本實用新型涉及一種打印機，具體涉及一種平板式三維巧克力打印機。

背景技術：

3D巧克力打印機使用液態巧克力作“油墨”，可打印出既具有實用功效又能食用的巧克力產品，具有廣闊的應用前景。

然而，現有的3D巧克力打印機，普遍具有體積大、重量大、不易攜帶等問題。另外，隨著社會的發展，開發一種專為孩童教育設計的3D打印機，使孩童易了解打印機內部構造，很有意義，現有技術中尚未出現相關產品。

技術實現要素：

針對現有技術存在的缺陷，本實用新型提供一種平板式三維巧克力打印機，可有效解決上述問題。

本實用新型采用的技術方案如下：

本實用新型提供一種平板式三維巧克力打印機，包括上蓋裝配體(100)和底部平臺裝配體(200)；所述上蓋裝配體(100)包括上蓋(101)以及裝配于所述上蓋(101)的內表面的打印噴頭組件；所述底部平臺裝配體(200)包括底殼(201)以及裝配于所述底殼(201)的內表面的打印平板組件；所述上蓋裝配體(100)和所述底部平臺裝配體(200)通過殼體轉動機構(300)可轉動連接，當需要使用打印機時，所述上蓋裝配體(100)轉動到與所述底部平臺裝配體(200)成一定夾角的傾斜狀態，使所述打印噴頭組件在所述打印平板組件上方進行打印過程；當不使用打印機時，所述上蓋裝配體(100)轉動并扣合到所述底部平臺裝配體(200)上面，形成方形殼體樣式。

優選的，所述殼體轉動機構(300)包括左旋轉安裝座(301)、右旋轉安裝座(302)、主動帶輪轉動光桿(303)和V形彈簧片(304)；

所述左旋轉安裝座(301)和所述右旋轉安裝座(302)的底部分別固定于所述底殼(201)的左右兩側；所述左旋轉安裝座(301)和所述右旋轉安裝座(302)分別開設有左安裝孔和右安裝孔；所述上蓋(101)的側面延伸出左連接件和右連接件；所述左連接件和所述右連接件分別開設有左連接孔和右連接孔；所述左安裝孔、所述右安裝孔、所述左連接孔和所述右連接孔的孔心位于同一軸線上；所述主動帶輪轉動光桿(303)依次穿過所述左安裝孔、所述左連接孔、所述右連接孔和所述右安裝孔，并在所述主動帶輪轉動光桿(303)的兩端固定，從而使所述上蓋(101)可繞所述主動帶輪轉動光桿(303)進行轉動；

所述V形彈簧片(304)的設置數量為兩個；在所述上蓋(101)左側和所述底殼(201)左側之間的區域安裝有一個V形彈簧片；在所述上蓋(101)右側和所述底殼(201)右側之間的區域安裝有另一個V形彈簧片；通過所述V形彈簧片，使所述上蓋(101)在打開之后可以展開并維持一定的角度。

優選的，所述打印噴頭組件包括打印噴頭(102)、噴頭安裝底板(103)、轉動件(104)和噴頭滑動機構；

所述打印噴頭(102)固定安裝于所述噴頭安裝底板(103)的底面；所述噴頭安裝底板(103)的后面與所述轉動件(104)的一端連接，所述轉動件(104)的另一端與所述噴頭滑動機構的可滑動件固定連接；

當所述上蓋(101)打開并呈傾斜狀態時，所述噴頭安裝底板(103)可相對于所述轉動件(104)轉動到水平狀態，進而帶動所述打印噴頭(102)同步轉動，使所述打印噴頭(102)的噴孔垂直向下；

在逐層打印成型過程中，當需要調整打印噴頭(102)的高度而成型另一層時，驅動所述噴頭滑動機構的可滑動件滑向所需高度，進而帶動與所述可滑動件固定的所述轉動件(104)進行同步滑動，又由于所述轉動件(104)與所述噴頭安裝底板(103)連接，可同步帶動所述噴頭安裝底板(103)滑動；又由于所述打印噴頭(102)固定安裝于所述噴頭安裝底板(103)，因此，最終帶動所述打印噴頭(102)向所需高度滑動，最終調整打印噴頭(102)高度。

優選的，所述轉動件(104)為長型阻尼鉸鏈。

優選的，所述噴頭滑動機構包括電機、皮帶(105)、皮帶托塊(106)、滑塊(107)、導軌(108)和滑動橫梁(109)；

所述導軌(108)固定安裝于所述上蓋(101)的內表面，所述滑動橫梁(109)滑動安裝于所述導軌(108)；并且，當所述上蓋(101)打開至傾斜狀態時，所述導軌(108)的滑動方向為傾斜方向，因此，當滑動橫梁(109)沿導軌滑動時，滑動橫梁(109)的高度會發生變化；

所述皮帶(105)設置于所述上蓋(101)的內表面，且與所述導軌(108)平行設置，所述皮帶(105)上固定安裝所述皮帶托塊(106)；所述皮帶托塊(106)又與所述滑塊(107)固定連接，而所述滑塊(107)又與所述滑動橫梁(109)固定連接；因此，當電機驅動所述皮帶(105)運動時，帶動所述皮帶托塊(106)運動；所述皮帶托塊(106)的運動帶動所述滑塊(107)運動；所述滑塊(107)的運動帶動所述滑動橫梁(109)沿所述導軌(108)滑動。

優選的，所述打印噴頭組件還包括溶體加熱盒(110)以及進液泵；所述溶體加熱盒(110)固定安裝于所述上蓋(101)的內表面；所述進液泵固定安裝于所述上蓋(101)；所述溶體加熱盒(110)的出液口與所述進液泵的進液口連通；所述進液泵的排液口通過可伸縮排液管道與所述打印噴頭(102)的進液口連通。

優選的，所述打印平板組件包括打印平板(202)、安裝底板(203)以及X-Y向驅動機構；

所述X-Y向驅動機構安裝于所述安裝底板(203)上，用于驅動所述打印平板(202)在X-Y水平面內進行X方向移動和Y方向移動，進而改變打印噴頭在打印平板上噴料軌跡。

優選的，所述X-Y向驅動機構包括中間軸承固定塊(204)、中間橫向滑動桿(205)、中間縱向滑動桿(206)、X向左連接座(207)、X向右連接座(208)、Y向左連接座(209)、Y向右連接座(210)、X向左直線光桿(211)、X向右直線光桿(212)、Y向左直線光桿(213)、Y向右直線光桿(214)、X向電機(215)、X向皮帶(216)、Y向電機(217)和Y向皮帶(218)；

所述X向左直線光桿(211)和所述X向右直線光桿(212)在X向平行布置；所述X向左連接座(207)和所述X向右連接座(208)分別可滑動安裝于所述X向左直線光桿(211)和所述X向右直線光桿(212)；并且，所述X向皮帶(216)與所述X向左直線光桿(211)平行布置，且與所述X向左連接座(207)固定；當所述X向電機(215)驅動所述X向皮帶(216)沿X向運動時，帶動所述X向左連接座(207)同步進行X向運動；

所述Y向左直線光桿(213)和所述Y向右直線光桿(214)在Y向平行布置；所述Y向左連接座(209)和所述Y向右連接座(210)分別可滑動安裝于所述Y向左直線光桿(213)和所述Y向右直線光桿(214)；并且，所述Y向皮帶(218)與所述Y向左直線光桿(213)平行布置，且與所述Y向左連接座(209)固定；當所述Y向電機(217)驅動所述Y向皮帶(218)沿Y向運動時，帶動所述Y向左連接座(209)同步進行Y向運動；

所述中間軸承固定塊(204)開設有X向通孔和Y向通孔，并且，所述X向通孔和所述Y向通孔不連通，位于不同的高度；

所述中間橫向滑動桿(205)穿過所述中間軸承固定塊(204)的X向通孔后，其兩端分別與所述Y向左連接座(209)和所述Y向右連接座(210)固定連接；

所述中間縱向滑動桿(206)穿過所述中間軸承固定塊(204)的Y向通孔后，其兩端分別與所述X向左連接座(207)和所述X向右連接座(208)固定連接；其中，所述中間橫向滑動桿(205)和所述中間縱向滑動桿(206)呈十字形布置；

其中，所述中間軸承固定塊(204)的頂面固定安裝所述打印平板(202)。

本實用新型提供的平板式三維巧克力打印機具有以下優點：

(1)本實用新型中設計的平板式三維巧克力打印機，可以將打印機折疊成一個平板電腦樣式，具有體積小、重量輕的優點，整套打印機重量在3Kg以內，體積在合蓋后可以放在電腦包中，打印機最大厚度僅55mm，便于操作和觀察，翻開打印蓋后，可以用手直接移動打印平板，用手直接上下移動打印噴頭，方便小孩觀察學習及體驗打印的過程樂趣；

(2)本實用新型專為孩童教育設計：在機器外觀顏色和結構上考慮了孩童的接受特點，外形都是塑料外殼，顏色有多種顏色搭配，打印時可以直接將巧克力塊放入溶盒中，溶盒具有自身加熱功能，可以很快速的加熱巧克力，待加熱一定時間后機器自動開始打印任意復雜的三維結構。

附圖說明

圖1為平板式三維巧克力打印機在打開狀態下的示意圖；

圖2為去掉外殼后的平板式三維巧克力打印機在打開狀態下的示意圖；

圖3為底部平臺裝配體示意圖；

圖4為去掉打印平板后的底部平臺裝配體示意圖；

圖5為中間軸承固定塊的示意圖；

圖6為X向連接座和Y向連接座的示意圖；

圖7為上蓋裝配體在非工作狀態下示意圖；

圖8為上蓋裝配體在工作狀態下示意圖；

圖9為上蓋裝配體中的打印噴頭在工作狀態下的示意圖；

圖10為噴頭安裝底板與長型阻尼鉸鏈連接狀態下示意圖；

圖11為長型阻尼鉸鏈示意圖；

圖12為滑動橫梁示意圖；

圖13為噴頭安裝底板示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

本實用新型提供一種平板式三維巧克力打印機，可以將打印機折疊成一個平板電腦樣式，具有體積小、重量輕的優點，整套打印機重量在3Kg以內，體積在合蓋后可以放在電腦包中，打印機最大厚度僅55mm，便于操作和觀察，翻開打印蓋后，可以用手直接移動打印平板，用手直接上下移動打印噴頭，方便小孩觀察學習及體驗打印的過程樂趣；

本實用新型專為孩童教育設計：在機器外觀顏色和結構上考慮了孩童的接受特點，外形都是塑料外殼，顏色有多種顏色搭配，打印時可以直接將巧克力塊放入溶盒中，溶盒具有自身加熱功能，可以很快速的加熱巧克力，待加熱一定時間后機器自動開始打印任意復雜的三維結構。

結合圖1-圖13，本實用新型提供一種平板式三維巧克力打印機，包括上蓋裝配體100和底部平臺裝配體200；上蓋裝配體100包括上蓋101以及裝配于上蓋101的內表面的打印噴頭組件；底部平臺裝配體200包括底殼201以及裝配于底殼201的內表面的打印平板組件；上蓋裝配體100和底部平臺裝配體200通過殼體轉動機構300可轉動連接，當需要使用打印機時，上蓋裝配體100轉動到與底部平臺裝配體200成一定夾角的傾斜狀態，使打印噴頭組件在打印平板組件上方進行打印過程；當不使用打印機時，上蓋裝配體100轉動并扣合到底部平臺裝配體200上面，形成方形殼體樣式。

下面對殼體轉動機構、上蓋裝配體和底部平臺裝配體分別詳細介紹：

(一)殼體轉動機構

殼體轉動機構300包括左旋轉安裝座301、右旋轉安裝座302、主動帶輪轉動光桿303和V形彈簧片304；

左旋轉安裝座301和右旋轉安裝座302的底部分別固定于底殼201的左右兩側；左旋轉安裝座301和右旋轉安裝座302分別開設有左安裝孔和右安裝孔；上蓋101的側面延伸出左連接件和右連接件；左連接件和右連接件分別開設有左連接孔和右連接孔；左安裝孔、右安裝孔、左連接孔和右連接孔的孔心位于同一軸線上；主動帶輪轉動光桿303依次穿過左安裝孔、左連接孔、右連接孔和右安裝孔，并在主動帶輪轉動光桿303的兩端固定，從而使上蓋101可繞主動帶輪轉動光桿303進行轉動；

V形彈簧片304的設置數量為兩個；在上蓋101左側和底殼201左側之間的區域安裝有一個V形彈簧片；在上蓋101右側和底殼201右側之間的區域安裝有另一個V形彈簧片；通過V形彈簧片，使上蓋101在打開之后可以展開并維持一定的角度。

(二)上蓋裝配體

參考圖7-圖13，上蓋裝配體100包括上蓋101以及裝配于上蓋101的內表面的打印噴頭組件。

打印噴頭組件包括打印噴頭102、噴頭安裝底板103、轉動件104和噴頭滑動機構；

噴頭安裝底板的結構如圖13所示，打印噴頭102固定安裝于噴頭安裝底板103的底面；噴頭安裝底板103的后面與轉動件104的一端連接，轉動件104的另一端與噴頭滑動機構的可滑動件固定連接；實際應用中，轉動件可采用長型阻尼鉸鏈，參考圖11，為長型阻尼鉸鏈的示意圖；參考圖10，為噴頭安裝底板與長型阻尼鉸鏈連接狀態下示意圖。當需要合上上蓋時，首先使噴頭安裝底板沿長型阻尼鉸鏈轉動，使噴頭安裝底板和上蓋內壁平行，然后再合上上蓋。當需要使用打印機時，使噴頭安裝底板沿長型阻尼鉸鏈轉動，使噴頭安裝底板與上蓋內壁成一定夾角，且使噴頭安裝底板為水平狀態，形成圖8或圖9狀態，進而使安裝于噴頭安裝底板的打印噴頭的噴孔朝向正下方。

當上蓋101打開并呈傾斜狀態時，噴頭安裝底板103可相對于轉動件104轉動到水平狀態，進而帶動打印噴頭102同步轉動，使打印噴頭102的噴孔垂直向下；

在逐層打印成型過程中，當需要調整打印噴頭102的高度而成型另一層時，驅動噴頭滑動機構的可滑動件滑向所需高度，進而帶動與可滑動件固定的轉動件104進行同步滑動，又由于轉動件104與噴頭安裝底板103連接，可同步帶動噴頭安裝底板103滑動；又由于打印噴頭102固定安裝于噴頭安裝底板103，因此，最終帶動打印噴頭102向所需高度滑動，最終調整打印噴頭102高度。

實際應用中，噴頭滑動機構包括電機、皮帶105、皮帶托塊106、滑塊107、導軌108和滑動橫梁109；

導軌108固定安裝于上蓋101的內表面，滑動橫梁的結構如圖12所示，滑動橫梁109滑動安裝于導軌108；并且，當上蓋101打開至傾斜狀態時，導軌108的滑動方向為傾斜方向，因此，當滑動橫梁109沿導軌滑動時，滑動橫梁109的高度會發生變化；

皮帶105設置于上蓋101的內表面，且與導軌108平行設置，皮帶105上固定安裝皮帶托塊106；皮帶托塊106又與滑塊107固定連接，而滑塊107又與滑動橫梁109固定連接；因此，當電機驅動皮帶105運動時，帶動皮帶托塊106運動；皮帶托塊106的運動帶動滑塊107運動；滑塊107的運動帶動滑動橫梁109沿導軌108滑動。

另外，打印噴頭組件還包括溶體加熱盒110以及進液泵；溶體加熱盒110固定安裝于上蓋101的內表面；進液泵固定安裝于上蓋101；溶體加熱盒110的出液口與進液泵的進液口連通；進液泵的排液口通過可伸縮排液管道與打印噴頭102的進液口連通。

(三)底部平臺裝配體

底部平臺裝配體200包括底殼201以及裝配于底殼201的內表面的打印平板組件。

如圖3-6所示，打印平板組件包括打印平板202、安裝底板203以及X-Y向驅動機構；

X-Y向驅動機構安裝于安裝底板203上，用于驅動打印平板202在X-Y水平面內進行X方向移動和Y方向移動，進而改變打印噴頭在打印平板上噴料軌跡。

其中，X-Y向驅動機構包括中間軸承固定塊204、中間橫向滑動桿205、中間縱向滑動桿206、X向左連接座207、X向右連接座208、Y向左連接座209、Y向右連接座210、X向左直線光桿211、X向右直線光桿212、Y向左直線光桿213、Y向右直線光桿214、X向電機215、X向皮帶216、Y向電機217和Y向皮帶218；中間軸承固定塊的頂面固定安裝打印平板202。

X向左直線光桿211和X向右直線光桿212在X向平行布置；X向左連接座207和X向右連接座208分別可滑動安裝于X向左直線光桿211和X向右直線光桿212；并且，X向皮帶216與X向左直線光桿211平行布置，且與X向左連接座207固定；當X向電機215驅動X向皮帶216沿X向運動時，帶動X向左連接座207同步進行X向運動；

Y向左直線光桿213和Y向右直線光桿214在Y向平行布置；Y向左連接座209和Y向右連接座210分別可滑動安裝于Y向左直線光桿213和Y向右直線光桿214；并且，Y向皮帶218與Y向左直線光桿213平行布置，且與Y向左連接座209固定；當Y向電機217驅動Y向皮帶218沿Y向運動時，帶動Y向左連接座209同步進行Y向運動；

中間軸承固定塊204開設有X向通孔和Y向通孔，并且，X向通孔和Y向通孔不連通，位于不同的高度；

中間橫向滑動桿205穿過中間軸承固定塊204的X向通孔后，其兩端分別與Y向左連接座209和Y向右連接座210固定連接；

中間縱向滑動桿206穿過中間軸承固定塊204的Y向通孔后，其兩端分別與X向左連接座207和X向右連接座208固定連接；其中，中間橫向滑動桿205和中間縱向滑動桿206呈十字形布置；

本實用新型還提供一種平板式三維巧克力打印機的打印方法，包括以下步驟：

步驟1，當平板式三維巧克力打印機需要使用時，打開上蓋101，使上蓋101和底殼201之間具有一定夾角，從而使上蓋101處于向上傾斜的狀態；

步驟2，繞轉動件104轉動噴頭安裝底板103，使噴頭安裝底板103轉動到水平狀態，進而帶動固定在噴頭安裝底板103的打印噴頭102轉動，使打印噴頭102的噴孔垂直向下；

步驟3，將固態巧克力放置到溶體加熱盒110中；

總控制器對待成形食品的三維數據模型進行切片處理，得到多層截面；將多層截面按自下而上方向依次記為第1層截面、第2層截面…第n層截面；其中，n為自然數；

步驟4，總控制器同時啟動溶體加熱盒110的加熱單元、進液泵、打印平板的X-Y向驅動機構、噴頭滑動機構所包括的電機；

溶體加熱盒110將固態巧克力加熱為巧克力漿液，并通過進液泵實時注入到打印噴頭102；

當成型第1層截面時，總控制器控制噴頭滑動機構的電機運動，從而通過噴頭滑動機構將打印噴頭102調整到最佳高度；

然后，打印噴頭102不斷垂直向下噴出巧克力漿液；在打印噴頭102垂直向下噴出巧克力漿液的過程中，總控制器根據第1層截面的形狀控制X-Y向驅動機構動作，進而使打印平板202在X-Y平面內不斷移動到目標點，可使打印噴頭102噴出的巧克力漿液在打印平板202打印得到第1層截面形狀的巧克力層；

步驟5，當成型第2層截面時，總控制器控制噴頭滑動機構的電機運動，從而通過噴頭滑動機構將打印噴頭102向上滑動，使其距離已成型巧克力表面的距離仍然為最佳高度；

然后，總控制器根據第2層截面的形狀控制X-Y向驅動機構動作，進而使打印平板202在X-Y平面內不斷移動到目標點，可使打印噴頭102噴出的巧克力漿液在打印平板202打印得到第2層截面形狀的巧克力層；

如此不斷循環，進行逐層打印，即得到最終具有特定立體形狀的食品。

實際應用中，總控制器通過以下方法控制X-Y向驅動機構動作，進而使打印平板202在X-Y平面內不斷移動：

當需要控制打印平板202進行X向移動時，總控制器控制X向電機215運動，X向電機215帶動X向皮帶216運轉，X向皮帶216運轉帶動X向左連接座207沿著X向左直線光桿211移動；同時，中間縱向滑動桿206跟隨X向左連接座207分別沿著X向左直線光桿211和X向右直線光桿212移動；當中間縱向滑動桿206移動時，帶動中間軸承固定塊204沿著中間橫向滑動桿205移動，由于中間軸承固定塊204與打印平板202固定，即實現打印平板202進行X向移動；

當需要控制打印平板202進行Y向移動時，總控制器控制Y向電機217運動，Y向電機217帶動Y向皮帶218運轉，Y向皮帶218運轉帶動Y向左連接座209沿著Y向左直線光桿213移動；同時，中間橫向滑動桿205跟隨Y向左連接座209分別沿著Y向左直線光桿213T Y向右直線光桿214移動；當中間橫向滑動桿205移動時，帶動中間軸承固定塊204沿著中間縱向滑動桿206移動，由于中間軸承固定塊204與打印平板202固定，即實現打印平板202進行Y向移動。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本實用新型的保護范圍。