用于使用光學傳感器和可逆熱襯底來檢測三維物體打印中的不工作噴墨口的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本文中公開的裝置涉及產(chǎn)生三維物體的打印機，并且更特別地涉及這樣的打印機中的不工作噴墨口的精確檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]也稱為數(shù)字增材制造的數(shù)字三維制造是從數(shù)字模型制造實質(zhì)上任何形狀的三維固體物體的過程。三維打印是增材過程，其中一個或多個打印頭在襯底上以不同形狀噴射材料的連續(xù)層。三維打印與主要依賴通過減材過程從工件去除材料的傳統(tǒng)物體形成技術(shù)、例如切割或鉆孔可區(qū)分。
[0003]用這些打印機生產(chǎn)三維物體會需要數(shù)小時，對于一些物體，甚至需要數(shù)天。在用三維打印機生產(chǎn)三維物體中出現(xiàn)的一個問題是噴射形成物體的材料滴的打印頭中的噴墨口的一致功能性。在物體的打印期間，一個或多個噴墨口會由于以一定角度而不是垂直于打印頭噴射，且噴射的滴小于噴墨口應(yīng)當噴射的或由于根本未能噴射任何滴而退化。遭受這些操作缺陷中的任何一個的噴墨口被稱為不工作噴墨口。如果一個或多個噴墨口的操作狀態(tài)在物體打印期間退化，則在打印操作完成之前不能評估被打印物體的質(zhì)量。因此，需要數(shù)小時或多天的打印作業(yè)會產(chǎn)生由于打印頭中的不工作噴墨口而不符合規(guī)范的物體。一旦檢測到這樣的物體，被打印物體被廢棄，恢復程序被應(yīng)用于打印頭以恢復噴墨口功能性，并且重復打印作業(yè)。一種可以在打印的同時檢測不工作噴墨口的裝置將使得可以在物體打印期間應(yīng)用恢復程序，因此可以產(chǎn)生正確成形的物體。通過該方式，打印機的產(chǎn)品生產(chǎn)量得以改進并且其打印更高效。該裝置應(yīng)當可以檢測噴射大量打印材料(例如透明、彩色、半透明、磷光和蠟狀材料)的不工作噴墨口。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一種使得可以檢測三維打印機中的不工作噴墨口的裝置包括:熱襯底；光學傳感器，該光學傳感器配置成生成熱襯底的表面的數(shù)據(jù)；傳輸件，該傳輸件配置成將熱襯底移動至與光學傳感器相對的位置處，以使得該光學傳感器可以生成熱襯底上的滴的圖像數(shù)據(jù)；和控制器，該控制器操作地連接到傳輸件和光學傳感器，該控制器配置成操作傳輸件以將熱襯底移動到與光學傳感器相對的位置處，以操作光學傳感器在材料滴已通過打印頭中的噴墨口被噴射到熱襯底上之后生成熱襯底的圖像數(shù)據(jù)，并且以參照從光學傳感器接收到的與熱襯底上的材料滴相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)來識別噴射滴的打印頭中的不工作噴墨口。
[0005]一種結(jié)合了用于檢測不工作噴墨口的裝置的打印機包括:打印頭，該打印頭配置成具有噴墨口以噴射材料滴；熱襯底，該熱襯底配置成移動至與打印頭相對的位置處以接收從該打印頭噴射的滴；光學傳感器，該光學傳感器配置成生成與熱襯底上的滴相對應(yīng)的數(shù)據(jù)；傳輸件，該傳輸件配置成將襯底移動至與光學傳感器相對的位置處，以使得該光學傳感器可以生成熱襯底上的滴的圖像數(shù)據(jù)；和控制器，該控制器操作地連接到傳輸件、光學傳感器和打印頭，該控制器配置成當熱襯底在與打印頭相對的位置處保持靜止的同時操作打印頭以從每個噴墨口將預(yù)定數(shù)量的滴噴射到熱襯底上，以使得預(yù)定數(shù)量的滴能夠在熱襯底上形成每個噴墨口的測試點，以操作光學傳感器生成熱襯底的圖像數(shù)據(jù)，并且以參照從光學傳感器接收到的與熱襯底上的測試點相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)來識別打印頭中的不工作噴墨
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【附圖說明】
[0006]在結(jié)合附圖進行的以下描述中解釋在三維打印期間檢測不工作噴墨口的裝置或打印機的前述方面和其它特征。
[0007]圖1是三維物體打印機的透視圖。
[0008]圖2是具有外殼的三維物體打印機的前視圖，描繪用于模塊的外殼內(nèi)的空間，該模塊可以在打印操作期間檢測打印頭中的不工作噴墨口。
[0009]圖3是配合在圖2中所示的空間中的用于檢測不工作噴墨口的模塊的側(cè)視圖。
[0010]圖4是用于操作圖3的模塊的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]為了本文中公開的裝置的環(huán)境以及裝置的細節(jié)的大體理解，參照附圖。在附圖中，相似的附圖標記表示相似的元件。
[0012]圖1顯示產(chǎn)生三維物體零件10的打印機100中的部件的配置。當在本文中使用時，術(shù)語“三維打印機”指的是參照物體的圖像數(shù)據(jù)噴射材料以形成三維物體的任何裝置。打印機100包括支撐材料容器14，構(gòu)建材料容器18，一對噴墨打印頭22、26，構(gòu)建襯底30，平面支撐構(gòu)件34，柱狀支撐構(gòu)件38，致動器42，以及控制器46。管道50將打印頭22連接到支撐材料容器14并且管道54將打印頭26連接到構(gòu)建材料容器18。兩個噴墨打印頭由控制器46參照操作地連接到控制器的存儲器中的三維圖像數(shù)據(jù)操作以噴射供應(yīng)到每個相應(yīng)的打印頭的支撐和構(gòu)建材料。當構(gòu)造該零件時，構(gòu)建材料形成正產(chǎn)生的零件10的結(jié)構(gòu)，而當材料固化時由支撐材料形成的支撐結(jié)構(gòu)58可以使構(gòu)建材料保持它的形狀。在完成該零件之后，通過沖洗、吹氣或熔化去除支撐結(jié)構(gòu)58。
[0013]控制器46也操作地連接到至少一個和可能多個致動器42以控制平面支撐構(gòu)件34、柱狀支撐構(gòu)件38和打印頭22、26相對于彼此的運動。也就是說，一個或多個致動器可以操作地連接到支撐打印頭的結(jié)構(gòu)以參照平面支撐構(gòu)件的表面在過程方向和交叉過程方向上移動打印頭。替代地，一個或多個致動器可以操作地連接到平面支撐構(gòu)件34以在平面支撐構(gòu)件34的平面中沿過程和交叉過程方向移動在其上產(chǎn)生所述零件的表面。當在本文中使用時，術(shù)語“過程方向”指的是沿著平面支撐構(gòu)件34的表面中的一個軸線的運動并且“交叉過程方向”指的是沿著與該表面中的過程方向軸線正交的平面支撐構(gòu)件表面中的軸線的運動。這些方向在圖1中用字母“P”和“C-P”表示。打印頭22、26和柱狀支撐構(gòu)件38還在正交于平面支撐構(gòu)件34的方向上移動。該方向在本文中被稱為豎直方向、與柱狀支撐構(gòu)件38平行、并且在圖1中用字母“V”表示。在豎直方向上的運動由操作地連接到柱狀支撐構(gòu)件38的一個或多個致動器、由操作地連接到打印頭22、26的一個或多個致動器或由操作地連接到柱狀支撐構(gòu)件38和打印頭22、26兩者的一個或多個致動器實現(xiàn)。這些各種配置中的這些致動器操作地連接到控制器46，該控制器操作致動器以在豎直方向上移動柱狀構(gòu)件38、打印頭22、26或兩者。
[0014]在圖2中顯示具有外殼的三維物體打印機。該打印機60具有外殼64。在外殼64內(nèi)是形狀上大體上為立方體的六個隔室。外殼64在圖2中顯示為沒有閉合以隱藏隔室的門。隔室72包括在可移動平臺82上的平面支撐件78?？梢苿悠脚_82配置成具有一個或多個致動器和引導構(gòu)件(未顯示)以使可移動平臺82可以在豎直方向上上下移動。平面支撐件78是三維物體形成于其上的表面。在一些實施例中，打印頭86具有的長度大約等于在從隔室72的后壁到在隔室的前面處的開口的方向上的平面支撐件78的長度。在這些實施例中，打印頭86在支撐構(gòu)件92上安裝在外殼64的側(cè)壁96和100之間的空間中以便僅僅線性往復運動。在其它實施例中，打印頭86具有的長度小于在從隔室72的后壁到在隔室的前面處的開口的方向上的平面支撐件78的長度。在這些實施例中，打印頭86在支撐構(gòu)件92上安裝在外殼64的側(cè)壁96和100之間的空間中以便在隔室72之上的平面中的兩個正交方向上往復運動。在這些各種實施例中，一個或多個致動器104操作地連接到打印頭86?？刂破?08操作致動器104以在支撐構(gòu)件92上線性地來回移動打印頭86或在平面內(nèi)的兩個正交方向上移動打印頭。通過選擇性地操作打印頭86中的噴墨口并且豎直地移動支撐平臺82和水平地移動構(gòu)件92上的打印頭86，三維物體可以形成于平面支撐件78上。
[0015]在圖2中以虛線描畫的區(qū)域112識別模塊的放置，所述模塊使用熱膜來檢測打印機60中的不工作噴墨口。如上所述，如果在物體的打印期間噴墨口由于完全或部分地未能噴射材料或由于在偏斜方向上錯誤地噴射材料而出故障，則正在生產(chǎn)的物體變形。目前，在物體的生產(chǎn)完成之前不能檢測到該變形。通過使用區(qū)域112以便光學地感測不工作噴墨口，打印機60可以配置成在物體生產(chǎn)期間檢測不工作噴墨口，如下面更全面地所述。模塊300內(nèi)的一些部件可以在水平方向H、深度方向D和豎直方向V上移動，如圖中所示。
[0016]在圖3的方塊圖中顯示在物體打印期間檢測噴射透明材料的不工作噴墨口的模塊的一個實施例。模塊300配置成配合在打印機60的區(qū)域112內(nèi)。模塊300包括光學傳感器304、熱襯底308、