CN106998628B - 阻挡计量 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阻挡计量。一种用于向喷墨系统的多个印刷头计量热熔墨水的热熔墨水计量系统，包括：包括流体线、储液器、泵和加热系统的闭合回路，其中储液器被布置在流体线中并且被配置为容纳热熔墨水，其中泵被布置在流体线中并且被配置为在闭合回路中循环热熔墨水，并且其中加热系统被配置为将闭合回路中的热熔墨水加热到允许热熔墨水在闭合回路中流动的预定工作温度；每个印刷头一个流体连接，所述流体连接被连接到闭合回路的流体线，其中每个流体连接包括计量阀来计量提供给各个印刷头的热熔墨水的量。

Description

阻挡计量
本申请是2012年12月28日提出的、申请号为201280071043.8、名称为“用于印刷印刷电路板的喷墨系统”的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明通常涉及用于制造包括墨水图案的基底的设备、方法和用途。尤其是，本发明涉及用于通过在基底上印刷墨水图案来制造印刷电路板的方法和喷墨系统的几个方面。
背景技术
US2007/0154081公开了用于检查和核验电路的系统。该系统具有包含具有自动光学检验(AOI)设备的第一站的底盘(chassis)，所述自动光学检验设备执行电路的AOI来识别该电路上的候选对象的缺陷。进一步的，底板包含具有核验设备的第二站，所述核验设备执行对AOI设备所识别出的候选对象的缺陷的核验。该系统包含第一和第二可运输台用于在第一和第二站之间分别支撑和输送第一和第二电路。在制造电路之后，基底被聚集成一批并且被转送到该系统来进行检查和核验。顺次地将一批基底中的每个基底提供给集成的检查、核验和校正系统。集成的检查意为对被检查的基底上的可疑缺陷进行的核验和修正一般与对新的基底的检查同时进行。在执行检查、核验和修正之后，可以执行例如应用焊接掩模的额外的印刷电路板处理步骤，来最终完成印刷电路板。
同时执行检查、核验和修正来提高生产率。所公开的系统缺点在于尽管这样同时工作，但是每个基底的全部生产时间仍然需要太长的时间间隔。对成批基底的检查和处理是耗时的并且占用着印刷电路板的生产。
发明内容
本发明涉及一种热熔墨水计量系统。热熔墨水是可以从喷墨系统喷射的材料。因为热熔墨水的固有性质是在正常室温时为固态，需要被加热到高温来熔化，以便可以用喷墨系统朝向基底喷射它，在此之后，墨水可以在基底上凝固来在基底上形成想要的图案。
与水性墨水相比较，热熔墨水在将热熔墨水供应给喷墨系统印刷头方面存在一些挑战。挑战之一是以可靠的方式进行这一点，使得在喷墨系统的印刷操作过程中的任何时候，都有充足的恰当准备好的热熔墨水可用于印刷头来喷射，即充足的具有合适的预定工作温度的热熔墨水。
另一个挑战可以是这样做的同时，热熔墨水可能由于为了得到并且保持预定工作温度的热熔墨水而应用的热负载而老化，这意味着热熔墨水的性质不理想的变化。当增加印刷头数目时，老化尤其是一种问题，因为这典型地导致了大尺寸的储液器并且因此导致将大量墨水保持在高温更长一段时间。从储液器出来，热熔墨水随后经由对应的供给线被提供给各个印刷头。
具有大的储液器的另一个不利是在启动系统的过程中，系统需要花费比较长的时间来加热对应的大量热熔墨水。
因此，本发明的目的是提供热熔墨水计量系统，其中热熔墨水的老化风险被减少的同时保证了当需要时，可用处于预定工作温度的热熔墨水。
本发明的目的是通过提供根据权利要求1所述的热熔墨水计量系统而实现的。
在闭合回路中越过流体连接的热熔墨水的流通具有以下优点，所需储液器的尺寸基本上独立于连接到热熔墨水计量系统的印刷头的数量，与此同时，相对热熔墨水基本上是稳态的在先技术的热熔墨水系统来说，可以出于可靠性目的而容易地保持流通的热熔墨水的预定工作温度。需要调整至印刷头的数量和尺寸的是闭合回路的流体线的长度和流体连接的数量。可以随后为各个印刷头的估计消耗率和也许为想要的重新补足率设计储液器的尺寸，以最小化计量系统中的熔化的热熔墨水量。
在一个实施例中，储液器可连接到热熔墨水盒，所述墨水盒包含预定量的固态热熔墨水以重新补足闭合回路。加热系统优选地包含单独的加热元件来在连接到储液器时向热熔墨水盒供热，以便熔墨水可以被熔化并且以液相提供给储液器。可以提供控制系统，其根据闭合回路中流通的热熔墨水量控制所述加热元件。控制系统可以被配置为当闭合回路中的热熔墨水量下降到预定最小值以下时，用熔化的热熔墨水重新补足闭合回路，以便热熔墨水仅仅在喷墨系统的消耗需要的情况下受到热负载。这进一步的减少了热熔墨水由于老化而改变性质的机会，因为在计量系统中的液相的热熔墨水量比较低并且因此在热熔墨水计量系统中的平均停留时间低。
在计量系统中相对少的液体热熔墨水量具有减少系统启动时间的优点，在系统的启动时间中，闭合回路中的热熔墨水必须被熔化。
为了测量闭合回路中的热熔墨水量，计量系统可以包含液面传感器来测量储液器中的热熔墨水的液面。液面传感器的输出随后被提供给控制系统，其转而驱动依赖其的加热系统。
在一个实施例中，液面传感器被配置为探测储液器中的热熔墨水的液面是否超出或者低于预定最低液面，其中液面传感器包含底部开口端被布置在储液器中相当于预定最低液面的高度的管状计量槽、连接到计量槽以向计量槽供给预定体积空气的空气体积置换设备，以及测量计量槽中的气压和热熔墨水上方的储液器中的气压之间的气压差的压力传感器。
如果储液器中的热熔墨水的液面在最低液面的上方，用空气体积置换设备向计量槽供给预定体积的空气将导致计量槽中的气压和热熔墨水上方的储液器中的气压之间的压力差，并且如果储液器中的热熔墨水的液面在最低液面以下，将不会导致计量槽中的气压和热熔墨水上方的储液器中的气压之间的压力差。因此，定期向计量槽供给预定体积的空气并且测量压差提供了关于储液器中热熔墨水的液面低于或者超出预定最低液面的信息，基于这个信息，可以决定通过控制系统重新补足热熔墨水。
在一个实施例中，当热熔墨水的液面下降到低于预定最低液面时，可以自动地从热熔墨水盒将预定数量的热熔墨水提供给储液器。在那种情况下，优选的是盒中的热熔墨水量对应于预定数量。然而，替选地，可以操作加热系统来熔化盒中的热熔墨水，直到储液器中的液面已经上升到预定的最高液面。为了实现这一点，可以对最低液面使用与上述相似的液面传感器，以便该液面传感器被配置为探测储液器中的热熔墨水的液面是否超出或者低于预定最高液面，其中液面传感器包含底部开口端被布置在储液器中相当于预定最高液面的高度的管状计量槽、连接到计量槽以向计量槽供给预定体积空气的空气体积置换设备，以及测量计量槽中的气压和热熔墨水上方的储液器中的气压之间的气压差的压力传感器。
因为热熔墨水的预定工作温度在100摄氏度以上，并且/或者热熔墨水有时可能是非常侵蚀性的，即具有低pH，因此液面传感器需要能够应付这些条件。上述种类的传感器由于与稳态成分相结合地利用气压，因此非常适合使用在这些环境中。结果是，由于缺少运动部件，液面传感器是可靠的。进一步的，例如用于压力传感器的电气元件和用于空气体积置换设备的驱动电子设备可以被放置在距离储液器的安全距离处，并且通过管子被连接到计量槽和储液器，从而提供无爆炸和无火花的液面传感器。所述管子的体积优选地比计量槽体积小。
液面传感器的另一个优点可以是液面传感器不依赖于热熔墨水材料和/或温度。
可以与热熔墨水连接的元件，诸如计量槽可以由插入热熔墨水中的例如能经受侵蚀的适当的材料制成。
在一个实施例中，储液器具有50[1/m]的表面面积-比-体积比，优选地至少为100[1/m]并且最优选地为至少150[1/m]。这是有利的，因为加热系统通常被配置为经由储液器的外表面向储液器施加热量，以使得储液器的表面面积-与-体积比越大，通过外表面加热的储液器内部的体积就越快。由于大的表面面积-与-体积比典型地导致多个维度之一变得相当大，因此可以折叠储液器来得到U形的横截面，从而保持储液器的总尺寸在预先确定的值以内。优选地，储液器被配置得在储液器内部，与储液器最近的墙的最大距离为最多10mm，优选地最多5mm。
热熔墨水盒优选地是可替换的单元，在变空之后，用满的盒替代。储液器可以被配置为同时可连接到超过一个盒，以便例如每一次储液器中的液面下降到低于预定的最低液面时，可以将盒注入到储液器中，而不需要立即手动地替换盒。随后仅仅当最后的盒空了以后才需要手动替换。
在一个实施例中，当连接到储液器时，热熔墨水盒具有与储液器流体流通的底部开口，以便熔化的热熔墨水将由于重力而自动地流向储液器。优选地，在热熔墨水盒的内部、在距离固态热熔墨水和开口之间的开口以上一定距离放置间隔物，其中间隔物具有至少与开口一样大的表面面积，并且其中，间隔物被布置在热熔墨水盒内部，使得熔化的热熔墨水必须围绕间隔物流向该开口。结果是，防止在盒内生成真空，这将防止热熔墨水流出盒。因此，可以确保盒的清空，这使得计量系统在使用在喷墨系统中时更可靠。
在一个实施例中，间隔物是带有多个脊(ridges)的板，该多个脊自动地提供板和热熔墨水盒底部之间的想要的距离。
在一个实施例中，间隔物是带有延伸突出的岔路的板，来提供板和热熔墨水盒侧壁之间的想要的距离。
在一个实施例中，热熔墨水盒可连接至储液器的连接元件，其中连接元件包含虹吸管来提供储液器内部空气和储液器外部空气之间的气体分离。甚至在没有盒连接到储液器的情况下，烟或气体由于储液器内部比较高的温度而不能通过连接元件从储液器逃出，藉此防止对于其他元件或在计量系统附近工作的人的危险情况。
在一个实施例中，通过气压操作计量阀，这提供与液面传感器相同的优点，因为由于利用气压，计量阀的致动是无爆炸和火花的。
本发明还涉及用于向喷墨系统的多个印刷头计量热熔墨水的方法，所述方法包括以下步骤：
-将一部分热熔墨水加热至预定的工作温度以允许热熔墨水流动；
-在闭合回路中流通加热的热熔墨水；
-如果需要的话将来自闭合回路的加热的热熔墨水轻敲至印刷头。
在一个实施例中，方法进一步包括在闭合回路中的热熔墨水量下降到预定的最小值以下的情况下，重新补足热熔墨水的步骤。优选地，当闭合回路中的热熔墨水量到达预定的最大值时，停止重新补足。
本发明还涉及探测容器中的热熔墨水的液面是否高于或者低于预定液面的液面传感器，其中液面传感器包含底部开口端被布置在储液器中相当于预定液面的高度的管状计量槽、连接到计量槽以向计量槽供给预定体积空气的空气体积置换设备，以及测量计量槽中的气压和热熔墨水上方的容器中的气压之间的气压差的压力传感器。
本发明进一步涉及用于喷墨系统的热熔墨水盒，其包括开口，其中在热熔墨水盒的内部、在距离固态热熔墨水和开口之间的开口一定距离处放置间隔物，其中间隔物具有至少与开口一样大的表面面积，并且其中，间隔物被布置在热熔墨水盒内部，使得熔化的热熔墨水必须围绕间隔物流向该开口来离开热熔墨水盒。
本发明进一步涉及喷墨系统，尤其是包括根据本发明的热熔墨水计量系统的按需滴墨喷墨系统。
可以想象的是，本发明的不同方面可以互相结合。
根据本发明的实施例可以通过以下972作为前缀的款项来限定：
972_1.用于向喷墨系统的多个印刷头计量热熔墨水的热熔墨水计量系统，包括：
-包括流体线、储液器、泵和加热系统的闭合回路，其中储液器被布置在流体线中并且被配置为容纳热熔墨水，其中泵被布置在流体线中并且被配置为在闭合回路中循环(circulate)热熔墨水，并且其中加热系统被配置为将闭合回路中的热熔墨水加热到允许热熔墨水在闭合回路中流动的预定工作温度；
-每个印刷头一个流体连接，所述流体连接被连接到闭合回路的流体线，其中每个流体连接包括计量阀来计量提供给各个印刷头的热熔墨水的量。
972_2.根据款项972_1的热熔墨水计量系统，其中储液器可连接到包含一定量的热熔墨水的热熔墨水盒，来用热熔墨水重新补足闭合回路。
972_3.根据972_2的热熔墨水计量系统，其中加热系统包括在储液器被连接到热熔墨水盒的情况下，能将热量供应给热熔墨水盒的加热元件。
972_4.根据款项972_1的热熔墨水计量系统，包括液面传感器来探测储液器内部的热熔墨水的液面。
972_5.根据款项972_4的热熔墨水计量系统，其中液面传感器被配置为探测储液器中的热熔墨水的液面是否超出或者低于预定最低液面，其中液面传感器包含开口端被布置在储液器中相当于预定最低液面的高度的管状计量槽、连接到计量槽以向计量槽供给预定体积空气的空气体积置换设备，以及测量计量槽中的气压和热熔墨水上方的储液器中的气压之间的气压差的压力传感器。
972_6.根据款项972_4的热熔墨水计量系统，其中液面传感器被配置为探测储液器中的热熔墨水的液面是否高于或者低于预定最高液面，其中液面传感器包含开口端被布置在储液器中相当于预定最高液面的高度的管状计量槽、连接到计量槽以向计量槽供给预定体积空气的空气体积置换设备，以及测量计量槽中的气压和热熔墨水上方的储液器中的气压之间的气压差的压力传感器。
972_7.根据款项972_1的热熔墨水计量系统，其中储液器具有至少50[1/m]的表面面积与体积比，优选地为至少100[1/m]并且最优选地为至少150[1/m]。
972_8.根据款项972_7的热熔墨水计量系统，其中储液器具有U形横截面。
972_9.根据款项972_7的热熔墨水计量系统，其中储液器被配置得使得在储液器内部，与储液器最接近的墙的最大距离为最多10mm，优选地为最多5mm。
972_10.根据款项972_2的热熔墨水计量系统，包括至少一个热熔墨水盒。
972_11.根据款项972_10的热熔墨水计量系统，其中当热熔盒被连接到储液器上，热熔墨水盒包括热熔墨水盒底部中的开口，以此使得熔化的热熔墨水能够由于重力而流入储液器，其中在热熔墨水盒的内部、距离固态热熔墨水和开口之间的开口一定距离放置间隔物，其中间隔物具有至少与开口一样大的表面面积，并且其中，间隔物被布置在热熔墨水盒内部，使得熔化的热熔墨水必须围绕间隔物流向开口。
972_12.根据款项972_11的热熔墨水计量系统，其中，间隔物是带有多个脊的板，该多个脊自动地提供板和热熔墨水盒底部之间的想要的距离。
972_13.根据款项972_11的热熔墨水计量系统，其中，间隔物是带有延伸突出的岔路的板，来提供板和热熔墨水盒侧壁之间的想要的距离。
972_14.根据款项972_2的热熔墨水计量系统，其中，热熔墨水盒可连接至储液器的连接元件，并且其中连接元件包含虹吸管来提供储液器内部空气和储液器外部空气之间的气体分离。
972_15.根据款项972_1的热熔墨水计量系统，其中通过气压操作计量阀。
972_16.用于向喷墨系统的多个印刷头计量热熔墨水的方法，所述方法包括以下步骤：
-将一部分热熔墨水加热至预定的工作温度使热熔墨水能够流动；
-在闭合回路中流通加热的热熔墨水；
-如果需要的话将来自闭合回路的加热的热熔墨水轻敲至印刷头。
972_17.根据款项972_16的方法，进一步包括在闭合回路中的热熔墨水的量下降到低于预定最小值的情况下，重新补足热熔墨水的步骤。
972_18.根据款项972_17的方法，其中，当闭合回路中的热熔墨水量达到预定的最大值时，停止重新补足。
因此，本专利申请呈现了本发明的若干个措施、特征和方面，其中它们可以被认为是独立的发明或者方面，但是这些发明和方面页可以被组合在一个实施例中来补偿彼此并且/或者增强可以获得的效果。
附图说明
将参考附图更详细地说明本发明。附图显示了根据本发明任何方面的实际的实施例，其不可以被解释成限制本发明的范围。也可以脱离所显示的实施例来考虑具体的特征，并且可以在宽泛的背景下将具体的特征不仅看做是所显示的实施例的划界特征，还看作是对落入附加权利要求范围的任何方面的全部实施例的公共特征，其中：
图1描绘了根据本发明的实施例，尤其是第二、第三和第四方面的实施例的喷墨系统；
图2用示意图描绘了根据本发明的热熔墨水计量系统；
图3用示意图描绘了图2的计量系统的储液器；
图4用示意图描绘了根据本发明的热熔墨水盒。
具体实施方式
图1描绘了根据本发明的实施例的喷墨系统，其用于通过将材料的液滴喷射向基底，来以想要的墨水图案在基底S上沉积材料。喷墨系统优选地是仅仅在需要时喷射墨滴的按需滴墨喷墨系统。这与连续不断的喷墨系统相反的是，在连续不断的喷墨系统中，连续不断的以预定的频率喷射墨滴，并且其中为了形成图案所需要的墨滴被引导向基地而剩余的墨滴被捕捉到，以此防止剩余的墨滴到达基底。
图1的喷墨系统是这样的工业喷墨系统(inkjet system)IS，其例如作为使用光刻技术提供掩膜层的更传统的过程的替选，是用于将耐蚀材料沉积为印刷电路板上的掩膜层的喷墨系统。因为可以直接通过喷墨系统沉积掩膜层，所以可以显著地减少处理步骤的量并且因此显著地减少用于PCB制造的时间。这种申请需要高的墨滴放置精确度和高的可靠性(每个墨滴计算)。
喷墨系统IS尤其适合于使用在根据本发明的方法中。应用的材料是特定墨水，也叫做耐蚀剂。必须根据可用的图案布局生成墨水图案。在第一步中，图案布局被提供给喷墨系统的控制电子设备CE。
包括X轴、Y轴和Z轴的正交系统可以被投影到喷墨系统上。
Y轴是纵轴。Y轴可以被限定为在印刷方向上延伸的方向。喷墨系统的印刷方向被限定为当为了将行印刷到基底上，基底通过印刷头组件时，基底的移动方向。印刷方向对应于基底定位台的行进。基底定位台的行进对应基底相对于印刷组件的最大冲程。
X轴可以被限定为垂直于Y轴的方向。X轴在印刷方向的横向方向上延伸。X轴是横轴。X轴和Y轴限定喷墨系统中的基本水平面。
Z轴可以被限定为垂直于X轴和Y轴的方向。Z轴在向上的方向上延伸。Z轴是由上而下的轴。Z轴在基本上竖直的方向上延伸。
绕着X轴旋转的方向Rx的倾斜运动可以被定义为基底围绕横向轴的旋转。
围绕Y轴的旋转方向Ry的滚动运动可以被定义为基底围绕纵向轴的旋转。纵轴从基底的正面延伸到背面。
围绕Z轴的旋转方向Rz的摇摆运动可以被定义为基底围绕上下轴的旋转。
喷墨系统IS包括用于在喷墨系统的元件周围生成气候控制区域的气候箱(climate box)CB。气候箱包括用于在印刷方法中生成稳定的气候条件的温度控制设备。
为了提供高精确度的喷墨系统，该喷墨系统包括框架，其包括从地面GR支撑计量框架MF的压力框架FF。在压力框架FF和计量框架MF之间，提供有振动隔离系统来从压力框架FF支撑计量框架MF的同时，将计量框架MF从压力框架FF中的振动中隔离开。结果是，可以在计量框架上生成对精确度有利的相对稳定的和静止的印刷环境。
喷墨系统进一步包括印刷头支持物H。这里，印刷头支持物H被稳定的安装在喷墨系统中。印刷头支持物H被固定连接到计量框架MF。印刷头支持物具有梁状的形状。印刷头支持物在X方向上延伸。印刷头支持物桥接印刷区域PA，在该印刷区域PA中，墨水图案被提供给基底S的表面。印刷头支持物支撑包括至少一个印刷头PH的印刷头组件。每个印刷头PH包括一个或多个，典型地为许多喷嘴，从该喷嘴中可以将墨滴喷射向基底S。印刷头组件定义了X方向上的印刷范围，其中可以在向前或者向后行的过程中放置墨滴。X方向上的印刷范围定义了印刷区域PA的宽度。在Y方向上的一排喷嘴中的第一喷嘴和最后喷嘴之间的距离定义了印刷区域PA的长度。
进一步的，喷墨系统包括支撑基底S的基底支持物SH。
基底支持物SH可相对于印刷头PH和扫描单元SU在平行于Y方向的印刷方向PD上移动，以便让基底S在印刷头组件以下通过。
在该实施例中，印刷头组件具有这样的X方向上的印刷范围，所述印刷范围至少大到基底支持物SH可以把持的基底的X方向上的最大可能的尺寸。相对于计量框架MF稳定的安装印刷头组件。
在图1的实施例中，通过基底定位台PS支撑基底支持物SH，通过计量框架MF支撑该基底台PS。通过计量框架支撑基底定位台PS，以此使得它可在印刷方向PD上移动，进而允许定位基底支持物SH并且因此在Y方向上定位基底S。使用台定位设备SD实现基底定位台的定位。台定位设备包括台引导装置、台位置测量系统和台致动器。
为了提供高精确度的喷墨系统，该喷墨系统IS包括从地面GR支撑计量框架MF的压力框架FF。在压力框架FF和计量框架MF之间，提供有振动隔离系统(vibration isolationsystem)VIS来从压力框架FF支撑计量框架MF的同时，将计量框架MF从压力框架FF中的振动中隔离开。结果是，可以在计量框架MF上生成对精确度有利的相对稳定的和静止的印刷环境。
喷墨系统进一步包括具有一个或多个被印刷头支持物H支持的印刷头PH的印刷头组件和支撑基底S的基底支持物SH。多个印刷头PH的每个印刷头PH包括一个或多个，典型的为许多个喷嘴，从该喷嘴中可以将墨滴DR喷射向基底S。喷嘴被优选地布置为阵列，即一个或多个行。多个印刷头共同限定垂直于喷射方向JD的印刷平面，所述印刷平面指示必须将基底放置在哪里，以便从所述多个印刷头接收喷射的墨滴。
基底支持物SH可以相对于多个印刷头PH在平行于Y方向的印刷方向PD并且因此平行于印刷平面移动，以便让基底S在印刷头组件以下通过。在本申请中，在图1中的通过印刷头组件的同时从左至右移动，即在正Y方向上移动基底支持物与通过印刷头组件的同时从右至左移动，即在负Y方向上移动基底支持物之间形成了区别。从右到左移动将被称为向前行并且从左至右移动将被称为向后行。
为了能覆盖基底S的整个上表面TS，可能存在许多构造。在第一构造中，该方向中的印刷平面为至少大到可以被基底支持物SH支持的基底S的X方向上的最大可能尺寸。在那种情况下，基底支持物SH的单个行可以足以用墨滴覆盖整个上表面。在第二构造中，X方向上的印刷平面为小于可以被基底支持物SH支持的在基底S的X方向上的最大可能尺寸。在那种情况下，需要多个平行的行来覆盖基底S的整个上表面TS。为了允许多个平行的行，印刷头组件和/或基底支持物SH在垂直于印刷方向PD的X方向上可移动。
在X方向上的印刷平面为至少大到可以被基底支持物SH支持的基底S的X方向上的最大可能尺寸的情况下，仍然可能需要多个行，以便获得所需要的印刷分辨率，因为印刷头PH中的喷嘴可以被布置得比彼此的对应间距更大的距离，例如以此防止或者降低邻接喷嘴之间的串话(cross talk)。基底随后多次通过印刷头组件，其中每一次都对应于分辨率将基底在X方向上移动，以便印刷整个图案。
在该实施例中，印刷头组件具有这样的X方向上的尺寸的印刷平面，所述印刷平面的尺寸至少大到基底支持物SH可以把持的基底的X方向上的最大可能的尺寸。结果是，印刷头组件可以被稳定的相对于计量框架MF安装。
在图1的实施例中，通过基底定位台PS支撑基底支持物SH，其中，通过计量框架MF支撑该基底台PS。通过计量框架支撑基底定位台PS，以此使得它可在印刷方向PD上移动，进而允许定位基底支持物SH并且因此在Y方向上定位基底S。使用能够在基底定位台PS和压力框架FF之间施加力的台定位设备SD进行基底定位台PS的定位。结果是，力F不介入干扰计量框架MF，但是经由压力框架FF被传送到地面GR，这导致喷墨系统的更高的可达精度。
在基底定位台PS和基底支持物SH之间，提供支持物定位设备HD以便相对于基底定位台PS在一个或多个自由度上，优选地至少在印刷方向PD上定位基底支持物SH。使用这种构造，台定位设备SD可以被用于嘘印刷方向上粗定位基底支持物SH，同时支持物定位设备HD可以被用于相对于印刷头组件在印刷方向上精定位基底支持物。如果需要的话，支持物定位设备HD也可以被用于在其他方向上(例如X方向和/或Z方向上)也精定位基底支持物，并且甚至可以在诸如Rx、Ry和Rz上的旋转方向上也精细定位基底支持物。优选地，支持物定位设备HD能够相对于基底定位台在六自由度上定位基底支持物。
通过测量系统MS测量关于基底支持物SH相对于计量框架MF的位置信息。测量系统至少被配置为测量基底支持物在印刷方向PD上的位置定量，即实际位置、速度或者加速度。在一个实施例中，测量系统根据所施加的/需要的控制程度来测量关于基底支持物在六个自由度上的位置信息。
测量系统MS的输出被提供给控制电子设备CE。控制电子设备在这里被描写为在喷墨系统IS中控制全部过程的黑盒子。作为例子，测量系统MS的输出可以被用于控制电子设备驱动台定位设备SD和支持物定位设备HD(如虚线所示)，以便精确得相对于印刷头组件定位基底支持物。控制电子设备可以进一步将驱动信号发送给印刷头PH(见虚线)，以便在基底上印刷想要的图案的同时基底S通过印刷头PH。
喷墨系统IS进一步包括墨滴检测设备DD，其例如通过向基底发射光并且探测反射光来测量基底上所放置的墨滴的位置。获得的信息也被发送到控制电子设备，所述控制电子设备可以包含校准单元，以便基于通过墨滴检测设备获得的墨滴位置信息调整印刷头相互之间的位置。墨滴检测设备DD可以进一步被用来校准对喷嘴喷射的计时。
如图1所示的喷墨系统进一步包括用于对喷墨系统的多个印刷头计量墨水的墨水计量系统。在图1所示的实施例中，所使用的墨水是热熔墨水，其具有在室温下它是固体材料的性质，并且因此需要受热到高温来成为液体并且因此可被喷射。墨水计量系统因此是热熔墨水计量系统，并且为简单起见，未在图1中显示，但是在图2中用示意图代替。为了显示到多个印刷头的连接，在图2中也显示了一些印刷头PH。
图2用示意图描绘了根据本该实施例的用于对多个印刷头PH计量热熔墨水的热熔墨水计量系统1。图2的热熔墨水计量系统1适于被使用在根据图1的喷墨系统中。
计量系统1包括闭合回路，该闭合回路包括流体线3并且在流体线中布置了储液器5和泵7。储液器5被配置为支撑热熔墨水，并且泵7被配置为在箭头记号9指示的方向上在闭合回路中循环热熔墨水。
热熔化墨水具有它需要受热到高温以便能够流动通过闭合回路的性质。计量系统因此包括加热系统，其被配置为将热熔墨水加热到允许热熔墨水在闭合回路中流动的预定的工作温度。在这个实施例中，加热系统包括一组加热元件11，其能向流体线和储液器供热。为了简单起见，将加热元件11显示为单个的大型组件，但是在实践中可以是沿着闭合回路分布的多个加热元件。加热元件可以例如也被合并到泵7中。
计量系统进一步包括每个印刷头PH的流体连接13，其中流体连接与闭合回路的流体线3流体联通，以使热熔墨水从闭合回路流到印刷头PH。为了控制流到印刷头PH的热熔墨水的量，在每个流体连接中提供计量阀15。
由于热熔墨水在闭合回路中循环的事实，所以许多印刷头可以被连接到闭合回路而不显著地影响计量系统的可靠性。计量系统的尺寸可以适应于连接到计量系统的印刷头组的消耗率和想要的相对应的重新补足比率。
例如，用于大约六十个印刷头PH的计量系统1中的热熔墨水的体积可以是约为2公升。这具有在闭合回路中的停留时间受限并且减少了热熔墨水由于老化而改变特性的机会的优势。小的体积也具有相对于在先技术的计量系统来说，启动时间，即将闭合回路中的该体积的热熔墨水加热到预定工作温度需要花费的时间被减少的优势。进一步的，热熔墨水的流通具有可以容易地保持热熔墨水的预定工作温度的优势，通过流通，在原则上在整个闭合回路上平均了作为闭合回路中特定地点处的干扰(例如热扰动)，以及可以在闭合回路的另一个地点处容易得补偿所述干扰。这从可靠性角度上看也是有利的。
为了测量闭合回路中的热熔墨水的量，储液器包括液面传感器17。可能希望闭合回路中的热熔墨水的量在预定的最低程度以上，以便可以确保有充足的热熔墨水可用于印刷头。因此液面传感器被优选地配置为探测热熔墨水的液面是否在预定的最低液面以下或者以上。
图2的液面传感器17包括管状的计量槽19，其在管状计量槽19的底部具有开口端21，如果储液器中的热熔墨水的液面在开口端21所在的高度以上，可以通过热熔墨水关闭该开口端。计量槽19被连接到空气体积置换设备23，其被配置为将预定体积的空气供给到计量槽19中。在这个实施例中，空气体积置换设备23是圆筒27中的可移动的活塞25。通过在圆筒27中上下地移动活塞25，空气被移进和移出计量槽19。
液面传感器进一步包括压力传感器29来测量计量槽19中的空气压力和热熔墨水以上的储液器中的空气压力之间的压力差。在这个实施例中，经由在储液器中延伸的筒形构件31将压力传感器29连接到储液器，所述筒形构件31经由开口端33与储液器内部流体流通。
在储液器中，显示了三个可能的热熔墨水的液面，即低液面35、高液面37和中间液面39。当储液器中的热熔墨水的液面例如在低液面35处，计量槽19与筒形构件31流体流通，以便使用空气体积置换设备23向计量槽19供应空气将不会导致计量槽19中的空气压力和筒形构件31中的空气压力之间的压力差。当液面上升到计量槽19的开口端21以上，例如到中间液面39或者高液面37时，计量槽19被热熔墨水关闭，并且不再与筒形构件31流体流通。如果空气被现在引入计量槽19中，计量槽19内部的空气压力将相对于筒形构件31内部的空气压力提高。因此，有利于计量槽19中的空气压力的空气压力差指示储液器中的热熔墨水的液面是否在与计量槽19的开口端21所在的高度向对应的液面以上或者以下。
通过定期的上下移动活塞25，也可以以定时间隔测量储液器内部的液面。也可以想象到用于空气体积置换设备的其它的选择。
图2的液面传感器进一步包括管状的计量槽41，其具有管状的计量槽41底部的开口端43，如果储液器中的热熔墨水的液面在开口端43所在的高度上方，就可以通过热熔墨水关闭所述开口端43。计量槽41被连接到空气体积置换设备45，其被配置为将预定体积的空气供给到计量槽41中。在这个实施例中，例如空气体积置换设备23、空气体积置换设备45是圆筒49中的可移动的活塞47。通过在圆筒49中上下地移动活塞47，空气被移进和移出计量槽41。
液面传感器进一步包括压力传感器51来测量计量槽41中的空气压力和热熔墨水以上的储液器中的空气压力之间的压力差，在这个实施例中经由压力传感器51和筒形构件31之间的连接实现。当储液器内部的热熔墨水的液面在开口端43以下，例如在中间液面39或者低液面35时，使用空气体积置换设备45向计量槽41供应空气将不会导致计量槽41中的空气压力和筒形构件31中的空气压力之间的压力差。当液面上升到计量槽41的开口端43以上，例如到高液面37时，通过热熔墨水关闭计量槽41，并且计量槽41不再与筒形构件31流体流通。如果空气被现在引入计量槽41中，计量槽41内部的空气压力将相对于筒形构件31内部的空气压力提高。因此，有利于计量槽41中的空气压力的空气压力差指示储液器中的热熔墨水的液面是否在与计量槽41的开口端43所在的高度向对应的液面以上或者以下。
通过定期的上下移动活塞47，也可以以定期的时间隔测量储液器内部的液面。也可以想象到用于空气体积置换设备的其它的选择。
因此计量槽19可以被用来指示储液器内部的低液面，并且计量槽41可以被用来指示储液器内部的高液面，以便控制系统能够将储液器中的热熔墨水的液面基本上保持在这两个液面之间，以便确保充足的热熔墨水可以用于印刷头PH，同时热熔墨水的量被保持在预定最大值以下来避免热熔墨水经受不必要的热负载，进而减少老化的机会。
热熔墨水盒53可连接到储液器。热熔墨水盒53处于图2中显示的连通状态，但是必要时可以被分开，以便可以用填满的热熔墨水盒替代空的热熔墨水盒。
热熔墨水盒包括填满状态的固态热熔墨水54。计量系统的加热系统包括加热元件55，当盒被连接到储液器时，所述加热元件能够向盒施加热量来熔化热熔墨水，这允许热熔墨水流入到储液器中来重新补足闭合回路中的热熔墨水。
在这个实施例中，只有计量系统需要时，热熔墨水盒才允许熔化热熔墨水。因此，当储液器中的液面下降到计量槽19设置的预定最低液面以下时，加热元件55可能被操作来熔化盒中的热熔墨水直到液面已被充分的提高。可以直到达到计量槽41设置的液面时才重新补足储液器，但是盒的尺寸也可以是当清空盒时所获得的中间液面，以此使得可以仅仅为安全原因呈现最高液面，或者可以省略最高液面。
图2的实施例中的储液器包括虹吸管57，盒可连接到所述虹吸管。当从储液器去除盒时，虹吸管确保在储液器内部和环境之间存在气体分离，这提供了安全的工作情况。加热系统可以进一步包含加热元件59，以便在必要时熔化虹吸管中固化的热熔。
当盒连接到储液器时，所述盒包括底部开口58，通过该底部开口58，熔化的墨水能够流向虹吸管57。由于热熔墨水成固相和液相呈现在墨水盒内部的事实，因此如果不进行测量，很有可能盒内部形成的真空防止墨水流出盒。在图2的实施例中，通过在开口58上方提供间隔物56来防止这一点，其中，间隔物具有至少与开口同样大的表面面积来完全覆盖开口，并且其中间隔物被布置在盒的内部固态的热熔54和开口之间，以此使得熔化的墨水必须流动绕过间隔物来到达开口。
图3描绘了根据本发明实施例的储液器5横截面视图。储液器的横截部分具有U形，因此提供了储液器5的大的表面面积与体积比。结果是，储液器内部的最大距离和储液器的最近壁都被限制，以便当通过壁向储液器内部施加热量时，热熔墨水被相对快速地加热。U形的有利情况在于储液器的总尺寸在特定限制的范围之内。
图4描绘了根据本发明实施例的热熔墨水盒53横剖面视图。盒是具有可连接到储液器的至少一个开口58的容器。盒的取向为开口正面向下，以便墨水能够由于重力流出盒。当盒没有连接到储液器时，可以通过可移动的关闭件关闭该开口。
在盒的内部与开口和固态的热熔墨水之间的开口隔开一定距离出提供有间隔物56。结果是，熔化的墨水必须如箭头记号AR所指示的，流动绕过间隔物朝向开口58。为了在盒的内部正确的定位间隔物，间隔物可以装备有从间隔物开始向侧面延伸朝向盒的侧壁的突起56A。随后墨水能在突起之间朝向开口流动。为了保持间隔物与开口隔开一定距离，间隔物可以包含外延58B，其可以由脊形成。该外延58B和突起58A也可以被用作导热体，以便为了熔化热熔墨水向盒的较低部分施加的热量也经由外延58B和突起58A被传导到间隔物。

Claims (18)

1.一种用于向喷墨系统的多个印刷头计量热熔墨水的热熔墨水计量系统，包括：
-包括流体线、储液器、泵和加热系统的闭合回路，其中储液器被布置在流体线中并且被配置为容纳热熔墨水，其中泵被布置在流体线中并且被配置为在闭合回路中循环热熔墨水，并且其中加热系统被配置为将闭合回路中的热熔墨水加热到允许热熔墨水在闭合回路中流动的预定工作温度；
-每个印刷头一个流体连接，所述流体连接被连接到闭合回路的流体线，
其中每个流体连接包括计量阀来计量提供给各个印刷头的热熔墨水的量。
2.根据权利要求1所述的热熔墨水计量系统，其中储液器被连接到包含一定量的热熔墨水的热熔墨水盒，来用热熔墨水重新补足闭合回路。
3.根据权利要求2所述的热熔墨水计量系统，其中加热系统包括在储液器被连接到热熔墨水盒的情况下，能将热量供应给热熔墨水盒的加热元件。
4.根据权利要求1所述的热熔墨水计量系统，包括液面传感器来探测储液器内部的热熔墨水的液面。
5.根据权利要求4所述的热熔墨水计量系统，其中液面传感器被配置为探测储液器中的热熔墨水的液面是否超出或者低于预定最低液面，其中液面传感器包含开口端被布置在储液器中相当于预定最低液面的高度的管状计量槽、连接到计量槽以向计量槽供给预定体积空气的空气体积置换设备，以及测量计量槽中的气压和热熔墨水上方的储液器中的气压之间的气压差的压力传感器。
6.根据权利要求4所述的热熔墨水计量系统，其中液面传感器被配置为探测储液器中的热熔墨水的液面是否高于或者低于预定最高液面，其中液面传感器包含开口端被布置在储液器中相当于预定最高液面的高度的管状计量槽、连接到计量槽以向计量槽供给预定体积空气的空气体积置换设备，以及测量计量槽中的气压和热熔墨水上方的储液器中的气压之间的气压差的压力传感器。
7.根据权利要求1所述的热熔墨水计量系统，其中储液器具有至少50[1/m]的表面面积与体积比。
8.根据权利要求7所述的热熔墨水计量系统，其中储液器具有U形横截面。
9.根据权利要求7所述的热熔墨水计量系统，其中储液器被配置得使得在储液器内部，与储液器最接近的墙的最大距离为最多10mm。
10.根据权利要求2所述的热熔墨水计量系统，包括至少一个热熔墨水盒。
11.根据权利要求10所述的热熔墨水计量系统，其中当热熔墨水盒被连接到储液器上，热熔墨水盒包括热熔墨水盒底部中的开口，以此使得熔化的热熔墨水能够由于重力而流入储液器，其中在热熔墨水盒的内部、距离固态热熔墨水和开口之间的开口一定距离放置间隔物，其中间隔物具有至少与开口一样大的表面面积，并且其中，间隔物被布置在热熔墨水盒内部，使得熔化的热熔墨水必须围绕间隔物流向开口。
12.根据权利要求11所述的热熔墨水计量系统，其中，间隔物是带有多个脊的板，该多个脊自动地提供板和热熔墨水盒底部之间的想要的距离。
13.根据权利要求11所述的热熔墨水计量系统，其中，间隔物是带有延伸突出的岔路的板，来提供板和热熔墨水盒侧壁之间的想要的距离。
14.根据权利要求2所述的热熔墨水计量系统，其中，热熔墨水盒可连接至储液器的连接元件，并且其中连接元件包含虹吸管来提供储液器内部空气和储液器外部空气之间的气体分离。
15.根据权利要求1所述的热熔墨水计量系统，其中通过气压操作计量阀。
16.一种用于向喷墨系统的多个印刷头计量热熔墨水的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供根据权利要求1所述的用于向喷墨系统的多个印刷头计量热熔墨水的热熔墨水计量系统；
-在所述热熔墨水计量系统的闭合回路中将一部分热熔墨水加热至预定的工作温度使热熔墨水能够流动；
-在所述闭合回路中流通加热的热熔墨水；以及
-如果需要的话将来自所述热熔墨水计量系统的闭合回路的加热的热熔墨水轻敲至印刷头。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括在闭合回路中的热熔墨水的量下降到低于预定最小值的情况下，重新补足热熔墨水的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，当闭合回路中的热熔墨水量达到预定的最大值时，停止重新补足。
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