CN113135048A - 打印头自平衡机构及标签打印机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种打印头自平衡机构及标签打印机，属于打印机技术领域。它解决了现有标签打印机仅在一个方向上实现了自平衡的问题。它包括机架、固定在机架上的支撑轴、套设在支撑轴上的压板、通过多自由度连接结构连接在压板靠近打印胶辊一侧的打印头组件、以及限位结构，在打印胶辊与多自由度连接结构的作用下实现打印头组件在第一方向上的平衡，在限位结构与多自由度连接结构的作用下实现打印头组件在第二方向上的平衡。本发明用打印胶辊和限位结构来限制水平和竖直的自由度，打印效果明显提升，提高产品质量，对于加工精度要求降低，提高了装配的容错率。

Description

打印头自平衡机构及标签打印机
技术领域
本发明属于打印机技术领域，涉及一种打印头自平衡机构及标签打印机。
背景技术
标签打印机包括打印头和打印胶辊等结构，打印时，打印头压在打印胶辊上，标签和碳带从打印头与打印胶辊之间通过，机芯驱动打印胶辊转动从而实现打印过程。然而由于加工或装配误差的存在，打印头打印线与打印胶辊之间的平行度有差异，从而出现沿打印胶辊轴向，一部分标签打印清晰，而另一部分打印不清晰的情况，影响打印质量。
为此，中国专利公开了一种打印头自适应结构[申请公布号为CN112519421A]，散热板包括用于与转动板连接的第一连接部和用于与打印头连接的第二连接部，第一连接部通过转轴固定在转动板上，第二连接部紧贴打印头并与打印头固定连接。由于散热板和转动板是通过转轴连接，散热板具有回转空间，因此在打印头加压过程中，无需考虑散热板和胶辊的平行度等因素，通过受压后的点接触自适应为线接触，且受压点为线接触的中点。
上述自适应结构中，需要保证转轴与胶辊垂直，才能保证打印头打印线与打印胶辊平行，但在制造和装配过程中，存在加工或装配误差，无法保证转轴与胶辊的垂直度，就会出现打印头打印线偏离实际位置的情况。也就是说，上述自适应结构只解决了水平方向的平行度，在竖直方向还存在有夹角或倾斜的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在上述问题，提出了一种可使打印头组件在两个方向上实现自平衡的打印头自平衡机构。
还提出了一种包括该打印头自平衡机构的标签打印机。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
打印头自平衡机构，包括机架、固定在机架上的支撑轴、套设在支撑轴上的压板、通过多自由度连接结构连接在压板靠近打印胶辊一侧的打印头组件、以及限位结构，当所述打印头组件压紧在打印胶辊上时在打印胶辊与多自由度连接结构的作用下实现打印头组件在第一方向上的平衡，在限位结构与多自由度连接结构的作用下实现打印头组件在第二方向上的平衡。
机架位于打印机的盒体内，支撑轴沿水平方向延伸，压板可绕支撑轴转动，打印胶辊和限位结构设于打印机的盖体上，打印胶辊与支撑轴平行。当盖体与盒体扣合时，打印头组件压紧在打印胶辊上，标签和碳带从打印头与打印胶辊之间通过，机芯驱动打印胶辊转动从而实现打印过程。
打印头组件作用在打印胶辊上力的方向为第一方向，压紧面作用在受压轴上力的方向为第二方向，两者方向不同。由于设有多自由度连接结构，可在第一方向和第二方向上实现打印头组件的平衡，有效保证了打印头组件上打印线与打印胶辊的平行度，使得打印效果明显提升。
在上述打印头自平衡机构中，所述多自由度连接结构包括设于打印头组件上的连接部以及与支撑轴平行的转轴，所述连接部上开设有孔径大于转轴外径的通孔，所述转轴穿设在通孔内，所述通孔的内壁形成有环绕转轴设置的支撑环，所述支撑环沿轴向的剖面具有顶点，所述顶点位于支撑环的最小内径处。
转轴固定在机架或压板上，支撑环的最小内径略大于转轴的外径，即转轴与支撑环的最小内径处间隙配合。位于支撑环最小内径处的圆(由若干剖面的顶点构成)的圆心为连接部的旋转中心，连接部可绕该旋转中心作多自由度的转动，从而带动打印头组件绕该旋转中心作多自由度的转动。
在上述打印头自平衡机构中，所述多自由度连接结构包括设于打印头组件上的连接部以及与支撑轴平行的转轴，所述连接部上开设有孔径大于转轴外径的通孔，所述转轴的外壁形成有环绕转轴设置的支撑环，所述支撑环穿设在通孔内，所述支撑环沿轴向的剖面具有顶点，所述顶点位于支撑环的最大外径处。
转轴固定在机架或压板上，支撑环的最大外径略小于通孔的外径，即支撑环与通孔间隙配合。位于支撑环最大外径处的圆(由若干剖面的顶点构成)的圆心为连接部的旋转中心，连接部可绕该旋转中心作多自由度的转动，从而带动打印头组件绕该旋转中心作多自由度的转动。
在上述打印头自平衡机构中，所述支撑环沿轴向的剖面呈三角形。该三角形以通孔的内壁为底边，顶点位于与该底边相对的顶角处。
在上述打印头自平衡机构中，所述支撑环沿轴向的剖面呈弓形。弓形由一段弧边和一条直边构成，顶点位于弧边上，顶点至直边的距离最大。
在上述打印头自平衡机构中，所述打印头组件上还设有套设在转轴外的限位环部，所述限位环部的内孔孔径大于转轴的外径，所述压板上设有用于限制限位环部轴向位置的限位挡块。
限位环部的内孔与连接部的通孔同轴。通过限位环部和限位挡块对打印头组件在转轴上的轴向位置进行限位，保证打印头组件的旋转中心始终为上述旋转中心。
在上述打印头自平衡机构中，所述限位环部为两个，所述限位挡块为两个，两个所述限位挡块位于两个限位环部之间，两个所述限位环部之间的最小距离略大于两个限位挡块之间的最大距离，所述连接部位于两限位挡块之间。
为了实现打印头组件的轴向限位，还可以采用以下方式：限位环部为两个，限位挡块为两个，两个限位环部位于两个限位挡块之间，两个限位挡块之间的最小距离略大于两个限位环部之间的最大距离，连接部位于两限位环部之间。或者采用以下方式：限位环部为一个，限位挡块为两个，限位环部位于两个限位挡块之间，两个限位挡块之间的最小距离略大于限位环部的宽度。
在上述打印头自平衡机构中，所述转轴为支撑轴。
此时，多自由度连接结构包括设于打印头组件上的连接部和支撑轴，连接部上开设有孔径大于支撑轴外径的通孔，支撑轴穿设在通孔内，通孔的内壁形成有环绕支撑轴的支撑环，支撑环沿轴向的剖面具有顶点，顶点位于支撑环的最小内径处。
在上述打印头自平衡机构中，所述限位结构包括两个分别设于打印胶辊两端处的压头，所述压头具有压紧面，两个压头的压紧面处于同一平面内，所述打印胶辊的轴线与压紧面平行，所述打印头组件上具有与打印线平行的受压轴，当所述打印头组件压紧在打印胶辊上时，所述压头的压紧面压在受压轴上。
当盖体与盒体扣合时，打印胶辊挤压打印头组件，两个压头挤压受压轴，使打印头组件绕上述的旋转中心转动，最终使受压轴与压紧面平行，从而使打印线与打印胶辊平行。
在上述打印头自平衡机构中，所述打印头组件包括连接板和设于连接板靠近打印胶辊一侧的打印头，所述连接板与压板之间设有弹簧，所述连接板靠近压板的一侧具有限位部，所述压板上具有伸入限位部与连接板之间的限位板。
在连接板和压板上均设有安装凹孔，弹簧的一端作用在压板的安装凹孔内，其另一端作用在连接板的安装凹孔内，弹簧与连接板垂直。弹簧为两个，对称分布在位于支撑环最小内径处的圆的两侧。限位部与连接板之间的空间为限位板的活动空间，通过限位部和限位部对连接板与压板之间的最大活动位置进行限位。
第一方向与连接板垂直，第二方向与连接板平行。
在上述打印头自平衡机构中，所述多自由度连接结构包括固定在压板上的球头和设于打印头组件上的球腔，所述球头与球腔配合设置，所述球腔开口的口径小于球头的外径。
将球头和球腔作为万向节组件，即打印头组件通过万向节组件连接在压板上。球头在球腔内滚动，球头的球心为打印头组件的旋转中心，打印头组件可绕该旋转中心作多自由度的转动。
可将球腔设置在压板上，将球头设置在打印头组件上。
在上述打印头自平衡机构中，所述多自由度连接结构包括设于打印头组件上的第一转轴和设于压板上的第二转轴，所述第一转轴与打印线垂直，所述第二转轴与打印线垂直，所述第一转轴与第二转轴垂直，所述打印头组件可绕第一转轴转动，所述第一转轴可绕第二转轴转动。本结构是在对比文件(申请公布号为CN112519421A)的基础上增加一个第二转轴，配合限位结构使打印头组件在两个方向上实现自平衡。
标签打印机，包括上述的打印头自平衡机构。
与现有技术相比，本打印头自平衡机构具有以下优点：
由于在打印头组件与压板之间设置了多自由度连接结构，在打印胶辊的作用下可使打印头组件在第一方向上实现自平衡，在限位结构的作用下可使打印头组件在第二方向上实现自平衡，也就是用打印胶辊和限位结构来限制水平和竖直的自由度，从而实现自平衡，打印效果明显提升，提高产品质量；对于加工精度要求降低，减少了零件制作成本，对于装配的容错率提高，降低了人力成本。
附图说明
图1是本发明提供的打印头自平衡机构的结构示意图。
图2是本发明提供的打印头自平衡机构的又一结构示意图。
图3是在图2的基础上对打印头组件处进行剖切后的示意图。
图4是图3的右视图。
图5是实施例中提供的支撑环处的剖视图。
图6是另一实施例中提供的支撑环处的剖视图。
图7是本发明提供的打印头组件的结构示意图。
图8是本发明提供的打印头自平衡机构的剖视图。
图9是本发明提供的标签打印机盖体处于打开状态时的爆炸示意图。
图10是本发明提供的标签打印机盖体处于闭合状态时的爆炸示意图。
图11是另一实施例中提供的打印头自平衡机构在支撑环处的剖视图。
图中，1、机架；2、支撑轴；3、压板；4、打印胶辊；5、连接部；6、通孔；7、支撑环；8、顶点；9、限位环部；10、限位挡块；11、压头；12、受压轴；13、连接板；14、打印头；15、弹簧；16、限位部；17、限位板；18、打印线。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示的打印头自平衡机构，包括位于打印机盒体内的机架1、固定在机架1上的支撑轴2、套设在支撑轴2上的压板3、以及通过多自由度连接结构连接在压板3靠近打印胶辊4一侧的打印头组件，支撑轴2沿左右方向水平延伸，压板3可绕支撑轴2转动。
本实施例中，如图1、2、3和8所示，打印头组件包括连接板13和设于连接板13靠近打印胶辊4一侧的打印头14，如图2和图3所示，打印头14靠近打印胶辊4的侧面上具有打印线18。
连接板13与压板3之间设有弹簧15，弹簧15为两个，且对称分布。
为了对弹簧15进行限位，如图8所示，在连接板13和压板3上均设有安装凹孔，弹簧15的一端作用在压板3的安装凹孔内，另一端作用在连接板13的安装凹孔内，弹簧15与连接板13垂直。
如图8所示，连接板13靠近压板3的一侧具有限位部16，压板3上具有伸入限位部16与连接板13之间的限位板17。限位部16与连接板13之间的空间为限位板17的活动空间，通过限位部16和限位部16对连接板13与压板3之间的最大活动位置进行限位。
如图2、3、4和7所示，连接板13的底中部设有连接部5，连接部5上开设有孔径大于支撑轴2外径的通孔6，支撑轴2穿设在通孔6内，通孔6的内壁形成有环绕支撑轴2的支撑环7，支撑环7沿轴向的剖面具有顶点8，顶点8位于支撑环7的最小内径处。如图4所示，支撑环7的最小内径略大于转轴的外径，即转轴与支撑环7的最小内径处间隙配合。位于支撑环7最小内径处的圆(由若干剖面的顶点8构成)的圆心为连接部5的旋转中心，连接部5可绕该旋转中心作多自由度的转动，从而带动打印头组件绕该旋转中心作多自由度的转动。
本实施例中，由连接部5和支撑轴2构成了多自由度连接结构。如图5所示，支撑环7沿轴向的剖面呈三角形。该三角形以通孔6的内壁为底边，顶点8位于与该底边相对的顶角处。
在一些其他实施例中，如图11所示，多自由度连接结构包括设于打印头组件上的连接部5以及与支撑轴2平行的转轴，连接部5上开设有孔径大于转轴外径的通孔6，转轴的外壁形成有环绕转轴设置的支撑环7，支撑环7穿设在通孔6内，支撑环7沿轴向的剖面具有顶点，顶点位于支撑环7的最大外径处。
转轴固定在机架或压板上，支撑环的最大外径略小于通孔的外径，即支撑环与通孔间隙配合。位于支撑环最大外径处的圆(由若干剖面的顶点构成)的圆心为连接部的旋转中心，连接部可绕该旋转中心作多自由度的转动，从而带动打印头组件绕该旋转中心作多自由度的转动。
在一些其他实施例中，如图6所示，支撑环7沿轴向的剖面呈弓形。弓形由一段弧边和一条直边构成，顶点8位于弧边上，顶点8至直边的距离最大。
在一些其他实施例中，多自由度连接结构则包括连接部5和转轴，该转轴与支撑轴2平行，转轴可固定在机架1上，也可固定在压板3上。连接部5上开设有孔径大于转轴外径的通孔6，转轴穿设在通孔6内，通孔6的内壁形成有环绕转轴的支撑环7，支撑环7沿轴向的剖面具有顶点8，顶点8位于支撑环7的最小内径处。支撑环7的最小内径略大于转轴的外径，即转轴与支撑环7的最小内径处间隙配合。位于支撑环7最小内径处的圆(由若干剖面的顶点8构成)的圆心为连接部5的旋转中心，连接部5可绕该旋转中心作多自由度的转动，从而带动打印头组件绕该旋转中心作多自由度的转动。
为了实现对打印头组件的轴向限位，如图3和图4所示，在连接板13的底部还设有套设在支撑轴2外的限位环部9，限位环部9的内孔孔径大于支撑轴2的外径，压板3上设有用于限制限位环部9轴向位置的限位挡块10。限位环部9的内孔与连接部5的通孔6同轴。通过限位环部9和限位挡块10对打印头组件在支撑轴2上的轴向位置进行限位，保证打印头组件的旋转中心始终为上述旋转中心。
具体的，如图3和图4所示，限位环部9为两个，限位挡块10为两个，两个限位挡块10位于两个限位环部9之间，两个限位环部9之间的最小距离略大于两个限位挡块10之间的最大距离，连接部5位于两限位挡块10之间。
在一些其他实施例中，限位环部9为两个，限位挡块10为两个，两个限位环部9位于两个限位挡块10之间，两个限位挡块10之间的最小距离略大于两个限位环部9之间的最大距离，连接部5位于两限位环部9之间。
在另外的实施例中，限位环部9为一个，限位挡块10为两个，限位环部9位于两个限位挡块10之间，两个限位挡块10之间的最小距离略大于限位环部9的宽度。
由于打印头14可绕上述的旋转中心转动，在打印胶辊4的挤压作用下，可保证打印胶辊4的轴线平行于打印头14靠近打印胶辊4的侧面，此时打印胶辊4的轴线与打印线18有一定概率是不平行的。
本实施例中，为了使打印胶辊4与打印线18平行，如图1所示，在打印胶辊4处设有限位结构。具体的，如图9和图10所示，该限位结构设置在打印机的盖体上，与盖体相对固定，打印胶辊4可绕自身中轴线转动，且打印胶辊4与支撑轴2平行。当盖体与盒体扣合时，打印头14压紧在打印胶辊4上，此时在限位结构与多自由度连接结构的作用下实现打印头组件在第二方向上的平衡。
本实施例中，如图1和图7所示，限位结构包括两个分别设于打印胶辊4两端处的压头11，压头11固定在打印机的盖体上，压头11的下侧具有压紧面，两个压头11的压紧面处于同一平面内，打印胶辊4的轴线与压紧面平行。如图1和图7所示，在打印头组件上具有与打印线18平行的受压轴12，当打印头组件压紧在打印胶辊4上时，压头11的压紧面压在受压轴12上。当盖体与盒体扣合时，打印胶辊4挤压打印头组件，两个压头11挤压受压轴12，使打印头组件绕上述的旋转中心转动，最终使受压轴12与压紧面平行，从而使打印线18与打印胶辊4平行。如图2、3、4和7所示，受压轴12横向穿设在连接板13内。
打印头14作用在打印胶辊4上力的方向为第一方向，第一方向与连接板13垂直，近似于水平方向，压紧面作用在受压轴12上力的方向为第二方向，第二方向与连接板13平行，近似于竖直方向。由于设有多自由度连接结构，可在水平方向和竖直方向上实现打印头组件的平衡，有效保证了打印头组件上打印线18与打印胶辊4的平行度，使得打印效果明显提升。
在一些其他实施例中，多自由度连接结构包括固定在压板3上的球头和设于打印头组件上的球腔，球头与球腔配合设置，球腔开口的口径小于球头的外径。球头和球腔构成万向节组件，即打印头组件通过万向节组件连接在压板3上。球头在球腔内滚动，球头的球心为打印头组件的旋转中心，打印头组件可绕该旋转中心作多自由度的转动。
在另外的实施例中，将球腔设置在压板3上，将球头设置在打印头组件上。
在另外的一些实施例中，多自由度连接结构包括设于打印头组件上的第一转轴和设于压板3上的第二转轴，所述第一转轴与打印线18垂直，所述第二转轴与打印线18垂直，所述第一转轴与第二转轴垂直，所述打印头组件可绕第一转轴转动，所述第一转轴可绕第二转轴转动。
本实施例还提供了一种标签打印机，包括上述的打印头自平衡机构。标签打印机工作时，标签和碳带从打印头14与打印胶辊4之间通过，机芯驱动打印胶辊4转动从而实现打印过程。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种打印头自平衡机构，其特征在于，包括机架(1)、固定在机架(1)上的支撑轴(2)、套设在支撑轴(2)上的压板(3)、通过多自由度连接结构连接在压板(3)靠近打印胶辊(4)一侧的打印头组件、以及限位结构，当所述打印头组件压紧在打印胶辊(4)上时在打印胶辊(4)与多自由度连接结构的作用下实现打印头组件在第一方向上的平衡，在限位结构与多自由度连接结构的作用下实现打印头组件在第二方向上的平衡。
2.根据权利要求1所述的打印头自平衡机构，其特征在于，所述多自由度连接结构包括设于打印头组件上的连接部(5)以及与支撑轴(2)平行的转轴，所述连接部(5)上开设有孔径大于转轴外径的通孔(6)，所述转轴穿设在通孔(6)内，所述通孔(6)的内壁形成有环绕转轴设置的支撑环(7)，所述支撑环(7)沿轴向的剖面具有顶点(8)，所述顶点(8)位于支撑环(7)的最小内径处。
3.根据权利要求2所述的打印头自平衡机构，其特征在于，所述打印头组件上还设有套设在转轴外的限位环部(9)，所述限位环部(9)的内孔孔径大于转轴的外径，所述压板(3)上设有用于限制限位环部(9)轴向位置的限位挡块(10)。
4.根据权利要求3所述的打印头自平衡机构，其特征在于，所述限位环部(9)为两个，所述限位挡块(10)为两个，两个所述限位挡块(10)位于两个限位环部(9)之间，两个所述限位环部(9)之间的最小距离略大于两个限位挡块(10)之间的最大距离，所述连接部(5)位于两限位挡块(10)之间。
5.根据权利要求2所述的打印头自平衡机构，其特征在于，所述转轴为支撑轴(2)。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的打印头自平衡机构，其特征在于，所述限位结构包括两个分别设于打印胶辊(4)两端处的压头(11)，所述压头(11)具有压紧面，两个压头(11)的压紧面处于同一平面内，所述打印胶辊(4)的轴线与压紧面平行，所述打印头组件上具有与打印线平行的受压轴(12)，当所述打印头组件压紧在打印胶辊(4)上时，所述压头(11)的压紧面压在受压轴(12)上。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的打印头自平衡机构，其特征在于，所述打印头组件包括连接板(13)和设于连接板(13)靠近打印胶辊(4)一侧的打印头(14)，所述连接板(13)与压板(3)之间设有弹簧(15)，所述连接板(13)靠近压板(3)的一侧具有限位部(16)，所述压板(3)上具有伸入限位部(16)与连接板(13)之间的限位板(17)。
8.根据权利要求1所述的打印头自平衡机构，其特征在于，所述多自由度连接结构包括固定在压板(3)上的球头和设于打印头组件上的球腔，所述球头与球腔配合设置，所述球腔开口的口径小于球头的外径。
9.根据权利要求1所述的打印头自平衡机构，其特征在于，所述多自由度连接结构包括设于打印头组件上的第一转轴和设于压板(3)上的第二转轴，所述第一转轴与打印线垂直，所述第二转轴与打印线垂直，所述第一转轴与第二转轴垂直，所述打印头组件可绕第一转轴转动，所述第一转轴可绕第二转轴转动。
10.根据权利要求1所述的打印头自平衡机构，其特征在于，所述多自由度连接结构包括设于打印头组件上的连接部(5)以及与支撑轴(2)平行的转轴，所述连接部(5)上开设有孔径大于转轴外径的通孔(6)，所述转轴的外壁形成有环绕转轴设置的支撑环(7)，所述支撑环(7)穿设在通孔(6)内，所述支撑环(7)沿轴向的剖面具有顶点(8)，所述顶点(8)位于支撑环(7)的最大外径处。
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