CN107584758A - 光固化打印机用投影方法、投影装置及带该装置的打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光固化打印机用投影方法，通过在LCD屏幕与料盒的模型分离透光层之间设置聚光透镜，在料盒内侧的模型分离透光层一侧形成光固化成型工作面，并通过调整聚光透镜与光固化成型工作面之间的距离实现打印大于或小于LCD屏幕尺寸的打印体。本发明还公开了一种光固化打印机用高精度投影装置及带有该装置的打印机，通过采用上述投影方法并设置聚光透镜与光固化成型工作面的距离为0～2L（L除外）之间的距离，实现打印小于LCD屏幕分辨率的打印体。本发明还公开了一种光固化打印机用投影装置，通过采用上述投影方法并设置聚光透镜与光固化成型工作面的距离大于2L或采用发散透镜实现打印大于LCD屏幕尺寸的打印体。
Description
技术领域
本发明涉及3D打印设备技术领域，具体涉及一种光固化打印机用高精度投影方法、投影装置及带该装置的打印机。
背景技术
光固化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1280×768像素、12英寸显示屏点阵精度达到0.16×0.16mm，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27μm。
公开日为2016年7月13日的中国专利文献CN 105751511A公开了一种双光子聚合3D打印机及打印方法，其包括：飞秒激光脉冲***，具有：用于产生600－1000nm双光子激光的飞秒激光器，用于将所述双光子激光汇聚后输出的物镜，在所述飞秒激光器到所述物镜的光路上的光路开关和衰减片；亚微米级精度运动平台，用于承载光敏树脂以及在运动控制***的控制下移动光敏树脂；CCD监控***，通过分色镜与飞秒激光脉冲***的光路连接；以及控制电脑，分别与所述飞秒激光器、光路开关、运动控制***和CCD监控***连接。该技术方案采用的技术路线为激光在耗材内部立体固化成型，但其制造成本高、使用成本高、维护成本高，不利于推广使用。
发明内容
结合目前事物的两极化（巨型化、小型化）发展趋势，出于对未来技术发展的超前考虑，发明人认为有必要提前介入3D打印机的纳米级精度技术布局，但在现有的LCD显示屏制约下，微米极打印精度已是极限。日思夜想之下，终于突破现有技术的思维限制，发现一种新的问题解决思路。
本发明要解决的技术问题是提供一种光固化打印机用投影方法，该方法另辟蹊径,使光固化打印机的打印精度超越LCD显示屏的限制。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种光固化打印机用投影方法，包括将面光源垂直照射在LCD屏幕上以形成成像光束的步骤，还包括以下步骤：
将所述成像光束依次经聚光透镜、料盒的模型分离透光层后射出，使其在所述料盒内侧的模型分离透光层一侧形成光固化成型工作面，所述聚光透镜的焦距为L，所述光固化成型工作面与所述LCD屏幕平行；当该光固化成形面距该透镜的光心的距离大于2L时，所述光固化成型工作面处的光线成像图案面积大于所述LCD屏幕处的光线成像图案面积；当该光固化成形面距该透镜的光心的距离小于2L且不等于L时，所述光固化成型工作面处的光线成像图案面积小于所述LCD屏幕处的光线成像图案面积。
其中，聚光透镜可以是凸透镜、纹理面位于LCD屏幕一侧的菲涅尔透镜，所述聚光透镜的主光轴垂直于所述LCD屏幕；所述聚光透镜优选为菲涅尔透镜。菲涅尔透镜能够消除部分球形像差。
与现有技术相比，上述光固化打印机用投影方法的有益技术效果是：采用聚光透镜对平行光进行汇聚，通过设置聚光透镜与光固化成型工作面的距离，使光固化成型工作面处的光线图案与LCD屏幕处的光线图案呈比例放大或缩小的关系，使光固化打印机不再受LCD屏幕生产能力的限制。
本发明还提供一种光固化打印机用高精度投影装置，包括：能够产生面光源的发光组件、LCD屏幕、聚光透镜以及带有模型分离透光层的料盒，所述聚光透镜设置在所述LCD屏幕与模型分离透光层之间，以使由所述发光组件、LCD屏幕配合形成的成像光束沿平行于该聚光透镜的主光轴方向依次经该聚光透镜、模型分离透光层射出后，能在所述料盒内侧的模型分离透光层一侧形成与所述LCD屏幕平行的光固化成型工作面，且该光固化成型工作面距该透镜的光心的距离小于2L且不等于聚光透镜的焦距L。当光固化成型工作面在该透镜的焦点处时，即该光固化成型工作面距该透镜光心的距离等于L，此时图案光线在光固化成型工作面处为一点，无法实现3D打印模型的功能；当光固化成型工作面距该透镜光心的距离为2L以上时，光固化成型工作面处的光线成像图案面积大于LCD屏幕处的光线成像图案面积，不能实现提高精度的效果。
优选的，所述LCD屏幕为IPS式屏幕。IPS式屏幕具有178°广视角，响应速度均匀，消除了软屏液晶显示屏在受到外界压力和摇晃时，出现的模糊及水纹扩散现象，可以提高图案光线在时间及空间上的精度，从而提高3D打印机的成型精度。
优选的，在靠近所述透镜一侧的、所述LCD屏幕上贴合的偏振膜具有35～60度的偏振角度。在该偏振角度下，所述LCD屏幕透过的光线的亮度与盛装在所述料盒内的打印耗材的固化速度光谱相适配。偏振膜用于调整LCD屏幕的对比度和亮度；打印耗材在受固化光照射时，不同亮度的固化光导致出现不同的固化速度，通过设置偏振膜的偏振角度以控制LCD屏幕光点的透光率，使打印耗材的固化区与非固化区构成明显区别，从而减少“过曝”、“欠曝”的出现几率，使光固化打印机用高精度投影装置打印精度更高。
更进一步的，所述偏振膜为圆偏光式偏振膜。圆偏光（CPL）式偏振膜在滤掉无用光后，将有用光形成的偏振光在圆周上旋转并形成平衡的圆点光，该圆点光的饱和度更高，成型点更均匀。
优选的，所述光固化打印机用高精度投影装置安装于打印机主体内，所述打印机主体内设有位置调整装置，所述聚光透镜通过位置调整装置相对于光固化成型工作面移动。采用位置调整装置调整聚光透镜与光固化成型工作面的距离，可以控制聚光透镜的缩小或放大倍数。
其中，位置调整装置可以是带有内螺纹的管形件，打印机主体内设有位置调整装置安装位，位置调整装置安装位设有与该内螺纹适配的外螺纹，所述聚光透镜安装于该管形件内，所述管形件旋装于所述位置调整装置安装位上，通过管形件与打印机主体的配合调整聚光透镜与光固化成型工作面的距离。还可以通过固定聚光透镜、并将料盒安装于位置调整装置来实现调整聚光透镜与光固化成型工作面距离的效果。
或者，所述位置调整装置是带有内螺纹的管形件，打印机主体内设有至少3个位置调整装置安装位，所述位置调整装置安装位设有穿孔，所述穿孔内枢轴连接有与该内螺纹适配的齿轮，所述齿轮的轮轴安装有用于拨动齿轮转动的手轮，所述透镜安装于该管形件内，通过所述内螺纹与所述齿轮咬合所述管形件安装于所述位置调整装置安装位上，通过拨动所述手轮调整聚光透镜与光固化成型工作面的距离。
与现有技术相比，上述光固化打印机用高精度投影装置的有益技术效果是：
1. 采用聚光透镜及设置光固化成型工作面距该透镜光心的距离小于2L且不等于L，使照射在光固化成型工作面的光线图案的光点缩小，对应的，缩小该光点对应的打印耗材的面积，从而提高光固化打印机用投影装置的打印精度；
2.通过使LCD屏幕透过的光线的亮度与盛装在所述料盒内的打印耗材的固化速度光谱相适配，使打印耗材的固化区与非固化区构成明显区别，进而提高光固化打印机用投影装置的打印精度。
本发明还提供一种高精度光固化打印机，包括：前述光固化打印机用高精度投影装置、成型平台、XY向精密运动机构、Z向精密运动机构、控制单元以及打印机主体，所述能够产生面光源的发光组件、LCD屏幕、聚光透镜安装于打印机主体内部，在所述打印机主体的上表面水平安装有XY向精密运动机构，所述料盒固定在所述XY向精密运动机构的运动部件上，在所述打印机主体的上表面安装有Z向精密运动机构，所述成型平台固定在所述Z向精密运动机构的运动部件上且能够沿垂直于所述光固化成型工作面的方向移动；所述XY向精密运动机构、Z向精密运动机构依次分别与所述控制单元电连接。
其中，生产精密运动机构的厂家有德国PI公司，Q-521 Q-Motion®小型线性平台中的Q-521.330最小位移4nm级别，行程为32mm，配以E-873 Q-Motion®伺服控制器可实现Z向精密运动机构。U-723 PILine®XY位移平台行程22mm×22mm，最小行程0.1μm。
上述高分辨率光固化打印机的有益技术效果是：采用XY向精密运动机构，可在较小的LCD屏幕尺寸上借助料盒相对于成像光束的XY向相对移动，并通过Z向精密运动机构，实现成型平台相对于光固化成型工作面的Z向相对移动，从而实现打印高分辨率3D模型的需要，成本低，结构简单。
本发明还提供一种光固化打印机用投影装置，包括：能够产生面光源的发光组件、LCD屏幕、透镜以及带有模型分离透光层的料盒，所述透镜设置在所述LCD屏幕与模型分离透光层之间，以使由所述发光组件、LCD屏幕配合形成的成像光束沿所述透镜的主光轴方向依次经该透镜、模型分离透光层射出后，能在所述料盒内侧的模型分离透光层一侧形成与所述LCD屏幕平行的光固化成型工作面，且所述透镜的焦距为L，当所述透镜为聚光透镜时，该光固化成型工作面距该透镜的光心的距离大于2L，或者，所述透镜为发散透镜。当透镜采用聚光透镜时，光固化成型工作面距该透镜的光心的距离大于2L时，光固化成型工作面处的光线成像图案面积大于LCD屏幕处的光线成像图案面积；当透镜采用发散透镜（凹透镜）时，成像光束经发散透镜后的光线成像图案面积即为放大状态。
优选的，所述LCD屏幕为IPS式屏幕。IPS式屏幕具有178°广视角，响应速度均匀，消除了软屏液晶显示屏在受到外界压力和摇晃时，出现的模糊及水纹扩散现象，可以提高图案光线在时间及空间上的精度，从而提高3D打印机的成型精度。
优选的，在靠近所述透镜一侧的、所述LCD屏幕上贴合的偏振膜具有35～60度的偏振角度，在该偏振角度下，所述LCD屏幕透过的光线的亮度与盛装在所述料盒内的打印耗材的固化速度光谱相适配。偏振膜用于调整LCD屏幕的对比度和亮度；打印耗材在受固化光照射时，不同亮度的固化光导致出现不同的固化速度，通过设置偏振膜的偏振角度以控制LCD屏幕光点的透光率，使打印耗材的固化区与非固化区构成明显区别，从而减少“过曝”、“欠曝”的出现几率，进而提高光固化打印机用投影装置的打印精度。
更进一步的，所述偏振膜为圆偏光式偏振膜。圆偏光（CPL）式偏振膜在滤掉无用光后，将有用光形成的偏振光在圆周上旋转并形成平衡的圆点光，该圆点光的饱和度更高，成型点更均匀。
优选的，所述光固化打印机用投影装置安装于打印机主体内，所述打印机主体内设有位置调整装置，所述透镜通过位置调整装置相对于光固化成型工作面移动。采用位置调整装置调整透镜与光固化成型工作面的距离，可以控制聚光透镜的缩小或放大倍数。
其中，位置调整装置可以是带有内螺纹的管形件，打印机主体内设有位置调整装置安装位，所述位置调整装置安装位设有与该内螺纹适配的外螺纹，所述透镜安装于该管形件内，所述管形件旋装于所述位置调整装置安装位上，通过管形件与打印机主体的配合调整透镜与光固化成型工作面的距离。还可以通过固定透镜、并将料盒安装于位置调整装置来实现调整透镜与光固化成型工作面距离的效果。
或者，所述位置调整装置是带有内螺纹的管形件，打印机主体内设有至少3个位置调整装置安装位，所述位置调整装置安装位设有穿孔，所述穿孔内枢轴连接有与该内螺纹适配的齿轮，所述齿轮的轮轴安装有用于拨动齿轮转动的手轮，所述透镜安装于该管形件内，通过所述内螺纹与所述齿轮咬合所述管形件安装于所述位置调整装置安装位上，通过拨动所述手轮调整聚光透镜与光固化成型工作面的距离。
与现有技术相比，上述光固化打印机用投影装置的有益技术效果是：采用透镜对图案光线发散，以使光固化成型工作面处的光线成像图案面积与LCD屏幕处的光线成像图案面积相比为放大状态，从而能够打印出超过LCD屏幕规格的3D模型。
附图说明
图1为一种光固化打印机用高精度投影装置的实施例1的剖面图。
图2为一种光固化打印机用高精度投影装置的实施例2的剖面图。
图3为一种光固化打印机用投影装置的实施例1的剖面图。
图4为一种光固化打印机用投影装置的实施例2的剖面图。
图5为一种贴有偏振片的LCD屏幕的剖面图。
图6为另一种位置调整装置的剖面图。
图7为一种高精度光固化打印机的剖面图，其中打印机上部的XY向精密运动机构、Z向精密运动机构部分与图形的比例不相同，原因在于，在极小的移动级别上，无法在同一幅图中清晰的表达其结构。
图中，1为发光组件，11为点光源，12为菲涅尔透镜，2为LCD屏幕，21为液晶层，22偏振片，3为透镜，4为料盒，41为模型分离透光层，42为打印耗材，43为光固化成型工作面，5为打印体，61为位置调整装置安装位，611为齿轮，62为位置调整装置，71为XY向精密运动机构，72为Z向精密运动机构，8为固化成型平台，9为打印机主体，横线0为光心位置，横线L为焦点位置，横线2L为2倍焦距。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：一种光固化打印机用投影方法，参见图1-3，包括以下步骤：
步骤1，将面光源垂直照射在LCD屏幕2上，以形成图案光线；
步骤2，将图案光线依次经聚光透镜3、料盒4的模型分离透光层41后射出，在料盒4内侧的模型分离透光层41一侧为光固化成型工作面43，聚光透镜3的焦距为L，光固化成型工作面43与LCD屏幕2平行；当该光固化成形面43距该透镜3的光心的距离大于2L时，光固化成型工作面43处的光线图案大于LCD屏幕2处的光线图案；当该光固化成形面43距该透镜3的光心的距离小于2L且不等于L时，光固化成型工作面43处的光线图案小于LCD屏幕2处的光线图案。
本实施例中，聚光透镜3优选为菲涅尔透镜，菲涅尔透镜能够消除部分球形像差。在其它实施例中，聚光透镜3可以是凸透镜、纹理面位于LCD屏幕2一侧的菲涅尔透镜，聚光透镜3的主光轴垂直于LCD屏幕2。
上述光固化打印机用投影方法的应用如图1-3，其中，图1中，光固化成形面43距该透镜3的光心的距离大于0小于L，光固化成型工作面43处的光线图案小于LCD屏幕2处的光线图案，此时应用本方法的光固化打印机打印出的图案为缩小状态，可以提高打印精度，此时突破LCD屏幕2的光点尺寸限制打印更微小分辨率的打印体5。图2中，光固化成形面43距该透镜3的光心的距离大于L小于2L，光固化成型工作面43处的光线图案小于LCD屏幕2处的光线图案，虽然光线图案为倒置状态，但并不影响光固化打印机的打印体5成型，此时应用本方法的光固化打印机打印出的图案为缩小状态，此时突破LCD屏幕2的光点尺寸限制打印更微小分辨率的打印体5。可以提高打印精度。图3中，光固化成形面43距该透镜3的光心的距离大于2L，光固化成型工作面43处的光线图案大于LCD屏幕2处的光线图案，虽然光线图案为倒置状态，但并不影响光固化打印机的打印体5成型，此时应用本方法的光固化打印机打印出的图案为放大状态，此时突破LCD屏幕2的尺寸限制打印更大尺寸的打印体5。
与现有技术相比，上述光固化打印机用投影方法的有益技术效果是：采用聚光透镜对平行光进行汇聚，通过设置聚光透镜与光固化成型工作面的距离，使光固化成型工作面处的光线图案与LCD屏幕处的光线图案呈比例放大或缩小的关系，使光固化打印机不再受LCD屏幕生产能力的限制。
实施例2：一种光固化打印机用高精度投影装置，参见图1，包括：能够产生面光源的发光组件1、LCD屏幕2、聚光透镜3以及带有模型分离透光层41的料盒4，发光组件1发出的平行光垂直照射于LCD屏幕2后形成图案光线，图案光线沿平行于聚光透镜3的主光轴方向依次经该聚光透镜3、模型分离透光层41后射出，在料盒4内侧的模型分离透光层41一侧为光固化成型工作面43，光固化成型工作面43与LCD屏幕2平行；聚光透镜3的焦距为L，该光固化成型工作面43距该透镜3光心的距离小于L。当光固化成型工作面43在该透镜3的焦点处时，即该光固化成型工作面43距该透镜3光心的距离等于L，此时图案光线在光固化成型工作面处为一点，无法实现3D打印模型的功能；当光固化成型工作面43距该透镜3光心的距离为2L以上时，光固化成型工作面的成型材料为放大状态，不能实现提高精度的效果。
本实施例中，LCD屏幕2为IPS式屏幕。IPS式屏幕具有178°广视角，响应速度均匀，消除了软屏液晶显示屏在受到外界压力和摇晃时，出现的模糊及水纹扩散现象，可以提高图案光线在时间及空间上的精度，从而提高3D打印机的成型精度。
参见图5，在靠近透镜3一侧的、LCD屏幕2上贴合的偏振膜22具有35度的偏振角度，在该偏振角度下，LCD屏幕2透过的光线的亮度与盛装在料盒4内的打印耗材42的固化速度光谱相适配。在其它实施例中，在靠近透镜3一侧的、LCD屏幕2上贴合的偏振膜22的偏振角度也可以是35～60度之间任一数值。偏振膜22用于调整LCD屏幕2的对比度和亮度；打印耗材42在受固化光照射时，不同亮度的固化光导致出现不同的固化速度，通过设置偏振膜的偏振角度以控制LCD屏幕光点的透光率，使打印耗材的固化区与非固化区构成明显区别，从而减少“过曝”、“欠曝”的出现几率，使光固化打印机用高精度投影装置打印精度更高。
本实施例中，偏振膜22为圆偏光式偏振膜。圆偏光（CPL）式偏振膜在滤掉无用光后，将有用光形成的偏振光在圆周上旋转并形成平衡的圆点光，该圆点光的饱和度更高，成型点更均匀。
参见图1，本实施例中，光固化打印机用高精度投影装置安装于打印机主体内，打印机主体内设有位置调整装置62，聚光透镜3通过位置调整装置62相对于光固化成型工作面43移动。采用位置调整装置62调整聚光透镜与光固化成型工作面的距离，可以控制聚光透镜的缩小或放大倍数。
参见图1，本实施例中，位置调整装置62是带有内螺纹的管形件，打印机主体内设有位置调整装置安装位61，位置调整装置安装位61设有与该内螺纹适配的外螺纹，聚光透镜3安装于该管形件内，管形件3旋装于位置调整装置安装位61内，通过管形件与打印机主体的配合调整聚光透镜与光固化成型工作面的距离。
上述光固化打印机用高精度投影装置的工作过程是：将上述装置安装于光固化打印机内，启动光固化打印机后，在光固化成型工作面固化的打印体的分辨率小于LCD屏幕的分辨率，若想调整打印体的分辨率，可通过顺时针或逆时针转动位置调整装置调整聚光透镜与光固化成型工作面的距离，可以控制聚光透镜的缩小或放大倍数。注意：应控制光固化成型工作面43距该透镜3光心的距离小于L。
与现有技术相比，上述光固化打印机用高精度投影装置的有益技术效果是：
1. 采用聚光透镜及设置光固化成型工作面距该透镜光心的距离小于2L且不等于L，使照射在光固化成型工作面处的光线图案的光点缩小，对应的，缩小该光点对应的打印耗材的面积，从而提高光固化打印机用投影装置的打印精度；
2.通过使LCD屏幕透过的光线的亮度与盛装在所述料盒内的打印耗材的固化速度光谱相适配，使打印耗材的固化区与非固化区构成明显区别，进而提高光固化打印机用投影装置的打印精度。
实施例3：参见图2，本实施例与实施例2大部分相同，不同之处在于，本实施例中，聚光透镜3的焦距为L，该光固化成型工作面43距该透镜3光心的距离大于L且小于2L。本光固化打印机用高精度投影装置的使用注意事项为：应控制光固化成型工作面43距该透镜3光心的距离大于L小于2L。
实施例4：一种光固化打印机用投影装置，参见图3，包括：能够产生面光源的发光组件1、LCD屏幕2、透镜3以及带有模型分离透光层41的料盒4，发光组件1发出的平行光垂直照射于LCD屏幕2后形成图案光线，图案光线沿透镜3的主光轴方向依次经该透镜3、模型分离透光层41后射出，在料盒4内侧的模型分离透光层41一侧为光固化成型工作面43，光固化成型工作面43与LCD屏幕2平行；本实施例中，透镜3是焦距为L的聚光透镜时，该光固化成型工作面43距该透镜3的光心的距离大于2L。当透镜3采用聚光透镜时，光固化成型工作面距该透镜的光心的距离大于2L时，光固化成型工作面的光线图案与LCD屏幕处的光线图案为放大状态。
本实施例中，LCD屏幕2为IPS式屏幕。IPS式屏幕具有178°广视角，响应速度均匀，消除了软屏液晶显示屏在受到外界压力和摇晃时，出现的模糊及水纹扩散现象，可以提高图案光线在时间及空间上的精度，从而提高3D打印机的成型精度。
参见图5，本实施例中，在靠近透镜3一侧的、LCD屏幕2上贴合的偏振膜22具有35度的偏振角度，在该偏振角度下，LCD屏幕2透过的光线的亮度与盛装在所述料盒内的打印耗材的固化速度光谱相适配。在其它实施例中，在靠近透镜3一侧的、LCD屏幕2上贴合的偏振膜22的偏振角度也可以是35～60度之间任一值。偏振膜用于调整LCD屏幕的对比度和亮度；打印耗材在受固化光照射时，不同亮度的固化光导致出现不同的固化速度，通过设置偏振膜的偏振角度以控制LCD屏幕光点的透光率，使打印耗材的固化区与非固化区构成明显区别，从而减少“过曝”、“欠曝”的出现几率，进而提高光固化打印机用投影装置的打印精度。
本实施例中，偏振膜22为圆偏光式偏振膜。圆偏光（CPL）式偏振膜在滤掉无用光后，将有用光形成的偏振光在圆周上旋转并形成平衡的圆点光，该圆点光的饱和度更高，成型点更均匀。
参见图3，本实施例中，光固化打印机用投影装置安装于打印机主体内，打印机主体内设有位置调整装置62，透镜3通过位置调整装置62相对于光固化成型工作面43移动。采用位置调整装置调整透镜与光固化成型工作面的距离，可以控制聚光透镜的缩小或放大倍数。
参见图3，本实施例中，位置调整装置62是带有内螺纹的管形件，打印机主体内设有位置调整装置安装位61，位置调整装置安装位61设有与该内螺纹适配的外螺纹，所述透镜3安装于该管形件内，管形件旋装于位置调整装置安装位61上，通过管形件与打印机主体的配合调整透镜与光固化成型工作面的距离。还可以通过固定透镜、并将料盒安装于位置调整装置来实现调整透镜与光固化成型工作面距离的效果。
与现有技术相比，上述光固化打印机用投影装置的有益技术效果是：采用透镜对图案光线发散，以使光固化成型工作面的光线图案与LCD屏幕处的光线图案相比为放大状态，从而能够打印出超过LCD屏幕规格的3D模型。
上述光固化打印机用投影装置的工作过程是：将上述装置安装于光固化打印机内，启动光固化打印机后，在光固化成型工作面固化的打印体的尺寸大于LCD屏幕的尺寸，若想调整打印体的尺寸，可通过顺时针或逆时针转动位置调整装置调整聚光透镜与光固化成型工作面的距离，可以控制聚光透镜的缩小或放大倍数。注意：应控制光固化成型工作面43距该透镜3光心的距离大于2L。
实施例5：参见图4，本实施例与实施例4大部分相同，不同之处在于，本实施例中，透镜3为凹透镜，凹透镜具有发散透镜的效果，此时不再需要考虑设置光固化成型工作面43与透镜3的光心之间的距离。
在实施例2-5中，参见图6，位置调整装置62是带有内螺纹的管形件，打印机主体内设有至少3个位置调整装置安装位61，在图6中打印机主体内设有4个均匀分布的位置调整装置安装位61，位置调整装置安装位61设有穿孔，穿孔内枢轴连接有与该内螺纹适配的齿轮611，齿轮611的轮轴安装有手轮，透镜3安装于该管形件内，通过内螺纹与齿轮的咬合管形件安装于位置调整装置安装位61上，通过转动手轮调整聚光透镜与光固化成型工作面的距离。应当明白，齿轮611也可以固定在料盒4上，将透镜3设为可移动部件。
实施例6：一种高精度光固化打印机，参见图7，包括：实施例2或3中所示的光化打印机用高精度投影装置、固化成型平台8、控制单元、XY向精密运动机构71、Z向精密运动机构72以及打印机主体9，能够产生面光源的发光组件1、LCD屏幕2、聚光透镜3安装于打印机主体9内部，在打印机主体9的上表面水平安装有XY向精密运动机构71，为了受力均衡，本实施例中在打印机主体左右两侧均安装有XY向精密运动机构71，料盒4固定在XY向精密运动机构71的运动部件上，在打印机主体9的上表面安装有Z向精密运动机构72，成型平台8固定在Z向精密运动机构72的运动部件上且能够沿垂直于光固化成型工作面43的方向移动；XY向精密运动机构及Z向精密运动机构依次分别与控制单元电连接。
其中，生产精密运动机构的厂家有德国PI公司，其产品中包括：Q-521 Q-Motion®小型线性平台中的Q-521.330最小位移4nm级别，行程为32mm，配以E-873 Q-Motion®伺服控制器可实现Z向精密运动机构。U-723 PILine®XY位移平台行程22mm×22mm，最小行程0.1μm。可根据需要选用XY向精密运动机构、Z向精密运动机构的型号。
上述高分辨率光固化打印机的工作过程是：在料盒内倒入打印耗材，启动高分辨率光固化打印主机，通过XY向精密运动机构带动料盒在XY向相对于成像光束运动，从而实现打印较大的光线成像图案面积的功能，通过Z向精密运动机构带动固化成型平台在Z向相对于光固化成型工作面移动，从而实现3D打印的功能。
应当明白，实施例6中的XY向精密运动机构71、Z向精密运动机构72与实施例2－3中任一项中的位置调整装置62并冲突，可以共存，也可以仅存在其中之一。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。
Claims (10)
1.一种光固化打印机用投影方法，包括将面光源垂直照射在LCD屏幕上以形成成像光束的步骤，其特征在于，还包括以下步骤：
将所述成像光束依次经聚光透镜、料盒的模型分离透光层后射出，使其在所述料盒内侧的模型分离透光层一侧形成光固化成型工作面，所述聚光透镜的焦距为L，所述光固化成型工作面与所述LCD屏幕平行；当该光固化成形面距该透镜的光心的距离大于2L时，所述光固化成型工作面处的光线成像图案面积大于所述LCD屏幕处的光线成像图案面积；当该光固化成形面距该透镜的光心的距离小于2L且不等于L时，所述光固化成型工作面处的光线成像图案面积小于所述LCD屏幕处的光线成像图案面积。
2.一种光固化打印机用高精度投影装置，包括能够产生面光源的发光组件、LCD屏幕以及带有模型分离透光层的料盒，其特征在于，还包括设置在LCD屏幕与模型分离透光层之间的聚光透镜，以使由所述发光组件、LCD屏幕配合形成的成像光束沿平行于该聚光透镜的主光轴方向依次经该聚光透镜、模型分离透光层射出后，能在所述料盒内侧的模型分离透光层一侧形成与所述LCD屏幕平行的光固化成型工作面，且该光固化成型工作面距该透镜的光心的距离小于2L且不等于聚光透镜的焦距L。
3.一种光固化打印机用投影装置，包括能够产生面光源的发光组件、LCD屏幕以及带有模型分离透光层的料盒，其特征在于，还包括设置在LCD屏幕与模型分离透光层之间的透镜，以使由所述发光组件、LCD屏幕配合形成的成像光束沿所述透镜的主光轴方向依次经该透镜、模型分离透光层射出后，能在所述料盒内侧的模型分离透光层一侧形成与所述LCD屏幕平行的光固化成型工作面，且所述透镜的焦距为L，当所述透镜为聚光透镜时，该光固化成型工作面距该透镜的光心的距离大于2L，或者，所述透镜为发散透镜。
4.根据权利要求2或3所述的投影装置，其特征在于，所述LCD屏幕为IPS式屏幕。
5.根据权利要求2或3所述的投影装置，其特征在于，在靠近所述透镜一侧的、所述LCD屏幕上贴合的偏振膜具有35～60度的偏振角度。
6.根据权利要求5所述的投影装置，其特征在于，所述偏振膜为圆偏光式偏振膜。
7.根据权利要求2或3所述的投影装置，其特征在于，所述光固化打印机用高精度投影装置安装于打印机主体内，所述打印机主体内设有位置调整装置，所述聚光透镜通过位置调整装置相对于光固化成型工作面移动。
8.根据权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述位置调整装置是带有内螺纹的管形件，打印机主体内设有位置调整装置安装位，所述位置调整装置安装位设有与该内螺纹适配的外螺纹，所述透镜安装于该管形件内，所述管形件旋装于所述位置调整装置安装位上，通过管形件与打印机主体的配合调整聚光透镜与光固化成型工作面的距离。
9.根据权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述位置调整装置是带有内螺纹的管形件，打印机主体内设有至少3个位置调整装置安装位，所述位置调整装置安装位设有穿孔，所述穿孔内枢轴连接有与该内螺纹适配的齿轮，所述齿轮的轮轴安装有用于拨动齿轮转动的手轮，所述透镜安装于该管形件内，通过所述内螺纹与所述齿轮咬合所述管形件安装于所述位置调整装置安装位上，通过拨动所述手轮调整聚光透镜与光固化成型工作面的距离。
10.一种高精度光固化打印机，包括成型平台、打印机主体，其特征在于，还包括：权利要求2所述的光固化打印机用高精度投影装置、XY向精密运动机构以及Z向精密运动机构，所述能够产生面光源的发光组件、LCD屏幕、聚光透镜安装于打印机主体内部，在所述打印机主体的上表面水平安装有XY向精密运动机构，所述料盒固定在所述XY向精密运动机构的运动部件上，在所述打印机主体的上表面安装有Z向精密运动机构，所述成型平台固定在所述Z向精密运动机构的运动部件上且能够沿垂直于所述光固化成型工作面的方向移动。
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