喷液装置的制作方法

本发明是关于一种喷液装置，尤指一种适用于立体快速成型机的喷液装置。

背景技术：

3D打印(3D Printing)成型技术，亦称为快速成型(Rapid Prrototyping，RP)技术，因快速成型技术具有自动、直接及快速，可精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或可制造直接使用的零件或成品，从而可对产品设计进行快速的评估，修改及功能试验，大大缩短产品的开发周期，因而使得3D打印成型技术广受青睐。

然快速成型技术中，有一种胶水喷印固化粉末成型(Color-Jet Printing，CJP，或称Binder Jetting)技术，因具备喷印胶水及颜色墨水的喷液装置，其所采用的喷液装置仅单纯的喷出特定的胶水或是颜色墨水，故其所采用的喷液装置与一般打印装置常用的喷印墨匣并无两样。

是以，就目前三维打印成型技术装置的产业而言，其所面临的技术瓶颈即在于如何研发出一种可因应喷液的三维打印成型技术、并搭配其所采用各种不同的成型物质，例如：高分子材料、生物组织材、可食用性材料…等、或是可更进一步容设多种的颜色墨水的喷印装置，且更需因应不同的成型材料以调控适当的温度，方可于不破坏成型材料的情形下进行三维打印成型作业。

有鉴于此，如何发展一种更广泛地应用于三维打印成型技术的喷液装置，实为目前迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种应用性高、且可因应不同材质进行温度调整的喷液装置，俾可解决已知三维打印成型技术中所面临的技术瓶颈。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种喷液装置，包含：至少一容器，以容置液体物质；至少一喷液芯片，设置于至少一容器的底部，每一喷液芯片具有喷孔板及多个液滴产生器，喷孔板上具有多个喷孔，每一喷孔与其中一个液滴产生器相对应，且每一液滴产生器均具有加热层；以及背压调整机构，设置于至少一容器内；当液滴产生器受驱动时，液体物质流至至少一喷液芯片，加热层亦受驱动以加热，使加热层的温度介于0至500度，并使通过加热层的一部分液体物质形成汽化气泡，汽化气泡推移其余的液体物质由每一喷孔喷出；当液滴产生器不受驱动时，背压调整机构维持至少一容器中的负压力而使该液体物质不致泄漏。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施态样为一种喷液装置，包含：至少一容器，以容置液体物质；至少一喷液芯片，设置于至少一容器的底部，每一喷液芯片具有一喷板及多个液滴产生器，喷孔板上具有多个喷孔，每一该喷孔其中一个液滴产生器相对应，且每一该滴产生器均具有加热层；以及背压调整机构，设置于该至一容器内；当液滴产生器受驱动时，该体物质流至该至少喷液芯片，加热层亦受驱动以加热，使加热层的温度介于0至500度，以致液体物质借由热膨胀，由每一喷孔喷出；当液滴产生器不受驱动时，背压调整机构维持至少一容器中的负压力而使该液体物质不致泄漏。

【附图说明】

图1A为本发明的喷液装置示意图。

图1B为图1A所示的喷液装置的底部结构示意图。

图2为图1A所示的喷液装置应用于一三维打印成型技术的示意图。

图3为图1A所示的喷液装置的喷液芯片的结构示意图。

图4为本发明的喷液装置采以泡棉的背压调整机构示意图。

图5为本发明的喷液装置采以气袋的背压调整机构示意图。

图6为本发明的喷液装置采以气袋结合弹片的背压调整机构示意图。

【符号说明】

1、3、4；5：喷液装置

10、30、40、50：匣体

11、31、41、51：喷液芯片

110：液滴产生器

110a：加热层

111：喷孔板

111a：喷孔

12、32、42、52：背压调整机构

13、33、43、53：液体物质

14：软板

2：三维成型物

20：成型托盘

400、500：气孔

520：气袋

521：弹性元件

522：压板

【具体实施方式】

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，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本发明。

请同时参阅图1A、图1B、图2及图3，其中图1A为本发明的喷液装置示意图，图1B为图1A所示的喷液装置的底部结构示意图，图2为图1A所示的喷液装置应用于一三维打印成型技术示意图，图3为图1A所示的喷液装置的喷液芯片结构示意图。于本实施例中，喷液装置1是应用于一三维打印成型技术装置中，但不以此为限，且喷液装置1包含至少一容器、至少一喷液芯片11以及一背压调整机构12。

以本实施例为例，该至少一容器是可为但不限为一匣体10，以容置一液体物质13，该至少一喷液芯片11设置于匣体10的底部，并具有喷孔板 111(如图3所示)及多个液滴产生器110(如图3所示)，该喷孔板111上具有多个喷孔111a(如图3所示)，每一喷孔111a与其中一个液滴产生器110相对应，且每一液滴产生器110均具有一加热层110a(如图3所示)。

而该背压调整机构12是设置于匣体10内，用以维持匣体10内的一负压力，促使该液体物质13流通至该喷液芯片11处，而该喷液芯片11不受驱动时，可以防止该液体物质13泄漏于喷液装置1之外。

如此，当该液滴产生器110受驱动时，该液体物质13流通于该喷液芯片11处，该加热层110a因受驱动信号予以加热，使加热层110a的温度介于0至500度，并使该液体物质13由每一喷孔111a喷出；当液滴产生器110不受驱动时，背压调整机构12则维持匣体10内的负压力，以使该液体物质13不泄漏至该喷液装置1之外。

于本实施例中，匣体10是可由但不限由金属材质、塑胶材质、塑胶包覆金属材质的至少其中之一的材质所构成。且该喷液芯片11亦可为但不限为热汽泡式喷液芯片、压电式喷液芯片及微机电(MEMS)制程制造喷液芯片的至少其中之一的喷液芯片。

以及，如图1B所示，本实施例的匣体10更可具有一软板14，但不以此为限，且软板14是设置于匣体10的一侧面上、并延伸至匣体10的底部，而与设置于匣体10底部的喷液芯片11相连通，该软板14在装置受驱动指令时，可提供连通该喷液芯片11上的液滴产生器110(如图3所示)的控制电源及驱动信号，进而使该喷液芯片11的液滴产生器110中的加热层110a受激励进行加热，促使该匣体10内的液体物质可流通经由该喷液芯片11的液滴产生器110所对应喷孔111a喷出；并可如图2所示，透过喷液装置1持续对匣体10内的液体物质13进行适当温度的加热、喷出，使液体物质13喷出堆叠于一成型托盘20上，进而以层层堆叠出一三维成型物2。

请续参阅图3，如图所示，喷液装置1的每一个喷液芯片11均具有多个液滴产生器110及喷孔板111，液滴产生器110是具有多层结构，并可如前所述，受软板14提供的驱动信号以进行驱动，且每一液滴产生器110均具有一加热层110a，当液滴产生器110接获驱动信号后，加热层110a即随的激励以进行加热，并可使加热层110a的温度依据驱动信号的不同以加热至不同温度，且该 温度是介于0至500度之间。

举例来说，若匣体10内容设的液体物质13为一水滴时，当加热层110a受驱动信号的驱动，而加热到摄氏100度，以使部分的水滴可汽化以形成汽化气泡。

然而，若匣体10内容设的液体物质13为一生物细胞组织液及至少一低沸点的可汽化液体所构成混合的液体物质13，则加热层110a受驱动信号的驱动，而仅加热至摄氏30～40度时，以使该至少一种低沸点的可汽化液体受热形成汽化气泡，但该生物细胞组织液可于此温度下维持活性而不受破坏，借由该低沸点的可汽化液体可推移其余的液体物质13，亦即汽化推移该生物细胞组织液由该喷孔喷出。由此即可理解，本发明的加热层110a的加热温度是可由不同的液体物质13而任施变化，并不以此为限。于一些实施例中，该生物细胞组织液是利用一自体细胞大量培养而得，或由一自体器官的组织细胞或一结缔组织的生物基材所构成，并不以此为限。

除前述这些实施态样之外，喷液装置1中所容设的液体物质13更可为但不限为构成三维成型物的热塑性高分子材料。

举例来说，若该液体物质13为一热塑性高分子材料时，则当液滴产生器110受驱动时，该热塑性高分子材料会流通至该喷液芯片11处，加热层110a亦受驱动激励进行加热，使该加热层110a的温度介于0至500度，以致该热塑性高分子材料借由热膨胀，由每一个喷孔111a喷出。

于本实施例中，该热塑性高分子材料是可为但不限为塑胶材料及支撑材料，举例来说，热塑性高分子材料是包含一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚酰胺、一聚甲醛、一纤维素塑料、一聚四氟乙烯、一聚酰亚胺、一聚苯硫醚、一聚碳酸脂的至少其中之一或其混合物，以作为塑胶材料，但不以此为限，又或者是，该热塑性高分子材料是可包含一聚乳酸(PLA)、一丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)、一丁二烯－苯乙烯(BS)、一丙烯腈－苯乙烯(AS)、一尼龙(Nylon)、一尼龙6、一尼龙66、一聚酸甲酯(PMMA)、一氯化聚乙烯(CPE)、一丙烯酸酯类(ACR)、一硝酸纤维素、一乙基纤维素、一醋酸纤维素、一聚对苯二甲酸乙二酯(PETE或PET)、一聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸二丁酯(PBT)、改质聚氯化二甲基苯(m-PPE)的 至少其中之一或其混合物，以作为支撑材料，但不以此为限。

然无论喷液装置1的匣体10中所容设的液体物质13为可汽化产生汽化气泡的水或是其他低沸点的可汽化液体、或是生物组织液、或是热塑性高分子材料、或是其他可食用的液体物质等，其均须透过匣体10内设置的背压调整机构12来维持匣体10内的负压力，如此一来，当喷液芯片11上的液滴产生器110不受驱动时，则可透过背压调整机构12以调节匣体10内的负压力，进而使液体物质13不会泄漏至该喷液装置1之外。

请参阅图4，其为本发明的喷液装置采以泡棉的背压调整机构示意图。于本实施例中，喷液装置3亦可应用于一三维打印成型技术装置中，但不以此为限，且喷液装置3包含至少一容器、至少一喷液芯片31以及背压调整机构32。与前述实施例相仿，该至少一容器亦可为但不限为匣体30，以容置液体物质33，且喷液芯片31的结构、设置位置、其受驱动后的作动方式均与前述实施例相仿，故于此不再赘述之。惟于本实施例中，如图所示，喷液装置3的背压调整机构32设置于匣体30内，且该背压调整机构为一多孔性吸收材，例如可为一泡棉，用以维持匣体30内的一负压力，以使液体物质33于该喷液芯片31未受驱动的状态下不会泄漏。

请参阅图5，其为本发明的喷液装置采以气袋的背压调整机构示意图。于本实施例中，喷液装置4可应用于一三维打印成型机中，但不以此为限，且喷液装置4包含至少一容器、至少一喷液芯片41以及背压调整机构42。与前述实施例相仿，该至少一容器亦可为但不限为匣体40，以容置液体物质43，且喷液芯片41的结构、设置位置、其受驱动后的作动方式均与前述实施例相仿，故于此不再赘述之。惟于本实施例中，如图所示，喷液装置4的背压调整机构42是为一气袋，且该气袋设置于匣体40之内，并与匣体40上方的气孔400相连通，用以将外界空气透过气孔400而导入气袋中，并可透过气袋的膨胀与收缩，进而以调节匣体40之内部压力，并可维持匣体40内的一负压力，以使该液体物质43于该喷液芯片41未受驱动的状态下不会泄漏。

请参阅图6，其为本发明的喷液装置采以气袋结合弹片的背压调整机构示意图。于本实施例中，喷液装置5同样可应用于一三维打印成型机中，但不以此为限，且喷液装置5亦包含至少一容器、至少一喷液芯片51以及背压调 整机构52。与前述这些实施例相仿，该至少一容器亦可为但不限为匣体50，以容置液体物质53，且喷液芯片51的结构、设置位置、其受驱动后的作动方式均与前述这些实施例相仿，故于此不再赘述之。惟于本实施例中，如图所示，喷液装置5的背压调整机构52是为由气袋520及弹片组件所构成的构件，于本实施例中，弹片组件包含一压板522及弹性元件521，弹性元件521可为但不限为具弹性的弹片或弹簧等，压板522的一面是与弹性元件521连接，另一面则与气袋520相抵触，气袋520是与匣体50上方的气孔500相连通，用以将外界空气透过气孔500而导入气袋520中，当外界空气透过气孔500进入气袋520时，气袋520体积膨胀并推挤气袋520一侧的压板522，此时借由连接于压板522的弹性元件521的弹性作用，可控制气袋520的膨胀与收缩的程度，进而以调节匣体50内的压力，于一些实施例中，气袋520的数量可为但不限为多个，压板522及弹性元件521所构成的弹片组件的数量亦可为二，以分别抵顶于气袋520的两相对侧，故该气袋520及弹片组件的数量是可依实际需求调整，并不以前述的数量为限。同样地，于本实施例中，透过气袋520的膨胀与收缩，进而可调节匣体50之内部压力，以使液体物质53于喷液芯片51未受驱动的状态下不会泄漏。

综上所述，本发明的喷液装置，能广泛应用于三维打印成型机中，透过设置于喷液装置底部的喷液芯片，进而于其内部的液体物质于流通于喷液芯片时，可由液滴产生器中的加热层，因应不同材质的液体物质以进行温度调整，以由喷孔喷出不同材质的液体物质，除此之外，透过喷液装置内部的背压调整机构，进而可维持喷液装置内部的负压力，使喷液芯片未受驱动时，液体物质不会产生泄漏，不仅提供了可更广泛应用的喷液装置，同时更利于推广三维打印技术，并使三维打印技术更为普及化。

本发明得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。