CN110816056A - 一种基于步进电机的喷墨打印系统及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于步进电机的喷墨打印系统及其打印方法。该喷墨打印系统包括打印机架、喷墨打印头、墨盒、可移动墨盒支架、打印介质放置架、测距定位机构、测距传感器、上位机、调整部分、三个步进电机；测距定位机构测量打印介质的实际中心位置；测距传感器测量喷墨打印头与打印介质之间的垂直距离；处理器计算得到位置偏移向量和缩放比例；调整部分根据位置偏移向量和缩放比例，通过步进电机一驱动墨盒前后移动，步进电机二驱动墨盒左右移动，步进电机三调节打印介质放置架的高度。本发明通过步进电机替代传统的直流电机，能够通过发出的PWM波形个数来控制转动角度，进而控制打印介质的精确位置来完成打印任务。

Description

一种基于步进电机的喷墨打印系统及其打印方法

技术领域

本发明涉及喷墨打印技术领域，具体说是一种基于步进电机的喷墨打印系统及其打印方法。

背景技术

现有的喷墨打印机的机械部件，可以区分为走纸和扫描两个方向。走纸部分由电机带动滚轮驱动进纸，扫描部分则由电机驱动打印头移动，完成扫描动作。将纸张视为一个二维平面，走纸和扫描则可以视为这个二维平面的两个轴，X轴或Y轴。

喷墨打印技术，由于对打印精度要求比较高，一般要求达到600DPI或者更高，走纸和扫描方向的驱动定位一般由普通直流电机配套高精度的光栅带或码盘来定位。这样就使得在工业餐饮等使用场景，灰尘油渍等污染较大，容易污染光栅带或码盘，导致打印失真或者打印机不工作。并且需要设置光栅或码盘，而光栅带、光栅译码器对机械安装的要求高。

并且，普通的喷墨打印机通常只能在纸张等平面介质上进行打印，这就导致了喷墨打印机使用的局限性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于步进电机的喷墨打印系统及其打印方法。在低精度下的喷墨场景，通过步进电机控制喷墨打印机走纸和扫描的精确位置来完成打印任务，无需设置光栅或码盘，降低了设备安装难度，提高了复杂工况下的可靠性问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于步进电机的喷墨打印系统，包括：打印机架、喷墨打印头、墨盒、可移动墨盒支架、打印介质放置架、测距定位机构、测距传感器、上位机、调整部分、步进电机一、步进电机二和步进电机三；

所述喷墨打印头，用于喷射油墨；

所述可移动墨盒支架，用于放置墨盒；

所述打印介质放置架，用于放置打印介质；

所述墨盒通过可移动墨盒支架安装在打印机架上部，所述喷墨打印头安装在墨盒下方；所述打印介质放置架设置于打印机架的底座上，所述步进电机一、步进电机二均和步进电机三设置于打印机架的内部；所述上位机分别与测距定位机构、测距传感器、调整部分连接；所述调整部分与步进电机一、步进电机二和步进电机三连接；所述步进电机三还与打印介质放置架连接；

所述测距定位机构，安装在到所述喷墨打印头具有特定距离的水平面上，用于测量得到打印介质的实际中心位置；

所述测距传感器安装在墨盒下方、喷墨打印头的一侧，用于测量喷墨打印头与打印介质之间的垂直距离；

所述上位机包括处理器；所述处理器用于根据打印介质的实际中心位置结合预设中心位置计算位置偏移向量，以及根据待打印图片的大小计算得到缩放比例，并记录喷墨打印头与打印介质之间的垂直距离；所述喷墨打印头的原始起点位置即为预设中心位置；

所述调整部分包括步进电机控制部件，用于按照位置偏移向量和缩放比例，通过步进电机一驱动墨盒前后移动，通过步进电机二驱动墨盒左右移动；并根据喷墨打印头与打印介质之间的垂直距离，通过步进电机三调节打印介质放置架的高度，并根据所述缩放比例打印所述待打印图片。

在上述技术方案的基础上，所述特定距离为2～3mm。

在上述技术方案的基础上，所述测距定位机构包括三个测距仪，三个所述测距仪设置在三个不同的方向，分别测量测距仪到打印介质的外边缘的距离。

在上述技术方案的基础上，根据三个所述测距仪到打印介质的外边缘的距离结合坐标系确定三个坐标值，并根据所述三个坐标值计算得到打印介质的中心位置。

在上述技术方案的基础上，所述调整部分还包括缩放调整部分，用于按照缩放比例改变所述待打印图片的大小。

在上述技术方案的基础上，所述喷墨打印系统还包括用于提供电源的电源装置。

在上述技术方案的基础上，所述打印介质放置架为高度可调节结构。

在上述技术方案的基础上，所述打印机架的底座上、打印介质放置架的一侧设有支撑板，所述墨盒通过可移动墨盒支架安装在支撑板上方，所述支撑板下方设有滚轮；所述步进电机一和步进电机二均与所述滚轮连接，用于驱动支撑板带动墨盒前后或左右移动。

在上述技术方案的基础上，所述打印机架的底座上、打印介质放置架的一侧设有支撑板，支撑板下方设有滚轮，支撑板上方设有滑轨，可移动墨盒支架安装在滑轨上；所述步进电机一与可移动墨盒支架连接，用于驱动支撑板带动墨盒沿所述滑轨前后移动；所述步进电机二与所述滚轮连接，用于驱动支撑板带动墨盒左右移动。

在上述技术方案的基础上，所述墨盒上方设有加墨口，所述加墨口上盖有加墨口密封盖。

一种基于步进电机的喷墨打印系统的打印方法，包括以下步骤：

步骤1，将打印介质放置于打印介质放置架上，通过测距传感器测量喷墨打印头与打印介质之间的垂直距离，并将该垂直距离通过上位机发送至调整部分，调整部分驱动步进电机三调节打印介质放置架的高度；

步骤2，开启测距定位机构中的测距仪，分别测量测距仪到打印介质的外边缘的距离，结合坐标系确定三个坐标值，并根据所述三个坐标值得到打印介质的实际中心位置，将得到的打印介质的实际中心位置发送至上位机；

步骤3，上位机中的处理器根据打印介质的实际中心位置结合预设中心位置计算位置偏移向量，以及根据待打印图片的大小计算得到缩放比例，并将待打印图片的缩放比例和位置偏移向量发送至调整部分；

步骤4，调整部分基于待打印图片的缩放比例和位置偏移向量，根据实际需求，通过步进电机一驱动墨盒前后移动，通过步进电机二驱动墨盒左右移动，完成打印。

本发明所述喷墨打印系统的喷墨打印头使用步进电机替代传统的直流电机，能够通过两个步进电机带动墨盒和喷墨打印头进行前后、左右移动，由于步进电机能够通过处理器发出的PWM波形个数来控制转动角度，进而控制喷墨打印系统走纸和扫描的精确位置来完成打印任务。另外，本发明中的打印介质放置架可放置打印纸张以外的打印介质，例如水杯、食品等非平面打印介质，避免了普通喷墨打印机只能打印纸张等平面打印介质的缺点。并且本发明中打印介质放置架的高度可调节，能够适应不同高度的打印介质。

本发明所述的基于步进电机的喷墨打印系统，安装简单，使用方便，无需设置光栅或码盘，降低了安装调测难度，降低设备维护成本。

附图说明

本发明有如下附图：

图1本发明所述喷墨打印系统的结构示意图；

图2本发明中墨盒的安装结构示意图一；

图3本发明中墨盒的安装结构示意图二；

图4本发明所述打印方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1示出了本发明提供的一种基于步进电机的喷墨打印系统的结构示意图。如图1所示，本发明所述的一种基于步进电机的喷墨打印系统，包括：打印机架、喷墨打印头1、墨盒2、可移动墨盒支架4、打印介质放置架3、测距定位机构、测距传感器、上位机、调整部分、步进电机一、步进电机二和步进电机三；

所述喷墨打印头1，用于喷射油墨；例如，可以在打印纸张等平面打印介质上打印图案或文字，也可以在水杯、奶泡等非平面的打印介质上进行打印。

所述可移动墨盒支架4，用于放置墨盒2；该可移动墨盒支架4能够在步进电机一和步进电机二的驱动下前后、左右移动。

所述打印介质放置架3，用于放置打印介质。在本实施例中，所述打印介质放置架3为高度可调节结构，具体结构可以为现有的高度可调节结构。

所述墨盒2通过可移动墨盒支架4安装在打印机架上部，所述喷墨打印头1安装在墨盒2的下方；所述打印介质放置架3设置于打印机架的底座7上，所述步进电机一、步进电机二和步进电机三均设置于打印机架的内部；所述上位机分别与测距定位机构、测距传感器、调整部分连接。所述调整部分与步进电机一、步进电机二和步进电机三连接；所述步进电机三还与打印介质放置架连接。本实施例中，所述喷墨打印头1和墨盒2可以根据打印墨水材料的不同进行更换。所述墨盒2上方设有加墨口，所述加墨口上盖有加墨口密封盖，能够保证墨盒2的密封性。

所述测距定位机构，安装在到所述喷墨打印头1具有特定距离的水平面上，用于测量得到打印介质的实际中心位置。所述的特定距离为2～3mm。

所述测距传感器安装在墨盒2下方、喷墨打印头1的一侧，用于测量喷墨打印头1与打印介质之间的垂直距离。

所述上位机包括处理器；所述处理器用于根据打印介质的实际中心位置结合预设中心位置计算位置偏移向量，并将喷墨打印头1与打印介质之间的垂直距离发送至调整部分；以及根据待打印图片的大小计算得到缩放比例。由于在实际情况中，无法保证每次都将打印介质放置在可移动打印介质放置架的中心处，因此本发明计算了位置偏移向量，可以通过调整部分根据位置偏移向量调整墨盒的位置。本发明中的计算位置偏移向量和计算缩放比例功能，可以采用现有技术中能够实现相应功能的处理器来实现。

在本实施例中，所述调整部分用包括步进电机控制部件，用于根据位置偏移向量和缩放比例，通过步进电机一驱动墨盒2前后移动，通过步进电机二驱动墨盒2左右移动；并根据喷墨打印头1与打印介质之间的垂直距离，通过步进电机三调节打印介质放置架3的高度。

在本实施例中，所述测距定位机构包括三个测距仪，三个所述测距仪设置在到喷墨打印头1为2～3mm的水平面上三个不同的方向，用于分别测量测距仪到打印介质的外边缘的距离。

根据三个所述测距仪到打印介质的外边缘的距离，再结合坐标系确定三个坐标值，并根据所述三个坐标值计算得到打印介质的中心位置。

所述调整部分还包括缩放调整部分，用于按照缩放比例改变所述待打印图片的大小。

所述喷墨打印系统还包括用于提供电源的电源装置。

如图2所示，在本实施例中，所述打印机架的底座7上、打印介质放置架3的一侧设有支撑板5，所述墨盒2通过可移动墨盒支架4安装在支撑板5上，所述支撑板5下方设有滚轮6；所述步进电机一和步进电机二均与所述滚轮6连接，用于驱动支撑板5带动墨盒2前后或左右移动。

如图3所示，在本实施例中，所述墨盒2的还可以有另外一种驱动方式：所述打印机架的底座7上、打印介质放置架3的一侧设有支撑板5，支撑板5下方设有滚轮6，支撑板5上方设有滑轨8，可移动墨盒支架4安装在滑轨8上；所述步进电机一与可移动墨盒支架4连接，用于驱动可移动墨盒支架4带动墨盒2前后移动；所述步进电机二与所述滚轮6连接，用于驱动支撑板5带动墨盒2左右移动。

图4示出了本发明提供的一种基于步进电机的喷墨打印系统的打印方法。如图2所示，本发明所述的一种基于步进电机的喷墨打印系统的打印方法，包括以下步骤：

步骤1，将打印介质放置于打印介质放置架3上，通过测距传感器测量喷墨打印头1与打印介质之间的垂直距离，并将该垂直距离通过上位机发送至调整部分，调整部分驱动步进电机三调节打印介质放置架3的高度；

步骤2，开启测距定位机构中的三个测距仪，分别测量三个测距仪到打印介质的外边缘的距离，结合坐标系确定三个坐标值，并根据所述三个坐标值得到打印介质的实际中心位置，将得到的打印介质的实际中心位置发送至上位机；

步骤3，上位机中的处理器根据打印介质的实际中心位置结合预设中心位置计算位置偏移向量，以及根据待打印图片的大小计算得到待打印图片的缩放比例，并将待打印图片的缩放比例和位置偏移向量发送至调整部分；

步骤4，调整部分基于待打印图片的缩放比例和位置偏移向量，根据实际需求，通过步进电机一驱动墨盒2前后移动，通过步进电机二驱动墨盒2左右移动，完成打印。

本发明所述喷墨打印系统的喷墨打印头使用步进电机替代传统的直流电机，能够通过两个步进电机带动墨盒和喷墨打印头在X轴、Y轴两个方向进行移动(即墨盒的前后、左右移动)，由于步进电机能够通过处理器发出的PWM波形个数来控制转动角度，进而控制喷墨打印系统走纸和扫描的精确位置来完成打印任务。另外，本发明中的打印介质放置架为高度可调结构，通过测距传感器测量喷墨打印头到打印介质之间的垂直距离，然后通过步进电机三调节打印介质放置架的高度，即实现了打印介质在Z轴方向上的移动。通过步进电机+测距传感器的方式精确控制喷墨打印头与打印介质之间的距离，使其尽可能的小，进而控制打印精度。本发明所述喷墨打印系统可放置打印纸张以外的打印介质，避免了普通喷墨打印机只能打印纸张等平面打印介质的缺点。并且本发明中打印介质放置架的高度可调节，能够适应不同高度的打印介质。本发明所述的基于步进电机的喷墨打印系统，安装简单，使用方便，无需设置光栅或码盘，降低了安装调测难度，降低设备维护成本。

以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应可理解的是，本发明不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于步进电机的喷墨打印系统，其特征在于，包括：打印机架、喷墨打印头、墨盒、可移动墨盒支架、打印介质放置架、测距定位机构、测距传感器、上位机、调整部分、步进电机一、步进电机二和步进电机三；

所述喷墨打印头，用于喷射油墨；

所述打印介质放置架，用于放置打印介质；

所述墨盒通过可移动墨盒支架安装在打印机架上部，所述喷墨打印头安装在墨盒的下方；所述打印介质放置架设置于打印机架的底座上，所述步进电机一、步进电机二和步进电机三均设置于打印机架的内部；所述上位机分别与测距定位机构、测距传感器、调整部分连接；所述调整部分与步进电机一、步进电机二和步进电机三连接；所述步进电机三还与打印介质放置架连接；

所述测距定位机构，安装在到所述喷墨打印头具有特定距离的水平面上，用于测量得到打印介质的实际中心位置；

所述测距传感器安装在墨盒下方、喷墨打印头的一侧，用于测量喷墨打印头与打印介质之间的垂直距离；

所述上位机包括处理器；所述处理器用于根据打印介质的实际中心位置结合预设中心位置计算位置偏移向量，以及根据待打印图片的大小计算得到缩放比例，并记录喷墨打印头与打印介质之间的垂直距离；所述喷墨打印头的原始起点位置为预设中心位置；

所述调整部分包括步进电机控制部件，用于根据位置偏移向量和缩放比例，通过步进电机一驱动墨盒前后移动，通过步进电机二驱动墨盒左右移动；并根据喷墨打印头与打印介质之间的垂直距离，通过步进电机三调节打印介质放置架的高度。

2.如权利要求1所述的基于步进电机的喷墨打印系统，其特征在于，所述特定距离为2～3mm。

3.如权利要求1所述的基于步进电机的喷墨打印系统，其特征在于，所述测距定位机构包括三个测距仪，三个所述测距仪设置在三个不同的方向，分别测量测距仪到打印介质的外边缘的距离。

4.如权利要求3所述的基于步进电机的喷墨打印系统，其特征在于，根据三个所述测距仪到打印介质的外边缘的距离结合坐标系确定三个坐标值，并根据所述三个坐标值计算得到打印介质的中心位置。

5.如权利要求1所述的基于步进电机的喷墨打印系统，其特征在于，所述喷墨打印系统还包括用于提供电源的电源装置。

6.如权利要求1所述的基于步进电机的喷墨打印系统，其特征在于，所述打印介质放置架为高度可调节结构。

7.如权利要求1所述的基于步进电机的喷墨打印系统，其特征在于，所述打印机架的底座上、打印介质放置架的一侧设有支撑板，所述墨盒通过可移动墨盒支架安装在支撑板上方，所述支撑板下方设有滚轮；所述步进电机一和步进电机二均与所述滚轮连接，用于驱动支撑板带动墨盒前后或左右移动。

8.如权利要求1所述的基于步进电机的喷墨打印系统，其特征在于，所述打印机架的底座上、打印介质放置架的一侧设有支撑板，支撑板下方设有滚轮，支撑板上方设有滑轨，可移动墨盒支架安装在滑轨上；所述步进电机一与可移动墨盒支架连接，用于驱动支撑板带动墨盒沿所述滑轨前后移动；所述步进电机二与所述滚轮连接，用于驱动支撑板带动墨盒左右移动。

9.如权利要求1所述的基于步进电机的喷墨打印系统，其特征在于，所述墨盒上方设有加墨口，所述加墨口上盖有加墨口密封盖。

10.如权利要求1～9任一权利要求所述的基于步进电机的喷墨打印系统的打印方法，包括以下步骤：

步骤1，将打印介质放置于打印介质放置架上，通过测距传感器测量喷墨打印头与打印介质之间的垂直距离，并将该垂直距离通过上位机发送至调整部分，调整部分驱动步进电机三调节打印介质放置架的高度；

步骤2，开启测距定位机构中的测距仪，分别测量测距仪到打印介质的外边缘的距离，结合坐标系确定三个坐标值，并根据所述三个坐标值得到打印介质的实际中心位置，将得到的打印介质的实际中心位置发送至上位机；

步骤3，上位机中的处理器根据打印介质的实际中心位置结合预设中心位置计算位置偏移向量，以及根据待打印图片的大小计算得到缩放比例，并将待打印图片的缩放比例和位置偏移向量发送至调整部分；

步骤4，调整部分基于待打印图片的缩放比例和位置偏移向量，根据实际需求，通过步进电机一驱动墨盒前后移动，通过步进电机二驱动墨盒左右移动，完成打印。

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