СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ЛЕНТЫ ПРИНТЕРА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2007 года по МПК G01P13/00 

Область техники, к которой относятся изобретение

Настоящее изобретение относится к системам подачи печатной ленты для принтеров и, более конкретно, к системе обнаружения движения ленты в кассете с печатной лентой.

Описание известного уровня техники

Обнаружение движения ленты важно, по меньшей мере, по трем причинам: 1) если лента остановилась, чернила в ленте быстро иссякнут, и печатная информация будет потеряна; 2) состояние остановки ленты может быть показателем механической неисправности картриджа с печатной лентой или системы подачи, обозначающим, что требуется ремонт; или 3) лента может повиснуть на проводах печатной головки в случае с принтерами ударного действия, что означает, что печатная головка уже повреждена или может повредиться.

Известные средства восприятия движения ленты включают оптическое восприятие движения отверстия в ткани ленты и оптическое восприятие движения флажкового указателя, прикрепленного к натяжному ролику в линии подачи ленты (см. патент США №4988224, выданный Furrow и Johenning). Эти средства восприятия движения ленты нежелательны в связи с тем, что: 1) наличие отверстия требует модификации ткани ленты, что повышает стоимость ленты; 2) восприятие отверстия в ткани ленты может приводить к большим задержкам в обнаружении нарушенного движения ленты, что может вызывать потерю данных печати и/или повреждение печатной головки/печатного механизма; 3) отверстие (отверстия) в ткани ленты могут снизить производительность печати принтера, поскольку нежелательно печатать в районе отверстия. Печать должна быть приостановлена на некоторый период времени, необходимый для прохождения отверстием зоны печати перед тем, как печать может быть возобновлена; и 4) оптические датчики могут срабатывать неправильно вследствие загрязнения, например, пылью от бумаги и ленты, которая образуется в принтерах ударного действия.

Краткое описание чертежей

Задачи, положенные в основу изобретения, и само изобретение будут более полно понятны при ознакомлении с описанием в сочетании с чертежами, на которых:

фиг.1 - схематическая иллюстрация ориентированного в радиальном направлении элемента и соответствующей последовательности импульсов сигнала, генерируемого ориентированным в радиальном направлении элементом, вращающимся вокруг центральной оси;

фиг.2 - схематическая иллюстрация альтернативного варианта ориентированного в радиальном направлении элемента и соответствующей последовательности импульсов сигнала, генерируемого альтернативным вариантом ориентированного в радиальном направлении элемента;

фиг.3 - схематическая иллюстрация другого ориентированного в радиальном направлении элемента и соответствующей последовательности импульсов сигнала, генерируемого другим ориентированным в радиальном направлении элементом;

фиг.4 - схематическая иллюстрация другого альтернативного ориентированного в радиальном направлении элемента и соответствующей последовательности импульсов сигнала, генерируемого другим альтернативным ориентированным в радиальном направлении элементом;

фиг.5 - вид в перспективе первого положения детектора движения, соответствующего настоящему изобретению, показывающий вращающийся элемент, магнит и устройство обнаружения;

фиг.6 - схематическая иллюстрация структуры магнитного потока, соответствующей иллюстрации, показанной на фиг.5;

фиг.7 - перспективный вид немостового положения детектора движения, соответствующего настоящему изобретению, когда линия магнитного потока смещена;

фиг.8 - схематическая иллюстрация структуры магнитного потока, соответствующей иллюстрации, показанной на фиг.7;

фиг.9 - частичный перспективный вид снизу картриджа с печатной лентой и системы обнаружения;

фиг.10 - частичный перспективный вид сверху картриджа с печатной лентой и системы обнаружения;

фиг.11 - схематический вид сверху системы обнаружения;

фиг.11 - схематический вид сверху, соответствующий фиг.11, с ориентированным в радиальном направлении элементом, повернутым на 45°;

фиг.12 - схематический вид сверху альтернативного варианта системы обнаружения;

фиг.12а - схематический вид сверху альтернативного варианта, показанного на фиг.12, с ориентированным в радиальном направлении элементом, повернутым на четверть оборота;

фиг.13 - ориентированный в радиальном направлении элемент, имеющий три одинаковые спицы и одну узкую спицу;

фиг.13а - форма сигнала, соответствующая варианту, показанному на фиг.13;

фиг.14 - ориентированный в радиальном направлении элемент, имеющий три одинаковые спицы и одну широкую спицу;

фиг.14а - форма сигнала, соответствующая варианту, показанному на фиг.14;

фиг.15 - ориентированный в радиальном направлении элемент, имеющий две спицы одинаковой ширины и две более узкие спицы разной ширины; и

фиг.15а - форма сигнала, соответствующая варианту, показанному на фиг.15;

фиг.16 - схематическая иллюстрация структуры магнитного потока, соответствующей другому варианту системы обнаружения;

фиг.17 - перспективный вид первого положения другого варианта системы обнаружения, соответствующей настоящему изобретению;

фиг.18 - перспективный вид второго положения другого варианта системы обнаружения, соответствующей настоящему изобретению.

Сущность изобретения

Было обнаружено, что движение ленты, а также скорость и тип ленты в печатающем устройстве можно обнаружить (определить) магнитной системой. Кроме того, устройство может определять, что картридж (кассета) с печатной лентой установлена в принтер и находится в необходимом положении и готово к использованию. Способ магнитного обнаружения обеспечивает получение обнаруживаемого сигнала, который более приемлем в отношении допусков условий окружающей среды, чем упомянутые выше системы обнаружения движения ленты. В числе преимуществ способа магнитного обнаружения перед оптической системой состоит в возможности получения средством обнаружения одного или более параметров. Кроме того, магнитное обнаружение не подвержено воздействию проникновения света, пыли или грязи. При применении системы, соответствующей настоящему изобретению, если движение ленты не выявлено вследствие повреждения ленты или другой причины, логические схемы принтера обнаружат повреждение, и печать может быть остановлена. Это является критичным, если пользователь не хочет терять данные печати. Если печать остановлена, критичные данные могут сохраняться в памяти компьютера или принтера до устранения повреждения. Кроме того, отсроченная, автоматическая печать не будет продолжена, когда логическая схема принтера не обнаруживает движения.

Потребности в получении более четко определенного, быстродействующего сигнала удовлетворяет система, соответствующая настоящему изобретению. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает механизм для получения ясно различимой характеристики сигналов для конкретной ленты.

Настоящее изобретение использует формирование электрического потенциала, перпендикулярного электрическому току, проходящему в проводниковом материале, и внешнему магнитному полю, прилагаемому под прямыми углами к току, возникающему при приложении магнитного поля (эффект Холла), для образования сигнала движения ленты принтера. Датчики Холла используют во многих промышленных и коммерческих вариантах применения, и способы использования датчиков хорошо известны. В конструкции, соответствующей настоящему изобретению, использован способ обнаружения, согласно которому проводящий магнитный поток ориентированный в радиальном направлении элемент, предпочтительно стержень или спица, формирует магнитный мост между детектором (датчиком Холла) и магнитом, расположенным на некотором удалении от детектора. В альтернативном варианте магнит встроен в обнаружитель, ориентированный в радиальном направлении действует не как мост, а просто обеспечивает изменение магнитного потока. Каждый из этих способов позволяет располагать в принтере дорогой обнаружитель (детектор) и магнит, а недорогой ориентированный в радиальном направлении элемент выполнять как часть кассеты (картриджа) с печатной лентой одноразового использования. Ориентированный в радиальном направлении элемент прикрепляют к вращающейся части картриджа с печатной лентой. Система, соответствующая настоящему изобретению, обеспечивает путь для прохождения магнитного потока через ориентированный в радиальном направлении элемент с выходом в область детектора (обнаружителя) при наличии достаточного магнитного потока для срабатывания датчика Холла. Ориентированный в радиальном направлении элемент создает путь, который концентрирует магнитное поле.

Базовый механизм кассеты с печатной лентой не является строго принципиальным для настоящего изобретения и может быть, например, механизмом типа, описанного в разных патентах, таких как патенты США №№4988224, 4630948, 4568209 или 3989132, описания которых включены сюда по ссылке.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

В предложенной конструкции использовано движение ленты для приведения в действие системы обнаружения. Как показано на фиг.5-8, детектор (обнаружитель) движения включает в себя вращающийся элемент 10, имеющий, по меньшей мере, один ориентированный в радиальном направлении элемент 11, детекторный элемент 20 и магнит 30. Ориентированный в радиальном направлении элемент 11 вращающегося элемента 10 выполняют из металла, через который проходит магнитный поток, и он включает в себя, по меньшей мере, одну металлическую спицу 12. Как показано на фиг.1-4, ориентированный в радиальном направлении элемент 11 может включать в себя любое целесообразное с точки зрения механических и магнитных свойств количество спиц 12. Однако, когда ориентированный в радиальном направлении элемент образует мост между магнитом 30 и детекторным элементом 20, количество спиц 12 должно быть четным. В альтернативных вариантах осуществления изобретения, когда образование моста не является необходимым, количество спиц может быть четным или нечетным. Ориентированные в радиальном направлении элементы, имеющие разное количество спиц, создают разные магнитные сигналы, показанные на фиг.1-4. В предпочтительном варианте осуществления изобретения детекторный элемент 20 является датчиком Холла, и детекторный элемент 20, и магнит 30 находятся в непосредственной близости друг к другу и к вращающемуся элементу 10.

Вращающийся элемент 10 устанавливают с возможностью движения вместе с вытянутым в осевом направлении элементом 41 (фиг.5 и 7) внутри кассеты 40 (см. фиг.10) с печатной лентой. Ближний конец вытянутого в осевом направлении элемента 41 прикреплен к вращающемуся элементу 10, тогда как дальний конец вытянутого в осевом направлении элемента 41 зафиксирован внутри кассеты 40 с печатной лентой. Печатную ленту располагают с возможностью движения внутри кассеты 40 для печатной ленты. Движение выявляется, когда лента движется вокруг элемента для преобразования движения или через элемент преобразования движения, в котором линейное движение ленты преобразуется во вращательное движение вытянутого в осевом направлении элемента 41, который, в свою очередь, вращает вращающийся элемент 10, представляющий собой ролик или зубчатое колесо или любое другое средство, известное специалисту в данной области техники. К зубчатому колесу или ролику вращающегося элемента 10 прикреплен ориентированный в радиальном направлении проводящий магнитный поток элемент, имеющий один стержень или группу радиальных спиц для создания разных выявляемых форм сигналов магнитного детектирования. Спицы 12 проходят в непосредственной близости к сенсорной системе. Под определенными углами вращения магнитное поле 31 прикладывается к детекторному элементу 20, изменяя магнитный поток или напряженность магнитного поля. Изменение пути магнитных силовых линий является механизмом, вызывающим генерирование сигналов детекторным элементом 20.

Движение печатной ленты вызывает вращение вращающегося элемента 10, создающее изменения магнитного потока со скоростью, составляющей, по меньшей мере, два изменения в секунду или со скоростью, достаточной для обеспечения детектирования (определения) в пределах одной строки печати при данной скорости печати. В ходе вращения металлические спицы 12 ориентированного в радиальном направлении элемента 11 проходят над магнитом 30 и детекторным элементом 20, таким образом вызывая изменение магнитного потока, которое выявляется детекторным элементом. Как показано на фиг.6, когда ориентированный в радиальном направлении элемент 11 образует магнитный мост между магнитом 30 и детекторным элементом 20, детекторный элемент 20 выявляет изменение магнитного потока 31. Однако, когда ориентированный в радиальном направлении элемент 11 находится в положении, которое не создает моста между магнитом 30 и детекторным элементом 20, магнитный поток 31 не обнаруживается детекторным элементом 20. Последовательность и распределение сигналов во времени, создаваемые при вращении вращающегося элемента 10, образуют уникальную форму (последовательность) сигнала, поступающего в логическую схему принтера от детекторного элемента 20.

Принципиальным признаком детекторной системы является использование точечной опоры 13 для минимизации трения при вращении, как показано на фиг.16 и 18. Точечная опора 13 находится в центре вращающегося элемента 10 в кассете 40 с печатной лентой. Для наиболее эффективной работы магнита 30 и ориентированного в радиальном направлении элемента 11 следует соблюдать малые допуски. Использование точечной опоры 13, расположенной на определенной высоте, задает надлежащую установку. Напряженность магнитного поля, воздействующего на ориентированный в радиальном направлении элемент 11, при колебании допусков может вызывать торможение вращающегося элемента 10 детекторным элементом 20 и/или магнитом 30. Эта проблема устранена посредством использования поднятой точечной опоры 13.

Как показано на фиг.11 и 12, вращающийся элемент 10 вращается относительно магнита 30 и детекторного элемента 20, но местоположение центра вращения не является строго принципиальным. Ориентированный в радиальном направлении элемент имеет достаточную длину для компенсации ошибки производителя при расположении вращающегося элемента 10 и ошибки пользователя при расположении кассеты; поэтому вращающийся элемент может быть немного смещен от предпочтительного местоположения и все же будет оптимально выполнять свои функции. Когда центр вращения находится между магнитом 30 и детекторным элементом 20, вращающийся элемент 10 может иметь минимальные размеры. В противоположность этому, как видно из фиг.11а и 12а, расположение центра вращения на магните 30 или детекторном элементе 20 приводит к увеличению размеров вращающегося элемента 10 и к большему количеству движения спиц 12 за один оборот относительно магнита 30 или детекторного элемента 20. В системе, показанной на фиг.11а, поворот на четверть оборота вызывает смещение ориентированного в радиальном направлении элемента 11 на некоторое расстояние от детекторного элемента 20. В системе, показанной на фиг.12а, поворот на четверть оборота вызывает смещение ориентированного в радиальном направлении элемента 11 на существенное расстояние от детекторного элемента 20. Таким образом, в системе, показанной на фиг.12 и 12а, переход от замкнутого положения в разомкнутое происходит быстрее и более отчетливо, чем в системе, показанной на фиг.11 и 11а. При повороте на половину оборота существенного различия между двумя вариантами осуществления изобретения не будет. Когда количество спиц, которые формируют мосты между детекторным элементом 20 и магнитом 30, увеличивается, размеры спиц 12 и местоположение центра вращения становятся более существенными.

Для организации оптимальной работы детекторное средство должно обнаруживать предварительно заданный сигнал или надлежащую последовательность сигналов, или неисправность будет обнаружена логической схемой принтера. Если в принтер загружают нештатную кассету с лентой, детекторное средство не выявит предварительно заданный сигнал или сигналы и, таким образом, ошибка будет обнаружена логической схемой принтера. Кроме того, если пользователь пытается печатать, когда в принтер не загружена кассета с печатной лентой, детекторный элемент не выявит необходимый сигнал или сигналы и, таким образом, ошибка также будет обнаружена логической схемой принтера.

В дополнение к обнаружению наличия кассеты с лентой и наличия штатной кассеты для принтера система допускает использование кассет специального назначения, поскольку принтер сможет распознавать кассету и может быть установлен в специальный режим печати, соответствующий кассете специального назначения. Например, можно отличать многоцветную ленту от черной ленты. Кассеты специального назначения кодируют с использованием особой конфигурации спиц ориентированного в радиальном направлении элемента посредством изменения ширины, количества и формы спиц. Такие уникальные ориентированные в радиальном направлении элементы показаны на фиг.13-15.

На фиг.13 показан вариант выполнения спиц ориентированного в радиальном направлении элемента, в котором применены три спицы одинаковой ширины и одна узкая спица. Как показано на фиг.13а, модификация, показанная на фиг.13, генерирует последовательность импульсов сигнала, характерный признак которой отличается тремя импульсами большей продолжительности и одним более коротким импульсом.

На фиг.14 показан другой вариант выполнения спиц, в котором применены три подобные узкие спицы и одна широкая спица. Как показано на фиг.14а, модификация, показанная на фиг.14, генерирует последовательность импульсов сигнала, характерный признак которой отличается тремя импульсами меньшей продолжительности и одним более продолжительным импульсом.

На фиг.15 показан другой вариант выполнения спиц, в котором применена пара соседних широких спиц и пара соседних узких спиц. Как показано на фиг.15а, модификация, показанная на фиг.15, генерирует форму сигнала, характерный признак которой отличается двумя импульсами большей продолжительности и двумя менее продолжительными импульсами.

Следует отметить, что реальная форма кривой для каждой последовательности импульсов сигнала будет изменяться в изготовлении спиц, количества спиц и т.д. Кривые, показанные на фигурах, использованы для упрощения описания.

Легко понять, что можно использовать любую комбинацию конфигураций спиц в пределах, определяемых их механическими и магнитными свойствами, причем большие количества спиц обеспечивают получение больших количеств комбинаций последовательностей импульсов сигналов. Форма сигнала расшифровывается компьютеризированным принтером для подтверждения того, что в принтер установлена штатная лента, или что в принтер установлена специальная лента. Следует отметить, что, хотя показаны прямоугольные спицы, в рамках объема настоящего изобретения можно использовать другие формы. Например, в варианте, показанном на фиг.14, широкая спица может иметь грушевидную форму с широкой частью на удаленном от центра ориентированного в радиальном направлении элемента конце спицы. Эта модификация может изменять длительность импульса сигнала и может выдавать сигналы с изменяющейся длительностью пика, но не будет оптимизировать четкость разграничения между соседними спицами. То есть резкость повышения и понижения в последовательности импульсов сигнала будет уменьшена.

На фиг.16, 17 и 18 показан другой вариант осуществления изобретения, в котором магнит 30 встроен в детекторный элемент 20 с получением, таким образом, узла из магнита и детектора, иногда называемого "детектором с зубчатым колесом", при этом ориентированный в радиальном направлении элемент 11 содержит, по меньшей мере, одну спицу 12, установленную на вытянутом в осевом направлении элементе 41. Предпочтительно вытянутым в осевом направлении элементом 41 является зубчатое колесо. Этот вариант осуществления изобретения обеспечивает опосредованное приведение в действие ориентированного в радиальном направлении элемента 11 лентой. Зубчатое колесо движется за счет взаимодействия с другими зубчатыми колесами, приводимыми в движение лентой. При взаимодействии зубчатых колес зубчатое колесо вращается, таким образом вращая ориентированный в радиальном направлении элемент 11. В этом варианте осуществления изобретения количество спиц может быть четным или нечетным. Как показано на фиг.16, иллюстрирующей этот вариант, узел из магнита и детектора обнаруживает присутствие металла, когда ориентированный в радиальном направлении элемент 11 совмещен с узлом из магнита и детектора или находится вблизи него. Когда ориентированный в радиальном направлении элемент 11 смещается от положения совмещения с узлом из магнита и детектора, как показано на фиг.18, узел обнаруживает отсутствие металла. Это движение ориентированного в радиальном направлении элемента 11 вызывает изменение магнитного потока, и сигнал об этом поступает в логическую схему принтера, как в предшествующих вариантах осуществления изобретения.

Хотя система контроля движения описана как применяемая исключительно для слежения за работой ленты принтера, система может находить другие варианты применения. Например, систему можно использовать для слежения за вращением ремней, конвейеров, зубчатых колес и роторов для различных вариантов применения.

Изобретение было подробно описано в деталях для иллюстрации.

Следует понимать, что специалистами в данной области техники в него могут быть внесены изменения без отрыва от сущности и объема изобретения.

Изобретение относится к системам подачи печатной ленты для принтера и, более конкретно, к системе обнаружения движения ленты в кассете с печатной лентой. Система содержит вращающийся элемент (10), имеющий, по меньшей мере, один ориентированный в радиальном направлении элемент (11) и установленный с возможностью вращения из, по меньшей мере, первого положения в, по меньшей мере, второе положение; детекторный элемент (20), предпочтительно являющийся датчиком Холла; и магнит (30), создающий магнитное поле; при этом ориентированный в радиальном направлении элемент (11) изменяет магнитный поток магнитного поля, когда он приближается к магниту (30) или удаляется от него; детекторный элемент (20) выявляет изменение магнитного потока. Техническим результатом является повышение надежности измерений и быстродействия. 5 с. и 39 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Система обнаружения движения ленты принтера, содержащая

вращающийся элемент, имеющий по меньшей мере один ориентированный в радиальном направлении элемент, установленный для вращения из по меньшей мере первого положения в по меньшей мере второе положение в ответ на перемещение ленты принтера;

детекторный элемент, причем упомянутым детекторным элементом является датчик Холла;

магнит, причем упомянутый магнит создает магнитное поле;

в которой упомянутый ориентированный в радиальном направлении элемент отличается тем, что выполнен с возможностью изменения магнитного потока упомянутого магнитного поля при перемещении в окрестность упомянутого магнита и при удалении из нее; и

в которой упомянутым детекторным элементом обнаруживается изменение упомянутого магнитного потока.

в которой в упомянутом втором положении отсутствует мост, образованный упомянутым по меньшей мере одним ориентированным в радиальном направлении элементом между упомянутым магнитом и упомянутым детекторным элементом, посредством чего происходит изменение первой напряженности магнитного поля на вторую напряженность магнитного поля с возможностью измерения этого изменения.

кассету с печатной лентой;

печатную ленту, расположенную с возможностью движения внутри упомянутой кассеты;

вытянутый в осевом направлении элемент, имеющий ближний конец, прикрепленный к упомянутому вращающемуся элементу, и дальний конец, находящийся внутри упомянутой кассеты, при этом упомянутый вращающийся элемент установлен с возможностью вращения вместе с упомянутым вытянутым в осевом направлении элементом; и

элемент преобразования движения для преобразования линейного движения упомянутой ленты во вращательное движение упомянутого вытянутого в осевом направлении элемента.

упомянутая спица установлена с возможностью вращения в непосредственной близости к упомянутому магниту и упомянутому детекторному элементу,

упомянутым детекторным элементом является датчик Холла и

упомянутый магнит установлен на заранее заданном расстоянии от упомянутого детекторного элемента,

причем, когда упомянутые спицы вращаются в положении над упомянутым детекторным элементом, магнитный поток между упомянутым магнитом и упомянутым детекторным элементом изменяется вследствие наличия и отсутствия упомянутых спиц, таким образом создавая изменение магнитного поля, которое выявляется упомянутым датчиком Холла.

магнит,

вращающийся элемент, причем упомянутый вращающийся элемент имеет по меньшей мере один ориентированный в радиальном направлении элемент, позиция которого управляется лентой принтера, при этом упомянутый по меньшей мере один ориентированный в радиальном направлении элемент отличается тем, что выполнен с возможностью изменения магнитного поля при перемещении в окрестность упомянутого магнита и при удалении из нее, и

детекторный элемент, причем упомянутым детекторным элементом является датчик Холла,

в которой упомянутый вращающийся элемент установлен с возможностью вращения из по меньшей мере первого положения в по меньшей мере второе положение, причем в упомянутом первом положении упомянутый по меньшей мере один ориентированный в радиальном направлении элемент образует магнитный мост между упомянутым магнитом и упомянутым детекторным элементом таким образом, что упомянутое магнитное поле имеет первую напряженность магнитного поля, и в упомянутом втором положении отсутствует мост, образованный упомянутым по меньшей мере одним ориентированным в радиальном направлении элементом, между упомянутым магнитом и упомянутым детекторным элементом, так что упомянутое магнитное поле имеет измененную напряженность магнитного поля с возможностью измерения этого изменения, посредством чего при каждом повороте упомянутого вращающегося элемента генерируется множество сигналов.

вращающийся элемент, имеющий по меньшей мере один ориентированный в радиальном направлении элемент, установленный с возможностью вращения из по меньшей мере первого положения в по меньшей мере второе положение, причем упомянутые первое и второе положения управляются движением ленты принтера; детекторный элемент, причем упомянутым детекторным элементом является датчик Холла;

магнит, причем упомянутый магнит создает магнитное поле и встроен в упомянутый детекторный элемент, посредством чего образован узел из магнита и детектора;

в котором упомянутый по меньшей мере один ориентированный в радиальном направлении элемент отличается тем, что выполнен с возможностью изменения упомянутого магнитного поля при перемещении в окрестность упомянутого узла из магнита и детектора или удалении из нее;

в котором в упомянутом первом положении упомянутый по меньшей мере один ориентированный в радиальном направлении элемент совмещен с упомянутым узлом из магнита и детектора таким образом, что упомянутый узел из магнита и детектора обнаруживает присутствие упомянутого по меньшей мере одного ориентированного в радиальном направлении элемента; и

в котором в упомянутом втором положении отсутствует совмещение упомянутого по меньшей мере одного ориентированного в радиальном направлении элемента с упомянутым узлом из магнита и детектора, при этом упомянутым узлом из магнита и детектора обнаруживается отсутствие упомянутого по меньшей мере одного ориентированного в радиальном направлении элемента.