JP5480907B2 - 層内で物体を構築するために光重合性材料を処理するためのデバイスおよび方法 - Google Patents
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Description
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
リソグラフィベースの生成的加工、例えば、ラピッドプロトタイピングを使用して、層内に物体(27)を構築するために、光重合性材料(5;55;105)を処理するためのデバイスであって、
光重合性材料(5;55;105)を充填可能な、少なくとも部分的に、透過的または半透明的に形成される水平底面(6;56;106)を伴う、槽(4;64;104)と、
上記槽底面(6;56;106)上方の設定可能高度に保持される、水平構築プラットフォーム(12;62)と、
所定の幾何学形状を伴う、強度パターンによって、上記構築プラットフォーム(12;62)上の表面の位置選択的曝露に対して制御可能な、曝露ユニット(10;60)と、
上記曝露ユニット(10;60)を制御することによって、連続曝露ステップにおいて、それぞれ、所定の幾何学形状を伴って、上記構築プラットフォーム(12;62)上に交互に位置する層(28)を重合し、層(28)のための各曝露ステップ後、このように、上記層幾何学形状のシーケンスから生じる所望の形態に、上記物体(27)を連続的に構築するために、上記槽底面(6;56;106)に対する上記構築プラットフォーム(12;62)の相対的位置を調節するように配列される、制御ユニット(11;61)と、
を備え、上記槽(4;54;104)は、上記曝露ユニット(10;60)および上記構築プラットフォーム(12;62)に対して水平に移動可能であって、給送デバイス(8;58;108)が提供され、上記制御ユニット(11;61)の制御下、光重合性材料(5;55;105)を上記少なくとも1つの槽(4;54;104)中に放出し、上記曝露ユニット(10;60)および上記構築プラットフォーム(12;62)は、上記給送デバイス(8;58;108)からある距離に水平に配列され、上記制御ユニットは、連続曝露ステップの合間に、このように、上記給送デバイス(8;58;108)によって、上記槽底面上に放出された光重合性材料(5;55;105)を上記曝露ユニット(10;60)と上記構築プラットフォーム(12;62)との間の領域中に至らせるために、駆動部(28)によって、水平面上で所定のように、上記槽(4;54;104)を移動させるように配列されることを特徴とする、デバイス。
(項目2)
圧着デバイス(26;76;126)、特に、ドクターブレードまたはローラが、移動方向に、上記給送デバイス(8;58;108)と、上記曝露ユニット(10)および上記構築プラットフォーム(12;62)との間に配置され、上記槽底面(6;56;106)上方のその高度は、設定可能であることを特徴とする、項目1に記載のデバイス。
(項目3)
上記曝露ユニット(10;60)は、少なくとも部分的に、下方からの透明または半透明槽底面(6)の曝露のために、上記槽底面(6;56;106)の下方に配列され、上記構築プラットフォーム(12;62)は、上記制御ユニット(11;61)によって、高度が調節可能なように、上記槽底面(6;56;106)上方の昇降機構(14;64;114)上に保持されることを特徴とする、上記いずれかの項目に記載のデバイス。
(項目4)
上記制御ユニットは、上記昇降機構(14;64;114)によって、上記層(28)の厚度(21)、具体的には、上記構築プラットフォーム(12;62)または最後に形成された層と上記槽底面(6;56;106)との間の距離を設定するように配列されることを特徴とする、上記いずれかの項目に記載のデバイス。
(項目5)
上記昇降機構(14;64;114)によって、上記構築プラットフォーム(12;62)上に付与される力を測定し、測定結果を上記制御ユニット(11;61)に送信可能である、力変換器(29;79)が、上記昇降機構(14;64;114)内に存在し、上記制御ユニット(11;61)に接続され、上記制御ユニット(11;61)は、所定の力プロファイルに伴って、上記構築プラットフォーム(12;62)を移動させるように配列されることを特徴とする、項目3および4いずれかの項目に記載のデバイス。
(項目6)
上記槽(4)は、回転中心垂直軸(22)を中心として回転可能に搭載され、上記曝露ユニット(10)は、上記槽底面(6)および上記構築プラットフォーム(12)の下方に位置し、上記給送デバイス(8)および上記圧着デバイス(26)は、その上方に位置し、上記回転垂直軸(22)に対して、半径方向に偏移され、駆動部(24)が提供され、上記制御ユニット(11)の制御下、連続曝露ステップの合間に、上記回転中心軸(22)を中心として、所定の角度だけ上記槽(4)を転動可能であることを特徴とする、上記いずれかの項目に記載のデバイス。
(項目7)
上記槽(54)は、線に沿って移動可能なように搭載され、駆動部(74)が提供され、連続曝露ステップの合間に、上記制御ユニット(61)の制御下、所定の距離だけ上記槽(54)を変位可能であることを特徴とする、上記いずれかの項目に記載のデバイス。
(項目8)
発光ダイオード(23;73)が、上記曝露ユニット(10;60)の光源としての役割を果たすことを特徴とする、上記いずれかの項目に記載のデバイス。
(項目9)
上記発光ダイオード(23;73)は、異なる光学波長を伴う光を放射することを特徴とする、項目8に記載のデバイス。
(項目10)
上記曝露ユニット(10;60)はまた、曝露面積を走査する光センサの形態、または曝露面積を記録するCCDカメラの形態である、少なくとも1つの参照センサ(1;51)を有し、上記制御ユニット(11;61)は、較正ステップにおいて、補償マスクを計算し、上記曝露面積全体において均一強度を達成するために、上記曝露面積全体にわたって、所定の上記曝露ユニット(10;60)のための制御信号によって、上記曝露面積を曝露し、上記参照センサ(1;51)によって、上記曝露面積内で記録される強度パターンを使用することによって、動作するように配列されることを特徴とする、上記いずれかの項目に記載のデバイス。
(項目11)
それぞれ、複数の材料(105)のうちの1つに対して、給送デバイス(108)に割り当てられる、複数の槽(104)と、上記制御ユニット(111)の制御下、上記曝露ユニットと上記構築プラットフォームとの間で選択された所定のシーケンスにおいて、その都度、上記槽(104)のうちの1つを移動させる、駆動部と、が存在し、上記移動は、槽が隣接して配列される場合、線形移動であって、または複数の槽(104)が湾曲経路に沿って配列される場合、回転移動であることを特徴とする、上記いずれかの項目に記載のデバイス。
(項目12)
光重合性材料(5)のための上記給送デバイス(8)は、光重合性材料(5)を伴うカートリッジ(9)を交換可能に挿入するための受容部を有することを特徴とする、上記いずれかの項目に記載のデバイス。
(項目13)
リソグラフィベースの生成的加工、例えば、ラピッドプロトタイピングを使用して、層内に物体(27)を構築するために、光重合性材料(5;55;105)を処理するための方法であって、特に、透過的または半透明的に形成される、水平底面(6;56;106)を伴う、少なくとも1つの槽(4;54;104)内に設置される、光重合性材料(5;55;105)の層(28)が、曝露面積内の曝露によって、所定の幾何学形状を伴って、槽(4;54;104)中に突出する、少なくとも1つの水平構築プラットフォーム(12;62)上に重合され、
上記構築プラットフォーム(12;62)は、後続層の形成のために、垂直に変位され、
光重合性材料(5;55;105)が、最後に形成された層(28)上に新しく給送され、
上記ステップを反復することによって、上記物体(27)は、上記層幾何学形状のシーケンスから生じる所望の形態として、上記層内に構築され、
上記槽(4;54;104)は、給送位置へと水平に移動可能であって、上記少なくとも1つの槽(4;54;104)が、上記曝露面積が、上記構築プラットフォーム(12;62)の下方かつ上記曝露ユニット(10;60)の上方に設置され、上記曝露が生じる、曝露位置に移動される前に、給送デバイス(8)は、上記槽底面(6;56;106)の少なくとも曝露面積上に光重合性材料(5;55;105)を放出することを特徴とする、方法。
(項目14)
上記給送された材料(5;55;105)の分布は、上記槽底面(6;56;106)上、特に、上記曝露面積上の所定の層厚(33)内に生じる一方、上記給送位置から上記曝露位置への上記槽(4;54;104)の移動は、上記給送デバイス(8;58;108)と、上記曝露ユニット(10;60)および上記構築プラットフォーム(12;62)との間に配列される、圧着デバイス(26;76;126)、例えば、ドクターブレードまたはローラの補助を受けて行われ、上記槽底面(6;56;106)上方のその高度は、設定可能であることを特徴とする、項目13に記載の方法。
(項目15)
上記材料(5;55;105)の層厚は、昇降機構(14;64;114)の補助を受けて、上記構築プラットフォーム(12;62)と上記槽底面(6;56;106)との間の距離によって設定され、光重合性材料の新たな給送後、その上に形成された層(該当する場合)とともに、上記構築プラットフォーム(12;62)を上記新しく給送された光重合性材料(5;55;105)中に再び降下させることによって、光重合性材料が、上記槽底面(6;56;106)に対して、残留中間空間から変位され、上記制御ユニット(11;61)の制御下、所定のように、上記降下された下面と上記槽底面との間の残留距離を設定することを特徴とする、項目14に記載の方法。
(項目16)
上記構築プラットフォーム(12;62)の上昇および/または降下は、力制御下、所定の力プロファイルに従って生じることを特徴とする、項目15に記載の方法。
(項目17)
上記槽(4)は、回転可能に搭載され、連続層構築ステップの合間に、上記垂直軸(22)を中心として、所定の角度だけ転動されることを特徴とする、項目13から16のいずれかに記載の方法。
(項目18)
上記槽(54)は、側方に移動可能であって、連続層構築ステップの合間に、所定の距離にわたって、水平に移動されるように搭載される、項目13から16のいずれかに記載の方法。
(項目19)
複数の異なる材料(105)が、それぞれ、上記複数の材料(105)のうちの1つを伴う給送デバイス(108)に割り当てられ、上記曝露ユニットと上記構築プラットフォームとの間で選択されたシーケンスにおいて移動される、複数の槽(104)によって、連続層構築ステップにおける選択可能シーケンスにおいて、層を構築するために使用され、上記移動は、複数の槽(104)が湾曲経路に沿って配列される場合、回転移動であって、上記槽が直線に沿って配列される場合、線形移動である、項目13から18のいずれかに記載の方法。
Claims (17)
- リソグラフィベースの生成的加工、例えば、ラピッドプロトタイピングを使用して、層内に物体(27)を構築するために、光重合性材料(5;55;105)を処理するためのデバイスであって、
光重合性材料(5;55;105)を充填可能な、少なくとも部分的に、透過的または半透明的に形成される水平底面(6;56;106)を伴う、槽(4;64;104)と、
前記槽底面(6;56;106)上方の調節可能高度に保持される、水平構築プラットフォーム(12;62)と、
所定の幾何学形状を伴う、強度パターンによって、前記構築プラットフォーム(12;62)上の表面の位置選択的曝露に対して制御可能な、曝露ユニット(10;60)と、
前記曝露ユニット(10;60)を制御することによって、連続曝露ステップにおいて、それぞれ、所定の幾何学形状を伴って、前記構築プラットフォーム(12;62)上に交互に位置する層(28)を重合し、層(28)のための各曝露ステップ後、このように、前記層幾何学形状のシーケンスから生じる所望の形態に、前記物体(27)を連続的に構築するために、前記槽底面(6;56;106)に対する前記構築プラットフォーム(12;62)の相対的位置を調節するように配列される、制御ユニット(11;61)と、
を備え、前記槽(4;54;104)は、前記曝露ユニット(10;60)および前記構築プラットフォーム(12;62)に対して水平に移動可能であって、給送デバイス(8;58;108)が提供され、前記制御ユニット(11;61)の制御下、光重合性材料(5;55;105)を前記少なくとも1つの槽(4;54;104)中に放出し、前記曝露ユニット(10;60)および前記構築プラットフォーム(12;62)は、前記給送デバイス(8;58;108)からある距離に水平に配列され、前記制御ユニットは、連続曝露ステップの合間に、このように、前記給送デバイス(8;58;108)によって、前記槽底面上に放出された光重合性材料(5;55;105)を前記曝露ユニット(10;60)と前記構築プラットフォーム(12;62)との間の領域中に至らせるために、駆動部(28)によって、水平面上で所定のように、前記槽(4;54;104)を移動させるように配列され、前記曝露ユニット(10;60)は、少なくとも部分的に、下方からの透明または半透明槽底面(6)の曝露のために、前記槽底面(6;56;106)の下方に配列され、前記構築プラットフォーム(12;62)は、前記制御ユニット(11;61)によって、高度が調節可能なように、前記槽底面(6;56;106)上方の昇降機構(14;64;114)上に保持されること、前記制御ユニットは、前記昇降機構(14;64;114)によって、前記層(28)の厚度(21)であって、ここで、該厚度は、前記構築プラットフォーム(12;62)または最後に形成された層の下面と前記槽底面(6;56;106)との間の距離である、厚度(21)を設定するように配列されること、光重合性材料の新たな給送後、前記構築プラットフォーム(12;62)を前記新しく給送された光重合性材料(5;55;105)中に降下させることによって、光重合性材料が、前記槽底面(6;56;106)に対して、残留中間空間から変位され、前記制御ユニット(11;61)の制御下、所定のように、前記降下された下面と前記槽底面との間の残留距離を設定することを特徴とする、デバイス。 - 圧着デバイス(26;76;126)、特に、ドクターブレードまたはローラが、移動方向に、前記給送デバイス(8;58;108)と、前記曝露ユニット(10)および前記構築プラットフォーム(12;62)との間に配置され、前記槽底面(6;56;106)上方のその高度は、設定可能であることを特徴とする、請求項1に記載のデバイス。
- 前記昇降機構(14;64;114)によって、前記構築プラットフォーム(12;62)上に付与される力を測定し、測定結果を前記制御ユニット(11;61)に送信可能である、力変換器(29;79)が、前記昇降機構(14;64;114)内に存在し、前記制御ユニット(11;61)に接続され、前記制御ユニット(11;61)は、所定の力プロファイルに伴って、前記構築プラットフォーム(12;62)を移動させるように配列されることを特徴とする、請求項1に記載のデバイス。
- 前記槽(4)は、回転中心垂直軸(22)を中心として回転可能に搭載され、前記曝露ユニット(10)は、前記槽底面(6)および前記構築プラットフォーム(12)の下方に位置し、前記給送デバイス(8)および前記圧着デバイス(26)は、その上方に位置し、前記回転垂直軸(22)に対して、半径方向に偏移され、駆動部(24)が提供され、前記制御ユニット(11)の制御下、連続曝露ステップの合間に、前記回転中心軸(22)を中心として、所定の角度だけ前記槽(4)を転動可能であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載のデバイス。
- 前記槽(54)は、線に沿って移動可能なように搭載され、駆動部(74)が提供され、連続曝露ステップの合間に、前記制御ユニット(61)の制御下、所定の距離だけ前記槽(54)を変位可能であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のデバイス。
- 発光ダイオード(23;73)が、前記曝露ユニット(10;60)の光源としての役割を果たすことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のデバイス。
- 前記発光ダイオード(23;73)は、異なる光学波長を伴う光を放射することを特徴とする、請求項6に記載のデバイス。
- 前記曝露ユニット(10;60)はまた、曝露面積を走査する光センサの形態、または曝露面積を記録するCCDカメラの形態である、少なくとも1つの参照センサ(1;51)を有し、前記制御ユニット(11;61)は、較正ステップにおいて、補償マスクを計算し、前記曝露面積全体において均一強度を達成するために、前記曝露面積全体にわたって、所定の前記曝露ユニット(10;60)のための制御信号によって、前記曝露面積を曝露し、前記参照センサ(1;51)によって、前記曝露面積内で記録される強度パターンを使用することによって、動作するように配列されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のデバイス。
- それぞれ、複数の材料(105)のうちの1つに対して、給送デバイス(108)に割り当てられる、複数の槽(104)と、前記制御ユニット(111)の制御下、前記曝露ユニットと前記構築プラットフォームとの間で選択された所定のシーケンスにおいて、その都度、前記槽(104)のうちの1つを移動させる、駆動部と、が存在し、前記移動は、槽が隣接して配列される場合、線形移動であって、または複数の槽(104)が湾曲経路に沿って配列される場合、回転移動であることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載のデバイス。
- 光重合性材料(5)のための前記給送デバイス(8)は、光重合性材料(5)を伴うカートリッジ(9)を交換可能に挿入するための受容部を有することを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載のデバイス。
- リソグラフィベースの生成的加工、例えば、ラピッドプロトタイピングを使用して、層内に物体(27)を構築するために、光重合性材料(5;55;105)を処理するための方法であって、水平底面(6;56;106)を伴う、少なくとも1つの槽(4;54;104)内に設置される、光重合性材料(5;55;105)の層(28)が、曝露面積内の曝露によって、所定の幾何学形状を伴って、槽(4;54;104)中に突出する、少なくとも1つの水平構築プラットフォーム(12;62)上に重合され、
前記構築プラットフォーム(12;62)は、後続層の形成のために、垂直に変位され、
光重合性材料(5;55;105)が、最後に形成された層(28)上に新しく給送され、
前記ステップを反復することによって、前記物体(27)は、前記層幾何学形状のシーケンスから生じる所望の形態として、前記層内に構築され、
前記槽(4;54;104)は、給送位置へと水平に移動可能であって、前記少なくとも1つの槽(4;54;104)が、前記曝露面積が、前記構築プラットフォーム(12;62)の下方かつ前記曝露ユニット(10;60)の上方に設置され、前記曝露が生じる、曝露位置に移動される前に、給送デバイス(8)は、前記槽底面(6;56;106)の少なくとも曝露面積上に光重合性材料(5;55;105)を放出すること、前記材料(5;55;105)の層厚は、昇降機構(14;64;114)の補助を受けて、前記構築プラットフォーム(12;62)と前記槽底面(6;56;106)との間の距離によって設定され、光重合性材料の新たな給送後、前記構築プラットフォーム(12;62)を前記新しく給送された光重合性材料(5;55;105)中に降下させることによって、光重合性材料が、前記槽底面(6;56;106)に対して、残留中間空間から変位され、前記制御ユニット(11;61)の制御下、所定のように、前記降下された下面と前記槽底面との間の残留距離を設定することを特徴とする、方法。 - 前記給送された材料(5;55;105)の分布は、前記槽底面(6;56;106)上、特に、前記曝露面積上の所定の層厚(33)内に生じる一方、前記給送位置から前記曝露位置への前記槽(4;54;104)の移動は、前記給送デバイス(8;58;108)と、前記曝露ユニット(10;60)および前記構築プラットフォーム(12;62)との間に配列される、圧着デバイス(26;76;126)、例えば、ドクターブレードまたはローラの補助を受けて行われ、前記槽底面(6;56;106)上方のその高度は、設定可能であることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 前記構築プラットフォーム(12;62)の上昇および/または降下は、力制御下、所定の力プロファイルに従って生じることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 前記槽(4)は、回転可能に搭載され、連続層構築ステップの合間に、前記垂直軸(22)を中心として、所定の角度だけ転動されることを特徴とする、請求項11から13のいずれかに記載の方法。
- 前記槽(54)は、側方に移動可能であって、連続層構築ステップの合間に、所定の距離にわたって、水平に移動されるように搭載される、請求項11から14のいずれかに記載の方法。
- 複数の異なる材料(105)が、それぞれ、前記複数の材料(105)のうちの1つを伴う給送デバイス(108)に割り当てられ、前記曝露ユニットと前記構築プラットフォームとの間で選択されたシーケンスにおいて移動される、複数の槽(104)によって、連続層構築ステップにおける選択可能シーケンスにおいて、層を構築するために使用され、前記移動は、複数の槽(104)が湾曲経路に沿って配列される場合、回転移動であって、前記槽が直線に沿って配列される場合、線形移動である、請求項11から15のいずれかに記載の方法。
- 請求項11に記載の方法であって、ここで、前記少なくとも1つの槽(4;54;104)が、透過的または半透明的に形成される水平底面(6;56;106)を有する、方法。
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