一种光固化3D打印机及打印方法与流程

本申请一般涉及3d打印，具体涉及一种光固化3d打印机及打印方法。

背景技术：

1、立体光刻stereo lithography，又称光固化成形，光固化法是利用光敏树脂被紫外激光照射后发生固化的原理，进行材料累加成型，具有成型精度高、表面光洁度好、材料利用率高等特点。光固化法又包括：激光扫描成像光固化技术(sla)；投影仪图形化照射成型技术(dlp)；显示屏成像紫外频谱光固化技术(lcd)。

2、sla技术是通过聚焦后的激光束或紫外光光点在液面上进行逐点扫描，扫描到的地方液态光敏树脂液被固化。dlp技术是用数字光源以面光的形式在液态光敏树脂表面进行层层投影，层层固化成型。lcd技术则是利用液晶屏lcd成像原理，通过来自led阵列的uv光在液晶屏幕上投射选择性的透明区域，照射到树脂槽并被液态光敏树脂吸收，同时整个层会立即固化。

3、如何提高打印质量一直是现有光固化3d打印的重点研究方向。然而现有技术中的打印方式，无法在不显著提高组件成本的基础上有效提高打印质量，这里提到的打印质量包括打印精度、打印分辨率、打印速度。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种光固化3d打印机及打印方法，可以兼容多种工作模式，提高打印质量。

2、第一方面，本申请提供了一种光固化3d打印机，包括：

3、工作台，所述工作台上设置有工作区域，所述工作区域用于在固化识浸没于树脂槽的光敏树脂内；

4、打印头，所述打印头上设置有显示区域，所述显示区域用于向所述树脂槽提供预设图形的固化光，所述显示区域包括沿第一方向延伸的至少一个像素行；所述显示区域在第一方向上的长度大于或等于所述工作区域在第一方向上的长度，所述显示区域在第二方向上的宽度小于所述工作区域在第二方向上的宽度；

5、二维移动组件，所述二维移动组件包括竖直移动机构和平移机构，所述竖直移动机构用于驱动所述工作台在竖直方向运动，所述平移机构用于驱动所述打印头在第二方向运动，以实现在所述工作区域内逐层固化光敏树脂，以形成三维实体。

6、可选地，所述打印头包括依次层叠设置的散热层、衬底、阵列基板、显示层、透镜层，其中，所述透镜层设置在靠近所述工作台的一侧，所述透镜层包括阵列设置的多个透镜，所述显示层包括多个像素单元，所述像素单元沿第一方向排列形成所述像素行，所述透镜与所述像素单元一一对应设置。

7、可选地，所述显示层上设置有多个光源，每一光源位于所述像素单元的中心，所述光源为紫外光源或激光点光源。

8、可选地，所述显示区域包括沿第二方向排列的至少两个像素行，每一所述像素行上的像素单元的数量相同，所述像素行的长度等于所述显示区域的长度。

9、可选地，所述显示区域包括沿第二方向排列的至少两个像素行，在沿第二方向上相邻两像素行交错设置，每一所述像素行上的像素单元的数量相同，所述显示区域在第一方向上的长度等于首行像素行的一端到末行像素行的另一端的距离。

10、可选地，所述像素行包括首端和末端，在第二方向上，每一像素行上对应数量的像素单元均沿首端到末端的方向上依次交错设置。

11、可选地，所述工作区域在所述显示区域内的正投影包括沿第一方向上相对设置的第一边和第二边，所述第一边与所述末行像素行的首端重合，所述第二边与所述首行像素行的末端重合。

12、可选地，相邻两像素行对应数量的所述像素单元的交错距离δl＝p/2，其中p为同一像素行上相邻两所述像素单元中心之间的像素间距。

13、可选地，所述像素间距的范围为10～100μm，所述竖直移动机构的步进位移为10～100μm，所述平移机构的步进位移为5～200μm。

14、第二方面，本申请提供了一种光固化3d打印方法，采用如以上任一所述的光固化3d打印机，所述方法包括：

15、通过平移机构驱动打印头在第二方向上运动，以在工作区域内进行一层实体固化；

16、通过竖直移动机构驱动所述工作台在竖直方向运动，以在工作区域内逐层进行实体固化，直至形成三维实体。

17、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

18、本申请实施例提供的光固化3d打印机，采用一维打印头设计并结合二维移动组件，在不显著提高组件成本的基础上有效提高打印精度、打印分辨率、打印速度等，根据应用场景等可以适用多种不同的工作模式，在不降低打印精度的基础上降低对加工精度的需求，有效降低加工成本，提高产品良率。

技术特征：

1.一种光固化3d打印机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光固化3d打印机，其特征在于，所述打印头包括依次层叠设置的散热层、衬底、阵列基板、显示层、透镜层，其中，所述透镜层设置在靠近所述工作台的一侧，所述透镜层包括阵列设置的多个透镜，所述显示层包括多个像素单元，所述像素单元沿第一方向排列形成所述像素行，所述透镜与所述像素单元一一对应设置。

3.根据权利要求2所述的光固化3d打印机，其特征在于，所述显示层上设置有多个光源，每一光源位于所述像素单元的中心，所述光源为紫外光源或激光点光源。

4.根据权利要求1所述的光固化3d打印机，其特征在于，所述显示区域包括沿第二方向排列的至少两个像素行，每一所述像素行上的像素单元的数量相同，所述像素行的长度等于所述显示区域的长度。

5.根据权利要求1所述的光固化3d打印机，其特征在于，所述显示区域包括沿第二方向排列的至少两个像素行，在沿第二方向上相邻两像素行交错设置，每一所述像素行上的像素单元的数量相同，所述显示区域在第一方向上的长度等于首行像素行的一端到末行像素行的另一端的距离。

6.根据权利要求5所述的光固化3d打印机，其特征在于，所述像素行包括首端和末端，在第二方向上，每一像素行上对应数量的像素单元均沿首端到末端的方向上依次交错设置。

7.根据权利要求6所述的光固化3d打印机，其特征在于，所述工作区域在所述显示区域内的正投影包括沿第一方向上相对设置的第一边和第二边，所述第一边与所述末行像素行的首端重合，所述第二边与所述首行像素行的末端重合。

8.根据权利要求5所述的光固化3d打印机，其特征在于，相邻两像素行对应数量的所述像素单元的交错距离δl＝p/2，其中p为同一像素行上相邻两所述像素单元中心之间的像素间距。

9.根据权利要求8所述的光固化3d打印机，其特征在于，所述像素间距的范围为10～100μm，所述竖直移动机构的步进位移为10～100μm，所述平移机构的步进位移为5～200μm。

10.一种光固化3d打印方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的光固化3d打印机，所述方法包括：

技术总结
本申请公开了一种光固化3D打印机及打印方法，包括：工作台，工作台上设置有工作区域，工作区域用于在固化识浸没于树脂槽的光敏树脂内；打印头，打印头上设置有显示区域，显示区域用于向树脂槽提供预设图形的固化光，显示区域包括沿第一方向延伸的至少一个像素行；显示区域在第一方向上的长度大于或等于工作区域在第一方向上的长度，显示区域在第二方向上的宽度小于工作区域在第二方向上的宽度；二维移动组件，二维移动组件包括竖直移动机构和平移机构，竖直移动机构用于驱动工作台在竖直方向运动，平移机构用于驱动打印头在第二方向运动，以实现在工作区域内逐层固化光敏树脂，以形成三维实体。

技术研发人员：韩遇,孟凡理
受保护的技术使用者：京东方科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13