專利名稱：一種噴墨打印機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種噴墨打印機，用于將墨水以字符形式噴打在產(chǎn)品選定表面上。它包括供墨裝置和超聲波噴頭。
這種噴印機早已是公知技術(shù)。如CN89104825.1中已介紹了一種超聲波噴頭，它可用于噴墨打印機中。CN93209389.2中也公開了一種改進的噴印機。前者的缺點噴嘴腔室過長，如有臟物堵塞不易清洗。后者的缺點是超聲波發(fā)生元件和墨液直接接觸，從而引起密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜和墨汁室易被污染。另外，斷裂的墨滴充電的情況也不能得到及時的檢測和控制，為此影響了噴印質(zhì)量。還有，供墨裝置的設(shè)置也不盡合理，影響了生產(chǎn)效率。
為此，本實用新型的目的是提供一種改進的噴印機，其噴頭部分，結(jié)構(gòu)合理、簡化，墨汁不會被污染，從而提高了使用壽命。
本實用新型進一步的目的是，自動檢測和控制噴印質(zhì)量，從而提高了生產(chǎn)效率。
本實用新型最后一個目的是供墨裝置結(jié)構(gòu)簡化，成本低廉，同時減少了回墨間歇時間。
上述任務(wù)，本實用新型是如此措施解決的，即超聲波噴頭包括一個基本圓柱型的噴嘴體，在上半部設(shè)置一個不通孔，其中嵌入一個通常短圓柱形的晶振體，晶振體與諧振腔的隔壁厚一般為0.5mm左右。其上置有一個帶中心孔的壓墊和壓釘，晶振體的導(dǎo)線由壓墊和壓釘?shù)闹行目字幸?；因噴嘴體的下半部設(shè)置中央軸向諧振腔，其下邊開口處安裝有帶噴嘴的壓蓋，噴嘴體的下半部側(cè)壁上設(shè)有供墨管接頭。
本實用新型的一個優(yōu)選方案是諧振腔的軸向長度ι應(yīng)滿足如下經(jīng)驗公式ι＝c／(2f)，其中，ι為晶振振蕩頻率，c為墨水中的聲速。
本實用新型又一個優(yōu)選方案是，在充電裝置的下方設(shè)置一個墨滴充電檢測器，，由外屏蔽層，絕緣層和檢測電極構(gòu)成，檢測電極和外屏蔽層由絕緣層隔離并形成密封結(jié)構(gòu)，在距離頂端一定位置上沿電極圓柱直徑方向開一檢測通孔，孔徑約為0.6mm，安裝時讓墨滴通過該檢測通孔。
本實用新型再一個優(yōu)選方案是供墨裝置包括兩個墨筒和四個兩位三通閥，其連接關(guān)系是，凈化和調(diào)定壓力的空氣經(jīng)管道連至第一三通閥，經(jīng)該閥連出兩條管道分別連到兩個墨筒上；由油墨回收器來的回送輸墨管道連至第二三通閥，經(jīng)該閥連出兩條管道分別連到兩個墨筒上，由真空發(fā)生器來的管道連至第三三通閥，經(jīng)該閥連出兩條管道連至兩個墨筒上；從兩個墨筒的底部分別連出一條輸墨管至第四三通閥，經(jīng)該閥連出一條管道至初濾墨器，而后再連至精濾墨器，再經(jīng)一個閥門至噴頭。
本實用新型最后一個優(yōu)選方案是再設(shè)置一個備用小供墨筒，其經(jīng)過一個截止閥連接供氣管道，并通過一個單向止回閥將輸墨管連至初濾墨器之前，同時在第四三通閥的輸墨管道上置入一個單向止回閥。
下面借助附圖詳細(xì)描述本實用新型。


圖1本實用新型噴墨打印機氣路，墨路和噴頭系統(tǒng)示意結(jié)構(gòu)圖圖2是噴頭中墨滴發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意圖，和圖3是墨滴充電檢測器結(jié)構(gòu)示意圖參見
圖1，本實用新型噴墨打印機氣路，墨路和噴頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，作為打印機還有控制裝置因是公知技術(shù)此處從略。
圖1中，1為氣源；2為空氣處理裝置；3為減壓閥；4為氣壓表；5為氣閥；6為節(jié)流閥；7為真空發(fā)生器；8為節(jié)流閥；9為真空表；10為第一兩位三通閥，用于氣流控制；11為第二兩位三通閥，用于回墨控制；12為第三兩位三通閥，用于真空控制；13為第四兩位三通閥，用于供墨控制；14、15為墨筒，其中一個用于供墨時，另一個用于回收墨，并可相互轉(zhuǎn)換；16為初濾墨器；17為墨壓表，18為墨液閥；19為精濾墨器，20為晶振體，21為噴嘴體，22為噴嘴，23為墨流線；24為充電極；25為檢測極；26為墨滴；27為負(fù)極板；28為高壓正極板；29為回收器；30為被噴印物體表面。
下面描述一下工作過程氣源1向系統(tǒng)提供0.5－0.8MPa的壓縮空氣，空氣處理裝置2對提供的空氣進行處理，以得到無油、無水、無塵的潔凈氣體。減壓閥3用于減壓和穩(wěn)壓，并用氣壓表4指示工作情況。氣閥5可以是電磁閥，也可是手動閥或氣動閥，用于控制供氣。經(jīng)氣閥5輸出的壓縮空氣用于三個氣路一路經(jīng)節(jié)流閥6提供一定壓力和流量的空氣給噴頭部分，使得噴頭內(nèi)保持正壓，以防止外界灰塵或濕空氣進入回收器29內(nèi)。節(jié)流閥6可調(diào)節(jié)該路空氣的壓力和流量。另一路經(jīng)節(jié)流閥8供應(yīng)真空發(fā)生器7，用于對兩個墨筒之一產(chǎn)生負(fù)壓，以便抽回不參與打印的墨滴。節(jié)流閥8可控制真空度的程度。再一路經(jīng)氣流控制閥10(又稱第一兩位三通閥)為兩個墨筒之一供氣。此外兩位三通閥10－13是用來控制兩個墨筒工作狀態(tài)的，其可為電磁閥，也可為手動閥或氣動閥，在本實施例中為4個電磁閥。本供墨裝置可有兩個能相互轉(zhuǎn)換的工作狀態(tài)。其一兩位三通閥10－13不通電，其通斷位置如
圖1中所示。墨筒Ⅰ(14)為供墨狀態(tài)，墨筒Ⅱ(15)為回收墨狀態(tài)。打開氣閥5，則筒Ⅰ(14)中的墨水得到一定壓力，而墨筒Ⅱ為真空狀態(tài)。若打開噴頭墨閥18，則墨經(jīng)供墨控制閥13，初濾16，精濾19，進入墨滴發(fā)生器中，墨水壓力由壓力表17指示。同時，噴頭的墨滴發(fā)生器產(chǎn)生的不參與打印的墨滴就落入回收器29并通過回墨控制閥11進入墨筒Ⅱ(15)。其回收真空度由真空表9指示。當(dāng)筒Ⅰ(14)接近無墨而筒Ⅱ接近墨滿時，則供墨裝置進行變換，改為第二種供墨狀態(tài)。第二供墨狀態(tài)兩位三通閥10－13通電，則三通位置發(fā)生切換。墨筒Ⅰ(14)成為回收筒(真空)，墨筒Ⅱ(15)變?yōu)楣┠?壓力)。其余同上，此不熬述。
噴墨打印機噴頭的工作情況是加壓墨水(一般0.3MPa左右)進入噴嘴體21，經(jīng)噴嘴22噴出形成一股射流。在晶振的作用下，在離噴嘴一定距離處形成均勻的墨滴，其經(jīng)過下方的充電極后被充上一定量的電荷。充電機理是，在充電極上施加正電壓V，若噴嘴為負(fù)極，則在充電極和噴嘴之間形成一個電場。因墨水是導(dǎo)電的，則墨水射流內(nèi)的電荷要重新分布，即上部帶正電，下部帶負(fù)電。若從下部斷裂下來一個墨滴，則是帶一定量的負(fù)電荷。充電極下方是檢測極，用于檢測墨滴是否正確充電。若墨滴未被正確充電，則檢測極有信號輸出，反饋給充電電路加以修正。檢測極下方為由高壓板和負(fù)極板組成的勻強高壓電場(電壓一般為4－10KV)。當(dāng)被充電的墨滴經(jīng)過其間后，則在電場作用下偏轉(zhuǎn)到打印物體表面的某一位置上。這樣只要控制墨滴的充電量大小，就可以控制其落在物體打印表面的位置了。因而形成可識讀的點陣字符或圖案。
下面參見圖2闡述一下墨滴發(fā)生器的結(jié)構(gòu)及工作過程。其包括基本圓柱形的噴嘴體21，其上部設(shè)有不通的中心孔，孔中置有通常短圓柱形的晶振塊20，其上為壓墊31和壓釘32，它們帶有中心孔，以便將導(dǎo)線38連至晶振塊20上。噴嘴體21的下半部中置有墨液諧振腔，其軸向長度為ι應(yīng)滿足如下試驗公式ι＝c／(2f)，其中，f為晶振振蕩頻率，c為墨液中的聲速，噴嘴體側(cè)壁上置有進墨管接頭39，軸向諧振腔的出口(下口)裝有噴嘴22，其由壓蓋33固定，34為密封件，最好是構(gòu)件32、31、20，軸向諧振腔ι，噴嘴22，壓蓋33同軸線設(shè)置。工作情況是，墨水經(jīng)供墨管接頭39進入諧振腔ι，經(jīng)噴嘴22射出。晶振塊的振蕩頻率一般為50－30KHz，壓墊31可以是金屬的，也可為非金屬的。為保證穩(wěn)定工作，密封墊34應(yīng)抗墨水和稀釋劑的腐蝕，并且在墨水壓力變化時不變形。噴嘴22由金屬或?qū)毷瞥?，孔徑一般?0－70μm。
最后，結(jié)合圖3說明一下墨滴充電檢測器，其由外屏蔽層37，絕緣層36和檢測電極35構(gòu)成，絕緣層還應(yīng)形成密封結(jié)構(gòu)。在距頂端一定位置上開一中心孔，其軸線與電極35軸線通常正交，孔徑一般為0.6mm，當(dāng)有帶電墨滴經(jīng)過小孔時，電極上就會感應(yīng)出電動勢，從而可判斷充電量是否正確。其機理是，墨滴充電信號和墨線斷裂應(yīng)同步發(fā)生。具體地說，晶振體上施加一個電信號，就會發(fā)生體積變形，即壓電效應(yīng)。通常電信號為正弦波。如前所述，墨滴是在斷下的時刻帶上電荷的，所以給充電極準(zhǔn)時施加電壓是墨滴正確帶電的關(guān)鍵，亦即稱充電信號與墨滴斷裂同步。斷裂點在正弦波上的位置是隨各種因素變化而漂移的，影響因素如環(huán)境溫度，墨水壓力和粘度等，所以不同步時，則墨滴不能正確充電，打印效果也就不好。為此設(shè)置檢測裝置以便隨時修正充電相位，保持同步效應(yīng)和打印效果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型有如下優(yōu)點1、結(jié)構(gòu)簡化、制造成本低廉，同時易于維修且易損件少，所以使用壽命長。
2、供墨裝置結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，自動化程度提高，兩個墨筒相互轉(zhuǎn)換工作職能，減少了間歇時間，同時墨液在封閉的循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)使用，防止了污染，從而延長了噴嘴使用壽命。
3、墨閥置于噴頭上，可避免關(guān)機后噴嘴溢墨。
4、精濾墨器置于噴頭上保證了濾墨效果。
5、本實用新型噴嘴為片狀，并為螺紋式安裝結(jié)構(gòu)，影響墨滴發(fā)生器共振頻率的軸向諧振腔置于噴嘴體內(nèi)，而不是噴嘴上，這樣就可方便拆下噴嘴清洗，從而噴嘴可多次使用。
6、晶振體與墨液不接觸，保證了墨液的凈化。
7、本晶振體不存在O形圈密封結(jié)構(gòu)問題，因而墨滴發(fā)生器工作可靠穩(wěn)定。
8、本新型引入了軸向諧振腔長度ι的獨創(chuàng)性設(shè)計公式，使設(shè)計簡單，效果最佳。
9、本檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單合理，密封絕緣效果好，安全可靠，清洗方便，可多次使用。同時，安裝位置合理，不受干擾，精確度提高。
總之，本實用新型很好地實現(xiàn)了本發(fā)明任務(wù)和達到了預(yù)期的效果。
權(quán)利要求1.一種噴墨打印機，包括供墨裝置、超聲波噴頭和控制裝置，其特征在于超聲波噴頭包括一個通常圓柱形的噴嘴體(21)，在上半部設(shè)置一個不通孔，其中嵌入一個通常短圓柱形的晶振體(20)其上是帶中心孔的壓墊(31)和壓釘(32)，晶振體的導(dǎo)線(38)由壓墊和壓釘?shù)闹行目字幸耄辉趪娮祗w的下半部設(shè)置中央軸向諧振腔 ，其中下邊開口處安裝有帶噴嘴(22)的壓蓋(33)，噴嘴體下半部側(cè)壁上設(shè)有供墨管接頭。
2.按權(quán)利要求1所述噴墨打印機其特征在于諧振腔的軸向長度為ι應(yīng)滿足如下公式ι＝c／(2f)，其中f－晶振振蕩頻率，c－墨水中的聲速。晶振體與諧振腔的隔壁厚一般為0.5mm左右。
3.按權(quán)利要求1或2所述噴墨打印機，其特征在于在充電裝置的下方設(shè)置一個墨滴充電檢測器，其由外屏蔽層(37)，絕緣層(36)和檢測電極(35)構(gòu)成，檢測電極和外屏蔽層由絕緣層隔離和形成密封結(jié)構(gòu)，在距離頂端一定距離處沿電極直徑方向開一檢測通孔，孔直徑約為0.6mm，墨滴通過該檢測通孔。
4.按權(quán)利要求3所述噴墨打印機，其特征在于供墨裝置包括兩個供墨筒(14)、(15)和四個兩位三通閥(10)、(11)、(12)、(13)，其連接關(guān)系是凈化和調(diào)壓的空氣經(jīng)管道連至第一三通閥(10)，經(jīng)該閥連出兩條管道分別連到兩個墨筒(14)、(15)上，由油墨回收器來的輸墨管道連至第二三通閥(11)，經(jīng)該閥連出兩條管道分別連至兩個墨筒(14)、(15)上，由真空發(fā)生器來的管道連至第三三通閥(12)，經(jīng)該閥連出兩條管道連至兩個墨筒(14)、(15)上；從兩個供墨筒的底端分別連出一條輸墨管至第四三通閥(13)，經(jīng)該閥連出一條管道至初濾墨器(16)，而后再至精濾墨器(19)，經(jīng)閥門(18)至噴頭。
5.按權(quán)利要求4所述噴墨打印機，其特征在于設(shè)置一小備用供墨筒，其經(jīng)過一氣體截止閥連至凈化的氣源管道上，輸墨管經(jīng)一單向閥連至初濾墨濾器(16)之前，在第四三通(13)的輸墨管上也置入一個單向閥。
專利摘要一種噴墨打印機，包括供墨裝置、超聲波噴頭和控制裝置，其特征在于噴頭由噴嘴體、晶振體、壓墊和壓釘、噴嘴以及壓蓋構(gòu)成，墨液與晶振體不接觸，并且諧振腔軸向長度l滿足下面經(jīng)驗公式l＝c/(2f)；另外，供墨裝置由兩個墨筒構(gòu)成，通過四個兩位三通閥可使墨筒的功能(供墨和收墨)互相轉(zhuǎn)換，從而減少污染，降低了間歇時間，必要時可設(shè)置一備用供墨筒可實現(xiàn)連續(xù)運行直至一筒墨用完為止。還設(shè)有檢測裝置，使打印質(zhì)量穩(wěn)定可靠。和同類產(chǎn)品比，有效率高、質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)簡化、成本低廉，維修方便，使用壽命長等諸多優(yōu)點，確有廣闊的國內(nèi)外開發(fā)市場與價值。
文檔編號B41J2/01GK2198107SQ94219028
公開日1995年5月24日 申請日期1994年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月17日
發(fā)明者張秀傳 申請人:張秀傳