JP2020504041A - 立体物を形成するために液体ポリマーの光硬化のための光エンジンを用いる方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2017年1月25日に出願された米国特許仮出願第62/450,470号、2017年7月11日に出願された米国特許仮出願第62/531,211号、2017年7月11日に出願された米国特許仮出願第62/531,276号、および2017年7月12日に出願された米国特許仮出願第62/531,461号ならびに2017年1月25日に出願された米国特許出願第15/415,688号の優先権主張出願である。
a.構築されるべき物体の3Dモデルをコンピュータソフトウェアで層の順序づけられた連続体として表し、その厚さは、採用した技術、液体ポリマーの不透明度、ポリマーとともに用いられる触媒の量、得られるべき精度、および提供される機械の特性に従って定められ、通常、この厚さは、50〜200ミクロンであるが、いずれの場合においても、3Dモデルは、別々のかつ有限数の層の連続体として表され、
b.ポリマーの第1の層のそれ自体へのくっつきを容易にすることができる材料から成る取り出しプレートが第1の層から所定の距離を置いたところまで動き、そして光ビーム(SLAまたはDLP)が第1の層を凝固させるのを待ち、次に、取り出しプレートが形成されたばかりの層がタンクのベースから外れるのに十分な距離(通常、約1mm)だけ上昇し、次に同一距離だけ下降し、第2の層の形成のために所定の距離よりも短い距離だけ下降するなどし、ついには物体全体が形成されるようにする。
なお、好ましい構成態様として、本発明を次のように構成することもできる。
1. 放射線への暴露によって光硬化性液体ポリマーを光硬化させることによって立体物を形成する装置であって、前記液体ポリマーを収容したタンクと、前記放射線を放出する平行光源とを有し、前記光硬化性液体ポリマーは、前記タンクに設けられている開口部を通って硬化される、立体物の形成装置。
2. 前記平行光源は、発光ダイオード(LED)源のアレイから成り、前記LED源のうちの少なくとも幾つかは、放射線を400〜700nmの波長で放出するよう構成されている、上記1記載の立体物の形成装置。
3. 前記平行光源は、発光ダイオード(LED)源のアレイから成り、前記LED源のうちの少なくとも幾つかは、放射線を410nmの波長で放出するよう構成されている、上記2記載の立体物の形成装置。
4. 前記平行光源は、バッフルのアレイおよびレンズのアレイをさらに有し、前記バッフルは、前記LED源のアレイ中の個々のLED源の各々のビーム幅を前記レンズのアレイに属する一レンズのほぼ直径に制限するよう配置され、前記レンズのアレイは、前記LED源のアレイから焦点距離1つ分のところに配置されている、上記3記載の立体物の形成装置。
5. 前記LED源のうちの1つまたは2つ以上は、放射線を複数の波長で放出するよう構成されている、上記2記載の立体物の形成装置。
6. 前記平行光源は、バッフルのアレイおよびレンズのアレイをさらに有し、前記バッフルは、前記LED源のアレイ中の個々のLED源の各々のビーム幅を前記レンズのアレイに属する一レンズのほぼ直径に制限するよう配置され、前記レンズのアレイは、前記LED源のアレイから焦点距離1つ分のところに配置されている、上記2記載の立体物の形成装置。
7. 前記平行光源は、液晶ディスプレイ(“LCD”)をさらに有し、前記LCDは、前記LEDのアレイと前記タンク内に設けられた一領域との間に位置決めされ、物体が前記一領域内において前記光硬化性液体ポリマーの光硬化によって作製される、上記2記載の立体物の形成装置。
8. 前記LCDは、複数のフィルタを含み、前記複数のフィルタの各フィルタは、放出された放射線の前記波長のうちの1つに対応している、上記7記載の立体物の形成装置。
9. 前記LED源のうちの1つまたは2つ以上は、複数のLEDエミッタから成り、前記エミッタの各々は、放射線を1つまたは2つ以上の波長で放出するよう構成されている、上記2記載の立体物の形成装置。
10. 前記平行光源は、
複数の発光ダイオード(LED)群を有し、前記LED群の各々に対応して、
(i)前記LED群から伝搬している電磁線の第1のビームを拘束するとともに方向づけるよう構成されたバッフルと、
(ii)前記電磁線の第1のビームを受け入れて電磁線の第2のビームを投射するよう構成されたレンズ配列体とを有し、前記電磁線の第2のビームは、実質的に互いに平行な光線によって特徴づけられる、上記1記載の立体物の形成装置。
11. 前記複数のLED群の各々は、2つ以上のLEDを含む、上記10記載の立体物の形成装置。
12. 放射線に暴露された光硬化性液体ポリマーを光硬化させることによって立体物を形成する方法であって、前記立体物は、前記放射線に対して透明なシートと支持プレート、すなわち前記立体物のすでに形成された一部分との間の空間内で、前記光硬化性液体ポリマーの漸次硬化に起因して成長により生じ、前記支持プレートは、前記透明なシートから徐々に遠ざかる、方法において、前記光硬化性液体ポリマーを平行光源からの照射によって硬化させる、立体物の形成方法。
13. 前記平行光源は、発光ダイオード(LED)源のアレイから成る、上記12記載の立体物の形成方法。
14. 前記LED源は、放射線を400〜700nmの波長で放出する、上記13記載の立体物の形成方法。
15. 前記平行光源は、バッフルのアレイおよびレンズのアレイを含み、前記バッフルは、前記LED源のアレイ中の個々のLED源の各々のビーム幅を前記レンズのアレイに属する一レンズのほぼ直径に制限するよう配置され、前記レンズのアレイは、前記LED源のアレイから焦点距離1つ分のところに配置されている、上記13記載の立体物の形成方法。
Claims (15)
- 放射線への暴露によって光硬化性液体ポリマーを光硬化させることによって立体物を形成する装置であって、前記液体ポリマーを収容したタンクと、前記放射線を放出する平行光源とを有し、前記光硬化性液体ポリマーは、前記タンクに設けられている開口部を通って硬化される、立体物の形成装置。
- 前記平行光源は、発光ダイオード(LED)源のアレイから成り、前記LED源のうちの少なくとも幾つかは、放射線を400〜700nmの波長で放出するよう構成されている、請求項1記載の立体物の形成装置。
- 前記平行光源は、発光ダイオード(LED)源のアレイから成り、前記LED源のうちの少なくとも幾つかは、放射線を410nmの波長で放出するよう構成されている、請求項2記載の立体物の形成装置。
- 前記平行光源は、バッフルのアレイおよびレンズのアレイをさらに有し、前記バッフルは、前記LED源のアレイ中の個々のLED源の各々のビーム幅を前記レンズのアレイに属する一レンズのほぼ直径に制限するよう配置され、前記レンズのアレイは、前記LED源のアレイから焦点距離1つ分のところに配置されている、請求項3記載の立体物の形成装置。
- 前記LED源のうちの1つまたは2つ以上は、放射線を複数の波長で放出するよう構成されている、請求項2記載の立体物の形成装置。
- 前記平行光源は、バッフルのアレイおよびレンズのアレイをさらに有し、前記バッフルは、前記LED源のアレイ中の個々のLED源の各々のビーム幅を前記レンズのアレイに属する一レンズのほぼ直径に制限するよう配置され、前記レンズのアレイは、前記LED源のアレイから焦点距離1つ分のところに配置されている、請求項2記載の立体物の形成装置。
- 前記平行光源は、液晶ディスプレイ(“LCD”)をさらに有し、前記LCDは、前記LEDのアレイと前記タンク内に設けられた一領域との間に位置決めされ、物体が前記一領域内において前記光硬化性液体ポリマーの光硬化によって作製される、請求項2記載の立体物の形成装置。
- 前記LCDは、複数のフィルタを含み、前記複数のフィルタの各フィルタは、放出された放射線の前記波長のうちの1つに対応している、請求項7記載の立体物の形成装置。
- 前記LED源のうちの1つまたは2つ以上は、複数のLEDエミッタから成り、前記エミッタの各々は、放射線を1つまたは2つ以上の波長で放出するよう構成されている、請求項2記載の立体物の形成装置。
- 前記平行光源は、
複数の発光ダイオード(LED)群を有し、前記LED群の各々に対応して、
(i)前記LED群から伝搬している電磁線の第1のビームを拘束するとともに方向づけるよう構成されたバッフルと、
(ii)前記電磁線の第1のビームを受け入れて電磁線の第2のビームを投射するよう構成されたレンズ配列体とを有し、前記電磁線の第2のビームは、実質的に互いに平行な光線によって特徴づけられる、請求項1記載の立体物の形成装置。 - 前記複数のLED群の各々は、2つ以上のLEDを含む、請求項10記載の立体物の形成装置。
- 放射線に暴露された光硬化性液体ポリマーを光硬化させることによって立体物を形成する方法であって、前記立体物は、前記放射線に対して透明なシートと支持プレート、すなわち前記立体物のすでに形成された一部分との間の空間内で、前記光硬化性液体ポリマーの漸次硬化に起因して成長により生じ、前記支持プレートは、前記透明なシートから徐々に遠ざかる、方法において、前記光硬化性液体ポリマーを平行光源からの照射によって硬化させる、立体物の形成方法。
- 前記平行光源は、発光ダイオード(LED)源のアレイから成る、請求項12記載の立体物の形成方法。
- 前記LED源は、放射線を400〜700nmの波長で放出する、請求項13記載の立体物の形成方法。
- 前記平行光源は、バッフルのアレイおよびレンズのアレイを含み、前記バッフルは、前記LED源のアレイ中の個々のLED源の各々のビーム幅を前記レンズのアレイに属する一レンズのほぼ直径に制限するよう配置され、前記レンズのアレイは、前記LED源のアレイから焦点距離1つ分のところに配置されている、請求項13記載の立体物の形成方法。
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