一种3D打印用准直均匀的光源系统及打印系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种3D打印用准直均匀的光源系统及3D打印系统，光源系统包括：能够发射光束的光源装置、用于改变光源所发射光束方向的反射装置，使得光束在掩膜上形成的光点能够动态扫描掩膜。本实用新型专利技术采用的是能量集中且准直度极高的激光作为光源，并采用逐点扫描的方式，激光光束扫描覆盖整个掩膜的图文显示区域，任何区域的能量均一致，而传统的光源系统随着图文显示区域以及离光源的距离增大，能量差异有数倍之大。

A Uniform Collimation Light Source System and Printing System for 3D Printing

The utility model relates to a collimated and uniform light source system for 3D printing and a 3D printing system. The light source system includes a light source device capable of emitting light beams, a reflecting device used to change the direction of the light beam emitted by the light source, so that the light spot formed by the light beam on the mask can dynamically scan the mask. The utility model uses a laser with concentrated energy and extremely high collimation as the light source, and adopts a point-by-point scanning mode. The laser beam scanning covers the whole image-text display area of the mask, and the energy of any area is identical. The energy difference of the traditional light source system is several times as the distance between the image-text display area and the light source increases.

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印用准直均匀的光源系统及打印系统
本技术涉及3D打印
，特别是用于3D打印的光源系统及3D打印系统。
技术介绍
对于光敏材料的3D打印技术，目前广泛用于LCD(液晶面板)或类似装置作为的掩膜，以UV光源作为背光，实现图像显示，以完成光敏材料曝光的3D打印机构，目前采用的光源主要为高压或超高压汞灯，或金属卤素灯，或LED灯板，或封装集成LED灯，现有的3D打印系统中，通过LCD(液晶面板)或类似装置显示图文区域可以透射背景光源的紫外光，照射到光敏材料上发生光化学反应，光敏材料由液体变成固体，以完成曝光，非图文区域有效阻隔紫外光，避免该区域光敏材料获得有效曝光能量产生光化学反应，由于光化学反应的反应程度和曝光的能量有直接关系，达到能量临界点的光敏材料，即开始光化学反应，逐渐由液体变为固体，曝光能量越强，固体的交联密度越高，即坚实程度越高，展现的相应物理化学性能也越好。对于现有技术，上述的光源能量分散，准直度差，这种缺点会导致透过液晶面板用于光敏材料曝光的光源在不同区域有不同的能量分布，导致打印件精度下降，曝光均匀度差，尺寸误差，成型面失焦无法离液晶屏幕太远，或使用透镜组导致的光源能量损失。
技术实现思路
本技术针对上述现有技术存在的问题，本技术的目的即是通过控制光源的透射方式，将其修正成为分布均匀且准直度极高的背景光源，从而避免了能量分散不均匀，准直度差导致的以上诸多打印缺陷，具体的，提供了一种3D打印用准直均匀的光源系统及打印系统。一种3D打印用准直均匀的光源系统，包括：能够发射光束的光源装置、用于改变光源所发射光束方向的反射装置，使得光束在掩膜上形成的光点能够动态扫描掩膜。进一步的，反射装置包括：反射光束的线状反射单元，使得掩膜上的光点动态扫描成线；作用于线状反射单元的面状反射单元，使得线状反射单元反射得到的成线的光点动态扫描成面。进一步的，线状反射单元为旋转反射装置，其侧边设有用于反射光束的若干反射面，使得旋转反射装置在旋转或者反射面摆动时，经反射面反射的光束在掩膜上的光点扫描成线。进一步的，线状反射单元通过旋转得到光点扫描成线时，面状反射单元为用于同步移动旋转反射装置和光源的横向位移往复机构，使得光束对于旋转反射装置的入射角度不变，并且横向位移往复机构往复运动时掩膜上线状扫描光点动态扫描成面。或者，面状反射单元为摆动位移往复机构，用于改变光束与旋转反射装置入射角度的摆动位移往复机构，使得旋转反射装置在旋转同时扇形摆动。进一步的，线状反射单元通过反射面摆动得到光点扫描成线时，面状反射单元为旋转驱动机构，使得旋转反射装置在旋转驱动机构作用下旋转。进一步的，旋转反射装置为棱柱体，各反射面呈环状设置于旋转反射装置侧面的外表面，其以棱柱体的轴心为旋转中心进行旋转；反射面为平面或曲面。进一步的，旋转反射装置数量为一个以上，每个旋转反射装置反射一个光源的光束，旋转反射装置依次设置，使得掩膜上扫描成线的光点组成扫描面。进一步的，光源数量为一个以上，同一时刻各光源发射的光束对于反射面具有不同的入射方向。进一步的，光源为紫外线激光器。本技术还公开了一种3D打印系统，包括上述的光源系统，以及掩膜和料槽，并且光源系统、掩膜、料槽依次设置，使得光束穿过掩膜照射到料槽内的光敏材料上。进一步的，光源系统与掩膜间设有折射层装置，使得光束穿过折射层装置后与掩膜垂直。本技术具有以下有益效果：本技术采用的是能量集中且准直度极高的激光作为光源，并采用逐点扫描的方式，激光光束扫描覆盖整个掩膜的图文显示区域，任何区域的能量均一致，而传统的光源系统随着图文显示区域以及离光源的距离增大，能量差异有数倍之大。传统光源系统由于发光单元不同，通常是点光源，照射到掩膜如LCD或类似装置上透射光处于漫反射状态，会造成非图文区域的副反应，影响3D打印的锐利度，通常会通过降低曝光面离掩膜的距离来降低光源准直度差的影响。本方案光源准直度高，无多余方向光线，3D打印锐利度极高，且曝光面可以不用紧贴掩膜。传统光源系统为了提高准直度和光源均匀度，通常采用透镜组或者反光镜来降低准直度低和光源均匀度低造成的负面影响，但是这样同时由于光源多次反射折射造成了大量的能量损失，降低了效率，而本方案由于由点至面的扫描方式，结构复杂度低，能量损失小。传统方式由于是整个面同时曝光的，导致整个非图文区域都长期在紫外光的照射之下，对于屏幕老化影响严重，本方案可以控制激光仅在图文区域往复扫描，降低了其它非图文区域的老化风险，提高了LCD(液晶面板)或类似装置的耐用性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是光源系统的结构示意图；图2是旋转反射装置的结构示意图；图3是旋转反射装置的扫描成线原理图；图4是旋转反射装置的扫描成面原理图；图5是反射面摆动的结构原理图；图6是3D打印系统的结构原理图。其中，1-光源装置，2-旋转反射装置，201-反射面，3-掩膜，4-连接轴，5-折射层装置，6-料槽。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。如图1所示，一种3D打印用准直均匀的光源系统，包括：能够发射光束的光源装置1、用于改变光源所发射光束方向的反射装置，使得光束在掩膜3上形成的光点能够动态扫描掩膜3。现有技术中，为了保证光束能够全面覆盖到掩膜3，通过散射等方式扩大照射的面积，但却降低了光的强度，本技术通过发射的方式改变光束的方向，最大程度保证了光照射的强度，为保证光的全面覆盖掩膜3，本技术并非同时照射整个掩膜3，而是通过光点快速移动扫描形成线，在通过移动扫描该线形成面，进而达到光线照射覆盖整个掩膜3的目的，也就是人们常说的点动成线、线动成面的体现。上述的动态光照覆盖主要由反射光源装置1发出光束的反射装置完成，其包括：反射光束的线状反射单元，使得掩膜3上的光点动态扫描成线；面状反射单元，使得成线的光点动态扫描成面。优选的，通过线状反射单元改变的光点动态扫描成的为线段且所述的动态扫描为循环扫描，该循环有扫描周期，线状反射单元开始运作时，光点位于所述线段的某一点上，该点可以视为该周期的起始点，当线状反射单元运行了一个周期后，无论终点在何处，下一个周期光点又从起始点开始扫描，进而通过光点快速的扫描达到和通过照射一样的覆盖效果，但强度更高。在掩膜3上，线状反射单元与面状反射单元改变的光点的方向不平行，否则面状反射单元只会让扫描形成的线段更长，却无法扫描形成面。本实施例中，本技术公开了一种线状反射单元的具体结构，如图2所示，线状反射单元为旋转反射装置2，其侧边设有用于反射光束的若干反射面201，使得旋转反射装置2旋转时，经反射面201反射的光束在掩膜3上的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印用准直均匀的光源系统，其特征在于，包括：能够发射光束的光源装置，用于改变光源所发射光束方向的反射装置，所述光源为激光；其中反射装置包括：反射光束的线状反射单元，使得掩膜上的光点动态扫描成线，作用于线状反射单元的面状反射单元，使得线状反射单元反射得到的成线的光点动态扫描成面；线状反射单元为旋转反射装置，旋转反射装置为棱柱体，其侧边设有用于反射光束的若干反射面，各反射面是形状大小完全相同的矩形，呈环状设置于旋转反射装置侧面的外表面，其以棱柱体的轴心为旋转中心进行旋转，使得旋转反射装置在旋转或者反射面摆动时，经反射面反射的光点能够动态扫描掩膜。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印用准直均匀的光源系统，其特征在于，包括：能够发射光束的光源装置，用于改变光源所发射光束方向的反射装置，所述光源为激光；其中反射装置包括：反射光束的线状反射单元，使得掩膜上的光点动态扫描成线，作用于线状反射单元的面状反射单元，使得线状反射单元反射得到的成线的光点动态扫描成面；线状反射单元为旋转反射装置，旋转反射装置为棱柱体，其侧边设有用于反射光束的若干反射面，各反射面是形状大小完全相同的矩形，呈环状设置于旋转反射装置侧面的外表面，其以棱柱体的轴心为旋转中心进行旋转，使得旋转反射装置在旋转或者反射面摆动时，经反射面反射的光点能够动态扫描掩膜。2.根据权利要求1所述的一种3D打印用准直均匀的光源系统，其特征在于，线状反射单元通过旋转得到光点扫描成线，面状反射单元为用于同步移动旋转反射装置和光源的横向位移往复机构，使得光束对于旋转反射装置的入射角度不变，并且横向位移往复机构往复运动时掩膜上线状扫描光点动态扫描成面；或者，面状反射单元为摆动位移往复结构，用于改变光束与...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨清，
申请(专利权)人：上海梓域材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31