嵌入式超声油墨打印的系统、结构和相关过程的制作方法
【专利说明】嵌入式超声油墨打印的系统、结构和相关过程
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求2013年6月7提交的美国专利申请号13/913,293的优先权，其全部内容通过引用被合并于此。
技术领域
[0003]本发明涉及打印系统、结构和相关过程。更具体地说，本发明涉及将超声能量适用至液态油墨的系统、结构和方法。
【背景技术】
[0004]位于流体中的气体是可压缩的。在打印系统中，如果流体油墨中含有一种或多种气体，由于气体的存在，在压力下将从油墨喷嘴喷出的液体油墨因此可以被压缩，以使得油墨可能不被正确地喷射。因此，打算用于加压喷射的流体油墨中的气体的存在降低了制造喷射的液滴的可靠性。在许多这样的情况下，油墨完全不能被喷射。因此，液体油墨中的气体的存在会对油墨喷射具有非常大的负面影响，例如但不限于打印材料的损失，这既是昂贵的且令人沮丧的。
[0005]真空脱气在先前已被用于一些打印系统。图1是具有嵌入式真空脱气的示例性常规示例打印系统10的示意图。油墨14a，如存储在供墨储存器12内的，例如筒或储罐，被运输16通过真空脱气模块18。真空源20，例如栗或文氏管，也典型地连接22到真空脱气模块18，其施加真空至真空脱气模块18内的油墨14a，从而从进入油墨14a提取一种或更多种气体，产生脱气的油墨14b，其被输送24到打印头26，其中打印头26被配置为可控地喷射28脱气的油墨14b到基底30。
[0006]一些常规真空脱气模块可通过日本东京的DIC株式会社获得，其中不同的模块基于待喷出的油墨的类型、容量和脱气的所需级别被具体规定。其他脱气设备都可以通过北卡罗来纳州夏洛特的Membrana公司获得。大泛围的过滤胶囊也可通过纽约州华盛顿港的Pall公司获得。
[0007]虽然真空脱气在先前已用于从油墨去除一些气体，这样的系统通常很复杂，并且通常需要一个压力源或真空源。
[0008]因此，提供被配置为除去可存在于在打印系统内的任何点的油墨中的气体，而不需要真空脱气和相关的硬件的机制是有利的。这样的系统或结构的发展将是一个重大的技术关破。
[0009]超声处理已在先前被用在除打印以外的应用中，以将较大的颗粒分解成较小的颗粒。例如，超声能量先前已用来在医疗环境中分解肾结石。
[0010]除了固有的气体的问题，在供墨中的颗粒也带来许多问题。例如，由颗粒造成的喷嘴堵塞是打印系统中的通常打印头故障模式。颗粒，例如但不限于聚结的颗粒，在打印环境中通常存在在油墨中，或可能会发生在油墨输送系统内。尽管相对小的颗粒可通过油墨输送系统，以及通过喷墨打印头与液体油墨一起被喷出，较大的颗粒可在油墨输送电路中被轻易积累，并且经常堵塞打印头和相关的路径，例如在一个或多个喷嘴板中。
[0011]因此，提供一种机制和相关联的过程将是有利的，其能够打破可存在于在打印系统内的任何点的油墨中的颗粒的大小，以防止结垢。这样的系统、结构以及相关的过程的发展将提供一个重大的技术进步。
[0012]此外，虽然现有的真空脱气系统可以被配置为从供墨中除去固有的气体，这样的系统没有解决可存在于油墨中的其他固体，如聚结颜料。
[0013]因此，提供一种系统、结构和相关的过程将是有利的，其能够既从在打印系统内的任何点的供墨中除去固有的气体而且能保持在供墨中的颗粒的大小。这样的系统、结构以及相关的过程的发展将构成进一步重大的技术突破。
【发明内容】
[0014]增强的打印系统、结构和过程提供了超声油墨，如对油墨脱气，和/或保持油墨中的颗粒的尺寸。至少一个超声模块例如包括任何的超声探针或超声槽的，位于在油墨输送系统内。油墨被输送到超声模块，以及超声能量被施加到油墨中，例如以足够的水平和持续时间以对油墨脱气，和/或以减小油墨中的颗粒的尺寸。在一些实施方案中，颗粒可以是聚结物，其中所施加的能量被配置成减小聚结物的大小至可以通过打印头喷出的尺寸。在其他实施方案中，颗粒可以是金属颗粒，其中所施加的能量被配置为创建更小的金属颗粒，其可以通过打印头随油墨被喷出。
【附图说明】
[0015]图1是具有嵌入式油墨真空脱气的示例性现有技术的打印系统的示意图；
[0016]图2是具有油墨超声的示例性增强的打印系统的示意图；
[0017]图3是与油墨运输或存储系统相关联的超声探针组件的详细示意图；
[0018]图4是与油墨运输或存储系统相关联的超声槽组件的详细示意图；
[0019]图5是用来分解颗粒的超声波的示意图；
[0020]图6是用于脱气油墨的超声波的示意图；
[0021 ]图7是用于颗粒尺寸减小和油墨脱气的超声的示意图；
[0022]图8是超声槽的一个实施例的图表，其显示在紧接着施加超声能量的时间间隔后的二种不同的油墨样品的不例性氧浓度；
[0023]图9是一个图表，其显示停止超声能量的应用后的作为时间函数的油墨样品的氧浓度；
[0024]图10是被应用以在工件(例如基底)上建立一个或多个层的的油墨的超声波示例性过程的流程图；和
[0025]图11是具有一个或多个喷出的层的示例性基底的局部横截面，其中所述层中的至少一个在被喷射到基底上之前已被超声应用到油墨。
具体实施例
[0026]图2是具有超声_旲块48的不例性增强打印系统40的不意图，诸如超声地对油墨44脱气50，例如44a，和/或超声地分解52颗粒146(图5，图7)，例如聚结物，金属颗粒，或其它固体146，其可以是存在于油墨44a之内。
[0027]油墨44a，如存储在供墨站42内，例如储存器、筒或储罐42，被输送46通过一个或多个超声模块48，如经过超声探针组件48a(图3)，和/或通过超声槽组件48b(图4)。通风口 54可以优选被提供，诸如用于超声模块48a，其提供脱气50，以提取一个或更多气体162(图6，图7 )，它们从进入的油墨44a被除气，产生脱气的油墨44b。所得的调节的油墨44b中可以优选被输送56到或通过相应的打印头60，其中经调节的油墨44b可以被喷射62或以其它方式输送到工件66的一个或多个部分之上，例如基底，诸如响应于信号64。
[0028]图3是与增强的打印系统40相关的超声探针组件48a的详细示意图80。如图3所示的示例性超声探针组件48a包括具有限定于其中的腔室86的探针壳体84，具有相应进口端口88的进口90，并具有相应出口端口92的出口94。
[0029]可见于图3中的示例性超声探针组件48a还包括超声探针82，其被固定到探针外壳84，并延伸到腔室86。示例性超声探针82包括探针鞘98，其从螺纹连接102延伸进入油墨腔室86，其螺纹地啮合穿过螺纹探针安装孔104。示例性超声探针82可以进一步包括起落架108，例如具有相对的表面109，以用于通过工具111接合，其被配置为紧固超声探针82到壳体84。垫圈，密封垫或密封件106可优选被提供在起落架108和壳体84之间。
[0030]如图3所示的示例性超声探针82还包括超声探针元件100，诸如位于探针鞘98中，其中探针元件100被连接112到控制器110，使得超声探针82可以被可控地供电以提供超声能量136(图4)，如在约20千赫至400千赫范围内的能量。在操作中，当油墨44a通过进口 88进入腔室86时，超声探针元件100可被供电以超声地处理进入的油墨44。
[0031]可见于图3中的示例性超声探针组件48a还可以包括通风口 116，其具有气体出口端口 114，任何气体162通过它可被释放，虽然脱气50可被排放118。可见于图3中的示例性通风口 116和相应的气体出口端口 114位于朝向腔室86的上部区域119，使得气体162可被排出118，而没有油墨44，如44a和44b，的损失。
[0032]图4是与增强的打印系统40相关联的不例超声槽组件48b的详细不意图120。如图4所示的示例超声槽组件48b包括具有限定在其中的腔室126的油墨槽壳体124，具有相应的进口端口 88的进墨口 90，具有相应的出口端口 92的出墨口 94。如图4所示的示例性超声槽组件48b还包括一个容器罩128，其可紧固130到油墨槽壳体124的上部区域132。密封件131也可以在容器罩128与罐外壳124之间被提供，围绕罐腔