[0001] L'invention concerne une imprimante à roues porte-caractères parallèles.
[0002] Ces roues sont entraînées dans un sens par un axe moteur pendant la phase de sélection
de position, des moyens de débrayage axe-roue existant de façon telle que la roue
puisse être arrêtée pendant la rotation de l'axe. Des électro-aimants changeant d'état
pendant cette séquence de sélection sur un ordre provenant d'un organe logique externe,
libèrent un levier agencé de façon telle qu'il arrête la roue gravée à la position
désirée; après l'impression, le sens de rotation de l'axe moteur est inversé et des
moyens de liaison particuliers entre l'arbre et les roues coopèrent de façon telle
que l'ensemble des roues est ramené à la position de repos.
[0003] De tels dispositifs de commande de roues à caractères sont connus sous divers modes
de réalisation. Ils permettent, sans nécessiter des performances élevées du matériel,
des vitesses d'écriture suffisantes pour nombre d'applications ; machines à calculer,
caisses enregistreuses, enregistreurs de résultats. Cependant, ces mécanismes présentent
une incertitude sur la conformité du résultat imprimé par rapport à l'ordre émis.
En effet, la commande d'arrêt du mouvement d'une roue est générée par un calculateur,
d'une part à partir d'un ordre externe au dispositif imprimant, d'autre part à partir
d'une information provenant d'un capteur détectant la position de l'axe moteur des
roues. Le changement d'état de l'électro-aimant assurant l'arrêt de la roue est donc
déclenché à partir d'informations traduisant la position de l'axe moteur.
[0004] Ce capteur généralement fixé sur l'axe moteur lui-même est donc censé représenter
la position d'une roue en cours de rotation.
[0005] Or, des défaillances de plusieurs types peuvent se produire qui, en l'absence de
moyens supplémentaires de contrôle, entrainent des impressions erronées. Des défaillances
du capteur de position (obturation de fentes, parasites lumineux dans les capteurs
optoélectroniques en particulier) entraînent la fourniture d'informations fausses
à l'organe de commande. Des défaillances dans l'entraînement des roues porte-caractères
rompent la correspondance entre la position de la roue et l'état du capteur de position
de l'axe moteur.
[0006] Ces exemples non exhaustifs indiquent que ces mécanismes peuvent imprimer des valeurs
non conformes à l'ordre émis.
[0007] Par ailleurs, l'implantation d'un organe de détection de position de roue dans un
mécanisme imprimant de ce type nécessite, si aucune disposition particulière n'est
prise, un encombrement qui n'est pas compatible avec les intervalles habituellement
utilisés entre deux colonnes consécutives de roues porte-caractères. En effet, dans
les organes de détection classiques ceux-ci sont disposés sur plusieurs rangées autour
de la roue, ou sur plusieurs rangées autour d'un renvoi intermédiaire associé à la
roue.
[0008] Le dispositif selon la présente invention remédie à ces divers inconvénients. Dans
celui-ci en effet, il existe une possibilité de contrôle de la position atteinte par
la roue permettant d'assurer la certitude de conformité entre l'impression et l'ordre,
ou le cas échéant de signaler une séquence de sélection erronée. De plus, les ensembles
de détection occupent une faible encombrement et sont disposés sur un axe unique directement
associé aux roues porte-caractères même si celles-ci présentent un intervalle entre
colonnes consécutives faible notamment l'intervalle de 1/10 de pouce (2,54 millimètres)
utilisé dans les mécanismes imprimant des documents destinés à la lecture optique.
[0009] La présente invention a pour objet une imprimante à roues porte-caractères parallèles
entraînées par un axe moteur et pouvant être arrêtées chacune dans leur rotation par
un électro-aimant, ledit axe entraînant un disque à fentes indiquant par l'intermédiaire
d'un premier capteur optoélectonique la position de l'axe moteur, chacune desdites
roues porte-caractères entraînant une roue associée dont les dents sont engagées par
des creux des roues porte-caractères et comportant des seconds moyens optoélectroniques
de position de la roue porte-caractères caractérisée en ce que lesdits seconds moyens
optoélectroniques sont constitués d'émetteurs de rayonnement disposés à l'intérieur
d'un tube fixe percé de trous le long de sa génératrice et supportant lesdites roues
associées lesquelles comportent des parties transparentes alternant avec des parties
opaques audit rayonnement et des récepteurs sensibles au rayonnement disposés à l'extérieur
desdites roues associées, chaque récepteur étant disposé en face de l'alignement émetteur-trou.
[0010] Selon une particularité d'une mise en oeuvre avantageuse de l'invention lesdits émetteurs
et/ou lesdits récepteurs de rayonnement sont disposés sur des plaquettes de circuits
imprimés.
[0011] Selon une autre particularité de cette mise en oeuvre, l'imprimante, est pourvue
des premiers moyens électroniques de comparaison entre une consigne emmagasinée dans
un registre à mémoire et lue par un commutateur électronique et les informations en
provenance desdits premier et deuxième moyens optoélectroniques, lesdits premiers
moyens de comparaison servant à la signalisaion d'un défaut, et des seconds moyens
électroniques de commande dudit électro-aimant à partir de la consigne emmagasinée
dans ledit registre à mémoire est, ledit commutateur permet une lecture double simultanée
d'une case quelconque dudit registre pour alimenter lesdits permiers moyens de comparaison
et d'une case suivante dudit registre pour alimenter lesdits seconds moyens de commande
afin de compenser le retard temporel dans le déclenchement dudit électro-aimant.
[0012] L'invention sera décrite ci-après plus en détail à l'aide d'un exemple de mise en
oeuvre, exemple donné à titre illustratif et nullement limitatif, en se référant aux
quatre figures schématiques dans lesquelles les mêmes éléments sont repérés par les
mêmes références.
[0013]
La figure 1 représente une vue schématique de principe de l'imprimante selon l'invention.
La figure 2 représente une vue schématique en coupe d'une roue porte-caractères et
de la roue associée de l'imprimante selon la figure 1.
La figure 3 représente un schéma synoptique de l'organe logique de l'imprimante selon
la figure 1.
La figure 4 représente divers chronogrammes de fonctionnement de l'électronique selon
la figure 3.
[0014] Les éléments essentiels d'un mécanisme imprimant auquel s'applique l'invention sont
une rangée de roues 11 empilées sur un axe moteur 12. Des moyens de débrayage axe-roues
non représentés sont présents pour rendre la sélection possible. Ces moyens sont censés
assurer un rappel positif à la position de repos qui est ainsi parfaitement connue
au début de chaque cycle. Un système de détection de position de l'axe moteur a été
représenté sous forme opto-électronique lié directement à l'axe moteur. Il s'agit
d'un disque à fentes 13 associé à un capteur 14 composé d'une diode ou d'une lampe
émettrice de rayonnement et d'un photo-transistor récepteur. Cet ensemble fournit
à un organe logique 15 l'information sur la position de l'axe 12. L'organe logique
15 détermine le changement d'état des électro-aimants 16 qui engendrent le basculement
des leviers 17 arrêtant les roues dans leur rotation par l'engagement de l'extrémité
des leviers dans une couronne crantée 18 solidaire de la roue 11. Les électro-aimants
16 ont été représentés ici appelant le levier au contact du noyau lors du changement
d'état provoquant l'arrêt de la roue 11. Il est bien évident qu'on peut utiliser une
organisation des éléments telle que l'électro-aimant 16 maintienne le levier 17 attiré
pendant la rotation de la roue, lequel levier sollicité par un ressort bascule et
s'engage dans la couronne crantée de la roue 11 lorsque l'excitation de l'électro-aimant
est coupée.
[0015] Un détecteur de position est associé à chaque roue comme on le voit sur la figure
2. Chaque roue porte-caractères 11 possède sur sa périphérie un profil permettant
d'entraîner une roue associée 19 qui possède à sa périphérie un profil complémentaire
20. Il peut être avantageux de déterminer ces profils à partir de développantes de
cercle, notamment en générant la roue 19 à partir d'un engrenage dont un creux sur
deux est rempli de matière, le profil de la roue associée est alors constitué d'un
engrenage dont une dent sur deux a été retirée. Cependant, d'autres profils peuvent
être utilisés qui assurent une continuité correcte de l'entraînement sans utiliser
la géométrie habituelle des engrenages en développante de cercle. La roue associée
19 tourne sur un axe tubulaire 21 solidaire du châssis de la machine. Un émetteur
de rayonnement 22 est disposé à l'intérieur du tube 21 de façon à émettre un faisceau
à travers un trou 23 percé dans l'épaisseur du tube. Un récepteur 24 de recherche
de coïncidence sensible au rayonnement émis par l'émetteur est disposé à l'extérieur
du tube face au faisceau émis par l'émetteur. Une plaque 25 percée d'un trou 26 diaphragme
éventuellement le faisceau reçu par le récepteur 2
L Outre les parties nécessaires à l'entraînement et à la rotation sur le tube 21, la
roue associée 19 comprend une partie située dans la zone de passage du faisceau de
façon à en moduler la transmission vers le récepteur, constituée alternativement de
vides ou de zones transparentes 191 laissant passer le faisceau et de parties pleines
192 opaques au faisceau. Le pas de ces alternances de modulation dépend de l'utilisation
prévue pour l'information. La roue associée 19 possède un pas de zone de modulation
égal au pas du profil d'entraînement. Le passage d'une position de caractère de la
roue porte-caractères 11 à la position suivante entraîne donc dans ce cas deux changements
d'état du récepteur. Lorsque la roue porte-caractères 11 est arrêtée, la roue associée
19 est également arrêtée, et le récepteur n'est plus soumis à la modulation du faisceau.
Il est excité ou ne l'est pas selon l'arrangement qui est prévu entre les différents
composants à la position d'arrêt. La figure 2 montre une telle rangée avec une roue
arrêtée, l'ensemble étant agencé de façon à interrompre le faisceau lors de l'arrêt
de la roue. La configuration inverse peut également être envisagée, cependant cette
configuration particulière sera prise comme exemple dans la suite de la description.
[0016] Le tube 21 supportant les roues associées 19 (par exemple, une vingtaine), est percé
sur une génératrice d'une rangée de trous 23. A l'intérieur est disposé un circuit
imprimé 27 supportant et alimentant une rangée d'émetteurs 22 positionnés face aux
trous 23 du tube. La plaque 25 percée de trous 26 diaphragme le faisceau émis vers
le récepteur 24. Les récepteurs 24 sont disposés en une rangée face aux axes de passage
des faisceaux. Les récepteurs 24 sont montés sur un circuit imprimé 28 assurant leur
support et la collecte des informations électriques. Les roues associées 19 sont empilées
sur le tube 21, un calage d'extrémité assurant un positonnement correct des zones
de modulation face aux passages des faisceaux.
[0017] Cette disposition permet une construction particulièrement simple, l'adjonction de
la fonction détection de position dans un mécanisme imprimant n'entraînant l'adjonction
que d'une seule pièce mobile, la roue associée 19. La petitesse du pas de l'empilement
des ensembles de détection est limitée par les bonnes conditions de rotation de la
roue associé sur le tube, et par les limites de fabrication des rangées d'émetteurs
et de récepteurs 22 et 21. En particulier, ces éléments peuvent être juxtaposés au
pas de 1/10 de pouce (2,54 millimètres) ; des émetteurs et des récepteurs du commerce
individuels ou en barrettes existent qui permettent de respecter ce pas sans discontinuité,
et aucune difficulté propre au guidage en rotation de la roue associée n'apparaissant
à ce pas.
[0018] Le schéma de la figure 3 illustre en détail l'organe logique 15 de l'imprimante.
Un registre à mémoire 29 est chargé avec les mots d'état venant de la consigne 30
et emmagasinés dans les cases 1, 2, ... k. Dans l'exemple choisi, l'arrêt s'effectue
à la troisième position de la roue porte-caractères 11. Les trois premières cases
1, 2, 3 recevront l'état 1, les suivantes 4 à k recevront l'état 0.
[0019] Le disque à fentes 13 et son capteur 14 associé délivre un signal chaque fois qu'une
roue porte-caractères 11 passe en position permettant l'arrêt.
[0020] Un compteur 31, remis à zéro (RAZ) à chaque début de cycle par l'enclenchement d'un
interrupteur 32, compte les signaux du capteur 14. Le compteur 31 comporte des sorties
0 et 1 à k. Ces sorties commandent un commutateur électronique 33 double, constitué
de têtes de lecture de la mémoire 29, C
1, C
2, C
3, C
4, C
5,....
CK et D
1,
D2,
D3 ...
DK réunies de telle sorte que C
2 est en liaison avec D
1, C
3 avec D
2 etc. Chacune des têtes C et D sont lues simultanément. Les têtes C servent à la signalisation
de défaut. Les têtes D servent à la commande de l'électro-aimant 16. L'information
en provenance de D est en avance sur celle de C. On compense ainsi le retard dans
le déclenchement mécanique de l'électro-aimant 16.
[0021] L'information en provenance d'une des têtes C parvient sur l'une des entrées d'une
porte OU EXCLUSIF 34 dont l'autre entrée reçoit le signal provenant du capteur de
recherche de coïncidence 24. Ainsi la porte OU EXCLUSIF 34 effectue une comparaison
entre la consigne 30 et le capteur de recherche de coincidence 24. La sortie de la
porte 34 rejoint l'entrée d'une porte ET, 35 dont l'autre entrée reçoit le signal
du capteur 14 permettant ainsi de ne tenir compte de l'information de comparaison
que pendant la durée de l'impulsion du capteur 14. Les portes 34 et 35 constituent
un comparateur 36 effectuant la comparaison entre la consigne 30 et les informations
en provenance des capteurs 14 et 24. Une bascule RS, 37 recevant sur son entrée R
de remise à zéro de la bascule les signaux en provenance de la sortie 0 du compteur
31 et sur son entrée S les signaux en provenance de la porte 35 délivre sur sa sortie
Q un signal de défaut apte à interdire l'impression de l'imprimante, par exemple ;
la bascule 37 a pour rôle de mémoriser l'information de défaut délivrée par la porte
35 dès la première apparition du signal. L'information en provenance d'une des têtes
D
1 à D
K du commutateur 33 est envoyée sur l'entrée D d'une bascule de type D, 38 dont l'entrée
S reçoit la sortie 0 du compteur 31 et dont l'entrée C (horloge) reçoit les signaux
du capteur 14, retardés par un élément de retard 40 dont le rôle est de permettre
une validation temporisée de l'information provenant du commutateur 33. La sortie
0 du compteur 31 lorsqu'elle est à l'état 1 positionne à 1 la sortie Q de la bascule
38 reliée à l'électro-aimant 16 à travers un amplificateur 39. Lorsque la sortie Q
de la bascule 38 est à l'état 1, l'électro-aimant 16 est au repos. Lorsque l'entrée
D de la bascule 38 lit un état 0 et que l'entrée C reçoit le front montant du signal
du capteur 14, la sortie Q de la bascule 38 passe à l'état 0 excitant l'électro-aimant
16.
[0022] Dans tout ce qui précède il n'est décrit un traitement de la comparaison que pour
une roue porte-caractères. Dans une imprimante complète, chaque case mémoire est remplie
d'un mot ayant autant de bits que de roues à commander.
[0023] La figure 4 indique les chronogrammes des divers éléments d'une imprimante constituée
suivant la description faite jusqu'ici. Un disque à fentes 13 fournit un signal chaque
fois qu'une roue porte-caractères 11 se présente dans la position permettant son arrêt
; après un temps de réponse t, lorsque le changement d'état de l'électro-aimant a
été commandé, la roue porte-caractères s'immobilise sous l'action du cliquet, entraînant
l'arrêt de la roue associée qui ne délivre plus les modulations du signal obtenues
pendant la rotation. En comptant les impulsions du diagramme A fournies par le disque
à fentes, il est donc possible de déduire quel est le caractère qui viendra en position
d'impression n si le changement d'état de l'électro-aimant est déclenché au passage
du n
ième signal fourni par le disque à fentes. Ainsi, si la position d'impression souhaitée
est la 3ème, le changement d'état de l'électro-aimant sera commandé au passage du
3ème signal provenant du disque à fentes.
[0024] Le diagramme B concerne la commande de l'électro-aimant 16.
[0025] Si l'état binaire 1 est affecté à l'état de repos de l'électro-aimant dans l'exemple
choisi, l'état 0 sera affecté à l'état d'excitation. Avec cette convention l'état
de l'électro-aimant, dans l'exemple d'arrêt sur la 3
eme roue, sera représentée par :
1 en début de cycle (non excitation de l'électro-aimant) 1 au passage du 1er signal
du disque à fentes (confirmation de la non excitation) 1 au passage du 2ème signal
du disque à fente (confirmation de la non excitation) 0 au passage du 3ème signal
du disque à fente (excitation de l'électro-aimant) 0 au passage du 4ème signal du
disque à fente (confirmation de l'excitation) 0 au passage des signaux suivants du
disque à fentes.
[0026] Si l'état binaire 0 est affecté à l'état du capteur 14 excité par la roue associée
caractérisant une roue associée à une roue porte-caractères arrêtée en position d'impression
(pas de passage de faisceau dans l'exemple choisi), l'état binaire 1 sera affecté
à l'état du capteur 14 recevant le faisceau. Le diagramme E des états du capteur 24
modulé par une roue associée 19 passera successivement par les états 0 et 1. Cette
évolution pour une roue tournant sans défaut s'effectue par construction en synchronisme
parfait avec les signaux délivrés par le disque à fentes 13 (diagramme A).
[0027] En observant l'état du capteur 24 excité par une roue associée 19 au moment où les
capteurs 14 des roues en rotation expriment un état 1, il est possible de savoir si
une roue tourne (état 1) ou est arrêtée (état 0). L'instant d'observations sera donc
fourni par un organe délivrant un signal pendant le temps de maintien à l'état 1 du
capteur 24 d'une roue associée 19 en rotation. Cet instant d'observation peut être
fourni par un capteur associé à un disque à fentes solidaire de l'axe de rotation
des roues porte-caractères. Cependant, pour éviter une pléthore du capteurs, il peut
être avantageux d'utiliser l'un des fronts du signal fourni par le capteur 14 excité
par le disque à fentes 13 déjà utilisé pour la détermination de l'instant de commande
de l'électro-aimant 16. Cette solution plus économique ne permet pas de déceler les
erreurs d'impression occasionnées par l'obturation d'une fente du disque à fentes
13. Néanmoins, la suite de la description s'appliquera à cette solution.
[0028] D'autre part, il s'écoule entre la commande de l'électro-aimant (diagramme B) et
l'arrêt réel d'une roue porte-caractrères 11 un temps t, temps de réponse du système
à l'ordre donné (diagramme D : roue en rotation état 1- roue arrêtée état 0). La disposition
des composants doit évidemment être réalisée de façon telle que l'instant d'échantillonnage
de l'état des capteurs soit postérieur à l'instant d'arrêt complet de toutes les roues
dont l'arrêt à été commandé.
[0029] Ce temps de réponse peut varier selon les types de réalisation de l'imprimante ;
généralement, il n'est cependant pas supérieur au temps s'écoulant entre deux passages
de signal selon le diagramme A du disque à fentes 13. Par exemple, la roue commandée
avec le
3ème signal s'arrêtera entre les passages du 3
ème et du 4
ème signal du disque à fentes 13. Un mode de réalisation intéressant d'imprimante utilisant
le procédé de recherche de coïncidence consiste à déterminer les éléments de l'imprimante
de façon que l'arrêt d'une roue dont l'arrêt a été commandé soit certain au passage
d'un front du signal provenant du disque à fentes, correspondant à la commande de
l'arrêt de la roue sur la position suivante. Dans l'exemple choisi cette disposition
conduit à effectuer la lecture de l'état du capteur 14 au passage du front montant
du 4
ème signal du disque à fentes 13 pour vérifier l'arrêt des roues sur la 3
ème position.
[0030] Dans cette configuration, et avec les conventions binaires choisies précédemment,
l'état du capteur de recherche de coïncidence 24 sera, dans l'exemple d'arrêt sur
la 3eme position :
1 au passage du 1er signal du disque à fentes 13
1 au passage du 2ème signal du disque à fentes
1 au passage du 3ème signal du disque à fentes
0 au passage du 4ème signal du disque à fentes
0 au passage des signaux suivants du disque à fentes.
[0031] La vérification du fonctionnement correct de l'imprimante revient donc à comparer
l'état de la commande de l'électro-aimant (diagramme B) d'une roue porte-caractères
11 au n
ième passage du signal provenant du disque à fentes 13, avec la réponse (diagramme E)
du capteur 24 actionné par la roue associée 19 au n + 1
ième passage du signal A provenant du disque à fentes 13.
[0032] Cette façon d'utiliser les signaux fournis par le capteur actionné par la roue associée
19 n'est évidemment pas unique, et n'est donc donnée qu'à titre de support de l'explication.
On pourrait simplement compter les changements d'état de ce capteur et les comparer
à une consigne tenue en mémoire (diagramme C), ou compter les passages de 0 à 1 de
l'état du capteur et les comparer à une consigne 30. On peut, à un instant d'observation
déterminé tester l'état du capteur, compter les nombres d'état 1 pendant le cycle
de sélection et comparer le résultat à une consigne. Ces exemples, non limitatifs,
indiquent que diverses utilisations logiques peuvent être envisagées pour le traitement
des signaux fournis par le capteur.
[0033] La description qui suit indique un mode de réalisation de logique utilisant le principe
de comparaison des états des commandes d'électro-aimants avec les réponses des capteurs
à un instant d'observation retardé tel que décrit plus haut.
[0034] Il utilise, pour chaque roue à commande, un registre à mémoire 29 possédant un nombre
de cases 1 à k égal au nombre de positions, lesdites informations, par exemple 1,
1, 1, 0, 0 - 0 étant emmagasinées par inscription à partir d'une consigne 30 pouvant
être un calculateur ou un clavier.
[0035] Le déroulement des opérations est le suivant pour l'exemple choisi ;
Début de cycle :
[0036] Etat 1 sur la commande de l'électro-aimant. Mémorisation de l'état 1 dans la case
1 de la mémoire 29 (diagramme C, première ligne) 1er signal :
[0037] Etat 1 sur la commande de l'électro-aimant (diagramme B). Mémorisation de l'état
1 dans la case 2 de la mémoire 29 (diagramme C, deuxième ligne), comparaison entre
l'état du capteur et le contenu de la case 1 de la mémoire 29 diagramme (C) (les deux
signaux doivent être à 1)
2ème signal
[0038] Etat 1 sur la commande de l'électro-aimant pour que le comparateur 36 (diagramme
F soit à 0). Mémorisation de l'état 1 dans la case 3 de la mémoire ; comparaison entre
l'état du capteur et le contenu de la case 2 de la mémoire 29 diagramme C (les deux
signaux doivent être à 1)
3ème signal
[0039] Etat 0 sur la commande de l'électro-aimant, mémorisation de l'état 0 dans la case
4 de la mémoire ; comparaison entre l'état du capteur diagramme E et le contenu de
la case 3 de la mémoire 29 diagramme C (les deux signaux doivent être à 1)
4ème signal
[0040] Etat 0 sur la commande de l'électro-aimant, mémorisation de l'état 0 dans la case
5 de la mémoire comparaison entre l'état du capteur diagramme E et le contenu de la
case 4 de la mémoire 29 diagramme C (les'deux signaux doivent être à 0)
Signaux suivants :
[0041] La comparaison (diagramme F) doit donner des résultats identiques à celui obtenu
au 4ème signal.
[0042] Un défaut se traduirait par une différence entre la case mémoire et le signal du
capteur de recherche des coïncidences.
Exemple de défaut :
[0043] Défaut G (la roue 11 ne tourne pas mécaniquement) :
[0044] Le capteur de recherche de coïncidence (diagramme EG) qui devrait être à l'état 1
au moment du passage du front montant du 2ème signal est à 0, indiquant une roue arrêtée
alors qu'elle devrait être en rotation.
[0045] Le comparateur FG indique une différence d'états.
[0046] Défaut H ( la roue 11 ne s'arrête pas) :
[0047] Le capteur de recherche de coïncidence (diagramme EH) qui devrait être à l'état 0
indique par un état 1 une roue en rotation alors qu'elle devrait être arrêtée. Le
comparateur FH indique une différence d'états.