[發明專利]彩色三維曲面噴墨印刷設備

有效

• 申請號: 201310473901.8
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN104553342B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 蔣小珊;褚庭亮;龐也馳
• 申請（專利權）人: 中國印刷科學技術研究所
• 主分類號: B41J2/21
• 分類號: B41J2/21
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;張愛蓮

技術領域

本發明涉及一種噴墨印刷設備，尤其涉及一種彩色三維曲面噴墨印刷設備。

背景技術

目前，常規的印刷設備如膠印機、凹印機、數碼印刷機等用于平面材料的圖文印刷。由于三維物體具有變化的曲面，傳統印刷設備通過壓力轉移油墨的方法難以在其上應用。噴墨技術因為不接觸承印物，無需印刷壓力，為三維物體印刷提供了條件。

《三維噴繪機器人噴墨機理研究》（陳新偉，南開大學碩士論文，2009）研制了一種三維噴繪機器人，噴繪具有一定高度變化的三維地圖模型。由于該機器人做直線運動，難以實現曲率變化大，深徑比大的復雜三維曲面噴墨印刷，而且噴繪精度與顏色不如噴墨印刷質量。歐洲專利EP1918113A2和中國專利CN101259800A提出一種三維打印機，采用CMYK噴頭，噴頭可作直線掃描運動，運動基板通過組合二維平面運動和互相垂直的旋轉運動實現三維運動。中國專利CN102173211A提出了一種五軸聯動控制立體打印設備，該設備中噴頭能在X方向和Y方向做平面運動，運動基板能在Z軸方向作直線運動，并能沿Z軸及其法線方向旋轉。以上兩種類型三維打印機，在打印過程中，噴頭的直線運動使得墨滴在形成過程中受到慣性力、沖擊等因素干擾，造成墨滴發生隨機性變化，定位發生偏差，不僅打印效果不好而且三維物體打印速度低。另外，在常規噴墨打印設備中，其噴頭尺寸在厘米級，難以印刷具有大深徑比、毫米級小尺寸、變曲率、凹面等情況的復雜曲面；并且小尺寸噴頭噴墨量少，進行大面積曲面噴墨印刷時效率太低，難以實際應用。因此，現有三維物體噴墨打印設備難以打印復雜曲面三維物體，并且打印質量不高、印刷速度低。

發明內容

本發明提供一種彩色三維曲面噴墨印刷設備，用以實現三維承印物彩色噴墨印刷，提高印刷質量，縮短印刷時間。

為達到上述目的，本發明提供了一種彩色三維曲面噴墨印刷設備，包括：控制系統、噴墨系統、供墨系統、承印臺、干燥系統、固化系統、監測系統、指示與報警系統，其中：

控制系統包括控制軟件、數據采集與控制器、供墨控制器、噴墨控制器、干燥固化控制器、運動控制器、監測控制器。控制軟件用于設定設備運行規則、對數據采集與控制器采集的數據進行實時信號顯示，向供墨控制器、噴墨控制器、運動控制器、監測控制器和干燥固化控制器分別發送相應的控制信號；

噴墨系統包含依次相連的信號放大器、噴墨電源、噴頭組，以及安裝噴頭組的噴頭運動臺；信號放大器與噴墨控制器相連，接收噴墨控制器發送的噴墨控制信號，實現噴頭噴墨功能；噴頭運動臺與運動控制器相連，接收運動控制器發送的噴頭運動臺控制信號，實現噴頭運動功能；噴頭組包括多個CMYK單色常規噴頭和多個CMYK單色毛細噴頭；在每一顏色印刷前，噴頭運動臺根據噴頭運動臺控制信號將對應的噴頭移動至噴墨位置后靜止，在噴墨過程中保持噴頭靜止不動；

供墨系統包括依次相連的墨盒、連接管、真空泵、過濾器、墨泵、墨罐，以及安裝在連接管上的壓力表和調壓閥；壓力表、調壓閥分別與供墨控制器相連，供墨控制器根據壓力表的壓力值對調壓閥進行調節，為噴頭提供穩定的噴墨壓力；

承印臺包括承印物運動臺和相連的電機、用于固定承印物的夾具；電機、傳感器分別與運動控制器相連；

干燥系統和固化系統分別與干燥固化控制器相連，在干燥固化控制器控制下對承印物上的噴墨材料進行干燥和固化；

監測系統包括圖像采集與分析軟件、照相機、放大鏡頭、光源和顯示器；照相機用于在放大鏡和光源的輔助下獲取墨滴的噴墨、干燥、固化和印刷圖像；圖像采集與分析軟件用于噴墨印刷過程實時顯示與觀測、按照預定的規則對照相機獲取的圖像進行數據采集與質量檢查，并將分析結果反饋給監控控制器與顯示器；

指示與報警系統包括電源指示燈、工作狀態指示燈和蜂鳴器，用于根據數據采集與控制器采集的設備工作狀態指示相應設備運行狀態以及出錯報警。

可選的，噴頭組中噴頭的噴墨方式為按需噴墨或連續噴墨。

可選的，常規噴頭為尺寸在厘米級，具有多個噴孔的噴頭；毛細噴頭為細長結構，長度在毫米至厘米級，截面尺寸在微米至毫米級，具有一個或多個噴孔，噴孔直徑在微米級的噴頭。

可選的，毛細噴頭采用壓電振動、熱發泡、超聲振動、磁致伸縮或電磁閥控制方式驅動；毛細噴頭的材料為玻璃、石英、硅、碳、銅、鋁合金、不銹鋼、陶瓷或塑料。

可選的，噴頭運動臺為電動直線運動臺或電動旋轉運動臺。

可選的，電機為步進電機或伺服電機；傳感器為直線位移傳感器、角位移傳感器和位置傳感器中的至少一種。