[发明专利]激光打印系统

说明书

公开了激光打印系统。本发明描述了激光打印系统，其用于照明工作面中相对于激光打印系统的激光器模块移动的对象，激光器模块包括半导体激光器的至少两个激光器阵列和至少一个光学元件，光学元件适于成像由激光器阵列发射的激光，使得一个激光器阵列的半导体激光器的激光被成像到工作面中的一个像素，其中激光打印系统是用于叠加式制造的3D打印系统，设置了被布置在垂直于工作面中对象的移动方向的列中的两个、三个、四个或更多个激光器模块，列相对于彼此交错，使得激光器模块的第一列的第一激光器模块适于照明对象的第一区域并且激光器模块的第二列的第二激光器模块适于照明对象的第二区域，其中第一区域与第二区域相邻使得能够连续照明对象。

本申请是申请号为201480068452.1，申请日为2014年12月16日，题为“激光打印系统”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及激光打印系统和激光打印的方法，即，在3D打印领域，利用用于叠加式制造(additive manufacturing)的激光器例如用于快速成型。本发明不是指诸如文档的打印之类的2D打印。

背景技术

选择性激光熔化机器包括单个高功率激光器和在待被照明的区域上扫描激光的扫描仪。在这种机器中，激光器和扫描仪被布置在处理室的外部并且激光可以穿过入口窗到包含构建区域的处理室中。为了加快处理速度，期望使打印头具有若干个独立的通道，即，覆盖相当部分区域的可寻址的激光器阵列。优选地，打印头覆盖要用每像素一个可寻址激光光源进行打印的区域的整个宽度，使得打印头只需要在一个方向上移动。这种可寻址阵列的可靠性和服务成本会成问题。

美国2005/0151828 A1公开了用于静电印刷激光打印的设备。静电印刷打印系统具有包括多个微光学发光阵列的激光打印条成像器组件。微光学发光阵列包括多个垂直腔面发射激光器，其中每个垂直腔面发射激光器利用微光学元件来聚焦。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供改进的激光打印系统和相应的激光打印的方法。

根据第一方面，提供了一种激光打印系统，该激光打印系统用于照明工作面中相对于激光打印系统的激光器模块移动的对象。激光器模块包括半导体激光器的至少两个激光器阵列和至少一个光学元件。光学元件适于成像由激光器阵列发射的激光，使得一个激光器阵列的半导体激光器的激光被成像到激光打印系统的工作面中的一个像素。

优选地，像素的区域元件利用至少两个半导体激光器来照明。

已知激光打印系统或者使用单个高功率激光器或者使用激光器阵列。例如，在高功率激光器的情况下，可以使用单个边缘发射半导体激光器，而在激光器阵列的情况下，优选地使用垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。VCSEL阵列可以容易地在基于晶圆的工艺中制造，但是通常比边缘发射半导体激光器发射的功率小。这些已知激光打印系统的光学系统将每个半导体激光器的发光层投影或聚焦到工作面。

与这种方法对照，本发明的优选实施例提出利用光学元件将至少两个激光器阵列成像到工作面中的两个像素。激光器阵列的图像不包括半导体激光器的发光层的清晰图像。利用其中一个激光器阵列的至少两个激光器发射的光照明像素的每个区域元件，使得没有只利用一个单个半导体激光器照明的区域元件。优选地，一个激光器阵列的三个、四个或更多个半导体激光器同时照明像素的一个区域元件。甚至可以两个激光器阵列被同时成像到同一像素。因此，通过利用每像素的区域元件的多个半导体激光器可以向工作面提供更高的强度。阵列的多个半导体激光器的扩散图像在工作面中形成像素。由于每个单个半导体激光器利用光学能量对工作面中的对象的照明或能量输入的相对低的贡献，因此该激光打印系统会更可靠。激光器阵列的单个半导体激光器的故障确实因此不会导致激光打印系统的故障。