喷墨打印机用喷头保护机构的制作方法

本实用新型涉及一种喷墨打印机用喷头保护机构，具体说涉及一种打印圆柱体、圆锥体或打印区域为圆柱/圆锥物体的喷墨打印机用喷头保护机构。

背景技术：

喷墨打印技术是指通过喷头将墨滴喷射于待打印对象上得到打印图像或文字的技术。该技术为非接触打印，具有打印速度快，污染小，能适应多种待打印介质等优点而广泛应用于工业应用领域。喷墨打印根据打印小车和待打印对象的运动方式分为扫描式（scanning）喷墨打印和一次走纸成像（onepass）喷墨打印两种，扫描式喷墨打印包括卷对卷式喷墨打印和平台式喷墨打印两种，其中卷对卷式喷墨打印在喷墨打印过程中打印小车沿导轨梁相对待打印对象来回运动，待打印对象沿垂直于打印小车运动方向的方向相对运动，安装打印小车的导轨梁静止不动；而平台喷墨打印在喷墨打印应用中有两种情况：一种是在喷墨打印过程中导轨梁不动，打印小车沿导轨梁来回运动，打印平台沿垂直于打印小车运动方向的方向相对运动；另一种是打印平台静止不动，打印小车沿导轨梁相对于待打印对象来回运动，并且打印小车沿垂直于导轨梁的方向相对运动。而一次走纸成像喷墨打印在喷墨过程中打印小车静止不动，待打印对象单向高速运动。采用一次走纸成像喷墨打印对喷头的打印精度和打印宽度要求很高，喷头的打印精度需为图像的打印精度，且喷头的打印宽度需为图像的打印宽度，当然也通过拼插喷头的方式来获得高精度和通过串接喷头的方式来获得更宽的打印宽度。

上述方法通常用于打印平面物体，随着个性化需求的增强，越来越多的曲面物体也需要数码打印，当物体为圆柱体、圆锥体或待打印区域为圆柱体或圆锥体的时候，均不能使用上述常规方式打印，而需要一种专门针对曲面打印的喷墨打印装置，发明专利201811577354.7中公开了一种曲面打印装置，打印小车沿导轨梁可进行往返运动，待打印物体固定在导轨梁下方的治具上进行绕自身中心轴的旋转运动，打印小车上的喷头在经过待打印物体的待打印图像区域时对其喷射墨滴形成图文，在待打印物体下方设置固化装置，在喷头喷墨的同时固化装置对上方的待打印物体上的墨滴进行紫外灯照射处理，然而紫外灯的紫外光线不能照射到喷头喷孔，一旦照射喷头喷孔，可能会使喷孔处墨水干结导致喷孔堵塞，进而损坏喷头，使打印装置不能正常工作，造成严重后果。并且，该打印装置可应用于不同直径待打印物体的打印，在初次安装待打印物体或更换不同直径的待打印物体后、以及同一直径的各待打印物体打印过程中，还要预防待打印物体上表面过高导致碰撞喷头的危险。基于上述情况，还需要配套一系列的喷头保护装置于曲面打印装置用以确保喷头的安全作业。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提出一种能够确保喷头免被待打印物体剐蹭损坏的喷墨打印机用喷头保护机构。

为实现所述目的，本实用新型提出一种喷墨打印机用喷头保护机构，用来确保喷头的底面不会被下方的待打印物体剐蹭，其特征在于，喷头保护机构包括传感器、传感器反射端、丝杆电机、滑块、导轨，喷头保护机构中的传感器反射端设置在打印横梁的一侧，其他组成部分设置在沿打印横梁方向上待打印物体及打印小车的另一侧，传感器通过支架安装在丝杆电机的丝杆上，丝杆电机可驱动传感器沿竖直方向即z轴方向进行升降运动，连接传感器的支架还连接一滑块，滑块沿导轨运动，导轨沿竖直方向即z轴方向设置，起到导向作用。

上述喷头保护机构中，喷头保护机构还包括一传感器遮盖板，传感器遮盖板将所述传感器、丝杆电机、滑块、导轨遮盖住，传感器遮盖板上设置一发射孔，传感器发射的光束通过发射孔照射到对侧的传感器反射端。

上述喷头保护机构中，所述喷头保护机构还包括第一限位开关和第二限位开关，第一限位开关对传感器升降的最低高度进行限位，第二限位开关对传感器升降的最高高度进行限位。

上述喷头保护机构中，所述传感器遮盖板上的发射孔为一竖直设置的长孔。

上述喷头保护机构中，所述传感器发射的光束可为激光或红外射线。

上述喷头保护机构中，所述传感器反射端为一覆盖传感器发射光束升降范围的反射板。

上述喷头保护机构中，所述传感器反射端为一跟随传感器同步升降的接收装置。

上述喷头保护机构中，在打印过程中，传感器发射的光束被待打印物体触发时，表明喷头处于危险状态，可能会被待打印物体碰撞，此时控制系统控制打印小车急停；传感器发射的光束不被待打印物体触发，表明待打印物体的高度相对于喷头是安全的，打印小车继续正常工作。

本实用新型使用喷头保护机构，在安装待打印物体后、打印作业前用于检测距离，反馈至软件控制打印小车下降至合适打印的高度位置；在打印过程中检测待打印物体的上表面是否高于安全高度，如若高于安全高度，取消打印并报警，从而避免造成对喷头的碰撞，确保喷头安全。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例中喷墨打印机的立体结构示意图；

图2为本实用新型图1隐藏外罩7后的喷墨打印机内部结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例中核心部分的立体示意图；

图4为本实用新型一个实施例的固化装置中紫外光安全检测装置的立体示意图；

图5为本实用新型一个实施例中打印小车的立体结构示意图；

图6为本实用新型图5隐藏传感器盖板11后的立体结构示意图；

图7为本实用新型图6隐藏传感器固定块20后的立体结构示意图；

图8为本实用新型一个实施例中打印小车的仰视图；

图9为本实用新型另一个实施例中喷头保护装置的安装结构示意图；

图10为本实用新型图9中喷墨保护装置核心部分内部结构示意图。

图中：打印小车1、打印横梁2、刮墨维护装置3、待打印物体安装机构4、固化装置5、底座部分6、外罩7、升降装置8、待打印物体0、喷头10、传感器盖板11、紫外线传感器控制板12、紫外线传感器13、石英玻璃14、紫外线15、发射信号16、接收信号17、待打印物体初始位置传感器18、初始位置传感器移动块19、传感器固定块20、测高传感器发射端21、滑台22、铝型材23、绝缘膜130、滑动块50、第一紫外灯51、第二紫外灯52、紫外灯连接板53、遮光侧板54、遮光盖板55、第一光轴56、第二光轴57、紫外光安全检测传感器58、信号580、侧挡板59、透明物体检测传感器接收端61、喷头保护机构9、传感器91、传感器反射端92、丝杆电机93、第一限位开关94、第二限位开关95、滑块96、导轨97和传感器遮盖板98和发射孔99。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的喷墨打印机用喷头保护机构及喷头保护方法。

首先介绍本实用新型的喷墨打印机，如图1和图2所示，本实用新型中的喷墨打印机包括打印小车1、打印横梁2、刮墨维护装置3、待打印物体安装机构4、固化装置5、底座部分6、外罩7以及控制系统（图中未视出）。在底座部分6中部上方设置一待打印物体安装机构4,待打印物体安装机构4用来固定安装待打印物体，待打印物体安装机构4下方设置一固化装置5，固化装置5用来对待打印物体上喷射的墨滴进行照射固化处理，在待打印物体安装机构4的上方设置一打印横梁2，打印横梁2上安装一打印小车1，打印小车1可以沿打印横梁2即x轴方向（第一方向）进行往返运动，在打印小车初始位置的下方设置一刮墨维护装置3，刮墨维护装置3用于对打印小车1上的喷头进行刮墨操作或保湿维护操作，上述组成由外罩7罩住，便于机器美观。控制系统用来控制喷墨打印机正常有序的工作，喷墨打印机的具体工作过程为：操作者先在待打印物体安装机构4上固定安装一待打印物体，待打印物体可以为圆柱体或圆锥体，也可为打印区域为圆柱或圆锥的物体。需要说明的是，待打印物体的直径尺寸可变化，治具的设计应满足既可以安装不同长度、直径的待打印物体，又可以调节待打印物体上表面的平行度用以打印不同锥度的待打印物体；接着调节待打印物体上表面与喷头喷孔所在平面的距离为最佳的打印距离，通常调节至两者间隔1-3毫米；然后操作者按下开始按钮，打印小车1从初始位置开始沿x轴方向即第一方向朝向对侧移动，待打印物体绕自身中心轴旋转运动，当打印小车1经过待打印物体上需要打印的图文区域上方时开始向待打印物体喷射墨滴形成图文，同时待打印物体下方的固化装置5向上照射紫外线，对喷射的墨滴进行固化处理。打印小车1在一遍通过待打印物体上方后，即完成了图文的全部打印；最后打印小车从终点位置沿x轴方向即第一方向回到初始位置。等待更换下一待打印物体后，操作者再次按下开始按钮，喷墨打印机继续重复上述工作过程进行待打印物体的打印。

本实用新型之所以在一遍通过后便完成所有图文的打印，除了软件的特殊算法控制螺旋式喷射墨滴外，与喷头在底板上的排列方式也是密切相关的，如图8所示，本实施例安装四个喷头10，喷头10沿自身长度方向（x轴方向/第一方向）依次间隔串接，即四个喷头串接的连线方向与待打印物体的旋转中心轴方向平行，每个喷头可打印两种颜色，左边第一个喷头用来喷射白色（w）墨水或预处理粘性墨水（p）等涂层墨水，也可以根据实际需要不进行涂层墨水的喷射，中间两个喷头用来喷射品红色（m）、黄色（y）、青色（c）和黑色（k）墨水，右边喷头作为备用喷头，可用来喷射透明色（v）墨水，也可用来喷射其他彩色墨水或不喷射墨水。此种喷头排列方式，再配合运动控制和软件控制，便可在待打印物体绕自身中心轴匀速旋转过程中、打印小车沿x轴方向一遍通过待打印区域后即完成全部图文的喷绘，提高了打印效率。在打印小车1上可设置用于容纳墨水的墨盒及相应的负压控制系统。本实用新型的喷头使用的墨水为紫外线（uv）可固化墨水，通过在待打印物体下方设置紫外线固化灯对其进行干燥固化。本实用新型也可设置其他数量的喷头、根据实际需求确定设置不同颜色墨水的排布顺序，本申请对此并不进行具体限定。

由于固化装置5设置在待打印物体下方，打印喷头位于待打印物体上方对其进行喷墨，而且在喷墨的同时对墨滴进行实时固化处理，因此必须确保固化装置5发射出的紫外线光完全被遮挡而不能照射至喷头喷孔上，否则会照干喷孔使喷孔堵塞，进而损坏喷头。本实用新型在固化装置5处安装两套保护喷头的装置用于避免照干喷头：

一套是紫外光安全检测装置。如图3-4所示，本实用新型的固化装置5包括第一紫外灯51和第二紫外灯52，第一紫外灯51和第二紫外灯52沿x轴方向即第一方向并排排列在待打印物体0下方，第一紫外灯51和第二紫外灯52通过紫外灯连接板53连接，在第一紫外灯51宽边的外侧设置侧挡板59，在第二紫外灯52宽边的外侧设置遮光侧板54。在固化装置5上设置一紫外光安全检测装置，紫外光安全检测装置包括滑动块50、遮光盖板55、第一光轴56、第二光轴57和紫外光安全检测传感器58，在第一紫外灯51和第二紫外灯52上方沿长边方向（第一方向）设置第一光轴56和第二光轴57，第一光轴56和第二光轴57的一端设置在侧挡板59内，第一光轴56和第二光轴57的另一端设置在遮光侧板54内，在第一光轴56和第二光轴57上穿过一滑动块50，滑动块50可沿第一光轴56和第二光轴57滑动，滑动块50上安装一遮光盖板55，遮光盖板55的另一端设置在遮光侧板54处，遮光盖板55为一柔性不透光的带状卷材，可随滑动块50的移动沿第一紫外灯51、第二紫外灯52上方移动，当滑动块50从起始端（图中遮光侧板54一端）拉动至终点端（图中侧挡板59一端）时，遮光盖板55将两个紫外灯的灯珠完全遮挡，当滑动块50从图中终点端（图中侧挡板59一端）拉动至起始端（图中遮光侧板54一端）时，遮光盖板55逐渐打开，逐渐漏出下方的紫外灯，喷墨打印前根据待打印图文需固化的长度调节滑动块50/遮光盖板55的滑动位置,使固化装置向上露出的固化范围为待打印物体上的喷绘图文区域。在滑动块50上方安装一紫外光安全检测传感器58，本实施例紫外光安全检测传感器58向上方发射信号580。紫外光安全检测装置应用于打印过程中，当紫外光安全检测传感器58检测到信号580被遮挡时，表明待打印物体0位于紫外灯照射区域上方、已经将紫外灯发射出的紫外光进行了有效遮挡，此时打印小车的喷头处于安全状态，可以进行其他作业；当紫外光安全检测传感器58检测到信号580没有被遮挡时，表明待打印物体0没有将紫外灯照射的区域完全遮挡，此时会有紫外光照射向上方，若此时打印小车经过该区域，喷孔便会被直接照射，有被照干损坏的危险，因此此时打印小车的喷头处于不安全状态，控制系统控制紫外灯关闭，并取消打印，打印小车回到打印的起始位置，同时打印机屏幕报警，提示“紫外灯遮光盖板位置错误，请修正，否则打印将损坏喷头”。

另一套是透明物体检测装置，如果待打印物体透明，那么下方的固化装置4照射出的紫外线会直接照射到喷头喷孔导致喷孔干结堵塞，因此需要确保待打印物体为非透明物体或对透明物体进行了遮光处理后，固化装置才可处于正常照射状态。透明物体检测装置包括透明物体检测传感器发射端和透明物体检测传感器接收端61（如图2所示），透明物体检测传感器发射端设置在待打印物体安装机构4下方的支撑板上（图中未示出）、位于待打印物体的下方，透明物体检测传感器发射端向上发射光束，对应透明物体检测传感器发射端、在打印机外罩7的顶端外罩内侧，安装一透明物体检测传感器接收端61用来接收上述待打印物体下方传感器发射端发射的光束。如果待打印物体为非透明的物体，或者虽然为透明物体但已经过了遮挡处理（比如往透明物体中塞入了非透明物质），此时透明物体检测传感器发射端发出的光束被遮挡，透明物体检测传感器接收端61接收不到信号，表明待打印物体的透光状态正常，反馈能够进行其他作业，控制系统控制固化装置正常工作、打印作业正常进行；如果待打印物体为透明的物体，透明物体检测传感器发射端发出的光束没有被遮挡，直接被透明物体检测传感器接收端61接收，则表明没有待打印物体到达打印位置或待打印物体透明而没有进行不透光处理，喷头处于危险状态，如果继续进行打印，那么固化装置5发射出的紫外光会穿过待打印物体直接照射至喷头喷孔，导致喷孔干结损坏，此时控制系统控制紫外灯关闭，并取消打印，打印小车回到打印的起始位置，同时打印机屏幕报警，提示“瓶子透明，打印危险”。

除上述在固化装置5上安装的两套保护喷头的装置外，在打印小车1上还设置有防紫外线照射装置，下面介绍打印小车1上设置的防紫外线照射装置。如图5所示，防紫外线照射装置设置于打印小车左侧，被外罩7罩住，便于美观。如图6-8所示，防紫外线照射装置包括紫外线传感器控制板12和紫外线传感器13，紫外线传感器13通过传感器固定块20安装在打印小车1的侧壁上，传感器固定块20可以沿y轴方向即第二方向前后调节，从而使紫外线传感器13的感应窗口在x轴方向（第一方向）的中心线与喷头在x轴方向（第一方向）的中心线重合。在紫外线传感器13上方、打印小车1的侧壁上，还安装一紫外线传感器控制板12，紫外线传感器控制板12用来控制紫外线传感器13的工作。紫外线传感器13下方设置一石英玻璃14，石英玻璃14用来过滤掉其他可见光，同时又可削弱紫外光的强度用来防止光强过高时照坏感应窗口。在紫外线传感器13上方设置一绝缘膜130，用来防止与固定紫外线传感器13的螺钉导电。

紫外线传感器13是利用光敏元件将紫外线信号转换为电信号，其下端的感应窗口接收下方固化装置中紫外线灯的照射，一旦有紫外线灯发出的紫外线15向上漏出、达到紫外线传感器13设定的触发阈值（该阈值根据实际情况及测试结果设定，可进行变化），便被紫外线传感器13反馈至紫外线传感器控制板12，此时控制系统控制紫外灯关闭，并取消打印，打印小车回到打印的起始位置，同时打印机屏幕报警、提示“检测到紫外光泄露，请修正，否则打印将损坏喷头”。

在安装时先安装紫外线传感器13于打印小车1的侧壁上，然后沿y轴方向即第二方向调节传感器固定块20，使紫外线传感器13的感应窗口在x轴方向（第一方向）的中心线与喷头在x轴方向（第一方向）的中心线重合。具体工作过程为：按下打印机启动按钮后，打印机开始工作，紫外线传感器13接通电源，开始检测下方的紫外线光强度，检测过程包括打印前打印小车靠近下方固化装置阶段、打印过程中以及打印后打印小车远离固化装置阶段。紫外线传感器将检测结果进行判断并反馈至传感器控制板：如果紫外线传感器的感应窗口接收到的紫外线强度达到预先设定的阈值时，紫外灯关闭，取消打印，打印小车回到打印的起始位置；如果紫外线传感器的感应窗口接收的紫外线强度没有达到预先设定的阈值，则喷墨打印机正常工作。通过上述感测紫外线的强度，可以防止固化装置向上漏出的光线照射至喷头喷孔导致喷头堵塞损坏。

需要说明的是，除了附图实施例中防紫外线照射装置设置在打印小车一侧的情况，还可以将防紫外线照射装置分别在打印小车两侧各设置一组，或者设置在打印小车的另一侧，根据打印方式确定，工作原理相同，均不脱离本实用新型的保护范围。

此外，在打印小车1的左侧侧壁还设置一待打印物体初始位置检测装置，如图5所示，待打印物体初始位置检测装置同样被外罩7罩住，便于美观。如图6-8所示，待打印物体初始位置检测装置包括待打印物体初始位置传感器18和初始位置传感器移动块19，待打印物体初始位置传感器18通过螺钉安装在初始位置传感器移动块19的下方，初始位置传感器移动块19安装在传感器固定块20上，初始位置传感器移动块19上设置可调节位置的长孔，初始位置传感器移动块19可带动待打印物体初始位置传感器18沿y轴方向移动，从而调节待打印物体初始位置传感器18检测窗口与喷头10的宽度方向对应，待打印物体初始位置传感器18在工作时发出发射信号16，在打印小车1沿x轴方向（第一方向）移动时，当遇到下方的待打印物体的底部后，发射信号16会被待打印物体底部反射回来，待打印物体初始位置传感器18收到返回的接收信号17，检测出待打印物体的初始端，然后根据待打印图像区域距离待打印物体初始端的距离计算出喷头应在何时喷射墨滴形成图文，从而可以省去标尺等设置，并能准确的判断喷墨位置，打印出预设的图文来。

在首次安装相同尺寸的待打印物体后，操作者需要调节待打印物体上表面与喷头喷孔所在平面的距离为最佳的打印距离1-3mm时，通常是调节待打印物体安装机构4的升降高度，从而保证最佳的打印距离。由于待打印物体高度需要升降变化，此时，还需要一套确保喷头免被待打印物体碰撞的喷头保护装置，这里称为喷头免碰撞保护装置，如图2所示，喷头免碰撞保护装置包括测高传感器发射端21、滑台22、铝型材23和测高传感器接收端（图中未示出），铝型材23通过角接块安装在打印横梁2上、与打印横梁2垂直沿y轴方向即第二方向设置，在铝型材23上安装一滑台22，滑台22可沿铝型材23中的凹槽进行y轴方向即第二方向的调节，在滑台22上安装一测高传感器发射端21，测高传感器发射端21可随滑台22进行z轴方向的升降运动，对应测高传感器发射端21的另一侧，在外罩7侧壁内侧设置一测高传感器接收端，用来接收测高传感器发射端21发射的光束。在安装喷头免碰撞保护装置时，调节测高传感器发射的光束高度位于喷头喷孔所在平面稍微下方一些的位置。然后根据待打印物体的直径调节待打印物体固定装置4的高度，具体过程为：待打印物体固定装置4下方的升降装置控制待打印物体上升并遮挡测高传感器发射端21发射的光束，再令上述升降装置控制待打印物体下降到离开光束的触发位置，然后控制待打印物体继续下降预定距离，到达距离喷头喷孔所在平面最佳的打印高度。在更换下一待打印物体后或打印过程中，当有待打印物体遮挡住测高传感器之间的射线时，表明待打印物体的上表面高度对喷头构成威胁，此时应停止打印小车运动，屏幕报警并提示“介质过高”，以防止待打印物体碰撞喷头；当待打印物体没有遮挡测高传感器之间的射线时，表明待打印物体的上表面低于喷头喷孔所在的平面，喷头相对于待打印物体是安全的，打印小车可以继续运动至待打印物体上方，不会碰撞喷头。

除上述实施例中所说，调节待打印物体安装机构4的升降外，还可通过调节打印小车1的升降来调节待打印物体上表面与喷头喷孔所在平面的距离为最佳的打印距离。如图9-10所示，当待打印物体高度不可调节升降，而打印小车1设计为可调节升降时，由于每批次待打印物体的直径可能会变化，在初次安装或更换某一尺寸的待打印物体0时，需要一套可随打印小车1升降的喷头保护机构9来确保喷头的底面不会被待打印物体0剐蹭。喷头保护机构9包括传感器91、传感器反射端92、丝杆电机93、第一限位开关94、第二限位开关95、滑块96、导轨97和传感器遮盖板98，本实施例中传感器91以一激光测距传感器为例进行说明，也可为其他传感器，本实用新型对此并不进行限制。传感器91通过支架（图中未示出）安装在丝杆电机93的丝杆上，丝杆电机93可驱动传感器91沿竖直方向即z轴方向进行升降运动，升降范围的最低端设置第一限位开关94进行限位，升降范围的最高端设置第二限位开关95进行限位，连接传感器91的支架还连接一滑块96，滑块96沿导轨97运动，导轨97沿竖直方向即z轴方向设置，起到导向作用，在传感器遮盖板98上设置一发射孔99，发射孔99为一竖直设置的长孔，传感器91发射端发射的光束90可通过发射孔99照射到对侧的传感器反射端92。若有待打印物体高于光束90，即在传感器91与传感器反射端92之间有待打印物体遮挡，则传感器91被触发；若在传感器91与传感器反射端92之间没有待打印物体遮挡，则传感器91不被触发。这里使用激光测距传感器还有一个优势：根据激光测距传感器的原理和软件的设置能够屏蔽掉在对喷头进行刮墨维护操作时对光束90造成遮挡而产生的信息误报，即使在开机后对喷头进行手动擦拭或自动刮墨维护，均不会因遮挡光束90而发生报警。

需要说明的是，传感器91也可为一普通激光传感器，此时传感器反射端92设置为接收光束端，此时其可以为一块覆盖传感器发射端91发射光束升降范围的接收板，也可以设置为一个跟随传感器发射端91升降而进行同步升降的接收装置，本实用新型对此并不进行限制。

喷头保护机构9的作用包括两方面：一方面是在一批待打印物体安装后、打印作业前，测量并计算出打印小车下降至打印位置的距离；另一方面在打印工作过程中，预防待打印物体上表面超出安全高度以至碰撞喷头。

在安装待打印物体后、打印作业前喷头保护机构9的检测工作过程为：第一步，打印小车1和传感器91均沿竖直方向上升至最高起始位置，接着传感器91通过运动检测出打印小车1处于最高位置时的喷孔所在平面高度与传感器91处于最高位置时发射出的光束高度之间在竖直方向上的距离差，这里记为h；第二步，控制系统控制传感器91沿竖直方向向下运动，当发射的光束90被待打印物体遮挡后，控制系统控制传感器91停止运动，然后控制传感器91再向上移动到适合打印安全的检测位置（适合打印安全的检测位置跟传感器特性有关，比如光斑的宽度），此时传感器91由最高位置向下运动到所述检测位置的距离记为h；第三步，根据传感器91检测到的距离h、h以及喷头喷孔所在平面与待打印物体上表面之间的最佳打印距离，软件计算打印小车1应该下降的高度，控制系统控制打印小车1从最高位置沿竖直方向下降上述高度。此实施例中，传感器91发射的光束90为高6mm的光斑，光斑上部的1/3区域（即上部2mm区域）高于喷头喷孔所在平面，光斑下部的1/3区域（即下部2mm区域）低于待打印物体上表面，光斑中部的1/3区域（即中部2mm区域）为有效的检测光束。

在打印过程中，喷头保护机构9的保护作业原理为：当有待打印物体触发传感器91的检测光束时，表明喷头处于危险状态，可能会被待打印物体碰撞，此时控制系统控制打印小车1急停，屏幕报警并提示“介质过高”；若传感器91的有效检测光束不被触发时，表明待打印物体的高度相对于喷头是安全的，打印小车1继续正常工作。

当更换不同直径的待打印物体时，打印小车1和喷头保护机构9中的传感器91需要上升回到最高起始位置，喷头保护机构9需要再次重复上述的检测工作过程，软件计算出打印小车应该下降的距离，控制系统控制打印小车下降至适合的打印位置，然后喷头保护机构9再进行打印过程中的保护作业。

需要指出的是根据本实用新型的具体实施方式所作的任何变形，均不脱离本实用新型的精神以及权利要求记载的范围。