ES2346768T3

ES2346768T3 - Modelo de prueba y procedimiento de alineacion para impresoras 3d.

Info

Publication number: ES2346768T3
Application number: ES05797563T
Authority: ES
Inventors: William James Fienup; Andrew A. Berlin; Andres Tomas Hernandez; Joshua P. Kinsley; Iii Walter H. Zengerle
Original assignee: Z Corp
Current assignee: Z Corp
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2025-09-15
Also published as: JP5678018B2; WO2006034012A3; JP2008513252A; EP2226200A1; HK1102573A1; US20110032301A1; WO2006034012A2; KR101342341B1; DE602005021806D1; CN101060990B; EP2226200B1; ATE470577T1; US20060061613A1; US7824001B2; EP1799463A2; US8167395B2; CN101060990A; JP5122960B2; EP1799463B1; KR20070085273A

Abstract

Procedimiento para la determinación de factores de corrección para la alineación de una serie de cabezales de impresión de una impresora tridimensional, cuyo procedimiento comprende: imprimir un modelo de prueba (18, 129) sobre una superficie de soporte (165), comprendiendo la etapa de impresión del modelo de prueba: definir un área (130) sobre la superficie de soporte (165) para recibir el modelo de prueba (18, 129); y seleccionar un cabezal de impresión de referencia (20) por impresión de un objetivo (143-146) encima de la superficie de soporte (165) con cada uno de los cabezales de impresión (20); comparar los objetivos (143-146) para identificar qué objetivo tiene el contraste más elevado con respecto a una zona no impresa (141) y seleccionar un cabezal de impresión (20) asociado con el objetivo con contraste más elevado (143-146); imprimir una línea de referencia (135) con el cabezal de referencia (20); y imprimir una línea de prueba (136) próxima a la línea de referencia con, como mínimo, uno de los cabezales de impresión restantes (20); comprendiendo además el procedimiento: generar un juego de señales eléctricas representativo del modelo de prueba; analizar las señales eléctricas para determinar su contenido de harmónicos, como mínimo en una frecuencia; y determinar factores de corrección basados en el contenido de harmónicos de las señales eléctricas.

Description

Modelo de prueba y procedimiento de alineación para impresoras 3D.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a aparatos y procedimientos para el servicio de impresoras 3D, por ejemplo, para limpieza y alineación de los cabezales de impresión utilizados en las impresoras 3D.

Antecedentes

De manera general, la impresión 3D comporta la utilización de un cabezal de impresión del tipo de chorros de tinta para suministrar un líquido o aglomerante coloidal a capas de un material de formación o de cuerpo en forma de polvo. La técnica de impresión comporta la aplicación de una capa de un material de cuerpo en polvo a una superficie, utilizando de manera típica un rodillo. Después de que el material de cuerpo ha sido aplicado a la superficie, el cabezal de impresión suministra el aglomerante líquido a zonas predeterminadas de la capa de material. El aglomerante se infiltra en el material y reacciona con el material en polvo, provocando que la capa se solidifique en las zonas impresas, por ejemplo, activando un adhesivo en el material en polvo. El aglomerante penetra también dentro de las capas situadas por debajo, produciendo una unión entre capas. Después de haber formado la primera parte en sección transversal, las etapas previas se repiten, constituyendo sucesivamente otras secciones transversales hasta que se forma el objeto final. Ver, por ejemplo, las patentes USA nº6.375.874 y nº6.416.850, cuya materia se incorpora en su totalidad la descripción actual a título de referencia.

Las impresoras 3D producen piezas de color utilizando materiales aglomerantes de color para solidificar el material en polvo. Un aglomerante transparente se utiliza para producir superficies de piezas de color blanco y tres colores primarios se utilizan en proporciones variables para producir una escala de colores. La impresora debe aplicar las gotas del aglomerante de diferentes colores en lugares precisos para conseguir las superficies de las piezas con el color preciso. Las impresoras 3D utilizan un cabezal de impresión separado para aplicar cada uno de los aglomerantes de color. En general, las características de falta de uniformidad en los cabezales de impresión y variaciones mecánicas en el montaje de los mismos producen inexactitudes en el posicionado de las gotitas de aglomerante, que se deben identificar y corregir.

Adicionalmente, los aparatos que llevan a cabo impresión 3D generan, de manera típica, polvo que puede afectar de manera perjudicial el funcionamiento de los cabezales de impresión. Por ejemplo, el polvo puede taponar las toberas de los chorros que proyectan el material aglomerante, lo que puede tener como resultado que no se suministre material aglomerante alguno o que el material aglomerante facilitado lo sea de manera inexacta.

Un ejemplo de optimización del avance basada en pruebas, en impresión de tipo incremental, es conocido por el documento US 2002/126171. Este documento describe un modelo de prueba que es escaneado para encontrar el avance ideal para el soporte de impresión para una pluma (u otro dispositivo de marcado). El modelo tiene un soporte y zonas de imagen marcadas sobre el mismo, cada una de ellas con franjas solapadas escalonadas con diferentes distancias. Preferentemente se dispone de plumas de diferentes colores y para cada distancia un conjunto de zonas o parches, cada una de ellas con una zona para cada color (preferentemente rellenos de área para tonos sensibles por color). Todas las zonas de un conjunto son preferentemente adyacentes a lo largo de una dirección de escaneado con líneas de alineación por encima de cada conjunto a través del modelo en su conjunto y una zona de acondicionamiento de las toberas en cada zona de imagen. Un procesador imprime el modelo, acciona un sensor y utiliza sus señales para encontrar el avance óptimo. El sistema determina y efectúa la impresión con un avance ideal para la pluma con la máxima actividad, o bien pondera la actividad de la pluma para hallar un valor óptimo para todas las plumas basándose en ciertas alternativas estadísticas y/o de previsión o prospectivas.

Otro ejemplo de procedimiento de corrección de imagen en un aparato de impresión por chorros de tinta es conocido por el documento EP 1308279. Este documento describe un procedimiento para impedir la degradación de imágenes debida a toberas sin inyección de un cabezal de impresión previsto para un aparato de impresión por chorros de tinta para la impresión de imágenes por inyección de tinta desde múltiples toberas dispuestas en el cabezal de impresión. El procedimiento, según la presente invención, comprende las etapas de medir y registrar un modelo para comprobar el estado de la inyección del cabezal, determinando las toberas sin inyección a partir de dicho modelo, obteniendo la distribución de densidad para cada tobera y determinando una tabla complementaria para cada tobera a partir de la distribución de densidad en la parte de la tobera sin inyección, para llevar a cabo diferentes complementos de color.

Otro ejemplo de un sistema y procedimiento para establecer exactitud de posición en dos dimensiones, basándose en el escaneado de un sensor en una dimensión, es conocido por el documento US 5.796.414. Este documento describe un sistema para determinar la desviación de posición de, como mínimo, un implemento de marcado automático con respecto a una posición nominal, y un aparato y procedimiento para establecer exactitud posicional de dicho implemento. Se forman modelos de calibrado incluyendo marcas en diagonal a lo largo solamente de una dimensión de un medio de impresión por el implemento o implementos. Preferentemente, un sensor escanea automáticamente el modelo de diagonal a lo largo de una dimensión, idealmente la misma dimensión, sin operar en una segunda dirección ortogonal. No obstante, el escaneado de las marcas en diagonal posibilita el desarrollo de una información combinada con respecto a desviaciones en ambas direcciones. No hay necesidad de formar o detectar modelo alguno extendido en dos direcciones distintas (por más de una franja de un implemento de marcado). La información compuesta es combinada con información con respecto a desviaciones a lo largo de la misma dirección de escaneado exclusivamente para extraer de forma aislada la información de desviación para la segunda dirección ortogonal. La invención es particularmente útil para la determinación de desviaciones a partir de desplazamientos nominales entre varios implementos de marcado, tales como plumas térmicas para chorros de tinta que tienen tinta de diferentes colores en una impresora controlada por ordenador.

El documento WO2004/024 447 A2 se refiere a otro procedimiento conocido para la determinación de factores de corrección, pero sin la etapa de comparación de la reivindicación 1 de la presente invención.

Por lo tanto, es un objetivo de la presente invención dar a conocer un aparato y procedimientos para efectuar el servicio de manera continuada y eficaz de impresoras 3D.

Resumen

De modo general, la invención se refiere a aparatos y procedimientos para producir objetos tridimensionales, tales como núcleos de moldeo, juguetes, botellas, latas, modelos arquitectónicos, piezas de automóvil, modelos moleculares, modelos de piezas de carrocería, cuerpos para teléfonos móviles y calzado, de manera más rápida y eficaz que lo conocido hasta el momento. Además, la invención se refiere a sistemas y procedimientos para mantener el aparato antes mencionado y para su funcionamiento.

De manera más específica, la invención se refiere a aparatos y procedimientos para alinear múltiples cabezales de impresión, y aparatos y procedimientos para la limpieza de los cabezales de impresión. En un ejemplo, el procedimiento de alineación es un procedimiento automático de determinación de los errores de posicionado de las gotitas que es particularmente adecuado para impresión 3D. En un ejemplo, un modelo de prueba es impreso con los cabezales de impresión que se tienen que alinear, suponiendo que están perfectamente posicionados. La imagen resultante es escaneada a continuación para determinar la desviación de las imágenes impresas con respecto a la posición perfecta. La información conseguida de este modo se tiene a continuación a disposición para corregir los errores que se han identificado. El presente enfoque difiere de la técnica anterior por lo menos en su utilización del contenido harmónico de la señal obtenida a partir de la exploración de un modelo de alineación para caracterizar la desalineación. Un escaneado se desplaza según una multiplicidad de pares de barras nominalmente idénticas, promediando las irregularidades inherentes a una imagen impresa en polvo. No hay necesidad de óptica de formación de imágenes dado que no se tiene detección de bordes.

De acuerdo con un primer aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para la determinación de factores de corrección para alinear una serie de cabezales de impresión, cuyo procedimiento comprende: impresión de un modelo de prueba sobre una superficie receptora, la fase de imprimir el modelo de prueba que comprende la definición de un área sobre la superficie de recepción para recibir el modelo de prueba; y seleccionar un cabezal de impresión de referencia por impresión de un objetivo por encima de la superficie receptora con cada uno de los cabezales de impresión; comparar los objetos para identificar cual de ellos tiene el contraste más elevado con respecto a una zona sin imprimir; y seleccionar un cabezal de impresión asociado con el objetivo con el mayor contraste; imprimir una línea de referencia con el cabezal de impresión de referencia; e imprimir una línea de prueba en las proximidades de la línea de referencia, como mínimo, con uno de los cabezales de impresión restantes; analizar el modelo de prueba para determinar el contenido harmónico del mismo, como mínimo, a una frecuencia; y determinar factores de corrección basándose en el contenido de harmónico del modelo de prueba.

El presente sistema difiere de la técnica anterior, como mínimo, por la utilización del contenido de harmónico de la señal obtenida para el escaneado del modelo de prueba a efectos de identificar la desalineación. Un cabezal de escaneado se desplaza según una serie de pares de líneas nominalmente idénticas, haciendo el promedio de las irregularidades inherentes en una imagen impresa en polvo. No son necesarias ópticas para formación de imágenes dado que no existe detección de bordes.

En varias realizaciones, el procedimiento comprende la generación de un conjunto de señales eléctricas representativas del modelo de prueba, de manera que los factores de corrección se basan en el contenido de harmónicos de las señales eléctricas por iluminación del modelo de prueba y midiendo la reflectancia del modelo de prueba en lugares predeterminados. En una realización, la etapa de análisis del modelo de prueba comprende el análisis de la señal eléctrica que incluye la aplicación de un filtro analógico a la señal (por ejemplo, utilizando op-amps). En otra realización, la etapa de analizar la señal eléctrica comprende la digitalización de la señal y aplicación de un filtro digital a la señal (por ejemplo, una Transformada Rápida de Fourier).

En una realización, el factor de corrección puede ser determinado a partir de un conjunto de valores terceros harmónicos. En otra realización, el factor de corrección se puede determinar a partir de un juego de valores primeros harmónicos. El factor de corrección puede corresponder sustancialmente a un desplazamiento nominal de las barras de pruebas para el que el contenido de harmónicos del modelo de pruebas para una frecuencia determinada tiene el valor más bajo. Los factores de corrección se pueden determinar localizando un valor mínimo de una curva analítica, que ha sido acoplada a un conjunto de valores de contenido de harmónicos o que es representativa de los mismos, determinada para un rango de desplazamientos nominales de barras de prueba. El modelo de prueba puede comprender una serie de líneas de referencia continuas separadas de manera regular y una serie de líneas de prueba dispuestas según un modelo alternado con la serie de líneas de referencia, de manera que cada una de las líneas de prueba puede comprender, como mínimo, una barra de un color que no es de referencia. La serie de líneas se puede orientar sustancialmente de forma paralela a un desplazamiento rápido del eje del cabezal de impresión y una segunda serie de líneas se puede orientar de manera sustancialmente perpendicular al desplazamiento del cabezal de impresión, según el eje rápido.

Estos y otros objetivos, junto con las ventajas y características de la presente invención que se dan a conocer, quedarán evidentes haciendo referencia a la siguiente descripción, dibujos adjuntos y reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos, los caracteres de referencia iguales hacen referencia en general a iguales piezas en la totalidad de las diferentes vistas. Además, los dibujos no se han realizado necesariamente a escala, habiéndose puesto énfasis de modo general en la ilustración de los principios de la invención. En la descripción siguiente se describen varias realizaciones de la presente invención haciendo referencia a los siguientes dibujos, en los que:

La figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de una impresora tridimensional de acuerdo con una realización de la invención;

La figura 2 es una vista esquemática en perspectiva de un carro de cabezal de impresión, de acuerdo con una realización de la invención;

Las figuras 3A y 3B son una vista esquemática en perspectiva y una vista esquemática en planta respectivamente de una estación de servicio, de acuerdo con una realización de la invención:

La figura 4 es una representación esquemática de la interacción entre el carro y la estación de servicio durante la realización de una función de descarga de acuerdo con una realización de la invención;

Las figuras 5A-5D son vistas esquemáticas de una realización de una operación de recubrimiento del cabezal de impresión, de acuerdo con una realización de la invención;

Las figuras 6A-6D son representaciones esquemáticas de una operación de descarga y recubrimiento de un cabezal de impresión, de acuerdo con una realización alternativa de la invención;

Las figuras 7A-7D son representaciones esquemáticas de una estación de limpieza de un cabezal de impresión, de acuerdo con una realización de la invención;

Las figuras 8A-8H son representaciones esquemáticas de una realización alternativa de una estación de limpieza de cabezales de impresión, de acuerdo con la invención;

Las figuras 9A y 9B son representaciones esquemáticas de otra realización alternativa de una estación de limpieza de un cabezal de impresión, de acuerdo con la invención;

Las figuras 10A-10D son representaciones esquemáticas de otra realización alternativa de una estación de limpieza de un cabezal de impresión, de acuerdo con la invención;

Las figuras 11A-11J son representaciones esquemáticas de una realización de un aparato y procedimiento para la limpieza de un cabezal de impresión, de acuerdo con la impresión;

La figura 12 es una representación esquemática de una etapa del procedimiento de limpieza de un cabezal de impresión, de acuerdo con la realización de la invención, que se ha representado en las figuras 11A-11J;

La figura 13 es una vista esquemática en perspectiva de una operación de impresión, de acuerdo con una realización de la invención;

Las figuras 14A y 14B son representaciones esquemáticas del impacto de una gotita de aglomerante líquido sobre una superficie de cuerpo;

La figura 15 es una vista esquemática en perspectiva de un proceso de alineación de un cabezal de impresión, de acuerdo con una realización de la invención,

Las figuras 16A y 16B son representaciones esquemáticas de un objetivo de prueba de contraste y procedimiento de alineación del modelo de prueba, de acuerdo con una realización de la invención;

Las figuras 17A-17D son representaciones esquemáticas de un sistema sensor de alineación y dispositivo electrónico asociado, de acuerdo con una realización de la invención;

La figura 18 es una representación esquemática de una etapa de un procedimiento de alineación de cabezal es de impresión en color, de acuerdo con una realización de la invención;

La figura 19A y 19B son representaciones esquemáticas detalladas de un modelo de prueba, de acuerdo con una realización de la invención;

Las figuras 20A-20D son representaciones esquemáticas en detalle del proceso de alineación horizontal, de acuerdo con una realización de la invención; y

Las figuras 21A y 21B son representaciones esquemáticas detalladas del proceso de alineación vertical de acuerdo con una realización de la invención.

Descripción detallada

Se describen a continuación realizaciones de la presente invención. Se ha de observar, no obstante, de manera expresa, que la presente invención no está limitada a estas realizaciones, sino que su objetivo es que las variaciones, modificaciones y equivalentes, evidentes para los técnicos en la materia, queden también incluidas en la misma.

En un breve resumen, la figura 1 es una representación esquemática de una impresora 3D (10), destinada a crear un objeto de acuerdo con una realización de la invención. La impresora (10) produce objetos tridimensionales al depositar capas alternativas de un material de cuerpo y un líquido aglomerante sobre una superficie de soporte (165) o en un contenedor para imprimir múltiples capas que finalmente forman el objeto tridimensional. En algunas realizaciones, el material de cuerpo puede incluir un material en polvo, y el líquido aglomerante puede ser incorporado en el material de cuerpo. En algunas realizaciones, la impresora (10) puede ser utilizada para crear prototipos físicos para visionado y revisión del diseño. En otras realizaciones, la impresora (10) puede ser utilizada para crear moldes para operaciones de moldeo o prototipos que pueden ser utilizados para recoger información de mercado sobre un producto poten-
cial.

La impresora (10) que se ha mostrado comprende un pórtico (12), un carro (14), un conjunto de estación de servicio (16) y un modelo de prueba (18). De manera típica, el pórtico (12) puede ser accionado a lo largo del eje X para la fabricación del objeto capa a capa. En algunas realizaciones se puede acoplar un motor al pórtico (12). En otras realizaciones, el pórtico (12) puede ser acoplado a un husillo roscado, de manera que la rotación del husillo desplaza el pórtico (12) a lo largo del eje de las X. En algunas realizaciones, el pórtico (12) puede ser accionado a lo largo del eje de las Z. Otros sistemas de posicionado pueden ser utilizados según deseo.

El carro (14) incluye, de manera típica, cabezales de impresión (20) capaces de dispensar materiales aglomerantes necesarios para crear un objeto (ver figura 2). En algunas realizaciones, al desplazarse el pórtico (12) a lo largo del eje de las X, el carro (14) se desplaza de manera alternativa a lo largo del eje Y. El carro (14) está acoplado al pórtico (12). De este modo, al desplazarse el carro (14) junto con el pórtico (12) sobre la impresora (10), el material aglomerante puede ser depositado en un modelo bidimensional durante el desplazamiento sobre la superficie de la impresora (10), según el eje X y el eje Y. Entonces, de manera típica, la siguiente pasada sobre la impresora (10) tendrá lugar según un plano distinto en el eje Z y el material depositado en este plano z sobre el eje de las Z se aglomerará con el material previamente depositado como parte de la formación del objeto deseado. En una realización, un émbolo accionado por un motor paso a paso situado por debajo de la mesa de soporte proporciona movimiento al eje de las
Z.

Para mejorar adicionalmente el rendimiento, la impresora (10) comprende también una estación de servicio (16). En algunas realizaciones, la estación de servicio (16) está situada en un punto fijo sobre la impresora (10). De manera general, la estación de servicio (16) da servicio a los cabezales de impresión (20) soportados por el carro (14). La estación de servicio (16) es en general la localización física en la que se eliminan los desperdicios o materiales en exceso que se encuentran sobre los cabezales de impresión (20) o alrededor de los mismos. En algunas realizaciones, el material aglomerante en exceso es eliminado o descargado desde el carro (14). De manera general, el carro (14) es accionado hacia la estación de servicio (16) de mantenimiento, almacenamiento o protección contra averías. De manera típica, la estación de servicio (16) puede estar situada en cualquier punto sobre la impresora (10), en la que es posible el accionamiento del carro (14) para establecer contacto con la estación de servicio (16). También se incluye en la impresora (10) un modelo de prueba (18). En algunas realizaciones, un modelo de prueba (18) es un área de prueba por encima de la cual pasa el material de impresión (20) para la alineación de afino del carro (14) en la creación de un objeto.

En algunas realizaciones, el carro (14) puede ser desplazado a efectos de diagnóstico o con objetivos de servicio. El desplazamiento del carro (14) proporciona al usuario acceso a los cabezales de impresión (20) para objetivos de mantenimiento, tales como limpieza o sustitución. La limpieza de los cabezales de impresión se describe en detalle con respecto a las figuras 6A-6D, 7A-7D, 8A-8J, 9A-9B, 10A-10D, 11A-11J y 12. En algunas realizaciones, los cabezales de impresión (20) pueden ser accionados para que efectúen una rutina de diagnóstico de los cabezales de impresión (20). En una realización alternativa, el carro (14) puede ser levantado desde la impresora (10) a efectos de servicio.

En una realización, la impresora (10) comprende una tapa de recubrimiento que retiene el polvo u otros desperdicios generados durante una operación de impresión. El área encerrada puede ser calentada para facilitar mejor reacciones entre el material de cuerpo y los materiales aglomerantes. Las mejores reacciones comprenden, por ejemplo, tiempos de reacción más rápidos y aglomeración mejorada. En una realización, el calentamiento es conseguido introduciendo aire caliente a baja velocidad en el área cerrada. El flujo de aire no está dirigido de manera típica a la superficie de soporte para impedir la alteración de un material de cuerpo después de su distribución. En un ejemplo, la temperatura de la envolvente se mantiene desde unos 90 grados F hasta unos 150 grados F, preferentemente desde unos 110 grados F hasta unos 135 grados F, y más preferentemente a unos 125 grados F.

La figura 2 muestra una realización del carro (14) de manera más detallada. El carro (14) comprende de manera general uno o varios cabezales de impresión (20). De manera típica, un cabezal de impresión (20) es un aparato mediante el cual se inyecta el líquido aglomerante durante la creación de un objeto. La figura 2 muestra cuatro cabezales de impresión (20); no obstante, en otras realizaciones se puede disponer de un número mayor o menor de cabezales de impresión (20). En algunas realizaciones, los cabezales de impresión (20) pueden ser insertados en el carro (14) de manera tal que están desplazados entre sí a lo largo del eje X. En algunas realizaciones, este desplazamiento tiene lugar sustancialmente en la misma distancia a lo largo del eje X. En otras realizaciones, los cabezales de impresión (20) pueden estar desplazados dentro del carro (14), de manera que las distancias entre dichos cabezales de impresión (20) son variables.

Las figuras 3A y 3B muestran una realización de la estación de servicio (16) en mayor detalle. La estación de servicio (16) comprende, de manera típica, una estación de descarga (22), una estación de recubrimiento (24) del cabezal de impresión, y una estación (29) de limpieza del cabezal de impresión. En varias realizaciones, el carro (14) puede establecer contacto con la estación de descarga (22), la estación de recubrimiento (24) del cabezal de impresión y la estación de limpieza (29) del cabezal de impresión en cualquier orden y cualquier número de veces. En algunas realizaciones, el carro (14) puede establecer contacto con la misma estación, por ejemplo, la estación de descarga (22), múltiples veces de forma consecutiva. En otras realizaciones, el carro (14) puede alternar de manera repetida entre cualquiera de las estaciones de descarga (22), estación de recubrimiento (24) del cabezal y estación (29) de limpieza del cabezal de impresión, en cualquier orden, cualquier número de veces. En algunas realizaciones, los cabezales de impresión (20) del carro (14) establecen contacto con la estación de servicio (16) a efectos de llevar a cavo el mantenimiento de los cabezales de impresión (20) durante la creación de un objeto.

De manera general, la estación de descarga (22) comprende unas aberturas de descarga (28) a través de las que los cabezales de impresión (20) pueden descargar desperdicios, tales como, por ejemplo, aglomerante contaminante. El número de las aberturas de descarga (28) puede ser variable. La estación de descarga (22) es típicamente un área en la que los cabezales de impresión (20) pueden expulsar estos materiales, impidiendo la acumulación excesiva de contaminantes en los cabezales de impresión (20) que podría afectar la calidad de la impresión. De manera típica, los desperdicios que entran en la estación de descarga quedan retenidos, de manera que no contaminan los cabezales de impresión (20), el carro (14), la estación de servicio (16) o cualquiera de los otros componentes de la impresora (10).

En algunas realizaciones, los cabezales de impresión (20) pueden ser accionados hasta un punto inmediatamente por encima de las aberturas de descarga (28), en las que los cabezales de impresión (20) descargan el exceso de material aglomerante u otros desperdicios a través de las aberturas de descarga (28). De modo general, este desperdicio es recogido en un recipiente (47) (ver figura 4). En algunas realizaciones, el carro (14) es accionado hacia una posición inmediatamente por encima de la estación de servicio (16) y los cabezales de impresión (20) están dispuestos por encima de las aberturas de descarga (28) en la superficie de la estación de servicio (16). En algunas realizaciones, las superficies inferiores de los cabezales de impresión (20) se pueden extender por debajo del plano de la superficie de las aberturas de descarga (28), en las que los cabezales (20) pueden descargar material a efectos de eliminar la contaminación o exceso de material de cuerpo en los cabezales de impresión (20). Entonces, este material entra en el recipiente (47). En una realización, las aberturas de descarga (28) están situadas por encima del recipiente (47). De manera general, el recipiente (47) se encuentra en una localización por debajo de las aberturas de descarga (28), en las que los cabezales de impresión (20) descargan su material. En algunas realizaciones, el receptáculo (47) puede incluir un recipiente para retener el material que se ha descargado.

De manera general, la estación (24) de recubrimiento del cabezal de impresión es la zona en la que los cabezales de impresión (20) son dotados de recubrimiento por medio de las caperuzas de recubrimiento (26) del cabezal de impresión. En una realización, se dispone una caperuza de recubrimiento (26) para cada uno de los cabezales de impresión (20). De modo general, como resultado de que el soporte (14) establece contacto con la estación (24) de recubrimiento del cabezal de impresión, las caperuzas (26) del cabezal de impresión son accionadas a una posición que circunscribe los cabezales de impresión (20), de manera que las caperuzas (26) del cabezal de impresión forman un cierre estanco alrededor de la cara (54) del cabezal de impresión (ver la figura 5D). Las caperuzas (26) del cabezal de impresión protegen los cabezales de impresión (20) contra la contaminación, desperdicios y averías físicas resultado del contacto con los cabezales de impresión (20), su deterioro y los elementos en general. De modo general, la estación (24) de recubrimiento del cabezal de impresión puede recubrir los cabezales de impresión (20) en cualquier momento de tiempo con respecto a los cabezales de impresión (20) que establecen contacto con la estación de descarga (22) o la estación de limpieza (29) del cabezal de impresión. De manera general, las caperuzas (26) de los cabezales de impresión encierran los cabezales de impresión (20) a efecto de formar un cierre estanco para impedir averías, tales como secado, en dichos cabezales de impresión (20). En algunas realizaciones, el mantenimiento puede incluir la limpieza de los cabezales de impresión (20) o de los alrededores de los mismos. Solamente una única estación de servicio (16) se ha mostrado a efectos descriptivos; no obstante, pueden existir múltiples estaciones (16). De manera alternativa, una única estación de servicio (16) puede dar servicio a múltiples cabezales de impresión (20), por ejemplo, al posicionar sucesivamente los cabezales de impresión (20) con respecto a la estación de servicio (16).

La estación de limpieza (29) de los cabezales de impresión incluye, de manera general, la zona en la que los cabezales de impresión (20) pueden ser limpiados. En una realización, los cabezales de impresión (20) pueden ser limpiados con una solución de lavado a presión (92) (ver figura 8E). En algunas realizaciones, los cabezales de impresión (20) entran en la estación (29) de limpieza de los cabezales de impresión, después de que dichos cabezales de impresión (20) descarguen material en el receptáculo (47). En otras realizaciones, los cabezales de impresión (20) pueden entrar en la estación (29) de limpieza de los cabezales de impresión sin descargar en primer lugar material en el receptáculo (47). En otras realizaciones, los cabezales de impresión (20) pueden entrar tanto en la estación de limpieza (29) del cabezal de impresión como en la estación de descarga (22) repetidamente y en cualquier orden. De manera típica, la estación de limpieza (29) efectúa la limpieza de los cabezales de impresión (20) lavándolos de manera tal que se eliminan cualesquiera desperdicios de impresión (20) y se retiene la solución de lavado a presión (92), de manera que no contamina los cabezales de impresión (20) o cualquier otra parte de la impresora (10). Por ejemplo, en una realización, los cabezales de impresión (20) son limpiados en un entorno cerrado de forma estanca para retener cualesquiera desperdicios y materiales de limpieza. En otra realización, los cabezales de impresión (20) están protegidos durante la limpieza, de manera que no hay un exceso de desperdicios o materiales de limpieza que queden en los cabezales de impresión (20) que posteriormente puedan pasar a cualquier componente de la impresora (10), por ejemplo, la superficie de soporte (165). En una realización, los cabezales de impresión (20) son limpiados uno a uno. En otra realización, los cabezales de impresión (20) pueden ser limpiados simultáneamente. En otras realizaciones, el cabezal o cabezales de impresión (20) pueden ser limpiados de forma repetida, en cualquier orden y en cualquier momento con respecto al contacto del portador (14) con cualesquiera otros componentes de la estación de servicio (16). En una realización, la impresora (10) comprende un sistema lógico para determinar cuando efectuar la limpieza de los cabezales de impresión (20), tal como se explica más adelante de forma más detallada.

La figura 3B es una vista en planta de la estación de servicio (16) de la figura 3A. Desde esta perspectiva, el carro (14) es accionado a lo largo del eje X, de manera que los cabezales de impresión (20) están alineados con las aberturas de descarga (28). En una realización, después de terminar esta alineación, los cabezales de impresión (20) descargan material residual o de desperdicio por las aberturas de descarga (28). En algunas realizaciones, la descarga puede incluir material aglomerante o cualquier otro material de cuerpo. En algunas realizaciones, después de la descarga, los cabezales de impresión (20) son accionados adicionalmente a lo largo del eje X hacia la estación de recubrimiento (24) de los cabezales de impresión, en la que las caperuzas (26) de los cabezales de impresión forman un cierre estanco alrededor de dichos cabezales de impresión (20). El cierre estanco formado por las caperuzas (26) de los cabezales de impresión alrededor de dichos cabezales de impresión (20) protege de manera general los cabezales de impresión (20) contra los elementos, contaminación por desperdicios o residuos del material aglomerante e impide que los cabezales de impresión (20) se sequen.

La figura 4 es una representación gráfica de la función de descarga de una realización de la invención, en la que el material aglomerante y los residuos (41) son descargados del cabezal de impresión (20). En algunas realizaciones, los desperdicios (41) del aglomerante pueden incluir un exceso de material de cuerpo. En algunas realizaciones, la función de descarga es llevada a cabo después de cada pasada del carro (14) sobre la superficie de cuerpo (165). En otras realizaciones, la función de descarga puede ser llevada a cabo periódicamente después de cualquier número determinado de pasadas del carro (14). En otras realizaciones adicionales, esta función puede ser levada a cabo en intervalos de tiempo fijos. En esta realización ilustrativa, el cartucho (14) está dispuesto por encima de la estación de servicio (16), de manera que el cabezal de impresión (20) está alineado sobre un intersticio espacial entre las placas de abertura (40). En algunas realizaciones, las placas de abertura (40) incluyen la superficie sólida que rodea las aberturas de descarga (28) (ver figura 3). Después del posicionado apropiado del carro (14), el cabezal de impresión (20) descarga los desperdicios (41) u otros materiales sobrantes. De manera general, estos desperdicios (41) incluyen contaminantes tales como, por ejemplo, exceso de material aglomerante que ha quedado en el material de impresión (20). En una realización, los desperdicios (41) se unen al líquido de desperdicio (42) en la bandeja de recogida de líquidos de desperdicio (43). En algunas realizaciones, el líquido de desperdicio (42) puede incluir materiales de descarga procedentes de otras descargas de los cabezales de impresión (20). Después de la descarga, las gotitas del líquido aglomerante (41) chocan sobre la superficie de la acumulación de líquido de desperdicio (42) minimizando las salpicaduras y la consiguiente generación de aerosoles de líquido de desperdicio, poco deseables. Un rebosadero (44) está situado a una cierta distancia por encima del fondo del receptáculo (47) suficiente para mantener el nivel del líquido de desperdicio (42). De manera general, el líquido de desperdicio (42) pasa por el rebosadero (44) desde el que eventualmente sale la estación de servicio (16) con intermedio de un drenaje (45). En algunas realizaciones, el líquido de desperdicio (46) que escapa, sale también de la bandeja (43) de recogida de líquido de desperdicio con intermedio del drenaje (45), impidiendo, por lo tanto, la contaminación en la estación de servicio (16).

La figura 5A muestra una realización de la función de recubrimiento de la invención, de manera que cada uno de los cabezales de impresión (20) está cerrado de manera estanca por una caperuza. En algunas realizaciones, esta función de recubrimiento puede ser llevada a cabo después de cualquier número determinado de pasadas por encima de la impresora (10). En otras realizaciones, esta función puede ser llevada a cabo a intervalos de tiempo fijos o después de terminar la impresión. En la figura 5B, el carro (14) es accionado a lo largo del eje X y posicionado sobre la estación de servicio (16). En esta realización ilustrativa, existe un intersticio espacial entre el cabezal de impresión (20) y la caperuza (26) del cabezal de impresión. En este punto, la caperuza (26) del cabezal de impresión no ha efectuado todavía el recubrimiento del cabezal de impresión (20). De manera general, la caperuza (26) del cabezal de impresión permanece estacionaria hasta que el accionador (50) de la caperuza del cabezal de impresión entra en contacto con el portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión. En algunas realizaciones, el carro (14) se ha desplazado más allá de la placa de abertura (40) y las aberturas de descarga (28) y, por lo tanto, en algunas realizaciones, el cabezal de impresión (20) puede haber expulsado ya los desperdicios (41) hacia el interior de la bandeja de recogida de líquido de desperdicio (43). En algunas realizaciones, el carro (14) puede haber actuado ya sobre la estación de limpieza (29) del cabezal de impresión. En algunas realizaciones, al continuar el carro (14) a lo largo del eje X, el dispositivo (50) accionador de la caperuza del cabezal de impresión establece contacto con el portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión. De manera general, el dispositivo accionador (50) de la caperuza del cabezal de impresión puede incluir salientes metálicos, de plástico o de goma con la suficiente rigidez para desplazar el portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión a lo largo del eje X sobre el carro (14).

Las figuras 5C-5D muestran la terminación de la función de recubrimiento. De manera típica, el portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión es de un metal o de otro material sólido fijado a la estación de servicio (16) y comprende un coeficiente elástico, de manera que el movimiento del carro (14) y del accionador (50) de la caperuza del cabezal de impresión a lo largo del eje X provoca que el portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión se desplace a lo largo del eje X en la misma dirección. En algunas realizaciones, este movimiento, según el eje X del portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión provoca que las caperuzas (26) del cabezal de impresión se desplacen a lo largo del eje Z exceptuando eventualmente el recubrimiento de los cabezales de impresión (20). En otras realizaciones, el carro (14) que incluye los dispositivos accionadores (50) de las caperuzas de los cabezales de impresión y el portador (52) de las caperuzas para los cabezales de impresión cesa en su movimiento en la dirección de movimiento del carro (53) y los cabezales de impresión (20) quedan recubiertos.

De manera general, el dispositivo accionador (50) de las caperuzas de los cabezales de impresión establecen contacto con el soporte de la caperuza del cabezal de impresión (52) provocando que el soporte (52) de la caperuza de los cabezales de impresión se desplacen en la dirección del movimiento del dispositivo accionador (50) de las caperuzas de los cabezales de impresión. En algunas realizaciones, el portador (52) de las caperuzas de los cabezales de impresión comprende un elemento de resorte (601), de manera que dicho portador de las caperuzas de los cabezales de impresión efectúa un movimiento pivotante con respecto a la pared externa de la estación de servicio (16) cuando es comprimido el elemento de resorte (601). Este pivotamiento tiene como resultado un accionamiento irregular de la caperuza (26) de los cabezales de impresión hacia el cabezal de impresión (20). Como resultado de ello, el borde de la caperuza (26) del cabezal de impresión más alejado del accionador (50) de la caperuza del cabezal de impresión iniciará contacto con el cabezal de impresión (20). En otras realizaciones, es el borde de la caperuza (26) del cabezal de impresión situado con mayor proximidad al accionador (50) de la caperuza del cabezal de impresión el que inicialmente establece contacto con el cabezal de impresión (20). En cualquiera de las realizaciones ilustrativas anteriores, la caperuza (26) del cabezal de impresión continúa su accionamiento hacia el cabezal de impresión (20), hasta que la caperuza (26) del cabezal de impresión se nivela y se circunscribe a los cabezales de impresión (20). En algunas realizaciones, la caperuza (26) del cabezal de impresión forma un cierre estanco alrededor de los cabezales de impresión (20). En una realización, un cabezal de impresión (20) es recubierto por una caperuza (26) del cabezal de impresión. En una realización, múltiples caperuzas (26) de cabezales de impresión recubren múltiples cabezales de impresión (20). De manera general, se dispone de una caperuza (26) para cabezal de impresión para cada uno de los cabezales de impresión (20). De manera general, los cabezales de impresión (20) pueden ser recubiertos por las caperuzas (26) de los cabezales de impresión cualquier número de veces y en cualquier orden con respecto al acoplamiento del carro (14) con cualquier otro componente de la impresora (10).

Tal como se ha mostrado en las figuras 5C y 5D, el portador (52) de la caperuza para el cabezal de impresión incluye un brazo (600), un elemento de resorte (601) y una placa (602). De manera general, el brazo (600) recibe el contacto del accionador (50) de la caperuza del cabezal de impresión y es desplazado en la dirección de movimiento del accionador (50) de la caperuza del cabezal de impresión. Este movimiento provoca que el elemento de resorte (601) se comprima con el resultado de un movimiento de pivotamiento. Este movimiento de pivotamiento hace que la placa (602) se desplace hacia el cabezal de impresión (20). La caperuza (26) del cabezal de impresión está dispuesta de manera típica sobre una superficie superior de la placa (602). En una realización, la placa (602) es rígida y, por lo tanto, la caperuza (26) del cabezal de impresión se aproxima al cabezal de impresión (20) de forma oblicua, de manera que un borde de la caperuza (26) del cabezal de impresión establece contacto con el cabezal de impresión (20) antes de que cualesquiera otros bordes de la caperuza (26) del cabezal de impresión establezcan contacto con el cabezal de impresión (20). En diferentes realizaciones, cualquier borde de la caperuza (26) del cabezal de impresión puede establecer contacto en primer lugar con el cabezal de impresión (20). De manera típica, después del primer acoplamiento entre cualquier borde de la caperuza (26) del cabezal de impresión y el cabezal de impresión (20), la placa (602) continúa su movimiento hasta que la caperuza (26) del cabezal de impresión circunscribe el cabezal de impresión (20). De manera específica, la placa (602) puede doblarse o flexionar como respuesta a la fuerza de accionamiento del carro (14) hasta que la placa (602) adopta una orientación sustancialmente horizontal.

La figura 5C incluye una vista en sección de la estación de servicio (16) y del carro (14). En esta realización ilustrativa, el carro (14) es accionado a lo largo del eje X en la dirección indicada de movimiento del carro (flecha (53)). El accionador (50) de la caperuza del cabezal de impresión establecerá contacto con el portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión y tanto el accionador (50) de la caperuza del cabezal de impresión como el portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión se desplazarán en la dirección de movimiento (53) del carro. En esta realización ilustrativa, la caperuza (26) del cabezal de impresión está situada sobre el portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión. De este modo, el movimiento del portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión en la dirección de movimiento (53) del carro provoca que la caperuza (26) del cabezal de impresión se desplace a lo largo del eje Z. La figura 5C comprende una representación gráfica en sección del carro (14) y la estación de servicio (16). La figura 5C muestra el punto de contacto entre el accionador (50) de la caperuza del cabezal de impresión y el portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión al desplazarse el carro (14) en la dirección de movimiento del carro (53). En esta realización, en este punto, existe un intersticio espacial entre el cabezal de impresión (20) y la caperuza (26) del cabezal de impresión y, por lo tanto, la caperuza (26) del cabezal de impresión no ha cerrado de forma estanca el cabezal de impresión (20).

La figura 5D es una representación gráfica del carro (14) y de la estación de servicio (16) en un punto más avanzado a lo largo del tiempo con respecto a la figura 5C, de manera que la caperuza (26) del cabezal de impresión ha recubierto la cara (54) del cabezal de impresión (20). De manera típica, la cara (54) del cabezal de impresión comprende la cara inferior del cabezal de impresión (20) que incluye y rodea el punto en el que el material aglomerante es expulsado desde el cabezal de impresión (20). En esta realización ilustrativa, el movimiento (53) del carro ha provocado que el accionador (50) de la caperuza del cabezal de impresión establezca contacto y desplace el portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión en la dirección (53) de movimiento del carro. En esta realización, la cara (54) del cabezal de impresión tiene un cierre estanco de protección formado alrededor de la misma por la caperuza (26) del cabezal de impresión. De manera general, la caperuza o cierre estanco son suficientes para proteger la cara (54) del cabezal de impresión para evitar daños o contaminación. En algunas realizaciones, el cierre estanco formado por la caperuza del cabezal de impresión puede ser estanco al aire.

La figura 6A muestra una vista lateral en sección parcial de una realización alternativa de la estación de servicio (16) que incluye una estación combinada de descarga y recubrimiento. En esta realización ilustrativa, el carro (14) es accionado en la dirección de movimiento (53) del carro (a lo largo del eje X) y se posiciona sobre la estación de servicio (16). En algunas realizaciones, este accionamiento del carro (14) puede tener lugar en preparación de la descarga del cabezal de impresión (20). En esta realización ilustrativa, la bandeja (43) de recogida de líquido de desperdicio comprende líquido de desperdicio (42). De manera general, este líquido de desperdicio (42) habrá sido producido por descargas anteriores producidas en otras pasadas anteriores del cabezal de impresión (20) sobre la estación de servicio (16). En algunas realizaciones, el borde inferior de la caperuza (60) del cabezal de impresión se puede extender hacia dentro del área definida por la bandeja (43) de recogida de líquido de desperdicio, pero de manera general el borde inferior de la caperuza (60) del cabezal de impresión no establece contacto con la superficie inferior de la bandeja (43) de recogida del líquido de desperdicio y, por lo tanto, el líquido de desperdicio (42) fluye libremente y se acumula en la bandeja (43) de recogida del líquido de desperdicio hasta que la superficie (61) de dicho liquido de desperdicio llega a la parte superior del rebosadero (44). En este momento, el líquido de desperdicio (42) entra en el tubo de rebose (63) del líquido de desperdicio con intermedio de una ranura (62). De manera general, el tubo (63) de rebose del líquido de desperdicio lleva a dicho líquido de desperdicio (42) hacia fuera de la estación de servicio (16).

Las figuras 6B a 6D muestran las funciones de recubrimiento y descarga con mayor detalle. El carro (14) se desplaza en la dirección de movimiento (53) del carro y es posicionado sobre la estación de servicio (16). La figura 6B muestra una realización en la que se ha establecido contacto entre el accionador (50) de la caperuza del cabezal de impresión y el portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión, pero en la que el portador de la caperuza del cabezal de impresión no se ha desplazado todavía suficientemente en la dirección de movimiento (53) del carro para levantar la caperuza (26) del cabezal de impresión a una posición en la que recubre el cabezal de impresión (20). La figura 6C muestra una realización de un momento posterior con respecto al de la figura 6B. Tal como se ha mostrado en la figura 6C, el portador (52) de la caperuza del cabezal de impresión se ha desplazado en la distancia necesaria en la dirección de movimiento (53) del carro para levantar la caperuza (26) del cabezal de impresión a un punto en el que ha formado un cierre estanco alrededor del cabezal de impresión (20). La función de recubrimiento es sustancialmente similar a la descrita con respecto a las figuras 5A-5D. En algunas realizaciones, la caperuza (26) para el cabezal de impresión comprende una columna de descarga (67) que define una cavidad (64). El cabezal de impresión (20) descarga hacia la bandeja (43) de recogida de líquido de desperdicio a través de la columna de descarga. Tal como se ha mostrado en la figura 6C, el cabezal de impresión (20) expulsa los residuos (41) hacia dentro de la bandeja (43) de recogida de líquido de desperdicio donde los mezcla con el líquido de desperdicio (42) que pueda existir. En algunas realizaciones, la recogida del líquido de desperdicio (42) pasará por el rebosadero (44) y continuará el desplazamiento por la ranura de rebose (62) hacia el tubo de rebose de líquido de desperdicio (63) como líquido de desperdicio sobrante (65), siendo eventualmente expulsado desde la estación de servicio (16). De manera general, este proceso de descarga asegura un cabezal de impresión (20) limpio y libre de taponamientos y que la cara (54) del cabezal de impresión mantenga la mayor calidad posible en la impresión tridimensional. En algunas realizaciones, varios cabezales de impresión (20) pueden descargar material sustancialmente al mismo tiempo.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 6C, en algunas realizaciones se puede formar un cierre estanco en la zona definida por la cavidad de descarga (64). De manera general, la cavidad (64) está limitada en la parte superior por el cabezal de impresión (20) y la caperuza (26) del cabezal de impresión, en la parte inferior, por la superficie (61) del líquido de desperdicio, y por los laterales, por la columna de descarga (67). En una realización, el nivel de la superficie del líquido de desperdicio (61) en la bandeja (43) de recogida del líquido de desperdicio es suficientemente elevado para sumergir una parte de fondo de la columna de descarga (67). La parte de fondo de la columna de descarga (67) tiene el punto más bajo por debajo del punto más bajo del rebosadero (44), lo que impide que el líquido de desperdicio (42) pueda salir por debajo de la parte más baja de la columna de descarga. En este caso y en el caso en el que la caperuza (26) del cabezal de impresión se encuentre aplicada con estanqueidad contra la cara (54) del cabezal de impresión del cabezal de impresión (20), la cavidad (64) se encuentra cerrada de forma estanca, impidiendo por lo tanto, que la cara (54) del cabezal de impresión se pueda secar. En esta realización, la descarga (41) no puede escapar de la cavidad (64) en ninguna dirección más que el tubo de rebosadero de líquido (63) donde sale sin perjuicio alguno de la estación de servicio (16). Esta realización, a título de ejemplo, minimiza el riesgo de contaminación por efecto de la descarga (41) hacia cualesquiera componentes de la impresora (10).

Las figuras 7A-7D muestran una realización de una estación (500) de limpieza de un cabezal de impresión, de acuerdo con la invención. La estación (500) de limpieza del cabezal de impresión puede estar montada también en la estación de servicio (16). La estación (500) de limpieza del cabezal de impresión comprende un recipiente (542) que contiene una solución de lavado (543) y una bomba (545) que suministra la solución de lavado (543) a presión, como mínimo, a una tobera (540) y preferentemente a un conjunto de toberas (540). Las toberas (540) son capaces de producir un flujo de alta velocidad de solución de lavado (543).En su funcionamiento, las toberas (540) son dirigidas a la cara (577) del cabezal de impresión del cabezal de impresión (520). Cuando se dirige sobre la cara (577) del cabezal de impresión, la solución de lavado (543) disuelve y elimina los contaminantes tales como material de cuerpo y material aglomerante de la cara (577) del cabezal de impresión. La orientación de las toberas (540) puede corresponder a cualquier ángulo con respecto a la cara (577) del cabezal de impresión, de manera que se genera un flujo de fluido a través de un plano de la cara (577) del cabezal de impresión. Por ejemplo, la solución de lavado puede establecer contacto con el cabezal de impresión (520) en el lado más próximo a las toberas (540) y puede drenar desde el lado del cabezal de impresión (520) más alejado con respecto a las toberas (540). Esta forma de proceder mejora la eficacia de la corriente de solución de lavado (543) al reducir la acumulación de solución de lavado sobre la cara (577) del cabezal de impresión, así como la cantidad de solución de lavado (543) y desperdicios que de otro modo saldrían cerca de las toberas (540) y podrían interferir con las mismas. Una protección contra salpicaduras puede quedar incluida también en la estación (500) de limpieza del cabezal de impresión, reteniendo las salpicaduras que resultan de las corrientes de solución líquida de lavado (543).

Es deseable eliminar una cantidad grande de la solución de lavado (543) que permanece sobre la cara (577) del cabezal de impresión después de haber terminado el funcionamiento de las toberas (540). Esto se consigue de manera convencional al pasar un elemento de limpieza sobre la cara (577) del cabezal de impresión. Una desventaja de este sistema es que el contacto entre el elemento de limpieza y la cara (577) del cabezal de impresión puede degradar el comportamiento del cabezal de impresión (520) al averiar, por ejemplo, los bordes de los orificios de las toberas de los chorros de tinta. De acuerdo con ello, es un objetivo de la presente invención dar a conocer un medio para la eliminación de la solución de lavado acumulada en la cara (577) del cabezal de impresión sin establecer contacto con la delicada región que se encuentra alrededor de las toberas de los chorros de tinta. En una realización se puede disponer un elemento de capilaridad (544) de manera tal que la cara (577) del cabezal de impresión puede pasar una o varias veces sobre su superficie superior (546) con gran proximidad, sin contacto, permitiendo que las fuerzas de capilaridad succionen la solución de lavado acumulada (543) alejándola de la cara (577) del cabezal de impresión. El elemento de capilaridad (544) puede ser realizado a partir de materiales rígidos, semirígidos o adaptables y puede ser de naturaleza absorbente o impermeable o una combinación de las mismas.

Para que el elemento de capilaridad (544) retire de manera efectiva la solución de lavado acumulada (543) de la cara (577) del cabezal de impresión, el intersticio entre la superficie superior (546) del elemento de capilaridad (544) y la cara (577) del cabezal de impresión debe ser reducida, con un rango deseable entre aproximadamente 0 pulgadas y unas 0,03 pulgadas. Otro objetivo de esta invención consiste en dar a conocer un medio para mantener el intersticio en este rango sin requerir componentes precisos, rígidos y costosos.

En otra realización, el elemento de capilaridad (544) puede consistir en una lámina de goma adaptable orientada aproximadamente de forma ortogonal con respecto a la dirección de movimiento relativo (547) entre el elemento de capilaridad (544) y el cabezal de impresión (520) y con una parte de su superficie superior (546) dispuesta de forma que establece contacto o interfiere de manera ligera con la cara (577) del cabezal de impresión solamente en áreas que no son críticas, alejadas de los orificios de las toberas del cabezal de impresión. La superficie superior (546) del elemento de capilaridad (544) puede comprender una o varias ranuras (548) en lugares en los que el elemento de capilaridad (544) podría establecer, en caso contrario, contacto con componentes delicados de la cara (577) del cabezal de impresión. Las dimensiones del sistema son seleccionadas de manera que el elemento de capilaridad (544) establezca siempre contacto con la cara (577) del cabezal de impresión y es flexionado al pasar el cabezal de impresión (520) por encima del mismo, con independencia de las variaciones esperadas en las posiciones relativas del cabezal de impresión (520) y de la estación de limpieza (500) del cabezal de impresión. La superficie superior (546) sigue de manera correspondiente la posición de la cara (577) del cabezal de impresión, manteniendo por extensión un espacio sustancialmente constante entre la cara (547) del cabezal de impresión y la ranura superficial rebajada (548). Para prolongar adicionalmente la vida del cabezal de impresión (520), una zona de flexión del elemento de capilaridad (544) puede tener una sección transversal reducida para proporcionar un comportamiento fiable de flexión con poca deformación de la superficie superior (546) del elemento capilar (544).

Las figuras 7B-7D muestran un ciclo de reacondicionamiento, de acuerdo con la invención. La figura 7B muestra el cabezal de impresión (520) que se aproxima a la sección (500) de limpieza del cabezal de impresión a lo largo de una trayectoria indicada por la flecha (547). Cuando los cabezales de impresión (520) establecen contacto ligero con el elemento capilar (544), tal como se muestra en la figura 7C, el movimiento se detiene a lo largo de la trayectoria (547) y la solución de lavado (543) es dirigida a la cara (577) del cabezal de impresión por el conjunto de toberas (540). Cuando la operación de pulverización se ha completado, el cabezal de impresión (520) continúa desplazándose a lo largo de la trayectoria (547), tal como se ha mostrado en la figura 7D. El elemento capilar (544) es flexionado adicionalmente para permitir el paso del cabezal de impresión (520) y la solución de lavado acumulada (543) es eliminada por capilaridad de la cara (577) del cabezal de impresión. Después de la pulverización y limpieza, en algunas realizaciones el cabezal de impresión (520) puede imprimir una serie de gotitas para expulsar cualquier solución de lavado que puede haber sido ingerida durante el proceso de reacondicionamiento.

Se prevén procedimientos adicionales de limpieza tales como limpieza por contacto de la cara (577) del cabezal de impresión con un "rodillo de pintura" que efectúa la limpieza y se autohumedece al rodar en un recipiente de líquido de lavado. En otra realización, un sistema de lavado podría comprender un filamento continuo que lleva un fluido de lavado hasta la cara (577) del cabezal de impresión y transporta los residuos a una cubeta. El sistema puede comprender un pequeño rascador que puede ser desplazado sobre el filamento para eliminar los residuos acumulados.

La figura 8A muestra una realización alternativa de una estación de limpieza (529), de acuerdo con la invención. De manera general, la impresora (10) es capaz de determinar cuando se tiene que efectuar la limpieza de los cabezales de impresión (20) mediante la estación de servicio (16), tal como se describirá en mayor detalle a continuación. En algunas realizaciones, solamente se efectúa la limpieza de un cabezal de impresión (20) por la estación de servicio (16). En otras realizaciones se efectúa la limpieza de múltiples cabezales de impresión (20). En algunas realizaciones, la estación de servicio (16) comprende un colector (80) de las toberas. De modo general, el colector (80) de las toberas comprende, como mínimo, una tobera (540) y preferentemente un conjunto de toberas (540). En algunas realizaciones, la estación de servicio (16) comprende una protección contra salpicaduras (81). De modo general, la protección contra salpicaduras (81) está incluida en la estación (529) de limpieza del cabezal de impresión para contener las salpicaduras resultantes de las corrientes de solución de lavado (543). De manera típica, la protección contra salpicaduras (81) impide la contaminación de material en polvo o material aglomerante al contener la solución de lavado (543). De modo general, la estación de limpieza (529) funciona igual que la estación de limpieza (500) que se ha descrito con respecto a las figuras 7A-7D, excepto en lo que respecta a la adición del colector (80) y de la protección contra salpicaduras (81).

La figura 8B es una representación gráfica de la protección contra salpicaduras (81) que está situada en la estación (529) de limpieza del cabezal de impresión. La protección contra salpicaduras (81) comprende de manera general una ranura (82), una abertura de drenaje (83), una cara de accionamiento (89), un punto de flexión (85) y un labio de cierre (86). Las figuras 8C-8H muestran el funcionamiento de la estación de limpieza (529). De manera típica, el cabezal de impresión (20) es accionado de manera tal que la cara (54) del cabezal de impresión pasa inmediatamente sobre la ranura (82) sin establecer contacto con la superficie de dicha ranura (82). De manera típica, evitando contacto entre la cara (54) del cabezal de impresión y la ranura (82) se impiden daños o alteración de la trayectoria de los chorros de las toberas sobre la cara (54) del cabezal de impresión. En una realización, el labio de cierre (86) puede actuar como dispositivo de limpieza, estableciendo contacto con el cabezal de impresión (20) adyacente a la cara (54) del cabezal de impresión sin establecer contacto con la propia cara (54) del cabezal de impresión. Una vez que los cabezales de impresión (20) han liberado la ranura (82), entran en el espacio inmediatamente por encima de la abertura de drenaje (83). De modo general, la abertura de drenaje (83) está destinada al paso de la solución de lavado (543). Una vez que el cabezal de impresión (20) está dispuesto sensiblemente por encima de la abertura de drenaje (83), el cabezal de impresión (20) se acopla con la cara de accionamiento (89). De manera típica, el cabezal de impresión (20) establece contacto con la cara de accionamiento (89) de manera tal que provoca que la protección contra salpicaduras (81) flexione a lo largo del punto de flexión (85). En algunas realizaciones, el punto de flexión (85) incluye un punto de pivotamiento que permite, como mínimo, que la parte de la protección contra salpicaduras (81) que comprende la ranura (82), la abertura de drenaje (83), la cara de accionamiento (89) y el labio de cierre (86) pivoten en la dirección de accionamiento del cabezal de impresión (20). De manera general, este pivotamiento en el punto de flexión (85) levanta la abertura de drenaje (83) hacia el cabezal de impresión (20) de manera tal que el labio de cierre (86) entre en contacto con el cabezal de impresión (20). De manera general, el labio de cierre (86) es accionado para ocupar una posición en la que forma un cierre alrededor de la cara (54) del cabezal de impresión. De manera típica, el cierre formado por el labio (86) es estanco al agua impidiendo, por lo tanto, que la solución de lavado (543) contamine la impresora (10). De manera general, la única salida disponible para la solución de lavado usada (543) es a través de la abertura de drenaje (83).

La figura 8C comprende otra vista en perspectiva del cabezal de impresión (20) que se aproxima a la estación de servicio (16). La figura 8C representa de manera general la posición inicial de la operación de limpieza llevada a cabo por la estación de servicio (16). En esta realización ilustrativa, el cabezal de impresión (20) es accionado en la dirección de movimiento (87) del cabezal de impresión de manera tal que la cara (54) del cabezal de impresión es llevada por encima de la estación de servicio (16). Al ser accionado el cabezal de impresión (20), el lado (88) del cabezal de impresión establecerá contacto con la cara de accionamiento (89) de la protección contra salpicaduras (81). Después de este acoplamiento, el cabezal de impresión (20) desplaza la cara de accionamiento (89) de manera que el labio (86) de cierre forma un cierre alrededor de la cara (54) del cabezal de impresión (ver figura 8D). En algunas realizaciones, la cara de accionamiento (89) pivota en el punto de flexión (85). En algunas realizaciones, el punto de flexión (85) puede comprender un elemento de resorte. De modo general, este procedimiento tiene como resultado la formación de un cierre estanco al agua por parte de la protección contra salpicaduras (81) alrededor de la cara inferior del cabezal de impresión (20) adyacente a la cara (54) del cabezal de impresión.

La figura 8D muestra el cabezal de impresión (20) desplazado a la posición deseada sobre la estación de servicio (16). De modo general, este es el punto en el que la estación de servicio (16) efectuará la limpieza del cabezal de impresión (20). Tal como se ha mostrado en la figura 8D, la cara de actuación (89) cierra el cabezal de impresión (20) alrededor de una parte de la cara (54) del cabezal de impresión. El cierre se completa alrededor de la cara (54) del cabezal de impresión por el labio de protección contra salpicaduras (86). De manera general, el labio de protección contra salpicaduras (86) forma parte de la protección contra salpicaduras (81). En una realización, al accionar el cabezal de impresión (20) la protección contra salpicaduras (81) con intermedio de su contacto con la cara de accionamiento (89), entonces el movimiento resultante de la protección contra salpicaduras (81) desplaza también los labios de cierre (86) a una posición contra el fondo del cabezal de impresión (20) y a lo largo de la cara (54) del cabezal de impresión. En algunas realizaciones, los labios de cierre (86) descansan contra la cara inferior del cabezal de impresión (20) contra la cara (54) del cabezal de impresión. De modo general, la formación de un cierre alrededor del cabezal de impresión (54) sobre la cara inferior del cabezal de impresión (20), como alternativa a hacerlo a lo largo del lado (88) del cabezal de impresión es deseable puesto que impide la contaminación del lado (88) del cabezal de impresión o de cualquier otro lado del cabezal de impresión (20). Por ejemplo, la solución de lavado que queda en el cabezal de impresión (20) puede ser eliminada durante la impresión afectando de esta manera la calidad de la impresión.

La figura 8E es una vista lateral con sección parcial de la estación de servicio (16) durante la limpieza del cabezal de impresión (20) por la estación de servicio (16), de acuerdo con una realización de la invención. Después de la formación de un cierre alrededor de la cara (54) del cabezal de impresión, el colector (80) de las toberas pulveriza corrientes (91) de solución de lavado. Generalmente, el colector (80) de las toberas comprende la solución de lavado a presión (92). En una realización, la solución de lavado a presión (92) es proyectada sobre la cara (54) del cabezal de impresión formando una sola corriente (91). En otras realizaciones existen múltiples corrientes (91) de la solución de lavado a presión (92). En su funcionamiento, las corrientes (91) de la solución de lavado son dirigidas a la cara (54) del cabezal de impresión (20). Cuando se dirigen a la cara (54) del cabezal de impresión, las corrientes (91) de la solución de lavado liberan y eliminan los contaminantes, tales como material aglomerante, de la cara (54) del cabezal de impresión. La orientación de las corrientes (91) de la solución de lavado puede estar dispuesta en ángulo con respecto a la cara (54) del cabezal de impresión, de manera que se genera un flujo de líquido sobre un plano de la cara (54) del cabezal de impresión. Por ejemplo, en una realización, la corriente (91) de solución de lavado puede establecer contacto con el cabezal de impresión (20) en el lado más próximo al colector (80) de las toberas y drenando desde el lado del cabezal de impresión (20) más alejado del colector (80) de las toberas. Este sistema mejora la efectividad de las corrientes (91) de solución de lavado al reducir la acumulación de la solución de lavado (92) sobre la cara (54) del cabezal de impresión, así como la cantidad de solución de lavado a presión (92) y residuos que de otra manera drenarían en las proximidades e interferirían con el colector de las toberas (80). La figura 8F es otra sección parcial de la invención mostrada en la figura 8E. La cara (54) del cabezal de impresión se encuentra en posición apropiada para la limpieza. Los labios de cierre (86) han formado un cierre alrededor de la cara (54) del cabezal de impresión para proteger el resto del cabezal de impresión (20) contra la contaminación.

La figura 8G muestra el movimiento del cabezal de impresión (20) saliendo de la estación de servicio (16) después de haber sido realizada una operación de limpieza. El cabezal de impresión (20) se desplaza ahora en la dirección de movimiento (93) del cabezal de impresión alejándose de la estación de servicio (16). Esto es generalmente lo mismo que la dirección de movimiento (53) del carro que se ha utilizado para entrar en la estación de servicio (16). Al salir el cabezal de impresión (20) de la estación de servicio (16), la cara (54) del cabezal de impresión es llevada sobre el labio de cierre (86) y la ranura (82). En algunas realizaciones, el labio de cierre (86) puede actuar como elemento de limpieza por contacto y eliminar residuos y solución de lavado (92) del área del fondo del cabezal de impresión (20) adyacente a la cara (54) del cabezal de impresión; no obstante, la ranura (82) impide el contacto entre el labio de cierre (86) y la cara (54) del cabezal de impresión en un área que corresponde a la localización de los chorros de las toberas. El contacto entre el labio de cierre (86) y la cara (54) del cabezal de impresión puede degradar el rendimiento del cabezal de impresión (20), por ejemplo, dañando los bordes de los orificios de las toberas para los chorros de tinta en la cara (54) del cabezal de impresión. No obstante, es todavía deseable eliminar la parte grande de la solución de lavado (92) que permanece sobre la cara (54) del cabezal de impresión después de que se ha completado el funcionamiento del colector (80) de las toberas. De acuerdo con ello, es un objetivo de la presente invención dar a conocer un medio para la eliminación de la solución de lavado acumulada desde la cara (54) del cabezal de impresión sin establecer contacto con la delicada zona alrededor de las toberas para los chorros en la cara (54) del cabezal de impresión. Dado que la ranura (82) impide el contacto directo entre el labio de cierre (86) y la cara (54) del cabezal de impresión, en una realización, un elemento capilar (544) (tal como se ha descrito en lo anterior) puede quedar dispuesto de forma que la cara (54) del cabezal de impresión puede pasar una o más veces sobre el elemento capilar (544) con gran proximidad, sin contacto, permitiendo que las fuerzas capilares retiren la solución de lavado a presión (92) que se ha acumulado, alejándola de la cara (54) del cabezal de impresión. La figura 8H muestra una vista en perspectiva del fondo, parcialmente en sección, de la estación de servicio (16) de la figura 8A. En ella se puede apreciar que la parte sensible de la cara (54) del cabezal de impresión pasa sobre la ranura (82) al accionar el cabezal de impresión (20) alejándolo de la estación de servicio (16) después de una operación de limpieza. De modo general, la parte sensible de la cara (54) del cabezal de impresión comprende el conjunto de toberas para chorros en el cabezal de impresión.

Las figuras 9A y 9B muestran una realización alternativa de la protección contra salpicaduras (81) de la figura 8B. En esta realización, la protección contra salpicaduras (81) incluye superficies de cierre de sección decreciente (94). De modo general, las superficies de cierre de sección decreciente (94) están conformadas de manera que constituyen un cierre alrededor de las esquinas constituidas por los bordes (95) del cabezal de impresión. De esta manera, el cierre en esta realización es constituido por las superficies de estanqueidad de sección decreciente (94) que establecen contacto tanto con la cara (54) del cabezal de impresión como con el lado (88) del cabezal de impresión (20). Por lo tanto, el cierre formado por esta realización envuelve los bordes del cabezal de impresión (20) para retener la solución de lavado (92) durante la operación de limpieza. El funcionamiento de la protección contra salpicaduras alternativa (81) de las figuras 9A y 9B y los componentes de limpieza asociados es sustancialmente similar a la que se ha descrito en lo anterior.

Las figuras 10A-10D muestran otra realización alternativa de la protección contra salpicaduras (81) de la figura 8B. En esta realización, la protección contra salpicaduras (81) forma nuevamente un cierre con los labios (86) de cierre de la protección contra salpicaduras; no obstante, en esta realización la protección (81) contra salpicaduras es accionada a ocupar su posición de cierre estanco alrededor de la cara principal (54) por un resorte de soporte (102) de la protección contra salpicaduras. Este procedimiento es análogo al procedimiento utilizado para el recubrimiento del cabezal de impresión (20) en el procedimiento de recubrimiento utilizado para efectuar el recubrimiento del cabezal de impresión (20) en la operación de recubrimiento. De modo general, el cabezal de impresión (20) es llevado por encima de la estación de servicio (16) en la dirección de un primer movimiento del cabezal de impresión (flecha (100)). Una vez posicionado de manera aproximada sobre la abertura de drenaje (83), la dirección de movimiento del cabezal de impresión cambia de dirección a un movimiento del cabezal de impresión sustancialmente perpendicular (flecha (101)). En algunas realizaciones, la dirección del movimiento (101) del cabezal de impresión es ortogonal a la dirección anterior de movimiento (100) del cabezal de impresión. El cabezal de impresión (20) procede ahora en la segunda dirección en el movimiento (101) del cabezal de impresión hasta que el lado (88) del cabezal de impresión establece contacto con el resorte (102) del soporte de la protección contra salpicaduras (ver figura 10B). Tal como se muestra en la figura 10C, el resorte (102) del soporte de la protección contra salpicaduras se desplaza en la dirección de movimiento (101) del segundo cabezal de impresión. Este movimiento establece contacto de la protección contra salpicaduras (81) con la cara (54) del cabezal de impresión.

Una vez que se ha llevado a cabo la operación de limpieza, tal como se ha descrito en lo anterior, el cabezal de impresión (20) se desplaza en una tercera dirección de movimiento del cabezal de impresión (flecha (103)) alejándose de la estación de servicio (16). De modo general, la tercera dirección de movimiento (103) del cabezal de impresión es opuesta a la primera dirección de movimiento (100) del cabezal de impresión dado que el cabezal de impresión (20) se desacopla de la estación de servicio (16). Este desacoplamiento interrumpe el cierre formado por el labio de cierre (86) de la protección contra salpicaduras y la cara (54) del cabezal de impresión es llevada por encima del labio de cierre (86) en el que se puede llevar a cabo una operación de limpieza por contacto para eliminar residuos o la solución de lavado (92) de la cara (54) del cabezal de impresión. Tal como se ha descrito en lo anterior, se puede llevar a cabo también una operación de capilaridad.

Las figuras 11A-11J muestran un sistema alternativo (146) para la limpieza del cabezal de impresión (20). El sistema (146) está situado en una situación de servicio (16) (figura 1). En una realización, el sistema (146) comprende una estación de limpieza (148) constituida de manera general por una garra de retención (152), un resorte (154), un elemento de limpieza por contacto (156), una caperuza (158) para el cabezal de impresión, un soporte (192) para la caperuza, un segundo resorte (162) y un seguidor de leva (164). Solamente se ha mostrado una estación de limpieza (148) a efectos descriptivos; no obstante, se pueden disponer en la estación de servicio (16) múltiples estaciones (148). De manera alternativa, una única estación de limpieza (148) puede dar servicio a múltiples cabezales de impresión (20) al posicionar, por ejemplo, de manera sucesiva los cabezales de impresión (20) con respecto a la estación de limpieza (148).

La figura 11A representa una posición inicial del sistema de limpieza (146). Tal como se ha mostrado en la figura 11B, el cabezal de impresión (20) se aproxima a la estación de limpieza (148) y establece contacto con la garra de retención (152). Dicha garra de retención (152) es accionada al pasar el cabezal de impresión (20) sobre dicha garra de retención (152). El cabezal de impresión (20) continúa desplazándose más allá de la garra de retención (152) y establece contacto con el dispositivo de limpieza (156) (figura 11C). El cabezal de impresión (20) pasa sobre un dispositivo de limpieza (156). Tal como se ha mostrado en la figura 11D, el cabezal de impresión (20) establece contacto con el portador (192) de la caperuza, que es impulsado a lo largo de la pista de leva (164) y comprime el resorte (162). La caperuza (26) del cabezal de impresión está dispuesta contra una cara (54) del cabezal de impresión (figuras 11E y 11F). Tal como se ha mostrado en la figura 11F, la caperuza (26) del cabezal de impresión cierra contra la cara (54) del cabezal de impresión mientras la cara (54) es lavada con la solución de lavado (92) (ver figura 11F).

Después de que la cara (54) del cabezal de impresión ha sido limpiada, el cabezal de impresión (20) empieza a desplazarse hacia fuera de la estación de servicio (16) (figura 11G). La garra de retención (152) establece contacto con el soporte (192) de la caperuza deteniendo su movimiento. Tal como se ha mostrado en la figura 11H, el cabezal de impresión (20) establece contacto con el elemento de limpieza (156) que efectúa la limpieza por contacto de la cara (54) del cabezal de impresión. En una realización alternativa, el dispositivo de limpieza (156) vibra para aumentar la limpieza de la cara (54) del cabezal de impresión. En una realización alternativa, el dispositivo de limpieza (156) puede tener una ranura en un área que corresponde a la localización de las toberas para los chorros, impidiendo de esta manera el contacto entre el dispositivo de limpieza (156) y la cara (54) del cabezal de impresión. El cabezal de impresión (20) continua su movimiento hacia delante, accionando la garra de retención (152) (figura 11I) que a su vez libera al soporte (192) de la caperuza (figura 11J). El soporte (192) de la caperuza regresa a la posición inicial. Después de que se ha limpiado la cara (54) del cabezal de impresión, el cabezal de impresión (20) empieza a salir de la estación de servicio (16) (figura 11G). El sistema (146) se encuentra en este momento listo para efectuar la limpieza de otro cabezal de impresión
(20).

La figura 12 muestra el sistema (146) para la limpieza de un cabezal de impresión (20). (La figura 12 muestra también la figura 11F en mayor detalle). El cabezal de impresión (20) está dispuesto con la cara (54) del cabezal de impresión contra la caperuza (26) del cabezal de impresión, que en esta realización está realizada en goma. La caperuza comprende un labio de cierre (172) para efectuar el cierre alrededor de la cara (54) del cabezal de impresión. La estación de servicio (16) está acoplada a un contenedor (182) para el suministro de líquido de lavado con intermedio de un conducto de suministro (184) y un contenedor (186) para el líquido de lavado de retorno con intermedio de un conducto de retorno (188). El contenedor (186) de retorno de líquido de lavado se encuentra en comunicación con una fuente de vacío (180), en este caso, una bomba de vacío, con intermedio de un conducto de vacío (190). Además, una válvula (178) queda situada en el conducto de retorno (188). La válvula (178) puede ser accionada manualmente o automáticamente.

En funcionamiento, la fuente de vacío (180) crea vacío dentro de una cavidad (174) en la caperuza (54) del cabezal de impresión. El vacío atrae al líquido de lavado desde el contenedor de suministro (182) mediante el conducto (184). El líquido de lavado entra en la cavidad (174) en forma de chorro (176) contra la cara (54) del cabezal de impresión. El chorro (176) lava los residuos, tales como material de cuerpo en exceso y aglomerante seco, separándolo de la cara (54) del cabezal de impresión. El líquido de lavado usado y los desperdicios son retirados de la cavidad (174) por la fuente de vacío (180), pasando al contenedor de retorno (186) con intermedio del conducto de retorno (188). Adicionalmente, la presión negativa creada en la cavidad (174) por la fuente de vacío (180) impide que el líquido de lavado pueda entrar en las toberas para los chorros y en realidad puede provocar que una pequeña cantidad de material aglomerante pueda salir de las toberas proyectando material de cuerpo en polvo hacia fuera de las toberas. Los bloqueos u obstrucciones en las toberas para los chorros pueden provocar que éstos se dirijan en dirección errónea. Una vez se ha terminado el funcionamiento, el sistema (146) se desplaza a la etapa mostrada en la figura 11G. En una realización alternativa, el cabezal o cabezales (20) están dispuestos por encima de la estación de servicio (16). El labio de cierre (86) es accionado para su alineación con los cabezales de impresión (20) y los cabezales de impresión (20) son limpiados y lubrificados desde debajo para eliminar cualquier suciedad acumulada y para mejorar el flujo de material aglomerante hacia fuera de los cabezales de impresión (20). De manera específica, un dispositivo de lubrificación aplica un lubrificante a la cara (20) del cabezal de impresión para humedecer cualesquiera desperdicios en la cara (54) del cabezal de impresión. A continuación, el cabezal de impresión (20) es desplazado para pasar la cara (54) del cabezal de impresión sobre los labios de cierre (88) que actúan como dispositivo de limpieza y efectúa una limpieza de la cara (54) del cabezal de impresión.

La figura 13 muestra una operación de impresión típica con una impresora 3D, de acuerdo con la invención. Solamente se ha mostrado un cabezal de impresión (220) a efectos de claridad. El cabezal de impresión (220) se desplaza sobre un lecho de material en polvo (200) que ha sido extendido sobre una superficie de soporte de la impresora 3D (ver, por ejemplo, figura 1). Tal como se ha descrito en lo anterior, el cabezal de impresión (220) se puede desplazar a lo largo de un eje de las X y de un eje de las Y. En la operación que se ha mostrado, el cabezal de impresión (220) se desplaza en una dirección única (flecha (202)). Al desplazarse el cabezal de impresión (220) por encima del lecho de material en polvo (200), el cabezal de impresión (220) lleva a cabo una operación de impresión, depositando gotitas (212) del aglomerante líquido sobre el lecho de polvo (200) de una manera predeterminada, resultando ello en secciones impresas (204) y secciones no impresas (206) en el lecho de material en polvo (200).

Después de imprimir sobre el lecho de material en polvo (200), se extiende una nueva capa de material en polvo sobre el lecho de material en polvo (200) en preparación para recibir la nueva impresión (218). Al depositar el cabezal de impresión (220), las gotitas (212) sobre el lecho de material en polvo (200), las partículas (210) del material en polvo son expulsadas por el impacto de las gotitas (212) sobre el lecho de material en polvo (200) (ver las figuras 14A y 14B). Estas partículas (210) pueden establecer contacto eventualmente y adherirse con el cabezal de impresión (220). Los residuos resultantes (216) degradan la calidad de la impresión, por ejemplo, por interferencia con una tobera (208) del cabezal de impresión. La cantidad de partículas (210) expulsada dependerá en parte de si el material en polvo es "húmedo" o "seco". El material en polvo es húmedo si la capa inferior ha sido impresa anteriormente (ver figura 14B). El material en polvo es seco si la capa inferior estaba anteriormente sin imprimir (ver figura 14A).

Tal como se ha mostrado en la figura 14A, el cabezal de impresión (220) deposita gotitas (212) sobre el lecho (200) de material en polvo seco. Al impactar las gotitas (212) sobre el lecho de material en polvo (200), se desplaza un volumen relativamente grande de partículas (210) y se forma un cráter (214) en el lecho (200) de material en polvo. Las partículas (210) son expulsadas hacia arriba hacia el cabezal de impresión (220), donde se puede acumular como desperdicio (216) sobre una cara del cabezal de impresión (220).

Tal como se ha mostrado en la figura 14B, el cabezal de impresión (220) deposita gotitas (212) sobre el lecho (200) de material en polvo húmedo. Al impactar las gotitas (212) sobre el lecho de material en polvo (200), se desplaza un volumen relativamente pequeño de partículas (210) y se forma un cráter relativamente pequeño (214) en el lecho de material en polvo (200). El material aglomerante impreso sobre las capas anteriores tiende a aglomerar el material en polvo de la capa reciente, resultado ello en un menor número de partículas proyectadas y, de forma correspondiente, con una menor acumulación de desperdicio sobre la cara del cabezal de impresión.

La impresora 3D comprende una lógica para el control del estado del cabezal de impresión (220) basada, por lo menos en parte, en el número de gotitas impresas sobre material en polvo previamente impreso y/o no impreso desde la última limpieza. Otros factores incluyen, por ejemplo, el tiempo de utilización, número de gotitas suministradas y número de capas impresas. La impresora 3D puede determinar la frecuencia y duración de cualquier rutina de limpieza necesaria, basándose en cualquiera de los factores antes mencionados o en una combinación de factores que alcanza un determinado valor de umbral. Por ejemplo, el cabezal de impresión (220) puede ser limpiado después de cada cinco minutos de utilización continuada. Los valores de umbral de cualquier factor específico se pueden variar dependiendo de los tipos de aglomerante líquido y material en polvo utilizados y otros factores operativos ambientales, tales como temperatura y humedad, que pueden afectar al estado del cabezal de impresión.

De manera adicional o alternativamente, la impresora 3D puede utilizar otros sistemas y procedimientos para monitorizar y mantener la limpieza del cabezal de impresión (220). Por ejemplo, en una realización, la impresora 3D podría comprender un sistema de formación de imágenes para visualizar la cara del cabezal de impresión. El usuario podría determinar manualmente que el cabezal de impresión (220) requiere limpieza o bien la impresora 3D podría incluir un sistema de formación de imágenes para determinar automáticamente la necesidad de limpieza. En un sistema manual, una imagen de la cara del cabezal de impresión es mostrada al usuario, por ejemplo, en un monitor de vídeo, y el usuario puede poner en marcha una rutina de limpieza si los cree necesario. En un ejemplo de un sistema automático, la imagen real de la cara del cabezal de impresión en servicio es enviada a un procesador para comparación con una imagen de una cara limpia del cabezal de impresión (es decir, una imagen de prueba). En una realización, la cara del cabezal de impresión es oscura y el material en polvo tiene un color relativamente claro. Si una parte significativa de la cara del cabezal de impresión está cubierta con residuos, habrá diferencia en el contraste entre la imagen real y la imagen de prueba. Si la diferencia de contraste alcanza un umbral predeterminado, el sistema inicia la rutina de limpieza.

En algunas realizaciones, la limpieza de la cara del cabezal de impresión se puede mantener por la utilización de una cortina de aire o una carga electroestática. El sistema puede suministrar una cortina de aire a baja presión sobre la cara del cabezal de impresión, lo que reduciría o impediría la acumulación de desperdicios sobre dicha cara del cabezal de impresión. De manera alternativa, la cara del cabezal de impresión podría recibir una carga electroestática que es la misma carga que se aplica al material en polvo, resultando ello en que las partículas de material en polvo son repelidas de la cara del cabezal de impresión.

La figura 15 es una representación esquemática de un proceso de alineación de un cabezal de impresión, de acuerdo con una realización de la invención. De manera específica, el carro del cabezal de impresión (14) que se ha descrito en lo anterior se ha mostrado en relación con un modelo (129) de prueba de alineación. El modelo de prueba (129) es impreso sobre la superficie (165) del soporte del sistema (10) de impresión tridimensional (figura 1). El modelo de prueba (129) comprende una subcapa para aumento de contraste (130) que define un área sobre la que se imprime un modelo de alineación, según el eje X (133) y un modelo (134) de alineación con el eje Y. Los modelos de alineación de ejes X e Y (133, 134) son conjuntos de pares de líneas realizados a base de líneas de referencia alternantes (135) y líneas de prueba (136). También se incluyen en la subcapa (130) un modelo de optimización de contraste (131), que se describe en mayor detalle con respecto a las figuras 16A y 16B. El carro (14) comprende un sistema (132) sensor de la alineación que se utiliza para escanear el modelo (129). El sistema (132) se describe en mayor detalle con respecto a las figuras 17A-17D.

El modelo (129) es creado extendiendo en primer lugar una capa de material de cuerpo sobre la superficie de soporte (165). Los cabezales de impresión (20) son utilizados a continuación para imprimir la subcapa de aumento de contraste (130) sobre la capa del material de cuerpo en polvo. De modo general, la subcapa de aumento de contraste (130) proporciona una referencia de fondo para crear un contraste entre una capa impresa y la parte circundante. De modo general, es deseable llevar a cabo el proceso de alineación (por ejemplo, creando el modo de prueba (129)) utilizando las mismas soluciones aglomerantes que se utilizarán más tarde para imprimir las partes tridimensionales. Un aglomerante transparente puede presentar un problema específico por el hecho de que la imagen impresa sobre el material en polvo con aglomerante transparente es difícil de distinguir con respecto a las zonas circundantes sin imprimir. Este problema puede ser solucionado imprimiendo la subcapa (130) del incremento del contraste, si bien ello no es necesario.

La subcapa (130) de aumento de contraste es impresa sobre la superficie de soporte (165) de dimensiones suficientes para servir de base al conjunto completo de objetos del modelo de alineación (por ejemplo, el modelo de alineación en el eje X (133), el modelo de alineación (134) en el eje Y, y el modelo de optimización de contraste (131)). En algunas realizaciones, se puede utilizar un color oscuro, tal como magenta o ciánico. El área puede ser impresa más de una vez para incrementar la oscuridad del color. Una capa de polvo fresco es esparcida a continuación sobre esta subcapa (130) oscureciendo el color oscuro. Cuando a continuación se imprime una imagen sobre la capa fresca con aglomerante transparente, el material en polvo es humedecido en las áreas impresas y resulta algo transparente, revelando el color oscuro de la subcapa (130). En algunas realizaciones, la subcapa (130) de aumento del contraste y el material en polvo extendido sobre la misma pueden recibir colectivamente la designación de subcapa de aumento de contraste (130). El área impresa contrasta entonces de manera más clara con las zonas circundantes a detectar más fácilmente por el sistema sensor de alineación.

A continuación, el modelo (131) de optimización del contraste es impreso sobre la subcapa (130) de aumento del contraste. En algunas realizaciones, el modelo (131) de optimización del contraste incluye un área impresa u objetivo (143-146) (ver figura 16A) desde cada uno de los cabezales de impresión (20). Los sistemas sensores de alineación (132) que determinan el área de mayor contraste entre los objetivos impresos (143-146) que forman colectivamente el modelo de optimización de contraste (131) con la subcapa de aumento de contraste (130) para determinar cuál es el objetivo (143-146) del modelo (131) de optimización del contraste (y su correspondiente cabezal de impresión (20)), que tiene el mayor contraste con respecto al área sin imprimir (141) (ver figura 16A) de la subcapa de aumento del contraste (130).

El procedimiento general consiste en adoptar uno de cuatro colores como estándar de referencia y caracterizar los errores posicionales de los otros colores con respecto al color de referencia. En una realización, los cuatro colores incluyen un color claro (área impresa (143)), color amarillo (área impresa (144)), color magenta (área impresa (145)) y color ciánico (área impresa (146)). Puede ser deseable adoptar como referencia el color que contrasta en mayor medida con el fondo sin imprimir. Con este objetivo, se imprime un objetivo en cada color y a continuación se examina con el sistema sensor de alineación (132). Se puede seleccionar el color que produce la salida más reducida del fotosensor.

Las figuras 16A y 16B detallan adicionalmente el modelo de optimización de contraste (131). La figura 16A es una representación gráfica del modelo de optimización de contraste (131), incluyendo los objetivos mencionados (142-146). La figura 16B muestra la relación entre la corriente de la fuente de luz y la salida del fotosensor (por ejemplo, corriente del sensor de alineación). Al aumentar la luz que choca sobre el fotosensor, eventualmente alcanzará un nivel en el que la salida del sensor se aproxima a un máximo y pasa a ser insensible en otros incrementos en la entrada de luz. Este estado de insensibilidad es el que se llama habitualmente saturación, y se ha indicado por la región saturada (147) de la figura 16B. La zona proporcional de la salida del sensor está indicada por la región proporcional (148) en la figura 16B. Para hacer máximo el contenido de información de la señal de salida del sensor es deseable evitar la saturación del sensor en condiciones operativas normales. Los materiales en polvo utilizados en la impresión 3D pueden variar ampliamente en su reflectividad, resultando ello en grandes variaciones en la iluminación máxima del sensor. Para compensar este efecto, el sensor de alineación es dispuesto por encima de un área no impresa (142) por encima de la superficie de soporte y detecta el área no impresa (142) (ver figura 16A). La corriente de entrada a través de la fuente de luz aumenta gradualmente hasta que la salida decreciente del sensor indica saturación. La corriente de la fuente de luz es reducida a continuación para proporcionar un margen operativo seguro dentro de la región proporcional (148). De manera alternativa, la corriente de la fuente de luz puede ser incrementada gradualmente hasta alcanzar una salida del fotosensor segura predeterminada.

Haciendo referencia nuevamente a la figura 15, dos conjuntos sustancialmente idénticos de pares de líneas dispuestos sustancialmente en ángulos rectos entre sí constituyen el modelo de prueba de alineación (133) del eje X y el modelo de prueba de alineación (134) del eje Y. En una realización, uno de los modelos de prueba representa un eje de impresión lenta y el otro modelo de prueba representa un eje de impresión rápida de la impresora tridimensional (10). De modo general, el modelo de prueba de alineación del eje X (133) y el modelo de prueba de alineación del eje Y (134) son procesados de modo secuencial y los procesos son idénticos. De modo general, tanto el modelo de alineación del eje X (133) como el modelo de alineación del eje Y (134) incluyen la línea de referencia (135) y la línea de prueba (136). En una realización, la línea de referencia (135) es creada por el cabezal de impresión (20) que se ha determinado que tenía el mayor contraste con respecto a la subcapa de aumento de contraste (130). Los pares de líneas son explicados en mayor detalle a continuación con respecto a las figuras 18, 19A, 19B y 21A.

En algunas realizaciones, para determinar el mayor contraste entre el modelo de optimización de contraste (131) y la subcapa (130) de aumento de contraste, el carro (14) puede incluir una fuente de luz (137), por ejemplo, un diodo emisor de luz (LED), que produce un cono de luz (138). De manera alternativa, las fuentes de luz podrían ser un láser o una lámpara y se podrían utilizar múltiples fuentes de luz. La fuente de luz LED (137) ilumina el área general sometida a examen. En algunas realizaciones, la fuente de luz LED (137) es de color azul-verde para producir un elevado nivel de contraste entre las áreas impresas y sin imprimir. Un filtro óptico permite el paso de luz solamente en una estrecha ventana de longitud de onda que incluye la salida del LED. La luz ambiental contiene relativamente poca luz de la longitud de onda que ha atravesado el filtro, de manera que la mayor parte de la luz que alcanza el fotosensor se origina de la fuente de luz. Como resultado, el sistema es relativamente insensible a variaciones de la luz ambiental.

En otra realización, la insensibilidad a la luz ambiental se consigue modulando la salida de la fuente de luz (137) a una frecuencia mucho más elevada que la señal de interés. La salida del fotosensor es filtrada electrónicamente para pasar solamente a la frecuencia de la luz modular. Esto incrementa la sensibilidad del sistema a niveles de luz bajos. Una lente opcional puede incrementar la sensibilidad del sistema a niveles de luz bajos.

Las figuras 17A-17D muestran el sistema sensor de alineación (132) en mayor detalle. El sistema (132) forma parte típicamente de un carro (14) para un cabezal de impresión. En una realización específica, el sistema (132) está montado sobre un circuito impreso (160) que incluye, por ejemplo, el sistema lógico para dirigir el carro (14), disparar los cabezales de impresión (20) y hacer funcionar el sistema sensor de alineación (132). El sistema (132) incluye, de manera general, la fuente de luz (137) un filtro óptico (161), una entrada de luz (162), un fotosensor (163) y una lente opcional (164). La fuente de luz (137) es utilizada para iluminar un punto en el modelo de pruebas (129) que tiene aproximadamente el mismo diámetro que la anchura de las líneas de color que están siendo escaneadas. La fuente de luz (137) y el fotosensor (163) podrían ser enfocados o no enfocados. Las figuras 17C-17D muestran diferentes estados operativos del sistema sensor de alineación (132). La figura 17C muestra la iluminación de un área iluminada (166) sobre la superficie de soporte por el cono de luz (138). En una realización, la fuente de luz ilumina el área de interés. En la figura 17D el área detectada (142) sobre la superficie (165) iluminada de soporte refleja luz hacia el fotosensor (163). De manera típica, el área detectada (142) corresponde a un objetivo de impresión (142-146) o una parte de la línea de referencia (135) o línea de prueba (136) y tiene un área menor que el área iluminada (166). El canal de entrada de luz tubular (162) restringe el campo de visión del fotosensor a una zona pequeña con respecto al área iluminada. En algunas realizaciones, el fotosensor (163) puede incluir la capacidad de detectar un fotovoltaje superficial a partir del área iluminada (166) de la superficie de impresión. En otras realizaciones, el sistema (132) puede incluir una lente opcional (164) para enfocar la luz reflejada sobre el sensor (163).

La figura 18 muestra el modelo de alineación, según el eje X (133) de la figura 15. El modelo (133) de alineación, según el eje X y el modelo (134) de alineación, según el eje Y, son sustancialmente idénticos con la excepción de que los pares de líneas están orientados sustancialmente de forma perpendicular, si bien se prevén configuraciones alternativas que se consideran dentro del ámbito de la invención. Tal como se ha descrito anteriormente, el modelo (133) de alineación, según el eje X, incluye una serie de líneas de referencia (135) y líneas de prueba (136). De modo general, cada línea de referencia (135) es impresa por el cabezal de impresión (20) con el mayor contraste con respecto a la subcapa de aumento de contraste (130) y cada línea de pruebas (136) es impresa en un modelo alternativo, como mínimo, por uno de los tres cabezales de impresión restantes (20) con contrastes relativamente menores. Dado que el número de cabezales de impresión puede variar en diferentes realizaciones, el número de barras de color correspondientes de cada línea de pruebas (136) puede variar también. En una realización a título de ejemplo, la línea de referencia (135) puede quedar realizada mediante un material transparente depositado y la línea de pruebas (136) puede ser realizada de manera secuencial repitiendo depósitos de color amarillo, magenta y ciánico. De manera típica, el modelo de pruebas (129) es impreso por los cabezales de impresión (20) a efectos de determinar si los cabezales de impresión (20) están bien alienados. El modelo de pruebas (129) es impreso suponiendo que los cabezales de prueba (20) están perfectamente posicionados. Una vez que el modelo de pruebas (129) ha sido impreso, el carro (14) es accionado sobre la superficie del modelo de pruebas (129) y el sistema sensor de alineación (132) escanea, como mínimo, una parte del modelo de pruebas (129) para determinar la desviación de la línea de pruebas (136) con respecto a la posición perfecta. Los resultados escaneados son utilizados a continuación para corregir cualesquiera errores identificados.

Las figuras 19A-19B muestran las trayectorias de desplazamiento (171) de la zona de exploración o escaneado a través del modelo de pruebas. La figura 19A muestra un modelo de alineación nominal (170), según el eje X. Al pasar la zona detectada (142) sobre las líneas impresas en la dirección de la dirección de reaplicación (173) del par de líneas, el fotosensor (163) recibe luz reflejada que se ha originado de la fuente de luz (137). Las reflectancias de las barras de color difieren con respecto al fondo no impreso (en un ejemplo, el fondo no impreso es blanco) y las reflectancias de los colores varían entre sí mismas. Tal como se ha mostrado en la figura 19B, la unidad básica del objetivo es un par de líneas, tal como el par de líneas (174) que comprende una línea de referencia sólida (135) y una línea de prueba (136) que incluye un conjunto (181) de barras cortas (191) que varían sistemáticamente, incluyendo una primera barra de color (176), una segunda barra de color (177) y una tercera barra de color (178). Otras realizaciones alternativas pueden tener más o menos barras de color. De manera colectiva, las barras de color (176, 177, 178) son componentes de la línea de prueba (136). Este par de líneas (174) se repite periódicamente en la dirección mostrada con un paso constante ("P") (197) entre sucesivas líneas de referencia, por ejemplo, las líneas de referencia (135). En la realización ilustrativa de la figura 19B, el par de línea (174) se repite 11 veces; no obstante, el número de pares de línea variará para adaptarse a una aplicación específica y/o al nivel deseado de exactitud.

En una realización, la zona de escaneado se desplaza sobre el conjunto de pares de líneas (174) según trayectorias de desplazamiento perpendiculares a la línea de referencia (135). En la realización mostrada en la figura 19B, el examen completo del objetivo requiere 33 pasadas de zona de escaneado. Se han indicado tres rutas de desplazamiento de escaneado típicas (171) (ver figura 19A). En una realización, la anchura de las barras de color (176, 177, 178), el espacio mínimo anticipado entre las barras y las dimensiones del punto de escaneado deben ser sustancialmente iguales. Las barras de color (176, 177, 178) mostradas en la figura 19B varían sistemáticamente alrededor de una separación igual aproximadamente a la mitad del paso de referencia de línea (P 197). Una barra corta a título de ejemplo se ha identificado como barra corta (191). En una realización, el incremento de variación ("\delta") puede ser típicamente de 2 píxels a 300 dpi ó 0,007 pulgadas. La posición del grupo superior de tres barras cortas de las barras de color (176, 177, 178) se imprime normalmente equidistante entre dos de las líneas de referencia (135). Al avanzar hacia abajo en el conjunto, los grupos de tres barras de color (176, 177, 178) divergen con respecto a la posición central en cantidades crecientes, por ejemplo, +/- n\delta, en la que "n" es un entero (por ejemplo, 18, 28, 3\delta, etc.). La anchura y paso de las líneas de referencia (135) y líneas de prueba (136) se seleccionan para optimizar el contraste de la señal. Las dimensiones que se han indicado tienen solamente objetivo ilustrativo y en modo alguno se tienen que considerar limitativas.

Las figuras 20A-20D muestran una realización del proceso de alineación con respecto a una única trayectoria de escaneado (171). Las figuras 20A y 20B muestran la trayectoria única (171) de pasada de la zona de escaneado en la dirección del movimiento (193) del carro sobre las líneas de referencia (135) y líneas de prueba (136). Al pasar la zona de escaneado sobre las barras de color impresas, el fotosensor recibe la luz reflejada que se origina de la fuente de luz (137). Las reflectancias de las barras de color difieren del fondo sin imprimir y las reflectancias de los colores varían entre sí. La figura 20C muestra la señal de salida del sensor que representa una periodicidad intensa relacionada con la separación de las barras de color y variaciones de amplitud de picos debidas a diferentes reflectancias de color.

Tal como se ha mostrado en la figura 20D, cualquier señal puede ser representada como suma de un número arbitrariamente grande de senoides, cada una de las cuales tiene una frecuencia discreta constante, una amplitud constante y una relación de fase constante con respecto a un estándar fijo. El proceso de extracción de los componentes senoides de una señal se llama análisis de Fourier. Un enfoque práctico común consiste en digitalizar la señal y utilizar a continuación un algoritmo de cálculo, tal como una transformada rápida de Fourier ("FFT"). La figura 20D muestra los principales constituyentes harmónicos de la señal mostrada en la figura 20C. La frecuencia de estos componentes es fijada por las limitaciones geométricas impuestas en el modelo de prueba (129). La magnitud de cada componente está afectada por diferencias en reflectividad de color y por el desplazamiento ("E") (183) (ver figura 20B) de la barra de color ajustable con respecto a su posición central. La magnitud del componente harmónico, cuya frecuencia es tres veces la frecuencia de la barra de referencia aumenta con la prueba de desplazamiento de la barra de color desde la alineación perfecta y se puede utilizar para determinar la magnitud del desplazamiento. La figura 20D es una representación gráfica de la salida de sensor indicativa de la frecuencia espacial y un primer pico harmónico (185), un segundo pico harmónico (186), un tercer pico harmónico (187) y un quinto pico harmónico (188). El primer pico harmónico (185) puede ser utilizado también como indicador de desalineación.

Las figuras 21A y 21B muestran un modelo de alineación que muestra desalineación en una realización de un modelo de prueba, de acuerdo con la invención. Tal como se ha explicado en lo anterior, el modelo de alineación de la figura 19A se ha mostrado, tal como sería impreso por cabezales de impresión (20) en perfecta alineación. La figura 21A muestra un modelo de alineación impreso por cabezales de impresión desalineados (20). Cada una de las barras de color ajustables incluyendo la segunda barra de color (192) es impresa realmente en una posición desplazada con respecto a su verdadera posición nominal. Para determinar el error de posición (183) de cada color utilizando este modelo de alineación se requieren, tal como se ha mostrado, un total de once escaneados sobre este modelo. Cada uno de los escaneados producirá una señal del tipo mostrado en la figura 20C. Para cada una de estas señales, la magnitud del tercer harmónico puede ser extraída por FFT digital o un filtrado analógico. Si bien la magnitud del tercer harmónico aumenta la fiabilidad con la desalineación, la desalineación es solamente un componente de la magnitud del harmónico. Una parte del pico es constante y depende de la proporción de anchura/separación de la línea. Una parte del pico es variable y depende de lo bien centradas que se encuentran las barras de color entre las líneas de referencia (135).

La determinación del desplazamiento nominal de la barra de color que hace mínima la magnitud del tercer harmónico puede eliminar estos otros componentes. Se recoge el valor máximo del harmónico de interés, por ejemplo, el tercer harmónico para cada escaneado. Al acoplar una curva de estos puntos de datos y determinar el punto mínimo de esta curva ajustada (ver figura 21B) es posible determinar la desalineación dentro de una fracción de la resolución del modelo de alineación. Por ejemplo, si los cabezales de impresión sometidos a examen se encontraran perfectamente alineados, el punto mínimo de la curva ajustada coincidiría con un desplazamiento nominal de la barra de color (175) de cero.

La localización de los mínimos facilita un factor de corrección preciso. En una realización, el factor de corrección es utilizado par alterar la sincronización de una señal de puesta en marcha de un cabezal de impresión, alterando de esta manera la localización de la salida del cabezal de impresión. De manera específica, esta desalineación real medida puede ser utilizada como desplazamiento geométrico de corrección, provocando que el cabezal de impresión (20) se ponga en marcha o se "dispare" demasiado pronto o demasiado tarde, de manera que se puede compensar automáticamente la desalineación mecánica durante la impresión. Como resultado, se puede conseguir un nivel muy elevado de exactitud de impresión, lo que tiene como resultado la impresión de artículos tridimensionales dimensionalmente precisos, incluso cuando se utilizan múltiples cabezales de impresión. En una realización, el procedimiento de alineación es llevado a cabo antes de la impresión de cualesquiera piezas tridimensionales y/o después de la sustitución de un cabezal de impresión.

Una vez descritas ciertas realizaciones de la invención, quedará evidente para los técnicos ordinarios en la materia que otras realizaciones que incorporan los conceptos que se han dado a conocer pueden ser utilizadas sin salir del ámbito de las reivindicaciones. Las realizaciones descritas se tienen que considerar en todos los aspectos solamente como ilustrativas y no restrictivas.

Claims

1. Procedimiento para la determinación de factores de corrección para la alineación de una serie de cabezales de impresión de una impresora tridimensional, cuyo procedimiento comprende:

imprimir un modelo de prueba (18, 129) sobre una superficie de soporte (165), comprendiendo la etapa de impresión del modelo de prueba:

definir un área (130) sobre la superficie de soporte (165) para recibir el modelo de prueba (18, 129); y

seleccionar un cabezal de impresión de referencia (20) por impresión de un objetivo (143-146) encima de la superficie de soporte (165) con cada uno de los cabezales de impresión (20); comparar los objetivos (143-146) para identificar qué objetivo tiene el contraste más elevado con respecto a una zona no impresa (141) y seleccionar un cabezal de impresión (20) asociado con el objetivo con contraste más elevado (143-146);

imprimir una línea de referencia (135) con el cabezal de referencia (20); y

imprimir una línea de prueba (136) próxima a la línea de referencia con, como mínimo, uno de los cabezales de impresión restantes (20);

comprendiendo además el procedimiento:

generar un juego de señales eléctricas representativo del modelo de prueba;

analizar las señales eléctricas para determinar su contenido de harmónicos, como mínimo en una frecuencia; y

determinar factores de corrección basados en el contenido de harmónicos de las señales eléctricas.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la etapa de generar señales eléctricas comprende:

iluminar el modelo de prueba (18, 129); y medir la reflectancia del modelo de prueba (18, 129) en localizaciones predeterminadas.

3. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que la etapa de analizar las señales eléctricas comprende la determinación del contenido de harmónicos de las señales a una frecuencia predeterminada por aplicación de, como mínimo, uno de un filtro analógico y un filtro digital.

4. Procedimiento, según la reivindicación 3, en el que el factor de corrección corresponde sustancialmente a un desplazamiento nominal (183) de la barra de pruebas para el que el contenido de harmónicos del modelo de prueba (18, 129) a una frecuencia seleccionada tiene un valor mínimo.

5. Procedimiento, según la reivindicación 4, en el que el factor de corrección es determinado localizando un valor mínimo de una curva analítica que ha sido ajustada a un conjunto de valores de contenido harmónico y es representativa del mismo.

6. Procedimiento, según la reivindicación 4, en el que los factores de corrección son determinados a partir de un conjunto de valores de terceros harmónicos.

7. Procedimiento, según la reivindicación 4, en el que los factores de corrección son determinados a partir de un juego de valores de primeros harmónicos.

8. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que el modelo de prueba comprende:

una serie de líneas de referencia continuas separadas de modo sustancialmente regular (135); y

una serie de líneas de pruebas (136) dispuestas en una forma alternante con la serie de líneas de referencia (135), de manera que cada una de las líneas de prueba (136) comprende, como mínimo, una barra (176, 177, 178) de un color que no es el de referencia.

9. Procedimiento, según la reivindicación 8, en el que la serie de líneas es orientada sustancialmente de forma paralela al desplazamiento del cabezal de impresión según el eje rápido y una segunda serie de líneas es orientada sustancialmente de forma perpendicular al desplazamiento del cabezal de impresión según el eje rápido.