專利名稱：陣列針式滾筒打印機(jī)設(shè)計(jì)原理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種個(gè)人電腦外設(shè)的打印輸出設(shè)備的設(shè)計(jì)原理。根據(jù)本原理設(shè)計(jì)制造出的陣列針式滾筒打印機(jī)，可使用常規(guī)膠印族油墨和普通紙，從計(jì)算機(jī)直接輸出實(shí)現(xiàn)單色、彩色、專色等高分辨率打印。
傳統(tǒng)針式打印機(jī)分辨率較低，一般不超過180DPI。雖然耗材便宜，但基本無法實(shí)現(xiàn)彩色印刷式打印。
激光打印機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量的全彩色打印輸出，然而設(shè)備昂貴，耗材及維護(hù)費(fèi)用高。
彩色噴墨打印機(jī)設(shè)備便宜，但耗材貴，打印成品耐水性差。
熱蠟、熱升華式打印機(jī)打印質(zhì)量好，但紙、墨都需特制專用耗材，昂貴且限制使用范圍。
各類打印機(jī)基本上只適于做單面打印，使后加工如裝訂等效果受到局限。
與以上計(jì)算機(jī)直接輸出打印成品的打印機(jī)產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的，是四色彩色膠印印刷機(jī)。由于其印前工藝不能與計(jì)算機(jī)直接銜接，需要經(jīng)過分色膠片、制版等工藝準(zhǔn)備，雖然彩色膠印產(chǎn)品大批量雙面印刷質(zhì)量良好，印后加工工藝成熟，是最容易被接受的平面?zhèn)髅剑蛴∏肮に嚦杀据^高，對(duì)短版(小批量)制作需求不甚適應(yīng)。
近年來，國(guó)外已有廠商開發(fā)出無版印刷設(shè)備，可通過計(jì)算機(jī)直接輸出印刷產(chǎn)品，適于短版即時(shí)印刷，并采用四色膠印掛網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品質(zhì)量直追四色膠印機(jī)。但其設(shè)備過于昂貴，體積亦頗龐大，并非辦公室桌面設(shè)備的概念。
迄今為止，屬于辦公室概念的打印輸出設(shè)備與屬于工廠概念的印刷設(shè)備，仍是涇渭分明的兩種不同的技術(shù)范疇。假如需要制作100本彩色產(chǎn)品手冊(cè)的時(shí)候，仍然面臨成本、時(shí)效、質(zhì)量等目標(biāo)需求在這兩種不同的技術(shù)范疇間如何選擇的困惑。
2.打印質(zhì)量采用常規(guī)四色膠版印刷機(jī)的網(wǎng)線、網(wǎng)角方式實(shí)現(xiàn)四基色彩色印刷效果，指標(biāo)達(dá)到200線以上。在技術(shù)原理上，也可以實(shí)現(xiàn)目前最高端的4+3色(4個(gè)基本色，可外加3個(gè)專色)一次印刷。使印刷效果、質(zhì)量與業(yè)內(nèi)高標(biāo)準(zhǔn)看齊。
3.設(shè)備價(jià)格制造成本低。在實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的情況下，單臺(tái)靜態(tài)生產(chǎn)成本應(yīng)能與彩色噴墨打印機(jī)持平。
4.易用性等同于常規(guī)電腦外設(shè)，由電腦直接輸出打印，使用方便，調(diào)整容易。首張成功率高。
5.日常維護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易損件便宜，不需要專業(yè)人員維護(hù)。維護(hù)費(fèi)用低。
6.設(shè)備體積實(shí)現(xiàn)桌上型概念，能夠與現(xiàn)有IT設(shè)備配套，節(jié)約辦公室空間。
7.打印速度應(yīng)該高于一般的彩色噴墨打印機(jī)。
8.打印噪音應(yīng)能低于一般針式打印機(jī)的噪音水平。技術(shù)方案1、基本原理陣列針式滾筒打印機(jī)的基本原理是打印針的陣列排列方案。
①打印針常規(guī)的針式打印機(jī)，打印針為細(xì)鋼絲。這是常規(guī)針式打印機(jī)分辨率不高的先天局限作為打印針的特殊鋼絲，直徑不可能做得太細(xì)，目前超過0.18mm就已經(jīng)很困難。因?yàn)殇摻z太細(xì)，高速打印時(shí)很容易折斷。打印針一旦折斷，用戶自己換打印針是一件很困難的事情。而0.18mm直徑打印針在打印紙上留下的打印點(diǎn)，只相當(dāng)于140DPI，即每英寸140象素點(diǎn)。
本發(fā)明首先突破打印針粗細(xì)的常規(guī)概念，即打印針的頂端(擊打部)與軸部不是一根整體的細(xì)鋼絲，而制成一枚具有相對(duì)較粗直徑的打印針軸，軸頭頂端成鈍角尖頂?shù)哪Ｖ屏慵?。其材料可在金屬與工程塑料之間寬泛選擇(在能夠達(dá)到使用要求的條件下，推薦選擇工程塑料)。
陣列針式滾筒打印機(jī)的打印針，滑動(dòng)導(dǎo)向軸部分可以粗達(dá)2∽5mm，保證打印針的足夠強(qiáng)度和復(fù)位精度。針的頂端為鈍角尖頂，理論上可以實(shí)現(xiàn)無限小。在實(shí)際應(yīng)用中，做成一個(gè)小圓弧是不困難的(見附

圖1)。由此，解決了打印針觸點(diǎn)的絕對(duì)尺寸問題。
②打印針陣列原理接著解決這種打印針的排列問題常規(guī)的針式打印機(jī)，是將所有的24根打印針攏縮在一起，分列成三行，通過狹小的打印頭出口排列成一簇。這種在有限的空間進(jìn)行的靜態(tài)分布，無法突破空間的限制。
陣列針式滾筒打印機(jī)對(duì)打印針進(jìn)行陣列排序(見附圖2)。
圖2中的圓表示打印針的針軸截面，直徑為N。其中小圓表示打印針的尖端工作面，其直徑為n，n值將根據(jù)該打印機(jī)最小打印點(diǎn)的設(shè)計(jì)要求設(shè)定。也就是說，n永遠(yuǎn)小于N。即使是n等于N的情況出現(xiàn)，本陣列設(shè)計(jì)的必要性即不復(fù)存在。
在兩根打印針并列的情況下，兩根打印針的中心距等于打印針針軸直徑N。由于打印針的針軸直徑是一個(gè)固定值，因此，無論怎樣排列，相鄰兩根打印針的中心距都不可能小于N。
在打印工作狀態(tài)下，打印針需要進(jìn)行有序的位移。在附圖1中，設(shè)位移是沿oy軸方向進(jìn)行的。這時(shí)，如果打印針按ox軸方向排列(虛線的圓表示這種排列方式的結(jié)果)，當(dāng)ox軸上排列的四根打印針全部打下一次(表示執(zhí)行了授墨任務(wù))，其每個(gè)打印工作面之間都會(huì)存留一個(gè)尺寸為N-n的空白區(qū)。當(dāng)這一次打印動(dòng)作完成后，打印針同時(shí)向oy軸方向前進(jìn)位移一個(gè)距離n，然后進(jìn)行第二個(gè)打印動(dòng)作，這時(shí)，在oy軸方向上打印出的兩排授墨點(diǎn)能夠銜接，而ox軸方向仍會(huì)留下N-n的空白區(qū)。此時(shí)如果要將ox軸方向留存的空白區(qū)打滿，則原來排列在ox軸向的這一排打印針還需要進(jìn)行沿ox軸方向的位移。同時(shí)滿足兩個(gè)相位的動(dòng)作設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)時(shí)困難較大，因此本發(fā)明不考慮這一思路的選擇。
在附圖1中，另于ox、oy軸之間另設(shè)了一個(gè)oz軸。同時(shí)將打印針依oz軸方向進(jìn)行排列。換言之，這相當(dāng)于將原來排著一列打印針的ox軸以o點(diǎn)這圓心，向上移動(dòng)一個(gè)弧s，這時(shí)，相對(duì)于原ox軸而形成了oz軸。弧s的取值能夠?qū)崿F(xiàn)從ox軸方向看，兩根打印針的中心距等于n。這樣，當(dāng)打印工作狀態(tài)下，打印針需要進(jìn)行有序的位移時(shí)，當(dāng)oz軸上排列的第一根打印針打下一次后(表示執(zhí)行了授墨任務(wù))，打印針繼續(xù)向yo軸方向向下位移一個(gè)距離n，然后第二根打印針進(jìn)行打印動(dòng)作，這時(shí)，在ox軸方向上打印出的兩個(gè)授墨點(diǎn)能夠銜接而不會(huì)留下空白區(qū)。當(dāng)相同的打印動(dòng)作連續(xù)進(jìn)行時(shí)，就會(huì)在ox軸的位置上留下一長(zhǎng)連續(xù)的授墨線。這樣，打印針僅作yo軸方向的單相位運(yùn)動(dòng)，不再需要進(jìn)行ox軸向的動(dòng)作。
再進(jìn)一步，將這列沿著oz軸方向排列展開的打印針復(fù)制若干列，然后仍沿著ox軸平行排列成組，就形成了打印針的陣列(見附圖3)。
附圖3中示意了5行、8列打印針陣列。其中關(guān)于行數(shù)量H的設(shè)定，取決于打印機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于單只打印針最小打印點(diǎn)直徑的要求(打印點(diǎn)的直徑為n)。以及打印針針軸直徑的設(shè)計(jì)考慮(打印針針軸直徑為N)。這兩個(gè)因素確定后，則H＝N÷n。這樣，本列的起始打印針的中心距至最后一根打印針的中心距之間的距離正好等于一個(gè)打印針針軸直徑。也就是說，從位于o點(diǎn)的起始打印針開始，每上一行的第一根打印針向x軸方向移位一個(gè)量n，余此類推，就形成了每行的第一根打印針的中心距在oz軸向上的排列。這里，將這樣組成的一列命名為一個(gè)“針軌”，每一個(gè)針軌負(fù)責(zé)打印的寬度范圍為N。這樣，將一個(gè)一個(gè)針軌順ox軸方向平行排開，排列的數(shù)量L取決于對(duì)打印機(jī)輸出打印寬度K的要求。因?yàn)槊恳粋€(gè)針軌能夠?qū)崿F(xiàn)的打印寬度為N，則L＝K÷N。
③打印針陣列設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用方案具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的陣列針式滾筒打印機(jī)實(shí)際設(shè)計(jì)圖紙中出現(xiàn)的打印針陣列，當(dāng)然不會(huì)象示意圖中表現(xiàn)的那樣夸張。假設(shè)打印機(jī)設(shè)計(jì)的目標(biāo)分辨率為180DPI(每英寸180個(gè)打印點(diǎn))，可以計(jì)算出相當(dāng)于打印針的尖端工作部的直徑應(yīng)為25.4mm(1英寸)÷180＝0.14mm。如果打印針針軸直徑設(shè)定為4mm，則打印針行數(shù)H為4mm÷0.14mm＝28.57(行)，取其整數(shù)為29行。如果打印機(jī)設(shè)計(jì)的目標(biāo)有效打印寬度為A4紙的紙寬即210mm，則排列針軌的數(shù)量L為210mm÷4mm＝52.5(列)，取其整數(shù)為53列。
將這個(gè)打印針陣列圖畫在紙上，會(huì)發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)占據(jù)面積為210mm×116mm的斜方形陣列(見附圖4)。將這個(gè)陣列按“列”的方向，也就是以116mm為周長(zhǎng)卷成一個(gè)圓筒，就構(gòu)成了陣列針式打印滾筒的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(見附圖5)。在這個(gè)圓筒的外表面排列著一行行的打印針，使這個(gè)打印滾筒按照yo的方向旋轉(zhuǎn)，每當(dāng)一行打印針到達(dá)相當(dāng)于與打印紙的切線位置時(shí)，使這一行打印針處于打針作業(yè)狀態(tài)。這一行打印針打印完畢后，滾筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到下一行打印針與打印紙的切線位置，然后這一行打印針進(jìn)行打印作業(yè)……余此類推，于是打印滾筒旋轉(zhuǎn)一周后，如果全部打印針都參加了打印作業(yè)，則會(huì)在打印紙上打出一條完整的、分辨率為180DPI的直線。打印滾筒每旋轉(zhuǎn)一周完成一條線的打印，而打印滾筒一周的打印作業(yè)完成后，將處于切線位置的打印紙向下移動(dòng)一個(gè)量n。由于n等于打印針工作部的直徑亦即等于打印機(jī)的設(shè)計(jì)分辨率，仍例如為180DPI，則打滿一張A4幅打印紙的長(zhǎng)度297mm，可計(jì)算出需要旋轉(zhuǎn)打印滾筒2121.4周。
此即陣列針式打印滾筒的基本打印模式。
在進(jìn)行打印針陣列的實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)多種相關(guān)機(jī)構(gòu)的關(guān)聯(lián)因素，因此也就需要根據(jù)設(shè)計(jì)的總體要求調(diào)整打印針陣列設(shè)計(jì)的方案選擇。
例如，當(dāng)一個(gè)打印針陣列設(shè)計(jì)出現(xiàn)在圖紙上后，可能出現(xiàn)其N值×總行數(shù)后，能夠作為周長(zhǎng)的值偏小，當(dāng)這個(gè)陣列被按照列的方向卷成一個(gè)打印滾筒時(shí)，這個(gè)打印滾筒的內(nèi)部空間不夠用來安裝電磁驅(qū)動(dòng)組件。在這種情況時(shí)，可以擴(kuò)大打印滾筒的周長(zhǎng)，使其成為打印針陣列圖中N值×總行數(shù)的值的整倍數(shù)。也就是說，在打印針陣列圖中，將原已設(shè)計(jì)好的陣列圖復(fù)制整倍數(shù)的拷貝，然后順序排列以成倍增加總行數(shù)，直到滿足打印滾筒對(duì)于周長(zhǎng)的設(shè)計(jì)要求(見附圖6)。這樣，打印滾筒旋轉(zhuǎn)一周時(shí)完成的打印工作量也可成倍地增加。
適應(yīng)不同的打印輸出的設(shè)計(jì)需求，根據(jù)本原理可設(shè)計(jì)出不同規(guī)格的打印針排序陣列，以及與之相應(yīng)的電磁驅(qū)動(dòng)組件結(jié)構(gòu)。輸出分辨率理論上無上限。
④打印動(dòng)力源的同軸排列現(xiàn)在討論一下陣列針式滾筒上那么多的打印針是如何驅(qū)動(dòng)其做出打印動(dòng)作的。
傳統(tǒng)的針式打印機(jī)，是在每一根打印針后面對(duì)應(yīng)地安裝一個(gè)驅(qū)動(dòng)電磁鐵，在打印管理軟件的指揮下依次運(yùn)動(dòng)完成打印動(dòng)作。陣列針式滾筒打印機(jī)的打印滾筒上排列著數(shù)千根打印針，因此不可能按傳統(tǒng)針式打印機(jī)的設(shè)計(jì)思路，為每一個(gè)打印針安排一個(gè)獨(dú)自使用的驅(qū)動(dòng)電磁鐵。陣列針式滾筒打印機(jī)采用縱向分組多針共用電磁驅(qū)動(dòng)的方法。(見附圖7)對(duì)于每一個(gè)單獨(dú)的電磁驅(qū)動(dòng)單元，它的電磁強(qiáng)度設(shè)計(jì)是根據(jù)其對(duì)于吸引打印針的功率要求而定的。在實(shí)際應(yīng)用中，如果這個(gè)單獨(dú)的電磁驅(qū)動(dòng)單元的外部尺寸小于打印針的排列軸距，將這樣一個(gè)個(gè)單獨(dú)的電磁驅(qū)動(dòng)單元一個(gè)挨著一個(gè)地排列成一排，固定在一個(gè)安裝架上，是一個(gè)非常方便的方案。如果由于打印針軸徑設(shè)計(jì)的較小，電磁驅(qū)動(dòng)單元無法做得小于打印針直徑，這時(shí)可以采用將電磁驅(qū)動(dòng)單元一左一右對(duì)置排列，或者將其分成兩層排列的方案，無論怎樣，最后的結(jié)果都是使所有的電磁驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)磁靴形成橫向排列，成為一個(gè)整體的電磁驅(qū)動(dòng)組件總成，并與打印針軌道相對(duì)應(yīng)。這樣，當(dāng)一排打印針與電磁驅(qū)動(dòng)組件總成的一排電磁驅(qū)動(dòng)單元在打印滾筒的內(nèi)切點(diǎn)互相對(duì)位的時(shí)候，電磁驅(qū)動(dòng)組件總成的任何一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)磁靴被加通電流，都會(huì)驅(qū)動(dòng)與其相對(duì)應(yīng)的打印針動(dòng)作。隨著打印滾筒的旋轉(zhuǎn)，打印滾筒上的N多行打印針逐次通過與電磁驅(qū)動(dòng)組件總成形成的切點(diǎn)位置，每當(dāng)下一行打印針到達(dá)切點(diǎn)位置時(shí)，電磁驅(qū)動(dòng)組件都做出相應(yīng)的電流開關(guān)動(dòng)作，于是使每一根打印針都具備了打印動(dòng)作的機(jī)會(huì)。這就是縱向分組多針共用電磁驅(qū)動(dòng)方法的原理。
⑤電磁驅(qū)動(dòng)組件總成與打印針針軌的動(dòng)態(tài)同步在打印滾筒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由打印針列的方向形成的打印針針軌呈螺旋線運(yùn)動(dòng)，也就是說，從位于打印紙切線位置的第一行第一根打印針開始，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到第二行打印針到達(dá)切線位置時(shí)，這一行的第一根打印針已經(jīng)比前一行第一根打印針的列位置向一側(cè)移位了一個(gè)距離n，以后每行也都是如此。對(duì)于處于切線位置進(jìn)行打印驅(qū)動(dòng)的那一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元來說，它的位置如果保持不變，則再旋轉(zhuǎn)下去，它的打印觸頭就會(huì)打到相鄰列的針軌中去了。為此，需要有一種安排，使打印電磁驅(qū)動(dòng)組件總成中的每一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元都能夠永遠(yuǎn)與其所指定的打印針針軌相吻合。
相對(duì)于動(dòng)態(tài)螺旋線方式運(yùn)行的打印針針軌，以及安裝在打印滾筒內(nèi)部由數(shù)目眾多的打印電磁驅(qū)動(dòng)單元組成的電磁驅(qū)動(dòng)組件總成而言，可以有許多種使電磁驅(qū)動(dòng)組件總成與打印針針軌動(dòng)態(tài)同步的技術(shù)方案。在此提供一個(gè)最簡(jiǎn)單的靠機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)的方案(見附圖8)首先，電磁驅(qū)動(dòng)組件總成本身與一個(gè)精密滑動(dòng)配合的滑槽組成滑動(dòng)配合副，一起裝進(jìn)打印滾筒內(nèi)?；鄣膬啥松斐龃蛴L筒后定位裝固在機(jī)架上。在打印滾筒的兩端安裝一副相對(duì)應(yīng)的“同步時(shí)規(guī)環(huán)”與其共同旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。安裝在滑槽上的電磁驅(qū)動(dòng)組件總成兩端各設(shè)一個(gè)傳動(dòng)觸頭與同步時(shí)規(guī)環(huán)的導(dǎo)軌接觸，這樣，當(dāng)打印滾筒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過同步時(shí)規(guī)環(huán)推拉裝在滑槽上的電磁驅(qū)動(dòng)組件總成，實(shí)現(xiàn)與打印針針軌動(dòng)態(tài)同步的左右往復(fù)跟隨運(yùn)動(dòng)。
同步時(shí)規(guī)環(huán)的形狀為一薄環(huán)形，一組為相對(duì)應(yīng)的兩只組成。其軸向端面制出時(shí)規(guī)凸軌。凸軌的端面呈螺旋線狀，該螺絲線的線型為陣列打印針針軌螺旋線的仿形，也就是說，時(shí)規(guī)凸軌的最低面至最高面的距離為N，即兩根打印針針位的距離(見附圖9)。
⑥兩種不同的打印針擊打授墨的技術(shù)應(yīng)用方案。
(方案1)縮針方式在工作狀態(tài)時(shí)，每一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元負(fù)責(zé)管理陣列針式滾筒徑向N寬的軌道內(nèi)出現(xiàn)的打印針的縮針驅(qū)動(dòng)。由于處于陣列針式滾筒表面直徑方向的一排排打印針圍繞著陣列針式滾筒內(nèi)部同軸安裝的電磁驅(qū)動(dòng)組件總成作行星式運(yùn)動(dòng)，在陣列針式滾筒工作狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)中每一排打印針到達(dá)臨界位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)管理軟件向相對(duì)應(yīng)的各個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出指令，使沒有授墨任務(wù)的打印針縮回。
由于陣列針式滾筒在工作狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)速可能很高，這樣會(huì)對(duì)打印針產(chǎn)生一定的離心力。因此打印針的安裝設(shè)計(jì)，將伸出位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)限位，使打印壓力不受離心力影響。這樣，打印針授墨實(shí)際上是打印針在相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)下與轉(zhuǎn)印膠滾做切線接觸，打印壓力容易控制均勻，對(duì)針頭的摩擦以及噪音也可減至最小。
電磁驅(qū)動(dòng)單元對(duì)打印針針尾的擊打部位的力作用，是產(chǎn)生電磁力拖動(dòng)打印針向內(nèi)縮回。將這種這種電磁拖動(dòng)采用非接觸式拖動(dòng)，以期進(jìn)一步減少運(yùn)動(dòng)噪音(見附圖10)。
這個(gè)方案適用于對(duì)打印質(zhì)量要求高、打印噪音要求小的打印機(jī)設(shè)計(jì)。特別說明本文討論以方案1為主。
(方案2)出針方式在工作狀態(tài)時(shí)，每一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元負(fù)責(zé)管理陣列針式滾筒徑向N寬的軌道內(nèi)出現(xiàn)的打印針的出針驅(qū)動(dòng)。由于處于陣列針式滾筒表面直徑方向的一排排打印針圍繞著陣列針式滾筒內(nèi)部同軸安裝的電磁驅(qū)動(dòng)組件總成作行星式運(yùn)動(dòng)，在陣列針式滾筒工作狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)中每一排打印針到達(dá)臨界位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)管理軟件向相對(duì)應(yīng)的各個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元發(fā)出指令，使負(fù)擔(dān)授墨任務(wù)的打印針擊出(見附圖11)。
采用這一方案設(shè)計(jì)的打印機(jī)，有可能省去轉(zhuǎn)印滾筒的設(shè)置，而由打印針直接向打印紙授墨打印。但在設(shè)計(jì)進(jìn)紙機(jī)構(gòu)時(shí)，需應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)配相齒輪副拖動(dòng)進(jìn)紙，以便保證打印紙表面運(yùn)動(dòng)與陣列針式打印滾筒運(yùn)動(dòng)的同步。方案2適用于對(duì)打印質(zhì)量要求不高(300DPI以下的單色打印)，打印工作噪音要求不嚴(yán)、打印機(jī)外形尺寸要求較小的打印機(jī)種設(shè)計(jì)。
⑦通過轉(zhuǎn)印膠滾受墨并轉(zhuǎn)印到打印紙打印滾筒在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)打印的時(shí)候，處于與打印紙切線位置的一行打印針與打印紙?jiān)诖蛴?dòng)作的一瞬間，應(yīng)保持其相對(duì)靜止的狀態(tài)，也就是說需要實(shí)現(xiàn)兩者間的同步運(yùn)動(dòng)。這當(dāng)然可以通過使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)打印紙進(jìn)紙來實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明中，這只是若干種可供選擇的設(shè)計(jì)方案之一，在全面比較工藝復(fù)雜程度、制造成本、打印速度、打印質(zhì)量、噪音控制等諸方面因素之后，這并不是優(yōu)先推薦使用的方法。
陣列針式滾筒打印機(jī)推薦使用通過轉(zhuǎn)印膠滾受墨并向打印紙進(jìn)行轉(zhuǎn)印的特有技術(shù)。
為此，需要制造一個(gè)用于轉(zhuǎn)印的表面覆以一層耐油橡膠面滾筒，稱為轉(zhuǎn)印膠滾，與打印滾筒互相平行安裝，使其外表面與打印滾筒的外表面的陣列分布的打印針互相接觸。兩者的外表面進(jìn)行相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使其表面運(yùn)動(dòng)保持線速度同步狀態(tài)。通過以陣列原理有序排列在陣列針式打印滾筒外表面上的打印針和裝設(shè)于陣列針式打印滾筒內(nèi)的電磁驅(qū)動(dòng)組件總成，在打印管理軟件的驅(qū)動(dòng)下執(zhí)行打印動(dòng)作，向與之相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)印膠滾上授墨，再由轉(zhuǎn)印膠滾向打印紙轉(zhuǎn)印的方式實(shí)現(xiàn)打印(見附圖12)。
當(dāng)設(shè)計(jì)多個(gè)陣列針式打印滾筒共同組成一部打印機(jī)時(shí)，賦予每個(gè)陣列針式打印滾筒擔(dān)任一種顏色的打印任務(wù)，而這些打印滾筒及其附件都是能夠互換的同一標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。多個(gè)陣列針式打印滾筒及電磁驅(qū)動(dòng)組件總成圍繞轉(zhuǎn)印膠滾作星形排列，可實(shí)現(xiàn)多色的打印輸出。如經(jīng)打印管理軟件對(duì)打印圖形進(jìn)行分色掛網(wǎng)處理，可實(shí)現(xiàn)膠印機(jī)的四色印刷效果(見附圖13)。
轉(zhuǎn)印膠滾的基本設(shè)計(jì)要求，首先其表面積必須大于目標(biāo)有效打印面積。即轉(zhuǎn)印膠滾的寬度，應(yīng)大于打印機(jī)使用的打印紙的幅寬，轉(zhuǎn)印膠滾的外表面周長(zhǎng)，應(yīng)大于打印機(jī)使用的打印紙的幅長(zhǎng)。這樣，在轉(zhuǎn)印膠滾完成授墨任務(wù)，向打印紙進(jìn)行轉(zhuǎn)印的時(shí)候，才能以一周的旋轉(zhuǎn)完成整幅畫面的轉(zhuǎn)印工作。例如A4打印紙的長(zhǎng)×寬為297mm×210mm，則為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)有效打印面積，轉(zhuǎn)印膠滾的軸向長(zhǎng)度不應(yīng)小于210mm，其外表面周長(zhǎng)不應(yīng)小于297mm。如果假定將其表面周長(zhǎng)增放至314mm，則可以知道這個(gè)轉(zhuǎn)印膠滾的外直徑為100mm。
在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，決定這一增放量的多少，則與打印滾筒的打印針陣列設(shè)計(jì)、打印滾筒的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)以及用于使打印電磁驅(qū)動(dòng)組件總成與針軌保持動(dòng)態(tài)吻合的同步時(shí)規(guī)環(huán)設(shè)計(jì)等因素有關(guān)。
轉(zhuǎn)印膠滾的工作性質(zhì)決定了它將是整個(gè)打印機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)中的消耗品，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到盡可能降低制造成本以及更換件原材料的回收利用，以及簡(jiǎn)化更換操作的技術(shù)難度。
⑧轉(zhuǎn)印膠滾的同步與差步由于存在兩種不同的打印針擊打授墨的技術(shù)應(yīng)用方案可供設(shè)計(jì)者選擇，因此在授墨打印時(shí)，也就會(huì)有兩種不同的授墨目標(biāo)步進(jìn)的方案。選用方案2的出針式打印針擊打授墨技術(shù)應(yīng)用方案時(shí)，打印滾筒上的打印針是直接向打印擊打授墨，打印針筒每旋轉(zhuǎn)一周，打印紙需要向前推進(jìn)一個(gè)單位量n。這種進(jìn)紙方式與常規(guī)針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)沒有什么不同，采用與之大體相同的技術(shù)即能實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。
如果采用方案1的縮針式打印針擊打授墨技術(shù)應(yīng)用方案，打印滾筒先向轉(zhuǎn)印膠滾授墨，授墨任務(wù)完成之后，再通過轉(zhuǎn)印膠滾為中介，向打印紙進(jìn)行轉(zhuǎn)印授墨(見附圖13)。這一方案對(duì)于提高打印質(zhì)量和打印速度比較有利，但是，由于轉(zhuǎn)印膠滾與打印滾筒的外圓周在進(jìn)行同步運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還需要使轉(zhuǎn)印膠滾在打印滾筒每旋轉(zhuǎn)一周，完成一次陣列打印針的打印任務(wù)之后，開始新的一周打印任務(wù)之前，相對(duì)打印滾筒的外圓周步進(jìn)一個(gè)單位量n。我們將這一任務(wù)稱之為差動(dòng)步進(jìn)，執(zhí)行這一任務(wù)的機(jī)構(gòu)稱之為差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)。
同樣，這個(gè)差動(dòng)步進(jìn)任務(wù)也可以有許多種技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)。在這里舉出一個(gè)較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案，以說明整體設(shè)計(jì)的完整性和可行性(見附圖14)。
將轉(zhuǎn)印膠滾的轉(zhuǎn)印工作部分，即轉(zhuǎn)印滾筒筒基的一端與同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分滑動(dòng)配合組裝在一起并使之成為能夠相互旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)運(yùn)動(dòng)副。同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分通過一個(gè)節(jié)圓與轉(zhuǎn)印膠滾外圓周直徑相同的齒輪與打印滾筒互相嚙合，以保證兩者間的同步運(yùn)動(dòng)。同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)向機(jī)架外方向延伸出一段空心軸，空心軸上裝固若干導(dǎo)電滑環(huán)，以引入差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)的電源。
同步轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)架的一側(cè)，在其內(nèi)部同軸位置安裝由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)與減速器結(jié)合的差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)。差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)的輸出軸通過軸承架位圓盤與機(jī)架的另一端相聯(lián)，同時(shí)，將轉(zhuǎn)印膠滾的筒基的另一端裝固在軸承架位圓盤的定位口上。差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)的電源控制線從后部的空心軸引出，從內(nèi)部焊接在相應(yīng)的導(dǎo)電滑環(huán)上，通過機(jī)架上另行安裝的電刷將電流引入步進(jìn)電機(jī)。
差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)與減速器的關(guān)系，是將步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)步進(jìn)旋轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)印膠滾的轉(zhuǎn)印工作部分的外圓周步進(jìn)一個(gè)單位量n，并由一個(gè)電磁剎車裝置使其在無動(dòng)作時(shí)保持固持狀態(tài)。減速器可采用普通齒輪、行星齒輪、擺線針輪等形式的減速方案。關(guān)于減速器的設(shè)計(jì)涉及常規(guī)機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不在本發(fā)明的討論范圍之內(nèi)。
轉(zhuǎn)印滾筒的同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與差動(dòng)步進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作方式為當(dāng)打印滾筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)打印作業(yè)時(shí)，通過自身無動(dòng)作的差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)一端與其裝固在一起的轉(zhuǎn)印膠滾的滾基進(jìn)行同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)打印滾筒完成一周的打印授墨作業(yè)之后，處于開始新的一輪打印授墨作業(yè)之前，這時(shí)正運(yùn)行經(jīng)過一個(gè)同步時(shí)規(guī)環(huán)進(jìn)行針軌轉(zhuǎn)換的過渡段，此時(shí)差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行一個(gè)步進(jìn)動(dòng)作，該動(dòng)作經(jīng)過減速器減速，通過其輸出軸帶動(dòng)一端與之裝固在一起的轉(zhuǎn)印滾筒的滾基，與打印滾筒外圓周相對(duì)運(yùn)動(dòng)，步進(jìn)一個(gè)單位量n，然后停止動(dòng)作，再一次與同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作同心旋轉(zhuǎn)，直到下一個(gè)工作周期到來。
差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)另外還負(fù)擔(dān)著一個(gè)轉(zhuǎn)印進(jìn)紙的差動(dòng)驅(qū)動(dòng)任務(wù)，將在本章第⑩節(jié)，以及第6章“各機(jī)構(gòu)的同步”第⑤節(jié)中另行討論。
⑨油墨的貯存和涂布打印滾筒需要有一個(gè)與之配套的油墨貯存及涂布機(jī)構(gòu)。若需要設(shè)計(jì)多個(gè)打印滾筒共同工作以實(shí)現(xiàn)彩色打印作業(yè)，則每個(gè)打印滾筒都需要有一個(gè)與之配套的油墨貯存及涂布機(jī)構(gòu)。如同多打印滾筒的制造均采用同一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)一樣，與之配套的油墨貯存及涂布機(jī)構(gòu)也要用同一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制造，以實(shí)現(xiàn)相互間最大的可互換性(見附圖15)。
由于多打印滾筒在圍繞轉(zhuǎn)印膠滾星形排列時(shí)，每外打印滾筒的位置角度及其可用空間可能不盡相同，所以對(duì)與之配套的油墨貯存及涂布機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，就包括它處于不同安裝角度時(shí)，其貯存及涂布油墨的性能應(yīng)當(dāng)盡可能相同。
貯存及涂布機(jī)構(gòu)主要由貯墨槽、1至2個(gè)勻墨滾、授墨滾與油墨清除滾組成。
貯墨槽本身也是勻墨滾與授墨滾的安裝承載架。勻墨滾將油墨擠壓攤勻并轉(zhuǎn)移到授墨滾表面，形成均勻的墨膜，以便向打印滾筒上的打印針進(jìn)行授墨。勻墨滾與授墨滾之間的間隙應(yīng)當(dāng)可以調(diào)整，以便根據(jù)打印狀況調(diào)整授墨的濃度。
打印油墨采用常規(guī)印刷工業(yè)使用的膠印油墨，可根據(jù)陣列針式滾筒打印機(jī)的工作特點(diǎn)進(jìn)行必要的改性處理。
⑩與轉(zhuǎn)印膠滾配合的進(jìn)紙方式采用轉(zhuǎn)印膠滾授墨技術(shù)的陣列針式滾筒打印機(jī)，其進(jìn)紙動(dòng)作與常規(guī)針式打印機(jī)和噴墨打印機(jī)有很大區(qū)別，但比較接近激光打印機(jī)。打印授墨動(dòng)作與轉(zhuǎn)印進(jìn)紙動(dòng)作需要分別進(jìn)行并銜接完成。
在打印動(dòng)作開始階段，打印管理軟件首先進(jìn)行自我檢測(cè)，打印紙倉(cāng)如果處于無紙狀態(tài)，則打印機(jī)報(bào)警并停止執(zhí)行下一步打印動(dòng)作。當(dāng)打印準(zhǔn)備就緒后，打印動(dòng)作開始，從這時(shí)開始直到授墨階段結(jié)束，打印紙都處于待機(jī)狀態(tài)，僅由陣列針式滾筒向轉(zhuǎn)印滾筒上進(jìn)行授墨，而進(jìn)紙機(jī)構(gòu)的所有部件都不能與轉(zhuǎn)印滾筒表面有任何接觸。當(dāng)打印授墨任務(wù)完成后，一幅圖形文件的色彩信息就已經(jīng)全部通過陣列針式滾筒打印到轉(zhuǎn)印膠滾上了，這時(shí)，打印管理軟件向進(jìn)紙機(jī)構(gòu)發(fā)出轉(zhuǎn)印進(jìn)紙指令，開始進(jìn)紙印刷運(yùn)動(dòng)，打印紙與轉(zhuǎn)印膠滾相對(duì)運(yùn)動(dòng)并施以一定壓力，將上面的油墨轉(zhuǎn)印到打印紙上。(見附圖16)此時(shí)打印機(jī)要同時(shí)完成兩個(gè)動(dòng)作一個(gè)是使陣列針式滾筒上面的打印針不能再與轉(zhuǎn)印滾筒表面接觸(這里表述的陣列針式滾筒的打印針設(shè)計(jì)是常接式)，這就要指示陣列針式滾筒內(nèi)所有打印針驅(qū)動(dòng)電磁鐵全部導(dǎo)通處于常吸狀態(tài)，也就是將全部經(jīng)過轉(zhuǎn)印滾筒外表面的打印針吸至縮進(jìn)位置。同時(shí)，另一個(gè)轉(zhuǎn)印進(jìn)紙指令使進(jìn)紙機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作處于轉(zhuǎn)印滾筒外側(cè)的轉(zhuǎn)印加壓滾在電磁牽引器的牽引下，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間將處于待機(jī)狀態(tài)的打印紙壓向轉(zhuǎn)印滾筒，轉(zhuǎn)印滾筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一周，將打印紙沿著旋轉(zhuǎn)方向向前推進(jìn)并完成轉(zhuǎn)印任務(wù)。完成轉(zhuǎn)印的打印紙脫離轉(zhuǎn)印滾筒之后，轉(zhuǎn)印加壓滾仍然復(fù)位到與轉(zhuǎn)印滾筒脫離接觸的位置，同時(shí)，下一張打印紙進(jìn)至待機(jī)位置，準(zhǔn)備完成下一次轉(zhuǎn)印。
在向轉(zhuǎn)印加壓滾下達(dá)加壓指令的同時(shí)，這個(gè)指令也下達(dá)給打印滾筒內(nèi)的差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)，使其進(jìn)行與轉(zhuǎn)印滾筒公轉(zhuǎn)方向相反的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于轉(zhuǎn)印滾筒的滾基被差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)行自轉(zhuǎn)，而差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)又裝固在同步傳動(dòng)機(jī)械上與之進(jìn)行公轉(zhuǎn)，因此這時(shí)轉(zhuǎn)印膠滾的實(shí)際轉(zhuǎn)速K等于公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速S減去自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速s(K＝S-s)。
2、核心部件①陣列針式打印滾筒及電磁驅(qū)動(dòng)組件總成實(shí)際制造出來的陣列針式滾筒，連同全部打印針組裝后的總成，是一個(gè)中空的圓形薄壁滾筒。由于實(shí)際制作時(shí)，打印滾筒上分布的打印針不可能如同陣列圖表現(xiàn)的那樣一根挨一根緊密排列，因此應(yīng)用設(shè)計(jì)中，計(jì)算打印針陣列時(shí)，每?jī)筛蛴♂樀闹行木嘀g還要加上一個(gè)安裝間隙(見附圖17)。例如設(shè)計(jì)的打印針陣列，相鄰打印針的中心距是按3mm計(jì)算的，則該打印針軸直徑可能應(yīng)為2.5mm。這樣，相鄰兩根打印針之間就有了一個(gè)1mm的安裝間隔。在打印滾筒筒基制造時(shí)，筒基表面上留有一個(gè)挨一個(gè)的容針孔，每個(gè)容針孔之間的間隙為1mm。
由于一個(gè)打印滾筒上需要安裝上千根打印針，如果打印針在打印滾筒上的安裝形式采用單針分列安裝的話，則每根打印針將需要由針體、磁靴、復(fù)位彈簧等一系列零件組成，增加了裝配工作量，并且使故障出現(xiàn)的機(jī)率大大增加，所以可能不是有效的應(yīng)用設(shè)計(jì)方案。本發(fā)明中為此安排了一種打印針整體組合安裝的技術(shù)應(yīng)用方案，即打印針如果用塑料制造，則需要在中空的打印針針軸上端卡裝一塊具有磁效應(yīng)的金屬材料磁靴，或者直接使用鋼鐵類材料制造的打印針。在將其整體組合安裝為打印針部件總成時(shí)，利用特為其開發(fā)的工藝裝備，將打印針預(yù)置入排列，再用一層高彈性橡膠材料注入，將所有打印針連結(jié)為一個(gè)整體的橡膠套狀。打印針的位置精度由裝配工藝裝備自身的精度予以保證。當(dāng)工藝裝備中的橡膠層與打印針固化為一體后，就成了打印針的整體組合總成零件。在與打印滾筒外殼進(jìn)行組合時(shí)，只需將這個(gè)打印針整體總成放入打印滾筒殼中，對(duì)準(zhǔn)其中一行打印針的位置，其它行的打印針也就很容易對(duì)位了。
電磁驅(qū)動(dòng)組件放在這個(gè)中空的筒心里，與陣列針式滾筒同一軸向排列。電磁驅(qū)動(dòng)組件總成的軸向名義尺寸與陣列針式滾筒相同，如果順序排列的相鄰空間不能夠滿足一個(gè)單獨(dú)的電磁驅(qū)動(dòng)單元的安裝尺寸設(shè)計(jì)，可采用相對(duì)交錯(cuò)或者分層排列的設(shè)計(jì)方案，只要保證每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的工作部位都與打印針針軌的擊打部位相對(duì)應(yīng)即可。
電磁驅(qū)動(dòng)組件總成與導(dǎo)向滑槽之間為較高精度的滑動(dòng)配合。電磁驅(qū)動(dòng)組件總成兩端各有一個(gè)與同步時(shí)規(guī)環(huán)相接觸的傳動(dòng)觸頭，觸頭的頂端為一個(gè)小滾輪，以減少磨擦力。這兩個(gè)傳動(dòng)觸頭中，至少有一個(gè)具有微調(diào)節(jié)功能，而且這個(gè)觸頭應(yīng)安排在打印滾筒空間相對(duì)寬裕、容易進(jìn)行調(diào)整的那一端。在安裝時(shí)，通過微調(diào)整觸頭保持電磁驅(qū)動(dòng)組件總成與同步時(shí)規(guī)環(huán)的同步工作面之間的間隙。
同步時(shí)規(guī)環(huán)導(dǎo)向部位的螺旋角與打印針針軌的螺旋角相同，兩只同步時(shí)規(guī)環(huán)的導(dǎo)向螺旋線相互對(duì)應(yīng)，分別安裝在打印滾筒的兩端。
②油墨貯存及涂布機(jī)構(gòu)總成油墨的存儲(chǔ)、涂布及清除方式油墨油墨技術(shù)不是本發(fā)明主要討論的內(nèi)容。但由于本發(fā)明與油墨的應(yīng)用相關(guān)聯(lián)，因此這里對(duì)油墨與陣列針式滾筒打印機(jī)的關(guān)聯(lián)因素作一些界定。
陣列針式滾筒打印機(jī)采用常規(guī)彩色膠印油墨族的油墨用于打印作業(yè)。在粘度、干燥速度等方面可能需要進(jìn)行一些調(diào)整。將來作為日常耗材在市場(chǎng)上供應(yīng)，可采用小容量軟管類包裝。
貯墨槽添加進(jìn)打印機(jī)的油墨貯存在貯墨槽中，貯墨槽中下墨口處平行裝有勻墨滾，勻墨滾與授墨滾相對(duì)滾動(dòng)，將油墨轉(zhuǎn)移到授墨滾上，授墨滾再將油墨涂布到與其平行同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的陣列針式滾筒的打印針上。
每次打印任務(wù)完成后，在選擇關(guān)機(jī)時(shí)，打印機(jī)的油墨清除程序起動(dòng)，通過清除滾的動(dòng)作將打印針及轉(zhuǎn)印膠滾上殘余的油墨清除。
③轉(zhuǎn)印膠滾及同步、差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)總成陣列針式滾筒打印機(jī)采用的轉(zhuǎn)印技術(shù)本身，乃是從常規(guī)彩色膠印機(jī)的膠板轉(zhuǎn)印技術(shù)移植而來。其本身并不屬本發(fā)明內(nèi)容。本發(fā)明僅是在對(duì)它與陣列針式打印滾筒的關(guān)聯(lián)應(yīng)用進(jìn)行了再開發(fā)，從而成為本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)組成部分。
轉(zhuǎn)印膠滾的同步、差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)可能有不同的設(shè)計(jì)技術(shù)方案，在本文中提出的僅是其中的一種。同步、差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)印膠滾的驅(qū)動(dòng)輸入軸相互連接固定，來自動(dòng)力輸出端主動(dòng)齒輪的驅(qū)動(dòng)力拖動(dòng)轉(zhuǎn)印滾筒的動(dòng)力輸入軸，再通過共用的同步、差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出端將動(dòng)力輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)印膠滾的工作套筒旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)印滾筒的工作套筒作為易損件，應(yīng)該設(shè)計(jì)成容易拆換的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單并且方便拆換作業(yè)。
轉(zhuǎn)印膠滾工作套筒筒基制作，可采用工程塑料注塑成型，再進(jìn)行表面橡膠層的敷設(shè)工藝，在轉(zhuǎn)印膠滾工作套筒外表面均勻覆蓋厚度3mm左右的高彈性耐油橡膠。安裝時(shí)將工作套筒的一端滑動(dòng)配合連接在同步機(jī)構(gòu)的連接配合處，工作套筒的另一端裝固在差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)的連接配合處。
同步、差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)共用的的塑料滾基一側(cè)注塑出傳動(dòng)齒，將來裝配時(shí)與陣列針式打印滾筒嚙合，以進(jìn)行動(dòng)力輸出。同時(shí)，這一齒輪也是接受來自主拖動(dòng)電機(jī)動(dòng)力輸入的被動(dòng)齒輪。同步、差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)的塑料滾基通過軸承與機(jī)架連接。
差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)及變速部分安裝在同步、差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)塑料滾基內(nèi)部，兩者同軸。其電源及控制導(dǎo)線通過后部空心軸內(nèi)引出至軸一端的導(dǎo)電滑環(huán)上，由電刷與相關(guān)線路聯(lián)接。差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)的輸出端通過軸承與機(jī)架的另一端連接。
制成品的橡膠層外表面應(yīng)具高光潔度，不得有雜質(zhì)、氣泡等缺陷。傳動(dòng)齒輪為漸開線標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)齒輪，模數(shù)及精度等級(jí)應(yīng)符合傳動(dòng)均勻度的要求。轉(zhuǎn)印膠滾整體同心度、平行度、跳動(dòng)偏差等幾何尺寸應(yīng)與打印設(shè)計(jì)和精度要求相符，并確保設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下的動(dòng)態(tài)平衡。
④進(jìn)紙機(jī)構(gòu)進(jìn)紙裝置及進(jìn)紙動(dòng)作進(jìn)紙裝置與常規(guī)打印機(jī)使用的技術(shù)沒有本質(zhì)區(qū)別，重點(diǎn)在陣列針式滾筒打印機(jī)獨(dú)有的轉(zhuǎn)印加壓滾離合機(jī)構(gòu)。
進(jìn)紙機(jī)構(gòu)的動(dòng)作包括取紙、預(yù)送紙至準(zhǔn)備位置、轉(zhuǎn)印加壓、出紙導(dǎo)向等，這些技術(shù)方案已經(jīng)被大量應(yīng)用在各種各樣的打印機(jī)中，而且不乏成熟且成功的案例。對(duì)于本發(fā)明的陣列針式滾筒打印機(jī)而言，可根據(jù)具體應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)的要求進(jìn)行取舍，故在此不做更多的說明。
⑤機(jī)架及電機(jī)拖動(dòng)機(jī)構(gòu)陣列針式滾筒打印機(jī)打印驅(qū)動(dòng)部分采用主驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)共用方式。驅(qū)動(dòng)順序?yàn)榈谝粍?dòng)力系——主電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)印膠滾；轉(zhuǎn)印膠滾通過齒輪驅(qū)動(dòng)各個(gè)陣列針式滾筒；各陣列針式滾筒再分別驅(qū)動(dòng)本組的加墨器；第二動(dòng)力系——授墨涂布滾與油墨清除滾的工況轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)，以及轉(zhuǎn)印膠滾的清除滾進(jìn)行清潔作業(yè)；第三動(dòng)力系——轉(zhuǎn)印膠滾的差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)的變速與驅(qū)動(dòng)；第四動(dòng)力系——轉(zhuǎn)印膠滾通過電磁離合器，按指令驅(qū)動(dòng)送紙器卷滾取紙，當(dāng)進(jìn)紙傳感器測(cè)到打印紙已經(jīng)到達(dá)打印位置時(shí)，與轉(zhuǎn)印膠滾平行的加壓滾被電磁鐵拖動(dòng)向打印紙施壓，完成轉(zhuǎn)印任務(wù)。
3、基本結(jié)構(gòu)陣列針式滾筒打印機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由陣列針式打印滾筒、電磁驅(qū)動(dòng)組件總成、油墨貯存與涂布機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)印膠滾及差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)、進(jìn)紙機(jī)構(gòu)等5個(gè)核心部件組成(見附圖18)，由另行設(shè)計(jì)的打印管理軟件協(xié)調(diào)運(yùn)行。
①所有核心部件均安裝在由薄金屬板沖壓制成的型機(jī)架上。陣列針式打印滾筒為一圓形薄壁筒，表面按照打印針陣列設(shè)計(jì)的要求預(yù)制出成行成列的打印針容針孔。容針孔的出口處制出縮口臺(tái)階，以對(duì)打印針進(jìn)行移動(dòng)限位。打印滾筒的兩端預(yù)留滾珠軸承的安裝位置，以其外側(cè)兩端與機(jī)架進(jìn)行架位銜接。打印滾筒與機(jī)架連接安裝后，其兩端呈通孔狀，用以安裝電磁驅(qū)動(dòng)組件總成。電磁驅(qū)動(dòng)組件總成安裝在滑槽上，滑槽長(zhǎng)度超過打印滾筒的軸線長(zhǎng)度，使其能夠從兩端伸出，其伸出部分與機(jī)架預(yù)留的安裝腳相對(duì)應(yīng)，并將滑槽裝固。
②打印滾筒兩端安裝的同步時(shí)規(guī)環(huán)在預(yù)安裝時(shí)即可定位。當(dāng)打印滾筒和電磁驅(qū)動(dòng)組件總成及滑槽在機(jī)架上安裝定位之后，對(duì)滑槽上的電磁驅(qū)動(dòng)組件總成與同步時(shí)規(guī)環(huán)之間的間隙進(jìn)行調(diào)整。將每個(gè)陣列針式滾筒的第一排打印針定為起始位置，并在陣列針式滾筒這一排的同一端制作出刻線標(biāo)記，在組裝時(shí)，四個(gè)陣列針式滾筒的這一標(biāo)記依次對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)印滾筒相應(yīng)部位的刻線標(biāo)記。打印滾筒的一側(cè)預(yù)制有傳動(dòng)齒，裝配時(shí)與轉(zhuǎn)印膠滾上的傳動(dòng)齒嚙合，以實(shí)現(xiàn)兩者的同步運(yùn)動(dòng)。
③轉(zhuǎn)印膠滾中安裝的差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)制造時(shí)應(yīng)在一個(gè)步進(jìn)電機(jī)的輸出軸端，直接連接一個(gè)減速器，并使減速器的輸出軸與步進(jìn)電機(jī)軸在同一軸線上。在轉(zhuǎn)印膠滾工作套筒裝配時(shí)，也應(yīng)使差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)整體的軸線與轉(zhuǎn)印膠滾的軸線保持同軸。差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)中步進(jìn)電機(jī)的電源及控制引線通過步進(jìn)電機(jī)尾部引出，并通過空心軸從內(nèi)部與空心軸外預(yù)裝的導(dǎo)電滑環(huán)分別連接，最后通過導(dǎo)電滑環(huán)外的電刷機(jī)構(gòu)分別與控制電路相接。
設(shè)計(jì)裝有一個(gè)以上的陣列針式打印滾筒的打印機(jī)時(shí)，全部打印滾筒、電磁驅(qū)動(dòng)組件總成以及與其配合的油墨涂布機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、尺寸完全相同。全部打印滾筒的運(yùn)動(dòng)軸心都分布在與轉(zhuǎn)印膠滾軸心同心的一個(gè)同心圓上。全部打印滾筒都圍繞轉(zhuǎn)印膠滾作行星排列。
④每個(gè)打印滾筒的外側(cè)安裝有一套油墨涂布機(jī)構(gòu)。油墨涂布機(jī)構(gòu)的貯墨槽內(nèi)設(shè)有一個(gè)或多個(gè)勻墨滾，其中一個(gè)勻墨滾表面開有淺螺旋槽，以容納并推送油墨。
油墨涂布機(jī)構(gòu)的貯墨槽出口處設(shè)有一個(gè)授墨滾，授墨滾與勻墨滾平行排列，表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)并可調(diào)節(jié)兩者的間隙。授墨滾露出貯墨槽的部分與打印滾筒表面露出的打印針相接觸，以對(duì)其進(jìn)行授墨。
油墨涂布機(jī)構(gòu)中的勻墨滾一側(cè)預(yù)制有傳動(dòng)齒輪，裝配時(shí)通過減速傳動(dòng)器與打印滾筒上的傳動(dòng)齒嚙合，以實(shí)現(xiàn)兩者的同步運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，也用同樣方式對(duì)授墨滾和清除滾進(jìn)行傳動(dòng)。
油墨涂布機(jī)構(gòu)的一側(cè)設(shè)有清除滾。清除滾與授墨滾的外表面周圓共同處于一個(gè)與勻墨滾同心的切線圓上。圍繞著勻墨滾的軸，清除滾與授墨滾兩者可進(jìn)行一定角度的翻轉(zhuǎn)，使兩滾不能同時(shí)與打印滾筒表面接觸。
⑤進(jìn)紙機(jī)構(gòu)采用抽屜式貯紙盒設(shè)計(jì)，貯紙盒內(nèi)裝有可調(diào)整的規(guī)板，以適應(yīng)不同尺寸的打印紙。貯紙盒后部設(shè)有推力擋板，將打印紙推到準(zhǔn)備位置。貯紙盒前端底部裝有托紙簧，將置于托板上的打印紙向上托升至準(zhǔn)備位置。在貯紙盒的前端上部，設(shè)有橡膠被覆的取紙滾，當(dāng)取紙滾旋轉(zhuǎn)時(shí)，將拉于其下的第一張打印紙推送至打印準(zhǔn)備位置，這時(shí)，只要打印加壓滾向轉(zhuǎn)印膠滾方向移動(dòng)并施加壓力，處于打印準(zhǔn)備位置的打印紙即開始與轉(zhuǎn)印膠滾接觸并被向前推動(dòng)，進(jìn)行轉(zhuǎn)印。
出紙方向通過導(dǎo)向板引導(dǎo)(必要時(shí)，其間可安排加熱干燥裝置)，可采用上出紙、后出紙等不同設(shè)計(jì)。
⑥當(dāng)需要對(duì)轉(zhuǎn)印膠滾表面殘留的油墨進(jìn)行清除時(shí)，位于轉(zhuǎn)印膠滾附近的清除滾向轉(zhuǎn)印膠滾表面靠近并進(jìn)行油墨清除作業(yè)。該動(dòng)作可以與打印滾筒外貯墨機(jī)構(gòu)上的清除滾同時(shí)動(dòng)作，也可以單獨(dú)進(jìn)行清除動(dòng)作。
⑦主驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在機(jī)架與轉(zhuǎn)印膠滾動(dòng)力輸入軸的同一側(cè)，通過齒輪或傳動(dòng)皮帶與動(dòng)力輸入軸聯(lián)接。主電機(jī)安裝位置的剩余空間用以安裝電源、控制電路板等元器件?？刂崎_關(guān)、按鈕及狀態(tài)指示等安裝在打印機(jī)的前部。
4、四色掛網(wǎng)的動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)為了更容易說明這個(gè)問題，我們可以回顧一下四色彩色打印機(jī)印刷原理。
傳統(tǒng)的四色膠版印刷機(jī)采用四塊PS印版分別掛到四個(gè)印刷滾筒上，每個(gè)印版印刷CMYK四種不同的顏色之中的一種。每種顏色的PS版，依靠蝕出的一個(gè)個(gè)凸起將油墨印到轉(zhuǎn)印膠滾上，再通過轉(zhuǎn)印膠滾轉(zhuǎn)印到紙張上。PS版上的這些凸起，如同一條條線那樣排列成網(wǎng)狀，四種顏色的PS版上的網(wǎng)線分別具有不同有角度，使其印制時(shí)產(chǎn)生的墨點(diǎn)盡可能不互相重疊。印刷行業(yè)內(nèi)稱這種技術(shù)應(yīng)用為“掛網(wǎng)”。
為了不使四種顏色重疊，每個(gè)印版上的網(wǎng)線分別使用不同的網(wǎng)線角度，印刷行業(yè)內(nèi)稱其為網(wǎng)角。每版掛網(wǎng)175線/英寸是一種比較常用的網(wǎng)線密度。如果與DPI概念做粗略的比較，每版175線×4版＝700線，約略相當(dāng)于像素圖模式的700DPI分辨率。
現(xiàn)在，將陣列針式打印滾筒看做是膠版印刷機(jī)上的PS版，每個(gè)打印針就相當(dāng)于PS版上的一個(gè)蝕出的凸起。我們也是靠這些凸起的打印針將顏色印到轉(zhuǎn)印膠滾上，再轉(zhuǎn)印到紙張上去。
不同之處在于，PS版上的全部凸起都是在制版時(shí)一次性制作出來的，同時(shí)它的每個(gè)凸起點(diǎn)的大小也不是完全一樣，如果是175線的印版，則其中任一凸起點(diǎn)的尺寸允許達(dá)到175分之一英寸。這樣，它工作時(shí)可以旋轉(zhuǎn)一周即完成一種顏色的全部轉(zhuǎn)印。而陣列針式滾筒上只有固定數(shù)量的打印針，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于PS版上的凸點(diǎn)數(shù)量。所以只能靠旋轉(zhuǎn)多次才能完成PS版旋轉(zhuǎn)一次即可完成的工作。上面由打印針形成的凸起是在滾筒旋轉(zhuǎn)到指定位置(即與紙平面相切)時(shí)，靠軟件下達(dá)的指令縮進(jìn)或者擊出形成的。此時(shí)，處于臨界狀態(tài)的那一行的若干根打印針，由打印軟件管理，決定哪根該縮進(jìn)或擊出，哪根不該縮進(jìn)或擊出。
一行行打印針依次通過打印臨界位置，打印管理軟件及時(shí)給每一根處于臨界位置的打印什下達(dá)打印指令，這樣，陣列針式滾筒旋轉(zhuǎn)一圈，也就完成了相當(dāng)于PS版一條網(wǎng)線的印制工作。
由于打印滾筒與轉(zhuǎn)印膠滾是互相平行固定安裝的，不能象PS印版那樣先天具有事先安排好的不同網(wǎng)角。所以，陣列針式滾筒打印機(jī)的網(wǎng)角只能是動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)的，也就是說，需要由打印管理軟件來對(duì)不同墨色的打印滾筒上的打印針擊打授墨進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配。
每當(dāng)陣列針式滾筒旋轉(zhuǎn)一周完成一格網(wǎng)線的打印后，如果我們暫時(shí)拋開轉(zhuǎn)印膠滾的概念，假定是在向打印紙上直接輸出，此時(shí)即可以將打印紙向前推進(jìn)“一格”了。這“一格”的尺度，姑且將它看作PS印版上的一條網(wǎng)線。事實(shí)上，打印滾筒與轉(zhuǎn)印膠滾之間差動(dòng)的這“一格”的概念，只是實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)于0度掛網(wǎng)的那一塊印版的網(wǎng)角要求，相當(dāng)于其它顏色印版的網(wǎng)角可能需要15度、45度、75度等不同的變化。既然不能將其它的打印滾筒扭轉(zhuǎn)出相應(yīng)的角度安裝，于是需要在設(shè)計(jì)打印管理軟件時(shí)進(jìn)行安排將圖象的其它不同顏色信息通過計(jì)算賦予相應(yīng)的角度，向打印滾筒上的打印針輸出打印指令時(shí)，按照其相應(yīng)的角度進(jìn)行分配。因?yàn)槲覀兪峭ㄟ^一個(gè)轉(zhuǎn)印滾筒作中間媒介向打印紙輸出印刷，所以這種進(jìn)格差動(dòng)也是進(jìn)行動(dòng)態(tài)掛網(wǎng)計(jì)算時(shí)的一個(gè)常量，由打印管理軟件指揮陣列針式滾筒的打印次序。這樣，當(dāng)陣列針式滾筒旋轉(zhuǎn)了足夠圈數(shù)后，就在打印紙上實(shí)現(xiàn)了四種顏色的全部“掛網(wǎng)印刷”。
設(shè)計(jì)用于彩色打印的陣列針式滾筒打印機(jī)應(yīng)該至少配有四個(gè)(甚至可多達(dá)七個(gè)以上)陣列針式滾筒，每個(gè)陣列針式滾筒負(fù)責(zé)打印CMYK四種顏色中的一種。這些陣列針式滾筒象行星一樣圍繞著位于中央的轉(zhuǎn)印膠滾，在打印管理軟件的驅(qū)動(dòng)下分工合作，同時(shí)向轉(zhuǎn)印膠滾上打印各自負(fù)責(zé)的一種顏色。(見附圖13)5、高分辨率打印輸出的設(shè)計(jì)選擇四色膠版印刷機(jī)使用175網(wǎng)線即能達(dá)到相當(dāng)于700DPI的效果，是因?yàn)樗拿恳簧“嬷回?fù)責(zé)完成1/4即175線的精度，四個(gè)印版的印點(diǎn)并不互相重合，加在一起就達(dá)到了700點(diǎn)的分辨率。而陣列針式滾筒打印機(jī)對(duì)于打印針數(shù)量的安排，是按照4×4的飽滿量進(jìn)行的。照此計(jì)算，陣列針式滾筒打印機(jī)在進(jìn)行四色打印輸出時(shí)，如果也乘以4個(gè)滾筒數(shù)量，按照上面舉例中給出的數(shù)據(jù)，將4倍于175網(wǎng)線四色膠印，達(dá)到相當(dāng)于3000DPI的水平。果真如此嗎？事實(shí)上，由于四色膠印機(jī)的PS印版，不僅使用“網(wǎng)線”這一種手段實(shí)現(xiàn)印刷精度，而且通過控制網(wǎng)線中的每一印點(diǎn)尺寸的大小，來保證印品的色彩飽和度。而陣列針式滾筒打印機(jī)的打印針印點(diǎn)的尺寸是按照某一個(gè)分辨率的對(duì)應(yīng)點(diǎn)尺寸固定下來的，無法靜態(tài)調(diào)整出750DPI至180DPI之間印點(diǎn)大小的變化。所以只能在打印工作的動(dòng)態(tài)中，用4倍的打印點(diǎn)充滿一個(gè)PS版可能只用1個(gè)印點(diǎn)即實(shí)現(xiàn)的任務(wù)。否則，就會(huì)使畫面中單一純色的部分色彩飽和度達(dá)不到要求，比如黑色可能成為深灰色。
因此，要實(shí)現(xiàn)高分辨率打印輸出，在設(shè)計(jì)打印針陣列時(shí)，就要遵循這樣一個(gè)設(shè)計(jì)原則每一個(gè)單獨(dú)的打印滾筒上的打印針陣列分辨率設(shè)計(jì)，即決定了這臺(tái)打印機(jī)的最高輸出分辨率。即使這樣有可能使打印機(jī)進(jìn)行四色打印輸出時(shí)，可能有一部分打印針工作機(jī)會(huì)很少，但卻是實(shí)現(xiàn)高分辨率打印輸出時(shí)保證色彩飽和度的必要條件。
6、各機(jī)構(gòu)的同步本節(jié)重點(diǎn)討論陣列針式滾筒打印機(jī)在工作狀態(tài)時(shí)，各主要部件間的相互關(guān)系，即各機(jī)構(gòu)的同步問題。
①電磁驅(qū)動(dòng)組件與打印針陣列的同步陣列針式滾筒上打印針在直徑方向的排列，由于L列針軌的打印針中，每一列對(duì)于下一列都有一個(gè)的偏移量n，打印滾筒旋轉(zhuǎn)一圈下來，最后一排比第1排正好錯(cuò)開了一個(gè)距離即nL，這也就正好是兩根打印針的軸間距離N。將每個(gè)陣列針式打印滾筒的第一排打印針定為起始位置，并在陣列針式滾筒這一排的同一端制作出刻線標(biāo)記，在組裝時(shí)，四個(gè)陣列針式滾筒的這一標(biāo)記依次對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)印滾筒相應(yīng)部位的刻線標(biāo)記，這樣，能夠確定每一根打印針編碼地址的對(duì)應(yīng)空間位置，以及它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
應(yīng)用在打印滾筒兩端裝設(shè)同步時(shí)規(guī)環(huán)的方案實(shí)現(xiàn)打印電磁驅(qū)動(dòng)組件總成與打印針針軌動(dòng)態(tài)同步的設(shè)計(jì)方案時(shí)，如果打印滾筒上的打印針陣列是起始行與終點(diǎn)行挨緊排列的，這樣與之相應(yīng)，同步時(shí)規(guī)環(huán)的凹凸緣的曲線在起始行與終點(diǎn)行相交的位置，將出現(xiàn)一個(gè)陡直的臺(tái)階?？紤]到實(shí)際工作狀態(tài)時(shí)打印滾筒的轉(zhuǎn)速可能較高，電磁驅(qū)動(dòng)組件兩端的時(shí)規(guī)環(huán)傳動(dòng)觸頭滾輪與同步時(shí)規(guī)環(huán)的凹凸緣相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，每到這一位置就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)劇烈的跳動(dòng)，這樣會(huì)增加工作噪音并縮短部件工作壽命。為此，應(yīng)在同步時(shí)規(guī)環(huán)的凹凸緣這一轉(zhuǎn)換處留一個(gè)平滑的過渡距離，這外過渡距離的長(zhǎng)度視打印滾筒轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)的需要而定，但不管怎樣，這個(gè)過渡距離都必須以兩個(gè)打印針的針距為單位進(jìn)位計(jì)算，只能取一個(gè)針距或其整倍數(shù)。
相應(yīng)的設(shè)計(jì)調(diào)整對(duì)于打印滾筒來說，則是打印針的起始行與終點(diǎn)行不再挨緊排列，而是在它們之間留出同樣針距的間隔。
事實(shí)上，要解決電磁驅(qū)動(dòng)組件與打印針陣列的同步問題還可能有許多種方案，以上舉出的僅是一種最簡(jiǎn)單的方案。
②多個(gè)陣列針式打印滾筒的同步一臺(tái)陣列針式滾筒打印機(jī)可能設(shè)計(jì)安裝不止一個(gè)打印滾筒，以實(shí)現(xiàn)多色輸出的要求。陣列針式滾筒打印機(jī)對(duì)所有陣列針式打印滾筒的設(shè)計(jì)參數(shù)都是相同的，而且在結(jié)構(gòu)安排上，打印滾筒無論是4個(gè)還是更多，都是圍繞著轉(zhuǎn)印滾筒并與之軸向平行排列的，并且都圍繞著轉(zhuǎn)印膠滾作行星狀分布。這四個(gè)陣列針式滾筒都從轉(zhuǎn)印膠滾得到動(dòng)力，而且它們之間的轉(zhuǎn)速也是同步的。
陣列針式打印滾筒在制作時(shí)，事先在其打印針起始行對(duì)應(yīng)的齒輪邊緣位置留有一道刻線作為裝配標(biāo)記。同樣作用的標(biāo)記在轉(zhuǎn)印滾筒邊緣的傳動(dòng)齒輪上也有，用以在安裝時(shí)校準(zhǔn)。
③轉(zhuǎn)印膠滾與打印滾筒的同步按照常規(guī)的四色膠版印刷機(jī)的組色方式，陣列針式滾筒打印機(jī)可采用CMYK四種顏色為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型的配置方案。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，四個(gè)陣列針式滾筒的內(nèi)容完全相同，為了保證打印針對(duì)轉(zhuǎn)印滾筒授墨的授墨點(diǎn)的精度，要求陣列針式滾筒外表面的旋轉(zhuǎn)線速度與轉(zhuǎn)印滾筒外表面旋轉(zhuǎn)的線速度相等，也就是要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)外表面的相對(duì)同步運(yùn)動(dòng)。為此，原理上打印滾筒由其邊緣的被動(dòng)齒輪與轉(zhuǎn)印膠滾邊緣的主動(dòng)齒輪相嚙合，在進(jìn)行齒輪副設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證兩個(gè)齒輪的節(jié)圓與各自所屬的滾筒工作面圓周直徑相等，這樣，當(dāng)打印針授墨時(shí)，其與轉(zhuǎn)印滾筒表面是相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。
由于這些運(yùn)動(dòng)部件各自作著相關(guān)的運(yùn)動(dòng)而形成了一個(gè)運(yùn)動(dòng)體系，而且?guī)讉€(gè)陣列針式滾筒、電磁驅(qū)動(dòng)組件總成以及進(jìn)紙機(jī)構(gòu)并不是永遠(yuǎn)進(jìn)行重復(fù)動(dòng)作，給這一系列動(dòng)作設(shè)定一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)很有必要。這就需要對(duì)起始點(diǎn)(0點(diǎn))的物理定位，并提供信號(hào)提取手段。
由于多個(gè)打印滾筒沿轉(zhuǎn)印膠滾的外表面行星狀分布，使對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向來說前后位置不同的打印滾筒，各自進(jìn)入打印臨界位置(即與轉(zhuǎn)印膠滾周長(zhǎng)表面的切線位置)的時(shí)間有一個(gè)先后差距。因此它們開始打印動(dòng)作的時(shí)間也就有一個(gè)先后的區(qū)別。
為此，需要為各個(gè)打印滾筒以及轉(zhuǎn)印膠滾的運(yùn)動(dòng)提供一個(gè)作為共同動(dòng)作依據(jù)的起始信號(hào)，同時(shí)也供打印管理軟件安排打印動(dòng)作時(shí)序提供依據(jù)。在一系列滾筒裝置之中，相對(duì)而言轉(zhuǎn)印滾筒是主動(dòng)滾筒，其它滾筒部件的動(dòng)力都是來自于此。在轉(zhuǎn)印滾筒的一端徑向開有一個(gè)能夠透過光線的微小的縫隙，并在相對(duì)應(yīng)位置設(shè)置光源和光敏傳感器，這樣轉(zhuǎn)印滾筒每旋轉(zhuǎn)一圈，就能通過光敏傳感器拾取到一個(gè)起始信號(hào)。這個(gè)信號(hào)可用于多種用途，例如打印管理軟件可利用這個(gè)信號(hào)，對(duì)每一行打印作業(yè)進(jìn)行除余處理。
進(jìn)紙機(jī)構(gòu)也需要與轉(zhuǎn)印滾筒拾取的起始信號(hào)取得聯(lián)系，以控制打印紙的進(jìn)取。
④授墨機(jī)構(gòu)與打印滾筒的同步油墨自身總具有一定的趨干性，因此在每次開機(jī)時(shí)，授墨機(jī)構(gòu)都需要先于其它機(jī)構(gòu)進(jìn)行勻墨處理。這個(gè)任務(wù)可以由打印管理軟件管理完成。
授墨機(jī)構(gòu)與打印滾筒的傳動(dòng)關(guān)系為被動(dòng)與主動(dòng)關(guān)系，同樣由表面圓周與傳動(dòng)齒輪的節(jié)圓相同的原理，保證兩者運(yùn)動(dòng)表面處于線速度相等的同步狀態(tài)。由于一般情況下，授墨機(jī)構(gòu)中的所有滾件的外圓周都遠(yuǎn)比打印滾筒的外圓周小，勻墨滾與授墨滾需要的工作轉(zhuǎn)速也可能不一樣，如果僅靠打印滾筒筒側(cè)的齒輪直接驅(qū)動(dòng)，會(huì)使授墨滾與勻墨滾的轉(zhuǎn)速要求顧此失彼。因此，還需要在打印滾筒與授墨機(jī)構(gòu)之間的傳動(dòng)，通過一個(gè)減速器來完成。這個(gè)減速器可采用一組經(jīng)過計(jì)算組成的齒輪組，裝設(shè)在打印滾筒的側(cè)端齒輪與授墨機(jī)構(gòu)勻墨滾的輸出軸之間。
由于貯墨與授墨機(jī)構(gòu)中還附帶有一個(gè)油墨清除滾，油墨清除滾與授墨滾的工作任務(wù)的執(zhí)行期是完全相反的，也就是說，當(dāng)授墨滾執(zhí)行授墨任務(wù)時(shí)，油墨清除滾必須離開打印滾筒的打印針陣列表面；而當(dāng)油墨清除滾執(zhí)行清除油墨任務(wù)時(shí)，授墨滾同樣必須離開打印滾筒的打印針陣列表面。所以，將授墨滾、油墨清除滾、勻墨滾三個(gè)軸心呈三角形排列，其中以勻墨滾作為第一傳動(dòng)滾，授墨滾和油墨清除滾分別從勻墨滾處取得動(dòng)力來源。同時(shí)，以勻墨滾的軸心作為貯墨與授墨機(jī)構(gòu)在機(jī)架上的安裝軸心。這樣，圍繞著勻墨滾的軸心，授墨滾和油墨清除滾能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)位移。當(dāng)授墨滾與打印滾筒接觸時(shí)，油墨清除滾自然離開打印滾筒表面，反之亦然。這一旋轉(zhuǎn)位移動(dòng)作可由安裝在貯墨與授墨機(jī)構(gòu)上的電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)，而拖動(dòng)的指令來自打印管理軟件。
⑤轉(zhuǎn)印膠滾與進(jìn)紙機(jī)構(gòu)的同步在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，為了提高打印速度，對(duì)打印滾筒和轉(zhuǎn)印膠滾設(shè)定了較高的轉(zhuǎn)速，可是當(dāng)授墨任務(wù)結(jié)束，轉(zhuǎn)入進(jìn)行進(jìn)紙轉(zhuǎn)印時(shí)，就感覺這一轉(zhuǎn)速有些太高了。也就是說，在這樣高的轉(zhuǎn)速下，進(jìn)紙和轉(zhuǎn)印任務(wù)的精確度難以保證。
對(duì)轉(zhuǎn)印膠滾的同步與差動(dòng)步進(jìn)兩種驅(qū)動(dòng)方式并用的設(shè)計(jì)，在這里能夠起到區(qū)別并改變轉(zhuǎn)速的作用。即當(dāng)進(jìn)入進(jìn)紙轉(zhuǎn)印工況時(shí)，同步驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力傳導(dǎo)部分仍然正常運(yùn)轉(zhuǎn)，只是此時(shí)差動(dòng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力傳導(dǎo)部分在與同步驅(qū)動(dòng)共同公轉(zhuǎn)的情況下，另外自行驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)印膠滾反相旋轉(zhuǎn)，這樣，公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速S減去反相旋轉(zhuǎn)的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速s，得到的即是所需的較低的轉(zhuǎn)印膠滾的轉(zhuǎn)印轉(zhuǎn)速K。
7、各部件的定位及復(fù)位精度當(dāng)打印機(jī)各部件的制造達(dá)到要求的工藝精度后，各部件的定位精度，依靠裝配工藝的保證來實(shí)現(xiàn)。因此對(duì)打印機(jī)制造應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)有效并可靠的裝配工藝。
在必要的情況下，盡可能在打印滾筒、轉(zhuǎn)印滾筒、同步傳動(dòng)、差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu)的相關(guān)部位預(yù)先制作出刻線一類的安裝參考標(biāo)志。
對(duì)運(yùn)動(dòng)部件復(fù)位精度的控制，由于陣列針式滾筒打印機(jī)大部分的旋轉(zhuǎn)件都各自始終向一個(gè)方向轉(zhuǎn)，少有正反車現(xiàn)象，因此它們相互運(yùn)動(dòng)的復(fù)位精度相對(duì)較容易控制。復(fù)位精度在機(jī)械加工工藝過程中的要求是零部件的加工精度及工藝處理，在裝配工藝過程中的重點(diǎn)在徑向、軸向間隙的控制，以及設(shè)計(jì)時(shí)就予以考慮的在部件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的自動(dòng)間隙補(bǔ)償措施。這些內(nèi)容屬于機(jī)構(gòu)制造業(yè)的常規(guī)技術(shù)，在這里不做過多的討論。
8、管理及驅(qū)動(dòng)軟件陣列針式滾筒打印機(jī)從硬件方面，盡可能為打印管理驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)提供足夠的取樣手段和能力。提供通知打印作業(yè)的時(shí)鐘信號(hào)(從起始點(diǎn)取到的0點(diǎn)信號(hào))，該信號(hào)能夠用來確定打印任務(wù)的起始點(diǎn)，供軟件進(jìn)行源圖像數(shù)學(xué)換算時(shí)進(jìn)行容錯(cuò)處理及余數(shù)省略的邊界。
打印滾筒上的每一個(gè)打印針，都可以賦予一個(gè)獨(dú)立的數(shù)碼地址，由打印驅(qū)動(dòng)軟件計(jì)算出每個(gè)地址相對(duì)應(yīng)的源圖像像素位置、色彩等內(nèi)容，指揮電磁驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行打印驅(qū)動(dòng)動(dòng)作。
打印管理軟件的一個(gè)重要任務(wù)是對(duì)源圖形的數(shù)據(jù)按照掛網(wǎng)打印的要求進(jìn)行換算，將每一種顏色轉(zhuǎn)換成網(wǎng)線的規(guī)則，并賦予一個(gè)可設(shè)定的網(wǎng)角，根據(jù)每一根打印針的數(shù)碼地址為其設(shè)定動(dòng)作時(shí)間，并在該時(shí)間內(nèi)將打印指令下達(dá)給相應(yīng)的打印針。
其次，打印管理軟件還要計(jì)算打印進(jìn)度，當(dāng)一幅圖形向轉(zhuǎn)印滾筒授墨完畢后，指令全部打印驅(qū)動(dòng)電磁鐵吸起通過臨界位置的打印針，避免打印針繼續(xù)接觸轉(zhuǎn)印滾筒，損壞已經(jīng)完成的轉(zhuǎn)印授墨工作。同時(shí)，打印管理軟件還要通知進(jìn)紙加壓滾將待機(jī)狀態(tài)的打印紙壓向轉(zhuǎn)印滾筒，完成向打印紙轉(zhuǎn)印的任務(wù)。
當(dāng)然，開機(jī)時(shí)機(jī)器狀態(tài)的自檢、紙倉(cāng)中是否還有紙、墨槽中是否還有墨、關(guān)機(jī)后對(duì)打印機(jī)轉(zhuǎn)印滾筒和陣列針式滾筒打印針的殘墨的清理等等，都是打印管理軟件的任務(wù)。
9、各項(xiàng)綜合指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明對(duì)技術(shù)性能能夠達(dá)到的指標(biāo)做了一些探討，為實(shí)現(xiàn)以下各項(xiàng)綜合指標(biāo)提供了進(jìn)行實(shí)質(zhì)性開發(fā)的可能。
①使用成本從世界性科技發(fā)展的總趨向以及對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展日益強(qiáng)烈的綠色化要求的角度出發(fā)，能夠盡可能地降低使用成本，顯然也是對(duì)打印機(jī)產(chǎn)品越來越嚴(yán)格的技術(shù)要求。應(yīng)用本發(fā)明制造的打印機(jī)，能夠使用與常規(guī)印刷基本系列相同的油墨、紙張，從耗材角度使打印機(jī)的使用成本降至行業(yè)底線。
②打印質(zhì)量本發(fā)明的核心技術(shù)，在于打印針概念的突破，以及陣列式排列方案的原理。從理論上看，能夠達(dá)到的輸出分辨率無上限。從實(shí)際應(yīng)用的角度看，可提供采用如同彩色噴墨打印機(jī)的點(diǎn)陣式色素點(diǎn)打印、采用常規(guī)四色膠版印刷機(jī)的網(wǎng)線、網(wǎng)角方式實(shí)現(xiàn)四基色彩色印刷效果等兩種技術(shù)方案。本發(fā)明更傾向于采用后者。目前國(guó)內(nèi)常規(guī)彩色膠印產(chǎn)品，一般多使用175線標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家使用指標(biāo)有達(dá)200線以上的，本發(fā)明對(duì)于商品打印機(jī)的設(shè)計(jì)，應(yīng)立足在200線標(biāo)準(zhǔn)。在技術(shù)原理上，也可以實(shí)現(xiàn)目前最高端的4+3色(4個(gè)基本色，可外加3個(gè)專色)一次印刷。使印刷效果、質(zhì)量與業(yè)內(nèi)高標(biāo)準(zhǔn)看齊。
③設(shè)備價(jià)格本發(fā)明對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及材料使用有比較寬的選擇余地，產(chǎn)品零部件較少，零部件的通用性較高，關(guān)鍵部件的制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備與工藝裝備要求較低，適宜大批量生產(chǎn)，因此有可能大幅降低制造成本。在實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的情況下，單臺(tái)靜態(tài)生產(chǎn)成本應(yīng)能與彩色噴墨打印機(jī)持平。
④易用性作為一種桌面電腦的外部設(shè)備，根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)制造的打印機(jī)與常規(guī)電腦外設(shè)的打印機(jī)使用方法基本相同。由電腦直接輸出打印，使用方便，調(diào)整容易。首張成功率高。
⑤日常維護(hù)根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)制造的打印機(jī)原理易懂，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不會(huì)出現(xiàn)彩色噴墨打印機(jī)噴墨頭易堵等故障。關(guān)鍵部件使用壽命長(zhǎng)，不會(huì)產(chǎn)生如激光打印機(jī)硒鼓容易劃傷的現(xiàn)象。全新概念的打印針設(shè)計(jì)使打印針工作可靠，沒有一般針式打印機(jī)打印針容易折斷的問題。易損件便宜，不需要專業(yè)人員維護(hù)。維護(hù)費(fèi)用低。
⑥設(shè)備體積本發(fā)明在產(chǎn)生實(shí)際設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，打印滾筒、轉(zhuǎn)印膠滾、油墨涂布機(jī)構(gòu)以及進(jìn)紙機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵部件的尺寸決定了打印機(jī)的外部尺寸。針對(duì)其需求實(shí)現(xiàn)的有效性(即打印產(chǎn)品的使用要求，對(duì)于裝訂、裁切等后加工的處理)，陣列針式滾筒打印機(jī)的打印寬度應(yīng)以A3幅面為主流產(chǎn)品設(shè)計(jì)。這樣，它的外部尺寸寬度應(yīng)接近普通寬行打印機(jī)，但要高一些。粗略估算，按照打印針軸直徑3mm、輸出分辨率750DPI要求設(shè)計(jì)的陣列針式滾筒打印機(jī)，其外部高度、寬度均約500mm左右，類似一般的激光復(fù)印機(jī)的尺寸。能夠?qū)崿F(xiàn)桌上型概念，與現(xiàn)有IT設(shè)備配套，節(jié)約辦公室空間。
⑦打印速度提高打印滾筒的轉(zhuǎn)速是提高陣列針式打印機(jī)打印速度最直接的手段，但打印滾筒轉(zhuǎn)速的提高，受到打印針及打印電磁驅(qū)動(dòng)組件的反應(yīng)速度、復(fù)位速度的制約。一般說來，在打印針及打印電磁驅(qū)動(dòng)組件的反應(yīng)速度、復(fù)位速度已達(dá)極限的情況下，考慮采用盡可能小的打印針軸直徑設(shè)計(jì)，能夠提高每一行打印針的排列數(shù)量，同時(shí)減少總行數(shù)，也是有效提高打印速度的可行手段。簡(jiǎn)單估算，陣列針式滾筒打印機(jī)的輸出打印速度，在同等輸出分辨率的條件下，應(yīng)該高于一般的彩色噴墨打印機(jī)。
⑧打印噪音采用縮針式打印技術(shù)方案，打印針被驅(qū)動(dòng)電磁鐵吸動(dòng)縮回時(shí)，可加裝一個(gè)隔離緩沖墊吸收噪音，能夠有效減輕打印針擊打動(dòng)作的噪音。如果對(duì)打針滾筒、轉(zhuǎn)印膠滾等高速運(yùn)轉(zhuǎn)的部件做較好的動(dòng)平衡，提高其運(yùn)動(dòng)副的精度，并在機(jī)殼等相關(guān)部件做降噪處理設(shè)計(jì)，陣列針式滾筒打印機(jī)的打印噪音應(yīng)能低于一般針式打印機(jī)的噪音水平。有益效果本發(fā)明應(yīng)用于陣列針式滾筒打印機(jī)設(shè)計(jì)制造的有益效果是1、針對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)實(shí)際應(yīng)用需求較大的批量小、質(zhì)量要求高、制作時(shí)效快然而又需要考慮成本的彩色、專色印刷作業(yè)，提供一種跨越屬于辦公室概念的打印輸出設(shè)備與屬于工廠概念的印刷設(shè)備兩種不同的技術(shù)范疇的技術(shù)應(yīng)用選擇。
2、針對(duì)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，本發(fā)明所產(chǎn)生的技術(shù)產(chǎn)品本身在材料、工藝以及實(shí)際應(yīng)用中對(duì)自然資源的節(jié)約等方面都更具綠色概念。目前商業(yè)社會(huì)對(duì)小批量彩色印刷品的需求只能以付出高成本的代價(jià)實(shí)現(xiàn)出一套膠片，拷一套PS印版，本來能夠以一次幾萬印的批量，大幅攤薄印前成本，但是只印刷幾千份，從資源利用的角度看也實(shí)在不上算。
3、中國(guó)是印刷術(shù)的發(fā)祥地，然而近代以來卻落在了外國(guó)人后面。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)為中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用，但作為計(jì)算機(jī)最尋常的外設(shè)，中國(guó)人還沒有發(fā)明一種屬于自己的打印機(jī)技術(shù)。從這個(gè)意義上講，希望本發(fā)明能夠?yàn)橹袊?guó)IT產(chǎn)業(yè)拾遺補(bǔ)闕。
一、模擬設(shè)計(jì)方案A設(shè)計(jì)目標(biāo)①打印模式四打印滾筒四色動(dòng)態(tài)掛網(wǎng)打印效果。
②打印輸出分辨率單打印滾筒750DPI，實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于175線彩色印刷質(zhì)量。
B基礎(chǔ)數(shù)據(jù)①打印針針軸直徑2.5mm②相鄰打印針軸心距3mm③打印針尖端工作部直徑0.03mm④打印有效寬度300mm(A3打印紙)⑤打印針動(dòng)作方式縮針式C推算數(shù)據(jù)①每行針數(shù)100針；②有效行寬300mm③針軌數(shù)(列數(shù))100軌(列)④有效列長(zhǎng)(與軸線垂直)300mm⑤同步時(shí)規(guī)環(huán)緩沖長(zhǎng)度15mm(5針軸距)⑥打印滾筒外表面周長(zhǎng)315mm⑦打印滾筒直徑名義尺寸100mm⑧轉(zhuǎn)印膠滾有效打印周長(zhǎng)400mm⑨轉(zhuǎn)印膠滾實(shí)際設(shè)計(jì)周長(zhǎng)628mm⑩轉(zhuǎn)印膠滾直徑200mmD運(yùn)行數(shù)據(jù)①打印滾筒旋轉(zhuǎn)一周，打印電磁驅(qū)動(dòng)組件工作次數(shù)100次②打印長(zhǎng)度為400mm時(shí)，打印滾筒需要旋轉(zhuǎn)的周數(shù)13333周③打印滾筒旋轉(zhuǎn)速度2000周/每分鐘④打印滾筒工作表面線速度20.9M/s⑤打印滾筒每周運(yùn)行時(shí)間0.03s⑥打印電磁驅(qū)動(dòng)每次動(dòng)作時(shí)間0.0003s⑦A3幅面打印完成需要時(shí)間6.6分鐘二、相關(guān)工藝要求①打印針材料的選擇打印針對(duì)抗磨損性能以及自潤(rùn)滑性能的要求較高，考慮采用聚四氟塑料模注成型，一方面容易控制尺寸精度，另一方面便于規(guī)模化生產(chǎn)。聚四氟材料比重較大，價(jià)格較貴，可將打印針的導(dǎo)向軸部分制成中空筒型，在其中空筒的上部安裝磁動(dòng)鐵靴，在減少材料消耗的同時(shí)也減輕驅(qū)動(dòng)打印針運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的離心力。
②打印針總成的制作方案在陣列針式滾筒上排列的打印針數(shù)量很大，因此盡可能避免手工組裝的可能性。工藝上盡可能將其預(yù)制成打印針與磁靴組合狀態(tài)的總成形式提供給用戶。
要為它們之間的結(jié)合尋找到一種合適的媒介材料。目前考慮采用耐油橡膠。在試驗(yàn)階段可采用硅橡膠，因?yàn)槠涔に囆阅茌^好。最后制作出來的打印針總成應(yīng)該呈一橡膠套筒模樣。所有的打印針都已按既定位置固定在橡膠套上，全部針尖朝外。磁靴在橡膠套筒內(nèi)部按打印軌道的規(guī)劃排列到位。安裝時(shí)只要對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)標(biāo)記，將打印針總成裝入打印滾筒內(nèi)即可。這種結(jié)構(gòu)在將來更換時(shí)也很容易。
為此，需要得到能夠在陣列針式滾筒打印針頻繁高速的運(yùn)動(dòng)中，滿足抗疲勞性能要求的橡膠族材料的配方及工藝。另外，打印針的復(fù)位運(yùn)動(dòng)主要靠這種橡膠材料的彈性實(shí)現(xiàn)，需要這種材料能夠提供的復(fù)位反應(yīng)速度能達(dá)到盡可能高的速度極限。
③關(guān)于打印針陣列的重復(fù)或者軌道的延伸打印針陣列應(yīng)用在打印滾筒外表面時(shí)，如果針軌(列)的總長(zhǎng)度等于或者大于打印紙長(zhǎng)度，似乎是一種比較合適的狀況。但是也可能發(fā)現(xiàn)其針軌(列)的長(zhǎng)度可能與需要完成的打印紙長(zhǎng)度不相匹配，也就是小于打印紙的長(zhǎng)度，這樣，打印滾筒對(duì)轉(zhuǎn)印膠滾的授墨工作只好分成兩段或更多段來完成。這種情況對(duì)于打印速度可能會(huì)有影響。
在這種情況出現(xiàn)時(shí)，可有兩種選擇進(jìn)行設(shè)計(jì)處理。一種方法是將打印針陣列進(jìn)行重復(fù)，即擴(kuò)大打印滾筒的表面周長(zhǎng)至少一倍，在其表面上安排兩個(gè)或者兩個(gè)以上打印針陣列的布局。另一種方法是將一個(gè)完整的打印針陣列的打印針軌道進(jìn)行延伸，延伸至等于或者大于打印紙長(zhǎng)度。
④關(guān)于陣列針式打印滾筒工程塑料是首選，能夠一次性注塑成型。從部件機(jī)械強(qiáng)度、溫度濕度變化時(shí)的膨脹系數(shù)、散熱性能、抗磨擦能力等諸方面考慮，不排除采用工程塑料與金屬材料結(jié)合的選擇，尤其是其兩端軸承架位部分，需要特別關(guān)注。
⑤關(guān)于轉(zhuǎn)印膠滾可參照四色膠版印刷機(jī)的轉(zhuǎn)印橡膠板的材料。結(jié)構(gòu)上，轉(zhuǎn)印滾筒的內(nèi)筒用工程塑料制作，橡膠材料覆蓋在塑料內(nèi)筒的外表面。橡膠表面的致密度、均勻度、平整度應(yīng)達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)，橡膠材料設(shè)計(jì)的硬度應(yīng)合適，滾筒總成在旋轉(zhuǎn)檢驗(yàn)時(shí)，表面徑向跳動(dòng)應(yīng)該有嚴(yán)格的指標(biāo)。轉(zhuǎn)印膠滾橡膠層的作用，如同膠印機(jī)中的轉(zhuǎn)印膠板，由于陣列針式滾筒的打印壓力低于四色膠版印刷機(jī)的印刷壓力，應(yīng)該不會(huì)出現(xiàn)大的問題。
轉(zhuǎn)印膠滾可能屬于陣列針式滾筒打印機(jī)中的易損件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮價(jià)格、可回收材料、更換簡(jiǎn)易、無繼發(fā)性污染等因素。
⑥各旋轉(zhuǎn)部件的軸承架位各相互旋轉(zhuǎn)部件的運(yùn)行速度都傾向于設(shè)計(jì)到最大，這樣，除了運(yùn)動(dòng)副共有的如動(dòng)平衡、同心度、磨擦系數(shù)、運(yùn)動(dòng)噪音、潤(rùn)滑等問題外，由于陣列針式滾筒內(nèi)部要安排安裝打印電磁驅(qū)動(dòng)組件總成，而且將會(huì)有一條信號(hào)電纜從這里引出。它本身的架位安裝應(yīng)避開旋轉(zhuǎn)的陣列針式滾筒，直接安裝在機(jī)架上。這樣，它們的軸承架位是一個(gè)需要單獨(dú)考慮的問題。
由于陣列針式滾筒的直徑可能達(dá)到100mm以上，其行星式圍繞著的轉(zhuǎn)印膠滾直徑還要大于這個(gè)尺寸，因此傳統(tǒng)的中心軸式設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn)要求?？紤]將這些滾筒的軸承架位都安排在滾筒兩端的外邊緣，直接與機(jī)架銜接。并考慮到這些滾筒的工作轉(zhuǎn)速都比較大，為滿足磨擦系數(shù)小、容易潤(rùn)滑及運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的要求，應(yīng)單獨(dú)為其設(shè)計(jì)一種大直徑微滾珠開式軸承。
⑦轉(zhuǎn)速的極限對(duì)打印機(jī)來說，打印速度是其性能的一個(gè)重要的指標(biāo)。通常以每分鐘打印多少?gòu)埣堄?jì)算。目前的桌面打印機(jī)都給出一個(gè)參考指標(biāo)。通常，較好的彩色噴墨打印機(jī)以高分辨率打印輸出時(shí)，一張A4幅面的打印紙滿幅打印需要3至5分鐘左右。
在陣列針式滾筒打印機(jī)實(shí)際進(jìn)行的原型機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)中，最有可能遇到的與速度有關(guān)的問題，主要都出現(xiàn)在陣列針式滾筒的運(yùn)轉(zhuǎn)速度上。雖然理論上速度沒有上限，但由于制造及裝配精度的限制，會(huì)出現(xiàn)動(dòng)平衡、離心力、軸向及徑向旋轉(zhuǎn)精度、線速度均勻度、驅(qū)動(dòng)電磁鐵的反應(yīng)速度、打印針的響應(yīng)及復(fù)位速度等一系列問題需要解決。
三、多種應(yīng)用設(shè)計(jì)方案的可能性本發(fā)明作為一種設(shè)計(jì)原理，其目的不僅在于提供一種產(chǎn)品的應(yīng)用設(shè)計(jì)方案，更側(cè)重于提示一種根據(jù)本原理尋找出多種應(yīng)用設(shè)計(jì)方案的可能性。這種可能性也許能夠使陣列針式滾筒打印機(jī)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)最終形成一個(gè)涵蓋各種應(yīng)用目標(biāo)和適應(yīng)不同使用需求的完整產(chǎn)品族。
①采用單滾筒單色打印針擊出式方案、低分辨率(300DPI以下)應(yīng)用設(shè)計(jì)思路，可導(dǎo)致產(chǎn)生小型高速的便攜式產(chǎn)品，應(yīng)用于票據(jù)打?。换蛘唛_發(fā)出大型的連續(xù)數(shù)據(jù)輸出打印設(shè)備，供數(shù)據(jù)報(bào)表、工程圖紙等打印項(xiàng)目需要。
②采用打印針擊出式直接擊打方案，并改變進(jìn)紙結(jié)構(gòu)，使之與紙卷筒配合，可進(jìn)行數(shù)據(jù)流記錄打印，用于心電記錄儀等目標(biāo)任務(wù)。
③采用多打印滾筒縮針式轉(zhuǎn)印方案，可設(shè)計(jì)出高分辨率彩色打印設(shè)備，適應(yīng)不同幅面的桌面印刷需求，替代現(xiàn)有彩色打印機(jī)進(jìn)行小批量產(chǎn)品直接制作、進(jìn)行印前模擬打樣等。
⑤制造大幅面打印設(shè)備，進(jìn)行整開紙打印甚至更大幅面打印，替代絲網(wǎng)印刷及大幅彩色噴涂設(shè)備，進(jìn)行小批量大幅面印刷品如海報(bào)、燈箱片等制作。
⑥制造4+3打印滾筒轉(zhuǎn)印式打印機(jī)，可一次完成彩色加金、銀等專色印刷工藝。
⑦另行設(shè)計(jì)進(jìn)紙機(jī)構(gòu)，變更油墨配方設(shè)計(jì)，可用于布料、文化衫等特殊印刷要求。
⑧可開發(fā)專用機(jī)型，直接與電腦結(jié)合，在數(shù)據(jù)處理與直接輸出之間進(jìn)行圖像加密，實(shí)現(xiàn)印鑒打印等特殊要求。
總之，作為一種新技術(shù)原理，進(jìn)行上列應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)的實(shí)際意義，主要在于可以不需昂貴的設(shè)備投入，不需復(fù)雜的印前工藝，不需傳統(tǒng)印前工藝諸如PS版制作、印刷校色加放等資源開銷，即可實(shí)現(xiàn)同樣的印刷效果。同時(shí)，電腦制作與直接輸出的捷徑，使陣列針式滾筒打印機(jī)在適應(yīng)多變的信息社會(huì)和快速、小批量、高質(zhì)量的制作需求方面，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一種打印機(jī)設(shè)計(jì)原理。它的核心部件由陣列針式打印滾筒及電磁驅(qū)動(dòng)組件總成、油墨涂布機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)印膠滾(含差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu))、進(jìn)紙機(jī)構(gòu)、機(jī)架及電機(jī)拖動(dòng)機(jī)構(gòu)等5個(gè)部分組成，由另行設(shè)計(jì)的打印管理軟件協(xié)調(diào)運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印機(jī)設(shè)計(jì)原理，其特征是通過以陣列原理有序排列在陣列針式打印滾筒外表面上的打印針，向與之相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)印膠滾上授墨，再由轉(zhuǎn)印膠滾向打印紙轉(zhuǎn)印的方式實(shí)現(xiàn)打印。打印針由同軸方向裝設(shè)在陣列針式打印滾筒內(nèi)的電磁驅(qū)動(dòng)組件總成，在打印管理軟件的驅(qū)動(dòng)下執(zhí)行打印動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印機(jī)設(shè)計(jì)原理，其特征是打印動(dòng)力源(電磁驅(qū)動(dòng)組件)的同軸排列，電磁驅(qū)動(dòng)組件由N多個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元排列組成，每個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)所對(duì)應(yīng)的打印針軌道內(nèi)的打印針，每一打印針軌道內(nèi)的打印針多起始點(diǎn)支終點(diǎn)分為3個(gè)驅(qū)動(dòng)段，電磁驅(qū)動(dòng)單元對(duì)不同驅(qū)動(dòng)段的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換由打印管理軟件指揮實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印機(jī)設(shè)計(jì)原理，其特征是陣列針式打印滾筒外表面的打印針和轉(zhuǎn)印膠滾授墨時(shí)的動(dòng)作可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇，例如授墨時(shí)打印針可使用擊出態(tài)或縮進(jìn)態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印機(jī)設(shè)計(jì)原理，其特征是適應(yīng)不同的打印輸出需求，根據(jù)本原理可設(shè)計(jì)出不同規(guī)格的打印針排序陣列，以及與之相應(yīng)的電磁驅(qū)動(dòng)組件結(jié)構(gòu)，輸出分辯率理論上無上限。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印機(jī)設(shè)計(jì)原理，其特征是每個(gè)陣列針式打印滾筒僅擔(dān)任一種顏色的打印任務(wù)，N多個(gè)陣列針式打印滾筒及電磁驅(qū)動(dòng)組件總成圍繞轉(zhuǎn)印滾筒作星形排列，可實(shí)現(xiàn)N多色的打印輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印機(jī)設(shè)計(jì)原理，其特征是經(jīng)過打印管理軟件對(duì)打印圖形進(jìn)行分色掛網(wǎng)處理，可實(shí)現(xiàn)膠印機(jī)的四色印刷效果。
全文摘要
一種能夠進(jìn)行單色、彩色、專色,使用常規(guī)膠印族油墨和普通紙實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)直接輸出高分辨率打印的打印機(jī)設(shè)計(jì)原理。它的基本結(jié)構(gòu)由陣列針式打印滾筒及電磁驅(qū)動(dòng)組件總成、油墨涂布機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)印膠滾(含差動(dòng)步進(jìn)機(jī)構(gòu))、進(jìn)紙機(jī)構(gòu)、機(jī)架及電機(jī)拖動(dòng)機(jī)構(gòu)等5個(gè)核心部件組成,由另行設(shè)計(jì)的打印管理軟件協(xié)調(diào)運(yùn)行。適應(yīng)不同的打印輸出需求,根據(jù)本原理可設(shè)計(jì)出不同規(guī)格的打印針排序陣列,以及與之相應(yīng)的電磁驅(qū)動(dòng)組件結(jié)構(gòu)。輸出分辨率理論上無上限。每個(gè)陣列針式打印滾筒僅擔(dān)任一種顏色的打印任務(wù)?？蓪?shí)現(xiàn)N多色的打印輸出。如經(jīng)打印管理軟件對(duì)打印圖形進(jìn)行分色掛網(wǎng)處理,可實(shí)現(xiàn)膠印機(jī)的四色印刷效果。
文檔編號(hào)B41J2/22GK1377781SQ02116969
公開日2002年11月6日 申請(qǐng)日期2002年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月28日
發(fā)明者和近建 申請(qǐng)人:和近建