配置多列压轮的介质驱动系统及打印机的制作方法

1.本发明涉及打印机技术领域，具体涉及一种配置多列压轮的介质驱动系统及打印机。


背景技术：

2.打印机作为数码印刷的主要设备，应用越来越广泛。喷墨打印作为打印设备的主流，可以实现在各种不同的打印介质上喷印，如各种纸张、高分子薄膜介质和胶片、各类布匹等，正发挥着越来越大的作用。
3.按介质和墨车的运动方式，可以把工业打印机分两个大类：一类是类似连续滚筒印刷原理的single pass打印机，其特征是喷印头(部件)不动，打印介质连续运动；另一类是扫描式打印机，其特征是喷印头(组件)做左右往复的扫描式运动，而打印介质做纵向的步进间歇式前进运动。
4.随着市场对打印设备生产效率的要求越来越高，新上市的扫描式打印机的打印速度也越来越快。而扫描式打印机的打印介质间歇式步进的运动特征，意味着主传动轴也是间歇式的进行运动和停止的切换。
5.更快的速度，会导致主传动轴的惯量冲击加大，同时用于提供介质张力的结构由于速度或行程的增大也会有更大程度的惯量冲击。这两种因素都会导致介质运动和停止的过程中有更多的“微打滑”或传动误差。
6.如图1、图2所示，目前市场上的扫描式打印机，其包括机架60、位于机架60上的打印平台40、与机架60固定连接的横梁30以及位于打印平台40上方沿横梁30的长度方向往复运动的墨车50，墨车50底部设置有打印头，墨车50往复运动过程中，对打印平台40上的打印介质70进行喷墨打印。
7.其中，用于驱动打印介质70做步进式运动的介质驱动系统，包括驱动轴10以及沿驱动轴的长度方向分布的若干压轮机构20，其中，压轮机构20上设置有单列分布的至少一个压轮21，该压轮机构20还设置有弹性件22(通常为扭簧)，用于提供压紧力，驱使压轮21将打印介质70压在驱动轴10上，利用驱动轴与打印介质之间的摩擦力，通过驱动轴的间歇式旋转运动驱动打印介质做步进式运动。上述介质驱动系统，还包括远离主动轴一侧的介质引导辊80以及张紧机构(图中未示出)。
8.上述结构形式的扫描式打印机，由于驱动轴和压轮只是局部的“线接触”，驱动轴和打印介质之间的摩擦力较小，在运动过程中，就容易出现“微打滑”现象，造成打印介质的传动距离不稳定，传动精度也更容易受到张力变动和惯量冲击的影响。
9.为了提升驱动轴与打印介质之间的摩擦力，如图3所示，现有技术中，在驱动轴与压轮接触的位置设置了粗糙面11，例如凹凸不平表面、类似于钢刺的结构、喷砂等，虽然在一定程度上可以提升驱动轴与打印介质之间的摩擦力，但其依旧不能满足日益提升的打印速度对传动精度的需求。
10.图4所示为现有技术中的另一种扫描式打印机的局部结构示意图，其中，介质驱动
系统包括驱动辊10＇以及与驱动辊10＇并排设置的压辊11＇，由于压辊11＇沿驱动辊10＇的长度方向连续，以及压辊11＇和驱动辊10＇的材料特性，与前述的驱动轴和压轮结构相比，可以提供更大的摩擦力。但是，由于驱动辊10＇的直径相对驱动轴和压轮结构中驱动轴的直径更大，其惯量冲击更大，同样无法满足更快的打印速度。


技术实现要素：

11.本发明要解决的技术问题是现有扫描式打印机无法满足更快打印速度需求的技术缺陷。
12.为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
13.本技术的其中一个实施例，配置多列压轮的介质驱动系统，至少包括驱动轴以及沿驱动轴的轴向方向并排分布的若干压轮机构，所述压轮机构被配置为可相对驱动轴移动；所述压轮机构包括至少两列位于所述驱动轴的外侧沿圆周方向分布的压轮以及弹性机构，所述压轮的轴线与所述驱动轴的轴线平行，每列所述压轮通过所述弹性机构紧压所述驱动轴。
14.一种优选的实施方式，所述压轮机构相对所述驱动轴的移动方向垂直于最外侧两列压轮的轴心连线。
15.本技术的其中一个实施例，配置多列压轮的介质驱动系统，至少包括驱动轴以及沿驱动轴的轴向方向并排分布的若干压轮机构，所述压轮机构被配置为可相对驱动轴移动；所述压轮机构包括：
16.至少两列位于所述驱动轴外侧的压轮，所述压轮的轴线与所述驱动轴的轴线平行；
17.环绕包覆于所有压轮外周的压紧带；以及
18.弹性机构，所述压紧带面向驱动轴的一侧通过所述弹性机构形成与驱动轴的外周贴合的包覆面并通过该包覆面紧压所述驱动轴。
19.一种优选的实施方式，所述压轮机构的至少一列压轮紧压所述驱动轴。
20.一种优选的实施方式，所述压轮机构的每列压轮均紧压所述驱动轴。
21.一种优选的实施方式，所述压轮为同步带轮，所述压紧带为同步带。
22.一种优选的实施方式，所述压轮为光轮，所述压紧带为平带。
23.本技术的其中一个实施例，一种打印机，至少包括用于承载打印介质的打印平台、进纸导辊、出纸导辊、介质张力机构以及所述的配置多列压轮的介质驱动系统，所述打印介质依次通过进纸导辊、所述介质驱动系统中压轮机构与驱动轴之间的间隙、打印平台以及出纸导辊；所述打印介质与所述驱动轴的外周贴合部分对应的圆心角为介质包角b，所述压轮机构与驱动轴接触部分对应的圆心角为压轮包角a，所述压轮包角a位于所述介质包角b的范围内。
24.本实施例配置多列压轮的介质驱动系统以及打印机，其驱动轴与压轮构成的介质驱动系统本身具有惯量小的技术优势，通过多列压轮的设置，驱使打印介质与驱动轴之间形成面接触，摩擦力得到了极大的提升，在提升打印速度时，基于极大的摩擦力，打印介质与驱动轴之间不会产生打滑现象，介质传动精度得以保证，其打印速度可以得到极大的提升。
附图说明
25.图1为现有技术中驱动轴、压轮机构构成介质驱动系统的扫描式打印机的局部结构示意图；
26.图2为图1所示扫描式打印机的局部剖视结构示意图；
27.图3为图1所示扫描式打印机的局部结构示意图；
28.图4为现有技术中驱动辊、压辊构成介质驱动系统的扫描式打印机的局部结构示意图；
29.图5为现有技术中扫描式打印机的驱动轴运动控制时序图；
30.图6所示为驱动轴在高速和大行程运动时的运动控制时序图；
31.图7为实施例一所示扫描式打印机的局部结构示意图；
32.图8为图7所示扫描式打印机中介质驱动系统的局部结构示意图；
33.图9为图8所示介质驱动系统处的打印介质受力分析示意图；
34.图10为实施例二所示扫描式打印机中配置多列压轮的介质驱动系统的结构示意图；
35.图11为实施例三所示扫描式打印机中配置多列压轮的介质驱动系统的结构示意图；
36.图12实施例四所示扫描式打印机中配置多列压轮的介质驱动系统的结构示意图。
具体实施方式
37.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.现有技术中常用的扫描式打印机，其驱动轴周期运动的时序和速度特征，如图5所示，打印介质70纵向运动的一个周期由四段受控的运动组成，包括加速段t1、匀速段t2、减速段t3以及停止段t4。墨车50上打印喷头在打印介质处于停止状态(即驱动轴处于停止段t4)进行喷墨打印。相应的，墨车的扫描运动也包括加速段、匀速段、减速段和停止段，根据喷墨打印的特性，喷墨打印时墨车处于匀速段，对应于驱动轴的停止段t4。
41.扫描式打印的周期运动特征，决定了纵向的介质传动系统和横向的墨车运输，都有相应的周期性重复惯量冲击。工业打印设备的发展方向是高速度和高精度，尤其是在满足使用精度的情况下，速度向更快的方向发展。要使得速度更快，则必须有更大的一个周期行程(即1pass宽度)以及更大的运动速度。
42.如图6所示，高速度和高精度的发展方向是进一步减小加速段t1、减速段t3、停止段t4，并适当延长匀速速度v1的匀速段t2。经过上述调整，提升了整体的平均运动速度，使得单周期的运动行程加大。这个发展方向，使得纵向和横向的运动速度以及加速度要求越来越高，由于变速度而产生的运动惯量冲击将越来越大。基于这个更快的机器设计需求，较小惯量的系统设计，将有利于运动的提升和优化。因此，在高速度扫描式打印设备的需求场合，小惯量的驱动轴和压轮机构系统，将比大惯量、大直径的驱动辊和压辊系统，在受力和运动控制方面更具有优势，有利于降低高速运动状况下的惯量冲击。
43.在图1
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图3所示的扫描式打印机中，由于驱动轴和压轮只是局部的“线接触”，压轮的压力相对较低，而且接触面很小，导致驱动轴和打印介质之间的摩擦力较小。当设计更高速度的打印设备时，主动轴需要更大的加速度，这就要求主动轴能提供更大的介质摩擦力。而图1
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图3所示的扫描式打印机，其介质摩擦力不足以支撑更高速度的打印需求。
44.下面将结合具体的实施例，对本技术可以满足更高打印速度需求的配置多列压轮的介质驱动系统和打印机进行详细说明。
45.实施例一
46.本实施例的一种打印机，如图7所示，包括括机架60、位于机架60上的打印平台40、与机架60固定连接的横梁(图中未示出，参考图2)、位于打印平台40上方沿横梁的长度方向往复运动的墨车(图中未示出，参考图2)，以及配置多列压轮的介质驱动系统。
47.本实施例中，配置多列压轮的介质驱动系统，如图7
‑
图9所示，包括驱动轴10以及沿驱动轴的轴向方向并排分布的若干压轮机构20，若干压轮机构20的分布方式参见图1。其中，所述压轮机构20与压轮升降梁25可活动连接，可相对驱动轴10进行移动。该压轮机构20与压轮升降梁25的具体连接方式为现有常规技术，在此不做赘述。
48.作为本实施例的特别之处，所述压轮机构20设置有两列位于所述驱动轴10的外侧沿圆周方向分布的压轮21，该两列压轮21的轴线与所述驱动轴10的轴线平行。
49.压轮机构20还包括弹性机构23，该弹性机构23位于压轮机构20与压轮升降梁25之间，弹性机构23提供的弹性力驱动每列压轮21与驱动轴10接触并向驱动轴21施加压紧力，即紧压驱动轴。
50.需要说明的是，本实施例所述的压轮21与驱动轴10接触，在压轮21与驱动轴10之间有打印介质70穿过时，压轮21与驱动轴10接触时之间间隔有打印介质70，通过压轮21施加的压紧力，使打印介质70与驱动轴10之间产生摩擦力。
51.本实施例中，所述压轮机构20相对所述驱动轴10的移动方向垂直于上述两列压轮21的轴心连线，以保证两列压轮均与驱动轴接触，并且，在接触位置产生的摩擦力基本相等。
52.如图7、图8所示，基于打印介质依次通过的进纸导辊81、所述介质驱动系统中压轮机构与驱动轴之间的间隙、打印平台以及出纸导辊80之间的位置关系，在介质张力机构(图中未示出，通常是张力浮辊)张紧的状态下，所述打印介质70与所述驱动轴10的外周贴合部分对应的圆心角为介质包角b。
53.本实施例中，两列压轮21与驱动轴接触部分对应的圆心角为压轮包角a，需要特别说明的是，上述压轮包角a位于所述介质包角b的范围内。
54.下面结合图9，对本实施例中配置有两列压轮的介质驱动系统中，打印介质的受力
情况进行分析。
55.如图9所示，本实施例的两列压轮21分别为压轮a 211和压轮b 212，对应的弹性结构23包括弹簧a 231和弹簧b 232，压轮a与驱动轴的接触点为a点，压轮b与驱动轴的接触点为b点。弹簧a 231产生的弹性力为fc1，弹簧b 232产生的弹性力为fc2，二者的合力为fc。
56.驱动轴10对压轮a 211产生的法向回弹力为fa，驱动轴10对压轮b 212产生的法向回弹力为fb，压轮机构在fa、fb、fc三个作用力的相互作用下处于平衡状态。
57.进一步的，fa可以分解为fa1和fa2，fb可以分解为fb1和fb2，其中，分力fa1和fb1大小相等，方向相反，二者相互抵消。分力fa2和fb2的方向相同，与fc的方向相反，分力fa2和fb2的合力与fc大小相等，二者相互抵消。
58.通过上述受力分析可知，基于分力fa1和fb1的方向，两列压轮在弹性机构的弹性力作用下，逐步压紧的同时有推动打印介质向外扩张趋势，这个打印介质的受力趋势，增加了打印介质的双压轮内段ab弧段在驱动轴上的贴紧张力，从而增大了ab弧段的打印介质和驱动轴之间的摩擦力，在此，将该段内的摩擦力定义为fab。如果定义压轮a和压轮b的压紧摩擦力分别为fa和fb，那么，双压轮组最终提供的总压紧摩擦力为f＝fa fb fab。
59.而在现有技术中，介质驱动系统只有单列压轮，假设其单列压轮为本实施例的压轮a，那么，由于压轮a与驱动轴之间为线接触，其压轮机构提供给打印介质的摩擦力f＝fa。
60.而在本实施例中，基于两列压轮的结构布置，其压轮机构提供的压紧摩擦力不仅包括压轮a和压轮b直接接触处的fa和fb，还包括ab弧段内产生的压紧摩擦力fab。由于在ab弧段内(压轮包角a的范围内)，打印介质与驱动轴之间为面接触，其摩擦力远大于现有技术中单列压轮产生的摩擦力。
61.本实施例配置两列压轮的介质驱动系统，其驱动轴与压轮构成的介质驱动系统本身具有惯量小的技术优势，通过两列压轮的分布，驱使打印介质与驱动轴之间形成面接触，摩擦力得到了极大的提升，在提升打印速度时，基于极大的摩擦力，打印介质与驱动轴之间不会产生打滑现象，介质传动精度得以保证。基于本实施例配置两列压轮的介质驱动系统构成的打印机，其打印速度可以得到极大的提升。
62.实施例二
63.本实施例的一种打印机，如图10所示，其所配置的介质驱动系统中，与实施例一的区别在于，压力机构20配置有三列压轮21。在弹性机构23的弹性力作用下，三列压轮21均紧压驱动轴10。
64.与实施例一相比，在压轮包角a相同的情况下，其打印介质在压轮包角a对应的弧段内所受的摩擦力，在实施例一的基础上，还要增加第三列压轮的压紧摩擦力，如此使得打印介质与驱动轴之间的摩擦力更大，可以适用的打印速度更快。
65.需要说明的，压轮的列数也可以大于三，本实施例的三列以及实施例一的两列均为优选的实施方式，并非唯一限制。
66.实施例三
67.本实施例的一种打印机，如图11所示，其所配置的介质驱动系统中，与实施例一的区别在于，在实施例一的两列压轮的基础上，该两列压轮21的外侧环绕包覆了压紧带24，该压紧带24在弹性机构23的弹性力作用下，其面向驱动轴的一侧，ab弧段内的压紧带24与驱动轴贴合形成包覆面，通过该包覆面紧压驱动轴，向驱动轴施加压紧力。
68.作为优选，本实施例中，压轮21可以为同步带轮，相应的，压紧带24为同步带；压轮21可以为光轮，相应的，压紧带24为平带。当然，压轮21和压紧带24可以选择现有技术中任何一种带轮和传动带的组合。
69.本实施例中，与实施例一相同的是，压轮机构的导向方向垂直于两压轮的轴心连线。本实施例中，压紧带24对驱动轴的压紧面在两压轮弧段ab之间，在弹簧弹力足够克服压紧带张紧力的情况下，则两压轮和驱动轴的圆心连线构成的ab弧段(即压轮包角a)将全贴紧在驱动轴上。
70.本实施例中，基于压紧带的特性，对打印介质的紧压由原来压轮表面接触的“线”转变到压紧带紧压的“面”，可以大幅度提高弹性机构的弹力(压紧力)，而不用担心打印介质承受的压强或耐撕拉强度问题，从而大大提升了驱动轴对打印介质的摩擦力，即提升了抗“打滑”性能，提高了传动精度，也可以让系统有条件以更大的介质张力传送，提升迅捷响应能力。
71.实施例四
72.本实施例的一种打印机，如图12所示，其所配置的介质驱动系统中，与实施例三的区别在于，压轮a 211紧压驱动轴10，而压轮b 212相对驱动轴10处于悬空状态，并未直接紧压驱动轴10。
73.其中，压紧带24在弹性机构23的弹性力作用下，其面向驱动轴的一侧，压轮包角a对应弧段内的压紧带24与驱动轴贴合形成包覆面，通过该包覆面向驱动轴施加压紧力。
74.本实施例与实施例三相比，在两列压轮间距相等的情况下，由于压轮包角a对应的弧长更小，导致产生的摩擦力比实施例三更小。
75.需要说明的是，虽然，本实施例的结构，打印介质与驱动轴之间的摩擦力比实施例三更小，但是，其依旧远大于现有技术中单列压轮形式中打印介质与驱动轴之间的摩擦力。与现有技术相比，其依然具有更大的摩擦力，可以适用更大的打印速度。
76.此外，作为等同的实施方式，两列压轮均可以相对驱动轴悬空，不直接紧压驱动轴，通过一定弧段内的压紧带紧压驱动轴，形成包覆面。或者，作为等同的另一种实施方式，压轮b212紧压驱动轴10，而压轮a211处于悬空状态。
77.总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。