專利名稱：恒流高壓印刷系統(tǒng)的制作方法
恒流高壓印刷系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓印刷系統(tǒng)，例如在EP1545884中公開的那種高壓印 刷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于高壓，當(dāng)處理時有可能印刷具有特別高粘度的流體，例如具有500.10 -3 Pa.s粘性系數(shù)的粘性流體。例如，可能的新物質(zhì)是粘性聚合體，例如紫外 處理聚合體，其可能具有或者可能不具有例如陶瓷的和特定顏料的裝填物。 用根據(jù)本發(fā)明的裝置，這種粘性物質(zhì)能夠根據(jù)快速原型方法被用于例如印刷 三維物體。同樣，發(fā)光聚合體和散射體(在其中具有粒子的水、泥漿等)能 夠利用這種實施方案被連續(xù)地印刷?，F(xiàn)在對于具有10 - 40的重量百分?jǐn)?shù)的充 填度的散射體也可能被連續(xù)地印刷。其它的應(yīng)用可能包括提供形成流體流的 液滴。
為了以可預(yù)測的方式纟是供液滴并對其關(guān)于預(yù)定時間和》文置位置加以管 理，該高壓印刷系統(tǒng)對穩(wěn)固的液滴成形敏感。通常，印刷頭具有相對于變化 的印刷壓力的靈敏度，其可以由用于提供印刷壓力的壓力系統(tǒng)引起。已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)傳統(tǒng)的壓力系統(tǒng)提供不能接受的印刷壓力變化，尤其是活塞驅(qū)動壓力系統(tǒng)。 另外，印刷流體的粘性系數(shù)的變化還可能導(dǎo)致不利的液滴變化。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，這些問題被解決。為此，根據(jù)本發(fā)明的一個方 面，照權(quán)利要求1的特征提供一種高壓印刷系統(tǒng)。特別地，所述高壓印刷系 統(tǒng)包括高壓印刷頭，其被構(gòu)造和布置以用在所述印刷頭上游的通道的至少 一部分中的10-3000 bar間隔的印刷壓力印刷印刷流體；壓力系統(tǒng)，其包括
4印刷流體入口和多個壓力缸，其被構(gòu)造和布置用于提供所述印刷流體的恒流，
所述壓力缸通過至少一個壓力閥互連；以及連接于所述壓力系統(tǒng)的出口和所
述高壓印刷頭之間的減震器，其一皮設(shè)置用于抑制所述壓力閥的閥作用。

結(jié)合附圖，其它的特征和優(yōu)點從該描述中將顯而易見，其中
圖l示意性地示出了一種高壓印刷頭的實施方案；以及
圖2示意性地示出了一種根據(jù)本發(fā)明的高壓印刷系統(tǒng)的實施方案。
具體實施方式


圖1示意性地示出了依靠連續(xù)噴射印刷術(shù)在板或片狀的襯底6上印刷流 體材料4的高壓印刷裝置2。裝置2包括高壓印刷頭12,其被構(gòu)造和布置以 用在印刷頭上游的通道的至少一部分中的15-3000 bar間隔的印刷壓力印刷印 刷流體。此外，還^是供壓力系統(tǒng)40，其包括印刷流體入口 41和出口通道42。
壓力系統(tǒng)40的出口通道42與減震器43連接。減震器43的出口通過通 道10連接于印刷頭12。印刷頭12中的通道設(shè)有至少一個流出口 ，噴嘴14， 流體材料4在壓力下以噴射流分解成液滴的形式通過噴嘴14流出，以便這些 液滴在選擇性地被偏轉(zhuǎn)或者引導(dǎo)之后印刷在襯底6上。流出口 14的橫向尺寸 可介于15-300微米的間隔。
在該實施例中，通道10包括4立于流出口 14下游的部分，流出口 14 i殳有 龍頭15。通過打開龍頭15，印刷頭12能夠通過存在于通道中的沖洗材料/沖 洗墨水進(jìn)行沖洗。
所說明的裝置2是連續(xù)噴射型的印刷機(jī)，從而由將被印刷的液滴形成連 續(xù)流。然而本發(fā)明還可以適用于液滴需求型印刷才幾系統(tǒng)，其中只有當(dāng)印刷頭 被激活到那個效果時，液滴才被傳遞通過流出口。為了形成分解為液滴的噴 射流，裝置2設(shè)有調(diào)壓機(jī)構(gòu)，用于改變位于流出口上游的材料4的壓力。在該實施例中的裝置2設(shè)有引導(dǎo)系統(tǒng)16.1, 16.2，其能夠使得液滴在兩 個方向上被偏轉(zhuǎn)，用于確定在材料6上的液滴的印刷位置。為此，引導(dǎo)系統(tǒng) 16.1， 16.2設(shè)有，例如電荷電極，通過所述電荷電極液滴可具有電荷。同才羊， 引導(dǎo)系統(tǒng)16.1， 16.2可設(shè)有，例如電容器，通過所述電容器帶電液滴可在其 路徑上被偏轉(zhuǎn)。更進(jìn)一步地，裝置2可以設(shè)有收集槽18,由此能夠俘獲特定 的液滴，如此以致這些液滴不會被印刷在村底6上。
壓力生成設(shè)備40被構(gòu)造用于提供15-3000 bar間隔的印刷壓力。因此，例 如300-800 mPa.s的高粘性材泮牛4在預(yù)定壓力下朝著流出口 14的方向通過通 道。在該壓力下，容納在該容器中的粘性流體4被迫通過通道IO到達(dá)印刷頭 12中的流出口 14。隨后，粘性流體4 #1迫通過流出口 14到達(dá)4于底6。
根據(jù)圖1的裝置2優(yōu)選地設(shè)有用于調(diào)節(jié)粘性流體4到達(dá)期望溫度的加熱 元件34。通過調(diào)節(jié)粘性流體4的溫度，流體的粘度能夠(某種程度上)被(另 外)調(diào)整。加熱元件可以包括在印刷頭12中，包含在通道10中或者靠近通 道10。
圖2示出了與圖1中所述的減震器43結(jié)合的壓力系統(tǒng)40的詳細(xì)視圖。 通常，壓力系統(tǒng)40包括多個壓力缸44,45。壓力缸44， 45被控制，以1更以協(xié) 調(diào)的方式工作，從而用于提供所'述印刷流體4的恒流。這種壓力系統(tǒng)40通常 尋皮稱為HPLC ( High Pressure Liquid Chromatography, 高壓液相色i普法)泵， 用于色i普法目的。在該系統(tǒng)41中，壓力缸44， 45通過至少一個平纟lf壓力閥46 進(jìn)行互連。闊46的功能是平衡兩個缸中的壓力，即當(dāng)缸44中的壓力比缸45 中的壓力高時，壓力將通過打開平衡壓力閥46得到平衡。類似的閥46還存 在于入口 41中。在這種情況下，提供通常恒定流體流動，然而壓力系統(tǒng)40 將在產(chǎn)生的壓力值上產(chǎn)生小的波動，其可以通過該系統(tǒng)傳送，并且其能夠防 止印刷頭12中的印刷流體穩(wěn)固的液滴的形成。為了防止波動的傳播，減震器 43連接于壓力系統(tǒng)40的出口和所述高壓印刷頭12之間，被i殳置用于抑制壓 力閥46的閥作用。在特定的有用的實施方案中，減震器是流體，具有高于50 bar的范圍的工作壓力。這種流體減震器在有關(guān)的高壓印刷壓力范圍中是有用的，并且通常包括引導(dǎo)槽47,其具有通過高壓液體49增強(qiáng)的壁48,所述高 壓液體49吸收壓力變化。然而由于印刷頭12和印刷流體4的尺寸和粘性系 數(shù)，印刷壓力可能相當(dāng)大地下降在減震器43的范圍之外，從而其可能釋》文足 夠的阻尼功率。因此，優(yōu)選地，提供減震器43與過壓閥50的結(jié)合，其使壓 力系統(tǒng)中上游壓力領(lǐng)域與印刷頭12中的下游壓力領(lǐng)域分開，并且其將減震器 43的壓力帶入在有用的工作范圍。通常過壓閥由50-600 bar范圍的壓力激活， 例如600 bar。因此，減震器通過過壓閥一皮帶入有用的工作范圍，而下游壓力 可以是任何值，這取決于粘性系數(shù)和結(jié)構(gòu)特性。利用該配置，能夠提供恒流 系統(tǒng)，其中產(chǎn)生的印刷流體的流動基本上獨立于印刷頭12的下游壓力領(lǐng)域的 氣壓變化。
除上述描述的特征之外，優(yōu)選地，再循環(huán)電路51被提供用于俘獲被印刷 的印刷流體4并將被俘獲的流體再循環(huán)給壓力系統(tǒng)40。因此，收集槽18連接 于管道，所述管道相通地連接于再循環(huán)泵52。由于該印刷流體是高粘性材料， 優(yōu)選地，再循環(huán)泵出口 53直接連接于具有非常短的低阻抗連接的壓力系統(tǒng)的 印刷流體入口，以防止壓力系統(tǒng)40中產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。因此該再循環(huán)泵52用 作增壓器功能，以向壓力系統(tǒng)40提供初壓，從而更有效率地泵送該粘性材料， 并防止氣穴現(xiàn)象或者其它的能量阻止效應(yīng)。當(dāng)然，增壓系統(tǒng)還能夠在沒有再 循環(huán)印刷流體的情況下被提供。此外，壓力系統(tǒng)(或者該流動回路中向著印 刷頭12的另一個相關(guān)的部分)可以設(shè)有溫度調(diào)整器，特別地，可以設(shè)有加熱 器54，以提供恒溫，特別地，提供高于室溫的恒溫。因此，能夠較好地影響 印刷流體的粘性系數(shù)，特別地印刷材料能夠被溶解為期望的粘性系數(shù)。感興 趣的溫度可以在15°C-360。C的范圍內(nèi)，特別地在18。C-150°C的范圍內(nèi)。
從上述應(yīng)當(dāng)清楚，被液壓地和/或氣動地作用于通道中的流體材料4 (所 述流體材料4在鄰近流出處和在印刷溫度具有150 l(T3 Pa.s的粘度)的預(yù)定壓 力能夠介于15和600 bar之間。但是，還可能的是預(yù)定壓力介于100和3000 bar 之間。在該情況下，當(dāng)使用平均噴嘴尺寸時，能夠使用根據(jù)本發(fā)明的裝置對 在鄰近流出處和在印刷溫度具有150 l(T3Pa.s的粘度的材料進(jìn)行連續(xù)印刷。還可能的是預(yù)定壓力介于200到3000 bar之間。在該情況下，當(dāng)使用平均噴嘴 尺寸時，能夠使用根據(jù)本發(fā)明的裝置對在鄰近流出處和在印刷溫度具有 300-400 mPa.s的粘度的材料進(jìn)行連續(xù)印刷。此外，還可能存在預(yù)定壓力介于 300到3000 bar之間。這允許-使用平均噴嘴尺寸，對在鄰近流出處和在印刷溫 度具有500-600 10—3 Pa.s的粘度的材料進(jìn)行連續(xù)印刷。同樣，預(yù)定壓力可以介 于400-3000 bar之間，用于使用平均噴對尺寸，對例如在鄰近流出處和在印刷 溫度具有700-800 l(T3 Pa.s的粘度的材料進(jìn)行連續(xù)印刷。
已經(jīng)基于示例性的實施方案對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是沒有以任何方式 將本發(fā)明限于該實施方案。屬于本發(fā)明范圍的各種變化同樣是可能的。
權(quán)利要求
1、一種高壓印刷系統(tǒng)，其包括高壓印刷頭，其被構(gòu)造和布置以用在所述印刷頭上游的通道的至少一部分中的10-3000bar間隔的印刷壓力印刷印刷流體；壓力系統(tǒng)，其包括印刷流體入口和多個壓力缸，其被構(gòu)造和布置用于提供所述印刷流體的恒流，所述壓力缸通過至少一個壓力閥互連；以及減震器，其連接于所述壓力系統(tǒng)的出口和所述高壓印刷頭之間，被設(shè)置用于抑制所述壓力閥的閥作用。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓印刷系統(tǒng)，其中所述減震器具有比印刷壓 力更高的工作壓力領(lǐng)域；并且其中過壓閥被布置用于在所述減震器的工作壓 力領(lǐng)域中提供壓力領(lǐng)域。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓印刷系統(tǒng)，其中所述減震器是流體減震器， 具有高于50 bar范圍的工作壓力。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓印刷系統(tǒng)，其中所述過壓閥由介于300-3000 bar范圍的壓力激活。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述預(yù)定壓力是介于50和3000bar 之間的壓力。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述預(yù)定壓力是介于200和3000 bar之間的壓力。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述預(yù)定壓力是介于300和3000 bar之間的壓力。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述預(yù)定壓力是介于400和3000 bar之間的壓力。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其進(jìn)一步包括用于俘獲被印刷的印刷流 體并將所述被俘獲的流體再循環(huán)給所述壓力系統(tǒng)的再循環(huán)回路。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其進(jìn)一步包括直接連接于所述壓力系 統(tǒng)的印刷流體入口的增壓系統(tǒng)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述壓力系統(tǒng)包括溫度控制器以 提供溫度受控的印刷流體。
全文摘要
一種高壓印刷系統(tǒng)，其包括高壓印刷頭，其被構(gòu)造和布置以用在所述印刷頭上游的通道的至少一部分中的15-3000bar間隔的印刷壓力印刷印刷流體；壓力系統(tǒng)，其包括印刷流體入口和多個壓力缸，其被構(gòu)造和布置用于提供所述印刷流體的恒流，所述壓力缸通過至少一個壓力閥互連；以及減震器，其連接于所述壓力系統(tǒng)的出口和所述高壓印刷頭之間，其被設(shè)置用于抑制所述壓力閥的閥作用。
文檔編號B41J2/02GK101636273SQ200780049313
公開日2010年1月27日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月14日
發(fā)明者R·J·豪本 申請人:荷蘭應(yīng)用自然科學(xué)研究組織