方法

专利名称：方法
技术领域：
本发明涉及一种方法，尤其涉及一种用于将图像印刷到纤维材料上的方法。
背景技术：
许多织物，机织织物、毛巾织物和非织造织物，均具有这样一个表面在该表面上，存在有基本上垂直于织物平面的纤维自由端。这些织物包括毡状材料，在这种材料中，大量随机定向的纤维受到挤压，当然，也可能存在有粘接剂，例如粘合剂；由多个股织造而成的材料，其中每个股都由多根独立的纤维构成，这些该织物的表面已经受到过拉绒、梳理、磨光或其它工序处理，这样就能够将某些纤维从所述股中分离出来，从而在材料上形成一个绒毛状表面，例如拉绒尼龙；由多种本身就为绒毛状的材料制成的织造材料，例如针织或织造的安哥拉山羊、美利叔羊或开斯米山羊绒或棉制毛巾织物；地毯型材料，例如天鹅绒、丝绒和簇绒地毯，在这种材料中，分别具有一定长度的股或纤维通过打结、缝合、粘接或其它方式被固定到一个薄板部件上，一般为一个网状衬板，这样，股成纤维的自由端就形成了基本垂直于衬板所在平面延伸的绒毛，或者沿基本上垂直于衬板所在平面的方向上形成了多个圈状股或纤维，而且可将这些圈的自由端切断，从而形成了绒毛。为方便起见，术语“绒毛织物”在本文中用于表示下述这种材料多个独立的纤维或包括多组纤维的股基本上沿垂直于材料所在平面延伸，从而在材料上形成一个绒毛效果表面。
我们通常需要在绒毛织物的表面上形成一些图案或图像，例如彩色图案。这一点可通过将不同颜色的织造材料或由羊毛或其它材料制成的材料股在织物的制造过程中编制到织物内而得以完成。但是，这项工作十分困难，而且费时，尤其是在图案复杂和/或需要多种颜色或织物时。在大规模加工日用品例如带图案的地毯时，采用多种不同的线股已经变得越来越不经济。
因此，有人提出用无色或单色纤维或线股来制造绒毛织物，并在织物织成或以其它方式制成后将颜料涂覆到绒毛状纤维上。颜料一般为可通过合适的印刷技术进行涂覆的油墨。所采用的印刷技术就是根据所需印刷机型号的不同而采用不同墨滴的喷墨印刷技术，其中在印刷机中，油墨通过一组喷嘴被喷出，而每个喷嘴都与一个阀机构相连接。阀的打开和关闭是由合适的计算机按照下述方式进行控制的使这些阀能够在所需的时间段内按照所需的顺序进行操作，从而在织物上形成所需的图案。但是，在确保将印刷油墨均匀喷涂到绒毛材料的各股或各个纤维上方面存在一些问题。油墨最好以约300至400％的待染色纤维之重量的比例喷涂到地毯上并需要基本上穿透由各个纤维构成的线股。如果采用在25℃下粘度约为10cPs的流动性油墨，那么油墨将沿着线股的长度向下流动并在绒毛的底部形成很深的颜色，而绒毛的顶部则未被充分染色，而且仅有很少的颜料穿透线股。因此，就需要提高油墨的粘度，目的在于确保油墨以足够慢的速度均匀渗透到线股内并覆盖各个纤维的表面。绒毛越长，那么这种问题也越严重，而且对于长绒织物而言，即绒毛长度约为2毫米或更长的织物，就需要采用在25℃下粘度高达500cPs的油墨。
这样的粘性油墨很难通过非常细密的喷嘴(其直径一般小于500微米)喷出，而且需要很大的压力才能进入到这些喷嘴内，而阀式喷墨印刷机一般都设置有喷嘴。此外，如果以高压使用粘性较低的油墨，那么油墨就会以大功率射流的方式从喷嘴内喷射出来，而且会使各个股弯曲并阻止油墨与该绒毛中的其它股相接触。因此，一般采用具有下述喷口的喷嘴这些喷口的直径随着绒毛的长度和密度的增加而逐渐变大。这样，对于松散地捆扎在特里毛巾织物内的绒毛而言，通过直径为60微米且粘性为6至15cPs、压力为1.5至2巴的油墨就可以实现令人满意的印刷。但是，对于重量较大的室内装饰用织物而言，绒毛的长度一般为3到5毫米，这样就需要采用粘性约为120cPs的油墨，压力为1.5至2.5巴，喷嘴直径为90至150微米。对于绒毛长度大于或等于15毫米的毯子而言，就需要采用粘度高达500微米的油墨，压力约为2巴，喷嘴的直径一般为500微米，这样，就能够将足够里拿过的粘性油墨喷射出来，从而在所需的油墨加载到各个股上。
尽管对于高粘度的油墨而言，采用大直径的喷嘴能够使油墨沉积到绒毛的各个股上，以使各个股和纤维基本上能够均匀着色，而且从喷嘴喷出的液滴的尺寸也要足够大，这样，就会使印刷图案的清晰度明显降低。此外，具有这种尺寸的液滴还会使已经喷涂到绒毛上的相邻液滴相互接触，从而使具有不同颜色的液滴发生渗色。
我们已经确定在根据需要采用以大于1kHz的频率进行操作的印刷头时，所产生的液滴能够减小印刷用液滴的尺寸，这样就可以减少串色的问题并提高印刷图像或图案的清晰度，同时还不会将印刷速度降低到低于工业应用水平之下的程度。此外，我们还发现可以在印刷图案上省去将某些印刷液滴，从而在图像内印刷出一个不太显眼的空白部分，该空白部分可在印刷股内形成一个间隙，这种间隙能够为串色提供了一个屏障。这种间隙还可以被印刷成一条黑线，这条黑线勾画出印有不同颜色之区域的边缘，这样就能够提高印刷图像或图案的清晰度。
我们还发现能够提供所需尺寸液滴的喷墨印刷机还可用于需要将颜料喷涂到薄织物例如聚酯网上的情况下，这样，位于织物两侧的颜色就会同样鲜亮。例如，当印刷旗帜和标语时，就需要这种效果。大部分用于在轻织物上进行印刷的公知型喷墨印刷机都可能利用脉冲喷墨印刷技术，尽管这种技术能够形成高清晰度的印刷图像，但是却以点状方式喷数出极少量的油墨。这样就会使印刷出来的图像变得暗淡，除非采用多路印刷技术，但多路印刷技术会明显降低线性印刷速度。脉冲式喷墨印刷技术的其它缺点包括脉冲式喷墨印刷机在低压状态下进行操作，而且这种印刷机必须采用粘性较低的油墨。对于织物印刷而言，这是尤其不利的，因为粘性较大的油墨是优选的，粘性较大的油墨能够在织物上形成深度更加均匀的颜料，对于优质印刷而言，这一点非常关键。粘度较高的流体还可以防止流体沿侧向通过毛细作用流走(“流走”)，这样就可以避免色彩清晰度的下降和/或在印刷图案的颜色变化点处出现不良的“串色”问题。
为了使颜色鲜亮并能够以很高的印刷速度在织物的绒毛上形成深度均匀的颜料，优选通过将印刷喷嘴的喷口打开并使其在足以形成所需长度的条纹的时间段内保持打开的方式来喷涂油墨。该技术涉及到定量给料。该工艺不同于以线性印刷方式形成多个点并确保在织物纤维上实现连续、均匀的颜料分配。
已经发现能够提供所需尺寸液滴的印刷头安装有多个独立的阀并通过一个设置在系统中的塞子从一个公共腔体内进墨，而且这种印刷头被设置成能够打点并具有定量印刷作用的结构形式。该结构的一个重要特征就在于它能够采用高粘度的油墨。该结构的另一优点在于能够提供所需尺寸液滴的印刷头能够采用流体压力高达3.5巴的流体。脉冲式喷墨头不能应用到采用高粘度油墨或高压的条件下。安装在阀内的各个塞子的另一优点在于可以显著减小设置所需数量的印刷喷口所占有的空间，这样就能够提高点印刷的清晰度。设置按照上述方式进行安装的阀还能够在维修时快速、经济地将阀更换下来，因为该设备内的塞子用于实现快速和精确的流体和电气连接。粘度较高的油墨(例如12cp或更高)和高压能够使印刷能力达到其它公知技术所不能达到的程度。
按需提供液滴的结构其另一有利的特征在于其能够使粘度较高的流过从该结构内流过，同时还不会出现流动问题，也不会在一组喷口内产生压降。这一点可通过流体输送方法和内部通道结构的组合而得以实现。该特征减轻了所谓“条带”问题，所谓条带问题就是如果在喷嘴的喷口内产生压降，尤其是印刷头定量给墨时，那么就可以在印刷织物的表面上看到分条现象。以定量配料方式进行操作的另一优点在于由于开启和关闭操作次数要比在快速打点方式下少一些，因此可减少阀的活动部件的机械磨损程度。另一优点在于可以比较容易地在所有相邻的喷口内保持恒定的压力。
可提供所需液滴的结构可按照下述方式进行构造以机械方式设置多个模块(用于完成单次或多次彩色印刷)，以利用精确排成一条直线的喷嘴口来提高印刷覆盖区域的面积。这样，例如，可以设置一组模块，目的是为各种色彩提供宽阔的覆盖区域，同时使其它组用于其它颜色的模块从物理结构上相互对准。一个重要的结构特征就在于可以将多个模块安装在一起，从而得到“无缝”喷口组，同时还能够在相邻模块之间保持精确的间距。此外，还可以通过支管向这些成组的模块进送油墨，这样，就使一组模块专用于一种颜色。每组模块都与一个机械安装系统相连接，该机械安装系统可按照能够将各个模块单独更换下来、同时还不妨碍油墨进送管道或驱动用电子设备的方式进行设置，这样就可以简化模块的维修和/或更换。
还应该指出的是当在定量给料的模式下进行印刷时，仍然需要对阀进行精确的控制，以使由定量给料顺序形成的直线在其起点和终点处有一个急剧变化的切断部分。利用本发明可以实现这种精密控制。
印刷机模块的结构按照下述方式进行设置可利用精确的温度控制对主喷嘴腔体进行加热或冷却。该结构特征的好处在于在喷射点处可以对某些型号的织物油墨的喷射粘度进行修改，这样就能够实现最佳的喷射性能，同时在织物基片上保持最佳的颜料渗透性能。这一般属于下述这种情况为满足颜料的渗透性能，而需要高粘度的油墨，此时最好通过加热来降低粘度的方式完成油墨的喷射。或者，也可以采用冷却模式，在这种情况下，可对系统中的多余热量进行控制，以确保喷射粘度不会太低，从而保证颜料在基片上有最佳的渗透性能。

发明内容
因此，本发明提供了一种利用可提供所需墨滴的印刷机将一种成像组分涂覆到网眼织物的一侧或两侧上的方法，其特征在于该印刷机在流体压力为1至3.5巴的情况下进行操作。成像组分的粘度优选小于100cp，在更加优选的情况下，成像组分的粘度介于5至20cp的范围内。与更加通用的脉冲式喷射系统相比，采用高压流体对织物进行印刷具有显著的优点。可变的正压力能够将粘度更高的油墨(例如通常用于织物印刷中的油墨)喷射出去并可防止出现脉冲式喷射产品经常遇到的喷嘴堵塞问题(nozzle depriming problems)。
用于提供所需墨滴的最佳喷墨印刷机是这样一种印刷机其包括一组喷嘴，在这组喷嘴中，电磁阀控制着从各个喷嘴口流过的油墨流量，而且这些喷嘴口的直径从20到200微米，对于薄型网眼织物而言，其直径一般约为40至60微米，而且电磁阀的活塞之直径小于2.5毫米。这样的阀可被制造成体积小巧的结构形式，这样，就能够印刷出很多间距极小的点，而且还可以精确地控制液滴在喷嘴口处的形成，这样就可以进一步提高印刷图像的分辨率。我们已经发现采用这样的印刷机能够对图像点的印刷进行单独控制，这样就可以完成点的套印或形成定量给料条带，从而提高了可以达到的色域和强度。因此，这种印刷机能够对可以达到的色调进行无限的缩放(scaling)。
本发明可被用于将任何形式的图像涂覆到织物上。但是，本发明尤其适合于对水和/或溶剂基油墨组分进行喷涂，从而在织物上形成一个具体一定图案的图像。为了能够在印刷机的喷口处形成界限清楚、大小一致的液滴，或者在定量送料的情况下形成界限清楚、大小一致的液流并按照配送顺序清楚地限定开始和停止动作，优选采用这样一种印刷机用于对流向喷嘴口的流体流进行控制的电磁阀机构包括一个活塞部件，当电流从线圈流过时，在由线圈所产生的磁场作用下，该活塞部件可在该电动线圈内于一个停止位置和一个操作位置之间往复移动，该活塞的远端延伸成一个阀头部件，该阀头部件具有一个出口喷嘴孔，活塞的往复移动适合于将由阀头腔通过该喷嘴孔流出的流体流打开或关闭，其特征在于a.该活塞具有一种一体式结构并由软电磁材料制成，该材料的饱和磁通密度大于1.4Tesla，优选约为1.6至1.8Tesla，其矫顽性小于0.25安培/米，相对导磁率大于10000；以及b.从阀头通向喷嘴口的喷嘴孔其长度与直径之比小于8∶1，优选为1.5∶1至5∶1，最好从2∶1到4∶1。
术语“软磁性”在本文中用于表示当线圈内的电流停止流动时由线圈在该材料内产生的磁场将会消失，这与能够保持磁性的永磁铁相反。为方便起见，术语“远”和“近”在本文中用于表示设置在油墨流或其它从阀流过的流体之下游侧和上游侧的部件部分。
我们已经发现采用特定材料制成的活塞能够克服许多在采用传统不锈钢活塞材料(例如Carpenter 430F)时所出现的问题，其中Carpenter 430F其饱和磁通密度小于约1.2Tesla，矫顽性约为0.95至2A/m，导磁率小于约3000。我们发现传统材料在以1Khz的频率往复运动或保持在恒定打开状态下(一般用于定量配料过程中)时将产生过多的热能。采用磁通饱和密度高的材料能够使活塞迅速对由线圈所产生的磁场的变化做出响应，同时不会产生过多的热量，也不会象定量配料那样需要在较低的功率水平下长时间保持在打开状态下。当电流以较低的线圈电流从线圈流过时在由此而产生的磁场作用下，矫顽性较低的活塞材料也有助于感应磁场在活塞内快速升高和降低。这一点与材料的高导磁率接合在一起能够在线圈和活塞之间迅速产生一个很大的磁驱动力。这样，活塞就能够被线圈快速加速，而且无需对线圈施加大的驱动电流，该电流一般不超过20安培，因为迄今为止，仍然需要对线圈施加一个大的驱动电流。这样，当活塞被线圈所移动时，就会减少所产生的热能。由于矫顽性较低，因此可通过使电流在线圈内反向流动的方式而迅速产生反向磁力。这种反向力可用于在活塞到达其行程的一个端点或两个端点时降低其移动速度。这种磁力制动作用可替代偏压弹簧或与偏压弹簧接合使用，偏压弹簧在现有技术中用于使活塞返回到其停止位置上。这种磁力制动作用还可用于在活塞支承在通向喷嘴孔的入口上时或在定量配料过程中根据需要使保持于打开状态下时减小活塞的冲击力。这不仅可以延长活塞和密封部件的操作寿命，而且还可减少在阀关闭时形成卫星液滴。但是，本发明的阀机构优选还包括一个预先带有张力的弹簧部件，该弹簧部件可克服由线圈所产生的磁场对活塞进行偏压，这样，当电流未作用于线圈上时，活塞就能够返回到其停止位置上。
此外，我们发现具有上述结构的阀能够在更长的时间段内保持在打开位置上，从而将连续的线条印刷到基片上(定量配送)。实际上，这样通常会由于有大电流作用于线圈上而导致阀被烧坏，而大电流作用于线圈上的目的在于将活塞从其最初的停止位置移动到使阀完全打开的位置上。我们发现与为了能够在开始时将活塞从其停止位置移开所需的电流相比，为将活塞保持在阀的打开位置上而从线圈流过的电流幅度可以显著减小，一般可减小80至50％。通过施加一个初始幅度足以将活塞从其停止位置移动到阀的打开位置上的电流脉冲，然后将电流幅度减小到一个对于脉冲其它部分而言的低值，就可以在更长的时间段内使阀保持在打开状态下，这样就可以将油墨线条印刷到基片上。对于采用定量配料技术的织物印刷而言，这是达到最佳质量所必需的。
我们发现当活塞的质量较小时，例如当活塞的直径小于2.5毫米，尤其是约为1毫米，而且其长度与直径之比大于3∶1，尤其是约为5∶1至10∶1时，上述的优点可以达到非常明显的程度。在一个优选实施例中，本发明提供了一种结构紧凑、重量轻的电磁阀，其特征在于活塞的直径小于2.5毫米，尤其约为1毫米，活塞的长度与直径之比大于3∶1，最好从约5∶1到10∶1。在优选的情况下，该活塞具有一种整体式结构，而且由一种具有上述磁性特征的材料制成。
我们还意外地发现当将上述类型的阀应用到能够喷射所需液滴的喷墨印刷机上时，由于油墨在喷嘴孔内的脱水而出现的问题得以减少。在喷墨印刷机中，当印刷机或喷嘴处于停止状态下，而且油墨未在喷嘴孔内流动时，由于油墨溶剂或油墨载体的损失而出现的油墨脱水会导致在孔内形成固体沉积物。在能够喷射所需液体的传统型喷墨印刷机或脉冲式印刷机中，当印刷头的阀或传感器在经历了停止周期后再次动作，以将液滴从喷嘴口内排出时，这种沉积物会妨碍油墨在喷嘴孔内流动。这样，最初从喷嘴口内喷出的液滴就会变形，而且大小也不均匀。我们意外地发现与能够喷射所需液滴的印刷机相比，无论喷嘴孔的长度与直径之比有多小，在经历了停止周期后，具有上述结构的阀都比能够喷射所需液滴的传统喷墨印刷机更加迅速地恢复。这样，在阀的停止周期后，由于最初液滴的畸形而导致的问题可得以减少。
我们意外地发现通过将喷嘴孔的长度与直径之比减小到小于8∶1，尤其是减小到小于约5∶1，随着粘度的增加，减小到2∶1，利用具有上述结构的阀可减少在喷嘴口处形成的液滴的形状和尺寸的变形。此外，通过缩短喷嘴孔的长度，还可以减小整个喷嘴上的压降，这样就能够在喷嘴口处达到更大的出口速度。令人惊讶的是，无需使液滴喷出，就能够实现这一点，就是说，喷嘴口处的液滴可分解成多个较小的液滴。这样，对于具有规定长度的飞行路线而言，就能够在规定的油墨压力下以更高的频率产生液滴，而且还能够产生用于定量配送的单向喷射流量。
在本发明的一个优选实施例中，该阀被应用到一个喷嘴板上，该喷嘴板具有多个喷嘴孔，这些喷嘴孔基本上是在一个操作过程中同时形成的，这样，该喷嘴板就具有一种整体式的结构，而无需采用宝石喷嘴。这种简单的整体式喷嘴结构可利用多种技术而被容易地制造成形，而且还可克服由于宝石喷嘴在多喷嘴印刷头上的错位而出现的问题。
如上所述，活塞具有一种整体式结构并由一种具有规定特性的材料制成。该活塞优选由镍含量为40至55％的铁镍合金制成，在优选的情况下，该活塞由镍含量为45至50％、铁含量为55至50％的合金制成。如果需要，也可存在少量的其它金属，例如铬或铝。目前所采用的优选材料为那些饱和通量密度大于1.6Tesla的材料，例如饱和通量密度为1.8Tesla或更大的材料。矫顽性小于0.5安培每米，尤其小于0.25安培每米。渗透性优选大于50000，例如为100000或更大。目前所采用的合适材料包括商品名称为Permenorm5000和Vacofer SI的固体合金。
该活塞可由这样的材料整体制成，例如利用合适的技术通过对由固体材料制成的圆筒形或其它形状的活塞进行拉拔或机械加工而将活塞制造成形。或者，该活塞也可由经烧结、挤压或铸造形成的聚合载体或陶瓷载体制成，其中载体内具有许多颗粒，这些颗粒具有合适的铁磁材料或分布于载体中的材料混合物。在另一种可替代的技术方案中，制成活塞所用的材料可以为层状材料，该层状材料由不同形式的铁磁材料形成了一种具有所需整体性能的复合结构。为方便起见，在下文中，将通过一种仅由固态Ni/Fe合金制成的一体式活塞对本发明加以说明。
该活塞可通过下述方式而被方便地制造成形将所需的合金加工、压轧或挤压成具有一定长度并具有所需尺寸和形状的材料。如上所述，将活塞加工成一个基本为圆筒形的部件是更加优选的，该圆筒形部件的直径小于2.5毫米，长度与直径之比大于3∶1，优选为5∶1至10∶1，因为这样的活塞能够使阀具有小巧的结构。
在活塞直径大于约2.5毫米的情况下，可将活塞芯体的一部分除掉，从而在活塞内形成一个从活塞远端开始延伸的内孔。这样就可以减小活塞的重量。令人惊讶的是，这样做并不会明显影响活塞的磁性，而且该活塞所具有的磁性能就象它是一个实心部件一样。例如，可在一个由合适材料制成的杆体上将一个轴向孔加工成一个在远端处封闭的钻孔。在优选的情况下，该孔不会沿轴向延伸到当活塞完全缩回线圈内时容纳在线圈内的活塞部分处，这样，当活塞完全缩回到线圈内时，位于线圈内的活塞部分就是实心的。这样就可以使磁性力达到最大，当线圈受到激励时，活塞将从线圈内伸出，在该过程中，该磁性力将作用于活塞上。
在对由优选材料制成的结构进行机械加工、从而形成阀的活塞的过程中，材料的磁性将会受到影响。因此，需要对加工好的活塞进行加工后处理，以恢复其磁性值。这样的处理包括热处理或能够使材料的晶体构成发生变化的机械冲击处理。利用简单的试验和误差就可以很容易地确定出优选的加工后处理方法。
该活塞一般为圆形横截面，而且滑动装配在圆筒形孔内，该孔沿轴向在线圈内延伸，这样，活塞就能够在线圈内平滑地往复移动。但是，在本发明的范围内，活塞可具有多边形或其它非圆形横截面，和/或线圈中的孔可以为非圆形，这样就能够在活塞与线圈之间形成轴向的流体流动通道。这样，当活塞缩入到线圈内时就能够将流体从线圈孔的近端排出，而且还可以减小活塞的流体阻尼。作为一种替代方案，或者除此之外，这些通道还可用于将流体从位于阀部件之近端的入口处进送到位于线圈远端的阀头腔体内。例如，该活塞可设置有两个或多个轴向平面状部分，这些平面状部分与圆筒形线圈孔的壁相互配合，以允许流体从活塞流过。这种流体的流动还可用于在阀的操作过程中对活塞和线圈进行冷却。
如上所述，位于阀头腔体与喷嘴口之间的喷嘴孔不同于用于能够喷射所需液滴的传统印刷头或脉冲式印刷头上的喷嘴孔，其区别在于能够喷射所需液滴的传统印刷头或脉冲式印刷头其长度与直径之比为10∶1，而根据本发明该比值一般小于5∶1；脉冲式印刷头的长度与直径之比为小于0.5∶1，而根据本发明该比值一般大于1.5∶1。我们认为长度与直径之比优选为2.0∶1至5∶1，尤其是2∶1至4∶1。我们发现对于用来在较薄材料上进行印刷的高粘度油墨而言，可以使该比值大于1∶1。
我们发现在将液滴从喷嘴口内喷射出来之后，存留在通向具有上述结构的阀之喷嘴口的孔内的流体量通常少于能够喷射出所需液滴的传统型印刷头的相应存留量。具体而言，在这种情况下，喷嘴孔的长度与直径之比对喷嘴孔的容量有影响，喷嘴孔的容量应约等于阀每次动作时所能够排出的油墨体积。这样，这种流体的惯性对阀之活塞运动的阻尼作用就会减小，而且还有利于活塞在线圈的影响下快速移动，这样就有利于使阀高频率地动作。
在目前所用的能够喷射出所需液滴的印刷头的一个优选实施例中，喷嘴口和喷嘴孔被加工成一个一体式的结构，当阀操作时，油墨可通过喷嘴口和喷嘴孔排出，这种结构例如可通过在一个安装有阀机构的板上切出或以其它方式加工出一个孔的方式而得以制成。例如，可通过激光、电铸或蚀刻、针刺或其它技术而在喷嘴板上加工出孔/喷嘴口。该喷嘴板的厚度可以为50至400微米，这样就可以使该孔具有所需的长度。在这种厚度条件下，喷嘴板可以为金属薄片或其它薄片，该薄片被安装在一个合适的支承部件上，从而形成一种具有机械强度的刚性喷嘴板部件。我们发现通过在一个多喷嘴的喷嘴板上同时加工出多个喷嘴孔，就可以减少由于孔与孔之间相互错位而产生的问题。
我们还发现通过选择孔的加工技术，可使孔壁足够光滑，以减少流量分离和在孔壁与流过该孔的流体之间的界面处形成涡流，这有利于具有较高粘度的流体进行流动，这正是织物印刷所需的特征。此外，这样的技术还可用于在喷嘴板上形成其它能够提高阀之操作性能的结构特征。例如，电铸或对金属薄片进行蚀刻的方法可用于在板上制造出孔/喷嘴口，还可用于在通向喷嘴口的孔之入口周围形成一个凸缘或隆起部分。这样就在活塞的远端面与喷嘴板之间形成了一个局部压力点，以利于当活塞处于阀的关闭位置上时形成不透水的流体密封。或者，在利用针头在金属薄片上加工出孔的情况下，这样就会使薄片变形并形成一个通向孔的钟形入口，这样就会有利于流体从阀头腔体内平滑地流入孔内。当针头表面在薄片材料上滑动时，穿透薄片的针头还可对薄片表面及已经成形的孔的内壁进行抛光。类似地，利用激光在金属、陶瓷或塑料薄片上加工出孔也可以在孔壁上形成一个抛光表面，尤其是在激光束以非常段的时间间隔(一般小于1毫微秒)做脉冲运动时，这样就可以减少在材料孔的唇缘周围形成沉积物，其中的沉积物是在喷嘴孔的加工过程中从板上融化下来的。
目前的电磁阀机构采用了一个线圈，电流可从该线圈内流过，从而产生了磁场，该磁场作用于活塞上。在具有传统结构的电磁阀中，这样的线圈被卷绕在一个线轴上，例如一个合适的绝缘塑料。接着，可将该线轴放置在一个管状部件上，该管状部件构成了线轴的支架并形成了轴向孔的壁，而活塞可在该轴向孔内往复移动。我们发现最好能够缩小线圈的导体与活塞之间的径向空气间隙，以使线圈与活塞之间的磁耦合达到最佳。这一点可通过将线圈的导体直接缠绕在管状部件上、同时在线圈的金属线与管状部件(在采用金属管的情况下)之间设置一个薄的绝缘界面而得以实现，其中活塞可在管状部件内往复移动。或者，也可通过将裸线线圈卷绕到一个绝缘的管状部件上、接着通过将一个由树脂或其它粘接剂构成的涂层涂覆到线绕线圈上而将线圈保持到位的方式制成该线圈。或者，线圈可被缠绕在一个心轴或其它线圈架上，然后将线圈从线圈架上取下并罐装到合适的树脂中，这种树脂形成了管状部件的壁，而活塞则在该管状部件内往复移动。在一个尤其优选的实施例中，该管状部件由陶瓷材料制成，例如被加工成一个陶瓷釉管或电蚀刻硅管。该线圈也可通过喷涂一个导体轨道而得以制成，例如该线圈可通过将铜、金或银导体或轨道以汽相或电积方式设置在管体的表面上或设置在通过蚀刻、机械加工、激光切割或以其它方式在管体外表面上形成的沟槽内而得以制成。或者，该线圈也可被加工成设置在柔性电路板上的铜、银、金或其它导电轨道，接着该电路板将被滚压到一个心轴上，从而形成一个与线圈连成一体的圆筒形管状部件。
在目前使用的所有线圈结构中，线圈导体之间的径向空隙，包括活塞与设置在线圈导体的管状支架内的孔的壁之间的滑动间隙及支架的厚度，通常会被缩小到径向尺寸小于0.5毫米的程度，例如为100至200微米。这可与传统电磁线圈中所存在的1毫米或更大的空隙进行比较。空隙的减小可以在很大程度上提高活塞与线圈的磁耦合效率，从而降低能耗并提高活塞对从线圈内流过的电流的变化做出响应的速度。这种结构还可使线圈和管状部件具有一体式的结构，这样就可以简化阀的结构和装配，其中活塞在管状部件内往复移动。当对印刷模块进行清洗时，径向间隙小还有利于避免大量的“截留”油墨。这一点对于当在系统中更换颜色时避免色彩“携带(carry over)”方面显得尤其重要，例如当从黑色流体变换为黄色流体时，不携带黑色流体就非常重要。
如上所述，电磁阀还包括一个阀头腔体，该阀头腔体内容纳着活塞的远端并设置有通向喷嘴口的出口喷嘴孔。一般情况下，该腔体基本上为圆形截面，而且具有一个横向端的封闭壁，在该封闭壁上设置有出口和通向喷嘴口的喷嘴孔。如果需要，线圈的管状支撑部件可沿纵向延伸，以形成阀头腔体的径向壁。在这种结构的一个实施例中，该管状部件被加工成一个圆筒形的管，该管的一端是封闭的，从而形成阀头腔体的横向端壁，该壁可被一个孔穿过，该孔的自由端形成了喷嘴口。这样的部件可通过下述方式而被很容易地制成利用自动化技术对硅或陶瓷部件进行高精度地电蚀刻或激光蚀刻该阀机构优选与多个非常接近的阀机构配合使用，其中每个阀机构都为一个或多个不连续的喷嘴口服务，从而形成一组印刷头，这组印刷头能够将多个流体点涂覆到一个基片上，从而在基片上形成一个二维图像。该印刷头组可通过将阀的出口端安装在一个喷嘴板上、同时设置有一个穿过该板的孔而得以形成，其中该孔构成了从阀的阀头腔体延伸到喷嘴口的喷嘴孔。这些阀优选以多个交错排列的排的方式进行设置，目的是将设置在喷嘴板上的喷嘴口的间距封闭起来。如果需要，每个阀头腔体的喷嘴孔可以位于一定的角度位置上，以允许阀体相对喷嘴板的中心线偏移，这样就能够使喷嘴口之间的间距非常小。在一个尤其优选的实施例中，喷嘴板设置有一系列直立的管，每个管都与穿过该板的一个孔对齐。这些管被用作阀之线圈的支架，而且活塞可在这些管内往复移动。临近喷嘴板的管体之远端部分，或者临近上述喷嘴板上的孔之近端部分的管体之远端部分被用作阀机构的阀头腔体。这些部件可被加工成非常小巧的结构形式，这样就能够使阀的结构小型化。喷嘴板优选被加工成设置有通孔的金属薄片、陶瓷薄片或其它薄片状，而且按照下述方式安装该喷嘴板使喷嘴板上的孔能够与阀之活塞的远端对齐。在这种情况下，阀头腔体可以单独设置在薄板的表面上或者单独设置在一个位于阀的线圈支撑部件与喷嘴板之间的中间板上。但是，我们发现如果中间板设置有一个连续的腔体，而且该腔体为印刷头部件内的所有阀都提供了一个组合式阀头腔体，那么就可以加速油墨或其它流体向各个孔和喷嘴口的流动速度。这种结构对于使流体在整个喷嘴上精确平衡的流动而言是必需的。在这种结构中，各个活塞的远端面与设置在喷嘴板上的对齐孔之间的密封可将流过各个喷嘴孔的流量与流过喷嘴口的流量隔开。喷嘴板的相对表面和活塞的远端优选设置有密封部件，这样，当各个活塞处于关闭位置上时，这些密封部件有助于形成流体密封。例如，活塞的端面可设置有一个由天然橡胶或合成橡胶或聚合物制成的表面，该表面可通过变形形成一个抵靠在喷嘴板之相对表面上的密封件。喷嘴板的表面可设置有一个或多个环形凸肋或能够形成多个局部高压区域、以利于形成流体密封的类似物。在对喷嘴板进行电铸或蚀刻的过程中，这些凸起的区域可以很容易地设置在喷嘴板的表面上。
如果需要，设置在喷嘴板上的这些凸起区域可由柔性材料制成，目的是减轻活塞端面对喷嘴板的冲击力。在活塞的端面不具有橡胶垫或类似垫的情况下，这种变形还有利于形成流体密封。如果需要，支承在活塞端面上的垫可由在偏压弹簧的载荷作用下能够产生低温蠕变或变形的材料制成，其中偏压弹簧的载荷可将活塞顶推到阀的关闭位置上。这种蠕变可以形成一个凸起或其它形式的隆起，该凸起或隆起延伸到喷嘴板上的喷嘴孔之近端部分内。当活塞往复移动时，该凸起至少对喷嘴孔的近端部分的初始部分进行反复擦拭并将可能沉积在孔壁上的固体沉积物移开，而且这样还有利于在阀的停止段后减小初始液滴的变形。为便于该凸起的操作，通向穿过喷嘴板的孔之入口的嘴可以为钟形，当利用针头在喷嘴板上加工出孔时就会出现这种情况。
在将多个阀彼此间紧密安装在一起形成一个包括有多个喷嘴口的印刷头时，每个阀机构优选设置有一个线圈的金属外壳，其不仅被用作由线圈所产生的磁场的返回通路，而且还被用作一个磁屏，以减小由一个线圈与相邻阀机构的线圈所产生的磁场产生串音干扰。一般情况下，这种金属外壳由μ金属、铝或不锈钢制成，而且还被用作该阀机构其它部件的刚性外壳。这样，该外壳可以基本为圆筒形并可在其两端沿径向向里卷曲。该金属外壳的远端可以通过卷边或以其它方式固定到喷嘴板上，在这种情况下，喷嘴板上携带有多个如上所述的管状部件。
如上所述，该阀机构优选还包括一个弹簧部件，当电流未作用于线圈上时，该弹簧部件能够提供偏压力，以使活塞返回到其停止位置上。一般情况下，该弹簧是一个压缩弹簧并能够将活塞偏压到位于孔之近端的入口上，其中该孔通向喷嘴口，这样，活塞的停止位置就成为阀的关闭位置。当有电流作用于该线圈上时，就会克服弹簧的偏压力并将活塞的远端移离孔的入口，从而打开一个从阀头腔体通向喷嘴口的流动通道。但是，应该知道该停止位置也可以是阀的打开位置，操作位置可以是阀的关闭位置。为方便起见，下面仅就停止位置为阀的关闭位置的情况对本发明加以说明。
弹簧部件可以预先加有张力，例如通过预先施加张力使弹簧的压缩行程达到50至80％，因为我们发现在活塞的移动过程中，预先施加张力能够使弹簧对其剩余部分施加一个恒定的偏压力来阻止活塞的运动。我们还发现采用锥形弹簧尤其有利，因为这种弹簧容易被装配到具有特定尺寸的阀头腔体内并可在阀机构的装配过程中自动对心，而传统的圆筒形螺旋弹簧则不能这样。此外，采用锥形弹簧还可减小弹簧的重量和惯性，而且还有利于弹簧对活塞的移动作出迅速的响应。在尤其优选的情况下，可以采用在弹簧的最后两圈预先施加张力，因为我们发现这样的弹簧可对活塞的移动迅速作出响应，而且预张力能够使弹簧将一个很大的偏压力作用于一个小型的额外压缩弹簧上。
流体可通过合适的部件例如通过一个或多个设置在腔体侧壁上的径向入口被进送到阀头腔体内。或者，如上所述，活塞和/或线圈之管状支架的内壁可设置有多个轴向平面状部分或通道，这样，流体就能够沿轴向从位于线圈内的部分或全部活塞上流过，这样，流体就能够对在线圈内移动的活塞进行润滑，而且还能够对处于高电流载荷作用下和/或高频操作的阀的作用下的线圈进行冷却。在将该阀机构用作印刷头组的一部分时，其中该印刷头组包括多个喷嘴，通常优选将至少部分油墨或其它流体通过一个总管板进行进送，这样，油墨就可以自由沿一个细长的腔体流动，从而有利于流向分别位于相关喷嘴板上的各个喷嘴孔，其中总管板上设置有多个相互连接的阀头腔体。这种结构设置对于成功喷射粘度较高的织物油墨而言非常重要。
在本发明的方法中，印刷机可利用一台计算机按照传统的方式进行操作，其中该计算机内编有能够选择印刷头内的阀的操作顺序和操作时间的程序。但是，我们偏向于利用计算机来实现对阀机构其它操作进行控制，以补偿油墨的波动和/或印刷机的操作条件。这样，例如，可采用CCD照相机或CCD机组和计算机来检查喷嘴口处的液滴和/或印刷点并在图像的印刷过程中对作用于阀之线圈上的电流进行修正，以对正在印刷的图像进行优化。这样，计算机就可以通过编制程序而使活塞在其行程的末端位置减速。我们发现这样可以减少由于活塞对位于孔入口出的密封件进行剧烈冲击而使油墨从喷嘴口内的溅射出来，其中孔的入口位于阀头腔体之间并通向喷嘴口。如上所述，这样还可以降低在喷嘴板密封部件上和在活塞端面上的磨损。控制阀机构操作的软件可用于补偿由于温度变化或其它原因而使油墨黏性发生的变化作用于同时操作的印刷头组内的不同线圈上的电压的变化；用于补偿操作状态的其它变化，例如采用不同的油墨，需要改变作用于阀之线圈上的电脉冲的形式和幅度。此外，还可以利用软件使阀保持在打开位置上，以印刷出一条连续的油墨线，与定量配送的情况相同，利用本发明的印刷头操作技术可以消除一系列重叠点。如上所述，在最初施加有较大电流以将阀打开后，在保持打开状态的过程中，能够使较小的电流流过线圈。如果需要，还可以延长阀的打开时间，以补偿从阀停止一段时间后，从喷嘴口喷出的初始液滴之尺寸的减小。
这种组合能够在印刷机的操作过程中实现对印刷液滴和/或点的质量(为方便起见在下文中仅称之为点质量)进行在线监控和校正。迄今为止，印刷质量都是由印刷机的操作人员进行目测的，而且对印刷机操作的修正也是通过手动进行的。利用在线软件对印刷质量进行监控和校正对操作人员而言是主要的益处，而且还能够基本上实现对印刷质量的波动进行即时修正。
监控和修正可利用传统的软件和硬件技术和设计来实现。点的质量可以受到连续的监控，而且还可根据三个或更多个连续的点进行修正。或者，印刷点的质量可在多个时间段内进行监控，例如每两秒钟，或者也可每隔20个阀的操作对质量进行监控，而且一旦用于评价印刷点质量的一个或多个参数出现约5％的偏差，那么就进行修正。
一般情况下，对印刷点的质量进行监控可用于产生一个信号，该信号能够改变阀的操作时间。该软件还可用于通过使阀操作形成一个交替排列(不是严格按顺序排列)的印刷线栅。这样，该软件就可使阀1、3、5和7同时操作，接着通过合适的时间延迟使阀2、4、6和8操作，以实现印刷点的相互重合，这样就可以使印刷图像具有更高的分辨率。该特征对于织物印刷而言尤其具有优点，在这种情况下，对喷嘴的喷射所进行的单独控制及对点的尺寸所进行的控制能够在基片上形成彩色阴影。
应该知道表示阀之操作的一些变化的信号可从外源而不是从对印刷点的在线扫描获得。这样传感器可对印刷机的操作温度和/或进送给阀的油墨进行监控，因为这样可以影响到油墨的那些和喷射能力。这些传感器可对作用于该阀机构上的电压进行监控，例如当多个阀同时通过关于电源进行操作时所产生的压降，某一特定阀在印刷操作之间所停留的时间，阀的操作频率等等。接着，这些传感器可访问一系列检索表，然后，设定为减少印刷点的质量瑕疵而所需的打开时间的变化量，如果正被监控的该参数相对预定的最佳值发生变化的话。
最好能够对每个喷嘴的印刷点的质量进行单独监控。但是，如果需要，也可以对从多组喷嘴内喷射出的印刷点的质量一起进行监控。
对于能够喷射出所需液滴的印刷机而言，在对阀的操作进行计算机控制的传统方法中，简单的一位信号就可用来将阀打开和关闭，因为迄今为止全部所需的就是计算机命令阀打开和关闭，以印刷出具有所需尺寸的点。但是，在印刷机的操作过程中，根据许多彼此相关的因素来单独改变每个阀的操作需要传输更加复杂的信号(而不是简单的打开和关闭指令)。我们发现最好能够传输字节格式的信号，这样，传输的信息量就能够满足所需操作参数的交换。例如，采用字节形式的信号传输可以为阀的打开时间提供256种可能的等级。这样，通过提供一个带有256个独立地址的检索表就能够使沉积在每个印刷点上的油墨量在一个很宽的范围内变化，用于对印刷机的操作进行控制的计算机能够通过该检索表对待选的阀之打开时间发出指令。这样就能够对图像中的颜色进行真实的分级。采用字节式的信号传输能够在很宽的选择值内对指定的操作参数的变化进行传输并迅速而精确地作出响应，从而进一步提高印刷头的操作速度和精确度。


下面将参照附图对可喷射所需液滴的印刷头的优选形式及在在线软件的控制下利用它来印刷图像的方式进行示例性的说明，其中图1为现在所用的具有优选结构的阀的示意性轴向剖视图；图2为安装有一组如图1所示的阀并可喷射所需液滴的印刷头的轴向剖视图；图3为图2所示的印刷头的喷嘴板的平面图；图4为图2所示的印刷头组与CCD摄像机及计算机相结合后的示意性方框图，其中CCD摄像机应用对印刷点的质量进行监控，计算机用于建立作用于图1所示的阀之线圈上的电脉冲的频率、形式、形状和幅度的变化，这是补偿所测印刷点的质量偏差所需要的；以及图5至8示出了图1所示之阀的结构变化。
对优选实施例的说明图1所示的阀包括一个活塞1，该活塞通过一种封闭的并可自由滑动的配合进行连接，以能够在不锈钢管2内沿轴向往复移动。管2在其外表面上设置有一个薄的绝缘涂层或套管(未示出)，而且管2还支撑着一个卷绕在该管上的线圈3。在计算机20的控制下，如图4所示，来自电源(未示出)的电流对线圈提供动力。一个止动件4安装在管2的近端处，以限制活塞1在管2内的轴向回缩。线圈3被封装在一个圆筒形的金属外壳5内。
上述部件被安装在一个支撑外壳10内，该外壳沿轴向延伸到线圈的远端外并具有一个横向端壁11，该端壁11上支撑有一个宝石喷嘴12。在图1所示的实施例中，外壳10具有一个沿轴向延伸的环形内壁13，该内壁13形成了阀头腔体14的径向壁，而活塞的远端在该腔体14内延伸。活塞1的远端上支撑有一个橡胶末端或其它密封垫15，该密封垫以密封结合的方式支承在宝石12的近端面上。一个预先加有张力的锥形弹簧16将活塞1偏压到与宝石的表面密封接合的位置上，该位置就是停止位置或使阀关闭的位置。
活塞1由一种铁磁性合金制成，该铁磁性合金的饱和通量密度未1.6Tesla，矫顽性为0.2a/m，相对磁渗透率为100000。为减轻活塞1的质量，它可以设置有一个从其远端延伸出来的内部盲孔。但是，当活塞处于其停止位置上时，该孔不要延伸到图1所示的线A-A之外。活塞的直径最好小于3毫米，一般约为1毫米，长度与直径之比约为5∶1。宝石喷嘴内的喷嘴孔其直径为300微米，1d从2∶1到3∶1，位于喷嘴孔远端的开口其直径为300微米。粘度为250cPs的油墨在压力为1.5巴的条件下被进送到包围着壁13的油墨槽17内并通过径向口18进入到阀头腔体内。当活塞处于图1所示的停止位置上时，垫15与宝石喷嘴12的表面密封接合，这样就可以防止油墨流过喷嘴口。为提高垫15与宝石12之间的密封，我们建议在宝石的近端表面设置一个或多个隆起的环形密封肋(未示出)。
这种阀能够在1kHz到8kHz以上的频率条件下进行操作，这样就能够通过对电流在线圈3内的流动长度和施加到线圈上的电流脉冲的频率进行控制来产生粒度范围为150至1500微米的大小均匀的液滴。
如上所述，这种阀优选以阵列组的方式与其它阀结合使用，从而形成一个印刷头，该印刷头沿横向延伸到印刷有图像的基片的行程线处。这种成组的排列方式已经在图2和3中示出。在这种情况下，外壳10的端部部分11由一个槽形喷嘴板30构成，该喷嘴板30上带有多个喷嘴12并被用作能够形成油墨流动通道17的总管，该通道17可将油墨从位于喷嘴板两端的油墨入口龙头31经入口18进送到成组排列的阀的各个阀头腔体14内。在另一替代结构中，省掉了各个阀头腔体14，这样，当活塞回缩时，油墨就可以从通道17直接流入到喷嘴孔内。该阵列组设置有一个连接器32，通过该连接器32可将各个电流输送到位于各个阀内的线圈3中。在该阵列组中，外壳4可用于减小该阵列组中相邻阀之间的电和磁的串音干扰。
这种阀和阵列组可通过对合适的金属部件进行机械加工而制造成形。但是，作为一种可以替代的结构形式，就是将管2加工成如图5所示的陶瓷或硅部件40。线圈41可设置在沟槽42内，其中沟槽42是在管40的外表面上切割出来的，这样就可以减小线圈与在管内运动的活塞43之间的空隙。线圈41可以是被缠绕在沟槽42内的金属线圈；或者，也可以是一个通过合适部件沉积在沟槽42内的导轨。如果需要，在这之后，可用聚合物对该部件进行涂覆，以对沟槽内的线圈进行保持和保护。管40可以替代刚性的陶瓷或硅支撑管，而且该管40可由一种薄板构成，而该薄板又由一种柔性支撑介质构成，例如加有纤维的聚合物或类似材料，而且在该材料上已经设置有铜或其它导轨。接着，可将这种支撑介质滚压成圆筒形，从而形成一个在内或外表面携带有线圈的圆筒形支架。在这种结构中，管40可沿轴向延伸，从而形成阀头腔体的径向壁44和管的开口远端，而且该管被一个宝石喷嘴45封闭起来。然后，可将整个部件封装在一个不锈钢管或其它管体46内，该管用于对该部件进行支撑并形成磁通量回路，以对线圈进行屏蔽。管46的端部可向里卷曲，以将管40、线圈42和宝石45固定到位。
此外，还可通过由硅或陶瓷的烧结材料或其它材料制成喷嘴板50而将阀部件制造成如图6所示的结构形式，以替代上述结构形式。该板设置有多个宝石喷嘴51，这些喷嘴51以所需的间距设置在板50上。板50设置有多个直立的管状部件52，这些管状部件形成了图5所示的阀结构之管40。线圈53通过卷绕方式或其它方式设置在直立的管状部件52上，其排列方式如图5所示。阀头腔体54由管状部件的远端部分构成，此外还可设置多个径向油墨入口，这些油墨入口能够使油墨流入到阀头腔体内。活塞55以可移动的方式被安装在管状部件52内，以在线圈53的作用下沿轴向往复移动。在宝石喷嘴所在的位置上，板50可被设置成一个连续延伸的板，以构成直立的管状部件52的封闭端，其中宝石喷嘴构成了阀头腔体的封闭远端。接着，可以将这些封闭的端部刺穿，例如通过激光，从而形成通孔和喷嘴口。
在通向阀头腔体14或54的径向油墨入口的位置上，油墨能够沿轴向从油墨入口经过活塞1或55流向位于管状部件2或52及活塞1或51之间的轴向延伸的空间内。为形成经过活塞的轴向通道，管状部件2或52上的孔可具有椭圆形或多边形横截面，活塞1或55可具有圆形横截面。但是，最好在活塞1或55上设置有多个轴向的平面状部分，这些部分在活塞与管状部件的圆形截面孔之间形成轴向通道，如图7所示。
图8示出了印刷头的一种尤其优选的结构形式。喷嘴板100设置有多个通孔101，这些通孔的长度为1000微米，直径为500微米。该板由不锈钢制成，这些孔可通过针刺法或激光钻孔法制成。或者，这些孔101可通过电蚀刻方法制成，该技术还可用于加工出位于各孔101之入口周围的环形隆起部分102。这种薄片喷嘴板被夹在两个不锈钢支撑板103和104之间。板104设置有一个总管腔105，该腔体在所有设置在板100上的孔101上方延伸。或者，腔体105也可设置在板100内。
容纳在支撑外壳111内的阀部件110被固定到板100、103和104上，同时使阀机构内的活塞位于阀部件内并与孔101对齐。该阀机构包括一个卷绕在支撑管112上的线圈，活塞113通过宽松的滑动配合装配在支撑管112内。每个线圈都被一个不锈钢外壳114所包围，该不锈钢外壳被卷到一个带孔的支撑板115上，而该支撑板115又被夹在外壳111与板104之间，以将每个阀机构设置并固定到位，同时使活塞穿过与孔101对齐的孔伸出，其中孔101设置在喷嘴板100上。每个活塞114都由Permenorm5000牌固态45/55Ni/Fe合金制成，而且直径为2毫米，长度为7.5毫米。线圈的电接点由一个多触点插头和一个由计算机来控制的电源的插座(未示出)来提供。每个阀机构110的阀头腔体都由一个总管腔体105构成，来自板104的各个端部的油墨将被进送到该腔体内。
如上所述，阀的操作是由计算机20响应于CCD摄像机或摄像机组21或其它传感器22来进行控制的，其中传感器22可对印刷点的质量和/或其它影响印刷点质量的因素进行检测，例如温度、电压、阀操作的频率。这样，计算机20就可以确定在图2所示的阵列组中哪个阀处于打开状态下和打开多长时间，这样就能够在从印刷头24经过的基片23之所需位置上印刷出具有所需尺寸的液滴。在低频操作时，例如在低于1kHz的状态下进行操作时，通常会使印刷在基片上的点具有良好的质量。但是，随着频率的增加，例如达到2kHz或更高时，例如由于阀的突然关闭而形成了一些卫星点，因此印刷点的质量就会下降。计算机能够通过下述方式对此作出响应由CCD组检测出这些卫星点正在形成并改变作用于线圈上的电流的脉冲形状，以减小活塞在其行程端点处的移动速度，这样就可以通过使活塞轻柔地停靠在宝石喷嘴的表面或阀头腔体的端壁上而减小阀的突然关闭。或者，计算机可通过下述方式对高频印刷指令做出响应参照检索表25缩短阀的打开时间，其中在检索表25内携带有一定操作频率范围内的打开时间缩短量。类似地，对印刷头的操作进行控制的软件能够检测出阀的待机时间并通过另一个检索表检测出一个信号，目的是为由该阀最初印刷出的点延长阀的打开时间，这样就可以对阀内和/或喷嘴口处的干油墨做出补偿。在这种情况下，计算机与检索表之间的信息以多字节信号的方式进行交换，这样，在一个信号中就可以包含256种可能的打开时间和操作频率排列。
通过对比，当图1所示的阀机构之活塞由传统的Carpenter430型不锈钢合金制成时，而且这种不锈钢合金的饱和磁通量密度约为1.2Tesla、矫顽性约为0.95A/m、相对导磁系数约为3000，该阀就不能在高于约800Hz的频率下往复运动。在对阀之线圈进行驱动的电流脉冲频率高于该值时，活塞在线圈内保持静止，而且仅产生振动，不会有明显的轴向位移。我们相信这是由于活塞材料的失效能够相对电流脉冲以足够迅速的速度做出响应，并由于材料的磁滞性能而使活塞在两次电流脉冲之间基本保持相同的磁性状态下。
在另一对比中，图1的阀利用长度与直径之比为10∶1、8∶1、4∶1和0.5∶1，驱动电流频率为2kHz的喷嘴孔进行操作。在比率为10∶1时，穿过该孔进送油墨、以实现印刷点的尺寸一致所需的压力约为10巴。但是，对于能够喷射出所需液滴的传统型印刷头而言，该压力太大了，而且将导致部件的损坏。如果该压力下降到一个更加可以接受的水平，例如约3巴，油墨经印刷头的流速就不足以使油墨均匀形成液滴，这样，印刷点的大小就会不均匀，而且还会在该阀不能从存储器内获得油墨的位置上存在一些缺失点。
在比值为8∶1的情况下，将油墨进送到喷嘴孔内、以使印刷点的大小和质量保持均匀所需的压力为5巴，该压力是能够喷射出所需液滴的印刷机的各个部件的操作性能的上限。
在比值为4∶1的情况下，印刷机可在油墨压力为1.5至2.5巴的压力条件下正常地操作，而且能够在线圈驱动电流频率从小于1kHz到7kHz时印刷出均匀的点。
在比值为0.5∶1的情况下，即使油墨压力为0.1巴，印刷机也不能工作，而且不会喷射油墨，也不会形成多个小点及所需的主点。
图8的印刷头用于通过500微米的喷嘴口喷涂粘度为300cPs的油墨，以将不同颜色的油墨喷涂到颜色不确定的羊毛纤维簇绒地毯的绒毛上。印刷头以2kHz的频率进行操作，以使绒毛内的各个纤维均匀染色。印刷图像的不同颜色之间的边界被清楚地限定，而且图像的分辨率也很高。在另一种操作条件下，印刷头通过编制程序而未在两种颜色的交界处印刷油墨，这样就可以减少不同颜色区域之间的串色问题。
参照附图所述的上述印刷头还适合于需要将颜料喷涂到一个不具有衬底的薄织物上的印刷环境下，例如聚酯网。通常情况下，需要将油墨沉积在织物的一侧或两侧上，以使织物两侧的颜色基本上同样鲜亮。例如，当印刷旗帜时，就需要这种效果。大部分用于在轻织物上印刷图案的公知喷墨印刷机可能会采用脉冲喷射印刷技术，即，在形成高分辨率的印刷图像的同时，以打点的方式敷设极少量的油墨。这样就会使正在印刷的颜色很暗淡，除非采用多遍印刷操作，而且这样还会显著降低印刷速度。脉冲喷墨印刷技术的其它缺点包括脉冲喷墨印刷机在低压条件下操作；这种印刷机必须采用低粘度的油墨。对于织物印刷而言，这尤其是一个缺点，因为在织物印刷中，油墨的粘性越大越好，这样的油墨能够在织物上形成一个厚度均匀的着色层，这对高质量印刷是至关重要的。高粘度的流体还可防止流体从侧面通过灯心作用被吸走，这样就可以避免在印刷图案的色彩变化点处出现色彩分辨率低的问题。
为了使色彩鲜亮并使颜料在织物绒毛上的深度均匀，最好通过将印刷喷嘴打开并使其在足以形成一个具有所需长度的条带的时间段内的方式来喷涂油墨。该技术也被称为定量配料。该方法不用于以线性印刷方式形成多个点。
上述的印刷头可按照能够产生点和定量印刷效果的方式进行设置。此外，印刷头可采用高粘度油墨(例如8cp和更大)，而且可以采用高达3.5巴的流体压力。脉冲喷墨头不能喷涂粘性较高的油墨，或者也不能进行高压喷涂。
当在轻量和中等重量的材料(与上述厚重的绒毛状织物相比)上进行印刷时，优选采用介于80至250微米范围内的喷嘴。当在旗帜所用的薄网上进行印刷时，可采用40至60微米的喷嘴。用于这种网上的油墨粘度一般为8-15cp，而且在一般情况下，油墨的粘度会随着织物重量的增加而变大。
权利要求
1.一种利用可喷射所需油墨液滴的印刷机将成像组分喷涂到网状织物的一侧或两侧上的方法，其特征在于该印刷机以介于1和3.5巴之间的流体压力进行操作，而且成像组分的粘性小于100cp。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述成像组分的粘度介于5至20cp之间。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述可喷射所需液滴的喷墨印刷机包括一组喷嘴，一个电磁阀，在使用时，该电磁阀能够控制成像组分从喷嘴口流过的流量，这些喷嘴口的直径介于20至200微米的范围内，而且电磁阀的活塞直径小于2.5毫米。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于对于薄网织物而言，所述喷嘴口的直径在约40至60微米的范围内。
5.根据上述权利要求之一的方法，其中，所述可喷射所需液滴的喷墨印刷机的电磁阀机构可用于控制流体流向喷嘴口的流量，并包括一个活塞部件，该活塞部件按照下述方式进行安装当电流流过线圈时，在该线圈所产生的磁场作用下，该活塞可在导电线圈内于停止位置和操作位置之间往复移动，活塞的远端延伸到一个带有一出口喷嘴孔的阀头腔体内，活塞的往复移动适合于将从阀头腔体到该孔的流体通路打开或关闭，其特征在于a.该活塞具有一体式结构，而且由电磁性软材料制成，其中该电磁性软材料的饱和磁通量密度大于1.4Tesla，优选约为1.6至1.8Tesla，矫顽性小于0.25安培每米，相对导磁率大于10000；b.从阀头腔体通向喷嘴口的喷嘴孔长度与直径之比小于8∶1，优选1.5∶1到5∶1，最好2∶1到4∶1。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于所述阀在延长的时间段内保持在打开位置上，以在网状织物上印刷出连续的直线。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于与将活塞从其停止位置移开所需要的从线圈流过的电流之幅度相比，为将活塞保持在阀的打开位置上所需从线圈流过的电流的幅度小很多，一般要小80至50％。
全文摘要
一种利用可喷射所需油墨液滴的印刷机在网状织物的一侧或两侧上印刷图像的方法，其中网状织物例如可以是聚酯网，这种聚酯网一般用于制造旗帜和标语，其中该印刷机以介于1和3.5巴之间的流体压力进行操作，而且成像组分的粘性小于100cp。
文档编号B41J3/407GK1795101SQ200480014372
公开日2006年6月28日 申请日期2004年3月25日 优先权日2003年3月25日
发明者D·A·霍尔斯内尔, M·B·汤林, A·莱彻赫布, O·J·普赖姆, M·J·福克斯, C·M·巴特斯 申请人:威利特国际有限公司