一種角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭，包括：噴墨式噴頭、兩個(gè)光源、兩個(gè)光源夾具、四個(gè)緊定螺釘和整體式噴頭架；其中，整體式噴頭架整體呈圓弧形，包括：安裝板、兩個(gè)圓弧滑道、噴頭遮光罩。噴墨式噴頭口朝下，可噴射光固化材料，兩個(gè)光源在噴墨式噴頭兩側(cè)對(duì)稱布置，光線聚焦到噴頭正下方的光源焦點(diǎn)，噴墨式噴頭噴出的材料落入光源焦點(diǎn)處固化成型；兩個(gè)光源的入射角度可獨(dú)立調(diào)節(jié)，范圍在30°到60°，調(diào)節(jié)光源角度，光源焦點(diǎn)的位置不變?？烧{(diào)節(jié)的光源入射角度增加了工藝的靈活性；對(duì)稱布置的兩個(gè)光源提高了成形的工藝性能、提高了打印效率；噴頭遮光罩可以大大減小了噴頭堵塞的概率。
【專利說明】
一種角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001 ]本發(fā)明屬于光固化3D打印及3D生物打印領(lǐng)域，具體涉及一種角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭。
【背景技術(shù)】
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[0002]自從3D打印技術(shù)問世以來，光固化成型的打印方法就一直在被應(yīng)用，其應(yīng)用了可光固化材料在特定波長(zhǎng)的光照下發(fā)生聚合反應(yīng)形成固體或凝膠的原理。傳統(tǒng)的光固化成形一般是采用掃描振鏡的辦法，其不足之處在于其成形是通過光在溶液池內(nèi)掃描，需要有大量預(yù)聚物材料。其次，傳統(tǒng)的方法只能在固定的溶液池內(nèi)成形，且設(shè)備體積很大，掃描振鏡的成本也很高。
[0003]已有的噴墨式的光固化方法如果采用單個(gè)光源照射，不僅固化速度慢，而且會(huì)出現(xiàn)光斑的能量不均勻的問題。并且位置固定的光源在實(shí)際打印過程中可調(diào)節(jié)性不足。此外，打印過程中被反射的加工光線一旦反射到噴頭上，會(huì)使可光固化材料在噴頭處發(fā)生固化，導(dǎo)致噴頭經(jīng)常發(fā)生堵塞。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的是為了克服以上不足，提供了一種角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭，包括噴墨式噴頭、兩個(gè)光源和整體式噴頭架;其中，噴墨式噴頭和兩個(gè)光源均安裝在整體式噴頭架上，且噴墨式噴頭的噴口朝下，能夠噴射光固化材料，兩個(gè)光源在噴墨式噴頭兩側(cè)對(duì)稱布置，光線聚焦到噴墨式噴頭正下方的光源焦點(diǎn)，噴墨式噴頭噴出的材料落入光源焦點(diǎn)處固化成型;兩個(gè)光源的入射角度能夠獨(dú)立調(diào)節(jié)，范圍在30°到60°。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，兩個(gè)光源均通過光源夾具安裝在整體式噴頭架上。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，整體式噴頭架整體呈圓弧形，包括安裝板、兩個(gè)圓弧滑道和噴頭遮光罩;其中，安裝板分為上下兩層，其兩側(cè)為兩個(gè)圓弧滑道，下方為噴頭遮光罩；安裝板上有兩個(gè)噴頭安裝孔與噴墨式噴頭通過過渡配合實(shí)現(xiàn)定位和固定，噴墨式噴頭豎直向下，并進(jìn)入噴頭遮光罩內(nèi)，噴頭遮光罩采用薄壁結(jié)構(gòu)，其最下方開設(shè)有噴頭遮光罩小孔，用于噴墨式噴頭噴出的液滴通過。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，安裝板上開設(shè)有安裝孔，用于將角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，圓弧滑道的內(nèi)外輪廓為圓心重合的圓弧，其圓心位置為光源焦點(diǎn)，其內(nèi)部與光源夾具間隙配合，光源夾具能夠在圓弧滑道內(nèi)部滑動(dòng)；圓弧滑道上下圓弧面均開設(shè)有光源槽，用于光源在光源槽內(nèi)運(yùn)動(dòng);正面開有緊定螺釘槽且標(biāo)有角度刻度，保證固定光源的緊定螺釘在緊定螺釘槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，光源夾具從圓弧滑道開口安裝進(jìn)入圓弧滑道，其與圓弧滑道配合的兩個(gè)面也為圓弧面，光源夾具上開有光源定位孔，內(nèi)插入光源，使光源對(duì)準(zhǔn)光源焦點(diǎn)。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，光源夾具上有一個(gè)光源緊定螺釘孔，光源與光源夾具通過緊定螺釘固定；圓弧滑道背面有三個(gè)光源夾具緊定螺釘孔，根據(jù)光源夾具的位置，選擇一個(gè)固定光源夾具與圓弧滑道的相對(duì)位置。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，光源到光源焦點(diǎn)的距離根據(jù)光源的焦距而定，通過滑動(dòng)光源夾具能夠調(diào)節(jié)光源入射角度，兩個(gè)光源能夠采用不同的入射角度，且光源焦點(diǎn)的位置不會(huì)發(fā)生變化。
[0014]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015]整體式噴頭架將安裝板、圓弧滑道、噴頭遮光罩通過一體設(shè)計(jì)，3D打印成型。在不影響使用的前提下，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，制造方便，重量減輕。
[0016]進(jìn)一步，兩個(gè)光源對(duì)稱布置在噴頭兩側(cè)，圓弧滑道保證兩個(gè)光源同時(shí)聚焦在噴頭下方固定位置，并且可以調(diào)節(jié)光照角度，增加了工藝的靈活性。調(diào)節(jié)光照角度，光源焦點(diǎn)的位置不變，使得調(diào)節(jié)光照角度后，無(wú)需調(diào)整設(shè)備位置。
[0017]進(jìn)一步，兩個(gè)光源形成的聚焦光斑的能量更加均勻，固化成型過程中各方向的尺寸更加一致，提高了成形工藝性能。
[0018]進(jìn)一步，兩個(gè)光源的能量密度更高，固化速度更快，因此打印速度更快，效率更高。
[0019]進(jìn)一步，由于噴頭遮光罩小孔的尺寸很小，可以有效阻隔兩個(gè)光源反射到噴頭的光，大大減小噴頭堵塞的幾率。當(dāng)堵塞情況發(fā)生時(shí)，會(huì)首先將噴頭遮光罩小孔堵塞，進(jìn)而防止噴墨式噴頭的堵塞。
[0020]進(jìn)一步，整個(gè)噴頭的結(jié)構(gòu)緊湊，重量較輕，適合安裝在桌面型機(jī)械臂上進(jìn)行更加靈活的打印。
[0021]綜上所述，本發(fā)明提出了一種角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭。其增加了工藝的靈活性、提高了成形工藝性能、提高了打印效率、大大減小了噴頭堵塞的概率。
【附圖說明】
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[0022]圖1為角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭軸測(cè)圖及爆破圖；其中，圖1(a)為角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭軸測(cè)圖；圖1(b)為角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭爆破圖。
[0023]圖中:I為光源，2為光源夾具，3為噴墨式噴頭，4為整體式噴頭架，5為光源緊定螺釘孔，6為光源定位孔，7為緊定螺釘。
[0024]圖2為整體式噴頭架軸測(cè)圖。
[0025]圖中:8為安裝板，9為安裝孔，10為噴頭安裝孔，11為圓弧滑道，12為光源槽，13為角度刻度，14為緊定螺釘槽，15為噴頭遮光罩。
[0026]圖3為角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭剖視圖。
[0027]圖中:16為光源夾具緊定螺釘孔，17為圓弧滑道開口，18為打印基板，19位光源焦點(diǎn)，20為噴頭遮光罩小孔。
【具體實(shí)施方式】
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[0028]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明提供的角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭，首先，采用對(duì)稱布置在噴墨式噴頭兩側(cè)的兩個(gè)光源，兩個(gè)光源同時(shí)聚焦在噴頭下方的光源焦點(diǎn)。其次，增加圓弧滑道，光源夾具在圓弧滑道內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，可以改變光源的照射角度，并保持光源焦點(diǎn)的位置不變。第三，增加噴頭遮光罩，減少被反射的光線照射到噴頭的幾率。
[0030]具體來說，本發(fā)明分為以下幾個(gè)部分:噴墨式噴頭3、兩個(gè)光源1、兩個(gè)光源夾具2、四個(gè)緊定螺釘7、整體式噴頭架4。噴墨式噴頭3口朝下，可噴射光固化材料，兩個(gè)光源I在噴墨式噴頭3兩側(cè)對(duì)稱布置，光線聚焦到噴墨式噴頭3正下方的打印基板18上，噴墨式噴頭3噴出的材料落入光源焦點(diǎn)19處固化成型。兩個(gè)光源I的入射角度可分別調(diào)節(jié)，范圍在30°到60。。
[0031]如圖2所示，整體式噴頭架4整體呈圓弧形，主要包括:安裝板8、兩個(gè)圓弧滑道11、噴頭遮光罩15。其中，安裝板8為上下兩層，其兩側(cè)為兩個(gè)圓弧滑道11，下方為噴頭遮光罩15;安裝板8上有兩個(gè)噴頭安裝孔10與噴墨式噴頭3通過過渡配合實(shí)現(xiàn)定位和固定，噴墨式噴頭3豎直向下，并進(jìn)入噴頭遮光罩15內(nèi)，噴頭遮光罩15采用薄壁結(jié)構(gòu)，其最下方開有噴頭遮光罩小孔20，供噴墨式噴頭3噴出的液滴通過。
[0032]安裝板8是上有安裝孔9，用于將角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，安裝板8的形狀和安裝孔的位置可根據(jù)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)有所改變。
[0033]圓弧滑道11的內(nèi)外輪廓為圓心重合的圓弧，其圓心位置為光源焦點(diǎn)19，其內(nèi)部與光源夾具2間隙配合，使光源夾具2能在圓弧滑道11內(nèi)部滑動(dòng)。圓弧滑道11上下圓弧面開有光源槽12，供光源I在槽內(nèi)運(yùn)動(dòng);正面開有緊定螺釘槽14且標(biāo)有角度刻度13，保證固定光源I的緊定螺釘7在槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，此緊定螺釘7供讀取當(dāng)前光源角度用；背面有三個(gè)光源夾具緊定螺釘孔16。
[0034]如圖3所示，光源夾具2從圓弧滑道開口 17安裝進(jìn)入圓弧滑道11，其與圓弧滑道11配合的兩個(gè)面也為圓弧面，所有圓弧的圓心重合。光源夾具2上開有光源定位孔5，內(nèi)插入光源I，使光源I對(duì)準(zhǔn)光源焦點(diǎn)19。光源夾具2上有一個(gè)光源緊定螺釘孔6。
[0035]光源I與光源夾具2通過光源夾具緊定螺釘孔6固定；圓弧滑道11背面的三個(gè)光源夾具緊定螺釘孔16，根據(jù)光源夾具2的位置，選擇一個(gè)固定光源夾具2與圓弧滑道11的相對(duì)位置。
[0036]光源I到光源焦點(diǎn)19的距離根據(jù)光源I的焦距而定，通過滑動(dòng)光源夾具2可調(diào)節(jié)光源I入射角度，兩個(gè)光源I可采用不同的入射角度。光源I采用不同入射角度，光源焦點(diǎn)19的位置不會(huì)發(fā)生變化。
[0037]角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭的安裝方法為:
[0038]I)將光源夾具2通過圓弧滑道開口 17安裝進(jìn)圓弧滑道11;
[0039]2)將兩個(gè)光源I穿過光源槽12插入光源夾具2的光源定位孔6內(nèi)，根據(jù)光源焦距調(diào)整好光源I的伸出長(zhǎng)度，擰上緊定螺釘7固定光源I;
[0040]3)調(diào)整兩個(gè)光源I的入射角度，擰緊圓弧滑道11背面的緊定螺釘7固定入射角度；
[0041]4)插入噴墨式噴頭3，通過安裝板8的安裝孔9將角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上。
[0042]實(shí)施案例:
[0043]將角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭安裝在三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上或者機(jī)械臂上，可實(shí)現(xiàn)通過三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)或者機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行光固化成形。噴墨式噴頭的頻率和光源的開關(guān)通過外部信號(hào)控制。光固化材料使用光固化PE⑶A溶液，濃度為10 %(w/v)-50%(w/v),材料通過軟管加壓輸送給噴墨式噴頭。兩個(gè)光源的光強(qiáng)設(shè)定為2000mw/cm2，光照角度45°，噴墨式噴頭采用微量電磁閥，頻率設(shè)定為5Hz，運(yùn)動(dòng)速率5mm/s?？纱蛴〕龀叽缇鶆虻木€面結(jié)構(gòu)，線寬Imm左右。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭，其特征在于，包括噴墨式噴頭(3)、兩個(gè)光源(I)和整體式噴頭架(4);其中，噴墨式噴頭(3)和兩個(gè)光源(I)均安裝在整體式噴頭架(4)上，且噴墨式噴頭(3)的噴口朝下，能夠噴射光固化材料，兩個(gè)光源(I)在噴墨式噴頭(3)兩側(cè)對(duì)稱布置，光線聚焦到噴墨式噴頭(3)正下方的光源焦點(diǎn)(19)，噴墨式噴頭(3)噴出的材料落入光源焦點(diǎn)(19)處固化成型；兩個(gè)光源(I)的入射角度能夠獨(dú)立調(diào)節(jié)，范圍在30°到60。。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭，其特征在于，兩個(gè)光源(1)均通過光源夾具(2)安裝在整體式噴頭架(4)上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭，其特征在于，整體式噴頭架(4)整體呈圓弧形，包括安裝板(8)、兩個(gè)圓弧滑道(11)和噴頭遮光罩(15);其中，安裝板(8)分為上下兩層，其兩側(cè)為兩個(gè)圓弧滑道(11)，下方為噴頭遮光罩(15);安裝板(8)上有兩個(gè)噴頭安裝孔(10)與噴墨式噴頭(3)通過過渡配合實(shí)現(xiàn)定位和固定，噴墨式噴頭(3)豎直向下，并進(jìn)入噴頭遮光罩(15)內(nèi)，噴頭遮光罩(15)采用薄壁結(jié)構(gòu)，其最下方開設(shè)有噴頭遮光罩小孔(20)，用于噴墨式噴頭(3)噴出的液滴通過。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭，其特征在于，安裝板(8)上開設(shè)有安裝孔(9)，用于將角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭安裝在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭，其特征在于，圓弧滑道(11)的內(nèi)外輪廓為圓心重合的圓弧，其圓心位置為光源焦點(diǎn)(19)，其內(nèi)部與光源夾具(2)間隙配合，光源夾具(2)能夠在圓弧滑道(11)內(nèi)部滑動(dòng)；圓弧滑道(11)上下圓弧面均開設(shè)有光源槽(12)，用于光源(I)在光源槽(12)內(nèi)運(yùn)動(dòng)；正面開有緊定螺釘槽(14)且標(biāo)有角度刻度(13)，保證固定光源(I)的緊定螺釘(7)在緊定螺釘槽(14)內(nèi)運(yùn)動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭，其特征在于，光源夾具(2)從圓弧滑道開口(17)安裝進(jìn)入圓弧滑道(11)，其與圓弧滑道(11)配合的兩個(gè)面也為圓弧面，光源夾具(2)上開有光源定位孔(6)，內(nèi)插入光源(I)，使光源(I)對(duì)準(zhǔn)光源焦點(diǎn)(19)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭，其特征在于，光源夾具(2)上有一個(gè)光源緊定螺釘孔(6)，光源(I)與光源夾具(2)通過緊定螺釘(7)固定；圓弧滑道(11)背面有三個(gè)光源夾具緊定螺釘孔(16)，根據(jù)光源夾具(2)的位置，選擇一個(gè)固定光源夾具(2)與圓弧滑道(11)的相對(duì)位置。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角度可調(diào)的雙光源噴墨式打印噴頭，其特征在于，光源(I)到光源焦點(diǎn)(19)的距離根據(jù)光源的焦距而定，通過滑動(dòng)光源夾具(2)能夠調(diào)節(jié)光源(I)入射角度，兩個(gè)光源(I)能夠采用不同的入射角度，且光源焦點(diǎn)(19)的位置不會(huì)發(fā)生變化。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK106003715SQ201610370701
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】連芩, 李曉, 于漢晨, 李滌塵, 賀健康, 劉亞雄
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)