本發(fā)明是關于一種三維全彩復合打印裝置，尤指一種適用于立體快速成型機的三維全彩復合打印裝置。

背景技術：

3D打印(3D Printing)成型技術，亦稱為快速成型(Rapid Prrototyping，RP)技術，因快速成型技術具有自動、直接及快速，可精確地將設計思想轉變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蚩芍圃熘苯邮褂玫牧慵虺善?，從而可對產品設計進行快速的評估，修改及功能試驗，大大縮短產品的開發(fā)周期，因而使得3D打印成型技術廣受青睞。

現(xiàn)今3D打印成型技術正處于蓬勃發(fā)展的階段，所采用的快速成型技術也各異，目前業(yè)界所采用的快速成型技術主要包含下述幾種技術：膠水噴印固化粉末成型(Color-Jet Printing，CJP，或稱Binder Jetting)技術、熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM)技術、激光燒結液態(tài)樹脂成型(Stereo Lithography Apparatus，SLA)技術、紫外光固化液態(tài)樹脂成型(Multi-Jet Modeling，MJM)技術、或是激光燒結固態(tài)粉末成型(Selective Laser Sintering，SLS)技術等等，但不以此為限。

然前述這些快速成型技術中，除了膠水噴印固化粉末成型(Color-Jet Printing，CJP，或稱Binder Jetting)技術能產生全彩的3D成型物外，其余3D打印成型技術均無法能制造全彩的產品，因此對被稱為第三次工業(yè)革命的3D打印成型技術而言，是一個極大產品技術的缺失，沒有真正全彩的產品，意味著人類的科技又回到一個色彩表現(xiàn)被限制的時代，對3D打印成型產業(yè)而言是一個致命缺失。

此技術瓶頸主要是因為3D打印成型技術是利用基層堆疊技術，即如圖1所示，當欲制造出3D成型物A時，主要是先透過電腦解析A的型態(tài)與 結構，將之切分為A’所示的多個疊層，隨后再透過前述等3D打印成型技術，利用逐層印刷并堆疊成型的方式，將A’所示的疊層以XY的軸向進行印刷，再層層堆疊，使其于Z方向進行堆疊，最后會形成如A所示的半圓形的3D成型物。同樣地，如欲進行圖2所示的錐形瓶狀的3D成型物B，則同樣將B切分為B’所示的多個疊層，再進行逐層印刷并堆疊成型，從而制造出錐形瓶狀的3D成型物B。然而，在很多3D打印成型技術的所以無法制成全彩3D產品，主要是在逐層堆疊時，缺乏相對應能產生全彩技術的打印頭。

舉例來說，已知激光燒結液態(tài)樹脂成型(Stereo Lithography Apparatus，SLA)技術則是透過以一UV光源照射，并沿著各分層截面輪廓，對液態(tài)UV固化樹脂薄層產生聚合反應，以使該液態(tài)UV固化樹脂薄層固化，再逐層堆疊成形。然而于此UV光固化液態(tài)樹脂成型過程中，由于作為成型材料的液態(tài)UV固化樹脂是為單一色彩，且在其以UV光照射進行固化及逐層堆疊過程中，沒有任何裝置可實施全彩的噴印作業(yè)，故以此SLA技術所制作出的3D成型物亦僅能維持原有液態(tài)UV固化樹脂的原色，而無法制造出全彩化的3D產品。

是以，就目前3D打印成型技術裝置的產業(yè)而言，其所面臨的技術瓶頸即為全彩表現(xiàn)問題，因此如何使此致命的先前技術的缺失能被改善，是目前3D打印成型產業(yè)上迫切需要去解決的主要課題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種可實施全彩化的3D打印的三維全彩復合打印裝置，應用于激光燒結液態(tài)樹脂成型(Stereo Lithography Apparatus，SLA)技術以實施全彩化的3D打印，俾可解決目前眾多3D打印成型技術無法制造出全彩化的技術瓶頸。

為達上述目的，本發(fā)明的一較廣義實施態(tài)樣為提供一種全彩復合打印裝置，適用于成形一液態(tài)樹脂的成型物，其包含：多個殼體，具有至少一分離殼體及一其他殼體，每一該殼體具有至少一個空室，且該至少一分離殼體與該其他殼體分離架構于至少一個位移機構上以進行XY方向的平面位移；光源組件，設置于該至少一分離殼體的該空室中，提供一光源；至少一顏色墨水，每一該顏色墨水分別容設于該其他殼體的該至少一空室中；至少一噴墨芯片，每一該噴墨芯片對應 設于該其他殼體的一底面，且每一該噴墨芯片均具有多個噴孔，連通該至少一顏色墨水，并受該至少一噴墨芯片驅動噴出該至少一顏色墨水；以及一成型托盤，架構于一升降臺上，以進行Z方向的位移；該成型托盤上承載支撐由該分離殼體的該光源組件的該光源照射該液態(tài)樹脂的微滴，使之固化成形的一固化微滴，再由該其他殼體上的該噴墨芯片的該多個噴孔噴出該至少一顏色墨水至該固化微滴上，使其成形一三維成型物的一單切層，經重復施作該光源照射固化該液態(tài)樹脂的微滴及噴印該顏色墨水于該單切層上，以構造出該三維成型物的一堆疊層，如此反復構造出多個該堆疊層，最終固化成形一全彩化的三維成型物。

為達上述目的，本發(fā)明的另一較廣義實施態(tài)樣為一種全彩復合打印裝置，適用于成形一液態(tài)樹脂的成型物，其包含：多個殼體具有至少一分離殼體及一其他殼體，每一該殼體具有至少一個空室，且至少一分離殼體與其他殼體分離架構于至少一個位移機構上以進行XYZ三方向的位移；光源組件，設置于至少一分離殼體的該空室中，提供一光源；至少一顏色墨水，每一該顏色墨水分別容設于該其他殼體的該至少一空室中；至少一噴墨芯片，每一該噴墨芯片對應設于該其他殼體的一底面，且每一該噴墨芯片均具有多個噴孔，連通該至少一顏色墨水，并受該至少一噴墨芯片驅動噴出該至少一顏色墨水；以及一成型托盤，架構于一升降臺上，，以進行Z方向的位移；該成型托盤上承載支撐由該分離殼體的該光源組件的該光源照射該液態(tài)樹脂的微滴，使之固化成形的一固化微滴，再由該其他殼體上的該噴墨芯片的該多個噴孔噴出該至少一顏色墨水至該固化微滴上，使其成形一三維成型物的一單切層，經重復施作該光源照射固化該液態(tài)樹脂的微滴及噴印該顏色墨水于該單切層上，以構造出三維成型物的一堆疊層，如此反復構造出多個該堆疊層，最終固化成形一全彩化的三維成型物。

【附圖說明】

圖1為已知的3D成型物的堆疊分層示意圖。

圖2為另一已知的3D成型物的堆疊分層示意圖。

圖3為本發(fā)明的三維全彩復合打印裝置應用于激光燒結液態(tài)樹脂成型機的第一較佳實施例示意圖。

圖4為位移機構上架構分離殼體及其他殼體的配置示意圖。

圖5為本發(fā)明的三維全彩復合打印裝置應用于激光燒結液態(tài)樹脂成型機的第二較佳實施例示意圖。

【符號說明】

1、3：激光燒結液態(tài)樹脂成型機

10、30：殼體

10a、30a：分離殼體

10b、30b：其他殼體

101、101a、101b、101c、301、301a、301b、301c：空室

11、31：光源組件

12、32：顏色墨水

13、33：噴墨芯片

131：底面

14、34：成型托盤

15、35：多功能復合打印裝置

16、36：成型槽

17、37：升降臺

18、18a、18b、38、38a、38b：位移機構

19、39：液態(tài)樹脂

2、4：成型物

A、B：3D成型物

A’、B’：3D成型物的分層結構

【具體實施方式】

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本發(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，且其中的說明及圖示在本質上是當作說明之用，而非架構于限制本發(fā)明。

請參閱圖3，其是為本發(fā)明的三維全彩復合打印裝置應用于激光 燒結液態(tài)樹脂成型(SLA)機的第一較佳實施例示意圖。于本實施例為例，該三維全彩復合打印裝置15是適用于激光燒結液態(tài)樹脂成型(SLA)機1中，以成形一液態(tài)樹脂19的成型物2，該液態(tài)樹脂19容置于一成型槽16中，而該三維全彩復合打印裝置15包含多個殼體10、一光源組件11、至少一顏色墨水12、至少一噴墨芯片13及一成型托盤14。

于本實施例中，該多個殼體10包含至少一分離殼體10a及其他殼體10b，且每一殼體10中至少包含一個空室101，且該多個殼體10是可由但不限由金屬材質、塑膠材質、塑膠包覆金屬材質的至少其中之一種材質所構成。以本實施例為例，該多個殼體10是區(qū)分為一個分離殼體10a與其他殼體10b，且分離殼體10a與其他殼體10b是彼此分離設置，且該分離殼體10a具有一空室101a，而該其他殼體10b則具有二個空室101b、101c，但不以此為限。

于一些實施例中，如圖3所示，該多個殼體10架構于至少一個位移機構18上以進行XY方向的平面位移，且該至少一分離殼體10a與該其他殼體10b是分離地架構于該至少一個位移機構18上，亦即該分離殼體10a及該其他殼體10b共同架構于同一個位移機構18上以進行XY方向平面位移，但該分離殼體10a及該其他殼體10b是為分離架構于該位移機構18的不同位置上，以進行XY方向平面位移，又或者是，于另一些實施例中，如圖4所示，該分離殼體10a是可架構于一個位移機構18a上以進行XY方向的平面位移，而該其他殼體10b則架構于另一個位移機構18b上以進行XY方向的平面位移，換言之，該分離殼體10a及該其他殼體10b是可架構于同一位移機構18上或是不同的位移機構18a、18b上以進行XY方向的平面位移，其是可依照實際施作情形而任施變化。

請續(xù)參閱圖3，如圖所示，本實施例的三維全彩復合打印裝置15的光源組件11是設置于該分離殼體10a的空室101a中，以提供一光源，對液態(tài)樹脂19照射，并沿著成型物2的一分層截面輪廓進行掃描，使液態(tài)樹脂19產生聚合反應，以固化成一樹脂微粒(未圖示)。于本實施例中，光源組件11所提供的光源是為一紫外線(UV)光，且于光源組件11的底部更具有可提供對準照射的相關結構(未圖示)，俾可供該紫外線光對液態(tài)樹脂19進行對準照射。

于本實施例中，該至少一顏色墨水12可為黑色墨水或彩色墨水，但不以此為限。每一該顏色墨水12分別容設于該其他殼體10b的該至少一空室 101b、101c中。

每一該至少一噴墨芯片13是對應設置于該其他殼體10b的一底面131，且每一該噴墨芯片13均具有多個噴孔(未圖示)，連通該至少一顏色墨水12，并受該至少一噴墨芯片13驅動噴出該至少一顏色墨水12；于一些實施例中，該噴墨芯片13是可為但不限為熱汽泡式噴墨芯片、壓電式噴墨芯片及微機電(MEMS)制程制造的至少其中之一種噴墨芯片13。

又以本實施例為例，該其他殼體10b的空室101b內為容置黑色的顏色墨水12，則其所對應的噴墨芯片13則為具有單一流道的黑色噴墨芯片13，而該其他殼體10b的另一個空室101c內為容置彩色的顏色墨水12，其所對應于彩色的顏色墨水12的噴墨芯片13則為具有三流道的彩色噴墨芯片13，但不以此為限。或是于另一些實施例中，該至少一噴墨芯片13是為二個噴墨芯片13，分別對應于空室101b、101c，且該二噴墨芯片13是為具有二流道的雙色噴墨芯片13，但不以此為限。

除此之外，于另一些實施例中，該多個殼體10的該其他殼體10b亦可具有四個用以容設四種顏色墨水12的空室101，且每一空室101各容設一種顏色墨水12，并由其所對應的噴墨芯片13的噴孔對應輸出其對應的顏色墨水12，該對應的噴墨芯片13的數(shù)量同樣為四，且其是均為具有單一流道的單色噴墨芯片13。當然，殼體10的該其他殼體10b亦可具有六個用以容設六種顏色墨水12的空室101，由其所對應的噴墨芯片13的噴孔輸出對應的顏色墨水12，且該對應的噴墨芯片13的數(shù)量同樣為六個，且其是均為具有單一流道的單色噴墨芯片13，甚至，殼體10的該其他殼體10b亦可具有七個用以容設七種顏色墨水12的空室101，由其所對應的噴墨芯片13的噴孔輸出對應的顏色墨水12，則該對應的噴墨芯片13的數(shù)量同樣為七個，且其是均為具有單一流道的單色噴墨芯片13。由此可見，其他殼體10b的空室101、顏色墨水12及噴墨芯片13的數(shù)量、設置方式及型態(tài)等是可依照實際情形而任施變化，并不以此為限。

如圖3所示，本發(fā)明的三維全彩復合打印裝置15的成型托盤14亦設置于成型槽16中，且架構于一升降臺17上，并可由升降臺17的帶動以進行Z方向的垂直升降位移，且于成型托盤14上承載支撐由該光源組件11的光源照射該液態(tài)樹脂19的微滴，使之固化成型于該成型托盤14上。

本發(fā)明的三維全彩復合打印裝置15進行全彩化的三維成型程序是為先由該位移機構18控制位移該分離殼體10a，使該分離殼體10a內裝設的光源組件11以紫外光源照射該成型托盤14上的該液態(tài)樹脂19的微滴，使之固化成型于該成型托盤14上欲成型的位置，復由該位移機構18控制位移該其他殼體10b，使設置于其他殼體10b上的噴墨芯片13的多個噴孔對應到該成型托盤14上的該液態(tài)樹脂19的微滴成型固化位置上，并使該噴孔于一預定時間噴出顏色墨水12附著于該固化微滴上，以成形一三維成型物的單切層，再由該升降臺17控制在Z方向位移，以帶動成型托盤24于Z方向位移欲成型另一層單切層的高度，復重復施作光固化該液態(tài)樹脂19的微滴及噴印顏色墨水12于該已成型單切層上，以構造出三維成型物的堆疊層，如此反復上述堆疊位移、光固化液態(tài)樹脂19及噴色制程構造出多個堆疊層，最終固化成形一全彩化的三維成型物2。

又請續(xù)參閱圖5，其是為本發(fā)明三維全彩復合打印裝置應用于激光燒結液態(tài)樹脂成型(SLA)機的第二較佳實施例示意圖。以本實施例為例，該三維全彩復合打印裝置35包含多個殼體30、一光源組件31、至少一顏色墨水32、至少一噴墨芯片33及一成型托盤34。其相關結構特征如前第一較佳實施例所述，在此不再贅述，僅就與第一較佳實施例不同的處做說明。

于本實施例中，該多個殼體30同樣包含至少一分離殼體30a與其他殼體30b，且分離殼體30a與其他殼體30b是架構于至少一個位移機構38上做XYZ方向平面位移，與前述實施例不同的是，本實施例的多個殼體30更增加了Z方向的位移，其中該至少一分離殼體30a與該其他殼體30b是分離架構于該同一個位移機構38上，亦即該分離殼體30a及該其他殼體30b共同架構于一個位移機構38上做XYZ方向平面位移，但該分離殼體30a及該其他殼體30b是為分離架構于該位移機構38的不同位置上以進行XYZ方向平面位移，又于另一些實施例中，該分離殼體30a亦可架構于一個位移機構38a上以進行XYZ方向的位移(如圖4所示)，而該其他殼體30b則架構于另一個位移機構38b上以進行XYZ方向的位移(如圖4所示)，換句話說，該分離殼體30a及該其他殼體30b可分離地設置于同一位移機構38上，或是可分離地設置于不同的位移機構38a及38b上，其是可依照實際施作情形而任施變化，并不以此為限。

于本實施例中，本發(fā)明的三維全彩復合打印裝置35進行全彩化 的三維成型程序是為先由該位移機構38控制該分離殼體30a以進行XYZ三方向的位移，使該分離殼體30a內裝設的光源組件31以紫外光源照射該成型托盤34上的該液態(tài)樹脂39的微滴，使之固化成型于該成型托盤34上欲成型的位置，復由該位移機構38控制該其他殼體30b進行XYZ三方向的位移，使設置于其他殼體10b上的噴墨芯片33的噴孔對應到該成型托盤34上的該液態(tài)樹脂39的微滴成型固化位置上，并使該噴孔于一預定時間噴出顏色墨水32附著于該固化微滴上，以成形一三維成型物的單切層，再由該升降臺37控制在Z方向位移，以帶動成型托盤34于Z方向位移欲成型另一層單切層的高度，復重復施作光固化該液態(tài)樹脂39的微滴及噴印顏色墨水32于該已成型單切層上，以構造出三維成型物的堆疊層，如此反復上述堆疊位移、光固化液態(tài)樹脂19及噴色制程構造出多個堆疊層，最終固化成形一全彩化的三維成型物4。

綜上所述，本發(fā)明的三維全彩復合打印裝置，能廣泛應用于激光燒結液態(tài)樹脂成型(SLA)技術，透過位移機構帶動三維全彩復合打印裝置的殼體于XY方向上進行平面位移、或是于XYZ三方向進行位移，以有效地實施全彩化的3D打印，不僅可突破傳統(tǒng)單色的3D成型物的技術瓶頸，增加3D成型物的色彩擬真及藝術性，同時更利于推廣全彩化3D打印技術，并使全彩化3D打印技術更為普及化。

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