CN115284751B - 用于热敏凭条打印机的打印模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于热敏凭条打印机的打印模组；上述打印模组包括：步进电机310、齿轮传动系统320、固定调整片330、打印胶辊340、打印头350、压簧360、打印框架370、打印加热线380、打印旋转轴390和打印法兰轴承3100；所述齿轮传动系统320包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮；所述打印头350和打印胶辊340相切，打印加热线380设置于于二者的切线处；所述打印模组300用于打印纸卷100，所述纸卷100中心设置有芯轴整体结构142。本打印模组加工精度高、打印质量好、打印速度快且打印速度精确可控且能带动较大的纸卷。

Description

用于热敏凭条打印机的打印模组

技术领域

本发明涉及打印机技术领域，尤其是涉及一种用于热敏凭条打印机的打印模组。

背景技术

热敏凭条打印机广泛应用于银行ATM机内和医院挂号机内，随着客户需求的不断提高，打印技术的不断提高，对打印质量和打印速度提出了更高的要求。

市场上常见的热敏凭条打印机的打印模组框架多是压铸结构或者塑料结构。打印模组框架压铸结构前期研发阶段投入资金较大，不利于研发多次改进优化；而打印模组框架塑料结构由于加工精度低、刚度差，所以不利于前期研发验证测试成功，研发周期较长；其二，市场上常见的热敏凭条打印机打印速度能够实现高速打印的带不动较大纸卷（纸卷外径最大300mm），能够带动较大纸卷打印的往往打印速度较慢，在100mm/s左右，实现不了高速打印，二者不可兼得。

发明内容

基于此，本发明提供了一种用于热敏凭条打印机的打印模组，本申请的打印模组的加工精度高、打印质量好、打印速度快且打印速度精确可控且能带动较大的纸卷。

第一方面，本发明实施例提供一种用于热敏凭条打印机的打印模组，打印模组包括：步进电机310、齿轮传动系统320、固定调整片330、打印胶辊340、打印头350、压簧360、打印框架370、打印加热线380、打印旋转轴390和打印法兰轴承3100；齿轮传动系统320包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮；打印头350和打印胶辊340相切，打印加热线380设置于于二者的切线处；打印模组300用于打印纸卷100，纸卷100中心设置有芯轴整体结构142。

进一步地，固定调整片330为水滴形；固定调整片330上设置有第一孔331和第二孔332；固定调整片330由慢走丝线切割工艺加工得到。

进一步地，固定调整片330上的第一孔331和第二孔332分别套在打印法兰轴承3100和打印旋转轴390上。

进一步地，打印加热线380设置在打印头350上，打印加热线380与打印孔3501位置相对固定；且打印加热线380设置于打印头350和打印胶辊340相切的位置。

进一步地，打印框架370的两侧的钣金对称设置于打印模组300的两侧；对称的打印框架370的两侧的钣金之间依次设置有平行的打印旋转轴390、打印头350、打印胶辊340。

进一步地，打印旋转轴390贯穿于第二孔332、打印框架370中的孔和打印孔3501中；打印头350上设置有压簧360和打印孔3501，打印孔3501中贯穿有打印旋转轴390；打印旋转轴390和打印框架370，共同用于固定打印头350；打印胶辊340设置于第一孔331中，打印胶辊340两端还对称设置有打印法兰轴承3100，打印法兰轴承3100安装于打印框架370的孔中。

进一步地，根据预设的打印胶辊340的线速度，确定齿轮传动系统320中的第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮之间的最佳总传动比；根据最佳总传动比，确定第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的齿数和模数。

进一步地，确定第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的齿数和模数的步骤包括：1）根据步进电机310的型号和性能参数，确定步距角a，其中，步进电机310为永磁步进电机；2）根据打印头350的结构参数，确定打印胶辊340相对于打印加热线380向前移动一个加热点的间距距离b；3）根据打印胶辊340的结构参数，确定打印胶辊340的直径d；4）根据步距角a、间距距离b、打印胶辊340的直径d，得到初步的总传动比i1，计算公式如下：以步进电机采用四细分技术为例，N*a*π*d/360*i1=b；其中N为电机细分系数，且N=0.5的1-4整数倍；则i1=N*a*π*d/360*b；5）根据下式，计算电机端每秒钟接收的第一脉冲数量P1，计算公式为：P1*π*d/360*i=Vmax；则P1=360*i1*Vmax/π*d；其中，Vmax为预设的打印胶辊340最大线速度；6）将第一脉冲数量P1与预先获取的步进电机矩频图表进行比较；若P1在步进电机矩频图表的横坐标范围内，则计算打印胶辊340的轴端扭矩值T1，计算公式为T1=F*i1，其中F为步进电机矩频图表的纵坐标；若P1不在步进电机矩频图表的横坐标范围内，则剔除该P1；7）选取多个N：N1、N2、N3、N4，重复步骤4-6，计算得到多个打印胶辊340的轴端扭矩值T1、T2、T3、T4；8）根据数值最大的T，确定最佳总传动比i；9）根据最佳总传动比i，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮的直径，确定第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮分别的齿数和模数；其中，三个齿轮的齿数分别为X、Y、Z，第二齿轮为2层的塔轮，齿数分别为Y1和Y2；三个齿轮的模数分别为M1、M2、M3，在数值上M1=M2=M3。

进一步地，芯轴整体结构142中设置有金属轴头143。

本发明实施例的有益效果如下：

本申请的打印模组的加工精度高、打印质量好、打印速度快且打印速度精确可控且能带动较大的纸卷。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种打印模组的整体示意图；

图2为本发明实施例提供的一种固定调整片的细节示意图；

图3为本发明实施例提供的一种打印模组的第一细节示意图；

图4为本发明实施例提供的一种打印模组的第二细节示意图；

图5为本发明实施例提供的一种打印模组的第三细节示意图；

图6为本发明实施例提供的一种打印模组和纸卷整体示意图；

图7为本发明实施例提供的一种芯轴细节示意图。

图标：打印模组300；步进电机310；齿轮传动系统320；固定调整片330；打印胶辊340；打印头350；打印孔3501；压簧360；打印框架370；打印加热线380；打印旋转轴390；打印法兰轴承3100；芯轴整体结构142；金属轴头143；第一孔331；第二孔332；纸卷100。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

热敏凭条打印机广泛应用于银行ATM机内和医院挂号机内，随着客户需求的不断提高，打印技术的不断提高，对打印质量和打印速度提出了更高的要求。市场上常见的热敏凭条打印机的打印模组框架多是压铸结构或者塑料结构。打印模组框架压铸结构前期研发阶段投入资金较大，不利于研发多次改进优化；而打印模组框架塑料结构由于加工精度低、刚度差，所以不利于前期研发验证测试成功，研发周期较长；其二，市场上常见的热敏凭条打印机打印速度能够实现高速打印的带不动较大纸卷（纸卷外径最大300mm），能够带动较大纸卷打印的往往打印速度较慢，在100mm/s左右，实现不了高速打印，二者不可兼得。

基于此，本发明提供了一种用于热敏凭条打印机的打印模组，本申请的打印模组的加工精度高、打印质量好、打印速度快且打印速度精确可控且能带动较大的纸卷。本技术用于打印热敏凭条的技术场景中。

实施例一

本发明提供一种用于热敏凭条打印机的打印模组，如图1所示，本申请的打印模组300由步进电机310、齿轮传动系统320（包括3个齿轮：第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮）、固定调整片330、打印胶辊340、打印头350、压簧360、打印框架370、打印加热线380、打印旋转轴390、打印法兰轴承3100组成。

一、加工精度高的实现方案如下：

固定调整片330由慢走丝线切割工艺加工而成；如图2所示，固定调整片330为水滴形钣金结构，固定调整片330上设置有第一孔331和第二孔332，通过慢走丝线切割工艺加工得到的第一孔331和第二孔332之间的直线距离的公差在±0.01mm；第一孔331和第二孔332的直径的加工精度在0.01mm。

二、实现打印质量好的实现方案如下：

为了实现更好的打印质量，则需要将380打印加热线的位置精确设置在打印头350和打印胶辊340的相切的位置。

实现方案如下：

如图3所示，固定调整片330上的第一孔331和第二孔332分别套在打印法兰轴承3100和打印旋转轴390上。

如图4所示，打印加热线380设置在打印头350上，打印加热线380与打印孔3501位置相对固定。打印加热线380设置于打印头350和打印胶辊340相切的位置。

打印框架370的两侧的钣金对称设置于打印模组300的两侧。如图5所示，打印框架370的两侧的钣金之间依次设置有平行的打印旋转轴390、打印头350、打印胶辊340。

如图5所示，打印旋转轴390贯穿于第二孔332、打印框架370中的孔和打印孔3501中。

如图5所示，打印头350上设置有压簧360和打印孔3501，打印孔3501中贯穿有打印旋转轴390；打印旋转轴390和打印框架370，共同用于固定打印头350。打印头350可绕打印孔3501中的打印旋转轴390转动，旋转的最大角度可预先设置。

如图5所示，打印胶辊340设置于第一孔331中，打印胶辊340两端还对称设置有打印法兰轴承3100，打印法兰轴承3100安装于打印框架370的孔中。

这一设置能保证打印旋转轴390、打印头350、打印胶辊340三者之间的位置的精确性，保证打印胶辊340、打印头350保持相切，且相切的位置为打印加热线380的所在位置，从而保证了打印质量。

三、打印速度快、精确可控的实现方案如下：

步进电机310通过齿轮传动系统320，最终带动打印胶辊340的线速度最高可达到250mm/s，即能够实现打印胶辊340的线速度最高可达到250mm/s，且此速度精确可控。

根据预设的打印胶辊340的线速度，来设置第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮之间的最佳的总传动比i，再根据i设计三个齿轮的齿数和模数，从而实现高速打印且精确可控。

根据打印加热线380上的加热点之间的间距、打印胶辊340的直径，确定图5所示的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮之间的总传动比i，从而确定3个齿轮的齿数和模数。

此步骤具体包括：

1）根据步进电机310的型号、性能参数，确定步距角a，其中，步进电机310为永磁步进电机。

2）根据打印头350的结构参数，确定打印胶辊340相对于打印加热线380向前移动一个加热点的间距距离b。

3）根据打印胶辊340的结构参数，确定打印胶辊340的直径d。

具体地，步进电机310每接收1次脉冲信息，步进电机310的齿轮转动一个步距角a，则打印胶辊340相对于打印加热线380向前移动一个加热点的间距距离b。

4）根据步距角a、间距距离b、打印胶辊340的直径d,计算得到初步的总传动比i1，计算公式如下：

以步进电机采用四细分技术为例，（N*a*π*d）/（360*i1）=b；其中N为电机细分系数，且N=0.5的1-4整数倍；则i1=（N*a*π*d）/（360*b）。

5）根据下式，计算电机端每秒钟接收的第一脉冲数量P1，计算公式为：

（P1*π*d）/（360*i）=Vmax；则P1=（360*i1*Vmax）/（π*d）；其中，Vmax为预设的打印胶辊340最大线速度，可以设置为250mm/s。

6）将第一脉冲数量P1与预先获取的步进电机矩频图表（横坐标为电机端每秒钟接收的脉冲数量P；纵坐标为电机端的输出扭矩值F）进行比较；若P1在步进电机矩频图表的横坐标范围内，则计算P1对应的打印胶辊340的轴端扭矩值T1，计算公式为T1=F*i1；若P1不在步进电机矩频图表的横坐标范围内，则剔除该P1。

7）选取多个N：N1、N2、N3、N4，重复步骤4）-6），计算得到对应的打印胶辊340的轴端扭矩值T1、T2、T3、T4。

8）根据数值最大的T，确定最佳总传动比i。

9）根据最佳总传动比i，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮的直径，确定第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮分别的齿数；三个齿轮的齿数分别为X、Y、Z；其中，第二齿轮为2层的塔轮，齿数分别为Y1和Y2；同时，确定三个齿轮的模数M1、M2、M3，其中，M1=M2=M3。

如此设置的齿轮能使得步进电机310发挥的最大性能，使得打印模组300带动负载的能力发挥最大作用，且满足预设的高速打印需求，且精确可控。

四、能带动较宽、直径较大的凭条纸的实现方案如下：

如图6所示，打印头350、纸卷100、打印胶辊340和芯轴整体结构142的简略版整体连接关系如图6。本申请的芯轴整体结构142中的轴头选用金属轴头143，这一选择既可降低摩擦负载，亦可降低摩擦损耗，相对于现有的塑料制成的芯轴，能带动较大的纸卷。

市场上常规凭条打印机的打印速度能够满足高速打印，但却不足以带动最大直径300mm的凭条纸卷；或者可以带动最大直径300mm的凭条纸卷，但打印速度只能维持在100mm/s左右，难以二者兼有。为了能维持精确、高速打印的同时带动直径300mm的凭条纸卷，本申请的芯轴选用金属轴端结构，且通过精确控制打印速度，既能带动直径300mm的凭条纸卷，同时能维持高速、精准打印的目的。

本申请的打印模组的加工精度高、打印质量好、打印速度快且打印速度精确可控且能带动较大的纸卷。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种用于热敏凭条打印机的打印模组，其特征在于，所述打印模组包括：步进电机（310）、齿轮传动系统（320）、固定调整片（330）、打印胶辊（340）、打印头（350）、压簧（360）、打印框架（370）、打印加热线（380）、打印旋转轴（390）和打印法兰轴承（3100）；

所述步进电机（310）通过齿轮传动系统（320）带动打印胶辊（340）转动；

所述固定调整片（330）为水滴形，所述固定调整片（330）由慢走丝线切割工艺加工得到；所述固定调整片（330）上设置有第一孔（331）和第二孔（332），第一孔（331）和第二孔（332）分别套在打印法兰轴承（3100）和打印旋转轴（390）上；

所述打印胶辊（340）设置于第一孔（331）中，打印法兰轴承（3100）设置于打印胶辊（340）两端，打印法兰轴承（3100）安装于打印框架（370）的孔中；

所述压簧（360）设置在打印头（350）上，所述打印头（350）上还设置有打印孔（3501）；

所述打印框架（370）两侧的钣金对称设置于打印模组（300）的两侧，打印旋转轴（390）、打印头（350）、打印胶辊（340）依次平行设置于对称的打印框架（370）的两侧的钣金之间；

所述打印加热线（380）设置在打印头（350）上，且位于打印头（350）和打印胶辊（340）相切的位置处，打印加热线（380）与打印孔（3501）位置相对固定；

所述打印旋转轴（390）贯穿于第二孔（332）、打印框架（370）中的孔和打印孔（3501）中，打印旋转轴（390）和打印框架（370），共同用于固定打印头（350）；

所述齿轮传动系统（320）包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，根据预设的打印胶辊（340）的线速度，确定所述齿轮传动系统（320）中的第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮之间的最佳总传动比，根据所述最佳总传动比，确定第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的齿数和模数，确定第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的齿数和模数的步骤包括：

1）根据步进电机（310）的型号和性能参数，确定步距角a，其中，所述步进电机（310）为永磁步进电机；

2）根据打印头（350）的结构参数，确定打印胶辊（340）相对于打印加热线（380）向前移动一个加热点的间距距离b；

3）根据打印胶辊（340）的结构参数，确定打印胶辊（340）的直径d；

4）根据步距角a、间距距离b、打印胶辊（340）的直径d，得到初步的总传动比i1，计算公式如下：（N*a*π*d）/（360*i1）=b；其中N为电机细分系数，且N=0.5的1-4整数倍；则i1=（N*a*π*d）/（360*b）；

5）根据下式，计算电机端每秒钟接收的第一脉冲数量P1，计算公式为：（P1*π*d）/（360*i）=Vmax；则P1=（360*i1*Vmax）/（π*d）；其中，Vmax为预设的打印胶辊（340）最大线速度；

6）将第一脉冲数量P1与预先获取的步进电机矩频图表进行比较；若P1在步进电机（310）矩频图表的横坐标范围内，则计算打印胶辊（340）的轴端扭矩值T1，计算公式为T1=F*i1，其中F为步进电机（310）矩频图表的纵坐标；若P1不在步进电机（310）矩频图表的横坐标范围内，则剔除该P1；

7）选取多个N：N1、N2、N3、N4，重复步骤4）-6），计算得到多个打印胶辊（340）的轴端扭矩值T1、T2、T3、T4；

8）根据数值最大的T，确定最佳总传动比i；

9）根据最佳总传动比i，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮的直径，确定第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮分别的齿数和模数；其中，三个齿轮的齿数分别为X、Y、Z，第二齿轮为2层的塔轮，齿数分别为Y1和Y2；三个齿轮的模数分别为M1、M2、M3，在数值上M1=M2=M3；

所述打印模组（300）用于打印纸卷（100），所述纸卷（100）中心设置有芯轴整体结构（142），所述芯轴整体结构（142）中设置有金属轴头（143）以带动较大的纸卷（100）。

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