通风式打印头制造技术

打印头包括带有用于将墨水打印到目标(4)上的多个喷嘴(6)的喷嘴层(24)。其还包括通风开口(14、16)，该通风开口包括用于将气体供送到喷嘴(6)与目标(4)之间的区域(18)的吹送开口(14)以及用于将气体从该区域(18)供送离开的抽吸开口(16)。这允许在该区域(18)处维持期望的气氛以便更好地控制打印过程。望的气氛以便更好地控制打印过程。望的气氛以便更好地控制打印过程。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通风式打印头


[0001]本专利技术涉及一种用于在基材上沉积墨水的打印头。本专利技术还涉及一种具有这样的打印头的打印系统和一种用于操作这样的打印头的方法。

技术介绍

[0002]US 2018/0009223描述了一种电流体动力式打印头，其具有包括多个喷嘴的喷嘴层。其基于其中喷嘴布置在一侧、而供送管道在另一侧延伸穿过供送层的结构。
[0003]使用喷嘴电极来加速墨水远离喷嘴并到达目标上。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的问题是提供一种具有改进的打印质量的上述类型的打印头。
[0005]该问题由权利要求1的打印头解决。因此，打印头包括喷嘴层。该喷嘴层又至少包括以下部件：
[0006]a)多个喷嘴。这些喷嘴构造为将墨水喷射到目标上。墨水可以是任何可以打印的液体。
[0007]b)延伸穿过喷嘴层的多个通风开口。
[0008]通风开口允许将气体供给到打印头与目标之间的区域和/或从所述区域输送气体离开。因此，这使得可以控制或至少改变进行打印的空间中的气体成分，这为控制打印过程提供了丰富的选项。其中一些选项如下所述。
[0009]通风开口有利地包括至少两种类型的开口：第一种类型设计为用于从与喷嘴相邻的区域供送气体离开的抽吸开口。第二种类型设计为用于向所述区域供送气体的吹送开口。
[0010]本专利技术提供了改进的打印质量且同时减少了堵塞问题。特别地，在扁平的多喷嘴打印头上使用多个喷嘴会导致蒸发的液体在打印头与打印目标之间的区域中积聚。对于像在US2018/009223中公开的那样的打印分辨率可以在10微米以下、甚至可能在1微米以下的分辨率范围内的电流体动力式多喷嘴打印头，这个问题尤其突出。此外，这样的打印头可能允许使用以大喷嘴阵列布置的数百万个喷嘴，例如在WO 2016/169956中公开的。与传统的喷墨打印头不同，喷嘴可以以大得多的数量并以矩形阵列布置，这些矩形阵列沿着两个主阵列轴线的尺寸在很大程度上是相似的。
[0011]相比之下，大多数喷墨打印头通常构建成使得喷嘴布置在窄矩形或斜矩形区域内，其中快速移动基本上在所述矩形区域的窄尺寸的方向上进行。在这样的移动过程中，一个像素位置通常会得到单个或极少量的液滴。由于移动通常会扫描目标的整个宽度或长度，打印头在单个液滴顶部的停留时间非常短，因此打印的液滴可以在目标顶部没有打印头的情况下干燥。一旦先前打印的液滴完全干燥，打印头便可以仅返回进行第二次打印循环。
[0012]在使用电流体动力式打印头时，由于打印分辨率高，移动速度优选地小于用于喷
墨打印头的移动速度。此外，打印头在可能的所有运动方向上相对较大的延伸意味着打印头在目标上任何等大区域上方的停留时间相比于打印量而言是大的。因此，打印头可以覆盖目标上的给定位置的持续时间比单个液滴将需要干燥的持续时间长得多。因此，打印头和许多充填液体的喷嘴的存在以及它们在目标上的打印输出会强烈影响沉积液体的干燥性能。如若打印头与目标之间的距离远小于打印头的横向尺寸，这种情况通常会导致打印头与目标之间的环境中的蒸发液体饱和。由于边缘区域的蒸发液体浓度低于打印头的中心位置，这会导致蒸发阻断或至少导致蒸发不均匀。这两个问题都会严重影响打印量和均匀性。本专利技术提供一种用以允许打印头即使在长停留时间下也能操作的解决方案。
[0013]如上所述，本专利技术特别适用于大型打印头，即用于具有直径在所有方向上都超过1mm、特别是10mm的喷嘴的阵列的打印头。
[0014]有利地，打印头包括喷嘴阵列。在所述阵列中，每个喷嘴至少有一个通风开口；特别地，每个喷嘴有至少两个通风开口。这允许为每个喷嘴维持受控的微环境。
[0015]在一个实施方式中，该阵列可以分成多个相同的单位单元，每个单位单元包括至少一个喷嘴和相同布置的通风开口。换言之，喷嘴和通风开口的相对布置在每个单位单元中是相同的。
[0016]有利地，打印头是电流体动力式打印头并且在每个喷嘴处包括至少一个喷嘴电极。喷嘴电极可以定位成使得从喷嘴以电流体动力方式喷射墨水。
[0017]打印头还可以包括通风管道，这些通风管道连接到通风开口以便在通风开口之间传送气体与至少一个气体源和至少一个气体槽。
[0018]打印头还可以包括延伸穿过通风管道的至少一部分的导电通孔，这允许将通风管道不仅用于输送气体而且也用于输送电力。
[0019]本专利技术还涉及一种用于操作打印头的方法，其至少包括以下内容：
[0020]通过所述喷嘴将墨水打印到目标上，以及
[0021]通过所述通风开口传送气体。
[0022]有利地，打印和传送同时进行以提高打印速度。
[0023]如上所述，其中一些开口可以是吹送开口，而另一些开口可以是抽吸开口。在这种情况下，该方法可以有利地包括：
[0024]通过所述抽吸开口将气体自所述喷嘴处的区域供送离开，以及
[0025]通过所述吹送开口将气体供送到所述区域。
[0026]这允许在喷嘴处局部地交换气体。有利地，将气体自该区域供送离开并同时向该区域供送气体以保持气体的稳定交换。
[0027]此外，有利地，在打印头和目标之间引入了温度差。由于此温度差，沉积在目标上的液体与包含在打印头的喷嘴内的液体之间将存在蒸汽压力差。此压力差导致蒸发液体从较高压力区域向较低压力区域的扩散运动。有利地，较高压力(即较高温度)区域在目标上并且较低压力(即较低温度)区域在打印头上。因此，为了使蒸发的液体远离基材朝向打印头运动，这样的打印头有利地处于比基材低的温度下。
[0028]然而，如果蒸发的液体由于温度差而从目标朝向打印头运动，这会容易在打印头表面处导致过饱和环境，由此导致打印头上的液体冷凝。尤其地，电流体动力式打印头可能因此完全失效。然而，如果通过吹送式通风开口引入的气体能够溶解先前打印到基材上的
蒸发液体，则可以防止冷凝。然后可以通过抽吸式通风开口去除这种冷凝液体的气体。
[0029]有利地，引入的气体因此包含小于50％的饱和度，更有利地小于20％的饱和度的至少一种用于打印的液体。以此方式，只要通过适当选择温度差便可以防止液体在打印头上的冷凝，进而可以支持气流最低限度冷凝条件。即使在过饱和条件下，也由于与干燥表面上的液体核(即生长中心)形成相关的热力学能量屏障而不会在打印头上立即发生冷凝，所以这是可行的。相比之下，在喷嘴内形成的成为液体的冷凝可能是容易的。因此，喷嘴可以借助通过冷凝吸收少量液体来补偿过饱和环境。
[0030]有利地，通过用聚四氟乙烯或其他液体排斥性材料涂覆打印头表面，进一步减少了在干燥部件上的冷凝发生。
[0031]温度差和气流的结合可以使得从目标上快速去除液体，从而允许每单位时间打印更多的墨水。
[0032]这里，有利地，“墨水”一词描述了液体载体和待沉积的包含材料的组合。该材料可以分散、溶解或以其他方式稳定在液体中。在打印墨水和液体载体蒸发时，仅沉积的材料将得以保留。
[0033]通常，所包含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在基材上沉积墨水的打印头，所述打印头包括：喷嘴层(24)，所述喷嘴层包括：a)多个喷嘴(6)，和b)延伸穿过所述喷嘴层(24)的多个通风开口(14、16)。2.如权利要求1所述的打印头，其中，所述通风开口(14、16)包括用于将气体从邻近所述喷嘴(6)的区域(18)供送离开的抽吸开口(16)和用于将气体朝向所述区域(18)供送的吹送开口(14)。3.如前述权利要求中任一项所述的打印头，包括喷嘴(6)的阵列，并且对于所述阵列中的每个喷嘴(6)而言，每个喷嘴设有至少一个通风开口(14、16)、特别是正好一个通风开口(14、16)。4.如权利要求3所述的打印头，对于所述阵列中的每个喷嘴(6)而言，每个喷嘴设有至少两个、特别是正好两个通风开口(14、16)。5.如权利要求3或4中任一项所述的打印头，其中，所述阵列具有多个相同的单位单元(28)，其中每个单位单元(28)包括至少一个喷嘴(6)和相同布置的通风开口(14、16)。6.如权利要求2和5中任一项所述的打印头，其中，每个单位单元(28)包括至少一部分吹送开口(14)和至少一部分抽吸开口(16)。7.如权利要求6所述的打印头，其中，每个单位单元(28)由以下构成：一个吹送开口(14)；一个抽吸开口(16)；和一个布置在所述吹送开口(14)与所述抽吸开口(16)之间、特别是在所述吹送开口(14)与所述抽吸开口(16)之间的中心处的喷嘴(6)。8.如权利要求6所述的打印头，其中，每个单位单元(28)由交替布置在矩形(32)的边缘的中心处的两个半部吹送开口(14)和两个半部抽吸开口(16)以及位于所述矩形(32)的中心处的一个喷嘴(6)构成，并且特别地其中，所述矩形(32)是正方形。9.如权利要求6所述的打印头，其中，每个单位单元(28)由位于第一矩形(34)的角部的四个四分之一抽吸开口(16)、位于所述第一矩形(34)的边缘的中间处的四个半部吹送开口(14)、位于所述第一矩形(34)的中心处的一个抽吸开口(16)、以及位于第二矩形(36)的角部处的四个喷嘴(6)构成，其中，所述第一矩形(34)和所述第二矩形(36)具有平行边缘并且是同心的，并且其中，所述第一矩形(34)具有两倍于所述第二矩形(36)的直径，并且特别地其中，所述第一矩形和第二矩形(34、36)是正方形。10.如前述权利要求中任一项所述的打印头，包括连接到所述通风开口(14、16)的通风管道(58a、58b、58c)。11.如权利要求10所述的打印头，其中，所述通风管道(58a、58b、58c)包括互连管道(58b、58c)，其中每个互连管道(58b、58c)互连多个所述通风开口(14、16)，并且特别地其中，所述互连管道(58b、58c)水平地延伸。12.如权利要求2和11所述的打印头，包括互连所述吹送开口(14)的第一组互连管道(58b)和互连所述抽吸开口(16)的第二组互连管道(58c)。13.如权利要求10至12中任一项所述的打印头，包括延伸穿过所述通风管道(58a、58b、58c)的至少一部分的导电通孔。14.如前述权利要求中任一项所述的打印头，其中，所述喷嘴层(24)是单个整体。15.如前述权利要求中任一项所述的打印头，其中，所述打印头是电流体动力式打印
头，在每个喷嘴(6)处包括至少一个喷嘴电极(44)。16.如前述权利要求中任一项所述的打印头，包括具有可致动喷嘴(6)和通风开口(14、16)的核心区域(74)和围绕所述核心区域(74)的最外排通风开口(14
’
、16
’
)，其中，所述打印头适于并构造成使得通过最外排中的至少一些所述通风开口(14
’
、16
’

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：斯克罗纳股份公司，
类型：发明
国别省市：