CN216183921U - 一种打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种打印机，包括壳体以及配置于所述壳体内的步进电机、具有多级传动齿轮的传动组件、具有胶辊齿轮的打印胶辊、与所述打印胶辊相对设置的打印头以及控制器；所述控制器与所述步进电机电气连接，所述步进电机通过所述传动组件与所述打印胶辊上的胶辊齿轮传动连接，以驱动所述打印胶辊；其还包括旋转检测装置；所述旋转检测装置包括磁铁以及霍尔传感器；所述磁铁配置在所述胶辊齿轮的齿轮轴上，所述霍尔传感器固定在所述壳体上，且正对所述磁铁，并与所述磁铁具有一定距离，所述控制器与所述霍尔传感器电气连接。本实用新型具有检测精度高、成本低、安装简单等优点。

Description

一种打印机

技术领域

本实用新型涉及打印技术领域，具体地涉及一种打印机。

背景技术

步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每接收到一个脉冲信号，步进电机的转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。因此，步进电动机又称脉冲电动机。

步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是，它接收数字控制信号(电脉冲信号)并转化成与之相对应的角位移或直线位移，它本身就是一个完成数字模式转化的执行元件。而且它可开环控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量，这样的所谓增量位置控制系统与传统的直流控制系统相比，其成本明显减低，几乎不必进行系统调整。步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比，而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可获得所需的转角、速度和方向。基于上述特点，步进电机被广泛应用，例如，目前大多数的打印机都采用步进电机进行驱动。

但是，由于步进电机的输出力矩随着脉冲频率的上升而下降，启动频率越高，启动力矩就越小，带动负载的能力越差，启动时就可能造成失步，而在停止时又会发生过冲。要使步进电机快速的达到所要求的速度又不失步或过冲，其关键在于加速过程中，加速度所要求的力矩既能充分利用各个运行频率下步进电机所提供的力矩，又不能超过这个力矩。因此如图1所示，步进电机的运行一般要经过加速、匀速、减速三个阶段，而且要求加减速过程时间尽量的短，恒速时间尽量长。特别是在要求快速响应的工作中，从起点到终点运行的时间要求最短，这就必须要求加速、减速的过程最短，而恒速时的速度最高。另外，在启动或加速时如果步进脉冲变化太快，转子由于惯性而跟随不上电信号的变化，产生堵转或失步在停止或减速时由于同样原因则可能产生超步。

此外，步进电机由于受到自身制造工艺的限制，如步距角的大小由转子齿数和运行拍数决定，但转子齿数和运行拍数是有限的，因此步进电机的步距角一般较大并且是固定的，步进的分辨率低。而打印机对打印分辨率有比较高的要求，要想实现高精度的走纸，一般通过提高步进电机的细分，以及利用齿轮组或皮带等传动结构进行减速，以提供精细的传动分辨率。这些传动机构由于受物料制造精度、装配、以及设计偏差等原因，很容易出现实际的传动出现偏差。进而导致失步的现象，打印上表现为定位错误、打印条纹、压缩等打印缺陷。

目前对于失步的侦测，一般有增加光栅测量步进电机转动情况，或使用伺服电机实现闭环控制。但是光栅的精度有限，加工制造复杂，很难安装到被测传动机构上，且无法区分正反转。而伺服系统虽然能提供比较高的分辨率，但会大大提高设备成本。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种打印机及其传动组件运行状态检测方法，以改善上述问题。

本实用新型实施例提供了一种打印机，包括壳体以及配置于所述壳体内的步进电机、具有多级传动齿轮的传动组件、具有胶辊齿轮的打印胶辊、与所述打印胶辊相对设置的打印头以及控制器；所述控制器与所述步进电机电气连接，所述步进电机通过所述传动组件与所述打印胶辊上的胶辊齿轮传动连接；其还包括旋转检测装置；所述旋转检测装置包括磁铁以及霍尔传感器；所述磁铁配置在所述胶辊齿轮的齿轮轴上，所述霍尔传感器固定在所述壳体上，且正对所述磁铁，并与所述磁铁具有一定距离，所述控制器与所述霍尔传感器电气连接。

优选地，所述磁铁为由两个半圆组成的圆形磁铁，其中，一个半圆为S极，另一个半圆为N极；所述齿轮轴的自由端设置在所述圆形磁铁的圆心处。

优选地，所述磁铁为由两个半圆环组成的环形磁铁，其中，一个半圆环为S极，另一个半圆环为N极；所述齿轮轴的自由端套设在所述环形磁铁的圆心处。

优选地，所述环形磁铁的空心圆的半径大约等于与其配合的齿轮轴的半径。

优选地，所述壳体包括用于配置在所述打印胶辊处的齿轮盖，所述霍尔传感器固定在所述齿轮盖的内侧。

优选地，所述霍尔传感器与所述磁铁保持平行。

本实用新型通过磁铁与霍尔传感器的配合来实现对打印胶辊旋转角度的检测，其具有如下优点：

1、安装方便，能兼容各类打印机；

2、检测精度高，能够检测细微的转动角度；

3、检测无接触，不影响打印机原传动结构的运行，也不需要对打印机原传动结构做大的改进；

4、将旋转检测装置直接安装在胶辊齿轮可以检测到多级传动齿轮之间的失步总数量，便于后续的矫正。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，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是步进电机的运行阶段示意图。

图2是本实用新型第一实施例提供的旋转检测装置与齿轮轴的安装示意图。

图3是顺时针旋转时第一分量A与第二分量B的相对示意图。

图4是逆时针旋转时第一分量A与第二分量B的相对示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种打印机，包括壳体以及配置于所述壳体内的步进电机、具有多级传动齿轮的传动组件、具有胶辊齿轮的打印胶辊、与所述打印胶辊相对设置的打印头以及控制器；所述控制器与所述步进电机电气连接，所述步进电机通过所述传动组件与所述打印胶辊上的胶辊齿轮传动连接；其中，如图2所示，所述打印胶辊的胶辊齿轮上配置有一旋转检测装置；所述旋转检测装置包括磁铁10以及霍尔传感器20；所述磁铁10配置在所述胶辊齿轮的齿轮轴30上，所述霍尔传感器20固定在所述壳体上，且正对所述磁铁10，并与所述磁铁10具有一定距离，所述控制器与所述霍尔传感器20电气连接。

在本实施例的一种实现方式中，所述磁铁10为由两个半圆组成的圆形磁铁，其中，一个半圆为S极，另一个半圆为N极；所述齿轮轴20的自由端设置在所述圆形磁铁的圆心处。

在本实施例的另一种实现方式中，所述磁铁10还可为由两个半圆环组成的环形磁铁，其中，一个半圆环为S极，另一个半圆环为N极；所述齿轮轴20的自由端套设在所述环形磁铁的圆心处。

在本实施例中，所述磁铁10与所述齿轮轴30的连接方式可以有多种，例如，可以将磁铁10粘附在所述齿轮轴20的自由端，或者在所述齿轮轴30的自由端设置一层金属层，所述磁铁10吸附在金属层上，再或者是齿轮轴30本身为金属材质，所述磁铁10直接吸附在所述齿轮轴30上等，本实用新型对二者的连接固定方式不做具体限定。

此外，针对环形磁铁的情况，还可以将所述环形磁铁的空心圆的半径设置为大约等于齿轮轴的半径，这样齿轮轴30可以直接套设在空心圆内。

在本实施例中，霍尔传感器20是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，其能检测出磁场的变化，再经过滤波等一系列算法，可以侦测出被测元器件的旋转角度情况。所述霍尔传感器20固定在壳体上，例如，所述壳体可包括用于配置在所述传动组件处的齿轮盖，所述霍尔传感器20固定在所述齿轮盖上。

其中，特别的，所述霍尔传感器20与所述磁铁10保持平行。

在本实施例中，磁铁10吸附在齿轮轴30的自由端，霍尔传感器20在磁铁10正向且保持一定距离。由于霍尔传感器20可以感应与其表面平行的磁场，配合上合适的磁路，就可以感应出旋转范围在0到360度的绝对角度位置。

在本实施例中，在工作时，步进电机根据接收的脉冲信号转动，该转动通过传动组件以及胶辊齿轮传递至所述打印胶辊，所述打印胶辊在驱动下进行转动，从而带动打印介质在打印通道内的移动。

在本实施例中，如图3和图4所示，由于磁铁10固定在所述胶辊齿轮的齿轮轴30上，因此其将跟随所述齿轮轴30旋转，所述磁铁10径向磁化的磁场在霍尔传感器20表面上方旋转，其磁场强度可以通过非接触式的方式测量。磁铁10旋转角度的信息可以通过磁场的两个矢量分量(沿水平方向的第一分量A以及沿竖直方向的第二分量信号B)计算得到。而根据第一分量以及第二分量就可以侦测出步进电机每一个步进是否有正确的旋转角度。

在本实施例中，将所述磁铁10固定在所述胶辊齿轮上的原因在于：

打印机一般通过多级传动齿轮将步进电机的动力传递给打印胶辊，由于各级传动齿轮可能在制造精度，安装精度上存在一定的偏差，因此步进电机输出的动力到达胶辊齿轮时会有一定失步，将旋转检测装置直接安装在胶辊齿轮可以检测到多级传动齿轮之间的失步总数量，然后对失步进行补偿。

综上所述，本实用新型实施例提供的打印机，通过磁铁与霍尔传感器的配合来实现对打印胶辊旋转角度的检测，其具有如下优点：

1、安装方便，能兼容各类打印机；

2、检测精度高，能够检测细微的转动角度；

3、检测无接触，不影响打印机原传动结构的运行，也不需要对打印机原传动结构做大的改进；

4、将旋转检测装置直接安装在胶辊齿轮可以检测到多级传动齿轮之间的失步总数量，便于后续的矫正。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种打印机，包括壳体以及配置于所述壳体内的步进电机、具有多级传动齿轮的传动组件、具有胶辊齿轮的打印胶辊、与所述打印胶辊相对设置的打印头以及控制器；所述控制器与所述步进电机电气连接，所述步进电机通过所述传动组件与所述打印胶辊上的胶辊齿轮传动连接，以驱动所述打印胶辊；其特征在于，还包括旋转检测装置；所述旋转检测装置包括磁铁以及霍尔传感器；所述磁铁配置在所述胶辊齿轮的齿轮轴上，所述霍尔传感器固定在所述壳体上，且正对所述磁铁，并与所述磁铁具有一定距离，所述控制器与所述霍尔传感器电气连接。

2.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述磁铁为由两个半圆组成的圆形磁铁，其中，一个半圆为S极，另一个半圆为N极；所述齿轮轴的自由端设置在所述圆形磁铁的圆心处。

3.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述磁铁为由两个半圆环组成的环形磁铁，其中，一个半圆环为S极，另一个半圆环为N极；所述齿轮轴的自由端套设在所述环形磁铁的圆心处。

4.根据权利要求3所述的打印机，其特征在于，所述环形磁铁的空心圆的半径大约等于与其配合的齿轮轴的半径。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的打印机，其特征在于，所述壳体包括用于配置在所述打印胶辊处的齿轮盖，所述霍尔传感器固定在所述齿轮盖的内侧。

6.根据权利要求1所述的打印机，其特征在于，所述霍尔传感器与所述磁铁保持平行。

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