CN215396919U - 一种带有染色控制单元的3d打印笔 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带有染色控制单元的3D打印笔，包括打印笔主体；所述打印笔主体上设有能够容纳耗材通过的通道；包括：染色单元，用于给耗材上色；选色单元：用于使用者选择所需的颜色并且将颜色信号传输给染色单元；感应装置；用于感应染色单元与线材之间的位置感应，从而控制染色的浓度。本实用新型具有以下有益效果：1.通过设置选色模块改变打印笔主体内的连接电路，使用者可根据需求选择所需要的颜色，无需更换耗材或墨水，即可在同一根耗材上实现多色转换，降低了成本；2.在打印笔主体内设置多组染色单元，同时通过选色单元和感应装置的配合，不仅能对耗材进行配色，还能调整颜色的浓度，使打印出的产品更具写实性。

Description

一种带有染色控制单元的3D打印笔

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别涉及一种带有染色控制单元的3D打印笔。

背景技术

随着科技的发展，3D打印技术越来越普遍地应用于各个领域，与此同时，3D打印技术也以更多种类型产品的形式出现在人们的生活中，如3D打印笔就是其中的一种。3D打印笔是一种新型的 3D技术产物，与3D打印机通过机械臂带动打印喷头的移动实现 3D打印不同的是：3D打印笔由人手操控，可以根据人的意愿实现立体作画，也就是说，用户仅仅需要通过传统的画笔操作就能够在三维环境下绘制立体图案，即，利用3D打印笔在平面书写绘画通过3D打印形成3D立体的作品。目前，3D打印笔采用热熔沉积技术，其内的笔墨采用热熔材料，例如PLA(聚乳酸)材料或ABS (丙烯丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)材料，通常称为耗材。在使用过程中，3D打印笔内的热熔材料经过加热后从笔头挤出，然后热熔材料冷却形成3D绘制的图案。

现有的3D打印笔通常仅采用单色耗材，在绘制过程中，使用者在换色时需向打印笔中加入不同颜色的耗材实现色彩的切换；也有少量的3D打印笔使用多种颜色的耗材，可供使用者进行换色打印，但是，这样的3D打印笔在色彩上依然存在局限，使用者仅能选择已有耗材的颜色，而无法实现多种颜色的配色。

专利号为201710996157.8的发明专利公开了一种自动着色的 3D打印墨盒，包括墨盒本体，沿墨盒本体的轴向开设有贯穿的耗材孔，墨盒本体上设有基色区和调色区，基色区内设有三个用于放置染料粉末的调色盒，朝向耗材孔一侧的基色盒和调色盒上均开设有与耗材孔连通的着色孔，墨盒本体的外侧壁上开设有多个分别与基色盒、调色盒连通的进风孔，墨盒本体的周向设有绕墨盒本体旋转的驱动筒，驱动筒内侧设有可向进风孔充入空气的喷嘴，喷嘴随驱动筒绕墨盒本体旋转，进风孔处铰接有能被喷嘴抵开且能自动复位的单向门。该发明的设置无需中端打印工作来增加或更换相应颜色的线型耗材，使用方便的同时保证打印工作的连续性。

但是，该装置的设置结构复杂，需要向墨盒内吹气才能式墨盒内的染料粉末喷出到线型耗材上，染料粉末在喷出的过程中容易在设备的其他结构上沾染，破坏设备的整洁。同时，现有的3D 打印笔在染色时仅能染上与墨水颜色一致的色彩，而无法控制上色浓度，打印出的产品颜色单一操作性差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提高一种带有染色控制单元的3D打印笔，以解决现有技术中存在的上述问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种带有染色控制单元的3D打印笔，包括打印笔主体；所述打印笔主体上设有能够容纳耗材通过的通道；包括：

染色单元，用于给耗材上色；

选色单元：用于使用者选择所需的颜色并且将颜色信号传输给染色单元；

感应装置；用于感应染色单元与线材之间的位置感应，从而控制染色的浓度。

通过采用上述技术方案，在使用过程中，先将耗材穿入至打印笔主体的通道内，打印笔主体上的供电部件通电后，使用者通过选色单元选择需要打印的颜色，选色单元将颜色信号传输给染色单元，染色单元根据接收到的颜色信号对耗材进行染色，在染色过程中，感应装置实时感应染色单元的位置并且反馈给控制组件，以调整染色单元和耗材之间的位置关系从而调节耗材上的配色以及上色浓度。通过选色单元和感应装置的配合，可对耗材染上各种颜色，从而使得打印形成的作品呈现色彩丰富、趣味性强、灵活、多样化的效果。

上述技术方案的进一步设置为：所述选色单元包括选色件和换色模块，所述选色件与所述换色模块连接，通过控制选色件从而调节换色模块的状态；所述换色模块与打印笔主体内的电路组件控制连接。

通过采用上述技术方案的设置，使用者先通过选色件进行选色，不同的颜色对应换色模块内不同的连接状态，从而改变电路组件的连接状态，进而控制染色单元选择不同的颜色，实现换色。使用者可根据自己的喜好或需求，自行选择不同的颜色对耗材进行染色，无需更换耗材或墨水，即可在同一跟耗材上实现多色转换，降低了成本。

上述技术方案的进一步设置为：所述感应装置包括有信号接收件和信号发射件，所述信号发射件设置在所述染色单元上；所述信号接收件设置在所述打印笔主体内，并且与电路组件电连，把感应到的信号转化成电信号传输给电路组件。

通过采用上述技术方案的设置，在染色过程中通过信号发射件和信号接收件的感应配合实时控制染色单元和耗材之间的位置，从而控制耗材表面的上色浓度。

上述技术方案的进一步设置为：所述染色单元包括驱动机构和染色组件，所述染色组件在驱动机构的作用下对线材的表面进行上色，所述信号发射件位于所述驱动机构上；所述驱动机构上的信号发射件和信号接收件感应配合。

上述技术方案的进一步设置为：所述染色组件包括有染色件，所述染色件在驱动机构的作用下靠近线材，并且在接触到线材表面后对线材进行上色。

通过采用上述技术方案的设置，当染色单元给耗材染色时，驱动机构驱动染色件向耗材靠近，直至染色件与耗材侧壁相贴后将墨水沾到耗材表面上完成对耗材的染色；染色完成后，驱动机构复位，染色件不再受到驱动机构的推力，即可使染色件远离耗材。同时，染色件与耗材之间接触较紧密时，染上的色彩较浓，反之则较浅。

上述技术方案的进一步设置为：所述换色模块为可调电阻，选色件选择颜色时，控制可调电阻连接到不同的电阻值，从而改变电路组件的连接状态。

上述技术方案的进一步设置为：所述信号接收件为霍尔传感器，所述信号发射件为磁铁。

通过采用上述技术方案的设置，霍尔传感器接收到磁铁的信号，从而确认驱动机构的位置。

上述技术方案的进一步设置为：所述感应装置为光电传感装置。

上述技术方案的进一步设置为：所述打印笔主体的壳体上设有指示标识，且所述指示标识指向所述选色件。

通过采用上述技术方案的设置，使用者可根据指示标识所指向的选色件上的位置，知道所选颜色。

上述技术方案的进一步设置为：所述换色模块为编码开关，选色件选择颜色时，编码开关输出不同的编码，从而改变电路组件的连接状态。

通过采用上述技术方案的设置，选色件选择通过选择颜色控制编码开关输出不同的编码，将开关上不同的位置信息转换成不同的数字量给电路组件，从而控制不同的驱动机构，不同驱动机构驱动不同颜色的染色件给耗材上色。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.通过设置选色模块改变打印笔主体内的连接电路，使用者可根据需求选择所需要的颜色，无需更换耗材或墨水，即可在同一根耗材上实现多色转换，降低了成本；

2.在打印笔主体内设置多组染色单元，同时通过选色单元和感应装置的配合，不仅能对耗材进行配色，还能调整颜色的浓度，使打印出的产品更具写实性，从而使得打印形成的作品呈现色彩丰富、趣味性强、灵活、多样化的效果。

附图说明

图1是染色件和驱动机构的位置关系示意图。

图2是实施例的整体结构关系示意图。

图3是实施例的墨盒与打印笔主体处于分离状态的结构关系示意图。

图4是实施例中墨盒的前端面的结构关系示意图。

图5是实施例的剖视图。

图6是图5中A区域的放大图。

图7是实施例中换色电机、支架及压板处于分离状态的结构关系示意图。

图8是实施例中滑块的结构关系示意图。

图9是实施例中进丝机构及搅拌机构的结构关系示意图。

图10是实施例中搅拌机构及喷嘴处于分离状态的结构关系示意图。

图11为染色组件的分解结构示意图。

附图上标注：1、打印笔主体；11、喷嘴；111、搅拌腔；12、电源插座；13、墨盒；131、墨腔；132、储墨单元；133、出墨口； 134、染色件；1341、第一染色棒；1342、第二染色棒；1343、第三染色棒；135、耗材孔；136、透气孔；137、保护盖；138、插接部；14、支架；141、滑槽；142、通孔；143、防抖筋；15、压板；151、信号接收器；152、限位插孔；16、压块；17、分线路板；18、总线路板；181、指示灯；182、选色件；183、进丝按钮； 184、换色模块；19、指示标识；2、染色组件；21、换色电机； 211、第一换色电机；212、第二换色电机；213、第三换色电机； 22、滑块；221、第一滑块；222、第二滑块；223、第三滑块；224、条形槽；225、弧形凹槽；226、信号发射件；23、偏心轮盘；231、偏心柱；3、进丝机构；31、送丝主齿轮；311、环形嵌槽；312、转轴；32、送丝从动轮；33、送丝通道；4、搅拌机构；41、发热丝；42、搅拌管；421、搅拌叶；5、安装架；51、驱动电机；6、第一传动组件；61、第一换向齿轮；62、第二换向齿轮；7、第二传动组件；71、搅拌传动齿轮；72、连接套；721、搅拌管齿轮； 722、导向斜面；8、耗材。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为实现预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1

一种带有染色单元的3D打印笔，如图2、图5、图6和图9 所示，包括有外形呈笔状的打印笔主体1，打印笔主体1的头部端设置有喷嘴11，打印笔主体1的尾端设置有电源插座12以及设置在打印笔主体1内的多组染色单元。打印笔主体1内设有可供耗材8穿过的通道，打印笔主体1内还设置有进丝结构以及搅拌机构4，驱动机构推动染色组件2对耗材8进行染色，进丝机构用于将耗材8向喷嘴11传输，搅拌机构4包括有用于对耗材8加热熔融的加热部件，加热部件设置为发热丝41，搅拌机构4用于对熔融的耗材8进行搅拌。同时，打印笔主体1内还是设有控制单元，控制单元包括有选色单元和感应装置，选色单元用于使用者对所需的颜色进行选择，感应装置用于打印笔主体1内部对染色单元进行位置的检测。

如图1、图3、图4和图11所示，染色单元包括有驱动机构和染色组件2，驱动机构推动染色组件2对耗材8进行染色。染色组件2包括有墨盒13和设置在墨盒13上的染色件134，墨盒13 内分隔设置有若干墨腔131，墨腔131内填充有储墨单元132，该储墨单元132可为高密度聚氨酯海绵材料，在其他实施例中，也可为任何能够吸水或者吸油的材料，储墨单元132上吸附有墨水，该墨水为油性墨水。每个墨腔131对应设置有一个出墨口，染色件134一一对应插接于出墨口133上，染色棒为纤维笔头，可吸附墨腔131内的墨水对自身进行浸色。染色件134具有一定弹性，墨盒13的中心沿长度方向贯穿开设有供耗材8通过的耗材孔135，墨腔131呈圆周分布于墨盒13，且耗材孔135位于墨盒 13的中心，染色件134均匀分布与耗材孔135的周围并且与耗材孔135之间存在一定间隙。墨盒13的端部开设有透气孔136，透气孔136与墨腔131一一对应连通，透气孔136用于保持墨腔131 内外大气压强一致，防止出墨时，墨腔131内部形成负压，导致墨水无法从出墨口133流出，此外，还可防止在气压较低的环境中使用时墨水喷出。

墨盒13的下端设有插接部138，打印笔主体1上与墨盒13连接的位置设有插接位，当墨盒13插接到打印笔主体1内时，插接部138与插接位精准配合插接。当墨盒13不使用时，可将保护盖 137盖上，方便墨盒13的收纳，避免墨水干燥。

如图7和图8所述，驱动机构包括有换色电机21和滑块22，换色电机21输出轴上设有偏心轮盘23，偏心轮盘23包括有偏心柱231，滑块22通过偏心柱231设置到偏心轮盘23上，并且在换色电机21上进行偏心转动。滑块22上开设有条形槽224，条形槽 224的开设方向与滑块22滑移方向相垂直，偏心柱231和条形槽 224滑移配合。打印笔主体1内设置有支架14，支架14端部开设有供滑块22滑移的滑槽141，换色电机21固定安装于支架14上。换色电机21驱使滑块22靠近染色件134运动，并且推动染色件 134向耗材8靠近。滑块22靠近染色件134的端面开设有弧形凹槽225，弧形凹槽225与染色件134的周面相适配，当滑块22推动染色件134靠近耗材8时，染色件134对应嵌入弧形凹槽225 内，弧形凹槽225的设置，当滑块22推动染色件134时在一定程度上可对染色件134起到较好的限位作用，防止染色件134脱离滑块22。使用状态下，墨盒13插接与打印笔主体1内，耗材8贯穿于耗材孔135，染色件134位于耗材8的四周。换色电机21包括第一换色电机211、第二换色电机212、第三换色电机213，滑块22包括对应于第一换色电机211的第一滑块221、对应于第二换色电机212的第二滑块222、对应于第三换色电机213的第三滑块223，染色件134包括对应于第一滑块221的第一染色件134、对应于第二滑块222的第二染色件134、对应于第三滑块223的第三染色件134。其他实施例中，换色电机21、染色件134和滑块 22的数量不局限于3个。

同时，需要多种颜色进行配色时，可同时启动两个或两个以上的驱动机构，推动对应颜色的染色件134进行上色，耗材8在加热熔融后被搅拌，染在表面上的颜色混合形成新的颜色。

当耗材8染色时，换色电机21启动，带动偏心轮盘23转动，偏心轮盘23转动时时，在偏心柱231与条形槽224的配合作用下，使得滑块22沿滑槽141向靠近染色件134的方向运动，直至接触到染色件134后继续运动将染色件134向耗材8方向推动，直至染色件134与耗材8的侧壁相贴；当染色完成后，换色电机21驱使滑块22复位，由于染色件134不再受到滑块22的推力，即可在自身弹力下远离耗材8。

如图5和图6所示，选色单元包括选色件182和换色模块184，选色件182与换色模块184连接，使用者可以通过操作选色件182 控制换色模块184的状态。选色件182为换色转盘，换色模块184 为可调电阻，当使用者转动换色转盘时，换色转盘在转动时在不同的位置连接到不同的电阻，从而改变打印笔主体1内的电路组件连接，驱动不同的染色单元。在其他实施例中，选色件182也可为轻触开关、触摸按键或波段开关等，换色模块184也可为电位器、编码器等。多个驱动机构并联到电路组件中，使用者在选色时，通过选色单元与所选颜色相应的电路连通，从而使得与该颜色对应的染色单元中的驱动机构通电，进行动作。打印笔主体1 内设有总线路板18，电源插座12电性连接与总线路板18，总线路板18上设置有指示灯181，换色转盘和进丝按钮183设置在打印笔主体1的外壳上，并且与总线路板18电性连接，打印笔主体 1上设有指示标识19，指示标识19的箭头指向换色转盘上的数字，且不同数字对应不同的颜色。使用者转动换色转盘，打印笔主体1 上的指示标识19指向换色转盘上的不同位置，方便使用者直观地进行选择和切换实现染色的换色过程。使用者可更具自己的喜好，自行选择不同的颜色对耗材8进行染色，如此，无需更换耗材8，即可在同一根耗材8上实现多色转换，无需购买不同颜色的耗材8，降低成本。

如图5、图6、图7和图8所示，感应装置包括有信号接收器 151和信号发射件226，信号接收器151设置在打印笔主体1的支架14内，并且与电路组件电连。本实施例中的信号接收器151为霍尔传感器，信号发射件226为磁铁，磁铁设置在滑块22上，打印笔主体1内设置有压板15、分线路板17和压块16，压板15和压块16配合将分线路板17压紧固定，霍尔传感器设置在压板15 上。在染色过程中，霍尔传感器和磁铁感应配合，用于检测滑块 22位移后的位置，当滑块22带动磁铁移动时，利用霍尔传感器与磁铁之间磁场变化导致霍尔传感器产生电位差的原理，霍尔传感器可实时感应滑块22的位置进行反馈，从而在一定程度上可使染色浓度受控。压板15的中心还设有限位插孔152，墨盒13插入至打印笔主体1内时，染色件134对应插入限位插孔152内，如此可起到快速对准、限位的作用。

如图7所示，支架14的中心开设有供耗材8通过的通孔142，滑槽141分布与通孔142四周，且滑槽141与通孔142相连通，两者连通处供染色件134运动，通孔142内壁设置有三条等距分布的防抖筋143。当耗材8穿入通孔142内时，防抖筋143抵于耗材8的侧壁，在一定程度上可防止耗材8在进料、染色过程中发生抖动，防止已经被染色的耗材8经过通道时墨水残留管壁，使得染色较均匀、染色效果更好。

如图9和图10所示，打印笔主体1内设置有安装架5及安装与安装架5上的驱动部件，驱动部件设置为驱动电机51，驱动电机51与进丝机构3之间设有第一传动组件6，驱动电机51与搅拌机构4之间设有第二传动组件7，驱动电机51同步作用于进丝机构3和搅拌机构4。第一传动组件6包括第一换向齿轮61；第二传动组件7包括搅拌传动齿轮71，第一换向齿轮61和搅拌传动齿轮71均同轴设于驱动电机51的输出端。当驱动电机51启动时，输出端同时带动第一换向齿轮61和搅拌传动齿轮71转动，如此即可采用同一驱动部件通过第一传动组件6和第二传动组件7同时实现双输出。

如图9和图10所示，进丝机构3包括送丝齿轮组，送丝齿轮组包括送丝主齿轮31和送丝从动轮32，送丝主齿轮31与送丝从动轮32间形成送丝通道33，送丝主齿轮31的侧壁开设有环形嵌槽311，送丝主齿轮31设有转轴312，环形嵌槽311的设置使得耗材8侧壁对应嵌入于环形嵌槽311内，耗材8在周向被限位，仅能直线进丝而无法侧壁旋转，在一定程度上可防止送入的耗材8 由于受到前端搅拌机构44的搅拌作用而扭转、缠绕；第一传动组件6还包括同轴设于转轴312的第二换向齿轮62，第二换向齿轮 62与第一换向齿轮61相啮合。耗材8穿入送丝通道33内，送丝主齿轮31和送丝从动轮32分别位于耗材8两侧，并对耗材8侧壁产生一定的夹紧力，当第一换向齿轮61转动时，带动第二换向齿轮62转动，第二换向齿轮62通过转轴312带动送丝主齿轮31 转动，由于耗材8侧壁贴于送丝主齿轮31的侧壁，当送丝主齿轮 31转动时，即可与送丝从动轮32配合对耗材8实现进丝的传送过程。

第一传动组件6驱动进丝机构3运动，进丝机构3将耗材8 向喷嘴11内传送，另外还通过第二传动组件7驱动搅拌机构4同步运动，搅拌机构4即可对熔融的耗材8进行搅拌混匀，如此，使得进丝和搅拌过程同步进行，实现边搅拌边出料，不易出现断料现象。此外，一方面，采用单驱动双输出的方式，具有节能减耗的效果，另一方面，在整体结构布局上具有结构更紧凑的效果，便于用户握持。

如图5、图6、图9和图10所示，搅拌机构44包括有供耗材 8穿入的搅拌管42，搅拌管42转动设于笔主体内，搅拌管42的前端设有搅拌叶421，搅拌叶421的截面形状设置为“一”字形，采用“一”字形的搅拌叶421，在加工过程中工序较简单，在其他实施例中，还可采用截面形状设置为“十”字形、三角星形的搅拌叶421，采用三角星形的搅拌叶421，一方面具有更好的搅拌效果，搅拌时于熔融耗材8的接触面较大，另一方面，三角星形的搅拌叶421在长期搅拌使用的情况下不易断裂，稳定性和牢固性更强；喷嘴11内形成供搅拌叶421伸入的搅拌腔111，且搅拌管 42与搅拌腔111相连通，喷嘴11内壁与搅拌管42外壁相贴合形成叠置部，发热丝41缠绕设置于叠置部外，喷嘴11侧壁整体受热较均匀，使得耗材8整体的熔融效果较好，有利于充分搅拌；驱动电机51通过第二传动组件7驱动搅拌管42转动，第二传动组件7还包括有连接套72、同轴设于连接套72的搅拌管42齿轮，连接套72设置为导热性较差的塑料材质，搅拌管42齿轮与搅拌传动齿轮71相啮合，当搅拌传动齿轮71转动时，即可带动搅拌管42齿轮随之转动，从而带动搅拌管42旋转实现搅拌过程，连接套72同轴套接于搅拌管42后端，搅拌管42设置为金属搅拌管 42，连接套72的后端部设有扩口状的导向斜面722，当把耗材8 插入至连接套72内时，导向斜面722的设置可便于将耗材8引导至连接套72内，实现快速、准确的插入。

由于发热丝41对搅拌腔111内进行加热，采用金属搅拌管42 具有较好的导热性，能够使得搅拌腔111内的耗材8迅速熔融，而采用连接套72连接于搅拌管42的后端的方式，由于塑料的导热性相对金属较差，且将连接套与搅拌管42分开设置为两个部件，在一定程度上可防止耗材8在进入至搅拌腔111内前，因受到金属搅拌管42的热传导而发生提前熔融、软化的现象，采用连接套 72进行一定隔热后，可便于推入耗材8。

将侧壁经多色染色的耗材8穿入至搅拌管42内，使得耗材8 前端伸入至搅拌腔111中，发热丝41发热，将搅拌腔111内的彩色耗材8热熔，驱动电机51启动后，带动搅拌管42转动，搅拌管42带动搅拌叶421转动，如此，搅拌叶421即可对搅拌腔111 中熔融的彩色耗材8进行搅拌混合，使得不同颜色的耗材8搅拌均匀，在搅拌的同时还可推动彩色耗材8向喷嘴11运动，推动过程中即可将搅拌腔111内搅拌均匀的彩色耗材8从喷嘴11挤出，如此，在使用过程中可实现多色混合，经搅拌后混色较均匀、色彩质感较好。

实施例2

一种带有染色单元的3D打印笔，如图2、图5、图6和图9 所示，包括有外形呈笔状的打印笔主体1，打印笔主体1的头部端设置有喷嘴11，打印笔主体1的尾端设置有电源插座12以及设置在打印笔主体1内的多组染色单元。打印笔主体1内设有可供耗材8穿过的通道，打印笔主体1内还设置有进丝结构以及搅拌机构4，驱动单元推动染色组件2对耗材8进行染色，进丝机构用于将耗材8向喷嘴11传输，搅拌机构4包括有用于对耗材8加热熔融的加热部件，加热部件设置为发热丝41，搅拌机构4用于对熔融的耗材8进行搅拌。同时，打印笔主体1内还是设有控制单元，控制单元包括有选色单元和感应装置，选色单元用于使用者对所需的颜色进行选择，感应装置用于打印笔主体1内部对染色单元进行位置的检测。

如图1、图3、图4和图11所示，染色单元包括有驱动机构和染色组件2，驱动机构推动染色组件2对耗材8进行染色。染色组件2包括有墨盒13和设置在墨盒13上的染色件134，墨盒13 内分隔设置有若干墨腔131，墨腔131内填充有储墨单元132，该储墨单元132可为高密度聚氨酯海绵材料，在其他实施例中，也可为任何能够吸水或者吸油的材料，储墨单元132上吸附有墨水，该墨水为油性墨水。每个墨腔131对应设置有一个出墨口，染色件134一一对应插接于出墨口133上，染色棒为纤维笔头，可吸附墨腔131内的墨水对自身进行浸色。染色件134具有一定弹性，墨盒13的中心沿长度方向贯穿开设有供耗材8通过的耗材孔135，墨腔131呈圆周分布于墨盒13，且耗材孔135位于墨盒 13的中心，染色件134均匀分布与耗材孔135的周围并且与耗材孔135之间存在一定间隙。墨盒13的端部开设有透气孔136，透气孔136与墨腔131一一对应连通，透气孔136用于保持墨腔131 内外大气压强一致，防止出墨时，墨腔131内部形成负压，导致墨水无法从出墨口133流出，此外，还可防止在气压较底的环境中使用时墨水喷出。

墨盒13的下端设有插接部138，打印笔主体1上与墨盒13连接的位置设有插接位，当墨盒13插接到打印笔主体1内时，插接部138与插接位精准配合插接。当墨盒13不使用时，可将保护盖 137盖上，方便墨盒13的收纳，避免墨水干燥。

如图2、图7和图8所述，驱动机构包括有换色电机21和滑块22，换色电机21输出轴上设有偏心轮盘23，偏心轮盘23包括有偏心柱231，滑块22通过偏心柱231设置到偏心轮盘23上，并且在换色电机21上进行偏心转动。滑块22上开设有条形槽224，条形槽224的开设方向与滑块22滑移方向相垂直，偏心柱231和条形槽224滑移配合。打印笔主体1内设置有支架14，支架14端部开设有供滑块22滑移的滑槽141，换色电机21固定安装于支架 14上。换色电机21驱使滑块22靠近染色件134运动，并且推动染色件134向耗材8靠近。滑块22靠近染色件134的端面开设有弧形凹槽225，弧形凹槽225与染色件134的周面相适配，当滑块 22推动染色件134靠近耗材8时，染色件134对应嵌入弧形凹槽 225内，弧形凹槽225的设置，当滑块22推动染色件134时在一定程度上可对染色件134起到较好的限位作用，防止染色件134 脱离滑块22。使用状态下，墨盒13插接与打印笔主体1内，耗材8贯穿于耗材孔135，染色件134位于耗材8的四周。换色电机21 包括第一换色电机211、第二换色电机212、第三换色电机213，滑块22包括对应于第一换色电机211的第一滑块221、对应于第二换色电机212的第二滑块222、对应于第三换色电机213的第三滑块223，染色件134包括对应于第一滑块221的第一染色件134、对应于第二滑块222的第二染色件134、对应于第三滑块223的第三染色件134。其他实施例中，换色电机21、染色件134和滑块 22的数量不局限于3个。

同时，需要多种颜色进行配色时，可同时启动两个或两个以上的驱动机构，推动对应颜色的染色件134进行上色，耗材8在加热熔融后被搅拌，染在表面上的颜色混合形成新的颜色。

当耗材8染色时，换色电机21启动，带动偏心轮盘23转动，偏心轮盘23转动时时，在偏心柱231与条形槽224的配合作用下，使得滑块22沿滑槽141向靠近染色件134的方向运动，直至接触到染色件134后继续运动将染色件134向耗材8方向推动，直至染色件134与耗材8的侧壁相贴；当染色完成后，换色电机21驱使滑块22复位，由于染色件134不再受到滑块22的推力，即可在自身弹力下远离耗材8。

如图2和图3所示，选色单元包括选色件182和换色模块184，选色件182与换色模块184连接，使用者可以通过操作选色件182 控制换色模块184的状态。选色件182为换色转盘，换色模块184 为可调电阻，当使用者转动换色转盘时，换色转盘在转动时在不同的位置连接到不同的电阻，从而改变打印笔主体1内的电路组件连接，驱动不同的染色单元。在其他实施例中，选色件182也可为轻触开关、触摸按键或波段开关等，换色模块184也可为电位器、编码器等。多个驱动机构并联到电路组件中，使用者在选色时，通过选色单元与所选颜色相应的电路连通，从而使得与该颜色对应的染色单元中的驱动机构通电，进行动作。打印笔主体1 内设有总线路板18，电源插座12电性连接与总线路板18，总线路板18上设置有指示灯181，换色转盘和进丝按钮183设置在打印笔主体1的外壳上，并且与总线路板18电性连接，打印笔主体 1上设有指示标识19，指示标识19的箭头指向换色转盘上的数字，且不同数字对应不同的颜色。使用者转动换色转盘，打印笔主体1 上的指示标识19指向换色转盘上的不同位置，方便使用者直观地进行选择和切换实现染色的换色过程。使用者可更具自己的喜好，自行选择不同的颜色对耗材8进行染色，如此，无需更换耗材8，即可在同一根耗材8上实现多色转换，无需购买不同颜色的耗材8，降低成本。

如图5、图6、图7和图8所示，所述感应装置为光电传感器，通过信号接收器151和信号发射件226之间产生的光电效应，将滑块22的位置进行实时传送及控制，从而在一定程度上可使染色浓度受控。压板15的中心还设有限位插孔152，墨盒13插入至打印笔主体1内时，染色件134对应插入限位插孔152内，如此可起到快速对准、限位的作用。

如图7所示，支架14的中心开设有供耗材8通过的通孔142，滑槽141分布与通孔142四周，且滑槽141与通孔142相连通，两者连通处供染色件134运动，通孔142内壁设置有三条等距分布的防抖筋143。当耗材8穿入通孔142内时，防抖筋143抵于耗材8的侧壁，在一定程度上可防止耗材8在进料、染色过程中发生抖动，防止已经被染色的耗材8经过通道时墨水残留管壁，使得染色较均匀、染色效果更好。

如图9和图10所示，打印笔主体1内设置有安装架5及安装与安装架5上的驱动部件，驱动部件设置为驱动电机51，驱动电机51与进丝机构3之间设有第一传动组件6，驱动电机51与搅拌机构4之间设有第二传动组件7，驱动电机51同步作用于进丝机构3和搅拌机构4。第一传动组件6包括第一换向齿轮61；第二传动组件7包括搅拌传动齿轮71，第一换向齿轮61和搅拌传动齿轮71均同轴设于驱动电机51的输出端。当驱动电机51启动时，输出端同时带动第一换向齿轮61和搅拌传动齿轮71转动，如此即可采用同一驱动部件通过第一传动组件6和第二传动组件7同时实现双输出。

如图9和图10所示，进丝机构3包括送丝齿轮组，送丝齿轮组包括送丝主齿轮31和送丝从动轮32，送丝主齿轮31与送丝从动轮32间形成送丝通道33，送丝主齿轮31的侧壁开设有环形嵌槽311，送丝主齿轮31设有转轴312，环形嵌槽311的设置使得耗材8侧壁对应嵌入于环形嵌槽311内，耗材8在周向被限位，仅能直线进丝而无法侧壁旋转，在一定程度上可防止送入的耗材8 由于受到前端搅拌机构44的搅拌作用而扭转、缠绕；第一传动组件6还包括同轴设于转轴312的第二换向齿轮62，第二换向齿轮 62与第一换向齿轮61相啮合。耗材8穿入送丝通道33内，送丝主齿轮31和送丝从动轮32分别位于耗材8两侧，并对耗材8侧壁产生一定的夹紧力，当第一换向齿轮61转动时，带动第二换向齿轮62转动，第二换向齿轮62通过转轴312带动送丝主齿轮31 转动，由于耗材8侧壁贴于送丝主齿轮31的侧壁，当送丝主齿轮 31转动时，即可与送丝从动轮32配合对耗材8实现进丝的传送过程。

第一传动组件6驱动进丝机构3运动，进丝机构3将耗材8 向喷嘴11内传送，另外还通过第二传动组件7驱动搅拌机构4同步运动，搅拌机构4即可对熔融的耗材8进行搅拌混匀，如此，使得进丝和搅拌过程同步进行，实现边搅拌边出料，不易出现断料现象。此外，一方面，采用单驱动双输出的方式，具有节能减耗的效果，另一方面，在整体结构布局上具有结构更紧凑的效果，便于用户握持。

如图5、图6、图9和图10所示，搅拌机构44包括有供耗材 8穿入的搅拌管42，搅拌管42转动设于笔主体内，搅拌管42的前端设有搅拌叶421，搅拌叶421的截面形状设置为“一”字形，采用“一”字形的搅拌叶421，在加工过程中工序较简单，在其他实施例中，还可采用截面形状设置为“十”字形、三角星形的搅拌叶421，采用三角星形的搅拌叶421，一方面具有更好的搅拌效果，搅拌时于熔融耗材8的接触面较大，另一方面，三角星形的搅拌叶421在长期搅拌使用的情况下不易断裂，稳定性和牢固性更强；喷嘴11内形成供搅拌叶421伸入的搅拌腔111，且搅拌管 42与搅拌腔111相连通，喷嘴11内壁与搅拌管42外壁相贴合形成叠置部，发热丝41缠绕设置于叠置部外，喷嘴11侧壁整体受热较均匀，使得耗材8整体的熔融效果较好，有利于充分搅拌；驱动电机51通过第二传动组件7驱动搅拌管42转动，第二传动组件7还包括有连接套72、同轴设于连接套72的搅拌管42齿轮，连接套72设置为导热性较差的塑料材质，搅拌管42齿轮与搅拌传动齿轮71相啮合，当搅拌传动齿轮71转动时，即可带动搅拌管42齿轮随之转动，从而带动搅拌管42旋转实现搅拌过程，连接套72同轴套接于搅拌管42后端，搅拌管42设置为金属搅拌管 42，连接套72的后端部设有扩口状的导向斜面722，当把耗材8 插入至连接套72内时，导向斜面722的设置可便于将耗材8引导至连接套72内，实现快速、准确的插入。

由于发热丝41对搅拌腔111内进行加热，采用金属搅拌管42 具有较好的导热性，能够使得搅拌腔111内的耗材8迅速熔融，而采用连接套72连接于搅拌管42的后端的方式，由于塑料的导热性相对金属较差，且将连接套与搅拌管42分开设置为两个部件，在一定程度上可防止耗材8在进入至搅拌腔111内前，因受到金属搅拌管42的热传导而发生提前熔融、软化的现象，采用连接套72进行一定隔热后，可便于推入耗材8。

将侧壁经多色染色的耗材8穿入至搅拌管42内，使得耗材8 前端伸入至搅拌腔111中，发热丝41发热，将搅拌腔111内的彩色耗材8热熔，驱动电机51启动后，带动搅拌管42转动，搅拌管42带动搅拌叶421转动，如此，搅拌叶421即可对搅拌腔111 中熔融的彩色耗材8进行搅拌混合，使得不同颜色的耗材8搅拌均匀，在搅拌的同时还可推动彩色耗材8向喷嘴11运动，推动过程中即可将搅拌腔111内搅拌均匀的彩色耗材8从喷嘴11挤出，如此，在使用过程中可实现多色混合，经搅拌后混色较均匀、色彩质感较好。

实施例3

本实施例中可以将实施例1和实施例2中的换色模块设置为编码开关，通过改变编码开关上输出的不同编码，将开关上不同的位置信息转换成不同的数字量给电路组件，从而连接到不同的驱动机构，推动不同颜色的染色件给耗材进行上色。

本实用新型的基本原理为：使用过程中，先将耗材穿入至打印笔主体的通道内，供电部件通电后，使用者通过操作选色件选择所需的颜色，选色模块连接到与所需颜色对应的驱动机构，该电路导通，驱动机构驱动染色组件对耗材侧壁进行染色，同时通过感应装置对驱动机构中的滑块进行位置检测，从而控制上色的浓度。进丝机构驱动染色后的耗材向搅拌机构输送，当染色后的耗材伸入至搅拌机构内时，加热部件对搅拌机构内的固体状彩色耗材进行加热，使其熔融，随后，搅拌机构即可对熔融的耗材进行搅拌，在进丝机构推动耗材向搅拌机构运动的同时，耗材前端还会推动熔融的彩色耗材从喷嘴挤出，即可实现3D打印，通过多组染色结构的配合，可对耗材染上各种色彩，如此，具有色彩丰富、趣味性强、灵活、多样化的效果，还具有使用方便、成本较低、打印效果较好的作用。

通过调节选色件可控制不同组别的染色组件之间实现换色过程，用户可根据自己的喜好，自行选择不同的颜色对耗材进行染色，如此，无需更换耗材，即可在同一根耗材上实现多色转换，具有色彩丰富、趣味性强的效果，使用更灵活、多样，且无需购买不同颜色的耗材，成本也较低。

同时，本实用新型中所述的感应装置不局限于光电传感器或霍尔传感器，也可为其他任何能实现滑块位置感应的感应装置。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种带有染色控制单元的3D打印笔，包括打印笔主体；所述打印笔主体上设有能够容纳耗材通过的通道；其特征在于，包括：

染色单元，用于给耗材上色；

选色单元：用于使用者选择所需的颜色并且将颜色信号传输给染色单元；

感应装置；用于感应染色单元与线材之间的位置感应，从而控制染色的浓度。

2.根据权利要求1所述的带有染色控制单元的3D打印笔，其特征在于：所述选色单元包括选色件和换色模块，所述选色件与所述换色模块连接，通过控制选色件从而调节换色模块的状态；所述换色模块与打印笔主体内的电路组件控制连接。

3.根据权利要求1所述的带有染色控制单元的3D打印笔，其特征在于：所述感应装置包括有信号接收件和信号发射件，所述信号发射件设置在所述染色单元上；所述信号接收件设置在所述打印笔主体内，并且与电路组件电连，把感应到的信号转化成电信号传输给电路组件。

4.根据权利要求3所述的带有染色控制单元的3D打印笔，其特征在于：所述染色单元包括驱动机构和染色组件，所述染色组件在驱动机构的作用下对线材的表面进行上色，所述信号发射件位于所述驱动机构上；所述驱动机构上的信号发射件和信号接收件感应配合。

5.根据权利要求4所述的带有染色控制单元的3D打印笔，其特征在于：所述染色组件包括有染色件，所述染色件在驱动机构的作用下靠近线材，并且在接触到线材表面后对线材进行上色。

6.根据权利要求2所述的带有染色控制单元的3D打印笔，其特征在于：所述换色模块为可调电阻，选色件选择颜色时，控制可调电阻连接到不同的电阻值，从而改变电路组件的连接状态。

7.根据权利要求3所述的带有染色控制单元的3D打印笔，其特征在于：所述信号接收件为霍尔传感器，所述信号发射件为磁铁。

8.根据权利要求1所述的带有染色控制单元的3D打印笔，其特征在于：所述感应装置为光电传感装置。

9.根据权利要求2所述的带有染色控制单元的3D打印笔，其特征在于：所述打印笔主体的壳体上设有指示标识，且所述指示标识指向所述选色件。

10.根据权利要求2所述的带有染色控制单元的3D打印笔，其特征在于：所述换色模块为编码开关，选色件选择颜色时，编码开关输出不同的编码，从而改变电路组件的连接状态。

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