CN103481694A - 针式打印机的打印方法、设备以及针式打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针式打印机的打印方法，包括：接收打印数据的接收步骤；控制打印针出针的打印步骤；所述打印步骤中，在一个打印周期内，控制各打印针打印同一竖线上的点时，各打印针间隔出针；以及一种对应于该方法的针式打印机的打印设备，其中打印装置，在一个打印周期内，控制打印针打印同一竖线上的各点时，各打印针间隔出针；同时还提供了一种针式打印机，包括微处理器、字车和多根打印针，微处理器控制多根打印针在同一个打印周期内，打印同一竖线上的各点时间隔时间出针。本发明的有益效果为，使得多根打印针的针头不在同一时间撞击挡板，噪音能量分散，从而降低了针式打印机的噪音。

Description

针式打印机的打印方法、设备以及针式打印机

技术领域

本发明涉及针式打印领域，尤其涉及一种针打打印方法及其设备。

背景技术

针式打印机是利用直径0.2mm～0.3mm的打印针通过打印头中的电磁铁吸合或释放来驱动向前击打色带从而将墨点印在打印纸上而完成打印动作的，通过对色点排列形式的组合控制，实现对规定字符、汉字和图形的打印。所以，点阵针式打印机实际上是一个机电一体化系统。它由两大部分组成：机械部分和电气控制部分。机械部分主要完成打印头横向左右移动、打印纸纵向移动以及打印色带循环移动等任务，电气控制部分主要完成从计算机接收传送来的打印数据和控制信息，将计算机传送来的ASCⅡ码形式的数据转换成打印数据，控制打印针动作，并按照打印格式的要求控制字车步进电机和输纸步进电机动作，对打印机的工作状态进行实时检测等。

在机械部分主要组件的功能和作用为：

(1)字车传动机构，在字车步进电机的驱动下，载有打印头的字车沿水平方向的横轴左右移动，将打印头移动到需要打印的位置。字车传动机构一般由字车步进电机、字车底座、齿型带(或齿条)、初始位置传感器等组成。

(2)输纸传动机构，在输纸步进电机的驱动下，通过磨擦输纸或链轮输纸方式将打印纸移动到需要打印的位置上。输纸传动机构一般由输纸步进电机、打印胶辊、输纸链轮、导纸板、压纸杆和纸尽传感器等组成。根据输纸方式的不同，在输纸传动机构的实现形式上分为卷绕式输纸方式(也称为普通输纸方式)和平推式输纸方式两种。

(3)色带传动机构，为了保证打印质量和清晰度，在打印头前的色带需要不断更换，色带传动机构通常采用换向齿轮使色带按照一定的速率和方向循环运动，该机构一般由换向齿轮组、色带盒组成。

(4)打印头，由一定数量的打印针按照单列或双列(个别的为三列)纵向排列，在打印数据的配合下实现字符、汉字和图形的打印。目前常用的打印头一般为9针和24针，均是通过薄膜电缆与控制电路连接。

电气控制部分中主要组件的功能和作用：

(1)微处理器或单片机，针式打印机所有的动作和功能都是由其控制电路中的微处理器或单片机来控制实现的。不但要完成对打印数据的加工处理，还要控制机械部件的协调动作，同时还要对面板功能选择和工作状态进行监视以及必要的显示，这一切必须依靠执行打印机专用监控软件来实现。

(2)数据／程序／字符点阵存储器，在通用计算机中离不开各种存储器，在针式打印机中同样也需要有关种类的存储器件。一般分为输入数据缓冲存储器、中间数据缓冲存储器、监控程序存储器、西文和汉字字符点阵存储器(字库)。

(3)驱动电路与传感器，在针式打印机中一般有三种驱动电路，即打印头驱动电路、字车步进电机驱动电路和输纸步进电机驱动电路，通常采用集成化的中功率晶体管来实现。通常针式打印机都安装有两种或两种以上的传感器，对打印头的初始位置、是否缺纸、打印头是否过热、打印纸的薄厚等进行检测，以保证打印的质量。

(4)电源，针式打印机由于功耗一般较大，故均采用开关电源，将220V交流电转变成打印机各部件使用的直流电压，如＋5V、＋12V、＋24V等。

(5)接口电路，针式打印机大多采用Centronics标准并行接口，这是一种通用打印机专用接口，具有数据传输率高的特点，个别型号的打印机采用RS－232C标准串行接口，以适应某些特殊的需要。在打印机接口电路中，往往还配置一定存储容量的输入数据缓冲区，如1K字节、8K字节、16K字节、40K字节等，其目的是减少与计算机主机的频繁通讯，提高计算机主机工作效率。

针式打印，已深入到生活的各个领域，如超市购物小票的打印、pos机的小票打印等，都离不开针式打印，但是，人们对针打过程中所产生的噪声，也要求越来越高。对于串行撞击点阵打印机，在一个打印周期内，即同一根针，打印一个点，最小的间隔时间，多针同时出针，多根针的针头几乎同时撞击挡板，此时噪声能量集中，将会产生很大的噪声。

发明内容

本发明主要目的是提供一种可以降低针式打印机打印噪音的针打打印方法、设备以及针式打印机。

为了实现上述目的，本发明首先提供的解决技术方案为：一种针式打印机的打印方法，包括：接收打印数据的接收步骤；控制打印针出针的打印步骤；所述打印步骤中，在一个打印周期内，控制各打印针打印同一竖线上的点时，各打印针间隔出针。

其中，还包括设置打印针位置，所述设置打印针位置包括：设有N根打印针，N根打印针在竖直方向上的相邻的打印针的间距相等，水平方向上最前端的打印针与最后端的打印针的间隔为一个打印周期字车所走的行程，且相邻打印针在水平方向上的间距为1/N打印周期字车所走的行程；所述打印步骤中，根据分析处理步骤得到的打印数据，各打印针沿字车移动方向自排列最前端到最后端依次间隔出针。

其中，所述打印针根数N为八根，其中，一个打印周期设置为880us，每根针间隔出针间隔为110us，每根打印针的打印周期为330us。

本发明还提供了一种针式打印机的打印设备，包括：接收装置，用于接收打印数据；分析处理装置，用于分析处理打印数据；打印装置，用于控制打印针出针；所述打印装置，在一个打印周期内，控制打印针打印同一竖线上的各点时，各打印针间隔出针。

其中，还包括设置排列打印针位置的布针装置，布针装置上排布有N根打印针，N根打印针在竖直方向上的相邻的打印针的间距相等，水平方向上最前端的打印针与最后端的打印针的间距为一个打印周期字车所走的行程，且相邻打印针的水平方向上的间距为1/N打印周期字车所走的行程；所述打印装置，用于根据字车的移动方向和所述分析处理装置得到的打印数据，各打印针沿字车移动方向自排列最前端到最后端依次间隔出针。

其中，所述布针装置上设置有八根打印针，其中，每根针间隔出针周期为110us，每根打印针的打印周期为330us。

本发明还提供一种针式打印机，包括：微处理器、字车和多根打印针，它还包括上述针式打印机的打印设备。

其中，所述打印头内设置有N根打印针，N根打印针在竖直方向上的相邻的打印针的间距相等，N根打印针在水平方向上最左端的打印针与最右端的打印针的间隔为一个打印周期字车所走的间距，且相邻打印针的水平方向上的间距为1/N打印周期字车所走的间距；所述微处理器设置有至少N个信号输入端口、一个OE使能端和N个信号输出端，N个信号输出端分别连接控制N根打印针；打印时，微处理器根据打印数据控制字车和打印头工作，打印头中各打印针沿字车移动方向自排列最前端到最后端依次间隔出针。

其中，所述打印头上设置有八根打印针。

其中，所述N根打印针分别连接N个保护电路，所述保护电路为稳压管和电阻并联后，第一端连接绝缘栅型MOSFET管的栅极,第二端连接电容器，其中，绝缘栅型MOSFET管的源极连接第一端，绝缘栅型MOSFET管的栅极接地。

本发明的有益效果为：区别于现有技术的针式打印机，在一个打印周期内，打印同一竖线上的多个点时，多个打印针同时出针，多根打印针的针头几乎同时撞击挡板，此时噪声能量集中，将会产生很大的噪声；本发明的针式打印机的打印方法，一个打印周期内，打印同一竖线上的多个点时，通过控制每一列的各打印针间隔时间出针的方法，使得多根打印针的针头不在同一时间撞击挡板，噪音能量分散，从而降低了针式打印机的噪音；本发明还提供了一种针式打印机的打印设备，用于控制打印针出针的出针装置包括多根打印针，并控制各打印针间隔时间出针，同样是使得多根打印针的针头不在同一时间撞击挡板，噪音能量分散，从而降低了针式打印机的噪音；本发明最后还提供了一种针式打印机，打印头内设置有多根打印针，微处理器控制多根打印针间隔时间出针，这样既可以降低打印时的噪音，同时因为间隔时间出针，使得驱动出针的峰值电流变小，可以减低能耗，提高使用安全性和延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明的针式打印的步骤框图；

图2为本发明的打印针的布置示意图；

图3为本发明的针式打印机的打印设备结构框图；

图4为本发明的打印针的保护电路示意图；

图5为本发明的LCX373扩展芯片的线路示意图；

图6为本发明的出针时序变化的示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，本实施方式的一种针式打印机的打印方法，包括：

用于接收打印数据的接收步骤；

用于分析处理打印数据的分析处理步骤，该步骤也可以在计算机中完成；

用于控制打印针出针的打印步骤；

所述打印步骤中，在一个打印周期内，控制各打印针打印同一竖线上的点时，各打印针间隔出针。

在同一个打印周期内，打印同一竖线上的各点，通过控制各打印针间隔时间出针的方法，使得多根打印针的针头不在同一时间撞击挡板，噪音能量分散，从而降低了针式打印机的噪音。

为了降低打印的噪音，同时又不降低打印的速度，本发明还包括设置打印针位置的步骤，包括：为了说明方便，我们引进一个N代表正整数，设有N根打印针，N根打印针在竖直方向上的相邻的打印针的间距相等，水平方向上最前端的打印针与最后端的打印针的间隔为一个打印周期字车所走的行程，且相邻打印针的水平方向上的间距为1/N打印周期字车所走的行程；在所述打印步骤中，根据分析处理步骤得到的打印数据，各打印针沿字车移动方向自排列最前端到最后端依次间隔出针。这样的打印针设计，在字车移动的时候，沿着字车的移动方向，最前端的打印针根据打印数据会最先出针，当第二个需要出针的打印针到达出针位置时，最前端的打印针即将撞击挡板或已经撞击完成挡板，此时，第二个需要出针的打印针才刚刚出针，这样字车的速度没有慢下来，而打印针的打印任务也没有中断，同时完成了降低噪音的任务。当然，这里所述的最前端的打印针有时是不需要出针，具体的根据打印要求出针，但是其原理是相同的，一个周期内的字车移动行程，刚好能够完成N根打印针的出针，且相邻打印针的水平方向上的间距为1/N打印周期字车所走的行程，这样就可以完成现有技术的打印效果，而且降低噪音。本实施例中，所述的最前端的打印针和最后端的打印针，是根据打印针移动方向设定的，若果水平方向上由左至右移动，则右端为前端，若水平方向上由右至左移动，则左端为前端。

本实施例中，所述N根打印针具体为八根打印针，如图2所示，八根打印针从左至右依次为针4、6、2、8、3、7和5，其中，一个打印周期设置为880us，每根针间隔出针周期为110us，每根打印针的打印周期为330us，这样的设计，使其可以完成现有技术的九针的打印效果，而且还会缩短打印时间，现有技术的九针的打印时间一般为900us，而本发明使用的时间是880us。

如图3所示，本发明还提供了一种针式打印机的打印设备，包括：

接收装置，用于接收打印数据；

用分析处理装置，用于分析处理打印数据，本装置一般可以有计算机代替，也就是说打印数据直接有计算机分析处理完成，然后直接有接收装置接收；

打印装置，用于控制打印针出针；

所述打印装置，在一个打印周期内，控制打印针打印同一竖线上的各点时，各打印针间隔出针。

同样是使得多根打印针的针头不在同一时间撞击挡板，噪音能量分散，从而降低了针式打印机的噪音。同时在具体的控制控制打印针出针的出针装置，由于驱动打印针间隔时间出针，所以相对现有技术的同时出针，可以降低驱动电流的峰值，提高产品的安全性和延长使用寿命。

本实施例中，打印装置还包括设置排列打印针位置的布针装置，布针装置上排布有N根打印针，N根打印针在竖直方向上的相邻的打印针的间距相等，水平方向上最左端的打印针与最右端的打印针的间距为一个打印周期字车所走的行程，且相邻打印针的水平方向上的间距为1/N打印周期字车所走的行程；打印时，根据字车的移动方向和所述分析处理装置得到的打印数据，水平方向上排列最前端的打印针至设置在最后端的打印针依次间隔出针。

如图2所示，所述布针装置上设置有八根打印针4、6、2、8、3、7和5，若出针装置由右向左移动，则，排列在前的打印针若需要出针，则必然限于排列在后针出针。本实施例中八根针的排列从左至右依次为每根针间隔出针间隔为110us，也就是说，若全部都需要出针，则总共需要880us，时间上比现有技术的9针打印的900us时间缩短。

本发明还提供了一种针式打印机，包括：微处理器、字车和多根打印针，还包括上述实施例中的针式打印机的打印设备。多根打印针一般安装在打印头内，微处理器可以完成接收数据、处理数据、控制出纸、字车移动和打印头的出针，微处理器控制多根打印针间隔时间出针。

本实施例中，所述打印头内设置有N根打印针，N根打印针在竖直方向上的相邻的打印针的间距相等，N根打印针在水平方向上最左端的打印针与最右端的打印针的间隔为一个打印周期字车所走的间距，且相邻打印针的水平方向上的间距为1/N打印周期字车所走的间距；所述微处理器设置有至少N个信号输入端口、一个OE使能端和N个信号输出端，N个信号输出端分别连接控制N根打印针；打印时，微处理器根据打印数据控制字车和打印头工作，先使能OE使能端，使其它端能够正常出针，然后打印头中水平方向上排列最前端的打印针至设置在最后端的打印针依次间隔出针。

本实施例中，所述打印头上设置有八根打印针。

本实施例中，如图4所示，为了使的本发明的针式打印机可以安全的工作，所述N根打印针分别连接N个保护电路，所述保护电路为稳压管和电阻并联后，第一端连接绝缘栅型MOSFET管的栅极,第二端连接电容器，其中，绝缘栅型MOSFET管的源极连接第一端，绝缘栅型MOSFET管的栅极接地。

为了进一步的理解本发明，下面以八根针的针式打印机为具体实施例进行说明：

1、打印头机械结构部分需要重新设计，如图2所示，打印针的排列方式由原本的竖直方式，调整为垂直间距不变，水平彼此错开一定间距的方式。水平从左到右，依次为针4、6、2、8、1、3、7和5，彼此之间，相差1/8打印周期字车所走的间距，打印时，打印头一般是从右向左移动，则可以认为打印针4是最前端的打印针，打印针5为最后端的打印针，当然，如果打印头由左至右的打印，则与之相反。竖直方向上，相邻两根针之间（比如针1和针2），至少相差1/4打印周期字车所走的间距，这样可以方便出针和对应软件的设置。

2、8根针单独控制，为节省系统资源可以采用LCX373扩展芯片来实现，如图5所示，图中个引脚的名称在这里不一一提出，可以是使用者自己定义名称。复用8位数据总线，通过Firetime信号的高低电平，使能出针和收针。每根针8个设计保护电路。当软件跑飞等异常情况下，引起某根针持续为高电平，有硬件保护电路，将避免因通电时间太长，烧毁打印线圈，保护电路如图4所示。出针时端口用强电流输出方式置高：电容瞬间“短路”，电阻足够高的压降保证绝缘栅型MOSFET管(ROHM RSR020N06/RSR030N06)彻底导通，打印针出针；随着电容的缓慢充电，电容压降逐渐增加，电阻压降逐渐降低，从MOSFET管导通开始到门极控制电压降低到一定程度即MOSFET管截止时间，比出针时间330uS略长，保证足够的出针时间；

收针时端口用强电流灌入方式置低：储存于电容的电量通过电阻、系统内阻进行放电，经过短暂补偿时间，MOSFET管截止，完成收针；随着电容的缓慢充电，电阻压降逐渐降低；从端口拉低开始到电阻电压降低到一定程度即MOSFET管截止时间，接近电容充电时间，保证打印头足够的收针时间；

如果端口始终为高，到达电容充电时间后，MOSFET管自动截止，避免打印头出针时间过长；

如果端口始终高低变化，低电平时间过短，电容放电时间不足，电压始终加在电容上，电阻上过小电压不能够导通MOSFET管；高电平时间过短，电容充电时间不足，MOSFET管短暂导通，但不够损坏打印头。

3、底层驱动上：

（1）一个点的打印周期更改为880us，将其细分为8个时刻，每根针间隔出针周期为110us；

（2）出针和收针都由软件来控制，在出针周期内，都要保证Fire_Time信号持续有效。一个针的打印周期为330us；

（3）出针时序变化，字车电机每走1/8步出一针，在一个打印周期内可将8根针出完，在一个打印周期，加上1/4周期完成出针和收针，如图6所示；

（4）由于8根针的数据采用LCX373，在OE未使能时，输出为高阻态，而保护电路的电容，连接LCX373输出端子也出于悬空状态。可能导致的情况：累积电荷，导致第一针不出针，所以，需要在出第一针前，先使能LCX373的OE使能端，使得电容上的累积电荷泄放掉。

下面使用上述的八根针的针式打印机与现有技术的针式打印机作出打印对比：

噪声测试：

将噪声仪放在水平和垂直两个位置，现有技术的打印机和本发明的打印机均距离噪声仪约1m，打印内容为10行2×1的“国”字。

测试数据如下表（噪声仪档位：H/F/A，环境噪声54.8dB）：

通过该表格，可以得到，本发明的打印噪音明显要小于现有技术的针式打印机的打印噪音。

另外，还检测到两者的打印时间和驱动电流，得到的数据如下：

项目	原方案	本方案
			打印速度	打印周期为900us	打印周期为880us

黑块峰值电流

3.22A

2.78A

通过该表格可以得到，本发明的针式打印机的打印周期小于现有技术的打印周期，打印速度快；驱动打印针出动的电流峰值小于现有技术的电流峰值，可以提高打印的安全性，同时可以延长本发明的针式打印机的使用寿命。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种针式打印机的打印方法，包括：

接收打印数据的接收步骤；

控制打印针出针的打印步骤；

其特征在于，所述打印步骤中，在一个打印周期内，控制各打印针打印同一竖线上的点时，各打印针间隔出针。

2.根据权利要求1所述的针式打印机的打印方法，其特征在于，还包括设置打印针位置，

所述设置打印针位置包括：设有N根打印针，N根打印针在竖直方向上的相邻的打印针的间距相等，水平方向上最前端的打印针与最后端的打印针的间隔为一个打印周期字车所走的行程，且相邻打印针在水平方向上的间距为1/N打印周期字车所走的行程；

所述打印步骤中，根据打印数据，各打印针沿字车移动方向自排列最前端到最后端依次间隔出针。

3.根据权利要求2所述的针式打印机的打印方法，其特征在于，所述打印针根数N为八个，其中，一个打印周期设置为880us，每根针间隔出针间隔为110us，每根打印针的打印周期为330us。

4.一种针式打印机的打印设备，包括：

接收装置，用于接收打印数据；

打印装置，用于控制打印针出针；

其特征在于，所述打印装置，在同一个打印周期内，控制打印针打印同一竖线上的点时，各打印针间隔出针。

5.根据权利要求4所述的针式打印机的打印设备，其特征在于，还包括设置排列打印针位置的布针装置，

布针装置上排布有N根打印针，N根打印针在竖直方向上的相邻的打印针的间距相等，水平方向上最前端的打印针与最后端的打印针的间距为一个打印周期字车所走的行程，且相邻打印针的水平方向上的间距为1/N打印周期字车所走的行程；

所述打印装置，用于根据字车的移动方向和所述分析处理装置得到的打印数据，各打印针沿字车移动方向自排列最前端到最后端依次间隔出针。

6.根据权利要求5所述的针式打印机的打印设备，其特征在于，所述布针装置上设置有八根打印针，其中，每根针间隔出针周期为110us，每根打印针的打印周期为330us。

7.一种针式打印机，包括：微处理器、字车和多根打印针，其特征在于，它还包括如权利要求4-6任意一项所述针式打印机的打印设备。

8.根据权利要求7所述的针式打印机，其特征在于，所述多根打印针为N根，设置于打印头内，N根打印针在竖直方向上的相邻的打印针的间距相等，N根打印针在水平方向上最左端的打印针与最右端的打印针的间隔为一个打印周期字车所走的间距，且相邻打印针的水平方向上的间距为1/N打印周期字车所走的间距；

所述微处理器设置有至少N个信号输入端口、一个OE使能端和N个信号输出端，N个信号输出端分别连接控制N根打印针；

打印时，微处理器根据打印数据控制字车和打印头工作，打印头中各打印针沿字车移动方向自排列最前端到最后端依次间隔出针。

9.根据权利要求8所述的针式打印机，其特征在于，所述打印头上设置有八根打印针。

10.根据权利要求8所述的针式打印机，其特征在于，所述N根打印针分别连接N个保护电路，所述保护电路为稳压管和电阻并联后，第一端连接绝缘栅型MOSFET管的栅极,第二端连接电容器，其中，绝缘栅型MOSFET管的源极连接第一端，绝缘栅型MOSFET管的栅极接地。

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