge la durée des cycles jusqu'à ce que la tempéra- ture de la tête dépasse ledit seuil. 9 Système de transmission de données comprenant une impri- mante à tête thermique d'écriture pour imprimer un support d'impression dont le contraste est contr 8 lé suivant le procédé de la revendication 1, la t 9 te ( 1) comprenant une série d'éléments résistifs activés depuis une carte impri- mante ( 3) reliée à une source de puissance ( 4), système caractérisé par le fait qu'il comporte un pupitre ( 7) pourvu de touches de variation des temps d'activation des éléments résistifs. 10 Système selon la revendication 9, dans lequel la tête ( 1) est de type ligne et il est prévu des moyens pour régler en début d'impression les temps d'activation des éléments résistifs pour un cycle d'impression de durée minimale et des moyens ( 14) pour réactiver les éléments résistifs au cours de cycles d'impression de durée supé- rieure à cette durée minimale.