[发明专利]一种光斑调节光学系统及其打印方法

说明书

本发明属于增材制造领域，特别是涉及一种光斑调节光学系统及其打印方法。光斑调节光学系统包括顺次设置的第一平凹透镜、双凸透镜和第二平凹透镜，以及设置在所述双凸透镜和第二平凹透镜之间的至少一个平面镜，所述平面镜可拆卸连接在双凸透镜和第二平凹透镜之间的任意位置。本发明能够克服光斑调节过程中调节精度不高、调节不稳定的问题。

技术领域

本发明属于增材制造领域，特别是涉及一种光斑调节光学系统及其打印方法。

背景技术

激光打印作为一种增材制造技术，具有较高的打印精度和打印速度，材料适用范围广。与传统加工方式相比，3D打印机具有节省加工原料、无需对加工废料进行后处理等优势。

激光烧结成型利用分层叠加原理，将模型分解成若干平面结构，通过粉末作为原料形成若干平面并堆积成三维模型，由于烧结过程中原料可以重复利用，因此具有很好的加工经济性。

当前3D打印技术普遍以固定大小光斑扫描，由点到线，由线到面，若光斑较小则打印效率较低，若光斑较大则产品细节无法完成，存在无法同时兼顾产品细节和效率的问题。

目前市场上采用光斑调节装置来改善上述问题，光斑调节装置包括扩束镜，扩束镜通常包括入射凹透镜和出射凸透镜，通过旋转或者拉伸扩束镜中的入射凹透镜和/或出射凸透镜，调整镜片(入射凹透镜和/或出射凸透镜)间隔来实现光斑大小的调节，这种调节方式存在光斑中心偏移及多次调节光斑大小不一致的问题。

现有技术一般通过电动或者气动作为动力源来实现镜片前后移动，并通过不同的方式来减小在移动镜片时偏移光轴的量；但是，在对镜片进行前后调整时，必然需要前后移动镜片，由于入射凹透镜和/或出射凸透镜承靠在不同的镜座上，不同镜座由于机械件加工存在一定误差，难以实现完全对准，同时，镜座移动过程中的摩擦必然会导致对应镜片的中心偏移，进而导致切换光斑上存在的光点定位偏差，打印质量变差。

发明内容

为改善现有技术的不足，本发明提供一种光斑调节光学系统，能够克服光斑调节过程中调节精度不高、调节不稳定的问题。

本发明提供一种光斑调节光学系统，包括顺次设置的第一平凹透镜、双凸透镜和第二平凹透镜，以及

设置在所述双凸透镜和第二平凹透镜之间的至少一个平面镜，所述平面镜可拆卸连接在双凸透镜和第二平凹透镜之间的任意位置。

根据本发明的实施方案，所述所述双凸透镜和第二平凹透镜之间设置有至少一个插口，不同所述插口的宽度相同或不同，用于插接平面镜。

根据本发明的实施方案，不同所述平面镜的厚度相同或不同，例如不相同。

根据本发明的实施方案，所述平面镜的厚度为0.34-2.12mm，优选所述平面镜的厚度为0.5-1.8mm，进一步地，所述平面镜的厚度为0.8-1.2mm，例如为0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.9mm、1.1mm、1.4mm、1.6mm、2.0mm、2.1mm。

根据本发明的实施方案，所述光学系统还包括动力源和平面镜夹持件，所述动力源用于驱动所述平面镜夹持件将所夹持的平面镜插入到插口上，所述动力源例如为电机或者气缸。

根据本发明的实施方案，所述第一平凹透镜与双凸透镜之间的空气距离为40-50mm，例如为49mm。

优选地，所述双凸透镜与第二平凹透镜之间的空气距离为40-50mm，例如为49mm。

根据本发明的实施方案，所述插口与第二平凹透镜之间的空气距离为15.02-35.68mm，优选所述插口与第二平凹透镜之间的空气距离为20.01-30.15mm，进一步地，所述插口与第二平凹透镜之间的空气距离为24.05-28.35mm。