WO2011072559A1 - 打印机及其容纸组件和纸用尽检测机构 - Google Patents

Description

打印才 Λ ^其容纸组件和纸用尽检测 W^J 本申请要求于 2009 年 12 月 17 日提交至中国专利局、 申请号为 200910260382.0、 名称为 "打印机及其容纸组件和纸用尽检测机构 "的中国发 明专利申请的优先权。 技术领域 本发明涉及一种打印机， 具体涉及纸卷用尽检测机构和容纸组件。 背景技术 使用卷筒状打印纸的打印机广泛应用于超市、 商场、 彩票等领域， 用于 打印顾客交易凭证。 由于工作量大， 所以打印纸更换频繁。 为防止打印过程中发生缺纸问题， 通常需要在打印纸即将用尽时提示用户更换打印纸。 常见方法是在打印机纸仓侧壁上设置纸将尽检测机构， 检测打印纸剩余 量。 当纸将尽检测机构检测到打印纸剩余量少于预先设定值时， 打印机发出 告警信息， 提醒用户更换打印纸。 这种纸将尽检测机构， 通常只能满足对打印纸一定剩余量的检测， 不能 精确检测到纸张用尽时的状态， 此时， 当用户接收到纸将尽信息后， 需用随 时注意纸卷消耗情况， 否则无法避免票纸打印内容不完整的情况， 为用户造 成了不必要的麻烦。 为了提高用户操作简便性，使打印机能够精确检测到打印纸消耗的状态， 准确及时地提醒用户换纸， 日本专利 JP28169提供了一种纸张用尽检测的方 法。 如图 1所示， 该方案设置有纸仓 1，， 反射传感器 5，， 反射传感器 5，稍高 出纸仓表面， 当打印纸接近用尽时， 纸卷重量变轻， 打印纸带起纸卷， 脱离 了纸仓， 此时， 反射传感器 5，检测缺纸状态， 发出纸张用尽的报警信息。 这种方案缺点在于， 随着纸张剩余量的逐渐减小， 纸卷 3，重量也逐渐减 少， 纸张运动过程中容易拖动小纸卷在纸仓内滚动， 当因小纸卷在纸仓中滚 动而脱离了反射传感器 5，的检测范围时， 即使小纸卷仍存在剩纸量， 反射传 感器 5，也会发出缺纸警告， 引起检测结果不可靠。 发明内容 本发明的目的之一在于提供一种提高传感器对纸张检测可靠性的容纸组 件。 本发明的另一目的还在于提供一种具有上述容纸组件的打印机。 本发明 的目的还在于提供一种打印机等纸卷使用设备上使用的纸用尽检测机构， 以 提高传感器对纸张检测的可靠性。 为此，一方面， 本发明提供了一种容纸组件， 用于形成容纳纸卷的腔体， 其包括： 翻板， 其上表面形成靠近转动中心的第一弧形凹槽和远离转动中心 的第二弧形凹槽； 传感器， 设置在翻板的第二弧形凹槽中， 用于检测纸张； 弹性元件， 向翻板提供转动力矩， 使翻板在纸卷打印消耗过程中由初始位置 翻转至上翻位置， 其中， 翻板具有适于大纸卷支撑于第二弧形凹槽的初始位 置和适于小纸卷支撑于第一弧形凹槽的上翻位置。 优选地， 上述容纸组件还包括左侧板和右侧板，设置在翻板的左右两侧， 用于限定纸卷的左右两侧的位置。 优选地， 上述左侧板和 /或右侧板上开设有定位槽； 翻板的侧面设置有与 定位槽配合的定位柱， 其中， 当翻板转动时， 定位柱在所述定位槽内滑动。 优选地， 上述左侧板和右侧板上设有可伸缩的纸卷定位柱， 其中， 纸卷 定位柱在翻板位于所述上翻位置时用于限定第一弧形凹槽中的纸卷的筒芯的 位置。 优选地， 上述传感器设置在翻板的第二弧形凹槽中的靠近第一弧形凹槽 的一侧。 优选地， 上述第一弧形凹槽为第一曲率半径的圓弧凹槽， 第二弧形凹槽 为第二曲率半径的圓弧凹槽， 该第二曲率半径大于所述第一曲率半径。 另一方面， 本发明还提供了一种打印机， 包括下壳体、 铰接于下壳体的 上壳体、 打印机构、 以及设置于下壳体中的具有上述结构的容纸组件。 优选地， 上述打印机还包括回复机构， 用于在上壳体打开时使容纸组件 的翻板回复至初始状态。 优选地， 上述回复机构为连 4干机构， 其包括： 齿轮组、 第一连 4干和第二 连杆， 其中， 齿轮组包括第一齿轮、 第二齿轮、 和在第一齿轮和第二齿轮之 间啮合传动的至少一过渡齿轮， 其中， 第一齿轮与上壳体的转轴同心设置， 在上壳体打开时驱动第一齿轮旋转； 第一连杆的一端固定连接至第二齿轮， 随第二齿轮摆动， 其另一端具有顶柱； 第二连杆的一端固定连接至翻板， 其 另一端设置与顶柱配合的锁钩， 其中， 第一连杆在摆动时推动其顶柱推动第 二连杆， 驱动翻板由上翻位置转动至初始位置。 另外， 本发明还提供了一种纸用尽检测机构， 其包括： 翻板， 其上表面 形成靠近转动中心的第一弧形凹槽和远离转动中心的第二弧形凹槽； 弹性元 件， 向翻板提供转动力矩， 使翻板在纸卷打印消耗过程中由初始位置翻转至 上翻位置； 以及传感器， 设置在翻板的第二弧形凹槽中， 用于检测纸张， 其 中， 翻板具有适于大纸卷支撑于第二弧形凹槽的初始位置和适于小纸卷支撑 于第一弧形凹槽的上翻位置。 优选地， 上述翻板的一侧或两侧形成定位柱， 定位柱随翻板可转动地设 置定位槽中， 其中， 定位槽的上止端对应于翻板的上翻位置、 其下止端对应 于翻板的初始位置。 优选地， 上述传感器设置在翻板的第二弧形凹槽中的靠近第一弧形凹槽 的一侧。 在才艮据本发明的纸用尽检测机构或容纸组件中， 翻板包括用于容纳小纸 卷的第一弧形凹槽和用于容纳大纸卷的第二弧形凹槽， 当打印纸卷消耗将尽 时， 随着翻板的转动， 将小纸卷限定在第一弧形凹槽内， 防止其在打印过程 中沿纸仓中窜动。 这样， 一旦打印纸剩余量小于传感器和打印机构之间距离 时， 传感器能够及时准确的发出缺纸信号， 提醒用户更换介质， 从而提高传 感器对纸张检测的可靠性； 另外， 本发明还设置了连杆机构， 使打印机增加 纸用尽检测机构之后， 在上纸时不需要增加额外操作步骤， 从而保证了打印 机的易操作性。 除了上面所描述的目的、 特征和优点之外， 本发明还有其它的目的、 特 征和优点。 下面^参照图， 对本发明作进一步详细的说明。 附图说明 构成本说明书的一部分、 用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的 优选实施例， 并与说明书一起用来说明本发明的原理。 图中： 图 1示出了传统的纸张用尽检测装置的结构示意图； 图 2示出了根据本发明优选实施例的打印机的轴测图； 图 3示出了根据本发明优选实施例的打印机的纸用尽检测机构的结构示 意图； 图 4示出了根据本发明的打印机中的小纸卷定位机构的结构示意图； 图 5a示出了根据本发明的打印机的上壳体在闭合时，连杆机构的结构示 意图； 图 5b 示出了根据本发明的打印机的上壳体在打开时， 连杆机构的结构 示意图； 图 6a示出了根据本发明的打印机的上盖在闭合后，使用纸卷外径较大时 的纸用尽检测机构的工作示意图； 图 6b 示出了根据本发明的打印机的上盖在闭合后， 纸卷消耗殆尽时的 纸用尽检测机构的工作示意图； 以及 图 6c示出了才艮据本发明的打印纸卷用尽，纸末端脱离纸卷芯轴时的纸用 尽检测机构的工作示意图。 具体实施方式 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明， 但是本发明可以由权利 要求限定和覆盖的多种不同方式实施。 在本发明中， 术语"大纸卷"为直径小于第二圓弧凹槽、 大于第一圓弧凹 槽的未使用或剩纸量充裕的纸卷， 术语"小纸卷 "为直径小于第一圓弧凹槽的 即将用尽的纸卷。 图 2至图 5示出了根据本发明优选实施例的打印机的结构示意图。 结合 参照图 2至图 5a, 在本优选实施例中， 打印机包括打印组件 1、 容纸组件 2、 连才干机构。 如图 2所示， 打印组件 1 包括打印头 11和打印胶辊 12 , 其中打印头 11 设置在打印机下壳体 5上， 打印胶辊 12设置在打印机上壳体 4上， 上壳体 4 与下壳体 5通过转轴 6铰接， 并且上壳体 4可以相对于下壳体 5开合。 如图 5a所示， 当上壳体 4与下壳体 5相对闭合时， 打印头 11与打印胶 辊 12相切， 打印胶辊 12受驱动系统作用 （图中未示出） 转动， 带动打印纸 张前进， 同时打印头 11在纸张上打印。 再如图 2所示， 容纸组件 2包括左侧板 21、 右侧板 22和纸用尽检测机 构 23 (在图 3中示出）。 其中， 左侧板 21与右侧板 22相对设置， 间距与打印纸卷的宽度相适配， 可以限制纸卷沿纸张宽度方向的活动范围。 如图 3所示， 纸用尽检测机构 23包括翻板 231 , 翻转轴 232 , 纸张传感 器 233 , 以及弹性元件 234 (在图 5a中示出）。 其中， 翻板 231可以绕自身的转动中心在一预定的转角范围内转动， 其 包括第一圓弧凹槽 2312 , 第二圓弧凹槽 2311和限位柱 2313。 优选地， 翻板 231通过翻转轴 232与容纸组件的左侧板 21和右侧板 22铰接，以翻转轴 232 作为转动中心旋转。 第二圓弧凹槽 2311与第一圓弧凹槽 2312固定连接在一起， 第二圓弧凹 槽 2311的圓弧半径尺寸大于等于打印机所支持的最大纸卷半径，第一圓弧凹 槽 2312的圓弧半径略大于纸卷芯轴的半径。 限位柱 2313设置在翻板 231 的侧面， 可以设置翻板 231 的一侧， 也可 以对称设置在翻板 231的左右两侧。 在本优选实施例中，限位柱 2313设置在翻板 231临近左侧板 21的一侧， 限位柱 2313向左侧板 21突出， 对应的， 在左侧板 21上设置有槽孔 212 , 其 寸与 P艮^ i主 2313 目 己 。 翻板 231在限位柱 2313和槽孔 212的配合限制下， 只能绕翻转轴 232 在设定的最氏位置 A (即初始位置） 与最高位置 B (即上翻位置） 之间的范 围内翻转。 纸张传感器 233固定在第二圓弧凹槽 2311上接近第一圓弧凹槽 2312的 一端， 用于检测纸张是否存在。 第二圓弧凹槽 2311端部临近打印组件 1 , 第一圓弧凹槽 2312端部通过 翻转轴 232与下壳体 5铰接。 弹性元件 234可以是拉簧， 也可以是扭簧。 本优选实施例中， 釆用的是拉簧形式， 弹性元件 234—端与打印机下壳 体 5连接， 另一端与翻板 231连接， 使翻板 231始终存在向打印机上壳体 4 翻转的倾向。 需要说明的是， 在容纸组件 2的左侧板 21上设置的槽孔 212位于以翻 转轴 232为圓心， 以限位柱 2313到翻转轴 232的距离为旋转半径的圓弧上。 为了提高落入第一圓弧凹槽中的小纸卷在打印过程中运动平稳， 容纸组 件还包括小纸卷定位机构 24 (在图 3中示出）。 如图 4所示， 小纸卷定位机构 24包括纸卷定位柱 241 , 压簧 242 , 顶板 243 , 以及固定柱 244。 其中， 纸卷定位柱 241 包括第一圓柱 2411和第二圓柱 2412 , 第一圓柱 2411的末端设置有倒角， 第二圓柱 2412的外径尺寸大于第一圓柱 2411的外 径尺寸。 小纸卷定位机构 24可设置在左侧板 21与右侧板 22 中任一侧板上， 也 可以对称设置在两侧板上。 在本优选实施例中，顶板 243通过固定柱 244固定在左侧板上，顶板 243 顶住压簧 242 , 压簧 242挤压纸卷定位柱 241 , 在容纸组件 2的左侧板 21对 应位置上设置有定位孔 211 , 定位孔 211 的直径略大于定位柱 241 的第一圓 柱 2411外径， 小于第二圓柱 2412外径， 在压簧 242挤压作用下， 第一圓柱 2411穿过定位孔 211 , 突出于容纸组件 2的左侧板 21 , 伸入容纸组件 2内。 优选的，定位孔 211位于当翻板 231翻转到容纸组件 2的左侧板 21上的 槽孔 212的最高位置 Β时、 第一圓弧凹槽 2312的圓心位置上。 为了提高更换打印纸操作的简便性， 本发明打印机还包括连杆机构， 该 连接机构在图 5a中示出。 如图 5a所示， 连杆机构可以固定安装在容纸组件 2的左侧板 21与右侧 板 22中任一侧板上， 也可以同时对称地设置在容纸组件 2的左、 右侧板上。 本实施例中， 连杆机构设置在容纸组件 2 的左侧板 21 上， 具体包括齿 轮组 31、 第一连杆 32、 以及第二连杆 33。 其中， 齿轮组 31包括第一齿轮 311、 过渡齿轮 312、 第二齿轮 313。 第一齿轮 311与上壳体 4固定连接成一体， 随上壳体 4开合转动。 优选 的， 第一齿轮 311的中心与转轴 6同心。 过渡齿轮 312与第一齿轮 311啮合， 同时还与第二齿轮 313啮合。 第一连杆 32与第二齿轮 313 固定连接， 可随第二齿轮 313的转动同步 摆动。 第二连杆 33与纸用尽检测机构 23的限位柱 2313 固定连接， 具体包括 连才干臂 331和在远离限位柱 2313的一端设置的连才干钩 332。 由于第二连杆 33通过限位柱 2313与翻板 231 固定连接成一体， 因此， 第二连才干 33随翻板 231同步转动。 这样， 在容纸机构内没有纸卷的情况下， 当上壳体 4闭合时， 第一连杆 32位于初始位置 C, 第二连杆 33及翻板 231位于最高位置 B; 当上壳体 4 打开时， 第一齿轮 311随上壳体 4转动， 带动第一连杆 32由初始位置 C向 上纸位置 D摆动， 第一连杆 32上的顶柱 321推动第二连杆 33的连杆臂 331 移动。 随着第一连 4干 32摆动， 第二连 4干 33及翻板 231沿槽孔 212从最高位置 B移动到最氏位置 A点， 当第二连杆 33到达最氏位置 A时， 顶柱 321到达 连杆钩 332的圓弧内。 在容纸机构内放置纸卷的情况下， 当上壳体 4 闭合时第一连杆 32位于 初始位置 C, 第二连杆 33及翻板 231 居纸卷大小位于最高位置 B和最氐 位置 A之间。 当上壳体 4打开时， 第一连杆 32 由初始位置 C开始摆动， 当顶柱 321 与第二连杆 33的连杆臂 331接触后， 推动第二连杆 33及翻板 231运动， 直 到运动到最氏位置 A。 下面按照打印机操作顺序介绍本发明的工作原理。 如图 5a所示， 在打印 机上壳体 4关闭， 并且容纸组件 2内没有放置纸卷时， 翻板 231受弹性元件 234的作用， 卩艮位柱 2313位于槽孔 212的最高位置 B处， 此时翻板 231位于 最高位置。 如图 5b所示， 随着打印机上壳体 4打开， 连 4干机构的第一齿轮 311也随 之转动， 与第一齿轮 311啮合的过渡齿轮 312带动与其啮合的第二齿轮 313 做与上盖打开方向相同的转动， 固定安装在第二齿轮 313 上的第一连杆 32 随之进行从初始位置 C到上纸位置 D的摆动， 随着第一连杆 32摆动， 第一 连杆 32上的顶柱 321沿第二连杆 33的连杆臂 331移动。 在顶柱 321的驱动下第二连杆 33沿槽孔 212由最高位置 B向最氏位置 A移动， 当打印机上壳体 4打开到最大角度时，顶柱 321与连杆钩 332配合， 翻板 231翻转到最低位置 A, 可以直接放置纸卷。 图 6a是打印机上盖闭合后，使用纸卷外径较大时的纸张翻转检测结构的 工作示意图。 如图 6所示， 此时纸卷的重量大于弹性元件力， 纸卷位于翻板 231的第二圓弧凹槽 2311 内， 翻板 231处于最氐位置 A处， 此时纸张传感器 233检测到 4丁印机内有氏。 图 6b 是打印机上盖闭合后， 纸卷消耗殆尽时的纸张翻转检测结构的工 作示意图。 如图所示， 随着打印纸张的消耗， 纸卷外径逐渐变小， 重量逐渐 变轻， 当纸卷的重量小于弹簧翻转力时， 翻板 231翻转， 以翻转轴 232为中 心， 限位柱 2313沿槽孔 212 , 从最低位置 A旋转到最高位置 B过程中， 纸 卷也随着翻板 231的翻转， 由第二圓弧凹槽 2311滚动到第一圓弧凹槽 2312 内。 在纸卷由第二圓弧凹槽 2311滚动到第一圓弧凹槽 2312的过程中， 安装 在容纸组件 2的左侧板 21上的小纸卷定位机构 24的定位柱 241受纸卷挤压， 向顶板 243 的方向移动， 随着纸卷的继续移动， 当小纸卷定位机构 24对正 纸卷芯轴时， 定位柱 241受压簧 242作用弹出， 插入纸卷芯轴内部， 固定了 纸卷的位置， 避免了小纸卷受打印纸张带动， 脱离翻板 231的问题， 此时纸 张传感器 233检测到打印机内有纸。 图 6c 是打印纸卷用尽， 打印纸末端脱离纸卷芯轴时的纸用尽检测机构 23的工作示意图。 如图所示， 此时从打印纸末端到翻板末端 2314的距离为 L1 ,从翻板末端 2314到打印头 11的距离为 L2 , 在打印机内部预先存储纸张 长度 L=L1+L2。 当打印纸张的末端脱离了纸卷芯轴时， 纸用尽检测机构 23 的纸张传感 器 233检测到缺纸状态， 将缺纸信息传递给打印机， 打印机在接到缺纸信息 后进行计算， 如果打印机当前打印票面的剩余打印内容长度与一张打印票面 的长度之和小于预先设定值 L , 那么打印机在完成当前票面打印之后， 将会 继续打印并计算走纸距离， 直至纸剩余小于一张票面长度时， 停止打印， 发 出报警提示信息， 提醒用户更换纸卷。 如果当前打印票面的剩余打印内容长度与一张打印票面的长度之和大于 预先设定值 L, 那么打印机在完成当前打印票面的打印任务之后， 停止打印， 发出报警提示信息， 提醒用户更换纸卷。 容易理解， 支撑纸卷的第一圓弧凹槽和第二圓弧凹槽也可以由其它非圓 弧形状的凹槽代替， 在本发明中， 圓弧凹槽和适于支撑纸卷的其它形状的凹 槽称为弧形凹槽。 另外， 在上壳体打开使翻板回复至初始位置的连杆机构也可以由其它的 回复机构来代替， 例如当上壳体打开时， 通过电机驱动机构驱动翻板回复至 初始位置， 通过电磁铁得电将翻板吸附或推离至初始位置。 通过以上描述可以看出， 在才艮据本发明的打印机中， 翻板包括用于容纳 大纸卷的第二弧形凹槽和用于容纳小纸卷的第一弧形凹槽， 当打印纸卷消耗 将尽时， 随着翻板的转动， 将小纸卷限定在第二弧形凹槽内， 防止其在打印 过程中沿纸仓中窜动。 这样， 一旦打印纸剩余量小于传感器和打印机构之间距离时， 传感器能 够及时准确的发出缺纸信号， 提醒用户更换介质， 从而提高传感器对纸张检 测的可靠性。 另外， 本发明还设置了连杆机构， 使增加纸用尽检测机构之后， 在上纸 时不需要增加额外操作步骤， 从而保证了打印机的易操作性。 以上仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域 的技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的 ^"神和原则 之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围 之内。

Claims

权 利 要 求 书

1. 一种容纸组件， 其特征在于， 包括：

翻板， 其上表面形成靠近转动中心的第一弧形凹槽和远离所述转动 中心的第二孤形凹槽； 弹性元件， 向所述翻板提供转动力矩， 使所述翻板在纸卷打印消耗 过程中由初始位置翻转至上翻位置；

传感器， 设置在所述翻板的第二弧形凹槽中， 用于检测纸张， 其中， 所述翻板具有适于大纸卷支撑于所述第二弧形凹槽的初始位 置和适于小纸卷支撑于所述第一弧形凹槽的上翻位置。

2. 根据权利要求 1所述的容纸组件， 其特征在于， 还包括： 左侧板和右侧 板， 设置在所述翻板的左右两侧， 用于限定所述纸卷的左右两侧的位置。

3. 根据权利要求 2所述的容纸组件， 其特征在于，

所述左侧板和 /或右侧板上开设有定位槽；

所述翻板的侧面设置有与所述定位槽配合的定位柱，

其中， 当所述翻板转动时， 所述定位柱在所述定位槽内滑动。

4. 居权利要求 2所述的容纸组件， 其特征在于， 所述左侧板和 /或右侧板 上设有可伸缩的纸卷定位柱， 其中， 所述纸卷定位柱在所述翻板位于所 述上翻位置时用于限定所述第一弧形凹槽中的纸卷的筒芯的位置。

5. 根据权利要求 1所述的容纸组件， 其特征在于， 所述传感器设置在所述 翻板的第二弧形凹槽中的靠近第一弧形凹槽的一侧。

6. 根据权利要求 1所述的容纸组件， 其特征在于， 所述第一弧形凹槽为第 一曲率半径的圓弧凹槽，所述第二弧形凹槽为第二曲率半径的圓弧凹槽， 所述第二曲率半径大于所述第一曲率半径。 一种打印机， 包括下壳体、 铰接于下壳体的上壳体、 设置于下壳体中的 容纸组件、 以及打印机构， 其特征在于， 所述容纸组件为根据权利要求 1至 6中任一项所述的容纸组件。 根据权利要求 7所述的打印机， 其特征在于， 还包括： 回复机构， 用于 在所述上壳体打开时使所述容纸组件的翻板回复至初始位置。 根据权利要求 8所述的打印机， 其特征在于， 所述回复机构为连杆机构， 其包括： 齿轮组、 第一连杆和第二连杆， 其中

所述齿轮组包括第一齿轮、 第二齿轮、 和在所述第一齿轮和第二齿 轮之间啮合传动的至少一过渡齿轮， 其中， 所述第一齿轮与所述上壳体 的转轴同心设置， 在所述上壳体打开时驱动所述第一齿轮旋转； 所述第一连杆的一端固定连接至所述第二齿轮， 随所述第二齿轮摆 动， 其另一端具有顶柱；

所述第二连杆的一端固定连接至所述翻板， 其另一端设置与所述顶 柱配合的锁钩，

其中， 所述第一连杆在摆动时其顶柱推动所述第二连杆， 驱动所述 翻板由上翻位置转动至初始位置。 一种纸用尽检测机构， 其特征在于， 包括：

翻板， 其上表面形成靠近转动中心的第一弧形凹槽和远离所述转动 中心的第二孤形凹槽； 弹性元件， 向所述翻板提供转动力矩， 使所述翻板在纸卷打印消耗 过程中由初始位置翻转至上翻位置； 以及

传感器， 设置在所述翻板的第二弧形凹槽中， 用于检测纸张， 其中， 所述翻板具有适于小纸卷支撑于所述第二弧形凹槽的初始位 置和适于大纸卷支撑于所述第一弧形凹槽的上翻位置。