CN109130509B - 一种微滴喷射打印头中的限流器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微滴喷射打印头中的限流器，为了解决现有微滴喷射打印头限流器易造成压力腔压力损失及压力腔间压力串扰的技术问题，本发明提供的第一种限流器包括主墨路及并行设置在主墨路出口处的多条支墨路，支墨路为曲折墨路，曲折墨路的中心轴为折线。同时，本发明还提供了另一种结构的限流器，该限流器包括一条墨路，墨路为曲折墨路或墨路中的一段为曲折墨路，曲折墨路的中心轴为折线。本发明限流器采用曲折墨路，曲折墨路有利于增大压力腔出口的流动阻尼，减小压力腔内液体回流，降低压力腔内压力损失，提升打印头喷射性能，同时能够减小压力腔之间的压力串扰。
Description
技术领域
本发明属于微滴喷射领域，涉及一种微滴喷射打印头中的限流器。
背景技术
微滴喷射打印技术大多是采用一定的挤压方式使墨水腔室与外界产生压力差，使得喷嘴内部的压力大于外界的压力，从而将墨水推出喷嘴形成微小墨滴的一种打印技术。目前典型的微滴喷射打印技术分为两大类，即连续式喷墨技术和按需式喷墨技术。而按需式喷墨技术因其结构简单，且可按需精确地控制液滴喷射，从而被广泛应用。
目前主流按需打印技术有两种：一种是热泡式喷墨打印头，其工作原理是借助加热器热能产生的墨水气泡的膨胀力来喷射墨滴。另一种是压电式喷墨打印头，其工作原理是借助压电体变形而施加到墨水上的压力来喷射墨滴。
在压电式微滴喷射打印头中，限流器为核心结构部件，它位于供墨腔与压力腔之间，一方面要为压力腔提供充足的墨水；另一方面要提供足够的流动阻尼以减少压力腔内液体回流，减少压力腔内压力损失。另外，限流器还应具备减小压力腔间串扰作用。
公开号为CN1990248A的专利申请，公开了一种墨水路径结构和包括该结构的喷墨打印头，如图1所示，该打印头包括：墨水腔122，该墨水腔122填充有要被喷射的墨水；喷嘴132，墨水腔122的墨水通过该喷嘴132喷射；墨水供给孔112，用于将墨水提供给墨水腔122；以及限流器124，该限流器124连接墨水腔122和墨水供给孔112，其中限流器124包括流动阻力控制部分150。流动阻力控制部分的目的是减少墨水回流，其原理是“使通向墨水供给孔的墨水路径形成比通向墨水腔的墨水路径更长的长度”，以使得向墨水供给孔的流动阻力大于向墨水腔的流动阻力，从而抑制回流。
对比文件1所公开的限流器结构所存在的问题是：通过墨水流入流出的路径抑制回流，其作用有限，只能起到“抑制”的作用，而无法起到“阻挡”的作用。特别是在压电式微滴喷射打印头中，墨水腔(即压力腔)的压力较大，若限流器止回能力不足，不仅会产生液体回流，而且引起压力腔内压力损失，可能导致无法喷出液滴；另外，压力腔的压力会顺着限流器结构传播，可能会传播至相邻压力腔，对相邻压力腔内的压力产生影响，从而影响液滴喷射。
发明内容
为了解决现有微滴喷射打印头的限流器易造成压力腔压力损失及压力腔间压力串扰的技术问题，本发明提供一种微滴喷射打印头限流器。
本发明的技术解决方案是：
一种微滴喷射打印头中的限流器，其特殊之处在于：包括主墨路及并行设置在主墨路出口处的多条支墨路，所述支墨路为曲折墨路，所述曲折墨路的中心轴为折线。
进一步地，所述多条支墨路的路径长度相同。
进一步地，所述支墨路的数量为两条。
进一步地，为保持两支路供墨平衡，两条支墨路关于主墨路对称设置。
进一步地，作为本发明的一个实施例，所述支墨路按照墨水的流出方向依次包括第一传输段、第二传输段、第三传输段及第四传输段；
所述第一传输段与主墨路斜交，倾斜角度朝向墨水流出方向；
所述第二传输段与主墨路平行设置；
所述第三传输段与第二传输段正交；
所述第四传输段与主墨路平行设置，且第四传输段的中轴线位于主墨路中轴线与第二传输段中轴线之间。
本发明另一种结构的微滴喷射打印头中的限流器，其特殊之处在于：包括一条墨路，所述墨路为曲折墨路，或者所述墨路中的一段为曲折墨路，所述曲折墨路的中心轴为折线。
进一步地，墨路墨水流入端的口径大于墨水流出端的口径。
进一步地，所述墨路按照墨水的流出方向依次包括传输段Ⅰ、传输段Ⅱ、传输段Ⅲ、传输段Ⅳ及传输段Ⅴ；
所述传输段Ⅰ、传输段Ⅲ及传输段Ⅴ水平设置；
所述传输段Ⅱ相对于传输段Ⅰ和传输段Ⅲ倾斜设置，且倾斜角度朝向墨水流出方向；
所述传输段Ⅳ相对与传输段Ⅲ及传输段Ⅴ垂直设置。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
1、本发明限流器采用曲折墨路，曲折墨路有利于增大压力腔出口的流动阻尼，减小压力腔内液体回流，降低压力腔内压力损失，提升打印头喷射性能；同时墨水可通过多个支墨路进入压力腔，能够确保压力腔供墨充足。
2、本发明限流器采用曲折墨路，一方面，有利于增大压力波在多个曲折转弯处衰减；另一方面，有利于将压力腔内压力波转化为多个小压力波，加速压力波衰减，从而减小压力腔之间的压力串扰(减小其传播至相邻压力腔时对该压力腔内压力的影响)。
3、本发明结构简单，易于实现，既可用于压电式微滴喷射打印头，又可用于热泡式压电打印头。
附图说明
图1为公开号为CN1990248A的专利申请所公开微滴喷射打印头结构图；
图2为包含本发明第一种结构限流器的微滴喷射打印头结构图；
图3为包含本发明第二种结构限流器的微滴喷射打印头结构图；
图4为图3所示的打印头与图1所示的打印头喷孔出口速度随时间变化曲线对比图；
图5为图3所示的打印头与图1所示的打印头在距离墨水腔相同位置处的压力随时间的变化曲线对比图。
图4与图5中的实线表示图3所示的打印头的变化曲线，虚线表示图1所示的打印头的变化曲线。
图1中附图标记为：122-墨水腔、132-喷嘴、112-墨水供给孔，124-限流器、150-阻力控制部分、17-截面位置。
图2、图3中附图标记为：1-主墨道、2-限流器、3-压力腔、4-喷孔、21-主墨路、22-支墨路、23-墨路、221-第一传输段、222-第二传输段、223-第三传输段、224-第四传输段、16-截面位置、231-传输段Ⅰ、232-传输段Ⅱ、233-传输段Ⅲ、234-传输段Ⅳ、235-传输段Ⅴ。
具体实施方式
本发明的目的是构造一种易于加工的限流器结构，且能有效减少压力腔内液体回流及压力腔间压力串扰，以提升打印头性能。以下结合附图对本发明进行详细说明。
如图2-3所示，微滴喷射打印头包括主墨道1、限流器2、喷孔4、压力腔3。其中的主墨道1填充有要被喷射的墨水；限流器2的一端与主墨道1连接，另一端与压力腔3连接。压力腔3内因压电体变形振动而产生压力波。喷孔4为液滴喷射出口。工作时，墨水由主墨道1经过限流器2至压力腔3，随着压电体变形振动，压力腔3内产生压力波，驱使液体由喷孔4喷射。
本发明限流器的一种结构形式如图2所示，限流器包括一条墨路23，墨路23为曲折墨路，曲折墨路用于增大压力腔3出口的流动阻尼，曲折墨路的中心轴为折线。
墨路23按照墨水的流出方向依次包括传输段Ⅰ231、传输段Ⅱ232、传输段Ⅲ233、传输段Ⅳ234及传输段Ⅴ235；传输段Ⅰ231、传输段Ⅲ233及传输段Ⅴ235水平设置；传输段Ⅱ232相对于传输段Ⅰ231和传输段Ⅲ233倾斜设置，且倾斜角度朝向墨水流出方向；传输段Ⅳ234相对与传输段Ⅲ233及传输段Ⅴ235垂直设置。
本发明限流器的另一种结构形式如图3所示，限流器2包括主墨路21及并行设置在主墨路21出口处的两条支墨路22，支墨路22为曲折墨路，曲折墨路的中心轴为折线，两条支墨路22的路径长度相同。两条支墨路22关于主墨路21对称设置。支墨路22按照墨水的流向依次包括第一传输段221、第二传输段222、第三传输段223及第四传输段224；第一传输段221与主墨路21斜交，倾斜角度朝向墨水传输方向；第二传输段222与主墨路21平行设置；第三传输段223与第二传输段222正交；第四传输段224与主墨路21平行设置，且第四传输线段的中轴线位于主墨路21中轴线与第二传输线段中轴线之间。
图3所示的限流器与图1所示的限流器相比，在取相同主墨道1、压力腔3、喷孔结构，并在相同压电体变形振动下，仿真计算的喷孔出口速度随时间变化曲线如图4所示，其中负向为液滴向外喷射速度。从图中可以看出，使用本发明限流器的打印头的喷孔出口喷射最大速度较图1所示的打印头的喷孔出口速度增加约25％，因此，本发明限流器能很好地抑制压力腔内液体回流，减少压力腔内压力损失。
图3所示的限流器与图1所示的限流器相比，取相同主墨道1、压力腔、喷孔结构并在相同压电体变形振动下，仿真计算距离压力腔相同位置截面处(图1所示截面位置17与图3所示截面位置16)的平均压力随时间变化曲线。图1、图3只是示意图，做理论计算时仅改变限流器结构，其余结构完全相同，从而对比限流器的作用，对比结果如图5所示，从图中可以看出，压力传播至相同截面处时，本发明限流器较图1所示的限流器压力值减小约30％，因此，本发明限流器能很好地增大压力波衰减，减小压力腔间串扰，缩短相邻压力腔间距与限流器尺寸，进一步提升打印头列阵密度。
本发明图2、图3中的限流器只是本发明限流器结构的两个实例，在设计中，根据不同的限流器阻尼要求，可以对限流器的曲折墨路进行改变，如果阻尼要求高，那么曲折墨路可以有较多的拐角，如果阻尼要求低，曲折墨路具有较少的拐角。
Claims (4)
1.一种微滴喷射打印头中的限流器，其特征在于：包括主墨路(21)及并行设置在主墨路(21)出口处的多条支墨路(22)，所述支墨路(22)为曲折墨路，所述曲折墨路的中心轴为折线；
所述支墨路(22)按照墨水的流出方向依次包括第一传输段(221)、第二传输段(222)、第三传输段(223)及第四传输段(224)；
所述第一传输段(221)与主墨路(21)斜交设置，倾斜角度朝向墨水流出方向；
所述第二传输段(222)与主墨路(21)平行设置；
所述第三传输段(223)与第二传输段(222)垂直设置；
所述第四传输段(224)与主墨路(21)平行设置，且第四传输段(224)的中轴线位于主墨路(21)中轴线与第二传输段(222)中轴线之间。
2.根据权利要求1所述的压电式微滴喷射打印头中的限流器，其特征在于：所述多条支墨路(22)的路径长度相同。
3.根据权利要求2所述的压电式微滴喷射打印头中的限流器，其特征在于：所述支墨路(22)的数量为两条。
4.根据权利要求3所述的压电式微滴喷射打印头中的限流器，其特征在于：两条支墨路(22)关于主墨路(21)对称设置。
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