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Procédé et équipement de commande d'une tête d'impression thermique.
La présente invention concerne un procédé et un équipement de commande d'imprimantes thermiques, de préférence pour former des images binaires. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé et un équipement destinés à mettre en position de façon sélective les limites entres les zones actives et les zones non actives d'une image.
L'impression thermique est généralement réalisée en déplaçant un support d'impression de manière incrémentielle ou"pas à pas"dans une direction y par rapport à une tête d'impression thermique fixe. Les têtes d'impression thermique comprennent généralement plusieurs éléments chauffants placés fréquemment en ligne dans une direction x perpendiculaire à la direction de déplacement du support d'impression. Le pas de progression est souvent choisi égal à l'espacement dans la direction x des éléments chauffants. Par exemple, les imprimantes ayant des têtes d'impression à 300 points par pouce (dpi), c'est-à-dire celles dont le pas est de 1/300 de pouce, font souvent avancer le support d'impression en regard de la tête thermique à des intervalles de 1/300 de pouce.
La surface de 1/300 x 1/300 de pouce carré couverte par un point que donne un élément chauffant est généralement appelée élément d'image ou"pixel".
Les éléments chauffants sont, en général, des éléments résistants dans chacun desquels passe un courant distinct. Un dispositif de pilotage de l'impression commande de façon sélective les différents courants passant dans les éléments chauffants pour activer ces derniers de la façon désirée pendant chaque progression du support. Différents éléments chauffants peuvent être activés de façon sélective pour chaque pas du support d'impression, donnant une image en deux dimensions sur le support d'impression.
Les éléments chauffants agissent de façon
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conjointe soit directement sur un support d'impression qui réagit à la chaleur, soit indirectement, par l'intermédiaire d'un support donneur, avec report sur un support d'impression ordinaire. Pour le premier cas, que l'on appelle"impression thermique directe", le support d'impression change de couleur à des endroits déterminés correspondant aux éléments chauffants qui sont activés de façon sélective. Dans le deuxième cas, qui est appelé "impression par donneur"ou"impression par transfert thermique", des emplacements chauffés déterminés du support donneur transfèrent de la couleur au support d'impression.
Le support donneur peut être un ruban couvert d'une cire ou d'une encre qui fond sous l'effet de la chaleur des éléments chauffants.
Il existe un désir constant d'imprimantes thermiques qui donnent des images plus claires, plus uniformes et plus régulières. En général, il a été répondu à ce désir en réduisant l'espacement entre les éléments chauffants. Toutefois, la taille de ces éléments chauffants et la distance qui les sépare sont limitées par les considérations actuelles concernant la conception et la fabrication. D'habitude, chaque élément chauffant doit être relié individuellement par un câble à un dispositif de commande qui fournit l'énergie électrique de fonctionnement à l'élément chauffant. Quand l'espacement entre les éléments chauffants devient plus petit, il devient plus difficile et plus coûteux de loger cet équipement. En outre, les imprimantes thermiques devraient avoir des exigences relativement faibles en ce qui concerne les processeurs et les mémoires.
En général, plus les exigences concernant les processeurs et les mémoires sont élevées, plus le dispositif d'impression thermique est coûteux.
L'invention porte sur un procédé et un équipement destinés à commander une tête d'impression thermique servant à produire des images binaires ayant une définition efficace améliorée pour des détails dont la taille est supérieure à un certain minimum. Le dispositif de commande de la tête
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d'impression thermique reçoit des informations sur l'image d'origine et fournit des niveaux d'énergie de commande à une tête d'impression thermique qui possède plusieurs éléments chauffants. Les éléments chauffants produisent des images sur un support d'impression qui présente des zones actives et des zones non actives. Le dispositif de commande de la tête d'impression thermique fournit plusieurs énergies de commande à chacune desquelles est associée une distribution thermique.
L'interaction entre des distributions thermiques voisines est utilisée pour placer de façon sélective les limites entre les zones actives et les zones non actives.
Selon un autre aspect de l'invention, la répartition dans le temps de l'application d'énergie de commande à des éléments chauffants sélectionnés est commandée de façon sélective pour produire une interaction favorable entre des distributions thermiques, en positionnant de façon sélective, ce faisant, des limites de zones actives.
Brève description des dessins.
La Fig. 1 représente une image imprimée à partir d'une image d'origine parfaitement circulaire, conformément à l'état de la technique ; la Fig. 2 représente une image imprimée à partir de l'image d'origine parfaitement circulaire avec un rythme de progression égal au quadruple du pas ; la Fig. 3 représente une image imprimée à partir de l'image d'origine parfaitement circulaire à l'aide de l'invention ; la Fig. 4 est une vue en perspective d'une partie d'une tête d'impression thermique typique comportant plusieurs éléments chauffants ; les Fig. 5,6 et 7 montrent des répartitions thermiques, des images binaires résultantes et les trois impulsions de commande d'éléments chauffants différentes qui les forment ;
les Fig. 8,9 et 10 représentent l'augmentation de la limite en fonction du temps de commande sur l'élément
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chauffant A et sur un élément chauffant voisin B ; la Fig. 11 représente schématiquement l'équipement de l'invention servant à commander une tête d'impression thermique pour mettre en position de façon sélective des limites de zones actives ; la Fig. 12 illustre schématiquement la méthode de l'invention pour commander la tête d'impression thermique afin de mettre en position de façon sélective des limites de zones actives ; la Fig. 13 illustre schématiquement la méthode de l'invention utilisée pour attribuer des températures à chaque case de grille dans le tampon d'image ; la Fig. 14 est une rangée de valeurs de tampon d'image destinée à spécifier les données d'image d'origine pour la zone active circulaire ;
la Fig. 15 représente une série de températures réalisée à partir de la série de valeurs de tampon d'image de la Fig. 14 en utilisant le procédé et l'équipement de l'invention ; la Fig. 16 représente une série de valeurs de commande d'éléments chauffants constituée à partir de la série de températures de la Fig. 15 en utilisant le procédé et l'équipement de l'invention ; la Fig. 17 représente des caractères imprimés sans régler de façon sélective les limites de zones actives ; la Fig. 18 représente les caractères imprimés avec réglage des limites de zones actives conformément à l'invention ; la Fig. 19 est une représentation graphique d'impulsions de commande voisines conformément à l'invention ; les Fig. 20 à 25 représentent des répartitions thermiques en réaction aux impulsions de commande de la Fig. 19 ;
la Fig. 26 représente quatre points alignés verticalement, placés sur le support d'impression en répétant les impulsions de commande de la Fig. 19 à quatre
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emplacements, et la Fig. 27 est une représentation schématique de la technique de commande d'une imprimante thermique conformément à une autre forme de réalisation de l'invention.
Description détaillée des formes de réalisation préférées.
Avant qu'il soit question de l'équipement et du procédé de l'invention, il sera utile de définir tout d'abord plusieurs termes ayant trait au processus d'impression thermique.
L'impression thermique a lieu suite à l'application de chaleur à un support qui réagit à la chaleur. Pour l'impression thermique directe, le support d'impression qui réagit à la chaleur peut être imaginé, d'une façon générale, comme changeant de couleur ou devenant "actif"si la température à n'importe quel endroit donné dépasse un certain seuil pendant une durée quelconque. De façon similaire, pour l'impression par donneur, le support donneur transfère généralement de la couleur si sa température à tout endroit donné dépasse un certain seuil pendant une durée quelconque. Il est admis que différents supports d'impression sensibles à la chaleur peuvent avoir différents seuils de température, de même que différents supports donneurs.
Le changement de couleur consiste le plus souvent à placer des images noires sur un support d'impression blanc ou transparent, mais l'impression thermique est communément utilisée pour transférer aussi d'autres couleurs.
Une fois que le seuil de température est atteint, on croit que le flux de chaleur et/ou le temps nécessaire à la coloration, sont négligeables. Différents supports d'impression ou supports donneurs peuvent exiger différentes quantités d'énergie thermique pour commander le transfert de couleur, ou peuvent exiger différentes durées pour cette opération. L'invention s'applique aux imprimantes thermiques, indifféremment au fait que le changement de couleur soit commandé par un seuil de température, par un
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seuil de chaleur, par un seuil de temps ou par une combinaison de ces éléments, et il n'est pas nécessaire de comprendre entièrement les caractéristiques de coloration thermique et de transfert thermique du support pour utiliser cette invention.
En dehors du changement de couleur qui se produit à une température limite, le support d'impression ou le support donneur subit des dommages si l'on applique une chaleur ou une température excessive. Par conséquent, il y a une température d'endommagement qui ne doit pas être dépassée pendant le processus d'impression. De façon similaire à ce qui se passe pour le changement de couleur, les dommages causés au support d'impression peuvent être liés à la température, à la chaleur ou au temps, ou bien à une combinaison de ces facteurs. L'invention est applicable à l'impression thermique avec l'un quelconque de ces modes d'endommagement.
L'impression thermique peut aussi être caractérisée par le type d'image qui est produit. On a affaire à une impression binaire lorsque tout point de l'image présente l'une des deux couleurs possibles. En impression binaire, il n'y a ni nuances ni ombres. Les zones où la coloration a lieu sont appelées zones actives, et les zones où aucune coloration n'a lieu sont appelées zones non actives. L'impression binaire est souvent utilisée pour le texte et pour les images graphiques linéaires. Les images à tons continus qui sont constituées par différents tons ou niveaux de couleur sont souvent imprimées par des appareils d'impression binaire en utilisant des techniques d'impression en demi-teintes. Dans des cas typiques, ces techniques utilisent une série de cellules de demi-teintes pour rendre l'information de l'image d'origine.
En modifiant la proportion de zones colorées et non colorées dans la cellule de demi-teinte, l'observateur perçoit différents niveaux de couleur, bien que l'image soit de nature binaire quand on la regarde de plus près. Les imprimantes thermiques peuvent aussi être utilisées pour produire des images à
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niveaux continus en faisant varier la densité optique du support.
Lorsque l'on influe sur le changement de couleur pour qu'il se produise à un seuil de température, il est utile d'examiner les"répartitions thermiques"de différents éléments chauffants, indépendamment du temps et de la chaleur qui y est appliquée. Les répartitions thermiques sont des représentations graphiques des températures maximales à des emplacements x-y donnés sur le support durant le processus d'impression, quel que soit l'instant où la température maximale est atteinte à chaque emplacement x-y particulier. Si la courbe de répartition thermique est située au-dessus du plan de température limite à un emplacement x-y particulier, la coloration de cet emplacement est réalisée. Si la courbe de répartition thermique ne rencontre pas le seuil de température, l'emplacement n'est pas coloré.
Le pouvoir de résolution absolu ou physique (appelé parfois"pouvoir de résolution spécifique") d'une imprimante est la taille de la marque la plus petite ou du détail le plus petit que l'imprimante peut produire et placer avec précision. En général, chacun des éléments chauffants place un"point"sur l'image, et il est en général souhaitable que tous les points soient uniformes. Le pouvoir de résolution absolu ou"pouvoir de résolution spécifique"d'une imprimante thermique dans la direction x est fondé sur le"pas", ou distance entre des éléments chauffants voisins. Bien que les imprimantes thermiques puissent produire une marque plus petite que le pas, ces imprimantes ne peuvent pas placer ces petites marques dans la direction x avec une précision supérieure au pas.
De plus, les imprimantes thermiques ne peuvent placer plus d'un point entre des éléments chauffants voisins. Le pouvoir de résolution absolu dans la direction y est fondé sur la dimension des éléments chauffants dans la direction y et sur la taille du pas. Dans les deux directions, le pouvoir de résolution absolu est aussi fondé sur les caractéristiques
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de transfert thermique de la tête d'impression au support. Dans tous les cas, le support d'impression doit être en mesure de supporter le pouvoir de résolution de l'imprimante afin que l'image imprimée reflète le pouvoir de résolution de l'imprimante.
Les imprimantes peuvent aussi avoir des pouvoirs de résolution apparents ou réels qui soient différents du pouvoir de résolution absolu si les limites entre les zones actives et les zones non actives peuvent être régies à un degré plus élevé que les pouvoirs de résolution absolus. En choisissant un pas plus petit que le pouvoir de résolution y absolu de la tête d'impression, on peut accroître le pouvoir de résolution apparent dans la direction y. Par exemple, si l'imprimante progresse à raison de quatre pas par pixel, le pouvoir de résolution apparent dans la direction y est égal à quatre fois le pouvoir de résolution absolu.
Bien qu'une marque ne puisse pas être produite et placée avec précision sur un emplacement plus petit qu'un pixel, la limite, dans la direction y, entre les zones active et non active (c'est-à-dire la limite entre des emplacements y voisins) peut être placée à l'intérieur d'un quart de pixel. Par conséquent, pour les zones actives d'une dimension égale ou supérieure à un pixel dans la direction y, les limites dans la direction y peuvent être placées avec une précision d'un quart de pixel. Jusqu'à l'invention, il n'a pas été possible d'obtenir un pouvoir de résolution apparent ou réel dans la direction x qui soit supérieur au pouvoir de résolution absolu, et ce, en raison de contraintes physiques concernant la tête d'impression.
La fidélité d'une image imprimée exprime à quel degré cette image imprimée ou image de sortie est proche de l'information d'image d'origine fournie à l'imprimante. Souvent, l'information d'origine qui est fournie décrit parfaitement l'image de sortie désirée, comme pour les instructions concernant un texte qui sont produites par un ordinateur. L'imprimante peut alors"rendre"ou"quantifier" les informations de l'image d'origine idéale pour donner un
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mappage analogue à une grille. La taille de la grille est habituellement choisie équivalente au pouvoir de résolution absolu ou spécifique de l'imprimante. Du fait qu'il n'a pas été possible d'améliorer la résolution dans la direction x dans des imprimantes utilisées antérieurement, le pouvoir de résolution absolu de ces imprimantes est égal au pouvoir de résolution réel.
Chaque élément pixel formé par la tête d'impression définit une zone qui est appelée ici zone spécifique et qui est à peu près égale à une zone définie par chaque partie de la grille. En variante, les informations sur l'image d'origine peuvent déjà présenter sous la forme d'un mappage analogue à une grille avant d'être fournies à l'imprimante ; dans ce cas, l'image d'origine idéale peut ne pas être connue exactement.
Différentes techniques existent pour améliorer la qualité des informations de l'image d'origine si l'image d'origine idéale n'est pas exactement connue. Dans tous les cas, le processus de restitution peut être imaginé comme consistant à spécifier des zones dans une grille de dimensions finies.
Habituellement, cette grille représente le pouvoir de résolution réel du dispositif d'impression.
Pour les images binaires, chaque emplacement de la grille est défini comme étant soit complètement coloré, soit complètement sans couleur. Dans le présent texte, la discussion concernant la manipulation des données suppose que les informations de l'image d'origine soient rendues au degré nécessaire pour soutenir le pouvoir de résolution réel de l'imprimante.
L'acuité visuelle d'une image imprimée est la netteté de l'image telle qu'elle est perçue par un observateur. En raison de la façon dont l'oeil humain reçoit la lumière provenant de différents endroits d'une image et en fait la moyenne, l'acuité visuelle ne correspond pas nécessairement au pouvoir de résolution d'une image de sortie.
La Fig. 1 montre une image de sortie 12 réalisée par une tête d'impression thermique classique sur le support
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14. Le contour d'une image d'origine idéale 15 est représenté superposé à l'image de sortie 12, aux fins de comparaison. L'image d'origine idéale 15 représente un cercle parfait, comme on en trouve dans un point servant à la ponctuation. Pour d'autres formes, l'image d'origine pourrait représenter n'importe quelle partie d'une image sans limitation, et, en particulier, n'importe quel texte ou n'importe quelle image graphique linéaire. La référence de direction 16 indique la direction x de la rangée d'éléments chauffants et la direction y de déplacement du support 14 par rapport à la tête d'impression.
L'image de sortie 12 comprend une partie active 18 et une partie non active 20, avec une limite 22 entre elles. Une grille imaginaire 24 de pixels est représentée à proximité de l'image de sortie 12. Des lignes verticales 26, dans la grille imaginaire 24, représentent l'espacement ou le pas 28 entre les éléments chauffants. Des lignes horizontales 30, dans la grille imaginaire 24, représentent le pas de progression 32 pour le déplacement du support 14 par rapport à la tête d'impression. La partie active 18 est constituée par une série de points ou de marques formés par des éléments chauffants individuels, chaque point remplissant à peu près une case 33 de la grille. Cette image de sortie 12 est une image binaire, la zone active 18 étant entièrement hachurée.
La limite 22 comprend des gradins ou des irrégularités 34. Les irrégularités 34 apparaissent en raison du pouvoir de résolution de l'imprimante. Comme le montrent les irrégularités 34, l'imprimante thermique classique a le même pouvoir de résolution dans les directions verticale et horizontale, et le pouvoir de résolution réel est égal au pouvoir de résolution absolu. Les irrégularités 34 représentent une fidélité médiocre de l'image de sortie 12 à l'image d'origine 15, contrastant avec le contour circulaire légèrement ondulé de l'image d'origine idéale 15. Les irrégularités 34 suscitent une acuité visuelle qui laisse à désirer quand on regarde
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la Fig. 1 à une certaine distance.
La façon dont la tête d'impression thermique de la tecnnique connue est utilisée limite la possibilité, pour l'irrimante thermique, de se rapprocher davantage par approximations de la courbure de l'image d'origine idéale 14.
La Fig. 2 représente une image de sortie 36 formée par la même tête d'impression thermique classique et basée sur la même image d'origine idéale 14. Comme le montrent les lignes horizontales 38, la taille 40 du pas de progression utilisé pour imprimer l'image de sortie 36 est égale à un quart du pas de progression 32 utilisé pour imprimer l'image de sortie 12 de la Fig. 1. Le pas de progression réduit 40 accroît le pouvoir de résolution réel dans la direction y de l'image de sortie 36 étant donné que des sections, dans la direction y, de la limite 22, peuvent être placées en n'importe lequel de quatre emplacements pour chaque case 33 de grille. Les irrégularités 34 qui sont associées à des bords verticaux sont les mêmes qu'à la Fig. 1.
Toutefois, les irrégularités 34 qui sont associées à des bords horizontaux sont plus petites que les irrégularités 34 de la Fig. 1. Tandis que ceci donne une amélioration importante pour les bords quasi horizontaux, l'amélioration est faible ou nulle pour les bords quasi verticaux, et la fidélité globale ainsi que l'acuité visuelle de l'image de sortie 36 ne sont que légèrement accrues.
Lors du traitement de l'image 36 présentant ce pas de progression réduit 40, des emplacements situés à l'intérieur de la zone active 18 sont chauffés et refroidis dans quatre cycles de chauffage. Avec le seuil de température et le modèle d'endommagement dus à la température qui ont été décrits plus haut, on présume que ces cycles thermiques multiples n'affectent pas la qualité de la zone active 18.
La Fig. 3 représente une image de sortie 42 formée par la même imprimante thermique classique, sur la base de la même image d'origine idéale 14 et utilisant le
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même pas de progression 40 que sur la Fig. 2. Cependant, l'image de sortie 42 a été imprimée en conformité avec l'effet de voisinage de l'invention tel qu'il sera décrit plus loin. On voit que l'image de sortie 42 accuse une sensible augmentation du pouvoir de résolution réel. Un observateur reconnaît un bord uniforme net de la zone active au lieu des irrégularités 34 correspondant à la technique connue, et l'acuité visuelle de l'image de sortie 42 est beaucoup plus grande que celle de l'image 12 de la technique connue, représentée à la Fig. 1. La fidélité de l'image 42 à l'image d'origine 14, qui est parfaitement circulaire, est, elle aussi, très élevée.
Dans chacune de ces Fig. 1 à 3, la limite 22 marque l'extension vers l'extérieur de la série de points imprimés. Les coins de la limite 22 sont représentés relativement carrés de façon à illustrer plus clairement les effets des pouvoirs de résolution x et y sur l'image globale. Les coins réellement produits correspondent à la forme des points individuels réalisés par la tête d'impression et ils peuvent être plus arrondis que sur les Fig. 1 à 3.
La Fig. 4 est une vue à échelle fortement agrandie d'une partie d'une tête d'impression thermique 50.
La Fig. 4 n'est pas dessinée à l'échelle, en particulier en ce qui concerne l'épaisseur et la dimension des différentes couches, afin de mieux faire contraster les différents éléments.
La tête d'impression thermique 50 est formée sur un support classique 52 tel que de l'alumine ou de la céramique. Une couche de vernis 54 est placée sur le support 52 avec des éléments chauffants résistants 56 placés sur la couche de vernis 54. Une couche 58 conductrice de l'électricité est ensuite placée sur chaque élément chauffant 56 pour fermer un circuit électrique séparé passant par chaque élément chauffant 56. La couche conductrice 58 est un conducteur électrique classique, utilisé dans la réalisation de couches épaisses ou minces,
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tel que l'or. Les éléments chauffants 56 sont des résistances classiques à couche mince ou épaisse.
Le pas 28 entre des éléments chauffants adjacents 56a, 56b, 56c, dans la tête d'impression de la forme de réalisation préférée, est de 1/600 de pouce (c'est-à-dire 600 dpi). Les éléments chauffants 56 sont sensiblement carrés et ils produisent généralement un point, sur le support 14, qui remplit un espace de 1/600 x 1/600 d'une case de grille en pouce 33.
On sait qu'il existe d'autres types de têtes d'impression thermique différents de celui de la Fig. 4. Les dimensions, la forme et l'orientation des divers éléments constitutifs représentés peuvent être modifiées, comme on le souhaite, par des spécialistes. Un vernis peut être appliqué sur toute la ligne d'éléments chauffants 56. Les éléments chauffants 56 peuvent être disposés non pas d'une façon linéaire, mais plutôt avec un décalage y entre les éléments chauffants voisins 56a, 56b, 56c. La rangée d'éléments chauffants 56 peut être disposée sous un certain angle par rapport à la direction de déplacement du support 14. La tête d'impression thermique 50 peut être déplacée dans une direction y par rapport au support d'impression fixe 14.
Par conséquent, soit la tête d'impression thermique, soit le support d'impression 14 peuvent être déplacés dans une direction x entre des pas du support d'impression 14, de façon à créer un motif de sortie non rectangulaire. D'autres modifications peuvent être apportées à la tête d'impression thermique 50. L'invention s'applique à toutes les têtes d'impression thermique, quels que soient leur forme, leur pas, leurs caractéristiques thermiques ou leur configuration.
La tête d'impression thermique 50 à couche mince peut être modélisée sous la forme de plusieurs systèmes différents du premier ordre, ayant chacun une constante de temps thermique différente. La constante de temps thermique est le temps nécessaire pour atteindre environ 63% d'une augmentation de température finale, en réaction à un signal d'entrée d'un pas aux bornes d'un élément chauffant 56. Le
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support de tête qui est fixé au substrat 52, avec sa capacité thermique et ses effets de dispersion de la chaleur dans l'atmosphère, a une constante de temps thermique de l'ordre de plusieurs minutes. Le substrat 52 lui-même a une constante de temps thermique de l'ordre de plusieurs secondes. Enfin, les éléments chauffants 56 ont une constante de temps thermique de l'ordre d'une milliseconde.
L'analyse thermique des têtes d'impression thermique à couche mince est exposée dans un article intitulé"Design of Thermal Print Head or High Speed and High Resolution Printing", par S. Shibata et T. Kanamori, publié dans Electronics and Communications in Japan, Part II, volume 75, nO 6,1992.
La réaction thermique de la tête d'impression 50 est généralement conforme à la description qui suit. Au début d'un cycle de chauffage, toute la tête 50 est sensiblement à une température uniforme, la température ambiante. Une tension est appliquée à l'élément chauffant 56 entre les conducteurs 58a et 58b, ce qui produit de la chaleur dans l'élément chauffant 56. La capacité thermique de l'élément chauffant 56 est très faible par rapport à l'énergie thermique appliquée, et, par conséquent, la température de cet élément chauffant 56 croît fortement et rapidement (à savoir de l'ordre de 500C en une milliseconde en réaction à la tension appliquée dans le système préféré).
A mesure que la température de l'élément chauffant 56 croît, un transfert de chaleur se produit à partir de l'élément 56 dans toutes les directions, à travers les conducteurs 58, à travers le vernis 54, le long de la couche résistante 56 et, ce qui est le plus important, dans une direction z à partir de l'élément chauffant 56.
Quand la tête d'impression 50 est en train d'imprimer, le support (non représenté à la Fig. 4) est maintenu en contact avec chacun des éléments chauffants 56a, 56b et 56c par un moyen de sollicitation élastique, comme une plaque faite d'un élastomère. De la chaleur est transférée depuis un élément résistant 56 sous tension, dans
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une direction z positive, et arrive ainsi dans le support d'impression qui se trouve en face de l'élément chauffant 56. De la chaleur peut aussi être transférée depuis des endroits voisins sur des couches conductrices 58 ainsi qu'entre des éléments chauffants voisins 56a, 56b, 56c. Le transfert de chaleur à l'intérieur du support peut se faire à la fois dans la direction x et dans la direction y ainsi que dans une direction z.
Le transfert de chaleur dans la direction z à l'intérieur du support peut être important quand on utilise un support donneur pour commander le transfert de cire ou d'encre du support donneur au support d'impression situé en face. Quel que soit le mode particulier de transfert de chaleur qui est employé, le système convenablement agencé verra la chaleur produite par les éléments chauffants 56 transférée au support d'impression, formant ainsi des points ou des marques correspondants sur le support d'impression.
Du fait que les constantes de temps thermiques des effets de dispersion de la chaleur dans l'atmosphère et dans le substrat 52 sont très grandes par rapport aux effets de dispersion à partir des éléments 56 et du support, l'atmosphère et le substrat 52 peuvent être modélisés comme des radiateurs à température ambiante constante lorsqu'on modélise le comportement transitoire de la tête d'impression 50. Toutefois, en particulier pendant un cycle de chauffage, la couche de vernis 54 et d'autres parties de la tête d'impression 50 immédiatement voisines d'un élément chauffant 56 ne se comportent pas comme des radiateurs à température ambiante.
L'interaction thermique a lieu dans toutes les directions, y compris le transfert de chaleur dans la direction x entre les éléments chauffants 56a, 56b, 56c et entre des emplacements x correspondants sur le support d'impression. Les caractéristiques particulières de cette interaction thermique dépendent des caractéristiques physiques de l'appareil et du support. En général, l'interaction thermique exacte sera différente pour des appareils ayant différentes caractéristiques physiques et
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utilisant différents supports, mais elle a toujours lieu à un certain degré. L'invention utilise l'interaction thermique entre les éléments chauffants, contrairement aux appareils de l'état de la technique, dans lesquels on cherche à éliminer ou à compenser les interactions thermiques.
Contrairement aux appareils correspondant à l'état de la technique, l'invention reconnaît cette interaction thermique et elle l'utilise.
La Fig. 5 représente trois répartitions thermiques 66,68 et 70 formées par trois impulsions de commande 65,67 et 69 de la Fig. 7. Les impulsions de commande 65,67 et 69 ont différentes énergies, comme le prouvent leurs différentes durées, et elles sont appliquées à des éléments chauffants 56b, 56d et 56g, respectivement.
La Fig. 6 représente des images binaires formées sur le support 14 sensible à la chaleur par l'application de trois énergies de commande 65,67 et 69.
L'axe y 60 de la Fig. 5 représente la température de support 14 sensible à la chaleur et l'axe x 62 représente la distance dans la direction x le long du support 14. Les éléments chauffants 56a à 56g sont représentés schématiquement à leurs emplacements x respectifs et les répartitions thermiques 66,68 et 70 sont prises le long d'un axe médian 71 d'éléments chauffants 56 pour la ligne imprimée L. Un seuil de température 64 représente un plan de température au-dessus duquel le support 14 devient actif.
Les courbes 66,68 et 70 sont des représentations théoriques de répartitions thermiques provenant d'éléments chauffants 56b, 56d et 56g, respectivement, pendant le cycle de chauffage pour la ligne L. Dans le cas où la tête thermique 50 agit directement de concert avec un support d'impression tel qu'un papier thermosensible, un emplacement situé sur l'axe médian 71 du support 24 de la Fig. 6 change de couleur si la température de crête à cet emplacement dépasse le seuil de température 64. Dans le cas où la tête d'impression thermique 50 agit indirectement de concert avec un support d'impression, comme dans l'impression à transfert
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avec cire thermique, la tête thermique 50 est utilisée pour transférer des pigments ou de la cire d'un support de transfert ou d'un support donneur tel qu'un ruban coloré sur le support d'impression.
Des pigments sont transférés si un emplacement du support donneur atteint le seuil de température 64. La couleur de la zone active dépend de la couleur des pigments. Souvent, les pigments sont de couleur cyan, jaune, magenta ou noire (CYMK).
La Fig. 6 représente le support d'impression 14 auquel est superposée la grille imaginaire 24. Le support d'impression 14 représenté, montre une ligne d'impression en cours, désignée L, une rangée ou une ligne d'impression précédente, désignée L-l, et la ligne d'impression suivante, désignée L+1. La ligne d'impression en cours L est produite en activant la tête d'impression thermique 50 afin de créer les répartitions thermiques 66,68 et 70 que montre la Fig. 5.
De la chaleur provenant de l'élément chauffant 56b produit la partie active 72. La partie active 72 a une limite 74 qui correspond à l'intersection du seuil de température 64 et de la répartition thermique 66. La partie active 72 représente un"point"d'une image. La partie active 72 est assez grande pour couvrir entièrement une case 33b de grille, et elle s'étend dans une mesure limitée (environ de 10 à 20%) dans les cases voisines de grille, 33a, 33c. L'application d'énergie de commande 65, appelée ici énergie de commande spécifique de pixel, à l'élément chauffant 56b, produit la partie active 72 dont la superficie est égale à celle de la zone spécifique. Avec cette dimension de point, des parties actives multiples assurent une couverture uniforme sans lacunes quand des pixels voisins sont actifs.
Avec les imprimantes connues de l'état de la technique, on préfère en général que des éléments chauffants activés produisent uniformément des points de cette taille.
La répartition thermique 68 n'atteint jamais le seuil de température 64, et c'est pourquoi la chaleur
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provenant de l'élément chauffant 56d ne produit pas de partie active correspondante.
En fournissant de l'énergie à l'élément chauffant 56g pendant un temps plus long qu'à l'élément chauffant 56b, on amène l'élément chauffant 56g à produire une partie active 76. La partie active 76 a une limite 78 qui correspond à l'intersection entre le seuil de température 64 et la répartition thermique 70. La partie active 76 est plus grande que la partie active 72, et la limite 78 s'étend considérablement (d'environ 30 à 40%) dans la case voisine 33f de grille. Contrairement aux appareils de la technique connue, l'invention utilise la mise en place sélective de limites de zones actives fondée sur des énergies de commande sélectionnées des éléments chauffants.
Les parties actives 72 et 76 illustrent le fait que des parties actives de différentes dimensions peuvent être formées par l'application de différentes énergies de commande, chacune d'entre elles formant une répartition thermique correspondante qui dépasse le seuil 64.
Les parties actives 72 et 76 sont décrites comme étant circulaires. La forme de ces parties actives dépend quelque peu de la forme des éléments chauffants 56 et elle peut varier pour différentes imprimantes. Les cases de grille imaginaires 33 sont décrites comme étant des carrés pour représenter l'étendue typique d'une seule zone active 72 donnant une couverture complète de la case 33b de grille sur le support 14. Pour d'autres formes de zones actives, la grille imaginaire 24 choisie peut être constituée de rectangles, de triangles ou d'autres figures qui représente efficacement l'étendue d'une zone active typique.
Une grande partie de la technique antérieure a tenté d'améliorer la qualité de l'image de sortie en faisant en sorte que la taille du point soit uniforme et constante. En général, un certain nombre de facteurs peuvent être compensés pour donner une taille de point plus constante, comme la chaleur résiduelle de cycles de chauffages antérieurs. Au contraire, l'invention crée des points de
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tailles non uniformes pour former des zones actives qui sont plus conformes à une image d'origine idéale ou donnent d'une autre manière un meilleur résultat à la sortie. Dans la forme de réalisation préférée, des points ou des parties actives sont étendus de manière sélective dans la direction x par l'application sélective d'énergie de commande à un élément chauffant voisin.
Le fait de commander ou de mettre en place les limites entre zones actives et zones non actives dans la direction x assure une augmentation apparente ou réelle du pouvoir de résolution dans cette direction. Du fait qu'une zone active peut être développée ou formée de manière à s'étendre dans une mesure choisie dans la direction x en appliquant de la chaleur à un élément chauffant voisin, le pouvoir de résolution réel dans la direction x n'est limité que par la possibilité que l'on a de régir l'énergie de commande qui est appliquée aussi bien à un élément chauffant qu'à l'élément chauffant voisin.
Bien que les parties actives puissent être étendues de façon sélective dans la direction x, il y a tout de même une zone active de taille minimale qui peut être formée et placée avec précision, et il n'y a donc pas d'augmentation du pouvoir de résolution absolu de la tête d'impression.
Les Fig. 8 et 9 représentent des données obtenues lors d'essais en utilisant la méthode d'augmentation de la zone active de l'invention. La Fig. 8 donne des temps de fonctionnement pour des éléments chauffants voisins A et B d'un modèle de tête thermique de 400 dpi, nO KWT-601-16MPJ8, fabriquée par Kyocera Corporation de Kyoto, Japon. La tension de commande appliquée aux éléments chauffants était de 15,5 volts au lieu de 24 volts, la tension de commande normale. La tension de commande réduite nécessite une plus longue durée des impulsions de commande pour une énergie de commande donnée en vue de favoriser l'interaction thermique entre les éléments chauffants. Les effets de la durée des impulsions de commande sur l'interaction thermique seront étudiés plus en détail plus loin.
En se fondant sur les
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temps de commande de la Fig. 8, la Fig. 9 montre l'emplacement correspondant de la limite de la zone active à l'intérieur de la case voisine de grille, donné en tant que proportion de la largeur totale de la case voisine de grille. La Fig. 10 représente graphiquement les données de la Fig. 9. Douze points de données différents sont représentés ; ils permettent de placer de manière sélective la limite qui va du début jusqu'au bord opposé de la case voisine de grille.
Comme on peut le voir en étudiant ces données, il faut faire fonctionner le premier élément chauffant pendant 5,2 millisecondes avant que sa limite de zone active n'atteigne la case voisine de grille. Quand on fait passer de 5,2 à 20 millisecondes le temps de fonctionnement de l'élément chauffant A, la limite s'étend de façon sélective, en passant par les positions 1 à 5, jusqu'à atteindre environ 36% du parcours allant dans la case B de grille. Si l'on utilise l'élément chauffant A pour des périodes dépassant 20 millisecondes, cela tend à endommager le support. Avec la taille du point et la durée du temps de fonctionnement de la position 5, on estime que la répartition thermique à partir de l'élément chauffant A a atteint une limite pratique maximale.
L'énergie de commande au-dessus de laquelle le support d'impression est endommagé ou des parties actives ne sont pas formées convenablement est appelée, dans le présent mémoire, énergie maximale de commande. Les énergies de commande fournies aux éléments chauffants qui sont supérieures à l'énergie de commande spécifique, mais inférieures à l'énergie maximale de commande sont appelées, dans le présent mémoire, énergies de surcommande.
Tandis qu'une énergie de commande accrue appliquée à l'élément chauffant A ne peut pas étendre la limite sans endommager le support, la limite peut être étendue davantage dans la case B de grille sans endommager le support en appliquant l'énergie à l'élément chauffant B. Après que l'élément chauffant A a fonctionné pendant
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20 millisecondes, le fait de fournir de l'énergie de commande à l'élément chauffant B depuis 0,35 milliseconde jusqu'à 2,25 millisecondes étend la limite des positions 6 à 12, sur 95% du parcours à travers la case B de grille. Il convient de noter que cette fourniture d'énergie à l'élément chauffant B ne produit pas son propre point, mais étend plutôt la zone active produite par l'élément chauffant A.
On estime que les deux éléments chauffants apportent une contribution à la répartition thermique globale, et cette interaction thermique permet la croissance sélective de la limite qui est observée. Les énergies de commande fournies aux éléments chauffants et qui sont inférieures aux énergies de commande spécifiques sont appelées, dans le présent mémoire, énergies de sous-commande.
A l'aide de cette méthode, la limite peut être placée de façon sélective comme on le souhaite à l'intérieur de la case de grille voisine. Le positionnement sélectif de la limite permet une amélioration considérable du pouvoir de résolution horizontal réel de l'image binaire obtenue. L'acuité visuelle et la fidélité de l'image de sortie par rapport à l'image d'origine peuvent être fortement améliorées.
La Fig. 11 représente l'appareil qui est utilisé avec le procédé de l'invention pour commander une tête thermique afin de fournir un résultat amélioré. Ainsi que cela a été exposé à propos des Fig. 8 à 10, ce résultat amélioré découle d'une capacité à former des zones actives qui peuvent être étendues ou agrandies dans une mesure sélectionnée et qui forment alors une image binaire qui est davantage conforme à l'image d'origine.
Un aspect de l'invention est constitué par un appareil d'impression thermique 100 qui reçoit les informations relatives à l'image d'origine d'une unité hôte 102. L'appareil d'impression thermique 100 comprend une unité de commande de tête 103 qui comprend un dispositif de stockage 104, un processeur 106 et une table de consultation 108. L'appareil d'impression 100 comprend, en outre, un
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circuit de commande de tête d'impression 112 et une tête d'impression thermique 50 servant à former des images sur le support d'impression.
L'unité hôte 102 est un ordinateur ou un processeur ayant un ou plusieurs logiciels qui y sont exécutés pour produire des informations relatives à l'image d'origine. En variante, l'unité hôte 102 peut être un appareil classique de production d'images tel qu'une caméra vidéo ou un scanner. Les informations relatives à l'image et provenant de l'unité hôte 102 sont envoyées à l'appareil thermique d'impression 100 aux fins de présentation visuelle.
Les informations relatives à l'image et provenant de l'unité hôte 102 peuvent être fournies sous un certain nombre de formes différentes telles qu'une représentation en mode point ou un langage normalisé de description de pages. Quand il reçoit les informations concernant l'image d'origine, l'appareil d'impression 100 produit une mappe de couverture d'une image d'origine qui est stockée dans le dispositif de stockage 104. La restitution par la mappe de couverture de l'image d'origine représente une information relative au positionnement des zones actives et non actives à l'intérieur de l'image de sortie. Cette mappe de couverture peut être présentée dans de nombreux formats différents tels qu'un nombre binaire multibit représentant la superficie active qui se trouve à l'intérieur de chaque case de grille associée à l'image de sortie.
En variante, la mappe de couverture peut être une mappe de bits ou un ensemble de valeurs binaires indiquant quelles sont les parties correspondantes de l'image de sortie qui sont actives ou non actives. Les mappes de couverture qui sont dans un format de mappe de bits peuvent avoir différents pouvoirs de résolution en fonction de la taille de la partie correspondante de l'image de sortie associée à chaque valeur binaire de l'ensemble.
L'appareil d'impression 100 peut comprendre un interpreter (non représenté) servant à convertir l'image
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d'origine en une mappe de couverture qui est stockée dans le dispositif de stockage 104. Les interpreters servant à convertir les informations d'images d'origine pour donner une mappe de couverture sont connus. En variante, l'information de couverture peut être fournie directement par le dispositif hôte sous une forme utilisable par un processeur. Dans ce cas, le dispositif de stockage 104 peut être supprimé.
Un aspect important de l'invention est constitué par le procédé et l'appareil avec lequel le dispositif de commande d'impression 103 utilise l'information de couverture stockée par le dispositif de stockage 104. Le dispositif de commande d'impression 103 utilise l'information de couverture pour produire des énergies de commande ou des niveaux de commande pour chaque élément chauffant dans la tête d'impression thermique 116. Ces niveaux de commande sont fournis au circuit de commande de tête d'impression 112. Le circuit de commande de tête d'impression 112 convertit ces niveaux de commande en impulsions de tension de commande qui sont appliquées à chacun des éléments chauffants.
La tête d'impression 50, telle qu'elle a été décrite plus haut, convertit les impulsions de commande en répartitions thermiques qui de concert avec le support d'impression, agissent pour former des images soit directement, soit indirectement.
Le dispositif de stockage 104 peut être tout dispositif classique de stockage numérique tel qu'un dispositif de stockage magnétique ou un dispositif de stockage à semi-conducteurs, pour n'en citer que deux. Dans une forme de réalisation préférée, le dispositif de stockage 104 est un dispositif de stockage à support magnétique tournant, tel qu'un dispositif de stockage à disque, qui reçoit les informations de couverture par un réseau.
Dans une forme de réalisation préférée, le processeur 106 est un processeur programmable tel qu'un microprocesseur qui fonctionne sous la commande d'un logiciel. Il est aussi possible que le processeur 106 soit
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employé dans n'importe quelle application de matériels classiques tels que les dispositifs logiques, les circuits logiques programmables ou les dispositifs de commande, les matrices prédiffusées ou quelque forme de circuit intégré personnalisé. La table de consultation 108 peut être n'importe quel dispositif classique de stockage tel qu'un dispositif de stockage magnétique ou à semi-conducteurs.
Dans une forme de réalisation préférée, la table de consultation 108 est une mémoire vive (RAM) dynamique (DRAM). Bien que la Fig. 11 représente le dispositif de commande d'impression 103, le circuit de commande 112 et la tête d'impression thermique 50 en tant que blocs fonctionnels distincts, un ou plusieurs de ces blocs fonctionnels peuvent être réunis physiquement. Par exemple, le circuit de commande 112 ou le dispositif de commande d'impression 103 peut être monté physiquement sur la tête d'impression 50.
La Fig. 12 représente le procédé de l'invention pour convertir la mappe de couverture dans le dispositif de stockage 104 en niveaux de commande pour faire fonctionner la tête d'impression thermique 50. Comme le montre l'étape 120, des valeurs de température sont affectées à chaque case de grille qui correspond à l'information de couverture provenant de l'appareil hôte. Les températures attribuées forment une mappe de températures pour fournir des zones actives qui correspondent à la mappe de couverture.
Ainsi que le montre l'étape 122, les énergies de commande ou les niveaux de commande sont attribués à chaque case de grille en prenant pour base la mappe de températures formée à l'étape 120. L'attribution d'énergies de commande rend compte de l'importance des énergies de commande fournies aux éléments chauffants environnants. De cette façon, les répartitions thermiques produites par ces éléments chauffants environnants sont prises en considération. Dans une forme de réalisation préférée, les éléments chauffants voisins aussi bien que les éléments chauffants voisins des éléments chauffants voisins sont pris
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en considération dans l'attribution des niveaux de commande.
C'est généralement un problème difficile que de calculer des énergies de commande qui se combineront à la chaleur produite par les éléments chauffants voisins pour arriver à la température souhaitée du support. C'est pourquoi l'invention fait usage d'une table de consultation 108 pour déterminer les énergies de commande. Dans une forme de réalisation préférée, les niveaux de commande sont fournis par la table de consultation sur la base des températures de la case de grille ainsi que par les quatre cases voisines de grille qui sont les plus proches. Dans cette forme de réalisation préférée, chacune des températures de cases de grille est un nombre de 8 bits représentant des températures comprises entre 0 et 1150C audessus de la température ambiante.
C'est pourquoi toutes les combinaisons possibles de ces températures à 8 bits nécessitent une table de consultation de 240 entrées. Afin de réduire les dimensions de cette table de consultation, la forme de réalisation préférée réalise des approximations des températures dans les cases de grille avec des précisions variables. Avec cette forme de réalisation préférée, les 6 bits les plus significatifs de la température de case de grille à 8 bits, les 4 bits les plus significatifs des valeurs de cases voisines de grille à 8 bits et les 3 bits les plus significatifs de la paire la plus proche de températures de cases de grille à 8 bits sont utilisés pour sélectionner un niveau de commande dans la table de consultation 108.
Le fait de procéder à une approximation des températures dans les cases de grille réduit la table de consultation à 220 combinaisons différentes de température qui sont utilisées pour sélectionner un niveau de commande correspondant. L'emploi d'une table de consultation 108 dans l'invention permet de prendre en compte rapidement ces contributions thermiques avec seulement un faible accroissement de l'équipement.
L'étape 122 du procédé, à la Fig. 12, servant à attribuer des énergies de commande à chaque température de
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case de grille, utilise la table de consultation 108 qui est décrite plus loin. L'étape 122 du procédé prend en considération non seulement la température qu'atteindront les quatre éléments chauffants les plus proches, mais aussi la proximité de chacun de ces éléments chauffants à l'égard de l'élément chauffant sélectionné. La table de consultation 108 pourrait être étendue afin d'inclure les températures de plus de quatre éléments chauffants présents. Toutefois, la contribution des éléments chauffants au-delà des quatre plus proches ne produit qu'un faible effet sur la répartition thermique choisie, et elle peut donc être négligée.
Pour produire des données dans la table de consultation 108, un procédé consiste à utiliser un modèle mathématique des propriétés thermiques de la tête thermique 50. Les techniques de modélisation des têtes d'impression thermique sont connues. Voir, par exemple,"Design of Thermal Print Head or High Speed and High Resolution Printing", par S. Shibata et T. Kanamori, publié dans Electronics and Communications in Japan, Part II, volume 75, nO 6,1992. On peut aussi utiliser des modèles thermiques plus simples pour accélérer les calculs. Etant donné qu'un modèle thermique de ce genre calcule les températures de crête en fonction des niveaux de commande, on peut utiliser une technique itérative pour calculer l'ensemble de niveaux de commande nécessaire pour obtenir un ensemble donné de températures de crête.
Ainsi que le montrent les Fig. 11 et 12, l'étape 120 est, de préférence, exécutée par le processeur 106, et l'étape 122 est, de préférence, exécutée par le processeur 106 conjointement avec la table de consultation 108. Quand l'étape 122 est achevée, les énergies de commande attribuées peuvent être stockées dans une mémoire-tampon à des fins d'utilisation par le circuit de commande 112.
Ainsi que le représente l'étape 124, les énergies de commande attribuées sont alors converties en impulsions de commande et appliquées à la tête d'impression thermique
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par le circuit de commande de tête d'impression 112. Le circuit de commande de tête d'impression 112 peut aussi comprendre un moyen de compensation de résistance. Du fait qu'il est à présent important de contrôler étroitement la quantité de chaleur produite par chaque élément chauffant, toute différence éventuelle dans la résistance des éléments chauffants est nuisible. Le moyen de compensation de résistance règle les énergies de commande appliquées sur la base de la résistance particulière de chaque élément chauffant, produisant ainsi la répartition thermique qui est souhaitée.
Les énergies de commande sont fournies aux éléments chauffants 56 pour constituer une ligne de zones actives sur le support d'impression. Le support d'impression est déplacé par rapport à la tête thermique 50, et un prochain ensemble d'énergies de commande est appliqué aux éléments thermiques 56 pour produire la ligne d'impression suivante. De cette façon, une image binaire est formée en faisant progresser pas à pas ou en déplaçant le support d'impression par rapport à la tête d'impression 50.
Dans chaque intervalle séparant les applications d'énergies de commande, un certain temps peut être prévu pour permettre au système de refroidir. Par exemple, quand on applique des énergies de commande ayant une durée maximale de 4 ou 5 millisecondes, on peut laisser la chaleur se aissiper pendant 9 ou 10 millisecondes avant le cycle de chauffage suivant. Avec ce cycle de refroidissement, la chaleur latente provenant d'un cycle de chauffage précédent est négligeable, et aucune compensation n'est nécessaire pour le cycle de chauffage précédent. Cette simplification des cycles thermiques permet un calcul plus simple et des exigences moins coûteuses en ce qui concerne le dispositif de commande.
Il y a lieu de reconnaître qu'il n'est pas nécessaire que le support soit effectivement arrêté pendant chaque cycle de chauffage et qu'une"taille de pas", telle qu'utilisée ici, n'est pas limitée au déplacement
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incrémentiel. En fait, le support peut être déplacé en continu. Que ce soit pour le déplacement incrémentiel ou pour le déplacement continu, la"taille du pas"est équivalente à la distance que parcourt le support durant un cycle complet de chauffage et de refroidissement.
Du fait que le temps pendant lequel la coloration du support se produit est relativement bref comparé à la durée d'un cycle complet de chauffage et de refroidissement, et du fait que la taille du pas peut être relativement petite comparée au pouvoir de résolution absolu dans la direction y, le déplacement continu du support ne devrait pas affecter fortement la qualité de l'image obtenue.
Pour améliorer le pouvoir de résolution réel dans la direction y, on peut faire progresser le support d'impression d'incréments plus petits que le pouvoir de résolution absolu de la tête d'impression thermique. Par exemple, faire progresser la tête d'impression 50 à 600 dpi, quatre fois pour chaque pixel ou pour chaque point, on obtient un pouvoir de résolution réel de 2400 lignes par pouce dans la direction y. Il convient de noter, toutefois, que la taille minimale d'un détail, ou le pouvoir de résolution absolu, est limité à la caractéristique physique de la tête d'impression 50 et que, par conséquent, elle est de 1/600 de pouce.
La Fig. 13 montre le procédé de l'invention destinée à produire un mappage de températures. Une valeur de couverture est choisie dans le dispositif de stockage 104, comme le montre l'étape 130. Si la valeur de couverture indique que le pixel est actif à 100%, une température est attribuée à cette case de grille pour fournir une couverture de 100%. La température est sélectionnée pour constituer une zone active suffisamment grande pour couvrir la totalité de la case de grille 33 sans endommager le support d'impression qui est sensible à la chaleur.
Si la valeur de couverture indique que la case de grille est non active à 100%, une température de 0 est attribuée à cette couverture de case de grille, comme le
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montre l'étape 132. Dans la forme de réalisation préférée, une valeur de couverture de 4 bits, une valeur de 1111 (binaire) ou de 15 (décimale) indique que la case de grille est active à 100%, et une valeur de 0000 (binaire) ou 0 (décimale) indique que la case de grille est active à 0%.
Comme le montre l'étape 134, si la valeur de couverture indique que la case de grille correspondante est à la fois active et non active [c'est-à-dire si la valeur est comprise entre 0000 et 1111 (binaire) ou entre 0 et 15 (décimale)], on est en présence d'une condition de limite. Une condition de limite signifie simplement qu'une limite ou un bord entre une zone active et une zone non active est présent à l'intérieur de la case de sortie correspondante de grille. Une température de condition de limite est déterminée sur la base de la quantité de couverture de la case de grille et sur les caractéristique d'interaction thermique de la tête thermique 50 comme représenté sur les Fig. 8,9 et 10.
Si toutes les valeurs de couverture qui se trouvent dans le dispositif de stockage 104 n'ont pas été sélectionnées, le processus est poursuivi jusqu'à ce que toutes ces valeurs aient été sélectionnées, comme le montre l'étape 138.
Le procédé de l'invention comprend implicitement le fait que chaque case de grille de limite ou de bord est voisine d'une case active de grille. Par conséquent, les températures de la case de grille de limite qui sont attribuées étendent la limite à partir de la case active de grille pour assurer une couverture convenable de la case de grille de limite. La seule fois où une case de grille de limite n'est pas voisine d'une case active de grille est quand il y a, dans l'image d'origine, un détail qui est plus petit que deux cases de grille. Cette condition peut être traitée séparément ou simplement négligée.
Les Fig. 14 à 16 montrent un exemple des mappages utilisés par l'invention dans l'impression à partir de l'image d'origine circulaire idéale 15 de la Fig. 3.
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La Fig. 14 représente la mappe de couverture de cette image d'origine 15 dans le dispositif de stockage 104. Les valeurs de couverture de la Fig. 14 sont des valeurs décimales qui vont de 0 à 15, et elles représentent chacune des valeurs possibles de la valeur binaire à 4 bits correspondante qui est stockée dans le dispositif de stockage 104. Les données sont représentées séparées en cases 150 qui correspondent aux cases 33 de grille imaginaire 24 des Fig. 1 à 3. Quatre valeurs sont indiquées dans chaque case 150, représentant les valeurs de couverture pour quatre parties verticales de chaque case de grille 33.
Des résultats similaires à ceux des Fig. 1 et 2 peuvent être produits à partir des données de la Fig. 14 par simple fixation d'un seuil. Par exemple, chaque case 150 ayant une valeur moyenne de 7 ou plus peut activer un élément chauffant. Pour l'image 36 à pouvoir de résolution réel supérieur y de la Fig. 2, un élément chauffant peut être rendu actif pour chaque valeur de couverture inférieure à 7. Les données des Fig. 1 et 2 peuvent, en outre, être modifiées de façon à donner des images de sortie 12 et 36 qui soient symétriques.
La Fig. 15 représente la mappe de températures produite à partir des données de la mappe de données de couverture de la Fig. 14. La température maximale est égale à 114, la température normale est égale à 84 et la température minimale est égale à 0. On voit que la température maximale est en général voisine de chacune des limites de zone active, et les températures intérieures ont généralement été réduites à la température normale de 84. Les bords verticaux ou limites entre les zones actives et les zones non actives ont des températures qui leur sont attribuées pour étendre de façon sélective la limite à partir de l'élément chauffant voisin. Il convient de remarquer que l'invention peut être utilisée avec de nombreuses modifications de cette mappe de températures.
La Fig. 16 représente la mappe de commande ou les niveaux de commande qui sont appliqués à la tête thermique
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50 pour imprimer l'image de sortie 42 de la Fig. 3. Les niveaux de commande sont sélectionnés au moyen de la table de consultation 108 en tenant compte non seulement de la température souhaitée donnée par l'emplacement correspondant de la Fig. 15, mais aussi de la température donnée par les quatre cases voisines 152 de la Fig. 15. De cette façon, un niveau de commande est sélectionné pour fournir une répartition thermique qui, quand elle est combinée aux quatre répartitions voisines, produit la température souhaitée du support d'impression. L'image de sortie 42 de la Fig. 3 est formée en appliquant à la tête thermique 50 les niveaux de commande indiqués à la Fig. 16.
Les Fig. 14 à 16 montrent des mappes utilisées dans une forme de réalisation préférée particulière pour produire de façon convenable les niveaux de commande destinés aux différents éléments chauffants. Tandis que la mappe est représentée pour illustrer le procédé général qui est suivie, les données indiquées sont fonction des techniques particulières utilisées. L'homme de métier se rendra compte que différentes autres méthodes et techniques peuvent être utilisées pour convertir l'information d'origine en niveaux de commande, chacun d'entre eux pouvant utiliser l'invention pour commander les limites des zones actives.
Il convient, en outre, de se rendre compte que le présent procédé peut théoriquement permettre un pouvoir de résolution réel infini. A présent, le pouvoir de résolution réel n'est pas entravé par la tête d'impression. Le pouvoir de résolution réel peut plutôt être entravé, à présent, soit par la taille des pas de progression, soit par des niveaux discrets d'énergies de commande disponibles, soit par la vitesse d'impression souhaitée, soit par la taille de la mémoire de l'imprimante. L'impression conformément à l'invention permet de placer des limites à des emplacements sélectionnés le long d'un continuum, les emplacements sélectionnés étant déterminés par ces autres entraves.
Les Fig. 17 et 18 donnent une illustration
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spectaculaire de l'amélioration des images de texte obtenue par l'utilisation de la technique de l'invention. La Fig. 17 représente une image de sortie 170 tracée à partir de photographies prises en utilisant un agrandissement de
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caractères de texte "0", "U", "V", restituées au moyen d'une imprimante thermique dont le pouvoir de résolution est de 600 dpi dans la direction horizontale ou x et de 2400 dpi dans la direction verticale ou y. Les directions x et y sont indiquées par la référence directionnelle 16. Les caractères "0" et "V" sont représentés fragmentairement. Les lignes en traits interrompus 172a, 172b et 172c représentent les contours des images idéales d'origine pour les caractères "0", "U" et "V", respectivement.
Chacun de ces caractères subit des erreurs qui donnent un effet de crénelage dû à la limitation du pouvoir de résolution dans la direction horizontale ou x. Au contraire, la Fig. 18 montre une image de sortie 174 tracée à partir de photographies prises en utilisant un agrandissement des mêmes caractères de texte que ceux de la Fig. 17. Cette image est formée en utilisant la technique décrite plus haut de l'invention pour étendre de façon sélective les limites de zones actives dans la direction x afin d'améliorer le pouvoir de résolution et l'acuité visuelle de l'image de sortie. On voit que les caractères de la Fig. 18 sont clairs et nets et ne présentent pas les irrégularités qui résultent de la limitation du pouvoir de résolution dans la direction x ou horizontale, comme c'est le cas pour les caractères de la Fig. 16.
Les Fig. 19 à 24 représentent le procédé de l'invention destiné à commander la position de la limite entre les zones actives et les zones non actives de l'image binaire. La Fig. 19 est une représentation des tensions de commande appliquées à des éléments chauffants voisins 56a et 56b pendant un cycle de chauffage. L'impulsion de commande 180 fournie à l'élément chauffant 56a commence à l'instant t, et se termine à l'instant t. L'impulsion de commande 182 fournie à l'élément chauffant"voisin"56b
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commence à l'instant t3 et se termine à l'instant te. La Fig. 19 représente donc la durée ainsi que l'ordre de succession des impulsions de commande 74 et 78. L'élément chauffant 56c n'est pas commandé.
Les Fig. 20 à 24 sont des représentations, selon la dimension x, des répartitions de températures résultant, dans le support d'impression, de l'application de l'énergie de commande à des éléments chauffants voisins 56a et 56b à des instants différents. La Fig. 20 est à l'instant tot la Fig. 21 est à l'instant t, la Fig. 22 est à l'instant t, la Fig. 23 est à l'instant t et la Fig. 24 est à l'instant t6. Dans chacune des ces Fig. 20 à 24, la courbe 184 représente la température dans le support d'impression résultant simplement de l'impulsion de commande 180. La courbe 186 représente la température dans le support d'impression résultant simplement de l'impulsion de commande 182.
La courbe 188 représente la température combinée dans le support d'impression résultant de l'interaction de la chaleur provenant des éléments chauffants 56a et 56b.
Chacune de ces courbes 184,186, 188 est mappée dans la direction x, et les orientations x des éléments chauffants 56a, 56b, 56c sont représentées.
Comme l'indique la Fig. 20, la température du support d'impression à l'instant to est la température ambiante, avec une chaleur résiduelle négligeable provenant du cycle de chauffage précédent. La température du support reste à la température ambiante jusqu'à l'instant t, étant donné que ni l'élément chauffant 56a ni le 56b n'a été alimenté.
L'élément chauffant 56a est alimenté à l'instant t1 et, immédiatement après, il commence à transmettre de la chaleur au support. Comme l'indique la Fig. 21, à l'instant t, le support d'impression est chauffé autour de l'élément chauffant 56a, de sorte qu'il commence juste à franchir le seuil de température 190 et à se colorer. Comme le montre la courbe 186 de la Fig. 21, l'élément chauffant 56b n'a pas encore été alimenté à l'instant t.,, et la courbe 186 reste,
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par conséquent, à la température ambiante. Les éléments chauffants 56b et 56c restent non alimentés jusqu'à l'instant t3 et, à l'instant t3, la courbe 188 croît, la courbe 184 étant due au seul effet de la chaleur provenant de l'élément chauffant 56a.
Al'instant t4 de la Fig. 22, l'élément chauffant 56b fournit une partie de la chaleur donnant la courbe résultante 188. La chaleur combinée provenant des éléments chauffants 56a et 56b a amené le point produit par l'élément chauffant 56a à s'étendre vers l'élément chauffant 56b.
Cette croissance asymétrique du point est montrée par la distance 192 entre la courbe 188 et la courbe 184 quand elles franchissent le seuil de température 190. Toutefois, la courbe 186 n'a pas encore atteint le seuil de température 190 qui lui permet de produire de façon indépendante une coloration du support d'impression.
L'instant tg de la Fig. 23 représente la production maximale de chaleur des deux éléments chauffants 56a et 56b pendant le cycle de chauffage. L'élément chauffant 56c, du fait qu'il est en dehors de la zone active souhaitée, n'est pas alimenté. La croissance asymétrique du point est sensiblement achevée, et la distance 194 indique la croissance réalisée par l'élément chauffant 56b en combinaison avec l'élément chauffant 56a. Il y a lieu de noter que la coloration représentée par la distance 194 ne se produirait pas sous l'effet de l'élément chauffant 56a ou de l'élément chauffant 56b indépendamment l'un de l'autre et qu'elle n'a lieu qu'en raison de l'interaction thermique entre les deux éléments chauffants 56a, 56b.
L'instant t6 de la Fig. 24 indique le refroidissement du système qui s'est produit et qui peut être utilisé avec une progression pas à pas du support d'impression à l'instant to dans un cycle de chauffage suivant.
Tandis que les Fig. 20 à 24 montrent des courbes de températures dans la direction x seulement, il est bien entendu que l'impression a lieu dans un espace plus
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complexe, à trois dimensions, avec un temps qui varie. Les Fig. 20 à 24 représentent les températures à un emplacement y centré sur la tête d'impression 50 et à un emplacement z situé sur la surface du support d'impression. Des courbes de températures correspondantes pourraient être produites pour différents emplacements y et z et seraient en rapport avec les courbes de températures représentées par transfert de chaleur dans les directions y et z.
La Fig. 25 représente les répartitions thermiques correspondant aux impulsions de commande que montre la Fig. 19. La répartition thermique 184a représente la température maximale, dans le temps, obtenue dans le support d'impression uniquement suite à l'impulsion de commande 180. La répartition thermique 186a représente la température maximale, dans le temps, obtenue dans le support d'impression uniquement suite à l'impulsion de commande 182. La répartition thermique 188a représente la répartition thermique résultante produite par l'interaction de la chaleur provenant des éléments chauffants 56a et 56b. La partie de la répartition thermique 188a qui dépasse le seuil de température 190 colore le support d'impression.
Il est clair que, en étendant la répartition thermique 188a que montre la Fig. 25 dans les directions x et y indiquées par la référence directionnelle 16, la surface totale pour laquelle la répartition thermique 188a dépasse le plan de seuil de température peut être projetée par l'imprimante, comme image binaire, sur le support d'impression.
Ces Fig. 19 à 25 représentent un étayage théorique de ce qui se passe, croit-on, quand on utilise l'invention, et elles ne sont pas fondées sur des essais ou sur des données. Il est clair que cet étayage théorique peut être modifié ultérieurement pour permettre de comprendre mieux les phénomènes qui interviennent dans la coloration du support d'impression. En particulier, le seuil de température peut ne pas être d'une exactitude telle que celle de la modélisation. Le transfert de couleur est lié au moins dans certains systèmes, à la quantité de chaleur
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et à la durée d'application de l'énergie, et il est donc possible qu'il ne soit pas modélisé d'une façon exacte par un simple seuil de température.
De plus, il est possible que le transfert de couleur ait lieu dans une gamme de températures plutôt qu'à une température particulière. On recourt à une telle gamme de seuils de température pour produire un changement de phase d'un support donneur à base de cire dans lequel la structure moléculaire, qui n'est pas homogène, exige, pour sa fusion une gamme de températures.
La Fig. 26 montre une zone d'une image 195 créée par quatre applications des impulsions de commande 180,182 que montre la Fig. 19. Chaque application des impulsions de commande 180,182 a créé un point 196. Dans les intervalles entre ces quatre applications, le support d'impression 14 a progressé d'une distance linéaire 32 qui est à peu près égale au pas 28. L'image 196 est divisée en cases de grille de pixels 33. La taille de ces cases de grille 33 est à peu près équivalente à la taille d'un point formé par un élément d'impression de l'imprimante et, par conséquent, elle représente le pouvoir de résolution absolu de l'imprimante.
On peut faire avancer le support d'impression 14D pas à pas d'autres distances linéaires 32 plus petites pour accroître le pouvoir de résolution réel dans la direction y pour la partie 195 de l'image de sortie.
La coloration du support d'impression peut être facilement observée, et l'on sait donc que la coloration que montre la Fig. 26 se produit en réaction aux impulsions de commande que montre la Fig. 19, sans qu'un éventuel étayage théorique soit nécessaire. La zone active 196, qui présente la limite 198, a été colorée par de la chaleur provenant des éléments chauffants 56a et 56b. La limite 200, représentée en traits interrompus, est la limite d'une zone active de taille normale (telle que la zone active 72 de la Fig. 6) qui aurait été produite uniquement par l'impulsion 180.
Comme on le voit à la Fig. 26, le bord droit de chaque limite 198 a été effectivement décalé d'une distance d'extension d, sous l'effet de l'énergie de commande 182
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appliquée à l'élément chauffant voisin 56b.
On peut imaginer chacun des points imprimés comme ayant un"rapport de dimensions"défini comme étant le rapport entre sa plus grande dimension x et sa plus grande dimension y. L'alimentation d'un seul élément chauffant produit un point symétrique ayant un rapport de dimensions initial donné qui, si le point est de forme proche du carré ou circulaire (c'est-à-dire plutôt que rectangulaire) est de 1 : 1. Avec les imprimantes existantes, il était souhaitable que tous les points imprimés aient le même rapport de dimensions. Plutôt que les points symétriques préférés pour les imprimantes existantes, les points 196 créés par l'invention sont de forme ovoïde et ils ont un rapport de dimensions combiné qui est très différent du rapport de dimensions initial.
L'importance de la croissance "de voisinage"ou le rapport de dimensions combiné du point créé par les deux éléments chauffants 56a et 56b peut être ajusté de façon sélective en jouant sur les tensions, les durées et/ou la succession des impulsions 180,182.
L'application de quantités d'énergie de commande importantes à l'élément chauffant voisin 56b peut être utilisée pour étendre davantage le bord droit de chaque limite 198 d'une distance supérieure à d, ce qui crée des points ayant des rapports de dimensions plus grands. Inversement, une quantité d'énergie de commande moindre fournie à l'élément chauffant voisin 56b peut être utilisée pour déplacer le bord droit de chaque limite 198 d'une plus petite distance d à partir de la limite 200, ce qui crée des points ayant des rapports de dimensions plus petits. La sélection de l'énergie de commande fournie à l'élément 56a peut être, en outre, utilisée pour commander de façon sélective les rapports de dimensions combinés, ce qui positionne de façon sélective le bord droit de la limite 198.
En régissant une série de croissances de voisinage, on peut ajuster sélectivement l'emplacement exact de la limite pour la partie 195 de l'image de sortie à droite ou à gauche dans la colonne de cases de grille
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voisine 202. De même, l'emplacement exact du bord droit de la limite 198 peut être ajuster sélectivement pour chaque avancement du support et la partie de l'image de sortie peut donc s'incurver ou s'incliner dans la colonne de cases de grille 202, comme on le souhaite. Les impulsions appliquées à des éléments chauffants voisins 56a, 56b permettent donc un pouvoir de résolution réel dans la direction x qui est nettement supérieur ou plus fin que le pouvoir de résolution absolu dans la direction x.
Un aspect important de l'invention est que la succession dans le temps des impulsions de commande appliquées à des éléments chauffants adjacents 56a et 56b peut être sélectionnée pour fournir la répartition résultante 188a la plus avantageuse. On croit que les répartitions thermiques 184 et 186 présentent leur extension superficielle la plus grande à la fin de l'impulsion ou à proximité de celle-ci. A la fin de l'impulsion, la chaleur créée par l'impulsion est entièrement générée dans l'élément chauffant 56b et n'a pas eu suffisamment de temps pour se dissiper dans une large mesure.
Des impulsions de commande de voisinage qui débutent en même temps sont"justifiées à gauche"ou "justifiées au début". On croit, pour des commandes à tensions égales à fonction de pas que des impulsions de commande justifiées au début créent des répartitions thermiques individuelles qui croissent simultanément et de manière équivalente. Il est souhaitable qu'une impulsion de commande de voisinage soit coupée avant que sa répartition thermique ne croise le seuil de température de manière à ne pas créer, de façon indépendante, un point dans le carré de grille voisin.
Cela étant, une impulsion de commande justifiée au début vers l'élément chauffant voisin 56b serait coupée nettement avant que la chaleur créée par l'élément chauffant 56a n'atteigne son maximum, et ne serait donc pas aussi efficace dans la création d'une répartition thermique combinée 188a.
Dans la forme de réalisation préférée, les deux
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impulsions de commande 180 et 182 se terminent ou présentent des flancs arrière à l'instant t. Les impulsions de commande 180 et 182 sont"justifiées à droite"ou "justifiées à la fin"parce que ces deux impulsions, indépendamment du moment où elles débutent, se terminent en même temps à l'instant ts. Pour éviter que la répartition thermique 188a ne croise le seuil de température 190 et ainsi pour ne pas créer, de manière indépendante, un point à l'élément chauffant 56b, le début de l'impulsion de commande 182 est retardé par rapport au début de l'impulsion de commande 180.
Etant donné que c'est la répartition résultante 188a qui commande la coloration du support, on croit que la justification à la fin des impulsions 180,182 garantit l'interaction maximale entre les répartitions thermiques 184 et 186. La justification à la fin assure la stabilité ainsi que la cohérence et la prévisibilité du positionnement des limites 198.
On croit qu'une autre succession dans le temps des applications d'impulsions de commande peut être utilisée pour régir les caractéristiques de la répartition thermique 188a résultante. En plus des successions justifiées au début et justifiées à la fin, des impulsions de commande respectives 180,182 pourraient se succéder avec un décalage tel que l'une ou l'autre des impulsions débute, que l'une ou l'autre des impulsions termine, que l'une ou l'autre ou les deux impulsions soient modulées en largeur d'impulsion, etc.
En particulier, il peut être avantageux de retarder l'impulsion voisine 182, de telle sorte qu'elle se termine peu après l'impulsion 180, offrant ainsi un supplément de temps pour permettre à la répartition thermique 184 de s'éloigner de l'élément chauffant 56a. Ce type de succession dans le temps peut, en outre, être nécessaire si des températures d'endommagement sont atteintes par la répartition thermique résultante 188a avec justification à la fin. Il peut même être souhaitable de retarder le début d'une impulsion jusqu'à ce que l'autre
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impulsion se soit terminée. On croit que la répartition thermique résultante pour ce surretard sera semblable à une onde et que la température maximale sera atteinte à des instants différents à des emplacements x différents.
En tout cas, il est important de reconnaître que c'est la répartition résultante 188a qui commande la coloration du support et que les impulsions 180,182 peuvent être sélectionnées de manière à contribuer chacune à la répartition résultante souhaitée 188a.
Pour que la limite 198 qui est formée par la répartition résultante 188a soit bien définie, on croit que la répartition résultante 188a devrait avoir un haut"seuil de gradient"204. Le seuil de gradient 204 est représenté sur la Fig. 26 par un triangle ayant la même pente que la répartition thermique 188a au seuil de température 190. La répartition résultante 188a devrait décroître de manière significative lorsqu'elle croise le seuil de température 190 pour créer un seuil de gradient élevé 204. Comme le montre la Fig. 26, on croit que la répartition thermique 188a présente un seuil de gradient plus élevé à son bord gauche qu'à son bord droit.
On croit qu'un seuil de gradient 204 élevé produit une limite distincte 198 entre une zone active et une zone non active. Inversement, un seuil de gradient 204 bas peut donner soit une limite 198 ayant des niveaux de gris variés, soit un emplacement incertain de cette limite 198. Si la répartition thermique combinée 188a ne décroît pas avec un gradient suffisant 204, le seuil 190 de formation d'image peut n'être pas croisé à un emplacement défini et prévisible. Le seuil de gradient 204 nécessaire pour former une limite 198 bien définie dépend en général des caractéristiques de densité optique ou de variations de la densité optique par rapport à la température du support d'impression 14.
On croit que, en général, la justification à la fin donne un seuil de gradient 204 maximal. Le seuil de gradient maximal 204 dépend aussi de l'importance de la
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répartition thermique 184 fournie à l'élément de chauffage primaire 56a. Pour que l'on soit certain que le seuil de gradient 204 de la répartition thermique résultante 188a soit élevé, le gradient provenant de la répartition thermique 184a doit dominer. C'est pourquoi la répartition thermique 184a doit être relativement grande et former une répartition d'énergie relativement large, de telle sorte qu'il en résulte un seuil de gradient 204 relativement important dans la répartition thermique combinée 188a.
La pente du seuil de gradient 204 dépend, en outre, de l'emplacement x de la limite 198. Si la limite 198 souhaitée pénètre de moins de 50% dans la colonne voisine 202 de cases de grille, le gradient donné par la répartition thermique 186a a tendance à abaisser le seuil de gradient 204 de la répartition thermique générale 188a. Si la limite souhaitée 198 pénètre de plus de 50% dans la colonne voisine 202 de cases de grille, le gradient donné par la répartition thermique 186a tend à faire augmenter le seuil de gradient 204 de la répartition thermique générale 188a. Une fois que l'emplacement x exact qui est souhaité pour la limite 198 est connu, les énergies de commande 180,182 peuvent être sélectionnées pour porter au maximum le seuil de gradient 204 à cet emplacement x particulier.
En général, de nombreuses combinaisons d'énergies de commande 180,182 peuvent exister pour donner un seuil de gradient 204 suffisant.
Une commande convenable de la croissance dans le pixel voisin dépend aussi du pas 28 de la tête d'impression thermique 50. Toutes choses étant égales par ailleurs, une répartition thermique s'étend plus loin dans la case de grille voisine pour des têtes d'impression t rmique 50 ayant un pas 28 plus petit. Tandis que la production de chaleur et le transfert de chaleur de la tête d'impression ayant un pas plus petit sont présumés égaux, la distance ou l'espacement entre les éléments chauffants est plus petit. Du fait que la chaleur se disperse en trois dimensions, un petit changement du pas 28 de la tête d'impression 50 peut
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avoir un effet significatif sur les contributions fournies par des répartitions thermiques voisines.
La technique de l'invention est, par conséquent, meilleure et plus facile à contrôler pour les têtes d'impression thermique 50 ayant un pouvoir de résolution élevé.
Les têtes d'impression thermique 50 qui ont un pas 28 plus grand peuvent exiger que les éléments chauffants 56a, 56b soient alimentés pendant une période plus longue afin de permettre qu'une interaction thermique se produise entre les éléments chauffants voisins 56a, 56b. Par exemple, une répartition thermique plus large peut être obtenue en augmentant la durée d'alimentation et en réduisant la tension de commande. Cette augmentation du temps d'alimentation a pour résultat d'augmenter la possibilité d'interaction thermique entre les éléments chauffants, de sorte que la technique de l'invention peut être utilisée.
Des ajustements peuvent, en outre, être nécessaires pour les têtes d'impression thermique et/ou pour les supports, dont le transfert thermique est médiocre, en particulier si ce dernier ne se produit pas facilement dans la direction x.
Un autre aspect de l'invention est le fait que la tension ou l'importance des impulsions de commande 180,182 appliquées aux éléments chauffants voisins 56 et 56a peut être sélectionnée ou modifiée pour donner la répartition résultante 188a la plus bénéfique. Les impulsions de commande 180,182 sont représentées toutes les deux comme des fonctions en échelon, chacune ayant une grandeur V,. La fonction en échelon est préférée afin de simplifier les exigences de traitement pour commander les éléments chauffants, étant donné que la seule variable est présente quand l'impulsion commence. Il n'est pas nécessaire que les deux tensions aient cette grandeur ou que les deux tensions aient la même grandeur. En outre, il n'est pas nécessaire non plus que l'une ou l'autre des tensions soit une fonction en échelon.
Il peut se révéler que les tensions de commande qui varient avec le temps créent des répartitions résultantes 188a bénéfiques, aussi bien en ce qui concerne
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la croissance dans les cases voisines que les seuils de gradient 204.
Jusqu'ici, nous avons décrit la commande des limites par alimentation sélective des éléments chauffants dans la direction x seulement. Toutefois, il est possible d'agir sur les limites dans la direction y aussi bien que dans la direction x. Le pouvoir de résolution réel dans la direction y peut être accru en commandant de façon sélective les éléments chauffants de bord avec différentes énergies, formant ainsi des zones actives de différentes grandeurs. Par exemple, le pouvoir de résolution réel dans la direction y, de 2400 dpi ou davantage, peut être obtenu en progressant à 1200 pas par pouce et en faisant croître des points dans la direction y dans des cases précédentes et suivantes de grille.
Avec un réglage approprié des niveaux de commande pour régler les limites dans la direction y, la taille 40 du pas de progression et la vitesse de progression pas à pas peuvent être augmentées, ce qui donne des vitesses d'impression beaucoup plus élevées sans perte pour le pouvoir de résolution réel.
On envisage, en outre, que la table de consultation 108 de la Fig. 11 puisse être utilisée pour compenser la chaleur résiduelle provenant de cycles de chauffage précédents. Cette chaleur résiduelle apparaît si le temps séparant les cycles de chauffage est suffisamment petit pour que la chaleur résiduelle provenant de cycles de chauffage précédents n'ait plus un effet négligeable sur les répartitions thermiques associées au cycle de chauffage en cours. Cette application nécessite une augmentation de la taille de la table de consultation 108 pour tenir compte de la chaleur résiduelle d'une façon similaire à la méthode avec laquelle la chaleur voisine est prise en compte, comme cela a été exposé plus haut.
De plus, tandis qu'il est particulièrement envisagé d'utiliser l'invention avec des rangées d'éléments chauffants d'une seule dimension, on se rend compte qu'il est possible que, dans le futur, des dispositifs de
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chauffage à deux dimensions soient fabriqués qui pourraient utiliser l'invention. Les éléments chauffants situés immédiatement au-dessus ou au-dessous de l'emplacement destiné principalement aux pixels pourraient, de façon similaire, être alimentés au-dessus du seuil de température pour créer des effets de voisinage identiques dans un arrangement de chauffage à deux dimensions. L'augmentation du nombre d'éléments chauffants dans un arrangement à deux dimensions augmenterait de façon importante la vitesse d'impression.
La vitesse d'impression pourrait être encore augmentée non seulement parce que le temps nécessaire à un cycle de refroidissement pourrait être réduit ou supprimé, mais aussi parce qu'il ne serait pas nécessaire de progresser selon des incréments plus petits que le pouvoir de résolution absolu de l'imprimante.
De plus, alors que l'emploi de l'invention est envisagé pour les imprimantes thermiques, d'autres types d'impression peuvent être imaginés, pour lesquels les effets d'interaction entre des éléments d'impression voisins permettent d'obtenir une amélioration du pouvoir de résolution réel de l'image de sortie.
Il est actuellement envisagé que les incréments de progression utilisés puissent être beaucoup plus petits qu'un pixel afin d'augmenter le pouvoir de résolution réel dans la direction y. Le fait de progresser par incréments plus petits permet un plus grand nombre de choix pour commencer une extrémité y d'une ligne de caractères et pour mettre fin à la limite y entre la couche active et la couche non active.
Les considérations qui précèdent concernent la commande de l'énergie appliquée aux éléments chauffants voisins pour donner une fidélité et une acuité visuelle améliorées de l'image de sortie, pour le texte et pour les images d'origine appartenant au graphisme linéaire. La Demanderesse s'est rendu compte que sa technique convient bien pour commander de façon précise la proportion de zones colorées et non colorées dans la formation d'une cellule de
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demi-teintes qui est utilisée pour des images d'origine comportant des dégradés.
Les images d'origine comportant des dégradés sont constituées par une série d'échantillons régulièrement espacés, dont les tons vont de l'absence de coloration à la coloration en passant par des nuances intermédiaires de couleur qui peuvent être rendues sous la forme d'une image binaire en utilisant différentes techniques de rendu des demi-teintes. Ces techniques de rendu des demi-teintes utilisent la disposition d'éléments binaires d'une image ou de points qui donnent l'illusion d'une image à dégradés. Certaines de ces techniques d'obtention de dégradés sont décrites dans"Digital Halftoning", par R. Ulichney, MIT Press, Cambridge, Mass., (1987).
Souvent, une cellule de demi-teintes est utilisée ; elle représente une zone dans l'image de sortie ou dans l'image imprimée. Du fait de la modification sélective de la proportion de la zone active par rapport à la zone non active dans cette cellule, l'image imprimée, quand elle est vue à une certaine distance, peut donner l'impression de dégradé. Souvent, la cellule de demi-teintes est constituée de plusieurs points ou zones qui sont activés de façon sélective afin de donner des niveaux croissants de coloration. Par exemple, une cellule de demi-teintes 4 x 4 constituée par 16 points ou zones est capable de représenter 16 niveaux différents de dégradé dans l'image de sortie.
Un procédé pour augmenter le nombre de teintes qui peuvent être représentées par une cellule de demiteintes d'une taille donnée consiste à réduire la taille du pas de progression du support d'impression par rapport à la tête d'impression. La réduction de la taille du pas de progression a été examinée plus haut en ce qui concerne l'augmentation du pouvoir de résolution réel dans la direction y. Cette réduction de la taille du pas de progression accroît de façon efficace le nombre de dégradés ou de gris qui peuvent être représentés par une cellule de demi-teintes donnée. Cette réduction de la taille du pas
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permet de commander la proportion de la zone active par rapport à la zone non active, à l'intérieur de la cellule de demi-teintes, par incréments plus petits, dans la plage allant de 0% à 100% pour la zone active.
Par exemple, une cellule de demi-teintes 4 x 4 qui progresse quatre fois par pixel est capable de représenter 4 x 16, soit 64 niveaux différents de dégradé.
L'un des aspects de l'invention consiste à commander l'énergie qui est appliquée à des éléments chauffants voisins pour étendre de façon sélective la zone active le long de l'axe x, afin de régir la proportion de la zone active à l'intérieur de la cellule de demi-teintes.
En étendant de manière sélective la zone active d'une zone active voisine, la proportion de la zone active dans la cellule de demi-teintes peut être formée pour ainsi dire à n'importe quelle valeur comprise entre 0 et 100%, en fonction de la commande de l'énergie d'alimentation qui est disponible. En outre, ce procédé peut être utilisé en liaison avec une réduction de la taille du pas de progression du support d'impression qui est déplacé devant la tête d'impression, réduction que montre la Fig. 2, ainsi qu'une modification de l'énergie de commande appliquée à un seul point ou à une seule zone afin de modifier la taille de la zone active d'une manière symétrique, comme le montrent les Fig. 3 et 4.
En utilisant cette technique pour accroître le nombre de teintes qui sont représentées dans l'image imprimée ainsi que la technique pour améliorer la fidélité et l'acuité visuelle de l'image de sortie pour le texte et le graphisme, la Demanderesse s'est rendu compte que le dispositif d'impression thermique convient pour certaines applications que l'on ne croyait pas possibles auparavant.
Un autre aspect de l'invention consiste à utiliser les techniques décrites plus haut à propos de l'amélioration du pouvoir de résolution ainsi que de l'acuité visuelle du texte et des images en graphisme et du nombre de tons qui peuvent être représentés dans des images
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en dégradé, pour réaliser le contrôle des couleurs. L'opération de contrôle des couleurs est un procédé permettant de savoir quel sera l'aspect de l'image de sertie quand elle aura été imprimée par une presse d'imprimerie. L'opération de contrôle constitue une tentative de correction de l'image de sortie avant que les frais de fabrication des plaques et d'impression ne soient encourus.
Les presses d'imprimerie qui sont utilisées pour la production en grande quantité exigent, dans des cas typiques, la fabrication d'un support d'image intermédiaire, souvent appelé"plaque", qui est utilisé en combinaison avec la presse d'imprimerie, pour former une image de sortie. L'image qui se trouve sur la plaque d'impression représente une seule couleur dans l'image de sortie formée par la presse d'imprimerie. C'est pourquoi on utilise, pour une image de sortie à quatre couleurs telles que le cyan, le jaune, le magenta et le noir, quatre plaques différentes pour imprimer chaque couleur, formant ainsi une image de sortie en quadrichromie.
Il est typique que chacune de ces couleurs, dans l'image de sortie, ait une certaine relation avec chacune des autres, comme un décalage ou une orientation de trame, de telle sorte que ces couleurs aient entre elles une interaction appropriée. Un procédé, pour fabriquer ces plaques d'impression, consiste à former une image représentative de la contribution d'une seule couleur telle que le cyan, le magenta, le jaune ou le noir, sur un film transparent. Ce film est ensuite utilisé, dans un processus photomécanique, pour exposer une couche photosensible qui se trouve sur la plaque d'impression. Les parties exposées de la couche deviennent insolubles dans l'eau ou dans d'autres solutions. Au contraire, la partie non exposée se dissout, laissant la partie exposée sous la forme d'une image ou d'un pochoir à utiliser dans le processus d'impression.
Un aspect important de l'invention réside dans le recours à l'application de quantités d'énergie contrôlées à des éléments chauffants voisins pour étendre les zones
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actives de façon sélective dans la direction x, afin d'améliorer le pouvoir de résolution horizontal pour le texte et les images graphiques linéaires ainsi que le nombre de tons qui peuvent être représentés entre 0% et 100% de ton pour les images en demi-teintes. Ces techniques de l'invention permettent une qualité de teinte plus robuste ainsi qu'une qualité supérieure et une plus grande acuité visuelle dans l'image de sortie, qui convient pour former une image sur un film à utiliser dans un processus photomécanique pour fabriquer des plaques d'impression.
Un autre aspect de l'invention réside dans l'emploi de la technique de commande de l'énergie qui est appliquée aux éléments chauffants à la fois pour améliorer la fidélité ou l'acuité visuelle du texte et des images graphiques linéaires et pour améliorer le nombre de tons qui peuvent être restitués. Cette technique permet la création indirecte d'images en couleurs individuelles sur des films transparents, parfois appelée"séparations de couleurs"ou "progressives". Dans une forme de réalisation préférée, ces séparations de couleurs sont réalisées en utilisant un processus thermique de transfert de cire.
Elles sont utilisées pour vérifier des couleurs, prises isolément, afin d'y détecter des défauts éventuels avant l'impression, et elles peuvent être superposées pour permettre de vérifier quel pourrait être l'aspect de l'image imprimée finale sur la presse.
Il y a plusieurs variantes de réalisation possibles de l'invention. Dans l'une d'elles, l'énergie de surcommande est produite en réaction à une détermination fondée sur les valeurs attribuées à chaque case de grille ou élément pixel 230 dans la mappe de couverture 228. Dans l'exemple de la Fig. 27, un contour idéal 248, au bord droit de l'image à imprimer 236, coupe des rangées d'impression ou des lignes de balayage 232. Pour chaque case de grille ou élément pixel 230 que traverse le contour idéal 248, une détermination est effectuée pour établir quelle est la proportion de cet élément pixel 230 qui se trouve à
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l'intérieur du contour idéal 248. Par exemple, la proportion de l'élément pixel 230x qui se trouve à l'intérieur du contour idéal est d'environ 30%.
Par conséquent, l'élément pixel 230y est pourvu d'une valeur de pixel de 1,3 qui, lorsqu'elle est appliquée à un dispositif de commande 226, produit une énergie de surcommande qui gonfle la limite de zone active ou le bord de pixel 242 pour l'image de pixel 238x vers la droite, faisant en sorte que l'image de pixel 238x chevauche l'image de pixel 238y et en occupe environ 30%. Un phénomène similaire se produit pour les éléments pixels 238m et 238n et pour les images de pixels 238n et 238m dans la ligne d'images suivante 240. Pour la dernière ligne d'images 240, on utilise à la fois une énergie de surcommande et une énergie de sous-commande pour créer les images de pixels 244 et 246 de la façon décrite plus haut.
Dans ce cas, les éléments pixels 230i et 230j sont pourvus respectivement de valeurs de pixel de 1,4 à 0,6 pour produire l'énergie de surcommande et l'énergie de souscommande. En appliquant à la fois l'énergie de surcommande et l'énergie de sous-commande, on augmente la taille du pixel 244 par rapport au pouvoir de résolution absolu ou spécifique, et on le forme en contiguïté avec le pixel 246, dont la taille est réduite par rapport au pouvoir de résolution spécifique. L'image à pixels contigus 244-246 donnée par ce chevauchement occupe 100% de la surface de l'élément pixel 230i et environ 60% de la surface de l'élément pixel 230j.
Il est préférable qu'une décision d'utiliser l'énergie de surcommande et l'énergie de sous-commande combinées et chevauchantes soit prise si une proportion d'une surface d'une image de pixel 246 qui doit être imprimée est supérieure à un premier pourcentage de la surface spécifique et inférieure à un deuxième pourcentage de la surface spécifique, le deuxième pourcentage étant supérieur au premier. Les valeurs des premier et deuxième pourcentages varient en fonction des caractéristiques particulières de l'imprimante thermique et du support
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d'impression 14. Des valeurs typiques pour le premier pourcentage pourraient aller de 20 à 50% et, pour le deuxième pourcentage, elles pourraient aller de 80 à 100%.
Dans une autre forme de réalisation, la proportion de la surface de l'élément pixel 230 est comparée à davantage de pourcentages que le premier et le deuxième seulement, et les énergies de surcommande et de sous-commande sont choisies parmi plusieurs niveaux d'énergies de surcommande et de sous-commande définis à l'avance. Dans une autre forme de réalisation encore, l'énergie de surcommande et l'énergie de sous-commande sont déterminées comme un couple de valeurs fondées sur la proportion de la surface de l'élément chauffant 222 par rapport à l'image de pixel 246.
Dans cette forme de réalisation, on peut utiliser une procédure connue à table de consultation, par exemple pour comparer la proportion de la surface de l'élément chauffant 222 à la surface de l'image de pixel 246 et fournir un couple sélectionné de valeurs pour l'énergie de surcommande et l'énergie de sous-commande.
Dans une autre variante de réalisation possible, un dispositif de commande ou un processeur (non représenté) reçoit la représentation de pixels 228 de l'image. Le dispositif de commande lisse les images de pixels binaires 238 qui doivent être imprimées sur le support d'impression 14 en procédant à une opération d'adaptation à modèle pour chaque élément pixel 230 plutôt qu'une comparaison à contour idéal telle qu'elle a été décrite plus haut. Pour un sousensemble d'éléments pixels 230, à l'intérieur de la représentation de pixels 232, qui sont au-dessus de l'élément pixel 230 en cours de traitement, une détermination est effectuée pour savoir si les valeurs de pixels des éléments pixels 230 du sous-ensemble correspondent à l'une quelconque d'une pluralité de formes modèles définies à l'avance.
Le type de formes modèles qui peuvent être utilisées pour lisser l'image de sortie 236 est connu dans le domaine du lissage d'images de sortie pour les imprimantes matricielles, par exemple tel qu'il est indiqué
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dans le brevet U. S. n 4 847 641, délivré à Tung. S'il n'y a pas de correspondance avec un modèle, et si la valeur de pixel de l'élément pixel 230 qui est en cours de traitement est de zéro, une énergie de commande est appliquée à l'élément chauffant 222 correspondant à l'élément pixel 230 qui est en cours de traitement, et elle ne produira pas d'image binaire de pixel 238.
S'il n'y a pas de correspondance avec un modèle, et si la valeur de pixel de l'élément pixel 230 qui est en cours de traitement est de un, une énergie de commande est appliquée à l'élément chauffant 222 correspondant à l'élément pixel 230 qui est en cours de traitement, et elle est équivalente à l'énergie de commande du pixel spécifique. Finalement, s'il y a correspondance avec un modèle, une énergie de surcommande est appliquée à l'élément chauffant 222 correspondant à un élément pixel 230 voisin de l'élément pixel 230 qui est en cours de traitement ; elle est supérieure à l'énergie de commande du pixel spécifique, mais inférieure à une énergie maximale de transfert pour l'imprimante thermique.
Comme pour l'option permettant de produire les énergies de commande directement et de produire les énergies de commande à partir d'une comparaison entre un contour idéal et une représentation de l'image par pixels, l'option permettant de comparer la représentation par pixels à plusieurs modèles de lissage définis à l'avance peut être combinée au mode de réalisation impliquant une sous-commande.
Bien que l'invention ait été décrite en faisant référence à des formes de réalisation préférées, l'homme de métier se rendra compte qu'il est possible d'apporter des modifications à la forme et aux détails sans s'écarter de l'esprit ni sortir du cadre de l'invention.