CN1369374A - 含有牺牲元件的热打印机 - Google Patents

Abstract

一种热打印机,包括放置在热打印头和卷纸之间的热导牺牲元件。牺牲元件通常用张力夹持,用来阻止卷纸直接与热打印头接触。牺牲元件可以采取许多不同形式中的一种,包括固定条或带,和可转动的连续带,在打印过程中缓慢循环使其表面均匀磨损,或者采用莫必斯环(Moebius Loop),可以进一步使磨损均匀分布在带的两个表面上。通过在打印头和卷纸之间提供牺牲元件,打印头的磨损和暴露得到减少,因而延长了打印头的使用寿命。

Description

含有牺牲元件的热打印机

相关申请

本申请要求如下美国临时申请的利益：序列号60/264,858，2001年1月29日申请，和序列号60/266,496，2001年2月5日申请。

发明领域

本发明总体上涉及热打印机，更特别地，涉及使用牺牲元件的热打印机，该元件位于打印头和打印所用的卷纸之间，以减小打印过程中对打印头的磨损。正如在本申请中所用，术语“热打印机”指热传递打印机和直接热打印机。

发明背景

直接热打印机在现有技术中广为人知。在这些打印机中，带有一层热敏感涂层的卷纸或胶片，插在驱动滚筒辊和热打印头之间，在热打印头上，有一排选择性充电加热单元。为了在卷纸上打印，电脉冲加在所选的加热单元族上，卷纸热敏感涂层上对应点处发生局部化学反应，导致在卷纸上形成可见点。

当打印完毕一排点后，卷纸前进，将卷纸上邻近位置送入打印头加热单元上，选择与加热过程重复进行，在卷纸上打印相邻的一排点。这个过程不断重复，从而在卷纸上打印出完整的文字行或图片。

在打印过程中可以选择性地充电的打印头加热单元，典型情况下被陶瓷保护涂料层覆盖。用来在上面打印图像的卷纸典型情况下带有热敏感涂层。在打印过程中，卷纸移过打印头，从而，卷纸上的涂层与打印头相互摩擦。打印过程中卷纸在打印头上摩擦导致打印头上涂料的磨损，这是打印头失效的常见方式，也限制了打印头的寿命。除此之外，由于卷纸与打印头接触，所以需要昂贵的打印介质，特别是带有昂贵涂层的打印介质，以减小对打印头的磨损。

在某些打印应用中，使用反应成分或金属离子在卷纸的热敏感涂层上产生图像。这导致打印头暴露在反应成分或金属离子之下。不幸的是，某些打印应用中使用的反应成分对打印头可能是腐蚀性的。另外，打印头由于暴露在金属离子之下，打印头可能被污染。

因为热打印机打印头在打印过程中受到这些磨损以及暴露在这些物质中，打印头常常被认为是消耗品，尽管相对来说打印头是很贵重的。

热传递打印机在现有技术中也为人所熟知。在这些打印机中，通常使用非敏感卷纸，在打印头和卷纸之间放有传递带。卷纸上有蜡和树脂涂层，这些物质可以选择性熔化，因而可以传递到卷纸上或与卷纸发生反应。这就允许非敏感性卷纸成像，而且使得可用来成像的物质的所选范围非常广泛。传递带同样可以使打印头暴露在反应成分或金属离子之下，导致打印头使用寿命缩短，除非在传递带上使用昂贵的背面涂层以减小磨损。

尽管本优选实施例是按照直接热打印机描述的，它同样适用于热传递打印机，在那种情况下，牺牲元件放置在打印头和传递带之间。

发明概述

本发明优选实施例的总目标是提供一种热打印机，这种打印机在打印头和卷纸之间放置牺牲元件，以减小打印头的磨损。

本发明优选实施例的另一目标是通过在卷纸和打印头之间放置牺牲元件，取代打印头涂料或除打印头涂料之外消耗牺牲元件，例如热传递材料带和卷。

简而言之，根据至少上述一个目的，本发明的一个实施例提供一种热打印机，它包括一个放置在热打印头和卷纸之间的牺牲元件。热打印机通常以张力夹持牺牲元件，牺牲元件与热打印头接触，以防止卷纸与热打印头直接接触。

优选情况下，热打印机包括滚筒辊，牺牲元件和卷纸置于热打印头和滚筒辊之间。然而，应当注意，可能会仅仅通过将卷纸压在打印头上进行热打印和热传递打印，所述的牺牲元件可能会和这些结构一起使用，在所附的权利要求中试图将这些结构包括进去。还应当注意，优选实施例按照从普通电机的皮带驱动描述，但用于卷纸和牺牲元件的具有齿轮驱动或独立电机和驱动的等同结构，也将包含在所附的权利要求范围之内。

牺牲元件可以采取一种或多种不同的形式。不管牺牲元件采取什么样的形式，通过在打印头和卷纸之间提供牺牲元件，打印头的磨损和暴露将减少，因而延长了打印头的寿命。

热打印机可能采取热传递打印机的形式，在那种情况下热传递带放置在牺牲元件和卷纸之间。

本发明的另一实施例提供热打印的方法，其中步骤包括在热打印头和卷纸之间放置牺牲元件，以及为热打印头充电以通过牺牲元件加热卷纸。

附图简述

结合附图，并参阅以下的描述，可以更好地理解本发明的结构和操作的组织和方式、以及本发明的其它目标和优点，其中相同的标号表示相同的元件，附图中：

图1为本发明所述热打印机的简单示意图，热打印机包括图2～6所示的任意一种打印装置；

图2为一种打印装置的正交侧剖图，其中包括一个置于热打印头和卷纸之间的连续的循环带；

图3为一种打印装置的正交侧剖图，其中包括含有莫必斯(Moebius)环的连续循环带；

图4为一种打印装置的正交侧剖图，其中包括置于热打印头和卷纸之间的固定带或条；

图5为一种打印装置的正交侧剖图，其中包括从送料辊送入接收辊的牺牲元件；以及

图6为一种应用于热传递打印机的打印装置的正交侧剖图，其中的打印装置包括置于牺牲元件和卷纸之间的热传递带。

发明详述

因本发明可以有不同形式的实施例，如附图中所示，因而将详细描述具体实施例，但应该理解，本文披露的内容应当认为只是本发明原理的一个例证，不应将本发明局限于本文所图示和描述的内容。

图1是本发明所述热打印机6的简单示意图。该热打印机包括一个打印装置8，它与图2～6中任一种装置相对应。换句话说，图2～6显示了五种不同的打印装置，它们都可能会用于图1所示的热打印机中。

图2～6中所示的每一种打印装置都带有牺牲元件，放置在热打印机的热打印头和卷纸之间，以减小打印过程中打印头的磨损。由于牺牲元件的价格和更换牺牲元件的劳动量远远小于更换打印头的花费，其结果就是打印费用的大幅降低。此外，由于打印头不直接接触卷纸，可以使用不太昂贵的打印介质而不会导致打印头的过度磨损。

首先对图2所示的打印装置进行描述，然后对其它图中所示的装置进行描述，以强调其不同之处。由于不同的打印装置有许多共同之处，所以各图中使用相同的标号指示相同部件。

图2显示一种打印装置，它在由热敏感材料制成的卷纸10上打印。打印机包括步进电机12，该电机驱动传动带14。传动带14与滑轮16和18接触。滑轮16与滚筒辊20相连，这样步进电机12就通过传动带14和滑轮16驱动滚筒辊20，以在打印过程中带动卷纸10前进。

同样与传动带14接触的滑轮18与驱动辊22相连。驱动辊22与牺牲元件24接触。如图中所示，牺牲元件24可是较光滑的连续带26，它被驱动辊22和空转辊28和30以及打印头32以张力夹持住。如图中所示，空转辊28优选地用弹簧34支撑住，而打印头32也应被弹簧36支撑。

打印头32包括进行打印的尖顶38，打印头32上的尖顶38与带26接触。打印头32优选为热打印头，并且包括可以在打印过程中进行选择性充电以完成在卷纸10上打印的加热元件。打印头32也可包括防护涂料层，如陶瓷涂料层。

带26，即牺牲元件24，优选为连续、光滑的热导材料，如聚合酯、聚酰胺，或者聚酰亚胺，如Kapton^TM。另外，带26也可由较为便宜的材料如聚乙烯对苯二酸盐(PTE)组成，如果该材料足够薄的话。带26可由包含厚的背层的无颜料(即无油墨色)带组成，在这种情况下可能会使用打印介质，该介质不包括减小打印头磨损的涂层。也就是说，由于打印时卷纸10不再直接接触打印头32，因而可以使用不太昂贵的打印介质。

如图2所示，带26由打印头32(受弹簧36压力作用)的尖顶38、驱动辊22、空转辊28(受弹簧34压力作用)和空转辊30的张力作用而受到夹持。带26可绕辊22、28、30和打印头32转动，这样，在打印过程中，带26转动，因而磨损均匀分布在带26的整个表面上。优选的情况下，驱动辊22和滑轮18的直径作为速度差动轮而有效工作，在打印过程中为带26提供与卷纸10相比非常慢的移动速度，例如只有十分之一的速度。这将延长带26的使用寿命。

作为图2所示的一种代替方式，松弛的牺牲带可作为牺牲元件24使用。在这种情况下，在驱动辊22的附近增加一个夹持辊，或在空转辊30的附近增加夹持辊和制动器。

更进一步，打印机可以配置为需要用户定期手动送进带26，这与在打印过程中卷纸10自动前进，同时带26自动送进相对。作为选择，带26的循环控制可能比带的使用寿命的开销更重要，在这种情况下，带26不必主动驱动(换句话说，带26不需与驱动辊接触，而可能只与空转辊和打印头接触)。

使用中，步进电机12驱动传动带14，传动带14与滑轮16接触。这样，驱动带动卷纸10前进的滚筒辊20。当驱动带14被驱动，滑轮18转动，引起驱动辊22被驱动。这使得牺牲带26循环运动。热打印头32选择性充电，通过牺牲带26加热卷纸10，从而导致在卷纸10上进行打印。

如上所述，图2所示的打印装置提供带26在打印过程中循环运动，从而导致带26在其整个表面上受到均匀的磨损。为了使磨损在带上更加均匀地分布，可为带提供一种如图3所示的莫必斯环(Moebiusloop)。莫必斯环40由带26的扭曲部分42提供，而莫必斯环40使得带26在其两个表面44和46上均匀磨损。如图3所示，三个夹持辊50、52、54可被用来与带26的扭曲部分42接触。扭曲部分42被约束在驱动辊22和夹持辊50之间形成的第一夹缝56，和第二夹持辊52和第三夹持辊54之间形成的第二夹缝58之间。

图4显示了一种替代实施例，其中代替包含循环带的牺牲元件24的是，由通常是非循环带或条60(即固定物)组成的牺牲元件24。这种带或条由第一弹簧夹62和第二弹簧夹64可移走地夹持。弹簧夹62和64用来将带或条60夹住，使它在打印过程中不能随卷纸10在任何方向移动，但却允许对带或条60进行更换或重定位。因为带60通常在打印过程中不移动，所以带60的抗热变形能力是非常重要的。因此，优选地，带或条60由高的抗热变形材料，如Kapton^TM聚酰亚胺组成。

图5所示仍然是另一种实施例，其中牺牲元件24不是无止境地循环，也不是固定在一处，而是包含由送料辊72送入接收辊74的带70。优选地，带70为包含厚的背层的无颜料(即无油墨色)带，在这种情况下可能会使用打印介质，该介质不包括减小打印头磨损的涂层。如图所示，带70通常与打印头32和辊22(以及夹持辊76)接触，并由这些辊的张力夹持。

图6显示另一种打印装置，配置为当热打印机(见图1)为热传递打印机时使用。如图6所示，这种情况提供一种热传递带80，它放置在牺牲元件24和卷纸10之间。除了这点区别外图6与图2是相同的，图中显示牺牲元件由循环带26组成，热传递打印机中使用的牺牲元件24可采取这里所指定的其它任一种形式(即可能包括一个图3中所示的莫必斯环40，可能是如图4中所示的固定带或条60，或者可能如图5所示由送料辊送入接收辊)。

关于牺牲元件材料的选择，图4所示的实施例中，牺牲元件优选地由Kapton^TM聚酰亚胺组成，因为Kapton^TM聚酰亚胺具有高的抗热变形性能，而抗热变形性能对于固定式的牺牲元件非常重要。在其它实施例中(即如图2、3、5、6所示)，牺牲元件在打印过程中发生运动，因而热变形不是一个大问题。因此，较为便宜的材料可用来制作牺牲元件。

不管采用何种特定结构，在打印头和卷纸之间使用牺牲元件可以在打印过程中减小对打印头的磨损，降低打印的总体成本，使用较为便宜的打印介质而不会导致对打印头的过度磨损。

尽管这里显示和描述了本发明的一些实施例，应当想到那些本领域的技术人员可能会对本发明作各种修改，而不偏离所附权利要求的实质和范围。

Claims (8)

1.一种热打印机，配置为可以接受卷纸并在其上打印，所述热打印机的特征在于：

一个热打印头；和

一个放置在所述热打印头和卷纸之间的牺牲元件，当所述热打印机接受卷纸后，所述牺牲元件通常会阻止卷纸与热打印头直接接触。

2.如权利要求1中所述的热打印机，其特征在于，在所述卷纸和所述牺牲元件上作用有速度差动器，所述速度差动器配置为使得所述牺牲元件被按比所述卷纸慢的速度驱动。

3.如权利要求1中所述的热打印机，其特征在于，所述热打印机配置为通常以张力夹持所述牺牲元件。

4.如权利要求1中所述的热打印机，其特征在于，所述热打印机进一步包括一个滚筒辊，其中所述牺牲元件放置在热打印头和所述滚筒辊之间。

5.如权利要求1中所述的热打印机，其特征在于，所述牺牲元件包括一条固定带，一条可转动带或一条无颜料带。

6.如权利要求1中所述的热打印机，其特征在于，所述牺牲元件包括一条连续、可转动带，它由除热打印头外至少一个辊支撑。

7.如权利要求1中所述的热打印机，其特征在于，所述牺牲元件包括一条包含莫必斯环(Moebius Loop)的带。

8.如权利要求7中所述的热打印机，其特征在于，至少一个辊与所述牺牲元件接触，并保持所述莫必斯环。

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