CN103358550B - 快速成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速成型装置。该装置根据限定物体的数据一层一层地连续地形成薄的构造材料层而制造物体，并包括：滑架，多个打印头安装在该滑架上，每个打印头具有成形出多个孔口的表面，所述多个孔口等间距地位于线性阵列中，使得它们的相应孔口列平行并沿着垂直于孔口列的方向排列，其中，每个打印头的孔口相对于其它打印头的孔口移位同一打印头中相邻孔口之间的距离与所述多个打印头中的打印头数量之比的不同倍数；支撑表面；以及控制器，适于控制滑架在支撑表面上沿垂直于孔口列的方向移动，并且随着滑架移动，根据数据控制所述多个打印头通过孔口沉积构造材料小滴，以在支撑表面上形成第一层，之后继续形成其它层。

Description

快速成型装置

本申请是发明名称为“快速成型装置”、申请日为2004年5月2日、申请号为200810171073.1、申请人为奥布吉特几何有限公司的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种装置，以下称为“快速成型装置”，用于根据限定物体的数据连续地一层一层地形成薄材料层而成形出三维物体。

背景技术

快速成型装置(RPAs)根据限定物体的数据（以下称为“构造数据(constructiondata)”）连续地一层一层地形成薄材料层（以下称为“构造层(constructionlayer)”）而形成物体。现在已经存在形成用于制造物体的薄构造层的各种类型的RPAs以及不同方法。

其中一种类型的RPAs、传统的被称为“喷墨RPA”、“打印”出待制造物体的每一层。为了形成预定层，该喷墨RPA根据物体的构造数据控制至少一个分配器、即“打印头”、分配至少一种液态构造材料，然后凝固所分配的材料。所分配的用于形成层的至少一种构造材料、以下称为“建筑材料”(BM)、被打印成物体横截面的形状。打印成物体薄横截面形状的相邻构造层中的建筑材料相对于彼此沿着物体的同一方向、以下称为“叠置方向”、移动小增量距离。

为了便于说明，假设构造层形成的物体横截面平行于相应坐标系中的xy平面，叠置方向是坐标系中的z方向。可选择地建筑材料是光敏聚合物，其在沉积后通过暴露于适当的电磁辐射、通常是紫外辐射下而硬化。

对于许多构造物体来说，由于物体的复杂性和/或形状不同，只包括打印成构造物体横截面形状的BM的构造层不是完全自支撑的，其在制造物体的过程中需要支撑。由于这个原因，至少一种构造材料、以下称为“支撑材料”（SM）按照需求打印在每层的适当区域，以支撑所述层中的建筑材料。支撑材料所形成的形状可使其在制造完物体后从物体上去除，基本上不会损坏建筑材料。在一些实施例中，支撑材料与建筑材料一样，也是光敏聚合物。

喷墨型RPA通常都包括至少一个喷墨打印头，该打印头包括在安装到“滑架(shuttle)”上的“打印头组件”中。每个打印头都具有一排一个或多个输出口，且打印头可控地通过每个输出口独立地分配构造材料。构造材料为存储在至少一个供料盒中的一种或多种光敏聚合物，适当结构的导管将材料从供料盒运送到打印头组件上的一个或多个储料器中，打印头从储料器中获得材料。可选择地，为了保持至少一种光敏聚合物的适当粘性，控制器控制至少一个加热器来加热光敏聚合物到适当的工作温度，其中该加热器可选择地安装在打印组件、打印头和/或储料器上。通常，该一种或多种光敏聚合物可以混合、分开或一起、同时或按顺序地进行分配。

在制造物体的过程中，控制器控制滑架在平行于xy平面的支撑表面（以下称为“构造平台”）上重复移动。当滑架移动时，控制器根据限定物体的构造数据控制每个打印头有选择地通过它的输出口分配构造材料，以在构造平台上打印出形成物体的构造层，一层接着一层地叠置。一个或多个电磁辐射源（可选择地为紫外辐射）安装在滑架上且靠近打印头组件，用于固化在每个构造层上打印的光敏聚合物构造材料。可选择地，在滑架上靠近至少一个打印头组件的位置还安装“校平辊”，其通过去除层上多余材料和/或材料毛刺来校平新打印的构造材料层到预定层高。通过“清洁片”刮去辊上粘附的从层上去除的多余材料，并将其集中在位于滑架上的废料罐中。

可选择地，在制造构造层期间滑架在支撑表面上方移动时，控制器控制滑架沿着x方向往复移动。可选择地，在滑架沿着x方向进行任一次或多次掉转时，控制器都会增加滑架在y方向的位移。在形成预定构造层之后，或者构造平台沿着叠置方向下降或者滑架沿着叠置方向上升预定距离，该距离等于另一个要在刚形成的构造层之上成形的构造层厚度。

在制造物体的过程中，多余固化的光敏聚合物构造材料会聚集在打印头上或打印头组件中至少一个打印头和清洁片之间。聚集的材料会导致输出口全部或局部阻塞，在沉积构造材料时产生误差，和/或在打印头和辊在打印层上移动时损坏打印层。通常，在聚集了光敏聚合物“碎屑”后打印头组件的功能变差，以至于必须更换打印头组件。更换打印头组件通常都是很昂贵的，且浪费时间，还需要重新校准RPA来精确控制输出口沉积聚合物。

在这里引用美国专利US6,259,962、US6,658,314、US6,569,373以及美国申请10/101,089,09,484,272、10/336,032公开的全部内容。

发明内容

本发明实施例的一个方面涉及一种喷墨型快速成型装置(RPA)，其具有改进的操作特性。

本发明实施例的一个方面涉及一种RPA，其包括带有打印头组件的滑架，其中每个打印头都可拆卸地安装在打印头组件中，且可相对于组件中其它打印头独立地更换。

根据本发明的一个实施例，滑架和打印头具有这样的结构，即在更换打印头时其可通过包括在打印头组件和打印头中的对齐结构自动对齐。根据本发明一实施例，打印头与存有限定打印头操作特性的剖面数据的存储器相连，RPA中的控制器通过该剖面数据控制打印头。在本发明的一些实施例中，存储器包括在打印头中。

本发明实施例的一个方面涉及一种具有改进的灯的RPA，灯发出辐射以固化光敏聚合物构造材料。

RPA成形的构造层边缘的光敏聚合物构造材料通常很难聚合且仍处于柔软和粘性状态，从而导致边缘的清晰度差。根据本发明一实施例的辐射灯提供相对多的辐射能量，这样辐射以与平面法线成相对大的角度入射到构造层中。与小入射角相比，大入射角辐射可更有效地聚合构造层边缘的材料。本发明实施例的一个方面涉及一种具有改进的清洁片的RPA，清洁片用于去除聚集在RPA表面的聚合物碎屑。

因此根据本发明的实施例提供一种装置，其根据限定物体的数据一层一层地连续地形成薄构造材料层而制造物体，该装置包括：

多个打印头，每个打印头都具有成形出多个输出口的表面，且打印头可控地使每个输出口相对于其它输出口独立地分配构造材料；

滑架，打印头安装在该滑架上；

支撑表面；以及

控制器，其适于控制滑架在支撑表面上往复移动，并且当滑架移动时，其根据数据控制打印头通过其各自的输出口分配构造材料，以在支撑表面上形成第一层，之后继续形成其它层；其中

每个打印头都可拆卸地安装在滑架上，并且可相对于其它打印头独立地更换。

可选择地，每个打印头都包括至少一个对齐结构，其与包括在滑架中的对齐结构相匹配，并且当打印头安装在滑架上时，打印头上至少一个对齐结构接触相应的滑架对齐结构，从而将打印头准确地定位在滑架中。可选择地，每个打印头中的输出口都是等间距地线性排列，且第一输出口位于排列中的第一端。可选择地，包括在每个打印头中的至少一个对齐结构和其相应的滑架对齐结构用于定位打印头，它们各自的输出口的列是平行的。可选择地，所述输出口的列沿着垂直于所述输出口的列的方向排列。可选择地，包括在每个打印头中的至少一个对齐结构和其相应的滑架对齐结构用于定位打印头，这样每个打印头中的第一输出口都能精确地相对于另一个打印头中的第一输出口定位。可选择地，穿过输出口中心的平行线在支撑表面上的投影彼此大致等间距，其中穿过输出口中心的平行线垂直于输出口的列。可选择地，第一输出口与垂直于输出口的列的同一平面的距离通过下面的等式得出，即y(n)=C+n(d_y/N)，其中y是与平面的距离，C是常数，N是打印头数量，d_y是同一打印头上相邻输出口之间的距离，对于每个打印头来说n是不同的整数，且满足0≤n≤(N-1)。可选择地，在形成层期间构造材料从打印头中的输出口被分配时，控制器控制滑架沿着垂直于输出口的列的方向移动。可选择地，距离y(n)是这样，即，使得打印头在平行于输出口的列的构造层上给定线的特定位置沉积小滴，在这样的特定位置沉积小滴使得小滴大致不与先前其它的N打印头在该给定线上沉积的任何材料小滴邻接。可选择地，在给定线上，每个沉积在先前已沉积的两个最靠近的小滴之间的小滴与所述两个先前已沉积的小滴的间距都相等。

在本发明的一些实施例中，每个打印头中的至少一个对齐结构包括至少一个对齐销，该销突出于打印头且端部相对于输出口的列精确定位。

可选择地，相应的滑架对齐结构是表面，对齐销和对齐表面定位为使得当打印头安装在滑架上时，销的顶端紧靠在对齐表面上。可选择地或附加地，所述至少一个对齐销包括三个对齐销。可选择地，其中所述对齐销中的两个的顶端之间的线精确地平行于输出口的列。可选择地，第三个对齐销的顶端平行于输出口的列移位且以与第一输出口相距一准确距离远离所有输出口的位置。

在本发明的一些实施例中，每个打印头都与存储器相连。可选择地，存储器包括在打印头中。附加地或可选择地，存储器包括规定为打印头特有的操作特性的剖面数据，且控制器利用这些数据控制打印头。可选择地，当打印头安装在滑架上时，剖面数据自动成为可被控制器访问。附加地或可选择地，每个输出口都与其自身的致动器相连，所述致动器可被控制为控制从输出口分配构造材料，其中剖面数据包括可用于控制致动器的数据。

在本发明的一些实施例中，装置包括温度监控器，其产生响应打印头温度的信号。可选择地存储器包括标定数据（cablicationdata），其使信号的特性与打印头的温度有关。

在本发明的一些实施例中，打印头包括热源，其可控地维持打印头在所需温度，存储器包括可用于控制热源的数据。

在本发明的一些实施例中，存储器包括可用于确定输出口相对于滑架中其它打印头的输出口的位置的数据。

在本发明的一些实施例中，构造材料包括光敏聚合物。可选择地，该装置包括发出辐射以聚合光敏聚合物的灯。可选择地，该灯发出相当大部分的辐射，从而以相对于其平面的大致非直角(non-normalangles)入射到构造层上。

根据本发明的实施例，还提供一种装置，其根据限定物体的数据一层一层地连续地形成薄材料层而制造物体，该装置包括：

至少一个打印头，其具有成形出至少一个输出口的表面，且打印头可控地使输出口分配液态的光敏聚合物材料；

灯，其可控地发出使光敏聚合物聚合的辐射；以及

控制器，其适于控制打印头分配光敏聚合物并连续地形成层，控制灯照射并聚合所分配的光敏聚合物；其中

由灯发出的相当大部分的辐射被定向为使得所述辐射以大致非直角的角入射到所述层上。

可选择地，灯包括辐射源和反射辐射源发出的光的反射体，使得光以大致非直角的角入射到所述层上。附加地或可选择地，相对于所述层的法线所述角的大小为大于20°。在本发明的一些实施例中，相对于所述法线所述角的大小为大于30°。在本发明的一些实施例中，相对于所述法线所述角的大小约等于45°。

在本发明的一些实施例中，反射体包括至少一个抛物线反射体，且至少部分光源位于反射体的焦点上。可选择地，反射体是近似于抛物线反射体的多边形反射体。可选择地，部分光的入射角是正的，部分光的入射角是负的。

在本发明的一些实施例中，辐射源是放电式灯泡。可选择地，所述灯泡是汞或氙放电灯泡。

在本发明的一些实施例中，灯包括发光二极管，其可控地发出使光敏聚合物聚合的辐射。

根据本发明的实施例，还提供一种装置，其根据限定物体的数据一层一层地连续地形成薄材料层而制造物体，该装置包括：

至少一个打印头，其可控地分配液态的光敏聚合物材料；

灯，其可控地发出使光敏聚合物聚合的辐射；以及

控制器，其适于控制打印头分配光敏聚合物并连续地形成层，控制灯照射并聚合所分配的光敏聚合物；其中

灯包括一发光二极管阵列，其可控地发出使光敏聚合物聚合的辐射。

可选择地，该装置包括显微透镜，其将发光二极管发出的光变成具有相对大锥角的锥形光束。可选择地锥角大于约80°。可选择地锥角大于约100°。

在本发明的一些实施例中，发光二极管阵列相对远离所述层布置，且阵列中每个发光二极管都具有辐射导体，用于将辐射从发光二极管传送到相对靠近所述层的位置，在该位置所述辐射照射所述层的区域。

在本发明的一些实施例中，控制器控制阵列中发光二极管发出的紫外光强度，并且使发光二极管发出的紫外光强度相对于阵列中其它发光二极管发出的紫外光强度独立。

在本发明的一些实施例中，控制器打开和关闭阵列中的发光二极管，以减少阵列发出的不能有效使所述层中光敏聚合物聚合的辐射。

在本发明的一些实施例中，装置包括刮片，其中控制器适于在刮片上方移动至少一个打印头以清洁打印头成形有输出口的表面。

根据本发明的实施例，还提供一种装置，其根据限定物体的数据一层一层地连续地形成薄材料层而制造物体，该装置包括：

至少一个打印头，其具有成形出至少一个输出口的表面，且打印头可控地通过输出口分配液态的光敏聚合物材料；

刮片；以及

控制器，其适于控制打印头分配光敏聚合物并连续地形成层，以及在刮片上方移动打印头以清洁打印头成形有输出口的表面。

附加地或可选择地，刮片包括至少一个清洁片，当控制器控制打印头表面在刮片上移动时，该清洁片的边缘从该表面上刮擦多余的构造材料。

可选择地，当打印头表面在刮片上移动时，至少一个清洁片的边缘接触该表面。

可选择地，清洁片由弹性材料成形，从而接触表面的边缘就弹性地接触该表面。可选择地所述边缘是圆齿状，且相应于所述至少一个打印头的各个打印头都具有不同的圆齿。

在本发明的一些实施例中，所述至少一个打印头包括多个打印头。

可选择地，清洁片成形有至少一个槽，其将清洁片分割成多个齿，每个齿都具有接触不同的所述多个打印头之一的输出口表面的边缘，用于刮擦表面上的多余构造材料。

附加地或可选择地，至少一个清洁片包括至少两个清洁片。可选择地，所述至少两个清洁片中的清洁片具有不接触所述打印头的输出口表面的边缘，但当控制器控制表面在刮片上移动时，该边缘沿着表面移动并靠近表面。可选择地，当所述表面在所述刮片上方移动时，所述表面的区域在接触与所述表面接触的边缘之前，移动通过不与所述表面接触的边缘。

在本发明的一些实施例中，装置包括障碍物检测系统，用于检测在层中的突出于所述层的表面的缺陷。可选择地，该障碍物检测系统包括：发射激光束的激光器，其中激光束沿着其长度接触所述层的表面或者定位为靠近所述层的表面；以及接收激光束的检测器；其中检测器接收的来自激光器的光至少部分地被突出于所述表面的缺陷阻挡。

本发明实施例的一个方面涉及一种用于喷墨RPA的新型构造材料，与使用现有的喷墨构造材料相比，使用该材料制造的物体具有改进的结构强度。

附图说明

下面参考附图说明本发明的无限制性的实施例，其中在本段的后部列出了附图说明。在图中相同的结构、元件或部件用相同的附图标记表示。在图中示出的部件和特征的尺寸是为了方便和清楚地表示而选择的，因此无须示出其比例。

图1示意地表示根据本发明一实施例的快速成型装置(RPA)；

图2A是示意地表示根据本发明一实施例的滑架的底部透视图，其中滑架包括在图1所示的RPA中，且具有可单独更换的打印头；

图2B是示意地表示图2A所示滑架的底部视图；

图2C示意地表示去掉打印头的图2A－2B所示的滑架；

图2D示意地表示根据本发明一实施例的打印头；

图2E和2F分别是示意地表示根据本发明一实施例的供应构造材料到RPA中打印头的系统的透视图和截面图；

图3A示意地表示一些线，根据本发明实施例的打印头的不同输出口就沿着这些线分配构造材料以形成物体的构造层；

图3B表示图3A的局部放大部分，以便于理解；

图4A示意地表示在现有技术中分配构造材料以形成构造层的方法；

图4B示意地表示根据本发明实施例的分配构造材料以形成构造层的方法；

图4C示意地表示了根据本发明一实施例的滑架，其用于按照图4B所示的方法分配构造材料；

图5是示意地表示根据本发明实施例的另一种滑架的底部视图；

图6A－6C分别示意地表示根据本发明实施例的为聚合构造材料提供紫外光的灯的透视图、局部截面图和横截面图；

图6D表示由UV灯发出的被图1所示RPA成形的构造层反射的光的相对强度的曲线图，所述光的强度是在由UV灯提供的光透过的孔隙的层以上的高度的函数；

图7A和7B是表示根据本发明一实施例的另一种UV灯的示意截面图；

图8示意地表示根据本发明一实施例的具有发光二极管的UV灯，其中发光二极管发出聚合紫外光；

图9A和9B是示意地表示根据本发明一实施例的具有UV灯的滑架的透视图，其中UV灯包括远离通过控制滑架而形成的构造层布置的发光二极管；

图10A和10B分别是示意地表示根据本发明一实施例的进行保养清洁的滑架的透视图和横截面图；

图10C－10D示意地表示根据本发明一实施例的用于清洁滑架的不同清洁片；

图11A和11B是示意地表示根据本发明一实施例的另一种清洁片结构的透视图和横截面图；

图11C是示意地表示根据本发明一实施例的图11A和11B所示清洁片的变形实例的透视图；

图12A示意地表示根据本发明一实施例的用于检测由RPA形成的构造层上隆起的系统；

图12B和12C示意地表示图12A所示系统的横截面；

图12D示意地表示根据本发明一实施例的图12A所示系统的变形实例；

图13是表示根据本发明实施例的RPA性能参数相互关系的图表；以及

图14示意地表示根据本发明一实施例的制造相对薄的构造层且具有相对高的打印清晰度的方法。

具体实施方式

图1示意地表示根据本发明一实施例的在构造平台24上制造物体22的喷墨RPA20。根据本发明的一实施例，RPA20包括控制器26和滑架28，滑架28包括打印头组件50、校平辊27、以及可选择地两个辐射源120，用于聚合由RPA所使用的用于制造物体的光敏聚合物。可选择地，构造平台24安装在工作台25上且可控地相对于工作台下降和上升。

在制造物体22的过程中，RPA20的控制器26定期地移动滑架28到工作台25上的保养区域220，在该区域包括废料坑222和至少一个清洁片。举例说明，保养区域220包括两个清洁片，第一清洁片225和第二清洁片227。在保养区域220，控制器26执行清洗程序以去除聚集在打印头组件50的打印头上的废构造材料“碎屑”。在下文中将要说明保养区域220和清洗程序。

为了简便，假设RPA20所使用的光敏聚合物是紫外线可固化的，辐射源120是UV灯。在图中示意地示出了RPA20，只有与说明有关的RPA的特征和部件在图1中示出了。坐标系21用于表示RPA20的特征和部件的布置和位置的。

为了制造物体22，控制器26控制滑架28可选择地沿着方块双箭头31所示的方向平行于x轴在构造平台24上方往复移动。在沿着x轴掉转一次或多次方向后，控制器使滑架28可选择地沿着方块箭头32所示的方向平行于y轴前进一增量距离。当滑架28在构造平台24上移动时，控制器26控制打印头根据限定物体22的构造数据分配构造材料（所需的建筑材料BM和/或支撑材料SM），形成用于制造物体的构造层34。

在构造材料刚刚被打印形成给定构造层34的区域后，校平辊27接触该区域，并且通过刮去打印材料的上部而压平和校平构造层到所需厚度。为了实现刮去动作，辊27沿着其在滑架28前进方向上在构造材料上滚动时产生的旋转方向上旋转，但是旋转速度大于滑架前进的相应线性速度。适当的刮片和废料“集中处”（未示出）安装在滑架28中，用于清洁辊27上的废构造材料。

构造层34沿垂直于构造平台24、平行于z轴的堆叠方向叠置。在形成给定构造层34之后，可选择地构造平台24降低一定距离，该距离等于在给定构造层上待形成的另一个构造层的厚度。为了便于说明，在图1中放大示出了构造层34的厚度。

举例说明，物体22是小插图38中示出的花瓶36的复制品，且在构造平台24上示出了已制成的一部分。示意地示出的花瓶36由“数据横截面”层40形成，层40由花瓶的构造数据限定。方块箭头42示意地表示将构造数据输入到控制器26中，和/或根据输入的数据在控制器中产生构造数据，并被编排以控制结构层34的形成。

图2A是示意地表示滑架28的从底部所示的透视图。在图2A的透视图中，坐标系21的x轴和z轴与图1所示的这两个轴的方向相反。

打印头组件50可选择地成形有多个插槽51，每个插槽都适于容纳打印头52，打印头插入插槽和从插槽中拆卸可独立于其它打印头插入插槽或从插槽中拆卸。在图2B和2C中更清楚地示出了插槽51，这两幅图分别表示从滑架28底部所示的具有和没有打印头52插入到插槽中的滑架。图2D示意地表示根据本发明一实施例的单个打印头52，与图2A－2C相比，该图更清楚地示出了打印头的详细部件。

举例说明，组件50包括八个插槽51。可选择地，不同打印头52或不同打印头52组用于打印不同的构造材料。例如，一些打印头52只打印BM或特定类型的BM，而其它打印头52可只打印SM或特定类型的SM。打印头52可通过任何方法被设计和构造为BM或SM专用打印头。例如，用于打印BM的打印头52的数量可不同于用于打印SM的打印头52的数量。另外地或可选择地，相邻打印头52可用于打印不同的构造材料，一个用于打印BM，而另一个用于打印SM。

举例说明，在打印头组件50中，假设用括弧54表示的插入插槽51中的四个打印头52组用于打印BM，用括弧53表示的插入插槽51中的四个打印头52组用于打印SM。为了便于授权，由括弧53表示的插槽51还可表示为插槽53，由括弧54表示的插槽51还可表示为插槽54。

根据本发明一实施例，打印头组件50和打印头52如此构成，使得每个打印头都可相对容易地更换，例如由于损坏或维修所需的更换。可选择地，所有打印头52都近似相同。

每个打印头52都包括壳体56，在图2D中清楚地示出了该壳体，在壳体上成形有多个共线的、可选择地等间距的输出口58，构造材料通过这些口进行分配。为了简便，在图2D中示出虚线59，在图2A和2B中的一些打印头52上也示出该虚线，共线的输出口58沿着该线进行排列。在下文中将参考附图2E和2F说明根据本发明一实施例的供应构造材料到打印头52中的方法和装置。

电路板55包括控制压电致动器（未示出）的电路57，压电致动器位于壳体56中并被促动以分配构造材料，使材料流过输出口58和打印头52的其它部件。连接器47将电路板55连接到打印头组件28中的电路上，打印头组件与控制器26（参见图1）相连。根据本发明一实施例，电路板55包括存储器49，在其中存储着数据，即表示打印头52操作特性的“剖面数据（profiledata）”。可选择地，在下文中将要说明存储在存储器49中的剖面数据。

打印头52和打印头组件50具有相应的对齐特征。当打印头插入到任一个插槽51中时，对齐特征配合使打印头52自动对齐，这样其输出口58的线59就平行于同一线，可选择地为y轴。因此安装在打印头组件50上的所有打印头52中输出口58的线59都彼此平行，且具有相对高的精度。可选择地，打印头52中输出口58的线59彼此等间距。

一些相应的对齐特征配合对齐打印头52，这样可选择地，不同打印头上用于打印相同构造材料的输出口的y坐标不同。例如，根据本发明一实施例，插入插槽53（即由括弧53表示的插槽51）中的不同打印头52上的输出口58的y坐标是不同的。类似地，插入插槽54（即由括弧54表示的插槽51）中的打印头52中的输出口58的y坐标可能与插入插槽53中的打印头52中的输出口的y坐标相同，插槽54中两个不同打印头52中的输出口58的y坐标是不同的。可选择地，插槽54中的打印头的结构与插槽53中的打印头结构相同，因此可以理解，在下文中关于插槽54中打印头的说明适用于插槽53中的打印头。

假设每个打印头52中的第一输出口58是最接近xz平面（参见图2A）的输出口，位于相同打印头上的相邻输出口之间的距离为“d_y”。可选择地，位于插槽54中的每个打印头52上第一输出口的y坐标的值通过下面的式子表示，

y=C+n(d_y/N)=C+nΔd_y

其中N表示插槽54的数量，Δd_y＝d_y/N，对于每个插槽来说n是不同的整数，且满足条件0≤n≤(N-1)。

可选择地，每个打印头52的对齐特征都包括两个x对齐销60和一个y对齐销62（在图2B和2D中清楚地示出了）。可选择地，每个x销都具有圆形端部，且该端部具有尖端61，每个y销62都具有圆形端部，且该端部具有尖端63。每个x销60的尖端61都相沿着x轴对于线59的x坐标偏移相同的精确距离Δx。可选择地，对于所有的打印头52来说Δx都近似相同。y销62的尖端63沿着y轴相对于打印头52上第一输出口的y坐标偏移精确距离Δy。可选择地，对于所有的打印头52来说Δy都近似相同。

每个插槽54都包括两个x对齐按钮64和一个y对齐按钮66，其分别与每个打印头52上的x对齐销60和y对齐销62相对应。在图2A中未示出X对齐按钮64，但是在图2B中示意地示出了，且在图2C中更加清楚地示出了。每个x对齐按钮64都具有相同精度的控制长度且端部位于平的“对齐表面”65中。每个插槽54都包括至少一个弹性元件68，例如弹簧片或螺旋弹簧。当打印头52插入到插槽54中时，至少一个弹性元件56挤压打印头，这样x对齐销60的尖端61就接触插槽中对齐按钮64的x对齐表面65。X对齐销60和按钮64的结构使得插入插槽51中的打印头52中的输出口58的线59相对精确地平行。

插槽54中的每个y按钮66都具有不同长度，其长度可选择地由等式1得出，按钮的端部位于平的对齐表面67中。弹性元件69包括在每个插槽54中用于弹性挤压插入插槽中的打印头52，这样打印头的y对齐尖端63就挤压插槽中对齐按钮的y对齐表面67。y对齐销62和按钮66的结构使得插入不同插槽54中的每个打印头52的第一输出口58都具有不同的y坐标，该坐标可选择地由等式1得出。因此插槽54中每个打印头52的输出口58相对于插槽54中其它打印头的输出口偏移(d_y/N)＝Δd_y的不同倍数。插槽54中所有打印头52上的输出口58在平行于y轴的线上的投影沿着该线间隔相等，其距离等于Δd_y。举例说明，对于图1所示的插槽54和y对齐按钮66的结构来说，打印头54沿着y轴的位移随着打印头相对于打印头组件50固定特征的x坐标的x坐标增加而线性减小。

图2E是示意地表示打印头组件50右上侧的透视图，其中安装在组件中的打印头52与储料器401、402、403和404相连，储料器包括在打印头组件中用于存储供应到打印头的构造材料。透过由虚线表示的打印头组件可以看出打印头和储料器。图2F示意地表示了图2E所示打印头52的横截面。

位于插槽54（参见图2B和2C）中并可选择地用于打印建筑材料(BM)的打印头52由括弧标示“BM”表示，并作为BM打印头。每个BM打印头52都与存储BM并供应BM到打印头的储料器401和403相连。供料导管409将储料器401连接到“供料”泵（未示出），可选择地该泵用于从与打印头组件50相距一定距离的BM供料盒将BM泵入储料器401中。可选择地，回流安全阀411将储料器403连接到真空泵（未示出），从而保持储料器401和402中一定的真空度。

类似地，括弧标示的“SM”表示位于插槽53中并可选择地用于打印支撑材料(SM)的打印头52，该打印头作为SM打印头。每个SM打印头52都与存储SM并供应SM到SM打印头的储料器402和404相连。供料导管410将储料器402连接到从SM供料盒泵出SM材料的泵。回流安全阀412将储料器404连接到真空泵（未示出）。

可选择地，供应BM到BM打印头52的储料器401和403的操作与供应SM到SM打印头52的储料器402和404的操作相同，下面将参考储料器401和403以及BM打印头52说明储料器的操作过程。

参见图2F，BM打印头52的壳体56具有歧管420，其连接储料器401和403并使供料泵泵入储料器401中的BM自由地流进储料器403。传感器（未示出）产生响应BM在储料器401和403中高度的信号。供料泵控制电路（未示出）控制供料泵的操作以保持储料器401和403中BM所需的水平高度。图2F示意地示出了充满由阴影418表示的BM的储料器401、403和歧管420。

可选择地，小供料导管422具有不同直径部分，如现有技术已知的，其将每个输出口58都连接到歧管420上，并且与压电致动器（未示出）相连。控制器26（参见图1）控制压电致动器连接到每个供料导管420上，以从歧管420中抽取BM418，并从供料导管相应的输出口58排出所需量的BM。

为了防止无意地从口58中滴出BM，可选择地真空泵与储料器403相连，并在储料器401和403中保持一定的真空度。回流安全阀411防止储料器403中的BM被意外地吸入真空泵。回流安全阀411可通过已知的各种方法和装置起作用。可选择地，回流安全阀包括浮子，当BM进入阀中并升高到预定水平面之上时，浮子会上升封闭真空泵吸气的阀口。

发明人已发现，储料器401和403中小于大气压大约2mm到9mm水柱的压力有利于防止BM从输出口58中意外流出。储料器401和403中真空度的监控以及保持压力的真空泵的控制可通过已知的任何方法和装置实现。在本发明的一些实施例中，真空泵连续工作以从储料器403中吸出空气，并使空气穿过至少一个出口慢慢地流进储料器401和/或403中。适当的控制电路控制真空泵平衡泵从储料器403中吸出空气的速度和空气穿过至少一个出口流进储料器401和/或403中的速度，从而保持所需的真空度。在本发明的一些实施例中，只在储料器403中的压力超过预定压力时控制电路才控制真空泵工作。

当滑架28沿着x轴移动分配构造材料以打印构造层34（参见图1）时，构造材料的小滴沿着平行于x轴的线、以下称为“沉积线”、从打印头52的每个输出口58中分配到构造平台24上，或前面形成的层34上。位于分配BM的同一打印头52上的输出口58（即插槽54中打印头52上的输出口）的沉积线彼此间隔相同的距离Δd_y（等式1）。因此沿着y轴的空间清晰度(spatialresolution)、以下称为“主(primary)”y清晰度PR_y、等于Δd_y，可选择地构造材料以小滴的形态沉积足够的材料，这样沿着相邻沉积线沉积的材料混合以形成厚度近似均匀的平滑构造层。

插槽54中打印头52的一些输出口58的沉积线在图3A中示意地由线70表示。虽然沉积线70是沿着由RPA20形成的构造表面的线，但是为了便于说明和表示出它们与确定其位置的输出口58之间的关系，将沉积线投影在打印头组件50的底部。图3B是图3A的局部放大图，与图3A相比可以更容易地看出沉积线70和它们的相对位置。

很方便地用索引标示P_k分别表示插槽54中的打印头52，其中1≤k≤4，用索引标示DL₁、DL₂…DL_M表示沉积线70，如图3B所示（M等于打印头P_k中输出口58的数量乘以打印头的数量（可选择地为四））。所有第四个沉积线70都与插槽54中同一打印头P₁、P₂、P₃或P₄上的输出口58相应。例如DL₁、DL₅、DL₉…与打印头P₁相对应。

由于打印组件50上输出口58相邻线59之间的距离，当滑架28例如沿着x轴的正方向移动时，在构造层上同一给定的x坐标处，构造层在不同时间被不同的打印头分配。假设滑架28沿着x方向移动的速度为V_S，相邻打印头52中的输出口的列59之间的距离为d_x，则在相同给定x坐标的构造层位置由相邻打印头52分配构造材料的两次之间的时间延迟“t_d”等于d_x/V_s。

例如，如果打印头P₁在时间t₁沿着沉积线DL₁、DL₅、DL₉…在给定的x坐标处沉积构造材料，则打印头P₂在时间t₂、即t_d秒之后、沿着沉积线DL₂、DL₆、DL₁₀…在同一给定的x坐标处沉积构造材料。打印头P₁、P₂、P₃和P₄在同一给定的x坐标处从输出口58分配构造材料的相对时间t₁、t₂、t₃和t₄由各个沉积线延伸到图3A和3B中右侧的长度表示。在图3B中，沉积线70的端部和相对时间t₁、t₂、t₃和t₄由标有相对时间的线表示。

彼此相邻沉积的液态构造材料的小滴彼此之间具有亲合力，具有结合的趋势。这种结合趋势可在构造层中、例如图1所示的由RPA20形成的构造层34、产生缺陷。特别地，这种结合趋势可导致构造层出现平行于沉积线70（RPA20沿着沉积线70沉积构造材料）的条纹。当出现条纹时，条纹易于出现在沉积线70的附近，打印头P₄沿着该沉积线（即DL₄、DL₈、DL₁₂…沉积构造材料。

图4A表示会在构造层中形成条纹的方法。该图表示构造层在给定x坐标处的沿着平行于xz平面的按时间顺序的截面图81、82、83和84。按时间顺序的截面图示出了小滴通过打印头P₁-P₄沿着沉积线70沉积以形成构造层的情况。假设时间截面图81、82、83和84分别在连续的时间t₁、t₂、t₃和t₄截取的，其中连续时间t₁、t₂、t₃和t₄之间过渡延时t_d。小滴沉积的沉积线由环形标示DLm表示。打印头P₁－P₄沉积的构造材料小滴分别由表示Dr1-Dr4表示。

在时间t₁，在时间截面图81中，打印头P₁在给定的x坐标处沿着沉积线DL₁、DL₅…沉积小滴Dr1。在时间t₂，时间截面图82中，打印头P2在该给定的x坐标处沿着沉积线DL₂、DL₆…沉积小滴Dr2，每个小滴Dr2都与先前沉积的小滴Dr1相邻，且趋向于与小滴Dr1结合。在时间t₃，在时间截面图83中，打印头P3沿着沉积线DL₃、DL₈…且相邻于小滴Dr3沉积小滴Dr2，如时间图所示小滴Dr3与先前沉积的小滴Dr1和Dr2结合。

可以看出，结合小滴中的材料不易于流到时间截面图83所示的沉积线DL₄、DL₈、DL₁₂……附近、结合小滴之间的空区域86。在时间t₄，在时间截面图84中，当打印头P₄在空区域86沉积小滴Dr4时，每个小滴中的材料就会远离先前结合的每组小滴被拉出到该小滴的两侧。拉出的材料会在沉积线DL4附近产生小空隙88，如时间截面图84所示。空隙88会在由RPA20形成的构造层上产生条纹。

为了避免条纹产生，根据本发明一实施例，插槽54中的y对齐按钮66的结构使得第一打印头在x坐标处沉积材料之后，在给定x坐标处分配的每个小滴都等距地沉积在先前沉积的小滴之间。发明人发现当使用“等距”方法沉积小滴以形成构造层时，按图4A所示方法沉积小滴而在构造层中出现的条纹会得到缓解或近似消除。需要指出的是，只有在用于构造层的沉积线的数量等于二的幂(apoweroftwo)时，构造材料小滴的沉积才可以准确地和绝对地进行等距沉积。否则只能近似等距沉积。

图4B示意地示出了根据本发明一实施例的“等距”沉积构造材料以形成物体的构造层的方法。该图与图4A类似，示出了按时间顺序的截面图91、92、93和94。该截面图是在给定x坐标处沿平行于xz平面截取的，并示出了根据等距沉积方法按顺序在时间t₁、t₂、t₃和t₄沿沉积线沉积构造材料的小滴。

在时间t₁，在时间截面图91中，沿着沉积线DL₁、DL₅、DL₉…沉积小滴Dr1。在时间t₂，在时间截面图92中，沿着沉积线DL₂、DL₆…沉积小滴Dr₂，其中小滴Dr₂不与小滴Dr₁相邻而是等间距地位于沿着沉积线DL₃、DL₅…沉积的小滴之间。在时间t₃，在时间截面图93中，可选择地沿着沉积线DL₂、DL₄…沉积小滴Dr₃。从时间t₁和t₂到t₃，小滴Dr₁和Dr₂中的材料会扩散。小滴Dr1和Dr2的扩散会局部覆盖沿着沉积线DL₄、DL₈、DL₁₂的区域96。在时间截面图94中，当在时间t₄沿着沉积线DL₄、DL₈、DL₁₂沉积小滴Dr₄时，由于被局部覆盖所以沿着沉积线不会形成空隙，从而不会形成条纹。

图4C是示意地表示执行图4B所示等距沉积方法的打印头组件50的底部视图。插槽54（可选择地为插槽53）中的y对齐按钮66的长度不会随着其相对于打印头组件50固定特征的x坐标的x坐标增加而线性减少。因此，打印头P₁、P₂、P₃、P₄不会沿着图3B和4A所示的沉积线DL₁、DL₂、DL₃和DL₄沉积材料。相反，打印头P₁、P₂、P₃、P₄沿着图4B所示的沉积线DL₁、DL₂、DL₃和DL₄沉积材料。

然而打印头组件50和打印头52的对齐特征使得打印头组件中打印头52在更换时不需要调节或校准对齐，给定打印头通常都具有特有的操作特性。为了正确地操作给定的打印头52，控制器26根据其特有的操作特性控制每个打印头是有利的。根据本发明一实施例，用表现打印头特有的操作参数的剖面数据来表示每个打印头52。可选择地，上述剖面数据存储在存储器49中，存储器可选择地包括在打印头的电路板55中。当打印头52安装在插槽51中时，控制器26和打印头52之间的数据线通过包括在电路板中的连接器47实现，其中控制器通过该数据线接收打印头的剖面数据。

表示打印头52的剖面数据例如包括操作数据，该操作数据规定通过输出口58控制构造材料沉积的打印头中的每个压电致动器的操作。通常地，致动器的操作数据规定致动器的特性是施加到致动器上的电压和打印头52分配的构造材料的特性和温度的函数。该数据通常用于确定提升时间、下降时间以及控制器26施加到致动器以控制由输出口58分配的构造材料小滴重量和/或喷射速度的电压脉冲振幅，其中致动器与输出口58连通。可选择地，剖面数据包括加热器（可选择地包括在打印头52中）的操作特性，加热器控制器26控制加热器以保持打印头储料器中构造材料的所需温度。

剖面数据还可包括打印头的尺寸数据。例如在本发明的一些实施例中，打印头52相对于另一个打印头的x对齐销60（参见图2D）的长度可大幅度变化，其中该长度可控，从而使同一打印头52上的x销的长度Δx高精确度地保持相同。因此，对于RPA20的所需清晰度的精确度来说，每个打印头52的x销60的推定长度可能是推定未知的。对于这种实施例来说，打印头的剖面数据包括限定其x对齐销长度的数据。

然而在上面已说明的实施例中，可选择地位于打印头电路板55（参见图2D）上的存储器49存有打印头的剖面数据，在本发明的一些实施例中，打印头52的剖面数据存储在与打印头分开的存储装置中。例如，存有打印头52剖面数据的可选择的软盘、CD或便携的闪存。当打印头插入打印头组件50（参见图2A－2C）的插槽51中时，数据通过已知的各种方法和装置从存储装置下载到控制器26中。

在上述实施例中，打印头52插入打印头组件50的单个插槽51中。在本发明的一些实施例中，打印头组件没有插槽。图5是示意地表示打印头组件100的底部视图，其中打印头组件100不包括将每个打印头安装在组件中的单个插槽，而是具有用于容纳打印头104的单个安装腔102。

可选择地打印头104是相同的，且每个都具有两个x对齐销60和一个y对齐销62。另外，每个打印头104都具有两个x对齐按钮106。安装腔102包括y对齐按钮108和相应的弹性元件110，其与打印头104（例如八个打印头104）中的y对齐销62相对应。可选择地，y对齐按钮的长度随着其相对于打印头组件100固定特征的x坐标的x坐标增加而线性增加。安装腔102还包括两个x对齐按钮112和相应的弹性元件114。

当八个打印头104插入到安装腔102中时，弹性元件114沿着x方向挤压打印头，并使打印头一个接一个地彼此挤压。结果，一个打印头的x销60就挤压下一个打印头的x按钮106，最后一个打印头的x销挤压腔中x对齐按钮114。弹性元件110挤压打印头104使其y销挤压腔102中的y按钮。打印头104的x和y对齐销和相应的安装腔102中的x和y按钮以及弹性元件共同作用对齐打印头。

包括在滑架28中的每个辐射灯120（例如在图2A中示出的）可选择地包括紫外光灯泡122、反射体124和壳体126，其中紫外光灯泡发出紫外光聚合打印头52分配的构造材料，壳体支撑和容纳反射体和灯泡。紫外光灯泡122可选择地是放电式灯泡，例如汞或氙放电灯泡。可选择地，灯120包括保护盖板128，灯泡122发出的紫外光可透过该板，且该板覆盖灯提供光的孔隙（aperture）129。

图6A是示意地表示图1所示滑架28的放大视图，其中可穿过灯的壳体126看到根据本发明一实施例的灯120的部件，灯的轮廓由虚线表示。在图中反射体124被局部剖开。图6B和6C表示灯120沿线AA和BB的横截面。

灯120发出的且被RPA20形成的构造层或构造平台24（参见图1）的表面反射回打印头52的紫外光聚合打印头52（参见图2A）或滑架28其它部件上的构造材料。打印头52上聚合后的构造材料会阻塞输出口58或头上的输出口。另外，打印头52上或滑架28其它区域的硬化块或局部硬化的构造材料会落在物体上或碰撞物体，例如由RPA制造的物体22（参见图1），从而损坏物体。

本发明人已发现从构造层反射到滑架28的光量是构造层和构造平台24表面区域以上高度的函数，灯在该高度处提供光。反射到滑架28的反射光量与高度之间的函数关系类似于图6D所示的图表180，该图表示出了到达滑架的反射光量“RR”与高度“H”的函数关系。

然而，对于相对大和相对小的高度H来说，反射光量都相对小，当然使高度相对小而不是相对大是有利的，这样可有效地利用灯120发射的光。因此根据本发明的一实施例，灯120安装在滑架28上，这样在通过RPA20打印构造层时，它们各自的孔隙129就会相对接近构造层。在本发明的一些实施例中，孔隙129离RPA20制造的构造层的距离小于大约10mm。在本发明的一些实施例中，孔隙129离RPA20制造的构造层的距离小于大约15mm。在本发明的一些实施例中，孔隙129离RPA20制造的构造层的距离小于大约10mm。在本发明的一些实施例中，孔隙129离RPA20制造的构造层的距离大约为5mm。

在使用喷墨RPA、例如RPA20、成形物体时通常会遇到一个问题，即使物体成形出清晰的边缘和特征相对困难。RPA制造的物体的构造层边缘的材料在制造过程中易于“熔化（run）”，结果边缘变形失去清晰度。本发明人已发现物体的构造层边缘表面的材料聚合速度相对慢、效率相对低，这种相对慢的和效率相对低的聚合得出不清晰的边缘和物体图象细节。另外低效率地聚合还可使物体边缘未硬化，仍具有“粘性”。

由现有的RPA制造的物体的边缘表面材料的无效率的、慢的或局部聚合是由于现有技术的RPA中灯发出聚合光的强度相对低、边缘表面的反射能力相对强导致的。

增加UV灯发出的聚合光的强度通常不能解决这个问题。RPA成形的物体构造层本体中的大部分材料都会在一定的紫外光强度下相对快速聚合，但是这个强度不足以快速和有效地聚合构造层边缘表面的构造材料。因此增加紫外光的强度会浪费能量，大部分增加的强度都用于加热构造层本体中已经聚合的材料了。增加的热量增加RPA部件和构造层中的热应力，使构造层趋向变形，损坏物体成形的精确度和物体的质量。

根据本发明的一实施例，为了在不过度加热浪费能量的情况下增加UV灯发出的光聚合构造层边缘的构造材料的效率，灯发出的光与构造层法线平面成相对大的角度。在给定灯发出的光强度的情况下，入射到构造层边缘表面的光强度与入射到平行于层表面的表面的光强度之间的比率随着入射角的增加而增加。因此当入射角增加时，边缘构造材料的聚合效率相对于构造层本体中材料的聚合效率增加。因此根据本发明一实施例，确定出合适的入射角和紫外光强度，从而使光有效地聚合边缘材料以及构造层本体材料，不会过度加热而浪费能量。具有根据本发明一实施例的UV灯的RPA制造的构造层的边缘材料可相对有效地聚合。结果边缘不会象现有的RPA制造的构造层边缘那样易于熔化和变形，清晰度提高了。

举例说明，包括在滑架28中的UV灯120发射的大部分紫外光的入射角可选择地大约等于45°。可选择地，UV灯中的反射体124包括边缘反射体130和平面反射体132，该平面反射体可选择地是壳体126经过处理的表面，这样它就能反射灯泡122发射的光。可选择地，边缘反射体130包括两个成镜像的抛物线反射体134，它们在公共边缘136相交，且定位为使得它们各自的焦点近似一致。辐射灯泡122可选择地通过反射体中适当的孔安装在边缘反射体130上。灯泡122的接触端138安装到壳体126上的电插槽（未示出）中，其与灯泡122电接触以供应电能（未示出）。可选择地，插槽支撑灯泡122并保持灯泡在壳体126中的适当位置。

灯泡122具有固定位置的“热点”140，灯泡发射的大部分光都从该点发出，热点140近似位于抛物线反射体134的焦点处。每个抛物线反射体134都如此定位使得热点140发出的大部分光反射大约45°角到盖板128上，灯120发出的光穿过盖板128入射到RPA20成形的构造层上。

图6B中的灯120的横截面视图示意地表示了反射来自热点140的紫外光线150的抛物线反射体134，因此从灯中发出的光以与盖板平面成大约45°角穿过盖板128。反射光入射到由RPA20制造的构造层152的区域。在插图156中放大地示出了层152的边缘154。根据本发明的一实施例，紫外光（从灯120中以相对于构造层152平面大约45°角发出）沿着接近边缘表面的法线方向（如块箭头158所示）入射到边缘154的表面区域。结果，入射到边缘154表面的光的相对强度增加，大部分入射光沿着边缘射入构造材料，从而有效地聚合材料。

图6C示意地表示平面反射体132，其反射来自热点140的光线159并使其从盖板128射出。为了提供相对强的光来聚合RPA20成形的构造层材料，可选择地使平面镜彼此相对靠近，这样从灯120中发出的由灯泡122发射的光集中在构造层相对小的表面区域。本发明人已发现相对接近平面反射体可减少灯120发出的朝滑架28中打印头中的输出口反射的紫外光量。

图7A和7B是示意地表示UV灯120变形实例的横截面图。该横截面图是沿图6A中线AA截取的，且类似于图6B所示。在图7A中，根据本发明一实施例的边缘反射体160类似于边缘反射体124，其包括四个抛物线反射体161、162、163和164。抛物线反射体161和163彼此成镜像，抛物线反射体162和164彼此成镜像。所有抛物线反射体的焦点都近似与灯泡122的热点140一致。在图7B中，根据本发明一实施例的边缘反射体170类似于边缘反射体124，其包括两个“棱形”抛物线反射体171和172以及平面反射体173和174。抛物线反射体171和172彼此成镜像，且每个都包括两个平面板175。平面反射体172和174彼此成镜像。

传统的用于发射紫外光的放电式灯泡、例如汞和氙放电灯泡、在操作时通常需要高压电源和复杂的点燃系统，其会产生大量的热且不能快速的打开和关闭。

在本发明的一些实施例中，UV灯包括发射用于聚合构造材料的紫外光的发光二极管。与其传递的UV能量相比，UV发光二极管产生少量的热能，且可相对快速的打开和关闭，同时还能提供具有相对小的所需辐射带宽的紫外线辐射。发光二极管的输出强度可相对容易地控制，并且它们可紧密排列布置以提供使RPA形成的构造材料快速聚合的所需紫外光强度。

可快速打开和关闭发光二极管，不会延时或RF（无线电频率）干涉放电式灯泡的辐射操作。制造物体的过程可快速开始，且由于前述的发光二极管可快速打开/关闭，从而使得过程本身更可靠。

此外，使用发光二极管会减少打印模型的变形，原因如下：例如，制造过程中的物体和室内温度的显著差异是导致最终打印的物体在冷却后变形的一个原因，尤其是在快速进行冷却且在整个过程中冷却不均匀时。当发光二极管阵列单位固化量只发射少量热时，待制造的物体就会在比使用放电式灯时低的温度中进行制造，物体在冷却时易于出现的变形得到缓解。

图8示意地表示包括UV灯190的滑架28，可选择地每个UV灯190都包括紧密排列的发射紫外光的发光二极管192阵列191。可选择地，发光二极管192为DIE态（即半导体块，在这种情况下是未封装的发光二极管），它们的排列间距大约为1mm。可选择地，发光二极管192是SMD发光二极管，其在阵列191中的间距小于2mm。为了使UV辐射以相对较大的入射角入射到RPA20成形的构造层中，可选择地，每个发光二极管192都通过已知方法与显微透镜相连，其使发光二极管发出的光变成具有相对大锥角的锥形光束。可选择地，锥角大于约80°（全锥角）。可选择地锥角大于约100°（全锥角）。可选择地，控制器26通过控制施加到发光二极管的电流或电压来控制UV发光二极管192发出的光强度。可选择地，控制器26以一连串电流或电压脉冲的形式传递电能到发光二极管192中，且控制器控制脉冲的占空因数以控制发光二极管发出的紫外光强度。

根据本发明的一实施例，控制滑架28操作的控制器26（参见图1）控制阵列191中发光二极管192发出的紫外光强度，且独立于阵列中其它发光二极管发出的光强度。特别地，控制器控制单个发光二极管192以限制灯190发出的UV辐射的位置和时间。例如，当打印构造层34时，该层具有没有沉积构造材料的未打印区域。可选择地，控制器26控制发光二极管192使未打印区域接收少量或近似不接收紫外光。在制造物体、例如上述物体22的过程中，控制器26定期执行保养程序，远离构造平台24移动滑架28到保养区域200中以进行清洁。在执行保养程序的过程中，控制器26可选择地关闭发光二极管192。

然而，发光二极管192产生少量的热，它们和/或与发光二极管相连的电路不产生热，这在密集排列的阵列中有利于提高灯190的散热特性。在本发明的一些实施例中，发光二极管192安装在适当的散热片上和/或与塞贝克效应装置(Peltierdevice)相连、和/或装备有适当的风扇以进行散热。

在本发明的一些实施例中，RPA类似于根据本发明一实施例的RPA20包括滑架，其中发光二极管相对远离RPA制造的构造层定位。发光二极管发出的紫外光通过光缆或光纤被传送到构造层中。

图9A和图9B是示意地表示滑架194的透视图，滑架194包括相对远离滑架打印的构造层定位的发光二极管196。图9A是滑架194的底部透视图。图9B是表示滑架“右上侧”和构造层198的透视图。发光二极管196与从发光二极管传送光到构造层的光纤或光缆200相连。发光二极管196发出的紫外光通过端部202排出光缆200，该端部202由适当的支撑结构或壳体（未示出）支撑靠近构造层198（参见图9B）。可选择地，端部202与适当的透镜相连或成形在一起，这样锥形光束的紫外光就具有相对大的锥角。发光二极管196和可选择地与发光二极管相连的电路支撑或安装在壳体（未示出）中，该壳体为“开放”结构以便于散热。

如上所述，在制造物体的过程中，控制器26定期地移动滑架28到保养区域220（参见图1）并执行清洁程序。该清洁程序通常包括从滑架的所有输出口上刮去构造材料以恢复材料流过打印头的流动的清除程序。控制器26控制滑架28接触至少第一清洁片225和第二清洁片227其中一个的边缘，并在近似垂直于该边缘的方向上移动，这样在清除程序结束后清洁片就会刮掉残留在输出口表面上的残余材料小滴以及在制造过程中聚集在打印头52表面的过多的材料“碎屑”和尘土。

图10A和10B分别是示意地表示在进行根据本发明一实施例的清洁程序时滑架28底部的放大透视图和横截面图。图中示出了从具有输出口58的打印头52的表面230（以下称为“口表面”）去除构造材料碎屑229并清洁表面的清洁片225和227。

清洁片225和227分别具有“清洁”边缘226和228，可选择地它们彼此平行且平行于x轴。可选择地，第一清洁片225的清洁边缘226接近但是不接触口表面230。第二清洁片227的清洁边缘228接触口表面230。滑架28在块箭头232所示的方向上平行于y轴移动。当滑架28移动时，第一清洁片225的边缘226去除突出于口表面232相对大的碎屑沉积物。第二清洁片227的边缘228去除残留碎屑并刮擦清洁表面。

通过清洁片225和227从打印头52表面去除的碎屑229落入或掉进废料坑222中，如图虚线所示。分开的第一和第二清洁片225和227之间保持足够距离，这样通过片的清洁边缘226和228从口表面230上去除的碎屑会顺利地落入或掉进废料坑222中。在执行保养程序的过程中，合适的真空泵（未示出）去除废料坑222中累积的碎屑。

本发明人已发现通过使用两个清洁片，预清洁片、即不接触打印头52表面230的第一清洁片225、和刮擦片、即接触并刮擦表面的第二清洁片227，在清洗过程中可减小碎屑沉积在打印头之间的可能性。

在本发明的一些实施例中，清洁片的边缘不是直的而是小圆齿状或圆齿形。图10C示意地表示了具有圆齿边缘242的清洁片240。直的清洁片边缘易于横向沿着片边缘推动从打印头52刮擦下来的碎屑部分。被迫沿着边缘移动的碎屑易于聚集在打印头之间的空间中。圆齿形边缘可以防止去除碎屑的横向移动，而是将碎屑引入废料坑222中。

圆齿形边缘不是唯一可以防止碎屑沿着边缘横向移动的边缘形状。图10D示意地示出了边缘246形状类似一连串三角形脉冲的清洁片244，该清洁片具有相似的功能。

在本发明的一些实施例中，清洁区域220（参见图1）包括单个清洁片。图11A和11B分别是示意地表示滑架28进行保养清洁的透视图和横截面图，在对滑架进行保养清洗的过程中，可选择地使用单个清洁片248来清洁打印头52的口表面230。

可选择地清洁片248为由塑料、橡胶或金属成形的薄弹性片。可选择地，清洁片248由大约50微米厚的薄钢板成形。清洁片248安装在废料坑222的上方，这样其相对于打印头52的表面230成一角度。在清洗过程中，控制器26（参见图1）定位滑架28，使表面230（参见图11B）向下压在清洁片248上，使该片以与表面成锐角的方式接触表面，且片的清洁边缘250弹性挤压表面。当滑架28沿块箭头232的方向移动时，清洁边缘250就会有效地刮掉表面230上的碎屑229，并使碎屑落入和/或调入废料坑222。

在本发明的一些实施例中，根据本发明一实施例的类似于清洁片248的清洁片具有槽，其包括多个单独的弹性齿。图11C示意地示出了根据本发明一实施例的具有槽的清洁片260，用于清洁滑架28。清洁片260包括多个具有清洁边缘264的齿262。在清洗过程中，每个齿262都以锐角的形式接触不同打印头52的表面230，且齿的边缘264弹性挤压该表面。由于每个齿262都是弹性独立于其它齿的，所以每个齿262都可独立于其它齿调节其要清洁的打印头52表面230的高度，即z坐标。因此清洁片260可有效地补偿表面230高度的微小差异。

需要指出的是，不是只能在清洁片248和260设置根据本发明实施例的槽。类似于片225和227（参见图10A）以及片242和246的清洁片也可以具有槽，这样每个片都包括多个小的清洁片（即齿），每个齿都清洁不同的打印头52，并可独立调节以补偿打印头上表面230的高度差。

尽管定期地对打印头52进行保养清洗，在制造物体或校平构造层的过程中，构造材料碎屑仍会落在构造层上，在这两种情况下都会在构造成上留下不希望的隆起而损坏层。当出现这种情况时，层上的隆起不但会损坏要沉积在损坏层上的下一层的质量，而且当滑架28在构造层上移动时，其还会与隆起发生碰撞从而被损坏。

因此，根据本发明一实施例的RPA、例如RPA20、可选择地包括障碍物检测系统。该检测系统产生响应构造层上形成的不想要的隆起的信号，并将该信号传递到控制器26中。控制器26或者进行校正动作、例如使用校平辊27来校平层，或者停止制造物体，并发出指示需要使用者介入的警报。

图12A和12B是分别示意地表示类似于RPA20的RPA300的透视图和横截面图，RPA300包括根据本发明实施例的障碍物检测系统302。只有与说明有关的RPA300的部件和特征在图12A和12B中示出。在图中，所示的RPA300在制造物体（未示出）的过程中形成构造材料层304，并检测顶部构造层306的隆起。

障碍物检测系统302可选择地包括激光器308和所需的相应光学装置（未示出），控制器26可控制激光器产生激光波束310。该检测系统包括光学检测器312和所需的相应光学装置（未示出），用于检测激光器308发出的光。可选择地，激光器308和检测器312分别安装在支架314和315上，支架314和315位于工作台25上形成的槽316和317中。支架314和315可选择地分别安装在位于槽316和317中的螺纹轴318和319上。该槽可选择地平行于y轴。控制器26控制至少一个电机（未示出）以转动轴318和319，使支架314和315沿着其各自的槽316和317定位在适当位置，从而定位在适当的y坐标上。可选择地，激光器308和检测器312可被控制器26控制在垂直于工作台25的方向（即平行于z轴）上提升和下降。

为了检测顶部构造层306的隆起，控制器26定位激光束10使其沿着激光束长度方向接触层表面，并沿着槽316移动支架314，这样当其移动时，层上存在的隆起至少会局部阻挡激光束。在控制器26移动激光器308时，其移动检测器312检测激光束10。当光束被阻挡时，检测器312根据激光束10产生信号以指示存在隆起。图12C示意地示出了激光束被隆起320阻挡的情况。可选择地，控制器26移动激光器308和检测器312，这样当滑架28沿y轴移动时激光束10位于其前部，并在滑架的打印头分配构造材料再次打印该区域以得到另一个构造层之前“扫描”顶部层306区域的隆起。

需要指出的是，图12A和12B所示的障碍物检测系统302的结构限制了激光器308和检测器312在z轴上的移动。这种限制不会影响检测系统302检测顶部构造层隆起的能力，因为RPA300、例如RPA20、在打印每个新的构造层时，构造平台24都会降低近似层厚的距离。因此，RPA300制造的所有构造层都近似在距离工作台25相同的高度上进行，即z坐标相同，或在工作台上相同的小高度范围内进行。

然而，在根据本发明实施例的一些RPA中，构造层不是都在同一z坐标处制造的。相反，对于RPA制造的至少一些新层的每个构造层，RPA的滑架都被提升层厚的距离。在这种实施例中，使障碍物检测系统沿着z轴的移动范围大于检测系统302的移动范围是有利的而非必须的。当然如果需要，根据本发明一实施例的障碍物检测系统被设置为沿着z轴的移动范围大于检测系统302的移动范围是有利的。

图12D示意地表示根据本发明一实施例的障碍物检测系统330，它是系统300的变形实例。障碍物检测系统330沿着z轴的移动范围大于系统302的移动范围。可选择地检测系统330包括支架332，每个支架都具有可被控制上升和下降的滑块334。激光器308和检测器312安装在位于不同支架332的滑块334上，且可选择地被控制定位在滑块z方向长度的不同位置上。定位激光器308和检测器312的移动范围近似等于滑块334在z方向的移动范围加上滑块在z方向的长度。可选择地，举另一个实例说明，用于检测隆起的激光器和检测器安装在滑架28上，这样其与滑架一起平行于z轴移动。

需要指出的是，根据本发明实施例的障碍物检测系统、例如检测系统302和330、不只用于检测构造层上的隆起，还检测构造平台24上的障碍物。这种障碍物例如可以是由RPA制造的第一物体部件，其被无意中留在RPA构造平台上从而干扰RPA制造第二、后面的物体。

可选择地，根据本发明一实施例，RPA包括碰撞检测系统，用于检测是否以及何时RPA的滑架与障碍物发生碰撞。当发生碰撞时，控制器26可选择地停止制造物体，并产生警报以警告使用者发生了碰撞，需要使用者介入。

举例说明，在图12A－12D所示的RPA300包括碰撞检测系统340，其可选择地安装在滑架28上。可选择地，碰撞检测系统340包括加速计（未示出），其可产生响应滑架28加速度的信号。碰撞通常会产生使滑架发生不希望加速度的力，该加速度具有用于识别碰撞产生的加速度的特征曲线。例如，碰撞通常导致一推力作用在滑架上，从而产生相应的可识别的加速度。

然而在图12A－12D中所示的碰撞系统340安装在滑架28上，根据本发明一实施例的碰撞检测系统可安装在RPA其它部件中或其上。例如，碰撞检测系统可安装在RPA的部件（不是滑架）上，以检测部件由于碰撞而产生的振动。在本发明的一些实施例中，碰撞检测系统包括识别碰撞发出的声音的扩音器和相应算法。

RPA分配的构造层小滴的打印清晰度（即沿着x和y方向打印的构造材料的小滴密度）和限定RPA操作规格的其它“操作”参数彼此通常具有复杂的关系。例如“损失率”通常指通过校平辊27（参见图1）从打印的构造层上去除的构造材料的数量与打印形成层的材料数量的比率。随着损失率的增加，层的厚度减少、构造质量增加（叠置方向、即z方向的构造清晰度增加）、生产速度减小、以及成本增加。为了使RPA进行有效操作，其操作参数的值根据参数之间关系确定。由于RPA操作参数之间的关系复杂，通常很难确定使RPA进行有效操作的操作参数的值。因此清晰度和RPA的其它操作参数通常由厂商设置且不能被使用者调整。因此限制了使用者确定生产规格（以下称为“物体规格”）的机动性，从而限制了RPA制造物体的所需质量和特性。

为了使使用者灵活地控制RPA的操作参数，从而控制物体规格，根据本发明一实施例，RPA的控制器具有“RPA”操作算法和数据。该RPA操作算法和数据使使用者可根据由RPA制造的物体所需的规格调整RPA的操作参数。使用者输入信息到限定所需物体规格的RPA中，控制器根据RPA数据和算法调整RPA的操作参数，以确保物体的规格。如果物体规格的特定轮廓不能被满足时，控制器会告知使用者不能被满足，同时会指示他或她哪种物体规格适用，以及如何设置可接收的物体规格轮廓。

例如，RPA20的控制器26可选择地具有与层厚（LT）、x和/或y轴打印清晰度（PR）、以及打印头52驱动电压（DV）值有关的数据，其中打印头52控制打印头分配的构造材料小滴的体积。图13示意地表示控制器26可用的RPA数据的图表350。图表350表示与层厚LT、清晰度PR和打印头52操作电压DV值相关的表面360。（例如图表350表示的操作数据对于不同的打印头可以不同。如上所述，根据本发明一实施例，打印头电路板55中的存储器49将每个打印头52的这些操作数据输送到控制器26中）。假设清晰度用单位dpi表示，即沿着图1所示的x或y轴分配构造材料以制造构造层的点或小滴的单位英寸数量。表面360上的线361和362用于显现该平面，且分别位于图表350中与DV-LT和PR-LY面平行的平面内。线361和位于与DV-LT面平行的平面内的其它线表示不同清晰度PR常量时的层厚LT，且层厚LT是驱动电压DV的函数。线362和表面360内与PR-LT面平行的其它线表示不同DV常量时的LT，且层厚LT是PR的函数。当使用者选定所需的构造层LT和打印清晰度PR时，控制器26根据由图表350中数据确定的RPA算法确定驱动电压。如果使用者选定的LT和PR没有相应的驱动电压，则控制器26会警告使用者，同时向使用者显示LT和PR可选用的范围。

从图表350可以看出在给定驱动电压DV时，RPA制造的物体中构造层的层厚LT会随着打印清晰度PR的提高而增加。这是因为在给定DV时，打印头52分配的构造材料的小滴的体积近似相同，随着清晰度的增加，沿着x和/或y轴单位英寸分配的小滴密度增加。但是随着构造层层厚增加，沿着z轴的构造清晰度会降低，RPA制造的物体与其复制的物体相比逼真度下降。打印成构造层的构造材料的表面张力也会降低逼真度和所制造的产品质量。构造材料的表面张力有使构造层边缘变形的倾向，边缘的变形趋势会随着层厚的增加而加强。

根据本发明一实施例，沿着x和/或y轴具有相对高的打印清晰度、逼真度和质量的RPA制造的物体是由相对薄的构造层形成的。

物体构造层的x节距和y节距是沿着x和y轴分配的分别用于形成构造层的构造材料小滴坐标之间的距离。（x节距和y节距分别是x和y打印清晰度的倒数）。物体中的层以相对低的x和/或y清晰度（不需要相同）和相对大的x节距和/或y节距打印，这样打印出来的层就会相对薄，它不像厚层那样易受表面张力作用的影响。然而根据本发明一实施例，相邻构造层中沉积的构造材料小滴的x和/或y坐标相互偏移一片段（fraction），即“节距片段（pitchfraction）”，小于小滴x节距或y节距之一。（节距片段无需x和y坐标都相同）。

本发明人已发现物体的逼真度和质量近似为具有“有效”x和/或y清晰度的相对薄层制造的物体的逼真度和质量，其中“有效”x和/或y清晰度等于实际打印层时的相对低的清晰度乘以相应节距片段的倒数。由于节距片段小于1，所以有效清晰度会增加。

图14示意地示出了根据本发明实施例的打印层。图中示出了由根据本发明实施例的RPA成形的构造层381、382、383的截面图，且该截面例如是平行于xz平面的截面。层381、382和383分别由构造材料391、392和393小滴成形。在图中示意地示出的是混合后并被校平辊、例如校平辊27（参见图1）、校正后的小滴。每三层都重复打印构造层381、382和383，因此之后的每个第三层都具有相同的x坐标。

层381、382和383以沿着x轴相对低的清晰度Ndpi以及相应的x节距进行打印，其中“Δx”＝1/N英寸。用“1/P”表示节距片段，其中“P”是大于1的数。因此在RPA打印的“第n”排小滴391的x坐标是(x_o+(n-1)Δx),其中x_o是层381中沿着x轴的第一个小滴的x坐标。根据本发明一实施例，层382中小滴392的相应x坐标是(x_o+(n-1)Δx+(1/P)Δx)，层383中小滴393的相应x坐标可选择地是(x_o+(n-1)Δx+Δx)。

每层381、382和383中小滴的x坐标都与由物体构造数据限定的相似体素(homologousvoxel)的x坐标相对应，其中根据物体的构造数据打印层。与相邻层中小滴相对应的构造数据元素相对彼此偏移一定距离，该距离等于(1/P)Δx。

在本发明的一些实施例中，每层中的小滴都与根据构造数据限定的相应层中的相似体素相对应，其中构造数据被分割成具有与Δx相等且与“低”打印清晰度N相对应的x节距的体素。构造层是“薄层”，其厚度与构造层381、382和383的厚度相对应。

在本发明的一些实施例中，三层中的所有小滴都与根据构造数据限定的“厚”层的相似体素相对应，其中“厚”层的厚度与所有三层厚度的总和相应。厚“构造数据”层被分割为具有与高效打印清晰度(P×N)相对应的x节距(1/P)Δx的体素。构造层381中的小滴391与构造数据层中x坐标等于(x_o+(n-1)Δx)的体素相对应。构造层382和383中的小滴392和393与构造数据层中x坐标分别等于(x_o+(n-1)Δx+(1/P)Δx)和(x_o+(n-1)Δx+Δx)的小滴相对应。

本发明人已发现，层281、282和283的有效打印清晰度近似等于P×N，与等于Δx/P的有效x节距相对应。在图14中示出了层281、282和283的有效x节距Δx/P。

举几个实例说明，图14中的P等于2，节距片段是0.5。如果沿着x轴的低打印清晰度N等于600dpi，相应的x节距为1/600英寸，则构造层沿着x轴的有效打印清晰度为2×600＝1200dpi，相应高清晰度×节距等于1/1200英寸。

制造物体的RPA制造装置包括一个或多个限定和提供有限生产能力的RPA。当装置收到制造物体的指令时，装置必须确定如何分配和安排其生产能力以满足要求。每个生产指令都限定了根据一组物体规格制造至少一个物体，物体规格限定了一组RPA操作参数（例如，清晰度、层厚、损失率、生产时间…），这些操作参数通常与其它生产指令的操作参数不同。因此分配和安排生产能力通常都是复杂的，且经常需要生产管理者在计算机程序的协助下监视和执行生产进度。

根据本发明一实施例，分配和安排RPA装置的生产能力由任务管理算法（JMA）来执行，使用者可在不需要生产管理者介入的情况下通过界面分配和安排生产能力。

当使用者想要设置装置制造物体的顺序时，使用者访问JMA。JMA响应使用者并通过用户界面在计算机屏幕上显示多个虚拟构造平台。每个虚拟构造平台都代表例如图1所示的构造平台24。在该平台上RPA装置中的RPA按照RPA装置的顺序制造物体。

每个虚拟构造平台都具有多个“平台参数”。举例说明平台参数包括在平台上制造物体的开始和结束估计时间、平台上可用的生产空间以及空间成本。可选择地，平台参数包括RPA操作参数，例如层厚、清晰度和损失率，RPA装置根据平台参数在平台上制造物体。

使用者选择出具有制造物体所需的足够可用空间的平台，与制造物体的物体规格相应且为使用者提供合适的进度安排和成本的RPA操作参数。一旦使用者完成选择平台的步骤后，使用者就进行管理需求、例如支付或签署定购单、以确定和保存他或她已经预定的制造空间和时间。

在本发明的一些实施例中，使用者至少可限定平台的一些平台参数。例如，JMA可选择地为使用者提供至少一个“空的”构造平台，从而使用者可限定平台参数。可选择地，使用者限定的平台参数可以包括优先级，如果优先级足够高，则使用者的某些任务可以不按顺序进行，而是在已安排好的在先任务之前进行。JMA根据使用者限定的平台参数可选择地在平台上产生相应的生产空间成本。例如，如果使用者为优先于其它任务的平台设置了非常高的优先级，则JMA会确定平台上的空间成本(spacecost)。

在许多情况下，使用者不能方便地确定执行使用者任务所需的RPA操作参数、平台空间、成本以及其它参数（以下称为“任务数据”）。由于这个原因，可选择地JMA为使用者提供生产向导帮助使用者确定任务数据参数。可选择地，向导通过交互询问界面(interactiveinterrogationsession)来帮助使用者，其中向导呈现给使用者一些问题，问题的答案用于确定任务数据。可选择地，使用者传送用来限定使用者想要生产物体的构造数据，向导根据所传送的构造数据确定任务数据。一旦任务数据已经确定，向导就会突出或指示哪些生产平台适于使用者的任务。

在本申请的说明书和权利要求书中，每一个动词、如“包括”、“包括”、“具有”以及相关的词汇表示宾语或动词宾语没有必要全部列出元件、部件、主语的元件或部件或动词的主语。

已经通过详细实施例说明了本发明，但是没有限制本发明的范围。所述的实施例包括不同的特征，并不是所有特征都需要包括在本发明的所有实施例中。本发明一些实施例只使用一些特征或特征的组合。本领域技术人员可以看出，所述的本发明实施例的变形实例和本发明实施例包括各种在上述实施例中说明的特征的组合。本发明的范围只由权利要求书限定。

本申请要求2003年5月1日提交的美国临时申请60/466,731为优先权，在此引用其公开的全部内容。

Claims (16)

1.一种装置，根据限定物体的数据一层一层地连续地形成薄的构造材料层而制造物体，该装置包括：

滑架，多个打印头安装在该滑架上，每个打印头具有成形出多个孔口的表面，所述多个孔口沿着孔口列的方向等间距地位于线性阵列中，使得它们的相应孔口列平行并沿着垂直于孔口列的方向排列，

其中，所述多个打印头安装在滑架中，使得所述多个打印头中的每个打印头的孔口相对于所述多个打印头中的其它打印头的孔口在孔口列的方向上移位同一打印头中相邻孔口之间的距离与所述多个打印头中的打印头数量之比的不同倍数；

支撑表面；以及

控制器，适于控制滑架在支撑表面上沿垂直于孔口列的方向移动，并且随着滑架移动，根据数据控制所述多个打印头通过孔口沉积构造材料小滴，以在支撑表面上形成第一层，之后继续形成其它层。

2.根据权利要求1的装置，其中，所述多个打印头中的打印头在平行于孔口列的层上给定线的位置沉积构造材料小滴，在这样的位置沉积小滴使得小滴不与先前所述多个打印头中的其它打印头在该给定线上沉积的任何小滴邻接。

3.根据权利要求2的装置，其中，在给定线上，每个沉积在先前已沉积的两个最靠近的小滴之间的小滴与所述两个先前已沉积的小滴的间距都相等。

4.根据权利要求2的装置，其中，打印头沿着与另一打印头先前沉积的相邻沉积线等距的沉积线沉积构造材料小滴。

5.根据权利要求1的装置，其中，构造材料小滴沿着x和y轴沉积以在由x节距和y节距限定的距离处形成层，并且其中，形成一个层的构造材料小滴的位置相对于形成相邻层的小滴的位置偏移一距离，该距离小于x节距或y节距。

6.根据权利要求1的装置，其中，所述多个打印头中的每个打印头包括至少一个对齐结构，该至少一个对齐结构与包括在滑架中的对齐结构相匹配，并且其中，所述至少一个对齐结构与它在滑架中的匹配对齐结构接触。

7.根据权利要求6的装置，其中，所述至少一个对齐结构与它在滑架中的匹配对齐结构中的每一个定位所述多个打印头，使得所述多个打印头中的每个打印头中的第一孔口相对于所述多个打印头中的其它打印头的孔口沿孔口列的方向移位一限定位移。

8.根据权利要求6的装置，其中，所述至少一个对齐结构与它在滑架中的匹配对齐结构中的每一个使孔口的线性阵列平行定位。

9.根据权利要求1的装置，其中，所述多个打印头中的至少一个打印头与存储器相关联。

10.根据权利要求9的装置，其中，存储器包括在所述至少一个打印头中。

11.根据权利要求10的装置，其中，存储器包括规定所述至少一个打印头的操作特性的剖面数据，并且其中，控制器利用该剖面数据控制所述至少一个打印头。

12.根据权利要求11的装置，其中，当所述至少一个打印头安装在滑架上时，剖面数据自动成为可被控制器访问。

13.根据权利要求10的装置，其中，所述至少一个打印头的每个孔口与其自身的致动器相关联，用于控制从其孔口分配构造材料，并且其中，剖面数据包括可用于控制致动器的数据。

14.根据权利要求10的装置，其中，存储器包括可用于确定所述至少一个打印头的孔口相对于安装在滑架中的其它打印头的孔口的位置的数据。

15.根据权利要求1的装置，其中，构造材料包括光敏聚合物。

16.根据权利要求1的装置，其中，所述多个打印头中的每个打印头可拆卸地安装在滑架上，并且可相对于其它打印头独立地更换。