3D打印笔

摘要

本发明公开一种3D打印笔。所公开的3D打印笔包括笔壳(100)、设置于笔壳(100)内的墨囊(200)、导管(300)和液体驱动单元(400)及设置于笔壳(100)的头端(110)的喷头(500)；墨囊(200)内装填有光敏树脂液；液体驱动单元(400)设置于墨囊(200)、导管(300)、喷头(500)所形成的液体通路上，以驱动光敏树脂液从喷头(500)喷出；3D打印笔还包括固化光源(600)；固化光源(600)设置在笔壳(100)的头端(110)以触发从喷头(500)喷出的光敏树脂液固化。上述方案能解决目前的3D打印笔安全性较低的问题，同时能减小目前的3D打印笔的体积和重量，便于用户使用。

权利要求

1.3D打印笔，包括笔壳(100)、设置于所述笔壳(100)内的墨囊(200)、导管(300)和液体驱动单元(400)及设置于所述笔壳(100)的头端(110)的喷头(500)；其特征在于：所述墨囊(200)内装填有光敏树脂液；

所述液体驱动单元(400)设置于所述墨囊(200)、所述导管(300)、所述喷头(500)所形成的液体通路，以驱动所述光敏树脂液从所述喷头(500)喷出；

所述3D打印笔还包括固化光源(600)以及笔座(900)，其中：所述固化光源(600)设置于所述笔壳(100)的头端(110)以触发从所述喷头(500)喷出的所述光敏树脂液固化；

所述笔座(900)设置有与所述笔壳(100)的头端(110)插接配合的插孔(910)；所述插孔(910)的内壁设置有感应线圈(730)；所述头端(110)的内部设置有充电线圈(710)，所述头端(110)与所述插孔(910)插接配合以实现所述感应线圈(730)通过所述充电线圈(710)向所述笔壳(100)内的充电电池(700)充电；并且所述笔座(900)内设置有控制所述感应线圈(730)与电网的通断的充电控制模块(720)。

2.根据权利要求1所述的3D打印笔，其特征在于，所述3D打印笔的控制单元(800)设置于所述笔壳(100)内；所述控制单元(800)具有挤出按键(830)；所述挤出按键(830)的一端外露于所述笔壳(100)，另一端设置有导电硅胶垫(840)；

所述导电硅胶垫(840)与所述控制单元(800)的功率调节电路接触；所述导电硅胶垫(840)用于根据所述挤出按键(830)的受力调节其与所述功率调节电路的接触面积，以控制所述液体驱动单元(400)的功率。

3.根据权利要求2所述的3D打印笔，其特征在于：

所述导电硅胶垫(840)为帽状结构；

所述导电硅胶垫(840)的帽腔套设在所述挤出按键(830)上，且所述帽腔的底部与所述挤出按键(830)的端部具有形变间隙；

所述导电硅胶垫(840)的帽顶外侧与所述功率调节电路接触。

4.根据权利要求1所述的3D打印笔，其特征在于：

所述笔壳(100)内设置有支撑架(120)；

所述支撑架(120)固定有导液针(230)，所述导液针(230)的尖端朝向所述笔壳(100)的尾端，所述导液针(230)用于扎入所述墨囊(200)以连通所述墨囊(200)与所述导管(300)。

5.根据权利要求4所述的3D打印笔，其特征在于：

所述支撑架(120)为倒锥形结构，且具有倒锥形槽；所述墨囊(200)的插入端为锥形端，所述锥形端与所述倒锥形槽定位配合；

所述导液针(230)设置于所述支撑架(120)的锥形槽中心。

6.根据权利要求4所述的3D打印笔，其特征在于：

所述支撑架(120)的底部设置有自锁开关(130)；

所述自锁开关(130)与所述3D打印笔的控制单元(800)的电源键接触，所述支撑架(120)能够随所述墨囊(200)的推进而滑动或变形以驱动所述自锁开关(130)控制所述电源键。

7.根据权利要求6所述的3D打印笔，其特征在于，所述墨囊(200)滑动地设置于所述笔壳(100)内，且所述墨囊(200)的尾端外露于所述笔壳(100)的尾部端口；

所述墨囊(200)至少在其尾端设置有颜色提示层，所述颜色提示层与所述光敏树脂液颜色相同。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的3D打印笔，其特征在于：所述墨囊(200)的尾端设置有稳压阀(210)，所述稳压阀(210)用于连通大气环境与所述墨囊(200)的内腔；

所述稳压阀(210)为单向阀以单向导通大气环境与所述墨囊(200)的内腔。

9.根据权利要求1-7中任意一项所述的3D打印笔，其特征在于，所述3D打印笔还包括角度传感器(820)；其中：所述角度传感器(820)用于检测所述笔壳(100)的轴线与竖直方向之间的夹角；

所述3D打印笔的控制单元(800)与所述角度传感器(820)相连，且在所述夹角大于设定值时控制所述液体驱动单元(400)和所述固化光源(600)停止工作；所述设定值不为零。

说明书

3D打印笔

技术领域

[0001] 本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印笔。

背景技术

[0002] 随着科技的发展，3D打印技术越来越普遍地应用于各个领域。与此同时，3D打印技术也以更多种类产品的形式出现在人们的生活中。3D打印笔则是其中一种。与3D打印机通过机械臂带动打印喷头的移动实现3D打印不同的是：3D打印笔由人手操控，3D打印笔可以根据人的意愿来实现立体作画，也就是说，用户仅仅需要通过传统的画笔操作就能够在三维环境下绘制立体图案。

[0003] 目前，3D打印笔采用热熔沉积技术，3D打印笔的笔墨是热熔材料，例如PLA(polylactic acid的缩写，指的是聚乳酸)材料或ABS(Acrylonitrile butadiene Styrene copolymers的缩写，指的是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)材料。在使用的过程中，3D打印笔内的热熔材料经过加热后从笔头喷出，然后热熔材料冷却后形成3D图案，此过程中，笔头的移动完全由人手操控。

[0004] 上述3D打印笔需要对热熔材料加热，加热后热熔材料的温度较高，通常达到100℃以上，而且笔头喷出的材料需要一定时间的冷却才能降到较低的温度。因此，3D打印笔存在安全隐患，较高温度的热熔材料会烫伤用户，特别是年龄较小，自我防护能力较弱的儿童。很显然，目前的3D打印笔并不安全，这严重影响3D打印笔的市场推广。

[0005] 另外，加热热熔材料会使得3D打印笔内部的热量积累，为此，目前的3D打印笔内部设置有风扇来散热，同时需要设置隔热材料来保护受热影响较大的零部件。很显然，这不但会增加3D打印笔的体积和重量，而且还会增加3D打印笔的制造成本。3D打印笔的体积和重量较大不方便用户的使用。

发明内容

[0006] 本发明公开一种3D打印笔，以解决目前的3D打印笔安全性较低的问题。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明公开如下技术方案：

[0008] 3D打印笔，包括笔壳、设置于所述笔壳内的墨囊、导管和液体驱动单元及设置于所述笔壳的头端的喷头；

[0009] 所述墨囊内装填有光敏树脂液；

[0010] 所述液体驱动单元设置于所述墨囊、所述导管、所述喷头所形成的液体通路，以驱动所述光敏树脂液从所述喷头喷出；所述3D打印笔还包括固化光源；

[0011] 所述固化光源设置于所述笔壳的头端以触发从所述喷头喷出的所述光敏树脂液固化。

[0012] 优选的，上述3D打印笔中，所述3D打印笔的控制单元设置于所述笔壳内；所述控制单元具有挤出按键；所述挤出按键的一端外露于所述笔壳，另一端设置有导电硅胶垫；

[0013] 所述导电硅胶垫与所述控制单元的功率调节电路接触；所述导电硅胶垫用于根据所述挤出按键的受力调节其与所述功率调节电路的接触面积，以控制所述液体驱动单元的功率。

[0014] 优选的，上述3D打印笔中：

[0015] 所述导电硅胶垫为帽状结构；

[0016] 所述导电硅胶垫的帽腔套设在所述挤出按键上，且所述帽腔的底部与所述挤出按键的端部具有形变间隙；

[0017] 所述导电硅胶垫的帽顶外侧与所述功率调节电路接触。

[0018] 优选的，上述3D打印笔中：

[0019] 所述笔壳内设置有支撑架；

[0020] 所述支撑架固定有导液针，所述导液针的尖端朝向所述笔壳的尾端，所述导液针用于扎入所述墨囊以连通所述墨囊与所述导管。

[0021] 优选的，上述3D打印笔中：

[0022] 所述支撑架为倒锥形结构，且具有倒锥形槽；所述墨囊的插入端为锥形端，所述锥形端与所述倒锥形槽定位配合；

[0023] 所述导液针设置于所述支撑架的锥形槽中心。

[0024] 优选的，上述3D打印笔中：

[0025] 所述支撑架的底部设置有自锁开关；

[0026] 所述自锁开关与所述3D打印笔的控制单元的电源键接触，所述支撑架能够随所述墨囊的推进而滑动或变形以驱动所述自锁开关控制所述电源键。

[0027] 优选的，上述3D打印笔中，所述墨囊滑动地设置于所述笔壳内，且所述墨囊的尾端外露于所述笔壳的尾部端口；

[0028] 所述墨囊至少在其尾端设置有颜色提示层，所述颜色提示层与所述光敏树脂液颜色相同。

[0029] 优选的，上述3D打印笔中：

[0030] 所述墨囊的尾端设置有稳压阀，所述稳压阀用于连通大气环境与所述墨囊的内腔；

[0031] 所述稳压阀为单向阀以单向导通大气环境与所述墨囊的内腔。

[0032] 优选的，上述3D打印笔中，所述3D打印笔还包括角度传感器；其中：

[0033] 所述角度传感器用于检测所述笔壳的轴线与竖直方向之间的夹角；

[0034] 所述3D打印笔的控制单元与所述角度传感器相连，且在所述夹角大于设定值时控制所述液体驱动单元和所述固化光源停止工作；所述设定值不为零。

[0035] 优选的，上述3D打印笔中，所述3D打印笔还包括笔座；其中：

[0036] 所述笔座设置有与所述笔壳的头端插接配合的插孔；

[0037] 所述插孔的内壁设置有感应线圈；所述头端的内部设置有充电线圈，所述头端与所述插孔插接配合以实现所述感应线圈通过所述充电线圈向所述笔壳内的充电电池充电。

[0038] 本发明公开的3D打印笔具有以下有益效果：

[0039] 本发明公开3D打印笔的墨囊中装填有光敏树脂液，光敏树脂液在液体驱动单元的作用下从墨囊流入导管后最终从喷头喷出，固化光源设置在笔壳的头端。从喷头喷出的光敏树脂液会受到固化光源的照射而发生固化，最终形成固态3D图案。由此可见，本发明公开的3D打印笔在工作时无需加热，也就不存在加热带来的安全隐患。同时，也无需专门设置隔热材料及散热部件(即风扇)，此种情况下，3D打印笔的体积和重量可以较小，不仅能降低3D打印笔的制造成本，而且还方便用户使用。

附图说明

[0040] 为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0041] 图1是本发明实施例公开的3D打印笔的结构示意图；

[0042] 图2是本发明实施例公开的3D打印笔的一部分结构示意图；

[0043] 图3是本发明实施例公开的3D打印笔的另一部分结构示意图；

[0044] 图4是本发明实施例公开的3D打印笔的笔座结构示意图。

[0045] 附图标记说明：

[0046] 100-笔壳、110-头端、120-支撑架、130-自锁开关、200-墨囊、210-稳压阀、220-开关阀、230-导液针、300-导管、400-液体驱动单元、500-喷头、600-固化光源、700-充电电池、710-充电线圈、720-充电控制模块、730-感应线圈、800-控制单元、810-指示灯、820-角度传感器、830-挤出按键、840-导电硅胶垫、900-笔座、910-插孔。

具体实施方式

[0047] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0048] 本发明实施例公开一种3D打印笔。所公开的3D打印笔用于解决目前的3D打印笔安全性较低的问题。

[0049] 请参考图1，本发明实施例公开的3D打印笔包括笔壳100、墨囊200、导管300、液体驱动单元400、喷头500和固化光源600。

[0050] 其中，笔壳100是整个3D打印笔的外壳，为其它零部件提供安装基础。与普通写字笔类似，笔壳100的头端110为尖端，以便于用户操作。

[0051] 墨囊200、导管300和液体驱动单元400均设置于笔壳100内，喷头500设置于笔壳100的头端110。墨囊200内装填有光敏树脂液。液体驱动单元400设置于墨囊200、导管300和喷头500所形成的液体通路中，以驱动光敏树脂液从喷头500喷出。液体驱动单元400通常为输送泵。

[0052] 本申请中，光敏树脂液，又称之为光固化树脂液，指的是液态状的光固化树脂。光固化树脂是一种相对分子质量较低的感光性树脂，具有可进行光固化的反应性基团，如不饱和双键或环氧基等。光固化树脂是光固化涂料的基体树脂，它与光引发剂、活性稀释剂及各种助剂复配后形成光固化涂料。本实施例中，固化光源600设置于笔壳100的头端110，用于触发喷头500喷出的光敏树脂液固化。

[0053] 本发明实施例公开的3D打印笔的墨囊200中装填有光敏树脂液，光敏树脂液在液体驱动单元400的作用下从墨囊200流入导管300后最终从喷头500喷出，固化光源600设置在笔壳100的头端110。从喷头500喷出的光敏树脂液会受到固化光源600的照射而发生固化，最终形成固态3D图案。由此可见，本实施例公开的3D打印笔在工作时无需加热，也就不存在加热带来的安全隐患。同时，也无需专门设置隔热材料及散热部件(即风扇)，此种情况下，3D打印笔的体积和重量可以较小，不仅能降低3D打印笔的制造成本，而且还方便用户使用。

[0054] 本发明实施例中，固化光源600可以是紫外灯，当然，也可以是其它能触发光敏树脂液固化的光源。

[0055] 本实施例中，3D打印笔包括控制单元800。控制单元800通常设置于笔壳100的内腔中，用于控制液体驱动单元400启停。具体的，控制单元800可以为PCB电路板。

[0056] 请参考图2，一种具体实施方式中，控制单元800具有挤出按键830。挤出按键830的一端外露于笔壳100的外侧表面，以方便用户操作；另一端设置有导电硅胶垫840。导电硅胶垫840与控制单元800的功率调节电路接触，导电硅胶垫840用于根据挤出按键830的受力调节其与功率调节电路的接触面积，进而改变电流大小，达到控制液体驱动单元400功率的目的。此种情况下，用户在使用3D打印笔时可以通过采用不同的力度按压挤出按键830，即可调节光敏树脂液的喷出速度。当用户施加的压力越大，导电硅胶垫840与功率调节电路的接触面积越大，其传输的电流也就越大，液体驱动单元400的电机转速就越高，光敏树脂液的流速也就越高。当用户施加的压力变小，导电硅胶垫840与功率调节电路的接触面积也就变小，其传输的电流也变小，液体驱动单元400的电机转速就变低，光敏树脂液的流速也就变小。

[0057] 导电硅胶垫840由导电硅胶制成。导电硅胶是将镍包铜粉、银粉等导电金属颗粒分布于硅胶中所形成的材料。导电硅胶受力会使得导电金属颗粒接触，进而达到良好的导电性能。另外，导电硅胶具有良好的电磁密封和水汽密封能力。

[0058] 为了实现更好的调节作用，请再次参考图2，导电硅胶垫840为帽状结构。导电硅胶垫840的帽腔套设在挤出按键830上，帽腔的底部与挤出按键830的端部具有形变间隙，导电硅胶垫840的帽顶外侧与功率调节电路接触。导电硅胶垫840设置为帽状结构能提高导电硅胶垫840的形变自由度，进而能够在不同的压力作用下起到调节功率调节电路的作用，最终使得光敏树脂液的喷出速度能够得到更为精细的调节控制。当然，导电硅胶垫840还可以采用其它便于变形的结构，本申请对此不作限制。

[0059] 墨囊200可以是一次性产品，即墨囊200内的光敏树脂液用完后整体更换，也可以向墨囊中添加光敏树脂液。通常，墨囊200为一次性产品。此种情况下，如何快速更换墨囊200使得墨囊200与导管300和喷头500尽快形成液体通路至关重要。为此，请参考图1和3，笔壳100内可以设置支撑架120。支撑架120固定有导液针230，导液针230的尖端朝向笔壳100的尾端。导液针230用于扎入墨囊200以连通墨囊200与导管300。在更换的过程中，用户只需要在更换的过程中将导液针230扎入墨囊200内即可，操作简单、方便，能提高更换效率。

[0060] 为了确保导液针230能有效扎入，支撑架120为倒锥形结构，且具有倒锥形槽，墨囊200的插入段为锥形端，锥形端能与倒锥形槽定位配合。导液针230设置于支撑架120的倒锥形槽的中心。此种结构能确保导液针230准确、稳定地扎入。为了进一步方便导液针230扎入，锥形端的厚度可以小于墨囊200其它部位的厚度。

[0061] 请再次参考图1和3，支撑架120的底部可以设置有自锁开关130，类似于按压式自动笔的按压回位机构。自锁开关130与3D打印笔的控制单元800的电源键接触。支撑架120能够随墨囊200的推进而滑动或变形以驱动自锁开关130控制电源键，进而实现控制单元800是否接电。具体的，用户可以直接或间接按压墨囊200，墨囊200则能使得支撑架120滑动或者发生形变，支撑架120的滑动或形变会使得自锁开关130驱动电源键开启或关闭。通常情况，用户按压一下，自锁开关130伸进移动，电源键开启，控制单元800接电；再按压一下，自锁开关130弹性回位，电源键关闭，控制单元800断电。上述设计使得用户使用时类似于使用按压式圆珠笔，使用更直观，同时为用于提供一种使用传统笔的使用感受，同时，还能减少笔壳100表面的按键数目，简化整个3D打印笔的外观设计。

[0062] 优选的，笔壳100的外侧表面设置有指示灯810，以提示所述控制单元800的通断电状态。指示灯810可以有多种提示功能。例如：当指示灯810不亮时，表示控制单元800处于断电状态；当指示灯发出白光时，表示控制单元800处于通电状态；当指示灯发生闪烁时，则说明3D打印笔的充电电池处于充电状态；当指示灯发出黄光时，则说明墨囊200内的光敏树脂液用完或液体驱动单元400处于空转状态。指示灯优选环保、低能耗的LED灯。

[0063] 优选的，墨囊200滑动地设置在笔壳100内，且墨囊200的尾端外露于笔壳100的尾部端口。此时，用户可以直接按压墨囊200即可驱动自锁开关130。此种情况下，墨囊200不但起到盛放光敏树脂液的作用，而且还能当操作按键。更为优选的，墨囊200至少在其尾端设置颜色提示层，颜色提示层与光敏树脂液颜色相同。用户可以通过识别颜色提示层来识别光敏树脂液的颜色。当然，墨囊200的外表面整体可以设置颜色提示层。墨囊200也可以采用具有与其盛放的光敏树脂液颜色相同的材料制作。

[0064] 在使用的过程中，墨囊200内的光敏树脂液越来越少，墨囊200的内腔压力会略有减小，这会影响剩余的光敏树脂液的继续喷出。为此，墨囊200的尾端可以设置稳压阀210，如图3所示。稳压阀210用于连通大气环境与墨囊200的内腔，以补充墨囊200的内腔压力损失。稳压阀210可以是单向阀，以单向导通大气环境与墨囊200的内腔。单向阀能避免光敏树脂液外泄。当然，墨囊200、导管300与喷头500所形成的液体通路上可以设置开关阀220，以便于辅助控制光敏树脂液的流动。一旦3D打印笔的其它部件需要更换或维修，用户可以直接关闭开关阀220。优选的，开关阀220设置于墨囊200的出口处，以使得光敏树脂液的流动避让更多的空间。

[0065] 固化光源600可以为紫外光源，紫外光的照射对人体有害，同时限制3D打印笔的喷射方向，防止光敏树脂液倒流。为此，请再次参考图1，本实施例公开的3D打印笔还可以包括角度传感器820。角度传感器820用于检测笔壳100的轴线与竖直方向之间的夹角。3D打印笔的控制单元800与角度传感器820相连，且在夹角大于设定值时控制液体驱动单元400和固化光源600均停止工作。需要说明的是，本文中的设定值不为零。本领域技术人员可以根据不同的应用场合对设定值进行设定，以固化光源600不易照射或喷射到人为准。当然，固化光源600可以设置有灯罩，以对其所发光线进行导向，保证固化光源600只照射喷头500所喷出的光敏树脂液。

[0066] 请参考图4，本实施例公开的3D打印笔还可以包括笔座900。笔座900设置有插孔910。插孔910能够与笔壳100的头端110插接配合。用户在不使用3D打印笔时可以直接将其插在笔座900上。

[0067] 3D打印笔通常由电池来供电。电池通常设置在笔壳100内。优选的，电池为充电电池700。优选的，插孔910的内壁设置有感应线圈730，笔壳100的头端110的内部设置有充电线圈710，头端110与插孔910插接配合来实现感应线圈730通过充电线圈710向笔壳100内的充电电池700无线充电，无需外部接线，使得充电操作更加安全、方便。上述充电过程可以通过无线充电方式实现，也可以通过有线充电方式实现。本实施例中，笔座900不但起到摆放3D打印笔的作用，而且还能起到充电的作用。

[0068] 笔座900内还可以设置充电控制模块720。充电控制模块720可以控制感应线圈730与电网的通断。

[0069] 本文中，各个优选方案仅仅重点描述的是与其它方案的不同，各个优选方案只要不冲突，都可以任意组合，组合后所形成的实施例也在本说明书所公开的范畴之内，考虑到文本简洁，本文就不再对组合所形成的实施例进行单独描述。

[0070] 以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

[0071] 以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。