專利名稱:三維打印的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種三維打印機(jī)，包括控制單元及受該控制單元控制的第一感光鼓、第二感光鼓、載物臺(tái)及轉(zhuǎn)印裝置，該轉(zhuǎn)印裝置受控制單元控制地可沿垂直于載物臺(tái)的載物面的方向移動(dòng)，該轉(zhuǎn)印裝置包括環(huán)形轉(zhuǎn)印帶、第一轉(zhuǎn)印輥、第二轉(zhuǎn)印輥及熱壓裝置；第一轉(zhuǎn)印輥的軸心線與第一感光鼓的軸心線共第一平面且相互平行，環(huán)形轉(zhuǎn)印帶從第一轉(zhuǎn)印輥與第一感光鼓之間的間隙穿過(guò)；第二轉(zhuǎn)印輥的軸心線與第二感光鼓的軸心線共第二平面且平行，環(huán)形轉(zhuǎn)印帶從第二轉(zhuǎn)印輥與第二感光鼓之間的間隙穿過(guò)；熱壓裝置的熱壓面及載物面均平行于穿過(guò)熱壓面與載物面間的部分環(huán)形轉(zhuǎn)印帶的工作面。該三維打印機(jī)能夠高速進(jìn)行打印高精度的三維物體。
【專利說(shuō)明】三維打印機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種三維打印機(jī)，特別涉及一種利用電子照相成像技術(shù)的三維打 印機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 三維打印機(jī)，是一種基于三維物體的數(shù)字模型，利用粉末狀金屬或塑料等材料，通 過(guò)逐層打印的方式構(gòu)造三維物體的設(shè)備。
[0003] 公告號(hào)為CN1216726C的專利文獻(xiàn)的【背景技術(shù)】中描述了一種以絲料的形式向打印 頭供給成型材料的三維打印機(jī)，參見(jiàn)圖1，三維打印機(jī)01具有打印頭011、供料裝置012、導(dǎo) 管013及載物臺(tái)014 ;供料裝置012具有一個(gè)纏繞有成型絲0123的供料盤0121 ;打印頭011 具有由電機(jī)0115驅(qū)動(dòng)的一對(duì)供料滾輪0113與0114,液化器0111及設(shè)于液化器0111下端 的打印噴嘴0112。供料盤0121被安裝于三維打印機(jī)01的供料盤安裝架的轉(zhuǎn)軸0122上， 從而將成型絲0123提供給打印頭011。在使用過(guò)程中，將成型絲0123從供料盤0121上拉 出，使被拉直的成型絲通過(guò)由摩擦阻力較小的材料制成的導(dǎo)管013,直至將成型絲供給到供 料滾輪0113及0114，在供料滾輪0113及0114的驅(qū)動(dòng)下，成型絲0123進(jìn)入液化器0111，成 型絲在液化器0111內(nèi)經(jīng)加熱成熔融狀態(tài)的成型材料，在后續(xù)成型絲推力的作用下，從打印 噴嘴0112擠出并沉積于載物臺(tái)014的載物面上。三維打印機(jī)01的控制單元通過(guò)控制打印 頭011在水平的X-Y平面內(nèi)移動(dòng)，同時(shí)控制載物臺(tái)014沿垂向的Z軸移動(dòng)，從而逐層地打印 出三維物體。
[0004] 在打印過(guò)程中，為了便于打印三維物體的懸空部分及防止該懸空部分變形，需要 在逐層打印三維物體同時(shí)，逐層打印對(duì)該懸空部分進(jìn)行支撐的支撐結(jié)構(gòu)。由于三維物體及 其支撐結(jié)構(gòu)均采用打印頭進(jìn)行打印，受限于打印噴嘴的尺寸，打印出的三維物體及支撐結(jié) 構(gòu)的精度不高。此外，由于處于同一切片層的支撐結(jié)構(gòu)與三維物體無(wú)法同時(shí)打印，所以基本 上是先打印支撐結(jié)構(gòu)，三維物體與支撐結(jié)構(gòu)相接觸的部分表面打印精度決定于支撐結(jié)構(gòu)的 打印精度。
[0005] 在公布號(hào)為CN103331911A的專利文獻(xiàn)中公布了一種三維打印快速成型設(shè)備，即 三維打印機(jī)，其具有第一感光鼓、第二感光鼓、承印臺(tái)、轉(zhuǎn)印帶及光源，承印臺(tái)位于轉(zhuǎn)印帶沿 鉛垂方向的下方。該三維快速成型設(shè)備利用現(xiàn)有激光打印機(jī)中的電子照相成像技術(shù)，在第 一感光鼓上生成第一顯影劑圖像，第一顯影劑圖像由轉(zhuǎn)印帶轉(zhuǎn)印至承印臺(tái)上并經(jīng)光照而固 化成固體層；在第二感光鼓上生成第二顯影劑圖像，第二顯影劑圖像由轉(zhuǎn)印帶轉(zhuǎn)印至承印 臺(tái)上位于固體層之外的區(qū)域。重復(fù)上述步驟，逐層打印出的固體層組成三維物體，第二顯影 劑圖像組成粉末堆積體，形成三維物體的支撐結(jié)構(gòu)。由于采用可光照固化的顯影劑為成型 材料，不可光照固化的顯影劑為支撐材料，并采用電子照相成像技術(shù)，使打印出每層三維物 體與支撐結(jié)構(gòu)的厚度很薄，提高三維打印的精度。但是，由于采用可光固化顯影劑經(jīng)固化后 形成一層固體層，難以保證形成的固體層表面為一光滑平面，無(wú)法為后續(xù)打印的固體層提 供良好的參考基準(zhǔn)面，即打印面；而且其支撐結(jié)構(gòu)為由顯影劑堆積成的粉末堆積體，比較松 散，難以形成密實(shí)的支撐結(jié)構(gòu)，無(wú)法為三維物體的懸空部分提供有效支撐。此外，該三維快 速成型設(shè)備的打印方法中，同一切片層的三維物體與支撐結(jié)構(gòu)無(wú)法同時(shí)進(jìn)行打印。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型的目的是提供一種利用電子照相技術(shù)的三維打印機(jī)，旨在提高三維打 印的精度及打印速度。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的三維打印機(jī)包括控制單元及受該控制單元 控制的第一感光鼓、第二感光鼓及載物臺(tái)；載物臺(tái)可沿垂直于其自身載物面的方向移動(dòng)； 還包括轉(zhuǎn)印裝置，該轉(zhuǎn)印裝置受控制單元控制地可沿垂直于載物臺(tái)的載物面的方向移動(dòng)， 該載物臺(tái)包括環(huán)形轉(zhuǎn)印帶、第一轉(zhuǎn)印棍、第二轉(zhuǎn)印輥及熱壓裝置；第一轉(zhuǎn)印輥的軸心線與第 一感光鼓的軸心線共第一平面且相互平行，環(huán)形轉(zhuǎn)印帶從第一轉(zhuǎn)印輥與第一感光鼓之間的 間隙穿過(guò)；第二轉(zhuǎn)印輥的軸心線與第二感光鼓的軸心線共第二平面且平行，環(huán)形轉(zhuǎn)印帶從 第二轉(zhuǎn)印輥與第二感光鼓之間的間隙穿過(guò)；熱壓裝置的熱壓面及載物面均平行于穿過(guò)熱壓 面與載物面間的部分環(huán)形轉(zhuǎn)印帶的工作面；熱壓面為熱壓裝置對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)印帶施加壓力及熱 量的軌跡構(gòu)成的平面；例如，熱壓裝置為熱壓板時(shí)，熱壓板的工作面即為熱壓面，當(dāng)熱壓裝 置為熱壓輥時(shí)，在熱壓過(guò)程中熱壓輥旋轉(zhuǎn)行進(jìn)過(guò)程中，對(duì)環(huán)形轉(zhuǎn)印帶施加熱量及壓力的工 作面的軌跡構(gòu)成熱壓面。
[0008] 由以上方案可見(jiàn)，該三維打印機(jī)的第一感光鼓用于生成對(duì)應(yīng)于支撐結(jié)構(gòu)的一層切 片層的第一靜電顯像，第二感光鼓用于生成對(duì)應(yīng)于三維物體的一層切片層的第二靜電顯 像，在第一轉(zhuǎn)印輥及第二轉(zhuǎn)印輥的作用下，第一靜電顯像及第二靜電顯像被轉(zhuǎn)印至轉(zhuǎn)印帶 的工作面上，形成對(duì)應(yīng)于成型件的一層切片層的總靜電顯像，通過(guò)熱壓裝置的熱量及壓力 作用將總靜電顯像熱壓于載物臺(tái)的載物面或已打印的成型件的上表面上，由于該三維打印 機(jī)在打印成型件的過(guò)程中可同時(shí)進(jìn)行打印同一層切片層的支撐結(jié)構(gòu)及三維物體，提高三維 打印速度，且這一切片層通過(guò)熱壓形成一很平的基準(zhǔn)參考面，為下一層切片層的打印提供 良好的打印面，從而可進(jìn)行高精度的三維打?。淮送?，該三維打印機(jī)利用激光打印技術(shù)進(jìn)行 鋪設(shè)切片層，提高切片層的鋪設(shè)精度及均勻性，提高三維打印的打印精度。
[0009] 具體的方案為熱壓裝置優(yōu)選為熱壓板。
[0010] 更具體的方案為第一感光鼓可旋轉(zhuǎn)地支承于顯影盒兩端的感光鼓支架上，第二感 光鼓可旋轉(zhuǎn)地支承于第一碳粉盒兩端的感光鼓支架上，顯影盒及第一碳粉盒可拆卸地安裝 于三維打印機(jī)上；熱壓板的熱壓面緊貼于環(huán)形轉(zhuǎn)印帶的內(nèi)側(cè)表面上。
[0011] 由以上方案可見(jiàn)，可以便于對(duì)由成型材料與支撐材料構(gòu)成的耗材的更換及補(bǔ)充。
[0012] 優(yōu)選的方案為上述三維打印機(jī)還包括第三感光鼓、第四感光鼓、第五感光鼓、第三 轉(zhuǎn)印輥、第四轉(zhuǎn)印輥及第五轉(zhuǎn)印輥；第三感光鼓可旋轉(zhuǎn)地支承于第三碳粉盒的兩端的感光 鼓支架上，第四感光鼓可旋轉(zhuǎn)地支承于第四碳粉盒的兩端的感光鼓支架上，第五感光鼓可 旋轉(zhuǎn)地支承于第五碳粉盒的兩端的感光鼓支架上；第三轉(zhuǎn)印輥的軸心線與第三感光鼓的軸 心線共第三平面且相互平行，環(huán)形轉(zhuǎn)印帶從第三轉(zhuǎn)印輥與第三感光鼓之間的間隙穿過(guò)；第 四轉(zhuǎn)印輥的軸心線與第四感光鼓的軸心線共第四平面且相互平行，環(huán)形轉(zhuǎn)印帶從第四轉(zhuǎn)印 輥與第四感光鼓之間的間隙穿過(guò)；第五轉(zhuǎn)印輥的軸心線與第五感光鼓的軸心線共第五平面 且相互平行，環(huán)形轉(zhuǎn)印帶從第五轉(zhuǎn)印輥與第五感光鼓之間的間隙穿過(guò)；第三碳粉盒、第四碳 粉盒及第五碳粉盒可拆卸地安裝于三維打印機(jī)上。
[0013] 由以上方案可見(jiàn)，在第三碳粉盒、第四碳粉盒、第五碳粉盒及安裝有第二感光鼓的 第一碳粉盒的粉倉(cāng)中對(duì)應(yīng)地裝入藍(lán)色、紅色、綠色及黑色碳粉，便可打印出彩色的高精度三 維物體。

【附圖說(shuō)明】

[0014] 圖1是一種現(xiàn)有三維打印機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2是本實(shí)用新型三維打印機(jī)用于構(gòu)建可溶于水的支撐結(jié)構(gòu)的顯影劑的制備流 程圖；
[0016] 圖3是本實(shí)用新型三維打印機(jī)第一實(shí)施例的原理示意圖；
[0017] 圖4是使用本實(shí)用新型三維打印機(jī)第一實(shí)施例進(jìn)行三維打印的流程圖；
[0018] 圖5是采用本實(shí)用新型三維打印機(jī)第一實(shí)施例進(jìn)行三維打印的轉(zhuǎn)印步驟的過(guò)程 示意圖；
[0019] 圖6是采用本實(shí)用新型三維打印機(jī)第一實(shí)施例進(jìn)行三維打印的熱壓步驟的過(guò)程 示意圖。
[0020] 以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 本實(shí)用新型三維打印機(jī)以用于構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)的顯影劑實(shí)施例中任一例顯影劑為 支撐材料，以現(xiàn)有碳粉為成型材料為例，對(duì)本實(shí)用新型三維打印機(jī)及其三維打印方法進(jìn)行 說(shuō)明；其中，顯影盒、第一碳粉盒、第三碳粉盒、第四碳粉盒及第五碳粉的工作原理與現(xiàn)有顯 影盒的工作原理相同，即利用電子照相成像技術(shù)在感光鼓的工作面上生成與三維物體及支 撐結(jié)構(gòu)的一層切片層相對(duì)應(yīng)的靜電顯像。
[0022] 在顯影劑實(shí)施例中，基礎(chǔ)材料為可溶于水的聚乙烯醇樹(shù)脂或聚乙烯吡咯烷酮，電 荷控制劑為可溶于水的聚苯乙烯磺酸摻雜聚苯胺，脫模劑為可溶于水的PVA脫模劑；此外， 還可以根據(jù)需要添加其他組分，以對(duì)顯影劑進(jìn)行改性，從而可打印出符合要求的支撐結(jié)構(gòu)； 例如，可以通過(guò)添加著色劑，以顯示支撐結(jié)構(gòu)是否從三維物體上拆除干凈。
[0023] 顯影劑第一實(shí)施例
[0024] 本例顯影劑的組分及其重量份數(shù)如表1所示。
[0025] 顯影劑第二實(shí)施例
[0026] 本例顯影劑的組分及其重量份數(shù)如表1所示。
[0027] 顯影劑第三實(shí)施例
[0028] 本例顯影劑的組分及其重量份數(shù)如表1所示。
[0029] 表1，本實(shí)用新型三維打印機(jī)用于構(gòu)建可溶于水的支撐結(jié)構(gòu)的顯影劑第一實(shí)施例 至第三實(shí)施例的原料組分及其重量份數(shù)列表：
[0030]

【權(quán)利要求】
1. =維打印機(jī)，包括控制單元及受所述控制單元控制的第一感光鼓、第二感光鼓及載 物臺(tái)； 所述載物臺(tái)可沿垂直于所述載物臺(tái)的載物面的方向移動(dòng)； 其特征在于： 轉(zhuǎn)印裝置，所述轉(zhuǎn)印裝置受所述控制單元控制地可沿垂直于所述載物面的方向移動(dòng)， 所述轉(zhuǎn)印裝置包括環(huán)形轉(zhuǎn)印帶、第一轉(zhuǎn)印漉、第二轉(zhuǎn)印漉及熱壓裝置； 所述第一轉(zhuǎn)印漉的軸屯、線與所述第一感光鼓的軸屯、線共第一平面且相互平行，所述環(huán) 形轉(zhuǎn)印帶穿過(guò)所述第一轉(zhuǎn)印漉與所述第一感光鼓之間的間隙； 所述第二轉(zhuǎn)印漉的軸屯、線與所述第二感光鼓的軸屯、線共第二平面且相互平行，所述環(huán) 形轉(zhuǎn)印帶穿過(guò)所述第二轉(zhuǎn)印漉與所述第二感光鼓之間的間隙； 所述熱壓裝置的熱壓面及所述載物面均平行于穿過(guò)所述熱壓面與所述載物面之間的 環(huán)形轉(zhuǎn)印帶的工作面。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述=維打印機(jī)，其特征在于： 所述熱壓裝置為熱壓板。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述=維打印機(jī)，其特征在于： 所述第一感光鼓可旋轉(zhuǎn)地支承于顯影盒的兩端的感光鼓支架上，所述第二感光鼓可旋 轉(zhuǎn)地支承于第一碳粉盒的兩端的感光鼓支架上，所述顯影盒及所述第一碳粉盒可拆卸地安 裝于所述=維打印機(jī)上； 所述熱壓板的熱壓面緊貼于所述環(huán)形轉(zhuǎn)印帶的內(nèi)側(cè)表面上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述=維打印機(jī)，其特征在于： 還包括第=感光鼓、第四感光鼓、第五感光鼓、第=轉(zhuǎn)印漉、第四轉(zhuǎn)印漉及第五轉(zhuǎn)印漉， 所述第=感光鼓可旋轉(zhuǎn)地支承于第=碳粉盒的兩端的感光鼓支架上，所述第四感光鼓可旋 轉(zhuǎn)地支承于第四碳粉盒的兩端的感光鼓支架上，所述第五感光鼓可旋轉(zhuǎn)地支承于第五碳粉 盒的兩端的感光鼓支架上； 所述第=轉(zhuǎn)印漉的軸屯、線與所述第=感光鼓的軸屯、線共第=平面且相互平行，所述環(huán) 形轉(zhuǎn)印帶穿過(guò)所述第=轉(zhuǎn)印漉與所述第=感光鼓之間的間隙； 所述第四轉(zhuǎn)印漉的軸屯、線與所述第四感光鼓的軸屯、線共第四平面且相互平行，所述環(huán) 形轉(zhuǎn)印帶穿過(guò)所述第四轉(zhuǎn)印漉與所述第四感光鼓之間的間隙； 所述第五轉(zhuǎn)印漉的軸屯、線與所述第五感光鼓的軸屯、線共第五平面且相互平行，所述環(huán) 形轉(zhuǎn)印帶穿過(guò)所述第五轉(zhuǎn)印漉與所述第五感光鼓之間的間隙； 所述第=碳粉盒、所述第四碳粉盒及所述第五碳粉盒可拆卸地安裝于所述=維打印機(jī) 上。
【文檔編號(hào)】B29C67-00GK204278535SQ201420614718
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