一种喷墨装置及3D打印设备的制作方法

本发明涉及3d打印技术领域，具体而言，涉及一种喷墨装置及3d打印设备。

背景技术：

砂型铸造工艺中的数字信息化和智能化是砂型铸造技术发展的重要方向。目前，无模砂型3d打印成形技术成为无模砂型制造技术的研究热点。无模砂型3d打印机适用于产品的设计研发应用、个性化定制及多品种中、小批量生产，可以明显缩短产品的研发周期，降低产品模具开发成本。

目前砂型3d打印设备所使用的喷墨装置在长期使用过程中存在丢帧或者滴墨现象，影响实际打印效果，对于阵列式布置的喷头而言，此种现象尤为明显。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种喷墨装置及3d打印设备，能够提高供墨的均匀性和一致性，改善喷墨质量，进而改善打印效果。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例的一方面，提供一种喷墨装置，包括控制器、负压盒组件、储墨盒、底板以及在所述底板上均布的多个喷头组件，每个所述喷头组件与供墨墨盒组件连通，所述喷头组件包括相互连通的喷嘴、进墨口和回墨口，所述供墨墨盒组件包括供墨腔和回墨腔，所述进墨口与所述供墨腔连通，所述回墨口与所述回墨腔连通，所述负压盒组件包括第一腔体和第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体分别与负压源连通，所述控制器与所述负压源电连接，以使所述第一腔体内的气压大于所述第二腔体内的气压，所述第一腔体与所述供墨腔连通，所述第二腔体与所述回墨腔连通，所述供墨腔和所述回墨腔分别与所述储墨盒连通，以形成所述储墨盒、所述供墨腔、所述进墨口、所述回墨口、所述回墨腔的墨水循环通路。

可选地，所述负压盒组件还包括设置在所述第一腔体上的第一压力传感器，以及设置在所述第二腔体上的第二压力传感器，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别与所述控制器电连接，所述控制器分别根据获取的所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的检测值以控制所述负压源调整所述第一腔体内和第二腔体内的压力。

可选地，所述储墨盒设置在所述供墨墨盒组件上方，且所述储墨盒顶部设置有气孔，所述储墨盒上还设置有第一出墨口和第二出墨口，所述供墨腔两侧分别对应设置有第一接入口和第二接入口，所述第一出墨口和所述第一接入口连通，所述第二出墨口和所述第二接入口连通。

可选地，所述喷墨装置还包括驱动板，所述驱动板上设置有分别与所述控制器电连接的第一电磁阀和第二电磁阀，所述第一出墨口通过所述第一电磁阀与所述第一接入口连通、所述第二出墨口通过所述第二电磁阀与所述第二接入口连通，所述供墨腔内还设置有与所述控制器电连接的液位传感器，所述控制器根据所述液位传感器得到的检测数据控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀开启或关闭。

可选地，所述储墨盒上还设置有第三出墨口，所述供墨腔还设置有第三接入口，所述第三出墨口与所述第三接入口连通。

可选地，所述供墨腔包括多个子供墨腔，所述回墨腔包括多个子回墨腔，每个子供墨腔对应与多个所述进墨口连通，每个所述子回墨腔对应与多个所述回墨口连通。

可选地，所述子供墨腔和所述子回墨腔内分别设置有多个隔板，且多个所述子供墨腔之间通过连通孔相互连通。

可选地，所述喷墨装置还包括蠕动泵，所述回墨腔通过所述蠕动泵和所述储墨盒连通，以使所述回墨腔内的墨水抽回至储墨盒内。

可选地，所述喷墨装置还包括端板，两个所述端板对应设置，并通过拉杆连接固定，以使所述端板与多个所述喷头组件固定连接。

本发明实施例的另一方面，提供一种3d打印设备，包括机架、设置在所述机架上的滑轨模组，以及如上任意一项所述的喷墨装置，所述滑轨模组通过连接滑块与所述喷墨装置传动连接。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的喷墨装置及3d打印设备，通过与供墨墨盒组件连通的喷头组件，使喷头组件可以稳定喷墨。通过与供墨腔连通的第一腔体、与回墨腔连通的第二腔体，以及第一腔体和第二腔体压力的不同，使墨水从供墨腔经喷头组件到回墨腔或使墨水从供墨腔经喷头组件喷出进行喷墨打印，并且在打印过程中无滴墨现象，提升了打印时的稳定性。另外，通过分别与储墨盒连通的供墨腔和回墨腔，使从供墨腔到回墨腔的墨水再回到储墨盒，实现循环供墨，减小了因墨水长时间放置发生沉淀，进而堵塞喷头组件，造成打印丢帧，局部不喷墨等现象发生的几率。通过具有负压的第一腔体和第二腔体，以及供墨腔、回墨腔和储墨盒的有机结合，提高供墨的均匀性和一致性，改善喷墨质量，进而改善打印效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的喷墨装置的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的喷头组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的供墨墨盒组件的结构示意图之一；

图4为本发明实施例提供的供墨墨盒组件的结构示意图之二；

图5为本发明实施例提供的负压盒组件的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的储墨盒的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的喷墨装置的结构示意图之二。

图标：100-喷墨装置；103-底板；105-端板；107-拉杆；110-负压盒组件；112-第一腔体；114-第二腔体；116-第一压力传感器；118-第二压力传感器；120-储墨盒；122-气孔；124-第一出墨口；126-第二出墨口；128-第三出墨口；129-连接口；130-喷头组件；132-喷嘴；134-进墨口；136-回墨口；140-供墨墨盒组件；142-供墨腔；1422-第一接入口；1424-第二接入口；1426-子供墨腔；144-回墨腔；1442-子回墨腔；146-隔板；148-连通孔；150-驱动板；152-第一电磁阀；154-第二电磁阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1，本实施例提供一种喷墨装置100，包括控制器(图1中未示出)、负压盒组件110、储墨盒120、底板103以及在底板103上均布的多个喷头组件130，每个喷头组件130与供墨墨盒组件140连通。请再参照图2，喷头组件130包括相互连通的喷嘴132、进墨口134和回墨口136，如图3所示，供墨墨盒组件140包括供墨腔142和回墨腔144，进墨口134与供墨腔142连通，回墨口136与回墨腔144连通，请再参照图5，负压盒组件110包括第一腔体112和第二腔体114，第一腔体112和第二腔体114分别与负压源(图5中未示出)连通，控制器与负压源电连接，以使第一腔体112内的气压大于第二腔体114内的气压，第一腔体112与供墨腔142连通，第二腔体114与回墨腔144连通，供墨腔142和回墨腔144分别与储墨盒120连通，以形成储墨盒120、供墨腔142、进墨口134、回墨口136、回墨腔144的墨水循环通路。

需要说明的是，第一，喷墨装置100正常状态下由储墨盒120提供所需墨水，流经供墨墨盒组件140中的供墨腔142，供墨腔142中的墨水再通过喷头组件130中的喷嘴132进行喷墨打印。当喷头组件130中墨水的量大于打印所需的量时，经第一腔体112和第二腔体114的作用，使多余的墨水吸回至回墨腔144内，减小了打印时滴墨的几率。另外，通过储墨盒120、供墨腔142、喷头组件130和回墨腔144构成的通路，再由回墨腔144与储墨盒120之间形成的通路，使墨水构成一个流动的循环，减小了墨水因静置发生沉淀结晶，甚至堵塞喷嘴132，造成局部不喷墨，最终影响打印质量的几率。

第二，第一腔体112和第二腔体114为供墨环境提供所需的负压，第一腔体112与供墨腔142连通，使打印时供墨腔142内的墨水压力平稳，减小供墨时的波动，进而减小打印时丢帧、喷墨花或局部不喷墨的几率。第二腔体114与回墨腔144连通，使多余的墨水吸回至回墨腔144内，减小了打印时喷嘴132滴墨的几率。其中，为第一腔体112和第二腔体114提供负压的负压源可采用真空泵等可产生负压的器件，具体型号大小根据实际需要灵活设置。

本发明实施例提供的喷墨装置100，通过与供墨墨盒组件140连通的喷头组件130，使喷头组件130可以稳定喷墨。通过与供墨腔142连通的第一腔体112、与回墨腔144连通的第二腔体114，以及第一腔体112和第二腔体114压力的不同，使墨水从供墨腔142经喷头组件130到回墨腔144或使墨水从供墨腔142经喷头组件130喷出进行喷墨打印，并且在打印过程中无滴墨现象，提升了打印时的稳定性。另外，通过分别与储墨盒120连通的供墨腔142和回墨腔144，使从供墨腔142到回墨腔144的墨水再回到储墨盒120，实现循环供墨，减小了因墨水长时间放置发生沉淀，进而堵塞喷头组件130，造成打印丢帧，局部不喷墨等现象发生的几率。通过具有负压的第一腔体112和第二腔体114，以及供墨腔142、回墨腔144和储墨盒120的有机结合，提高供墨的均匀性和一致性，改善喷墨质量，进而改善打印效果。

如图5所示，负压盒组件110还包括设置在第一腔体112上的第一压力传感器116，以及设置在第二腔体114上的第二压力传感器118，第一压力传感器116和第二压力传感器118分别与控制器电连接，控制器分别根据获取的第一压力传感器116和第二压力传感器118的检测值以控制负压源调整第一腔体112内和第二腔体114内的压力。这样一来，可以保证整个打印过程负压盒组件110的稳定性，进而促进供墨墨盒组件140的稳定，提升打印质量及打印的稳定性。

如图1和图6所示，储墨盒120设置在供墨墨盒组件140上方，且储墨盒120顶部设置有气孔122，储墨盒120上还设置有第一出墨口124和第二出墨口126，如图3和图4所示，供墨腔142两侧分别对应设置有第一接入口1422和第二接入口1424，第一出墨口124和第一接入口1422连通，第二出墨口126和第二接入口1424连通，以形成两条并行通路。

具体的，通过设置在储墨盒120顶部的气孔122，使储墨盒120内液面以上的气压与大气压平衡，储墨盒120向供墨腔142内供墨时，可以依靠墨水的重量自流供墨以及供墨腔142内的负压进行负压吸墨。采用第一出墨口124和第一接入口1422之间的通路，以及第二出墨口126和第二接入口1424之间的通路，形成两条并行的管路，且设置在供墨腔142的两侧，有利于供墨的充足和稳定，使墨水在供墨腔142内分布的更加均匀，并且减小供墨时的波动，有利于平稳供墨。

如图1、图4和图6所示，喷墨装置100还包括驱动板150，驱动板150上设置有分别与控制器电连接的第一电磁阀152和第二电磁阀154，第一出墨口124通过第一电磁阀152与第一接入口1422连通、第二出墨口126通过第二电磁阀154与第二接入口1424连通，供墨腔142内还设置有与控制器电连接的液位传感器(图4中未示出)，控制器根据液位传感器得到检测数据控制第一电磁阀152和第二电磁阀154开启或关闭。

具体的，液位传感器检测预设的区间值，具有高预设值和低预设值，当液位传感器检测到的值达到低预设值时，控制器控制第一电磁阀152和第二电磁阀154开启，储墨盒120给供墨腔142补充所需的墨水。同样的，当液位传感器检测到的值达到高预设值时，控制器控制第一电磁阀152和第二电磁阀154关闭，第一出墨口124和第一接入口1422之间的通路被阻断，第二出墨口126和第二接入口1424之间的通路也被阻断，避免了供墨过多造成打印质量下降等问题。

可选地，如图6所示，储墨盒120上还设置有第三出墨口128，如图3所示，供墨腔142还设置有第三接入口(图3中未示出)，第三出墨口128与第三接入口连通。这样一来，储墨盒120向供墨腔142内供墨时，可以依靠墨水的重量通过第三出墨口128自流供墨以及供墨腔142内的负压进行负压吸墨。使供墨腔142内墨水的液位趋于稳定，减小了第一电磁阀152和第二电磁阀154的频繁开启或关闭，也提升了供墨的稳定性，有利于打印质量的提升。

如图3所示，供墨腔142包括多个子供墨腔1426，回墨腔144包括多个子回墨腔1442，请再参照图2，每个子供墨腔1426对应与多个进墨口134连通，每个子回墨腔1442对应与多个回墨口136连通。

具体的，子回墨腔1442和子供墨腔1426的数量可根据设置的喷头组件130的数量灵活设置，本发明实施例对此不做具体限制。另外，子回墨腔1442和子供墨腔1426即可间隔布置，也可嵌套布置，亦可以区域集中布置，只要便于与对应的喷头组件130的进墨口134和回墨口136相连即可。

如图3所示，本发明实施例以12个喷头组件130为例加以说明，供墨墨盒组件140整体上分为3个子供墨腔1426和4个子回墨腔1442。其中，2个子回墨腔1442位于供墨腔142一侧，另外2个子回墨腔1442位于供墨腔142的另一侧，3个子供墨腔1426组成的供墨腔142，即子回墨腔1442设置在子供墨腔1426两侧。一个独立的子回墨腔1442对应3个喷头组件130的回墨管路，一个独立的子供墨腔1426对应4个喷头组件130的进墨管路，以分别通过进墨口134和回墨口136使每个喷头组件130形成所需通路。

如图3和图4所述，子供墨腔1426和子回墨腔1442内分别设置有多个隔板146，且多个子供墨腔1426之间通过连通孔148相互连通。

具体的，隔板146与子供墨腔1426和子回墨腔1442之间即可设置为一体成型，也可设置为分体可拆卸连接，本发明实施例对此不做具体限制。通过在子供墨腔1426和子回墨腔1442内设置的多个隔板146，可防止喷墨装置100在运行过程中供墨腔142内墨水的晃动，保证供墨流量的均匀稳定。

另外，连通孔148使子供墨腔1426之间相互连通，且墨水液位线高于连通孔148，如此可保证子供墨腔1426的下部墨水部分相互连通，上部负压部分相互独立。此种设计可实现有效供墨，且各个子供墨腔1426上部的负压环境更加均衡，有利于喷墨的均匀和一致。

可选地，喷墨装置100还包括蠕动泵，回墨腔144通过蠕动泵和储墨盒120连通，以使回墨腔144内的墨水抽回至储墨盒120内。

具体的，蠕动泵的进端与回墨腔144连接，出端与储墨盒120上的连接口129连接，这样一来，使回墨腔144内的墨水流通至储墨盒120时更加稳定可靠。

如图7所示，喷墨装置100还包括端板105，两个端板105对应设置，并通过拉杆107连接固定，以使端板105与多个喷头组件130固定连接。这样一来，可提高喷头组件130的整体刚性，有利于喷头组件130的稳定喷墨打印。

本发明实施例还公开了一种3d打印设备，包括机架、设置在机架上的滑轨模组，以及如上任意一项的喷墨装置100，滑轨模组通过连接滑块与喷墨装置100传动连接。该3d打印设备包含与前述实施例中的喷墨装置100相同的结构和有益效果。喷墨装置100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。