Brevet FR2708525A1 — publié le 19950210

Procédé de commande de la tête ligne d'un appareil d'impression thermique et appareil d'impression thermique pour la mise en oeuvre du procédé Un appareil d'impression thermique, comme par exemple un télécopieur, comporte une tête d'impression dans laquelle une pluralité d'éléments chauffants résistifs peuvent être activés pour effectuer l'impression d'une ligne. Chaque élément chauffant est relié à une source d'alimentation et commandé individuellement pour imprimer ou non un point noir. Dans un télécopieur, généralement, chaque élément chauffant est alimenté sous 24 volts et présente une résistance d'environ 3000 ohms. Compte- tenu de leur nombre, la consommation de courant totale des éléments chauffants, s'il fallait les activer simultanément, serait très élevée. A titre d'exemple toujours, 1800 éléments environ consommeraient environ 15 ampères. C'est pourquoi, dans beaucoup de télécopieurs, les éléments chauffants sont groupés en quatre blocs, par exemple de 450 éléments chauffants environ, activés successivement. L'alimentation ne doit ainsi fournir qu'un courant maximal limité à environ 3,5 ampères pour l'impression d'un bloc de points noirs. Une telle source d'alimentation reste cependant encore trop volumineuse et coûteuse. La présente invention vise à réduire le courant d'alimentation maximal. A cet effet, elle concerne un procédé de commande d'une tête ligne d'un appareil d'impression thermique, dans lequel, pour l'impression d'une ligne de points sur un support d'impression, on active des éléments chauffants de la tête, caractérisé par le fait que 2 2708525 - on mémorise les positions des éléments chauffants à activer, - on en sélectionne, en en repérant et mémorisant les positions, un nombre prédéterminé, que l'on active, - et, après désactivation, on répète l'étape précédente pour des points à imprimer de positions non encore repérées, et ce, - jusqu'à impression de la totalité des points de la ligne à imprimer, avant de faire avancer le support d'impression. Ainsi, on peut choisir le courant maximal de l'alimentation par un choix approprié du nombre d'éléments chauffants simultanément activés. On remarquera que ce nombre peut être très limité sans pour autant restreindre la vitesse moyenne d'impression d'une ligne, puisqu'on active à chaque fois tous les éléments chauffants sélectionnés. En d'autres termes, les éléments chauffants ne sont plus activés par blocs de taille prédéterminée, comme dans les appareils d'impression de l'art antérieur, mais par blocs de taille variable d'un nombre maximal prédéterminé d'éléments chauffants activés et d'un nombre indéterminé et variable d'éléments chauffants inactifs. Ainsi, au lieu de réserver des durées d'impression pour des blocs de taille prédéterminée, c'est l'information à imprimer, c'est-à-dire la présence de points noirs, qui définit la taille des blocs et permet ainsi d'optimiser l'impression, en "ignorant" la présence des blancs. De préférence, on groupe les éléments chauffants en blocs de taille prédéterminée, et, si le nombre d'éléments chauffants à activer d'un bloc est inférieur audit nombre prédéterminé, avant activation, on poursuit la sélection parmi les éléments chauffants à activer d'un autre bloc. L'invention concerne aussi un appareil d'impression thermique pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, comportant une tête ligne, comprenant une pluralité d'éléments chauffants, un 3 2708525 registre de commande d'activation des éléments chauffants et un registre de transfert agencé pour recevoir, de moyens de mémorisation, des données de commande d'activation et les transférer dans le registre de commande, et des moyens séquenceurs pour commander le registre de transfert de la tête, appareil caractérisé par le fait que les moyens séquenceurs sont agencés pour compter le nombre d'éléments chauffants dont l'activation est commandée, pour commander des moyens de mémorisation d'adresses des positions desdits éléments chauffants et de contrôle des moyens de mémorisation de données de commande, et pour inhiber le registre de transfert si ledit nombre dépasse un seuil. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de deux formes de réalisation préférées de l'appareil d'impression thermique à tête ligne pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, en référence au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est un schéma par blocs d'une tête d'impression à chargement parallèle dans la première forme de réalisation, - la figure 2 est un diagramme des temps de signaux de commande de la tête d'impression de la figure 1, - la figure 3 est un schéma simplifié par blocs de la tête d'impression ci- dessus et d'une logique de commande de cette tête, - la figure 4 est un schéma plus détaillé que celui de la figure 3, - la figure 5 est un schéma par blocs d'une tête d'impression à chargement série dans la seconde forme de réalisation et - la figure 6 est un schéma par blocs de la tête d'impression de la figure 5 et d'une logique de commande de cette tête. 4 2708525 L'appareil d'impression thermique de l'invention comporte, dans sa première forme de réalisation, une tête thermique 1 représentée sur la figure 1, dont une rangée de 1728 éléments chauffants d'impression, globalement référencés 2, coopère avec un ruban encreur d'impression par transfert thermique non représenté, appliqué sur un support à imprimer constitué de papier, entraîné en défilement contre la tête 1. Les éléments d'impression 2, présentant une résistance de 3000 ohms, sont reliés à un fil d'alimentation 3 en +24 volts et sont commandés par des amplificateurs/interrupteurs individuels 4, fonctionnant en inverseurs et absorbant les 8 milliampères traversant chaque élément d'impression 2 lorsqu'il est activé. Les amplificateurs 4 sont commandés chacun par un bit d'activation propre mémorisé dans un point mémoire 6, ici du type bascule "D", d'un registre tampon de commande d'impression 5 à entrées et sorties parallèles comportant une rangée ordonnée de 1728 tels points mémoire 6. Un circuit démultiplexeur 10 comporte onze entrées d'adresse, référencées 11, et 1728 sorties respectivement reliées à 1728 entrées d'horloge 7 appartenant respectivement aux 1728 points mémoires 6. Les 1728 points mémoires 6 comportent respectivement 1728 entrées de bit de donnée 8A reliées à une liaison commune 8. Il est ici prévu une entrée 9, reliée à tous les points mémoire 6, permettant la remise à zéro simultanée de tous, c'est-à-dire leur forçage en un même état prédéterminé, ici un niveau logique 0, dit inactif, pour lequel les éléments chauffants 2 ne sont pas alimentés en courant à travers les amplificateurs 4. Les bascules "D" des points mémoire 6 peuvent par exemple être réalisées au moyen de circuits intégrés, en technologie TTL ou CMOS, du type 7474 tandis que le démultiplexeur 10 peut, de même, être réalisé au moyen de plusieurs circuits intégrés du type 74154 ou 74HC154 et d'une logique de sélection d'un seul d'entre eux, agissant sur une entrée d'adresse servant alors d'entrée de validation, les sorties correspondantes du circuit 74(HC)154 étant alors inutilisées. Il aurait pu être prévu des bascules de type JK, diviseur par deux, et non des bascules "D", ce qui aurait évité la nécessité de la liaison de données 8 puisque chaque adressage d'une telle bascule diviseur suffirait à la faire changer d'état. Les circuits intégrés ci-dessus sont disponibles auprès des sociétés TEXAS INSTRUMENTS ou MOTOROLA. Pour commander l'activation d'un élément chauffant 2, une adresse correspondante dans la rangée est appliquée un court instant aux entrées d'adresse 11, la liaison 8 ayant préalablement été mise au niveau logique 1 (figure 2). La sortie du démultiplexeur 10 reliée à l'entrée d'horloge 7 du point-mémoire 6 de l'élément chauffant 2 considéré fournit une impulsion pendant la durée d'application de l'adresse aux entrées d'adresse 11, ce qui a pour effet d'ouvrir une porte, non représentée, d'activation individuelle d'un élément chauffant 2, qui lit le niveau logique de la liaison de donnée 8 et commande la mémorisation, dans le point mémoire 6 concerné, d'un bit ayant le niveau logique 1 présent sur la liaison de donnée 8. La désactivation d'un point mémoire 6 s'effectue de même, la liaison 8 étant alors mise au niveau logique 0. Le bit contenu dans chaque point mémoire 6 est ainsi un bit d'activation des éléments chauffants 2, qui peut avoir deux états, à savoir un état actif, ici le niveau logique 1, et un état inactif, ici le niveau logique 0. Ainsi, sur la figure 2, qui est un diagramme temporel des signaux cidessus, le point mémoire 6 d'adresse "un" est adressé, un court instant à l'intérieur d'une période T1 d'une suite Ti (i entier = 1 à P), en mettant à 1 le bit d'adresse de poids faible A0 appliqué aux entrées d'adresse 11, les autres bits, non tous représentés, étant au niveau 0, ce qui engendre une impulsion sur l'entrée d'horloge 6 2708525 7 du point mémoire 6 d'adresse "un", dont le niveau logique, ou état, est représenté par le signal 21. Pendant la période suivante T2, un autre point mémoire 6, ici d'adresse "trois", est adressé, les deux bits d'adresse de poids faible, A0 et A1, passant au niveau 1 pour fournir l'adresse binaire 11, soit trois en décimal. Le signal 23 représente le niveau logique du bit contenu dans le point mémoire d'adresse "trois". Les états initiaux des points mémoire 6 ont ici été supposés être l'état 0. Dans cet exemple, le point mémoire d'adresse "trois" repasse à 0 lors de la période T3, tandis que le point mémoire d'adresse "un" repasse à 0 à la période T4. Il y a ainsi gestion simultanée, ou entrelacée, de plusieurs points mémoire 6, grâce au partage du temps t en tranches ou périodes Ti. On comprendra que, dans un but de clarté, les impulsions de commande apparaissant d'une période T1-T4 à l'autre repassent à l'état 0, alors qu'en pratique la liaison de donnée 8 reste au même niveau pendant chaque période T1-T4 et est lue, par échantillonnage, par un front actif, ici descendant, du signal d'horloge 7. De ce fait, les périodes T1-T4 sont limitées à quelques dizaines de nanosecondes, ce qui permet de commander l'ensemble des points mémoire 6 en un temps bien moindre que les 10 millisecondes prévues par les normes pour l'impression d'une ligne. La figure 3 illustre, de façon schématique, la façon selon laquelle est chargé le registre d'impression 5. Le registre d'impression 5 comporte, comme indiqué, 1728 entrées de donnée 8A de points mémoire 6 qui, à travers des portes 44 sont reliées à autant de sorties d'un registre d'entrée 43 contenant une suite de signaux binaires représentant des nombres rangés, codés dans cet exemple, respectivement représentatifs des intensités de gris des points d'une ligne à imprimer. 7 2708525 Un circuit de commande 41 est relié au moyen d'un circuit de lecture 42 du circuit 41, au registre d'entrée 43 et commande l'ouverture d'un nombre déterminé de portes 44, de position déterminée, ce nombre de portes étant fonction des nombres codés lus dans le registre 43, comme expliqué plus loin. Les zones hachurées indiquent des blocs de bits transférés simultanément, la position des zones hachurées du registre 43 correspondant à celle des zones hachurées du registre d'impression 5, la présence de nombres différents de zéro, indiquant des gris, étant marquée par des blocs doublement hachurés. A un nombre codé correspond donc un bit de même adresse du registre d'impression 5. La figure 4 montre de façon plus détaillée le schéma de la figure 3. Le circuit de lecture 42 est un multiplexeur relié aux M sorties du registre d'entrée 43, avec M = 1728 fois le nombre de bits de chaque nombre codé. Comme les nombres du registre 43 sont codés dans cet exemple, la sortie du multiplexeur 42 est reliée à un circuit transcodeur 47 qui convertit chaque nombre codé reçu en un autre nombre, non codé, de longueur prédéterminée, comportant en tête des bits d'activation à l'état 1, en nombre proportionnel à l'intensité du gris définie par le nombre codé correspondant, ces nombres non codés étant mémorisés dans une mémoire 48. La mémoire 48 est ici une mémoire tampon permettant la mémorisation des bits représentant plusieurs lignes, ces bits étant donc des données de commande d'activation des éléments chauffants 6. Pour la clarté, la mémoire 48 n'a pas été représentée sur la figure 3 et serait donc à interposer, avec le circuit transcodeur 47, entre les sorties du registre d'entrée 43 et les portes 44. La sortie de la mémoire 48 attaque aussi un compteur 49 qui détecte la présence de bits d'activation en 1 et émet un signal d'arrêt 50 lorsqu'il atteint une valeur prédéterminée N de seuil. Le 8 2708525 signal 50 a pour effet d'arrêter un compteur d'adressage 51 commun pilotant le multiplexeur 42 et le démultiplexeur 10, relié en sortie au registre d'impression 5 et ici représenté intégré au circuit 41. Après écriture complète de la mémoire 48, un circuit séquenceur 52 force le compteur 51 à une valeur d'adresse déterminée, de valeur "un" au début, et entame un cycle d'une séquence de lecture des premiers bits de chaque mot non codé de la mémoire 48. Si le bit lu est en "1", ce "1" est recopié dans le point mémoire 6 de même adresse par adressage au moyen du démultiplexeur 10, et activation de la liaison 8 dans le cas, considéré ici, d'utilisation de bascules de type D dans le registre d'impression 5. Après N telles recopies, un décodeur, ou comparateur, intégré en sortie du compteur 49 émet le signal d'arrêt 50, ce qui arrête tout nouvel envoi de "1" vers le registre d'impression 5, et l'adresse AS du dernier point mémoire 6 en "1" est mémorisée par le circuit séquenceur 52 dans une mémoire d'adresses 54 appartenant ici au circuit séquenceur 52. Le circuit 52 remet ensuite à "un" le compteur 49 pour recommencer un nouveau cycle, relatif aux deuxièmes bits des nombres non codés de la mémoire 48 et, alors, envoie une commande de désactivation des points mémoire 6, d'adresse "un" à AS, pour lesquels le deuxième bit du nombre non codé est à l'état 0. D'autres cycles suivants, partant de l'adresse "un", permettent de traiter les bits suivants des mêmes nombres non codés, ce qui, à la fin, assure la désactivation des éléments chauffants 6 d'adresse "un" à AS. D'autres telles séquences de cycles, dont la première commence à l'adresse AS+1, déterminée d'après l'adresse AS mémorisée par le circuit séquenceur 52, permettent de commander successivement des blocs de taille variable (figure 3) comportant des ensembles de N points mémoire 6 à l'état activé, dont deux sont, comme indiqué, représentés à chaque fois sur la figure 3, séparés par un nombre quelconque de points mémoire 6 à l'état inactif. L'écriture par le démultiplexeur 10 s'effectue ainsi sous la 9 2708525 commande des moyens d'adressage (42, 49, 54) puisque c'est le compteur 49 qui détermine, par le signal d'arrêt 50, les adresses extrêmes de chaque bloc de bits. Le courant instantané maximal est ainsi limité à N fois 8 milliampères. Après écriture du dernier point noir de la ligne, les bits de la ligne suivante à imprimer sont lus dans le registre d'entrée 43, pour entamer une nouvelle impression, après avance du support à imprimer. En résumé, pour l'impression d'une ligne de points sur le support d'impression, on active des éléments chauffants 2 de la tête 1, en effectuant les étapes suivantes: - on mémorise, dans la mémoire 48, les positions des éléments chauffants 2 à activer, - on en sélectionne, en en repérant et mémorisant les positions, un nombre N prédéterminé, que l'on active, - et, après désactivation, on répète l'étape précédente pour des points à imprimer de positions non encore repérées, et ce, - jusqu'à impression de la totalité des points de la ligne à imprimer, avant de faire avancer le support d'impression. Dans la seconde forme de réalisation, représentée sur la figures 5 et 6, les éléments semblables ou bien homologues de ceux de la première forme de réalisation portent les mêmes références, précédées de la centaine 1 et, si tel est le cas, d'une dizaine 1. La tête d'impression 101 est une tête du commerce et le démultiplexeur 10 est remplacé, dans cette seconde forme de réalisation, par un registre de transfert à décalage 110, ici intégré 2708525 à la tête 101, recevant en série les 1728 bits d'activation par son entrée de données 111 au rythme d'un signal d'horloge 111B appliqué sur une entrée série d'horloge 111A. Le registre tampon 105 est découpé logiquement en quatre blocs égaux 112115 de 432 points mémoire 106, comportant chacun une entrée de validation des sorties des points mémoire 106 reliée en propre à une liaison de commande validation 116-119. Une entrée d'horloge 107 commande la mémorisation dans tous les points mémoire 106. Les liaisons de commande validation 116-119 autorisent la sortie des bits contenus dans les blocs 112-115 et, en l'absence de validation, forcent au niveau logique 0 les sorties correspondantes reliées aux amplificateurs 104, ce qui correspond à une absence de commande d'activation des éléments chauffants 102. La tête 101 est commandée par un circuit 141, homologue du circuit 41 et relié à la sortie d'un registre à décalage d'entrée 143. Le registre d'entrée 143 reçoit de l'extérieur 1728 bits représentant directement, dans cet exemple, les points noirs ou blancs d'une ligne à imprimer et les transmet à la mémoire 148. Pour le transfert des 1728 bits vers le registre série d'impression , le principe de fonctionnement du circuit 141 est semblable à celui du circuit 41, à la différence près qu'il est à chaque fois transféré 1728 bits, dont les N à l'état actif. Pour ce- faire, le compteur 151 reçoit du séquenceur 153 le signal d'horloge 111B, aussi appliqué, comme indiqué, au registre à décalage 110. Le compteur 151 compte systématiquement de 1 à 1728, sans contrôle par le signal d'arrêt 150, et est relié en sortie au séquenceur 152. Les adresses limites des zones de la ligne à imprimer dont les positions ont déjà traitées par le séquenceur 152 sont mémorisées dans une mémoire 154 du séquenceur 152 qui fait ainsi office de masque pour déterminer les zones restant à traiter. 1 2708525 Une porte 153, ici du type ET, relie la sortie de la mémoire 148 à l'entrée 111 du registre à décalage 110 et comporte deux autres entrées, de contrôle. La première entrée de contrôle est reliée au séquenceur 152 et la seconde entrée de contrôle reçoit le signal 150, qui est aussi appliqué au séquenceur 152 et qui est mémorisé dans le compteur 149 jusqu'à remise à zéro de celui-ci, afin de maintenir le verrouillage de la porte 153. Le fonctionnement du circuit 141 est le suivant. Les 1728 bits d'une ligne sont transférés de la mémoire 148 vers l'entrée 111 du registre à décalage 110 à travers la porte 153, au rythme du signal d'horloge 111B. Lorsque le compteur 149 atteint la valeur N, le signal 150 verrouille la porte 153, dont la sortie se bloque au niveau logique 0 jusqu'à la fin du transfert des 1728 bits, ce qui inhibe la transmission de bits d'activation en nombre excessif, au niveau "1". Le signal 150 commande aussi la mémorisation par le séquenceur 152, dans la mémoire 154, de l'adresse AS pour laquelle intervient l'inhibition du transfert de bits de commande d'activation en "1". Ainsi, on active individuellement les éléments chauffants 102 par un transfert en série des commandes d'activation et, pour les éléments chauffants 102 devant rester inactifs, on force, avant de les transférer, les commandes individuelles à un état inactif, 0. Après que le compteur 151 ait atteint la valeur 1728, le séquenceur 152 commande, par une liaison 107A reliée à l'entrée 107 du registre tampon 105, le chargement parallèle des bits du registre 110 dans le registre tampon 105, lorsque la durée nécessaire à l'impression des points précédents s'est écoulée. Pour l'impression qui suit, le séquenceur 153 active, ici simultanément, les quatre liaisons de commande validation 116- 119. Une variante dans la commande de ces liaisons est expliquée plus loin. 12 2708525 Après le cycle ci-dessus de transfert de 1728 bits dont N en "1", un autre cycle est effectué pour N autres bits d'activation. Le compteur 151 compte à nouveau de 1 à 1728. Le séquenceur 152 n'ouvre la porte 153 qu'à partir de l'adresse AS+1, calculée à partir du contenu de la mémoire 154, et le signal 150 la ferme ensuite, comme expliqué. Ainsi, le registre de transfert 110 reçoit, de la mémoire 148, des données de commande d'activation et les transfère dans le registre de commande 105, et le séquenceur 152 commande le registre de transfert 110 et compte, avec le compteur 149, le nombre d'éléments chauffants 102 dont l'activation est commandée, pour commander sa mémoire 154 de mémorisation des adresses de positions des éléments chauffants 102 ci- dessus et de contrôle de la mémoire 148 de données de commande, et le séquenceur 152 inhibe registre de transfert 110 si le nombre ci-dessus dépasse le seuil N. Dans une variante de réalisation, utilisant le fait que les quatre liaisons de commande de validation 116-119 sont séparées, il pourrait être prévu que le compteur 149 de bits d'activation transférés vers le registre 110 effectue un tel comptage pour chaque bloc 112-115. Dans ce cas, il serait transféré à chaque fois quatre fois N bits d'activation, dans la mesure o ils existent en un tel nombre, vers le registre à décalage 110 puis vers le registre tampon 105. Le séquenceur 153 activerait ensuite successivement, dans tout ordre voulu, les liaisons de commande de validation 116- 119. Le nombre de transferts serait ainsi réduit d'un facteur 4. Dans le cas o il resterait à transférer moins de N bits d'activation vers un bloc 112-115, il pourrait être prévu que le comptage de ces bits "déborde" sur un ou plusieurs autres blocs et que, par exemple, ce comptage porte sur deux blocs 112-115, pour lesquels les liaisons individuelles de commande de validation 116-119 seraient alors simultanément activées pour l'impression. 13 2708525 En d'autres termes, les éléments chauffants 102 sont groupés en blocs de taille prédéterminée et, si le nombre d'éléments chauffants 102 à activer d'un bloc est inférieur au nombre prédéterminé N, avant activation on poursuit la sélection parmi les éléments chauffants 102 à activer d'un autre bloc. Le registre de transfert 110, avec la porte 153, permet ainsi de transférer des portions de ligne de tailles et de positions respectives prédéterminées et, en cas d'inhibition par le séquenceur 152, il transmet au registre tampon de commande d'impression 105 des portions de ligne blanche. 14 2708525 REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'une tête ligne d'un appareil d'impression thermique, dans lequel, pour l'impression d'une ligne de points sur un support d'impression, on active des éléments chauffants (2; 102) de la tête (1; 101), caractérisé par le fait que - on mémorise les positions des éléments chauffants (2; 102) à activer, - on en sélectionne, en en repérant et mémorisant les positions, un nombre prédéterminé (N), que l'on active, - et, après désactivation, on répète l'étape précédente pour des points à imprimer de positions non encore repérées, et ce, - jusqu'à impression de la totalité des points de la ligne à imprimer, avant de faire avancer le support d'impression. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on groupe les éléments chauffants (2; 102) en blocs (112-115) de taille prédéterminée et, si le nombre d'éléments chauffants (2; 102) à activer d'un bloc est inférieur audit nombre prédéterminé (N), avant activation on poursuit la sélection parmi les éléments chauffants (2; 1 02) à activer d'un autre bloc (112-115). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on active individuellement les éléments chauffants (2; 102) par un transfert en série de commandes d'activation et, pour les éléments chauffants (2; 102) devant rester inactifs, on force, avant de les transférer, les commandes individuelles à un état inactif. 4. Appareil d'impression thermique pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, comportant une tête ligne (1; 101), comprenant une pluralité d'éléments chauffants (2; 102), un registre (5; 105) de commande d'activation des éléments 2708525 chauffants (2; 102) et un registre de transfert (10; 110) agencé pour recevoir, de moyens de mémorisation (48; 148), des données de commande d'activation et les transférer dans le registre de commande (5; 105), et des moyens séquenceurs (51, 52; 151, 152, 153) pour commander le registre de transfert (10; 110) de la tête (1; 101), appareil caractérisé par le fait que les moyens séquenceurs (51, 52; 151, 152, 153) sont agencés pour compter le nombre d'éléments chauffants (2, 102) dont l'activation est commandée, pour commander des moyens (54; 154) de mémorisation d'adresses des positions desdits éléments chauffants (2; 102) et de contrôle des moyens de mémorisation de données de commande (48; 148), et pour inhiber le registre de transfert (10; 110) si ledit nombre dépasse un seuil (N). 5. Appareil selon la revendication 4, dans lequel le registre de transfert (110) est agencé pour transférer des portions de ligne de tailles et de positions respectives prédéterminées et pour, en cas d'inhibition par les moyens séquenceurs (152, 153, 154), transmettre au registre de commande (110) des portions de ligne blanche. 6. Appareil selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel il est prévu une mémoire tampon (48; 148) de mémorisation de données de commande d'activation relatives à plusieurs lignes.