用于流体的喷墨打印头制造技术

提供一种用于分配流体的打印头(10)。该打印头包括至少一个腔室；压电致动式流道分配器(14)的阵列，其封闭在至少一个腔室中；多孔分配板(16)；以及空气分配元件(18)，其包括压缩空气源和构造为引导空气流的空气流控制器。空气源和构造为引导空气流的空气流控制器。空气源和构造为引导空气流的空气流控制器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于流体的喷墨打印头


[0001]本专利技术涉及一种用于分配流体的打印头和系统，并且特别地涉及一种流体分配系统中的打印头。打印头配置有数控压电致动式流道分配器的阵列和空气分配元件，并且所得到的系统能够高精度地分配或定量配给渗透或涂布材料所需要的工业流体。待涂布材料包括纺织品、纸、薄纸、金属表面和塑料表面。

技术介绍

[0002]通过对分配器孔的数字控制来实现精确涂布，使得工业流体的2D和3D分布可以被控制在目标值的几个百分点内。这种用于涂布或定量配给的流体的精确施加的原理是通用的，并且适用于许多工业用途。进一步的示例应用包括：纺织品涂布、对印刷纸板施加预处理；多层电池材料的制造；显示设备的元件的制造；用于金属铸造的3D打印模具。
[0003]目前的纺织品涂布是破坏环境的过程，这主要是由于产生纺织品重量的许多倍的大量废水。
[0004]常规的涂布工艺是浸浴涂布、喷涂和利用辊涂机构的浸轧。所有这些方法一般都向纺织品材料过量配给，以确保待涂布物质在涂布过程中保持过量存在，从而避免产生倾向于使待涂布物质离开纺织品材料的浓度梯度。
[0005]传统上，进行浸浴涂布以使涂布材料能够被吸收在纤维表面。因为通常需要洗去过量涂料，这种工艺中使用的水的重量通常是纺织品重量的许多倍。涂料可以基本上不溶于水，并且需要时间以吸收在纤维表面上并扩散到纤维中被截留。替代地，可通过辊“浸轧”工艺施加涂料。
[0006]正在这个背景下，出现了基于本专利技术的新工业设备，用于仅将所需的涂料精确地分配到纺织品基材上，而无需施加过量涂料。通过仅分配所需的涂料量，所公开的方法消除或减少了洗涤过程，从而能够实现使该行业的可持续发展状况呈现飞跃般的变化。本领域已知的数字分配工艺，即数字喷墨印刷，不能以足够高的流量和足够高的液滴速度分配流体以分别在工业生吞吐量水平下操作并将涂料递送至3D基材的内部结构。
[0007]本专利技术的设备是工业打印头，该工业打印头适用于通过数控定量配给系统将诸如涂料等流体施加至2D或3D基材，例如纺织品和织物，其优点在于打印头可以在纺织品基材的吸收涂料的容量范围内递送涂料。因此，本公开的设备可以用于减少对浸浴和从纺织品上洗涤过量涂料的需求。
[0008]纸板通常用涂料图案化以提供阻隔性能、可印刷性并用于装饰。目前使用模拟印刷技术或喷涂来施加这些涂料。
[0009]作为本专利技术主题的打印头能够数字地图案化一系列不能用于常规数字喷墨打印头的中低粘度涂料。这使得能够仅在需要时精确地施加涂料功能。例如，在防水纸箱板的情况下，涂料可以仅施加至箱子的外表面。在用于数字印刷的预处理情况下，涂料可以仅施加至待印刷区域。

技术实现思路

[0010]根据本专利技术的第一方面，提供一种用于分配流体的打印头，该打印头包括：至少一个腔室；压电致动式流道分配器的阵列，其封闭在至少一个腔室中；多孔分配板；以及空气分配元件，其包括压缩空气源和构造为引导空气流的空气流控制器。
[0011]通过提供具有压电致动式流道分配器的阵列的打印头，消除了传统涂布方法中需要使用涂布流体浴的要求。相反，流体的雾化微滴可以以受控速度直接分配到材料上。
[0012]空气分配元件可以用于通过例如将液滴偏转至涂布不足区域(undercoated regions)，或通过干燥空中的过大液滴来改善分配微滴的均匀性。空气流还兼作打印头的集成冷却系统。
[0013]压电致动式流道分配器可以由处理器控制，并且处理器可以构造为独立地控制每个压电致动式流道分配器。流道分配器由处理器控制并且在必要时可以彼此独立地控制各个流道分配器，这允许精确控制流体沉积量以匹配材料的吸收容量。这可以进一步实现即时流体转换、切换分配的流体类型并实现在单次染色过程中产生多组分材料，以及自动在线校正在材料中检测到的任何不均匀缺陷的可能性。例如，如果检测到涂布不足的流体区域，则可以增加从分配器分配的流体量。
[0014]空气分配元件可以构造为对着流道分配器的分配末端引导空气流。对着流道分配器末端引导空气流可以降低打印头中可能阻塞或降低分配的流体均匀性的积聚流体液滴的已知问题的风险。
[0015]在一些实施例中，空气分配元件可以构造为对着至少两个流道分配器的至少一个分配末端引导单个空气流。对着两个流道分配器末端引导单个空气流可以使所需空气分配元件的数量减少高达一半，从而减少打印头维护，减少所需的压缩空气，并且提供整体更便宜的解决方案和更均匀的打印头，
[0016]空气分配元件可以构造为基本上平行于从流道分配器分配的流体来流引导空气流，从而以受控方式偏转分配的流体。基本上平行于流体流引导空气流允许引导流体液滴形成均匀且更精确地被引导的液滴分布。此外，利用空气流偏转分配的流体可以有利地控制流体在材料上的扩展面积，从而允许实时、通用地控制流体到纺织品的施加。
[0017]空气分配元件可以构造为以1Hz至1000Hz范围内的频率周期性地施加空气流。喷涂的周期性偏转可以用于增加相邻喷嘴之间的平均距离(averaging)，并提高整个流道分配器的阵列上分配的流体的均匀性。
[0018]被分配气体可以包括压缩空气和/或可以是压缩空气。可替代地或另外，被分配气体可以包括诸如氦气或氮气等惰性气体，或者诸如氨气等活性气体。被分配气体可以包括多种气体成分。
[0019]腔室或每个腔室可以填充有具有已知成分和流轮廓的流体，使得腔室中存在受控压力，该受控压力可以是负压或正压。用良好表征的流体填充包含打印头内部部件的腔室可以减少流体从流道分配器喷嘴的不期望蒸发和滴落，并且有助于密封腔室免受外部污染。此外，受控压力可以有助于保持来自流道分配器的一致流量。
[0020]打印头还可以包括密封层，密封层构造为阻止流体流通过多孔分配板的孔。
[0021]流道分配器的末端可以构造为与密封层的开口接触并突出穿过该开口，并且还可以构造为在被压电致动时以最小摩擦或机械阻力相对于密封层移动。
[0022]密封层可以为封闭在腔室中的打印头部件提供额外保护，并减少分配的流体的不期望泄漏。通过使流道分配器的喷嘴末端突出穿过密封层同时与密封层接触，允许密封层起作用而不会抑制分配的流体的实际过程。
[0023]密封层可以是包括多个开口的粘弹性膜，该膜覆盖多孔分配板的每个孔。此外，膜的每个下述开口的直径可以小于流道分配器的末端的直径：流道分配器构造为突出穿过该开口。这可以允许通过喷嘴末端和膜之间的紧密接触来密封打印头，同时对压电移动的机械干扰最小。
[0024]在一些实施例中，密封层的每个下述开口的直径可以大于流道分配器末端的直径：流道分配器构造为突出穿过该开口。密封层与(一个或多个)分配器之间略微宽松的密封可以防止改变或调整分配器的共振频率。
[0025]可替代地或另外，密封层可以为分配器提供阻尼。在一些实施例中，这种阻尼可能是不期望的。例如，在使用中，分配器元件可以振动并产生驻波，其中，驻波可以包括至少一个波节和至少一个波腹。因此，密封层可以位于波节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于分配流体的打印头(10)，所述打印头包括：至少一个腔室(12)；压电致动式流道分配器(14)的阵列，其封闭在所述至少一个腔室中；多孔分配板(16)；以及空气分配元件(18)，其包括压缩空气源(20)和构造为引导空气流的空气流控制器(22)。2.根据权利要求1所述的打印头，其中，所述压电致动式流道分配器由处理器(50)控制，并且所述处理器构造为独立地控制每个压电致动式流道分配器。3.根据权利要求1或2所述的打印头，其中，所述空气分配元件构造为对着所述流道分配器的分配末端引导空气流。4.根据权利要求3所述的打印头，其中，所述空气分配元件构造为基本上平行于从所述流道分配器分配的流体流来引导所述空气流，从而以受控方式偏转分配的流体。5.根据前述权利要求中任意一项所述的打印头，其中，所述空气分配元件构造为以1Hz至1000Hz范围内的频率周期性地施加所述空气流。6.根据前述权利要求中任意一项所述的打印头，其中，所述腔室或每个腔室填充有具有已知成分和流轮廓的流体，使得所述腔室中存在受控压力，所述受控压力能够是负压或正压。7.根据前述权利要求中任意一项所述的打印头，其中，所述打印头还包括密封层(26)，所述密封层构造为阻止流体流通过所述多孔分配板的孔(28)。8.根据权利要求7所述的打印头，其中，所述流道分配器的末端构造为与所述密封层的开口(30)接触并突出穿过所述开口，并且还构造为在被压电致动时以最小摩擦或机械阻力相对于所述密封层移动。9.根据权利要求7或8所述的打印头，其中，所述密封层是包括多个开口的粘弹性膜，所述膜覆盖所述多孔分配板的每个孔，并且其中，所述膜的每个下述开口的直径小于所述流道分配器的末端的直径：所述流道分配器构造为突出穿过该开口。10.根据权利要求7至9中任意一项所述的打印头，其中，所述密封层由非润湿弹性体或设置有非润湿涂料的弹性体构成。11.根据前述任意一项权利要求所述的打印头，其中，所述多孔分配板和/或所述流道分配器的末端设置有非润湿涂料。12.根据前述权利要求中任意一项所述的打印头，其中，通过给定流道分配器的流量由所述给定流分配器的占空比来控制。13.根据前述权利要求中任意一项所述的打印头，其中，由所述打印头分配的流体速度由所述处理器确定的电压控制。14.根据前述权利要求中任意一项所述的打印头，其中，所述处理器基于数字图像来控制分配的流体的扩展。15.根据前述权利要求中任意一项所述的打印头，其中，基于所述处理器接收到的实时反馈来控制所述压电致动式流道分配器，所述实时反馈包括以下至少一个：a.涂布重量检测；b.颜色检测；
c.流量检测；d.喷嘴共振频率；以及e.各喷嘴电驱动要求。16.根据前述权利要求中任意一项所述的打印头，其中，所述压电致动式流道分配器相对于待分配的流体的基材是倾斜的，以防止流体芯吸到喷嘴密封区域中。17.根据权利要求16所述的打印头，其中，所述打印头相对于所述基材以往复运动的方式移动，以将分配的流体分布在大面积上。18.根据权利要求17所述的打印头，其中，至少部分地基于所述处理器接收到的实时反馈来控制所述运动。19.根据权利要求18所述的打印头，其中，所述实时反馈基于整个所述基材的颜色检测。20.根据前述权利要求中任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙，
申请(专利权)人：奥可米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：