用于按需喷射式喷墨打印机的电磁阀制造技术

一种使用特定材料制成的电磁阀，该电磁阀能够以高频率操作，且可以被制成为小型装置。柱塞（１）是整体构造并由饱和磁通密度大于１．４特斯拉的软电磁材料制成。另外柱塞具有３毫米或更小的直径以及小于１５∶１的长径比。本发明专利技术还涉及一种结合有这种阀的按需喷射式喷墨打印机的方法。（*该技术在2023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，特别是一种高速电磁阀，和一种包含这种阀的喷墨打印机；还涉及一种操作应用所述阀的喷墨打印头的方法。
技术介绍
喷墨打印机是非接触式打印机，其中，墨滴从打印头中的一个或多个喷嘴喷射出。喷出的墨滴被喷射到相对于打印头移动的片基上，并逐渐地由施加到片基上的墨点建立打印图像。例如，本专利技术将按照相对于固定打印头移动的片基进行说明。然而，本专利技术还可应用于打印头相对于固定片基移动的打印机。本专利技术还可应用于片基和打印头相对运动的打印机。一种形式的喷墨打印机包括，受到压力的油墨源，典型的是被施加从0.1到3巴特别是约1巴的压力的油墨容器或油墨瓶。例如通过对所述瓶或容器中油墨之上的空气隙施加压力来产生压力。油墨被供给到打印头中的喷嘴孔，通过所述喷嘴孔，一连串的墨滴被喷射到片基的表面上。所述打印头典型地包括一排沿着横断片基行进方向的这种喷嘴孔。油墨通过每个喷嘴孔的流动被电磁阀控制。典型地，这种阀包括被置入用于在轴向延伸的电气线圈中轴向运动的电磁柱塞。该柱塞的远端位于阀头室中，油墨经过该阀头室从容器流到喷嘴孔。当电流流过线圈时，产生磁场，该磁场作用于所述柱塞使其轴向运动，从而打开或关闭喷嘴孔的镗孔或管道的入口。典型的是，磁场作用使柱塞反抗盘簧的偏压而缩回，从而在阀头室和喷嘴孔之间产生流动路径。当电流不再流过线圈时，磁场中断，且柱塞在弹簧的偏压下返回，并座靠密封肋板，唇板或其它位于或围绕朝着喷嘴孔的镗孔或管道的入口处的装置，从而关闭朝着喷嘴孔的流动路径。典型的是，多个喷嘴孔在一块板即喷嘴板上形成一排，且每个喷嘴孔以一个镗孔穿过所述板并与电磁阀相连。典型的是，喷嘴孔被设置成宝石喷嘴的镗孔的远端，其被座入穿过喷嘴板的镗孔的出口。在控制油墨流动到喷嘴孔的阀的致动下，墨滴被单独地从一个或多个喷嘴孔中喷出。从容器经由歧管为阀供给油墨，所述歧管用作将墨流分开并平均分配给每个阀。喷嘴孔排典型的是横断片基行进的方向对齐，从而，多个阀的同时操作就产生了将被打印在片基上的一排墨点。所述阀被操作，从而将墨点沉积在片基上的所需位置上，从而在片基上建立五，七，八或更多元素的点栅格图像。通过对用于喷嘴的各阀的开口的适当排序，可以施加可视油墨点以便形成在片基上形成字符或其它图像、产品日期、产品批量码、图标、条形码或其它可视图像。另外，油墨可以是形成UV荧光或磁性读取机可读取的图像的油墨，该图像对于人眼不可视，例如安全或产品授权码。如果需要，几个喷嘴板可以被组合成一个阵列，从而在片基上打印较宽度图像和/或通过将喷嘴板彼此交错排列从而在片基上实现点的紧密打印。为了方便，术语按需喷射式打印机将被用于表示一般的这种类型的喷墨打印机；术语油墨将用来表示形成可视图像的基于燃料和色料的油墨以及不能看到但机器读取器可检测到的其它流体成分；术语喷嘴孔被用于表示墨滴从其中喷出的小孔，术语喷嘴镗孔将被用于表示连接阀头室和喷嘴孔的镗孔，且术语打印头将被用于表示具有一个或多个喷嘴孔和相关联阀的组件。对于给定的喷嘴孔直径而言，对于阀的每次开启来说，通过改变阀被保持打开的时间来改变打印点的尺寸是容易的，且因此改变流过喷嘴孔的油墨量也是容易的。通过改变打印头中阀的操作顺序，可以容易地改变被打印的图像的形式，从而墨滴以合适的顺序从合适的喷嘴中喷出，以形成所需图像。这种图像和点尺寸的变化可以通过在适当的程序或操作系统的操作下的计算机或微处理器的控制下而容易地实现。这种按需喷射式打印机在市场上广泛地销售，且被广泛地用于在范围较广的片基上打印范围较广的可视和不可视机器可读图像。用于油墨中在1-5巴的压力下从喷嘴孔喷出，打印头可以将墨滴从喷嘴孔喷出，墨滴的飞行路径长度为10到25毫米或以上，将打印头定位在生产或包装过程中行进的物品生产线附近，且打印头不会污染物品。然而，随着打印头和片基之间行进的相对速度的增加，阀不能以足够的速度操作用于以足够的频率喷射墨滴到达形成所需图像而不产生变形的点。典型的是，对于电磁阀的操作速度，用在喷墨打印机打印头中的电流被限制为小于1000赫。随着制造商的一定生产或包装线的生产量的增加，需要将在片基上打印点的速度增加的需求也增加了。在另一种形式的喷墨打印机中，如公知的脉冲喷墨打印机，压电晶体或其它换能器被施加到或形成喷嘴孔的具有油墨入口和油墨出口的喷嘴镗孔的喷墨腔的壁的一部分。当电压被施加到所述换能器上时，该换能器膨胀或弯曲，并产生喷墨腔的容积变化。这就使墨滴被从该腔中喷出，并经由所述喷嘴镗孔穿过喷嘴孔而被排出。借助对施加在换能器上的电脉冲的频率的电控制，换能器可以以非常高的频率产生变形，从而该打印头可以以达到15千赫或更高的频率喷射墨滴。然而，通过喷嘴孔喷射的墨量依赖于换能器弯曲的程度。其可以通过改变施加到换能器的电脉冲的振幅而改变。然而，每种类型的换能器仅仅在一窄的最佳操作脉冲振幅的百分比，典型的是正负10％，内稳定地操作，因此，市售的脉冲喷墨打印机仅仅能获得有限范围的点尺寸。为了增加打印点的尺寸，必须打印彼此重叠的连续点。这就限制了给定的脉冲喷射头的应用数量。此外，这种脉冲喷射头仅将液滴投射较小的飞行路线距离，典型的是不大于6毫米，这是由于用于将墨滴从喷嘴孔喷出而产生的压力较小。该压力不能被增加超过一低阈值，这是因为，油墨借助位于喷嘴孔处的油墨的弯月面的表面张力而被保持在喷嘴镗孔中。而且，喷嘴镗孔和喷嘴孔被形成在室的薄壁中，喷嘴镗孔的典型长径比小于0.5∶1。结果是，与典型的具有长径比为10∶1或更大的宝石喷嘴中的喷嘴镗孔相比，喷射墨滴的飞行路径的方向性被降低。如果对于脉冲喷墨打印机而言，墨滴的飞行路径大于约2毫米，那么墨滴在片基上的散射就会增加。这就进一步限制了这种脉冲喷墨打印机的应用。在另一种公知的作为连续喷墨打印机的喷墨打印机中，带电的喷射油墨被从喷嘴中喷出。该喷射油墨分裂成单个的带电墨滴，然后，通过对位于单个带电墨滴的飞行路径附近的偏转电极施加变化的电压，所述单个带电墨滴就朝着片基上的所需位置行进。虽然这种打印机可以以高频率形成墨滴，且能够将单个墨滴投射5到15cm的距离，但是，这种打印机的结构和操作复杂且成本高。国际专利申请NO.PCT/SE97/01007公开了一种用于在按需喷射式喷墨打印机中的电磁阀，其要求能够以达到3千赫的频率进行操作的权利。这种阀包含重量轻的元件，从而减小了柱塞的质量且因此减小了其惯性。这就能够使柱塞在线圈中的每次运动极端可以迅速地加速和减速。为此，柱塞由两个元件形成，一个由一种电磁材料制成，从而它可以借助线圈所产生的磁场而运动，而另一个是重量轻的塑料元件，其被用作柱塞的远端。这种结构复杂且昂贵。此外，我们已发现，包含这种阀设计的按需喷射式打印头不能打印可接受的图像。例如，在所述阀进行高频操作时，打印的点不均匀，且围绕每个由打印头所打印的基本点周围有许多小的卫星点。因此，仍然需要一种打印头，其能在超过1千赫的点产生频率下简单且稳定地操作，从而能够使用较宽范围的油墨或其它流体产生在较宽范围的打印点尺寸上的均匀尺寸的墨滴。我们已经设计出一种形式的电磁阀，其能够在高达8千赫或更高的速度下操作，且能在较宽范围的点尺寸和操作频率下打印均匀尺寸的墨滴。这是在传统连续喷墨打印机的操作范围内。本专利技术的阀因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制从其中经过的流体流的阀机构，该机构包括柱塞元件，该元件至少部分通过轴颈连接，用于在当电流通过线圈时由线圈所产生的磁场的感应下，在电线圈中在等待位置和操作位置之间轴向往复运动，柱塞的远端延伸进入具有与喷嘴出口流体连通的出口的喷嘴镗孔的阀头室中，柱塞的往复运动适合于打开或关闭从阀头室到镗孔的液流路径，其特征在于：ａ．柱塞是一种整体结构，且由饱和磁通密度大于１．４特斯拉的软电磁材料制成；以及ｃ．柱塞具有３毫米或更小的直径以及小于１５∶１的长径比。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DA霍尔斯内尔，MB汤林，A莱谢赫布，OJ普赖姆，MJ福克斯，CM巴特斯，
申请(专利权)人：威利特国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]