ES2336912T3 - Aparato y metodo para imprimir con un material fluido, mediante una tecnica de impresion por chorro continuo. - Google Patents
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Abstract
Aparato para imprimir con un material fluido mediante una técnica de impresión por chorro continuo, que comprende un depósito (8) para almacenar el material, un canal (10) conectado con el depósito, que está dotado, como mínimo, de una abertura (14) de descarga desde la que, durante la utilización, fluye un chorro del material que se descompone en gotas, y un mecanismo (36.1, 36.2) de regulación de la presión para variar la presión del material más arriba de la abertura (14) de descarga con el fin de obtener el chorro descompuesto en gotas, estando dotado además el aparato con medios de generación de presión para hacer pasar el material a una presión predeterminada a través del canal (10) en la dirección de la abertura de descarga, en el que los medios de generación de la presión están dispuestos para aplicar la presión predeterminada al material en el canal, de manera hidráulica y/o neumática, en el que el mecanismo (36.1, 36.2) de regulación de presión comprende una clavija móvil de control, clavija de control que puede ser desplazada en una dirección longitudinal hacia la abertura de descarga o alejándose de la misma, caracterizado porque un extremo de la clavija (36.2) de control está situado a una distancia predeterminada de 15 a 500 micras de la abertura de descarga para variar la presión junto a la abertura (14) de descarga mediante la vibración de la clavija de control, y porque los medios de generación de la presión están dispuestos para generar la presión predeterminada, como mínimo, en una parte del canal (10), más arriba de la abertura (14) de descarga en el intervalo de 15 a 600 barias.
Description
Aparato y método para imprimir con un material
fluido, mediante una técnica de impresión por chorro continuo.
La invención se refiere a un aparato para la
impresión con un material fluido por medio de una técnica de
impresión por chorro continuo.
A este respecto, mediante una técnica de
impresión por chorro continuo se hace referencia a la generación
continua de gotas que pueden ser utilizadas selectivamente con la
finalidad de un proceso de impresión predeterminado. El suministro
de gotas tiene lugar de manera continua, por contraste con la
denominada técnica de gota bajo demanda mediante la cual las gotas
se generan en función del proceso de impresión predeterminado.
Se describe un aparato conocido, por ejemplo, en
la descripción de la patente USA 5.969.733. Este documento da a
conocer una impresora denominada de chorro continuo para imprimir
materiales que se componen de fluidos viscosos. Con esta impresora
pueden imprimirse fluidos viscosos. A ese respecto, utilizando
medios de generación de presión, el fluido viscoso es ajustado a
una presión de trabajo de hasta 8 barias y pasa, a través del
canal, hasta la abertura de descarga. A continuación, el fluido
viscoso sale a través de la abertura de descarga. Durante la salida
del fluido viscoso, el mecanismo de regulación de presión
proporciona, con una regularidad predeterminada, variaciones en la
presión del fluido viscoso adyacente a la abertura de descarga. Esto
conduce a la aparición de perturbaciones en el chorro de fluido que
fluye desde la abertura de descarga. Esta perturbación conduce a un
estrechamiento del chorro que, a su vez, conduce a la descomposición
del chorro en gotas. Esto conduce a un flujo continuo de gotas
salientes con una distribución uniforme de propiedades tales como
las dimensiones de las gotas. A modo de indicación muy burda, puede
especificarse que la presión que regula el mecanismo debe tener una
gama de regulación de la presión de aproximadamente el diez por
ciento de la presión media de trabajo que predomina en el canal. La
presión de trabajo de como mucho 8 barias, se genera típicamente
con la ayuda de una bomba de émbolo o una bomba centrífuga.
Una desventaja del aparato conocido es que, a
una presión de trabajo elevada, la presión de trabajo se ejerce de
manera no uniforme, introduciendo ya de ese modo una variación en la
presión de trabajo. Esto conduce a la formación de gotas desiguales
en el chorro que se descompone en gotas.
Es un objetivo de la invención enfrentarse a la
desventaja mencionada. A ese respecto, la invención da a conocer un
aparato que está caracterizado según las características de la
reivindicación 1. Se entiende que hidráulicamente significa:
utilizando líquido; y se entiende que neumáticamente significa:
utilizando un gas. A través de la capacidad de aplicar la presión
definida al material fluido en el canal utilizando un gas y/o un
líquido, se puede hacer pasar un material fluido a través del canal
en la dirección de la abertura de descarga, de manera estable a una
presión muy elevada, muy superior a 8 barias.
La uniformidad de las gotas en el chorro que se
descompone en gotas, también a presiones de trabajo elevadas,
depende solamente del mecanismo de regulación de presión en vez de
depender tanto de la variación en la presión de trabajo como de la
variación que resulta del mecanismo de regulación de presión. El
aparato según la invención permite la impresión continua no solo
con fluidos viscosos, sino también con otros materiales fluidos, o
que pueden hacerse fluidos, por contraste con los aparatos
conocidos que solo pueden imprimir con fluidos viscosos de forma
continua cuando se pueden hacer pasar estos fluidos viscosos a
través del canal a una presión de 8 barias, como máximo. La
utilización de un aparato según la invención, también permite nuevas
aplicaciones tales como la creación rápida de prototipos.
Una realización de un aparato según la
invención, se caracteriza porque los medios de generación de presión
comprenden una fuente de gas acoplada al depósito y/o al canal a
través de una conexión de gas. Con la fuente de gas, el fluido
viscoso en el canal puede ser ajustado al mismo tiempo a una presión
elevada y a una presión constante de por ejemplo 200 barias
(\equiv 200\cdot10^{5} Pa). Es importante que la presión sea
tan constante como sea posible, debido a que en el caso de
fluctuaciones irregulares de la presión el fluido viscoso no puede
pasar a través del canal y a través de la abertura de descarga de
una manera suficientemente gradual. Tales fluctuaciones irregulares
de presión tienen la consecuencia de que la calidad del resultado
impreso es insuficiente.
En virtud de la elevada presión, es posible
imprimir con fluidos que tienen una viscosidad particularmente
elevada tales como, por ejemplo, fluidos viscosos que tienen una
viscosidad de 300\cdot10^{-3} Pa\cdots cuando están siendo
procesados. Posibles nuevas sustancias son, por ejemplo, polímeros
viscosos tales como termoplásticos que pueden o no estar dotados de
cargas tales como cerámica y pigmentos concretos. Con el aparato
según la invención, dichas sustancias viscosas pueden ser
utilizadas, por ejemplo, para imprimir objetos tridimensionales
según un esquema de creación rápida de prototipos. Con semejante
realización también pueden imprimirse de forma continua
dispersiones y polímeros emisores de luz (agua que contiene
partículas; suspensiones acuosas, etcétera.). Actualmente también
es posible imprimir de forma continua dispersiones con un grado de
carga del 20-30 por ciento en peso.
Una realización del aparato según la invención,
se caracteriza porque la fuente de gas comprende una botella de
gas.
Una realización preferente del aparato según la
invención, se caracteriza porque el aparato está dotado de más de
una bomba de émbolo conectada con la botella de gas a través de una
conexión con una llave, para presurizar la botella de gas, y porque
la botella de gas está conectada a través de una llave con el
depósito y/o el canal. Aquí la botella de gas funciona tal como un
regulador. La botella de gas sirve para acumular en el canal la
presión mencionada anteriormente, mientras que el caudal del gas que
fluye fuera de la botella de gas puede ser relativamente bajo. Esto
significa, entre otras cosas, que la botella de gas puede estar
fabricada con un diseño relativamente pequeño. Después de que la
presión en la botella de gas haya caído con la utilización, la
botella de gas puede ser ajustada de nuevo a la presión deseada con
la ayuda de la bomba de émbolo. Para este propósito, se abre la
llave en la conexión entre la bomba de émbolo y la botella de gas,
mientras que puede cerrarse la conexión entre la botella de gas y
el depósito/canal. Puesto que la botella de gas puede ser
relativamente pequeña, es posible conseguir una realización práctica
compacta del aparato.
Una realización preferente del aparato según la
invención se caracteriza porque la fuente de gas comprende una
segunda botella de gas acoplada al depósito y/o al canal a través de
una conexión de gas con una llave. La segunda botella de gas puede
estar acoplada a la bomba de émbolo o a una segunda bomba de émbolo.
Según esta realización, una de las botellas de gas puede ser
utilizada para ajustar el canal a una presión requerida y
mantenerlo en la misma, mientras que la otra botella de gas,
ajustada a una presión deseada, está dispuesta para asumir esta
tarea. De este modo, el aparato puede funcionar sin interrupción.
Opcionalmente, las llaves pueden ser manejadas por un sistema de
control automático.
En concreto, la presión predeterminada es una
presión comprendida entre 15 y 600 barias.
Una realización del aparato según la invención,
se caracteriza porque el mecanismo de regulación de presión
comprende una clavija móvil de control, cuya clavija móvil de
control puede moverse en una dirección longitudinal acercándose a
la abertura de descarga o alejándose de ésta, de manera que un
extremo de la clavija de control puede estar situado a una
distancia predeterminada, por ejemplo en el intervalo de distancias
de 15-500 \mum, de la abertura de descarga, para
variar la presión junto a la abertura de descarga. Durante la
utilización, la clavija de control vibra con la frecuencia de goteo
deseada para variar la presión junto a la abertura de descarga. La
clavija de control está situada, por ejemplo, en el canal, estando
la dirección longitudinal dirigida preferentemente de modo
sustancialmente perpendicular al plano de la abertura de descarga.
Debido a que las distancias en el intervalo de distancias son
relativamente pequeñas, se consigue una gama de regulación de
presión relativamente grande. De este modo, también con una presión
relativamente elevada en el canal, puede conseguirse una gama de
regulación de presión lo suficientemente grande (aproximadamente del
10% de la presión en el canal). El control de la clavija de control
en el intervalo de distancias se lleva a cabo preferentemente con
un mecanismo de regulación de presión relativamente preciso, en
vista de las distancias relativamente pequeñas. El intervalo de
distancias concreto en el que la clavija de control es regulada
operativamente depende de la viscosidad del fluido.
En la impresión con fluidos que tienen una
viscosidad particularmente elevada, el trabajo se realiza a una
presión media relativamente elevada en el canal y por lo tanto se
requiere una gama de regulación relativamente grande. Para
conseguir esto, la distancia desde el extremo hasta la abertura de
descarga debería ser relativamente pequeña para conseguir la gama
de regulación de presión relativamente grande mencionada
anteriormente. En los sistemas conocidos que trabajan con presiones
de hasta 5 barias (\equiv 5\cdot10^{5} Pa), esta distancia
es, por ejemplo, del orden de 1,5 mm. Por lo tanto, para el
mecanismo de regulación de presión según la invención, esta
distancia es preferentemente considerablemente menor.
El mecanismo de regulación de la presión puede
comprender un elemento piezoeléctrico para manejar la clavija móvil
de control. Con el elemento piezoeléctrico, puede conseguirse un
control preciso. El elemento piezoeléctrico está preferentemente
aislado con un apantallamiento térmico (anillo de aislamiento) de
fluido opcionalmente calentado, para asegurar un funcionamiento
preciso del mecanismo de regulación de presión (véase también la
descripción de los dibujos). Debido a que el extremo de la clavija
de control tiene un área superficial relativamente pequeña, por
ejemplo, de 10 mm^{2}, es posible, con una fuerza de accionamiento
relativamente pequeña de hasta, por ejemplo, 100 N sobre la clavija
de control, llevar a cabo una variación de presión relativamente
grande, por ejemplo, de 30 barias (\equiv 30\cdot10^{5} Pa) y
de ese modo conseguir una gama de regulación de la presión
suficientemente grande. Por lo tanto, el mecanismo de regulación de
presión es adecuado, en concreto, para su aplicación al aparato
según la invención.
Una realización avanzada se caracteriza porque
el diámetro de la abertura de descarga está comprendido en el
intervalo de 20-100 \mum. Preferentemente, la
dirección longitudinal de la clavija de control está dirigida
transversalmente a la abertura de descarga.
Según una realización preferente, el aparato
está dotado de un elemento regulable de calentamiento para calentar
(gama de temperaturas de 15 a 700ºC) el fluido viscoso en el canal.
Regulando la temperatura del fluido, éste puede adquirir una
viscosidad concreta para la aplicación del procesado (impresión).
Esto hace posible imprimir con fluidos viscosos tales como
diferentes clases de plásticos y también metales (tal como soldadura
blanda).
La invención se refiere además a un método para
imprimir con un material fluido utilizando una técnica de impresión
por chorro continuo. El método, según la invención, se caracteriza
porque la presión, como mínimo, en una parte del canal más arriba
de la abertura de descarga está comprendida en el intervalo de
presión de 15-600 barias (\equiv
15\cdot10^{5} a 600\cdot10^{5} Pa). En este método, la
sustancia viscosa en el momento de fluir, saliendo a través de la
abertura de descarga, puede tener una viscosidad que está
comprendida en el intervalo de viscosidad de 150\cdot10^{-3} a
400\cdot10^{-3} Pa\cdots. Puede considerarse que el documento
USA2002/0111707A da a conocer las características del preámbulo de
la reivindicación 1.
Ahora se describirá la invención haciendo
referencia además a los dibujos, en los cuales:
la figura 1 es una perspectiva general
esquemática de un aparato según la invención;
la figura 2 es una sección transversal
esquemática de un cabezal de impresión de un aparato según la figura
1;
la figura 3 es una representación esquemática,
en perspectiva, con las piezas desmontadas, del cabezal de
impresión según la figura 2.
La figura 1 muestra esquemáticamente un aparato
(2) para imprimir con un material fluido (4) sobre un material (6)
en forma de placa o de lámina por medio de una técnica de impresión
por chorro continuo. El aparato comprende un depósito (8) para
almacenar el material fluido (4) y un canal (10) conectado al
depósito (8). El canal (10) conecta el depósito (8) con el cabezal
(12) de impresión. El canal en el cabezal (12) de impresión está
dotado, como mínimo, de una abertura (14) de descarga a través de la
cual sale a presión el material fluido (4) en la forma de un chorro
que se descompone en gotas, para que estas gotas, después de ser
desviadas selectivamente, o dirigidas, sean impresas sobre el
material (6). La dimensión transversal de la abertura (14) de
descarga puede estar comprendida en el intervalo de
30-100 \mum.
En este ejemplo, el canal (10) comprende una
parte más abajo de la abertura (14) de descarga que está dotada de
una llave (15). Abriendo la llave (15), el cabezal de impresión (12)
puede ser limpiado con un material de limpieza/tinta de limpieza
que está presente en el canal.
El aparato (2) es una impresora del tipo de
chorro continuo, con el que se forma un flujo continuo de gotas a
imprimir, por contraste con una impresora del tipo de goteo bajo
demanda en la que las gotas son distribuidas a través de la
abertura de descarga solo si el cabezal de impresión ha sido
activado para tal fin. Con el objeto de formar un chorro que se
descomponga en gotas, el aparato (2) está dotado de un mecanismo de
regulación de la presión para variar la presión del material (4)
más arriba de la abertura de descarga.
En este ejemplo, el aparato (2) está dotado de
un sistema de direccionamiento (16.1), (16.2) que permite que las
gotas sean desviadas en dos direcciones para determinar la posición
de impresión de las gotas sobre el material (6). A este respecto,
el sistema de direccionamiento (16.1), (16.2) está dotado, por
ejemplo, de un electrodo de carga mediante el cual puede dotarse a
las gotas de una carga eléctrica. Además, el sistema de
direccionamiento (16.1), (16.2) puede estar dotado, por ejemplo, de
un condensador mediante el cual las gotas cargadas eléctricamente
pueden ser desviadas en su trayectoria. Además, el aparato (2) puede
estar dotado de un canalón (18) de recogida mediante el cual pueden
ser capturadas gotas concretas, de manera que estas gotas no son
impresas sobre el material (6).
El aparato (2) está dotado de medios de
generación de presión para hacer pasar el material (4) bajo una
presión predeterminada a través del canal en dirección a la
abertura de descarga (14). Los medios de generación de presión
están dispuestos para aplicar la presión predeterminada al material
(4) de forma hidráulica y/o neumática. En este ejemplo, los medios
de generación de presión se componen de una fuente de gas que, en
este ejemplo, comprende dos botellas de gas (20.1), (20.2) que
están llenas, por ejemplo, de nitrógeno. Las botellas de gas
(20.1), (20.2) están conectadas a través de una conexión (de gas)
(22) con el depósito (8). Opcionalmente, en la conexión (de gas)
entre las botellas de gas y el depósito (8), está comprendida una
válvula de regulación de presión (no mostrada) para mantener la
presión constante. Durante la utilización, la presión en las
botellas de gas será mayor que la presión deseada que está regulada
por medio de una válvula de regulación de la presión. Cuando la
presión en una de las botellas cae por debajo de la presión deseada,
puede hacerse un cambio a la otra botella. En una variante
práctica, la conexión (22) termina en un lado superior del depósito
(8), de manera que la presión del gas puede ser aplicada a una
superficie del fluido viscoso en el depósito (8). El canal (10)
para el transporte del fluido viscoso (4) puede estar conectado al
depósito (8) en el lado inferior del mismo.
En la conexión (22), están comprendidas llaves
(24.1), (24.2), mediante las cuales se puede determinar qué botella
o botellas de gas están en comunicación abierta con el depósito (8).
Las llaves también pueden diseñarse como, o con, una válvula de
regulación de presión. En ese caso, ya no está implicada ninguna
comunicación abierta. Una botella de gas que está en comunicación
abierta con el depósito (8) puede proporcionar presión al depósito
(8). Bajo esta presión, el fluido viscoso (4) alojado en el depósito
es forzado a través del canal (10) hasta la abertura de descarga
(14) en el cabezal (12) de impresión. A continuación, se fuerza el
fluido viscoso (4) a través de la abertura de descarga (14) hasta
el material (6).
El aparato (2), según la figura 1, está además
dotado de una bomba (26) de émbolo que, a través de una conexión
(28) que comprende llaves (30.1), (30.2), está en comunicación con
las botellas de gas (20.1), (20.2). Con la bomba (26) de émbolo,
las botellas de gas (si están abiertas las llaves -30- respectivas)
pueden ser ajustadas a la presión deseada. Esta presión puede estar
comprendida, por ejemplo, en el intervalo de 20 a 300 barias
(\equiv 20\cdot10^{5} a 300\cdot10^{5} Pa). Mientras el
aparato (cabezal -12- de impresión) está en funcionamiento, las
botellas de gas (20.1), (20.2) pueden estar alternativamente en
comunicación con el depósito (8). Esto supone, por ejemplo, que en
una primera fase la botella de gas (20.1), a través de la conexión
(22) con una llave (24.1) abierta, está en comunicación abierta con
el depósito (8). La llave (24.2) y la llave (30.1) están cerradas.
La llave (30.2) puede ser abierta temporalmente a continuación, de
manera que la bomba (26) de émbolo puede ajustar la botella de gas
(20.2) a la presión requerida a través de la conexión (28), sin
provocar de este modo perturbaciones irregulares de presión, por
ejemplo, en el canal (10). En cuanto la presión en la botella de
gas (20.1) baja demasiado para un funcionamiento correcto del
aparato (2), esta botella de gas puede ser desconectada del canal
(10) cerrando la llave (24.1). La botella de gas (20.2) puede
asumir la función de la botella de gas (20.1), para lo cual se abre
la llave (24.2). De este modo, las botellas de gas pueden ser
utilizadas de tal modo que el aparato (2) puede funcionar de forma
continua. En el ejemplo de la figura 1, el aparato está dotado de
un sistema (32) de control automático para accionar las llaves
(24.1), (24.2), (30.1), (30.2), las botellas de gas (20.1), (20.2)
y la bomba (26) de émbolo. De este modo, se obtiene una cooperación
automática y satisfactoria de las diversas partes. Durante la
utilización, las botellas de gas sirven para proporcionar al canal
una presión concreta, mientras que el caudal del gas que fluye fuera
de las botellas de gas puede ser relativamente bajo. Por esta
razón, entre otras, es posible, sin ningún inconveniente, que las
botellas de gas (20.1), (20.2) sean relativamente pequeñas (o, en el
caso de que el aparato esté diseñado solo con una botella de gas,
que la botella de gas sea relativamente pequeña), de manera que el
aparato (2) puede ser de un diseño relativamente compacto.
El aparato (2) está dotado preferentemente de un
elemento calefactor (34) para ajustar el fluido viscoso a la
temperatura deseada. Mediante el ajuste de la temperatura del fluido
viscoso, puede regularse (adicionalmente) la viscosidad del fluido
(en cierta medida). El elemento calefactor puede estar comprendido
en el cabezal (12) de impresión en el canal (10) o cerca del
mismo.
La figura 2 muestra una sección transversal de
un cabezal (12) de impresión que puede ser utilizado en el aparato
(2) según la invención. El cabezal (12) de impresión comprende un
mecanismo de regulación de la presión para variar la presión del
fluido viscoso que sale a través de la abertura de descarga (14) de
una manera regular, predeterminada. En este ejemplo, el mecanismo
de regulación de la presión comprende un elemento piezoeléctrico
(36.1) y una clavija móvil (36.2) de control. El elemento
piezoeléctrico (36.1) es un elemento de regulación mediante el cual
puede ser accionada la clavija (36.2) de control, permitiendo que la
clavija (36.2) de control sea desplazada en la dirección
longitudinal de la clavija (36.2) de control acercándose y
alejándose de la abertura de descarga (14), para variar la presión
junto a la abertura de descarga (14). La clavija (36.2) de control
es móvil, de manera que un extremo (37) de la clavija (36.2) de
control es desplazable en relación con la abertura de descarga (14)
en la placa (38) de la tobera en una distancia regulable que está
comprendida en un intervalo de distancia de 15 a 500 \mum (puede
hacerse referencia a la figura 3). Para aplicaciones concretas en
las que se imprime con un fluido viscoso que tiene una viscosidad
particularmente elevada, por ejemplo, de 300\cdot10^{-3} Pa.s,
puede ser utilizado un intervalo de distancias de 15 a 30
\mum.
Debido a que el extremo (37) tiene un área
superficial relativamente pequeña, por ejemplo 1 a 5 mm^{2}, es
posible, mediante fuerzas de accionamiento relativamente pequeñas
generadas por el elemento (36.1), a través del extremo (37) de la
clavija (36.2) de control, llevar a cabo variaciones de presión
relativamente grandes junto a la abertura de descarga (14). La
fuerza de accionamiento asciende entonces, por ejemplo, a 250 N.
Creando variaciones de presión de manera regular a través de la
fuerza de accionamiento, se obtiene una distribución uniforme de
las gotas del fluido viscoso que salen a través de la abertura de
descarga. A modo de indicación del tamaño de la gama de regulación
de la presión, puede servir como ejemplo que a una presión media
comprendida en el orden de magnitud de 200 barias (\equiv
200\cdot10^{5} Pa) en el canal (10), la gama deseada de
regulación de presión esté en el orden de magnitud de unas 40 barias
(\equiv 40\cdot10^{5} Pa).
La abertura (14) de descarga está incluida en
una placa (38) de tobera relativamente delgada (puede hacerse
referencia a la figura 3). La placa (34) de tobera puede ser una
placa fabricada de una hoja de metal, de un grosor de 0,3 mm. En
este ejemplo, la abertura (14) de descarga en la placa (38) tiene un
diámetro de 50 \mum.
El cabezal (12) de impresión está dotado además
de una placa (42) de soporte que soporta la placa (38) de tobera,
de manera que ésta no se aplasta bajo la elevada presión del canal
(10) (véase las figuras 2, 3). La placa de soporte está dotada de
una abertura (44) que está situada frente a la abertura (14) de
descarga. El diámetro de la abertura (44) puede ser de un orden de
magnitud mayor que el diámetro de la abertura (14) de descarga. La
placa (42) de soporte puede estar sujeta con tornillos (46) a una
primera parte anular (48) (figura 2). En esta primera parte
cilíndrica (48) está dispuesto, al menos en parte, el canal (10).
Además, la parte cilíndrica (48) está dotada de un rebaje central a
través del cual puede pasar la clavija (36.2) de control.
La primera parte cilíndrica (48) puede estar
acoplada mediante tornillos (50) a una segunda parte cilíndrica
(52) y a una tercera parte cilíndrica (56). La segunda parte
cilíndrica (52) está dotada de anillos flexibles (54) de cierre
(figura 2) que la sujetan, entre otras cosas, contra la clavija
(36.2) de control. Preferentemente, los anillos (54) de cierre
pueden seguir los movimientos de la clavija (36.2) de control
mediante deformación mecánica sin que las superficies de contacto
de los anillos (54) de cierre con la clavija (36.2) de control se
muevan con respecto a la clavija (36.2) de control. Con los anillos
(54) de cierre, se obtiene un cierre sin fugas, de manera que, como
mínimo, prácticamente no puede fugarse fluido viscoso desde el canal
(10).
Un anillo (58) de aislamiento o apantallamiento
térmico está situado entre la segunda parte cilíndrica (52) y la
tercera parte cilíndrica (56). El anillo (58) de aislamiento puede
estar diseñado como una placa de óxido de zirconio. La baja
conductividad térmica del óxido de zirconio proporciona un
apantallamiento térmico muy favorable del elemento piezoeléctrico
respecto al fluido viscoso calentado opcionalmente. Dicho
apantallamiento térmico del elemento piezoeléctrico es importante
específicamente a temperaturas relativamente elevadas del fluido
viscoso. Cuando el fluido viscoso (4) a imprimir ha sido calentado
mediante el elemento calefactor (34) para proporcionar al fluido
una viscosidad concreta, el anillo (58) de aislamiento puede impedir
perturbaciones en el funcionamiento del mecanismo de regulación de
presión debido a que el funcionamiento del elemento piezoeléctrico
(36.1) se vea afectado negativamente. El elemento calefactor puede
alojarse en la primera parte cilíndrica (48). El elemento
piezoeléctrico (36.1) puede estar dotado opcionalmente de una
refrigeración activa, tal como una refrigeración por agua.
La tercera parte cilíndrica (56) puede estar
sujeta a un cuerpo (60) de forma envolvente en el que puede
alojarse, entre otros, el elemento piezoeléctrico (36.1) (véase la
figura 2). A continuación, el elemento piezoeléctrico es situado
entre una placa (64) de cobertura acoplada al cuerpo (60) de forma
envolvente con un tornillo (62) y la clavija de control (36.2). La
clavija (36.2) de control ha pasado a través de las aberturas
centrales, respectivamente, de la primera parte cilíndrica (48), la
segunda parte cilíndrica (52), el anillo (58) de aislamiento y la
tercera parte cilíndrica (52).
De lo anterior estará claro que la presión
predeterminada que se aplica de forma hidráulica y/o neumática al
material fluido (4) en el canal, que tiene una viscosidad de 150
mPa.s al salir y a la temperatura de impresión, puede estar
comprendida entre 15 y 600 barias. Sin embargo, también es posible
que la presión predeterminada esté comprendida entre 100 y 600
barias. En este caso, cuando se utiliza una tobera de tamaño medio,
puede imprimirse de forma continua con un material con una
viscosidad de 150 mPa.s al salir y a la temperatura de impresión,
con un aparato según la invención. También es posible que la presión
predeterminada esté comprendida entre 200 y 600 barias. En ese
caso, cuando se utiliza una tobera de tamaño medio, puede imprimirse
de forma continua un material con una viscosidad de 300 a 400 mPa.s
al salir y a la temperatura de impresión, con un aparato según la
invención. Además, es posible que la presión predeterminada esté
comprendida entre 300 y 600 barias. Esto permite, utilizando una
tobera de tamaño medio, la impresión continua con un material que
tiene una viscosidad de 500-600 mPa.s al salir y a
la temperatura de impresión. Además, la presión predeterminada
puede estar comprendida entre 400 y 600 barias para imprimir de
forma continua, utilizando una tobera de tamaño medio, por ejemplo,
un material con una viscosidad de 700-800 mPa.s al
salir y a la temperatura de impresión.
La invención ha sido descrita sobre la base de
un ejemplo de realización, pero en modo alguno se limita a esta
realización. Son posibles diversas variaciones que están
comprendidas también dentro del ámbito de la invención. Se
considera, por ejemplo, que existen medios alternativos de
generación de presión para la botella de gas, capaces también de
generar una presión relativamente elevada y al mismo tiempo
constante. Además, en la tercera parte cilíndrica, puede estar
incluido un resorte que empuje la clavija de control desviándola
hacia la posición de inicio contra un tope.
Claims (19)
1. Aparato para imprimir con un material fluido
mediante una técnica de impresión por chorro continuo, que comprende
un depósito (8) para almacenar el material, un canal (10) conectado
con el depósito, que está dotado, como mínimo, de una abertura (14)
de descarga desde la que, durante la utilización, fluye un chorro
del material que se descompone en gotas, y un mecanismo (36.1,
36.2) de regulación de la presión para variar la presión del
material más arriba de la abertura (14) de descarga con el fin de
obtener el chorro descompuesto en gotas, estando dotado además el
aparato con medios de generación de presión para hacer pasar el
material a una presión predeterminada a través del canal (10) en la
dirección de la abertura de descarga, en el que los medios de
generación de la presión están dispuestos para aplicar la presión
predeterminada al material en el canal, de manera hidráulica y/o
neumática, en el que el mecanismo (36.1, 36.2) de regulación de
presión comprende una clavija móvil de control, clavija de control
que puede ser desplazada en una dirección longitudinal hacia la
abertura de descarga o alejándose de la misma, caracterizado
porque un extremo de la clavija (36.2) de control está situado a
una distancia predeterminada de 15 a 500 micras de la abertura de
descarga para variar la presión junto a la abertura (14) de
descarga mediante la vibración de la clavija de control, y porque
los medios de generación de la presión están dispuestos para
generar la presión predeterminada, como mínimo, en una parte del
canal (10), más arriba de la abertura (14) de descarga en el
intervalo de 15 a 600 barias.
2. Aparato, según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de generación de presión
comprenden una fuente de gas acoplada al depósito (8) y/o al canal
(10) a través de una conexión de gas.
3. Aparato, según la reivindicación 2,
caracterizado porque la fuente de gas comprende una botella
de gas (20.1, 20.2).
4. Aparato, según la reivindicación 3,
caracterizado porque el aparato está dotado además de una
bomba (26) de émbolo conectada a la botella de gas a través de una
conexión de gas con una llave, para presurizar la botella de gas, y
porque la botella de gas está conectada al depósito (8) y/o al canal
(10) por medio de una llave.
5. Aparato, según la reivindicación 4,
caracterizado porque la fuente de gas comprende una segunda
botella de gas (20.2) acoplada al depósito (8) y/o al canal (10)
por medio de una conexión de gas con una llave.
6. Aparato, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la presión predeterminada es una presión
comprendida entre 100 y 600 barias.
7. Aparato, según la reivindicación 6,
caracterizado porque la presión predeterminada es una presión
comprendida entre 200 y 600 barias.
8. Aparato, según la reivindicación 7,
caracterizado porque la presión predeterminada es una presión
comprendida entre 300 y 600 barias.
9. Aparato, según la reivindicación 8,
caracterizado porque la presión predeterminada es una presión
comprendida entre 400 y 600 barias.
10. Aparato, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la clavija móvil (36.2) de control está
situada en el canal, mientras que la dirección longitudinal de la
clavija de control está dirigida de modo sustancialmente
perpendicular al plano de la abertura de descarga, y la clavija
(36.2) de control está soportada lateralmente por un soporte, tal
como por juntas tóricas.
11. Aparato, según las reivindicaciones 1 ó 10,
caracterizado porque el mecanismo (36.1, 36.2) de regulación
de la presión comprende un elemento piezoeléctrico (36.1) para
accionar la clavija de control.
12. Aparato, según la reivindicación 11,
caracterizado porque el aparato está dotado de un elemento de
apantallamiento térmico para apantallar térmicamente el mencionado
elemento piezoeléctrico (36.1) respecto al material en el
canal.
13. Aparato, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
diámetro de la abertura (14) de descarga está comprendido en el
intervalo de 20 a 100 \mum.
14. Aparato, según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el aparato
está dotado de un elemento calefactor (34), que puede ser regulable
o no serlo, para calentar el material en el canal.
15. Aparato, según la reivindicación 14,
caracterizado porque el elemento calefactor (34) está
dispuesto para llevar el material a una temperatura que está
comprendida en el intervalo de 15 a 700ºC.
16. Aparato, según la reivindicación 15,
caracterizado porque el elemento calefactor (34) está
dispuesto para llevar el material a una temperatura que está
comprendida en el intervalo de 150 a 300ºC.
17. Método para imprimir con un material fluido
utilizando una técnica de impresión por chorro continuo, que
comprende:
- hacer pasar el material bajo presión desde un depósito (8) a través de un canal (10) hasta, como mínimo, una abertura (14) de descarga del canal, tras lo cual el material pasa a través de la abertura (14) de descarga obteniéndose un chorro descompuesto en gotas,
- en el que la presión, como mínimo, en una parte del canal (10), más arriba de la abertura (14) de descarga, está comprendida en el intervalo de 15 a 600 barias y en el que dicha presión predeterminada es aplicada al material en el canal (10) de forma hidráulica y/o neumática,
- en el que una clavija móvil (36.2) de control de un mecanismo (36.1, 36.2) de regulación de la presión es movida en una dirección longitudinal acercándose a la abertura (14) de descarga y alejándose de la misma, y
- en el que un extremo de la clavija (36.2) de control está situado a una distancia predeterminada de 15 a 500 \mum de la abertura (14) de descarga,
- variando de ese modo la presión junto a la abertura (14) de descarga y más arriba de ésta mediante la vibración de la clavija (36.2) de control y obteniéndose la mencionada descomposición del chorro en gotas.
\vskip1.000000\baselineskip
18. Método, según la reivindicación 17,
caracterizado porque el material tiene, en el momento de
fluir saliendo a través de la abertura (14) de descarga, una
viscosidad que está comprendida en el intervalo de
150\cdot10^{-3} a 400\cdot10^{-3} Pa\cdots.
19. Método para imprimir con un material fluido
con un aparato, según cualquiera de las reivindicaciones
1-16.
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