本發(fā)明是關(guān)于一種噴液裝置，尤指一種適用于立體快速成型機(jī)的噴液裝置。

背景技術(shù)：

3D打印(3D Printing)成型技術(shù)，亦稱為快速成型(Rapid Prrototyping，RP)技術(shù)，因快速成型技術(shù)具有自動(dòng)、直接及快速，可精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蚩芍圃熘苯邮褂玫牧慵虺善?，從而可?duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速的評(píng)估，修改及功能試驗(yàn)，大大縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，因而使得3D打印成型技術(shù)廣受青睞。

然快速成型技術(shù)中，有一種膠水噴印固化粉末成型(Color-Jet Printing，CJP，或稱Binder Jetting)技術(shù)，因具備噴印膠水及顏色墨水的噴液裝置，其所采用的噴液裝置僅單純的噴出特定的膠水或是顏色墨水，故其所采用的噴液裝置與一般打印裝置常用的噴印墨匣并無(wú)兩樣。

是以，就目前三維打印成型技術(shù)裝置的產(chǎn)業(yè)而言，其所面臨的技術(shù)瓶頸即在于如何研發(fā)出一種可因應(yīng)噴液的三維打印成型技術(shù)、并搭配其所采用各種不同的成型物質(zhì)，例如：高分子材料、生物組織材、可食用性材料…等、或是可更進(jìn)一步容設(shè)多種的顏色墨水的噴印裝置，且更需因應(yīng)不同的成型材料以調(diào)控適當(dāng)?shù)臏囟龋娇捎诓黄茐某尚筒牧系那樾蜗逻M(jìn)行三維打印成型作業(yè)。

有鑒于此，如何發(fā)展一種更廣泛地應(yīng)用于三維打印成型技術(shù)的噴液裝置，實(shí)為目前迫切需要解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種應(yīng)用性高、且可因應(yīng)不同材質(zhì)進(jìn)行溫度調(diào)整的噴液裝置，俾可解決已知三維打印成型技術(shù)中所面臨的技術(shù)瓶頸。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明的一較廣義實(shí)施態(tài)樣為提供一種噴液裝置，包含：至少一容器，以容置液體物質(zhì)；至少一噴液芯片，設(shè)置于至少一容器的底部，每一噴液芯片具有噴孔板及多個(gè)液滴產(chǎn)生器，噴孔板上具有多個(gè)噴孔，每一噴孔與其中一個(gè)液滴產(chǎn)生器相對(duì)應(yīng)，且每一液滴產(chǎn)生器均具有加熱層；以及背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)，設(shè)置于至少一容器內(nèi)；當(dāng)液滴產(chǎn)生器受驅(qū)動(dòng)時(shí)，液體物質(zhì)流至至少一噴液芯片，加熱層亦受驅(qū)動(dòng)以加熱，使加熱層的溫度介于0至500度，并使通過(guò)加熱層的一部分液體物質(zhì)形成汽化氣泡，汽化氣泡推移其余的液體物質(zhì)由每一噴孔噴出；當(dāng)液滴產(chǎn)生器不受驅(qū)動(dòng)時(shí)，背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)維持至少一容器中的負(fù)壓力而使該液體物質(zhì)不致泄漏。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明的另一較廣義實(shí)施態(tài)樣為一種噴液裝置，包含：至少一容器，以容置液體物質(zhì)；至少一噴液芯片，設(shè)置于至少一容器的底部，每一噴液芯片具有一噴板及多個(gè)液滴產(chǎn)生器，噴孔板上具有多個(gè)噴孔，每一該噴孔其中一個(gè)液滴產(chǎn)生器相對(duì)應(yīng)，且每一該滴產(chǎn)生器均具有加熱層；以及背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)，設(shè)置于該至一容器內(nèi)；當(dāng)液滴產(chǎn)生器受驅(qū)動(dòng)時(shí)，該體物質(zhì)流至該至少噴液芯片，加熱層亦受驅(qū)動(dòng)以加熱，使加熱層的溫度介于0至500度，以致液體物質(zhì)借由熱膨脹，由每一噴孔噴出；當(dāng)液滴產(chǎn)生器不受驅(qū)動(dòng)時(shí)，背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)維持至少一容器中的負(fù)壓力而使該液體物質(zhì)不致泄漏。

【附圖說(shuō)明】

圖1A為本發(fā)明的噴液裝置示意圖。

圖1B為圖1A所示的噴液裝置的底部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1A所示的噴液裝置應(yīng)用于一三維打印成型技術(shù)的示意圖。

圖3為圖1A所示的噴液裝置的噴液芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的噴液裝置采以泡棉的背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的噴液裝置采以氣袋的背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明的噴液裝置采以氣袋結(jié)合彈片的背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)示意圖。

【符號(hào)說(shuō)明】

1、3、4；5：噴液裝置

10、30、40、50：匣體

11、31、41、51：噴液芯片

110：液滴產(chǎn)生器

110a：加熱層

111：噴孔板

111a：噴孔

12、32、42、52：背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)

13、33、43、53：液體物質(zhì)

14：軟板

2：三維成型物

20：成型托盤

400、500：氣孔

520：氣袋

521：彈性元件

522：壓板

【具體實(shí)施方式】

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō)明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說(shuō)明之用，而非架構(gòu)于限制本發(fā)明。

請(qǐng)同時(shí)參閱圖1A、圖1B、圖2及圖3，其中圖1A為本發(fā)明的噴液裝置示意圖，圖1B為圖1A所示的噴液裝置的底部結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1A所示的噴液裝置應(yīng)用于一三維打印成型技術(shù)示意圖，圖3為圖1A所示的噴液裝置的噴液芯片結(jié)構(gòu)示意圖。于本實(shí)施例中，噴液裝置1是應(yīng)用于一三維打印成型技術(shù)裝置中，但不以此為限，且噴液裝置1包含至少一容器、至少一噴液芯片11以及一背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)12。

以本實(shí)施例為例，該至少一容器是可為但不限為一匣體10，以容置一液體物質(zhì)13，該至少一噴液芯片11設(shè)置于匣體10的底部，并具有噴孔板 111(如圖3所示)及多個(gè)液滴產(chǎn)生器110(如圖3所示)，該噴孔板111上具有多個(gè)噴孔111a(如圖3所示)，每一噴孔111a與其中一個(gè)液滴產(chǎn)生器110相對(duì)應(yīng)，且每一液滴產(chǎn)生器110均具有一加熱層110a(如圖3所示)。

而該背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)12是設(shè)置于匣體10內(nèi)，用以維持匣體10內(nèi)的一負(fù)壓力，促使該液體物質(zhì)13流通至該噴液芯片11處，而該噴液芯片11不受驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以防止該液體物質(zhì)13泄漏于噴液裝置1之外。

如此，當(dāng)該液滴產(chǎn)生器110受驅(qū)動(dòng)時(shí)，該液體物質(zhì)13流通于該噴液芯片11處，該加熱層110a因受驅(qū)動(dòng)信號(hào)予以加熱，使加熱層110a的溫度介于0至500度，并使該液體物質(zhì)13由每一噴孔111a噴出；當(dāng)液滴產(chǎn)生器110不受驅(qū)動(dòng)時(shí)，背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)12則維持匣體10內(nèi)的負(fù)壓力，以使該液體物質(zhì)13不泄漏至該噴液裝置1之外。

于本實(shí)施例中，匣體10是可由但不限由金屬材質(zhì)、塑膠材質(zhì)、塑膠包覆金屬材質(zhì)的至少其中之一的材質(zhì)所構(gòu)成。且該噴液芯片11亦可為但不限為熱汽泡式噴液芯片、壓電式噴液芯片及微機(jī)電(MEMS)制程制造噴液芯片的至少其中之一的噴液芯片。

以及，如圖1B所示，本實(shí)施例的匣體10更可具有一軟板14，但不以此為限，且軟板14是設(shè)置于匣體10的一側(cè)面上、并延伸至匣體10的底部，而與設(shè)置于匣體10底部的噴液芯片11相連通，該軟板14在裝置受驅(qū)動(dòng)指令時(shí)，可提供連通該噴液芯片11上的液滴產(chǎn)生器110(如圖3所示)的控制電源及驅(qū)動(dòng)信號(hào)，進(jìn)而使該噴液芯片11的液滴產(chǎn)生器110中的加熱層110a受激勵(lì)進(jìn)行加熱，促使該匣體10內(nèi)的液體物質(zhì)可流通經(jīng)由該噴液芯片11的液滴產(chǎn)生器110所對(duì)應(yīng)噴孔111a噴出；并可如圖2所示，透過(guò)噴液裝置1持續(xù)對(duì)匣體10內(nèi)的液體物質(zhì)13進(jìn)行適當(dāng)溫度的加熱、噴出，使液體物質(zhì)13噴出堆疊于一成型托盤20上，進(jìn)而以層層堆疊出一三維成型物2。

請(qǐng)續(xù)參閱圖3，如圖所示，噴液裝置1的每一個(gè)噴液芯片11均具有多個(gè)液滴產(chǎn)生器110及噴孔板111，液滴產(chǎn)生器110是具有多層結(jié)構(gòu)，并可如前所述，受軟板14提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)以進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，且每一液滴產(chǎn)生器110均具有一加熱層110a，當(dāng)液滴產(chǎn)生器110接獲驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，加熱層110a即隨的激勵(lì)以進(jìn)行加熱，并可使加熱層110a的溫度依據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的不同以加熱至不同溫度，且該 溫度是介于0至500度之間。

舉例來(lái)說(shuō)，若匣體10內(nèi)容設(shè)的液體物質(zhì)13為一水滴時(shí)，當(dāng)加熱層110a受驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)，而加熱到攝氏100度，以使部分的水滴可汽化以形成汽化氣泡。

然而，若匣體10內(nèi)容設(shè)的液體物質(zhì)13為一生物細(xì)胞組織液及至少一低沸點(diǎn)的可汽化液體所構(gòu)成混合的液體物質(zhì)13，則加熱層110a受驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)，而僅加熱至攝氏30～40度時(shí)，以使該至少一種低沸點(diǎn)的可汽化液體受熱形成汽化氣泡，但該生物細(xì)胞組織液可于此溫度下維持活性而不受破壞，借由該低沸點(diǎn)的可汽化液體可推移其余的液體物質(zhì)13，亦即汽化推移該生物細(xì)胞組織液由該噴孔噴出。由此即可理解，本發(fā)明的加熱層110a的加熱溫度是可由不同的液體物質(zhì)13而任施變化，并不以此為限。于一些實(shí)施例中，該生物細(xì)胞組織液是利用一自體細(xì)胞大量培養(yǎng)而得，或由一自體器官的組織細(xì)胞或一結(jié)締組織的生物基材所構(gòu)成，并不以此為限。

除前述這些實(shí)施態(tài)樣之外，噴液裝置1中所容設(shè)的液體物質(zhì)13更可為但不限為構(gòu)成三維成型物的熱塑性高分子材料。

舉例來(lái)說(shuō)，若該液體物質(zhì)13為一熱塑性高分子材料時(shí)，則當(dāng)液滴產(chǎn)生器110受驅(qū)動(dòng)時(shí)，該熱塑性高分子材料會(huì)流通至該噴液芯片11處，加熱層110a亦受驅(qū)動(dòng)激勵(lì)進(jìn)行加熱，使該加熱層110a的溫度介于0至500度，以致該熱塑性高分子材料借由熱膨脹，由每一個(gè)噴孔111a噴出。

于本實(shí)施例中，該熱塑性高分子材料是可為但不限為塑膠材料及支撐材料，舉例來(lái)說(shuō)，熱塑性高分子材料是包含一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚酰胺、一聚甲醛、一纖維素塑料、一聚四氟乙烯、一聚酰亞胺、一聚苯硫醚、一聚碳酸脂的至少其中之一或其混合物，以作為塑膠材料，但不以此為限，又或者是，該熱塑性高分子材料是可包含一聚乳酸(PLA)、一丙烯腈－丁二烯－苯乙烯(ABS)、一丁二烯－苯乙烯(BS)、一丙烯腈－苯乙烯(AS)、一尼龍(Nylon)、一尼龍6、一尼龍66、一聚酸甲酯(PMMA)、一氯化聚乙烯(CPE)、一丙烯酸酯類(ACR)、一硝酸纖維素、一乙基纖維素、一醋酸纖維素、一聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PETE或PET)、一聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚對(duì)苯二甲酸二丁酯(PBT)、改質(zhì)聚氯化二甲基苯(m-PPE)的 至少其中之一或其混合物，以作為支撐材料，但不以此為限。

然無(wú)論噴液裝置1的匣體10中所容設(shè)的液體物質(zhì)13為可汽化產(chǎn)生汽化氣泡的水或是其他低沸點(diǎn)的可汽化液體、或是生物組織液、或是熱塑性高分子材料、或是其他可食用的液體物質(zhì)等，其均須透過(guò)匣體10內(nèi)設(shè)置的背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)12來(lái)維持匣體10內(nèi)的負(fù)壓力，如此一來(lái)，當(dāng)噴液芯片11上的液滴產(chǎn)生器110不受驅(qū)動(dòng)時(shí)，則可透過(guò)背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)12以調(diào)節(jié)匣體10內(nèi)的負(fù)壓力，進(jìn)而使液體物質(zhì)13不會(huì)泄漏至該噴液裝置1之外。

請(qǐng)參閱圖4，其為本發(fā)明的噴液裝置采以泡棉的背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)示意圖。于本實(shí)施例中，噴液裝置3亦可應(yīng)用于一三維打印成型技術(shù)裝置中，但不以此為限，且噴液裝置3包含至少一容器、至少一噴液芯片31以及背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)32。與前述實(shí)施例相仿，該至少一容器亦可為但不限為匣體30，以容置液體物質(zhì)33，且噴液芯片31的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、其受驅(qū)動(dòng)后的作動(dòng)方式均與前述實(shí)施例相仿，故于此不再贅述之。惟于本實(shí)施例中，如圖所示，噴液裝置3的背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)32設(shè)置于匣體30內(nèi)，且該背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)為一多孔性吸收材，例如可為一泡棉，用以維持匣體30內(nèi)的一負(fù)壓力，以使液體物質(zhì)33于該噴液芯片31未受驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)下不會(huì)泄漏。

請(qǐng)參閱圖5，其為本發(fā)明的噴液裝置采以氣袋的背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)示意圖。于本實(shí)施例中，噴液裝置4可應(yīng)用于一三維打印成型機(jī)中，但不以此為限，且噴液裝置4包含至少一容器、至少一噴液芯片41以及背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)42。與前述實(shí)施例相仿，該至少一容器亦可為但不限為匣體40，以容置液體物質(zhì)43，且噴液芯片41的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、其受驅(qū)動(dòng)后的作動(dòng)方式均與前述實(shí)施例相仿，故于此不再贅述之。惟于本實(shí)施例中，如圖所示，噴液裝置4的背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)42是為一氣袋，且該氣袋設(shè)置于匣體40之內(nèi)，并與匣體40上方的氣孔400相連通，用以將外界空氣透過(guò)氣孔400而導(dǎo)入氣袋中，并可透過(guò)氣袋的膨脹與收縮，進(jìn)而以調(diào)節(jié)匣體40之內(nèi)部壓力，并可維持匣體40內(nèi)的一負(fù)壓力，以使該液體物質(zhì)43于該噴液芯片41未受驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)下不會(huì)泄漏。

請(qǐng)參閱圖6，其為本發(fā)明的噴液裝置采以氣袋結(jié)合彈片的背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)示意圖。于本實(shí)施例中，噴液裝置5同樣可應(yīng)用于一三維打印成型機(jī)中，但不以此為限，且噴液裝置5亦包含至少一容器、至少一噴液芯片51以及背壓調(diào) 整機(jī)構(gòu)52。與前述這些實(shí)施例相仿，該至少一容器亦可為但不限為匣體50，以容置液體物質(zhì)53，且噴液芯片51的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、其受驅(qū)動(dòng)后的作動(dòng)方式均與前述這些實(shí)施例相仿，故于此不再贅述之。惟于本實(shí)施例中，如圖所示，噴液裝置5的背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)52是為由氣袋520及彈片組件所構(gòu)成的構(gòu)件，于本實(shí)施例中，彈片組件包含一壓板522及彈性元件521，彈性元件521可為但不限為具彈性的彈片或彈簧等，壓板522的一面是與彈性元件521連接，另一面則與氣袋520相抵觸，氣袋520是與匣體50上方的氣孔500相連通，用以將外界空氣透過(guò)氣孔500而導(dǎo)入氣袋520中，當(dāng)外界空氣透過(guò)氣孔500進(jìn)入氣袋520時(shí)，氣袋520體積膨脹并推擠氣袋520一側(cè)的壓板522，此時(shí)借由連接于壓板522的彈性元件521的彈性作用，可控制氣袋520的膨脹與收縮的程度，進(jìn)而以調(diào)節(jié)匣體50內(nèi)的壓力，于一些實(shí)施例中，氣袋520的數(shù)量可為但不限為多個(gè)，壓板522及彈性元件521所構(gòu)成的彈片組件的數(shù)量亦可為二，以分別抵頂于氣袋520的兩相對(duì)側(cè)，故該氣袋520及彈片組件的數(shù)量是可依實(shí)際需求調(diào)整，并不以前述的數(shù)量為限。同樣地，于本實(shí)施例中，透過(guò)氣袋520的膨脹與收縮，進(jìn)而可調(diào)節(jié)匣體50之內(nèi)部壓力，以使液體物質(zhì)53于噴液芯片51未受驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)下不會(huì)泄漏。

綜上所述，本發(fā)明的噴液裝置，能廣泛應(yīng)用于三維打印成型機(jī)中，透過(guò)設(shè)置于噴液裝置底部的噴液芯片，進(jìn)而于其內(nèi)部的液體物質(zhì)于流通于噴液芯片時(shí)，可由液滴產(chǎn)生器中的加熱層，因應(yīng)不同材質(zhì)的液體物質(zhì)以進(jìn)行溫度調(diào)整，以由噴孔噴出不同材質(zhì)的液體物質(zhì)，除此之外，透過(guò)噴液裝置內(nèi)部的背壓調(diào)整機(jī)構(gòu)，進(jìn)而可維持噴液裝置內(nèi)部的負(fù)壓力，使噴液芯片未受驅(qū)動(dòng)時(shí)，液體物質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生泄漏，不僅提供了可更廣泛應(yīng)用的噴液裝置，同時(shí)更利于推廣三維打印技術(shù)，并使三維打印技術(shù)更為普及化。

本發(fā)明得由熟知此技術(shù)的人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請(qǐng)專利范圍所欲保護(hù)者。