JPH02502898A - 光固化により三次元の物体を製造するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光面化により三次元の物体を製造するための方法及び装置本発明は一般に三次元 の物体を製造するための方法及び装置における改良に関する。更に具体的には、 本発明は、放射に応答して固化するフォトポリマーを照射することにより三次元 の物体を形成するための方法及び装置に関する。

三次・元の物体を製造するために一般に用いられている形成するための材料の機 械的除去には大きなエネルギー、時間及び処理が伴う。また、このような物体を 形成するための化学的研削には深さに関して制限があるばかりで加熱成形は高価 な型を必要とし、融通性が非常に小さくしかも大きな時間及びエネルギーを消費 する。

照射を受けて架橋結合し固化するフォトポリマーを照射することにより三次元の 物体を製造するための幾つかの方法及び装置が開発されている。個別に各点を固 化することによる三次元の物体の形成は、交差するビームを用いて、点ベースで 物体の全容積を走査することにより達成することができる。しかしながら、この 種の方法は非常に複雑で且つ高価である。また、固化されたフォトポリマーの相 続く極めて薄い積層を形成することによる三次元の物体の形成には、非常に多数 の積層が要求されるところから多数の製造段階を伴う。その結果として、装置は 時間を消費し複雑なものとなり得る。その他、開放照射面の収縮歪みのような欠 点もある。

最終製品、原型及びモデルとして、種々な幾何学的形状の三次元の物体が有らゆ る分野で広汎に使用されている。

このような物体の大部分は、使用及び時間が劇的に節減され精度及び性能特性を 改善する適当な製造装置及び方法が有れば、光面化によりフォトポリマーから製 造することが可能であろう。

本発明の主たる目的は、フォトポリマーの光面化により三次元の物体を製造する ための改良された装置及び方法を提供することにある。

照射に応答して固化することが可能なフォトポリマーから三次元の物体を生成す るための本発明の好適な方法は、容器内に成る量の未硬化のフォトポリマーを用 意することを含む。固化したポリマーが接着せずしかもポリマーの事後の架橋結 合を阻止しない底部被覆を有する剛性で放射透過性の板をフォトポリマーと接触 関係で配置する。次いで、有効量のフォトポリマー固化放射を、上記板を介して 未硬化のフォトポリマーに伝達し、該フォトポリマーを露光して、三次元物体と して固化せしめる。

このようにして固化したポリマーから形成された物体は、所望ならば、上記手順 を繰り返すことにより、即ち、物体に更にフォトポリマーを添加し、板を再位置 決めして照射を繰り返すことにより拡大することが可能である。

変調した放射を印加することにより、複雑な三次元物体を各手順中に形成するこ とができる。しかしながら、物体は、厚さ成るいは精度において制限されしかも １層の空洞しか有することができない。

更に複雑で、厚みがあり、しかも更に正確な物体を形成し、また成る種の事例に おいてさもなければ必要とされる複雑な変調を回避するために、物体の個々のス ライス（截片）を順次上へと形成していくことが考えられえる。

これは、本発明の方法を用いて実現可能である。何故ならば、放射透過性の板と 接触している固化したフォトポリマーの照射面は、初期の照射後も充分な架橋結 合能力を保有しており、その後、形成される各スライスは自動的に先に形成され たスライスに接着して結合物体を形成するからである。

放射透過性の板を小さくし、フォトポリマー内部で直接接触する所望の点を走査 するようにすれば点ベース成るいは部分ベースで、実質的に任意の幾何学的形状 の物体を成形することが可能である。

本発明の新規な装置は、最も単純な形感において、未硬化フォトポリマーのため の容器と、未硬化のフォトポリマーの上部表面上に載置されるように適応された 比較的剛性の透明な板であって、ポリマーの事後の架橋結合に干渉せず且つ照射 後に取外すことができる底面を存する板と、板の一部分成るいは別個の要素とす ることができる１つまたは２つ以上の放射変調用マスクと、フォトポリマー固化 放射源とを含む。好適な装置はまた、固化したフォトポリマーを載置しうる取外 し可能な基板を容器内に備えている。

本発明の別の実施態様においては、小さい横断面の光ファイバが透明な板として 用いられ、未硬化フォトポリマー内部で任意の点と接触せしめられるように適応 されている。フォトポリマーを点ベースで走査することにより、任意の幾何学的 形状の物体を製造することができる。

本発明の実施態様を図解する図面において、第１図は、本発明の装置の好適な実 施態様を一部断面で示す図、 第２図は、第１図に類似の図であって第２の実施態様を示す図、 第３Ａ図は、本発明の方法により形成される多層物体の簡略図、 第３Ｂ図は、本発明の一実施態様により形成される物体の簡略図、 第４Ａ図及び第４Ｂ図は、変調放射源の使用を示す簡略図、 第５図は、本発明の方法により製造された電気回路板の簡略図、 第６図は、自動的製造にとって有用な実施態様を示す図、 第７図は、ガイド内部に取り付けられた変調放射源を有する放射ガイドの一実施 態様を示す図、第８図は、点ベース成るいは領域ベースでの形成に適した一実施 態様を部分的に断面で示す図、第９図は、放射を上向きに放出する放射ガイドを 示す第８図と類似の図、そして 第１０図は、別の実施態様を示す（容器及び駆動部は示されていない）図である 。

次に、本発明を、添付図面と関連して説明する。

第１図に見られるように、容器１０は、好ましくは紫外線（ＵＶ）または類似の 放射で照射された場合に、凝固もしくは固化する未硬化フォトポリマー１１が部 分的に充填されている。容器１０には基板１２が固定されている。放射透過性の 剛板１３が支持体１４に上り液相フォトポリマー１１の上部表面上に支持されて いる。なお、支持体１４の内２個の支持体だけを図示するに留どめた。基板１２ と板１３との間の間隔は、形成しようとする物体の所望の厚さくＴ）に等しい。

板１３は、鎖板１３と７オトボリマー１１の上部表面との間に空気が捕らえられ ないようにフォトポリマー１１の上部表面を覆っている。板Ｉ３は、ポリマーの 上部表面に対し所望の形状を与え且っ固化中鎖形状が変わらないように維持する のに充分な剛性を有すべきである。板１３は、固化から結果的に生ずる流体体積 の変動が、照射領域の周囲からの流体の制約されない供給により補償されるよう に容器を密封しないようにするのが好ましい。板１３の上部表面上には、透明な 領域１６と異なった不透明度の領域１８．１９．２０，２１及び２２を存するマ スク１５が載置されている。

ガラスまたは石英とすることができる透明な板の底部は、フォトポリマーが充分 に架橋結合する能力を実質的に妨害せず、照射後に取り除くことができる透明な 被覆２８を有している。マスク１５の上方には、フォトポリマー固化放射源２４ が配置されている。

上述の装置で所望の三次元物体を造ることが望まれる場合には、光源２４からの 放射を、マスク１５、板１３及び被覆２３を介して未硬化のフォトポリマー１１ に伝達し、該ポリマー１１を選択的に固化して、基板１２に接着もしくは付着し ている三次元の固相の物体２５（断面で示しである）を形成する。

加えられる放射エネルギーが多ければ多い程固化の深度は大きくなる。第１図か ら明らかなように、エネルギー量が最小値以下のの場合には（例えば領域１８． １９及び２２の下方におけるように）固化は生じない。エネルギーの最小量が部 分的な深さにしか透過し到達しない場合には、（例えば領域２１の下方における ように）部分的同化が生ずる。エネルギー量が１つの値から他の値に急激に変化 する場合には、９０°の壁が形成され、そしてエネルギー量が徐々に変化する場 合には、（例えば領域２０の下方におけるように）傾斜壁が創成される。

オン／オフ照射という最も単純な事例において、有効放射量が成る領域に加えら れ、他の領域には加えられないかまたは最小量以下の放射しか加えられない場合 には、排他的に貫通孔及び９０°の壁を有することを特徴とする偏平な物体が製 造される。

板１３を取外し、物体の上部に更にフォトポリマーを添加し、同じまたは異なっ た板１３と置換し、そして未硬化ポリマーを選択的に照射することにより物体を 大きくする付加的な層が加えられて、第３Ａ図に示すような物体が得られる。こ の過程は多数回繰り返すことができる。

照射が完了したならば、被覆２３及びマスク１５と共に板１３を滑り外し、固化 した物体２５をそれが載置されている基板１２と共に成るいは該基板１２を伴わ ずに、容器ｌＯから取り出す。過剰量の未固化のフォトポリマー１１は、アルコ ール、洗浄剤を含んだ水成るいは他の適当な溶媒を使用して除去する。物体２５ を、例えば、温風ジェットを用いるなどして乾燥し、次いで、必要に応じ、付加 的な照射に曝して架橋結合を完全にする。物体２８は未固化フォトポリマーを除 去する前または除去後に基板１３から取り外すことができる。

第２図の実施態様において、基板１２°を除き、総ての構成要素は同じである。

この装置においては、基板１２°は透明であり、１３に類似の被覆２３′を有し ている。更に、容器の下側には簗２の放射源２４°及び第２のマスク１５゛が設 けられておってフォトポリマーを上部及び下部双方から照射することができるよ うになっている。下部からの照射でしかも板１２に被覆２３“を設けなければ、 第２図の装置は、第１図の装置におけるものと類似の物体２５を形成するのに使 用することができよう。

第３Ｂ図に示した物体２５は、最初に底部２５ａを造り、板１３を取り外し、２ ５ａを付けたままで基板１２を角度αだけ時計方向に回転し、フォトポリマーを 添加し、板１３を置換して照射し部分２５ｂを形成することにより製造すること ができる。

液相フォトポリマーが好ましいが、未だ硬化されておらず、放射で固化すること ができる殆ど任意の液相シート状のポリマーを本方法において使用することがで きる。

通常、所要のエネルギーを軽減するために、感光性の添加材が用いられる。通常 の添加材としては、ベンゾフェノン誘導体、キノン、ペンゾール、ベンゾインエ ーテル及びハロゲン化化合物がある。液相ポリマーの代わりにシート状形態にあ るフすトボリマーをも使用することが可能である。本発明で使用される好適なフ ォトポリマー液は、ニューヨーク州マウント・ベルノン（Ｎｏｕｎｔ　Ｖｅｒｎ ｏｎ）所在のビーコン・ケイカル・カンパニー（Ｂｅａｃｏｎ　Ｃｈｅｍｉｃａ ｌＣｏｓｐａ’ｎａｙ）社により製造されているＭａｇｎａｅｒｉｌ　２２９６ である。

適当な放射源は、約２００ｎ■乃至５００ｎ＠の範囲、好ましくは約３００ｎｍ 乃至約４００ｎｍの範囲のＵｖ光を発光し、フォトポリマーの上面で数−ｏｖ／ ａｍ”の強度を与えるジェネラル・エレクトリック社製のランプ・アッセンブリ である。

フォトポリマーの中には、異った波長及び／または放射強度を要求するものも有 り得る。水銀灯、レーザ、陰極線管酸るいは他の放射源、石英または他の放射透 過材料及び絞りを用いて走査するための自動制御される種々なアクチュエータ成 るいはオプチカル・ファイバをも使用することができよう。高い精度及び分解能 を実現するためには、放射はコリメートすべきである。

放射源また、（ＣＲＴにおけるようにビームを偏向することにより成るいは装置 ２４及び／または容器ｌＯを移動することにより）走査して変調する光源とする こともできる。

第４Ａ図及び第４Ｂ図に見られるように、このような放射が用いられる場合には 、マスク１５は必要とされない。

物体２５の上部に層を加える必要がない場合には、基板１２は不必要であり、物 体は板１３に付着することになる。物゛　体の厚さは、板１３の上部に加えられ る放射の量によって決定され、ポリマーの深さよりも小さくすることができる。

別法として、スキャナーを用い成るいは用いずに、マスクを使用して放射を変調 し、ポリマーの厚さよりも小さい厚さを有する物体を形成することが可能である 。

基板１２は、ガラス、プラスチック、ステンレス調成るいは固化した物体が付着 して板１３を滑り外さない場合には該物体が変位しないような適当な支持体とし ての働きをする他の任意の材料とすることができる。基板１２は、第２図に示し た実施例における基板１２゛と同様に不透明であっても良いし、成るいは透明で あっても良い。

板１３は、好ましくは空気を受付ず、硬化したフォトポリマーの表面が所望の形 状以外の形状を形成するのを阻止する充分な剛性の放射透過性材料とすることが できる。

好適な板１３は、ガラス成るいは類似の剛性の透明な材料から形成される。しか しながら、板１３は、被覆２３、（２３°）を有し成るいは有さす、また被覆２ ３として有用な材料の膜を有しまたは仔さず、所望の性質を有する充分に剛性の 伸長された透明のフィルムとすることもできる。板１３はまた、各ファイバの一 端が流体上に位置し、他端に、コンピュータからの指令に応じて放射源からの放 射の通過を制御する光学的スイッチ（シャッタ）が設けられている融合されたオ プチカル・ファイバ束（ファイバ光学フェース・プレート）とすることも可能で あり、このようにすれば、各ファイバは所定の期間だけ照射を行い１．フォトポ リマーの上面は同時に適性量のエネルギーで照射されることになる。ＨＭＡと称 される８μ園径の点在ブラックファイバを用いた現在入手可能なテースプレート は１６μ−の像分解能を与える。均質な放射源が用いられている場合には、放射 を変調するためにマスク１５を使用することができる。このマスク１５は、機能 的に適当な任意の材料とすることができ、１つまたは複数の要素から構成するこ とができる。またマスク１５は、板１３の一部分とすることもできるし成るいは 好ましくは板１３と被覆２３との間に配置された別個の要素とすることもできる 。好適な実施態様においては、マスク１５は、板１３の底部に設けられた金属層 であって、マイクロエレクトロニクス用のマスク・ガラスから製造される。

透明な被覆２３．２３°は、フォトポリマーの照射された表面が事後的に架橋結 合することを可能にし且つ固化したポリマーが好ましくは付着しない任意の材料 とすることができる。好適な材料は、プラウエア州つイルミングトン（Ｙｉｌｍ ｉｎｇＬｏｎ）所在のデュポン（ｄｕ　Ｐａｎｔ）社からフィルム、接着テープ 及び他の形態でｒＴｅｆｌｏｎ　ＦＥＰＪとして入手可能であるフッ素化エチレ ン・プロピレン共重合体である。これは、テトラフルオル・エチレン及びヘキサ フルオロ・プロピレンの共重合化により製造することができよう。使用すること ができる他の樹脂は、コネクチカット州二二一ヘブン（Ｎｅｗ　Ｈｅｖｅｎ）所 在のＣＨＲインダストリーズ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）社から入手可能なＩＩ） ＩＭＹポリオレフィンである。銅または酸素を含有するようなフォトポリマーの 架橋結合を抑止する他の放射透過材料をも使用することができよう。

容器が板１３で密封されている装置も可能であり、この場合には、縮みべりを補 充するため、の自由なフォトポリマーの流れを可能にするための手段が設けられ る。

別の実施例において、基板１２が、ポリマーが付着しないテフロンその他の材料 から形成されている場合には、第１図の装置において被覆２３は用いられない。

この実施例の場合、板１３は物体が鎖板１３に取付けられている状態で、容器内 部で基板１２から滑り外される。

本発明によって形成される三次元の物体は、特に、集積電気回路板における部品 として使用することができる。

この場合、構造部分を形成するのにＭａｇｎａｃｒｙｌ　２２９６のような絶縁 媒体を用いることができ、そしてメタライゼイシジン及びそれに続くマスク・エ ツチングによりまたは他の方法によって導電層を付着することが可能である。

本発明の方法はまた、事後的に架橋結合してスライス（截片）を互いに吸着し合 わせる２つの表面を有する多数の三次元部分もしくはスライスを個別に形成する ことによりより複雑な物体を製造するのにも使用することができる。これらスラ イスは、しかる後に放射により結合し合わせることができる。最良の結果を得る ためには、この放射による結合は、酸素並びに他の架橋結合抑止材の不在下で行 うべきである。第２図の実施例の装置は、このような部分成るいはスライスを形 成するのに有用であるのは勿論であり、第１図の装置も、基板１２がポリマーの 事後的架橋結合能力を保存するテフロンその他の材料から形成されている場合に は、上記のようなスライスの形成にも有用である。また、被覆２３．２３°を有 する板１３．１３°を備えた第４Ａ図及び第４Ｂ図の装置も使用することができ る。

スライスまたは部分の内の幾つかは、異なった機械的、電気的その他の性質を与 えるように異なったポリマーから造ることも可能である。本発明の新規な方法及 び装置の使用により、集積電気回路板（ＰＣＢ）のような価値のある多層の物体 を製造することができる。この上うなＥＣＢの一例が第５図に示しである。第５ 図において、参照数字２６は、絶縁層であり、２７は導電層であり、２８は別の 絶縁層であり、２９は別の導体であり、３０は別の絶縁層であり、３１は電気素 子であり、モして３２は固化したフォトポリマーの１つまたは２つ以上のスライ スに設けられているピンである。電気素子は、所望の部分もしくはスライスを形 成する前に挿入して、固化の時に「ろう付け」されるようにすることが可能であ る。

第６図に示した実施態様においては、第１図の構成要素に加えてガイド３３及び 駆動部３５．３６が用いられている。

板１３は、マスク１５から放射放出面３４にビームを正確に伝達する光ファイバ ・フェース・プレートとするのが好ましい。板１３は、不透明な材料から造られ 板１３の側面をフォトボリマーから光学的に並びに流体力学的に隔離するガイド ３３内に収容される。該ガイド３３は駆動部３５によって支持され且つ位置決め される。容器１０は初期状態において物体全体を形成するのに充分なフォトポリ マーを存するように充填し、そしてガイド３３及び板１３は充分な長さを有する ようにするのが好ましい。駆動部３６は、マスク１５を１つの照射段階から別の 照射段階に自動的に切換えを行う働きをする。

物体の製造に当たっては、板１３をフォトポリマー１１内に浸漬して、形成すべ き第１の層の厚さのフォトポリマ一層が層２３と基板１２との間に形成されるよ うにし、次いで適当な放射を印加する。第２の層を形成するためには、板１３を 滑り外して、基板１２からの板１３の距離が形成すべき第２の層の厚さ分だけ増 加するように再位置決めして必要に応じてマスク１５を交換し、放射を再び印加 する。

相次ぐ層の形成に当たってはこの手順を繰り返す。必要ならば、表面３４が露出 しないようにするために追加のフォトポリマーを添加する。

マスク１５は、該マスクが照射の順序で縦続的に形成されているフィルムのスト リップ成るいはロールの形態で形成することができる。フェースプレート１３は 、形成される物体よりも小さい横断面を有することができるが、その場合には、 製造は領域毎に行われ速度は遅くなる。

マスクの代わりに、無数のミラー備えているテキサス・インスツルメンツ（Ｔｅ ｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）社製のチップのように微細な個別に制御され るミラー成るいはシャッターのアレイを用いて、フェースプレート１３の個々の ファイバの照射を変調することも可能である。放射源２４を存するマスク１５の 代わりに、異なったファイバに対して異なった放射量を与えることができる変調 放射源、例えば、フェースプレート１３の個々のファイバを走査する走査放射源 または各ファイバに１個ずづ成るいはファイバ束毎に１個ずづ複数の個々に制御 される放射源を有するアレイ放射源２４（ＬＥＤディスプレイに類似するもの） を使用することも可能である。

第７図は、放射ガイド３３内に嵌合されて好ましくは層２３に隣接して取付けら れている変調放射源２４を存するガイド３３の一実施例を示す。板１３は用いら れていない。層２３には、補強の目的でガラスまたは他の適当な材料からなる放 射透過性の板を設けることができる。

第８図の実施例は、マスク１５及び駆動部３６を除き、第６図の構成要素を総て 備えている。板１３は単一のファイバもしくはファイバ束であり、その横断面は 小さくポイント・サイズ（点の大きさ）台である。ここに示されている装置を用 いて三次元の物体２５を製造し度い場合には、層２３を基板１２から僅な間隔で 配置し、光源２４からの放射を光ファイバ１３及び層２３を介して未硬化のフォ トポリマー１１に伝達し、該フォトポリマーを層２３と基板１２との間で固化し て（「点を」を形成して）該ポリマーを基板１２に固定する。次いでガイド３３ を滑り外し、次ぎに固化すべき基板１２上の領域上に再位置付けして放射を再印 加する。

この手順を、所望の三次元の物体が形成されるまで繰り返す。ポイントもしくは 点は異なったシーケンスで固化層とすることもできる。

放射源２４はガイド３３の頂部または内部に取り付けることができる。適当な光 ファイバ】３は、マサツセッッ州すウスブリッジ（Ｓｏｕｔｂｂｒｉｄｇｅ）所 在のアプライド・ファイバオプチックス（Ａｐｐｌｉｅｄ　ＦｉｂｅｒｏｐＬｉ ｃｓ）社から入手可能なｒＺＪ型の光ファイバである。適当な駆動部３５はＸＹ Ｚ位置付は台とするか成るいは自動製造゛の場合には、モータ、運動コントロー ラ（これ等は総て、例えば、ペンシルバニア州ハリソン・シティ所在のダニダル ・インコーポレーション（Ｄａｅｄａｌ　Ｉｎｃ、）社から入手可能である）及 びコンピュータを備えたＸＹＺ位置付はテーブルである。容器１０または基板１ ２には、また例えば大きな変位を要求するような照射シーケンスに対して製造を 促進するために、駆動部３５による位置決め動作の内の幾つかの位置決め動作を 引き受ける駆動部を設けることも可能である。直線連動に加えて成るいは直線運 動の代わりに回転運動を用いることもできる。照射されたフォトポリマーの事後 的架橋結合能力を保存する層２３を用いる代わりに、ガイド３３（またはその照 射先端部）を、フォトポリマーの架橋結合を抑止しそれにより事後的架橋結合能 力存続せしめる銅、酸素その他の成分を含有する材料であって、しかもガイド３ ３を歪めることなく固化したフォトポリマーから除去することを可能にする材料 から製造することができる。

第９図に示すように、上向きに成るいは他の任意の方向に照射を行う放射ガイド ３３を使用することができる。

また、ガイド３３（またはその照射先端部）を回転しそれにより放射放出面３４ の空間角を変調する駆動部３５を用いて、′特に、湾曲した壁及び傾斜壁の製造 精度を高めることが可能である。異なった領域を照射したり成るいは異なった側 から同じ領域を同時に照射するために、同じまたは異なった大きさ及び放射放出 面３４の空間角を有する幾つかのガイド３３を使用することができる。異なった 側から同じ領域を同時に照射することは、例えば、薄肉の壁や殻形成するのに有 用である。

ガイド３３は部分的に放射透過材料で満たすこともできるし、成るいはまた７１ ０図に示すように中空とすることもできる。ガイド３３は、比較的剛性の層２３ で密封されておって、レーザその他の放射源２４が取付けられている。

放射源２４はまた別個に取り付けて、放射案内光学系を有するガイド３３に接続 することもできるし成るいは寸法上可能である場合には、第７図に示すように層 ２３上方でガイド３３内部に取り付けることができる。

第１０図に示したガイド３３の空洞が、点ベースでの照射に用いられるもののよ うに充分に小さな横断面を有し、且つ空気、酸素その他の放射透過性の架橋結合 抑止物質酸るいはアルコールその他の液相フォトポリマーの溶媒で満たされてい る場合には、フォトポリマーが空洞内に入らず、その事後的架橋結合能力が保存 され、しかもガイド３３が固化したフォトポリマーに接着することがないので、 Ｆ！２３を用いる必要はない。ガイド３３の空洞の放射源端部は、光透過性物質 、例えば、空洞の照射先端部を除き全空洞を占拠する光ファイバで充填したり成 るいは密封することができる。

このような物体を製造するのに本方法を使用することによる更に他の利点や効果 は当業者には明らかであろう。

また、当業者には理解されるように、所望の方法により製造された物体の架橋結 合可能な表面には、他の製造方法により導電性の屑を容易に付着することができ る。

例えば、微粉末金属を、マスクを介してのジェットを用いて架橋結合可能な表面 に埋設することができよう。この場合粉末は、照射時に永久的に固定されるであ ろう。

また、本発明によって製造される物体には、ここに述べたのとは異質な物体をも 含めるこが可能であることは理解されるべきである。フォトポリマーは多くの材 料に容易に接着し、従って、物体は液相フォトポリマーを照射することにより現 場で形成することができるので、この場合基板として用いられる現存に部品上で 固化させて物体を形成することができる。勿論、現存の装置もしくはアブセンブ リの形状並びに接近可能性に依存して特殊な容器設計が必要とされることもあろ う。

更に、マスクを用い成るいはマスク無しで変調放射を適当に使用して物体に孔を 形成することにより多孔性の物体を製造できることをも理解されるであろう。こ れらの孔は、異なった大きさ及び空間として物体の局所密度を制御することが可 能であろう。

本明細書には、幾つかの好適な実施例を示し説明したが、本発明はそれにより限 定されるものではなく、以下の請求の範囲によってのみ限定されるものであると 理解されたい。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成１年８月３ １日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 排他的所有もしくは専用権を請求する発明の態様は下記の通り定義される。 １．フォトポリマーを放射で処理して該ポリマーを固化することにより未硬化の フォトポリマーから三次元の物体を形成する方法において、未硬化のフォトポリ マーと接触している透過性の物質を介して放射を伝達することにより前記未硬化 のフォトポリマーを照射することを含み、前記物質は固化したフォトポリマーの 事後的架橋結合能力を阻害しない物質であることを含む改良。 ２．物質がフッ素化エチレン・プロピレンである請求の範囲第１項記載の方法。 ３．（ａ）或る量の未硬化のフォトポリマーを用意し、（ｂ）該フォトポリマー の事後的架橋結合を顕著に阻害せずしかも照射後に除去することができる透過性 で比較的剛性の部材を前記フォトポリマーと接触して設け、そして （ｃ）次いで前記比較的剛性の部材を介し、前記フォトポリマーを所望の程度に 固化せしめるのに有効な量でフォトポリマー固化放射を伝達する段階を含む三次 元の物体を形成する方法。 ４．比較的剛性の部材が底面に透明の被覆を有し、該被覆は、フォトポリマーの 事後的架橋結合に顕著に干渉しない材料である請求の範囲第３項記載の方法。 ５．更に、 （ｄ）固化したフォトポリマーを覆うように追加の未硬化フォトポリマーを添加 し、 （ｅ）段階（ｂ）におけると同様に比較的剛性の部材を配置し、そして （ｆ）フォトポリマー固化放射を、前記追加のフォトポリマーを所望の程度に固 化し且つ前記固化したフォトポリマーに接着せしめるのに有効な量で前記比較的 剛性の部材を介して伝達する付加段階を含む 請求の範囲第３項記載の方法。 ６．更に架橋結合が可能である表面に沿って２つの物体を結合し合わせ、次いで かくして形成された組合せを照射することにより固化したフォトポリマーの物体 を同様にして形成された物体に結合する請求の範囲第３項記載の方法。 ７．比較的剛性の部材に、放射変調用のマスクが設けられている請求の範囲第３ 項記載の方法。 ８．比較的剛性の部材の異なった領域に異なった量の放射が加えられる請求の範 囲第３項記載の方法。 ９．フォトポリマーから三次元の物体を製造するための装置において、 （ａ）或る量の未硬化のフォトポリマーと、（ｂ）該フォトポリマーと接触する ように適応された表面を有する放射透過性の部材と、 （ｃ）前記フォトポリマーの事後的架橋結合能力を保存するための手段と、 （ｄ）前記フォトポリマーの少なくとも一部分が固化するように前記部材を介し て前記フォトポリマー中に有効量の放射を伝達するように適応されたフォトポリ マー固化放射源とを含む装置。 １０．剛性の部材に放射変調用のマスクが設けられている請求の範囲第９項記載 の装置。 １１．剛性の部材が光ファイバの束である請求の範囲第９項記載の装置。 １２．事後的架橋結合を保存するための手段がフッ素化エチレン・プロピレンの 層である請求の範囲第９項記載の装置。 １３．架橋結合を保存するための手段がＵＨＭＷポレオリフィンである請求の範 囲第９項記載の装置。 １４．固化したフォトポリマーを支持するために基板を容器内に設けた請求の範 囲第９項記載の装置。 １５．放射源が剛性部材の異なった領域に異なった量のエネルギーを供給するこ とが可能である請求の範囲第９項記載の装置。 １６．放射源が紫外線光源である請求の範囲第９項記載の装置。 １７．基板が、固化したフォトポリマーが永久的に接着する外来の物体である請 求の範囲第３項記載の方法。 １８．フォトポリマーの照射により三次元の物体を形成する方法において、形成 しようとする物体よりも厚い或る量のフォトポリマーを設け、該フォトポリマー の表面を剛性の放射透過性部材で覆い、前記部材の各領域を照射して各領域に所 望の厚さの物体を形成することを含む改良。 １９．放射を変調して多孔性の物体を生成する請求の範囲第１８項記載の方法。 ２０．追加のポリマーを添加する前に基板を所望の角度に傾ける請求の範囲第５ 項記載の方法。 ２１．製造される物体が集積電気回路板である請求の範囲第３項記載の方法。 ２２．添加されるフォトポリマーが電気的に導電性であるか絶縁性である請求の 範囲第５項記載の方法。 ２３．導通電性の物質が物体内に組み入れられる請求の範囲第５項記載の方法。 ２４．容器内で三次元の物体を製造する方法において、放射透過性の剛性の部材 を介してポリマーを照射して該ポリマーを容器内の基板上で固化し、該ポリマー が剛性の部材に付着した状態を保ちつつ固化したポリマーを基板から滑り外すこ とを含む方法。 ２５．フォトポリマーから三次元の物体を製造するための装置において、 （ａ）或る量の未硬化のフォトポリマーと、（ｂ）固化の深さを異なった領域に おいて変えることができるように、前記フォトポリマーの異なった領域に放出す る放射量を変えることが可能であるフォトポリマー固化放射源とを含む装置。 ２６．放射透過性の部材と、事後的架橋結合を保存するための手段が、放射透過 性ので且つ事後の架橋結合を保存する材料からなる単一の部材である請求の範囲 第９項の装置。 ２７．事後の架橋結合を保存するための手段が、放射透過性の部材とフォトポリ マーとの間における物質の層である請求の範囲第９項記載の装置。 ２８．フォトポリマーを、ポリマー硬化用放射で処理することにより未硬化のフ ォトポリマーから三次元の物体を製造する方法において、前記未硬化のフォトポ リマーを、前記フォトポリマー内部の所望の領域に直接放射を放出することによ って照射するこを含む改良。 ２９．三次元の物体を製造する方法において、（ａ）或る量の未硬化のフォトポ リマーを設け、（ｂ）前記フォトポリマーの照射すべき領域と接触して前記未硬 化のフォトポリマー内部に放射放出面を位置付け、そして （ｃ）前記フォトポリマーを所望の程度に固化せしめるのに有効な量で前記放射 放出面から、フォトポリマー固化放射を放出することを含む方法。 ３０．前記放射放出面が透明な被覆を有し、該透明な被覆はフォトポリマーの事 後的架橋結合に干渉しない物質から形成されている請求の範囲第２９項記載の方 法。 ３１．前記物質がフッ素化エチレン・プロピレンである請求の範囲第３０項記載 の方法。 ３２．前記物質がＵＨＭＷポリオレフィンである請求の範囲第３０項記載の方法 。 ３３．段階（ｂ）及び（ｃ）を所望回数、所望のシーケンスで繰返して物体の後 で形成される部分を形成する請求の範囲第２９項記載の方法。 ３４．更に、前記放射放出面と接触しているフォトポリマーの事後的架橋結合能 力を保存することを含む請求の範囲第２９項記載の方法。 ３５．フォトポリマーから三次元の物体を製造するための装置において、 （ａ）載る量の未硬化のフォトポリマーと、（ｂ）前記フォトポリマー内部で所 望の領域と接触するように適応された放射放出面と、 （ｃ）フォトポリマー内部の前記所望の領域の少なくとも一部分が固化するよう に前記放射放出面を介し有効な量の放射を前記所望の領域内に伝達するように適 応されたフォトポリマー硬化放射源とを含む装置。 ３６．更に、前記放射放出面に隣接するフォトポリマー層の事後的架橋結合能力 を保存するための手段を含む請求の範囲第３５項記載の装置。 ３７．前記放射放出面が、該放射放出面に隣接するフォトポリマー面の事後的架 橋結合能力を保存する物質から形成されている請求の範囲第３５項記載の装置。 ３８．該物費がフッ素化エチレン・プロピレンである請求の範囲第３７項記載の 装置。 ３９．前記物質がＵＨＭＷポリオレフィンである請求の範囲第３７項記載の装置 。 ４０．更に、前記フォトポリマーの照射を変調するためのマスクを備えている請 求の範囲第３５項記載の装置。 ４１．更に、前記放射源から放射を前記放射放出面に伝達するための光ファイバ を備えている請求の範囲第３５項記載の装置。 ４２．前記手段が前記フォトポリマーの架橋結合を抑止する物質を含む請求の範 囲第３５項記載の装置。 ４３．前記放射放出面と前記フォトポリマーとの所望の相互空間配位を行う手段 を備えている請求の範囲第３５項記載の装置。 ４４．追加の放射放出面を備えている請求の範囲第３５項記載の装置。 ４５．前記フォトポリマー固化放射源が、前記放射放出面を介して可変量の放射 を伝達することができる放射源である請求の範囲第３５項記載の装置。 ４６．前記マスクを自動的に交換するための手段を更に備えている請求の範囲第 ４０項記載の装置。 ４７．前記放射放出面が点ベースで前記物体を形成することができるように小さ い請求の範囲第３５項記載の装置。 ４８．前記放射放出面が点ベースで前記物体を形成することができるように小さ い請求の範囲第３３項記載の方法。 ４９．未硬化のフォトポリマーを、固化用放射で処理することにより未硬化のフ ォトポリマーから三次元の物体を製造する方法において、照射手段と接触してい る前記未硬化のフォトポリマーを照射し、該照射手段は、固化したフォトポリマ ーの事後的架橋結合能力を保存する手段であることを含む改良。 ５０．三次元の物体を製造する方法において、（ａ）或る量の未硬化のフォトポ リマーと、該フォトポリマーの事後的架橋結合能力を保存し且つ照射後に除去す ることができる照射手段とを接触関係にし、（ｂ）次いで前記照射手段を介し、 前記フォトポリマーを所望の程度に固化せしめるのに有効な量でフォトポリマー 固化用放射を伝達する段階を含む方法。 ５１．（ｃ）固化したフォトポリマーを被覆するように添加された追加の未硬化 のフォトポリマーに対し段階（ａ）を繰り返し、 （ｄ）前記追加のフォトポリマーが所望の程度に固化して前記固化しているフォ トポリマーに接着するのに有効な量フナォポリマー固化用放射を前記照射手段を 介して伝達する追加の段階を含む請求の範囲第５０項記載の方法。 ５２．フォトポリマーから三次元の物体を製造するための装置において、 （ａ）或る量の未硬化のフォトポリマーと、（ｂ）該フォトポリマーと接触され るように適応された照射手段と、 （ｃ）前記フォトポリマーの事後的架橋結合能力を保存するための手段と、 （ｄ）前記フォトポリマーの少なくとも一部分が固化するように前記照射手段を 介して前記フォトポリマーに有効量の放射を伝達するように適応されたフォトポ リマー固化放射源とを含む装置。