一种采用彩色3D打印装置快速打印的方法

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(21)申请号 CN2.4

(22)申请日 2015.07.30

(71)申请人 范春潮

地址 657999 云南省昭通市威信县扎西镇龙井社区建设街59号老法院院坝2棟609室

(72)发明人 范春潮 白尚芬

(74)专利代理机构 北京康思博达知识产权代理事务所(普通合伙)

代理人 刘冬梅

(51)

B29C67/00

B33Y30/00

B33Y10/00

(10)申请公布号 CN 105172136 A

(43)申请公布日 2015.12.23

权利要求说明书 说明书 幅图

(54)发明名称

一种采用彩色3D打印装置快速打

印的方法

(57)摘要

本发明公开了一种采用彩色3D打

印装置进行快速打印的方法，包括：获取

图像信息，通过图像处理模块进行处理；

将待打印物或工件6置于工作台4上，调

整待打印物与喷头的距离；通过执行装置

上的工作台4和喷头组件3协同作业，首

先在工件或待打印物上打印基质物料，然

后在工件或待打印物上打印彩色物料，直

至打印完毕。采用本发明的打印方法，最

终形成的图像上部分区域向外凸出，提高

了图像的立体感，更为生动，而且打印快

速、高效、灵活，适合大批量生产。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

权 利 要 求 说 明 书

1.一种采用彩色3D打印装置进行打印的方法，包括如下

步骤1，获取图像信息，通过图像处理模块进行处理，

步骤2，将待打印物或工件(6)置于工作台(4)上，调

喷头的距离，

步骤3，通过执行装置上的工作台(4)和喷头组件(3)

先在工件或待打印物上打印基质物料，任选该步

重复多次，

步骤4，通过执行装置上的工作台(4)和喷头组件(3)

工件或待打印物上打印彩色物料，任选该步骤进

多次，

任选重复进行以上步骤3和4，直至打印完毕。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

步骤1中，图像处理模块处理包括以下分步骤1’-3’：

步骤1’：向图像处理模块中的接收模块输入待打印的图像；

步骤2’：向分层模块中输入分层层数，

步骤：

整待打印物与

协同作业，首

骤进行一次或

协同作业，在

行一次或重复

步骤3’：待计算模块计算完成并且将得到的数据通过输出

递至执行装置后启动执行装置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

步骤2中，将待打印物或工件(6)置于工作台(4)上，

高传感器对待打印物的高度进行测量，待打印物

在0至20mm之间，优选1至15mm，更优选2至

选3至5mm。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，

步骤3和4需要通过执行装置上的工作台(4)和喷头组件

同作业来完成。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，

在执行装置执行打印作业之前，将喷头组件移动至吸液装

上方，并对喷头组件上的喷管做吸液处理。

6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，

模块传

设置红外线测

与喷头的距离

10mm，还优

(3)协

置(5)

在打印过程中，每隔预定时间或者喷头组件沿X轴方向往

次以后将喷头组件移动至废液收集槽(1)上方，并执

优选地，喷头组件沿X轴方向往复移动3-15次，

更优选7-10次后执行一次散喷作业。

7.根据权利要求1至6之一所述的方法以及实施权利要求1

一所述方法的彩色3D打印装置，其特征在于，

所述彩色3D打印装置包括图像处理模块和执行装置，其

所述图像处理模块包括接收模块010、分层模块020、计算

030和输出模块040，

所述执行装置包括工作台(4)和设置在其上方的喷头组

所述工作台用以放置并固定待打印的工件(6)，

所述待打印的工件上喷涂物料，

优选地，所述喷头组件(3)包括多条并列排布的喷管(31)

排布的物料固化装置(36)，在所述喷管(31)

(32)。

8.根据权利要求1至7之一所述的方法以及实施权利要求1

一所述方法的彩色3D打印装置，其特征在于，

复若干

行散喷作业，

优选5-12次，

至6之

中，

模块

件(3)，其中

所述喷头组件用以向

和与喷管并列

上设置有多个喷嘴

至7之

所述喷管(31)内盛装有物料，并分别独立地连接有供料

和/或

多个喷嘴(32)设置在所述喷管(31)上，喷嘴(32)最

级，在喷嘴(32)上设置有电压传感开关

的电压传感开关(37)由导线

(34)与图像处

9.根据权利要求1至8之一所述的方法以及实施权利要求1

一所述方法的彩色3D打印装置，其特征在于，

所述控制芯片(34)和导线(35)设置在喷管(31)内，

所述喷管(31)至少包括用于盛装彩色(如红、黄、蓝色)

一条或多条用于盛装白色基质物料的喷管，优选

所述喷管还包括一条或多条用于盛装黑色物料的

所述喷管(31)有8条，其中，盛装黑色、红

的喷管各有一条，盛装白色/透明色基质物

10.根据权利要求1至9之一所述的方法以及实施权利要求1

一所述方法的彩色3D打印装置，其特征在于，

至9之

物料的喷管和

有4条喷管，

喷管，优选地，

至8之

小直径为纳米至皮米

恒压系统(33)，

(37)，优选地，喷嘴(32)上

(35)连通至控制芯片(34)，所述控制芯片

理模块相连。

色、黄色和蓝色物料

料的喷管有4条。

所述物料固化装置(36)包括一个或两个紫外光灯，优选

于所述多条喷管的两侧，

所述执行装置还包括废液收集槽(1)和吸液装置(5)，

组件(3)沿X轴方向移动时所能经过的路径上，

优选地，所述吸液装置(5)包括吸液接头(51)和负压

选地，所述吸液接头(51)呈一端开口的罩状，

有硅胶垫圈，在所述吸液装置(5)上还

胶等软质材料制成，

所述执行装置还包括用于控制喷头组件(3)沿X轴方向移

轴驱动装置(2)；所述工作台(4)下方设置有机架(8)，

置有控制工作台(4)沿着Y轴方向移动的Y轴驱

机架(8)上还设置有用于控制所述机架

驱动装置(9)。

两个，分别位

都设置在喷头

机(52)，更优

其开口的端面上设置

设置有刮板，所述刮板由硅

动的X

所述机架上设

动装置(7)，在所述

(8)沿Z轴方向移动的Z轴

说 明 书

技术领域

本发明涉及一种采用打印机装置，特别是彩色3D打印装置

的方法，属于彩色3D打印机领域。

背景技术

实物打印是现在比较流行的技术，是指在实物上打印图形，

壳上打印图形，使得打印材料不仅局限于纸张等

CN202213316U公开了一种万能彩色实物数码

料的实物上印刷文字或图案等。但

单的彩色图形，缺乏立体感，

的图形虽然具有立体

量生产。

3D打印生产技术属于成型增材制造技术，由软件把计算机

体图分解成若干层平面切片，通过3D打印机打印

材质所需部件和构件；因其柔性化、客制

部件等优点，具有广阔发展前景。

体成型法、选择性激光烧结

法等，例如CN

印设备。

传统的3D打印一般是粉末3D打印(3DP)，是一种利用微

粘结技术的3D打印方法。喷头在计算机控制下，

信息，在事先铺好的一层粉末材料上，有

分粉末粘结，形成一层截面薄层；

滴喷射、粉末

设计的三维实

比如在手机外

进行快速打印

平面介质，例如

打印机，可以在软、硬质材

是现有的打印机打出的图形都是简

不够生动形象，而通过浮雕的方式雕刻出

感，但是雕刻的成本过高，效率较低，难以大批

输出，从而生产不同

化、近净成型结构复杂的零

目前开发出的生产方法包括激光立

法、选择性电子束烧结法、热融堆积成型

103895228A即公开了一种热融堆积成型法彩色3D打

按照当前分层截面的

选择性地喷射粘结剂，使部

一层成形完后，工作台下降一个层

厚，进行下一层的铺粉，继

已成形零件粘为一体；

而选区喷射粘结剂，成形薄层同时也会与

不断循环此过程，直

至零件加工完为止；通常所成形的零件还

烧结等，从而得到最后的零件。

间进行供粉和粘结剂，

特别是清理

需要一定的后处理，如干燥、

然而，现有的粉末3D打印机需要较长时

固化时间长，而且占用空间庞大，操作过程冗杂，

未成形粉末时不够方便，容易造成粉末污染周围环境。，为此，

CN103935037A公开了一种集成式粉末彩色3D打印机。

如何将实物打印与3D打印技术结合，既获得3D打印的立

够有效降低成本，提高生产效率，从而达到快速、

批量生产，一直是印刷行业追求的目标。

印出彩色3D效果照片的快速打印装

前景。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，开发出一

3D打印装置及采用其的快速打印方法，该装置包括

的喷头组件，可分别沿Y轴方向和Z轴竖直方

件上安装多个喷管，其中分别盛装

物料和多种彩色物料，在一

通过白色基质物料打

过彩色物料打

提高了

具体来说，本发明的目的在于提供一种采用彩色3D打印装

印的方法，包括如下步骤：

体效果，又能

高效、灵活，适合大

正是由于上述原因，能够打

置将会具有巨大的使用价值和市场

种快速彩色

可沿X轴方向移动

向移动的工作台，在喷头组

多种液体打印物料，包括白色基质

次移动过程中，各个喷管分别工作，首先

印出图像，尤其是图像中颜色较深的区域，再通

印图像的色彩，最终形成的图像上部分区域向外凸出，

图像的立体感，更为生动，从而完成本发明。

置进行快速打

步骤1，获取图像信息，通过图像处理模块进行处理，

步骤2，将待打印物或工件6置于工作台4上，调整待打印

离，

物与喷头的距

步骤3，通过执行装置上的工作台4和喷头组件3协同作业，

待打印物上打印基质物料，任选该步骤进行一次

步骤4，通过执行装置上的工作台4和喷头组件3协同作业，

印物上打印彩色物料，任选该步骤进行一次或重

任选重复进行以上步骤3和4，直至打印完毕。

根据本发明，步骤1中，图像处理模块处理包括以下分步

步骤1’：向图像处理模块中的接收模块输入待打印的图像；

步骤2’：向分层模块中输入分层层数，

步骤3’：待计算模块计算完成并且将得到的数据通过输出

行装置后启动执行装置。

根据本发明，步骤2中，将待打印物或工件6置于工作台4

线测高传感器对待打印物的高度进行测量，待打

0至20mm之间，优选1至15mm，更优选2

5mm。

首先在工件或

或重复多次，

在工件或待打

复多次，

骤1’-3’：

模块传递至执

上，设置红外

印物与喷头的距离在

至10mm，还优选3至

根据本发明，步骤3和4需要通过执行装置上的工作台4和

同作业来完成。

根据本发明，在执行装置执行打印作业之前，将喷头组件

置5上方，并对喷头组件上的喷管做吸液处理。

根据本发明，在打印过程中，每隔预定时间或者喷头组件

往复若干次以后将喷头组件移动至废液收集槽1上

优选地，喷头组件沿X轴方向往复移动

10次后执行一次散喷作业。

根据本发明，上述快速打印的方法是采用一种彩色3D打印

所述彩色3D打印装置包括图像处理模块和执行装

所述图像处理模块包括接收模块010、分层模块020、计算

出模块040，

所述执行装置包括工作台4和设置在其上方的喷头组件3，

台用以放置并固定待打印的工件6，所述喷头组

上喷涂物料，

优选地，所述喷头组件3包括多条并列排布的喷管31和与

的物料固化装置36，在所述喷管31上设置有多个

所述喷管31内盛装有物料，并分别独立地连接有供料恒压

或

置，其中，

喷头组件3协

移动至吸液装

沿X轴方向

方，并执行散喷作业，

3-15次，优选5-12次，更优选7-

装置实现的，

模块030和输

其中所述工作

件用以向所述待打印的工件

喷管并列排布

喷嘴32。

系统33，和/

多个喷嘴32设置在所述喷管31上，喷嘴32最小直径为纳米

喷嘴32上设置有电压传感开关37，优选地，喷嘴

关37由导线35连通至控制芯片34，所述控制

连。

所述控制芯片34和导线35设置在喷管31内，

所述喷管31至少包括用于盛装彩色(如红、黄、蓝色)物

条或多条用于盛装白色基质物料的喷管，优选有

还包括一条或多条用于盛装黑色物料的喷

有8条，其中，盛装黑色、红色、黄

装白色/透明色基质物料的喷

所述物料固化装置36包括一个或两个紫外光灯，优选两

所述多条喷管的两侧，

所述执行装置还包括废液收集槽1和吸液装置5，都设置在

X轴方向移动时所能经过的路径上，

优选地，所述吸液装置5包括吸液接头51和负压机52，更

至皮米级，在

32上的电压传感开

芯片34与图像处理模块相

料的喷管和一

4条喷管，所述喷管

管，优选地，所述喷管31

色和蓝色物料的喷管各有一条，盛

管有4条。

个，分别位于

喷头组件3沿

优选地，所述吸液接头51呈一端开口的罩状，其开口的端面上

板由硅设置有硅胶垫圈，在所述吸液装置5上还设置有刮板，所述刮

胶等软质材料制成，

所述执行装置还包括用于控制喷头组件3沿X轴方向移动

装置2；所述工作台4下方设置有机架8，所述机架上

沿着Y轴方向移动的Y轴驱动装置7，在所述

所述机架8沿Z轴方向移动的Z轴驱

的X轴驱动

设置有控制工作台4

机架8上还设置有用于控制

动装置9。

本发明提供的快速彩色3D打印装置及其使用方法具有的

总如下：

(1)本发明提供的快速彩色3D打印装置具有多条物料喷

色的物料，在一次移动过程中，多个喷管

喷涂，打印效率高；

(2)本发明提供的快速彩色3D打印装置具有一条或多条

物料的喷管，能够快速、高效地在待打印

涂层，使得打印出的图像上具有凸

(3)本发明提供的快速彩色3D打印装置中控制喷嘴工作

节约空间，提高了喷头组件的集成化，

便所述控制芯片与图像处理

从而可以精确地控

(4)本发明提供的快速彩色3D打印装置中的物料固化装

避免了紫外光灯温度过高，从而延长了紫

了喷嘴内的物料出现固结而堵塞喷

(5)本发明提供的快速彩色3D打印装置在打印过程中及

余部分

置配备有冷却系统，

的芯片设置在喷管内，

盛装白色或无色基质

管，能够盛装不同颜

有益效果可汇

分别工作，完成多种颜色的

工件上形成具有预定厚度的

起，产生明显的立体感或3D效果；

使得喷头组件的移动更为灵活、方

模块相连，对接收到的控制信息进行分解，

制各个喷嘴；

外光灯的使用寿命，并避免

嘴的现象；

时进行“散喷”，避免了因物料物料中的溶剂成分挥发后造成剩

发生固化而堵塞喷嘴的情况，保证了喷嘴及喷头组件3

量；

(6)本发明提供的采用彩色3D打印装置快速打印方法中，

的工作寿命和工作质

可以简单地通

过设定基质物料层和彩色物料层的打印次数来获

像，操作快速、画质精确度高、立体感强；

(7)本发明提供的采用彩色3D打印装置快速打印方法中，

件或待打印物上形成3D效果的图像，时间可短至

前的3D打印速度。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的执行装置整体结

图2示出根据本发明一种优选实施方式的执行装置整体结

图3示出根据本发明一种优选实施方式的执行装置上喷头

图；

图4示出根据本发明一种优选实施方式的执行装置的喷头

图5示出根据本发明一种优选实施方式的执行装置的喷头

图6示出根据本发明一种优选实施方式的图像处理模块及

图。

附图标号说明：

得不同厚度的打印图

可以在不同工

数分钟，远远快于目

构构示意图；

构侧视图；

组件结构示意

组件侧视图；

组件俯视图；

工作过程示意

1-废液收集槽

2-X轴驱动装置

3-喷头组件

31-喷管

32-喷嘴

33-供料恒压系统

34-控制芯片

35-导线

36-物料固化装置(紫外光灯)

37-电压传感开关

4-工作台

5-吸液装置

51-吸液接头

52-负压机

6-待打印的工件

7-Y轴驱动装置

8-机架

9-Z轴驱动装置

010-接收模块

020-分层模块

030-计算模块

040-输出模块

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通着这

明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说

例性”所说明的任何实施例不必解释为优

中示出了实施例的各种方面，

指出，不必按比例绘制附图。

根据本发明提供一种快速彩色3D打印装置，该装置包括图

执行装置，其中：

所述图像处理模块包括接收模块010、分层模块020、计算 模块030和输

像处理模块和

明性”。这里作为“示

些说明，本发

于或好于其它实施例。尽管在附图

但是除非特别

出模块040，用于接收图像信息，对接收到的图像

分别计算出每一层的颜色分布，进而计算

时间，最后，把计算出的信息传递

作。所述执行装置包括工作

所述工作台用以放置并

件用以向所述

喷头

信息做分层处理，并

出打印该图层时喷头的工作

至执行装置，用以控制执行装置工

台4和设置在其上方的喷头组件3，其中

固定待打印的工件6，即待打印物，所述喷头组

待打印的工件(待打印物)上喷涂物料，进一步地，所述

组件。

在一个优选的实施方式中，所述喷头组件3包括多条并列

31和与喷管并列排布的物料固化装置36，在所述喷

喷嘴32，可参见图3、图4、图5。

根据本发明，所述多条喷管31内都盛装有物料，所述多条

别独立地连接有供料恒压系统33，所述供料恒压系

31内物料充足；

排布的喷管

管31上设置有多个

喷管31都分

统33用以保证喷管

根据本发明，在所述喷管31上设置有多个喷嘴32所述喷嘴

其最小直径可达纳米甚至皮米级，在每个喷嘴32上

关37，通过电压传感开关37控制喷嘴32

紧密排列有极多的喷嘴，可

同颜色的细小物料液

后的颜色。

在优选的实施方式中，每个喷嘴32上的电压传感开关37都

通至控制芯片34，所述控制芯片与图像处理模块相

信息进行分解，以精确地控制各个喷嘴的

32很细小，

都设置有电压传感开

是否喷料以及喷料量。由于喷管上

以使得喷涂的物料均匀，液滴细小，当不

滴位于同一区域时，肉眼识别到的颜色即为组合

由导线35连

连，对接收到的控制

工作，可参见图3、图4、图5中所示。

本发明中优选地，所述控制芯片34和导线35都设置在喷管

间，减少喷管外的构造，同时能够避免过多的导

降低密封导管的难度。

本发明使用的喷嘴可以是满足以上性能指标的商用或自制

以使用CN1676331A公开的喷墨头及其制造方

喷头(由日本精工电子集团所生产)、

日本爱普生(EPSON)、

本东芝

根据本发明，所述喷管31可以有多条，但至少包括用于盛

喷管和用于盛装白色基质物料的喷管，优选包括

色物料的喷管和用于盛装白色基质物料的

以有4条，4条喷管内分别盛装不同

黄色物料、蓝色物料和白色/

管还可以包括有一条

所述的用于盛

选设置多

优选地，所述喷管有8条，分别用于盛装不同颜色的物料，

色物料、盛装红色物料、盛装黄色物料、盛装蓝

条，盛装白色/透明色基质物料的喷管有4

根据本发明，所述喷管中盛装的物料在喷管内呈液态，为

内，以节约空

线穿过喷管壁，从而

喷嘴，例如可

法，例如还可采用日本精工

日本柯尼卡(KONICA)压电式喷头、

日本京瓷(KYOCERA)、日本理光(RICOH)、日

(TOSHIBA)、英国赛尔(XAAR)工业喷墨喷头、美国北极

星(SPECTRA)打印热发泡喷头、压电式喷头、美国泰鼎

(TRIDENT)等等。

装彩色物料的

用于盛装红、黄、蓝

喷管，因此所述喷管至少可

颜色的物料，分别包括红色物料、

透明色基质物料；进一步优选地，所述喷

或多条用于盛装黑色物料的喷管，更进一步地，

装白色/透明色基质物料的喷管设置有一条或多条，优

条，从而有利于快速、多量地打印基质物料，不但降低成本，

而且还大大提高了打印效率。

其中，盛装黑

色物料的喷管各有一

条。

了使从喷管经喷嘴喷出的物料快速固化，在所述喷头组件3中

还设置有与所述多个喷管并列排布的物料固化装置36。

优选地，所述物料在紫外光的照射下能够快速固化，因此

的物料固化装置36包括能够向外发射紫外光的

如为LED紫外光灯组，所述紫外光

分别位于所述多条喷管的两

在紫外光的照射下

根据本发明，所述物料固化装置36配备有冷却系统，例如

可以避免紫外光灯温度过高，从而延长了紫外光

在未冷却情况下，物料固化装置启动后

80℃，甚至高达100℃，不但不

内的物料，使其溶剂

常进行。而通

至30℃以

本发明快速彩色3D打印装置中使用的物料可以是一种组

光固化树脂和颜料，所述颜料包括白色或透明色

料，所述光固化树脂为紫外光照射下发生

态使用，将树脂溶解和/或分散于溶

根据本发明，可以使用常规的光固化光敏树脂，如以下低

酸树脂、环氧树脂、不饱和聚酯、改性丙烯酸酯

氨酯丙烯酸酯、聚脂丙烯酸酯、聚醚丙烯

是其中一种或多种的混合物形成。

根据本发明，可以将常规的无机颜料与光固化光敏树脂混

料，优选将其溶于或悬浮于溶剂中，所述无机颜

本发明中所述

紫外光灯或紫外光灯组，例

灯可以有一个或两个，优选两个，

侧，物料按照图像的形状喷洒在预定区域，

立即固化成型。

水冷却系统，

灯的使用寿命。例如，

温度可达50℃以上，有时达到

利于紫外灯长期使用，而且也会影响喷嘴

蒸发后树脂物固结，从而堵塞喷嘴，影响打印正

过冷却后，可以将其温度降低到40℃以下，优选降低

下，例如达到室温，或者温度介于15-25℃之间。

合物，其包括

的基质物料和彩色物

光固化反应的树脂，为了液

剂中。

聚物：纯丙烯

(环氧丙烯酸酯、聚

酸酯、有机硅低聚物，可以

合形成基质物

料例如可以是钛白颜料，所述溶剂例如可以为常用的有机溶剂，

如醇类溶剂，酮类溶剂，酯类溶剂，优选醇类溶剂，更优选为

乙醇或其水溶液。

根据本发明，可以将常规的彩色颜料与光固化光敏树脂混

料，优选将其溶于或悬浮于溶剂中，所述彩色颜

机、有机彩色颜料，优选有机彩色颜料，

料。所述溶剂例如可以为常用的有

酯类溶剂，优选醇类溶剂，

本发明采用的打印用物料还可以包括各种添加剂，非限定

阳离子引发剂，例如为Irgacure261、UV1-6976；

自由基引发剂，例如1-羟基环己基苯甲乙酮、安息香二甲

4-对甲苯巯基二苯甲酮；

促进剂，如3，4-二甲氧基苄醇、3，4-亚甲二氧基苄醇、

流平剂，例如八甲基四硅氧烷聚氧化乙烯共聚物、七甲基

化乙烯氧化丙烯共聚物、八甲基四硅氧烷聚氧化

聚甲基苯基聚氧化乙烯共聚物；

活性稀释剂，为双官能团或单官能团乙烯基醚类单体，例

基二甲醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、三甘

二醇二乙烯基醚。

合形成彩色物

料例如可以是各种无

例如蒽醌类或酞菁类彩色颜

机溶剂，如醇类溶剂，酮类溶剂，

更优选为乙醇或其水溶液。

性地列举如下：

醚、二苯甲酮、

4-甲氧基苄醇；

三硅氧烷聚氧

乙烯氧化丙烯共聚物、

如1，4-环己

醇二乙烯基醚、二乙

消泡剂，例如GP聚醚/疏水白炭黑复合消泡剂、GPE聚醚/

合消泡剂、硬脂酸丁酯/疏水白碳黑复合消泡剂。

疏水白碳黑复

在一个优选的实施方式中，所述工作台4和喷头组件3之间

进一步地，工作台4的移动方向与喷头组件3的

本发明中优选地，所述工作台4能够沿Y轴方向移动，所述

够沿X轴方向移动，其中，X轴方向和Y轴方向都

进一步地，所述工作台还能够在沿Y轴

如图2中所示，其中的Z轴方

在一个优选的实施方式中，如图1、图2中所示，所述执行

液收集槽1和吸液装置5，所述废液收集槽1和吸

头组件3沿X轴方向移动时所能经过的路径

根据本发明，当所述喷头组件沿X轴方向移动到所述废液

方并且停车时，可以执行“散喷”作业，所述废

述“散喷”作业喷出的废墨。本发

时向外最大限度地喷

当物料尤其是

从而堵

所述吸液装置5包括吸液接头51和负压机52，所述吸液接

上相匹配，当所述喷头组件沿X轴方向移动到所

能够相对移动，

移动方向互相垂直；

喷头组件3能

位于同一个水平面内，

方向移动的同时沿竖直方向移动，

向表示竖直方向。

装置还包括废

液装置5都设置在喷

上。

收集槽1的上

液收集槽用于收集并盛装所

明中所述的散喷是指喷管上所有的喷嘴同

射物料的一种喷洒作业，由于物料具有挥发性，

物料中的溶剂成分挥发后，剩余部分很容易发生固化，

塞喷嘴，所述散喷的目的在于通过喷嘴大量地向外喷料，使得

在物料的流动过程中带走固化或者部分固化并且粘结在喷嘴上

的物料，以避免固化了的物料堵塞喷嘴，保证喷嘴及喷头组件

3的工作寿命和工作质量。

头与喷头组件

述吸液装置的上方并

且停车时，所述吸液接头与喷头组件可以

喷头组件向下移动或者吸液接头向

组件密封连接，通过所述负

气吸出。所述吸液装

发现打印质量

料和空

在竖直方向上相对移动，即

上移动，使得所述吸液接头与喷头

压机提供动力将喷管及喷嘴内的物料及空

置主要在长时间停车后首次启动时工作，或者在

不理想时工作，通过负压机提供外力将喷嘴中残留的物

气吸出，进而使得喷嘴中充满物料，

没有断层。

在进一步优选的实施方式中，所述吸液接头51呈一端开口

口的端面上设置有硅胶垫圈，通过硅胶垫圈与喷

使得喷嘴被密封在由喷头组件构成的密闭

在所述吸液装置5上还设置有刮板，所述刮板由硅胶等软

当所述负压机完成抽吸作业后所述刮板在密闭腔

部裸露粘结的物料挂掉，以保证喷嘴的整

在一个优选的实施方式中，如图1、图2中所示，所述执行

于控制喷头组件3沿X轴方向移动的X轴驱动装置

方设置有机架8，所述机架上设置有控制工

的Y轴驱动装置7，在所述机架8上还设

方向移动的Z轴驱动装置9，本发

7和Z轴驱动装置9都可

的驱动原理可

滚珠

根据本发明，所述图像处理模块包括接收模块010、分层

算模块030和输出模块040。

的罩状，其开

头组件的紧密接触，

腔体内。

质材料制成，

体内移动，将喷嘴外

洁，使得喷嘴处于待机状态。

装置还包括用

2；所述工作台4下

作台4沿着Y轴方向移动

置有用于控制所述机架8沿Z轴

明中所述的轴驱动装置2、Y轴驱动装置

以选用本领域中常用的驱动装置，各个驱动装置

以相同也可以不同，如带传动装置、齿轮齿条传递装置、

丝杠等。

模块020、计

如图6中所示，所述接收模块010用于接收待打印的图像信

数据线、蓝牙等传送方式将待打印的图像信息传

所述分层模块020用于根据图像的颜色深浅程度将图像分

包括至少一层基质层和一层彩色层，因此最少需

础上也可以将图像分成更多层，即一层或

色层。基质层的存在即导致最终图

成多层，一般

息，可以通过

递至接收模块；

要分为两层，在此基

多层基质层和一层或多层彩

像具有

立体效果，基质层可以选择打印一次或多次，即一次打

料形成较厚基质，或者多次打印基质物料，最终

在基质层上打印彩色层，也可以基质层与

以选择设置任意数量的层数，具体

及打印图像立体感强弱自由

效果或立体感越强，打

由分层模块分出的多个图片层中，至少有一个图片层中包

印图像的色彩信息，该图片层的信息需要被传递

算模块来计算打印该图片层所需的颜色配

多个图片层中，还包括有记载着图

图片层可以有多个，且不同

其打印顺序是首先打印记载深颜色区域信息的图片层，且

/透明色的物料打印，同为记载深颜色区域信息的

载的区域较大的图片层，所述记载深颜色

成后，该待打印的工件上已经具有

述带有待打印图像的色彩信

印较多基质物

形成较厚基质，最后

彩色层交替打印。原则上可

层数根据期望的打印图像清晰程度

选择。也就是说，分出的层数越多，3D

印质量也越高，相应也延长打印时间。

含有带有待打

至计算模块，通过计

比及相应的喷头工作状况；

像中深颜色区域信息的图片层，该

图片层上记载的区域大小也可以是不同的；

可以只用白色

图片层则优先打印记

区域信息的图片层都打印完

了一定厚度，再在此基础上打印所

息的图片层。上述打印过程主要适用于分

层较少时的情况，如

息的图片层的

以使得

果分层很多，可以在打印所述记载深颜色区域信

过程中适当插入带有待打印图像的色彩信息的图片层，

最终打印出的产品照片上凸起部分的侧部颜色均匀，立体感丰

富。

所述计算模块030用于根据待打印图像的色彩信息计算打

需的颜色配比及相应的喷头工作状况，即通过分

况，计算出为打印该颜色所需要的原始物

括红色物料、蓝色物料和黄色物料。

所述输出模块用于将分层模块和计算模块传递出的信息统

装置，对执行装置进行控制，包括控制执行装置

轴方向移动、工作台沿Y轴方向移动和工作台

控制紫外光灯36的开闭，电压传感开

物料。

根据本发明，还提供一种采用上述彩色3D打印装置进行快

包括如下步骤：

步骤1，获取图像信息，通过图像处理模块进行处理，

步骤2，将待打印物或工件6置于工作台4上，调整待打印

离，

印该图片层所

析任意一点处颜色状

料的配比，所述原始物料包

一发送至执行

上喷头组件3沿X

沿Z轴方向移动，还包括

关37在预定时刻开启，喷嘴喷洒

速打印的方法，

物与喷头的距

步骤3，通过执行装置上的工作台4和喷头组件3协同作业，

待打印物上打印基质物料，任选该步骤进行一次

首先在工件或

或重复多次，

步骤4，通过执行装置上的工作台4和喷头组件3协同作业，

印物上打印彩色物料，任选该步骤进行一次或重

任选重复进行以上步骤3和4，直至打印完毕。

以上步骤1中，图像处理模块处理主要包括以下分步骤

步骤1’：向图像处理模块中的接收模块输入待打印的图像；

步骤2’：向分层模块中输入分层层数，

步骤3’：待计算模块计算完成并且将得到的数据通过输出

行装置后启动执行装置。

以上步骤2中，将待打印物或工件6置于工作台4上，待打

距离原则上越近越好，但是前提是不能刮到喷头，

高传感器对待打印物的高度进行测量，一

离在0至20mm之间，优选1至

选2至10mm，还优选3至5mm。

以上步骤3是在工件或待打印物上打印基质物料，可以打

视所需基质物料的厚度而定；

以上步骤4是在工件或待打印物上打印彩色物料，可以是

即打印完彩色物料即结束打印；但需要打印图

者基质物料的厚度较厚时，该彩色物

图案侧面露出基质材料。

以上步骤3和4需要通过执行装置上的工作台4和喷头组件

在工件或待打

复多次，

1’-3’：

模块传递至执

印物与喷头的

为此，设置红外线测

般控制待打印物与喷头的距

15mm，更优

印一次或多次，

最后一次打印，

案立体或3D效果较明显或

料也可以打印多次，从而可以避免

3协同作业来

完成。

根据本发明，在启动执行装置之前需要检查执行装置上的

设备状态是否正常，并且在启动前将待打印工

根据本发明，在执行装置执行打印作业之前，需要将喷头

液装置5上方，并对喷头组件上的喷管做吸液处

根据本发明，在打印过程中，每隔预定时间或者喷头组件

往复若干次以后需要将喷头组件移动至废液收集槽

作业，本发明中优选地，喷头组件沿X轴方

5-12次，更优选7-10次后执行一次散

进一步地，在执行装置打印图像的过程中，首先是盛装有

基质物料的喷管上的喷嘴喷洒物料，该喷管通过喷

者透明色的图像，并且该图像有立体感，

最后有盛装有红色、黄色、蓝色

待打印工件的打印作

优选地，待打印的工件的待打印区域为白色，以增强视觉

根据本发明提供的打印装置及打印方法打印出的产品为彩

体视觉效果的图像，该图像与输送至图像处理模

区别在于该图像并不是平面图形，其在

物料是否充足，

件安装并固定在工作台上；

组件移动至吸

理；

沿X轴方向

1上方，并执行散喷

向往复移动3-15次，优选

喷作业。

白色/透明色

洒物料打印出白色或

图像上的部分区域向外凸出，

和黑色的喷管上的喷嘴喷洒物料，完成对

业。

效果，如果该待打印区域为非白色，可以考虑首先将该区域喷

涂成白色，另外，本发明中所述的白色/透明色物料，优选为白

色物料。

色的、带有立

块中的图像基本一致，

在颜色较深的区域具有一定的高度，

即该区域向上凸出，增强

实施例1

了图像的立体感，显得更为生动、形象。

待打印工件为手机外壳，计划在在背面打印人物半身肖像

为此，首先通过数据线或蓝牙将待打印的肖像照片数字信

处理模块的接收模块；

根据要获得的立体或3D效果，例如肖像照片中人物脸庞轮

衣等希望出现凸起部位，设置不同深浅程度的颜

颜色深浅程度将图像分成多层，包括至少

多层彩色层；

将对应基质层的图片层的信息传递至计算模块，通过计算

印该图片层所需的颜色配比及相应的喷头工作状

将手机外壳置于工作台4上，调整待打印物与喷头的距离

执行装置通过输出模块接收到计算模块计算得到的数据，

时开启用于使物料固化的紫外光灯。首先喷头组

动，在手机外壳上打印白色基质物料(其为钛

树脂和乙醇溶液中)，然后工作台4

照片。

息传递至图像

廓、头发、上

色，然后根据图像的

一层或多层基质层和一层或

模块来计算打

况；

为3mm；

然后启动，同

件3沿X轴方向移

白粉悬浮于丙烯酸类光固化

沿Y

轴方向移动相应于喷头组件3宽度的距离，然后喷头组件3

方向移动并打印白色基质物料，视所需凸起的厚度，

多次，从而获得厚度约1mm或更厚一些的

继续沿X轴

此步骤可进行一次或

白色基质层。

之后可以调整高度，即工作台沿Z轴的竖直方向向下移动，

处于合适的可打印位置。

随后将对应彩色层的图片层的信息传递至计算模块，计算

所需的颜色配比及相应的喷头工作状况；

喷头组件3沿X轴方向移动，在手机外壳的基质层上打印彩

相应各彩色染料溶于丙烯酸类光固化树脂和乙醇

台4沿Y轴方向移动相应于喷头组件3宽度的

沿X轴方向移动并打印彩色物料，此

品，其效果为某些部位具有

整个过程耗时约3-5分钟。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这

是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，

种替换和改进，这些均落入本发明的保护

些实施方式仅

色物料(其为

打印该图片层

使得手机壳仍

溶液中)，然后工作

距离，然后喷头组件3继续

步骤可只进行一次，即获得最终产

厚约1mm或更厚的凸起的彩色立体图像。

可以对本发明进行多