[发明专利]一种喷射墨滴的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及喷墨流体及喷射方法，包括印刷行业中广泛采用的喷墨印刷及流体动力学研究中的射流现象，具体涉及一种喷射墨滴的方法及装置。

背景技术

墨滴喷射成形技术广泛应用于喷墨印刷、机械、化工等行业，其基本组成由喷嘴、供料器、动力装置等组成，微滴喷射成形可以达到很高的分辨率，且喷射频率高，结构紧凑，可应用的流体材料较广。目前的墨滴喷射系统主要是热泡式喷射和压电式喷射装置，在热泡式墨滴喷射系统中，利用脉冲电流瞬时将喷头内的电热元件加热至几百度，与电热元件表面接触的墨水被迅速汽化，形成的气泡挤压喷嘴中的流体，使其以微滴的形式喷射出去；在压电式喷射系统中，依靠压电器的机械运动产生动力使喷嘴中的流体喷出。上述两种喷射系统对于流体的物性要求比较严格，流体的粘度要低，且制造加工比较复杂，而且喷嘴容易堵塞，该发明所涉及的墨滴喷射方法及装置不仅加工制造简单，而且喷射强度大，适用的流体材料范围广，喷射流量可控，清洗方便，

本发明根据现有墨滴喷射装置的不足之处，自行设计开发了一种喷射墨滴的方法及装置，该装置主要由直线步进电机、螺杆、活塞、压缩空气管、墨水存储室、喷头、发热元件等部件组成。该装置主要由直线步进电机产生动力，并通过螺杆推动活塞使存储室内的墨水从喷头喷出，同时存储室内装有压缩空气管，当活塞运动同时，由压缩空气对墨水辅助产生脉动压力，使之喷出均匀连续的墨滴，并起到清洗存储室的效果。位于流体存储室内的发热元件可以对墨水加温，降低喷射液体的粘度，提高喷射性能。该喷墨方法及装置操作简单，实用性强，适用的流体材料广泛，产生的墨滴均匀连续，喷墨量可控，且喷射速度可以计算得出，该方法及装置可广泛应用于喷墨打印成像系统及喷射流体力学研究中。

发明内容

本发明专利的目的在于克服现有微滴喷射方法及装置的不足，提供一种依靠电机动力及压缩空气动力使流体喷射的飞方法及装置。

本发明的另一目的在于提供实现上述方法的装置。 

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种喷射墨滴的装置，包括箱体3、墨水存储室5、直线步进电机1、螺杆2、活塞4和喷嘴7；所述直线步进电机1通过螺杆2与活塞4连接，所述墨水存储室5一端设有喷嘴7，另一端与箱体固定，所述活塞置于墨水存储室5中，并沿墨水存储室5的侧壁运动。 

还可以在所述墨水存储室5内设加热元件6；一种实施方式是所述螺杆和活塞为空轴，加热元件6伸入螺杆和活塞内部，一直延伸浸入到墨水中。

所述墨水存储室的壁上还可以设有连接空气压缩泵的压缩空气管8。

优选所述喷嘴直径在2mm-20mm，所述墨水存储室5的侧壁为筒形，活塞为圆柱形。

所述的装置喷射墨滴的方法，包括下列步骤：

（1）直线步进电机启动；

（2）直线步进电机通过螺杆推动活塞运动，对墨水存储室内的墨水产生压力喷出墨滴。

当所述墨水存储室5的侧壁为筒形，活塞为圆柱形时，还包括通过调整直线步进电机转速，控制墨水喷射速度的步骤；

所述墨水的喷射速度计算公式为:                                                      

其中，d——喷嘴的直径，单位：m

      ——流体的喷速，单位：m/s

D——活塞直径，单位：m

      N——电机转速，单位：r/s，

      S——螺杆的导程，单位：m。

还包括压缩空气泵通过压缩空气管向墨水存储室提供压缩空气，对墨水辅助产生脉动压力，喷出均匀连续的墨滴的步骤。

还包括墨水存储室内的加热元件加热墨水步骤。

还包括直线步进电机停止工作，压缩空气泵通过压缩空气管向墨水存储室提供压缩空气，对墨水存储室内进行清洗的步骤。

 优选墨水存储室5的水平截面直径在10mm-200mm之间，加热元件可以是电阻丝，例如镀金钨丝且外面包有绝缘材料，喷嘴采用在不锈钢薄板上激光打孔的方法制作，喷嘴的孔径根据需要在10um-300um之间，压缩空气管8的直径在2mm-20mm之间，喷射墨水的粘度在0.1-500（mPa.s）

本发明的原理：直线步进电机产生动力，通过螺杆推动活塞对存储室内的流体产生压力喷出墨滴，同时压缩空气可对流体辅助产生脉动压力，增大喷射动力，提高喷射精度，进而形成更加稳定连续的墨滴，存储室内的加热元件对流体进行加热，降低墨水粘度，提高墨滴喷射效果。