Brevet FR2692839A1 — publié le 19931231

PROCEDE D'ALIMENTATION D'UNE TETE D'IMPRESSION THERMIQUE DE TELECOPIEUR ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE La présente invention concerne tout d'abord un procédé d'alimentation d'une tête d'impression thermique de télécopieur, destinée à imprimer des feuilles de papier thermo-sensible. Une tête d'impression thermique d'un télécopieur usuel comporte des éléments chauffants destinés à transférer une quantité d'énergie déterminée à un papier thermosensible et ainsi le faire virer pour imprimer des points noirs. Pour atteindre une température optimale, ces éléments chauffants sont, préalablement à l'impression, chauffés par un courant les traversant, issu d'une source de tension. La durée de chauffage est proportionnelle à l'écart entre leur température initiale et leur température optimale d'impression, écart qui est déterminé au moyen d'un capteur de température fournissant la valeur de la température initiale de ces éléments chauffants. Pour avoir une durée de chauffage qui soit proportionnelle à l'échauffement voulu, on utilise une source d'alimentation à tension régulée et connue, puisqu'on suppose que la puissance de chauffage est constante. Cela impose la présence d'un dispositif de régulation pour la tension d'alimentation, ce qui augmente le coût et le volume du télécopieur. Un dispositif de régulation ayant usuellement une tension régulée de valeur réglable, il faut aussi régler une valeur de consigne pour cette tension, correspondant à la puissance voulue, valeur que l'on risque d'oublier de régler, qui peut dériver dans le temps ou selon la température, tandis que la tension réelle en sortie peut aussi s'écarter de cette valeur de consigne en fonction du courant demandé. De plus, la régulation entraîne des pertes de conversion qui échauffent les autres composants et en font décroître la fiabilité. Ces pertes sont particulièrement gênantes pour un télécopieur alimenté par batterie, puisqu'il s'agit en général d'un appareil portable, donc devant être de petite taille et léger, et dont l'autonomie est réduite du fait de ces pertes, tandis que sa masse reste importante, en particulier si le dispositif de régulation entraîne l'échauffement de transistors qui doivent être associés à un radiateur. La présente invention vise à résoudre ces problèmes. A cet effet, elle concerne un procédé d'alimentation d'une tête d'impression thermique de télécopieur dans lequel on active un élément chauffant de la tête à partir d'une source de tension pendant une durée d'activation dépendant de la température de la tête juste avant le début d'impression, caractérisé par le fait que, juste après le début de l'impression d'une ligne, on détermine la durée d'activation en fonction de la tension de la source. On peut ainsi adapter au mieux la durée d'activation des éléments chauffants pour compenser les incertitudes et les variations de leur tension d'alimentation qui n'a plus à être ni régulée ni réglée. On remplace ainsi un dispositif de régulation de tension par un dispositif de mesure de tension et de calcul, peu coûteux et facile à implanter, qui peut être réalisé sous forme intégrée et qui ne consomme que peu d'énergie. La détermination de l'énergie reçue peut aussi être effectuée par mesure du courant traversant un élément chauffant, ce qui est équivalent. Le procédé est applicable quel que soit le nombre d'éléments chauffants. I1 peut, en particulier, être appliqué à des éléments chauffants d'une barrette montés sur chariot. L'impression peut aussi être effectuée par des éléments chauffants d'une tête d'impression ligne. En particulier, un tel procédé permet d'utiliser, pour le chauffage, une tension de source alternative, les composants électroniques servant d'interrupteurs étant alors agencés pour laisser passer un courant de sens quelconque. Avantageusement, le procédé selon l'invention est appliqué, de façon entrelacée dans le temps, à au moins deux ensembles d'éléments chauffants de la tête d'impression. On évite ainsi un appel de courant d'alimentation trop intense sans devoir augmenter le nombre de circuits du dispositif d'alimentation mettant en oeuvre le procédé. L'invention concerne également, pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, un dispositif d'alimentation d'une tête d'impression thermique de télécopieur comportant des moyens d'activation agencés pour activer un élément chauffant de la tête à partir d'une source de tension pendant une durée d'activation dépendant de la température de la tête juste avant le début d'impression, dispositif caractérisé par le fait qu'il comporte - des moyens de mesure agencés pour fournir, juste après le début de l'impression d'une ligne, un signal représentatif de la puissance électrique reçue par un élément chauffant, - des moyens de calcul agencés pour calculer la durée d'activation à partir de ce signal et - des moyens temporisateurs agencés pour commander les moyens d'activation en fonction de ladite durée d'activation. On peut ainsi appliquer le procédé de l'invention en utilisant des composants compacts, peu coûteux et à faible consommation, ce qui évite de dégrader, par un dispositif de régulation, le rendement de la source fournissant la tension d'alimentation, ce qui augmente son autonomie dans le cas où, telle une batterie, elle est autonome, et ce qui permet de tolérer des incertitudes ou variations extrêmes que ne tolèrerait pas une source d'alimentation régulée.En particulier, on peut mesurer cycliquement la valeur de la puissance instantanée reçue par un élément chauffant, ce qui permet d'utiliser tout type de source d'alimentation continue ou alternative, dans la mesure où le rythme du cycle est suffisant pour permettre de reconstituer la forme de la variation de la tension et d'estimer par interpolation l'énergie reçue par un élément chauffant entre deux scrutations successives, donc d'ajuster continuement la durée prévue d'activation. La masse du télécopieur est aussi réduite de par l'absence de dispositif de régulation et le coût est diminué. La présente invention sera mieux comprise au moyen du dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente la forme de réalisation préférée du dispositif d'alimentation de la tête d'impression thermique de télécopieur mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma par blocs illustrant le mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'invention et - la figure 3 est un diagramme temporel illustrant le séquencement de signaux utilisés pour alimenter la tête d'impression thermique pendant la durée d'activation prévue. Le procédé selon l'invention est appliqué à un dispositif 1 d'alimentation d'éléments chauffants 2 d'une tête d'impression thermique 3 d'un télécopieur, représentée schématiquement sur la figure 1. Une pluralité de 1 728 éléments chauffants 2, dont huit sont représentés et repérés par des références 21 à 28, sous la forme symbolique d'une résistance, peut être alimentée par une batterie 4 sous une tension U, au travers, dans cet exemple, de quatre transistors généraux 6, 7, 8 et 9 faisant office d'interrupteurs généraux contrôlant chacun l'alimentation de 432 éléments chauffants 2, en vue d'imprimer des points noirs sur une page de papier thermo-sensible. Les transistors généraux 6 à 9, de type NPN, sont respectivement reliés, par leur collecteur, à un point commun à l'une des extrémités homologues de 432 éléments chauffants, tandis que leurs émetteurs sont tous à la masse. Ils sont commandés, par leur base, par des circuits électroniques implantés sur une carte alimentée par la batterie 4 et gérant la régulation de l'alimentation de chauffage des éléments chauffants 2 en fonction de leur température, comme cela est expliqué ci-dessous. Les éléments chauffants 2 forment, dans cet exemple, une barrette fixe, leur nombre permettant d'imprimer une ligne sur toute la largeur de la page. Comme cela est expliqué en détail ci-dessous, le procédé consiste essentiellement à effectuer les étapes suivantes - on calcule initialement, à partir d'un signal 10 sensible à la température, une valeur d'énergie manquante initiale ErO à fournir à un élément chauffant 2 et on le chauffe à un instant initial TO, et - au bout d'une durée déterminée D1 par rapport à l'instant initial TO, on calcule une durée de chauffage prévue Y, proportionnelle à la valeur d'énergie manquante initiale ErO et inversement proportionnelle à une valeur représentant la puissance de chauffage P1, calculée à partir de la valeur de la tension instantanée U1 de la batterie 4. On arrête le chauffage lorsque sa durée atteint la valeur prévue Y. Les circuits électroniques comportent un microprocesseur 10 dont le séquencement du fonctionnement est assuré par une mémoire de programme 11 implantée à proximité. Dans cet exemple de réalisation, le microprocesseur 10 du dispositif 1 d'alimentation est un microprocesseur aussi utilisé, en partage de temps, pour gérer les diverses fonctions du télécopieur, comme les transmissions de données en ligne. Le microprocesseur 10 comporte des circuits d'adressage et une unité arithmétique, non représentés. A la réception d'un signal D1 issu de la mémoire de programme 11, il adresse une table de correspondance, contenue dans une mémoire de correspondance 12 appartenant au microprocesseur 10, l'adresse étant déterminée à partir d'une valeur numérique dépendant sans ambiguïté de la température d'un radiateur 13 portant la tête d'impression thermique 3 et en contact thermique étroit avec elle pour en limiter l'échauffement.Du fait du contact thermique étroit, la température des éléments chauffants 2 de la tête d'impression thermique 3 est donc très voisine de celle du radiateur 13. La table de correspondance fournit en retour, pour chaque adresse possible, une valeur, qui est alors mémorisée, représentant l'énergie manquante ErO de chaque élément chauffant 2 pour l'amener à une température optimale, pour laquelle il peut imprimer correctement le papier, à partir de la température initiale TPO du radiateur 13. La valeur numérique utilisée par le microprocesseur 10 représente une valeur d'un courant traduisant la valeur de la température initiale TPO du radiateur 13 et est obtenue en faisant traverser une thermistance 15 par un courant I, thermistance 15 en contact thermique étroit avec le radiateur 13. La valeur du courant I se trouve ainsi être sensible à la température de la tête d'impression thermique 3, la valeur résistive de la thermistance 15 variant continuement dans le même sens que la température de celle-ci. La thermistance 15 est alimentée sous une tension continue Ur obtenue à partir de la tension U de la batterie 4, tension Ur qui est stabilisée par un montage connu non représenté.La mesure du courant I traversant la thermistance 15 procure ainsi une valeur permettant de déterminer sans ambiguïté sa température, puisque, la tension étant constante, seule une variation de la température de la thermistance 15 peut entraîner une variation du courant I, selon une loi connue d'après les caractéristiques intrinsèques de la thermistance 15, comme précisé plus loin. Un ampèremètre 16, branché en série sur la thermistance 15, comporte une résistance 17, de valeur fixe, en série sur le fil de masse alimentant la thermistance 15, tandis que les deux entrées de signal d'un amplificateur opérationnel 18 de l'ampèremètre 16 sont respectivement reliées à chaque extrémité de la résistance 17. L'amplificateur opérationnel 18 fournit un signal analogique représentant la valeur du courant I traversant la résistance 17, donc aussi le courant I traversant la thermistance 15, et ce signal est appliqué à l'entrée d'un convertisseur de courant analogiquenumérique 19 fournissant en réponse la valeur numérique du courant I, qui est transmise au microprocesseur 10. La table de correspondance contient des valeurs d'énergie manquante initiale ErO qui ont été calculées avant mise en mémoire en utilisant la formule ErO = IT. T , avec IT : valeur représentant l'inertie thermique d'un élément chauffant 2, et T = TPF - TPO où : TPF est la température finale optimale déterminée d'un élément chauffant 2, et TPO est la température initiale de l'élément chauffant 2, avant chauffage, qui est déduite de la valeur du courant I en utilisant une courbe caractéristique résistance / température fournie avec la documentation de la thermistance 15. Une mémoire tampon 30 est prévue sur la carte pour mémoriser des informations binaires définissant les diverses lignes à imprimer sur la page de papier thermosensible, informations reçues d'un télécopieur distant par un modem non représenté du télécopieur. Les informations qui servent à déterminer s'il faut imprimer ou non un point noir en tout point de la ligne en cours d'impression comportent 1728 bits qui sont transmis en série par la mémoire tampon 30 et entrent dans un registre à décalage 31 à entrée série, porté par la tête d'impression thermique 3. La transmission des bits cidessus est commandée au moyen d'une liaison de commande 32 allant du microprocesseur 10 à la mémoire tampon 30. Le registre à décalage 31 dispose de 1728 sorties parallèles et comporte un ensemble 33 de points mémoires comportant autant de points mémoires qu'il il y a d'éléments chauffants 2, soit 1728 dans cet exemple, huit points mémoires étant représentés et référencés de 41 à 48, ceux référencés 41 et 42 étant associés, comme expliqué ci-dessus, au transistor général 6, tandis que les autres paires de points mémoires représentés, respectivement 43, 44 et 45, 46 ainsi que 47, 48, sont respectivement associées aux transistors généraux 7, 8 et 9. Les points mémoires 33 commandent chacun, par une sortie propre du point mémoire, la base d'un transistor individuel propre. Ainsi, la figure 1 montre que les points mémoires 41 à - 48 commandent chacun, par une sortie propre, la base d'un transistor individuel 51 à 58 propre, intégré au registre à décalage 31. Un transistor individuel, comme le transistor 51 par exemple, fonctionne en interrupteur dont l'étant ouvert ou fermé dépend de la valeur du bit contenu dans le point mémoire 41 associé.Le collecteur de chaque transistor individuel du registre à décalage 31 est alimenté par la tension de batterie U, tandis que son émetteur est relié, par une des sorties parallèles du registre à décalage 31 qui lui est propre, repérée respectivement 61 à 68 pour huit qui sont représentées, à l'extrémité d'un élément chauffant propre associé, ici 21 à 28, extrémité non reliée à un transistor général 6 à 9. Par ailleurs, le passage du courant de chauffage fourni par la batterie 4 est, comme indiqué précédemment, contrôlé par les quatre transistors généraux 6, 7, 8, 9, qui sont eux-mêmes respectivement commandés par quatre signaux, respectivement STR1, STR2, STR3 et STR4, appliqués sur leur base, chacun issu d'une sortie propre 71, 72, 73 et 74 d'un circuit de commande 70, comportant quatre bascules non représentées, du microprocesseur 10. Chacune des quatre sorties 71 à 74 peut être activée par le microprocesseur 10 lorsque celui-ci applique, au circuit de commande 70, un signal S, constitué d'une impulsion émise à l'instant TO, comme le montre la figure 3, où l'axe des abscisses représente le temps t. Cependant, pour éviter un appel de courant trop élevé sur la batterie 4, une seule sortie 71 à 74 peut être activée à un instant donné pour activer 432 éléments chauffants 2. Par ailleurs, le signal S arme un temporisateur 75 du microprocesseur 10. Pour réaliser cet étalement dans le temps, le microprocesseur 10 applique, sur le circuit de commande 70, quatre signaux ST1, ST2, ST3 et ST4 qui sont décalés dans le temps, chacun durant 2,5 millisecondes dans un cycle de 10 millisecondes, comme le montre la figure 3. Les quatre signaux ST1, ST2, ST3 et ST4 sont prioritaires sur le signal S et définissent donc des tranches de temps pendant lesquelles un seul des quatre transistors généraux 6, 7, 8 et 9 peut être rendu passant. Comme indiqué, la mémoire de programme 11 est agencée pour émettre, à un instant donné après l'instant TO, le signal D1 représentant la durée de chauffage depuis l'instant TO et activant le microprocesseur 10 pour déterminer la valeur de la puissance de chauffage instantanée P1 d'un élément chauffant 2, qui a une résistance électrique de valeur R1 mémorisée dans la mémoire de programme 11. La détermination de la puissance instantanée P1 est réalisée à partir d'une mesure de la tension instantanée U1 de la batterie U, selon la formule P1 = U12 / R1, la valeur R1 étant fournie par la mémoire de programme 11. La valeur U1 provient d'un voltmètre 93 à sortie numérique, comportant un amplificateur opérationnel 94 suivi d'un convertisseur de tension analogique-numérique 95, qui est branché aux bornes de la batterie 4 et fournit, au microprocesseur 10, une valeur numérique représentative de la tension instantanée U1 de la tension de batterie U, c'est-à-dire la valeur de la tension appliquée à un élément chauffant 2 alimenté. Le microprocesseur 10 calcule alors la durée de chauffage prévue Y nécessaire pour fournir l'énergie manquante initiale ErO à l'élément chauffant 2, en fonction de la valeur de la puissance instantanée P1. La durée de chauffage prévue Y est calculée selon la formule Y = ErO / P1, avec P1 = U12 / R1. Cette valeur Y est appliquée à l'entrée du temporisateur 75, qui, au bout de la durée Y après son activation, fournit un signal R désactivant le circuit de commande 70, dont la sortie qui est à l'étant activé passe alors à l'état inactif et commande le blocage du transistor général 6 à 9 associé, ce qui interrompt le chauffage. Le fonctionnement du dispositif 1 d'alimentation de la tête d'impression thermique 3, selon le procédé de l'invention, est le suivant. Tout d'abord, le microprocesseur 10, utilisant la mémoire de programme 11 pour appliquer le séquencement voulu des diverses opérations, commande, par la liaison de commande 32 allant à la mémoire tampon 30, la transmission, depuis la mémoire tampon 30 jusqu'aux points mémoire 33 du registre à décalage 31, des 1728 informations binaires décrivant la position respective des points noirs et des blancs de la ligne considérée, ce qui entraîne la mise à l'état passant des transistors individuels des éléments chauffants 2 à alimenter. Le microprocesseur 10 commande ensuite l'exécution de la première série d'étapes suivante, comme cela est représenté schématiquement sur la figure 2 1 - Le microprocesseur 10 détermine, grâce à la mémoire de correspondance 12, et mémorise, la valeur de l'énergie ErO à partir de la valeur du courant de la thermistance 15, qui est alors fournie par l'ampèremètre 16. 2 - A un instant TO suivant de près celui de l'étape précédente, la mémoire de programme 11 désactive le signal ST1, ce qui autorise l'activation de la sortie 71 commandant le transistor général 6, alors que les trois autres signaux ST2, ST3 et ST4 sont à l'état activé et bloquent les sorties 72, 73 et 74. Pour sa part, le microprocesseur 10 engendre le signal S, ce qui active le temporisateur 75 ainsi que la sortie 71 commandant le transistor général 6, et rend passant ce dernier. Ceci autorise le passage du courant à travers l'ensemble des éléments chauffants 2 commandés par le transistor général 6, qui commencent donc à chauffer dans la mesure où leur transistor individuel propre, comme 51 et 52, est à l'état passant sous la commande du point mémoire associé, 41 et 42, parvenant par la sortie correspondante, 61 et 62. Il est ensuite effectué la seconde série d'étapes suivante 3 - Après une durée déterminée D1 d'environ 0,5 milliseconde après l'instant TO, le microprocesseur 10 calcule la valeur de la puissance d'alimentation instantanée P1 selon la formule P1 = U12 / R1, d'après la mesure de la tension U1 de la source de tension réalisée à cet instant par le voltmètre 93. 4 - Le microprocesseur 10 calcule immédiatement ensuite la durée de chauffage prévue Y = ErO / P1. 5 - Dès qu'unie durée égale à la valeur de la durée de chauffage prévue Y s'est écoulée depuis l'instant TO, le temporisateur émet le signal R, ce qui interrompt le chauffage. 6 - Les étapes précédentes, hormis la première, sont successivement répétées trois fois, en utilisant un séquencement fourni par la mémoire de programme 11, pour respectivement chauffer, lors de chacune des répétitions ci-dessus, les éléments chauffants 2 alimentés au travers de l'un des trois autres transistors généraux 7, 8 et 9, ce qui permet l'impression de toute la ligne par activation successive des sorties 72, 73 et 74. La mesure de la tension U1 de batterie, à un instant ultérieur à l'instant TO initial, présente l'intérêt de mesurer la tension effectivement appliquée sur les éléments chauffants 2, tension U1 qui vient de diminuer par rapport à celle avant l'instant TO, du fait de l'appel de courant dû à la mise sous tension des éléments chauffants 2, et qui a eu le temps de se stabiliser après l'instant TO, ce qui en permet la mesure précise. De façon à améliorer encore la précision dans l'obtention de la température finale, la seconde série d'étapes peut être répétée lors de cycles successifs de rang k, avec k = entier positif de 1 à N, dans la limite des 2,5 millisecondes comme le montre la figure 3, en utilisant encore un séquencement fourni par la mémoire de programme 11, de façon à déterminer à chaque fois une nouvelle valeur de la durée de chauffage prévue Y, ce qui permet de tenir compte d'une variation éventuelle de la valeur de la tension U de la batterie 4 pendant la durée de chauffage. Dans ce cas, pour permettre une utilisation partagée dans le temps des circuits électroniques décrits précédemment, les diverses valeurs relatives à chacun des quatre groupes d'éléments chauffants 2 sont mémorisées, à chaque cycle k de détermination de la durée de chauffage prévue Y, dans le microprocesseur 10. La répétition ci-dessus est particulièrement intéressante si, contrairement à l'exemple de réalisation décrit, on utilise, à la place de la batterie 4, une source dont la tension U peut varier rapidement de façon importante. En particulier, le microprocesseur 10 peut alors être prévu pour déterminer une puissance fournie entre deux cycles k-l et k successifs qui tienne compte de l'allure de variation de la tension U, ce qui fournit une estimation plus précise qu'un calcul supposant que la tension U a été constante depuis sa dernière mesure. On peut ainsi affiner les déterminations de puissance en faisant une estimation, par interpolation, linéaire ou non, des puissances déterminées à chaque cycle k. Par exemple, la puissance moyenne entre deux cycles k-l et k successifs peut être prise comme étant la demi-somme des puissances déterminées lors des cycles k-l et k. REVENDICATIONS 1. Procédé d'alimentation d'une tête (3) d'impression thermique de télécopieur dans lequel on active un élément chauffant (2) de la tête (3) à partir d'une source de tension (4) pendant une durée d'activation dépendant de la température de la tête (3) juste avant le début d'impression, caractérisé par le fait que, juste après le début de l'impression d'une ligne, on détermine la durée d'activation en fonction de la tension de la source (4). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on l'applique, de façon entrelacée dans le temps, à au moins deux ensembles d'éléments chauffants (2) de la tête. 3. Dispositif (1) d'alimentation d'une tête (3) d'impression thermique de télécopieur pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, comportant des moyens d'activation (6, 7, 8, 9, 31, 41, 51) agencés pour activer un élément chauffant (2) de la tête (3) à partir d'une source de tension (4) pendant une durée d'activation (Y) dépendant de la température de la tête (3) juste avant le début d'impression, caractérisé par le fait qu'il comporte - des moyens (93) de mesure agencés pour fournir, juste après le début de l'impression d'une ligne, un signal (U1) représentatif de la puissance électrique reçue par un élément chauffant (2), - des moyens (10) de calcul agencés pour calculer la durée d'activation prévue (Y) à partir de ce signal (U1), et - des moyens (11, 75), temporisateurs agencés pour commander les moyens d'activation (6, 7, 8, 9) en fonction de ladite durée d'activation (Y).