CN113635674A - 一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，包括：循环供墨模块、控制模块、软件模块和负压清洗模块；其中，循环供墨模块用于形成负压打印环境，并在接收软件模块的控制命令和控制参数后，实现陶瓷墨水打印和循环供墨；循环供墨模块中的传感器能够获取供墨系统的数据和状态，并发送至控制模块；控制模块接收后返回至软件模块，并在接收软件模块发送的控制命令和控制参数后，传输至系统的各个模块，控制各个模块协同运行；而负压清洗模块清洗陶瓷墨水压电打印头组件。本发明可以提升工业喷头打印高沉淀墨水的性能，并能在很大程度上降低喷孔堵塞的风险，延长工业喷头寿命，从而提升经济效益。

Description

一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统

技术领域

本发明涉及墨水打印技术领域，尤其涉及一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统。

背景技术

在墨水打印技术领域，所有的工业压电喷头都需要提供一个稳定的负压用以对抗墨水表面张力和自然重力。目前负压的产生方法一般有两种：自然虹吸和空气负压，自然虹吸原理一般只适合粘度较低的水性墨水，不适合粘度较大且具有高沉淀特性的陶瓷墨水；空气负压适合多种墨水，但是其负压控制精度差，且负压控制过程抖动较大，导致负压不均衡，影响最终喷墨质量。此外，由于陶瓷墨水属于高沉淀墨水，在打印过程中容易出现沉淀、喷嘴堵塞的问题。

因此，急需一种能够用于陶瓷墨水打印，且能够实现稳定打印，避免沉淀和堵塞问题的供墨系统。

发明内容

本发明提供了一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，以解决现有的墨水打印装置不适用于陶瓷墨水的打印，导致打印不稳定，以及打印过程中出现沉淀和堵塞的问题。

本发明提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，包括：循环供墨模块、控制模块、软件模块和负压清洗模块；

所述循环供墨模块包括循环连通的出墨管路、陶瓷墨水压电打印头组件和回墨管路，用于形成负压打印环境，并在接收所述软件模块的控制命令和控制参数后，实现陶瓷墨水打印和循环供墨；所述循环供墨模块还包括传感器，用于获取所述供墨系统的数据和状态，并发送至所述控制模块；

所述控制模块，用于接收所述供墨系统的数据和状态，并返回至所述软件模块，在接收所述软件模块发送的控制命令和控制参数后，传输至所述供墨系统的各个模块，控制所述各个模块协同运行；

所述软件模块，用于分析所述供墨系统的数据和状态，并根据分析结果发送控制命令和控制参数至所述控制模块；

所述负压清洗模块，用于清洗所述陶瓷墨水压电打印头组件。

进一步地，在一种实现方式中，所述出墨管路包括依次通过不透光墨管连通的二级陶瓷墨水容器、三通电磁阀、出墨隔膜泵、出墨阻尼器、过滤与排气装置和温控加热器；

所述二级陶瓷墨水容器设有与三通电磁阀相连的出墨口，以及与所述回墨管路相连的回墨口，分别用于提供和收集陶瓷墨水；

所述三通电磁阀根据控制模块发送的控制命令和控制参数确定工作状态，当所述三通电磁阀确定工作状态为供墨状态时，所述三通电磁阀一端与出墨口连通，另一端与所述出墨隔膜泵连通，所述三通电磁阀配合出墨隔膜泵从出墨口抽取二级陶瓷墨水容器中的陶瓷墨水；

所述出墨阻尼器一端与出墨隔膜泵连通，另一端与所述过滤与排气装置连通，用于去除所述出墨隔膜泵工作时产生的压力脉冲，降低陶瓷墨水的流速波动；

所述过滤与排气装置一端与出墨阻尼器连通，另一端与所述温控加热器连通，用于加热由所述过滤与排气装置过滤后的陶瓷墨水，所述过滤与排气装置还设有泄放孔和与泄放孔连通的墨管，所述墨管的另一端与二级陶瓷墨水容器连通，用于将陶瓷墨水中的空气和雾化的墨水收集至所述二级陶瓷墨水容器；

所述温控加热器一端与过滤与排气装置连通，另一端与所述陶瓷墨水压电打印头组件连通，用于向所述陶瓷墨水压电打印头组件提供过滤并加热后的陶瓷墨水。

进一步地，在一种实现方式中，所述出墨管路还包括空气过滤器；当所述三通电磁阀根据控制模块发送的控制命令和控制参数确定工作状态为清洗状态时，所述三通电磁阀与出墨口之间的不透光墨管断开，所述空气过滤器与三通电磁阀连通，所述空气过滤器通过三通电磁阀向供墨系统泵入清洁空气，用于清洗所述供墨系统中的所有管路。

进一步地，在一种实现方式中，所述陶瓷墨水压电打印头组件包括工业压电喷头和负压生成装置，所述工业压电喷头设有与负压生成装置连通的喷头进墨口；

所述负压生成装置为中空结构，一端设有与所述出墨管路连通的循环供墨进墨口，另一端设有与所述回墨管路连通的循环供墨出墨口，通过所述控制模块控制循环供墨出墨口的流速大于循环供墨进墨口的流速，用于形成所述工业压电喷头的负压打印环境。

进一步地，在一种实现方式中，所述负压生成装置中的喷头进墨口包括第一喷头进墨口和第二喷头进墨口，所述第一喷头进墨口和第二喷头进墨口均为倒圆锥形空腔结构。

进一步地，在一种实现方式中，所述回墨管路包括依次通过不透光墨管连通的回墨阻尼器和回墨隔膜泵；

所述回墨阻尼器一端与陶瓷墨水压电打印头组件连通，另一端与所述回墨隔膜泵连通，用于去除所述回墨隔膜泵工作时产生的压力脉冲，降低陶瓷墨水的流速波动；

所述回墨隔膜泵一端与回墨阻尼器连通，另一端与所述二级陶瓷墨水容器的回墨口连通，用于回收所述陶瓷墨水压电打印头组件中的陶瓷墨水。

进一步地，在一种实现方式中，所述循环供墨模块中的传感器，包括：液位传感器、流量传感器和温度传感器；

所述液位传感器，设于所述二级陶瓷墨水容器和一级陶瓷墨水容器中，分别用于获取二级陶瓷墨水容器的墨水余量和一级陶瓷墨水容器的墨水余量；所述一级陶瓷墨水容器通过隔膜泵和过滤器与二级陶瓷墨水容器连通，用于当所述二级陶瓷墨水容器的墨水余量不足时，从所述一级陶瓷墨水容器中进行补充。本发明中，所述软件模块在获取液位传感器的墨水余量后，根据所述墨水余量和阈值的比较结果，判断墨水余量是否充足，若所述一级陶瓷墨水容器的墨水余量不足，所述软件模块生成墨水余量不足的报警信息。

所述流量传感器与温度传感器设于陶瓷墨水压电打印头组件两端，用于获取墨水流速和墨水温度，所述墨水流速包括出墨流速和回墨流速，所述墨水温度包括出墨温度和回墨温度。

进一步地，在一种实现方式中，所述软件模块设定负压环境参数，所述负压环境参数即负压生成装置工作所需的负压值，结合所述负压环境参数和墨水特性计算得到流速控制参数，将根据所述流速控制参数生成相应的流速控制命令发送至控制模块，所述墨水特性包括墨水粘度特性和墨水温度特性；

所述控制模块根据流速控制参数和流速控制命令，在获取墨水流速后，通过PID算法控制所述回墨隔膜泵的转速和出墨隔膜泵的转速，即控制所述循环供墨出墨流速和回墨流速。

进一步地，在一种实现方式中，所述软件模块根据墨水粘度特性确定最佳陶瓷墨水温度，将与所述最佳陶瓷墨水温度对应的出墨温度和回墨温度作为温度控制参数，并根据所述温度控制参数生成相应的温度控制命令发送至控制模块；

所述控制模块根据温度控制参数和温度控制命令，控制所述出墨管路中温控加热器的平均加热功率，对所述陶瓷墨水打印头组件的流入陶瓷墨水进行加热。

进一步地，在一种实现方式中，所述控制模块包括控制单元和不间断电源单元；

所述控制单元，用于接收软件模块的控制命令和控制参数，并将所述供墨系统的状态返回至软件模块；

所述不间断电源单元，用于在所述供墨系统突然断电时，提供按流程正确关闭供墨系统所需的电源；

所述负压清洗模块还包括负压发生器，用于产生吸引所述陶瓷墨水压电打印头组件的喷嘴内陶瓷墨水及颗粒所需的负压；以及橡胶套，用于紧密包裹喷头；以及喷嘴，用于喷射清洗液；

所述供墨系统还包括墨滴观测模块，所述墨滴观测模块包括高速相机模组、自动对焦机构及墨滴质量分析软件系统，用于分析所述循环供墨模块的出墨情况。

现有技术中，墨水打印装置不适用于陶瓷墨水的打印，导致打印不稳定，以及打印过程中出现沉淀和堵塞，而采用前述系统，通过循环供墨模块、控制模块、软件模块和负压清洗模块的配合，实现了对陶瓷墨水稳定打印的同时，达到了避免沉淀和堵塞问题的效果。因此相对于现有技术，本发明可以提升工业喷头打印高沉淀墨水的性能，并能在很大程度上降低喷孔堵塞的风险，延长工业喷头寿命，从而提升经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明实施例部分提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统的结构示意图；

图2是本发明实施例部分提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中陶瓷墨水压电打印头组件的结构示意图；

图3是本发明实施例部分提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中流量传感器与温度传感器的结构示意图；

图4是本发明实施例部分提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中设有搅拌器的二级陶瓷墨水容器和一级陶瓷墨水容器的结构示意图；

图5是本发明实施例部分提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中温度PID控制模型示意图；

图6是本发明实施例部分提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中墨滴观测模块的观测结果示意图；

图7是本发明实施例部分提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨方法的流程示意图；

其中，10-循环供墨模块，101-出墨管路，1011-二级陶瓷墨水容器，10111-出墨口，10112-回墨口，1012-三通电磁阀，1013-出墨隔膜泵，1014-出墨阻尼器，1015-过滤与排气装置，10151-泄放孔，10152-墨管，1016-温控加热器，1017-空气过滤器，102-陶瓷墨水压电打印头组件，1021-工业压电喷头，10211-喷头进墨口，102111-第一喷头进墨口，102112-第二喷头进墨口，10212-喷头出墨口，1022-负压生成装置，10221-循环供墨进墨口，10222-循环供墨出墨口，103-回墨管路，1031-回墨阻尼器，1032-回墨隔膜泵，104-传感器，1041-液位传感器，1042-流量传感器，1043-温度传感器，105-一级陶瓷墨水容器，20-控制模块，201-控制单元，202-不间断电源单元，30-软件模块，40-负压清洗模块，401-负压发生器，402-橡胶套，403-喷嘴，50-墨滴观测模块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例公开一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，应用于工业陶瓷墨水打印领域，如瓷砖打印、陶瓷3D打印等领域。陶瓷墨水具有高粘度、高沉淀性的特点，在陶瓷墨水打印过程中容易出现喷头堵塞，墨水在管路中沉积等危害。传统的负压供墨系统由负压泵结合二级供墨盒产生喷头所需的工作负压，此时，二级供墨盒中陶瓷墨水几乎静止不动，很容易产生沉淀影响喷头正常工作。

如图1所示，本发明实施例提供一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，包括：循环供墨模块10、控制模块20、软件模块30和负压清洗模块40；

所述循环供墨模块10包括循环连通的出墨管路101、陶瓷墨水压电打印头组件102和回墨管路103，用于形成负压打印环境，并在接收所述软件模块30的控制命令和控制参数后，实现陶瓷墨水打印和循环供墨；所述循环供墨模块10还包括传感器104，用于获取所述供墨系统的数据和状态，并发送至所述控制模块20；

具体的，图1中，出墨管路101和回墨管路103并未直接示出，但出墨管路101即沿着二级陶瓷墨水容器1011的出墨口10111至陶瓷墨水压电打印头组件102的向左的箭头所示出的管路，回墨管路103即沿着陶瓷墨水压电打印头组件102至二级陶瓷墨水容器1011的回墨口10112的向右的箭头所示出的管路。

本实施例中，所述供墨系统的状态主要包括以下几种：

一级陶瓷墨水容器缺墨状态，此时可以通过所述软件模块生成报警信息，并通过人工对所述一级陶瓷墨水容器加墨；

二级陶瓷墨水容器缺墨状态，此时所述控制单元控制隔膜泵从一级陶瓷墨水容器抽取过滤后的陶瓷墨水至二级陶瓷墨水容器中；

墨水打印状态，此时可以根据所述循环供墨模块中的各个传感器，如流量传感器与温度传感器获得进墨温度、进墨流速、出墨温度和出墨流速；

负压清洗状态，此时通过所述负压清洗模块对陶瓷墨水压电打印头组件进行清洗。

所述控制模块20，用于接收所述供墨系统的数据和状态，并返回至所述软件模块30，在接收所述软件模块30发送的控制命令和控制参数后，传输至所述供墨系统的各个模块，控制所述各个模块协同运行；

所述软件模块30，用于分析所述供墨系统的数据和状态，并根据分析结果发送控制命令和控制参数至所述控制模块20；如图1中所示，本实施例中，所述软件模块30可通过通讯线连接控制模块20，实现对供墨系统数据和状态的传输。

所述负压清洗模块40，用于清洗所述陶瓷墨水压电打印头组件102。

本发明实施例提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中，所述出墨管路101包括依次通过不透光墨管连通的二级陶瓷墨水容器1011、三通电磁阀1012、出墨隔膜泵1013、出墨阻尼器1014、过滤与排气装置1015和温控加热器1016；本实施例中，所述出墨隔膜泵1013为单向隔膜泵。此外，考虑到陶瓷墨水特性，本实施例中的管路均采用不透光墨管连接，避免对打印质量产生不利影响。

所述二级陶瓷墨水容器1011设有与三通电磁阀1012相连的出墨口10111，以及与所述回墨管路103相连的回墨口10112，分别用于提供和收集陶瓷墨水；

所述三通电磁阀1012根据控制模块20发送的控制命令和控制参数确定工作状态，当所述三通电磁阀1012确定工作状态为供墨状态时，所述三通电磁阀1012一端与出墨口10111连通，另一端与所述出墨隔膜泵1013连通，所述三通电磁阀1012配合出墨隔膜泵1013从出墨口10111抽取二级陶瓷墨水容器1011中的陶瓷墨水；

所述出墨阻尼器1014一端与出墨隔膜泵1013连通，另一端与所述过滤与排气装置1015连通，用于去除所述出墨隔膜泵1013工作时产生的压力脉冲，降低陶瓷墨水的流速波动；

所述过滤与排气装置1015一端与出墨阻尼器1014连通，另一端与所述温控加热器1016连通，用于加热由所述过滤与排气装置1015过滤后的陶瓷墨水，所述过滤与排气装置1015还设有泄放孔10151和与泄放孔10151连通的墨管10152(图中未示出)，所述墨管10152的另一端与二级陶瓷墨水容器1011连通，用于将陶瓷墨水中的空气和雾化的墨水收集至所述二级陶瓷墨水容器1011；本实施例中，出墨隔膜泵1013工作时会产生部分雾化的高速陶瓷墨水雾，陶瓷墨水雾及墨水中的空气会通过过滤与排气装置1015的泄放孔10151一并返回至二级陶瓷墨水容器1011。

所述温控加热器1016一端与过滤与排气装置1015连通，另一端与所述陶瓷墨水压电打印头组件102连通，用于向所述陶瓷墨水压电打印头组件102提供过滤并加热后的陶瓷墨水。本实施例中，不同的陶瓷墨水都有一个合适的工作温度，在该温度下，陶瓷墨水的粘度特性最适合打印，温控加热器1016的作用是通过包裹着的加热器均匀加热流经的陶瓷墨水，保证墨水粘度的同时，防止热固化流经的陶瓷墨水。

本发明实施例提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中，所述出墨管路101还包括空气过滤器1017；当所述三通电磁阀1012根据控制模块20发送的控制命令和控制参数确定工作状态为清洗状态时，所述三通管电磁阀与出墨口10111之间的不透光墨管断开，所述空气过滤器1017与三通电磁阀1012连通，所述空气过滤器通过三通电磁阀1012向供墨系统泵入清洁空气，用于清洗所述供墨系统中的所有管路。

具体的，本实施例所述的供墨系统还包括打印完成状态/系统断电状态，即所述工作状态为清洗状态，此时通过所述空气过滤器1017，三通电磁阀1012通过气管与空气过滤器1017的出口端连接，此时，所述出墨隔膜泵1013抽取的是过滤后的干净空气，作用是用干净的空气将整个供墨系统中有陶瓷墨水流经的管路进行填充，以达到清理管路的目的。

本发明实施例提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中，所述陶瓷墨水压电打印头组件102包括工业压电喷头1021和负压生成装置1022，所述工业压电喷头1021设有与负压生成装置1022连通的喷头进墨口10211；

所述负压生成装置1022为中空结构，一端设有与所述出墨管路101连通的循环供墨进墨口10221，另一端设有与所述回墨管路103连通的循环供墨出墨口10222，通过所述控制模块20控制循环供墨出墨口10222的流速大于循环供墨进墨口10221的流速，用于形成所述工业压电喷头1021的负压打印环境。本实施例中，所述循环供墨进墨口10221和循环供墨出墨口10222的方向可以调换。

本发明实施例提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中，所述负压生成装置1022中的喷头进墨口10211包括第一喷头进墨口102111和第二喷头进墨口102112，所述第一喷头进墨口102111和第二喷头进墨口102112均为倒圆锥形空腔结构。

现有技术中，所有的工业压电喷头都需要提供一个稳定的负压用以对抗墨水表面张力和自然重力。目前负压的产生方法一般有两种：自然虹吸和空气负压，自然虹吸原理一般只适合粘度较低的水性墨水，不适合粘度较大且具有高沉淀特性的陶瓷墨水；空气负压适合多种墨水，但是其负压控制精度差，且负压控制过程抖动较大，导致负压不均衡，影响最终喷墨质量。

本实施例所述的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中，负压生成装置1022腔体内会存在一定的空气部分并具有缓冲作用，所述第一喷头进墨口102111和第二喷头进墨口102112采用的倒圆锥形结构可以降低陶瓷墨水进出喷头进墨口10211时产生的压力波动，有利于快速补充工业压电喷头喷墨后所缺的陶瓷墨水，同时，排除陶瓷墨水中的空气，此外，倒圆锥形结构更适用于3D打印，且能够降低打印表面粗糙度，进而达到提升陶瓷墨水打印质量的效果。

具体的，本实施例中，所述负压生成装置1022中的第一喷头进墨口102111和第二喷头进墨口102112可以通过SLM金属3D打印工艺一次打印成型后对各接口做二次精加工实现。

此外，本实施例中，所述负压生成装置1022的负压产生原理为，当所述负压生成装置1022的出墨口流量大于进墨口流量时，通过控制回墨隔膜泵1032的转速大于出墨隔膜泵1013的转速，即控制了出墨口流量大于进墨口流量，即可产生负压，产生的负压平均值PM＝(PIN+POUT)/2，其中PIN为进墨口压力，POUT为出墨口压力，PM为负值。

进墨和出墨的压力(ΔP＝PIN-POUT)越大，所述负压生成装置1022内的流速越高。高速流动的陶瓷墨水可以带走不需要的粒子和气泡，这样可以降低墨水中的粒子堵塞压电喷嘴，保持工业压电喷头1021打印的一致性，并能提高工业压电喷头1021的工作寿命。

具体的，忽略供墨系统的管路摩擦力，只考虑负压生成装置1022的流体阻抗I，则ΔP＝μF_L*I*L_viscosity。式中，μ为计算系数，针对不同型号打印头需要分别测算，F_L墨水流量，L_viscosity为墨水粘度。

本发明实施例提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中，所述回墨管路103包括依次通过不透光墨管连通的回墨阻尼器1031和回墨隔膜泵1032；本实施例中，所述回墨隔膜泵1032为单向隔膜泵。

所述回墨阻尼器1031一端与陶瓷墨水压电打印头组件102连通，另一端与所述回墨隔膜泵1032连通，用于去除所述回墨隔膜泵1032工作时产生的压力脉冲，降低陶瓷墨水的流速波动；

所述回墨隔膜泵1032一端与回墨阻尼器1031连通，另一端与所述二级陶瓷墨水容器1011的回墨口10112连通，用于回收所述陶瓷墨水压电打印头组件102中的陶瓷墨水。

本发明实施例提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中，所述循环供墨模块10中的传感器104，包括：液位传感器1041、流量传感器1042和温度传感器1043；

所述液位传感器1041，设于所述二级陶瓷墨水容器1011和一级陶瓷墨水容器105中，分别用于获取二级陶瓷墨水容器1011的墨水余量和一级陶瓷墨水容器105的墨水余量，所述一级陶瓷墨水容器105通过隔膜泵和过滤器与二级陶瓷墨水容器1011连通，用于当所述二级陶瓷墨水容器1011的墨水余量不足时，从所述一级陶瓷墨水容器105中进行补充；本发明中，所述软件模块30在获取液位传感器1041的墨水余量后，根据所述墨水余量和阈值的比较结果，判断墨水余量是否充足，若所述一级陶瓷墨水容器105的墨水余量不足，所述软件模块30生成墨水余量不足的报警信息。

本实施例中，所述一级陶瓷墨水容器105采用一个较大容积的不透明容器，具体的，所述较大容积为足以满足一个班次打印的容积，可提供长时间打印所需的陶瓷墨水。而二级陶瓷墨水容器1011相较于一级陶瓷墨水容器105，采用一个较小容积的容器。此外，由于陶瓷墨水属于高沉淀墨水，可在所述一级陶瓷墨水容器105以及二级陶瓷墨水容器1011中均设置搅拌器，通过搅拌器持续不断的搅拌可防止陶瓷墨水沉淀，具体的，本实施例中不限定搅拌器的具体形状，能实现对陶瓷墨水的搅拌功能即可，如图4所示，可选的搅拌器如包括通过电机驱动搅拌叶片转动的结构。

所述流量传感器1042与温度传感器1043设于陶瓷墨水压电打印头组件102两端，用于获取墨水流速和墨水温度，所述墨水流速包括出墨流速和回墨流速，所述墨水温度包括出墨温度和回墨温度。如图3所示，IN与其旁边的箭头表示出墨管路101，OUT与其旁边的箭头表示回墨管路103；出墨管路101处测得的墨水流速和温度，即代表了流入陶瓷墨水压电打印头组件102的墨水流速和温度，即出墨流速和出墨温度；同理，回墨管路103处测得的墨水流速和温度即代表了流出陶瓷墨水压电打印头组件102的墨水流速和温度，即回墨流速和回墨温度。

本发明实施例提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中，所述软件模块30设定负压环境参数，所述负压环境参数即负压生成装置1022工作所需的负压值，结合所述负压环境参数和墨水特性计算得到流速控制参数，将根据所述流速控制参数生成相应的流速控制命令发送至控制模块20，所述墨水特性包括墨水粘度特性和墨水温度特性；具体的，本实施例中，并不限定具体如何计算负压生成装置1022工作所需的负压值，可采用任一种本领域技术人员公知的计算方法计算获得。

所述控制模块20根据流速控制参数和流速控制命令，在获取墨水流速后，通过PID算法控制所述回墨隔膜泵1032的转速和出墨隔膜泵1013的转速，即控制所述循环供墨的出墨流速和回墨流速。

具体的，本实施例中，所述墨水流速通过流量传感器1042获取。所述控制模块20通过检测两个流量传感器的值和两个温度传感器的值来修正温控加热器1016的设定值，更精确的修正还需要考虑几个传感器之间的墨管长度。

温度PID控制模型如图5所示，图5中r(t)表示设定温度，y(t)表示传感器测得的温度，e(t)＝r(t)–y(t)，P为比例项系数，I为积分项系数，D为微分项系数，实际控制一般采用PI控制即系数D为0。比例项系数影响控制系统响应速度，积分项用以减少累积误差，各项系数根据经验值和实际测试所得数值进行调整。系统输出u(t)为PWM占空比，用以控制施加到加热器上的电压均值，从而控制加热过程

本发明实施例提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中，所述软件模块30根据墨水粘度特性确定最佳陶瓷墨水温度，将与所述最佳陶瓷墨水温度对应的出墨温度和回墨温度作为温度控制参数，并根据所述温度控制参数生成相应的温度控制命令发送至控制模块20；具体的，本实施例中，不同的陶瓷墨水都需要测试粘度-温度曲线，对于新的陶瓷墨水，所述软件模块30需要通过墨滴观测模块判断该陶瓷墨水的合适打印温度。

所述控制模块20根据温度控制参数和温度控制命令，控制所述出墨管路101中温控加热器1016的平均加热功率，对所述陶瓷墨水打印头组件的流入陶瓷墨水进行加热。此外，所述软件模块30还根据温度传感器1043获取的回墨温度和回墨流速，推算获得所述陶瓷墨水压电打印头组件102中墨水所需要的温度，根据所述陶瓷墨水压电打印头组件102中墨水所需要的温度和最佳陶瓷墨水温度的偏差，得出所需要的流入所述陶瓷喷头组件的墨水温度；并根据计算获得的所需要的流入所述陶瓷喷头组件的墨水温度，生成温度调整参数，并根据所述温度调整参数生成相应的温度调整命令发送至控制模块。

本发明实施例提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中，所述控制模块20包括控制单元201和不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)单元202；

所述控制单元201，用于接收软件模块30的控制命令和控制参数，并将所述供墨系统的状态返回至软件模块30；

所述不间断电源单元202，用于在所述供墨系统突然断电时，提供按流程正确关闭供墨系统所需的电源。因此，在供墨系统突然断电时，得以继续运行整个供墨系统，使系统可以按正常的运行逻辑返回安全的关闭状态。

本发明实施例提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中，所述负压清洗模块40包括负压发生器401，用于产生吸引所述陶瓷墨水压电打印头组件102的喷嘴内陶瓷墨水及颗粒所需的负压；以及橡胶套402，用于紧密包裹喷头；以及喷嘴403，用于喷射清洗液。本实施例中，所述负压发生器401、橡胶套402以及喷嘴403均未在图中示出。本实施例中，采用负压发生器401可以使工业压电喷头1021里面的微小粒子和墨水更容易喷出。

本发明实施例提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统中，所述供墨系统还包括墨滴观测模块50，所述墨滴观测模块包括高速相机模组、自动对焦机构及墨滴质量分析软件系统，用于分析所述循环供墨模块10的出墨情况。本实施例中，所述墨滴观测模块50通过高速相机模组每隔一段时间(可通过系统控制软件设置)监测工业压电喷头1021所喷射出的墨滴状态(包括形状、大小、喷射速度、拖尾程度等)，通过系统控制软件的图像算法分析工业压电喷头1021的当前状态，判断是否需要清洗所述陶瓷墨水压电打印头组件102或调整循环供墨模块10的系统参数。

具体的，本实施例中，所述高速相机模组在整个设备的安装位置固定，在墨滴状态监测任务时间段内，陶瓷喷墨打印设备(不包含在该专利范围内)控制喷墨打印头运动至固定的监测点，触发相机拍摄。观测墨滴状态包括墨滴的形状、墨滴的大小、墨滴的出口速度、墨滴是否拖尾，如图6所示。墨滴状态监测时，喷墨打印头喷射固定频率的陶瓷墨水，当有位置不喷墨时，即表明有喷嘴堵塞需要进行喷头清洗作业；当观测到墨滴出现拖尾、大小偏差过大时，需要调整喷头驱动波形，包括减小高压驱动波形脉冲上升时间和提高高压驱动波形电压。

如图7所示，根据本实施例所述的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，本实施例还提供一种陶瓷墨水打印方法，可实现以下打印流程：

步骤1，正确连接供墨系统每个模块的连接线、通讯线和管路；

步骤2，人工装填陶瓷打印墨水至一级陶瓷墨水容器105；

步骤3，控制单元201控制隔膜泵与过滤器从一级陶瓷墨水容器105抽取陶瓷墨水至二级陶瓷墨水容器1011；

步骤4，出墨隔膜泵1013和回墨隔膜泵1032工作，系统获取流量传感器1042与温度传感器1043的回传数据，使得陶瓷墨水压电打印头组件102工作于合适的压力状态；

步骤5，移动陶瓷墨水压电打印头组件102至墨滴状态观测位置，配合墨滴观测模块50进行墨滴喷射状态测试，并调整驱动参数；

步骤6，按打印流程进行陶瓷墨水打印；

步骤7，按设定时间进行喷头喷墨状态监测作业流程，如喷头状态不合格，则进入喷头清洗流程；

步骤8，喷头清洗流程完成后，继续进行陶瓷墨水打印作业。

综上所述，本实施例提供的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，包括：循环供墨模块、控制模块、软件模块和负压清洗模块；所述循环供墨模块包括循环连通的出墨管路、陶瓷墨水压电打印头组件和回墨管路，用于形成负压打印环境，并在接收所述软件模块的控制命令和控制参数后，实现陶瓷墨水打印和循环供墨；所述循环供墨模块还包括传感器，用于获取所述供墨系统的数据和状态，并发送至所述控制模块；所述控制模块，用于接收所述供墨系统的数据和状态，并返回至所述软件模块，在接收所述软件模块发送的控制命令和控制参数后，传输至所述供墨系统的各个模块，控制所述各个模块协同运行；所述软件模块，用于分析所述供墨系统的数据和状态，并根据分析结果发送控制命令和控制参数至所述控制模块；所述负压清洗模块，用于清洗所述陶瓷墨水压电打印头组件。

现有技术中，墨水打印装置不适用于陶瓷墨水的打印，导致打印不稳定，以及打印过程中出现沉淀和堵塞，而采用前述系统，通过循环供墨模块、控制模块、软件模块和负压清洗模块的配合，实现了对陶瓷墨水稳定打印的同时，达到了避免沉淀和堵塞问题的效果。因此相对于现有技术，本发明可以提升工业喷头打印高沉淀墨水的性能，并能在很大程度上降低喷孔堵塞的风险，延长工业喷头寿命，从而提升经济效益。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，其特征在于，包括：循环供墨模块、控制模块、软件模块和负压清洗模块；

所述循环供墨模块包括循环连通的出墨管路、陶瓷墨水压电打印头组件和回墨管路，用于形成负压打印环境，并在接收所述软件模块的控制命令和控制参数后，实现陶瓷墨水打印和循环供墨；所述循环供墨模块还包括传感器，用于获取所述供墨系统的数据和状态，并发送至所述控制模块；

所述控制模块，用于接收所述供墨系统的数据和状态，并返回至所述软件模块，在接收所述软件模块发送的控制命令和控制参数后，传输至所述供墨系统的各个模块，控制所述各个模块协同运行；

所述软件模块，用于分析所述供墨系统的数据和状态，并根据分析结果发送控制命令和控制参数至所述控制模块；

所述负压清洗模块，用于清洗所述陶瓷墨水压电打印头组件。

2.根据权利要求1所述的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，其特征在于，所述出墨管路包括依次通过不透光墨管连通的二级陶瓷墨水容器、三通电磁阀、出墨隔膜泵、出墨阻尼器、过滤与排气装置和温控加热器；

所述二级陶瓷墨水容器设有与三通电磁阀相连的出墨口，以及与所述回墨管路相连的回墨口，分别用于提供和收集陶瓷墨水；

所述三通电磁阀根据控制模块发送的控制命令和控制参数确定工作状态，当所述三通电磁阀确定工作状态为供墨状态时，所述三通电磁阀一端与出墨口连通，另一端与所述出墨隔膜泵连通，所述三通电磁阀配合出墨隔膜泵从出墨口抽取二级陶瓷墨水容器中的陶瓷墨水；

所述出墨阻尼器一端与出墨隔膜泵连通，另一端与所述过滤与排气装置连通，用于去除所述出墨隔膜泵工作时产生的压力脉冲，降低陶瓷墨水的流速波动；

所述过滤与排气装置一端与出墨阻尼器连通，另一端与所述温控加热器连通，用于加热由所述过滤与排气装置过滤后的陶瓷墨水，所述过滤与排气装置还设有泄放孔和与泄放孔连通的墨管，所述墨管的另一端与二级陶瓷墨水容器连通，用于将陶瓷墨水中的空气和雾化的墨水收集至所述二级陶瓷墨水容器；

所述温控加热器一端与过滤与排气装置连通，另一端与所述陶瓷墨水压电打印头组件连通，用于向所述陶瓷墨水压电打印头组件提供过滤并加热后的陶瓷墨水。

3.根据权利要求2所述的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，其特征在于，所述出墨管路还包括空气过滤器；当所述三通电磁阀根据控制模块发送的控制命令和控制参数确定工作状态为清洗状态时，所述三通电磁阀与出墨口之间的不透光墨管断开，所述空气过滤器与三通电磁阀连通，所述空气过滤器通过三通电磁阀向供墨系统泵入清洁空气，用于清洗所述供墨系统中的所有管路。

4.根据权利要求1所述的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，其特征在于，所述陶瓷墨水压电打印头组件包括工业压电喷头和负压生成装置，所述工业压电喷头设有与负压生成装置连通的喷头进墨口；

所述负压生成装置为中空结构，一端设有与所述出墨管路连通的循环供墨进墨口，另一端设有与所述回墨管路连通的循环供墨出墨口，通过所述控制模块控制循环供墨出墨口的流速大于循环供墨进墨口的流速，用于形成所述工业压电喷头的负压打印环境。

5.根据权利要求4所述的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，其特征在于，所述负压生成装置中的喷头进墨口包括第一喷头进墨口和第二喷头进墨口，所述第一喷头进墨口和第二喷头进墨口均为倒圆锥形空腔结构。

6.根据权利要求2所述的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，其特征在于，所述回墨管路包括依次通过不透光墨管连通的回墨阻尼器和回墨隔膜泵；

所述回墨阻尼器一端与陶瓷墨水压电打印头组件连通，另一端与所述回墨隔膜泵连通，用于去除所述回墨隔膜泵工作时产生的压力脉冲，降低陶瓷墨水的流速波动；

所述回墨隔膜泵一端与回墨阻尼器连通，另一端与所述二级陶瓷墨水容器的回墨口连通，用于回收所述陶瓷墨水压电打印头组件中的陶瓷墨水。

7.根据权利要求2所述的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，其特征在于，所述循环供墨模块中的传感器，包括：液位传感器、流量传感器和温度传感器；

所述液位传感器，设于所述二级陶瓷墨水容器和一级陶瓷墨水容器中，分别用于获取二级陶瓷墨水容器的墨水余量和一级陶瓷墨水容器的墨水余量；所述一级陶瓷墨水容器通过隔膜泵和过滤器与二级陶瓷墨水容器连通，用于当所述二级陶瓷墨水容器的墨水余量不足时，从所述一级陶瓷墨水容器中进行补充；

所述流量传感器与温度传感器设于陶瓷墨水压电打印头组件两端，用于获取墨水流速和墨水温度，所述墨水流速包括出墨流速和回墨流速，所述墨水温度包括出墨温度和回墨温度。

8.根据权利要求1所述的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，其特征在于，所述软件模块设定负压环境参数，所述负压环境参数即负压生成装置工作所需的负压值，结合所述负压环境参数和墨水特性计算得到流速控制参数，将根据所述流速控制参数生成相应的流速控制命令发送至控制模块，所述墨水特性包括墨水粘度特性和墨水温度特性；

所述控制模块根据流速控制参数和流速控制命令，在获取所述墨水流速后，通过PID算法控制所述回墨隔膜泵的转速和出墨隔膜泵的转速，即控制所述循环供墨出墨流速和回墨流速。

9.根据权利要求8所述的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，其特征在于，所述软件模块根据墨水粘度特性确定最佳陶瓷墨水温度，将与所述最佳陶瓷墨水温度对应的出墨温度和回墨温度作为温度控制参数，并根据所述温度控制参数生成相应的温度控制命令发送至控制模块；

所述控制模块根据温度控制参数和温度控制命令，控制所述出墨管路中温控加热器的平均加热功率，对所述陶瓷墨水打印头组件的流入陶瓷墨水进行加热。

10.根据权利要求1所述的一种用于陶瓷墨水打印的供墨系统，其特征在于，所述控制模块包括控制单元和不间断电源单元；

所述控制单元，用于接收软件模块的控制命令和控制参数，并将所述供墨系统的状态返回至软件模块；

所述不间断电源单元，用于在所述供墨系统突然断电时，提供按流程正确关闭供墨系统所需的电源；

所述负压清洗模块还包括负压发生器，用于产生吸引所述陶瓷墨水压电打印头组件的喷嘴内陶瓷墨水及颗粒所需的负压；以及橡胶套，用于紧密包裹喷头；以及喷嘴，用于喷射清洗液；

所述供墨系统还包括墨滴观测模块，所述墨滴观测模块包括高速相机模组、自动对焦机构及墨滴质量分析软件系统，用于分析所述循环供墨模块的出墨情况。

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