CN111468727B - 打印设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种打印设备，涉及增材制造技术领域。其中，打印设备具有打印工作台、打印头、以及带动所述打印头在所述打印工作台上方移动的第一移动机构，还包括：通过第二移动机构装配在所述打印工作台上的密封件，所述密封件通过所述第二移动机构沿竖直方向移动，用以在所述打印头处于初始状态/待机状态下封闭所述打印头的出墨端。本发明通过密封件的使用避免了打印头长期暴露在空气中容易产生的阻塞笔尖的问题，保障了打印机的可靠性和稳定性。

Description

打印设备

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，尤其涉及一种打印设备。

背景技术

液态金属作为新型的增材制造金属材料，具有良好的导电性和低熔点的特性，非常适于作为打印和印刷材料。

现有的液态金属打印机多采用直写式打印头，通过接触承印基材实现在基材表面上的绘制，虽然直写式打印头解决了液态金属打印的问题，但由于液态金属在空气中极易发生氧化，形成附着于笔尖上的金属氧化物，经常需要重新更换笔尖，严重影响液态金属打印机的可靠性和稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提出一种打印设备,以解决现有技术中打印头长期暴露在空气中，影响打印机的可靠性和稳定性的问题。

在一些说明性实施例中，所述打印设备，具有打印工作台、打印头、以及带动所述打印头在所述打印工作台上方移动的第一移动机构，还包括：通过第二移动机构装配在所述打印工作台上的密封件，所述密封件通过所述第二移动机构沿竖直方向移动，用以在所述打印头处于初始状态/待机状态下封闭所述打印头的出墨端。

在一些可选地实施例中，所述第二移动机构选用直线步进电机，所述直线步进电机的螺杆与所述密封件固定连接，带动所述密封件沿竖直方向移动。

在一些可选地实施例中，所述密封件包括上开口的容器，以及填充在所述容器内的密封液；所述容器与所述直线步进电机固定连接，与所述螺杆形成联动；所述密封件通过浸没所述打印头的出墨端对其进行封闭。

在一些可选地实施例中，所述打印工作台上开设有与所述容器大小对应的槽体，所述容器设于所述槽体中，所述直线步进电机位于所述打印工作台的下方，其螺杆贯穿所述槽体与所述容器连接。

在一些可选地实施例中，所述直线步进电机通过电机座固定在所述打印工作台的下方。

在一些可选地实施例中，所述容器径面大于所述打印头的出墨端；所述容器的底部还设有与所述打印头的出墨端结构对应的密封套，所述密封套的顶部位于所述密封液的液位之下。

在一些可选地实施例中，所述密封套与所述容器为一体化部件；所述密封套与所述打印头的出墨端之间形成过盈配合，用以擦拭所述打印头被所述密封液浸润的出墨端。

在一些可选地实施例中，所述密封液为酸溶液或碱溶液。

在一些可选地实施例中，所述密封件为与所述打印头的出墨端结构对应的帽或塞。

在一些可选地实施例中，所述打印工作台上设有用以清洁所述打印头的出墨端的清洗部件。

与现有技术相比，本发明具有如下优势：

本发明通过密封件的使用避免了打印头长期暴露在空气中容易产生的阻塞笔尖的问题，保障了打印机的可靠性和稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例中的打印设备的结构示意图；

图2是本发明实施例中的打印设备的结构示意图；

图3是本发明实施例中的密封件的结构示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。

本发明公开了一种打印设备，具体地，如图1-2所示，图1为本发明实施例中的打印设备的结构示意图；图2为本发明实施例中的打印设备的结构示意图。该打印设备包括：打印工作台100、打印头200、第一移动机构300、密封件400、第二移动机构500；其中，第一移动机构300架设在打印工作台100上，打印头200装配在第一移动机构300上，由第一移动机构300带动其在打印工作台100的上方移动。密封件400通过第二移动机构500装配在打印工作台100上。优选地，密封件400设于打印工作台100上的非放置承印基材的区域，例如打印设备中的打印头200在初始状态和/或待机状态的位置的正下方，当打印头200结束其打印作业或触发其待机状态时，打印头200通过第一移动机构300带动至密封件400的正上方，然后驱动第二移动机构500带动密封件400抬升，使密封件400封闭打印头200的出墨端，当打印头200执行打印作业时，驱动第二移动机构500带动密封件400下落，使密封件400脱离打印头200的出墨端，避免影响第一移动机构300带动打印头200进入打印作业区。

本发明实施例中的打印头200可采用直写式打印头(接触基材印制)、喷墨式打印头、以及其它出墨方式的打印头。优选地，打印头200可采用直写式打印头，更适于液态金属墨水的印制。

本发明实施例中的第一移动机构300可为机械臂、也可以采用支持打印头200在其上移动的导轨结构、又或者是其它移动机构。可支持打印头200沿X轴Y轴Z轴方向中的至少一个方向移动。优选地，第一移动机构300采用导轨结构，支持打印头200在X轴方向移动，Y轴方向则可通过驱动承印基材沿Y轴方向以满足打印设备X轴和Y轴方向的打印需求。

本发明实施例中的密封件400可采用硬性材质、弹性/柔性材质、流体材质的密封件，具体可采用密封帽、密封塞、密封液等用以封堵打印头200的出墨端结构。优选地，对于采用密封液封闭打印头200的出墨端时，还应包括一容纳密封液的容器，该容器的上部开口，通过第二移动机构500的带动下使打印头200的出墨端浸没在密封液中，从而实现对打印头200的出墨端的封闭。密封液选用不与墨水产生反应、与墨水杂质反应的溶液，对于液态金属墨水而言，密封液优选采用酸溶液(如任意比例的稀盐酸)、或碱溶液(如任意比例的氢氧化钠溶液)，可消除打印头200的出墨端暴露在空气中所产生的金属氧化物。除此之外，密封液还可以选用乙醇溶液，亦可以提供较好的隔氧作用。

本发明实施例中的第二移动机构500可采用电机驱动、电磁驱动、弹性伸缩体提供的驱动力、以及其它驱动方式转换成的直线位移的移动机构。

本发明通过密封件的使用避免了打印头长期暴露在空气中容易产生的阻塞笔尖的问题，保障了打印机的可靠性和稳定性。

继续参照图2，在一些实施例中，打印设备中与打印头200形成阻氧配合的密封件400选用密封液401，相比其它密封结构，密封液401具有更佳的密封效果，并且密封液401可以消除墨水杂质(如液态金属氧化物)，可以有效的保障墨水的质量及印制效果。基于此，打印设备中还包括容纳密封液401的容器402。

对于采用密封液401作为密封件400时，第二移动机构500可采用电机驱动的方式带动容器402沿竖直方向移动，电机驱动的方式相比其他方式而言，其加速度更易控制，速度变化更易平稳，不会造成容器402内的密封液401产生较大的晃动，避免造成液体溢出影响密封液401的密封稳定性。优选地，第二移动机构500包括直线步进电机501，直线步进电机501的螺杆502在竖直方向位移，螺杆502的一端连接在容器402上，带动容器402进行竖直方向移动，从而达到带动密封液401的竖直移动的效果。螺杆502与容器402之间可通过粘接、螺纹连接、卡持连接等方式连接组合。进一步的，步进电机501可通过电机座503固定在打印工作台100的下方。

在一些实施例中，容器402嵌在打印工作台100上开设的槽101中，槽101与容器402的外形对应，可允许容器402在槽101内上下移动。其中，容器402在直线步进电机501的控制下处于最低位置时，容器402的顶面开口可位于槽101内，或与槽101的槽口齐平，或高于槽101的槽口。容器402在直线步进电机501的控制下处于最高位置时，可使打印头200的出墨端浸没于容器402中的密封液401中。其中，直线步进电机501位于打印工作台100的下方，其螺杆502贯穿槽体101与容器402连接。

如图3，在一些实施例中，容器402的底部(如底部中心)设有与打印头200的出墨端结构对应的密封套403，密封套403位于密封液401的液位之下，通过双层隔氧保护，进一步保障打印头200的出墨端的可靠性。其中，针对打印头200为直写式打印头时，密封套403带有与直写笔笔尖相应的针槽，密封套403与直写笔笔尖形成套接封闭。针对打印头200为喷墨式打印头时，密封套403带有与喷嘴相应的环形槽，从而与喷嘴之间形成套接封闭。

在一些实施例中，密封套403为弹性材质，并与打印头的出墨端形成一定程度的过盈配合，用以擦拭打印头200被密封液401浸润的出墨端。尤其针对液态金属墨水而言，密封液401采用与液态金属氧化物反应的溶液，当密封件400向打印头200的出墨端逐步靠近的过程中，打印头200的出墨端会首先接触密封液401，密封液401可溶解附着于打印头200的出墨端的液态金属氧化物，降低金属氧化物整体在打印头200的出墨端上的附着力，然后当打印头200的出墨端进入密封套403的过程中，两者之间的过盈配合可对出墨端形成擦拭效果，从而进一步剔除附着于打印头200的出墨端上的金属氧化物。

进一步的，密封套403与容器402可为一体化部件；优选地，可采用弹性材质制作，其更易一体化加工制造；在另一些实施例中，其还可采用聚四氟乙烯制作，该材质不易黏附液态金属。

再次参照图2，在一些说明性实施例中，针对打印头200选用直写式打印头的情况，打印工作台100上设有用以清洁打印头200的出墨端的清洗部件600，如弹性垫片，在打印头200的出墨端从密封件400中脱离后，可通过程序控制打印头200在弹性垫片上进行书写，从而去除打印头200的出墨端上带有的少量密封液及杂质，进一步保障直写式打印头的书写质量。在另一些实施例中，清洗部件600可采用类似密封套401的结构，由其它电机驱动转动，在清洗部件600套接在直写笔笔尖处后，通过清洗部件600的旋转对直写笔笔尖进行清洗。该结构方式可以实现更佳的清洁效果。

本发明实施例中的打印头200通过电磁驱动和复位弹簧实现其落笔和抬笔的动作，通过移动机构300实现在打印工作台100上的水平移动。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个***所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (5)

1.一种打印设备，具有打印工作台、打印头、以及带动所述打印头在所述打印工作台上方移动的第一移动机构，其特征在于，还包括：通过第二移动机构装配在所述打印工作台上的密封件，所述密封件通过所述第二移动机构沿竖直方向移动，用以在所述打印头处于初始状态/待机状态下封闭所述打印头的出墨端；

所述第二移动机构选用直线步进电机，所述直线步进电机的螺杆与所述密封件固定连接，带动所述密封件沿竖直方向移动；所述密封件包括上开口的容器，以及填充在所述容器内的密封液；所述容器与所述直线步进电机固定连接，与所述螺杆形成联动；所述容器径面大于所述打印头的出墨端；所述容器的底部还设有与所述打印头的出墨端结构对应的密封套，所述密封套的顶部位于所述密封液的液位之下；所述密封液通过浸没所述打印头的出墨端对其进行封闭；所述密封套与所述打印头的出墨端之间形成过盈配合，用以擦拭所述打印头被所述密封液浸润的出墨端；所述密封液为酸溶液或碱溶液；

所述打印工作台上设有用以清洁所述打印头的出墨端的清洗部件，用以去除打印头的出墨端上的密封液及杂质。

2.根据权利要求1所述的打印设备，其特征在于，所述打印工作台上开设有与所述容器大小对应的槽体，所述容器设于所述槽体中，所述直线步进电机位于所述打印工作台的下方，其螺杆贯穿所述槽体与所述容器连接。

3.根据权利要求2所述的打印设备，其特征在于，所述直线步进电机通过电机座固定在所述打印工作台的下方。

4.根据权利要求1所述的打印设备，其特征在于，所述密封套与所述容器为一体化部件。

5.根据权利要求1所述的打印设备，其特征在于，所述密封件为与所述打印头的出墨端结构对应的帽或塞。