CN1107596C - 热印头组件及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于热印机的热印组件(128，130，134)。该热印组件(128，130，134，132)包括一支架(128)，该支架具有将支架(128)可拆地固定于印机的固定结构(126)。支架(128)的尺寸和形状制成可接纳任何制造商所提供的各种不同尺寸和几何结构的印头(130)。具体的一个印头(130)与一固定存储器源一起安装于支架(128)上。该固定存储器源含有具体印头的操作特性值。印机(120)可以使用这些操作值来进行相对于具体印头(130)而定制的调节。

Description

热印头组件及其使用方法

                          发明领域本发明总的涉及用于在诸如塑料卡之类的基底上印制图象的热印机。

                          发明背景

热印机用于在诸如卡片、织物和其它受体材料之类的基底上印制图象。通常的热印机具有一热印头，该热印头具有单列或单行的点。这些点是电阻元件，当被通电时，它们加热一转移带，并将热敏活性油墨或染料从一载体带转移到一给定的基底。

目前的热印头容易因磨损、杂质污染和电气方面退化而失效。传统热印头的相对较低的使用寿命意味着印头需要频繁更换。这就产生了一个问题，因为传统热印头的设计不容易实现对失效印头的更换。例如，为更换失效的印头，最终用户通常需要请熟练的技术人员来将新的印头在热印机内精确地校准。技术人员通常还更换热印机的某些板上(on-board)电气元件。依赖技术人员对失效印头进行更换昂贵而耗时。

更换失效印头的另一个障碍在于，传统热印机通常在电气和物理方面是设计成用单种印头式样工作的。如果最终用户所需要的印头的具体式样或类型无法得到，或是最终用户不满意其已有的印头，则会有问题产生。在这种情况下，最终用户在其印机内无法方便地替换不同式样或品牌的印头。要实现这种方便的替换，通常就必须根本地改变热印机的物理几何结构和电气配置，以适应新的印头。在技术上需要一种能解决这些问题以及其它一些问题的热印机。

                           发明概要

本发明的一个方面涉及一种用于热印机的热印组件。该热印组件包括一支架，该支架具有将其可拆地固定于印机的固定结构。支架的尺寸和形状制成可接纳由任何制造商提供的各种不同尺寸和几何结构的印头。具体的一个印头与一固定存储器源一起安装在支架上。固定存储器源含有具体印头的操作特性值。印机可以使用这些操作值来进行相对于具体印头而定制的调节。该热印组件的结构允许最终用户快速而方便地更换热印机上的印头，而无需技术人员。该结构还允许在热印机中很容易地使用由任何制造商提供的不同尺寸和形状的印头，而无须对印头或印机进行物理改制，也无需更换或大程度改装印机的已定制的板上电子线路。

本发明的另一方面涉及一种具有一热印组件的热印机，该热印组件包括一安装在一容易拆卸的支架上的印头。该支架可很容易地从热印机中取出以便更换印头。该支架最好具有诸如校准销之类的校准结构，它们可用来使支架在热印机内精确校准于一印制位置。支架的尺寸制成可接纳不同尺寸和几何结构的印头，并具有使选定的印头相对于支架的校准结构进行空间调节和校准的调节结构。印机和可拆热印组件的结构允许对印头进行快速而精确地互换，而无需技术人员的帮助。

本发明的另一方面涉及一种具有一枢转摆臂的印机，该摆臂上通过使用一可拆安装支架而安装有一印头。该摆臂可在一打开位置和一关闭位置之间移动，在打开位置支架可很容易地拆去，在关闭位置印头被校准以在印机内印制卡片或其它基底。支架可在第一和第二位置之间相对于摆臂移动。采用一弹性结构将支架朝两个位置中的一个偏压。该弹性结构允许支架相对于摆臂“浮动”，以便支架校准和在印制过程中控制印头与印带之间的接触压力。

本发明的另一方面涉及一种使印头在印机内校准的方法，该印机具有基本面向相反方向的第一和第二校准表面。该方法包括提供一具有一对校准销的安装支架。接下来，将印头在相对于校准销的特定位置连接于安装支架。然后，将安装支架设置于印机中，使校准销沿一大致延伸于第一和第二校准表面之间平面校准。而后，通过对支架施加一个力矩，使第一校准销压靠于第一校准表面，第二校准销压靠于第二校准表面，从而将支架移至一校准位置。上述步骤提供了一种无需精确的公差控制或精确的支承表面就可实现印头精确校准的方法。

本发明的其它各种优点，一部分将在下面的描述中阐述，一部分将通过描述体现出来，或可以通过对本发明的实施领悟到。本发明的这些优点将通过权利要求书中所具体指出的构件和组合实现和达到。应予理解的是，以上的总体描述和下面的详细描述都仅仅是代表性和说明性的，它们并不限制所要求保护的发明。

                            附图简述

结合入并构成本说明书一部分的附图示出了本发明的若干实施例，它们与说明书一起可用来说明本发明的原理。这些附图简述如下：

图1是按本发明原理构成的一热印机的方框图；

图2是按本发明原理构成的另一热印机的立体图；

图3是图2热印机的侧视图，其中热印机的摆臂被表示出打开和关闭位置；

图4是图2热印机的一代表性输入线路的示意图；

图5是图2热印机的一代表性输出线路的示意图；

图6是图2热印机所使用的一热印组件的立体图；

图7是图2热印机所使用的一摆臂的侧视图；

图8是图7摆臂的左视图；以及

图9是图3一部分的细节图。

                        较佳实施例详述

下面将详细参照本发明的代表性实施例，这些实施例示于附图中。在任何可能的地方，所有附图中相同的标号用来表示相同或类似的零件。

图1是表示按本发明原理构成的热印机20的方框图。通常，热印机20包括一在受体基底上印制图象的热印器22以及一为热印器22提供图象的主计算机24。数据和指令在热印器22和主计算机24之间通过一接口28传输。

热印器22包括一热印处理器30，它控制热印器22的整个操作。热印处理器30与一输送控制器32、印头控制器34和一带控制器36相连。一定时和控制处理器38与热印处理器30相配合，以使输送控制器32、印头控制器34和带控制器36的操作协调和一致。热印器22还可辅助性地具有一集成电路专用接口35和一磁条专用接口37。

通过输送控制器32，热印处理器30控制一用于使诸如卡片之类的基底移动通过系统的输送系统40。输送系统40最好具有一系列引导斜道、供给辊、传感器和步进电机。基底通过系统的送进由输送控制器32通过来自输送系统40的步进电机信号和传感器信号监测和控制。通过带控制器36，热印处理器30还控制一带系统48，该系统具有一将热敏活性油墨或染料转移到诸如卡片之类的一给定基底的热转移带。

热印器22还具有一热印组件42，该组件具有一热印头44和一固定存储器46的源，诸如一相邻于印头44而安装的印刷电路板。印头44和固定存储器46的源最好构成一个单元或组件，它能够很容易地从系统中取出并换以不同的单元或组件。印头44最好具有一行或一列点元件。在一个实施例中，印头44具有671个点元件。这些点元件是电阻元件，它们在被通电时加热一转移带，使热敏油墨或染料从一载体带转移到基底上的所需位置。印头44的操作由热印处理器30通过印头控制器34控制。

热印组件42的固定存储器46用于储存热印头44的关键操作特性和操作参数。在一个实施例中，固定存储器由一与印头一起安装在一支架中的印刷电路板提供。储存在固定存储器46中的信息和值的类型例如包括印头制造商和类型、印头制造日期、点电阻最大值、点电阻最小值、点电阻平均值、代表印头44散热率的热常数、代表基本选通脉冲占空因数(base strobe duty cycle)的常数。

在起动过程中，热印处理器40从固定存储器46读取数值，并将这些数值储存于工作存储器中。这些数值在印制过程中被用来进行相对于印头44而定制的操作调节。例如，热补偿常数被用于热补偿运算法则中，用来控制输送至印头44的能量。若没有该补偿运算法则，由于印头44在印制过程中热量的积累，印制于某段卡片上的实心颜色，其位于卡片端部的、最后印制的部分要更暗些。该运算法则需要一定制的常数以有效克服这一问题。这种定制常数由固定存储器46提供。

从热印组件42的固定存储器46读取的另一个代表性的定制数值是点行的平均电阻。该值用于调节基本印头电压，以获得一致的光密度。

另外，当一行点从大多数接通过渡到大多数断开时，印头44会经受电压偏移，导致在卡片上印出看得见的图案。为克服这一问题，在用于控制印头44的选通脉冲占空因数的运算法则中，使用定制的基本选通脉冲占空因数值。更具体地说，对于一给定点行，印头选通脉冲信号的占空因数相对于接通点的数量成反比变化。从固定存储器46读取的基本占空因数值允许运算法则产生相对于印头44被定制而能克服可见图案问题的选通脉冲占空因数值。

在本发明的某些实施例中，热印机20可具有专门的数据表，它们被制入印机的板上只读存储器。每个数据表含有相对于具体制造商所提供的印头的具体式样而定制的操作数值和数据。这些数据表设计成可实现不同印头(包括不同制造商所提供的印头)的正确操作所必需的电气调节。在起动时，印机20内的固件询问热印组件42的固定存储器46有关印头44的类型和印头44的关键操作特性。这些值然后被用来从印机的板上只读存储器中选择合适的数据表，并用来调节印机20的某些操作参数，诸如基本印头电压和不同的补偿值。

印机20还可保存热印头36的操作历史。这是通过使印机20固件在热印组件42的固定存储器46上记录来实现的。存于固定存储器中的这种操作信息可用作质保和维修方面的根据。

图2和3表示按本发明原理构成的另一种热印机120。该印机120包括一个用于支承印机120的诸如印带卷123之类的各种不同构件的整体、单块式机架或框架122。该框架122限定出一卡片路线(图4和5上的箭头所示)，用于将卡片引导通过印机120。安装于框架122上的多个辊子124与传感器、一步进电机和一直流电机相配合而控制卡片在印机120内的位置。框架122枢连于一摆臂126。摆臂126上可拆地安装有热印组件，该热印组件包括一支架128，支架中安装有一热印头130、一印刷电路板132(示于图6中)和一吸热装置134。如图3所示，摆臂126可在一打开位置和一关闭位置之间枢转移动。在打开位置，有足够的间隙手工将支架128拆离摆臂126。在关闭位置，印头130校准于印机120内的一精确位置，以适于在选定的卡片上印制图象。

在基本的操作中，可手工将摆臂126从打开位置移至关闭位置。最好是，在达到关闭位置后，通过任何传统技术将摆臂126锁固在位。一旦将摆臂126锁固在位，可从一输入储卡箱136(示于图4和5中)拾取卡片，并通过辊子124输送到一直接位于印头130下方的印制位置。在卡片上印制图象后，辊子124将卡片从印制位置输送到一输出储卡箱138(示于图4和5中)。而后，从输入储卡箱136拾取一新的卡片，并重复该过程。

当印头130失效时，可将摆臂126解除锁固状态，并将其从关闭位置移至打开位置。一旦摆臂126处于打开位置，支架128便与摆臂126分离。然后，最终用户最好将老的热印组件用一包括一新的支架、印头、吸热装置和印刷电路板的新的热印组件替换。该新的印头最好在工厂就已经校准于支架内的一准确位置。因此，最终用户仅只须将新的热印组件固定于摆臂126。工厂所提供的新印头和新支架之间的相对校准可确保新的印头正确校准，以便在热印机120内对卡片进行印制。因此，最终用户可以自己实现印头的精确校准，而无需寻求技术人员的帮助。

可以理解，印刷电路板132包括储存有印头130操作值特性的固定存储器。在起动过程中，印机120的板上固件从印刷电路板132读取操作值，并用这些值来进行相对于印头130而定制的操作调节。

印机120的摆臂126具有将支架128可拆地连接于摆臂126的结构。例如，如图8所示，相邻于摆臂126的末端设有一对安装槽140。这对安装槽140设置在摆臂126的相对侧。每个安装槽具有一第一保持表面142，该表面与一相对的第二保持表面144相隔开。

如图7所示，摆臂126还具有一延伸穿过摆臂126宽度的安装销148。安装销148的端部安装于摆臂126侧板152上所形成的细长槽150中。细长槽150沿侧板152纵向延伸，并具有相对的第一和第二端154和156。一盘簧(未图示出)将安装销148压靠于细长槽150的第一端154。摆臂126还具有一弹性结构158(图7中最清楚)，它沿摆臂126长度在一中间位置从摆臂126横向朝外突出。在某些实施例中，该弹性结构具有一或多个弹簧结构，诸如盘簧或片簧。

如图6所示，印机120的支架128形成一尺寸适于容纳印头130、吸热装置134和印刷电路板132的内腔160。该内腔160最好大到足以容纳由不同制造商提供的不同类型、物理尺寸和几何结构的印头。最好是，印头130固定于吸热装置134，该吸热装置进而再安装在支架128上。而后，印刷电路板132被装入印头130的特性值，并在一大致相邻于印头130的位置安装在支架128上。参见图6，印头130相邻于支架128的第一端159安装。相反，用于将印头130和印刷电路板132电气连接于与印机120相连的板上控制电路的电气连接件(未图示出)最好相邻于支架128的第二端161安装。

支架128还具有允许印头130相对于支架128作空间调节的结构。例如，支架128的相对侧可形成弧形调节槽162。而且，在支架128的第一端159中大致于槽162下方可形成槽口163。

使用中，印头130在一准确位置连接于吸热装置134上。由于不同制造商所提供的印头具有不同的尺寸和形状，因而本发明可结合使用不同尺寸和形状的吸热装置。吸热装置的具体形状各自对应一具体制造商的印头。实质上，吸热装置可起到使不同尺寸印头的印头点行在一精确位置相对于支架128校准的适配器的作用。

每个不同尺寸和形状的吸热装置134具有与支架128的槽162相应的螺纹孔以及嵌于支架128的槽口163内的枢销165。最好有定位螺钉(未图示出)延伸通过槽162并螺纹配合于吸热装置134的孔内。当松开定位螺钉时，通过将吸热装置134绕枢销165枢转，使定位螺钉沿调节槽162滑动，可相对于支架128对吸热装置134和印头130的位置进行细调。一旦印头130和支架128之间形成精确的校准，可拧紧定位螺钉，以将印头130锁固到位。

如图6最清楚所示的，支架128的第二端161具有将支架128可拆连接于摆臂126的结构。例如，支架128具有从支架128的相对侧横向朝外突出的安装片164。这些安装片164构制和配置成嵌在相邻于摆臂126末端而形成的安装槽140内。支架128的第二端还具有构制和配置成可接纳摆臂126的安装销148的销槽166。直接相邻于销槽166设有斜坡表面168，用于将安装销148引导入槽166。支架128还具有设于支架128相对侧上的扭力垫170。扭力垫170从支架128的第二端161纵向朝外突出，并配置成在支架128安装于摆臂126上时与摆臂126的弹性结构158相结合。

支架128还配有使支架128、进而印头相对于框架122精确校准的结构。例如，支架128具有两套第一和第二校准销172和174(示于图8中)。这两套第一和第二校准销172和174从支架128的相对侧横向朝外延伸。销172和174的中心基本沿一单个校准平面校准。

印头130相对于校准结构在一预定位置安装于支架128内。例如，在本发明的一个实施例中，印头130设置成使印头点行位于支架128的第一端159并与两套校准销172和174所限定的校准平面大致校准地延伸穿过支架128的宽度。

通过将安装片164插入安装槽140，可将支架128连接于摆臂126。第一和第二保持表面142和144之间的距离大于安装片164的宽度。安装槽140和安装片164之间的尺寸差异可提供一种“松动”的机械连接，它使支架128相对于摆臂126具有一个有限的运动范围。

一旦将安装片164插入安装槽140，便可将支架128朝摆臂126枢转，使支架128的斜坡表面168与摆臂126的安装销相结合。该斜坡表面168迫使安装销148沿细长槽150朝下移入支架128的销槽166，使得安装销148将支架128锁合于摆臂126。当支架锁合于摆臂126后，摆臂126的弹性结构158结合并压靠于支架的扭力垫170。通过这种方式，弹性结构158适于对支架128施加一个力矩(图7中逆时针方向)，造成支架128绕安装销148枢转，使安装片164朝安装槽140的第一保持表面142偏压。同样，安装销148的偏压力造成安装销148对支架施加一个力矩(图7中逆时针方向)，补充弹性结构所提供的力矩，并增大作用于支架128上的净力矩。安装槽140所允许的支架的有限移动范围，结合弹性结构158和弹簧偏压安装销148所提供的弹性移动阻力，可使支架128相对于摆臂126而“浮动”。

在支架128安装于摆臂126上后，摆臂126从打开位置移动到关闭位置。当第一校准销172容纳于框架122相对侧所形成的校准槽176中时(见图9，它是图3的详图)，摆臂126便达到关闭位置。这样，摆臂126便锁固于关闭位置。当锁固于关闭位置时，弹性结构158所提供的扭力将第一校准销172压靠于沿校准槽176向上延伸的基本竖直的第一校准表面178。而且，第二校准销174被压靠于设置在第一校准表面178上方的基本竖直的第二校准表面180。可以理解，第一和第二校准表面178和180基本面向相反的方向。由于校准销172和174被压靠于校准表面178和180，销172和174所限定的校准平面基本延伸于第一和第二校准表面178和180之间。上述偏压方法可确保印头130限定于框架122精确校准。

如图4和5所示，支架128还具有从支架128的第一端159朝外突出的从动件182。当摆臂126处于关闭位置时，从动件182与框架122上的滑动靠模184相配合而使支架128相对于框架122竖直移动。例如，当需要将一张卡片送至印头130下面时，滑动靠模184移动到从动件182下面，因而提起支架128和印头130，以提供让卡片通过的间隙。一旦卡片位于印头下面，滑动靠模184便被撤回而使支架128下移，因而印头130被压靠于印带和卡片的顶面，以便进行印制。印头130所施加的印制压力由锁合用的臂126的弹性结构158控制。在卡片印制后，印头130再次被滑动靠模184提起，使得可以撤去印头并换以下一张卡片。

如图7所示，从动件182设置在支架128的力矩轴的右侧。因此，当滑动靠模接触从动件182时，提升力产生一个力矩(图7所示逆时针方向)，它补充由弹性结构158和弹簧偏压锁销148所提供的力矩。同样，印头的点行最好与从动件182一起设置在支架力矩轴的相同侧。因此，点行和印带之间的接触随印头130印制一张卡片而产生一个力矩(图7中逆时针方向)，它补充由弹性结构158和弹簧偏压锁销148所提供的力矩。而且，卡片在印制过程中的移动方向最好选定成使印头和印带之间的摩擦力在支架128上产生一个也呈逆时针方向的力矩，它补充前述施加于支架128的力矩。例如，在图7中，卡片和印带在较佳的印制过程中将自左向右移动。

可以理解，由弹性件158、受偏压锁销148、作用于从动件182上的提升力、印带在卡片印制过程中作用于点行上的提升力以及印制过程中作用于支架128上的摩擦力所产生的力矩都是沿一致的方向。作用于支架128的净力矩将校准销172和174压靠于校准表面178和180，从而保持印头的校准。

而且，在所有的描述中，各实施例均是作为“卡片”使用场合来描述的。可以理解，卡片一词包括不同尺寸、不同材料的基底，这些材料例如包括适合于热印的塑料、涂塑纸、塑料/纸复合物和其它材料及它们的复合物。此外，本发明的各个方面不应仅局限于卡片印制。相反，任何公知材料或任何形状的受体基底均可按照本发明的原理来进行热印。

对于以上描述，应予理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，在细节方面、尤其是在零件所使用的构造材料以及形状、尺寸和结构方面，是可以变化的。描述和所示的实施例仅应被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神应由所附权利要求书广义指明。

Claims (13)

1.一种用于热印机的热印组件，该热印组件包括：

一支架，该支架具有将其可拆地固定于印机的固定结构，支架的尺寸和形状制成可接纳各种不同尺寸和几何结构的印头；

一安装于支架上的特定印头；以及

一安装于支架上的固定存储器源，该固定存储器源含有该特定印头的操作特性值，印机可使用这些操作值来进行相对于该特定印头而定制的调节。

2.如权利要求1所述的热印组件，其特征在于，该固定存储器源具有一安装在支架上的印刷电路板。

3.如权利要求1所述的热印组件，其特征在于，该特定印头连接于一安装在支架上的吸热装置，该吸热装置构造和配置成使该特定印头相对于支架而校准于一预定位置。

4.如权利要求3所述的热印组件，其特征在于，该支架具有相对于支架细调印头位置的调节结构。

5.如权利要求4所述的热印组件，其特征在于，该调节结构具有一对由支架的相对侧壁形成的槽以及延伸通过该槽而用于将吸热装置固定于支架的固定件，印头位置可通过使吸热装置沿槽滑动而相对于支架调节。

6.如权利要求1所述的热印组件，其特征在于，支架的固定结构包括一对从支架横向朝外突出的安装件和一钩扣件。

7.如权利要求6述的热印组件，其特征在于，它还包括印机，该印机包括一具有诸安装槽和一锁合件的摆臂，这些安装槽构制成可接纳支架的安装件，该锁合件构制成可与支架的钩扣结构相结合，安装槽和锁合件与支架的固定结构相配合而将支架可拆地连接于摆臂。

8.如权利要求7所述的热印组件，其特征在于，它还包括一构造和配置成在支架安装于摆臂上时对支架施加一力矩的弹性结构。

9.如权利要求8所述的热印组件，其特征在于，该弹性结构设置在支架和摆臂之间，并从摆臂上的一中间位置横向朝外突出。

10.如权利要求8所述的热印组件，其特征在于，该弹性结构包括锁合件，该锁合件被压靠于支架而产生力矩。

11.如权利要求1所述的热印组件，其特征在于，它还包括印机，该印机包括一构造成可与支架的固定结构相配合而将支架可拆地固定于印机的支架安装结构，该支架安装结构包括一对支架施加力矩的弹性结构。

12.如权利要求1所述的热印组件，其特征在于，该支架具有从支架一侧横向朝外突出的第一和第二校准件。

13.如权利要求1所述的热印组件，其特征在于，该支架固定于印机，该印机具有对支架施加力矩的弹性结构，该弹性结构所提供的力矩将支架朝一校准位置偏压。

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