FR2647712A1 - Device fitting onto a 9- or 24-pin impact printer intended to obtain documents on a photosensitive surface - Google Patents

Abstract

Device intended to improve the quality of documents obtained with conventional 9- or 24-pin printers. The invention relates to a device making it possible to improve the quality of documents obtained with conventional 9- or 24-pin printers. It consists of an assembly which is mounted instead of the printing head and the inking ribbon on the head holding carriage of the printer and comprises a light source 1 acting through an objective lens 3 on a photosensitive surface 2 placed instead of the ordinary paper usually used. The light source consists of a stack of 9 or 24 light-emitting diodes powered by the currents which are normally intended to make the pins strike the paper. The device is particularly intended for the owners of a conventional printer who wish to gain occasional access to a higher level of quality without making the investment which the acquisition of more high-performance machines such as a photoplotter or laser printer entails.

Description

Cette invention concerne une modification apportée sur les imprimantes matricielles à impact en
vue d'obtenir des documents de meilleure qualité. This invention relates to a modification made to dot matrix printers in
to obtain better quality documents.

Ces imprimantes utilisent l'impact de 9 ou 24 aiguilles au trwers d'un ruben encreur comme les
machines d écrire conventionnelles. La qualité de la frappe est assez bonne pour les opérations courantes mils n'atteint pas le meilleur résultat possible.En effet,cheque aiguille,de section circulaire1définit sa forme sur le papier au travers de la trame du ruban,et,vu à la loupe,chaque polnt n'a pas de forme blen définie. Par allleurs, le ruban encreur n'est pas toujours frais et l'impression n'est alors pas blen contrastée.L'aspect général serait nettement supérieur si chaque polnt imprimé était parfaitement circulaire ou même carrés et blen contrasté.These printers use the impact of 9 or 24 needles to the trwers of an ink ribbon like the
conventional typewriters. The quality of the typing is quite good for current operations mils does not achieve the best possible result. Indeed, each needle, of circular section1 defines its shape on the paper through the weft of the ribbon, and, seen with a magnifying glass , each polnt has no defined blen form. By allleurs, the ink ribbon is not always fresh and the printing is not blen contrasted. The general appearance would be much better if each printed polnt was perfectly circular or even square and blen contrasting.

C'est le résultat que se propose d'attelndre la présente invention.  This is the result which the present invention proposes to achieve.

La recherche de la qualité a condult au développement de machines reposant sur d'autres prlnclpes. The quest for quality has led to the development of machines based on other principles.

Imprimantes laser et imprimantes d jet d'encre sont les deux principales directions de cette recherche.Laser printers and inkjet printers are the two main directions of this research.

Pour le cas ou une qualité extrême est recherchée,on utilise plutot des machines de photocomposition pour les textes ou des phototraceurs pour les graphismes.Cette recherche de qualité conduit mèdes machines parfois très complexes et donc assez onéreuses dont la rentabilité n'est assurée qu'en cas d'utilisation lntenslvs. I 1 est donc intéressant de proposer une modificetion adaptable b des imprimantes largement répandues afin d'obtenlr une qualité intermédiaire à molndre coût,suffisante dans bien des cas.In the case where an extreme quality is sought, we rather use photocomposition machines for texts or phototracers for graphics. This search for quality leads to sometimes very complex and therefore quite expensive machines whose profitability is only guaranteed. when using lntenslvs. It is therefore interesting to propose a modification adaptable to widely used printers in order to obtain intermediate quality at low cost, sufficient in many cases.

Les imprimantes à 9 aiguilles fonctionnent selon le principe suivant 9 aiguilles sont alignées selon
un axe vertical pour former une ligne d'environ 3 mm de hauteur. Chaque aiguille peut être violemment propulsée selon son axe en direction du papier sur lequel on désire effectuer l'impression.Printers with 9 needles operate on the following principle 9 needles are aligned according to
a vertical axis to form a line about 3 mm high. Each needle can be violently propelled along its axis in the direction of the paper on which one wishes to perform printing.

Le déplacement de chaque aiguille, de l'ordre de 1 mm est obtenu par un petit électro-aimant
L'ensemble des 9 électro-aimants, des 9 aiguilles et de leur support constitue la tête d'lmpression de l'imprimante.La tête d'impression est portée par un charlot permettent un déplacement horizontal sur toute la largeur de la pape ô lmprlmer.Les 9 aiguilles décrivent donc 9 fines lignes horizontales sur toute la largeur du papier mais sans le toucher. La position du papier est contrôlée dans le sens vertical par un cylindre ,comme sur les machines t ecrlre,ou par des tambours dentés pour le papier comportant des periorations. The displacement of each needle, of the order of 1 mm is obtained by a small electromagnet
The set of 9 electromagnets, 9 needles and their support constitutes the printhead of the printer. The printhead is carried by a charlot allowing a horizontal displacement over the entire width of the pope ô lmprlmer .The 9 needles therefore describe 9 fine horizontal lines over the entire width of the paper but without touching it. The position of the paper is controlled in the vertical direction by a cylinder, as on t ecrlre machines, or by toothed drums for paper with perforations.

Une électronique appropriée contrôle simultanément le déplacement du papier, le déplacement du chariot porte tête et des impulsions de courant envoyées dans les 9 électro-aimants. Pour chaque impulsion reçue,une aiguille vlent donc frapper le papier. Celui ci est plaqué sur le cylindre d'entrainement.Un ruban encreur est intercalé entre les alguilles et le papier. Chaque impact d'aiguille provoquera donc l'impression d'un point sur le pepler.L'snsemble des points pouvant être imprimés peut donc noircir complètement la feullle de papier par passages successifs de la tête d'lmpression, chaque passage tracent 9 lignes horizontales sur une hauteur de 3 mm environ. C'est le contrôle simultané du déplacement du papier ,du déplacement du chariot porte tête et des impulsions de courant envoyées dans les 9 électro-aimants qui va permettre d'imprimer ce que l'on désire.Appropriate electronics simultaneously control the movement of the paper, the movement of the head carriage and the current pulses sent to the 9 electromagnets. For each pulse received, a needle will hit the paper. This is placed on the drive cylinder. An ink ribbon is inserted between the alguilles and the paper. Each needle impact will therefore cause the printing of a point on the pepler. The set of points that can be printed can therefore completely blacken the sheet of paper by successive passages of the print head, each passage drawing 9 horizontal lines about 3 mm high. It is the simultaneous control of the movement of the paper, of the movement of the head carriage and of the current pulses sent in the 9 electromagnets which will allow us to print what we want.

En mode texte,la gestlon des divers impacts et déplacements est assurée par l'imprimante elle même
En mode graphique,c'est un logiclel approprié qui est chargé de contrôler les déplacements et les
impacts.La plupart du temps,chaque logiciel de traitement de texte ou de dessin comporte plusieurs
rwttnes destinées ê piloter les divers types d'imprlmontes,mois rien n'interdit d'écrire ses propres
routines pour des applications particilières. In text mode, the gestlon of the various impacts and displacements is ensured by the printer itself
In graphic mode, it is an appropriate software which is responsible for controlling the movements and
Most of the time, each word processing or drawing software has several
rwttnes intended to pilot the various types of imprlmontes, month nothing prohibits to write its own
routines for particular applications.

La présente invention est basée sur l'idée de remplacer les eiguilles par de minuscules faisceaux
lumineux et de réaliser l'impression sur un pepier photographiquePour cela,il faut disposer de sources lumineuses ponctuelles,essez brillantes et surtout dont l'allumage et l'extinctIon puissent être contrôlés avec précision par des impulsions électriques.Cette dernière condition exclut tout naturellement les lampes b incandescence qui présentent une trop grande inertie thermique.The present invention is based on the idea of replacing needles with tiny bundles
To do this, it is necessary to have specific light sources, fairly bright and above all, the ignition and extinction of which can be precisely controlled by electrical pulses. This last condition quite naturally excludes incandescent lamps which have too much thermal inertia.

Les diodes électro-luminescentes dites L.E.D.permettent d'obtenir les résultats souhaités è condition de choisir les modèles d haute luminosité de couleur verte ou jaune et enrobage cristal de fanon a' avoir la lumière la plus actinique possible.Afln d'avoir l'impression désirée sur le papier photographique,il est nécsaire d'obtenir 9 petits points lumineux ô l'endroit exact où les aiguilles auraient frappé.The light-emitting diodes known as LED allow to obtain the desired results provided that you choose the models of high brightness of green or yellow color and crystal coating of baleen to have the most actinic light possible. desired on the photographic paper, it is necessary to obtain 9 small luminous dots ô the exact place where the needles would have struck.

Pous celb nous allons réaliser une tête optique qui prendra la plece de la tête électromécanique normale de l'imprimante.Comme celle ci est sujette a' usure,les constructeurs ont toujours prévu son remplacement facile. Les diodes électro- lumine entes d'usage largement répandu se présentent souvent sous la forme d'un petit cylindre de 3 ou de 5 mm de diemètre,terminé côté émission de lumière par une demi sphère de même diamètre formant loupe et côté connection par une petite embase de diamètre légèrement supérieur, comme représenté figure 1.For this we will make an optical head which will take the place of the normal electromechanical head of the printer. As this one is subject to wear, the manufacturers have always planned its easy replacement. The widely used light-emitting diodes are often in the form of a small cylinder with a diameter of 3 or 5 mm, terminated on the light emission side by a half sphere of the same diameter forming a magnifying glass and on the connection side by a small base with slightly larger diameter, as shown in Figure 1.

La partie génératrice de lumière est un élément semi conducteur 1) dont la partie active est située au loyer de le loupe de manière à obtenir un faisceau dirigé dens l'axe du cylindre.La matière plastique qui constitue l'enrobage est bien entendu transparente,meis est souvent teintée en rouge,vert ou joune,en accord avec la couleur émise par l'élément semi conducteur.La matière est souvent laiteuse,de manière assurer une bonne diffusion de la lumière.Ces veriantes,les plus répandues,ne nous intéressent pas.The light-generating part is a semiconductor element 1) the active part of which is located at the rent of the magnifying glass so as to obtain a beam directed along the axis of the cylinder. The plastic material which constitutes the coating is of course transparent, meis is often tinted red, green or cheek, in accordance with the color emitted by the semiconductor element. The material is often milky, in order to ensure a good diffusion of light. These veriantes, the most widespread, do not interest us not.

Nous choisissons le modèle dit "b haute luminosité" > dont l'enrobage est parfaitement trensparent et dont l'élément seml conducteur ô haut rendement émet une lumière verte ou jaune.ll nous faut réaliser
un empilement de 9 de ces diodes dans le sens de leur diamètre.Si nous choisissons des diodes de 5 mm, on obtient ainsi une source constituée de 9 petits disques lumineux indépendants alignés sur une
hauteur totale de 45 mm.ll faut maintenant projeter l'image de ces 9 sources sur le papier,è l'endroit exact où les aiguilles auraient frappé en fonctionnement normel.Il nous faut donc réaliser une réduction
Importante de l'image des 9 sources puisque l'ensemble des 9 aiguilles ne représentent qu'un peu plus de 3 mm.Nous allons donc utiliser pour cela une optique de courte focale,intercelée entre les 9 sources et le papier.Le rapport de réduction étant de 15 environ,cela signifie que Si l'on utilise une optique dont le centre est situé ô 1 cm du papler,la distance entre le centre optique et l'ensemble des 9 sources sera alors de 15 cm.Cette disposition est parfaitement réalîsable,mais il est plus judicieux de chercher
l'encombrement minimum pour l'ensemble du dispositif.Pour celd,on peut utiliser des diodes photo
émissives de plus petit diamètre,mais on peut wssi réduire par usinage certaines de leurs dimensions.We choose the so-called "b high brightness"model> whose coating is perfectly transparent and whose seml conductor element ô high output emits green or yellow light.
a stack of 9 of these diodes in the direction of their diameter. If we choose diodes of 5 mm, we thus obtain a source made up of 9 small independent luminous discs aligned on a
total height of 45 mm. We must now project the image of these 9 sources on the paper, at the exact place where the needles would have struck in normal operation.
Important of the image of the 9 sources since the set of the 9 needles represent only a little more than 3 mm. We will therefore use for this a short focal lens, interspersed between the 9 sources and the paper. reduction being approximately 15, this means that If you use an optic whose center is located ô 1 cm from the papler, the distance between the optical center and all 9 sources will then be 15 cm. achievable, but it makes more sense to seek
the minimum size for the entire device. For this, photo diodes can be used
emissives of smaller diameter, but one can wssi reduce by machining some of their dimensions.

Celè est parfaitement possible si l'on prend soin de ne pes atteindre les parties actives des diodes. This is perfectly possible if care is taken not to reach the active parts of the diodes.

En effet,l'enrobage est lergement dimensionné et on peut ramener à i 1,5 mm seulement l'épaisseur de
chaque élément comme indiqué sur la figure 2.En acceptant de limer très légèrement les bords du
réflecteur ,on peut même descendre l'épaisseur à 1 mm,mols au prix de plus grandes précautions.Indeed, the coating is loosely dimensioned and it is possible to reduce to i 1.5 mm only the thickness of
each element as shown in figure 2. By agreeing to file the edges of the
reflector, you can even lower the thickness to 1 mm, mols at the cost of greater precautions.

Neuf diodes usinés de la sorte sont empilés et forment donc maintenant un ensemble de 13,5 mm
de hauteur comme le montre la figure 3.Un ruban noir est intercalé entre chaque élément afin d'obtenir
une bonne isolation optique.La face avant est parfaitement polle pour limiter la diffusion de la lumière. Nine such machined diodes are stacked and now form a 13.5mm assembly
height as shown in Figure 3. A black ribbon is inserted between each element to obtain
good optical insulation. The front face is perfectly polished to limit the diffusion of light.

La figure 4 montre la disposition générale des éléments.On y voit l'empilement des 9 diodes électro
luminescentes,la face émission de lumière dirigée vers la surface photo sensible.Un objectlf focalise
l'image de la source sur la surface photo sensible sous forme d'un alignement de 9 points lumineux.Figure 4 shows the general arrangement of the elements, showing the stacking of the 9 electro-diodes.
luminescent, the light-emitting side directed towards the photo-sensitive surface.
the image of the source on the sensitive photo surface in the form of an alignment of 9 light points.

Pour les imprimantes ô 24 algullles,la disposition est différente mais le principe général est le même. For ô 24 algullles printers, the layout is different but the general principle is the same.

L'électronique de l'imprimante fournit déjà les courants nécessaires b l'allumage des diodes électro
luminescentes La pulssance requlse par celles ci étant moines importante que celle nécessaire au
fonctionnement des électro-elments,ll suffira d'alimenter chaque diode avec la polarité convenable au
travers d'une résistance de valeur telle qu'elle sera percourue à chaque impulsion par un courent de
50 ô 400 mA selon la luminosité désirée.La figure 5 représente le schéma de principe de la partie
électrique de la réallsetlon.Les petits interrupteurs K 1 et K2 permettent l'allumage permanent des
diodes afin de faciliter les opérations de mise au point optlque.Ce schéma est adapté aux imprimantes
fournissant une alimentation positive et pour lesquelles les impulsions de courent sont obtenues par
court circuit au potentiel zéro des bornes appropriées,notamment eu moyen de transistors de puissance.The electronics of the printer already provide the currents necessary for the ignition of the electro-diodes
luminescent The pulse required by those being monks important than that necessary for
operation of the electro-elements, it will suffice to supply each diode with the polarity suitable for
through a resistance of value such that it will be struck at each impulse by a current of
50 ô 400 mA depending on the desired brightness. Figure 5 shows the block diagram of the part
The small switches K 1 and K2 allow the permanent lighting of the
LEDs to facilitate optical focusing operations. This diagram is suitable for printers
providing a positive supply and for which the pulses of current are obtained by
short circuit at zero potential of the appropriate terminals, in particular by means of power transistors.

Cette disposition est la plus répandue,mais une adaptation du schéma à d'autres dispositions est aisée
sans toutefois affecter le principe de base de la présente Invention.This provision is the most widespread, but an adaptation of the scheme to other provisions is easy
without, however, affecting the basic principle of the present invention.

L'ensemble constitué par l'empilement des 9 diodes électro-luminescentes,l'objectif et le circuit
électrique est supporté par une platine qui prend la place,sur le chariot.de l'imprimante,de la tete à
impact et du ruban encreur.Un câble plat multiconducteur assure la lialson avec l'électronique de
l'imprimante,exactement comme en fonctlonnement normal de celle ci.The assembly consisting of the stack of 9 light-emitting diodes, the objective and the circuit
is supported by a plate which takes the place, on the carriage of the printer, of the head
impact and ink ribbon. A multi-conductor flat cable ensures the connection with the electronics of
the printer, exactly as in normal operation.

L'adaptation ô chaque type d'imprimante nécessite donc la détermination d'une platine spécifique,le
cholx des connecteurs et du schéma électrique approprié,sans que ces cholx mettent en cause le principe
de base de la présente invention,
L'imprimante ainsi équipée et l'optique correctement rXqlse,ll faut glisser une feuille de papier
photographique à la place du papler ordinaire utilisé auparavant.On lance ensuite l'impression comme
d'habitude.L'impression terminée,il faut développer le document photographique ainsi obtenu.Bien
entendu ,ces opérations doivent être effectuées en chambre noire,dans l'obscurité ou en lumière
inactinique. Il convient d'utiliser du papier photographique très dur,c'est à dire permettant d'obtenlr
un fort contraste.On peut aussi utiliser une surface sensible destinée aux arts graphiques qui permet d'obtenlr des documents transparents de très bon contraste.Adaptation to each type of printer therefore requires the determination of a specific platen, the
connector cholx and appropriate electrical diagram, without these cholx calling into question the principle
of the present invention,
The printer thus equipped and the optics correctly rXqlse, You have to slide a sheet of paper
instead of the regular papler used before, and then printing as
usual. Printing finished, it is necessary to develop the photographic document thus obtained.
understood, these operations must be carried out in a dark room, in the dark or in light
inactinic. Very hard photographic paper should be used, i.e. allowing to obtain
You can also use a sensitive surface intended for graphic arts which allows you to obtain transparent documents of very good contrast.

Il est possible d'améliorer encore la qualité en intervenant sur les mécanismes d'entraînement de
l'lmprlmante.En effet,les imprimantes proobdent toujours par micro-déplacements,généralement par pas de 1/72 ème de pouce,solt 0,3528 mm.En divisant mécaniquement par deux les déplacements du
chariot et du rouleau d'avance du papler,on peut doubler la résolution dans les deux axes.It is possible to further improve the quality by intervening on the drive mechanisms of
In fact, printers always produce micro-displacements, generally in steps of 1/72 th of an inch, solt 0.3528 mm. By mechanically halving the displacements of the
carriage and the papler feed roller, you can double the resolution in both axes.

Celô implique de modifier le réglage de l'optique puisque les 9 points lumineux doivent définir une
ligne verticale deux fols mois longue.On obtlent facilement ce résultat soit en installant un objectif de distance focale plus courte,solt en augmentant le tirage optiquesoit encore en combinant les deux possibilité.Dans ces conditlons,on ne pourra obtenir que des documents plus petits.Avec une imprimante courente ayant une largeur utlle de 360 mm on pourra tout de même obtenir des documents de 180 mm de largeur,ce qui est assez confortable.Dans l'autre direction,certain logiciels permettent d'obtenir de très grandes dlmenslons.L'lnventlon proposée est donc parfaitement exploitable,de nombreux logiciels de traitement de texte ou de dessin permettant d'intervenir sur l'échelle des documents.This involves modifying the setting of the optics since the 9 light points must define a
vertical line two times a month long. This is easily obtained either by installing a shorter focal length objective, or by increasing the optical print or by combining the two possibilities. In these conditions, only smaller documents can be obtained. With a common printer with a useful width of 360 mm, you will still be able to obtain documents 180 mm wide, which is quite comfortable. In the other direction, certain software programs make it possible to obtain very large dlmenslons. lnventlon proposed is therefore perfectly exploitable, numerous word processing or drawing software allowing to intervene on the scale of documents.

Les applications sont nombreuses,en dessin technique plans circuits imprimés pour l'électronique réalisation de notices techniques par exemple,pour les petites entreprises ou les bureaux d'études ne désirant pas investir dans des systèmes plus lourds.  There are many applications, in technical drawing of circuit boards for electronics, production of technical notices for example, for small businesses or design offices not wishing to invest in heavier systems.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné à améliorer la qualité des documents obtenus avec des imprimantes è 9 ou 1) Device intended to improve the quality of documents obtained with printers è 9 or 24 aiguilles courantes, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un ensemble qui se monte en lieu et 24 standard needles, characterized in that it consists of an assembly which can be mounted in place and place de la tête d'impression et du ruban encreur sur le chariot porte tête et comprend une source de places the print head and ink ribbon on the head carriage and includes a source of lumière (1) agissant ô trevers un objectif ( 3 ) sur une surface photo-sensible ( 2 ) mise ô la place  light (1) acting towards an objective (3) on a photo-sensitive surface (2) placed in the place du papier ordinaire habituellement utillsé. plain paper usually used. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la source de lumière est constituée 2) Device according to claim 1 characterized in that the light source is constituted d'un empilement de 9 diodes électroluminescentes disposées de feçon telle que leur zone ective a stack of 9 light-emitting diodes arranged in a feçon such as their ective zone forme un alignement de 9 petits disques lumineux. forms an alignment of 9 small luminous discs. 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le feit que l'objectif focalise l'image 3) Device according to claims 1 and 2 characterized by the feit that the objective focuses the image des 9 petits disques lumineux sur la surface photosensible formant sur celle ci 9 points 9 small luminous discs on the photosensitive surface forming on it 9 points lumineux è l'endroit exect ou les eiguilles aureient frappé bright where the needles would have struck 4) Dispositif selon les revendications 1 et 2 cerectèrlsé par le fait que les diodes électro 4) Device according to claims 1 and 2 cerectèrlsé in that the electro diodes luminescentes sont alimentées en énergie par les 9 lignes destinées normelement à alimenter luminescent are supplied with energy by the 9 lines normally intended to supply les électro-aimants de la tête è impacts,o travers des résistances destinées ô controler le courant the electromagnets of the impact head, through resistors intended to control the current nominal. nominal. 5) Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que les diodes électro-luminescentes 5) Device according to claim 4 characterized in that the light-emitting diodes peuvent être alimentées en permanence avec un courant réduit grace à deux interrupteurs K 1 et K2 afin can be permanently supplied with a reduced current thanks to two switches K 1 and K2 so de faciliter la mise au point optique du dispositif. to facilitate the optical development of the device. 6) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que l'objectif peut etre ajusté dens une 6) Device according to claim 3 characterized in that the lens can be adjusted dens a large plage afin de pouvoir réaliser le tirage optique plus important rendu nécessaire par une éventuelle wide range in order to be able to carry out the larger optical print made necessary by a possible réduction mécanique des entreinements de l'imprimante dans le cas où on désire effectuer une réduction mechanical reduction of printer maintenance when a reduction is desired des documents, documents, .7)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il peut également fonctionner .7) Device according to claim 1 characterized in that it can also operate sur les imprimantes ô 24 aiguilles en réalisant un empilement de 24 diodes électroluminescentes tel que les 24 points lumineux obtenus se retrouvent à l'endroit exact où les 24 aiguilles auraient frappé.  on 24-needle printers by making a stack of 24 light-emitting diodes such that the 24 light points obtained are found at the exact place where the 24 needles would have struck.