專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)三維造型方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用光硬化樹(shù)脂組合物的立體造型方法和立體造型裝置。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及以很高的造型精度、以很高的造型速度并且以很高的生產(chǎn)率采用光硬化樹(shù)脂組合物制造立體造型三維物體的立體造型方法和立體造型裝置，其中在三維物體的表面中不會(huì)出現(xiàn)任何不期望的線條、條紋和脊線，并且三維物體具有很高的表面質(zhì)量和尺寸精度并且不存在強(qiáng)度和硬度的不均勻性。就本發(fā)明來(lái)說(shuō)，從小到大的各種類(lèi)型的立體造型三維物體都可以平滑地制造。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，基于數(shù)據(jù)輸入三維CAD系統(tǒng)通過(guò)使光硬化樹(shù)脂硬化來(lái)制造立體造型三維物體的立體造型方法和裝置已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際使用。該立體造型技術(shù)獲得了大量的關(guān)注，因?yàn)椴捎迷摲椒梢院茌p松地造型復(fù)雜的三維物體，如在設(shè)計(jì)工作的過(guò)程中用于驗(yàn)證外觀設(shè)計(jì)的模型、用于檢驗(yàn)部件功能的模型、或者用于制作塑料或金屬模以用于制造鑄模的基本模型。
在通過(guò)立體造型術(shù)制造三維物體的時(shí)候，一種使用造型浴的方法通常被使用。作為該方法的步驟而廣泛采用的方法包括下面工序?qū)⒁后w光硬化樹(shù)脂放入造型浴中；選擇性地照射點(diǎn)狀UV激光束由此使樹(shù)脂光學(xué)硬化至預(yù)定厚度，以至由此形成硬化的樹(shù)脂層，其中所述激光束由計(jì)算機(jī)控制以至于在液體的表面上獲得期望的圖案；在造型浴內(nèi)向下移動(dòng)硬化的樹(shù)脂層以使造型浴中的光硬化樹(shù)脂液體在硬化的樹(shù)脂層上面流動(dòng)，由此形成一個(gè)光硬化樹(shù)脂液體層；將點(diǎn)狀UV激光束照射到光硬化樹(shù)脂液體層上，由此形成硬化的樹(shù)脂層；并且重復(fù)上述步驟直到形成預(yù)定形狀和尺寸的立體造型三維物體。
但是，使用點(diǎn)狀UV激光束的上述傳統(tǒng)方法是所謂的點(diǎn)刻法，并且具有包括大量時(shí)間消耗和低生產(chǎn)率的造型問(wèn)題，該方法通過(guò)以運(yùn)動(dòng)方式將一個(gè)點(diǎn)狀激光束照射到光硬化樹(shù)脂的表面上而形成平面光硬化圖案。而且，用作光源的UV激光系統(tǒng)非常昂貴，這使得這種立體造型裝置很昂貴。
為了解決傳統(tǒng)技術(shù)的上述缺陷，立體造型方法已經(jīng)被提出(參見(jiàn)JP4-305438A)，其中使用了直線曝光掩模，由此通過(guò)沿著與光學(xué)快門(mén)的設(shè)置方向垂直的方向掃描曝光掩模的方式根據(jù)預(yù)定的水平橫截面輪廓數(shù)據(jù)控制光學(xué)快門(mén)，由此順序形成一層光硬化樹(shù)脂層。在采用這種方法的情況下，并非總是需要使用昂貴的UV激光系統(tǒng)作為光源，并且可以使用經(jīng)濟(jì)的光源，如普通UV燈。與使用點(diǎn)狀UV激光束的傳統(tǒng)方法相比，該方法使得能夠提高造型速度。但是，該方法是下面所述的方案其中直線光硬化部分的各行沿光掩模的掃描方向依次形成，并且一層的橫截面輪廓圖案通過(guò)很多次重復(fù)形成直線光硬化部分而形成。如果光掩模的掃描速度增加，就不能逐行形成充分硬化的光硬化部分。因此，光掩模必須緩慢地掃描。而且，該方法是通過(guò)逐行地依次形成光硬化部分而形成平面光硬化層，這包括用于造型整個(gè)物件的大量時(shí)間消耗。因此，造型速度不能設(shè)定為非常快，并且考慮到生產(chǎn)率不能達(dá)到非常令人滿意。
用于制造立體造型三維物體的另一種公知的方法重復(fù)下面工序在光源與光硬化樹(shù)脂組合物的表面之間固定放置平面繪制掩模，該掩模設(shè)置有能夠遮蔽光和使光通過(guò)微點(diǎn)區(qū)域的液晶快門(mén)；使平面繪制掩模保持靜止，同時(shí)根據(jù)將要形成的一層橫截面輪廓圖案在平面繪制掩模上面形成預(yù)定的掩模圖案；經(jīng)由掩模圖案使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射，由此使光硬化樹(shù)脂組合物硬化，由此形成該層的橫截面輪廓圖案；在光硬化的橫截面輪廓圖案上面供應(yīng)一層光硬化樹(shù)脂組合物；使平面繪制掩模保持靜止，同時(shí)根據(jù)將要形成的一層橫截面輪廓圖案在平面繪制掩模上面形成下一個(gè)預(yù)定的掩模圖案；并且經(jīng)由掩模圖案使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射，由此使下一層的光硬化樹(shù)脂組合物硬化，由此形成該層的橫截面輪廓圖案。
根據(jù)該方法，光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射，由此通過(guò)單個(gè)操作以平面方式形成一層光硬化橫截面輪廓圖案。因此，與使用點(diǎn)狀UV激光的上述傳統(tǒng)方法和JP4-305438A中所述的方法相比，可以提高光學(xué)造型速度，其中JP4-305438A中所述的方法在前面已經(jīng)提到并且使用直線形曝光掩模，所述曝光掩模包括能夠控制以直線連續(xù)布置的微點(diǎn)區(qū)域中的光屏蔽的光學(xué)快門(mén)。
當(dāng)立體造型三維物體采用該方法制造時(shí)，從造型精度(分辨率)的觀點(diǎn)來(lái)看，從平面繪制掩模投影到光硬化樹(shù)脂組合物表面上的相鄰微點(diǎn)區(qū)域之間的間隔要求為0.1mm或更小。因此，例如，其造型面積具有250mm×250mm尺寸的小物件需要至少大約2500×2500點(diǎn)的像素?cái)?shù)量。在造型面積具有600mm×600mm尺寸的中等尺寸物件的情況下，需要的像素?cái)?shù)量大約為6000×6000點(diǎn)。但是，實(shí)現(xiàn)這種高分辨率的液晶掩模(液晶快門(mén))或數(shù)字微鏡快門(mén)目前還不能得到，或者即使可以得到也非常昂貴。
在固定位置的平面繪制掩模停止而實(shí)現(xiàn)光照射的方法中，曝光輪廓圖案的精確度由平面繪制掩模的精確度(粗糙度)和通過(guò)平面繪制掩模投影在光硬化樹(shù)脂組合物表面上的圖案的放大或縮小因子確定。放大因子設(shè)定得越小(縮小因子越大)，光硬化樹(shù)脂組合物表面上的光點(diǎn)之間的距離就變得越小，因此橫截面輪廓圖案的精確度提高。同時(shí)，放大因子設(shè)定得越大，光硬化樹(shù)脂組合物表面上的光點(diǎn)之間的距離就變得越大，因此橫截面輪廓圖案的精確度降低。
因此，就平面繪制掩模固定設(shè)置的這種方法來(lái)說(shuō)，在當(dāng)前環(huán)境下，在制造具有提高的精確度(造型精度)的大尺寸立體造型三維物體時(shí)就會(huì)碰到困難，并且考慮到精確度(造型精度)，該方法只能應(yīng)用于小尺寸立體造型三維物體。
為了解決使用固定設(shè)置的平面繪制掩模的方法中的缺陷并且使得能夠通過(guò)使用小尺寸的液晶快門(mén)制造大尺寸的立體造型三維物體，下面方法已經(jīng)被提出(JP8-112863A)。該方法是用于通過(guò)重復(fù)下面工序制造立體造型三維物體將選擇性地使光透射通過(guò)和將其遮蔽的液晶快門(mén)(液晶掩模)設(shè)置為允許光平行于光硬化樹(shù)脂液體的表面前進(jìn)；將液晶快門(mén)的前進(jìn)范圍劃分成很多細(xì)分區(qū)域；移動(dòng)液晶快門(mén)至前進(jìn)范圍的細(xì)分第一區(qū)域并且在該位置停止快門(mén)；使快門(mén)保持靜止，將來(lái)自設(shè)置在液晶快門(mén)背面的光源的光經(jīng)由液晶快門(mén)照射到光硬化樹(shù)脂的表面上，同時(shí)光源在液晶快門(mén)的范圍內(nèi)移動(dòng)，由此形成對(duì)應(yīng)于細(xì)分第一區(qū)域的硬化區(qū)域；移動(dòng)液晶快門(mén)至細(xì)分第二前進(jìn)區(qū)域并且在該位置停止液晶快門(mén)，使快門(mén)保持靜止，將來(lái)自設(shè)置在液晶快門(mén)背面的光源的光經(jīng)由液晶快門(mén)照射到光硬化樹(shù)脂的表面上，同時(shí)光源在液晶快門(mén)的范圍內(nèi)移動(dòng)，由此形成對(duì)應(yīng)于細(xì)分第二區(qū)域的硬化區(qū)域；進(jìn)行相同的操作直到一層預(yù)定橫截面輪廓圖案形成于光硬化樹(shù)脂組合物的表面上；并且重復(fù)這些工序直到形成預(yù)定的立體造型三維物體。但是，就JP-8-112863A中所述的方法來(lái)說(shuō)，一層硬化橫截面輪廓圖案通過(guò)重復(fù)下面操作而形成即，將液晶快門(mén)移動(dòng)到細(xì)分第一前進(jìn)區(qū)域的操作；將液晶快門(mén)保持靜止同時(shí)使光硬化樹(shù)脂的表面被光照射(在光硬化樹(shù)脂的表面上形成光硬化區(qū)域)的操作；將液晶快門(mén)移動(dòng)到細(xì)分第二前進(jìn)區(qū)域的操作；將液晶快門(mén)保持靜止同時(shí)使光硬化樹(shù)脂的表面被光照射(在光硬化樹(shù)脂的表面上形成光硬化區(qū)域)的操作。立體造型三維物體通過(guò)對(duì)很多層重復(fù)這些操作而制造。在液晶快門(mén)已經(jīng)運(yùn)動(dòng)至所述很多細(xì)分前進(jìn)區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域時(shí)，沒(méi)有進(jìn)行光的照射。因此，在該方法中，光照射不是連續(xù)而是斷續(xù)地進(jìn)行，因此造型速度變得很慢。此外，在該方法中，液晶快門(mén)的前進(jìn)范圍被劃分成很多細(xì)分區(qū)域，并且光硬化樹(shù)脂組合物在每個(gè)細(xì)分區(qū)域中硬化，同時(shí)液晶快門(mén)保持靜止。在細(xì)分前進(jìn)區(qū)域之間的邊界中硬化狀態(tài)很可能變得不連續(xù)或不均勻。結(jié)果，很可能出現(xiàn)整個(gè)立體造型三維物體的強(qiáng)度上的不均勻性、不充足的強(qiáng)度、不令人滿意的表面質(zhì)量和尺寸精度上的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種立體造型方法和立體造型裝置，其使得能夠以很高的造型速度、以很高的造型精度并且以很高的生產(chǎn)率制造高質(zhì)量的立體造型三維物體，同時(shí)防止即使在大尺寸的立體造型三維物體，以及小尺寸或中等尺寸的立體造型三維物體的情況下出現(xiàn)硬化或強(qiáng)度上的變化。具體地說(shuō)，本發(fā)明的目的是提供一種立體造型方法和立體造型裝置，其使得能夠以很高的造型速度、以很高的造型精度并且以很高的生產(chǎn)率制造高質(zhì)量的立體造型三維物體，其中光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域不會(huì)以線條、條紋或脊線的形式出現(xiàn)在最終獲得的立體造型三維物體中，并且三維物體具有不顯眼的邊界區(qū)域和很高的表面質(zhì)量與尺寸精度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種立體造型方法和立體造型裝置，其使得即使使用經(jīng)濟(jì)的光源，如普通UV燈也能夠以很高的造型速度平滑地制造具有高度造型精度并且在硬化和強(qiáng)度上不存在變化的高質(zhì)量立體造型三維物體，而不使用昂貴的UV激光系統(tǒng)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明已經(jīng)進(jìn)行了大量研究。在通過(guò)通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射(曝光)的方式制造立體造型三維物體由此順序形成具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂層的時(shí)候，本發(fā)明人已經(jīng)研究出另一種技術(shù)，用于代替使平面繪制掩模保持固定或靜止而實(shí)現(xiàn)光照射的上述傳統(tǒng)技術(shù)。具體地說(shuō)，根據(jù)新研究的技術(shù)，平面繪制掩模在至少一個(gè)光學(xué)造型步驟中的光照射過(guò)程中連續(xù)運(yùn)動(dòng)，并且在通過(guò)連續(xù)移動(dòng)平面繪制掩模而與連續(xù)運(yùn)動(dòng)同步地光照射之后進(jìn)行造型，由此根據(jù)將要形成的預(yù)定橫截面輪廓圖案連續(xù)改變平面繪制掩模所形成的掩模圖像(掩模圖案)(與運(yùn)動(dòng)圖像，例如電影或電視屏幕的情況一樣，在通過(guò)連續(xù)改變平面繪制掩模的掩模圖像而被光照射之后實(shí)現(xiàn)造型)。結(jié)果，與傳統(tǒng)技術(shù)的情況相比，可以以很高的造型精度、以高質(zhì)量、以更高的造型速度并且以很高的生產(chǎn)率制造立體造型三維物體，同時(shí)防止即使在大尺寸的立體造型三維物體，以及小尺寸或中等尺寸的三維物體的情況下出現(xiàn)硬化上的變化。
本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)下面事實(shí)。首先，當(dāng)進(jìn)行上述光學(xué)造型步驟以至于防止光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域在最終獲得的立體造型三維物體中顯得明顯時(shí)，可以防止相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域以線條、條紋或脊線的形式出現(xiàn)在最終獲得的立體造型三維物體中。因此，可以獲得具有很高表面質(zhì)量和很高尺寸精度并且不存在強(qiáng)度變化的立體造型三維物體。其次，為了防止邊界區(qū)域變得明顯，下面方法中至少一種有效使照射到相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域上的光的總強(qiáng)度等于或近似于照射到除邊界區(qū)域之外的其它區(qū)域上的光強(qiáng)度的方法；使相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的形狀為曲線的方法；以及使豎直堆疊的各光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界部位的位置錯(cuò)開(kāi)的方法。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，在上述方法中，即使使用經(jīng)濟(jì)的光源，如普通UV燈而不使用昂貴的UV激光系統(tǒng)，也可以以很高的造型速度平滑地制造具有高度的造型精度并且不存在硬化不均勻性的高質(zhì)量立體造型三維物體。
而且，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)下面事實(shí)。首先，使用平面繪制掩模，其中多個(gè)微光學(xué)快門(mén)(micro-optical shutter)以平面方式布置，而每個(gè)微光學(xué)快門(mén)都能夠?qū)⒐馔干湔诒位蚴蛊渫ㄟ^(guò)微點(diǎn)區(qū)域；具體地說(shuō)，優(yōu)選的是，使用一種平面繪制掩模，其中以平面方式布置著液晶快門(mén)或數(shù)字微鏡快門(mén)。其次，優(yōu)選的是，可以與平面繪制掩模同步地連續(xù)移動(dòng)的聚光透鏡設(shè)置在光源與平面繪制掩模之間。另外優(yōu)選的是設(shè)置投影透鏡，其可以在平面繪制掩模與光硬化樹(shù)脂組合物的表面之間與平面繪制掩模同步地連續(xù)移動(dòng)。本發(fā)明人已經(jīng)基于上述多種發(fā)現(xiàn)完成本發(fā)明。
本發(fā)明提供了一種方法(1)，該方法用于通過(guò)順序重復(fù)下面的光學(xué)造型步驟直到形成預(yù)定的立體造型三維物體而制造立體造型三維物體以受控的方式通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射，由此形成具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂層；在光硬化樹(shù)脂層上面施加一層光硬化樹(shù)脂組合物；并且以受控的方式通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射，由此進(jìn)一步形成具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂層，該方法包括將可以連續(xù)改變掩模圖像的平面繪制掩模用作所述平面繪制掩模；進(jìn)行下面的造型操作在至少一個(gè)光學(xué)造型步驟中相對(duì)于光硬化樹(shù)脂組合物的表面連續(xù)移動(dòng)平面繪制掩模，并且通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射，同時(shí)根據(jù)將要形成的光硬化樹(shù)脂層的橫截面輪廓圖案并且與平面繪制掩模的運(yùn)動(dòng)同步地連續(xù)改變平面繪制掩模的掩模圖像，由此形成具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂層；以及進(jìn)行光學(xué)造型操作以使得光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域在最終獲得的立體造型三維物體中不顯眼。
為了使最終獲得的立體造型三維物體中的光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域不顯眼，本發(fā)明提供了基于光學(xué)三維造型方法(1)的發(fā)明(2)，其中進(jìn)行下面提供的操作(i)至(iii)中的至少一者(i)使照射到光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域上的光的總強(qiáng)度等于或近似于照射到除邊界區(qū)域之外的其它區(qū)域上的光強(qiáng)度的操作；(ii)使光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的形狀為曲線形狀的操作；以及(iii)使豎直堆疊的各光硬化樹(shù)脂層中的光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的位置錯(cuò)開(kāi)的操作。
本發(fā)明還提供了基于光學(xué)三維造型方法(1)或(2)的發(fā)明(3)，其中以平面方式布置著可阻止或允許光透射進(jìn)入微點(diǎn)區(qū)域的多個(gè)微光學(xué)快門(mén)的平面繪制掩模被用作所述平面繪制掩模；并且在光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射的同時(shí)，在平面繪制掩模的連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中根據(jù)將要形成的橫截面輪廓圖案通過(guò)所述多個(gè)微光學(xué)快門(mén)連續(xù)改變掩模圖像。
本發(fā)明還提供了基于光學(xué)三維造型方法(3)的發(fā)明(4)，其中所述平面繪制掩模是其中以平面方式布置著液晶快門(mén)或數(shù)字微鏡快門(mén)的平面繪制掩模。本發(fā)明提供了一種立體造型裝置(5)，其包括用于在載置臺(tái)(造型臺(tái))或光硬化樹(shù)脂層上面順序供應(yīng)一層光硬化樹(shù)脂組合物的光硬化樹(shù)脂組合物供應(yīng)裝置；光源；適于連續(xù)改變掩模圖像的平面繪制掩模；用于相對(duì)于光硬化樹(shù)脂組合物的表面連續(xù)移動(dòng)平面繪制掩模的移動(dòng)裝置；用于與平面繪制掩模的運(yùn)動(dòng)同步地連續(xù)改變平面繪制掩模的掩模圖像的裝置；以及用于使最終獲得的立體造型三維物體中光硬化樹(shù)脂層的相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域不顯眼的裝置。
本發(fā)明提供了基于立體造型裝置(5)的發(fā)明(6)，其中用于使最終獲得的立體造型三維物體中光硬化樹(shù)脂層的相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域不顯眼的裝置是用于進(jìn)行下面提供的操作(i)至(iii)中至少一者的裝置(i)使照射到光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域上的光的總強(qiáng)度等于或近似于照射到除邊界區(qū)域之外的其它區(qū)域上的光強(qiáng)度的操作；
(ii)使光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的形狀為曲線形狀的操作；以及(iii)使豎直堆疊的各光硬化樹(shù)脂層中的光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的位置錯(cuò)開(kāi)的操作。
本發(fā)明還提供了基于立體造型裝置(5)或(6)的發(fā)明(7)，其中平面繪制掩模是其中以平面方式布置著可阻止或允許光透射進(jìn)入微點(diǎn)區(qū)域的多個(gè)微光學(xué)快門(mén)的平面繪制掩模；本發(fā)明提供了基于立體造型裝置(5)至(7)中任一項(xiàng)的發(fā)明(8)，其中平面繪制掩模是其中以平面方式布置著液晶快門(mén)或數(shù)字微鏡快門(mén)的平面繪制掩模；并且本發(fā)明提供了基于立體造型裝置(5)至(8)中任一項(xiàng)的發(fā)明(9)，還包括聚光透鏡，其設(shè)置在光源與平面繪制掩模之間并且可以與平面繪制掩模同步地連續(xù)移動(dòng)；以及投影透鏡，其設(shè)置在平面繪制掩模與光硬化樹(shù)脂組合物的表面之間并且可以與平面繪制掩模同步地連續(xù)移動(dòng)。
就本發(fā)明來(lái)說(shuō)，能夠以很高的造型精度、以更高的造型速度并且以很高的生產(chǎn)率制造高質(zhì)量的立體造型三維物體，其中在對(duì)應(yīng)于相鄰繪制區(qū)域之間邊界區(qū)域的區(qū)域中不會(huì)出現(xiàn)線條、條紋和脊線并且所述物體具有很高的表面質(zhì)量和尺寸精度并且不存在強(qiáng)度上的變化，同時(shí)與傳統(tǒng)方法的情況相比，通過(guò)使用比要形成的預(yù)定橫截面輪廓圖案更小的相對(duì)經(jīng)濟(jì)的平面繪制掩模而防止出現(xiàn)硬度上的不均勻性。
就本發(fā)明來(lái)說(shuō)，當(dāng)物件為大尺寸的立體造型三維物體，以及當(dāng)物件為小尺寸或中等尺寸的立體造型三維物體時(shí)，能夠以更高的尺寸精度并且以更高的造型速度平滑地制造立體造型三維物體。
而且，就本發(fā)明來(lái)說(shuō)，即使使用經(jīng)濟(jì)的光源，如普通UV燈而不使用昂貴的UV激光系統(tǒng)，也能夠以更高的造型速度平滑地制造上述高質(zhì)量的立體造型三維物體。


圖1是顯示一個(gè)實(shí)例的視圖，其中形成具有位于繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)的橫截面輪廓圖案；圖2是顯示另一實(shí)例的視圖，其中形成具有位于繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)的橫截面輪廓圖案；圖3A和圖3B是顯示另一實(shí)例的視圖，其中形成具有位于繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)的橫截面輪廓圖案；圖4A和圖4B是顯示本發(fā)明的立體造型方法的一個(gè)實(shí)例的視圖，其中進(jìn)行光學(xué)造型以至于繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)的位置在光硬化的豎直設(shè)置的樹(shù)脂層之間一層與另一層錯(cuò)開(kāi)；圖5是顯示用于本發(fā)明中的一個(gè)實(shí)例的立體造型裝置的視圖；圖6是顯示用于本發(fā)明中的另一實(shí)例的立體造型裝置的視圖；圖7是顯示用于本發(fā)明中的另一實(shí)例的立體造型裝置的視圖；圖8是顯示用于本發(fā)明中的另一實(shí)例的立體造型裝置的視圖；圖9是顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例立體造型方法的視圖；圖10是顯示按照?qǐng)D9所示立體造型方法所形成的橫截面輪廓圖案的視圖。
在圖中，參考標(biāo)記1表示光源；2表示聚光透鏡；3表示平面繪制掩模；3a表示其中液晶快門(mén)以平面方式布置的平面繪制掩模；3b表示其中數(shù)字微鏡快門(mén)以平面方式布置的平面繪制掩模；4表示投影透鏡；5表示造型面；6表示曝光圖像；7表示光學(xué)傳導(dǎo)裝置；8表示棒透鏡；9表示成像透鏡；并且10表示反射鏡。
具體實(shí)施例方式
下面將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
在本發(fā)明中，立體造型三維物體通過(guò)順序重復(fù)下面操作直到形成預(yù)定的立體造型三維物體而進(jìn)行制造以受控的方式通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射(曝光)，由此形成具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂層；在光硬化樹(shù)脂層上面施加另一層光硬化樹(shù)脂組合物；并且以受控的方式通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射，由此進(jìn)一步形成具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂層。
本發(fā)明的造型操作可以通過(guò)采用造型浴方法而實(shí)現(xiàn)，所述方法進(jìn)行下面工序?qū)⒃煨团_(tái)放入填充有液體光硬化樹(shù)脂組合物的造型浴中；通過(guò)降低造型臺(tái)在造型臺(tái)上面形成一層液體光硬化樹(shù)脂組合物層；以受控的方式通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物層被光照射，由此形成具有預(yù)定圖案和厚度的光硬化樹(shù)脂層(在下文中經(jīng)常稱(chēng)為“光硬化層”)，并且通過(guò)進(jìn)一步降低造型臺(tái)在光硬化層的表面上形成一層液體光硬化樹(shù)脂組合物層；并且重復(fù)下面操作進(jìn)一步降低造型臺(tái)，在光硬化層上面形成一層液體光硬化樹(shù)脂組合物層，并且通過(guò)平面繪制掩模使液體光硬化樹(shù)脂組合物層以受控的方式被光照射，由此對(duì)堆疊方式整體形成具有預(yù)定圖案和厚度的光硬化層。
本發(fā)明的上述造型操作可以通過(guò)采用進(jìn)行下面工序的方法而進(jìn)行將造型臺(tái)放入氣體環(huán)境中；在造型臺(tái)的表面上施加一層液體、糊狀、粉狀或薄膜形光硬化樹(shù)脂組合物，并且通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物層以受控的方式被光照射，由此形成具有預(yù)定圖案和厚度的光硬化層；并且重復(fù)下面操作在光硬化層的表面上施加一層液體、糊狀、粉狀或薄膜形光硬化樹(shù)脂組合物，并且通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物以受控的方式被光照射，由此形成具有預(yù)定圖案和厚度的光硬化層。就該方法來(lái)說(shuō)，可以采用下面方法將造型臺(tái)或光硬化層保持在豎立方位；在造型臺(tái)或光硬化層的上表面上施加光硬化樹(shù)脂組合物；并且通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物被光照射，由此以堆疊方式順序形成光硬化層。作為選擇，還可以采用下面方法將造型臺(tái)或光硬化層置于豎直或傾斜方位；在造型臺(tái)或光硬化層的表面上施加光硬化樹(shù)脂層；并且通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂層被光照射，由此以堆疊方式順序形成光硬化層。作為選擇，還可以采用下面方法將造型臺(tái)或光硬化層置于倒置方位；在造型臺(tái)的表面上或光硬化層的表面上施加一層光硬化樹(shù)脂組合物；并且通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂層被光照射，由此沿向下的方向以堆疊方式順序形成光硬化層。在將光硬化樹(shù)脂組合物施加于造型臺(tái)的表面上或光硬化層的表面上時(shí)，可以采用合適的方法，例如刮涂、鑄涂、輥涂、移膜涂布、刷涂、噴涂等。
根據(jù)本發(fā)明，在進(jìn)行上述造型操作時(shí)能夠連續(xù)改變掩模圖像的平面繪制掩模被用作所述平面繪制掩模。在造型操作的至少一部分中；也就是說(shuō)，在形成光硬化預(yù)定橫截面輪廓圖案的全部或一部分步驟中，平面繪制掩模相對(duì)于光硬化樹(shù)脂組合物的表面連續(xù)移動(dòng)。光硬化樹(shù)脂組合物的表面通過(guò)平面繪制掩模被光照射，同時(shí)平面繪制掩模的掩模圖像根據(jù)將要形成的光硬化樹(shù)脂層的橫截面輪廓圖案與平面繪制掩模的運(yùn)動(dòng)同步地連續(xù)改變(即動(dòng)態(tài)改變)，由此形成具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂層。理想的是，平行于造型面移動(dòng)平面繪制掩模。但是，運(yùn)動(dòng)并不總是限于平行方向，根據(jù)需要，平面繪制掩模可以相對(duì)于造型面以非平行的方式移動(dòng)。
例如，當(dāng)立體造型三維物體通過(guò)在很多階段(層)上面重復(fù)上述造型操作而制造時(shí)，在制造下面所述立體造型三維物體的情況下，即所述物體具有一定形狀和結(jié)構(gòu)以至于將要形成的預(yù)定橫截面輪廓圖案成為連續(xù)的繪制區(qū)域，并且所述繪制區(qū)域大于所有光硬化層中平面繪制掩模的尺寸(面積)，那么就可以通過(guò)在所述很多層上面重復(fù)下面的操作而制造目標(biāo)立體造型三維物體。也就是說(shuō)，在很多層上面進(jìn)行下面操作相對(duì)于光硬化樹(shù)脂組合物的表面(造型面)連續(xù)移動(dòng)平面繪制掩模，并且在通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射，同時(shí)根據(jù)將要形成的橫截面輪廓圖案與平面繪制掩模的運(yùn)動(dòng)同步地連續(xù)(動(dòng)態(tài))改變平面繪制掩模的掩模圖像，由此形成具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂層。
取決于立體造型三維物體的形狀和結(jié)構(gòu)，在造型操作的過(guò)程中，可能出現(xiàn)形成大于平面繪制掩模面積的預(yù)定橫截面輪廓圖案的必要性，和形成小于平面繪制掩模的橫截面輪廓圖案的必要性(例如，在下面情況下，即立體造型三維物體在球形主體的頂點(diǎn)具有尖角，球形主體的橫斷面積(橫截面輪廓圖案)大于平面繪制掩模的面積但是對(duì)應(yīng)于尖角的一部分的橫斷面積(橫截面輪廓圖案)小于平面繪制掩模的面積；但是，本發(fā)明不限于這種情況)。在這種情況下，具有大橫截面輪廓圖案的主體通過(guò)重復(fù)在很多層上面連續(xù)、動(dòng)態(tài)地改變平面繪制掩模的掩模圖像的上述造型操作而形成。相比之下，相對(duì)于具有小橫截面輪廓圖案的尖角部分，平面繪制掩模的掩模圖像沒(méi)有動(dòng)態(tài)移動(dòng)并且保持靜止，并且在很多層上面重復(fù)經(jīng)由掩模圖像使造型面被光照射的操作直到完成尖角的形成。于是，可以制造出目標(biāo)三維造型結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明包括所有上述方法。因此，在本發(fā)明中，平面繪制掩模的掩模圖像沒(méi)有必要在造型過(guò)程中自始至終都動(dòng)態(tài)、連續(xù)地改變。在一部分造型步驟中，掩模圖像可以動(dòng)態(tài)、連續(xù)地移動(dòng)。但是，在另一個(gè)造型步驟中，掩模圖像可以根據(jù)將要形成的橫截面輪廓圖案保持靜止。
在本發(fā)明中，其中造型通過(guò)根據(jù)將要形成的橫截面輪廓圖案連續(xù)改變平面繪制掩模的掩模圖像而進(jìn)行，整個(gè)預(yù)定橫截面輪廓圖案不能夠通過(guò)平面繪制掩模的單次連續(xù)移動(dòng)步驟和光照射步驟覆蓋。因此，經(jīng)常采用下面方法，即在與平面繪制掩模的第一次連續(xù)移動(dòng)和光照射已經(jīng)進(jìn)行的位置相鄰的位置上進(jìn)行平面繪制掩模的第二次連續(xù)移動(dòng)和光照射；并且，在一些情況下，三次或更多次地連續(xù)進(jìn)行這種連續(xù)移動(dòng)和光照射，由此形成一層預(yù)定橫截面輪廓圖案。
在這種情況下，在最終獲得的立體造型三維物體中，邊界區(qū)域出現(xiàn)在相鄰繪制區(qū)域之間(第一繪制區(qū)域與第二繪制區(qū)域之間的相鄰區(qū)域，第二繪制區(qū)域與第三繪制區(qū)域之間的相鄰區(qū)域，等等)。
在這種情況下，從改進(jìn)所獲得的三維結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選的是，邊界區(qū)域(第一繪制區(qū)域與第二繪制區(qū)域之間的相鄰區(qū)域(邊界區(qū)域)，第二繪制區(qū)域與第三繪制區(qū)域之間的相鄰區(qū)域(邊界區(qū)域)，等等)的邊緣以重疊方式光照射。由此，已經(jīng)以重疊方式硬化的區(qū)域(在下文中稱(chēng)為“重疊區(qū)域”)出現(xiàn)在邊界區(qū)域中。如果在很多層上面重復(fù)這種操作直到獲得目標(biāo)立體造型三維物體，那么線條、條紋、脊線等將出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于最終獲得的立體造型三維物體中相鄰繪制區(qū)域之間邊界區(qū)域的區(qū)域中，因此立體造型三維物體的表面質(zhì)量很可能不令人滿意。在一些情況下，尺寸精度上的降低或強(qiáng)度上的不均勻性很可能出現(xiàn)。
盡管對(duì)于本發(fā)明沒(méi)有特別的限制，但是，還是結(jié)合

上述各點(diǎn)。
例如，如圖1中所示，在光學(xué)造型中，平面繪制掩模3的掩模圖像動(dòng)態(tài)、連續(xù)地改變由此形成由A、B、C和D包圍的光硬化橫截面輪廓圖案。橫截面輪廓圖案不能通過(guò)單次連續(xù)移動(dòng)和光照射形成。因此，對(duì)應(yīng)于繪制區(qū)域(1)的區(qū)域通過(guò)第一次連續(xù)移動(dòng)和光照射而光硬化；對(duì)應(yīng)于繪制區(qū)域(2)的區(qū)域通過(guò)第二次連續(xù)移動(dòng)和光照射而光硬化；并且對(duì)應(yīng)于繪制區(qū)域(3)的區(qū)域通過(guò)第三次連續(xù)移動(dòng)和光照射而光硬化。于是，由A、B、C和D包圍的光硬化橫截面輪廓圖案形成。在這種情況下，從保持所獲得的立體造型三維物體的強(qiáng)度的觀點(diǎn)來(lái)看，彼此相鄰的繪制區(qū)域(1)與繪制區(qū)域(2)之間的重疊區(qū)域a1(邊界區(qū)域)和彼此相鄰的繪制區(qū)域(2)與繪制區(qū)域(3)之間的重疊區(qū)域a2(邊界區(qū)域)經(jīng)常以重疊方式被光照射。因此，重疊區(qū)域a1(邊界區(qū)域)和重疊區(qū)域a2(邊界區(qū)域)的曝光程度變得高于其它區(qū)域(除重疊區(qū)域a1和a2之外的區(qū)域)的曝光程度。結(jié)果，重疊區(qū)域a1和a2中獲得的硬化狀態(tài)不同于其它區(qū)域中獲得的硬化狀態(tài)(即，硬化程度變高)。在最終獲得的立體造型三維物體中，線條、條紋或脊線出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于重疊區(qū)域a1和a2的區(qū)域中，而這反過(guò)來(lái)引起立體造型三維物體不令人滿意的表面質(zhì)量。在一些情況下，尺寸精度上的降低或強(qiáng)度上的不均勻性很可能出現(xiàn)。
而且，在本發(fā)明中，用于光學(xué)造型的平面繪制掩模的數(shù)量不限于一個(gè)?？梢酝ㄟ^(guò)使用很多(兩個(gè)或更多)平面繪制掩模進(jìn)行光學(xué)造型。當(dāng)本發(fā)明的光學(xué)造型通過(guò)使用很多平面繪制掩模進(jìn)行時(shí)，在所述很多平面繪制掩模的使用中，造型速度通過(guò)光硬化圖1中所示的繪制區(qū)域(1)、繪制區(qū)域(2)和繪制區(qū)域(3)而大大增加。
但是，即使在下面情況下，即為了提高所獲得的立體造型三維物體的強(qiáng)度而使繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域以重疊方式光硬化，重疊區(qū)域a1和重疊區(qū)域a2也會(huì)出現(xiàn)。重疊區(qū)域a1(邊界區(qū)域)的曝光程度和重疊區(qū)域a2(邊界區(qū)域)的曝光程度高于其它區(qū)域(除重疊區(qū)域a1和a2之外的區(qū)域)中獲得的曝光程度。結(jié)果，線條、條紋或脊線出現(xiàn)在最終獲得的立體造型三維物體中對(duì)應(yīng)于重疊區(qū)域a1和a2的位置，因此立體造型三維物體不令人滿意的表面質(zhì)量、尺寸精度使的降低和強(qiáng)度上的不均勻性很可能出現(xiàn)。
當(dāng)預(yù)定橫截面輪廓圖案如采用單筆單劃繪圖的情況一樣通過(guò)使用一個(gè)平面繪制掩模通過(guò)動(dòng)態(tài)改變平面繪制掩模的掩模圖像同時(shí)連續(xù)移動(dòng)平面繪制掩模而形成時(shí)，光學(xué)造型得以進(jìn)行以至于起點(diǎn)與終點(diǎn)重合，例如，如圖2中所示。如果起點(diǎn)與終點(diǎn)之間的邊界區(qū)域已經(jīng)以重疊方式被光照射，以便于提高起點(diǎn)與終點(diǎn)之間邊界區(qū)域的強(qiáng)度，那么重疊區(qū)域“c”將會(huì)出現(xiàn)在起點(diǎn)與終點(diǎn)之間。重疊區(qū)域“c”的曝光強(qiáng)度(硬化程度)變得高于其它區(qū)域中獲得的曝光強(qiáng)度。結(jié)果，線條、條紋或脊線出現(xiàn)在最終獲得的立體造型三維物體中對(duì)應(yīng)于重疊區(qū)域“c”的位置，因此立體造型三維物體不令人滿意的表面質(zhì)量、尺寸精度上的降低和強(qiáng)度上的不均勻性很可能出現(xiàn)。
即使光學(xué)造型已經(jīng)以下面方式進(jìn)行，即繪制區(qū)域的邊界區(qū)域彼此不重疊(沒(méi)有以重疊方式被光照射)并且繪制區(qū)域的端部?jī)H僅彼此鄰接，盡管線條或條紋的程度小于邊界部分重疊(邊界區(qū)域以重疊方式被光照射)的情況，但是線條、條紋等還是會(huì)出現(xiàn)在最終獲得的立體造型三維物體中對(duì)應(yīng)于繪制區(qū)域的端部彼此鄰接的邊界區(qū)域的位置，因此不令人滿意的表面質(zhì)量很可能出現(xiàn)。
在本發(fā)明中，為了防止相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域以線條、條紋、脊線等形式出現(xiàn)在立體造型三維物體的光硬化樹(shù)脂層中，光學(xué)造型進(jìn)行為使得光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域在最終獲得的立體造型三維物體中不會(huì)變得明顯。
考慮到這一點(diǎn)，這里使用的術(shù)語(yǔ)“光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域”表示下面三種邊界區(qū)域如采用單筆單劃繪圖的情況一樣，當(dāng)光硬化的預(yù)定橫截面輪廓圖案通過(guò)連續(xù)移動(dòng)平面繪制掩模和被光照射而形成時(shí)所形成的光硬化樹(shù)脂層的邊界區(qū)域(例如，圖2中所示的情況)；通過(guò)不同于上述造型操作的其它造型操作所形成的光硬化樹(shù)脂層中的邊界區(qū)域；以及當(dāng)光硬化的預(yù)定橫截面輪廓圖案通過(guò)在很多列上面連續(xù)移動(dòng)平面繪制掩模和被光照射而形成時(shí)所形成的光硬化樹(shù)脂層的邊界區(qū)域(例如，如圖1中所示情況)。而且，這里使用的術(shù)語(yǔ)“邊界區(qū)域”表示下面兩種邊界區(qū)域繪制區(qū)域的端部以重疊方式光硬化的邊界區(qū)域(即，光硬化已經(jīng)以重疊方式進(jìn)行的“重疊區(qū)域”)；以及沒(méi)有遭受重疊光硬化并且光硬化繪制區(qū)域的端部?jī)H僅彼此鄰接的邊界區(qū)域。
在本發(fā)明中，可以使用任何方法，只要該方法使得有可能使光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域在最終獲得的立體造型三維物體中不顯眼。
在這些方法中，優(yōu)選的是，本發(fā)明采用下面方法和裝置中的至少一種作為使光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域不顯眼的方法和裝置(i)使照射到光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域上的光的總強(qiáng)度等于或近似于照射到除邊界區(qū)域之外的其它區(qū)域上的光強(qiáng)度的方法和裝置；(ii)使光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的形狀為曲線的方法和裝置；以及(iii)使豎直堆疊的各光硬化樹(shù)脂層中的光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的位置錯(cuò)開(kāi)的方法和裝置。
(i)至(iii)的方法和裝置可以單獨(dú)采用，或者其中兩個(gè)或多個(gè)可以組合采用。具體地說(shuō)，當(dāng)(i)至(iii)中兩個(gè)或三個(gè)組合采用時(shí)，可以更有效地防止光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域顯得明顯。
方法(i)對(duì)于下面情況特別有效立體造型三維物體通過(guò)以重疊方式使相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域曝光的防止制造(即，“重疊區(qū)域”出現(xiàn)于邊界區(qū)域中)。該方法可以通過(guò)下面方式實(shí)現(xiàn)在通過(guò)連續(xù)改變平面繪制掩模的掩模圖像實(shí)現(xiàn)光學(xué)造型時(shí)，將計(jì)算機(jī)編程使得平面繪制掩模顯示掩模圖像，其中在對(duì)應(yīng)于重疊區(qū)域的區(qū)域中獲得的透射至造型表面或者從其反射的光低于其它區(qū)域。
例如，在圖1中，使照射到將要遭受平面繪制掩模的第一次連續(xù)運(yùn)動(dòng)和光照射的繪制區(qū)域(1)中重疊區(qū)域a 1(邊界區(qū)域)上的光強(qiáng)度低于照射到繪制區(qū)域(1)中其它區(qū)域上的光強(qiáng)度，由此進(jìn)行光硬化，同時(shí)，使重疊區(qū)域a1的硬化程度低于其它區(qū)域的硬化程度。接下來(lái)，使照射到將要遭受平面繪制掩模的第二次連續(xù)運(yùn)動(dòng)和光照射的繪制區(qū)域(2)中對(duì)應(yīng)于重疊區(qū)域a1和a2的區(qū)域上的光強(qiáng)度低于照射到繪制區(qū)域(2)中其它區(qū)域上的光強(qiáng)度，由此進(jìn)行光硬化。在繪制區(qū)域(2)的光硬化已經(jīng)完成的時(shí)刻，使重疊區(qū)域a1的硬化程度等于繪制區(qū)域(1)和(2)中其它區(qū)域(即，除重疊區(qū)域a1和a2之外的其它區(qū)域)的硬化程度。繪制區(qū)域(3)的光硬化也以上述相同的方式進(jìn)行。在繪制區(qū)域(3)的光硬化已經(jīng)完成的時(shí)刻，使重疊區(qū)域a2的硬化程度等于繪制區(qū)域(1)、(2)和(3)中其它區(qū)域(即，除重疊區(qū)域a1和a2之外的其它區(qū)域)的硬化程度。于是，可以使在由ABCD包圍的整個(gè)光硬化橫截面輪廓圖案中獲得的硬化程度均勻。在很多層上面重復(fù)造型操作直到獲得期望的立體造型三維物體。因此，沒(méi)有線條、條紋或脊線會(huì)出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于繪制區(qū)域之間的重疊區(qū)域的區(qū)域中，并且可以獲得具有很高表面質(zhì)量，具有很高尺寸精度并且不存在強(qiáng)度和硬度不均勻性的立體造型三維物體。
方法(ii)可以通過(guò)下面方式實(shí)現(xiàn)在通過(guò)連續(xù)改變平面繪制掩模的掩模圖像進(jìn)行光學(xué)造型時(shí)，將計(jì)算機(jī)編程使得平面繪制掩模顯示掩模圖像，其中對(duì)應(yīng)于邊界區(qū)域的區(qū)域變成曲線。
例如，如圖3A中所示，即使光學(xué)造型已經(jīng)進(jìn)行以至于繪制區(qū)域(1)與繪制區(qū)域(2)之間的重疊區(qū)域c1(邊界區(qū)域)和繪制區(qū)域(2)與繪制區(qū)域(3)之間的重疊區(qū)域c2(邊界區(qū)域)變成曲線，與重疊區(qū)域c1和c2為直線的情況相比還是可以防止在最終獲得的立體造型三維物體中對(duì)應(yīng)于重疊區(qū)域c1和c2的區(qū)域中出現(xiàn)線條、條紋、脊線等?？梢垣@得具有很高表面質(zhì)量和尺寸精度以及減小的強(qiáng)度和硬度不均勻性的立體造型三維物體。關(guān)于圖3A中所示的方法，即使在繪制區(qū)域(1)、繪制區(qū)域(2)和繪制區(qū)域(3)的光硬化時(shí)不使照射到將要成為重疊區(qū)域c1和c2的區(qū)域上的光強(qiáng)度小于照射到其它區(qū)域上的光強(qiáng)度，與重疊區(qū)域c1和c2為直線的情況相比也可以防止在對(duì)應(yīng)于重疊區(qū)域c1和c2的區(qū)域中出現(xiàn)線條、條紋、脊線等。通過(guò)結(jié)合方法(ii)和方法(i)可以更有效地防止在對(duì)應(yīng)于重疊區(qū)域c1和c2的區(qū)域中出現(xiàn)線條、條紋、脊線等。
方法(ii)適用于下面情況光學(xué)造型以下面方式進(jìn)行，即僅僅使繪制區(qū)域的端部彼此鄰接而不以重疊方式使繪制區(qū)域(1)與(2)之間的邊界區(qū)域和繪制區(qū)域(2)與(3)之間的邊界區(qū)域被光照射。如圖3B中所示，即使使相鄰端部(邊界區(qū)域)d1和d2為曲線，線條或條紋出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于邊界區(qū)域(相鄰區(qū)域)的區(qū)域中的機(jī)會(huì)也會(huì)減小，因此可以獲得具有很高表面質(zhì)量的立體造型三維物體。
方法(iii)可以通過(guò)下面方式實(shí)現(xiàn)將計(jì)算機(jī)編程使得光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的位置在豎直堆疊以構(gòu)成立體造型三維物體的光硬化樹(shù)脂層之間沿豎直方向錯(cuò)開(kāi)。
圖4A和圖4B可以作為顯示采用方法(iii)的情況而提及(圖4A和圖4B都是縱向橫截面圖)。圖4A顯示了通過(guò)以重疊方式使相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域被光照射而形成的立體造型三維物體的部分結(jié)構(gòu)；也就是說(shuō)，圖4A為顯示下面情況的示意圖對(duì)應(yīng)于邊界區(qū)域的重疊區(qū)域e1、e2、e3、e4、e5…被形成，同時(shí)在豎直堆疊以構(gòu)成立體造型三維物體的光硬化樹(shù)脂層之間錯(cuò)開(kāi)。圖4B顯示了通過(guò)下面方式獲得的立體造型三維物體的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行光學(xué)造型，同時(shí)使繪制區(qū)域的端部?jī)H僅彼此鄰接，而不以重疊方式使相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域被光照射；也就是說(shuō)，圖4B為顯示下面情況的示意圖邊界區(qū)域f1、f2、f3、f4、f5…在豎直堆疊以構(gòu)成立體造型三維物體的光硬化樹(shù)脂層之間錯(cuò)開(kāi)。
從圖4A和圖4B中可以看到，在方法(iii)情況下，繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域(重疊區(qū)域或端部的相鄰部分)在豎直層之間錯(cuò)開(kāi)并且沒(méi)有集中在同一位置。因此，沒(méi)有線條、條紋、脊線等出現(xiàn)在最終獲得的三維造型結(jié)構(gòu)中，并且可以獲得具有很高表面質(zhì)量和很高尺寸精度以及減小的強(qiáng)度和硬度不均勻性的立體造型三維物體。
關(guān)于本發(fā)明的立體造型方法和裝置，用于相對(duì)于光硬化樹(shù)脂組合物的表面(造型面)連續(xù)移動(dòng)平面繪制掩模的裝置或方法不限于任何特定的裝置或方法。例如，直線導(dǎo)軌、軸、扁棒等可以用作導(dǎo)向器，并且通過(guò)使用滾珠絲桿、梯形螺紋、同步帶、齒輪齒條、鏈條等傳遞驅(qū)動(dòng)力。交流伺服電機(jī)、直流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、脈沖電機(jī)等可以用作驅(qū)動(dòng)源。另外，用作導(dǎo)向器和驅(qū)動(dòng)裝置的直線電機(jī)系統(tǒng)或多關(guān)節(jié)機(jī)器人的手臂也可以使用。如上所述，可以采用任何裝置或方法用于移動(dòng)本系統(tǒng)?？紤]到以微間距連續(xù)、準(zhǔn)確地驅(qū)動(dòng)平面繪制掩模并且使平面繪制掩模的運(yùn)動(dòng)同步以至以高精度連續(xù)改變掩模圖像的能力，在上述電機(jī)中，優(yōu)選的是將脈沖電機(jī)用作驅(qū)動(dòng)源。
有可能平面繪制掩?？梢灾谎匾粋€(gè)方向(只有X軸方向和Y軸方向之一)相對(duì)于造型面移動(dòng)。但是，優(yōu)選的是，掩?？梢匝豖軸和Y軸兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。只要使平面繪制掩?？梢匝豖軸和Y軸兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，平面繪制掩模就可以沿直線路線、曲線路線或另外的任意路線連續(xù)移動(dòng)，由此以很高的造型精度并且以很高的造型速度形成各種形狀的光硬化橫截面輪廓圖案。例如，可以通過(guò)單筆單劃畫(huà)圓，并且可以以很高的造型速度并且以很高的造型精度形成中空光硬化橫截面輪廓圖案。
在光學(xué)造型時(shí)所需的平面繪制掩模的連續(xù)運(yùn)動(dòng)方向和速度通過(guò)使用計(jì)算機(jī)等根據(jù)下面參數(shù)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)光源類(lèi)型、照射到光硬化樹(shù)脂組合物表面上的光強(qiáng)度、通過(guò)平面繪制掩模被光照射的光硬化樹(shù)脂組合物表面上的曝光面積(曝光尺寸)、將要形成的橫截面輪廓圖案的形狀、光硬化樹(shù)脂組合物的類(lèi)型、光硬化樹(shù)脂組合物的光硬化特性、形成光硬化層所需的曝光時(shí)間等。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)平面繪制掩模平行于光硬化樹(shù)脂組合物的表面以恒定速度從曝光區(qū)域的一端直線運(yùn)動(dòng)至光硬化樹(shù)脂組合物表面上相對(duì)的另一端時(shí)，可以輕松控制照射到光硬化樹(shù)脂組合物表面上的光量使其均勻。
當(dāng)平面繪制掩模的掩模圖像與平面繪制掩模的連續(xù)運(yùn)動(dòng)同步地連續(xù)(動(dòng)態(tài))改變時(shí)，相對(duì)于將要由平面繪制掩模形成的掩模圖像的信息與將要形成的橫截面輪廓圖案的細(xì)節(jié)和平面繪制掩模的連續(xù)運(yùn)動(dòng)速度關(guān)聯(lián)地預(yù)先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。如果根據(jù)該信息連續(xù)改變平面繪制掩模的掩模圖像就更好。液晶快門(mén)和數(shù)字微鏡快門(mén)可以作為這種平面繪制掩模的特定例子而提及。在本發(fā)明中優(yōu)選用作平面繪制掩模的液晶快門(mén)或數(shù)字微鏡快門(mén)已經(jīng)作為能夠連續(xù)(動(dòng)態(tài))形成圖像的裝置被用于其它領(lǐng)域(例如，電視、個(gè)人計(jì)算機(jī)、投影機(jī)、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、手提式蜂窩電話等)。
優(yōu)選的是，平面繪制掩模為正方形或矩形平面繪制掩模，其中可以阻止和允許微點(diǎn)區(qū)域中光透射的多個(gè)微光學(xué)快門(mén)以平面方式并排設(shè)置(沿X-Y方向)。對(duì)于將要設(shè)置在平面繪制掩模中的微光學(xué)快門(mén)的數(shù)量沒(méi)有特別的限制?？梢允褂闷駷橹挂阎奈⒐鈱W(xué)快門(mén)。QVGA(像素?cái)?shù)量＝320點(diǎn)×240點(diǎn))、VGA(像素?cái)?shù)量＝640點(diǎn)×480點(diǎn))、SVGA(像素?cái)?shù)量＝800點(diǎn)×600點(diǎn))、UXGA(像素?cái)?shù)量＝1024點(diǎn)×768點(diǎn))、QSXGA(像素?cái)?shù)量＝2560點(diǎn)×2648點(diǎn))等都可以用作液晶快門(mén)(液晶顯示元件)。
例如，由德州儀器公司制造的“DLP技術(shù)”(注冊(cè)商標(biāo))的DMD(注冊(cè)商標(biāo))設(shè)備可以用作數(shù)字微鏡快門(mén)。
由優(yōu)選用于本發(fā)明中的上述液晶快門(mén)或數(shù)字微鏡快門(mén)形成的平面繪制掩?？梢栽谄矫胬L制掩模的連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中根據(jù)將要形成的橫截面圖案通過(guò)使所述多個(gè)微光學(xué)快門(mén)阻止和/或允許光透射而以，例如電視或電影的運(yùn)動(dòng)圖像的方式連續(xù)改變掩模圖像。結(jié)果，對(duì)應(yīng)于在連續(xù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)連續(xù)改變的掩模圖像(動(dòng)態(tài)掩模圖像)的光連續(xù)照射到光硬化樹(shù)脂組合物的表面上，同時(shí)照射位置連續(xù)移動(dòng)。位于曝光區(qū)域中的光硬化樹(shù)脂組合物的表面連續(xù)硬化，由此形成一層預(yù)定橫截面輪廓圖案。
通過(guò)使用所述液晶快門(mén)，光硬化樹(shù)脂組合物表面上的像素間距(相鄰像素之間的距離)被設(shè)置為具有0.1mm的值(光學(xué)造型所需的造型精度)。在液晶快門(mén)保持停止的同時(shí)實(shí)現(xiàn)照射的相關(guān)技術(shù)的情況下，曝光平面對(duì)于QVGA具有32mm×24mm的尺寸、對(duì)于VGA具有64mm×48mm的尺寸、對(duì)于SVGA具有80mm×60mm的尺寸、對(duì)于UXGA具有102.4mm×76.8mm的尺寸、對(duì)于QSXGA具有256mm×264.8mm的尺寸。制造其中單側(cè)曝光平面超過(guò)300mm尺寸的大尺寸立體造型三維物體已經(jīng)非常困難。相比之下，本發(fā)明使用平面繪制掩模，如傳統(tǒng)商用的液晶快門(mén)。在掩模圖像與液晶快門(mén)的移動(dòng)同步地以運(yùn)動(dòng)圖像方式連續(xù)改變并且同時(shí)掩模相對(duì)于光硬化樹(shù)脂組合物的表面連續(xù)移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行光照射。因此對(duì)于曝光平面(橫截面輪廓圖案)的尺寸沒(méi)有限制，并且任意尺寸的光硬化橫截面輪廓圖案都可以形成。因此，就本發(fā)明來(lái)說(shuō)，可以以很高的造型精度、以提高的造型速度并且以很高的生產(chǎn)率輕松制造其單側(cè)超過(guò)300mm尺寸的大尺寸立體造型三維物體。
光源設(shè)置在平面繪制掩模的背面，并且從光源發(fā)出的光通過(guò)平面繪制掩模照射到光硬化樹(shù)脂組合物的表面上。對(duì)于光源的類(lèi)型沒(méi)有特別的限制，并且可以使用任何光源，只要光源可以用于立體造型。例如，可以使用經(jīng)濟(jì)的一般用途的燈，如氙氣燈、金屬鹵化物燈、水銀弧光燈、熒光燈、鹵素?zé)艋虬谉霟?。于是，可以使立體造型裝置使用經(jīng)濟(jì)并易于使用。
對(duì)于光源的形狀、尺寸和數(shù)量也沒(méi)有特別的限制。光源的形狀、尺寸和數(shù)量可以根據(jù)平面繪制掩模的形狀和尺寸以及將要形成的光硬化橫截面輪廓圖案的形狀和尺寸適當(dāng)選擇。光源可以形成為類(lèi)似，例如點(diǎn)、球、桿或平面。而且，點(diǎn)狀或球狀光源可以以一條直線或多條直線的形式設(shè)置在平面繪制掩模的背面。
光源還可以設(shè)置在平面繪制掩模的背面以至于可以與平面繪制掩模一起連續(xù)移動(dòng)。為了提高造型精度和造型速度，減小裝置的重量，并提高維修的容易性，光源可以靜止設(shè)置在固定位置，并且從光源發(fā)出的光可以經(jīng)由光導(dǎo)或另外的光學(xué)傳導(dǎo)裝置被引導(dǎo)到平面繪制掩模的背面。此外，傳導(dǎo)裝置，如光纖、光導(dǎo)等可以設(shè)置為可以與平面繪制掩模一起連續(xù)移動(dòng)。
為了提高造型速度而通過(guò)使用多個(gè)光源聚集光由此獲得高光能的方法也可以被采用。具體地說(shuō)，當(dāng)光纖或光導(dǎo)被使用時(shí)，就可能存在便于從所述多個(gè)光源聚集光的優(yōu)點(diǎn)。
為了提高造型精度和造型速度，減小裝置的重量，提高維修的容易性，并且削減裝置的成本，優(yōu)選的是，用于將來(lái)自光源的光適當(dāng)引導(dǎo)至平面繪制掩模的裝置(例如，聚光透鏡、菲涅耳透鏡等)和用于以很高精度在光硬化樹(shù)脂組合物表面上的預(yù)定位置使平面繪制掩模形成的掩模圖像(即由已經(jīng)通過(guò)平面繪制掩模的光形成的圖像)曝光的裝置(例如，投影透鏡、投影機(jī)透鏡等)根據(jù)設(shè)置在平面繪制掩模背面的光源的類(lèi)型、形狀和數(shù)量以及平面繪制掩模的形狀和尺寸設(shè)置。優(yōu)選的是，這些裝置設(shè)置為與平面繪制掩模的連續(xù)運(yùn)動(dòng)同步地連續(xù)移動(dòng)。
對(duì)于本發(fā)明中使用的光硬化樹(shù)脂組合物的種類(lèi)沒(méi)有特別的限制。可以使用液體光硬化樹(shù)脂組合物、粉狀光硬化樹(shù)脂組合物和薄膜形光硬化樹(shù)脂組合物。
在本發(fā)明中，可以使用的光硬化樹(shù)脂組合物如果需要可以包括光引發(fā)劑、感光劑，以及迄今為止已經(jīng)用于光學(xué)造型的一種或兩種或更多種組合物；例如，各種低聚物，如氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物、環(huán)氧丙烯酸酯低聚物、酯丙烯酸酯低聚物和多官能環(huán)氧樹(shù)脂；丙烯酸化合物，如丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、二環(huán)戊烯基丙烯酸酯、二環(huán)戊烯基甲基丙烯酸酯、二環(huán)戊烯氧基丙烯酸乙酯、環(huán)戊烯氧基甲基丙烯酸乙酯、雙環(huán)戊烷基丙烯酸酯、雙環(huán)戊烷基甲基丙烯酸酯、丙烯酸冰片酯、甲基丙烯酸冰片酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸-2-羥基丙酯、苯氧基丙烯酸乙酯、嗎啉丙烯酰胺、嗎啉甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺等；各種單官能乙烯基化合物，如N-乙烯基-吡咯烷酮、N-乙烯基-己內(nèi)酰胺、醋酸乙烯、苯乙烯等；多官能乙烯基化合物，如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、環(huán)氧乙烷變性的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙二醇雙丙烯酸酯、四乙二醇雙丙烯酸酯、聚乙二醇雙丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、雙環(huán)戊烷基二丙烯酸脂、聚酯二丙烯酸酯、環(huán)氧乙烷變性的雙酚A二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、環(huán)氧丙烷變性的三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、環(huán)氧丙烷變性的雙酚A二丙烯酸酯、三(丙烯酰氧乙基)異氰脲酸酯；以及各種環(huán)氧基化合物，如氫化雙酚A環(huán)氧甘油醚、3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧環(huán)己烷羧酸酯、2-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基-5，5-螺-3，4-環(huán)氧基)環(huán)己烷-甲基-二噁烷、雙(3，4環(huán)氧環(huán)己基甲基)己二酸酯等。
如果需要，本發(fā)明中使用的光硬化樹(shù)脂組合物可以含有填充劑，如固體微?；蚓ы?。當(dāng)使用含有填充劑的光硬化樹(shù)脂組合物時(shí)，可以嘗試通過(guò)減小硬化操作中的體積收縮而實(shí)現(xiàn)提高尺寸精度，并提高機(jī)械特性和抗熱性。
用作填充劑的固體微粒包括，例如無(wú)機(jī)微粒，如碳黑微粒，和有機(jī)聚合物微粒，如聚苯乙烯微粒、聚乙烯微粒、聚丙烯微粒、丙烯酸樹(shù)脂微粒、合成橡膠微粒等?？梢允褂眠@些微粒中的一種或兩種或更多種。對(duì)于固體微粒的粒度沒(méi)有特別的限制。一般說(shuō)來(lái)，優(yōu)選的是，使用具有200mm或更小的平均粒度，具體地說(shuō)，100mm或更小的平均粒度的微粒。
優(yōu)選使用的晶須包括具有0.3至1mm直徑，具體地說(shuō)，0.3至0.7mm尺寸；10至70mm長(zhǎng)度，具體地說(shuō)，20至50mm長(zhǎng)度；以及10至100mm直徑長(zhǎng)度比，具體地說(shuō)，20至70mm直徑長(zhǎng)度比的晶須。這里提到的晶須的尺寸和直徑長(zhǎng)度比是通過(guò)使用激光衍射/散射型粒度分布測(cè)量設(shè)備測(cè)量的數(shù)據(jù)。對(duì)于晶須的種類(lèi)沒(méi)有特別的限制。例如，可以是基于溴化銨的晶須、基于氧化鋁的晶須、基于氮化鋁的晶須、基于硫酸氧化鎂的晶須、基于氧化鈦的晶須等?？梢允褂靡环N或兩種或更多種晶須。
當(dāng)使用含有固體微粒和/或晶須的光硬化樹(shù)脂組合物時(shí)，優(yōu)選的是，固體微粒以光硬化樹(shù)脂組合物總體積的5至70的體積百分比的比率包含。此外，優(yōu)選的是，晶須的含量設(shè)定為5至30的體積百分比。當(dāng)含有固體微粒和晶須時(shí)，優(yōu)選的是，微粒和晶須的總含量相對(duì)于光硬化層的總體積為10至75的體積百分比。
可以通過(guò)使用硅烷耦合劑使固體微粒和/或晶須遭受表面處理或者可以不遭受表面處理。但是，優(yōu)選的是，固體微粒遭受表面處理。當(dāng)固體微粒和/或晶須已經(jīng)通過(guò)使用硅烷耦合劑遭受表面處理時(shí)，可以獲得具有更高熱變形溫度、更高彎曲模量和更高機(jī)械強(qiáng)度的光硬化物件。在這種情況下，可以使用迄今為止已經(jīng)用于表面處理的任何一種硅烷耦合劑。氨基硅烷、環(huán)氧硅烷、乙烯基硅烷和(甲基)丙烯酸硅烷可以作為優(yōu)選的硅烷耦合劑被提及。
(實(shí)施例)下面將結(jié)合附圖具體地說(shuō)明本發(fā)明。但是，本發(fā)明不限于所述實(shí)施例。
圖5至圖8顯示了用于本發(fā)明的立體造型方法(光學(xué)造型方法)中的立體造型裝置(光學(xué)造型裝置)的主要部分的特定實(shí)例。圖9顯示了在通過(guò)使用如圖5至圖8所示的光學(xué)造型裝置根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行光學(xué)造型時(shí)所需的步驟(操作過(guò)程)。
在圖5至圖9中，參考標(biāo)記1表示光源；2表示聚光透鏡；3表示平面繪制掩模。在平面繪制掩模中，參考標(biāo)記3a表示其中液晶快門(mén)以平面方式布置的平面繪制掩模(在下文中有時(shí)稱(chēng)為“液晶平面繪制掩?！?；3b表示其中數(shù)字微鏡快門(mén)以平面方式布置的平面繪制掩模(在下文中有時(shí)稱(chēng)為“DMD平面繪制掩?！?。此外，參考標(biāo)記4表示投影透鏡；5表示由光硬化樹(shù)脂組合物的表面形成的造型面(一層的造型面)；5a表示造型面的一端；5b表示造型面的另一端；6表示在造型面上形成的曝光圖像(光硬化樹(shù)脂層)；7表示光學(xué)傳導(dǎo)裝置，如光纖或光導(dǎo)；8表示棒透鏡；9表示成像透鏡；并且10表示反射鏡。
如圖5至圖9中所示，從光源1發(fā)出的光通過(guò)使用聚光透鏡2照射以至于覆蓋平面繪制掩模3(3a、3b等)的整個(gè)表面。
此時(shí)，如圖5中所示，可以使從光源1發(fā)出的光通過(guò)棒透鏡8和成像透鏡9，然后由反射鏡10反射，由此將光引導(dǎo)至聚光透鏡2。如圖6和圖7中所示，光源1可以直接設(shè)置在聚光透鏡2的背面，由此將從光源1發(fā)出的光直接引導(dǎo)至聚光透鏡2。作為選擇，如圖8中所示，光源1可以設(shè)置在遠(yuǎn)離聚光透鏡2的位置上，并且從光源1發(fā)出的光可以經(jīng)由光傳導(dǎo)裝置7，如光纖或光導(dǎo)被引導(dǎo)至聚光透鏡2。
在如圖5至圖7所示的系統(tǒng)的情況下，其中光源1設(shè)置在聚光透鏡2的背面，光源1在光學(xué)造型過(guò)程中與聚光透鏡2、平面繪制掩模3(3a、3b等)、投影透鏡4、棒透鏡8、成像透鏡9和反射鏡10一起沿著掃描方向連續(xù)移動(dòng)。
如圖8中所示，當(dāng)從光源1發(fā)出的光經(jīng)由光傳導(dǎo)裝置7，如光纖或光導(dǎo)被引導(dǎo)至聚光透鏡2的背面時(shí)，光源1固定設(shè)置在預(yù)定位置上，并且柔性光傳導(dǎo)裝置7，如光纖或光導(dǎo)在光學(xué)造型過(guò)程中可以與聚光透鏡2、平面繪制掩模3(3a、3b等)和投影透鏡4一起沿著掃描方向連續(xù)移動(dòng)。
對(duì)于光源1的類(lèi)型和形狀沒(méi)有特別的限制。例如，如圖5至圖9中所示，光源可以具有圓形發(fā)光部分。作為選擇，光源可以具有未說(shuō)明的另外形狀。如圖5至圖7中所示，優(yōu)選的是，光源1朝向水平方向。
在光學(xué)造型操作過(guò)程中，與將要形成的光硬化樹(shù)脂層的橫截面輪廓圖案地與平面繪制掩模的運(yùn)動(dòng)同步地連續(xù)改變的預(yù)定掩模圖像動(dòng)態(tài)形成于平面繪制掩模3(3a、3b等)上。因此，已經(jīng)經(jīng)由聚光透鏡2照射到平面繪制掩模3(3a、3b等)的整個(gè)表面上的光經(jīng)由預(yù)定掩模圖像被允許通過(guò)或阻止(或者在DMD平面繪制掩模的情況下被反射)，其中預(yù)定掩模圖像在由平面繪制掩模3(3a、3b等)每時(shí)每刻連續(xù)改變的同時(shí)形成。只有通過(guò)暴露(未遮蔽)區(qū)域的光經(jīng)由投影透鏡4被照射到由光硬化樹(shù)脂組合物形成的造型面5上，于是預(yù)定形狀圖案的曝光圖像(光硬化部分)6形成于造型面5上面。
對(duì)于平面繪制掩模3(3a、3b等)的形狀沒(méi)有特別的限制?？梢愿鶕?jù)將要制造的立體造型三維物體的形狀和尺寸(具體地說(shuō)，橫截面輪廓圖案和尺寸)采用適當(dāng)形狀的繪制掩模。平面繪制掩模3(3a、3b等)可以具有，例如圖5至圖9中所示的正方形或基本上為矩形的形狀或另外的形狀。
而且，還可以根據(jù)將要制造的立體造型三維物體的形狀和尺寸(具體地說(shuō)，橫截面輪廓圖案和尺寸)采用適當(dāng)?shù)某叽缱鳛槠矫胬L制掩模3(3a、3b等)的尺寸。例如如圖5至圖9中所示，可以采用其寬度小于將要形成的預(yù)定光硬化橫截面輪廓圖案的總寬度(造型面的整個(gè)寬度)的平面繪制掩模3(3a、3b等)，由此使得能夠制造大于平面繪制掩模3的預(yù)定光硬化橫截面輪廓圖案。
當(dāng)液晶平面繪制掩模3a被用作所述平面繪制掩模3時(shí)，裝置設(shè)計(jì)為與液晶平面繪制掩模3a的連續(xù)運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)地根據(jù)將要形成的預(yù)定橫截面輪廓和預(yù)先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的信息連續(xù)(動(dòng)態(tài))重復(fù)下面操作直到形成具有預(yù)定橫截面輪廓的光硬化樹(shù)脂層；即，在置于液晶平面繪制掩模3a中的多個(gè)微晶快門(mén)之間打開(kāi)位于光將要通過(guò)的位置上的液晶快門(mén)以允許光透射并且關(guān)閉位于光不通過(guò)的位置上的液晶快門(mén)由此阻止光透射。
當(dāng)DMD平面繪制掩模3b被用作所述平面繪制掩模3時(shí)，裝置設(shè)計(jì)為與DMD平面繪制掩模3b的連續(xù)運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)地根據(jù)將要形成的預(yù)定橫截面輪廓和預(yù)先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的信息連續(xù)(動(dòng)態(tài))重復(fù)下面操作直到形成具有預(yù)定橫截面輪廓的光硬化樹(shù)脂層；即，在以平面方式設(shè)置的多個(gè)反射鏡快門(mén)(mirror shutter)之間將位于光將要通過(guò)的位置上的特定反射鏡快門(mén)定向?yàn)楣獬蛲队巴哥R4和透明平面5反射(引導(dǎo))的方向，并且將位于光不通過(guò)的位置上的反射鏡快門(mén)定向?yàn)楣獠怀蛲队巴哥R4和透明平面5反射(引導(dǎo))的方向。
當(dāng)通過(guò)使用液晶平面繪制掩模3a或DMD平面繪制掩模3b進(jìn)行光學(xué)造型時(shí)，計(jì)算機(jī)被編程使得平面繪制掩模顯示掩模圖像，此時(shí)在對(duì)應(yīng)于繪制區(qū)域之間邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)的掩模區(qū)域中獲得的透射到造型表面上或者從造型表面反射的光少于在其它掩模區(qū)域中獲得的。因此，使照射到相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域上的光強(qiáng)度等于或近似于照射到除邊界區(qū)域之外的其它區(qū)域上的光強(qiáng)度，由此防止繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)的過(guò)量光硬化。作為選擇，計(jì)算機(jī)已經(jīng)預(yù)先被編程，以至于在對(duì)應(yīng)于繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的掩模區(qū)域中形成曲線掩模圖像，由此，邊界區(qū)域以曲線方式形成。在任何情況下，可以防止線條、條紋、脊線等出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于最終獲得的立體造型三維物體中邊界區(qū)域的區(qū)域中，并且可以獲得具有很高表面質(zhì)量、很高尺寸精度并且不存在強(qiáng)度和硬度不均勻性的立體造型三維物體。
在如圖5至圖9所示的光學(xué)造型裝置中，光源1或光傳導(dǎo)裝置7、棒透鏡8、成像透鏡9、反射鏡10、聚光透鏡2、平面繪制掩模3a或3b、投影透鏡4被設(shè)計(jì)為在通過(guò)使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射形成光硬化樹(shù)脂層的光學(xué)造型操作過(guò)程中通過(guò)移動(dòng)裝置(未示出)相對(duì)于造型面5(光硬化樹(shù)脂組合物的表面)以整體方式連續(xù)移動(dòng)(沿如圖5至圖9所示箭頭方向連續(xù)移動(dòng))。
如上所述，造型面5(光硬化樹(shù)脂組合物的表面)被光照射，同時(shí)平面繪制掩模3(3a、3b等)的掩模圖像(掩模圖案)根據(jù)已經(jīng)預(yù)先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)等中并且相對(duì)于掩模圖像的信息并且與，例如如圖9中所示將要形成的光硬化樹(shù)脂層的預(yù)定橫截面輪廓圖案關(guān)聯(lián)地與平面繪制掩模3(3a、3b等)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)同步地連續(xù)、動(dòng)態(tài)地改變。因此，具有預(yù)定橫截面輪廓的光硬化樹(shù)脂層(曝光圖像6)連續(xù)形成。
圖9顯示了在通過(guò)使用平面繪制掩模3(平面繪制掩模3的寬度基本上為圖9中所示情況下造型面5的寬度的一半)進(jìn)行本發(fā)明的光學(xué)造型時(shí)所進(jìn)行的一系列操作，其中平面繪制掩模3的寬度小于將要形成的預(yù)定光硬化橫截面輪廓圖案(曝光圖像6)的整體寬度(或造型面5的整體寬度)。
首先，如圖9中(1)所示，在光學(xué)造型的開(kāi)始，平面繪制掩模3和投影透鏡4定位為使得移動(dòng)光的末端到達(dá)造型面5的端部5a。接下來(lái)，如圖9中(2)至(5)所示，光源1(或光傳導(dǎo)裝置7)、聚光透鏡2、平面繪制掩模3和投影透鏡4朝向造型面5的另一個(gè)端部5b平行于造型面5連續(xù)移動(dòng)。此時(shí)，對(duì)應(yīng)于掩模圖像的光被照射到造型面5上，由此形成曝光圖像6，同時(shí)掩模圖像根據(jù)將要形成的預(yù)定橫截面圖案連續(xù)、動(dòng)態(tài)地改變。當(dāng)光學(xué)造型操作已經(jīng)進(jìn)行到圖9中所示階段(5)時(shí)，將要形成的預(yù)定橫截面輪廓圖案的曝光圖像6的一半形成。在該階段，光源1(或光傳導(dǎo)裝置7)、聚光透鏡2、平面繪制掩模3和投影透鏡4移動(dòng)到造型面5的剩下一半(圖9中所示(6))。如圖9中(6)至(10)所示，與上面所述操作類(lèi)似的光學(xué)造型操作從造型面5的端部5b到造型面5的端部5a進(jìn)行重復(fù)。通過(guò)該操作，可以形成具有將要形成的預(yù)定橫截面輪廓圖案的一層光硬化樹(shù)脂層(曝光圖像6)。
就圖9中所示的光學(xué)造型方法來(lái)說(shuō)，如此獲得的立體造型三維物體具有圖10中所示的橫截面輪廓圖案。如圖10中所示，邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)“g”形成于右半光硬化造型圖案部分與左半光硬化造型圖案部分之間，其中右半光硬化造型圖案部分通過(guò)圖9中(1)至(5)所示的一系列平面繪制掩模3的連續(xù)移動(dòng)與光照射形成，而左半光硬化造型圖案部分通過(guò)圖9中(6)至(10)所示的一系列平面繪制掩模3的連續(xù)移動(dòng)與光照射形成。因此，使得照射到邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)“g”上的光的總強(qiáng)度等于或近似于照射到除邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)之外的其它區(qū)域的光強(qiáng)度(方法(i))，使邊界區(qū)域“g”的形狀為曲線(方法(ii))，和/或使邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)“g”的位置在豎直堆疊的各光硬化樹(shù)脂層之間錯(cuò)開(kāi)(方法(iii))。因此，可以防止或減小線條、條紋、脊線等出現(xiàn)在最終獲得的立體造型三維物體中對(duì)應(yīng)于重疊區(qū)域“g”的區(qū)域中。因此，可以獲得具有很高表面質(zhì)量和尺寸精度并且沒(méi)有強(qiáng)度和硬度不均勻性的立體造型三維物體。
在進(jìn)行圖9中所示的一系列光學(xué)造型操作的時(shí)候，優(yōu)選的是，光源1(或光傳導(dǎo)裝置7)的連續(xù)移動(dòng)速度、聚光透鏡2的連續(xù)移動(dòng)速度、平面繪制掩模3的連續(xù)移動(dòng)速度和投影透鏡4的連續(xù)移動(dòng)速度在形成一層光硬化樹(shù)脂層(曝光圖像6)的時(shí)候(即，在連續(xù)造型操作過(guò)程中)要均勻。此外，優(yōu)選的是，在光學(xué)造型操作過(guò)程中，通過(guò)平面繪制掩模3和投影透鏡4到達(dá)造型面5的光強(qiáng)度在邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)之外的區(qū)域中保持不變。
就本發(fā)明的光學(xué)造型方法來(lái)說(shuō)，其中光學(xué)造型進(jìn)行的同時(shí)平面繪制掩模3的掩模圖像根據(jù)將要形成的光硬化樹(shù)脂層的橫截面輪廓圖案(曝光圖像6)與平面繪制掩模3的連續(xù)運(yùn)動(dòng)同步地連續(xù)、動(dòng)態(tài)地改變，例如，如圖9中所示小于預(yù)定橫截面輪廓圖案(曝光圖像6)的平面繪制掩模3被使用。因此，可以輕松并且以很高的造型精度平滑地制造從小到大的各種尺寸的立體造型三維物體，同時(shí)由平面繪制掩模3投影到光硬化樹(shù)脂組合物表面上的相鄰微點(diǎn)區(qū)域之間的距離可以保持很小。另外，通過(guò)曝光形成的曝光圖像6(光硬化樹(shù)脂層)的單個(gè)部分(例如，由如圖9中所示6a表示)沒(méi)有僅僅通過(guò)單次曝光硬化。曝光圖像在下面時(shí)間段內(nèi)連續(xù)曝光，即經(jīng)由投影透鏡4照射到造型面5上并且連續(xù)改變的動(dòng)態(tài)預(yù)定圖案的光完全通過(guò)單個(gè)部分(例如，區(qū)域6a)，由此形成光硬化樹(shù)脂層。因此，就本發(fā)明來(lái)說(shuō)，即使在光學(xué)造型的過(guò)程中獲得的照射光的前進(jìn)速度增加，也可以進(jìn)行充分的光硬化，并且可以在短時(shí)間內(nèi)以很高的生產(chǎn)率制造目標(biāo)立體造型三維物體。而且，就本發(fā)明來(lái)說(shuō)，照射到所形成的曝光圖像6(具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂)上單個(gè)部分上面的光量通過(guò)連續(xù)照射而均勻。因此，在使平面繪制掩模3保持靜止而照射光的傳統(tǒng)技術(shù)中產(chǎn)生的相鄰曝光區(qū)域之間的不連續(xù)性和不均勻照射不會(huì)出現(xiàn)。整個(gè)橫截面輪廓圖案被均勻地曝光而不存在不均勻性，并且立體造型三維物體的尺寸精度和造型精度得到提高，并且強(qiáng)度上的不均勻性被消除。于是，獲得很高的表面質(zhì)量。
而且，就本發(fā)明來(lái)說(shuō)，光學(xué)造型可以通過(guò)縮小投影屏幕的方式進(jìn)行，因此可以相應(yīng)地提高繪制分辨率。當(dāng)縮小投影屏幕時(shí)，將提高繪制區(qū)域中每單位面積上的光強(qiáng)度，這將產(chǎn)生能夠縮短曝光區(qū)域的曝光時(shí)間的優(yōu)勢(shì)。例如，假定使用具有5mJ硬化靈敏度的光硬化樹(shù)脂組合物并且通過(guò)使用靜止(固定)平面繪制掩模將光硬化樹(shù)脂組合物集中曝光至250mm×250mm的尺寸而形成1mW/cm2的圖像，那么這種情況下所需的曝光時(shí)間為5秒。該圖像(曝光區(qū)域)被縮小至尺寸(125mm×125mm)并且尺寸上等于250mm×250mm的曝光層通過(guò)本發(fā)明的方法(連續(xù)移動(dòng)平面繪制掩模并且與平面繪制掩模的連續(xù)移動(dòng)同步地連續(xù)、動(dòng)態(tài)地改變掩模圖像)而最終形成。在這種情況下，與平面繪制掩模保持靜止(固定)同時(shí)使曝光層集中曝光的情況相比，繪制分辨率變成4倍。此外，與集中曝光的情況相比，每單位面積的光強(qiáng)度也變成4倍，達(dá)到4mW/cm2。此時(shí)，通過(guò)連續(xù)移動(dòng)使250mm×250mm的區(qū)域曝光所需的時(shí)間與集中曝光的情況一樣為5秒。換句話說(shuō)，由于本發(fā)明的方法通過(guò)使用縮小光學(xué)系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)，在與通過(guò)使用靜止平面繪制掩模實(shí)現(xiàn)集中曝光的情況下獲得的相同的造型時(shí)間段內(nèi)，造型精度可以大大提高。
《第一實(shí)施例》一種光學(xué)造型裝置得到使用，該裝置示于圖5中，并且具有作為光源1的120W超高壓水銀燈和Casio Computer Co.，Ltd.制造的TFT型VGA(640×480像素)液晶。此外，由CMET Inc.制造的CPX-1000(2.5mJ的硬化靈敏度)被用作光硬化樹(shù)脂組合物。在下面情況下，即在造型面5(光硬化樹(shù)脂組合物的表面)上28.8mm(沿裝置的前進(jìn)方向)×38.4mm(與前進(jìn)方向垂直的方向)的(矩形)投影尺寸、造型面5上2.5mW/cm2的光能強(qiáng)度，光源1、棒透鏡8、成像透鏡9、反射鏡10、聚光透鏡2、平面繪制掩模3和投影透鏡4以28.8mm/sec的速度平行于造型面5沿前進(jìn)方向以整體方式連續(xù)移動(dòng)。在移動(dòng)過(guò)程中，由液晶形成的平面繪制掩模3的掩模圖像根據(jù)將要形成的預(yù)定橫截面輪廓圖案連續(xù)、動(dòng)態(tài)地改變，由此制造具有圖10中所示橫截面輪廓圖案(高度×寬度×深度＝70mm×70mm×15mm)的立體造型三維物體。在該光學(xué)造型操作過(guò)程中，光硬化層的單個(gè)部分的曝光時(shí)間為7秒，并且照射到除邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)之外其它區(qū)域上的光量為2.5mJ。圖10中所示右邊繪制區(qū)域與左邊繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)“g”的寬度為6.8mm。由于在設(shè)置有梯度的各個(gè)連續(xù)移動(dòng)和曝光步驟的過(guò)程中獲得的液晶顯示，照射到邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)“g”上的光量為1.25mJ。照射到最終獲得的光硬化橫截面輪廓圖案中邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)“g”上的總光量為2.5mJ，與其它區(qū)域獲得的相同。因此，可以以很高的造型速度平滑地制造沒(méi)有線條、條紋或脊線出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于邊界區(qū)域(重疊區(qū)域)“g”的區(qū)域中并且具有很高表面質(zhì)量和尺寸精度、不存在硬度不均勻性且具有很高強(qiáng)度的立體造型三維物體。
盡管已經(jīng)結(jié)合特定實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明，但是，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，很顯然，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的條件下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改變或修正。
本專(zhuān)利申請(qǐng)是基于2003年9月11日提出的日本專(zhuān)利申請(qǐng)(JP2003-319572A)，其內(nèi)容在此被引作參考。
<工業(yè)實(shí)用性>
本發(fā)明的立體造型方法和裝置可以有效用于以很高的造型精度、以很高的造型速度并且以很高的生產(chǎn)率制造高質(zhì)量的立體造型三維物體，其中在三維物體的表面中不會(huì)出現(xiàn)任何不期望的線條、條紋和脊線，并且三維物體具有很高的表面質(zhì)量和尺寸精度并且不存在強(qiáng)度和硬度上的不均勻性。
本發(fā)明的立體造型方法和裝置可以有效用于制造從小到大的各種類(lèi)型的立體造型三維物體。
本發(fā)明的方法和裝置使得能夠以很高的造型速度、以很高的尺寸精度平滑地制造用于生產(chǎn)精密部件、電/電子部分、家具、建筑結(jié)構(gòu)、汽車(chē)部件、各種容器、鑄件、金屬模具、主塊的模型或機(jī)械加工模型；用于設(shè)計(jì)復(fù)雜熱介質(zhì)回路的部件；用于分析和設(shè)計(jì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的熱介質(zhì)行為的部件；以及具有復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的其它各種類(lèi)型的立體造型三維物體。
權(quán)利要求
1.一種用于形成立體造型三維物體的立體造型方法，該方法順序重復(fù)下面的光學(xué)造型步驟直到形成預(yù)定的立體造型三維物體以受控的方式通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射，由此形成具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂層；在光硬化樹(shù)脂層上面施加一層光硬化樹(shù)脂組合物；并且以受控的方式通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射，由此進(jìn)一步形成具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂層；所述方法包括將可以連續(xù)改變掩模圖像的平面繪制掩模用作所述平面繪制掩模；進(jìn)行下面的造型操作在至少一個(gè)光學(xué)造型步驟中相對(duì)于光硬化樹(shù)脂組合物的表面連續(xù)移動(dòng)平面繪制掩模，并且通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射，同時(shí)根據(jù)將要形成的光硬化樹(shù)脂層的橫截面輪廓圖案并且與平面繪制掩模的運(yùn)動(dòng)同步地連續(xù)改變平面繪制掩模的掩模圖像，由此形成具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂層；以及進(jìn)行光學(xué)造型操作以使得光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域在最終獲得的立體造型三維物體中不顯眼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體造型方法，其特征在于，通過(guò)進(jìn)行下面提供的操作(i)至(iii)中的至少一者而使得最終獲得的立體造型三維物體中的光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域不顯眼(i)使照射到光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域上的光的總強(qiáng)度等于或近似于照射到除邊界區(qū)域之外的其它區(qū)域上的光強(qiáng)度的操作；(ii)使光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的形狀為曲線形狀的操作；以及(iii)使豎直堆疊的各光硬化樹(shù)脂層中的光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的位置錯(cuò)開(kāi)的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體造型方法，其特征在于，其中以平面方式布置著可阻止或允許光透射進(jìn)入微點(diǎn)區(qū)域的多個(gè)微光學(xué)快門(mén)的平面繪制掩模被用作所述平面繪制掩模；并且在光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射的同時(shí)，在平面繪制掩模的連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中根據(jù)將要形成的橫截面輪廓圖案通過(guò)所述多個(gè)微光學(xué)快門(mén)連續(xù)改變掩模圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體造型方法，其特征在于，所述平面繪制掩模是其中以平面方式布置著液晶快門(mén)或數(shù)字微鏡快門(mén)的平面繪制掩模。
5.一種立體造型裝置，包括光硬化樹(shù)脂組合物供應(yīng)裝置，其用于在載置臺(tái)或光硬化樹(shù)脂層上面順序供應(yīng)一層光硬化樹(shù)脂組合物；光源；適于連續(xù)改變掩模圖像的平面繪制掩模；用于相對(duì)于光硬化樹(shù)脂組合物的表面連續(xù)移動(dòng)平面繪制掩模的移動(dòng)裝置；用于與平面繪制掩模的運(yùn)動(dòng)同步地連續(xù)改變平面繪制掩模的掩模圖像的裝置；以及用于使最終獲得的立體造型三維物體中光硬化樹(shù)脂層的相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域不顯眼的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維光學(xué)裝置，其特征在于，用于使最終獲得的立體造型三維物體中光硬化樹(shù)脂層的相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域不顯眼的裝置是用于進(jìn)行下面提供的操作(i)至(iii)中至少一者的裝置(i)使照射到光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域上的光的總強(qiáng)度等于或近似于照射到除邊界區(qū)域之外的其它區(qū)域上的光強(qiáng)度的操作；(ii)使光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的形狀為曲線形狀的操作；以及(iii)使豎直堆疊的各光硬化樹(shù)脂層中的光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域的位置錯(cuò)開(kāi)的操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維光學(xué)裝置，其特征在于，平面繪制掩模是其中以平面方式布置著可阻止或允許光透射進(jìn)入微點(diǎn)區(qū)域的多個(gè)微光學(xué)快門(mén)的平面繪制掩模。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維光學(xué)裝置，其特征在于，平面繪制掩模是其中以平面方式布置著液晶快門(mén)或數(shù)字微鏡快門(mén)的平面繪制掩模。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維光學(xué)裝置，還包括聚光透鏡，其設(shè)置在光源與平面繪制掩模之間并且可以與平面繪制掩模同步地連續(xù)移動(dòng)；以及投影透鏡，其設(shè)置在平面繪制掩模與光硬化樹(shù)脂組合物的表面之間并且可以與平面繪制掩模同步地連續(xù)移動(dòng)。
全文摘要
一種方法和裝置包括使用可以連續(xù)改變掩模圖像的平面繪制掩模；相對(duì)于光硬化樹(shù)脂組合物的表面連續(xù)移動(dòng)平面繪制掩模，并且通過(guò)平面繪制掩模使光硬化樹(shù)脂組合物的表面被光照射，同時(shí)根據(jù)將要形成的光硬化樹(shù)脂層的橫截面輪廓圖案并且與平面繪制掩模的運(yùn)動(dòng)同步地連續(xù)改變平面繪制掩模的掩模圖像，由此形成具有預(yù)定橫截面輪廓圖案的光硬化樹(shù)脂層；以及進(jìn)行光學(xué)造型操作以使得光硬化樹(shù)脂層中相鄰繪制區(qū)域之間的邊界區(qū)域在最終獲得的立體造型三維物體中不顯眼。
文檔編號(hào)B29C67/00GK1849207SQ20048002604
公開(kāi)日2006年10月18日 申請(qǐng)日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月11日
發(fā)明者上野高邦 申請(qǐng)人:納博特斯克株式會(huì)社