CN1209776A - 打字机色带识别传感器 - Google Patents

Abstract

在多种色带类型中,为使用在供带辊组件上装有多种色带之一的打印机,其改进包括用于供带辊组件上的特有类型的色带的识别器标记,所述供带辊组件包括可单个移动并可更换的铁磁性芯轴,该芯轴装在供带辊组件一个端面上,围绕一中心轴线在选定的已知位置,邻近供带辊组件的端面装有一个含有一个永磁铁和一个与铁磁性芯轴和供带辊组件分开的霍尔效应传感器的探测器,并且根据识别器标记通过探测器的运动提供一个输出信号。

Description

打字机色带识别传感器

本发明涉及打印机打印色带供带辊上使用的指示器标记，该标记安装在供带辊上并且与识别传感器一起识别打印机上放置的打印色带的特征，以保证正确的打印机操作。

热打印机上使用的油墨色带匣在该领域已被人们所熟知。该色带匣常常包含有一个盒子并至少包含一个缠有色带的卷轴也被称作“辊”，在打印操作过程中，供带辊随色带输过打印机时旋转。

具有许多不同特征的各种各样的油墨色带可以采用。因而，保证在打印机中塞入与打印件相应的正确色带是人们所关心的。例如，蜡质色带，染料升华色带，或树脂色带对于不同的打印件都是可以得到的，但却不可互换。本发明就识别色带类型问题作以图解说明。每一类色带都有许多种变化，这些变化其中包括色带颜色，可以单独进行识别。这些变化也可以用本发明的指示器和传感器来识别。

多种色带识别装置已经得到推广。例如，在一种打印机上使用的用以识别油墨色带匣的装置在美国5385416专利中已说明。它利用一个光电传感器来探测记录在一个圆环上的信息标记。该圆环与色带卷轴或色带辊具有相对运动。当5385416号专利中的热打印头移动至工作位置时，识别信息被感测。

本发明涉及用来表示装在打印机供带辊上的色带类型、由该供带轴携带的识别器标记，当供带辊装入打印机，如热转移打印机，并使用时，该辊将移动通过一个传感器以决定色带类型或其它编码信息。该传感器如此制作以致在打印机的某些元件被移动并使打印机处于工作状态时，它被移至感测位置。例如打印机盖闭合动作可用来使传感器相对于打印机色带辊上携带的指示器标记定位。

在热打印机中，供带卷轴或打印色带辊一般是色带匣的组成部分，色带匣可以较方便地在打印机上塞进或取出。色带匣轮流支撑供带辊和一个收带辊，当打印机工作时色带匣被驱动。供带辊或卷轴上的色带当打印机工作时，由收带辊从供带辊上拉出，因而当色带被拉出时供带辊旋转。

在本发明中，供带辊一端装有一个芯轴，芯轴上成环状分布多个由传感器控制元件组成的识别标记，当环状分布位置上的某一个传感器控制元件通过传感器时，识别标记通过一个静止的传感器并发出来自于传感器的信号。传感器控制元件可进行选择以适应所用传感器的类型。最好使用霍尔效应传感器。

本发明中，识别标记由磁性销或磁性构件组成，这些磁性构件在相对于参考点已知的环形分布的一个或多个位置上定位。供带辊芯轴把磁性销作为扦轴接收，在供带辊芯轴上沿轴向延伸的孔洞为已知环形分布位置的传感器控制元件提供了简便安置的途径。使用扦轴具有的另一优点是可通过视觉识别，即通过观察供带辊芯轴可看到扦轴所处的位置。如果需要，操作者可通过视觉识别提供给传感器的色带。

色带类型识别也可以通过把一系列的霍尔效应传感器放置在与磁性销的对应孔对直的位置来完成。由处在被选位置的标记引起的单个霍尔效应传感器状态的变化，不用旋转供带辊即可指出色带类型。因而，色带类型指示器信号在色带匣装上时即可得到。

与传感器控制元件相对的供带辊另一端装有一个编码器，编码器是带有一系列狭孔及一个转换器的圆盘，转换器包括了处于圆盘两侧的一个光源和光接受器。编码器将指出供带辊相对于打印机控制器的旋转位置以及色带已经被移动的量。一旦打印机盖按所示形式闭合，当色带旋转时，色带类型将被感测。供带辊位置及色带移动量的感测也可以用步进电机驱动供带辊来进行。步进电机由精确计数的步距来控制。

色带识别装置发出优先给予打印机控制器的信号，使得对于一个印件对应的特有程序来说，所需色带的编码经编译送进打印机控制器，并且来自于色带识别传感器的信号也被送进传感器与所需要的编码作以比较，从而确定塞入的色带就是该印件的相应色带。

本发明最佳实施例最大限度地减少所用磁性构件的数量并且把磁体构件与供带辊芯轴分离，从而不会使有害物质随废弃的色带辊一起扔掉。当使用二进制编码时，则需要更多的磁性构件。尽管显露出的磁性销可被正确塞入供带芯轴中，但是其可更换的销套也减少了金属销的浪费。这种磁性传感器消除了把条型码与条型码阅读器对正的问题，也消除了光学传感器的不可靠光信号问题。因此，本发明提供了方便使用、可靠，并且高效的传感器。

图1是表示打印色带识别传感器操作连接的打印机外部立面侧视面；

图2是图1相应排列的俯视图；

图3是根据本发明给出的打印机色带识别系统透视图；

图4是一个放大俯视断面图，表示供带辊与本发明传感器相邻并要把传感器移至工作状态之前所处的位置；

图5是为清楚表达移去打印机罩或机壳墙板后的传感器端视图；

图6是供带辊芯轴上的标记或指示孔示意图；

图7是装在供带辊另一端用于提供供带辊位置及移动量信息的编码器示意图。

参见图1，打印机罩10用于安装打印机色带盒。打印机具有以通常方式操作的打印头。打打印机罩10如图所示有一个盖13，此盖以传统方式由打印机两侧墙板的合适销轴15进行枢轴安装。盖13从如图1所示的打开位置移至盖上打印机色带的闭合位置。打印机色带装在机壳内。

盖13的运动用于启动一般图示标号为20(图2,3和4)的打印机色带识别传感器或探测器组件。销轴15与盖13一起转动，杠杆16装在打印机罩外部的销轴15端部，可被驱动。杠杆16有在17处与连杆18连接的外端，连杆18沿打印机罩的侧面延伸至双臂曲柄19的第一根摆臂上。双臂曲柄19以19A为轴旋转，轴19A由轴套支承件21连接在打印机罩上。双臂曲柄19在盖13打开或合上时由连杆18带动旋转。双臂曲柄19的第二摆臂随连杆18移动而移动并且与连杆22相连并驱动它。连杆22朝支撑盖13的销轴15的向后延伸。连杆22向下倾斜延伸至打印机罩10侧墙板外部用于支撑传感器组件20的支撑件24。机罩10上的支撑托架26用于对第2个双臂曲柄28提供枢轴安装。第二双擘曲柄28包括用枢轴连接在连杆22一端的摆臂27。双臂曲柄28有一对垂向分布的第二摆臂30，使得它们处于在支撑件24上形成的支撑套29的顶部和底部。摆臂30的外端安装在垂向延伸的驱动销32上并可旋转。销轴32紧固在可水平滑动的用于支撑传感器组件20的主轴34上。主轴34由轴套29进行滑动支撑。

这样的排列如图所示，任何种类的把感器组件20移动使之处于或离开工作位置的恰当驱动都可以利用。如图3所示，摆臂30与驱动销32的顶端相连，而第二摆臂30与轴套29外侧上的驱动销32底部相连。垂向驱动销32延伸通过主轴34中的孔并且与主轴34的纵轴线垂直，如图3所示，图3中打印机罩侧墙板被取掉。轴套29上有如图中29A所示的分布在顶部的底部的狭缝，用于在销轴32移动并依次使主轴34沿轴向滑动时对销轴32进行导向。驱动销轴32装在打印机罩10侧墙板外面。

当盖13闭合时，销轴15转动并且杠杆16移至图1所示的虚线位置以及图2所示的位置，从而导致连杆和双臂曲柄启动使销轴32沿打印机罩侧墙板外表面方向移动，如图3箭头35所示。这样使探测器或传感器组件的移动进入与供带辊相应的工作位置。

传感器组件20包括一个由主轴34一端支撑的磁性传感器安装盘36(图3,4及5)。安装盘36具有一个向下延伸的墙板部分38，用于支撑电路板组件40的一端。电路板组件40可以做成任何所需要的形状，但是应当被固定在安装盘36和一个水平支撑构件27上，使得它们能一起移动。

电路板组件40从墙板38朝驱动销轴32方向向后延伸并且延伸通过机罩10(图1)侧墙板上的孔39。支撑构件37有一个由驱动销轴32支撑的突缘41。电路板40携带一个霍尔效应传感器42(图3和4)，它由安装盘36支撑。电路40也支撑一个与霍尔效应传感器相邻的磁铁44以及各种用于控制和操作霍尔效应传感器42，通常以标号46表示的电器元件。打印机箱体的侧墙板具有一个足够大的孔足以容许电路板组件与支撑主轴34一起前后移动。电器元件46与一个合适的接线器以及件48所示带式电缆相连以控制包括微处理控制器50在内的电路。

安装盘36在其下端具有向前突出的部分52夹持霍尔效应传感器42。当供带辊装在打印机上使用时，一个供带辊导轨53在水平方向与供带辊54对直固定在安装盘36上。导轨53相对于供带辊54一端使霍尔效应传感器定位放置。

因此，可以看到，当打印机盖13闭合以及连接机构运动时，主轴34，安装盘36，电路板42以及各种在此安装的元件将从图4所示的位置移至导轨53所处的虚线位置，这时，霍尔效应传感器42随之向上移动至紧靠端部磁性传感器轴套58的位置，磁性传感器轴套装在供带辊54的管状轴套54A中。

供带辊54如图4中横断面图所示，可以看到，磁性传感器轴套58在供带辊轴套54A中滑动，而且有一个套筒59伸入供带辊轴套54A内部予定量的距离。色带缠绕在供带轴套54A外表面，当色带从辊上拉出时，供带辊传动，套筒59也随之转动。拉动供带辊54的色带66并使供带辊54旋转的收带辊64的驱动装置如图2所示。收带辊是色带盒的组成部分。

套筒59由一个合适的齿形夹持器60固定。夹持器60是一个内圆表面带齿60A的圆环，其内表面的齿60与轴套58及齿60B的外表面啮合，而齿60B外表面与供带辊轴套54A的孔内表面61啮合。圆环60将把磁性传感器套筒59紧紧固定在管形供带辊轴54A中。如图所示，磁性传感器轴套58经过加工使得它的外端形成一个轴肩与管形轴套54A的孔紧密配合。一个外部法兰盘58B与供带辊管形轴套54A靠紧定位。磁性传感器轴套58有一个可接受导轨53的内轴孔尺寸，导轨53装在安装盘36上使得霍尔效应传感器相应于供带辊54的旋转轴正确定位。

霍尔效应传感器42沿径向定位在向外靠近供带辊管形轴套54A的内孔表面上。该传感器组件被移动靠近磁性传感器轴套58的外端表面。磁性传感器轴套58具有多个沿其圆周方向排列的孔70，正好处在供带辊轴套54A的孔的墙板内侧。孔70具有接受销轴72的尺寸，销轴72能够配合进入或插入这些孔而不致于掉出。销轴72因而能够在选定使用的孔中被定位。销轴72是具有磁性的材料，即铁磁材料或某种含有磁性材料粒子的塑料。这种销轴被送入选定孔中以达到识别所用供带辊上色带类型的目的。

可以看到，使用处在销轴72的霍尔效应传感器42附近或另一侧的磁铁44，当一个销轴72移动通过霍尔效应传感器42时，霍尔效应传感器上的磁力线在销轴通过时将被切断或改变，导致从霍尔效应传感器42中发生电流输出脉冲。安装盘36和打印机供带辊轴套54A中的磁性传感器轴套58由非磁性材料制做，比如合适的塑料，使得在供带辊旋转时不致影响磁力线。

电路板元件46感测到霍尔效应传感器42的状态的改变并调节霍尔效应传感器信号以向微处理器50提供输出信号。

如图6所示，装在供带辊轴套54A轴孔中的磁性传感器轴套58在图中有18个孔70分布在圆围上，如图所示的孔70除原点位置外被分成4个区段用于色带识别。图中73所示的两个孔总是塞有销轴72，除非被堵塞。孔73形成了“原点”或起始区段。相邻两个孔73中的销轴表示确定供带辊上携带的色带类型的周期的起点。当霍尔效应传感器42感测到这样两个标记或销轴时，在短暂的旋转间隔中将有两个脉冲被控制器接收到并说明相邻脉冲的顺序指示了供带辊上的色带类型。

供带辊的位置也用编码表示，后面将作解释，使得来自孔73中销轴的信号间隔与单独编码的旋转或角位移信号相关联。因而，“起始”信号不受旋转速度的影响。

上述磁性传感器轴套中其余销轴的四个区段用于色带识别。在供带辊以箭头76所示方向旋转时，第一区段如标号75所示。这一区段的最后一个即尾孔75D永远不被塞上。每一“有效”区段，即表明色带种类的区段的前孔(而不仅仅是原点位置)，将总是开放的或未被堵上。当供带辊的旋转与图7所示的编码装置被互相关联时，即可知道起始信号已被接收，并且第一有效区段被感测。第一有效区段剩下的三个孔75A,75B或75C中的任何一个都可以被塞上以便提供一个信号，成为表示某一特定色带类型或颜色的信号组成部分。每一区段的两个孔都可以被塞上进行识别，只要它们不是相邻孔，这样可与来自于“原点”位置的信号相区别。

第二有效区段77，在如箭头76所示方向旋转时，按顺序排列为紧接的下一个区段。该区段最后一个永远开放或未被塞上的孔为77D，另外三个按旋转方向处于前端的孔77A,77B和77C可如图所示有选择地插入销轴或保持开放状态。

同样，磁性传感器轴套上的第三区段79，按旋转方向所示的最后一个或尾孔79D永远不会被塞上或保持开放，而按旋转方向处于前部的孔79A,79B和79C可以携带销轴，例如，孔79B中所示销轴72表示某一特有色带类型。

第四有效区段81最后一个或按旋转方向的尾孔81D永远开放，而按旋转方向处于前部的孔81A,81B和81C可携带销轴(或其它指示器)或保持开放用来表示预期的色带类型或特点。

可以看到，对于这一系列孔，有多种指示器可被利用。指示器标记如图所示处于环状路径上，孔被分为几个区段，用来感测指示器的位置并给出有关色带类型的信息。

图7中，有一个表示供带辊以及说明用以提供供带辊旋转及其位置的典型的编码器的示意图。该编码器在供带辊旋转时由供带辊驱动。因为上述类型的编码器被人们熟知，仅在此以示意图表示，它包括一个安装在合适支撑件88上的可转动轮子85。轮子85有一系列如图示意分布在圆周上的透光孔86，由不透明或遮光部分隔开。轮子85的支撑应使之能随供带辊旋转。一个驱动耦合器90带有合适的键将与供带辊轴套54A上的端部狭槽相配合。当驱动部件结合时，轮子85由供带辊驱动。为了进行清晰的说明，驱动部件在图7中单独表示。

图中所示的光学传感器92安装在打印机罩内，它包括一个光源93和一个如光敏二极管之类的接收器94，使得每次当孔86在光源和接收器之间通过时，就会有一个脉冲指示供带辊的旋转位置。由电路96接收的脉冲数量表示了供带辊总旋转量。上述信号被送进对打印机运行进行控制的微处理器50。供带辊位置也可由步进电机驱动装置提供。

微处理器50有一个程序输入部分100，用于驱动打印机102和操纵打印周期的输入控制。作为程序输入的一部分，表示所用色带类型的编码与打印机控制程序一起被送入上述微处理器，如果输入信号与来自于电路46由霍尔效应传感器42所确定的信号不相匹配，该程序将停止打印机的运行并发出色带放错的警告。

应当注意，所使用的带霍尔效应传感器的电路是传统电路，并且通常包括一个比较器，这样使得当信号电平达到或超过参考电平时将有一个脉冲给出。当一个销轴72由磁性传感器轴套58上的某一个孔携带通过霍尔效应传感器时就会发出信号。

塞入供带辊轴套的套筒为指示器标记提供了一个新颖的支撑部件，特别是对于可运动标记，沿套筒圆周方向在已知部位可进行支撑。尤其是销轴的使用还提供了视觉识别。

上述传感器探测器信号是数字的，因而容易识别和比较，以便保证安装合适的色带。

图中所示当打印机罩闭合时导致传感器组件20向供带辊移动的联系环节可以被取掉，然而一个弹簧被系在传感器组件上以强迫它进入工作位置。该传感器组件仅能在安装供带辊的同时通过手动移动，随后容许它在弹簧力作用下退回有效工作位置。其它类型的机构也可被使用。

尽管本发明以最佳实施例为参考进行了描述，但是本领域的技术人员将会承认：对于本发明在形式和细节上可以进行一些变化，而不会偏离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1、在多种色带类型中，为使用在供带辊组件上装有多种色带之一的打印机，其改进包括用于供带辊组件上的特有类型的色带的识别器标记，所述供带辊组件包括可单个移动并可更换的铁磁性芯轴，该芯轴装在供带辊组件一个端面上，围绕一中心轴线在选定的已知位置，邻近供带辊组件的端面装有一个含有一个永磁铁和一个与铁磁性芯轴和供带辊组件分开的霍尔效应传感器的探测器，并且根据识别器标记通过探测器的运动提供一个输出信号。

2、根据权利要求1所述的改进，其中所述供带辊组件所具有的对于铁磁性芯轴的支撑数目大于芯轴的数目，该芯轴在每一支撑上可以按选定数量的组合被更换。

3、根据权利要求1或2所述的改进，其中所述打印机供带辊组件的每一次转动中，所述识别标记包括了用于启动探测器识别信号顺序的原点位置识别器。

4、根据权利要求1或2所述的改进，其中所述的改进还包括在供带辊组件的端面上形成的并当供带辊旋转时被定向通过探测器的一系列孔，这些孔就是用于芯轴的支撑并且可以移开和更换其中的芯轴。

5、一种在一个供带轴上利用多种可得到的色带中的一种色带的打印机，该供带辊包括一个由安装在供带辊上并可旋转的套筒组成的色带识别器；

上述套筒的一端上的一组支撑以一定间隔沿套筒圆周成环状分布；

一组磁性材料销轴被安装在选定的支撑上并可取掉；并且

一个探测器被装在包含一个磁体和所述磁体和所述套筒端部之间的一个霍尔效应传感器的打印机上，霍尔效应传感器面对所述套筒的一个端面并且当一个销轴经过所述控制器移动时提供一个变化信号。

6、根据权利要求5所述的装置，其中所述多个支撑由一些孔组成，其中至少有一个孔具有专门识别原点位置的特性，还有多个沿套筒圆周所定义的区段，每一区段都包含多个孔。

7、根据权利要求5所述的装置，其中所述探测器被装在一个支撑上，而且所述支撑可被装在打印机上移动并且可从供带辊上的套筒附近的第一个位置移动至与套筒隔开一定距离的第二个位置。

8、一种供带辊包含一个芯轴，多个支撑，这些支撑由第一个支撑和多个第二支撑组成，这些支撑在一个可随供带辊芯轴移动的构件上形成并且当供带辊随本身的色带移动而转动时，从该供带辊芯轴的轴线沿径向间隔分布，同时，第一识别器标记由在一个第一支撑指出原点位置的一个非磁化磁性材料组成，第二支撑被定向在与原点位置相关的预定位置上，而且至少有一个第二支撑携带可移动的非磁化磁性材料识别器标记。

9、根据权利要求8所述的供带辊，其中所述第一识别标记在两个相邻的支撑上形成，所述的相邻支撑处在一个第一区段，除了两个相邻支撑之外的其它支撑被安排在4个区段中，所述的4个区段中每个区段都包含分布在圆弧上的多个支撑，这其中有一个前部支撑以及在每一个被保持不含识别器标记的选择支撑，而每个区段中的其它支撑可以有选择地支撑识别器标记。

10、根据权利要求9所述的供带辊，其中所述识别器标记由滑入包含所述支撑的孔的金属销轴组成。

11、根据权利要求10所述的供带辊，其中供带辊与一个探测器组合在一起，该探测器包括一个被装在安装供带辊的框架上的霍尔效应传感器并在其周围建立有磁场，所述霍尔效应传感器被定位在所述支撑的附近，当供带辊芯轴旋转通过探测器时与支撑对正。

12、根据权利要求11所述的供带辊，其中还包括一个接收来自于探测器的信号的微处理器，当供带辊芯轴转动通过探测器时，指示供带辊芯轴上的色带类型，一个输入装置向微处理器提供与打印操作所需色带相关的信息，该微处理器提供一个输出，在由识别器标记表示的色带与由所述输入装置表示的色带相同时给出指示。

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