CN1127409C - 具有打印头用距离调整装置的打印机 - Google Patents

Abstract

提供一种具有打印头用距离调整装置的打印机，其打印支座可来回行驶，打印头端面和记录载体或打印支座间的距离可用一传感器测量，滑座可用驱动装置根据测量结果来控制并相对于打印支座进行调整。打印头经与记录载体短时间的接触可在一很小范围内偏移，偏移距离可用配置在滑座和与之相对的打印头面之间的一距离上的反射传感器测量，且测量结果以一求值电路的经过滤波和放大的输出信号的形式用于控制自动调整打印头到记录载体或打印支座的距离的驱动装置。

Description

具有打印头用距离调整装置的打印机

技术领域

本发明有关一种具有打印头用距离调整装置的打印机。

背景技术

已知有这样一种距离调整装置(DE4221265C2)。这种结构形式的前提条件是具有一在安装方向上自由运动的打印头和多个厚度探测轮。从厚度探测轮发出一取平均产生的电信号(模拟信号)，该信号被送往一距离调整控制器。为产生该信号，在厚度探测轮上装备有一第一磁铁元件，用于产生一第一磁通。在打印头滑座上有一产生一反方向的、第二磁通的第二磁铁元件。在该打印头滑座上配置有一在第二磁通范围内的霍尔元件，且在现有的记录载体和打印头滑座的一定的侧向位置情况下控制距离调整装置的驱动马达，直至在霍尔元件中产生一相应于基本气隙的电压为止。这一装置工作起来比较精确，但其精度应该而且也可以进一步提高。此外，该装置还部分地位于打印头滑座上较易接近的地方且不能完全防止象污染等外来影响。

另一种距离调整装置(DE 196 11 772A1)被弹性地建造在可调整纸厚的输送辊上，输送辊成对地配置在一被驱动的、刚性支承的轴上且被配置在一可调整的轴线上。在该可调整轴线上配置有一测量信号传感器，它与位于打印头滑座上的一测量信号接收器一起作用。此外，还提供有打印头滑座用的一位置报告器。出现在测量信号接收器中的测量信号与位置报告器的时钟脉冲相比较而且是在缺纸和放入纸的情况下。由于有该差动信号，在一控制器中打印头距离驱动装置则受到影响。这一结构形式是很便宜的，因为其中仅需要测量信号传感器和测量信号接收器。然而却也要求对所形成的光势垒的十分精确和稳定的开关点，然而当打印机的环境温度和/或工作温度发生变化时，这些开关却不能被保持恒定。

在针式打印机和喷墨打印机中重要的是：从打印头端面直至要打印的记录载体(例如纸)的距离形成一位于很窄界限间的值。当比如纸厚通过不同厚度的单层纸或通过多层纸来加以改变时，则为了得到最佳打印质量和长的打印头寿命(如在针式打印机中)，打印头的位置则必须相对于打印支座被调整。

发明内容

本发明的主要目的是：不考虑由滑块同打印头的整体运动和电(步进)马达所产生的振动以及在测量点和打印头端面间所给定的公差值，代之以其它的准则，以得到更精确的测量结果。

本发明的进一步的目的是：在其它的位置上产生用于反射传感器的测量信号，而不损害测量精度和稳定的打印头位置的具有优越性的作用。

本发明的主要目的是基于本文开头所述的距离调整装置通过以下措施来实现的：在滑座上的打印头经与打印支座上的记录载体短时间接触而能在一较小的范围内偏移(变形)，这样偏移距离和/或偏移角可由一配置在滑座和一与之相对的打印头表面之间的距离上的反射传感器所测量，且该测量结果以一求值电路的经过滤波和放大的输出信号的形式用来控制打印头相对于记录载体或打印支座的自动距离调整的驱动装置。在短时间的接触中，滑座上的打印头产生很小的“变形”，该变形为几个μm的值，然而却被反射传感器作为信号变化记录下来，并且不产生其它的干扰影响。整个测量过程可自动进行且与滑座位置无关。

尽管如此，通过下述措施仍可得到在滑座上的打印头的一确定的位置：打印头在用一弓形弹簧在滑座上接入一弹性中间层的情况下与朝向滑座的一前部分相固结。

反射传感器的原理可应用在一多样的实施形式中。相应地根据其它的特征建议：该反射传感器由配置在滑座上的一配对发光二极管和光电晶体管以及一配置在打印头壳体中的与该配对相对的反射面所组成。

与上述作用相同地可根据另一实施形式提供有：该反射传感器由一配置在滑座上的霍尔传感器和一与之相对的、固结在打印头壳体上的磁铁所构成。

所要求的波或光束的反射可进一步通过下述方式取得：反射传感器可由一配置在滑座上的磁敏感电阻和一固结在打印头壳体上的、与该电阻相对的磁铁组成。

对光束反射来说具有优点的是：反射传感器的反射面由一镜子组成。适合作镜子的为简单的、抛光的小金属片，其中反射是否是漫射的还是反射的无关紧要。

对所有采取波长或光束工作的电子或光学元件来说有可能受到外界的损害作用。为此提供有：由带反射面的发光二极管/光电晶体管、或由霍尔传感器和磁铁、或由磁场敏感电阻和磁铁所组成的配对被配置在位于打印头壳体的一较大部分和滑座的相向打印支座一面之间的一被保护空间中。

在打印头对着记录载体和/或对着打印支座行进时仅产生一很小的电信号，该信号仅仅是很弱的信号或根本不能被处理。因此有意义的是：在光电晶体管上要能记录到信号的变化。

根据其它的特征通过下述方式来对信号作处理：信号变化以差动信号的形式被输入一求值电路并被放大和滤波。

一经过处理的控制信号然后通过以下方式在求值电路之后被得到：经滤波的信号变化在一放大器模块中通过一电压阈值被消除剩余干扰且被确定为求值电路的输出信号。

某些情况中打印头的所有“偏移”均为不希望有的或者打印头与滑座的一种十分刚性的联系是必要的，以便比如在容易可更换的打印头情况下得到在滑座上的极其精确的位置，此时反射传感器在打印头上当然也是不希望有的。在这些情况下，可将反射传感器配置在打印头外部。

为实现上述本发明的进一步的目的，根据本发明是基于前述种类的特征通过以下方式来实现的：采用承载有打印头的滑座，该滑座具有弹性元件，来实施该元件与记录载体(打印支座)的短时间接触，其中通过该元件接触记录载体(打印支座)来在反射传感器中产生一距离和/或角度的变化。由此一方面可选择每一所希望的打印头固定形式，另一方面可保持迄今所有的测量精度。

现在具有不同的实施可能性来转变弹性元件。其中一种具有优点的结构是：弹性形成在滑座上的元件由一弹性连接的角形臂所组成，它的第一臂有一突起面对记录载体(打印支座)而其第二臂一起形成反射传感器。由此可应用简单的加工技术，且测量脉冲可可靠且在很短的距离上被传递到反射传感器。

另一结构型式规定：弹性形成在滑座上的元件由一弹性支承的探头组成，其前端相对于记录载体组成突起，而其后端则参与形成反射传感器。由于滑座在记录载体/打印支座上的方向上应是可调整的，探头可在仅为几微秒的测量时间之外每次均不与纸接触且因此完全不干扰打印过程或纸的传送。

一种如迄今在一被保护空间中采用的保护安放形式是根据另外的特征这样来进行的：反射传感器被配置在滑座中一固定的间隙中，且发光二极管/光电晶体管配对位于间隙一侧而反射面位于间隙的相对侧。

此外，有利的是：探头被做成螺栓形且在其后端载有反射面。由此反射面随探头运动，而在其间发光二极管/光电晶体管配对则刚性与滑座连接。

附图说明

本发明的实施例表示在附图中且在下文被详细说明。附图中

图1为位于可垂直于绘图平面行进的滑座上的一打印头的侧视图，

图2为安装有打印头的滑座的前视图，

图3为反射传感器I-d特性曲线图，

图4为求值电路方块图，

图5A为作为第二实施例的具有滑座导轨和打印支座的滑座在弹性元件处于一基本位置时的一侧视图，

图5B为如图5A的相同侧视图，其中弹性元件处于接触记录载体的位置上，

图6A为如前述图那样的用于一第三实施例的侧视图，其中弹性元件处于一基本位置，

图6B为如图6A的相同侧视图，其中弹性元件处于接触记录载体或打印支座的位置上。

具体实施方式

具有一用于打印头1的距离调整装置的一打印机具有一平行于打印支座整2的在行走方向3上伸展的滑座导轨4。打印头1与滑座5一起可垂直于行走方向3亦即在朝着打印支座2的调整方向6上可被调整，以便在具有打印元件(针或喷墨头)的打印头端面1a和打印支座2之间各自根据打印记录载体7(例如纸)的厚度不管是不同的纸厚度还是不同数量的纸层来调整最合适的距离。该位于打印头端面1a和记录载体7/打印支座2之间的距离可用一传感器来测量且滑座5可用一(图中未详细示出的)驱动装置根据测量的结果来加以控制并被自动调整。

根据图1，打印头1装备有一前端的较低部分1b和一后端的较大部分1c(在针式打印机中用于放置电磁线圈和衔铁)。通过打印头端面1a在记录载体7和/或打印支座2上的短时间的击打，使打印头壳体1f的整个单元相对于滑座5产生变形(偏移)，其中偏移距离和/或一相应出现的偏移角可用一反射传感器8来测量。反射传感器8被配置在位于下部分1e中的在一下文要叙述的自由空间中，该自由空间由位于滑座5和一与之相对的打印头面1d之间的距离9形成。测量结果以一求值电路11的输入信号10(图4)的形式被用于控制图中未详细示出的、在调整方向6上的用于自动调整打印头1到记录载体7或打印支座整2的距离的驱动装置。输入信号10因此组成了在不同厚度的纸或变化数量的纸张层情况下由此所导出的用于打印元件(针或喷墨头)的路程或用于所产生的新的零位的基础。

打印头1在这种过程中是被稳定支承的，其中打印头1用一朝向滑座5的前端部分1b在插入一弹性中间层12的情况下被用一弓形弹簧13固结到滑座5之上(图2)。打印头1用两销子1g侵入中间层12且插入滑座5的销孔5a中。

反射传感器8在滑座5上形成一配对14，它由一发光二极管15和一与之在同一平面上有一侧向距离的光电晶体管16以及由一配置在打印头壳体1f上与配对14相对的反射面17所组成，该反射面17则由一镜子17a所制造成。

同样，反射传感器8也可由一配置在滑座5上的霍尔传感器和一与之相对的、固结在打印头壳体1f上的磁铁来组成配对14。

另一个组成配对14的可能性是由一配置在滑座5上的磁场敏感的电阻和一位于打印头壳体1f相对侧的永磁铁来形成。

对于上述配对14的任一个均可通过相应的打印头壳体1f的结构形式提供一位于打印头壳体1f的较大部分1c和一朝向打印支座2的滑座5的面19之间的被保护空间18(图1)。

所用的测量方法是依据(光学)反射传感器8和一信号变化23的原理。一旦滑座5与打印头1在调整方向6上朝着位于打印支座2上的记录载体7行进，则产生上述的打印头1和滑座5的变形，其中位于配对14和反射面17间的一物理距离20发生变化(变大)。

现在在反射传感器8与涉及的范围内的I-d特性曲性上来选择工作点21(图3)，根据该曲线可得到典型地为几mV的一小信号值降。

在求值电路11(图4)中，由于有效值很小，仅仅光电晶体管16的信号变化23被记录在输入模块24中。在另一模块25中，则对经输入模块24所放大的信号变化23进行滤波，以便让信号消除干扰和偏压的影响。在另一放大器模块26中，对被滤波的信号作最终的放大。这里通过一小的电压阈值将信号变化23同剩余干扰相分离。通过这种描述的测量方法则可在打印头1出现在记录载体7上时在求值电路11的末端得到一显著大的输出信号27。

输出信号27本身并不十分依赖于打印头运动的动态特性。因此可对求值电路11以及尤其是其中的滤波模块任意地进行优化。为消除因机械振动而在打印头中产生的干扰信号则紧接着要对输出信号27作进一步的软件上的处理。

下面，分别结合图5A、5B和图6A、6B描述本发明的具有用于(喷墨或针式)打印头的距离调整装置的打印机的其他实施例。

具有用于(喷墨或针式)打印头的距离调整装置的打印机具有一平行于打印支座整2在平行行驶方向上伸展的滑座整导轨4。打印头与一滑座5一起垂直于行驶方向亦即在相对于打印支座2的调整方向6上可被调整，以便在具有针式打印元件或喷墨打印元件的打印头端面和打印支座2之间各自根据打印记录载体7(例如纸)的厚度不管是不同的纸厚度还是不同数量的纸层来调整最合适的距离。该位于打印头端面和记录载体7/打印支座2之间的距离可用一反射传感器8来测量且滑座5可用一(图中未详细示出的)驱动装置根据测量的结果来加以控制并被自动调整至最佳状态。

通过一弹性元件28在记录载体7和/或打印支座2上的短时间的击打，在反射传感器8中产生一偏移距离和/或一相应出现的偏移角。反射传感器8配置在一自由空间中，该自由空间由一距离9所确定，元件28直接被形成在一采用注塑工艺整块制造成的具有一角形臂29的滑座5上，且具有一带一突起30的第一臂29a，该臂29a通过一塑料铰链31轻轻地起弹性作用且在其基本位置(图5A)上在打印过程中与记录载体7或打印支座2离开。在短时间的测量过程(图5B)中，突起30接触记录载体(无纸情况下则为打印支座2)，其中第一臂29a的相对运动作用第二臂29b的一运动，这样反射传感器8中的组件位置被改变。

反射传感器8在滑座上组成一配对14，它由一发光二极管15和一在同一平面中与之具有侧面距离的光电晶体管16以及一面对这些组件而配置的反射面17所组成，该反射面17由一镜子17a制成。

同样，反射传感器8也可由一配置在滑座5上的霍尔传感器和一与之相对被固定的磁铁来组成配对14。对上述配对14的每一个，经过相应的角形臂29的结构型式，均可构成一具有侧壁19′的保护空间18。

图6A和6B中示出另一替换形式。弹性形成在滑座5上的元件28由一弹性支承的探头32组成，其前端32a构成面对记录载体7的突起30且其后端32b参与形成反射传感器8的一部分。反射传感器8配置在滑座5上一固定间隙33之中，其中发光二极管15/光电晶体管16配对位于间隙33的后侧34(侧壁19′)上而反射面17则位于间隙33的相对的前侧35上。

探头32被做成螺栓形带一台阶且在其后端32b上具有反射面17。探头32的基本位置由一位于螺栓杆上用支承台阶所引导的压力弹簧36所确保。

附图标记表1   打印头1a  打印头端面1b  前端部分1c  较大部分1d  打印头面1e  下面部分1f  打印头壳体1g  销子2   打印支座3   行进方向4   滑座导轨5   滑座5a  销孔6   调整方向7   记录载体8   反射传感器9   距离10  输入信号11  求值电路12  中间层13  弓形弹簧14  配对15  发光二极管16  光电晶体管17  反射面17a 镜子18  被保护空间19  垂直面19′ 侧壁20   物理距离21   工作点22   信号值降23   信号变化24   输入模块25   滤波器模块26   放大器模块27   输出信号28   弹性元件29   角形臂29a  第一臂29b  第二臂30   突起31   塑料铰链32   探头32a  前端32b  后端33   间隙34   后侧35   前侧36   压力弹簧

Claims (15)

1.一种具有打印头用距离调整装置的打印机，该打印机在一垂直于行进方向上可调整的滑座整上平行于其上放有一记录载体的打印支座可来回行驶，其中位于其上具有打印元件的打印头端面和一个或多个叠在一起的记录载体或打印支座间的距离可用一传感器加以测量，且该滑座可用一驱动装置根据测量结果来控制并相对于打印支座进行调整，

其特征在于：

滑座(5)上的打印头(1)经与位于打印支座(2)上的记录载体(7)短时间的接触可在一很小范围内被偏移，该偏移距离和/或偏移角可用一配置在滑座(5)和一与之相对的打印头面(1d)之间的一距离(9)上的反射传感器(8)测量，且测量结果以一求值电路(11)的经过滤波和放大的输出信号(27)的形式用于控制自动调整打印头(1)到记录载体(7)或打印支座(2)的距离的驱动装置。

2.如权利要求1所述的打印机，

其特征在于：

打印头(1)以其朝向滑座(5)的一前端部分(1b)在插入一弹性中间层(12)的情况下被用一弓形弹簧(13)固定到滑座(5)上。

3.如权利要求1所述的打印机，

其特征在于：

反射传感器(8)由一配置在滑座(5)上的、由一发光二极管(15)和一位于其近旁的光电晶体管(1b)组成的配对(14)以及一配置在打印头壳体(1f)上与配对(14)相对的反射面(17)所组成。

4.如权利要求1所述的打印机，

其特征在于：

反射传感器(8)由一配置在滑座(5)上的霍尔传感器和一与之相对的、固结在打印头壳体(1f)上的磁铁组成。

5.如权利要求1所述的打印机，

其特征在于：

反射传感器(8)由一配置在滑座(5)上的磁场敏感电阻和一在打印头壳体(1f)上与之相对的磁铁所形成。

6.如权利要求1～4之一所述的打印机，

其特征在于：

反射传感器(8)的反射面(17)由一镜子(17a)所组成。

7.如权利要求3～5之一所述的打印机，

其特征在于：

由发光二极管(15)/光电晶体管(16)带反射面(17)或由霍尔传感器和磁铁或电磁场敏感电阻和磁铁组成的配对(14)被配置在打印头壳体(1f)的一较大部分(1c)和滑座(5)的一朝向打印支座(2)的垂直面(19)之间的一被保护空间(18)中。

8.如权利要求1所述的打印机，

其特征在于：

信号变化(23)可被光电晶体管(16)所记录。

9.如权利要求1所述的打印机，

其特征在于：

信号变化(23)以一差动信号的形式被输入一求值电路(11)并被放大和滤波。

10.如权利要求1所述的打印机，

其特征在于：

被滤波的信号变化(23)在一放大器模块(26)中经一电压阈值被消除剩余干扰并被确定为求值电路(11)的输出信号(27)。

11.如权利要求1所述的打印机，

其特征在于：

采用承载有打印头(1)的、具有弹性形成的元件(28)的滑座(5)，可实施与记录载体(7)的短时间接触，其中通过元件(28)接触记录载体(7)可在反射传感器(8)内部产生距离和/角度的变化。

12.如权利要求11所述的打印机，

其特征在于：在滑座(5)上弹性形成的元件(28)由一弹性被固定的角形臂(29)组成，其第一臂(29a)具有一突起(30)面向记录载体(7)且其第二臂(29b)参与组成反射传感器(8)。

13.如权利要求11所述的打印机，

其特征在于：

在滑座(5)上弹性形成的元件(28)由一弹性支承的探头(32)组成，其前端(32a)组成相对于记录载体(7)的突起(30)而且后端(32b)参与组成反射传感器(8)。

14.如权利要求13所述的打印机，

其特征在于：

反射传感器(8)配置在滑座(5)上一固定间隙(33)中，且发光二极管(15)光电晶体管(16)配对位于间隙(33)的一侧(34)而反射面(17)位于间隙(33)的相对侧(35)上。

15.如权利要求13或14所述的打印机，

其特征在于：

探头(32)做成螺栓形且在其后端(32a)上载有反射面(17)。

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