具有油墨钉扎的电液动力打印头的制作方法

本发明涉及一种电液动力打印头及其操作方法。

背景技术：

1、us 2018/0009223描述了一种电液动力打印头，其具有喷嘴载体，所述喷嘴载体具有多个喷嘴。它被设计成沿着喷射方向喷射油墨。喷嘴形成沿着该喷射方向延伸的突起。喷射电极与喷嘴相关联并且位于喷嘴的标靶侧上。

2、在这种设计的打印头中，油墨可能会形成“淹没”喷嘴并扰乱打印头的工作的墨池。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的问题是提供一种允许更可靠打印的打印头及其操作方法。

2、在本发明的第一方面中，通过第一独立权利要求的打印头解决了这个问题。

3、因此，打印头可以至少包括以下元件：

4、-喷嘴载体：这是一基板，喷嘴布置在基板上。

5、-布置在载体上的多个喷嘴：每个这样的喷嘴形成布置在喷嘴载体的“前侧”上的突起(即凸起)，该“前侧”是在操作期间面向打印标靶的一侧。喷嘴沿着打印头的喷射方向延伸，即沿着打印头被设计成喷射油墨的方向延伸。喷嘴可以平行于喷射方向延伸，或者相对于喷射方向以小角度延伸，特别是以小于45°的角度延伸。

6、-多个与喷嘴相关的喷射电极，位于喷嘴的前侧：喷射电极用于例如从相关喷嘴单独喷射油墨。

7、-支撑结构，支撑喷嘴载体上的喷射电极。该支撑结构包括布置在喷嘴之间的多个支撑元件。

8、-设置在喷嘴和支撑元件之间的多个油墨保持器：油墨保持器防止油墨到达支撑元件并润湿它们，即它们将墨池“钉扎”在限定的边界处。在给定的喷嘴处，最近的油墨保持器被布置在离喷嘴一定距离处。

9、油墨保持器防止油墨到达支撑元件。如果油墨到达支撑元件，它可能会润湿它们并形成油墨池，油墨池可能会淹没喷嘴，从而阻止正确形成用于液滴喷射的电场。

10、有利地，沿着喷射方向，油墨保持器的前表面位于喷嘴前端的后面(即，更靠近喷嘴载体)。换言之，沿着喷射方向，油墨保持器相对于喷嘴的前端设置在后面。由于保持器的位置比喷嘴的前端更靠近喷嘴载体，因此喷嘴将从喷嘴和保持器之间可能形成的任何墨池向前延伸，即它们不会“淹没”在这些墨池中。但是，必须注意的是，喷嘴的竖向壁可能会被油墨润湿。

11、每个油墨保持器有利地形成背离最靠近它的喷嘴的突出部，从而有助于钉扎过程。

12、在一个特别有利的实施例中，打印头包括多个保护电极，其目的是保护油墨保持器免受喷射电极产生的电场的影响。在给定的喷嘴处，与喷嘴相关联的保护电极布置在与喷嘴相关的喷射电极和与同一喷嘴相关的油墨保持器之间。由于喷射电极的场倾向于降低油墨的表面张力，因此这种设计降低了油墨润湿其在油墨保持器周围的通路的风险。

13、特别地，打印头可以包括电压源，该电压源适于将保护电极的电势设置为更接近油墨保持器的电势而不是喷射电极的(最大)电势。

14、打印头可以进一步包括用于喷嘴的多个油墨供应管道。油墨供应管道至少部分地布置在喷嘴载体中。有利地，在每个喷嘴处终止有至少一个油墨供应管道。油墨供应管道被构造成将油墨供给到喷嘴。

15、在这种情况下，在给定的喷嘴处，最近的油墨保持器围绕喷嘴和供应管道的端部。这允许保持来自供应管道的油墨。

16、在本发明的第二方面，本发明涉及一种电液动力打印头，该打印头至少包括以下部件：

17、-喷嘴载体：这是一基板，喷嘴布置在基板上。

18、-布置在载体上的多个喷嘴：每个这样的喷嘴形成布置在喷嘴载体的“前侧”上的突起(即凸起)，该“前侧”是在操作期间面向打印标靶的一侧。喷嘴沿着打印头的喷射方向延伸，即沿着打印头被设计成喷射油墨的方向延伸。喷嘴可以平行于喷射方向延伸，或者相对于喷射方向以小角度延伸，特别是以小于45°的角度延伸。

19、-多个与喷嘴相关的喷射电极，位于喷嘴的前侧：喷射电极用于例如从相关喷嘴单独喷射油墨。

20、-用于喷嘴的多个喷嘴油墨供应管道：在每个喷嘴处终止有至少有一个油墨供应管道，其向喷嘴供给油墨。

21、-多个油墨抽吸管道：在每个喷嘴处终止有至少一个油墨抽吸管道。

22、油墨抽吸管道被构造成从喷嘴供给油墨。这允许防止在给定的喷嘴处出现过量的油墨。

23、与第一方面相同，这允许将油墨限制在给定喷嘴周围的区域，从而防止喷嘴浸入墨池中。

24、油墨供应管道和抽吸管道可以至少部分地布置在喷嘴载体中。

25、与本发明的第一方面相同，打印头有利地包括支撑结构，该支撑结构将喷射电极支撑在喷嘴载体上。该支撑结构包括布置在喷嘴之间的多个支撑元件。抽吸管道可以用于防止油墨到达支撑元件。

26、该第二方面有利地与第一方面相结合，即打印头在给定的喷嘴处具有至少一个抽吸管道和至少一个油墨保持器，并且两者可以协作以保持油墨。

27、在给定的喷嘴处，最接近的油墨保持器有利地不仅包围喷嘴和供应管道的端部，而且包围抽吸管道的端部。因此，这两个管道可用于在由油墨保持器包围的区域中保持新鲜油墨池。

28、在有利的设计中，喷嘴载体至少包括以下部件：

29、-前层：喷嘴安装在前层的前侧。

30、-位于前层背面的背衬层。

31、连接到喷射电极的电过孔延伸穿过前层和背衬层。它们向喷射电极提供电压。

32、此外，油墨供应管道(至少)布置在前层中。

33、特别地，打印头可以在前层中包括用于墨的相互连接部分，所述相互连接部分横向于、特别是垂直于喷射方向延伸。这允许互连用于喷嘴的供应管道和/或互连用于喷嘴的抽吸管道本期减少(或消除)通过背衬层的油墨管道的数量。

34、有利地，前层和背衬层都是介电层。这种设计基于这样的理解，即需要引导电过孔穿过这些层，并且这些电过孔承载高电压并且需要彼此绝缘。或者，这些层也可以由介电材料和非介电材料的复合物形成，例如由硅晶片形成，其中特定区域被厚的热二氧化硅层覆盖。然而，这种技术可能仅适用于有限的电压范围，因为二氧化硅层可能无法以足够的厚度制造。

35、最优选地，背衬层由玻璃制成，其提供电绝缘和机械稳定性。

36、前层优选由多个光活性聚合物层制成，例如环氧基干膜层压板，其可以容易地形成任何形式的竖向和水平管道结构。或者，水平管道也可以通过将几个结构化玻璃层彼此结合而形成。

37、本发明还涉及一种用于操作打印头的方法，其中通过使用所述油墨保持器(66)和/或通过使用抽吸管道从喷嘴抽吸油墨来将油墨限制在给定喷嘴周围的区域中。在这两种情况下，油墨的受控限制允许防止油墨到达周围支撑元件并且防止形成可能浸没喷嘴的池。

38、在一个特别重要的实施例中，该方法包括在至少一个喷嘴的前端产生电场的步骤，从而从前端喷射墨。然而，同时，油墨保持器处的电场保持在喷嘴前端处的场强的小于50％，特别是小于10％。

技术特征：

1.一种电液动力打印头，包括

2.根据权利要求1所述的打印头，其中，沿着所述喷射方向(x)，所述油墨保持器(66)的前表面(68)位于所述喷嘴(4)的前端(70)的后面。

3.根据前述权利要求中任一项所述的打印头，其中，每个油墨保持器(66)形成突出部(66a)，该突出部背离最靠近其的喷嘴(4)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的打印头，其中，所述油墨保持器(66)布置在所述喷嘴载体(6)的前侧(36)上并从其突出。

5.根据前述权利要求中任一项所述的打印头，其中，每个喷嘴(4)由油墨保持器(66)围绕。

6.根据前述权利要求中任一项所述的打印头，其中，每个支撑元件(76、78)被油墨保持器(66)围绕。

7.根据前述权利要求中任一项所述的打印头，其中，在给定喷嘴(4)处，所述油墨保持器(66)的表面比所述喷嘴(4)的表面更疏水和/或疏油。

8.根据前述权利要求中任一项所述的打印头，其中，在给定的喷嘴(4)和与喷嘴载体(6)相邻的最靠近所述喷嘴(4)的支撑元件(78)之间，设有位于所述喷嘴(4)和所述油墨保持器(66)之间的第一凹部(58，62)，和/或设有位于所述油墨保持器(66)和最靠近的所述支撑元件(78)之间的第二凹部(86)，

9.根据前述权利要求中任一项所述的打印头，其中，所述油墨保持器(66)在与所述喷嘴(4)的前端(70)相距一距离处横向地布置在所述喷嘴(4)上，并且具体地，其中，所述油墨保持器(66)的前表面(68)比所述喷嘴(4)的前端(70)更靠近所述喷嘴载体(6)的前侧(36)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的打印头，包括保护电极(42)，其中，在给定喷嘴(4)处，所述保护电极(42)布置在所述喷射电极(38)和所述油墨保持器(66)之间，

11.根据权利要求10所述的打印头，还包括电压源(17)，所述电压源适于将所述保护电极(42)的电势设置为比所述喷射电极(38)的电势更接近所述油墨保持器(66)的电势，并且尤其适于将所述保护电极(42)的电势设为与所述油墨保持器(66)相同的电势。

12.根据权利要求10或11中任一项所述的打印头，其中，在给定的喷嘴(4)处，在所述保护电极和所述油墨保持器(66)之间形成有空腔(71)。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的打印头，其中，所述保护电极(42)安装到所述支撑结构(8)。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的打印头，其中，对于给定的喷嘴(4)，所述喷嘴(4)具有沿着所述喷射方向(x)延伸的中心喷嘴轴线(100)，其中所述保护电极(42)与所述喷嘴轴线(100)具有距离x1，并且其中

15.根据前述权利要求中任一项所述的打印头，其中，在所述喷嘴载体(6)中，还包括用于所述喷嘴(4)的多个油墨供应管道(15)，尤其是在每个喷嘴(4)处终止有至少一个油墨供应管道(15)。

16.根据权利要求5和15所述的打印头，其中，在给定的喷嘴(4)处，最近的油墨保持器(66)围绕所述喷嘴(4)和所述供应管道(15)的端部(15a)。

17.根据权利要求16所述的打印头，其中，在给定的喷嘴(4)处，所述供应管道(15)出现在所述喷嘴(4)的基部(50，52)处。

18.根据权利要求17所述的打印头，其中，所述供应管道(15)连接到至少一个横向出口管道(56)，尤其是多个横向出口管道(56)，所述横向出口管道横向于所述喷射方向(x)延伸。

19.一种电液动力打印头，尤其是根据前述权利要求中任一项所述的打印头，包括：

20.根据权利要求17或18中任一项和权利要求19所述的打印头，其中，在给定喷嘴(4)处，最近的油墨保持器(66)围绕所述抽吸管道(16)的端部(16a)。

21.根据权利要求19或20所述的打印头，还包括连接到所述供应管道(15)和/或所述抽吸管道(16)的至少一个泵(18)。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的打印头，在给定喷嘴(4)处：

23.根据权利要求19至22中任一项所述的打印头，其中，对于给定的喷嘴(4)，所述喷嘴由一个或多个抽吸管道(16)的一个或多个开口(16a)围绕，其中，所述一个或多个开口布置在喷嘴(4)和与其相邻的支撑元件(78)之间。

24.根据前述权利要求中任一项所述的打印头，其中，所述喷嘴载体(6)包括：

25.根据权利要求24所述的打印头，其中，所述前层(10)是介电层，和/或

26.根据权利要求16至23中任一项和权利要求24至25中任一项所述的打印头，在所述前层(10)中包括用于所述油墨的互连部分(15d，16b)，所述互连部分横向于、尤其是垂直于所述喷射方向(x)延伸。

27.根据权利要求26所述的打印头，其中，

28.一种用于操作前述权利要求中任一项所述的打印头的方法，包括通过使用所述油墨保持器(66)和/或通过使用抽吸管道(15)从喷嘴(4)抽吸油墨来将油墨限制在给定喷嘴(4)的周围区域中的步骤。

29.根据权利要求28所述的方法，包括在所述喷嘴(4)中的至少一个的前端(70)处产生电场的步骤，从而从所述后端(70)喷射墨，同时将所述油墨保持器(66)处的电场保持为小于在所述喷嘴(4)的前端(70)处的场强的50％，尤其是小于10％。

30.根据权利要求28或29中任一项所述的方法，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种电液动力打印头，包括喷嘴载体(6)，喷嘴载体上布置有多个喷嘴(4)。与喷嘴(4)相关联的多个电极(38、40、42)位于喷嘴(4)的前侧。支撑电极(38、40、42)的支撑结构(8)位于喷嘴载体(6)上，并且包括布置在喷嘴(4)之间的多个支撑元件(76、78)。油墨保持器(66)布置在喷嘴(4)和支撑元件(76、78)之间。油墨保持器(66)的前表面(68)位于喷嘴(4)的前端(70)的后面，以防止喷嘴(4)被油墨浸没。保护电极(42)可以设置在喷射电极(38)和油墨保持器(66)之间，以减少油墨保持器(66)处的电场，从而提高它们固定油墨的效率。围绕每个喷嘴(4)的抽吸管道(16)允许从喷嘴(5)移除油墨。

技术研发人员：M·施米德,J·施耐德,P·加里克
受保护的技术使用者：斯克罗纳股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15