CN106313566A - 多功能复合打印装置 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种多功能复合打印装置，包含：壳体、加热组件、颜色墨水及喷墨芯片，壳体具有多个空室；加热组件设置于壳体的其中一空室中，且具有挤出口；每一颜色墨水分别容设于壳体的其它空室中；喷墨芯片对应设于壳体的底面，且具有多个喷孔，连通颜色墨水，并受喷墨芯片驱动喷出颜色墨水；当高分子材料输送至壳体内的加热组件后，经由加热组件加热熔融，由挤出口挤出，再由喷墨芯片的喷孔于一预定时间喷出颜色墨水，使其附着于熔融的高分子材料微滴上，以构成彩色的高分子材料微滴，进而堆栈并固化形成全彩化的三维成型物。

Description

多功能复合打印装置

【技术领域】

本发明是关于一种多功能复合打印装置，尤指一种适用于立体快速成型机的多功能复合打印装置。

【背景技术】

3D打印(3D Printing)成型技术，亦称为快速成型(RapidPrrototyping，RP)技术，因快速成型技术具有自动、直接及快速，可精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或可制造直接使用的零件或成品，从而可对产品设计进行快速的评估，修改及功能试验，大大缩短产品的开发周期，因而使得3D打印成型技术广受青睐。

现今3D打印成型技术正处于蓬勃发展的阶段，所采用的快速成型技术也各异，目前业界所采用的快速成型技术主要包含下述几种技术：胶水喷印固化粉末成型(Color-Jet Printing，CJP，或称Binder Jetting)技术、熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)技术、激光烧结液态树脂成型(StereoLithography Apparatus，SLA)技术、紫外光固化液态树脂成型(Multi-JetModeling，MJM)技术、或是激光烧结固态粉末成型(Selective Laser Sintering，SLS)技术等等，但不以此为限。

然前述该多个快速成型技术中，除了胶水喷印固化粉末成型(Color-Jet Printing，CJP，或称Binder Jetting)技术能产生全彩的3D成型物外，其余3D打印成型技术均无法能制造全彩的产品，因此对被称为第三次工业革命的3D打印成型技术而言，是一个极大产品技术的缺失，没有真正全彩的产品，意味着人类的科技又回到一个色彩表现被限制的时代，对3D打印成型产业而言是一个致命缺失。

此技术瓶颈主要是因为3D打印成型技术是利用基层堆栈技术，即如图1所示，当欲制造出3D成型物A时，主要是先透过计算机解析A的型态与结构，将之切分为A’所示的多个叠层，随后再透过前述等3D打印成型技术，利用逐层印刷并堆栈成型的方式，将A’所示的叠层以XY的轴向进行印刷，再层层堆栈，使其于Z方向进行堆栈，最后会形成如A所示的半圆形的3D成型物。同样地，如欲进行图2所示的锥形瓶状的3D成型物B，则同样将B切分为B’所示的多个叠层，再进行逐层印刷并堆栈成型，从而制造出锥形瓶状的3D成型物B。然而，在很多3D打印成型技术的所以无法制成全彩3D产品，主要是在逐层堆栈时，缺乏相对应能产生全彩技术的打印头。

举例来说，如图3所示，已知的熔融沉积成型(Fused DepositionModeling，FDM)机的成型装置1主要具有两匣体10、塑料线材11、支撑线材12、两驱动轮13、两液化器14、两加热组件15等结构，如图所示，该两匣体10分别用以承装塑料线材11及支撑线材12等材料，且该塑料线材11及支撑线材12是为细微的塑料线等，但不以此为限，并使塑料线材11及支撑线材12分别经由两驱动轮13及液化器14而输送至两加热组件15中，透过加热组件15分别对塑料线材11及支撑线材12加热至高于融点温度的状态，以使之熔融，再由加热组件15的可控制XY方向位移的挤出口15a挤出熔融后的塑料材料及支撑材料，使该熔融的塑料材料及支撑材料于较冷的底层上附着，并画出断面图形，且此等熔融材料的塑料材料及支撑材料可瞬间自然冷却固化，并依序堆栈成型，如此以逐层堆栈出3D成型物。

然而，以此FDM技术所成型的3D成型物的色彩，主要是决定于当时供给FDM装置的塑料线材11的颜色而定，又因为只有单一色彩的塑料线材11进行熔融，并构成3D成型物的全部结构，是以此FDM技术无法制造出全彩化的3D成型物。

除了前述FDM技术之外，另一激光烧结液态树脂成型(StereoLithography Apparatus，SLA)技术则是透过以一UV激光光源照射，并沿着各分层截面轮廓，对液态UV固化树脂薄层产生聚合反应，以使该液态UV固化树脂薄层固化，再逐层堆栈成形。然而于此UV固化液态树脂成型过程中，由于作为成型材料的液态UV固化树脂是为单一色彩，且在其以UV激光光照射进行固化及逐层堆栈过程中，没有任何装置可实施全彩的喷印作业，故以此SLA技术所制作出的3D成型物亦仅能维持原有液态UV固化树脂的原色，而无法制造出全彩化的3D成型物。

此外，另一种已知3D打印成型技术则是紫外光固化液态树脂成型(Multi-Jet Modeling，MJM)技术，此技术主要是采以喷头打印一液态树脂及一液态支撑材料，其后再透过以紫外光(UV)照射以使液态树脂及支撑材料固化，进行形成分层的固化结构，并再层层堆栈以构成3D成型物。然而，与前述诸多已知技术相仿，在这种MJM技术中，由于液态树脂亦是单一色彩的原料，故其透过喷头打印、并以紫外光进行固化后，仍是仅能产生单一色彩的3D成型物，其间并没有任何装置可实施全彩的喷印作业，故此MJM技术所制作出的3D成型物亦仅能维持原有液态树脂的原色，而同样无法制造出全彩化的3D成型物。

以另一已知3D打印成型技术的例子来看，激光烧结固态粉末成型(Selective Laser Sintering，SLS)技术主要则是在一个成型槽中，逐层铺上成型原料粉末，并利用激光依分层截面轮廓进行扫描烧结，使成型原料粉末的温度上升至融化点，以使成型原料粉末粘接成一分层结构，并逐层堆栈成一3D成型物。然而于此SLS技术中，由于固态的成型原料粉末仅具有单一的色彩，且在其逐层堆栈的过程中，亦没有任何装置可实施全彩的喷印作业，故此SLS技术所制作出的3D成型物亦仅能维持原有固态成型原料粉末的原色，而无法制造出全彩化的3D成型物。

综观前述种种的已知技术，无论是以FDM技术、SLA技术、MJM技术或是SLS技术均无法制造出全彩化的3D成型物。

是以，就目前3D打印成型技术装置的产业而言，其所面临的技术瓶颈即为全彩表现问题，因此如何使此致命的先前技术的缺失能被改善，是目前3D打印成型产业上迫切需要去解决的主要课题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种可实施全彩化的3D打印的多功能复合打印装置，且其无论应用于熔融沉积成型(FDM)技术、激光烧结液态树脂成型(SLA)技术、紫外光固化液态树脂成型(MJM)技术、或是激光烧结固态粉末成型(SLS)技术等3D打印成型机中，均可实施全彩化的3D打印，俾可解决目前众多3D打印成型技术无法制造出全彩化的技术瓶颈。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种多功能复合打印装置，包含：一壳体，其具有多个空室；一加热组件，设置于壳体的其中一个空室中，且具有挤出口；至少一高分子材料，填充于该加热组件，使该至少一高分子材料加热熔融；至少一颜色墨水，每一颜色墨水分别容设于壳体的其它空室中；以及至少一喷墨芯片，对应设于壳体的底面，且每一该喷墨芯片均具有多个喷孔；其中，当该多个喷孔连通该颜色墨水，并受该至少一喷墨芯片驱动喷出该颜色墨水至该至少一高分子材料微滴上，如此反复作动使的最终固化形成一全彩化的三维成型物。

为达上述目的，本发明另一较广义实施态样为提供一种多功能复合打印装置，一种多功能复合打印装置，包含：一壳体，其具有多个空室；一加热组件，设置于该壳体的其中一个该空室中，且具有一挤出口；至少一高分子材料；至少一颜色墨水，每一该颜色墨水分别容设于该壳体的其它该空室中；以及至少一喷墨芯片，对应设于该壳体的一底面，且每一该喷墨芯片均具有多个喷孔，连通该颜色墨水，受该喷墨芯片驱动喷出该颜色墨水；当该至少一高分子材料输送至该壳体内的该加热组件后，经由该加热组件加热熔融，并由该加热组件的该挤出口挤出熔融的该至少一高分子材料微滴，并由该至少一喷墨芯片的相对应的该喷孔于一预定时间喷出该至少一颜色墨水，使该至少一颜色墨水附着于该至少一高分子材料熔融微滴上，以构成一彩色的高分子材料微滴，进而堆栈多个该彩色的高分子材料液滴，并固化形成一全彩化的三维成型物。

【附图说明】

图1为已知的3D成型物的堆栈分层示意图。

图2为另一已知的3D成型物的堆栈分层示意图。

图3为已知的熔融沉积成型机的成型装置的示意图。

图4为本发明第一较佳实施例的适用于熔融沉积成型机的成型装置及其多功能复合打印装置的示意图。

图5为图4所示的多功能复合打印装置的结构示意图。

图6为本发明第二较佳实施例的适用于激光烧结液态树脂成型机的成型装置及其多功能复合打印装置的示意图。

图7为本发明第三较佳实施例的适用于紫外光固化液态树脂成型机的成型装置及其多功能复合打印装置的示意图。

图8为本发明第四较佳实施例的适用于激光烧结固态粉末成型机的成型装置及其多功能复合打印装置的示意图。

【符号说明】

1：成型装置

10：匣体

11：塑料线材

12：支撑线材

13：驱动轮

14：液化器

15：加热组件

15a：挤出口

2：熔融沉积成型机

20、30、40、50：多功能复合打印装置

200、300、400、500：壳体

201、201a、201b、201c、301、301a、301b、301c、401、401a、401b、401c、401d、501、501a、501b、501c：空室

202：加热组件

202a：挤出口

203、203a、203b、303、303a、303b、404、404a、404b、503、503a、503b：颜色墨水

204、204a、204b：电路板

205、205a、205b、304、304a、304b、405、405a、405b、405c、504、504a、504b：喷墨芯片

206：侧表面

207：底面

21：匣体

22：高分子材料

23：驱动轮

24：液化器

25、36、43、58：成型装置

3：激光烧结液态树脂成型机

302、402、502：光源装置

31：成型槽

32：升降台

33、41：成型托盘

34、403：液态树脂

35、42、57：全彩化的三维成型物

4：紫外光固化液态树脂成型机

42a：支撑材料

5：激光烧结固态粉末成型机

51：基座

510：工作平台

52：供粉槽

53：建构槽

54、54a、54b：升降底座

55：粒状粉末

56：滚轮

A、B：3D成型物

A’、B’：3D成型物的分层结构

h：液面高度

【具体实施方式】

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非架构于限制本发明。

请参阅图4，其是为本发明第一较佳实施例的适用于熔融沉积成型机的成型装置及其多功能复合打印装置的示意图。如图4所示，本发明的多功能复合打印装置20是适用于一熔融沉积成型(FDM)机2中，且此熔融沉积成型(FDM)机2的成型装置25是具有多功能复合打印装置20、至少一匣体21、至少一高分子材料22、至少一驱动轮23及至少一液化器24等结构，其中多功能复合打印装置20包含：壳体200、加热组件202、至少一颜色墨水203以及至少一喷墨芯片205(如图5所示)，且壳体200具有多个空室201；加热组件202设置于壳体200的其中一个空室201c中，且具有挤出口202a；每一颜色墨水203分别容设于壳体200的其它空室201a、201b中；喷墨芯片205对应设置于壳体200的底面207(如图5所示)，且每一喷墨芯片205均具有多个喷孔(未图示)，连通颜色墨水203受驱动喷出；当高分子材料22输送至壳体200内的加热组件202后，经由加热组件202加热熔融，并由加热组件202的挤出口202a挤出熔融的高分子材料微滴(未图标)，并由喷墨芯片205的相对应的喷孔于一预定时间喷出颜色墨水203，使颜色墨水203附着于熔融的高分子材料微滴上，以构成彩色的高分子材料微滴(未图标)，进而堆栈多个彩色的高分子材料液滴，并固化形成全彩化的三维成型物(未图示)。

请参阅图4，于本实施例中，熔融沉积成型(FDM)机2的成型装置25具有至少一匣体21及至少一高分子材料22，匣体21中用以承装高分子材料22，于一些实施例中，高分子材料22是可为但不限为塑料材料及支撑材料，举例来说，高分子材料22是包含一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚酰胺、一聚甲醛、一纤维素塑料、一聚四氟乙烯、一聚酰亚胺、一聚苯硫醚、一聚碳酸脂、一酚醛塑料、一氨基塑料、一环氧树脂、一有机硅树脂的至少其中之一种高分子材料，以作为塑料材料，但不以此为限，又或者是，该高分子材料22是可包含一聚乳酸(PLA)、一丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)、一丁二烯－苯乙烯(BS)、一丙烯腈－苯乙烯(AS)、一聚乙酰胺(PA)、一尼龙6、一尼龙66、一聚酸甲酯(PMMA)、一氯化聚乙烯(CPE)、一丙烯酸酯类(ACR)、一硝酸纤维素、一乙基纤维素、一醋酸纤维素、一聚对苯二甲酸乙二酯(PETE或PET)、一高密度聚乙烯(HDPE)、一低密度聚乙烯(LDPE)、一聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、一高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的至少其中之一种高分子材料，以作为支撑材料，但不以此为限。然无论高分子材料22是包含前述的塑料材料或是支撑材料，然于本实施例中，该高分子材料22是为一细微的线状体，例如：细微的塑料线，但不以此为限，且该细微的线状体的直径是介于0.01mm至2.0mm，较佳值则介于0.1mm至1.0mm。

于另一些实施例中，熔融沉积成型(FDM)机2的成型装置25更可具有两匣体21及两高分子材料22，且该两高分子材料22是可分别为前述的塑料材料或是支撑材料，并分别对应容设于匣体21中，其实施态样是可依照实际情形而任施变化，并不以此为限。

请同时参阅图4及图5，图5是为图4所示的多功能复合打印装置的结构示意图，首先如图4所示，当匣体21内的高分子材料22由匣体21中输送出来，则会经由驱动轮23的驱动，再经由液化器24将高分子材料22液化，并将液化后的高分子材料2输送至多功能复合打印装置20中。如前所述，多功能复合打印装置20具有壳体200，于一些实施例中，壳体200是可由但不限由金属材质、塑料材质、塑料包覆金属材质的至少其中之一种材质所构成。且于壳体200中包含多个空室201，以本实施例为例，壳体200具有三个空室201a、201b、201c，但不以此为限。其中，空室201a及201b是用以供颜色墨水203容纳于其中，而空室201c则是用以供加热组件202设置于其内，于另一些实施例中，加热组件202是可为但不限为热电阻加热组件、激光加热组件或其它结构的加热组件。且于加热组件202的底部更具有挤出口202a，当液化后的高分子材料22输送至加热组件22后，则可对高分子材料22加热至高于融点温度的状态，以使之熔融，再由挤出口202a挤出熔融的高分子材料微滴(未图示)。

请续参阅图5，如图所示，多功能复合打印装置20的壳体200的侧表面206上是具有至少一电路板204，该电路板204是对应于每一空室201的侧表面206而设置，举例来说，于本实施例中，空室201a及空室201b的侧表面206上是分别对应设置一电路板204a及204b，且于每一电路板204a、204b的底部各对应连接至一个喷墨芯片205a、205b中，供以施加能量信号驱动每一喷墨芯片205a、205b的多个喷孔喷出颜色墨水203a、203b，即于本实施例中，喷墨芯片205a、205b是设置于壳体200的底面207上，用以分别喷印出空室201a、201b内所容设的颜色墨水203a、203b。

于一些实施例中，喷墨芯片205是可为但不限为热汽泡式喷墨芯片、压电式喷墨芯片及微机电(MEMS)制程制造的至少其中之一种喷墨芯片205。

又以本实施例为例，颜色墨水203a是为黑色墨水、颜色墨水203b是为彩色墨水，但不以此为限，则其所对应的喷墨芯片205a则为具有单一流道的黑色喷墨芯片，而另一对应于彩色墨水的喷墨芯片205b则为具有三流道的彩色喷墨芯片，但不以此为限。

除此之外，于另一些实施例中，壳体200亦可具有四个用以容设四种颜色墨水203及一加热组件202的空室201，其中四个容设一种颜色墨水203的每一空室201中，由其所对应的喷墨芯片205的喷孔输出颜色墨水203，则该对应的喷墨芯片205的数量同样为四，且其是均为具有单一流道的单色喷墨芯片205。当然，壳体200亦可具有六个用以容设六种颜色墨水203及一加热组件202的空室201，由其所对应的喷墨芯片205的喷孔输出颜色墨水203，则该对应的喷墨芯片205的数量同样为六个，且其是均为具有单一流道的单色喷墨芯片205，甚至，壳体200亦可具有七个用以容设七种颜色墨水203及一加热组件202的空室201，由其所对应的喷墨芯片205的喷孔输出颜色墨水203，则该对应的喷墨芯片205的数量同样为七个，且其是均为具有单一流道的单色喷墨芯片205。由此可见，空室201、颜色墨水203及喷墨芯片205的数量、设置方式及型态等是可依照实际情形而任施变化，并不以此为限。

请续参阅图4及图5，如前所述，当多功能复合打印装置20的加热组件202对液化的高分子材料22进行熔融，并由挤出口202a挤出熔融的高分子材料微滴(未图示)后，此时，邻设于加热组件202的喷墨芯片205则可控制于一预定时间由喷孔喷出对应的颜色墨水203，并使该颜色墨水203附着于熔融的高分子材料微滴上，以构成彩色的高分子材料微滴(未图标)，透过程序驱动及控制，则可使每一高分子材料微滴对应喷附不同的颜色墨水203，同时，更可借由多功能复合打印装置20于XY方向进行位移，以使多个不同色彩的高分子材料液滴于较冷的底层上附着，并依据每一层不同的断面图形进行堆栈，且随着高分子材料液滴的自然冷却固化、依序堆栈成型，而可逐层堆栈形成全彩化的三维成型物(未图示)。

如此一来，透过多功能复合打印装置20的挤出口202a熔融的高分子材料液滴时，则可实时借由喷墨芯片205的多个喷孔喷出所需的彩色或黑色墨水，使的附着于该熔融的高分子材料液滴上，如此具彩色的逐点形成彩色的逐线，最后形成彩色的逐面，进而成为彩色的立体3D成型物，使传统的熔融沉积成型装置能突破瓶颈，制造出全彩化的3D成型物。

请参阅图6，其是为本发明第二较佳实施例的适用于激光烧结液态树脂成型机的成型装置及其多功能复合打印装置的示意图。如图6所示，本发明的多功能复合打印装置30是适用于一激光烧结液态树脂成型(SLA)机3中，且此激光烧结液态树脂成型(SLA)机3的成型装置36是具有多功能复合打印装置30、成型槽31、升降台32、成型托盘33及液态树脂34等结构，其中多功能复合打印装置30包含：壳体300、光源装置302、至少一颜色墨水303以及至少一喷墨芯片304，且壳体300具有多个空室301；光源装置302设置于壳体300的至少一空室301中；每一颜色墨水303分别容设于壳体300的至少一空室301中；喷墨芯片304对应设置于壳体300的底面，且每一喷墨芯片304均具有多个喷孔(未图示)，连通颜色墨水303受驱动喷出；其中，光源装置302提供一光源，对液态树脂34照射，并沿着一分层截面轮廓进行扫描，使液态树脂34产生聚合反应，以固化成一树脂微粒，且借由至少一喷墨芯片304喷出至少一颜色墨水303，使至少一颜色墨水303附着于已固化的树脂微粒上，以形成彩色的固化树脂，并逐渐堆栈多层彩色的固化树脂，以堆栈形成全彩化的三维成型物35。

请参阅图6，于本实施例中，激光烧结液态树脂成型(SLA)机3的成型装置36具有成型槽31，于本实施例中，成型槽31用以容设升降台32、成型托盘33及液态树脂34等结构，且成型托盘33是设置于升降台32上，并可随升降台32的带动以进行上下往复作动。至于液态树脂34则容设于成型槽31中，且具有一定的液面高度h。本发明的多功能复合打印装置30是对应设置于成型槽31的上方，且如前所述，多功能复合打印装置30具有壳体300，于一些实施例中，壳体300是可由但不限由金属材质、塑料材质、塑料包覆金属材质的至少其中之一种材质所构成。且于壳体300中包含多个空室301，以本实施例为例，壳体300具有三个空室301a、301b、301c，但不以此为限。其中，空室301a及301b是用以供颜色墨水303容纳于其中，而空室301c则是用以供光源装置302设置于其内，于本实施例中，光源装置302所提供的光源是为一紫外线(UV)光，且于光源装置302的底部更具有可提供对准照射的相关结构，俾可供该紫外线光对液态树脂34进行对准照射，且借由多功能复合打印装置30可于XY方向进行位移，故升降台32承载成型托盘33并位移至液态树脂34的液面高度h时，光源装置302则可对液态树脂34的液面沿着一分层截面轮廓进行扫描，使上层的液态树脂34产生聚合反应，以固化成一树脂微粒，并透过至少一喷墨芯片304喷出至少一颜色墨水303，使至少一颜色墨水303附着于已固化的树脂微粒上，以形成彩色的固化树脂，再借由升降台32逐步向下位移，如此以层层堆栈固化形成多层彩色的固化树脂，并堆栈形成全彩化的三维成型物35。

请续参阅图6，如图所示，多功能复合打印装置30的壳体300的底面上是具有至少一喷墨芯片304，该喷墨芯片304是对应于每一空室301的底面而设置，举例来说，于本实施例中，空室301a及空室301b的底面上是分别对应设置一喷墨芯片304a及304b，且于喷墨芯片304a、304b的下方更对应具有多个喷孔(未图示)，用以分别喷印出空室301a、301b内所容设的颜色墨水303a、303b。

于一些实施例中，喷墨芯片304是可为但不限为热汽泡式喷墨芯片、压电式喷墨芯片及微机电(MEMS)制程制造的喷墨芯片的至少其中之一。

又以本实施例为例，颜色墨水303a是为黑色墨水、颜色墨水303b是为彩色墨水，但不以此为限，则其所对应的喷墨芯片304a则为具有单一流道的黑色喷墨芯片，而另一对应于彩色墨水的喷墨芯片304b则为具有三流道的彩色喷墨芯片，但不以此为限。

而于另一些实施例中，壳体300亦可具有四个用以容设四种颜色墨水303及一光源装置302的空室301，其中四个容设一种颜色墨水303的每一空室301中，由其所对应的喷墨芯片304的喷孔输出颜色墨水303，则该对应的喷墨芯片304的数量同样为四，且其是均为具有单一流道的单色喷墨芯片304。当然，壳体300亦可具有六个用以容设六种颜色墨水303、一光源装置302的空室301，再由所对应的喷墨芯片304的喷孔输出颜色墨水303，则该对应的喷墨芯片304的数量同样为六个，且其是均为具有单一流道的单色喷墨芯片304，甚至，壳体400亦可具有七个用以容设七种颜色墨水303、一光源装置302的空室301，由其所对应的喷墨芯片304的喷孔输出颜色墨水303，则该对应的喷墨芯片304的数量同样为七个，且其是均为具有单一流道的单色喷墨芯片304。由此可见，空室301、颜色墨水303及喷墨芯片304的数量、设置方式及型态等是可依照实际情形而任施变化，并不以此为限。

如前所述，本发明的激光烧结液态树脂成型(SLA)机3的成型装置36进行激光烧结液态树脂成型(SLA)成型作业时，主要是透过成型装置36的升降台32承载成型托盘33并位移至液态树脂34的液面高度，并借由多功能复合打印装置30可于XY方向进行位移，使得其光源装置302及其所中所容设的至少一颜色墨水303均可随的进行XY方向的位移，进而可供光源装置302对最上层液面的液态树脂34沿着分层截面轮廓进行扫描，使上层液面处的液态树脂34产生聚合反应，以固化成树脂微粒，此时，再透过邻设于光源装置302的至少一喷墨芯片304控制于一预定时间由喷孔喷出对应的颜色墨水303，并使该颜色墨水303附着于已固化的树脂微粒上，以构成彩色的固化树脂，且透过程序驱动及控制，使彩色的逐点固化树脂形成彩色的逐线固化树脂，最后形成彩色的逐面固化树脂，以形成一薄层，再借由升降台32逐步向下位移，如此以层层堆栈固化形成多层彩色的固化树脂，并堆栈形成全彩化的三维成型物35，俾可使传统的激光烧结液态树脂成型(SLA)机能突破瓶颈，制造出全彩化的3D成型物。

请参阅图7，其是为本发明第三较佳实施例的适用于紫外光固化液态树脂成型装置的成型机及其多功能复合打印装置的示意图。如图7所示，本发明的多功能复合打印装置40是适用于一紫外光固化液态树脂成型(MJM)机4中，且此紫外光固化液态树脂成型(MJM)机4的成型装置43至少包含多功能复合打印装置40及成型托盘41等组件，其中多功能复合打印装置40包含：壳体400、光源装置402、液态树脂403、至少一颜色墨水404以及至少一喷墨芯片405，且壳体400具有多个空室401；光源装置402设置于壳体400的其中一个空室401d中；液态树脂403设置于壳体400的另一空室401a中；每一颜色墨水404分别容设于壳体400的其它空室401b、401c中；喷墨芯片405对应设置于壳体400的底面，且每一喷墨芯片405均具有多个喷孔(未图示)，可连通液态树脂403或颜色墨水404受驱动喷出；其中，喷墨芯片405先喷印液态树脂403的液滴，再由其它喷墨芯片405喷出至少一颜色墨水404，使至少一颜色墨水404附着于液态树脂403的液滴上，并由光源装置402提供一光源，对液态树脂403的液滴照射，使液态树脂403的液滴固化，以形成彩色的固化树脂，并逐渐堆栈多层该彩色的固化树脂，以堆栈形成全彩化的三维成型物42。

请参阅图7，于本实施例中，紫外光固化液态树脂成型(MJM)机4的成型装置43具有成型托盘41，于一些实施例中，成型托盘41是可设置于一可升降的基座(未图示)上，并随该基座进行上下升降的位移作动，且多功能复合打印装置40是对应设置于成型托盘41的上方，且如前所述，多功能复合打印装置40具有壳体400，于一些实施例中，壳体400是可由但不限由金属材质、塑料材质、塑料包覆金属材质的至少其中之一种材质所构成。且于壳体400中包含多个空室401，以本实施例为例，壳体400具有四个空室401a、401b、401c及401d，但不以此为限。其中，空室401a是用以供液态树脂403容设于其中，其它二个空室401b及401c是用以供颜色墨水404容设于其中，而另一空室401d则是用以供光源装置402设置于其内，于本实施例中，光源装置402所提供的光源是为一紫外线(UV)光，且于光源装置402的底部更具有可提供对准照射的相关结构(未图标)。

请续参阅图7，如图所示，多功能复合打印装置40的壳体400的底面上是具有至少一喷墨芯片405，该喷墨芯片405是对应于每一空室401的底面而设置，举例来说，于本实施例中，空室401a、401b及401c的底面上是分别对应设置一喷墨芯片405a、405b及405c，且于喷墨芯片405a、405b及405c中更对应具有多个喷孔(未图示)，用以分别喷印出空室401a、401b及401c内所容设的液态树脂403及颜色墨水404a、404b。

于一些实施例中，喷墨芯片405是可为但不限为热汽泡式喷墨芯片、压电式喷墨芯片及微机电(MEMS)制程制造的喷墨芯片的至少其中之一。

又以本实施例为例，颜色墨水404a是为黑色墨水、颜色墨水404b是为彩色墨水，但不以此为限，则其所对应的喷墨芯片405b则为具有单一流道的黑色喷墨芯片，而另一对应于彩色墨水的喷墨芯片405c则为具有三流道的彩色喷墨芯片，但不以此为限。

而于另一些实施例中，壳体400亦可具有四个用以容设四种颜色墨水404及一容置液态树脂403的空室401，再由容设一种颜色墨水404的每一空室401中对应的喷墨芯片405的喷孔输出颜色墨水404，则该对应的喷墨芯片405的数量同样为四，且其是均为具有单一流道的单色喷墨芯片405。当然，壳体400亦可具有六个用以容设六种颜色墨水404、一液态树脂403及一光源装置402的空室401，再由所对应的喷墨芯片405的喷孔输出颜色墨水404，则该对应的喷墨芯片405的数量同样为六个，且其是均为具有单一流道的单色喷墨芯片405，甚至，壳体400亦可具有七个用以容设七种颜色墨水403一光源装置402的空室401，再由所对应的喷墨芯片405的喷孔输出颜色墨水404，则该对应的喷墨芯片405的数量同样为七个，且其是均为具有单一流道的单色喷墨芯片405。由此可见，空室401、颜色墨水404及喷墨芯片405的数量、设置方式及型态等是可依照实际情形而任施变化，并不以此为限。

如前所述，本发明的紫外光固化液态树脂成型(MJM)机4的成型装置43进行紫外光固化液态树脂成型(MJM)作业时，主要透过基座承载成型托盘41上升位移至一特定高度后，借由多功能复合打印装置40可于XY方向进行位移至定位，使得其中所容设的光源装置402、液态树脂403及至少一颜色墨水404均可随的进行XY方向的位移定位，并由喷墨芯片405a先于成型托盘41上喷印出液态树脂403的液滴，此时，再透过邻设于光源装置402的至少一喷墨芯片405b、405c控制于一预定时间由喷孔喷出对应的颜色墨水404a、404b，使该颜色墨水404a、404b附着于刚喷出的液态树脂403的液滴上，再由光源装置402提供的紫外光(UV)线，对已喷印色彩的液态树脂403的液滴照射，使彩色液态树脂403的液滴固化，以形成彩色的固化树脂，并逐渐堆栈多层该彩色的固化树脂，且透过程序驱动及控制，使彩色的逐点固化树脂形成彩色的逐线固化树脂，最后形成彩色的逐面固化树脂，再借由基座带动成型托盘41逐步向下位移，如此以层层堆栈固化形成多层彩色的固化树脂，并堆栈形成全彩化的三维成型物42。

又于实施例中，壳体400亦也可设置一容置液态支撑材料42a的空室401(未图标)，故当喷墨芯片405对应喷出该液态支撑材料42a后，其亦可因光源装置402的紫外光线照射而固化，借以形成如图7所示的固化的支撑材料42a。

又，在另一些实施例中，当喷墨芯片405喷出液态树脂403后，亦可先由光源装置402的紫外光照射，以对液态树脂403的液滴进行固化，其后再由其它喷墨芯片405喷出对应的颜色墨水404，而对该已固化的液态树脂403进行上色，以形成彩色的固化树脂，并逐渐堆栈多层该彩色的固化树脂，而构成全彩化的三维成型物42。

如此一来，透过本实施例的多功能复合打印装置40，则可借由喷印芯片405以喷印液态树脂403，并可由喷墨芯片405的多个喷孔喷出所需的彩色或黑色墨水，使的附着于液态树脂403的液滴上，再以光源装置402对已喷印色彩的液态树脂403的液滴照射，使其固化以形成彩色的固化树脂；或是先以光源装置402照射液态树脂403的液滴，使其固化后再透过其它喷印芯片405喷印所需的彩色或黑色墨水，以进成彩色的固化树脂；由此可见，本实施例的多功能复合打印装置40是可采用多样的实施方式以进行全彩的紫外光固化液态树脂成型(MJM)作业，使传统的紫外光固化液态树脂成型机能突破瓶颈，制造出全彩化的3D成型物。

请参阅图8，其是为本发明第四较佳实施例的适用于激光烧结固态粉末成型机的成型装置及其多功能复合打印装置的示意图。如图8所示，本发明的多功能复合打印装置50是适用于一激光烧结固态粉末成型(SLS)机5中，且此激光烧结固态粉末成型(SLS)机5的成型装置58包含多功能复合打印装置50、基座51、供粉槽52、建构槽53、升降底座54、粒状粉末55及滚轮56等组件，其中多功能复合打印装置50包含：壳体500、光源装置502、至少一颜色墨水503以及至少一喷墨芯片504，且壳体500具有多个空室501；光源装置502设置于壳体500的其中一个空室501c中；每一颜色墨水503分别容设于壳体500的其它空室501a、501b中；喷墨芯片504对应设置于壳体500的底面，且每一喷墨芯片504均具有多个喷孔(未图示)，连通颜色墨水503受驱动喷出；其中，光源装置502提供一激光光源，对建构槽53内的粒状粉末55照射，并沿着一分层截面轮廓进行烧结，使粒状粉末55温度升至融点，并借由至少一喷墨芯片504喷出至少一颜色墨水503，使至少一颜色墨水503附着于固化过程中的粒状粉末55上，以形成彩色的固化微粒，且彩色的固化微粒是相互粘接，并逐层堆栈成型，进而堆栈形成全彩化的三维成型物57。

请参阅图8，于本实施例中，激光烧结固态粉末成型(SLS)机5的成型装置58具有基座51，且于基座51中设置有内嵌式的供粉槽52及建构槽53，供粉槽52是邻设于建构槽53，且于基座51的表面上形成工作平台510，其中，供粉槽52及建构槽53的底面是由活动式的升降底座54a、54b所构成，其可因应驱动装置(未图标)的驱动以进行上下往复式的升降作业，借以分别将供粉槽52及建构槽53内容设的粒状粉末55进行上下推送。举例来说，当欲进行激光烧结固态粉末成型(SLS)作业前，则借由升降底座54a的上升作业，以将供粉槽52内的粒状粉末55推送至略高于工作平台510的高度，其后再由滚轮56于工作平台510上进行水平位移的推送作业，进而可将粒状粉末55推移至邻设的建构槽53内，此时，建构槽53的升降底座54b则会略为下降，使多功能复合打印装置50可对建构槽53内的粒状粉末55进行后续的激光烧结固态粉末成型(SLS)作业，如此透过供粉槽52及建构槽53彼此独立的往复式的升降作业，可有效调控粒状粉末55的供粉及成型作业。以及，于一些实施例中，粒状粉末55是为一复合塑料粉末、一金属粉末及一复合金属粉末的至少其中之一，但不以此为限。

此外，如前所述，多功能复合打印装置50亦与前述的诸多实施例相仿，同样具有壳体500，且壳体500是可由但不限由金属材质、塑料材质、塑料包覆金属材质的至少其中之一种材质所构成。且于壳体500中亦具有三个空室501a、501b及501c，但不以此为限。其中，空室501a及501b是用以分别供颜色墨水503a、503b容设于其中，而另一空室501c则是用以供光源装置502设置于其内，于本实施例中，光源装置502所提供的光源是为一激光光源，且于光源装置502更具有可提供对准照射的相关结构(未图标)。以及，多功能复合打印装置50的壳体500的底面上是具有喷墨芯片504，且喷墨芯片504是对应于每一空室501的底面而设置，故于本实施例中，空室501a、501b的底面上分别对应设置有喷墨芯片504a及504b，且其更分别具有多个喷孔(未图示)，用以对应喷印出空室501a及501b内所容设的颜色墨水503a、503b。

于一些实施例中，喷墨芯片504是可为但不限为热汽泡式喷墨芯片、压电式喷墨芯片及微机电(MEMS)制程制造的喷墨芯片的至少其中之一。且以本实施例为例，颜色墨水503a是为黑色墨水、颜色墨水503b是为彩色墨水，但不以此为限，则其所对应的喷墨芯片504a则为具有单一流道的黑色喷墨芯片，而另一对应于彩色墨水的喷墨芯片504b则为具有三流道的彩色喷墨芯片，但不以此为限。

而于另一些实施例中，壳体500亦可具有四个用以容设四种颜色墨水503的空室501，再由可容设一种颜色墨水503的每一空室501中所对应的喷墨芯片504的喷孔输出颜色墨水503，则该对应的喷墨芯片504的数量同样为四，且其是均为具有单一流道的单色喷墨芯片504。当然，壳体500亦可具有六个用以容设六种颜色墨水503、一光源装置502的空室501，再由所对应的喷墨芯片504的喷孔输出颜色墨水503，则该对应的喷墨芯片504的数量同样为六个，且其是均为具有单一流道的单色喷墨芯片504，甚至，壳体500亦可具有七个用以容设七种颜色墨水503、一光源装置502的空室501，再由所对应的喷墨芯片504的喷孔输出颜色墨水503，则该对应的喷墨芯片504的数量同样为七个，且其是均为具有单一流道的单色喷墨芯片504。由此可见，空室501、颜色墨水502及喷墨芯片504的数量、设置方式及型态等是可依照实际情形而任施变化，并不以此为限。

如前所述，本发明的激光烧结固态粉末成型(SLS)机5的成型装置58进行激光烧结固态粉末成型(SLS)作业时，主要透过滚轮56将供粉槽52内容设的粒状粉末55推送至建构槽53内，此时，借由对应设置于建构槽53上方的多功能复合打印装置50可于XY方向进行位移至定位，并使得其中所容设的光源装置502及至少一颜色墨水503均可随的进行XY方向的位移定位，再由光源装置502提供的激光光源，对建构槽53内的粒状粉末55照射，并使多功能复合打印装置50位移以沿着一分层截面轮廓进行烧结，使粒状粉末55温度升至融点，同时，并借由喷墨芯片504控制于一预定时间由喷孔喷出对应的颜色墨水503a、503b，使该颜色墨水503a、503b附着于固化过程中的粒状粉末55上，以形成彩色的固化微粒，且该彩色的固化微粒亦相互粘结，且透过程序驱动及控制，使彩色的逐点固化微粒形成彩色的逐线固化微粒，最后形成彩色的逐面固化微粒，再借由升降基座54b带动建构槽53逐步向下位移，如此以层层堆栈成型，以堆栈形成全彩化的三维成型物57。

如此一来，透过本实施例的多功能复合打印装置50的光源装置502对粒状粉末55进行激光烧结的同时，则可实时借由喷墨芯片504的多个喷孔喷出所需的彩色或黑色墨水，使之附着于已固化的粒状粉末55上，如此具彩色的逐点形成彩色的逐线，最后形成彩色的逐面，进而成为彩色的立体3D成型物，使传统的激光烧结固态粉末成型(SLS)装置能突破瓶颈，制造出全彩化的3D成型物。

综上所述，本发明的多功能复合打印装置，其借由壳体中具有多个空室，用以容设加热组件或光源装置、至少一颜色墨水、或是液态树脂等，进而可广泛应用于熔融沉积成型(FDM)技术、激光烧结液态树脂成型SLA)技术、紫外光固化液态树脂成型(MJM)技术、或是激光烧结固态粉末成型(SLS)技术等3D打印成型机中，均可有效地实施全彩化的3D打印，不仅可突破传统单色的3D成型物的技术瓶颈，增加3D成型物的色彩拟真及艺术性，同时更利于推广全彩化3D打印技术，并使全彩化3D打印技术更为普及化。

本发明得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (16)

1.一种多功能复合打印装置，包含：

一壳体，其具有多个空室；

一加热组件，设置于该壳体的其中一个该空室中，且具有一挤出口；

至少一高分子材料，填充于该加热组件，使该至少一高分子材料加热熔融；

至少一颜色墨水，每一该颜色墨水分别容设于该壳体的其它该空室中；以及

至少一喷墨芯片，对应设于该壳体的一底面，且每一该喷墨芯片均具有多个喷孔；

其中，该多个喷孔连通该颜色墨水，并受该至少一喷墨芯片驱动喷出该颜色墨水至该至少一高分子材料熔融微滴上，如此反复作动使的最终固化形成一全彩化的三维成型物。

2.如权利要求1所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该壳体是由一金属材质、一塑料材质、一塑料包覆金属材质的至少其中之一种材质所构成。

3.如权利要求1所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该加热组件是为一热电阻加热组件、一激光加热组件、一其它结构的加热组件的至少其中之一种组件所构成。

4.如权利要求1所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该至少一高分子材料是包含：一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚酰胺、一聚甲醛、一纤维素塑料、一聚四氟乙烯、一聚酰亚胺、一聚苯硫醚、一聚碳酸脂、一酚醛塑料、一氨基塑料、一环氧树脂、一有机硅树脂的至少其中之一种高分子材料。

5.如权利要求1所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该至少一高分子材料是包含：一聚乳酸(PLA)、一丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)、一丁二烯－苯乙烯(BS)、一丙烯腈－苯乙烯(AS)、一聚乙酰胺(PA)、一尼龙6、一尼龙66、一聚酸甲酯(PMMA)、一氯化聚乙烯(CPE)、一丙烯酸酯类(ACR)、一硝酸纤维素、一乙基纤维素、一醋酸纤维素、一聚对苯二甲酸乙二酯(PETE或PET)、一高密度聚乙烯(HDPE)、一低密度聚乙烯(LDPE)、一聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、一高抗冲聚苯乙烯(HIPS)的至少其中之一种高分子材料。

6.如权利要求4或5所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该至少一高分子材料是为一细微的线状体。

7.如权利要求6所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该细微的线状体的直径是介于0.01mm至2.0mm。

8.如权利要求7所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该细微的线状体的直径的较佳值是介于0.1mm至1.0mm。

9.如权利要求1所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该至少一颜色墨水是为四种颜色墨水，且分别容设于该壳体的该至少一空室中。

10.如权利要求1所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该至少一喷墨芯片是为一热汽泡式喷墨芯片、一压电式喷墨芯片、一微机电制程制造喷墨芯片的至少其中之一种喷墨芯片。

11.如权利要求1所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该至少一喷墨芯片是为二个喷墨芯片，分别为一具有三流道的彩色喷墨芯片及一具有单一流道的黑色喷墨芯片。

12.如权利要求1所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该至少一喷墨芯片是为二个喷墨芯片，分别为具有二流道的双色喷墨芯片。

13.如权利要求1所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该至少一喷墨芯片是为四个喷墨芯片，分别为四个具有单一流道的单色喷墨芯片。

14.如权利要求1所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该至少一喷墨芯片是为六个喷墨芯片，分别为六个具有单一流道的单色喷墨芯片。

15.如权利要求1所述的多功能复合打印装置，其特征在于，该至少一喷墨芯片是为七个喷墨芯片，分别为七个具有单一流道的单色喷墨芯片。

16.一种多功能复合打印装置，包含：

一壳体，其具有多个空室；

一加热组件，设置于该壳体的其中一个该空室中，且具有一挤出口；至少一高分子材料；

至少一颜色墨水，每一该颜色墨水分别容设于该壳体的其它该空室中；以及

至少一喷墨芯片，对应设于该壳体的一底面，且每一该喷墨芯片均具有多个喷孔，连通该颜色墨水，受该喷墨芯片驱动喷出该颜色墨水；

当该至少一高分子材料输送至该壳体内的该加热组件后，经由该加热组件加热熔融，并由该加热组件的该挤出口挤出熔融的该至少一高分子材料微滴，并由该至少一喷墨芯片的相对应的该喷孔于一预定时间喷出该至少一颜色墨水，使该至少一颜色墨水附着于该至少一高分子材料熔融微滴上，以构成一彩色的高分子材料微滴，进而堆栈多个该彩色的高分子材料液滴，并固化形成一全彩化的三维成型物。