集成桌面3D打印设备的制作方法

本申请涉及用于快速原型（rp）的分层物体制造（lom）系统，尤其涉及一种集成常规和3d打印，用于打印3维（3d）物体介质层以在lom系统中形成3d物体的桌面设备。

背景技术：

快速原型定义为受计算机控制的增材制造，因为是通过增加材料而不是通过去除或减少材料的常规加工方法来制造物体。要理解，术语“快速”是一个相对术语，但是却是一个在本领域内具有特定含义的术语，其原因在于，构造一个三维物品成品要耗费几小时到几天不等，具体取决于所采用的方法以及模型的大小和复杂度。已知的在快速原型领域内采用的方法有许多种。分层物体制造（lom）是快速原型（rp）的其中一种形式，涉及将涂有粘合剂的纸、塑料或金属层压板依次层叠，然后将它们依次地粘结在一起并且用刀具或激光切割机切割成形。

lom类似于其他快速原型技术，通常涉及到使用待制造的物体/零件的三维（3d）计算机辅助设计（cad），由此在cad软件包内生成立体光刻（stl）文件或其他适合格式的文件。对stl文件进行处理，并且，实际上沿着z轴在与所采用的基底材料的厚度相匹配的厚度处将该文件切开。这样便形成了该零件的一系列横截面，并且，各横截面在任何特定的高度处均具有简单的二维（2d）轮廓。可采用仿形或切割设备来描画2d轮廓并由此在薄片原料上切割出形状。在lom中，可将各个单独薄片彼此上下堆叠和粘结，以生成3d物体成品。在形成多个媒介物体层之后，执行仿形和层粘结处理。多个层粘结在一起，然后进行仿形或去除过程，其包括从打印介质堆叠中去除不需要的支撑材料以展现3d印刷物体。仿形、堆叠和粘结工艺的顺序是可以互换的。各个层也可以使用常规的2d打印工艺进行打印。这些层可以是单面或双面打印的，并且以单色（例如用黑色油墨）打印，或者以多种颜色打印。

在lom制造中，可以在单独的模块中执行打印、堆叠、粘结和仿形过程。通常，3d物体成品由单个介质层的堆叠形成，所述单个介质层被组合和仿形以形成期望的最终几何形状。可以在组合布置之前打印或另外处理各个介质层。因此，可以打印多个3d物体介质层以为形成3d打印物体成品而做准备。3d打印物体的整个层堆叠可以在打印模块中离线预先打印，之后可以将打印的堆叠装载到仿形和层粘结模块中，其中每个打印层可被仿形和粘结以完成3d打印物体的制造。

在打印介质层的相对侧上打印的图像的对准，以准备排序和组装成最终的3d物体方面，可能会出现问题。如果作为3-d打印机的输入提供的印张的顺序不正确，也可能会出现问题。

一些打印机可以用于制造有色零件。一种方法，例如，可以使用彩纸。另一种方法，例如，可以将有色油墨印刷到每张纸上，或者可以将图像印刷到每张纸上，然后可以将印张装载到打印机的发生切割和粘合的部分中。

应当注意的是，彩纸和/或有色油墨的使用以及图像的打印可能会进一步增加3d打印机和/或3d打印过程的复杂性。

选择3d打印机的考虑因素包括3d打印机的速度和成本、打印原型的成本以及材料和色彩能力的成本和选择。通常，3d打印的成本太高，对于大多数用户应用来说并不实用。此外，通常目前可用的3d打印机对于用户应用来说太大了。

在sdl或lom中使用纸张降低了原材料的成本，但是打印机的尺寸和复杂性仍然存在，因此需要开发更小巧且不太复杂的打印机，其可以更便宜地生产并且适合用户的台式电脑。

因此，需要解决在lom系统中用于快速原型的3d打印过程中存在的一些问题。本申请旨在提供一种通过lom制造有色物体的改进方法。本说明书还旨在提供一种改进的3d打印系统。

技术实现要素：

根据本说明书，提供了一种3d打印设备，包括：打印模块，包括用于在打印位置进行介质层的打印的打印头；构建模块，用于从打印模块接收打印的介质层并构建打印的介质层以形成3d物体；输送装置，配置为将介质层传送到打印位置，以便进行介质层的打印并将打印的介质层从打印位置传送到校对模块。

根据另一方面，提供了一种桌面3d打印设备，包括：打印模块，用于打印介质层，和校对模块，用于校对打印的介质层以构建3d物体；以及进给机构，其具有接收多个介质层的第一进给托盘，并被配置为将介质层从第一进给托盘输送到打印位置，用于进行介质层的打印，以及将打印的介质层从打印位置输送到构建位置以实现3d物体的构建。在一种布置中，双面打印模块和校对模块被提供在单个集成设备中连接在一起，并且进给机构被配置为将各个介质层从输入端穿过打印模块输送到校对模块以在连续的串接过程中组合形成3d物体。

根据另一方面，提供了一种3d打印设备的双面打印模块，包括：进给机构，配置为：将介质层从接收介质层用于打印的第一进给托盘，输送到打印位置，以在介质层的第一面进行介质层的打印，将第一面打印的介质层从打印位置传送到第一进给托盘，将第一面打印的介质层从第一进给托盘传送到打印位置以在第二面打印介质，将双面打印的介质层从打印位置传送到构建位置以进行3d打印。在一种布置中，该模块还包括打印头，被配置为在介质层的第一面上进行打印，并在介质层的第一面上打印机器可读位置定位器，还包括光学读取器，配置成读取机器可读位置定位器，并且实现打印头相对于介质层第二面的位置的改变，以确保提供在第二面上的打印介质与提供在第一面上的打印介质正确对准。

根据另一方面，提供了一种双面打印模块，包括：打印头，被配置为在介质层的第一面上进行打印，并在介质层的第一面上打印一个或多个机器可读位置定位器，还包括光学读取器，配置成读取机器可读位置定位器，并且实现以下至少一个的位置改变：打印头相对于介质层第二面的位置的改变，以确保在第二面上的打印与提供在第一面上的打印介质正确对准，或者介质层相对于用于切割介质层的仿形模块的位置的改变。

此外，提供了一种3d打印设备的介质层送给机构，包括第一送给托盘，第一送给机构和第二送给机构，配置为：

将介质层从接收介质层用于打印的第一进给托盘，输送到打印位置，以在介质层的第一面进行介质层的打印，

将第一面打印的介质层从打印位置传送到第一进给托盘，

将第一面打印的介质层从第一进给托盘传送到打印位置以在第二面打印介质，

将双面打印的介质层从打印位置传送到构建位置。

在一种布置中，进给机构包括：

第一进给机构，配置为将介质层传送到打印位置，以实现介质层的打印，以及

第二进给机构，配置为将打印的介质层从打印位置传送到校对模块。在一种布置中，第二进给机构配置为将打印的介质层从打印位置传送到第一进给托盘。在一种布置中，第二进给机构配置为在将第一面打印的层传送到第一进给托盘之前将其翻转。在一种布置中，第一进给机构包括进给辊。在一种布置中，第二进给机构包括拾放头。

在3d桌面打印设备的一种布置中，还包括校对模块，配置为组合各个打印的介质层以形成3维（3d）物体。在一种布置中，校对模块配置为切割各个介质层并将各个层粘结在一起以形成3d物体成品。在一种布置中，校对模块包括粘结模块，配置为粘结各个介质层的多个介质层中的每个介质层，以及包括仿形模块，以切割各个介质层。

根据第一方面，提供了一种3d打印设备，包括：

打印模块和构建模块，提供在壳体中，

打印模块包括打印头，用于在打印位置打印介质层，以及

构建模块包括，从打印模块接收打印的介质层的构建板，以及粘合剂分配装置、切割装置和在构建位置从打印的介质层形成3d物体的粘结装置；

所述设备还包括在壳体内在介质输入端和构建位置之间限定的连续介质通道，以及包括输送装置，用于将介质层从介质输入端沿着介质通道输送到用于打印介质层的打印位置，并且将打印的介质层从打印位置输送到构建模块。

在一种布置中，构建模块被配置为通过选择性分层沉积（sdl）来制造3d物体。打印模块可以被配置为单面或双面打印介质层。在一种布置中，打印模块和构建模块一体地位于单个壳体中。输送装置还可以包括控制器，用于控制介质层输送通过设备，以及传感器，用于感测在打印位置和构建位置处的介质层的位置和/或对准，以及进给机构，沿介质通道馈送一个或多个的介质层。

在一种布置中，传感器可操作以感测介质层的位置和/或感测打印在介质层上的图像或标记，并且其中感测装置将感测信息的反馈，包括位置，标识或对准数据，提供到控制器。进给机构还包括一个或多个辊和拾放头。辊和/或拾放头进一步可操作以校正介质层的位置或对准中的误差。打印模块被配置为用于介质的双面打印，其中，打印在介质层上的图像对的第一图像被打印在介质的第一面上，并且图像对的第二图像被打印在介质的第二面上，与第一图像背对背，从而限定了物体的打印的介质层。该设备可以被配置为在第一打印通路中在介质层第一面上打印标记。该设备还-包括：传感器，被配置为感测打印在打印介质层第一面上的标记；以及打印头，被配置为在介质层的第二面上进行打印，第二面与第一面相对；其中基于感测标记，打印头位置被调节以与标记对准。

标记可包括基准标记。基准标记可以是被配置为提供关于在介质第一面上打印的图像的信息的标记，例如定位标记或图像标识符，以从用于打印的图像序列中识别图像。标记可以包括图像的一部分或打印在片材第一面上的图像。进给机构包括进给辊，其中进给辊是可控的以馈送介质层或调节介质层以使打印头与标记对准。进给机构包括用于接收片才形式的多个介质层的进给托盘，或者包括接收器，用于接收连续卷状的介质层。

在一种布置中，进给机构包括邻近进给托盘定位的拾放辊，其中，该辊配置为从进给托盘拾取片材，将片材绕过进给辊传送到打印头。进给辊配置为随着片材绕过进给辊，从第一位置翻转片材。该设备进一步包括拾放头，配置为在片材已绕过进给辊后抓取片材以将片材放回到纸张进给托盘上。该设备可配置为将在第一面打印的介质层返回到进给托盘上，以馈送到打印头来打印第二面。该设备可配置为双面打印介质层，并且将双面打印的介质层输送到构建模块。

在一种布置中，打印模块和构建模块串接在单个集成设备中，并且输送装置被配置为在连续的串接输送操作中，依次从输入托盘输送每个介质层到打印模块，并从打印模块输送到构建模块。在一种布置中，随着介质层被传送通过设备，打印模块和构建模块被配置为同时操作。打印模块和构建模块可以是独立可操作的。

此外，进给机构可以包括：第一进给机构，用于将介质层输送到打印位置以进行介质层的打印，以及第二进给机构，用于将打印的介质层从打印位置传送到构建模块。第二进给机构可以被配置为将打印的介质层从打印位置传送到第一进给托盘。第二进给机构可以被配置为在将第一面打印层传送到第一进给托盘之前将其翻转。第一进给机构可以包括进给辊。在一种布置中，第二进给机构包括拾放头。拾放头可以安装成移动穿过桌面3d打印设备的打印模块200和构建模块300以定位或传送介质层。

根据另一方面，提供一种桌面3d打印设备，包括：

打印模块，用于打印介质层，以及

校对模块，用于校对打印的介质层以构建3d物体；以及

进给机构，其具有接收多个介质层的第一进给托盘，并被配置为将介质层从第一进给托盘输送到打印位置，用于进行介质层的打印，以及将打印的介质层从打印位置输送到构建位置以实现3d物体的构建；

其中，打印模块和校对模块被提供在单个集成设备中连接在一起，并且进给机构被配置为将各个介质层从输入端穿过打印模块输送到校对模块以在连续的串接过程中组合形成3d物体。

根据另一方面，提供一种3d打印设备的双面打印模块，包括：

进给机构，配置为：

将介质层从接收介质层用于打印的第一进给托盘，输送到打印位置，以在介质层的第一面进行介质层的打印，

将第一面打印的介质层从打印位置传送到第一进给托盘，

将第一面打印的介质层从第一进给托盘传送到打印位置以在第二面打印介质，以及

将双面打印的介质层从打印位置传送到构建位置以进行3d打印。

双面打印模块，包括打印头，被配置为在介质层的第一面上进行打印，并在介质层的第一面上打印机器可读位置定位器，还包括光学读取器，配置成读取机器可读位置定位器，并且实现打印头相对于介质层第二面的位置的改变，以确保提供在第二面上的打印介质与提供在第一面上的打印介质正确对准。打印头可以被配置为相对于介质层的平面在x和y方向上移动。光学读取器可以被配置为，当第二面位于相对于打印头的打印位置准备打印时，读取机器可读位置定位器。光学读取器可以被配置为将机器可读位置定位器的位置信息传送到用于控制打印头的控制单元。在接收到位置信息时，控制单元确定打印头所需的调整，以确保要在第二面上提供的打印介质相对于提供在第一面的打印介质的正确对准。可以通过打印头的软件控制实现对准。

根据另一方面，提供一种双面打印模块，包括：

打印头，被配置为在介质层的第一面上进行打印，并在介质层的第一面上打印一个或多个机器可读位置定位器，

光学读取器，配置成读取机器可读位置定位器，并且实现以下至少一个的位置改变：

打印头相对于介质层第二面的位置的改变，以确保在第二面上的打印与提供在第一面上的打印介质正确对准，或者介质层相对于用于切割介质层的仿形模块的位置的改变。

光学读取器可以被配置为读取机器可读位置定位器并且实现打印头相对于介质层第二面的位置的改变。光学读取器可以被配置为读取机器可读位置定位器并且相对于用于切割介质层的仿形模块实现介质层的位置的改变。

根据另一方面，提供一种3d打印设备的介质层送给机构，包括第一送给托盘，第一送给机构和第二送给机构，配置为：

将介质层从接收介质层用于打印的第一进给托盘，输送到打印位置，以在介质层的第一面进行介质层的打印，

将第一面打印的介质层从打印位置传送到第一进给托盘，

将第一面打印的介质层从第一进给托盘传送到打印位置以在第二面打印介质，以及

将双面打印的介质层从打印位置传送到构建位置。

进给机构包括：

第一进给机构，配置为将介质层传送到打印位置，以实现介质层的打印，以及

第二进给机构，配置为将介质层从打印位置传送到校对模块。

第二进给机构配置为将打印的介质层从打印位置传送到第一进给托盘。第二进给机构配置为在将第一面打印的层传送到第一进给托盘之前将其翻转。第一进给机构包括进给辊。第二进给机构包括拾放头。

根据另一方面，提供了一种桌面3d打印设备，包括如上所述的双面打印模块或所述的介质层输送系统。

根据另一方面，提供一种如上所述的桌面3d打印设备，还包括校对模块，配置为组合多个打印的介质层以形成3维（3d）物体。校对模块配置为切割各个介质层并将各个层粘结在一起以形成3d物体成品。校对模块包括粘结模块，配置为粘结各个介质层的多个介质层中的每个介质层，以及包括仿形模块，以切割各个介质层。

进给机构可以限定介质输送路径，其中介质被输送到第一打印站，用于在介质的第一面上进行打印，以及从第一打印站输送到第二打印站，以在介质的第二面上进行打印。第一和第二打印站可以位于同一位置。第一和第二打印站可以被间隔开。该设备包括打印头，其中打印头可在第一和第二打印站之间移动，以在介质的第一面和介质的第二面上进行打印。该设备包括用于在第一和第二打印站处在介质的第一和第二面上同时打印的第一和第二打印头。第一和第二打印头可以布置成当片材在打印头之间时打印片材的第一和第二面。

附图说明

现结合附图对本发明进行描述，其中：

图1是根据本教导实施例的lom设备的框图；

图2是根据本教导的第一操作阶段中的3d桌面打印设备的正视图；

图3是图2的3d桌面打印设备的等角视图；

图4是在第二操作阶段中的图2和3的3d桌面打印设备的前正视图，其中打印在第一面上的纸张返回到进纸盘，用于表示打印机在第二面打印；

图5是在打印第二面的第二操作阶段中的图4的3d桌面打印设备的等角视图；

图6是在打印介质层被传送到构建模块的后期操作阶段中的图2至图5的3d桌面打印设备的正视图；

图7是图6的3d桌面打印设备的等角视图；以及

图8是根据本说明书的替代布置的图示，其提供单独的纸张被拾取并旋转第一个90度并穿过水平油墨打印头，然后再旋转90度进入构建区域，其中纸张是由多功能抓取头来抓取，并传送到构建位置。

具体实施方式

下文将对根据本教导的使用选择性分层沉积（sdl）的桌面打印设备的示例性设置进行描述，以便理解本教导的益处。这些设置将理解为是可被提供的这类设备的示例，并不旨在将本教导局限为任何一种具体设置，在不脱离本教导的范围的情况下，可以对本文所述的设置进行各种修改。

本说明书提供了一种集成常规打印和3d打印的sdl桌面设备。该设备被配置为打印和组合多个单独的介质层以形成三维（3d）物体。在本教导的上下文中，各个介质层可以被认为是不同的物理元素或实体。

图1a是根据本说明书的桌面sdl设备100的框图。桌面sdl设备（3d打印设备）100包括打印模块200和sdl构建模块300。打印模块可以被配置为打印多个介质层，并且构建模块用于组合多个单独的介质层以形成3d物体。介质层可以用单个黑色油墨打印，或者以多种颜色或非彩色即白色来打印。构建模块包括必要的特征—仿形或切割装置、粘合剂施加和粘结装置，用于将各个3d物体介质层构建和组合在一起以形成3d物体成品。打印模块200和构建模块300可以整体连接在设备100内，使得介质层可以在被传送到构建模块300以产生3d物体成品之前在打印模块200中被单面或双面打印。

在说明书中，构建模块描述为3d打印的模块，分层物体被组合以形成3d物体。术语构建模块、校对模块、构建室和构建模块、sdl构建模块已经用于描述此特征。

介质层被输送到打印模块200进行2d打印。打印的介质层从打印模块传送到构建室，以在sdl过程中校对和组合最终的3d物体。

所描述的布置中，介质层以片状形式提供。介质层优选为纸，但是应当注意，可以使用任何片材。介质被提供到桌面设备100以进行2d打印、仿形和粘合，从而产生彩色3d物体成品。

打印模块可以包括经配置以在校对之前将油墨施加到介质层的常规2d打印机。2d打印机可以是标准喷墨打印机。打印模块可以配置为仅在介质层的一面上或这在第一和第二面上进行打印。在第一和第二表面上进行打印在操作上减少了图像渗色，并且，无论物体的表面的角度如何，都保持了颜色准确性。打印模块可配置为向多个单独介质层中的一个或多个单独介质层的一个或多个表面施加多种颜色。

在说明书中，术语抓头、多功能头和拾放头已经被各种各样地用于描述和指代安装的头部，其在打印模块和构建模块上移动以拾取和放置用于打印和/或到构建位置的纸张。头部可以例如安装到x-y框架上，并且其移动由打印设备100的控制装置来控制。头部布置提供了高度灵活性和操作的高度控制。在检测到任何错误或未对准的情况下，头部可以用于定位并且还用于校正介质层的对准位置。

介质层被输送到打印模块200进行2d打印。打印的介质层从打印模块传送到构建室，以在sdl过程中校对和组合最终的3d物体。

在介质层501上打印的图像600a和/或600b，根据预生成的数字打印文件来打印，该打印文件包含要打印的3d物体的图像、轮廓和颜色信息。

在本文中简要说明预生成数字打印文件的示例性布置中的步骤，然而，应当理解，可以提供替代方法。如本领域已知的，3d打印从3d数据文件开始，3d数据文件代表要打印的3d物体。例如，可以在本教导中使用3d产品设计的通用工业标准文件格式，stl以及obj和vrml（用于彩色3d打印），然而，应当理解，也可以使用合适的替代格式。然后生成颜色并将其应用于数据文件中所表示的模型。读取这些文件中的数据，并将计算机模型切成与介质层相同厚度的可打印层。数据文件的这种生成通常发生在连接到打印机100的pc或计算设备上，但是这不应被解释为限制，因为这种处理也可能发生在打印设备100中。应当理解，在替代布置中，切层可以在云中或在移动设备、平板电脑、手机上执行。此外，本教导不限于上述文件生成方法，并且可以使用任何合适的生成3d打印文件的方法。

在开始打印作业和sdl作业之前，提供或以其他方式将预生成的文件加载到打印设备100。尽管未示出，打印设备100包括处理器或控制器以及加载打印文件的存储器。

数字打印文件被控制器/处理器再次引用或读取。数字打印文件可以包括用于每个介质层501的一系列顶面底面图像对600a/600b。所有介质层的第一面和第二面的彩色图像信息也包含在数字打印文件中。

图1是根据本说明书的桌面lom（分层物体制造）设备100的框图。桌面lom设备（3d打印设备）100包括打印模块200和构建模块300。打印模块被配置为根据物体规格根据需要打印多个介质层，以及校对模块配置成组合多个打印介质层以形成3d物体。介质层可以用单个黑色油墨打印，或者以多种颜色来彩印。每个单独的介质层可以单独地或独立地打印。构建模块包括仿形或切割装置以切割单个物体介质层，以及包括粘结装置，以将各个介质层粘结在一起以形成3d物体成品。打印模块200和构建模块300可以整体连接在设备100内，使得介质层可以在直接被传送到构建或校对模块300以产生3d物体成品之前在打印模块200中被单面或双面打印。

介质层被输送到打印模块200进行2d打印。打印的介质层从打印模块随后被传送到构建模块300，以在sdl过程中校对和组合最终的3d物体。

介质层501a，501b在所述布置中为以片材501形式提供。片材501优选为提供给桌面设备100以进行2d打印、仿形并粘结的纸张以产生彩色3d物体成品。设备100包括介质进给或介质输送模块150。进给或输送模块150包括进给装置或输送装置160，用于将介质从介质输入端111输送穿过用于单面或双面打印的打印模块200，并输送到构建模块300用于组合以形成期望的sdl构建物体700。输送模块160还包括连接到用于控制输送的控制装置180的感测装置170/171。感测装置170/171在打印或校对或构建阶段期间，实时地提供介质层的任何进给错误或不对准的检测和校正。在连续的串接（in-line）布置和方法中提供了穿过打印（2d打印）和构建（3d打印）阶段的输送。本说明书的装置以连续的串接方法和装置提供单面或双面打印和3d打印。

在说明书的示例性布置中，在下面参考图1-6进一步描述，进给或输送装置150/160包括进给辊161、传感器170和拾放（抓）头168。抓头可以进一步或替代地包括传感器172。设备100限定从介质输入端111到构建板310的介质输送路径140。介质层路径或通道140是穿过设备的连续路径或通道，并且进给机构包括辊、拾放头和导向件，将介质层沿着通道连续输送以进行处理。

每张片材从输入托盘进给到打印位置，根据需要在单面或双面打印。每张片材从打印位置依次传送到构建位置。输送穿过系统是连续的。该设备包括检测装置和控制装置，用于对设备进行控制，并通过进给机构经由介质层通道进行输送。每张片材依次从输入端到构建位置连续输送穿过设备。

打印模块200包括在校对之前将油墨施加到介质层的2d打印机。2d打印机可以是标准喷墨打印机。打印模块200包括打印头230。打印头230被配置为在打印站210处在片材或介质层的第一和第二表上打印。在第一和第二面上进行打印在操作上减少了图像渗色，并且，无论物体的表面的角度如何，都保持了颜色准确性。打印模块可配置为向多个单独介质层中的一个或多个单独介质层的一个或多个表面施加多种颜色。构建模块300包括粘结模块，用于粘合多个介质层501中的各个介质层，以及包括仿形模块，被配置为对多个介质层中的各个介质层进行仿形以在3d物体内得到期望的3d形状。包括仿形和粘结装置的构建模块300可集成在单个仿形和层粘结模块中。

根据本教导，在校对或构建模块300中，从被组合和仿形以形成所需最终几何形状的各个介质层501的堆叠中来形成3d物体成品。3d打印物品的每个介质层501可以在打印模块中单面或双面打印。打印后，将打印的介质层501直接馈送到构建模块中，在构建模块中每个打印层可被仿形和粘结，以完成3d打印物品的制造。

应当注意，术语介质层或介质片、纸张和介质已经在说明书中用于描述提供以形成3d物体层的介质和介质层。在优选的布置中，介质层可以是常规的纤维纸片或从卷切割的纤维纸片。各个介质层可以是纤维纸片，其在组合布置之前可以被打印或以其他方式处理。在优选的布置中，介质层可以是a4尺寸的纸张。因此，多个3d物体介质层，例如示例性的纤维素纸，可以以2d和3d进行打印，以形成3d打印物品成品。

参考图2，描述了根据本说明书的示例性布置的桌面打印设备100。设备100包括打印模块200和构建模块300。打印模块200包括用于接收介质层或片材501的堆叠的进给托盘111，以及包括进给辊161和打印头230。在打印站210处打印片材501。在示例性布置中，介质层为纸张500。设备100包括传感器170，传感器170用于在进给辊161或打印站210处感测片材或片材501上图像或标记。设备100还包括抓（拾放）头168，以抓取片材离开进给辊161。校对或构建模块300包括构建板310和压板330。构建模块300包括用于构建3d物体的粘合剂分配装置320、切割装置321和粘结装置330。构建板310限定构建室或构建位置，用于从打印的介质层来组装3d物体。在图2的示例性布置中，进给托盘111和构建板310都可移动地安装到公共框架101。进给托盘111和构建板310可根据需要在第一下部位置和第二上部位置之间移动。

头部168已经被描述为拾放（抓）头，其功能是用在设备100的打印模块200中。在优选的布置中，抓头168与设备100的多功能头322一体地提供。多功能头部322包括可在打印机模块200处操作的抓头168，以帮助输送用于打印的片材和用于将打印的片材从打印模块200传送到构建位置310。在优选的布置中，多功能头部322还可以包括传感器172、用于切割或切制构建物体介质层的切割装置321以及用于将粘合剂分配到构建物体介质层的粘合剂分配装置320。此外，传感器172可以用于相对于打印和校对模块来定位抓头168/322。抓头168/322还可以使用这样的传感器来确定当介质层501从打印头230和传感器170之间出现时接合或抓住介质层501的正确位置。

在优选的布置中，传感器170可以是为光学读取器。类似地，传感器172（如果提供的话）可以是光学传感器。例如，如果打印在片材第一面上的标记包括打印的基准或基准标记605，则传感器可以被配置为检测这样的标记。在替代的布置中，传感器170或172可以是视觉检测传感器。可以根据是否需要识别图像或检测图像特征或者是否要读取标记来选择传感器类型。如上所述，进给模块150/160包括进一步的感测装置。构建模块300包括用于感测图像或标记的附加传感器171，以确定介质层向构建板310呈现的任何未对准。

设备100提供了集成串接（in-line）的2d打印模块200和构建模块（3d打印模块）300。输送装置160被提供从输入端穿过打印模块和到达构建模块来输送待打印的介质501并用于形成构建物体的层。输送是一个连续的串接输送。

打印模块和构建模块在单个集成设备中串接，并且输送装置被配置为以连续的串接传送过程将介质从输入端传送到打印模块和构建模块。

根据需要，多功能头部322和/或抓头168被安装以跨过桌面3d打印设备100的打印模块200和构建模块300移动。控制装置180被提供以控制多功能头部322和/或抓头168和/或输送装置150/160和/或传感器170/171的定位和操作。在优选的布置中，多功能头部322可以安装在x-y框架上，以便在打印模块200和校对模块300上移动。

在示例性布置中，介质层701是打印纸的标准片材501。进给托盘111将各个片材501提供给进给辊161。进给辊161从进给托盘111处接收片材501，并将片材501供给到打印头230和抓头168（或多功能头部322）。

进给托盘111可在第一下部位置和第二上部位置之间移动。进给托盘111可移动到下部位置用于填料和再填料。进给托盘111可移动到上部位置，用于将片材501从堆叠的顶部进给到进给辊161。进给托盘111可以在上部位置的方向被偏斜，以将介质层馈送到进给辊。进给托盘111可以预先加载足够数量的片材501以在准备打印运行时完成打印作业。然而，可以暂停打印运行以重新装载进给托盘111。

如将理解的，图2的进给辊161示出了进给辊的示例性布置，用于从进给托盘111拾取片材501并将其从进给辊161提供，用于随后到打印头230的打印和处理。随之介质层被辊161承载以提供到打印头230，介质层501被翻转。

每个介质层或片材501具有第一面505a和第二面505b。本系统被配置为在片材501的一个或两个面的至少一部分上打印图像。这里被注明的片材501的使用方向和片材的每个面，是为了进一步描述示例性布置的双面打印处理的阶段。假设片材以第一使用方向被装载在进给托盘111中，使得第一面505a向下面向进料托盘111，并且第二面505b从堆叠112面朝上。进给辊161是被配置为从进给托盘111，即从介质层的堆叠112的顶部拾取单个片材501，并且使片材501旋转所述辊161的约180度并将介质层从该辊送出。围绕辊旋转的每个介质层501从辊161翻转出来，使得第一面505a现在面向上用于打印。

当从辊161的出口部分出来时，反转的介质层501在打印头230和传感器170之间通过。在示例性布置中，打印头位于进给辊161的出口部分附近。打印头230被配置为打印介质层501的第一面的至少一部分。介质层501可以用单个黑色油墨打印，或者用多种颜色打印。打印头230可以被配置为在第一面上打印图像600b，该图像与3d物体的层相关。打印头230还可以被配置为在介质层501的同一面即第一面505a上打印基准标记605和图像600b。打印在介质层501上的图像根据预生成的数字打印文件来打印，该数字打印文件包含要被打印的3d物体的图像、轮廓和颜色信息，如上所述，提供了在每张片材上打印图像对600a和600b，用于在片材上背靠背打印以限定物体的介质层。

基准标记605可以打印在介质片501的与在第一阶段中打印的图像600b相同的一面上，以提供关于图像的位置信息，如下面将要更详细地说明。

打印头230可以是在传统2d打印机上使用的任何合适的打印头，其被配置为当介质层从辊161送出时将油墨施加到介质层。例如，打印头230可以是标准喷墨打印机。

当介质层501在打印头230和传感器170之间通过时，抓头168（322）夹住介质片501。随着介质层501通过进给辊161进给，抓头168（322）构造成跨着进给托盘111的顶部移动。抓头168可以进一步同时移动，帮助移动介质层501离开进给辊161。抓头168（322）构造成接合介质层501并引导介质层501离开进给辊161、打印头230和传感器170。

图3是图2的3d桌面打印设备100的等角视图。在该视图中，该过程处于与图2中相同的阶段，即，介质层501被馈送通过进给辊161以在介质层的第一面505a打印。已经从进给辊161的顶部出来的介质层的部分被打印头230打印，即图像600b被打印在介质层501的第一面505a（朝上的一面）上。此外，基准标记605可以打印在介质层501的同一面上。

在图2和图3的示例性布置中，打印头230不延伸穿过介质层501的纵向范围，而是构造成从一侧到另一侧移动以实现介质层501的打印。然而，应当理解，也可以使用跨越介质层501长度的固定打印头。如前所述，打印头230可以被配置为在介质层501通过打印头230时在介质层501上打印基准标记605和图像600b。

图像或如果提供的基准标记605可以在打印过程的第二阶段由传感器170或传感器172感测到。基准标记605可以包括位置或识别信息。对打印图像或基准标记的感测来用于片材打印第二面的定位。

参照图4和图5对打印设备100执行的打印处理的第二阶段进行描述。第二阶段用于在已经通过第一打印阶段的片材的另一面（或第二面505b）上进行打印。如图4所示，已经完成了介质片材501的第一面505a上（图像600b和/或受信标记605）的打印。

打印的介质层从第一打印通道离开打印头230时返回到进给托盘111。

在图4和图5的示例性布置中，片材被抓头168从打印头230拉出。抓头168在介质层前缘部分附近与介质层112接合。抓头168将介质层从印刷头230拉出，使得介质层的后缘部分落在托盘111中的未打印的片材501堆叠的顶部，并将介质层返回到堆叠以进行打印第二面505b。在介质层501是堆叠112中唯一的剩余介质层的情况下，它将简单地直接落到送给托盘111上。

抓头168构造成移动到与打印头230间隔开的位置，例如沿构建模块300的方向或靠近构建模块300的位置，以便确保新打印的介质层501从打印头230和传感器170之间离开的间隙，以允许新打印的介质层501返回到堆叠并放置在堆叠112上。

抓头168还可以被配置成当将打印的介质层501沉积在介质层112的堆叠上时将介质层501定位成朝向进给辊161拾取。例如，抓头168可被配置成在进给辊161的方向上向介质层501施加推力。

一旦介质层正确地定位在介质片材501的堆叠上，则抓头168释放介质层501的前缘。应当理解，具有在介质层501第一面505a上打印的图像600b和/或基准标记605的介质层501，返回到介质层501的堆叠112，第一面朝上以进一步处理。返回的打印介质层501相对于其在介质层112的堆叠上的原始位置被翻转。

可以提供传感器和/或机械引导件和/或止动件和/或机械定位装置以将回来的介质层501正确地定位在介质层112的堆叠上。可以提供位置传感器。

图5示出了在如图4所示的打印过程的相同阶段的打印设备100的等角视图。可以看出，打印的介质层501（打印在第一面505a上）被返回到介质层112的堆叠上，尽管与其起始方向相比是倒置的。抓头168在附图中不可见，因为其位于靠近校对或构建模块300的位置。

从参考图2至图5的上述描述可以理解，本教导提供了一种3d打印设备，其包括纸张供给托盘111，与供给托盘相邻定位的进给辊161，其配置成从进给托盘拾取介质层501并将介质501绕过辊，并且包括多功能头（322/168），构造成在介质层501绕过辊后抓取介质层501以将片材放回到纸张供给托盘111上。

由打印设备100执行的打印过程的第二阶段，类似于参考图1和图2描述的过程的第一阶段。在打印介质层501已经返回到介质层112的堆叠之后，打印介质层501再次由进给辊161拾取。打印介质层501围绕进给辊161进给180度并再次翻转，使得介质层501的未打印面（在本说明书和设备100的情况下为第二面505b）被呈现给打印230。打印头230现在可以打印介质层501的未打印面505b。

打印在未打印面的图像600a或其他标记，与已经打印在片材501的第一面505a上的图像600b或其他标记605的对准，对于3d物体的精确打印和制造至关重要。本说明书的设备100提供了第二面上的图像600a与第一图像600b的对准改进。设置100被配置为根据需要提供对准。在示例性布置中，在第一打印通路中，图像600b和基准标记605打印在第一面505a上。当第二侧505b被呈现用于在打印头230处打印时，传感器170感测基准标记605（和/或图像600b的一部分）。感测到的信息被传送到进给控制器180并被处理以确定打印在介质层第一面上的图像600b与打印头之间的任何未对准，打印头被配置为在介质层的第二面上打印图像600a。如果检测到任何未对准，则控制器180发出控制信号以在打印头230和介质层501的相对位置中进行校正。

如上所述，图像对（600a，600b）被定义在片材501上背靠背打印以限定构建物体的介质层。要在介质上打印的图像对的第一图像被打印在介质的第一面上，并且图像对的第二图像被打印在介质的第二面上，与第一图像背靠背，以限定3d物体的打印介质层。

因此，随着介质层第二面呈现用于打印，已经打印在介质层501第一面上的先前打印的图像和/或基准标记被用于提供正确的对准。现在使用在打印过程第一阶段中未使用的传感器170，在介质层501通过传感器170时读取介质层501的第一打印面（这里的底面）上的基准标记或对准标记605。传感器170可以布置成跨越介质层501的整个宽度延伸。传感器170可以被配置为感测图像或打印在页面上的图像的特征，或者感测打印在其上的任何基准标记。传感器感测位置信息。然后将从感测图像600b或基准标记605获得的位置信息提供给控制器或处理器（未示出）。控制器/处理器处理所接收的位置信息以准确地确定已经打印在介质层底面的图像的位置。当在打印过程的第一阶段打印介质层501的第一面时，控制器/处理器还可以确定相对于图像的打印基准标记的位置。

确定了打印在介质层501面向下的第一面上的图像的确切位置后，控制器/处理器180确定打印头是否与介质层501正确对准。如果需要，打印头的位置可以被调整以补偿在介质层501第二面上的打印开始之前的任何未对准。

如前所述，打印头230能够横跨介质层的宽度从一侧到另一侧移动。然而，打印头还能够在有限的程度上向前和向后移动，以正确地定位自身以将介质层501的顶面上的打印与已经打印的介质层的底面对齐。

在替代布置中，控制器/处理器180可以确定打印头是否与介质层501正确对准，并且如果需要，可以调整介质层的位置。

如果没有提供对准方法或装置，那么打印头将假定打印介质层501已经被供给围绕辊161，使得其被定位成与打印过程的第一阶段完全相同，尽管是反转的。实际上，打印介质层501不可能在首次通过辊时-图1和图2所示的第一通过，返回到与其位置精确对准的辊的顶部。

一旦打印头和介质层被确定为相对于彼此正确定位和对准，打印头可以以正常方式开始在介质层的第二面上进行打印。

数字打印文件被控制器/处理器再次引用或读取。数字打印文件包括每个介质层701a，701b...等的一系列顶面底面图像对。所有介质层的第一面和第二面的彩色图像信息也包含在数字打印文件中。

从参考图2至图5的上述说明可以理解，本教导提供了一种3d打印设备100，其包括传感器170，其被配置为检测图像600b或读取打印在介质层501的第一面上的基准标记605；以及打印头230，被配置为在介质层501的第二面上进行打印，第二面是与片材第一面相对的一面，其中在读取基准标记605时，将打印头230位置的定位调整为提供相对于片材第一面上的图像或基准标记605的对准。

有效地，在一个示例性布置中，提供一种双面打印模块，包括：打印头，其被配置为在介质层的第一面上打印并在第一面上打印基准，光学读取器，被配置为读取基准并且实现打印头相对于纸张的第二面的定位的变化，以确保提供在第二面上的打印介质相对于提供在第一面上的打印介质的正确对准。

可以通过打印头的软件控制来实现提供在第二面上的打印介质的对准。

该设备还提供了一种介质层输送系统，其包括用于接收介质层的进给托盘；输送机构，用于将介质层从进给托盘输送到打印位置；以及光学传感器，其被配置为确定在输送机构处从进给托盘接收到介质层，并且确定没有接收到介质层以实现对进给托盘经历的偏移的增加从而移动介质层积极地与输送机构接合。

输送机构可以包括驱动辊，其形成转弯部分内侧，用于改变输送路径的方向；以及一个或多个夹送辊，其将介质层偏压抵靠驱动辊的外周表面。输送机构还包括一个或多个转动导向器，其设置在夹送辊之间，以沿着驱动辊的外周引导介质层。转向导板可以形成为使得输送到转弯部分的介质层前缘被引导到在夹送辊中的下游测的一个夹送辊和驱动辊之间的接触部分。

参考图6和图7示出了由打印设备100执行的3d打印过程的下一阶段。可以看出，一旦介质层701现在已经被打印在两面上，则不需要将双面打印介质层701返回到介质111的堆叠。因此，抓头168/322在从打印头230和传感器170抽出或拉出介质层之后，不会将介质层放在堆叠112上。相反，介质层被输送到构建模块300的构建板310。

从图2可以看出，供给托盘111和构建板310都安装在框架101上，框架101仅仅是示例性的。可以使用任何合适的装置，在进给托盘111和构建板310沿着图2的箭头方向移动时，足够支撑它们。

介质层701（通过抓头）放置在构建板310上的介质层的顶部上，已经被切片并且已经施加了粘合剂。构建板310构造成向上（沿所示的箭头的方向）移动到加热板330并施加压力。该压力确保了两个介质层，即介质层701和已经放置在构建板310上的介质层之间的有效粘结。

然后，构造板310被降低以允许多功能头322返回到构建板310上方的位置。

优选示例性布置的多功能头322包括刀片321（未示出）。此外，可以提供安装在多功能头部322上的粘合剂施加器320，以根据需要将粘合剂施加到介质层。

如本领域已知的，刀片321可以是可调节的碳化钨刀片。多功能头通过跟踪物体轮廓来操纵切割介质层701，以创建待打印3d物体的边缘。没有形成3d物体成品部分的介质层区域也被切成小方块。在一种布置中，随后施加粘合剂。在示例性布置中，根据介质层701的一部分是否被除掉或是形成最终物体的层，可以将不同粘合剂施加到构建物体介质层701的不同部分。

在构建板310上形成构建物体的堆叠然后准备好将另一个打印介质层放置在其上。当另一打印介质层被拉到其顶部时，堆叠被压靠在将两层密封在一起的加热板上。

一旦所有层都已经被切割、粘结和压在一起，该物体作为一大块纸张从打印机出来。但是预先切割以去除的废料将物体本身的致密材料拉出。

参见图8的替代布置，设备100可以设置有两个打印头230/230'，以允许在介质的相对侧同时打印，即同时打印片材的第一和第二面。各个片材501被馈送并首先旋转90度以穿过相对设置的打印头230/230'。然后将片材501再次旋转90度进入构建模块300，其中片材501被多功能抓头322夹住并传送到构建位置510。在该布置中，随着片材在打印头之间通过，片材的两个面被同时打印。在这种情况下，打印头被布置成在大致水平的方向上打印。

本说明书的配置提供了一种改进的桌面3d打印设备。该设备有利地被配置在连续的串接过程中，提供介质的单面或双面版式的2d打印和3d打印。应当理解，在本领域中，3d打印是指lom过程。如本文所述，在本说明书的示例性布置中，要打印的介质、纸张以片材或卷状形式提供给设备，纸张被输送用于双面打印，并且直接传送到lom过程的构建板。

本说明书的布置可有利地例如用于照片或等高线图的3d打印。通过3d打印制造的物体在物体的各层具有精确的颜色规范。本说明书的布置提供了对每层的第一和第二面上颜色的改进的控制。提供的方法是高精度的，并且3d物体的质量得到改进。

根据本实施例的双面打印模块可以在3d打印过程的情况中有用地应用。当从双面打印介质层时，会发生较少的图像扩散，从而提供更好的图像特征尺寸控制。在打印层之间没有发生颜色的相互作用，这保持了所需图像的保真度。然而，根据本实施例的双面打印模块可以有用地应用于其它双面打印应用中，其中重要的是打印在介质层第一和第二面上的图像的对准。

本说明书的布置提供了高效的过程。