Brevet FR2779678A1 — publié le 19991217

Imprimante couleur à source optique commune pour plusieurs couleurs La présente invention concerne les imprimantes couleur. Pour imprimer une image en couleurs, il existe des imprimantes, qualifiées de tandem, dans lesquelles on imprime successivement trois couleurs et le noir dans quatre ensembles d'impression monochrome disposés en série. Chaque ensemble constitue à lui seul une imprimante ne différant des autres que par la couleur des pigments d'impression utilisés. On notera que par couleur, on entend aussi le noir et le blanc. Chaque ensemble d'impression comporte un rouleau d'impression électrostatique qui est initialement chargé électriquement par passage de ses génératrices successives devant un dispositif de charge. Une tête laser, associée à un dispositif de balayage d'une ligne génératrice du rouleau, en aval du dispositif de charge, décharge les segments de ligne devant rester vierges dans la ligne pour former une image latente. Le rouleau poursuivant sa rotation, les génératrices balayées entrent en contact avec des particules de pigments, ou toner, contenues dans une cartouche, et les particules sont attirées par les zones du rouleau ayant conservé leur charge. L'image latente est ainsi révélée. La zone du tambour la portant parvient finalement à un contre-rouleau qui presse une feuille à imprimer sur le tambour, entraînée devant celui-ci, pour transférer ainsi le toner qui est enfin fixé à la feuille par cuisson dans un four. La présente invention vise à limiter le coût de la multiplicité des ensembles d'impression. A cet effet, l'invention concerne une imprimante couleur comportant une pluralité d'ensembles d'impression d'une pluralité de couleurs, disposés en série dans une chaîne d'impression d'un support d'impression et comportant, chacun, un tambour électrostatique d'impression agencé pour fixer des pigments d'une couleur spécifique selon une image formée par 2 2779678 balayage d'un faisceau optique modulé par des données d'image et transférée au support d'impression, imprimante caractérisée par le fait qu'elle comporte une source de faisceau optique unique commune à tous les ensembles d'impression et des moyens de commutation agencés pour pour commuter la source sur les différents tambours. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs formes de réalisation de l'imprimante de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue latérale schématique de la forme de réalisation préférée de l'imprimante; - la figure 2 représente le déflecteur optique mobile linéairement d'une deuxième forme de réalisation; - la figure 3 représente le déflecteur optique mobile linéairement d'une troisième forme de réalisation; et - la figure 4 représente le déflecteur optique rotatif d'une quatrième forme de réalisation de l'imprimante. L'imprimante de la figure 1 comporte une chaîne de quatre ensembles d'impression 1, 2, 3, 4 disposés dans cet ordre sur le trajet 5, ici orienté vers la gauche, d'impression de feuilles de papier. Les ensembles 1 à 4, tous mécaniquement semblables, servent chacun à l'impression d'une image en noir, cyan, magenta, jaune respectivement, pour former par superposition sur image polychrome. L'ensemble 1 comporte un tambour électrostatique 11 tournant dans le sens des aiguilles d'une montre et pouvant être chargé électrostatiquement en surface, par un rouleau non représenté. Angulairement en aval, est située une position fixe 12 pour une génératrice du tambour 11 balayée par un faisceau lumineux ponctuel 21. A ce niveau, le faisceau lumineux 21, commandé par les données d'image à imprimer, décharge des segments de ligne, selon l'image. 3 2779678 Angulairement en aval se trouve un réservoir 13 d'encre en poudre, ou pigment, au niveau duquel les zones du tambour 11 non déchargées électriquement par le faisceau 21 vont attirer les particules de pigment et révéler l'image latente en une image réelle qui est ensuite transférée par placage sur une feuille défilant, sur le trajet 5, entre le tambour 11 et un rouleau 14 formant laminoir avec celui-ci. Le four de cuisson du pigment n'a pas été représenté. Au niveau global de la commande des quatre ensembles 1 à 4, une base de temps 30 commande le séquencement d'une unité centrale à microprocesseur 31 qui lit séquentiellement, dans une mémoire 32, quatre blocs de données d'image relatives aux quatre couleurs ci-dessus. Chaque bloc de données commande séquentiellement une source 16 de faisceau lumineux, précisément une source laser. Celle-ci illumine un séparateur spatial de faisceau 20, ou aiguilleur, permettant d'aiguiller le faisceau issu de la source 16 vers successivement les quatre positions des génératrices (12) des quatre ensembles 1 à 4 pour y former les quatre images de couleur spécifique. Dans la forme de réalisation représentée, l'aiguilleur 20 est un miroir monté rotatif autour d'un axe perpendiculaire au plan de la figure 1 et pouvant occuper quatre positions prédéterminées sous l'action d'un actionneur 19 commandé par l'unité centrale 31 en phase avec la lecture des blocs en mémoire 32, c'est-à-dire faisant pivoter le miroir 20 vers une nouvelle position lorsque la lecture en mémoire 32 passe d'un bloc à l'autre. L'actionneur 19 est ici un moteur pas à pas recevant un nombre déterminé d'impulsions d'avance pour passer d'une position à l'autre. Les pas sont de taille angulaire suffisamment faible pour que la précision angulaire de la position du miroir 20 soit suffisante pour éviter toute dérive de la position des génératrices visées, comme 12. De façon à éviter une discontinuité angulaire trop importante à la fin d'un cycle de balayage des quatre ensembles 1 à 4, le miroir tournant 20 peut comporter deux miroirs dos à dos ou même être constitué d'un support rotatif avec une 4 2779678 pluralité de secteurs angulaires portant chacun un miroir d'orientation spécifique dans un plan perpendiculaire à celui de la figure 1. Le balayage ligne des génératrices, dans un plan perpendiculaire à la figure 1, est effectué par un miroir à rotation continue 18, représenté très schématiquement sur le trajet du faisceau issu de la source 16 (supposé rester en ligne), miroir 18 entraîné par un moteur électrique 17 commandé par l'unité centrale 31, en synchronisme avec le rythme de lecture des bits de la mémoire 32. La source 16 comporte, de façon classique, une optique de focalisation, non représentée, destinée à compenser sa divergence et, de même, les faisceaux 21 à 24 traversent chacun une barette optique spécifique, non représentée, pour faire converger en un point le faisceau considéré, ceci tout au long de la génératrice (12) et pour corriger l'accélération du balayage linéaire en extrémités de génératrice 12, due à la rotation à vitesse fixe du miroir 18. Une correction peut aussi intervenir au niveau de la source 16, pour réguler sa puissance selon la position du faisceau 21-24 sur la génératrice 12 considérée. Un réglage de la taille des points à imprimer (modulation de largeur d'impulsion PWM) peut aussi intervenir au niveau de la commande de la source 16, par logiciel, pour régler la largeur totale de l'image et assurer une constance d'espacement entre points d'une ligne (correction en 1 /cos20) ou entre lignes, ce réglage variant selon la distance entre chaque ensemble 1 à 4 et l'aiguilleur 20. Afin d'avoir des conditions optiques identiques pour les quatre ensembles 1 à 4, il peut être prévu de les disposer (leurs génératrices 12) selon un axe de cercle centré sur l'aiguilleur 20. La piste 5 est donc alors elle- même sensiblement circulaire. La figure 2 représente une variante 40 de l'aiguilleur 20, dans laquelle il se déplace en translation (flèche F4), perpendiculaire au faisceau incident provenant de la source 16, pour présenter à celui-ci une face parmi quatre 41, 42, 43, 44, d'inclinaisons différentes, pour atteindre (21-24) par 2779678 chacune l'un des ensembles 1 à 4. L'aiguilleur 40 est dans une position d'émission, sur la figure 2, du faisceau 21; les lignes en pointillés illustrent les trois autres positions de l'aiguilleur 40 et des rayons réfléchis correspondants. En variante, il peut être prévu de remplacer l'aiguilleur rotatif 20 par un aiguilleur statique ayant par exemple la forme de l'aiguilleur 40 mais dont les quatre faces 41 à 44 seraient alors simultanément illuminées et émettraient donc les quatre faisceaux 21 à 24. Quatre caches optiques commandables 51 à 54, disposés respectivement sur les trajets des faisceaux 21 à 24, permettent alors de commander simultanément l'impression de quatre images depuis les blocs de données en mémoire 32. La source 16 émet alors de façon continue. Comme les quatre ensembles 1 à 4 sont distants les uns des autres, les quatre images peuvent en fait concerner quatre feuilles de papier distinctes, une couleur de l'une étant imprimée alors que se déroule simultanément l'impression d'une autre couleur pour la suivante. Ainsi, au multiplexage spatial correspond un multiplage temporel des impressions. La variante de réalisation de la figure 3 diffère de celle de la figure 1 par le fait que les déflecteurs 18 et 20 sont remplacés par un déflecteur 58 à rotation continue, effectuant le balayage successif des quatre génératrices comme 12. La source 16 illumine le bloc déflecteur ligne rotatif 58 d'axe 60, homologue du déflecteur 18, par un faisceau, ici radial par rapport à l'axe de rotation 60. Le déflecteur 58 comporte au moins une face réflectrice et de préférence au moins deux faces opposées, pour réfléchir en permanence tout faisceau. Il a ici une section radiale sensiblement carrée, limitée par quatre faces formant miroirs latéraux, ici parallèles à l'axe de rotation 60. 6 2779678 Lors de la rotation (F0) du bloc déflecteur 58, le faisceau issu de la source 16 balaye ainsi un large secteur dans le plan radial considéré, selon la flèche Fl. En variante, la source 16 peut illuminer le bloc 58 sous un angle autre que selon la direction radiale, par exemple parallèlement à l'axe 60, et les quatre faces du bloc 58 sont alors inclinées sur l'axe 60 pour renvoyer radialement, donc dans un plan, le faisceau qui les atteint. Comme les quatre rouleaux 11 à 14 à illuminer ne peuvent en pratique être disposés bout à bout en une sorte de tore coupé par ce plan au niveau des génératrices 12, mais qu'ils doivent être montés en cascade avec leurs axes (ou génératrices 12) parallèles et décalés sur le trajet unique 5 des feuilles perpendiculaire aux génératrices 12, le faisceau de balayage ligne engendré par le bloc déflecteur 58 est capté successivement, dans quatre secteurs différents du plan radial considéré, par quatre miroirs fixes de renvoi 71, 72, 73 et 74. Ceux-ci fait sortir ce balayage de son plan et le renvoient selon les faisceaux 21 à 24, vers les quatre génératrices 12, disposées comme souhaité grâce au fait que l'orientation des miroirs 71 à 74 permet de réorienter les faisceaux 21 à 24 vers tout secteur voulu, en s'affranchissant ainsi de la position angulaire de ces miroirs 71 à 74 autour de l'axe 60. Il peut aussi être prévu que le bloc 58 soit illuminé sous un angle déterminé quelconque et aussi que ses quatre faces 61-64 aient en outre des inclinaisons différentes sur l'axe de rotation 60. Les quatre rayons correspondants 21-24 successivement renvoyés ont alors des inclinaisons différentes sur l'axe 60, si bien que les quatre rouleaux respectifs (11) à axes orthogonaux à l'axe 60 peuvent s'échelonner côte à côte, le long de l'axe 60 avec des décalages axiaux spécifiques à chacun par rapport à l'axe 60, sans nécessité de miroirs de renvoi 71 à 74. Dans le cas o l'on souhaite accroître les performances de vitesse de l'imprimante, il peut être prévu une seconde source laser, 66 (fig. 4) d'illumination du déflecteur 58 pour balayer un autre secteur. Cette seconde source peut être disposée, par exemple, à l'opposé de la source 7 2779678 16 par rapport à l'axe de rotation 60 ou elle émet simplement un faisceau incliné différemment sur cet axe 60, ce qui assure la séparation spatiale des balayages respectifs F1 et F2. Il y a ainsi deux pluralités d'ensembles d'impression, 1, 2 et 3, 4 par exemple, avec une source optique particulière à chaque pluralité. 8 2779678 REVENDICATIONS 1.- Imprimante couleur comportant une pluralité d'ensembles d'impression (1, 2, 3, 4) d'une pluralité de couleurs, disposés en série dans une chaîne (5) d'impression d'un support d'impression et comportant, chacun, un tambour électrostatique d'impression (11) agencé pour fixer des pigments d'une couleur spécifique selon une image formée par balayage d'un faisceau optique (21 - 24) modulé par des données d'image (32) et transférée au support d'impression, caractérisée par le fait qu'elle comporte une source de faisceau optique unique (16) commune à tous les ensembles d'impression (1 - 4) et des moyens de commutation (18, 20; 40; 60) agencés pour commuter la source (16) sur les différents tambours (11). 2.- Imprimante couleur selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de commutation comportent un miroir rotatif (20) couplé à des moyens d'entraînement (19) agencés pour lui faire occuper successivement une pluralité de positions correspondant à la pluralité d'ensembles d'impression (1 - 4). 3.- Imprimante couleur selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle les moyens de commutation comportent un bloc (40) d'une pluralité de déflecteurs (41 - 44) couplé à des moyens d'entraînement agencés pour interposer successivement chacun des déflecteurs (41 - 44) sur le trajet d'un faisceau issu de la source (16). 4.- Imprimante couleur selon la revendication 3, dans laquelle le bloc (40) est monté mobile en translation dans une direction sensiblement perpendiculaire à celle du faisceau issu de la source (16) et comporte une pluralité de miroirs (41 - 44) d'inclinaisons différentes. 5.- Imprimante couleur selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle il est prévu des moyens (31) de modulation de la largeur d'impulsions électriques commandant l'émission, par la source (16), d'impulsions optiques de pixel correspondantes. 9 2779678 6.- Imprimante couleur selon la revendication 1 à 5, dans laquelle les ensembles d'impression (1 - 4) sont sensiblement disposés en arc de cercle autour des moyens de commutation (20). 7.- Imprimante couleur selon l'une des revendication 1 à 6, dans laquelle les moyens de commutation comportent un dispositif (58) pour émettre simultanément la pluralité de faisceaux (21 - 24) d'ensembles d'impression (1 - 4) et il est prévu, sur le trajet de ceux-ci, une pluralité correspondante de moyens de contrôle de leurs intensités (51 - 54). 8.- Imprimante selon la revendication 7, dans lequel la source optique (16) est commandée par les données d'une pluralité d'images successives et les moyens de contrôle d'intensités sont des obturateurs commandés successivement. 9.- Imprimante selon la revendication 7, dans laquelle la source optique (16) est à émission permanente en cours d'impression et la pluralité de moyens de contrôle (51 - 54) est commandée simultanément par des données d'une pluralité correspondante de données d'images. 10.- Imprimante couleur selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle les moyens de commutation comportant un bloc rotatif (58) comportant au moins un miroir latéral (61 - 64) de balayage d'une pluralité de miroirs (71 - 74) de renvoi vers les tambours (11). 11.- Imprimante selon la revendication 10, dans laquelle le bloc rotatif (58) comporte une pluralité de miroirs latéraux (61 - 64) d'inclinaisons spécifiques sur l'axe de rotation (60) du bloc (58). 12.- Imprimante couleur selon l'une des revendications 1 à 11, comportant deux pluralités d'ensembles d'impression (1, 2; 3, 4) avec une source optique (16, 66) particulière à chaque pluralité.