专利名称：打印机色带运动检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于打印机的打印色带传送系统，尤其是涉及一种用于检测色带盒中的色带运动的系统。
此前技术的说明色带运动的检测之所以重要至少有三个原因1)色带一旦停止不动，色带中的印色将会迅速耗尽，而且打印信息将会丢失，2)色带停止不动的状态可能是该色带盒或传送系统出现机械故障的一种标志，表明需要进行维修了，或者3)该色带已经缠住打印头的导线了(在冲击式打印机的情况下)，并且该打印头可能已经损坏，或者可能正在损坏。
以前用于检测色带运动的装置包括光学检测该色带织物中的孔眼的运动以及光学检测附装在导辊上的标志在色带行程中的运动(参看Purrow和Johenning申请的美国专利4988224)。这种检测色带运动的装置是不合乎需要的，因为1)带有孔眼就要求对色带织物进行修改，从而增加织物的成本，2)检测色带织物中的孔眼会对检测业已出故障的色带运动引入较长时间的延迟，而业已出故障的色带运动可能会使打印数据丢失或使打印头/打印机构受到损伤。3)色带织物中带有诸多孔眼会降低打印机的打印速度性能，因为孔眼处不需要打印，这时必须暂停打印一段时间，以使孔眼通过打印区，而后再重新开始打印。4)就冲击式打印机而言，光学传感器会因其中存在的纸屑或色带屑之类沾污物而误动作。
附图的简要说明参照附图阅读下列说明，可以对本发明的目的和本发明有更充分的了解，其中


图1是径向定位构件的示意图以及该径向定位构件绕中心轴旋转时所产生的一组相关信号；图2是径向定位构件另一实施方式的示意图以及该另一径向定位构件所产生的一组相关信号；图3是又一种径向定位构件的示意图以及该又一径向定位构件所产生的一组相关信号；图4是又一种径向定位构件的示意图以及该另又一种径向定位构件所产生的一组相关信号；图5是依本发明实施的运动检测器处于第一位置时的透视图，图中示出该转动构件、磁铁以及检测装置；图6是相应于图5例示的磁通示意图；图7是依本发明实施的该运动检测器在磁通路被移离时处于非磁桥位置的透视图；图8是相应于图7例示的示意磁通图；图9是色带盒和检测器系统分解的局部底视透视图；图10是色带盒和检测器系统分解的局部顶视透视图；图11是检测器系统顶视示意图；图11a是图11所示顶视图在该径向定位构件旋转45°时的示意图；图12是检测器系统另一实施方式的示意顶视图；图12a是图12的另一实施方式在该径向定位构件旋转1/4圈时的示意顶视图；图13表示带有三个相同辐条和一个窄幅条的径向定位构件；图13a表示与图13实施方式相关的信号模式；图14表示带有三个相同辐条和一个宽幅条的径向定位构件；图14a表示与图14实施方式相关的信号模式；图15表示带有两个相同宽辐条和两个相同的窄幅条的径向定位构件；图15a表示与图15实施方式相关的信号模式；图16是相应于检测器系统又一实施方式的磁通示意图；图17是依本发明的检测器系统又一实施方式而处于第一位置时的透视图；图18是依本发明的检测器系统又一实施方式而处于第二位置时的透视图。
本发明概要目前已发现打印设备中的色带运动、以及色带的速度和类型可以用磁性系统进行检测。而且该设备还可以确定打印机内是否装有色带盒以及是否就位和准备投入使用。磁性检测方法所产生的可检测信号要比以前公示的色带检测系统更能耐受环境噪声的干扰。磁性检测系统胜过光学系统的优点之一是该检测设备具有一个或一个以上参数这一性能。此外，磁性检测方法不受透光、灰尘或污物的限制。
就本发明的系统而言，如果色带运动因色带损坏或其他位置损坏而不被检测到，那么打印机逻辑单元将会提示该项故障并中断打印。这在用户不希望丢失打印数据的应用场合是至关重要的。如果停止打印，关键数据可以保留在计算机中或者保留在打印机的存储器中，直到故障被排除时为止。并且打印机逻辑单元一检测到色带没有运动，就不会继续进行延续的、未加监测的打印。
本发明的系统满足对更高度限定的快速动作信号的需求。此外，本发明还提供一种机构，用于产生专用色带的、有区别的信号特性。
本发明采用产生电势的方法来提供打印机色带运动信号(霍尔效应)，该电势垂直于沿导电材料流过的电流，并且垂直于跟该电流成直角的方向施加的外磁场(依应用的磁场而定)。霍尔效应传感器应用于许多工业和商业应用场合，该传感器技术是众所周知的。本发明的设计采用这样一种检测方法，其中移动径向定位构件(最好是一根杆或一个辐条)位置的磁通构成从检测器(霍尔效应传感器)到放在离该检测器一定距离处的磁铁的磁桥。另一种方案是把该磁铁镶嵌在该检测器中，而且该径向定位构件就不再起磁桥的作用，而仅仅是提供磁通的变化。每一种方法都允许把昂贵的检测器和磁铁放在打印机上，而低廉的径向定位构件则作为色带盒这类耗材的一个部件。该径向定位构件附装在该色带盒的可转动部件上。依本发明实施的系统为通过该径向定位构件的磁通量提供一个磁路，并且在该检测器区形成足以触发该霍尔效应传感器的磁通量。该径向定位构件提供集中磁场的磁路。
基本的色带盒机构并不是限制苛刻的机构，比方说，它可以是多种专利(如美国专利4988224，4630948，4568209或3989132)业已公示的型式。这里将该全部的公开结合作为引用。
本发明较佳实施方式的说明推荐的设计采用色带的运动来驱动该检测系统。如图5-8所示，该运动检测器1包括一个转子构件10、一个检测器构件20、以及一块磁铁30，该转子构件10带有至少一个径向定位构件11。转子构件10的该径向定位构件11是金属做的，将通过磁通量，并且带有至少一个金属的辐条12。如图1-4所示，该径向定位构件11可以有任何机械上和磁性上切合实用数目的辐条12。不过，在该径向定位构件作为磁性跨接该磁铁30到检测器构件20的磁桥的场合，辐条12的数目必须是偶数。在另一种实施方式中，磁桥不是必需的，则辐条的数目可以是偶数，也可以是奇数。每一种带有不同数目辐条的径向定位构件产生不同的磁信号，这也表示在图1-4中。在本发明一个较佳实施方式中，该检测器构件20是霍尔效应传感器，并且该检测器构件20和该磁铁30是互相紧靠着的，还非常靠近转子构件10。
转子构件10要安装成适合于随打印色带盒40内的轴向延伸构件41(图5和7)而运动。轴向延伸构件41的近端固定在转子构件10上，而其远端则固定在打印色带盒40内。打印色带要安装成便于在打印色带盒40内运动。当该色带围绕或通过运动变换器行进时，进行运动检测；该色带的线性运动在运动变换器处变换为该轴向延伸构件41的转动运动，后者随着转动转子构件10；而转子构件10带有一个滚子或一个齿轮或者本领域技术人员能力所及的任何其他构件。附装在转子构件10的齿轮或滚子上的是磁通移位的径向定位构件，该构件具有一根单杆或一种径向辐条组，以产生各种不同的、可加以检测的磁检测信号。该辐条12或该单杆14以极接近的姿态通过该传感器系统。在特定的转角下进入该磁场31，从而改变到检测器构件20的磁通量或磁场强度。改变磁路是使该检测器构件20产生信号的一种手段。
打印机色带的运动使该转子构件10转动，从而引起磁通量的变化，其变化速率至少为2次/秒，或者足以允许在该打印速度下、于打印一行范围内进行检测。在转动持续过程中，径向定位构件11的金属辐条12从该磁铁30和检测器构件20上面经过，由此产生可为该检测器构件检测到的磁通量的变化。如图6所示，当径向定位构件11磁性跨接磁铁30到检测器构件20时，检测器构件20检测到磁通量31的变化。然而，当径向定位构件11处于并不跨接磁铁30到检测器构件20这样一种位置时，该检测器构件20就不检测磁通量31。由该转子构件10转动而产生的序列和计时提供唯一信号模式，该信号模式由该检测器构件20送到该打印机设备的逻辑单元。
该检测系统的一个关键特点是采用点支承13，以尽量减小由转动而引起的摩擦，如图16和18所示。该点支承13处在打印机色带盒40内的该转子构件10的中心。为了使该磁铁30和径向定位构件11最有效地运转，应该保持紧配合公差。采用置于特定距离高度的点支承13建立适当的置位。如果公差发生变化，那么作用在该径向定位构件11上的磁力就有可能使该转子构件10阻滞在该检测构件20和/或该磁铁30上。这个问题可以通过采用提高点支承13的办法来解决。
如图11和12所示，该转子构件10相对该磁铁30和检测构件20转动，不过转动中心的位置并不要求十分严格。该径向定位构件足够长，可以克服转子构件10定位上的制造误差以及用户放置色带盒的误差，因而，转子构件10可以稍微偏离最佳位置而仍能极好地使用。在转动中心处于磁铁30和检测器构件之间的场合，该转子构件10具有最小的尺寸。作为对比，由图11a和12a显而易见，转动中心定位在磁铁30或检测器构件20上，导致转子构件10的尺寸更大，而且该辐条12相对于磁铁30或检测器构件20的每圈运动量也更大。在图11a所示的系统中，径向定位构件11转动1/4转才稍微偏离检测器构件20。在图12a所示的系统中，径向定位构件11转动1/4转，其离检测器构件20就有相当大的距离。因而，在图12和12a所示的系统中从开到关的过渡要比图11和11a所示的系统更快、更明显些。在中间刻度的条件下，本发明的这两种实施方式之间没有明显的差异。构成从检测器构件20到磁铁30的磁桥的辐条数增加，该辐条12的尺寸以及转动中心的位置就变得更大些。
为了最佳运行，该检测器设备必须识别一种预定的信号，或者是一种适当的信号序列，或者是一种将为该打印机逻辑单元所提示的故障。如果把错误的色带盒装进该打印机，那么该检测器设备就不能识别该预定信号或一组信号，因而该打印机逻辑单元就不会提示故障。此外，如果用户在没有把打印机色带盒装进该打印机的情况下要进行打印，那么该检测器构件将不检测必要的信号或一组信号，从而该打印机逻辑单元也不会提示故障。
除了检测色带盒有无以及是否是适合该打印机的正确色带盒之外，该系统还能使用专用色带盒，因为该打印机能够识别该色带盒，并且能够调整到相应于该专用色带盒的特定打印机工作方式。例如可以把彩色色带跟黑色色带区分开来。采用特殊型式的径向定位构件辐条，如变化该辐条的宽度、数目和形状，就可以对该专用色带盒进行编码。这种独特的径向定位构件例示于图13-15。
图13示出了一种径向定位构件辐条设计实施方式，其中有三个相同的宽辐条和一个单独的窄辐条。如图13a所示，图13的改型产生这样一种信号模式，它具有三个较长脉冲宽度的信号和一个单独的较短脉冲宽度的信号特征。
图14示出了辐条设计另一种实施方式，其中有三个相同的窄辐条和一个单独的宽辐条。如图14a所示，图14的改型产生这样一种信号模式，它具有以三个较短脉冲宽度的信号和一个单独的较长脉冲宽度的信号为特征的图象。
图15是辐条设计又一种实施方式的实例，其中有一对相邻的宽辐条和一对相邻的窄辐条。如图15a所示，图15的改型产生这样一种信号模式，它具有以两个较长脉冲宽度信号、跟随着两个较短脉冲宽度信号为特征的图象。
应该指出，每一种信号模式的实际曲线形状将随用做辐条的材料的强度、辐条的数目等而变化。上述各图中所用的曲线是为简化起见而采用的。
显而易见，在机械和磁性极限范围内，可以采用各种辐条型式和设计的任意组合，辐条数越多，所产生的信号模式的组合数也越多。信号模式要在计算机化的打印机中进行译码，以验证打印机中业已安装正确的色带，或者验证打印机中业已安装专用的色带。应该注意，上面列举矩形辐条作为实例，也可以采用其他一些形状，这也归入本发明的范围之内。例如，在图14所示的实施方式中，宽的辐条可以是梨形，其较宽部分的端部是径向定位构件的中心。这一改型将改变该信号的脉冲宽度，而且将提供一组具有不同峰值脉冲宽度的信号，不过，相邻辐条之间的明显区分并不是优化的选择。也就是说，应该减少信号模式的陡峭上升和下降。
图16，17和18表示本发明的又一种实施方式，其中磁铁30镶嵌在检测器构件20中，从而构成磁铁-检测器单元40，有时称之为“齿轮齿形检测器”，并且径向定位构件11包含至少一个装在转动元件35上的辐条12。转动元件35最好是一个齿轮。这一实施方式使色带运动能间接驱动该径向定位构件11。齿轮35是借助跟其他一些已由该色带驱动的齿轮相互作用而运转的。由于这些齿轮的相互作用，齿轮35就转动起来，从而转动径向定位构件11。在这一实施方式中，辐条的数目可以是偶数或奇数。如图16所示的这一实施方式，当径向定位构件11对准或极接近磁铁-检测器单元40时，磁铁-检测器单元40就检测到金属的存在。当径向定位构件11移出磁铁-检测器单元40的对准或附近位置时，如图18所示，该单元就检测到不存在金属。径向定位构件11的这种运动引起磁通量的变化，如在前面一些实施方式中所指出的那样，这种磁通量的变化就被传送到该打印机的逻辑单元。
尽管采用运动检测系统来监测打印机色带的运转特性是极其合适的，不过该系统也可以有其他一些用途。作为实例，该系统可以用于监测各种应用场合的传送带、输送机、齿轮、以及转子的转动。
为了作为例证，已从申请文件对本发明作了详细描述。应该清楚，技术熟练人员可以在其中做出各种变化而并不背离本发明的主旨和范围。
权利要求
1.一种运动检测器，包括一个转子构件，具有至少一个径向定位构件并且安装成适合于从至少一个第一位置转动到至少一个第二位置；一个检测器构件，所述检测器构件是霍尔效应传感器；一块磁铁，所述磁铁产生磁场；其中，所述径向定位构件在其移进和移出所述磁铁附近时会改变所述磁场的磁通量；其中，所述检测器构件检测所述磁通量的变化。
2.如权利要求1所述的运动检测器，其中所述转子构件是一个齿轮。
3.如权利要求1所述的运动检测器，其中在所述第一位置所述至少一个径向定位构件磁性跨接所述磁铁和所述检测器构件，从而使所述磁场具有第一磁场强度；其中，在所述第二位置所述至少一个径向定位构件不跨接所述磁铁和所述检测器构件，因而从所述第一磁场强度到第二磁场强度具有可以测量的变化。
4.如权利要求1所述的运动检测器，其中所述磁铁是镶嵌在所述检测器构件中的。
5.如权利要求4所述的运动检测器，其中在所述第一位置所述至少一个径向定位构件对准所述磁铁和所述检测器构件，从而使所述磁场具有第一磁场强度；其中，在所述第二位置所述至少一个径向定位构件不对准所述磁铁和所述检测器构件，因而从所述第一磁场强度到第二磁场强度具有可以测量的变化。
6.如权利要求1所述的运动检测器系统，其中进一步包括一个打印机色带盒；一条打印色带，以可移动的方式安装在所述色带盒内；一个径向延伸构件，具有固定在所述转子构件上的近端和装在所述色带盒内的远端，其中所述转子构件安装成适合于随所述径向延伸构件而运动；以及一个运动变换器构件，用于把所述色带的线性运动变换为所述径向延伸构件的转动运动。
7.如权利要求1所述的运动检测器系统，其中所述转子构件具有中心定位的点支承，其中所述点支承可将所述转子构件转动引起的摩擦减小到最低程度。
8.如权利要求7所述的运动检测器系统，其中所述点支承使所述转子构件与所述检测器构件保持预定的距离。
9.如权利要求7所述的运动检测器系统，其中所述点支承使所述转子构件与所述磁铁保持预定的距离。
10.如权利要求6所述的运动检测器系统，其中在预定的时间间隔内没有磁通量的变化，将产生一个色带不运动的故障信号。
11.如权利要求6所述的运动检测器系统，其中在预定的时间间隔内没有磁通量的变化，将产生一个没有安装色带的信号。
12.如权利要求6所述的运动检测器系统，其中所述检测器构件产生一组有关所述色带运动速度的信号模式。
13.如权利要求12所述的运动检测器系统，其中所述转子构件以至少2次/秒的速率产生磁通量的变化。
14.如权利要求6所述的运动检测器系统，其中进一步包括一个打印机逻辑单元，所述打印机逻辑单元一组接收来自所述检测器的数字化信号模式。
15.如权利要求1所述的运动检测器系统，其中所述转子构件的转动产生一个与所述至少一个径向定位构件之每一个的尺寸有关的特定数据序列。
16.如权利要求15所述的运动检测器系统，其中没有特定数据序列产生一个指示存在不正确打印色带的色带故障信号。
17.如权利要求15所述的运动检测器系统，其中没有特定数据序列产生一个指示没有打印色带的色带故障信号。
18.如权利要求15所述的运动检测器系统，其中所述至少一个径向定位构件是多个具有至少两种不同形状的径向定位的构件，从而产生至少两个不同的信号模式。
19.如权利要求3所述的运动检测器系统，其中所述至少一个径向定位构件的每一个是一个辐条。
20.如权利要求5所述的运动检测器系统，其中所述径向定位构件的每一个是一个辐条。
21.如权利要求19所述的运动检测器系统，其中所述转子构件包含偶数个辐条。
22.如权利要求15所述的运动检测器系统，其中所述检测器构件产生一组关于每一个所述至少一个径向定位构件的宽度的信号。
23.如权利要求15所述的运动检测器系统，其中所述检测器构件产生一组关于每一个所述至少一个径向定位构件的形状的信号。
24.如权利要求21所述的运动的检测器系统，其中所述转子构件包含至少四个辐条，所述辐条的每一个都以一种不均匀的型式展延，其中所述不均匀的型式表示打印机色带识别码。
25.如权利要求19所述的运动的检测器系统，其中所述转子构件的所述辐条随装在打印色带盒内的打印色带的运动而转动；所述辐条安装成适合于在极接近所述磁铁和所述检测器构件处转动；所述检测器构件是霍尔效应传感器；以及所述磁铁定位在离所述检测器构件预定距离处；其中，当所述辐条以适当姿态转过所述检测器构件时，所述磁铁和所述检测器构件之间的磁通量就因有无所述辐条而发生变化，从而产生为霍尔效应传感器可检测到的磁场变化。
26.一种磁性检测系统，包括一块磁铁，一个转子构件，所述转子构件具有至少一个径向定位构件，其中所述至少一个径向定位构件的特征是在其移进和移出所述磁铁近处时可以改变磁场，一个检测器构件，所述检测器构件是霍尔效应传感器，其中，所述转子构件安装成适合于从至少一个第一位置转到至少一个第二位置，在所述第一位置，所述至少一个径向定位构件磁性跨接所述磁铁和所述检测器构件，使得所述磁场具有第一磁场强度，而在所述第二位置，所述至少一个径向定位构件不跨接所述磁铁和所述检测器构件，因而所述磁场具有可测量变化的磁场强度，借此所述检测器构件每一次转动时都会产生多个信号。
27.一种检测打印机色带运动的方法，包括一个转子构件，所述转子构件具有至少一个径向定位构件，该转动所述转子构件进出一块磁铁和一个检测器构件的附近，由此所述磁铁所产生的磁场的磁通量会发生变化，其中所述检测器构件检测所述磁通量的变化，并将检测信号传送到打印机逻辑单元，其中所述打印机逻辑单元对磁通变化检测信号作出响应，提示任何损坏或中断，从而判定所述打印机色带的运动状态。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述检测器构件是霍尔效应传感器，且所述转子构件安装成适合于从至少一个第一位置转到至少一个第二位置，其中在所述第一位置，所述径向定位构件磁性跨接所述磁铁和所述检测器构件，使得所述磁场具有第一磁场强度，而在所述第二位置，所述磁场可测量地变化到第二磁场强度。
29.如权利要求27所述的方法，其中所述检测器构件是霍尔效应传感器，并且所述磁铁是镶嵌在所述检测器构件内的，从而构成一个磁铁-检测器单元，所述转子构件安装成适合于从至少一个第一位置转到至少一个第二位置，其中在所述第一位置，所述径向定位构件对准所述磁铁-检测器单元，因而所述磁场具有第一磁场强度，其中在所述第二位置，所述至少一个径向定位构件不跟所述磁铁-检测器单元对准，因而所述磁场可测量地变化到第二磁场强度。
30.如权利要求28所述的方法，其中所述可以测量变化的磁场强度系陡峭地从高强度变化到低强度。
31.如权利要求27所述的方法，其中所述至少一个径向定位构件包含至少一个辐条。
32.如权利要求27所述的方法，其中所述检测器构件产生一组所述色带运动速度的信号。
33.如权利要求27所述的方法，其中转动所述径向定位构件时，将引起磁通量以至少2次/秒的速率发生变化。
34.如权利要求31所述的方法，其中进一步包括一个产生与所述磁场强度变化有关的特定数据序列的步骤。
35.如权利要求34所述的方法，其中所述特定数据序列是由所述至少一个辐条的每一个的宽度和形状决定的。
36.如权利要求27所述的方法，其中没有特定数据序列产生一个表示存在错误打印色带的色带故障信号。
37.如权利要求27所述的方法，其中在预定时间间隔内没有可以测量变化的磁场强度时，产生一个色带不移动的故障信号。
38.一种打印机色带盒，包括一个转子构件，所述转子构件具有至少一个径向定位构件，所述径向定位构件具有这样的特性，当其移进移出至少一块磁铁和一个霍尔效应传感器的近处时会使磁场发生变化，所述转子构件安装成适合于从至少一个第一位置转到至少一个第二位置，其中在所述第一位置，所述至少一个径向定位构件磁性跨接所述磁铁和所述传感器，而在所述第二位置，所述至少一个径向定位构件不跨接所述磁铁和所述传感器。
39.如权利要求38所述的打印机色带盒，其中所述转子构件具有多个径向定位构件，转动时，所述径向定位构件用于改变所述磁场。
40.如权利要求38所述的打印机色带盒，其中所述径向定位构件包含至少一个具有至少两种不同形状的辐条，当其成为霍尔效应传感器和磁铁的磁桥时，这两种不同的形状就能产生至少两组不同的信号。
41.如权利要求38所述的打印机色带盒，其中所述转子构件包含至少两个辐条。
42.如权利要求40所述的运动检测系统，其中至少一个所述辐条相对另一些辐条以不均匀型式展延，其中所述不均匀型式表示一种打印机色带的识别码。
43.一种运动检测器，包括一个转子构件，所述转子构件具有至少一个径向定位构件，并且安装成适合于从至少一个第一位置转到至少一个第二位置；一个检测器构件，所述检测器构件是霍尔效应传感器；一块磁铁，所述磁铁产生磁场并被镶嵌在所述检测器构件内，从而构成磁铁-检测器单元；其中所述至少一个径向定位构件的特征是在其邻近所述磁铁-检测器单元移进移出时可改变所述磁场；其中在所述第一位置，所述至少一个径向定位构件对准所述磁铁-检测器单元，因而所述磁铁-检测器单元检测到存在所述至少一个径向定位构件；其中在所述第二位置，所述至少一个径向定位构件不跟所述磁铁-检测器单元对准，因而所述磁铁-检测器单元检测到不存在所述至少一个径向定位构件。
44.如权利要求43所述的运动检测器，其中所述转子构件是一个齿轮。
全文摘要
一种检测器(1)，包括一个转子构件(10)，一个检测器构件(20)，以及一块磁铁(30)；该转子构件至少有一个径向定位构件(11)，并且安装成适合于从至少一个第一位置转到至少一个第二位置；该检测器构件最好是霍尔效应传感器；该磁铁用来产生磁场。其中该径向定位构件(11)的特征是在其转进、转出磁铁附近时具有改变磁场的磁通量的特性；其中该检测器构件(20)可以检测该磁通量的变化。该运动检测器(1)最好用来检测打印机色带盒的速度、型号、位置、以及是否存在。
文档编号G01P3/488GK1494657SQ02805685
公开日2004年5月5日 申请日期2002年7月25日 优先权日2001年7月27日
发明者E·D·富尔伯, P·W·斯奈德, G·A·布拉德菲尔德, E D 富尔伯, 布拉德菲尔德, 斯奈德 申请人:E·D·富尔伯, P·W·斯奈德, G·A·布拉德菲尔德, E D 富尔伯