特許 7471299 不活性ガスを使用する３Ｄプリンティングシステムにおける光開始重合反応の酸素阻害を防止するためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-11

(45)【発行日】2024-04-19

(54)【発明の名称】不活性ガスを使用する３Ｄプリンティングシステムにおける光開始重合反応の酸素阻害を防止するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/371 20170101AFI20240412BHJP

   B29C 64/106 20170101ALI20240412BHJP

   B29C 64/264 20170101ALI20240412BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240412BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20240412BHJP

   C08J 3/28 20060101ALI20240412BHJP

【ＦＩ】

B29C64/371

B29C64/106

B29C64/264

B33Y10/00

B33Y30/00

C08J3/28 CER

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021533301

(86)(22)【出願日】2019-12-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-02

(86)【国際出願番号】 IB2019060453

(87)【国際公開番号】W WO2020121132

(87)【国際公開日】2020-06-18

【審査請求日】2022-12-02

(31)【優先権主張番号】62/777,902

(32)【優先日】2018-12-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】519016549

【氏名又は名称】アイオー テック グループ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(72)【発明者】

【氏名】ゼノウ マイケル

(72)【発明者】

【氏名】ジラン ジブ

(72)【発明者】

【氏名】リプツ ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】シャイ ユヴァル

【審査官】神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－３１８０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－０５５２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１０３１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５４１８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０３４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００６５３０３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００６５２９６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３Ｄプリンティングシステムによって使用される周囲条件での光開始重合反応の酸素阻害を防止するシステムであって、
ＵＶ光源（２６）と、
ＵＶ硬化性材料の層（３６）を有する加工物（３４）を受け入れるＵＶ硬化スペース（４０）と、
前記ＵＶ光源（２６）が前記ＵＶ硬化性材料の層（３６）に光を放射するときに、前記ＵＶ硬化スペース（４０）内で前記ＵＶ硬化性材料のＵＶ硬化を促進するため前記ＵＶ硬化スペースから酸素をパージする手段と、
を備え、
酸素をパージする前記手段が、前記ＵＶ光源（２６）と前記加工物（３４）のＵＶ硬化性材料の層（３６）との間のワークスペースに不活性ガスを導入するガス拡散システム（２２）と、前記ＵＶ光源（２６）と前記ワークスペースを分離する透明カバー（２４）と、を含み、前記ガス拡散システム（２２）と前記透明カバー（２４）は、前記ガス拡散システム（２２）の１又は２以上のガス入口（２８）から流入する不活性ガスがディフューザー（３０）を通って前記ワークスペースに向かって流出できるように、互いに対して配置されており、前記ディフューザー（３０）が、ＵＶ透過性材料のブリッジ（４２）を有する複数の微細孔（３８）を有し、前記ＵＶ透過性材料のブリッジが、前記微細孔（３８）へのそれぞれの入口と前記ＵＶ光源との間に位置付けられるように前記微細孔上に配置される、システム（２０）。

【請求項2】

前記システム全体に一定の圧力を確保するためのガス圧ホモジナイザー（３２）を更に備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記ディフューザー（３０）は、前記ＵＶ光源（２６）からのＵＶ光を透過させることを可能にするＵＶ透過性材料で作られている、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記微細孔（３８）は、前記ワークスペース全体にわたってガス分布及びＵＶ光分布を最適化するように、互いに対してサイズ及び間隔が設定されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記微細孔（３８）は、ガスが前記ワークスペース全体にわたってほぼ均等に分配されるようにアレイ内で互いに対して間隔をあけて配置され、ＵＶ光が前記ワークスペース内でほぼ均等に分配されるように均等なサイズにされる、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

ガスが前記ワークスペース全体にわたってほぼ均等に分配され、ＵＶ光が前記ワークスペース内でほぼ均等に分配されるように、前記微細孔（３８）がアレイ状に互いに対して間隔を置いて配置される、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記不活性ガスの温度が均一な反応温度を生成するように制御される、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

所望の均一な反応温度を維持するように前記不活性ガスが加熱される、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

３Ｄプリンティングシステムによって使用される周囲条件での光開始重合反応の酸素阻害を防止する方法であって、
ＵＶ光源（２６）からＵＶ硬化スペース（４０）にＵＶ光を周期的に照射するステップであって、前記ＵＶ硬化スペースは、ＵＶ硬化性フォトポリマーの層（３６）を有する加工物（３４）が前記ＵＶ硬化スペース（４０）内で前記ＵＶ硬化性フォトポリマーのＵＶ硬化を促進するように配置される、ステップと、
前記ＵＶ光源（２６）が前記ＵＶ硬化性フォトポリマーの層（３６）に光を放射するときに、前記ＵＶ硬化スペース（４０）から酸素をパージするステップと、
前記ＵＶ硬化スペースから酸素をパージするステップは、ガス拡散システム（２２）を介して、前記ＵＶ光源（２６）と前記加工物（３４）のＵＶ硬化性フォトポリマーの層（３６）との間のワークスペースに不活性ガスを導入するステップと、
を含み、
前記不活性ガスは、前記ガス拡散システム（２２）の１又は２以上のガス入口（２８）と、前記ＵＶ光源（２６）及び前記ワークスペースを分離する透明なディフューザー（３０）の複数の微細孔（３８）を通して前記ワークスペースに向けて導入され、
前記ＵＶ光源（２６）からのＵＶ光は、前記加工物（３４）のＵＶ硬化性フォトポリマーの層（３６）に向かって、前記ディフューザー（３０）の前記微細孔（３８）上に配置されたＵＶ透過性材料のブリッジ（４２）を通過する方法。

【請求項10】

前記不活性ガスは、前記微細孔（３８）を介して前記ワークスペース全体にほぼ均一に分配される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記ＵＶ光は、前記微細孔（３８）を介して前記ワークスペース内にほぼ均一に分配される、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記不活性ガスの温度は、均一な反応温度を生成するように制御される、請求項９に記載の方法。

【請求項13】

前記不活性ガスは、所望の均一な反応温度を維持するように加熱される、請求項９に記載の方法。

【請求項14】

前記ＵＶ硬化スペース（４０）から酸素のパージするステップは、前記加工物（３４）上のＵＶ硬化性フォトポリマーの層（３６）の堆積中に、前記加工物（３４）が配置される前記ＵＶ硬化スペース（４０）にディフューザー（３０）を通して不活性ガスを導入することによって開始され、不活性ガスは、前記ディフューザー（３０）に隣接する領域から酸素をパージするのに十分な圧力まで導入される、請求項９に記載の方法。

【請求項15】

ＵＶ硬化性フォトポリマーの層（３６）の硬化後に、ＵＶ硬化性材料の次の層の堆積のために前記加工物（３４）を再配置し、前記ディフューザーに隣接する前記領域の不活性ガス圧を低下するステップを更に含む、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願）
本出願は、２０１８年１２月１１日に提出された米国仮出願番号６２／７７７，９０２に対する優先権を主張する。

【0002】

（技術分野）
本発明は、不活性ガス流を使用して反応表面から酸素をパージすることにより３Ｄプリンティングシステムにより使用される光開始重合反応の酸素阻害を防止するシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

多くの付加製造、又はいわゆる３次元（「３Ｄ」）プリンティング応用では、紫外線（「ＵＶ」）光硬化性ポリマーを使用する。ＵＶ硬化プロセスは、光開始、進行、及び終了の３段階からなる。光開始時に、ＵＶ放射に晒されると、光開始剤がフリーラジカルを生成する。これらのフリーラジカルは、近くのモノマーと反応してこれらをフリーラジカルに変換する。次に、進行段階で、フリーラジカルモノマーが他のモノマーと結合し、これらのモノマーをフリーラジカルに変える。このようにして、モノマーはポリマー鎖を形成する。プロセスは終端に到るまで継続する。２つの鎖が互いに結合する場合、フリーラジカルがモノマーに移行し、又は鎖がモノマーではなく環境からの分子と反応する場合など、終端は、様々な方法で発生することができる。

【0004】

酸素とフォトポリマーの間には、硬化を阻害する２つの相互作用、すなわち、クエンチングとスカベンジングがある。光開始剤は、ＵＶ放射線に曝露されることにより励起された後、フリーラジカルを生成する。分子状酸素はこのフリーラジカルと容易に反応し、連鎖成長プロセスでモノマーとの反応を阻止する。これがクエンチング反応である。この反応はまた、酸素フリーラジカルを生成する。スカベンジング反応では、この酸素フリーラジカルは、進行するポリマー鎖の一部であるフリーラジカルと反応する。この反応によりフリーラジカルの反応性が低下し、重合プロセスが早期に終了することになる。これら２つのプロセスは、以下のように記述することができる。
クエンチング反応： ＰＩ^*＋Ｏ₂ ⇒ ＰＩ＋Ｏ₂ ^*
スカベンジング反応： Ｒ・＋Ｏ₂ ^* ⇒ Ｒ－Ｏ－Ｏ・

【0005】

これらの現象に起因して、３Ｄプリンティングプロセスの硬化中にフォトポリマーが酸素に晒された場合、空気に晒された表面上に未硬化のポリマー在留物がもたらされる可能性がある。

【発明の概要】

【0006】

本発明の一実施形態では、ＵＶ硬化システムは、ＵＶ光源と加工物のＵＶ硬化層との間のワークスペースに不活性ガスを導入するためのガス拡散システムを含む。透明カバーがＵＶ光源とワークスペースを分離しており、不活性ガス（例えば、Ａｒ、ＣＯ２、Ｈｅ、Ｎｅなど）がガス入口から流入し、ディフューザーを通って加工物に向かって流出する。ガス圧ホモジナイザーを用いて、システム全体で一定の圧力を確保する。ディフューザーは、ＵＶ光源からのＵＶ光が通過できるように、透明又は拡散素材で作られる。ディフューザーは、不活性ガスが加工物に向かって通過するための微細孔のアレイを含む。孔の直径が小さいため、ガスがワークスペース全体（すなわち、硬化領域全体）に均等に分配されるように、最密充填アレイを可能にする。孔の直径が小さいということはまた、ディフューザーの表面のより広い領域に孔がなく、光学特性がより均質になることを意味する。これにより比較的均一な配光が確保される。孔は、ディフューザーが作られるＵＶ透過性材料の「ブリッジ」で覆われている。これにより、ディフューザーを通過するすべての光が、少なくとも幾らかの厚みの透過性材料を通過し、配光が更に向上する。

【0007】

加工物の表面にＵＶ硬化性材料が堆積され、加工物がＵＶ硬化システムのワークスペースに導入された後、不活性ガスがディフューザーを通してポンプ送給される。このガスの流れは、ディフューザーに隣接するワークスペースの領域から酸素をパージする。この領域の厚さは、ディフューザーを通って送り込まれるときのガス圧に関係する。酸素がパージされたワークスペースの領域に加工物が維持された状態では、ＵＶ硬化システムは、ＵＶ光源からの光に曝露することでＵＶ硬化性材料の層を硬化させる。

【0008】

本発明の更なる実施形態は、ＵＶ光源からＵＶ硬化性材料の層を有する加工物が配置されているＵＶ硬化スペースにＵＶ光を周期的に放出し、ＵＶ硬化スペース内で、ＵＶ硬化性材料をＵＶ硬化させ、ＵＶ光源がＵＶ硬化性材料の層に光を放射するときにＵＶ硬化スペースから酸素をパージすることによって、光開始重合反応の酸素阻害を防止することを提供する。ＵＶ硬化スペースから酸素をパージすることは、ガス拡散システムを介して、ＵＶ光源と加工物のＵＶ材料の層との間のワークスペースに不活性ガスを導入することを含む。例えば、不活性ガスは、ガス拡散システムの１又は２以上のガス入口を介し、ＵＶ光源とワークスペースを分離する透明なディフューザーの複数の微細孔を通ってワークスペースに向けて導入することができる。ＵＶ光源からのＵＶ光は、加工物のＵＶ材料の層に向かって上記ディフューザーの微細孔上に配置されたＵＶ透過性材料のスルーブリッジとすることができる。従って、不活性ガス及びＵＶ光は各々、微細孔を介してワークスペース全体にほぼ均等に分配される。

【0009】

本発明の幾つかの実施形態では、不活性ガス流を使用して、硬化中にＵＶ硬化性材料を均一に加熱するか、又は不活性ガス温度を制御することによりＵＶ硬化スペースの温度を制御する。

【0010】

本発明のこれら及び更なる実施形態は、本発明は限定ではなく例証として示されている添付図面を参照しながら以下に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1a】従来の３Ｄプリンティングプロセスにおけるプリンティングされた物体を示す図である。

【図1b】従来の３Ｄプリンティングプロセスにおける、物体上に堆積されたＵＶ硬化性材料の層を示す図である。

【図1c】従来の３Ｄプリンティングプロセスにおける、ＵＶ硬化性材料の層がＵＶ光への曝露によって硬化される図である。

【図2】ＵＶ硬化プロセス中の重合プロセスの酸素阻害を防止するために不活性ガス流が配置されている、本発明の一実施形態に従って構成されたＵＶ硬化システムを示す図である。

【図3a-3b】図３ａ、図３ｂは、図２に示すＵＶ硬化システムの動作の態様を示す図である。

【図4a】図２に示すＵＶ硬化システム用のＵＶ光源及びガスディフューザーの配置の一例を示す図である。

【図4b】図２に示すＵＶ硬化システム用のＵＶ光源及びガスディフューザーの配置の一例を示す図である。

【図5a】図４に示すＵＶ硬化システム用のガスディフューザー構成の態様を示す図である。

【図5b】図４に示すＵＶ硬化システム用のガスディフューザー構成の態様を示す図である。

【図6a】図２に示すＵＶ硬化システム、特にプリンティングのシーケンス、不活性ガス流、及びＵＶ硬化プロセス（図６ａ）、及び一面の無酸素層（図６ｂ）の動作の態様を示す図である。

【図6b】図２に示すＵＶ硬化システム、特にプリンティングのシーケンス、不活性ガス流、及びＵＶ硬化プロセス（図６ａ）、及び一面の無酸素層（図６ｂ）の動作の態様を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明を詳細に説明する前に、概要を説明すると有用である。図１ａ、１ｂ、及び１ｃに示される一連の画像を参照すると、物体１０が製造されている多くの３Ｄプリンティングプロセスでは、表面１６上にＵＶ硬化性材料１４を堆積するために、材料プリンティングシステム１２が使用される。この堆積材料は、ＵＶ光源１８で硬化されて、所望の部品１０′の新しい層を生成する。このプロセスは、製造中の部品が完成するまで続く。

【0013】

本発明の実施形態は、周囲条件での光開始重合反応の酸素阻害を防止するためのシステム及び方法を提供する。ここで図２を参照すると、本発明の一実施形態では、ＵＶ硬化システム２０は、ガス拡散システム２２を備えている。透明カバー２４は、ＵＶ光源２６とガス拡散システム２２との間に配置されている。ガスは、ガス入口２８から流入し、システムの底部にあるディフューザー３０を通って流出する。ガス圧ホモジナイザー３２を使用して、システム全体で一定の圧力を確保する。

【0014】

ディフューザー３０は、ＵＶ光が加工物３４上、特にその上に配置されたＵＶ硬化性材料３６の層上を通過できるように透明又は拡散材料で作られている。ディフューザー３０は、微細孔３８のアレイからなる。微細孔の直径が小さいため、ガスが硬化領域４０全体に均一に分配されるように、微細孔の最密充填アレイが可能になる。微細孔３８の直径が小さいということはまた、ディフューザー３０の表面のより大きな領域に孔がなく、その光学特性をより均質にすることを意味する。これにより、より均一な配光が確保される。もちろん、硬化領域全体のガス分布及び配光を最適化するために、微細孔の他の配置及びサイズ設定を利用することができる。微細孔３８は、ディフューザーが作られる材料の「ブリッジ」４２で覆われている。これにより、ディフューザーを通過するすべての光が、透明材料の一部の領域を通過する必要がある。これにより、配光性が更に向上する。

【0015】

ここで図３ａを参照すると、ＵＶ硬化性材料３６がプリンティング面上に堆積された後、ガスは、ガス入口２８を介してディフューザー３０を通ってポンプ送給される。このガスの流れは、ディフューザー３０に隣接する領域４４から酸素をパージする。この領域の厚さは、ディフューザーを通って送り込まれるときのガス圧に関係する。その後、図３（ｂ）に示すように、必要に応じて、製造中のデバイスを引き上げて、その上に配置されたＵＶ硬化性材料３６の層が無酸素領域４４内に配置され、ＵＶ硬化システム２０のＵＶ源２６が作動して、これにより、ＵＶ光４８に晒された領域において製造を受ける部品のＵＶ硬化性材料３６の層の少なくとも一部３６′を硬化させる。場合によっては、ガスがディフューザー３０を介してポンプ送給されるときに、ＵＶ硬化性材料の層３６が既に無酸素領域４４内にあるので、製造中のデバイスを移動させる必要はない。本発明の実施形態では、ディフューザー３０を通してポンプ送給されるガスは、ＵＶ硬化層３６内のフォトポリマーと硬化を阻止するような相互作用をしない限り、不活性ガス（例えば、Ａｒ、ＣＯ２、Ｈｅ、Ｎｅなど）であることが好ましい。

【0016】

幾つかの実施形態では、供給ガスの温度を制御して（例えば、ガス入口２８の前及び／又はガス拡散システム２２内で提供される加熱により）、加工物３４の近傍にて均一な反応温度を生成することができる（例えば、加工物３４の表面に配置されたＵＶ硬化性材料３６の層の硬化が行われる空間内）。例えば、不活性ガスは、ガス拡散システム２２に導入する前に加熱して、ＵＶ硬化性材料の層３６が配置されている加工物３４の表面付近で所望の均一な反応温度を維持することができる。

【0017】

図４ａ及び４ｂは、ガス拡散システム２２の一例を示す。図４ａでは、フロントカバー５０が所定の位置にあり、図４（ｂ）では、ガス拡散システム２２の内部の様子を示すために取り除かれている。この例では、ガス拡散システム２２は、例えば、１又は２以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成されたＵＶ光源２６をボックスの上部内に搭載した直線ボックスである。ガスディフューザー３０は、箱の底面を形成している。上述のように、ガスディフューザーは、光源２６からのＵＶ光が比較的減衰されずに通過できるように、透明な材料で作られている（構成中の部品を製造するのに使用される光硬化性材料の硬化に必要な照明の波長で）。

【0018】

図５ａ及び５ｂは、ディフューザー３０の構造を強調している。上述のように、ブリッジ４２（図示の例では、ディフューザー３０の上面にわたって長手方向に延びるリブとして構築されている）は、ガス流孔３８の上方に配置され、ガス拡散システム２２にディフューザーと及びＵＶ光源が組み込まれたときにＵＶ光源２６とガス流孔３８との間の光路にある。これにより、硬化領域全体にわたり、ＵＶ光が少なくともある程度の厚さの透過性材料を通過することが保証される。これにより、光の均一性が向上し、ＵＶ硬化層３６のフォトポリマーの硬化がより均一になる。

【0019】

図４ｂに戻ると、ガスは、１又は２以上の入口孔２８を介して拡散システム２２に入り（例えば、ポンプ装置の作用によって）、ディフューザー３０を通って流出する。ガス圧ホモジナイザー（図示せず）を用いて、システム全体で一定の圧力を確保する。

【0020】

図６ａ及び図６ｂは、プリンティング及び硬化プロセスで利用される協働動作を示している。次の層（６ａ－１０）のプリンティングは、製造中の物体のプリンティング面にＵＶ硬化性材料の層を堆積することから始まる。この堆積の終わりに向かって、図６ａのガス圧力曲線に示されるように、ガスは、ガス入口２８を介してディフューザー３０を通ってポンプ送給５２される。ガス圧は、硬化プロセス（６ａ－２０）に必要なレベルまで上昇し、ディフューザー３０に隣接する領域４４から酸素をパージする。この領域の厚さ（Ｈ）は、図６ａの無酸素領域の厚さ曲線に示されているように、時間の経過とともに増加し、ディフューザーを通って押し込まれる際のガス圧に関係する。所望の厚さＨ＊が得られると、製造中のデバイスが引き上げられ（必要な場合）、加工物上に配置されたＵＶ硬化性材料の層が無酸素領域４４内にあり、次に、図６ａのＵＶ光源曲線に示すように、ＵＶ硬化システム２０のＵＶ光源２６が作動する（６ａ～３０）。これにより、ＵＶ光に晒された領域の加工物上に配置されたＵＶ硬化性材料の層の少なくとも一部が硬化する。硬化（６ａ－４０）の完了時に、加工物は、ＵＶ硬化性材料の次の層の堆積のために再配置され、ガス圧が低下する。好ましくは、ガス圧は、次の硬化サイクルに必要な時間を短縮するために、拡散システム２２が充填された状態を維持するのに十分なレベルに維持される。必要な層数が硬化すると、プロセスが終了する。

【0021】

（実施形態）
実施形態１． 周囲条件での光開始重合反応の酸素阻害を防止するシステムであって、
紫外線（ＵＶ）光源と、
ＵＶ硬化性材料の層を有する加工物を受け入れるＵＶ硬化スペースと、
ＵＶ光源がＵＶ硬化性材料の層に光を放射するときに、ＵＶ硬化スペース内でＵＶ硬化性材料のＵＶ硬化を促進するためＵＶ硬化スペースから酸素をパージする手段と、
を備えるシステム。

【0022】

実施形態２． 酸素をパージする手段が、ＵＶ光源と加工物のＵＶ材料の層との間のワークスペースに不活性ガスを導入するガス拡散システムと、ＵＶ光源とワークスペースを分離する透明カバーと、を含み、ガス拡散システムと透明カバーは、ガス拡散システムの１又は２以上のガス入口から流入する不活性ガスがディフューザーを通ってワークスペースに向かって流出できるように、互いに対して配置されている、実施形態１に記載のシステム。

【0023】

実施形態３． ディフューザーが、ＵＶ透過性材料のブリッジを有する複数の微細孔を有し、ＵＶ透過性材料のブリッジが、微細孔へのそれぞれの入口とＵＶ光源との間に位置付けられるように微細孔上に配置される、実施形態１～２の何れかに記載のシステム。

【0024】

実施形態４． システム全体に一定の圧力を確保するためのガス圧ホモジナイザーを更に備える、実施形態１～３の何れかに記載のシステム。

【0025】

実施形態５． ディフューザーは、ＵＶ光源からのＵＶ光を透過させることを可能にするＵＶ透過性材料で作られている、実施形態１～４の何れかに記載のシステム。

【0026】

実施形態６． 微細孔が、ワークスペース全体にわたってガス分布及びＵＶ光分布を最適化するように、互いに対してサイズ及び間隔が設定されている、実施形態１～５の何れかに記載のシステム。

【0027】

実施形態７． 微細孔は、ガスがワークスペース全体にわたってほぼ均等に分配されるようにアレイ内で互いに対して間隔をあけて配置され、ＵＶ光がワークスペース内でほぼ均等に分配されるように均等なサイズにされる、実施形態１～６の何れかに記載のシステム。

【0028】

実施形態８． ガスがワークスペース全体にわたってほぼ均等に分配され、ＵＶ光がワークスペース内でほぼ均等に分配されるように、微細孔がアレイ状に互いに対して間隔を置いて配置される、実施形態１～７の何れかに記載のシステム。

【0029】

実施形態９． 不活性ガスの温度が均一な反応温度を生成するように制御される、実施形態１～８の何れかに記載のシステム。

【0030】

実施形態１０． 所望の均一な反応温度を維持するように不活性ガスが加熱される、実施形態１～９の何れかに記載のシステム。

【0031】

実施形態１１． 周囲条件での光開始重合反応の酸素阻害を防止する方法であって、
ＵＶ光源からＵＶ硬化スペースに紫外（ＵＶ）光を周期的に照射するステップであって、ＵＶ硬化スペースは、ＵＶ硬化性材料の層を有する加工物がＵＶ硬化スペース内でＵＶ硬化性材料のＵＶ硬化を促進するように配置される、ステップと、
ＵＶ光源がＵＶ硬化性材料の層に光を放射するときに、ＵＶ硬化スペースから酸素をパージするステップと、
を含む方法。

【0032】

実施形態１２． ＵＶ硬化スペースから酸素をパージするステップが、ガス拡散システムを介して、ＵＶ光源と加工物のＵＶ材料の層との間のワークスペースに不活性ガスを導入するステップを含む、実施形態１１に記載の方法。

【0033】

実施形態１３． 不活性ガスが、ガス拡散システムの１又は２以上のガス入口と、ＵＶ光源及びワークスペース分離する透明なディフューザーの複数の微細孔を通してワークスペースに向けて導入される、実施形態１１又は１２の何れかに記載の方法。

【0034】

実施形態１４． ＵＶ光源からのＵＶ光が、加工物のＵＶ材料の層に向かって、ディフューザーの微細孔上に配置されたＵＶ透過性材料のブリッジを通過する、実施形態１１～１３の何れかに記載の方法。

【0035】

実施形態１５． 不活性ガスが、微細孔を介してワークスペース全体にほぼ均一に分配される、実施形態１１～１４の何れかに記載の方法。

【0036】

実施形態１６． ＵＶ光が、微細孔を介してワークスペース内にほぼ均一に分配される、実施形態１１～１５の何れかに記載の方法。

【0037】

実施形態１７． 不活性ガス温度が、均一な反応温度を生成するように制御される、実施形態１１～１６の何れかに記載の方法。

【0038】

実施形態１８． 不活性ガスが、所望の均一な反応温度を維持するように加熱される、実施形態１１～１７の何れかに記載の方法。

【0039】

実施形態１９． ＵＶ硬化スペースから酸素をパージするステップが、加工物上へのＵＶ硬化性材料の層の堆積中に、加工物が配置されるＵＶ硬化スペースにディフューザーを通して不活性ガスを導入するステップを含み、不活性ガスは、ディフューザーに隣接する領域から酸素をパージするのに十分な圧力まで導入される、実施形態１１に記載の方法。

【0040】

実施形態２０． ＵＶ硬化性材料の層の硬化後に、ＵＶ硬化性材料の次の層の堆積のために加工物を再配置し、ディフューザーに隣接する領域の不活性ガス圧を低下するステップを更に含む、実施形態１１又は１９の何れかに記載の方法。

【0041】

このように、不活性ガス流を使用して反応表面から酸素をパージすることにより、又は酸素を反応表面から除去することにより、光開始重合反応の酸素阻害を防止するシステムが記載された。

【符号の説明】

【0042】

２０ ＵＶ硬化システム
２２ ガス拡散システム
２８ ガス入口
３０ ガスディフューザー
３４ 加工物
３６ ＵＶ硬化性材料
４４ 無酸素領域
４８ ＵＶ光

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図2】

【図3a-3b】

【図4a】

【図4b】

【図5a】

【図5b】

【図6a】

【図6b】