CN101180189A - 夹指器、喷墨装置以及包括它们的喷墨式人体彩绘和美甲两用设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷墨式人体彩绘和美甲两用设备，该设备包括喷墨装置，可拆卸地连接到所述设备的一部分上的夹指器。该夹指器适于在进行美甲时以大致水平方向固定指头和调节指甲与喷墨装置的相对位置；用于使喷墨装置至少在大致竖直方向进行升降运动的移动装置，该移动装置通过其升降运动使喷墨装置对准不同高度的人体部位；用于使喷墨装置至少在竖直平面内进行旋转运动的旋转装置，该旋转装置通过其旋转运动使喷墨装置在水平方位和竖直方位之间实现角度变换，在大致竖直方位对由夹指器固定的指甲进行美甲操作。在其他方位进行人体彩绘操作，以实现喷墨装置进行人体彩绘操作位置和美甲操作位置之间的变换；以及用于控制喷墨装置进行人体彩绘和美甲操作的控制装置，该设备结合了人体彩绘和美甲功能。本发明还设计可用于上述设备的喷墨装置和夹指器。

Description

夹指器、 喷墨装置以及

包括它们的喷墨式人体彩绘和美甲两用设备 本发明涉及一种喷墨式人体彩绘和美曱两用设备， 本发明的设备用于 将一个或多个图案通过喷墨方式施加到处于大致竖直方位的人体表面一部 分或多个部分上以及处于大致水平方位的指曱表面上的设备。

对于要进行人体彩绘和美甲的美容客户来说， 采用站立姿势或坐姿比 较方便。 当美容客户处于站立姿势或坐姿时， 大多数需要进行人体彩绘的 人体表面处于大致竖直方位， 而进行美甲时手和脚通常需要平放。 目前关 于喷墨式美曱机和喷墨式人体彩绘机的专利已经有很多， 但正如上面所述， 由于需要进行人体彩绘的人体表面的方位与进行美甲时手或脚的方位通常 是不同的， 现有专利中公开的喷墨式美甲机或人体彩绘机只能在一个方向 进行喷墨， 因此它们不能既用于进行人体彩绘又用于美曱。 另外， 现有各 种的人体彩绘机和美曱机中采用的喷墨装置在对弯 ^的表 行^时无 法取得理想的效果， 因为它们都是用来进行二维喷绘的装 。 再有， 现有 的美曱机中应用的夹指器使用不是很方便， 而且结果也较复杂， 成本高。

因此， 本发明的一个目的是提供一种能够在一台设备上实现人体彩绘 和美曱的喷墨式设备。

根据本发明的一个方面， 提供一种喷墨式人体彩绘和美曱两用设备， 该设备包括喷墨装置； 可拆卸地连接到所述设备的一部分上的夹指器， 该 夹指器适于在进行美曱时以大致水平方向固定指头和调节指甲与喷墨装置 的相对位置； 用于使喷墨装置至少在大致竖直方向进行升降运动的移动装 置， 该移动装置通过其升降运动使喷墨装置对准不同高度的人体部位； 用 于使喷墨装置至少在竖直平面内进行旋转运动的旋转装置， 该旋转装置通 过其旋转运动使喷墨装置在水平方位和竖直方位之间实现角度变换， 在大 致竖直方位对由夹指器固定的指曱进行美甲操作， 在其它方位进行人体彩 绘操作， 以实现喷墨装置在人体彩绘操作位置和美曱操作位置之间的变换； 以及用于控制喷墨装置进行人体彩绘和美甲操作的控制装置。

本发明的喷墨式人体彩绘和美曱两用设备能够至少在大致竖直方向实 现升降运动， 以及至少在竖直平面内实现旋转运动， 这样如果要进行人体 彩绘， 将喷墨装置旋转到水平方位， 并且在竖直方向升降到合适的高度， 就可以喷墨进行人体彩绘， 如果要进行美甲， 就将喷墨装置向下旋转至竖 直方位， 设置在夹指器上方的适当高度， 进行美曱操作， 因此能够在一台 设备上方便地实现人体彩绘和美曱操作。

根据本发明的另一个方面， 还提供了一种用于在进行美曱操作时固定 指头和调节指曱与喷墨装置的相对位置的夹指器， 该夹指器包括指套和至 少一个楔形块， 所述指套具有底板和位于底板一侧的侧板， 所述楔形块位 于所述底板上， 其中所述楔形块具有用于调节指头与所述底板间的距离的 倾斜上表面。

根据本发明的每个夹指器是独立的， 具有一侧敞开的指套， 指套的高 度全部相同， 利用夹指器内的楔形块可使指头上表面与指套端齐平， 并将 外露的指甲托平。 在楔形块内还可以设有磁体吸附在所述设备上的用于支 撑手或脚的平台上， 由于指套的高度相同， 因此， 所有指曱的表面就被固 定在同一个高度上， 以方便做二维喷射的喷墨装置对指曱进行喷绘， 根据 本发明的夹指器比已知的美曱机的夹指器更便于使用。

根据本发明的再一个方面， 提供了一种喷墨装置， 包括用于在与待喷 用于确定喷墨头与待喷绘表面距离的测距装置； 用于驱动喷墨头沿与待喷 绘表面垂直的方向驱动喷墨头的垂向运动机构， 以及控制装置， 控制装置 根据测距装置确定的喷墨头与待喷绘表面之间的距离来通过垂向运动机构 控制喷墨头与待喷绘表面之间的距离， 同时通过控制横向和纵向运动组件 控制喷墨头的横向和纵向运动， 以对弯曲的表面进行喷绘。 该喷墨装置能 够使喷墨头实现三维运送， 从而对曲面进行打印。

下面结合附图对本发明的几个实施例进行详细说明， 其中

图 1是根据本发明的设备在进行人体彩绘时的示意图，

图 2是根据本发明的设备在对手指甲进行美曱时的示意图，

图 3是根据本发明的设备在对脚趾曱进行美曱时的示意图，

图 4是根据本发明的第一实施例的夹指器的示意图，

图 5是一种根据本发明的设备中的实现六维运动的装置的示意图， 图 6是一种用于控制喷墨距离结构的喷墨头的示意图，

图 7是使用图 6所示喷墨头的喷墨装置结构的侧视示意图，

图 8是使用图 6所示喷墨头的喷墨装置结构的正视示意图，

图 9是根据本发明的第二实施例的夹指器的示意图，

图 10是一种可拆卸的、 用于进行人体彩绘时的保持喷墨距离的隔板装 置，

图 11是根据本发明的设备在进行美甲时的工作示意图，

图 12是根据本发明的第三实施例的夹指器的示意图，

图 13是根据本发明的第四实施例的夹指器的示意图，

14 ( A )和图 14 ( B )示出了用于实现喷墨头的 3维运动的喷墨装置， 图 15示出了用于控制图 14所述喷墨装置的纵向运动的控制板 20 , 图 16示出了一种采用结合图 14-15和 17描述的喷墨装置的人体彩绘 机，

图 17示出了用于图 14所示喷墨装置的垂向运动及喷墨组件 17。

图 1、 2、 3示出了本发明的喷墨式人体彩绘和美曱两用设备的基本工 作原理， 在这三个图中釆用相同的附图标记表示相同的部件。 根据本发明 的所述喷墨式人体彩绘和美甲两用设备包括喷墨装置 1， 用于实现喷墨装置 俯仰转动的旋转装置 2 , 用于实现喷墨装置的升降运动的竖直运动元件 3， 竖直支架 4， 托手台支架 5， 托手台 6 , 托脚台 7， 基座 8， 用于使托脚台与 喷墨装置之间保持适当的喷墨距离的间隔件 9 , 用于使托手台与喷墨装置之 间保持适当的喷墨距离的间隔件 10， 用于以水平方位固定手指和脚趾的夹 指器（未示出） ， 以及用于控制喷墨装置进行人体彩绘和美甲操作的控制 装置（未示出） 。

所述喷墨装置 1包括喷墨头、 横向导轨、 纵向导轨、 驱动喷墨头沿横 向导轨和纵向导轨进行横向和纵向运动的驱动装置、 以及控制喷墨头进行 横向和纵向运动以及喷墨操作的控制装置。 喷墨装置 1可以是在市场上能 够购买到的任何喷墨打印机， 这样可以降低设备的成本。 喷墨装置在本领 域是已知的， 这里不再对其具体细节进行描述。

如图所示， 竖直支架 4竖直地固定在基座 8上， 该竖直支架可以是滑 轨、 齿条等。 竖直运动元件 3与竖直支架 4接合， 并可沿竖直支架进行升 降运动。 该竖直运动元件 3例如可以是套在如上所述滑轨上的套筒， 该竖 直运动元件也可以包括与齿条配合的齿轮。 竖直运动元件 3上可以设有锁 定机构， 例如该竖直运动元件上可以设有一螺紋通孔， 通孔内设有匹配的 锁紧螺栓， 操作者可以拧紧该锁紧螺栓而将竖直运动元件固定在竖直支架 上的任意位置。 竖直运动元件 3与竖直支架 4之间也可以没有锁定装置， 例如当它们分别是滑轨和套筒时， 可以通过使相互接触的表面具有适当的 摩擦系数而自锁在任意位置， 同样当竖直运动元件 3和竖直支架 4分别包 括齿轮和齿奈时， 也可以通过将机构的内部阻力设定在适当值而实现自锁。 旋转装置 2的一端连接到竖直运动元件 3上， 另一端与喷墨装置 1相连。 旋转装置 3包括例如铰链， 以使与 ^目连的喷墨装置 1能够在竖直平面内 旋转。 旋转装置 3可以包括锁定装置或者其结构能够实现自锁， 以使旋转 装置可以固定在任意转角。 为了简明， 对锁定装置的结构不再说明， 本领 域技术人员能够想到多种实现锁定的方式。 上述的旋转装置以及竖直运动 元件可以包括步进电机， 步进电机与控制装置相连并被由控制装置控制其 工作， 从而自动地进行旋转运动和升降运动， 该控制装置与用于控制喷墨 装置进行人体彩绘和美曱操作的控制装置可以是同一个装置， 也可以通过 是单独的装置。

托手台支架 5例如可以包括一根竖直地固定到底座上的转轴和一个套 在该转轴上的轴套， 使得托手台 6可沿水平方向枢转。 优选地， 所述轴套 还能够沿着所述转轴在竖直方向进行升降， 以适于根据不同人的身高调节 托手台的高度。 托脚台 7设于基座上， 并且处于大致水平方位。 托手台 6 和托脚台 7上分别设有用于使托手台与喷墨装置之间保持适当的喷墨距离 的间隔件 10和用于使托脚台与喷墨装置之间保持适当的喷墨距离的间隔件 9。 间隔件 9和 10例如是几个从托手台和托脚台向上延伸的凸起， 这些凸 起的高度相同。 每当进行美甲操作时， 使喷墨装置下降到与所述凸起接触， 这样每次进行美曱操作时， 喷墨装置与托手台或托脚台的距离都等于凸起 的高度。 凸起的高度设置成使得当夹指器 ^置在托手台或托脚台上并且 喷墨装置下降到与该凸起接触时， 夹指器的上表面与喷墨装置之间的距离 等于喷墨头的最佳喷射距离。

图 1是所述设备在进行人体彩绘时的示意图， 要进行人体彩绘的人站 或坐在喷墨装置 1前， 转动旋转装置 2， 使喷墨装置 1旋转至水平方位（喷 墨装置沿水平方向喷墨的方位） ， 使得喷墨装置 1的喷墨方向与人体表面 垂直， 沿着竖直支架 4调节移动装置 3，使喷墨装置 1到达合适的工作高度, 通过托手台支架 5使托手台枢转至不干扰进行彩绘的人站或坐的位置， 这 样就可以对人体任意部位进行喷绘。

参见图 2 , 当进行手指甲的美曱时， 转动旋转装置 2， 使喷墨装置 1旋 转至竖直方位（喷墨装置沿竖直方向喷墨的方位） ， 通过托手台支架 5将 托手台 6枢转到喷墨装置 1的正下方，沿着竖直支架 4移动竖直运动元件 3， 使喷墨装置 1下落至位于间隔件 10上。 这时， 通过夹指器将手指固定在托 手台 6上， 然后开始对手指甲进行喷绘操作。

图 3是所述设备在进行脚趾甲的美甲时的示意图， 转动旋转装置 2， 使 喷墨装置 1处于竖直方位， 通过托手台支架 6将托手台 6枢转到不干扰喷 墨装置 1移动的位置， 沿着竖直支架 4移动竖直运动元件 3 , 使喷墨装置 1 下落至位于间隔件 9上， 这时， 通过夹指器将脚趾固定在托脚台 7上， 就 开始对脚趾甲进行喷绘操作。 上述托手台也可以是固定的， 例如托手台可 以制成两个分开较宽的单独部分， 用于分别放置左手和右手， 这两个部分 以水平方位固定地连接到所述设备的主体上， 并且这两个部分在竖直方向 上的投影与托脚台不重合， 因此， 托手台不会妨碍喷墨装置沿竖直方向进 行升降运动。

图 4、 图 9、 图 12和图 13分别示出用于在喷墨装置做二维运动时进行 美曱所需的夹指器以及它们的使用方法。

图 4示出根据本发明第一实施例的夹指器， 该实施例的夹指器包括楔 形块 41、安装在楔形块 41内的磁体 42、指套 43。 图中的标号 44表示指头， 标号 45表示指曱。 指套 43包括底板和位于底板一侧并与底板大致垂直的 侧板以及与该侧板的上端相连的顶板， 该顶板与底板平行并与底板相互面 对。 所述楔形块 41位于所述底板上并可在所述底板上滑动， 其上表面相对 于所述底板是倾斜的。 通过使楔形块 41在底板上滑动， 该倾斜上表面能够 调节放在斜面上的指头 44的指甲 45的高度。 使楔形块 41向着放在指套内 的指头运动， 可以向上抬起指头， 直至指头的上表面压靠到顶板上。 顶板 的长度使得指曱可以露出， 这样指曱表面与顶板处于基本相同的高度。 楔 形块 41可釆用有一定弹性， 手感良好的材料制作， 其倾斜上表面制造成尽 量与指头外形结合良好的形状。 为适应不同人的指头， 楔形块可制成不同 大小和形状， 指套 43应使用刚性好， 尽量薄的材料制成并可制成不同的宽 度， 但高度需相同。 指套的侧板在一侧给指头提供支撑， 而在相对侧没有 侧板， 因此在多个指头被固定时， 指头之间能靠得尽量紧密， 使每个指曱 的方向尽量相同， 以方便进行美甲时软件的操作。

图 9示出根据本发明第二实施例的夹指器， 该实施例的夹指器包括滑 动托块 93、 楔形块 94、 指套 96、 设置在楔形块 94内的磁体。 在该图中， 标号 95表示指头， 97表示指甲。 指套 96包括底板和位于底板一侧并与底 板大致垂直的侧板以及与该侧板的上端相连的顶板， 该顶板与底板平行并 与底板相互面对。 所述楔形块固定到指套的底板上。 所述滑动托块 93也呈 楔形， 它叠置在楔形块 94的倾斜上表面上并可在所述倾斜上表面上滑动。 当滑动托块 93叠置在楔形块 94的倾斜上表面上时， 其上表面与所述底板 大致平行。 滑动托块 93还可包括设于其外端的锁紧装置。 图 9示出锁紧装 置的一个例子， 它包括从滑动托块 93—端凸出的带有螺纹通孔的凸耳 91 和穿过凸耳内的螺纹孔的锁紧螺栓 92。 操作时， 当沿楔形块 94向上移动滑 动托块 93使指头到靠在顶板上时， 旋转锁紧螺栓 92直至与指套的底板接 触， 通过锁紧螺栓 92施加在底板上的摩擦力使滑动托块 93稳定。 替换地， 所述螺纹通孔可以直接形成在滑动托块的一端， 从而省去所述凸耳， 使结 构简化。 当然， 也可以不设置单独的锁紧装置， 而是通过使滑动托块和楔 形块的相互接触的表面具有适当的摩擦系数而实现自锁。 与图 4中的夹指 器相比， 指套 96与图 4中的指套 43基本相同。 在使用本发明的夹指器进 行美曱时， 首先将指头伸入指套， 然后推动滑动托块 93沿 形块 94向上 移动， 指头被滑动托块的顶面水平地向上拖升， 直至压靠在顶板上， 而在 图 4所示的实施例中， 指头是被一个斜面向上托升， 本实施例中的夹指器 更有利于使指头保持在水平位置。 本实施例中的滑动托块还可以设 T一个 能在其顶面上滑动的指甲托 99，该指曱托的高度可调，沿 93滑动托起指尖， 完成对指甲的精确固定。

图 12示出才艮据本发明第三实施例的夹指器。 如图 12所示， 该夹指器 包括指套 1202、 转动托块 1205、 楔形块 1204。 在图 12中， 标号 1201用来 表示指头。 指套 1202与图 4和 9所示的指套相似， 包括底板、 位于底板一 侧并与底板垂直的侧板以及与侧板的上端相连的顶板， 该顶板与底板平行 并与底板相互面对。 所述楔形块 1204设置在所述底板上， 并可在底板上滑 动。 转动托块的一端具有倾斜面， 并且当转动托块 1205的倾斜面与所述楔 形块的倾斜上表面接合时，所述转动托块大致处于水平方位。转动托块 1205 在具有倾斜面的一端通过一个旋转轴 1203可枢转地连接到指套。在使用时， 先将手指或脚趾插入到指套中， 通过使楔形块 1204向着转动托块移动使得 转动托块 1205向上托起手指或脚趾， 直至手指或脚趾的上表面压靠到指套 的顶板上。在转动托块 1205的上表面制成符合人类手指或脚趾形状的曲面。 楔形块 1204内还可以包括磁体 1206, 磁体 1206用于在夹指器放置到托手 台或托脚台上时与托手台或托脚台通过磁力相互吸引以固定夹指器。

图 13示出根据本发明第四实施例的一种简易的夹指器， 其中图 13A是 正视图， 图 13B是侧视图。 根据该实施例的夹指器包括指套和楔形块， 指 套包括底板、 位于底板一侧并与底板垂直的侧板， 但不具有前面三个实施 例中所述的顶板， 楔形块固定在底板上。 如图 13所示， 楔形块与底板形成 为一个整体， 楔形块中还可以包括磁体 1302。 在图 13中， 标号 1301表示 指头。 该实施例中的夹指器的作用是配合前述三种夹指器， 用于将一些相 对异形的指头， 如大小脚指头的托起。 通过使该夹指器相对指头前后移动 来改变指曱的高度， 使指曱和指曱周围的肉不高于该夹指器的侧板的顶面， 并最好尽量接近侧板的顶面。

上述四种夹指器都可完成对手指头和脚趾头的固定， 使用时在设备外 将夹指器固定到指头上， 然后放在托手台或托脚台上。 托手台和托脚台包 括铁磁材料， 由于磁体对铁磁材料的磁性吸引力， 使所有夹指器都能平整 的固定在托手台或托脚台上， 并且它们的上表面保持相同的高度， 在完成 喷绘后将夹指器从托手台或托脚台上取下， 然后依次从指头上去掉。 上面 四个实施例中都描述楔形块包括磁体， 这样就需要托手台和托脚台包含铁 磁材料或者磁体。 相反， 夹指器中也可以不包括 体， 而是将磁体设于托 手台或托脚台内， 这样需要夹指器内包括铁磁材料。 另外， 夹指器也可以 通过机械结构可拆卸地固定到本发明的设备上， 例如可以利用设于其端部 的凸起与所述设备一部分上的凹槽配合而实现固定， 这些结构是本领域技 术人员所知的， 因此不在赘述。

图 11示出了根据本发明的设备在进行美甲时的工作情况， 图 1U是平 面图， 图 11B是侧视图。 如图所示， 根据本发明的设备的一部分包括： 竖 直支架 1101、 竖直运动元件 1102、 托手台支架 1103、 用于观察指甲位置的 摄像头 1104、 间隔件 1105、 托手台 1106、 喷墨头 1107、 夹指器 1109、 喷 墨头导轨 1111。 如图 11所示， 托手台 1106上还设有滑轨 1108以及可在该 滑轨 1108上移动的托台 1110， 该托台 1110包括铁磁材料， 但在其它具体 实施方式中， 托手台上也可以没有所述滑轨和托台， 而将夹指器直接固定 在包括铁磁材料的托手台上。 首先将上述各种类型夹指器固定到手指头上， 然后放到可移动的托台 1110上， 在磁体的作用下， 夹指器 1109被轻轻吸 附到所述托台 1110上， 然后沿滑轨 118推动托台 1110至摄像头 1104的下 方， 观察定位， 确定要喷绘的图案， 然后喷墨头 1107沿导轨 1111进行横 向和纵向的两维移动， 对指甲喷绘， 完成喷绘后， 移动托台 1110离开喷墨 区， 将夹指器抬离托台， 逐一从手指上取下夹指器， 完成美曱操作。 如果 省去图 11中的托手台支架， 并且用托脚台替换托手台， 而其它部件和操作 都保持不变， 则上面描述的美曱操作同样用于对脚趾甲的美甲操作。

图 5是一种根据本发明的设备中的实现六维运动的装置的示意图， 该 装置用于对人体表面的弯曲部分进行人体彩绘。 该装置包括纵向滑动导轨

51、 可在纵向滑动导轨 51上沿纵向滑动的支架 52、 安装在支架 52上的横 向滑轨 53、 可沿滑轨 53横向移动的驱动装置 54、 安装在驱动装置 54上的 上下驱动装置 56、 可被上下驱动装置 56驱动做上下移动的导杆 55、 连接 到导杆 55上并可在第一平面内进行旋转运动的驱动装置 57、与驱动装置 57 相连并可在与第一平面垂直的第二平面内进行旋转运动的驱动装置 58 , 与 驱动装置 58相连并可在与上述第一和第二平面垂直的第三平面内进行旋转 运动的驱动装置 59。 纵向滑动导轨 51固定在本发明的设备的其它部分上， 例如图 1-3中所示的旋转装置或竖直驱动元件上。 喷墨头 510固定到驱动 装置 59上。 上述结构中用于实现三维旋转运动和三维直线运动的驱动装置 都可以是步进电机， 步进电机可由控制装置自动地控制， 通过上述结构， 喷墨头能够进行六维运动。 本发明的设备还可以包括与上述结构配合使用 的测距装置 511， 测距装置可釆用已知的超声波或其他非接触测距方式， 这 样， 在工作时， 首先由测距装置 511对人体表面进行测量， 得出要喷绘的 范围内每一点的三维坐标（根据设计精度和测距设备所能达到的精度来决 定在每一个单位尺寸内取点的多少） ， 然后利用数学计算算出要喷绘的图 案叠加在曲面上后， 图案变形最小的形状， 然后依次计算出喷墨头进行多 色叠加时， 各个颜色喷嘴的运动轨迹。 利用上述实现六维运动的装置， 可 以实现对任意曲面的喷绘， 但在实际生产中， 可更据需要省去实现某些维 量方向上的运动的机构。 当进行美曱操作时， 本实施例中所述的实现六维 运动的机构可以只进行二维的平面运动， 以便与上述夹指器、 托手台、 托 脚台、 间隔件等配合进行美曱操作。

图 6、 图 7和图 8示出了一种在对曲度较小的人体表面进行喷绘时的一 种简易机械结构， 用来使喷墨头与人体表面保持适当的喷墨距离， 三个图 中采用相同的标号。 图 6中， 在本实施例中， 万向球 61安装在喷墨头 62 的表面， 其高度等于喷嘴 63的最佳喷墨距离。 图 7是根据本实施例的结构 的侧视图， 喷墨装置基座 74固定在旋转装置上， 喷墨装置通过弹性体 73 固定到喷墨装置基座 74上， 喷墨装置包括横向导轨 71、 纵向导轨 72。 设 有上述万向球 61的喷墨头 62可通过横向导轨和纵向导轨运动。 图 8是与 图 7对应的平面图。 进行人体彩绘时， 人站或坐在喷墨装置前， 要进行喷 绘的人体表面部分与万向球 61接触， 弹性体 73将喷墨装置以适当的压力 压靠在人体上。 进行喷墨时， 喷墨头 62沿导轨 "71和 72的方向做两维运动， 由于弹性体 73的作用， 万向球 61始终保持与人体表面接触， 并引导喷墨 头随着人体表面的轮廓运动。 由于万向球 61与喷嘴 63非常近， 并且随喷 墨头 62同步运动， 因此， 能保证喷嘴 63和人体始终保持在一定间距， 该 距离优选设定成喷墨头的最佳喷墨距离， 并且不会与人体分开， 从而实现 对人体表面一些具有较小曲度的曲面进行喷绘。 当对指曱进行喷绘时， 只 需将喷墨头更换成普通的喷墨头， 就与图 1-3所示的设备以相同方式工作。 用于引导喷墨头在人体表面上滑动并使喷墨头与人体表面保持在适当的喷 墨距离的部件并不限于上述万向球， 例如可以采用具有光滑表面的凸起代 替， 以简化结构。

图 10示出一种可拆卸的、 用于进行人体彩绘时的保持喷墨距离的隔板 装置， 该装置可通过适当的支撑装置（未示出）可拆卸地竖直设置在喷墨 装置前方。 根据该实施例的隔板 101中具有一个井口 102， 由于人体上能供 二维的喷墨装置喷墨的平面面积通常较小， 因此， 所述开口 102较小。 在 用二维喷墨装置进行人体彩绘时， 将隔板 101安装在喷墨装置前， 人紧靠 隔板的一侧， 使喷墨装置靠在隔板的另一侧， 隔板的厚度选择为使隔板一 侧的喷墨头与另一侧的人体表面之间的距离在喷墨头的有效喷射范围内。 隔板还可以包括能吸附在其上的磁性隔条 103， 这样就需要隔板包含铁磁材 料， 该磁性隔条可用于细微调节要进行喷绘的人体表面与喷墨头之间的距 离， 使人体表面与喷墨头之间处于最佳喷墨距离。 当进行指曱彩绘时， 可 以拆去隔板， 然后按照上面描述的方式进行美曱操作。

参见图 14 ( A )和图 14 ( B ) ， 本发明提供了用于实现喷墨头的 3维运 动的喷墨装置。 该喷墨装置可以由目前市场上可以购买到的喷墨打印机改 装， 将送纸操作改变为横向导轨的移动操作。 该喷墨装置包括机箱 13、 纵 向导轨 15、 横向导轨 16和垂向运动及喷墨组件 17。

横向导轨 16在控制装置的控制下由纵向移动皮带 18驱动沿 15纵向导 轨往复移动， 垂向运动及喷墨组件 17在控制装置的控制下由横向移动皮带 (未示出）驱动沿橫向导轨 16往复移动。 上述进行橫向运动和纵向运动的 机构在本申请人在申请 PCT/CN2004/000618中有详细的说明， 也可以参见 本申请人的其它专利以及有关打印机的现有技术， 因此为了简洁这里不进 行更详细的说明。 摄影头 19用于确定打印位置的可视性和准确性， 它设置垂向运动和喷 墨组件 17的下方， 以便于进行选择图案等操作。

图 15示出了用于控制图 14所述喷墨装置的纵向运动的控制板 20。 纵向运动控制板 20包括传感器 20-1、 20-2和 20-3。 喷墨装置开始工 作过程中， 启动复位后， 该纵向运动控制板首先配合传动装置避开打印机 开机时退纸运动， 然后开始适时检测打印机工作状态。 当打印机开始工作 时， 随着喷墨头进入打印区域（从传感器 20- 2到传感器 20-3 ) , 给出可打 印信号， 在打印结束后给出打印头结束信号， 打印头回到初始位置（传感 器 20- 2的位置） 。 传感器 20- 1起位置保护作用， 用于在各种干扰、 错误 情况下对打印机进行保护， 避免其进入无效位置， 提高机器的可靠性。 关 下面将详细描述用于实现图 14所示喷墨装置的垂向运动及喷墨组件 17， 如图 17所示。 当在待喷绘的表面 （例如皮肤表面）是一个曲面时， 该 组件可以在打印过程中使喷墨头 17-2随着曲面进行纵向运动 （即沿垂直于 横向导轨和纵向导轨两者的方向） ， 使喷墨头的喷嘴与所述表面的距离始 终控制在一定的适当范围内， 实现适时跟踪打印。

参见图 17， 喷墨头 17-2固定在移动元件 17-8上， 电机 17-5固定在框 架 17- 6上， 框架 17-6连接到上述横向导轨上， 并可祐:横向运动皮带驱动， 以进行横向往复运动。 探针 17-1通过可移动地连接在移动元件 17-8上。 喷墨头 17-2的上下运动是通过电机 17-5带动螺杆 17-9旋转， 使移动元件 17-8沿 A向和 B向运动来实现打印距离调整。

探针 17-1被设置在移动元件 17-8上的一推压装置（例如弹簧， 未示 出） 沿 B方向推压， 当探针被推压装置推到最低位置时， 探针底端与喷墨 头 17-2的底端的距离 L=5腿， 另外一挡片 17-12固定在探针 17-1的上端并 且横向伸出。 第一传感器 17-3和第二传感器 17-11也固定在移动元件 17-8 上， 它们的位置以下述方式确定： 当克服推压装置的推力沿 A方向按压探 针， 使得上述距离 L=4. 5mm时， 挡片 17-12刚好挡住第二传感器 17-11 ; 继 沿着 A方向按压探针， 使得上述距离 L=l. 5腿时， 挡片 17-12刚好挡住第 一传感器 17-3。

移动元件 17-8上还设有第三传感器 17-4和第四传感器 17-10， 且框架 17-6上固定有与该第三传感器和第四传感器配合工作的挡板 17-7 , 该挡板 17-7从框架 17-6沿横向向移动元件 17-8延伸。 第四传感器 17-10的位置 以下述方式确定： 当电机 17-5旋转以驱动螺杆 17-9 , 使得移动元件 17-8 上升到与框架 17-6距离 2mm处（即起始位置） 时， 挡板 17-7刚好遮住第 四传感器 17- 10传感器。 第三传感器 17-4的位置以下述方式确定： 当电机 17-5旋转以驱动螺杆 17-9， 使得移动元件 17-8下降到上述起始位置距离 20匪处时， 挡板 17-7刚好遮住第三传感器 17-4传感器。

打印过程描述如下： （见图 1-3 )

将需打印部份靠近窗口， 调整好位置后， 发出指令进行打印。 在打印 开始时， 电机 17- 5开始正转， 驱动螺杆 17-9旋转， 使得移动元件 17- 8迅 速沿 B方向移动。 此时会出现以下几种情况以相应操作：

( 1 ) 当移动元件 17-8运动达到最大行程 20mm时， 如果探针 Π- 1还 未接触到皮肤， 那么电机 17-5将停止转动， 继续进行喷墨；

( 2 )如果探针 17- 1接触到皮肤，开始回缩，当 1 1. 5mm时，挡片 17-12 遮住第一传感器 17-3， 这时电机 17- 5反转， 使喷墨头 17- 2迅速沿 A方向 移动； 在挡片 17-12没遮住第一传感器 17-3时， 电机 17- 5停止运动。

( 2 ) 当 1^ > 4. 5mm时， 挡片 17-12遮住第二传感器 17- 11， 电机 17-5 正转， 使喷墨头 17-2迅速沿 B方向移动； 当挡片 17-12没遮住件 17-11传 感器 2时， 17-5电机停止运动。

在整个打印过程中， 移动元件 17-8的位移量不会超过它的最大行程 20mm, 也就是说， 挡板 17- 7始终被控制处于第三传感器 17- 4和第四传感 器 17-10之间。 打印完毕后， 电机 17-5反转， 使动移动元件 17- 8沿 A方 向移动到起始位置。

本实施例中采用的传感器是光电传感器， 当被遮挡时会发出信号， 但 应当知道， 也可以采用各种其它型式的传感器。

由上述说明可知， 在本实施例中， 当探针底端与待喷绘表面接触的情 况下， 所述距离 1. 5麵< 1^ 4. 5mm被设定为喷墨头与待喷绘表面之间的适 当距离。 但本领域技术人员知道， 可以改用各种不同型式的喷墨头， 因此 该距离应随着采用喷墨头相应地设定。

图 16示出了一种采用结合图 14-15和 17描述的喷墨装置的人体彩绘 机。

如图 16所示， 该人体彩绘机的底座 1614下面设有移动轮 1602， 以方 便移动。 底座 1614下面还设有可调的固定支撑件 1601， 以保证整机的稳定 性。立柱 1603固定在底座 1614上。立柱 1603固定在底座 1614上，立柱 1603 上设有可上下滑动的锁紧套 1604， 悬臂 1605固定到锁紧套 1604并横向伸 出。 锁紧套 1604还可绕立柱旋转， 从而实现一个直线自由度和一个旋转自 由度。 当确定悬臂 1605的位置后， 可通过锁紧套 1604锁定悬臂机构。 悬 臂 1605的远端连接有用于实现其它旋转运动的蜗轮蜗杆机构， 该蜗轮蜗杆 机构包括两个蜗轮轴 1606、 11608和以及堝轮箱 1607、 1609。 采用该蜗轮 机构， 利用蜗轮蜗杆机构传递单向运动， 反向自锁的特性， 减少锁紧机构。

蜗轮轴 1606固定到悬臂 1605的远端， 蜗轮箱 1607可绕蜗轮轴 1606 旋转， 蜗轮轴 1018固定到蜗轮箱 1607 , 蜗轮箱 1609可绕件蜗轮轴 1608旋 转。 该两套蜗轮蜗杆机构实现两个方向的旋转自由度。 其中蜗轮蜗杆机构 1608和 1609重复实现悬臂机构的旋转自由度， 以作为微调装置。

由件锁紧手柄 1610、 螺杆 1611和连接件 1612组成的组件固定到蜗轮 箱 1609上，该组件能够绕蜗杆 1608旋转，其中连接件 1612用于连接图 14-15 和 17示出的喷墨装置。 锁紧手柄 1610将定位好的机箱锁紧在蜗轮箱 1609 上。 该组件实现一个方向的旋转自由度。 便于调整打印方向。 该人体彩绘 机也可以用作美甲机。

结合图 14-15和图 17说明的喷墨装置也用在其它喷墨式人体彩绘或美 曱设备上， 该喷墨装置还可以用作单独的实现 3维运动的喷墨打印机。 在 上面对喷墨装置进行的描述中， 垂向是指垂至于待喷绘表面的方向， 横向 和纵向指处在与待喷绘表面平行的平面内， 并且与相互垂直的两个方向。

在本申请中， 除非特别加以区分， "指甲" 既可表示手指曱， 又可表 示脚趾曱； "指套" 既可表示手指套， 又可表示脚趾套； "指头" 既可表 示手指头， 又可表示脚趾头； 术语 "夹指器" 概括地表示用于固定手指和 脚趾的固定装置。 上面描述的夹指器可以用于各种美甲机而不限于本发明 中描述的类型， 上面描述的喷墨装置可以单独用作对曲面进行打印的三维 喷墨打印机， 也可以用于各种其它人体彩绘机和美曱机， 而不限于本发明 中描述的实施例。

虽然上面结合具体实施例对本发明进行了说明， 但这些实施例并不是 用于对本发明进行限制， 本领域技术人员根据本申请公开的内容能够在权 利要求的范围内作出很多其它变型和改变。 本发明的范围由后附的权利要 求书限定。

Claims (25)

1. 权 利 要 求

   1.一种喷墨式人体彩绘和美曱两用设备， 该设备包括喷墨装置； 可拆 卸地连接到所述设备的一部分上的夹指器， 该夹指器适于在进行美曱时以 大致水平方向固定指头和调节指甲与喷墨装置的相对位置； 用于使喷墨装 置至少在大致竖直方向进行升降运动的移动装置， 该移动装置通过其升降 运动使喷墨装置对准不同高度的人体部位； 用于使喷墨装置至少在竖直平 面内进行旋转运动的旋转装置， 该旋转装置通过其旋转运动使喷墨装置在 水平方位和竖直方位之间实现角度变换， 在大致竖直方位对由夹指器固定 的指曱进行美甲操作， 在其它方位进行人体彩绘操作， 以实现喷墨装置在 人体彩绘操作位置和美甲操作位置之间的变换； 以及用于控制喷墨装置进 行人体彩绘和美曱操作的控制装置。
2. 2.如权利要求 1 所述的设备， 其中所述喷墨装置包括喷墨头、 横向导 轨、 纵向导轨、 驱动喷墨头沿横向导轨和纵向导轨进行横向和纵向运动的 驱动装置， 所述控制装置控制喷墨头的横向和纵向运动以及喷墨操作。
3. 3.如权利要求 2 所述的设备， 其中所述移动装置包括基座、 固定在基 座上的竖直支架以及与该竖直支架配合在该竖直支架上进行升降运动并可 相对于该竖直支架固定的竖直运动元件， 旋转装置一端与竖直运动装置连 接， 另一端与喷墨装置连接， 并能相对于所述竖直支架以不同角度固定， 使得喷墨装置以不同的角度进行喷墨。
4. 4.如权利要求 2或 3所述的设备， 还包括用于支承夹指器的大致水平 设置的托手台和托脚台， 托脚台位于所述设备下部， 托手台位于所述设备 中部， 托手台和托脚台适于与夹指器配合以在美甲时固定指头。
5. 5.如权利要求 4 所述的设备， 其中所述托手台和托脚台设有用于使喷 墨装置与设于托手台或托脚台上的夹指器的上表面之间保持适当的喷墨距 离的间隔件。
6. 6.如权利要求 4 所述的设备， 其中托手台被移开或拆除， 使得喷墨装 置可不受妨碍地接近托脚台以对脚趾甲进行美甲操作。
7. 7.如权利要求 4 所述的设备， 其中包括一托手台支架， 所述托手台可 枢转地连接到该托手台支架， 当进行手指曱的美曱操作时， 托手台枢转到 与喷墨装置和托脚台沿竖直方向对齐的位置， 当进行脚 if止曱的美曱操作时， 托手台枢转到不妨碍喷墨装置接近托脚台的位置。
8. 8.如权利要求 3 所述的设备， 其中喷墨装置通过弹性伸缩部件连接到 旋转装置， 喷墨头的表面设有向喷墨方向凸出的引导件， 所述弹性伸缩部 件用于使喷墨头保持压靠到人体表面上， 喷墨头通过所述引导件接触人体 表面使得喷墨头与人体表面之间保持适当的喷墨距离。
9. 9.如权利要求 3 所述的设备， 还包括设有开口的隔板， 该隔板竖直地 设于喷墨装置前方， 用于在进行人体彩绘时， 隔在人体表面和喷墨头之间， 使喷墨装置和人体表面保持在适当的喷墨距离。
10. 10.如权利要求 9所述的设备， 其中所述隔板包括磁性材料， 该隔板还 具有能吸附到其上的磁性隔条， 所述磁性隔条用于细微调节人体表面与喷 墨头之间的 ii巨离。
11. 11.如权利要求 1 所述的设备， 所述移动装置被构造成可分别在三个相 互垂直的方向进行直线运动， 所述旋转装置被构造成可分别在三个相互垂 直的平面内进行旋转运动， 使得所述喷墨装置能够实现六维运动， 用于对 弯曲的人体表面进行人体彩绘， 所述控制装置适于控制所述移动装置和所 述旋转装置实现所述六维运动。
12. 12.—种夹指器， 该夹指器包括指套和至少一个楔形块， 所述指套具有 底板和位于底板一侧的侧板， 所述楔形块位于所述底板上， 其中所述楔形 块具有用于调节位于指头与所述底板间的距离的倾斜上表面。
13. 13.如权利要求 12所述的夹指器， 其中所述楔形块固定到所述底板。
14. 14.如权利要求 13 所述的夹指器， 还包括叠置于所述楔形块的倾斜上 表面上并可在所述倾斜上表面上滑动的楔形滑动托块， 该滑动托块的上表 面与所述底板平行， 所述指套还包括与其侧板的上端相连的顶板， 该顶板 与底板平行并与底板相互面对， 通过使滑动托块沿楔形块的倾斜上表面向 上滑动， 所述滑动托块的上表面可向上托起插入滑动托块的上表面与顶板 间的指头直至压靠顶板。
15. 15.如权利要求 14所述的夹指器， 其中所述滑动托块还包括锁紧装置， 该锁紧装置能够压靠底板， 以通过与底板之间的摩擦力将滑动托块相对于 底板固定。
16. 16.如权利要求 12 所述的夹指器， 其中所述指套还包括与其側板的上 端相连的顶板， 该顶板与底板平行并与底板互相面对， 所述楔形块可相对 于所述底板滑动。
17. 17.如权利要求 16 所述的夹指器， 还包括一端可枢转地固定于顶板和 底板之间的转动托块， 该转动托块的上述一端具有与所述楔形块角度大致 相同的倾斜面， 该倾斜面叠置在所述楔形块的倾斜上表面上， 并且在指头 插入转动托块与顶板间时， 楔形块向转动托块的运动可使转动托块的上表 面向上托起插入转动托块与顶板间的指头直至压靠顶板的上表^。
18. 18.如权利要求 17 所述的夹指器， 其中所述转动托块的 ¾斜面具有一 定弧度， 并且该转动托块的上表面具有符合指头形状的轮廓。
19. 19.如权利要求 12-17所述的夹指器， 其中所述楔形块内设有磁体。
20. 20.—种喷墨装置， 包括 和纵向运动组件，

    用于确定喷墨头与待喷绘表面距离的测距装置，

    用于驱动喷墨头沿与待喷绘表面垂直的方向驱动喷墨头的垂向运动机 构， 以及

    控制装置，

    控制装置根据测距装置确定的喷墨头与待喷绘表面之间的距离来通过 垂向运动机构控制喷墨头与待喷绘表面之间的距离， 同时通过控制横向和 纵向运动组件控制喷墨头的横向和纵向运动， 以对弯曲的表面进行喷绘。
21. 21.如权利要求 20 所述的喷墨装置， 其中所述横向和纵向运动组件包 括横向导轨、 纵向导轨、 橫向驱动装置、 纵向驱动装置，

    所述垂向运动机构固定在所述横向和纵向运动组件上， 它包括马达、 与马达输出轴相连的螺杆、 与螺杆配合沿着螺杆运动的移动元件、 以及固 定到移动元件上的喷墨头，

    所述测距装置包括活动连接到移动元件上并沿喷墨头的喷墨方向凸出 到喷墨头之外的探针、 将探针向喷墨方向弹性偏压的推压装置、 沿探针的 运动路径设置的第一和第二传感器，

    其中所述第一和第二传感器用于测量探针沿垂向的运动， 其位置设置 成分别对应于喷墨头的适当喷墨距离的上下限， 探针的末端与待喷绘表面 接触使得探针随着所述表面沿垂向运动， 当喷墨头与待喷绘表面的距离处 于所述上下限之外时探针会触发传感器向控制装置发出信号。
22. 22.如权利要求 21 所述的喷墨装置， 其中所述第一和第二传感器是光 电传感器， 探针具有沿侧向伸出的挡片， 当挡片遮挡所述传感器时， 所述 传感器会被触发从而向控制装置发出信号。
23. 23.如权利要求 21 所述的喷墨装置， 其中移动元件上还设有第三和第 四传感器， 并且它们分别对应于移动元件的纵向移动行程的起点和终点， 并且所述横向和纵向运动机构上设有与该第三和第四传感器配合的标记元 件， 当喷墨头的沿纵向的移动使得第三或第四传感器到达标记元件的位置 时， 第三或第四传感器被触发， 向控制装置发出信号。
24. 24.如权利要求 23 所述的喷墨装置， 其中所述第三和第四传感器是光 电传感器， 所述标记元件是挡板， 当所述传感器被挡板遮盖时会向控制装 置发出信号。
25. 25.如权利要求 21 所述的喷墨装置， 其中控制装置根据从第一和第二 传感器接收的信号控制垂向运动机构的运动， 使喷墨头与待喷绘表面保持 在适当喷墨距离的上下限之间。