CN109094023A - 3d打印机用打印模组、打印方法及3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种3D打印机用打印模组、打印方法及3D打印机，涉及3D打印设备技术领域，打印模组包括：发光组件；聚光透镜，具有一焦点；复眼透镜，用于形成面积为S1的光斑，复眼透镜与焦点之间的垂直距离为L；显示面板，用于显示与待打印的3D物体的子切片图像并接收光斑位置对应射出的光线，待打印的3D物体包括多个与光斑一一对应的子切片，子切片图像的面积为S2，S1≥S2，S1随子切片图像的面积的变化而变化；液态感光树脂组件；其中，复眼透镜所在平面与焦点A之间的垂直距离L随子切片图像的面积的变化而变化，L²＝a*S1，a≥1。如此方案，有利于提高显示面板的使用寿命，还有利于提高小尺寸图像打印的效率。

Description

3D打印机用打印模组、打印方法及3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印设备技术领域，更具体地，涉及一种3D打印机用打印模组、打印方法及3D打印机。

背景技术

光固化3D打印机的优点之一是打印精度高，其打印精度与显示屏的分辨率高度相关。分辨率为2160*1440像素、12英寸显示屏点阵精度达到0.118*0.118mm，采用该规格显示屏的打印机的打印精度可以达到微米级，市场上打印精度最高的光固化打印机的精度约为47μm。

3D打印技术出现在20世纪90年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这打印技术称为3D立体打印技术。

现有的3D打印机通常包括发光组件、显示面板和液态感光树脂组件，显示面板上显示待打印的图像，在打印过程中，显示面板上有图像的区域(打印区域)和无图像的区域(非打印区域)均有发光组件发出的光线照射，非打印区域因没有能量透过，能量长期积累，对该区域寿命影响很大，从而对显示面板的寿命造成很大影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种3D打印机用打印模组、打印方法及3D打印机，聚光透镜和复眼透镜协同作用，使显示面板上非光斑区域受光大大减小，有利于提高显示面板的使用寿命，还能使打印能量更加集中分布，有利于提高小尺寸图像打印时的效率，还有利于提升光线的利用效率。

第一方面，本申请提供一种3D打印机用打印模组，包括：

发光组件，用于产生面光源；

聚光透镜，具有一焦点，用于接收所述面光源的光线，所述光线向所述焦点处汇聚并射出；

复眼透镜，用于接收经由所述聚光透镜射出的光线，并形成光斑，所述光斑的面积为S1，所述复眼透镜所在平面与所述焦点A之间的垂直距离为L；

显示面板，用于显示与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像并接收所述光斑位置对应射出的光线，所述待打印的3D物体包括多个子切片，与所述子切片对应的所述子切片图像的面积为S2，所述子切片图像与所述光斑一一对应且S1≥S2，所述光斑的面积S1随所述子切片图像的面积的变化而变化；以及，

液态感光树脂组件，用于接收经由所述显示面板射出的光线并进行3D打印；

其中，所述复眼透镜所在平面与所述焦点A之间的垂直距离L随所述子切片图像的面积的变化而变化，L²＝a*S1，a≥1。

第二方面，本申请还提供一种3D打印机用打印方法，包括：

根据显示面板上所显示的与待打印的3D物体的的子切片对应的子切片图像的面积S2调整复眼透镜所在平面与聚光透镜的焦点A之间的垂直距离L；

将发光组件产生的面光源垂直照射在聚光透镜上，使所述面光源的光线依次经过所述聚光透镜、所述复眼透镜和所述显示面板后照射在所述液态感光树脂组件上；其中，所述聚光透镜具有一焦点，光线向所述焦点处汇聚并射出；所述复眼透镜用于接收经由所述聚光透镜射出的光线，并形成光斑，所述光斑的面积为S1；所述子切片图像与所述光斑一一对应且S1≥S2，所述光斑的面积S1随所述子切片图像的面积S2的变化而变化；所述复眼透镜所在平面与所述焦点A之间的垂直距离L随所述子切片图像的面积的变化而变化，L²＝a*S1，a≥1；

所述液态感光树脂组件执行3D打印。

第三方面，本申请提供一种3D打印机，包括3D打印机用打印模组，该3D打印机用打印模组为本申请所提供的3D打印机用打印模组。

与现有技术相比，本发明提供的3D打印机用打印模组、打印方法及3D打印机，至少实现了如下的有益效果：

本申请所提供的3D打印机用打印模组、打印方法及3D打印机中，包括依次设置的发光组件、聚光透镜、复眼透镜、显示面板和液态感光树脂组件，发光组件产生的面光源通过聚光透镜汇聚并射出，将光线集中在复眼透镜上，通过控制复眼透镜与聚光透镜的距离，来控制复眼透镜上的光斑面积大小；该光斑的面积是随子切片图像的面积的变化而变化的，当待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像变大时，将复眼透镜与聚光透镜焦点之间的距离调大，从而使光斑面积变大；当子切片图像变小时，将复眼透镜与聚光透镜焦点之间的距离调小，从而使光斑面积变小；光线仅能通过光斑所对应的区域，通过复眼透镜的均光性，将光斑区域对应的光线均光射出对应打印区域。当打印面积小时，靠近焦点，能量集中，打印时间下降，因此有利于提高小尺寸图像打印时的打印效率，提升光线利用率；同时，在进行图像打印时，显示面板上仅有光斑区域会受光，其他区域(非光斑区)不受光或受光很小，因此还有利于提高显示面板的使用寿命。

当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1所示为本申请实施例所提供的3D打印机用打印模组的一种构成示意图；

图2所示为本申请实施例所提供的3D打印机用打印模组中凸透镜的一种光路示意图；

图3所示为本申请实施例所提供的3D打印机用打印模组中复眼透镜上形成光斑的一种俯视图；

图4所示为本申请实施例所提供的打印模组中复眼透镜与聚光透镜的一种相对位置关系图；

图5所示为本申请实施例所提供的打印模组中复眼透镜与聚光透镜的另一种相对位置关系图；

图6所示为本申请实施例所提供的3D打印用打印模组的另一种构成示意图；

图7所示为本申请实施例所提供的3D打印用打印模组的另一种构成示意图；

图8所示为本申请实施例所提供的3D打印机用打印方法的一种流程图；

图9所示为本申请实施例所提供的3D打印机的一种结构图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

现有的3D打印机通常包括发光组件、显示面板和液态感光树脂组件，显示面板上显示待打印的图像，在打印过程中，显示面板上有图像的区域(打印区域)和无图像的区域(非打印区域)均有发光组件发出的光线照射，非打印区域因没有能量透过，能量长期积累，对该区域寿命影响很大，从而对显示面板的寿命造成很大影响。

有鉴于此，本发明提供了一种3D打印机用打印模组、打印方法及3D打印机，聚光透镜和复眼透镜协同作用，使显示面板上非光斑区域受光大大减小，有利于提高显示面板的使用寿命，还能使打印能量更加集中分布，有利于提高小尺寸图像打印时的效率，同时还有利于提升光线的利用效率。

图1所示为本申请实施例所提供的3D打印机用打印模组的一种构成示意图，图2所示为本申请实施例所提供的3D打印机用打印模组中凸透镜的一种光路示意图，图3所示为本申请实施例所提供的3D打印机用打印模组中复眼透镜上形成光斑的一种俯视图，参见图1，本申请实施例提供一种3D打印机用打印模组100，包括：

发光组件10，用于产生面光源；

聚光透镜20，具有一焦点A，用于接收面光源的光线，光线向焦点A处汇聚并射出，参见图2；

复眼透镜30，用于接收经由聚光透镜20射出的光线，并形成光斑31，参见图3，光斑31的面积为S1，复眼透镜30所在平面与焦点A之间的垂直距离为L，请参见图4或图5，其中，图4所示为本申请实施例所提供的打印模组中复眼透镜与聚光透镜的一种相对位置关系图，图5所示为本申请实施例所提供的打印模组中复眼透镜与聚光透镜的另一种相对位置关系图；

显示面板40，用于显示与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像并接收光斑31位置对应射出的光线，待打印的3D物体包括多个子切片，与子切片对应的子切片图像的面积为S2，子切片图像与光斑31一一对应且S1≥S2，光斑31的面积S1随子切片图像的面积的变化而变化；以及，

液态感光树脂组件50，用于接收经由显示面板40射出的光线并进行3D打印；

其中，复眼透镜30所在平面与焦点A之间的垂直距离L随子切片图像的面积的变化而变化，L²＝a*S1，a≥1。

具体地，请参见图1，本申请实施例所提供的3D打印机用打印模组100，包括依次设置的发光组件10、聚光透镜20、复眼透镜30、显示面板40和液态感光树脂组件50，发光组件10产生的面光源通过聚光透镜20汇聚并射出，将光线集中在复眼透镜30上，通过控制复眼透镜30与聚光透镜20的距离，来控制复眼透镜30上的光斑31面积大小。复眼透镜30所在平面与所述焦点A之间的垂直距离L与光斑31的直径或半径大小成正比，而由于光斑的面积S1与光斑的半径或直径是平方的关系，因此满足L²＝a*S1，a≥1，也就是说，复眼透镜30上光斑31的面积是随子切片图像的面积的变化而变化的，当待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像变大时，将复眼透镜30与聚光透镜20焦点之间的距离调大，可使光斑31面积变大；当子切片图像变小时，将复眼透镜30与聚光透镜20焦点之间的距离调小，可使光斑31面积变小；也就是说，本申请实施例所提供的3D打印机用打印模组100可根据显示面板40上所显示的子切片图像的大小来调节复眼透镜30与焦点之间的距离，进而调节复眼透镜30上光斑31的大小，此处的光斑31为光线在复眼透镜30上所覆盖的区域。通过复眼透镜30的均光性，将光斑31区域对应的光线均光射出显示面板40上对应的打印区域，也就是对应的待打印的子切片图像所对应的区域。当打印面积小(即对应的子切片图像小)时，复眼透镜30靠近焦点，能量集中，打印完成对应的子切片图像所需要的时间较短，因此有利于提高小尺寸图像打印时的打印效率，提升光线利用率；同时，在进行图像打印时，显示面板40上仅有光斑的部分会受光，其他没有光斑的区域不受光或受光很小，也就是说光线不会照射到显示面板40上没有光斑的区域，或仅有很少的光线照射到显示面板40上没有光斑的区域，此部分区域在不需要打印图像时不受光照，不会积累能量，打印过程不会对此部分区域的寿命造成影响，因此还有利于提高打印模组100中显示面板40的使用寿命，进而有利于提升整个打印模组100的使用寿命。

需要说明的是，在本申请中，将待打印的物体沿某一平面分割成很多“薄片”，打印过程中，通过每次打印一个“薄片”，将所有“薄片”堆积后，即形成待打印物体，每个分割的“薄片”即为一个子切片。而液晶面板则将每个子切片进行显示，即形成子切片图像，在打印过程中，子切片图像区域对应的像素打开，光斑的对应该子切片图像区域的光线可以透过，在打印机台上对应区域的液态感光树脂固化，完成该子切片的打印。由于光斑为圆形，而待打印的子切片对应的子切片图像根据子切片的形状变化而变化，即不一定为圆形，为了保证打印效果，光斑的直径需大于等于子切片图像的最宽处的宽度，因此，光斑的面积需大于或等于子切片图像的面积。

需要说明的是，当打印面积小(即对应的子切片图像小)时，复眼透镜30靠近焦点，此时，复眼透镜30可位于焦点靠近聚光透镜20的一侧，请参见图4，也可位于焦点远离聚光透镜20的一侧，请参见图5，本申请对此不进行具体限定。需要说明的是，图4和图5仅体现聚光透镜的焦点的形成以及复眼透镜与聚光透镜的焦点之间相对位置关系，不代表光线的实际传输路径，实际上光线经复眼透镜作用后会变成均匀的平行光线射出。

本申请实施例所提供的复眼透镜30是由一系列小透镜组合形成的，参见图1和图3，通常由基板32和两组复眼透镜阵列平行排列组成，第一组复眼透镜阵列包括多个阵列排布的第一透镜33，设置在如图1所示基板32的第一表面，第二组复眼透镜阵列包括多个阵列排布的第二透镜34，第二透镜34设置在如图1所示的基板32的第二表面，第一组复眼透镜阵列中的各个第一透镜33在基板32上的投影的几何中心与第二组的复眼透镜阵列中对应的第二透镜34在基板32上的投影的几何中心在垂直于基板32的方向上重合，并且第一组复眼透镜阵列中的各个第一透镜33的焦点与第二组的复眼透镜阵列中对应的第二透镜34的焦点的连线垂直于该基板，也就是说分别位于基板32两侧的第一透镜33和第二透镜34是一一对应的关系，相对于基板32呈对称关系。图3示出了复眼透镜30中，位于基板32第一表面的第一透镜33的一种排布关系，第二透镜34在基板32第二表面的排布关系可参见图3，本申请不再示出。需要说明的是，为避免相邻第一透镜32之间或相邻第二透镜33之间形成空隙，本申请实施例将第一透镜32和第二透镜33在基板32的所在平面的正投影设置为如图3所示的六边形结构，当然除此种结构外，还可设置为八边形结构，本申请对此不进行具体限定。需要说明的是，本申请实施例中的复眼透镜中第一透镜33和第二透镜34的数量和尺寸可根据3D打印机用打印模组的实际需求灵活设定，本申请对此不进行具体限定。

可选地，请参见图1，本申请实施例所提供的发光组件10、聚光透镜20、复眼透镜30、显示面板40和液态感光树脂组件50的中心轴重合，如此有利于确保发光组件10形成的面光源能均匀投射到聚光透镜20上，光线经过聚光透镜20的汇聚作用以及复眼透镜30的均匀作用，更能有利于将光线准确投射到显示面板40对应的待打印图像所在的区域，如此有利于提升3D打印的精准性。需要说明的是，参见图1，本申请实施例所提供的发光组件10可包括阵列排布在基板11上的LED结构12，在每个LED结构12的出光面还设置有凸透镜13，以对LED结构12射出的光线起到汇聚的作用，从而使得发光组件10射出平行光源。

可选地，图6所示为本申请实施例所提供的3D打印用打印模组的另一种构成示意图，参见图6，本申请实施例所提供的3D打印用打印模组100还包括与复眼透镜30机械连接的第一位置调节装置81，第一位置调节装置81用于调节复眼透镜30的位置，使复眼透镜30相对于聚光透镜20的焦点向上或向下平移。

具体地，请参见图6，当显示面板40上所显示的待打印子切片图像的面积较大时，复眼透镜30上光斑31的面积随之变大，此时需要加大复眼透镜30与焦点之间的距离，该实施例可使聚光透镜20的位置保持不变，通过第一位置调节装置81来调整复眼透镜30的位置，进而加大复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间的距离，从而使复眼透镜30上光斑31的面积变大。当显示面板40上所显示的待打印子切片图像的面积较小时，复眼透镜30上光斑31的面积随之变小，此时需要减小复眼透镜30与焦点之间的距离，该实施例可使聚光透镜20的位置保持不变，通过第一位置调节装置81来调整复眼透镜30的位置，进而减小复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间的距离，从而使复眼透镜30上光斑31的面积变小。

可选地，请继续参见图6，第一位置调节装置81包括第一马达71和与第一马达71机械连接的第一丝杆61，第一丝杆61与复眼透镜30机械连接。在需要调节复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间的距离时，可通过马达带动第一丝杆61相对聚光透镜20的焦点移动，以使得与第一丝杆61机械连接的复眼透镜30相对于聚光透镜20的焦点平移，从而达到调节复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间的距离的目的。采用丝杆和马达进行位置调节的方式简单易行，当然，除了此种方式外，本申请的其他一些实施例中还可采用其它的方式进行位置调节，本申请在此不进行具体限定。

可选地，图7所示为本申请实施例所提供的3D打印用打印模组的另一种构成示意图，参见图7，图7所示实施例所提供的3D打印用打印模组100还包括与聚光透镜20机械连接的第二位置调节装置82，第二位置调节装置82用于调节聚光透镜20的位置，使聚光透镜20相对于复眼透镜30向上或向下平移。

具体地，请参见图7，当显示面板40上所显示的待打印子切片图像的面积较大时，复眼透镜30上光斑31的面积随之变大，此时需要加大复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间的距离，该实施例可使复眼透镜30的位置保持不变，通过第二位置调节装置82来调整聚光透镜20的位置，进而加大聚光透镜20的焦点与复眼透镜30之间的距离，从而使复眼透镜30上光斑31的面积变大。当显示面板40上所显示的待打印子切片图像的面积较小时，复眼透镜30上光斑31的面积随之变小，此时需要减小复眼透镜30与焦点之间的距离，该实施例可使复眼透镜30的位置保持不变，通过第二位置调节装置82来调整聚光透镜20的位置，进而减小复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间的距离，从而使复眼透镜30上光斑31的面积变小。

可选地，请继续参见图7，第二位置调节装置82包括第二马达72和与第二马达72机械连接的第二丝杆62，第二丝杆62与聚光透镜20机械连接。在需要调节复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间的距离时，可通过第二马达72带动第二丝杆62相对复眼透镜30移动，以使得与第二丝杆62机械连接的聚光透镜20相对于复眼透镜30的焦点平移，从而达到调节复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间的距离的目的。采用丝杆和马达进行位置调节的方式简单易行，当然，除了此种方式外，本申请的其他一些实施例中还可采用其它的方式进行位置调节，本申请在此不进行具体限定。

需要说明的是，图6和图7所示实施例提供了两种调节复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间距离的方式，分别是单独调节复眼透镜30的位置，聚光透镜20的位置保持不变；以及单独调节聚光透镜20的位置，复眼透镜30的位置保持不变。除采用这两种方式外，在本申请的一些其他实施例中，还可同时调节聚光透镜20和复眼透镜30的位置，以实现复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间的距离调节，本申请对此不进行具体限定。

可选地，请参见图1，本申请实施例所提供的3D打印机用打印模组100中，液态感光树脂组件50包括液态感光树脂槽51、位于液态感光树脂槽51内的液态感光树脂52以及光固化成型托板53；

光固化成型托板53包括位于液态感光树脂槽51内的第一平面54，第一平面54与显示面板40平行。

具体地，液态感光树脂槽51内的液态感光树脂52在受到特定光照时会发生固化，本申请实施例所提供的3D打印用打印模组100中，3D打印的过程是将显示面板40上所显示的子切片图像逐个打印，通过光固化的形式把液态感光树脂槽51内的液态感光树脂52逐层打印在光固化成型托板53的第一平面54上，从而在第一平面54上形成3D实物。本申请实施例中将光固化成型托板53的第一平面54设计得与显示面板40平行，可以使显示面板40上所显示的图像1:1得被打印到第一平面54上，有效防止打印所得的3D实物出现变形的现象。

可选地，聚光透镜20为凸透镜。凸透镜是中央较厚，边缘较薄的透镜，具有汇聚光线的作用。发光组件10发出的面光源照射到凸透镜上时，凸透镜能够较好地将光线汇聚并射出至复眼透镜30。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种3D打印机用打印方法，参见图8，图8所示为本申请实施例所提供的3D打印机用打印方法的一种流程图，结合图1和图8，该打印方法包括：

步骤101、根据显示面板40上所显示的与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像的面积S2调整复眼透镜30所在平面与聚光透镜20的焦点A之间的垂直距离L；

步骤102、将发光组件10产生的面光源垂直照射在聚光透镜20上，使面光源的光线依次经过聚光透镜20、复眼透镜30和显示面板40后照射在液态感光树脂组件50上；其中，聚光透镜20具有一焦点，光线在焦点处汇聚并射出；复眼透镜30用于接收经由聚光透镜20射出的光线，并形成光斑31，光斑31的面积为S1；子切片图像与光斑31一一对应且S1≥S2，光斑31的面积S1随子切片图像的面积S2的变化而变化；复眼透镜30所在平面与焦点A之间的垂直距离L随子切片图像的面积的变化而变化，L²＝a*S1，a≥1；

步骤103、液态感光树脂组件50执行3D打印。

具体地，本申请实施例所提供的3D打印机用打印方法中，步骤101中，根据显示面板40上所显示的与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像的面积S2调整复眼透镜30所在平面与聚光透镜20的焦点A之间的垂直距离L，复眼透镜30所在平面与所述焦点A之间的垂直距离L与光斑31的直径或半径大小成正比，而由于光斑的面积S1与光斑的半径或直径是平方的关系，因此满足L²＝a*S1，a≥1，也就是说，复眼透镜30上光斑31的面积是随子切片图像的面积的变化而变化的，当待打印的3D物体对应的子切片图像变大时，将复眼透镜30与聚光透镜20焦点之间的距离调大，可使光斑31面积变大；当子切片图像变小时，将复眼透镜30与聚光透镜20焦点之间的距离调小，可使光斑31面积变小；也就是说，本申请实施例所提供的3D打印机用打印模组100可根据显示面板40上所显示的子切片图像的大小来调节复眼透镜30与焦点之间的距离，进而调节复眼透镜30上光斑31的大小，此处的光斑31为光线在复眼透镜30上所覆盖的区域。发光组件10产生的面光源通过聚光透镜20汇聚并射出，将光线集中在复眼透镜30上，通过控制复眼透镜30与聚光透镜20的距离，来控制复眼透镜30上的光斑31面积大小。通过复眼透镜30的均光性，将光斑31区域对应的光线均光射出显示面板40上对应的打印区域，也就是对应的待打印的子切片图像所对应的区域。当打印面积小(即对应的子切片图像小)时，复眼透镜30靠近焦点，能量集中，打印完成对应的子切片图像所需要的时间较短，因此有利于提高小尺寸图像打印时的打印效率，提升光线利用率；同时，在进行图像打印时，显示面板40上仅有光斑的部分会受光，其他没有光斑的区域不受光或受光很小，也就是说光线不会照射到显示面板40上没有光斑的区域，或仅有很少的光线照射到显示面板40上没有光斑的区域，此部分区域在不需要打印图像时不受光照，不会积累能量，打印过程不会对此部分区域的寿命造成影响，因此还有利于提高打印模组100中显示面板40的使用寿命，进而有利于提升整个打印模组100的使用寿命。

需要说明的是，当打印面积小(即对应的子切片图像小)时，复眼透镜30靠近焦点，此时，可将复眼透镜30位置调节到位于焦点靠近聚光透镜20的一侧，请参见图4，也可将复眼透镜30的位置调节到位于焦点远离聚光透镜20的一侧，请参见图5，本申请对此不进行具体限定。

可选地，本申请实施例所提供的3D打印机用打印方法中，步骤101根据显示面板40上所显示的与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像的面积S2调整复眼透镜30所在平面与聚光透镜20的焦点A之间的垂直距离L，进一步为：

根据显示面板40上所显示的与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像的面积S2调整复眼透镜30的位置，使复眼透镜30相对于聚光透镜20的焦点向上或向下平移。

具体地，当显示面板40上所显示的待打印子切片图像的面积较大时，复眼透镜30上光斑31的面积随之变大，此时需要加大复眼透镜30与焦点之间的距离，该实施例可使聚光透镜20的位置保持不变，此时可通过调整复眼透镜30的位置来加大复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间的距离，从而使复眼透镜30上光斑31的面积变大。当显示面板40上所显示的待打印子切片图像的面积较小时，复眼透镜30上光斑31的面积随之变小，此时需要减小复眼透镜30与焦点之间的距离，该实施例可使聚光透镜20的位置保持不变，通过调整复眼透镜30的位置来减小复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间的距离，从而使复眼透镜30上光斑31的面积变小。

除通过调整复眼透镜30的位置的方式来调节复眼透镜30与聚光透镜20之间的距离外，可选地，本申请实施例所提供的3D打印机用打印方法中，步骤101根据显示面板40上所显示的与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像的面积S2调整复眼透镜30所在平面与聚光透镜20的焦点A之间的垂直距离L，进一步为：

根据显示面板40上所显示的与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像的面积S2调整聚光透镜20的位置，使聚光透镜20相对于复眼透镜30向上或向下平移。

具体地，当显示面板40上所显示的子切片图像的面积较大时，复眼透镜30上光斑31的面积随之变大，此时需要加大复眼透镜30与焦点之间的距离，该实施例可使复眼透镜30的位置保持不变，通过调整聚光透镜20的位置来加大聚光透镜20的焦点与复眼透镜30之间的距离，从而使复眼透镜30上光斑31的面积变大。当显示面板40上所显示的子切片图像的面积较小时，复眼透镜30上光斑31的面积随之变小，此时需要减小复眼透镜30与焦点之间的距离，该实施例可使复眼透镜30的位置保持不变，通过调整聚光透镜20的位置来减小复眼透镜30与聚光透镜20的焦点之间的距离，从而使复眼透镜30上光斑31的面积变小。

基于同一发明构思，本申请还提供一种3D打印机，参见图9，图9所示为本申请实施例所提供的3D打印机的一种结构示意图，该3D打印机200包括3D打印机用打印模组，其中该3D打印机用打印模组为本申请实施例所提供的3D打印机用打印模组。本申请中3D打印机200的实施例可参见上述3D打印机用打印模组100的实施例，重复之处此处不再赘述。

通过上述实施例可知，本发明提供的3D打印机用打印模组、打印方法及3D打印机，至少实现了如下的有益效果：

本申请所提供的3D打印机用打印模组、打印方法及3D打印机中，包括依次设置的发光组件、聚光透镜、复眼透镜、显示面板和液态感光树脂组件，发光组件产生的面光源通过聚光透镜汇聚并射出，将光线集中在复眼透镜上，通过控制复眼透镜与聚光透镜的距离，来控制复眼透镜上的光斑面积大小；该光斑的面积是随子切片图像的面积的变化而变化的，当待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像变大时，将复眼透镜与聚光透镜焦点之间的距离调大，从而使光斑面积变大；当子切片图像变小时，将复眼透镜与聚光透镜焦点之间的距离调小，从而使光斑面积变小；通过复眼透镜的均光性，将光斑区域对应的光线均光射出对应打印区域。当打印面积小时，靠近焦点，能量集中，打印时间下降，因此有利于提高小尺寸图像打印时的打印效率，提升光线利用率；同时，在进行小尺寸图像打印时，显示面板上仅有光斑的部分会受光，其他没有光斑的区域不受光或受光很小，因此还有利于提高显示面板的使用寿命。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种3D打印机用打印模组，其特征在于，包括：

发光组件，用于产生面光源；

聚光透镜，具有一焦点，用于接收所述面光源的光线，所述光线向所述焦点处汇聚并射出；

复眼透镜，用于接收经由所述聚光透镜射出的光线，并形成光斑，所述光斑的面积为S1，所述复眼透镜所在平面与所述焦点A之间的垂直距离为L；

显示面板，用于显示与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像并接收所述光斑位置对应射出的光线，所述待打印的3D物体包括多个所述子切片，与所述子切片对应的所述子切片图像的面积为S2，所述子切片图像与所述光斑一一对应且S1≥S2，所述光斑的面积S1随所述子切片图像的面积的变化而变化；以及，

液态感光树脂组件，用于接收经由所述显示面板射出的光线并进行3D打印；

其中，所述复眼透镜所在平面与所述焦点A之间的垂直距离L随所述子切片图像的面积的变化而变化，L²＝a*S1，a≥1。

2.根据权利要求1所述的3D打印机用打印模组，其特征在于，所述发光组件、所述聚光透镜、所述复眼透镜、所述显示面板和所述液态感光树脂组件的中心轴重合。

3.根据权利要求1所述的3D打印机用打印模组，其特征在于，还包括与所述复眼透镜机械连接的第一位置调节装置，所述第一位置调节装置用于调节所述复眼透镜的位置，使所述复眼透镜相对于所述聚光透镜的所述焦点向上或向下平移。

4.根据权利要求3所述的3D打印机用打印模组，其特征在于，所述第一位置调节装置包括第一马达和与所述第一马达机械连接的第一丝杆，所述第一丝杆与所述复眼透镜机械连接。

5.根据权利要求1所述的3D打印机用打印模组，其特征在于，还包括与所述聚光透镜机械连接的第二位置调节装置，所述第二位置调节装置用于调节所述聚光透镜的位置，使所述聚光透镜相对于所述复眼透镜向上或向下平移。

6.根据权利要求5所述的3D打印机用打印模组，其特征在于，所述第二位置调节装置包括第二马达和与所述第二马达机械连接的第二丝杆，所述第二丝杆与所述聚光透镜机械连接。

7.根据权利要求1所述的3D打印机用打印模组，其特征在于，所述液态感光树脂组件包括液态感光树脂槽、位于所述液态感光树脂槽内的液态感光树脂以及光固化成型托板；

所述光固化成型托板包括位于所述液态感光树脂槽内的第一平面，所述第一平面与所述显示面板平行。

8.根据权利要求1所述的3D打印机用打印模组，其特征在于，所述聚光透镜为凸透镜。

9.一种3D打印机用打印方法，其特征在于，包括：

根据显示面板上所显示的与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像的面积S2调整复眼透镜所在平面与聚光透镜的焦点A之间的垂直距离L；

将发光组件产生的面光源垂直照射在聚光透镜上，使所述面光源的光线依次经过所述聚光透镜、所述复眼透镜和所述显示面板后照射在所述液态感光树脂组件上；其中，所述聚光透镜具有一焦点，光线向所述焦点处汇聚并射出；所述复眼透镜用于接收经由所述聚光透镜射出的光线，并形成光斑，所述光斑的面积为S1；所述子切片图像与所述光斑一一对应且S1≥S2，所述光斑的面积S1随所述子切片图像的面积S2的变化而变化；所述复眼透镜所在平面与所述焦点A之间的垂直距离L随所述子切片图像的面积的变化而变化，L²＝a*S1，a≥1；

所述液态感光树脂组件执行3D打印。

10.根据权利要求9所述的3D打印机用打印方法，其特征在于，根据显示面板上所显示的待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像的面积S2调整复眼透镜所在平面与聚光透镜的焦点A之间的垂直距离L，进一步为：

根据显示面板上所显示的与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像的面积S2调整所述复眼透镜的位置，使所述复眼透镜相对于所述聚光透镜的所述焦点向上或向下平移。

11.根据权利要求9所述的3D打印机用打印方法，其特征在于，根据显示面板上所显示的与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像的面积S2调整复眼透镜所在平面与聚光透镜的焦点A之间的垂直距离L，进一步为：

根据显示面板上所显示的与待打印的3D物体的子切片对应的子切片图像的面积S2调整所述聚光透镜的位置，使所述聚光透镜相对于所述复眼透镜向上或向下平移。

12.一种3D打印机，其特征在于，包括权利要求1至8之任一所述的3D打印机用打印模组。