CN109421266A - 具打印头维护功能的3d打印机及其移动路径控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具打印头维护功能的3D打印机及其移动路径控制方法，3D打印机，具有打印平台、由2D喷头及3D喷头组成的打印头、用以对3D喷头进行清洁的清洁元件及用以对2D喷头进行维护的维护单元。控制方法包括下列步骤：于工作状态下控制打印头于打印平台上移动，以进行打印；于进入非工作状态时，依据打印头的目前位置、清洁元件的位置以及2D喷头相对于3D喷头的位置偏移量计算清洁路径终点；控制打印头移动至清洁路径终点；及，依据位置偏移量控制打印头由清洁路径终点进行补偿移动，以令2D喷头进入维护单元中进行清洁动作。

Description

具打印头维护功能的3D打印机及其移动路径控制方法

技术领域

本发明涉及3D打印机，尤其涉及具打印头维护功能的3D打印机及其移动 路径控制方法。

背景技术

有鉴于3D打印技术的成熟，以及3D打印机的体积缩小与价格降低，近年 来3D打印机实以极快的速度普及化。而为了令打印完成的3D模型更容易被 使用者所接受，部分厂商已研发出能够打印全彩3D模型的3D打印机。

参阅图1，为相关技术的3D打印机示意图。如图1所示，相关技术的3D 打印机1主要包括打印平台11及打印头12，其中打印头12包括用以喷射成型 材以建构打印对象的3D喷头121，以及用以喷洒墨水以对打印对象进行着色的 2D喷头122。借此，3D打印机1可通过多个着色后的打印对象来堆叠出全彩 的3D模型。

3D喷头121是对内部填装的线材(filament)进行加热，并从喷嘴(图未标示) 挤出处于半融化状态的成型材。当打印时间一长，3D喷头121的喷嘴处会有残 料的现象，而影响打印对象的外观。再者，3D打印机1主要是采用现有2D打 印机的墨水喷头做为上述2D喷头122，若2D喷头122长时间未进行喷墨动作 或有残余积墨，可能会因为墨水凝固而造成阻塞。

请同时参阅图2，为相关技术的3D打印机俯视图。为了去除3D喷头121 的喷嘴上的残料，相关技术的3D打印机1会额外设置清洁元件2。具体地，清 洁元件2可例如为朝上设置的刮刀。3D打印机1于要清洁3D喷头时，主要是 控制整个打印头12移动，以令3D喷头121经过并碰触清洁元件2的顶部(例 如在清洁元件2上进行往复动作)，借此清除3D喷头121上的残料。并且，为 了防止2D喷头122出现上述阻塞的现象，相关技术的3D打印机1还会额外设置维护单元21，以对2D喷头122进行维护动作。

由于相关技术的3D打印机1的打印头12是由3D喷头121与2D喷头122 共同组成，3D打印机1控制3D喷头121移动至清洁元件2，或是控制2D喷 头122移动至维护单元21时，容易发生因为清洁路径规划不当而使2D喷头122 碰撞到清洁元件2的问题，进而造成2D喷头122表面的喷嘴(图未标示)损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具打印头维护功能的3D打印机及其移动路径 控制方法，可确保在控制打印头移动时，2D喷头可避开清洁元件的设置位置， 而不会受到清洁元件的干涉或损坏。

于本发明的一实施例中，提供一种3D打印机包括：

一打印平台，用以承载一打印对象；

一打印头，由一2D喷头及一3D喷头组成，并且该2D喷头相对于该3D 喷头具有一位置偏移量；

一清洁元件，用以对该3D喷头进行清洁动作；及

一维护单元，用以对该2D喷头进行维护动作；

其中，该3D打印机于进入一工作状态时，控制该打印头于该打印平台上 移动，以打印该打印对象；

其中，该3D打印机于进入一非工作状态时，依据该打印头的目前位置、 该清洁元件的位置以及该位置偏移量计算一清洁路径终点，并且控制该打印头 移动至该清洁路径终点，再依据该位置偏移量控制该打印头由该清洁路径终点 上进行一补偿移动，以令该2D喷头进入该维护单元中进行维护动作。

如上所述，其中该清洁元件与该维护单元为共同设置的一清洁模块，并且 该清洁元件与该维护单元于该清洁模块上的相对位置与相对距离相同于该3D 喷头与该2D喷头于该打印头上的相对位置与相对距离。

如上所述，其中该3D打印机内部定义有一打印起始点，该3D打印机于进 入该工作状态时，是控制该打印头移动至该打印起始点以对该打印头进行初始 定位，并且该3D打印机于进入该非工作状态时，是依据该打印头的目前位置、 该打印起始点的位置、该清洁元件的位置以及该位置偏移量计算该清洁路径终 点。

如上所述，其中该位置偏移量是该2D喷头距离该3D喷头最远的一墨水喷 嘴相对于该3D喷头的一挤出口的偏移量，并且该3D打印机是于该挤出口移动 至该打印起始点时完成对该打印头的初始定位。

如上所述，其中该位置偏移量包括相对于该打印平台的X轴的一横向偏移 量及相对于该打印平台的Y轴的一纵向偏移量。

如上所述，其中该3D打印机是将该打印起始点与该清洁元件于X轴上的 距离减去该横向偏移量以计算一X轴移动终点，将该打印起始点与该清洁元件 于Y轴上的距离减去该纵向偏移量以计算一Y轴移动终点，并依据该X轴移 动终点及该Y轴移动终点产生该清洁路径终点。

如上所述，其中该3D打印机于该非工作状态中是依据一清洁路径控制该 打印头移动至该清洁路径终点，该清洁路径于X轴的最大移动坐标不超过该X 轴移动终点，并且该清洁路径于Y轴的最大移动坐标不超过该Y轴移动终点。

于本发明的一实施例中，还提供一种3D打印机的移动路径控制方法包括 下列步骤：

a)于该3D打印机进入一工作状态时，控制该打印头于该打印平台上移动， 以打印一打印对象；

b)于该3D打印机进入一非工作状态时，依据该打印头的目前位置、该清 洁元件的位置以及该位置偏移量计算一清洁路径终点；

c)控制该打印头移动至该清洁路径终点；及

d)依据该位置偏移量控制该打印头由该清洁路径终点上进行一补偿移动， 以令该2D喷头进入该维护单元中进行维护动作。

如上所述，其中该清洁元件与该维护单元为共同设置的一清洁模块，并且 该清洁元件与该维护单元于该清洁模块上的相对位置与相对距离相同于该3D 喷头与该2D喷头于该打印头上的相对位置与相对距离。

如上所述，其中该3D打印机内定义有一打印起始点，并且步骤a)包括：

a1)于进入一工作状态时，控制该打印头移动至该打印起始点以对该打印头 进行初始定位；及

a2)于初始定位完成后控制该打印头于该打印平台上移动，以打印该打印对 象；

其中，步骤b)是依据该打印头的目前位置、该打印起始点的位置、该清洁 元件的位置以及该位置偏移量计算该清洁路径终点。

如上所述，其中该位置偏移量是该2D喷头距离该3D喷头最远的一墨水喷 嘴相对于该3D喷头的一挤出口的偏移量，步骤a1)是于该挤出口移动至该打印 起始点时完成对该打印头的初始定位。

如上所述，其中该位置偏移量包括相对于该打印平台的X轴的一横向偏移 量及相对于该打印平台的Y轴的一纵向偏移量。

如上所述，其中步骤b)是将该打印起始点与该清洁元件于X轴上的距离减 去该横向偏移量以计算一X轴移动终点，将该打印起始点与该清洁元件于Y轴 上的距离减去该纵向偏移量以计算一Y轴移动终点，并依据该X轴移动终点及 该Y轴移动终点产生该清洁路径终点。

如上所述，其中步骤c)是依据一清洁路径控制该打印头移动至该清洁路径 终点，其中该清洁路径于X轴的最大移动坐标不超过该X轴移动终点，并且该 清洁路径于Y轴的最大移动坐标不超过该Y轴移动终点。

如上所述，其中更包括下列步骤：

e)判断该3D打印机是否恢复该工作状态；

f)于恢复该工作状态前，持续借由该维护单元对该2D喷头进行维护动作； 及

g)于恢复该工作状态后，再次步骤a)至步骤d)。

相较于相关技术的3D打印机，本发明于进行2D喷头的维护动作时，是先 控制打印头以2D喷头绝对不会碰撞到清洁元件的清洁路径移动至清洁路径终 点，接着再控制打印头由清洁路径终点进行补偿移动，以令2D喷头进入维护 单元中。借此，可避免在打印头的移动过程中，因为2D喷头不小心碰撞清洁 元件而造成损坏的问题。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。

附图说明

图1为相关技术的3D打印机示意图；

图2为相关技术的3D打印机俯视图；

图3为本发明的第一具体实施例的3D打印机俯视图；

图4A为本发明的打印头的第一具体实施例的正视图；

图4B为本发明的打印头的第一具体实施例的侧视图；

图4C为本发明的打印头的第一具体实施例的俯视图；

图5A为本发明的一具体实施例的第一控制流程图；

图5B为本发明的一具体实施例的第二控制流程图；

图6A为本发明的一具体实施例的第一移动示意图；

图6B为本发明的一具体实施例的第二移动示意图；

图6C为本发明的一具体实施例的第三移动示意图；

图7为本发明的打印头的第二具体实施例的俯视图；

图8为本发明的打印头的第三具体实施例的俯视图；

图9为本发明的第三具体实施例的3D打印机示意图。

其中，附图标记：

1、6：3D打印机

I0：打印起始点

100：清洁路径终点

1001：X轴移动终点

1002：Y轴移动终点

11、61：打印平台

12、4、5、62：打印头

121、41、51、621：3D喷头

1211、411、511：挤出口

122、42、52、622：2D喷头

2、7：清洁元件

21、71：维护单元

3：清洁模块

S10～S28：控制步骤

具体实施方式

兹就本发明的一较佳实施例，配合图式，详细说明如后。

如前文所述，本发明主要是运用在将2D喷头与3D喷头整合成单一打印头 的3D打印机，并且本发明的主要目的在于，避免2D喷头在打印头的移动过程 中碰撞用以对3D喷头进行清洁动作的清洁元件。为了达到上述目的，本发明 的3D打印机需计算或记录3D打印机上的多个相对参数。

请同时参阅图3、图4A、图4B及图4C，其中图3为本发明的第一具体实 施例的3D打印机俯视图，图4A至图4C分别为本发明的打印头的第一具体实 施例的正视图、侧视图与俯视图。

如图3所示，本发明公开了一种具打印头维护功能的3D打印机1(下面简 称为3D打印机1)，所述3D打印机1至少包括打印平台11、打印头12、清洁 元件2及维护单元21。

本发明中，所述打印头12包括用以挤出成型材以于打印平台11上堆叠打 印对象的3D喷头121，以及用以喷洒墨水以对打印对象进行着色的2D喷头 122。如图4A、图4B及图4C所示，所述2D喷头122与3D喷头121是不同 的元件，并共同设置在同一个打印头12的壳体中，因此2D喷头122相对于3D 喷头121会具有一组位置偏移量(例如图4C所示的偏移量m及偏移量n)。

本实施例中，所述清洁元件2为用以对3D喷头121进行清洁的元件(例如 为刮除3D喷头121上的残料的刮刀)。具体地，所述清洁元件2设置于3D打 印机1的内部(可被设置于打印平台11的内部/外部或设置于打印平台11上)， 并且具有一定高度。当打印头12移动并经过清洁元件2的所在位置时，清洁元 件2的顶端可碰触3D喷头121的表面及/或2D喷头122的表面。当清洁元件 2碰触到3D喷头121时，可对3D喷头121的表面进行清洁动作。然而，当清 洁元件2碰触到2D喷头122时，可能会损坏2D喷头122表面上的多个墨水喷 嘴(图未标示)。

所述维护单元21用以对2D喷头122进行维护动作。具体地，若2D喷头 122长时间未进行喷墨动作，可能会因为墨水凝固而造成阻塞，所述维护单元 21为现有2D打印机对墨水喷头进行清洁与维护以令墨水喷头保持湿润的维护 组件。本实施例中，3D打印机1可于判断2D喷头122需进行维护时，控制打 印头12移动并令2D喷头122进入维护单元21中，以由维护单元21对2D喷 头122进行维护动作。

值得一提的是，3D打印机1于控制打印头12移动至维护单元21时，可依 据清洁元件2的坐标规划路径，以令打印头12移动时不经过清洁元件2的设置 位置。借此，可避免2D喷头122因碰撞清洁元件2而受到损害。于一实施例 中，3D打印机1的清洁元件2与维护单元21可为共同设置的清洁模块3。借 此，便于制造时快速地将清洁元件2与维护单元21设置于3D打印机1上。

3D打印机1可经由处理器(图未标示)定义一个打印起始点(printing homelocation)I0。所述打印起始点I0为一个虚拟的定位点，被定义于3D打印机1 的内部，并且3D打印机1可通过打印起始点I0对打印头12进行初始定位。

于图3的实施例中，所述打印起始点I0与清洁元件2于X轴方向的距离 为u，于Y轴方向的距离为v。一般来说，要令清洁元件2对3D喷头121进行 清洁动作，3D打印机1只需控制打印头12回到打印起始点I0，并控制打印头 12由打印起始点I0开始朝X轴移动u的距离，并朝Y轴移动v的距离，即可 令3D喷头121到达清洁元件2(即，将「朝X轴移动u的距离，并朝Y轴移动 v的距离」做为3D喷头121的清洁路径)。

然而，本发明中打印头12是由3D喷头121与2D喷头122所共同组成， 若依据上述清洁路径控制打印头12移动，可能使得2D喷头122在移动过程中 碰撞清洁元件2，进而造成2D喷头122的损坏。再者，若要令维护单元21对 2D喷头122进行维护动作，3D打印机1需控制打印头12回到打印起始点I0， 并控制打印头12由打印起始点I0开始移动至维护单元21。基于相同的理由， 在将打印头12移动至维护单元21的过程中，亦可能经过清洁元件2，使得2D喷头122因碰撞清洁元件2而造成2D喷头122的损坏。

于一实施例中，3D打印机1的清洁元件2与维护单元21共同设置为上述 清洁模块3，并且清洁元件2与维护单元21于清洁模块3上的相对位置与相对 距离相同于3D喷头121与2D喷头122于打印头12上的相对位置与相对距离。 借此，当3D喷头121移动至清洁元件2中以进行清洁动作时，2D喷头122亦 可进入维护单元21中进行维护动作，借此有效提升3D打印机1的清洁与维护 效率。

本实施例中，3D打印机1会在进入工作状态时，控制打印头12于打印平 台11的上方移动，以打印所述打印对象并对打印对象进行着色。若清洁元件2 没有设置在打印平台11上，因此在工作状态下无论打印头12如何移动，都不 会发生2D喷头122碰撞清洁元件2的现象。

当预设条件达成时，3D打印机1会离开所述工作状态，并进入非工作状态 (例如进入中断状态或是维护状态)。具体地，当3D打印机1判断3D喷头121 可能有残料现象，或是判断2D喷头122有残余积墨现象时，即可自动进入上 述非工作状态，以借由清洁元件2对3D喷头121进行清洁动作及/或由维护 单元21对2D喷头122进行维护动作。举例来说，3D打印机1可于打印时间 超过门坎时间、成型材的挤出量超过门坎用量或是打印对象的打印层数超过门 坎层数时，判断3D喷头121可能有残料现象，或是于2D喷头122超过一定时 间未喷墨时，判断2D喷头122可能有残余积墨的现象。惟，上述仅为本发明 的多个具体实例，但不以此为限。

本实施例中，当3D打印机1进入上述非工作状态时，3D打印机1即依据 打印头12的目前位置(第一坐标值)、清洁元件2的设置位置(第二坐标值)以及 所述位置偏移量计算一个清洁路径终点(例如图6A所示的清洁路径终点100)。 接着，3D打印机1控制3D喷头121移动至清洁路径终点。

当打印头12移动至清洁路径终点后，3D打印机1再进一步依据所述位置 偏移量控制打印头12由清洁路径终点上进行补偿移动，以令2D喷头122进入 维护单元21中(若清洁元件2与维护单元21的相对位置与相对距离相同于3D 喷头121与2D喷头122的相对位置与相对距离，则3D喷头121可同时进入清 洁元件2的清洁范围内)。借此，可通过维护单元21对2D喷头122进行维护 动作(并可同时通过清洁元件2对3D喷头121进行清洁动作)。

具体地，3D打印机1主要可依据3D喷头121与2D喷头122于打印头12 上的相对位置来进行上述补偿移动(可能有多种移动路径)。借此，在不会令2D 喷头122碰撞到清洁元件2的前提下，将2D喷头122由清洁路径终点移动至 维护单元21中(容后详述)。

如图4A及图4B所示，所述2D喷头122的位置偏移量至少包括相对于打 印平台11的X轴的横向偏移量(m)及相对于打印平台11的Y轴的纵向偏移量 (n)。

如图4C所示，本发明中，2D喷头122为可喷洒多种颜色的墨水(例如青色 (Cyan)、洋红色(Magenta)、黄色(Yellow)、黑色(Black))的喷头，并且其上设置 有对应至各颜色墨水的多个墨水喷嘴(图未标示)。3D喷头121具有挤出口1211， 于对内部的成型材加热后，通过挤出口1211将处于半融化状态的成型材挤出于 打印平台11上。

本实施例中，上述位置偏移量主要是指2D喷头122上距离3D喷头121 最远的墨水喷嘴相对于3D喷头121的挤出口1211的偏移量。具体地，上述横 向偏移量(m)为所述墨水喷嘴与所述挤出口1211于X轴上的距离，上述纵向偏 移量(n)为所述墨水喷嘴与所述挤出口1211于Y轴上的距离。

为完整保护2D喷头122不受损害，于另一实施例中，上述位置偏移量亦 可为2D喷头122距离3D喷头121最远的一端相对于3D喷头121的挤出口1211 的偏移量，不加以限定。

本发明中，3D打印机1可于进入工作状态时先控制打印头12移动至上述 打印起始点I0，以对打印头12进行初始定位。于初始定位完成后，打印头12 即可与打印起始点I0及清洁元件2使用同一个坐标系统。借此，3D打印机1 可于打印头12的移动过程中轻易计算打印头12的目前位置。于图3所示的实 施例中，可将打印起始点I0的坐标视为(0,0)，而将清洁元件2的坐标视为(u,v)。

于一实施例中，3D打印机1是于3D喷头121的挤出口1211到达打印起 始点I0时，视为初始定位完成(即，将挤出口1211视为整个打印头12的定位 点)。惟，上述仅为本发明的其中一个实施例，并不以此为限。

若打印头12与打印起始点I0及清洁元件2使用相同的坐标系统，则当3D 打印机1进入非工作状态时，3D打印机1即可依据打印头12的目前位置、打 印起始点I0的位置、清洁元件2的位置以及所述位置偏移量来计算清洁路径终 点。

具体地，如图3及图4A至图4C所示，于进入非工作状态时，3D打印机 1已知打印起始点I0的坐标(例如为(0,0))、已知清洁元件2的坐标(例如为(u,v))、 且已知2D喷头122相对于3D喷头121的位置偏移量(例如横向偏移量m及纵 向偏移量n)。因此，3D打印机1主要可将打印起始点I0与清洁元件2于X轴 上的距离减去横向偏移量，以计算X轴移动终点(于本实施例中，相等于u-m)、 将打印起始点I0与清洁元件2于Y轴上的距离减去纵向偏移量，以计算Y轴 移动终点(于本实施例中，相等于v-n)。借此，3D打印机1可依据X轴移动终 点及Y轴移动终点产生所述清洁路径终点(即，清洁路径终点的坐标为 (u-m,v-n))。

值得一提的是，于本实施例中，由于3D打印机1已知清洁路径终点，因 此可直接控制打印头12以任意路径移动至清洁路径终点，不必先控制打印头 12回归至打印起始点I0后，再从打印起始点I0移动至清洁路径终点。借此， 可有效缩短打印头12的清洁时间。

续请参阅图5A及图5B，分别为本发明的一具体实施例的第一控制流程图 及第二控制流程图。图5A、图5B公开了本发明的3D打印机的移动路径控制 方法(下面简称为控制方法)，所述控制方法主要运用于如图1至图3、图4A至 图4C中任一图所示的3D打印机1。

首先，3D打印机1的处理器(图未标示)判断3D打印机1是否开始打印程 序，即，是否进入工作状态(步骤S10)。若3D打印机1尚未进入工作状态，则 返回步骤S10(例如于待机状态中进行等待)。若3D打印机1进入工作状态，则 接着执行步骤S12。

于进入工作状态后，3D打印机1即依据使用者所汇入的3D图档控制打印 头12于打印平台11上移动，以于打印平台11上打印3D图文件所对应的打印 对象。

具体地，于进入工作状态时，打印头12可能位于3D打印机1上的任意位 置。于开始打印之前，3D打印机1先控制打印头12移动至上述打印起始点I0， 以对打印头12进行初始定位(步骤S12)。于一实施例中，3D打印机1可令打印 头12上的3D喷头121的挤出口1211对齐打印起始点I0，并将挤出口1211的 坐标设定为(0,0)，借此利于在打印头12的移动过程中计算打印头12的位置。

如前文所述，于初始定位完成后，打印头12与打印起始点I0及清洁元件 2使用相同的坐标系统。具体地，打印头12与打印起始点I0、清洁元件2及维 护单元21使用相同的坐标系统。

于初始定位完成后，3D打印机1再控制打印头12于打印平台11上移动， 以打印对应的打印对象(步骤S14)。

接着，于打印过程中，处理器持续判断3D打印机1是否进入非工作状态(步 骤S16)。于一实施例中，3D打印机1可依据3D喷头121的打印时间、成型材 的挤出量、打印对象的当前打印层数、2D喷头122的喷墨量、2D喷头122的 未喷墨时间等数据判断是否需要进入非工作状态，但不以此为限。

若处理器判断未达进入非工作状态的条件，则3D打印机1返回步骤S14， 以持续控制打印头12于工作状态下进行打印动作。若处理器判断要进入非工作 状态，则3D打印机1控制打印头12停止打印(即，控制3D喷头121停止挤出 成型材，并控制2D喷头122停止喷洒墨水)。接着，3D打印机1依据打印头12的目前位置、清洁元件2的位置以及所述位置偏移量计算所述清洁路径终点 (步骤S18)。

于图5A及图5B的实施例中，所述位置偏移量的计算方法相同或相似于前 文中对于图4A至图4C的叙述，于此不再赘述。

值得一提的是，若3D打印机1于开始打印前先控制打印头12移动至打印 起始点I0进行初始定位(即，有执行步骤S12)，则于步骤S18中，3D打印机1 是同时依据打印头12的目前位置、打印起始点I0的位置、清洁元件2的位置 以及位偏移量来计算清洁路径终点。

于本实施例中，3D打印机1于步骤S18中主要是将打印起始点I0与清洁 元件2于X轴上的距离(例如图3所示的距离u)减去横向偏移量(例如图4C所 示的偏移量m)，以计算X轴移动终点(例如图6A所示的X轴移动终点1001)； 接着，将打印起始点I0与清洁元件2于Y轴上的距离(例如图3所示的距离v) 减去纵向偏移量(例如图4C所示的偏移量n)，以计算Y轴移动终点(例如图6A 所示的Y轴移动终点1002)。最后，段依据X轴移动终点及Y轴移动终点产生 所述清洁路径终点(例如图6A所示的清洁路径终点100)。

步骤S18后，3D打印机1控制打印头12移动至清洁路径终点(步骤S20)。 值得一提的是，若于步骤S18中没有参考打印起始点I0的位置，则于步骤S20 中，3D打印机1需先控制打印头12由目前位置返回打印起始点I0后，再控制 打印头12从打印起始点I0移动至清洁路径终点，借此消除控制误差。反之， 若于步骤S18中参考了打印起始点I0的位置，则于步骤S20中，3D打印机1 可控制打印头12直接由目前位置移动至清洁路径终点。

当打印头12到达清洁路径终点后，3D打印机1再进一步依据所述位置偏 移量(例如前述横向偏移量m及纵向偏移量n)控制打印头12由清洁路径终点上 进行补偿移动，以令2D喷头122进入维护单元21中，并由维护单元21对2D 喷头122进行维护动作(步骤S22)。并且，若维护单元21及清洁元件2共同组 成上述清洁模块3，则步骤S22可同时令3D喷头121进入清洁元件2的清洁 范围内，并由清洁元件2对3D喷头121进行清洁动作。

值得一提的是，于步骤S22中，3D打印机1可依据3D喷头121与2D喷 头122于打印头12上的相对位置来执行补偿移动。举例来说，若相较于3D喷 头121，2D喷头122于Y轴方向上较靠近清洁元件2，则3D打印机1可先补 偿Y轴方向的位移量后，再补偿X轴方向的位移量。借此，可进一步降低2D 喷头122于补偿移动时碰撞清洁元件2的机率。

通过本发明的控制方法，可确保3D打印机1控制2D喷头122移动至维护 单元21中进行维护动作时，2D喷头122不会因为碰撞清洁元件2而造成表面 损坏。

接着如图5B所示，于2D喷头122进行维护动作时，处理器持续判断3D 打印机1是否恢复工作状态(步骤S24)，即，判断2D喷头122的维护动作是否 完成。若处理器判断尚未恢复工作状态，则3D打印机1控制维护单元21持续 对2D喷头122进行维护动作(步骤S26)。若处理器判断要恢复工作状态，则进 一步判断打印程序是否已执行完毕(步骤S28)。

若所述打印对象的打印程序尚未完成，则3D打印机1返回步骤S12，以 控制打印头12进行初始定位，并于初始定位完成后进入工作状态，以继续执行 打印程序。若打印程序已完成，则3D打印机1结束本发明的控制方法。

续请参阅图6A、图6B及图6C，分别为本发明的一具体实施例的第一移 动示意图、第二移动示意图及第三移动示意图。图6A至图6C用以详细说明图 5A及图5B的流程图所示之控制方法如何体现于3D打印机1上。

如图6A所示，3D打印机1可计算或记录有打印起始点I0的坐标(例如为 (0,0))、清洁元件2的坐标(例如为(u,v)、以及2D喷头122相对于3D喷头121 的位置偏移量(例如为横向偏移量m及纵向偏移量n)。

通过上述数据，3D打印机1可将打印起始点I0与清洁元件2于X轴上的 距离(u)减去2D喷头122的横向偏移量(m)，以计算得出X轴移动终点1001， 例如为坐标(u-m,0)的点。并且，3D打印机1可将打印起始点I0与清洁元件2 于Y轴上的距离(v)减去2D喷头122的横向偏移量(n)，以计算得出Y轴移动终 点1002，例如为坐标(0,v-n)的点。最后，再依据X轴移动终点1001及Y轴移 动终点1002计算清洁路径终点100，例如为坐标(u-m,v-n)的点。

值得一提的是，由于在计算清洁路径终点100时，已经考虑了2D喷头122 与3D喷头121之间的位置偏移量，因此3D打印机1控制打印头12移动至清 洁路径终点100时，2D喷头122绝对不会碰撞清洁元件2。

具体地，若3D打印机1依据X轴移动终点1001及Y轴移动终点1002来 规划要控制打印头12移动至清洁路径终点100的一或多条清洁路径，则无论打 印头12沿着哪一条清洁路径移动，2D喷头122都不会碰撞清洁元件2。换句 话说，只要在3D打印机1所规划的清洁路径，于X轴的最大移动坐标不超过 X轴移动终点1001，于Y轴的最大移动坐标不超过Y轴移动终点1002，则3D 打印机1可依据任意的清洁路径控制打印头12移动至清洁路径终点100。

于图6A的实施例中，打印头12是从打印起始点I0移动至清洁路径终点 100。若3D打印机1进入非工作状态时打印头12位于任意位置(例如坐标为 (x,y))，则3D打印机1可依据打印起始点I0与清洁元件2的距离(u,v)、打印头 12与打印起始点I0的距离(x,y)、以及2D喷头122的位置偏移量(m,n)来计算清 洁路径终点100的位置。借此，打印头12不必回到打印起始点I0，而可有效 提升清洁效率。

参阅图6B，当打印头12移动至清洁路径终点100后，2D喷头122与维护 单元21间的距离约略等于2D喷头122相对于3D喷头121的横向偏移量(m) 与纵向偏移量(n)。此时，3D打印机1可控制打印头12由清洁路径终点100上 进行补偿移动(即，朝X轴方向移动距离m，并朝Y轴方向移动距离n)，以令 2D喷头122能如图6C所示的进入维护单元21中。借此，3D打印机1可在不 损害2D喷头122的情况下，将2D喷头122移动至维护单元21中进行维护动 作。

于图4C的实施例中，3D喷头121设置于2D喷头122的右后方(以俯视图 的角度查看)，2D喷头122相对于3D喷头121的横向偏移量m为一正值，且 纵向偏移量n也为一正值。然而，不同的3D打印机所采用的打印头可能会有 不同的设置态样，因此上述的横向偏移量与纵向偏移量亦可能为负值。值得一 提的是，若清洁元件2与维护单元21共同设置为上述清洁模块3，则清洁元件 2与维护单元21间的相对位置及相对距离需随着打印头的配置而对应改变。

参阅图7，为本发明的打印头的第二具体实施例的俯视图。本实施例中， 列印头4包括3D喷头41及2D喷头42，3D喷头41设置于2D喷头42的左后 方(以俯视图的角度查看)，2D喷头42相对于3D喷头41的横向偏移量m为一 负值(即为-m)，而纵向偏移量n为一正值(即为+n)。于此实施例中，3D打印机 1在计算前述清洁路径终点100时，是将该打印起始点I0与清洁元件2于X轴 上的距离(u)减去横向偏移量(-m)以计算X轴移动终点1001(即，计算”u-(-m)”)， 将打印起始点I0与清洁元件2于Y轴上的距离(v)减去纵向偏移量(n)以计算Y 轴移动终点1002(即，计算”v-n”)，再依据X轴移动终点1001及Y轴移动终 点1002产生清洁路径终点100。其中，所述位置偏移量是2D喷头42距离3D 喷头41最远的墨水喷嘴相对于3D喷头41的挤出口411的偏移量。

参阅图8，为本发明的打印头的第三具体实施例的俯视图。本实施例中， 列印头5包括3D喷头51及2D喷头52，3D喷头51设置于2D喷头52的左前 方(以俯视图的角度查看)，2D喷头52相对于3D喷头51的横向偏移量m为一 负值(即为-m)，而纵向偏移量n也为一负值(即为-n)。于此实施例中，3D打印 机1在计算前述清洁路径终点100时，是将该打印起始点I0与清洁元件2于X 轴上的距离(u)减去横向偏移量(-m)以计算X轴移动终点1001(即，计算” u-(-m)”)，将打印起始点I0与清洁元件2于Y轴上的距离(v)减去纵向偏移量(-n) 以计算Y轴移动终点1002(即，计算”v-(-n)”)，再依据X轴移动终点1001及 Y轴移动终点1002产生清洁路径终点100。其中，所述位置偏移量是2D喷头 52距离3D喷头51最远的墨水喷嘴相对于3D喷头51的挤出口511的偏移量。

通过上述计算，则无论3D喷头121与2D喷头122是以什么样的形式共同 设置于单一打印头12中，本发明的3D打印机1及控制方法皆可避免2D喷头 122于2D喷头122移动至维护单元21时，因碰撞清洁元件2而受到损坏。

于前述实施例中，是以打印起始点I0被定义于3D打印机1的右上角，清 洁元件2及维护单元21被设置于3D打印机1的左下角为例。然而，本发明中， 打印起始点I0可被定义于3D打印机1上的任意位置，而清洁元件2及维护单 元21也可被设置于3D打印机1上的任意位置。

如图3所示，当打印起始点I0被定义于右上角，清洁元件2及维护单元 21被设置于左下角时，打印起始点I0与清洁元件2于X轴上的距离u为一正 值，而于Y轴上的距离v也为一正值。于另一实施例中，若打印起始点I0被 定义于3D打印机1的左上角，清洁元件2及维护单元21被设置于3D打印机 1的右下角，则打印起始点I0与清洁元件2于X轴上的距离u可被定义为一负 值(即，-u)，而于Y轴上的距离v仍为一正值。

于再一实施例中，若打印起始点I0被定义于3D打印机1的左下角，清洁 元件2及维护单元21被设置于3D打印机1的右上角，则打印起始点I0与清 洁元件2于X轴上的距离u可被定义为一负值(即，-u)，而于Y轴上的距离v 也可被定义为一负值(即，-v)。惟，上述仅为本发明的多个具体实施例，但不以 此为限。

通过上述距离的定义，则无论打印起始点I0与清洁元件2被定义/设置在 什么位置，3D打印机1皆可依据打印头12的目前位置、打印起始点I0的位置、 清洁元件2的位置以及2D喷头122的位置偏移量来计算清洁路径终点100以 及一或多条清洁路径。借此，可确保打印头12无论如何移动，2D喷头122都 不会碰撞清洁元件2。

参阅图9，为本发明的第三具体实施例的3D打印机示意图。图9公开了另 一3D打印机6，所述3D打印机6具有与前述3D打印机1相同或相似的打印 平台61、打印头62、清洁元件7及维护单元71。其中，打印头62是由3D喷 头621与2D喷头622所组成，并且3D喷头621与2D喷头622相同或相似于 前文所述的3D喷头121与2D喷头122。

前述实施例的3D打印机1是以热融沉积式(Fused Deposition Modeling, FDM)3D打印机为例，而图9所示的3D打印机6则为三轴并联式(Delta)3D打 印机。本实施例中，三轴并联式3D打印机采用了由3D喷头621与2D喷头622 共构的打印头62，且3D打印机6内部设置有用以对3D喷头621进行清洁的 清洁元件7以及用以对2D喷头622进行维护的维护单元71。因此，3D打印机 6的2D喷头622同样会有因碰撞清洁元件7而受到损害的问题。

换句话说，本发明的3D打印机实可为各种型态的3D打印机，且本发明的 控制方法可用于协助各种型态的3D打印机解决为了清洁3D喷头而可能损害 2D喷头的问题。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这 些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种3D打印机，其特征在于，包括：

一打印平台，用以承载一打印对象；

一打印头，由一2D喷头及一3D喷头组成，并且该2D喷头相对于该3D喷头具有一位置偏移量；

一清洁元件，用以对该3D喷头进行清洁动作；及

一维护单元，用以对该2D喷头进行维护动作；

其中，该3D打印机于进入一工作状态时，控制该打印头于该打印平台上移动，以打印该打印对象；

其中，该3D打印机于进入一非工作状态时，依据该打印头的目前位置、该清洁元件的位置以及该位置偏移量计算一清洁路径终点，并且控制该打印头移动至该清洁路径终点，再依据该位置偏移量控制该打印头由该清洁路径终点上进行一补偿移动，以令该2D喷头进入该维护单元中进行维护动作。

2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，该清洁元件与该维护单元为共同设置的一清洁模块，并且该清洁元件与该维护单元于该清洁模块上的相对位置与相对距离相同于该3D喷头与该2D喷头于该打印头上的相对位置与相对距离。

3.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，该3D打印机内部定义有一打印起始点，该3D打印机于进入该工作状态时，是控制该打印头移动至该打印起始点以对该打印头进行初始定位，并且该3D打印机于进入该非工作状态时，是依据该打印头的目前位置、该打印起始点的位置、该清洁元件的位置以及该位置偏移量计算该清洁路径终点。

4.根据权利要求3所述的3D打印机，其特征在于，该位置偏移量是该2D喷头距离该3D喷头最远的一墨水喷嘴相对于该3D喷头的一挤出口的偏移量，并且该3D打印机是于该挤出口移动至该打印起始点时完成对该打印头的初始定位。

5.根据权利要求3所述的3D打印机，其特征在于，该位置偏移量包括相对于该打印平台的X轴的一横向偏移量及相对于该打印平台的Y轴的一纵向偏移量。

6.根据权利要求5所述的3D打印机，其特征在于，该3D打印机是将该打印起始点与该清洁元件于X轴上的距离减去该横向偏移量以计算一X轴移动终点，将该打印起始点与该清洁元件于Y轴上的距离减去该纵向偏移量以计算一Y轴移动终点，并依据该X轴移动终点及该Y轴移动终点产生该清洁路径终点。

7.根据权利要求6所述的3D打印机，其特征在于，该3D打印机于该非工作状态中是依据一清洁路径控制该打印头移动至该清洁路径终点，该清洁路径于X轴的最大移动坐标不超过该X轴移动终点，并且该清洁路径于Y轴的最大移动坐标不超过该Y轴移动终点。

8.一种3D打印机的移动路径控制方法，其特征在于，运用于具有一打印平台、由一2D喷头及一3D喷头组成的一打印头、对该2D喷头进行维护动作的一维护单元及对该3D喷头进行清洁动作的一清洁元件的一3D打印机，其中该2D喷头相对于该3D喷头具有一位置偏移量，并且该移动路径控制方法包括：

a)于该3D打印机进入一工作状态时，控制该打印头于该打印平台上移动，以打印一打印对象；

b)于该3D打印机进入一非工作状态时，依据该打印头的目前位置、该清洁元件的位置以及该位置偏移量计算一清洁路径终点；

c)控制该打印头移动至该清洁路径终点；及

d)依据该位置偏移量控制该打印头由该清洁路径终点上进行一补偿移动，以令该2D喷头进入该维护单元中进行维护动作。

9.根据权利要求8所述的移动路径控制方法，其特征在于，该清洁元件与该维护单元为共同设置的一清洁模块，并且该清洁元件与该维护单元于该清洁模块上的相对位置与相对距离相同于该3D喷头与该2D喷头于该打印头上的相对位置与相对距离。

10.根据权利要求8所述的移动路径控制方法，其特征在于，该3D打印机内定义有一打印起始点，并且步骤a)包括：

a1)于进入一工作状态时，控制该打印头移动至该打印起始点以对该打印头进行初始定位；及

a2)于初始定位完成后控制该打印头于该打印平台上移动，以打印该打印对象；

其中，步骤b)是依据该打印头的目前位置、该打印起始点的位置、该清洁元件的位置以及该位置偏移量计算该清洁路径终点。

11.根据权利要求10所述的移动路径控制方法，其特征在于，该位置偏移量是该2D喷头距离该3D喷头最远的一墨水喷嘴相对于该3D喷头的一挤出口的偏移量，步骤a1)是于该挤出口移动至该打印起始点时完成对该打印头的初始定位。

12.根据权利要求10所述的移动路径控制方法，其特征在于，该位置偏移量包括相对于该打印平台的X轴的一横向偏移量及相对于该打印平台的Y轴的一纵向偏移量。

13.根据权利要求12所述的移动路径控制方法，其特征在于，步骤b)是将该打印起始点与该清洁元件于X轴上的距离减去该横向偏移量以计算一X轴移动终点，将该打印起始点与该清洁元件于Y轴上的距离减去该纵向偏移量以计算一Y轴移动终点，并依据该X轴移动终点及该Y轴移动终点产生该清洁路径终点。

14.根据权利要求13所述的移动路径控制方法，其特征在于，步骤c)是依据一清洁路径控制该打印头移动至该清洁路径终点，其中该清洁路径于X轴的最大移动坐标不超过该X轴移动终点，并且该清洁路径于Y轴的最大移动坐标不超过该Y轴移动终点。

15.根据权利要求8所述的移动路径控制方法，其特征在于，更包括下列步骤：

e)判断该3D打印机是否恢复该工作状态；

f)于恢复该工作状态前，持续借由该维护单元对该2D喷头进行维护动作；及

g)于恢复该工作状态后，再次步骤a)至步骤d)。