立体成型机构及其方法

专利名称：立体成型机构及其方法
技术领域：
本发明是关于一种立体成型机构，尤指一种立体成型机构及其方法。
背景技术：
快速成型技术(Rapid Prototyping,简称RP技术)是依据建构金字塔层层堆叠 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，模具及工 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，它为技术人员之间，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。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，其生产方式是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 高黏度胶合剂液体，使胶合剂液体与粉末沾黏并固化，一直重复上述制程层层堆砌即可完 成3D的实体模型。然而现有RP技术所使用的喷印设备，在不进行喷射打印时并无法封存，残胶会在 喷印头或储存的维护站内干掉，将会造成后续喷印功能性不良，无法继续喷印产出高品质
3D广品。现行的RP技术虽是号称快速成型技术，但不管成型对象的尺寸大小或是如何改 进快速成型装置的设备，仍需花费数小时或数十小时才能成形完成，且在层层堆砌而成的 成品中，当喷印头本身有阻塞时，若未实时判定或察觉，就会造成无法补救的时间及物料浪费。另外，在使用喷印高黏度胶合剂液体的方式成形时，胶点喷出速度高达8m/秒，在 此超高速喷液中，当液滴粘黏粉末那一瞬间，旁边未被液滴粘黏的纳米级小粉末会因而反 弹飞扬，且在供粉或取件时，推送粉堆掉落时均会产生粉末到处飞扬的现象，而且现有的设 备没有定量的供粉机构，需将多余粉末推入回收筒，会造成粉末掉落时污染及能源浪费，另 外，每次铺粉完成后需等待成型干燥时间，且成型后须等待数小时干燥，亦即若成形强度不 足或挖取不慎均可能伤及成品，所以需让成型品强度够强，方可取出，以及喷印定位精度无 法达成，只能单向快速铺粉及打印，增加总成型的时间。另外，当长期待机或喷印头离开时，维护站内的刮片及密封件会黏有胶合剂且产 生硬化现象；以及该粉末在铺粉或打印作业时会造成尘粉飞扬的工作环境，影响到装置及 构件的正常运作等缺失。再者，现有技术使用单向敷粉及单向喷印的装置，单向喷印其打印组件动作为先 由原点处至终点处供粉，再由终点处敷粉至原点处，最后再由原点处开始喷印至终点处，前 置作业时间过于冗长，时间无法充分利用。因此，如何发展一种可改善上述现有技术缺失的立体成型机构及其方法，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种立体成型机构及其方法，以克服传统立体成型 机构在不进行喷射打印时并无法封存，残胶会在喷印头或储存的维护站内干掉、无法判定 喷印头是否有阻塞、无法防尘、等待成型干燥时间过久以及长期待机或喷印头离开时，维护 站内的刮片及密封件会黏有胶合剂且产生硬化、以及使用单向敷粉及单向喷印，前置作业 时间过于冗长，时间无法充分利用的问题等缺点。为达上述目的，本发明的一较广义实施样态为提供一种立体成型机构，包含一建 构基座，具有一承载平台；一打印组件，配置于该建构基座上作位移，并具有至少一打印匣 喷印一液体；多个暂存储粉槽，分别配置于该打印组件的两侧，用以接收建构粉末提供定量 及分段落粉的双向铺粉作业；多个供粉槽，配置该建构基座两侧，以提供建构粉末；一建构 槽，内部具有一建构平台，以承载该暂存储粉槽所落入的建构粉末，并使该落入的建构粉末 以该打印组件喷印液体于其上；一打印品质检测机构，包含有一配置于该建构基座的该承 载平台上受驱动可卷动的纸张，用以供该打印组件于其上喷印一图形；一影像检测元件，检 测该纸张的图形以判断该打印组件是否阻塞；一维护装置，包括有分别设置于该建构基座 的该承载平台上一盖座单元及一刮除单元；一防尘装置，包括有一传动部件防尘结构、一建 构槽防尘结构、一维护装置防尘结构、一作业环境防尘结构、一储粉槽防尘结构，用以防止 该铺粉作业及打印作业所扬起的该建构粉末污染；一加热回风装置，包含有一加热装置，用 以产生一热气加速固化喷印液体的建构粉末凝结，以及设有一回风通道，供以吸取该铺粉 作业及打印作业所扬起的建构粉末，并将该加热热气引导至该回风通道排出，以减少该打 印组件的打印匣受损；一连续供液装置，提供液体传送至该打印组件的一打印匣内进行在 建构粉末上喷印作业。


图1A 其是本发明较佳实施例的立体成型机构的立体结构示意图。图1B 其是图1A的剖面示意图。图1C 其是图1B所示的打印组件移动至右侧边的示意图。图1D 其是图1B所示的升降设备作动示意图。图1E 其是图1B的A区域放大示意图。图1F 其是图1E所示的暂存储粉槽的板件的槽孔与底部的开孔不相通的结构示 意图。图1G 其是图1E所示的暂存储粉槽的板件的槽孔与底部的开孔相连通的结构示 意图。图1H 其是暂存储粉槽的盖体开启的立体结构示意图。图2A 其是现有供粉方式的示意图。图2B 其是本发明的暂存储粉槽以分段落粉方式于建构平台上进行供粉的示意 图。图3 其是图1A的部分结构示意图。
图4A 其是本发明打印组件的部分结构示意图。图4B 其是于图4A所示的传动部件上设置传动部件结构示意图。图5A 其是本发明立体成型机构所设置的建构槽防尘结构示意图。图5B 其是图5A所示的建构槽防尘结构的本体示意图。图5C 其是本发明立体成型机构设置建构槽防尘结构的第一吸风装置示意图。图6A 其是本发明立体成型机构设置的维护装置结构示意图。图6B 其是图6A所示的盖座单元结构示意图。图6C 其是本发明立体成型机构设置的盖座封尘部件结构示意图。图6D 其是图6C所示的盖座封尘部件运作开启的剖面示意图。图6E 其是图6C所示的盖座封尘部件运作关闭的剖面示意图。图7A 其是本发明立体成型机构所设置的清洁防尘部件的立体结构示意图。图7B 其是图7A所示刮除单元与清洁防尘部件相关组立结构示意图。图7C 其是图7A的C区域的放大结构示意图。图7D 其是图7C所示清洁防尘部件的路径导向单元向下产生位移的结构示意图。图7E 其是图7C所示凸出杆件通过清洁防尘部件示意图。图7F 其是图7C所示的刮除单元与喷印头实施清洁作业示意图。图8 其是于本发明立体成型机构的作业环境防尘结构示意图。图9 其是图1A所示的暂存储粉槽的部分结构示意图。图10A 其是本发明立体成型机构设置加热回风装置的剖面示意图。图10B 其是图10A的立体结构示意图。图11 其是本发明立体成型机构连续供液装置示意图。图12 其是本发明立体成型机构的成型步骤流程图。图13 其是本发明立体成型机构的外观结构示意图。
具体实施例方式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态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明 及图标在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。请参阅图1A及图1B，其中图1A是本发明较佳实施例的立体成型机构的立体结构 示意图，图1B是图1A的剖面示意图，如图1A所示，本发明的立体成型机构1主要是于一具 有承载平台91的建构基座9上配置一打印组件11、多个暂存储粉槽、多个供粉槽、一升降设 备14及一建构槽15 (如图1B所示)。另外，本发明的立体成型机构还具有一打印品质检测机构及一影像检测元件，该 打印品质检测机构包含有一受驱动可卷动的纸张，用以供该打印组件于该纸张上喷印一图 形，以该影像检测元件检测该纸张的图形来判断该打印组件是否阻塞；以及为了防止打印 组件不运作时，其上打印匣的喷印头上所残留的含胶合胶的液体硬化及飞扬的粉末黏着在 喷印头上，而导致后续喷印功能不良，无法继续喷印出高品质的立体对象，因此本发明的立 体成型机构中也设置一维护装置。再者，本发明的立体成型机构以建构粉末上喷印含胶合剂的液体建构成型立体对象，该建构粉末在铺粉或打印作业时会造成尘粉飞扬的工作环境，影响到上述装置及构件 的正常工作。然而，本发明立体成型机构的装置及构件随时均要维持正常运作，是必须要求 整个设备全面性的绝对防尘，因此，本发明的立体成型机构也进一步设置防尘装置，该防尘 装置包括有一传动部件防尘结构、一建构槽防尘结构、一维护装置防尘结构、一作业环境防 尘结构、一储粉槽防尘结构，用以防止该铺粉及打印作业所扬起的该建构粉末污染，予以隔 绝。另外，一般的立体成型机构在建构成型立体对象是非常的费时，为克服此项缺点， 建构槽上铺粉叠层的速度必需加快，但在常温下，含胶合剂的液体喷洒后必需要一段时间 干燥，为缩短干燥时间，本发明的立体成型机构也进一步设置加热回风装置，可加快干燥时 间，达到快速喷印及成型时间，并可做为喷墨头的防尘保护。此外，本发明本发明的立体成型机构为了达到可连续供应含胶合剂的液体的目 的，进一步提供一连续供液装置，将含胶合剂的液体传送至该打印组件的一打印匣内，得以 长时间连续在建构粉末上进行喷印作业。以下就本发明立体成型机构上述所提及相关装置、构件及其实施立体对象成型方 法做详细说明。请参阅图1B，建构槽15的内部与升降设备14的部分构件相连接且可作上下升降 位移，且建构槽15的内部具有一建构平台151，建构平台151用以供放置层层堆叠成型的立 体对象，且与升降设备14相连接定位，主要依升降设备14的带动而于建构槽15的内部进 行升降。请再参阅图1A，多个供粉槽可包含2个供粉槽131及132，主要设置于立体成型机 构1的左右两侧边，用以提供生产立体对象所需要的建构粉末。至于，多个暂存储粉槽可包 含2个暂存储粉槽121及122，其分别设置于打印组件11的左右两侧边，且与打印组件11 一起进行左右连动，供粉槽131与暂存储粉槽121相配合设置于同一侧，用以提供建构粉末 至暂存储粉槽121内进行后续建构铺粉，而供粉槽132则与暂存储粉槽122相配合设置于 同一侧，用以提供建构粉末至暂存储粉槽122内进行后续可双向建构铺粉。本实施例将以打印组件11由第一侧边至第二侧边开始运作实施立体物型方法提 出说明，其中第一侧边代表图1A的左侧，第二侧边代表图1A的右侧，但实际运作方式不以 此为限，请再参阅图1B及图12，本发明的立体成型机构1的运作方式是首先，当左侧的供 粉槽131与暂存储粉槽121相配合时，供粉槽131将提供铺设于建构平台151整个表面一 次所需要的建构粉末16至暂存储粉槽121内(步骤S121及图1D所示)，待供粉完毕，打印 组件11将带动暂存储粉槽121由左侧移动至右侧(步骤S122)，而暂存储粉槽121内部的 建构粉末16将于移动的过程中平铺于建构平台151的表面上(步骤S123)，一直到打印组 件11移动至右侧边(如图1C所示)，供粉槽132将可与暂存储粉槽122相配合对应设置， 供粉槽132同样提供铺设于建构平台151整个表面一次所需要的建构粉末16至暂存储粉 槽122内(步骤S124)，待供粉完成后，打印组件11将往左侧移动，并利用喷墨打印技术于 建构平台151上所铺设的部分建构粉末16上喷印含胶合剂的液体，使该液体与建构粉末16 沾黏并固化(步骤S125)，而设置于打印组件11右侧边的暂存储粉槽122将随后再铺设一 层建构粉末16于已进行喷射打印完成的建构粉末16上(步骤S126)，待打印组件11移动 至左侧并再次使供粉槽131与暂存储粉槽121相配合对应后，供粉槽131将再次提供粉末
8至暂存储粉槽121内(步骤S127)，之后打印组件11则带动暂存储粉槽121由左侧移动至 右侧，并利用喷墨打印技术于建构平台151上所铺设的部分建构粉末16上喷印高黏度胶合 剂液体，使胶合剂液体与建构粉末16沾黏并固化(步骤S128)，接着，立体成型机构1的运 作软件将判断是否已经完成立体对象的生产步骤，若结果为是，则结束生产步骤，而升降设 备14将带动建构平台151往上升，即可清除多余的建构粉末16，以进行取件。反之，若结果为否，则设置于打印组件11右侧边的暂存储粉槽122将随后再铺设 一层建构粉末16于已进行喷射打印完成的建构粉末16上，一直重复上述步骤S123至S128 层层堆砌即可完成立体对象，即3D的实体模型，可解决现有技术使用单向敷粉及单向喷印 的装置，单向喷印其打印组件动作为先由原点处至终点处供粉，再由终点处敷粉至原点处， 最后再由原点处开始喷印至终点处，前置作业时间过于冗长，时间无法充分利用的问题。另外，于打印组件11每喷印一层或是生产一定的厚度后，升降设备14将带动建构 平台151往建构槽15的内部下降(如图1D所示)，而打印组件11将继续配合暂存储粉槽 121及122的铺粉而进行立体对象的生产，一直到整个立体对象成型后，升降设备14将带动 建构平台151往上升，即可清除多余的粉末，以进行取件。请参阅图1E、图1A及图1B，其中图1E是图1B的A区域放大示意图，如图所示，供 粉槽131的内部设置有多个滚轮，即两组第一滚轮1311及一第二滚轮1312，第一滚轮1311 可作为搅拌供粉槽131内部的粉末，第二滚轮1312则为一定量滚轮，用以定量提供建构粉 末16至暂存储粉槽121内，即铺设于建构平台151整个表面一次所需要的建构粉末16。请再配合参阅图1A及E，暂存储粉槽121的上方设置有一可左右平移开启的盖体 1211，且盖体1211通过一弹性元件1213与暂存储存槽121的本体相连接，本实施例弹性元 件1213为弹簧。另外，该盖体1211的边缘具有一凸侧部1212。请再配合参阅图1C及图1E，暂存供粉槽121上方还具有一供粉通道1313及一挡 件1314，挡件1314是于暂存储粉槽121与供粉槽131相接触时，与暂存储粉槽121的盖体 1211的凸侧部1212相抵顶，用以水平开启暂存储粉槽121，使得供粉槽131可通过供粉通 道1313将建构粉末16输送至暂存储粉槽121内部，可缩短暂存储粉槽121与供粉槽131 之间落粉的距离，以减少粉末的飞扬。请再参阅图1E，当供粉槽131供粉完毕后，暂存储粉槽121将因打印组件11的带 动而往右侧远离供粉槽131，此时，挡件1314将不再抵顶暂存储粉槽121的盖体1211的凸 侧部1212，而盖体1211也将因弹性元件1213弹性恢复力的作用而关闭(如图1A所示)。请参阅图1F及图1H，其中图1F是图1E所示的暂存储粉槽的板件的槽孔与底部的 开孔不相通的结构示意图，图1H是暂存储粉槽的盖体开启的立体结构示意图，如图所示， 暂存储粉槽121的内部设置有一驱动部件，可为偏心轮1214，用以带动具有多个槽孔12151 的板件1215运动，且暂存储粉槽121的底部与板件1215相对应的区域设置有多个开孔 1216，且该多个开孔1216彼此之间是水平且分离设置，当暂存储粉槽121的盖体1211开启 并进行供粉时，偏心轮1214将带动板件1215移动使槽孔12151与开孔1216之间不连通， 可防止建构粉末外泄，反之，当暂存储粉槽121的盖体1211关闭时，偏心轮1214将带动板 件1215移动使槽孔12151与开孔1216之间相连通(如图1G所示)，如此一来，暂存储粉槽 121内部的建构粉末将于打印组件11的带动下掉落于建构平台151上，并通过后方的滚轮 1217将建构粉末推平及压平以使建构粉末平铺于建构平台151的表面上。
请再参阅图1F及图1H，由于本发明的板件1215上所设置的槽孔12151彼此之间 是水平且分离设置，因此可以分段的落粉方式于建构平台151上进行供粉(如图2B所示)， 以使建构平台151上的铺粉密度一致，可解决现有技术于开始供粉时就一次提供所有的粉 量，造成开始推粉时因为重量及推挤，形成前段与后段铺粉的密度不平均及多余建构粉末 推至回收筒内，如图2A所示，当粉量不足或铺粉过多时，粉量都会集中在中间部分，造成建 构粉末密度不均，使较前端粉末密度较致密，而建构平台的两端不容易铺到建构粉末，必须 要多次铺粉才会铺到，所造成的建构粉末密度不均、建构粉末浪费以及时间上浪费以及需 多次作业才能完成一次铺粉的问题。至于，供粉槽132与暂存储粉槽122结合的方式及结构是与图1E、图1F、图1G及 图1H相同，因此不再提出说明。请再参阅图1A及图3，其中图3是图1A的部分结构示意图，如图所示，本发明的 立体成型机构1还具有一打印品质检测机构17以及一影像检测元件18，打印品质检测机 构17包含一配置于建构基座9的承载平台91上受驱动可卷动的纸张171，打印组件11于 初始运作前会先于纸张171上进行喷印，而设置于供粉槽131侧边上的影像检测元件18，例 如该影像检测元件18为一电荷耦合元件(CCD)，将检测打印出来的图形并判断打印组件 11的喷印头1121(如图7F所示)是否有阻塞的现象，若判断结果为是，则需要先对打印组 件11进行清洁，反之若判断结果为否时，则打印品质检测机构17将卷动纸张171，将已使用 过的纸张171卷收起来以更换干净的纸张171，以利后续测试使用，而打印组件11即可于建 构平台151上进行后续喷印动作。请参阅图4A，其是本发明打印组件的部分结构示意图，如图所示，本发明的立体成 型机构1包含一传动部件111，例如该传动部件111为滚珠导螺杆及线性滑轨等，其跨设 于打印组件11的两侧，主要用来带动打印组件11进行移动。本发明的立体成型机构1为了防止喷印过程所产生飞扬的建构粉末沾附于传动 部件111上，而造成其使用寿命及打印精度等影响，本发明的立体成型机构1所设置的传动 部件防尘结构，其是由防尘板件191及伸缩防尘护套192所组成(如图4B所示)，用以将传 动部件111与尘粉飞扬的环境阻隔，以确保传动部件111的绝对防尘。其中，防尘板件191 可为一铁件，其包覆于传动部件111的周围，其功能除了阻隔粉末与传动部件111接触外， 还可作为伸缩防尘护套192行走时的轨道。当打印组件11往左侧移动时，伸缩防尘护套 192的左半部会受到打印组件11的挤压而收缩，而右半部则延长。反之，当打印组件11往 右侧移动时，伸缩防尘护套192的右半部会受到打印组件11的挤压而收缩，而左半部则延 长，以达到阻隔粉末与传动部件111接触的目的。请参阅图5A，其是本发明立体成型机构所设置的建构槽防尘结构示意图，为了清 楚说明本发明的细部结构，图5A是将图1所示的立体成型机构的部分结构予以省略未标 示，如图5所示，于一些实施例中，本发明的立体成型机构1所设置的建构槽防尘结构，是由 落粉防尘部件20及第一吸风装置21所组成，该落粉防尘部件20环绕设置于建构槽15的 周围，而该建构平台151则设置于该落粉防尘部件20的中间区域，该落粉防尘部件20包含 一具有多个贯穿孔2011的盖体201及一本体202，且为了避免粉末直接落下造成尘粉飞扬 于本体202的内部，还设置有多个斜面结构2021 (如图5B所示)，并配合第一吸风装置21 的吸取，将喷印过程所扬起的粉末由盖体201的贯穿孔2011、本体202的斜面结构2021收集至集粉槽22中(如图5C所示)。为了防止打印匣112不运作时，打印匣112的喷印头1121上所残留的含胶合剂的 液体硬化及飞扬的粉末黏着在喷印头1121上，而导致后续喷印功能不良，无法继续喷印出 高品质的立体对象，因此于本实施例的立体成型机构1中所设置的维护装置30主要包括有 分别设置于该建构基座9的该承载平台91上一盖座单元31及一刮除单元32，于打印匣112 不运作时，该盖座单元31用来密封打印匣112的喷印头1121 (如图6D所示)，刮除单元32 将喷印头1121上多余的含胶合剂的液体去除掉，以防止喷印头1121受污染及干化(如图 7F所示)。请参阅图6A及图6B，其中图6A是本发明的立体成型机构所设置的维护装置的部 分结构示意图，图6B是图6A所示的盖座单元结构示意图，如图6A所示，本发明的盖座单元 31包含一防护盖座311及至少一个的密封部件312，该防护盖座311是设置于立体成型机 构1的承载平台91上，及该至少一个的密封部件312设置于防护盖座311内部，主要于打印 匣112不运作时，与打印匣112的底部顶触，使得防护盖座311内部的至少一密封部件312 与打印匣112的喷印头1121顶触连接，以密封喷印头1121 (如图6D所示)，可达到防止打 印匣112的喷印头1121上的含胶合剂的液体硬化，以及防止粉末黏着在喷印头1121上的 功效。当然，于一些实施例中，密封部件312的数量可依据打印匣112的数量而变动。在使用喷印含胶合剂的液体的方式成形时，胶点喷出速度高达8m/s，在此超高速 喷液中，当液滴粘黏在粉末瞬间，旁边纳米级小粉末会因而反弹飞扬，或在供粉或取件时， 均会产生粉末到处飞扬，此时防护盖座311就有可能会受到粉末的污染而需要防尘的装 置，因此本发明所设置维护装置防尘结构包含一对盖座单元31封尘的盖座封尘部件33 (如 图6C所示)及一对刮除单元32封尘的刮板封尘部件4 (如第7图B所示)。当打印匣112进行喷印运作而防护盖座311闲置时，该盖座封尘部件33即可封盖 保护防护盖座311达到防尘的目的。该盖座封尘部件33是由本体331、活动盖体332及弹 性元件333所组成，该本体331固设于承载平台91上，该活动盖体332部分套设于该本体 331上，该弹性元件333可为一弹簧，其一端固定于该本体331上，另一端则与该活动盖体 332连接。请参阅图6D及图6E，其是本发明盖座封尘部件运作的剖面示意图，如图6D所示， 当该打印匣112不运作且朝该防护盖座311方向靠近时，该打印匣112的承载框架114将与 该盖座封尘部件33的活动盖体332相抵顶，以推动该活动盖体332往远离该防护盖座311 的方向移动，即图中所示的b方向，使该防护盖座311裸露出来，并使该盖座单元31的密封 部件312受到该承载框架114顶触连动关系而与该打印匣112的底部顶触(盖座单元与承 载框架连动关系为现有喷印头维护技术作动方式，在此不予赘述)，使得该打印匣112的喷 印头1121与该密封部件312顶触连接而密封。此时，该活动盖体332将因该打印匣112的 承载框架114的持续抵顶而一直维持开启的状态。反之，请参阅图6E，当该打印匣112欲进行喷印工作时，该打印匣112将脱离该防 护盖座311上方，而往该建构平台151方向移动，即图中所示的a方向，此时，该打印匣112 的承载框架114将不在对该盖座封尘部件33的活动盖体332施予抵顶的作用力，使该活动 盖体332因应该弹性元件333的弹性回复力作用而往该防护盖座311的方向移动，进而覆 盖该防护盖座311，以达到防止飞扬的粉末污染防护盖座311。
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请参阅图7A及图7C，其中图7A是本发明立体成型机构所设置的清洁防尘部件的 立体结构示意图，图7C是图7A的C区域放大示意图，如图7A所示，本发明的清洁防尘部件 4设置于立体成型机构1的承载平台91上，该承载平台91的相对两侧边分别配置打印组件 11的板件115，该板件115架设于传动部件111上，用以相应传动部件111的驱动来带动打 印组件11于a_b方向往返运动，以使打印组件11于建构平台151上进行喷印。请再参阅图7A及图7C，该板件115侧边上具有一凸出杆件1151，以及请参阅图 7B，其是图7A所示的刮除单元与清洁防尘部件4组立关系示意图，如图所示，该刮除单元32 包括有一可转动的本体321、传动轮组322及至少一刮板323，其中该本体321受传动轮组 322驱动可转动，该至少一刮板323设置于本体321上连动，该刮板323，可为一橡胶材质的 刮板；而该清洁防尘部件4是由盖体41及一复位元件42所组成，本实施例复位元件42为 一扭力弹簧，该盖体41枢设于该刮除单元32上，并设有一带动轮411与传动轮组322啮合 连动，而该复位元件42也勾挂于该刮除单元32上，如此盖体41通过复位元件42可来回转 动地与刮除单元32连接，通过盖体41转动而令带动轮411驱动传动轮组322来带动刮板 323呈一开启或关闭状态，当刮板323开启时是呈现垂直设置(如图7F所示)，反之，关闭 时则呈现水平设置(如图7C所示)。请再参阅图7B，该盖体41的一侧边具有一路径导向单元412，其具有弹性的板件， 其包含一倾斜面4121及一抵顶面4122，请参阅图7C，当打印匣112脱离该防护盖座311往 该建构平台151方向移动，且该板件115移动至清洁防尘部件4时，该板件115的凸出杆 件1151将沿着该路径导向单元412的倾斜面4121的导引而通过清洁防尘部件4(如图7D 所示)，由于该路径导向单元412是一弹性板件，因此当凸出杆件1151压于倾斜面4121上 时，将使得该路径导向单元412向下产生位移(如图7D所示)，而使该板件115的凸出杆件 1151顺利通过清洁防尘部件4(如图7E所示)，以带动打印组件11至建构平台151上进行 喷印。反之，当该打印组件11的打印匣112打印完成或是喷印头1121有污垢时，该板件 115将带动该打印组件11往该清洁防尘部件4方向移动(即如图7所示，由a往b方向移 动)，该板件115的凸出杆件1151将与该路径导向单元412的抵顶面4122相顶触，并通过 该板件115移动所产生的推力来使该盖体41连接的带动轮411驱动传动轮组322转动，如 此该清洁防尘部件4的盖体41被向下推动，同时，该刮板323也因传动轮组322的带动而 垂直开启，使得该喷印头1121经过该清洁防尘部件4上的刮板323，将该喷印头1121上多 余的含胶合剂的液体去除掉，以防止喷印头1121受污染及干化。请再参阅图7C及图7D，如图所示，当该清洁防尘部件4的刮板323不需要运作时， 此时该板件115的凸出杆件1151与该路径导向单元412的抵顶面4122不顶触，因此该盖 体41受复位元件42的扭转复位，故通过该盖体41覆盖刮除单元32，可达到防止飞扬的粉 末或是含胶合剂的液体污染刮除单元32的功效。请再参阅图7B及图7F，当该刮板323完成清洁工作且该打印匣112离开后，该清 洁防尘部件4的复位元件42的弹性回复力将扭转该盖体41复位而连动带动轮411驱动传 动轮组322转动，以使刮板323转动至关闭状态，该盖体41将再次覆盖刮除单元32，可达到 防止飞扬的粉末或是含胶合剂的液体污染刮除单元32的功效。请参阅图8及图13，图8其是于本发明的立体成型机构的作业环境防尘结构示意图，图13其是本发明立体成型机构之外观结构示意图。如图所示，本发明的立体成型机构 1的内部作业环境是利用罩盖8与外界隔离，由于内部作业环境运作时亦会造成粉末飞扬， 为了避免粉末影响内部元件的运作及寿命，于实施例中，可于内部作业环境中设置一作业 环境防尘结构，该作业环境防尘结构包含一开孔51、一管线52及一第二吸风装置53，该开 孔51设置于建构基座9上并受罩盖8遮盖于立体成型机构1的内部作业环境(未图标)， 而该管线52连结于开孔51及一第二吸风装置53之间作为集尘传输管路，因此该立体成型 机构1在一顶面外部盖着罩盖8下作业，用以使作业环境产生一负压，以将飞扬的粉末吸往 回收装置内(未图标)。请参阅图9，其是图1A所示的暂存储粉槽的部分结构示意图，如图1F、图1G及图9 所示，于一些实施例中，暂存储粉槽121的内部是设置有一储粉槽防尘结构，该储粉槽防尘 结构包括有一盖体1211、一弹性元件1213及暂存储粉槽121内所设的一斜面结构1218，该 盖体1211设置于该暂存储粉槽121的上方并通过弹性元件1213与暂存储存槽121的本体 相连接，达成可左右平移开启或关闭封闭暂存储粉槽121的槽口动作。当暂存储粉槽121的盖体1211开启而进行供粉时，通过该斜面结构1218的设置 来导引供粉，以及防止供粉时因重力直接落粉而造成建构粉末飞扬的情况发生，且供粉完 毕后，该盖体1211将关闭，可将暂存储粉槽121铺粉时所产生的飞扬尘粉限制于其内部的 密闭空间内，以达到暂存储粉槽121防尘的功能。请参阅图10A，其是本发明立体成型机构设置加热回风装置的剖面示意图，如图所 示，本发明的加热回风装置可包含至少一加热装置61，该加热装置61可为一石英加热管， 但不以此为限，设置于滚轮1217的侧边，主要于打印组件11喷印后立即在已与建构粉末沾 黏的含胶合剂的液体上加热烘干，使其与建构粉末16黏结固化，以利再次进行铺粉，可加 快铺粉的速度，于一些实施例中，加热回风装置更可具有一热传感器(未图标)，主要用来 感测加热的温度并根据感测结果来控制加热装置61运作，当感测加热装置61加热至某一 设定温度时，随即关闭加热装置。请再参阅图10A并配合图10B，其中图10B是图10A所示的立体结构示意图，如图 所示，为了避免加热装置61的热气对流造成打印组件11的损坏，加热回风装置还可包含有 一回风通道62 (如图10A及图10B所示)，该回风通道62可通过管线63 (如图5A所示) 与抽风装置(未图标)相连接，可将加热装置61所产生热气的流动方向引导至该回风通道 62，以避免热气流经该打印组件11的打印匣112而造成喷印头1121的损坏，于一些实施例 中，该加热装置61的设置位置以与该回风通道62在同一侧面为佳，另外，该回风通道62搭 配抽风装置除了可控制热气的流动方向外，更可将打印组件11进行喷印过程中所扬起的 粉末吸取至回收装置中，达到一喷墨头的防尘保护功效。请参阅图11，其是本发明立体成型机构所连续供液装置构示意图，如图所示，本实 施例的连续供液装置70可包含一供液容器71、第一抽吸装置72、第二抽吸装置73及一回 收槽74。其中，该供液容器71放置于立体成型机构1的外部，用以储存该打印组件11喷印 所需的含胶合剂的液体711，而该供液容器71通过一连接管路导引及第一抽吸装置72抽吸 作用，将内部储存液体711导入该打印匣112内，而该打印匣112也可通过一连接管路导引 及第二抽吸装置73抽吸作用，将内部过剩液体711导入回收槽74内。当该打印组件11运作时，利用立体成型机构1的运作软件计算该打印匣112喷点数所需喷射的含胶合剂的液体711液量，接着利用该第一抽吸装置72自该供液容器71中 吸取大于所需喷印量一些些的量至该打印匣112内部，待打印匣112喷印完成后，打印匣 112内部多余的胶合剂液体则711可利用第二抽吸装置73的抽吸而流入回收槽74中。本 实施例中第一抽吸装置72及第二抽吸装置72为一泵浦。另外，本发明的第一抽吸装置72具有单向止逆的功能，因此可将供液容器71放置 于底于打印匣112的喷印头高度的任何位置，且该打印匣112的液位检测导管113的插入 接触液体711的高度，可以作为控制检测打印匣112内所能存放含胶合剂的液体711的高 度及容量。另外若该回收槽74是清洁的情形下，是可以再倒入外部供液容器71内重新使用。综上所述，本发明的立体成型机构于其两侧边分别设置供粉槽及暂存储粉槽，使 供粉槽可提供建构粉末至相配合的暂存储粉槽内，而打印组件可带动第一及第二暂存储粉 槽进行双向铺粉的供粉，并进行双向喷印，可进行双向供粉、及铺粉及打印，以提升铺粉及 喷印的速度。本发明的立体成型机构及其成型方法，通过供粉槽定量提供铺设于建构平台整个 表面一次所需要的建构粉末至暂存储粉槽内，以及暂存储粉槽底部的板件所包含的多个槽 孔彼此之间是水平且分离设置，可以分段落粉的方式于建构平台上进行供粉，以使建构平 台上的铺粉密度一致。另外，本发明的立体成型机构及其成型方法，通过设置传动部件防尘结构、建构槽 防尘结构、维护装置防尘结构、作业环境防尘结构、储粉槽防尘结构等防尘装置，用以防止 该铺粉及打印作业所扬起的该建构粉末污染，促使立体成型机构的装置及构件随时均能维 持正常运作，达到整个设备全面性的绝对防尘；况且，该维护装置防尘结构可在不进行喷射 打印时保护维护装置的盖座单元及刮除单元，以达到防尘及防止喷印头受污染及干话等目 的。再者，本发明的立体成型机构及其成型方法，并可通过打印品质检测机构及影像 检测元件来判定喷印头是否有阻塞，以及设置加热回风装置来缩短等待成型干燥的时间及 作为喷墨头防尘保护等功效。因此，本发明的立体成型机构及其成型方法极具产业的价值。
权利要求
一种立体成型机构，包含一建构基座，具有一承载平台；一打印组件，配置于该建构基座上作位移，并具有至少一打印匣喷印一液体；多个暂存储粉槽，分别配置于该打印组件的两侧，用以接收建构粉末提供定量及分段落粉的双向铺粉作业；多个供粉槽，配置于该建构基座两侧，以提供建构粉末；一建构槽，内部具有一建构平台，以承载该暂存储粉槽所落入的建构粉末，并使该落入的建构粉末以该打印组件喷印液体于其上；一打印品质检测机构，包含有一配置于该建构基座的该承载平台上受驱动可卷动的纸张，用以供该打印组件于其上喷印一图形；一影像检测元件，检测该纸张的图形以判断该打印组件是否阻塞；一维护装置，包括有分别设置于该建构基座的该承载平台上一盖座单元及一刮除单元；一防尘装置，包括有一传动部件防尘结构、一建构槽防尘结构、一维护装置防尘结构、一作业环境防尘结构、一储粉槽防尘结构，用以防止该铺粉作业及打印作业所扬起的该建构粉末污染；一加热回风装置，包含有一加热装置，用以产生一热气加速固化喷印液体的建构粉末凝结，以及设有一回风通道，供以吸取该铺粉作业及打印作业所扬起的建构粉末，并将该加热热气引导至该回风通道排出，以减少该打印组件的打印匣受损；一连续供液装置，提供液体传送至该打印组件的一打印匣内进行在建构粉末上喷印作业。
2.根据权利要求1所述的立体成型机构，其特征在于该供粉槽内部设置两组第一滚轮 及一第二滚轮，该第一滚轮作为搅拌供粉槽内部的粉末，该第二滚轮作为定量提供该建构 平台整个表面一次所需要的建构粉末至该暂存储粉槽内。
3.根据权利要求2所述的立体成型机构，其特征在于该暂存储粉槽与打印组件连动移 动而与一供粉槽相配合接受定量落粉，以进行铺粉于该建构平台上。
4.根据权利要求1所述的立体成型机构，其特征在于该暂存储粉槽具有多个开孔，且 彼此之间是水平且分离设置。
5.根据权利要求4所述的立体成型机构，其特征在于该暂存储粉槽具有一驱动部件及 一板件，该驱动部件与该板件相连接，以偏心运动带动该板件作左右平移运动，而该板件具 有彼此之间水平且分离设置的多个槽孔以便于该多个槽孔移动与该多个开孔相连通，使该 建构粉末得以分段落粉落下至该建构平台上。
6.根据权利要求1所述的立体成型机构，其特征在于该防尘装置的传动部件防尘结构 具有一防尘板件及一伸缩防尘护套。
7.根据权利要求6所述的立体成型机构，其特征在于该防尘板件包覆于该传动部件的 周围，该伸缩防尘护套可伸缩地设置于该防尘板件所形成的轨道上，用以阻隔该建构粉末 与该传动部件接触。
8.根据权利要求1所述的立体成型机构，其特征在于该防尘装置的建构槽防尘结构包 含一落粉防尘部件及一第一吸风装置。
9.根据权利要求8所述的立体成型机构，其特征在于该落粉防尘部件环绕设置于该建 构槽的周围收集该铺粉作业及打印作业所扬起的该建构粉末落入，该第一吸风装置加速吸 取导引通过该落粉防尘部件落入的建构粉末落尘收集。
10.根据权利要求1所述的立体成型机构，其特征在于该维护装置防尘结构包含一盖 座封尘部件及一清洁防尘部件，该盖座封尘部件于该盖座单元闲置时实施防尘保护，该清 洁防尘部件于该刮除单元闲置时实施防尘保护。
11.根据权利要求1所述的立体成型机构，其特征在于该防尘装置的作业环境防尘结 构包含一开孔、一管线及一第二吸风装置，该开孔设置于建构基座上，而该管线连结于该开 孔及该第二吸风装置之间，藉以使该第二吸风装置内部作业环境产生一负压，以吸附飞扬 的该建构粉末。
12.根据权利要求1所述的立体成型机构，其特征在于该防尘装置的储粉槽防尘结构 包括有一盖体、一弹性元件及该暂存储粉槽内所设的一斜面结构，该盖体设置于该暂存储 粉槽的槽口上方并通过该弹性元件与该暂存储存槽相连接可左右平移关闭该暂存储粉槽 的槽口，以封闭该暂存储粉槽内落尘飞扬，而该斜面结构用以引导该落入建构粉末减少重 力直接落粉减低该暂存储粉槽内尘扬。
13.—种立体成型机构，包含 一建构基座，具有一承载平台；一打印组件，配置于该建构基座上作位移，并具有至少一打印匣喷印一液体； 多个暂存储粉槽，分别配置于该打印组件的两侧，用以接收建构粉末提供定量及分段 落粉的双向铺粉作业；多个供粉槽，配置该建构基座两侧，以提供建构粉末；一建构槽，内部具有一建构平台，以承载该暂存储粉槽所落入的建构粉末，并使该落入 的建构粉末以该打印组件喷印液体于其上；一打印品质检测机构，包含有一配置于该建构基座的该承载平台上受驱动可卷动的纸 张，用以供该打印组件于其上喷印一图形；一影像检测元件，检测该纸张的图形以判断该打印组件是否阻塞；一维护装置，包括有分别设置于该建构基座的该承载平台上一盖座单元及一刮除单元。
14.根据权利要求13所述的立体成型机构，其特征在于更进一步具有一防尘装置，包 括有一传动部件防尘结构、一建构槽防尘结构、一维护装置防尘结构、一作业环境防尘结 构、一储粉槽防尘结构。
15.根据权利要求13所述的立体成型机构，其特征在于更进一步具有一加热回风装 置，包含有一加热装置，以及设有一回风通道。
16.根据权利要求15所述的立体成型机构，其特征在于更进一步具有一连续供液装置。
17.—种立体成型方法，用以生产一立体对象对象，且适用于具有一建构平台、多个供 粉槽、一第一暂存储粉槽、一第二暂存储粉槽及一打印组件的一立体成型机构，其立体成型 方法包含下列步骤(a)设置于该建构平台的一第一侧边的该供粉槽提供一建构粉末至该第一暂存储粉槽内；(b)该打印组件朝该建构平台的一第二侧边移动；(C)将该第一暂存储粉槽内的该建构粉末平铺至该建构平台上； (d)设置于该建构平台的一第二侧边的该供粉槽提供该建构粉末至该第二暂存储粉槽内；(e)该打印组件朝该第一侧边移动并于建构平台上进行喷印；(f)将该第二暂存储粉槽内的该建构粉末平铺至该建构平台上；(g)设置于该建构平台的该第一侧边的该供粉槽提供该建构粉末至该第一暂存储粉槽内；(h)该打印组件朝该第二侧边移动并于该建构平台上喷印一液体；(i)判断是否已完成该立体对象对象的生产，当结果为否时则重复执行步骤(c)至(h)。
18.根据权利要求17所述的立体成型方法，其特征在于该步骤(i)中当判断结果为是 时，则结束生产步骤，且一升降设备将带动该建构平台于一建构槽中上升，以进行取件。
19.一种立体成型机构，包含一建构基座，具有一承载平台；至少一个供粉槽，配置该建构基座之上，以提供建构粉末；一建构槽，内部具有一建构平台，以承载该供粉槽所落入的建构粉末。一打印组件，配置于该建构基座上作位移，并具有至少一打印匣喷印一液体；以及一防尘装置。
20.根据权利要求19所述的立体成型机构，其特征在于更进一步具有一打印品质检 测机构，包含有一配置于该建构基座的该承载平台上受驱动可卷动的纸张，用以供该打印 组件于其上喷印一图形。
21.根据权利要求20所述的立体成型机构，其特征在于更进一步具有一影像检测元 件，检测该纸张的图形以判断该打印组件是否阻塞。
22.根据权利要求21所述的立体成型机构，其特征在于更进一步具有一加热回风装 置，以及设有一回风通道。
23.根据权利要求22所述的立体成型机构，其特征在于更进一步具有一连续供液装置。
全文摘要
本发明是一种立体成型机构，至少包含建构基座；打印组件；多个暂存储粉槽；多个供粉槽；建构槽；打印品质检测机构，用以供打印组件于其上喷印一图形；影像检测元件检测纸张的图形以判断打印组件是否阻塞；维护装置；防尘装置；加热回风装置；以及连续供液装置。
文档编号B05C11/11GK101850619SQ200910130570
公开日2010年10月6日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者奚国元, 林景松, 董雅清, 陈智忠, 黄科铭 申请人:研能科技股份有限公司