(57)【要約】  光硬化性材料から物体を漸進的にビルドアップするための装置（１）。装置（１）は、物体のための穿孔されたビルドプラットフォーム（１５）を有する。ビルドプラットフォーム（１５）は、光源（１１）に面するビルド面（１６）を形成する。ビルドプラットフォーム（１５）と光源（１１）とは、コンピュータ制御によって互いに対して位置決め可能である。装置（１）は更に、物体をビルドアップするためのビルドプラットフォーム（１５）の穿孔を通じて光硬化性材料を供給するように構成される。これにより、ステレオリソグラフィによって着色物体を製作することが可能になる。
2019524500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光硬化性材料から物体を漸進的にビルドアップするための装置であって、前記物体のための穿孔されたビルドプラットフォームを備え、前記ビルドプラットフォームは、光源に面するビルド面を形成しており、前記ビルドプラットフォームと前記光源とは、コンピュータ制御によって互いに対して位置決め可能であり、前記装置は、前記物体をビルドアップするための前記ビルドプラットフォームの前記穿孔を通じて前記光硬化性材料を供給するように構成されている、装置。
【請求項２】
前記光硬化性材料を受けるための受け部を有し、前記受け部が、前記ビルドプラットフォームによって閉鎖された第１の端部と、開放した第２の端部とを有し、前記第１の端部が重力中心の方に向けられ、前記開放した第２の端部が重力中心から離れる方に向けられた状態で、前記受け部が配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２の端部が、前記光硬化性材料を前記穿孔に向かって推し進めるために、前記受け部内で移動可能に配置されたピストンによって閉鎖されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記光硬化性材料用のタンクが、前記開放した第２の端部を通じて前記光硬化性材料を前記受け部内に供給するために設けられている、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記ビルドプラットフォームを内部で位置決めできる穴を形成する周方向封じ込め部を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記光源が、前記封じ込め部が上部に置かれる透明板を備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記封じ込め部の前記穴が貫通穴であり、前記封じ込め部が、前記光源によって発光された光によって前記光硬化性材料が内部で硬化できる収容容器を前記透明板と共に形成している、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記封じ込め部が、余分な光硬化性材料のための収納部を形成しており、前記穴と前記収納部とが、前記穴と前記収納部とを互いに隔てる壁によって（又は壁を通って）流体連通している、請求項５〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記封じ込め部を含むトレイを更に備え、前記トレイが、前記穴の１つの開口に重なる又は開口を閉鎖する少なくとも透明部分を有する、請求項５〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記光硬化性材料を備え、前記光硬化性材料が任意選択的に、異なる色、透過性、材料強度、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも２つの部分分量の形態で供給される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの分量が、前記受け部内に予め充填されている、請求項２及び１０に記載の装置。
【請求項１２】
光硬化性材料から物体を漸進的にビルドアップするための方法であって、
（ａ）前記物体のための穿孔されたビルドプラットフォームを備える装置を用意するステップであって、前記ビルドプラットフォームが、光源に面するビルド面を形成しており、前記ビルドプラットフォームと前記光源とが、コンピュータ制御によって互いに対して位置決め可能であり、前記装置が、前記物体をビルドアップするための前記ビルドプラットフォームの前記穿孔を通じて前記光硬化性材料を供給するように構成されている、装置を用意するステップと、
（ｂ）前記光源に対して前記ビルド面を位置決めするステップと、
（ｃ）重力によって前記光硬化性材料の一部分を前記ビルドプラットフォームの前記穿孔を通じて前記ビルド面と前記光源との間の領域に供給するステップと、
（ｄ）前記光硬化性材料の前記部分の少なくとも一部を前記光源から発光された光によって硬化させるステップと、
（ｅ）ステップ（ｂ）〜（ｄ）を繰り返すことにより、前記物体をビルドアップするステップとを含む、方法。
【請求項１３】
ステップ（ｃ）が、前記光硬化性材料のうち第１の色を有する部分を前記ビルド面と前記光源との間の領域に供給するステップを含み、前記方法は、前記光硬化性材料のうち第２の色を有する部分を前記ビルド面と前記光源との間の前記領域に供給することにより、前記光硬化性材料のうち前記第１の色を有する前記部分を移動させるステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記光硬化性材料のうち前記第１の色を有する前記部分を、前記装置の封じ込め部の収納部に格納するステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
光硬化性材料から物体を漸進的にビルドアップするための装置であって、前記物体のためのビルドプラットフォームを備え、前記ビルドプラットフォームは、光源に面するビルド面を形成しており、前記ビルドプラットフォームと前記光源とは、コンピュータ制御によって互いに対して位置決め可能であり、前記装置は、前記物体をビルドアップするために異なる光硬化性材料を供給するように構成されている、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光硬化性材料から物体を漸進的にビルドアップするための装置、及び光硬化性材料から物体を漸進的にビルドアップするための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科学の分野では、歯科用修復材、例えば代替歯が、自動化工程で製造されることがますます多くなっており、そのような自動化工程は、典型的にはコンピュータ支援設計（computer-aided design、ＣＡＤ）技術の使用、及びコンピュータ数値制御（Computer Numerical Controlled、ＣＮＣ）機械による製造を含む。更に、歯科用修復材の製造には、いわゆるビルドアップ工程が提案されている。そのようなビルドアップ工程は、大きめのサイズの標準化されたブランクを提供しその後の工程でそのブランクから材料を取り除くのではなく、概ね、順次材料を加えて所望の個々の形状を生成することによって、典型的には、個々の歯科用修復材を実質的にその形状にビルドアップすることを可能にする。
【０００３】
ビルドアップ工程は一方では迅速なプロトタイピングのために業界で広く用いられているが、最終製品の製造は、多くの領域においてなお困難である。歯科用修復材を製造するためには、人体での使用に適合性のある材料を使用することが概ね必要である。更に、ビルドアップ工程によって製造される歯科用修復材は、機械的安定性に対する要件、並びに例えば色の陰影及び透過性に関する審美性についての期待を満足しなくてはならない。
【０００４】
いくつかのラピッドプロトタイピングシステムは、ステレオリソグラフィに基づいている。ステレオリソグラフィでは、一般的に、光硬化性樹脂又は感光性樹脂を硬化させるために光（通常は紫外線レーザー）を使用する。コンピュータ支援設計及び／又はコンピュータ支援製造（computer aided design and/or computer aided manufacturing、ＣＡＤ／ＣＡＭ）に基づくデータが、光硬化性樹脂の層上に光パターンを投影するために使用される。感光性樹脂は、通常は光が照射されることによって硬化し、パターンに従って硬化した樹脂の層が形成される。連続的に層を重ねることにより、所望の三次元物体が作製される。そのため、パターンは、三次元物体の所望の外形に応じて制御される。典型的なステレオリソグラフィシステムは、単一の樹脂を用いて動作するように構成されている。
【０００５】
歯科用修復材を製造するための既存の工程は、種々の点において有利であるが、高度に自動化されて、最大限の品質、及び最小限のコストで、個々の又はカスタマイズされた歯科用修復材の製造方法を提供することが、全般的に望まれている。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、光硬化性材料から物体を漸進的にビルドアップするための装置に関する。装置は、物体のための穿孔されたビルドプラットフォームを備える。ビルドプラットフォームは、光源に面するビルド面を形成する。更に、ビルドプラットフォームと光源とは、コンピュータ制御によって互いに対して位置決め可能である。装置は更に、物体をビルドアップするためのビルドプラットフォームの穿孔を通じて光硬化性材料を供給するように構成される。
【０００７】
本発明の別の態様において、ビルドプラットフォームの穿孔は任意選択であり、物体をビルドアップするために異なる光硬化性材料が供給されてもよい。特に、光硬化性材料から物体を漸進的にビルドアップするための装置が提供されてもよい。装置は、物体のためのビルドプラットフォームを備える。ビルドプラットフォームは、光源に面するビルド面を形成する。ビルドプラットフォームと光源とは、コンピュータ制御によって互いに対して位置決め可能である。装置は、物体をビルドアップするために異なる光硬化性材料（例えば、異なる色、材料、材料強度又は透過性の光硬化性材料）を供給するように構成される。
【０００８】
装置は、物体を垂直方向にビルドアップするように構成されることが好ましい。更に、ビルドアップされる物体は、ビルドプラットフォームに保持されることが好ましく、及び任意の部分又は層は、物体のうちビルドプラットフォームに保持された端部とは反対側の、自由端部に加えられる。
【０００９】
本明細書のための用語「垂直の」又は「垂直に」は、概ね重力方向の方向を指す。本明細書のための用語「水平の」又は「水平に」は、概ね重力方向を横切る方向を指す。垂直方向と水平方向は垂直であることが好ましい。垂直方向及び水平方向は、本明細書では本発明の装置の方向を示すために使用されてもよい。この点に関して、方向は、通常使用時の向きにあるときの装置の方向に関する。特に、例えば、装置の輸送中又は平坦でない若しくは不正確な任意の地面上での装置の使用中における、実際の重力に対する装置のいかなるずれも、垂直方向又は水平方向の概略の指定に逆らわない。
【００１０】
本発明は、歯科用修復材を比較的迅速にかつ最大化された光学品質で製作することを可能にする点で有利である。特に、本発明は、異なるように着色された光硬化性材料から、徐々に色が変化する歯科用修復材をビルドアップすることを可能にする。本発明は更に、（１つ以上の）光硬化性材料と直接接触するような構成要素を交換可能な構成要素として提供する点で有利である。これにより、本発明の装置は、いくつかの物体、特に歯科用修復材をビルドアップする際の異なるジョブを迅速にセットアップできる。したがって、装置は、特に、歯科用修復材のチェアサイド製作（歯科用修復材を歯科医師のオフィスで直接製作することを意味する）に特に有用であり得る。
【００１１】
実施形態において、穿孔は、ビルドプラットフォームを貫通する複数の通路によって形成される。通路は、均一な断面に沿って延びてもよい。通路は、同じ又はほぼ同じ断面を有することが好ましく、例えば、同じ又はほぼ同じ直径を有してもよい。更に、通路は、ビルド面に向かってテーパ状であってもよい。テーパ状の通路は、ビルド面にて同じ又はほぼ同じ断面を有し、同じテーパ角度を有することが好ましく、例えば、ビルド面にて同じ又はほぼ同じ直径を有し、同じテーパ角度を有してもよい。更に、ビルドプラットフォームは、粗いビルド面、例えば、少なくとも２μｍの粗度（ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  ４２８７：２０１０規格によるＲａ）を有するビルド面を有してもよい。
【００１２】
一実施形態において、装置は、光硬化性材料を受けるための受け部を有する。受け部は、ビルドプラットフォームによって閉鎖された第１の端部と、開放した第２の端部とを有する。第２の端部は、光硬化性材料を穿孔に向かって推し進めるために、受け部内で移動可能に配置されたピストンによって閉鎖されてもよい。そのような受け部は、光硬化性材料又は異なる色の光硬化性材料を予め充填されてもよい。装置は、コンピュータ制御による制御方式でピストンを移動させるためのアクチュエータを有してもよい。これにより、装置は、物体をビルドアップする最中に光硬化性材料の量及び／又は供給速度を制御することができる。
【００１３】
更なる実施形態において、光硬化性材料用のタンクが、開放した第２の端部を通じて光硬化性材料を受け部内に供給するために設けられる。この実施形態において、光硬化性材料は、物体をビルドアップするために必要な量及び／又は供給速度でタンクから受け部内に供給することができる。
【００１４】
受け部は、第１の端部又はビルドプラットフォームが重力中心の方（下方）に向けられ、開放した第２の端部が重力中心から離れる方に向けられた（上方へ）状態で配置されることが好ましい。これにより、受け部内に供給された光硬化性材料は、光硬化性材料をビルドプラットフォームに向かって推し進めるためのいかなる手段も設けられない実施形態では少なくとも、重力の力によって穿孔を通じて推し進められてもよい。
【００１５】
一実施形態において、注ぎ口が受け部内に設けられる。注ぎ口は、光硬化性材料の入口と、光硬化性材料の出口とを有することが好ましい。出口は、ビルドプラットフォームの穿孔を完全に覆う注ぎ口の穿孔された壁によって形成されることが好ましい。よって、注ぎ口は、入口を通じて供給された光硬化性材料をいずれもビルドプラットフォームの穿孔に向かって拡散させる。したがって、ビルドプラットフォームの穿孔にわたって比較的均一な光硬化性材料の分布を達成することができる。
【００１６】
一実施形態において、装置は更に、ビルドプラットフォームを内部で位置決めできる穴を形成する周方向封じ込め部を備える。受け部及び封じ込め部は、受け部が封じ込め部の穴にぴったり嵌るように、形状及び寸法を決定されることが好ましい。特に、受け部は、第１の直径を有する円筒状の外部形状を有してもよい。封じ込め部の穴は、第１の直径よりも大きい、好ましくは僅かに大きい、第２の直径を有する円筒状の内部形状を有してもよい。
【００１７】
更なる実施形態において、光源は透明板を備える。封じ込め部は、透明板上に置かれること、又は透明板上に置けることが好ましい。透明板は、一主面に露光面を形成する。露光面は典型的に、その上又は近傍で、光硬化性材料を硬化させるために光硬化性材料が露光される面である。
【００１８】
一実施形態において、封じ込め部の穴は貫通穴である。換言すれば、封じ込め部は、略リング形状を有してもよい。封じ込め部は、光源によって発光された光によって光硬化性材料が内部で硬化できる収容容器を透明板と共に形成することが好ましい。封じ込め部は、余分な光硬化性材料のための収納部を形成してもよい。例えば、装置は、穴に収容された光硬化性材料を置き換えることができ、かつ、更なる光硬化性材料が穴に供給されるように、構成されることが好ましい。穴に最初に収容されていた材料は、それにより、収納部内に移動される。よって、穴と収納部とは、穴と収納部とを互いに隔てる壁によって（又は壁を通って）流体連通することが好ましい。封じ込め部は、使い捨て可能であってもよい。特に、収納部内に受け入れられた光硬化性材料はいずれも、封じ込め部と共に廃棄されてもよい。光硬化性材料は、例えば、廃棄される前に、（例えば、歯科用光照射装置によって提供される）別個の光源に対する露光によって硬化されてもよい。
【００１９】
一実施形態において、装置は更に、封じ込め部を含むトレイを備える。トレイは、穴の１つの開口に重なる又は開口を閉鎖する少なくとも透明部分を有してもよい。例えば、穴は、透明要素によって密閉するように閉鎖されてもよい。よって、装置の透明プラットフォームの露光面では、物体がビルドアップされる最中に光硬化性材料による汚染が防止される。
【００２０】
更なる実施形態において、装置は、光硬化性材料を備える。光硬化性材料は、異なる色の少なくとも２つの部分分量の形態で供給される。更に、光硬化性材料は、任意で、異なる色、透過性、材料強度、又はそれらの組み合わせの少なくとも２つの部分分量の形態で供給される。少なくとも２つの分量は、受け部内に予め充填されてもよい。
【００２１】
好ましい実施形態において、ビルドプラットフォームは、使い捨て可能であり、別のビルドプラットフォームによって置き換え可能である。特に、ビルドプラットフォームを含む受け部及び封じ込め部が、使い捨て可能であり、交換可能であってもよい。
【００２２】
一実施形態において、同じ又は同様の構成の、複数の受け部及び複数の封じ込め部を備えるキットが提供される。受け部は、異なる色の光硬化性材料を予め充填されてもよい。
【００２３】
受け部及び封じ込め部は、プラスチック材料で作られ、例えば、プラスチック材料から射出成形されてもよい。好適なプラスチック材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）及びポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）が挙げられる。いずれかの透明部品、例えば、トレイの透明要素は、透明なプラスチック材料、例えば、ＰＣ又はＰＭＭＡから作られることが好ましい。透明要素には、ビルドプラットフォームに面する面に付着防止コーティング又はフィルムが設けられてもよい。コーティング又はフィルムは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）層が設けられたシリコーン層を備えてもよい。そのような構成において、シリコーン層は、ＰＴＦＥ層と透明要素との間に配置される。そのような構成は、透明要素からの硬化材料の分離を容易にする。同じ種類の付着防止コーティング又はフィルムを装置の透明板に設けてもよい。
【００２４】
光硬化性材料は、２０重量％〜９９重量％の範囲の量のラジカル硬化性不飽和モノマーと、１重量％〜８０重量％の範囲の量の無機充填剤と、０．００１重量％〜５重量％の範囲の量の光開始剤とを含んでもよい。
【００２５】
本発明の一態様は、光硬化性材料から物体を漸進的にビルドアップするための方法に関する。方法は、
（ａ）物体のための穿孔されたビルドプラットフォームを備える装置を用意するステップであって、ビルドプラットフォームが、光源に面するビルド面を形成しており、ビルドプラットフォームと光源とが、コンピュータ制御によって互いに対して位置決め可能であり、装置が、物体をビルドアップするためのビルドプラットフォームの穿孔を通じて光硬化性材料を供給するように構成されている、装置を用意するステップと、
（ｂ）光源に対してビルド面を位置決めするステップと、
（ｃ）光硬化性材料の一部分をビルドプラットフォームの穿孔を通じてビルド面と光源との間の領域に供給するステップと、
（ｄ）光硬化性材料の部分の少なくとも一部を光源から発光された光によって硬化させるステップと、
（ｅ）ステップ（ｂ）〜（ｄ）を繰り返すことにより、物体をビルドアップするステップと
を含む。
【００２６】
方法は、本明細書に記載するような実施形態における本発明の装置の使用に基づくことが好ましい。特に、ステップ（ａ）では、本発明の装置を準備してもよい。
【００２７】
ステップ（ｃ）では、重力の力のみによって光硬化性材料をビルドプラットフォームの穿孔を通じて供給してもよい。熟練者は、代わりに、光硬化性材料が、エネルギー駆動型のアクチュエータ、例えばピストンによって、ビルドプラットフォームの穿孔を通じて押圧されてもよいことを認識するであろう。
【００２８】
更に、装置及び方法では、ビルドプラットフォームと光源とは、互いに対して異なる距離に位置決め可能であることが好ましい。ビルドプラットフォームと光源との距離は、物体を内部でビルドアップできるビルドボリュームを形成することが好ましい。
【００２９】
ステップ（ｅ）の最中に行われる各ステップ（ｂ）では、ビルド面は、所定の同じ移動量によって光源から後退されてもよい。光源からのビルド面の後退により、所定の移動量だけ光源に対するビルド面の距離が増加する。そのように形成された、ビルド面と光源との間の追加の隙間は、それぞれのステップ（ｃ）で光硬化性材料によって満たされ、又は充填され、材料のパターンが、それぞれの後続のステップ（ｄ）で硬化させられる。これにより、ステップ（ｅ）の最中に、ビルドプラットフォームは、上方に段階的に移動されることが好ましく、物体は、層毎にビルドアップされる。ビルドプラットフォームの動きは、代わりに、光硬化性材料が連続的にビルドボリューム内に供給され、一定の又は変化する光パターンに連続的に又はフラッシュ式に露光される間に、連続的であってもよいことに留意されたい。
【００３０】
一実施形態において、ステップ（ｃ）は、光硬化性材料のうち第１の色を有する部分をビルド面と光源との間の領域に供給するステップを含む。更に、方法は、光硬化性材料のうち第２の色を有する部分を、ビルド面と光源との間の領域に供給することにより、光硬化性材料のうち第１の色を有する部分を移動する（及び置き換える）ステップを含んでもよい。第１の色の光硬化性材料を置き換えるために、第２の色の光硬化性材料の量が、第１の色の光硬化性材料を収容容器から完全に移動されるように選択される。
【００３１】
更なる実施形態において、方法は、光硬化性材料のうち第１の色を有する部分を、装置の封じ込め部の収納部に格納するステップを更に含む。方法は、物体をビルドアップするために供給される光硬化性材料の色を変化させるステップを含んでもよい。ビルドボリューム内に存在する光硬化性材料の色を変化させるために、存在する光硬化性材料が、ビルドボリュームから移動され、異なるように着色された光硬化性材料によって置き換えられるように、異なるように着色された光硬化性材料をビルドボリューム内に推し進めてもよい。例えば、第１の色の光硬化性材料をビルドボリュームから移動し、第２の色の光硬化性材料によって置き換えてもよい。色の変化を認識するために、本発明の装置は、収納部に到達した光硬化性材料の色を検知するように配置されたカラーセンサを有してもよい。代わりに又は加えて、ビルドボリューム内の光硬化性材料の色を検知するように構成されたカラーセンサが設けられてもよい。
【００３２】
光硬化性材料は、記載したように異なる色で供給されてもよいだけではなく、加えて又は代わりに、異なる材料組成、透過性又は強度特性で供給されてもよいことに留意されたい。よって、色、強度、透過性の特性は、硬化したときの光硬化性材料の特性を指すことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態による装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による装置の一部分の斜視図である。
【図３】本発明の別の実施形態による装置の図である。
【図４】本発明の実施形態による装置内でビルドされた物体の写真である。
【図５】本発明のまた別の実施形態による装置の図である。
【図６】本発明の実施形態による装置の部分斜視断面図である。
【図７】本発明の更なる実施形態による装置の斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、光硬化性材料から物体を漸進的にビルドアップするための装置１を示している。装置１は、いわゆるデジタルライトプロセッシング（Digital Light Processing、ＤＬＰ）技術に基づいており、装置では、二次元光パターンに従って造形された硬化材料の層を生成するように、そのパターンで硬化性材料が照射される。そのような層を多数設けることにより、物体をビルドアップすることができる。層は、異なる光パターンに基づいて厚さに対して直角に二次元的に個別に造形できるが、典型的に同じ又は所定の均一な厚さを有する。しかし、異なる厚さの多数の層を設けることにより、物体をビルドアップすることができる。したがって、この技術によって多種多様な異なる形状の三次元物体をビルドアップすることができる。光パターンを生成するために、装置１は、この例ではデジタルライトプロジェクタ１２及び透明板１３を備える、光源１１を有する。透明板１３は、本質的に平坦な露光面１４を有する。露光面１４は、略水平になっている。更に、露光面１４は、上方に向けられ、このことは、重力中心から離れる方に向けられることを意味する。
【００３５】
装置１は更に、露光面１４に面するビルド面１６（この図では見えない）を有するビルドプラットフォーム１５を有する。ビルド面１６と露光面１４との間の領域が、ビルドボリュームであり、これは、物体をビルドアップできる領域を意味する。装置１は、ビルド面１６と露光面１４とがコンピュータ制御によって互いに対して位置決めできるように構成されている。特に、ビルド面１６と露光面１４との互いに対する距離をコンピュータによって制御することができる。例において、装置１は、装置１のベース１８に対して位置決めできる可動ヘッド１７を有する。ヘッド１７は、例えばモータ駆動可能なリニアガイドに対して垂直方向に移動することができる。ヘッド１７は、例えば、デジタルライトプロジェクション（Digital Light Projection、ＤＬＰ）技術に基づく市販の３Ｄプリンタに実装されてもよい。
【００３６】
デジタルライトプロジェクタ１２は、透明板１３の下に配置される。特に、ヘッド１７から見ると、デジタルライトプロジェクタ１２は、透明板１３を通してビルドボリュームに向けて光を投影するために透明板１３の後方に配置される。デジタルライトプロジェクタ１２は、二次元パターンで光を投影するように構成される。光パターンは、例えば市松模様などの規則的なパターンで配列された多数の画素のマトリクスに基づいてもよい。デジタルライトプロジェクタ１２は、パターンの各画素を照らしたり、暗いままにしたりできるように構成される。露光面１４の近傍における光パターンの解像度が、図中にＸ及びＹとして示した水平方向で物体をビルドアップできる精度を決定する。（図中にＺとして示した）垂直方向における物体の精度が、ビルド面１６と露光面１４とを互いに対して位置決めできる精度によって概ね決定される。光パターンは、いわゆるデジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micro-mirror Device、ＤＭＤ）によって制御されてもよい。ＤＭＤは、明るい画素を生じさせるためにパターンの方に向けられたり、暗い画素を生じさせるためにそのパターンから離れる方に向けられたりするように、光ビームからの光を偏向させるために方向付けることができる、個別に回転可能な多数の小型ミラーを備える。熟練者は、光投影のための他の技術を認識するであろう。例えば、プロジェクタは、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）投影技術に基づいてもよい。光パターンは更に、例えばレーザビームなどの可動光ビームに基づいてもよい。この技術において、パターンは、画素のマトリクスに基づいても、基づかなくてもよい。
【００３７】
光投影に使用される光ビームは、光硬化性材料を硬化させるために必要な波長範囲、例えば、約３６５ｎｍ〜約４７０ｎｍの波長範囲又は好適な紫外線波長範囲内の波長範囲の光を含む。
【００３８】
図２は、装置１の一部分を更に詳細に示している。特に、装置１は、光硬化性材料１００を内部に受け入れるための受け部１９を有する。受け部１９は、周方向側壁２０及びビルドプラットフォーム１５によって形成される。受け部１９は、ビルドプラットフォーム１５によって第１の端部２１で閉鎖されており、かつ開放した第２の端部２２を有する。受け部１９は、側壁が上方に延出する、受け部１９の底部をビルドプラットフォーム１５が形成するように向けられる。これにより、受け部１９内に供給された光硬化性材料はいずれも、重力の自然な力によってビルドプラットフォーム１５の第１の端部２１に向かって流れる。図示するように、ビルドプラットフォーム１５は穿孔される。特に、穿孔は、ビルドプラットフォーム１５を通る複数の通路２３によって形成される。通路２３の断面及び数が、光硬化性材料が重力の自然な力によって通路２３を通って流れるように、光硬化性材料の粘性に応じて選択される。図中の状況は、装置１の構造を説明するために図示されていることに留意されたい。物体が存在せず、ビルドプラットフォーム１５が露光面１４から離れて位置決めされる状況では、光硬化性材料を受け部１９内にまだ供給することができない。しかし、ビルド面１６が露光面１４にある又はそれに近接する状態にビルドプラットフォームが位置決めされる場合には、より詳細に以下で更に記載するように、光硬化性材料を受け部１９内に供給することができる。通路２３は、均一な断面でビルドプラットフォーム１５を貫通してもよく、又は、受け部１９の内側からビルド面１６に向かってテーパ状になってもよい。これにより、より詳細に以下で更に記載するように、ビルド面１６にビルドされ、ビルドプラットフォーム１５からぶら下がった物体の保持を最大化することができる。
【００３９】
装置は更に、ビルドプラットフォーム１５を内部で位置決めできる穴２５を形成する周方向封じ込め部２４を有する。このことは、ビルドプラットフォーム１５及び受け部１９が、少なくとも第１の端部２１の近傍で封じ込め部２４の穴２５に嵌ることを意味する。封じ込め部２４は、第１の端部２６及び第２の端部２７を有する。この例において、穴２５は、第１及び第２の端部２６、２７間に延びる貫通穴である。封じ込め部２４の第１の端部２６は、封じ込め部２４と共に透明板１３によって収容容器２８が形成されるように、透明板１３の露光面１４に着座する。封じ込め部２４の第１の端部２６は、略平坦であるため、封じ込め部２４と露光面１４との界面から光硬化性材料が大量に漏れることを防ぐように略平坦な露光面１４を十分に封止する。これにより、穴２５内に供給された光硬化性材料が、露光面１４に流れ、穴２５内に供給された一定量の光硬化性材料が穴２５内に予測可能な充填レベルをもたらすように、封じ込め部２４によって捕捉される。
【００４０】
物体をビルドアップするために、受け部１９は、ビルド面１６が露光面１４と接触する（又は非常に近接する）ように、封じ込め部の穴２５内で位置決めされる。次に、所定量の光硬化性材料が受け部１９内に供給される。重力の自然な力により、光硬化性材料は、ビルドプラットフォーム１５に向かって流れ、通路２３を通って露光面１４に流れる。光硬化性材料の流れを可能にするために、及び硬化材料の最初の層を生じさせるために、ビルドプラットフォームは、露光面に対して隙間を置いて位置決め（又は後退）されてもよい。その隙間は、通路２３を通って供給された光硬化性材料で自動的に満たされる。隙間が光硬化性材料で充填されると、光源（この図では示されない）が、光硬化性材料に光パターンを投影するために作動される。光パターンは、パターンに従って光硬化性材料を硬化させる。
【００４１】
本発明によれば、パターンは、通路の少なくとも一部が硬化材料で覆われないままとなるように選択される。これにより、更なる層をビルドアップするために、覆われていない通路を通じて更なる光硬化性材料を供給することができる。更に、通路の一部が硬化材料で覆われることが好ましい。光源から発光された光が、通路内に到達し、通路内の光硬化性材料の少なくとも一部分を硬化させることが判明した。したがって、硬化材料の保持を最大化することができる。テーパ状の通路により、通路内で硬化材料を積極的に固定することによって保持を更に最大化することができる。
【００４２】
ビルドプラットフォーム１５の位置決めし、更なる光硬化性材料を供給し、光パターンを投影することを繰り返すことにより、物体をビルドアップすることができる。物体をビルドアップする基本的な工程がこれらの工程の順序に基づくが、光パターン又は異なる光パターンが連続的に投影されている間にビルドプラットフォーム１５を透明板１３から連続的に後退させることもできることに留意されたい。この工程において、光硬化性材料を連続的又はバッチ式に受け部１９内に供給してもよい。更に、物体に急な段差が生じるのを避けるために、２つの連続するパターンを互いにクロスフェードすることができる。
【００４３】
２つ以上の異なる色を有する物体をビルドアップするために、図３に示すように、異なるように着色された光硬化性材料を受け部内に供給することができる。異なる色に代えて又は加えて、異なる材料強度、透過性、又は他の物性を有するか又はもたらすように光硬化性材料を選択してもよい。よって、用語「着色された光硬化性材料」は、硬化したときの材料の色を指す。装置１は、異なるように着色された光硬化性材料を収容する複数のタンク３０を有する。例において、タンクは、混合弁３３を介して共通管３１に接続することができる。混合弁３３は、タンク３０の１つからの唯一の着色された光硬化性材料の流れを可能にするために、コンピュータ制御によって調節することができる。更に、混合弁３３は、いくつかのタンク３０からの２つ以上の着色された光硬化性材料の所定の相互比率での流れを可能にするために、コンピュータ制御によって調節することができる。よって、光硬化性材料の色を混合弁３３によって制御することができる。装置１は更に、混合されていない又は混合された光硬化性材料の流れ全体を制御するための締切弁３２を有する。別の構成要素として図示しているが、混合弁３２と締切弁３３とは、１つの弁として組み合わされてもよい。
【００４４】
装置１の作動時には、第１の色、例えば、単一のタンクから供給された色又は複数のタンクからの混合された色を有する光硬化性材料から、物体の最初の部分をビルドアップしてもよい。第１の色を異なる第２の色に変化させるために、第２の色の光硬化性材料は、第１の色の光硬化性材料をいずれも収容容器２８から移動するために使用されてもよい。このことは、第１の色の光硬化性材料をいずれも収容容器２８から移動し、よって置き換えるのに十分な量で、第２の色の光硬化性材料を供給することによって達成することができる。
【００４５】
封じ込め部２４は、収容容器２８から移動された光硬化性材料を受けるための収納部３４を形成する。例における収納部３４は、穴２５の周りの周方向溝によって形成される。収納部３４は、封じ込め部２４の壁３５によって穴２５から隔てられる。しかし、穴２５と収納部３４とは、流路３６によって流体連通する。例において、穴２５は、例における収容容器２８が、底板３７と共に封じ込め部２４によって形成されるように、透明底板３７によって閉鎖される。しかし、（例えば、図２に図示したような）別の例では底板は任意であることに留意されたい。底板３７が存在する場合、光硬化性材料による透明板１３の汚染が防止される。よって、物体をビルドアップした後に、封じ込め部２４は、装置１の透明板１３を洗浄する必要なしに新たな封じ込め部によって置き換えることができる。
【００４６】
示したように、流路３６は、露光面１３の平面に対して傾いて配置されており、このことは、流路３６が上方に傾いて延びることを意味する。これにより、収容容器２８内の硬化性材料と、収納部内の他の（異なるように着色された）光硬化性材料とを有効に分離するように、流路３６の長さが最大化される。
【００４７】
例において、受け部１９は、円筒状の穴２５にぴったり嵌る円筒状の外形を有する。これにより、穿孔されたビルドプラットフォーム１５を通って推し進められた光硬化性材料が、収容容器２５内に収容された光硬化性材料を収納部３４に向かって移動される。受け部１９は更に、光硬化性材料を穿孔されたビルドプラットフォーム１５を通って推し進めるために光硬化性材料を受け部１９内で加圧できるように、その第２の端部２２で封止される。光硬化性材料を加圧するための圧力は、光硬化性材料を管３１を通じて受け部１９に向かって押し込むために使用され得る、圧縮空気又はポンプによって供給されてもよい。
【００４８】
図４は、本発明による装置１でビルドアップされた物体の写真である。例において、物体は、歯科用修復材２００である。歯科用修復材２００は、複数のピン２０１で吊り下げられる。歯科用修復材２００とピン２０１とは、互いに一体に形成される。ピン２０１は、ビルド面１６に保持され、穿孔されたビルド面１６が部分的に覆われないままにする。よって、物体がビルド面１６に保持されているにもかかわらず、穿孔を通じて光硬化性材料を供給することができる。示した歯科用修復材は更に、２つの異なる色でビルドアップされる。例において、第１の色２０２が概ね自然な歯の色に対応し、第２の色２０３が、物体をビルドアップするために複数の色を使用できることと、２つの色間の遷移とを示すために使用された、はるかに暗いモックアップ色である。このことは、感じのよい自然な外観を示す歯科用修復材を製造するのに有利である。モックアップ色の使用によって写真では遷移をより良く認識できるにもかかわらず、歯の異なる２つの色間の遷移もほとんど見られないことに留意されたい。
【００４９】
図５は、異なる色から物体をビルドアップするように構成された更なる装置１を示している。装置１は、異なるように着色された光硬化性材料を供給するための構成を除いて、図３に示した装置と概ね同一である。例において、２つのタンク３０がそれぞれ、受け部１９と流体連通する。受け部１９とそれぞれに流体連通する２つ以上のタンクが設けられてもよい。これにより、タンク３０からの光硬化性材料は、個別に及び／又は組み合わせて受け部１９内に供給することができる。本例において（図３の場合のように）光硬化性材料を配管内で予め混合することに対する利点として、色の遷移（例えば大理石模様）を水平及び垂直方向に生じさせることができる。タンク３０は、受け部１９に向かって開放されているが、別の場合には閉鎖される。光硬化性材料の流れを制御できる通気弁が、タンク３０毎に設けられる。例えば、重力の力によって光硬化性材料を受け部１９に向かって流すために、それぞれのタンク３０に空気を流入させるように、通気弁を開いてもよい。通気弁を閉じると、タンク３０内の真空形成によって光硬化性材料の流れを止めるように、タンク３０への空気の流入が防止される。通気弁をコンピュータによって個別に制御できることが好ましい。よって、ビルドアップされた物体の色をコンピュータ制御によって調節することができる。受け部１９は、空気供給部４０を有する閉鎖部３９を備えてもよい。空気供給部４０は、受け部１０に収容された光硬化性材料を穿孔を通じて推し進めるように、受け部を加圧するために使用することができる。装置１の封じ込め部２４は、図３に示した封じ込め部に対応する。
【００５０】
図６は、装置１の受け部１９及び封じ込め部２４をより詳細に示している。本発明によれば、受け部１９及び封じ込め部２４は、装置１の残り部分に対して交換可能であることが好ましい。特に、装置１は、封じ込め部２４を透明板１３に取り外し可能に取り付けられるように構成されることが好ましい。封じ込め部２４を取り外し可能に取り付けるための各種手段、例えば、クランプ、ねじ留め、可逆的な接合等を使用することができる。更に、装置１は、受け部を装置１のヘッド１７に取り外し可能に取り付けられるように構成されることが好ましい。例において、ヘッド１７は、受け部１９を受ける空洞４１を有する保持板４２を有する。受け部１９は、受け部１９のフランジ４４を保持板４２に固定するワッシャ４３との間に垂直方向に保持される。受け部１９を取り外し可能に取り付けるための他の手段が適宜可能である。
【００５１】
例において、受け部は、入口４６及び出口４７を有する注ぎ口４５を含む。出口４７は、穿孔、特に多数の通路によって形成される。注ぎ口４５は、少なくとも出口４７の近傍で受け部にぴったり嵌り、よって、受け部１９のビルドプラットフォーム１５の穿孔全体を覆う。これにより、入口４６を通って供給されたいかなる光硬化性材料も、出口４７の穿孔によって受け部１９のビルドプラットフォーム１５の穿孔の上に拡散される。
【００５２】
図７は、３つの異なる色１０１、１０２、１０３の光硬化性材料を予め充填された受け部１９を示している。例における受け部は、光硬化性材料をビルドプラットフォーム１５に向かって推し進めるピストン４８を有する。受け部は、より少ない色又はより多い色で事前に充填されてもよく、例えば、２つの色のうちの１つの光硬化性材料又は２つの光硬化性材料を予め充填されてもよい。異なるように着色された光硬化性材料の量は、異なるように着色される物体の割合に応じて選択されてもよい。代わりに、物体、例えば歯科用修復材の全体をビルドアップするのに十分な量で各色が供給されてもよい。この場合、物体の着色される割合が、物体をビルドアップするために装置によって制御されてもよい。例えば、物体は、第１の色で部分的にビルドアップされてもよい。第１の色の光硬化性材料の残り部分のいずれも、受け部から排除され、封じ込め部の収納部３４に収集されてもよい。そして、第２の色等を使用してビルドアップ工程を継続してもよい。
【００５３】
異なる光硬化性材料が格納（又は輸送）中に混ざり合うのを防止するために、受け部は、比較的粘性が高いが流動可能な個別の光硬化性材料を連続的に充填されてもよい。個別の光硬化性材料を実質的に混ざり合わせずに、予め充填された受け部を数分又は数時間にわたって保管してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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