为根据打印记录载体厚度而确定打印头位置的设备

●技术领域

发明和打印机有关，用于设定打印头和打印记录载体(例如打印纸)之间的操作距离的设备。

●背景技术

在点阵和墨滴(如喷墨)打印机初始化期间，或/和插入新的打印记录载体(如打印纸)之后，打印机通常会定位或重新定位打印头的位置到一个适应打印记录载体厚度的预设距离。为使提供准确和优化的打印操作，这个预设距离落在一个预定的容限内对于一个特定的打印机来说非常重要。打印纸的厚度变化，例如由于使用不同厚度的单层纸或不同层数的多层纸等，打印头相对野打印托的位置必须重设以获得最佳打印质量和延长打印头寿命。

为大家熟知的一个距离设置设备(就是根据正在使用的打印纸的厚度调整打印头位置的设备)来源自德国专利DE 42 21 265 C2。这类设备假定打印头可以在垂直于打印记录载体的方向自由移动，并包含一个厚度感应滚轮。一个非直接产生的电信号(模拟信号)来源自厚度感应滚轮并送到控制单元作为距离设定用。为能产生该信号，一个第一磁单元作为产生第一个磁通被安置在厚度感应滚轮上。一个第二磁单元产生作为一个相反方向的第二磁通被安置在打印座上。一个霍尔元件安排在打印座的第二磁通的区域内。当打印记录载体放入打印机，并且打印座其侧部位置后，距离设置设备的驱动马达开始动作。直到预设的气隙达到后有一个预定的电压值加在霍尔元件上为止。这个设备工作得较为精确，但应该而且能够更精确。此外，这个设备是位于相对开放的区域上，所以不能对一些外部动作做完全的安全保护，例如弄脏。

另一个距离设置设备是透露在的德国专利DE 196 11 772 A1。是基于传送滚轮，它可回弹地设定到纸的厚度，被安排以一对的方式按装在一个刚性的驱动轴上，并在一个垂直于打印记录载体的轴上。一个安排在这个轴上的测量信号发射器发射光束，一起工作的接收器位于打印座上。此外，一个位置指示器提供给打印座。在打印机有纸和没纸两种情况下，由测量信号接收器接受的信号跟位置指示器的时钟脉冲做比较，根据比较结果，打印头距离设置设备驱动设备会做相应调整。这类设备无可否认地是有成本效益的。因为它只需要测量信号发射器和测量信号接收器。然而，它需要一个由光接收和光发射组成的光屏障，以确保精确率和稳定的开关点，这个开关点在打印机环境或操作温度变化时是不可维持的。

本发明的其中一个目标是消除由步进马达和同样的它们移动打印座产生的振动效应，这个振动会经常妨碍在测量点和打印打印面之间准确的测量和设置，从而达到比从前文献所描述的设备更高的准确率。

●发明内容

根据本发明，这些和其他的目标通过以下的结构将会取得。当打印头和承托在打 印托上的打印记录载体有一个短暂的接触，打印头会在支持的座上产生轻微的移位(可变形)，这个移位行程(距离)和/或一个打印头相对于记录载体的角度是可以检测出来的，检测是通过装在一个在打印座及其对面的打印头外壳表面的空间内的一个反射传感器进行的。这个结果会以一个处理的电讯号的形式，从评估电路输出，控制驱动器，从而自动设置打印头和记录载体或打印托之间的距离。在打印头和记录载体或打印托的短暂接触期间，一个轻微的相对于打印座的打印头上的”形变”(形变总量仅仅数微米而已)产生，并由反射传感器记录作为一个改变信号，并且没产生影响和干扰。这个测量操作可以被自动触发，并独立于打印座的定位。

一个可靠地确定的打印头在打印座中的位置仍然获得，因为打印头是用一个M形弹簧卡压在打印座上，并且打印头和打印座之间放置有一个弹性的中间层。

本发明的反射传感器的原则，可以以多种不同的方式来执行或实现。例如，传感器可以预期为一对安置在打印头外壳和打印座上并由一个由发光二极管做发射器和在其旁边的一个光敏管做接收器，安置在打印座上，一个反射面放置在发射接受器对面的打印头外壳的表面上。

根据其他的本发明具体化设备，反射传感器对可以霍尔元件在打印座上和磁铁安置在对面的打印头外壳上。

此外，一个想要的波或束反射可以由安置在打印座上的磁敏电阻和对面打印头外壳上的磁铁形成的反射传感器对组成。

对于反射光束，如果反射面用一个镜面实现，它是有利的。简单打磨过的金属板可以作为该镜面使用，并且不必理会它是镜面反射还是漫反射。

对于所以以波或束操作的电子或光学元件，对波或束的外部操作和外部影响对其功能是有害的。因此，根据本发明的传感器对，不管是用发光管加光敏管与反射面，还是霍尔元件与磁铁，还是磁敏电阻与磁铁，还是其他任何结构，都必须有一个保护空间。例如，在一个打印头表面扩大的部分和打印座对着打印托之间的空间。

当打印头向着记录载体或打印托移动的时候，产生的电信号非常微弱，以致于难于处理。如果当打印头向着载体移动并接触到载体或打印托，光敏管能够记录信号结果的转变，才是想要的。

根据本发明的进一步特性，信号改变以一个不同的波形送到一个配备有放到和滤波器的评估电路，信号就会修正。修正后的控制信号就会在评估电路的输出端获得，经过一个放大模块用一个电压阈值定义，并且经过过滤后的信号已经不含残余的干扰。

在其他本发明具体化设备，反射传感器安置在打印头上可能是不适当的。因为当一个刚性的打印头和打印座的连接使得打印头移位不被满足，或因为那是要经常更换的打印头。在这些情况下，反射创感器要考虑与打印头分开。

相应地，在一个和打印头分开的反射传感器上产生一个没有干扰的测试信号，从而获得精确的测量和稳定的打印头位置，也是本专利的一个目标。

●附图说明：

在所有的附图，其中相似单元的注释号码，在所有图中都一样。

图1是一个打印头安装在一个可沿着与作图平面垂直的轴自由移动的打印座上 的侧视图，跟本发明的一个具体化设备一致。

图2打印头在打印座上的一个剖面图，沿着图1的剖面线II-II

图3是一个反射传感器的I-d特性关系图线，

图4是本发明一个具体或设备的评估电路的方框图

图5是一个打印头安装在一个可沿着与作图平面垂直的轴自由移动的打印座上的侧视图，跟本发明的另一个具体化设备一致。

图6是一个打印头安装在一个可沿着与作图平面垂直的轴自由移动的打印座上的侧视图，跟本发明的另一个具体化设备一致。

●具体实施方式

参考图1，2根据本发明，为打印头1设置到打印记录载体7的距离的设备包括一个打印座导轴4，它平行于打印托2，可以沿方向3移动的打印座，为能够在打印托的端面1a和用于承托或携带有各种厚度的打印记录载体7的打印托2之间设定最有利的距离或空间，与打印座5组合的打印头1会在与打印移动方向3垂直的方向6上产生轻微的移位，各种厚度的记录载体可归于不同不同纸厚，和或不同的纸的层数，和或纸张。打印头端面1a到记录载体7或打印托2的距离可以通过一个传感器被测出。打印座5沿着方向6的移位可以根据测量结果被控制和通过驱动(没画出)自动设置。

如图1所示，打印头有一个前部1b和一个比较大的后部1c(如在点阵打印机中用于装载电磁线圈和打印臂)。当打印头1和记录载体7有接触，打印头的外壳1f相对于打印座5有一个移位。线性移位行程(距离)9a和角度移位9b可以被反射传感器8检测出来。反射传感器8放置在一个自由空间18，该空间在打印头表面1f的下部1e的表面1d一个对面的打印座5的表面19，打印头1的前部1b的下部表面1h之间。空间20定义为表面1d到19的距离；在两种操作模式下，当打印头1和记录载体7接触，传感器8可以测量线性移位9a和角度移位9b。测量结果用作输入信号送到一个评估电路11(图4)，和操作控制在方向6上的移位驱动(没画出)，从而设置打印头1相对于记录载体7或打印托2的距离。因此，线性移位9a和角度移位9b是来源于输入信号，该信号形成了一个确定打印单元(打印针或喷墨头)位置对应于记录载体的厚度的根基。

根据一个操作的预期模式，当打印机上电或重设时进行初始化，打印座5带着打印头1马上可控制的向着记录载体7沿着方向6前进，以致于导致打印头1初始相同地连接在打印托上，并相对于打印座5向后部产生移位。在操作的第二种模式，打印托1初始地和打印托2有段距离，这个距离由工厂预设或用户自己设定。使之有一个标准或预设的值可以容纳单层记录载体7，当打印机上有一比标准或预设厚的记录载体，打印头将会接触或连接记录载体7，因此产生相对于打印座5向后产生移位，测量出来的打印头1相对于打印座的移位距离9a和角度移位9b被处理，作为自动调整打印头1相对于记录载体7或打印托位置2的用途。

打印头1可以垂直地安装和用一条M形弹簧13紧固在打印座5上。打印头与打印座之间有一块弹性的垫片12(图2)。打印头1包含两个销子1g，销子穿过弹性垫片，啮合在打印座5的销子孔5a内。该垫片允许打印头1相对与打印座5有线性和角度的移位。

反射传感器8在打印座5和打印头外壳1f之间形成一对14。该对14的第一侧 或部分有发光二极管(LED)15和一个光敏管16位于LED15的另一侧，并在同一个平面内。例如在图示的发明具体化设备LED15和光敏管16都安排在打印座5的一个表面19上。对14的第二侧包括一个反射面17安排在LED15和光敏管16的对面打印机外壳1f的表面1d上。并可以有一个镜面17a实现(图1)。操作时，LED15发射光学信号，然后被镜面17反射，再被光敏管16接收。光敏管16输出一个电信号回应起源于表面1d与表面19之间的距离的接收的反射信号。

在另一发明具体化设备中，传感器8可以由装在打印座5上的霍尔传感器30和固定在对面打印头外壳1f上的磁铁32组成对14。(图5)霍尔传感器30对有磁铁32产生的磁场敏感。作为对源于记录载体厚度而产生的距离变化的回应，产生一个相应的输出信号。

另一个发明具体化设备提供对14，是由安装在打印座5上的磁敏感电阻34和对面的在打印头外壳1f上的永久磁铁36来实现(图6)。电阻34感应由对面磁铁36产生的磁场。输出一个跟载体厚度有关，而产生的距离变化导致的输出信号。

对于对14的任何一个发明具体化设备，一个包含空间18由一个适当设计的打印头外壳1f提供。这个空间由打印头外壳1f的面1d，打印座5的面19，和打印头1的前面部分1b的下部的面1h构成。

根据一个发明具体化设备，测量方法使用反射传感器8来决定由于打印头1对打印座5发生的移位而引致的信号改变23(图3)。当打印头1，连同打印座5，在方向6上向着记录载体7移动静止在打印托2上时，在打印头1和打印座5两者之间的形变(就是移位)发生。打印头1相对于打印座5会发生移位。导致实际距离或者传感器对14的两个元件之间的空间20的距离发生变化(就是变大了)。

图3显示了光敏管的电流Ip和移位距离d之间的关系。在检测到打印头1的如前所述的移位后，一个操作点21被选择，落在反射传感器8的I-d曲线的下降区域。从点21开始，曲线的斜坡由合适的已知技术决定。一个小的信号降落22具有一个典型数微伏大小的信号就获得了。

图4根据一个本发明的具体化，显示了评估电路11。发射传感器8的描述见图1。LED15和光敏管16形成对14的一侧。发射面17形成另一侧。测量于光敏管16的信号改变23，被输入到模组24，将信号放大到一个可以进行进一步操作的电平，过滤器25接收来自24的放大后的信号，过滤掉任何出现在信号上的干扰和偏移，一个第二放大器模块26通过设定一个电压阈值，去除所有残余的干扰，放大器25的输出信号是一个干净的信号，它代表了打印头因为1接触记录载体而产生的移位。为了清除任何打印机内机械振动的产生的干扰，对输出信号27的进一步的软件处理可以进行。

因为原始的输出信号27在打印时，不是完全依赖于打印头移动的动力学，评估电路11和更独特的的滤波器25可以被优化从而进一步完善测量信号转变23的处理。