至喷墨位置后静止，并在喷墨过程中保持喷头静止不动；供墨系统包括依次相连的墨盒、连接管、真空泵、过滤器、墨泵、墨罐，以及安装在连接管上的压力表和调压阀。压力表、调压阀分别与供墨控制器相连，供墨控制器根据压力表的压力值对调压阀进行调节，为喷头提供稳定的喷墨压力；
[0032]承印台包括承印物运动台和相连的电机，用于固定承印物的夹具。电机、传感器分别与运动控制器相连；干燥系统和固化系统分别与干燥固化控制器相连，用于在干燥固化控制器控制下对承印物上的喷墨材料进行干燥和固化；
[0033]监测系统包括图像采集与分析软件、照相机、放大镜头、光源和显示器。照相机用于在放大镜和光源的辅助下获取墨滴的喷墨、干燥、固化图像和承印物的图像，图像采集与分析软件用于按照预定的规则对照相机获取的图像进行数据采集、分析与质量检测，并将分析结果反馈给监控控制器与显示器；指示与报警系统包括电源指示灯、工作状态指示灯和蜂鸣器，用于根据数据采集与控制器采集的设备工作状态指示相应设备的运行状态以及出错报警。
[0034]例如，喷头组中喷头的喷墨方式为按需喷墨或连续喷墨。
[0035]例如，常规喷头为尺寸在厘米级，具有多个喷孔的喷头；毛细喷头为长度在毫米至厘米级，截面尺寸在微米至毫米级，有一个或多个喷孔，喷孔直径在微米级的喷头。
[0036]例如，毛细喷头采用压电振动、热发泡、超声振动、磁致伸缩或电磁阀控制方式驱动；毛细喷头的材料为玻璃、石英、硅、碳、铜、铝合金、不锈钢、陶瓷或塑料。
[0037]例如，喷头运动台为电动直线运动台或电动旋转运动台。
[0038]例如，电机为步进电机或伺服电机；传感器为直线位移传感器、角位移传感器和位置传感器中的至少一种，直线位移传感器、角位移传感器和位置传感器可以是光栅尺，编码器、行程开关等。
[0039]例如，承印物运动台能作具有五个运动自由度的曲面运动，包括X轴直线运动台、Y轴直线运动台、Z轴直线运动台、A向旋转台(绕Z轴旋转)以及B向旋转台(绕Z轴法线旋转)。运动台可以分别单独运动、部分联动和全部联动。
[0040]图2、图3分别示出了一种承印运动台的结构示意图。
[0041]图2为根据本发明一个实施例的彩色三维曲面喷墨印刷设备承印运动台结构示意图；如图所不，承印运动台中X轴运动台11的底座111固定在机座I上，Y轴运动台12的底座121固定在滑板112上、Z轴运动台13的底座131固定在滑板122上、B向旋转台
14的底座141固定在滑板132上，A向旋转台15的底座151固定在转台142上，承印物固定在转台152上，当11、12、13、14和15联动时，形成承印物曲面运动；
[0042]喷头直线运动台2固定在机座I上；喷头31-38均固定在滑台21上；
[0043]喷头组包括青色常规喷头31，品红色常规喷头32，黄色常规喷头33，黑色常规喷头34，以及青色毛细喷头35，品红色毛细喷头36，黄色毛细喷头37，黑色毛细喷头38。
[0044]图3为根据本发明另一个实施例的彩色三维曲面喷墨印刷设备承印运动台结构不意图。如图所不，该例中承印运动台中Z轴运动台61的底座611固定在机座5上，X轴运动台62的底座621固定在滑板612上、Y轴运动台63的底座631固定在滑板622上、A向旋转台64的底座641固定在滑板632上，B向旋转台65的底座651固定在转台642上，承印物固定在转台652上，当61、62、63、64和65联动时，形成承印物曲面运动；
[0045]该例中喷头旋转运动台7固定在机座5上；喷头81-88均固定在转台71上；
[0046]该例中喷头组包括青色常规喷头81，品红色常规喷头82，黄色常规喷头83，黑色常规喷头84，以及青色毛细喷头85，品红色毛细喷头86，黄色毛细喷头87，黑色毛细喷头88。
[0047]例如，干燥系统包括吹风机、电热器、红外灯、白炽灯中的至少一种，并延伸到各种干燥装置。
[0048]例如，固化系统包括普通UV灯、LED UV灯、红外灯、日光灯、电热器中的至少一种，并延伸到各种固化装置。
[0049]在上述实施例中，通过控制喷墨与承印物曲面运动同步，在承印物常规曲面部分采用常规喷头和在复杂曲面部分采用毛细喷头依次进行CMYK四色喷墨印刷；喷头喷墨过程中静止，避免了喷头运动对喷墨过程的干扰，提高喷墨印刷精度；毛细喷头可实现大深径t匕、毫米级小尺寸、变曲率、凹面等复杂曲面印刷；常规喷头多孔喷墨，可有效提高喷墨印刷速度，缩短印刷时间，提高曲面印刷效率，获得高的彩色三维曲面喷墨印刷质量。本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
[0050]本领域普通技术人员可以理解:实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
[0051]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种彩色三维曲面喷墨印刷设备，其特征在于，用于三维物体曲面彩色喷墨印刷，包括:控制系统、喷墨系统、供墨系统、承印台、干燥系统、固化系统、监测系统、指示与报警系统，其中: 所述控制系统包括控制软件、数据采集与控制器、供墨控制器、喷墨控制器、干燥固化控制器、运动控制器和监测控制器；所述控制软件用于设定设备运行规则、对数据采集与控制器采集的数据进行实时信号显示，向所述供墨控制器、所述喷墨控制器、所述运动控制器、所述监测控制器和所述干燥固化控制器分别发送相应的控制信号； 所述喷墨系统包含依次相连的信号放大器、喷墨电源、喷头组，以及安装所述喷头组的喷头运动台；所述信号放大器与所述喷墨控制器相连，接收所述喷墨控制器发送的喷墨控制信号，实现喷墨功能；所述喷头运动台与所述运动控制器相连，接收所述运动控制器发送的嗔头运动台控制彳目号，实现嗔头运动定位功能；所述嗔头组包括多个CMYK单色常规嗔头和多个CMYK单色毛细嗔头；在每一颜色印刷如，所述嗔头运动台根据所述嗔头运动台控制信号将对应的喷头移动至喷墨位置后静止，并在喷墨过程中保持喷头静止不动； 所述供墨系统包括依次相连的墨盒、连接管、真空泵、过滤器、墨泵、墨罐，以及安装在所述连接管上的压力表和调压阀；所述压力表、所述调压阀分别与所述供墨控制器相连，所述供墨控制器根据所述压力表的压力值对所述调压阀进行调节，为喷头提供稳定的喷墨压力； 所述承印台包括承印物运动台和相连的电机、用于固定承印物的夹具；电机、传感器分别与运动控制器相连； 所述干燥系统和所述固化系统分别与所述干燥固化控制器相连，用于在所述干燥固化控制器控制下对所述承印物上的喷墨材料进行干燥和固化； 所述监测系统包括图像采集与分析软件、照相机、放大镜头、光源和显示器；所述照相机用于在所述放大镜和所述光源的辅助下获取墨滴的喷墨、干燥、固化图像和所述承印物的图像；所述图像采集与分析软件用于按照预定的规则对喷墨印刷过程实时显示与观测，并对照相机获取的图像进行数据采集、分析与质量检测，并将分析结果反馈给所述监控控制器与显示器； 所述指示与报警系统包括电源指示灯、工作状态指示灯和蜂鸣器，用于根据所述数据采集与控制器采集的设备工作状态指示相应设备的运行状态以及出错报警。
2.根据权利要求1所述的三维曲面喷墨印刷设备，其特征在于: 所述喷头组包括多个CMYK单色常规喷头和CMYK单色毛细喷头；所述喷头组中喷头的喷墨方式为按需喷墨或连续喷墨。
3.根据权利要求1所述的三维曲面喷墨印刷设备，其特征在于: 所述常规喷头为尺寸在厘米级，具有多个喷孔的喷头。
4.根据权利要求1所述的三维曲面喷墨印刷设备，其特征在于: 所述毛细喷头为具有细长结构，长度在毫米至厘米级，截面尺寸在微米至毫米级，具有一个或多个喷孔，喷孔直径在微米级的喷头； 所述毛细喷头采用压电振动、热发泡、超声振动、磁致伸缩或电磁阀控制方式驱动； 所述毛细喷头的材料为玻璃、石英、硅、碳、铜、铝合金、不锈钢、陶瓷或塑料。
5.根据权利要求1所述的三维曲面喷墨印刷设备，其特征在于: 所述喷头运动台为电动直线运动台或电动旋转运动台。
6.根据权利要求1所述的三维曲面喷墨印刷设备，其特征在于: 所述电机为步进电机或伺服电机； 所述传感器为直线位移传感器、角位移传感器和位置传感器中的至少一种。
7.权利要求1所述的三维曲面喷墨印刷设备，其特征在于: 所述承印物运动台作具有五个运动自由度的曲面运动，包括X轴直线运动台、Y轴直线运动台、Z轴直线运动台、A向旋转台以及B向旋转台；其中，A向旋转为绕Z轴旋转,B向旋转为绕Z轴法线旋转，所述运动台分别作单独运动、部分联动或全部联动。
8.根据权利要求1所述的三维曲面喷墨印刷设备，其特征在于: 所述干燥系统包括风机、电热器、红外灯、白炽灯中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的三维曲面喷墨印刷设备，其特征在于: 所述固化系统包括普通UV灯、LED UV灯、红外灯、日光灯、电热器中的至少一种。
【专利摘要】本发明公开一种彩色三维曲面喷墨印刷设备，用于三维物体彩色曲面喷墨印刷。设备主要包括：控制系统、喷墨系统、供墨系统、承印台、干燥系统、固化系统、监测系统、指示与报警系统。喷头在喷墨过程中静止不动，可有效提高喷墨印刷精度；通过喷墨过程与承印物曲面运动同步，在承印物常规曲面部分采用常规喷头和在复杂曲面部分采用毛细喷头依次进行CMYK四色喷墨印刷。本设备组合喷墨印刷的方式不仅能实现复杂曲面喷墨印刷，而且能有效提高曲面喷墨印刷质量和速度，缩短印刷时间，获得高质量彩色三维承印物彩色喷墨印刷效果。
【IPC分类】B41J2-21
【公开号】CN104553342
【申请号】CN201310473901
【发明人】蒋小珊, 褚庭亮, 庞也驰
【申请人】中国印刷科学技术研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月11日