一种反光罩和光固化3D打印机的制作方法

本实用新型涉及3D打印机技术领域，尤其涉及一种反光罩和光固化3D打印机。

背景技术：

光固化3D打印机能够根据3维模型图纸打印出实物模型，实现了由设计构思到实物的转变，因此深受各行各业喜爱。光固化3D打印机能够做到如此快速、逼真的打印还原出设计模型，关键在于其打印精度。而影响打印机打印精度及打印效率的主要原因则是光源的强度及均匀度，打印过程中，使模型的打印层面各部分所受光照强度保持均匀一致极为重要。现有的光固化3D打印机大部分使用的是点光源，由于点光源光线的发散性，使得其打印工作平面上打印面光强不均，从中心到四周光强呈现明显的减弱。这种情况将导致打印机在打印过程中，打印模型的周边因受不到足够强度的光照，而达不到预期的固化效果，最终影响打印精度及打印效率。

因此，为解决现有技术的光固化3D打印机光源装置的光照强度不够均匀的问题，有必要设计出一种可提高打印机工作平面所受光强均匀度的光固化3D打印机。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种反光罩和光固化3D打印机，其可有效提高光照强度和均匀度。

为解决本实用新型的技术问题，本实用新型公开一种反光罩，罩体整体呈上宽下窄中空的倒梯形棱台状，其底部连接光源装置，顶部连接显示装置；所述罩体底部的窄口正中罩住所述光源装置的发光灯组，罩体顶部的宽口正对所述显示装置的显示屏。

其中，所述反光罩为四棱台形，包括三折板和背板，所述三折板包括左、右折面和中折面，均为上宽下窄的倒梯形；所述中折面的顶部边沿设有用于与所述显示装置连接的第一衔接面；所述左、右折面的侧边沿各设有用于与所述背板连接的第二衔接面，底部边沿各设有用于与所述光源装置连接的耳片。

其中，所述背板呈上宽下窄的倒梯形，其高度与所述三折板一致；所述背板的顶部边沿设有用于与所述显示装置连接的第三衔接面，左右侧边沿分别与所述左、右折面的第二衔接面连接。

其中，所述背板底部边沿设有缺口。

其中，所述第一衔接面、第二衔接面、第三衔接面以及背板的左右侧边沿均设有定位孔。

其中，所述第一衔接面、第二衔接面、第三衔接面和耳片相对罩体朝外折或朝内折。

其中，所述反光罩的内壁反光面采用8K镜面不锈钢材料制成。

其中，所述反光罩的侧面与所述光源装置的水平面形成60-70度夹角。

为解决本实用新型的技术问题，本实用新型还公开一种光固化3D打印机，包括基座，电路控制装置、散热装置、光源装置、运动装置、打印平台和显示装置，还包括上述的反光罩，连接在所述光源装置和显示装置之间。

其中，所述光源装置包括电路基板、发光灯组和散热垫片；所述发光灯组包括一个或多个LED灯；所述反光罩固定在所述散热垫片上。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型通过倒梯形的棱台状反光罩反射光线，补偿边缘部位的光强，使显示屏受光面各部分受到强度均匀的光照，达到模型在打印过程中层面固化均匀，同一层面各部分硬度相同，从而提高打印精度和打印效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例的反光罩剖视图；

图2是本实用新型实施例的反光罩仰视图；

图3是本实用新型实施例的反光罩立体图；

图4是本实用新型实施例的反光罩的三折板立体图；

图5是本实用新型实施例的反光罩的背板立体图；

图6是本实用新型实施例的显示屏光强分布区域示意图；

图7是本实用新型实施例的光强分布曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实施例的光固化3D打印机，包括基座，电路控制装置、运动装置、打印平台(以上图中均未示出)、显示装置10、光源装置20、散热装置30和反光罩40。

显示装置10包括固定板11和显示屏12，显示屏12嵌入固定板11中，其底面透过通孔可接受光源装置20发射的光线。

光源装置20包括发光灯组21、电路基板22和散热垫片23。发光灯组21为一个或多个LED灯，图1中显示为一个LED灯，也可以是4个或更多个呈等间距排列的LED灯，本领域技术人员可根据实际情况设置，都不影响本实用新型的实施。

在本实施例中，散热装置30为散热风扇，也可以是水冷模组等其他散热设备，都不影响本实用新型的实施。

反光罩40整体呈上宽下窄中空的倒梯形棱台状，底部连接光源装置20，顶部连接显示装置10，具体可通过螺丝等方式，使三者紧密连接。中空部分用于光线穿过，内壁作为反光面，使发光灯组21四周边缘发出的光线得到反射，从而达到集中光源的效果。

在本实施例中，反光罩40的内壁反光面采用8K镜面不锈钢材料制成。目前，市面上常见的镜面不锈钢分为6K、8K、10K三种。8K为精磨，其对405nm波长的光反射效率在90％以上，可达到较好的反射效果。

为达到最佳的反射效果，根据该光源特性发现，反光罩40侧面与光源装置20的水平面的夹角为60°-70°时，其反射效果最佳。同时，根据光源装置20的大小设置反光罩40的窄口43大小，且窄口43越小，反射效果越好，因此可设为与发光灯组的大小一致。以这两项作为基础，再根据投影面(显示屏12底面受光面)的大小确定宽口44大小，且宽口44越小，反射效果越好，因此可设为与投影面大小一致。最后通过计算可得出反光罩40的最佳高度，进而制成达到最优反射效果的反光罩40。在本实施例中，反光罩40侧面与光源装置20水平面的夹角设为66°。

再如图2、图3所示，罩体的窄口43正中罩住光源装置20的发光灯组21，即窄口43的中心点与发光灯组21的中心点重叠。罩体的宽口44正对显示装置10的显示屏12，即宽口44的中心点与显示屏12的中心点重叠，使照射到显示屏12底面的光线强度和均匀度得到提高。

另外，在本实施例中，反光罩40为四棱台形状，也可设计为圆棱台，当投影面为圆形时，可将反光罩40相应改成圆棱台形状，即窄口43和宽口44都为圆形。

再如图4、图5所示，具体的，本实施例的反光罩40包括三折板41和背板42，其中，三折板41包括左、右折面412和中折面411，均为上宽下窄的倒梯形。中折面411的顶部边沿设有用于与显示装置10连接的第一衔接面413。左、右折面412的侧边沿各设有用于与背板42连接的第二衔接面414，底部边沿各设有用于与光源装置30连接的耳片415。

背板42也是上宽下窄的倒梯形，其高度与三折板41一致，板体421顶部边沿设有用于与显示装置10连接的第三衔接面422，板体421左右侧边沿分别与三折板41的左、右折面412的第二衔接面414连接，在板体421底部边沿还设有缺口423，使电线通过给光源装置20通电。

具体的，第一衔接面413、第二衔接面414、第三衔接面422和耳片415可相对罩体朝外折或朝内折，都不影响本实用新型的实施，图中所示为朝外折。

另外，在本实施例中，第一衔接面413、第二衔接面414、第三衔接面422都为长条形，前后都设有定位孔，用以固定螺丝。将三折板41和背板42对接装配好后，再安装反光罩40，安装时，先将耳片415通过螺丝固定在电源装置20的散热垫片23上，再将第一衔接面413和第三衔接面422通过螺丝固定在显示装置10的固定板11的底面上。

为进一步使三折板41和背板42固定地更为稳固，更为紧密，先通过定位孔将前后两部分精确对接后，再利用焊接工艺，将左右两个第二衔接面414与背板42的两侧边沿焊接上，从而完成反光罩40的加工制作。

再如图1所示，打开电源给发光灯组21通电后，光从点光源处发散射出，照射在显示屏12的底面受光面上，其中边缘部分的光线照射在不锈钢镜面反光罩40的镜面上后，被反射到受光面的四周边缘位置，从而增强了四周边缘位置的光照强度，使受光面各个部分的光强更为均匀。

如图6所示，为本实施例的显示屏光强分布区域示意图。将显示屏12按受光面的光强效果，从中心向边缘划分为5个区域，中心区域为光照强度最大的区域1，越靠边缘光照强度逐渐降低，到区域5强度最低。

如图7所示，在未加装反光罩40时，曲线较为陡峭，光强从中心到四周边缘呈明显减弱趋势。在加装反光罩40后，可将四周边缘部分的光线进行反射，照射到显示屏12受光面的四周边缘位置，从而增强了四周边缘位置的光照强度，因此，此时光强分布已较为均匀，实验结果表明该反光罩40能提高光强均匀度70％以上。

综上所述，本实用新型通过倒梯形棱台状反光罩反射光线，补偿边缘部位的光强，使显示屏底面受光面各部分受到强度均匀的光照，达到模型在打印过程中层面固化均匀，同一层面各部分硬度相同，从而提高打印精度和打印效率。

以上举较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内，本实用新型所主张的权利范围应以实用新型申请范围所述为准，而非仅限于上述实施例。