CN104723554A - 打印喷头、打印机和打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种打印喷头、打印机和打印方法，该喷头包括：伸缩喷嘴、连接件(2)和弹性复位元件(3)，所述弹性复位元件(3)套接于所述伸缩喷嘴的外表面，且一端连接于所述伸缩喷嘴，另一端连接于所述连接件(2)，所述连接件(2)上设置有环形凹槽(8)，所述伸缩喷嘴的一端设置有与所述环形凹槽(8)相契合的环形凸起(7)，所述环形凸起(7)能够在所述环形凹槽(8)中滑动。该打印喷头和打印机克服了现有技术中的打印喷头容易损坏的问题，实现了给喷头进行减压，减少喷头受到的冲击力。

Description

打印喷头、打印机和打印方法

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体地，涉及打印喷头、打印机和打印方法。

背景技术

在本领域中，FDM技术3D打印机是将熔融状态的塑料类材料从打印喷头中挤出，通过特定运动进行堆积成型。而打印质量与喷头运动平面到成型底板平面的平行度至关重要，如果打印喷头运动平面与成型底面不平行，轻则导致打印成型的物件有较大的变形，重则打印机根本无法进行正常的打印作业，传统的手动调平比较繁琐且无法精确调平，其次，由于打印机的打印喷头不好调节，不能减缓喷头对底面的冲击，从而使得喷头很容易就损坏，那么设计一种可以防止损坏的打印喷头成为3D打印领域的一种亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种打印喷头、打印机和打印方法，该打印喷头、打印机和打印方法克服了现有技术中的打印喷头容易损坏的问题，实现了给喷头进行减压，减少喷头受到的冲击力。

为了实现上述目的，本发明提供了一种打印喷头，该喷头包括：伸缩喷嘴、连接件和弹性复位元件，所述弹性复位元件套接于所述伸缩喷嘴的外表面，且一端连接于所述伸缩喷嘴，另一端连接于所述连接件，所述连接件上设置有环形凹槽，所述伸缩喷嘴的一端设置有与所述环形凹槽相契合的环形凸起，所述环形凸起能够在所述环形凹槽中滑动。

优选地，所述伸缩喷嘴包括中间段和出料段，所述环形凸起、中间段和出料段在竖直方向上从上往下依次固接且相互贯通。

优选地，所述环形凸起、中间段和出料段为一体成型结构。

优选地，所述中间段的外表面上设置有螺旋形凹槽。

本发明还提供一种打印机，该打印机包括：底座；

根据上述的打印喷头，所述打印喷头的喷嘴朝向所述底座；

至少三个连动机构，所述连动机构固定于所述底座上，且带动所述打印喷头移动。

优选地，所述连动机构包括：竖杆、连杆和托盘，所述竖杆的一端固定于所述底座上，且所述竖杆上设置有滑动块，所述连杆的一端万向铰接于所述滑动支架，另一端万向铰接于所述托盘，所述打印喷头安装于所述托盘上。

优选地，所述连动机构还包括：电源、控制器、两个触头和与所述滑动块相对应的驱动电机，所述两个触头分别设置于所述伸缩喷嘴和所述连接件上，所述驱动电机通过皮带带动所述滑动块沿所述竖杆移动，当两个所述触头接触时，所述控制器的触发端口连接所述电源，所述控制器控制所述驱动电机启动。

优选地，所述滑动块套接于所述竖杆的外表面且能够沿所述竖杆的长度方向移动；所述托盘的周边上设置有多个枢接结构，所述连杆的一端铰接于所述枢接结构；所述底座上还设置有输料装置，用于输送待印材料。

本发明还提供一种打印方法，该方法包括：使用上述的打印机，

步骤一，分别测出所述打印喷头在运动平面上的预设3个点与所述底座之间的距离，所述距离的值分别为d1、d2和d3；

步骤二，判断d1、d2和d3是否相等，当d1、d2和d3相等时，进行打印，当d1、d2和d3不相等时，所述控制器对所述打印喷头进行角度补偿，直至d1、d2和d3相等。

优选地，在步骤一中，测量在运动平面上的任意3个点与所述底座之间的距离的方法为：

步骤一：将所述打印喷头调整到预设3个点之一的位置；

步骤二，所述打印喷头沿竖直方向移动，直至所述两个触头接触，得到该点与所述底座之间的距离；

步骤三，重复步骤一和步骤二，得到预设3个点与所述底座之间的距离d1、d2和d3。

通过上述实施方式，本发明的打印喷头给喷头进行减压，减少喷头的冲击力，通过弹性复位元件的压缩和展开，避免了打印喷头由于过大的冲击力而损坏，同时连接件的设置，让伸缩喷嘴可以在环形凹槽中移动，减轻了压力。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是说明本发明的一种打印喷头的优选实施方式的结构示意图；

图2是说明本发明的一种打印喷头的优选实施方式的透视图；

图3是说明本发明的一种打印机的优选实施方式的结构示意图；以及

图4是说明本发明的一种打印方法的优选实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1   触头          2   连接件

3   弹性复位元件  4   中间段

5   螺旋形凹槽    6   出料段

7   环形凸起      8   环形凹槽

9   竖杆          10  连杆

11  托盘          12  滑动块

13  底座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指如图1所示的上下左右。“内、外”是指具体轮廓上的内与外。“远、近”是指相对于某个部件的远与近。

本发明提供一种打印喷头，该喷头包括：伸缩喷嘴、连接件2和弹性复位元件3，弹性复位元件3套接于伸缩喷嘴的外表面，且一端连接于伸缩喷嘴，另一端连接于连接件2，连接件2上设置有环形凹槽8，伸缩喷嘴的一端设置有与环形凹槽8相契合的环形凸起7，环形凸起7能够在环形凹槽8中滑动。

通过上述实施方式，本发明的打印喷头给喷头进行减压，减少喷头的冲击力，通过弹性复位元件3的压缩和展开，避免了打印喷头由于过大的冲击力而损坏，同时连接件2的设置，让伸缩喷嘴可以在环形凹槽8中移动，减轻了压力，弹性复位元件3可以为弹簧或伸缩件都可以，只要可以减缓冲击力都可以。

以下结合附图1、附图2、附图3和图4对本发明进行进一步的说明，在本发明中，为了提高本发明的打印喷头的实用性，使得本发明的打印喷头实现效果更好，可以通过如下的实施方式来实现。

在该种实施方式中，伸缩喷嘴可以包括中间段4和出料段6，环形凸起7、中间段4和出料段6在竖直方向上从上往下依次固接且相互贯通，贯通是为了能够通过颜料，从而方便进行打印，中间段4和出料段6的设置让本发明的结构更加紧凑，同时在出料端6设置的加热装置可以对颜料进行加热处理，对颜料进行加热，刚好可以实现在待打印基板上打印。

在该种实施方式中，环形凸起7、中间段4和出料段6为一体成型结构，一体成型结构的结构使得本发明的结构变得更加稳定，不会轻易发生开裂损坏的情况，当然如果需要说明的话，本发明的环形凸起7、中间段4和出料段6可以为可拆卸结构，该种可拆卸结构使得本发明的打印喷头方便更换，可根据本发明的两种实施方式进行择一选取，都应该属于本发明的保护范围之内。

在该种实施方式中，为了可以尽可能的减少本发明的材料浪费，可以在中间段4的外表面上设置有螺旋形凹槽5，螺旋形凹槽5不是通槽，在不影响机械强度的情况下，尽可能的减少材料，并且螺旋形结构方便操作人员的拆卸操作，如上所示的，如果为可拆卸结构的打印喷头，方便操作人员的拆卸更换。

本发明还提供一种打印机，该打印机包括：底座13；

根据上述打印喷头，打印喷头的喷嘴朝向底座13；

至少三个连动机构，连动机构固定于底座13上，且带动打印喷头移动。

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够携带自动调平的3D打印喷头，将打印机的自动调平功能集成到3D打印机中，并且不需要增加额外的附属配件与安装成本，以满足3D打印机的调平需求，3D打印喷头要求工作稳定可靠的特点，本发明具有结构简单、耐用度好、维护保养方便的特点。

在该种实施方式中，为了实现打印喷头的多向旋转，连动机构可以包括：竖杆9、连杆10和托盘11，竖杆9的一端固定于底座13上，且竖杆9上设置有滑动块12，连杆10的一端万向铰接于滑动支架，另一端万向铰接于托盘11，打印喷头安装于托盘11上，这样设置，使得连杆10和托盘11可以随着滑动块12做上下移动，同时连杆10的两端为万向铰接，可以使得托盘11左右移动，通过至少三个联动机构可以控制托盘11上的打印喷头在多个方向上移动。

本发明的连动机构还可以包括：电源、控制器、两个触头1和与滑动块12相对应的驱动电机，两个触头1分别设置于伸缩喷嘴和连接件2上，驱动电机通过皮带带动滑动块12沿竖杆9移动，当两个触头1接触时，控制器的触发端口连接电源，控制器控制驱动电机启动。

通过上述实施方式，本发明的打印喷头避免了传统3D打印的手动校准喷头或增加其他附件进行自动调平的难度，同时使用与改造现有3D打印喷头，通过弹性复位元件3的弹性伸缩，环形凹槽8和环形凸起7的设置使得伸缩喷嘴沿长度方向可以伸缩，环形凹槽8限制了伸缩喷嘴的左右滑动，当计算平行高度的时候，可以将环形凸起7压至环形凹槽8最深的部分，这样得到一个基点，再发给控制器的软件控制部分，从而计算安排下一步打印机的高度，从而实现了高度的调节，相对于通过手动调节和通过安装感应装置效果更加的明显，不需要添加别的装置就可以实现调节高度，原感应装置为调节器，需要另外安装在托盘11上才可以，现如今的装置不需要安装在托盘11上，只要对打印喷头进行改进就可以了。

在该种实施方式中，为了实现滑动块12的滑动，滑动块12套接于竖杆9的外表面且能够沿竖杆9的长度方向移动。

在该种实施方式中，托盘11的周边上设置有多个枢接结构，连杆10的一端铰接于枢接结构，枢接结构的结构更加简单，可以让连杆10连接更加稳定，且托盘11和打印喷头实现上下的移动。

在该种实施方式中，底座13上还设置有输料装置，用于输送待印材料，其中，输料装置可以匀速或者按照指定运输待印材料就可以了，待印材料可以为纸张或者布料等。

本发明还提供一种打印方法，该方法包括：使用上述的打印机，

步骤一，分别测出所述打印喷头在运动平面上的预设3个点与所述底座13之间的距离，所述距离的值分别为d1、d2和d3；

步骤二，判断d1、d2和d3是否相等，当d1、d2和d3相等时，进行打印，当d1、d2和d3不相等时，所述控制器对所述打印喷头进行角度补偿，直至d1、d2和d3相等。

在该种实施方式中，在步骤一中，测量在运动平面上的任意3个点与所述底座13之间的距离的方法为：

步骤一：将所述打印喷头调整到预设3个点之一的位置；

步骤二，所述打印喷头沿竖直方向移动，直至所述两个触头(1)接触，得到该点与所述底座13之间的距离；

步骤三，重复步骤一和步骤二，得到预设3个点与所述底座13之间的距离d1、d2和d3。

在一种具体的实施方式中，通过喷头从原点平面选取3个测量点与投影到打印平台的3个点，测量从原点平面的点到投影点的距离获取到3个垂直距离，通过3点确定平面的方法，可以得到原点平面与打印平面的倾斜角度，在打印过程中进行角度补偿以保证打印平台的打印件打印质量。

计算整个过程如下：

1、在喷头的运动平面上选取3个定位点(x1，y1，z1)，(x2，y2，z2)，(x3，y3，z3)；

2、测出这3个点到打印平面上3个点的距离，分别是d1、d2和d3，测试方法为将打印头运动到(x1，y1，z1)位置，然后一直运动到平台，因打印喷头上有图例中1号位置的触头，一旦触头触发即可探测到运动到底面，从而可以测量出三个垂直距离；

3、理论上喷头平面运动轨迹与底面平行，这样才能让喷头在打印平台上有良好的打印质量，也就是说d1＝d2＝d3是最好的打印前期条件；

4、如果d1、d2和d3不相等，则可以计算出3个点的倾斜角度

5、在打印软件中存储倾斜角度α值，则打印喷头在打印过程进行角度补偿，保证打印喷头在运动轨迹与打印平台进行平行，从而保证打印质量；

此打印方法可以集成到3D打印机的打印过程中，以便于3D打印机经常变换位置或3D打印机结构不稳定时的自动校准；

其中，再该种实施方式中，通俗3D打印过程如下：启动3D打印机；输入需要打印的3D模型；启动3D打印；进行预制的3D打印倾斜值测量程序；存储倾斜值至3D打印机系统；计算喷头运动轨迹补偿；进行模型打印；完成模型打印；无需外部工具进行3D打印机校准；可以内置打印方法，每次打印前进行校准；无需人工干预打印校准；打印喷头易维护与保养。

以上为本发明的打印机的打印方法，本打印机使用到有弹簧触头的喷头，使得本发明的打印机可以将打印的平面维持水平，简化了打印机的结构，避免了附属的机械结构。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种打印喷头，其特征在于，该喷头包括：伸缩喷嘴、连接件(2)和弹性复位元件(3)，所述弹性复位元件(3)套接于所述伸缩喷嘴的外表面，且一端连接于所述伸缩喷嘴，另一端连接于所述连接件(2)，所述连接件(2)上设置有环形凹槽(8)，所述伸缩喷嘴的一端设置有与所述环形凹槽(8)相契合的环形凸起(7)，所述环形凸起(7)能够在所述环形凹槽(8)中滑动。

2.根据权利要求1所述的打印喷头，其特征在于，所述伸缩喷嘴包括中间段(4)和出料段(6)，所述环形凸起(7)、中间段(4)和出料段(6)在竖直方向上从上往下依次固接且相互贯通。

3.根据权利要求2所述的打印喷头，其特征在于，所述环形凸起(7)、中间段(4)和出料段(6)为一体成型结构。

4.根据权利要求1所述的打印喷头，其特征在于，所述中间段(4)的外表面上设置有螺旋形凹槽(5)。

5.一种打印机，其特征在于，该打印机包括：底座(13)；

根据权利要求1-4中任意一项所述的打印喷头，所述打印喷头的喷嘴朝向所述底座(13)；

至少三个连动机构，所述连动机构固定于所述底座(13)上，且带动所述打印喷头移动。

6.根据权利要求5所述的打印机，其特征在于，所述连动机构包括：竖杆(9)、连杆(10)和托盘(11)，所述竖杆(9)的一端固定于所述底座 (13)上，且所述竖杆(9)上设置有滑动块(12)，所述连杆(10)的一端万向铰接于所述滑动支架，另一端万向铰接于所述托盘(11)，所述打印喷头安装于所述托盘(11)上。

7.根据权利要求6所述的打印机，其特征在于，所述连动机构还包括：电源、控制器、两个触头(1)和与所述滑动块(12)相对应的驱动电机，所述两个触头(1)分别设置于所述伸缩喷嘴和所述连接件(2)上，所述驱动电机通过皮带带动所述滑动块(12)沿所述竖杆(9)移动，当两个所述触头(1)接触时，所述控制器的触发端口连接所述电源，所述控制器控制所述驱动电机启动。

8.根据权利要求6所述的打印机，其特征在于，所述滑动块(12)套接于所述竖杆(9)的外表面且能够沿所述竖杆(9)的长度方向移动；所述托盘(11)的周边上设置有多个枢接结构，所述连杆(10)的一端铰接于所述枢接结构；所述底座(13)上还设置有输料装置，用于输送待印材料。

9.一种打印方法，其特征在于，该方法包括：使用权利要求7或8中任意一项所述的打印机，

步骤一，分别测出所述打印喷头在运动平面上的预设3个点与所述底座(13)之间的距离，所述距离的值分别为d1、d2和d3；

步骤二，判断d1、d2和d3是否相等，当d1、d2和d3相等时，进行打印，当d1、d2和d3不相等时，所述控制器对所述打印喷头进行角度补偿，直至d1、d2和d3相等。

10.根据权利要求9所述的打印方法，其特征在于，在步骤一中，测量 在运动平面上的任意3个点与所述底座(13)之间的距离的方法为：

步骤一：将所述打印喷头调整到预设3个点之一的位置；

步骤二，所述打印喷头沿竖直方向移动，直至所述两个触头(1)接触，得到该点与所述底座(13)之间的距离；

步骤三，重复步骤一和步骤二，得到预设3个点与所述底座(13)之间的距离d1、d2和d3。