提高數(shù)碼印花機工作效率的方法

靳舒杰,楚建安

（西安工程大學電子信息學院,西安 710048）

提高數(shù)碼印花機工作效率的方法

靳舒杰,楚建安

（西安工程大學電子信息學院,西安 710048）

與傳統(tǒng)的印花技術相比，數(shù)碼噴墨印花技術具有印花精度高、花型不受限制等優(yōu)點。但是其缺點也很明顯，那就是印花效率低。本文首先分析影響印花速度的因素，然后在此的基礎上提出改進方法：改進圖像數(shù)據(jù)的處理方式、改進噴嘴的位置、合理排列噴頭。

數(shù)碼印花；印花速度；噴頭；噴嘴

1 引言

我國在織物上印花的歷史久遠，發(fā)展到今天傳統(tǒng)的印花技術有著工藝流程復雜，花型設計單一，花型一旦設計出來就不能更改，只能適合大規(guī)模批量生產(chǎn)等缺點。因此數(shù)碼印花技術得到了人們的重視。與傳統(tǒng)印花相比其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）色彩鮮艷，只有四種基本色，電腦自動配色，最高可達1667萬種顏色；

（2）印花精度較高，最高可達11440dpi，接近照片效果；

（3）設備投資較低，花型只需幾分鐘便可隨意轉(zhuǎn)換；

其缺點就是印花速度較低，本文將通過改進圖像數(shù)據(jù)格式，改進噴嘴的數(shù)量和位置，改進噴頭的排列方式這三個方面來討論如何提高數(shù)碼印花機的整體打印效率。

2 影響印花速度的因素

圖1是數(shù)碼印花機的工作原理圖，上位機將需要噴印的數(shù)據(jù)通過USB接口傳送到各級子控制板，運動控制器驅(qū)動直流伺服電機控制噴頭的移動，噴墨子控制板將接收圖像信息存放在SDRAM中，并控制噴頭在對應的位置打印。

圖1 數(shù)碼印花機工作原理圖

由上述印花過程分析我們可以知道印花速度主要取決于以下幾個因素：

（1）印花機下位機的處理器速度，由于在印花的過程中需要傳送大量的數(shù)據(jù)，所以較高的數(shù)據(jù)傳輸速率直接影響實際印花效率。（2）下位機內(nèi)存的大小，在噴印一些比較復雜的圖像時內(nèi)存足夠大便可一次性輸入圖像信息，反之就要分批輸入，印花效率大大降低。（3）數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌诜绞?，由于印花機的主機和下位機之間有一定的空間距離，主機將數(shù)據(jù)傳到噴印控制器的時間由數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣葲Q定。我們通常采用的接口是USB、EPP這兩種。（4）噴嘴的數(shù)量和位置，噴嘴數(shù)目越多，使印花機在單位時間內(nèi)的噴出墨滴的數(shù)量和面積大大增加，合理的設計噴頭的排列方式以及噴嘴的位置也提高噴印速度。

隨著科技的不斷進步，上位機的運算速度、噴印控制器的處理速度都已經(jīng)很快了，完全能夠處理復雜的噴印任務，而USB3.0的數(shù)據(jù)傳輸速度更是達到了5.0Gbps，從這些方面已經(jīng)很難再提高印花速度了，所以噴嘴的數(shù)量位置和噴頭的排列方式將是提高印花速度的關鍵因素，本文將重點介紹。

3 提高印花速度的方法

3.1 改進圖像數(shù)據(jù)的處理

噴頭常用FPGA進行控制，但是FPGA的運算速度相較PC而言要低的多，而圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過拆分、移位、合并、存儲占用了大量控制器的資源，如果我們將這些數(shù)據(jù)交由PC端來處理，讓控制器直接接收到噴嘴的噴印信號，那么整體的工作效率將會大大提高。

改進前PC端將數(shù)據(jù)傳送到FPGA的圖像信息為RGB格式，這種格式需要經(jīng)過RGB-CMYK格式的轉(zhuǎn)換和半色調(diào)后才能驅(qū)動噴頭噴印?，F(xiàn)在我們將數(shù)據(jù)格式改為：OXccmmyykk，這是一個32位無符號長整數(shù)，其中cc、mm、yy、kk分別表示四種顏色在某一對應位置的8個噴嘴是否噴印。1表示噴，0表示不噴。這樣FPGA控制板接收到信號后便可直接進行噴印。

3.2 改進噴嘴的排列方式

提高數(shù)碼印花速度的的另一個最關鍵因素就是噴嘴的數(shù)量和排列方式。下面的設計方案就是通過改進噴嘴的排列方式來提高印花速度的。

我們都知道噴頭的噴嘴通常排成一列或多列，其方向與打印頭的移動方向相互垂直。我們常用的噴頭通常包括兩列噴嘴，每列中的每個噴嘴與另一列中的噴嘴水平對齊。這是為了能夠在同一行中噴印點上提供替補噴嘴。如果某列中的噴嘴壞了，那么另一列種與之相對應的噴嘴便可重新噴印壞了的噴嘴應該噴印的點。這樣的雙列噴嘴設計中，假設每列噴嘴之間的垂直間距離是1 / 240英寸。如果用這樣的噴頭來噴印分辨率為480 dpi的圖案需要在一次掃描后垂直移動 1 /480英寸再次掃描才能完成圖案。這使得印花效率大幅度降低。

為了解決上述問題，我們將原先兩列排列整齊的噴嘴相互交錯排列，其結構圖如圖2所示。由該圖可知，當我們在打印精度要求比每列噴嘴之間的距離要小的時候，第一列噴嘴噴出墨滴間的空隙正好被第二列噴嘴彌補，這樣的話噴頭掃描一次承印物就能完成改進前掃描兩次才能完成的圖案。這就使得印花效率大大提高。

3.3 順序排列各色噴頭

織物上圖案的各種顏色其實是由青色C、品紅M、黃色Y、黑色K這四種基本色混合而成的。效果圖如圖3所示。由該圖我們可以看到，如果我們把印花機的噴頭按照CMYK這四種顏色順序排列的話，這樣在印花的過程中織物的第一行首先被印上青色，然后向前移動一行，第二行也被印上青色，這時候原來第一行移動到了品紅色噴頭的下面被印上品紅色，然后再往前移動一行，這時第一行被印上青色、品紅、黃色，第二行被印上青色、品紅，第三行印上青色，以此類推，直到每一行都印上了這四種顏色。這

圖2 噴嘴交錯排列的噴頭結構圖

種設計的優(yōu)點在于減小了噴頭水平移動的距離。如果每種顏色的噴頭數(shù)量足夠多，排滿了整個織物的行，那么噴頭將不需要移動就能完成一次噴印。這樣也可以減小因噴頭移動帶來的定位誤差，同時提高了印花效率又保證了印花精度。

圖3 四色噴頭順序排列效果圖

4 結束語

本文首先介紹了數(shù)碼印花機的工作原理，由此分析出影響印花效率的幾個關鍵因素。得出提高印花效率的有效辦法是改進圖像數(shù)據(jù)的格式和噴嘴的排布位置以及噴頭的排列方式。

針對以上幾點我們對噴頭控制器和主機的數(shù)據(jù)處理任務進行了重新分配，讓速度比較快的主機擔任大部分處理任務，速度比較慢的噴頭控制器只負責接收噴印信號；采用相互交錯的噴嘴設計則讓一次掃描周期噴印的面積更大，使總的噴印次數(shù)減少，從而提高印花速度；將四種顏色的噴頭順序排列，在噴頭數(shù)量足夠多的情況下，噴頭不需左右移動便可直接完成噴印任務，這使得印花效率大大提高。

[1]詹白勺.提高數(shù)字噴墨印花速度和質(zhì)量的研究[D].武漢科技學院,2007.

[2]馬雪玲,李景印,李自成.提高紡織品數(shù)碼噴墨印花效果的途徑[J].紡織導報,2006(8):40-45.

[3]查曉文.數(shù)字噴墨印花控制系統(tǒng)研究[D].東華大學,2013.

[4]謝斌強.高速噴墨打印機高精度實時控制系統(tǒng)[D].重慶大學,2014.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.026

靳舒杰（1994-）,男,碩士研究生,主要從事數(shù)碼印花設備的研究。