一种油墨固化装置及喷墨打印机的字车机构的制作方法

本发明涉及油墨固化领域，具体来说涉及一种油墨固化装置及喷墨打印机的字车机构。

背景技术：

紫外线光(UV)固化是利用光引发剂(光敏剂)的感光性、在紫外线光照射下光引发形成激发生态分子，分解成自由基或是离子，使不饱和有机物进行聚合、接技、交联等化学反应达到固化的目的。在印刷应用中，可辐射固化的油墨从喷头被喷射到衬底上，以形成图像的一部分。然后通过紫外灯的红外辐射使得油墨固化。

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。本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 紫外高光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倍以上。

2、采用高光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、紫外光辐射扩散严重的问题，长期操作的工人需要佩戴防辐射护具。

3、光斑不可控制，紫外光辐射扩散还容易造成油墨硬化在打印喷头上。硬化的油墨随后使来自打印喷头的堵塞喷射偏斜且造成打印画面缺失。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辐射照射到喷头，其效果并不好，为避免上述情况的影响只有增加固化灯以打印喷头之间的距离，但就造成整个字车机构体积增大。

4、采用高光紫外线高压汞灯或者紫外线发光二极管照射时，紫外辐射的温度在几百摄氏度，长期处于一个高温工作环境，造成本身寿命短；对于待打印的特定材质（如塑料膜等材质），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，降低打印产品的着色质量。

5、采用高光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，但因为要设置外置液体循环散热装置成本较高，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。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种油墨固化装置及喷墨打印机的字车机构，以解决现有技术中采用的高光紫外线高压汞灯或者紫外线发光二极管能耗高、光斑不可控制、紫外辐射线扩散严重、固化温度高、其冷却装置占用空间大的问题。

本发明的技术方案如下：一种油墨固化装置，包括紫外激光器和氧气抑制设备；

所述紫外激光器的下端沿激光光束方向设置有发散镜片；发散镜片至少包括正面朝向激光光束的平面和朝向印刷材质的用以将激光光束扩散成直线形光斑的弧形面；

所述氧气抑制设备包括外部供氮装置和用以将输入的氮气向外扩散的氮气扩散单元，所述氮气扩散单元设置在紫外激光器的下方、且位于直线形光斑的侧边，外部供氮装置通过氮气管路与氮气扩散单元连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述发散镜片为半圆柱形发散镜片。进一步，所述紫外激光器包括激光发射器和光学镜片，激光发射器、光学镜片、半圆柱形发散镜片前后依次排列设置。

在本发明的一个优选实施例中，所述紫外激光器的壳体设置有第一散热部，所述第一散热部上设置有用以加热油墨管路的油墨管路连接孔。进一步，所述第一散热部为一散热板，所述散热板与紫外激光器的壳体一侧面通过螺栓连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述紫外激光器的壳体设置有第二散热部，所述第二散热部上设置有氮气进口和氮气出口，第二散热部内设置有用以加热氮气的毛细孔，氮气出口通过氮气管路与氮气扩散单元连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述氮气扩散单元为一高温烧结砂块，高温烧结砂块的一面上设置有与氮气管路连接的氮气进气孔。

在本发明的一个优选实施例中，所述氮气扩散单元外罩有一缺少底板的壳体，壳体的上端面设置有与紫外激光器对应的光线入口。

本发明还提供了一种包含上述油墨固化装置的喷墨打印机的字车机构，它包括可移动字车底板、打印喷头安装位和至少一个油墨固化装置，所述打印喷头和油墨固化装置均固定设置在可移动字车底板上，油墨固化装置设置与喷头的侧边，用以对喷头喷射的油墨进行快速固化。

作为本发明的一种限定，在可移动字车底板的下端外侧设置有防止氮气扩散的隔离件。进一步，所述隔离件为隔离毛刷。

本发明的有益效果包括：

1、采用紫外激光器作为紫外辐射源，并配合特定形状的发散镜片，在印刷材料上得到形状可以控制的直线形光斑，紫外线集中；在降低功耗的同时，提高了油墨固化效率。

2、采用紫外激光器作为紫外辐射源，并配合特定形状的发散镜片，在打印材料上得到形状可以控制的直线形光斑；避免了紫外辐射扩散的问题，也就避免了紫外辐射扩散造成的喷头堵塞的问题；配合字车机构下端的隔离毛刷，使得从外部看起来，整台字车机构在工作状态下，没有可见光从内部扩散出来；并且还能隔绝外部的氧气进入。

3、采用紫外激光器作为紫外辐射源，能耗低，仅为原来高光高热固化灯的十分之一左右，避免了采用风冷或者水冷来降低温度的问题，使得整体体积减小，占用空间小。

4、与采用现有的紫外辐射源，油墨固化灯在几百摄氏度的光能条件下完成相比，本发明采用紫外激光器作为紫外辐射源，功耗低，整个油墨固化在低温条件下完成，不存在打印材料变形的问题，使得打印机适应范围更广；另外避免了高光高温固化带来的降低油墨中颜料色浆寿命的问题，提高着色质量。

5、采用氧气抑制设备，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，油墨固化效率提高20倍左右。

6、通过紫外激光器的壳体散发的热量一部分用以对油墨进行预热，以保证在低温的工作环境下维持油墨恒温，既节约了能源，又提高了油墨打印稳定性。

7、通过紫外激光器的壳体散发的热量一部分用以对氮气进行加热，避免印刷在过低的温度下进行，缓解了低温氮气对油墨稳定性造成的影响。

本发明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为喷墨打印机的字车机构的俯视图。

图2为喷墨打印机的字车机构的立体示意图。

图3为紫外激光器的装配示意图。

图4为紫外激光器的原理示意图。

图5为图4的立体示意图。

图6为高温烧结砂块的示意图。

图7为氮气扩散单元位于壳体内部的示意图。

图8为氮气恒温滤芯的内部结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、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，进一步阐述本发明。

参见图1和2，一种喷墨打印机的字车机构，它包括可移动字车底板100、喷头（图中未标示）和两个油墨固化装置200，喷头和两个油墨固化装置200均固定设置在可移动字车底板上，两个油墨固化装置200设置与喷头的侧边，用以对喷头喷射的油墨进行快速固化。也可以采用单边油墨固化装置的结构。

油墨固化装置200包括紫外激光器210和氧气抑制设备220。

参见图3、4和5，紫外激光器包括激光发射器211和光学镜片212，紫外激光器的下端沿激光光束方向设置有发散镜片213；激光发射器211、光学镜片212、发散镜片213通过安装板共同装配在紫外激光器的壳体214内。发散镜片213至少包括正面朝向激光光束的平面2131和朝向印刷材质的用以将激光光束扩散成直线形光斑的弧形面2132；在本实施例中，发散镜片213为半圆柱形发散镜片。激光发射器211、光学镜片212、半圆柱形发散镜片前后依次排列设置。采用紫外激光器作为紫外辐射源，并配合特定形状的发散镜片，在印刷材料上得到形状可以控制的直线形光斑，紫外线集中；在降低功耗的同时，提高了油墨固化效率。避免了紫外辐射扩散的问题，也就避免了紫外光扩散造成的喷头堵塞的问题；配合字车机构下端的隔离毛刷，使得从外部看起来，整台字车机构在工作状态下，没有可见光从内部扩散出来；并且还能隔绝外部的氧气进入。采用紫外激光器作为紫外辐射源，能耗低，仅为原来的十分之一左右，避免了采用风冷或者水冷来降低温度的问题，使得整体体积减小，占用空间小。与采用现有的紫外辐射源，油墨固化在几百摄氏度的条件下完成相比，本发明采用紫外激光器作为紫外辐射源，功耗低，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；另外避免了高温固化带来的降低油墨中颜料色浆寿命的问题，提高印刷质量。

氧气抑制设备220包括外部供氮装置（图中未标示）和用以将输入的氮气向外扩散的氮气扩散单元221，氮气扩散单元221设置在紫外激光器210的下方、且位于直线形光斑的侧边，外部供氮装置通过氮气管路与氮气扩散单元连接。参见图6，氮气扩散单元221为一高温烧结砂块，高温烧结砂块数量可以按照实际情况进行选择。高温烧结砂块的一面上设置有与氮气管路连接的氮气进气孔2211。参见图7，氮气扩散单元221共有两个，分别位于直线形光斑的两侧边，在两个氮气扩散单元221之间设置有紫外光屏蔽隔板，进一步防止紫外光扩散。氮气扩散单221外罩有一缺少底板的壳体222，壳体的上端面设置有与紫外激光器对应的光线入口（图中未标示）。采用氧气抑制设备，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，油墨固化效率提高20倍左右。

参见图1和8，紫外激光器的壳体一侧面上设置有第一散热部（散热板）230，第一散热部上设置有用以加热油墨管路的油墨管路连接孔。第一散热部230与紫外激光器的壳体一侧面通过螺栓连接。通过紫外激光器的壳体散发的热量一部分用以对油墨进行预热，既节约了能源，又提高了油墨印刷质量。

紫外激光器的壳体设置有第二散热部（氮气恒温滤芯）240，第二散热部240上设置有氮气进口和氮气出口，如图8所示，第二散热部内设置有用以加热氮气的毛细孔241，氮气出口通过氮气管路与氮气扩散单元连接。通过紫外激光器的壳体散发的热量一部分用以对氮气进行加热，避免印刷在过低的温度下进行，缓解了低温氮气对印刷质量造成的影响。

再次参见图1和2，在可移动字车底板的下端外侧设置有防止氮气扩散的隔离件。隔离件为隔离毛刷300，既可以隔离氮气，又可以隔离可见光。隔离毛刷300在保证隔离效果的同时，又不影响可移动字车底板的运动。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明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发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明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发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。