CN102407692A - 纸卷检测装置和方法以及打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了纸卷检测装置和方法以及打印机。本文中所描述的实施方式是一种用于检测纸卷中的纸量的装置，该装置包括：包括支撑面的容器；以及在所述支撑面上彼此连接的第一凹部和第二凹部，纸卷容纳在第一凹部和第二凹部之一中。该装置还包括：第一传感器，被配置为检测容纳在第一凹部和第二凹部之一中的纸卷的外周是否达到第一外径；以及第二传感器，被配置为检测容纳在第一凹部和第二凹部之一中的纸卷的外周是否达到比第一外径小的第二外径。该装置还包括估计单元，用以基于纸的厚度来估计纸的剩余量。

Description

纸卷检测装置和方法以及打印机

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2010年9月3日提交的日本专利申请第2010-198193号的优先权权益，其全部内容通过引证结合于此。

技术领域

本文所述的实施方式大体上涉及能够估计纸卷中纸的剩余量的纸卷检测装置及其方法以及打印机。

背景技术

检测纸卷中纸的剩余量的装置可用在例如销售点(“POS”)打印机中。利用此装置的打印机的位置可以选择性地调整。例如，该打印机可设置在桌面上或挂在墙面上。

这种打印机包括用以将纸卷容纳其中的储纸器(hopper)。该储纸器可包括第一凹部和第二凹部。当打印机设置在诸如桌面的水平面上时(例如，桌面设置状态下)，可利用第一凹部来容纳纸卷的剩余部分。另一方面，当打印机挂在诸如墙壁的垂直面上时(例如，壁挂状态下)，可利用第二凹部来容纳纸卷的剩余部分。

随着后续打印工作的进行，容纳在第一凹部或第二凹部中的纸卷中纸的剩余量逐渐减少。当打印机的检测单元判定纸卷中纸的剩余量等于或小于预定水平时，打印机可输出用以提示使用者用新的纸卷更换当前剩余纸卷的消息。

前述打印机被配置为在不检测剩余纸卷的厚度的情况下判定纸卷中纸的剩余量。然而，这种检测方法在根据正使用的纸的类型检测纸卷中纸的剩余量时会导致较大误差幅度。结果，在用新的纸卷更换该纸卷之前，纸可能会用尽，或者相反，用新的纸卷不必要地更换了剩余纸卷中的过量纸。

发明内容

根据一个实施方式，一种用于检测纸卷中的纸的量的装置，所述纸围绕纸卷的芯体卷绕，该装置包括：包括支撑面的容器；以及在所述支撑面上彼此连接的第一凹部和第二凹部，其中，纸卷可容纳在第一凹部和第二凹部之一中。该装置还包括：第一传感器，被配置为检测容纳在第一凹部和第二凹部之一中的纸卷的外周是否达到第一外径；以及第二传感器，被配置为检测容纳在第一凹部和第二凹部之一中的纸卷的外周是否达到比第一外径小的第二外径。该装置还包括估计单元，被配置为基于纸的厚度来估计纸的剩余量，其中，基于第一传感器检测出纸卷的外周为第一外径时的时间点与第二传感器检测出纸卷的外周为第二外径时的时间点间的时间间隔期间排出的纸的长度来估计纸的厚度。

附图说明

图1是根据一个说明性实施方式的设置在桌面设置状态下的打印机的侧视图。

图2是根据一个说明性实施方式的设置在壁挂状态下的打印机的侧截面图。

图3是示出了根据一个说明性实施方式的检测纸卷中纸的剩余量的状态的侧视图。

图4是示出了根据另一说明性实施方式的检测纸卷中纸的剩余量的状态的侧视图。

图5是示出了根据又一说明性实施方式的检测纸卷中纸的剩余量的状态的侧视图。

图6是示出了根据再一说明性实施方式的检测纸卷中纸的剩余量的状态的侧视图。

图7是示出了根据一个说明性实施方式的打印机的构成的框图。

具体实施方式

根据一个实施方式，一种用于检测纸卷中的纸量的装置，所述纸围绕纸卷的芯体卷绕，该装置包括：包括支撑面的容器；以及在所述支撑面上彼此连接的第一凹部和第二凹部，其中，纸卷可容纳在第一凹部和第二凹部之一中。该装置还包括：第一传感器，被配置为检测容纳在第一凹部和第二凹部之一中的纸卷的外周是否达到第一外径；以及第二传感器，被配置为检测容纳在第一凹部和第二凹部之一中的纸卷的外周是否达到比第一外径小的第二外径。该装置还包括估计单元，被配置为基于纸的厚度来估计纸的剩余量，其中，基于第一传感器检测出纸卷的外周为第一外径时的时间点与第二传感器检测出纸卷的外周为第二外径时的时间点间的时间间隔期间排出的纸的长度来估计纸的厚度。

现在将参照附图详细地描述实施方式。

图1是根据一个说明性实施方式的打印机的侧视图。

在卷绕成卷的纸上打印信息的打印机A包括打印机主体1，该打印机主体可水平设置在横向上(例如，桌面上)或垂直设置在纵向上(例如，墙面上)。在图1中，将打印机主体1示为水平设置在例如桌面上。

如图1所示，在打印机A中，打印机主体1的宽面表面2对应于配置为将打印机主体1设置在桌面设置状态下的第一安装部3。另一方面，窄面表面4对应于配置为将打印机主体1设置在壁挂状态下的第二安装部5。此外，机盖7安装在打印机主体1中，使得机盖7可通过绕铰链6转动来打开或关闭打印机主体1。

打印机主体1还包括储纸器(用作将纸卷8容纳其中的纸卷容器)9和打印机构10。纸卷8通过围绕辊状的芯体8a卷绕纸8b来形成。机盖7包括弧形凹面7a，该弧形凹面形成为即使在纸8b卷绕芯体以致纸卷具有其最大直径时，在机盖7与纸卷8之间也具有一定的间隙。

打印机构10包括被配置为通过压印辊电机39(见图7)转动的压印辊12。在一个实施方式中，压印辊电机39可以是配置为产生驱动脉冲来驱动压印辊12转动的步进电机。打印机构10还包括热敏打印头14，被配置为在介于压印辊12与热敏打印头14之间的纸8b上打印信息，其中热敏打印头通过头带簧(head spring)13而被施压至抵靠压印辊12。

在排纸方向PD上设置在打印机构10下游的是被配置为通过切纸刀电机40(见图7)转动的切纸刀16和被配置为检测切纸刀16在切纸操作之后复位所在的原始位置的切纸刀原位传感器17。

在排纸方向PD上位于打印机构10上游的、设置于储纸器9与压印辊12之间的纸末端传感器19检测是否有纸8b经过该传感器。

设置在压印辊12上方的机盖打开传感器20检测机盖7的打开或关闭。

上述的储纸器9包括用以支撑纸卷8的外周的支撑面9a。

如图1所示，在通过第一安装部3面向下而水平设置打印机主体1的情况下，或者通过第二安装部分5面向下而垂直设置打印机主体1的情况下，纸卷8的外周由于其自身的重量而朝着支撑面9a竖直偏倚。以这种方式，支撑面9a在任何情况下都能够支撑纸卷8。

在一个实施方式中，支撑面9a包括第一凹部22和第二凹部23，第一凹部和第二凹部在支撑面9a上彼此连接并且间隔一定的距离。在通过第一安装部3面向下而水平设置打印机主体1的情况下，第一凹部22位于经过纸卷8的中心的虚拟垂直线上。另一方面，在通过第二安装部5面向下而垂直设置打印机主体1的情况下，第二凹部23位于经过纸卷8的中心的虚拟垂直线上。

在一些实施方式中，第一凹部22和第二凹部23的大小可预先确定，以使各个凹部将纸卷8稳固地容纳其中，当随着后续打印工作的进行使得纸卷8的外周等于或小于预定值时，纸卷8会由于其自身的重量而下垂。

同时，纸卷检测装置24在相对于图1的平面图的垂直方向上设置在储纸器9的一侧。

图3是示出了根据一个说明性实施方式的检测纸卷8中纸的剩余量的状态的侧视图。在图3中，假设N表示具有最大卷绕直径(即，最大外径)的纸卷8的虚拟中心。此外，N-L表示通过将中心N与纸卷8容纳在第一凹部22中时的中心连接所定义的线，而N-M表示通过将中心N与纸卷8容纳在第二凹部23中时的中心连接所定义的线。在这种假设下，形成于线N-L与N-M间的角度K1被设定为小于90度。

此外，纸卷检测装置24包括配设在关于中心N成角度K2的线上的第一传感器25和第二传感器26，其中，角度K2约为角度K1的一半。当第一传感器25定位为距离中心N相对较远时，第二传感器26定位为相对接近于中心N。在一个实施方式中，第一传感器25定位为比第二传感器26更远离中心N。

可由使用例如发光二极管(LED)和光电晶体管(PHOTO)对的反射型传感器实现的第一传感器25和第二传感器26被配置为向纸卷8的一侧发光并且接收从纸卷8反射的光，以检测是否存在纸卷8。

图7是示出了根据一个说明性实施方式的打印机的构成的框图。

如图7所示，根据一个说明性实施方式的打印机A包括控制单元30。控制单元30包括连接至RAM 32和ROM 33的CPU 31。控制单元30通过输入/输出接口(I/O)35连接至主机计算机36。热敏打印头14通过配置为驱动热敏打印头14的驱动器38连接至输入/输出接口35。压印辊12通过配置为驱动压印辊12的压印辊电机39连接至输入/输出接口35。切纸刀16通过配置为驱动切纸刀16的切纸刀电机40连接至输入/输出接口35。

此外，如上所述的第一传感器25、第二传感器26、纸末端传感器19、切纸刀原位传感器17和机盖打开传感器20分别连接至输入/输出接口35。

下文是对如上所述的纸卷检测装置24的操作的描述。

如上所述，图1和图2示出了打印机A分别设置在桌面设置状态下和壁挂状态下的状态，其中具有最大卷绕直径(即，最大外径)的纸卷8容纳在其中。在图1和图2中，第一传感器25和第二传感器26确定装载了纸卷8。

随着后续打印工作的进行，纸卷8的外径逐渐减少而达到预定直径。在这种情况下，在桌面设置状态下，纸卷8容纳在储纸器9的第一凹部22中。另一方面，在壁挂状态下，纸卷8容纳在储纸器9的第二凹部23中。

在这种配置下，如果随着进一步后续打印工作的进行，纸卷8的卷绕直径(即，到外周的直径)达到小于预定直径的第一卷绕直径，如图3和图4所示，则第一传感器25检测出不存在纸卷8，而第二传感器26仍检测出存在纸卷8(例如，纸卷8的最外部)。

在这种情况下，关于开始在第一传感器25处检测出不存在纸卷8的时间点的信息存储在RAM 32中。同时，CPU 31开始对由压印辊电机39产生的驱动脉冲数目进行计数。在该时间点，纸卷8的卷绕直径(即，到外周的直径)设定为D1。

在这种配置下，如果随着进一步后续打印工作的进行，纸卷8的卷绕直径(即，到外周的直径)达到小于第一卷绕直径的第二卷绕直径，如图5和图6所示，则第二传感器26以及第一传感器25都检测出不存在纸卷8。

在这种情况下，关于开始在第二传感器26处检测出不存在纸卷8的时间点的信息存储在RAM 32中。同时，CPU 31停止对由压印辊电机39产生的驱动脉冲数目的计数。在该时间点，纸卷8的卷绕直径(即，至外周的直径)设定为D2。

当纸卷8达到其最小卷绕直径(即，到外周的最小直径)时，只有芯体8a保留在所述凹部中。芯体8a的直径可预先确定并且设定为D3。可替换地，在如上所述确定卷绕直径D2后，CPU 31可恢复对由压印辊电机39产生的驱动脉冲的数目进行的计数，并且基于所计下的脉冲数判定纸卷8是否达到其最小卷绕直径(即，到外周的最小直径)。若纸卷8达到其最小卷绕直径，则在该时间点，纸卷8的卷绕直径(即，到外周的最小直径)设定为D3。这些外径D1、D2和D3可为先前测定的值，这些值可存储在RAM 32中。

CPU 31基于由压印辊电机39产生的驱动脉冲数来估计排纸长度P1，所述驱动脉冲数是从第一传感器25开始检测出不存在纸卷8的时间到第二传感器26也检测出不存在纸卷8的时间计数的。在这种情况下，假设纸8b的厚度为t，则建立以下式子：

P1×t＝{(D1/2)×(D1/2)×(π)}-{(D2/2)×(D2/2)×(π)}

因此，可通过使用以下式子推导出纸厚度t：

t＝[{(D1/2)×(D1/2)×(π)}-{(D2/2)×(D2/2)×(π)}/P1...............式子(1)

假设在第二传感器26开始检测出不存在纸卷8(即，纸卷8的外径变为D2时)的时间与纸卷8达到其最小卷绕直径时(即，当至外周的最小直径变为D3时)的时间间的时间间隔期间排出的排纸长度为P2，则建立以下式子：

P2×t＝{(D2/2)×(D2/2)×(π)}-{(D3/2)×(D3/2)×(π)}

因此，可通过以下式子推导出纸张长度P2：

P2＝[{(D2/2)×(D2/2)×(π)}-{(D3/2)×(D3/2)×(π)}/t............式子(2)

关于如上所述的式子(1)和式子(2)的信息可存储在ROM 33中。CPU 31对存储在ROM 33中的信息和先前存储在RAM 32中的数据一起进行分析，从而正确地检测纸卷8的剩余量。

这使使用者能够在当前纸卷完全用尽之前用新的纸卷更换当前纸卷。同时，能够将纸卷中纸的剩余量的浪费最小化。

在以上实施方式(如图3所示)中，如果线N-L(通过连接中心N和容纳在第一凹部22中的纸卷8的中心所定义的)与线N-M(通过连接中心N和容纳在第二凹部23中的纸卷8的中心所定义的)间的角度K1设定为90度，则纸卷8的外径D1与D2间的差变小，这会造成估计纸卷中的纸的剩余量时误差幅度增加。由于这个原因，所以在该实施方式中，将角度K1设定为小于90度。

根据以上实施方式，不论打印机是设置成桌面设置状态还是设置成壁挂状态，都不需要根据打印机中所使用的纸卷的类型执行任何调整处理。此外，不管打印机的设置状态(例如，桌面设置状态和壁挂状态)如何，打印机都不需要考虑纸的厚度就能以高精度估计纸的剩余量。

因此，通过利用以上实施方式，能够将纸卷中纸的剩余量的浪费最小化，另一方面，能够防止打印工作期间纸张完全用尽。

此外，根据以上实施方式，形成为分别在桌面设置状态和壁挂状态下导向剩余纸卷的导纸部(例如，第一凹部22和第二凹部23)间的角度被设定为小于90度。因此，即使在纸卷的卷绕直径(即，外径)相对小时，也能够检测该直径，这减少了估计纸卷中纸的剩余量时的误差幅度。

尽管已经描述了一些实施方式，但这些实施方式仅以示例的方式给出，而不意旨限制本发明的范围。事实上，本文所描述的新颖实施方式可以通过其它各种形式实现；此外，在不背离本发明精神的前提下，可以对本文所描述的实施方式的形式进行各种省略、替代和改变。所附权利要求书及其等价物意指涵盖这些形式或修改，这些形式或修改将落在本发明的范围和精神内。

Claims (18)

1.一种用于检测纸卷中的纸的量的装置，所述纸围绕所述纸卷的芯体卷绕，所述装置包括：

包括支撑面的容器；

第一凹部和第二凹部，所述第一凹部和所述第二凹部在所述支撑面上相互连接，其中所述纸卷可容纳在所述第一凹部和所述第二凹部之一中；

第一传感器，被配置为检测容纳在所述第一凹部和所述第二凹部之一中的所述纸卷的外周是否达到第一外径；

第二传感器，被配置为检测容纳在所述第一凹部和所述第二凹部之一中的所述纸卷的外周是否达到比所述第一外径小的第二外径；以及

估计单元，被配置为基于所述纸的厚度来估计所述纸的剩余量，其中基于所述第一传感器检测出所述纸卷的外周为所述第一外径时的时间点与所述第二传感器检测出所述纸卷的外周为所述第二外径时的时间点之间的时间间隔期间所排出的纸的长度来估计所述纸的厚度。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述估计单元还被配置为通过所述纸的厚度、所述第二外径和所述芯体的直径来估计所述纸的剩余量。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，基于由被配置为驱动压印辊以排出所述纸的压印辊电机产生的驱动脉冲的数目来估计排出的纸的长度，其中从所述第一传感器检测出所述纸卷的外周为所述第一外径时的时间到所述第二传感器检测出所述纸卷的外周为所述第二外径时的时间计数驱动脉冲的数目。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，N表示具有最大外径的所述纸卷的中心，通过连接所述中心N与所述纸卷容纳在所述第一凹部时的中心来定义第一线，以及通过连接所述中心N与所述纸卷容纳在所述第二凹部时的中心来定义第二线，所述第一线和所述第二线之间形成预定角度。

5.根据权利要求4述的装置，其中，所述第一传感器和所述第二传感器配设在关于所述中心N成大约一半的所述预定角度的直线上。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一传感器和所述第二传感器间隔预定距离，其中，所述第一传感器定位为比所述第二传感器更远离所述中心N。

7.根据权利要求4所述的装置，其中，所述预定角度被设定为小于90度。

8.一种用于检测纸卷中剩余的纸的量的方法，所述方法包括：

通过第一传感器检测所述纸卷的外周是否达到第一外径；

通过第二传感器检测所述纸卷的外周是否达到比所述第一外径小的第二外径；以及

通过估计单元基于所述纸的厚度估计所述纸卷中剩余的纸的量，其中基于所述第一传感器检测出所述纸卷的外周为所述第一外径时的时间点与所述第二传感器检测出所述纸卷的外周为所述第二外径时的时间点之间的时间间隔期间所排出的纸的长度来估计所述纸的厚度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述估计还包括通过所述纸的厚度、所述第二外径和所述芯体的直径来估计所述纸的剩余量。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，基于由被配置为驱动压印辊以排出所述纸的压印辊电机产生的驱动脉冲的数目来估计排出的纸的长度，其中从所述第一传感器检测出所述纸卷的外周为所述第一外径时的时间到所述第二传感器检测出所述纸卷的外周为所述第二外径时的时间计数驱动脉冲的数目。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，N表示具有最大外径的所述纸卷的中心，通过连接所述中心N与所述纸卷容纳在所述第一凹部时的中心来定义第一线，以及通过连接所述中心N与所述纸卷容纳在所述第二凹部时的中心来定义第二线，所述第一线和所述第二线之间形成预定角度。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一传感器和所述第二传感器配设在关于所述中心N成大于一半的所述预定角度的直线上。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一传感器和所述第二传感器间隔预定距离，其中，所述第一传感器定位为比所述第二传感器更远离所述中心N。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述预定角度被设定为小于90度。

15.一种用于在纸卷上打印信息的打印机，所述打印机包括：

具有多个安装部的主体；

设置在所述主体中的打印机构；

设置在所述主体中的容器，所述容器包括支撑面；

第一凹部和第二凹部，所述第一凹部和所述第二凹部在所述支撑面上相互连接，其中所述纸卷可容纳在所述第一凹部和所述第二凹部之一中；

第一传感器，被配置为检测所述纸卷的外周是否达到比预定直径小的第一外径；

第二传感器，被配置为检测所述纸卷的外周是否达到比所述第一外径小的第二外径；以及

估计单元，被配置为基于所述纸的厚度来估计所述纸卷中纸的剩余量，其中基于所述第一传感器检测出所述纸卷的外周为所述第一外径时的时间点与所述第二传感器检测出所述纸卷的外周为所述第二外径的时间点之间的时间间隔期间所排出的纸的长度来估计所述纸的厚度。

16.根据权利要求15所述的打印机，其中，所述估计单元还被配置为利用所述纸的厚度、所述第二外径和所述芯体的直径来估计所述纸卷中纸的剩余量。

17.根据权利要求15所述的打印机，其中，基于由被配置为驱动压印辊以排出所述纸的压印辊电机产生的驱动脉冲的数目来估计排出的纸的长度，其中从所述第一传感器检测出所述纸卷的外周为所述第一外径时的时间到所述第二传感器检测出所述纸卷的外周为所述第二外径时的时间计数驱动脉冲的数目。

18.根据权利要求15所述的打印机，其中，N表示具有最大外径的所述纸卷的中心，通过连接所述中心N与所述纸卷容纳在所述第一凹部时的中心来定义第一线，以及通过连接所述中心N与所述纸卷容纳在所述第二凹部时的中心来定义第二线，所述第一线和所述第二线之间形成预定角度，

其中所述第一传感器和所述第二传感器配设在关于所述中心N成大于一半的所述预定角度的直线上。

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