TWI522247B - 快速成型裝置之多色頁寬噴印平台 - Google Patents

Description

快速成型裝置之多色頁寬噴印平台

本案係關於一種多色頁寬噴印平台，尤指一種快速成型裝置之多色頁寬噴印平台。

快速成型技術(Rapid Prototyping，簡稱RP技術)為依據建構類似金字塔層層堆疊成型的概念所發展而成，其主要技術特徵是成型的快捷性，能在不需要任何刀具，模具及治具的情況下自動、快速將任意複雜形狀的設計方案快速轉換為3D的實體模型，大大縮短了新產品的研發週期及減少研發成本，能夠確保新產品的上市時間和新產品開發的一次成功率，快速成型技術為技術人員之間，以及技術人員與企業決策者、產品的用戶等非技術人員之間提供了一個更加完整及方便的產品設計交流工具，從而明顯提高了產品在市場上的競爭力和企業對市場的快速反應能力。

目前RP技術發展出利用噴印技術結合載具精密定位技術的方式來生產3D的實體模型，其生產方式為先將一層粉末舖設於載具上方並利用噴墨列印技術於部分粉末上噴印高黏度膠合劑，使膠合劑與粉末沾黏並固化，一直重複上述製程層層堆砌即可完成3D的實體模型。

習知通常以一般噴印技術所採用之列印模組應用於RP技術上，舉例來說，其如圖1所示，該一般噴印技術所採用之列印模組1設置於一主機體(未圖式)，以進行噴印作業。該列印模組1包括噴印平台10、承載座12及至少一噴墨頭結構11，該噴印平台10包括架體101以及跨設於該架體101之傳動軸102，承載座12穿設於該傳動軸102上，且該至少一噴墨頭結構11對應設置於該承載座12上，故該承載座12及設置於其上之該至少一噴墨頭結構11可相對於該噴印平台10之該傳動軸102以進行X軸之往復式作動。

當該列印模組1進行RP技術之噴印作業時，透過該噴印平台10帶著該承載座12及設置於其上的該至少一噴墨頭結構11進行一X軸方向之往復式作動，並再透過該噴墨頭結構11在該承載座12上可沿該傳動軸102以進行左右移動的Y軸方向之往復式作動，如此透過X軸及Y軸方向交互進行之往復式作動，可將該噴墨頭結構11所容置的高黏度膠合劑噴塗在建構載具(未圖示)所舖設之建構材料(未圖示)上，並一直重複上述製程以實施層層堆砌之作業，進而可完成3D物件的實體模型(未圖示)。

上述之習知技術即為將一般所採用列印模組之噴印技術應用於RP技術上來生產3D的實體模型，然由前述之說明即可獲知，此方式在成型速度上仍需要以多軸(及X軸、Y軸)相互位移到建構載具所舖設建構材料上以實施噴印作業，即使每分鐘可列印2~4層，但在成型較大尺寸的物件時，此不停相互交錯之位移時間，則需耗費數個鐘頭、甚至於更久時間才能成型完成。

此外，不管成型尺寸大小或如何改進快速成型裝置，仍需數小時或更久時間來成型。在層層堆砌而成的成品中，當噴印頭本身有 列印瑕疵時，若未即時判定或察覺，就會造成無法補救的時間及物料浪費。目前快速成型裝置之噴印檢查方式，主要採用噴印特定圖樣，用來代表噴墨頭上的各個噴孔，再搭配人眼檢查以檢視噴孔狀況，然而此需耗費人工之噴印檢查方法難免會因為人為疏失而造成誤判噴印不良的噴孔數量或噴孔位置，進而造成其檢查效率低落，且在檢查的正確性與效率上有很大的改進空間。

是以，就目前快速成型裝置產業而言，其所面臨的技術瓶頸即為成型速度及成型品質問題，要如何去改善這些問題，是目前產業上急需去解決的主要課題。

有鑑於此，如何發展一種成型速度快且成型品質佳之快速成型裝置之多色頁寬噴印平台，實為目前迫切需要解決之問題。

本案之主要目的在於提供一種快速成型裝置之多色頁寬噴印平台，俾解決習知採用一般噴印技術以進行快速成型作業時會導致之成型速度慢之問題。

本案之另一目的在於提供一種快速成型裝置之多色頁寬噴印平台，且該快速成型裝置具有噴印品質檢知模組，俾解決習知採用一般噴印技術以進行快速成型作業時會導致之成型品質較差之問題。

為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種快速成型裝置之多色頁寬噴印平台，快速成型裝置設有建構腔室及建構位移平台，多色頁寬噴印平台架構於建構位移平台上，並連動於建構位移平台以單一方向進行往復位移，多色頁寬噴印平台包含： 複數個噴墨頭，組配形成至少一頁寬噴印單元，每一頁寬噴印單元上之複數噴墨頭結構各包含噴墨晶片，噴墨晶片組設於噴印平台上，並以多排平行且縱列錯位部分重疊設置，以形成列印寬度橫跨大於或等於建構腔室上被噴印圖形之寬度，以及每一噴墨晶片上設置至少二供液槽，供液槽在長軸側邊緣至少設置排噴液產生器，且噴墨晶片在相鄰排縱列錯位部分重疊以形成重疊區，而於重疊區內具有兩排相鄰噴墨晶片之部分噴液產生器重疊對齊，並藉由於不同之供液槽中導入不同之單色噴印液體以於建構腔室中對建構材料實施快速成型之多色頁寬噴印作業，以噴印疊層出立體物件。

1‧‧‧列印模組

10‧‧‧噴印平台

101‧‧‧架體

102、502‧‧‧傳動軸

12‧‧‧承載座

2、3‧‧‧頁寬噴印之快速成型裝置

20‧‧‧頁寬噴印模組

200、200’‧‧‧頁寬噴印單元

200a、200a’‧‧‧第一頁寬噴印單元

200b、200b’‧‧‧第二頁寬噴印單元

200e‧‧‧噴墨孔

200e’、200e”‧‧‧異常之噴墨孔

11、201、201’、501‧‧‧噴墨頭結構

201a、201a’、201a”‧‧‧噴墨晶片

201b、201b’、201b”‧‧‧供液槽

201c、201c’、201c”‧‧‧噴液產生器

201d’‧‧‧噴孔

202、202’‧‧‧噴印平台

202a、202a”‧‧‧供液流道

203、203’‧‧‧底面

21‧‧‧建構位移平台

210‧‧‧加熱器

211‧‧‧舖料推送元件

212‧‧‧驅動位移機構

22、30‧‧‧建構平台

220、31‧‧‧建構腔室

221‧‧‧第二升降平台

23‧‧‧連續供液裝置

24‧‧‧噴印品質檢知模組

240‧‧‧防塵罩

241、241’‧‧‧影像擷取模組

25、33‧‧‧供料容器

250‧‧‧第一升降平台

261‧‧‧第一升降機構

262‧‧‧第二升降機構

27、32‧‧‧餘料回收槽

28、34‧‧‧篩濾收集儲器

500‧‧‧動態噴墨頭補償模組

S40~S44‧‧‧噴印品質檢知方法之步驟

X1、X2、X3、X4、X5、Y1、Y2、Y3‧‧‧位移方向

Z1、Z2、Z3‧‧‧重疊區

W‧‧‧頁寬噴印模組之噴墨頭結構之總長度

S1‧‧‧被噴印圖型之寬度

S2‧‧‧被噴印區域之長度

L‧‧‧被噴印區域之寬度

K1‧‧‧影像擷取模組241之長度

K2‧‧‧影像擷取模組241’之長度

R‧‧‧影像擷取模組241之寬度

dv‧‧‧位移距離

O1、O2‧‧‧奇數排列印結果

E1、E2‧‧‧偶數排列印結果

第1圖為習知採用一般噴印技術之快速成型之列印模組之結構示意圖。

第2A圖為本案較佳實施例之頁寬噴印模組及建構腔室之相對位置之上視示意圖。

第2B圖為本案較佳實施例之頁寬噴印模組及建構腔室之相對位置之立體結構示意圖。

第3A圖為本案第一較佳實施例之頁寬噴印之快速成型裝置之結構示意圖。

第3B圖為本案第一較佳實施例之頁寬噴印之快速成型裝置之上視結構示意圖。

第3C圖為本案第一較佳實施例之頁寬噴印之快速成型裝置之剖面結構示意圖。

第4圖為本案第二較佳實施例之頁寬噴印之快速成型裝置之部分 結構示意圖。

第5A圖為第3A圖所示之頁寬噴印之快速成型裝置之頁寬噴印模組之一較佳實施例之結構示意圖。

第5B圖為第3A圖所示之頁寬噴印之快速成型裝置之頁寬噴印模組之另一較佳實施例之結構示意圖。

第5C圖為第5A圖所示之頁寬噴印模組之底面結構示意圖。

第5D圖為第5B圖所示之頁寬噴印模組之底面結構示意圖。

第5E圖為第5C圖之局部放大圖。

第5F圖為另一較佳實施例之頁寬噴印單元之底面結構放大結構示意圖。

第5G圖為第5D圖之局部放大圖。

第6A圖為第5E圖所示之頁寬噴印模組之噴印平台之供液流道之示意圖。

第6B圖為第5F圖所示之頁寬噴印模組之噴印平台之供液流道之示意圖。

第6C圖為第6B圖之局部放大圖。

第7A圖為第3A圖所示之噴印品質檢知模組之噴印品質檢知方法之流程圖。

第7B圖為第3A圖所示之噴印品質檢知模組之影像擷取模組進行自動化檢知作業之示意圖。

第7C圖為第3A圖所示之噴印品質檢知模組之影像擷取模組採以光偵測模組進行自動化檢知作業之示意圖。

第7D圖為第3A圖所示之噴印品質檢知模組之影像擷取模組採以掃描模組進行自動化檢知作業之示意圖。

第8A圖為第3A圖所示之頁寬噴印模組具有不可拆換噴墨頭結構之 噴印平台，且採以多排相同之頁寬噴印單元以實施補點作業之示意圖。

第8B圖為第3A圖所示之頁寬噴印模組具有可拆換噴墨頭結構之噴印平台，且採以多排相同之頁寬噴印單元以實施補點作業之示意圖。

第8C圖為第3A圖所示之頁寬噴印之快速成型裝置之動態噴墨頭補償模組之示意圖。

第8D圖為第8C圖所示之動態噴墨頭補償模組之作動示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

請同時參閱第2A圖及第2B圖，其分別為本案較佳實施例之頁寬噴印模組及建構腔室之相對位置之上視示意圖及立體結構示意圖。如第2A圖所示，本案之頁寬噴印之快速成型裝置2(如第3A圖所示)具有一頁寬噴印模組20及一建構腔室220，其中，該頁寬噴印模組20具有複數個排列設置之噴墨頭結構201，該該建構腔室220則設置於一建構平台22中。當該頁寬噴印模組20進行快速成型之頁寬噴印作業時，由該頁寬噴印模組20相對於該建構平台22進行相對位移，亦即其可由該頁寬噴印模組20以如圖中X1箭號所示之方向進行平行位移，進而使該頁寬噴印模組20移動至該建構平台22之該建構腔室220之上方，並於該建構腔室220中進行快速成型之頁寬噴印作業。此時，由於該頁寬噴印模組20由該複數個噴墨頭 結構201排列所構成，故該等噴墨頭結構201之總長度W大於或等於被噴印圖型之寬度S1。是以，當該頁寬噴印模組20進行快速成型之頁寬噴印作業時，僅需於單一之X軸方向進行位移即可，而無須進行Y軸方向之位移，如此即可加快噴印速度及效率。

當然，前述之該頁寬噴印模組20與該建構平台22之相對運動並不以此為限，舉例來說，其更可由該建構平台22相對於該頁寬噴印模組20以如第2A圖中X2箭號所示之方向進行平行位移，進而使該建構平台22帶動該建構腔室220相對移動至該頁寬噴印模組20之下方，並使該頁寬噴印模組20對應於該建構腔室220中進行快速成型之頁寬噴印作業。除此之外，亦可同時由該頁寬噴印模組20與該建構平台22分別以如同前述之X1、X2箭號所示之方向進行相對位移，使該頁寬噴印模組20移動至該建構平台22之該建構腔室220之上方，並於該建構腔室220中進行快速成型之頁寬噴印作業。由前述多種實施態樣足見，無論是由該頁寬噴印模組20或該建構平台22單獨進行位移，或是由兩者同時進行相對位移，其均僅需於單一之X軸方向進行位移，則可達成行快速成型之頁寬噴印作業，相較於習知的快速成型噴印作業，其可省略另一(Y軸)方向之位移作業，故本發明之快速成型之頁寬噴印作業實可達加快噴印速度及提升噴印效率之功效。

請同時參閱第3A圖、第3B圖及第3C圖，其分別為本案第一較佳實施例之頁寬噴印之快速成型裝置之結構示意圖、上視結構示意圖及剖面結構示意圖。首先，如第3A圖及第3B圖所示，本案之頁寬噴印之快速成型裝置2包括頁寬噴印模組20、建構位移平台21、建構平台22、連續供液裝置23以及噴印品質檢知模組24等組件， 其中，該頁寬噴印模組20架構於該建構位移平台21上，且於本實施例中，該頁寬噴印模組20可藉由該建構位移平台21之帶動，而位移至該建構平台22之上方，但不以此為限。至於該建構位移平台21，其主要藉由一驅動位移機構212之帶動，進而使其可相對於該建構平台22進行X軸方向之水平位移。以及，該建構平台22中架構一供料容器25及一建構腔室220，該供料容器25用以供建構材料暫存，並可藉由該建構位移平台21位移至該供料容器25時，將建構材料推送至鄰接的該建構腔室220中，其後再由該頁寬噴印模組20於建構材料上進行噴印作業，以層層堆砌出一立體物件。至於該連續供液裝置23，其設置於該建構平台22之一側，且由複數個儲存單色液體之容器(未圖示)所構成，並可透過複數個外接管線(未圖示)而與該頁寬噴印模組20上的複數個噴墨頭結構201相連通，進而可持續地供給或補充其進行快速成型之頁寬噴印作業時所需的黏結劑或是色料墨水等。另外，於本實施例中，該頁寬噴印之快速成型裝置2更包括噴印品質檢知模組24，其相對設置於該建構平台22之另一側，以用於在快速成型之頁寬噴印作業前或在其噴印過程中，利用噴印品質檢知模組24來偵測其噴印圖形的異常量，進而以找出產生噴印異常的缺印位置，並進一步施以補點補償作業，以即時補償及修正其快速成型之頁寬噴印作業中產生缺印之問題，進而提升立體物件之成型品質。

請參閱第3C圖，如圖所示，本案之頁寬噴印之快速成型裝置2於該建構平台22中架構一建構腔室220，並於該建構腔室220之一側凹陷設置一填充空間，以作為供料容器25，供料容器25即如前所述，為提供建構材料，例如：建構粉末，暫存之用，且於該供料 容器25內更可設置一第一升降平台250，但不以此為限，透過該供料容器25下方設置的一第一升降機構261推送該第一升降平台250進行垂直方向之位移，進而以導送推移一定需求量的建構材料至最上層，並與該建構平台22保持一水平推移堆積量，因此，由於本實施例之該供料容器25嵌設於該建構平台22中，故其屬於下方供料型態之該供料容器25。同樣地，於該建構腔室220中亦具有一第二升降平台221，用以供放置層層堆疊成型的立體物件，且與該建構腔室220下方設置的一第二升降機構262相連接定位，主要依該第二升降機構262的帶動而於該建構腔室220的內部進行升降，由該第二升降平台221控制推送位移與該建構平台220保持一需求舖料層的空間，再進行後續舖置需求量的建構材料至這舖料層的空間，噴印這舖料層表面的建構材料，以成型被噴印物的堆疊層，如此重覆上述舖料作業及噴印一層堆疊層，即可堆疊成型出一噴印立體物件。而在該建構腔室220之另一側即為設置一餘料回收槽27，用以將該建構腔室220最上層進行舖料作業後多餘之建構材料集中收集，且於收集後，再將收集的建構材料傳送至連接設置於該餘料回收槽27下方之一篩濾收集儲器28中，以對前述收集的建構材料進行篩濾，並回收再利用。

請續參閱第3C圖，當頁寬噴印之快速成型裝置2進行快速成型之頁寬噴印作業時，其藉由驅動該位移機構212(如第3A圖所示)驅動該建構位移平台21相對於建構平台22進行X軸方向之水平位移，當其受驅動該位移機構212帶動位移時，則架構於該建構位移平台21上的一舖料推送元件211則可將由該第一升降平台250推送至該供料容器25最上層之建構材料進一步以水平方向推送滾壓至 鄰設之該建構腔室220最上層需求舖料層的空間，其後再由與該建構位移平台21連動之頁寬噴印模組20對該建構腔室220中的建構材料進行快速成型之頁寬噴印作業，並由該建構位移平台212上的該舖料推送元件211將舖料多餘之建構材料再推送至鄰設於該建構腔室220之該餘料回收槽27中收集。

一般來說，在建構成型立體物件的過程是非常費時，因此該建構腔室220上舖粉疊層的速度必需加快，但在常溫下，含黏結劑之噴印液體於噴灑後必需要一段時間乾燥，為縮短乾燥時間，於本實施例中，該建構位移平台21更可包括一加熱器210，其設置於該鋪料推送元件211之一相對側，當該建構位移平台21相對於該建構平台22進行位移，且該頁寬噴印模組20於該建構腔室220所堆疊需求舖料層進行快速成型之頁寬噴印作業時，則可同時透過該建構位移平台21上之該加熱器210對噴印堆疊成型物件進行加熱，以加快其噴印堆疊成型之速度。

請參閱第4圖，其為本案第二較佳實施例之頁寬噴印之快速成型裝置之部分結構示意圖。如圖所示，本實施例之頁寬噴印之快速成型裝置3同樣包括頁寬噴印模組(未圖示)、建構位移平台(未圖示)、建構平台30、建構腔室31、餘料回收槽32、供料容器33、篩濾收集儲器34、連續供液裝置(未圖示)以及噴印品質檢知模組(未圖示)等結構，其中，頁寬噴印模組同樣架構於建構位移平台並與其連動，故頁寬噴印模組及建構位移平台可同步相對於該建構平台30進行X軸方向之水平位移，至於連續供液裝置以及噴印品質檢知模組等組件，其設置位置與作用均與前述實施例相仿，故於本實施例中先行省略繪製。

請續參閱第4圖，如圖所示，該建構平台30上組設有該建構腔室31、該供料容器33、該餘料回收槽32，用以供填充建構材料進行鋪料噴印成型作業，其中該建構腔室31亦與前述實施例相仿，為凹陷設置組設於該建構平台30上，且於該建構腔室31內亦設置由升降機構(未圖示)推送位移之升降平台(未圖示)，並如前述實施例所述，由升降平台控制推送位移與該建構平台30保持一需求舖料層的空間，再進行後續舖置需求量的建構材料至這舖料層的空間，噴印這舖料層表面的建構材料，以成形被噴印物的堆疊層，如此重覆上述舖料作業及噴印一層堆疊層，即可堆疊成型出一噴印立體物件。至於鄰設於該建構腔室30的該餘料回收槽32，以及連接設置於該餘料回收槽32下方的該篩濾收集儲器34之結構、設置方式均與前述實施例相仿，其主要用以收集於建構腔室31進行快速成型之頁寬噴印作業後之餘粉，並可透過篩濾進行回收再利用。

由此足見本實施例中之該建構平台30、該建構腔室31、該餘料回收槽32、該篩濾收集儲器34等結構及設置方式均與前述實施例相仿，惟於本實施例中，該供料容器33相對設置於該建構平台30之上方，亦即其屬於上方供料型態之供料容器33，其結構如第4圖所示，供料容器33可為內部具有容置空間(未圖示)之盒體結構，且在其下方，即相對於該建構平台30處具有一開口(未圖示)，故當本實施例之該頁寬噴印之快速成型裝置3欲進行快速成型之頁寬噴印作業時，由該開口將容置空間內存放之建構材料直接朝下進行落料，即使一定需求量的建構材料直接透過該開口供給至該建構平台30之表面上，其後再如前述實施例所述，由建構位移平 台及其鋪料推送元件(未圖示)將建構材料推送至該建構腔室31最上層之需求舖料層處，並再由頁寬噴印模組對其進行快速成型之頁寬噴印作業，以層層堆砌成一立體物件。由此可見，無論是採以本實施例之上方供料型態之該頁寬噴印之快速成型裝置3或是如同前述之實施例，採以下方供料型態之該頁寬噴印之快速成型裝置2，其均可藉由該頁寬噴印模組20相對於該建構平台22、30所進行之X軸方向之水平位移，而對該建構腔室220、31最上層的需求鋪料層處進行頁寬式噴印，進而可達快速噴印成型、提升快速成型之噴印效率之功效。

除前述兩實施例之外，為了提升成型速度，前述兩實施例均可在該建構平台22、30之兩相對側邊各設置一組供料容器25、33，以進行雙向舖料作業。換言之，其不僅同時設置於該建構平台22、30上的左右兩側各設置一組供料容器25、33，同時更於此兩對應側各增設一組該頁寬噴印模組20及該建構位移平台21，如此一來，則由左右兩組之供料容器25、33及其對應的該頁寬噴印模組20及該建構位移平台21則可分別進行左右兩側的舖料推送及快速成型之頁寬噴印作業，可想而知，由於此兩相對側邊均可進行舖料推送及快速成型之頁寬噴印作業，此雙向進行頁寬噴印之設置方式，可將噴印速度再倍數提昇，速度可達5PPM以上，故可使其快速成型之噴印效率大幅提升。是以，本案之頁寬噴印之快速成型裝置可採用上方供料、下方供料、單向舖料或抑是雙向舖料之型態以進行之，足見其於設置方式上極具彈性及變化性，故其設置方式可依照實際施作情形而任意變化，均不以前述實施例為限。

請同時參閱第2A圖、第3A圖、第5A圖及第5B圖，第5A圖為第3A圖 所示之頁寬噴印之快速成型裝置之頁寬噴印模組之一較佳實施例之結構示意圖，第5B圖為第3A圖所示之頁寬噴印之快速成型裝置之頁寬噴印模組之另一較佳實施例之結構示意圖。如第5B圖所示，該頁寬噴印之快速成型裝置2之該頁寬噴印模組20主要由該頁寬噴印單元200、該複數個噴墨頭結構201及該噴印平台202所構成，但不以此為限。其中，該頁寬噴印單元200由該複數個噴墨頭結構201等距排列所構成，並不以此為限。且於本案之該頁寬噴印模組20中，其該噴印平台202可具有兩不同型態之實施態樣，即分別如第5A圖及第5B圖所示之實施態樣。首先，如第5A圖所示，其為一種為不可拆換噴墨頭結構201’之噴印平台202’。換句話說，該噴印平台202’為一完整之封裝結構，其將該複數個噴墨頭結構201’固定封裝，故在此頁寬噴印單元200’中所設置的該複數個噴墨頭結構201’為不可單獨拆換的結構，若欲維護或更新該頁寬噴印單元200’時，則需要更換掉整組該噴印平台202’。至於另一實施態樣，則如第5B圖所示，其為一種可拆換噴墨頭結構201之噴印平台202。意即，於此該頁寬噴印單元200中，在該噴印平台202上設置的該複數個噴墨頭結構201均為獨立之墨匣，故其可個別進行獨立拆換，因此若此該頁寬噴印單元200中某一該噴墨頭結構201需進行維護或更新時，僅需就需更換之獨立該噴墨頭結構201進行更換作業，而無須換掉整組該噴印平台202。

請同時參閱第5C圖及第5D圖，其分別為第5A圖、第5B圖所示之頁寬噴印模組之底面結構示意圖。前述之該頁寬噴印模組20，無論其具備的該噴印平台202或202’為可拆換或是不可拆換噴墨頭之 噴印平台，其上每個該頁寬噴印單元200或200’所設置的該複數個噴墨頭201、201’各分別具備一噴墨晶片201a、201a’，且該噴墨晶片201a、201a’設置於該噴印平台202、202’之底面203、203’。如第5C圖所示，其則為第5A圖所示之具有不可拆換噴墨頭結構201’之噴印平台202’的底面203’示意圖，其主要為顯示不可拆換該噴墨頭結構201’之該頁寬噴印單元200’於該噴印平台202’的該底面203’可見的該複數個噴墨晶片201a’之排列方式。至於第5D圖，則為第5B圖所示之具有可拆換噴墨頭結構201之噴印平台202的底面203示意圖，由此示意圖亦可見每一可拆換的該噴墨頭結構201均有其對應的噴墨晶片201a。且由此第5C圖及第5D圖可見，該複數個噴墨頭結構201、201’之該噴墨晶片201a、201a’之排列方式，均為組設於該噴印平台202、202’上分多排平行且縱列錯位部分重疊設置，以形成列印寬度W橫跨大於或等於該建構腔室220上被噴印堆疊層所噴印圖形之寬度S(如第2A圖所示)。

請同時參閱第5C圖、第5D圖、第5E圖、第5F圖及第5G圖，其中第5E圖為第5C圖之局部放大圖，第5F圖為另一較佳實施例之頁寬噴印單元之底面結構放大結構示意圖，第5G圖則為第5D圖之局部放大圖。如第5E圖所示，於此實施例中，每個該噴墨晶片201a’上設有一供液槽201b’，且在該供液槽201b’之長軸邊緣之兩側設置一排之噴液產生器201c’，但不以此為限。該噴液產生器201c’由一加熱電阻(未圖示)及一對應的噴孔201d’所構成，其中該噴液產生器201c’之該加熱電阻設置在與該供液槽201b’相連通之腔室(未圖示)內，且該腔室受一噴孔板(未圖示)封蓋，並於該 噴孔板上設有該噴孔201d’以對應於該加熱電阻，如此供給噴印液體經加熱電阻加熱後，則於腔室形成熱氣泡，並由噴孔201d’噴射出液滴以完成該噴液產生器201c’之噴印作用。於一些實施例中，該噴印液體可為黏結劑或色料墨水，該色料墨水可為顏料墨水或染料墨水等，並不以此為限。又，於第5E圖所示之實施態樣中，該噴墨晶片201a’僅具有單一之該供液槽201b’，然而於第5F圖之實施態樣中，該噴墨晶片201a”具有3個該供液槽201b”，而在第5G圖中，該噴墨晶片201a則具有4個該供液槽201b，且每一該供液槽201b”、201b之長軸邊緣之兩側均分別設置一排之該噴液產生器201c”、201c。

請同時參閱第5E圖、第5F圖及第5G圖，如此3圖所示，該噴墨晶片201a’、201a”、201a在相鄰排縱列錯位部分重疊以分別形成一重疊區Z1、Z2、Z3，而於該重疊區域Z1、Z2、Z3內分別具有兩排相鄰該噴墨晶片201a’、201a”、201a之部分該噴液產生器201c’、201c”、201c重疊對齊，以形成一連續不斷排列之該噴液產生器201c’、201c”、201c實施一種頁寬噴印模式，供以該噴液產生器201c’、201c”、201c受驅動後噴出噴印液體。以及，該複數個噴墨晶片201a’、201a”、201a之該噴液產生器201c’、201c”、201c所噴出之液滴直徑可覆蓋該建構材料顆粒的至少2/3以上的表面積，但不以此為限。惟透過此液滴直徑大小之設計，該頁寬噴印模組20實施應用於3D成型時，不致有該噴液產生器201c’、201c”、201c的噴點液量不足以覆蓋建構材料顆粒，而導致色彩飽和度不足、或是有單一畫素需多點噴印之情形，換言之，此液滴直徑大小之設計可以達到覆蓋率 高、色彩飽和度佳、且無須多點噴印單一畫素之功效，同時，更可避免因噴印液體滲透至下層堆疊層而產生作黏結的滲透深度問題，故可維持適當噴印品質及同時確保與下層堆疊層具有結合力。

請續參閱第5E圖、第5F圖及第5G圖，於此三不同噴墨晶片201a’、201a”、201a之實施態樣中，其可應用於單色噴印或是多色噴印之不同噴印型態。舉例來說，第5E圖之噴墨晶片201a’僅具單一之供液槽201b’，故當其導入單色噴印液體時，即可執行單色噴印作業，至於第5F圖及第5G圖，雖該噴墨晶片201a”及201a分別具有該3個供液槽201b”及4個供液槽201b，然若分別於該3個供液槽201b”及4個供液槽201b均填入相同之單色噴印液體時，其仍可達到多槽之單色噴印作業。且於一些實施例中，該單色噴印液體可為無色或單色體之噴印液體，例如透明黏結劑噴印液體、青色(C)噴印液體、黃色(Y)噴印液體、洋紅色(M)噴印液體或其他顏色淺青色、淺洋紅、灰階色等噴印液體，且不以此為限。

另，如第5F圖所示，若於該噴墨晶片201a”的該3個供液槽201b”，分別導入不相同之單色噴印液體，即於第一槽C導入青色噴印液體，第二槽Y導入黃色噴印液體，第三槽M導入洋紅色噴印液體，如此則可達成CMY三色噴印。又如第5G圖所示，若於該噴墨晶片201a的該4個供液槽201b，分別導入不相同單色噴印液體，即為於第一槽C導入青色噴印液體，第二槽Y導入黃色噴印液體，第三槽M導入洋紅色噴印液體，第四槽B導入透明黏結劑噴印液體，則可達成CMY三色噴印加透明黏結劑之多色噴印。由此可見， 在第5F圖及第5G圖所示之具有該多個供液槽201b”及201b的實施態樣中，將該多個供液槽201b”及201b分別導入不相同單色噴印液體，即可達成多色噴印。

以及，於前述之單色或多色噴印的實施例中，若採以前述之可拆換該噴墨頭結構201之該噴印平台202之設計(即如第5B圖所示)，則該噴印平台202上所組裝的複數個該噴墨頭結構201可採用具備單個該供液槽201b’之該噴墨晶片201a’(即如第5E圖所示)，如此即可形成單色噴印；又或者是亦可搭配具有該多個供液槽201b”及201b的該噴墨晶片201a”及201a(即如第5F圖、第5G圖所示)，並於該多個供液槽201b”及201b中填充相同之單色噴印液體，則其同樣可達成多槽單色噴印。另外，當其搭配具有該多個供液槽201b”及201b的該噴墨晶片201a”及201a(即如第5F圖、第5G圖所示)時，若於每一該供液槽201b”及201b中填充不相同之單色噴印液體，則其可達成多色噴印。當然，前述所有實施例中，該複數個該噴墨頭結構201、201’內部所儲置之噴印液體均可透過一外接管線(未圖示)以與第3A圖所示的連續供液裝置23相連接，以構成一連續供液系統。

至於，若以前述不可拆換該噴墨頭結構201’之該噴印平台202’之設計(即如第5A圖所示)，則其該噴印平台202’內部之設計如第6A圖所示，於該噴印平台202’之內部設置為可儲置噴印液體，且具有至少一供液通道202a’，供與其內部儲置之噴印液體相連通。同樣地，該內部所儲置之噴印液體亦可透過一外接管線(未圖示)而與第3A圖所示的連續該供液裝置23相連接，以構成一連續供液系統，但不此為限。以及，於此實施例中，若欲實施單 色噴印，則如第6A圖所示，其中該噴印平台202’所提供之複數個該供液通道202a’相互連通，且每一該供液通道202a’對應配置一噴墨晶片201a’，且各該噴墨晶片201a’均配置單一之該供液槽201b’，供與該噴印平台202’之複數個該供液通道202a’相連通，且當複數個該供液通道202a’輸送單色噴印液體時，即可達成單色噴印。

以及，若將此不可拆換該噴墨頭結構201’之該噴印平台202’之設計(即如第5A圖所示)應用於多槽單色噴印實施例上，即如第6B圖及第6C圖所示，於該噴印平台202”中提供3個彼此不連通之環狀迴路之該供液通道202a”，且如第6C圖所示，其中各個該供液通道202a”上對應配置複數個縱列錯位排列之該噴墨晶片201a”，藉此，當該3個供液通道202a”均為輸送相同單色之噴印液體時，則可達成多槽之單色噴印。當然，該多槽單色噴印之供液通道202a”之數量不以此為限，可依需求槽數去設計達成適宜的多槽供液通道202a”。以及，若於該各個供液通道202a”輸送不相同之單色噴液液體時，則可達成多色噴印。

綜上所述，足見於本實施例中，頁寬噴印模組20無論其具備的噴印平台202或202’為可拆換或是不可拆換噴墨頭之噴印平台，其均可搭配複數個之噴墨頭結構201、201’、201”，且該噴墨頭結構201、201’、201”之該噴墨晶片201a、201a’、201a”可具備多樣之實施態樣，藉此以使該頁寬噴印模組20可藉由該等多排平行且縱列錯位部分重疊設置之該噴墨頭結構201、201’、201”，以形成列印寬度W橫跨大於或等於建構腔室220中所堆疊噴印之被噴印圖型之寬度S1，進而以達成頁寬噴印之快速成型裝 置2之快速成型之頁寬噴印作業。

請同時參閱第3A圖、第3B圖及第7A圖，第7A圖為第3A圖所示之噴印品質檢知模組之噴印品質檢知方法之流程圖。當頁寬噴印之快速成型裝置2欲進行噴印品質檢知作業時，由設置於建構平台22之一側的噴印品質檢知模組24來執行自動視覺影像的判定，以隨時監控該快速成型之頁寬噴印品質。且如第3A圖所示，噴印品質檢知模組24具有一影像擷取模組241(如第3B圖所示)、防塵罩240以及一驅動機構(未圖示)，其中該影像擷取模組241即設置於防塵罩240中，並與驅動機構連結設置，在進行快速成型之頁寬噴印作業時，影像擷取模組241罩設於該防塵罩240內，以避免該影像擷取模組241之鏡頭受到環境中飄揚的粉塵所帶來的汙染，而當要進行噴印品質檢知作業時，則可取下該防塵罩240，並藉由驅動機構將該影像擷取模組241帶動位移至該建構腔室220之上方，以進行後續之相關影像擷取偵測等作業。至於其詳細之檢測步驟則如第7A圖所示，首先，如步驟S40所示，為使頁寬噴印模組20位移至建構腔室220之上方，並於建構腔室220之最上層噴印一噴孔檢測圖形；接下來，則如步驟S41所示，為使該影像擷取模組241以橫向水平之方式位移至該建構腔室220內之該噴孔檢測圖形之上方；然後，如同步驟S42所述，由該影像擷取模組241對該噴孔檢測圖形進行一自動化檢知作業，即為擷取該噴孔檢測圖形之影像資訊，並將此影像資訊傳送至系統之一控制模組(未圖示)；接著，再如步驟S43所示，於控制模組中進行影像比對，以檢視其是否具有異常之噴印孔數或是異常之噴孔位置；於此比對作業之後，若比對檢測的結果是具有異常噴孔情況產生，則如步驟 S44所示，對該異常噴印孔數或是異常之噴孔位置進行一回饋補償作業；而若比對檢測之結果為否，即為不具備異常之噴印孔數或是異常之噴孔位置，則其將結束該噴印品質檢知作業。至於，該回饋補償作業可為由頁寬噴印模組20進行清潔或是補點之機制，且不以此為限，其可依實際施作情形而任施變化。

此外，於本實施例中，在前述步驟S41及S42中，影像擷取模組241位移至該噴孔檢測圖形之上方，並進行影像之自動化檢知作業時，其所進行之位移方式主要依據該影像擷取模組241是否可涵蓋整個被噴印區域而定。舉例來說，如第3B圖所示，若是該影像擷取模組241之長度為K1、寬度為R，而被噴印區域(即為建構腔室220)之長度為S2，寬度為L，當該影像擷取模組241之長度K1大於等於該被噴印區域之長度S2，且其寬度R亦大於等於該被噴印區域之寬度L，且該影像擷取模組241已設置於該被噴印區域之上方時，則該影像擷取模組241之檢知範圍已完整的涵蓋該被噴印區域，故在此時，影像擷取模組241無須進行任何位移，則可對該被噴印區域中的噴孔檢測圖形進行影像偵測及擷取作業。另一方面，若是影像擷取模組241之長度K1大於等於該被噴印區域之長度為S2，且該影像擷取模組241尚未設置於該被噴印區域之上方，則影像擷取模組241可於X軸方向進行水平位移，即其可進行位移距離dv之水平位移，以使影像擷取模組241對應設置於該被噴印區域之上方，並可透過此水平位移之頁寬式偵測作業，而對該被噴印區域中的噴孔檢測圖形進行影像偵測及擷取。最後一種情況，若是影像擷取模組241’之長度為K2，且該長度K2小於被噴印區域之長度S2，如此，則影像擷取模組241’無法對該被 噴印區域中之噴孔檢測圖形進行頁寬式偵測作業，故其需先於X軸方向進行水平位移，即其同樣進行位移距離dv之水平位移後，再沿Y軸方向進行位移，以移至被噴印區域中之噴孔檢測圖形之上方，進而對該噴孔檢測圖形進行相關之影像偵測及擷取作業。

於一些實施例中，當頁寬噴印模組20之複數噴墨頭結構201、201’、201”中具有噴墨孔阻塞或是損壞的情況時，則其所列印出來的線條便會出現破損不連續的情形。舉例來說，如第7B圖所示，當頁寬噴印模組20之複數個噴墨孔200e為正常設置且無阻塞或是損壞的情形，則其可噴印出連續之線條圖形，即其噴孔檢測圖形所呈現出來的奇數排列印結果O1與偶數排列印結果E1的線條為連續的，並未出現任何破損不連續的情況。然而，如第7C圖所示，當其中部分的噴孔200e’、200e”產生阻塞或是損壞等異常現象時，則異常噴孔200e’、200e”所列印出來的線條則會出現破損不連續的情況，舉例來說，當噴孔200e中的奇數排第6個噴孔200e”發生異常時，則列印於噴孔檢測圖形的奇數排列印結果O2將於第6個噴孔200e”的對應位置處不具有列印資料，以及當噴孔200e中的偶數排第2個噴孔200e’發生異常時，列印於噴孔檢測圖形的偶數排列印結果E2將於第2個噴孔200e’的對應位置處不具有列印資料。

此外，本案之影像擷取模組241即用以取得關於該噴孔檢測圖形的數位信號，故影像擷取模組241可為一掃描模組或是一光偵測模組，且均不以此為限。於一些實施例中，如第7C圖所示，當影像擷取模組241’為一光偵測模組時，則該光偵測模組將對噴孔檢測圖形的每一該噴孔200e所噴印的資料進行偵測並判斷其光反 射量是否正常，以取得關於光反射量異常位置的數位信號。於此實施例中，光偵測模組將先以Y1之方向進行平移，當偵測到噴孔檢測圖形之線條後，則可先由右到左以X3之方向進行移動，以偵測奇數排列印結果O2的光反射量，接續再則由右到左以X4之方進移動，並進一步偵測偶數排列印結果E2的光反射量，藉由此反覆之位移作動以偵測並判斷每一噴孔200e所噴印的資料的光反射量是否正常，以取得關於光反射量異常位置之數位信號，並將關於光反射量異常位置的數位信號傳送至控制模組中進行比對，以確實判斷出是哪幾個異常之200e’、200e”產生異常之情形。

於另一些實施例中，如第7D圖所示，當影像擷取模組241為一掃描模組時，則該掃描模組可相對於噴孔檢測圖形進行Y2方向之位移，藉此以依序對噴孔檢測圖形進行掃描以取得關於噴孔檢測圖形之該數位信號，並將該數位信號傳送至控制模組中而與一原圖進行比對，藉此以判斷出第7D圖所示之頁寬噴印模組2中究竟是哪幾個異常之噴墨孔200e’、200e”，以達到自動找出異常之噴墨孔200e’、200e”的位置以及數量之目的。

當該影像擷取模組241以前述之不同實施態樣進行影像偵測及自動化之檢知作業後，若檢測出具有異常之噴墨孔200e’、200e”，則其意味著所噴印的立體物件可能會產生成型品質不佳的問題，是以需透過一回饋補償之機制以對該異常現象進行噴點補償作業，進而以達到迅速與正確判斷缺印位置並施以噴點補償之作業，以維持其良好之成型品質。

以本案第一較佳實施例為例，即為如第3A圖所示之頁寬噴印之快速成型裝置2為例，當其欲進行噴點補償之作業時，主要採以透 過該頁寬噴印模組20於其該噴印平台202上以該複數個噴墨頭結構201所形成多排相同之該頁寬噴印單元200來實施補點作業。舉例來說，如第8A圖及第8B圖所示，則其頁寬噴印模組20分別為具有不可拆換該噴墨頭結構201’之該噴印平台202’之型態以及具有可拆該換噴墨頭結構201之該噴印平台202之型態。於第8A圖中，具有不可拆換該噴墨頭結構201’之該噴印平台202’包含有兩相同之第一頁寬噴印單元200a’及第二頁寬噴印單元200b’，但不以此為限，且該第一頁寬噴印單元200a’與第二頁寬噴印單元200b’為並排對齊設置，其中該第一頁寬噴印單元200a’主要作為快速成型之頁寬噴印作業之用，而該第二頁寬噴印單元200b’則作為快速成型之頁寬補點噴印作業之用。故如前述之自動化檢知作業後，若發現該第一頁寬噴印單元200a’之任一噴墨頭結構201’之噴液產生器(未圖示)有異常之情形，即可由相同之該第二頁寬噴印單元200b’的對應之噴墨頭結構201’之噴液產生器來實施補點作業。

而第8B圖所示之具有可拆換該噴墨頭結構201之該噴印平台202之噴點補償作業亦與前述實施例相仿，該噴印平台202同樣包含兩相同該第一頁寬噴印單元200a及該第二頁寬噴印單元200b，且不以此為限，該第一頁寬噴印單元200a與該第二頁寬噴印單元200b亦為並排對齊設置，且該第一頁寬噴印單元200a同樣作為快速成型之頁寬噴印作業之用，而該第二頁寬噴印單元200b則作為快速成型之頁寬補點噴印作業之用。故如前述之自動化檢知作業後，若發現該第一頁寬噴印單元200a之任一該噴墨頭結構201之噴液產生器(未圖示)有異常之情形，即可由相同之該第二頁寬噴印單 元200b的對應之噴該墨頭結構201之噴液產生器來實施補點作業。

除前述以多排該頁寬噴印單元200進行噴點補償之作業之外，然由於在該頁寬噴印模組20中多設置一組該頁寬噴印單元200將導致成本之增加，故於另一些實施例中，亦可採用動態噴墨頭補償模組以實施補點方式。請同時參閱第8C圖及第8D圖，此動態噴墨頭補償模組其最少僅需一個與前述之頁寬噴印平台202之該噴墨頭結構201相同之該噴墨頭結構501來實施。如第8C圖所示，該動態噴墨頭補償模組500即由一與該頁寬噴印平台202中之該噴墨頭結構201相同之該噴墨頭結構501、傳動機構(未圖式)及一傳動軸502所構成，該噴墨頭結構501可藉由傳動機構之帶動，而使其於該傳動軸502上進行如第8D圖所示之X5方向之水平往復式移動，且該動態噴墨頭補償模組500更可以Y3方向進行往復式位移，進而使該動態噴墨頭補償模組500位移至最佳的位置，以達到修補阻塞或是損壞噴墨孔的目的。此外，於另一些實施例中，該動態噴墨頭補償模組500亦可不僅設置單一個該噴墨頭結構501，其可同時設置多個該噴墨頭結構501，該等噴墨頭結構501之數量及設置方式可依照實際施作情形而任施變化，並不以此為限。

綜上所述，本案之快速成型裝置之多色頁寬列印平台藉由該快速成型裝置具有可與建構平台及其建構腔室進行相對位移的頁寬噴印模組，於該建構腔室進行快速成型之頁寬噴印作業，且藉由不同之供料容器之數量、設置方式等不同實施態樣，搭配多樣的頁寬噴印模組之設置方式，進而可達單色噴印、多槽單色噴印或是多色噴印等作業，並可透過此快速成型之頁寬噴印作業以大幅提 升成型速度及成行效率，此外，更進一步透過其噴印品質檢知模組以迅速且確實的獲知有無噴印異常的情形，並可透過回饋補償機制以即時進行補點噴印作業，更可確保良好之成型品質，藉此以達到成型速度快以及成型品質優良之成效。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

2‧‧‧頁寬噴印之快速成型裝置

20‧‧‧頁寬噴印模組

201‧‧‧噴墨頭結構

21‧‧‧建構位移平台

212‧‧‧驅動位移機構

22‧‧‧建構平台

220‧‧‧建構腔室

23‧‧‧連續供液裝置

24‧‧‧噴印品質檢知模組

241、241’‧‧‧影像擷取模組

S2‧‧‧被噴印區域之長度

L‧‧‧被噴印區域之寬度

K1‧‧‧影像擷取模組241之長度

K2‧‧‧影像擷取模組241’之長度

R‧‧‧影像擷取模組241之寬度

dv‧‧‧位移距離

Claims (8)

1. 一種快速成型裝置之多色頁寬噴印平台，該快速成型裝置設有一建構腔室及一建構位移平台，該多色頁寬噴印平台架構於該建構位移平台上，並連動於該建構位移平台以單一方向進行往復位移，該多色頁寬噴印平台包含：複數個噴墨頭，組配形成至少一頁寬噴印單元，每一該頁寬噴印單元上之該複數噴墨頭結構各包含一噴墨晶片，該噴墨晶片組設於該噴印平台上，並以多排平行且縱列錯位部分重疊設置，以形成一列印寬度橫跨大於或等於該建構腔室上被噴印圖形之一寬度，以及每一該噴墨晶片上設置至少二供液槽，該供液槽在長軸側邊緣至少設置一排噴液產生器，該噴液產生器所噴出之一液滴直徑覆蓋每一建構材料之顆粒結構的至少2/3以上之表面積，且該噴墨晶片在相鄰排縱列錯位部分重疊以形成一重疊區，而於該重疊區內具有兩排相鄰噴墨晶片之該部分噴液產生器重疊對齊，並藉由於該不同之供液槽中導入不同之單色噴印液體以於該建構腔室中對一建構材料實施快速成型之多色頁寬噴印作業，以噴印疊層出一立體物件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之快速成型裝置之多色頁寬噴印平台，其中該多色噴印平台之每一該頁寬噴印單元上之該複數噴墨頭結構為不可拆換之型態。
3. 如申請專利範圍第1項所述之快速成型裝置之多色頁寬噴印平台，其中該多色噴印平台之每一該頁寬噴印單元上之該複數噴墨頭 結構為可獨立拆換之型態。
4. 如申請專利範圍第1項所述之快速成型裝置之多色頁寬噴印平台，其中該單色噴印液體為無色及單色之至少其中之一之噴印液體，且該噴印液體為黏結劑及色料墨水之至少其中之一，且該色料墨水為顏料墨水及染料墨水之至少其中之一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之快速成型裝置之多色頁寬噴印平台，其中該多色頁寬噴印平台上設有複數個相互不連通之供液通道，各個供液通道對應配置複數個縱列錯位排列之該噴墨晶片之該供液槽連通，供以輸送不相同之單色噴印液體以形成多色噴印。
6. 如申請專利範圍第1項所述之快速成型裝置之多色頁寬噴印平台，其中該快速成型裝置更包含一連續供液裝置，其由複數供單色噴印液體儲置之容器所構成，且該頁寬噴印平台之複數噴墨頭結構可透過至少一外接管線以與該連續供液裝置連接，進而連續供給噴印液體，以進行噴印作業。
7. 如申請專利範圍第1項所述之快速成型裝置之多色頁寬噴印平台，其中該多色頁寬噴印平台上以複數個噴墨頭結構構成多排相同之該頁寬噴印單元，當該多排其中之一頁寬噴印單元之該複數噴墨頭結構有缺印位置發生時，由該其他排頁寬噴印單元之該複數噴墨頭結構來對該缺印位置實施噴印補點作業。
8. 如申請專利範圍第1項所述之快速成型裝置之多色頁寬噴印平台，其中該多色頁寬噴印平台更進一步設置至少一組與該頁寬噴印平台之該噴墨頭結構相同之動態噴墨頭補償模組，以於該頁寬噴印平台上進行相對位移，當該頁寬噴印平台之該複數噴墨頭結構有缺印位置發生時，則由該動態噴墨頭補償模組對該缺印位置實施噴印補點作業。