CN103660535B - 印刷头组件、丝网印刷系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于通过印刷丝网(105)将印刷介质(PM)印刷在工件(W)上的印刷头组件(119)，该印刷丝网包括具有由其中的多个印刷孔构成的图案的丝网件，该组件包括：在使用中可动地支承在第一和第二导引机构(117)中的相应导引机构上的第一和第二滑架(141)；和以相邻且平行的关系安装到滑架上且位于所述滑架之间的第一和第二印刷头单元(143，145)，其中印刷头单元各包括安装在相应滑架上的第一和第二印刷头致动器和支承件(151)，该支承件在印刷头致动器之间延伸从而可通过该印刷头致动器竖直运动并且在使用中支承印刷部件。

Description

印刷头组件、丝网印刷系统和方法
本申请是申请号为200980117372.X、申请日为2009年3月13日、名为“印刷头组件、丝网印刷系统和方法”的、具有国际申请号PCT/GB2009/000677的进入中国国家阶段申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于通过印刷丝网将印刷介质例如液态墨或焊膏印刷在工件上的印刷头组件，这些工件包括例如用于太阳能或燃料电池应用的或精细的基材，且所述印刷丝网包括对应于要被印在工件上的沉积物图案的多个印刷孔构成的图案；本发明还涉及结合有该印刷头组件的丝网印刷系统和丝网印刷方法。
背景技术
现今已开发出多种多样的丝网印刷系统和印刷头用于将印刷介质印刷到工件上。
图1和图2示出了利用呈刮墨机构形式的印刷头的典型丝网印刷系统。
该丝网印刷系统包括支承印刷丝网5的刚性支承框架3；在印刷丝网5的相对两侧安装到支承框架3上的一对平行间隔布置的线性轴承7,7；印刷滑架9，其包括支承在线性轴承7,7上的台架11、和安装到台架11上的印刷头组件15，该印刷头组件15可操作地通过印刷丝网5中的印刷孔图案将印刷介质印刷到在印刷丝网下支承的工件上；和用于沿着线性轴承7,7往复驱动印刷滑架9的驱动单元17，该驱动单元包括驱动马达19和与该印刷滑架9连接的齿形传动带21。
印刷头组件15包括平行地并置且能独立地竖直运动以允许根据印刷方向并置的第一和第二刮墨机构23,25，和通过弹簧联接机构(未示出)将刮墨机构23,25联接到台架11的驱动机构27，该驱动机构可操作地在竖直方向升高和降低刮墨机构23,25和保持一向下的力作用在刮墨机构23,25中正工作的一个刮墨机构上。驱动机构27包括能竖直操作以升高或降低相应的刮墨机构23,25的第一和第二致动器31,33，在本文中为通过导螺杆联接的步进马达。
印刷头组件15的操作在图2(a)和图2(b)中示出。如图2(a)所示，其中通过第一刮墨机构23在第一方向D1上进行印刷，该第一致动器31被操作以驱动第一刮墨机构23向下与印刷丝网5接触并且克服弹簧联接机构的偏压而升高驱动机构27，从而将预定的向下偏压力施加到第一刮墨机构23，且第二致动器33被操作以向上驱动第二刮墨机构25，从而第二刮墨机构25的下边缘被升高离开第一刮墨机构23的前表面，从而使第一刮墨机构23沿第一印刷方向D1获得向前的畅通空间，这是允许在第一刮墨机构23的前面碾压印刷介质所必须的。类似地，如图2(b)所示，通过第二刮墨机构25在另一第二方向D2上进行印刷，第二致动器33被操作以向下驱动第二刮墨机构25与印刷丝网5接触并且克服弹簧联接机构的偏压力而升高驱动机构27，从而将预定的向下偏压力施加到第二刮墨机构25，并且第一驱动器31被操作以向上驱动第一刮墨机构23，从而第一刮墨机构23的下边缘被升高以离开第二刮墨机构25的前表面从而使第二刮墨机构25沿第二印刷方向D2获得向前的畅通空间，这是允许在第二刮墨机构25的前面碾压印刷介质所必须的。
当前丝网印刷系统已可以非常成功地工作，然而本发明的发明人意识到这些丝网印刷系统还存在大量的缺点，尤其是在将液态墨印刷在可弯曲的和精细的工件方面。具体来说，提供所需刚性而必须的大体积台架11和安装在台架11上的驱动机构27的重量限制了印刷头组件15的运动速度并因此限制了生产率，还引起在每个印刷行程的开始和末尾出现振动，这种振动对于将液态墨印刷到可弯曲的和精细的工件上来说是尤其有害的。另外，大体积台架11限制了对印刷丝网5的观察。
已经开发出封闭式印刷头。这类印刷头的例子包括本发明的申请人先前的国际申请WO-A-1998/016387和WO-A-2001/005592公开的，其中这些丝网印刷头以ProFlow(注册商标)品牌出售。
这些封闭式印刷头现今已经可以非常成功地工作，尤其是在将焊膏印刷到印刷电路板方面，但是对于新的应用场合，尤其是在采用可弯曲的和精细的基材且需要印刷液态墨的太阳能和燃料电池的生产方面，存在这些现有丝网印刷头不能满足的需要。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于将印刷介质印刷在工件上的另一种印刷头组件，它的至少一个实施例允许在可弯曲的和精细的工件上印刷并且还允许印刷流体印刷介质，例如液态墨。
在一个方案中，本发明提供一种用于通过印刷丝网将印刷介质印刷到工件上的印刷头组件，该印刷丝网包括具有由其中的多个印刷孔构成的图案的丝网件，该组件包括：在使用中可动地支承在第一和第二导引机构上中的相应一个上的第一和第二滑架；和以相邻且平行的关系安装到滑架上且位于所述滑架之间的第一和第二印刷头单元，其中印刷头单元各包括安装在相应滑架上的第一和第二印刷头致动器，以及支承件，该支承件在印刷头致动器之间延伸从而可通过所述印刷头致动器竖直运动并且其在使用中支承印刷部件。
在一个实施例中，导引机构包括水平导引机构，优选是线性轴承。
在一个实施例中，每个印刷头单元的印刷头致动器可操作以提供受控的施加到相应的支承件的向下力，从而当附接到支承件时使得能将该受控的向下力能施加到印刷部件。
在一个实施例中，受控的向下力在从0到15N（牛顿）的范围中，优选具有约1%以内的精度。
在一个实施例中，印刷头致动器包括低摩擦致动器。
在一个实施例中，印刷头致动器包括低摩擦气动致动器。
在一个实施例中，每个印刷头致动器包括缸体、可动地设置在该缸体中且包括附接到支承件的一端的附接构件的浮式活塞、和至少一个流体端口，流体压力施加到该至少一个流体端口以升高或降低浮式活塞。
在一个实施例中，每个印刷头单元还包括优选是线性轴承的竖直导引机构，其竖直地引导相应的支承件，从而基本上没有水平力分量被传递到相应的印刷头致动器上。
在一个实施例中，支承件包括大体上呈U形的构件。
在一个实施例中，该U形支承件限定出当横向看时基本上无障碍的开口。
在一个实施例中，支承件包括第一和第二托架构件以及在所述托架构件的相对的下端之间延伸的水平杆件，所述托架构件连接到相应的第一和第二印刷头致动器中的相应的一个且邻近于该印刷头致动器的相应内侧竖直延伸。
在一个实施例中，每个印刷头单元包括止挡调节机构，其用于设定相应的印刷头致动器的竖直运动的上止点和下止点。
在一个实施例中，止挡调节机构包括在支承件的每一端上的第一和第二止挡调节器，优选是螺纹调节器，其中第一止挡调节器设定了相应的印刷头致动器的竖直运动的下止点且第二止挡调节器设定了相应的印刷头致动器的竖直运动的上止点。
在一个实施例中，第二止挡调节器可脱离接合以允许相应的支承件被升高以充分离开印刷丝网，从而有利于移走印刷丝网。
在一个实施例中，印刷头单元的支承件间隔布置，从而允许印刷介质从上方在它们之间导入。
在一个实施例中，第一印刷头单元的支承件具有附接到其上的刮墨刀，且第二印刷头单元的支承件具有附接到其上的覆墨刀，并且该组件可以在相反方向的印刷行程和返回行程中运动，从而在印刷行程中，第一印刷头单元的印刷头致动器被控制以使得刮墨刀与丝网件工作接触并且施加印刷所需的向下力到丝网件，并且第二印刷头单元的印刷头致动器被控制以使得覆墨刀升高到不工作位置；且在返回行程中，第一印刷头单元的印刷头致动器被控制以升高刮墨刀到不工作位置，且第二印刷头单元的印刷头致动器被控制以降低覆墨刀到恰好离开丝网件的工作位置，从而施加印刷介质膜到丝网件的表面。
在另一实施例中，印刷头单元的支承件各具有附接到其上的刮墨刀，并且该组件可以在相反方向的第一和第二印刷行程中运动，从而在第一印刷行程中，第一印刷头单元的印刷头致动器被控制以使得附接到其上的刮墨刀与丝网件工作接触并且施加印刷所需的向下力到丝网件上，且第二印刷头单元的印刷头致动器被控制以升高附接到其上的刮墨刀以恰好避开丝网件，并且在第二印刷行程中，第一印刷头单元的印刷头致动器被控制以升高附接到其上的刮墨刀到恰好离开丝网件的位置，且第二印刷头单元的印刷头致动器被控制以降低附接到其上的刮墨刀而与丝网件工作接触并且施加印刷所需的向下力到丝网件。
在另一方案中，本发明提供一种丝网印刷系统，其包括：支承印刷丝网并包括第一和第二导引机构的支承框架；支承在导引机构上并位于所述导引机构之间从而可移动以通过印刷丝网将印刷介质印刷到在该印刷丝网下支承的工件的上述组件；和用于在相反的第一和第二方向之一上沿着导引机构驱动该组件的驱动单元。
在一个实施例中，该支承框架在平面视图中呈矩形并且包括在其相对侧的每一侧上的第一和第二框架支承元件，该第一和第二框架支承元件接纳并支承印刷丝网的相对侧。
在另一方案中，本发明提供一种通过印刷丝网将印刷介质丝网印刷到工件上的方法，该印刷丝网包括具有由其中的多个印刷孔构成的图案的丝网件，该方法包括如下步骤：提供印刷头组件，该印刷头组件包括：可动地支承在第一和第二导引机构的相应一个上的第一和第二滑架，和以相邻且平行的关系安装到滑架上且位于所述滑架之间的第一和第二印刷头单元，其中所述印刷头单元各包括安装在相应的滑架上的第一和第二印刷头致动器，以及支承件，该支承件在印刷头致动器之间延伸从而可通过印刷头致动器竖直运动；将呈刮墨刀或覆墨刀形式的印刷部件附接到印刷头单元的支承件；和操作该组件以在在印刷丝网下被支承的工件上进行印刷。
在一个实施例中，该导引机构包括水平导引机构，优选是线性轴承。
在一个实施例中，每个印刷头单元的所述印刷头致动器可操作地提供施加到各支承件的受控的向下力，从而使得能将该受控的向下力施加到连接到该支承件的印刷部件。
在一个实施例中，受控的向下力在从0到15N的范围中，优选具有约1%以内的精度。
在一个实施例中，印刷头致动器包括低摩擦致动器。
在一个实施例中，印刷头致动器包括低摩擦气动致动器。
在一个实施例中，印刷头致动器各包括缸体、可动地设置在该缸体中且包括附接到支承件的一端的附接构件的浮式活塞、和至少一个流体端口，流体压力施加到该至少一个流体端口以升高或降低浮式活塞。
在一个实施例中，每个印刷头单元还包括优选是线性轴承的竖直导引机构，其竖直地引导相应的支承件，从而基本上没有水平力分量被传递到相应的印刷头致动器上。
在一个实施例中，支承件包括大体上呈U形的构件。
在一个实施例中，该U形构件限定出当横向看时基本上无障碍的开口。
在一个实施例中，支承件包括第一和第二托架构件、和在该托架构件的相对的下端之间延伸的水平杆件，所述托架构件连接到相应的第一和第二印刷头致动器中相应的印刷头致动器且邻近于所述印刷头致动器的相应内侧竖直延伸。
在一个实施例中，每个印刷头单元包括止挡调节机构，其用于设定相应的印刷头致动器的竖直运动的上止点和下止点。
在一个实施例中，止挡调节机构包括在支承件的每一端上的第一和第二止挡调节器，优选是螺纹调节器，且该方法还包括如下步骤：调节第一止挡调节器以设定相应的印刷头致动器的竖直运动的下止点，和调节第二止挡调节器以设定相应的印刷头致动器的竖直运动的上止点。
在一个实施例中，该方法还包括如下步骤：使第二止挡调节器脱离接合以允许相应的支承件被升高以充分离开印刷丝网，从而有利于移走印刷丝网。
在一个实施例中，印刷头单元的支承件间隔布置，并且该方法还包括如下步骤：从上方并在支承件之间引入印刷介质。
在一个实施例中，第一印刷头单元的支承件具有附接到其上的刮墨刀，且第二印刷头单元的支承件具有附接到其上的覆墨刀，且该印刷头组件操作步骤包括如下步骤：控制第一印刷头单元的印刷头致动器以使该刮墨刀与丝网件工作接触并且施加印刷所需的向下力到丝网件上；控制第二印刷头单元的印刷头致动器以升高覆墨刀到不工作位置；沿第一方向驱动该组件在丝网件的表面上运动以将印刷介质沉积物印刷到在该印刷丝网下被支承的工件上；控制第一印刷头单元的印刷头致动器以升高刮墨刀到不工作位置；控制第二印刷头单元的印刷头致动器以降低覆墨刀到恰好离开丝网件的工作位置；和沿相反的第二方向驱动该组件在丝网件的表面上运动从而施加印刷介质膜到丝网件的表面上。
在另一个实施例中，该第一和第二印刷头单元的支承件各具有附接到其上的刮墨刀，所述刮墨刀一起限定出腔室，并且该印刷头组件操作步骤包括如下步骤：控制第一印刷头单元的印刷头致动器以使得附接于其上的刮墨刀与丝网件工作接触并且施加印刷所需的向下力到丝网件；控制第二印刷头单元的印刷头致动器以升高附接于其上的刮墨刀以恰好离开丝网件；沿第一方向驱动该组件在丝网件的表面上运动以将印刷介质的沉积物印刷到支承在该印刷丝网下的工件上；控制第一印刷头单元的印刷头致动器以升高附接于其上的刮墨刀到恰好离开丝网件的位置；控制第二印刷头单元的印刷头致动器以降低附接于其上的刮墨刀与丝网件工作接触并且施加印刷所需的向下力到丝网件上；和沿相反的第二方向驱动该组件在丝网件的表面上运动以将印刷介质的沉积物印刷到支承在该印刷丝网下的工件上。
在一个实施例中，该方法还包括如下步骤：保持刮墨刀之间的腔室具有一定体积的印刷介质，使得该印刷介质在与每个刮墨刀都接触的情况下至少横过该腔室延伸。
在另一实施例中，该方法还包括如下步骤：保持刮墨刀之间的腔室基本上填满印刷介质。
在一个实施例中，该印刷介质是流体材料，优选是液态墨。
在另一实施例中，该印刷介质是粘稠材料，优选是焊膏。
在又一方案中，本发明提供了一种用于通过印刷丝网将印刷介质印刷在工件上的印刷头组件，该印刷丝网包括具有由其中的多个印刷孔构成的图案的丝网件，该组件包括可安装到第一和第二滑架并位于它们之间的印刷头单元，其中该印刷头单元包括可安装到相应的滑架上的第一和第二印刷头致动器，以及支承件，该支承件在该印刷头致动器之间延伸从而可通过该印刷头致动器竖直运动并且在使用中支承印刷部件。
在一个实施例中，导引机构包括水平导引机构，优选是线性轴承。
在一个实施例中，印刷头致动器可操作地提供施加到支承件的受控的向下力，从而当接到支承件时使得能将该受控的向下力施加到印刷部件。
在一个实施例中，受控的向下力在从0到15N的范围中，优选具有约1%以内的精度。
在一个实施例中，印刷头致动器包括低摩擦致动器。
在一个实施例中，印刷头致动器包括低摩擦气动致动器。
在一个实施例中，该印刷头致动器包括缸体、可动地设置在该缸体中且包括附接到支承件的一端的附接构件的浮式活塞、和至少一个流体端口，流体压力施加到该至少一个流体端口以升高或降低浮式活塞。
在一个实施例中，该印刷头单元还包括优选是线性轴承的竖直导引机构，其竖直地引导支承件，从而基本上没有水平力分量被传递到印刷头致动器上。
在一个实施例中，支承件包括大体上呈U形的构件。
在一个实施例中，该U形支承件限定出当横向看时基本上无障碍的开口。
在一个实施例中，支承件包括第一和第二托架构件和在该托架构件的相对的下端之间延伸的水平杆件，所述托架构件连接到相应的印刷头致动器且邻近于所述印刷头致动器的相应内侧竖直延伸。
在一个实施例中，每个印刷头单元包括止挡调节机构，其用于设定印刷头致动器的竖直运动的上止点和下止点。
在一个实施例中，该止挡调节机构包括在支承件的每一端上的第一和第二止挡调节器，优选是螺纹调节器，其中第一止挡调节器设定了相应的印刷头致动器的竖直运动的下止点且第二止挡调节器设定了相应的印刷头致动器的竖直运动的上止点。
在一个实施例中，第二止挡调节器可脱离接合以允许相应的支承件被升高以充分离开印刷丝网，从而有利于移走印刷丝网。
在再一方案中，本发明提供一种丝网印刷系统，其包括：支承印刷丝网且包括第一和第二导引机构的支承框架；所述组件被支承在导引机构上并位于所述导引机构之间，从而能够运动以通过印刷丝网将印刷介质印刷到支承在该印刷丝网下的工件上；用于在相反的第一和第二方向之一上沿着导引机构驱动该组件的驱动单元。
在一个实施例中，该支承框架在平面视图中呈矩形并且包括在其相对侧的每一侧处的第一和第二框架支承构件，该第一和第二框架支承构件用于接纳和支承印刷丝网的相对侧。
在又一方案中，本发明提供一种通过印刷丝网将印刷介质丝网印刷在工件上的方法，该印刷丝网包括具有由其中的多个印刷孔构成的图案的丝网件，该方法包括如下步骤：提供印刷头组件，该印刷头组件包括：可动地支承在第一和第二导引机构中的相应导引机构上的第一和第二滑架；和安装到所述滑架上且位于它们之间的印刷头单元，其中该印刷头单元包括安装在相应的滑架上的第一和第二印刷头致动器，以及支承件，该支承件在印刷头致动器之间延伸从而可通过所述印刷头致动器竖直运动；将印刷部件附接到印刷头单元的支承件；和操作该组件从而在被支承在印刷丝网下的工件上印刷。
在一个实施例中，导引机构包括水平导引机构，优选是线性轴承。
在一个实施例中，印刷头致动器可操作以提供施加到支承件的受控的向下力，从而当附接到支承件时使得能将该受控的向下力施加到印刷部件。
在一个实施例中，受控的向下力在从0到15N的范围中，优选具有约1%以内的精度。
在一个实施例中，印刷头致动器包括低摩擦致动器。
在一个实施例中，印刷头致动器包括低摩擦气动致动器。
在一个实施例中，每个印刷头致动器包括缸体，可动地设置在该缸体中且包括附接到支承件的一端的附接构件的浮式活塞，和至少一个流体端口，流体压力施加到该至少一个流体端口以升高或降低浮式活塞。
在一个实施例中，印刷头单元还包括优选是线性轴承的竖直导引机构，其竖直地引导支承件，从而基本上没有水平力分量被传递到印刷头致动器上。
在一个实施例中，支承件包括大体上呈U形的构件。
在一个实施例中，该U形构件限定出当横向看时基本上无障碍的开口。
在一个实施例中，支承件包括第一和第二托架构件和在该托架构件的相对的下端之间延伸的水平杆件，所述托架构件连接到相应的第一和第二印刷头致动器中相应的印刷头致动器且邻近于所述印刷头致动器的相应内侧竖直延伸。
在一个实施例中，印刷头单元包括止挡调节机构，其用于设定印刷头致动器的竖直运动的上止点和下止点。
在一个实施例中，该止挡调节机构包括在支承件的每一端上的第一和第二止挡调节器，优选是螺纹调节器，还包括如下步骤：调整第一止挡调节器以设定印刷头致动器的竖直运动的下止点，和调整第二止挡调节器以设定相应的印刷头致动器的竖直运动的上止点。
在一个实施例中，该方法还包括如下步骤：使第二止挡调节器脱离接合以允许相应的支承件被升高以充分离开印刷丝网，从而有利于移走印刷丝网。
在又一方案中，本发明提供一种用于通过印刷丝网将印刷介质印刷在工件上的印刷头组件，该印刷丝网包括具有由其中的多个印刷孔构成的图案的丝网件，该印刷头组件包括可安装到第一和第二滑架并位于它们之间的印刷头单元，其中该印刷头单元包括在滑架之间延伸并且在使用中支承印刷部件的支承件，且该支承件包括大体上呈U形的构件。
在一个实施例中，该支承件限定出当横向看时基本上无障碍的开口。
在一个实施例中，导引机构包括水平导引机构，优选是线性轴承。
在一个实施例中，印刷头单元还包括可安装在相应的滑架上的第一和第二印刷头致动器，且该支承件在印刷头致动器之间延伸从而可通过印刷头致动器竖直运动。
在一个实施例中，印刷头致动器可操作以提供受控的向下力到支承件，从而当印刷部件附接到支承件时可将一受控的向下力施加到该印刷部件上。
在一个实施例中，该受控的向下力在从0到15N的范围中，且优选具有约1%以内的精度。
在一个实施例中，印刷头致动器包括低摩擦致动器。
在一个实施例中，印刷头致动器包括低摩擦气动致动器。
在一个实施例中，各印刷头致动器包括缸体，可动地设置在该缸体中且包括附接到支承件的一端的附接构件的浮式活塞，和至少一个流体端口，流体压力被施加到该至少一个流体端口以升高或降低浮式活塞。
在一个实施例中，印刷头单元还包括优选是线性轴承的竖直导引机构，其竖直地引导支承件从而基本上没有水平力分量传递到印刷头致动器。
在一个实施例中，该支承件包括第一和第二托架构件以及在该托架构件的相对的下端之间延伸的水平杆件，所述托架构件连接到相应的一个印刷头致动器且邻近于该印刷头致动器的相应内侧竖直延伸。
在一个实施例中，印刷头单元还包括止挡调节机构，其用于设定印刷头致动器的竖直运动的上止点和下止点。
在一个实施例中，该止挡调节机构包括在支承件各端上的第一和第二止挡调节器，优选是螺纹调节器，其中第一止挡调节器设定印刷头致动器的下止点，且第二止挡调节器设定印刷头致动器的上止点。
在一个实施例中，第二止挡调节器能脱离接合以允许支承件被升高以充分离开印刷丝网，从而有利于移走印刷丝网。
在另一方案中，本发明提供一种丝网印刷系统，其包括：支承印刷丝网且包括第一和第二导引机构的支承框架；上述印刷头组件，其被支承在导引机构上并位于所述导引机构之间，从而可移动以通过印刷丝网将印刷介质印刷到在印刷丝网下支承的工件上；和用于在相反的第一和第二方向之一上沿着导引机构驱动该印刷头组件的驱动单元。
在一个实施例中，该支承框架在平面视图中呈矩形且包括在其相对侧的每一侧处的第一和第二框架支承元件，该第一和第二框架支承元件接纳并支承印刷丝网的相对侧。
在又一方案中，本发明提供一种丝网印刷系统，其包括：支承印刷丝网且包括在其相对侧上的第一和第二导引机构的支承框架；和印刷头组件，其被支承在导引机构上并位于所述导引机构之间，从而可移动以通过印刷丝网将印刷介质印刷到支承在印刷丝网下的工件上，该印刷头组件包括可安装到第一和第二滑架并位于它们之间的印刷头单元，其中印刷头单元包括支承件，且该支承件包括在滑架之间延伸且在使用中支承印刷部件的支承元件，且在工作位置，该支承元件的主要部分位于支承框架的上表面之下。
在一个实施例中，该支承框架在平面视图中呈矩形且包括在其相对侧的每一侧上的第一和第二框架支承元件，该第一和第二框架支承元件接纳并支承印刷丝网的相对侧。
在一个实施例中，该系统还包括：用于在第一和第二的相反的方向之一上沿导引机构驱动该组件的驱动单元。
在一个实施例中，该支承件限定出当横向看时基本无障碍的开口。
在一个实施例中，该导引机构包括水平导引机构，优选是线性轴承。
在一个实施例中，印刷头单元还包括可安装在相应的滑架上的第一和第二印刷头致动器，且该支承件在印刷头致动器之间延伸，从而其能通过印刷头致动器竖直移动。
在一个实施例中，印刷头致动器可操作以提供受控的向下力到支承件，从而当印刷部件附接到支承件时可将一受控的向下力施加到该印刷部件上。
在一个实施例中，受控的向下力在从0到15N的范围中，优选具有约1%以内的精度。
在一个实施例中，该印刷头致动器包括低摩擦致动器。
在一个实施例中，该印刷头致动器包括低摩擦气动致动器。
在一个实施例中，各印刷头致动器包括缸体、可动地设置在该缸体中且包括附接到支承件的一端的附接构件的浮式活塞、和至少一个流体端口，流体压力被施加到该至少一个流体端口以升高或降低浮式活塞。
在一个实施例中，印刷头单元还包括优选是线性轴承的竖直导引机构，其竖直地引导支承件从而基本上没有水平力分量传递到印刷头致动器。
在一个实施例中，该支承件包括第一和第二托架构件和在所述托架构件的相对的下端之间延伸的水平杆件，所述托架构件连接到相应的印刷头致动器且邻近于该印刷头致动器的内侧竖直延伸。
在一个实施例中，印刷头单元还包括止挡调节机构，其用于设定印刷头致动器的竖直运动的上止点和下止点。
在一个实施例中，该止挡调节机构包括在支承件各端上的第一和第二止挡调节器，优选是螺纹调节器，其中第一止挡调节器设定印刷头致动器的下止点，且第二止挡调节器设定印刷头致动器的上止点。
在一个实施例中，第二止挡调节器能脱离接合以允许支承件被升高以充分离开印刷丝网，从而有利于移走印刷丝网。
附图说明
现将参考附图仅作为示例地在下文描述本发明的优选实施例，其中：
图1示出了现有技术的丝网印刷系统的透视图；
图2(a)和图2(b)示出了图1中的丝网印刷系统的印刷头组件在相反的第一和第二印刷行程中的操作；
图3示出了根据本发明的优选实施例的丝网印刷系统的透视图；
图4示出了图3中的丝网印刷系统的第一竖向截面图(沿图3中的剖切面I-I)；
图5示出了图3的丝网印刷系统的第二竖向截面图(沿图3中的剖切面II-II)；
图6(a)和图6(b)示出了图3中的丝网印刷系统的印刷头组件分别沿相反的第一和第二印刷行程的操作；和
图7(a)和图7(b)示出了图3的中丝网印刷系统的替代实施例的印刷头组件分别沿相反的第一和第二印刷行程的操作；
具体实施方式
图3至图6示出了根据本发明优选实施例的丝网印刷系统，其构造成接纳印刷丝网105并且通过该印刷丝网105在工件上印刷。
在该实施例中，印刷丝网105包括平面视图呈矩形的框架107和在张紧状态下被安装到框架107上并且包括由多个印刷孔构成的图案110的丝网件109，在这里该丝网件109呈由金属材料或塑料材料制成的整片的形式、或涂层过的筛网形式，该图案限定出印刷区域，印刷介质通过该印刷区域被印刷到支承在该印刷丝网下的工件上。
该丝网印刷系统包括支承印刷丝网105的刚性支承框架111；在印刷丝网105的相对侧平行地设置在该支承框架111上的第一和第二水平导引机构117,117；印刷头组件119，其被支承在水平导引机构117,117上从而可在水平面内移动并且通过印刷丝网105将印刷介质印刷到在该印刷丝网下被支承的工件上；和用于在相反的第一和第二方向D1,D2之一上驱动印刷头组件119沿水平导引机构117,117运动的驱动单元121。
在该实施例中，支承框架111在平面视图中呈矩形并且包括在其相对侧处(在这里是在下边缘处)的第一和第二框架支承元件125,125，在此为凸出部分，该第一和第二框架支承元件接纳并支承印刷丝网105的框架107的相对侧。
在该实施例中，如图5所示，支承框架111的相对侧包括朝内的定位构件131，其用于将印刷丝网105定位在支承框架111中。在该实施例中，在支承框架111的一侧上的定位构件131在这里通过弹簧构件133弹性地偏压，从而偏压该印刷丝网105的框架以抵靠着支承框架111的另一侧上的定位构件131。
在该实施例中，丝网印刷系统还包括用于将印刷丝网105在固定位置处锁定到支承框架111的丝网锁定机构135。
在该实施例中，如图5所示，丝网锁定机构135包括关于框架支承元件125,125相对设置且可操作地将印刷丝网105的框架107夹紧到框架支承元件125,125上的多个夹紧件137，和用于移动夹紧件137以将印刷丝网105夹紧到支承框架111上的至少一个(在该实施例中为多个)致动器139，该致动器在此为气动致动器。
在该实施例中，支承框架111上的水平导引机构117,117包括线性轴承，印刷头组件119的相对端可动地支承于其上。
在该实施例中，印刷头组件119包括安装在第一和第二水平导引机构117,117中相应的水平导引机构上的第一和第二滑架141,141、和以相邻且平行的关系安装到第一和第二滑架141,141且位于它们之间的第一和第二印刷头单元143,145。
在该实施例中，第一和第二滑架141,141各包括用于接合驱动单元121的相应的传动部件185,185的联接件142，在此该联接件包括带齿部，这将会在下文中更详细描述。
印刷头单元143,145各包括：安装在第一和第二滑架141,141中相应的一个上的第一和第二印刷头致动器147,147；支承件151，其在印刷头致动器147,147之间延伸从而可通过该印刷头致动器竖直移动并且支承呈刮墨刀181或覆墨杆/刀183形式的印刷部件(这将在下文更详细描述)；和在竖直方位引导该支承件151的第一和第二竖直导引机构152,152。
通过将印刷头致动器147,147直接支承在支承框架111上而不是像现有技术那样支承在必须很大体积的台架上，第一和第二印刷头单元143,145的支承件151,151的尺寸可以大大减小，这减轻了重量且还使得支承件151,151能够靠近印刷丝网105布置而不延伸很大的高度，在此为具有低于支承框架111的上表面的上高度，这改进了可视性。在该实施例中，支承件151,151提供了当水平观看时在支承框架111之间的显著开阔的开口部。
在该实施例中，印刷头致动器147,147包括低摩擦气动致动器(由英国弥尔顿凯恩斯的SMC Pneumatics(英国)公司产的MQQ TB20-10D型致动器)，其包括缸体153；可动地设置在该缸体153中的浮式活塞154，该浮式活塞154包括从缸体153中竖直延伸并且通过浮式活塞154的运动而运动的导杆155；和第一和第二流体端口157,159，呈正压或负压(真空)的流体压力在此为气压被施加到该第一和第二流体端口以升高或降低浮式活塞154以及竖直延伸的导杆155。
在该实施例中，第一和第二印刷头单元143,145中之任一个的印刷头单元的印刷头致动器147,147的相应的第一流体端口157之间和第二流体端口,159之间是共连的，从而第一和第二印刷头单元143,145中相应的一个印刷头的印刷头致动器147,147被一致地操作。
在该实施例中，流体供应源是气动压缩空气供应源，其通过精确的压力调节器(如英国弥尔顿凯恩斯的SMC Pneumatics(英国)公司生产的ITV1050型)可切换地传送到第一和第二印刷头单元143,145中相应的印刷头单元的印刷头致动器147,147的第一和第二流体端口157,159。
在该实施例中，第一和第二竖直导引机构152,152包括线性轴承，支承件151的相对端可动地支承在该线性轴承上，从而确保没有横向力分量被传递到印刷头致动器147,147，否则这会给印刷头致动器147,147带来摩擦阻力，这会损害印刷头致动器147,147所提供的必需精确的压力控制。
在该实施例中，支承件151包括大体呈U形的构件，其包括第一和第二托架构件161,161，其连接到相应的印刷头致动器147,147并且邻近于印刷头致动器147,147的相应内侧竖直延伸；和在托架构件161,161的相对的下端之间延伸的横向杆件163。
通过这种构造，第一和第二印刷头单元143,145的支承件151,151的U形轮廓为操作人员提供了改进的印刷丝网105表面的可见性，这对于监控印刷丝网105和印刷介质的状态是特别有利的。
在该实施例中，第一和第二印刷头单元143,145各包括止挡调节机构171，其用于设定印刷头致动器147,147的活塞154,154的运动的上止点和下止点。
在该实施例中，该止挡调节机构171包括在支承件151的各端上的第一和第二螺纹调节器173,175，其中第一螺纹调节器173,173设定印刷头致动器147,147的活塞154,154的下止点，且第二螺纹调节器175,175设定印刷头致动器147,147的活塞154,154的上止点。
在一个实施例中，印刷头致动器147,147能被设置成较长行程致动器，通过使上止点螺纹调节器175,175脱接，它能够允许相应的支承件151和附接于其上的印刷部件升高以充分离开印刷丝网105，从而有利于移走印刷丝网105。
在该实施例中，第一印刷头单元143的支承件151具有附接于其上的刮墨刀181，且第二印刷头单元145的支承件151具有附接于其上的覆墨刀183。
在没有压力施加到第一印刷头单元143的印刷头致动器147,147的情况下，刮墨刀181将搁置在印刷丝网105的丝网件109的表面上并且施加由刮墨刀181、支承件151和各印刷头147,147的浮式活塞154的总重量所确定的力到丝网件109上。
通过向第一印刷头单元143的印刷头致动器147,147的第一流体端口157,157施加正流体压力或向第二流体端口159,159施加负流体压力，由刮墨刀181施加到丝网件109上的力能被减小，且通过施加足够的流体压力，刮墨刀181可被提升离开丝网件109，直到由止挡调节机构171的第二螺纹调节器175,175所设定的上止点。
作为替代，通过向第一印刷头单元143的印刷头致动器147,147的第一流体端口157,157施加负压或第二流体端口159,159施加正压，由刮墨刀181施加到丝网件109的力可被增加。
这样，通过可控制地施加流体压力到第一印刷头单元143的印刷头致动器147,147的第一流体端口157,157或第二流体端口159,159中相应的流体端口，如图6(a)所示，刮墨刀181可以以约1%的精度施加任何所需的向下力F(在该实施例为在0到约15N的范围中)到丝网件109上，或者如图6(b)所示，刮墨刀181可被保持在离开丝网件109的不工作位置。
在替代的实施例中，足够的流体压力能被施加到第一印刷头单元143的第一流体端口157,157，以反作用于刮墨机构的静重，且受控的流体压力能被施加到第一印刷头单元143的第二流体端口159,159以将所需的向下力施加到刮墨刀181。
在没有压力施加到第二印刷头单元145的印刷头致动器147,147的情况下，印刷头致动器147,147的活塞154,154将处于由止挡调节机构171的第一螺纹调节器173,173限定的下止点位置，从而覆墨刀183被保持在如图6(b)所示的恰好离开丝网件109的再涂布位置。
通过施加正流体压力到第二印刷头单元145的印刷头致动器147,147的第二流体端口159,159或施加负流体压力到第一流体端口157,157，覆墨刀183被锁定在再涂刷位置。当使用粘稠的液态墨时，印刷丝网105通常使用用于丝网件109的涂层过的筛网，并且希望由多个印刷孔构成的图案110所限定的丝网件109的图案区保持覆盖有薄墨膜以防止墨在丝网件109中干化且堵塞印刷孔构成的图案110。当印刷头组件119在每个返回行程中返回最初的起始位置时，通过将覆墨刀183定位在再涂刷位置，如图6(b)所示覆墨刀183用印刷介质薄膜再涂刷丝网件109的表面。
通过施加正流体压力到第二印刷头单元145的印刷头致动器147,147的第一流体端口157,157或施加负流体压力到第二流体端口159,159，覆墨刀183能被升高进一步离开丝网件109到如图6(a)所示的由止挡调节机构171的第二螺纹调节器175,175限定的上止点位置。
在该实施例中，驱动单元121包括附接到第一和第二滑架141,141中相应的滑架的联接件142,142的第一和第二传动部件185,185(在这里为齿带)、和可操作以驱动传动部件185,185并从而驱动第一和第二滑架141,141的驱动马达187。在该实施例中，传动部件185,185通过传动轴189共连，且驱动马达187被联接到一个传动部件185，从而驱动马达187的运转通过传动轴189同时驱动传动部件185,185。
印刷头组件119的操作如图6(a)和图6(b)所示。
在印刷行程中，如图6(a)所示，其中印刷头组件119沿第一方向D1移动，第一印刷头单元143的刮墨刀181通过第一印刷头单元143的印刷头致动器147,147与丝网件109相接触并且被加载所需的向下力F，从而推动刮墨刀181前面的印刷介质PM向前并且通过丝网件109中印刷孔构成的图案110沉积到在该丝网件109下被支承的工件W上，且第二印刷头单元145的覆墨刀183被第二印刷头单元145的印刷头致动器147,147保持在升高的不工作位置。
在返回行程中，如图6(b)所示，其中印刷头组件119沿第二方向D2移动，第一印刷头单元143的刮墨刀181通过第一印刷头单元143的印刷头致动器147,147被升高而不与丝网件109接触且被保持在升高的不工作位置，且第二印刷头单元145的覆墨刀183被降低且被保持在工作的再涂刷位置，从而用印刷介质PM薄膜再涂刷丝网件109的表面。
在替代的实施例中，如图7(a)和图7(b)所示，其例如是用于粘稠材料的印刷，第二印刷头单元145的支承件151装配刮墨刀181来取代覆墨刀183，且第二印刷头单元145以与如上所述的第一印刷头单元143的相同的方式操作。
在该实施例中，刮墨刀181,183的上端充分间隔开以允许印刷介质PM导入它们之间限定出的腔室中。这样一来，刮墨刀181,181之间的腔室能保持有高充填体积的印刷介质，并且至少使得印刷介质PM延伸横过该腔室以与每个刮墨刀181,181都接触。通过这种构造，实现印刷介质PM的循环，这提供了充分的剪切减薄度，从而能以比现有印刷头更高的印刷速度印刷。
在该实施例中，印刷头组件119包括联接到刮墨刀181,181的相应端部的第一和第二端部阻挡件191,191，从而将印刷介质PM保持在刮墨刀181,181之间。
在该实施例中，端部阻挡件191,191用固定件固定到刮墨刀181,181的端部，且各端部阻挡件包括在竖直方位上延伸且允许刮墨刀181,181的相对竖直运动的槽孔。
替代的印刷头组件119的操作在图7(a)和图7(b)中示出。在该实施例中，印刷头组件119可沿相反的方向D1,D2的第一和第二印刷行程中往复运动。
在向外的第一印刷行程中，如图7(a)所示，其中印刷头组件119沿第一方向D1移动，第一印刷头单元143的后刮墨刀181通过第一印刷头单元143的印刷头致动器147,147与丝网件109相接触且被加载所需的向下力F，从而推动该刮墨刀181前面的印刷介质PM向前且通过丝网件109中的印刷孔构成的图案110，沉积到在该丝网件下被支承的工件W上，而第二印刷头单元145的前刮墨刀181被第二印刷头单元145的印刷头致动器147,147保持在恰好离开丝网件109的升高位置。第二印刷头单元145的前刮墨刀181紧密地靠近丝网件109，但仍隔开足够的距离以防在向外的印刷行程中与丝网件109相接触。在一个实施例中，前刮墨刀181的下边缘与丝网件109间隔不超过约1mm，且优选不超过约0.5mm。这种构造与现有技术的刮墨系统显著区别，在现有的刮墨系统中要保持前刮墨机构很好地避开工作中的后刮墨机构。
在返回的第二印刷行程中，如图7(b)所示，其中印刷头组件119沿相反的第二方向D2移动，第二印刷头单元145的后刮墨刀181通过第二印刷头单元145的印刷头致动器147,147与丝网件109相接触且被加载所需的向下力F，从而推动该刮墨刀181前面的印刷介质PM向前且通过丝网件109中的印刷孔构成的图案110沉积到在该丝网件下被支承的工件W上，且第一印刷头单元143的前刮墨刀181被第一印刷头单元143的印刷头致动器147,147保持在恰好离开丝网件109的升高位置。类似于向外的第一印刷行程的配置，第一印刷头单元143的前刮墨刀181紧密地靠近丝网件109，但仍隔开足够的距离以防在返回的印刷行程中与丝网件109相接触。在一个实施例中，前刮墨刀181的下边缘与丝网件109间隔不超过约1mm，且优选不超过约0.5mm。
令人惊奇地，本发明的发明人已证实，在运动方向上的前刮墨刀181被升高以恰好避开丝网件的刮墨刀181,181的这种构造与在刮墨刀181,181之间的腔室中提供基本上填满该腔室的一定体积的印刷介质PM相结合提供了至少等效于现有封闭的丝网印刷头的性能。
最后，人们将会理解本发明已通过其优选实施例进行了描述且可以用多种方式进行变化，而不背离由所附的权利要求书所限定的本发明的范围。

Claims (30)

1.一种用于通过印刷丝网将印刷介质印刷在工件上的印刷头组件，该印刷丝网包括在其中具有由印刷孔构成的图案的丝网件，该印刷头组件包括：在使用中可动地支承在第一和第二导引机构中的相应导引机构上的第一和第二滑架；和
以相邻且平行的关系安装到所述滑架且位于所述滑架之间的第一和第二印刷头单元，其中所述第一和第二印刷头单元各包括印刷头致动器和支承件，该支承件在相应的第一和第二滑架之间延伸并且可通过所述印刷头致动器竖直运动；
其中，支承件各具有接附至其上的印刷部件，且印刷部件一起在所述印刷部件间限定出腔室，且所述支承件间隔布置，从而印刷介质能从上方在所述支承件之间导入所述腔室，使得一定体积的印刷介质能被导入所述腔室，该一定体积的印刷介质横过该腔室延伸并与印刷部件接触。
2.根据权利要求1所述的印刷头组件，其特征是，所述第一和第二导引机构包括水平导引机构或线性轴承。
3.根据权利要求1所述的印刷头组件，其特征是，每个印刷头致动器可操作以提供受控的向下力到相应的支承件上，从而当印刷部件附接到该支承件时可将一受控的向下力施加到该印刷部件上。
4.根据权利要求3所述的印刷头组件，其特征是，所述受控的向下力在从0到15N的范围中并具有约1％以内的精度。
5.根据权利要求3所述的印刷头组件，其特征是，该印刷头致动器包括低摩擦致动器。
6.根据权利要求5所述的印刷头组件，其特征是，该印刷头致动器包括低摩擦气动致动器。
7.根据权利要求1所述的印刷头组件，其特征是，所述印刷部件包括刮墨刀。
8.根据权利要求1所述的印刷头组件，其特征是，每个印刷头单元还包括竖直导引机构或线性轴承，其竖直地引导相应的支承件，从而基本上没有水平力分量被传递到印刷头致动器。
9.根据权利要求1所述的印刷头组件，其特征是，所述支承件包括大体上呈U形的构件。
10.根据权利要求9所述的印刷头组件，其特征是，该U形支承件限定出当横向看时基本上无障碍的开口。
11.根据权利要求1所述的印刷头组件，其特征是，每个印刷头单元包括止挡调节机构，其用于设定印刷头致动器的竖直运动的上止点和下止点。
12.根据权利要求1所述的印刷头组件，其特征是，该印刷介质是流体材料。
13.一种丝网印刷系统，其包括：
支承印刷丝网并包括第一和第二导引机构的支承框架；
根据权利要求1所述的印刷头组件，其被支承在所述第一和第二导引机构上并位于所述第一和第二导引机构之间，从而可移动以通过印刷丝网将印刷介质印刷到在该印刷丝网下被支承的工件上；和
用于在相反的第一和第二方向上沿着所述第一和第二导引机构驱动该印刷头组件的驱动单元。
14.根据权利要求13所述的丝网印刷系统，其特征是，该支承框架在平面视图中呈矩形并且包括在其相对侧中的每一侧上的第一和第二框架支承元件，该第一和第二框架支承元件接纳并支承该印刷丝网的相对侧。
15.一种通过印刷丝网将印刷介质丝网印刷到工件上的方法，该印刷丝网包括具有由其中的多个印刷孔构成的图案的丝网件，该方法包括如下步骤：
提供印刷头组件，该印刷头组件包括：可动地支承在第一和第二导引机构中相应导引机构上的第一和第二滑架；和以相邻且平行的关系安装到所述滑架且位于所述滑架之间的第一和第二印刷头单元，其中每个印刷头单元包括印刷头致动器和支承件，该支承件在相应的第一和第二滑架之间延伸并通过该印刷头致动器可竖直运动；
将印刷部件附接到每个印刷头单元的支承件，印刷部件一起在所述印刷部件间限定出腔室；
将印刷介质从上方在所述支承件之间导入所述腔室，使得一定体积的印刷介质能被导入所述腔室，该一定体积的印刷介质横过该腔室延伸并与印刷部件接触；和
操作该印刷头组件以在该印刷丝网下被支承的工件上印刷。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征是，该第一和第二导引机构包括水平导引机构或线性轴承。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征是，每个印刷头致动器可操作以提供受控的向下力到相应的支承件上，从而当印刷部件附接到该支承件时能将一受控的向下力施加到该印刷部件上。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征是，所述受控的向下力在从0到15N的范围中且具有约1％以内的精度。
19.根据权利要求15所述的方法，其特征是，印刷头致动器包括低摩擦致动器。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征是，印刷头致动器包括低摩擦气动致动器。
21.根据权利要求15所述的方法，其特征是，所述印刷部件包括刮墨刀。
22.根据权利要求15所述的方法，其特征是，每个印刷头单元还包括竖直导引机构或线性轴承，其竖直地引导相应的支承件，从而基本上没有水平力分量被传递到印刷头致动器。
23.根据权利要求15所述的方法，其特征是，所述支承件包括大体上呈U形的构件。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征是，该U形构件限定出当横向看时基本上无障碍的开口。
25.根据权利要求15所述的方法，其特征是，每个印刷头单元包括止挡调节机构，其用于设定印刷头致动器的竖直运动的上止点和下止点。
26.根据权利要求15所述的方法，其特征是，该方法还包括如下步骤：
保持腔室基本上填满印刷介质。
27.根据权利要求15所述的方法，其特征是，该印刷介质是流体材料。
28.根据权利要求15所述的方法，其特征是，该印刷介质是粘稠材料。
29.根据权利要求15所述的方法，其特征是，该印刷介质是液态墨。
30.根据权利要求15所述的方法，其特征是，该印刷介质是焊膏。
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