專利名稱：微型打印機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及票據打印機，尤其涉及點陣式針式微型打印機。
技術背景現有的各類收款機的針式打印機以進口的日本EPSON打印機為主，這些打印機具有運行穩定，打印機壽命長等優點，但同時具有打印速度慢、打印清晰度不高、價格高等缺點。普通的串行擊打式點陣打印機一般采用的是一個直流電機帶動齒輪傳動機構來完成走紙和字車架的移動，這樣的伺服機構對打印的速度和行(字)間距的調整和對紙張的控制能力偏弱，不能作成高性能的串行擊打式點陣打印機。
發明內容
本實用新型的目的在于克服上述缺點，提供一種打印速度快、使用壽命長、打印清晰度高、打印噪聲低的微型打印機。
技術方案微型打印機，包括字車驅動機構、走紙驅動機構、打印頭、色帶驅動機構、控制電路，其中字車驅動機構包括字車電機1的軸上嚙合連接齒輪減速器后再與螺旋形字車傳動軸7嚙合，字車套在螺旋形傳動軸7上；走紙驅動機構包括走紙電機8的軸上嚙合連接齒輪減速器后再與紙輥23嚙合；色帶驅動機構包括螺旋形字車傳動軸7上嚙合連接齒輪減速器后再與色帶盒連接；字車電機1和走紙電機8為可調步進電機。
本實用新型的進一步的技術方案為字車驅動機構包括字車電機1的軸上固定連接字車電機軸齒輪2，字車電機軸齒輪2與字車傳動齒輪4嚙合，齒輪減速器包括字車傳動齒輪4、5、6，字車傳動齒輪4與字車傳動齒輪5嚙合，字車傳動齒輪5與字車傳動齒輪6嚙合，字車傳動齒輪6與螺旋型字車傳動軸7嚙合。
打印頭字車套在螺旋型字車傳動軸7上。并能隨其正轉或反轉而左右平移。螺釘3用于固定字車電機1。
工作原理啟動字車電機1，字車電機1轉動，帶動字車電機齒輪2、字車傳動齒輪4、5、6旋轉，進而帶動螺旋形字車傳動軸7轉動，帶動打印頭字車沿字車傳動軸左右移動。控制電路發出信號，使字車電機正向轉動或反向轉動，打印頭字車即可以向左或向右移動。
走紙驅動機構包括走紙電機8的軸上固定連接走紙電機軸齒輪12，齒輪減速器包括走紙傳動齒輪10、11、14，走紙電機軸齒輪12的小齒輪與走紙傳動齒輪10的大齒輪嚙合，走紙傳動齒輪10的小齒輪與走紙傳動齒輪11的大齒輪嚙合，走紙傳動齒輪11的小齒輪與走紙傳動齒輪14的大齒輪嚙合，走紙傳動齒輪14固定在紙輥23的軸上；工作原理用手將卷筒形的票據紙從紙口22裝入。啟動走紙電機8，走紙電機8轉動，經過由走紙傳動齒輪10、11、14組成的齒輪減速器 減速后使紙輥23轉動，帶動紙從打印頭9的打印嘴26與對應的打印底板25之間的縫中通過，紙被打印出字跡。
色帶驅動機構螺旋型字車傳動軸7固定連接色帶傳動齒輪16、17、18、19、色帶傳動蝸桿20構成的齒輪減速器后連接色帶上的齒輪21，色帶傳動齒輪16、17、18、19、色帶傳動蝸桿20順次序嚙合連接。
原理當字車電機1轉動后，螺旋型字車傳動軸7轉動。經過色帶傳動齒輪16～19、色帶傳動蝸桿20構成的齒輪減速器減速后，驅動色帶盒中色帶傳動齒輪21轉動，使色帶移動。通過打印頭打出字。
優點(一)、快速打印通過整體機械結構的調整，提高了打印速度，目前國內產品在打印速度上一般都較低，在打印57.5mm的標準寬度收款機發票時，速度一般都在2～3行/秒，對于大量客戶流的應用場合就不太適應。本實用新型采用了兩個電機，字車電機1和走紙電機8，通過傳動器件的精密設計和打印驅動程序的優化，使產品的打印速度可以達到4.2行/秒，這樣就可以滿足多種應用場合的要求。
(二)、打印壽命長通過優化軟件控制、精密的傳動設計和防熱設計保證了打印機和打印頭的安全運行并延長了其使用壽命。
由于在設計優良的前提下，打印機的壽命和打印速度一般是成反比，而保證打印機的壽命又是非常重要的一個要求。因此，國內外大多數廠商由于在設計時無法兼顧打印速度和打印機壽命，往往采用降低打印速度來滿足打印機壽命能達到指標要求。而我們的設計在保證打印速度的情況下，通過對傳動器件精密度的多次修正、對打印驅動程序的優化、和提供打印機多重保護的功能，使打印機的壽命得到了最大的保護。通過實驗測試的數據和實際試用驗證，該打印機在打印速度和壽命兩方面的切合已經達到國際同類產品水平。
本實用新型的微型打印機是點陣式針式打印機，采用連續撞擊式打印方式，適用于POS機、收款機、計價器、彩票機等特殊應用領域。具有打印壽命長、打印機尺寸小、打印速度快、打印點距小、打印噪聲小等特點。還具有針式打印機特有的打印穩定、打印耗材價廉、便于使用等特點。
(三)、微打智能對準通過傳感器檢測紙張狀態，在打印時對打印位置進行對準。
(四)、保護措施智能熱保護通過對打印頭的溫度進行檢測，防止過熱而燒傷打印頭；缺紙報警通過缺紙傳感器的設計，檢測缺紙并報警，降低缺紙空打對打印機的損害。通過以上保護措施，使本實用新型的微型打印機在使用中能夠盡量避免打印機出現故障，切實地保證了收款機的正常使用。
圖1本實用新型的微型打印機結構圖的主視圖。
圖2本實用新型的微型打印機結構圖的左視圖。
圖3本實用新型的微型打印機結構圖的右視圖。
圖4本實用新型的微型打印機控制電路框圖。
圖5實施例中字車電機驅動電路和走紙電機驅動電路電路圖。
圖6實施例中打印頭控制與驅動電路圖。
圖7實施例中打印頭安裝溫度傳感元件結構圖。
圖8實施例中打印頭傳感器電路連接圖。
圖9實施例中黑標檢測或缺紙檢測電路圖。
實施例見圖1-3，機械結構部分包括微型打印機，包括字車驅動機構、走紙驅動機構、打印頭、色帶驅動機構、控制電路，其中字車驅動機構包括字車電機1的軸上嚙合連接齒輪減速器后再與螺旋形字車傳動軸7嚙合，字車套在螺旋形傳動軸7上；走紙驅動機構包括走紙電機8的軸上嚙合連接齒輪減速器后再與紙輥23嚙合；色帶驅動機構包括螺旋形字車傳動軸7上嚙合連接齒輪減速器后再與色帶盒連接；字車電機1和走紙電機8為可調步進電機。
本實用新型的進一步的技術方案為字車驅動機構包括字車電機1的軸上固定連接字車電機軸齒輪2，字車電機軸齒輪2與字車傳動齒輪4嚙合，齒輪減速器包括字車傳動齒輪4、5、6，字車傳動齒輪4與字車傳動齒輪5嚙合，字車傳動齒輪5與字車傳動齒輪6嚙合，字車傳動齒輪6與螺旋形字車傳動軸7嚙合。
打印頭字車套在螺旋型字車傳動軸7上。并能隨其正轉或反轉而左右平移。螺釘3用于固定字車電機1。
走紙驅動機構包括走紙電機8的軸上固定連接走紙電機軸齒輪12，齒輪減速器包括走紙傳動齒輪10、11、14，走紙電機軸齒輪12的小齒輪與走紙傳動齒輪10的大齒輪嚙合，走紙傳動齒輪10的小齒輪與走紙傳動齒輪11的大齒輪嚙合，走紙傳動齒輪11的小齒輪與走紙傳動齒輪14的大齒輪嚙合，走紙傳動齒輪14固定在紙輥23的軸上；色帶驅動機構螺旋型字車傳動軸7固定連接色帶傳動齒輪16、17、18、19、色帶傳動蝸桿20構成的齒輪減速器后連接色帶上的齒輪21，色帶傳動齒輪16、17、18、19、色帶傳動蝸桿20順次序嚙合連接。
電路部分見圖4-9，見圖4，微型打印機控制電路框圖，控制電路包括走紙電機驅動電路連接走紙電機，字車電機驅動電路連接字車電機，打印頭控制與驅動電路連接打印頭，打印頭傳感器電路的輸入端連接打印頭，電源與各電路連接；走紙電機驅動電路、字車電機驅動電路、打印頭控制與驅動電路、黑標檢測或缺紙檢測電路、打印頭傳感器電路均與微處理器連接。
伺服機構本微型打印機的伺服機構采用了兩個4相20級可調步進電機。打印頭字車驅動和走紙機構各用了一個該類型電機，使打印頭和走紙的控制和調整各自獨立，相互配合，可實現精確的單步和多步運行，完成快速打印，而且對紙張的控制能實現反向走紙功能。
下面就打印頭字車驅動機構和走紙驅動機構作詳細說明。
字車電機1是用來驅動打印頭在導軌上左右(右左)雙向移動。通過對字車電機的控制實現打印頭在導軌上步進移動，可以單步和多步運行，它的最小單步運行距離為0.318mm。為了實現精確打印控制，必須使字車電機1的移動準確到位。字車電機1的驅動采用的是開環控制模式，每步的行走采取加速，恒速，減速的方式完成。當出現問題時，電機會失去同步，這一問題不能馬上被檢測出來，所以在設計時采用電機的步進運行方式和檢測字車電機的起始位置，實現對字車電機的位置對齊控制。字車電機設計采用4相20級可調步進電機，這樣其在任意位置(縱向)停車都成為可能。字車電機的驅動控制采用開環控制方式，不需要反饋就能對位置或速度進行開展，且位置誤差不會積累。按驅動脈沖預設時間來完成電機運行狀態轉換。字車電機的驅動可分為加速運行、減速運行和恒速運行三種模式。表現在實際運行上為每步行走先慢、后快、再慢、最后停步。
走紙電機8走紙電機同樣采用了4相20級可調步進電機。對走紙機構采用專一電機是本打印機的一大特色，這樣對紙張控制可單獨執行，紙張可實現快速進紙和退紙功能，通過對走紙的控制可以靈活的實現字行間距的調整，走紙電機的最小步進距離為0.176mm，這樣的步進距離可實現包括4.23mm的多種行間距。走紙電機與字車電機相互配合實現高質量快速打印。上電工作時，通過調整電機的前進和后退步數自動調整紙張的位置。走紙電機設計采用4相20級可調步進電機，步進電機采用開環控制方式，按驅動脈沖個數來完成走紙電機的狀態轉換，走紙電機的驅動也可分為加速運行、減速運行和恒速運行三種模式。
下面就本打印機的特征驅動電路作一設計說明1、走紙電機驅動電路工作原理圖5實施例中字車電機驅動電路和走紙電機驅動電路電路圖。
走紙電機驅動電路包括鎖存器U15-型號為74ALS574，U15的輸入端連接微處理器，U15的輸出端連接電機驅動芯片U17-型號為UDN2916的輸入端，U17的輸出端連接步進電機-走紙電機。
原理采用了專用的雙路全橋式PWM電機驅動芯片U17，型號為UDN2916，該電路實現對電流的脈寬調制控制，使調速控制更加精確。鎖存器U15(74ALS574)接受來自微處理器的控制信號經鎖存后輸入U17(UDN2916)，U17根據輸入的信號及其外圍電路選擇輸出控制信號，控制兩相步進電機做正反向運轉，從而拖動走紙驅動機構執行走紙換行等操作。
2、字車電機驅動電路工作原理見圖5，字車電機驅動電路包括鎖存器U15-型號為74ALS574，U15的輸入端連接微處理器，U15的輸出端連接電機驅動芯片U17-型號為UDN2916的輸入端，U17的輸出端連接步進電機-字車電機。
原理字車電機驅動電路同樣采用了雙路全橋式PWM電機驅動芯片UDN2916，微處理器輸出的控制信號經鎖存器U15(74ALS574)進入U17UDN2916)，U17根據輸入的信號及其外圍電路選擇輸出控制信號，控制兩相步進電機做正反向運轉，以便拖動字車在導軌上執行左右橫向運動。
3、打印頭控制驅動電路，見圖6實施例中打印頭控制與驅動電路圖。
打印頭控制驅動電路包括觸發定時器U12-型號為NE555輸入端(2、5腳)連接微處理器的觸發信號輸出端，觸發定時器U12的輸出端(3腳)連接功率放大器TA1、TA2、TA3-型號為STA301的輸入端(2、4、6腳)，鎖存器U9-型號為74ALS574的輸入端(2--9腳)連接微處理器的輸出端，鎖存器U9的輸出端(12-19腳)分別連接反向器U10、U11的各個輸入端，反向器U10、U11的各個輸出端分別連接功率放大器TA1、TA2、TA3-型號為STA301的輸入端，功率放大器TA1、TA2、TA3的輸出端分別連接打印頭內部各線圈。
工作原理其功能是根據字庫點陣信息輸出針數據信號，并對該信號進行功率放大后，送給打印頭以驅動打印針操作。微處理器輸出觸發信號，觸發定時器U12(NE555)電路，輸出控制電壓來控制打印線圈驅動脈沖的寬度。字庫點陣信息輸出針數據信號經鎖存器U9(74ALS574)，U10、U11反相驅動送入功率放大器TA1、TA2、TA3(STA301)作功率放大后驅動打印頭內部各線圈以控制出針操作。
4、見圖7-8實施例中打印頭傳感器電路連接圖。打印頭傳感器電路包括溫度傳感元件RW的輸出端連接LM393構成的電壓比較器U1A的輸入端(3腳)，集成電路U2——型號為TL431的輸出端連接電壓比較器U1A的輸入端(2腳)，電壓比較器U1A的輸出端(1腳)連接微處理器。
原理為了避免打印頭因溫度過高出現損壞，我們在打印頭內部集成了一個溫度傳感元件RW，該溫度傳感元件隨溫度的升高而阻值增大。設計電路采用LM393(U1A)構成電壓比較器，TL431(U2)提供基準電壓，當打印頭內部溫度傳感元件感知溫度超過14℃，U1A電壓比較器反轉輸出溫度傳感信號，微處理器收到信號后輸出控制信號截斷打印頭線圈的驅動電流。
5、黑標檢測或缺紙檢測電路，圖9實施例中黑標檢測或缺紙檢測電路圖。
黑標檢測和缺紙檢測電路包括光電傳感器-型號為SGIO5F的輸出端連接放大器U1D-型號為74HC14，放大器U1D的輸出端連接微處理器。
原理黑標檢測和缺紙檢測電路功能是用于檢測打印紙的定位黑標和檢測打印機缺紙。該電路采用了光電傳感器SGIO5F作檢測器件，當有反光時放大器U1D(74HC14)輸出高電平信號給微處理器，當無反光時U1D(74HC14)輸出低電平信號給微處理器。
權利要求1.微型打印機，包括字車驅動機構、走紙驅動機構、打印頭、色帶驅動機構、控制電路，其特征在于字車驅動機構包括字車電機(1)的軸上嚙合連接齒輪減速器后再與螺旋形字車傳動軸(7)嚙合，字車套在螺旋形傳動軸(7)上；走紙驅動機構包括走紙電機(8)的軸上嚙合連接齒輪減速器后再與紙輥(23)嚙合；色帶驅動機構包括螺旋形字車傳動軸(7)上嚙合連接齒輪減速器后再與色帶盒連接；字車電機(1)和走紙電機(8)為可調步進電機。
2.根據權利要求1所述的微型打印機，其特征在于字車驅動機構包括字車電機(1)的軸上固定連接字車電機軸齒輪(2)，字車電機軸齒輪(2)與字車傳動齒輪(4)嚙合，齒輪減速器包括字車傳動齒輪(4、5、6)，字車傳動齒輪(4)與字車傳動齒輪(5)嚙合，字車傳動齒輪(5)與字車傳動齒輪(6)嚙合，字車傳動齒輪(6)與螺旋形字車傳動軸(7)嚙合；走紙驅動機構包括走紙電機(8)的軸上固定連接走紙電機軸齒輪(12)，齒輪減速器包括走紙傳動齒輪(10、11、14)，走紙電機軸齒輪(12)的小齒輪與走紙傳動齒輪(10)的大齒輪嚙合，走紙傳動齒輪(10)的小齒輪與走紙傳動齒輪(11)的大齒輪嚙合，走紙傳動齒輪(11)的小齒輪與走紙傳動齒輪(14)的大齒輪嚙合，走紙傳動齒輪(14)固定在紙輥(23)的軸上；色帶驅動機構螺旋型字車傳動軸(7)固定連接色帶傳動齒輪(16、17、18、19)、色帶傳動蝸桿(20)構成的齒輪減速器后連接色帶上的齒輪(21)，色帶傳動齒輪(16、17、18、19)、色帶傳動蝸桿(20)順次序嚙合連接。
3.根據權利要求1或2所述的微型打印機，其特征在于控制電路包括走紙電機驅動電路連接走紙電機，字車電機驅動電路連接字車電機，打印頭控制與驅動電路連接打印頭，打印頭傳感器電路的輸入端連接打印頭，電源與各電路連接；走紙電機驅動電路、字車電機驅動電路、打印頭控制與驅動電路、黑標檢測或缺紙檢測電路、打印頭傳感器電路均與微處理器連接。
4.根據權利要求3所述的微型打印機，其特征在于走紙電機驅動電路包括鎖存器U15-型號為74ALS574，U15的輸入端連接微處理器，U15的輸出端連接電機驅動芯片U17-型號為UDN2916的輸入端，U17的輸出端連接步進電機-走紙電機；字車電機驅動電路包括鎖存器U15-型號為74ALS574，U15的輸入端連接微處理器，U15的輸出端連接電機驅動芯片U17-型號為UDN2916的輸入端，U17的輸出端連接步進電機-字車電機；打印頭控制驅動電路包括觸發定時器U12-型號為NE555輸入端(2、5腳)連接微處理器的觸發信號輸出端，觸發定時器U12的輸出端(3腳)連接功率放大器TA1、TA2、TA3-型號為STA301的輸入端(2、4、6腳)，鎖存器U9-型號為74ALS574的輸入端(2--9腳)連接微處理器的輸出端，鎖存器U9的輸出端(12-19腳)分別連接反向器U10、U11的各個輸入端，反向器U10、U11的各個輸出端分別連接功率放大器TA1、TA2、TA3-型號為STA301的輸入端，功率放大器TA1、TA2、TA3的輸出端分別連接打印頭內部各線圈。
5.根據權利要求4所述的微型打印機，其特征在于打印頭傳感器電路包括溫度傳感元件RW的輸出端連接LM393構成的電壓比較器U1A的輸入端(3腳)，集成電路U2-型號為TL431的輸出端連接電壓比較器U1A的輸入端(2腳)，電壓比較器U1A的輸出端(1腳)連接微處理器；黑標檢測和缺紙檢測電路包括光電傳感器-型號為SGIO5F的輸出端連接放大器U1D-型號為74HC14，放大器U1D的輸出端連接微處理器。
專利摘要微型打印機,其特征在于:字車電機(1)的軸上嚙合連接齒輪減速器后再與螺旋形字車傳動軸(7)嚙合,字車套在螺旋形傳動軸(7)上;走紙電機(8)的軸上嚙合連接齒輪減速器后再與紙輥(23)嚙合;字車電機(1)和走紙電機(8)為可調步進電機,控制電路包括:走紙電機驅動電路、字車電機驅動電路、打印頭控制與驅動電路、黑標檢測或缺紙檢測電路、打印頭傳感器電路均與微處理器連接;通過對打印頭的溫度進行檢測,防止過熱而燒傷打印頭;通過缺紙傳感器檢測缺紙并報警,降低缺紙空打對打印機的損害。適用于POS機、收款機、計價器、彩票機等特殊應用領域。具有打印壽命長、打印機尺寸小、打印速度快、打印點距小、打印噪聲小等特點。
文檔編號B41J2/22GK2518684SQ02221559
公開日2002年10月30日 申請日期2002年2月7日 優先權日2002年2月7日
發明者仲俊杰, 周德斌, 楊志剛, 林曉東 申請人:四川昊園高科技發展有限責任公司