CN205439582U - 一种喷码机喷印系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型所涉及的一种喷码机的喷印系统，在同一个晶振腔内增加喷嘴数量，通过控制给每个喷嘴喷出的用于喷印的墨点的充电极性、充电量来改变墨点的飞行偏转方向和偏转高度，设计了相应的喷头结构、通过电路、通讯控制及打印软件，实现了可喷印的最大点阵高度、最大喷印速度的大幅提升以及实际喷印出的内容的高度增加的目的。这样，极大地拓宽了喷码机的应用领域，提高了工业生产效率。

Description

一种喷码机喷印系统

技术领域

本实用新型涉及一种喷码机的喷印系统。

背景技术

目前，喷墨打印技术分为按需供墨式(DropOnDemand，简称DOD)和连续式喷墨(continuousinkjetprinting,简称CIJ)两种。前者以美国HP，英国赛尔、日本美能达、佳能等为代表，多用于办公室台式打印机以及各种平面物体、可吸水性表面的打印。后者以法国的Imaje、美国的Videojet、英国的Domino为代表，主要用于工业生产领域，在各种产品上不接触、高速喷印各种标识，例如条码，数字，字母，二维码，QR码，日期，批号等等。通常，喷码机的最大可喷印速度、最大可喷印点阵高度以及喷印出的内容的高度方面都有客观限制，成为扩大应用范围的瓶颈。

CIJ技术是基于连续喷墨、墨点充电、在高压电场中偏转的原理实现喷墨打印的一种技术。

CIJ喷墨方式如图1所示，其采用单喷嘴，结构上由晶振腔(带喷嘴)、充电极、检测极、高压偏转板和回收槽组成，油墨在一定压力下进入晶振腔，驱动信号加到晶振上，晶振产生震荡，从喷嘴口喷出后断裂为一个个分离的墨点，墨点分离过程中充电极在CPU控制下有选择地给墨点充电，充电极电压的变化必须与墨点的断裂同步，已达到最佳充电效果，因此，需要根据晶振的震荡信号的正弦波的相位来确定充电极的充电时间，达到同步的效果。之后墨点继续飞行至检测极时，所带电量由检测极定时检测，产生的电信号经电路专门处理后发送给CPU，用于控制充电极的充电信号对墨点的精确充电。当墨点飞行经过高压偏转板时，静电高压电场对墨点施加垂直于飞行方向的作用力，被充电的墨点的飞行方向发生偏转。墨点的带电量越大，偏转越大。飞出偏转板区域后打到被喷印移动物体表面。在充电极未被充电的墨点不发生偏转，直接飞入有负压的回收槽，被抽回喷码机的油墨系统循环使用。充电信号是按照不同的台阶电压给各个参与喷印的墨点充电的，通常充电信号按照电压从低到高的台阶来进行充电，此时墨点结果偏转区后，偏转角度也逐渐增大，以控制墨点到达被喷印物体表面的指定位置。

通常，喷码机采用单晶振腔、单喷嘴，能喷印的点阵高度在32点以下，点阵密度也比较低，对于70um左右直径的喷嘴来讲，在25mm的打印距离上通常在60dpi左右。喷印的点阵高度越高喷印速度越慢。这样就限制了喷码机的应用范围。

打印的文字是由若干列点阵描述构成的，如图2所示的字母E的7×5点阵图，它由5列点阵高度为7的点阵描述的。其中，垂直于列的方向为x方向，是被打印物体的运动方向，列的方向为Y向，是墨点偏转方向。在被打印物体运动时，喷码机喷印完该字体点阵图中的一列点后，再顺序喷印下一列点，从而打印出由墨点点阵构成的字符或图案。

通常，充电的台阶为32个，也就是说喷印的点阵高度为32点。如果再增加充电台阶，由于墨点飞行状态越来越复杂、难以控制，墨点常常飞不到准确的位置，导致打印质量无法保证。

综上所述，采用CIJ技术的单喷嘴结构的喷码机主要存在如下三个技术瓶颈：

其一，喷码机喷头的充电极采用台阶电压，根据墨点需要偏离的远近按不同台阶的电压充电，通常最高为32个台阶。如果超过电压的分级数量超过32个，则需要继续增加充电台阶，会导致由于墨点飞行状态越来越复杂，在空气中飞行的轨迹很难控制，墨点常常飞不到准确的位置，造成喷印质量无法保证。

其二，喷码机打印的文字是由若干列点阵组成的，通过控制墨点偏转的方向，从而打印出由墨点点阵构成的字符或者图案。由于喷码机喷头的充电极采用台阶电压分级为32个，也就意味着可以控制的墨点偏转方向有32种，所以，通常喷印的点阵高度为32。当所需打印的内容超过32点阵时，CIJ喷码机厂家有这样两种做法。一是采用多喷头，每个喷头负责喷印一部分，不同喷头喷出的内容通过机械调节装置上下拼接。二是在同一个喷头上加装另一套喷腔、充电极、检测极和高压偏转板，如图3所示的双偏转喷头结构示意图。但这个办法存在的问题是被打印的产品表面必须一直保持在规定的打印距离上，因为喷码机是按照图形点阵按列顺序打印，稍有偏差，同一列上两个喷头打印出的内容的相邻部要么上下有重叠，要么上下分开，从而导致打印内容的错位或者变形。而物体在传送带上高速运行时，这种震动是难以避免的。

通常，喷码机的有效喷印距离是25mm以内，喷印内容的高度上限为13mm左右。当喷印内容的高度要更高时，例如20mm以上，通过调整高压偏转电场或拉长打印距离的办法会导致打印质量恶化，因为墨点之间的距离拉开过大，点的密度变小，导致打印内容颜色变浅、辨识不清，从而无法满足工业生产需要。这是喷码机的第二个技术瓶颈。

其三，通常，喷码机的喷腔在单位时间内喷出的墨滴数量是固定的，造成可用于打印的墨点数量是受限的。应对的办法有提高喷腔内晶振的工作频率、提高墨点的利用效率等手段，受到机械结构、油墨特性和晶振自身的限制，一般晶振的工作频率只能在130KHZ以下，且晶振频率越高，打印墨点的利用效率也随着下降，所以，依靠单位时间内提高墨滴的喷出量来提高喷印速度也不是非常有效的解决方案，这是喷码机的第三个技术瓶颈。

实用新型内容

本实用新型的目的：旨在提供一种结构简单，生产及使用成本较低，能够有效增加打印速度，提高打印点阵和打印内容高度的一种喷码机喷印系统及其喷印方法。

这种喷码机的喷印系统，包括喷头和传送带，所述喷头包括置于晶振腔中的晶振，依次设于晶振腔下方的充电极、检测极和偏转板，其特征在于，所述晶振腔腔体上至少设有两个用以喷射墨点的喷嘴，所述喷头还包括接地电极板，所述接地电极板设置在两个相邻的墨点喷射路径中央，所述充电极和检测极对应设置在墨点喷射路径外周；所述接地电极板与充电极之间形成与喷嘴位置对应的墨点通道，所述喷嘴喷射触点墨点依次经过充电区、检测极和由一组偏转板组成的偏转区后落在被打印物的指定位置，完成喷印。

所述晶振腔下端设有喷嘴片，所述喷嘴设置在喷嘴片上。

所述喷嘴布置在一条直线上。

所述喷嘴沿传送带运动方向偏转一定角度。

所述偏转区下方设有回收槽，用于回收飞行方向不发生偏转的墨点。

所述传送带上设有同步器。

附图说明

图1是CIJ喷码机喷头工作原理图

图2是字母E的7×5点阵图；

图3是双偏转喷头结构示意图；

图4是本实用新型的实施例一的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一的静止打印墨点状态示意图；

图6是本实用新型实施例一的运动打印墨点状态示意图；

图7是本实用新型实施例二的机构示意图；

图8是本实用新型实施例二的静止打印墨点状态示意图；

图9是本实用新型实施例二的运动打印墨点状态示意图。

1-晶振腔2-晶振301-充电极302-充电极4-接地电极501-检测极502-检测极601-上偏转板602-下偏转板7-回收槽8-被打印物9-传送带101-喷嘴102-喷嘴11-油墨12-同步器13-晶振驱动信号14-喷嘴片3011-充电极充电信号3021-充电极充电信号。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实例来对这种喷码机喷印系统进一步的详细说明。

实施例一。

如图4所示，这种喷码机的喷印系统，包括喷头和传送带，所述喷头包括置于晶振腔中的晶振，依次设于晶振腔下方的充电极、检测极和偏转板，所述晶振腔腔体上设有两个用以喷射墨点的喷嘴，所述喷头还包括接地电极板，所述接地电极板设置在两个相邻的墨点喷射路径中央，所述充电极和检测极对应设置在墨点喷射路径外周；所述接地电极板与充电极之间形成与喷嘴位置对应的墨点通道，所述喷嘴喷射触点墨点依次经过充电区、检测极和由一组偏转板组成的偏转区后落在被打印物的指定位置，完成喷印。所述晶振腔下端设有喷嘴片，所述喷嘴设置在喷嘴片上。

所述喷嘴沿传送带运动方向偏转一定角度。

所述偏转区下方设有回收槽，回收槽上设有用于回收飞行方向不发生偏转的墨点的回收孔，并保持负压，可以将回收的墨点循环进入喷墨机重复利用。

所述传送带上设有同步器。

在进行喷印作业时，首先需要根据被被打印物的待打印区域，以及传送带的速度，调整喷码机喷头以及喷嘴的位置，由于喷嘴喷射出的墨点是经过充电和偏转后是依次落在被打印物的指定区域，在打印过程中相对于喷嘴，被打印物是持续前进的，每个墨点的飞行距离和飞行时间不相同，导致同一列的墨点在被打印物上呈现倾斜状况，不能垂直于被打印物的前进方向，所以需要将喷嘴沿被打印物前进方向倾斜一定角度，使得两个喷嘴的连线与被打印物前进方向不在同一平面内，可保证同一列的墨点均排列在被打印物前进方向的垂直线上，确保打印质量。

其次，在喷印系统内对油墨施加一定压力，使得墨水从喷嘴射出，晶振腔1内的晶振2在驱动信号的驱动下产生震荡，将从喷嘴射出的连续油墨线分裂一定频率、一定大小、一定间距的墨点，油墨11从喷嘴片上的喷嘴101和喷嘴102喷出后各自分离成独立的墨点，形成墨点线。充电极301和充电极302在各自充电信号控制下给通过充电区的墨点充电，检测极501和检测极502分别监测充电质量，CPU随时根据检测到的信号改变充电信号的相位以保证最佳充电状态。墨点随后沿喷射路径进入到由有上偏转板601和下偏转板602构成的高压偏转电场，此时带电的墨点发生偏转，偏转方向是相同的。之后，墨点飞向被打印物体8的表面。若设定X轴为传送带9的运动方向，Y轴为墨点偏转方向，Z轴为垂直于被打印物体8表面的方向。

在进行喷印时，一列墨点由两个喷嘴喷出的墨点交叉构成。以喷印一个点阵高度为7的一列点为例，其中的第①、③、⑤、⑦点由喷嘴101的墨点依次喷印，第②、④、⑥点由喷嘴102的墨点依次喷印。在静止打印时，如图5所示，喷印出的是由①、③、⑤、⑦及②、④、⑥点构成的两列点，喷码机工作时是需要物体移动的，比如在生产线的传送带9上,由同步器12监控被喷印物体的移动速度，如图6所示，从而可以很精准地控制两列点喷印在一条直线上。在进行喷印时，喷嘴是静止不动的。同步器感知传送带的运动速度并发送信号给喷码机内电路板上的CPU，CPU根据两个喷嘴之间的距离计算出两列墨点喷印输出时的时间间隔。一列先喷印，当喷印在被打印物体表面上的一列墨点运动至一定位置时，喷印第二列，从而两列墨点重合在一条直线上。

同理，如果要喷印64点阵高度的内容，喷嘴101的墨点可喷印其中的奇数点，喷嘴102的墨点喷印其中的偶数点。对于传统的单喷嘴喷头，喷印32点阵高度时，喷印距离最大为25mm左右，喷印出的内容的高度为13mm左右。本专利的双喷嘴喷头在喷印距离不变、喷印出的内容高度不变的情况下喷印墨点密度提高了一倍，可喷印的点阵高度提高一倍。当然，喷嘴101和喷嘴102的工作分配可以任意安排，比如，喷嘴101喷印偶数点，喷嘴102喷印奇数点；喷嘴101喷印第1到第32点，喷嘴102喷印第33至第64点，等等，这些可通过软件控制轻松实现。

实施例二。

如图7所示，当给喷嘴101和喷嘴102喷出的墨点充不同极性的电荷时，所述偏转区下方设有与墨点不充电时的飞行方向对应的两个回收槽。

墨点的偏转方向相反。喷嘴101和喷嘴102各喷印一列点的上半部分和下半部分。如果被打印物8不运动，喷印出的是两条线段，如图8所示。如果被打印物8随着传送带9运动，通过同步器12的精准控制可以使得两条线段打到一条直线上，如图9所示。相较于通常的传统喷头,本实用新型的喷头在喷印距离不变的情况下同样实现了打印速度增加一倍和可喷印的最大点阵高度增加一倍，同时喷印出的内容的高度增加一倍。

Claims (6)

1.一种喷码机的喷印系统，包括喷头和传送带，所述喷头包括置于晶振腔中的晶振，依次设于晶振腔下方的充电极、检测极和偏转板，其特征在于，所述晶振腔腔体上至少设有两个用以喷射墨点的喷嘴，所述喷头还包括接地电极板，所述接地电极板设置在两个相邻的墨点喷射路径中央，所述充电极和检测极对应设置在墨点喷射路径外周；所述接地电极板与充电极之间形成与喷嘴位置对应的墨点通道，所述喷嘴喷射触点墨点依次经过充电区、检测极和由一组偏转板组成的偏转区后落在被打印物的指定位置，完成喷印。

2.如权利要求1所述的一种喷码机的喷印系统，其特征在于：所述晶振腔下端设有喷嘴片，所述喷嘴设置在喷嘴片上。

3.如权利要求1或2所述的一种喷码机的喷印系统，其特征在于：所述喷嘴布置在一条直线上。

4.如权利要求1或2所述的一种喷码机的喷印系统，其特征在于：所述喷嘴沿传送带运动方向偏转一定角度。

5.如权利要求1所述的一种喷码机的喷印系统，其特征在于：所述偏转区下方设有回收槽，用于回收飞行方向不发生偏转的墨点。

6.如权利要求1所述的一种喷码机的喷印系统，其特征在于：所述传送带上设有同步器。