[发明专利]用于光固化3D打印机的光路组件、树脂池和3D打印机

说明书

技术领域

本公开涉及3D打印领域，具体地，涉及一种用于光固化3D打印机的光路组件、树脂池和3D打印机。

背景技术

SLA(Stereo Lithography Apparatus，立体光固化成型装置)的基本原理是：通过数据传输设备，将3D(three dimensional)打印对象的横截面图案一层一层地传输到显示屏上，显示屏上方有液态光敏树脂，然后用一定波长光照射显示屏，使得显示屏上方的液体树脂按照图案一层一层的固化，最终形成指定的3D打印对象。

如图1所示，为SLA领域内的常见的一种光路系统，其主要包括光源1、透镜2、菲涅尔透镜3和显示屏4。其中，透镜2和菲涅尔透镜3是用于提升3D打印机光固化对比度的，使光源1发出的光线能够均匀地、平行地、更多地照射到显示屏4上。然而这种光路系统在实际使用过程中效果欠佳，照射到显示屏4上的光线的均匀度较低，使得光固化对比度低，降低了光固化成型精度。具体地，光源1经过透镜2作用后，光线的平行度得到了一定提升，但是仍然存在发散现象，光强分布不均匀(在显示屏中间部分的光强较大，边缘部分的光强较小)，从而导致照射到显示屏4上的光线的均匀度较低。菲涅尔透镜3只是用于提升光线的平行度，它并不会提升光线的均匀度。经过实验测试，显示屏的中心光强能比边缘光强大一倍以上。光敏树脂固化时需要一定强度的光照射一定时间，例如某种光敏树脂在3D打印过程中固化一层时所需光强为2000lux，固化时间为10s。由于光线在显示屏上分布不均匀(中间大，两边小)，假设显示屏中心部分的光强为2000lux，边缘部分的光强为1000lux，边缘部分和中心部分之间的光强呈线性分布。于是显示屏中心部分上方的液态树脂受到光照射10s后将固化成型，而其他部分树脂的状态处于完全固化和完全液态之间。树脂在不同状态的密度是不一致的，因此降低了光固化成型精度。

从图1可知，为了获得一定区域的有效光照面积，光源1和透镜2与显示屏4之间必须满足一定的距离。倘若光源1和透镜2同步上移一段距离，光源1发出的光线照射在显示屏4上的有效光照面积将减小，从而导致可打印的横截面尺寸减小。而且透镜2与显示屏4之间的空间不得介入其他物质，否则会阻挡光路，从而影响光源利用率。因此为保证光源发出的光线能够更均匀且更多地照射在显示屏4上，光路系统占用3D打印机的垂直方向空间较多，增大了3D打印机的机身尺寸，从而增加了3D打印机制造成本。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本公开提供一种用于光固化3D打印机的光路组件、树脂池和3D打印机。

根据本公开的第一方面，提供一种用于光固化3D打印机的光路组件，包括用于发射光线的发光件，罩设于所述发光件上的准直镜罩，以将所述发光件发出的光线通过所述准直镜罩作用后全部平行地射向所述光固化3D打印机的显示屏。

可选地，所述准直镜罩包括反射镜体，覆盖于该反射镜体上端的透射镜体，所述发光件发出的光线经过所述反射镜体的反射后平行射出，所述发光件发出的光线经过所述透射镜体的透射后平行射向所述显示屏。

可选地，所述反射镜体大体上形成为母线呈抛物线的回转体结构，该回转体结构的下端面形成有笼罩槽，所述发光件容纳于所述笼罩槽内且位于所述抛物线的焦点上。

可选地，所述反射镜体形成为反光碗，且所述发光件设置在所述反光碗的焦点上。

可选地，所述透射镜体形成为非球面透镜。

可选地，所述光路组件还包括用于承托所述发光件的第一基板，以及用于承托所述准直镜罩的第二基板，所述第二基板贴合并固定到所述第一基板上，所述发光件包括间隔设置于所述第一基板上的多个，且相邻的所述发光件之间的距离相等，所述准直镜罩包括间隔设置于所述第二基板上的多个，且每个所述准直镜罩一一对应地罩设于所述发光件上。

可选地，所述第二基板大体上形成为矩形板，所述多个准直镜罩构成有沿所述矩形板的长度方向等间隔设置的多排第一准直镜罩组，以及沿所述矩形板的宽度方向等间隔设置的多排第二准直镜罩组，且相邻的所述第一准直镜罩组之间的距离和相邻的所述第二准直镜罩组之间的距离相等。

可选地，所述光路组件还包括用于冷却所述发光件的冷却结构。

可选地，所述冷却结构为固定到所述第一基板上的散热板。

可选地，所述冷却结构形成为固定安装到所述第一基板上的冷却基板，以使得所述第一基板和所述冷却基板之间形成用于冷却介质流过的冷却流道。