CN117355410A - 光造型装置和光造型方法 - Google Patents

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Abstract

通过使第一材料延展来形成第一曝光前材料层，通过对第一曝光前材料层进行曝光来形成包括一个或复数个第一曝光部分的第一曝光后材料层，通过从第一曝光后材料层去除一个或复数个第一未曝光部分，使一个或复数个第一固化部分残存。之后，通过使第二材料延展来形成与一个或复数个第一固化部分接触的第二曝光前材料层，通过对第二曝光前材料层进行曝光来形成包括一个或复数个曝光部分的第二曝光后材料层，通过从第二曝光后材料层去除一个或复数个第二未曝光部分，使一个或复数个第二固化部分残存。

Description

光造型装置和光造型方法
技术领域
本发明涉及光造型装置和光造型方法。
背景技术
专利文献1记载了一种制造由复数种材料构成的立体造型物的方法和装置。在专利文献1的方法和装置中，将陶瓷浆料的层堆积在作业托盘上。被堆积的层通过被照射激光束而聚合。接着，通过激光加工，在被固化的层形成复数个凹部。之后，利用喷嘴将光固化性组合物堆积在复数个凹部内。被堆积的层通过被照射激光束而聚合。由此，形成由复数种材料构成的层。
另一方面，专利文献2记载一种利用熔融堆积成型法(FDM：Fuseddepositionmodeling)来对立体造型物进行造型的造型装置。在熔融堆积成型法中，在利用热使含有热可塑性树脂的造型材料熔融成半液态之后，基于想要的造型的立体造型物的3D数据向规定的位置喷出造型材料，从而形成造型层。通过反复进行该造型层的层叠，能够造型出立体造型物。在专利文献2的造型装置中，设置有将固体材料熔融并喷出的第一喷出喷嘴和第二喷出喷嘴。
专利文献1：日本特开2019-34552号公报
专利文献2：日本特开2020—146927号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在专利文献1的方法和装置中，为了在复数个凹部内分别堆积光固化性组合物，需要准确地控制喷嘴的位置。因此，需要对喷嘴进行复杂的控制。
另一方面，在专利文献2中记载的熔融堆积成型法中，通过从喷嘴向规定的位置喷出被热熔融的造型材料，来使造型层形成为规定的形状。由于从喷嘴喷出的热熔融材料是具有粘度的液体状，因此，难以进行微细和高精度的控制。因此，难以将造型层形成为精细的形状。
本发明的目的在于，提供一种无需使控制复杂化就能够高精度地制造由复数种材料形成的立体的造型物的光造型装置。
解决问题的技术方案
(1)本发明的一方面的光造型装置包括：造型台，具有造型面；供给部，选择性地供给作为光固化性材料的第一材料或与第一材料不同的作为光固化性材料的第二材料；延展构件，通过使由供给部供给的第一材料延展来形成第一曝光前材料层，通过使由供给部供给的第二材料延展来形成第二曝光前材料层；曝光部，通过对被延展构件延展的第一曝光前材料层进行曝光，来形成包括一个或复数个第一曝光部分和一个或复数个第一未曝光部分的第一曝光后材料层，通过对被延展构件延展的第二曝光前材料层进行曝光，来形成包括一个或复数个第二曝光部分和一个或复数个第二未曝光部分的第二曝光后材料层；去除部，从第一曝光后材料层和第二曝光后材料层去除一个或复数个第一未曝光部分和一个或复数个第二未曝光部分；以及控制部，控制部对供给部进行控制，以供给第一材料，控制部对延展构件进行控制，以通过使第一材料延展而使第一曝光前材料层形成在造型面上或在造型面上的形成的固化组合物层上，控制部对曝光部进行控制，以通过对第一曝光前材料层进行曝光来形成包括一个或复数个曝光部分的第一曝光后材料层，控制部对去除部进行控制，以通过从第一曝光后材料层去除一个或复数个第一未曝光部分而使一个或复数个第一曝光部分作为一个或复数个第一固化部分残存，控制部对供给部进行控制，以供给第二材料，控制部对延展构件进行控制，以在去除一个或复数个第一未曝光部分之后，通过使第二材料延展来形成与一个或复数个第一固化部分接触的第二曝光前材料层，控制部对曝光部进行控制，以通过对第二曝光前材料层进行曝光来形成包括一个或复数个第二曝光部分的第二曝光后材料层，控制部对去除部进行控制，以通过从第二曝光后材料层去除一个或复数个第二未曝光部分而使一个或复数个第二曝光部分作为一个或复数个第二固化部分残存，由此，所述光造型装置制造包括一个或复数个第一固化部分和一个或复数个第二固化部分的造型物。
在该光造型装置中，通过延展构件在造型面上或固化组合物层上形成第一曝光前材料层。之后，通过曝光部来形成包括一个或复数个第一曝光部分和一个或复数个第一未曝光部分的第一曝光后材料层。之后，通过去除部来去除第一曝光后材料层中的一个或复数个第一未曝光部分。由此，一个或复数个第一曝光部分作为一个或复数个第一固化部分残存。在该状态下，通过延展构件来形成与一个或复数个第一固化部分接触的第二曝光前材料层。之后，通过曝光部来形成包括一个或复数个第二曝光部分和一个或复数个第二未曝光部分的第二曝光后材料层。之后，通过去除部来去除第二曝光后材料层中的一个或复数个第二未曝光部分。由此，一个或复数个第二曝光部分作为一个或复数个第二固化部分残存。这样一来，形成包括一个或复数个第一固化部分和一个或复数个第二固化部分的造型物。
根据该构成，在通过第一材料的延展形成第一曝光前材料层之后，通过曝光和去除来形成一个或复数个第一固化部分。在此情况下，能够通过延展构件的简单的控制来形成第一曝光前材料层，并且能够通过光的控制来以规定形状准确地形成一个或复数个第一固化部分。另外，在通过第二材料的延展形成第二曝光前材料层之后，通过曝光和去除来形成一个或复数个第二固化部分。在此情况下，能够通过延展构件的简单的控制来形成第二曝光前材料层，并且能够通过光的控制来以规定形状正确地形成一个或复数个第二固化部分。其结果，无需使控制复杂化就能够高精度地制造出由复数种材料形成的立体的造型物。
(2)光造型装置还可以包括：辅助台，设置为能够与造型台相邻；以及净化部，净化辅助台的上表面，控制部可以对供给部进行控制，以向辅助台的上表面供给第一材料，控制部可以对延展构件进行控制，以在供给第一材料之后，使辅助台上的第一材料从辅助台的上表面连续地延展到造型面上或固化组合物层上，控制部可以对供给部进行控制，以在第一材料的延展之后，向辅助台的上表面供给第二材料，控制部可以对延展构件进行控制，以在供给第二材料之后，使辅助台上的第二材料从辅助台的上表面连续地延展到造型面上或固化组合物层上，控制部可以对净化部进行控制，以在第一材料的延展之后且在供给第二材料之前，净化辅助台的上表面。
在此情况下，可以利用共同的辅助台来进行第一材料的供给、第一材料的延展、第二材料的供给以及第二材料的延展。因此，能够抑制光造型装置的构造的复杂化，并且能够简化延展构件的控制。另外，由于在第一材料的延展之后且在第二材料的供给之前，通过净化部来净化辅助台的上表面，因此，能够防止第一材料和第二材料在辅助台上混合。
(3)光造型装置还可以包括辅助台，所述辅助台设置为能够与造型台相邻，控制部可以对供给部进行控制，以向辅助台的上表面供给第一材料，控制部可以对延展构件进行控制，以在供给第一材料之后，使辅助台上的第一材料从辅助台的上表面连续地延展到造型面上或固化组合物层上，控制部可以对去除部进行控制，以在第一材料的延展之后且在供给第二材料之前，净化辅助台的上表面。
在此情况下，能够利用共同的辅助台来进行第一材料的供给、第一材料的延展、第二材料的供给以及第二材料的延展。因此，能够抑制光造型装置的构造的复杂化，并且能够简化延展构件的控制。另外，由于在第一材料的延展之后且在第二材料的供给之前，通过去除部来净化辅助台的上表面，因此，能够防止第一材料和第二材料在辅助台上混合。而且，由于通过去除部来净化辅助台的上表面，因此，无需另行设置用于净化辅助台的上表面的结构。从而，能够降低光造型装置的制造成本。
(4)控制部可以对延展构件进行控制，以使第一曝光前材料层具有第一厚度，控制部可以对延展构件进行控制，以使第二曝光前材料层具有比第一厚度大的第二厚度。
在此情况下，在通过第二材料的延展形成第二曝光前材料层时，能够防止延展构件与第一曝光后材料层的上表面发生干扰。由此，延展构件的移动精度的允许范围被放宽。其结果，能够实现光造型装置的低成本化。另外，能够容易形成包括具有不同厚度的第一固化部分和第二固化部分的固化组合物层。
(5)延展构件可以具有与造型面平行地延伸的下端，控制部可以对延展构件进行控制，以在第一材料的延展时，使所述延展构件以下端与造型面或固化组合物层的上表面保持相当于第一厚度的间隔的状态移动，控制部可以对延展构件进行控制，以在第二材料的延展时，使所述延展构件以下端与造型面或固化组合物层的上表面保持相当于第二厚度的间隔的状态移动。
在此情况下，通过调整造型面或固化组合物层的上表面与延展构件的下端的间隔，并使延展构件与造型面平行地移动，能够容易且准确地形成具有第一厚度的曝光前材料层和具有第二厚度的曝光前材料层。
(6)光造型装置还可以包括遮蔽曝光部的遮蔽构件，控制部也可以对遮蔽构件进行控制，以使在去除一个或复数个第一未曝光部分时和在去除一个或复数个第二未曝光部分时，遮蔽曝光部。
在此情况下，即使在去除的一个或复数个第一未曝光部分和第二未曝光部分作为粉尘飞散的情况下，也能够防止粉尘附着在曝光部。由此，能够降低曝光部的维护和清扫的频率。
(7)第一材料和第二材料中的一方可以包含绝缘性材料，第一材料和第二材料中的另一方可以包含导电性材料。
在此情况下，能够以简单的控制高精度地制造出由绝缘性材料和导电性材料形成的立体的造型物。
(8)本发明的另一方面的光造型方法包括：供给作为光固化性材料的第一材料的步骤；通过使第一材料延展，在造型面上或在造型面上形成的固化组合物层上形成第一曝光前材料层的步骤；通过对第一曝光前材料层进行曝光来形成包括一个或复数个曝光部分的第一曝光后材料层的步骤；通过从第一曝光后材料层去除一个或复数个第一未曝光部分，使一个或复数个第一曝光部分作为一个或复数个第一固化部分残存的步骤；供给与第一材料不同的作为光固化性材料的第二材料的步骤，在去除一个或复数个第一未曝光部分之后，通过使第二材料延展来形成与一个或复数个第一固化部分接触的第二曝光前材料层的步骤；通过对第二曝光前材料层进行曝光来形成包括一个或复数个第二曝光部分的第二曝光后材料层的步骤；以及通过从第二曝光后材料层去除一个或复数个第二未曝光部分，使一个或复数个第二曝光部分作为一个或复数个第二固化部分残存的步骤，由此，通过所述光造型方法制造包括一个或复数个第一固化部分和一个或复数个第二固化部分的造型物。
根据该光造型方法，在通过第一材料的延展来形成第一曝光前材料层之后，通过曝光和去除来形成一个或复数个第一固化部分。在此情况下，能够通过基于延展的简单的控制来形成第一曝光前材料层，并且能够通过光的控制来以规定的形状准确地形成一个或复数个第一固化部分。另外，在通过第二材料的延展来形成第二曝光前材料层之后，通过曝光和去除来形成一个或复数个第二固化部分。在此情况下，能够通过基于延展的简单的控制来形成第二曝光前材料层，并且能够通过光的控制来以规定的形状准确地形成一个或复数个第二固化部分。其结果，无需使控制复杂化就能够高精度地制造出由复数种材料形成的立体造型物。
(9)在光造型方法中，形成第一曝光前材料层的步骤可以包括：以第一曝光前材料层具有第一厚度的方式形成第一曝光前材料层，形成第二曝光前材料层的步骤可以包括：以第二曝光前材料层具有比第一厚度大的第二厚度的方式形成第二曝光前材料层。
在此情况下，在通过第二材料的延展来形成第二曝光前材料层时，能够防止延展构件与第一曝光后材料层的上表面发生干扰。由此，延展构件的移动精度的允许范围被放宽。其结果，能够实现光造型装置的低成本化。另外，能够容易形成包括具有不同厚度的第一固化部分和第二固化部分的固化组合物层。
技术效果
根据本发明，无需使控制复杂化，就能够高精度地制造出由复数种材料形成的立体的造型物。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的光造型装置的示意性的立体图。
图2是图1的光造型装置的示意性的侧视图。
图3是示出图1的光造型装置的第一动作例的流程图。
图4是示出图1的光造型装置的第一动作例的流程图。
图5是示出图1的光造型装置的第一动作例的示意性的剖视图。
图6是示出图1的光造型装置的第一动作例的示意性的剖视图。
图7是示出图1的光造型装置的第一动作例的示意性的剖视图。
图8是示出图1的光造型装置的第一动作例的示意性的剖视图。
图9是示出图1的光造型装置的第一动作例的示意性的剖视图。
图10是示出图1的光造型装置的第一动作例的示意性的剖视图。
图11是示出图1的光造型装置的第一动作例的示意性的剖视图。
图12是示出图1的光造型装置的第一动作例的示意性的剖视图。
图13是示出图1的光造型装置的第一动作例的示意性的剖视图。
图14是示出图1的光造型装置的第一动作例的示意性的剖视图。
图15是示出图1的光造型装置的第一动作例的示意性的剖视图。
图16是示出图1的光造型装置的第一动作例的示意性的剖视图。
图17是示出图1的光造型装置的第二动作例的一部分的示意性的剖视图。
图18是示出图1的光造型装置的第二动作例的一部分的示意性的剖视图。
图19是示出图1的光造型装置的第二动作例的一部分的示意性的剖视图。
图20是示出图1的光造型装置的第二动作例的一部分的示意性的剖视图。
图21是示出图1的光造型装置的第二动作例的一部分的示意性的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的光造型装置和光造型方法进行说明。
(1)光造型装置的结构
图1是本发明的一实施方式的光造型装置的示意性的立体图。图2是图1的光造型装置100的示意性的侧视图。在图1和图2中，如箭头所示，将在水平面内彼此正交的方向称作X方向和Y方向，将铅垂方向称作Z方向。对于之后的图也同样地适用。如图1所示，光造型装置100包括供给部10、辅助台单元20、造型台单元30、涂覆器单元40、铺设材料供给单元50、曝光部60、去除部70以及控制部80。
供给部10包括注射器式的复数个分配器11A、11B、驱动装置12以及盖构件15a、15b。在本实施方式中，设置有两个分配器11A、11B。分配器11A、11B呈沿Z方向延伸的圆筒形状，并且分别容纳光固化性材料90。在本实施方式中，在分配器11A中，作为光固化性材料90容纳有含有绝缘性陶瓷粉末的光固化性组合物(以下，称作第一材料90A)，在分配器11B中，作为光固化性材料90容纳有含有导电性粉末(例如金属粉末)的光固化性组合物(以下，称作第二材料90B)。在本实施方式中，绝缘性陶瓷粉末例如是硼硅酸玻璃系陶瓷材料(氧化铝)，导电性粉末例如是重量比为30：70的银和钯的粉末。光固化性组成物可以是液体状，也可以是半液体状，也可以是具有粘性的固体状。分配器11A、11B可以包括未图示的压缩装置，其能够分别调整第一材料90A和第二材料90B的喷出量。
在分配器11A、11B的顶端(下端)分别形成有供给第一材料90A和第二材料90B的供给孔11a、11b。驱动装置12将分配器11A、11B支撑为能够在后述的辅助台21的上方沿X方向独立地移动。盖构件15a、15b具有能够以与Y方向平行的旋转轴为中心旋转的圆柱形状，并通过未图示的保持构件保持在辅助台21的X方向上的一端部附近。在盖构件15a、15b的上方设置有分配器11A、11B的待机位置。当分配器11A、11B位于待机位置时，分配器11A、11B的供给孔11a、11b被盖构件15a、15b的外周面封堵。
辅助台单元20包括沿X方向延伸的辅助台(涂敷台)21和驱动装置22。辅助台21配置于后述的造型台单元30的造型台31的边311的侧方，并且具有与X方向平行的边211、212。该辅助台21被驱动装置22保持为能够沿Z方向移动。如图2所示，在辅助台21的上表面分别堆积有从分配器11A的供给孔11a或分配器11B的供给孔11b供给的光固化性材料90(第一材料90A和第二材料90B)。
如图1所示，造型台单元30包括矩形形状的造型台31和驱动装置32。造型台31具有与X方向平行的一对边311、312、以及与Y方向平行的另一对边313、314，并且具有与Z方向垂直的上表面。造型台31的上表面成为进行造型物的制造的造型面31a。该造型台31被驱动装置32保持为能够沿Z方向移动。
涂覆器单元40包括沿X方向延伸的刮板状的涂覆器41和杯状构件42。涂覆器41被驱动装置(图中未示出)保持为能够在造型台31的上方沿Y方向移动。涂覆器41从辅助台21的上方的位置向造型台31的边312移动。由此，如图2所示，堆积在辅助台21的光固化性材料90(第一材料90A或第二材料90B)被延展到造型台31的造型面31a上或已形成的固化组合物层95(参照后述的图15和图16)上。以下，将被延展的光固化性材料90称作曝光前组合物层。
杯状构件42具有上部开口42a，并且配置于隔着造型台31与辅助台21相对的位置。在造型台31的边312的侧方设置有涂覆器41的待机位置。杯状构件42配置为上部开口42a与位于待机位置的涂覆器41近接。杯状构件42例如包括促动器(图中未示出)，并且能够沿X方向移动。另外，杯状构件42例如包括真空泵(图中未示出)，并且能够从上部开口42a吸引附着于涂覆器41的第一材料90A或第二材料90B。
铺设材料供给单元50包括沿X方向延伸的薄膜辊51。薄膜辊51设置于造型台31的边311的侧方。从薄膜辊51引出的透明膜52作为铺设材料配置为覆盖造型台31的造型面31a。在以下的说明中，有时也将被透明膜52覆盖的造型面31a简单地称作造型面31a。
曝光部60包括曝光装置61和遮蔽构件62。曝光装置61配置于造型台31的上方，通过以所希望的形状对曝光造型面31a上的曝光前组合物层进行曝光而使其固化。在本实施方式中，曝光装置61通过使激光以所希望的形状扫描来对曝光前组合物层的规定形状的区域进行曝光。由此，具有规定的形状的曝光部分固化。在此情况下，曝光部分的形状以μm级(例如，1μm～数百μm)的高精度形成。通过曝光前组合物层被曝光，形成曝光后组合物层。曝光后组合物层包括一个或复数个曝光部分和一个或复数个未曝光部分。一个或复数个曝光部分固化，成为一个或复数个固化部分。
遮蔽构件62设置为能够遮蔽曝光装置61的激光的射出面61a。遮蔽构件62例如包括促动器(图中未示出)，能够沿Y方向移动。
去除部70包括沿X方向延伸的气刀71和吸引部72。去除部70例如包括促动器(图中未示出)，其能够使气刀71和吸引部72沿Y方向移动。在本实施方式中，去除部70构成为能够在Y方向上从造型台31的边312移动至辅助台21上的位置。气刀71包括压缩空气供给装置(图中未示出)，从鼓风机泵或空气压缩机等向该压缩空气供给装置供给压缩空气，该气刀71构成为喷出高压的气体。由此，光固化性材料90中的一个或复数个未曝光部分(未被固化的部分)被吹飞。吸引部72包括由真空泵或鼓风机泵等构成的大容量排气装置(图中未示出)，并且构成为吸引被气刀71吹飞的未曝光部分。在该状态下，通过气刀71和吸引部72在造型台31的上表面沿Y方向移动，造型面31a的上表面被净化。进一步，通过去除部70沿Y方向移动至辅助台21的上表面的上方，辅助台21的上表面被净化。在本实施方式中，去除部70发挥净化辅助台21的上表面的净化部的作用。也可以与去除部70分开设置有净化部。在此情况下，净化部包括例如气刀和吸引部，并被控制部80控制。
控制部80通过控制供给部10、辅助台单元20、造型台单元30、涂覆器单元40、铺设材料供给单元50、曝光部60以及去除部70的动作来控制光造型装置100的动作。控制部80包括主控制装置81和存储部82。主控制装置81例如由CPU(中央运算处理装置)构成，进行光造型装置100的各种结构构件的控制和数据处理。存储部82包括例如半导体存储器或硬盘，存储表示要制造的造型物的三维形状的形状数据和控制程序。存储于存储部82的形状数据包括，表示造型物的后述的各固化组合物层95(图15和图16)的水平方向上的截面形状和各固化组合物层95中的复数种材料的分布的复数个截面数据。
在本实施方式中，存储有M组的截面数据。M表示固化组合物层95(图16)的总数，是1或2以上的整数。各截面数据包括与第一材料90A的分布对应的第一截面数据和与第二材料90B的分布对应的第二截面数据。通过主控制装置81执行存储于存储部82的控制程序，光造型装置100的各种结构构件被控制部80控制。
(2)光造型装置的第一动作例
在此，对光造型装置100的第一动作例进行说明。图3和图4是示出图1的光造型装置100的第一动作例的流程图。图5～图16是示出图1的光造型装置100的第一动作例的示意性的剖视图。
首先，主控制装置81将变量n的值设定为1(步骤S1)。之后，如图5所示，辅助台21下降以使辅助台21的上表面的高度与造型面31a的高度一致(步骤S2)。另外，主控制装置81从存储部82获取第n个第一截面数据和第二截面数据(步骤S3)。另外，造型台31下降以使造型面31a或已形成的最上侧的固化组合物层95与涂覆器41的下端之间的间隔变为Δt(步骤S4)。在n＝1的情况下，造型台31下降以使造型面31a和涂覆器41的下端之间的间隔变为Δt。在n＝2～M的情况下，造型台31下降以使第n-1个固化组合物层的上表面和涂覆器41的下端之间的间隔变为Δt。
在该状态下，如图5所示，分配器11A一边向辅助台21的上表面喷出第一材料90A一边沿X方向移动(步骤S5)。由此，第一材料90A以在辅助台21的上表面沿X方向延伸的方式堆积。
之后，在涂覆器41移动到辅助台21的上表面的上方之后，如图6所示，涂覆器41将第一材料90A从辅助台21的上表面连续地延展到造型面31a上或固化组成层91的上表面上(步骤S6)。在n＝1的情况下，涂覆器41将第一材料90A从辅助台21的上表面连续地延展到造型面31a上。在n＝2～M的情况下，涂覆器41将第一材料90A从辅助台21的上表面连续地延展到第n-1个固化组合物层95的上表面上。以下，将被延展的第一材料90A称作第一曝光前材料层91A。在本动作例中，第一曝光前材料层91A具有第一厚度t1。第一厚度t1的大小相当于于间隔Δt。
接着，如图7所示，曝光装置61基于第n个第一截面数据对第n个第一曝光前材料层91A进行曝光(步骤S7)。以下，将被曝光的第一曝光前材料层91A称作第一曝光后材料层92A。第一曝光后材料层92A包括被曝光的一个或复数个第一曝光部分92a和未被曝光的一个或复数个未曝光部分93a。通过曝光，一个或复数个第一曝光部分92a固化。
之后，如图8所示，遮蔽构件62遮蔽曝光装置61的射出面61a(步骤S8)。在该状态下，气刀71和吸引部72进行动作，并且，如图8所示，沿着造型台31上的第一曝光后材料层92A的上表面沿Y方向移动到辅助台21的上方，从而去除一个或复数个未曝光部分93a(步骤S9)。由此，残存一个或复数个第一曝光部分92a。以下，将残存的一个或复数个第一曝光部分92a称作一个或复数个第一固化部分94A。此时，可以通过未图示的排气扇或空气净化过滤单元等来净化光造型装置100内的气体环境。
另外，如图9所示，气刀71和吸引部72净化辅助台21，并且杯状构件42净化涂覆器41(步骤S10)。之后，如图10所示，解除遮蔽构件62对曝光装置61的射出面61a的遮蔽(步骤S11)。由此，曝光装置61的射出面61a露出。
接着，分配器11B一边向辅助台21的上表面喷出第二材料90B一边沿X方向移动(步骤S12)。由此，如图10所示，第二材料90B以在辅助台21的上表面沿X方向延伸的方式堆积。
之后，在涂覆器41移动到辅助台21的上表面的上方之后，如图11所示，涂覆器41将第二材料90B从辅助台21的上表面延展到造型面31a上或固化组合物层95的上表面上(步骤S13)。在n＝1的情况下，涂覆器41将第二材料90B从辅助台21的上表面连续地延展到造型面31a上。在n＝2～M的情况下，涂覆器41将第二材料90B从辅助台21的上表面连续地延展到第n-1个固化组合物层95的上表面上。以下，将被延展的第二材料90B称作第二曝光前材料层91B。第二曝光前材料层91B形成为与一个或复数个第一固化部分94A接触。在本动作例中，第二曝光前材料层91B具有第一厚度t1。
接着，如图12所示，曝光装置61基于第n个第二截面数据来对第二曝光前材料层91B进行曝光(步骤S14)。以下，将被曝光的第二曝光前材料层91B称作第二曝光后材料层92B。第二曝光后材料层92B包括被曝光的一个或复数个第二曝光部分92b和未被曝光的一个或复数个未曝光部分93b。通过曝光，一个或复数个第二曝光部分92b固化。
之后，如图13所示，遮蔽构件62遮蔽曝光装置61的射出面61a(步骤S15)。在该状态下，气刀71和吸引部72进行动作，并且沿着造型台31上的第二曝光后材料层92B的上表面移动到辅助台21的上方，从而去除一个或复数个未曝光部分93b(步骤S16)。由此，残存一个或复数个第二曝光部分92b。以下，将残存的一个或复数个第二曝光部分92b称作一个或复数个第二固化部分94B。此时，可以通过未图示的排气扇或空气净化过滤单元等来净化光造型装置100内的气体环境。另外，如图14所示，气刀71和吸引部72净化辅助台21，并且杯状构件42净化涂覆器41(步骤S17)。之后，如图15所示，解除遮蔽构件62对曝光装置61的射出面61a的遮蔽(步骤S18)。由此，曝光装置61的射出面61a露出。
这样一来，在造型面31a上或固化组合物层95上形成第n个固化组合物层95。固化组合物层95包括一个或复数个第一固化部分94A和一个或复数个第二固化部分94B。在n＝1的情况下，在造型面31a上形成第一个固化组合物层95。在n＝2～M的情况下，在第n-1个固化组合物层95上形成第n个固化组合物层95。
在形成至少一个固化组合物层95时，被曝光的至少一个第二曝光部分92b(至少一个第二固化部分94B)通过固化而与同一层或下层的至少一个第一固化部分94A粘接。或者，在形成至少一个固化组合物层95时，被曝光的至少一个第一曝光部分92a(至少一个第一固化部分94A)通过固化而与下层的至少一个第二固化部94B粘接。即，不同种类的材料通过光固化而粘接。
之后，如图4所示，主控制装置81对变量n的值加1(步骤S19)。主控制装置81判定变量n的值是否大于总数M(步骤S20)。在变量n的值为总数M以下的情况下，主控制装置81返回至步骤S3，并重复步骤S3～S20的处理。由此，如图16所示，制造出具有M个(在图16的例中为6个)固化组合物层95的层叠构造的造型物SH1。当在步骤S20中变量n的值大于总数M的情况下，主控制装置81结束光造型装置100的控制。
需要说明的是，步骤S1～S20的处理可以适当地变更顺序，也可以同时进行复数个步骤。例如，步骤S10的辅助台21和/或涂覆器41的净化可以在步骤S6之后且步骤S12之前的任意的时机执行。但是，辅助台21和/或涂覆器41的净化以不影响第一曝光前材料层91A的方式进行。例如，与去除部70分开设置的净化部可以具有与造型台31上的空间分离的净化室，并在净化室内净化辅助台21和/或涂覆器41。
之后，对造型物SH1执行脱脂和烧结。在本实施方式中，在约100～2100度的温度条件下进行脱脂和烧结。通过以上的动作，制造出由复数种材料形成的立体的造型物SH1。在本实施方式中，形成包括由绝缘性陶瓷材料形成的一个或复数个第一固化部分94A和由导电性材料形成的一个或复数个第二固化部分94B的立体的布线构造。
(3)光造型装置100的第二动作例
对光造型装置100的第二动作例进行说明。光造型装置100的第二动作例与第一动作例的不同点如下。图17～图21是示出图1的光造型装置100的第二动作例的一部分的示意性的剖视图。在第二动作例中，在图10的工序之后执行图17～图21的工序，以替代图11～图16的工序。
在第二动作例中，在第一动作例的图10的去除第一曝光后材料层92A的一个或复数个未曝光部分93a之后，造型台31下降以使造型面31a或固化组合物层95的上表面与涂覆器41的下端之间的间隔变为Δt+h。在此，h是大于0的值。
接着，在涂覆器41移动到辅助台21的上表面的上方之后，如图17所示，涂覆器41将第二材料90B从辅助台21的上表面延展到造型面31a上或固化组成层的上表面上。在n＝1的情况下，涂覆器41将第二材料90B从辅助台21的上表面连续地延展到造型面31a上。在n＝2～M的情况下，涂覆器41将第二材料90B从辅助台21的上表面连续地延展到第n-1个固化组合物层95的上表面上。以下，将被延展的第二材料90B称作第二曝光前材料层91B。第二曝光前材料层91B形成为与一个或复数个第一固化部分94A接触。在本动作例中，第二曝光前材料层91B具有比第一厚度t1更厚的第二厚度t2。第二厚度t2的大小相当于间隔Δt+h。在此情况下，第二曝光前材料层91B以覆盖一个或复数个第一固化部分94A的方式形成在造型面31a上或固化组合物层95的上表面上。
接着，如图18所示，曝光装置61基于第n个第二截面数据来对第二曝光前材料层91B进行曝光。由此，形成第二曝光后材料层92B。第二曝光后材料层92B包括一个或复数个第二曝光部分92b和一个或复数个未曝光部分93b。一个或复数个第二曝光部分92b固化。在本动作例中，一个或复数个第二曝光部分92b和一个或复数个未曝光部分93b具有比第一厚度t1更厚的第二厚度t2。
之后，如图19所示，遮蔽构件62遮蔽曝光装置61的射出面61a。在该状态下，气刀71和吸引部72进行动作，并且沿着造型台31上的第二曝光后材料层92B的上表面移动到辅助台21的上方，从而去除一个或复数个未曝光部分93b。由此，残存一个或复数个第二曝光部分92b。以下，将残存的一个或复数个第二曝光部分92b称作一个或复数个第二固化部分94B。在本动作例中，一个或复数个第二固化部分94B具有比第一厚度t1大的第二厚度t2。此时，可以通过排气扇或空气净化单元等来净化光造型装置100内的气体环境。
另外，如图20所示，气刀71和吸引部72净化辅助台21，并且杯状构件42净化涂覆器41。在本实施方式中，去除部70发挥净化辅助台21的上表面的净化部的作用。也可以与去除部70独立地设置净化部。在此情况下，净化部包括例如气刀和吸引部，并被控制部80控制。之后，解除遮蔽构件62对曝光装置61的射出面61a的遮蔽。由此，曝光装置61的射出面61a露出。
这样一来，在造型面31a上或固化组合物层95上形成第n个固化组合物层95。固化组合物层95包括一个或复数个第一固化部分94A和一个或复数个第二固化部分94B。在n＝1的情况下，在造型面31a上形成第一个固化组合物层95。在n＝2～M的情况下，在第n-1个固化组合物层95上形成第n个固化组合物层95。
在形成至少一个固化组合物层95时，被曝光的至少一个第二曝光部分92b(至少一个第二固化部分94B)通过固化而与同一层或下层的至少一个第一固化部分94A粘接。或者，在形成至少一个固化组合物层95时，被曝光的至少一个第一曝光部分92a(至少一个第一固化部分94A)通过固化而与下层的至少一个第二固化部94B粘接。即，不同种类的材料通过光固化而粘接。
通过反复上述处理，如图21所示，制造出具有M个(在图16的例中为6个)固化组合物层95的层叠构造的造型物SH2。
(4)实施方式的效果
根据本实施方式的光造型装置100，在通过第一材料90A的延展来形成第一曝光前材料层91A之后，通过曝光和去除来形成一个或复数个第一固化部分94A。在此情况下，能够通过涂覆器41的简单的控制来形成第一曝光前材料层91A，并且能够通过光的控制以规定形状准确且高精度地形成一个或复数个第一固化部分94A。另外，在通过第二材料90B的延展来形成第二曝光前材料层91B之后，通过曝光和去除来形成一个或复数个第二固化部分94B。在此情况下，能够通过涂覆器41的简单的控制来形成第二曝光前材料层91B，并且能够通过光的控制以规定形状准确且高精度地形成一个或复数个第二固化部分94B。其结果，无需使控制复杂化，就能够高精度地制造出由不同种类的材料形成的立体的造型物SH1。
另外，能够利用共同的辅助台21来进行第一材料90A的供给、第一材料90A的延展、第二材料90B的供给以及第二材料90B的延展。因此，能够抑制光造型装置100的构造的复杂化，并且能够简化涂覆器41的控制。
而且，由于在去除第一曝光后材料层92A的一个或复数个未曝光部分93a之后以及在去除第二曝光后材料层93B的一个或复数个未曝光部分93b之后，净化辅助台21的上表面，因此，能够防止第一材料90A和第二材料90B的混合。
另外，由于在去除第一曝光后材料层92A和第二曝光后材料层92B的一个或复数个未曝光部分93a、93b时，遮蔽曝光装置61的射出面61a，因此，即使在被去除的一个或复数个未曝光部分93a、93b作为粉尘飞散的情况下，也能够防止粉尘附着在曝光装置61的射出面61a。由此，曝光装置61的维护和清扫的频率降低。
而且，在第二动作例中。在通过第二材料90B的延展来形成第二曝光前材料层91B时，能够防止涂覆器41与第一曝光后材料层92A的上表面发生干扰。由此，涂覆器41的移动精度的允许范围被放宽。其结果，能够使光造型装置100低成本化。另外，能够容易形成包括具有不同的厚度的第一固化部分94A和第二固化部分94B的固化组合物层95。
另外，通过调整造型面31a或第一固化部分94A、第二固化部分94B的上表面与延展构件的下端的间隔，并使涂覆器41与造型面31a平行地移动，能够容易且准确地形成具有第一厚度t1的第一曝光前材料层91A和具有第二厚度t2的第二曝光前材料层91B。
(5)其他实施方式
(5-a)在上述实施方式中，造型物SH1、SH2由两种材料来制造，但是，造型物可以由三种以上的材料来制造。在此情况下，例如，设置有容纳三种以上的不同的光固化性材料90的三个以上的分配器。在图15的工序之后，利用其他材料来进一步进行图11～图15的工序。另外，在图15的工序之后，利用其他材料来进一步进行图17～图20的工序。
(5-b)在上述实施方式中，复数个固化组合物层95形成为具有相同的厚度，但是本发明不限于此。复数个固化组合物层95的一部分或全部可以具有不同的厚度。
(5-c)在上述实施方式中，通过曝光装置61来曝光各第一曝光前材料层91A和各第二曝光前材料层91B的整个厚度方向(从上表面到下表面)，但是也可以通过曝光装置61来仅曝光各第一曝光前材料层91A和各第二曝光前材料层91B的厚度方向的一部分。由此，能够形成具有比第一曝光前材料层91A或第二曝光前材料层91B的厚度更小的厚度的一个或复数个曝光部分。由此，能够任意地调整各固化组合物层95所包含的各固化部分的厚度。
(5-d)在上述实施方式中，去除部70由气刀71和吸引部72构成，但是本发明不限于此。去除部70可以包括喷出清洗液(水、乙醇或表面活性剂等)的喷嘴或喷射清洗液的雾的喷嘴等。在此情况下，在光造型装置100中可以设置有用于回收清洗液的回收装置。另外，去除部70可以包括去除室，在去除室内进行未曝光部分93a、93b的去除。另外，去除部70也可以与光造型装置100的其他结构分开设置。在此情况下，作业者可以通过手动使曝光后组合物层从造型台31移动到去除部70。另外，去除部70的控制也可以通过作业者的手动来进行。
(5-e)在上述实施方式中，辅助台21的上表面的净化通过气刀71和吸引部72来进行，但是本发明不限于此。也可以在光造型装置100中另行设置有喷出用于进行辅助台21的上表面的清洗的清洗液(水、乙醇或表面活性剂等)的喷嘴或喷射清洗液的雾的喷嘴等。在此情况下，当第一材料90A和第二材料90B不同时，能够充分防止第一材料90A和第二材料90B的混合。
(5-f)在上述实施方式中，各固化组合物层95包括由复数种材料形成的复数个固化部分，但是复数个固化组合物层95中的一部分的固化组合物层95也可以仅包括由一种材料形成的一个或复数个固化部分。
(5-g)在上述实施方式中，在每次形成各第一曝光后材料层92A和各第二曝光后材料层92B时，均进行一个或复数个未曝光部分的去除，但是也可以在形成复数个第一曝光后材料层92A之后或者形成复数个第二曝光后材料层92B之后，进行复数个层的复数个未曝光部分的去除。
(5-h)在上述实施方式中，通过激光的扫描来对曝光前材料层进行曝光，但是也可以利用具有所希望的透光图案的复数个掩膜构件来进行批量的曝光。
(5-i)在上述实施方式中，示出了具有三维布线构造的造型物的制造方法的例子，但是本发明不限于此。例如，也可以使用上述实施方式的光造型装置100，由陶瓷材料或其他材料形成框架体或构造体，并在框架体或构造体的表面埋入具有催化作用的材料，来制造催化剂过滤器。在此情况下，能够通过催化剂过滤器的三维构造来提高催化效率。另外，通过由金属系材料形成框架体或构造体并利用陶瓷材料来覆盖框架体或构造体的表面，来制造配管构造体。该配管构造体具有金属的强度并且具有耐药性和耐腐蚀性。
(5-j)在上述实施方式中，作为光固化性材料，使用含有绝缘性粉末的光固化组合物和含有导电性粉末的光固化组合物，但是光固化性材料不限于此。例如，作为光固化性材料也可以使用未含粉末的光固化组合物。
(5-k)在上述实施方式中，作为光固化性材料使用了含有绝缘性粉末和导电性粉末的光固化组合物，但是光固化组合物中含有的粉末不限于上述实施方式。例如，作为光固化性材料中含有的粉末，可以使用氧化物、碳化物、硼化物、氮化物、磷灰石Cas(PO4)3(F,Cl,OH)1、碳(C)以及金属等。作为氧化物可以使用例如氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化铝(AL2O3)、氧化镧(La2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)、氧化硅(SiO2)、氧化镍(NiO)、氧化铜(CuO)、氧化铁、钛酸钡(BaTiO3)、锆酸钡(BaZrO3)、锆钛酸铅(Pb(Zrx，Ti1-x)O3)、钛酸锶(SrTiO3)、铝酸锶、钛酸钙(CaTiO3)、钛酸镁(MgTiO3)、钛酸镧(La2Ti2O7)、莫来石(Al6O13Si2)、硼硅酸盐玻璃以及它们的复合氧化物等。作为碳化物可以使用例如，碳化硅(SiC)、碳化钨(WC)以及碳化钛(TiC)等。作为氮化物可以使用例如，氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)以及氮化硼(BN)等。另外，在光固化组合物中使用氮化物的情况下，可以使用氮化物和氧化物的混合体，以使光固化性材料的烧结容易。作为硼化物可以使用例如，硼化锆(ZrB2)和硼化镁(MgB2)等。作为金属可以使用例如，贱金属(铁、铜、镍、铝、铅、锌、锡、钨、钼、钽、镁、钴、铋、镉、钛、锆、锑、锰、铍、铬、锗、钒、镓、铪、铟、铌、铊等)和贵金属(金、银、铂、钯、铑、铱、钌、锇、铼等)，也可以使用贱金属和贵金属的两种以上的合金，也可以使用金属间化合物等。
(5-1)在上述实施方式中，以注射器方式形成了各固化组合物层，但是也可以以喷墨式等其他方式形成任一层。另外，在上述实施方式中，由光固化性材料形成各固化组合物层，但是也可以由热溶解的树脂等其他材料形成任一层。
(5-m)在上述实施方式中，第一材料90A和第二材料90B被供给到辅助台21上，辅助台21上的第一材料90A和第二材料90B通过涂覆器41被延展到造型台31上，但是本发明不限于此。例如，也可以是在造型台31的端部沿着边311直接供给第一材料90A和第二材料90B，造型台31的端部上的第一材料90A和第二材料90B通过涂覆器41被延展到造型台31上。
(6)参考方式
参考方式的光造型方法包括：供给光固化性材料的步骤；通过使光固化性材料延展，在造型面上以与由与光固化性材料不同的材料形成的一个或复数个第一部分接触的方式形成曝光前材料层的步骤；通过对曝光前材料层进行曝光来形成包括一个或复数个曝光部分和一个或复数个未曝光部分的曝光后材料层的步骤；通过从曝光后材料层去除一个或复数个未曝光部分，使一个或复数个曝光部分作为一个或复数个固化部分残存的步骤，由此，制造出包括一个或复数个第一部分和一个或复数个固化部分的造型物。
根据该光造型方法，通过光固化性材料的延展，以与第一部分接触的方式形成曝光前材料层。在形成曝光前材料层之后，通过曝光和去除来形成一个或复数个固化部分。在此情况下，通过使光固化性材料延展的控制，能够形成曝光前材料层，并且能够通过光的控制来以规定的形状准确地形成一个或复数个固化部分。其结果，无需使控制复杂化，就能够高精度地制造出由复数种材料形成的立体的造型物。
在光造型方法中，一个或复数个第一部分可以具有第一厚度，形成曝光前材料层的步骤可以包括使光固化性材料延展以使曝光前材料层具有比第一厚度大的第二厚度。
在通过延展来形成曝光前材料层时，能够防止延展构件与第一部分的上表面发生干扰。由此，延展构件的移动精度的允许范围被放宽。另外，能够容易形成具有不同的厚度的第一部分和固化部分。

Claims (9)

1.一种光造型装置，其中，
包括：
造型台，具有造型面；
供给部，选择性地供给作为光固化性材料的第一材料或与所述第一材料不同的作为光固化性材料的第二材料；
延展构件，通过使由所述供给部供给的所述第一材料延展来形成第一曝光前材料层，通过使由所述供给部供给的所述第二材料延展来形成第二曝光前材料层；
曝光部，通过对被所述延展构件延展的所述第一曝光前材料层进行曝光，来形成包括一个或复数个第一曝光部分和一个或复数个第一未曝光部分的第一曝光后材料层，通过对被所述延展构件延展的所述第二曝光前材料层进行曝光，来形成包括一个或复数个第二曝光部分和一个或复数个第二未曝光部分的第二曝光后材料层；
去除部，从所述第一曝光后材料层和所述第二曝光后材料层去除一个或复数个所述第一未曝光部分和一个或复数个所述第二未曝光部分；以及
控制部，
所述控制部对所述供给部进行控制，以供给所述第一材料，
所述控制部对所述延展构件进行控制，以通过使所述第一材料延展而使所述第一曝光前材料层形成在所述造型面上或在所述造型面上的形成的固化组合物层上，
所述控制部对所述曝光部进行控制，以通过对所述第一曝光前材料层进行曝光来形成包括一个或复数个所述曝光部分的所述第一曝光后材料层，
所述控制部对所述去除部进行控制，以通过从所述第一曝光后材料层去除一个或复数个所述第一未曝光部分而使一个或复数个所述第一曝光部分作为一个或复数个第一固化部分残存，
所述控制部对所述供给部进行控制，以供给所述第二材料，
所述控制部对所述延展构件进行控制，以在去除一个或复数个所述第一未曝光部分之后，通过使所述第二材料延展来形成与一个或复数个所述第一固化部分接触的所述第二曝光前材料层，
所述控制部对所述曝光部进行控制，以通过对所述第二曝光前材料层进行曝光来形成包括一个或复数个所述第二曝光部分的所述第二曝光后材料层，
所述控制部对所述去除部进行控制，以通过从所述第二曝光后材料层去除一个或复数个所述第二未曝光部分而使一个或复数个所述第二曝光部分作为一个或复数个第二固化部分残存，
由此，所述光造型装置制造包括一个或复数个所述第一固化部分和一个或复数个所述第二固化部分的造型物。
2.根据权利要求1所述的光造型装置，其中，
所述光造型装置还包括：
辅助台，设置为能够与所述造型台相邻；以及
净化部，净化所述辅助台的上表面，
所述控制部对所述供给部进行控制，以向所述辅助台的上表面供给所述第一材料，
所述控制部对所述延展构件进行控制，以在供给所述第一材料之后，使所述辅助台上的所述第一材料从所述辅助台的上表面连续地延展到所述造型面上或所述固化组合物层上，
所述控制部对所述供给部进行控制，以在所述第一材料的延展之后，向所述辅助台的上表面供给所述第二材料，
所述控制部对所述延展构件进行控制，以在供给所述第二材料之后，使所述辅助台上的所述第二材料从所述辅助台的上表面连续地延展到所述造型面上或所述固化组合物层上，
所述控制部对所述净化部进行控制，以在所述第一材料的延展之后且在供给所述第二材料之前，净化所述辅助台的上表面。
3.根据权利要求1所述的光造型装置，其中，
所述光造型装置还包括辅助台，所述辅助台设置为能够与所述造型台相邻，
所述控制部对所述供给部进行控制，以向所述辅助台的上表面供给所述第一材料，
所述控制部对所述延展构件进行控制，以在供给所述第一材料之后，使所述辅助台上的所述第一材料从所述辅助台的上表面连续地延展到所述造型面上或所述固化组合物层上，
所述控制部对所述去除部进行控制，以在所述第一材料的延展之后且在供给所述第二材料之前，净化所述辅助台的上表面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光造型装置，其中，
所述控制部对所述延展构件进行控制，以使所述第一曝光前材料层具有第一厚度，
所述控制部对所述延展构件进行控制，以使所述第二曝光前材料层具有比所述第一厚度大的第二厚度。
5.根据权利要求4所述的光造型装置，其中，
所述延展构件具有与所述造型面平行地延伸的下端，
所述控制部对所述延展构件进行控制，以在所述第一材料的延展时，使所述延展构件以所述下端与所述造型面或所述固化组合物层的上表面保持相当于所述第一厚度的间隔的状态移动，
所述控制部对所述延展构件进行控制，以在所述第二材料的延展时，使所述延展构件以所述下端与所述造型面或所述固化组合物层的上表面保持相当于所述第二厚度的间隔的状态移动。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光造型装置，其中，
所述光造型装置还包括遮蔽所述曝光部的遮蔽构件，
所述控制部对所述遮蔽构件进行控制，以使在去除一个或复数个所述第一未曝光部分时和在去除一个或复数个所述第二未曝光部分时，遮蔽所述曝光部。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光造型装置，其中，
所述第一材料和所述第二材料中的一方包含绝缘性材料，
所述第一材料和所述第二材料中的另一方包含导电性材料。
8.一种光造型方法，其中，
包括：
供给作为光固化性材料的第一材料的步骤；
通过使所述第一材料延展，在造型面上或在所述造型面上形成的固化组合物层上形成第一曝光前材料层的步骤；
通过对所述第一曝光前材料层进行曝光来形成包括一个或复数个曝光部分的所述第一曝光后材料层的步骤；
通过从所述第一曝光后材料层去除一个或复数个第一未曝光部分，使一个或复数个所述第一曝光部分作为一个或复数个第一固化部分残存的步骤；
供给与所述第一材料不同的作为光固化性材料的第二材料的步骤，
在去除一个或复数个所述第一未曝光部分之后，通过使所述第二材料延展来形成与一个或复数个所述第一固化部分接触的第二曝光前材料层的步骤；
通过对所述第二曝光前材料层进行曝光来形成包括一个或复数个第二曝光部分的第二曝光后材料层的步骤；以及
通过从所述第二曝光后材料层去除一个或复数个第二未曝光部分，使一个或复数个所述第二曝光部分作为一个或复数个第二固化部分残存的步骤，
由此，通过所述光造型方法制造包括一个或复数个所述第一固化部分和一个或复数个所述第二固化部分的造型物。
9.根据权利要求8所述的光造型方法，其中，
形成所述第一曝光前材料层的步骤包括：以所述第一曝光前材料层具有第一厚度的方式形成所述第一曝光前材料层，
形成所述第二曝光前材料层的步骤包括：以所述第二曝光前材料层具有比所述第一厚度大的第二厚度的方式形成所述第二曝光前材料层。
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