带有发光装置和光子探测器的打印头组件制造方法及图纸

根据示例，一种设备可以包括打印头组件，所述打印头组件包含支撑打印头的壳体。所述打印头可以具有：喷嘴，用于将功能剂的液滴沿相应的飞行路径射出到构建材料颗粒层上，以由所述构建材料颗粒形成3D物体的部段；发光装置阵列，用于在相应的飞行路径中引导相应的光束；以及光子探测器阵列，用于检测从所述发光装置阵列的光源引导的相应光束，所述发光装置和所述光子探测器被支撑到所述壳体上。所述设备还可以包括：控制器，用于基于所述光子探测器是否检测到所述光束来确定是否有任何喷嘴在不正确地操作，并且响应于确定有喷嘴不正确地操作而输出关于不正确操作的喷嘴的指令。

Print Head Module with Light Emitting Device and Photon Detector

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有发光装置和光子探测器的打印头组件
技术介绍
在三维(3D)打印中，通常使用增材打印工艺来从数字模型制造三维固体零件。3D打印通常用于快速产品原型设计、模具生成、母模生成和短期制造。一些3D打印技术被认为是增材工艺，因为它们涉及将连续层或体积的材料施加到现有表面(模板或前一层)。这与通常依赖于去除材料以产生最终零件的传统加工工艺不同。3D打印通常需要固化或熔融构建材料，这对于一些材料可以使用热辅助挤出、熔化或烧结来实现，并且对于其他材料可以使用数字光投影技术来实现。增材制造技术通常采用分层工艺，其中构建材料的颗粒铺展成层并选择性地熔融在一起。在该工艺之后，将另外的颗粒铺展成另一层并选择性地熔融在一起。在多个层上重复此工艺以构建具有期望结构的3D零件。附图说明以下(多个)附图中通过示例而非限制的方式图示了本公开的特征，其中，相似的附图标记指示相似的元件，其中：图1A和图1B分别示出了可以在部分3D打印操作的期间实施的示例设备的一部分的部分截面正视图和仰视图；图1C示出了根据另一示例的在图1A和图1B中描绘的设备的部分截面正视图；图2A和图2B分别示出了另一示例设备的部分截面正视图和截面侧视图；图3示出了可以采用图1A至图1C和图2A至图2B中所示的打印头组件中任一或两者的示例3D打印机的等距视图；图4示出了可以被实施以由构建材料颗粒制造3D物体的另一示例设备的框图，所述另一示例设备也可以是3D制造装置、3D打印机等；图5示出了用于在3D物体打印操作期间利用探测器来检测故障喷嘴的示例方法，该探测器和包含喷嘴的打印头一样安装到共同的壳体上；以及图6示出了可以作为图5中操作的一部分或代替图5中操作实施的方法的流程图。具体实施方式可能有多种原因导致打印头喷嘴不正确地操作，例如，未能射出液滴、射出具有非预期尺寸的液滴、在不正确的时间射出液滴等。这些原因可以包括例如不正确工作的射出元件、堵塞或部分堵塞的喷嘴孔等。在3D打印中，不正确操作的喷嘴可导致3D物体形成有部分熔融的或不正确熔融的区域、颜色缺陷等。不正确熔融的区域会弱化形成的3D物体或以其他方式导致形成的3D物体有缺陷。由于构建材料颗粒以及在打印3D物体中使用的试剂可能相对昂贵，因此打印有缺陷的3D物体在打印3D物体所花费的金钱成本和时间两方面都代价较高。本文公开了用于在3D物体打印操作期间检测故障喷嘴的设备和方法。本文所公开的设备可以包括发光装置(或等同地，光源)和光子探测器(或等同地，探测器)，所述光子探测器用于在3D物体打印操作期间当从喷嘴射出液滴时检测功能剂的液滴。发光装置和光子探测器可以与包含喷嘴的打印头安装到同一壳体上，从而使发光装置和光子探测器能够与打印头同时移动。在这方面，在本文公开的设备和方法中，可以在3D物体的打印期间的任何时刻检测液滴。根据示例，在打印操作期间检测液滴使得可以实时检测故障喷嘴。故障喷嘴的实时检测使得可以同时确定是否继续打印未完成的3D物体。例如，当控制器确定喷嘴已经发生故障时，控制器可以停止打印3D物体并且可以等待来自操作者的进一步指令。在其他示例中，控制器可以实施缓解操作，所述缓解操作使得另一喷嘴或其他喷嘴将液滴输送到故障喷嘴打算输送液滴的位置上。这样，例如，通过实施本文公开的设备和方法，如果已知在3D物体的打印期间存在缺陷，则可以减少所打印的3D物体中的缺陷和/或可以停止3D物体的打印，这可以减少所浪费的构建材料颗粒和试剂。在继续之前，应注意到在此所使用的术语“包括”和“包括有”是指“包括”或“包括有”以及“至少包括”或“至少包括有”，但不限于此。术语“基于”是指“基于”和“至少部分地基于”，但不限于此。首先参照图1A和图1B，分别示出了可以在部分3D打印操作期间实施的示例设备100的一部分的部分截面正视图和仰视图。应当理解的是，图1A和图1B中示出的设备100可以包括附加部件，并且在不脱离本文公开的设备100的范围的情况下可以去除和/或修改本文描述的一些部件。如图1A和图1B中所示，设备100可以包括打印头组件102，所述打印头组件可以包含支撑打印头106的壳体104。打印头106可以包括沿着打印头106的大部分长度或全部长度沿多个列(例如，沿单色墨槽的两列)布置的多个喷嘴108。在打印头106上可以设置按相对密集排列布置定位的相对大量的喷嘴108，从而能够以高分辨率(例如，600dpi、1200dpi等)从喷嘴108输送液体(例如，功能剂)。如图1B中所示，喷嘴108可以沿着喷嘴108的列以交错的方式布置，因为交错布置可以使喷嘴108能够以相对较高的分辨率进行打印。在其他示例中，一列中的喷嘴108可以与另一列中的喷嘴108对齐，或者喷嘴108可以布置成单列。附加地或在其他示例中，可沿壳体104设置多个打印头106。在以上讨论的任何示例中，可以在每个喷嘴108内设置相应的射出元件110。射出元件110可以是已知或尚未已知的用于打印头喷嘴中的任何合适类型的射出元件。合适类型的射出元件110的示例可以包括热敏电阻器，所述热敏电阻器可以被加热以使喷嘴108的射出腔室中所含的功能剂在射出元件110上蒸发，并且形成迫使功能剂离开喷嘴108的孔的气泡。合适类型的射出元件110的其他示例可以包括压电射出元件，当在压电元件上施加电力时压电射出元件会变形，其中，所述变形迫使功能剂通过相应的孔离开喷嘴108。合适类型的射出元件110的进一步示例可以包括机械喷墨器，所述机械喷墨器可以包括可被打开以提供功能剂的连续流(例如将功能剂沉积为连续喷墨)的电磁阀。尽管未示出，但是可以从墨料输送系统向射出腔室供应功能剂，所述墨料输送系统可以包括含有功能剂的储存器。射出元件110在被激活时可以使功能剂的液滴112从喷嘴108中射出并被输送到一层构建材料颗粒114上。用虚线示出了该层构建材料颗粒114，以指示该层构建材料颗粒114可以不形成为设备100的一部分。如图1A中所示，功能剂的液滴112可以沿从喷嘴108到该层构建材料颗粒114的飞行路径116行进。在这方面，从喷嘴108射出的液滴112均可以沿从喷嘴108到构建材料颗粒114的相应飞行路径116。打印头组件102还可以包括发光装置(或源)120的阵列，每个发光装置可以引导各个光束122(其由虚线表示)通过液滴112的相应飞行路径116。发光装置120各自可以是能够生成和/或引导聚焦和/或准直光束122通过液滴112的飞行路径116的任何合适类型的发光装置。作为具体示例，每个发光装置120可以是垂直腔面发射激光器(VCSEL)，并且光束122可以是激光光束。在其他示例中，光源120可以是发光二极管、激光二极管等。打印头组件102可以还包括将从相应的发光装置120接收光束122的多个光子探测器(或简称探测器)124，例如光电探测器、光学探测器等。每个光子探测器124可以定位成从相应的发光装置120接收光束122。另外，每个光源120可以定位成引导光束122穿过从每个喷嘴108射出的液滴112的飞行路径116，并且每个光子探测器124可以定位成在光束穿过飞行路径116之后接收光束122。如所示，发光装置120和光子探测器124可以经由相应的支撑件126、128安装到壳体104上。当光子探本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，所述设备包括：打印头组件，所述打印头组件包含：壳体；被支撑在所述壳体上的打印头，所述打印头具有喷嘴，所述喷嘴用于将功能剂的液滴沿相应的飞行路径射出到构建材料颗粒层上，以由构建材料颗粒形成三维(3D)物体的部段；发光装置阵列，用于在所述相应的飞行路径中引导相应的光束；光子探测器阵列，其中，所述光子探测器阵列中的每个光子探测器用于检测从所述发光装置阵列中的发光装置引导的光束，所述发光装置和所述光子探测器被支撑在所述壳体上；以及控制器，用于基于所述光子探测器是否检测到所述光束来确定是否有任何所述喷嘴在不正确地操作，并且响应于确定喷嘴在不正确地操作而输出关于不正确操作的喷嘴的指令。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，所述设备包括：打印头组件，所述打印头组件包含：壳体；被支撑在所述壳体上的打印头，所述打印头具有喷嘴，所述喷嘴用于将功能剂的液滴沿相应的飞行路径射出到构建材料颗粒层上，以由构建材料颗粒形成三维(3D)物体的部段；发光装置阵列，用于在所述相应的飞行路径中引导相应的光束；光子探测器阵列，其中，所述光子探测器阵列中的每个光子探测器用于检测从所述发光装置阵列中的发光装置引导的光束，所述发光装置和所述光子探测器被支撑在所述壳体上；以及控制器，用于基于所述光子探测器是否检测到所述光束来确定是否有任何所述喷嘴在不正确地操作，并且响应于确定喷嘴在不正确地操作而输出关于不正确操作的喷嘴的指令。2.根据权利要求1所述的设备，其中，每个所述喷嘴包括腔室和射出元件，其中，激活特定喷嘴中的所述射出元件使得从所述特定喷嘴的腔室射出所述功能剂的液滴，并且其中，用于在所述特定喷嘴的飞行路径中引导光束的光源随着所述射出元件的激活而被激活并且被激活一段持续时间，所述持续时间覆盖了从所述腔室射出的液滴通过所述光束正常所花费的时间段。3.根据权利要求2所述的设备，其中，响应于确定在激活所述发光装置的所述持续时间期间检测到被引导通过喷嘴的所述飞行路径的所述光束的光强水平高于一定阈值水平，所述控制器确定所述喷嘴在不正确地操作。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器还响应于确定喷嘴在不正确地操作而执行以下之一：缓解操作以及停止所述打印头将所述功能剂的液滴射出到所述构建材料颗粒层上。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器确定为所述3D物体选择的打印质量水平，并且其中，所述控制器响应于确定喷嘴在不正确地操作而基于所确定的为所述3D物体选择的打印质量水平来确定是否停止制造所述3D物体。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器还基于所确定的光束的光强水平、光束被液滴中断的时机、或以上两者来确定是否有任何所述喷嘴在不正确地操作。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述发光装置是垂直腔面发时激光器。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述发光装置阵列用于将相应的光束引导到所述构建材料颗粒层上的选定位置处，并且其中，所述光子探测器阵列用于检测从所述构建材料颗粒层上的所述选定位置反射的相应光束。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述发光装置可移动以使所述光束移动，并且其中，所述光子探测器用于在所述光束移动时检测所述光束的特性。10.一种方法，所述方法包括：将构建材料颗粒铺展成层；激活打印头中的喷嘴的腔室内的射出元件，以选择性地...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛宁，S·J·辛斯克，赵利华，D·乔治，
申请(专利权)人：惠普发展公司有限责任合伙企业，
类型：发明
国别省市：美国,US