專利名稱：具有單個(gè)銜鐵部件的點(diǎn)陣打印頭及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及點(diǎn)陣打印機(jī)和打印頭。更確切說，它涉及這種打印頭的結(jié)構(gòu)和它們的操作方法。
對已有技術(shù)的描述點(diǎn)陣打印機(jī)被廣泛地用于進(jìn)行接收和方便的打印。這些用途包括記錄器、自動(dòng)紙張計(jì)數(shù)機(jī)、氣體泵、彩票、信用卡驗(yàn)證、條形碼打印等。點(diǎn)陣打印機(jī)象其他的打擊式打印機(jī)一樣能制造多個(gè)碳素(或無碳)復(fù)印件。對于打印頭系重要的是耐用、在高速下工作、結(jié)構(gòu)上盡量簡單以及高度可靠。
打擊式打印頭工作時(shí)是將許多長銷中的一個(gè)或多個(gè)的尖端部強(qiáng)壓在鄰接于在其上形成被打印出的文字的紙張或其他物質(zhì)的墨帶上。每個(gè)銷尖部的打擊驅(qū)使墨帶緊靠于紙張上，并在該銷子的位置上留下一墨點(diǎn)。通過控制被驅(qū)動(dòng)的諸銷子的數(shù)量和位置，并通過在諸銷子的連續(xù)驅(qū)動(dòng)之間相對移動(dòng)銷子組和紙張，產(chǎn)生出這樣的許多點(diǎn)的集合，這樣就顯現(xiàn)為一數(shù)字、字母、其他的符號或一張畫、圖或設(shè)計(jì)圖樣。
當(dāng)打印頭在工作時(shí)，諸電磁驅(qū)動(dòng)器將力提供給銜鐵，該銜鐵作用在諸銷子的驅(qū)動(dòng)端上，以使它們快速往復(fù)移動(dòng)以產(chǎn)生許多行的文本、圖形等。理想的話，諸銜鐵應(yīng)當(dāng)只是沿著諸打印驅(qū)動(dòng)的來回方向移動(dòng)。但是，在許多已有技術(shù)打印頭中，諸銜鐵也在它們的移動(dòng)槽里存有明顯的側(cè)向移動(dòng)，這樣就造成對諸銜鐵和在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)的它們的配合表面的明顯的磨損，這樣就減少了打印頭壽命。普通的打印頭的壽命是打印不超過1億個(gè)字母后即需要更換。對于大量使用的高速點(diǎn)陣打印機(jī)，這樣就轉(zhuǎn)化為打印頭的較頻繁更換，對于打印機(jī)使用者來說這當(dāng)然是不經(jīng)濟(jì)的。
為了最有效地使用高速點(diǎn)陣打印機(jī)，許多使用者將多片文件通過機(jī)器，以致當(dāng)一張文件通過打印機(jī)時(shí)就能產(chǎn)生該文件的多張復(fù)印件。為了使能被清楚地打印出的紙張的層數(shù)(即復(fù)印數(shù)量)最大，諸銷子在被驅(qū)動(dòng)時(shí)應(yīng)可靠地緊靠于墨帶和文件。在許多已有技術(shù)的打印機(jī)中，打印頭的性能不足以使每次通過后達(dá)到使用者希望的清楚的復(fù)印量，如此，必須運(yùn)行附加的諸套相同的文件，以便產(chǎn)生所需的復(fù)印總量。如果能改善打印頭的性能，就能減少一片文件的重復(fù)次數(shù)而獲得相同的復(fù)印量。
為了達(dá)到對打印墨帶的足夠的打擊力以在多層紙張上形成一清楚的字母，打印金屬絲必須較為堅(jiān)硬。由于用于打印金屬絲的諸驅(qū)動(dòng)磁鐵通常排成一圓，打印金屬絲必須被彎曲以在輸出導(dǎo)向裝置實(shí)現(xiàn)一垂直的立柱。打印金屬絲的曲率愈大，也涉及到阻力，摩擦力就愈大，磨損也愈大，并需要更大的驅(qū)動(dòng)力。打印頭設(shè)計(jì)的目標(biāo)是使阻力最小，降低摩擦力并減少磨損。
有人曾作出許多努力以減輕摩擦力和阻力問題。在大多數(shù)情況下，諸打印金屬絲導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)使諸打印金屬絲容易通過它們的彎曲路程。這樣的裝置取得了一定的成功，但摩擦力和磨損問題還是明顯存在。
在外側(cè)柱子具有磁隙的大多數(shù)打印頭在磁軛的里側(cè)柱子具有諸銜鐵樞軸。盡管這樣提供了線圈用的最大空間，還是限制了銜鐵的杠桿比，這樣也就減小了打印金屬絲的打擊力。在里側(cè)柱子使用樞轉(zhuǎn)點(diǎn)也有其他兩個(gè)限制(1)打印金屬絲的長度比打印頭的長度短得多；以及，(2)當(dāng)該樞轉(zhuǎn)點(diǎn)被磨損后，打印金屬絲的打擊力就被減小了。較短的打印金屬絲加大了其曲率、應(yīng)力和該金屬絲與導(dǎo)向裝置之間的摩損。另一種設(shè)計(jì)具有在外側(cè)柱子樞轉(zhuǎn)的諸銜鐵，諸線圈和有效間隙位于里側(cè)柱子。在此情況下，諸線圈顯得十分擁擠，對線圈的冷卻效果不好。
許多已有技術(shù)的打印機(jī)只能沿前進(jìn)方向(即，從左到右越過紙張)打印。這樣就要求滑架返回到每一行的起始點(diǎn)，打印過程后的返回時(shí)間是浪費(fèi)的時(shí)間。有些已有技術(shù)打印機(jī)通過能沿直線雙向打印，即向前(從左到右)和朝后(從右到左)改善了打印速度，這樣，就沒有滑架的空回時(shí)間。簡單地向前和朝后打印的打印機(jī)需要有專門的邏輯，以顛倒字母行和打印，但這對打印頭沒有專門的要求。但是，大多數(shù)已有技術(shù)的打印機(jī)不能正交雙向打印，即，沒有打印頭能沿水平和垂直(正交)方向移動(dòng)的能力。打印頭的正交移動(dòng)要求將一打印金屬絲的專門的輸出圖案設(shè)計(jì)到打印頭中。
發(fā)明概要本發(fā)明的打印頭克服了這些問題。通過包含了新穎單一的銜鐵部件，該銜鐵的運(yùn)動(dòng)被限制于一理想的打印敲擊的僅希望為前-后沿軸向的運(yùn)動(dòng)，該部件包括薄彈簧、諸厚的結(jié)構(gòu)件和鐵芯，在這些鐵芯上靠電施加了磁通通路。防止了銜鐵的側(cè)向移動(dòng)，使銜鐵的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)和它們的配合表面的磨損速度比已有技術(shù)的打印機(jī)的低得多。由于諸運(yùn)動(dòng)零件的磨損是打印頭故障的主要原因，本發(fā)明的打印頭的可靠性比起已有技術(shù)的打印頭明顯地得以改善。本發(fā)明的裝置能連續(xù)而可靠地工作超過5億次打印敲擊，而不是最多為2億次打印敲擊。
另外，本發(fā)明打印頭的結(jié)構(gòu)使其尺寸方面也得以改善。將磁鐵板設(shè)置得使工作空氣隙位于外側(cè)，返回柱子(return pole)位于里側(cè)，銜鐵在該打印頭的外周邊樞轉(zhuǎn)，較大的磁鐵面積給予較大的磁力，并設(shè)有用于打印鋼絲的一長度被增長了的杠桿臂，這樣就放大了打印動(dòng)程，所以也提高了該裝置的打印性能。
一種新穎的輸出導(dǎo)向方式提供了雙向、特別是正交的打印性能。具體說，諸打印金屬絲端部的校準(zhǔn)使得打印頭能連續(xù)打印，同時(shí)，該打印頭或接收打印介質(zhì)沿著兩個(gè)正交的方向移動(dòng)。
該結(jié)構(gòu)還使諸線圈設(shè)置處的空間較大且提高了打印金屬絲的力學(xué)性能、熱傳遞和打印敲擊力。散熱器的安裝較容易，并使線圈的熱傳遞很好。
該打印頭通過一通用的連接結(jié)構(gòu)能與多種不同的打印機(jī)相連，該連接結(jié)構(gòu)僅要求改變印刷電路板和一撳壓快速安裝的帶子導(dǎo)向裝置。該帶子導(dǎo)向裝置和印刷電路板(或一等同的柔性印刷電路)可被定制和改變，且對該打印頭部件的敲擊最小。
在一較廣的實(shí)施例中，本發(fā)明是用于在一種接收打印介質(zhì)上打印的一點(diǎn)陣打印頭，該打印頭包括多個(gè)長打印金屬絲，每根打印金屬絲具有一打印端和一驅(qū)動(dòng)端；一金屬絲座(wire housing)，它包括一導(dǎo)向突出部分，該部分校準(zhǔn)諸打印金屬絲的打印端成為一預(yù)定的校準(zhǔn)，并在一打印敲擊期間在校準(zhǔn)過程中為諸打印金屬絲導(dǎo)向；可逆的驅(qū)動(dòng)裝置，用于可選擇地驅(qū)動(dòng)諸打印金屬絲，以便通過驅(qū)動(dòng)端進(jìn)行打印敲擊，該驅(qū)動(dòng)裝置包括一銜鐵部件，該銜鐵部件包括多個(gè)數(shù)量與打印金屬絲的數(shù)量相等的打印金屬絲接觸指狀件和在每個(gè)指狀件上的一軟磁性柱塞，每個(gè)指狀件被懸伸出并在該銜鐵的外周邊區(qū)域具有其轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)；一磁性軛鐵，它連接于銜鐵部件的諸指狀件，并具有多個(gè)安裝在其上的柱子(pole)之上的可驅(qū)動(dòng)的電線圈和一與它關(guān)聯(lián)地操作的磁通板，每個(gè)線圈靠近于一相應(yīng)的柱塞，從而將電流施加于一線圈就在該軛鐵、鄰近于柱塞的柱子和磁通板內(nèi)形成一磁場，促使該柱塞向該柱子和該線圈移動(dòng)，并造成在該指狀件內(nèi)的偏移，該偏移接觸于一打印金屬絲的驅(qū)動(dòng)端并驅(qū)動(dòng)該打印金屬絲進(jìn)行一次打印敲擊；一彈性構(gòu)件，它被包含在該銜鐵部件中，用于在諸線圈上未加電流時(shí)將諸銜鐵指狀件偏移離開諸打印金屬絲；以及，諸偏置構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件與一打印金屬絲合作，以在諸銜鐵指狀件被偏移離開諸打印金屬絲時(shí)在打印敲擊之后將諸打印金屬絲返回到它們的最初的位置，這些諸打印金屬絲在其上被定位以便可進(jìn)行下一次打印敲擊。
在另一較廣的實(shí)施例中，本發(fā)明是一種對一接收打印介質(zhì)進(jìn)行打印的方法，該方法包括提供一打印頭，該打印頭包括多根長打印金屬絲，每根打印金屬絲具有一打印端和一驅(qū)動(dòng)端；一金屬絲座，它包括一導(dǎo)向突出部分，該部分校準(zhǔn)諸打印金屬絲的打印端成為一預(yù)定的校準(zhǔn)，并在一打印敲擊期間在校準(zhǔn)過程中為諸打印金屬絲導(dǎo)向；可逆的驅(qū)動(dòng)裝置，用于可選擇地驅(qū)動(dòng)諸打印金屬絲，以便通過驅(qū)動(dòng)端進(jìn)行打印敲擊，該驅(qū)動(dòng)裝置包括一銜鐵部件，該銜鐵部件包括多個(gè)數(shù)量與打印金屬絲的數(shù)量相等的打印金屬絲接觸指狀件和在每個(gè)指狀件上的一軟磁性柱塞，每個(gè)指狀件被懸伸出并在該銜鐵的外周邊區(qū)域具有其轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)；一磁性軛鐵，它連接于銜鐵部件的諸指狀件，并具有多個(gè)安裝在其上的柱子之上的可驅(qū)動(dòng)的電線圈和一與它關(guān)聯(lián)地操作的磁通板，每個(gè)線圈靠近于一相應(yīng)的柱塞，從而將電流施加于一線圈就在該軛鐵、鄰近于柱塞的柱子和磁通板內(nèi)形成一磁場，促使該柱塞向該柱子和該線圈移動(dòng)，并造成在該指狀件內(nèi)的偏移，該偏移接觸于一打印金屬絲的驅(qū)動(dòng)端并驅(qū)動(dòng)該打印金屬絲進(jìn)行一次打印敲擊；一彈性構(gòu)件，它被包含在該銜鐵部件中，用于在諸線圈上未加電流時(shí)將諸銜鐵指狀件偏移離開諸打印金屬絲；以及，諸偏置構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件與一打印金屬絲合作，以在諸銜鐵指狀件被偏移離開諸打印金屬絲時(shí)在打印敲擊之后將諸打印金屬絲返回到它們的最初的位置；將一電流施加于至少一個(gè)線圈，從而驅(qū)動(dòng)與每個(gè)被驅(qū)動(dòng)的線圈關(guān)聯(lián)的打印金屬絲使之進(jìn)行一打印敲擊，并造成一在被打印的接收介質(zhì)上的可見的點(diǎn)；以及此后，停止施加該電流，使每個(gè)線圈不被激勵(lì)，彈性裝置和偏置裝置使每根打印金屬絲返回到其最初的位置。
本發(fā)明的打印頭可用于在多種接收打印介質(zhì)上打印，這些介質(zhì)包括紙張、布、卡片紙板、金屬和木材，這取決于其內(nèi)安裝了該打印頭的具體的打印機(jī)上的帶子里所浸漬的油墨的特性。該打印頭將用于許多商務(wù)、工業(yè)和家庭應(yīng)用場合，包括計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的打印，如文字處理、臺(tái)式出版、圖表和工業(yè)設(shè)計(jì)和CAD使用；買賣交易記錄條款、開發(fā)票和收條；條形碼標(biāo)簽等等。
附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明的打印頭的從打印端看的一立體圖；圖2是沿圖1的“2-2”線剖取的一放大的剖面圖；圖3是該打印頭的數(shù)個(gè)零件的分解視圖4表示在該打印頭的打印端的一最佳的九根打印金屬絲校準(zhǔn)的示意圖；圖5表示在該打印頭的打印端的一通常的七根打印金屬絲校準(zhǔn)的示意圖；圖6是在一帶翅片的散熱器里的該打印頭的一側(cè)視圖；圖7與圖6類似，它被部分剖開以表示該打印頭的線圈蓋被拆除了，并且有一導(dǎo)熱材料被安裝在位；圖8是一典型的電路板，它被用于將動(dòng)力分配于每個(gè)磁鐵線圈以驅(qū)動(dòng)每一根打印金屬絲；圖9是與銜鐵整體形成的復(fù)位片簧的一部分的一平面圖；圖10是用于按組裝結(jié)構(gòu)固定諸零件的片簧的一平面圖；圖11表示該銜鐵的三個(gè)相鄰的指狀件的校準(zhǔn)的一平面圖。
諸最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述參閱附圖后將能最好地理解本發(fā)明。圖1表示的打印頭2由一金屬絲座或突出部分4和一驅(qū)動(dòng)部分6組成。一電纜線通過連接到一可為剛性或柔性的電路板的接頭8將電力提供給每根打印金屬絲的單個(gè)驅(qū)動(dòng)磁鐵。輸出導(dǎo)向板10將諸打印金屬絲的打印端12保持在本發(fā)明的嚴(yán)格的校準(zhǔn)中。
圖2詳細(xì)表示了組裝好的打印頭2的結(jié)構(gòu)。有N個(gè)銷子或打印金屬絲14(通常N是7，9，18或24)，通過它們中的若干個(gè)在一有油墨的打印墨帶(未圖示)上的打擊使該墨帶緊壓于一片紙或另一接收打印介質(zhì)(也未圖示)，每次驅(qū)動(dòng)后建立1至N個(gè)墨點(diǎn)，這取決于N根打印金屬絲中的多少根同時(shí)被驅(qū)動(dòng)。打印頭2相對于介質(zhì)的橫向移動(dòng)與諸打印金屬絲14的快速重復(fù)而有選擇的驅(qū)動(dòng)相結(jié)合，以及與介質(zhì)的撞擊形成多組墨點(diǎn)，諸緊密垂直間隔開的墨點(diǎn)組形成一行打印在介質(zhì)上的字母(包括阿拉伯字母，線條和符號)。通常，該打印頭橫移越過介質(zhì)以打印一行，但在許多使用情況下，介質(zhì)可移動(dòng)以橫越一固定的打印頭。在任何一種情況下，在每一次橫移的末尾該介質(zhì)被轉(zhuǎn)換位置以便該打印頭對準(zhǔn)其表面上的一個(gè)新的位置，一個(gè)或其他的又橫移，以打印一第二行字母，等等。
在金屬絲座或凸出部分4內(nèi)是一條開放槽16，打印金屬絲14在其內(nèi)滑動(dòng)。它們在該槽16內(nèi)的校準(zhǔn)是由一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向裝置18和輸出導(dǎo)向塊10控制。每個(gè)打印金屬絲導(dǎo)向裝置18或輸出導(dǎo)向塊10具有打印金屬絲14從中通過的N個(gè)孔20。在每個(gè)連續(xù)的打印金屬絲導(dǎo)向裝置18中的諸孔20的校準(zhǔn)是使諸打印金屬絲14從它們最初的圓形排列彎曲到由輸出導(dǎo)向塊10上的孔20的圖案確定的最后的打印校準(zhǔn)。諸孔20可以任何方便的方式校準(zhǔn)，如一垂直線、兩或多條平行的垂直線、一圓、一X形或一鉆石形。如圖1所示，以及，如圖4和5及其附隨的說明詳細(xì)介紹的，是只有本發(fā)明才有的一種排列方式，這種方式使打印頭可沿正交方向打印，也可單向和雙向打印。
金屬絲座4還設(shè)有諸槽口15和諸通孔19，以使該打印頭能被安裝在各種不同的商用打印機(jī)上。設(shè)計(jì)這種結(jié)構(gòu)是為了能與用于主要的普通打印機(jī)上的多種連接結(jié)構(gòu)互聯(lián)。
金屬絲座4向外伸出而進(jìn)入一中空圓形基座24內(nèi)，槽16延伸到一凸出端22。一進(jìn)一步較小的凸出部26有其內(nèi)螺紋28，并被用來將該打印頭的諸零件保持在一部件的形態(tài)。該基座24被壓靠于一印刷電路板30，該板通過接頭8與一柔性電纜(未圖示)相連。印刷電路板30的電路是可將每個(gè)磁鐵線圈32逐個(gè)連接于一外部定時(shí)或順序控制裝置，如一微型計(jì)算機(jī)或一微處理器(未圖示)。圖8表示了一典型的電路板。絕緣墊片34確保在某一驅(qū)動(dòng)時(shí)僅有所需的磁鐵線圈32接收電流。每個(gè)磁鐵線圈或線圈32，安裝在一為一圓形磁鐵板38的一部分的鐵柱36上，該圓形磁鐵板38有一中心孔40以容納金屬絲座4的端部22，并使磁鐵板38與金屬絲座4保持對準(zhǔn)。
磁鐵板38當(dāng)通電流激勵(lì)一繞線管線圈32時(shí)形成磁通路的軛鐵，并且，不像許多已有技術(shù)的軛鐵，它是用在中心線四周的內(nèi)部的其主要部分形成。這樣，當(dāng)一電流通到繞線管線圈32的線圈時(shí)，磁力線通過軛鐵38、磁通板75、柱塞62和柱子36在該裝置的內(nèi)部循環(huán)。由于這種“內(nèi)部”磁通路方式，以及，由于諸銜鐵指狀件60的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)66位于該裝置的外部，就使每個(gè)指狀件60的打印行程較長。由于磁鐵板38位于銜鐵58的前方，故相對于打印頭2的總長度打印金屬絲14是較長的。這樣較長的打印金屬絲能使其彎曲較平緩和應(yīng)力較小。由于線圈32安裝在向外設(shè)置的柱子36上，供給線圈的空間就較大，因此冷卻起來也就快而方便。分隔片54的使用防止柱塞62實(shí)際撞擊到柱子36的頂部，這樣，柱塞62和柱子36均不磨損，否則將縮短打印頭的壽命。分隔片54還防止了銜鐵指狀件60與磁通板75之間的磨損。
打印金屬絲14的被驅(qū)動(dòng)或近鄰端42通過凸出部分4的端部22上的孔44。一打印金屬絲14的每一端42被一壓縮螺旋彈簧46環(huán)繞，并被裝在一硬塑料按鈕48中。彈簧46被安裝在該按鈕與金屬絲座4的端部22的一凹部50之間。
銜鐵58是由一圓形銜鐵彈簧67形成，與該彈簧67相連的是各銜鐵指狀件60，該指狀件的尖端部61再接觸于打印金屬絲按鈕48。銜鐵彈簧67和銜鐵指狀件60可焊接在一起或用一粘合劑結(jié)合在一起，但是最好通過將諸柱塞鉚合于銜鐵部件58而連接起來(如圖中的63所示)。銜鐵彈簧67從磁鐵板38被施以偏置力而離開，所以，與壓縮彈簧46一起操作，以在撞擊后使打印金屬絲14快速返回。圖9表示了銜鐵彈簧67的一部分。具有其形狀大致與銜鐵指狀件60相一致的指狀件55的這一彈簧的形狀是獨(dú)特而關(guān)鍵的。單片銜鐵彈簧67用來提供合適的剛度和強(qiáng)度，用來在對諸線圈32停止施加電流時(shí)返回所有的指狀件60。
座落在繞線管32的頂部上的是一磁通板52和一非傳導(dǎo)(最好是塑料/橡膠)分隔片54。緊隨著的是銜鐵部件58，與該部件連接的是軟磁性柱塞62。磁通板52和分隔板54具有諸孔以容納諸柱塞62，并允許每個(gè)柱塞十分接近于其相應(yīng)的磁性柱36。在操作時(shí)，向線圈32的繞組施加的電流在該柱子36上感應(yīng)出磁通，該磁通吸引柱塞62。當(dāng)柱塞62朝柱子36移動(dòng)時(shí)，使指狀件60的尖端61在66處樞轉(zhuǎn)，并在按鈕48推打印金屬絲14。一種已有技術(shù)的敲擊打印頭通常在外側(cè)柱子上樞轉(zhuǎn)該銜鐵。不象已有技術(shù)的裝置，這個(gè)銜鐵58在位置66a和66b處的彈簧上樞轉(zhuǎn)。
對銜鐵彈簧67需經(jīng)選擇，以求具有合適的剛度和長壽命。銜鐵指狀件60可選擇非磁性的并具有合適的剛度、重量和價(jià)格。要求柱塞62是軟磁性的并具有一種很高的透磁率。指狀件60最好用非磁性的不銹鋼制成，所以，諸指狀件在推打印金屬絲的尖端處彼此不會(huì)有磁性的影響。另外，由于彈簧67和指狀件60由諸單個(gè)的零件組裝成的，所以對材料和厚度的選擇的余地較大。所有這些靈活性可使設(shè)計(jì)最佳以求彈簧的長壽命以及銜鐵的最佳質(zhì)量和強(qiáng)度。由于諸柱子36延伸到諸繞線管線圈32的頂部的附近以允許較短的柱塞，所以，能減小銜鐵的質(zhì)量。一般，柱子長度柱塞長度將為約(3-4)1的數(shù)量級。一個(gè)較段的柱塞有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)(1)質(zhì)量輕就意味著速度快；以及，(2)當(dāng)磁隙被打開和關(guān)閉時(shí)，柱塞的徑向移動(dòng)較小。
該打印頭部件是依靠座圈68、螺釘72和星形彈簧74固定在一起的。彈簧74被安裝在該座圈68上的孔76里以接觸于環(huán)形突肩78。螺釘72擰入凸出端22上的螺紋28內(nèi)，以將諸零件鎖定在一起。在從撞擊彈回之后為了適當(dāng)穩(wěn)定打印金屬絲14使用了一或多個(gè)吸振緩沖器77。所有零件依靠通過對準(zhǔn)孔71的繞線管銷子69和通過通孔75的諸座圈銷子70保持對準(zhǔn)。圖10所示的星形彈簧74的使用調(diào)整了座圈和磁通板的接觸，并允許零件公差不那么嚴(yán)格。這樣就控制了公差并簡化了組裝。該組裝不受印刷電路板30的厚度或甚至于替換一柔性的印刷電路的影響。這一特點(diǎn)允許互換諸零件，但對打印頭的影響最小。
如果打印頭不是安裝在一散熱器上，線圈蓋80用于完成打印頭2的外殼或殼體。但是，如該打印頭安裝在一散熱器82里(見圖6和7)，線圈蓋80可以省略，并向繞線管32與散熱器82的內(nèi)表面86之間的空間58填充一種導(dǎo)熱材料84(最好是聚合材料)。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是諸打印金屬絲14的打印端12在輸出導(dǎo)向塊10處的排列。圖4和5圖示了兩種不同的排列。在每一種情況均有N×N個(gè)格子，其中的每一個(gè)打印金屬絲14的端部12位于該格子的一個(gè)坐標(biāo)連接點(diǎn)。(當(dāng)然，可以理解的是在輸出導(dǎo)向塊10的表面上實(shí)際上并不出現(xiàn)諸格子線條，在圖4和5里的格子線僅僅為了作原理說明罷了)。通常垂直的與水平的格寬是差不多的，最好是相等。另外，每一條垂直格子線僅有一根打印金屬絲。這一特點(diǎn)允許雙向的和正交方向的打印。這種打印金屬絲排列也減少了金屬絲阻力，降低了磨損和操作中打印頭的噪音，并且，由于減少了運(yùn)動(dòng)和摩擦，與已有技術(shù)的打印頭相比，也減少了它的功耗。
圖4和5(尤其是圖4)圖示了基本上為鉆石形的打印金屬絲端部的排列方式。但是，可以理解的是實(shí)際形狀是不重要的，只要能保持在相同的水平與垂直方格坐標(biāo)上沒有任何兩個(gè)打印金屬絲端部的這樣的原理即可。因此，N×N格子圖案可為方形，或可在水平與垂直方向中的任一方向或兩個(gè)方向上具有不同間隔的格子線，并且，甚至在某一方向上相鄰的格子線之間的間隔可以變化。如此，整個(gè)格子可為方形、矩形、平行四邊形、梯形或其他形狀，諸條打印金屬絲可排列成多角形、橢圓形或圓形，只要在垂直或水平對準(zhǔn)方向上沒有兩個(gè)打印金屬絲端部即可。當(dāng)然，最佳圖案是一水平和垂直方向的尺寸均相等的方形N×N排列(如圖所示)，這是因?yàn)樗鼘⑹蛊骄拇蛴〗饘俳z移動(dòng)最佳化，并使磨損和噪音減至最小，以及操作速度和打印頭的能力達(dá)到最大。
本發(fā)明的打印頭的操作由一定時(shí)裝置，最普通的是一微型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)控制，這些裝置控制施加于每個(gè)繞線管線圈32的電流的時(shí)間，如此就控制了每根打印金屬絲14被驅(qū)動(dòng)以與墨帶和接收打印的介質(zhì)相接觸的瞬間。由于因受橫動(dòng)裝置(未圖示)驅(qū)動(dòng)而彼此相對運(yùn)動(dòng)的介質(zhì)與打印頭之間的對準(zhǔn)是隨時(shí)變化的，所以在不同的時(shí)間諸打印金屬絲端部將越過垂直打印線。但是，相對運(yùn)動(dòng)的線速度是恒定的，所以，定時(shí)裝置能將電流施加給繞線管線圈32，并當(dāng)每根打印金屬絲移到與打印線對準(zhǔn)的位置時(shí)精確地驅(qū)動(dòng)每根打印金屬絲。這一工作是通過這樣方式進(jìn)行的，即確定何時(shí)先導(dǎo)打印金屬絲14(例如，圖4中的第5或6號打印金屬絲，這取決于該打印頭沿著哪一路徑移動(dòng))作為形成每個(gè)打印字母的開始時(shí)間，然后，將對其余的諸條打印金屬絲的驅(qū)動(dòng)按順序推遲一預(yù)定的時(shí)間間隔，使每根打印金屬絲(如果它的點(diǎn)是正被打印的該字母的一部分)僅在它通過該打印線時(shí)被驅(qū)動(dòng)。當(dāng)N×N格子的諸垂直單元等間隔分布時(shí)最容易實(shí)現(xiàn)這種控制。
本發(fā)明的打印頭2能用于許多種打印機(jī)和打印機(jī)械。通孔17和諸凹部21允許一定制的帶子導(dǎo)向裝置被快速固定在位，以容納許多不同的帶子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。電路板34的諸外部觸頭92可連接于任何可相容的帶狀電纜(未圖示)。由于該電纜不是該打印頭結(jié)構(gòu)自身的一部分，從一個(gè)打印機(jī)的電纜變?yōu)榱硪粋€(gè)打印機(jī)的電纜只是拆掉一根接上另一根電纜的事情，并不牽涉到打印頭2本身的變化。
與已有技術(shù)的打印頭的使用壽命相比，盡管本發(fā)明打印頭的使用壽命明顯被延長了(已有技術(shù)的最多的打印敲擊數(shù)約為200,000,000次，而本發(fā)明的為＞500,000,000次)，可以預(yù)料的是打印機(jī)的使用壽命比打印頭的還長。所以，接頭8允許打印頭2在其使用壽命的終了時(shí)可在現(xiàn)場更換。如果兩打印機(jī)的插頭符合PCB8標(biāo)準(zhǔn)，使用最大容量和最低費(fèi)用的打印頭在經(jīng)費(fèi)上是有利的。
顯然，尚有許多上面未討論過的本發(fā)明的實(shí)施例在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。所以，上述討論僅僅用來舉例說明，而本發(fā)明的實(shí)際范圍只由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于在一接收打印介質(zhì)上打印的點(diǎn)陣打印頭，所述打印頭包括多個(gè)長打印金屬絲，每根打印金屬絲具有一打印端和一驅(qū)動(dòng)端；一金屬絲座，它包括一導(dǎo)向突出部分，該部分用于將諸所述打印金屬絲的所述打印端引入一預(yù)定的校準(zhǔn)并在一打印敲擊期間在所述校準(zhǔn)過程中為諸所述打印金屬絲導(dǎo)向；可逆的驅(qū)動(dòng)裝置，用于可選擇地驅(qū)動(dòng)諸所述打印金屬絲，以便通過所述驅(qū)動(dòng)端進(jìn)行所述打印敲擊，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括一銜鐵部件，所述銜鐵部件包括多個(gè)數(shù)量與所述打印金屬絲的數(shù)量相等的打印金屬絲接觸指狀件和在每個(gè)所述指狀件上的一軟磁性柱塞，每個(gè)指狀件被懸伸出并在所述銜鐵的所述外周邊區(qū)域具有其轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)；一磁性軛鐵，它鄰接于所述銜鐵部件的諸所述指狀件，并具有多個(gè)安裝在其上的柱子之上的可激勵(lì)的電線圈和一與它關(guān)聯(lián)地操作的磁通板，每個(gè)線圈靠近于一相應(yīng)的柱塞，從而當(dāng)電流施加于一線圈就在該軛鐵、鄰近于所述柱塞的柱子和磁通板內(nèi)形成一磁場，促使所述柱塞推向所述柱子和線圈移動(dòng)，并造成在所述柱塞內(nèi)的偏移，所述偏移接觸于一打印金屬絲的所述驅(qū)動(dòng)端，并驅(qū)動(dòng)所述打印金屬絲進(jìn)行一次打印敲擊；一彈性構(gòu)件，它被包含在所述銜鐵部件中，用于在諸所述線圈上未加電流時(shí)將諸所述銜鐵指狀件偏移離開諸所述打印金屬絲；以及諸偏置構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件與一打印金屬絲合作，以在諸所述銜鐵指狀件被偏移離開諸所述打印金屬絲時(shí)在打印敲擊之后將諸所述打印金屬絲返回到它們的最初的位置，在其上的這些諸打印金屬絲被定位以便進(jìn)行接著的下一次打印敲擊。
2.按照權(quán)利要求1的打印頭，其特征在于，所述軛鐵的較大部分朝著所述中心線設(shè)置，諸所述線圈和柱塞從其朝外設(shè)置。
3.按照權(quán)利要求1的打印頭，其特征在于，每個(gè)所述柱子的長度明顯大于相應(yīng)的所述柱塞的長度。
4.按照權(quán)利要求3的打印頭，其特征在于，柱子長度與柱塞長度之比為大約(3-4)∶1的數(shù)量級。
5.按照權(quán)利要求1的打印頭，其特征在于，當(dāng)通過對所述線圈施加電流在所述軛鐵和柱子里感應(yīng)出磁通量線時(shí)，所述磁通量線形成一回路，所述線圈、柱子、柱塞和磁通板設(shè)置在所述回路的、遠(yuǎn)離所述中心軸線的那部分。
6.按照權(quán)利要求1的打印頭，其特征在于，還包括用于將所述驅(qū)動(dòng)裝置與外部定時(shí)裝置電連接的裝置，所述定時(shí)裝置包括程序控制裝置，該裝置響應(yīng)每根打印金屬絲對準(zhǔn)所述接收介質(zhì)上的所述垂直線的特定時(shí)間，以便將電流施加于所述驅(qū)動(dòng)裝置。
7.按照權(quán)利要求6的打印頭，其特征在于，所述用于電連接的裝置包括一印刷電路板，該電路板提供每個(gè)所述線圈與所述外部定時(shí)裝置的單獨(dú)連接。
8.按照權(quán)利要求7的打印頭，其特征在于，在所述裝配好的打印頭里的公差不受所述印刷電路板的厚度影響。
9.按照權(quán)利要求6的打印頭，其特征在于，所述用于電連接的裝置包括一標(biāo)準(zhǔn)柱塞，任何可相容的外部定時(shí)裝置能與它操作連接。
10.按照權(quán)利要求1的打印頭，其特征在于，所述彈性構(gòu)件包括一具有多個(gè)朝其里面延伸的延伸部的圓形環(huán)，諸所述延伸部的數(shù)量和間隔與所述銜鐵的諸所述指狀件的相同，諸所述指狀件粘接于諸所述延伸部，所述彈性構(gòu)件偏離于所述軛鐵，從而當(dāng)停止向所述線圈通電流時(shí)，所述彈性構(gòu)件將所有所述指狀件推離所述軛鐵并加速了所述打印金屬絲的回縮。
11.按照權(quán)利要求10的打印頭，其特征在于，諸所述指狀件在所述圓形環(huán)的外周邊樞轉(zhuǎn)。
12.按照權(quán)利要求1的打印頭，其特征在于，有一蓋子包圍了多個(gè)所述線圈。
13.按照權(quán)利要求1的打印頭，其特征在于，所述打印頭被封裝在一散熱器里，在多個(gè)所述線圈與所述散熱器的一內(nèi)表面之間的空間內(nèi)充填了一種導(dǎo)熱材料。
14.按照權(quán)利要求1的打印頭，其特征在于，諸所述打印端的校準(zhǔn)使得所述打印頭能連續(xù)地打印，所述打印頭與所述接收打印介質(zhì)中之一可沿兩個(gè)正交的方向移動(dòng)。
15.按照權(quán)利要求14的打印頭，其特征在于，諸所述打印金屬絲的所述打印端的所述校準(zhǔn)使得在單個(gè)打印敲擊期間每根打印金屬絲打印在所述接收打印介質(zhì)上的某一點(diǎn)，該點(diǎn)不與在所述介質(zhì)上的任何其他打印金屬絲的一打印點(diǎn)沿垂直方向或水平方向?qū)?zhǔn)。
16.按照權(quán)利要求14的打印頭，其特征在于，它包括N根打印金屬絲，諸所述打印金屬絲的打印端設(shè)置在一N×N點(diǎn)陣?yán)?，在所述點(diǎn)陣?yán)锱c任何其他打印端相同的垂直位置上無打印端。
17.按照權(quán)利要求1的打印頭，其特征在于，還包括打印頭安裝裝置，用于將所述打印頭連接于在一點(diǎn)陣打印機(jī)上的打印頭接收裝置。
18.按照權(quán)利要求17的打印頭，其特征在于，所述打印頭安裝裝置是一與多個(gè)不同的打印頭接收裝置可相容的結(jié)構(gòu)。
19.按照權(quán)利要求1的打印頭，其特征在于，還包括導(dǎo)向件安裝裝置，用于安裝一帶子導(dǎo)向件，使所述帶子導(dǎo)向件與多種不同的帶子可相容。
20.一種對一接收打印介質(zhì)進(jìn)行打印的方法，所述方法包括提供一打印頭，該打印頭包括多根長打印金屬絲，每根打印金屬絲具有一打印端和一驅(qū)動(dòng)端；一金屬絲座，它包括一導(dǎo)向突出部分，該部分校準(zhǔn)諸所述打印金屬絲的所述打印端成為一預(yù)定的校準(zhǔn)，并在一打印敲擊期間在所述校準(zhǔn)過程中為諸所述打印金屬絲導(dǎo)向；可逆的驅(qū)動(dòng)裝置，用于可選擇地驅(qū)動(dòng)諸所述打印金屬絲，以便通過所述驅(qū)動(dòng)端進(jìn)行打印敲擊，該驅(qū)動(dòng)裝置包括一銜鐵部件，所述銜鐵部件包括多個(gè)數(shù)量與所述打印金屬絲的數(shù)量相等的打印鋼絲接觸指狀件和在每個(gè)所述指狀件上的一軟磁性柱塞，每個(gè)所述指狀件被懸伸出并在所述銜鐵的外周邊區(qū)域具有其轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)；一磁性軛鐵，它連接于所述銜鐵的諸所述指狀件，并具有多個(gè)安裝在其上的柱子之上的可激勵(lì)的電線圈和一與它關(guān)聯(lián)地操作的磁通板，每個(gè)所述線圈靠近于一相應(yīng)的柱塞，從而電流施加于一所述線圈就在所述軛鐵、鄰近于所述柱塞的柱子和磁通板內(nèi)形成一磁場，促使所述柱塞向所述磁柱子和線圈移動(dòng)，并造成在所述指狀件內(nèi)的偏移，所述偏移接觸于一打印金屬絲的所述驅(qū)動(dòng)端，并驅(qū)動(dòng)所述打印金屬絲進(jìn)行一次打印敲擊；一彈性構(gòu)件，它被包含在所述銜鐵部件中，用于在諸所述線圈上未加電流時(shí)將諸所述銜鐵指狀件偏移離開諸所述打印金屬絲；以及諸偏置構(gòu)件，每個(gè)所述偏置構(gòu)件與一所述打印金屬絲合作，以在諸所述銜鐵指狀件被偏移離開諸所述打印金屬絲時(shí)在打印敲擊之后將諸所述打印金屬絲返回到它們的最初的位置；將一電流施加于至少一個(gè)所述線圈，從而驅(qū)動(dòng)與每個(gè)被激勵(lì)的所述線圈關(guān)聯(lián)的所述打印金屬絲使之進(jìn)行一打印敲擊，并造成在所述接收打印介質(zhì)上的被打印的一可見的點(diǎn)；以及此后，停止通所述電流，使每個(gè)所述線圈不被激勵(lì)，所述彈性裝置和所述偏置裝置造成每根所述打印金屬絲返回到其最初的位置。
21.按照權(quán)利要求20的方法，其特征在于，還包括通過重復(fù)提供向諸所述線圈通電流與停止通電流的循環(huán)造成多個(gè)打印敲擊，每個(gè)這樣的循環(huán)造成單個(gè)打印敲擊，在每個(gè)循環(huán)之間使所述打印頭和所述接收打印介質(zhì)彼此間相對橫移一預(yù)定的距離，使每次順序的打印敲擊在所述接收打印介質(zhì)上打出一所產(chǎn)生的打印圖案，該圖案與由前一個(gè)打印敲擊打出的打印圖案間隔所述預(yù)定的距離。
22.按照權(quán)利要求21的方法，其特征在于，一打出的打印圖案沿側(cè)向位移一至少為前一次打出的打印圖案的距離。
23.按照權(quán)利要求21的方法，其特征在于，一打出的打印圖案沿正交方向位移一至少為前一次打出的打印圖案的距離。
24.按照權(quán)利要求20的方法，其特征在于，還包括為所述的軛鐵定位，使其較大部分朝著所述中心軸線設(shè)置，諸所述線圈和諸柱塞從其朝外設(shè)置。
25.按照權(quán)利要求20的方法，其特征在于，還包括提供每一個(gè)所述柱子，該柱子的長度明顯大于所述相應(yīng)的柱塞的長度。
26.按照權(quán)利要求25的方法，其特征在于，還包括提供一為約(3-4)∶1數(shù)量級的柱子長度與柱塞長度之比值。
27.按照權(quán)利要求20的方法，其特征在于，還包括通過向所述線圈施加電流在所述軛鐵和柱子里感應(yīng)磁通量線，磁通量線形成一環(huán)，所述線圈、柱子、柱塞和磁通量板設(shè)置在所述環(huán)的遠(yuǎn)離于所述中心軸線的那部分上。
28.按照權(quán)利要求20的方法，其特征在于，還包括提供所述彈性構(gòu)件用作一具有多個(gè)朝其里側(cè)延伸的延伸部的圓形環(huán)，諸所述延伸部的數(shù)量與間隔與所述銜鐵的諸指狀件的相同，諸所述指狀件粘接于諸所述延伸部，所述彈性構(gòu)件偏離于所述軛鐵，從而當(dāng)停止向所述線圈上通電流時(shí)，所述彈性構(gòu)件將所有所述指狀件推離所述軛鐵，并加速了所述打印金屬絲的回縮。
29.按照權(quán)利要求28的方法，其特征在于，還包括將諸所述指狀件樞轉(zhuǎn)安裝在所述圓形環(huán)的外周邊上。
30.按照權(quán)利要求20的方法，其特征在于，還包括提供將所述打印頭封裝在一散熱器里，并在多個(gè)所述線圈與所述散熱器的一內(nèi)表面之間提供一定間，并向所述空間填充一種導(dǎo)熱材料，使從所述打印頭散去由所述打印頭在操作時(shí)產(chǎn)生的熱量。
31.按照權(quán)利要求20的方法，其特征在于，還包括校準(zhǔn)在一組里的諸所述打印端，通過這些打印端所述打印頭能連續(xù)地打印，而所述打印頭與所述接收打印介質(zhì)中之一沿兩正交的方向移動(dòng)。
32.按照權(quán)利要求31的方法，其特征在于，還包括校準(zhǔn)諸所述打印金屬絲的諸所述打印端，使在一個(gè)打印敲擊期間，每根打印金屬絲在所述接收打印介質(zhì)的一點(diǎn)上打印，該點(diǎn)不與在所述介質(zhì)上的任何其他打印金屬絲的一打印點(diǎn)沿垂直方向或水平方向?qū)?zhǔn)。
33.按照權(quán)利要求32的方法，其特征在于，它包括提供N根打印金屬絲，并將諸所述打印金屬絲的打印端設(shè)置在一N×N點(diǎn)陣?yán)铮谒鳇c(diǎn)陣?yán)镌谂c任何其他打印端相同的垂直位置無打印端。
34.按照權(quán)利要求32的方法，其特征在于，還包括將所述驅(qū)動(dòng)裝置與外部定時(shí)裝置電連接，并響應(yīng)每根打印金屬絲對準(zhǔn)在所述接收介質(zhì)上的一參考點(diǎn)的特定時(shí)間，以操作所述定時(shí)裝置，以便將電流施加于所述驅(qū)動(dòng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種打印頭(2),它包括了單一的銜鐵部件,該部件包括薄彈簧(67)、諸厚的結(jié)構(gòu)件和鐵芯,在這些鐵芯上靠電施加了磁通通路,使銜鐵(58)的運(yùn)動(dòng)被限制于一理想的打印敲擊的僅希望為前－后沿軸向的運(yùn)動(dòng)。防止了銜鐵(58)的側(cè)向移動(dòng),這樣,諸根銜鐵金屬絲(60)的磨損很慢,導(dǎo)致長而可靠的使用壽命。在其尺寸方面的改善是通過這樣獲得的,即設(shè)置磁鐵板(38)并在外側(cè)具有工作空氣隙,并在里側(cè)具有返回柱子。銜鐵在打印頭(2)的外周邊樞轉(zhuǎn),使較大的磁鐵面積給予較大的磁力,并設(shè)有一長度被增長了的用于打印金屬絲(14)的杠桿臂,這樣就放大了打印動(dòng)程,所以也提高了該裝置的打印性能。金屬絲導(dǎo)向方式(20)提供了雙向和正交的打印性能。通過散熱器(82)能獲得熱傳遞。另設(shè)有一通用連接支架(8),用于與多種打印機(jī)相連。
文檔編號B41J2/255GK1258251SQ98805583
公開日2000年6月28日 申請日期1998年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月9日
發(fā)明者杰弗里·格倫克 申請人:阿克西姆交易方案股份有限公司