一种喷墨打印装置的制作方法

本实用新型涉及一种应用于圆柱体、圆锥体、待打印区域为圆柱/圆锥的待打印物体或卡片、手机壳、袜子等其他平面待打印物体的喷墨打印装置。

背景技术：

目前在喷墨打印装置工作过程中，利用打印装置的喷头喷射墨滴于打印介质上形成图文。根据不同的打印方式以及不同材料的打印介质，打印机的外形及结构均有差别。

喷墨打印装置在打印平面类物体时，根据打印小车和待打印对象的运动方式可包括扫描式喷墨打印和一次走纸成像喷墨打印两种方式。在打印曲面物体时，比如圆柱体、圆锥体或待打印区域为圆柱体或圆锥体的时候，采用另一种专门针对曲面物体的喷墨打印装置。

在喷墨打印过程中，为了提高打印效率，可使用多工位的结构设计，将待打印物体的上下料作业和打印作业差分至两个或多个工位同时进行，有时待打印物体在打印前还可能需要预处理作业、在打印后需要完全固化作业，为提高整体工作效率，可使用中国专利201380074261.1记载的转盘旋转方式传送待打印物体，并根据需要来设置多个工位同步进行不同作业，从而提高工作效率，该专利记载的打印装置包括打印小车3和走纸机构，在打印小车3上安装包括用于喷射品红色（m）、黄色（y）、青色（c）和黑色（k）墨水的打印头。打印小车上还可以安装至少一个分别用打印白色（w）墨水和/或透明色（v）墨水的打印头。在打印小车3上可设置用于容纳墨水的墨盒及相应的负压控制系统。走纸机构包括打印平台41-48、旋臂51-58、旋转中心轴6、第三驱动机构和底座（图中未视出），打印平台41-48绕旋转中心轴6成圆周阵列设置，打印平台41-48用于安装待打印对象，打印平台41-48分别通过旋臂51-58连接在旋转中心轴6上。控制系统控制第三驱动机构驱动打印平台41-48间歇旋转以供给待打印对象。该实用新型的走纸机构也可以设置两个、三个、四个、五个、六个或者其它个数的打印平台。打印小车3设置在支架2上，在支架2上设置有一第一驱动机构包括电机21和丝杆22，电机21的输出端与丝杆22连接，丝杆22上安装丝母，丝母通过丝母座与打印小车3连接，通过电机21带动丝杆22、丝母转动从而带动打印小车3沿丝杆22方向前后运动。

上述多工位旋转传送结构需要设置多个治具放置待打印物体，在结构设计上旋转中心轴6两侧的相对治具以尾部对尾部的方式布置，在传送时进行360度的持续旋转，增大了传送部分的空间体积，结构较为复杂，在办公室使用或其他小型打印装置设计时并不适用；此外，如果为控制各工位的作业需要电气方面在各工位布置走线时，还需要将电线收集至滑环中用来避免在持续旋转过程中线路的交缠，从而增加了装置生产成本。

如果不使用360度持续旋转的方式设计多工位传送结构，也可以使用多条直线传送的方式设置多工位模式，但直线传送方式又较旋转模式速度有所降低，且打印的上下料位置在交替变化而不在相同位置，增加上下料的工序及成本，打印效率不高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种翻面式喷墨打印装置。

为实现上述目的，本实用新型提出一种喷墨打印装置，包括a驱动机构、b驱动机构、翻面机构、底座部分、打印小车、横梁和控制系统，底座部分设置于喷墨打印装置底部，底座部分上方设置一翻面机构，在翻面机构前后两端分别以中心对称方式设置a驱动机构和b驱动机构，a驱动机构连接一待打印物体，a驱动机构和其上安装的待打印物体与第一方向（x轴）平行，b驱动机构连接另一待打印物体，b驱动机构和其上安装的另一待打印物体与第一方向（x轴）平行，在翻面机构后部上方设置一横梁，横梁上安装一打印小车，控制系统控制翻面机构进行半周长轨迹上的往返翻面运动、打印小车沿横梁的往返运动及喷头的喷墨。

在上述的待打印装置中，所述的a驱动机构和其上安装的待打印物体在第一方向（x轴）上的投影与b驱动机构和其上安装的待打印物体在第一方向（x轴）上的投影完全重叠或部分重叠。

在上述的待打印装置中，所述的a驱动机构和其上安装的待打印物体与b驱动机构和其上安装的待打印物体在第二方向（y轴）上间隔错开排列。

在上述的待打印装置中，所述的翻面机构包括翻面驱动电机、集线盒、拖链和翻面板，翻面板水平放置，在翻面板底部设置一翻面驱动电机，翻面驱动电机驱动翻面板进行水平面上的往返翻面运动，在翻面机构上方和底部分别设置集线盒和拖链用于线路布置。

在上述的待打印装置中，所述的翻面驱动电机通过减速器与翻面板底部连接。

在上述的待打印装置中，所述的翻面驱动电机还可使用蜗轮蜗杆机构、齿轮齿条机构、连杆机构或凸轮分割器机构进行替换。

在上述的待打印装置中，喷墨打印装置还包括固化干燥装置，固化干燥装置设置于待打印物体的下方，用于对墨滴进行固化干燥处理。

在上述的待打印装置中，所述的a驱动机构包括支撑板、驱动电机、第一同步带轮、第二同步带轮和传动皮带，支撑板起到支撑作用，在支撑板一端安装驱动电机，驱动电机的输出轴连接第一同步带轮，第一同步带轮再通过传动皮带连接第二同步带轮，第二同步带轮中心设置一驱动输出轴，在驱动输出轴末端安装待打印物体，驱动电机可驱动待打印物体进行绕自身旋转中心轴的旋转运动。

在上述的待打印装置中，所述的a驱动机构的结构和b驱动机构的结构相同。

本实用新型的有益效果在于：

1.通过翻面机构在半个周长轨迹上的往返翻面运动交替传递a驱动机构和b驱动机构上的待打印物体，使打印作业与上下料作业同步进行，提高打印装置工作效率。

2.a驱动机构和其上安装的待打印物体在第一方向（x轴）上的投影与b驱动机构和其上安装的待打印物体在第一方向（x轴）上的投影完全重叠或部分重叠，使得装置结构简单紧凑，缩小占用空间。

3.a驱动机构和其上安装的待打印物体与b驱动机构和其上安装的待打印物体在第二方向（y轴）上间隔错开排列，使打印区域与上下料区域完全分隔开，在分隔开的区域同时进行不同操作时可确保工作安全。并且操作者在正面（上下料位置）即可观察到前方的打印情况，可及时处理打印时出现的突发状况。

4.翻面机构进行半周长轨迹上的往返运动，不需要驱动机构上连接线路的360度持续旋转，从而无需为避免线路缠绕而使用滑环，节约成本。

5.经过翻面机构的往返翻面后，上下料位置始终都可回到相同的位置，便于操作者手动或自动化操作，且操作者在装置前方操作区域即可目测打印过程，一旦打印出现问题，可及时处理。

附图说明

图1为专利201380074261.1中现有技术的打印装置示意图；

图2为本实用新型一实施例中喷墨打印装置的结构示意图；

图3为图2隐藏外罩4的喷墨打印装置结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中待打印物体翻面机构及其上驱动机构和待打印物体的立体示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为图4的仰视图；

图7为图4中驱动机构隐藏外壳后的结构示意图；

图8为本实用新型一实施例中打印工作步骤的流程图；

图9a-9d为本实用新型一实施例中打印过程各模块工作的示意图；

图10为本实用新型中待打印物体翻面驱动模块设计时考虑的尺寸示意图；

图11为本实用新型另一实施例中待打印物体翻面驱动机构的俯视图；

图12为本实用新型又一实施例中待打印物体翻面驱动机构的俯视图。

附图中所示序号具体表示为：a驱动机构1、翻面机构2、b驱动机构3、外罩4、a驱动机构上的待打印物体5、b驱动机构上的待打印物体6、双治具上的待打印物体7、多治具上的待打印物体71、底座部分8、打印小车9、横梁10、固化干燥装置0、外壳11、驱动输出轴12、支撑板a13、驱动电机14、第一同步带轮15、第二同步带轮16、传动皮带17、支撑柱18、支撑板b19、集线盒21、拖链22、线槽23、翻面板24、翻面驱动电机25、减速机26、打印区域z1和上下料区域z2。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施例。

首先如图2-3所示介绍本实用新型的喷墨打印装置结构，喷墨打印装置包括a驱动机构1、翻面机构2、b驱动机构3、底座部分8、打印小车9、横梁10和控制系统，底座部分8位于喷墨打印装置底部，在底座部分8上方设置一翻面机构2，在翻面机构2上设置a驱动机构1和b驱动机构3，a驱动机构1和b驱动机构3沿x轴方向即第一方向平行、并以翻面机构2中间的轴心进行中心对称设置，a驱动机构1设置在翻面机构2后方的左侧，在a驱动机构1的右侧输出端安装待打印物体5，a驱动机构1可驱动待打印物体5绕自身旋转中心轴进行旋转运动，b驱动机构3设置在翻面机构2前方的右侧，在b驱动机构3的左侧输出端上安装待打印物体6，b驱动机构3可驱动待打印物体6绕自身旋转中心轴进行旋转运动。所述a驱动机构1和其上安装的待打印物体5与b驱动机构3和其上安装的待打印物体6在x轴方向有一部分重叠的区域（如图5中所示的l区域），且a驱动机构1和其上安装的待打印物体5与b驱动机构3和其上安装的待打印物体6在y轴方向即第二方向上间隔错开排列（如图5中所示的h区域），翻面机构2可带动其上的a驱动机构1和b驱动机构3绕翻面机构2的中心点进行半周长轨迹上的往返180度翻面运动，在a驱动机构和b驱动机构上安装待打印物体的下方位置还分别设置有固化干燥装置0，固化干燥装置0用于对其上的待打印物体上的墨滴进行固化干燥处理。在翻面机构2后部上方即图3中a驱动机构1上方沿x轴方向设置一横梁10，横梁10上安装一打印小车9，打印小车可沿横梁10即第一方向进行往返运动，打印小车9下方安装喷头用于对下方待打印物体的待打印区域喷射墨滴形成图文，控制系统控制打印装置的打印作业，具体包括：控制翻面机构2绕自身中心进行半周长轨迹上的往返180度翻面运动，控制a驱动机构上的待打印物体5或b驱动机构上的待打印物体6绕自身旋转中心进行的旋转运动，控制打印小车9沿横梁10方向即x轴方向进往返运动并对下方匀速旋转待打印物体喷射墨滴形成所需图文以及控制固化干燥装置0对墨滴进行固化干燥处理。打印装置装配完成出厂前，将打印小车9和横梁10外部安装上外罩4，如图2所示。

需要说明的是，本实施例中待打印物体为圆柱体，但对此并不进行限定，也可为圆锥体或待打印区域为圆柱/圆锥的待打印物体，更换a驱动机构1和b驱动机构3的结构和喷头的排布，也可用于对卡片、手机壳、袜子等其他待打印物体进行打印。

下面根据图4-7详细说明本实用新型一个实施例中翻面机构和待打印物体驱动机构的结构设计：

如图4-6所示，翻面机构2包括翻面驱动电机25、集线盒21、拖链22、线槽23和翻面板24，翻面板24位于翻面机构2的下方，在翻面机构2翻面板24的底部设置一翻面驱动电机25，翻面驱动电机25用于驱动翻面机构2中的翻面板24绕翻面驱动电机25输出轴进行半周长轨迹上的180度往返翻面运动，即翻面板24逆时针绕翻面驱动电机25输出轴运动180度，待位于打印小车9下方的待打印物体完成打印后，翻面板24再顺时针绕翻面驱动电机25输出轴运动180度，待位于打印小车9下方的另一待打印物体完成打印后，翻面板24再逆时针绕翻面驱动电机25输出轴运动180度……，如此往复运动直至所有待打印物体打印完成。翻面驱动电机25通过减速机26与翻面板24底部连接，在翻面机构2上方两对角端分别设置一a驱动机构1和b驱动机构3，具体位置如图所示，a驱动机构1设置在翻面机构2上x轴方向的左侧、y轴方向的后端，b驱动机构3设置在翻面机构2上x轴方向的右侧、y轴方向的前端，a驱动机构1的右端连接a驱动机构上的待打印物体5，b驱动机构3的左端连接b驱动机构上的待打印物体6，a驱动机构1加待打印物体5沿x轴方向的投影与b驱动机构3加待打印物体6的投影有部分重叠，如图5中所示l即为重叠的长度，根据待打印物体的长度差异，上述两者位置可以全部重叠，此时翻面运动时所需的翻面区域空间范围最小。在a驱动机构1和b驱动机构3之间、翻面机构2上方设置一集线盒21，集线盒21用于走线，在a驱动机构1和b驱动机构3的下方还分别设置线槽23用于走线，在翻面板24的下方设置拖链22用于配合翻面板24进行180度往返翻面运动，当翻面驱动电机25驱动翻面板24运动180度时，翻面板24上的a驱动机构1和b驱动机构3前后位置对调，从而使其上安装的待打印物体5和待打印物体6位置对调，当位于打印小车下方连接a驱动机构上的待打印物体5在进行打印作业的同时，连接b驱动机构上的待打印物体6已运动至打印装置的前端，对连接b驱动机构上的待打印物体6可进行下料作业，同时更换新的待打印物体，同样的当b驱动机构3运动至打印小车下方时，连接a驱动机构上的待打印物体5已旋转至打印装置的前端，对连接a驱动机构上的待打印物体5可进行下料作业，同时更换新的待打印物体，如此循环，可令打印小车处于持续工作的状态，从而提高打印效率。每次翻面运动结束后，需打印的待打印物体运动至的打印初始位置不变，需下料的打印完成物体运动至的下料位置不变、同样的上料位置也不变。

除上述实施例中翻面机构2使用翻面驱动电机25驱动外，还可使用蜗轮蜗杆结构、齿轮齿条结构、连杆结构或凸轮分割器进行翻面机构的设计，只要能实现半周长范围的往返翻面运动即可。

下面根据图7说明a驱动机构1的具体结构（b驱动机构3的结构与其相同），a驱动机构1用于安装待打印物体并驱动其绕自身旋转中心轴进行旋转运动，从而配合上方的打印喷头喷射墨滴形成所需图像或文字。a驱动机构1包括驱动输出轴12、支撑板a13、驱动电机14、第一同步带轮15、第二同步带轮16、传动皮带17、支撑柱18和支撑板b19，支撑板a13和支撑板b19用于对零件起到支撑作用，支撑板a13和支撑板b19之间通过四根支撑柱18连接，在支撑板b19的右端安装一驱动电机14，驱动电机14作为驱动部分驱动待打印物体进行旋转运动，驱动电机14的输出轴连接第一同步带轮15，第一同步带轮15再通过传动皮带17连接第二同步带轮16，第二同步带轮16中心设置一驱动输出轴12，在驱动输出轴12左侧末端安装一待打印物体，当驱动电机14通电工作后，驱动输出轴12将其驱动力传输出来、进行旋转运动，从而带动其上连接的待打印物体进行绕自身旋转中心轴的旋转运动。此外，在待打印物体驱动机构的外部、支撑板a13的外侧设置一外壳11将上述零件包罩起来。

下面根据图8、9a-9d详细说明本实用新型打印装置的工作过程为：在开始工作前，a驱动机构1位于翻面机构2的前端（靠近操作者的位置即上下料区域z2），b驱动机构3位于翻面机构2的后端（远离操作者的位置打印区域z1），上下料区域z2与打印区域z1沿y轴方向即第二方向以d的距离间隔设置，安全可靠互不影响，避免小车运动失控造成安全隐患，且上下料区域z2不会发生变化，便于每次的上下料作业，同时操作者在打印装置前方便可直观目测打印区域z1的工作，一旦出现故障可及时处理。具体为，步骤s0：在a驱动机构1上安装待打印物体5；步骤s1：翻面机构2逆时针翻动180度，a驱动机构1以及a驱动机构上的待打印物体5运动至靠近横梁10的下端，同时打印小车9沿横梁10（x轴方向）从初始位置向终点位置持续不间断移动，在经过a驱动机构1上安装的待打印物体5的待打印区域时喷射墨滴形成图文，一遍通过后整个图文打印完成，在喷墨全程a驱动机构1上安装的待打印物体5在a驱动机构1的驱动下绕自身中心轴进行匀速旋转运动，同时在b驱动机构3上安装待打印物体6，打印小车9打印过程如图9a所示，打印完成后打印小车9沿横梁10（x轴方向）从终点位置移动回初始位置；步骤s2：翻面机构2顺时针翻动180度，如图9b中的箭头r所示，翻面后b驱动机构3以及b驱动机构上的待打印物体6位于靠近横梁10的下端，即打印区域z1，a驱动机构1以及a驱动机构上的待打印物体5翻动至翻面机构2的前端，即上下料区域z2，如图9c所示；步骤s3：打印小车9沿横梁10（x轴方向）再次从初始位置向终点位置持续不间断移动，在经过b驱动机构3上安装的待打印物体6的待打印区域时喷射墨滴形成图文，一遍通过后整个图文打印完成，在喷墨全程b驱动机构3上安装的待打印物体6在b驱动机构3的驱动下绕自身中心轴进行匀速旋转运动，同时对打印完成的a驱动机构上的待打印物体5进行卸料、然后安装上新的待打印物体，打印完成后打印小车9沿横梁10（x轴方向）从终点位置移动回初始位置；步骤s4：翻面机构2逆时针翻动180度，如图9d中的箭头r所示；步骤s5：打印小车9沿横梁10（x轴方向）再次从初始位置向终点位置持续不间断移动，在经过a驱动机构1上安装的待打印物体的待打印区域时喷射墨滴形成图文，一遍通过后整个图文打印完成，在喷墨全程a驱动机构1上安装的待打印物体在a驱动机构1的驱动下绕自身中心轴进行匀速旋转运动，同时对打印完成的b驱动机构上的待打印物体6进行卸料、然后安装上新的待打印物体，打印完成后打印小车9沿横梁10（x轴方向）从终点位置移动回初始位置；步骤s6：重复上述步骤s2-s5，直到所有的待打印物体均打印完成。

需要说明的是，步骤s1、s3和s5在打印的同时固化干燥装置对墨滴进行固化干燥处理。

在翻面机构2的往返翻面运动过程中，a驱动机构1或b驱动机构3实际所需的运动轨迹可近似看成一半圆周轨迹，如图10中的虚线半圆所示，半圆周区域的直径d为a、b两点的距离；同理待打印物体5和待打印物体6的运动轨迹可近似看成以c、d两点的距离为直径的半圆周，在结构设计时，若空间位置受限严重，可考虑将a、b两点的距离设计成与c、d两点的距离相等，此时最能节省转动空间。当然，根据待打印物体的不同长度和空间的预留考虑，也可根据实际需要设计a、b两点和c、d两点的实际距离。总之，ac线段和bd线段在水平x轴方向的投影可完全重叠或部分重叠，而不能设置为待打印物体5的底部和待打印物体6的底部相对的结构，从而节省了空间，并且只需在半个周长轨迹上进行往返运动，连接的线路不需要360度持续旋转，省去滑环的需求，节约成本避免安全隐患。其中a、b两点分别表示a驱动机构1和b驱动机构3两者最远端对角线连线的两端点，c、d两点分别表示a驱动机构上的待打印物体5和b驱动机构上的待打印物体6两者最远端对角线连线的两端点。

需要说明的是，待打印物体驱动机构除了连接一个待打印物体外，也可以设计成有两个输出端配合连接两个待打印物体的结构，如图11所示，a驱动机构1连接两待打印物体7，b驱动机构3同样连接两待打印物体，其他翻面传输方式和打印过程与上述介绍原理相同，一驱动机构位于打印区域进行两待打印物体的打印作业，同时另一驱动机构位于上下料区域进行两待打印物体的下料及上料操作。

此外，还可设计成有多个输出端配合连接多个待打印物体的结构，如图12所示为a驱动机构1连接三个待打印物71，b驱动机构3连接三个待打印物的实施方式，其他翻面传输方式和打印过程与上述介绍原理相同，一驱动机构位于打印区域进行三个待打印物体的打印作业，同时另一驱动机构位于上下料区域进行三个待打印物体的下料及上料操作。

待打印物体为大多数常见的待打印物体，比如我们日常所用水杯、酒瓶、软管等，此外，还有一些小直径的待打印物体，比如笔类等物体，当安装于驱动机构的输出端后，小直径待打印物体的最上端母线位置低于驱动机构中的最高位置，如若调节小直径待打印物体上端母线与喷头喷孔所在平面处于1-3毫米的最佳打印距离时，打印小车9在沿横梁10运动进行喷墨打印过程中将碰撞驱动机构，造成喷头损坏；若喷头喷孔所在平面调节至高于待打印物体驱动机构的最高位置，虽能确保喷头不被碰撞，但喷头喷孔所在平面距离小直径待打印物体上端母线的距离又大于最佳打印距离，不利于墨水飞出后的控制，影响喷绘质量。并且待打印物体驱动机构的输出轴直径较大，不能安装小直径待打印物体。因此还需要配备一个待打印物体转接机构，一端连接驱动机构，将驱动机构的驱动作用同步传递出来，同时能够将安装待打印物体的输出端沿竖直方向即z轴方向提升高度。当待打印物体为一小直径的待打印物体，在驱动机构的驱动输出端设置一转接机构（图中未示出），再在转接机构的输出端连接待打印物体，便可在打印普通直径尺寸待打印物体的喷墨打印装置上完成对小直径待打印物体的打印作业。并且，还可以打印圆锥体，只需将圆锥体的最上端母线调节至与喷头喷孔所在平面平行。另外，对于待打印区域为圆柱体或圆锥体的各种形状的待打印物体同样适用，综上情况无论待打印物体的外形尺寸或大或小，均为圆柱体、圆锥体或待打印区域为圆柱/圆锥的待打印物体，即打印面为曲面。此外，待打印物体还可为平面物体的打印，如卡片、板材、手机壳等所需物品，此时更换驱动机构，不再需要驱动待打印物体旋转，而需设计对应治具固定安装待打印物体并对应安排喷头的排列方式。另外，待打印物体还可为袜子等需要套装于特殊治具上的特殊物体，只需配套设计对应治具，运动控制和打印原理不变。需要说明的是，无论打印何种待打印物体，只要根据此实用新型所述的运动控制和打印原理做出的变形，均不脱离本实用新型的精神以及权利要求记载的范围。