打印机转印-定影阶段纸张传送机理及机构优化设计研究

Paper jam and noise are the main technical problems troubled printer manufactures, the relevant theoretical research also got extensive attention by experts at home and abroad. However, our previous studies found that compared with foreign brands, domestic printers also exist problems such as dirty paper tail and paper wrinkle. These problems mainly occured in the transition stage inside the printer after transfer and before fuser and in fuser process, and this space is large and complex. This project takes this route as the research object and intends to carry the following contents: researching the paper motion characteristics under the action of transfer rollers considering the influence of heat flow, friction and impact, and analyzing the whole deformation and internal deformation of paper, and the relationship between paper deformation and pressure, temperature and transmission speed under the action of fuser rollers, in order to explore the principle of paper transmission under the action of soft elastic rollers; researching the influence of the speed and position relationships between transfer rollers and fuser rollers on paper transmission. And then, we test, record and analyze the relevant data during paper transfer to further improve the theoretical model.Finally, using these theoretical results to optimize the design of paper feeding mechanism, and design a series of experiments to verify these results. This project will provide theoretical guidance for optimization design of paper feeding mechanism, and provide ideas and theoretical support for solving paper jam, dirty paper tail, paper wrinkle and noise problems.

打印机卡纸和噪声一直是困扰打印机厂商的技术难题，相关理论研究也受到了国内外学者的关注。然而，本项目前期研究发现，与国外品牌相比，国产打印机还存在纸尾脏、褶皱等问题，这些问题主要发生在打印机内部转印后、定影前的过渡阶段以及定影过程中，这段纸路空间大且环境复杂。本项目以转印到定影段为研究对象，综合考虑机内热气流、摩擦及撞击等因素的影响，研究纸张在转印辊对夹持作用下的运动特性，分析纸张在定影辊对作用下的整体变形和内部变形与压力、温度及传送速度之间的关系，探索纸张在软弹材质辊作用下的传送机理；研究转印辊对与定影辊对之间的速度及位置关系对纸张传送的影响，并通过实验测试、记录和分析纸张传送过程中的相关数据，进一步完善理论模型。应用以上理论成果优化设计送纸机构，并设计系列实验验证成果。本项目可为打印机送纸机构的优化设计提供理论指导，为解决机内卡纸、纸尾脏、褶皱和噪声等实际问题提供思路和理论支撑。

本项目以打印机存在的实际问题为出发点，综合考虑机内复杂因素的影响，开展纸张传送技术的研究。首先，研究纸张在辊对夹持作用下的动态特性及其传送机理并进行实验验证。通过对走纸过程动力学特性的研究，明确了整个传送路线上各对辊对之间的速度关系，确定了纸路导轨的建模参数，量化了转印与定影传送辊对之间的关系对纸张传送的影响，明确卡纸、纸尾刮蹭的原因；通过对纸张瞬态温场及变形的研究，提出了一种基于整机环境的、针对连续移动的纸张的瞬态温场分析方法，可有效模拟纸张的运动过程，计算结果揭示了定影过程中纸张褶皱及弯曲变形的机理，可预测纸张在机内的传送表现；本项目从褶皱现象的判断、发生机理、处理方法等多方面对打印褶皱问题开展了综合研究，提出了将起伏度作为褶皱的一个评价指标，希望通过起伏度预测褶皱是否会发生。其次，基于以上理论研究开展机构优化设计，完成了整机内部稳态温场分析、关键注塑件结构设计与优化、传送机构的优化等。提出了基于整机热环境的结构热力耦合响应分析方法，以及基于纸张传送动态特性的机构优化方案。并根据优化结果改造样机，通过实验验证优化设计对机内卡纸、图像刮蹭、褶皱等问题的改进效果。最后，聚焦于应用，提出了一种校正激光打印机打印歪斜度的方法，建立了量化的判定纸张传送合格的评价标准。本项目所做的研究可为打印机送纸机构的设计提供科学的理论指导，为解决打印机卡纸、折角、褶皱、图像刮蹭等问题提供理论依据，提高产品打印质量。本项目所采用的分析方法可广泛用于预测零件在热环境中工作的变形情况，确定零件的允许初始变形量，从而指导零件的结构优化设计、调整生产工艺、改善零件受力方式，可提高产品设计质量和设计效率。