CN101180189B - 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甲两用设备，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甲表面上的设备。

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。目前关于喷墨式美甲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甲。另外，现有各种的人体彩绘机和美甲机中采用的喷墨装置在对弯曲的表面进行喷绘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置。再有，现有的美甲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甲的喷墨式设备。

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甲操作的控制装置。

本发明的喷墨式人体彩绘和美甲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，进行美甲操作，因此能够在一台设备上方便地实现人体彩绘和美甲操作。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于在进行美甲操作时固定指头和调节指甲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，所有指甲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甲进行喷绘，根据本发明的夹指器比已知的美甲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，包括用于在与待喷绘表面平行的平面内实现的横向运动和纵向运动的横向和纵向运动组件；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。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甲时的示意图，

图3是根据本发明的设备在对脚趾甲进行美甲时的示意图，

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甲两用设备的基本工作原理，在这三个图中采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纹通孔，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分别包括齿轮和齿条时，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，以使与之相连的喷墨装置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甲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，这样每次进行美甲操作时，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被放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，当进行手指甲的美甲时，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甲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表示指甲。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。顶板的长度使得指甲可以露出，这样指甲表面与顶板处于基本相同的高度。楔形块41可采用有一定弹性，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，使每个指甲的方向尽量相同，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93一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甲时，首先将指头伸入指套，然后推动滑动托块93沿楔形块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有一个能在其顶面上滑动的指甲托99，该指甲托的高度可调，沿93滑动托起指尖，完成对指甲的精确固定。

图12示出根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甲的高度，使指甲和指甲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磁体，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11A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，完成美甲操作。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，则上面描述的美甲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，测距装置可采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。当进行美甲操作时，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甲操作。

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。当对指甲进行喷绘时，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中具有一个开口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。当进行指甲彩绘时，可以拆去隔板，然后按照上面描述的方式进行美甲操作。

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)驱动沿横向导轨16往复移动。上述进行横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。关于纵向运动控制板的更详细内容也可以参见上面引用的本申请人的专利。

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，并可被横向运动皮带驱动，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＝5mm，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＝1.5mm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20mm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17-1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L≤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L≥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1.5mm≤L≤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和以及蜗轮箱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甲设备上，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”既可表示手指甲，又可表示脚趾甲；“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甲机，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 (19)

1.一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，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；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甲操作的控制装置。

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.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.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.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.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.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，当进行手指甲的美甲操作时，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，当进行脚趾甲的美甲操作时，托手台枢转到不妨碍喷墨装置接近托脚台的位置。

8.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.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.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距离。

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。

12.一种夹指器，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，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.如权利要求12所述的夹指器，其中所述楔形块固定到所述楔形板。

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.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.如权利要求12所述的夹指器，其中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互相面对，所述楔形块可相对于所述底板滑动。

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面。

18.如权利要求17所述的夹指器，其中所述转动托块的倾斜面具有一定弧度，并且该转动托块的上表面具有符合指头形状的轮廓。

19.如权利要求12-17任一项所述的夹指器，其中所述楔形块内设有磁体。

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