专利名称：微型打印机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及票据打印机，尤其涉及点阵式针式微型打印机。
技术背景现有的各类收款机的针式打印机以进口的日本EPSON打印机为主，这些打印机具有运行稳定，打印机寿命长等优点，但同时具有打印速度慢、打印清晰度不高、价格高等缺点。普通的串行击打式点阵打印机一般采用的是一个直流电机带动齿轮传动机构来完成走纸和字车架的移动，这样的伺服机构对打印的速度和行(字)间距的调整和对纸张的控制能力偏弱，不能作成高性能的串行击打式点阵打印机。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述缺点，提供一种打印速度快、使用寿命长、打印清晰度高、打印噪声低的微型打印机。
技术方案微型打印机，包括字车驱动机构、走纸驱动机构、打印头、色带驱动机构、控制电路，其中字车驱动机构包括字车电机1的轴上啮合连接齿轮减速器后再与螺旋形字车传动轴7啮合，字车套在螺旋形传动轴7上；走纸驱动机构包括走纸电机8的轴上啮合连接齿轮减速器后再与纸辊23啮合；色带驱动机构包括螺旋形字车传动轴7上啮合连接齿轮减速器后再与色带盒连接；字车电机1和走纸电机8为可调步进电机。
本实用新型的进一步的技术方案为字车驱动机构包括字车电机1的轴上固定连接字车电机轴齿轮2，字车电机轴齿轮2与字车传动齿轮4啮合，齿轮减速器包括字车传动齿轮4、5、6，字车传动齿轮4与字车传动齿轮5啮合，字车传动齿轮5与字车传动齿轮6啮合，字车传动齿轮6与螺旋型字车传动轴7啮合。
打印头字车套在螺旋型字车传动轴7上。并能随其正转或反转而左右平移。螺钉3用于固定字车电机1。
工作原理启动字车电机1，字车电机1转动，带动字车电机齿轮2、字车传动齿轮4、5、6旋转，进而带动螺旋形字车传动轴7转动，带动打印头字车沿字车传动轴左右移动。控制电路发出信号，使字车电机正向转动或反向转动，打印头字车即可以向左或向右移动。
走纸驱动机构包括走纸电机8的轴上固定连接走纸电机轴齿轮12，齿轮减速器包括走纸传动齿轮10、11、14，走纸电机轴齿轮12的小齿轮与走纸传动齿轮10的大齿轮啮合，走纸传动齿轮10的小齿轮与走纸传动齿轮11的大齿轮啮合，走纸传动齿轮11的小齿轮与走纸传动齿轮14的大齿轮啮合，走纸传动齿轮14固定在纸辊23的轴上；工作原理用手将卷筒形的票据纸从纸口22装入。启动走纸电机8，走纸电机8转动，经过由走纸传动齿轮10、11、14组成的齿轮减速器 减速后使纸辊23转动，带动纸从打印头9的打印嘴26与对应的打印底板25之间的缝中通过，纸被打印出字迹。
色带驱动机构螺旋型字车传动轴7固定连接色带传动齿轮16、17、18、19、色带传动蜗杆20构成的齿轮减速器后连接色带上的齿轮21，色带传动齿轮16、17、18、19、色带传动蜗杆20顺次序啮合连接。
原理当字车电机1转动后，螺旋型字车传动轴7转动。经过色带传动齿轮16～19、色带传动蜗杆20构成的齿轮减速器减速后，驱动色带盒中色带传动齿轮21转动，使色带移动。通过打印头打出字。
优点(一)、快速打印通过整体机械结构的调整，提高了打印速度，目前国内产品在打印速度上一般都较低，在打印57.5mm的标准宽度收款机发票时，速度一般都在2～3行/秒，对于大量客户流的应用场合就不太适应。本实用新型采用了两个电机，字车电机1和走纸电机8，通过传动器件的精密设计和打印驱动程序的优化，使产品的打印速度可以达到4.2行/秒，这样就可以满足多种应用场合的要求。
(二)、打印寿命长通过优化软件控制、精密的传动设计和防热设计保证了打印机和打印头的安全运行并延长了其使用寿命。
由于在设计优良的前提下，打印机的寿命和打印速度一般是成反比，而保证打印机的寿命又是非常重要的一个要求。因此，国内外大多数厂商由于在设计时无法兼顾打印速度和打印机寿命，往往采用降低打印速度来满足打印机寿命能达到指标要求。而我们的设计在保证打印速度的情况下，通过对传动器件精密度的多次修正、对打印驱动程序的优化、和提供打印机多重保护的功能，使打印机的寿命得到了最大的保护。通过实验测试的数据和实际试用验证，该打印机在打印速度和寿命两方面的切合已经达到国际同类产品水平。
本实用新型的微型打印机是点阵式针式打印机，采用连续撞击式打印方式，适用于POS机、收款机、计价器、彩票机等特殊应用领域。具有打印寿命长、打印机尺寸小、打印速度快、打印点距小、打印噪声小等特点。还具有针式打印机特有的打印稳定、打印耗材价廉、便于使用等特点。
(三)、微打智能对准通过传感器检测纸张状态，在打印时对打印位置进行对准。
(四)、保护措施智能热保护通过对打印头的温度进行检测，防止过热而烧伤打印头；缺纸报警通过缺纸传感器的设计，检测缺纸并报警，降低缺纸空打对打印机的损害。通过以上保护措施，使本实用新型的微型打印机在使用中能够尽量避免打印机出现故障，切实地保证了收款机的正常使用。
图1本实用新型的微型打印机结构图的主视图。
图2本实用新型的微型打印机结构图的左视图。
图3本实用新型的微型打印机结构图的右视图。
图4本实用新型的微型打印机控制电路框图。
图5实施例中字车电机驱动电路和走纸电机驱动电路电路图。
图6实施例中打印头控制与驱动电路图。
图7实施例中打印头安装温度传感元件结构图。
图8实施例中打印头传感器电路连接图。
图9实施例中黑标检测或缺纸检测电路图。
实施例见图1-3，机械结构部分包括微型打印机，包括字车驱动机构、走纸驱动机构、打印头、色带驱动机构、控制电路，其中字车驱动机构包括字车电机1的轴上啮合连接齿轮减速器后再与螺旋形字车传动轴7啮合，字车套在螺旋形传动轴7上；走纸驱动机构包括走纸电机8的轴上啮合连接齿轮减速器后再与纸辊23啮合；色带驱动机构包括螺旋形字车传动轴7上啮合连接齿轮减速器后再与色带盒连接；字车电机1和走纸电机8为可调步进电机。
本实用新型的进一步的技术方案为字车驱动机构包括字车电机1的轴上固定连接字车电机轴齿轮2，字车电机轴齿轮2与字车传动齿轮4啮合，齿轮减速器包括字车传动齿轮4、5、6，字车传动齿轮4与字车传动齿轮5啮合，字车传动齿轮5与字车传动齿轮6啮合，字车传动齿轮6与螺旋形字车传动轴7啮合。
打印头字车套在螺旋型字车传动轴7上。并能随其正转或反转而左右平移。螺钉3用于固定字车电机1。
走纸驱动机构包括走纸电机8的轴上固定连接走纸电机轴齿轮12，齿轮减速器包括走纸传动齿轮10、11、14，走纸电机轴齿轮12的小齿轮与走纸传动齿轮10的大齿轮啮合，走纸传动齿轮10的小齿轮与走纸传动齿轮11的大齿轮啮合，走纸传动齿轮11的小齿轮与走纸传动齿轮14的大齿轮啮合，走纸传动齿轮14固定在纸辊23的轴上；色带驱动机构螺旋型字车传动轴7固定连接色带传动齿轮16、17、18、19、色带传动蜗杆20构成的齿轮减速器后连接色带上的齿轮21，色带传动齿轮16、17、18、19、色带传动蜗杆20顺次序啮合连接。
电路部分见图4-9，见图4，微型打印机控制电路框图，控制电路包括走纸电机驱动电路连接走纸电机，字车电机驱动电路连接字车电机，打印头控制与驱动电路连接打印头，打印头传感器电路的输入端连接打印头，电源与各电路连接；走纸电机驱动电路、字车电机驱动电路、打印头控制与驱动电路、黑标检测或缺纸检测电路、打印头传感器电路均与微处理器连接。
伺服机构本微型打印机的伺服机构采用了两个4相20级可调步进电机。打印头字车驱动和走纸机构各用了一个该类型电机，使打印头和走纸的控制和调整各自独立，相互配合，可实现精确的单步和多步运行，完成快速打印，而且对纸张的控制能实现反向走纸功能。
下面就打印头字车驱动机构和走纸驱动机构作详细说明。
字车电机1是用来驱动打印头在导轨上左右(右左)双向移动。通过对字车电机的控制实现打印头在导轨上步进移动，可以单步和多步运行，它的最小单步运行距离为0.318mm。为了实现精确打印控制，必须使字车电机1的移动准确到位。字车电机1的驱动采用的是开环控制模式，每步的行走采取加速，恒速，减速的方式完成。当出现问题时，电机会失去同步，这一问题不能马上被检测出来，所以在设计时采用电机的步进运行方式和检测字车电机的起始位置，实现对字车电机的位置对齐控制。字车电机设计采用4相20级可调步进电机，这样其在任意位置(纵向)停车都成为可能。字车电机的驱动控制采用开环控制方式，不需要反馈就能对位置或速度进行开展，且位置误差不会积累。按驱动脉冲预设时间来完成电机运行状态转换。字车电机的驱动可分为加速运行、减速运行和恒速运行三种模式。表现在实际运行上为每步行走先慢、后快、再慢、最后停步。
走纸电机8走纸电机同样采用了4相20级可调步进电机。对走纸机构采用专一电机是本打印机的一大特色，这样对纸张控制可单独执行，纸张可实现快速进纸和退纸功能，通过对走纸的控制可以灵活的实现字行间距的调整，走纸电机的最小步进距离为0.176mm，这样的步进距离可实现包括4.23mm的多种行间距。走纸电机与字车电机相互配合实现高质量快速打印。上电工作时，通过调整电机的前进和后退步数自动调整纸张的位置。走纸电机设计采用4相20级可调步进电机，步进电机采用开环控制方式，按驱动脉冲个数来完成走纸电机的状态转换，走纸电机的驱动也可分为加速运行、减速运行和恒速运行三种模式。
下面就本打印机的特征驱动电路作一设计说明1、走纸电机驱动电路工作原理图5实施例中字车电机驱动电路和走纸电机驱动电路电路图。
走纸电机驱动电路包括锁存器U15-型号为74ALS574，U15的输入端连接微处理器，U15的输出端连接电机驱动芯片U17-型号为UDN2916的输入端，U17的输出端连接步进电机-走纸电机。
原理采用了专用的双路全桥式PWM电机驱动芯片U17，型号为UDN2916，该电路实现对电流的脉宽调制控制，使调速控制更加精确。锁存器U15(74ALS574)接受来自微处理器的控制信号经锁存后输入U17(UDN2916)，U17根据输入的信号及其外围电路选择输出控制信号，控制两相步进电机做正反向运转，从而拖动走纸驱动机构执行走纸换行等操作。
2、字车电机驱动电路工作原理见图5，字车电机驱动电路包括锁存器U15-型号为74ALS574，U15的输入端连接微处理器，U15的输出端连接电机驱动芯片U17-型号为UDN2916的输入端，U17的输出端连接步进电机-字车电机。
原理字车电机驱动电路同样采用了双路全桥式PWM电机驱动芯片UDN2916，微处理器输出的控制信号经锁存器U15(74ALS574)进入U17UDN2916)，U17根据输入的信号及其外围电路选择输出控制信号，控制两相步进电机做正反向运转，以便拖动字车在导轨上执行左右横向运动。
3、打印头控制驱动电路，见图6实施例中打印头控制与驱动电路图。
打印头控制驱动电路包括触发定时器U12-型号为NE555输入端(2、5脚)连接微处理器的触发信号输出端，触发定时器U12的输出端(3脚)连接功率放大器TA1、TA2、TA3-型号为STA301的输入端(2、4、6脚)，锁存器U9-型号为74ALS574的输入端(2--9脚)连接微处理器的输出端，锁存器U9的输出端(12-19脚)分别连接反向器U10、U11的各个输入端，反向器U10、U11的各个输出端分别连接功率放大器TA1、TA2、TA3-型号为STA301的输入端，功率放大器TA1、TA2、TA3的输出端分别连接打印头内部各线圈。
工作原理其功能是根据字库点阵信息输出针数据信号，并对该信号进行功率放大后，送给打印头以驱动打印针操作。微处理器输出触发信号，触发定时器U12(NE555)电路，输出控制电压来控制打印线圈驱动脉冲的宽度。字库点阵信息输出针数据信号经锁存器U9(74ALS574)，U10、U11反相驱动送入功率放大器TA1、TA2、TA3(STA301)作功率放大后驱动打印头内部各线圈以控制出针操作。
4、见图7-8实施例中打印头传感器电路连接图。打印头传感器电路包括温度传感元件RW的输出端连接LM393构成的电压比较器U1A的输入端(3脚)，集成电路U2——型号为TL431的输出端连接电压比较器U1A的输入端(2脚)，电压比较器U1A的输出端(1脚)连接微处理器。
原理为了避免打印头因温度过高出现损坏，我们在打印头内部集成了一个温度传感元件RW，该温度传感元件随温度的升高而阻值增大。设计电路采用LM393(U1A)构成电压比较器，TL431(U2)提供基准电压，当打印头内部温度传感元件感知温度超过14℃，U1A电压比较器反转输出温度传感信号，微处理器收到信号后输出控制信号截断打印头线圈的驱动电流。
5、黑标检测或缺纸检测电路，图9实施例中黑标检测或缺纸检测电路图。
黑标检测和缺纸检测电路包括光电传感器-型号为SGIO5F的输出端连接放大器U1D-型号为74HC14，放大器U1D的输出端连接微处理器。
原理黑标检测和缺纸检测电路功能是用于检测打印纸的定位黑标和检测打印机缺纸。该电路采用了光电传感器SGIO5F作检测器件，当有反光时放大器U1D(74HC14)输出高电平信号给微处理器，当无反光时U1D(74HC14)输出低电平信号给微处理器。
权利要求1.微型打印机，包括字车驱动机构、走纸驱动机构、打印头、色带驱动机构、控制电路，其特征在于字车驱动机构包括字车电机(1)的轴上啮合连接齿轮减速器后再与螺旋形字车传动轴(7)啮合，字车套在螺旋形传动轴(7)上；走纸驱动机构包括走纸电机(8)的轴上啮合连接齿轮减速器后再与纸辊(23)啮合；色带驱动机构包括螺旋形字车传动轴(7)上啮合连接齿轮减速器后再与色带盒连接；字车电机(1)和走纸电机(8)为可调步进电机。
2.根据权利要求1所述的微型打印机，其特征在于字车驱动机构包括字车电机(1)的轴上固定连接字车电机轴齿轮(2)，字车电机轴齿轮(2)与字车传动齿轮(4)啮合，齿轮减速器包括字车传动齿轮(4、5、6)，字车传动齿轮(4)与字车传动齿轮(5)啮合，字车传动齿轮(5)与字车传动齿轮(6)啮合，字车传动齿轮(6)与螺旋形字车传动轴(7)啮合；走纸驱动机构包括走纸电机(8)的轴上固定连接走纸电机轴齿轮(12)，齿轮减速器包括走纸传动齿轮(10、11、14)，走纸电机轴齿轮(12)的小齿轮与走纸传动齿轮(10)的大齿轮啮合，走纸传动齿轮(10)的小齿轮与走纸传动齿轮(11)的大齿轮啮合，走纸传动齿轮(11)的小齿轮与走纸传动齿轮(14)的大齿轮啮合，走纸传动齿轮(14)固定在纸辊(23)的轴上；色带驱动机构螺旋型字车传动轴(7)固定连接色带传动齿轮(16、17、18、19)、色带传动蜗杆(20)构成的齿轮减速器后连接色带上的齿轮(21)，色带传动齿轮(16、17、18、19)、色带传动蜗杆(20)顺次序啮合连接。
3.根据权利要求1或2所述的微型打印机，其特征在于控制电路包括走纸电机驱动电路连接走纸电机，字车电机驱动电路连接字车电机，打印头控制与驱动电路连接打印头，打印头传感器电路的输入端连接打印头，电源与各电路连接；走纸电机驱动电路、字车电机驱动电路、打印头控制与驱动电路、黑标检测或缺纸检测电路、打印头传感器电路均与微处理器连接。
4.根据权利要求3所述的微型打印机，其特征在于走纸电机驱动电路包括锁存器U15-型号为74ALS574，U15的输入端连接微处理器，U15的输出端连接电机驱动芯片U17-型号为UDN2916的输入端，U17的输出端连接步进电机-走纸电机；字车电机驱动电路包括锁存器U15-型号为74ALS574，U15的输入端连接微处理器，U15的输出端连接电机驱动芯片U17-型号为UDN2916的输入端，U17的输出端连接步进电机-字车电机；打印头控制驱动电路包括触发定时器U12-型号为NE555输入端(2、5脚)连接微处理器的触发信号输出端，触发定时器U12的输出端(3脚)连接功率放大器TA1、TA2、TA3-型号为STA301的输入端(2、4、6脚)，锁存器U9-型号为74ALS574的输入端(2--9脚)连接微处理器的输出端，锁存器U9的输出端(12-19脚)分别连接反向器U10、U11的各个输入端，反向器U10、U11的各个输出端分别连接功率放大器TA1、TA2、TA3-型号为STA301的输入端，功率放大器TA1、TA2、TA3的输出端分别连接打印头内部各线圈。
5.根据权利要求4所述的微型打印机，其特征在于打印头传感器电路包括温度传感元件RW的输出端连接LM393构成的电压比较器U1A的输入端(3脚)，集成电路U2-型号为TL431的输出端连接电压比较器U1A的输入端(2脚)，电压比较器U1A的输出端(1脚)连接微处理器；黑标检测和缺纸检测电路包括光电传感器-型号为SGIO5F的输出端连接放大器U1D-型号为74HC14，放大器U1D的输出端连接微处理器。
专利摘要微型打印机,其特征在于:字车电机(1)的轴上啮合连接齿轮减速器后再与螺旋形字车传动轴(7)啮合,字车套在螺旋形传动轴(7)上;走纸电机(8)的轴上啮合连接齿轮减速器后再与纸辊(23)啮合;字车电机(1)和走纸电机(8)为可调步进电机,控制电路包括:走纸电机驱动电路、字车电机驱动电路、打印头控制与驱动电路、黑标检测或缺纸检测电路、打印头传感器电路均与微处理器连接;通过对打印头的温度进行检测,防止过热而烧伤打印头;通过缺纸传感器检测缺纸并报警,降低缺纸空打对打印机的损害。适用于POS机、收款机、计价器、彩票机等特殊应用领域。具有打印寿命长、打印机尺寸小、打印速度快、打印点距小、打印噪声小等特点。
文档编号B41J2/22GK2518684SQ02221559
公开日2002年10月30日 申请日期2002年2月7日 优先权日2002年2月7日
发明者仲俊杰, 周德斌, 杨志刚, 林晓东 申请人:四川昊园高科技发展有限责任公司