JP2024529765A - ステレオリソグラフィック印刷のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

放射線が照射されると固化するように適合された基礎放射線に感受性がある少なくとも１つの材料から出発して三次元物体が形成される基準平面を画定する支持構造と、上記基準平面の方向に上記放射線を生成するための手段と、形成される三次元物体を支持し、形成される三次元物体が拘束されるモデリングプレートであって、上記平面に隣接する位置に物体の最後の固化層を配置することが可能になるように、上記平面に実質的に垂直な方向にしたがって固化層を移動させることができる、モデリングプレートと、上記平面上で上記平面の一端から他端まで移動させることができるフィルムの少なくとも一部と、フィルムの上記一部上の第１の放射線感受性材料の第１のフィーダと、を含む、上記基準平面上に上記放射線感受性材料の少なくとも１つの層を形成するための手段と、を含む、ステレオリソグラフィック印刷のためのシステム。上記形成手段は、この平面のこれらの端部のうちの一方の近傍にそれぞれ配置された少なくとも第１の対の実質的に鉛直に可動なバリアを含み、これらの要素間の距離により基準平面の幅が決まり、上記モデリングプレートは可動なバリア間で実質的に鉛直に移動する。上記形成手段は、平面に対して可動なバリアの外部に、先端でフィルムに当たる一対のスクレーパを含み、上記バリアは、フィルムによって予め定められた高さの第１の上昇位置と、バリアの下縁がフィルム自体と接触する第２の位置と、の間で少なくとも移動可能である。上記フィルムは上記平面の一端から他端まで両方向に並進可能である。フィルム上の上記第１の材料の上記第１のフィーダは、２つのバリアのうちの一方に近接して、バリアとそれぞれのスクレーパとの間の空間に配置されている。

Description

本発明はステレオリソグラフィック印刷のためのシステムおよび方法に関する。「ステレオリソグラフィ」は、三次元の固体の物体を、所定の放射線、通常（排他的ではないが）光に曝露される固化可能な液体またはペースト状の材料から出発して、上記物体の薄層を互いの上に連続的に「印刷する」ことによって生成するための方法である。上記液体またはペースト状の材料の表面または層上へこの放射線を向けて物体の固体の断面を形成する。次いで、プログラムされた方法で、層の厚さだけ液体表面から離れるように物体を移動させ、次の断面を次いで形成して直前の層に接着し、物体を画定する。物体全体が形成されるまで、このプロセスは継続する。本質的にすべての種類の物体形状をこの技術で作成することができる。プログラムされたコマンドの作成を助けるコンピュータの機能を使用して、複雑な形状をより容易に作成し、次いでステレオリソグラフィック物体を形成するサブシステムにそのプログラム信号を送信する。

この方法を実行するステレオリソグラフィマシンは、流体物質、一般に液体またはペーストの状態の放射線感受性樹脂を収容する容器と、上記流体物質の固化に適した放射線を発する、一般に発光型である、上記放射線源と、を本質的に含む。固化されるべき物体の層の位置に対応する、容器の内側の基準表面に、光学ユニットが上記放射線を向ける。このマシンはモデリングプレートをさらに含み、モデリングプレートは、形成されている三次元物体を支持し、三次元物体が拘束され、そして容器に対して垂直に移動させることができ、上記基準表面に隣接する位置に物体の最後の固化層を配置することができるようになっている。その後、次の層のためにこのプロセスが繰り返される。

樹脂をタンク内ではなく、半透明の透明なフィルム上に広げるステレオリソグラフィマシンも知られている。フィルムによりこの層が移動し、たとえばフィルムの下方に配置された線源から発せられる放射線が到達することができる位置にくる。

特許文献１は、樹脂が移動ノズルからフィルム上へ出され、次いでその線源の下に搬送される一方、次の層を印刷するために樹脂の別の層がフィルムの別の部分に塗布される、このようなマシンおよび方法を記載している。同様の技術が特許文献２に記載されており、ここで樹脂分配手段はフィルム自体の一端に固定され、フィルムは樹脂の層を放射線源の近傍に搬送する。

最後に、特許文献３は、フィルムを１つのローラから繰り出して別のローラへ巻き戻すマシンを記載している。２つのローラ間の、このフィルムの直線部分において、繰り出しローラに隣接して配置されたフィーダによって樹脂が広げられ、再びフィルムの中央直線領域において、フィルムの下方に配置された放射線源およびフィルムの上方に配置されたモデリングプレートによって印刷が実行される。このマシンは、フィルムを巻き戻すローラに隣接して配置された、フィルム上に残されて印刷に使用されない樹脂を回収するためのステーションも含む。このステーションは品質検査後に樹脂をフィーダタンク内へ戻す。

本出願人は、樹脂がフィルム上または一般に可撓性の層状要素上に配置される、上記システムにおいて、フィルムが常に最適な清浄な状態にあることが必須であるということに注目してきた。実際、特許文献３は、印刷が行われた後にフィルム巻き戻しローラに隣接して配置された特別な固定スクレーパを提供しており、固定スクレーパは、その縁部で、フィルムの表面に当たり、フィルムから未使用の樹脂を「削り取る」。しかしながら、上記マシンにおいてフィルムは一方向にのみ巻き戻され、クリーニングを実行するスクレーパは、すでに使用されているフィルムの巻き戻しローラに隣接して配置されているのみであり、再利用のために樹脂を収集するような形状であることが留意されるべきである。

国際公開第２０１９２４３８７３号 米国特許第５６５０２６０号明細書 米国特許出願公開第２０１８２００９４８号明細書

本発明の目的はしたがって、一般にフィルムまたは可撓性の積層基板の使用を効率的に扱うステレオリソグラフィック印刷のためのシステムを提供することである。

本発明のさらなる目的は、フィルム上または一般に可撓性の積層基板上の複数の相互に異なる樹脂の層の堆積を、上記樹脂で構成される１つの同じ物体の形成において最適に扱うステレオリソグラフィック印刷のためのシステムを提供することである。

本発明の一態様は、
放射線が照射されると固化するように適合された、基礎放射線に感受性がある少なくとも１つの液体またはペースト状の材料から出発して三次元物体が形成される基準平面を画定する所定の放射線を透過させる底部の少なくとも一部を備えた支持構造と、
上記基準平面の方向に上記放射線を生成するための手段と、
形成される三次元物体を支持し、形成される三次元物体が拘束されるモデリングプレートであって、上記平面に隣接する位置に物体の最後の固化層を配置することが可能になるように、上記平面に実質的に垂直な方向にしたがって固化層を移動させることができる、モデリングプレートと、
上記平面上で上記平面の一端から他端まで移動させることができるフィルムの少なくとも一部と、フィルムの上記一部上の第１の放射線感受性材料の第１のフィーダと、を含む、上記基準平面上に上記放射線感受性材料の少なくとも１つの層を形成するための手段と、
を含む、ステレオリソグラフィック印刷のためのシステムにおいて、
上記形成手段は、この平面のこれらの端部のうちの一方の近傍にそれぞれ配置された少なくとも第１の対の実質的に鉛直に可動なバリアを含み、これらの要素間の距離により基準平面の幅が決まり、上記モデリングプレートは可動なバリア間で実質的に鉛直に移動し、
上記形成手段は、平面に対して可動なバリアの外部に、先端でフィルムに当たる一対のスクレーパをさらに含み、
上記バリアは、フィルムによって予め定められた高さの第１の上昇位置と、バリアの下縁がフィルム自体と接触する第２の位置と、の間で少なくとも移動可能であり、
上記フィルムは上記平面の一端から他端まで両方向に並進可能であり、
フィルム上の上記第１の材料の上記第１のフィーダは、２つのバリアのうちの一方に近接して、バリアとそれぞれのスクレーパとの間の空間に配置され、
基準平面内のフィルム上に配置された放射線感受性材料の層の厚さを調整することによる、および１つの層の印刷ステップからの非固化材料自体の流出を調整することにもよる、フィルムの移動に伴うバリアの移動により、少なくとも１つの第１のフィーダによって、印刷されるべき放射線感受性材料のさらなる層の分配が可能になる
ことを特徴とする、ステレオリソグラフィック印刷のためのシステムに関する。

本発明のさらなる一態様は、少なくとも２つの異なる放射線感受性材料の多数の層を重ね合わせることによって三次元物体を製造するためのステレオリソグラフィック方法に関し、これは、
ａ１）フィルム上に少なくとも２つの材料のうちの第１の材料の層を、第１のフィーダによって上記材料を分配し、上記層を基準平面上でその第１の端部から搬送するように、上記第１のフィーダから離れる第１の方向に上記フィルムを並進させることによって準備するステップと、
ｂ１）この平面上で、上記基準平面の方向に放射線を生成するための手段（４）によって、上記放射線を上記層に選択的に照射するステップと、
ｃ１）上記平面に対して往復移動するモデリングプレートによって上記固化層をフィルムから分離するステップと、
ｄ１）上記第１のフィーダに近づくフィルムの並進方向を逆転させ、その表面から材料を削り取ることによって、非固化残留材料をフィルムから除去するステップと、
ｅ１）上記非固化材料をフィルムから第１のフィーダ内へ吸引するステップと、
ａ２）フィルム上に少なくとも２つの材料のうちの第２の材料の層を、第２のフィーダによって上記材料を分配し、上記層を基準平面上で前記第１の端部とは反対側の一端から搬送するように、上記第２のフィーダから離れる第１の方向に上記フィルムを並進させることによって準備するステップと、
ｂ２）この平面上で、上記基準平面の方向に放射線を生成するための上記手段によって、上記放射線を上記層に選択的に照射するステップと、
ｃ２）上記平面に対して往復移動するモデリングプレートによって上記固化層をフィルムから分離し、先に形成された層に上記層を拘束するステップと、
ｄ２）上記第２のフィーダ（６’）に近づくフィルムの並進方向を逆転させ、その表面から材料を削り取ることによって、残留非固化材料をフィルムから除去するステップと、
ｅ２）上記非固化材料を第２のフィーダ内へ吸引するステップと、
完全な物体が層によって形成されるまで、ステップａ１からｅ１またはａ２からｅ２を繰り返し、各層についてどちらの材料を分配するかを選択するステップと、を含む。本発明によるシステムおよび方法の特徴および利点は、添付の図面を参照して、限定ではなく例示として理解されるべきである、次の説明からより明らかになるであろう。

本発明の第１の実施形態によるシステムの概略図である。 図１の実施形態による三次元物体を印刷する連続ステップを示す。 図１の実施形態による三次元物体を印刷する連続ステップを示す。 図１の実施形態による三次元物体を印刷する連続ステップを示す。 図１の実施形態による三次元物体を印刷する連続ステップを示す。 図１の実施形態による三次元物体を印刷する連続ステップを示す。 図１の実施形態による三次元物体を印刷する連続ステップを示す。 本発明の第２の実施形態によるシステムの２つの異なるステップにおける２つの概略図である。 本発明の第２の実施形態によるシステムの２つの異なるステップにおける２つの概略図である。 本発明の第３の実施形態によるシステムの３つの異なるステップにおける３つの概略図である。 本発明の第３の実施形態によるシステムの３つの異なるステップにおける３つの概略図である。 本発明の第３の実施形態によるシステムの３つの異なるステップにおける３つの概略図である。

上述の図を参照すると、本発明による物体のステレオリソグラフィック印刷のためのシステムは、たとえば発光型、熱型または他のタイプのものとすることができる、材料の状態を変化させることができる放射線が照射されると、たとえば層状に固化するように適合された、基礎放射線に感受性がある液体またはペースト状の物質から出発して三次元物体Ｏが形成される基準平面３を画定する所定の放射線を透過させる底部の少なくとも一部を備えた支持構造２を含む。

このシステムは、上記基準平面の方向に上記放射線を生成するための手段４と、形成される三次元物体を支持し、形成される三次元物体が拘束されるモデリングプレート５であって、上記平面に隣接する位置に物体の最後の固化層を配置することが可能になるように、上記平面に実質的に垂直な方向にしたがって（図に示す軸Ｙに沿って）固化層を移動させることができる、モデリングプレート５と、を含む。

このシステムは、上記平面上で上記平面の一端３ａから他端３ｂまで移動させることができる、好ましくは透明のフィルムＦの少なくとも一部と、フィルムの上記一部上の第１の放射線感受性材料の第１のフィーダ６と、を含む、上記基準平面上に上記放射線感受性材料の少なくとも１つの層を形成するための手段をさらに含む。

上記形成手段は、平面３の上記端部３ａおよび３ｂのうちの一方の近傍にそれぞれ配置された第１の対の実質的に鉛直に可動なバリア（右７および左７’）を含む。

上記要素間の距離により基準平面の幅が決まる。有利には、モデリングプレート５は可動なバリア間で鉛直に移動する。上記バリアは、フィルムによって予め定められた高さの第１の上昇位置と、バリアの下縁がフィルム自体と接触する第２の位置と、の間で少なくとも移動可能である。バリアは既知のアクチュエータ（図示せず）によって移動させる。上記アクチュエータにより、システムを動作させる電子処理ユニットによって予め定められている、バリアの高さを調整することも可能になり得る。

上記形成手段は、可動なバリアの外部に、先端でフィルムに当たる一対のスクレーパ８および８’をさらに含む。

本発明の一態様によれば、フィルムＦは基準平面に関して一端３ａから他端３ｂまで両方向に並進可能である。

上記形成手段は、上記スクレーパの外側で上記平面３の両側に配置され、透明フィルムが往復巻きされる、いずれの方向にも回転することができる少なくとも一対のローラ９および９’をさらに含む。ローラが一方向（たとえば時計回り）に回転すると、一方のローラからフィルムが繰り出されて他方へ巻き上げられ、フィルムが右から左に移動し（図１に示すように）、反対方向（反時計回り）に回転すると、フィルムは左から右に移動する。

ローラは既知のモータ手段（図示せず）によって適切に駆動される。可能であれば、上記形成手段は、フィルムＦがその周りを走行して９０°回転するプーリ１０および１０’を含み、フィルム自体を鉛直からローラ９および９’上へ巻き取りおよび繰り出しすることができるようになっている。

フィルム上への樹脂の第１のフィーダ６は、２つのバリア７または７’のうちの一方の近くに、バリア７または７’のうちの一方とそれぞれのスクレーパ８または８’との間の空間に配置されている。

特に、上記第１のフィーダは、樹脂のためのタンク６１と、バリア７または７’とスクレーパ８または８’との間に配置された分配チャネル６３内へ樹脂を圧送するためのポンプ６２と、を含む。

図１の実施形態において平面のフィーダを提示している方とは反対側で、本発明によるシステムは、それぞれのバリアと反対側のバリアまたはスクレーパとの間に配置された層の印刷に使用されない樹脂を回収するための手段１１を含む。上記回収手段は、回収チャネル１１１、フィルムの近傍に配置されているその吸引口１１２、吸引ポンプ１１３および回収タンク１１４を含む。上記回収手段は、回収された樹脂をフィーダタンク６１に戻す追加の移送チャネル１１５も含む。有利には、不純物から樹脂を濾過するための１つまたは複数の装置１２をこの回収チャネルに沿って設けることができる。

一般に、印刷プロセス中に生成される不純物は、先のステップ中に固化した材料の部分によって特徴付けられる。原因は、たとえば、（ａ）形成中の物体の部分の剥離、（ｂ）支持構造の部分の剥離、（ｃ）材料の自然固化、（ｄ）材料の外部汚染、であり得る。

フィルムの移動に伴うバリア７および７’の移動により、基準平面内のフィルム上に配置された放射線感受性材料の層の厚さが調整されるとともに、１つの層の印刷ステップからの非固化材料自体の流出も調整され、少なくとも１つの第１のフィーダ６によって、印刷されるべき放射線感受性材料のさらなる層の分配が可能になる。

本発明の目的のため、図１、図２ａ～図２ｆにおいて、第１のフィーダ６は基準平面の右に配置され、回収装置１１は基準平面の左に配置されているが、等価的にこれらの位置を逆転させることができるということが留意されるべきである。

図１に示す実施形態におけるシステムは次のように動作する。

第１のステップにおいて、隣接するバリア７を下げた状態に保ちながら、放射線感受性材料を第１のフィーダ６から分配する。これは、ポンプ６２を動作させ、チャネル６３からバリア７とスクレーパ８との間の供給ゾーンＺＡ内のフィルムへと圧送することによって行われる（図２ａ）。この段階で、フィルムは好ましくは静止している。

次に、バリア７を持ち上げ、フィルムＦを移動させる。これは、材料Ｍの層が基準平面内のフィルム上に均一に分配されるまでローラ９および９’を回転させることによって行われる（図２ｂ）。

次のステップは、放射線感受性材料の層を平面上に印刷することである。これは、モデリングプレートを下げ、平面自体の下方に配置された生成手段４によって平面領域を照射し、システムに格納された印刷プログラムによる設計に対応する領域内の放射線感受性材料を固化させることによって行われる（図２ｃ）。

次のステップにおいて、固化層が拘束されているモデリングプレート５を持ち上げる。有利には、バリア７を下げることによって、このステップ中、フィーダ６を通して、フィーダに隣接するバリア７とスクレーパ８との間に含まれる領域に追加の放射線感受性材料を供給することが可能であり、次いで放射線感受性材料を使用して次の層を印刷することができる。実際、この状態において、このゾーンは基準平面から隔離されている（図２ｄ）。

次のステップにおいて、フィーダに隣接するバリア７とは反対側のバリア７’を持ち上げ、印刷によって固化されなかった残留放射線感受性材料ＭＲが、このバリア７’とスクレーパ８’との間のリサイクルゾーンＺＲ内へ運ばれるまで、フィルムＦを並進させる。スクレーパ８’は、このリサイクルゾーンで材料を止めるだけでなく、フィルム表面上の残留物を一掃し、ローラ９’上へ巻き戻されるフィルムが汚染され、巻き戻しが困難になることを防止する。同時に、フィーダ６に隣接するバリア７も上昇させることができ、次の層を印刷するためにフィルムＦ上に均質な放射線感受性材料の別の層を再生することができるようになる（図２ｅ）。

最後に、吸引ポンプ１１３の作用下で、フィルムに近接してその吸引口１１２が配置されている回収チャネル１１１を介して回収ゾーンＺＲから残留放射線感受性材料を回収し、回収タンク１１４内へ運ぶ。回収タンク１１４から、放射線感受性材料は移送チャネルを介して樹脂供給タンク６１に戻される。

ローラ９または９’のうちの一方にあるフィルムの特定のクリーニングおよび／または巻き戻しステップ（完全または部分的）を、１つの印刷ステップと次のステップとの間、またはプロセス間の任意の適切な瞬間に設けることができる。

いくつかの用途において、異なる材料で構成される三次元物体を形成する必要が生じる。たとえば、歯科の分野において、樹脂で作製される歯科補綴物は、外部は交換しようとしている元の歯にできるだけ近い色である必要がある一方、内部は異なる樹脂で作製することができる。

基材層の硬化は、製造されるべき物体の対応する層のデジタルモデルに格納された物体の体積に対応する領域において実行されるのみである。

有利には、上記デジタルモデルは、既知のデジタル描画処理および作成技術によって作製することができる。加えて、上記デジタルモデルの作成は、製造されるべき物体の三次元プロトタイプの走査装置によって実行することができる。必ずではないが、好ましくは、既知の技術による上記デジタルモデルの処理は、本発明による方法の動作中に成長する物体のより大きな安定性を可能にする支持構造を物体の三次元モデルに追加することを含み得る。前述の支持構造は、ステレオリソグラフィマシンによって作製される三次元物体の一体部分になり、その作成後に物体の残りから分離される。

前述の放射線生成手段は、ＤＬＰ（デジタル光処理）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＬＣＯＳ（シリコン上液晶）およびＤ－ＩＬＡ（直接駆動画像光増幅器）、ならびに電子ビームエミッタ（ＥＢＭ）および他の放射線源のようなプロジェクタ技術を含む。

本発明のさらなる一実施形態が図３ａおよび図３ｂに示され、第１のフィーダとは反対側のバリア７’に近接して、基準平面に対してその外側に（上記図に示すように左側に）配置され、バリア７’とそれぞれのスクレーパ８’との間に含まれる、第２の放射線感受性材料Ｍ２のための第２のフィーダ６’を含む。この第２のフィーダ６’は有利には回収手段１１の代わりに配置される。

上記第２のフィーダは、第２の放射線感受性材料のためのタンク６１’と、バリア７’に隣接して配置された分配チャネル６３’内へ放射線感受性材料を圧送または吸引するための可逆ポンプ６２’と、を含む。この第２のフィーダ６’は有利には、第１のフィーダ６のタンクに収容される第１の放射線感受性材料Ｍ１とは異なるタイプのものであってもよい第２の放射線感受性材料を収容する。

同様に、第１のフィーダも、バリア７に隣接して配置された送達チャネル６３内へ放射線感受性材料を圧送または吸引するための可逆ポンプ６２を含む。

この実施形態において、システムが２つの異なるタイプの材料で動作することが可能になるように可逆ポンプが必要である。実際、基準平面上の材料の変更を扱うため、１つの層の先のステップから残っている材料を吸引し、次いで他のタイプの材料で次の層を置く必要がある。

ローラの、ひいてはフィルムＦの動き、および可動なバリアの位置は、フィーダのどちらが、配置および印刷されるべき放射線感受性材料を送達するかに基づいて決定される。特に、図３ａの構成において放射線感受性材料が第１のフィーダ６によって分配されるとき、フィルムの並進は右から左であるが、放射線感受性材料が第２のフィーダ６’によって分配されるとき、フィルムの並進は左から右である。

この実施形態において、少なくとも２つの異なる放射線感受性材料の多数の層を重ね合わせることによって三次元物体を製造するためのステレオリソグラフィ法を実行するためのステップは、
フィルム（Ｆ）上に少なくとも２つの材料のうちの第１の材料の層を、第１のフィーダ（６）によって上記材料を分配し、（その間またはその後）（図３ａにおいて矢印によって示すように）上記層を基準平面（３）上でその第１の端部（３ａ）から搬送するように、上記第１のフィーダ（６）から離れる第１の方向に上記フィルムを並進させることによって準備するステップと、
この平面上で、上記基準平面の方向に光放射線を生成するための手段（４）によって、上記放射線を上記層に選択的に照射するステップと、
上記平面に対して往復移動するモデリングプレート（５）によって上記固化層をフィルムから分離するステップと、
上記第１のフィーダ（６）に近づくフィルムの並進方向を逆転させ、その表面から材料を削り取ることによって、非固化残留材料をフィルムから除去するステップと、
上記非固化材料をフィルムから第１のフィーダ内へ吸引するステップと、
フィルム（Ｆ）上に少なくとも２つの材料のうちの第２の材料の層を、第２のフィーダ（６’）によって上記材料を分配し、（同時にまたはその後）（図３ｂにおいて矢印によって示すように）上記層を基準平面（３）上で前記第１の端部（３ａ）とは反対側の一端（３ｂ）から搬送するように、上記第２のフィーダ（６’）から離れる第１の方向に上記フィルムを並進させることによって準備するステップと、
この平面上で、上記基準平面の方向に光放射線を生成するための上記手段（４）によって、上記放射線をこの層に選択的に照射するステップと、
上記平面に対して往復移動するモデリングプレート（５）によって上記固化層をフィルムから分離し、先に形成されたものに上記層を拘束するステップと、
上記第２のフィーダ（６’）に近づくフィルムの並進方向を逆転させ、その表面から材料を削り取ることによって、残留非固化材料をフィルムから除去するステップと、
上記非固化材料を第２のフィーダ内へ吸引するステップと、
を含む。

完全な物体が層状に形成されるまで、各個々の層にどちらの材料を分配するかを選択することによって、先のステップを周期的に繰り返すことができる。

さらに、フィーダ６および６’からの上記材料の送達、およびその並進（同時またはその後）は、材料のタイプおよび一貫性に依存し得る。

第１の材料が第１のフィーダ６によって分配されるとき、フィーダに隣接するバリア７が上昇し、基準平面３上に配置されたフィルムＦ上に形成されるべき材料の層の高さを調整する一方、反対側のバリア７’はフィルムと接触したままになり、材料の流れを阻止することができる。あるいは、バリア７’を持ち上げることもでき、材料の流れは、フィルムと常に接触したままであるスクレーパ８’によってさらに阻止される。これにより、対応する回収ゾーンにおける材料自体の蓄積が始まる。バリア７および７’の両方が同じ量だけ上昇するであろうことを考慮すると、この技術は、フィルム内の材料の厚さを一定に維持することに役立つはずである。

さらに、物体が２つの異なる材料で作製されるとき、物体の同じ層が２つ以上の材料で構成されてもよい。この場合、モデリングプレートを適切に配置することによって、第１の材料および第２の材料を同じ層上に堆積させてこれらを固化させることが可能になる。実際、第１の材料からなる層の部分がフィルム上に配置されて固化した後、第２の材料からなる層の部分がフィルム上に配置され、これらの層の２つの部分が、物体を構築する正しい位置に互いに位置合わせされるようにモデリングプレートを配置することによって、選択的に固化される。

次いで、フィルムに第２の材料を堆積させてから、第１の材料の部分が固化した位置にモデリングプラットフォームが配置され、したがって形成されるべき物体の同じ平らな部分に配置され、それぞれ選択的に照射される２つ（またはそれ以上）の材料で構成される層の生成が可能になる。

同様に、第２の材料が第２のフィーダ６’によって分配されるとき、フィーダに隣接するバリア７’が上昇し、基準平面３上に配置されたフィルムＦ上に形成されるべき材料の層の高さを調整する一方、反対側のバリア７がフィルムと接触し、材料の流れを阻止する。

図３ａおよび図３ｂの実施形態において説明および例示するものと同様に、いくつかの用途において、２つより多くの異なる材料で構成される三次元物体を形成する必要が生じる。

２つ以上の材料の堆積、照射、分離および回収のステップは、２つ以上の選択的に固化される材料で構成される層を同じ層の厚さに生成するため、軸Ｙに沿った同じ位置にモデリングプレート５を再配置することによって連続的に実行することができる。

次のような例があり得る。
・物体のための第１の材料、および支持構造のための第２の材料。
・物体の強固な部分のための第１の材料、および物体の柔軟な部分のための第２の材料。
・物体の絶縁部分のための第１の材料、および物体の導電部分のための第２の材料。
・物体のための第１の材料、および支持構造を容易に除去するための第２の水溶性材料。
・物体の特定の部分のための第１の色の材料、および物体の特定の部分のための第２の色の材料。

図４ａ、図４ｂおよび図４ｃは、本発明のさらなる一実施形態を示し、平面の第１のフィーダ６とは反対側に配置された放射線感受性材料の第２のフィーダ６’と、基準平面３に対してこの第２のフィーダ６’の外部に配置された第３のフィーダ６”と、を含む。

第２のフィーダおよび第３のフィーダは両方とも、第２の放射線感受性材料Ｍ２および第３の放射線感受性材料Ｍ３のためのそれぞれのタンク６１’または６１”と、放射線感受性材料を送達チャネル６３’または６３”内へ圧送または吸引するための可逆ポンプ６２’または６２”と、を含む。

この実施形態においても、システムが少なくとも２つの異なるタイプの材料で動作することが可能になるように可逆ポンプが必要である。実際、基準平面上の材料の変更を扱うため、１つの層の先のステップから残っている材料を吸引し、次いで他のタイプの材料で次の層を置く必要がある。

この実施形態において、放射線感受性材料の少なくとも１つの層を形成するための手段は、第２のフィーダ６’の分配／吸引チャネル６３’と第３のフィーダのバリア７”との間に配置されたさらなる可動なバリア１３を含む。この追加の可動なバリアの存在は、第３のフィーダ６”からの材料の分配／吸引を可能にするために必要であり、この状態において第２のフィーダに隣接するバリア７’およびこの追加のバリアの両方が材料を通過させるように上昇する。

この３つの供給源の実施形態において、第２の（２つの供給源）実施形態による方法において示したステップに、
・フィルム（Ｆ）上に少なくとも２つの材料のうちの第３の材料の層を、第３のフィーダ（６”）によって上記材料を分配し、（同時にまたはその後）上記層を基準平面（３）上で一端（３ａまたは３ｂ）から搬送するように、上記第３のフィーダ（６”）から離れる第１の方向に上記フィルムを並進させることによって準備するステップと、
・この平面上で、上記基準平面の方向に光放射線を生成するための上記手段（４）によって、上記放射線をこの層に選択的に照射するステップと、
・上記平面に対して往復移動するモデリングプレート（５）によって上記固化層をフィルムから分離し、先に形成されたものに上記層を拘束するステップと、
・上記第３のフィーダ（６”）に近づくフィルムの並進方向を逆転させ、その表面から材料を削り取ることによって、残留非固化材料をフィルムから除去するステップと、
・上記非固化材料を第３のフィーダ内へ吸引するステップと、
を追加せねばならない。

第３のフィーダ６”は、図４ａ～図４ｃにおいて第２のフィーダ６’に隣接して（平面３と同じ端部に）描かれているが、追加のバリア１３を第１のフィーダ側に配置することによって、等価的に第１のフィーダに隣接して配置することができる。

最後に、基準平面３の両側に常に配置される、異なる放射線感受性材料のための追加のフィーダを提供する実施形態は、同じ論理スキームに従い、本発明の範囲内に含まれる。

２ 支持構造
３ 基準平面
３ａ 一端
３ｂ 他端
４ 生成手段
５ モデリングプレート
６ 第１のフィーダ
６１ タンク
６２ ポンプ
６’ 第２のフィーダ
６１’ タンク
６２’ 可逆ポンプ
６３’ 分配チャネル
６” 第３のフィーダ
６１” タンク
６２” 可逆ポンプ
６３” 送達チャネル
７ バリア
７’ バリア
８ スクレーパ
８’ スクレーパ
９ ローラ
９’ ローラ
１０ プーリ
１０’ プーリ
１１ 回収手段
１１１ 回収チャネル
１１２ 吸引口
１１３ 吸引ポンプ
１１４ 回収タンク
１１５ 移送チャネル
１２ 濾過装置
１３ バリア

Claims (13)

1. 放射線が照射されると固化するように適合された、基礎放射線に感受性がある少なくとも１つの液体またはペースト状の材料から出発して三次元物体が形成される基準平面（３）を画定する所定の放射線を透過させる底部の少なくとも一部を備えた支持構造（２）と、
   前記基準平面の方向に前記放射線を生成するための手段（４）と、
   形成される前記三次元物体を支持し、形成される前記三次元物体が拘束されるモデリングプレート（５）であって、前記平面に隣接する位置に前記物体の最後の固化層を配置することが可能になるように、前記平面に実質的に垂直な方向にしたがって固化層を移動させることができる、モデリングプレート（５）と、
   前記平面上で前記平面の一端（３ａ）から他端（３ｂ）まで移動させることができるフィルム（Ｆ）の少なくとも一部と、フィルムの前記一部上の第１の放射線感受性材料の第１のフィーダ（６）と、を含む、前記基準平面上に前記放射線感受性材料の少なくとも１つの層を形成するための手段と、
   を含む、ステレオリソグラフィック印刷のためのシステムにおいて、
   前記形成手段は、前記平面（３）のこれらの端部（３ａ、３ｂ）のうちの一方の近傍にそれぞれ配置された少なくとも第１の対の実質的に鉛直に可動なバリア（７、７’）を含み、これらの要素間の距離により前記基準平面の幅が決まり、前記モデリングプレート（５）は前記可動なバリア間で実質的に鉛直に移動し、
   前記形成手段は、前記平面（３）に対して前記可動なバリアの外部に、先端で前記フィルムに当たる一対のスクレーパ（８、８’）をさらに含み、
   前記バリアは、前記フィルムによって予め定められた高さの第１の上昇位置と、前記バリアの下縁が前記フィルム自体と接触する第２の位置と、の間で少なくとも移動可能であり、
   前記フィルムは前記平面の一端（３ａ）から他端（３ｂ）まで両方向に並進可能であり、
   前記フィルム上の前記第１の材料の前記第１のフィーダ（６）は、前記２つのバリア（７、７’）のうちの一方の近くで、前記バリアとそれぞれの前記スクレーパ（８、８’）との間の空間に配置され、
   前記基準平面内の前記フィルム上に配置された前記放射線感受性材料の前記層の厚さを調整することによる、および１つの層の印刷ステップからの非固化材料自体の流出を調整することにもよる、前記フィルムの移動に伴う前記バリアの移動により、前記少なくとも１つの第１のフィーダ（６）によって、印刷されるべき放射線感受性材料のさらなる層の分配が可能になる
   ことを特徴とする、ステレオリソグラフィック印刷のためのシステム。
2. 前記形成手段は、少なくとも一対のローラ（９、９’）を含み、前記少なくとも一対のローラ（９、９’）は、前記スクレーパ（８、８’）の外部で前記平面（３）の両側に配置され、放射線透過性フィルムが相互に巻き付けられ、両回転方向に回転することができる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１のフィーダは、樹脂のためのタンク（６１）と、前記バリア（７または７’）と前記スクレーパ（８または８’）との間に配置された分配チャネル（６３）内へ前記樹脂を圧送するためのポンプ（６２）と、を含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記平面（３）の前記第１のフィーダ（６）を有する方とは反対側に配置された、層の印刷に使用されない前記フィルム上の前記材料の回収手段（１１）を含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記回収手段は、回収チャネル（１１１）、前記フィルムの近傍に配置されているその吸引口（１１２）、吸引ポンプ（１１３）、回収タンク（１１４）、および回収された前記樹脂を前記フィーダタンク（６１）内へ戻す移送チャネル（１１５）を含む、請求項４に記載のシステム。
6. 前記形成手段は、前記フィルム自体を鉛直から前記ローラ上に巻き取りおよび繰り出しすることが可能になるように、前記フィルム（Ｆ）がその周りを走行して９０°回転するプーリ（１０、１０’）を含む、請求項２に記載のシステム。
7. 前記第１のフィーダ（６）に隣接する前記バリアとは反対側の前記バリア（７’）に近接して配置され、前記バリア（７’）とそれぞれの前記スクレーパ（８’）との間に配置された、前記第１の放射線感受性材料とは異なる第２の放射線感受性材料の第２のフィーダ（６’）を含む、請求項１に記載のシステム。
8. 前記第２のフィーダは、第２の放射線感受性材料のためのタンク（６１’）と、前記バリア（７’）に隣接して配置された分配チャネル（６３’）内へ前記放射線感受性材料を圧送または吸引するための可逆ポンプ（６２’）と、を含む、請求項７に記載のシステム。
9. 前記第１のフィーダの前記ポンプは、前記分配チャネル（６３）から前記放射線感受性材料を圧送または吸引するための可逆ポンプ（６２）である、請求項８に記載のシステム。
10. 前記基準平面（３）に対して前記第２のフィーダ（６’）の外部に配置された、前記第１の放射線感受性材料および前記第２の放射線感受性材料とは異なる第３の放射線感受性材料の第３のフィーダ（６”）を含む、請求項７に記載のシステム。
11. 前記第３のフィーダは、第３の放射線感受性材料のためのタンク（６１”）と、前記放射線感受性材料を分配チャネル（６３”）内へ圧送または吸引するための可逆ポンプ（６２”）と、を含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 放射線感受性材料の少なくとも１つの層を形成するための前記手段は、前記第２のフィーダ（６’）の前記分配／吸引チャネル（６３’）と前記第３のフィーダに隣接する前記バリア（７”）との間に配置されたさらなる可動なバリア（１３）を含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 少なくとも２つの異なる放射線感受性材料の多数の層を重ね合わせることを通して三次元物体を製造するためのステレオリソグラフィック方法であって、
    ａ１）フィルム（Ｆ）上に前記少なくとも２つの材料のうちの第１の材料の層を、第１のフィーダ（６）によって前記材料を分配し、前記層を基準平面（３）上でその第１の端部（３ａ）から搬送するように、前記第１のフィーダ（６）から離れる第１の方向に前記フィルムを並進させることによって準備するステップと、
    ｂ１）前記平面上で、前記基準平面の方向に放射線を生成するための手段（４）によって、前記放射線を前記層に選択的に照射するステップと、
    ｃ１）前記平面に対して往復移動するモデリングプレート（５）によって前記固化層を前記フィルムから分離するステップと、
    ｄ１）前記第１のフィーダ（６）に近づく前記フィルムの並進方向を逆転させ、前記フィルムの表面から前記材料を削り取ることによって、非固化残留材料を前記フィルムから除去するステップと、
    ｅ１）前記非固化材料を前記フィルムから前記第１のフィーダ内へ吸引するステップと、
    ａ２）前記フィルム（Ｆ）上に前記少なくとも２つの材料のうちの第２の材料の層を、第２のフィーダ（６’）によって前記材料を分配し、前記層を前記基準平面（３）上で前記第１の端部（３ａ）とは反対側の一端（３ｂ）から搬送するように、前記第２のフィーダ（６’）から離れる第１の方向に前記フィルムを並進させることによって準備するステップと、
    ｂ２）前記平面上で、前記基準平面の方向に放射線を生成するための前記手段（４）によって、前記放射線を前記層に選択的に照射するステップと、
    ｃ２）前記平面に対して往復移動する前記モデリングプレート（５）によって前記固化層を前記フィルムから分離し、先に形成された層に前記層を拘束するステップと、
    ｄ２）前記第２のフィーダ（６’）に近づく前記フィルムの並進方向を逆転させ、前記フィルムの表面から前記材料を削り取ることによって、前記残留非固化材料を前記フィルムから除去するステップと、
    ｅ２）前記非固化材料を前記第２のフィーダ内へ吸引するステップと、
    完全な物体が層によって形成されるまで、ステップａ１からｅ１またはａ２からｅ２を繰り返し、各層についてどちらの材料を分配するかを選択するステップと、
    を含む、方法。

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