JPH06285998A - 光硬化性樹脂の供給装置 - Google Patents
光硬化性樹脂の供給装置Info
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- JPH06285998A JPH06285998A JP5103747A JP10374793A JPH06285998A JP H06285998 A JPH06285998 A JP H06285998A JP 5103747 A JP5103747 A JP 5103747A JP 10374793 A JP10374793 A JP 10374793A JP H06285998 A JPH06285998 A JP H06285998A
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- 229920005989 resin Polymers 0.000 title claims abstract description 66
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
- B29C41/02—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
- B29C41/12—Spreading-out the material on a substrate, e.g. on the surface of a liquid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
- B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
- B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
-
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
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- B29K2995/0037—Other properties
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- Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光硬化性樹脂を露光層に供給する新規な供給
装置を提供する。 【構成】 光硬化性樹脂の露光層を形成し、レーザビー
ムを選択的に露光して硬化層を形成し、これを順次積層
して三次元物体を造形する光造形装置において、造形槽
を外槽１と、この外槽内に周囲を伸縮できる蛇腹３の隔
壁と底部を上下移動可能に設けた基台４とによる内液槽
１０を形成し、この内液槽内の基台上に外槽内に満たさ
れた光硬化性樹脂をデッパー１５により汲み上げて供給
し、これを左右動するドクターブレード１７で均して露
光層を形成するようにした。
装置を提供する。 【構成】 光硬化性樹脂の露光層を形成し、レーザビー
ムを選択的に露光して硬化層を形成し、これを順次積層
して三次元物体を造形する光造形装置において、造形槽
を外槽１と、この外槽内に周囲を伸縮できる蛇腹３の隔
壁と底部を上下移動可能に設けた基台４とによる内液槽
１０を形成し、この内液槽内の基台上に外槽内に満たさ
れた光硬化性樹脂をデッパー１５により汲み上げて供給
し、これを左右動するドクターブレード１７で均して露
光層を形成するようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光造形方法における
光造形装置、詳しくは流動性素材の光硬化性樹脂を外槽
内の外液槽から内液槽内の基台上にデッパーにより供給
し、これをドクターブレードで均一に均して露光層を形
成するようにしたの光硬化性樹脂の供給装置に関する。
光造形装置、詳しくは流動性素材の光硬化性樹脂を外槽
内の外液槽から内液槽内の基台上にデッパーにより供給
し、これをドクターブレードで均一に均して露光層を形
成するようにしたの光硬化性樹脂の供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光硬化性樹脂にレーザ光を照射し
て三次元物体を造形する装置が種々開発されている。こ
の光造形は、流動性素材である未硬化または半硬化の光
硬化性樹脂を露光して硬化層を形成するとともに、該硬
化層を順次積層させて三次元物体にする造形法であり、
コンピュータを使用して各層の断面形状のデータを作成
し、このデータに基づいて光硬化性樹脂を選択的に露光
することにより、種々の三次元物体を正確に造形するこ
とができる。
て三次元物体を造形する装置が種々開発されている。こ
の光造形は、流動性素材である未硬化または半硬化の光
硬化性樹脂を露光して硬化層を形成するとともに、該硬
化層を順次積層させて三次元物体にする造形法であり、
コンピュータを使用して各層の断面形状のデータを作成
し、このデータに基づいて光硬化性樹脂を選択的に露光
することにより、種々の三次元物体を正確に造形するこ
とができる。
【０００３】この種の光造形装置としては、例えば特開
平３−２２７２２２号公報に記載されたもの、あるいは
特開平３−２１２１３１号公報に記載されたものがあ
る。前者の場合、未硬化樹脂液を貯留した造形槽の液面
に対し、レーザ光を走査してその液面近傍の未硬化樹脂
液を所定の形状に硬化させ、その硬化層を造形槽中に沈
めた後、次の断面層をその上に順次接着しつつ積層する
ことにより造形するものである。また、後者の場合は、
ゲル状の半硬化性樹脂液をローラ部材によりシート状に
延ばして光照射台（ワークテーブル）上に載置するよう
になっており、その光照射台上の樹脂が選択的に露光さ
れ、所定の形状の硬化層となり、その上に上層の硬化層
が順次積層されて三次元物体が形成されるものである。
平３−２２７２２２号公報に記載されたもの、あるいは
特開平３−２１２１３１号公報に記載されたものがあ
る。前者の場合、未硬化樹脂液を貯留した造形槽の液面
に対し、レーザ光を走査してその液面近傍の未硬化樹脂
液を所定の形状に硬化させ、その硬化層を造形槽中に沈
めた後、次の断面層をその上に順次接着しつつ積層する
ことにより造形するものである。また、後者の場合は、
ゲル状の半硬化性樹脂液をローラ部材によりシート状に
延ばして光照射台（ワークテーブル）上に載置するよう
になっており、その光照射台上の樹脂が選択的に露光さ
れ、所定の形状の硬化層となり、その上に上層の硬化層
が順次積層されて三次元物体が形成されるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光造形方法および光造形装置にあっては、造
形する物体全体を同一の光硬化性樹脂で形成していたた
め、高価な光硬化性樹脂の消費量が多くなって造形コス
トが高くなるばかりか、その樹脂の硬化時の収縮および
それに伴う歪みにより造形精度が低下するという問題が
あった。また、硬化層を未硬化樹脂液中に沈めたり、シ
ート状に延ばした半硬化性樹脂の一部を硬化させて硬化
層を形成したりしていたため、硬化した造形物となる樹
脂に対して、造形後に造形槽またはワークテーブル上に
残ってしまう硬化性樹脂が多くなり、その材料が劣化し
たり汚染されたりすることにより、高価な光硬化性樹脂
を効率よく使用することができず、これによっても造形
コスト高を招いていた。
うな従来の光造形方法および光造形装置にあっては、造
形する物体全体を同一の光硬化性樹脂で形成していたた
め、高価な光硬化性樹脂の消費量が多くなって造形コス
トが高くなるばかりか、その樹脂の硬化時の収縮および
それに伴う歪みにより造形精度が低下するという問題が
あった。また、硬化層を未硬化樹脂液中に沈めたり、シ
ート状に延ばした半硬化性樹脂の一部を硬化させて硬化
層を形成したりしていたため、硬化した造形物となる樹
脂に対して、造形後に造形槽またはワークテーブル上に
残ってしまう硬化性樹脂が多くなり、その材料が劣化し
たり汚染されたりすることにより、高価な光硬化性樹脂
を効率よく使用することができず、これによっても造形
コスト高を招いていた。
【０００５】この発明は、このような点に鑑みてなされ
たもので、三次元物体を形成する光硬化性樹脂を極めて
効率よく露光面に塗布することができる光硬化性樹脂の
供給装置を提供することを目的とする。
たもので、三次元物体を形成する光硬化性樹脂を極めて
効率よく露光面に塗布することができる光硬化性樹脂の
供給装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、光硬化性樹
脂の露光層を形成し、レーザビームを選択的に露光して
硬化層を形成し、これを順次積層して三次元物体を造形
する光造形装置において、造形槽を外槽とこの外槽内に
周囲を伸縮できる蛇腹の隔壁と底部を上下移動可能に設
けた基台とによる内液槽を形成し、この内液槽内の基台
上に外槽内に満たされた光硬化性樹脂をデッパーにより
汲み上げて供給し、これを左右動するドクターブレード
で均して露光層を形成するようにしたことを特徴とする
光硬化性樹脂の供給装置である。
脂の露光層を形成し、レーザビームを選択的に露光して
硬化層を形成し、これを順次積層して三次元物体を造形
する光造形装置において、造形槽を外槽とこの外槽内に
周囲を伸縮できる蛇腹の隔壁と底部を上下移動可能に設
けた基台とによる内液槽を形成し、この内液槽内の基台
上に外槽内に満たされた光硬化性樹脂をデッパーにより
汲み上げて供給し、これを左右動するドクターブレード
で均して露光層を形成するようにしたことを特徴とする
光硬化性樹脂の供給装置である。
【０００７】
【作用】造形槽を外液槽と内液槽とに完全に分離した二
槽構成の容器を用いることにより、外液槽から供給され
る光硬化性樹脂は、露光して硬化させる内液槽内の液面
と光硬化性樹脂を供給する外液槽とに完全に分離するこ
とにより、外液槽の光硬化性樹脂の汲み上げ等の撹拌等
に伴う外乱の影響を受けることなく造形することが可能
となる。また、外液槽の光硬化性樹脂は内液槽に供給し
た分だけ内液槽が膨張し、常に外液槽の液面を一定とす
ることができるので、デッパーによる光硬化性樹脂の汲
み上げ精度が向上し、光硬化性樹脂の使用量を最小限に
抑えることができる。その上、高価な光硬化性樹脂の劣
化も最小限に抑えることができる。
槽構成の容器を用いることにより、外液槽から供給され
る光硬化性樹脂は、露光して硬化させる内液槽内の液面
と光硬化性樹脂を供給する外液槽とに完全に分離するこ
とにより、外液槽の光硬化性樹脂の汲み上げ等の撹拌等
に伴う外乱の影響を受けることなく造形することが可能
となる。また、外液槽の光硬化性樹脂は内液槽に供給し
た分だけ内液槽が膨張し、常に外液槽の液面を一定とす
ることができるので、デッパーによる光硬化性樹脂の汲
み上げ精度が向上し、光硬化性樹脂の使用量を最小限に
抑えることができる。その上、高価な光硬化性樹脂の劣
化も最小限に抑えることができる。
【０００８】
【実施例】以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説
明する。図１は実施例の光硬化性樹脂の供給装置の構成
を示す造形槽の断面図である。即ち、造形槽は容器であ
る外槽１と、この中に周囲を伸縮できる蛇腹３と底部を
上下移動することが可能な基台４からなる内部造形槽２
とから構成される。この内部造形槽２の上面には外側に
傾斜面を有する厚さｔを有するフランジ部２３が取り付
けられ、図示しないが外槽１に高さを不動に固定され
る。また、内部造形槽２の基台４は、例えばモータ５に
よりねじ軸６を回動させることにより外槽１内を上下す
るエレベータ装置７のプラットホーム部に固定される。
従って、外槽１内は内部造形槽２内の内液槽１０と蛇腹
３による隔壁の外側の外液槽９とが完全に分離した二つ
の液槽を形成している。そして、外液槽９には、三次元
物体を造形する光硬化性樹脂が内部造形槽２のフランジ
部２３の底面が一致する液面１１となるように満たされ
る。従って、露光層を形成する内液槽１０の液面１２と
の間に高さがフランジ部２３の厚さ分だけの液面差ｔが
生じることになる。
明する。図１は実施例の光硬化性樹脂の供給装置の構成
を示す造形槽の断面図である。即ち、造形槽は容器であ
る外槽１と、この中に周囲を伸縮できる蛇腹３と底部を
上下移動することが可能な基台４からなる内部造形槽２
とから構成される。この内部造形槽２の上面には外側に
傾斜面を有する厚さｔを有するフランジ部２３が取り付
けられ、図示しないが外槽１に高さを不動に固定され
る。また、内部造形槽２の基台４は、例えばモータ５に
よりねじ軸６を回動させることにより外槽１内を上下す
るエレベータ装置７のプラットホーム部に固定される。
従って、外槽１内は内部造形槽２内の内液槽１０と蛇腹
３による隔壁の外側の外液槽９とが完全に分離した二つ
の液槽を形成している。そして、外液槽９には、三次元
物体を造形する光硬化性樹脂が内部造形槽２のフランジ
部２３の底面が一致する液面１１となるように満たされ
る。従って、露光層を形成する内液槽１０の液面１２と
の間に高さがフランジ部２３の厚さ分だけの液面差ｔが
生じることになる。
【０００９】上記内部造形槽２の上部にはレールカム１
３が設けられ、この上面のカム面にはディップコータ１
４が左右に移動できるように係合している。このディッ
プコータ１４には光硬化性樹脂を汲み上げるためのデッ
パー１５が吊り下げられているとともに、このデッパー
１５の左右動に伴って、その先端が内部造形槽２のフラ
ンジ部２３の上面、即ち内液槽１０の液面１２となるよ
うに配置された一対のドクターブレード１７がディップ
コータ１４と同じ方向に移動するように設けられてい
る。
３が設けられ、この上面のカム面にはディップコータ１
４が左右に移動できるように係合している。このディッ
プコータ１４には光硬化性樹脂を汲み上げるためのデッ
パー１５が吊り下げられているとともに、このデッパー
１５の左右動に伴って、その先端が内部造形槽２のフラ
ンジ部２３の上面、即ち内液槽１０の液面１２となるよ
うに配置された一対のドクターブレード１７がディップ
コータ１４と同じ方向に移動するように設けられてい
る。
【００１０】今、内部造形槽２の基台４がモータ５を駆
動してエレベータ装置７を上昇させて１層分だけの厚さ
を有する初期位置にあるとする。そして、この基台４上
に最初の露光層を形成することを説明する。図１に示す
ように、ディップコータ１４の左端の位置でデッパー１
５が外液槽９内に浸漬され、左側の外液槽９内の光硬化
性樹脂がその中に侵入し、ディップコータ１４の矢印で
示すように右行させると、デッパー１５がレールカム１
３により上昇して光硬化性樹脂を汲み上げ、左側のフラ
ンジ部２３上から排出しながら右行し、この排出された
光硬化性樹脂を左側のドクターブレード１７で平らに均
しながら右行して内部造形槽２の基台４上に最初の露光
層を形成するのである。このとき、余分の光硬化性樹脂
は右側の外液槽９にドクターブレード１７により排出
し、続いてレールカム１３によりディッパー１５が下降
して右側の外液槽９内に浸漬されて止まる。
動してエレベータ装置７を上昇させて１層分だけの厚さ
を有する初期位置にあるとする。そして、この基台４上
に最初の露光層を形成することを説明する。図１に示す
ように、ディップコータ１４の左端の位置でデッパー１
５が外液槽９内に浸漬され、左側の外液槽９内の光硬化
性樹脂がその中に侵入し、ディップコータ１４の矢印で
示すように右行させると、デッパー１５がレールカム１
３により上昇して光硬化性樹脂を汲み上げ、左側のフラ
ンジ部２３上から排出しながら右行し、この排出された
光硬化性樹脂を左側のドクターブレード１７で平らに均
しながら右行して内部造形槽２の基台４上に最初の露光
層を形成するのである。このとき、余分の光硬化性樹脂
は右側の外液槽９にドクターブレード１７により排出
し、続いてレールカム１３によりディッパー１５が下降
して右側の外液槽９内に浸漬されて止まる。
【００１１】次に、このようにして形成された内部造形
槽２内の基台４上の光硬化性樹脂層に、作成する三次元
物体の断面形状に対応したデータがコンピュータで作成
され、この信号により図示しない露光装置がレーザビー
ムを照射して露光する。その結果、基台４上に１層目の
硬化部１８ａが形成される。
槽２内の基台４上の光硬化性樹脂層に、作成する三次元
物体の断面形状に対応したデータがコンピュータで作成
され、この信号により図示しない露光装置がレーザビー
ムを照射して露光する。その結果、基台４上に１層目の
硬化部１８ａが形成される。
【００１２】次に、図示しない制御用コンピュータの信
号でモータ５が作動されエレベータ装置７が１層分だけ
基台４を下げる。即ち、外槽１内の内部造形槽２の容積
がその分増えることになる。この増えた分の容積の光硬
化性樹脂をデッパー１５で内液槽１０に供給する光硬化
性樹脂の量と同じになるようにすると、外液槽９内の光
硬化性樹脂の液面１１は常に同じ高さを維持するように
なる。
号でモータ５が作動されエレベータ装置７が１層分だけ
基台４を下げる。即ち、外槽１内の内部造形槽２の容積
がその分増えることになる。この増えた分の容積の光硬
化性樹脂をデッパー１５で内液槽１０に供給する光硬化
性樹脂の量と同じになるようにすると、外液槽９内の光
硬化性樹脂の液面１１は常に同じ高さを維持するように
なる。
【００１３】この状態で、ディップコータ１４は右側に
あり、デッパー１５は右側の外液槽９内の光硬化性樹脂
がその中に侵入している。そして、ディップコータ１４
の次の左行の工程とともに汲み上げられ、右側のフラン
ジ部２３上から光硬化性樹脂が先に露光され硬化した第
１層の上に排出され、これを右側のドクターブレード１
７で平らに均しながら左行して内部造形槽２の基台４上
に次の第２層目の露光層を重ねて形成するのである。
あり、デッパー１５は右側の外液槽９内の光硬化性樹脂
がその中に侵入している。そして、ディップコータ１４
の次の左行の工程とともに汲み上げられ、右側のフラン
ジ部２３上から光硬化性樹脂が先に露光され硬化した第
１層の上に排出され、これを右側のドクターブレード１
７で平らに均しながら左行して内部造形槽２の基台４上
に次の第２層目の露光層を重ねて形成するのである。
【００１４】そして、第１層と同様にレーザービームが
照射されて第２層の硬化部１８ｂが第１層の硬化部１８
ａ上に形成される。この手順を順次繰り返して三次元の
硬化部１８が内部造形槽２内に順次積層されて形成され
るが、この例では外液槽９と内液槽１０とが完全に分離
しているので、デッパー１５による光硬化性樹脂の汲み
上げ等による撹拌に伴う外乱の影響を何ら受けることな
く、内部造形槽２内の基台４上に形成された露光層に露
光して正確に三次元物体を製作することが可能になり、
製作時間をより短縮することができる。また、外液槽９
内の光硬化性樹脂は、内部造形槽２内に供給した分だけ
内部造形槽２の容積が増えるので、その液面１１は常に
一定の高さになり、ディップコータ１４による光硬化性
樹脂の供給が正確になり、かつ、光硬化性樹脂の使用量
を最小限に抑えることができる。そして、劣化する光硬
化性樹脂の割合もそれだけ少なくすることが可能であ
る。
照射されて第２層の硬化部１８ｂが第１層の硬化部１８
ａ上に形成される。この手順を順次繰り返して三次元の
硬化部１８が内部造形槽２内に順次積層されて形成され
るが、この例では外液槽９と内液槽１０とが完全に分離
しているので、デッパー１５による光硬化性樹脂の汲み
上げ等による撹拌に伴う外乱の影響を何ら受けることな
く、内部造形槽２内の基台４上に形成された露光層に露
光して正確に三次元物体を製作することが可能になり、
製作時間をより短縮することができる。また、外液槽９
内の光硬化性樹脂は、内部造形槽２内に供給した分だけ
内部造形槽２の容積が増えるので、その液面１１は常に
一定の高さになり、ディップコータ１４による光硬化性
樹脂の供給が正確になり、かつ、光硬化性樹脂の使用量
を最小限に抑えることができる。そして、劣化する光硬
化性樹脂の割合もそれだけ少なくすることが可能であ
る。
【００１５】上記の例では、基台４を上下して露出層を
形成するのに、エレベータ装置を外槽の外に設けたもの
について説明したが、変形例として、蛇腹の隔壁部を利
用して基台を上下動するように構成してもよい。この場
合には、さらにコンパクトな装置となる。
形成するのに、エレベータ装置を外槽の外に設けたもの
について説明したが、変形例として、蛇腹の隔壁部を利
用して基台を上下動するように構成してもよい。この場
合には、さらにコンパクトな装置となる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の光硬化
性樹脂の供給装置によれば、造形槽が内液槽と外液槽と
の２槽に完全に分離して構成されているので、光硬化性
樹脂を外液槽から内液槽内に供給し、内液槽内の露光さ
れる光硬化性樹脂層が何ら外液槽の撹拌などの外乱に影
響を受けずに三次元物体を形成することが可能になる。
また、高価なポンプなどを使用することなく、一定量の
光硬化性樹脂層を汲み上げて内液槽内の基台上に光硬化
性樹脂層を均一に形成することができ、しかも液面のコ
ントロールも容易である。
性樹脂の供給装置によれば、造形槽が内液槽と外液槽と
の２槽に完全に分離して構成されているので、光硬化性
樹脂を外液槽から内液槽内に供給し、内液槽内の露光さ
れる光硬化性樹脂層が何ら外液槽の撹拌などの外乱に影
響を受けずに三次元物体を形成することが可能になる。
また、高価なポンプなどを使用することなく、一定量の
光硬化性樹脂層を汲み上げて内液槽内の基台上に光硬化
性樹脂層を均一に形成することができ、しかも液面のコ
ントロールも容易である。
【図１】実施例の光硬化性樹脂の供給装置の構成を示す
断面図である。
断面図である。
１ 外槽 ２ 内部造形槽 ３ 蛇腹 ４ 基台 ７ エレベータ装置 ９ 外液槽 １０ 内液槽 １１ 外液面 １２ 内液面 １５ デッパー １７ ドクターブレード １８ 硬化層
Claims (1)
- 【請求項１】 光硬化性樹脂の露光層を形成し、レーザ
ビームを選択的に露光して硬化層を形成し、これを順次
積層して三次元物体を造形する光造形装置において、造
形槽を外槽と、この外槽内に周囲を伸縮できる蛇腹の隔
壁と底部を上下移動可能に設けた基台とによる内液槽を
形成し、この内液槽内の基台上に外槽内に満たされた光
硬化性樹脂をデッパーにより汲み上げて供給し、これを
左右動するドクターブレードで均して露光層を形成する
ようにしたことを特徴とする光硬化性樹脂の供給装置。
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