一种横跨横梁两侧布置的墨车机构及打印设备的制作方法

1.本发明涉及打印机技术领域，具体涉及一种横跨横梁两侧布置的墨车机构及打印设备。


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。但相对于工业卷筒印刷设备的高速生产效率(一般在50～350米/分钟)，以喷头墨车左右往复扫描式为特征的数码打印的速度一般较低(一般在5～500米/小时)。
3.典型的喷墨打印设备结构，如图1所示，包括设备主体100和墨车10，墨车上设置有喷头模组20。所述设备主体100上设置有用作支撑的横梁30，该横梁30的一侧设置有导轨40。所述设备主体100上还设置有用于介质支持和运动的介质平台50，位于横梁的下方设置有驱动轴60，用于配合墨车10的运动，控制打印介质做步进式单向运动，完成图片打印。打印过程中，所述墨车10在介质平台50上方沿所述导轨40往复运动。
4.由于单个打印喷头的列印宽度有限，为了提高数码打印速度，研发者一般通过增加多组喷头阵列形成喷头模组，以提升打印速度，如图2所示，采用 1～4#喷头首尾拼接，来实现4倍喷头宽度的单次扫描喷墨打印。
5.目前，市面上的打印设备几乎都是采用类似于图1所示的结构布局，即导轨固定在横梁的前侧面，墨车布置于横梁的前面一侧(即靠近出纸端，操作人员一侧)。这样的布局结构简单，同时便于用户操作、安装和调整墨车里面的打印喷头等结构，对于墨车水平面跨度尺寸(即1pass的纵向打印宽度)不大、打印喷头数量不太多的设备而言，相对具有较高的便利性和合理性。
6.但由于横梁跨度和导轨精度的影响，如图3所示，定义导轨面到最外侧打印喷头边沿的水平面投射距离(即墨车跨度)为d，当墨车水平面跨度d增大时，末端打印喷头的落点精度会明显降低，主要因素为：
7.(1)如图4所示，若定义横梁和导轨的纵向倾角误差为α，则打印喷头距打印面的垂直面高度误差δh＝d*sinα，当墨车跨度d增大时，打印喷头距打印面的垂直面高度误差将等比放大。
8.(2)如图5所示，若定义横梁和导轨的水平面左右偏摆的角度误差为β，则水平面左右的喷头位置误差δx＝d*sinβ，当墨车跨度d增大时，水平面左右的喷头位置误差也将等比放大。
9.(3)由于在打印时喷墨段要求墨车处于匀速运动，但为了实现左右往复的扫描打印方式，要求墨车在两端做快速的做从零到匀速速度之间的加减速运动，这样就必然由于速度的变化而产生较大的水平面扭矩。当墨车跨度d增大时，惯量质心同步外移，运动惯量迅速加大，扭矩变大，墨车和横梁在两端的水平侧摆冲击负载和弹性变形加大，形位误差和
震动加剧，喷墨落点的控制精度下降，打印图像质量下降。
10.传统的打印设备，为了提升打印速度，通常将多个打印喷头阵列形成喷头模组，通过有效增加喷头阵列总宽度的方式提升打印速度。本技术中的“喷头模组”，是指一个或多个打印喷头的阵列模组，或有几个阵列模组组合而成的整体模组，打印喷头按纵向排列拼接，以增加墨车单次扫描的打印宽度。
11.常见的喷头模组的排布方式，有如图6a所示首尾拼接形式，如图6b所示的部分重叠拼接；有些打印设备为了提升单次打印喷密度，同时增加一倍或多倍的横向拼接阵列单元，如图7所示为双喷头模组形式，图8所示为三喷头模组形式。然而，以上市场上的喷头模组均受限于纵向的墨车跨度d，导致打印设备的打印速度提升遇到了瓶颈。


技术实现要素：

12.本发明要解决的技术问题是如何在误差不继续增大或得到控制改善的情况下，有效地增加喷头阵列总宽度，提升打印设备的打印速度。
13.为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种横跨横梁两侧布置的墨车机构，至少包括固定设置的横梁与墨车，所述墨车横跨于所述横梁上，所述墨车与横梁之间设置有沿横梁的长度方向延伸的导向支撑机构，所述墨车的底部设置有位于横梁一侧的第一喷头模组和位于横梁另一侧的第二喷头模组。
14.一种优选的实施例，所述导向支撑机构设置有至少两组，两组所述导向支撑机构相对所述横梁对称设置。
15.一种优选的实施例，所述横梁的正下方或正上方与墨车之间设置有至少一组导向支撑机构。
16.一种优选的实施例，所述导向支撑机构包括相互适配的导轨与导槽。
17.一种优选的实施例，所述第一喷头模组与第二喷头模组之间非连续，所述第一喷头模组与第二喷头模组相对所述横梁对称布置或非对称布置。
18.一种优选的实施例，所述第一喷头模组与第二喷头模组之间连续，所述第一喷头模组与第二喷头模组相对所述横梁对称布置或非对称布置，所述第一喷头模组和第二喷头模组构成的整体喷头模组穿过所述横梁的正下方。
19.一种打印设备，至少包括：
20.设备主体；
21.述的墨车机构，所述横梁固定于所述设备主体上；以及
22.介质平台，所述介质平台固定于所述设备主体上且位于所述墨车下方，所述介质平台具有整体连续式的介质承载面，所述介质承载面与竖直方向的夹角为θ，θ取值为0
°
～90
°
。
23.一种打印设备，至少包括：
24.设备主体；
25.所述的墨车机构，所述横梁固定于所述设备主体上；以及
26.介质平台，所述介质平台包括与所述第一喷头模组对应的第一介质平台和与所述第二喷头模组对应的第二介质平台，所述第一介质平台与第二介质平台之间设置有过渡辊，所述第一介质平台的介质承载面与横梁的纵剖中心面之间的夹角为w1，所述第二介质
平台的介质承载面与横梁的纵剖中心面之间的夹角为w2，w1、w2取值为0
°
～180
°
。
27.一种打印设备，至少包括：
28.设备主体；
29.所述的墨车机构，所述横梁固定于所述设备主体上；以及
30.介质平台，所述介质平台固定于所述设备主体上且位于所述墨车下方，所述介质平台具有整体连续式的介质承载面，所述介质承载面与竖直方向的夹角为a，a取值为0
°
～180
°
。
31.一种优选的实施例，所述墨车机构配置有驱动系统，所述驱动系统的动力输入位置位于所述横梁的正上方或正下方。
32.本实施例的横跨横梁两侧布置的墨车机构及打印设备，突破性的改变了现有墨车、喷头模组的布局，其中，墨车横跨横梁设置，喷头模组包括位于横梁一侧的第一喷头模组和位于横梁另一侧的第二喷头模组，该种布局方式，与现有技术相比，具有以下有益效果：
33.(1)墨车在横梁两端做快速的做从零到匀速速度之间的加减速运动时，由于墨车横跨横梁设置，墨车的惯量质心回归横梁的中心或靠近横梁的中心，如此减小甚至消除了墨车在横梁两端做加减速运动时产生的水平面冲击扭矩，极大的减小或消除了由于冲击扭矩而产生的弹性形变和振动误差，使得喷墨落点的精度更高，打印图像的质量更高。
34.(2)对应于相同纵向总宽度的喷头模组，墨车跨度d可降至现有技术的一半，其对应的打印喷头距打印面的垂直面高度误差、水平面左右的喷头位置误差则等比减小，使得喷墨落点的精度更高，打印图像的质量更高。
35.(3)与现有技术相比，在墨车跨度d不增加的情况下，喷头模组的纵向总宽度可提升一倍，相应的打印速度提升一倍。
附图说明
36.图1为现有技术中喷墨打印设备的结构示意图；
37.图2为现有技术中四个打印碰头首尾拼接形式的墨车结构示意图；
38.图3为在现有技术喷墨打印设备中展示墨车跨度d的结构示意图；
39.图4为在现有技术喷墨打印设备中展示打印喷头距打印面的垂直面高度误差δh的结构示意图；
40.图5为在现有技术喷墨打印设备中展示水平面左右的喷头位置误差δx的结构示意图；
41.图6a为现有技术中首尾拼接形式喷头模组的结构示意图；
42.图6b为现有技术中部分重叠拼接形式喷头模组的结构示意图；
43.图7为现有技术中双喷头模组并列排列的结构示意图；
44.图8为现有技术中三喷头模组并列排列的结构示意图；
45.图9a为实施例一所示打印设备在俯视状态的结构示意图；
46.图9b为实施例一所示打印设备在侧视状态的结构示意图；
47.图10为实施例二所示打印设备在侧视状态的结构示意图；
48.图11为实施例三所示打印设备在侧视状态的结构示意图；
49.图12为实施例四所示打印设备在侧视状态的结构示意图；
50.图13为实施例五所示打印设备在侧视状态的结构示意图；
51.图14为实施例六所示打印设备在侧视状态的结构示意图；
52.图15为实施例七所示打印设备在侧视状态的结构示意图；
53.图16a为实施例八所示打印设备在俯视状态的结构示意图；
54.图16b为实施例八所示打印设备在侧视状态的结构示意图；
55.图17为实施例九所示打印设备在侧视状态的结构示意图。
56.图18a为实施例十所示打印设备在俯视状态的结构示意图；
57.图18b为实施例十所示打印设备在侧视状态的结构示意图。
具体实施方式
58.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。
59.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。
60.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。
61.实施例一
62.本实施例的一种打印设备，如图9a、9b所示，包括设备主体100、设置于设备主体100上方的横梁30以及墨车10，作为本实施例的创新，其中，所述墨车10横跨于所述横梁30上，作为优选，所述墨车10的结构相对所述横梁30对称。
63.需要说明的是，此处的对称所对应的对称面，是指以所述横梁30的纵剖中心面31为对称面，本技术下文所述对称所对应的对称面均为该纵剖中心面 31。
64.本实施例中，所述墨车10的底部设置有位于横梁一侧的第一喷头模组21 和位于横梁另一侧的第二喷头模组22。作为优选，该第一喷头模组21和第二喷头模组22相对所述横梁30对称。
65.本实施例中，所述介质平台50固定于所述设备主体上且位于所述墨车10 的下方，该介质平台具有整体连续式的介质承载面，该介质承载面为水平状态，与所述横梁30的纵剖中心面31垂直。
66.本实施例的打印设备，其喷头模组的纵向宽度y＝2*d，与现有技术相比，在墨车跨度d保持不变的情况下，喷头模组的纵向宽度提升了一倍，并提升了一倍的打印速度。
67.此外，本实施例中，墨车的结构布局，使得墨车的质心回归到横梁纵剖中心面，消除了墨车加减速状态下的扭矩偏摆，如此消除了墨车在横梁两端做加减速运动时产生的水平面冲击扭矩，消除了由于冲击扭矩而产生的弹性形变和振动误差，使得喷墨落点的精度
更高，打印图像的质量更高。
68.本实施例中，所述墨车10与横梁30之间设置有沿横梁的长度方向延伸的三组导向支撑机构，其中，两组导向支撑机构对称设置于横梁的两侧，一组导向支撑机构设置于横向的正上方。
69.其中，导向支撑机构包括固定设置于横梁上的导轨40，墨车10则设置于与所述导轨40适配的导槽。
70.本实施例中，在横梁两侧布置对称的导向支撑机构，增强了对墨车的支撑能力，提高了墨车的往复运动精度。在横梁的上方设置导向支撑机构，进一步增强了对墨车的支撑能力以及提高了墨车的往复运动精度。
71.本实施例中，基于墨车10和喷头模组的布局改变，其中，用于驱动打印介质53的驱动系统布局也需要做适应性改变。如图9b所示，其中，在打印介质 53的进入方向布局有适配的驱动辊61和压辊62，在打印介质53输出方向设置有张紧辊63以及牵引机构，牵引机构用于将打印介质53拉出，需要说明的是，牵引机构属于现有技术，本实施例不做赘述。
72.作为优选，由于打印步进宽度较大，本实施例采用较大直径的胶辊作为驱动辊61进行驱动，替代传统的小直径钢刺轴或磨砂轴。小直径的钢刺轴或磨砂轴，一般直径在20～30mm，胶辊直径一般在80～200mm。打印介质(如纸张) 一般由张力辊63产生牵引张力，在胶辊表面产生摩擦力，通过电机驱动胶辊来带动介质运动。也可以在利用一根压辊62压紧驱动辊61，直接推送打印介质运动。
73.实施例二
74.本实施例的打印设备在实施例一所示打印设备的基础上，配置了墨车机构的驱动系统的动力输入位置11，如图10所示，其中，动力输入位置11位于横梁的正下方。当然，作为等同的实施方式，动力输入位置11也可以位于横梁的正上方。
75.本领域中，该类型的打印设备的驱动系统，通常采用皮带传动，将所述皮带传动的传动位置调整至上述动力输入位置11，可进一步消除动力扭矩，提升打印精度。
76.作为优选，当采用墨车机构采用本实施例的结构布局时，墨车机构的驱动系统可以采用直线电机，直线电机有利于大负载驱动，同时消除由于皮带引起的张力变形和悬空长度变化产生的误差。如果直线电机的定子布置于上述动力输入位置11，也可以达到进一步消除动力扭矩的效果，以提升打印精度。
77.实施例三
78.本实施例的打印设备，如图11所示，与实施例一和实施例二的主要区别在于，其中所述介质平台50的介质承载面倾斜设置，其介质承载面与竖直方向的夹角为θ为8
°
。对应的，介质承载面保持与横梁30的纵剖中心面31保持垂直关系。
79.需要说明的是，θ取值为可以为0
°
～90
°
，当θ＝0
°
时，介质承载面呈竖直状态；当θ＝90
°
时，即为实施例一和实施例二所示的水平状态。
80.本实施例中，通过将介质平台50的介质承载面倾斜设置，重构了打印设备的布局空间，将传统的打印面由水平布置变为接近于竖直布置，改善了打印设备操作空间，也为后面收送纸的布局留出了更多的分列空间，空间利用率更高，在空间优化上具有不可比拟的技术优势。
81.作为本实施例适应性的改变，其中两组导向支撑机构对称布置于所述横梁的下方
(此处的下方，是指面对介质平台的方向)，使得介质平台50呈倾斜布置时，对墨车的支撑性能更好，墨车的运动精度更高。
82.实施例四
83.本实施例的打印设备，如图12所示，与实施例一和实施例二的主要区别在于，所述介质平台包括与所述第一喷头模组21对应的第一介质平台51和与所述第二喷头模组22对应的第二介质平台52。其中，所述第一介质平台51与第二介质平台52之间设置有过渡辊64，通常，该过渡辊64位于横梁30的正下方。
84.本实施例中，所述第一介质平台51的介质承载面与横梁的纵剖中心面31 之间的夹角为w1，所述第二介质平台52的介质承载面与横梁的纵剖中心面之间的夹角为w2，其中，w1、w2取值为0
°
～180
°
之间，w1和w2可以相等，也可以不相等。
85.作为优选，本实施例中，所述第一喷头模组21与第二喷头模组22相对所述横梁对称布置，对应的，w1＝w2＝85
°
。当w1＝w2＝90
°
时，第一介质平台 51的介质承载面与第二介质平台52的介质承载面均呈水平状态。
86.实施例五
87.本实施例的打印设备，如图13所示，与实施例四属于同一技术构思，其中， w1＝w2＝30
°
。
88.随着w1和w2的角度变化，对应第一介质平台51的介质承载面和第二介质平台52的介质承载面的倾斜度越大时，所述打印设备在打印介质行进方向上的长度更小，占用空间更小，改善了打印设备操作空间，也为后面收送纸的布局留出了更多的分列空间，空间利用率更高。
89.本实施例中，基于空间的重新布局，在打印介质的进入方向，驱动辊61之前还设置了张紧辊63，以适应空间布局要求。
90.实施例六
91.本实施例的打印设备，如图14所示，与实施例四、实施例五的区别在于，所述第一喷头模组21与第二喷头模组22相对所述横梁非对称布置，相应的， w1≠w2。
92.作为优选，本实施例中，其中，w1＝0
°
，即第一介质平台51的介质承载面呈竖直状态；w2＝90
°
，即第二介质平台52的介质承载面呈水平状态。
93.本实施例中，基于w1≠w2的布局方式，对空间利用更加灵活。
94.实施例七
95.本实施例的打印设备，如图15所示，与实施例六的区别在于，w1和w2 的取值不同。
96.本实施例中，w1＝180
°
，即第一介质平台51的介质承载面呈竖直状态，且第一介质平台51与第一喷头模组21位于横梁30的上方；w2＝150
°
，即第二介质平台52的介质承载面呈倾斜向上状态。
97.本实施例的打印设备，进一步改变了传统打印设备的空间布局形式及操作位置，为更好的利用空间提供了可行的布局方案。
98.实施例八
99.本实施例的打印设备，如图16a、图16b所示，与实施例一的区别在于，所述第一喷头模组21与第二喷头模组22之间连续，并且，所述第一喷头模组 21与第二喷头模组22相对所述横梁对称布置，所述第一喷头模组21和第二喷头模组22构成的整体喷头模组穿过所述
横梁的正下方。
100.本实施例中，所述介质平台50固定于所述设备主体100上且位于所述墨车 10的下方，所述介质平台50具有整体连续式的介质承载面，该介质承载面呈水平状态。
101.本实施例中，由于所述第一喷头模组21和第二喷头模组22构成的整体喷头模组穿过所述横梁的正下方，对应的，其横梁底部距离墨车底面的高度h相较实施例一更高，以容纳合适的喷头操作空间。
102.本实施例与实施例一相比，由于一喷头模组21与第二喷头模组22之间连续，其较多数量的打印喷头累计的误差更小，结构空间更加紧凑，对应打印设备的打印算法更加简单。
103.实施例九
104.本实施例的打印设备，如图17所示，与实施例八的区别在于，其中所述介质平台50的介质承载面倾斜设置，其介质承载面倾斜与竖直方向的夹角为a为 60
°
。
105.需要说明的是，a取值为可以为0
°
～90
°
，当a＝0
°
时，介质承载面呈竖直状态；当a＝90
°
时，即为实施例八所示的水平状态。
106.本实施例中，通过将介质平台50的介质承载面倾斜设置，继承实施例八的技术优势外，重构了打印设备的布局空间，将传统的打印面由水平布置变为倾斜布置，改善了打印设备操作空间，也为后面收送纸的布局留出了更多的分列空间，空间利用率更高。
107.实施例十
108.本实施例的打印设备，如图18a、图18b所示，与实施例八的区别在于，所述第一喷头模组21与第二喷头模组22相对所述横梁非对称布置，如此布局后，在继承实施例八的优点的同时，基于空间布局可以提供更多的选择。
109.本实施例中，喷头模组的纵向宽度y＝da db。
110.当然，作为可行的实施方式，本实施例中的介质平台50的介质承载面也可参照实施例九所示倾斜布置。
111.需要说明的是，实施例二所示的动力输入位置11，同样适用于实施例三至实施例十。
112.此外，实施例一至实施例十所示的打印设备中，所述第一喷头模组21与第二喷头模组22均可采用图6a、图6b以及图7
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图8所示的喷头模组形式。本技术在不增加甚至减少喷头模组和墨车跨度d、保障打印物理精度的情况下，创新性的提供了横跨横梁的墨车结构，该墨车上布置了第一喷头模组和第二喷头模组，增加了一倍以上的喷头模组的纵向宽度y和喷头总数量(容量)，从而提升了一倍以上的打印速度。并且更好地改善了墨车的传动性能和受力结构，提升了墨车的运动稳定性，减小了墨车的弹性形变误差，提升了打印品质。
113.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。