CN107635782B - 用于热敏打印机构的紧凑式压纸辊运动系统 - Google Patents

Abstract

根据本发明的热敏打印机构包括：打印机底盘(1)、热敏打印头(2)、具有马达正齿轮(5)的用于使压纸辊(4)旋转的马达(3)、具有安装在其上的压纸辊齿轮(6)的压纸辊(4)，所述压纸辊齿轮是能够与蜗杆接合的蜗轮。马达(3)安装成使其齿轮轴线大致平行于与压纸辊(4)相接触的热敏打印头表面并且垂直于压纸辊轴(9)。该热敏打印机构还包括大致平行于马达齿轮轴线安装的齿轮轴(10)，所述齿轮轴(10)在一个端部处具有能够与马达正齿轮(5)接合的正齿轮(11)并且在另一端部处具有能够与压纸辊齿轮(6)接合的蜗杆(7)。

Description

用于热敏打印机构的紧凑式压纸辊运动系统

技术领域

本发明属于热敏打印机构的领域。这种打印机广泛用于紧凑性和成本是主要改进因素的手持式支付终端中。

背景技术

热敏打印机构通常包括用于保持全部以下构件的底盘：热敏打印头、可以由马达经齿轮系旋转的压纸辊和用于在压力下保持热敏打印头靠着压纸辊的推压装置。热敏纸插入压纸辊与热敏打印头之间，并且通过将纸预先与热敏打印头上的点选择和激活组合来产生打印输出。

这种装置的一个改进是提供将压纸辊与热敏打印头和底盘分离的可能性，以便有利于纸的装载和它在热敏打印头与压纸辊之间的定位。在这种布置结构中，压纸辊具有两个位置：称为打印位置的第一位置，在该第一位置中压纸辊被保持在打印机底盘中并且允许打印机打印；和称为打开位置的第二位置，在该第二位置中压纸辊与打印机底盘分离。热敏打印机构的这种布置结构在现有技术中是公知的，例如被记载在FR2786727中。

在这些机构中，通常为步进马达的马达平行于热敏打印头点线安装，并且在所谓的水平马达变型中安装在它的后方或在所谓的竖直马达变型中安装在它的下方，并且正齿轮系安装在平行于打印机凸缘的方向上以保持打印机宽度尽可能小。有时正齿轮系由蜗杆替代(FR 2 923 411)以减小齿轮箱尺寸，但是甚至在该变型中，马达也被安放在打印机框架上并保持与热敏打印头对齐，并且齿轮箱保持在打印机凸缘上。

齿轮箱的厚度通常在7至8mm的范围内，且由于必须堆积多个齿轮的事实而无法减小，并且甚至在其中马达为水平变型的使用蜗杆的情况下(FR 2 923 411)，蜗杆水平地安装，因此在安装在对齿轮箱厚度减小不利的位置，并且这引起相同的齿轮箱厚度范围。

在使用通常为10mm的小直径步进马达的情况下，散热成问题，并且必须进行一些特殊布置以便在打印机打印时排出马达产生的热。专利FR2837423记载了这样一种变型，其中在马达上安装附加金属部件以散热。

发明内容

本发明的目标在于，通过将打印机底盘用于马达和热敏头的散热、在利用同样的构件提供优化的尺寸变型的同时简化运动装置、减少部件的数目并简化其结构来减小小型热敏打印机构的总体积。这允许也降低总制造成本。

上述目的通过根据本发明的热敏打印机构来实现，所述热敏打印机构包括：

-打印机底盘，

-热敏打印头，它包括布置在与压纸辊相接触的热敏打印头表面上的热敏点线，所述热敏打印头固定地安装在打印机底盘上，

-用于使压纸辊旋转的马达，它具有马达正齿轮(直齿轮)，

-压纸辊，它具有压纸辊轴和安装在该压纸辊轴上的压纸辊齿轮，所述压纸辊齿轮是蜗轮，

-推压装置，它设置成迫使压纸辊抵靠热敏打印头，

根据本发明，所述马达安装在打印机底盘上，以使该马达的齿轮轴线基本上平行于与压纸辊相接触的热敏打印头表面并且垂直于压纸辊轴，并且该热敏打印机构还包括基本上平行于马达齿轮轴线安装的齿轮轴，所述齿轮轴在一个端部处具有安装成与马达正齿轮接合的正齿轮，并且在另一端部处具有安装成与压纸辊齿轮接合的蜗杆。

根据本发明的一个有利变型，压纸辊能从热敏打印机构拆下，能从打印位置到打开位置以及从打开位置回到打印位置。

优选地，该热敏打印机构还包括至少两个侧向对齐导向件，它们设置在打印机底盘的各侧边上以允许压纸辊沿基本上垂直于其上布置有热敏打印头点线的热敏打印头表面的方向来回移动。所述侧向对齐导向件布置在导纸器上以便将压纸辊与热敏打印头点线对齐。

根据本发明的另一有利变型，驱促装置是适于当压纸辊处于打印位置时促使该压纸辊抵靠热敏打印头的弹簧。

优选地，齿轮轴安装在导纸器上。

有利地，打印机底盘是金属的，以使热敏机构坚硬、消散由热敏打印头和马达产生的热并且容易地将热敏打印头和马达接地。

优选地，打印机底盘由至少一个弯曲金属板制成，以产生具有平面的两个彼此基本上垂直的部分，以及，热敏打印头安装在底盘的第一部分上并且马达安装在底盘的第二部分上。

优选地，压纸辊齿轮与齿轮轴的蜗杆之间的接合游隙是可变的。在打印位置压纸辊齿轮与齿轮轴的蜗杆之间的所述接合游隙的值至少在由以下参数限定的范围内：

-最大接合游隙，这时压纸辊与热敏打印头之间不存在纸并且推压装置的负荷值最大，因此所述压纸辊齿轮和所述蜗杆保持彼此接合，和

-最小接合游隙，这时压纸辊与热敏打印头之间存在具有最大厚度值的纸并且推压装置的负荷值最小，因此这些齿轮可以不干涉地彼此接合。

通过本发明实现的主要优点是缩小了热敏打印机构的总尺寸、简化和提高了结构的可靠性、保持了使用打印机底盘来增进马达散热的可行性，以及降低了总制造成本。

所提出的根据本发明的结构尤其有利于预期被安装在诸如电子资金传送终端的其它设备和其它便携设备中的热敏打印机构。

附图说明

下面将参照附图在以非限制性示例方式给出的以下的优选实施例中详细公开本发明的特征，在附图中：

图1是根据现有技术的热敏打印机构的齿轮系的示意性详图；

图2是根据现有技术的热敏打印机构的热敏打印机构的马达凸缘侧的视图，称为后视图；

图3是根据本发明的最小宽度变型的热敏打印机构的优选实施例的内部零件的示意性透视局部视图；

图4是根据本发明的最小宽度变型的热敏打印机构的一部分的后视图；

图5是本发明的最小宽度变型中的导纸器和齿轮轴的透视图；

图6是本发明的最小体积变型中的导纸器和齿轮轴的透视图；

图7是根据现有技术的热敏打印机构的侧视图；

图8是根据本发明的最小宽度变型的热敏打印机构的侧视图；

图9是根据本发明的热敏打印机构的压纸辊齿轮侧的透视图，示出了用于压纸辊的相应侧向对齐导向件；

图10是根据本发明的热敏打印机构的与压纸辊齿轮侧相对的透视图，示出了用于压纸辊的相应侧向对齐导向件；

图11是最小体积变型中的根据本发明的具有有限数量的元件的运动装置区域的局部顶视图；

图12是最小体积变型中的根据本发明的运动装置的分解图；

图13是最小宽度变型中的根据本发明的运动装置的局部顶视图；

图14是最小宽度变型中的根据本发明的运动装置的分解图；

图15是最小宽度变型中的根据本发明的热敏打印机构的透视图，其中纸路径是弯曲的；

图16是最小体积变型中的根据本发明的热敏打印机构的透视图，其中纸路径是直的；

图17是安装在底盘上的热敏打印头和马达的分解局部视图；

图18示出根据本发明的热敏打印机构的分解局部侧视图，其中压纸辊齿轮与蜗杆之间的接合游隙处于其最小值；

图19示出根据本发明的热敏打印机构的分解局部侧视图，其中压纸辊齿轮与蜗杆之间的接合游隙处于其最大值。

具体实施方式

根据本发明的热敏打印机构包括打印机底盘1、固定地安装在打印机底盘上的热敏打印头2、具有压纸辊齿轮6固定地安装在其上的压纸辊轴9的压纸辊4、和包括用于经与所述压纸辊齿轮6接合的齿轮系使压纸辊4旋转的马达3的压纸辊运动单元。

图1示出压纸辊运动单元的现有技术布置结构，其中用于使压纸辊旋转的马达3为竖直马达变型，即马达齿轮轴线大致平行于压纸辊轴并且位于热敏打印头下方。马达正齿轮5驱动称为齿轮箱的一组竖直正齿轮16和17。齿轮17经安装在压纸辊4上的齿轮6驱动压纸辊4。最后，马达安装在金属凸缘19上以增进其散热。

如示出根据现有技术的热敏打印机构的后视图的图2所示，马达的直径接近齿轮箱的厚度。

图3和4示出根据本发明的布置结构，其中为了实现压纸辊运动单元的尺寸减小，马达3安装成其齿轮轴线大致平行于热敏打印头表面，该热敏打印头表面与压纸辊4相接触并且打印头点线14布置在其上，所述马达齿轮轴线也垂直于压纸辊轴9(如图12和14所示)。

在根据本发明的布置结构中，如从图4可见的，马达3的体积被包括在齿轮箱的体积中，与图2所示的现有技术相反，从而减小了打印机总尺寸并且在热敏打印机构集成到其它设备中时为其它元件留出了更多空间。

为了实现这种布置结构，如图3、12和14所示，在其一个端部处包括正齿轮11且在其另一端部处保持蜗杆7的齿轮轴10定位在大致平行于与压纸辊4相接触的热敏打印头表面并且同时垂直于压纸辊轴9的方向上，以便使齿轮机构适应马达的新位置。在该布置结构中，齿轮轴10的正齿轮11与马达正齿轮5接合并且齿轮轴10的蜗杆7与压纸辊齿轮6接合，压纸辊齿轮6是蜗轮。

图5示出在本发明的最小宽度变型中齿轮轴10如何安装在导纸器13中，图6示出在本发明的最小体积变型中齿轮轴10如何安装在导纸器13中。

导纸器13安装在打印机底盘1上并且例如由注塑塑料制成以便形成能够接收、定位或引导构成热敏打印机构的其它元件的许多形状。

在图5和6所示的两个优选变型中，导纸器13在其一个侧边处具有用于齿轮轴10的支承元件26。所述支承元件优选地包括所述齿轮轴10插入其中的中空圆筒成形部26。所述齿轮轴10仅在其中央区段中通过圆筒成形部26引导。优选地，齿轮轴10的直径较大，以便蜗杆在中空圆筒成形部26中的精确和紧密的对齐。

在两个变型中，在导纸器13的每个侧边上均设置有销27以便保持压纸辊推压装置12(图中未示出)。

在图5所示的最小宽度变型中，导纸器13的中央引导部25—纸在打印输出之前在该中央引导部上被引导—是弯曲的，以便避开如以下将说明的马达容积。

在图6所示的最小体积变型中，导纸器13的中央引导部25—纸在打印输出之前在该中央引导部上被引导—完全是平的，从而引起热敏打印机构体积的显著减小。

图7和图8示出与现有技术(图7)相比本发明(图8)的齿轮侧的空间节省。用简单齿轮轴代替正齿轮16和17(如图1)显著减小了打印机构的该侧的表面以及齿轮箱的体积。

设计热敏打印机构的另一个重要参数是保持从热敏打印头点线到打印机构的背面的距离尽可能小。这通过如图17所示将热敏打印头2固定地安装在底盘1上来实现。这允许热敏打印机构很紧凑地集成到热敏打印机构应当被安装在其中的其它设备中。在大多数情况下，所述设备的平坦元件与热敏打印机构的背面相接触，该平坦元件可以是例如另一设备壳体或为平坦元件的液晶显示器。

最后，最后的约束在于最大限度地减小热敏打印机构的宽度，以便保持热敏打印机构安装在其中的其它设备尽可能窄。这对马达位置提出了强位置约束，因为它必须以在侧向上不超过齿轮轴10的保护装置22的状态与齿轮轴10接合。

马达3相对于齿轮轴10的这种相对位置在图13和14中被示出。在这些图中，压纸辊齿轮6的外部侧边与在图13中是圆的马达本体竖直地相切。作为顶视图的该图示出，马达3的齿轮轴线的唯一可能的位置在中心为齿轮轴轴线中心且半径是两个相应的正齿轮齿距半径之和的圆上，因为两个正齿轮需要接合。

图14示出允许最大限度地减小热敏打印机构的宽度的这种实施例的透视图。但在该实施例中，马达3部分地位于纸路径之下，并且导纸器13必须在马达3及其正齿轮5上方引导纸以便纸不干涉马达3。该变型在此被称为最小宽度变型，但不提供最小体积变型，这是由于产生圆筒成形部的跨纸宽度的大致四分之一的导纸器13弯曲，以便在纸23进入如图15所示的热敏打印机构之前避开马达3。

导纸器的引导部25的这种形状在图5和其中也存在纸23的图15中被示出。

本发明的另一变型旨在利用热敏打印机构的宽度的小幅局部增大来最大限度地减小热敏打印机构的体积。该变型在此被称为最小体积变型。

图11和12示出这种实施例，其中该结构中的马达3的轴线的位置与图13所示变型中的马达轴线的位置相比逆时针旋转约90度(图11中示出)，以使得相应正齿轮5和11保持接合。该变型中的马达3的这种布置的目的是为了避开纸路径，从而由于圆形而引起宽度的小幅增大。

这种实施例允许使导纸器13的引导部25如图6所示完全平坦并且向纸提供如图16所示的直纸路径。在该变型中，热敏打印机构的总体积被最小化，并且这允许与其它设备的非常紧凑的集成，即使热敏打印机构的宽度在马达区域中小幅增大。

在两个上述实施例中，运动装置结构是相同的，因为它们仅在齿轮轴轴线周围的马达位置的角度上不同。这些实施例允许热敏打印机构宽度或其总体积的优化。

在从现有技术得知的大多数热敏打印机构中，热敏打印头由驱促装置促靠在压纸辊上。在本发明中，为了简化总体结构并且减小热敏打印机构的体积，热敏打印头2固定在安装在底盘1上(图17)并且压纸辊4被促靠在热敏打印头2上(图9和10)。压纸辊4可以移动以便被促靠在热敏打印头2上。优选地，两个侧向对齐导向件15如图5、6、9和10所示设置在导纸器13的两侧侧边上，以便保持压纸辊4与热敏打印头点线14对齐。每个侧向对齐导向件15包括平坦表面，并且位于与压纸辊轴9平行且与打印头点线14设置在其上的打印头2的表面垂直的平面中。压纸辊4可以在与打印头点线14设置在其上的打印头的表面垂直的方向上沿着所述侧向对齐导向件15来回移动。这种平移运动引导压纸辊4并且将该压纸辊与打印头点线14对齐。

压纸辊4由两个侧向推压装置12促靠在打印头2的所述表面上。优选地，这些推压装置12呈弹簧的形状并且设置成在压纸辊4处于打印位置时将压纸辊4促靠在热敏打印头2上。该力的一个分量被用于保持压纸辊4如图9和10所示与两个侧向对齐导向件15相接触。

有利地，压纸辊可与打印机分离以便有利于纸的装载和它在热敏打印头与压纸辊之间的定位。在这种布置结构中，压纸辊具有两个位置：如图15和16所示的称为打印位置的第一位置，其中压纸辊被保持在打印机底盘中并且允许打印机打印；称为打开位置的第二位置，其中压纸辊与打印机底盘分离。在一个替代性变型(图中未示出)中，用于压纸辊的推压装置可以安装在压纸辊保持器上。

优选地，热敏打印头2和马达3两者安装在同一打印机底盘1上。

优选地，打印机底盘1是导电的以放出静电载荷，并且容易接地。

有利地，如图17所示，打印机底盘由具有至少一个弯曲部的金属板制成，从而产生具有平面的打印机底盘的两个大致彼此垂直的部分。热敏打印头2安装在打印机底盘1的第一部分20上，马达3安装在打印机底盘1的第二部分21上，如图12、14和17所示。这种实施例确保了用于热敏打印机构的非常刚硬的结构，以及热敏打印头2和马达3的良好散热。

当压纸辊4沿打印方向旋转时，蜗杆7向压纸辊4施加沿大致平行于齿轮10的方向和马达3的方向的力，所以将压纸辊4促靠在打印机底盘1的侧向对齐导向件15上，从而增进压纸辊齿轮6在蜗杆7中的接合。

由于压纸辊4能沿着侧向对齐导向件15移动并且同时压纸辊齿轮6与蜗杆7接合，所述以这两个齿轮之间的接合游隙是可变的。图18和19示出这种接合游隙的允许打印机构操作的两种极端构型。为了更容易理解，压纸辊齿轮6在其热敏打印头2侧以部分剖视的方式表示。

因此，压纸辊齿轮6和齿轮轴10的蜗杆7应当布置成使接合游隙28的值应当至少处在下列值之间的范围内：

–最小接合游隙，此时压纸辊4与热敏打印头2之间存在具有最大厚度的纸并且推压装置12的负荷值最小且相应地压纸辊轴9的轴线与蜗杆7的轴线之间的距离最小，因此压纸辊齿轮6在不干涉蜗杆7的情况下接合，以及

-最大接合游隙，此时压纸辊4与热敏打印头2之间不存在纸并且推压装置12的负荷值最大且相应地压纸辊轴9的轴线与蜗杆7的轴线之间的距离最大，因此所述齿轮仍保持彼此接合。

接合游隙取决于两个参数，即：

-立于压纸辊4与热敏打印头2之间的纸厚度，和

-压纸辊4在承受推压装置12的负荷时的变形。

这种推压装置在被制造时具有公差并且它们的值必须向马达功率、将被打印的纸厚度以及要获得的打印品质和噪音水平妥协。负荷值在不同应用之间可以宽幅变化并且在任何情况下都具有针对给定应用的公差。当压纸辊4被推靠在热敏打印头2上时，压纸辊4的周面的相应接触侧变形为平坦区域29。推压装置的负荷的变化直接更改压纸辊4的变形和压纸辊4与热敏打印头2之间的平坦接触区域29的表面。

如果推压装置12的负荷处于最小值，则压纸辊4不变形，并且如果另外存在纸，则压纸辊轴9与热敏点线14之间的距离处于其最大可能值。图18示出其中压纸辊齿轮6与蜗杆7之间的接合游隙28为最小接合游隙的这种构型。

如果推压装置的负荷增加，则压纸辊与热敏打印头的平坦区域29扩大，并且压纸辊轴9更靠近打印头点线14，从而引起如图19所示的接合游隙28的增大。

在该图19中，不存在纸，从而再次减小了从压纸辊轴9到热敏打印头点线14的距离。这是其中接合游隙28处于其最大可能值且压纸辊齿轮6必须保持接合在蜗杆7中的构型。

用于齿轮6和7的齿轮模块必须被选择得足够大以便覆盖如图18和图19所示的两种情况，并且蜗杆7的形状可以进行修改以便增大接合游隙。

使用蜗杆的优点在于，由于是摩擦传动装置，所以不论游隙值如何，压纸辊齿轮6与蜗杆7之间都不存在接触损失。这允许保持噪音低和连续的平顺齿轮运动以获得良好的打印输出品质。

各种修改和/或部件增加对于本领域技术人员来说是明显的，并且仍在所附权利要求限定的本发明的领域和范围内。所有部件可进一步由其它技术等同的元件替换。

用于技术特征的附图标记被包括在权利要求中，目的仅在于增加权利要求的可读性，并且相应地该附图标记对于由附图标记示例性表示的各元件的解释没有限制作用。

Claims (8)

1.一种热敏打印机构，包括：

-打印机底盘(1)，

-热敏打印头(2)，它包括设置在与压纸辊(4)相接触的热敏打印头表面上的热敏点线(14)，所述热敏打印头(2)固定地安装在所述打印机底盘(1)上，

-用于使压纸辊(4)旋转的马达(3)，它具有马达正齿轮(5)，

-压纸辊(4)，它具有压纸辊轴(9)和安装在所述压纸辊轴上的压纸辊齿轮(6)，所述压纸辊齿轮(6)是蜗轮，

-推压装置(12)，它设置成将所述压纸辊(4)促靠在所述热敏打印头(2)上，

其特征在于，所述马达(3)安装在所述打印机底盘(1)上，以使该马达的齿轮轴线基本上平行于与所述压纸辊(4)相接触的热敏打印头表面并且垂直于所述压纸辊轴(9)，以及

所述热敏打印机构还包括基本上平行于马达齿轮轴线安装的齿轮轴(10)，所述齿轮轴(10)在一个端部处具有安装成与所述马达正齿轮(5)接合的正齿轮(11)并且在另一端部处具有安装成与所述压纸辊齿轮(6)接合的蜗杆(7)。

2.根据权利要求1所述的热敏打印机构，其中，所述压纸辊(4)能与所述打印机底盘(1)分离。

3.根据前述权利要求中任一项所述的热敏打印机构，其中，所述推压装置(12)是弹簧。

4.根据权利要求1或2所述的热敏打印机构，其中，所述打印机底盘(1)是导电的。

5.根据权利要求4所述的热敏打印机构，其中，所述底盘(1)是具有至少一个弯曲部(24)的金属板，该弯曲部设置成产生具有平面的两个基本上彼此垂直的部分，以及，所述热敏打印头(2)安装在该底盘(1)的第一部分(20)上，所述马达(3)安装在该底盘(1)的第二部分(21)上。

6.根据权利要求1或2所述的热敏打印机构，其中，所述热敏打印机构包括至少两个侧向对齐导向件(15)，所述侧向对齐导向件设置在所述打印机底盘(1)的每个侧边上以便允许所述压纸辊(4)沿基本上垂直于其上布置有热敏打印头点线(14)的热敏打印头表面的方向来回移动。

7.根据权利要求6所述的热敏打印机构，其中，所述压纸辊齿轮(6)与所述齿轮轴(10)的蜗杆(7)之间的接合游隙(28)是可变的。

8.根据权利要求7所述的热敏打印机构，其中，在打印位置中所述压纸辊齿轮(6)与所述齿轮轴(10)的蜗杆(7)之间的接合游隙(28)的值至少在由下列值限定的范围内：

-最大接合游隙，此时所述压纸辊(4)与所述热敏打印头(2)之间不存在纸并且所述推压装置(12)的负荷值最大，并且所述压纸辊齿轮(6)和所述蜗杆(7)保持彼此接合，和

-最小接合游隙，此时所述压纸辊(4)与所述热敏打印头(2)之间存在具有最大厚度值的纸并且所述推压装置(12)的负荷值最小，并且所述压纸辊齿轮与所述蜗杆能不干涉地彼此接合。