CN101500739B - 丝网打印头、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种丝网打印头，其在打印操作中能够在工件表面上方沿第一方向移动以打印打印介质沉积物在工件上，丝网打印头包括：包括打印单元的打印头组件，打印单元包括主体和旋转单元，主体包括打印介质、用以容纳打印介质的腔和输送孔，旋转单元布置在主体的打印介质腔中并且能够旋转以移动容纳在打印介质腔中的打印介质；和驱动单元，其用于转动旋转单元以移动容纳在打印介质腔中的打印介质，所述驱动单元转动旋转单元以沿第二方向施加力至主体中的输送孔处的打印介质，第二方向与丝网打印头的移动的第一方向相反。所述输送孔流体连通于打印介质腔并且所用的打印介质从打印介质腔穿过其中输送到工件表面。

Description

丝网打印头、系统和方法
技术领域
本发明涉及丝网打印头，其用于通过打印丝网打印打印介质到工件上，典型是打印例如焊锡膏等粘性物到例如印制电路板等基底上，打印丝网包括打印孔图案，其对应于将要打印在基底上的沉积物的图案，本发明还涉及结合了丝网打印头的系统和丝网打印方法。
背景技术
这样的丝网打印头的实例公开在较早的申请WO-A-1998/016387和WO-A-2001/005592中，这些丝网打印头以ProFlow(RTM)为商标出售。
WO-A-2001/005592的丝网打印头在图1中说明，并且该丝网打印头填充打印丝网的打印孔的操作示出在图2中。
丝网打印头包括：延伸的主体30；以及第一和第二向内和向下引导的刮片31、32，其夹持到主体30并保持接触于打印丝网34，打印丝网34包括打印孔36的图案并定位在例如印制电路板等工件38之上，打印介质56沉积物打印在工件38上。
主体30包括：第一和第二波瓣构件42、44，两者间限定出出口46；以及通过出口46流体连通的第一和第二腔室48、50。一个腔室，即上部腔室48提供了储墨室，用于容纳打印介质56并部分地由弹性膜片58限定，弹性膜片58用以在压力作用下驱动打印介质56进入另一个腔室，即下部腔室50。下部腔室50提供第一和第二循环区60、61，打印介质56在第一和第二循环区60、61中循环。
丝网打印头还包括邻近于出口46布置在下部腔室50中的导流体63。导流体63包括第一和第二叶片64、66，每个叶片平行于各个第一和第二波瓣构件42、44中的邻近出口46的下表面延伸一定距离，以限定出通道67、68，并且向下延伸以限定出喷嘴69，喷嘴69与由刮片31、32的下边沿限定的平面向后隔离开，以允许在其下形成打印介质的流动。采用这样的构造，打印头实际上划分为由上部腔室48、第一和第二循环区60、61和导流体63的内部空间所限定的四个部分。
在打印期间，如在图2中示出的，丝网打印头在打印丝网34上方移动，同时由膜片58施加第一个向下的力至所容纳的打印介质56。如图示，丝网打印头从左向右的移动产生第二水平力F2作用在所容纳的打印介质56上，第二水平力F2与向下的力F1一起形成合力F3，合力F3倾斜向打印丝网34的表面并作用以填充打印孔36，如箭头A表示的，首先填充打印孔36的前向右手端，然后向后填充至打印孔36的后向左手端。
迄今为止，这样的丝网打印头的操作非常成功，但是新的应用，特别是在电子工业领域中，其所要求的打印速度能够导致打印孔36的不完全填充。提高的打印速度导致打印介质56受到增加的水平力F2，其造成了打印孔36的较慢的填充，这是因为合力F3具有更小的垂直力分量的结果，并且还造成了丝网打印头定位在打印孔36上方的时间减少。已经发现超过大约100mm/s的打印速度能够导致打印孔36的不完全填充，如在图3中表示的，其引起局部打印沉积物D1，这能够与完全沉积物D2进行比较。
在要求提高的打印速度之外，新的应用要求打印具有非常精确的材料沉积物的量。
在电子工业领域中的一个这样的应用已知为“针脚浸入锡膏法(Pin-in-Paste)”，其表示在图4(a)到(d)中。图4(a)示出了打印丝网71的截面，其包括布置在印制电路板75的截面上方的打印孔73，印制电路板75包括金属化通孔77。在第一操作中，如在图4(b)中示出的，丝网打印头移动到打印丝网71的表面上方以沉积物焊锡膏79在印制电路板75的过孔77中和打印丝网71的打印孔73中。在第二操作中，如在图4(c)中示出的，打印丝网71从印制电路板75的表面移开。在第三和最后的操作中，引脚81插入印制电路板75的过孔77并且焊锡膏回流以提供焊料涂布(solder filet)83、83在印制电路板75的两侧上。
这些焊料涂布83、83的形成要求精确量的焊锡膏79通过印制电路板75的过孔77得以打印，而采用目前的丝网打印头是非常难以实现的，不仅仅因为印制电路板75中的过孔能够相对地深，还因为现在所要求的较快的打印速度使得填充这样的较深的过孔77尤其存在问题，因为如上所述，由于提高的打印速度使得合力F3的垂直力分量较小。这些关联于现存丝网打印头的问题由于如下的事实而复杂化：即，焊锡膏具有易变的一致性，使得获得可靠的填充事实上不可能实现。
发明内容
因此，本发明的目的是提供可选的丝网打印头用于打印介质在工件上，其至少一个实施例中允许更为可靠地填充工件中较深的结构。
在本发明的一个方面中提供了丝网打印头，其在打印操作中可以在工件表面上方沿第一方向移动以打印打印介质沉积物在工件上，丝网打印头包括：包括打印单元和旋转单元的打印头组件，打印单元包括主体，主体包括用以容纳打印介质的打印介质腔和输送孔，所述输送孔流体连通于打印介质腔并且打印介质通过输送孔从打印介质腔传送到工件表面，所述旋转单元布置在主体的打印介质腔中并旋转在移动容纳在打印介质腔中的打印介质；和驱动单元，其用于转动旋转单元以移动容纳在打印介质腔中的打印介质，其中打印单元操作以转动旋转单元以沿第二方向施加力至主体中的输送孔处的打印介质，第二方向与丝网打印头移动的第一方向相反。
在一个实施例中，打印介质腔包括延伸腔。
在一个实施例中，输送孔包括延伸孔。
在一个实施例中，打印介质腔包括：第一腔室，其开通至输送孔并且在其中布置有旋转单元；和第二腔室，其流体连接于第一腔室，以允许打印介质从第二腔室提供至第一腔室。
在一个实施例中，第一腔室包括弓形截面的上表面。
在一个实施例中，弓形截面具有部分圆形的截面。
在一个实施例中，第二腔室流体连接到第一腔室的上表面。
在一个实施例中，第二腔室具有矩形截面。
在一个实施例中，旋转单元包括空心体构件，其包括内腔和多个流体连接内腔于打印介质腔的输送孔。
在一个实施例中，本体构件包括打孔的柱形构件。
在一个实施例中，柱形构件包括栅网，其包括在它的表面上的输送孔阵列。
在一个实施例中，本体构件包括中心体，其在柱形构件中内部地延伸，使得内腔为环形腔。
在一个实施例中，环形腔大体上具有圆形截面。
在一个实施例中，主体包括填充口，打印介质腔通过填充口被注入打印介质。
在一个实施例中，打印单元还包括阀，其用于有选择地打开和闭合填充口。
在一个实施例中，打印单元还包括施压单元，其操作以施加压力至容纳在打印介质腔中的打印介质。
在一个实施例中，施压单元操作以沿主体中的输送孔的方向施加压力至打印介质。
在一个实施例中，施压单元包括活塞组件。
在一个实施例中，活塞组件包括活塞构件，其布置在打印介质腔中移动。
在一个实施例中，活塞构件布置在打印介质腔的第二腔室中移动。
在一个实施例中，活塞组件包括至少一个致动器单元，其操作以施加预定的力至活塞构件。
在一个实施例中，驱动单元包括驱动马达，其用于转动旋转单元。
在一个实施例中，驱动单元还包括齿轮组件，其耦接驱动马达至旋转单元。
在一个实施例中，旋转单元的旋转速度使得沿第二方向施加到主体的输送孔处的打印介质的力基本上等于由丝网打印头沿第一方向的位移而施加到打印介质的力。
在一个实施例中，打印单元包括第一和第二刮片，其相对地布置于主体中的输送孔的相对侧。
在一个实施例中，打印头组件包括至少一个支撑托架，其联接到打印单元并且由此打印单元安装到丝网打印机。
在一个实施例中，打印单元枢转地耦接于至少一个支撑托架，以允许打印单元的对准。
在一个实施例中，至少一个支撑托架包括夹持构件，其用于夹持至少一个托架至安装框架。
在一个实施例中，打印头组件包括第一和第二支撑托架，其联接到打印单元的各个端部。
在一个实施例中，丝网打印头包括：安装框架，打印头组件安装到安装框架。
在一个实施例中，安装框架包括固定件，其用于联接安装框架至丝网打印机的机架。
在一个实施例中，安装框架包括多个安装孔，各个支撑托架接合于多个安装孔。
在一个实施例中，安装框架包括对准构件，其操作以接合打印单元以提供打印单元相对于安装框架的对准。
在一个实施例中，对准构件包括凸轮构件。
在一个实施例中，丝网打印头还包括：输送机构，其操作以在间隔的位置处填充打印介质腔。
在一个实施例中，输送机构操作以在沿它的长度间隔的位置处填充打印介质腔。
在一个实施例中，主体包括多个输送口，其在间隔的位置处开口在打印介质腔内并且流体连接于输送机构。
在一个实施例中，主体包括延长的输送腔，其流体连通于输送口，并且输送机构包括布置在输送腔中并操作以输送打印介质通过输送口以填充打印介质腔的输送元件。
在一个实施例中，输送腔部分地由分离的延伸构件限定。
在一个实施例中，输送腔包括大体上柱形的通道。
在一个实施例中，输送元件包括输送螺杆，其操作以基于输送螺杆的旋转而输送打印介质通过输送口。
在一个实施例中，输送机构还包括输送驱动单元用于驱动输送元件以用打印介质填充打印介质腔。
在一个实施例中，输送驱动单元包括驱动马达用于驱动输送元件。
在一个实施例中，输送驱动单元包括齿轮组件，其耦接驱动马达至输送元件。
在一个实施例中，丝网打印头在打印操作中在工件表面上方往复移动。
在本发明的另外的方面中提供了丝网打印头系统，其包括：如上所述的丝网打印头；和控制单元，其用于控制驱动单元以便以预定速度转动旋转单元。
在本发明的另外的方面中提供了使用丝网打印头打印打印介质有沉积物在工件上的方法，本方法包括如下的步骤：提供包括打印头组件的丝网打印头，打印头组件包括打印单元，打印单元包括主体，主体包括打印介质腔和流体连通于打印介质腔的输送孔，及布置在主体的打印介质腔中并能够旋转以移动容纳在打印介质腔中的打印介质的旋转单元；在打印操作中在工件上方沿第一方向移动丝网打印头；和转动旋转单元以移动容纳在打印介质腔中的打印介质，其中旋转单元旋转以沿第一方向施加力至输送孔处的打印介质，第二方向与丝网打印头移动的第一方向相反。
在一个实施例中，打印介质腔包括延伸腔。
在一个实施例中，输送孔包括延伸孔。
在一个实施例中，打印介质腔包括：第一腔室，其开口到输送孔并在其中布置有旋转单元；和第二腔室，其流体连接于第一腔室，以允许打印介质从第二腔室提供至第一腔室。
在一个实施例中，第一腔室包括弓形截面的上表面。
在一个实施例中，弓形截面具有部分圆形的截面。
在一个实施例中，第二腔室流体连接于第一腔室的上表面。
在一个实施例中，第二家室具有矩形截面。
在一个实施例中，旋转单元包括空心体构件，其包括内腔和多个流体连接内腔于打印介质腔的输送孔。
在一个实施例中，本体构件包括打孔的柱形构件。
在一个实施例中，柱形构件包括栅网，其包括在它的上表面上方的输送孔阵列。
在一个实施例中，本体构件包括中心体，其在柱形构件中内部地延伸，使得内腔为环形腔。
在一个实施例中，环形腔大体上具有圆形截面。
在一个实施例中，方法还包括步骤：以打印介质填充打印介质腔。
在一个实施例中，旋转单元在填充打印介质腔步骤中是静止的。
在另一个实施例中，旋转单元在填充打印介质腔的步骤中是转动的。
在一个实施例中，方法还包括步骤：施压至容纳在打印介质腔中的打印介质。
在一个实施例中，压力沿主体的输送孔的方向施加到打印介质。
在一个实施例中，所述压力施加步骤包括步骤：移动打印介质腔中的活塞构件以施压至打印介质腔中的打印介质。
在一个实施例中，活塞构件布置在打印介质腔的第二腔室中。
在一个实施例中，打印单元包括第一和第二刮片，其相对地布置于主体中的输送孔的相对侧。
在一个实施例中，旋转单元的旋转速度使得沿第二方向施加到主体中的输送孔处的打印介质的力大体上等于由丝网打印头的沿第一方向的位移而施加到打印介质的力。
在一个实施例中，打印头组件包括至少一个支撑托架，其联接到打印单元并由此打印头组件安装到丝网打印机。
在一个实施例中，打印单元枢转地耦接于至少一个支撑托架，并且还包括步骤：枢轴连接打印单元至至少一个支撑托架，以对准打印单元。
在一个实施例中，至少一个支撑托架包括夹持构件用于夹紧至少一个支撑托架至安装框架。
在一个实施例中，打印头组件包括联接到打印单元的各个端部的第一和第二支撑托架。
在一个实施例中，丝网打印头还包括安装框架，打印头组件安装到安装框架。
在一个实施例中，安装框架包括固定件用于联接安装框架至丝网打印机的机架。
在一个实施例中，安装框架包括多个安装孔，各个支撑托架接合到安装孔。
在一个实施例中，安装框架包括对准构件，其操作以接合打印单元以提供打印单元相对安装框架的对准。
在一个实施例中，对准构件包括凸轮构件。
在一个实施例中，打印头组件还包括输送机构，其操作以在间隔的位置处用打印介质填充打印介质腔，并且方法还包括步骤：操作输送机构以在间隔的位置处用打印介质填充打印介质腔。
在一个实施例中，输送机构操作以在沿其长度间隔的位置处填充打印介质腔。
在一个实施例中，主体包括多个输送口，其在间隔的位置处开口进入打印介质腔并流体连接于输送机构。
在一个实施例中，主体包括流体连通于输送口的延伸的输送腔，并且输送机构包括布置在输送腔中并操作以输送打印介质通过输送口以填充打印介质腔的输送元件。
在一个实施例中，输送腔部分地由分离的延伸构件限定。
在一个实施例中，输送腔包括大体柱形的通道。
在一个实施例中，输送元件包括输送螺杆，并且输送机构操作步骤包括步骤：转动输送螺杆以输送打印介质通过输送口。
在一个实施例中，方法还包括步骤：在打印操作中在工件表面的上方沿两个相对方向中的一个方向往复移动丝网打印头。
附图说明
现在将在下文中仅以实例的方式参考附图描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出了先前技术的丝网打印头的截面视图；
图2示出了图1中细节A的放大视图，其中说明了在丝网打印操作中的图1的丝网打印头填充打印丝网的打印孔的操作；
图3表示了通过打印丝网而打印在基底上的打印介质的不完全和完全沉积物D1、D2；
图4(a)到(d)示出了“针脚浸入锡膏法(Pin-in-Paste)”处理中的制造步骤；
图5示出了依据本发明的优选实施例的丝网打印系统，示出了从依据本发明的优选实施例的丝网打印头的侧上方入视的透视图；
图6示出了从图5的丝网打印头的侧下方入视的透视图；
图7示出了图5的丝网打印头的局部分解透视图；
图8示出了图5的丝网打印头的打印单元的局部分解透视图；
图9示出了图5的丝网打印头的驱动托架和驱动单元的局部分解透视图；
图10示出了图5的丝网打印头的打印单元的纵向截面视图(沿图5中的截面I-I)；
图11示出了图5的丝网打印头的打印单元的横截面视图(沿图5中的截面II-II)；
图12示出了图11中的细节B的放大视图；
图13示出了图12中的细节C的放大视图；
图14示出了从图5的丝网打印系统中使用的改型的丝网打印头的侧上方入视的透视图；
图15示出了从图14的丝网打印头的打印单元的侧下方入视的透视图；
图16示出了图15的丝网打印头的打印单元的横截面视图(沿图15中的截面III-III)；和
图17示出了图15的丝网打印头的打印单元的纵向截面视图(沿图15中的截面IV-IV)。
具体实施方式
丝网打印系统包括：丝网打印头101；操作以控制丝网打印头101的操作的控制单元102；和操作以用打印介质填注丝网打印头101的打印介质源103。
丝网打印头101，在本实施例中为延伸的头，包括打印头组件104和安装着打印头组件104的支撑构件105。
打印头组件104包括：打印单元106，在本实施例中为延伸的单元；第一支撑托架107，其联接到支撑构件105和打印单元106的一个端部；作为驱动托架的第二支撑托架109，其联接到支撑构件105和打印单元106的另外的端部；驱动单元110，其用于驱动打印单元106内的旋转单元141，下文中将更为详细地描述。
打印单元106包括主体111，在本实施例中为延伸的本体，其包括：打印介质腔112，在本实施例中为沿主体111的长度延伸的延伸的延伸腔，其容纳打印介质；和在主体111的下表面处的输送孔113，在本实施例中为沿主体111的长度延伸的延伸孔，其流体连通于打印介质腔112，并且通过输送孔113上述打印介质得以从打印介质腔112输送。
在这个实施例中，主体111包括主体元件111a和布置到主体元件111a的相对端部的第一及第二端帽元件111b、111c。
在这个实施例中，打印介质腔112包括：第一/下部腔室114，其开通至输送孔113；和第二/上部腔室115，其流体连接到下部腔室114，以允许打印介质从上部腔室115提供至下部腔室114，这将在下文中更为详细地描述。
在这个实施例中，下部腔室114包括具有弓形截面(这里具有部分圆形的截面)的上表面119，上部腔室115流体连接到上表面119。
在这个实施例中，上部腔室115具有矩形截面并包括提供以密封接合于活塞组件167的活塞构件169的平行侧壁，这将在下文中更为详细地描述。
打印单元106还包括：第一和第二向内和向下指向的刮片121、123，其相对地沿主体111的输送孔113的相对侧布置并夹紧到主体111，在这个实施例中由各个夹持板和螺杆夹紧；和密封构件125、125，其布置到主体111的相对端部并密封接合刮片121、123的各个端部，以防止打印介质逸出到刮片121、123的端部之外。如在图12中示出的，刮片121、123用以保持密封接触于打印丝网129，其包括多个打印孔131并定位在工件133之上，在这个实施例中为印制电路板，打印介质沉积物打印到印制电路板上。在这个实施例中，打印单元106围绕它的纵轴对称布置以可以沿双方向移动。
主体111还包括在它的相对端部处的第一和第二联接元件135、137，在本实施例中为柱形套盒元件，托架107、109联接到第一和第二联接元件135、137。在本实施例中，如下文中将更为详细地描述的，联接元件135、137构造以提供打印单元106相对于托架107、109的枢轴连接，以使得刮片121、123能够平行于打印丝网129的表面对准以保持于其间的密封接合。
主体111还包括用于接合于支撑构件105上的凸轮构件217的凸轮凹部139，在本实施例中在主体111的上表面处，其操作以提供用于打印单元106相对于托架107、109的对准并由此对准支撑构件105。
打印单元106还包括旋转单元114，其布置在主体111的下部腔室114中以沿它的长度延伸并旋转以移动容纳在下部腔室114中的打印介质。在这个实施例中，旋转单元141在主体111的各个端部处支撑在轴承142、142中，这里为滑动轴承。如下文中将更为详细地描述的，旋转单元141移动打印介质的目的是双重的，首先，施加水平力至所容纳的打印介质，这样以抵消由于打印单元106的移动的结果而施加到打印介质的水平力并由此优化对于打印丝网129中的打印孔131的填充，而第二点在于搅拌打印介质以提供打印介质的均匀的一致性。
旋转单元141包括空心体构件143，其包括内腔145和多个输送孔147，所述输送孔147流体连接内腔145至它的外表面，这样以允许在内腔145和主体111的下部腔室114之间输送打印介质。
在这个实施例中，本体构件143包括：钻孔的柱形构件，这里为包括输送孔147的阵列的栅网(mesh)；和沿本体构件143的长度延伸的中心体151，在本实施例中为轴，这样使得内腔145是环形腔，这里具有圆形截面。
在一个实施例中，输送孔147能够具有规则的图案。在另外的实施例中，输送孔147能够具有不规则的图案。
在这个实施例中，旋转单元141包括驱动齿轮装置153，这里包括耦接到中心体151的一个端部的第一和第二从动齿轮153a、153b，由此旋转单元141由驱动单元110转动，这将在下文中更为详细地描述。
在这个实施例中，主体111包括：填充口155，打印介质腔112通过填充口155填充以打印介质；和单向阀157，其用于有选择地打开和闭合填充口155。
在这个实施例中，单向阀157包括传送通道159和塞构件161，塞构件161相对于传送通道159在关闭了传送通道159的第一/关闭位置和打开了传送通道159的第二/打开位置之间移动，传送通道159打开时，允许用打印介质填充主体111中的打印介质腔112。
在这个实施例中，塞构件161包括销163，其限制塞构件161在打开和闭合位置之间的移动，并且另外用于向操作员提供关于单向阀157是否打开和闭合的可视指示。
在这个实施例中，塞构件161被气动致动，这样可以在施加气动源(典型为压缩气体供应)时打开和闭合位置之间移动。
在这个实施例中，填充口155永久连接到打印介质源103，但在可选实施例中，填充口155能够仅在填充打印单元106时连接到打印介质源103。
打印单元106还包括活塞组件167，其操作以施压至容纳在打印介质腔112中的打印介质，在这个实施例中为向下的压力，其向下作用以压迫打印介质至主体111的出口孔113，出口孔113在这个实施例中定位在刮片121、123之间，并在打印单元106在其上移动时填充打印丝网129中的打印孔131。
活塞组件167包括：活塞构件169，在这个实施例中为延伸构件，其布置在主体111的上部腔室115中，这样以沿它的长度延伸并在它的内部垂直移动以对容纳在打印介质腔112中的打印介质施压；和至少一个用于在上部腔室115中垂直移动活塞构件169的致动器单元171。
在这个实施例中，活塞组件167包括多个致动器单元171，这里为朝向活塞构件169的各个端部布置的第一和第二致动器单元171a、171b。
在这个实施例中，致动器单元171a、171b包括气动单元，其由气压操作以施加预定的压力至容纳在打印介质腔112中的打印介质。
在这个实施例中，活塞构件169包括多个密封构件177，其由支撑板179分离，支撑板179为层叠结构。
在这个实施例中，活塞构件169包括至少一个打印介质指示器183，用于提供打印介质腔所112所容纳的打印介质的量的可视指示。在这个实施例中，活塞构件169包括多个打印介质指示器183a、183b，其从活塞构件169向后延伸，使得打印介质指示器183a、183b距离主体111延伸的范围即表示由打印介质腔112所容纳的打印介质的量。
托架107、109每个包括：导向槽191，其滑动安装在支撑构件105上方；臂构件195，其联接至打印单元106的各个端部；和夹紧构件109，其操作以在所希望的位置处夹紧托架107、109至支撑构件104。
在这个实施例中，臂构件195包括在它的下端部处的凹部200，这里为部分圆形的凹陷，凹部200在打印单元106的主体111的各个端部处约束地接合联接构件135、137。在这个实施例中凹部200提供了打印单元106相对于托架107、109的枢轴连接，这样以允许打印单元106相对于支撑构件105的对准，并由此对准打印单元106横过其上方的打印丝网129。
在这个实施例中，夹紧构件199包括夹紧螺栓，其依赖于在支撑构件105上的所希望的打印单元106的位置而接合支撑构件105中的多个夹紧孔213中的一个。
在这个实施例中，驱动单元110包括驱动马达203和驱动齿轮装置205，这里包括第一和第二驱动齿轮205a、205b，用于驱动旋转单元141的驱动齿轮装置153。
在这个实施例中，驱动单元110由驱动托架109支撑，但能够以别的方式支撑。
支撑构件105包括：主体209，在本实施例中为延伸体，其包括固定件211，在这个实施例中包括多个固定孔，用于联接支撑构件105至丝网打印机的机架；多个安装孔213，托架107、109联接至各个安装孔213；和凸轮构件215，其接合于打印单元106的主体111中的凸轮凹部139，以允许打印单元相对于支撑构件105的对准。
在这个实施例中，安装孔213定位在预定的位置处，这样以允许具有不同长度的打印单元安装到支撑构件103。
在这个实施例中，凸轮构件215包括偏心凸轮217，其接合于打印单元106的主体111中的凸轮凹部139，并且当旋转时使打印单元106围绕它的联接元件135、137有小角度的转动，以允许打印单元106相对于支撑构件105角度对准并且由此对准打印单元106横过其上方的打印丝网129，这样以确保刮片构件121、123相对于打印丝网129的表面的密封啮合。
控制单元102操作以控制活塞组件167的致动器171a、171b，以施加预定的压力至容纳在打印单元106的主体111中的打印介质腔112中的打印介质，并控制驱动马达203而依据打印单元106的移动方向沿顺时针或逆时针方向中的一个方向以预定速度驱动打印单元106内的旋转单元141。
现在将在下文中描述对于丝网打印系统的操作。
打印介质腔112被填充以打印介质，在这个实施例中是通过施加气动压力由塞构件161移动至打开位置而打开单向阀157从而从打印介质源103传送打印介质进入打印介质腔112而进行的。在一个实施例中，旋转单元141在填充打印介质腔112时保持静止。在另外的实施例中，旋转单元141在填充打印介质腔112时能够操作以作用于打印介质并协助沿打印介质腔112移动打印介质。在填充打印介质腔112之后，单向阀157随后闭合，在这个实施例中是通过施加气动压力由塞构件151移动至闭合位置而进行。
活塞构件167然后致动以施加预定压力至容纳在打印介质腔112中的打印介质，所述压力与施加到丝网打印头101用于提供刮片121、123与打印丝网129之间的密封接合的向下的力一起作用而提供向下施加的力F1至所容纳的打印介质，力F1作用以填充打印丝网129中的打印孔131。
在打印操作中，打印单元106在打印丝网129上方横向地沿第一/打印方向移动，在这个实施例中为图示的从左向右的方向，并且旋转单元141沿一个方向以预定的速度旋转，如所示出的沿顺时针方向。
打印单元106的横向移动用以沿第一方向施加第一水平力F2至容纳在打印单元106的打印介质腔112中的打印介质。在没有任何其它的施加的力的情况下，向下的力F1和水平力F2将产生倾斜于垂直方向的合力，如下文中相对于先前技术的丝网打印头所描述的，由此降低了对于打印丝网129中的打印孔131的填充效率。然而，在本发明中，旋转单元141的旋转使得沿第二方向施加第二水平力F3至打印单元106的主体111的输送孔113处的打印介质，所述第二方向与打印方向和第一水平力F2的方向相反，并且抵消了由于打印单元106的横向移动所产生的第一水平力F2。
通过控制旋转单元141相对于打印单元106的移动速度的旋转速度，水平力F2、F3能够匹配以彼此抵消并且由此使得作用在打印单元106的输送孔113处的打印介质上的合力仅有向下的载荷力F1。水平力F2、F3的匹配是通过标称(nominally)地匹配旋转元件141的圆周速度与打印单元106的移动的线速度而得以实现的。通过提供仅施加向下的加载力F1至打印介质，打印介质垂直向下地进入打印丝网129中的打印孔131，如图13中箭头B所示，由此优化地填充打印丝网129中的打印孔131，并且使得以比现有丝网打印头更快的速率打印并且另外使得打印介质能够被均匀推挤向下穿过工件中的过孔，例如“针脚浸入锡膏法(Pin-in-Paste)”处理所要求的印制电路板中的金属化通孔。
图14到17示出了使用在上述丝网打印系统中的改型的丝网打印头101。
这种改型的丝网打印头101非常类似于上述的丝网打印头101，并且因此，为了避免不必要的重复描述，将仅详细描述差异，相同的参考符号标注相同的零件。
在这个实施例中，如在图16和17中特别示出的，丝网打印头101还包括输送机构233，输送机构233具有填充口155作为入口以从打印介质源103接收打印介质，并且操作以在间隔的位置处填充打印介质腔112的上部腔室115，这里是在沿着上部腔室115的长度的间隔的位置处。不同于上述的实施例，主体111的末端被闭合并且略去单向阀157。
在这个实施例中，打印介质源103是传统的打印介质盒，其被施压以提供打印介质至输送机构233。
在这个实施例中，打印单元106的主体111包括多个输送口235，这里的数目为六，其位于打印介质腔112的上部腔室115的侧壁中的间隔的位置处，输送口235流体连接到输送机构233并且打印介质通过输送口235由输送机构233输送进入上部腔室115。采用这种构造，已经发现能够实现对于打印介质腔112的上部腔室的均匀填充，即使对于特别粘稠的打印介质。
输送机构233包括：延伸构件237，在这个实施例中采用板的形式，其沿主体111邻近于输送口235的侧壁的长度延伸并在主体111中限定了延伸的输送腔239，这里为柱形通道，其流体连通于每个输送口235；和输送元件241，在这个实施例中为例如螺旋推运器(auger screw)的输送螺杆，其布置在输送腔239中并操作以在填充打印介质腔112的上部腔室115时基于旋转而输送打印介质通过每个输送口235。在这个实施例中，输送元件241在主体111的各个端部支撑在轴承242、242中，这里为滑动轴承。在可选实施例中，输送腔239能够形成在集成的主体111内，而不是利用单独的延伸构件237。
输送机构233还包括驱动单元243用于驱动输送元件241以填充打印介质腔112的上部腔室115。
在这个实施例中，驱动单元243包括驱动马达245和耦接驱动马达245至输送元件241的齿轮装置247。
而且，在这个实施例中，如在图16和17中示出的，并且不同于上述的实施例，活塞构件169包括采用唇形密封的形式的单个密封构件251，其由支撑板253固定。
最后，将明白本发明已经在其优选实施例中进行了描述并且能够在不偏离由权利要求定义的本发明的范围的前提下采用多种方式进行修改。

Claims (83)

1.一种丝网打印头，其在打印操作中能够在工件表面上方沿第一方向移动以打印打印介质沉积物在所述工件上，丝网打印头包括：
打印头组件，所述打印头组件包括：包括主体的打印单元，所述主体包括用于容纳打印介质的打印介质腔、和流体连通于所述打印介质腔以用于将打印介质从打印介质腔输送到工件表面的输送孔；和旋转单元，布置在所述主体的打印介质腔中并能够旋转以移动容纳在所述打印介质腔中的打印介质，其中所述旋转单元包括空心体构件，所述空心体构件包括内腔和将所述内腔与所述打印介质腔流体连通的多个输送孔；和
驱动单元，用于旋转所述旋转单元以移动容纳在所述打印介质腔中的打印介质，其中，当在打印操作中所述丝网打印头沿所述第一方向移动时，所述驱动单元转动旋转单元以沿第二方向施加力至所述主体中的输送孔处的打印介质，其中所述第二方向与丝网打印头的移动的第一方向相反。
2.如权利要求1所述的丝网打印头，其中所述打印介质腔包括细长腔。
3.如权利要求1所述的丝网打印头，其中所述输送孔包括细长孔。
4.如权利要求1所述的丝网打印头，其中所述打印介质腔包括：开通至输送孔的第一腔室，在所述第一腔室中布置有所述旋转单元；和第二腔室，所述第二腔室流体连接于所述第一腔室，这样允许打印介质从所述第二腔室提供到所述第一腔室。
5.如权利要求4所述的丝网打印头，其中所述第一腔室包括弓形截面的上表面。
6.如权利要求5所述的丝网打印头，其中所述弓形截面具有部分圆形截面。
7.如权利要求5所述的丝网打印头，其中所述第二腔室流体连接于所述第一腔室的上表面。
8.如权利要求4所述的丝网打印头，其中所述第二腔室具有矩形截面。
9.如权利要求1所述的丝网打印头，其中所述空心体构件包括有穿孔的柱形构件。
10.如权利要求9所述的丝网打印头，其中所述柱形构件包括：栅网，栅网在其表面上包括输送孔阵列。
11.如权利要求9所述的丝网打印头，其中所述空心体构件包括中心体，所述中心体在所述柱形构件内部延伸，使得所述内腔是环形腔。
12.如权利要求11所述的丝网打印头，其中所述环形腔基本上为圆形截面。
13.如权利要求1所述的丝网打印头，其中所述主体包括填充口，穿过所述填充口所述打印介质腔被注入打印介质。
14.如权利要求13所述的丝网打印头，其中所述打印单元还包括：用于有选择地打开和关闭所述填充口的阀。
15.如权利要求1所述的丝网打印头，其中所述打印单元还包括施压单元，所述施压单元用于施加压力至容纳在所述打印介质腔中的打印介质。
16.如权利要求15所述的丝网打印头，其中所述施压单元用于沿所述主体中的输送孔的方向施加压力至所述打印介质。
17.如权利要求15所述的丝网打印头，其中所述施压单元包括活塞组件。
18.如权利要求17所述的丝网打印头，其中所述活塞组件包括在所述打印介质腔中布置的能够移动的活塞构件。
19.如权利要求17所述的丝网打印头，其中所述打印介质腔包括：开通至输送孔的第一腔室，在所述第一腔室中布置有所述旋转单元；和第二腔室，所述第二腔室流体连接于所述第一腔室，这样允许打印介质从所述第二腔室提供到所述第一腔室，并且所述活塞构件布置成在所述打印介质腔的第二腔室中能够移动。
20.如权利要求18所述的丝网打印头，其中所述活塞组件包括至少一个致动单元，所述至少一个致动单元用于施加预定的力至所述活塞构件。
21.如权利要求1所述的丝网打印头，其中所述驱动单元包括驱动马达，用于旋转所述旋转单元。
22.如权利要求21所述的丝网打印头，其中所述驱动单元还包括耦接所述驱动马达至所述旋转单元的齿轮组件。
23.如权利要求1所述的丝网打印头，其中所述旋转单元的旋转速度使得沿所述第二方向施加到所述主体的输送孔处的打印介质上的力基本上等于由所述丝网打印头沿第一方向的位移而施加到所述打印介质上的力。
24.如权利要求1所述的丝网打印头，其中所述打印单元包括第一刮片和第二刮片，两者相对地布置于所述主体中的输送孔的相对侧。
25.如权利要求1所述的丝网打印头，其中所述打印头组件包括至少一个支撑托架，所述支撑托架联接到所述打印单元，并且所述打印头组件通过所述支撑托架安装到丝网打印机。
26.如权利要求25所述的丝网打印头，其中所述打印单元枢转地耦接于所述至少一个支撑托架，使得允许进行所述打印单元的对准。
27.如权利要求25的丝网打印头，其中所述至少一个支撑托架包括夹持构件，用于夹持所述至少一个支撑托架至安装框架。
28.如权利要求25所述的丝网打印头，其中所述打印头组件包括联接到所述打印单元的各个端部的第一和第二支撑托架。
29.如权利要求1所述的丝网打印头，其中还包括：安装了所述打印头组件的安装框架。
30.如权利要求29所述的丝网打印头，其中所述安装框架包括用于联接所述安装框架至丝网打印机的机架的固定件。
31.如权利要求30所述的丝网打印头，其中所述打印头组件包括联接到所述打印单元的各个端部的第一和第二支撑托架，并且所述安装框架包括多个安装孔，支撑托架各自耦接于所述多个安装孔。
32.如权利要求29所述的丝网打印头，其中所述安装框架包括对准构件，所述对准构件用于耦接所述打印单元，从而提供所述打印单元相对于所述安装框架的对准。
33.如权利要求32所述的丝网打印头，其中所述对准构件包括凸轮构件。
34.如权利要求1所述的丝网打印头，其中还包括：输送机构，所述输送机构用于在间隔的位置处填充所述打印介质腔。
35.如权利要求34所述的丝网打印头，其中所述打印介质腔包括细长腔，并且所述输送机构用于沿着所述打印介质腔的长度在间隔的位置处填充所述打印介质腔。
36.如权利要求35所述的丝网打印头，其中所述主体包括多个输送口，所述多个输送口在间隔的位置处开通到所述打印介质腔内并流体连接到所述输送机构。
37.如权利要求36所述的丝网打印头，其中所述主体包括细长的输送腔，所述输送腔流体连通于输送口，并且所述输送机构包括布置在所述输送腔中并用于在填充所述打印介质腔时穿过所述输送口输送打印介质的输送元件。
38.如权利要求37所述的丝网打印头，其中所述输送腔部分地由可分离的细长构件限定。
39.如权利要求37所述的丝网打印头，其中所述输送腔包括大体上柱形的通道。
40.如权利要求37所述的丝网打印头，其中所述输送元件包括输送螺杆，所述输送螺杆用于旋转并输送打印介质通过所述输送口。
41.如权利要求37所述的丝网打印头，其中所述输送机构还包括输送驱动单元，其用于驱动所述输送元件以便用打印介质填充所述打印介质腔。
42.如权利要求41所述的丝网打印头，其中所述输送驱动单元包括用于驱动所述输送元件的驱动马达。
43.如权利要求42所述的丝网打印头，其中所述输送驱动单元还包括耦接所述驱动马达至所述输送元件的齿轮组件。
44.如权利要求1所述的丝网打印头，其中所述丝网打印头能够在打印操作中在工件表面上往复移动。
45.一种丝网打印头系统，其包括：
如权利要求1所述的丝网打印头；和
控制单元，用于控制所述驱动单元以便以预定的速度旋转所述旋转单元。
46.一种使用丝网打印头在工件上打印打印介质沉积物的方法，所述方法包括如下步骤：
提供包括打印头组件的丝网打印头，所述打印头组件包括：包括主体的打印单元，所述主体包括打印介质腔和流体连通于所述打印介质腔的输送孔；和旋转单元，布置在所述主体的打印介质腔中并能够旋转以移动容纳在所述打印介质腔中的打印介质，其中所述旋转单元包括空心体构件，所述空心体构件包括内腔和流体连接所述内腔于所述打印介质腔的多个输送孔；
在打印操作中在工件上方沿第一方向移动所述丝网打印头；和
旋转所述旋转单元以移动容纳在所述打印介质腔中的打印介质，其中，当在打印操作中所述丝网打印头沿所述第一方向移动时，所述旋转单元被旋转以沿第二方向施加力至输送孔处的打印介质，所述第二方向与丝网打印头的移动的第一方向相反。
47.如权利要求46所述的方法，其中所述打印介质腔包括细长腔。
48.如权利要求46所述的方法，其中所述输送孔包括细长孔。
49.如权利要求46所述的方法，其中所述打印介质腔包括：第一腔室，开通至输送孔，并且在所述第一腔室中布置有所述旋转单元；和第二腔室，流体连通于所述第一腔室，这样使得允许打印介质从所述第二腔室提供至所述第一腔室。
50.如权利要求49所述的方法，其中所述第一腔室包括弓形截面的上表面。
51.如权利要求50所述的方法，其中所述弓形截面具有部分圆形截面。
52.如权利要求50所述的方法，其中所述第二腔室流体连接于所述第一腔室的上表面。
53.如权利要求49所述的方法，其中所述第二腔室具有矩形截面。
54.如权利要求46所述的方法，其中所述空心体构件包括有穿孔的柱形构件。
55.如权利要求54所述的方法，其中所述柱形构件包括栅网，所述栅网在其表面上包括输送孔阵列。
56.如权利要求54所述的方法，其中所述空心体构件包括中心体，所述中心体在所述柱形构件中内部延伸，这样使得所述内腔为环形腔。
57.如权利要求56所述的方法，其中所述环形腔大体上具有圆形截面。
58.如权利要求46所述的方法，其中还包括步骤：将打印介质注入所述打印介质腔。
59.如权利要求58所述的方法，其中所述旋转单元在注入所述打印介质腔的步骤中是静止的。
60.如权利要求58所述的方法，其中所述旋转单元在注入所述打印介质腔的步骤中是旋转的。
61.如权利要求46所述的方法，其中还包括步骤：施加压力至所述容纳在所述打印介质腔中的打印介质。
62.如权利要求61所述的方法，其中所述压力沿所述主体中的输送孔的方向施加到所述打印介质。
63.如权利要求61所述的方法，其中所述施压步骤包括步骤：
移动所述打印介质腔中的活塞构件，以施加压力至所述打印介质腔中的打印介质。
64.如权利要求63所述的方法，其中所述打印介质腔包括：开通至输送孔的第一腔室，在所述第一腔室中布置有所述旋转单元；和第二腔室，所述第二腔室流体连通于所述第一腔室，这样允许打印介质从所述第二腔室提供到所述第一腔室，并且所述活塞构件布置在所述打印介质腔的第二腔室中。
65.如权利要求46所述的方法，其中所述打印单元包括第一和第二刮片，两者相对地布置于所述主体中的输送孔的相对侧。
66.如权利要求46所述的方法，其中所述旋转单元的旋转速度使得沿所述第二方向施加到在所述主体中的输送孔处的打印介质上的力基本上等于通过丝网打印头沿所述第一方向的移动而施加到打印介质上的力。
67.如权利要求46所述的方法，其中所述打印头组件包括至少一个支撑托架，所述支撑托架联接到所述打印单元，并且所述打印头组件通过所述支撑托架安装到丝网打印机。
68.如权利要求67所述的方法，其中所述打印单元枢转地耦接于所述至少一个支撑托架，并且还包括步骤：枢接所述打印单元至所述至少一个支撑托架，以对准所述打印单元。
69.如权利要求67的方法，其中所述至少一个支撑托架包括夹持构件，用于夹持所述至少一个支撑托架至安装框架。
70.如权利要求46所述的方法，其中所述打印头组件包括联接到所述打印单元的各个端部的第一和第二支撑托架。
71.如权利要求46所述的方法，其中所述丝网打印头还包括安装框架，所述打印头组件安装到所述安装框架。
72.如权利要求71所述的方法，其中所述安装框架包括固定件，用于联接所述安装框架至丝网打印机的机架。
73.如权利要求71所述的方法，其中所述打印头组件包括联接到所述打印单元的各个端部的第一和第二支撑托架，并且所述安装框架包括多个安装孔，支撑托架各自接合于所述安装孔。
74.如权利要求71所述的方法，其中所述安装框架包括对准构件，所述对准构件用于接合所述打印单元，从而提供所述打印单元相对于所述安装框架的对准。
75.如权利要求74所述的方法，其中所述对准构件包括凸轮构件。
76.如权利要求46所述的方法，其中所述打印头组件还包括输送机构，用于在间隔的位置处将打印介质注入所述打印介质腔，并且还包括步骤：
操作所述输送机构以在间隔的位置处将打印介质注入所述打印介质腔。
77.如权利要求76所述的方法，其中所述打印介质腔包括细长腔，并且所述输送机构用于沿着所述打印介质腔的长度在间隔的位置处填充所述打印介质腔。
78.如权利要求77所述的方法，其中所述主体包括多个输送口，所述多个输送口在间隔的位置处开口连通到所述打印介质腔内并流体连接于所述输送机构。
79.如权利要求78所述的方法，其中所述主体包括流体连通于所述输送口的细长的输送腔，并且所述输送机构包括输送元件，所述输送元件布置在所述输送腔中并用于在填充所述打印介质腔时输送打印介质通过所述输送口。
80.如权利要求79所述的方法，其中所述输送腔部分地由分离的细长构件限定。
81.如权利要求79所述的方法，其中所述输送腔包括大体上柱形的通道。
82.如权利要求79所述的方法，其中所述输送元件包括输送螺杆，并且输送机构操作步骤包括如下步骤：
旋转输送螺杆以输送打印介质通过所述输送口。
83.如权利要求46所述的方法，其中还包括如下步骤：在打印操作中在工件表面上方沿两个相对方向中的一个往复移动丝网打印头。
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