一種噴碼機(jī)噴印系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型所涉及的一種噴碼機(jī)的噴印系統(tǒng)，在同一個(gè)晶振腔內(nèi)增加噴嘴數(shù)量，通過控制給每個(gè)噴嘴噴出的用于噴印的墨點(diǎn)的充電極性、充電量來改變墨點(diǎn)的飛行偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)高度，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的噴頭結(jié)構(gòu)、通過電路、通訊控制及打印軟件，實(shí)現(xiàn)了可噴印的最大點(diǎn)陣高度、最大噴印速度的大幅提升以及實(shí)際噴印出的內(nèi)容的高度增加的目的。這樣，極大地拓寬了噴碼機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。
【專利說明】
一種噴碼機(jī)噴印系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種噴碼機(jī)的噴印系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，噴墨打印技術(shù)分為按需供墨式(DropOn Demand，簡(jiǎn)稱D0D)和連續(xù)式噴墨(continuous ink jet printing,簡(jiǎn)稱CIJ)兩種。前者以美國(guó)HP，英國(guó)賽爾、日本美能達(dá)、佳能等為代表，多用于辦公室臺(tái)式打印機(jī)以及各種平面物體、可吸水性表面的打印。后者以法國(guó)的Imaje、美國(guó)的Video jet、英國(guó)的Domino為代表，主要用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，在各種產(chǎn)品上不接觸、高速噴印各種標(biāo)識(shí)，例如條碼，數(shù)字，字母，二維碼，QR碼，日期，批號(hào)等等。通常，噴碼機(jī)的最大可噴印速度、最大可噴印點(diǎn)陣高度以及噴印出的內(nèi)容的高度方面都有客觀限制，成為擴(kuò)大應(yīng)用范圍的瓶頸。
[0003]CIJ技術(shù)是基于連續(xù)噴墨、墨點(diǎn)充電、在高壓電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的原理實(shí)現(xiàn)噴墨打印的一種技術(shù)。
[0004]CIJ噴墨方式如圖1所示，其采用單噴嘴，結(jié)構(gòu)上由晶振腔(帶噴嘴)、充電極、檢測(cè)極、高壓偏轉(zhuǎn)板和回收槽組成，油墨在一定壓力下進(jìn)入晶振腔，驅(qū)動(dòng)信號(hào)加到晶振上，晶振產(chǎn)生震蕩，從噴嘴口噴出后斷裂為一個(gè)個(gè)分離的墨點(diǎn)，墨點(diǎn)分離過程中充電極在CPU控制下有選擇地給墨點(diǎn)充電，充電極電壓的變化必須與墨點(diǎn)的斷裂同步，已達(dá)到最佳充電效果，因此，需要根據(jù)晶振的震蕩信號(hào)的正弦波的相位來確定充電極的充電時(shí)間，達(dá)到同步的效果。之后墨點(diǎn)繼續(xù)飛行至檢測(cè)極時(shí)，所帶電量由檢測(cè)極定時(shí)檢測(cè)，產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)電路專門處理后發(fā)送給CPU，用于控制充電極的充電信號(hào)對(duì)墨點(diǎn)的精確充電。當(dāng)墨點(diǎn)飛行經(jīng)過高壓偏轉(zhuǎn)板時(shí)，靜電高壓電場(chǎng)對(duì)墨點(diǎn)施加垂直于飛行方向的作用力，被充電的墨點(diǎn)的飛行方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。墨點(diǎn)的帶電量越大，偏轉(zhuǎn)越大。飛出偏轉(zhuǎn)板區(qū)域后打到被噴印移動(dòng)物體表面。在充電極未被充電的墨點(diǎn)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，直接飛入有負(fù)壓的回收槽，被抽回噴碼機(jī)的油墨系統(tǒng)循環(huán)使用。充電信號(hào)是按照不同的臺(tái)階電壓給各個(gè)參與噴印的墨點(diǎn)充電的，通常充電信號(hào)按照電壓從低到高的臺(tái)階來進(jìn)行充電，此時(shí)墨點(diǎn)結(jié)果偏轉(zhuǎn)區(qū)后，偏轉(zhuǎn)角度也逐漸增大，以控制墨點(diǎn)到達(dá)被噴印物體表面的指定位置。
[0005]通常，噴碼機(jī)采用單晶振腔、單噴嘴，能噴印的點(diǎn)陣高度在32點(diǎn)以下，點(diǎn)陣密度也比較低，對(duì)于70um左右直徑的噴嘴來講，在25mm的打印距離上通常在60dpi左右。噴印的點(diǎn)陣高度越高噴印速度越慢。這樣就限制了噴碼機(jī)的應(yīng)用范圍。
[0006]打印的文字是由若干列點(diǎn)陣描述構(gòu)成的，如圖2所示的字母E的7X 5點(diǎn)陣圖，它由5列點(diǎn)陣高度為7的點(diǎn)陣描述的。其中，垂直于列的方向?yàn)閄方向，是被打印物體的運(yùn)動(dòng)方向，列的方向?yàn)閅向，是墨點(diǎn)偏轉(zhuǎn)方向。在被打印物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，噴碼機(jī)噴印完該字體點(diǎn)陣圖中的一列點(diǎn)后，再順序噴印下一列點(diǎn)，從而打印出由墨點(diǎn)點(diǎn)陣構(gòu)成的字符或圖案。
[0007]通常，充電的臺(tái)階為32個(gè)，也就是說噴印的點(diǎn)陣高度為32點(diǎn)。如果再增加充電臺(tái)階，由于墨點(diǎn)飛行狀態(tài)越來越復(fù)雜、難以控制，墨點(diǎn)常常飛不到準(zhǔn)確的位置，導(dǎo)致打印質(zhì)量無法保證。
[0008]綜上所述，采用CIJ技術(shù)的單噴嘴結(jié)構(gòu)的噴碼機(jī)主要存在如下三個(gè)技術(shù)瓶頸:
[0009]其一，噴碼機(jī)噴頭的充電極采用臺(tái)階電壓，根據(jù)墨點(diǎn)需要偏離的遠(yuǎn)近按不同臺(tái)階的電壓充電，通常最高為32個(gè)臺(tái)階。如果超過電壓的分級(jí)數(shù)量超過32個(gè)，則需要繼續(xù)增加充電臺(tái)階，會(huì)導(dǎo)致由于墨點(diǎn)飛行狀態(tài)越來越復(fù)雜，在空氣中飛行的軌跡很難控制，墨點(diǎn)常常飛不到準(zhǔn)確的位置，造成噴印質(zhì)量無法保證。
[0010]其二，噴碼機(jī)打印的文字是由若干列點(diǎn)陣組成的，通過控制墨點(diǎn)偏轉(zhuǎn)的方向，從而打印出由墨點(diǎn)點(diǎn)陣構(gòu)成的字符或者圖案。由于噴碼機(jī)噴頭的充電極采用臺(tái)階電壓分級(jí)為32個(gè)，也就意味著可以控制的墨點(diǎn)偏轉(zhuǎn)方向有32種，所以，通常噴印的點(diǎn)陣高度為32。當(dāng)所需打印的內(nèi)容超過32點(diǎn)陣時(shí)，CIJ噴碼機(jī)廠家有這樣兩種做法。一是采用多噴頭，每個(gè)噴頭負(fù)責(zé)噴印一部分，不同噴頭噴出的內(nèi)容通過機(jī)械調(diào)節(jié)裝置上下拼接。二是在同一個(gè)噴頭上加裝另一套噴腔、充電極、檢測(cè)極和高壓偏轉(zhuǎn)板，如圖3所示的雙偏轉(zhuǎn)噴頭結(jié)構(gòu)示意圖。但這個(gè)辦法存在的問題是被打印的產(chǎn)品表面必須一直保持在規(guī)定的打印距離上，因?yàn)閲姶a機(jī)是按照?qǐng)D形點(diǎn)陣按列順序打印，稍有偏差，同一列上兩個(gè)噴頭打印出的內(nèi)容的相鄰部要么上下有重疊，要么上下分開，從而導(dǎo)致打印內(nèi)容的錯(cuò)位或者變形。而物體在傳送帶上高速運(yùn)行時(shí)，這種震動(dòng)是難以避免的。
[0011]通常，噴碼機(jī)的有效噴印距離是25mm以內(nèi)，噴印內(nèi)容的高度上限為13mm左右。當(dāng)噴印內(nèi)容的高度要更高時(shí)，例如20mm以上，通過調(diào)整高壓偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)或拉長(zhǎng)打印距離的辦法會(huì)導(dǎo)致打印質(zhì)量惡化，因?yàn)槟c(diǎn)之間的距離拉開過大，點(diǎn)的密度變小，導(dǎo)致打印內(nèi)容顏色變淺、辨識(shí)不清，從而無法滿足工業(yè)生產(chǎn)需要。這是噴碼機(jī)的第二個(gè)技術(shù)瓶頸。
[0012]其三，通常，噴碼機(jī)的噴腔在單位時(shí)間內(nèi)噴出的墨滴數(shù)量是固定的，造成可用于打印的墨點(diǎn)數(shù)量是受限的。應(yīng)對(duì)的辦法有提尚嗔腔內(nèi)晶振的工作頻率、提尚墨點(diǎn)的利用效率等手段，受到機(jī)械結(jié)構(gòu)、油墨特性和晶振自身的限制，一般晶振的工作頻率只能在130KHZ以下，且晶振頻率越高，打印墨點(diǎn)的利用效率也隨著下降，所以，依靠單位時(shí)間內(nèi)提高墨滴的噴出量來提高噴印速度也不是非常有效的解決方案，這是噴碼機(jī)的第三個(gè)技術(shù)瓶頸。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]本實(shí)用新型的目的:旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)及使用成本較低，能夠有效增加打印速度，提高打印點(diǎn)陣和打印內(nèi)容高度的一種噴碼機(jī)噴印系統(tǒng)及其噴印方法。
[0014]這種噴碼機(jī)的噴印系統(tǒng)，包括噴頭和傳送帶，所述噴頭包括置于晶振腔中的晶振，依次設(shè)于晶振腔下方的充電極、檢測(cè)極和偏轉(zhuǎn)板，其特征在于，所述晶振腔腔體上至少設(shè)有兩個(gè)用以噴射墨點(diǎn)的噴嘴，所述噴頭還包括接地電極板，所述接地電極板設(shè)置在兩個(gè)相鄰的墨點(diǎn)噴射路徑中央，所述充電極和檢測(cè)極對(duì)應(yīng)設(shè)置在墨點(diǎn)噴射路徑外周;所述接地電極板與充電極之間形成與噴嘴位置對(duì)應(yīng)的墨點(diǎn)通道，所述噴嘴噴射觸點(diǎn)墨點(diǎn)依次經(jīng)過充電區(qū)、檢測(cè)極和由一組偏轉(zhuǎn)板組成的偏轉(zhuǎn)區(qū)后落在被打印物的指定位置，完成噴印。
[0015]所述晶振腔下端設(shè)有噴嘴片，所述噴嘴設(shè)置在噴嘴片上。
[0016]所述噴嘴布置在一條直線上。
[0017]所述噴嘴沿傳送帶運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)一定角度。
[0018]所述偏轉(zhuǎn)區(qū)下方設(shè)有回收槽，用于回收飛行方向不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的墨點(diǎn)。
[0019]所述傳送帶上設(shè)有同步器。
【附圖說明】
[0020]圖1是CIJ噴碼機(jī)噴頭工作原理圖
[0021]圖2是字母E的7X 5點(diǎn)陣圖；
[0022]圖3是雙偏轉(zhuǎn)噴頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例一的靜止打印墨點(diǎn)狀態(tài)示意圖；
[0025]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例一的運(yùn)動(dòng)打印墨點(diǎn)狀態(tài)不意圖；
[0026]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例二的機(jī)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例二的靜止打印墨點(diǎn)狀態(tài)示意圖；
[0028]圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例二的運(yùn)動(dòng)打印墨點(diǎn)狀態(tài)示意圖。
[0029]1-晶振腔2-晶振301-充電極302-充電極4_接地電極501-檢測(cè)極502-檢測(cè)極601-上偏轉(zhuǎn)板602-下偏轉(zhuǎn)板7-回收槽8-被打印物9-傳送帶101-噴嘴102-噴嘴11-油墨12-同步器13-晶振驅(qū)動(dòng)信號(hào)14-噴嘴片3011-充電極充電信號(hào)3021-充電極充電信號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面我們結(jié)合附圖和具體的實(shí)例來對(duì)這種噴碼機(jī)噴印系統(tǒng)進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0031]實(shí)施例一。
[0032]如圖4所示，這種噴碼機(jī)的噴印系統(tǒng)，包括噴頭和傳送帶，所述噴頭包括置于晶振腔中的晶振，依次設(shè)于晶振腔下方的充電極、檢測(cè)極和偏轉(zhuǎn)板，所述晶振腔腔體上設(shè)有兩個(gè)用以噴射墨點(diǎn)的噴嘴，所述噴頭還包括接地電極板，所述接地電極板設(shè)置在兩個(gè)相鄰的墨點(diǎn)噴射路徑中央，所述充電極和檢測(cè)極對(duì)應(yīng)設(shè)置在墨點(diǎn)噴射路徑外周;所述接地電極板與充電極之間形成與噴嘴位置對(duì)應(yīng)的墨點(diǎn)通道，所述噴嘴噴射觸點(diǎn)墨點(diǎn)依次經(jīng)過充電區(qū)、檢測(cè)極和由一組偏轉(zhuǎn)板組成的偏轉(zhuǎn)區(qū)后落在被打印物的指定位置，完成噴印。所述晶振腔下端設(shè)有噴嘴片，所述噴嘴設(shè)置在噴嘴片上。
[0033]所述噴嘴沿傳送帶運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)一定角度。
[0034]所述偏轉(zhuǎn)區(qū)下方設(shè)有回收槽，回收槽上設(shè)有用于回收飛行方向不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的墨點(diǎn)的回收孔，并保持負(fù)壓，可以將回收的墨點(diǎn)循環(huán)進(jìn)入噴墨機(jī)重復(fù)利用。
[0035]所述傳送帶上設(shè)有同步器。
[0036]在進(jìn)行噴印作業(yè)時(shí)，首先需要根據(jù)被被打印物的待打印區(qū)域，以及傳送帶的速度，調(diào)整噴碼機(jī)噴頭以及噴嘴的位置，由于噴嘴噴射出的墨點(diǎn)是經(jīng)過充電和偏轉(zhuǎn)后是依次落在被打印物的指定區(qū)域，在打印過程中相對(duì)于噴嘴，被打印物是持續(xù)前進(jìn)的，每個(gè)墨點(diǎn)的飛行距離和飛行時(shí)間不相同，導(dǎo)致同一列的墨點(diǎn)在被打印物上呈現(xiàn)傾斜狀況，不能垂直于被打印物的前進(jìn)方向，所以需要將噴嘴沿被打印物前進(jìn)方向傾斜一定角度，使得兩個(gè)噴嘴的連線與被打印物前進(jìn)方向不在同一平面內(nèi)，可保證同一列的墨點(diǎn)均排列在被打印物前進(jìn)方向的垂直線上，確保打印質(zhì)量。
[0037]其次，在噴印系統(tǒng)內(nèi)對(duì)油墨施加一定壓力，使得墨水從噴嘴射出，晶振腔I內(nèi)的晶振2在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生震蕩，將從噴嘴射出的連續(xù)油墨線分裂一定頻率、一定大小、一定間距的墨點(diǎn)，油墨11從噴嘴片上的噴嘴101和噴嘴102噴出后各自分離成獨(dú)立的墨點(diǎn)，形成墨點(diǎn)線。充電極301和充電極302在各自充電信號(hào)控制下給通過充電區(qū)的墨點(diǎn)充電，檢測(cè)極501和檢測(cè)極502分別監(jiān)測(cè)充電質(zhì)量，CPU隨時(shí)根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)改變充電信號(hào)的相位以保證最佳充電狀態(tài)。墨點(diǎn)隨后沿噴射路徑進(jìn)入到由有上偏轉(zhuǎn)板601和下偏轉(zhuǎn)板602構(gòu)成的高壓偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，此時(shí)帶電的墨點(diǎn)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向是相同的。之后，墨點(diǎn)飛向被打印物體8的表面。若設(shè)定X軸為傳送帶9的運(yùn)動(dòng)方向，Y軸為墨點(diǎn)偏轉(zhuǎn)方向7軸為垂直于被打印物體8表面的方向。
[0038]在進(jìn)行噴印時(shí)，一列墨點(diǎn)由兩個(gè)噴嘴噴出的墨點(diǎn)交叉構(gòu)成。以噴印一個(gè)點(diǎn)陣高度為7的一列點(diǎn)為例，其中的第①、③、⑤、⑦點(diǎn)由噴嘴101的墨點(diǎn)依次噴印，第②、④、⑥點(diǎn)由噴嘴102的墨點(diǎn)依次噴印。在靜止打印時(shí)，如圖5所示，噴印出的是由①、③、⑤、⑦及②、④、⑥點(diǎn)構(gòu)成的兩列點(diǎn)，噴碼機(jī)工作時(shí)是需要物體移動(dòng)的，比如在生產(chǎn)線的傳送帶9上，由同步器12監(jiān)控被噴印物體的移動(dòng)速度，如圖6所示，從而可以很精準(zhǔn)地控制兩列點(diǎn)噴印在一條直線上。在進(jìn)行噴印時(shí)，噴嘴是靜止不動(dòng)的。同步器感知傳送帶的運(yùn)動(dòng)速度并發(fā)送信號(hào)給噴碼機(jī)內(nèi)電路板上的CPU，CPU根據(jù)兩個(gè)噴嘴之間的距離計(jì)算出兩列墨點(diǎn)噴印輸出時(shí)的時(shí)間間隔。一列先噴印，當(dāng)噴印在被打印物體表面上的一列墨點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至一定位置時(shí)，噴印第二列，從而兩列墨點(diǎn)重合在一條直線上。
[0039]同理，如果要噴印64點(diǎn)陣高度的內(nèi)容，噴嘴101的墨點(diǎn)可噴印其中的奇數(shù)點(diǎn)，噴嘴102的墨點(diǎn)噴印其中的偶數(shù)點(diǎn)。對(duì)于傳統(tǒng)的單噴嘴噴頭，噴印32點(diǎn)陣高度時(shí)，噴印距離最大為25mm左右，噴印出的內(nèi)容的高度為13mm左右。本專利的雙噴嘴噴頭在噴印距離不變、噴印出的內(nèi)容高度不變的情況下噴印墨點(diǎn)密度提高了一倍，可噴印的點(diǎn)陣高度提高一倍。當(dāng)然，噴嘴101和噴嘴102的工作分配可以任意安排，比如，噴嘴101噴印偶數(shù)點(diǎn)，噴嘴102噴印奇數(shù)點(diǎn);噴嘴1I噴印第I到第32點(diǎn)，噴嘴102噴印第33至第64點(diǎn)，等等，這些可通過軟件控制輕松實(shí)現(xiàn)。
[0040]實(shí)施例二。
[0041]如圖7所示，當(dāng)給噴嘴101和噴嘴102噴出的墨點(diǎn)充不同極性的電荷時(shí)，所述偏轉(zhuǎn)區(qū)下方設(shè)有與墨點(diǎn)不充電時(shí)的飛行方向?qū)?yīng)的兩個(gè)回收槽。
[0042]墨點(diǎn)的偏轉(zhuǎn)方向相反。噴嘴101和噴嘴102各噴印一列點(diǎn)的上半部分和下半部分。如果被打印物8不運(yùn)動(dòng)，噴印出的是兩條線段，如圖8所示。如果被打印物8隨著傳送帶9運(yùn)動(dòng)，通過同步器12的精準(zhǔn)控制可以使得兩條線段打到一條直線上，如圖9所示。相較于通常的傳統(tǒng)噴頭，本實(shí)用新型的噴頭在噴印距離不變的情況下同樣實(shí)現(xiàn)了打印速度增加一倍和可噴印的最大點(diǎn)陣高度增加一倍，同時(shí)噴印出的內(nèi)容的高度增加一倍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種噴碼機(jī)的噴印系統(tǒng)，包括噴頭和傳送帶，所述噴頭包括置于晶振腔中的晶振，依次設(shè)于晶振腔下方的充電極、檢測(cè)極和偏轉(zhuǎn)板，其特征在于，所述晶振腔腔體上至少設(shè)有兩個(gè)用以噴射墨點(diǎn)的噴嘴，所述噴頭還包括接地電極板，所述接地電極板設(shè)置在兩個(gè)相鄰的墨點(diǎn)噴射路徑中央，所述充電極和檢測(cè)極對(duì)應(yīng)設(shè)置在墨點(diǎn)噴射路徑外周;所述接地電極板與充電極之間形成與噴嘴位置對(duì)應(yīng)的墨點(diǎn)通道，所述噴嘴噴射觸點(diǎn)墨點(diǎn)依次經(jīng)過充電區(qū)、檢測(cè)極和由一組偏轉(zhuǎn)板組成的偏轉(zhuǎn)區(qū)后落在被打印物的指定位置，完成噴印。2.如權(quán)利要求1所述的一種噴碼機(jī)的噴印系統(tǒng)，其特征在于:所述晶振腔下端設(shè)有噴嘴片，所述噴嘴設(shè)置在噴嘴片上。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種噴碼機(jī)的噴印系統(tǒng)，其特征在于:所述噴嘴布置在一條直線上。4.如權(quán)利要求1或2所述的一種噴碼機(jī)的噴印系統(tǒng)，其特征在于:所述噴嘴沿傳送帶運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)一定角度。5.如權(quán)利要求1所述的一種噴碼機(jī)的噴印系統(tǒng)，其特征在于:所述偏轉(zhuǎn)區(qū)下方設(shè)有回收槽，用于回收飛行方向不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的墨點(diǎn)。6.如權(quán)利要求1所述的一種噴碼機(jī)的噴印系統(tǒng)，其特征在于:所述傳送帶上設(shè)有同步器。
【文檔編號(hào)】B41J2/06GK205439582SQ201521043300
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年12月14日
【發(fā)明人】徐正奇
【申請(qǐng)人】上海美創(chuàng)力羅特維爾電子機(jī)械科技有限公司