CN107820464B - 一种喷墨打印喷头及喷墨打印设备 - Google Patents

Abstract

一种应用于喷墨打印设备(400)的喷墨打印喷头(100)，包括喷头周壁(10)及位于喷头周壁(10)的两相对端的油墨入口(20)及油墨出口(30)，所述喷头周壁(10)内形成有容纳空间(12)，以收容经由油墨入口(20)进入的油墨，油墨出口(30)用于将油墨喷出至基材上，喷头周壁(10)还连接至喷墨打印设备(400)的控制单元，用于接收控制电压，以根据控制电压来改变油墨出口(30)的开口宽度。所述喷墨打印喷头(100)可适应高精度的打印需求，并且可以适用不同尺寸的油墨颗粒从油墨出口(30)流出，不会造成阻塞。还公开了一种喷墨打印设备(400)。

Description

一种喷墨打印喷头及喷墨打印设备

技术领域

本发明涉及打印领域，尤其涉及一种喷墨打印喷头及喷墨打印设备。

背景技术

喷墨打印机是在针式打印机之后发展起来的，采用非打击的工作方式。比较突出的优点有体积小、操作简单方便、打印噪音低、使用专用纸张时可以打出和照片相媲美的图片等等。现有的喷墨打印机通常是通过在墨水腔施加一定的压力，将墨水挤出形成墨滴，实现打印效果。然而，这种压力挤出的打印方式不容易控制滴落的墨水量，导致无法适应高精度的打印需求，特别是触摸屏用触控电极的打印精度需求。

发明内容

本发明实施例提供一种喷墨打印喷头，满足高精度打印需求。

本发明实施例还提供一种喷墨打印设备。

本发明提供一种喷墨打印喷头，应用于喷墨打印设备，所述喷墨打印喷头包括喷头周壁及位于所述喷头周壁的两相对端的油墨入口及油墨出口，所述喷头周壁内形成有容纳空间，以收容经由及所述油墨入口进入的油墨，所述油墨出口用于将所述油墨喷出至基材上，所述喷头周壁电连接至所述喷墨设备的控制单元，用于接收控制电压，以根据控制电压来改变所述油墨出口的开口宽度。

其中，所述喷头周壁是由压电材料构成。

其中，所述喷头周壁包括第一侧壁及第二侧壁，控制单元控制第一侧壁与第二侧壁相互靠拢或分离来改变油墨出口的宽度。

其中，第一侧壁与第二侧壁靠拢时油墨出口封闭，第一侧壁与第二侧壁分离时油墨出口开启。

其中，油墨为带电油墨。

其中，油墨通过电场驱动从油墨出口滴落。

其中，油墨包括具有酸性官能团及碱性官能团的导电聚合物。

其中，油墨通过加入碱性物质带电。

其中，油墨包括磺酸基，通过加入氨水带电。

其中，所述喷头周壁包括第一子周壁及第二子周壁，所述第一子周壁的第一端为所述油墨出口，所述第二子周壁连接所述第一子周壁的第二端，所述第一子周壁是由压电材料构成，所述第一子周壁电连接至所述控制单元。

其中，所述第二子周壁为非压电材料，第二子周壁围设形成油墨入口。

其中，所述喷墨打印喷头还包括内阀门，所述内阀门设置于所述第二子周壁上，所述内阀门具有限制口，以使从所述油墨入口流入的油墨经由所述限制口流出至所述油墨出口。

其中，所述内阀门还连接至所述控制单元，以使所述控制单元控制所述内阀门的限制口的启动。

其中，所述内阀门包括第一子门及第二子门，所述控制单元电连接所述第一子门及第二子门，以控制所述第一子门与所述第二子门闭合及断开，当所述第一子门及第二子门闭合时，所述限制口闭合，以禁止油墨流入所述油墨出口，当所述第一子门及第二子门打开时，所述第一及第二子门之间形成有所述限制口。

本发明提供一种喷墨打印设备，包括控制单元及上述的喷墨打印喷头。

其中，所述喷墨打印设备还包括油墨储存腔及入料腔，所述入料腔设置于所述油墨出口的下方，所述油墨存储腔用于存储油墨，所述油墨存储腔设置于所述油墨入口上方。

其中，所述喷墨打印设备还包括微电场发射板，所述微电场发射板用于在所述入料腔内产生电场，以驱动所述油墨从油墨出口滴落。

其中，微电场反射板位于入料腔下方。

其中，所述控制单元包括喷点电路，所述喷点电路包括第一开关管、第二开关管，所述第一开关管的控制端接收选取电压，所述第一开关管的第一端连接数据电压，所述第一开关管的第二端连接至所述第二开关管的控制端，所述第二开关管的第一端接收调节电压，所述第二开关管的第二端作为输出端，用于给所述喷头周壁提供控制电压。

其中，还包括连接在所述第二开关管的第一端及第二端之间的电容。

本发明的喷墨打印喷头，应用于喷墨打印设备，所述喷墨打印喷头包括喷头周壁及位于所述喷头周壁的两相对端的油墨入口及油墨出口，所述喷头周壁内形成有容纳空间，以收容经由及所述油墨入口进入的油墨，所述油墨出口用于将所述油墨喷出至基材上，所述喷头周壁还连接至所述喷墨设备的控制单元，用于接收控制电压，以根据控制电压来改变所述油墨出口的开口宽度。由于所述油墨出口的开口宽度受控于所述控制单元，因此，可以精确地控制油墨的滴落量，从而满足高精度的打印需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一方案第一实施例提供的一种喷墨打印喷头处于第一状态的示意图。

图2是本发明第一方案第一实施例提供的一种喷墨打印喷头处于第二状态的示意图。

图3本发明第一方案第二实施例提供的一种喷墨打印喷头处于第一状态的示意图。

图4是本发明第二方案实施例提供的一种喷墨打印设备的截面示意图。

图5是图4中喷点电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1，本发明第一方案实施例提供一种喷墨打印喷头100。所述喷墨打印喷头100应用于喷墨打印设备。所述喷墨打印喷头100包括喷头周壁10及位于所述喷头周壁10的两相对端的油墨入口20及油墨出口30。所述喷头周壁10内形成有容纳空间12，以收容经由及所述油墨入口20进入的油墨。所述油墨出口30用于将所述油墨喷出至基材(未示出)上。所述喷头周壁10电连接至所述喷墨设备的控制单元(未示出)，用于接收控制电压，以根据控制电压来改变所述油墨出口30的开口宽度。

需要说明的是，所述油墨为导电油墨。所述导电油墨采用PEDOT:PSS(聚乙烯二氧噻吩掺杂聚苯乙烯磺酸)形成的溶胶，这种导电聚合物自身是既含有酸性官能团，又含有碱性官能团，因此存在着等电点(在一定的PH下是呈现电中性的)，其具备越过这个范围就呈现非电中性的特性。在本实施例中，基于工艺可操作性将PH定为10，并采用氨水调整导电油墨的PH值。采用氨水的原因在于氨水为易挥发性物质，其在油墨滴落及凝固的过程中会挥发出去，不会对最终的打印效果造成太大的影响。油墨的胶体中含有磺酸基，其是酸性官能团，属于亲水集团，因此，通过向胶体中加入氨水NH3·H2O以调整胶体离开等电点，使得油墨带电。油墨用于形成触摸屏的触控电极、引线等线路。

在本实施例中，所述喷墨打印喷头100呈锥台状。所述喷墨打印喷头100可以由两个对半的半周壁(比如两个半圆形的半周壁)组成。所述喷头周壁10在所述基材上的投影为圆形。所述喷头周壁10的一端为所述油墨入口20。所述喷头周壁10的另一端为所述油墨出口30。所述油墨入口20的口径大于所述油墨出口30的口径。在其他实施例中，所述喷墨打印喷头100的形状可以根据实际需要改变。

其中，所述喷头周壁10是由压电材料构成。具体可以为压电陶瓷材料。所述压电材料可在受到电压的情况下发生变形。因此，当所述控制单元未施加电压给所述喷头周壁10时，所述油墨出口30聚拢于一起而封闭(参见图1)，保持所述容纳空间12里面的油墨不会滴落。当所述控制单元施加电压给所述喷头周壁10时，所述油墨出口30发生形变，所述油墨出口30张开(参见图2)，从而使所述容纳空间12内的油墨从所述油墨出口30滴落。且当所述控制单元施加给所述喷头周壁10的电压的不同，所述油墨出口30的形变量不同，从而所述油墨出口30张开的程度不同，进而从所述油墨出口30流出的油墨量也不同。同时所述油墨出口30的开口程度可以通过所述控制单元进行调节，因此，可以精确地控制油墨的滴落量，使得实现高精度的打印效果。并且，所述喷墨打印喷头100适用不同尺寸的油墨颗粒从所述油墨出口30流出，不会造成油墨的阻塞，从而满足打印需求。

所述喷头周壁10可以是一整块连续的压电材料，其通过压电效应向周向张开或收缩，从而改变油墨出口30的大小。当然，所述喷头周壁10也可以包括由压电材料制造的两个独立的侧壁(即所述喷头周壁10包括第一侧壁及第二侧壁)，通过控制单元控制两个侧壁(即第一侧壁及第二侧壁)的电压，使得两个侧壁相互靠拢或分离，从而改变油墨出口30的大小。当两个侧壁靠拢时，油墨出口30被封闭；当两个侧壁分离时，油墨出口30开启。当然，侧壁的数量也并不局限于两个，也可以为三个、四个等多个，侧壁数量越多，对于油墨出口30的开启程度控制越为精确。

另一实施方式中，所述喷头周壁10包括第一子周壁14及第二子周壁16。所述第一子周壁14的第一端为所述油墨出口30。所述第二子周壁16连接所述第一子周壁14的第二端。所述第一子周壁14是由压电材料构成。所述第一子周壁14电连接至所述控制单元。所述第二子周壁16为非压电材料，所述第二子周壁16围设形成油墨入口20。所述控制单元控制第一子周壁14形变，从而改变油墨出口30大小。所述第二子周壁16则不受控制单元控制，也就是说油墨入口20大小并不会变化。

请参阅图3，本发明第一方案第二实施例提供一种喷墨打印喷头200。所述第二实施例提供的喷墨打印喷头200与所述第一实施例提供的喷墨打印喷头100相似，两者的区别在于：所述喷墨打印喷头100还包括内阀门40。所述内阀门40设置于所述第二子周壁16上，所述内阀门40具有限制口(未示出)，以使从所述油墨入口20流入的油墨经由所述限制口流出至所述油墨出口30。

在本实施例中，所述内阀门40还电连接至所述控制单元，以使所述控制单元控制所述内阀门40的限制口的启闭。其中，所述内阀门40为非压电材料。

需要说明的是，当所述喷头周壁10全部或所述第一子周壁14全部采用压电材料可能会导致下墨量太大不好控制。所述内阀门40可以在给压电材料施加电压时打开，供油墨流入内阀门40下方的空间内，且所述内阀门40打开的程度受控于所述控制单元，从而可以对油墨流入内阀门40下方的空间的油墨量进行限流。另外，当没有所述控制单元施加电压给压电材料时，内阀门40还可以继续打开一段时间，使部分油墨进入内阀门40下方的空间内，然后再关闭。这些进入内阀门40下方空间的部分油墨可供下次压电材料打开时直接使用，而不用等到内阀门40上方的油墨掉落，从而节省了喷墨时间。

在其他实施方式中，所述内阀门40也可以不电连接至所述控制单元。所述内阀门40的限制口一直处于开启状态，以对所述油墨进行限流。

具体地，所述内阀门40包括第一子门41及第二子门42。所述控制单元电连接所述第一及第二子门41及42，以控制所述第一子门41与所述第二子门42闭合及打开。当所述第一及第二子门41及42闭合时，所述限制口封闭，以禁止油墨流入所述油墨出口。当所述第一及第二子门41及42打开时，所述限制口开启。

在本实施例中，所述第一及第二子门41及42电连接至所述控制单元，当所述控制单元控制所述第一及第二子门41及42闭合时，所述内阀门40将所述容纳空间12隔离呈两个独立的空间，一个与油墨入口20连通，另外一个与油墨出口30连通。在其他实施例中，所述第一及第二子门41及42也可以不电连接至所述控制单元，第一及第二子门41及42处于始终打开状态，且通过设置所述第一及第二子门41及42打开的程度，使得所述内阀门40可以起到限流的作用。

请参阅图4，本发明第二方案实施例提供一种喷墨打印设备400。所述喷墨打印设备400包括控制单元410喷墨打印喷头。其中，所述喷墨打印喷头可以为上述第一方案实施例提供的喷墨打印喷头100。由于所述喷墨打印喷头已在上述实施例中进行了详细描述，故在此不再赘述。

在本实施例中，所述喷墨打印设备400包括控制单元410及所述喷墨打印喷头100。其中，所述喷墨打印喷头100的喷头周壁10是由压电材料构成。所述压电材料可在受到电压的情况下发生变形。因此，当所述控制单元410未施加电压给所述喷头周壁10时，所述油墨出口30聚拢于一起而封闭，保持所述容纳空间12里面的油墨不会滴落。当所述控制单元410施加电压给所述喷头周壁10时，所述油墨出口30发生形变，所述油墨出口30张开，从而使所述容纳空间12内的油墨从所述油墨出口30滴落。且当所述控制单元410施加给所述喷头周壁10的电压的不同，所述油墨出口30的形变量不同，从而所述油墨出口30张开的程度不同，进而从所述油墨出口30流出的油墨量也不同。同时所述油墨出口30的开口程度可以通过所述控制单元410进行调节，因此，所述喷墨打印设备400适用不同尺寸的油墨颗粒从所述油墨出口30流出，不会造成油墨的阻塞，从而满足打印需求。

具体地，所述喷墨打印设备400还包括微电场发射板420、油墨储存腔430及入料腔440。所述油墨存储腔430用于存储油墨并与油墨入口20连通。所述油墨存储腔430内的油墨通过上方气压挤压并通过层面张力扩散进入喷墨打印喷头100内。所述控制单元410及所述油墨存储腔430均设置于所述油墨入口20上方，所述入料腔440及所述微电场发射板420依次设置于所述油墨出口30的下方。所述微电场发射板420用于在所述入料腔440内产生垂直于所述油墨流动方向的静电场，以对所述油墨产生自油墨入口20到油墨出口30的力，从而驱动所述油墨从所述油墨出口30滴落。

所述入料腔440位于所述微电场发射板420上方，用于供要附着油墨的基材放入。其中，所述油墨为带电油墨。

需要说明的是，由于油墨的直径较小，在空气阻力的作用下，仅依靠油墨本身的重力不易掉落，因此，通过利用所述微电场发射板420来产生电场，从而驱动油墨，使其能准确地落在所需要的位置。也就是说，通过微电场发射板420所产生的电场，驱动油墨朝向基材移动，使油墨滴落在基材表面。可以理解地，微电场发射板420也可以放在喷墨打印设备400的侧面或者位于油墨存储腔430的上方，只需要确保能够产生将油墨朝向基材驱动的电场即可。当然，如果油墨直径较大，其在重力作用下也可以掉落在基材的特定位置上，此时就无需使用微电场发射板420，也不需要给油墨带电。

请参阅图5，所述控制单元410包括喷点电路450。所述喷点电路450包括第一开关管T1、第二开关管T2及电容C。所述第一开关管T1的控制端接收选取电压Vsel。所述第一开关管T1的第一端连接数据电压Vdata。所述第一开关管T1的第二端连接至所述第二开关管T2的控制端，所述第二开关管T2的第一端接收调节电压Vdd。所述第二开关管T2的第二端作为输出端U，用于给所述喷头周壁10提供控制电压。所述电容C连接在所述第二开关管T2的第一端及第二端之间。

需要说明的是，当输入选取电压Vsel，第一开关管T1导通，所述数据电压Vdata对电容C进行充电，此时喷头周壁10上被施加控制电压，从而开启油墨出口30。当未输入选取电压Vsel，第一开关管T1截止，所述数据电压Vdata无法施加到所述第二开关管T的控制端，所述第二开关管T2闭合，所述电容C放电，所述喷头周壁10的控制电压消失而使得所述油墨出口30闭合。其中，所述电容C会保证在压电材料两端有一个最小压差，来消除外加电场的干扰。

在本实施例中，所述第一及第二开关管T1及T2为N型场效应管。所述第一及第二开关管T1及T2的控制端、第一端及第二端分别为所述晶体管的栅极、漏极及源极。在其他实施例中，所述第一及第二开关管T1及T2也可以为其他类型的晶体管。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种喷墨打印喷头，应用于喷墨打印设备，其特征在于：所述喷墨打印喷头包括喷头周壁及位于所述喷头周壁的两相对端的油墨入口及油墨出口，所述喷头周壁内形成有容纳空间，以收容经由及所述油墨入口进入的油墨，所述油墨出口用于将所述油墨喷出至基材上，所述喷头周壁电连接至所述喷墨打印设备的控制单元，用于接收控制电压，以根据控制电压来改变所述油墨出口的开口宽度；所述喷头周壁包括第一子周壁及第二子周壁，所述第一子周壁的第一端为所述油墨出口，所述第二子周壁连接所述第一子周壁的第二端，所述第一子周壁是由压电材料构成，所述第一子周壁电连接至所述控制单元。

2.如权利要求1所述的喷墨打印喷头，其特征在于，油墨为带电油墨。

3.如权利要求2所述的喷墨打印喷头，其特征在于，油墨通过电场驱动从油墨出口滴落。

4.如权利要求2所述的喷墨打印喷头，其特征在于，油墨包括具有酸性官能团及碱性官能团的导电聚合物。

5.如权利要求4所述的喷墨打印喷头，其特征在于，油墨通过加入碱性物质带电。

6.如权利要求5所述的喷墨打印喷头，其特征在于，油墨包括磺酸基，通过加入氨水带电。

7.如权利要求1至6任一项所述的喷墨打印喷头，其特征在于，所述第二子周壁为非压电材料，第二子周壁围设形成油墨入口。

8.如权利要求7所述的喷墨打印喷头，其特征在于，所述喷墨打印喷头还包括内阀门，所述内阀门设置于所述第二子周壁上，所述内阀门具有限制口，以使从所述油墨入口流入的油墨经由所述限制口流出至所述油墨出口。

9.如权利要求8所述的喷墨打印喷头，其特征在于，所述内阀门还电连接至所述控制单元，以使所述控制单元控制所述内阀门的限制口的启动。

10.如权利要求9所述的喷墨打印喷头，其特征在于，所述内阀门包括第一子门及第二子门，所述控制单元电连接所述第一子门及第二子门，以控制所述第一子门与所述第二子门闭合及断开，当所述第一子门及第二子门闭合时，所述限制口闭合，以禁止油墨流入所述油墨出口，当所述第一子门及第二子门打开时，所述第一子门及第二子门之间形成有所述限制口。

11.一种喷墨打印设备，包括控制单元及如权利要求1-10任一项所述的喷墨打印喷头。

12.如权利要求11所述的喷墨打印设备，其特征在于，所述喷墨打印设备还包括油墨储存腔及入料腔，所述入料腔设置于所述油墨出口的下方，所述油墨储存腔用于存储油墨，所述油墨储存腔设置于所述油墨入口上方。

13.如权利要求12所述的喷墨打印设备，其特征在于，所述喷墨打印设备还包括微电场发射板，所述微电场发射板用于在所述油墨出口产生电场，以驱动所述油墨从油墨出口滴落。

14.如权利要求13所述的喷墨打印设备，其特征在于，微电场反射板位于入料腔下方。

15.如权利要求11所述的喷墨打印设备，其特征在于，所述控制单元包括喷点电路，所述喷点电路包括第一开关管、第二开关管，所述第一开关管的控制端接收选取电压，所述第一开关管的第一端连接数据电压，所述第一开关管的第二端连接至所述第二开关管的控制端，所述第二开关管的第一端接收调节电压，所述第二开关管的第二端作为输出端，用于给所述喷头周壁提供控制电压。

16.如权利要求15所述的喷墨打印设备，其特征在于，还包括连接在所述第二开关管的第一端及第二端之间的电容。

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