CN212968495U - 矩阵式多功能激光器用壳体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矩阵式多功能激光器用壳体，包括本体和盖板，所述壳体内设置有激光器总成腔体、条形光斑发散腔体和散热腔体，壳体的中部设置有一透镜安装板，透镜安装板将激光器总成腔体和条形光斑发散腔体分隔开来，透镜安装板的中部设置有透镜安装孔；所述激光器总成腔体内设置有若干组激光器固定架，若干组激光器固定架圆弧方向排列，且若干组激光器固定架的中心线方向均朝向所述透镜安装孔；所述条形光斑发散腔体的端部设置有透光口。本实用新型的矩阵式多功能激光器用壳体体积小，可以与喷头一起安装在喷墨机构的工作平板上。结构简单、布局合理。

Description

矩阵式多功能激光器用壳体

技术领域

本实用新型涉及激光器领域，具体来说涉及一种矩阵式多功能激光器的壳体结构。

背景技术

现有的印刷机字车机构上的紫外灯主要是采用紫外线高压汞灯或者紫外线发光二极管(led)。如中国专利公布号为CN 102729648A的发明专利公开了一种UV喷墨打印机LED紫外光源延时曝光装置，包括打印喷头、LED紫外光源，用于支撑打印喷头和LED紫外光源的滑轨，其特征是：所述延时曝光装置还包括用于加热打印介质的加热器，加热器设置在打印喷头与LED紫外光源之间打印介质平面所处打印机载物台面的正面或背面，墨水喷印在打印介质表面后，经加热器加热使溶剂挥发后再由LED紫外固化光源予以固化。该发明使含挥发墨水喷印在打印介质表面后，有一溶剂挥发的过程，不会立刻固化，其加热器使打印介质在输入到给进装置前和UV墨水喷印在打印介质表面上以及此后的一段距离，打印介质均能从载物台获取一定的热量，保持一定的温度，以利于溶剂的挥发，从而提高打印品质。

这种采用LED紫外光源的方式或者紫外线高压汞灯都存在以下几点缺点：

1、这两种灯的能耗大，是紫外激光器的能耗的10倍左右。

2、采用紫外线高压汞灯或者紫外线发光二极管存在光斑形状不可控制、紫外光线扩散严重的问题，长期操作的工人需要佩戴防辐射服。

3、光斑不可控制，紫外光线扩散还容易造成油墨硬化在印刷头上。硬化的油墨随后使来自印刷头的喷射偏斜且造成差的印刷质量。实际上，即使非常小的油墨喷射的偏斜都可能造成破坏性的结果。即使设置屏蔽物阻止环境光尤其是紫外光进入印刷头，其效果并不好，杂散光仍然进入印刷头；且造成字车机构体积大。

4、采用紫外线高压汞灯或者紫外线发光二极管照射时，紫外辐射的温度在60摄氏度左右，长期处于一个高温工作环境，造成本身寿命短；对于待印刷的特定材质(如塑料材质)，容易造成印刷过程中材质发生变形；另外，热固化(高温固化)会降低油墨中颜料色浆的寿命，降低印刷质量。

5、采用紫外线高压汞灯或者紫外线发光二极管，一般要采取措施来冷却灯管、反射灯罩。现常用办法有：风冷却，这种方法是现今应用最多的方法，成本较低，但是散热片需要占用较大空间；水冷却，在灯管外加装水套，该方法效果好，但成本较高，占用空间大。这两种方式都使得打印机的字车机构体积巨大。

为了解决上述问题，目前，有很多厂家开始在打印机上采用激光固化UV油墨的固化装置。采用激光器固化，在印刷材料上得到形状可以控制的直线形光斑，在降低功耗的同时，提高了油墨固化效率。整个油墨固化在低温条件下完成，不存在印刷材料变形的问题，使得打印机适应范围更广。

但是现有的激光固化装置体积比较大，成本高。且现有的激光固化装置功能单一，不具有对被打印材料表面烧灼、打毛的功能。

本申请人设计的矩阵式多功能激光器中，采用多个激光器矩阵排列形成激光器总成，并通过控制器实现不同激光器组合形式，使得激光器总成的功率在一个范围内可调，从而得到不同功率的条形光斑，但是壳体结构复杂，布局不合理。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、布局合理的矩阵式多功能激光器用壳体。

本实用新型的技术方案如下：

矩阵式多功能激光器用壳体，其特征在于，包括本体和盖板，所述壳体内设置有激光器总成腔体、条形光斑发散腔体和散热腔体，壳体的中部设置有一透镜安装板，透镜安装板将激光器总成腔体和条形光斑发散腔体分隔开来，透镜安装板的中部设置有透镜安装孔；所述激光器总成腔体内设置有若干组激光器固定架，若干组激光器固定架圆弧方向排列，且若干组激光器固定架的中心线方向均朝向所述透镜安装孔；所述条形光斑发散腔体的端部设置有透光口。

作为本实用新型的改进，在发散腔体下方的透光口位置设置有起防尘作用的透光板。

作为本实用新型的改进，壳体内设置有与外部氧气抑制气体提供设备连通的氧气抑制气体通道，氧气抑制气体通道与激光器总成腔体连通。

作为本实用新型的改进，透镜安装板上设置有透气孔，激光器总成腔体通过该透气孔与条形光斑发散腔体连通。

作为本实用新型的改进，透光板的两侧与壳体内壁之间设置间隙，条形光斑发散腔体通过间隙与外部连通。进一步，透光板的两侧通过若干固定夹板夹持固定。

作为本实用新型的改进，散热腔体为水冷腔，水冷腔设置在激光器总成腔体的上方，该水冷腔包括进水接口和出水接口。

作为本实用新型的改进，所述透镜安装孔内设置有用以将激光光束扩散成条形光斑的发散透镜。

作为本实用新型的改进，所述壳体的两侧板上设置有散热翅片。

本实用新型的矩阵式多功能激光器用壳体体积小，可以与喷头一起安装在喷墨机构的工作平板上。结构简单、布局合理。

本实用新型设置有散热腔体，以便于激光器的散热。

本实用新型还可以通过氧气抑制气体通道与外部气体进行热交换，对激光器总成腔体进行降温。

本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为实施例1中矩阵式多功能激光器的示意图。

图2为实施例1中矩阵式多功能激光器省略前盖板的示意图。

图3为图2的前视图。

图4为主体安装板的示意图。

图5为图4的立体示意图。

图6为图3中的A-A向剖视图。

图7为透光板的一种安装结构示意图。

图8为发散透镜的另一种结构示意图。

图9为矩阵式多功能激光器安装在喷墨机构的工作平板上的示意图。

图10为图9的俯视图。

图11为另一实施方式中的矩阵式多功能激光器安装在喷墨机构的工作平板上的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例1

参见图1-7，一种矩阵式多功能激光器，安装在喷墨机构的工作平板上，包括一壳体100，为了方便安装，壳体100的尺寸与喷头尺寸相近，壳体的长度大于或者等于喷头的长度，宽度为喷头宽度的二分之一到两倍之间，高度不超过喷头高度的三倍。壳体包括本体110和前盖板120，本体110可以通过铝型材加工得到，本体110与前盖板120之间通过螺栓连接。

参见图2、3、4和5，壳体内部设置有激光器总成腔体130、条形光斑发散腔体140和散热腔体。壳体的中部设置有一透镜安装板150，透镜安装板150将激光器总成腔体130和条形光斑发散腔体140分隔开来。条形光斑发散腔体140的端部设置有透光口。

散热腔体是为了便于激光器散热，在本实施例中，散热腔体为水冷腔160，水冷腔160设置在激光器总成腔体130的上方。该水冷腔包括进水接口161和出水接口162。为了便于激光器散热，在壳体的两侧板上设置有散热翅片(图中未标示)。

在激光器总成腔体130内设置有激光器总成200。激光器总成200由2个至10个激光器呈矩阵式排列组成，形成集中发射的激光光束，如图2中所示的4个圆弧形矩阵排列的激光器，四组激光器通过四组激光器固定架131(如图4、5所示)安装固定，且四组激光器固定架的中心线方向均朝向透镜安装孔，四组激光器固定架圆弧方向排列。激光器与激光器固定架之间可以采用粘接或者螺钉固定；透镜安装板150上设置有用以将激光光束扩散成条形光斑的发散透镜300，在本实施例中，发散透镜300选用上表面为波浪形、下表面为平面的发散镜片。波浪形的弧度与光斑长度之间存在对应关系，选择不同弧度的发散透镜，形成的条形光斑长度也不同。激光器总成的每个激光器发出的激光光束均集中发射至发散透镜300上(尽可能的集中在同一点)；在发散腔体下方的透光口位置设置有起防尘作用的透光板400。激光器总成200的激光光束射向发散透镜300，并通过发散透镜300向外扩散成条形光斑。条形光斑的长度与打印宽度相对应。激光器总成有两种工作模式，通过控制激光器总成，可以形成起固化油墨作用的条形固化光斑，或者形成对被打印物体表面起烧灼、打毛作用的条形烧灼光斑。

本实用新型通过采用多个激光器矩阵排列形成激光器总成，并通过控制器实现不同激光器组合形式，使得激光器总成的功率在一个范围内可调，从而得到不同功率的条形光斑，当需要实现油墨固化功能时，采用小功率组合形式，当需要实现烧灼、打毛功能时，采用大功率组合形式。

在本实施例中，激光器总成200包括对被打印物体表面起烧灼、打毛作用的波长为750nm到900mm的第一激光器(红外激光器)210，以及对油墨起固化作用的波长为280nm-415nm的第二激光器(紫外激光器)220。

具体的是：参见图2和3，激光器总成200包括三个第一激光器210和一个第二激光器220，所有激光器并联连接；激光器总成的激光器采用独立控制模式。当需要激光固化油墨时，通过控制器控制第一激光器全关闭，第二激光器开启，此时，激光器总成发出的激光光束通过发散透镜后，形成能量聚集度非常高的条形固化光斑，完成瞬间固化；当需要激光烧灼、打毛被打印物体的表面时，通过控制器控制第一激光器开启，第二激光器关闭，此时，激光器总成发出的激光光束通过发散透镜后，形成能量聚集度非常高的条形烧灼光斑，通过快速移动(不会使被打印物体产生变形)，将被打印物体的表面进行深度很浅的烧灼、打毛，以便于油墨粘附。根据被打印物体的材质、表面烧灼、打毛所需温度，选择打开一个、两个、或者三个第一激光器。

当然也可以根据被打印材料不同，设置不同数量的第一激光器，提高激光器总成的瞬间烧灼温度范围，使得可以对更多材质的被打印物体进行烧灼、打毛。

这种组合方式由于采用专用的红外烧灼激光器，能量高，烧灼、打毛温度非常高，可以适用于瓷砖类材质的表面打毛。

另外，壳体内设置有与外部氧气抑制气体提供设备连通的氧气抑制气体通道170，氧气抑制气体通道170与激光器总成腔体130连通，参见图6，透镜安装板上设置有透气孔151，激光器总成腔体130通过该透气孔151与条形光斑发散腔体140连通；参见图7，透光板400的两侧与壳体内壁之间设置间隙410，透光板400的两侧通过若干固定夹板420夹持固定。条形光斑发散腔体140通过间隙410与外部连通。这样，在本实用新型中，氧气抑制气体可以依次通过氧气抑制气体通道170、激光器总成腔体130、透气孔151、条形光斑发散腔体140、间隙410，进入喷墨区域。氧气抑制气体总共有三个作用，第一：通过氧气抑制气体的流通与激光器总成腔体进行热交换，对激光器总成腔体进行降温；第二：使得油墨固化在无氧环境中进行，与在有氧环境进行油墨固化相比，无氧环境的油墨固化效率提高20倍左右；第三：在对被打印物体表面进行激光烧灼、打毛时，氧气抑制气体可以起到防止起火的作用。氧气抑制气体优先选用氮气，成本低，无毒害，无环境污染。

当然，激光器总成腔体130与条形光斑发散腔体140的连通也可以采用其他结构，比如，参见图8，在透镜安装板与壳体内壁之间设置有间隙152。条形光斑发散腔体140与外部连通也可以采用不同的结构，比如，在透光板400上设置有透气孔430或其他透气槽等。

参见图9和10，一种喷墨机构，包括工作平板、设置在工作平板上的喷头，喷头下端面设有用于往印刷介质上喷射墨汁的出墨口；还包括设置在工作平板上的矩阵式多功能激光器，该矩阵式多功能激光器形成与喷头移动方向垂直的条形光斑。

以来回打印的字车机构为例，矩阵式多功能激光器和喷头均安装在喷墨机构的工作平板上。安装位置一共分为5排，第一排设置第一个矩阵式多功能激光器11。第二排从左至右依次设置第二个矩阵式多功能激光器12、白色喷头13。第三排从左至右设置彩色喷头(红黄)14、彩色喷头(蓝黑)15、第三个矩阵式多功能激光器16。第四排从设置有透明色喷头17。第五排设置第四个矩阵式多功能激光器18。预先将第一个矩阵式多功能激光器11设置为条形烧灼光斑模式；其他的均设置为条形固化光斑模式。

该结构的具体工作原理：

1、以纸质材料打印为例(不需要打毛)

字车机构带动工作平板从右向左平移，所有矩阵式多功能激光器和喷头不动作；

接着，字车机构带动工作平板从左向右平移，第二排的第二个矩阵式多功能激光器12、白色喷头13均启动，其余未启动。由于白色喷头13在第二个矩阵式多功能激光器12的右侧，因此，白色喷头13先在纸质材料上色，第二个矩阵式多功能激光器12在白色喷头13后面对刚喷出的白色墨水进行固化。

再接着，字车机构带动工作平板从右向左平移，第三排的彩色喷头(红黄)14、彩色喷头(蓝黑)15、第三个矩阵式多功能激光器16均启动，其余未启动。彩色喷头(红黄)14、彩色喷头(蓝黑)15先在纸质材料上色，第三个矩阵式多功能激光器16在后面对刚喷出的彩色墨水进行固化。

再接着，字车机构带动工作平板从左向右平移，第四排的透明色喷头17启动，其余未启动。透明色喷头17进行喷墨。

然后，字车机构带动工作平板从右向左平移，第四个矩阵式多功能激光器18启动，其余未启动。第四个矩阵式多功能激光器18对刚喷出的透明色墨水进行固化。

然后依次重复上述步骤。

2、以PCB板打印为例(需要进行表面打毛)

在PCB板上打印：厂家商标识别信息、品牌信息、产品参数信息、电容电阻信息。现有技术中，PCB板在加工完成电路部分后，需要制作阻焊层，进烤箱加热烘烤，通过丝网印刷将相关信息印刷在阻焊层表面，但是由于阻焊层光滑表面，油墨吸附能力差，油墨容易掉落，需要再制作阻焊层，再次进烤箱加热烘烤，工艺非常复杂。

在本实用新型中，将待加工PCB板固定放置在打印平台上，通过控制字车机构移动进行打印，字车机构带动工作平板从右向左平移，第一排的第一个矩阵式多功能激光器11启动，其余未启动。第一个矩阵式多功能激光器11形成的条形烧灼光斑对PCB板表面完成深度很浅的烧灼、打毛工作。

接着，字车机构带动工作平板从左向右平移，第二排的第二个矩阵式多功能激光器12、白色喷头13均启动，其余未启动。由于白色喷头13在第二个矩阵式多功能激光器12的右侧，因此，白色喷头13先在纸质材料上色，第二个矩阵式多功能激光器12在白色喷头13后面对刚喷出的白色墨水进行固化。

再接着，字车机构带动工作平板从右向左平移，第三排的彩色喷头(红黄)14、彩色喷头(蓝黑)15、第三个矩阵式多功能激光器16均启动，其余未启动。彩色喷头(红黄)14、彩色喷头(蓝黑)15先在纸质材料上色，第三个矩阵式多功能激光器16在后面对刚喷出的彩色墨水进行固化。

再接着，字车机构带动工作平板从左向右平移，第四排的透明色喷头17启动，其余未启动。透明色喷头17进行喷墨，将打毛后的表面恢复光泽。

然后，字车机构带动工作平板从右向左平移，第四个矩阵式多功能激光器18启动，其余未启动。第四个矩阵式多功能激光器18对刚喷出的透明色墨水进行固化。

然后依次重复上述步骤。

由于先将表面打毛，使得油墨吸附能力大大增加，油墨吸附牢固，不需要再次制作阻焊层，再次进烤箱加热烘烤，减少了加工工艺。

当然，可以根据被打印材料的实际情况调整矩阵式多功能激光器的数量和/或位置。如图11所示，矩阵式多功能激光器仅仅设置在两头位置，一个实现打毛功能，一个实现固化功能。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.矩阵式多功能激光器用壳体，其特征在于，包括本体和盖板，所述壳体内设置有激光器总成腔体、条形光斑发散腔体和散热腔体，壳体的中部设置有一透镜安装板，透镜安装板将激光器总成腔体和条形光斑发散腔体分隔开来，透镜安装板的中部设置有透镜安装孔；所述激光器总成腔体内设置有若干组激光器固定架，若干组激光器固定架圆弧方向排列，且若干组激光器固定架的中心线方向均朝向所述透镜安装孔；所述条形光斑发散腔体的端部设置有透光口。

2.根据权利要求1所述的矩阵式多功能激光器用壳体，其特征在于，在发散腔体下方的透光口位置设置有起防尘作用的透光板。

3.根据权利要求1所述的矩阵式多功能激光器用壳体，其特征在于，壳体内设置有与外部氧气抑制气体提供设备连通的氧气抑制气体通道，氧气抑制气体通道与激光器总成腔体连通。

4.根据权利要求3所述的矩阵式多功能激光器用壳体，其特征在于，透镜安装板上设置有透气孔，激光器总成腔体通过该透气孔与条形光斑发散腔体连通。

5.根据权利要求4所述的矩阵式多功能激光器用壳体，其特征在于，透光板的两侧与壳体内壁之间设置间隙，条形光斑发散腔体通过间隙与外部连通。

6.根据权利要求5所述的矩阵式多功能激光器用壳体，其特征在于，透光板的两侧通过若干固定夹板夹持固定。

7.根据权利要求1所述的矩阵式多功能激光器用壳体，其特征在于，散热腔体为水冷腔，该水冷腔包括进水接口和出水接口。

8.根据权利要求7所述的矩阵式多功能激光器用壳体，其特征在于，所述水冷腔设置在激光器总成腔体的上方。

9.根据权利要求1所述的矩阵式多功能激光器用壳体，其特征在于，所述透镜安装孔内设置有用以将激光光束扩散成条形光斑的发散透镜。

10.根据权利要求1所述的矩阵式多功能激光器用壳体，其特征在于，所述壳体的两侧板上设置有散热翅片。

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