用于三维物体打印期间的测试图案形成的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种三维物体打印机，其从第一打印头中的多个喷射器喷射构建材料的滴以在构件的第一区域上形成物体并且从第二打印头中的多个喷射器喷射支撑材料的滴以支撑构件的第一区域上的物体。第二打印头将支撑材料的滴喷射到独立于第一区域的构件的第二区域上以形成衬底层。第一打印头将构建材料的滴喷射到衬底层上以形成打印测试图案。图像传感器生成打印测试图案的图像数据以识别第一打印头中的不工作喷射器。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及三维物体打印系统，并且更特别地，涉及在三维物体打印系统的操作期间形成测试图案的系统和方法。
技术介绍
三维打印也称为数字增材制造，是从实质上任何形状的数字模型制造三维固体物体的过程。许多三维打印技术使用增材过程，其中在先前淀积的层的顶部上构建部件的连续层。这些技术中的一些使用喷墨打印，其中一个或多个打印头喷射材料的连续层。三维打印与主要依赖通过减材过程从工件去除材料的传统物体形成技术(如切割或钻孔)可区分。用这些打印机生产三维物体会需要数小时，对于一些物体，甚至需要数天来生产物体。在用三维打印机生产三维物体中出现的一个问题是喷射形成物体的材料滴的打印头中的喷射器的一致功能性。在物体的打印期间，一个或多个喷射器会通过与打印头成角度而不是垂直于打印头喷射材料、喷射小于喷射器应当喷射的滴或通过根本未能喷射任何滴而劣化。遭受这些操作缺陷的任何一个的喷射器被称为不工作喷射器。如果一个或多个喷射器的操作状态在物体的打印期间劣化，则在打印操作完成之前不能评估打印物体的质量。因此，需要数小时或多天的打印作业会由于打印头中的不工作喷射器而产生不符合规范的物体。一旦检测到这样的物体，打印物体报废，恢复程序应用于打印头以恢复喷射器功能性，并且重复打印作业。因此，对三维物体打印机的改进将是有利的，其在打印操作期间允许识别不工作喷射器以允许修正不工作喷射器而不引起部分打印物体的损失。
技术实现思路
<br>在一个实施例中，已开发一种三维物体打印机，其在三维打印操作期间形成构建材料的打印测试图案。所述三维物体打印机包括：构件，所述构件配置成在三维物体打印过程期间接收构建材料和支撑材料；包括第一多个喷射器的第一打印头，所述第一多个喷射器配置成朝着所述构件喷射构建材料的滴；支撑材料分配器，所述支撑材料分配器配置成将支撑材料排出到所述构件上；图像传感器，所述图像传感器配置成生成形成于所述构件上的构建材料和支撑材料的扫描图像数据；以及控制器，所述控制器可操作地连接到所述第一打印头、所述支撑材料分配器和所述图像传感器。所述控制器配置成操作所述支撑材料分配器以在所述构件的第一区域上形成支撑材料的第一层；操作所述第一打印头中的所述第一多个喷射器以将构建材料的滴的第一预定图案的一部分喷射到所述支撑材料的第一层上从而形成第一测试图案的第一部分；操作所述图像传感器以生成所述第一测试图案的第一部分的扫描图像数据；操作所述支撑材料分配器以在所述构件的第一区域上在所述支撑材料的第一层和所述第一测试图案的第一部分之上形成支撑材料的至少一个另外的层；操作所述第一打印头中的所述第一多个喷射器以将构建材料的滴的第二预定图案的一部分喷射到所述至少一个另外的层上从而形成第一测试图案的第二部分；操作所述图像传感器以生成所述测试图案的第二部分的扫描图像数据；以及参考所述第一测试图案的第一部分的扫描图像数据和所述第一测试图案的第二部分的扫描图像数据识别所述第一打印头中的至少一个不工作喷射器。在另一实施例中，已开发一种操作三维物体打印机以在三维打印操作期间形成构建材料的打印测试图案的方法。所述方法包括：用控制器操作支撑材料分配器以在构件的第一区域上形成支撑材料的第一层；用所述控制器操作第一打印头中的第一多个喷射器以将构建材料的滴的第一预定图案的一部分喷射到所述支撑材料的第一层上从而形成第一测试图案的第一部分；用所述控制器操作图像传感器以生成所述第一测试图案的第一部分的扫描图像数据；用所述控制器操作所述支撑材料分配器以在所述构件的第一区域上在所述支撑材料的第一层之上形成支撑材料的至少一个另外的层；用所述控制器操作所述第一打印头中的所述第一多个喷射器以将构建材料的滴的第二预定图案的一部分喷射到所述至少一个另外的层上从而形成第一测试图案的第二部分；用所述控制器操作所述图像传感器以生成所述测试图案的第二部分的扫描图像数据；以及用所述控制器参考所述第一测试图案的第一部分的扫描图像数据和所述第一测试图案的第二部分的扫描图像数据识别所述第一打印头中的至少一个不工作喷射器。在另一实施例中，已开发一种操作三维物体打印机的方法。所述方法包括：用控制器操作第一打印头中的第一多个喷射器以在构件的第一区域上形成第一构建材料的第一层；用所述控制器操作第二打印头中的第二多个喷射器以将由第二构建材料的滴形成的第一预定图案的一部分喷射到所述第一构建材料的第一层上从而形成第一测试图案的第一部分；用所述控制器操作图像传感器以生成所述第一测试图案的第一部分的扫描图像数据；用所述控制器操作所述第一打印头中的所述第一多个喷射器以在所述构件的第一区域上在所述构建材料的第一层和所述第一测试图案的第一部分之上形成第一构建材料的至少一个另外的层；用所述控制器操作所述第二打印头中的所述第二多个喷射器以将第二构建材料的滴的第二预定图案的一部分喷射到所述第一构建材料的至少一个另外的层上从而形成第一测试图案的第二部分；用所述控制器操作所述图像传感器以生成所述测试图案的第二部分的扫描图像数据；以及用所述控制器参考所述第一测试图案的第一部分的扫描图像数据和所述第一测试图案的第二部分的扫描图像数据识别所述第一打印头中的至少一个不工作喷射器。附图说明在结合附图进行的以下描述中解释在三维物体打印期间形成测试图案的装置或打印机的前述方面和其它特征。图1是三维物体打印机的图示。图2是另一三维物体打印机的图示。图3是来自图1的支撑材料和构建材料的打印测试图案的第一堆叠以及构建材料和支撑材料的打印图案的第二堆叠的视图。图4是包括由多个打印头中的喷射器形成的标记的预定图案的测试图案的示例性描绘。图5是用于在打印头执行三维打印操作时操作三维物体打印机以形成测试图案并且识别打印头中的不工作喷射器的过程的方块图。图6是用于在打印头执行三维打印操作时操作三维物体打印机以形成测试图案并且识别打印头中的不工作喷射器的另一过程的方块图。具体实施方式为了本文中所公开的设备的环境以及设备的细节的一般理解，参考附图。在附图中，相似的附图标记标示相似的要素。当在本文中使用时，术语“构建材料”指的是以液滴的形式从一个或多个打印头中的多个喷射器喷射以形成在三维物体打印机中形成的物体中的材料层的材料。构建材料的例子包括、但不限于热塑性塑料、UV可固化聚合物和粘结剂，其可以被液化以便作为液滴从一个或多个打印头中的喷射器喷射并且随后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维物体打印机，其包括：构件，所述构件配置成在三维物体打印过程期间接收构建材料和支撑材料；包括第一多个喷射器的第一打印头，所述第一多个喷射器配置成朝着所述构件喷射所述构建材料的滴；支撑材料分配器，所述支撑材料分配器配置成将所述支撑材料排出到所述构件上；图像传感器，所述图像传感器配置成生成形成于所述构件上的所述构建材料和所述支撑材料的扫描图像数据；以及控制器，所述控制器可操作地连接到所述第一打印头、所述支撑材料分配器和所述图像传感器，所述控制器配置成操作所述支撑材料分配器以在所述构件的第一区域上形成所述支撑材料的第一层；操作所述第一打印头中的所述第一多个喷射器以将所述构建材料的滴的第一预定图案的一部分喷射到所述支撑材料的第一层上从而形成第一测试图案的第一部分；操作所述图像传感器以生成所述第一测试图案的第一部分的扫描图像数据；操作所述支撑材料分配器以在所述构件的第一区域上在所述支撑材料的第一层和所述第一测试图案的第一部分之上形成所述支撑材料的至少一个另外的层；操作所述第一打印头中的所述第一多个喷射器以将所述构建材料的滴的第二预定图案的一部分喷射到所述至少一个另外的层上从而形成所述第一测试图案的第二部分；操作所述图像传感器以生成所述测试图案的第二部分的扫描图像数据；以及参考所述第一测试图案的第一部分的扫描图像数据和所述第一测试图案的第二部分的扫描图像数据识别所述第一打印头中的至少一个不工作喷射器。...

【技术特征摘要】
2014.10.08 US 14/5098271.一种三维物体打印机，其包括：
构件，所述构件配置成在三维物体打印过程期间接收构建材料和支撑
材料；
包括第一多个喷射器的第一打印头，所述第一多个喷射器配置成朝着
所述构件喷射所述构建材料的滴；
支撑材料分配器，所述支撑材料分配器配置成将所述支撑材料排出到
所述构件上；
图像传感器，所述图像传感器配置成生成形成于所述构件上的所述构
建材料和所述支撑材料的扫描图像数据；以及
控制器，所述控制器可操作地连接到所述第一打印头、所述支撑材料
分配器和所述图像传感器，所述控制器配置成
操作所述支撑材料分配器以在所述构件的第一区域上形成所述支撑
材料的第一层；
操作所述第一打印头中的所述第一多个喷射器以将所述构建材料的
滴的第一预定图案的一部分喷射到所述支撑材料的第一层上从而形成第
一测试图案的第一部分；
操作所述图像传感器以生成所述第一测试图案的第一部分的扫描图
像数据；
操作所述支撑材料分配器以在所述构件的第一区域上在所述支撑材
料的第一层和所述第一测试图案的第一部分之上形成所述支撑材料的至
少一个另外的层；
操作所述第一打印头中的所述第一多个喷射器以将所述构建材料的
滴的第二预定图案的一部分喷射到所述至少一个另外的层上从而形成所
述第一测试图案的第二部分；
操作所述图像传感器以生成所述测试图案的第二部分的扫描图像数
据；以及
参考所述第一测试图案的第一部分的扫描图像数据和所述第一测试
图案的第二部分的扫描图像数据识别所述第一打印头中的至少一个不工
作喷射器。
2.根据权利要求1所述的三维物体打印机，所述控制器还配置成：
在所述第一测试图案的第一部分的扫描图像数据和所述第一测试图
案的第二部分的扫描图像数据中响应所述第一预定测试图案中的标记的
缺失，将所述第一多个喷射器中的所述至少一个不工作喷射器识别为缺失
喷射器，所述标记对应于所述缺失喷射器。
3.根据权利要求1所述的三维物体打印机，所述支撑材料分配器还包
括：
包括第二多个喷射器的第二打印头，所述第二多个喷射器配置成朝着
所述构件喷射支撑材料的滴；并且
所述控制器还配置成：
操作所述第二打印头中的所述第二多个喷射器以在所述构件的第一
区域上形成所述支撑材料的第一层；以及
操作所述第二打印头中的所述第二多个喷射器以在所述构件的第一
区域上在所述支撑材料的第一层之上形成所述支撑材料的至少一个另外
的层。
4.根据权利要求3所述的三维物体打印机，其还包括：
包括第三多个喷射器的第三打印头，所述第三多个喷射器配置成朝着
所述构件喷射所述构建材料的滴；并且
所述控制器可操作地连接到所述第三打印头并且还配置成：
操作所述第三打印头中的所述第三多个喷射器以将所述构建材料的
滴的第一预定图案的另一部分喷射到所述支撑材料的第一层上从而形成
所述第一测试图案的第一部分；
操作所述第三打印头中的所述第三多个喷射器以将所述构建材料的
滴的第二预定图案的另一部分喷射到所述支撑材料的至少一个另外的层
上从而形成所述第一测试图案的第二部分；以及
在所述第一测试图案的第一部分和第二部分的扫描图像数据中参考
由所述第一打印头形成的第一多个标记和由所述第二打印头形成的第二
多个标记之间的对齐误差，识别所述第一打印头中的所述至少一个不工作
喷射器。
5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·A·迈兹，B·R·康罗，P·J·唐纳森，J·J·福克英斯，P·A·霍西尔，R·J·克莱克讷，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：美国;US