盲文打印机的发展趋势

林泽奕 杨文珍

摘  要：为更好地解决盲人这一弱势群体在生活中遇到对信息识别问题，盲文打印机是帮助盲人获取物品信息的重要设备。随着弱势群体工作与生活需求的多样化，盲文打印技术逐步朝着更轻、更快、更普及的方向发展。该文结合盲文打印机发展特征，对盲文打印机的研究现状及发展趋势进行了相应分析，希望能够给同行者带来一定的借鉴意义，促进盲文打印机获得快速、健康发展。

关键词：盲文打印机  现状  发展趋势  打印技术

中图分类号：G634                             文献标识码：A文章编号：1672-3791（2020）11（a）-0225-04

Development Trend of Braille Printer

LIN Zeyi  YANG Wenzhen*

（College of Mechanical Engineering & Automation， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou， Zhejiang Province， 310018  China）

Abstract： In order to solve the problem of product information identification of blind person in daily life， Braille printer is an important device to help blind people to obtain information about objects. With the diversification of the work and life needs of the disadvantaged groups， Braille printing technology is gradually moving towards lighter， faster and more universal direction. This paper combines the development characteristics of Braille Printer， the current research situation and development trend of Braille printer are analyzed， hope to be able to bring certain reference significance to the colleague， promote the rapid and healthy development of Braille printers

Key Words： Braille printer; Present situation; Development trend; Printing technology

伴随着人类文明的不断发展，人权主义在世界各地被广泛提及。人生来平等，残疾人也应得到与正常人相同的待遇。1974年，联合国率先提出了无障碍设计，让设计的受众面得到了极大的扩大。设计的对象不应该仅仅是正常健全的人，在设计上残疾人等弱势群体也应该得到足够的重视[1]。

作为正常人来说，看是一件很简单的事情，就好比可口可乐和百事可乐的包装有何不同？对于大多数人而言，这是再简单不过的问题了。可口可乐是红的，百事可乐是蓝的。可如果是盲人朋友又该如何是好呢？毕竟这两种可乐的包装摸上去都是完全一样的。在日常生活中，盲人朋友同时也有着学习与阅读的需要，而这些就需要盲文打印机来帮他们实现。这些便引起了国内外研究者的关注和重视，形成了较多的研究成果。

1  国内外盲文打印机的研究现状

盲文是一种盲人或视障人士使用的触觉书写系统，传统上是用压纹纸书写的。盲文系统由法国人路易斯·布莱叶（Louis Braille）于1821年设计，是盲人广泛使用的一种读写方法。盲文系统是盲人使用的触摸阅读和书写系统。压花点均匀地排列在称为单元的四边形字母空间中。

盲文资料和盲文印制品，其载体多为纸张、塑料和金属等基材，而呈现在人们面前的盲文制品可归为两大类：一类是空心盲文，另一类是实心盲文。目前为止，空心盲文的输出设备多采用牛皮纸作为承印材料，利用机械碾压和冲击等方法使其表面发生形变，从而形成凸起或凹陷的盲文点阵。然而在长期使用的过程中，人们发现这种输出方式存在缺陷：（1）成本高，承印材料牛皮纸需要上好的木浆原料来制作;（2）在正反面打印时，需要特殊的排版工艺;（3）采用机械压印形变形成的盲文凸点，这些盲文在积压存储或反复摸读后易变平，使盲文字符变得难以识别。

实心盲文當初又有固型点盲文、硬点盲文之称，因其使用PVC、发泡油墨、UV油墨等印料印刷到纸张、PVC膜片或金属等材质上面，呈小半圆形实心点，依据其特点将其统一命名为实心盲文。实心盲文可以在普通纸张上打出凸点盲文，同时将双面打印变得更加简单，纸张利用率增加1倍，并且省去了空心盲文双面打印的特殊排版工艺，但市面上存在的这类产品，体积过大，打印速度慢，且价格昂贵，目前还未能够推广[2]。

1.1 国际盲文打印机的研究现状

对于空心的打印方法，美国专利公开号US 5 816404。美国专利第5823691A号公开了一种压花装置，该压花装置可以在合适的片材例如硬纸上产生清晰的图像。除了产生传统的6点或8点盲文点阵和Dotsplus盲文点阵之外，该设备还可以产生图形主题（如地图、图纸等）的浮雕图像。美国专利公开号US 5816404。美国专利No.5746518A公开了一种盲文印刷设备，该盲文印刷设备包括用作凹模的针状突起。印刷底衬用作压印模，并且由弹性材料制成。还可以提供具有不同压下深度的不同突起，以可选地寻址包括不同厚度的不同记录介质。美国专利公开号US 5816404。美国专利号4930914A公开了一种用于在纸上产生触觉印象的设备。该设备包括多个销，驱动器和印刷轮。驱动器有选择地将销钉朝纸张方向延伸、然后，打印轮将纸张和图钉紧密接触，最后、销钉被打印轮压向纸张，并在纸张上留下触感。美国专利公开号US 5816404。美国专利No.5209584A公开了一种用于在可压印的基板上形成盲文字符的设备，该设备包括块状主体，该块状主体具有由多个杆和螺线管的组件致动的6个盲文印刷销的阵列。在总结上述专利的前提下，发明人Khushwant Rai（库什旺·赖）于2019年5月30号公开了一种用于在纸张衬底上压印盲文字符的改进盲文打印机和盲文打印机组件。还公开了使用盲文打印机和盲文打印机组件在纸质基底上形成盲文字符的制造方法[2]。他提出点矩阵打印机（DMP）是一类打印机制。典型地在这些装置中携带多个冲击销的打印头横穿纸张，并且以有组织的顺序致动销以产生可识别的打印字符。这对于将墨水从色带转移到纸张所需的冲击力相对较低的墨水打印很有用。但是，在其他类型的印刷中，特别是凸字的压花或凸字印刷中，冲击力要大很多倍。在点矩阵打印机中，打印头的销以较低的冲击力撞击色带，以产生打印效果。但是对于盲文印刷与DMP相比，要求销钉以更大的冲击力穿透纸张才能产生压纹效果。针对上述缺点，发明了一种用于视障者的改进的DMP，采用一种新设计的打印头，包括更多的撞针更大的力，配合具有标准盲文点尺寸的孔的金属套筒进行盲文打印，并且可以允许在纸的两面上打印盲文字符。

而对于实心打印的方法，国际上现主要采用固化墨水进行打印。韩国人金贤正于2018年11月7號公开了专利一种使用特殊生产的墨水的盲文打印机，该盲文打印机可以以较低的价格购买，并且由于不受使用特殊生产的墨水在纸上打印的限制，因此可以容易地在各个地方打印出盲文。可以解决现有输出材料中材料有限且价格昂贵的问题。因此，该发明使用特殊制造的墨的盲文打印机包括以下内容：打印机主体形成为矩形盒状以便放于桌子上;输出托盘形成为扁平的矩形形状以支撑输出纸张。墨轨形成为长杆状，以便墨可以通过传感器移动;墨推活塞形成为圆柱杆状，以便可以按盲文标准喷射墨;形成为圆柱盒状的墨水容器，以便可以存储和喷射经过特殊处理的墨水;墨出口形成为盲文厚度的圆柱体，以便可以按盲文标准喷射墨。输出材料干燥热板形成为扁平的矩形形状，以使喷射的墨水固化并定影[3]。

日本发明人Kanai Yuta（长野）公开了通过喷墨方法形成盲文主体的技术。通过喷墨方法喷射墨水（热固性墨水等）和使墨水固化多次，以层叠多个层，从而形成具有多层的盲文主体[4]。由此方法不仅可以打印盲文字符，同时也可以形成具有层次的图像。

1.2 国内研究现状

我国于2006年启动项目，2007年5月原理样机研制成功，经三代样机研究，第三代样机于2010年参加上海世博展，现场打印新型盲文材料。该打印机采用实心打印，可支持普通纸张的盲文输出，支持普通文字与盲文混排，即明盲文混排。研究了以紫外固化胶水为印刷介质，普通纸张为承印材料，分别采用蘸胶和喷胶方式实现微量UV（紫外线固化）胶水到普通纸张转移，并采用紫外LED固化等对胶点固化形成盲文凸点[5]。

目前，我国长春理工大学的流云清等人也公开了一款无线型便携式实心盲文打印系统专利，包括便携提手、盲文打印机头、Z轴电机、纸张托盘支杆、X轴电机、纸张传送皮带、电路板、Y轴电机、龙门支架，各步进电机与机械连杆结构构成系统的机械装置，电路板包括控制电路、无线信号传输接口和电源电路等，其特征在于，机械结构控制接口和无线信号传输接口分别与控制电路连接，控制电路通过无线信号传输接口与盲文转换软件进行通信，从而实现了实心盲文字符及图形在普通纸张的双面打印，在保证相对较快的打印速度与质量的同时，大大减小了打印机的体积。该打印机机械结构采用经典的龙门结构，主要包括铝合金龙门支架、X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机以及盲文打印机头等。其中，盲文打印机头包括耗材运输管、耗材挤出电机、加热电阻丝、温度传感器和加热挤出电机等。X轴和Y轴电机用于盲文字符打印位置的确定，Z轴电机用于盲文打印机头Z轴方向的移动，盲文打印机头采用经典3D打印机机头结构，用于实心盲文的打印，其中，耗材运输管通过步进电机运输打印实心盲文的耗材，耗材通过加热电阻丝加热，结合温度传感器实现闭环控制，加热后通过步进电机挤出，进而在相应的纸张位置打印出盲文字符[6]。

对于空心印刷技术，张环宇等人也提出了专利——一种盲文打印机，该打印机在普通的针式打印机的基础上设计了可用来打印盲文的盲文打印辊和盲文打印机针头。将这些组件更换掉普通打印机的相应组件，就成为了一台盲文打印机，可打印盲文资料[7]。所设计的打印辊上开设有盲文点字生成槽，与打印辊相配合的打印机针头上设置有两根打印针，且打印针的直径与盲文点字生成槽的直径相等。该实用新型的打印辊上开设有盲文点字生成槽，当盲文打印针击在纸上的时候，纸张的相应处就会随着打印针进入点字生成槽，当打印针收回时在纸的该处就留下了盲文点字。张锐等人[8]针对盲人的实际生理特点和心理需求进行调研和设计分析，结合现有纸张打印处理技术，确定了产品结构的设计尺寸，设计出盲文标识打印机的造型，以帮助盲人对产品信息进行准确识别。

2  盲文打印机发展趋势

目前，对于视力有缺陷的人来说，生活中完全的包容性却一直难以实现。考虑到眼睛是人体最主要的感觉器官，它的缺席会极大程度地限制我们对信息、数据和内容的消费方式，而针对视障人士的设计则往往是一个巨大的挑战，甚至盲文至今还没有完全普及。主要是因为盲文打印机是非常专业，并且费用非常昂贵的机器。因而盲文打印机正在努力朝着更轻、更快、更普及的方向发展。

传统机械式压制打印或将由于保存时间及纸张成本等问题渐渐被淡忘，实心盲文的打印方式将会得到迅速及极大的发展。且随着科技的发展，新技术、新工艺和新材料的应用，盲文打印机在整机成本上会有比较大的下降。在市场上，通常将盲文打印机和普通打印机作为不同用途的打印机出售，相比于普通打印机，盲文打印机面向市场的出货台数较少。因此，与普通打印机相比，每台的制造成本和研发费用增加。所以未来将必然出现一种普通打印机与盲文打印机相结合的趋势，即普通打印机也将可以实现盲文打印。

3  结语

随着社会的不断发展进步，人们对于生活水平的提高。盲文打印机在国内的发展已不足以满足社会的要求，目前所使用的主流盲文打印机都为国外的产品，并无我国所研发的。因此，设计出一台方便快捷、成本低使用性好的盲文打印机将具有重大的意义。

参考文献

[1] 刘鑫，秦富康.盲人使用点字打印机及标示系统设计[J].艺术科技，2016（2）：275-276.

[2] Khushwant Rai. Braille Printers and Methods of Making and Using the Same：美国，US16323085[P].2019-05-30.

[3] Kim Doo Hyun. Braille manufacturing method for persons with Visual impairment：韩国，KR20170167067A[P].2019-06-17.

[4] Kanai Yuta.Braillebody，Inkjet Printer，and Forming Method of Braille BODY：日本，JP2017164803A[P].2019-03-22.

[5] 王姝欣，孟昕，陈飞.多功能盲人打印机创新设计[J].科技经济导刊，2016（15）：111.

[6] 刘云清，贾通利，刘聪，等.无线型便携式实心盲文打印系统：中国，CN201910148154.8[P].2019-04-16.

[7] 张环宇，姜丽波，冯波，等.一种盲文打印机：中国，CN200420086476.3[P].2006-05-17.

[8] 张锐，蒋德达.盲文标识打印机设计[J].机械设计，2016，33（2）：126-128.

[9] 陈浩齐，李辛沫，耿爱农.盲文便利贴打印装置的设计与实现[J].现代制造工程，2018（5）：149-152.