CN1011213B - 与单片衔铁构成一体的打印头 - Google Patents

Abstract

描述了一种适用于低价计算机打印器的线点阵打印头。此打印头与薄片金属构成的单片衔铁构成一体。衔铁有多个弹性周边向内延伸的径向悬臂。一个活动铁芯和一对增强刚性的凸缘固定在每一个悬臂上。每一径向悬臂在悬臂根部连接到周边上。每一悬臂底有小的弯曲。对每一径向悬臂的偏移力是由弯曲处悬臂根的扭矩作用和在弹性周边处的帽盖的固定夹紧作用合成而产生的。

Description

本发明涉及线点阵打印头，更具体地说，本发明涉及到对打印驱动装置的改进。其中，驱动打印线的多个衔铁由一片金属片构成。

线点阵打印头已使用了许多年，而且有着通用性和低价格的特点。在现有技术中，线点阵打印头包括成圆形排列的多个电磁铁。这些电磁铁被有选择地激励以吸引安装在衔铁上的活动铁芯。对活动铁芯的吸引驱动衔铁顶着打印线运动。打印线打在打字带上而在记录材料上（比如纸上）留下一个点。点的积累产生了印刷字符。在美国专利№s，3，770，092、3，892，175、4，244，658、和4，569，605中公开了点阵打印头的一些例子。

在现有技术的点阵打印头中设置有各自独立的衔铁或激励杆。这些独立的衔铁环绕着一个中心点而径向排列，每一个衔铁都向内延伸成一个尖端。衔铁的这个尖端啮合到打印线的端部。相对于衔铁如此安置电磁线圈，使得通过线圈的励磁电流会产生使衔铁吸向线圈的磁场。受到磁场吸引而运动的衔铁使打印线向打印位置运动。现有技术的每一个衔铁都起着悬臂樑的作用，沿着打印头的周边用簧片把衔铁支撑在底座上。

打印头的设计任务应当是把打印的高速度和易于制造结合起来。获得较高打印速度的一个方法是减小衔铁质量和减小铁芯与衔铁之间的间隙。但由于衔铁质量和铁芯/衔铁间隙的减小增加了制造打印头的困难。

在欧洲专利申请0104260中公开过一种片簧，它相当于一种在多个衔铁中的单个衔铁，该片簧有多个端，即多个驱动打印线的悬臂，正常时它们由永久磁铁加以向后的偏压。

本发明的打印头已实现了多个目标和任务，是以协同的方式来提 供一种简单、耐用且易于制造的快速打印头，利用了单片衔铁的这种打印头所达到的目标是减小了应装配的另件的总数，在现有技术的九线打印头中需要九个独立的衔铁和一个簧片，用了本发明的单片衔铁，这十个另件可由一个另件来代替。

单片衔铁设计的另一个特点是减少了需要严格排列的另件的数目。在现有技术中，各个衔铁以及电磁铁芯必须彼此对准，用了本发明的单片衔铁，在制造过程中已考虑到衔铁的相对位置，从而消除了种种的约束和可能的调整。

单片衔铁的又一特点是衔铁质量大大减小，而打印速度得到适当的提高，使用了薄金属片，例如Carpenter    455，使质量减小，质量减小的附带优点是打印头所产生的热量较少，使得打印头寿命延长和性能改善。

本发明的打印头有一个包括主框架、线导引器和凸台的框架组件。框架组件中安装有打印线组件，打印线组件包括一组线状棒，每一个线状棒的一端驱动打印带，而打印带对着作为记录材料的打印纸，另一端包括打印头的弹簧，此弹簧被压缩在打印头和主框架的弹簧座之间。

一个定子组件包括一组线圈组件、一个聚磁板和一个气隙垫片或隔离装置，每一个线圈组件有环绕着限定出一个空腔的固定杆的线圈。固定杆和聚磁板由导磁的材料所构成。

一个信号装置安装在框架组件和定子组件之间，并且用来有选择地激励或去激励每一个线圈组件，安装在定子组件邻近的是单片衔铁，它包括有弹性的周边，而多个刚性悬臂连接在周边上并由周边向内放射以在向前的方向上驱动打印线组件，该衔铁有多个固定在悬臂上的活动铁芯，每个都延伸向线圈组件的空腔之中。每个径向悬臂有一对 增强刚性的凸缘，并带有一个独立的悬臂根。每一悬臂根稍有弯曲，使得伴随的径向悬臂在背向的方向上偏移靠在止挡物上。上述径向悬臂的背向偏移是因弹性周边中的扭矩作用和凸缘的固定夹持作用相合成而造成的。本发明的打印头没有上述欧洲申请中的永久磁铁。

每一个线圈组件受到激励时驱动与所述打印线头之一相靠着的有关径向悬臂。当线圈去激励时，轻微弯曲与打印线弹簧共同产生一使径向悬臂返回到静止位置的偏移作用。

图1表明了根据本发明制造的无散热器和固位装置的打印头。

图2是包括了散热器和固位装置的图1的打印头的部件分解图。

图3是本发明的单片衔铁。

图4是对图3中的单片衔铁沿线A-A侧视图。

图5表明了与打印线导引器一起的图2所示出的凸台4的下侧视图。

图6是部分拆卸开的图1的打印头的放大截面图（无打印带导引器）。

图7是用于本发明中的打印线的侧视图。

图8是图2中表明的端盖杯的下侧部分放大图。

图9是用来在一个金属杯中使线圈精确定位的生产夹具。

图10是根据本发明制造的打印头的另一实施方案，其中，活动铁芯与聚焦板之间的磁隙具有截头锥体的侧表面。

图1表明了根据本发明制造的点阵打印器系列中的打印头，它包括有着凸台4的框架组件2以及支承托架6。打印带导引器8固定在凸台4上以便在打印操作过程中导引打印带（未示出）。如本领域普通技术人员所熟知的，柔性电缆10把打印头与打印机中相配的打印 控制装置电气地联接起来。

现在参考图2描述打印头的各个元件。框架组件2包括凸台4、主框架12和线导引器14。在最佳实施例中，框架组件2由模制塑料构成。在最佳实施例中安装支承架6包括框架组件2的一部分，并用以把整个打印头安装在打印机（未示出）的支承架组件（未示出）上。用安装支架18把打印带导引器8安装在凸台4上。图5表明了凸台4的下侧视图，并且表明了线分隔器5和凸台导引器7。

再回到图2，线导引器14有一组收线支承装置22，用来支承每一个线组件24。在最佳实施例中，对应于九个线组件有九个收线装置。每一个线组件24包括一个线状杆26，线状杆26的一端28用来击打对着打印材料的带油墨的打印带，而第二端30接受驱动力。此第二端30包括一个杆头32，用来压缩对着收线装置22中弹簧座36的移位弹簧34。

图7表明了第二端30的断面图，杆头32（由模制塑料材料，如Delfin，构成）包着钩子33。

再回到图2，传导或限制磁力线的轭38（呈金属杯形状）靠在以信号装置60分隔开的框架组件2上。金属杯38有中心圆筒40和通孔42，用来容纳和包着收线装置22。环绕着圆筒40的环形座44有许多杆46。杆46的每一个都安装上一个线圈组件48（但只示出了一个）。线圈组件48有线圈架50，架上绕有线圈52，而以空腔54容纳活动铁芯46。线圈架50也有针56，用来把线圈52的端头焊在上面。针56穿过环形座44中的孔58延伸并连接到信号装置60。

线圈架50包括定位针62，用来对准磁通路板64、气隙垫片 66、单片衔铁68和帽盖78。图9表明了夹具100，用来使线圈组件48精确地对准在金属杯38的杆46上。各个线圈组件48如此安装在安装杆102上，使得定位钉62能置于孔104中。当所有的线圈组件48都安装在夹具100上时，金属杯38的杆46与线圈架50的腔体54对准并压在一起。取去夹具100，各个线圈组件48就精确地安装在金属杯38中。随后加上封装化合物使组件48定位。

也称为导磁板的聚磁板64靠着金属杯38并有着可容纳活动杆70的通孔65。聚焦板64的孔67用来容纳线圈组件48的定位针62。聚磁板64由高导磁材料比如铁铬钴（Hiperco）50A构成。把单片衔铁68和聚磁板64电气分开的是由比如说Dupont    Nomex    aramid纸型410绝缘材料所构成的气隙垫片66。

气隙垫片66有着与聚磁板64的通孔65和孔67分别相对准的通孔69和孔71。

单片衔铁68的由铁铬钴（Hiperco）50B制成的活动衔铁芯70置于气隙垫片66的通孔69及聚磁板64的通孔65当中，并且与线圈组件48的空腔54相配，从而在活动铁芯70和柱46之间限定出一个间隙。由皮革74和橡胶76做成的减震器72有着与单片衔铁68的悬臂75相对准的指状物73，用来吸收因线组件24返回而产生的反冲能量。在一个变换的实施方案中，减震器72是单片的人造橡胶，这种人造橡胶是用100分的Vibrathane    821（由Uniroyal生产至12.7分的医用A931也是由Uniroyal生产）构成的。

现在看图3和图4，单片衔铁68的周边200成多边形，然而， 变换成圆形或其他形状也是可以接受的。径向悬臂204以其悬臂根202固定到周边200上。每一个径向悬臂204有一对凸缘206以提高刚度。每一个径向悬臂204还有一个借助铆接（图4和图10）或焊接（图6）固定的活动铁芯70。在最佳实施例中，沿着悬臂根202作成大约为3度的很小弯杆208，使得在衔铁68处于静止位置时径向悬臂204偏移，偏移的方向与线组件24被驱动时运动的方向相反。偏移的产生是由于在周边200上的弯折部分208与帽盖78（图8）所产生的夹紧作用二者合成而得到的。图4很清楚地表明了这点，从图中可看出，在正常条件下径向悬臂204与周边200所形成的平面210不对齐。在单片衔铁68上有孔214以容纳线圈组件48的定位针62。悬臂根202具有一对突出部分（如图3示），用以减轻在悬臂根202上径向臂204角上出现的应力。

在图2中，帽盖78借助于簧片80和夹紧环82，以18到27磅的力把单片衔铁68的周边200、气隙垫片66和聚磁板64夹紧到金属杯38上。簧片80的每一个指状物84与帽盖78的凸边86相配。夹紧环82的端头88压在簧片80的向上指形物90上，并且在夹紧环82位于散热器16的沟槽17中时，整个打印头组件就被装在应有的位置上。

图8表明了靠着单片衔铁68的帽盖78的下侧图。帽盖78的孔300用来容纳线圈组件48的定位销钉62，而平台302用来使减震器72定位。帽盖78的夹紧臂304与单片衔铁68的夹紧凸缘212相接触并加压于其上，使之靠紧，由杯38、线圈48、聚磁板64和气隙垫片66组成的定子组件。帽盖78可由任何耐磨非导电材料构成，在最佳实施例中，杯78由尼龙构成。

图6表明了部分组装的打印头，它将能解释打印头的工作情况。用信号装置60把电压加到针56，使得电流流入线圈52。线圈52的电流产生有着磁力线51的磁场，磁力线51集中于金属杯38中。磁场使磁力线51沿着金属杯38的外缘39，向上通过杆46，穿过间隙47，通过活动铁芯70到达聚磁板64并且回到金属杯38。由线圈52中流过的电流所产生的磁场导致活动铁芯吸向活动铁芯46。活动铁芯70的动作驱动单片衔铁68的径向悬臂204在向前的方向400上运动。径向悬臂204的运动施加一个驱动力给杆头32，杆头32压缩弹簧34并且驱动对着油墨打印带的端头28，打印带打在记录材料上比如说纸上，在纸上留下一个点。

当电压从针56上去除时，电流不再流过线圈52，磁场消失，而在活动铁芯70和固定活动铁芯46之间的吸引力消失。没有了在方向400上所施加的力，径向悬臂204就会因压缩的偏置弹簧34和通过单片衔铁68的弯杆部208在周边200处存在的转矩这两者的作用而回到它的通常的静止位置。减震器72吸收掉刚性臂204和打印线组件24中的任何多余的反冲能量。有选择地激励各别线圈，就选出相应的打印线，在记录材料上留下点，从而形成了字符。

图10表明了整片衔铁68和聚磁板64的另一种的实施方案。其中，活动铁芯500由芯头502和芯底504组成。芯头502的形状为圆锥的锥台而芯底504为圆柱形。在聚磁板64上的修正孔506按照与芯头502的形状互补构形。芯头502和修正孔506的构形增强了在活动铁芯500上的磁吸引作用，从而改善了打印头的性能。

应当强调，在前文中描述或附图中所表明的所有内容应当是解释 性的而无限制含意。当参考最佳实施例具体地表明和描述发明时，应当明白，本领域的普通技术人员可以作出形式或细节上的变化而并不偏离本发明的精神和范围。

Claims (3)

1、一种点阵打印机的打印头，它包括：框架组件；

包括若干线状棒的打印线组件，每一个线状棒的一端驱动打印带，使之接触记录材料。其第二端包括吸收驱动力的棒头和一个弹簧。该弹簧被压缩在棒头和框架组件的弹簧座之间；

定子组件，它包括有多个柱的杯和多个线圈组件，每个柱被一个线圈组件所环绕，还包括一个装在杯和线圈组件上的导磁板；

联接在线圈组件上以便有选择地激励每一个线圈组件的信号装置；

由薄片金属构成的单个衔铁。安装在定子组件附近。它有一个弹性周边和多个径向悬臂，每个径向悬臂通过一个联合悬臂根联接到该周边，并沿内径方向接触一个线棒，向前驱动它；

由导磁材料构成的多个活动铁芯，每个铁芯都固定在单个衔铁的径向悬臂上。

特征在于每个悬臂根都有一对释放应力的突出部分和一个在突出部分之间的小的弯曲，用来使径向悬臂在背向方向上偏移靠在止挡物上，各个活动铁芯延伸到线圈组件的空腔中。

2、根据权利要求1的打印头，其特征在于各活动铁芯形如截头锥体的侧表面，所述导磁板具有多个孔，各孔与所述活动铁芯形状互补。

3、根据权利要求1的打印头，其特征在于各径向悬臂具有一对从所述悬臂内径向延伸的凸缘，以提供刚性。

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