CN104708817A - 立体打印装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种立体打印装置，包括盛槽、移动平台、配置在盛槽的下方的光源、监测单元以及控制单元。盛槽用以盛装液态成型材以及隔离液，其中隔离液的比重大于液态成型材的比重，以使隔离液沉在盛槽的底部与液态成型材之间。控制单元控制移动平台浸入液态成型材的初始深度，并形成立体物件。另提供一种立体打印装置，其光源配置在盛槽的上方，而液态成型材的比重大于隔离液的比重，以使液态成型材沉在盛槽的底部与隔离液之间。
Description
技术领域
本发明是有关于一种打印装置，且特别是有关于一种立体打印装置。
背景技术
近年来，随着科技的日益发展，许多利用逐层建构模型等加成式制造技术（additive manufacturing technology）来建造物理三维（three dimensional，3D）模型的不同方法已纷纷被提出。一般而言，加成式制造技术是将利用电脑辅助设计（computer aided design，CAD）等软体所建构的3D模型的设计数据转换为连续堆叠的多个薄（准二维）横截面层。与此同时，许多可以形成多个薄横截面层的技术手段也逐渐被提出。举例来说，打印装置的打印模块通常可依据3D模型的设计数据所建构的空间坐标XYZ在基座的上方沿着XY平面移动，从而使建构材料形成正确的横截面层形状。所沉积的建构材料可随后自然硬化，或者通过加热或光源的照射而被固化，从而形成所要的横截面层。因此，通过打印模块沿着轴向Z逐层移动，即可使多个横截面层沿Z轴逐渐堆叠，进而使建构材料在逐层固化的状态下形成立体物件。
以通过光源固化建构材料而形成立体物件的技术为例，打印模块适于浸入盛装在盛槽中的液态成型材中，而光源模块在XY平面上照射作为建构材料的液态成型材，以使液态成型材被固化，并堆叠在打印模块的一移动平台上。如此，通过打印模块的移动平台沿着轴向Z逐层移动，即可使液态成型材逐层固化并堆叠成立体物件。在立体物件通过逐层堆叠而成型的过程中，若立体物件随着移动平台的移动而接触盛槽的底部，已成型的立体物件容易接触盛槽的底部而产生损毁。此外，若已固化的液态成型材沾粘在盛槽的底部，则可能干扰光源的照射而影响后续的成型结果。因此，在现有的立体打印技术下，如何使立体打印所得的立体物件具有良好的打印品质，也逐渐成为本领域开发人员关注的焦点。
发明内容
本发明提供一种立体打印装置，具有良好的打印品质。
本发明的立体打印装置包括盛槽、移动平台、光源、监测单元以及控制单元。盛槽用以盛装液态成型材以及隔离液，其中隔离液的比重大于液态成型材的比重，且隔离液与液态成型材不相溶，以使隔离液沉在盛槽的底部与液态成型材之间。移动平台可移动地配置在盛槽的上方。光源配置在盛槽的下方，用以照射液态成型材。监测单元配置在盛槽的一侧，并适于监测隔离液与液态成型材的交界位置。控制单元耦接光源、监测单元与移动平台，其中控制单元依据监测单元所监测得的交界位置而控制移动平台浸入液态成型材的初始深度。控制单元控制移动平台在液态成型材中自初始深度逐层往远离光源的方向移动，并且控制光源照射液态成型材，以逐层固化被照射的液态成型材，而在移动平台上形成立体物件。
本发明的另一立体打印装置包括盛槽、移动平台、光源、监测单元以及控制单元。盛槽用以盛装液态成型材以及隔离液，其中液态成型材的比重大于隔离液的比重，且隔离液与液态成型材不相溶，以使液态成型材沉在盛槽的底部与隔离液之间。移动平台可移动地配置在盛槽的上方。光源配置在盛槽的上方，用以照射液态成型材。监测单元配置在盛槽的一侧，并适于监测隔离液与液态成型材的交界位置。控制单元耦接光源、监测单元与移动平台，其中控制单元依据监测单元所监测得的交界位置而控制移动平台浸入液态成型材的初始深度。控制单元控制移动平台在液态成型材中自初始深度逐层往远离光源的方向移动，并且控制光源照射液态成型材，以逐层固化被照射的液态成型材，而在移动平台上形成立体物件。
在本发明的一实施例中，上述的立体打印装置还包括第一注入模块以及第二注入模块。第一注入模块连接盛槽，以将定量的隔离液注入盛槽，且当隔离液的液面位置低于预设值时，控制单元控制第一注入模块将隔离液注入盛槽。第二注入模块连接盛槽，以将定量的液态成型材注入盛槽，且当液态成型材的液面位置低于预设值时，控制单元控制第二注入模块将液态成型材注入盛槽。
在本发明的一实施例中，上述的第一注入模块具有第一注入开口，第二注入模块具有第二注入开口。第一注入开口与第二注入开口分别连通盛槽。
在本发明的一实施例中，上述的监测单元包括光学元件，配置在盛槽的侧边。光学元件适于沿轴向移动并朝向隔离液与液态成型材发射光线，轴向垂直于隔离液与液态成型材的交界位置，且光线平行于交界位置，以通过光线的反射而监测得交界位置。
在本发明的一实施例中，上述的监测单元包括超声波元件，配置在盛槽的下方。超声波元件适于沿轴向朝向隔离液与液态成型材发射超声波，且轴向垂直于隔离液与液态成型材的交界位置，以通过超声波的反射而监测得交界位置。
在本发明的一实施例中，上述的监测单元包括浮球，配置在盛槽内，且浮球的比重介于隔离液的比重与液态成型材的比重之间。浮球适于浮置在隔离液与液态成型材之间，以通过浮球的位置而监测得隔离液与液态成型材的交界位置。
在本发明的一实施例中，上述的移动平台适于沿轴向相对于盛槽移动，轴向垂直于隔离液与液态成型材的交界位置，且控制单元以交界位置作为控制移动平台浸入液态成型材的初始深度。
基于上述，本发明的立体打印装置将比重较大的隔离液沉在盛槽的底部与比重较小的液态成型材之间。如此，隔离液可以隔离液态成型材与盛槽的底部，以避免已固化的液态成型材沾粘在盛槽的底部，进而影响后续的成型结果。再者，本发明的另一立体打印装置将比重较大的液态成型材沉在盛槽的底部与比重较小的隔离液之间。如此，隔离液可以隔离液态成型材与空气，以避免液态成型材接触空气而在液面产生粘稠，进而影响后续的成型结果。据此，本发明的立体打印装置具有良好的打印品质。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一实施例的立体打印装置的示意图；
图2是图1的立体打印装置的局部放大图；
图3是本发明另一实施例的立体打印装置的局部示意图；
图4是本发明又一实施例的立体打印装置的局部示意图；
图5是本发明再一实施例的立体打印装置的示意图；
图6是图5的立体打印装置的局部放大图；
图7是本发明再一实施例的立体打印装置的局部示意图。
附图标记说明：
10：立体物件； 100至100b：立体打印装置；
102：液态成型材； 104、104a：隔离液；
110：盛槽； 112：底部；
114：顶部； 120、120a：移动平台；
130、130a：光源； 132：雷射元件；
134：振镜模块； 140、240、340：监测单元；
142：浮球； 144：连杆模块；
146：监测元件； 150：控制单元；
160、180：第一注入模块； 160a、180a：第一注入开口；
162：第一储液槽； 164：第一管线；
166：第一阀门； 170、190：第二注入模块；
170a、190a：第二注入开口； 172：第二储液槽；
174：第二管线； 176：第二阀门；
242：光学元件； 342：超声波元件；
d1至d4：距离； P1至P4：液面位置。
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的各实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本发明。并且，在下列各实施例中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号。
图1是本发明一实施例的立体打印装置的示意图。图2是图1的立体打印装置的局部放大图，其中图2仅示出盛槽110、移动平台120的局部与光源130，以使附图更为清楚。请参考图1与图2，在本实施例中，立体打印装置100包括盛槽110、移动平台120、光源130、监测单元140以及控制单元150。盛槽110用以盛装液态成型材102以及隔离液104，其中隔离液104的比重大于液态成型材102的比重，且隔离液104与液态成型材102彼此不相溶，以使隔离液104沉在盛槽110的底部112与液态成型材102之间。换言之，在本实施例中，隔离液104须选用比重大于液态成型材102的材料，例如是盐水，以沉在材料例如是光敏树脂的液态成型材102与盛槽110的底部112之间，且两者不相溶。然而，本发明并不限制液态成型材102与隔离液104的材料，其可依据需求在上述条件下作选择。
此外，在本实施例中，移动平台120可移动地配置在盛槽110的上方，并适于浸入液态成型材102中。光源130配置在盛槽110的下方，用以照射液态成型材102。监测单元140配置在盛槽110的一侧，并适于监测隔离液104与液态成型材102的交界位置，也就是隔离液104的液面位置P1。控制单元150耦接光源130、监测单元140与移动平台120，用以控制光源130、监测单元140与移动平台120。立体打印装置100适于依据数位立体模型（未示出）而制造出立体物件10，其中数位立体模型可通过例如电脑辅助设计（CAD）或动画建模软体建构而成，并将数位立体模型横切为多个横截面。立体打印装置100读取此数位立体模型，并依据数位立体模型的横截面制造立体物件10，而立体物件10即是通过光源130照射并固化液态成型材102而得。
具体而言，在本实施例中，移动平台120定位在盛槽110的上方，并适于沿轴向相对于盛槽110移动，此轴向可例如垂直于隔离液104与液态成型材102的交界位置（隔离液104的液面位置P1）。举例而言，在图1中，移动平台120适于沿Z轴移动，以相对于位在XY平面上的盛槽110移动，并且浸入盛装在盛槽110内的液态成型材102。在本实施例中，移动平台120具有承载面，用以承载立体物件10，承载面朝向光源130。光源130固定在盛槽110的下方，且光源130包括雷射元件132与振镜模块134。雷射元件132适于发出雷射光，振镜模块134适于将雷射光投射至液态成型材102。然而，本发明并不限制光源130的种类。由于液态成型材102例如是光敏树脂或其他适用的光固化材料，故液态成型材102受到光源130的照射后固化。如此，控制单元150以监测单元140所监测得的交界位置作为控制移动平台120浸入液态成型材102的初始深度。控制单元150依据监测单元140所监测得的交界位置而控制移动平台120的承载面浸入液态成型材102的初始深度，并控制移动平台120在液态成型材102中自上述的初始深度逐层往远离光源130的方向移动，并且控制光源130照射液态成型材102，以逐层固化被照射的液态成型材102，而在移动平台120的承载面上形成立体物件10。
更进一步地说，在本实施例的立体打印装置100的操作过程中，移动平台120首先移入液态成型材102的初始深度，所述初始深度实际上即为液态成型材102与隔离液104的交界位置。在光源130照射液态成型材102的过程中，在液态成型材102中自初始深度逐层往远离光源130的方向移动，并逐渐靠近盛槽110的顶部114，如图2的箭头所示。每当移动平台120移动至Z轴上的位置时，光源130便会照射位于该位置的部分液态成型材102而使之固化。如此，随着移动平台120沿Z轴逐层移动，其所经位置的液态成型材102便能逐层地固化在移动平台120上，最终形成立体物件10。此时，由于监测单元140可监测得隔离液104与液态成型材102的交界位置（也就是隔离液104的液面位置P1），故控制单元150可依据监测单元140所监测到的交界位置而控制移动平台120，以避免移动平台120上的立体物件10浸入隔离液104或接触盛槽110的底部112。
换言之，在未配置隔离液104的情况下，控制单元150以液态成型材102的底面（也就是盛槽110的底部112）作为起始深度，并在液态成型材102中从盛槽110的底部112逐层往远离光源130的方向移动。因此，在未配置隔离液104的情况下，光源130照射液态成型材102的底面所形成的立体物件10容易接触盛槽110的底部112而产生沾粘的问题。因此，本实施例在液态成型材102与盛槽110的底部112之间配置隔离液104，隔离液104可以在立体物件10的成型过程中隔离液态成型材102与盛槽110的底部112，以避免已固化的液态成型材102沾黏在盛槽110的底部112，进而影响后续的成型结果，例如是沉积在底部112而影响光源130照射液态成型材102，或者是使多余的液态成型材102固化在立体物件10上而造成打印误差。
另一方面，在本实施例中，监测单元140包括浮球142，连杆模块144与监测元件146。浮球142配置在盛槽110内，且浮球142的比重介于隔离液104的比重与液态成型材102的比重之间。据此，在盛槽110盛装隔离液104与液态成型材102之后，浮球142可以浮置在隔离液104与液态成型材102之间，以通过浮球142的位置而监测得隔离液104与液态成型材102的交界位置（隔离液104的液面位置P1）。此时，浮球142通过连杆模块144连接监测元件146，并依据隔离液104的容量增加或减少而上升或下降，并通过连杆模块144连动至监测元件146。如此，监测单元140可通过浮球142的位置而监测得隔离液104的液面位置P1。在监测单元140监测得隔离液104的液面位置P1之后，控制单元150可以依据监测单元140的监测结果而控制移动平台120的起始位置，也就是移动平台120浸入液态成型材102的初始深度。换言之，控制单元150可以控制移动平台120以隔离液104与液态成型材102的交界位置作为起始位置，并沿Z轴逐渐往上移动，以使液态成型材102逐层地固化在移动平台120上。由此可知，在立体物件10的成型过程中，隔离液104可以隔离立体物件10与盛槽110的底部112，且控制单元150可以依据所监测而得的隔离液104与液态成型材102的交界位置（液面位置P1）而控制移动平台120，以避免移动平台120上的立体物件10接触盛槽110的底部112。如此，已成型的立体物件10不会因为接触盛槽110的底部112而产生损毁，且已固化的液态成型材102也不会沾粘在盛槽110的底部112而干扰光源130的照射路径或是沾粘在立体物件10上，进而影响后续的成型结果。据此，本实施例的立体打印装置100具有良好的打印品质。
请继续参考图1，在本实施例中，立体打印装置100还包括第一注入模块160与第二注入模块170。第一注入模块160连接盛槽110，以将定量的隔离液104注入盛槽110。第二注入模块170连接盛槽110，以将定量的液态成型材102注入盛槽110。换言之，当盛槽110尚未盛装液态成型材102与隔离液104时，定量的隔离液104可以通过第一注入模块160注入盛槽110。由于注入盛槽110的隔离液104为定量，故即使不使用监测单元140也可以经由计算而得知隔离液104的液面位置P1，进而得知隔离液104与液态成型材102的交界位置。在盛槽110已盛装隔离液104之后，定量的液态成型材102可以通过第二注入模块170注入盛槽110。由于注入盛槽110的液态成型材102为定量，故可经由计算而得知液态成型材102的液面位置P2。
之后，当立体打印装置100经由上述步骤而形成立体物件10时，由于液态成型材102经由光源130的照射而逐层固化在移动平台120上，故盛装在盛槽110中的液态成型材102会逐渐地减少。因此，当液态成型材102的液面位置P2低于预设值时，控制单元150控制第二注入模块170将适量的液态成型材102注入盛槽110。类似地，隔离液104虽然不会在立体物件10的成型过程中固化，但隔离液104也可能会经由挥发而减少。因此，当隔离液104的液面位置P1低于预设值时，控制单元150也可以控制第一注入模块160将适量的隔离液104注入盛槽110。据此，本实施例的立体打印装置100可以通过第一注入模块160与第二注入模块170在立体物件10的成型过程中适时地补充隔离液104与液态成型材102。再者，由于本实施例的监测单元140（例如是浮球142）可以监测隔离液104与液态成型材102的交界位置（液面位置P1），故当监测单元140监测得隔离液104的液面位置P1低于预设值时，控制单元150可依据监测单元140的监测结果控制第一注入模块160自动地将隔离液104注入盛槽110。举例而言，当浮球142的位置下降至预设值时，可视为是隔离液104的液面位置P1低于预设值。此时，浮球142带动连杆模块144切断监测元件146的开关，以使监测元件146传递信号至控制单元150。如此，控制单元150即可依据信号而控制第一注入模块160自动地注入隔离液104。如此，通过监测模块140可监测得交界位置的特点使控制单元150可以控制第一注入模块160自动地注入隔离液104，以使隔离液104的补充更为便利。
另一方面，在本实施例中，第一注入模块160具有第一注入开口160a，第二注入模块170具有第二注入开口170a。第一注入开口160a与第二注入开口170a分别连通盛槽110。因此，第一注入模块160可通过第一注入开口160a将隔离液104注入盛槽110，而第二注入模块170可通过第二注入开口170a将液态成型材102注入盛槽110。值得一提的是，虽然本实施例的隔离液104与液态成型材102彼此不相溶，但为了使隔离液104与液态成型材102可以快速的分离，除了可以在空的盛槽110中依序注入隔离液104与液态成型材102，还可以将第一注入开口160a的位置设计成低于第二注入开口170a的位置，亦即第一注入开口160a相对于盛槽110的底部112的距离d1小于第二注入开口170a相对于盛槽110的底部112的距离d2。如此，当立体打印装置100需补充隔离液104与液态成型材102时，隔离液104从盛槽110较低之处注入盛槽110，而液态成型材102从盛槽110较高之处注入盛槽110，隔离液104与液态成型材102可以从盛槽110的不同高度注入而快速分离。
再者，在本实施例中，第一注入模块160包括第一储液槽162、第一管线164以及第一阀门166。第一储液槽162用以储存隔离液104，第一管线164连接第一储液槽162并延伸至盛槽110内，且第一管线164的一端构成第一注入开口160a，以将第一储液槽162内的隔离液104注入盛槽110。此外，第一阀门166配置在第一管线164上，控制单元150可依据使用者需求或依据监测单元140的监测结果而通过第一阀门166控制隔离液104是否注入盛槽110。类似地，第二注入模块170包括第二储液槽172、第二管线174以及第二阀门176。第二储液槽172用以储存液态成型材102，第二管线174连接第二储液槽172并延伸至盛槽110内，且第二管线174的一端构成第二注入开口170a，以将第二储液槽172内的液态成型材102注入盛槽110。此外，第二阀门176配置在第二管线174上，控制单元150可依据使用者需求而通过第二阀门176控制液态成型材102是否注入盛槽110。然而，上述内容仅为第一注入模块160与第二注入模块170的其中一种实施方式。在其他未示出的实施例中，第一管线与第二管线也可以直接贯穿盛槽110的侧壁而连通盛槽110，本发明不限制注入模块的实施方式，亦不限制注入模块的配置与否。
图3是本发明另一实施例的立体打印装置的局部示意图，其中图3仅示出盛槽110与监测单元240，以使附图更为清楚。请参考图1与图3，在本实施例中，监测单元240适用于前述的立体打印装置100。监测单元240与前述的监测单元140的实施方式不同。本实施例的监测单元240除了可以监测隔离液104与液态成型材102的交界位置（隔离液104的液面位置P1）之外，还可以监测液态成型材102的液面位置P2。具体而言，在本实施例中，监测单元240包括光学元件242，配置在盛槽110的侧边。光学元件242适于沿轴向移动，例如是沿Z轴移动，并朝向隔离液104与液态成型材102发射光线（如图2的虚线所示）。由于盛槽110放置在XY平面上，故隔离液104与液态成型材102的液面可视为是平行于XY平面，而光学元件242所发射的光线也可视为是平行于XY平面。如此，光学元件242的移动轴向（Z轴）垂直于隔离液104与液态成型材102的液面与其交界位置（平行于XY平面），且光线平行于隔离液104与液态成型材102的液面与其交界位置（均为平行于XY平面）。由于光线在隔离液104、液态成型材102与空气中的反射结果不相同，故通过光学元件242沿Z轴移动并朝向隔离液104与液态成型材102发射光线，可通过光线的反射而监测得隔离液104与液态成型材102的液面位置P1与P2，进而得知其交界位置。如此，控制单元150（如图1所示）可依据监测单元240所监测得的交界位置而控制移动平台120浸入液态成型材102的初始深度，以避免移动平台120上的立体物件10接触盛槽110的底部112。
再者，由于本实施例的监测单元240可以监测隔离液104与液态成型材102的液面位置P1与P2，故当监测单元240监测得隔离液104的液面位置P1低于预设值时，控制单元150可依据监测单元240的监测结果控制第一注入模块160自动地将隔离液104注入盛槽110，且当监测单元240监测得液态成型材102的液面位置P2低于预设值时，控制单元150可依据监测单元240的监测结果控制第二注入模块170自动地将液态成型材102注入盛槽110。据此，本实施例的第一注入模块160与第二注入模块170在立体物件10的成型过程中可通过监测单元240与控制单元150而自动地补充隔离液104与液态成型材102。
图4是本发明又一实施例的立体打印装置的局部示意图，其中图4示出盛槽110与监测单元340，以使附图更为清楚。请参考图1与图4，在本实施例中，监测单元340也适用于前述的立体打印装置100。监测单元340与前述的监测单元140的实施方式不同。本实施例的监测单元340除了可以监测隔离液104与液态成型材102的交界位置（隔离液104的液面位置P1）之外，还可以监测液态成型材102的液面位置P2。具体而言，在本实施例中，监测单元340包括超声波元件342，配置在盛槽110的下方。超声波元件342适于沿轴向（例如是Z轴）朝向隔离液104与液态成型材102发射超声波。由于超声波元件342位在盛槽110的下方，且超声波元件342发射超声波的轴向（Z轴）垂直于隔离液104与液态成型材102的液面与其交界位置（平行于XY平面），故超声波元件342所发射的超声波会依序通过盛槽110的底部112、隔离液104、液态成型材102与空气，并在上述的各构件的交界处产生反射。由于超声波在盛槽110的底部112、隔离液104、液态成型材102与空气中的反射结果不相同，故通过超声波元件342沿Z轴朝向隔离液104与液态成型材102发射超声波，可通过超声波的反射而监测得隔离液104与液态成型材102的液面位置P1与P2与其交界位置。如此，控制单元150（如图1所示）可依据监测单元340所监测得的交界位置而控制移动平台120浸入液态成型材102的初始深度，以避免移动平台120上的立体物件10接触盛槽110的底部112。
类似于监测单元240，由于本实施例的监测单元340可以监测隔离液104与液态成型材102的液面位置P1与P2，故当监测单元340监测得隔离液104的液面位置P1低于预设值时，控制单元150可依据监测单元340的监测结果控制第一注入模块160自动地将隔离液104注入盛槽110，且当监测单元340监测得液态成型材102的液面位置P2低于预设值时，控制单元150可依据监测单元340的监测结果控制第二注入模块170自动地将液态成型材102注入盛槽110。据此，本实施例的第一注入模块160与第二注入模块170在立体物件10的成型过程中可通过监测单元340与控制单元150而自动地补充隔离液104与液态成型材102。
图5是本发明再一实施例的立体打印装置的示意图。图6是图5的立体打印装置的局部放大图，其中图6仅示出盛槽110、移动平台120a的局部与光源130a，以使附图更为清楚。请参考图5与图6，在本实施例中，立体打印装置100a包括盛槽110、移动平台120a、光源130a、监测单元140以及控制单元150。立体打印装置100a与立体打印装置100的差异在于，盛槽110用以盛装的液态成型材102以及隔离液104a，其中液态成型材102的比重大于隔离液104a的比重，且隔离液104a与液态成型材102彼此不相溶，以使液态成型材102沉在盛槽110的底部112与隔离液104a之间。换言之，在本实施例中，隔离液104a不同于前述的隔离液104，其须选用比重小于液态成型材102的材料，例如是水，以浮在材料例如是光敏树脂的液态成型材102上，并覆盖液态成型材102。然而，本发明并不限制液态成型材102与隔离液104a的材料，其可依据需求在上述条件下作选择。
此外，在本实施例中，移动平台120a可移动地配置在盛槽110的上方，并适于浸入液态成型材102中。光源130a配置在盛槽110的上方，用以照射液态成型材102，而同样配置在盛槽110的上方的移动平台120a的移动路径不干涉光源130a照射液态成型材102。监测单元140配置在盛槽110的一侧，并适于监测隔离液104a与液态成型材102的交界位置，也就是液态成型材102的液面位置P3。控制单元150耦接光源130a、监测单元140与移动平台120a，用以控制光源130a、监测单元140与移动平台120a。如前所述，移动平台120a定位在盛槽110的上方，并适于沿轴向（例如是Z轴）相对于盛槽110移动，此轴向垂直于隔离液104a与液态成型材102的交界位置（液态成型材102的液面位置P3）如此，控制单元150依据监测单元140所监测得的交界位置而控制移动平台120a的承载面浸入液态成型材102的初始深度，并控制移动平台120a在液态成型材102中自上述的初始深度逐层往远离光源130a的方向移动，与此同时控制光源130a照射液态成型材102，以逐层固化被照射的液态成型材102，而在移动平台120a上形成立体物件10。除了隔离液104a的材料特性与位置之外，本实施例还有一处不同于前述实施例的是，由于光源130a位在盛槽110的下方，故在光源130a照射液态成型材102的过程中，移动平台120a在液态成型材102中往远离光源130a的方向移动，并逐渐靠近盛槽110的底部112，如图6的箭头所示。如此，随着移动平台120a沿Z轴逐层移动，其所经位置的液态成型材102便能逐层地固化在移动平台120a上并形成立体物件10。此时，由于监测单元140可监测得隔离液104a与液态成型材102的交界位置（也就是液态成型材102的液面位置P3），故控制单元150可依据监测单元140所监测到的交界位置而控制移动平台120a，以避免移动平台120a上的立体物件10在成型过程中接触空气。
更进一步地说，在立体物件10的成型过程中，隔离液104a可以隔离液态成型材102与空气，其目的在于，避免液态成型液102与空气之间产生“氧阻聚现象”。所述“氧阻聚现象”是指作为液态成型材102的光敏树脂在接触空气中的氧气之后，液态成型材102会产生粘稠的现象，而不利于经由光源130a的照射而固化。如此，在未配置隔离液104a的情况下，当控制单元150以液态成型材102的液面作为控制移动平台102浸入液态成型材102的初始深度，并自液态成型材102的液面往远离光源130a的方向移动而开始逐层成型时，液态成型材102的液面与空气中的氧气接触后所产生的粘稠现象不利于液态成型材102的固化，进而影响立体物件10的表层硬度。此外，若立体物件10在成型过程中移出液态成型材102外并接触空气，液态成型材102在立体物件10的表面上的残液便会在立体物件10上产生粘稠感，且不利于后续继续固化液态成型液102。据此，本实施例在盛槽110中配置比重较小且不相溶的隔离液104a来隔离液态成型材102与空气，来改善上述的氧阻聚现象。如此，隔离液104a可避免液态成型材102接触空气。当控制单元150以液态成型材102与隔离液104a的交界位置（液面位置P3）作为初始深度时，用来成型的液态成型材102不会接触空气，而可顺利地通过光源130a的照射而逐层固化于移动平台120a上，进而使所形成的立体物件10具有良好的表层硬度。据此，本实施例的立体打印装置100具有良好的打印品质。此外，作为液态成型材102的光敏树脂具有强烈的味道。因此，通过将隔离液104a配置于液态成型材102上，可以避免液态成型材102的味道从盛槽110中散逸至外界。
另一方面，在本实施例中，监测单元140的组成与实施方式可参考前述内容。监测单元140可用以监测隔离液104a与液态成型材102的交界位置（液态成型材102的液面位置P3）。此外，立体打印装置100a中的监测单元140也可以依据需求更换成图3与图4所示的监测单元240与340。监测单元240与340的组成与实施方式可参考前述内容。监测单元240与340除了可以监测液态成型材102的液面位置P3（隔离液104a与液态成型材102的交界位置）之外，还可以监测隔离液104a的液面位置P4（隔离液104a与空气的交界位置）。如此，通过监测单元240与340监测隔离液104a与液态成型材102的交界位置（液面位置P3），可用于控制单元150控制移动平台120a浸入液态成型材102的初始深度，而通过监测单元240与340所进一步监测得的隔离液104a的液面位置P4，可用于防止控制单元150控制移动平台120a移出液态成型材102而与空气接触。
类似地，在本实施例中，立体打印装置100a也可以包括类似前述的第一注入模块180与第二注入模块190。第一注入模块180连接盛槽110，以将定量的隔离液104a注入盛槽110。第二注入模块190连接盛槽110，以将定量的液态成型材102注入盛槽110。当盛槽110尚未盛装液态成型材102与隔离液104a时，定量的液态成型材102与隔离液104a可以按顺序分别通过第二注入模块190与第一注入模块180注入空的盛槽110。在后续需补充，例如是隔离液104a与液态成型材102的液面位置P4与P3低于预设值时，控制单元150控制第二注入模块190与第一注入模块180将适量的液态成型材102与隔离液104a注入盛槽110。据此，本实施例的立体打印装置100a同样也可以通过第一注入模块180与第二注入模块190在立体物件10的成型过程中适时地补充隔离液104a与液态成型材102。第一注入模块180与第二注入模块190的组成与注入方式可参照前述的第一注入模块160与第二注入模块170，在此不多加赘述。本实施例的第一注入模块180与第二注入模块190与前述实施例的第一注入模块160与第二注入模块170的差异在于，本实施例的第一注入模块180与第二注入模块190的第一注入开口180a与第二注入开口190a的相对位置不相同。在本实施例中，为了使隔离液104a与液态成型材102可以快速的分离，除了可以在空的盛槽110中依序注入液态成型材102与隔离液104a之外，还可以将第一注入开口180a的位置设计成高于第二注入开口190a的位置，亦即第一注入开口180a相对于盛槽110的底部112的距离d3大于第二注入开口190a相对于盛槽110的底部112的距离d4。如此，当立体打印装置100a需补充隔离液104a与液态成型材102时，隔离液104a从盛槽110较高之处注入盛槽110，而液态成型材102从盛槽110较低之处注入盛槽110，隔离液104a与液态成型材102可以从盛槽110的不同高度注入而快速分离。
再者，如前所述，本实施例的立体打印装置100a中的监测单元140可依据需求更换成图3与图4所示的监测单元240与340。此时，由于监测单元240与340不仅可以监测液态成型材102与隔离液104a的交界位置（液态成型材102的液面位置P3），还可以监测隔离液104a的液面位置P4。如此，控制单元150可以通过控制单元150依据监测单元240或340的监测结果（液面位置P3与P4）而控制第一注入模块180与第二注入模块190自动地将隔离液104a与液态成型材102注入盛槽110。据此，通过控制单元150与监测单元240或340，第一注入模块180与第二注入模块190可以在在立体物件10的成型过程中自动地补充隔离液104a与液态成型材102。
图7是本发明再一实施例的立体打印装置的局部示意图，其中图7仅示出盛槽110、移动平台120的局部与光源130，以使附图更为清楚。请参考图1、图5与7，在本实施例中，立体打印装置100b较为类似图1与图2所示的立体打印装置100，其主要差异在于，图7的立体打印装置100b的盛槽110除了盛装液体成型材102与隔离液104之外，盛槽110还用以盛装如图5与图6所述的隔离液104a。液体成型材102、隔离液104与104a的特性与相对位置可参考前述内容。隔离液104的比重大于液体成型材102的比重，且隔离液104与液体成型材102不相溶。液体成型材102的比重大于隔离液104a的比重，且隔离液104a与液态成型材102彼此不相溶。如此，盛槽110的盛装物沿盛槽110的底部112至顶部114的方向来看依序是隔离液104、液态成型材102以及隔离液104a。
简单来说，本实施例的立体打印装置100b可视为是在图1与图2所示的立体打印装置100的基础下，又在加上用来隔离液态成型材102与空气的隔离液104a，以避免液态成型材102接触空气而产生前述的“氧阻聚现象”，进而使所形成的立体物件10具有良好的表层硬度。由此可知，本实施例的立体打印装置100b同时包含前述的立体打印装置100与100a的特点，其可通过隔离液104避免已固化的液态成型材1002沾黏在盛槽110的底部112，而影响后续的成型步骤，亦可通过隔离液104a避免液态隔离材102的液面产生粘稠现象，而降低所形成的立体物件的表层硬度。据此，本实施例的立体打印装置100b具有良好的打印品质。此外，作为液态成型材102的光敏树脂具有强烈的味道。因此，通过将隔离液104a配置于液态成型材102上，可以避免液态成型材102的味道从盛槽110中散逸至外界。再者，立体打印装置100b也可对应设置三组注入模块，以将液态成型材102、隔离液104与104a注入盛槽110，以适时地补充液态成型材102、隔离液104与104a。注入模块的组成与操作方式可参考前述内容，在此不多加赘述。
综上所述，本发明的立体打印装置通过盛槽盛装液态成型材以及隔离液，且比重较大的隔离液沉在盛槽的底部与比重较小的液态成型材之间。如此，隔离液可以隔离液态成型材与盛槽的底部，以避免已固化的液态成型材沾粘在盛槽的底部，进而影响后续的成型结果。再者，本发明的另一立体打印装置通过盛槽盛装液态成型材以及隔离液，且比重较大的液态成型材沉在盛槽的底部与比重较小的隔离液之间。如此，隔离液可以隔离液态成型材与空气，以避免液态成型材接触空气而在液面产生粘稠，进而影响后续的成型结果，亦可以避免液态成型材的味道散逸至外界。此外，由于监测单元可以监测液面位置，故控制单元可以依据监测结果而控制移动平台浸入液态成型材的初始深度。并且，隔离液与液态成型材可依据监测结果而通过注入模块自动地注入盛槽。据此，本发明的立体打印装置具有良好的打印品质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (16)
1.一种立体打印装置，其特征在于，包括：
盛槽，用以盛装液态成型材以及隔离液，其中该隔离液的比重大于该液态成型材的比重，且该隔离液与该液态成型材不相溶，以使该隔离液沉在该盛槽的底部与该液态成型材之间；
移动平台，可移动地配置在该盛槽的上方；
光源，配置在该盛槽的下方，用以照射该液态成型材；
监测单元，配置在该盛槽的一侧，并适于监测该隔离液与该液态成型材的交界位置；以及
控制单元，耦接该光源、该监测单元与该移动平台，其中该控制单元依据该监测单元所监测得的该交界位置而控制该移动平台浸入该液态成型材的初始深度，该控制单元控制该移动平台在该液态成型材中自该初始深度逐层往远离该光源的方向移动，并且控制该光源照射该液态成型材，以逐层固化被照射的该液态成型材，而在该移动平台上形成立体物件。
2.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，还包括：
第一注入模块，连接该盛槽，以将定量的该隔离液注入该盛槽，且当该隔离液的液面位置低于预设值时，该控制单元控制该第一注入模块将该隔离液注入该盛槽；以及
第二注入模块，连接该盛槽，以将定量的该液态成型材注入该盛槽，且当该液态成型材的液面位置低于预设值时，该控制单元控制该第二注入模块将该液态成型材注入该盛槽。
3.根据权利要求2所述的立体打印装置，其特征在于，该第一注入模块具有第一注入开口，该第二注入模块具有第二注入开口，该第一注入开口与该第二注入开口分别连通该盛槽，且该第一注入开口相对于该盛槽的底部的距离小于该第二注入开口相对于该盛槽的底部的距离。
4.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，该监测单元包括光学元件，配置在该盛槽的侧边，该光学元件适于沿轴向移动并朝向该隔离液与该液态成型材发射光线，该轴向垂直于该隔离液与该液态成型材的该交界位置，且该光线平行于该交界位置，以通过该光线的反射而监测得该交界位置。
5.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，该监测单元包括超声波元件，配置在该盛槽的下方，该超声波元件适于沿轴向朝向该隔离液与该液态成型材发射超声波，且该轴向垂直于该隔离液与该液态成型材的该交界位置，以通过该超声波的反射而监测得该交界位置。
6.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，该监测单元包括浮球，配置在该盛槽内，且该浮球的比重介于该隔离液的比重与该液态成型材的比重之间，该浮球适于浮置在该隔离液与该液态成型材之间，以通过该浮球的位置而监测得该隔离液与该液态成型材的该交界位置。
7.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，该液态成型材包括光敏树脂，而该隔离液包括盐水。
8.根据权利要求1所述的立体打印装置，其特征在于，该移动平台适于沿轴向相对于该盛槽移动，该轴向垂直于该隔离液与该液态成型材的该交界位置，且该控制单元以该交界位置作为控制该移动平台浸入该液态成型材的该初始深度。
9.一种立体打印装置，其特征在于，包括：
盛槽，用以盛装液态成型材以及隔离液，其中该液态成型材的比重大于该隔离液的比重，且该隔离液与该液态成型材不相溶，以使该液态成型材沉在该盛槽的底部与该隔离液之间；
移动平台，可移动地配置在该盛槽的上方；
光源，配置在该盛槽的上方，用以照射该液态成型材；
监测单元，配置在该盛槽的一侧，并适于监测该隔离液与该液态成型材的交界位置；以及
控制单元，耦接该光源、该监测单元与该移动平台，其中该控制单元依据该监测单元所监测得的该交界位置而控制该移动平台浸入该液态成型材的初始深度，该控制单元控制该移动平台在该液态成型材中自该初始深度逐层往远离该光源的方向移动，并且控制该光源照射该液态成型材，以逐层固化被照射的该液态成型材，而在该移动平台上形成立体物件。
10.根据权利要求9所述的立体打印装置，其特征在于，还包括：
第一注入模块，连接该盛槽，以将定量的该隔离液注入该盛槽，且当该隔离液的液面位置低于预设值时，该控制单元控制该第一注入模块将该隔离液注入该盛槽；以及
第二注入模块，连接该盛槽，以将定量的该液态成型材注入该盛槽，且当该液态成型材的液面位置低于预设值时，该控制单元控制该第二注入模块将该液态成型材注入该盛槽。
11.根据权利要求10所述的立体打印装置，其特征在于，该第一注入模块具有第一注入开口，该第二注入模块具有第二注入开口，该第一注入开口与该第二注入开口分别连通该盛槽，且该第一注入开口相对于该盛槽的底部的距离大于该第二注入开口相对于该盛槽的底部的距离。
12.根据权利要求9所述的立体打印装置，其特征在于，该监测单元包括光学元件，配置在该盛槽的侧边，该光学元件适于沿轴向移动并朝向该隔离液与该液态成型材发射光线，该轴向垂直于该隔离液与该液态成型材的该交界位置，且该光线平行于该交界位置，以通过该光线的反射而监测得该交界位置。
13.根据权利要求9所述的立体打印装置，其特征在于，该监测单元包括超声波元件，配置在该盛槽的下方，该超声波元件适于沿轴向朝向该隔离液与该液态成型材发射超声波，且该轴向垂直于该隔离液与该液态成型材的该交界位置，以通过该超声波的反射而监测得该交界位置。
14.根据权利要求9所述的立体打印装置，其特征在于，该监测单元包括浮球，配置在该盛槽内，且该浮球的比重介于该隔离液的比重与该液态成型材的比重之间，该浮球适于浮置在该隔离液与该液态成型材之间，以通过该浮球的位置而监测得该隔离液与该液态成型材的该交界位置。
15.根据权利要求9所述的立体打印装置，其特征在于，该液态成型材包括光敏树脂，而该隔离液包括水。
16.根据权利要求9所述的立体打印装置，其特征在于，该移动平台适于沿轴向相对于该盛槽移动，该轴向垂直于该隔离液与该液态成型材的该交界位置，且该控制单元以该交界位置作为控制该移动平台浸入该液态成型材的该初始深度。
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