一种3D打印机的保湿系统及工作方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更具体的涉及粘结剂喷射打印过程打印头的保湿及保湿方法。

背景技术

粘结剂喷射3D打印系统，打印头通过控制喷头喷射粘结剂，实现粉末材料的粘接成型。喷头作为喷墨的重要结构，为使其保持良好状态，保湿非常关键。但打印设备在停机状态时，喷头由于墨水水分的蒸发，会导致喷头喷嘴板变干，喷墨状态变差，从而影响打印质量。

发明内容

基于此，本发明针对上述喷头喷嘴版干燥的问题，提供一种打印头的保湿系统及工作方法，通过通入雾化气体对打印头进行湿润，避免因喷嘴板干燥引起喷墨状态变差的问题。

一种3D打印机的保湿系统，包括保湿机构和与所述保湿机构电连接的控制系统，所述保湿机构包括壳体和雾化组件，所述壳体顶部敞开，敞开尺寸与打印头的尺寸匹配；所述雾化组件通过管路与所述壳体连通，所述控制系统控制所述雾化组件向所述壳体输入雾化气体；打印头运行至所述壳体处与所述壳体密封配合，存储在所述壳体内的雾化气体对打印头进行保湿。

打印头与壳体配合后，壳体内会形成相对密封的空间，此时在壳体内注入雾化气体，会使得打印头带喷嘴的一端整个浸润在有雾化气体的空间，使得打印头的喷嘴(孔)时刻保持湿润。

在一实施方式中，所述保湿机构还包括加热组件，所述加热组件与所述壳体连接。

为了使得存储雾化气体的空间保持一定的温度，避免雾化气体因温度低变成水滴影响打印头保湿效果，在壳体上安装加热组件，通过加热组件对壳体加热，使得存储雾化气体的空间的温度升高，避免气体液化。

在一实施方式中，所述保湿机构还包括负压组件，所述负压组件与所述壳体连通，所述控制系统控制负压组件的启停，使得所述壳体内的雾化气体循环流动。

设置负压组件可以使得通入壳体内的雾化气体实现循环流动，一方面保证打印头喷嘴面的湿度均匀；另一方面，喷头周围会存在少量粘结剂残留，粘结剂残留暴露在空气中会逐渐固化结晶，导致喷孔堵塞。负压可以吸附打印头表面和喷嘴内的粘结剂。

在一实施方式中，所述保湿机构还包括顶升组件，所述顶升组件驱动所述壳体在竖直方向升降。

顶升机构的设置可以使得壳体向打印头运动，能够方便快捷的与打印头配合。

在一实施方式中，所述保湿机构还包括加液箱和加热组件，所述加液箱与所述壳体连通，用于向所述壳体输送保湿剂；所述加热组件与所述壳体连接，用于所述壳体内保湿剂的加热。

在壳体内加入保湿剂，再对壳体加热，可以使得保湿剂具有一定的温度，这样，雾化气体所处的环境既有温度，又有一定湿度，可以对打印头起到双重的保湿功效。

在一实施方式中，所述保湿机构还包括负压组件，所述负压组件与所述壳体连通，所述控制系统控制负压组件的启停，使得所述壳体内的雾化气体循环流动。

在一实施方式中，所述壳体还设置有液位检测传感器，所述液位检测传感器与所述控制系统连接。

设置液位检测传感器，可以实时检测壳体内液位的情况，保证加湿剂的液位时刻处于正常工作范围内。

在一实施方式中，所述保湿系统还包括温湿度检测组件，所述温湿度检测组件安装在打印头上，用于打印头湿度的检测；所述控制系统根据所述温湿度检测组件的检测数值，控制所述保湿机构工作。

在打印头上设置温湿度检测传感器，可以根据打印头的湿度情况进行保湿，做到自动化和智能化控制。

在一实施方式中，一种采用3D打印机的保湿系统的工作方法，当打印机停止打印时，保湿系统开始打印头保湿功能，具体包括以下步骤；

打印头上的温湿度检测传感器对当前打印头的湿度进行测量，并将检测数值反馈控制系统；控制系统将检测的湿度数值与目标湿度数值进行对比，根据对比结果确定是否开启保湿功能；

若是，则需开启保湿功能；否则不开启；

当需要开启保湿功能时，举升组件动作，驱动壳体上升至打印头的底面处并与之接触配合，形成密闭空间；

雾化装置工作箱壳体内输送雾化气体；负压组件工作使得雾化器气体在壳体内循环流动；加热组件工作使得雾化气体所处空间保持一定温度；

保湿工作结束后，先关闭雾化装置和加热装置，然后关闭负压组件，最后升降组件下降。

在一实施方式中，控制系统计算打印头的温湿度检测传感器检测的当前湿度值与湿度目标值的差值，确定保湿系统的保湿档位；

如果计算差值比较大，则开启高档为加湿，此时增加雾化气体的通气量；如果差值较小，则开启低档位加湿，此时减少雾化气体的通气量。

本发明通过在与打印头配合的空间内通入雾化气体，使得打印头处于湿润空间内，实现保湿效果；又通过加热、负压等辅助措施，不仅使得打印头保湿均匀、保湿效果更好；而且还能避免喷嘴板上残留的粘结剂长时间接触空气后结晶凝固，导致喷孔堵塞的问题。并且为了实现保湿的自动化控制，还在打印头内安装温湿度检测传感器，通过数值检测，系统控制打印头的保湿程度，一方面避免能源浪费，另一方面避免其他潜在隐患。本发明还提供了一种工作方法，该方法可以准确、快速的对打印头进行保湿。

附图说明

附图1 3D打印机的保湿系统示意图；

附图2 3D打印机的保湿系统带打印头的示意图；

其中：

10-保湿系统，101-壳体，102-雾化组件，103-负压组件，104-顶升组件；105-密封圈，106-加液箱，107-加热组件；

20-打印头。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将给出多个实施方式对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

本文所称的打印头，指的是喷射粘结剂(墨水)的装置；打印头保湿，指打印头喷射粘结剂(墨水)的一面或一端的喷孔(嘴)进行保湿，也就是背景技术中提到的喷嘴板进行保湿。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式中，本申请还提供了一种3D打印机的保湿系统，包括保湿机构和与所述保湿机构电连接的控制系统，所述保湿机构包括壳体和雾化组件，所述壳体顶部敞开，敞开尺寸与打印头的尺寸匹配；所述雾化组件通过管路与所述壳体连通，所述控制系统控制所述雾化组件向所述壳体输入雾化气体；打印头运行至所述壳体处与所述壳体密封配合，存储在所述壳体内的雾化气体对打印头进行保湿。

打印头与壳体配合后，壳体内会形成相对密封的空间，此时在壳体内注入雾化气体，会使得打印头带喷嘴的一端整个浸润在有雾化气体的空间，使得打印头的喷嘴(孔)时刻保持湿润。

下面结合具体实施例对所述打印头保湿系统及其工作方法进行说明，以进一步理解所述打印头保湿系统及其工作方法的构思，请参阅附图1和图2，一种3D打印机的保湿系统，包括保湿机构10和控制系统(图中未示出)，控制系统与保湿机构电连接。其中保湿机构包括壳体101和雾化组件102。壳体是具有一定容纳空间的空腔且顶部敞开，敞开的开口尺寸与打印头带喷嘴一面的尺寸匹配。这样，打印头20与壳体开口可以配合。进一步的，雾化组件通过管路与壳体的一侧壁连通，雾化组件可以喷出雾化气体。控制系统控制雾化组件向壳体输入雾化气体。当需要保湿打印头时，打印头运行至壳体处与壳体的开口配合，打印头与壳体配合后，壳体内会形成相对密封的空间，此时在壳体内注入雾化气体，会使得打印头有喷嘴的一端整个浸润在有雾化气体的空间，使得打印头的喷嘴(孔)时刻保持湿润，实现保湿。而且打印头与外界不接触，减少了粘结剂结晶的隐患。雾化组件是能够产生雾化气体的雾化器，产生雾化气体所用的液体可以是保湿剂、打印头清洗剂等。

在一实施例中，为了使得存储雾化气体的空间保持一定的温度，也就是为了壳体内具有一定温度，避免雾化气体因温度低变成水滴影响打印头保湿效果，在保湿机构上还设置加热组件，加热组件与壳体连接。通过加热组件对壳体加热，使得存储雾化气体的空间的温度升高，避免气体液化。需要说明的是，加热组件可以是包覆在外壳上的加热管或加热层。

在一实施例中，参见附图1，保湿机构还包括负压组件103，负压组件与壳体连通。具体的，负压组件包括负压泵和负压管，负压管的一端与壳体连接，优选的，负压管与壳体连接的位置与雾化组件与壳体连接的位置相对设置。控制系统控制负压泵的启停，通过负压泵的开启，使得通入壳体内的雾化气体实现循环流动。雾化气体流动可以使得浸润在壳体内的打印头表面的湿度更加均匀，而且通过负压的抽吸，雾化气体有进有出，循环流动使得存储空间的气体更加洁净。

还需要说明的是，打印头工作后，其喷头周围会存在少量粘结剂残留，粘结剂残留暴露在空气中会逐渐固化结晶，导致喷孔堵塞。当打印头需要保湿时，负压组件可以先工作，通过负压吸附掉打印头表面和喷嘴内的粘结剂，实现打印头的初步清理。

在一实施例中，为了方便保湿机构与打印头的配合，保湿机构还包括顶升组104，顶升组件与壳体驱动连接并驱动壳体在竖直方向升降。当需要对打印头保湿时，打印头只需水平移动是保湿位，然后顶升组件驱动壳体上升至与打印头配合的位置。

进一步的，为了保证壳体与打印头的形成可靠的密封空间方便负压组件工作，在壳体与打印头面之间可设置密封圈105，密封圈为柔性的，尺寸与壳体和打印头的匹配。

在另一实施例中，为了长久有效的使得壳体具有一定的温度，保湿机构还包括加液箱106和加热组件107，加液箱通过管路与壳体连通，用于向壳体输送保湿剂；加热组件与壳体连接，用于壳体内保湿剂的加热。先在壳体内加入保湿剂，然后再对壳体加热，可以使得保湿剂具有一定的温度。这样，雾化气体所处的环境既有温度，又有一定湿度，可以对打印头起到双重的保湿功效。

需要说明的是，壳体还可以设置排液口，排液口与排液箱连接，当壳体不需要保湿剂时，可通过排液口排出保湿剂。加热组件可以是包裹在壳体外侧的加热管、加热片。加热可通过电加热、水加热等方式。

同样的，在上述实施例中，保湿系统还可以设置负压组件103，负压组件与壳体连通。具体的，负压组件包括负压泵和负压管，负压管的一端与壳体连接，优选的，负压管与壳体连接的位置与雾化组件与壳体连接的位置相对设置。控制系统控制负压泵的启停，通过负压泵的开启，使得通入壳体内的雾化气体实现循环流动。雾化气体流动可以使得浸润在壳体内的打印头表面的保湿度更加均匀，而且通过负压的抽吸，雾化气体有进有出，循环流动使得存储空间的气体更加洁净。

需要说明的是，在上述实施例中，雾化组件和负压组件与壳体连接的位置均高于保湿剂的液面高度，避免负压抽吸将保湿剂抽走。

在一实施例中，为了实时检测壳体内液位的情况，保证加湿剂的液位时刻处于正常工作范围内，在壳体上还设置有液位检测传感器，液位检测传感器与控制系统连接。当壳体内的保湿剂液位偏低或偏高时，控制系统可以控制加液箱的启停。

在一实施例中，为了动态、智能控制打印头的保湿，保湿系统还包括温湿度检测组件(图示未示出)，温湿度检测组件安装在打印头内部，用于打印头湿度的检测。控制系统根据温湿度检测组件的检测数值，控制保湿机构是否工作和/或执行何种保湿工作。

本申请还提供了一种采用3D打印机的保湿系统的工作方法，当打印机停止打印时，保湿系统开始打印头保湿功能，具体包括以下步骤；

打印头上的温湿度检测传感器对当前打印头的湿度进行测量，并将检测数值反馈控制系统；控制系统将检测的当前湿度值与目标湿度值进行对比判定，根据判定结果确定是否开启保湿功能。

如果检测湿度值小于目标湿度值，那么需开启保湿功能；否则不开启。

当需要开启保湿功能时，保湿系统开始工作，具体步骤如下：

首先，举升组件动作，驱动壳体上升至打印头的底面处并与之接触配合，形成密闭空间；

然后开启负压组件，通过负压组件吸附掉打印上残留的墨水；接着开启加热组件和/或向壳体加入保湿剂，启动雾化组件向壳体内输送雾化气体。负压组件工作使得雾化器气体在壳体内循环流动；加热组件工作使得雾化气体所处空间保持一定温度。

保湿工作结束后，先关闭雾化装置和加热装置，然后关闭负压组件，最后升降组件下降。

先关闭雾化组件和加热组件，可以停止向壳体输出雾化气体和加热，停止保湿，负压组件可对当前打印头进行抽吸，清除打印头表面的水汽，然后再关闭负压组件。这样打印头表面是洁净的，不影响后续打印工作。

在一实施例中，为了更准确的控制加湿系统的加湿功能，控制系统设置为可以计算打印头当前的湿度检测值与湿度目标值的差值，根据计算的湿度差值大小，确定保湿系统的保湿档位。

具体的，如果计算差值比较大，则开启高档位加湿；如果计算差值比较小，则开启低档位加湿。具体的，可根据数值范围和打印头的实际需要，划分多个档位，此处不做具体要求。当需要高档位加湿时，可采用增加雾化气体通气量的方式。具体的，可加大雾化器的转速、功率、排气口等途径。如果需要低档位加湿时，可采用减小雾化气体通气量的方式。

本申请通过采用在打印头的保湿系统上增加相应的加热、加湿及其附属管路，实现对打印头的保湿功能，避免因喷嘴板干燥引起喷墨状态变差，以及缓解因喷嘴板上残留的粘结剂长时间接触空气后结晶凝固，导致喷孔堵塞的问题。通过设置检测、控制系统还可以自动化控制是否开启保湿工作，开启哪种档位的保湿工作，控制更加智能化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。