CN110656538B - 一种基于短脉冲激光的纸张再生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于短脉冲激光的纸张再生装置，包括出纸机构、送纸机构、进纸机构和清理机构；出纸机构包括出纸轴，出纸轴中部套设有多个出纸滚筒，出纸轴通过电机驱动逆时针转动输出纸张；送纸机构，包括压纸板和支撑板，多个压纸板设成一排，支撑板设在压纸板上方；除墨机构设在支撑板上，包括用于感受纸张上墨迹信息的光传感器、用于发射激光的激光发生器和用于将点状光源转化成线状光源的鲍威尔棱镜；进纸机构，设在送纸机构后方，包括进纸板、分页支架、分页轴和分页滚筒；清理机构包括静电吸附极板和风扇，风扇用于吹动废料，静电吸附极板用于吸附和收集废料。通过选用特定波长的激光，去除附着在纸张上的墨迹。

Description

一种基于短脉冲激光的纸张再生装置

技术领域

本发明涉及纸张再生技术领域，具体涉及一种基于短脉冲激光的纸张再生装置。

背景技术

在纸张的使用中，日常办公的打印文件的70%属于非存档性打印，经过短暂的使用后就被丢弃在垃圾桶，这意味着办公室打印纸张在使用过程中会造成大量的浪费。

现有的纸张再生技术是指废纸经过机械、化学等方式处理，分离杂质、保留纤维、制成纸浆、抄造成纸和纸板的生产过程。其基本流程包括废纸的收集分类、离解、净化、筛选、脱墨、洗涤浮选、热分散、漂白、打浆、抄造和成品十一个步骤。采用传统的纸张再生技术制成的纸张有脱墨不彻底、成浆白度低、纸浆纤维长短不一、化学成分复杂、和纤维角质化等缺点。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于短脉冲激光的纸张再生装置，对纸张的墨迹进行清除，可以实现对纸张循环打印和重复利用。相比于传统纸张再生技术，采用激光除墨技术处理后纸张可以基本保持原有纸张等级，提高循环利用效率，另外，激光除墨技术只需要采用电力作为能耗，因此不会产生新的污染，对于纸张再生领域具有很大的意义。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于短脉冲激光的纸张再生装置，包括：

支架，为L形板状结构，所述支架包括上支架和下支架，两个所述支架间隔一定距离设置；

出纸机构，设在两个下支架间，包括出纸轴，所述出纸轴中部套设有多个出纸滚筒，所述出纸轴通过电机驱动逆时针转动输出纸张；

送纸机构，设在出纸机构后方，包括压纸板和支撑板，多个所述压纸板设成一排固定在两个下支架间，所述支撑板设在所述压纸板上方，所述支撑板两侧固定在两个下支架上；

除墨机构，设在所述支撑板上，包括用于感受纸张上墨迹信息的光传感器、用于发射激光的激光发生器和用于将点状光源转化成线状光源的鲍威尔棱镜；

进纸机构，设在所述送纸机构后方，包括进纸板、分页支架、分页轴和分页滚筒，所述进纸板固定在两个所述上支架间，所述分页支架为开口向下的“匚”形结构，包括横架和两个竖架，两个竖架分别与所述进纸板两侧通过转轴铰接，所述分页轴设在横架内，所述分页滚筒套设在分页轴上，所述出纸轴和所述分页轴间设有第二传动机构，所述出纸轴通过电机驱动顺时针转动带动所述第二传动机构运动，进而带动所述分页轴转动，使得所述分页滚筒转动送进纸张；

清理机构，包括静电吸附极板和风扇，所述风扇用于吹动废料，所述静电吸附极板用于吸附和收集废料。

进一步的，所述基于短脉冲激光的纸张再生装置还包括壳体，所述壳体为前侧面设有开口的腔体结构，两个所述支架间隔一定距离固定在所述壳体内。

进一步的，所述进纸板与竖直方向倾斜一定角度。

进一步的，所述电机间和所述出纸轴间设有第一传送机构，所述第一传动机构包括第一带轮、第二带轮和传送带，所述第一带轮设在所述电机的输出轴上，所述出纸轴的一端伸出左侧支架并安装所述第二带轮，所述传送带套设在所述第一带轮和所述第二带轮上。

进一步的，所述第二传送机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮和多个第十齿轮，出纸轴的另一端伸出右侧支架，所述第一齿轮套设在所述出纸轴另一端，所述第二齿轮安装在右侧支架外表面，所述第二齿轮包括第二大齿轮和第二小齿轮，所述第二大齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二小齿轮与所述第三齿轮啮合，右侧所述支架外表面设有向外伸出的支座，所述第四齿轮安装在支座上，所述第四齿轮的齿轮轴从所述支座上穿入所述第三齿轮的内部形成所述第三齿轮的齿轮轴，所述第五齿轮设在所述支座外侧但不安装在所述支座上，所述第四齿轮和所述第五齿轮啮合并通过行星架连接，所述第六齿轮安装在所述支座上且设在所述第五齿轮右下方，所述第六齿轮可与所述第五齿轮啮合，所述第七齿轮安装在所述支座上且与所述第六齿轮啮合，所述第八齿轮安装在分页支架底部并与所述第七齿轮啮合，所述第九齿轮套设在所述分页轴的右端，所述第九齿轮和所述第八齿轮间设有多个所述第十齿轮，相邻的两个所述第十齿轮啮合，最底端的所述第十齿轮与所述第八齿轮啮合，最顶端的所述第十齿轮与所述第九齿轮啮合。

进一步的，每一所述压纸板上固定一个压纸弹簧，所述压纸弹簧顶部与所述支撑板下表面间隔一定距离。

进一步的，所述激光发生器发射波长为532nm的绿色激光。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

1. 本发明所述的一种基于短脉冲激光的纸张再生装置，采用激光进行除墨，属于非接触式除墨方式，不会对纸张产生机械损伤，提高了再生纸张的使用性能。

2. 本发明所述的一种基于短脉冲激光的纸张再生装置，采用短脉冲激光进行除墨，不需要化学溶液，废料是易于收集和易于处理的固体粉末，基本不会造成环境污染问题。

3. 本发明所述的一种基于短脉冲激光的纸张再生装置，激光发生器发出点状光源，经过鲍威尔棱镜，转为线状光源，减少了激光源的数量，降低了经济成本，提高了处理速度。

4. 本发明所述的一种基于短脉冲激光的纸张再生装置，通过电机驱动出纸轴逆时针转动，使得多个出纸滚筒转动，输出纸张。

5. 本发明所述的一种基于短脉冲激光的纸张再生装置，通过电机驱动出纸轴顺时针转动带动第二传动机构转动，进而带动分页轴和分页滚筒转动，通过转动分页支架可调节分页滚筒与纸张间的压力，可使进纸机构一次输送一张纸到送纸机构。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明整体结构去除壳体后一个角度的示意图；

图3为本发明整体结构去除壳体后另一个角度的示意图；

图4为本发明整体结构去除壳体、支撑板和除墨机构后一个角度的示意图；

图5为本发明分页支架、分页轴和分页滚筒连接的示意图。

图中，100、壳体；110、支架；111、上支架；112、下支架；

200、出纸机构；210、出纸轴；220、出纸滚筒；

300、电机；

400、送纸机构；401、支撑板；402、压纸板；403、压紧弹簧；

500、进纸机构；501、进纸板；502、分页支架；503、分页轴；504、分页滚筒；

600、除墨机构；

800、第一传动机构；801、第一带轮；802、第二带轮；803、传送带；

900、第二传动机构；901、第一齿轮；902、第二齿轮；904、第四齿轮；905、第五齿轮；906、第六齿轮；907、第七齿轮；908、第八齿轮；909、第九齿轮；910、第十齿轮；911、支座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图1-图5所示，一种基于短脉冲激光的纸张再生装置，包括壳体100，壳体100为矩形腔体结构，壳体100顶部和前侧面开口，壳体100内自后侧面向前侧面依次设有进纸机构500、送纸机构400和出纸机构200，除墨机构600设在送纸机构400上方，壳体100内设有驱动整个装置运行的电机300。进纸机构500用于放置需要除墨的一垛A4纸张，进纸机构500一次输送一张纸到送纸机构400，进而通过出纸机构200输出该张纸，在出纸机构200输出纸张的过程中，除墨机构600对纸张进行激光扫描除墨。

本实施例中，对A4打印纸的墨迹进行清除。

参照图2-图4所示，为了固定进纸机构500、送纸机构400、出纸机构200和除墨机构600，本装置还包括支架，支架为L形板状结构，支架包括一体成型的上支架111和下支架112，两个支架间隔一定距离固定在壳体100内。

参照图2-图4所示，出纸机构200包括出纸轴210，出纸轴210中部套设有多个出纸滚筒220，多个出纸滚筒220均匀排布在出纸轴210上，通过出纸轴210转动进而带动多个出纸滚筒220转动，从而将纸张输出。

电机300通过第一传动机构800带动出纸机构200运动。具体的，电机300通过电机300座安装在左侧支架的外侧，出纸轴210设在壳体100底部上方并穿过左侧支架和右侧支架，第一传动机构800包括第一带轮801、第二带轮802和传送带803，第一带轮801设在电机300的输出轴上，出纸轴210的左端伸出左侧支架并套设第二带轮802，传送带803套设在第一带轮801和第二带轮802上，通过电机300逆时针转动，进而使得第二带轮802能够在第一带轮801及传送带803的驱动下转动，从而带动多个出纸滚筒220转动输出纸张。

参照图2-图5所示，进纸机构500包括进纸板501、分页支架502、分页轴503和分页滚筒504，分页支架502为开口向下的“匚”形结构，包括横架和两个竖架，分页轴503设在横架内，两个竖架分别与进纸板501两侧通过转轴铰接，使得分页支架502可以绕进纸板501转动，分页滚筒504套设在分页轴503上，分页轴503与进纸板501间隔一定距离并通过第二传动机构900带动转动。使用过程中，将一垛纸张放置在分页轴503与进纸板501之间，分页滚筒504抵靠在纸张上，通过第二传动机构900带动分页轴503转动，进而带动分页滚筒504转动，通过转动分页支架502可调节分页滚筒504与纸张间的压力，可使进纸机构500一次输送一张纸到送纸机构400。

优选的，进纸板501固定在两个上支架111间，分页支架502的两个竖架分别与两个上支架111的外侧通过转轴铰接，使得分页支架502可以绕进纸板501转动。

优选的，为了方便纸张的输入，进纸板501与竖直方向倾斜一定角度。具体的，进纸板501顶部与竖直方向夹角为30度到45度。

第二传动机构900包括第一齿轮901、第二齿轮902、第三齿轮、第四齿轮904、第五齿轮905、第六齿轮906、第七齿轮907、第八齿轮908、第九齿轮909和第十齿轮910。出纸轴210的右端伸出右侧支架110，第一齿轮901套设在出纸轴210的右端，第二齿轮902安装在右侧支架110外表面。第二齿轮902包括自左向右设置的第二大齿轮和第二小齿轮，第二大齿轮与第一齿轮901啮合，第二小齿轮与第三齿轮啮合。右侧支架110外表面设有向外伸出的支座911，第四齿轮904安装在支座911上，第四齿轮904的齿轮轴从支座911上穿入第三齿轮的内部形成第三齿轮的齿轮轴，第五齿轮905设在支座911外侧但不安装在支座911上，第四齿轮904和第五齿轮905啮合并通过行星架连接，使得第四齿轮904不仅能绕着自己的齿轮轴转动，还可随着行星架绕第五齿轮905的轴线转动转动。第六齿轮906安装在支座911上且设在第五齿轮905右下方，第六齿轮906可与第五齿轮905啮合。当第四齿轮904顺时针转动时，第五齿轮905无法绕第四齿轮904转动，但会与第六齿轮906啮合带动第六齿轮906转动。当第四齿轮904逆时针转动时，第四齿轮904形成太阳轮，行星架转动，第五齿轮905绕第四齿轮904转动，第五齿轮905与第六齿轮906脱离，无法带动第六齿轮906转动。第七齿轮907安装在支座911上且与第六齿轮906啮合，第八齿轮908安装在分页支架502底部并与第七齿轮907啮合，第九齿轮909套设在分页轴503的右端，第九齿轮909和第八齿轮908间设有多个第十齿轮910，相邻的两个第十齿轮910啮合，最底端的第十齿轮910与第八齿轮908啮合，最顶端的第十齿轮910与第九齿轮909啮合，通过第八齿轮908依次带动多个第十齿轮910转动，进而带动第九齿轮909转动，从而带动分页轴503和分页滚筒504转动，输出纸张。

参照图2-图4所示，送纸机构400设在出纸机构200和进纸机构500间，送纸机构400设在两个下支架间，送纸机构400包括支撑板401和压纸板402，多个压纸板402设成一排固定在两个下支架112间，压纸板402底部固定在壳体100底部上表面，每一压纸板402上设有一个压紧弹簧403，出纸轴210设在压紧弹簧403前方并通过第一传动机构800带动转动，支撑板401设在压紧弹簧403上方，支撑板401两侧固定在两个下支架112上，压紧弹簧403和支撑板401间可通过一张纸。

参照图1-图3所示，除墨机构600设在支撑板401上，除墨机构600内设有光传感器601、激光发生器602和鲍威尔棱镜603，光传感器601检测到纸张从送纸机构400中输出，进入到激光扫描范围，将信号发送至激光发生器602，激发激光发生器602发出点状光源，经过鲍威尔棱镜603，转为线状光源，一行一行扫描纸张，在激光束能量作用下使油墨与纸张分离，去除纸张上的墨迹。

本实施例中，激光发生器602优选波长为532nm的绿色激光，532nm的绿色激光照射在有墨迹的区域，墨迹中的碳粉会吸收其能量受热蒸发。另外，该波长的激光对于纸张纤维几乎是透明的，纸张只会受到极小的损伤，不会影响纸张的打印性能和使用性能。

本装置中还包括清理机构，清理机构包括静电吸附极板和风扇，风扇设在壳体100一内侧面用于吹动废料，静电吸附极板设在壳体100内另一内侧面用于吸附和收集废料。

本装置的使用方法如下：

步骤一、将一垛纸张放置于分页轴503与进纸板501之间。

步骤二、转动分页支架502，使得分页滚筒504抵靠在纸张上。

步骤三、使除墨机构600、电机300和清理机构通电，驱动电机300顺时针转动，带动出纸滚筒220顺时针转动，进而带动第一齿轮901、第二齿轮902、第三齿轮、第四齿轮904、第五齿轮905、第六齿轮906、第七齿轮907、第八齿轮908、第九齿轮909和多个第十齿轮910转动，其中，第四齿轮904顺时针转动，第六齿轮906由于安装在支座911上会阻止第五齿轮905以第四齿轮904为中心绕第四齿轮904转动，但第五齿轮905会与第六齿轮906啮合带动第六齿轮906转动，使得第七齿轮907、第八齿轮908、第九齿轮909和多个第十齿轮910转动，从而驱动分页轴503和套设在分页轴503上的滚筒转动，输送一张纸到送纸机构400。

步骤四、当该张纸进入送纸机构400后，驱动电机300逆时针运动，带动出纸滚筒220顺时针转动，进而带动第一齿轮901、第二齿轮902、第三齿轮、第四齿轮904和第五齿轮905转动，其中，第四齿轮904逆时针转动，第四齿轮904形成太阳轮，第五齿轮905可绕第四齿轮904转动，第五齿轮905与第六齿轮906脱离，无法带动第六齿轮906转动，使得分页轴503和套设在分页轴503上的滚筒停止转动，此时，出纸滚筒220顺时针转动，会带动该纸张从送纸机构400出来，由于除墨机构600的作用，光传感器601检测到纸张从送纸机构400中输出，进入到激光扫描范围，将信号发送至激光发生器602，激发激光发生器602发出点状光源，经过鲍威尔棱镜603，转为线状光源，一行一行扫描纸张，在激光束能量作用下使油墨与纸张分离，去除纸张上的墨迹。

步骤五、除墨过程中，清理机构通电，风扇用于吹动废料，静电吸附极板用于吸附和收集废料。

步骤六、除掉一张纸上的墨迹后，重复步骤二至步骤四，直至一垛纸张上的墨迹清理干净。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于短脉冲激光的纸张再生装置，其特征在于，包括：

支架，为L形板状结构，所述支架包括上支架和下支架，两个所述支架间隔一定距离设置；

出纸机构，设在两个下支架间，包括出纸轴，所述出纸轴中部套设有多个出纸滚筒，所述出纸轴通过电机驱动逆时针转动输出纸张；

送纸机构，设在出纸机构后方，包括压纸板和支撑板，多个所述压纸板设成一排固定在两个下支架间，所述支撑板设在所述压纸板上方，所述支撑板两侧固定在两个下支架上；

除墨机构，设在所述支撑板上，包括用于感受纸张上墨迹信息的光传感器、用于发射激光的激光发生器和用于将点状光源转化成线状光源的鲍威尔棱镜；

进纸机构，设在所述送纸机构后方，包括进纸板、分页支架、分页轴和分页滚筒，所述进纸板固定在两个所述上支架间，所述分页支架为开口向下的“匚”形结构，包括横架和两个竖架，两个竖架分别与所述进纸板两侧通过转轴铰接，所述分页轴设在横架内，所述分页滚筒套设在分页轴上，所述出纸轴和所述分页轴间设有第二传动机构，所述出纸轴通过电机驱动顺时针转动带动所述第二传动机构运动，进而带动所述分页轴转动，使得所述分页滚筒转动送进纸张；

清理机构，包括静电吸附极板和风扇，所述风扇用于吹动废料，所述静电吸附极板用于吸附和收集废料。

2.根据权利要求1所述的基于短脉冲激光的纸张再生装置，其特征在于：所述基于短脉冲激光的纸张再生装置还包括壳体，所述壳体为前侧面设有开口的腔体结构，两个所述支架间隔一定距离固定在所述壳体内。

3.根据权利要求1所述的基于短脉冲激光的纸张再生装置，其特征在于：所述进纸板与竖直方向倾斜一定角度。

4.根据权利要求1所述的基于短脉冲激光的纸张再生装置，其特征在于：所述电机间和所述出纸轴间设有第一传动机构，所述第一传动机构包括第一带轮、第二带轮和传送带，所述第一带轮设在所述电机的输出轴上，所述出纸轴的一端伸出左侧支架并安装所述第二带轮，所述传送带套设在所述第一带轮和所述第二带轮上。

5.根据权利要求4所述的基于短脉冲激光的纸张再生装置，其特征在于：所述第二传动机构包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮和多个第十齿轮，出纸轴的另一端伸出右侧支架，所述第一齿轮套设在所述出纸轴另一端，所述第二齿轮安装在右侧支架外表面，所述第二齿轮包括第二大齿轮和第二小齿轮，所述第二大齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二小齿轮与所述第三齿轮啮合，右侧所述支架外表面设有向外伸出的支座，所述第四齿轮安装在支座上，所述第四齿轮的齿轮轴从所述支座上穿入所述第三齿轮的内部形成所述第三齿轮的齿轮轴，所述第五齿轮设在所述支座外侧但不安装在所述支座上，所述第四齿轮和所述第五齿轮啮合并通过行星架连接，所述第六齿轮安装在所述支座上且设在所述第五齿轮右下方，所述第六齿轮可与所述第五齿轮啮合，所述第七齿轮安装在所述支座上且与所述第六齿轮啮合，所述第八齿轮安装在分页支架底部并与所述第七齿轮啮合，所述第九齿轮套设在所述分页轴的右端，所述第九齿轮和所述第八齿轮间设有多个所述第十齿轮，相邻的两个所述第十齿轮啮合，最底端的所述第十齿轮与所述第八齿轮啮合，最顶端的所述第十齿轮与所述第九齿轮啮合。

6.根据权利要求1所述的基于短脉冲激光的纸张再生装置，其特征在于：每一所述压纸板上固定一个压纸弹簧，所述压纸弹簧顶部与所述支撑板下表面间隔一定距离。

7.根据权利要求1-6任一项所述的基于短脉冲激光的纸张再生装置，其特征在于：所述激光发生器发射波长为532nm的绿色激光。

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