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1、(10)申请公布号 CN 104254446 A (43)申请公布日 2014.12.31 C N 1 0 4 2 5 4 4 4 6 A (21)申请号 201380019977.1 (22)申请日 2013.03.04 61/606,417 2012.03.04 US B41J 2/14(2006.01) (71)申请人斯特拉特西斯有限公司 地址以色列雷霍沃特 (72)发明人亚伯拉罕泰肯 摩西阿克南 格雷戈里布鲁西洛夫斯基 (74)专利代理机构北京京万通知识产权代理有 限公司 11440 代理人齐晓静 (54) 发明名称 用于沉积液体的系统和方法 (57) 摘要 本发明公开了一种用于印刷系。
2、统的印刷头 (60)。所述印刷头(60)包括多个隔室(62a,62b)， 每个隔室具有用于沉积液体的出口端口(64)和 独立可连接至单独液体容器的入口端口(66)。至 少两个隔室彼此可控性流体连通，所述印刷头包 括传感器布置(84,86)，其被配置用于产生指示 (i)每个隔室的填充状态和(ii)所述至少两个隔 室之间的流体连通状态的信号。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.10.21 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/IL2013/050194 2013.03.04 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/132484 EN 2013.09.1。
3、2 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书16页 附图9页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书16页 附图9页 (10)申请公布号 CN 104254446 A CN 104254446 A 1/2页 2 1.一种用于印刷系统的印刷头，其包括： 多个隔室，每个隔室具有出口端口和入口端口，出口端口用于沉积液体，入口端口可单 独连接至独立的液体容器；其中至少两个所述隔室为彼此可控性流体连通；和 传感器布置，其被配置用于产生信号以指示(i)每个隔室的填充状态和(ii)所述至少 两个隔室之间的流体连通状态。 2.根据权利要求1所述的印刷头，其中所。
4、述至少两个隔室占据腔室并且被至少一个分 隔件分隔，并且其中所述流体连通是经由所述腔室中的液体通道。 3.根据权利要求2所述的印刷头，其中所述液体通道是在所述分隔件的上端与所述腔 室的上壁之间。 4.根据权利要求2所述的印刷头，其中所述分隔件为可移动的，以形成所述液体通道。 5.根据权利要求2所述的印刷头，其中所述液体通道包括可控性隔室间阀门。 6.根据权利要求2-5中任一项所述的印刷头，其中所述传感器布置至少包括：在所述 至少两个隔室的第一隔室中的第一传感器、在所述至少两个隔室的第二隔室中的第二传感 器、和在所述液体通道中的第三传感器。 7.根据权利要求1-6中任一项所述的印刷头，其中所述多个。
5、隔室仅包括两个隔室。 8.根据权利要求1-7中任一项所述的印刷头，其中所述多个隔室包括至少三个隔室。 9.根据权利要求8所述的印刷头，其中所述可控性流体连通至少包括：第一对隔室之 间的第一流体连通、和第二对隔室之间的第二流体连通，并且其中至少所述第一流体连通 独立于所述第二流体连通而可控。 10.根据权利要求8和9中任一项所述的印刷头，其中所述至少三个隔室串行布置，并 且其中每个所述可控性流体连通是在每两个相邻的隔室之间。 11.根据权利要求8和10中任一项所述的印刷头，其中所述至少三个隔室在室中串行 布置并且被多个分隔件分开，并且其中至少两个所述分隔件具有不同的高度。 12.根据权利要求1-。
6、11中任一项所述的印刷头，其中所述多个隔室包括至少四个隔 室。 13.一种印刷系统，其包括： 根据权利要求1-12中任一项所述的印刷头； 多个单独液体容器，每个单独液体容器通过其中具有可控阀门的导管各自独立地连接 至相应的隔室；和 控制器，其被配置用于响应于来自所述传感器的信号而控制每个导管的每个阀门。 14.根据权利要求13所述的印刷系统，其进一步包括计算机，所述计算机用于根据选 自以下的印刷模式而操作所述控制器： 第一印刷模式，其中至少两个隔室填充有来自不同容器的液体； 第二印刷模式，其中至少两个隔室填充有来自同一容器的液体；和 第三印刷模式，其中至少一个隔室填充有来自一个容器的液体并且至。
7、少一个隔室保持 为空。 15.根据权利要求14所述的印刷系统，其中在至少所述第一印刷模式中，所述控制器 向所述阀门发出信号以用来自不同容器的液体同时供给所述隔室中的至少两个。 16.根据权利要求14所述的印刷系统，其中在至少所述第一印刷模式中，所述控制器 权 利 要 求 书CN 104254446 A 2/2页 3 向所述阀门发出信号以用来自不同容器的液体顺次供给所述隔室中的至少两个。 17.根据权利要求14所述的印刷系统，其中所述计算机被配置为用于获得分别容纳在 至少两个单独容器中的至少两种不同液体之间的比率以计算对应于所述比率的所述至少 两种不同流体的沉积工作周期，以及根据所计算的沉积工作。
8、周期来操作所述控制器以用所 述两种流体供给至少两个所述隔室。 18.根据权利要求13-17中任一项所述的印刷系统，其为三维印刷系统，其中至少两个 液体容器容纳不同造型材料。 19.根据权利要求18所述的印刷系统，其中所述液体容器中的至少一个容纳支撑材 料。 20.根据权利要求18所述的印刷系统，其中所述液体容器中的至少两个容纳不同的支 撑材料。 21.根据权利要求18所述的印刷系统，其进一步包括单独印刷头，其连接至容纳有支 撑材料的液体容器。 22.一种印刷方法，其包括：接收印刷数据和响应于所述印刷数据而操作根据权利要 求13-21中任一项所述的系统。 23.一种印刷三维对象的方法，其包括：接。
9、收所述三维对象的形状，和操作根据权利要 求18-21中任一项所述的系统来形成与所述形状相对应的呈配置图案的多个层。 24.一种印刷方法，其包括：将至少一种印刷材料供给到具有多个隔室且每个隔室具 有出口端口的印刷头中，同时控制至少两个所述隔室之间的流体连通；和 使用所述出口端口将所述至少一种印刷材料沉积到接纳表面上。 25.根据权利要求24所述的方法，其中所述供给包括用不同的印刷材料供给至少两个 隔室。 26.根据权利要求24和25中任一项所述的方法，其中所述的控制所述流体连通包括确 立所述至少两个隔室之间的印刷材料的流动，以用相同的印刷材料来填充所述至少两个隔 室。 27.根据权利要求24-2。
10、6中任一项所述的方法，其中所述供给包括用不同的印刷材料 供给至少两个隔室。 28.根据权利要求24-27中任一项所述的方法，其中所述供给和所述控制包括防止印 刷材料流入至少一个隔室中，使得所述至少一个隔室保持为空而至少一个其它隔室填充有 所述印刷材料。 29.根据权利要求24-28中任一项所述的方法，其中所述至少一种印刷材料包括至少 一种造型材料和至少一种支撑材料，并且其中所述沉积被执行来形成与对象的三维形状相 对应的呈配置图案的多个层。 30.根据权利要求29所述的方法，其中所述至少一种造型材料包括至少两种造型材 料，并且其中所述供给包括用不同的造型材料供给至少两个隔室。 权 利 要 求 书。
11、CN 104254446 A 1/16页 4 用于沉积液体的系统和方法 0001 相关申请 0002 本申请要求2012年3月4日提交的美国临时专利申请No.61/606,417的优先权 权益，该临时专利申请的内容以全文引用的方式并入本文中。 0003 技术领域和背景技术 0004 在本发明的一些实施方案中，本发明涉及液体沉积，更具体地但非排他地涉通过 印刷系统例如三维印刷系统进行液体沉积。 0005 增材制造通常是一种利用对象的计算机模型来制造三维(3D)对象的方法。此方 法用于各种领域，例如用于可视化、演示和机械原型化的目的以及用于快速制造的设计相 关领域。 0006 任何增材制造系统的基。
12、本操作包括：将三维计算机模型切割成薄的剖面；将结果 转换成二维位置数据；和将数据馈送至以分层方式制造三维结构的控制设备。 0007 增材制造使得制造方法具有许多不同的途径，包括三维印刷、层合对象制造、熔融 沉积造型和其它途径。 0008 在三维印刷方法中，例如，构建材料从具有一组喷嘴的印刷头分配以在支承结构 上形成沉积材料层。根据构建材料，随后可使用适合的装置来使层固化或硬化。构建材料 可以包括形成对象的造型材料以及在构建对象时支承对象的支撑材料。存在各种三维印 刷技术并且这些技术公开于例如美国专利No.6,259,962、No.6,569,373、No.6,658,314、 No.6,850。
13、,334、No.7,183,3357,209,797、No.7,225,045、No.7,300,619、No.7,479,510、 No.7,500,846、No.7,658,976、和No.7,962,237中，这些专利均属于同一受让人，其内容据 此以引用方式并入。 0009 一些三维印刷系统包括两个喷墨头，其中一个喷墨头沉积造型材料，另一个喷墨 头沉积支撑材料。更先进的印刷系统能够印刷由两种或更多种造型材料制成的印刷对象。 这些系统包括用于沉积不同材料的两个或更多个头，从而允许设计者控制被印刷对象的各 个区域的机械、热和/或美学性质。这种类型的三维印刷系统公开于已公布的美国申请 No.2。
14、0100191360，该申请的内容据此以引用方式并入。 发明内容 0010 根据本发明的一些实施方案的一个方面，提供一种用于印刷系统的印刷头。所述 印刷头包括多个隔室，每个隔室具有用于沉积液体的出口端口和独立可连接至单独液体容 器的入口端口。根据本发明的各示例性实施方案，至少两个隔室彼此可控性流体连通，印刷 头包括传感器布置，其被配置用于产生指示(i)每个隔室的填充状态和(ii)至少两个隔室 之间的流体连通状态的信号。 0011 根据本发明的一些实施方案，隔室占据室并且被至少一个分隔件分隔，其中流体 连通是经由室中的液体通道。 0012 根据本发明的一些实施方案，液体通道介于分隔件的上端与室的。
15、上壁之间。 0013 根据本发明的一些实施方案，分隔件可移动形成液体通道。 说 明 书CN 104254446 A 2/16页 5 0014 根据本发明的一些实施方案，液体通道包括可控性隔室间阀门。 0015 根据本发明的一些实施方案，传感器布置包括至少两个隔室的第一隔室中的至少 一个第一传感器、至少两个隔室的第二隔室中的第二传感器和液体通道中的第三传感器。 0016 根据本发明的一些实施方案，多个隔室包括仅两个隔室。 0017 根据本发明的一些实施方案，多个隔室包括至少三个隔室。 0018 根据本发明的一些实施方案，可控性流体连通包括第一对隔室之间的至少第一流 体连通和第二对隔室之间的第二流。
16、体连通，并且其中至少第一流体连通与第二流体连通独 立可控。 0019 根据本发明的一些实施方案，至少三个隔室串行布置，其中每个可控性流体连通 介于每两个相邻的隔室之间。 0020 根据本发明的一些实施方案，至少三个隔室在室中串行布置并且被多个分隔件分 隔，并且其中分隔件中的至少两个具有不同的高度。 0021 根据本发明的一些实施方案，多个隔室包括至少四个隔室。 0022 根据本发明的一些实施方案的一个方面，提供一种印刷系统。所述印刷系统包括 如上文所述的印刷头并且任选地如下文进一步详述。所述印刷系统还包括多个单独液体容 器，所述容器通过其中具有可控阀门的导管各自独立地连接至相应的隔室；和被配置。
17、用于 响应于来自传感器的信号而控制每个导管的每个阀门的控制器。 0023 根据本发明的一些实施方案，所述印刷系统包括用于根据印刷模式操作控制器的 计算机，所述印刷模式选自至少：第一印刷模式，其中至少两个隔室填充有来自不同容器的 液体；第二印刷模式，其中至少两个隔室填充有来自同一容器的液体；第三印刷模式，其中 至少一个隔室填充有来自一个容器的液体而至少一个隔室保持基本为空。 0024 根据本发明的一些实施方案，在至少第一印刷模式中，控制器向阀门发出信号以 用来自不同容器的液体同时供给至少两个隔室。 0025 根据本发明的一些实施方案，在至少第一印刷模式中，控制器向阀门发出信号以 用来自不同容器的。
18、液体相继供给至少两个隔室。 0026 根据本发明的一些实施方案，计算机被配置为用于获得分别容纳在至少两个单独 容器中的至少两种不同流体之间的比率以计算对应于所述比率的至少两种不同流体的沉 积工作周期，以及根据所计算的沉积工作周期来操作控制器以用两种流体供给至少两个隔 室。 0027 根据本发明的一些实施方案，所述印刷系统为三维印刷系统，其中至少两个液体 容器容纳不同的造型材料。 0028 根据本发明的一些实施方案，至少一个液体容器容纳支撑材料。 0029 根据本发明的一些实施方案，至少两个液体容器容纳不同的支撑材料。 0030 根据本发明的一些实施方案，所述印刷系统包括连接至容纳支撑材料的液体。
19、容器 的单独印刷头。 0031 根据本发明的一些实施方案的一个方面，提供一种印刷方法。所述方法包括接收 印刷数据和响应于印刷数据而操作印刷系统。所述印刷系统可为与如上文所述的系统相同 的系统并且任选地如下文进一步详述。 0032 根据本发明的一些实施方案的一个方面，提供一种印刷三维对象的方法。所述方 说 明 书CN 104254446 A 3/16页 6 法包括：接收三维对象的形状，以及操作印刷系统以便以对应于所述形状的配置图案形成 多个层。所述印刷系统可为与如上文所述的系统相同的系统并且任选地如下文进一步详 述。 0033 根据本发明的一些实施方案的一个方面，提供一种印刷方法。所述方法包括将。
20、至 少一种印刷材料供给到具有多个隔室且每个隔室具有出口端口的印刷头中，同时控制至少 两个隔室之间的流体连通。所述方法还包括使用所述出口端口将印刷材料沉积沉积到接纳 表面上。 0034 根据本发明的一些实施方案，所述方法用不同的印刷材料供给至少两个隔室。 0035 根据本发明的一些实施方案，所述方法通过在至少两个隔室之间确立印刷材料的 流动以用相同的印刷材料来填充至少两个隔室，从而控制流体连通。 0036 根据本发明的一些实施方案，所述方法用不同的印刷材料供给至少两个隔室。 0037 根据本发明的一些实施方案，所述方法防止印刷材料流入至少一个隔室中，使得 相应的隔室保持基本为空而至少一个其它隔室。
21、填充有印刷材料。 0038 根据本发明的一些实施方案，所述印刷材料包括至少一种造型材料和至少一种支 撑材料，其中进行沉积以便以对应于三维对象形状的配置图案形成多个层。 0039 根据本发明的一些实施方案，造型材料包括至少两种造型材料，其中所述方法用 不同造型材料供给至少两个隔室。 0040 除非另外定义，否则本文所用的所有技术和/或科学术语的含义与本发明所属领 域的普通技术人员通常理解的含义相同。尽管在本发明实施方案的实践或测试中可使用 与本文所述的方法和材料相似或相同的方法和材料，但示例性方法和/或材料在下文中描 述。如有冲突，以本发明的说明书(包括定义)为准。此外,所述材料、方法和实施例仅。
22、为 示例性的而无意于进行必要的限制。 0041 本发明的实施方案的方法和/或系统的实施可涉及手动、自动或两者结合来进行 或完成选定任务。此外，根据本发明的方法和/或系统的实施方案的实际仪器和设备，若干 选定任务可利用操作系统通过硬件、软件或固件或其组合来实现。 0042 例如，根据本发明的实施方案的用于进行选定任务的硬件可以芯片或电路来实 现。作为软件，根据本发明的实施方案的选定任务可以利用任何适合的操作系统通过计算 机执行的多个软件指令来实现。在本发明的示例性实施方案中，根据如本文所述的方法和/ 或系统的示例性实施方案的一个或多个任务是通过数据处理器来进行你，例如用于执行多 个指令的计算平台。
23、。任选地，数据处理器包括用于存储指令和/或数据的易失性存储器和/ 或用于存储指令和/或数据的非易失性存储设备，例如磁性硬盘和/或可移除介质。任选 地，还提供网络连接。还任选地提供显示器和/或诸如键盘或鼠标的用户输入装置。 附图说明 0043 在本文参照附图仅通过举例的方式描述了本发明的一些实施方案。具体详细参照 附图，应强调的是，所示出的特定方案仅通过举例的方式描述并且出于本发明的实施方案 的示例性讨论的目的。就这一点而言，结合附图进行的描述使得如何可实践本发明的实施 方案对于本领域技术人员显而易见。 0044 在附图中： 说 明 书CN 104254446 A 4/16页 7 0045 图1。
24、为具有多个印刷头的三维印刷系统的示意图； 0046 图2A-C为根据本发明的一些实施方案的印刷头的示意图； 0047 图3为根据本发明的一些实施方案的采用图2A-C的印刷头的印刷系统的示意 图； 0048 图4A-B为本发明的一些实施方案的采用印刷头的三维印刷系统的示意图； 0049 图5为根据本发明的一些实施方案的采用具有三个隔室的印刷头的印刷系统的 示意图； 0050 图6A-F为描述根据本发明的一些实施方案的具有两个隔室的印刷头的操作的示 意图； 0051 图7A-F为描述根据本发明的一些实施方案的具有三个隔室的印刷头的操作的示 意图；和 0052 图8A-C为描述根据本发明的一些实施方。
25、案的具有四个隔室的印刷头的操作的示 意图。 具体实施方式 0053 在本发明的一些实施方案中，本发明涉及流体沉积，更具体地但非排他地涉通过 印刷系统例如三维印刷系统进行流体沉积。 0054 在详细阐述本发明的至少一个实施方案之前，应当理解，本发明的应用未必局限 于下面的说明中提及的和/或附图中图示的和/或实施例的部件和/或方法的构造和布置 细节。本发明能够具有其它实施方案或以多种方式实践或实施。 0055 可利用本发明实施方案的方法和系统进行印刷。在本发明的一些实施方案中，所 述方法和系统通过以对应于对象形状的配置图案形成多个层来以分层方式制造三维对象。 0056 虽然在描述以下实施方案时重点。
26、放在三维印刷上，但应当理解，对三维印刷的更 详细的提及不应理解为以任何方式限制本发明的范围。 0057 印刷可通过由控制器控制的一个或多个印刷头来进行。印刷头扫描二维表面且将 其图案化。在扫描的同时，印刷头访问二维层或表面上的多个目标位置，并且控制器针对每 个目标位置或目标位置组判定目标位置或目标位置组是否要由构建材料占据以及将何种 类型的印刷材料输送至所述位置。根据表面的计算机图像来进行判定。印刷头将印刷材料 沉积在待占据的目标位置并且使其它目标位置为空。 0058 在三维印刷中，印刷材料在文献中被称为“构建材料”并且其沉积在支承结构上的 层中。 0059 构建材料的类型可分类成两个主要类别。
27、：造型材料和支撑材料。支撑材料用于提 供在制造过程中支承对象或对象部分的支撑基体或构造和/或其它用途，例如提供中空或 多孔对象。支承构造可另外包括造型材料元件，例如得到更大的支承强度或强化。 0060 造型材料通常为组合物，其被配制用于增材制造中并且能够靠其本身形成三维对 象，即，无需与任何其它物质混合或组合。 0061 最终的三维对象是由造型材料或造型和支撑材料的组合或其改型(例如，紧接固 化)制成。所有这些操作对于固体自由形态制造领域的技术人员而言是熟知的。 0062 在本发明的一些示例性的实施方案中，对象通过沉积两种或更多种不同的造型材 说 明 书CN 104254446 A 5/16页。
28、 8 料来制造。在印刷头同次通过期间，材料任选地且优选地沉积在层中。层内的材料和材料 组合根据对象的所需性质来选择。 0063 如本文所用，术语“对象”是指整个对象或其部分。 0064 为了更好地理解本发明的一些实施方案，如附图的图2-8中所述，首先参考如图1 所示的三维印刷系统10的构造和操作。 0065 系统10包括具有印刷单元21的三维印刷设备14，印刷单元21包括多个印刷头。 每个头优选地包括一个或多个喷嘴(未示出)的阵列，液体构建材料24通过所述阵列进行 沉积。 0066 每个印刷头经由构建材料贮存器供给，所述构建材料贮存器可任选地包括温度控 制单元(例如温度传感器和/或加热装置)和。
29、料位传感器。为了沉积构建材料，将电压信 号施加到印刷头以经由印刷头喷嘴选择性地沉积材料液滴，例如，如同压电喷墨印刷技术。 每个头的印刷速率取决于喷嘴的数量、喷嘴的类型和所施加的电压信号速率(频率)。此类 印刷头对于固体自由形态制造领域的技术人员而言是熟知的。 0067 在图1的实施例中，示出了四个印刷头21a、21b、21c和21d。头21a、21b、21c和 21d中的每一个均具有喷嘴阵列。头21a和21b可被指定用于造型材料，头21c和21d可 被指定用于支撑材料。因此，头21a可沉积第一造型材料，头21b可沉积第二造型材料，头 21c和21d均可沉积支撑材料。或者，头21c和21d可组合。
30、成单个头，所述单个头比头21a 和21b中的每一个具有更多的喷嘴。 0068 装置14还可包括固化单元，该固化单元可包括一个或多个辐射源26，辐射源26, 可为例如紫外灯或可见光灯或红外灯，或其它电磁辐射源，或电子束源，这取决于所使用的 造型材料。辐射源26用于固化或硬化造型材料。 0069 一个或多个印刷头和一个或多个辐射源可安装在框架或块体28中，框架或块体 28优选地可操作以在用作工作表面的托盘30上方进行往复运动。辐射源可安装在块体中， 使得它们紧随在印刷头之后以至少部分地固化或硬化刚刚由印刷头沉积的材料。根据常 规，托盘30设置在X-Y平面。托盘30通常被配置为垂直地(沿Z方向)移动。
31、，例如朝下。 设备14还可包括一个或多个调平装置32例如辊34。调平装置32用于在新形成的层上形 成后续层之前矫直、调平和/或确立所述新形成的层的厚度。调平装置32可包括用于收集 在调平过程中产生的多余材料的废料收集装置36。废料收集装置36可包括将材料输送到 废料罐或废料筒中的任何机构。 0070 在使用时，单元21的印刷头沿扫描方向(本文称为X方向)移动，并且在其通过 托盘30上方的过程中将构建材料选择性地以预定配置沉积。构建材料通常包括一种或多 种类型的造型材料和一种或多种类型的支撑材料。单元21印刷头通过之后就通过辐射源 26进行沉积材料的固化。在头逆向通过时，对于刚刚沉积的层返回至其。
32、起始点，可根据预定 配置来实施构建材料的附加沉积。在印刷头正向和/或逆向通过时，这样形成的层可通过 调平装置调平装置32矫直，调平装置32矫直可沿循印刷头在其正向和/或逆向移动的路 径。一旦印刷头沿X方向返回至其起始点，它们就可沿标引方向(本文称为Y方向)移动 至另一位置，并且通过沿X方向往复运动来继续构建同一层。或者，印刷头可在正向移动和 逆向移动之间或者在超过一次正向-逆向移动之后沿Y方向移动。通过印刷头所进行的完 成单层的一系列扫描在本文中称为单扫描周期。 说 明 书CN 104254446 A 6/16页 9 0071 一旦完成所述层，根据随后待印刷的层的期望厚度，托盘30沿Z方向下降。
33、至预定 Z水平。重复该工序以便以分层方式形成三维对象12。 0072 托盘30可替代地或附加地在层内于单元21的印刷头的正向通过和逆向通过之间 沿Z方向移位。进行此Z移位以引起调平装置沿一个方向与表面的接触并且防止沿其它方 向的接触。 0073 系统10还包括构建材料供应设备50，其包括构建材料容器或筒并且经由相应的 多个供应导管58将多种构建材料供应至制造设备14。在图1的图示中，示出四个供应容 器56a、56b、56c和56d以及四个供应导管58a、58b、58c和58d，以将构建材料分别提供至头 21a、21b、21c和21d。 0074 控制单元52控制制造设备14和供应设备50。控制。
34、单元52可与计算机或数据处 理器54通信，数据处理器54发送与基于计算机对象数据的制造指令有关的数字数据，例如 发送与基于计算机对象数据的制造指令有关的数字数据，例如，在计算机可读介质上表示 的标准镶嵌语言(STL)格式等形式的CAD配置。通常，控制单元52控制施加至每个印刷头 或喷嘴阵列的电压以及各印刷头中的构建材料的温度。 0075 一旦制造数据被加载到控制单元52，控制单元52就可在用户不干预的情况下进 行操作。然而，控制单元52可接收来自操作员例如使用数据处理器54或使用与单元52通 信的用户接口16的附加输入。用户接口16可为本领域已知的任何类型，例如但不限于键 盘、触摸屏等。例如，。
35、控制单元52可接收作为附加输入的一种或多种构建材料类型和/或 属性，例如但不限于颜色、特性失真和/或过渡温度、粘度、电性质、磁性质。还构思了其它 属性和属性组。 0076 系统10可通过从不同的印刷头沉积不同的材料来制造对象。这提供了从给定数 量的材料选择材料并且限定所选材料及其性质的所需组合的能力。层内每种材料沉积的空 间位置被限定为实现由不同材料占据不同的三维空间位置，或者实现由两种或更多种不同 的材料占据基本相同的三维位置或相邻的三维位置，以允许层内材料的沉积后空间组合， 从而在相应的一个或多个位置处形成复合材料。 0077 构思了造型材料的任何沉积后组合或混合。例如，例如，一旦某些材料。
36、被沉积，则 其可保留其原始性质。然而，当其与另一种造型材料同时沉积或与沉积在相同或附近位置 处的其它沉积材料同时沉积时，可形成与沉积材料不同的一种或多种性质复合材料。 0078 系统10因此提供了根据期望表征对象的每个部分的性质来沉积多种材料组合的 能力，以及在对象的不同部分中可由多种不同材料组合构成的对象的制造。 0079 诸如系统10的三维印刷系统的原理和操作的进一步细节可见于已公布的美国申 请No.20100191360，该申请的内容据此以引用方式并入。 0080 虽然系统10被设计为用于通过若干印刷材料来印刷对象，但用户可决定用较少 数量的材料来印刷对象。例如，可期望的是仅用一种造型材。
37、料来印刷对象。在这种情况下， 对于较快的印刷，多个头可用于印刷相同的材料，从而提供高速印刷模式。 0081 当希望使用印刷头来印刷与先前通过同一印刷头沉积的材料不同的材料时，通常 需要冲洗印刷头和相应的供应管道，直至先前沉积的材料被除去和/或被完全替换。发明 人发现此操作会产生大量的废料。该问题在多个头均用于沉积相同的材料时更为严重，因 为在此场景中，废料的量与待冲洗的头的数量呈线性关系增长。 说 明 书CN 104254446 A 7/16页 10 0082 所发现的问题导致高速印刷的优点与废料量增加的缺点之间的冲突。 0083 在寻找该问题的解决方案的过程中，发明人设计了一种印刷头，其提供。
38、高速印刷 模式同时保持低量的废料。 0084 现参考图2A-C，其为根据本发明的一些实施方案的印刷头60的示意图。印刷头 60可用于印刷系统中，例如但不限于如下文进一步详述的三维印刷系统。 0085 印刷头60可包括多个隔室62，每个隔室具有用于沉积液体(优选但未必印刷液体 形式的材料)的出口端口64和入口端口66。图2A-C中示出两个隔室62a和62b在，具有 相应的两个入口端口66a和66b和相应的两个出口端口64a和64b，但是超过两个隔室并不 排除在本发明的范围之外。下文描述具有三个隔室和四个隔室的构造。隔室62任选且优 选地占据腔室68并且被至少一个分隔件70分隔。 0086 在本发。
39、明的各示例性实施方案中，每个隔室的每个入口端口独立可连接至单独液 体容器(未示出，参见图3-5)，并且至少两个隔室彼此可控性流体连通。 0087 在印刷头60外部进行操作或不进行操作可确立或解除相应两个隔室之间的流体 连通，在这个意义上而言流体连通是“可控的”。 0088 本发明的实施方案构思了不止一种控制流体连通的构造。下述图2A-C中示出适 于本发明的一些实施方案的三种代表性构造，但其它构造并不排除在本发明的范围之外。 0089 图2A示意性地示出一种构造，其中存在液体通道72，其形式为分隔件70的上端 与腔室68的上壁78之间的间隙。在此实施方案中，分隔件70的高度h p 小于腔室的高度。
40、 h c 并且其设置在腔室68的底部76。流体连通可通过控制腔室68中的液位来确立或解除。 具体而言，当液位低于h p 时，隔室之间无流体连通，而当液位高于h p 时，隔室之间的流体连 通得以确立。 0090 图2B示出一种构造，其中分隔件70或其部分可移动或可调整尺寸以形成液体通 道72，并且流体连通通过控制分隔件70的状态来确立和解除。在示出的实施方案中，分隔 件70的下部可旋转以使得液体通道72形成于分隔件70的下端与腔室68的底部76之间 的间隙中。用于可移动或可改变尺寸的分隔件的其它构造，分隔件并不排除在本发明的范 围之外。 0091 图2C示出一种构造，其中液体通道72包括可控性隔。
41、室间阀门80，其具有至少打开 状态和关闭状态。在此实施方案中，液体通道72可呈使两个隔室(在本实例总为隔室62a 和62b)互连的导管82的形式，其中隔室间阀门80配合设置在导管82中。在这些实施方 案中，流体连通通过控制阀门80的状态(打开/关闭)来确立和解除。 0092 当印刷头包括两个以上的隔室时，可任选且优选地存在两个或两个以上的可控性 流体连通。例如，印刷头可在第一对隔室之间具有第一流体连通，在第二对隔室之间具有第 二流体连通。在这些实施方案中，至少第一流体连通与第二流体连通独立可控。 0093 当通过移动或调整分隔件70(图2B)的尺寸或经由隔室间阀门80(图2C)来确立 流体连通。
42、时，对流体连通的独立控制可通过对每对隔室之间的分隔件或阀门进行独立控制 来实现。 0094 当通过控制腔室68(图2A)中的液位来确立流体连通时，可使用具有不同高度的 分隔件分隔不同的隔室对来实现对流体连通的独立控制。此类独立控制的代表性实例在下 文的实施例章节中提供。 说 明 书CN 104254446 A 10 8/16页 11 0095 将隔室连接至单独液体容器同时保持确立隔室间流体连通的能力的优点在于可 显著减少从不同隔室沉积相同材料时的废料量。在诸如以上系统10的常规系统中，两个印 刷头仅在相应的供应容器和相应的供应导管填充有相同的材料时才可沉积相同的材料，因 为在各印刷头之间没有流。
43、体连通。在印刷头60中，同一供应容器和同一供应管道可用于供 给两个隔室。例如，印刷头60可具有这样的印刷模式，其中在隔室62a和62b之间确立流 体连通，使得连接至例如入口端口66a的特定供应容器(未示出，参见图3-5)可同时供给 隔室62a和62b。在此印刷模式中，任选且优选地不存在经由入口端口66b的液体供应。这 种和其它印刷模式的更详细的描述下文的实施例章节中提供(参见实施例2-4)。 0096 将隔室连接至单独液体容器同时保持确立隔室间流体连通的能力的优点在于其 允许不同材料之间的头内混合。例如，印刷头60可具有这样的印刷模式，其中在隔室62a 和62b之间确立流体连通，同时保持第一材。
44、料经由入口端口66a供应到隔室62a中并且第 二材料经由入口端口66b供应到隔室62b中。第一材料和第二材料优选地彼此不同并且由 分别连接至端口66a和66b的两个单独的供应容器来供应。因此在此印刷模式中，隔室62a 和62b之间存在流体连通，隔室62a和62b中的材料可在印刷头60内混合以提供构建材料 混合物，该混合物随后可从沉积出印刷头60，优选地在混合之后立即沉积出。此印刷模式在 希望沉积各个材料的混合物时特别有用，其中所述各个材料中至少一者的储存寿命相对较 长，但所述混合物的储存寿命相对较短(比所述各个材料中至少一者的储存寿命短)。代表 性实例为将具有短储存寿命的添加剂(例如着色剂、固。
45、化剂如引发剂、传导性控制剂、电荷 控制剂、磁性添加剂等)加入造型材料中，其中混合物的寿命因此短于造型材料的储存寿 命。 0097 在本发明的各示例性实施方案中，印刷头60包括被配置用于产生信号的传感器 布置，所述信号同时指示每个隔室的填充状态和隔室间的流体连通状态。 0098 如本文所用，“填充状态”是指至少指示隔室是否容纳有液体的信息。在本发明的 一些实施方案中，“填充状态”是指指示隔室是否完全填充有液体的信息，而在本发明的一 些实施方案中，“填充状态”是指与隔室中液体的量有关的信息。 0099 如本文所用，“流体连通状态”是指至少指示两个隔室之间是否有液体流动的信 息。在本发明的一些实施方。
46、案中，“流体连通状态”是指与隔室之间的液体流动量和速率有 关的信息。 0100 传感器可以不止一种方式实现。通常，液位传感器用于提供与隔室的填充状态有 关的信息。因此，液位传感器任选且优选地设置在每个单独隔室的至少顶部，以在隔室中的 液位达到隔室顶部时产生信号。感测隔室62a和62b中液位的液位传感器分别在84a和 84b示出。 0101 在其中隔室间的液体通道72位于腔室68的上部的构造(例如图2A中示出的构 造)中，液位传感器86还可任选且优选地用于产生指示隔室间流体连通状态的信号。在此 实施方案中，传感器86设置在液体通道72中超过在腔室68的底部76以上的h p 的垂直位 置处，以在腔。
47、室68中的液位超出h p 时产生信号。此信号指示流体连通，因此当液位高至超 出h p 时，液体会溢流出分隔件70，从一个隔室到另一个隔室。 0102 当通过可移动或可改变尺寸的分隔件(图2B)来控制隔室间的流体连通时，可将 传感器88安装在分隔件70上以提供关于分隔状态的指示。例如，传感器88可为位置传感 说 明 书CN 104254446 A 11 9/16页 12 器或加速计，其在分隔件70或其部分移位、旋转或改变尺寸或其部分可旋转时产生信号。 当隔室间的流体连通通过隔室间阀门来控制控制时，隔室间阀门还可使传感器指示具有指 示阀门状态(打开/关闭)的功能。 0103 印刷头60可用于如下印。
48、刷方法中，所述印刷方法包括将一种或多种印刷材料供 给到印刷头60中，同时控制两个或更多个隔室间的流体连通，以及使用出口端口将印刷材 料沉积到接纳表面上。 0104 现参考图3，其为根据本发明的一些实施方案的印刷系统90的示意图。系统90可 为二维或三维印刷系统。图4A-B中提供其中系统90为三维印刷系统的实施方案中的系统 90的更详细的图示。 0105 系统90通常包括上文进一步详述的印刷头60和多个单独液体容器56，多个单独 液体容器56各自独立地通过供应导管58的连接至印刷头60的相应隔室(未具体示出，参 见图2A-C)。在图3的示意图中，示出两个单独液体容器56a和56b和两个相应的导管。
49、58a 和58b。导管58a和58b经由入口端口66a和66b连接至隔室。各导管具有可控阀门92， 可控阀门92具有液体在相应的导管内流动的打开状态和防止液体流动的关闭状态。导管 58a和58b的阀门分别指定为92a和92b。 0106 在图4A的示意图中，示出四个单独容器56a、56b、56c和56d。相应的导管被指定 为58a、58b、58c和58d，相应的阀门被指定为92a、92b、92c和92d。导管58a-d经由相应的 入口端口连接至印刷头60中的四个隔室(隔室和端口未具体示出)。容器56a-d中的一个 或多个任选且优选地容纳支撑材料和其它容器容纳造型材料。 0107 图4B的示意图与图4A中的示意图大致相同，不同的是除了印刷头60之外还存在 附加的单独印刷头61。头61的原理和操作可与头60的原理和操作相同。或者，头61可为 如本领域所已知的单。