专利名称：行式打印机的弹性体卷筒的制作方法
技术领域：
本发明属于打印技术领域，特别地涉及击打式打印技术。具体地，本发明涉及利用从诸如行式打印机中的一打印锤组上释放出的打印锤进行打印的打印技术。这些打印锤击打对着所要打印的媒质的色带，打印媒质又由一衬纸卷筒支撑以承受击打。再具体地，本发明涉及受到打印机打印锤击打的衬纸卷筒。
诸如行式点阵打印机的现有击打式打印机通常采用一非弹性的硬质衬纸卷筒。此卷筒受到多个具有打印头的、由一打印锤组发出的打印锤的击打。这些打印头特别地对打印头和卷筒之间的色带和纸张或其它媒质进行击打。
另一方面，一些衬纸卷筒是由弹性体材料制成的。
上述硬质卷筒会对打印锤弹簧作用非常高的冲击力，该打印锤弹簧是对着卷筒和介于其间的色带释放和打击的。由于打印锤弹簧的高刚性或弹性模量，卷筒和色带受到非常高的冲击力。
由于形成点阵图案的打印锤打印头在它们击打色带、纸张或其它媒质以及支撑这些物件的卷筒时在色带上施加非常大的负荷，所以色带将会很快损坏。这种色带损坏情况时常在油墨耗完的色带正常寿命之前就发生了。
使色带损坏的原因是这些非常大的击打力连续且持久地对色带纤维发生磨平作用。最终，这些纤维断开，而使色带磨损并处于可能发生意外损坏的非常糟糕情况下。
卷筒的高刚度和进行击打的打印锤将明显的振动和振幅作用在打印锤弹簧上，而这会限制打印锤的打击速度。这将限制和减弱从一个点击打至另一个对应点击打的印张墨色浓度均匀性。打印速度和质量也会受到制造卷筒的硬性非弹性金属材料的限制。可以理解，打印锤作用于坚硬卷筒的振动模式和跳动作用会在打印时产生不一致性，从而不仅从外观上具有不一致性，而在打印条型码等项目时产生精度问题。
现有其它衬纸卷筒采用一橡胶或弹性体卷筒。由打印锤的小打印头所产生的击打力在这些情况下也是非常高的，而超过了橡胶的压缩疲劳强度和其弹性。在数小时打印过程中，橡胶或弹性体卷筒在打印头作用下经受永久变形。这将改变印品质量和改变保持试图保护色带并减少振动种类的最终结果的总体能力。进而，此橡胶卷筒受到纸张的连续摩擦而磨损。纸张还具有对卷筒的拖动作用。总之，最终结果是卷筒受到过度磨损和过大压缩系数。
本发明通过采用两个置于卷筒上的基本组分来克服现有技术的上述缺陷。这些组分由一弹性体和在弹性体表面上的微小陶瓷球、金属球或硬质颗粒构成。这一组合可提供一由耐磨损的非常硬的微小硬陶瓷、金属球、粉末或颗粒构成的外圈或截面深度。这些靠近弹性体表面的球、颗粒或粉末起到克服上述现有技术的大部分磨损和击打缺陷的作用。
因而优点之一是在硬陶瓷、金属球或颗粒上摩擦的媒质或纸张不会过度磨损弹性材料。而且在弹性体表面上的经硬化处理的球、粉末或颗粒和包围在硬质材料周围的弹性材料会使压缩力减小。因而弹性材料不会象现有技术那样损坏。从以下的说明书和权利要求书所述中可清楚地了解本发明的优点和其它特点。
概括地说，本发明包括一弹性体行式打印机卷筒，该卷筒具有一金属芯体，该芯体朝着纸张接触侧具有一弹性层，该弹性层向着表面处填充有呈球形、颗粒或薄片状的陶瓷、金属或硬质材料。
具体地，本发明包括一行式打印机卷筒，该卷筒就象通常的卷筒一样是金属制成的细长结构。细长的金属卷筒具有一定尺寸而可将弹性材料粘于其上，即有效地盖住金属芯体的那一部分。
覆盖用的弹性体的材料包括陶瓷材料或其它硬质颗粒，包括金属、合金或碳化物，它们在紧靠纸张经过的那部分露出层上可以是大致的球形件，或者是粉末、各种不同的颗粒或薄片。这可起耐受由打印锤弹簧引起击打磨损和由纸张运动引起的研磨磨损的作用。
本发明可使打印机快速操作以及由于承受纸张在其上摩擦的耐研研磨性提高而具有极大的压缩疲劳强度。卷筒的弹性部分可吸收冲击力而提高打印速度，同时藉由表面上的陶瓷、经硬化处理或金属材料可使弹性体压缩变形最小。通过对着表面加上一圈耐磨损材料，基本上消除了纸张的变形分力，弹性体不会在多个被击打部位上压缩和变形。而且，纸张在经硬化处理材料上摩擦也可使磨损减少，同时可使压缩力减小，这样就不会超过弹性体的压缩疲劳强度。
陶瓷、金属或硬质材料颗粒在表面上都非常紧密地放在一起。打击由多个陶瓷或金属材料吸收，再由弹性体的弹性吸收。这会使打击力分布的面积扩大。效果是减少弹性材料的压缩疲劳应力，这样可减小压缩变形。
从以下说明书和权利要求书中可进一步了解上述的改进特征。
图1是本发明衬纸卷筒的立体图，以及打印锤组、纸张或媒质、机盖、色带和色带罩(其一部分被剖除)的立体图。
图1A是如图1所示打印锤和打印锤组细节的局部立体图。
图2是沿图1A中线2-2的打印锤组截面图。
图3是基本上如图1所示本发明卷筒的局部立体图。
图4是另一种为圆柱形的卷筒局部立体图。
图5是沿图1中线5-8所截得的本发明卷筒和打印锤组的视图。
图6是图5所示打印锤、纸张和卷筒的详细视图。
图6A是由图6中圆6A所围出的那部分卷筒的细节图。
图7是击打与图5类似卷筒的打印锤截面图。
图8是与图6类似的细节图，只是示出的是打印锤对着色带和下方卷筒击打的情况。
图1示出了弹性衬纸卷筒的局部截面总体图，以及打印锤组和有关装置。具体地参见图1，可见所示的卷筒10已被剖切。卷筒10与一打印锤组12基本上成纵向关系。打印锤组12其上有一盖14，该盖已用许多螺纹部件、如螺钉、螺栓或其它固定装置16固定到打印锤组上。
打印锤组12可带有多个打印锤18，它们都形成于一品板20上，该品板藉由螺钉或螺栓22等螺纹固定件固定到打印锤组上，并且由大致如图1A中缺口23和销25的定向销和槽口定向。可更仔细地看到各个打印锤18具有将在下文中举例说明的打印头。
盖14具有纵向上、下肋或支座26、28，它们可加强盖的刚性。这些还可提高打印锤承受扭矩或其它力矩的性能，否则这些扭矩或力矩会在冲击时引起打印锤18弯曲或使其方向不正确。
打印锤18的方向是它们将其打印头冲击过盖上的孔32，这些孔对准罩34上的孔，该罩可使要打印的媒质与打印色带36隔开。具体地，诸如纸张媒质38经过卷筒10和罩34之间的咽喉部位或空间以便在其上进行打印。
打印锤18被释放，并且它们的打印头经过盖14上的孔32和罩，这样色带36可压印在媒质或纸张38上。媒质或纸张38靠在卷筒10上，从而被击打。
卷筒具有这样的具体结构，即芯体42由金属制成并且两端由一轴44支撑(图中仅示出了一根轴)。轴44可使卷筒10相对媒质或纸张38、盖14和打印锤组12向内和向外运动。因而，盖14和卷筒10之间的咽喉厚度或宽度可根据媒质38数量或经过走纸厚度而调节。而且，轴44可以转动，这样卷筒10可以一更轻便的方式打开和合拢。轴44可以任一种方式安装到卷筒10上或与之形成在一起。在此具体情况下是一根单独形成的轴44，它是锻造而成的或压配到卷筒10上。
卷筒10的其它细节是所示的表层50。表层50由弹性材料制成，并且粘结到卷筒10上且在其表面上具有许多小陶瓷或金属部分或其它硬颗粒。这些小陶瓷或金属部分可以是由形成在表面上的由小球、薄片、粉末或其它构造组成的类似球形材料，并有助于以下文所述方式使表面变硬。
打印锤组12的更详细细节示出在图1A和2中。这些图示出了打印锤12具有磁铁60、62，这些磁铁已从一整块磁铁上分开而以下文所述方式使打印锤保持在位。磁铁60和62由一连接件64连接，该连接件可在磁铁60和62之间提供一磁性连接。
从图中可见品板20上形成有多个打印锤18，并且由螺栓或螺钉22安装到打印锤组12上。打印锤18和品板20都是由从同一块材料上加工、切削或成形的，因而这些打印锤都是从品板上伸出的。各打印锤18包括一基部70和一以放大部74结束的向上缩小的上颈部72。放大部74具有一打印头76，该打印头具有焊接于其上或钎焊的较小部分或打印头的击打部78。这些相应的打印锤18因磁性而保持对着相应的上、下磁极件80、82。
磁极件80和82由磁铁60和62通过一磁路而相互连接在一起，并且使打印锤18保持对着或接近磁极件80和82的表面并直至被释放。通过在连接到连续线圈94和96上的对应导线90和92上提供一电流或电压而实现释放。这可克服磁铁60和62上经过磁极件80和82的磁吸力。这可使打印锤18释放一次以使打印头76和其击打部78对着伴随的打印色带36和伴随的媒质或纸张38击打。
具体地请见图3和4，在图3中已示出了卷筒10。该卷筒10在表面上具有弹性体材料50，并且图中示意地示出了在表面区域上的陶瓷、金属或硬质颗粒(将在下文中详细描述)。下文中将对这些硬质颗粒100形成在表面中的方式进行描述，图5至8更详细地示出了这些方法。
通常，卷筒都是如图4所示的圆柱形。图中示出了卷筒变化形式10a，该卷筒具有一轴44a和弹性材料50a。在这情况下，弹性材料50a中已置有陶瓷、金属或经硬化处理的表面材料，即陶瓷材料100a。
请具体地参见图5，从图中可见卷筒10和打印锤组12，还示出子磁铁60和62和一磁性连接件64。
卷筒10包括轴44和表面具有陶瓷、金属或经硬化处理的颗粒100的弹性材料50。
如图5所示的具体情况以及图6的细节，打印锤18还没有被发出打击而处于缩回位置，缩回是藉由磁铁60和62经过磁极件80和82所构成的磁路而实现的。在此具体情况下，打印锤18已预备对着色带36发出打击，同时罩34可保护其不受打印媒质或纸张38的影响。图中还示出了盖14处于已固定到打印锤组12上的状态。
此时，打印锤的打印头、即打印头76预备发出打击，其缩小的端部或击打部78击打色带36。击打色带36是这样的，即打印锤打印头76将打色带，然后通过孔32和罩34上与之靠近的定向孔击打媒质。现有技术中，这将使缩小的打印锤打印头末端78以硬方式击打卷筒10表面，而这通常会在打印锤18中产生多种振动和动态力。这会引起多种振动，使得打印锤打印头78产生前述的打印不精确。然而，由于具有弹性体50和陶瓷、金属或经硬化处理的颗粒100，本发明比现有技术有了极大的改进。
在图7和8中，打印锤18已释放。从图中可见，击打色带36时，罩34罩着色带及下方的媒质或纸张38，在媒质或纸张38上，将打印一点和一系列点阵式的字母一数字符号或条形码。如图7和8所示的，打印锤18已被释放并且击打色带36以使之处于一定的应力下。打印锤在击打纸张38时，经过罩34孔而略有弯曲。本发明藉由弹性材料50和嵌在弹性材料50中的陶瓷、金属或经硬化处理的材料100而起到对打印头末端78的缓冲作用。
弹性材料50的表层可填充陶瓷、金属或硬质材料构成的粉末，即为陶瓷、金属、硬薄片或其它颗粒100。这些陶瓷、金属或硬质颗粒100可以是近似球形的陶瓷粉末。陶瓷、金属硬质粉末有助于减少发生弹性体击打疲劳变形以及有助于减弱由于纸张在弹性材料50上移动而引起的弹性体研磨磨损。
前述结构还有助于减弱打印头末端78对着色带的击打冲击力，这种冲击力通常在击打一固体金属表面时都会发生。如前所述的，击打会持久地对色带36的纤维进行磨平作用而使色带发生意外损坏。而且，高刚性也会将过大的振幅作用到打印锤弹簧18上而降低其发出打击速度。这一结果会减弱连续点击打的印张墨色浓密度均匀性。事实上，打印速度和打印质量会受到卷筒材料的限制。当表面只经过硬化处理的金属卷筒由表面具有陶瓷、金属或经硬化处理颗粒的弹性卷筒代替时，可提高打印性能。
已经发现，包含陶瓷、金属或其它硬化材料100将加强弹性材料的冲击打强度；减少可能引起打印质量改变的打印头末端78变形以及减少由于纸张相对弹性材料、如弹性体50的连续摩擦而引起的磨损。
在表面上含有微小陶瓷、金属或经硬化处理材料的弹性体复合物基本上可避免磨损问题。
陶瓷、金属或经硬化处理材料100相当紧密地放在一起，这样当被冲击时这些材料相互推压。这种相互冲击可能是直接在颗粒与颗粒之间或与弹性体共同进行的。这可通过相互间的链反应缓冲而减少仅打在一个颗粒或球体上产生的冲击。陶瓷、金属或经硬化处理材料的球体或薄片再由弹性体缓冲。其结果是分布有打印锤打印头末端78作用力的面积扩大，而不会超过压缩疲劳强度。所以，弹性体的压缩变形减小，同时磨损显著地减少。
卷筒10芯体可用典型的商品钢材、如低碳或中碳钢或低合金钢或其它金属合金、如铝合金制成。然后对芯体涂以镍、铬涂层或经阳极氧化处理，从而防止卷筒表面在大气中发生腐蚀。
安置于卷筒上的弹性材料为弹性体材料50，它可以是合成材料、天然材料或其组合物中的任一种。在这些材料中包含性能足够好的聚氨基甲酸乙酯橡胶。
置于卷筒10上的弹性材料层的总厚度是应大于约.010″并且较佳地在.020″至.125″范围中。此弹性体的硬度应在肖氏硬度A80至肖氏硬度D80之间。可以理解，在多种情况下，肖氏硬度D50至肖氏硬度D60这一较佳范围可提供最佳的性能。
陶瓷、金属或硬质金属合金都是较佳的耐表面磨损材料。它们可形成一薄的表面涂层，并充满陶瓷、金属或经硬化处理的材料、包括金属合金。这种陶瓷、金属或其它硬质材料可呈滚珠形、球形、扁球形、近似球形的粉末、薄片或其它形状，它们可接受击打并将负载传过弹性材料50。这些滚珠或球状材料较佳地具有不小于0.50的球径，最好大于.90，颗粒尺寸在1微米至2毫米范围内。然而，在某些情况下，可采用固体陶瓷、金属或经硬化处理的材料、诸如包括薄片和不规则形状颗粒。
陶瓷材料可以是氧化氮或铝锌硅合金或类似材料。金属材料可以是铁或非铁类材料或者硬质合金。弹性体50中的复合材料100表层厚度可以是弹性材料厚度的5％至近似35％。可以理解，较佳的表层厚度是最小近似0.005英寸(0.005″)。
总之，弹性层表面应具有一薄表面涂层，它充满金属、碳化硬质粉末、薄片或陶瓷滚珠。它可以是以粉末形式施加的。用于此的涂层100材料可以是钢、如不锈钢；碳钢，合金钢和工具钢；超合金、如镍、钴、钛或铬合金；碳化物、如碳化钨、碳化铬、碳化硼以及陶瓷玻璃质材料、粉末或滚珠。滚珠可以是不规则的或规则的球形，颗粒尺寸可以在1微米至2毫米范围中。对于前述所有硬质材料适用的颗粒尺寸最佳范围是20微米至400微米。该材料最小硬度应为HRC20，或者在一足以承受由打印头击打和纸张运动所引起的连续磨损的硬度范围内。此表层100的厚度最小应为0.005英寸(0.005″)。
本技术领域中的普通技术人员可以理解，还可以有其它结构的弹性体、如其它种类和陶瓷材料。
从上文中可知，陶瓷、金属或经硬化处理的材料100基本上可吸收打印锤18藉由打印头末端78所传递的击打，并且可传递到安装到衬纸卷筒10表面上的弹性体50中。
权利要求
1.一种用于击打式打印机的衬纸卷筒，包括一金属件；一粘结到所述金属件上的弹性体；以及多个嵌在所述弹性体冲击表面上并比所述弹性体硬的的材料构件。
2.如权利要求1所述的卷筒，其特征在于，还包括所述材料构件从冲击表面往深度方向上延伸达三件。
3.如权利要求1所述的卷筒，其特征在于，还包括所述材料构件从冲击表面往深度方向上延伸达五件。
4.如权利要求1所述的卷筒，其特征在于，还包括所述材料构件从所述弹性体表面相互任意接触地延伸。
5.如权利要求1所述的卷筒，其特征在于，所述材料构件形成为球径为至少0.50的球体。
6.如权利要求1所述的卷筒，其特征在于，所述材料构件的尺寸在20微米至400微米范围中。
7.如权利要求1所述的卷筒，其特征在于，所述材料构件为不规则形状的陶瓷材料。
8.如权利要求1所述的卷筒，其特征在于，所述材料包括金属、碳化物或陶瓷材料。
9.如权利要求1所述的卷筒，其特征在于，所述弹性材料的厚度在.020英寸至.125英寸范围中。
10.如权利要求9所述的卷筒，其特征在于，所述弹性体的硬度在肖氏硬度A80至D80的范围中。
11.如权利要求1所述的卷筒，其特征在于，所述材料构件在所述弹性体表面上的深度最高达所述弹性体厚度的35％。
12.一种行式打印机，包括一打印锤组，具有带打印头的打印锤；一被所述打印锤打印头击打的被支撑色带；藉由所述打印头将所述色带击打在所述媒质上而使所述媒质被打印的装置；用于在击打时支撑媒质的金属卷筒；在所述金属卷筒上的一弹性表面；以及从所述弹性体表面往深度方向延伸的、比所述弹性体硬的一层材料。
13.如权利要求12所述的行式打印机，其特征在于，所述硬质材料包括从所述弹性体表面往深度方向上延伸的至少两个颗粒。
14.如权利要求12所述的行式打印机，其特征在于，所述硬质材料包括从所述弹性体表面往深度方向上延伸的至少三个颗粒。
15.如权利要求13所述的行式打印机，其特征在于，所述颗粒都是陶瓷并且具有超过.50的球径。
16.如权利要求13所述的行式打印机，其特征在于，所述颗粒从所述弹性体表面向深度方向延伸最多达所述弹性体厚度的35％。
17.如权利要求13所述的行式打印机，其特征在于，所述颗粒尺寸在20微米至400微米范围中。
18.一种点阵式行式打印机，包括一打印锤组，具有多个带打印头的打印锤，打印头由永久磁铁保持直至线圈克服保留在其上的磁力才被释放；用于藉由所述打印头的击打而打印在印刷品媒质上的印刷色带；当所述媒质被所述打印头击打时支撑所述媒质的、具有一弹性体的金属卷筒；以及在被击打的所述弹性体表面上的一层比所述弹性体硬的材料。
19.如权利要求18所述的打印机，其特征在于，所述硬质材料尺寸为20微米至400微米之间。
20.如权利要求18所述的打印机，其特征在于，所述硬质材料厚度最高达所述弹性体厚度的35％。
21.如权利要求18所述的打印机，其特征在于，所述硬质材料层包括球径至少为.50的陶瓷颗粒。
22.如权利要求21所述的打印机，其特征在于，所述陶瓷颗粒在弹性体深度方向上延伸至少三个以使所述颗粒之间形成相互冲击。
23.如权利要求18所述的打印机，其特征在于，所述硬质材料由金属、碳化物或玻璃陶磁材料制成。
24.一种制造一种行式打印机卷筒的方法，所述卷筒可吸收打印锤组上的打印锤的打印头所发出的冲击力，包括提供一金属卷筒；将一层弹性体置于所述金属卷筒上以接受打印头的冲击力；以及将比所述弹性体硬的材料颗粒嵌于所述弹性体中。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述颗粒都是球径大于.50的玻璃陶瓷颗粒。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述颗粒尺寸在20微米至400微米范围中。
27.如权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括将所述颗粒嵌于所述弹性体中，其厚度不大于所述弹性体厚度的35％。
28.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述颗粒都是金属、碳化物或陶瓷。
全文摘要
一种行式打印机,具有一打印锤组,该打印锤组具有带打印头的打印锤;还具有被支撑着的、被打印头击打的色带以在媒质上进行打印和用于支撑该媒质的金属卷筒。在金属卷筒上的一弹性体可支撑媒质并且从其表面向内延伸有一层比弹性体硬的材料以接受打印锤打印头的击打。硬质材料可以是从弹性体表面随意向内伸的球径大于.50的陶瓷颗粒,并占弹性体厚度的35%,颗粒尺寸在20微米至400微米范围内。
文档编号B41J11/02GK1265354SQ001011
公开日2000年9月6日 申请日期2000年1月19日 优先权日1999年3月2日
发明者Y·G·陈, N·E·法伯 申请人:普林昌尼克斯股份有限公司