專利名稱：用于立體平版印刷設備中的照明系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及立體平版印刷(stereolithography)領域，尤其涉及一種用于立體平版印刷設備中的照明系統(tǒng)。
背景技術：
立體平版印刷，也被稱為3D印刷，是一種制造高精度部件的快速成型 (prototyping)技術。在簡單的實現中，立體平版印刷可利用一大桶液體光固化光敏樹脂以及計算機控制的紫外(UV)激光來固化樹脂，一次固化一層。制作過程基本上是循環(huán)的。 就對應于要生產的部件的每一層而言，激光束的光斑跟蹤液體樹脂表面上的各個橫斷面圖案。暴露于激光使跟蹤的圖案固化或硬化，并將該圖案粘貼到下面一層上。一旦固化完一層，制造過程中的部件可下降單層厚度，使得其頂層剛好又位于樹脂的表面下方，允許進行下一層的制作，其中制造過程中的部件置于浸沒在大桶光敏樹脂中的升降臺上。繼續(xù)這一系列步驟直至完成該部件?？商娲す獾牧Ⅲw平版印刷設備可配備包括發(fā)光二極管(LED) 二維陣列以及透鏡的照明系統(tǒng)，用于對光敏樹脂進行選擇性照射。照明系統(tǒng)作為一個整體可相對于工件的位置活動設置，同時LED可剛性地相互連接并與透鏡連接。透鏡可用于將LED的發(fā)光表面成像在光敏樹脂的表面上。優(yōu)選地，每個LED與自己的共軛像斑(conjugate image spot) 相關，使得包括一定數量LED的陣列可以產生許多像斑。在工件的制作過程中，照明系統(tǒng)可相對于盛放光敏樹脂的大桶進行掃描移動，同時獨立的LED可選擇性地打開或關閉，以便根據待硬化層的橫斷面圖案來照射樹脂的表面。與激光相比，基于LED光的照明系統(tǒng)相對便宜。此外，該照明系統(tǒng)以更快的生產速度提供了同樣高或更高的精度。以經濟的方式制造合適的照明系統(tǒng)很具挑戰(zhàn)性。挑戰(zhàn)之一在于提供傳輸足夠功率的光學系統(tǒng)。系統(tǒng)傳輸的光學功率越高，立體平版印刷過程就能越快地進行。然而，考慮到 LED的廣角性質，將LED光耦合至光學系統(tǒng)是一個挑戰(zhàn)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種經濟的解決方案，用以克服或減輕現有技術狀態(tài)中涉及的一個或多個上述問題。為了達到這個目的，本發(fā)明提供了一種用于立體平版印刷設備1中的照明系統(tǒng) 30，該照明系統(tǒng)30包括平面支座31 ；多透鏡投影儀陣列40，機械地支撐在該平面支座31 上的陣列32上的平面?zhèn)?piano side) 46上，該投影儀陣列40具有工作表面451，用于容置樹脂層16，并且該投影儀陣列40包括光學元件疊層，該光學元件疊層包括適用于將LED投射到該工作表面451的多個小透鏡44 ；以及單獨可控發(fā)光二極管(LED) 34的二維陣列32， 設置在該平面支座31和該多透鏡投影儀40之間。根據一方面，該平面支座31通過或經由設置于幾乎整個平面?zhèn)?6上的接觸區(qū)域33和接觸區(qū)域400來支撐或連接該平面?zhèn)?6 ；該照明系統(tǒng)形成為剛性體30。


圖1為可使用根據本發(fā)明的照明系統(tǒng)所在的示例性立體平版印刷設備的剖視示意圖；圖2示出了包括掩模結構的投影儀實施例；圖3至圖6示意性地示出了根據本發(fā)明的照明系統(tǒng)的一些實施例；以及圖7顯示了立體平版印刷設備的另一實施例。附圖中，相同附圖標記表示類似元件。附圖中元件的尺寸、形狀、相對位置以及角度不一定按比例繪制，其中一些元件可被任意放大并定位來提高附圖的易讀性。另外，所繪制元件的特定形狀不用于傳遞任何與特定元件的實際形狀有關的信息，選擇該形狀僅僅為了便于在附圖中容易進行識別。
具體實施例方式一種已知的照明系統(tǒng)是W02006/064363中描述的系統(tǒng)，其中采用多透鏡陣列使多個光源(LED)的光平行，以提供在基底(substrate)上基本均勻的照射。出射光束 (outgoing beam)略有發(fā)散，使得出射光束在基底上有一定程度的重疊。掩模(film mask) 設置在基底頂部，便于成圖。US2009/00(^669A1中已有類似的照明系統(tǒng)。不同于這些現有技術結構，首先參照圖1，圖1示出了根據本發(fā)明一方面的示例性立體平版印刷設備1的側視剖視圖。設備1可用于分層(Iayerwise)生產有形物體2，例如制品的樣機或模型。設備 1可包括載板4、貯液槽10以及照明系統(tǒng)30。在生產過程中，有形物體2懸掛在載板4上，物體2的第一構造層粘附在載板4上， 以及所有后續(xù)層也間接粘附在載板4上。載板4通過驅動裝置(圖中未示出)沿方向6移動，每次構造完新的一層時載板4向上移動一層的厚度。貯液槽10裝有液體以及光固化樹脂14。貯液槽10的底板12對下文所述的照明系統(tǒng)30發(fā)出的光是光學透明的。底板12也起到構造模型的作用，限制要(部分地)硬化的液體層16的一側的范圍。顯然，一旦構造完一層，載板4就朝上移動一層的厚度，最后構造的層和底板12之間的空隙被樹脂14填充，以形成所述液體層16。設備1還包括照明系統(tǒng)30，適用于選擇性照射液體層16的預定區(qū)域。通過照射可獲得有形物體2的固體層18，所述層18具有與所應用的照射圖案一致的預定形狀。照明系統(tǒng)30包括設置在支座31上的LED陣列32以及包括多透鏡投影儀40的成像系統(tǒng)。在其他實施例中，成像系統(tǒng)可包括不同數量的多透鏡陣列(例如，只有一個)和/或其他元件，這取決于所需配置。在優(yōu)選實施例中，多透鏡陣列中的小透鏡的數量大約為10. 000至25. 000 或以上。LED陣列32包括多個LED 34。LED 34排列在二維平面中，優(yōu)選以網格狀方式排列，使得LED構成等距且垂直定向的行和列，其中每個LED作為一個網格點。每一個LED34 具有發(fā)光表面36，該發(fā)光表面36面向貯液槽10的底板12，基本上與LED陣列32的二維平面平行?？稍O置控制器38來控制(即根據所需亮度打開或關閉)陣列32中的個別LED 34，以便生成可投射到液體樹脂層16上的發(fā)光LED的時變二維圖案。基本上平面的多透鏡投影儀40設置在LED 34的發(fā)光表面36和要被選擇性固化的液體層16之間。投影儀40包括多個透鏡或小透鏡44，優(yōu)選一個透鏡對應一個LED 34。 透鏡44可優(yōu)選地設置成與陣列32中的LED 34的相對應的排列。多透鏡投影儀40可以為平凸型投影儀，因此具有限定所有透鏡44平面?zhèn)鹊钠矫鎮(zhèn)?6以及多個凸起的部分球狀剖面(section) 48，一個剖面48對應一個透鏡44。小透鏡44可相對地定向，如圖1所示。同時，多透鏡投影儀40形成成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)適用于將發(fā)光LED的圖案成像在液體層16 上，成像方式是每個發(fā)光LED 34在液體層16的預定區(qū)域上產生獨立的共軛斑。多透鏡投影儀40可由多種材料制成，包括玻璃和塑料。照明系統(tǒng)30可活動地設置在貯液槽10的底板12下方，使得照明系統(tǒng)30能夠沿平行于貯液槽10的底板12的方向8移動。照明系統(tǒng)30的移動可由前述控制器38控制， 該控制器38還可控制LED 34發(fā)光。在一個實施例中，分別使用獨立的控制器來控制照明系統(tǒng)的移動以及LED發(fā)光。在使用過程中，照明系統(tǒng)30可沿與LED陣列32的行和列的垂直方向成一定角度延伸的方向做直線運動，以提高系統(tǒng)的有效分辨率。在以申請人名義同時待審的申請EP07150447. 6中對該技術進行了更加詳細的描述，該申請通過引用并入本文，以獲得關于這方面的更多信息。相應地，圖1中示出了用于立體平版印刷設備1中的照明系統(tǒng)30，該照明系統(tǒng)30包括平面支座31，用以支撐包括發(fā)光表面的單獨可控廣角發(fā)光二極管(LED) 34的二維陣列；以及相對于該陣列設置的多透鏡投影儀陣列40，適用于將LED 的發(fā)光表面投射到工作區(qū)域16上。該發(fā)光表面可由LED-基底表面或等效地由與LED-基底鄰近放置的平面掩模限定，以便將LED聚焦圖像提供到工作區(qū)域16上。LED陣列以及多透鏡陣列的典型寬度尺寸大約為50cmX5cm，能夠將掃描圖像投射到大約500mmX500mm的工作區(qū)域上。然而，本發(fā)明不局限于這些尺寸。其他典型的數值是投影儀像素數值為大約10. 000至25. 000或以上、安置像素的網格距離為大約2mm， 并且略微成一定角度放置，以得到大約20微米的分辨率(通常大約為50微米的固化層厚度)?？蛇_到的有形物體2的生產速度通常約每小時20毫米或以上。光通常為紫外光，在300nm左右的范圍內，尤其在300nm-400nm的范圍內。在圖2所示的示例性實施例中，光掩模50設置在兩個多透鏡陣列41、42之間。掩模50基本上起孔徑光闌(aperture stop)的作用，用以阻擋來自與LED34的發(fā)光表面36 成角度的光，該角度大于數值孔徑角。盡管在圖2和圖3的實施例中，光掩模50被選擇性地構造成獨立的板狀物體，但是光掩模50可通過例如印刷或氣相沉積的方式提供。盡管光掩?？稍O置在照明系統(tǒng)的不同位置，如下文闡述的一樣，該光掩模優(yōu)選設置在傅立葉平面(Fourier plane)內。在這個位置，掩模可以防止不需要的光進入成像系統(tǒng)，因為在該系統(tǒng)中不需要的光可能會分散，使其在后期更加難以消除。由此就給定的光掩模和LED陣列而言，LED發(fā)光表面和圖像平面之間的合適位置應允許掩模起到孔徑光闌的作用，或實際上起到多個孔徑光闌的作用，一個孔徑光闌對應一個發(fā)光表面。特別有利地， 光掩模應用于多透鏡陣列的受光面(light-receiving face)(尤其是平面表面)，該多透鏡陣列為成像系統(tǒng)的一部分。光掩模例如可以為薄膜或涂層的形式。平面?zhèn)仁构庋谀１阌趹茫欢鴳玫蕉嗤哥R陣列時不需要在裝配照明系統(tǒng)的過程中將獨立的光掩模對應于多透鏡陣列進行排列。從下列本發(fā)明某些實施例的具體描述結合附圖可更完全理解本發(fā)明上述以及其他特征和優(yōu)點，這些具體描述和附圖旨在闡明但不限制本發(fā)明。在圖3和圖4中，示出了一種照明系統(tǒng)30的實施例，其中小透鏡44設置為在小透鏡凸側與疊層中的另一光學元件43直接鄰靠。特別是，多透鏡投影儀陣列40由光學元件 41、42、43、45的疊層形成，包括以小透鏡體41、42形式的多個小透鏡44，小透鏡體41、42在小透鏡凸側與疊層中的另一光學元件42、43直接鄰靠。相應地，照明系統(tǒng)30設置為用于立體平版印刷設備1中，該照明系統(tǒng)30包括平面支座，用以支撐單獨可控廣角發(fā)光二極管(LED) 34的二維陣列32 ；以及相對于該陣列設置的多透鏡投影儀陣列40，適用于將LED投射到工作區(qū)域16上。其中多透鏡投影儀陣列40 包括光學元件疊層，該疊層包括多個小透鏡，該多個小透鏡在小透鏡凸側與疊層中的至少一個另一光學元件直接鄰靠。特別地，在這些實施例中，多透鏡投影儀陣列40包括小透鏡體41、42，每個小透鏡體形成為平凸多透鏡陣列；其中小透鏡體41或小透鏡體42中至少一個凸側與疊層的另一元件(圖3中的平面4 在設置于幾乎整個小透鏡體表面上的接觸區(qū)域44上直接鄰靠。圖4中，另一光學元件由設置成相對的凸側直接鄰靠的小透鏡體42構成；因此投影儀40形成由平面支座31支撐的本質剛性體。圖3中，支座31中整體鑄造的凸棱 (protruding ridge) 400提供了間隔區(qū)，并與小透鏡體41的平面?zhèn)?6直接接觸。兩個實施例的不同之處在于存在(圖3)或不存在(圖4)兩個多透鏡陣列41、 42之間的平面體43。兩個實施例的優(yōu)點在于，設置了易于實現且具有較高結構允差 (structural tolerance)的剛性結構。特別地，支座31為剛性支座，例如鋁板支座，進一步包括，例如冷卻結構(比如冷卻劑通道或導熱翅片)，以形成LED的散熱器。利用這種結構組件，施加到平面表面的力(例如通過涂覆樹脂層16的樹脂涂敷裝置60施加)可引導達到剛性支座31。這種樹脂涂敷裝置60可以是樹脂箔導向裝置(resin foil guide)，該樹脂箔導向裝置可用于提供與工作區(qū)域16活動接觸的樹脂箔，該樹脂箔通常將壓力施加到投影儀體40上，并滿足利用LED陣列32增強適當圖案化照射的需要?？赏ㄟ^各種其他源向投影儀40上施加壓力，該源包括加速力等。圖7的立體平版印刷設備揭露了這樣的裝置60的示例性實施例。盡管原則上，光學裝置要求嚴格的尺寸允差，但是由于立體平版印刷固化的性質， 固化層的成像像素區(qū)域與成像LED的發(fā)光表面36可不相同，這放寬了焦距內成像的限制。 特別地，在一個實施例中，堆疊的小透鏡體41、小透鏡體42形成為其相對的凸側在設置于幾乎整個小透鏡體表面上的接觸區(qū)域上直接鄰靠，以便形成平整的剛性投影儀體40。在此顯然地，由于光軸附近無須光功率就能投射LED圖像，因此直接鄰靠的小凸透鏡44允許輕微的扁平允差(flattening tolerance) 0這樣證實了發(fā)明原理，即固化層的像素區(qū)域與成像LED的發(fā)光表面36可不相同，放寬了焦距內成像的限制。由于沿光軸縮短了小透鏡，使得扁平程度(flattening)大約為LED發(fā)光表面直徑的一半。預先設計扁平程度來提高投影儀體40的幾何穩(wěn)定性，并使小透鏡體41易于裝配。此外，小透鏡體可以是菲涅爾 (Fresnel)型透鏡，其中可設置環(huán)形透鏡部分。內部透鏡部分可以是平坦(flat)的或至少是平整(flattened)的。這樣的小透鏡裝置可用于進一步減小高度尺寸和/或穩(wěn)定透鏡投影儀體40。圖3和圖4相應示出了投影儀疊層40與照明系統(tǒng)30的投影儀支座31在設置于幾乎整個表面上的接觸區(qū)域400上直接鄰靠。在此，在設置于幾乎整個表面上的接觸區(qū)域400上鄰靠，是指包含具有隔離支座的配置，如圖3和圖4所示，條件是施加到投影儀疊層表面451上的壓力使支座下降極小。在一個實施例中，一般情況是每條光通道設置一個支撐點400，或者每2X2條光通道、或每5 X 5條光通道、10 X 10條光通道等設置一個支撐點。此外，整個元件表面可受到支撐，例如防護板45在其整個區(qū)域上都受到小透鏡體42的支撐。因此優(yōu)選地，照明系統(tǒng)30A、照明系統(tǒng)30B的每個構成元件都由疊層中的較低元件之一支撐，通常由下方緊接一層的支撐結構支撐，對于支撐整個表面的結構，例如在一個實施例中，該下方緊接的一層本身在如下文所述的透明層(如平面46或樹脂層3 中的至少一層上直接鄰靠，或者該下方緊接的一層本身在設置于幾乎整個元件表面上的多個接觸區(qū)域上直接鄰靠。支座可由裸LED電路小片34構成。通過與投影儀疊層40的平面?zhèn)?6平面水平接觸，該支座又具有電路小片準確Z軸對準(Z-alignment)的優(yōu)點?？傊?，優(yōu)選地，公開的實施例由限定結構緊湊、剛性的照明系統(tǒng)的剛性疊層構成， 如30A-F揭露的一樣。系統(tǒng)30包括(從底部到頂部)電子線路板311(印刷電路板，可能是柔性的)，可選地系統(tǒng)30本身由多層不同材料組成，并且該系統(tǒng)30包括由光學元件疊層構成的投影儀40。支架31和再高一層之間的機械連接可以是例如從支架31向上突出的一組肋部400?；蛘?，可設置單獨的塊(每個塊具有平頂和平底)或者帶孔的板，從而為光源 (LED)留有空隙(圖中未示出)。然后投影儀體40由較低透鏡陣列41構成，通常包括由透明的(例如玻璃)板46 構成的平面?zhèn)?、小透鏡44的層412 (例如透明塑料層)，并且通常具有與玻璃板46接觸的平底部側和在頂部側的多個凸透鏡表面44。此外，通?？稍O置支撐板45 (例如玻璃材料的支撐板45)以及保護膜(圖中未示出)，以在工作區(qū)域16上限定一個很短、幾乎為零的工作距離。注意，根據本發(fā)明要求很短、 優(yōu)選(幾乎)為零的工作距離，該工作距離可方便地與大數值孔徑(NA)的工作原理相結
I=I ο圖3中平面體43的優(yōu)點在于小凸透鏡體41、42在X-Y軸對準時更容易控制。此外，透明頂部平面45可連接至多透鏡陣列，有助于更換工作表面。圖3示出了作為支座整合元件的墊片400，還可如圖4所示設置成獨立板狀結構。根據發(fā)明原理，該結構還可用作孔徑以限定掩模結構。在另一實施例中，如圖5所示的另一種選擇，設置樹脂層33，以在支架31之間形成加固層，該支架31包括LED陣列32。由于樹脂層33可防止支座400 (如圖3所示)之間的平面46下降，因此可提高支座的結構穩(wěn)定性。同時，可增強LED 34和投影儀40之間的光傳輸。此外，投影儀體周圍的密封邊緣的尺寸可以減小或完全省略，減小了投影儀的質量和尺寸。一般來說，樹脂具有約1.3或以上(例如1.5)的折射率，可以是光固化硅樹脂。樹脂可以是固化型樹脂，另外或可選地，甚至可以在疊層的其他部件中，例如小透鏡陣列41、 小透鏡陣列42之間設置光傳輸流體，以提高光傳輸，進而提高疊層的結構穩(wěn)定性。這可以例如通過利用所需折射率的光傳輸流體進行疊層的堆疊、密封以及填充來實現，還可以對該流體進行固化。LED材料通常為折射率約2. 5的AKiaN。為了優(yōu)化傳輸，樹脂不必須為連續(xù)層，但可滴狀涂覆，只要覆蓋所有LED并填充LED之間以及LED上方的光學部件之間的空隙。合適的樹脂材料對所用輻射是透明的，在一個實施例中，該輻射可以是約365nm的UV 輻射。該材料優(yōu)選具有高于1. 3的折射率，提供光學設計范圍，實際上即為LED材料的折射率和平面46的折射率之間的值。在實際實施例中，使用市場上可買到的商品名為Sylgard 184、折射率η約為1. 55的樹脂。其他材料選擇可以例如是丙烯酸酯、聚碳酸酯。在無樹脂層33光學浸沒的條件下，LED外耦合(outcoupling)以及投影儀內耦合 (incoupling)之間的傳輸損失占大約22%，其中添加樹脂層可使傳輸損失降到只有7%左右。相應地，光功率傳輸可提高20%左右。適宜地，樹脂為光固化型樹脂，可利用LED 34進行固化。在一個實施例中，另外在固化樹脂中設置剛性墊片(圖中未示出)以提高結構穩(wěn)定性。固化后可去除該墊片?？蛇x擇地，該墊片由LED表面構成，該LED表面上僅有樹脂薄膜，可形成功率傳輸界面。適宜地，樹脂可保護LED-結合(bonding)(尤其是電路結合)的機械完整性。在另一實施例30E中，如圖6A所示，支座可實現為成型在透鏡層42的凸光學表面 44之間的凹側上的突起部440或照明系統(tǒng)30F中的中間支撐層501 (圖6B)?；蛘咧螌涌捎啥鄠€隔離支座例如滾珠(ball)構成，但優(yōu)選地，支撐層由整體式孔板501構成，該孔板 501形成孔以用于光路。適宜地，圖2的抗雜散光掩模50可用于此目的。照明裝置30的方向可反向，以具有設置在頂部平面表面上的LED以及設置在底部側的工作區(qū)域。或者如圖6B所示，發(fā)光二極管(LED) 34的陣列32設置有與平面?zhèn)?6對齊接觸的裸電路小片，同時具有設置在支座31上的電路板(圖中未示出)的電接點(electrical contact)ο此外，傳統(tǒng)光學設計中，優(yōu)選地多透鏡投影儀陣列用以大于聚焦數值孔徑角的角度投射光。在此，聚焦數值孔徑角被定義為最遠光線入射至可聚焦成像的投影光學系統(tǒng)的最大入射角。更具體地說，所述多透鏡投影儀陣列用以投射從LED陣列以大于最大入射角的角度發(fā)出的光，其中最大入射角為入射至可聚焦成像的投影儀陣列的最遠光線的最大入射角。在此，相對于光軸或投影儀陣列的法線方向測量入射角。因此，“聚焦數值孔
(Focused NumericalAperture, FNA) 11 : . n*sin (thetaf), thetaf ^ 統(tǒng)聚焦良好的最遠光線的角度。聚焦的另一定義可以是光線在距中心光線(central ray) 的圖像大約5um以內成像，優(yōu)選大約2um以內。通常在光學系統(tǒng)設計中，選用的最大入射角不大于聚焦數值孔徑。眾所周知，數值孔徑常見地表征為NA = η sine，其中θ定義了光入射至投影儀系統(tǒng)(不管其聚焦行為如何)的最大入射角；η為投影儀的折射率。投影儀系統(tǒng)的典型數值孔徑值為0. 2。在一個特征中，根據本發(fā)明的一方面，投影儀系統(tǒng)的數值孔徑至少約為0. 3至0. 8或者甚至大于0. 8范圍內的值。本發(fā)明提供的解決方案建立在這種認識之上，即根據透鏡設計，人們可區(qū)分發(fā)光表面中心區(qū)域內的點的FNA值以及發(fā)光表面邊緣區(qū)域內的點的FNA值。本發(fā)明人發(fā)現，邊緣區(qū)域點的FNA值對于有效總光斑質量是最重要的，進行透鏡系統(tǒng)的光學設計或對其進行改變，以為邊緣區(qū)域點提供大FNA，同時使中心區(qū)域點的FNA減小。相應地，按照特定方式放寬投影儀陣列的聚焦質量，多透鏡投影儀陣列優(yōu)選使用比傳統(tǒng)可行的更大的數值孔徑，特別地，透鏡裝置不超過兩個透鏡疊層。這可優(yōu)選地通過設計光學表面獲得，使得只需在樹脂中的LED圖像的外部邊緣糾正圖像質量。根據一個特征，LED圖像外部邊緣部分的聚焦質量至少與中心部分的聚焦質量相同或甚至比中心部分的聚焦質量更好。例如，在一種典型的投影儀設置中，LED中心點可在大約30微米直徑的區(qū)域內成像，例如在大約25-40微米之間的范圍內；其中LED的邊緣點(peripheral point)可在大約20微米直徑的區(qū)域內成像，例如在10-25微米之間的范圍內；示出了邊緣聚焦質量， 該質量為比中心部分的聚焦質量好1.5倍。一般說來，邊緣區(qū)域的聚焦質量至少與中心區(qū)域的聚焦質量相同。此外，由于樹脂的閾值行為(thresholding behaviour)所產生的優(yōu)點，所使用的像質標準(image quality criterion)相對于傳統(tǒng)期望的進一步放寬。圖7顯示了樹脂涂敷裝置60的另一實施例，該裝置用于提供與工作區(qū)域16活動接觸的樹脂箔，該樹脂箔通常將壓力施加到投影儀體40上，以便利用LED陣列32增強適當圖案化的照射。申請PCT/NL2009/050783揭露了系統(tǒng)120，該申請通過引用并入本文。系統(tǒng)120包括柔性箔106形式的構造模型(construction shape)。在箔106上，液體層100構成為有限的高度，以與有形物體150接觸。本發(fā)明揭露的照明裝置實施例30通過適當控制LED陣列，從而硬化液體層100的預定區(qū)域，所述液體層100與箔106鄰接，以便獲得有形物體150 的固體層，從而該固體層具有預定形狀。使照明裝置39的光或其它輻射能夠硬化液體層100，柔性箔106優(yōu)選基本上是對輻射透明的，至少具有膜106，該膜106只有一側光滑而另一側可選地為粗糙或光滑。在實施例中，活動箔導向臺180位于構造模型150下方。進一步地，在所示示例實施例中，照明裝置30位于活動箔導向臺180上、箔導向元件60之間，以通過箔106暴光未固化的材料層。在實施例中，每次硬化并分離新的一層后，載板(ζ-臺)15與其上粘附有硬化層的有形物體5 —起向上移動。因此，分層生產有形物體的方法為循環(huán)方法，其中描述的定位、 硬化以及分離步驟都包括在該方法的單循環(huán)步驟中。在所示示例中，箔6對于來自照明裝置30的輻射是透明的。將新的固化材料層提供給有形物體150之前，活動ζ-臺140可沿ζ軸方向移動。箔106可用于將從分配器(圖中未示出)供應的固化層材料10運載至有形物體 150，并將去除的未固化材料運離有形物體150。在實施例中，每層都需要兩個工序，即在箔106上提供一層樹脂以及暴光該樹脂； 在多個申請中，還具有從構建表面釋放未曝光樹脂的步驟(附圖示例中為“剝離”)。系統(tǒng)120設置有減振裝置200和防護帽?？刂破饔糜诳刂朴上到y(tǒng)120執(zhí)行的方法步驟。盡管參照附圖，對本發(fā)明說明性實施例進行了描述，但應理解本發(fā)明不局限于這些實施例。盡管某些實施例詳細介紹了本發(fā)明其他方面的某些任選特征，但是本說明旨在包含并具體揭露這些特征的所有組合，除非經特別指出或操作上不可能。本領域技術人員在不背離本發(fā)明的權利要求所述的保護范圍和精神的情況下可進行各種更改或改變。
權利要求
1.一種用于立體平版印刷設備⑴中的照明系統(tǒng)(30)，其特征在于，該照明系統(tǒng)(30) 包括平面支座(31)；多透鏡投影儀陣列(40)，在其平面?zhèn)?6)機械地支撐在該平面支座(31)上且位于陣列(32)上方；該投影儀陣列GO)具有工作表面G51)，用于容置該工作表面(451)上的樹脂層(16)；并且該投影儀陣列GO)包括光學元件疊層，該光學元件疊層包括適用于將發(fā)光二極管(LED)投射到該樹脂層(16)的多個小透鏡04)；以及單獨可控發(fā)光二極管(LED) (34)的二維陣列(32)，設置在該平面支座(31)和該多透鏡投影儀(40)之間；其中該平面支座(31)和該平面?zhèn)菺6)支撐在設置于幾乎整個該平面?zhèn)菺6)上的接觸區(qū)域(33，400)上；由此該照明系統(tǒng)形成為剛性體(30)。
2.根據權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述接觸區(qū)域設置為多個突起部 000)，整體鑄造在所述剛性支座(31)中。
3.根據權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述接觸區(qū)域由所述LED(34)提供。
4.根據權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述接觸區(qū)域由孔板結構提供。
5.根據權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述接觸區(qū)域由浸沒所述LED(34)的透明樹脂層(33)構成。
6.根據權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述小透鏡的數值孔徑大于0.3。
7.根據權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述小透鏡G4)設置為在小透鏡凸側與疊層中的另一光學元件直接鄰靠。
8.根據權利要求7所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述多個小透鏡04)形成為平凸多小透鏡體01，42)，其中所述多小透鏡體的至少一個凸側在設置于幾乎整個多小透鏡體表面上的接觸區(qū)域上直接鄰靠。
9.根據權利要求7所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述疊層中的所述另一光學元件由平面或另一小透鏡體0 形成，該小透鏡體0 設置為相對的凸側在設置于幾乎整個小透鏡體表面上的接觸區(qū)域上直接鄰靠。
10.根據權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，在所述小透鏡體的平面?zhèn)瘸练e有光掩模(50)，例如通過氣相沉積法進行沉積。
11.根據權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，光掩模(501)設置為獨立的板狀物體。
12.根據權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述投影儀系統(tǒng)GO)包括第一多透鏡陣列Gl)；第二多透鏡陣列(42)，并且其中該第一多透鏡陣列Gl)以及該第二多透鏡陣列G2)之間設置光掩模(50)。
13.根據權利要求12所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光掩模(501)形成有孔以用于光路，用于將所述多透鏡陣列(41，42)支撐在設置于幾乎整個該多透鏡陣列表面上的接觸區(qū)域上。
14.根據權利要求12所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，在幾乎整個所述多透鏡陣列表面上設置多個隔離支座。
15.根據權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述多個小透鏡G4)形成為平凸多小透鏡體01，42)，具有成型在透鏡層的凸光學表面04)之間的凹側上的支撐突起040)， 用于將所述多小透鏡體支撐在設置于幾乎整個該多小透鏡體表面上的接觸區(qū)域(440)上。
16.根據權利要求1所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述LED(34)排列為等距且垂直的行和列。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于立體平版印刷設備(1)中的照明系統(tǒng)(30)，該照明系統(tǒng)(30)包括平面支座(31)；多透鏡投影儀陣列(40)，在其平面?zhèn)?46)機械地支撐在該平面支座(31)上且位于陣列(32)上方，該投影儀陣列(40)具有工作表面(451)，用于容置涂敷樹脂層(16)的樹脂涂敷裝置(60)，并且該投影儀陣列(40)包括光學元件疊層，該光學元件疊層包括適用于將LED投射到該工作表面(451)的多個小透鏡(44)；以及設置在該平面支座(31)和該多透鏡投影儀(40)之間的單獨可控發(fā)光二極管(LED)(34)的二維陣列(32)。根據一方面，該平面支座(31)和該平面?zhèn)?6支撐在由設置于幾乎整個平面?zhèn)?46)上的接觸區(qū)域(33，400)上；由此該照明系統(tǒng)形成為剛性體(30)。
文檔編號B29C67/00GK102414624SQ201080018919
公開日2012年4月11日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權日2009年3月6日
發(fā)明者A·李捷佛斯, B·克魯茲加, J·D·酷伊斯特, J·H·T·加瑪, 馬克·H·E·維斯 申請人:帝斯曼知識產權資產管理有限公司, 荷蘭應用自然科學研究組織Tno