[發明專利]光固化打印設備及方法

有效

• 申請號: 201510025512.8
• 申請日: 2015-01-19
• 公開（公告）號: CN104589651B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 劉靂宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: B29C64/135
• 分類號: B29C64/135;B29C64/321;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司11449
• 代理人: 蔡純,張靖琳

1.一種光固化打印設備，用于根據計算機存儲的圖像在光敏水凝膠中形成三維結構，包括：

數字投影單元，用于將圖像投影至光敏水凝膠層中；

光敏水凝膠固化單元，用于提供光敏水凝膠以形成光敏水凝膠層，并且根據投影的圖像在光敏水凝膠層中逐層固化；以及

計算機控制單元，用于向數字投影單元提供圖像以及控制投影的圖像在光敏水凝膠層中的成像位置，

其中，所述光敏水凝膠固化單元包括導桿以及設置成沿著導桿移動的承載片，所述承載片的下表面限定光敏水凝膠層的上液面，

所述光敏水凝膠固化單元包括平臺，所述平臺的上表面支撐光敏水凝膠層，

所述承載片和所述平臺一起限定光敏水凝膠層。

2.根據權利要求1所述的光固化打印設備，其中，所述數字投影單元包括：

數字微鏡器件，包括多個微鏡組成的陣列并且根據所述圖像設置微鏡的開關狀態；

全反射棱鏡，用于將從光源產生的平行光反射至數字微鏡器件；以及

投影透鏡，用于將處于開狀態的微鏡的反射光投射到光敏水凝膠層中，從而在投影透鏡的焦平面位置成像。

3.根據權利要求2所述的光固化打印設備，其中，所述數字投影單元還包括快門，用于根據計算機控制單元的控制命令切斷或恢復光路。

4.根據權利要求2所述的光固化打印設備，其中所述光敏水凝膠固化單元還包括：

注入通道，設置在平臺內部，用于將光敏水凝膠輸送至平臺的上表面；

升降裝置，用于調整平臺的上表面高度；

注入管，用于容納光敏水凝膠并且與注入通道連通；

注入推進裝置，用于將注入管中的光敏水凝膠推進至注入通道中；以及

注入控制器，用于控制注入推進裝置的動作，從而控制注入量。

5.根據權利要求1所述的光固化打印設備，其中所述承載片為石英玻璃片。

6.根據權利要求1所述的光固化打印設備，其中所述承載片的下表面經過疏水處理，從而獲得疏水表面。

7.根據權利要求1所述的光固化打印設備，其中所述承載片的下表面涂附礦物油。

8.根據權利要求4所述的光固化打印設備，其中所述平臺的上表面經過疏水處理，從而獲得疏水表面。

9.根據權利要求4所述的光固化打印設備，其中所述平臺的上表面涂附礦物油。

10.根據權利要求1所述的光固化打印設備，其中所述圖像為三維結構的斷層切片圖像。

11.一種光固化打印方法，用于根據計算機存儲的圖像在光敏水凝膠中形成三維結構，包括：

注入步驟，在平臺和承載片之間形成光敏水凝膠層，利用承載片的下表面限定光敏水凝膠層的上液面，以及利用平臺的上表面支撐光敏水凝膠層，所述承載片和所述平臺一起限定光敏水凝膠層；

曝光步驟，在光敏水凝膠層中的成像面產生投影圖像，使得光敏水凝膠層的相應部分固化。

12.根據權利要求11所述的光固化打印方法，其中所述成像面是投影透鏡的焦平面。

13.根據權利要求11所述的光固化打印方法，其中在注入步驟之前，還包括對承載片的下表面和平臺的上表面至少之一進行疏水處理，以防止光固化層粘接于其上。

14.根據權利要求11所述的光固化打印方法，其中在注入步驟之前，還包括在承載片的下表面和平臺的上表面至少之一上涂附礦物油，以防止光固化層粘接于其上。

15.根據權利要求11所述的光固化打印方法，在注入步驟中承載片與平臺的上表面之間的距離隨著注入量而變化，承載片的移動受到導桿的限制，從而僅能相對于成像面垂直移動。

16.根據權利要求11所述的光固化打印方法，其中在注入步驟和曝光步驟之間，還包括移動步驟，其中在所述移動步驟中移動平臺，使得承載片相對于成像面的距離保持為預定值。

17.根據權利要求16所述的光固化打印方法，其中重復注入步驟、移動步驟和曝光步驟，從承載片的下表面開始，從下至上逐層形成三維結構的各個層面。