CN109562568A - 光造型装置和光造型方法 - Google Patents

Abstract

向与造型台相邻设置的辅助台上供给光固化组合物。使造型台和辅助台中的一个相对于另一个在上下方向上相对移动。将供给至辅助台上的光固化组合物通过涂覆机延展至造型台的造型面上或固化组合物层上。通过曝光装置对造型台的造型面上的光固化组合物进行曝光，形成固化组合物层。

Description

光造型装置和光造型方法

技术领域

本发明涉及制造三维造型物的光造型装置和光造型方法。

背景技术

已知作为制造三维造型物的装置的光造型装置(例如，参照专利文献1、2)。在专利文献1、2中记载的光造型装置中，在将规定量的光固化树脂液供给至造型台上之后，通过涂覆机将光固化树脂液延展从而涂布在造型台上。接着，通过对光固化树脂液的液面上照射光线，使光固化树脂液固化，形成第一层固化树脂层。

接着，在向第一层固化树脂层的外侧供给光固化树脂液之后，通过涂覆机将光固化树脂液涂布在第一层固化树脂层上。之后，通过对光固化树脂液的液面上照射光线，使第二层固化树脂层形成在第一层固化树脂层上。通过重复相同的操作，制造由多个固化树脂层组成的造型物。

专利文献1:日本特开2007-55108号公报

专利文献2:日本特开2007-55109号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在使用专利文献1、2中记载的光造型装置制造造型物的过程中，在各固化树脂层的外侧存在未固化的树脂液。在该状态下，通过涂覆机，使供给到各固化树脂层的外侧的未固化树脂液上的新的光固化树脂液在固化树脂层上延展。但是，由于无法保持未固化树脂液的形状，随着造型物的高度增加，难以通过涂覆机使供给至未固化树脂液上的新的光固化树脂液在固化树脂层上延展。因此，难以在高度方向上制造大型造型物。

本发明目的是提供能够易于在高度方向上制造大型造型物的光造型装置和光造型方法。

解决问题的技术方案

(1)本发明一个方式的光造型装置是通过将固化组合物层在上下方向上层叠从而制造立体的造型物的光造型装置，包括：造型台，具有造型面；辅助台，与造型台相邻设置；相对移动单元，使造型台和辅助台中的一个相对于另一个在上下方向上相对移动；供给单元，向辅助台上供给光固化组合物；延展部件，将通过供给单元供给至辅助台上的光固化组合物延展至造型台的造型面上或固化组合物层上；以及曝光装置，通过将造型台的造型面上的光固化组合物曝光从而形成固化组合物层。

在该光造型装置中，向与造型台相邻设置的辅助台上供给光固化组合物。使造型台和辅助台中的一个相对于另一个在上下方向上相对移动。通过延展部件，将供给至辅助台上的光固化组合物延展至造型台的造型面上或固化组合物层上。通过曝光装置，将造型台的造型面上的光固化组合物曝光从而形成固化组合物层。

根据该结构，即使在固化组合物层的层叠数较多的情况下，通过使辅助台的高度与造型台最上部的固化组合物层高度保持一致，能够将光固化组合物从辅助台上延展至固化组合物层上。由此，能够易于在高度方向上制造大型造型物。

(2)供给单元也可以包括分配器，该分配器具有以注射器方式将光固化组合物向辅助台上喷出的喷出孔。在这种情况下，能够易于调节供给至辅助台上的光固化组合物的量。

(3)供给单元也可以还包括盖部件，该盖部件在分配器要供给光固化组合物的待机位置封闭分配器的喷出孔。在这种情况下，能够易于防止光固化组合物从喷出孔泄露。由此，能够降低光固化组合物的消耗量。

(4)供给单元也可以还包括温度调节部件，该温度调节部件安装于分配器，调节光固化组合物的温度。在这种情况下，能够适当地保持光固化组合物的粘度等物性。

(5)可以包括具有缠绕有长条状铺设材料的卷筒的铺设材料供给单元，铺设材料供给单元设置为能够从卷筒中拉出一部分铺设材料，以使铺设材料覆盖造型台的造型面，延展部件将供给至辅助台的光固化组合物延展到造型面上的铺设材料上。

在这种情况下，能够保护造型台的造型面。另外，能够易于从造型面上取出造型物。并且，由于能够连续地将铺设材料从卷筒中拉出，无需在每次制造造型物时准备与造型台的造型面相对应的铺设材料。由此，可提高光造型装置的方便性。

(6)光造型装置还可以包括将铺设材料保持在造型台的造型面的铺设材料保持单元。在这种情况下，能够防止铺设材料从造型面剥离。

(7)造型台还可以具有在造型面开口的一个或多个吸引孔，铺设材料保持单元通过造型台的一个或多个吸引孔来吸引铺设材料，从而将铺设材料保持在造型面。在这种情况下，能够通过简单的结构将铺设材料保持在造型台的造型面。

(8)辅助台也可以具有将铺设材料按压于造型台的按压部。在这种情况下，可防止铺设材料在造型面上错位。

(9)光造型装置可以还包括去除附着在延展部件上的光固化组合物的清洁单元。在这种情况下，可保持延展部件的清洁。由此，能够防止附着在延展部件上的不需要的光固化组合物滴落到造型台的造型面上或固化组合物层上。

(10)清洁单元可以还包括：杯状部件，在延展部件延展光固化组合物之后，接近或接触延展部件；以及吸引装置，将附着于延展部件上的光固化组合物吸引至杯状部件内。在这种情况下，能够通过简单的结构去除附着于延展部件的光固化组合物。

(11)本发明的其他方式的光造型方法是通过将固化组合物层在上下方向层叠来制造立体的造型物的光造型方法，包括：向与造型台相邻设置的辅助台上供给光固化组合物的步骤；使造型台和辅助台的一个相对于另一个在上下方向上相对移动的步骤；将供给至辅助台上的光固化组合物通过延展部件延展至造型台的造型面上或固化组合物层上的步骤；以及将造型台的造型面上的光固化组合物通过曝光装置曝光从而形成固化组合物层的步骤。

根据该光造型方法，将光固化组合物供给至与造型台相邻设置的辅助台上。使造型台和辅助台中的一个相对于另一个在上下方向上相对移动。将供给至辅助台上的光固化组合物通过延展部件延展至造型台的造型面上或固化组合物层上。将造型台的造型面上的光固化组合物通过曝光装置曝光，从而形成固化组合物层。

根据该方法，即使固化组合物层的层叠数较多，通过使辅助台的高度与造型台最上部的固化组合物层的高度保持一致，能够将光固化组合物从辅助台上延展至固化组合物层上。由此，能够易于在高度方向上制造大型造型物。

(12)供给光固化组合物的步骤也可以包括从注射器式分配器的喷出孔将固化组合物向造型台上喷出。在这种情况下，能够易于调节供给至辅助台的光固化组合物的量。

发明效果

根据本发明，能够易于在高度方向上制造大型造型物。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的光造型装置的示意立体图。

图2是图1的光造型装置的示意侧视图。

图3是表示材料供给单元的构成和操作的示意正面图。

图4是表示辅助台单元、造型台单元和铺设材料供给单元的构成的示意侧视图。

图5是造型台的俯视图。

图6是表示涂覆机单元的构成的示意正面图。

图7是表示曝光装置的构成的模式图。

图8是表示控制装置的构成的框图。

图9是表示在制造造型物的造型处理中、通过图8的主控制部进行控制的流程图。

图10是表示在制造造型物的造型处理中、通过图8的主控制部进行控制的流程图。

图11是表示造型处理中光造型装置的操作的模式图。

图12是用于说明根据本实施方式的光造型装置的效果的图。

图13是用于说明比较例中的光造型装置的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的一个实施方式的光造型装置和光造型方法。

(1)光造型装置的整体构成

图1是本发明的一个实施方式的光造型装置的示意立体图。图2是图1的光造型装置100的示意侧视图。在图1和图2中，如箭头所示，将在水平面内相互正交的方向称为X方向和Y方向，将垂直方向称为Z方向。这也同样适用于此后的附图。如图1和图2所示，光造型装置100包括材料供给单元10、辅助台单元20、造型台单元30、涂覆机单元40、铺设材料供给单元50、曝光装置60和控制装置70。

造型台单元30包括矩形的造型台31和驱动装置32。造型台31具有与X方向平行的一对边311、312、与Y方向平行的另一对边313、314、以及与Z方向垂直的上表面。造型台31的上表面是制造造型物的造型面31a。该造型台31保持为能够通过驱动装置32在Z方向上移动。

辅助台单元20包括在X方向上延伸的辅助台(涂覆工作台)21和驱动装置22。辅助台21设置于造型台31的边312的一侧，具有与X方向平行的边211。该辅助台21保持为能够通过驱动装置22在Z方向上移动。另外，在辅助台21的下表面形成有将铺设材料供给单元50的铺设材料相对于造型台31按压的按压部21a。辅助台21具有朝向铺设材料的送出方向变尖的楔形截面。由此，辅助台21不会将铺设材料向下方卷入而能够通过按压部21a将铺设材料按压。

材料供给单元10包括一个或多个注射器式的分配器11、驱动装置12和盖部件15。在本示例中，设置有一个分配器11。分配器11具有沿Z方向延伸的圆柱形状，收纳有光固化组合物80。另外，在本示例中，盒式的光固化组合物80被填充在分配器11中。在这种情况下，能够易于进行分配器11内的光固化组合物80的更换和分配器11的清洁。

在分配器11的前端(下端)，形成有喷出光固化组合物80的喷出孔11a。驱动装置12保持分配器11能够在辅助台21的上方沿X方向移动。盖部件15在后面描述。如图2所示，从分配器11的喷出孔11a喷出的光固化组合物80堆积在辅助台21的上表面。

铺设材料供给单元50包括沿X方向延伸的膜卷51。膜卷51被设置在造型台31的边311的一侧。从膜卷51拉出的透明膜52作为铺设材料设置为覆盖造型台31的造型面31a。在以下的说明中，将由透明膜52覆盖的造型面31a简称为造型面31a。

涂覆机单元40如图1所示，包括沿X方向延伸的叶片状的涂覆机41和杯状部件43。涂覆机41通过驱动装置(未图示)被保持为能够在造型台31的上方沿Y方向移动。该造型台31通过从辅助台21的上方位置向造型台31的边312移动，将堆积在辅助台21上的光固化组合物80延展至造型台31的造型面31a上。杯状部件43在后面描述。

曝光装置60配置在造型台31的上方，通过将造型面31a上的光固化组合物80以所需形状曝光从而使其固化。以下，将固化后的光固化组合物80称作固化组合物层81(参照图2)。通过层叠固化成所需形状的多个固化组合物层81来制造造型物。

如图2所示，在造型台31的下方设置有铺设材料保持单元35。铺设材料保持单元35由吸引装置33和调压装置34构成，可将透明膜52保持在造型面31a上。

控制装置70在本示例中配置于造型台31的下方。控制装置70控制材料供给单元10、辅助台单元20、包括调压装置34的造型台单元30、涂覆机单元40和曝光装置60的操作。

(2)光造型装置的各部分详细构成

图3(a)、(b)是表示材料供给单元10的构成和操作的示意正面图。如图3(a)所示，材料供给单元10除了一个或多个分配器11、驱动装置12和盖部件15以外，还包括压缩装置13、调压装置14和温度调节部件16。驱动装置12以在X方向上延伸的方式设置于辅助台21的上方。驱动装置12包括例如致动器，从上方保持分配器11，使其能够在X方向上移动。

压缩装置13包括例如压缩机，从分配器11的上端向内部供给压缩气体(在本示例中是压缩空气)。由此，按压分配器11内部的光固化组合物80并从喷出孔11a向造型台31的上表面喷出。调压装置14包括例如压力调节器，调节从压缩装置13供给至分配器11的压缩气体的压力。由此，能够调节来自分配器11的光固化组合物80的喷出量。

盖部件15具有能够以平行于Y方向的旋转轴为中心旋转的圆柱形状，通过未图示的保持部件保持于辅助台21的X方向的一端附近。在盖部件15的上方设置有分配器11的待机位置。在分配器11处于待机位置时，通过盖部件15的外周面封闭分配器11的喷出孔11a。由此，能够保护分配器11的前端，并且，防止光固化组合物80从喷出孔11a泄露，降低光固化组合物80的消耗量。

盖部件15及其保持部件优选由具有挠性的材料构成。在这种情况下，更可靠地保护分配器11的前端。在分配器11内的喷出孔11a的上游也可以设置有防止光固化组合物80回流的止回阀。在这种情况下，可以在材料供给单元10中设置盖部件15。

温度调节部件16包括例如套式加热器，以覆盖分配器11的外周面的方式安装。温度调节部件16调节收纳在分配器11的内部的光固化组合物80的温度。由此，适当地保持光固化组合物80的粘度等物性，分配器11能够高效地将光固化组合物80喷出。

光造型装置100中设置有空调机，当光造型装置100整体调节温度时，也可以在材料供给单元10不设置温度调节部件16。或者，在图1的辅助台21、造型台31和涂覆机41的局部或整体设置橡胶加热器等温度调节部件的情况下，也可以在材料供给单元10中不设置温度调节部件16。

在操作材料供给单元10时，通过压缩装置13向分配器11的内部供给压缩气体，并且，通过驱动装置12使分配器11从待机位置朝向辅助台21的X方向的另一端移动。由此，如图3(b)所示，光固化组合物80从分配器11喷出，以在X方向上延伸的方式以大致均匀的厚度堆积在辅助台21上。

在分配器11移动至辅助台21的X方向的另一端之后，停止通过压缩装置13进行的压缩空气的供给。由此，停止从分配器11喷出光固化组合物80。之后，通过驱动装置12使分配器11回到待机位置。在分配器11从待机位置开始移动时以及回到待机位置时，如图3(a)的箭头所示，盖部件15以旋转轴为中心旋转。由此，平稳地进行分配器11从盖部件15的脱离和分配器11与盖部件15的接触。

在上述的构成中，待机位置仅设置于辅助台21的X方向的一端附近，但本发明不限于此。待机位置也可以设置于辅助台21的X方向的两端附近。在这种情况下，分配器11向辅助台21喷出光固化组合物80时，无需在X方向上往复移动，只要从任意一个待机位置移动至另一待机位置即可。因此，能够高效地将光固化组合物80供给至辅助台21。在该结构中，也可以在辅助台21的X方向的一端附近和另一端附近分别配置两个盖部件15。

图4是表示辅助台单元20、造型台单元30和铺设材料供给单元50的构成的示意侧视图。在图4中，表示了造型台31的示意截面。图5是造型台31的示意俯视图。

如图4所示，辅助台单元20除了辅助台21和驱动装置22之外，还包括压缩装置23和调压装置24。驱动装置22包括例如能够在Z方向上伸缩的气缸，沿未图示的引导部件保持辅助台21能够在Z方向上移动。

压缩装置23包括例如压缩机，将气体供给至驱动装置22，并且，将气体从驱动装置22排出。由此，被保持于驱动装置22的辅助台21在规定的范围内沿Z方向(上下方向)移动。调压装置24包括例如压力调节器，调节从压缩装置23供给至驱动装置22的气体的压力。由此，调整辅助台21的Z方向的移动量、移动速度和位置。

在比造型台31的造型面31a更靠近上方的高度处设置有辅助台21的待机位置。操作辅助台单元20时，辅助台21通过驱动装置22从待机位置向与造型面31a相同的高度移动。之后，开始造型物的制造。辅助台21随着造型物的制造工序的行进，通过驱动装置22向上方对应移动规定的移动量。这里，规定的移动量是指被制造的造型物的各固化组合物层81的厚度，例如是5um至200um。

在本实施方式中，驱动装置22由气缸构成，但本发明不限于此。驱动装置22也可以由例如电动机和滚珠螺杆构成。在这种情况下，在辅助台单元20中不设置压缩装置23和调压装置24。

铺设材料供给单元50包括将长条状的透明膜52作为铺设材料卷绕成圆筒状的膜卷51。在本实施方式中，铺设材料由聚对苯二甲酸乙二醇酯、离聚物、聚氯乙烯或聚碳酸酯等合成树脂形成。但不限于此，铺设材料也可以由石英玻璃或钠钙玻璃等玻璃材料形成，也可以由铝或钢等金属材料形成，也可以由木材或纸等形成。

光造型装置100的使用人从膜卷51中沿Y方向对应拉出规定的长度的透明膜52，配置在造型面31a上。当辅助台21的上表面与造型台31的造型面31a位于同一高度时，可通过辅助台21的边211和造型台31的边311夹持透明膜52。由此，透明膜52保持在Y方向上的位置。

根据该结构，能够通过透明膜52保护造型台31的造型面31a。另外，能够易于从造型面31a上取出造型物。并且，由于能够将透明膜52从膜卷51连续地拉出，无需在每次造型物制造时准备与造型台31的造型面31a相对应的透明膜52。由此，提高光造型装置100的方便性。

在本实施方式中，使用人手动在造型面31a上配置透明膜52，但本发明不限于此。例如，也可以在回转轴上安装用于使膜卷51旋转的电动机，通过由图1的控制装置70控制电机来自动地在造型面31a上配置透明膜52。在这种情况下，控制装置70在开始制造造型物之前，通过控制电机从膜卷51中拉出规定长度的透明膜52。

由于膜卷51的直径随着透明膜52抽出而变小，因此，可以基于膜卷51的直径与电动机的旋转角度计算出从膜卷51拉出的透明膜52的长度。例如，当膜卷51的直径为100mm时，为了将透明膜52拉出1mm，可以控制膜卷51旋转1/50rad。

造型台单元30的驱动装置32包括例如电动机和滚珠螺杆，保持造型台31能够从下方沿Z方向移动。在造型台31中，形成有在Z方向上贯通的一个或多个通孔31h。在图5中，仅图示了16个通孔31h。

吸引装置33包括例如真空泵，通过造型台31的一个或多个通孔31h来吸引造型面31a上的透明膜52。由此，透明膜52被吸附保持在造型面31a上。调压装置34包括例如压力调节器，可调节吸引装置33对透明膜52的吸引压力。如上所述，将透明膜52保持在造型面31a上的铺设材料保持单元35由吸引装置33和调压装置34构成。

在本实施方式中，铺设材料保持单元35包括吸引装置33和调压装置34，但本发明不限于此。铺设材料保持单元35也可以包括例如粘合带。在这种情况下，透明膜52通过粘合带粘贴保持在造型面31a上。或者，铺设材料保持单元35也可以包括例如虎钳或夹头等固定部件。在这种情况下，透明膜52通过固定部件夹持保持在造型面31a上。

图6是表示涂覆机单元40的构成的示意正面图。如图6所示，涂覆机单元40除了涂覆机41和杯状部件43之外，还包括驱动装置42、驱动装置44、吸引装置45和调压装置46。涂覆机41具有与X方向平行的下端41a和从下端41a向斜上方倾斜的倾斜面41b。驱动装置42被设置于造型台31的上方。该驱动装置42包括例如致动器，从上方保持涂覆机41，使其能够在Y方向上移动。

杯状部件43具有上部开口，配置在隔着造型台31与辅助台21相对的位置处。在造型台31的边312的一侧设置有涂覆机41的待机位置。杯状部件43设置为上部开口接近位于待机位置的涂覆机41的下端41a。驱动装置44沿X方向延伸设置，配置于隔着造型台31与助台21相对的位置处。驱动装置44包括例如致动器，从下方保持杯状部件43，使其能够在X方向上移动。

吸引装置45与杯状部件43的底面连接。吸引装置45包括例如真空泵，吸引杯状部件43内部。调压装置46包括例如压力调节器，调整吸引装置4的吸引压力。通过杯状部件43、驱动装置44、吸引装置45和调压装置46构成清洁涂覆机41的清洁单元47。

在操作涂覆机单元40时，通过驱动装置42将涂覆机41从待机位置沿Y方向移动至图1的辅助台21的上方。此时，辅助台21稍微向下方移动使得辅助台21上的光固化组合物80(图2)不与涂覆机41接触。涂覆机41移动至辅助台21的上方之后，辅助台21向上方移动，直至涂覆机41与光固化组合物80接触。

接着，通过驱动装置42使涂覆机41沿Y方向移动至待机位置，使得将辅助台21上的光固化组合物80延展至造型台31的造型面31a上。由此，光固化组合物80以大致均匀的厚度涂覆在造型面31a上。以下，用于将辅助台21上的光固化组合物80通过涂覆机41延展至造型面31a上的一系列操作称为重涂。

返回至待机位置的涂覆机41的下端41a接近杯状部件43的上部。在此状态下，杯状部件43通过驱动装置44在X方向上往复移动，并且，通过吸引装置45吸引杯状部件43内部。由此，将附着在涂覆机41下部的光固化组合物80回收到杯状部件43内，清洁涂覆机41。另外，通过吸引装置45进行吸引，回收到杯状部件43中的光固化组合物80被送至未图示的回收装置中。根据该结构，能够防止附着在涂覆机41上的不要的光固化组合物80滴落到造型台31的造型面31a上或光固化组合物80上。

在本实施方式中，在清洁单元47中设置有驱动装置44、吸引装置45和调压装置46，但本发明不限于此。也可以是杯状部件43的上部具有与涂覆机41的下部相对应的形状，杯状部件43的上部与接触涂覆机41的下部接触，并且，杯状部件43在X方向上往复移动。即使在这种情况下，也可以去除附着在涂覆机41的下部的光固化组合物80。由此，能够清洁涂覆机41。在该结构中，在清洁单元47中也可以不设置驱动装置44、吸引装置45和调压装置46。

图7是表示曝光装置60的构成的模式图。如图7所示，曝光装置60包括光源61、扫描装置62和聚光部件63，配置于造型台31的上方。光源61包括例如激光发射器，射出具有光固化组合物80的感光波长区域的波长的激光。光固化组合物80的感光波长区域为例如UVA区域(315nm至400nm)。

扫描装置62包括例如电控反射镜，将由光源61射出的光反射，并且，在造型面31a上沿X方向和Y方向进行扫描。聚光部件63将扫描装置62的反射光配置到光路上。聚光部件63包括例如fθ透镜，将光汇聚到造型面31a上。通过对造型面31a上的光固化组合物80以规定图案照射光，使光固化组合物80固化，形成固化组合物层81。

在本实施方式中，扫描装置62由电控反射镜构成，但本发明不限于此。扫描装置62也可以由电磁反射镜等其他可移动的反射镜构成。或者，扫描装置62也可以由能够通过NC(Numerically Controlled)台控制光的照射位置的多个反射镜或光纤等光学元件构成。或者，可以代替扫描装置62而使用形成有所希望的透光图案的掩膜部件。在这种情况下，通过非会聚光等平面状的光从光源61向掩膜部件照射，来进行统一的曝光处理。

图8是表示控制装置70的构成的框图。如图8所示，控制装置70包括主控制部70A和储存部70B。主控制部70A由例如CPU(中央处理单元)构成，进行光造型装置100的各种构成组件的控制和数据处理。储存部70B包括例如易失性储存器或硬盘，储存表示要制造的造型物的三维形状的形状数据和计算机程序。

主控制部70A包括四个驱动控制部71A至71D、四个压力控制部72A至72D、数据获取部73和扫描控制部74。主控制部70A通过执行储存在储存部70B中的计算机程序，实现驱动控制部71A至71D、压力控制部72A至72D、数据获取部73和扫描控制部74的功能。

驱动控制部71A控制用于使图3的分配器11沿X方向移动的驱动装置12的操作。驱动控制部71B控制用于使图1的造型台31沿Z方向移动的驱动装置32的操作。驱动控制部71C控制用于使图6的涂覆机41沿Y方向移动的驱动装置42的操作。驱动控制部71D控制用于使图6的杯状部件43沿X方向移动的驱动装置22的操作。

压力控制部72A控制压缩装置13的操作，以使得从图3的分配器11喷出光固化组合物80，并且，控制调压装置14的操作，以使得调节其喷出量。压力控制部72B控制压缩装置23的操作，以使得将图4的辅助台21在Z方向上移动，并且，控制调压装置24的操作，以使得调节其移动量、移动速度和位置。

压力控制部72C控制吸引装置33的操作，以使得吸引图4的透明膜52并将其保持在造型面31a上，并且，控制调压装置34的操作，以使得调节其吸引压力。压力控制部72D控制吸引装置45的操作，以使得吸引光固化组合物80从而清洁图6的涂覆机41，并且，控制调压装置46的操作，以使得调节其吸引压力。

数据获取部73基于储存在储存部70B中的形状数据，获取表示造型物的上下方向上每个位置的截面形状的一个或多个截面数据。扫描控制部74控制图7的扫描装置62的操作，以使得在通过数据获取部73所获取的各截面数据显示的截面形状上曝光光固化组合物80。

(3)造型处理

图9和图10是表示在制造造型物的造型处理中、通过图8的主控制部70A进行控制的流程图。图11是表示表示造型处理中光造型装置100的操作的模式图。参照图8的控制装置70、图9和图10的流程图以及图11的光造型装置100来说明通过主控制部70A进行的造型处理。

首先，主控制部70A基于储存于储存部70B中的造型物的形状数据获取n个截面数据(n为1以上的整数)(步骤S1)。这里，各截面数据表示各固化组合物层81的平面形状。按照从下到上的顺序分别对获取的n个截面数据分配从1至n的固定标号。第一截面数据对应于最下面的固化组合物层81，第n截面数据对应于最上面的固化组合物层81。接下来，主控制部70A将表示层叠数的变量i的值设置为1(步骤S2)。步骤S1和S2的处理可以在后述步骤S7之前的任何时刻执行。

接着，主控制部70A如图11(a)所示，将光造型装置100设定为待机状态(步骤S3)。具体地，主控制部70A将分配器11、辅助台21和涂覆机41移动至各自的待机位置。这里，主控制部70A可以调整造型台31的Z方向上的位置。之后，使用人将足够长的透明膜52从膜卷51中拉出，配置于造型面31a上。

主控制部70A通过铺设材料保持单元35将配置于造型面31a上的透明膜52吸附保持到造型面31a上(步骤S4)。接着，主控制部70A如图11(b)所示，通过分配器11将光固化组合物80喷出至辅助台21上(步骤S5)。另外，主控制部70A将辅助台21移动至下方(步骤S6)。由此，透明膜52被辅助台21的按压部21a按压，防止透明膜52在造型面31a上错位。

接着，主控制部70A判定变量i的值是否为n(步骤S7)。在变量i的值不为n的情况下，主控制部70A如图11(c)所示，通过涂覆机41进行重涂(步骤S8)。之后，主控制部70A通过分配器11在辅助台21上喷出光固化组合物80(步骤S9)。另外，主控制部70A通过杯状部件43清洁涂覆机41(步骤S10)。然后，主控制部70A通过曝光装置60并根据第i截面数据曝光光固化组合物80(步骤S11)。

如图11(d)所示，同时执行步骤S9至S11的处理。由此，保持涂覆机41的清洁，并且，形成与第i截面数据相对应的固化组合物层81。另外，为了形成与下一个截面数据相对应的固化组合物层81，在辅助台21上准备光固化组合物80。

接下来，主控制部70A将变量i的值对应增加1(步骤S12)。另外，主控制部70A与固化组合物层81的厚度相对应地使辅助台21向上方移动(例如5um至200um)(步骤S13)。对于步骤S12、S13的处理，可以先执行其中的任意一个也可以同时执行。之后，主控制部70A返回步骤S7的处理。重复步骤S7至S13的处理，直到变量i的值变为n。由此，交替重复图11(c)、(d)的操作，直到形成固化组合物层81层叠至最上层的下一层的状态。

在步骤S7中，在变量i的值为n的情况下，主控制部70A进行重涂(步骤S14)。之后，主控制部70A通过杯状部件43清洁涂覆机41(步骤S15)。另外，主控制部70A通过曝光装置60根据第n截面数据将光固化组合物80曝光(步骤S16)。

由此，保持涂覆机41清洁，并且，形成最上层的固化组合物层81，在最上层的下一层的固化组合物层81上层叠固化组合物层81。由此，完成了造型物。最后，使用人从造型面31a上取出造型物。由此，主控制部70A结束造型处理。

(4)效果

图12(a)、(b)是用于说明本实施方式的光造型装置100的效果的图。在本实施方式的光造型装置100中，如图12(a)所示，通过分配器11向辅助台21上供给光固化组合物80。之后，辅助台21通过驱动装置22在上下方向上移动，以使辅助台21的上表面的高度与已形成的固化组合物层81的上表面的高度保持一致。

在此状态下，如图12(b)所示，将供给至辅助台21的光固化组合物80通过涂覆机41延展至造型台31的固化组合物层81上。通过曝光延展的光固化组合物80从而形成新的固化组合物层81。

根据该结构，即使固化组合物层81的层叠数较多，通过将辅助台21的高度调节到与造型台31上的最上部的固化组合物层81的高度保持一致，能够将光固化组合物80从辅助台21上延展至固化组合物层81上。由此，能够易于在高度方向上制造大型造型物。

图13是用于说明比较例中的光造型装置的图。在图13的光造型装置中，向造型台31上供给光固化组合物80，通过涂覆机41在造型台31上进行延展。之后，通过曝光光固化组合物80从而形成固化组合物层81。在固化组合物层81的外侧上，残存有未固化的树脂材料82。接着，向固化组合物层81的外侧供给新的光固化组合物80，通过涂覆机41涂布到固化组合物层81上。之后，通过使光固化组合物80曝光，在固化组合物层81上形成新的固化组合物层81。

通过重复同样的操作，制造由多个固化组合物层81组成的造型物。但是，由于无法保持各固化组合物层81的外侧的未固化树脂材料82的形状，随着造型物的高度变大，难以通过涂覆机41将供给至未固化树脂材料82上的新的光固化组合物80延展到固化组合物层81上。因此，难以在高度方向上制造大型造型物。

(5)其他的实施方式

(a)光造型装置100可以具有检测分配器11中的光固化组合物80的剩余量的功能。例如，可以针对分配器11设置测量自重的重量计。在这种情况下，预先测量光固化组合物80未被收纳在分配器11中时的重量W1以及规定量的光固化组合物80被收纳在分配器11中时的重量W2。如果重量计的测量重量为W3，则可以计算出残量百分率N＝(W3-W1)/(W2-W1)*100[％]。

另外，当算出的剩余量百分率N例如是20％以下时，可以输出表示剩余量较少的警告。作为警告的输出，包括例如由蜂鸣器等发出的警告声、由文字或图形等构成的警告显示、或者由灯等产生的警告显示。由此，能够防止由于固化组合物80的剩余量不足导致的造型的物制造不良。

(b)在上述实施方式中，在制造造型物时，辅助台21通过驱动装置22相对于造型台31在上下方向上移动，但本发明不限于此。在制造造型物时，造型台31也可以通过驱动装置32相对于辅助台21在上下方向上移动。

(6)权利要求的各构成要素与实施方式的各要素的对应关系

以下，对权利要求的各构成要素与实施方式的各要素的对应示例进行说明，但本发明不限于下述的示例。

在上述的实施方式中，固化组合物层81是固化组合物层的示例，光造型装置100是光造型装置的示例，造型面31a是造型面的示例，造型台31是造型台的示例。辅助台21是辅助台的示例，驱动装置22是相对移动单元的示例，光固化组合物80是光固化组合物的示例，材料供给单元10是供给单元的示例，涂覆机41是延展部件的示例。

曝光装置60是曝光装置的示例，喷出孔11a是喷出孔的示例，分配器11是分配器的示例，盖部件15是盖部件的示例，温度调节部件16是温度调节部件的示例。膜卷51是卷筒的示例，铺设材料供给单元50是铺设材料供给单元的示例，透明膜52是铺设材料的示例，铺设材料保持单元35是铺设材料保持单元的示例，通孔31h是吸引孔的示例。按压部21a是按压部的示例，清洁单元47是清洁单元的示例，杯状部件43是杯状部件的示例，吸引装置45是吸引装置的示例。

作为权利要求的各构成要素，也可以使用具有在权利要求中记载的结构或功能的其他各种要素。

工业实用性

本发明可以有效地适用于使用涂覆机的各种光造型。

Claims (12)

1.一种光造型装置，通过将固化组合物层在上下方向上层叠从而制造立体的造型物，其中，包括：

造型台，具有造型面；

辅助台，与所述造型台相邻设置；

相对移动单元，使所述造型台和所述辅助台中的一个相对于另一个在上下方向上相对移动；

供给单元，向所述辅助台上供给光固化组合物；

延展部件，将通过所述供给单元供给至所述辅助台的光固化组合物延展至所述造型台的造型面上或固化组合物层上；以及

曝光装置，通过将所述造型台的所述造型面上的光固化组合物曝光从而形成所述固化组合物层。

2.根据权利要求1所述的光造型装置，其中，

所述供给单元包括分配器，该分配器具有以注射器方式将光固化组合物向所述辅助台上喷出的喷出孔。

3.根据权利要求2所述的光造型装置，其中，

所述供给单元还包括盖部件，该盖部件在所述分配器要供给光固化组合物的待机位置封闭所述分配器的所述喷出孔。

4.根据权利要求2或3所述的光造型装置，其中，

所述供给单元还包括温度调节部件，该温度调节部件安装于所述分配器，调节光固化组合物的温度。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的光造型装置，其中，

包括铺设材料供给单元，该铺设材料供给单元具有缠绕有长条状铺设材料的卷筒，

所述铺设材料供给单元设置为能够从所述卷筒中拉出一部分铺设材料，以使铺设材料覆盖所述造型台的所述造型面，

所述延展部件将供给至所述辅助台的光固化组合物延展到所述造型面上的铺设材料上。

6.根据权利要求5所述的光造型装置，其中，

还包括将所述铺设材料保持在所述造型台的所述造型面的铺设材料保持单元。

7.根据权利要求6所述的光造型装置，其中，

所述造型台还具有在所述造型面开口的一个或多个吸引孔，

所述铺设材料保持单元通过所述造型台的所述一个或多个吸引孔来吸引铺设材料，从而将铺设材料保持在所述造型面。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的光造型装置，其中，

所述辅助台具有将所述铺设材料按压于所述造型台的按压部。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的光造型装置，其中，

还包括去除附着在所述延展部件上的光固化组合物的清洁单元。

10.根据权利要求9所述的光造型装置，所述清洁单元包括：

杯状部件，在所述延展部件将光固化组合物延展之后，接近或接触所述延展部件；以及

吸引装置，将附着在所述延展部件上的光固化组合物吸引至所述杯状部件内。

11.一种光造型方法，通过将固化组合物层在上下方向层叠从而制造立体的造型物，其中，包括：

向与造型台相邻设置的辅助台上供给光固化组合物的步骤；

使所述造型台和所述辅助台的一个相对于另一个在上下方向上相对移动的步骤；

将供给至所述辅助台上的光固化组合物通过延展部件延展至所述造型台的造型面上或固化组合物层上的步骤；以及

将所述造型台的所述造型面上的光固化组合物通过曝光单元曝光，从而形成所述固化组合物层的步骤。

12.根据权利要求11所述的光造型方法，其中，

供给所述光固化组合物的步骤包括从注射器式分配器的喷出孔将光固化组合物向所述造型台上喷出。