JP2001121614A - 感熱性組成物から三次元物体を形成する方法 - Google Patents

感熱性組成物から三次元物体を形成する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂内部に焦点を合わせて三次元的にビーム
を走査することにより、三次元物体を形成すること。 【解決手段】感熱性樹脂を光ビームで走査して、樹脂を
イメージングのために加熱することにより、三次元物体
を形成する。感熱性組成物は重ね合わせの原理に従わな
いため、迷光の照射に関する問題が解消される。これに
より、隣接する点に影響を与えることなく、液体樹脂の
所定体積内の任意の点を選択的に熱により重合すること
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はイメージングにより
三次元物体を生成する立体リソグラフィに関する。本発
明はフレキソ印刷版を含めた種々の三次元物体を形成す
るために使用可能である。
【０００２】
【従来の技術】液体樹脂のイメージングによる三次元物
体（３Ｄオブジェクト）の生成が知られている。一般
に、その液体樹脂は、強い紫外線（ＵＶ）の照射に反応
して重合するタイプのものである。このような３Ｄイメ
ージングプロセスに関する２つの応用例として、ステレ
オリソグラフィと称される方法による三次元原型の構築
と、フレキソ印刷版の製造とが挙げられる。フレキソ印
刷版は重要な表面の浮彫り、すなわちレリーフを備えて
いる。
【０００３】このような各プロセスにおいて、樹脂の選
択部分が、レーザやＵＶランプに照らされるマスクを初
めとする光源から発された光に照射される。本開示にお
いて、「樹脂」という言葉は、化学反応によって液体か
ら固体へ変換可能な任意の材料を指すものとして、広く
解釈されるべきである。
【０００４】液体樹脂のイメージングにより３Ｄ物体を
形成する現在のシステムでは、液体ポリマーの薄い表面
の層のみが照射される。このようなシステムには、重合
された層をわずかに下げてそれを液体中に沈めておくと
同時に樹脂の表面でまた別の層を照射する、精巧な手段
が備えられている。このように、物体は一層ずつ形成さ
れ得る。このようなシステムは、液体樹脂の照射が「相
反則」に従って起こるという光の原則を利用しているた
め、上述のような方法で機能させる必要がある。このよ
うなシステムにおいて、照射量は、光の強度の照射時間
に対する積分に比例する。強度が小さい光を用いて長時
間イメージングすると、強度が大きい光を用いて短時間
イメージングするのと同じ照射が提供される。このよう
なシステムにおいて、照射は、 ｆ（ａ＋ｂ）＝ｆ（ａ）＋（ｂ） （１） で示される重ね合わせの原理にも従う。
【０００５】方程式（１）において、ｆ（ｘ）は樹脂を
光の強度ｘで任意の時間照射することによって起こる照
射である。方程式（１）によれば、強度（ａ＋ｂ）の光
を１回の単位時間で照射すると、強度ａの光で１回の単
位時間照射した後で強度ｂの光で１回の単位時間照射す
るのと同じ照射が提供される。
【０００６】３Ｄ物体の形成に使用される樹脂が有する
照射の性質のため、照射の焦点を液体の深い所まで合わ
せようとすると、所望の照射点よりも上にある体積も、
不都合に照射されてしまう。これを図１に示す。図１
は、従来技術のステレオリソグラフィを利用して、適当
な容器２に入れた樹脂１の本体の中に、照射した樹脂か
ら成る線状部分を形成しようとすると起こる現象を概略
的に示したものである。ビーム３はレンズ４によって、
点５に向かって集束される。点５は、液体樹脂１のプー
ルの内部（すなわち表面ではない）に存在する。点５
は、レンズ４及びビーム３を矢印１２に示した方向に移
動させることにより、線１１に沿って走査される。
【０００７】点５は、線１１に沿った樹脂１が重合され
るのに十分な量の照射を受けるような速度で移動され
る。問題なのは、線１１より上の樹脂１内の体積６の部
分も、樹脂が重合されるのに十分な量の照射を受けるで
あろうということである。点５が液体樹脂の本体の中の
進路に沿って移動する時、線１１の各部分にある樹脂
は、点５が線１１のその部分に沿って進む間、短時間、
強い照射を受ける。ビーム３が通過する線１１より上の
体積６内の点は、線１１上の点よりも小さい強度ではあ
るが、より長時間、照射を受ける。その理由は、樹脂１
の体積６を通過する幾分集束されたビームは、点５のビ
ームよりもずっと大きな幅を有するためである。体積６
における強度と照射時間との積は、線１１に沿ったその
積とほぼ等しいため、体積６は十分な総照射量を受け
て、重合する。材料１の光の吸収度が高ければ、体積６
は線１１に沿って伝えられる照射よりも大きな照射を実
際に受けるだろう。線１１よりも下にある樹脂１の体積
も同様に照射されるだろう。この体積は、光の一部が線
１１よりも上にある樹脂を通過する際に吸収されるた
め、より小さい照射を受けるだろう。
【０００８】樹脂の中には、「相反則」からはずれたプ
ロセスによって重合されるものもある。例えば、二光子
吸収プロセスによって重合される樹脂の場合、重合速度
は強度の二乗に比例する。このようなプロセスでもやは
り光を積分するため、感受性が非常に低く、大量の紫外
線が必要とされることが問題となっている。
【０００９】従来のいくつかのステレオリソグラフィプ
ロセスでは、原型を、３Ｄ物体に組立可能な薄い複数の
材料シートに切断するために、レーザ加熱を利用する。
別のステレオリソグラフィプロセスでは、粉末から成る
薄層の一部を溶解させてから、それを固める。これらの
プロセスはいずれも、材料の一部を液体又は気体に変え
るのに熱を利用している。これらのいずれのプロセス
も、使用される材料が一般に光を散乱させると共に、薄
層の形でのみ利用可能であるため、正確な３Ｄイメージ
ングには適していない。
【００１０】従来のステレオリソグラフィ法に関するさ
らなる問題は、それら従来の方法は、物体が一層ずつ形
成される場合に、次の層が形成されるまで互いに結合さ
れずに分離された部分が形成されていることを必要とす
る物体を形成するためには、容易に利用できないという
ことである。
【００１１】現行の方法よりも融通のきくステレオリソ
グラフィ法が必要である。特に、物体が液体樹脂の表面
において各層が一層ずつ形成されなければいけないとい
う制限を持たない３Ｄ物体の形成方法が必要である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、「感熱性」
又は熱によって作用される材料として知られる特定の材
料の性質に関して有効であり、本発明は、現行のステレ
オリソグラフィプロセスよりも融通のきくステレオリソ
グラフィ法を提供する。感熱性材料は主として、リソグ
ラフィー版としても知られているフレキソ印刷の二次元
のオフセット印刷版を製造するために使用される。感熱
性材料は閾値温度を超える温度まで加熱されると重合す
る。感熱性材料は、閾値温度未満の温度では取るに足ら
ない速度でしか重合しない。この性質のため、感熱性材
料は相反則及び重ね合わせの原理から完全に外れて機能
する。このような材料の照射は本質的に非積分的であ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定体
積内に三次元に焦点を合わせた光ビームを走査すること
により、所定体積の感熱性液体樹脂内に三次元物体が形
成される。光ビームは好ましくは赤外線（ＩＲ）の波長
の光を有する。光ビームは樹脂を焦点付近で樹脂の閾値
温度を超える温度まで加熱する。樹脂は光が収束される
箇所において急速に重合する。樹脂の他の部分はわずか
にしか加熱されない。所望の物体を形成するためにビー
ムを走査すると、ビームが通過した樹脂の部分は冷却
し、照射は積分されない。このような部分は重合される
ことなく、樹脂の閾値温度よりも低い温度まで繰り返し
加熱可能である。
【００１４】本発明の一態様は、所定体積の樹脂の内部
で三次元物体を形成する方法であって、所定体積の樹脂
を提供すると共に、所定体積の樹脂の少なくとも一部を
光ビームで走査する工程を含む方法を提供する。光ビー
ムは所定体積の樹脂の内部に焦点を有する。同方法は、
焦点の位置における前記樹脂の一部の温度を急速に上昇
させて、樹脂の前記一部を固める工程と、所定体積の樹
脂内の様々な位置における焦点に関して温度を上昇させ
る工程を繰り返すことにより三次元物体を形成する工程
と、固まらなかった樹脂を物体から取り除く工程とを含
む。
【００１５】プロセスの効率は、異なる方向から発され
液体樹脂内の同じ点に収束する複数のビームを与えるこ
とによって増大することが可能である。これによって、
樹脂の所定体積内をほぼ一定に照射することも可能とな
る。
【００１６】本発明の他の特徴及び効果を以下に記載す
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】図面は本発明を限定しない実施形
態を概略的に示したものである。本発明では、熱によっ
て活性化される樹脂を用いる。感熱性材料は、閾値温度
を超える温度まで加熱することにより重合可能である。
閾値温度よりも低い温度では、少なくとも本発明のプロ
セスの時間の枠内では、感熱性材料は重合しない。この
ような性質を備えているため、感熱性材料は相反則及び
重ね合わせの原理から完全にはずれて機能する。このよ
うな材料の照射は、実質的に、非積分的である。
【００１８】非積分的プロセスの例は、融解である。鉛
の塊は５００℃まで加熱することによって融解可能であ
る。同じ塊を、２５０℃まで２回加熱しても融解できな
い。塊は、何らの効果も持たずに２５０℃で永久に維持
され得る。非積分的な性質は、すべての感熱性材料に典
型的なものである。
【００１９】図２は、感熱性液体樹脂１で満たされた容
器２を示す。放射線のビーム３はレンズ４によって点５
に集束される。樹脂１はビーム３の放射線を吸収し、そ
れによりビームで加熱される。加熱は点５において最大
である。樹脂１の所定部分を選択的に加熱することによ
り、その樹脂１の選択部分は固められ、所望の形状を有
する固体の物体が形成される。樹脂のうち選択されなか
った部分は液体のまま残る。物体をイメージングした
後、物体は液体樹脂から取り除くことが可能である。
【００２０】ビーム３はレーザ又は他の適当な放射源に
よって生成し得る。ビーム３は好ましくはスペクトル赤
外線の部分である。好ましい実施形態において、ビーム
３は８００ｎｍ乃至１２００ｎｍの範囲の波長、典型的
には８３０ｎｍの波長で作用する、レーザダイオードか
ら発されるビームである。単一のビーム３から、マルチ
チャンネル変調器又は光弁の使用によって、多数の点５
を同時に生成してもよい。光弁を使用する場合、多数の
点５は一次元的又は二次元的となる。
【００２１】３Ｄ物体７は、ポリマー１の所定体積に対
して点５を三次元的に走査することによって形成され
る。図２に示すように、焦点５は、樹脂の表面に存在す
るだけでなく樹脂１の種々の深度の部分も有する通路に
沿って延びる線に沿って走査可能である。焦点５におい
て、放射線は非常に強いので、樹脂１は急速に加熱され
る。点５における樹脂がその閾値温度よりも高い温度に
加熱されると重合して（架橋して）固体となる。物体７
の体積の外側の樹脂１の体積は、閾値温度を超えては加
熱されず、固まらない。この外側の体積において、樹脂
はビーム３の通過によってほんのわずかに加熱され、再
び冷却される。ある領域が多数回走査されたとしても、
累積的効果は見られない。
【００２２】図３（ａ）は、レーザビーム３が樹脂の所
定体積内で点５に集束された場合の、樹脂内の可能な温
度分布の例を示す。点５では光の濃度が高いため、点５
のみが樹脂１を重合できる程度に十分熱される。照射を
非常に局在化させるためには、レンズ３によって形成さ
れる光の円錐の角度を、好ましくは３０゜乃至９０゜の
範囲の大きさにしなければならない。これによって、シ
ステムの光学的解像度も大きくなる。
【００２３】図３（ｂ）は、温度の関数としての感熱性
材料の重合速度を示すグラフである。一般に、融解等の
物理的変化を伴う物質のみが、線１３で示したような急
カーブの閾値の挙動を有する。大部分の感熱性樹脂はア
レニウス（Arrehenius）の法則に従う。アレニウスの法
則は、曲線１０に示したような指数関数により、反応速
度が温度に関することを提供する。アレニウスの法則
は、化学反応の速度が一般に、以下の方程式に従うこと
を示す。
【００２４】
【数１】 式中、Ｒは反応速度、Ｒ0は速度定数、Ｅaは反応の活性
化エネルギー、ｋはボルツマン定数、及びＴは温度（ケ
ルビン、Ｋ）である。Ｅaが十分高いとき、グラフ１０
は非常に急勾配に上昇し、理想のグラフ１３に十分近づ
き、樹脂は明瞭な閾値温度を有するかのように挙動す
る。大半の感熱性樹脂にとって、温度を５０℃降下する
と、重合反応の速度は３０の因子（factor）のぶんだけ
遅くなり、温度を１００℃降下すると、重合反応の速度
は約１０００の因子のぶんだけ遅くなる。
【００２５】樹脂の感受性を可能な限り高くするには、
一般に閾値温度を実用的な温度と同じくらい低くするこ
とが望ましい（通常、閾値温度は常に室温よりも高くす
るべきである）。閾値温度をこのように低くすること
は、アレニウス型の樹脂にとって、原材料は長い貯蔵寿
命を有すべきであるという要求と相容れないことであ
る。この問題は、２成分から成る樹脂を用いたり、主成
分の樹脂及び触媒のような、２つの成分を使用直前に混
合したりすることによって解決可能である。２成分から
成る樹脂は、物体７をイメージングし、樹脂１が非選択
部分で硬化する前に物体７を樹脂１の非選択部分から取
り除けるように、閾値温度よりも低い温度で十分ゆっく
り硬化される。
【００２６】エポキシ、ポリウレタン、ポリエステル、
及びシリコンゴム樹脂等の多くの既存の２成分から成る
接着剤及び鋳造用樹脂は温度依存性の反応速度を有し、
本発明において感熱性樹脂として使用することが可能で
ある。カナダ国バンクーバー（Vancouver）所在のイン
ダストリアルフォーミュレータ社（Industrial Formula
tors）から入手できるＧＲ ＥＰＯＸＹ ＧＬＵＥは、
樹脂として使用可能である。この樹脂は硬化されない状
態では粘度が低いが、温度が閾値温度を超えて上昇され
ると、固まる。感熱性酸生成樹脂と称される特定の感熱
性樹脂では、加熱によって酸が生成又は遊離される。酸
は重合のための触媒の役割を果たす。感熱性酸生成樹脂
は、感光性酸生成樹脂が混合された既存の感光性樹脂と
類似している。感熱性酸生成樹脂も又、本発明における
樹脂として使用することが可能である。重合反応は、多
くの樹脂において発熱を伴う。このことは、樹脂の感受
性を増加させるため望ましい。
【００２７】触媒を使用する場合は、使用する触媒の量
を変化させることにより、基本的な反応速度を調節する
ことが可能である。少量の触媒しか使用しない場合、樹
脂の加熱されない部分はゆっくり硬化する。吸収染料を
添加して、レーザー等から発せられる焦点を合わせたビ
ームのエネルギーで樹脂の選択体積を選択的に加熱する
ことにより、硬化（重合）が速やかに起こる。ただし、
硬化が起こる部分は、焦点を合わせたビームによって加
熱された箇所のみである。
【００２８】所望の吸収作用を達成するために、適当な
吸収染料を樹脂１に加えることが可能である。染料は好
ましくは赤外線吸収染料である。適当な赤外線吸収染料
は英国所在のゼネカリミティッド社（Zeneca Ltd.）や
他の業者から入手可能である。樹脂１中の深くにある特
徴を照射することが望ましい場合、ビーム３の放射線が
所望の深度まで通過するように、染料の濃度は低くして
使用すべきである。樹脂中の触媒及び染料の量は以下の
ようにして選択される。
【００２９】Ａ．樹脂を触媒と混合した後、イメージン
グが完了するまでは樹脂を液体のままに保ち、樹脂の液
体部分を流して取り去れるようにする。このため、通常
の常温での硬化に使用される触媒は、一般に１％−２５
％の量で用いることが必要である。必要な最長のイメー
ジング時間に従って、正確な量の触媒が選択される。大
半の触媒によって、取扱い及びイメージングの時間は短
縮されるが、樹脂の感受性は増大する。
【００３０】Ｂ．液体ポリマーの深度に従って染料の量
を選択する。全体厚さに対する一般的な吸収度はＡ＝
０．３乃至Ａ＝３でなければならない（すなわち、総透
過率は好ましくは５０％から１％の間である）。吸収度
が低いほど、異なる深度で重合をより均質に行えるが、
感受性は低下する。
【００３１】Ｃ．最良の結果を得るために、樹脂、触媒
及び染料は使用直前に混合する。 Ｄ．別々に形成した後で組立可能な数個の部品から、非
常に厚みのある物体を製造することが望ましい。それら
の部品は同じ樹脂を接着剤として用いることで、互いに
融合可能である。これによって、より大きな感受性を得
るために、より濃度の高い染料を使用することが可能と
なる。同部品は、従来のステレオリソグラフィシステム
に使用されている非常に薄い表層よりも大いに厚みのあ
るものであり得る。
【００３２】重合をより均質にするためには、樹脂１を
２以上の異なる方向から入射する光で照射することが好
ましい。図４はビーム３の放射が通過する底部８を有す
る容器２を示す。第１のビーム３が上方から入射すると
共に、第２のビーム３’が下方から入射する。ビーム３
を発生させると共に、ビーム３及び３’をレンズ４及び
４’に送達させるために使用される工学システムは図示
しない。その理由は、そのようなシステムはレーザ走査
の分野においてよく知られているためである。ビーム３
及び３’はそれぞれレンズ４及び４’によって同じ焦点
領域５に集束される。焦点領域５は、３Ｄ物体７を形成
するために、樹脂１に対して三次元に走査される。レン
ズ４及び４’は、共通の領域５に集束されるように共通
のフレーム９に好都合に装着され得る。
【００３３】各ビームが集束される位置は、樹脂１が一
般に空気よりも高い屈折率を有するというという事実に
影響されることに留意すべきである。ビーム３が樹脂厚
さｄを通過する場合、レンズ４の焦点はおよそ
【００３４】
【数２】 だけ移動されるだろう。式中、ηは樹脂１の屈折率であ
る。レンズ４’の焦点は
【００３５】
【数３】 によって与えられる量だけ同様に移動されるだろう。式
中、ｈは樹脂１の深度である。これらの移動量の合計は
ｄとは無関係であり、
【００３６】
【数４】 によって与えられる。それゆえ、レンズ４と４’との間
の距離が、
【００３７】
【数５】 の量だけ調節されている限り、両ビームは常に焦点が合
わされる。
【００３８】点５に到達するエネルギーの量は、樹脂１
における吸収度にも影響される。点５が容器２の上部又
は底部にある場合、点５に到達する放射線の強さは、 Ｉ＋Ｉ×Ｔ＝Ｉ（１＋Ｔ） （７） によって与えられる。式中、Ｉはビーム３及び３'の各
々の強度であり、Ｔは樹脂１の全体厚さｈの透過率を示
す、０乃至１の範囲の数である（この実施形態におい
て、両ビーム３及び３'は等しいエネルギーを有す
る）。点５が樹脂１の上面と底面との間の中途にある場
合、照射は最小になるであろう。１／２Ｔの厚さを有す
る樹脂１の層の透過率は、
【００３９】
【数６】 であるため、容器２の中間の地点における強度は、約
【００４０】
【数７】 で与えられよう。均質な照射を達成するために、
【００４１】
【数８】 となるためにはＴ＝１でなければならない。Ｔ＝１の場
合、ビーム３及び３'は吸収されず、それゆえ加熱は起
こらない。しかしながら、Ｔの値が妥当な場合、２つの
ビームが図４に示されるように使用された場合、照射は
ほぼ一定のままである。例えば、Ｔ＝０．５の場合、Ｉ
＋Ｔ＝１．５であり、
【００４２】
【数９】 である。この値は、１．５よりもわずかに約５％小さい
だけである。対照的に、図２の実施形態では、Ｔ＝０．
５の場合、光の強度は５０％だけ変化するであろう。
【００４３】照射をより均質にするために、ビーム３及
び３'の光の強度を自動的に調節するようにすることが
可能である。点５に伝えられる出力は、各ビームの総吸
収度を点５の深度の関数として計算し、ビーム３及びビ
ーム３'の少なくともいずれか一方の強さを調節するこ
とにより、一定に維持できる。その結果、点５に到達す
る光の強さが合理的に一定に保たれると同時に、点５は
液体樹脂１の異なる深度ｄに対して走査される。
【００４４】本発明はいかなる特定の用途にも限定され
るものではないが、本発明は、形成される物体がほぼ平
坦である場合に、最も有効である。なぜならば、そのよ
うな物体はより浅い樹脂１の本体の中で形成することが
できるためである。ｄが妥当に小さく保たれる場合、
（単位厚さ当たりで）より高い吸収度が使用されるほ
ど、本発明のプロセスは効果的である。活版印刷（堅
い）の印刷版及びフレキソ印刷（可撓性がある）の印刷
版をいずれも製造可能である。本発明の主な利点は所定
体積の樹脂を正確に三次元走査できる点にあるが、同時
に、物体の一層を一度に走査する場合であっても、熱レ
ジストの利用は有効である。なぜならば、熱レジストは
低価格で利用できると共に、ビーム３及び３’を生成す
るのに高価なＵＶレーザの代わりに強力なダイオードレ
ーザの利用できるからである。熱的プロセスにおいて、
ビームのエネルギーは熱に変換されるため、レーザの波
長については重要ではない。低価格のレーザが利用でき
るという利点と、迷光又は部屋の照明が望ましくない照
射を起こし得るという任意の問題が解消されるという利
点とを足し合わせると、従来技術でなされたように樹脂
の上層のみが照射される場合あっても、本発明は従来の
ステレオリソグラフィよりも優れている。
【００４５】いくつかの場合において、走査が行われる
前に、樹脂１が部分的に重合される（樹脂が液体から軟
質のゲルに変化するように）ことが望ましいかもしれな
い。例えば、大きさの安定した金属板やポリエステル板
等の基板を、部分的に重合した樹脂のゲルでコーティン
グし、基板を円筒の形状に適合させ、次に、上述したよ
うにゲルの選択部分を加熱することによりそのような選
択部分をさらに十分に重合することにより、フレキソ印
刷版を形成することが可能である。ゲルの円筒形の外板
上に放射線のビームを走査させるのは、外板をその軸周
囲に回転させると共にビームを外板に沿って軸の方向に
移動させることによって、比較的簡単に達成できる。ゲ
ル化した樹脂は、走査を行っている間、重力の影響で落
ちない程度のコンシステンシーを有する。ゲルを使用す
ることの更なる利点は、重合が既に若干起こっている場
合に、感受性が増大することである。液体樹脂と比較し
てゲルを使用する欠点は、照射されなかった材料を単純
に洗い流して取り除くことができないことである。照射
されなかった材料は、洗って、ごしごしこする等により
除去しなければならない。
【００４６】平坦なフレキソ印刷版は、浅くて平坦な液
体樹脂のプールの所定部分を選択的に加熱することによ
り形成することが可能である。単一のビームを使用し
て、液体樹脂の選択体積を加熱してもよいし、整列した
複数のビームを使用して、液体樹脂内の異なる複数の体
積を同時に加熱してもよい。例えば、単一レーザビーム
の光から多くの独立制御可能な複数の点を形成するため
に、整列した複数のレーザダイオードか又は光弁を用い
て、複数のビームを生成することが可能である。
【００４７】いくつかの場合では、プロセスを改良する
ための硬化後工程が望ましい。硬化後工程は、通常、樹
脂の固められなかった部分が廃棄された（又は再利用さ
れた）後に行われる。硬化後工程には、焼成（すなわち
３Ｄ物体の加熱）、ＵＶ照射、洗浄、表面処理、塗装等
が含まれるが、これらに限定されるわけではない。特定
の場合には、ＵＶ照射又は閾値未満の温度での加熱によ
る液体材料の活性化等の、硬化前工程が利用可能であ
る。
【００４８】「硬化」は凝固を引き起こすプロセスであ
ればいかなるプロセスであってもよい。硬化は通常、架
橋又は重合によって達成されるが、本発明は、液体又は
ゲルの加熱によって開始される液体又はゲルの任意の種
類の凝固を含むように、広く解釈されるべきである。
【００４９】物体が非常に薄くて、垂直方向にあまり大
きな解像度が必要とされない場合、３Ｄ物体は、第３の
次元を形成する走査システムの焦点深度を利用する、２
Ｄ走査によって作成可能である。薄いフレキソ印刷版は
このようにして製造可能である。例えば、０．５ｍｍの
レリーフを備えた１ｍｍの薄い版は、８３０ｎｍレーザ
ビームの焦点深度は、１５μｍの点に集束されると０．
５ｍｍを超えるため、２０μｍよりも良好な解像度で製
造可能である。垂直方向のプロファイルをより正確に特
徴づけるには、小さい焦点深度を備えたより小さな点を
使用して、樹脂を三次元に走査することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】感光性樹脂の表面よりも下に位置する樹脂層に
おける特徴（feature）を照射できない理由を説明する
従来技術のステレオリソグラフィ装置の断面図。
【図２】本発明の感熱性樹脂を用いたステレオリソグラ
フィ装置の断面図。
【図３】図３（ａ）は、樹脂の所定の特徴を照射してい
る間の、感熱性樹脂の所定体積内における温度分布を示
す説明図。図３（ｂ）は、温度の関数としての樹脂の重
合速度を示すグラフ。
【図４】感熱性樹脂の所定体積内の点を樹脂の閾値温度
まで加熱する複数の光ビームを用いたステレオリソグラ
フィ装置の断面図。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定体積の樹脂の内部で三次元物体を形
    成する方法であって、 ａ）所定体積の樹脂を提供すると共に、所定体積の樹脂
    の少なくとも一部を光のビームで走査する工程であっ
    て、前記光は所定体積の樹脂の内部に焦点を有すること
    と、 ｂ）焦点の位置における前記樹脂の一部の温度を急速に
    上昇させて、樹脂の前記一部を固める工程と、 ｃ）所定体積の樹脂内の様々な位置における焦点に関し
    て工程（ｂ）を繰り返すことにより三次元物体を形成す
    る工程と、 ｅ）固まらなかった樹脂を三次元物体から取り除く工程
    とから成る方法。
  2. 【請求項２】前記光ビームが３０゜乃至９０゜の範囲の
    角度で焦点に収束する請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】焦点が共通する２以上の光ビームを与える
    工程を含む請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記２以上の光ビームのうちの第１のビー
    ムを樹脂の上方から樹脂に向ける工程と、第２のビーム
    を樹脂の下方から樹脂に向ける工程とを含む請求項３に
    記載の方法。
  5. 【請求項５】所定体積の樹脂内の異なる深度に焦点を移
    動させる工程と、焦点における光ビームの強度が焦点の
    深度を変えたときにほぼ一定に保たれるように光ビーム
    の出力を調節する工程とを含む請求項１乃至４のいずれ
    か一項に記載の方法。
  6. 【請求項６】樹脂が液体である請求項１乃至５のいずれ
    か一項に記載の方法。
  7. 【請求項７】樹脂がゲルである請求項１乃至５のいずれ
    か一項に記載の方法。
  8. 【請求項８】前記樹脂を提供する工程が、２つの成分を
    混合して樹脂を生成する工程を含む請求項１乃至８のい
    ずれか一項に記載の方法。
  9. 【請求項９】光弁および少なくとも１つのレーザダイオ
    ードの使用により所定体積の樹脂内の複数の点を同時に
    加熱する工程を含む請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記走査が整列した複数のレーザダイオ
    ードによって行われる請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】光の波長が８００ｎｍ乃至１１００ｎｍ
    の範囲である請求項１に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記物体が、寸法安定性を有する基板上
    に樹脂の層を有するフレキソ印刷版である請求項１に記
    載の方法。
  13. 【請求項１３】前記フレキソ印刷版がゲル化した樹脂か
    ら形成された円筒形の層を有し、前記円筒形の層を回転
    させることによりフレキソ印刷版上の様々な位置に対し
    て焦点を走査する工程を含む請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】樹脂の上面に存在する焦点を走査する工
    程と、新しい液体樹脂を各走査工程後に前記上面に提供
    することにより、三次元物体を一層ずつ形成する工程と
    を含む請求項１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】物体を硬化後処理する工程を含む請求項
    １乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記物体が薄いフレキソ印刷版であり、
    前記走査が二次元走査として行われる請求項１に記載の
    方法。
  17. 【請求項１７】樹脂が光吸収染料を有する請求項１乃至
    １６のいずれか一項に記載の方法。
  18. 【請求項１８】染料が赤外線を吸収する請求項１７に記
    載の方法。
  19. 【請求項１９】本明細書に記載したのと実質的に同様な
    方法で三次元物体を形成する方法。
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