CN112339432B - 一种喷墨打印用喷头供墨与控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于喷墨打印技术相关领域，并公开了一种喷墨打印用喷头供墨与控制系统，其包括储墨子系统，墨压控制子系统和墨水进出子系统，其中储墨子系统用于墨水注入、墨水气泡的处理、系统内部之间的补墨、以及向喷头供墨；墨压控制子系统用于在墨盒中产生正压或负压，驱动墨水工作；墨水进出子系统用于对单个喷头或多个喷头进行供墨，并可单独控制每个喷头的供墨状态。本发明还公开了相应的供墨与控制方法。通过本发明，不仅可在多喷头并行情况下实现对每个喷头的供墨状态执行独立精准的控制，还能够在系统内部实现稳定的墨水补充、墨水循环、气泡去除、墨水加热、墨水外排等多种功能，因而尤其适用于柔性电子制造之类的喷墨打印应用场合。

Description

一种喷墨打印用喷头供墨与控制系统及方法
技术领域
本发明属于喷墨打印技术相关领域，更具体地，涉及一种喷墨打印用喷头供墨与控制系统及方法。
背景技术
喷墨打印技术在多个传统领域获得了广泛的应用。近年来，逐渐在OLED、RFID、薄膜太阳能电池、可穿戴柔性设备、PCB、智能蒙皮等柔性器件领域也得到应用，柔性电子与喷墨打印结合的柔性电子制造工艺正在获得更多的关注。
在现代喷墨打印技术及装备尤其是柔性电子之类产品的制造过程中，喷头的供墨和控制系统是获得所需打印效果的关键组件之一。具体来说，在此类应用场合下，不仅需要获得更高精度的打印质量，而且由于所采用的墨水通常成本很高且在实际使用中供墨量少、或是存在腐蚀性等特征，相应地，一方面必需实现更为合理和精准的供墨及循环处理，尽量避免特种墨水的浪费，另一方面还需要在开启喷头工作时预先对喷头以及供墨管道进行适当溶液填满，同时快速消除管道以及喷头中残留的气泡，并实现对喷头以及自身系统的高效清洗等功能。
检索发现，现有技术中虽然针对常规喷墨打印设备的供墨过程、气泡消除提出了一些解决方案，譬如CN201710383982.0、US2009262153A1等，然而这些现有方案并未充分考虑到柔性电子与喷墨打印结合的应用需求，特别是无法在多喷头并行工况下实现对各个喷头的供墨状态进行独立精准控制，同时无法针对此类应用场合下的复杂需求实现更多的个性化功能。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或技术需求，本发明的目的在于提供一种喷墨打印用喷头供墨与控制系统及方法，其中通过紧密结合柔性电子制造之类应用场合的工艺特征和特殊需求，对供墨与控制系统的整体内部构造及多个控制元件的配置连接等方面重新进行了设计，并重点针对多种工况下的墨水供给及控制工艺过程进行了优化改进，相应不仅可在多喷头并行情况下实现对每个喷头的供墨状态执行独立精准的控制，还能够在系统内部实现稳定的墨水补充、墨水循环、气泡去除、墨水加热、墨水外排等多种功能，因而尤其适用于柔性电子制造之类的喷墨打印应用场合。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种喷墨打印用喷头供墨与控制系统，其特征在于，该系统包括储墨子系统(1000)、墨压控制子系统(2000)、墨水进出子系统(3000)，并且各子系统之间以及各子系统内部之间通过管路连接，其中：
所述储墨子系统(1000)包括第一墨盒(1001)、第二墨盒(1002)、第一电磁阀(1003)和第二电磁阀(1006)，其中第一墨盒(1001)用于注入和储存墨水，并经由所述第一电磁阀(1003)实现与第二墨盒(1002)之间的可控连接，由此实现对第二墨盒的墨水补充；第一墨盒(1001)还经由所述第二电磁阀(1006)与泵(1004)之间可控连接，在所述泵(1004)与所述第二电磁阀(1006)之间配置有气泡消除器(1005)，由此可通过启动该气泡消除器对流经于此的墨水执行气泡消除，然后导回到第一墨盒(1001)中；
该第二墨盒(1002)用于接收来自所述第一墨盒(1001)的墨水，并经由第三电磁阀(2003)与所述墨压控制子系统(2000)之间实现可控连接，由此通过正负压的切换实现来自第一墨盒的墨水补充、或者驱动墨水排出第二墨盒且注向喷头方向；
所述墨压控制子系统(2000)包括气压传感器(2004)、负压源(2001)、正压源(2002)和所述第三电磁阀(2003)，其中该气压传感器(2004)用于实时监测所述第二墨盒中的气压值；该负压源(2001)连接在所述第三电磁阀(2003)上，并当该第三电磁阀将其切换至与第二墨盒相连时产生负压，相应在墨水补充操作时将所述第一墨盒的墨水抽入第二墨盒，或者在墨水喷射打印操作时使得喷头内部保持稳定的压力环境；该正压源(2002)同样连接在所述第三电磁阀(2003)上，并当该第三电磁阀将其切换至与第二墨盒相连时产生正压，由此驱动墨水排出该第二墨盒且注向喷头(3003)方向；
所述墨水进出子系统(3000)由对应于各个喷头的墨水进、出口端而分列设置的进墨单元和出墨单元组成，其中该进墨单元包括第四电磁阀(3001)、加热片(3002)、第一温度传感器(3006)和第二温度传感器(3007)，其中所述第四电磁阀(3001)设置在第二墨盒(1002)与喷头(3003)的墨水进口端之间，用于将第二墨盒(1002)中的墨水可控地导入到喷头(3003)中；所述加热片(3002)用于对供向喷头(3003)的墨水加热，且通过设置在该加热片上的所述第一温度传感器(3006)来检测加热温度；所述第二温度传感器(3007)设于喷头(3003)上，用于检测喷头(3003)处的墨水温度；
该出墨单元包括第五电磁阀(3004)和第六电磁阀(3005)，其中所述第五电磁阀(3004)设置在喷头(3003)的墨水出口端外侧，用于将喷头中的墨水可控地导向所述第六电磁阀(3005)；所述第六电磁阀(3005)设置在所述第五电磁阀(3004)与所述第二电磁阀(1006)之间，用于将来自所述第五电磁阀(3004)的墨水可控地排向外界、或者与所述第二电磁阀(1006)相连通，由此将墨水导回第一墨盒(1001)。
作为进一步优选地，所述第一墨盒(1001)优选还配置有第一液位传感器(1007)和第二液位传感器(1008)，其中该第一液位传感器(1007)用于检测第一墨盒中的液位下限位，该第二液位传感器(1008)用于检测第一墨盒中的液位上限位；所述第二墨盒(1002)优选还配置有第三液位传感器(1009)和第四液位传感器(1010)，其中该第三液位传感器用于检测第二墨盒(1002)中的液位下限位，该第四液位传感器用于检测第二墨盒(1002)中的液位上限位。
作为进一步优选地，所述第一至第四液位传感器优选采用非接触式的传感器，并且进一步优选为电容式传感器或光电式传感器。
作为进一步优选地，所述第一墨盒(1001)的下部设有第一孔(1001-1)和第二孔(1001-2)，它的上部设有第三孔(1001-3)、第四孔(1001-4)和第五孔(1001-5)；其中该第一孔用于连接所述第一电磁阀(1003)，该第二孔用于连接所述泵(1004)；该第三孔用于向第一墨盒内部注墨，该第四孔用于排气，并使得第一墨盒的内外气压一致；该第五孔则用于连接所述第二电磁阀(1006)的一端，由此将墨水导回第一墨盒(1001)。
作为进一步优选地，所述第二墨盒(1002)的下部设有第六孔(1002-1)、和第七孔(1002-2)，它的上部设有第八孔(1002-3)和第九孔(1002-4)；其中该第六孔用于连接所述第一电磁阀(1003)，由此使得来自第一墨盒(1001)的墨水进入；该第七孔用于连接所述墨水进出子系统(3000)；该第八孔用于连接墨压控制子系统(2000)；该第九孔用于连接墨压控制子系统(2000)中的所述气压传感器(2004)。
作为进一步优选地，所述墨水进出子系统(3000)优选可根据喷头的并行设置数量进行扩展，并实现对每个喷头的供墨状态进行独立控制。
作为进一步优选地，所述第一墨盒、第二墨盒、第一至第六电磁阀优选采用耐腐蚀性材质制成，进一步优选为PP、PTEE、ETFE材质。
作为进一步优选地，上述各子系统之间以及各子系统内部之间的连接管路优选采用内径尺寸≤3mm的型号。
作为进一步优选地，上述系统还包括控制子系统(4000)，该控制子系统包括用于与上位机之间建立通讯的控制板卡(4002)，并提供控制指令以执行整个的供墨过程；其中该控制板卡(4002)采集所述第一至第四液位传感器、气压传感器、第一至第二温度传感器各自的信号来完成逻辑运算，并输出包括正压控制、负压控制、温度控制、电磁阀动作以及泵动作在内的一系列控制信号。
按照本发明的另一方面，还提供了相应的供墨与控制方法，其特征在于，该方法中结合多种不同的工况提供了对应的处理过程，其中：
(a)对于补墨工况而言,
当需要向第二墨盒进行补墨操作时，首先所述第一电磁阀(1003)动作，第一墨盒(1001)和第二墨盒(1002)连通；接着所述第三电磁阀(2003)接通所述负压源(2001)，在第二墨盒(1002)中产生负压，并通过所述气压传感器(2004)检测负压值，使负压值达到第一负压；
相应地，依次在第一墨盒(1001)的墨水上侧与第二墨盒(1002)的墨水上侧形成气压差，第一墨盒(1001)的墨水进入第二墨盒(1002)，执行补墨动作；此外，在进行补墨操作时，所述第四电磁阀(3001)关闭。
作为进一步优选地，上述方法中结合多种不同的工况提供了对应的处理过程，其中：
(b)对于墨水循环工况而言,
当需要执行墨水循环操作时，首先所述第三电磁阀(2003)接通所述正压源(2002)，第二墨盒(1002)中压力增大；同时所述第一电磁阀(1003)关闭，切断第一、第二墨盒之间的管道；将所述第四电磁阀(3001)、第五电磁阀(3004)打开，所述第六电磁阀(3005)与所述第二电磁阀(1006)接通；
相应地，随着第二墨盒(1002)中的压力增大，第二墨盒(1002)中的墨水经喷头后回至第一墨盒(1001)，由此完成墨水循环过程。
作为进一步优选地，在上述墨水循环工况中，优选将所述第二电磁阀(1006)接通，由此同步将墨水中的气泡排除。
作为进一步优选地，上述方法中结合多种不同的工况提供了对应的处理过程，其中：
(c)对于墨水排出工况而言,
当需要执行墨水排出操作时，首先所述第三电磁阀(2003)接通所述正压源(2002)，第二墨盒(1002)中压力增大；同时所述第一电磁阀(1003)关闭，切断第一、第二墨盒之间的管道；将所述第四电磁阀(3001)、第五电磁阀(3004)打开，所述第六电磁阀(3005)与外界接通；
相应地，随着第二墨盒(1002)中的压力增大，第二墨盒(1002)中的墨水经喷头后直接向外界排出，由此实现清洗墨路、更换墨水品种等功能。
作为进一步优选地，上述方法中结合多种不同的工况提供了对应的处理过程，其中：
(d)对于墨水喷射打印工况而言,
当需要执行墨水喷射打印操作时，首先所述第三电磁阀(2003)接通所述负压源(2001)，第二墨盒(1002)中产生负压；所述第一电磁阀(1003)关闭，切断第一、第二墨盒之间的管道；接着所述第四电磁阀(3001)打开；所述第五电磁阀(3004)关闭；
通过所述气压传感器(2004)检测第二墨盒(1002)中的负压值，当达到喷射需求的第二负压时，墨水流向喷头，喷头(3003)开始喷射。
总体而言，按照本发明的喷墨打印用喷头供墨与控制系统及方法与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1、通过对供墨与控制系统的整体内部构造及多个控制元件的配置连接等方面进行设计，不仅能够在多喷头并行工况下实现对各个喷头的供墨状态进行独立精准控制，还能够在系统内部实现稳定的墨水补充、墨水循环、气泡去除、墨水加热、墨水外排等多种功能；
2、本发明还进一步地可对供向喷头的墨水状态进行处理，如在储墨系统中实现对第一墨盒中储存的墨水进行气泡消除，降低墨水中溶解的气泡对喷印工艺效果的影响，或是根据工艺需求，可在进墨单元中对墨水进行加热，并可根据喷头出温度检测反馈值调整加热状态等；通过以上多种技术手段的组合，相应可显著提高最终的打印精度和效果；
3、按照本发明提供的供墨和控制系统可实现系统内部自动补墨功能，可实现对喷头的供墨盒即第二墨盒进行自动补墨，防止供墨盒即第二墨盒出现缺墨的状态；此外，可实现墨水循环以及墨水外排功能，通过墨水在系统内部进行循环动作，实现对管道中的气泡进行消除，并可降低对墨水的浪费；同时通过墨水外排动作，可将墨水排到外界，用于系统更换墨水以及系统清洁时产生的废墨水的处理；通过以上多种技术手段的组合，相应可显著提高整个操作工艺的整体效率；
4、按照本发明提供的供墨和控制系统还可实现喷头喷射工况，并且本发明还对该功能实现的原理方案以及建立在该方案上的流程进行了设计，通过该原理方案，可满足喷头正常的喷射工况，因而尤其适用于柔性电子制造之类的喷墨打印应用场合。
附图说明
图1是按照本发明所构建的喷墨打印用喷头供墨与控制系统的整体框架构造图；
图2是按照本发明所构建的系统整体与模块组合示意图；
图3是按照本发明优选实施方式构建的储墨子系统的示意图；
图4按照本发明优选实施方式构建的墨压控制子系统的示意图；
图5按照本发明优选实施方式构建的墨水进出子系统的示意图；
图6是图3所示的储墨子系统的补墨动作示意图；
图7是按照本发明进行墨水循环和墨水排出的动作示意图；
图8是按照本发明进行喷头喷射工况的动作示意图；
图9是按照本发明的所构建的喷墨打印用喷头供墨与控制系统原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是按照本发明所构建的喷墨打印用喷头供墨与控制系统的整体框架构造图，图2是按照本发明所构建的系统整体与模块组合示意图。如图1和图2所示，按照本发明的系统主要包括储墨子系统1000、墨压控制子系统2000、墨水进出子系统3000，并且各子系统之间以及各子系统内部之间通过管路连接。
整体而言，所述储墨子系统主要是用于墨水注入、墨水气泡的处理、系统内部之间的补墨、以及向喷头供墨；所述墨压控制子系统有用于产生气压力(正压或负压)，驱动墨水工作；所述墨水进出子系统由分列在喷头进出墨水端进墨单元和出墨单元组成，可实现对单个喷头或多个喷头进行供墨，并可单独控制每个喷头的供墨状态；其中通过所述进墨单元，将第二墨盒中的墨水导入到喷头中，并可对墨水进行加热；而通过出墨单元将喷头与第一墨盒和系统外界连接，可控制墨水的流向实现墨水外排或者墨水循环功能。
下面将对以上主要功能组件逐一进行详细解释说明。
对于储墨子系统1000而言，其可包括第一墨盒1001、第二墨盒1002、第一电磁阀1003和第二电磁阀1006等，其中第一墨盒1001用于注入和储存墨水，并经由第一电磁阀1003实现与第二墨盒1002之间的可控连接，由此实现对第二墨盒的墨水补充；第一墨盒1001还经由第二电磁阀1006与泵1004之间可控连接，在所述泵1004与第二电磁阀1006之间配置有气泡消除器1005，由此可通过启动该气泡消除器对流经于此的墨水执行气泡消除，然后导回到第一墨盒1001中；
此外，该第二墨盒1002用于接收来自第一墨盒1001的墨水，并经由第三电磁阀2003与所述墨压控制子系统2000之间实现可控连接，由此通过正负压的切换实现来自第一墨盒的墨水补充、或者驱动墨水排出第二墨盒且注向喷头方向。
更具体而言，所述第一墨盒1001用于墨水注入，墨水储存并向第二墨盒1002补墨，它的上部可设有第一液位传感器1007、第二液位传感器1008；所述第一液位传感器1007用于检测第一墨盒中的液位下限位，第二液位传感器1008用于检测第一墨盒中的液位上限位。
所述第二墨盒1002与第一墨盒1001通过第一电磁阀1003连接，它的上部可设有第三液位传感器1009、第四液位传感器1010；其中所述第三液位传感器1009用于检测第二墨盒中的液位下限位，第四液位传感器1010用于检测第二墨盒中的液位上限位。通过所述第一电磁阀1003进行第一墨盒和第二墨盒之间的连接通断。
所述泵1004连接在第一墨盒上1001，所述气泡消除器1005连接泵1004与第二电磁阀1006，所述第二电磁阀1006一端同样连接在第一墨盒1001上。泵1004抽取第一墨盒1001中的墨水，在气泡消除器1005消除墨水中的气泡后，通过第二电磁阀1006导回到第一墨盒1001中。
按照本发明的一个优选实施例，所述第一墨盒1001下设有第一孔1001-1、第二孔1001-2、上设有第三孔1001-3、第四孔1001-4、第五孔1001-5。其中，第一孔1001-1用于连接第一电磁阀1003；第二孔1001-2用于连接泵1004；第三孔1001-3用于注墨；第四孔1001-4用于排气，使第一墨盒内外气压一致；第五孔1001-5用于连接第二电磁阀1006的一端，将墨水导入回第一墨盒。
按照本发明的另一优选实施例，所述第二墨盒1002下设有第六孔1002-1、第七孔1002-2，上设有第八孔1002-3、第九孔1002-4。其中，第六孔1002-1用于连接第一电磁阀1003，来自于第一墨盒的墨水进入；第七孔1002-2用于连接墨水进出子系统3000；第八孔1002-3用于连接墨压控制子系统2000，第九孔1002-4用于连接墨压控制子系统2000中的气压传感器2004。
按照本发明的另一优选实施例，所述设于第一墨盒上的第一液位传感器1007、第二液位传感器1008和设于第二墨盒上的第三液位传感器1009、第四液位传感器1010用于检测墨盒中墨水的位置，优选选用非接触式的传感器，进一步优选电容式、光电式。可通过在墨盒璧外进行检测墨盒中墨水位置，防止墨水对传感器的污染腐蚀。
对于墨压控制子系统2000而言，其可包括气压传感器2004、负压源2001、正压源2002和第三电磁阀2003，其中该气压传感器2004用于实时监测所述第二墨盒中的气压值；该负压源2001连接在第三电磁阀2003上，并当该第三电磁阀将其切换至与第二墨盒相连时产生负压，相应在墨水补充操作时将所述第一墨盒的墨水抽入第二墨盒，或者在墨水喷射打印操作时使得喷头内部保持稳定的压力环境；该正压源2002同样连接在所述第三电磁阀2003上，并当该第三电磁阀将其切换至与第二墨盒相连时产生正压，由此驱动墨水排出该第二墨盒且注向喷头3003方向。
更具体地，按照本发明的另一个优选实施例，如图4所示，所述墨压控制子系统作用于第二墨盒，以在第二墨盒中产生正压或负压。主要有正压源2002、负压源2001、第三电磁阀2003以及气压传感器2004组成。其中，正压源2002和负压源2001连接在第三电磁阀2003上，并通过第三电磁阀2003进行切换，此外还通过第三电磁阀2003连接在第二墨盒的第八孔1002-3上。此外，所述气压传感器2004优选连接在第二墨盒的第九孔1002-4上，用于检测第二墨盒中的气压值，并可将气压值反馈给控制系统。
所述正压源2002可在第二墨盒中产生正压，驱动墨水排出墨盒，注向喷头方向。所述第三电磁阀2003接通正压源2002时，第二墨盒中压力增大，墨水注向喷头方向。气压传感器2004检测第二墨盒中的压力值，当压力值达到预设值时，正压源2002停止动作，防止压力过大。
所述负压源2001在第二墨盒中产生负压。在补墨动作中，将第一墨盒的墨水抽入第二墨盒。在喷射工况中，使喷头内外保持一个稳定的压力环境。
对于墨水进出子系统3000而言，其由对应于各个喷头的墨水进、出口端而分列设置的进墨单元和出墨单元组成，其中该进墨单元包括第四电磁阀3001、加热片3002、第一温度传感器3006和第二温度传感器3007，其中所述第四电磁阀3001设置在第二墨盒1002与喷头3003的墨水进口端之间，用于将第二墨盒1002中的墨水可控地导入到喷头3003中；所述加热片3002用于对供向喷头3003的墨水加热，且通过设置在该加热片上的所述第一温度传感器3006来检测加热温度；所述第二温度传感器3007设于喷头3003上，用于检测喷头3003处的墨水温度；
此外，该出墨单元包括第五电磁阀3004和第六电磁阀3005，其中所述第五电磁阀3004设置在喷头3003的墨水出口端外侧，用于将喷头中的墨水可控地导向所述第六电磁阀3005；所述第六电磁阀3005设置在所述第五电磁阀3004与所述第二电磁阀1006之间，用于将来自所述第五电磁阀3004的墨水可控地排向外界、或者与所述第二电磁阀1006相连通，由此将墨水导回第一墨盒1001。
更具体地，如图5中所示，所述进墨单元通过第七孔1002-2连接在第二墨盒1002上，主要包括第四电磁阀3001、加热片3002、第一温度传感器3006、第二温度传感器3007，以及之间连接的墨管等。其中，所述第四电磁阀3001接第二墨盒(1002)，用于墨路的通断控制；所述加热片3002设于第四电磁阀3001到喷头3003之间的管路上，用于对供向喷头的墨水加热，并通过设于加热片3002上的第一温度传感器3006检测加热温度；所述第二温度传感器3007设于喷头3003上，用于检测喷头3003处的墨水温度。
所述出墨单元设于喷头3003后，并与第一墨盒1001或系统外界连接。主要包括有第五电磁阀3004、第六电磁阀3005以及之间连接的墨管等。所述第五电磁阀3004接喷头3003出墨端，用于墨路的控制；所述第六电磁阀3005，用于出墨方向的控制即可将墨水导出外界，也可与第二电磁阀1006连通将墨水导回第一墨盒1001。
按照本发明的另一优选实施例，所述墨水进出子系统可根据喷头并行设置数量进行扩展。例如，喷头并行设置有3个，即第一喷头3003-1、第二喷头3003-2、第三喷头3003-3。每个喷头对应设有的墨水进出子系统。
更具体地，所述第一喷头3003-1对应的墨水进出子系统为：第一喷头的第四电磁阀3001-1、第一喷头的加热片3002-1、第一喷头的第一温度传感器3006-1、第一喷头的第二温度传感器3007-1、第一喷头的第五电磁阀3004-1、第六电磁阀3005等。
所述第二喷头3003-2对应的墨水进出子系统为：第二喷头的第四电磁阀3001-2、第二喷头的加热片3002-2、第二喷头的第一温度传感器3006-2、第二喷头的第二温度传感器3007-2、第二喷头的第五电磁阀3004-2、第六电磁阀3005等。
所述第三喷头3003-3对应的墨水进出子系统为：第三喷头的第四电磁阀3001-3、第三喷头的加热片3002-3、第三喷头的第一温度传感器3006-3、第三喷头的第二温度传感器3007-3、第三喷头的第五电磁阀3004-3、第六电磁阀3005等。
此外，喷头3003工作的墨水需要稳定在所需的工艺温度。经第二墨盒外出的墨水通过设于喷头前端墨管上的加热片3002加热，并通过设在上面的第一温度传感器3006进行第一次检测。加热后的墨水注向喷头3003，并经过第二温度传感器3007进行第二次检测，第二温度传感器3007检测的温度值与预设的需求温度值进行比较，如果低于需求温度值，则调整加热片3002的加热状态，以使到达喷头3003的墨水处于预设的需求温度值范围内。
作为本发明的另一优选实施例，本发明所用墨水或为腐蚀性的，当墨水为腐蚀性的情况，所述电磁阀、第一墨盒、第二墨盒等元器件接液部位、以及连接管路的墨管优选防腐蚀性高的材质，优选PP、PTFE、ETFE材质。此外，由于所用墨水成本高、且在实际使用中供墨量少，所述墨管优选内径尺寸≤3mm的型号。
下面将结合图6-9更为具体地解释按照本发明的供墨与控制工艺过程。
本发明中结合多种不同的工况，提供了对应的处理过程，其中：
第一、对于补墨工况而言,当需要向第二墨盒进行补墨操作时，首先所述第一电磁阀1003动作，第一墨盒1001和第二墨盒1002连通；接着所述第三电磁阀2003接通所述负压源2001，在第二墨盒1002中产生负压，并通过所述气压传感器2004检测负压值，使负压值达到第一负压；
相应地，依次在第一墨盒1001的墨水上侧与第二墨盒1002的墨水上侧形成气压差，第一墨盒1001的墨水进入第二墨盒1002，执行补墨动作；此外，在进行补墨操作时，所述第四电磁阀3001关闭。
在此过程中，优选设定第一墨盒的液位下限位即第一液位传感器1007高于第二墨盒的液位上限位即第四液位传感器1010，使第一墨盒和第二墨盒之间的液位存在高度差，即第一墨盒液位高于第二墨盒液位。依次可以是在补墨过程中墨水经第一墨盒向第二墨盒流动，防止由于重力的作用出现倒流。
第二、对于墨水循环工况而言,当需要执行墨水循环操作时，首先所述第三电磁阀2003接通所述正压源2002，第二墨盒1002中压力增大；同时所述第一电磁阀1003关闭，切断第一、第二墨盒之间的管道；将所述第四电磁阀3001、第五电磁阀3004打开，所述第六电磁阀3005与所述第二电磁阀1006接通；
相应地，随着第二墨盒1002中的压力增大，第二墨盒1002中的墨水经喷头后回至第一墨盒1001，由此完成墨水循环过程。此外需要指出的是，在上述墨水循环工况中，通过将所述第二电磁阀1006接通，由此还能够同步将墨水中的气泡排除。
第三、对于墨水排出工况而言,当需要执行墨水排出操作时，首先所述第三电磁阀2003接通所述正压源2002，第二墨盒1002中压力增大；同时所述第一电磁阀1003关闭，切断第一、第二墨盒之间的管道；将所述第四电磁阀3001、第五电磁阀3004打开，所述第六电磁阀3005与外界接通；
相应地，随着第二墨盒1002中的压力增大，第二墨盒1002中的墨水经喷头后直接向外界排出，由此实现清洗墨路、更换墨水品种等功能。换而言之，通过控制所述第四电磁阀一个或者几个的通断状态，可控制此路进行墨水循环或墨水排出动作。
第四、对于墨水喷射打印工况而言,当需要执行墨水喷射打印操作时，首先所述第三电磁阀2003接通所述负压源2001，第二墨盒1002中产生负压；所述第一电磁阀1003关闭，切断第一、第二墨盒之间的管道；接着所述第四电磁阀3001打开；所述第五电磁阀3004关闭；
通过所述气压传感器2004检测第二墨盒1002中的负压值，当达到喷射需求的第二负压时，墨水流向喷头，喷头3003开始喷射。
随着喷射工况的进行，所述第二墨盒1002中的液位会随之下降，墨水上侧的空间越来越大，负压值会变大，当超过喷射工艺需求的第二负压允许变动的范围时，控制系统控制负压源2001动作，以使第二墨盒1002中的负压值稳定在第二负压允许范围内。换而言之，通过控制所述第四电磁阀一个或者几个的通断状态，可控制此路进行喷头喷射工况。
此外，上述系统还包括控制子系统4000，该控制子系统包括用于与上位机4001之间建立通讯的控制板卡4002，并提供控制指令以执行整个的供墨过程；其中该控制板卡4002采集所述第一至第四液位传感器、气压传感器、第一至第二温度传感器各自的信号来完成逻辑运算，并输出包括正压控制4003、负压控制4004、温度控制4005、电磁阀动作4006以及泵动作4007在内的一系列控制信号。
综上，通过本发明，可以实现向单个喷头或者多个喷头进行供墨，并在多喷头并行工况下，可实现对每个喷头的供墨状态进行单独控制；还可实现在系统内部，进行稳定的补墨动作。本发明的供墨系统，可对供向喷头的墨水进行除气泡、加热等处理。在控制系统的指令下，供墨系统可对清洗管路或者更换墨水品类产生的废墨水进行外排处理；还可通过墨水循环功能，实现对管道中的气泡进行消除，并降低对墨水的浪费。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种喷墨打印用喷头供墨与控制系统，其特征在于，该系统用于柔性电子制造的喷墨打印，其包括储墨子系统(1000)、墨压控制子系统(2000)、墨水进出子系统(3000)，各子系统之间以及各子系统内部之间通过管路连接，并且用于在系统内部实现稳定的墨水补充、墨水循环、气泡去除、墨水加热以及墨水外排多种功能，其中：
所述储墨子系统(1000)包括第一墨盒(1001)、第二墨盒(1002)、第一电磁阀(1003)和第二电磁阀(1006)，其中第一墨盒(1001)用于注入和储存墨水，并经由所述第一电磁阀(1003)实现与第二墨盒(1002)之间的可控连接，由此实现对第二墨盒的墨水补充；第一墨盒(1001)还经由所述第二电磁阀(1006)与泵(1004)之间可控连接，在所述泵(1004)与所述第二电磁阀(1006)之间配置有气泡消除器(1005)，由此可通过所述泵(1004)抽取第一墨盒(1001)中的墨水，启动该气泡消除器对流经于此的墨水执行气泡消除，然后通过所述第二电磁阀(1006)导回到第一墨盒(1001)中；
该第二墨盒(1002)用于接收来自所述第一墨盒(1001)的墨水，并经由第三电磁阀(2003)与所述墨压控制子系统(2000)之间实现可控连接，由此通过正负压的切换实现来自第一墨盒的墨水补充、或者驱动墨水排出第二墨盒且注向喷头方向；
所述墨压控制子系统(2000)包括气压传感器(2004)、负压源(2001)、正压源(2002)和所述第三电磁阀(2003)，其中该气压传感器(2004)用于实时监测所述第二墨盒中的气压值；该负压源(2001)连接在所述第三电磁阀(2003)上，并当该第三电磁阀将其切换至与第二墨盒相连时产生负压，相应在墨水补充操作时将所述第一墨盒的墨水抽入第二墨盒、或者在墨水喷射打印操作时使得喷头内部保持稳定的压力环境；该正压源(2002)同样连接在所述第三电磁阀(2003)上，并当该第三电磁阀将其切换至与第二墨盒相连时产生正压，由此驱动墨水排出该第二墨盒且注向喷头(3003)方向；
所述墨水进出子系统(3000)由对应于各个喷头的墨水进、出口端而分列设置的进墨单元和出墨单元组成，其中该进墨单元连接于第二墨盒(1002)上，并包括第四电磁阀(3001)、加热片(3002)、第一温度传感器(3006)和第二温度传感器(3007)，其中所述第四电磁阀(3001)设置在第二墨盒(1002)与喷头(3003)的墨水进口端之间，用于将第二墨盒(1002)中的墨水可控地导入到喷头(3003)中；所述加热片(3002)用于对供向喷头(3003)的墨水加热，且通过设置在该加热片上的所述第一温度传感器(3006)来检测加热温度；所述第二温度传感器(3007)设于喷头(3003)上，用于检测喷头(3003)处的墨水温度；
该出墨单元设于喷头(3003)后与第一墨盒或系统外界连接，并包括第五电磁阀(3004)和第六电磁阀(3005)，其中所述第五电磁阀(3004)设置在喷头(3003)的墨水出口端外侧，用于将喷头中的墨水可控地导向所述第六电磁阀(3005)；所述第六电磁阀(3005)设置在所述第五电磁阀(3004)与所述第二电磁阀(1006)之间，用于将来自所述第五电磁阀(3004)的墨水可控地排向外界、或者与所述第二电磁阀(1006)相连通，由此将墨水导回第一墨盒(1001)；
此外，所述墨水进出子系统(3000)可根据喷头的并行设置数量进行扩展，并实现对每个喷头的供墨状态进行独立控制。
2.如权利要求1所述的一种喷墨打印用喷头供墨与控制系统，其特征在于，所述第一墨盒(1001)还配置有第一液位传感器(1007)和第二液位传感器(1008)，其中该第一液位传感器(1007)用于检测第一墨盒中的液位下限位，该第二液位传感器(1008)用于检测第一墨盒中的液位上限位；所述第二墨盒(1002)还配置有第三液位传感器(1009)和第四液位传感器(1010)，其中该第三液位传感器用于检测第二墨盒(1002)中的液位下限位，该第四液位传感器用于检测第二墨盒(1002)中的液位上限位。
3.如权利要求2所述的一种喷墨打印用喷头供墨与控制系统，其特征在于，所述第一墨盒(1001)的下部设有第一孔(1001-1)和第二孔(1001-2)，它的上部设有第三孔(1001-3)、第四孔(1001-4)和第五孔(1001-5)；其中该第一孔用于连接所述第一电磁阀(1003)，该第二孔用于连接所述泵(1004)；该第三孔用于向第一墨盒内部注墨，该第四孔用于排气，并使得第一墨盒的内外气压一致；该第五孔则用于连接所述第二电磁阀(1006)的一端，由此将墨水导回第一墨盒(1001)。
4.如权利要求3所述的一种喷墨打印用喷头供墨与控制系统，其特征在于，所述第二墨盒(1002)的下部设有第六孔(1002-1)、和第七孔(1002-2)，它的上部设有第八孔(1002-3)和第九孔(1002-4)；其中该第六孔用于连接所述第一电磁阀(1003)，由此使得来自第一墨盒(1001)的墨水进入；该第七孔用于连接所述墨水进出子系统(3000)；该第八孔用于连接墨压控制子系统(2000)；该第九孔用于连接墨压控制子系统(2000)中的所述气压传感器(2004)。
5.如权利要求1-4任意一项所述的一种喷墨打印用喷头供墨与控制系统，其特征在于，上述系统还包括控制子系统(4000)，该控制子系统包括用于与上位机之间建立通讯的控制板卡(4002)，并提供控制指令以执行整个的供墨过程；其中该控制板卡(4002)采集所述第一至第四液位传感器、气压传感器、第一至第二温度传感器各自的信号来完成逻辑运算，并输出包括正压控制、负压控制、温度控制、电磁阀动作以及泵动作在内的一系列控制信号。
6.一种采用如权利要求1-5任意一项所述的系统来对喷墨打印用喷头执行供墨与控制的方法，其特征在于，该方法中结合多种不同的工况提供了对应的处理过程，其中：
(a)对于补墨工况而言,
当需要向第二墨盒进行补墨操作时，首先所述第一电磁阀(1003)动作，第一墨盒(1001)和第二墨盒(1002)连通；接着所述第三电磁阀(2003)接通所述负压源(2001)，在第二墨盒(1002)中产生负压，并通过所述气压传感器(2004)检测负压值，使负压值达到第一负压；
相应地，依次在第一墨盒(1001)的墨水上侧与第二墨盒(1002)的墨水上侧形成气压差，第一墨盒(1001)的墨水进入第二墨盒(1002)，执行补墨动作；此外，在进行补墨操作时，所述第四电磁阀(3001)关闭。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，上述方法中结合多种不同的工况提供了对应的处理过程，其中：
(b)对于墨水循环工况而言,
当需要执行墨水循环操作时，首先所述第三电磁阀(2003)接通所述正压源(2002)，第二墨盒(1002)中压力增大；同时所述第一电磁阀(1003)关闭，切断第一、第二墨盒之间的管道；将所述第四电磁阀(3001)、第五电磁阀(3004)打开，所述第六电磁阀(3005)与所述第二电磁阀(1006)接通；
相应地，随着第二墨盒(1002)中的压力增大，第二墨盒(1002)中的墨水经喷头后回至第一墨盒(1001)，由此完成墨水循环过程；此外，在此墨水循环工况中，将所述第二电磁阀(1006)接通，由此同步将墨水中的气泡排除。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，上述方法中结合多种不同的工况提供了对应的处理过程，其中：
(c)对于墨水排出工况而言,
当需要执行墨水排出操作时，首先所述第三电磁阀(2003)接通所述正压源(2002)，第二墨盒(1002)中压力增大；同时所述第一电磁阀(1003)关闭，切断第一、第二墨盒之间的管道；将所述第四电磁阀(3001)、第五电磁阀(3004)打开，所述第六电磁阀(3005)与外界接通；
相应地，随着第二墨盒(1002)中的压力增大，第二墨盒(1002)中的墨水经喷头后直接向外界排出，由此实现清洗墨路、更换墨水品种等功能。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，上述方法中结合多种不同的工况提供了对应的处理过程，其中：
(d)对于墨水喷射打印工况而言,
当需要执行墨水喷射打印操作时，首先所述第三电磁阀(2003)接通所述负压源(2001)，第二墨盒(1002)中产生负压；所述第一电磁阀(1003)关闭，切断第一、第二墨盒之间的管道；接着所述第四电磁阀(3001)打开；所述第五电磁阀(3004)关闭；
通过所述气压传感器(2004)检测第二墨盒(1002)中的负压值，当达到喷射需求的第二负压时，墨水流向喷头，喷头(3003)开始喷射。
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Effective date of registration: 20220511

Address after: 430000 280 on the second floor of Building 1, phase I plant of optoelectronic supporting industrial park, No. 117, zuoling Road, zuoling Town, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan, Hubei Province

Patentee after: Wuhan guochuangke Photoelectric Equipment Co.,Ltd.

Address before: 430000 national digital design and manufacturing innovation center at the intersection of future 1st Road and Ligou South Road, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province

Patentee before: Wuhan Digital Design and Manufacturing Innovation Center Co.,Ltd.