电磁阀制造技术

一种利用能够以高频操作并且可被制成一紧凑单元的某些材料制造的电磁阀。柱塞（１）是由一种饱和磁通密度大于１．２特斯拉，最好大于１．６特斯拉的电磁材料制成，从阀头腔室（１４）通向喷嘴孔（１２）的孔道具有小于５∶１，最好在２∶１至４∶１之间的长度与直径的比率，并且喷嘴孔（１２）的直径为８０微米或者更小。以及一种操作设有这样一种阀的按需型滴墨喷墨打印机的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种装置，特别地，本专利技术涉及高速电磁线圈类型的阀、结合有所述阀的喷墨打印机以及操作喷墨打印机的方法，最好是利用所述阀的方法。
技术介绍
喷墨打印机是非触式打印机，其中油墨的液滴从一个或多个喷嘴孔中被喷射出以便于渐进地在相对于该喷嘴移动的基片上形成印刷图像。一种形式的喷墨打印机包括通常为油墨容器或瓶的油墨源，所述油墨源被增压到0.1到2巴，特别是约1巴。压力是通过例如对瓶或容器中的油墨上方的空气空间增压而产生的。油墨被供给到打印头中的喷嘴孔，油墨通过所述喷嘴孔以一系列液滴的形式被喷射到所述基片的表面上。通过每个喷嘴孔的油墨的流动由电磁阀控制。通常，这样一种阀包括轴颈连接的电磁柱塞(或动铁芯)，用于在轴向延伸的电动线圈中轴向移动。所述柱塞的远端位于阀头腔室中，油墨通过所述阀头腔室从所述容器流动到喷嘴孔。当通过所述线圈供给电流时，这产生了作用在柱塞上以使其轴向移动从而打开或关闭从所述阀头腔室到喷嘴孔的内腔入口的磁场。通常，磁场用于克服盘簧的偏压缩回所述柱塞以便于在所述阀头腔室与喷嘴孔之间产生流动路径。当电流不再流入线圈中时，磁场停止并且柱塞在弹簧的偏压下返回以便于关闭通向喷嘴孔的流动路径。通常，多个喷嘴孔以一排或多排的形式形成于板(即，喷嘴板)中，并且每个喷嘴孔由一个独立的电磁阀为其服务，以使得油墨的液滴可独立地从一个或多个喷嘴孔中喷射出来。通常，通过歧管从容器中向所述阀供应油墨，所述歧管用于流出油墨流并使得每个阀之间的油墨流均等。喷嘴孔排通常与基片行进的方向横向对齐，因此阀的同步操作将使得一排墨点被打印在所述基片上。阀被操纵以便于在所述基片上的期望位置处将墨点沉积在所述基片上，从而在所述基片上形成五、七、八或更多元素的墨点光栅图象。通过打印头中各个阀打开的适合的时限，可在所述基片上形成字母数字或其他图像以在所述基片上打印日期、产品批号、标识语、条形码或其他图像。如果期望的话，可以阵列的方式组合若干打印头以便于在所述基片上打印较宽的图像，并且打印头中的喷嘴孔排列可与所述基片的移动方向成角度，以便于释放比其中打印头垂直于所述基片的行进线对齐的情况中更密集的液滴。为了方便起见，术语“按需型滴墨的喷墨打印机”通常是指喷墨打印机类型的。通过改变所述阀保持打开的持续时间可容易地改变打印点的尺寸，因此可改变容许流过喷嘴孔的油墨量。通过改变打印头中阀的操作顺序以使得液滴以适当的顺序从适当的喷嘴中被喷射出以形成期望的图像可容易地改变所打印的图像的形式。图像和打印点尺寸的所述改变可通过在适当的程序或操作系统下操作的计算机或微处理器容易地控制。所述“按需型滴墨的喷墨打印机”是商业上广泛使用的并且在广范围的基片上打印广范围的可视或不可视机器可读的图像方面具有广泛应用。然而，当所述基片经过打印头的行进速度增加时，达到了这样一点，在该点处阀不能在充足的速度下被操纵以便于在充足的频率下喷射出液滴以形成没有产生任何失真的期望图像。通常，当前用在喷墨打印机头中的电磁阀的操作速度的限制低于800到1000Hz。当在制造商方面增加压力以从给定的产量或包装线中增加生产量时，存在对于能够在大于此的速率下将点打印在基片上的增加需求。在称作脉冲喷射打印机的喷墨打印机的替换形式中，压电晶体或其他转换器被施加于喷墨腔室壁上或构成喷墨腔室壁的一部分，所述喷墨腔室壁具有用于喷嘴孔的油墨入口和油墨出口。当向所述转换器施加压力时，转换器扩展或弯曲并引起喷墨腔室容积方面的变化。这导致油墨液滴从腔室中被喷出并且通过喷嘴孔排出。通过施加于转换器上的电脉冲的频率的电子控制，可在非常高的比率下使得所述转换器弯曲，因此所述打印头可在高达15kHz以上的频率下供应打印点。然而，通过喷嘴孔中喷射的油墨的容量取决于所述转换器弯曲的程度。这可通过改变施加于转换器上的电脉冲的振幅而改变。然而，每种类型的转换器都只在最佳操作脉冲振幅的狭窄百分比，通常加或减50％内始终如一地操作，因此使用市场上可买到的脉冲喷射打印机只能获得有限范围的打印点尺寸。这限制了给定脉冲喷头可使用的应用数量。在国际专利申请No.PCT/SE97/01007中已提出了生产一种用于“按需型滴墨的喷墨打印机”的电磁线圈类型的阀，要求所述阀可在高达3kHz的频率下操作。这样一种阀包含轻量组件以便于减小所述柱塞的惯性，从而使其在线圈中行程的每个尽头可迅速地加速和减速。为了实现这一点，柱塞是用两个组件构成的，即，一个组件是用电磁材料制成的，因此通过线圈的电流所产生的磁场可使其移动，以及用于所述柱塞远端的第二个轻量塑料组件。这样一种结构是复杂并且昂贵的。而且，我们已经发现，包括这样一种阀设计的打印头没有打印出可接受的图像例如，在阀的高频操作下，打印点不均匀并且在打印头所打印的每个初始点周围有许多小的星星点点。我们已提出了一种形式的阀，所述阀可在高达8kHz以上的速度下操作并且还可用在“按需型滴墨的喷墨打印机”中以在令人惊异的点尺寸和操作频率的广范围上打印尺寸均匀的液滴。而且，与用在“按需型滴墨的喷墨打印机”中的传统电磁阀设计相比较，本专利技术的阀可更为简洁并且具有更小的组件。这允许在阀操作过程中不会产生过热的情况下在高打印速度下实现高清晰度打印。这样一种阀能使得“按需型滴墨”技术用在高速应用中，这是迄今为止脉冲喷射打印头可考虑的唯一的打印头的工艺可变形式。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了一种用于控制流体从中通过的流动的阀机构，所述机构包括轴颈连接的柱塞部件，所述柱塞部件用于在管状部件之内在静止位置和操作位置之间轴向往复运动，所述管状部件在当电流通过所述线圈时在由所述线圈产生的磁场的影响下支撑电动线圈；偏压装置，所述偏压装置用于当未向线圈施加电流时朝向其静止位置偏压柱塞，所述柱塞的远端延伸到具有通向喷嘴孔的出口内腔的阀头腔室中，所述柱塞的往复运动适合于打开或关闭从阀头腔室经由所述内腔到喷嘴孔的流体流动路径，其特征在于a.柱塞是用具有大于1.2Teslar的饱和通量密度的电磁材料制成的；并且 b.从阀头腔室通向喷嘴孔的内腔具有5∶1或以下的长度与直径比率；以及c.喷嘴孔具有80微米或更小的直径。为了方便起见，在文中词语“远端”和“近端”将分别用于表示位于相对于流过所述阀的油墨或其他流体的流动的下游和上游的组件的那个部分。本专利技术的阀是“按需型滴墨的喷墨打印机”中的特殊应用，所述“按需型滴墨的喷墨打印机”将在1kHz以上的落滴产生频率下操作。为了方便起见，在下文中将根据用于这样一种应用中的阀来描述本专利技术。在电磁阀的现有设计中，不可能在超过1kHz的速度下长时间地操作所述阀。我们认为这是由于以下事实而导致的，即，用以制成柱塞的材料的滞后作用在施加于所述材料上的磁场中的改变导致所述材料变得磁性饱和，因此不再能够响应施加于所述材料上的磁场中的改变。使用具有大于1.2Teslar，最好是大于1.4Teslar，特别是1.4到1.8Teslar的磁饱和通量密度的材料，即使在超过3kHz或更大，例如高达9kHz的频率下长时间操作之后，也可使得柱塞在没有变得磁性饱和的情况下连续响应施加于所述材料上的磁场中的改变。而且，线圈/柱塞组合还具有高电磁感应系数，例如9毫亨或更多，所述线圈可在柱塞上施加高驱动力，进而增强柱塞对于流过线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制流体从中通过的流动的阀机构，所述机构包括：轴颈连接的柱塞部件，所述柱塞部件用于在管状部件之内在静止位置和操作位置之间轴向往复运动，所述管状部件在当电流通过所述线圈时在所述线圈所产生的磁场的影响下支撑电动线圈；偏压装置，所述偏压装置用于当未向线圈施加电流时朝向其静止位置偏压柱塞，所述柱塞的远端延伸到具有通向喷嘴孔的出口内腔的阀头腔室中，所述柱塞的往复运动适合于打开或关闭从阀头腔室经由所述内腔到喷嘴孔的流体流动路径，其特征在于：　　　　ａ．柱塞是用具有大于１．２Ｔｅｓｌａｒ的饱和通量密度的电磁材料制成的；并且　　　　ｂ．从阀头腔室通向喷嘴孔的内腔具有５∶１或以下的长度与直径比率；以及　　　　ｃ．喷嘴孔具有８０微米或更小的直径。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DA霍恩斯内尔，MB托林，A勒彻赫，OJ普里梅，MJ福克斯，CM巴特斯，
申请(专利权)人：威尔勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]