CN106004031B - 标签印刷机的可变功率紫外发光二级管固化装置 - Google Patents
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Abstract
一种标签印刷机的可变功率紫外发光二级管固化装置，由一个长方形箱体、一个光源控制器、一个长方形水冷散热器、一个平面光源、一个宽度检测机构和一个速度传感器构成，该装置采用紫外光发光二极管构成平面光源，平面光源发出的平行光垂直照射在标签纸张上，对标签纸张上的油墨进行固化，并且该装置通过实时检测标签印刷的宽度和标签印刷的速度，可实时调整平面光源的照射范围和照射强度。
Description
技术领域：
本发明涉及一种紫外线固化装置，特别是一种标签印刷机的可变功率紫外发光二级管固化装置，该装置与传统的紫外线固化装置相比，更节能、环保、快速、高效，可取代现有标签印刷机的紫外线固化装置。
背景技术：
固化是指油墨、涂料、胶粘剂、密封剂等由液体状态转化为固体状态的过程，紫外线固化是利用紫外线和加入到油墨、涂料、密封剂中的光引发剂产生光化学反应实现快速固化的方法，
标签印刷中油墨的快速固化是标签印刷过程的重要环节，但在标签印刷行业中，大多利用高压水银灯和金属卤素灯构成的点光源和线光源实现紫外线固化，高压水银灯和金属卤素灯都存在耗能高、含重金属污染物和寿命短的特点，在使用中需要频繁更换高压水银灯和金属卤素灯，因此利用高压水银灯和金属卤素灯实现紫外线固化，成本高、能耗大还会形成重金属环境污染，既不节能也不环保，
近年来人们把紫外光发光二极管引入到紫外线固化领域，开发出了紫外光发光二极管固化装置，
和高压水银灯和金属卤素灯紫外线固化方法相比，紫外光发光二极管固化方法能够大幅度降低能源消耗、固化过程不产生臭氧和易挥发有机物质排放、光源使用寿命长，可以实现瞬间开启或关闭，无需预热及冷却时间，特别有利于标签印刷和对热敏感的承印材料印刷，但现有的紫外光发光二极管固化装置的光源照射范围和光源照射强度都是固定不变的，不能根据印刷品的宽度和印刷速度适时调整光源照射范围和光源照射强度，能源消耗较大、系统稳定性和控制精度不高、紫外线固化效果较差，
因此，根据标签印刷宽度和标签印刷速度适时调整光源照射范围和光源照射强度，可进一步降低紫外光发光二极管固化装置的能源消耗、提高系统稳定性和控制精度、提高紫外线固化效果。
发明内容:
为了进一步降低紫外光发光二极管固化装置的能源消耗、提高系统稳定性和控制精度、提高紫外线固化效果，本发明提出了一种标签印刷机的可变功率紫外发光二级管固化装置，该装置采用紫外光发光二极管构成平面光源，平面光源发出的平行光垂直照射在标签纸张上，对标签纸张上的油墨进行固化，并且该装置通过实时检测标签印刷的宽度和标签印刷的速度，可实时调整平面光源的照射范围和照射强度，
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由一个长方形箱体、一个光源控制器、一个长方形水冷散热器、一个平面光源、一个宽度检测机构和一个速度传感器构成的标签印刷机固化装置，长方形箱体分为上箱体和下箱体两部分，上箱体和下箱体通过一组合页相连接，在下箱体的上部开有一个长方形的进纸孔和长方形的出纸孔，标签纸张在标签印刷机的带动下，以速度v穿过长方形的进纸孔和长方形的出纸孔，
光源控制器、长方形水冷散热器、平面光源都设置在上箱体内，光源控制器设置在上箱体的上端，长方形水冷散热器设置在光源控制器的下面，长方形水冷散热器的底面和上表面都与标签纸张平面平行，在长方形水冷散热器的前后两端面上设置有一个进水孔和一个出水孔，冷水从进水孔流入长方形水冷散热器，热水从出水孔流出长方形水冷散热器，
光源控制器由N个完全相同的单元电路构成，每个单元电路都由一个电源电路、一个宽度检测电路、一个速度检测电路、一个光源驱动电路和一个发光二极管输入电路构成，宽度检测电路用来实时检测标签纸张宽度，并根据标签纸张宽度实时调整调整光源的照射范围，速度检测电路用来实时检测标签纸张的移动速度，并根据标签纸张的移动速度实时调整调整光源的照射强度，光源驱动电路通过宽度检测电路部分和速度检测电路的检测结果，对平面光源提供电能，
平面光源由整齐的焊接在陶瓷基光源板正面上的多个紫外光发光二极管构成，陶瓷基光源板的背面通过导热胶粘贴在长方形水冷散热器的底面上，陶瓷基光源板上的紫外光发光二极管沿着出纸孔等距离的分为长宽相同的N组小平面光源，N组小平面光源与N个单元电路一一对应，每一组小平面光源由与其对应的单元电路控制，每一组小平面光源内的紫外光发光二极管电串联后通过发光二极管输入电路接入与其对应的单元电路，陶瓷基光源板正面上的各组小平面光源发出的平行光，垂直的照射在标签纸张的平面上,对标签纸张上油墨的表层进行固化，
宽度检测机构由N个光电对管构成，N个光电对管与N个单元电路一一对应，每一个光电对管都与相应单元电路的宽度检测电路电连接，N个光电对管与N组小平面光源一一对齐的沿着出纸孔等距离的一字排列，各光电对管的发射管设置在长方形的出纸孔的上端，各光电对管的接收管设置在长方形的出纸孔的下端，
当一定宽度的标签纸张经过长方形的进纸孔和出纸孔穿过中间部分光电对管的发射管和接收管之间时，该部分光电对管的发射管发出的光线被标签纸张隔断不能到达接收管，该部分光电对管处于断开状态，其余光电对管处于导通状态，各光电对管的状态被送到光源控制器的相应单元电路的宽度检测电路，并通过宽度检测电路和光源驱动电路对与处于断开状态的光电对管对齐排列的各组小平面光源加电发光，与处于导通状态的光电对管对齐排列的其余各组小平面光源不加电发光，
速度传感器设置在下箱体内，并且速度传感器位于长方形的进纸孔的下端，速度传感器与光源控制器每一个单元电路的速度检测电路电连接，速度传感器紧贴标签纸张，当标签纸张在标签印刷机的带动下，以速度v穿过长方形的进纸孔和长方形的出纸孔时，标签纸张的移动速度信号通过速度传感器被送到光源控制器每一个单元电路的速度检测电路，由光源控制器根据速度传感器检测到的速度信号调整平面光源的光照强度，
本发明的有益效果是：通过宽度检测机构和速度传感器实时检测标签印刷的宽度和标签印刷的速度，可实时调整平面光源的照射范围和照射强度，进一步提高固化效率。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的整体正视图。
图2是本发明的A-A剖视图。
图3是本发明的B-B剖视图。
图4是本发明的单元电路电路图。
具体实施方式：
在图1和图2中，由一个长方形箱体、光源控制器11、长方形水冷散热器10、平面光源、宽度检测机构和速度传感器12构成的标签印刷机固化装置，长方形箱体分为上箱体1和下箱体2两部分，上箱体1和下箱体2通过一组合页14相连接，在下箱体2的上部开有一个长方形的进纸孔4-1和长方形的出纸孔4-2，标签纸张5在标签印刷机的带动下，以速度v穿过长方形的进纸孔4-1和长方形的出纸孔4-2，
在图2和图3中，光源控制器11、长方形水冷散热器10、平面光源都设置在上箱体1内，光源控制器11设置在上箱体1的上端，长方形水冷散热器10设置在光源控制器11的下面，长方形水冷散热器10的底面和上表面都与标签纸张5的纸面平行，在长方形水冷散热器10的前后两端面上设置有进水孔9-1和出水孔9-2，冷水从进水孔9-1流入长方形水冷散热器10，热水从出水孔9-2流出长方形水冷散热器10，
光源控制器11由23个完全相同的单元电路构成，每个单元电路都由一个电源电路、一个宽度检测电路、一个速度检测电路、一个光源驱动电路和一个发光二极管输入电路构成，
在图2、图3和图4中，平面光源由整齐的焊接在陶瓷基光源板15正面上的多个紫外光发光二极管构成，陶瓷基光源板15的背面通过导热胶粘贴在长方形水冷散热器10的底面上，陶瓷基光源板15上的紫外光发光二极管被分为小平面光源7-1、小平面光源7-2、小平面光源7-3、小平面光源7-4、小平面光源7-5、小平面光源7-6、小平面光源7-7、小平面光源7-8、小平面光源7-9、小平面光源7-10、小平面光源7-11、小平面光源7-12、小平面光源7-13、小平面光源7-14、小平面光源7-15、小平面光源7-16、小平面光源7-17、小平面光源7-18、小平面光源7-19、小平面光源7-20、小平面光源7-21、小平面光源7-22、小平面光源7-23，23个小平面光源长宽相同，23个小平面光源与23个单元电路一一对应，每一小平面光源由与其对应的单元电路控制，每一小平面光源都由72个紫外光发光二极管构成，每一小平面光源的72个紫外光发光二极管电串联后通过发光二极管输入电路接入与其对应的单元电路，陶瓷基光源板15上的各组小平面光源沿着出纸孔4-2等距离的一字排列，陶瓷基光源板15正面上的各组小平面光源发出的平行光，照射在标签纸张5的纸面上,对标签纸张5上油墨6的表层进行固化，
在图2、图3和图4中，宽度检测机构由发射管8-1和接收管8-2构成的第一光电对管、发射管8-3和接收管8-4构成的第二光电对管、发射管8-5和接收管8-6构成的第三光电对管、发射管8-7和接收管8-8构成的第四光电对管、发射管8-9和接收管8-10构成的第五光电对管、发射管8-11和接收管8-12构成的第六光电对管、发射管8-13和接收管8-14构成的第七光电对管、发射管8-15和接收管8-16构成的第八光电对管、发射管8-17和接收管8-18构成的第九光电对管、发射管8-19和接收管8-20构成的第十光电对管、发射管8-21和接收管8-22构成的第十一光电对管、发射管8-23和接收管8-24构成的第十二光电对管、发射管8-25和接收管8-26构成的第十三光电对管、发射管8-27和接收管8-28构成的第十四光电对管、发射管8-29和接收管8-30构成的第十五光电对管、发射管8-31和接收管8-32构成的第十六光电对管、发射管8-33和接收管8-34构成的第十七光电对管、发射管8-35和接收管8-36构成的第十八光电对管、发射管8-37和接收管8-38构成的第十九光电对管、发射管8-39和接收管8-40构成的第二十光电对管、发射管8-41和接收管8-42构成的第二十一光电对管、发射管8-43和接收管8-44构成的第二十二光电对管、发射管8-45和接收管8-46构成的第二十三光电对管构成，23个光电对管与23个单元电路一一对应，并且23个光电对管一一对应的接入到与其相对应单元电路的宽度检测电路中，23个光电对管与23组小平面光源一一对齐的沿着出纸孔4-2等距离的一字排列，各光电对管的发射管设置在长方形的出纸孔4-2的上端，各光电对管的接收管设置在长方形的出纸孔4-2的下端，
速度传感器12设置在下箱体1内，并且速度传感器12位于长方形的进纸孔4-1的下端，速度传感器12紧贴标签纸张5，
在图4中，第一单元电路由电源电路16、宽度检测电路17、速度检测电路18、光源驱动电路19和发光二极管输入电路20构成，
电源电路16由整流二极管D73、整流二极管D74、整流二极管D75、整流二极管D76和滤波电容C1按图4所示电路连接构成，
光源驱动电路19由高压线性恒流发光二极管驱动芯片SDS3106按图4所示电路连接构成，小平面光源7-1的72个紫外光发光二极管LED1到LED72按图4所示电路中的发光二极管输入电路20串联接入光源驱动电路19，72个紫外光发光二极管LED1到LED72串联构成的小平面光源7-1上的驱动电流与压控电阻R9的阻值成正比，
宽度检测电路17由三极管Q1、场效应三极管Q2、电阻R1和第一光电对管Q3按图4所示电路连接构成，当标签纸张5经过长方形的进纸孔4-1和出纸孔4-2穿过第一光电对管Q3的发射管8-1和接收管8-2之间时，第一光电对管Q3的发射管8-1发出的光线被标签纸张5隔断不能到达第一光电对管Q3的接收管8-2，第一光电对管Q3处于截止状态，当标签纸张5不经过第一光电对管Q3的发射管8-1和接收管8-2之间时，第一光电对管Q3的发射管8-1发出的光线能够到达第一光电对管Q3的接收管8-2，第一光电对管Q3处于导通状态，当第一光电对管Q3导通时三极管Q1截止，场效应三极管Q2关断，光源驱动电路19停止工作，小平面光源7-1上的72个紫外光发光二极管不加电发光，当第一光电对管Q3截止时三极管Q1导通，场效应三极管Q2导通，光源驱动电路19工作，小平面光源7-1上的72个紫外光发光二极管加电发光，
速度检测电路18由电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、压控电阻R9、电容C2、电容C3、电容C4、电压频率转换器LM331按图4所示电路连接构成，由速度传感器12送来的频率信号f由电容C2输入到速度检测电路18，与频率信号f成正比的输出电压Vn输出到压控电阻R9的电压控制端，标签纸张5的移动速度信号通过频率信号f被送到速度检测电路18，并通过调整压控电阻R9的阻值控制由72个紫外光发光二极管LED1到LED72串联构成的小平面光源7-1上的驱动电流，
23个单元电路的电路结构和电路工作过程与第一单元电路完全相同的。
Claims (1)
1.一种标签印刷机的可变功率紫外发光二极管固化装置，由一个长方形箱体、光源控制器(11)、长方形水冷散热器(10)、平面光源、宽度检测机构和速度传感器(12)构成，其特征是：长方形箱体分为上箱体(1)和下箱体(2)两部分，上箱体(1)和下箱体(2)通过一组合页(14)相连接，在下箱体(2)的上部开有一个长方形的进纸孔(4-1)和长方形的出纸孔(4-2)，标签纸张(5)在标签印刷机的带动下，以速度v穿过长方形的进纸孔(4-1)和长方形的出纸孔(4-2)，
光源控制器(11)、长方形水冷散热器(10)、平面光源都设置在上箱体(1)内，光源控制器(11)设置在上箱体(1)的上端，长方形水冷散热器(10)设置在光源控制器(11)的下面，长方形水冷散热器(10)的底面和上表面都与标签纸张(5)的纸面平行，在长方形水冷散热器(10)的前后两端面上设置有进水孔(9-1)和出水孔(9-2)，冷水从进水孔(9-1)流入长方形水冷散热器(10)，热水从出水孔(9-2)流出长方形水冷散热器(10)，
光源控制器(11)由23个完全相同的单元电路构成，每个单元电路都由一个电源电路、一个宽度检测电路、一个速度检测电路、一个光源驱动电路和一个发光二极管输入电路构成，
平面光源由整齐的焊接在陶瓷基光源板(15)正面上的多个紫外光发光二极管构成，陶瓷基光源板(15)的背面通过导热胶粘贴在长方形水冷散热器(10)的底面上，陶瓷基光源板(15)上的紫外光发光二极管被分为第一小平面光源(7-1)、第二小平面光源(7-2)、第三小平面光源(7-3)、第四小平面光源(7-4)、第五小平面光源(7-5)、第六小平面光源(7-6)、第七小平面光源(7-7)、第八小平面光源(7-8)、第九小平面光源(7-9)、第十小平面光源(7-10)、第十一小平面光源(7-11)、第十二小平面光源(7-12)、第十三小平面光源(7-13)、第十四小平面光源(7-14)、第十五小平面光源(7-15)、第十六小平面光源(7-16)、第十七小平面光源(7-17)、第十八小平面光源(7-18)、第十九小平面光源(7-19)、第二十小平面光源(7-20)、第二十一小平面光源(7-21)、第二十二小平面光源(7-22)、第二十三小平面光源(7-23)，23个小平面光源长宽相同，23个小平面光源与23个单元电路一一对应，每一小平面光源由与其对应的单元电路控制，每一小平面光源都由72个紫外光发光二极管构成，每一小平面光源的72个紫外光发光二极管电串联后通过发光二极管输入电路接入与其对应的单元电路，陶瓷基光源板(15)上的各组小平面光源沿着出纸孔(4-2)等距离的一字排列，陶瓷基光源板(15)正面上的各组小平面光源发出的平行光，照射在标签纸张(5)的纸面上,对标签纸张(5)上油墨(6)的表层进行固化，
宽度检测机构由第一发射管(8-1)和第一接收管(8-2)构成的第一光电对管、第二发射管(8-3)和第二接收管(8-4)构成的第二光电对管、第三发射管(8-5)和第三接收管(8-6)构成的第三光电对管、第四发射管(8-7)和第四接收管(8-8)构成的第四光电对管、第五发射管(8-9)和第五接收管(8-10)构成的第五光电对管、第六发射管(8-11)和第六接收管(8-12)构成的第六光电对管、第七发射管(8-13)和第七接收管(8-14)构成的第七光电对管、第八发射管(8-15)和第八接收管(8-16)构成的第八光电对管、第九发射管(8-17)和第九接收管(8-18)构成的第九光电对管、第十发射管(8-19)和第十接收管(8-20)构成的第十光电对管、第十一发射管(8-21)和第十一接收管(8-22)构成的第十一光电对管、第十二发射管(8-23)和第十二接收管(8-24)构成的第十二光电对管、第十三发射管(8-25)和第十三接收管(8-26)构成的第十三光电对管、第十四发射管(8-27)和第十四接收管(8-28)构成的第十四光电对管、第十五发射管(8-29)和第十五接收管(8-30)构成的第十五光电对管、第十六发射管(8-31)和第十六接收管(8-32)构成的第十六光电对管、第十七发射管(8-33)和第十七接收管(8-34)构成的第十七光电对管、第十八发射管(8-35)和第十八接收管(8-36)构成的第十八光电对管、第十九发射管(8-37)和第十九接收管(8-38)构成的第十九光电对管、第二十发射管(8-39)和第二十接收管(8-40)构成的第二十光电对管、第二十一发射管(8-41)和第二十一接收管(8-42)构成的第二十一光电对管、第二十二发射管(8-43)和第二十二接收管(8-44)构成的第二十二光电对管、第二十三发射管(8-45)和第二十三接收管(8-46)构成的第二十三光电对管构成，23个光电对管与23个单元电路一一对应，并且23个光电对管一一对应的接入到与其相对应单元电路的宽度检测电路中，23个光电对管与23组小平面光源一一对齐的沿着出纸孔(4-2)等距离的一字排列，各光电对管的发射管设置在长方形的出纸孔(4-2)的上端，各光电对管的接收管设置在长方形的出纸孔(4-2)的下端，
速度传感器(12)设置在下箱体(1)内，并且速度传感器(12)位于长方形的进纸孔(4-1)的下端，速度传感器(12)紧贴标签纸张(5)，
第一单元电路由电源电路(16)、宽度检测电路(17)、速度检测电路(18)、光源驱动电路(19)和发光二极管输入电路(20)构成，
电源电路(16)由整流二极管D73、整流二极管D74、整流二极管D75、整流二极管D76和滤波电容C1电连接构成，
光源驱动电路(19)由高压线性恒流发光二极管驱动芯片SDS3106电连接构成，第一小平面光源(7-1)的72个紫外光发光二极管LED1到LED72通过发光二极管输入电路(20)串联接入光源驱动电路(19)，72个紫外光发光二极管LED1到LED72串联构成的第一小平面光源(7-1)上的驱动电流与压控电阻R9的阻值成正比，
宽度检测电路(17)由三极管Q1、场效应三极管Q2、电阻R1和第一光电对管Q3电连接构成，当标签纸张(5)经过长方形的进纸孔(4-1)和出纸孔(4-2)穿过第一光电对管Q3的第一发射管(8-1)和第一接收管(8-2)之间时，第一光电对管Q3的第一发射管(8-1)发出的光线被标签纸张(5)隔断不能到达第一光电对管Q3的第一接收管(8-2)，第一光电对管Q3处于截止状态，当标签纸张(5)不经过第一光电对管Q3的第一发射管(8-1)和第一接收管(8-2)之间时，第一光电对管Q3的第一发射管(8-1)发出的光线能够到达第一光电对管Q3的第一接收管(8-2)，第一光电对管Q3处于导通状态，当第一光电对管Q3导通时三极管Q1截止，场效应三极管Q2关断，光源驱动电路(19)停止工作，第一小平面光源(7-1)上的72个紫外光发光二极管不加电发光，当第一光电对管Q3截止时三极管Q1导通，场效应三极管Q2导通，光源驱动电路(19)工作，第一小平面光源(7-1)上的72个紫外光发光二极管加电发光，
速度检测电路(18)由电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、压控电阻R9、电容C2、电容C3、电容C4、电压频率转换器LM331电连接构成，由速度传感器(12)送来的频率信号f由电容C2输入到速度检测电路(18)，与频率信号f成正比的输出电压Vn输出到压控电阻R9的电压控制端，标签纸张(5)的移动速度信号通过频率信号f被送到速度检测电路(18)，并通过调整压控电阻R9的阻值控制由72个紫外光发光二极管LED1到LED72串联构成的第一小平面光源(7-1)上的驱动电流，
23个单元电路的电路结构和电路工作过程与第一单元电路完全相同的。
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