Brevet FR2730667A1 — publié le 19960823

La présente invention concerne un dispositif d'impression thermique dans lequel une ligne électriquement résistive est échauffée, par tronçons, par l'effet Joule résultant d'une impulsion électrique traversant le ou les tronçons. Ceux-ci déterminent des points chauffants dont la température atteint une valeur de seuil permettant de provoquer le virage de la couleur d'un papier sensible thermiquement ou le transfert d'une encre fusible d'un film de support sur un papier ordinaire. On rappellera que la ligne électriquement résistive est constituée par une couche d'une composition proche d'une encre chargée de particules qui est déposée et cuite sur une plaquette de support généralement en céramique. Cette ligne chevauche les extrémités d'une première pluralité de conducteurs issus d'un conducteur commun d'alimentation et les extrémités d'une seconde pluralité de conducteurs qui aboutissent à la masse par l'intermédiaire d'interrupteurs, en général statiques, incorporés dans des pastilles de circuits intégrés de commande de l'impression en association avec un microprocesseur. Un point chauffant est alors défini par le tronçon de ligne compris entre deux extrémités consécutives de conducteurs appartenant à la première pluralité. La résolution d'une tête d'impression est définie par le nombre de points chauffants par unité de longueur de ligne d'impression. Les têtes basse résolution, plus spécialement concernées par l'invention, comportent entre deux et quatre points par millimètre. La performance d'une imprimante thermique dépend de la vitesse à laquelle le point chauffant atteint la température souhaitée. Cette vitesse est quant à elle fonction de la puissance dissipée par unité de surface au niveau du point. Cette puissance est, pour une tension d'alimentation donnée, directement fonction du courant traversant le point.Par ailleurs, plus la surface du point est importante, ce qui est le cas d'une tête à basse résolution, plus la puissance dissipée par le point doit être importante pour conserver cette puissance par unité de surface supérieure à un seuil nécessaire à l'obtention d'une élévation de la température du point suffisante à l'impression. Le matériau ou l'encre utilisé pour la confection de la ligne résistive est définie par sa résistance en ohms par carré. Les encres actuellement sur le marché ont une résistance par carré de l'ordre de 1000 Q et plus. Une tête à basse résolution alimentée sous une tension relativement faible réalisée avec une encre du commerce ne permet pas d'atteindre une puissance dissipée par unité de surface au niveau d'un point chauffant garantissant une bonne impression. En effet, le courant traversant le point chauffant est trop faible car la résistance est trop importante. La solution consisterait à développer une encre de moindre résistance par carré.Le développement de cette encre n'est pas impossible mais son coût est trop élevé en regard du faible potentiel de consommation que constituent les imprimantes de ce type qui sont essentiellement consacrées à l'impression de tickets ou rubans relatifs à l'enregis- trement de transactions alors que les encres actuellement sur le marché ont des débouchés beaucoup plus importants puisqu'elles concernent la télécopie. Il s'ensuit que les imprimantes basse tension d'alimentation (5 volts) comportent des têtes de résolution bien supérieure à celle qui leur suffirait et sont donc d'un coût trop élevé par rapport au marché qu'elles concernent. Il faut en effet que ces têtes comportent un nombre de puces de commande plus important que celui qui conviendrait à une imprimante de faible résolution. La présente invention entend fournir une solution simple pour disposer d'imprimantes thermiques à basse tension d'alimentation, à faible résolution avec d'excellentes qualités d'impression tout en utilisant des encres communes. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'impression thermique comprenant un support, une ligne électriquement résistive portée par le support et disposée sur les extrémités d'une première pluralité de conducteurs parallèles s'étendant d'un côté de la ligne jusque vers un conducteur commun d'alimentation et d'une seconde pluralité de conducteurs parallèles s'étendant de l'autre côté de la ligne en direction de composants électroniques de commande et intercalées entre les extrémités de la première pluralité de conducteurs, dans lequel dispositif les conducteurs de la seconde pluralité sont réunis par groupe d'au moins deux conducteurs consécutifs, chaque groupe formant un conducteur unique avant l'entrée du composant électronique de commande. On dispose ainsi d'un point chauffant dont la résistance, formée par au moins deux résistances qui sont placées en dérivation l'une de l'autre, est de valeur inférieure à la valeur de la résistance du tronçon de ligne résistive compris entre les deux extrémités de conducteurs de la première pluralité qui définiraient un point chauffant de même étendue. Bien entendu, dans l'invention, il convient de confectionner la ligne de points chauffants comme s'il s'agissait d'une tête à résolution, dans le sens de la longueur de la ligne de points, au moins deux fois plus élevée que celle demandée, mais en ce qui concerne uniquement les conducteurs des deux pluralités, les puces de commande étant au moins deux fois moins importantes que celles mises en oeuvre dans les têtes de haute résolution. L'une des applications importante de l'invention réside dans l'impression de documents qui doivent comporter 24 caractères par ligne. C'est en effet une exigence à satisfaire pour les imprimantes mises en oeuvre dans les appareils dédiés à la réalisation de transactions financières telles que les paiements par carte de crédit. Un caractère n'est vraiment lisible si, imprimé par pointS, il s'inscrit dans une matrice classique ayant 5x7 points. Entre chaque caractère il doit subsister une colonne non imprimée ayant la largeur d'un point. Il convient donc de pouvoir commander 143 points par ligne d'impression. Or aujourd'hui les pastilles de circuits imprimés les plus répandues, donc à un prix compétitif, ne peuvent commander que 64 points. Il faudrait donc mettre en oeuvre trois puces pour commander les 143 points. Selon une caractéristique de l'invention, pour ne mettre en oeuvre que deux pastilles de circuit intégré dans cette imprimante destinée à l'impression de 24 caractères, quinze des conducteurs uniques issus de chaque groupe de la seconde pluralité qui forment les conducteurs de commande des points chauffants ne sont connectés à aucune des deux pastilles.Il résulte de cette disposition particulière qu'il n'est pas possible de réaliser l'impression d'un ruban entièrement noir sur toute la largeur active de la ligne de points, ce ruban comportant quinze traces blanches parallèles au défilement du papier sous la tête. L'avantage de cette disposition réside dans l'économie de composants électroniques onéreux et dans une diminution du nombre des instructions d'impression à transmettre à la ligne de points, d'où un microprocesseur moins puissant et meilleur marché. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description donnée ci-après d'exemples de réalisation de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 illustre schématiquement une première réalisation de l'invention, - la figure 2 est l'illustration d'une variante de réalisation de la figure 1, - la figure 3 illustre par un schéma partiel une application particulière de l'invention à l'impression d'au plus 24 caractères par ligne, - la figure 4 est un schéma à plus grande échelle concernant le détail 14 de la figure 3, - la figure 5 illustre une autre variante de réalisation de la figure 1, dans laquelle les points chauffants sont non jointifs. A chacune de ces figures, la référence 1 désigne un support de tête d'impression thermique formé par une plaquette de céramique. Au voisinage de l'un de ses bords, cette plaquette comporte un conducteur commun d'alimentation 2 duquel est issue une première pluralité 3 de conducteurs 31, 32, 33..., 37 parallèles entre eux et perpendiculaires à ce commun d'alimentation. L'extrémité de ces conducteurs est recouverte par une ligne résistive 4 qui recouvre également l'extrémité de chacun des conducteurs 51, 52, 53. ., 56, d'une seconde pluralité 5 de conducteurs qui se dirigent vers une électronique 7 de commande de l'établissement ou l'interruption de leur liaison à la masse électrique de la tête d'impression. Les extrémités des conducteurs de la pluralité 5 sont intercalées entre les extrémités des conducteurs de la pluralité 3 sous la ligne résistive 4.Cette disposition est connue et les têtes ainsi confectionnées sont appelées interdigitées. Dans les têtes connues, un point chauffant est défini par la section de la ligne 4 qui est comprise entre deux conducteurs consécutifs de la première pluralité, par exemple 31 et 32. La longueur de ce tronçon est en général égale à la hauteur du ruban résistif si bien que le point chauffant est sensiblement carré. Le conducteur 51 intercalé entre ces dix conducteurs 31 et 32 est, dans les têtes connues, directement relié à l'électronique de commande 7 qui le rend passant ou non selon les instructions séquentielles reçues par cette électronique en provenance d'un microprocesseur de commande de l'impression. Dans l'invention, le point chauffant est représenté par la zone hachurée 41 de la ligne résistive, c'està-dire le tronçon de cette ligne 4-compris, pour la figure 1, entre les conducteurs 31 et 33 et, pour la figure 2 entre les conducteurs 31 et 34. Les conducteurs 51 et 52 de la figure 1 et 51, 52 et 53 de la figure 2 sont réunis, avant d'atteindre les circuits électroniques de commande 7, en un conducteur unique 61 à la figure 1 et 81 à la figure 2. On comprend que le point chauffant 41 est constitué par quatre résistances en dérivation les unes des autres à la figure 1 et par six résistances en dérivation les unes des autres à la figure 2. La valeur de cette résistance, si le tronçon de ligne correspondant à la zone carrée hachurée est une résistance de 1000 Q, est de 62,5 Q à la figure 1 et de 27 Q pour la figure 2.On comprend que le point chauffant est alors parcouru par un courant quatre fois supérieur pour la figure 1 et neuf fois supérieur pour la figure 2 à celui qui traverserait un point chauffant carré de mêmes dimensions que la partie hachurée 41 depuis le commun d'alimentation vers le conducteur 51 selon une construction classique de tête interdigitée, toutes choses égales par ailleurs. L'ensemble des conducteurs uniques 61, 62, 63... est noté 6 sur la figure 1 et celui des conducteurs uniques 81, 82,. . est noté 8 sur la figure 2. En d'autres termes, si l'invention concerne une tête ayant une résolution de trois points par millimètre, la hauteur de la ligne résistive sera de 0,3 millimètre, et les intervalles entre les deux conducteurs, toutes pluralités confondues, dans le cas de la figure 1, seront de 75 microns, c'est-à-dire de l'ordre de grandeur de la distance séparant ces mêmes conducteurs dans une tête connue ayant une résolution de huit points par mm. Dans le cas de la figure 2, pour une résolution de deux points par mm, l'intervalle entre conducteurs sera de 80 microns, soit du même ordre de grandeur que précédemment. A la figure 3, on retrouve certains des éléments déjà décrits en regard de la figure 1 avec les mêmes références. Les circuits électroniques 7 de commande sont ici rassemblés sous forme de deux pastilles 71, 72 de circuits imprimés (puces). . La ligne de points 4 est destinée à imprimer 24 caractères séparés les uns des autres par un écartement de largeur égale à la largeur d'un point chauffant. Chaque caractère est imprimé à partir d'une matrice de 5x7 points, les cinq points étant comptés dans le sens de la ligne 4. La ligne de points est donc divisée en 143 points. L'ensemble 6 de conducteurs uniques comprend donc 143 conducteurs. Chaque puce 71, 72 comporte 64 sorties à chacune desquelles est relié un conducteur de l'ensemble 6. On comprend qu'il reste 15 conducteurs de cet ensemble qu'il n'est pas possible de connecter aux puces 71, 72. Selon l'invention on choisit de ne pas connecter ceux des conducteurs qui correspondent à un point chauffant intercalaire entre deux groupes de cinq points, c'est-àdire à un point qui n'est jamais excité lorsqu'il s'agit d'imprimer des caractères alpha-numériques. A la figure 3 on a également représenté, audessus de la plaquette 1 de Support, une ligne 9 de 24 caractères 91, 92. dont on voit qu'ils sont séparés par un espace 10 exempt d'impression qui correspond à un point non excité. Au-dessus de cette ligne 9 la zone 11 est la représentation du résultat obtenu lorsqu'on commande l'impression d'une zone en grisé, c'est-à-dire qu'à chaque ligne d'impression, on excite un point chauffant sur deux en quinconce par rapport à la ligne d'impression précédente (pour être clair on rappellera qu'il faut sept lignes d'impression pour imprimer une ligne 9 de caractères). . On constate que cette zone 11 possède quinze lignes blanches 12 qui correspondent aux tronçons de la ligne résistive 4 (points chauffants) qui ne sont pas connectés aux puces. Dans le cas de la figure ces lignes sont groupées le long de marges de la zone 12, si bien qu'au centre il existe une zone 13 de longueur égale à 53 points d'impression qui permet de réaliser une impression autre qu'alpha-numérique. Bien entendu, il est possible de grouper les points non connectés de manière différente soit le long d'une seule marge soit au centre pour alors bénéficier de deux zones (plus étroites) d'impression graphique le long des marges du format. La figure 4 est un schéma à plus grande échelle de la zone 14 de la figure 3 qui fait apparaître l'absence de connexion entre le conducteur 64 et la puce 71. On notera à ce propos qu'il est avantageux de prévoir que le conducteur 64 existe sous la ligne résistive même s'il ne sert à rien du point de vue électrique - sa présence est utile au maintien de la régularité de la géométrie de la ligne de points lors de la fabrication. A la figure 5, on retrouve certains des éléments déjà décrits en regard de la figure 1 avec les mêmes références (les circuits électroniques de commande n'étant pas représentés sur cette figure). . La première pluralité 3 de conducteurs inclut ici des conducteurs adjacents (en l'espèce les conducteurs référencés 33.1, 33.2 et 35.1, 35.2) entre lesquels aucun courant ne peut circuler, de façon à délimiter des zones non chauffées de la ligne 4. Autrement dit, parmi les conducteurs en provenance du conducteur commun 2, ceux qui délimitent les points chauffants sont réalisés à l'aide de deux conducteurs parallèles espaçant ainsi les zones chauffées les unes des autres, de sorte que les points chauffants (référencés 41, 42, 43 sur la figure) sont alors non jointifs. On retrouve par ailleurs les groupes adjacents de conducteurs consécutifs 51, 52 ; 53, 54 ; 55, 56. Les points adjacents imprimés par un tel système sont donc séparés par un espace blanc, ce qui est en fait encore tout à fait acceptable pour des caractères alphanumériques. En réduisant ainsi la surface de chaque point, on réduit la puissance nécessaire par point tout en conservant une puissance élevée par unité de surface, ce qui permet de réaliser une imprimante thermique à faible coût et faible résolution. En plus de l'économie sur l'alimentation ainsi obtenue, l'autonomie d'une batterie, dans le cas d'un système portable, est aussi augmentée du fait que l'énergie nécessaire pour imprimer un ticket est plus faible. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'impression thermique comprenant un support (1), une ligne (4) électriquement résistive portée par le support et disposée sur les extrémités d'une première pluralité (3) de conducteurs (31, 32, 33, ., 37) parallèles s'étendant d'un côté de la ligne (4) jusque vers un conducteur commun (2) d'alimentation et d'une seconde pluralité (5) de conducteurs (51, 52, 53, ., 57) parallèles s'étendant de l'autre côté de la ligne (4) en direction de composants électroniques (7) de commande et intercalées entre les extrémités de la première pluralité de conducteurs, caractérisé en ce que les conducteurs de la seconde pluralité (5) sont réunis par groupe d'au moins deux conducteurs (51, 52) consécutifs, chaque groupe formant un conducteur unique (61, 62, 63) à l'entrée du composant électronique (7) de commande correspondant. 2. Dispositif selon la revendication 1, destiné à l'impression d'au plus 24 caractères consécutifs le long d'une ligne d'impression, chaque caractère pris le long de cette ligne comportant au plus 5 points consécutifs et chaque caractère étant séparé d'un caractère adjacent d'une distance correspondant à un point d' impression, caractérisé en ce qu'il comporte deux pastilles de circuits intégrés de commande à 64 sorties, en ce que chacune de ces sorties est reliée à l'un des conducteurs (61) uniques issus de chaque groupe de la seconde pluralité et en ce que les conducteurs (64) en excédent par rapport aux conducteurs raccordés aux sorties des pastilles de circuit intégrés sont ceux de commande d'un point d'impression situé entre deux caractères consécutifs. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les conducteurs (64) non raccordés concernent des points chauffants groupés sur au moins l'une des extrémités de la ligne de points chauffants. 4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la première pluralité (3) de conducteurs inclut des conducteurs adjacents (33.1, 33.2 ; 35.1, 35.2) délimitant des zones non chauffées de la ligne (4), de façon que les points chauffants (41, 42, 43) soient non jointifs.