专利名称：组织或图案表面在一种样品上的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于生产一种成品的迅速制样工艺方法和设备领域，所述成品是一个精确的三维视图模型；并且更具体地，本发明涉及用于将一种组织或图案施加于一个样品部件表面的方法和设备。
2．现有技术的说明在本领域中都知道需要迅速制样、以减少重复设计、生产、和模具制造成本。一种用于迅速生产样品部件的方法称为立体平版印刷术(stereolithography)或SLA。而许多这种设备的制造商常常用来生产相同类型的产品，所得产品通常称为SLA部件或者模型。术语样品部件指的是用于展示或作为制样目的的一个部件。用于生产这种样品部件的方法与本申请不是很相关。
立体平版印刷术是一种三维的印刷工艺，其用于生产固体塑料模型。所述方法包括自动操作一个激光器来将模型的横截面绘制或印刷到可以用光电技术处理的液态塑料的表面。
立体平版印刷术通过将紫外线激光射线投射到盛有液态聚合物树脂塑料的大缸中、并经过计算机辅助制图(CAD)形成一个切实的三维物体。利用立体平版印刷设备(SLA)，所述CAD模型数据通过所有软件被分割成非常细小的横截面。所述激光器产生了密度较小的紫外线(UV)光点，后者移动通过一个液态光聚合物大缸的顶部进入一种固体，在此其与各横截面接触并精确地印刷每个横截面。一个垂直升降器系统降低新形成的层，同时一个水平系统建立下一层的厚度。
对于连续的横截面来说，每一个都与其下面的一个粘结，这些截面制成一层在另一层上面，以形成上下颠倒的部件。在形成最后一层之后，所述部件从SLA移开并且被高密度紫外线(UV)光淹没，以完成聚合工艺。在该技术领域中，所述部件的表面然后通过各种方法精加工。这些方法包括，研磨、喷砂、着色或染色。同样，每一个部件能够用手工抛光和精加工到一定的规格。
对于将一个构思在几个小时内转化为样品来说，迅速制样是非常有利的。因为这能够帮助发现问题，改进设计，并且分析成品，同时不会影响进入市场的时间。然而，在这些已知方法中制造样品时没有包括对一件实际产品的精细的表面精加工。
在微平版印刷术领域，在加工过程中使用光阻成分来制备小型电子元件，例如计算机芯片和集成电路。在这种类型的方法中，一薄的光阻涂胶层被施加于一硅衬底上。部分衬底被覆盖着，或者被防止暴露于辐射源，例如可见光、紫外线光、电子束或者X射线。在暴露部分上的光致抗蚀剂通过化学方法被改变，使之或多(积极的工作)或少(消极的工作)的可以溶解于显影剂中。或者，在暴光之后去除部分光阻涂胶层，以提供改变的衬底表面。
本发明在于提供一种新方法，其用于通过一种光阻成分将一种组织或者图案施加于样品部件的表面上。这种改进的方法设计简单，使用有效，并且克服了相关技术领域中的困难，同时提供了更好和更有利的结果。
发明概述根据本发明，提供了一种将一种组织或者图案施加于一个样品部件的表面的新颖和改进的方法，其允许将样品部件精加工到一定的规格，并且提供了一种实际产品的精确复制品。
本发明公开了一种将组织或者图案施加于一个样品部件的表面的方法，并且将在此参照一个通过如上所述的立体平版印刷术形成的样品进行描述。然而，本发明的方法能够用于任何样品部件，后者包括、但不限于、塑料树脂、木材、硬纸板、金属等。
根据本发明的一个方面，提供了一种在样品模型的表面上设置一种隆起特征的方法。所述方法的特征在于下述步骤(a)提供一个模型，所述模型具有至少一个表面，在所述表面上设置了一种隆起特征；(b)在所述表面上涂覆一定厚度的光致抗蚀剂；(c)提供用于防止所述光致抗蚀剂的一个第一部分被暴露于辐射源的装置，其允许对光致抗蚀剂的一个第二部分暴光，其中，所述光致抗蚀剂的第二部分提供了隆起特征；(d)将所述表面暴露于一个辐射源，以通过化学方法改变所述光致抗蚀剂的第二部分；以及，(e)将所述光致抗蚀剂的第一部分从所述表面移走，同时留下由所述表面上暴光的光致抗蚀剂形成的隆起特征。
根据本发明的另一个方面，利用光致抗蚀剂涂覆所述表面的步骤的进一步的特征在于，提供多于一层的光致抗蚀剂的步骤。
根据本发明的另一个方面，当提供多于一层的光致抗蚀剂时，在连续的几层光致抗蚀剂之间需要足够的干燥时间。
根据本发明的另一个方面，在利用光致抗蚀剂涂覆所述表面的步骤之前清洗所述样品模型的表面。
根据本发明的另一个方面，所述方法进一步包括下述步骤在移走所述光致抗蚀剂的第一部分的步骤之后，检查所述隆起特征；以及，重复步骤(b)-(e)以增强所述隆起特征。
根据本发明的另一个方面，提供一个模型的步骤的特征在于，提供一个由立体平版印刷术方法制造的模型。
根据本发明的另一个方面，提供一个样品模型，所述模型在至少一个表面上具有一种隆起特征，其中所述隆起特征通过本发明的方法形成。
本发明的优点在于，成品是一个确切的3-D视图模型，为设计者、工程师、制造商、销售经理、营销经理、和预期消费者提供了处理新部件和产品的机会。
本发明的另一优点是，使得反复设计迅速和便宜，保证了在最可能短的时间里得到最可能好的产品。
本发明的另一个优点是，用于迅速制样的方法允许在报价时能够得到切实的模型，这大大地提高了报价的精确性。
通过阅读和理解下面的详细说明，本发明其它的利益和优点对于本领域普通技术人员来说将更加明显。
附图简述本发明的一定的部件和部件的设置将呈现各种物理形式，参照说明书附图，在说明书中对本发明的一个优选实施例进行说明，在附图中
图1是一个书包的示意图；图2是一双运动鞋的鞋底的示意图；图3是一个高尔夫球的示意图；图4是一个垒球的示意图；图5是一个种植园篮子的示意图；图6是一个轮胎面的示意图；图7是一个罐的示意图；图8是另一种罐的示意图；图9是一个玻璃器皿的示意图；图10是一个手袋的示意图；图11是一个纸镇的示意图；图12是本发明方法中使用的步骤的流程图。
优选实施例的描述在此附图只是为了说明一个优选实施例的目的，并不限制本发明。
图1表示一种具有一组织表面12的书包10。在组织表面12上的织物图案14能够利用本发明被制造在一个样品上。图2表示了一种运动鞋18的鞋底。在这个运动鞋18的鞋底上的标记20可以通过本发明生产。图3表示一个高尔夫球26，其中表示了在所述高尔夫球26的表面中的多个凹坑28。这些凹坑28可以利用本发明的方法在一个样品上表现出来。图4表示了一个垒球30，其中表示了一个线迹图案32。同样，类似的图案可以在一个样品模型上表现出来。图5表示了一个由机织材料制造的种植园篮子36。一种复制的表面能够在一个样品上表现出来。图6表示了一个轮胎面40。这个表面的组织和图案同样也能够通过本发明生产。
图7表示了一个陶瓷罐44，所述陶瓷罐44在其外部具有一种装饰性设计46。装饰性设计46能够通过本发明在一个样品模型的表面上生产。图8表示了另一种塑料罐50。这个罐50的外表面52具有在其上面的粗糙的表面设计。同样，本发明也可以用于生产这种设计。
图9表示了一件玻璃器皿56，所述器皿56具有各种设计58。在制造一件实际产品时，所述设计58通常将切割或者压制于玻璃器皿56中。通过利用本发明，可以非常迅速地考虑和改变这种设计。
图10表示了一种布手袋60，所述手袋60在其上面具有一奇怪的组织设计62，后者可以利用本发明在一个样品上生产。最后，图11表示了一个纸镇64。同样，用于所述纸镇的设计可以首先在一个样品上生产，并且如果必要的话、可以在实际花费资金和时间生产产品之前、利用本发明进行改进。
图12是表示本发明的步骤的流程图。所述方法通常包括下述步骤。首先，提供一个模型，所述模型具有至少一个表面；在所述表面上将形成组织表面。在一个优选的实施例中，所述模型通过已知的方法、即SLA方法形成。然后，所希望的表面用光致抗蚀剂涂覆到预定的厚度。所述厚度对应于在所述表面上形成的隆起特征的期望的厚度。一个预先选定的图案被转移到所述表面，并且一些部分被覆盖了蜡或者薄膜，或者提供了其它装置来防止光致抗蚀剂预先选定的部分被暴露于辐射源，同时允许所述光致抗蚀剂的其它部分被暴露于辐射源。所述允许被暴露或暴光的部分是对应于预先选定的图案的隆起特征的部分。这些表面然后被一个辐射源暴光，以通过化学方法改变光致抗蚀剂被暴露的部分。然后如果需要的话，覆盖材料被移开，所述表面用显影介质处理，其目的是从所述表面去除未被暴光的光致抗蚀剂，留下由硬化的光致抗蚀剂形成的隆起特征。此时，检查所述表面以找出图案中的缺陷。使用附加的光致抗蚀剂并且重复先前的步骤能够增强隆起特征(凸纹特征)。而且，通过利用附加的光致抗蚀剂再涂覆整个表面，就可以完成对边缘的软化或倒圆。
在一个优选的实施例中，所述光致抗蚀剂被施加于一系列的簿层中，允许在和连续的施加之间有足够的干燥时间，以更好地将光致抗蚀剂粘结到所述表面。
同样在一个优选的实施例中，样品模型的所述表面在施加光致抗蚀剂之前被清洗，从而改进正确的粘结。
所述公开的一个关键因素在于通过使用一种光致抗蚀剂将一种隆起图案应用于一个SLA模型或者任何其它物品。本发明优选的样品模型通过上述的立体平版印刷工艺形成。然而，在此描述的用于将一种组织或图案施加于所述表面的方法不局限于立体平版印刷部件，而且可以应用于其它部件。
最后，本发明不受所述生产的物品的颜色的限制。本发明的一个方面可以是将不同的颜色应用于所生产的物品。
如上所述，图1-11只是作为例子并不限制本发明。本领域的普通技术人员当然可以找到本发明方法的其它应用。本领域中知道的立体平版印刷工艺不能生产如上所述表面组织图案。对本领域的普通技术人员来说，上述方法可以包含各种变化和改进，均不脱离本发明的总体构思。在所附权利要求书的范围内可以包括各种改进和变化及其等同物。
权利要求
1．一种在一个样品模型的表面上提供隆起特征的方法，其特征在于下述步骤(a)提供一个模型，所述模型具有至少一个表面，在所述表面上设置了一种隆起特征；(b)在所述表面上涂覆一定厚度的光致抗蚀剂；(c)提供用于防止所述光致抗蚀剂的一个第一部分被暴露于辐射源的装置，同时允许对光致抗蚀剂的一个第二部分暴露于辐射源，其中，所述光致抗蚀剂的第二部分提供了隆起特征；(d)将所述表面暴露于一个辐射源，以通过化学方法改变所述光致抗蚀剂的第二部分；以及，(e)将所述光致抗蚀剂的第一部分从所述表面移开，同时留下由所述表面上暴露的光致抗蚀剂形成的隆起特征。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用光致抗蚀剂涂覆所述表面的步骤包括，提供多于一层的光致抗蚀剂的步骤。
3．根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在连续的几层光致抗蚀剂之间允许足够的干燥时间。
4．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在利用光致抗蚀剂涂覆所述表面的步骤之前清洗所述样品模型的表面。
5．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括下述步骤在去除所述光致抗蚀剂的第一部分的步骤之后，检查所述隆起特征；以及，重复步骤(b)-(e)以增强所述隆起特征。
6．根据权利要求1所述的方法，其中提供一个模型的步骤的特征在于，提供由一个立体平版印刷方法制造的模型。
7．一种样品模型，所述模型在至少一个表面上具有一种隆起特征，其特征在于，所述隆起特征通过权利要求1的方法形成。
全文摘要
使用迅速制样技术来节省时间和资金。其中一种生产这种迅速制样的方法是已知的立体平版印刷术。这种方法通过将紫外线激光器的射线投射到聚合物树脂的大缸中、并经过CAD制图形成一个切实的三维物体。本发明涉及将组织或图案施加于一个如上生产的样品部件上。组织图案被施加于样品部件的表面上。所述方法包括将光致抗蚀剂喷射到所述物品的表面上到预定的厚度。部分表面被预先选定来提供组织图案。另一表面部分被覆盖从而防止暴露于辐射源。在被光源暴光后,去除硬化的光致抗蚀剂,留下未暴光的光致抗蚀剂在所述表面上形成预先选择的图案组织。
文档编号B44C3/02GK1304353SQ00800788
公开日2001年7月18日 申请日期2000年3月9日 优先权日1999年3月9日
发明者李·艾辛格 申请人:李·艾辛格