[发明专利]立体打印装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种打印装置，且特别是有关于一种立体打印装置。

背景技术

近年来，随着科技的日益发展，许多利用逐层建构模型等加成式制造技术（additive manufacturing technology）来建造物理三维（three dimensional，3D）模型的不同方法已纷纷被提出。一般而言，加成式制造技术是将利用电脑辅助设计（computer aided design，CAD）等软体所建构的3D模型的设计数据转换为连续堆叠的多个薄（准二维）横截面层。与此同时，许多可以形成多个薄横截面层的技术手段也逐渐被提出。举例来说，打印装置的打印模块通常可依据3D模型的设计数据所建构的空间坐标XYZ在基座的上方沿着XY平面移动，从而使建构材料形成正确的横截面层形状。所沉积的建构材料可随后自然硬化，或者通过加热或光源的照射而被固化，从而形成所要的横截面层。因此，通过打印模块沿着轴向Z逐层移动，即可使多个横截面层沿Z轴逐渐堆叠，进而使建构材料在逐层固化的状态下形成立体物件。

以通过光源固化建构材料而形成立体物件的技术为例，打印模块适于浸入盛装在盛槽中的液态成型材中，而光源模块在XY平面上照射作为建构材料的液态成型材，以使液态成型材被固化，并堆叠在打印模块的一移动平台上。如此，通过打印模块的移动平台沿着轴向Z逐层移动，即可使液态成型材逐层固化并堆叠成立体物件。在立体物件通过逐层堆叠而成型的过程中，若立体物件随着移动平台的移动而接触盛槽的底部，已成型的立体物件容易接触盛槽的底部而产生损毁。此外，若已固化的液态成型材沾粘在盛槽的底部，则可能干扰光源的照射而影响后续的成型结果。因此，在现有的立体打印技术下，如何使立体打印所得的立体物件具有良好的打印品质，也逐渐成为本领域开发人员关注的焦点。

发明内容

本发明提供一种立体打印装置，具有良好的打印品质。

本发明的立体打印装置包括盛槽、移动平台、光源、监测单元以及控制单元。盛槽用以盛装液态成型材以及隔离液，其中隔离液的比重大于液态成型材的比重，且隔离液与液态成型材不相溶，以使隔离液沉在盛槽的底部与液态成型材之间。移动平台可移动地配置在盛槽的上方。光源配置在盛槽的下方，用以照射液态成型材。监测单元配置在盛槽的一侧，并适于监测隔离液与液态成型材的交界位置。控制单元耦接光源、监测单元与移动平台，其中控制单元依据监测单元所监测得的交界位置而控制移动平台浸入液态成型材的初始深度。控制单元控制移动平台在液态成型材中自初始深度逐层往远离光源的方向移动，并且控制光源照射液态成型材，以逐层固化被照射的液态成型材，而在移动平台上形成立体物件。

本发明的另一立体打印装置包括盛槽、移动平台、光源、监测单元以及控制单元。盛槽用以盛装液态成型材以及隔离液，其中液态成型材的比重大于隔离液的比重，且隔离液与液态成型材不相溶，以使液态成型材沉在盛槽的底部与隔离液之间。移动平台可移动地配置在盛槽的上方。光源配置在盛槽的上方，用以照射液态成型材。监测单元配置在盛槽的一侧，并适于监测隔离液与液态成型材的交界位置。控制单元耦接光源、监测单元与移动平台，其中控制单元依据监测单元所监测得的交界位置而控制移动平台浸入液态成型材的初始深度。控制单元控制移动平台在液态成型材中自初始深度逐层往远离光源的方向移动，并且控制光源照射液态成型材，以逐层固化被照射的液态成型材，而在移动平台上形成立体物件。

在本发明的一实施例中，上述的立体打印装置还包括第一注入模块以及第二注入模块。第一注入模块连接盛槽，以将定量的隔离液注入盛槽，且当隔离液的液面位置低于预设值时，控制单元控制第一注入模块将隔离液注入盛槽。第二注入模块连接盛槽，以将定量的液态成型材注入盛槽，且当液态成型材的液面位置低于预设值时，控制单元控制第二注入模块将液态成型材注入盛槽。

在本发明的一实施例中，上述的第一注入模块具有第一注入开口，第二注入模块具有第二注入开口。第一注入开口与第二注入开口分别连通盛槽。

在本发明的一实施例中，上述的监测单元包括光学元件，配置在盛槽的侧边。光学元件适于沿轴向移动并朝向隔离液与液态成型材发射光线，轴向垂直于隔离液与液态成型材的交界位置，且光线平行于交界位置，以通过光线的反射而监测得交界位置。

在本发明的一实施例中，上述的监测单元包括超声波元件，配置在盛槽的下方。超声波元件适于沿轴向朝向隔离液与液态成型材发射超声波，且轴向垂直于隔离液与液态成型材的交界位置，以通过超声波的反射而监测得交界位置。