專利名稱：掃描打印機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是將光電式掃描輸入技術(shù)和打印機(jī)這種標(biāo)準(zhǔn)圖文輸出設(shè)備創(chuàng)造性地結(jié)合在一起，使打印字車運(yùn)動(dòng)及走紙運(yùn)動(dòng)完全一樣的串行輸出擊打式打印機(jī)(以下以針式打印機(jī)為代表)和噴墨式及熱敏式打印機(jī)這三類圖文輸出設(shè)備變成具有圖文輸入和圖文輸出雙重功能的掃描打印機(jī)這一新型圖文輸入／輸出設(shè)備。屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的掃描器一般采用CCD是線陣作為光電掃描輸入傳感器件，在內(nèi)部以微處理器為核心的電路控制下，通過精密的機(jī)電機(jī)構(gòu)使圖文或掃描頭沿單方向運(yùn)動(dòng)完成對一頁圖文的掃描輸入，如幅寬不夠需多次掃描輸入后到計(jì)算機(jī)上拼接，而幅寬一般取決于CCD線陣的長度(即位數(shù)除分辯率)，掃描得到的數(shù)據(jù)一般通過插卡或串行接口送入計(jì)算機(jī)，顯示在顯示器上并存盤保存。而現(xiàn)有的針式和噴墨式打印機(jī)大多數(shù)從計(jì)算機(jī)上的并行接口接收數(shù)據(jù)，在內(nèi)部含微處理器的電路控制下通過步進(jìn)電機(jī)和精密機(jī)械傳動(dòng)帶動(dòng)打印頭橫向運(yùn)動(dòng)到指定列撞擊色帶或噴嘴噴墨在輸出介質(zhì)上打印出一列列色點(diǎn)，由走紙步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)走紙機(jī)構(gòu)縱向走紙換到另一行打印而輸出一頁圖文。這些打印機(jī)或掃描機(jī)都只能完成單一的圖文輸出或圖文輸入功能。
本實(shí)用新型的目的是提供一種把圖文輸入設(shè)備(掃描器)和圖文輸出設(shè)備(打印機(jī))兩者結(jié)合為一體的，外設(shè)的，而且具有能減少用戶配置的設(shè)備數(shù)量、節(jié)省面積、降低投資等特點(diǎn)的，與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)只占用一個(gè)接口的操作方法簡化的掃描打印機(jī)。
本實(shí)用新型是基于如下的原理來完成的計(jì)算機(jī)和掃描打印機(jī)一般通過計(jì)算機(jī)上有輸入緩沖和輸出鎖存能力及聯(lián)絡(luò)握手信號(hào)的并行接口與現(xiàn)有打印機(jī)上普遍采用的CENTRONIC并行接口交換數(shù)據(jù)(對串行輸入的打印機(jī)也可采用串行口)。機(jī)電結(jié)構(gòu)和控制電路都基于目前最普及的24針擊式打印機(jī)或打印字車及走紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡同其完全一致的噴墨式打印機(jī)或熱敏式打印機(jī)(熱敏式有色帶類結(jié)構(gòu)和針打式相同，無色帶類結(jié)構(gòu)與噴墨式相同，以下不再多述)。含有發(fā)射一束平行光束的光源和沿打印紙走紙方向縱向排列對準(zhǔn)紙面反射光的光電接收傳感器陣列組成的掃描頭同打印頭組合在一起安裝在字車上而形成掃描打印復(fù)合頭，復(fù)合頭通過薄膜電纜同主板電路相連。在掃描時(shí)打印部分不動(dòng)作，復(fù)合頭沿橫向運(yùn)動(dòng)一次就對位于打印輥和助掃輥之間的圖文掃描一行，而后再走紙一行，使掃描線陣對準(zhǔn)緊接上一行的圖文，而再次橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)就掃描新的一行。這樣逐行掃描可得到寬度取決于打印機(jī)行寬；長度取決于被掃描圖文(因?yàn)槔碚撋洗蛴C(jī)可連續(xù)不斷走紙)；分辨率取決于字車橫移和縱向走紙的最小步距及掃描傳感器的位元尺寸的圖文；而掃描速度取決于字車橫移和走紙運(yùn)動(dòng)的速度及光電掃描傳感器線陣的長度。由接收紙面反射光的強(qiáng)弱不同而形成的一列列掃描信號(hào)經(jīng)復(fù)合頭上的薄膜電纜傳送到電路主板上，由主板上的微處理器將變換后的數(shù)字信號(hào)放入緩沖存貯器中，再從并行接口經(jīng)電纜送給計(jì)算機(jī)。打印時(shí)掃描部分不工作，工作過程和現(xiàn)有打印機(jī)一樣，由主板上的微處理器根據(jù)計(jì)算機(jī)從并行接口送來的數(shù)據(jù)，變換驅(qū)動(dòng)后控制復(fù)合頭橫移到相應(yīng)列由打印針撞擊色帶或噴嘴噴墨打印出該列色點(diǎn)，接收到換行命令后走紙換行再打印另一行的信息形成一頁圖文。
對掃描打印機(jī)增加掃描命令組，選通掃描或打印部分電路工作，執(zhí)行不同的內(nèi)部程序功能段，設(shè)定掃描寬度、長度、位置、速度、方式等。為了簡化掃描命令碼并使掃描驅(qū)動(dòng)程序盡量類似于打印驅(qū)動(dòng)程序，除增加掃描方式和掃描開始命令外，其掃描寬度、長度和速度都可借用打印控制碼中的打印頭移位、走紙和打印速度選擇控制碼。
由于設(shè)定掃描頭對計(jì)算機(jī)方面相應(yīng)地開發(fā)類似于打印驅(qū)動(dòng)程序的掃描驅(qū)動(dòng)程序，設(shè)定緩沖區(qū)，存盤文件名，識(shí)別換行碼，根據(jù)顯示模式將輸入圖文顯示在顯示器上并存入硬盤中。
按照IBMPC／XT并行接口的電路結(jié)構(gòu)，其輸入速率限制在每秒輸入1K字節(jié)左右，由于近十年來并行接口一直只用于向打印機(jī)輸出數(shù)據(jù)，因此電路結(jié)構(gòu)一直無太大變化，僅輸入速率隨微處理器性能的提高而略有增加。隨著掃描打印機(jī)的出現(xiàn)，其并行口的輸入速率對掃描速度將出現(xiàn)限制，對64位0.07×0.07mm的掃描頭，將把掃描速度限制在每秒1英寸內(nèi)，遠(yuǎn)低于目前字車的移動(dòng)速度，為兼容舊機(jī)種將迫使掃描打印機(jī)提供一種低速掃描模式或在內(nèi)部緩存壓縮。新型的個(gè)人微機(jī)，其并行接口的輸入速率為配合掃描打印機(jī)的出現(xiàn)，將會(huì)引入DMA通道把輸入速率提高到200K字節(jié)／秒以上，省出機(jī)時(shí)執(zhí)行圖文識(shí)別和壓縮等任務(wù)。
對現(xiàn)有個(gè)人計(jì)算機(jī)，主板多數(shù)可配16M字節(jié)以上內(nèi)存，但由于目前需大內(nèi)存處理的任務(wù)不多，用戶購買的多為只插2M內(nèi)存的產(chǎn)品，而掃描打印機(jī)的輸入幅面大，精度中等，輸入一張單頁寬行打印紙幅面的黑白圖文，數(shù)據(jù)量就近4M，對16級灰度或16種彩色圖文輸入，數(shù)據(jù)量超過15M字節(jié)，因此為配合掃描打印機(jī)的圖文輸入能力，微機(jī)的實(shí)配內(nèi)存將紛紛增大到16M字節(jié)以上。這將極大刺激世界半導(dǎo)體工業(yè)的帶頭產(chǎn)品DRAM的高速發(fā)展，對大批量生產(chǎn)16M位DRAM持觀望態(tài)度的廠商將迅速增加投資轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)，64M位和256M位DRAM的研制速度也將加快。同時(shí)為適應(yīng)圖像存貯和檢索的需要，大容量硬盤和可寫光盤也將高速發(fā)展。
本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)在大多數(shù)場合，掃描打印機(jī)將取代普通打印機(jī)成為一種全新概念的計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，而在脫離計(jì)算機(jī)獨(dú)立使用的場合將成為拷貝機(jī)和傳真機(jī)，在信息處理領(lǐng)域?qū)⑵鸱浅Ｖ匾淖饔?。本?shí)用新型由于采用了掃描頭和打印頭共同組合在字車上形成復(fù)合頭的獨(dú)創(chuàng)方案，最大限度共用了字車橫移和走紙步進(jìn)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制電路和數(shù)據(jù)接口，因此成本僅在現(xiàn)有打印機(jī)基礎(chǔ)上增加1％～5％，即可實(shí)現(xiàn)掃描打印機(jī)這一新型圖文輸入／輸出設(shè)備，使用戶在得到打印機(jī)的同時(shí)只增加很少投資就得到了一臺(tái)大幅面、中分辯率、低速掃描器，為圖文輸入技術(shù)的普及提供了最佳途徑。
由于本實(shí)用新型掃描打印機(jī)提供了一種廉價(jià)的普及型圖文輸入和輸出硬件，因此將極大促進(jìn)圖形處理和文字識(shí)別方面軟件的迅速發(fā)展，使微機(jī)迅速進(jìn)入圖形處理時(shí)代。并且由于掃描打印機(jī)很容易成為一種普及型低速傳真機(jī)，當(dāng)其大量進(jìn)入家庭后，對通訊系統(tǒng)的影響也很大，使世界信息產(chǎn)業(yè)和個(gè)人計(jì)算機(jī)提前數(shù)年跨入圖文處理時(shí)代。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型中的技術(shù)問題作進(jìn)一步的說明。
本實(shí)用新型的掃描打印機(jī)，是在現(xiàn)有的打印機(jī)的基礎(chǔ)上的改進(jìn)，其機(jī)電結(jié)構(gòu)和控制電路都基于目前最普及的24針擊打式打印機(jī)或打印字車及走紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡同其完全一致的噴墨式打印機(jī)或熱敏式打印機(jī)，包括計(jì)算機(jī)，具有微處理器、緩沖存貯器中的掃描打印機(jī)的電路主板，并具有一含有發(fā)射一束平行光束的光源和沿打印紙走紙方向縱向排列對準(zhǔn)紙面反射光的光電接收傳感器陣列組成的掃描頭同打印頭組合在一起安裝在字車上成掃描打印的復(fù)合頭，復(fù)合頭通過薄膜電纜同主板電路相連，掃描頭采用光電掃描傳感器陣列，并安裝在打印頭的同一鉛垂線上。


圖1是本實(shí)用新型中計(jì)算機(jī)和掃描打印機(jī)聯(lián)機(jī)工作的原理框圖；圖2是本實(shí)用新型中掃描頭位于打印頭左側(cè)的復(fù)合頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型中掃描頭光源和接收線陣分置于打印頭兩側(cè)的復(fù)合頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型中掃描頭和打印頭位于字車下方的復(fù)合頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型中掃描頭和打印頭對稱于字車的復(fù)合頭結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型中掃描頭和打印頭位于字車上方的復(fù)合頭結(jié)構(gòu)示意圖7是本實(shí)用新型中掃描頭部分的原理圖；圖8是CCD線陣封裝和排列示意圖；圖9是本實(shí)用新型中一種使掃描打印處紙變?yōu)槠矫娴尿?qū)紙機(jī)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型的掃描打印機(jī)，是在現(xiàn)有的打印機(jī)的基礎(chǔ)上的改進(jìn)，其機(jī)電結(jié)構(gòu)和控制電路都基于目前最普及的24針擊打式打印機(jī)或打印字車及走紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡同其完全一致的噴墨式打印機(jī)或熱敏式打印機(jī)，包括計(jì)算機(jī)，具有微處理器、緩沖存貯器中的電路板，并含有發(fā)射一束平行光束的光源和沿打印紙走紙方向縱向排列對準(zhǔn)紙面反射光的光電接收傳感器陣列組成的掃描頭同打印頭組合在一起安裝在字車上成掃描打印的復(fù)合頭，復(fù)合頭通過薄膜電纜同主板電路相連，掃描頭采用光電掃描傳感器陣列。
參見
圖1，計(jì)算機(jī)1和掃描打印機(jī)2通過計(jì)算機(jī)1上有輸入緩沖和輸出鎖存能力及聯(lián)絡(luò)握手信號(hào)的并行接口101與現(xiàn)有打印機(jī)上普遍采用的CENTRONIC并行接口201交換數(shù)據(jù)(對串行輸入的打印機(jī)也可采用串行口)。計(jì)算機(jī)可以采用現(xiàn)有的各種計(jì)算機(jī)，如286、386等。一般包括有鍵盤102、顯示器103、微處理器104、內(nèi)存和硬盤105、及控制變換106及數(shù)據(jù)總線107。掃描打印機(jī)2包括并行接口201掃描打印機(jī)主板202、復(fù)合頭203、打印掃描變換204、緩沖存貯器205、微處理器206及數(shù)據(jù)總線207。通過計(jì)算機(jī)對掃描打印機(jī)的操作運(yùn)行，對圖文進(jìn)行輸出，或通過掃描把圖文輸入并存貯。本實(shí)用新型的機(jī)電結(jié)構(gòu)和控制電路都基于目前最普及的24針擊式打印機(jī)或打印字車及走紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡同其完全一致的噴墨式及熱敏式打印機(jī)。本實(shí)用新型的圖文輸出和輸入主要是通過含有發(fā)射一束平行光束的光源和沿打印紙走紙方向縱向排列對準(zhǔn)紙面反射光的光電接收傳感器陣列組成的掃描頭同打印頭組合在一起安裝在字車上成掃描打印復(fù)合頭203來完成的。復(fù)合頭203通過薄膜電纜同掃描打印機(jī)上的主板202上的電路相連。
為了最大限度地共用機(jī)電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。擔(dān)當(dāng)掃描功能的掃描頭部分應(yīng)與打印頭和橫移字車通過機(jī)械結(jié)構(gòu)連接為同一運(yùn)動(dòng)體，即使掃描頭和打印頭兩者共同沿橫向運(yùn)動(dòng)，掃描頭和打印頭的相對位置可以有多種布置方案，主要可分為掃描列與打印列在同一行上的同行布置方式和不在同一行上的異行布置方式兩大類型。
同行布置方式可以有掃描頭位于打印頭左側(cè)，位于打印頭的右側(cè)，和光源與光電接收傳感器分置在打印頭左右兩側(cè)的三種方案。參見圖2，掃描頭232和打印頭231并排裝配在字車3上，對于針式等擊打式打印機(jī)，由于存在打印色帶，對長形固定式色帶盒的打印機(jī)，由于色帶遮擋了打印行，為了使掃描和打印列在同一行上，因此色帶從光源和接收傳感器線陣后面繞過，并由于掃描頭尺寸只有幾個(gè)立方厘米，可在其外殼后部制成弧形或增加色帶導(dǎo)向柱或引導(dǎo)滑輪。圖中色帶5由四個(gè)引導(dǎo)柱繞過掃描頭232，橫移電機(jī)8通過皮帶7帶動(dòng)字車3在滑軌6上橫移對圖文或紙4進(jìn)行掃描或打印。
參見圖3，光源和光電接收傳感陣列分置于打印頭左、右兩側(cè)，光源234照射在圖文或紙4上，光電接收傳感陣列235接收反射光，噴墨打印頭231對紙打印，橫移電機(jī)8通過皮帶7帶動(dòng)字車3在滑軌6上橫移掃描或打印一行。對于此結(jié)構(gòu)方式為了避免打印頭出針板遮擋掃描光束，必須使出針板遠(yuǎn)離紙面，這可通過加一個(gè)打印頭自動(dòng)或手動(dòng)離合機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)(這種離合機(jī)構(gòu)在圖中沒有反映出來)；而對隨打印頭移動(dòng)的多邊形移動(dòng)式色帶盒的打印機(jī)，由于除出針板外還有色帶盒支撐臂，只有精心設(shè)計(jì)色帶盒的形狀并適當(dāng)加大離合距離才能為掃描光束讓出足夠的間隙，采用增大出針板與紙面距離的方法提供通光間隙，雖也可實(shí)現(xiàn)，但由于增大出針距離，從而減慢打印速度，提高對打印針的強(qiáng)度要求，影響整機(jī)性能，不如設(shè)離合機(jī)構(gòu)簡單有效；對于噴墨式打印機(jī)，噴墨打印機(jī)由于噴嘴較小，間距較大，組合設(shè)計(jì)后可不用離合機(jī)構(gòu)就可提供足夠的通光間隙，而且還不用加打印襯墊，易于用直線等間距接收線陣實(shí)現(xiàn)同行同列掃描。
同行布置的優(yōu)點(diǎn)是基本不增加高度，走紙等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無需改動(dòng)，缺點(diǎn)是需增加整機(jī)寬度，對擊打式需和色帶盒統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，對左右側(cè)布置方式，需考慮左右邊界掃描與打印的不一致。而分置兩側(cè)的方案，雖對擊打式打印機(jī)需增加離合機(jī)構(gòu)，使系統(tǒng)略微復(fù)雜，但對噴墨式打印機(jī)，由于能實(shí)現(xiàn)同行同列掃描和打印，是一種有價(jià)值的實(shí)用方案。
對異行布置類型，由于避開了色帶、出針板、噴嘴的遮光問題，使設(shè)計(jì)自由度更大，若考慮到掃描列與打印列側(cè)偏的方案，雖實(shí)現(xiàn)毫無困難，但無任何優(yōu)點(diǎn)，且人為造成對位繁瑣，故不再說明。僅對掃描頭和打印頭對稱于字車、掃描頭和打印頭都位于字車上部及都位于下部的三類可實(shí)現(xiàn)的方案加以詳述。
參見圖4，掃描頭232和打印頭231都位于字車3下部(包括同行方式)，由推進(jìn)輥9和牽拉輥9使壓在壓紙輪10下的圖文或紙4縱向走紙，安裝在字車3下的打印頭231和掃描頭232在滑軌6下橫移完成對打印掃描平墊11處圖文的打印或掃描。就這種結(jié)構(gòu)對擊打式打印機(jī)，無論掃描頭位于打印頭上方還是下方，由于色帶安裝必須避開字車滑軌和驅(qū)動(dòng)皮帶，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和色帶安裝帶來很多不便，在滑軌低于上蓋的打印機(jī)中幾乎無位于字車之下的產(chǎn)品，但當(dāng)滑軌高于上蓋時(shí)，掃描頭和打印頭前后或同行排列都不影響安裝和維護(hù)，在票據(jù)打印機(jī)及噴墨式打印機(jī)中較常見。
參見圖5，掃描頭和打印頭對稱位于字車的上、下方，打印頭231和掃描頭232安裝在字車3上，在滑軌6上橫移對由助掃輥12和打印輥13及壓紙輪10帶動(dòng)走紙的圖文或紙進(jìn)行掃描或打印。這種結(jié)構(gòu)的掃描打印機(jī)，對擊打式打印機(jī)打印頭位于上方易于解決色帶安裝問題，對噴墨式打印機(jī)掃描頭位于上方有利于清掃保養(yǎng)。
參見圖6，掃描頭232和打印頭231安裝于字車3上，在滑軌6上橫移對打印輥13和助掃輥12及壓紙輪10帶動(dòng)走紙的圖文或紙4進(jìn)行掃描或打印。在掃描頭232上加一接近開關(guān)14，在掃描壓紙桿兩端加一對可方便移動(dòng)和鎖定的左右界定位片，鎖定機(jī)構(gòu)可采用與目前打印機(jī)中拖紙鏈輪上一樣的塑料凸輪鎖定，將手柄搬起即可左右移動(dòng)定界片設(shè)定左右掃描邊界，到位后壓下凸輪手柄即把位置鎖定。當(dāng)光電接近開關(guān)14的光束被定界片遮斷時(shí)刻產(chǎn)生一個(gè)定位信號(hào)，此信號(hào)微處理器可作為左右邊界插入換行碼限制掃描寬度，同時(shí)也可作為位置校準(zhǔn)信號(hào)，使雙向掃描或打印時(shí)增加右側(cè)的位置校準(zhǔn)，提高雙向掃描和打印時(shí)的精度。這種結(jié)構(gòu)由于掃描頭和打印頭都位于字車的上部(包括同行方式)，因而色帶安裝不受滑軌和皮帶影響，對針打和噴墨式打印機(jī)都能適用，異行方式掃描頭位于上方更利于清掃，而位于下方也好實(shí)現(xiàn)。這種方案對現(xiàn)有針式打印機(jī)改動(dòng)較少，很有實(shí)用價(jià)值。
從上述的說明掃描頭可安在打印頭的上方或安在打印頭的下方，更好地方式是掃描頭與打印頭做成為一體結(jié)構(gòu)。
掃描頭的固定方式，從利于維修考慮，掃描頭和打印頭分別固定在字車上較簡單，但從減小復(fù)合頭的體積和縮小紙邊盲區(qū)，掃描頭固定在打印頭上能使結(jié)構(gòu)更緊湊，特別對針式和噴墨式打印頭，由于其突出部的周邊空間就可容下掃描頭，因而整體設(shè)計(jì)復(fù)合頭更好。連接方式可用螺釘、螺栓或卡裝，而鉚接和粘接因不利于維修一般不易采用。對螺釘或螺栓連接，至少應(yīng)有兩個(gè)固定點(diǎn)。對卡裝結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是清掃維護(hù)方便，但應(yīng)設(shè)鎖緊機(jī)構(gòu)保證連接牢固穩(wěn)定。
在掃描和打印的第一線位置為用戶提供一條明顯的標(biāo)志線，走紙鍵具備逐線精細(xì)步進(jìn)功能，使用戶易于對準(zhǔn)起始線。
對一些高檔型號(hào)可配4M字節(jié)以上的緩沖存貯器，面板上增加一些功能鍵，使掃描打印機(jī)具有脫機(jī)硬拷貝的功能。加上調(diào)制解調(diào)器選件，使掃描打印機(jī)成為一種廉價(jià)的低速傳真機(jī)。
參見圖7，掃描頭232由光源234和接收紙面反射光強(qiáng)弱信號(hào)的光電接收傳感器陣列235兩部分組成。超高亮發(fā)光二極管光源234發(fā)射的一束平行光照在被掃描圖文4上，被掃描圖文的反光強(qiáng)弱由CCD電荷耦合器陣列235接收產(chǎn)生一系列脈沖信號(hào)經(jīng)薄膜電纜送給主板。其中CCD器件的線陣排列方式參見圖8。光源可以采用半導(dǎo)體激光器、超高亮發(fā)光二極管和發(fā)光強(qiáng)度較穩(wěn)定的幾類小燈泡，由于距離只需10mm左右，照射尺寸一般小于5×1mm，采用半導(dǎo)體激光器將增加驅(qū)動(dòng)電路的成本，而超高亮發(fā)光二極管為單色光源，體積小，亮度高，壽命長，成本低，工作電流只需40mA，對黑白和灰度掃描輸入最合適。采用φ5mm的普通超高亮聚光型發(fā)光二極管就可，如定制對管芯位置和封裝外殼前端聚光透鏡精度嚴(yán)格約束的產(chǎn)品，則能得到更好的平行光束。對彩色掃描頭的光源應(yīng)采用定制的聚光型小燈泡以保證光源的一致性。根據(jù)情況掃描頭上的光電接收傳感器陣列為線陣，也可以為面陣；掃描頭一般采用CCD攝像器件。
對紙面反射光的接收可采用光敏二極管、光敏三極管、光電池和CCD電荷耦合器等器件組成的陣列，而CCD器件的精度和可靠性高，采用集成電路生產(chǎn)工藝，易于批量生產(chǎn)降低成本。線陣的位數(shù)和位元尺寸是決定軟件標(biāo)準(zhǔn)和分辯率的關(guān)鍵參數(shù)，其選定原則應(yīng)該是位元尺寸和字車橫向移動(dòng)及縱向走紙的定位精度相匹配，位數(shù)與打印針數(shù)或微處理器字長相匹配。如不匹配將給掃描驅(qū)動(dòng)程序增加復(fù)雜性。對于現(xiàn)有的24針打印機(jī)，較早產(chǎn)品的縱橫定位精度多為1／180英寸(即0.14mm)，目前產(chǎn)品多數(shù)為1／360英寸(即0.07mm)；對于噴墨打印機(jī)，打印精度標(biāo)準(zhǔn)為1／300英寸，縱橫定位精度更高，其標(biāo)準(zhǔn)主要參照激光打印機(jī)，并同掃描器的1／300和1／600英寸的分辯率相對應(yīng)?；诂F(xiàn)有24針打印機(jī)的掃描打印機(jī)，其掃描位數(shù)應(yīng)在與打印針數(shù)相配的24／48系列及與微處理器字長相配的32／64系列這兩種中選擇，位元尺寸應(yīng)選0.07×0.07mm，這樣便于用4個(gè)位元得到一個(gè)0.14×0.14mm的可打印偽灰度點(diǎn)。如果工業(yè)界能在掃描打印機(jī)出現(xiàn)時(shí)，使針式掃描打印機(jī)、噴墨掃描打印機(jī)、激光打印機(jī)和掃描器等主要圖文輸入和輸出設(shè)備的分辯率統(tǒng)一在一個(gè)固定倍率的系列上，將對計(jì)算機(jī)圖形處理時(shí)代的軟件發(fā)展有很大益處。但鑒于24針打印機(jī)的使用量遠(yuǎn)大于其它幾種圖文輸入或輸出設(shè)備之和，使掃描打印機(jī)脫離1／180和1／360英寸這一系列的可能性極小，且隨著其迅速普及，有可能把其它設(shè)備拉入1／360和1／720英寸這一系列中來。對首批產(chǎn)品，本發(fā)明人推薦位元尺寸采用0.07×0.07mm，由于64位可以用停用16位的方式與48位兼容且采用每點(diǎn)4位表示16級灰度或16種色彩剛好每列占256位合32字節(jié)，或用64個(gè)字節(jié)表示64個(gè)點(diǎn)的256種色彩，位數(shù)與DEC公司最新的α系列高性能64位RISC微處理器字長相配，有可能在計(jì)算機(jī)界產(chǎn)生劃時(shí)代的效果，因此推薦采用64位0.07×0.07mm的CCD陣列。
光電接收線陣的排列方式與被掃描處的紙面形狀有關(guān)，如直接對壓在圓形打印輥上的紙進(jìn)行掃描，由于打印輥截面為圓形，當(dāng)一束平行光斜射在弧面上時(shí)，光線按反射定律沿法線對稱于入射角反射，這使得光電接收位元必須按弧形不等距排列，對于光電二、三極管和光電池可采用定制特殊封裝的形式實(shí)現(xiàn)；CCD器件由于位元間隔必須很小，無法采用不等距弧形封裝的辦法解決，需在CCD集成電路內(nèi)部制一些接轉(zhuǎn)位填補(bǔ)空位，在片內(nèi)或片外數(shù)據(jù)變換時(shí)將接轉(zhuǎn)位剔除才能實(shí)現(xiàn)。采用弧形不等距光電接收線陣，雖然通過精心設(shè)計(jì)和專門定制是可以實(shí)現(xiàn)的，但對定制的一種接收線陣，打印輥直徑、光源入射角和接收線陣到紙面的距離三個(gè)參數(shù)都不能改變，不利于改型換代、維修替換和安裝調(diào)試。為了能采用通用結(jié)構(gòu)的CCD器件，本實(shí)用新型中主要采用圖4中加打印掃描平墊；圖5和圖6中加助掃輥，甚至采用圖9中在邊緣有齒的皮套15下加平襯16處掃描和打印，由邊緣帶齒的主動(dòng)輥17和從動(dòng)輥18驅(qū)動(dòng)皮套使其上圖文或紙走紙的方法；這樣可使掃描甚至打印處的圖文或紙成為平面狀，接收位元只需對準(zhǔn)反射角沿走紙方向縱向直線等距排列即可，安裝時(shí)只需對準(zhǔn)反射角一個(gè)參數(shù)，與反射點(diǎn)到接收線陣的距離無關(guān)，改型時(shí)改變光源入射角和接收距離也無需定制新的接收器件。光源與接收傳感器的夾角一般應(yīng)在30－120度之間，夾角小些不易受外界雜散光干擾。目前重慶大學(xué)研制的CL_64型光電二極管接收線陣位數(shù)為64，位元寬度0.088mm，中心距0.072mm；日本東京芝浦電氣生產(chǎn)的TCD201C型CCD電荷耦器位數(shù)為40，位元尺寸為0.05×0.05mm，在結(jié)構(gòu)上與本實(shí)用新型所要求的一致，只需在定制時(shí)對封裝和尺寸及位數(shù)略作改動(dòng)即可。
掃描頭中的通光掃描縫，從防雜散光考慮不宜太寬，其尺寸主要取決于光源與接收線陣的的夾角及外壁到紙面的距離，如夾角為60度，間距為1mm，則縫寬可選3mm，縫長略大于接收線陣長度可選5mm，內(nèi)壁最好糙化處理，減小光源照在內(nèi)壁上帶來的影響。
對本實(shí)用新型中的電路要求如下光電接收傳感器線陣可采用并行或串行脈沖輸出兩種形式，對光電管線陣，采用并行輸出較簡單，用含有多個(gè)74LS374三態(tài)鎖存器及譯碼器的ASIC半定制集成電路在步進(jìn)電機(jī)控制脈沖延時(shí)后將全部光點(diǎn)產(chǎn)生的電信號(hào)鎖存，由主板電路讀取，缺點(diǎn)是引線多，分辯率和灰度難于提高。而CCD器件內(nèi)部都集成有放大、脈沖移位控制等電路，對現(xiàn)有CCD線陣結(jié)構(gòu)不需改變，引線少，易于實(shí)現(xiàn)灰度和彩色輸入。在主板上用74LS164這類串入并出移位寄存器將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)；由板上微處理器讀入緩沖存貯器中，而后通過現(xiàn)有打印機(jī)中最常用的CENTRONIC并行接口經(jīng)聯(lián)機(jī)電纜從計(jì)算機(jī)上的并行接口將數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)內(nèi)?，F(xiàn)有很多打印機(jī)由于只從計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)，因而簡化了其CENTRONIC并行接口電路，沒有輸出能力。故對掃描打印機(jī)必需加一片74LS374三態(tài)鎖存器及相應(yīng)譯碼選通電路輸出數(shù)據(jù)，具體電路視各廠家打印機(jī)中所用的微處理器而略有不同，但一般都采用簡單廉價(jià)的通用器件來實(shí)現(xiàn)。
由于掃描打印機(jī)是一種年產(chǎn)量上千、上萬臺(tái)的大規(guī)模生產(chǎn)性產(chǎn)品，具體的控制電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)將取決于目前打印機(jī)各大生產(chǎn)廠商對自己原有產(chǎn)品的兼容繼承和發(fā)展方向上的考慮，進(jìn)行最優(yōu)化整體設(shè)計(jì)。象掃描線陣的位數(shù)，位元尺寸和掃描控制碼這幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)和指令完全取決于世界上具有最強(qiáng)生產(chǎn)能力的幾個(gè)廠商依靠其技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)力最終聯(lián)合形成的工業(yè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。因此本發(fā)明的技術(shù)方案中沒有完全給出過細(xì)的電路原理圖和機(jī)械結(jié)構(gòu)圖，只給出能夠?qū)崿F(xiàn)的幾種技術(shù)方法、機(jī)械結(jié)構(gòu)上的基本要求、電路中可使用的元器件的類型和當(dāng)前技術(shù)下最接近或最簡單的器件型號(hào)，并論證選型原則和當(dāng)前技術(shù)下應(yīng)選用的最佳參數(shù)和器件，為生產(chǎn)廠商制訂標(biāo)準(zhǔn)定出一個(gè)框架。如果需要，本發(fā)明人完全有能力提供具體的控制電路和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但在工業(yè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)確立之前不保證提供的設(shè)計(jì)能夠符合普及后由最大生產(chǎn)廠和用戶共同認(rèn)可的工業(yè)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種掃描打印機(jī)，是在現(xiàn)有的打印機(jī)的基礎(chǔ)上的改進(jìn)，其機(jī)電結(jié)構(gòu)和控制電路都基于目前最普及的24針擊打式打印機(jī)或打印字車及走紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡同其完全一致的噴墨式打印機(jī)或熱敏式打印機(jī)，包括計(jì)算機(jī)，具有微處理器、緩沖存貯器中的電路板，特征在于；含有發(fā)射一束平行光束的光源和沿打印紙走紙方向縱向排列對準(zhǔn)紙面反射光的光電接收傳感器陣列組成的掃描頭同打印頭組合在一起安裝在字車上成掃描打印的復(fù)合頭，復(fù)合頭通過薄膜電纜同主板電路相連，掃描頭采用光電掃描傳感器陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描打印機(jī)，其特征在于掃描頭安在打印頭的上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描打印機(jī)，其特征在于掃描頭安在打印頭的下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描打印機(jī)，其特征在于掃描頭與打印頭為一體結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的掃描打印機(jī)，其特征在于掃描頭上的光電接收傳感器陣列為線陣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的掃描打印機(jī)，其特征在于掃描頭上的光電接收傳感器陣列為面陣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描打印機(jī)，其特征在于掃描頭采用CCD攝像器件。
專利摘要本實(shí)用新型的掃描打印機(jī)，其機(jī)電結(jié)構(gòu)和控制電路都基于目前最普及的24針擊打式打印機(jī)或噴墨式或熱敏式打印機(jī)，包括計(jì)算機(jī)，具有微處理器、緩沖存貯器等的掃描打印機(jī)的電路主板，并具有一含有發(fā)射一束平行光束的光源和沿打印紙走紙方向縱向排列對準(zhǔn)紙面反射光的光電接收傳感器陣列組成的掃描頭同打印頭組合在一起安裝在字車上成掃描打印的復(fù)合頭，復(fù)合頭通過薄膜電纜同主板相連，掃描頭采用光電掃描傳感器陣列。
文檔編號(hào)B41J3/00GK2127346SQ92228539
公開日1993年2月24日 申請日期1992年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月27日
發(fā)明者方巖, 劉強(qiáng) 申請人:方巖, 劉強(qiáng)