Brevet FR2808476A1 — publié le 20011109

Une tête d'impression thermique, et on considérera ici une "tête ligne", comprend une rangée d'éléments chauffants ponctuels activés individuellement pour, pixel par pixel, transférer l'encre d'un film d'impression une feuille à imprimer, ou pour imprimer directement du papier thermosensible. Certains télécopieurs comportent de telles têtes. Comme l'impression des lignes successives s'effectue à une cadence élevée, qu'il exclu de réduire, les éléments chauffants ne retombent pas exactement à la température ambiante entre deux impressions de ligne. En particulier, la température à laquelle chute un élément chauffant après chaque activation d'une succession ininterrompue d'activations, pour imprimer une colonne de points noirs, dérive en s'accroissant progressivement. Les deux éléments chauffants de part et d'autre de l'élément considéré contribuent aussi à cette dérive thermique, qui provoque un transfert excessif d'encre, dilatant la taille des pixels imprimés. Inversement, un pixel noir précédé par une colonne de pixels blancs risque d'être imprimé sous la forme d'un point de trop petite taille, un élément chauffant trop froid. Ce problème de débordement d'un pixel sur la zone d'un autre pose aussi pour les imprimantes couleur. Pour tenter de maîtriser la température des éléments chauffants il est connu de modéliser les échanges thermiques de chacun de ceux ci, en fonction des motifs de pixels qui ont été imprimés avant dans la colonne de l'élément considéré et dans les colonnes adjacentes et en fonction des conditions ambiantes de chauffage individuel et de refroidissement général par radiateur ventilé. Ainsi, si l'on détermine, par calcul selon un tel modèle, qu'un élément chauffant présente une température de chute qui dérive, on corrige l'activation future. De tels modèles d'échanges thermiques sont difficiles à établir façon précise et, même après une longue mise au point, ils ne donnent pas toujours satisfaction, les points isolés, noirs et blancs, étant mal restitués dès que les conditions opératoires s'écartent du modèle. La présente invention vise à proposer une autre solution au problème d'impression mentionné ci-dessus. La demanderesse a en effet trouvé que le problème ci-dessus, de maîtrise de la taille des pixels imprimés, ne se posait véritablement que dans les cas de restitution de détails, où les pixels d'un type, noir ou blanc sont en nette minorité devant ceux de l'autre type, comme par exemple un pixel noir blanc isolé ou encore un trait représentant un caractère mais en inversion vidéo. Bref, suffisait de traiter uniquement le problème de la commande des éléments chauffants situés dans des zones d'image de détails, susceptibles de représenter de telles configurations déséquilibrées entre pixels de types différents, en modifiant les commandes en faveur des minoritaires. C'est ainsi que la demanderesse propose son invention. A cet effet, l'invention concerne un procédé de commande d'une tête ligne impression thermique comportant une pluralité d'éléments chauffants pour l'impression de lignes de points d'image, procédé caractérisé par le fait que - on crée une banque de motifs types autour d'un point, - on associe expérimentalement aux motifs des durées d'activation, et, pour chaque point d'image à imprimer par un élément chauffant, - on compare son environnement d'image avec les motifs types pour en retenir un et - commander l'activation de l'élément considéré conformément à la durée associée au motif retenu. Ainsi, c'est le contenu de la zone d'image considérée qui détermine directement les commandes des éléments chauffants, sans nécessité d'un calcul de prise en compte de la température estimée de ceux '. Avantageusement, pour créer la banque de motifs et leur associer les durées d'activation, - on détermine dans une image test à imprimer, des zones contenant chacune un point à imprimer, - on mémorise des motifs représentant les points de zone pour constituer la banque de motifs, - on associe à chaque motif une durée de chauffage, fixée a priori, d'un élément d'impression du point considéré, - on imprime points des motifs selon les durées de chauffage associées et, - par examen de défauts d'impression, on corrige empiriquement les durées associées pour, par une succession d'impressions, d'examens et de corrections, déterminer des durées fournissant un niveau voulu de qualité d'impression. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode préféré de mise en oeuvre du procédé de l'invention, en référence au dessin annexe, sur lequel - la figure 1 représente très schématiquement une tête ligne d'impression thermique et feuille en cours d'impression, - la figure représente un élément chauffant de la tête, ses circuits logiques particuliers de commande et des circuits de commande communs, et - la figure 3 représente six motifs d'une banque de pixels. La tête ligne d'impression thermique portant la référence 1 la figure 1 appartient ici â une imprimante de télécopieur et imprime les lignes successives d'une feuille de papier 30. Un certain nombre de motifs graphiques élémentaires 31, tels que lettres et chiffres a déjà été imprimé, la feuille 30 étant entraînée pas à pas, ligne par ligne, vers le haut sur la figure 1, par un mécanisme non représenté, pour défiler devant la tête 1. Un ruban encreur, prévu ici pour l'impression du papier ordinaire, n'a pas non plus été représenté. La tête 1 comporte ici une rangée de 1728 éléments chauffants ponctuels permettant d'imprimer autant de colonnes de points noirs, pour un format A4 ' 200 points par pouce . La référence 2 désigne l'un de ces éléments chauffants et son électronique de commande, qui sont représentés en détails sur la figure 2. Les éléments chauffants sont ici regroupés en quatre blocs successifs 5, 6, 7, 8 à commandes séparées, c'est -dire des blocs alimentés séparément depuis une source + 24 V à travers un transistor interrupteur comme celui référencé 32 et représenté fonctionnellement sur la figure 2, un seul des quatre transistors d'alimentation comme 32 étant à l'état fermé à un instant donné. Sur la figure 2, l'élément chauffant porte la référence et est individuellement alimenté en + 24 V à travers un transistor interrupteur de commande individuelle 25, ici de retour de masse. Le transistor 25 est commandé par un étage 20 d'un registre à décalage 28 série/parallèle qui reçoit cycliquement, toutes les 10 ms, un nouveau jeu de 1 bits de commande d'écriture ou impression ligne. Un bit au niveau logique 1 commande ici la mise en conduction du transistor 25, donc l'impression d' point noir, un bit à 0 étant inactif. L'étage 20 comporte un point mémoire 21 relié, par une entrée 22, au point mémoire de l'étage amont et relié en sortie à un étage aval et à une première entrée d'une porte ET 24 de commande du transistor 25. Une entrée 23 de contrôle d'activation de l'élément chauffant 26 est reliée à une seconde entrée, d'inhibition, de la porte 24. Le registre à décalage 28, comportant 1728 étages semblables à l'étage 20, alimenté en données d'image à partir d'une mémoire 12 contenant l'image électronique de la page à imprimer. Un microprocesseur 11, à fonctionnement rythmé par un circuit de base de temps 10, gère la mémoire 12 et le registre 28, c'est-à-dire commande cycliquement l'écriture de 1728 bits de ligne dans celui-ci et commande en outre l'entrée 23 de contrôle de la porte de sortie 24. Une liaison externe non représentée est reliée microprocesseur 11 pour lui fournir les données d'image, qu'il transféré la mémoire 12. Pour régler les durées individuelles d'activation des divers éléments chauffants 26, activés, activables, ici tous en même temps par un même interrupteur 32 pour un même bloc 5 à 8, il est prévu des circuits d'inhibition individuelle des sorties des étages 20. A cet effet, un démultiplexeur 29, intégré au registre 28, comporte, pour les divers étages 20, 1728 sorties respectives adressables par le microprocesseur 11. Chaque sortie du démultiplexeur 29 comporte un point mémoire non représenté commandant la porte de sortie 24, à travers l'entrée 23, afin de maintenir l'inhibition jusqu'à la fin de chaque cycle de 10 ms d'écriture d'une ligne. En variante, la porte 24 est omise et le démultiplexeur 29, sans point mémoire ajouté, commande la remise à zéro individuelle du point mémoire 21 du registre à décalage 28. Selon une autre variante, le registre à décalage 28, avec le démultiplexeur 29 à points mémoires de sorties parallèles adressables, est remplacé par ce seul démultiplexeur 29 à mémoires de sortie adressables (équivalant aux points mémoires 21 mais à entrées et sorties parallèles) commandant directement les divers transistors 25. La partie multiplexeur proprement dite fournit un bit d'activation en 1 par la sortie sélectionnée, à l'entrée (22) de bit de valeur du point mémoire (21) de cette sortie, et laisse passer, uniquement vers ce point mémoire (21), signal commun (non représenté) d'horloge de mémorisation. Dans multiplexeur, une entrée supplémentaire (non représentée) pour un bit de valeur (désactivation) aiguillé vers l'un des points mémoires (21), ou bien d'inhibition globale des sorties de la partie multiplexeur proprement dite, permet d'appliquer un 0 à l'entrée de valeur du point mémoire (21) adressé. Les activations et désactivations des divers éléments chauffants 26 peuvent ainsi, dans diverses réalisations, intervenir à tout moment voulu. Il peut être prévu une désactivation ou une activation commune à tous les points mémoires 21, commandée par une liaison d'entrée, avec, dans le deuxième cas, une désactivation individuelle quasi immédiate points mémoires activés à tort. Une mémoire 13 contenant une banque de motifs type d'image est outre reliée au microprocesseur 11. La commande des divers éléments chauffants 26 de la tête 1 va maintenant être expliquée plus en détails. Pour commander un élément chauffant, comme l'élément 26 par exemple, - on crée banque de motifs types autour d'un point, précisément le point à imprimer par l'élément, la banque étant mémorisée dans mémoire 13, - on associe expérimentalement aux motifs de la banque des durées d'activation et, pour chaque point d'image à imprimer par l'élément chauffant 26, dans la colonne de pixels qu'il traite et pour la ligne a imprimer, - on compare son environnement d'image avec les motifs types pour en retenir un, celui qui ressemble le plus à cet environnement, et - on commande l'activation de l'élément chauffant considéré conformément à la durée associée au motif type retenu. Les deux premières étapes ci-dessus sont effectuées par un opérateur commandant le microprocesseur 11, pour en particulier écrire dans mémoire de motifs 13, les deux dernières étapes étant effectuées directement par le microprocesseur 11 lui-même. La figure 3 représente quelques uns des motifs type ayant une indication ou note associée de durée d'activation d'élément chauffant 26. Chaque motif est constitué ici d'un carré de neuf bits, ou pixels, l'élément chauffant 26 considéré étant commandé par le bit central, de référence, (souligné ' après) de la ligne du bas du motif. Les deux lignes supérieures déjà été imprimées. Dans le motif 40, à trois rangées de bits 000, 000 et 010, le point à imprimer est isolé au milieu, ou sous, des points blancs. L'élément chauffant 26 de ce fait relativement froid et il faut donc y associer une durée d'activation maximale, notée 5 sur une échelle de 1 à 5. On peut en particulier, lors d'une période d'impression ligne de 10 ms, effectuer, en plus du chargement initial, plusieurs rechargements du registre 28, par exemple un total de 5 chargements, pour traiter les 5 notes. Lors du premier des rechargements, le bit de chaque pixel de note 1 (durée minimale) est remis à 0, et ainsi de suite, seuls restant en 1, jusqu'à la fin des 10 ms, les bits de note 5. Le motif 41 (000, 000, 110) comporte, en plus du motif 40, un point à imprimer adjacent au point de référence considéré. L'élément chauffant 26 va donc être chauffé indirectement par l'élément adjacent et comme, par ailleurs, est adjacent à deux pixels blancs, de droite et de dessus et à deux autres pixels blancs en angle, dans lesquels il faut éviter de déborder, la durée d'activation a la note moyenne 3. Le motif 42 (000, 110, 010) peut être considéré comme comportant le motif 41 décalé vers le haut de 1 ligne. Dans ce cas, le fait que le bit de référence soit entre deux 0 montre qu'il s'agit d'un coude d'un trait noir fin. On y associe donc la note 4. Le motif 43 (000, 100, 010) présente une configuration intermédiaire entre les motifs 40 et 41, en ce sens que les deux bits en 1 semblent représenter tronçon de trait fin en diagonale. L'élément chauffant 26 activé ne sera pas simultanément chauffé indirectement par son voisin. C'est donc la note 4 qui est retenue. Le motif 44 (000, 000, 111) présente une ligne noire horizontale inférieure à imprimer et on y affecte la note moyenne 3. Le motif 45 (000, 111, 111) comporte le motif 44, remonté alors d' ligne, en position à mi-hauteur. La ligne à imprimer du motif 45 étant aussi noire, considère a priori qu'il s'agit du bord d'un bloc noir plus important apparaît à l'impression, le pixel à imprimer étant cette fois ci au milieu de ce bloc noir émergent. On peut alors attribuer la note 5 pour imprimer un point noir débordant éventuellement les points noirs adjacents et ainsi former un pavé parfaitement noir sans discontinuité entre pixels. Pour simplifier les commandes, on commande ici les 'léments chauffants comme celui référencé 26 selon des durées d'activation en nombre inférieur à celui des motifs et précisément, comme indiqué plus haut, il y a 5 durées possibles d'activation correspondant aux notes respectives allant de 1 à et s'étalant dans cet ordre entre sensiblement 0,5 ms et 1 ms. En pratique, chaque motif est représenté de façon biunivoque par un nombre représentant le cumul de valeurs de pondération attribuées, de façon fixe mais quelconque, aux diverses positions de pixels du motif, valeurs suivant une progression géométrique ici de raison 2 : 1, 2, 4, 8, etc, les seuls pixels noirs intervenant. Pour créer la banque de motifs et leur associer les durées d'activation, - on détermine dans une image test à imprimer, des zones contenant chacune un point à imprimer, - on mémorise motifs, comme ceux de la figure 3, représentant les points de la zone pour constituer la banque de motifs, - on associe ' chaque motif une durée de chauffage, fixée a priori, d'un élément 26 impression du point considéré, - on imprime points des motifs selon les durées de chauffage associées et, - par examen de défaut d'impression, on corrige empiriquement les durées associées dans la mémoire 13 pour, par succession d'impression, d'examens et de corrections, déterminer des durées fournissant un niveau voulu de qualité d'impression. Dans cet exemple, on apporte en outre une correction commandes individuelles d'activation ci-dessus pour tenir compte la température moyenne de la tête 1 dans la zone de chaque élément chauffant 26. éléments chauffants sont, comme indiqué, regroupés par blocs 5 à 8 à commandes séparées, ici donc une série de quatre blocs identiques qui sont commandés (32) successivement pour limiter le courant maximal. Il a ainsi, à partir de la source commune, quatre alimentations + 24 volts, chacune à travers un interrupteur électronique (32) fermé, au plus, un quart du temps. tête 1 comporte un radiateur couplé thermiquement aux éléments chauffants comme 26 et qui porte, à une extrémité, un capteur 3 de température du radiateur, relié au microprocesseur 11. microprocesseur 11 peut ainsi mesurer avec bonne précision la température d'un tronçon de radiateur relatif au bloc le plus proche du capteur 3, mais, par contre, la température instantanée du tronçon le plus éloigné, relatif au bloc 8, est mal déterminée, du fait du temps de transit thermique d'une extrémité du radiateur à l'autre, temps qui n'est pas négligeable. Pour corriger l'effet de ce retard dans la mesure, - ayant mesuré la température de la tête 1 au niveau du capteur 3, - on calcule, pour chaque bloc 5 à 8 d'éléments chauffants 26, l'énergie fournie sur une série déterminée de lignes, par exemple les 50 dernières imprimées, - pondère la température mesurée de la tête 1 par l'énergie fournie par bloc considéré 5 â 8, et - on corrige les durées d'activation des éléments chauffants 26 par la température pondérée de la tête 1. En d'autres termes, et de façon pratique, le jeu de 5 durées d'activation est remplacé par une pluralité de jeux du même genre pour pouvoir ainsi moduler chacune des 5 durées, initialement fixées, et donc les adapter globalement aux conditions thermiques locales du bloc 5 à 8. Comme la correction de température, et donc de durée d'activation, par l'énergie fournie est toutefois d'amplitude limitée, on obtient un résultat satisfaisant en calculant l'énergie fournie par un simple cumul du nombre de points imprimés dans la série de lignes qui précèdent, sans tenir compte de leur position (colonne) dans le bloc 5 à 8 considéré et même éventuellement sans tenir compte de leur ligne, c'est-à-dire sans analyse d'image. On peut toutefois pondérer la prise en compte thermique des divers pixels déjà imprimés en fonction inverse de leur distance à la ligne en cours d'impression et par exemple ne pondérer que de moitié les pixels lignes imprimées distantes de plus de 25 lignes de la ligne en cours d'impression. Par ailleurs, prend en compte la position du bloc considéré 5 à 8 rapport au point de mesure de la température (3), afin de tenir compte des dispersions du retard de transit thermique des divers blocs 5 à 8 au capteur 3, qui varie comme la distance de ceux-ci au capteur 3. REVENDICATIONS 1.- Procédé de commande d'une tête (1) ligne d'impression thermique comportant une pluralité d'éléments chauffants (26) pour l'impression de lignes de points d'image, procédé caractérisé par le fait que - on crée une banque de motifs types (13) autour d'un point, - on associe expérimentalement aux motifs des durées d'activation et, pour chaque point d'image à imprimer par un élément chauffant (26), - on compare son environnement d'image avec les motifs types ( 3) pour en retenir un et - commander l'activation de l'élément considéré (26) conformément à la durée associée au motif retenu. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel on commande les éléments chauffants (26) selon des durées d'activation en nombre inférieur à celui motifs. 3.- Procédé selon .l'une des revendications 1 et 2, dans lequel, pour créer la banque motifs (13) et leur associer les durées d'activation, - on détermine, dans une image test à imprimer, des zones contenant chacune point à imprimer, - on mémorise des motifs représentant les points de la zone pour constituer la banque de motifs (13), - on associe à chaque motif une durée de chauffage, fixée a priori, d'un élément (26) d'impression du point considéré, - on imprime les points des motifs selon les durées de chauffage associées et, - par examen de défaut d'impression, on corrige empiriquement les durées associées pour, par une succession d'impression, d'examens et de corrections, déterminer des durées fournissant un niveau voulu qualité d'impression. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel, éléments chauffants (26) étant regroupés par blocs à commandes séparées - on mesure la température de la tête, - on calcule, pour chaque bloc (5 ), l'énergie fournie sur une série déterminée de lignes, - on pondère la température de la tête par l'énergie fournie par le bloc (5 8), et - on corrige les durées d'activation éléments (26) par la température pondérée de la tête. 5.- Procédé selon la revendication dans lequel, on prend en compte la position du bloc considéré (5-8) rapport au point de mesure (3) de la température. 6.- Procédé selon la revendication dans lequel on pondère la prise en compte des divers pixels déjà imprimés en fonction inverse de leur distance à la ligne en cours d'impression.