一種油墨固化裝置及噴墨打印機的字車機構的制作方法

本發明涉及油墨固化領域，具體來說涉及一種油墨固化裝置及噴墨打印機的字車機構。

背景技術：

紫外線光(UV)固化是利用光引發劑(光敏劑)的感光性、在紫外線光照射下光引發形成激發生態分子，分解成自由基或是離子，使不飽和有機物進行聚合、接技、交聯等化學反應達到固化的目的。在印刷應用中，可輻射固化的油墨從噴頭被噴射到襯底上，以形成圖像的一部分。然后通過紫外燈的紅外輻射使得油墨固化。

現有的印刷機字車機構上的紫外燈主要是采用紫外線高壓汞燈或者紫外線發光二極管（led）。如中國專利公布號為CN 102729648A的發明專利公開了一種UV噴墨打印機LED紫外光源延時曝光裝置，包括打印噴頭、LED 紫外光源，用于支撐打印噴頭和 LED 紫外光源的滑軌，其特征是：所述延時曝光裝置還包括用于加熱打印介質的加熱器，加熱器設置在打印噴頭與 LED 紫外光源之間打印介質平面所處打印機載物臺面的正面或背面，墨水噴印在打印介質表面后，經加熱器加熱使溶劑揮發后再由 LED 紫外固化光源予以固化。本發明使含揮發墨水噴印在打印介質表面后，有一溶劑揮發的過程，不會立刻固化，其加熱器使打印介質在輸入到給進裝置前和 UV 墨水噴印在打印介質表面上以及此后的一段距離，打印介質均能從載物臺獲取一定的熱量，保持一定的溫度，以利于溶劑的揮發，從而提高打印品質。

這種采用LED 紫外高光光源的方式或者紫外線高壓汞燈都存在以下幾點缺點：

1、這兩種燈的能耗大，是紫外激光器的能耗的10倍以上。

2、采用高光紫外線高壓汞燈或者紫外線發光二極管存在光斑形狀不可控制、紫外光輻射擴散嚴重的問題，長期操作的工人需要佩戴防輻射護具。

3、光斑不可控制，紫外光輻射擴散還容易造成油墨硬化在打印噴頭上。硬化的油墨隨后使來自打印噴頭的堵塞噴射偏斜且造成打印畫面缺失。實際上，即使非常小的油墨噴射的偏斜都可能造成破壞性的結果。即使設置屏蔽物阻止環境光尤其是紫外輻射照射到噴頭，其效果并不好，為避免上述情況的影響只有增加固化燈以打印噴頭之間的距離，但就造成整個字車機構體積增大。

4、采用高光紫外線高壓汞燈或者紫外線發光二極管照射時，紫外輻射的溫度在幾百攝氏度，長期處于一個高溫工作環境，造成本身壽命短；對于待打印的特定材質（如塑料膜等材質），容易造成印刷過程中材質發生變形；另外，熱固化（高溫固化）會降低油墨中顏料色漿的壽命，降低打印產品的著色質量。

5、采用高光紫外線高壓汞燈或者紫外線發光二極管，一般要采取措施來冷卻燈管、反射燈罩。現常用辦法有：風冷卻，這種方法是現今應用最多的方法，成本較低，但是散熱片需要占用較大空間；水冷卻，在燈管外加裝水套，該方法效果好，但因為要設置外置液體循環散熱裝置成本較高，占用空間大。這兩種方式都使得打印機的字車機構體積巨大。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種油墨固化裝置及噴墨打印機的字車機構，以解決現有技術中采用的高光紫外線高壓汞燈或者紫外線發光二極管能耗高、光斑不可控制、紫外輻射線擴散嚴重、固化溫度高、其冷卻裝置占用空間大的問題。

本發明的技術方案如下：一種油墨固化裝置，包括紫外激光器和氧氣抑制設備；

所述紫外激光器的下端沿激光光束方向設置有發散鏡片；發散鏡片至少包括正面朝向激光光束的平面和朝向印刷材質的用以將激光光束擴散成直線形光斑的弧形面；

所述氧氣抑制設備包括外部供氮裝置和用以將輸入的氮氣向外擴散的氮氣擴散單元，所述氮氣擴散單元設置在紫外激光器的下方、且位于直線形光斑的側邊，外部供氮裝置通過氮氣管路與氮氣擴散單元連接。

在本發明的一個優選實施例中，所述發散鏡片為半圓柱形發散鏡片。進一步，所述紫外激光器包括激光發射器和光學鏡片，激光發射器、光學鏡片、半圓柱形發散鏡片前后依次排列設置。

在本發明的一個優選實施例中，所述紫外激光器的殼體設置有第一散熱部，所述第一散熱部上設置有用以加熱油墨管路的油墨管路連接孔。進一步，所述第一散熱部為一散熱板，所述散熱板與紫外激光器的殼體一側面通過螺栓連接。

在本發明的一個優選實施例中，所述紫外激光器的殼體設置有第二散熱部，所述第二散熱部上設置有氮氣進口和氮氣出口，第二散熱部內設置有用以加熱氮氣的毛細孔，氮氣出口通過氮氣管路與氮氣擴散單元連接。

在本發明的一個優選實施例中，所述氮氣擴散單元為一高溫燒結砂塊，高溫燒結砂塊的一面上設置有與氮氣管路連接的氮氣進氣孔。

在本發明的一個優選實施例中，所述氮氣擴散單元外罩有一缺少底板的殼體，殼體的上端面設置有與紫外激光器對應的光線入口。

本發明還提供了一種包含上述油墨固化裝置的噴墨打印機的字車機構，它包括可移動字車底板、打印噴頭安裝位和至少一個油墨固化裝置，所述打印噴頭和油墨固化裝置均固定設置在可移動字車底板上，油墨固化裝置設置與噴頭的側邊，用以對噴頭噴射的油墨進行快速固化。

作為本發明的一種限定，在可移動字車底板的下端外側設置有防止氮氣擴散的隔離件。進一步，所述隔離件為隔離毛刷。

本發明的有益效果包括：

1、采用紫外激光器作為紫外輻射源，并配合特定形狀的發散鏡片，在印刷材料上得到形狀可以控制的直線形光斑，紫外線集中；在降低功耗的同時，提高了油墨固化效率。

2、采用紫外激光器作為紫外輻射源，并配合特定形狀的發散鏡片，在打印材料上得到形狀可以控制的直線形光斑；避免了紫外輻射擴散的問題，也就避免了紫外輻射擴散造成的噴頭堵塞的問題；配合字車機構下端的隔離毛刷，使得從外部看起來，整臺字車機構在工作狀態下，沒有可見光從內部擴散出來；并且還能隔絕外部的氧氣進入。

3、采用紫外激光器作為紫外輻射源，能耗低，僅為原來高光高熱固化燈的十分之一左右，避免了采用風冷或者水冷來降低溫度的問題，使得整體體積減小，占用空間小。

4、與采用現有的紫外輻射源，油墨固化燈在幾百攝氏度的光能條件下完成相比，本發明采用紫外激光器作為紫外輻射源，功耗低，整個油墨固化在低溫條件下完成，不存在打印材料變形的問題，使得打印機適應范圍更廣；另外避免了高光高溫固化帶來的降低油墨中顏料色漿壽命的問題，提高著色質量。

5、采用氧氣抑制設備，使得油墨固化在無氧環境中進行，與在有氧環境進行油墨固化相比，油墨固化效率提高20倍左右。

6、通過紫外激光器的殼體散發的熱量一部分用以對油墨進行預熱，以保證在低溫的工作環境下維持油墨恒溫，既節約了能源，又提高了油墨打印穩定性。

7、通過紫外激光器的殼體散發的熱量一部分用以對氮氣進行加熱，避免印刷在過低的溫度下進行，緩解了低溫氮氣對油墨穩定性造成的影響。

本發明的特點可參閱本案圖式及以下較好實施方式的詳細說明而獲得清楚地了解。

附圖說明

圖1為噴墨打印機的字車機構的俯視圖。

圖2為噴墨打印機的字車機構的立體示意圖。

圖3為紫外激光器的裝配示意圖。

圖4為紫外激光器的原理示意圖。

圖5為圖4的立體示意圖。

圖6為高溫燒結砂塊的示意圖。

圖7為氮氣擴散單元位于殼體內部的示意圖。

圖8為氮氣恒溫濾芯的內部結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。

參見圖1和2，一種噴墨打印機的字車機構，它包括可移動字車底板100、噴頭（圖中未標示）和兩個油墨固化裝置200，噴頭和兩個油墨固化裝置200均固定設置在可移動字車底板上，兩個油墨固化裝置200設置與噴頭的側邊，用以對噴頭噴射的油墨進行快速固化。也可以采用單邊油墨固化裝置的結構。

油墨固化裝置200包括紫外激光器210和氧氣抑制設備220。

參見圖3、4和5，紫外激光器包括激光發射器211和光學鏡片212，紫外激光器的下端沿激光光束方向設置有發散鏡片213；激光發射器211、光學鏡片212、發散鏡片213通過安裝板共同裝配在紫外激光器的殼體214內。發散鏡片213至少包括正面朝向激光光束的平面2131和朝向印刷材質的用以將激光光束擴散成直線形光斑的弧形面2132；在本實施例中，發散鏡片213為半圓柱形發散鏡片。激光發射器211、光學鏡片212、半圓柱形發散鏡片前后依次排列設置。采用紫外激光器作為紫外輻射源，并配合特定形狀的發散鏡片，在印刷材料上得到形狀可以控制的直線形光斑，紫外線集中；在降低功耗的同時，提高了油墨固化效率。避免了紫外輻射擴散的問題，也就避免了紫外光擴散造成的噴頭堵塞的問題；配合字車機構下端的隔離毛刷，使得從外部看起來，整臺字車機構在工作狀態下，沒有可見光從內部擴散出來；并且還能隔絕外部的氧氣進入。采用紫外激光器作為紫外輻射源，能耗低，僅為原來的十分之一左右，避免了采用風冷或者水冷來降低溫度的問題，使得整體體積減小，占用空間小。與采用現有的紫外輻射源，油墨固化在幾百攝氏度的條件下完成相比，本發明采用紫外激光器作為紫外輻射源，功耗低，整個油墨固化在低溫條件下完成，不存在印刷材料變形的問題，使得打印機適應范圍更廣；另外避免了高溫固化帶來的降低油墨中顏料色漿壽命的問題，提高印刷質量。

氧氣抑制設備220包括外部供氮裝置（圖中未標示）和用以將輸入的氮氣向外擴散的氮氣擴散單元221，氮氣擴散單元221設置在紫外激光器210的下方、且位于直線形光斑的側邊，外部供氮裝置通過氮氣管路與氮氣擴散單元連接。參見圖6，氮氣擴散單元221為一高溫燒結砂塊，高溫燒結砂塊數量可以按照實際情況進行選擇。高溫燒結砂塊的一面上設置有與氮氣管路連接的氮氣進氣孔2211。參見圖7，氮氣擴散單元221共有兩個，分別位于直線形光斑的兩側邊，在兩個氮氣擴散單元221之間設置有紫外光屏蔽隔板，進一步防止紫外光擴散。氮氣擴散單221外罩有一缺少底板的殼體222，殼體的上端面設置有與紫外激光器對應的光線入口（圖中未標示）。采用氧氣抑制設備，使得油墨固化在無氧環境中進行，與在有氧環境進行油墨固化相比，油墨固化效率提高20倍左右。

參見圖1和8，紫外激光器的殼體一側面上設置有第一散熱部（散熱板）230，第一散熱部上設置有用以加熱油墨管路的油墨管路連接孔。第一散熱部230與紫外激光器的殼體一側面通過螺栓連接。通過紫外激光器的殼體散發的熱量一部分用以對油墨進行預熱，既節約了能源，又提高了油墨印刷質量。

紫外激光器的殼體設置有第二散熱部（氮氣恒溫濾芯）240，第二散熱部240上設置有氮氣進口和氮氣出口，如圖8所示，第二散熱部內設置有用以加熱氮氣的毛細孔241，氮氣出口通過氮氣管路與氮氣擴散單元連接。通過紫外激光器的殼體散發的熱量一部分用以對氮氣進行加熱，避免印刷在過低的溫度下進行，緩解了低溫氮氣對印刷質量造成的影響。

再次參見圖1和2，在可移動字車底板的下端外側設置有防止氮氣擴散的隔離件。隔離件為隔離毛刷300，既可以隔離氮氣，又可以隔離可見光。隔離毛刷300在保證隔離效果的同時，又不影響可移動字車底板的運動。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明的范圍內。本發明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。