CN102481782A - 三维喷墨打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明可降低印刷浓度的不均。在三维喷墨打印机中,在保持媒体(M)的媒体保持部(40)上、安装有对媒体保持部(40)施加振动的振动产生装置(50)。并且,当一边使媒体保持部(40)旋转、一边使媒体保持部(40)与喷墨头(20)相对移动并从喷墨头(20)喷出墨水液滴时,从振动产生装置(50)产生振动。由此,由媒体保持部(40)所保持的媒体(M)振动,从喷墨头(20)喷出的墨水液滴的着落位置整体上不均匀地发生偏移。由此,点位置的偏移在视觉上变得不明显,印刷浓度的不均降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种从喷墨头(inkjet header)喷出墨水液滴,以对三维形状的媒体(media)的表面进行印刷的三维喷墨打印机(inkjet printer)。
背景技术
一般的喷墨打印机是通过从喷墨头向搬送到压印平板(platen)上的平面状的媒体喷出墨水液滴,从而对媒体表面进行印刷。
但是,近年来,基于也要对三维形状的媒体进行印刷的要求,考虑专利文献1中记载的三维喷墨打印机。该专利文献1中记载的三维喷墨打印机是以多个路径(path)来进行扫描,从而在媒体的表面印刷图像。通过相对于喷墨头来改变保持三维形状的媒体的媒体保持部的倾斜角度而指定路径位置,且一边使媒体保持部相对于喷墨头旋转,一边使墨水液滴从喷墨头喷出,从而在媒体表面印刷一路径量的图像。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2007-008110号公报
然而,三维形状的媒体表面为弯曲,因此在喷墨头的中央部与端部,相对于媒体表面的隔离距离不同。因此,当利用专利文献1中记载的三维喷墨打印机来进行印刷时,相对于从喷墨头的中央部喷出的墨水液滴的着落位置,从喷墨头的端部喷出的墨水的着落位置会发生偏移,因此存在路径间会产生印刷浓度的不均的问题。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供一种能够降低印刷浓度的不均的三维喷墨打印机。
本发明的三维喷墨打印机一边使保持三维形状的媒体的媒体保持部与喷墨头相对移动,一边从喷墨头向媒体的表面喷出墨水液滴以对媒体表面进行印刷,所述三维喷墨打印机包括:B轴用驱动部,使媒体自转,且使与喷墨头相向的媒体的表面沿着主扫描方向移动;A轴用驱动部,使媒体公转,且使与喷墨头相向的媒体的表面沿着与主扫描方向正交的副扫描方向移动;以及振动产生部,当从喷墨头喷出墨水液滴时产生振动,以使媒体振动。
根据本发明的三维喷墨打印机,一边通过B轴用驱动部使媒体自转、且一边从喷墨头喷出墨水液滴,从而能够对媒体的表面印刷图像。并通过A轴用驱动部来使媒体公转,从而能够变更对媒体印刷的路径位置。并且,当在从喷墨头喷出墨水液滴时、从振动产生部产生振动,使得由媒体保持部所保持的媒体会振动,因此从喷墨头喷出的墨水液滴的着落位置整体上不均匀地发生偏移。这样,通过使墨水液滴的着落位置有意识地发生偏移,从而能够使得点(dot)位置的偏移在视觉上变得不明显,因此能够降低印刷浓度的不均。
并且,优选的是,上述振动产生部产生副扫描方向成分的振动。根据该三维喷墨打印机,通过从振动产生部产生副扫描方向成分的振动,从而从喷墨头喷出的墨水液滴的着落位置在副扫描方向上整体不均匀地发生偏移。因此,当以多个路径来对媒体印刷图像时,能够使得邻接的路径间的墨水液滴的点间隔不均匀化,因此能够降低路径间的印刷图像的接缝处产生的线状的接缝不均。
而且,优选的是,上述振动产生部产生主扫描方向成分的振动。根据该三维喷墨打印机,通过从振动产生部产生主扫描方向成分的振动,从而从喷墨头喷出的墨水液滴的着落位置在主扫描方向上整体不均匀地发生偏移。因此,当在同一路径上对媒体印刷图像时,能够使得同一路径上的印刷图像的接缝处的墨水液滴的点间隔不均匀化,因此能够降低同一路径上的印刷图像的接缝处产生的线状的接缝不均。
并且,优选的是,上述振动产生部将产生的振动的振幅设为:从喷墨头喷出的墨水液滴的半点以下。根据该三维喷墨打印机,通过将由振动产生部产生的振动的振幅设为墨水液滴的半点以下,即使邻接的墨水液滴向彼此接近的方向偏移而着落于媒体表面,也能够抑制这些墨水液滴的点发生重叠,因此能够抑制画质的劣化。
而且,优选的是,上述振动产生部使产生的振动的振幅发生变动。根据该三维喷墨打印机,通过使由振动产生部产生的振动的振幅发生变动,能够使墨水液滴的着落位置不规则地分散,因此能够使点位置的偏移在视觉上变得不明显。
而且,优选的是,上述振动产生部基于随机变数值,来使产生的振动的振幅发生变动。根据该三维喷墨打印机,通过基于随机变数值来使由振动产生部产生的振动的振幅发生变动,能够使墨水液滴的着落位置更不规则地分散,因此能够使点位置的偏移在视觉上变得不明显。
发明的效果
根据本发明,能够降低印刷浓度的不均。
附图说明
图1是本实施方式的三维喷墨打印机的正视图。
图2是图1的II-II线剖视图。
图3是图1所示的三维喷墨打印机的局部立体图。
图4是表示喷墨头的喷嘴面的图。
图5是一边产生振动一边喷出墨水液滴时的媒体M与喷墨头的关系的图。
图6是表示产生X轴方向成分的振动的状态的图。
图7是表示图6的情况下的墨水液滴的着落位置的图。
图8是表示产生Y轴方向成分的振动的状态的图。
图9是表示图8的情况下的墨水液滴的着落位置的图。
具体实施方式
以下,参照附图来详细说明本发明的三维喷墨打印机的优选实施方式。另外,在所有图中,对于相同或相当的部分标注相同的符号。
图1是本实施方式的三维喷墨打印机的正视图。图2是图1的II-II线剖视图。图3是图1所示的三维喷墨打印机的局部立体图。另外,在本实施方式中,将图1的左右方向(图2的前后方向)作为Y轴方向,将图1的前后方向(图2的左右方向)作为X轴方向,将图1的上下方向(图2的上下方向)作为Z轴方向。
如图1~图3所示,本实施方式的三维喷墨打印机1是对半球状的媒体M表面进行印刷者,通过使喷出墨水的喷墨头20与保持三维形状的媒体M的媒体保持部40相对移动,并使墨水从喷墨头20喷出,从而对媒体M的表面印刷图像等。
三维喷墨打印机1在成为基台的底座(base)10上,竖立设置着沿Y轴方向配置的左右一对支撑脚11、12。在Y轴方向中配置于右侧的支撑脚11上,固定有控制装置14,该控制装置14搭载有接受作业者的指示操作的操作面板13。在Y轴方向中配置于左侧的支撑脚12上,固定有对喷墨头20进行清洁(cleaning)的维护台(maintenance station)15。
控制装置14是进行用于使媒体保持部40与喷墨头20相对移动的驱动控制、喷墨头20的墨水喷出控制、后述的振动产生装置50的振动产生控制等的控制装置。控制装置14例如是将包含:中央处理器(CentralProcessing Unit,CPU)、只读存储器(Read Only Memory,ROM)及随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)的计算机(computer)作为主体而构成,将规定的计算机软件(computer software)读取到CPU或RAM上,在CPU的控制下进行动作,从而实现规定的控制。
在左右一对支撑脚11、12之间,架设有沿Y轴方向延伸的支撑横梁17。并且,在支撑横梁17的上表面,在X轴方向上排列配设着:沿支撑横梁17的延伸方向而延伸的一对Y轴导轨(guide rail)18a、18b。并且,在该一对Y轴导轨18a、18b上,能够在沿Y轴方向上移动地安装着:搭载喷墨头20的喷墨头托架(head carriage)21。
喷墨头托架21连结于安装在支撑横梁17上的Y轴用驱动部22。对于Y轴用驱动部22,例如,通过以下众所周知的机构来实现,包含:绕Y轴方向的轴旋转的Y轴用驱动马达、连结于该Y轴用驱动马达的滚珠螺杆(ball screw)、以及成为该滚珠螺杆的轴承的滚珠轴承。并且,通过控制装置14对Y轴用驱动部22的驱动控制,使Y轴用驱动平台(table)受到旋转驱动,从而喷墨头托架21由一对Y轴导轨18a、18b引导而在Y轴方向上移动。
喷墨头20喷出黄色(yellow)、品红色(magenta)、青色(cyan)以及黑色(black)等的墨水,以对由媒体保持部40所保持的媒体M的表面印刷彩色图像。因此,喷墨头20是按照所喷出的墨水的颜色种类而设置。并且,各喷墨头20分别以与由媒体保持部40所保持的媒体M相向的方式,而配置于喷墨头托架21的下端部。而且,喷墨头20的下表面成为喷嘴面,而成为排列有喷出黄色、品红色、青色以及黑色等的墨水的多个喷嘴20a的喷嘴面。
图4是表示喷墨头的喷嘴面的图。如图4所示,在喷墨头20中,设有多个喷嘴20a,朝向与主扫描方向(Y轴方向)垂直的副扫描方向(X轴方向)而排列。另外,这些喷嘴20a全部能够喷出墨水液滴。但是,从配置于喷墨头20的端部的喷嘴20a喷出的墨水液滴易产生雾(mist),其着落位置精度也较差,因此仅将除了配置在喷墨头20的端部的喷嘴20a以外的规定的喷嘴20a作为用于印刷的有效喷嘴。
而且,如图1~图3所示,在底座10的上表面,在一对支撑脚11、12之间,在Y轴方向上排列配设着:沿X轴方向延伸的一对X轴导轨19a、19b。并且,在该一对X轴导轨19a、19b上,能够在X轴方向上移动地安装着:用于载置媒体保持部40的X平台31。
X平台31是使媒体保持部40相对于喷墨头20而沿X轴方向相对移动的平台,且X平台31连结于安装在底座10上的X轴用驱动部23。例如,X轴用驱动部23能够通过以下众所周知的机构来实现,包含:绕X轴方向的轴旋转的X轴用驱动马达、连结于该X轴用驱动马达的滚珠螺杆、以及成为该滚珠螺杆的轴承的滚珠轴承。并且,通过控制装置14对X轴用驱动部23的驱动控制,使X轴用驱动马达受到旋转驱动,从而X平台31由一对X轴导轨19a、19b引导而在X轴方向上移动。并且,在X平台31上,竖立设置着沿Z轴方向延伸的Z轴支撑部32。
Z轴支撑部32是在Z轴方向上能够升降地支撑媒体保持部40的支撑构件。因此,在Z轴支撑部32上,安装着沿Z轴方向竖立设置的一对侧壁部33a、33b以及连结一对侧壁部33a、33b的上表面的顶板部34。并且,在一对侧壁部33a、33b之间,安装着使媒体保持部40顺着侧壁部33a、33b而沿Z轴方向升降的升降机构35。
升降机构35包括:Z轴用驱动马达37,配置在一对侧壁部33a、33b之间且固定于X平台31;滚珠螺杆38,连结于Z轴用驱动马达37的输出轴且沿Z轴方向竖立设置;以及滚珠轴承39,成为滚珠螺杆38的轴承且连结于媒体保持部40。并且,通过控制装置14对Z轴用驱动马达37的驱动控制,使滚珠螺杆38旋转,并且,通过在滚珠螺杆38的旋转的作用下的滚珠轴承39在Z轴方向上的升降,使媒体保持部40沿Z轴方向升降。
媒体保持部40能够自转、且能够公转地保持媒体M。因此,媒体保持部40包括:Z平台41,安装于升降机构35的滚珠轴承39;一对臂(arm)部42a、42b,从Z平台41朝X轴方向突出;A轴旋转部43,能够旋转地安装于一对臂部42a、42b;以及夹盘(chuck)44,能够旋转地安装于A轴旋转部43以保持媒体M。
一对臂部42a、42b在Y轴方向上相向配置,且可摆动地保持A轴旋转部43。即,在相向的一对臂部42a、42b的前端安装着沿Y轴方向延伸的旋转轴,在该旋转轴上安装着A轴旋转部43。并且,在该旋转轴上,连结着固定于一方的臂部42a的A轴用驱动马达45的输出轴。A轴用驱动马达45是沿着A轴方向来旋转驱动,所述A轴方向即为绕着安装在一对臂部42a、42b上的旋转轴的旋转方向。因此,通过A轴用驱动马达45的旋转驱动,使A轴旋转部43沿A轴方向摆动,由夹盘44所保持的媒体M以A轴旋转部43的旋转轴为中心而公转,因此能够使与喷墨头20相向的媒体M的表面沿副扫描方向即X轴方向移动。
A轴旋转部43可自转地保持夹盘44。即,在A轴旋转部43上,以相对于A轴旋转部43的旋转轴为垂直的方向的轴作为旋转轴,而安装有沿着B轴方向来旋转驱动的B轴用驱动马达46,所述B轴方向即为绕着该旋转轴的旋转方向。并且,在B轴用驱动马达46的输出轴上,安装着保持媒体M的夹盘44。因此,通过B轴用驱动马达46的旋转驱动,夹盘44沿B轴方向自转,并且由夹盘44所保持的媒体M也以夹盘44的旋转轴为中心而自转,因此能够使与喷墨头20相向的媒体M的表面沿主扫描方向、即Y轴方向移动。
并且,在媒体保持部40上,安装着对媒体保持部40施加振动的振动产生装置50。
振动产生装置50产生X轴方向成分的振动和Y轴方向成分的振动,例如,包含:通过马达(未图示)使偏心锤(未图示)旋转的振动(vibration)机构等。振动产生装置50通过螺丝等而固定于媒体保持部40的A轴旋转部43,与媒体保持部40的一部分即A轴旋转部43一体地构成。因此,成为下述结构,即:当振动产生装置50振动时,A轴旋转部43与该振动同步地振动,进而,随着A轴旋转部43的振动,媒体M经由夹盘44而振动。而且,振动产生装置50可基于随机变数值来使产生的振动的振幅发生变动。
具体而言,将从喷墨头20喷出的墨水液滴的点径的一半的直径(半点宽度)的振幅作为最大振幅,使振幅在从0(zero)到半点宽度之间任意变动。本实施方式中,为便于说明,对使振幅在0与半点宽度这两值间变动的情况进行说明。另外,随机变数值可由使用规定数学式的随机变数产生装置(未图示)等来产生。
接下来,对本实施方式的三维喷墨打印机1的动作进行说明。以下要说明的三维喷墨打印机1的动作是通过控制装置14的控制来执行。
首先,当在媒体保持部40的夹盘44上安装媒体M时,对X轴用驱动部23、Y轴用驱动部22、Z轴用驱动马达37、A轴用驱动马达45以及B轴用驱动马达46进行驱动控制。若具体说明,首先,驱动X轴用驱动部23以及Y轴用驱动部22,以使媒体M配置于喷墨头20的Z轴方向正下方。而且,驱动B轴用驱动马达46,以使媒体M沿B轴方向自转。并且,驱动A轴用驱动马达46以及Z轴用驱动马达37,以使媒体M表面的印刷位置与喷墨头20的喷嘴面相向配置。此时,将媒体M与喷墨头20的间隙(gap)维持为大致固定,且使喷墨头20与媒体M移动,以使得媒体M表面的印刷位置与喷墨头20的喷嘴面大致平行(以使得媒体M表面的印刷位置的法线与从喷墨头20的喷嘴20a喷出的墨水液滴的喷出方向大致一致)。另外,驱动B轴用驱动马达46,以使媒体M沿B轴方向自转,从而使与喷墨头20相向的媒体M的表面沿着主扫描方向即Y轴方向移动。而且,驱动A轴用驱动马达46,以使媒体M沿A轴方向公转。并且,驱动Z轴用驱动马达37,以使媒体M沿Z轴方向移动,从而使与喷墨头20相向的媒体M的表面沿着副扫描方向即X轴方向移动。
并且,在本实施方式中,在上述驱动控制的同时,一边进行振动产生装置50的振动产生控制、且一边进行喷墨头20的喷出控制。参照图5~图9来具体说明。图5是表示一边产生振动、且一边喷出墨水液滴时的媒体M与喷墨头的关系的图。图6是表示产生X轴方向成分的振动的状态的图。图7是表示图6的情况下的墨水液滴的着落位置(点位置)的图。图8是表示产生Y轴方向成分的振动的状态的图。图9是表示图8的情况下的墨水液滴的着落位置(点位置)的图。另外,图5~图9表示将连续的5个喷嘴20a作为有效喷嘴,由5点构成1个路径的情况。
在喷出控制中,首先,选择设在喷墨头20中的多个喷嘴20a中的用于印刷的有效喷嘴。然后,在媒体M自转1次或多次的期间内,从选择的有效喷嘴喷出墨水液滴,以对媒体M印刷规定的路径宽度的图像。另外,当将开始印刷的媒体M的旋转角度位置设为0°时,0°的位置与360°的位置的边界成为印刷图像的接缝。
并且,如图5所示,当从喷墨头20喷出墨水液滴时,从振动产生装置50产生振动。此时,振动产生装置50一边使振幅变动为基于0与半点宽度这两值中的随机变数值而选择的振幅,且一边产生包含X轴方向成分和Y轴方向成分的振动。于是,在由振动产生装置50产生的振动的作用下,媒体M在X轴方向以及Y轴方向上振动,从喷墨头20喷出的墨水液滴的着落位置在X轴方向以及Y轴方向上发生偏移。
此处,参照图6以及图7,对从振动产生装置50产生X轴方向成分的振动的情况进行说明。如图6所示,当由振动产生装置50产生X轴方向成分的振动时,媒体M在X轴方向上振动。于是,在从喷墨头20喷出的墨水液滴的每次喷出时机(timing),墨水液滴在X轴方向上偏移而着落于媒体M表面(参照图7),媒体M表面的点位置朝向邻接的前后路径的方向而整体上不均匀地发生偏移。因此,在邻接的路径间的边界处产生互渗,路径间的印刷浓度得以平均化。
接下来,参照图8以及图9,对从振动产生装置50产生Y轴方向成分的振动的情况进行说明。如图8所示,当由振动产生装置50产生Y轴方向成分的振动时,媒体M在Y轴方向上振动。于是,在从喷墨头20喷出的墨水液滴的每次喷出时机,墨水液滴在Y轴方向上偏移而着落于媒体M表面(参照图9),媒体M表面的点位置朝向路径内的图像的接缝α方向而整体上发生偏移。因此,在路径内的图像的接缝α处产生互渗,跨过该接缝α的印刷图像的浓度得以平均化。
当如此般在媒体M表面上印刷好1个路径量的图像时,驱动A轴用驱动马达46以及Z轴用驱动马达37,以使下个路径的印刷位置与喷墨头20的喷嘴面相向配置。随后,印刷1个路径量的图像,反复进行上述处理动作,直至所有图像印刷结束为止。
如此,根据本实施方式的三维喷墨打印机1,一边通过B轴用驱动马达46的驱动来使媒体M自转、且一边从喷墨头20喷出墨水液滴,从而能够对媒体M表面印刷各路径的图像,并通过Z轴用驱动马达37的驱动来变更媒体M的高度,并且通过A轴用驱动马达45的驱动来使媒体M公转而变更媒体M的倾斜角,从而能够变更对媒体M的表面印刷的路径位置。并且,当在从喷墨头20喷出墨水液滴时、从振动产生装置50产生振动,使得由媒体保持部40所保持的媒体M会振动,因此从喷墨头20喷出的墨水液滴的着落位置整体上不均匀地发生偏移。这样,通过使墨水液滴的着落位置有意识地发生偏移,从而能够使点位置的偏移在视觉上变得不明显,因此能够降低印刷浓度的不均。
并且,通过从振动产生装置50产生副扫描方向(X轴方向)成分的振动,从喷墨头20喷出的墨水液滴的着落位置在副扫描方向(X轴方向)上整体不均匀地发生偏移。因此,当以多个路径来对媒体M印刷图像时,能够使邻接的路径间的墨水液滴的点间隔不均匀化,因此能够降低路径间的印刷图像的接缝处产生的线状的接缝不均。
而且,通过从振动产生装置50产生主扫描方向(Y轴方向)成分的振动,从喷墨头20喷出的墨水液滴的着落位置在主扫描方向(Y轴方向)上整体不均匀地发生偏移。因此,当在同一路径上对媒体M印刷图像时,能够使同一路径上的印刷图像的接缝α处的墨水液滴的点间隔不均匀化,因此能够降低同一路径上的印刷图像的接缝α处产生的线状的接缝不均。
并且,通过将由振动产生装置50产生的振动的振幅设为墨水液滴的半点以下,即使邻接的墨水液滴向彼此接近的方向偏移而着落于媒体表面,也能够抑制这些墨水液滴的点发生重叠,因此能够抑制画质的劣化。
而且,通过使由振动产生装置50产生的振动的振幅发生变动,能够使墨水液滴的着落位置不规则地分散,因此能够使点位置的偏移在视觉上变得不明显。
此时,通过基于随机变数值来使由振动产生装置50产生的振动的振幅发生变动,能够使墨水液滴的着落位置更不规则地分散,因此能够使点位置的偏移在视觉上变得不明显。
以上,对本发明的优选实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式。例如,在上述实施方式中,对振动产生装置50使振幅在2值间发生变动的情况进行了说明,但也可对0至半点宽度之间进一步再细分、而使振幅阶段性地变动,还可使振幅在0至半点宽度之间呈线性变动。
而且,在上述实施方式中,对振动产生装置50基于随机变数值来使产生的振动的振幅发生变动的情况进行了说明,但也可基于规定的数学式来使产生的振动的振幅发生变动,还可将产生的振动的振幅固定为固定振幅。此时,通过使该振动的频率偏离墨水液滴的喷出时机,能够使从喷墨头20的各喷嘴20a喷出的墨水液滴的着落位置整体上发生偏移,因此能够起到与上述实施方式同样的效果。
而且,在上述实施方式中,对振动产生装置50在从喷墨头20喷出墨水液滴时产生振动的情况进行了说明,但也可在不从喷墨头20喷出墨水液滴时也产生振动。
产业上的可利用性
本发明可用作从喷墨头喷出墨水液滴以对三维形状的媒体的表面进行印刷的三维喷墨打印机。
[符号的说明]
1:三维喷墨打印机
10:底座
11、12:支撑脚
13:操作面板
14:控制装置
15:维护台
17:支撑横梁
18a、18b:Y轴导轨
19a、19b:X轴导轨
20:喷墨头
20a:喷嘴
21:喷墨头托架
22:Y轴用驱动部
23:X轴用驱动部
31:X平台
32:Z轴支撑部
33a、33b:侧壁部
34:顶板部
35:升降机构
37:Z轴用驱动马达
38:滚珠螺杆
39:滚珠轴承
40:媒体保持部
41:Z平台
42a、42b:臂部
43:A轴旋转部
44:夹盘
45:A轴用驱动马达
46:B轴用驱动马达
50:振动产生装置
M:媒体
Claims (6)
1.一种三维喷墨打印机,一边使保持三维形状的媒体的媒体保持部与喷墨头相对移动,一边从所述喷墨头向所述媒体的表面喷出墨水液滴以对所述媒体表面进行印刷,所述三维喷墨打印机的特征在于包括:
B轴用驱动部,使所述媒体自转,且使与所述喷墨头相向的所述媒体的表面沿着主扫描方向移动;
A轴用驱动部,使所述媒体公转,且使与所述喷墨头相向的所述媒体的表面沿着与主扫描方向正交的副扫描方向移动;以及
振动产生部,当从所述喷墨头喷出墨水液滴时产生振动,以使所述媒体振动。
2.根据权利要求1所述的三维喷墨打印机,其特征在于,
所述振动产生部产生副扫描方向成分的振动。
3.根据权利要求1或2所述的三维喷墨打印机,其特征在于,
所述振动产生部产生主扫描方向成分的振动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的三维喷墨打印机,其特征在于,
所述振动产生部将产生的振动的振幅设为:从所述喷墨头喷出的墨水液滴的半点以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的三维喷墨打印机,其特征在于,
所述振动产生部使产生的振动的振幅发生变动。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的三维喷墨打印机,其特征在于,
所述振动产生部基于随机变数值,来使产生的振动的振幅发生变动。
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