一种喷墨喷头自动维护系统的制作方法

本发明涉及喷墨打印，具体为一种喷墨喷头自动维护系统。

背景技术：

1、喷墨打印是通过喷嘴将墨滴喷射至纸张及基材表面形成图像的打印技术，主要分为压电喷墨和热喷墨两类。

2、目前，由于喷墨打印设备在长时间运行及待机过程中，喷头喷嘴处的墨水易于挥发干燥，常规维护方法无法在非打印时段为喷头提供持续且可靠的密封保湿，当喷头长时间暴露于空气中，会造成喷嘴堵塞，影响打印质量和喷头寿命。

3、因此，现提出一种喷墨喷头自动维护系统解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种喷墨喷头自动维护系统，解决了上述背景技术中提出的喷头喷嘴处的墨水易于挥发干燥的情况，以及影响打印质量和喷头寿命的问题。

2、为实现以上目的，本发明提供如下技术方案予以实现：一种喷墨喷头自动维护系统，包括：

3、状态感知与定位模块，通过位置坐标比对单元判断喷头是否进入维护区域，利用作业状态采集单元获取打印结束及系统待机指令，并通过维护触发判定单元在喷头位于维护区域且处于需维护状态时，输出喷头定位就绪信号；

4、密封保湿控制模块，接收所述喷头定位就绪信号，通过升降驱动单元控制安装有内部设有连通管路的弹性多孔材质墨垫的升降台垂直上升，利用密封接触单元使墨垫的环状弹性密封圈与喷头下表面压合形成密闭腔体，并通过负压保湿单元驱动废墨泵经连通管路向所述密闭腔体内抽吸保湿介质直至充盈，输出密封保湿完成指令；

5、废墨预处理模块，接收所述密封保湿完成指令及由系统定时器发出的外部清洁指令，通过脱离控制单元控制所述升降驱动单元带动墨垫下降以与喷头分离，利用墨垫废墨清除单元启动废墨泵对墨垫内部吸附的残留废墨进行优先抽吸，并通过干燥度判定单元在抽吸达到预设条件后输出废墨清除完成信号；

6、柔性刮墨清洁模块，接收所述废墨清除完成信号，通过路径引导单元控制喷头沿水平导轨移动，利用柔性刮除单元使喷头下表面滑过柔性刮墨片的刃口以刮除残留物，并通过即时废墨回收单元在刮墨动作同时启动废墨泵，抽走聚集于刮墨片下方集液槽内的被刮除废墨，输出刮墨清洁完成信号；

7、流程联动控制模块，接收所述刮墨清洁完成信号，通过流程逻辑存储单元调用预设的密封保湿与自动刮墨的两个阶段的工作序列，利用指令序列调度单元依序向各模块发送控制指令，并通过执行状态监控单元校验各阶段动作的完成反馈，最终生成一体化自动维护流程结束指令。

8、优选的，所述状态感知与定位模块中通过位置坐标比对单元判断喷头是否进入维护区域的过程包括：

9、位置坐标比对单元实时接收来自喷头运动机构的编码器坐标数据，将其与预存储在模块内的墨站区域三维坐标范围进行持续比对，当喷头的实时坐标值持续落入所述墨站区域坐标范围内并超过预设的稳定阈值时间时，判定喷头移动至维护位置，生成位置就绪标识；

10、其中，所述位置坐标比对单元通过计算喷头当前位置与墨站目标位置之间的空间距离，并与预设的允许偏差半径进行比较，来实现位置就绪判定，其判定公式为：

11、；

12、其中，为喷头喷嘴尖端当前位置（，，）与墨站密封保湿目标位置（，，）之间的三维空间欧几里得距离，，，为由编码器实时反馈的喷头在设备坐标系下的三维坐标值，，，为预标定的墨站密封保湿目标位置即墨垫中心点在设备坐标系下的三维坐标值，为预设的允许位置偏差半径阈值；

13、当时，判定喷头已准确到达维护位置。

14、优选的，所述状态感知与定位模块中利用作业状态采集单元获取打印结束及系统待机指令的过程包括：

15、所述作业状态采集单元通过设备通信总线与喷墨打印设备的主控制器连接，实时监听并采集由主控制器发出的高层控制指令，所述需维护的作业状态信息具体包括打印任务队列清空后发出的任务结束信号、用户手动触发的进入待机指令，以及系统在喷头闲置超过设定时间后自动生成的休眠维护指令。

16、优选的，所述状态感知与定位模块中通过维护触发判定单元在喷头位于维护区域且处于需维护状态时，输出喷头定位就绪信号的过程包括：

17、所述维护触发判定单元内设有一逻辑为与，作为判断条件，其持续接收来自所述位置坐标比对单元的位置就绪标识与来自所述作业状态采集单元的作业状态信息，仅当同时获取到位置就绪标识并识别到任一所述需维护的作业状态信息时，方触发内部信号生成电路，输出高电平的所述喷头定位就绪信号至所述密封保湿控制模块的驱动接口。

18、优选的，所述密封保湿控制模块中接收所述喷头定位就绪信号，通过升降驱动单元控制安装有内部设有连通管路的弹性多孔材质墨垫的升降台垂直上升的过程包括：

19、所述升降驱动单元包括一步进电机、一与步进电机输出轴同轴连接的精密滚珠丝杆、一与所述滚珠丝杆螺纹啮合的升降平台以及一对平行设置的直线导轨，所述墨垫通过一刚性安装板固定于所述升降平台上，所述步进电机依据接收到的脉冲信号与方向信号驱动所述滚珠丝杆旋转，进而带动所述升降平台沿所述直线导轨做准确的垂直升降运动。

20、优选的，所述密封保湿控制模块中利用密封接触单元使墨垫的环状弹性密封圈与喷头下表面压合形成密闭腔体，并通过负压保湿单元驱动废墨泵经连通管路向所述密闭腔体内抽吸保湿介质直至充盈，输出密封保湿完成指令的过程包括：

21、所述密封接触单元的核心为所述环状弹性密封圈，该密封圈由食品级硅橡胶及氟橡胶制成并以过盈配合方式嵌装于所述墨垫上表面预设的环形槽内，其截面呈中空唇形结构，当墨垫在升降驱动单元作用下上升时，所述唇形结构率先与喷头下平面接触并受挤压向环形槽外侧壁贴合变形，从而在喷头下平面、墨垫上表面及所述环状弹性密封圈内侧之间构成一个与外界大气隔绝的所述密闭腔体；

22、所述负压保湿单元包括所述废墨泵、一连接在所述废墨泵进口端的所述连通管路，以及一设置在所述连通管路上的电磁控制阀，所述连通管路的另一端连接至保湿介质供给源；

23、当所述密封接触单元形成所述密闭腔体后，所述负压保湿单元的控制电路接收到触发信号，首先打开所述电磁控制阀，随后启动所述废墨泵；

24、所述废墨泵运行产生的负压，通过所述连通管路作用于所述密闭腔体，将保湿介质从供给源持续抽吸并填充至所述密闭腔体内；

25、所述负压保湿单元还包含一湿度传感器及压力传感器，实时监测所述密闭腔体内的介质充盈状态，当传感器检测值达到预设的湿度阈值及压力阈值并维持稳定超过一设定时长时，判定保湿介质已充盈，所述控制电路随即生成所述密封保湿完成指令并输出，同时关闭所述电磁控制阀并停止所述废墨泵。

26、优选的，所述废墨预处理模块中，所述废墨预处理模块中利用墨垫废墨清除单元启动废墨泵对墨垫内部吸附的残留废墨进行优先抽吸，并通过干燥度判定单元在抽吸达到预设条件后输出废墨清除完成信号的过程包括：

27、所述脱离控制单元内设有一信号接收与处理电路，该电路接收来自所述密封保湿控制模块的所述密封保湿完成指令，以及接收来自系统主控制器内所述定时器发出的周期性外部清洁指令；

28、当所述信号接收与处理电路接收到任一指令时，即生成下降触发信号并发送至所述升降驱动单元的控制接口；

29、所述升降驱动单元响应所述下降触发信号，驱动其步进电机反向运转，通过传动机构带动安装有所述墨垫的升降台沿垂直方向下降，直至墨垫上的环状弹性密封圈与喷头下表面完全脱离接触，喷头恢复至自由悬停状态；

30、利用墨垫废墨清除单元启动废墨泵对墨垫内部吸附的残留废墨进行优先抽吸，并通过干燥度判定单元在抽吸达到预设条件后输出废墨清除完成信号的过程包括：

31、墨垫废墨清除单元的执行过程为：首先，控制与墨垫底部连通的管路阀门开启，随后，启动与所述管路连通的隔膜式废墨泵，以预设的抽吸流量与持续时间对墨垫内部的高孔隙率海绵材质进行强力抽吸，所述干燥度判定单元通过设置在所述管路中的光学浊度传感器及流量计监测流出介质的清澈度与流量变化，当介质变为清澈且流量持续低于一设定阈值时，判定墨垫内废墨已清除完毕，生成所述废墨清除完成信号；

32、其中，所述干燥度判定单元综合浊度值和瞬时流量值，通过以下联合判定函数来触发完成信号：

33、；

34、其中，为废墨清除状态综合判定值，为光学浊度传感器实时测得的流出介质浊度值，为预设的清澈介质的参考浊度阈值，为流量计实时测得的瞬时体积流量，为预设的空闲流量阈值，为权重系数，为综合判定阈值；

35、当连续一段时间内计算得到的值均小于及等于时，判定墨垫内废墨已清除完毕，随即生成所述废墨清除完成信号。

36、优选的，所述柔性刮墨清洁模块接收所述废墨清除完成信号，通过路径引导单元控制喷头沿水平导轨移动，利用柔性刮除单元使喷头下表面滑过柔性刮墨片的刃口以刮除残留物，并通过即时废墨回收单元在刮墨动作同时启动废墨泵，抽走聚集于刮墨片下方集液槽内的被刮除废墨，输出刮墨清洁完成信号的过程包括：

37、柔性刮除单元的具体结构包括一聚氨酯材质的条形刮墨片、一应用于夹持固定该刮墨片的金属夹持座，以及一允许所述夹持座在垂直方向上进行微幅浮动与角度微调的弹性悬挂机构，所述刮墨片的刃口经精密研磨与喷头下表面平行，所述弹性悬挂机构提供恒定的微小下压力；

38、所述即时废墨回收单元包括一设于所述柔性刮除单元正下方的集液槽、一与所述集液槽底部连通的回收管路，以及一受控的所述废墨泵，所述回收管路连接至废墨收集容器；

39、所述即时废墨回收单元内设有一联动控制子单元，其接收由所述路径引导单元发出的喷头开始移动信号，同步生成废墨泵启动指令，使废墨泵在刮墨动作开始时即刻运行，在所述集液槽内形成负压抽吸；

40、被刮除的废墨受重力及刮墨片导流结构引导落入所述集液槽，并立即被所述负压抽吸经回收管路排走；

41、所述即时废墨回收单元还包括一完成判定子单元，其在接收到所述路径引导单元发出的喷头移动至刮墨终点位置的信号，且废墨泵持续运行一预设的冲洗时间后，生成所述刮墨清洁完成信号并输出。

42、优选的，所述流程联动控制模块中，所述流程联动控制模块中接收所述刮墨清洁完成信号，通过流程逻辑存储单元调用预设的密封保湿与自动刮墨的两个阶段的工作序列，利用指令序列调度单元依序向各模块发送控制指令的过程包括：

43、流程逻辑存储单元内固化有一不可更改的标准操作程序，该程序明确定义了从步骤s1到步骤s7的完整序列：s1为等待喷头定位就绪，s2为驱动墨垫上升形成密封，s3为执行负压抽吸填充保湿，s4为驱动墨垫下降脱离，s5为抽吸墨垫内残留废墨，s6为驱动喷头移动完成刮墨并同步抽吸，s7为喷头抬升返回工作位；

44、所述指令序列调度单元依据此程序步骤顺序，依次向对应模块的控制器发送数字脉冲指令。

45、优选的，所述流程联动控制模块中通过执行状态监控单元校验各阶段动作的完成反馈，最终生成一体化自动维护流程结束指令的过程包括：

46、执行状态监控单元与各模块的传感器及控制器双向通信，其为每个步骤设定了最大允许执行时间与预期的完成反馈信号，当在发送控制指令后的所述最大允许执行时间内未收到对应模块返回的完成反馈信号，以及接收到故障报警信号，则立即暂停所述指令序列调度单元向后续步骤发送指令，同时向设备主控系统发送包含故障步骤代码的流程中断警报，并保持在当前步骤等待人工干预及系统复位指令。

47、与现有技术相比，本发明提供了一种喷墨喷头自动维护系统，具备以下有益效果：

48、1.本发明中，在进行喷墨喷头自动维护时，通过所述状态感知与定位模块自动判断并触发维护流程，并利用所述密封保湿控制模块驱动墨垫上升与喷头压合形成密闭腔体，再通过负压保湿单元向腔体内抽吸填充保湿介质，使得系统能够在喷头待机及作业间隙自动为其提供可靠的密封保湿环境，保证喷头喷嘴长时间处于墨水湿润状态，降低因墨水挥发干燥而导致喷嘴堵塞的风险，提高了喷头的可靠性与使用寿命。

49、2.本发明中，在进行喷墨喷头自动维护时，通过所述废墨预处理模块在刮墨前优先控制墨垫下降脱离，并对墨垫内部吸附的残留废墨进行抽吸，同时在所述柔性刮墨清洁模块执行刮墨动作时，利用即时废墨回收单元同步启动废墨泵抽走被刮除的废墨，使得系统能够避免传统维护中刮墨组件及墨垫上残留废墨对喷头造成的二次污染，并保证刮墨过程中产生的废液被及时收集，保证了清洁效果并维持了设备内部洁净。

50、3.本发明中，在进行喷墨喷头自动维护时，通过所述流程联动控制模块依据预设的密封保湿与自动刮墨两阶段工作序列，协调所述状态感知与定位模块、密封保湿控制模块、废墨预处理模块及柔性刮墨清洁模块的顺序作业，并通过执行状态监控单元对各步骤状态进行校验，使得系统能够实现从状态判断、密封保湿、废墨预清理到柔性刮墨的全流程自动化闭环控制，降低了因人工干预及工序错漏导致的维护不一致性，提高了维护操作的精准性与设备整体的自动化水平。