CN101636273A - 恒流高压印刷系统 - Google Patents

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Abstract

一种高压印刷系统，其包括：高压印刷头，其被构造和布置以用在所述印刷头上游的通道的至少一部分中的15－3000bar间隔的印刷压力印刷印刷流体；压力系统，其包括印刷流体入口和多个压力缸，其被构造和布置用于提供所述印刷流体的恒流，所述压力缸通过至少一个压力阀互连；以及减震器，其连接于所述压力系统的出口和所述高压印刷头之间，其被设置用于抑制所述压力阀的阀作用。

Description

恒流高压印刷系统
【技术领域】
本发明涉及一种高压印刷系统，例如在EP1545884中公开的那种高压印刷系统。
【背景技术】
由于高压，当处理时有可能印刷具有特别高粘度的流体，例如具有500.10-3Pa.s粘性系数的粘性流体。例如，可能的新物质是粘性聚合体，例如紫外处理聚合体，其可能具有或者可能不具有例如陶瓷的和特定颜料的装填物。用根据本发明的装置，这种粘性物质能够根据快速原型方法被用于例如印刷三维物体。同样，发光聚合体和散射体(在其中具有粒子的水、泥浆等)能够利用这种实施方案被连续地印刷。现在对于具有10-40的重量百分数的充填度的散射体也可能被连续地印刷。其它的应用可能包括提供形成流体流的液滴。
为了以可预测的方式提供液滴并对其关于预定时间和放置位置加以管理，该高压印刷系统对稳固的液滴成形敏感。通常，印刷头具有相对于变化的印刷压力的灵敏度，其可以由用于提供印刷压力的压力系统引起。已经发现传统的压力系统提供不能接受的印刷压力变化，尤其是活塞驱动压力系统。另外，印刷流体的粘性系数的变化还可能导致不利的液滴变化。
【发明内容】
根据本发明的一个方面，这些问题被解决。为此，根据本发明的一个方面，照权利要求1的特征提供一种高压印刷系统。特别地，所述高压印刷系统包括：高压印刷头，其被构造和布置以用在所述印刷头上游的通道的至少一部分中的10-3000bar间隔的印刷压力印刷印刷流体；压力系统，其包括印刷流体入口和多个压力缸，其被构造和布置用于提供所述印刷流体的恒流，所述压力缸通过至少一个压力阀互连；以及连接于所述压力系统的出口和所述高压印刷头之间的减震器，其被设置用于抑制所述压力阀的阀作用。
【附图说明】
结合附图，其它的特征和优点从该描述中将显而易见，其中：
图1示意性地示出了一种高压印刷头的实施方案；以及
图2示意性地示出了一种根据本发明的高压印刷系统的实施方案。
【具体实施方式】
图1示意性地示出了依靠连续喷射印刷术在板或片状的衬底6上印刷流体材料4的高压印刷装置2。装置2包括高压印刷头12，其被构造和布置以用在印刷头上游的通道的至少一部分中的15-3000bar间隔的印刷压力印刷印刷流体。此外，还提供压力系统40，其包括印刷流体入口41和出口通道42。
压力系统40的出口通道42与减震器43连接。减震器43的出口通过通道10连接于印刷头12。印刷头12中的通道设有至少一个流出口，喷嘴14，流体材料4在压力下以喷射流分解成液滴的形式通过喷嘴14流出，以便这些液滴在选择性地被偏转或者引导之后印刷在衬底6上。流出口14的横向尺寸可介于15-300微米的间隔。
在该实施例中，通道10包括位于流出口14下游的部分，流出口14设有龙头15。通过打开龙头15，印刷头12能够通过存在于通道中的冲洗材料/冲洗墨水进行冲洗。
所说明的装置2是连续喷射型的印刷机，从而由将被印刷的液滴形成连续流。然而本发明还可以适用于液滴需求型印刷机系统，其中只有当印刷头被激活到那个效果时，液滴才被传递通过流出口。为了形成分解为液滴的喷射流，装置2设有调压机构，用于改变位于流出口上游的材料4的压力。
在该实施例中的装置2设有引导系统16.1，16.2，其能够使得液滴在两个方向上被偏转，用于确定在材料6上的液滴的印刷位置。为此，引导系统16.1，16.2设有，例如电荷电极，通过所述电荷电极液滴可具有电荷。同样，引导系统16.1，16.2可设有，例如电容器，通过所述电容器带电液滴可在其路径上被偏转。更进一步地，装置2可以设有收集槽18，由此能够俘获特定的液滴，如此以致这些液滴不会被印刷在衬底6上。
压力生成设备40被构造用于提供15-3000bar间隔的印刷压力。因此，例如300-800mPa.s的高粘性材料4在预定压力下朝着流出口14的方向通过通道。在该压力下，容纳在该容器中的粘性流体4被迫通过通道10到达印刷头12中的流出口14。随后，粘性流体4被迫通过流出口14到达衬底6。
根据图1的装置2优选地设有用于调节粘性流体4到达期望温度的加热元件34。通过调节粘性流体4的温度，流体的粘度能够(某种程度上)被(另外)调整。加热元件可以包括在印刷头12中，包含在通道10中或者靠近通道10。
图2示出了与图1中所述的减震器43结合的压力系统40的详细视图。通常，压力系统40包括多个压力缸44，45。压力缸44，45被控制，以便以协调的方式工作，从而用于提供所述印刷流体4的恒流。这种压力系统40通常被称为HPLC(High Pressure Liquid Chromatography，高压液相色谱法)泵，用于色谱法目的。在该系统41中，压力缸44，45通过至少一个平衡压力阀46进行互连。阀46的功能是平衡两个缸中的压力，即当缸44中的压力比缸45中的压力高时，压力将通过打开平衡压力阀46得到平衡。类似的阀46还存在于入口41中。在这种情况下，提供通常恒定流体流动，然而压力系统40将在产生的压力值上产生小的波动，其可以通过该系统传送，并且其能够防止印刷头12中的印刷流体稳固的液滴的形成。为了防止波动的传播，减震器43连接于压力系统40的出口和所述高压印刷头12之间，被设置用于抑制压力阀46的阀作用。在特定的有用的实施方案中，减震器是流体，具有高于50bar的范围的工作压力。这种流体减震器在有关的高压印刷压力范围中是有用的，并且通常包括引导槽47，其具有通过高压液体49增强的壁48，所述高压液体49吸收压力变化。然而由于印刷头12和印刷流体4的尺寸和粘性系数，印刷压力可能相当大地下降在减震器43的范围之外，从而其可能释放足够的阻尼功率。因此，优选地，提供减震器43与过压阀50的结合，其使压力系统中上游压力领域与印刷头12中的下游压力领域分开，并且其将减震器43的压力带入在有用的工作范围。通常过压阀由50-600bar范围的压力激活，例如600bar。因此，减震器通过过压阀被带入有用的工作范围，而下游压力可以是任何值，这取决于粘性系数和结构特性。利用该配置，能够提供恒流系统，其中产生的印刷流体的流动基本上独立于印刷头12的下游压力领域的气压变化。
除上述描述的特征之外，优选地，再循环电路51被提供用于俘获被印刷的印刷流体4并将被俘获的流体再循环给压力系统40。因此，收集槽18连接于管道，所述管道相通地连接于再循环泵52。由于该印刷流体是高粘性材料，优选地，再循环泵出口53直接连接于具有非常短的低阻抗连接的压力系统的印刷流体入口，以防止压力系统40中产生气穴现象。因此该再循环泵52用作增压器功能，以向压力系统40提供初压，从而更有效率地泵送该粘性材料，并防止气穴现象或者其它的能量阻止效应。当然，增压系统还能够在没有再循环印刷流体的情况下被提供。此外，压力系统(或者该流动回路中向着印刷头12的另一个相关的部分)可以设有温度调整器，特别地，可以设有加热器54，以提供恒温，特别地，提供高于室温的恒温。因此，能够较好地影响印刷流体的粘性系数，特别地印刷材料能够被溶解为期望的粘性系数。感兴趣的温度可以在15℃-360℃的范围内，特别地在18℃-150℃的范围内。
从上述应当清楚，被液压地和/或气动地作用于通道中的流体材料4(所述流体材料4在邻近流出处和在印刷温度具有150 10-3Pa.s的粘度)的预定压力能够介于15和600bar之间。但是，还可能的是预定压力介于100和3000bar之间。在该情况下，当使用平均喷嘴尺寸时，能够使用根据本发明的装置对在邻近流出处和在印刷温度具有150 10-3Pa.s的粘度的材料进行连续印刷。还可能的是预定压力介于200到3000bar之间。在该情况下，当使用平均喷嘴尺寸时，能够使用根据本发明的装置对在邻近流出处和在印刷温度具有300-400mPa.s的粘度的材料进行连续印刷。此外，还可能存在预定压力介于300到3000bar之间。这允许使用平均喷嘴尺寸，对在邻近流出处和在印刷温度具有500-600 10-3Pa.s的粘度的材料进行连续印刷。同样，预定压力可以介于400-3000bar之间，用于使用平均喷对尺寸，对例如在邻近流出处和在印刷温度具有700-800 10-3Pa.s的粘度的材料进行连续印刷。
已经基于示例性的实施方案对本发明进行了描述，但是没有以任何方式将本发明限于该实施方案。属于本发明范围的各种变化同样是可能的。

Claims (11)

1、一种高压印刷系统，其包括：
高压印刷头，其被构造和布置以用在所述印刷头上游的通道的至少一部分中的10-3000bar间隔的印刷压力印刷印刷流体；
压力系统，其包括印刷流体入口和多个压力缸，其被构造和布置用于提供所述印刷流体的恒流，所述压力缸通过至少一个压力阀互连；以及
减震器，其连接于所述压力系统的出口和所述高压印刷头之间，被设置用于抑制所述压力阀的阀作用。
2、根据权利要求1所述的高压印刷系统，其中所述减震器具有比印刷压力更高的工作压力领域；并且其中过压阀被布置用于在所述减震器的工作压力领域中提供压力领域。
3、根据权利要求1所述的高压印刷系统，其中所述减震器是流体减震器，具有高于50bar范围的工作压力。
4、根据权利要求1所述的高压印刷系统，其中所述过压阀由介于300-3000bar范围的压力激活。
5、根据权利要求1所述的装置，其中，所述预定压力是介于50和3000bar之间的压力。
6、根据权利要求5所述的装置，其中，所述预定压力是介于200和3000bar之间的压力。
7、根据权利要求6所述的装置，其中，所述预定压力是介于300和3000bar之间的压力。
8、根据权利要求7所述的装置，其中，所述预定压力是介于400和3000bar之间的压力。
9、根据权利要求1所述的装置，其进一步包括用于俘获被印刷的印刷流体并将所述被俘获的流体再循环给所述压力系统的再循环回路。
10、根据权利要求1所述的装置，其进一步包括直接连接于所述压力系统的印刷流体入口的增压系统。
11、根据权利要求1所述的装置，其中所述压力系统包括温度控制器以提供温度受控的印刷流体。
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