CN221292277U - 光固化三维打印装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光固化三维打印装置，涉及打印设备技术领域，主要目的是提高发光组件发出的光的准直度和均匀度，以提高模型的打印精度，同时减小光传播过程中的光能损失，以提高发光组件的光能利用率。本实用新型的主要技术方案为：该光固化三维打印装置包括发光组件、聚光罩和料槽；所述聚光罩包括相对设置的入光口和出光口，所述入光口位于所述发光组件的出射光路上，所述聚光罩的内壁能够反射所述发光组件发出的至少部分光线，通过所述聚光罩的所述光线投射到所述料槽中以固化所述料槽中的待固化材料。

Description

光固化三维打印装置

技术领域

本实用新型涉及打印设备技术领域，尤其是涉及到一种光固化三维打印装置。

背景技术

光固化立体成型设备，采用光固化打印技术，光固化以光敏树脂为原料，用特定波长与强度的光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的固化，然后在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，依次层层叠加构成一个三维实体。

公开号为CN110126272A的现有技术公开了一种光固化3D打印机，其包括发光装置，发光装置包括有灯座底板、紫外光灯珠和光学透镜，紫外光灯珠的紫外光发光波长为405nm—420nm之间；紫外光灯珠在灯座底板上为垂直均匀阵列设置，其分散排布与光透影装置的液晶屏的大小形状相适应；光学透镜设置在紫外光灯珠的上方，用以将长波紫外光灯珠照射出的紫外光均匀垂直投射到液晶屏上。

然而，现有技术中的光源组件投射至料槽内的光的准直度和均匀度较差，降低了模型的打印精度，而且在光传播过程中的光能损失较大，降低了发光组件的光能利用率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种光固化三维打印装置，主要目的是提高发光组件发出的光的准直度和均匀度，以提高模型的打印精度，同时减小光传播过程中的光能损失，以提高发光组件的光能利用率。

本实用新型实施例提供了一种光固化三维打印装置，包括：发光组件、聚光罩和料槽，聚光罩包括相对设置的入光口和出光口，入光口位于发光组件的出射光路上，聚光罩的内壁能够反射发光组件发出的至少部分光线，通过所述聚光罩的所述光线投射到所述料槽中以固化所述料槽中的待固化材料。

可选地，所述光固化三维打印装置还包括：

第一透镜，所述第一透镜与所述出光口相对设置；

料槽的槽底与第一透镜相对设置并位于所述第一透镜的出光侧。

可选地，所述第一透镜在光轴方向与所述发光组件之间的距离为L5；

所述第一透镜的焦距为F1；

其中，0.9L5<F1<1.1L5。

可选地，所述光固化三维打印装置还包括：

第二透镜，所述第二透镜位于所述出光口；

所述第一透镜在光轴方向与所述发光组件之间的距离为L5；

所述第一透镜的焦距为F1；

其中，0.7L5<F1<1.3L5。

可选地，所述光固化三维打印装置还包括：

反射件，所述反射件与所述出光口相对设置；所述第一透镜位于所述反射件的反射光路上。

可选地，聚光罩包括连接入光口和出光口的光路通道，沿入光口至出光口的方向，光路通道的横截面积逐渐增大；

光路通道的内壁表面包括反光材料；所述光路通道的内壁表面对于紫外光的反射率大于预设反射率，所述预设反射率为80％、85％、90％或95％。

可选地，所述聚光罩的内表面包括一个或多个圆弧形光滑表面，或所述聚光罩的内表面包括一个或多个非球面表面，或所述聚光罩的内表面为四个、六个或八个平整光滑平面的连接；和/或，

所述聚光罩的外表面为方形表面，或所述聚光罩的外表面呈棱台结构或棱柱结构。

可选地，反射件包括反射面，反射面倾斜设置并呈平面结构，出光口位于反射面的前方，第一透镜位于反射面的上方。

可选地，第一透镜为菲涅尔透镜，第一透镜包括第一平整面和第一齿面，第一平整面朝向反射件的反射光路，第一齿面朝向料槽。

可选地，光固化三维打印装置还包括：第二透镜，第二透镜位于出光口和反射件之间，第二透镜为菲涅尔透镜，第二透镜包括第二平整面和第二齿面，第二平整面朝向聚光罩，第二齿面朝向反射件；

所述第二透镜的焦距大于所述第一透镜的焦距。

可选地，第二透镜与聚光罩连接，盖设在出光口处。

可选地，所述料槽的槽底设置有离型膜，所述光固化三维打印装置还包括曝光屏，所述曝光屏的第一侧与所述第一透镜相对设置并位于所述第一透镜的出光侧，所述曝光屏的第二侧与所述料槽的离型膜相对设置；

发光组件与聚光罩的出光口之间的距离为L1；第二透镜在光轴方向与反射件的距离为L2；第一透镜在光轴方向与反射件的距离为L3；第一透镜与曝光屏之间的距离为L4，其中，L4<(L1+L2+L3)/10。

可选地，发光组件与聚光罩的出光口之间的距离为L1；第二透镜在光轴方向与反射件的距离为L2；第一透镜在光轴方向与反射件的距离为L3；第一透镜的焦距为F1，其中，0.9(L1+L2+L3)<F1<1.1(L1+L2+L3)。

可选地，发光组件与聚光罩的出光口之间的距离为L1；第二透镜的焦距为F2，其中，L1<F2<4L1。

可选地，发光组件包括安装板和发光体，发光体安装在安装板上，发光体的直径为1mm至11mm，发光体的发光角度为90°至120°中的任意值；发光组件和聚光罩共光轴设置，聚光罩的内壁与光轴之间的夹角为20°～65°之间的任意值。

本实用新型实施例提供的光固化三维打印装置，包括发光组件、聚光罩和料槽，通过聚光罩的光线投射到所述料槽中以固化料槽中的待固化材料，由于聚光罩的内壁能够反射发光组件发出的至少部分光线，即聚光罩的作用能够使发光组件发出的光照在聚光罩内反射并形成能量汇聚的光照，并大致在一个方向上更加准确、均匀地照射出去，即经聚光罩汇聚后的光照其扩散角度较小，使得料槽接收到的光照具有较高的准直度和较大的均匀度，有利于提高模型的打印精度和打印效果，并且能减小光照传播过程中的光能损失，有利于提高发光组件的光能利用率，节约使用成本。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中：

图1示出了本实用新型的一个实施例提供的光固化三维打印装置中发光组件、聚光罩、第二透镜、反射件、第一透镜和曝光屏布置在一起的结构示意图；

图2示出了本实用新型的一个实施例提供的光固化三维打印装置在第一视角的结构示意图；

图3示出了本实用新型的一个实施例提供的光固化三维打印装置在第二视角的结构示意图；

图4示出了本实用新型的一个实施例提供的光固化三维打印装置中发光组件、聚光罩、第一透镜和曝光屏布置在一起的结构示意图；

图5示出了本实用新型的一个实施例提供的光固化三维打印装置中发光组件、聚光罩、第二透镜、第一透镜和曝光屏布置在一起的结构示意图。

其中，图1至图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

110发光组件，111安装板，112发光体，120聚光罩，121入光口，122出光口，123光路通道，130反射件，131反射面，140第一透镜，150曝光屏，160第二透镜，210基座，220料槽，230成型平台，240导向组件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供了一种光固化三维打印装置，光固化三维打印装置包括：发光组件110、聚光罩120和料槽220；聚光罩120包括相对设置的入光口121和出光口122，入光口121位于发光组件110的出射光路上，聚光罩120的内壁能够反射发光组件110发出的至少部分光线，通过聚光罩的所述光线投射到料槽220中以固化料槽220中的待固化材料。

在一些实施例中，该光固化三维打印装置还可以包括基座210，料槽220用于盛放打印材料，如打印材料可以为待固化材料，具体地，待固化材料可以为光敏树脂，基座210上设置有透光部，透光部可以为透光孔或透光板，使得光照能够通过，料槽220可以与基座210连接并位于透光部的上方。光固化三维打印装置投射的光照经透光部辐射至料槽220内的待固化材料，以实现三维实体的打印。

其中，光固化三维打印装置提供的用于曝光的光照通常有两个重要的技术指标要求：准直度，是指光照与曝光屏150所在平面的垂直程度，准直度越高，光线与曝光屏150越趋近垂直，则光照与曝光屏150所在平面法线的夹角越小，打印的模型精度和打印效果越好；均匀度，是指光照到接收面曝光屏150上的最小辐照度与最大辐照度的比值。均匀度越大，曝光屏150接收到的紫外光辐射能量偏差越小，在打印立体模型时，同等时间下，使同一平面内达到比较一致的固化效果，打印效果越好。

本实用新型实施例提供的光固化三维打印装置，包括发光组件110、聚光罩120和料槽220，通过聚光罩120的光线投射到料槽220中以固化料槽220中的待固化材料，由于聚光罩120的内壁能够反射发光组件110发出的至少部分光线，即聚光罩120的作用能够使发光组件110发出的光照在聚光罩120内反射并形成能量汇聚的光照，并大致在一个方向上更加准确、均匀地照射出去，即经聚光罩120汇聚后的光照其扩散角度较小，使得料槽220接收到的光照具有较高的准直度和较大的均匀度，有利于提高模型的打印精度和打印效果，并且能减小光照传播过程中的光能损失，有利于提高发光组件110的光能利用率，节约使用成本。在具体实施例中，使用聚光罩120可以把发光组件110发出的光照的大部分利用起来，具体地，经聚光罩120，可以将发光组件110发出的超过90％的光照汇聚后以较小的扩散角度投射出去，即聚光罩120的使用，能够保证发光组件110的光照利用率超过90％。

本实用新型实施例中，该光固化三维打印装置还可以包括第一透镜140_，该第一透镜140与聚光罩120的出光口相对设置；料槽220的槽底与第一透镜140相对设置并位于第一透镜140的出光侧。

上述实施例中，设置第一透镜可以使得从出光口射出的光能够均匀、垂直地投射于料槽220内，以提高料槽220接收到的光照的均匀度和准直度较高，进而提高模型的打印精度和打印效果。

本实用新型实施例中，该光固化三维打印装置还可以包括反射件130，该反射件130与出光口122相对设置，第一透镜140位于反射件130的反射光路上。

上述实施例中，聚光罩120的入光口121位于发光组件110的出射光路上，聚光罩120的出光口122与反射件130相对，由此，发光组件110发射的光照经入光口121进入聚光罩120、并经聚光罩120的出光口122投射至反射件130，经反射件130反射后经第一透镜140投射至料槽220内。根据光的反射原理可知，反射件130的入射光线和反射光线位于法线的两侧，入射角等于反射角，所以，发光组件110和聚光罩120的布置方向相对于第一透镜140和料槽220的布置方向可以不在同一方向上，如发光组件110和聚光罩120的布置方向相对于第一透镜140和料槽220的布置方向可以倾斜设置或垂直设置，这样能够减小光固化三维打印装置的整体高度，有利于光固化三维打印装置的小型化，还可以降低成本。

上述实施例中，由于发光组件110和反射聚光罩120的布置方向相对于第一透镜140的布置方向可以不在同一方向上，因此能够保证第一透镜140的焦距合理，进而确保第一透镜140良好的透光率，从而进一步减少光能损失，提高光能利用率，即提高光能使用效率。

可以理解的是，若发光组件110包括发光二极管，则该光固化三维打印装置可以包括曝光屏150，曝光屏150与第一透镜140相对设置并位于第一透镜140的出光侧，料槽220设置在曝光屏150上，发光组件110发射的光照经入光口121进入反射聚光罩120、并经反射聚光罩120的出光口122投射至反射件130，经反射件130反射后经第一透镜140、曝光屏150投射至料槽220中；若发光组件包括其它光源如DLP光源，则该光固化三维打印装置无需设置曝光屏150。

可以理解的是，如图2和图3所示，曝光屏150可以安装在基座210顶部的透光口处，发光组件110、聚光罩120、反射件130、第一透镜140均位于基座210内部。如图1至图3所示，发光组件110和聚光罩120的布置方向相对于第一透镜140和曝光屏150的布置方向垂直设置，由此，大大减小了光固化三维打印装置的高度，减小了基座210的高度，进而能够减装置的整体体积，有利于光固化三维打印装置的小型化。

如图1所示，本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，聚光罩120包括连接入光口121和出光口122的光路通道123，沿入光口121至出光口122的方向，光路通道123的横截面积逐渐增大。

也就是说，聚光罩120的光路通道123可以为包括大口端和小口端的锥状结构，锥状结构可以为圆锥状结构或棱锥状结构，或者，聚光罩120的光路通道123可以为碗状结构，即聚光罩120可以为反射聚光碗。其中，聚光罩120的入光口121位于光路通道123的小口端，聚光罩120的出光口122位于光路通道123的大口端，如此，能够使得发光组件110的发光角度能够与聚光罩的从小口端到大口端扩散的倾斜角度配合，使得发光组件110发射的光照能够不经反射抵达聚光罩的出光口，或者经更少次数的反射抵达聚光罩的出光口，光线从入光口121进入锥状结构的光路通道123后，利用锥状结构能够对光照进行反射处理和汇集处理，使得光照在近似一个方向上更加准确、均匀地照射出去，使得出光光束整体的发散角度较小，且减少了光线的损耗，因此，通过反射件130反射后，经第一透镜140能够均匀地、较为垂直地投射至曝光屏150上，以提高曝光屏150接收到的光照的均匀度和准直度，以提高模型的打印精度和打印效果。同时，将发光组件发出的发散角度较大的光线通过聚光罩进行反射后使其回到出光的中心位置，能够减少光学系统整体的光能损失，提高光能使用效率。

在上述实施例中，光路通道123的内壁表面包括反光材料，光路通道123的内壁表面对于紫外光的反射率可以大于预设反射率，预设反射率可以为80％、85％、90％或95％。其中，反光材料可以通过涂层的方式设置在光路通道123的内壁表面，以形成反光涂层，或者，整个聚光罩120可以用反光材料制成。反光材料的设置，能够使发光组件110发出的光照在光路通道123内更为充分的使光照在近似一个方向汇集，减少光能损失，提高光能利用率，并减小光照的发散角度。可选地，反光涂层可以为电镀涂层，如在光路通道123的内壁表面通过电镀的方式镀上反光材料、或反光混合物，以实现反光涂层的设置。

在一些实施方式中，聚光罩120的内表面包括一个或多个圆弧形光滑表面，或聚光罩120的内表面包括一个或多个非球面表面，或聚光罩120的内表面为四个、六个或八个平整光滑平面的连接。具体实施例中，可以是聚光罩120的内表面为一个圆弧形光滑表面，该表面为闭合表面，该闭合表面的光线入口端的横截面积小于光线出口端的横截面积。或者，可以是聚光罩120的内表面为一个非球面表面，该表面为闭合表面，该闭合表面的光线入口端的横截面积小于光线出口端的横截面积。或者，可以是聚光罩120的内表面由四个非球面表面依次首尾连接而成，该四个非球面表面连接后形成闭合表面，该闭合表面的光线入口端的横截面积小于光线出口端的横截面积。或者，聚光罩120的内表面为四个、六个或八个平整光滑平面的连接，该四个、六个或八个平整光滑平面依次首尾连接后形成闭合表面，该闭合表面的光线入口端的横截面积小于光线出口端的横截面积。

可以理解，在聚光罩120的内表面包括一个或多个圆弧形光滑表面的实施例中，或聚光罩120的内表面包括一个或多个非球面表面的实施例中，由于圆弧形光滑表面以及非球面表面作为反射面均具有更佳的均光效果。而聚光罩120的内表面为四个、六个或八个平整光滑平面的连接的实施例中，平面反射面加工成型工艺简单，公差小，有利于具有更好的光源系统一致性。

本实用新型实施例中，聚光罩的外表面为方形表面，或聚光罩120的外表面呈棱台结构或棱柱结构，以使得聚光罩120能够更好地使发光组件110发出的光照在聚光罩120内反射并形成能量汇聚的光照，更好地减小光的扩散角度，使得料槽220接收到的光照具有较高的准直度和较大的均匀度，同时更好地提高发光组件110的光能利用率。

如图1和图3所示，本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，反射件130包括反射面131，反射面131倾斜设置并呈平面结构，出光口122位于反射面131的前方，第一透镜140位于反射面131的上方。

在该实施例中，其中，反射面131的前方可以如图1中的箭头X所示，反射面131的上方可以如图中的箭头Z所示。反射件130的反射面131为平面结构，平面结构的反射面131能够改变光照的传播路线，不会改变光照的性质，进而使得由聚光罩120投射至反射面131上的反射角度较小、能量汇聚、使用效率较高的光照经反射面131由第一透镜140投射至曝光屏150，以确保曝光屏150接收到的光照具有较高的均匀性和准直性，提高打印品质和光能的利用率。

其中，通过反射件130倾斜设置，如反射件130相对于发光组件110和聚光罩120的布置方向倾斜设置，同时，反射件130相对于第一透镜140和曝光屏150的布置方向倾斜设置，由此，使得发光组件110和聚光罩120的布置方向与第一透镜140和曝光屏150的布置方向倾斜设置，在一些具体实施方式中，发光组件110和聚光罩120的布置方向与第一透镜140和曝光屏150的布置方向可以是垂直设置。由此，能够减小三维打印机光固化装置的整体高度，同时，能够保证第一透镜140的焦距尺寸足够，以确保第一透镜140良好的透光率，减少光能损失，提高光能利用率。具体地，反射件130可以为平面反射镜。

具体地，反射件130的反射面131相对于发光组件110和聚光罩120的布置方向的倾斜角度可以为20°至70°，其中，发光组件110和聚光罩120的布置方向可以为水平方向，即反射件130的反射面131相对于水平方向的倾斜角度可以为20°至70°，由此，可以根据三维打印机光固化装置的高度和长度，合理布置反射件130的倾斜角度。具体地，当反射件130的反射面131相对于水平方向的倾斜角度为45°时，反射件130在水平方向和竖直方向占用的空间相同，由此，可以在高度和长度上尽量减小三维打印机光固化装置的尺寸，进而减小其体积。

其中，出光口122位于反射面131的前方，第一透镜140位于反射面131的上方，即聚光罩120和发光组件110依次位于反射面131的前方，第一透镜140和曝光屏150位于反射面131的上方，由此，可以将发光组件110和聚光罩120沿水平方向布置，第一透镜140和曝光屏150沿竖直方向布置，其中，水平方向如图1中的箭头X所示，竖直方向如图1中的箭头Z所示，这样的布置，与相关技术中的发光组件、各个透镜、显示屏幕沿竖直方向依次排布相比，能够减小三维打印机光固化装置的整体高度，进而减小三维打印机光固化装置的总体尺寸。

本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，第一透镜140为菲涅尔透镜，第一透镜140包括第一平整面和第一齿面，第一平整面朝向反射件130的反射光路，第一齿面朝向料槽220。

由此，利用菲涅尔透镜的第一透镜140，能够更好地使得反射件130反射的光照均匀、垂直地投射于料槽220中，以更好地提高料槽220接收到的光照的均匀度和准直度，进而更好地提高模型的打印精度和打印效果。

本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，三维打印机光固化装置还包括：第二透镜160，第二透镜160位于出光口122和反射件130之间。

在聚光罩的出光口设置了第二透镜160，能够使得光线在经聚光罩的聚光以及第二透镜160的初步准直后出射，能够防止光线在聚光罩和第一透镜之间的光路上由于发散角度大而造成的光线损耗，能够提高光学系统的光利用效率，从而有利于提高屏上能量，提升光线的准直均光效果。

可选地，第二透镜160为菲涅尔透镜，第二透镜160包括第二平整面和第二齿面，第二平整面朝向聚光罩120，第二齿面朝向反射件130；第二透镜160的焦距大于第一透镜140的焦距。其中，菲涅尔透镜的作用是对光线进行准直。由此，第二透镜160的设置，能够使发光组件110发射的光照经聚光罩120汇聚为能量较为集中、扩散角度较小的光照后，经第二透镜160均匀、垂直地投射于反射件130上，由此，使得经反射件130反射的光照能够较为均匀、垂直地经第一透镜140投射至料槽220或曝光屏150上，进而能够提高模型的打印精度和打印效果。

第二透镜160的焦距大于第一透镜140的焦距，能够使得第一透镜140相比第二透镜具有更大的屈光度，从而使得光线在从聚光罩出射后先经第二透镜的初步准直后再经第一透镜的强力准直后抵达屏幕，由于第一透镜和屏幕之间的距离远小于第二透镜和第一透镜之间的距离，也就是说经过第一透镜的强力准直后光线不会因存在长距离传输而造成明显的偏离，就抵达了屏幕，如此，能够提升屏上光线的均光度和准直度。

其中，第二透镜160的设置，能够进一步提高三维打印机光固化装置的光照均匀度和光照使用效率，具体地，光照均匀度可以提高3％以上，光照使用效率可以提高2％以上。可以理解的是，三维打印机光固化装置也可以不设置第二透镜160，也能保证光固化三维打印装置正常使用，该种设置，有利于降低制造成本。

如图1和图3所示，本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，第二透镜160与聚光罩120连接，盖设在出光口122处。如第二透镜160利用粘结剂等粘结在聚光罩120的出光口122处，以确保第二透镜160与聚光罩120连接的可靠性和稳定性，同时，利用第二透镜160能够将聚光罩120的出光口122遮蔽，以降低聚光罩120内的光照经出光口122和第二透镜160之间的缝隙泄露出去的可能性，有利于减少光能损失，提高光照利用率，同时，能够减少杂光的影响。

本实用新型实施例中，参见图4，在取消反射件130的情况下，且仅存在第一透镜140，而不存在第二透镜160时，第一透镜140在光轴方向与发光组件110之间的距离为L5；第一透镜140的焦距为F1；其中，0.9L5<F1<1.1L5。

由此，在取消反射件130，且仅存在第一透镜140，而不存在第二透镜160的情况下，第一透镜140的焦距F1满足上述不等式能够确保第一透镜140的焦距在合理范围内，使得第一透镜140具有良好的透光率，以减少光能损失，提高光能利用率，并提高料槽220或曝光屏150接收到的光照的均匀性和准直度，确保良好的打印品质。

上述实施例中，取消反射件130的情况下，仍保留第一透镜140，可以提高光源系统的出光面的均光效果。

本实用新型实施例中，参见图5，该光固化三维打印装置还包括第二透镜160，第二透镜160位于出光口122。

在取消反射件130的情况下，且第一透镜140和第二透镜160均存在时，第一透镜140在光轴方向与发光组件110之间的距离为L5；第一透镜140的焦距为F1；其中，0.7L5<F1<1.3L5。由此，在取消反射130，且第一透镜140和第二透镜160均存在的情况下，第一透镜140的焦距F1满足上述不等式能够确保第一透镜140的焦距在合理范围内，使得第一透镜140具有良好的透光率，以减少光能损失，提高光能利用率，并提高料槽220或曝光屏150接收到的光照的均匀性和准直度，确保良好的打印品质。

上述实施例中，取消反射件130，且第一透镜140和第二透镜160均保留，这种情况因增设了第二透镜160，使得光学系统的可调参数增多，光学系统的设计自由度更高，便于光学系统具有更佳的准直均光的出光效果。

如图1所示，本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，发光组件110与聚光罩120的出光口122之间的距离为L1；第二透镜160在光轴方向与反射件130的距离为L2；第一透镜140在光轴方向与反射件130的距离为L3；第一透镜140与曝光屏150之间的距离为L4，其中，L4<(L1+L2+L3)/10。

由此，通过合理设置第一透镜140与曝光屏150之间的距离L4与L1、L2、L3之和的关系，能够确保曝光屏150接收到的光照具有良好的均匀度和较高的准直度，以提高模型的打印精度和打印效果，同时，大大提高发光组件110发射的光照的利用率，以减少光照损坏，节约使用成本，提高光照使用效率。

具体地，L4可以为L1、L2、L3之和0.05倍、0.08倍、0.09倍、或其他比例关系。

如图1所示，本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，发光组件110与聚光罩120的出光口122之间的距离为L1；第二透镜160在光轴方向与反射件130的距离为L2；第一透镜140在光轴方向与反射件130的距离为L3；第一透镜140的焦距为F1，其中，0.9(L1+L2+L3)<F1<1.1(L1+L2+L3)。

由此，能够确保第一透镜140的焦距在合理范围内，使得第一透镜140具有良好的透光率，以减少光能损失，提高光能利用率，并提高曝光屏150接收到的光照的均匀性和准直度，确保良好的打印品质。

具体地，第一透镜140的焦距F1可以为L1、L2、L3之和的0.9倍、1.0倍、1.05倍、1.1倍、或其他比例关系。可以理解的是，当F1＝L1+L2+L3时，第一透镜140的透光性较好，能够大大提高光能的利用率，并确保曝光屏150接收到的光照的均匀性和较高的准确度。

如图1所示，本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，发光组件110与聚光罩120的出光口122之间的距离为L1；第二透镜160的焦距为F2，其中，L1<F2<4L1。

由此，能够确保第二透镜160的焦距在合理范围内，使得第二透镜160具有良好的透光率，以减少光能损失，提高光能利用率，并提高光照的均匀性和准确度，确保良好的打印品质。

具体地，第二透镜160的焦距F2可以为L1的一倍、两倍、三倍、四倍或其他比例关系。

如图1所示，本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，发光组件110包括安装板111和发光体112，发光体112安装在安装板111上，发光体112的直径为1mm至11mm，发光体112的发光角度为90°至120°中的任意值。

其中，发光组件110可以通过安装板111固定在基座210上，发光体112可以通过螺丝、卡接结构、榫卯结构、粘结剂等方式与安装板111连接。

其中，通过将发光体112的直径设置在合适范围内、将发光体112的发光角度设置在合适范围内，能够确保发光体112发射的光照经聚光罩120反射汇聚后，能够均匀地、以较小的扩散角度投射至反射件130，进而经发射件反射后经第一透镜140投射至曝光屏150，以提高曝光屏150接收到的光照的均匀度和准直度，以提高模型的打印精度和打印效果，并确保光照具有较高的使用效率，减少光照损失，节约使用成本。

具体地，发光体112的直径可以为1mm、3mm、5mm、8mm、11mm或其他尺寸，发光体112的发光角度可以为90°、100°、110°、120°或其他角度。具体地，发光体112可以为COB(ChipsOn Board，板上芯片封装)光源。

在本申请实施例中所说的发光体112即灯珠的发光角度，是灯珠所发出的光线中，光强为最大光强处的预设百分比以上的光线所形成的发光范围的对应角度。预设百分比可以是50％、45％、55％等。例如，预设百分比为50％，且灯珠所发出的光线中，光强最大处为灯珠的法线处的光强为P1，而离灯珠的法线35°处的光强均为0.5P1，则灯珠的发光角度为35°+35°＝70°。

在本实用新型提供的一些可能实现的实施例中，发光组件110和聚光罩120共光轴设置，聚光罩120的内壁与光轴之间的夹角为20°～65°之间的任意值。如此，配合发光体112的发光角度为90°至120°中的任意值，能够有利于聚光罩120的内壁的倾斜角度与发光组件的发光角度适配，从而能够使得聚光罩对发光组件发出的光线具有更好的光线聚合效果。

其中，如前所述，透光部可以为透光孔或透光板，当透光部为透光孔时，固化装置的曝光屏150可以安装在透光孔处，当透光部为透光板时，曝光屏150可以位于透光板靠近基座210内部的一侧。

可选地，光固化三维打印装置还可以包括导向组件240和成型平台230，成型平台230通过导向组件240与基座210连接，成型平台230位于料槽220的上方，导向组件240用于驱动成型平台230向靠近料槽220或远离料槽220的方向移动。这样，打印时，先将成型平台230移动至料槽220的合适位置处，光固化三维打印装置的发光组件110工作，发光组件110发射的光照依次经聚光罩120、反射件130、第一透镜140、曝光屏150、透光部投射至料槽220内，使料槽220内的打印材料固化在成型平台230上，待完成一个打印层的固化后，将成型平台230向远离料槽220的方向移动一个打印层的高度，以进行下一个打印层的固化，以此类推，实现整个三个维修的打印。

本申请还提供如下实施方式：

实施例1、一种光固化三维打印装置，包括：

发光组件110、聚光罩120和料槽220；

聚光罩120包括相对设置的入光口121和出光口122，入光口121位于发光组件110的出射光路上，聚光罩120的内壁能够反射发光组件110发出的至少部分光线，通过聚光罩的光线投射到料槽中以固化料槽中的待固化材料。

实施例2、根据实施例1或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，还包括：

第一透镜140，第一透镜140与出光口122相对设置；

料槽的槽底与第一透镜140相对设置并位于第一透镜140的出光侧。

实施例3、根据实施例2或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，

第一透镜140在光轴方向与发光组件110之间的距离为L5；

第一透镜140的焦距为F1；

其中，0.9L5<F1<1.1L5。

实施例4、根据实施例2或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，还包括：

第二透镜160，第二透镜160位于出光口122；

第一透镜140在光轴方向与发光组件110之间的距离为L5；

第一透镜140的焦距为F1；

其中，0.7L5<F1<1.3L5。

实施例5、根据实施例2或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，还包括：

反射件130，反射件130与出光口122相对设置；

第一透镜140位于反射件130的反射光路上。

实施例6、根据实施例1或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，

聚光罩120包括连接入光口121和出光口122的光路通道123，沿入光口121至出光口122的方向，光路通道123的横截面积逐渐增大；

光路通道123的内壁表面包括反光材料；光路通道123的内壁表面对于紫外光的反射率大于预设反射率，预设反射率为80％、85％、90％或95％。

实施例7、根据实施例1或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，

聚光罩120的内表面包括一个或多个圆弧形光滑表面，或聚光罩120的内表面包括一个或多个非球面表面，或聚光罩120的内表面为四个、六个或八个平整光滑平面的连接；和/或，

聚光罩120的外表面为方形表面，或聚光罩的外表面呈棱台结构或棱柱结构。

实施例8、根据实施例5或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，

反射件130包括反射面131，反射面131倾斜设置并呈平面结构，出光口122位于反射面131的前方，第一透镜140位于反射面131的上方。

实施例9、根据实施例5或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，

第一透镜140为菲涅尔透镜，第一透镜140包括第一平整面和第一齿面，第一平整面朝向反射件130的反射光路，第一齿面朝向料槽。

实施例10、根据实施例9或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，还包括：

第二透镜160，第二透镜160位于出光口122和反射件130之间，第二透镜160为菲涅尔透镜，第二透镜160包括第二平整面和第二齿面，第二平整面朝向聚光罩120，第二齿面朝向反射件130；

第二透镜160的焦距大于第一透镜140的焦距。

实施例11、根据实施例10或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，

第二透镜160与聚光罩120连接，盖设在出光口122处。

实施例12、根据实施例10或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，料槽的槽底设置有离型膜，光固化三维打印装置还包括曝光屏，曝光屏的第一侧与第一透镜140相对设置并位于第一透镜140的出光侧，曝光屏的第二侧与料槽的离型膜相对设置；

发光组件110与聚光罩120的出光口122之间的距离为L1；

第二透镜160在光轴方向与反射件130的距离为L2；

第一透镜140在光轴方向与反射件130的距离为L3；

第一透镜140与曝光屏150之间的距离为L4；

其中，L4<(L1+L2+L3)/10。

实施例13、根据实施例10或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，

发光组件110与聚光罩120的出光口122之间的距离为L1；

第二透镜160在光轴方向与反射件130的距离为L2；

第一透镜140在光轴方向与反射件130的距离为L3；

第一透镜140的焦距为F1；

其中，0.9(L1+L2+L3)<F1<1.1(L1+L2+L3)。

实施例14、根据实施例10或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，

发光组件110与聚光罩120的出光口122之间的距离为L1；

第二透镜160的焦距为F2，其中，L1<F2<4L1。

实施例15、根据实施例1或上述任一实施方式的光固化三维打印装置，

发光组件110包括安装板111和发光体112，发光体112安装在安装板111上，发光体112的直径为1mm至11mm，发光体112的发光角度为90°至120°中的任意值；发光组件和聚光罩共光轴设置，聚光罩的内壁与光轴之间的夹角为20°～65°之间的任意值。

本实用新型的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。

Claims (15)

1.一种光固化三维打印装置，其特征在于，包括：

发光组件、聚光罩和料槽；

所述聚光罩包括相对设置的入光口和出光口，所述入光口位于所述发光组件的出射光路上，所述聚光罩的内壁能够反射所述发光组件发出的至少部分光线，通过所述聚光罩的所述光线投射到所述料槽中以固化所述料槽中的待固化材料。

2.根据权利要求1所述的光固化三维打印装置，其特征在于，还包括：

第一透镜，所述第一透镜与所述出光口相对设置；

所述料槽的槽底与所述第一透镜相对设置并位于所述第一透镜的出光侧。

3.根据权利要求2所述的光固化三维打印装置，其特征在于，

所述第一透镜在光轴方向与所述发光组件之间的距离为L5；

所述第一透镜的焦距为F1；

其中，0.9L5<F1<1.1L5。

4.根据权利要求2所述的光固化三维打印装置，其特征在于，还包括：

第二透镜，所述第二透镜位于所述出光口；

所述第一透镜在光轴方向与所述发光组件之间的距离为L5；

所述第一透镜的焦距为F1；

其中，0.7L5<F1<1.3L5。

5.根据权利要求2所述的光固化三维打印装置，其特征在于，还包括：

反射件，所述反射件与所述出光口相对设置；

所述第一透镜位于所述反射件的反射光路上。

6.根据权利要求1所述的光固化三维打印装置，其特征在于，

所述聚光罩包括连接所述入光口和所述出光口的光路通道，沿所述入光口至所述出光口的方向，所述光路通道的横截面积逐渐增大；

所述光路通道的内壁表面包括反光材料；所述光路通道的内壁表面对于紫外光的反射率大于预设反射率，所述预设反射率为80％、85％、90％或95％。

7.根据权利要求1所述的光固化三维打印装置，其特征在于，

所述聚光罩的内表面包括一个或多个圆弧形光滑表面，或所述聚光罩的内表面包括一个或多个非球面表面，或所述聚光罩的内表面为四个、六个或八个平整光滑平面的连接；和/或，

所述聚光罩的外表面为方形表面，或所述聚光罩的外表面呈棱台结构或棱柱结构。

8.根据权利要求5所述的光固化三维打印装置，其特征在于，

所述反射件包括反射面，所述反射面倾斜设置并呈平面结构，所述出光口位于所述反射面的前方，所述第一透镜位于所述反射面的上方。

9.根据权利要求5所述的光固化三维打印装置，其特征在于，

所述第一透镜为菲涅尔透镜，所述第一透镜包括第一平整面和第一齿面，所述第一平整面朝向所述反射件的反射光路，所述第一齿面朝向所述料槽。

10.根据权利要求9所述的光固化三维打印装置，其特征在于，还包括：

第二透镜，所述第二透镜位于所述出光口和所述反射件之间，所述第二透镜为菲涅尔透镜，所述第二透镜包括第二平整面和第二齿面，所述第二平整面朝向所述聚光罩，所述第二齿面朝向所述反射件；

所述第二透镜的焦距大于所述第一透镜的焦距。

11.根据权利要求10所述的光固化三维打印装置，其特征在于，

所述第二透镜与所述聚光罩连接，盖设在所述出光口处。

12.根据权利要求10所述的光固化三维打印装置，其特征在于，所述料槽的槽底设置有离型膜，所述光固化三维打印装置还包括曝光屏，所述曝光屏的第一侧与所述第一透镜相对设置并位于所述第一透镜的出光侧，所述曝光屏的第二侧与所述料槽的离型膜相对设置；

所述发光组件与所述聚光罩的出光口之间的距离为L1；

所述第二透镜在光轴方向与所述反射件的距离为L2；

所述第一透镜在光轴方向与所述反射件的距离为L3；

所述第一透镜与所述曝光屏之间的距离为L4；

其中，L4<(L1+L2+L3)/10。

13.根据权利要求10所述的光固化三维打印装置，其特征在于，

所述发光组件与所述聚光罩的出光口之间的距离为L1；

所述第二透镜在光轴方向与所述反射件的距离为L2；

所述第一透镜在光轴方向与所述反射件的距离为L3；

所述第一透镜的焦距为F1；

其中，0.9(L1+L2+L3)<F1<1.1(L1+L2+L3)。

14.根据权利要求10所述的光固化三维打印装置，其特征在于，

所述发光组件与所述聚光罩的出光口之间的距离为L1；

所述第二透镜的焦距为F2，其中，L1<F2<4L1。

15.根据权利要求1所述的光固化三维打印装置，其特征在于，

所述发光组件包括安装板和发光体，所述发光体安装在所述安装板上，所述发光体的直径为1mm至11mm，所述发光体的发光角度为90°至120°中的任意值；所述发光组件和所述聚光罩共光轴设置，所述聚光罩的内壁与所述光轴之间的夹角为20°～65°之间的任意值。