[發明專利]三維立體光造型裝置

無效

• 申請號: 201410172175.0
• 申請日: 2010-10-29
• 公開（公告）號: CN103950200A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 安河內裕之
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: B29C67/00
• 分類號: B29C67/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳孟秋;潘樹志

本申請是分案申請，其原案申請的申請號為201010526744.9，申請日為2010年10月29日，發明名稱為“三維立體光造型裝置、三維立體光造型方法和三維物體”。

技術領域

本發明涉及由光固化材料形成三維物體的三維立體光造型裝置、三維立體光造型方法、以及通過三維立體光造型方法形成的三維物體。

背景技術

過去，已知形成三維物體的造型裝置是執行所謂的快速原型制作并廣泛用于商業用途的裝置。通常，三維造型裝置通過根據用于要造型的對象物體的每個預定厚度的形狀數據，即根據每一層的形狀數據，來逐一形成層，從而對三維物體進行造型。

作為三維造型裝置的主要方式，立體光造型方式部分選擇性地用激光照射光固化樹脂，因此對樹脂的期望部分進行固化和描繪，從而形成三維物體。

例如，立體光造型方式包括自由液面方法和限制自由液面方法。在自由液面方法中，將光固化樹脂的液面暴露在空氣中，同時激光聚焦在空氣和液面之間的界面上，從而進行描繪。自由液面方法具有這樣的問題，即樹脂的層疊精度(每一層的厚度的精度或者每一層的樹脂的表面條件的精度)基于液面的表面精度而變化。由此，在限制液面方法中，通過平板玻璃的表面來限制光固化樹脂的液面，并將激光通過玻璃聚焦到液面和玻璃表面之間的界面上，從而進行描繪(例如，參見日本已審查專利公開第H7-84033號，第0018段(在下文中，稱為專利文獻1))。在專利文獻1中，將膜用作限制液面的構件。

發明內容

在使用玻璃或者膜的限制液面方法中，需要在對層進行造型后從玻璃上剝離固化的樹脂。在該方法中，由于層的造型面積較大，因此需要較大的力來剝離固化的樹脂。在一些情況下，所造型的三維物體會損壞或者從臺座(在其上堆疊了造型的層的臺架)上被剝離下來。

此外，如上所述，如果層的造型面積增大，則當樹脂固化時由于產生收縮力而使玻璃變形，或者由于被拉向樹脂而凹陷(下垂，sag)。結果，所造型的三維物體的每一層的平坦度會惡化。

此外，隨著光固化樹脂的粘性提高，由樹脂給予臺座表面或者玻璃表面的壓力也增加了，其結果是玻璃表面變形，并且樹脂的每層的厚度難以控制為預設的厚度。

考慮到上述情況，期望提供一種能夠從膜上剝離光固化材料、增加每層的平坦度、并且高精度地控制每層的厚度的三維立體光造型裝置和三維立體光造型方法，并提供通過該方法形成的三維物體。

根據本發明的一個實施方式，提供了一種三維立體光造型裝置，其包括：臺架、支撐機構、壓制機構、供給機構、照射單元、移動機構和控制機構。

支撐機構支撐膜從而使膜與臺架相對。

壓制機構以在膜上形成與臺架相對并最接近于臺架的直線狀區域方式至少壓制由支撐機構所支撐的膜的直線狀區域。直線狀區域沿第一方向形成。

供給機構將光固化材料提供到形成在臺架和膜的直線狀區域之間的縫隙區域中。

照射單元利用激光通過壓制機構和膜照射由供給機構提供到縫隙區域中的光固化材料。

移動機構在第二方向上相對于膜而移動臺架和壓制機構，從而形成光固化材料的一個固化層。第二方向與第一方向不同。

控制機構控制臺架和膜的直線狀區域之間的距離，從而利用激光層積光固化材料的固化層。

通過壓制機構，在膜上形成最接近臺架的直線狀區域。光固化材料在形成于直線狀區域和臺架之間的縫隙區域中或者縫隙區域附近曝光和固化。即，光固化材料基本上在臺架和直線狀區域之間的縫隙區域中固化，在膜的直線狀區域的下游側，該膜相對于壓制機構而移動，從而該膜逐漸離開臺架。結果，膜可整齊地從樹脂的固化層上剝離。

此外，并非寬的、平坦區域，而是直線狀區域被壓制以給膜施加張力，從而使膜與壓制機構緊密接觸。因此，即使將在固化光固化材料時所產生的收縮力施加給膜，也能防止在膜上造成諸如褶皺和凹陷的變形，還能防止在曝光之前由于光固化樹脂的粘性而導致的膜變形。結果，可增強每個固化層的平坦性，并能夠高精度地控制每個固化層的厚度。

直線狀區域可以是一維或是二維的。在直線狀區域是二維的情況下，直線狀區域可以是平坦區域或者彎曲區域。在直線狀區域是彎曲區域的情況下，該區域在顯微鏡下基本上是平坦區域。

壓制機構壓制膜，從而在膜上形成包括直線狀區域的彎曲區域。利用該結構，能夠減小在膜和壓制機構之間產生的摩擦力。

壓制機構可包括具有對應于彎曲區域形狀的曲面的透光構件。在該情況下，透光構件可以是棒狀透鏡。