CN100536716C - 喷墨美甲系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及美甲系统，该系统包括一用于将一定图案打印到指甲或趾甲表面上的喷印设备；以及用于与该喷印设备配合来识别指甲或趾甲的轮廓的涂料，该涂料被涂覆到待喷印的指甲或趾甲表面上；所述喷印设备包括用于固定所述至少一个指甲或趾甲的固定装置；喷墨装置；用于识别涂覆有所述涂料的指甲或趾甲的轮廓并控制所述喷墨装置以将图案打印到所述至少一个指甲或趾甲表面上的控制装置，所述涂料包含能增加指甲或趾甲与周围部分区别的物质。根据本发明的美甲系统结构简单、识别准确度高并且成本低廉。本发明还涉及利用上述系统在指甲或趾甲表面上喷印图案的方法。

Description

喷墨美甲系统

技术领域

本发明涉及一种美容设备，尤其涉及喷墨美甲系统以及使用该系统在手指甲或脚指甲上制作图案的方法。

背景技术

对于需要在指甲上作出图案来对其进行美化的顾客来说，与现有的除喷墨技术以外的其他作图技术相比，利用喷墨技术来美化手指甲或脚趾甲的优点是在指甲上制作的图案图像清晰、复杂、分辨率高，能达到或接近照片的效果，是目前独有的。目前已知多项有关利用喷墨技术生产用于在手和脚指甲上进行彩色图案喷印的设备，例如美国专利：Fingernail decorating(5,931,166)、Nail art method anddevice(6,336,694)、Fingernail and toenail decoration using inkjets(6,286,517)，以及中国专利：小型喷墨美甲系统(02256487.x)、美甲图案打印装置(02208795.8)，和其他一些专利中公开的指甲喷印设备。

但要在指甲上喷印一定图案，尤其是在整个指甲表面上进行喷印之前，首先需要识别指甲的轮廓。例如，美国专利6,286,517采用的边缘检测技术是一种常规方法，但是实际应用于指甲时，由于指甲附近的皮肤和指甲颜色非常接近，同时指甲表面本身的颜色也不是严格均匀的，有时甚至差异很大，指甲的曲度、皮肤的毛孔和纹路以及皮肤的色素也会影响光线的折射，因此，按照该专利提及的方法，这些被摄像头所收集的像素，差别很小，很容易造成指甲的一部分被当成了皮肤，或皮肤的一部分被当成了指甲。在对整个指甲表面进行喷印时，需要人工来在计算机上调节图片大小，该过程耗时较长，并且必须将着墨涂料层涂得超出指甲到相邻的皮肤上，以便使超出了指甲以外的墨水不会和皮肤接触，在喷印完成后再将多余的部分洗去。由于为了使图案稳固，着墨涂料层通常粘性较强，因此，需要花较多的时间来逐个进行非常细致的清理，使喷墨技术比手工或其他方式在时间上的优势被抵消，而且也不能在没有他人协助的前提下独立完成，因此，无法进入家庭市场。另外，根据美国专利6,286,517的美甲设备中的成像系统十分复杂，它需要通过一套复杂的由透镜和反光镜组成的光学系统来完成对指甲的成像，这使得系统的制造复杂，工艺要求很高，成本会大幅度上升。因此，需要一种能够解决边缘检测技术中的轮廓识别不准确问题的喷墨美甲系统。此外，还希望该系统的结构能够尽可能简单，以降低制造的复杂程度，提高生产效率，降低成本。

对于一般的喷墨打印头，我们知道要喷印出照片的效果(1200×1200dpi以上)，墨滴必须很小，这样打印头喷嘴必须很细，喷射距离通常不超过5毫米，超过这个距离，墨水喷流会分散，图像会变得模糊；如果一定要墨水喷射超过这个距离，就必须专门制造打印头，不能使用普通的喷墨打印机的打印头，这会造成成本的增加。根据美国专利6,286,517的美甲设备采用了附图11所示的放手支架，当它工作时手被放在一个斜面上，由于按该专利所绘制的放手支架，各个指头之间的高差(例如小拇指和中指之间的差距)远远超过了上述喷射距离标准，要一次连续不断地完成多个手指的打印，必须连续不断地改变打印头的高度，这要求打印头与手指之间能做三维方向的运动，以便能达到良好效果的焦点范围；因此，如果要一次完成连续不断地对多个指头进行喷印，按该专利方案设计的美甲设备中的喷墨打印头与手指之间的运动也只能是三维而不能是两维的，否则无法得到好的喷印效果。但我们同时也知道，目前的价格低廉的喷墨打印机(主要是个人彩色喷墨打印机)只能实现两维的运动，即喷墨头的横向喷墨，以及平面介质相对打印头的纵向移动，没有现成的能实现三维运动的廉价打印机，那么要满足美国专利6,286,517所提及的打印头运动方式，必须专门生产一种能实现平面运动和高低运动的打印头，这意味着必须比普通个人彩色喷墨打印机增加一套用于控制它做高低运动的电路、动力装置、传动装置、校准系统以及单独的软件，这样，它的零件成本比普通的个人喷墨打印机高许多，而且它还必须付出单独的研制费用、模具费用、控制软件编写费用，再考虑到普通的个人喷墨打印机由于巨大的销量而使成本进一步降低，两者之间的成本差距是非常大的。因此，如果能解决手指或脚趾的放置方法，直接将现有的普通喷墨打印机改装到美甲系统中作为喷墨装置，成本必然会大大降低，喷射效果也会更好。

而美国专利6,286,517所提及的一个备选的放手支架(附图12)，同样也不适于将普通打印机改装到喷墨美甲系统的情况，因为普通喷墨打印机的喷射距离很近，所以在一次喷印多个指甲时，喷头会碰到某些手指关节处的皮肤隆起，影响精度。

根据美国专利6,286,517的放手支架的调节也非常复杂，按该专利中的描述，首先将手或脚放在支架上，用一个经校准了的光束来检测指甲的高低，自动或手动来调节位置，直到符合要求为止。如果按这个方案，要实现自动调节就需要动力装置、传动系统、控制电路、检测电路、检测传感器，其缺点首先是零件太多，要增加成本，其次，生成过程中要进行调准和效验，增加人工和时间成本，太多的控制也使故障的可能性增多。如果使用人工调节，只是省去了动力装置，但检测电路和为适应人工调节所需的机械传动装置依然必须具备，调节时还会增加操作时间，因此，为了降低成本，使用方便，有必要对放手支架进行改进，以使支架表面能处于一个二维平面内，并且防止手指关节处的皮肤隆起等手的突出部分与打印头接触。

此外，目前的发明和实际的产品中，白色图案的喷印仍然是与在白纸上进行打印时一样通过打印介质的颜色来表现，但由于指甲本色并不是白色，因此无法在指甲上喷印纯白或含有白色的局部图案，但这种图案在世界一些地区非常受重视。

由以上我们可以看出，根据已知技术制造的喷墨美甲系统存在着指甲轮廓识别不准确、设备结构和操作复杂、可靠性差、成本高等缺点。

一个需要注意的事实是，喷墨美甲系统只限于对指甲表面进行作出图案，而在指甲美化沙龙中，指甲的美化是多方面的，不仅限于对指甲表面作图案，其他还包括例如作法式指甲、立体指甲、对指甲进行修磨、使用光固化树脂做作指甲、使用塑料贴片延长指甲、在指甲前沿穿孔挂立体饰物等等，在指甲表面进行作出图案只是其中的一个方面。因此，上述缺点影响了喷墨美甲系统在美甲沙龙中的普遍应用，其只是一个以经营为目的的美甲沙龙的一种可选择的工具。尤其是由于成本较高和操作复杂，使得喷墨美甲系统更难于在家庭中得到普遍应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、识别准确度高和成本低廉的美甲系统。

根据本发明的喷墨美甲系统，包括一用于将一定图案打印到指甲或趾甲表面上的喷印设备；以及用于与该喷印设备配合来识别指甲或趾甲的轮廓的涂料，该涂料被涂覆到待喷印的指甲或趾甲表面上；所述喷印设备包括用于固定所述至少一个指甲或趾甲的固定装置；喷墨装置；用于识别涂覆有所述涂料的指甲或趾甲的轮廓并控制所述喷墨装置以将图案打印到所述至少一个指甲或趾甲表面上的控制装置，所述涂料包含能增加指甲或趾甲与周围部分区别的物质。所述控制装置包括一摄像头、一控制电路和一控制程序，摄像头用于采集图像，所述控制电路和控制程序用于控制喷墨装置和识别指甲或指甲的轮廓。由于所述涂料可增强趾甲与周围部分之间的区别，因此喷印设备的控制装置能够更准确地确定指甲或趾甲的形状，所述涂料可以是着墨涂料。另外，本发明采用的摄像头比现有技术中使用的复杂光学系统要简单得多，因此使得制造的成本也可以降低。

本发明的另一个目的是提供一种利用上述设备来将图案喷印到指甲或趾甲上的方法。

根据本发明的将图案喷印到至少一个指甲或趾甲表面上的方法，包括将包含能增加指甲或趾甲与周围部分区别的物质的涂料涂到至少一个指甲或趾甲表面上；利用喷印设备的定位装置将所述指甲表面定位在与喷墨装置处于正常工作距离的位置；通过该喷印设备中的控制装置来识别涂有所述涂料的指甲或趾甲的形状，并将待打印的图案调整到合适的大小和形状；利用该喷印设备中的喷墨装置将所述调整好的图案打印到指甲或指甲表面上。

另外，本发明还提供将指甲或指甲固定到上述喷印设备中的定位装置以及用于喷印白色图案的方法。

在本发明中，为了说明的简便，很多处只提到了“指甲”或“趾甲”，但除特别加以区别之处外，多数情况下其含义应包括两者。

附图说明

下面结合附图对本发明做详细说明，其中：

附图1是根据本发明的喷墨美甲系统的图案喷印设备的示意性立体图；

附图2是图1所示的喷墨美甲系统的图案喷印设备的示意性俯视图；

附图3是根据本发明的手指固定装置的示意性立体图；

附图4是图3所示的手指固定装置的局部剖开的示意性侧视图；

附图5是根据本发明的不同手指固定装置的上盖开孔布置图；

附图6是根据本发明的脚趾固定装置的示意性立体图；

附图7是根据本发明的脚趾固定装置的上盖开孔布置图；

附图8是根据本发明的一种备选的指甲固定装置的示意性立体图；

附图9是图8所示的指甲固定装置的侧视图；

附图10是根据本发明的喷墨美甲系统控制电路图；

附图11是美国专利6,286,517所提及的放手支架的视图；

附图12是美国专利6,286,517所提及的放手支架备选方案的视图；

附图13是可从市场上购得的一普通喷墨打印机的结构示意图。

具体实施方式

附图1是根据本发明的喷墨美甲系统的图案喷印设备的示意性立体图，该喷墨美甲系统还包括与该图案喷印设备配合使用的涂料，该涂料被涂覆在手指甲或脚指甲上并且包含能增加指甲或趾甲与周围部分区别的物质，进而可以增强对指甲轮廓识别的准确性并能使图案喷印设备中用于识别指甲形状的控制装置的结构简化。所述涂料一般是着墨涂料。所述图案喷印设备用于将一定图案以喷墨打印方式喷印到指甲或趾甲表面上，该喷印设备包括：灯和摄像头支架1，底板2，导轨支架3，导轨4，定位插板5，彩色打印头6，白色打印头7，打印头驱动皮带8，打印架支座9，打印头保湿器10，直线轴承11，牵引皮带引导轮12，牵引皮带13和36，牵引皮带引导轮支架14和33，步进电机15，传感器支架16，起始位置传感器17，传感器遮光片18，横向传动皮带19，直线轴承套20，打印支架21，光标带22，红外发光二极管23，停止位置传感器24，聚光白光二极管25，摄像头26，摄像头支架27，驱动打印头的步进电机28，废墨收集盒29，打印头导轨30。

本发明的喷墨美甲系统的图案喷印设备的打印头以及打印控制电路和程序根据需要可以自行设计和制造，但它们优选是由可在市场上购得的普通喷墨打印机获得并将其改装结合到本发明的喷墨美甲系统中，因为从市场上销售的普通喷墨打印机获得这些部件可以大大降低喷墨美甲系统的硬件成本，并且可以省去开发与这些部件配套的程序的开发费用。利用现有的市场上销售的喷墨打印机，尤其是家用喷墨打印机，来制造本发明的喷墨美甲系统可以使喷墨美甲系统的成本很低，有利于喷墨美甲系统得到在美甲沙龙以及用户家庭中得到广泛的应用。

普通的喷墨打印机的工作原理是，纸张每前进一定距离，打印头横向扫描喷射一次，纸张再前进一定距离，打印头再横向扫描喷射一次，通过这样的方式来实现喷墨成像，打印机通常包括一个供纸电机，一个有纸检测器，一个纸张检测探杆，一个供纸轮，一个供纸辊，一个打印支架，以及打印支架上的用于驱动打印头的步进电机，检测标尺，喷墨头，步进带等，我们可将打印支架从打印机上卸下，安装在两个互相平行的导轨上，将原打印机的纸张驱动电机用做驱动打印支架的电机，通过一个用滑轮和牵引绳组成的传动系统来驱动打印支架，将原打印机的有纸检测器引出，作为检测打印支架起始位置的传感器，另外再设置一个传感器，当打印支架完成图片打印运行到这个传感器位置时，通过一个继电器切断供给驱动电机的电流，来实现打印支架的停止。

附图13是可从市场上购得的一普通喷墨打印机的结构示意图，该喷墨打印机例如是利盟(商标)Z605型，它包括塑料底壳101，打印支架102，传感器103，纸张检测探杆104，电路板105，固定螺丝106和107。拆去螺丝106和107，就可将机架整体取下。

附图2是图1所示的喷墨美甲系统的图案喷印设备的示意性俯视图，我们用该图来说明图案喷印设备的工作原理，本图的标号和附图1相同，其中标号34代表一个控制电路板，标号35代表牵引皮带引导轮支架。打印支架21被装在两个互相平行的导轨4上，通过装在打印架支座9下的直线轴承11和导轨4相连，保证打印支架滑动顺利，打印支架和牵引皮带36和13相连，通过步进电机15和横向传动皮带19驱动，附图13中的普通打印机上的传感器103被装在本图中的位置17，附图13中的普通打印机上的纸张检测探杆104被装在本图中的位置18，这样，当控制软件发出打印的命令时，喷印设备使用原打印机的驱动程序，打印开始时，步进电机15(原普通打印机的进纸步进电机)通过牵引带13和36驱动打印支架21向前运动(即，原普通打印机的进纸运动)，当传感器遮光片18遮住光电传感器17时步进电机15停止(即，原普通打印机的检测纸张到位操作)，这时步进电机15开始反向运动，边后退边开始打印，打印完成后，电机15继续快速后退(即原普通打印机的排纸动作)，当退到传感器24时，控制电路板34切断电机15的电源，后退停止，一次打印完成。附图10是根据本发明的喷墨美甲系统控制电路图。

我们可以看出，在这个喷墨美甲系统的结构中，只有灯光和摄像头支架1，底板2，定位插板5，传感器支架16，牵引皮带13和36，牵引皮带引导轮支架14和33，摄像头支架27，打印架支座9，牵引皮带引导轮12，横向传动皮带19需要特别设计和制造。而其他部件，如导轨支架3，导轨4，直线轴承11，起始位置传感器17，直线轴承套20，聚光白光二极管25，摄像头26，红外发光二极管23，停止位置传感器24可以直接从市场上购买，其它全部是普通打印机例如利盟Z605打印机上的现有部件，因此，这种喷墨美甲系统非常容易生产，且成本很低。

本发明可用普通的单指式指甲固定装置，也可选用多指式指甲固定装置。

附图3是根据本发明的手指固定装置的示意性立体图，该装置表面涂有黑色哑光漆，在打印时插入图1所示的喷墨美甲系统的定位插板5里，起固定手指的作用，它包括：上盖39，转动轴40，侧壳体41，弹簧42，转动轴43，卡位块44，联动轴45，底板46，滑动轴47，弹簧48，手指托块49，插销50。

附图5是根据本发明的不同手指固定装置的上盖开孔布置图。在上盖39上，根据用途的不同，分为可按喷印不同人类指甲的多套盖板，盖板设计成具有不同的开孔数和不同的开孔大小。通常按开孔大小分为大、中、小三套盖板，每套盖板按人类生理特点分为三张，各盖板分别具有左手四指四孔、右手四指四孔、左右手大拇指两孔，从而分别制造出多套指甲固定装置供用户选用。

附图6是根据本发明的脚趾固定装置的示意性立体图，该装置在打印时插入附图1的喷墨美甲系统中的定位插板5内，起固定脚指的作用，该装置其他部分和固定手指甲装置相同，只是增加了托脚跟的装置。

附图7是根据本发明的脚趾固定装置的上盖开孔布置图，盖板上按人类生理特点分两张，左脚五指五孔和右脚五指五孔，开孔大小分为大、中、小三套盖板，分别制造出多套趾甲固定装置备用户选用。

附图4是指甲固定装置侧视图，它示出了根据本发明的指甲固定装置的操作，脚趾的操作与之基本相同，因此一并进行说明。将手指放入该装置，盖上盖，盖板限制了指甲的最高位置，托块49在弹簧48的作用下，将手指向上顶靠在上盖的下表面上，使得指甲表面通过相应的开孔露出，从而保证了各个指甲表面高度基本相同。闭合后，卡位块44扣在上盖侧面的凸起上并由弹簧42将其保持在一定位置，从而将上盖锁定。卡位块44和弹簧42也可由本领域熟知的其它机构替代来实现锁定。该指甲固定装置与喷印设备上的定位插板配合，使得能够保证指甲表面与喷墨装置之间的距离处于喷墨装置喷墨时能够清晰地在指甲上打印图案的正常工作距离，例如上面背景部分中提到的5毫米以内。定位插板的内侧在垂直方向上可以设有多个固定凸棱，以对指甲固定装置的高度进行调整。另外，本装置的另一个特点是托块小于手指宽度，托块之间不使用间隔板，这样手指之间可以靠得较近，手指间的方向相对差异较小，从而有利于软件设计，因为对多个图片同时打印时，无须旋转图片，还有利于摄像头的定位。因此，借助这种指甲固定装置，本发明的喷墨美甲系统所采用的普通家用喷墨打印机在指甲上打印的效果也能够得到保证。

附图8是根据本发明的一种备选的指甲固定装置的示意性立体图，这种指甲固定装置用于单个地固定指甲，并且可用于固定手指甲和脚指甲。它包括上盖51，一个托指器52，插槽53，限位顶杆54，插槽55，上盖上只形成有一个供指甲露出的开孔。附图9是图8所示的指甲固定装置的侧视图。从该侧视图可以看出，该指甲固定装置还包括限位顶杆的拨动块57，上盖51的限位延伸块56，弹簧58，替代附图1中定位插板5的定位支架59，限位顶杆的旋转轴60，上盖的旋转轴61，手托或脚托62，上盖定位凹槽63。这种指甲固定装置是这样工作的：向上扳动限位顶杆的拨动块57，限位顶杆沿限位顶杆的旋转轴60转动，该限位顶杆的处于所述定位凹槽63与限位延伸块56之间的端部推动上盖51的限位延伸块56绕上盖61的旋转轴逆时针旋转，上盖51向上打开；将手指或脚趾放在托指器52上，扳动限位顶杆的拨动块57向下回原位，限位顶杆54的所述端部推动上盖定位凹槽63，使上盖顺时针旋转向下回到原位，托指器52在弹簧58的支撑下下降到合适的位置并将手指顶靠在上盖的下表面上，使得指甲可以通过开孔露出。将插槽55插入喷墨美甲系统上的定位支架59，使得指甲表面与打印头处于正常打印距离，启动打印程序，即可喷印出最佳的图案质量。

这种指甲固定装置可以根据需要，选择制造不同开孔大小的上盖和托指器，先将手指或脚趾固定好，再插入美甲系统内，喷印完成后取出，可以在机器外打开，非常方便。此外，使用者能够根据需要喷印图案的指甲的数量和位置，选择合适数量和构造的指甲固定装置，将单个指甲固定装置夹到各手指上后同时插入，实现单指或多指打印。并且，利用该指甲固定装置可以在一台机器上实现即能喷印手，又能喷印脚，在适当的位置设置手托或脚托62，以增加舒适性。图中示出了指甲固定装置具有定位凹槽，而定位支架具有插入凹槽的插板，而在具体实施本发明时，也可以使定位支架具有插入凹槽，支架固定装置具有插入凹槽的插板，此外还可以采用任何其它本领域技术人员已知的使定位凹槽和定位支架相互固定的结构。

前面提及了喷墨美甲系统的喷印设备的设计和制造方法，下面将描述和喷印设备配合工作的涂料的制造方法。该涂料一般是着墨涂料。由于指甲本身不容易附着墨滴，因此我们需要在指甲上涂上一层能吸附和稳定墨水的着墨涂料层，由于着墨涂料层的配方是目前的成熟的已知技术，因此，本发明不再详细说明。本发明的重点在于，为了配合图案识别技术，可在着墨涂料乳液中，加入红外发光物质，主要是市场上销售的各种印刷用红外发光粉，例如YErYbF3晶体，晶体尺寸为30nm，其可直接掺入着墨涂料层乳液，也可直接购买无色红外发光印刷油墨，将其与着墨涂料乳液混合，上述两种红外发光物质与着墨涂料乳液混合的比例，以能使摄像头识别为宜，一般在5％-20％之间。

一种备选的方法是在着墨涂料乳液中掺入例如玻璃微球和二氧化钛，玻璃微球作为常用的反光物质在市场上可容易购买，其掺入比例在5％-20％左右为佳。

由于制造精度和使用过程中的磨损，即便正确识别了指甲的形状，喷墨美甲系统也可能出现喷印误差，目前一些解决方法是将着墨涂料层涂得超出指甲，这样，在打印后将它洗去，但这种方法要求着墨涂料层必须是水溶性的并且粘结力不强，但这样做的结果是，不能采用非水溶性的着墨涂料层，并会影响图案的牢固度。本发明同时还提出了一种用于改善指甲边缘识别的黑色涂层，和前述涂层不同的是，它涂在指甲以外的皮肤上，其成份与面膜类似，喷印后可轻易撕去。避免皮肤被沾污。同时由于它是黑色，因此可增加指甲的反差。也许会有人存在这样的疑问：既然皮肤已经被保护，可以随意打印，为什么还需要识别。这主要是由于手工调节图案太慢，会影响效率。该保护膜的主要成分是黑色颜料和成膜物质，干燥速度快并且隔离性好，粘度较低，易于撕去，不在皮肤上留下痕迹。该保护膜无需自己生产，直接购买现成的天然矿泥面膜即可。

上述黑色涂层可以用黑色弹性胶带替代，它也贴在指甲以外的皮肤上，其组成与医用弹性胶带类似，喷印后可轻易撕去，避免皮肤被沾污。同时由于它是黑色，因此可增加指甲的反差。该保护胶带是定制的U型黑色弹性医用胶带，其良好的伸展性可使胶带沿指甲被紧密贴和，同时易于撕去，不在皮肤上留下痕迹。该定制的黑色弹性胶带用市场上可购的类似创可贴的高弹性胶带刻制成U型即可。

下面描述根据本发明将图案喷印到指甲上的步骤和操作流程。这里，首先需要对局部图案和满甲图案进行说明：

1、在指甲的一部分上绘制图案，其他部分未喷印图案，我们称之为局部图案；

2、在指甲的整个面积上喷印的图案，我们称之为满甲图案。

下面继续说明该利用该上述喷墨美甲系统将图案喷印到指甲表面上的操作的步骤和操作流程，本发明的喷墨美甲系统与一台计算机相连接或其中集成有计算机，通过装在计算机中的专门设计的计算机程序来实现对喷墨美甲系统的控制，它的工作流程是这样的：

1、首先在带喷印的指甲上涂上一层前面提到的着墨涂料层，使用烘干机将指甲快速烘干。

2、接着用本发明所提及的指甲固定装置将手指甲或脚趾甲固定好，然后将指甲固定装置插入附图1中所示的定位插板5中。

3、通过计算机程序选择将要打印的指甲数量和图案样式，图案可以是自己预先设计的，或是从数码相机、扫描仪获取的或从互联网上下载的，其格式包括常见的JPG、BMP、GIF等电脑图形格式。对于不同的指甲，可选择不同的图案。

4、然后启动附图1中的摄像头26，该摄像头将拍摄的图像传送到电脑中，在电脑屏幕上由计算机程序实现的视频窗口中，就可以看到指甲固定装置的上盖39的开孔中露出的指甲，这时可以进行以下操作：

A、如果是喷印局部图案，就用鼠标移动图案，将其叠加到视频窗上所显示的指甲上，调节图案的大小和角度，对比它在视频窗中指甲上的位置是否合适，调节到满意为止。

B、如果要喷印满甲图案，需关闭可见光照明，启动红外发光管，由于在手指上预涂的一着墨涂料层中有红外发光物质，在不可见的红外光的激发下，该发光物质发出绿或红光，这时，在摄像头的视频窗中，只有发光的部分被观察到，其他部分不可见或光线很暗，计算机利用已知的图象识别算法例如sobel或其他类似的算法就能识别出发光部分的轮廓和区域，由于只有指甲上被涂了这种涂层，因此，识别出的区域的边缘就是指甲的准确轮廓。特别说明，一个简单的识别方法是将摄像头拍到的图案转化为黑白二值图，比较各点之间的突变值，由于只有涂有涂料层的部分发光，其他部分是全黑或很暗，它们之间的差异值很大，因此，与黑色背景有一定差值的点被统计，集合起来，就可以容易地判定出指甲的轮廓。如果不使用红外发光物质，荧光物质和蓄光物质也可以起到类似的作用。

C、一种喷印满甲图案的备选方法是在指甲表面涂上一层含有玻璃微球和二氧化钛的白色着墨涂料层，使用可见光聚光灯照射指甲，由于玻璃微球的强反射作用，使涂有白色着墨涂料层的指甲在摄像头拍到的图案中与周围的背景有强烈的差异，使用前面所提到的图象识别方法，就可以判断出指甲的形状。

D、识别出指甲的形状后，利用计算机程序将选好的图片叠加到识别的指甲图像上，按每个指甲的轮廓分别先压缩到同样的宽窄，然后裁去指甲形状以外的部分。

5、操作人员启动打印命令，打印驱动程序驱动打印装置，将图案喷印到指甲上。

由于普通的家用打印机是采用颜色叠加的方式来实现彩色，加上普通的喷墨打印机没有白色墨水，因此在打印图案为白色的部分时是采用不喷射墨水的方法，但由于指甲本身不是白色，在指甲上就无法表现白色。这样，在指甲上直接喷印时，由于指甲不是白色，就会出现色彩偏差。因此，在喷印满甲图案时，可以预涂一层白色着墨涂料层来解决这个问题。

在喷印局部图案时，由于需要图案只覆盖指甲的局部，所以，为了表现白色图案和保证色彩的真实，可以将打印机的黑色墨盒中换装白色墨水，操作人员启动打印命令后，计算机程序首先将要喷印图案转化成同样大小面积的实心纯黑图案，打印装置开始打印，由于已将黑色墨盒换装了白色墨水，而打印机在打印纯黑时，只有黑色喷嘴工作，这时，就会按图案大小和形状喷出白色底层，然后，再按正常的喷射方法，在白色上重喷一次彩色，而一般打印机在喷印彩色时，黑色墨盒不工作，因此，两次就可喷出无色彩偏差，并且有白色的彩色图案。可以采用多种普通的喷墨打印机，必要时，可通过修改打印驱动程序来实现喷印白色画面。当然，喷印满甲图案也可以与喷印局部图案一样通过使用白墨水代替黑墨水来实现。

喷印完成后，使用烘干机快速烘干墨水，再在指甲上涂一层透明指甲油，使喷印后的图案保存时间更长。

为了达到更好的美化指甲的效果，也可以采用在着墨涂料层中加入珠光粉，荧光粉等，使喷印时图案艺术效果更好。

下面将对制造根据本发明的喷墨美甲系统的某些组成部分以及在指甲上喷印图案的某些步骤的示范性例子进行描述，这些例子仅仅是用于说明，而不构成对本发明的限定。

实施例1 用普通家用喷墨打印机例如利盟(商标)Z605型来制造喷墨美甲系统。

首先需要从市场上购买普通家用打印机，普通摄像头，发白光的聚光发光二极管，发红外光的二极管，USB联线，光电传感器，联接导线，直线轴承，直线轴承外套，光轴，牵引皮带等。

然后采用已知的制造方法制造生产附图1中的灯光和摄像头支架1，底板2，定位插板5，传感器支架16，牵引皮带引导轮支架14和33，摄像头支架27，打印架支座9，以及外壳，固定手或脚的装置，这些可采用塑料或金属生产。

零件准备完毕后，将它们按附图1的结构组装完毕，然后将打印机的外壳拆去，将从普通打印机上拆下的打印支架21装在两个互相平行的导轨4上，通过装在打印架支座9下的直线轴承11与导轨4相连，保证打印支架滑动顺利，打印支架和牵引皮带36和13相连，通过步进电机15和横向传动皮带19驱动，附图13中的示出的普通家用打印机上的传感器3被装在图1中的位置17，附图13中的纸张检测探杆4被装在图1中的位置18。其他零件依照附图13上所示的位置依次安装，这样，一台廉价的喷墨美甲系统就被制造出来了。根据在中国采购和制造实践，该喷墨美甲系统的零件和加工成本，在批量大于1000台时，制造成本小于110美元。

实施例2 制造带有红外发光物质的着墨涂料层。

直接购买市场上销售的丙稀酸共聚物乳液100公斤，加入聚乙烯醇的5％水溶液100公斤，再加入20公斤YErYbF3晶体20％的乙醇溶液，放在搅拌机中充分搅拌10分钟，过滤后就得到了有红外发光物质的着墨涂料层。

实施例3 制造带有反光物质的白色着墨涂料层。

直接购买市场上销售的丙稀酸共聚物乳液100公斤，加入聚乙烯醇的5％水溶液100公斤，加入10公斤二氧化钛，其粒径1微米，和10公斤玻璃微珠，其粒径3微米，放在搅拌机中充分搅拌10分钟，就得到了带有反光物质的白色着墨涂料层。

实施例4 在手指甲上喷印带有白色部分的局部图案的步骤

首先在一个没有装墨水的利盟黑色墨盒(可采用市场上销售的利盟兼容墨盒，或翻新墨盒)中加注白色喷墨墨水，白色喷墨墨水的制造方法可参见中国专利02107094.6，然后将它安装在本发明所描述的喷墨美甲系统上，然后将美甲者的手指安放在本发明所提及的指甲固定装置中，盖上盖39，将指甲固定装置插入本发明所提及的喷墨美甲系统上的定位插板5中，这时通过摄像头，在显示器上，我们就可以看到视频窗上显示的手指。将选好的图案移动到要喷印的指甲上，观察图案和指甲的相对位置，调节到满意为止，由于要喷印的是小于指甲表面的局部图案，图案中又有白色色块，所以，在启动喷印按钮时，软件首先自动将图案转换成全黑实心图案，然后按全黑方式打印，由于原来黑色墨盒现在装的是白色墨水，所以就在手上先喷印出了白色图案，然后计算机程序又按彩色方式喷墨，在白色图案上，又喷印上彩色原图案，这个过程是连续进行的，这样，就在手指甲上准确喷印出一个具有白色色块的局部图案。最后，涂上一层无色指甲保护油就可以了。

实施例5 在脚趾甲上喷印满甲图案。

首先在脚趾甲上涂上一层带有反光物质的白色着墨涂料层，也可先涂一层白色指甲油，再涂上带有红外发光物质的着墨涂料层，选好在五个脚趾上要喷印的图案，打开聚光发光二极管，由于涂有反光物质的白色着墨涂料层的脚趾甲有强烈的反光，在摄像头拍摄的图像中，与周围的皮肤以及黑色哑光趾甲固定装置表面反差明显，计算机程序将图案转换成黑白二值图，对比指定区域的像素差异，判断出脚趾甲的形状，将图片先压缩到最大长和宽，然后裁减成根据像素判断出的形状，将图案喷印到脚趾甲上，正好和脚趾甲形状及大小一样，这样，就快速地完成对五个脚趾甲的喷印，最后，涂上一层无色指甲保护油就可以了。如果是先涂一层白色指甲油，再涂上带有红外发光物质的着墨涂料层，操作时关闭聚光发光二极管使容纳趾甲和摄像头的喷印设备内部处于黑暗环境，打开红外灯，其它步骤相同。

上面结合具体实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述实施例，并且各实施例中整个装置的组成部分或特征也可以相互结合，由该结合得到的内容也应属于本发明的保护范围。在不脱离本发明构思的前提下，后附权利要求书及其全部等效物都属于本发明的保护范围。

Claims (27)

1.一种喷墨美甲系统，包括：

一用于将一定图案打印到指甲或趾甲表面上的喷印设备；以及

用于与该喷印设备配合来识别指甲或趾甲的轮廓的涂料，该涂料被涂覆到待喷印的指甲或趾甲表面上；

所述喷印设备包括：

用于固定所述至少一个指甲或趾甲的固定装置；

喷墨装置；

用于识别涂覆有所述涂料的指甲或趾甲的轮廓并控制所述喷墨装置以将图案打印到所述至少一个指甲或趾甲表面上的控制装置，

所述涂料包含能增加指甲或趾甲与周围部分区别的物质；

所述固定装置包括一上盖、一体部、用于连接上盖和体部的连接装置、处于上盖和体部之间的至少一个手指或脚趾托块以及用于将手指或脚趾托块向上盖托起的弹性装置，其中所述上盖的上表面为黑色并且该上盖中设有与所述手指或脚趾托块托起的指甲或趾甲相应的开孔，所述体部设有与喷印设备上的一相应定位插板相连接的凹槽或凸棱，当通过所述凹槽或凸棱与所述定位插板连接时，所述上盖与喷墨装置的喷头之间的距离是正常工作距离，当手指或脚趾插入该固定装置时，手指或脚趾被所述手指或脚趾托块推顶靠在所述上盖上，使得指甲或趾甲在相应的开孔露出。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷印设备包括一可见光照明系统，所述增加指甲或趾甲与周围部分区别的物质包括强反光物质。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷印设备包括一红外照明系统，所述增加指甲或趾甲与周围部分区别的物质包括红外发光物质。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，指甲或趾甲可被所述喷印设备的外壳遮蔽而处于黑暗环境，所述增加指甲或趾甲与周围部分区别的物质包括荧光物质或蓄光物质。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述涂料是用于使墨滴附着到指甲或趾甲表面上的着墨涂料。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置包括一摄像头、一控制电路和一控制程序，摄像头用于采集图像，所述控制电路和控制程序用于控制喷墨装置和识别指甲或趾甲的轮廓。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，该控制程序利用已知的图像识别算法来识别指甲或趾甲的轮廓。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述弹性装置由一连接在所述手指托块和所述体部之间的滑动轴和套在滑动轴上的弹簧构成。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述固定装置具有两个以上的手指托块，所述手指托块的宽度小于手指平均宽度。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，该设备具有多套固定装置，根据待打印图案的指甲或趾甲的不同，不同固定装置的上盖设计成具有不同的开孔数和开孔大小的多套上盖。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，当用于手指甲时，每套上盖分别按人体生理特点分三张，即其分别具有左手四指四孔、右手四指四孔、左右大拇指两孔。

12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，当用于脚指甲时，每套上盖按人体生理特点分成两张，即其分别具有左脚五趾五孔、右脚五趾五孔，并且所述固定装置还具有托脚跟的脚托。

13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固定装置是只包括一个手指或脚趾托块，固定装置的上盖上只有一个开孔，该固定装置还包括通过一旋转轴连接到所述体部上的限位顶杆，上盖在与该限位顶杆邻近的一端的底面上设有限位凹槽，该限位凹槽位于限位顶杆一端的上方，上盖还具有一延伸到限位顶杆的所述端部下方的限位延伸块，所述限位顶杆可通过其端部与限位凹槽和限位延伸块的接合将上盖推到打开位置和关闭位置，在所述关闭位置，上盖被限位顶杆锁定。

14.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷墨装置具有一彩色墨盒和一白色墨盒，白色墨盒中装有白色墨水，用于在指甲或趾甲上打印白色图案，在打印带有白色色块的图案时，所述控制装置首先自动将所述图案转换成全黑实心图案，按全黑方式打印，使得白色图案被打印到指甲或指甲表面上，然后又按彩色方式打印，在白色图案上打印彩色图案。

15.一种用于将图案喷印到至少一个指甲或趾甲表面上的方法，包括：

将包含能增加指甲或趾甲与周围部分区别的物质的涂料涂到至少一个指甲或趾甲表面上；

利用喷印设备的固定装置将所述指甲或趾甲表面定位在与喷墨装置处于正常工作距离的位置；

通过该喷印设备中的控制装置来识别涂有所述涂料的指甲或趾甲的形状，并将待打印的图案调整到合适的大小和形状；

利用该喷印设备中的喷墨装置将所述调整好的图案打印到指甲或趾甲表面上，

所述固定装置包括一上盖、一体部、用于连接上盖和体部的连接装置、处于上盖和体部之间的至少一个手指或脚趾托块以及用于将手指或脚趾托块向上盖托起的弹性装置，其中所述上盖的上表面为黑色并且该上盖中设有与所述手指托块托起的指甲或趾甲相应的开孔，该固定装置被设置成当插入所述设备时，所述上盖与喷墨装置的喷头之间的距离是正常工作距离，当手指或脚趾插入该固定装置时，手指或脚趾被所述手指托块推顶靠在所述上盖上，使得指甲或趾甲在相应的开孔露出。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述控制装置包括一可见光照明系统，所述增加指甲或趾甲与周围部分区别的物质包括强反光物质，用可见光照明系统对所述强反光物质进行照射来增加指甲或趾甲与周围部分的区别。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述控制装置包括一红外照明系统，所述增加指甲或趾甲与周围部分区别的物质包括红外发光物质，用红外照明系统对所述红外发光物质进行照射来增加指甲或趾甲与周围部分的区别。

18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，指甲或趾甲被所述设备的外壳遮蔽而处于黑暗环境，所述增加指甲或趾甲与周围部分区别的物质包括荧光物质或蓄光物质。

19.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述涂料是用于使墨滴附着到指甲或趾甲表面上的着墨涂料。

20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述控制装置包括一摄像头、一控制电路和一控制程序，摄像头用于采集图像，所述控制电路和控制程序用于控制喷墨装置和识别指甲或趾甲的形状。

21.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述弹性装置由一连接在所述手指托块和所述体部之间的滑动轴和套在滑动轴上的弹簧构成。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述固定装置具有两个以上的手指托块，所述手指托块的宽度小于手指平均宽度。

23.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述喷墨装置具有一彩色墨盒和一白色墨盒，白色墨盒中装有白色墨水，在打印带有白色色块的图案时，所述控制装置首先自动将所述图案转换成全黑实心图案，按全黑方式打印，使得白色图案被打印到指甲或趾甲表面上，然后又按彩色方式打印，在白色图案上打印彩色图案。

24.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在打印带有白色色块的图案时，先在指甲或趾甲表面上涂一层白色着墨涂层，然后按彩色方式打印彩色图案。

25.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在指甲以外的周围皮肤上涂一层黑色涂层，以进一步增加指甲或趾甲与周围部分之间的区别，并避免指甲以外皮肤被喷上墨水。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述黑色涂层可轻易撕去而不会沾污皮肤。

27.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在指甲以外的周围皮肤上贴一层黑色U型弹性医用胶带，以进一步增加指甲或趾甲与周围部分之间的区别，并避免指甲以外皮肤被喷上墨水。

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