CN101772418B - 用于打印机的可拆卸的介质心轴和天线组件 - Google Patents

Abstract

一种用于热转印打印机的可拆卸的心轴容纳有双射频识别读取器天线，这些读取器天线用来读取附连于打印介质的芯筒上的射频识别标签。射频识别标记提供的信息使打印机能基于所装载的介质类型来进行自校准。该天线设计消除了无法读取标记的“零信号”区，并使得内在打印机心轴的整个长度周围和横跨该整个长度读取标记。该设计还允许易于将介质固定器从打印机上拆卸下来。

Description

用于打印机的可拆卸的介质心轴和天线组件

相关申请的交叉引用

不适用。

技术领域

本发明的领域是打印机系统，更具体来说是用于可自动配置的打印机的天线系统。

背景技术

热转印打印机的设置和校准既繁琐又昂贵。在大多数热转印打印机中，完全校准要求进给若干英尺的标签原料和色带材料。每次将不同类型的介质装载到打印机中时都必须执行该校准过程。如果打印机能辨别所装载的介质是什么类型的，则可避免这样的设置和校准过程。

为了简化打印机设置，已经使用各种方法来识别装载到热转印打印机中的介质，包括接触式单元存储器部件和条形码。在这些应用中，将包括标识数据的编码或存储器部件联接到设置在打印机中的介质上。当介质位于打印机中时对数据进行读取，并且打印机为合适的介质进行配置。

一种尤为适合于识别热转印打印机中的介质的方法是射频识别技术或称RFID技术。与条形码或接触式单元存储器应用不同，射频识别既不要求与识别编码或存储器部件直线可见也不要求与它们直接连接来获取关于装载在打印机中的介质的数据。

不过，在这些类型的打印机中用来从射频识别标记读取数据的天线系统通常包括容纳在打印机的介质心轴中的单个水平环形天线或称环天线。当射频识别应答器围绕这样的天线的周界运行时，会存在零信号区，在那里射频识别读取器无法从与标记相关联的射频识别应答器下载信息。当射频识别标记垂直于天线平面时会产生这些零信号区，尽管这些零信号区的宽度可能发生变化，但它们绝不会被消除。如果打印机尝试在应答器处于零信号状态时从射频识别应答器收集信息时，这些零信号状态就会产生问题。当介质初始装载到打印机中时，以及当检验插入打印机中的介质类型很重要时，该问题就尤为棘手。

本发明致力于解决上述问题。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种用于打印系统的天线系统。在该天线系统的结构中，在打印机的介质心轴中设置两个环形天线或称环天线。打印机中的控制器可在无法从所选的天线中接收信号时在两个天线之间切换射频读取器。例如，当射频应答器位于一个天线的零信号区中时，读取器将切换到另一天线，该另一天线相对于应答器处于最佳的定向。无论何时射频应答器位于一个读取器天线的零信号区中时，另一天线总是处于最佳的定向。因此，该控制系统可对零信号进行补偿，使得读取器在沿着打印机介质心轴周界或围绕该周界的任何位置都能成功地从应答器下载或向其上传信息。

此外，本发明的天线系统易于放置到打印机中也易于从打印机中拆卸。在一个实施例中，介质心轴采用弹簧加载的触针，这些触针安装在联接到天线系统中的天线的印刷电路板上。这些电路板经由同轴电缆连接到天线电路板，所得到的天线组件位于介质固定器壳体内。

当将介质固定器组件安装到打印机壳体中时，弹簧针或触头可与打印机壳体中用于介质固定器的插座内的相应的圆形扁平按钮电气连接，通过介质固定器内的弹簧的加载作用来提供稳定的电气接触。为了确保弹簧触针具有长的寿命，并防止作用力沿除了弹簧致动方向之外的方向作用在针上，介质固定器壳体设计成十分紧密地配合在打印机壳体中的插座内。紧密配合可防止触针沿着触头按钮的表面侧向移动。此外，弹簧触针位于与介质固定器壳体齐平处的下方。因此，当介质固定器没有安装在打印机中时，可保护针以免被介质固定器壳体损坏。

在本发明的另一方面中，一种打印机设有射频收发器和天线组件，天线组件的大小和尺寸做成能被接纳在包括至少一个射频识别标记的介质卷的芯筒的内部中。天线组件包括第一天线和第二天线，第一天线相对于第二天线定位成：当第一天线和第二天线中选择的一个天线处于从射频识别标记进行数据通信的零信号区时，允许射频收发器从第一天线和第二天线中的另一个天线获取来自射频识别标记的数据。控制器连接到射频收发器，并编程成能在第一天线和第二天线之间切换以避免零信号区。

在本发明的又一方面中，一种打印机包括壳体、打印机电路以及可拆卸的心轴。壳体包括插座，打印机电路位于壳体中，并包括通过开关联接到插座的射频收发器。可拆卸的心轴包括天线组件，该天线组件包括第一天线和第二天线以及天线连接器，第一天线和第二天线提供与射频收发器的通信链路，天线连接器可接纳在插座中以连接到打印机电路。打印机电路还包括控制器，该控制器用于将射频收发器有选择地联接到第一天线和第二天线中的一个天线，以允许打印机电路与设在可拆卸的心轴上的介质卷上的射频识别标记进行通信。

在本发明的再一个方面中，提供一种用于在打印机中保持介质卷的心轴。该心轴包括第一平板状天线和第二平板状天线，第二平板状天线相对于第一平板状天线定位成：当第一平板状天线处于零信号区时，向射频收发器提供通信。

本发明的这些和其它方面将会从以下的说明书中变得清楚起来。在说明书中，参照作为说明书的一部分的附图，在附图中以示出本发明的较佳实施例。这样的实施例并不必定代表本发明的全部范围，因此必须参照这里的权利要求书来解释本发明的范围。

附图说明

图1是根据本发明构造的打印机的立体图；

图2是图1的打印机的打印机壳体底座和相关联的介质固定器组件的分解图；

图3是图2的介质固定器组件的分解图，示出介质底座和天线组件；

图4是图3的天线组件的立体图；

图5是图3的介质底座的仰视图，示出用于将介质组件联接到打印机壳体的插头；

图6是图2的打印机壳体底座的局部视图，示出用于与图5的插头匹配的插座；

图7是图5的插头接纳于图6的插座中时的侧剖视图；

图8是接纳了天线组件的介质卷的剖视图；

图9是根据本发明构造的用于打印机的控制系统的框图；

图10是示出形成各个介质的环天线的迹线的印刷电路的俯视图；以及

图11是示出形成可用于本发明的色带天线的迹线的印刷电路板的俯视图。

具体实施方式

现参见附图，更具体地说是参见图1，在图中示出包括打印机壳体11的打印机10，打印机壳体11具有打印机壳体底座12。现还参见图2，打印机底座12的大小和尺寸做成可接纳打印头(未示出)以及相关联的电路系统，用于在设置在介质固定器组件14中的介质上打印诸如文本之类的信息。

仍参见图2，打印机壳体底座12包括介质固定器插座32，该介质固定器插座形成为在打印机壳体底座12的相对侧上的凹陷部，且其大小和尺寸做成可接纳设置在介质固定器组件14上的介质固定器插头27。插头27和插座32之间的互连可提供介质固定器组件14与打印机壳体12之间的电气连接，如下文更完整地描述的那样。

现参见图3，图中示出介质固定器组件14的分解图。介质固定器组件14包括介质固定器底座30，该介质固定器底座包括从其相反两侧延伸的介质固定器插头27。介质固定器底座30的大小和尺寸做成可接纳天线组件22，参见图4，该天线组件22包括第一天线21和第二天线23，它们如这里所示可以在构造上基本上成平板状。现还参见图10，每个天线21和23较佳地构造在包括迹线52的印刷电路板上，迹线52围绕印刷电路板的周缘延伸，形成一环。如图所示，天线21和23是基本上彼此正交的，也就是说，这些天线定位成隔开基本上90度。不过，天线组件22可包括两个或多个天线，它们相对彼此定位成使得这些天线能电气切换以补偿天线组件22中的任一个天线所遇到的零信号。因此，这些天线的数量可变化，且可以不同的角度设置，这取决于零信号区的宽度以及其它因素。

仍参见图3和10，每个天线21和23还包括安装在天线印刷电路板上的印刷电路板24，该印刷电路板24包括连接于相应天线21和23的环52的触针26。同轴电缆28将天线印刷电路板21或23连接到触针26。触针26较佳地是弹簧加载的触头，它们可提供与插座32的良好电气连接，如下所述。尽管在这里描述了触针，但天线连接器也可以是插口或其它类型的连接器。

现参见图5，形成在介质固定器底座30中的介质固定器插头27包括设置在插头27的底表面上的凹陷部。凹陷部27的大小和尺寸做成可接纳触针26。当接纳在插头27中时，触针26支靠在形成在插头27的底表面上的凹陷29中，且不突伸出介质固定器14。因此，凹陷29可保护触针26不被沿除弹簧致动作用的方向之外的方向弯曲，从而防止弯曲、撕裂、剪切触针26或对触针造成其它损坏。

现还参见图6，如上所述，打印机壳体12包括介质固定器插座32，该介质固定器插座容纳电气连接器以与插头27互连。如这里所示，连接器可以是按钮触头34，这些按钮触头是圆形且扁平的，因而能提供触针26与按钮触头34之间稳定的电气连接，特别是在触针26是弹簧加载的触头的情况下更是如此。不过，根据触针26的构造，可以在插座32中设置各种类型的连接器，包括针、插口或其它连接器。此外，插头27和插座32的定向可以颠倒，并且，介质固定器底座30与壳体12之间的互连可做出各种其它的变型。

现参见图7，图中示出介质固定器14被接纳在打印机壳体12中时剖视图，特别是示出了插座32和插头27之间的互连。如这里所示，插头27以紧密的过盈配合的方式接纳在插座32中。当将插头27插入插座32中时，触针26与按钮触头或触点34对准并支靠于其上。如上所述，触针26较佳地是弹簧加载的，因而可提供与按钮触头或触点34的良好电气接触。触针26直接连接到弹簧触头印刷电路板24，该弹簧触头印刷电路板如上所述地连接到天线21或23。同轴电缆36将按钮触头34连接到打印机内部电路系统，该打印机内部电路系统将在下文参照图9进行描述。

现参见图9，图中示出用于实施本发明的打印机中的打印机电路的框图。打印机包括打印机控制电路40，如上所述，该打印机控制电路可控制与如设置在插入打印机中介质卷和色带上的射频识别标记之间的通信。打印机控制电路40包括微处理器42或其它控制元件、用于与射频识别标记和应答器通信的射频收发器44、以及用于在这些天线之间进行切换的射频开关46和48。打印机控制电路40还控制打印头(未示出)以驱动打印头在打印介质上进行打印，不过，也可以为该功能设置独立的电路。

仍参见图9，在工作中，控制电路40编程成通过射频开关48基于是否可从所选天线接收到数据而在天线21和23之间进行选择。将介质天线的输出通过开关48馈送给射频收发器44，该射频收发器将从射频识别标记或与介质天线21和23相关联的应答器获得的信息提供给微处理器42。现参见图8，图中示出介质卷在放置在天线组件22上时的侧剖视图。为了向打印机提供数据，将射频应答器18联接到与介质相关联的介质芯筒的内部。应答器18包括存储器部件，该存储器部件存储有指示设置在芯筒16上的介质的类型的数据。该信息例如可包括标签材料类型、打印区域的高度和宽度、标签颜色、相关的可接受色带等。

再参见图9，可选的是，可设置第二天线50，以在打印过程之前从与插入打印机的色带相关联的射频识别标记或应答器进行读取或对其进行写入。色带天线50通过射频开关46有选择地连接于微处理器42，如图所示，射频开关由微处理器42进行控制，以选择来自介质天线21或23之一或者色带天线50的输入。现还是参见图11，色带天线50设置在电路板上，该电路板包括环或环圈形式的迹线54。

现参见图8，在工作中，将一卷打印介质17放置在介质固定器组件14上。该卷介质17包括其上联接有射频识别标记或应答器18的介质芯筒16。射频应答器18存储有关正放置在打印机10中的介质的类型的数据。该卷介质17放置在心轴或天线组件22上，以使天线21和23基本上位于介质芯筒16的中央。当介质17正确地定位时，介质固定器组件14就插入打印机壳体12中的插座32中，实现触针26与触头按钮34之间的连接，如图7所示。

再参见图8并参见图9，相应天线无法访问射频识别标记18的零信号区位于在形成天线21和23的电路板上形成环形天线21和23的导线或迹线的正上方，当射频应答器18位于零信号处时，它们会阻止打印机电路40从射频应答器18读取数据，这在介质初始装载到打印机中时尤为棘手。为了使射频应答器18无论其位置如何都能读取到数据，印刷控制电路40、特别是微处理器42可有选择地启动射频收发器44以从射频识别标记18获得数据，或者启动开关48以经由天线21或者天线23来询问射频识别标记18。如果微处理器无法使用连接的天线21或23来从射频识别标记18读取数据，这表示射频识别标记18处于零信号区，则微处理器就会切换天线。如上所述，微处理器42还可有选择地将天线40切换到印刷控制电路40中，以读取与相关于色带的射频识别标记相关联的数据，然后可将该数据用于确定打印机的工作特性，或确保打印介质与色带之间的匹配。

应该理解，上述方法和装置只是示范性的并不限制本发明的范围，而且本领域的技术人员可作出的各种落入本发明的范围之内的变型。例如，尽管以上描述了用特定类型的连接器来将天线系统联接到打印机，但显而易见的是，可以使用各种其它类型的已知插头和插座元件，并且还可以使用各种类型的电气触头。此外，尽管以上将本发明描述为包括两个基本上正交的天线，但显而易见的是，可以采用两个以上的天线。再者，这些天线可相对于彼此以多种方式布置，以允许在射频识别标记处于与任一天线相关联的零信号区中时能读取数据。此外，尽管以上特别参照热转印打印机来描述本发明，但本发明也可以用于各种类型的打印机以及其它类型的卷材与射频应答器或标记一起使用的设备中。

Claims (26)

1.一种打印机，包括：

射频收发器；

天线组件，所述天线组件的大小和尺寸做成能被接纳在包括至少一个射频识别标记的介质卷的芯筒的内部中，所述天线组件包括第一天线和第二天线，其中所述第一天线相对于所述第二天线定位成：当所述第一天线和所述第二天线中选择的一个天线处于从所述射频识别标记进行数据通信的零信号区时，允许所述射频收发器从所述第一天线和所述第二天线中的另一个天线获取来自所述射频识别标记的数据；以及

控制器，所述控制器连接到所述射频收发器，并编程成能在所述第一天线和所述第二天线之间进行切换以避免所述零信号区。

2.如权利要求1所述的打印机，其特征在于，还包括：打印机壳体，所述打印机壳体包括用于将所述第一天线和所述第二天线中的每一个天线联接到所述控制器的连接器。

3.如权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述天线组件包括用于将所述第一天线和所述第二天线联接到所述控制器的天线连接器。

4.如权利要求3所述的打印机，其特征在于，所述天线连接器包括弹簧加载的触头。

5.如权利要求1所述的打印机，其特征在于，还包括控制器连接器，所述控制器连接器用于将所述控制器连接到所述天线组件。

6.如权利要求5所述的打印机，其特征在于，所述控制器连接器是按钮触头。

7.如权利要求3所述的打印机，其特征在于，所述天线连接器包括连接到所述第一天线和第一弹簧触点的第一印刷电路板以及连接到所述第二天线和第二弹簧触点的第二印刷电路板。

8.如权利要求1所述的打印机，其特征在于，还包括介质固定器组件，所述介质固定器组件的大小和尺寸做成能接纳所述介质卷和所述天线组件。

9.如权利要求1所述的打印机，其特征在于，还包括打印机壳体，所述打印机壳体包括介质固定器插座，其中，所述介质固定器插座包括控制器连接器，并且，所述介质卷和所述天线组件接纳在所述介质固定器插座中。

10.如权利要求9所述的打印机，其特征在于，所述介质卷和所述天线组件接纳在介质固定器组件中，而所述介质固定器组件接纳在所述打印机壳体中。

11.如权利要求1所述的打印机，其特征在于，还包括切换元件，所述切换元件连接在所述天线组件与所述控制器之间，所述控制器编程成能有选择地启动所述切换元件以将所述第一天线和所述第二天线中的至少一个天线连接到所述射频收发器。

12.如权利要求2所述的打印机，其特征在于，还包括第二射频开关，所述第二射频开关通过所述控制器有选择地联接到色带天线，所述色带天线在所述打印机壳体中定位成从联接到色带的第二射频识别标记获取数据。

13.如权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述第一天线和所述第二天线定位成基本上彼此正交。

14.一种打印机，包括：

壳体，所述壳体包括插座；

打印机电路，所述打印机电路位于所述壳体中，并包括通过开关联接到所述插座的射频收发器；

可拆卸的心轴，所述可拆卸的心轴包括天线组件，所述天线组件包括第一天线和第二天线以及天线连接器，所述第一天线和所述第二天线提供至所述射频收发器的通信链路，所述天线连接器可接纳在所述插座中以连接到所述打印机电路；

所述第二天线相对于所述第一天线定位成：当所述第一天线处于零信号区时，提供与所述射频收发器的通信；

其中，所述打印机电路还包括控制器，所述控制器用于将所述射频收发器有选择地联接到所述第一天线和所述第二天线中的一个天线，以允许所述打印机电路与设在所述可拆卸的心轴上的介质卷上的射频识别标记进行通信。

15.如权利要求14所述的打印机，其特征在于，所述天线连接器是弹簧加载的触针。

16.如权利要求14所述的打印机，其特征在于，所述天线连接器安装在联接到所述天线的印刷电路板上。

17.如权利要求14所述的打印机，其特征在于，所述可拆卸的心轴联接到介质固定器，所述介质固定器包括插头，所述插头的大小和尺寸做成能被接纳在所述插座中，并且，所述天线连接器设置在所述插头中。

18.如权利要求14所述的打印机，其特征在于，所述第二天线与所述第一天线基本上正交。

19.如权利要求14所述的打印机，其特征在于，所述控制器编程成能询问所述第一天线和所述第二天线，并且当所述第一天线和所述第二天线中的一个天线处于通信的零信号区时，切换到所述第一天线和所述第二天线中的另一个天线。

20.如权利要求14所述的打印机，其特征在于，所述插座和所述天线连接器中的至少一个包括弹簧加载的连接器针。

21.如权利要求17所述的打印机，其特征在于，所述介质固定器中的插头包括凹陷部，所述天线连接器保持在所述凹陷部中以防止弯曲所述天线连接器或对所述天线连接器造成其它损坏。

22.一种用于在打印机中保持介质卷的心轴，所述心轴包括：

第一平板状天线；以及

第二平板状天线，所述第二平板状天线相对于所述第一平板状天线定位成：当所述第一平板状天线处于零信号区时，提供至在所述打印机中的射频收发器的通信。

23.如权利要求22所述的心轴，其特征在于，还包括至少一个电气触头，所述至少一个电气触头与所述第一平板状天线和所述第二平板状天线中的每一个天线相关联以将所述平板状天线联接到打印机电路。

24.如权利要求22所述的心轴，其特征在于，所述第一平板状天线和所述第二平板状天线各包括印刷电路板，所述印刷电路板包括成环的迹线。

25.如权利要求23所述的心轴，其特征在于，所述电气触头是弹簧加载的触针。

26.如权利要求23所述的心轴，其特征在于，所述电气触头安装在印刷电路板上，并用同轴电路联接到所述第一平板状天线和所述第二平板状天线中的相应一个。

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