快速成型装置的单色页宽喷印平台的制作方法
【专利摘要】本发明关于一种快速成型装置的单色页宽喷印平台，设有建构腔室及建构位移平台，单色页宽喷印平台架构于建构位移平台上，单色页宽喷印平台包含：数个喷墨头，组配形成至少一页宽喷印单元，每一页宽喷印单元上的数个喷墨头结构各包含喷墨芯片，喷墨芯片组设于喷印平台上，以形成打印宽度横跨大于或等于建构腔室上被喷印图形的宽度，以及每一喷墨芯片上设置至少一供液槽，供液槽在长轴侧边缘至少设置排喷液产生器，并经由于喷墨头结构中导入单色喷印液体以于建构腔室中对建构材料实施快速成型的单色页宽喷印作业，以喷印迭层出立体物件。
【专利说明】快速成型装置的单色页宽喷印平台
【技术领域】
[0001]本发明关于一种单色页宽喷印平台，尤指一种快速成型装置的单色页宽喷印平台。
【背景技术】
[0002]快速成型技术(Rapid Prototyping,简称RP技术)为依据建构类似金字塔层层堆迭成型的概念所发展而成，其主要技术特征是成型的快捷性，能在不需要任何刀具，模具及治具的情况下自动、快速将任意复杂形状的设计方案快速转换为3D的实体模型，大大缩短了新产品的研发周期及减少研发成本，能够确保新产品的上市时间和新产品开发的一次成功率，快速成型技术为技术人员之间，以及技术人员与企业决策者、产品的用户等非技术人员之间提供了一个更加完整及方便的产品设计交流工具，从而明显提高了产品在市场上的竞争力和企业对市场的快速反应能力。
[0003]目前RP技术发展出利用喷印技术结合载具精密定位技术的方式来生产3D的实体模型，其生产方式为先将一层粉末铺设于载具上方并利用喷墨打印技术于部分粉末上喷印高黏度胶合剂，使胶合剂与粉末沾黏并固化，一直重复上述工艺层层堆砌即可完成3D的实体模型。
[0004]已知通常以一般喷印技术所采用的打印模块应用于RP技术上，举例来说，其如图1所示，该一般喷印技术所采用的打印模块I设置于一主机体(未图示)，以进行喷印作业。该打印模块I包括喷印平台10、承载座12及至少一喷墨头结构11，喷印平台10包括架体101以及跨设于架体101的传动轴102，承载座12穿设于传动轴102上，且该至少一喷墨头结构11对应设置于承载座12上，故该承载座12及设置于其上的该至少一喷墨头结构11可相对于喷印平台10的传动轴102以进行X轴的往复式作动。
[0005]当打印模块I进行RP技术的喷印作业时，通过该喷印平台10带着承载座12及设置于其上的至少一喷墨头结构11进行一 X轴方向的往复式作动，并再通过喷墨头结构11在承载座12上可沿传动轴102以进行左右移动的Y轴方向的往复式作动，如此通过X轴及Y轴方向交互进行的往复式作动，可将喷墨头结构11所容置的高黏度胶合剂喷涂在建构载具(未图示)所铺设的建构材料(未图示)上，并一直重复上述工艺以实施层层堆砌的作业，进而可完成3D物件的实体模型(未图示)。
[0006]上述的已知技术即为将一般所采用打印模块的喷印技术应用于RP技术上来生产3D的实体模型，然由前述的说明即可获知，此方式在成型速度上仍需要以多轴(及X轴、Y轴)相互位移到建构载具所铺设建构材料上以实施喷印作业，即使每分钟可打印2?4层，但在成型较大尺寸的物件时，此不停相互交错的位移时间，则需耗费数个钟头、甚至于更久时间才能成型完成。
[0007]此外，成型尺寸大小或如何改进快速成型装置，仍需数小时或更久时间来成型。在层层堆砌而成的成品中，当喷印头本身有打印瑕疵时，若未即时判定或察觉，就会造成无法补救的时间及物料浪费。目前快速成型装置的喷印检查方式，主要采用喷印特定图样，用来代表喷墨头上的各个喷孔，再搭配人眼检查以检视喷孔状况，然而此需耗费人工的喷印检查方法难免会因为人为疏失而造成误判喷印不良的喷孔数量或喷孔位置，进而造成其检查效率低落，且在检查的正确性与效率上有很大的改进空间。
[0008]因此，就目前快速成型装置产业而言，其所面临的技术瓶颈即为成型速度及成型品质问题，要如何去改善这些问题，是目前产业上急需去解决的主要课题。
[0009]有鉴于此，如何发展一种成型速度快且成型品质佳的快速成型装置的单色页宽喷印平台，实为目前迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0010]本发明的主要目的在于提供一种快速成型装置的单色页宽喷印平台，以解决已知采用一般喷印技术以进行快速成型作业时会导致的成型速度慢的问题。
[0011]本发明的另一目的在于提供一种快速成型装置的单色页宽喷印平台，且该快速成型装置具有喷印品质检知模块，以解决已知采用一般喷印技术以进行快速成型作业时会导致的成型品质较差的问题。
[0012]为达上述目的，本发明的一较广义实施方面为提供一种快速成型装置的单色页宽喷印平台，快速成型装置设有建构腔室及建构位移平台，单色页宽喷印平台架构于建构位移平台上，并连动于建构位移平台以单一方向进行往复位移，单色页宽喷印平台包含:数个喷墨头，组配形成至少一页宽喷印单元，每一页宽喷印单元上的数个喷墨头结构各包含喷墨芯片，喷墨芯片组设于喷印平台上，并以多排平行且纵列错位部分重迭设置，以形成打印宽度横跨大于或等于建构腔室上被喷印图形的宽度，以及每一喷墨芯片上设置至少一供液槽，供液槽在长轴侧边缘至少设置排喷液产生器，且喷墨芯片在相邻排纵列错位部分重迭以形成重迭区，而于重迭区内具有两排相邻喷墨芯片的部分喷液产生器重迭对齐，并经由于喷墨头结构中导入单色喷印液体以于建构腔室中对建构材料实施快速成型的单色页宽喷印作业，以喷印迭层出立体物件。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为已知采用一般喷印技术的快速成型的打印模块的结构示意图。
[0014]图2A为本发明较佳实施例的页宽喷印模块及建构腔室的相对位置的上视示意图。
[0015]图2B为本发明较佳实施例的页宽喷印模块及建构腔室的相对位置的立体结构示意图。
[0016]图3A为本发明第一较佳实施例的页宽喷印的快速成型装置的结构示意图。
[0017]图3B为本发明第一较佳实施例的页宽喷印的快速成型装置的上视结构示意图。
[0018]图3C为本发明第一较佳实施例的页宽喷印的快速成型装置的剖面结构示意图。
[0019]图4为本发明第二较佳实施例的页宽喷印的快速成型装置的部分结构示意图。
[0020]图5A为图3A所示的页宽喷印的快速成型装置的页宽喷印模块的一较佳实施例的结构示意图。
[0021]图5B为图3A所示的页宽喷印的快速成型装置的页宽喷印模块的另一较佳实施例的结构示意图。
[0022]图5C为图5A所示的页宽喷印模块的底面结构示意图。
[0023]图为图5B所示的页宽喷印模块的底面结构示意图。
[0024]图5E为图5C的局部放大图。
[0025]图5F为另一较佳实施例的页宽喷印单元的底面结构放大结构示意图。
[0026]图5G为图的局部放大图。
[0027]图6A为图5E所示的页宽喷印模块的喷印平台的供液流道的示意图。
[0028]图6B为图5F所示的页宽喷印模块的喷印平台的供液流道的示意图。
[0029]图6C为图6B的局部放大图。
[0030]图7A为图3A所示的喷印品质检知模块的喷印品质检知方法的流程图。
[0031]图7B为图3A所示的喷印品质检知模块的影像撷取模块进行自动化检知作业的示意图。
[0032]图7C为图3A所示的喷印品质检知模块的影像撷取模块采以光侦测模块进行自动化检知作业的示意图。
[0033]图7D为图3A所示的喷印品质检知模块的影像撷取模块采以扫描模块进行自动化检知作业的示意图。
[0034]图8A为图3A所示的页宽喷印模块具有不可拆换喷墨头结构的喷印平台，且采以多排相同的页宽喷印单元以实施补点作业的示意图。
[0035]图8B为图3A所示的页宽喷印模块具有可拆换喷墨头结构的喷印平台，且采以多排相同的页宽喷印单元以实施补点作业的示意图。
[0036]图SC为图3A所示的页宽喷印的快速成型装置的动态喷墨头补偿模块的示意图。
[0037]图8D为图8C所示的动态喷墨头补偿模块的作动示意图。
[0038]【符号说明】
[0039]1:打印模块
[0040]10:喷印平台
[0041]101:架体
[0042]102,502:传动轴
[0043]12:承载座
[0044]2、3:页宽喷印的快速成型装置
[0045]20:页宽喷印模块
[0046]200、200’:页宽喷印单元
[0047]200a、200a’:第一页宽喷印单元
[0048]200b、200b’:第二页宽喷印单元
[0049]200e:喷墨孔
[0050]200e’、200e”:异常的喷墨孔
[0051]11、201、201’、501:喷墨头结构
[0052]201a、201a’、201a”:喷墨芯片
[0053]201b、201b’、201b”:供液槽
[0054]201c、201c’、201c”:喷液产生器
[0055]20Id’:喷孔
[0056]202、202’:喷印平台
[0057]202a、202a”:供液流道
[0058]203、203，:底面
[0059]21:建构位移平台
[0060]210:加热器
[0061]211:铺料推送元件
[0062]212:驱动位移机构
[0063]22、30:建构平台
[0064]220、31:建构腔室
[0065]221:第二升降平台
[0066]23:连续供液装置
[0067]24:喷印品质检知模块
[0068]240:防尘罩
[0069]241、241’:影像撷取模块
[0070]25,33:供料容器
[0071]250:第一升降平台
[0072]261:第一升降机构
[0073]262:第二升降机构
[0074]27、32:余料回收槽
[0075]28、34:筛滤收集储器
[0076]500:动态喷墨头补偿模块
[0077]S40?S44:喷印品质检知方法的步骤
[0078]X1、X2、X3、X4、X5、Y1、Y2、Y3:位移方向
[0079]Ζ1、Ζ2、Ζ3:重迭区
[0080]W:页宽喷印模块的喷墨头结构的总长度
[0081]S1:被喷印图型的宽度
[0082]S2:被喷印区域的长度
[0083]L:被喷印区域的宽度
[0084]Kl:影像撷取模块241的长度
[0085]Κ2:影像撷取模块241’的长度
[0086]R:影像撷取模块241的宽度
[0087]dv:位移距离
[0088]奇数排打印结果:01、02
[0089]偶数排打印结果:E1、E2
【具体实施方式】
[0090]体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的方面上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0091]请同时参阅图2A及图2B，其分别为本发明较佳实施例的页宽喷印模块及建构腔室的相对位置的上视示意图及立体结构示意图。如图2A所示，本发明的页宽喷印的快速成型装置2 (如图3A所示)具有一页宽喷印模块20及一建构腔室220，其中，页宽喷印模块20具有数个排列设置的喷墨头结构201，该建构腔室220则设置于一建构平台22中。当页宽喷印模块20进行快速成型的页宽喷印作业时，由页宽喷印模块20相对于建构平台22进行相对位移，亦即其可由页宽喷印模块20以如图中Xl箭号所示的方向进行平行位移，进而使页宽喷印模块20移动至建构平台22的建构腔室220的上方，并于该建构腔室220中进行快速成型的页宽喷印作业。此时，由于该页宽喷印模块20由数个喷墨头结构201排列所构成，故这些喷墨头结构20的总长度W大于或等于被喷印图型的宽度SI。因此，当页宽喷印模块201进行快速成型的页宽喷印作业时，仅需于单一的X轴方向进行位移即可，而无须进行Y轴方向的位移，如此即可加快喷印速度及效率。
[0092]当然，前述的页宽喷印模块20与建构平台22的相对运动并不以此为限，举例来说，其还可由建构平台22相对于页宽喷印模块20以如图2A中X2箭号所示的方向进行平行位移，进而使建构平台22带动建构腔室220相对移动至页宽喷印模块20的下方，并使该页宽喷印模块20对应于建构腔室220中进行快速成型的页宽喷印作业。除此之外，亦可同时由页宽喷印模块20与建构平台22分别以如同前述的X1、X2箭号所示的方向进行相对位移，使页宽喷印模块20移动至建构平台22的建构腔室220的上方，并于该建构腔室220中进行快速成型的页宽喷印作业。由前述多种实施方面足见，无论是由页宽喷印模块20或建构平台22单独进行位移，或是由两者同时进行相对位移，其均仅需于单一的X轴方向进行位移，则可达成行快速成型的页宽喷印作业，相较于已知的快速成型喷印作业，其可省略另一(Y轴)方向的位移作业，故本发明的快速成型的页宽喷印作业实可达加快喷印速度及提升喷印效率的功效。
[0093]请同时参阅图3A、图3B及图3C，其分别为本发明第一较佳实施例的页宽喷印的快速成型装置的结构示意图、上视结构示意图及剖面结构示意图。首先，如图3A及图3B所示，本发明的页宽喷印的快速成型装置2包括页宽喷印模块20、建构位移平台21、建构平台22、连续供液装置23以及喷印品质检知模块24等组件，其中，页宽喷印模块20架构于建构位移平台21上，且于本实施例中，页宽喷印模块20可经由建构位移平台21的带动，而位移至建构平台22的上方，但不以此为限。至于建构位移平台21，其主要经由一驱动位移机构212的带动，进而使其可相对于建构平台22进行X轴方向的水平位移。以及，建构平台22中架构一供料容器25及一建构腔室220，供料容器25用以供建构材料暂存，并可经由建构位移平台21位移至供料容器25时，将建构材料推送至邻接的建构腔室220中，其后再由页宽喷印模块20于该建构材料上进行喷印作业，以层层堆砌出一立体物件。至于连续供液装置23，其设置于建构平台22的一侧，且由数个储存单色液体的容器(未图示)所构成，并可通过数个外接管线(未图示)而与页宽喷印模块20上的数个喷墨头结构201相连通，进而可持续地供给或补充其进行快速成型的页宽喷印作业时所需的黏结剂或是色料墨水等。另夕卜，于本实施例中，页宽喷印的快速成型装置2还包括喷印品质检知模块24，其相对设置于建构平台22的另一侧，以用于在快速成型的页宽喷印作业前或在其喷印过程中，利用喷印品质检知模24来侦测其喷印图形的异常量，进而以找出产生喷印异常的缺印位置，并进一步施以补点补偿作业，以即时补偿及修正其快速成型的页宽喷印作业中产生缺印的问题，进而提升立体物件的成型品质。
[0094]请参阅图3C，如图所示，本发明的页宽喷印的快速成型装置2于建构平台22中架构一建构腔室220，并于建构腔室220的一侧凹陷设置一填充空间，以作为供料容器25，该供料容器25即如前所述，为提供建构材料，例如:建构粉末，暂存之用，且于该供料容器25内还可设置一第一升降平台250，但不以此为限，通过供料容器25下方设置的一第一升降机构261推送该第一升降平台250进行垂直方向的位移，进而以导送推移一定需求量的建构材料至最上层，并与建构平台22保持一水平推移堆积量，因此，由于本实施例的供料容器25嵌设于建构平台22中，故其属于下方供料型态的供料容器25。同样地，于建构腔室220中亦具有一第二升降平台221，用以供放置层层堆迭成型的立体物件，且与建构腔室220下方设置的一第二升降机构262相连接定位，主要依第二升降机构262的带动而于建构腔室220的内部进行升降，由该第二升降平台221控制推送位移与建构平台220保持一需求铺料层的空间，再进行后续铺置需求量的建构材料至这铺料层的空间，喷印这铺料层表面的建构材料，以成型被喷印物的堆迭层，如此重复上述铺料作业及喷印一层堆迭层，即可堆迭成型出一喷印立体物件。而在建构腔室220的另一侧即为设置一余料回收槽27，用以将建构腔室220最上层进行铺料作业后多余的建构材料集中收集，且于收集后，再将该收集的建构材料传送至连接设置于余料回收槽27下方的筛滤收集储器28中，以对前述收集的建构材料进行筛滤，并回收再利用。
[0095]请续参阅图3C，当页宽喷印的快速成型装置2进行快速成型的页宽喷印作业时，其经由驱动位移机构212 (如图3A所示)驱动建构位移平台21相对于建构平台22进行X轴方向的水平位移，当其受驱动位移机构212带动位移时，则架构于建构位移平台212上的铺料推送元件211则可将由第一升降平台250推送至供料容器25最上层的建构材料进一步以水平方向推送滚压至邻设的建构腔室220最上层需求铺料层的空间，其后再由与建构位移平台21连动的页宽喷印模块20对该建构腔室220中的建构材料进行快速成型的页宽喷印作业，并由建构位移平台212上的铺料推送元件211将铺料多余的建构材料再推送至邻设于建构腔室220的余料回收槽27中收集。
[0096]一般来说，在建构成型立体物件的过程是非常费时，因此建构腔室220上铺粉迭层的速度必需加快，但在常温下，含黏结剂的喷印液体于喷洒后必需要一段时间干燥，为缩短干燥时间，于本实施例中，建构位移平台21还可包括一加热器210，其设置于铺料推送元件211的一相对侧，当建构位移平台21相对于建构平台22进行位移，且页宽喷印模块20于建构腔室220所堆迭需求铺料层进行快速成型的页宽喷印作业时，则可同时通过建构位移平台21上的加热器210对该喷印堆迭成型物件进行加热，以加快其喷印堆迭成型的速度。
[0097]请参阅图4，其为本发明第二较佳实施例的页宽喷印的快速成型装置的部分结构示意图。如图所示，本实施例的页宽喷印的快速成型装置3同样包括页宽喷印模块(未图示)、建构位移平台(未图示)、建构平台30、建构腔室31、余料回收槽32、供料容器33、筛滤收集储器34、连续供液装置(未图示)以及喷印品质检知模块(未图示)等结构，其中，页宽喷印模块同样架构于建构位移平台并与其连动，故该页宽喷印模块及建构位移平台可同步相对于建构平台30进行X轴方向的水平位移，至于连续供液装置以及喷印品质检知模块等组件，其设置位置与作用均与前述实施例相仿，故于本实施例中先行省略绘制。
[0098]请续参阅图4，如图所示，建构平台30上组设有建构腔室30、供料容器33、余料回收槽32，用以供填充建构材料进行铺料喷印成型作业，其中建构腔室31亦与前述实施例相仿，为凹陷设置组设于建构平台30上，且于该建构腔室31内亦设置由升降机构(未图示)推送位移的升降平台(未图示)，并如前述实施例所述，由该升降平台控制推送位移与建构平台30保持一需求铺料层的空间，再进行后续铺置需求量的建构材料至这铺料层的空间，喷印这铺料层表面的建构材料，以成形被喷印物的堆迭层，如此重复上述铺料作业及喷印一层堆迭层，即可堆迭成型出一喷印立体物件。至于邻设于建构腔室30的余料回收槽32，以及连接设置于余料回收槽32下方的筛滤收集储器34的结构、设置方式均与前述实施例相仿，其主要用以收集于建构腔室31进行快速成型的页宽喷印作业后的余粉，并可通过筛滤进行回收再利用。
[0099]由此足见本实施例中的建构平台30、建构腔室31、余料回收槽32、筛滤收集储器34等结构及设置方式均与前述实施例相仿，惟于本实施例中，供料容器33相对设置于建构平台30的上方，亦即其属于上方供料型态的供料容器33，其结构如图4所示，该供料容器33可为内部具有容置空间(未图示)的盒体结构，且在其下方，即相对于建构平台30处具有一开口(未图示)，故当本实施例的页宽喷印的快速成型装置3欲进行快速成型的页宽喷印作业时，由该开口将容置空间内存放的建构材料直接朝下进行落料，即使一定需求量的建构材料直接通过该开口供给至建构平台30的表面上，其后再如前述实施例所述，由建构位移平台及其铺料推送元件(未图示)将建构材料推送至建构腔室31最上层的需求铺料层处，并再由页宽喷印模块对其进行快速成型的页宽喷印作业，以层层堆砌成一立体物件。由此可见，无论是采以本实施例的上方供料型态的页宽喷印的快速成型装置3或是如同前述的实施例，采以下方供料型态的页宽喷印的快速成型装置2，其均可经由页宽喷印模块2相对于建构平台20、30所进行的X轴方向的水平位移，而对建构腔室220、31最上层的需求铺料层处进行页宽式喷印，进而可达快速喷印成型、提升快速成型的喷印效率的功效。
[0100]除前述两实施例之外，为了提升成型速度，前述两实施例均可在建构平台22、30的两相对侧边各设置一组供料容器25、33，以进行双向铺料作业。换言之，其不仅同时设置于建构平台22、30上的左右两侧各设置一组供料容器25、33，同时还于此两对应侧各增设一组页宽喷印模块20及建构位移平台21，如此一来，则由左右两组的供料容器25、33及其对应的页宽喷印模块20及建构位移平台21则可分别进行左右两侧的铺料推送及快速成型的页宽喷印作业，可想而知，由于此两相对侧边均可进行铺料推送及快速成型的页宽喷印作业，此双向进行页宽喷印的设置方式，可将喷印速度再倍数提升，速度可达5PPM以上，故可使其快速成型的喷印效率大幅提升。因此，本发明的页宽喷印的快速成型装置可采用上方供料、下方供料、单向铺料或抑是双向铺料的型态以进行之，足见其于设置方式上极具弹性及变化性，故其设置方式可依照实际施作情形而任施变化，均不以前述实施例为限。
[0101]请同时参阅图2A、图3A、图5A及图5B，图5A为图3A所示的页宽喷印的快速成型装置的页宽喷印模块的一较佳实施例的结构示意图，图5B为图3A所示的页宽喷印的快速成型装置的页宽喷印模块的另一较佳实施例的结构示意图。如图5B所示，页宽喷印的快速成型装置2的页宽喷印模块20主要由页宽喷印单元200、数个喷墨头结构201及喷印平台202所构成，但不以此为限。其中，页宽喷印单元200由数个喷墨头结构201等距排列所构成，并不以此为限。且于本发明的页宽喷印模块20中，其喷印平台202可具有两不同型态的实施方面，即分别如图5A及图5B所示的实施方面。首先，如图5A所示，其为一种为不可拆换喷墨头结构201’的喷印平台202’。换句话说，该喷印平台202’为一完整的封装结构，其将该数个喷墨头结构201’固定封装，故在此页宽喷印单元200’中所设置的数个喷墨头结构201’为不可单独拆换的结构，若欲维护或更新该页宽喷印单元200’时，则需要更换掉整组喷印平台202’。至于另一实施方面，则如图5B所示，其为一种可拆换喷墨头结构201的喷印平台202。意即，于此页宽喷印单元200中，在喷印平台202上设置的数个喷墨头结构201均为独立的墨匣，故其可个别进行独立拆换，因此若此页宽喷印单元200中某一喷墨头结构201需进行维护或更新时，仅需就该需更换的独立喷墨头结构201进行更换作业，而无须换掉整组喷印平台202。
[0102]请同时参阅图5C及图5D，其分别为图5A、图5B所示的页宽喷印模块的底面结构示意图。前述的页宽喷印模块20，无论其具备的喷印平台202或202’为可拆换或是不可拆换喷墨头的喷印平台，其上每个页宽喷印单元200或200’所设置的数个喷墨头201、201’各分别具备一喷墨芯片201a、201a’，且该喷墨芯片201a、201a’设置于喷印平台202、202’的底面203、203’。如图5C所示，其则为图5A所示的具有不可拆换喷墨头结构201’的喷印平台202’的底面203’示意图，其主要为显示该不可拆换喷墨头结构201’的页宽喷印单元200’于该喷印平台202’的底面203’可见的数个喷墨芯片201a’的排列方式。至于图则为图5B所不的具有可拆换喷墨头结构201的喷印平台202的底面203不意图，由此不意图亦可见该每一可拆换的喷墨头结构201均有其对应的喷墨芯片201a。且由此图5C及图
可见，该数个喷墨头结构201、201’的喷墨芯片201a、201a’的排列方式，均为组设于喷印平台202、202’上分多排平行且纵列错位部分重迭设置，以形成打印宽度W横跨大于或等于建构腔室220上被喷印堆迭层所喷印图形的宽度S (如图2A所示)。
[0103]请同时参阅图5C、图5D、图5E、图5F及图5G，其中图5E为图5C的局部放大图，图5F为另一较佳实施例的页宽喷印单元的底面结构放大结构示意图，图5G则为图的局部放大图。如图5E所不,于此实施例中，每个喷墨芯片201a’上设有一供液槽201b’，且在供液槽201b’的长轴边缘的两侧设置一排的喷液产生器201c’，但不以此为限。该喷液产生器201c’由一加热电阻(未图示)及一对应的喷孔201d’所构成，其中该喷液产生器201c’的加热电阻设置在与供液槽201b’相连通的腔室(未图示)内，且该腔室受一喷孔板(未图示)封盖，并于该喷孔板上设有喷孔201d’以对应于该加热电阻，如此供给喷印液体经加热电阻加热后，则于该腔室形成热气泡，并由该喷孔201d’喷射出液滴以完成喷液产生器201c’的喷印作用。于一些实施例中，该喷印液体可为黏结剂或色料墨水，该色料墨水可为颜料墨水或染料墨水等，并不以此为限。又，于图5E所不的实施方面中，喷墨芯片201a’仅具有单一的供液槽201b’，然而于图5F的实施方面中，喷墨芯片201a”具有3个供液槽201b”，而在图5G中，喷墨芯片201a则具有4个供液槽201b，且每一供液槽201b”、201b的长轴边缘的两侧均分别设置一排的喷液产生器201c”、201c。
[0104]请同时参阅图5E、图5F及图5G，如此3图所示，喷墨芯片201a’、201a”、201a在相邻排纵列错位部分重迭以分别形成一重迭区z1、Z2、Z3，而于重迭区域Zl、Z2、Z3内分别具有两排相邻喷墨芯片201a’、201a”、201a的部分喷液产生器201c’、201c”、201c重迭对齐，以形成一连续不断排列的喷液产生器201c’、201c”、201c实施一种页宽喷印模式，供以该喷液产生器201c’、201c”、201c受驱动后喷出喷印液体。以及，该数个喷墨芯片201a’、201a”、201a的喷液产生器201c’、201c”、201c所喷出的液滴直径可覆盖该建构材料颗粒的至少2/3以上的表面积，但不以此为限。但通过此液滴直径大小的设计，页宽喷印模块20实施应用于3D成型时，不致有喷液产生器201c’、201c”、201c的喷点液量不足以覆盖建构材料颗粒，而导致色彩饱和度不足、或是有单一画素需多点喷印的情形，换言之，此液滴直径大小的设计可以达到覆盖率高、色彩饱和度佳、且无须多点喷印单一画素的功效，同时，还可避免因喷印液体渗透至下层堆迭层而产生作黏结的渗透深度问题，故可维持适当喷印品质及同时确保与下层堆迭层具有结合力。
[0105]请续参阅图5E、图5F及图5G，于此三不同喷墨芯片201a’、201a”、201a的实施方面中，其可应用于单色喷印或是多色喷印的不同喷印型态。举例来说，图5E的喷墨芯片201a’仅具单一的供液槽201b’，故当其导入单色喷印液体时，即可执行单色喷印作业，至于图5F及图5G，虽该喷墨芯片201a”及201a分别具有3个供液槽201b”及4个供液槽201b，然若分别于该3个供液槽201b”及4个供液槽201b均填入相同的单色喷印液体时，其仍可达到多槽的单色喷印作业。且于一些实施例中，该单色喷印液体可为无色或单色体的喷印液体，例如透明黏结剂喷印液体、青色(C)喷印液体、黄色(Y)喷印液体、洋红色(M)喷印液体或其他颜色浅青色、浅洋红、灰阶色等喷印液体，且不以此为限。
[0106]另，如图5F所示，若于喷墨芯片201a”的3个供液槽201b”，分别导入不相同的单色喷印液体，即于第一槽C导入青色喷印液体，第二槽Y导入黄色喷印液体，第三槽M导入洋红色喷印液体，如此则可达成CMY三色喷印。又如图5G所示，若于喷墨芯片201a的4个供液槽201b，分别导入不相同单色喷印液体，即为于第一槽C导入青色喷印液体，第二槽Y导入黄色喷印液体，第三槽M导入洋红色喷印液体，第四槽B导入透明黏结剂喷印液体，则可达成CMY三色喷印加透明黏结剂的多色喷印。由此可见，在图5F及图5G所示的具有多个供液槽201b”及201b的实施方面中，将该多个供液槽201b”及201b分别导入不相同单色喷印液体，即可达成多色喷印。
[0107]以及，于前述的单色或多色喷印的实施例中，若采以前述的可拆换喷墨头结构201的喷印平台202的设计(即如图5B所示)，则该喷印平台202上所组装的数个喷墨头结构201可采用具备单个供液槽201b’的喷墨芯片201a’(即如图5E所示)，如此即可形成单色喷印；又或者是亦可搭配具有多个供液槽201b”及201b的喷墨芯片201a”及201a(即如图5F、图5G所示)，并于该多个供液槽201b”及201b中填充相同的单色喷印液体，则其同样可达成多槽单色喷印。另外，当其搭配具有多个供液槽201b”及201b的喷墨芯片201a”及201a(S卩如图5F、图5G所示)时，若于每一供液槽201b”及201b中填充不相同的单色喷印液体，则其可达成多色喷印。当然，前述所有实施例中，该数个喷墨头结构201、201’内部所储置的喷印液体均可通过一外接管线(未图示)以与图3A所示的连续供液装置23相连接，以构成一连续供液系统。
[0108]至于，若以前述不可拆换喷墨头结构201’的喷印平台202’的设计(即如图5A所示)，则其喷印平台202’内部的设计如图6A所示，于该喷印平台202’的内部设置为可储置喷印液体，且具有至少一供液通道202a’，供与其内部储置的喷印液体相连通。同样地，该内部所储置的喷印液体亦可通过一外接管线(未图示)而与图3A所示的连续供液装置23相连接，以构成一连续供液系统，但不此为限。以及，于此实施例中，若欲实施单色喷印，则如图6A所示，其中喷印平台202’所提供的数个供液通道202a’相互连通，且每一供液通道202a’对应配置一喷墨芯片201a’，且各喷墨芯片201a’均配置单一的供液槽201b’，供与该喷印平台202’的数个供液通道202a’相连通，且当数个供液通道202a’输送单色喷印液体时，即可达成单色喷印。
[0109]以及，若将此不可拆换喷墨头结构201’的喷印平台202’的设计(即如图5A所示)应用于多槽单色喷印实施例上，即如图6B及图6C所示，于该喷印平台202”中提供3个彼此不连通的环状回路的供液通道202a”，且如图6C所示，其中各个供液通道202a”上对应配置数个纵列错位排列的喷墨芯片201a”，藉此，当该3个供液通道202a”均为输送相同单色的喷印液体时，则可达成多槽的单色喷印。当然，该多槽单色喷印的供液通道202a”的数量不以此为限，可依需求槽数去设计达成适宜的多槽供液通道202a”。以及，若于该各个供液通道202a”输送不相同的单色喷液液体时，则可达成多色喷印。
[0110]综上所述，足见于本实施例中，页宽喷印模块20无论其具备的喷印平台202或202’为可拆换或是不可拆换喷墨头的喷印平台，其均可搭配数个的喷墨头结构201、201’、201”，且该喷墨头结构201、201’、201”的喷墨芯片201a、201a’、201a”可具备多样的实施方面，藉此以使该页宽喷印模块20可经由这些多排平行且纵列错位部分重迭设置的喷墨头结构201、201’、201”，以形成打印宽度W横跨大于或等于建构腔室220中所堆迭喷印的被喷印图型的宽度SI，进而以达成页宽喷印的快速成型装置2的快速成型的页宽喷印作业。
[0111]请同时参阅图3A、图3B及图7A，图7A为图3A所示的喷印品质检知模块的喷印品质检知方法的流程图。当页宽喷印的快速成型装置2欲进行喷印品质检知作业时，由设置于建构平台22的一侧的喷印品质检知模块24来执行自动视觉影像的判定，以随时监控该快速成型的页宽喷印品质。且如图3A所示，该喷印品质检知模块24具有一影像撷取模块241 (如图3B所示)、防尘罩240以及一驱动机构(未图示)，其中该影像撷取模块241即设置于防尘罩240中，并与驱动机构连结设置，在进行快速成型的页宽喷印作业时，影像撷取模块241罩设于该防尘罩240内，以避免该影像撷取模块241的镜头受到环境中飘扬的粉尘所带来的污染，而当要进行喷印品质检知作业时，则可取下防尘罩240，并经由该驱动机构将影像撷取模块241带动位移至建构腔室220的上方，以进行后续的相关影像撷取侦测等作业。至于其详细的检测步骤则如图7A所示，首先，如步骤S40所示，为使该页宽喷印模块20位移至建构腔室220的上方，并于建构腔室220的最上层喷印一喷孔检测图形；接下来，则如步骤S41所示，为使该影像撷取模块241以横向水平的方式位移至该建构腔室220内的该喷孔检测图形的上方；然后，如同步骤S42所述，由该影像撷取模块241对该喷孔检测图形进行一自动化检知作业，即为撷取该喷孔检测图形的影像信息，并将此影像信息传送至系统的一控制模块(未图示)；接着，再如步骤S43所示，于该控制模块中进行影像比对，以检视其是否具有异常的喷印孔数或是异常的喷孔位置；于此比对作业之后，若比对检测的结果是具有异常喷孔情况产生，则如步骤S44所示，对该异常喷印孔数或是异常的喷孔位置进行一回馈补偿作业；而若比对检测的结果为否，即为不具备异常的喷印孔数或是异常的喷孔位置，则其将结束该喷印品质检知作业。至于，该回馈补偿作业可为由页宽喷印模块20进行清洁或是补点的机制，且不以此为限，其可依实际施作情形而任施变化。
[0112]此外，于本实施例中，在前述步骤S41及S42中，影像撷取模块241位移至该喷孔检测图形的上方，并进行影像的自动化检知作业时，其所进行的位移方式主要依据该影像撷取模块241是否可涵盖整个被喷印区域而定。举例来说，如图3B所示，若是该影像撷取模块241的长度为K1、宽度为R，而被喷印区域(即为建构腔室220)的长度为S2，宽度为L,当该影像撷取模块241的长度Kl大于等于该被喷印区域的长度S2，且其宽度R亦大于等于该被喷印区域的宽度L，且该影像撷取模块241已设置于该被喷印区域的上方时，则该影像撷取模块241的检知范围已完整的涵盖该被喷印区域，故在此时，影像撷取模块241无须进行任何位移，则可对该被喷印区域中的喷孔检测图形进行影像侦测及撷取作业。另一方面，若是该影像撷取模块241的长度Kl大于等于该被喷印区域的长度为S2，且该影像撷取模块241尚未设置于该被喷印区域的上方，则影像撷取模块241可于X轴方向进行水平位移，即其可进行位移距离dv的水平位移，以使影像撷取模块241对应设置于该被喷印区域的上方，并可通过此水平位移的页宽式侦测作业，而对该被喷印区域中的喷孔检测图形进行影像侦测及撷取。最后一种情况，若是影像撷取模块241’的长度为K2，且该长度K2小于被喷印区域的长度S2，如此，则影像撷取模块241’无法对该被喷印区域中的喷孔检测图形进行页宽式侦测作业，故其需先于X轴方向进行水平位移，即其同样进行位移距离dv的水平位移后，再沿Y轴方向进行位移，以移至被喷印区域中的喷孔检测图形的上方，进而对该喷孔检测图形进行相关的影像侦测及撷取作业。
[0113]于一些实施例中，当页宽喷印模块20的数个喷墨头结构201、201’、201”中具有喷墨孔阻塞或是损坏的情况时，则其所打印出来的线条便会出现破损不连续的情形。举例来说，如图7B所示，当页宽喷印模块20的数个喷墨孔200e为正常设置且无阻塞或是损坏的情形，则其可喷印出连续的线条图形，即其喷孔检测图形所呈现出来的奇数排打印结果01与偶数排打印结果El的线条为连续的，并未出现任何破损不连续的情况。然而，如图7C所示，当其中部分的喷孔200e’、200e”产生阻塞或是损坏等异常现象时，则异常喷孔200e’、200e”所打印出来的线条则会出现破损不连续的情况，举例来说，当喷孔200e中的奇数排第6个喷孔200e”发生异常时，则打印于喷孔检测图形的奇数排打印结果02将于第6个喷孔200e”的对应位置处不具有打印资料，以及当喷孔200e中的偶数排第2个喷孔200e’发生异常时，打印于喷孔检测图形的偶数排打印结果E2将于第2个喷孔200e’的对应位置处不具有打印资料。
[0114]此外，本发明的影像撷取模块241即用以取得关于该喷孔检测图形的数位信号，故影像撷取模块241可为一扫描模块或是一光侦测模块,且均不以此为限。于一些实施例中，如图7C所示，当影像撷取模块241’为一光侦测模块时，则该光侦测模块将对喷孔检测图形的每一该喷孔200e所喷印的资料进行侦测并判断其光反射量是否正常，以取得关于光反射量异常位置的数位信号。于此实施例中，光侦测模块将先以Yl的方向进行平移，当侦测到喷孔检测图形的线条后，则可先由右到左以X3的方向进行移动，以侦测奇数排打印结果02的光反射量，接续再则由右到左以X4的方进移动，并进一步侦测偶数排打印结果E2的光反射量，经由此反复的位移作动以侦测并判断每一喷孔200e所喷印的资料的光反射量是否正常，以取得关于光反射量异常位置的数位信号，并将关于光反射量异常位置的数位信号传送至控制模块中进行比对，以确实判断出是哪几个异常的喷墨孔200e’、200e”产生异常的情形。
[0115]于另一些实施例中，如图7D所示，当影像撷取模块241为一扫描模块时，则该扫描模块241可相对于喷孔检测图形进行Y2方向的位移，藉此以依序对喷孔检测图形进行扫描以取得关于喷孔检测图形的数位信号，并将该数位信号传送至控制模块中而与一原图进行比对，藉此以判断出图7D所示的页宽喷印模块2中究竟是哪几个异常的喷墨孔200e’、200e”，以达到自动找出异常的喷墨孔200e’、200e”的位置以及数量的目的。
[0116]当影像撷取模块241以前述的不同实施方面进行影像侦测及自动化的检知作业后，若检测出具有异常的喷墨孔200e ’、200e ”，则其意味着所喷印的立体物件可能会产生成型品质不佳的问题，因此需通过一回馈补偿的机制以对该异常现象进行喷点补偿作业，进而以达到迅速与正确判断缺印位置并施以喷点补偿的作业，以维持其良好的成型品质。
[0117]以本发明第一较佳实施例为例，即为如图3A所示的页宽喷印的快速成型装置2为例，当其欲进行喷点补偿的作业时，主要采以通过页宽喷印模块20于其喷印平台202上以数个喷墨头结构201所形成多排相同的页宽喷印单元200来实施补点作业。举例来说，如图8A及图SB所示，则其页宽喷印模块20分别为具有不可拆换喷墨头结构201’的喷印平台202’的型态以及具有可拆换喷墨头结构201的喷印平台202的型态。于图8A中，具有不可拆换喷墨头结构201’的喷印平台202’包含有两相同的第一页宽喷印单元200a’及第二页宽喷印单元200b’，但不以此为限，且该第一页宽喷印单元200a’与第二页宽喷印单元200b’为并排对齐设置，其中第一页宽喷印单元200a’主要作为快速成型的页宽喷印作业之用，而第二页宽喷印单元200b’则作为快速成型的页宽补点喷印作业之用。故如前述的自动化检知作业后，若发现第一页宽喷印单兀200a’的任一喷墨头结构201’的喷液产生器(未图示)有异常的情形，即可由相同的第二页宽喷印单元200b’的对应的喷墨头结构201’的喷液产生器来实施补点作业。
[0118]而图8B所示的具有可拆换喷墨头结构201的喷印平台202的喷点补偿作业亦与前述实施例相仿，该喷印平台202同样包含两相同第一页宽喷印单元200a及第二页宽喷印单元200b，且不以此为限，该第一页宽喷印单元200a与第二页宽喷印单元200b亦为并排对齐设置，且该第一页宽喷印单元200a同样作为快速成型的页宽喷印作业之用，而第二页宽喷印单元200b则作为快速成型的页宽补点喷印作业之用。故如前述的自动化检知作业后，若发现第一页宽喷印单兀200a的任一喷墨头结构201的喷液产生器(未图不)有异常的情形，即可由相同的第二页宽喷印单元200b的对应的喷墨头结构201的喷液产生器来实施补点作业。
[0119]除前述以多排页宽喷印单元200进行喷点补偿的作业之外，然由于在页宽喷印模块20中多设置一组页宽喷印单元200将导致成本的增加，故于另一些实施例中，亦可采用动态喷墨头补偿模块以实施补点方式。请同时参阅图8C及图8D，此动态喷墨头补偿模块其最少仅需一个与前述的页宽喷印平台202的喷墨头结构201相同的喷墨头结构501来实施。如图8C所示，该动态喷墨头补偿模块500即由一与页宽喷印平台202中的喷墨头结构201相同的喷墨头结构501、传动机构(未图式)及一传动轴502所构成，该喷墨头结构501可经由传动机构的带动，而使其于传动轴502上进行如图8D所示的X5方向的水平往复式移动，且该动态喷墨头补偿模块500还可以Y3方向进行往复式位移，进而使该动态喷墨头补偿模块500位移至最佳的位置，以达到修补阻塞或是损坏喷墨孔的目的。此外，于另一些实施例中，动态喷墨头补偿模块500亦可不仅设置单一个喷墨头结构501，其可同时设置多个喷墨头结构501，该喷墨头结构501的数量及设置方式可依照实际施作情形而任施变化，并不以此为限。
[0120]综上所述，本发明的快速成型装置的单色页宽喷印平台经由该快速成型装置具有可与建构平台及其建构腔室进行相对位移的页宽喷印模块，于该建构腔室进行快速成型的页宽喷印作业，且经由不同的供料容器的数量、设置方式等不同实施方面，搭配多样的页宽喷印模块的设置方式，进而可达单色喷印、多槽单色喷印或是多色喷印等作业，并可通过此快速成型的页宽喷印作业以大幅提升成型速度及成行效率，此外，还进一步通过其喷印品质检知模块以迅速且确实的获知有无喷印异常的情形，并可通过回馈补偿机制以即时进行补点喷印作业，还可确保良好的成型品质，藉此以达到成型速度快以及成型品质优良的成效。
[0121]本发明可由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，但皆不脱离如所附权利要求书限定的保护范围。
【权利要求】
1.一种快速成型装置的单色页宽喷印平台，该快速成型装置设有一建构腔室及一建构位移平台，该单色页宽喷印平台架构于该建构位移平台上，并连动于该建构位移平台以单一方向进行往复位移，该单色页宽喷印平台包含: 数个喷墨头，组配形成至少一页宽喷印单元，每一该页宽喷印单元上的该数个喷墨头结构各包含一喷墨芯片，该喷墨芯片组设于该喷印平台上，并以多排平行且纵列错位部分重迭设置，以形成一打印宽度横跨大于或等于该建构腔室上被喷印图形的一宽度，以及每一该喷墨芯片上设置至少一供液槽，该供液槽在长轴侧边缘至少设置一排喷液产生器，且该喷墨芯片在相邻排纵列错位部分重迭以形成一重迭区，而于该重迭区内具有两排相邻喷墨芯片的该部分喷液产生器重迭对齐，并经由于该喷墨头结构中导入一单色喷印液体以于该建构腔室中对一建构材料实施快速成型的单色页宽喷印作业，以喷印迭层出一立体物件。
2.如权利要求1所述的快速成型装置的单色页宽喷印平台，其特征在于，该页宽喷印平台的该喷液产生器所喷出的一液滴直径覆盖每一该建构材料的颗粒结构至少2/3以上的表面积。
3.如权利要求1所述的快速成型装置的单色页宽喷印平台，其特征在于，该单色喷印平台的每一该页宽喷印单元上的该数个喷墨头结构为不可拆换的型态。
4.如权利要求1所述的快速成型装置的单色页宽喷印平台，其特征在于，该单色喷印平台的每一该页宽喷印单元上的该数个喷墨头结构为可独立拆换的型态。
5.如权利要求1所述的快速成型装置的单色页宽喷印平台，其特征在于，该单色喷印液体为无色及单色的至少其中之一的喷印液体，且该喷印液体为黏结剂及色料墨水的至少其中之一，且该色料墨水为颜料墨水及染料墨水的至少其中之一。
6.如权利要求3所述的快速成型装置的单色页宽喷印平台，其特征在于，该单色喷印平台上设有数个相互连通的供液通道，供以输送相同的单色喷印液体，以形成单色喷印。
7.如权利要求1所述的快速成型装置的单色页宽喷印平台，其特征在于，每一该喷墨芯片上具有至少二供液槽，供以输送单色喷印液体，以形成多槽单色喷印。
8.如权利要求7所述的快速成型装置的单色页宽喷印平台，其特征在于，该多色页宽喷印平台上设有数个相互不连通的供液通道，各个供液通道对应配置数个纵列错位排列的该喷墨芯片的该供液槽连通，供以输送相同的单色液体以形成多槽单色喷印。
9.如权利要求1所述的快速成型装置的单色页宽喷印平台，其特征在于，该快速成型装置还具有一连续供液装置，其由数个供单色喷印液体储置的容器所构成，且该页宽喷印平台的该数个喷墨头结构可通过至少一外接管线以与该连续供液装置连接，进而连续供给喷印液体，以进行喷印作业。
10.如权利要求1所述的快速成型装置的单色页宽喷印平台，其特征在于，该单色页宽喷印平台上以该数个喷墨头结构构成多排相同的该页宽喷印单元，当该多排其中的一页宽喷印单元的该数个喷墨头结构有缺印位置发生时，由该其他排页宽喷印单元的该数个喷墨头结构来对该缺印位置实施喷印补点作业。
11.如权利要求1所述的快速成型装置的单色页宽喷印平台，其特征在于，该单色页宽喷印平台还进一步设置至少一组与该页宽喷印平台的该喷墨头结构相同的动态喷墨头补偿模块，以于该页宽喷印平台上进行相对位移，当该页宽喷印平台的该数个喷墨头结构有 缺印位置发生时，则由该动态喷墨头补偿模块对该缺印位置实施喷印补点作业。
【文档编号】B29C67/00GK104441643SQ201310419598
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】奚国元, 黄科铭, 黄启峰, 韩永隆 申请人:研能科技股份有限公司