JP2015033825A - ３次元造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高品質の３次元物体を造形することができる３次元造形装置を提供する。【解決手段】３次元造形装置１は、液体の光硬化性樹脂２３を収容する槽１２と、槽１２が載置され、光を通過させる光通過部２１を有する台１１と、台１１の下方に配置され、光源３１を有し、光通過部２１を通じて光源３１からの光を光硬化性樹脂２３に照射する光学装置１４と、槽１２の上方において昇降自在に設けられ、下降したときに槽１２内の光硬化性樹脂２３に浸漬し、上昇するときに、硬化した光硬化性樹脂２３を吊り上げるホルダ１３とを備える。槽１２の前後方向の長さＬ３は、ホルダ１３の前後方向の長さＬ１よりも長い。ホルダ１３の前後方向の中央１３Ｃは槽１２の前後方向の中央１２Ｃよりも後方に位置し、かつ、槽１２の前端１２ｆとホルダ１３の前端１３ｆとの前後方向長さＬ２は、ホルダ１３の前後方向長さＬ１以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、３次元造形装置に関する。

従来から、槽内に収容された液体の光硬化性樹脂に光を照射し、この光硬化性樹脂を硬化させることによって３次元物体を造形する３次元造形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種の３次元造形装置は、開口が形成された台と、台の上に載置された槽と、槽の上方に配置された昇降自在なホルダとを備える。台の下方には、光を照射する光源およびミラー等を有する光学系が配置されている。光源から照射された光は、ミラーで反射され、台の開口を通じて槽内の光硬化性樹脂に照射される。槽内の光硬化性樹脂のうち、光が照射された部分は硬化する。光の照射位置を制御することにより、硬化する樹脂の位置を適宜変更することができ、硬化後の樹脂により所望の断面形状を形成することができる。ホルダを順次上昇させることにより、所望の断面形状が下方に向かって連続的に形成される。これにより、硬化後の光硬化性樹脂によって所望の３次元物体が造形される。

３次元物体の造形（以下、単に３次元造形という）の際には、光が外部に漏れないように、台の上には槽およびホルダを覆うカバーが配置される。特許文献１に記載された３次元造形装置では、槽（特許文献１では、トラフと称する）の平面視面積が小さく抑えられ、そのため、カバーが小型化されている。それにより、装置の小型化が図られている。

特開２００３−３９５６４号公報

ところで、ホルダを順次上昇させることにより物体を一層毎に造形していく上記３次元造形装置では、ホルダを上昇させたときに、ホルダによって引き上げられた硬化後の光硬化性樹脂の下方に、次の層を形成することになる液体の光硬化性樹脂を迅速かつ安定して供給することが重要となる。特許文献１に記載された３次元造形装置では、平面視において、槽はホルダ（特許文献１では、キャリアプラットフォームと称する）よりも若干大きい程度であり、槽の平面視面積は小さい。そのため、槽の平面視面積が大きい場合に比べて、液体の光硬化性樹脂は槽内において流動しにくい。そのため、ホルダを引き上げたときに、硬化後の光硬化性樹脂の下方には、既に若干の光が照射されて多少劣化した液体の光硬化性樹脂が残りやすく、光が照射されていない新鮮な光硬化性樹脂は供給されにくい。よって、３次元造形の品質が低下するおそれがあり、３次元物体を所望通りに造形しにくい場合があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高品質の３次元物体を造形することができる３次元造形装置を提供することである。

本発明に係る３次元造形装置は、液体の光硬化性樹脂を収容する槽と、前記槽が載置され、前記光硬化性樹脂に照射する光を通過させる光通過部を有する台と、前記台の下方に配置され、光を発する光源を少なくとも有し、前記光通過部を通じて前記光源からの光を前記槽内の前記光硬化性樹脂に照射する光学装置と、前記槽の上方において昇降自在に設けられ、下降したときに前記槽内の光硬化性樹脂に浸漬し、上昇するときに、前記光が照射されて硬化した前記光硬化性樹脂を吊り上げるホルダと、を備える。前記槽の所定方向の長さは、前記ホルダの前記所定方向の長さよりも長い。前記所定方向を前後方向としたときに、前記ホルダの前後方向の中央は前記槽の前後方向の中央よりも後方に位置し、かつ、前記槽の前端と前記ホルダの前端との前後方向長さは、前記ホルダの前後方向長さ以上である。

前記３次元造形装置によれば、槽の前端とホルダの前端との前後方向長さは、ホルダの前後方向長さ以上である。槽はホルダよりも前方に大きく延びており、槽の平面視面積が大きい。よって、槽内において、液体の光硬化性樹脂は流動しやすい。ホルダが上昇したときに、硬化後の光硬化性樹脂の下方には、光が照射されていない新鮮な光硬化性樹脂が供給されやすい。したがって、３次元造形の品質を向上させることができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記台上に配置され、前記ホルダを昇降自在に支持する支柱を備えている。前記ホルダは前記支柱の前方に配置されている。

上記態様によれば、支柱はホルダの後方に配置されるので、支柱とホルダよりも前方に延びる槽との干渉を防止することができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記槽、前記ホルダ、および前記支柱を覆うカバーを備えている。前記カバーは、前下がりに傾斜する上壁を備えている。

槽が前方に延長されていると、槽等を覆うカバーは大型化する傾向にある。しかし、上記態様によれば、カバーの上壁は前下がりに傾斜している。そのため、カバーの上壁が水平に延びている場合に比べて、カバーの大型化を抑制することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記光学装置の前記光源は、前記ホルダよりも前方に配置され、かつ、前記光源の後端部は前記槽の下方に配置されている。

槽が前方に延長されると、槽の下方（特に、槽の前部の下方）にスペースの余裕が生まれる。上記態様によれば、余裕スペースを光源の設置スペースとして有効活用することができる。したがって、３次元造形装置の大型化を抑制することができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記光通過部は、前記台に形成された開口であり、前記開口は、平面視において、前記ホルダよりも前後方向および左右方向に大きい。前記ホルダは、平面視において、前記開口の周縁よりも内側に配置されている。

上記態様によれば、光源からの光は、開口を通過してホルダ付近の光硬化性樹脂に照射され易くなる。よって、所望の３次元物体を容易に造形することができる。なお、開口が大きいと、ホルダ付近以外の光硬化性樹脂にも光が照射されるおそれが高くなり、ホルダ付近に新鮮な光硬化性樹脂が供給されにくくなるおそれがある。しかし、槽内の光硬化性樹脂は流動性が良好なので、ホルダ付近には、光が照射されていない新鮮な光硬化性樹脂が供給されやすくなる。したがって、開口が大きくても、高品質の３次元物体を造形することができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記槽の底面の前部が前記槽の底面の後部よりも上方に配置されるように前記槽を傾斜させる傾斜装置を備えている。

槽が前方に延長されている場合、槽内の光硬化性樹脂の量が少なくなると、硬化した光硬化性樹脂の下方に液体の光硬化性樹脂が供給されにくくなるという課題がある。しかし、上記態様によれば、槽内の光硬化性樹脂の量が少ない場合、傾斜装置によって槽を後側に傾けることができるため、槽内の光硬化性樹脂は槽の後部に溜まる。よって、槽内の光硬化性樹脂の量が少ない場合であっても、硬化した光硬化性樹脂の下方に液体の光硬化性樹脂を良好に供給することができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記台、前記光学装置、および前記ホルダを支持するケースを備えている。前記傾斜装置は前記ケースを傾斜させるように構成されている。

槽は台の上に載置されているので、台を傾斜させることにより、槽を傾斜させることができる。上記態様によれば、ケースを傾斜させるという簡単な方式により、槽を傾斜させることができる。簡単な構成により、前記傾斜装置を得ることができる。なお、槽の傾斜に伴ってホルダも傾斜するが、光学装置も傾斜するので、３次元造形の品質が低下することはない。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記光源は、レンズを有し、後方に向かって光を照射するプロジェクタからなっている。前記プロジェクタの後方に配置され、前記プロジェクタからの光を前記台の前記光通過部に向けて反射させるミラーを備えている。側面視において、前記レンズの光軸は、前記ミラーの中心よりも下方に位置する。

プロジェクタからの光は、レンズの光軸から若干上方に向かって照射されやすい。上記態様によれば、レンズの光軸がミラーの中心よりも下方に位置するので、プロジェクタからの光をミラーに照射し易くなる。そのため、ミラーで反射した光を台の光通過部に導きやすくなり、槽内の光硬化性樹脂に光を良好に照射させやすくなる。よって、３次元造形の品質を向上させることができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記レンズの下端と前記ミラーの下端とは、略同じ高さである。

上記態様によれば、プロジェクタからの光をミラーに照射し易くなる。よって、ミラーで反射した光を台の光通過部に導きやすくなり、３次元造形の品質を向上させることができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記槽は、前記台上に載置された際に、一部が前記光通過部の上方に位置する底板を有する。前記底板の後部が前記光通過部を覆うようにして前記槽が前記台上に載置される状態を第１の状態とし、前記第１の状態から前記槽の前後を入れ替え、前記底板の前部が前記光通過部を覆うようにして前記槽が前記台上に載置された状態を第２の状態としたとき、前記第１の状態において、前記底板のうち前記光通過部の上方に位置する部分は、前記第２の状態では、前記光通過部の上方から外れた部分に位置する。

槽が第１の状態のように台上に載置された状態で、槽の同じ箇所に光源からの光を長期間にわたって照射すると、槽の一部が部分的に経年劣化して白濁するおそれがある。槽内の光硬化性樹脂は、槽を通過する光に照射されるので、槽が白濁すると、槽内の光硬化性樹脂に光を良好に照射することが難しくなる。しかし、上記態様によれば、槽を第１の状態から槽の前後を入れ替えた第２の状態にして使用することができる。槽の白濁した部分が光通過部の上方から外れた部分に位置する。したがって、槽の一部が白濁したとしても、その槽を使って３次元造形を良好に行うことが可能である。

本発明によれば、高品質の３次元物体を造形することができる３次元造形装置を提供することができる。

３次元造形装置の縦断面図である。 ３次元造形装置の平面図である。 ３次元造形装置を後側に傾けた状態における、３次元造形装置の縦断面図である。 図４（ａ）は、台に槽が載置された状態の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の槽の前と後とを入れ替えた状態を示している。

以下、本発明の実施形態に係る３次元造形装置について説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。

図１は、本実施形態に係る３次元造形装置１の縦断面図である。図２は、３次元造形装置１の平面図である。なお、以下の説明においては、図１の左、右をそれぞれ３次元造形装置１の前、後とする。また、図２の上、下をそれぞれ３次元造形装置１の左、右とする。図１等において、符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれ前、後、左、右を示している。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、３次元造形装置１の設置態様を何ら限定するものではない。図１に示すように、３次元造形装置１は、台１１と、槽１２と、ホルダ１３と、光学装置１４とを備えている。

台１１には、開口２１が形成されている。開口２１は、後述する光硬化性樹脂２３に照射する光を通過させる部位である。開口２１の形状は特に限定されない。本実施形態では、図２に示すように、開口２１は平面視矩形状に形成されている。開口２１は、光通過部の一例である。

図１に示すように、槽１２は、台１１上に載置される。槽１２は、台１１に取り付け可能に配置されている。図２に示すように、槽１２は、台１１に載置された状態において、台１１の開口２１を覆っている。図１に示すように、槽１２は、液体の光硬化性樹脂２３を収容する。光硬化性樹脂２３とは、光を照射することによって硬化することが可能な樹脂のことである。図２に示すように、槽１２は、平面視略矩形状の容器である。槽１２は、平面視矩形状の底板と、底板の左端部、右端部、前端部、後端部からそれぞれ起立した左側板、右側板、前側板、後側板とを備えている。槽１２の底板は、槽１２が台１１上に載置された際に、一部が台１１の開口２１の上方に位置している。ここでは、槽１２の底板の後部が開口２１の上方に位置している。槽１２のうち少なくとも底板は、光を透過させることのできる材料、例えば透明な樹脂またはガラス等で形成されている。本実施形態では、槽１２は透明なアクリル樹脂で形成されている。なお、槽１２の底板の表面には、光硬化性樹脂２３が固着してしまうことを抑制する層が設けられていてもよい。例えば、槽１２の底板の表面には、シリコン層が設けられていてもよい。

図１に示すように、ホルダ１３は、槽１２の上方に配置されている。ここでは、図２に示すように、ホルダ１３は、台１１の開口２１の上方に配置されている。ホルダ１３の形状は特に限定されないが、ここでは開口２１と同様、平面視矩形状に形成されている。ホルダ１３は、昇降自在な部材である。図１に示すように、ホルダ１３は、後述する光源装置１４のプロジェクタ３１からの光が照射されて硬化した光硬化性樹脂２３を引き上げる。ホルダ１３は、下降したときに槽１２内の光硬化性樹脂２３に浸漬するように構成されている。また、ホルダ１３は、上昇するときに、光が照射されて硬化した光硬化性樹脂２３を吊り上げるように構成されている。本実施形態では、台１１には、上下方向に延びた支柱４１が設けられている。支柱４１の前方には、スライダ４２が取り付けられている。スライダ４２は、支柱４１に沿って昇降自在であり、モータ（図示せず）によって上方または下方に駆動される。ここでは、ホルダ１３は、昇降自在なスライダ４２に取り付けられている。ホルダ１３は、上記モータによって上方または下方に駆動される。支柱４１は、スライダ４２を介して、ホルダ１３を昇降自在に間接的に支持している。ただし、支柱４１はホルダ１３を直接的に支持していてもよい。ホルダ１３は支柱４１の前方に配置されている。

次に、ホルダ１３と槽１２と台１１の開口２１との詳しい位置関係について説明する。なお、ホルダ１３は前後に移動不能であってもよいが、前後に移動可能になっていてもよい。その場合、以下に説明する位置関係は、ホルダ１３が最も後側に位置する場合の位置関係を意味するものとする。また、ホルダ１３は左右に移動不能であってもよいが、左右に移動可能になっていてもよい。その場合、以下に説明する位置関係は、ホルダ１３が左右の中央に位置する場合の位置関係を意味するものとする。

図１に示すように、槽１２の前後方向の長さＬ３は、ホルダ１３の前後方向の長さＬ１よりも長い。本実施形態では、槽１２の前後方向の長さＬ３は、ホルダ１３の前後方向の長さＬ１の２倍以上である。ホルダ１３の前端１３ｆは槽１２の前端１２ｆよりも後方に位置している。ホルダ１３の後端１３ｂは槽１２の後端１２ｂよりも前方に位置している。ホルダ１３の前後方向の中央１３Ｃは、槽１２の前後方向の中央１２Ｃよりも後方に位置している。槽１２は、ホルダ１３よりも前方に延びている。図２に示すように、槽１２は、ホルダ１３よりも左方および右方にも若干延びている。図１に示すように、槽１２の前端１２ｆとホルダ１３の前端１３ｆとの前後方向の長さＬ２は、ホルダ１３の前端１３ｆとホルダ１３の後端１３ｂとの前後方向の長さ（言い換えると、ホルダ１３の前後方向の長さ）Ｌ１よりも長い。ただし、槽１２の前端１２ｆとホルダ１３の前端１３ｆとの前後方向の長さＬ２は、ホルダ１３の前後方向の長さＬ１と等しくてもよい。

図２に示すように、台１１の開口２１は、平面視において、ホルダ１３よりも前後方向および左右方向に大きい。また、ホルダ１３は、平面視において、開口２１の周縁よりも内側に配置されている。

図１に示すように、光学装置１４は、台１１の下方に配置されている。光学装置１４は、槽１２内の液体の光硬化性樹脂２３に光を照射する装置である。本実施形態では、光学装置１４は台１１の下方に設けられたケース２５に収容されている。光学装置１４は、プロジェクタ３１と、ミラー３２とを備えている。

プロジェクタ３１は光を発する光源の一例である。ただし、光学装置１４の光源はプロジェクタ３１に限定される訳ではない。本実施形態では、プロジェクタ３１は、台１１の前部の下方に配置されている。プロジェクタ３１は、レンズ３４を備えている。レンズ３４は、プロジェクタ３１の後部に配置されている。レンズ３４を通じて前方から後方に向かって光が発せられる。プロジェクタ３１の投光方向は特に限定されない。ここでは、プロジェクタ３１から発せられる光は、レンズ３４の光軸Ａを通る水平面の下方よりも上方に多く照射される。

本実施形態では、プロジェクタ３１には、制御装置３５が接続されている。制御装置３５は、プロジェクタ３１から発せられる光を制御する。例えば、制御装置３５は、プロジェクタ３１から発せられる光の波長帯域、光の形状および光を発するタイミングなどを制御する。制御装置３５の構成は特に限定されない。例えば、制御装置３５は、コンピュータであり、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）と、ＣＰＵが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭと、ＲＡＭなどを備えていてもよい。

次に、プロジェクタ３１の設置位置について詳しく説明する。図１に示すように、プロジェクタ３１は、ホルダ１３よりも前方に配置されている。ここでは、プロジェクタ３１は、ホルダ１３の前方斜め下に配置されている。そして、プロジェクタ３１の後端部は、槽１２の下方に配置されている。詳しくは、プロジェクタ３１の後端部は、槽１２の真下に配置されている。プロジェクタ３１の前後方向の中央Ｃも、槽１２の下方に配置されている。ここでは、プロジェクタ３１の前端部は、槽１２の前端１２ｆよりも前方に位置している。ただし、プロジェクタ３１の前端部は、槽１２の前端１２ｆよりも後方に位置していてもよい。

ミラー３２は、プロジェクタ３１からの光を槽１２に向かって反射させるものである。本実施形態では、ミラー３２は、台１１に形成された開口２１の下方、かつ、プロジェクタ３１の後方に配置されている。ミラー３２は、前下がりに傾斜して配置されている。プロジェクタ３１から発せられた光は、ミラー３２によって反射され、台１１の開口２１を通じて槽１２内の光硬化性樹脂２３に照射される。ここで、３次元物体を造形するに先立って、プロジェクタ３１からの全ての光が開口２１を通過するように、光の照射方向を調整する必要がある。本実施形態では、３次元物体を造形するに先立って、プロジェクタ３１の上下方向の位置を調整することによって光の照射方向を調整しているが、ミラー３２の角度を調整することによって光の照射方向を調整してもよい。

次に、プロジェクタ３１とミラー３２との詳しい位置関係について説明する。図１に示すように、ミラー３２は、プロジェクタ３１と前後方向に並ぶように配置されている。ここでは、側面視において、プロジェクタ３１のレンズ３４の光軸Ａは、ミラー３２の中心Ｂよりも下方に位置する。また、レンズ３４の下端３４ｄとミラー３２の下端３２ｄとは、略同じ高さである。レンズ３４の下端３４ｄとミラー３２の下端３２ｄとの上下位置の差は、プロジェクタ３１の上下長さ以下であってよく、レンズ３４の上下長さ以下であってもよい。勿論、レンズ３４の下端３４ｄとミラー３２の下端３２ｄとの上下位置の差は、零であってもよい。

３次元造形装置１は、脚１５を備えている。脚１５は、傾斜装置の一例である。脚１５は、槽１２の底面の前部が槽１２の底面の後部よりも上方に配置されるように、すなわち、槽１２が後側に傾くように、槽１２を傾斜させるものである。本実施形態では、脚１５は、ケース２５の底板に設けられている。脚１５は、ケース２５の底板の四隅部に設けられており、合計４つ設けられている。図１では、ケース２５の底板の左前部および左後部に設けられた脚１５が図示されているが、ケース２５の底板の右前部および右後部にも同様の脚１５が設けられている。

ケース２５は、台１１、光学装置１４、支柱４１、およびホルダ１３を支持している。前側の脚１５を後側の脚１５よりも長くすることにより、ケース２５を後下がりに傾斜させることができる。ケース２５が後下がりに傾斜すると、台１１の上に載置された槽１２も後下がりに傾斜する。本実施形態では、脚１５の長さを調節することによって、槽１２を傾斜させることが可能である。ここでは、４つの脚１５は、それぞれ独立して長さを調節することが可能である。脚１５は、ケース２５の底面に形成された孔（図示せず）に挿入される軸１５ａを備えている。この軸１５ａがケース２５の底板に挿入される長さを適宜調節することにより、脚１５の長さを調節することができ、槽１２を適宜傾斜させることができる。例えば、図３に示すように、４つの脚１５のうち、前側の脚１５を後側の脚１５よりも高くすることで槽１２を後側に傾けることができる。

ケース２５の底板に対して軸１５ａの挿入長さを調節する機構は特に限定されない。例えば、軸１５ａが雄ねじで構成され、ケース２５の底板の孔が雌ねじで構成されていてもよい。この場合、軸１５ａを回転させることにより、脚１５の長さを調節することができる。

なお、本実施形態では、槽１２を傾斜させると、３次元造形装置１自体も傾斜する。すなわち、台１１、光学装置１４、およびホルダ１３はケース２５に支持されているので、前側の脚１５の長さと後側の脚１５の長さとを相違させると、槽１２だけでなく、台１１、光学装置１４およびホルダ１３も槽１２と同様に傾斜する。しかし、光学装置１４と、台１１の開口２１と、槽１２と、ホルダ１３との相対的な位置関係は変化しない。３次元造形装置１の各部位同士の位置関係は変化しない。よって、槽１２を傾斜させたとしても、３次元造形の品質が低下するおそれはない。

本実施形態では、図１に示すように、３次元造形装置１には、カバー４５が設けられている。カバー４５は、台１１よりも上方に配置された槽１２、ホルダ１３および支柱４１などを覆う部材である。カバー４５により、照射された光が外部に漏れることを防止することができる。カバー４５は、光硬化性樹脂２３を硬化させる波長を含んだ光を遮断する材料で構成されていることが好ましい。カバー４５は、不透明なカバーであってもよい。また、カバー４５によって、槽１２内の光硬化性樹脂２３に外部からのごみなどが入りにくくすることができる。カバー４５は、鉛直に延びる前壁４５ａと、鉛直に延びる後壁４５ｂと、前下がりに傾斜する上壁４５ｃとを備えている。上壁４５ｃの後端４５ｃｂは支柱４１の上端４１ｔよりも高く、上壁４５ｃの前端４５ｃａは支柱４１の上端４１ｔよりも低い。

本実施形態の３次元造形装置１では、以下のようにして３次元物体の造形を行う。先ず、制御装置３５によって、プロジェクタ３１のレンズ３４を通して、プロジェクタ３１から光を照射させる。プロジェクタ３１の光は、ミラー３２によって反射される。ミラー３２に反射した光は、台１１の開口２１を通過する。開口２１を通過した光は、槽１２の底板を通過する。槽１２の底板を通過した光は、上記底板とホルダ１３との間に位置し、槽１２内に収容された光硬化性樹脂２３に照射される。光を受けた光硬化性樹脂２３は硬化する。ミラー３２の角度が適宜変更されることにより、光の照射位置が適宜変更され、光硬化性樹脂２３によって、所望の断面形状を有する固体の樹脂の層が形成される。

上記層が形成されると、ホルダ１３を昇降自在に動かすモータ（図示せず）が駆動され、ホルダ１３は上方に移動する。このとき、ホルダ１３に保持された固体の樹脂層は引き上げられ、その樹脂層と槽１２との間に隙間が形成される。この隙間に液体状の光硬化性樹脂２３が流れ込む。そして、プロジェクタ３１からの光が上記隙間内の光硬化性樹脂２３に照射され、所望の断面形状を有する次の固体の樹脂層が形成される。以後、同様の動作が繰り返され、所望の３次元形状を有する物体が生成される。

以上のように、本実施形態では、図１に示すように、槽１２の前端１２ｆとホルダ１３の前端１３ｆとの間の前後方向長さＬ２は、ホルダ１３の前後方向長さＬ１よりも長い。槽１２はホルダ１３よりも前方に大きく延びている。槽１２の平面視面積は大きい。そのため、槽１２では、平面視面積の小さな槽に比べて、液体の光硬化性樹脂２３が流動しやすい。ホルダ１３が硬化した光硬化性樹脂２３を引き上げると、その硬化後の光硬化性樹脂２３の下方には、液体の光硬化性樹脂２３が供給される。本実施形態によれば、硬化後の光硬化性樹脂２３の下方には、光が照射されていない新鮮な光硬化性樹脂２３が供給されやすい。したがって、３次元造形の品質を向上させることができる。

また、槽１２の平面視面積が大きいので、槽１２内の光硬化性樹脂２３の液面高さを低く抑えることができる。よって、ホルダ１３を槽１２内の光硬化性樹脂２３に浸したときに、光硬化性樹脂２３が槽１２からこぼれにくくすることができる。

ところで、槽１２の同じ箇所にプロジェクタ３１からの光を長期間にわたって照射すると、槽１２の一部が部分的に経年劣化して白濁するおそれがある。ところが、槽１２内の光硬化性樹脂２３は、槽１２を通過する光に照射されるので、槽１２が白濁すると、槽１２内の光硬化性樹脂２３に光を良好に照射することが難しくなる。図４（ａ）は、台１１に槽１２が載置された状態の平面図である。図４（ａ）は、槽１２の第１の状態を示している。すなわち、図４（ａ）では、槽１２の底板の後部が台１１の開口２１を覆うようにして槽１２が台１１上に載置されている。図４（ａ）に示すように、例えば、槽１２が第１の状態において、槽１２の底板の後部の位置Ｄに光を照射し続けると、位置Ｄが白濁することがある。このことによって、槽１２内に収容された光硬化性樹脂２３のうち、位置Ｄの上方に位置する光硬化性樹脂２３が硬化しにくくなるおそれがある。

しかし、本実施形態では、槽１２はホルダ１３よりも前方に大きく延びている。槽１２は、図４（ａ）の第１の状態から槽１２の前後を入れ替え、図４（ｂ）に示すように、槽１２の底板の前部が開口２１を覆うようにして槽１２が台１１上に載置された状態（第２の状態）とすることができる。そのため、槽１２の後部が白濁した場合、図４（ｂ）に示すように、槽１２の前と後とを入れ替えて使用することができる。第１の状態（図４（ａ））において、槽１２の底板のうち開口２１の上方に位置する部分は、第２の状態（図４（ｂ））では、開口２１の上方から外れた部分に位置する。すなわち、同一の槽１２を、位置Ｄが開口２１の上方から外れるようにして使用することができる。したがって、槽１２の一部が白濁したとしても、その槽１２を使って３次元造形を良好に行うことが可能である。

ホルダ１３を昇降自在に支持する支柱４１は、ホルダ１３の右方または左方に配置されていてもよい。しかし、本実施形態によれば、図１に示すように、ホルダ１３は支柱４１の前方に配置されている。支柱４１はホルダ１３の後方に配置されているので、槽１２が前方に延びているにも拘わらず、支柱４１と槽１２との干渉を避けることができる。

ところで、槽１２が前方に延びている分、槽１２等を覆うカバー４５は大型化する傾向にある。しかし、本実施形態によれば、カバー４５の上壁４５ｃは、前下がりに傾斜している。そのため、カバー４５の上壁４５ｃが水平に延びている場合に比べて、カバー４５の大型化を抑制することができる。したがって、３次元造形装置１の大型化を抑えることができる。

また、本実施形態では、プロジェクタ３１は、ホルダ１３よりも前方に配置され、かつ、プロジェクタ３１の後端部は槽１２の下方に配置されている。槽１２が前方に延びている分だけ、槽１２の前部の下方には、スペースの余裕がある。そのスペースにプロジェクタ３１を配置することで、余裕スペースを有効活用することができる。その結果、３次元造形装置１をコンパクトにすることができる。

本実施形態では、図２に示すように、台１１に形成された開口２１は、平面視において、ホルダ１３よりも前後方向および左右方向に大きい。ホルダ１３は、平面視において、開口２１の周縁よりも内側に配置されている。このことによって、プロジェクタ３１からの光は、開口２１を通過してホルダ１３付近の光硬化性樹脂２３に照射され易くなる。よって、所望の３次元物体を容易に造形することができる。なお、開口２１が大きいと、ホルダ１３付近以外の光硬化性樹脂２３にも光が照射されるおそれが高くなり、ホルダ１３を上昇させたときに、ホルダ１３付近に新鮮な光硬化性樹脂２３が供給されにくくなるおそれがある。しかし、本実施形態によれば、槽１２内の光硬化性樹脂２３は流動性が良好であり、ホルダ１３付近には、光が照射されていない新鮮な光硬化性樹脂が供給されやすい。したがって、開口２１が大きくても、高品質の３次元物体を造形することができる。

また、本実施形態では、光学装置１４の光源として、プロジェクタ３１を利用している。図１に示すように、プロジェクタ３１は、ミラー３２と前後方向に並ぶように配置されている。プロジェクタ３１からの光は、レンズ３４の光軸Ａから若干上方に向かって照射される。しかし、本実施形態によれば、側面視において、プロジェクタ３１のレンズ３４の光軸Ａは、ミラー３２の中心Ｂよりも下方に位置する。また、レンズ３４の下端３４ｄとミラー３２の下端３２ｄとは、略同じ高さである。そのため、プロジェクタ３１からの光をミラー３２に照射し易くなる。よって、ミラー３２で反射した光を台１１の開口２１に導きやすくなり、槽１２内の光硬化性樹脂２３に光を良好に照射させることができる。

また、本実施形態では、３次元造形装置１は、槽１２の底面の前部が槽１２の底面の後部よりも上方に配置されるように槽１２を傾斜させる脚１５を備えている。このことによって、槽１２内の光硬化性樹脂２３の量が少ない場合、図３に示すように、脚１５の長さを調節することによって槽１２を後側に傾けることができる。これにより、光硬化性樹脂２３は槽１２の後部に溜まる。よって、槽１２内の光硬化性樹脂２３の量が少ない場合であっても、光が照射されて硬化した光硬化性樹脂２３の下方に、液体の光硬化性樹脂２３を良好に供給することができる。

本実施形態では、脚１５の長さを調節することにより、ケース２５が傾斜する。ケース２５が傾斜することにより、槽１２が傾斜するようになっている。ケース２５を傾けるという簡単な方式により、槽１２を傾斜させることができる。ところで、ケース２５は、台１１、光学装置１４、およびホルダ１３を支持している。そのため、ケース２５が傾斜すると、槽１２だけでなく、台１１、光学装置１４、およびホルダ１３が槽１２と一体となって傾斜する。したがって、ケース２５が傾斜したとしても、光学装置１４と、台１１の開口２１と、槽１２と、ホルダ１３との相対的な位置関係は変化しない。よって、ケース２５が傾斜した場合であっても、３次元造形の品質が低下するおそれはない。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、上述の実施形態は例示に過ぎず、本発明は他の種々の形態で実施することが可能である。

上記実施形態では、槽１２は平面視矩形状に形成されていた。槽１２は、平面視正方形状であってもよく、平面視長方形状であってもよい。また、槽１２の平面視形状は、矩形状以外の形状であってもよい。

上記実施形態では、４本の脚１５がケース２５の底板の四隅部に設けられていた。しかし、脚１５の本数は４本に限定されない。

また、上記実施形態では、槽１２を傾斜させる傾斜装置は、長さ調節が自在な脚１５により構成されていた。しかし、傾斜装置は脚１５に限定される訳ではない。また、傾斜装置は、ケース２５を傾斜させることによって槽１２を傾斜させるものに限定されない。傾斜装置は、槽１２のみを傾斜させるものであってもよい。例えば、傾斜装置は、槽１２に設けられた長さ調節自在な脚であってもよい。

上記実施形態では、光学装置１４はミラー３２を備えていた。しかし、ミラー３２は必ずしも必要ではない。光学装置１４は、光源から台１１の開口２１に向かって光を直接照射するように構成されていてもよい。

上記実施形態では、光学装置１４の光源はプロジェクタ３１であった。しかし、光源はプロジェクタ３１に限定されない。光源は、例えばレーザであってもよい。

上記実施形態では、光硬化性樹脂２３に照射する光を通過させる光通過部は、台１１に形成された開口２１であった。しかし、光通過部は、開口２１に限定されない。光通過部は、光硬化性樹脂２３に照射する光を通過させればよく、例えば、光通過部は、台１１に設けられた透明な板であってもよい。また、台１１が透明の板で形成されていてもよい。この場合、台１１自体が光通過部となる。

１ ３次元造形装置
１１ 台
１２ 槽
１３ ホルダ
１４ 光学装置
１５ 脚（傾斜装置）
２１ 開口（光通過部）
２３ 光硬化性樹脂
３１ プロジェクタ（光源）
３２ ミラー
４１ 支柱

Claims (10)

1. 液体の光硬化性樹脂を収容する槽と、
   前記槽が載置され、前記光硬化性樹脂に照射する光を通過させる光通過部を有する台と、
   前記台の下方に配置され、光を発する光源を少なくとも有し、前記光通過部を通じて前記光源からの光を前記槽内の前記光硬化性樹脂に照射する光学装置と、
   前記槽の上方において昇降自在に設けられ、下降したときに前記槽内の光硬化性樹脂に浸漬し、上昇するときに、前記光が照射されて硬化した前記光硬化性樹脂を吊り上げるホルダと、を備え、
   前記槽の所定方向の長さは、前記ホルダの前記所定方向の長さよりも長く、
   前記所定方向を前後方向としたときに、前記ホルダの前後方向の中央は前記槽の前後方向の中央よりも後方に位置し、かつ、前記槽の前端と前記ホルダの前端との前後方向長さは、前記ホルダの前後方向長さ以上である、３次元造形装置。
2. 前記台上に配置され、前記ホルダを昇降自在に支持する支柱を備え、
   前記ホルダは、前記支柱の前方に配置されている、請求項１に記載の３次元造形装置。
3. 前記槽、前記ホルダ、および前記支柱を覆うカバーを備え、
   前記カバーは、前下がりに傾斜する上壁を備えている、請求項２に記載の３次元造形装置。
4. 前記光学装置の前記光源は、前記ホルダよりも前方に配置され、かつ、前記光源の後端部は前記槽の下方に配置されている、請求項１〜３のいずれか一つに記載の３次元造形装置。
5. 前記光通過部は、前記台に形成された開口であり、
   前記開口は、平面視において、前記ホルダよりも前後方向および左右方向に大きく、
   前記ホルダは、平面視において、前記開口の周縁よりも内側に配置されている、請求項１〜４のいずれか一つに記載の３次元造形装置。
6. 前記槽の底面の前部が前記槽の底面の後部よりも上方に配置されるように前記槽を傾斜させる傾斜装置を備えた、請求項１〜５のいずれか一つに記載の３次元造形装置。
7. 前記台、前記光学装置、および前記ホルダを支持するケースを備え、
   前記傾斜装置は、前記ケースを傾斜させるように構成されている、請求項６に記載の３次元造形装置。
8. 前記光源は、レンズを有し、後方に向かって光を照射するプロジェクタからなり、
   前記プロジェクタの後方に配置され、前記プロジェクタからの光を前記台の前記光通過部に向けて反射させるミラーを備え、
   側面視において、前記レンズの光軸は、前記ミラーの中心よりも下方に位置する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の３次元造形装置。
9. 前記レンズの下端と前記ミラーの下端とは、略同じ高さである、請求項８に記載の３次元造形装置。
10. 前記槽は、前記台上に載置された際に、一部が前記光通過部の上方に位置する底板を有し、
    前記底板の後部が前記光通過部を覆うようにして前記槽が前記台上に載置される状態を第１の状態とし、前記第１の状態から前記槽の前後を入れ替え、前記底板の前部が前記光通過部を覆うようにして前記槽が前記台上に載置された状態を第２の状態としたとき、
    前記第１の状態において、前記底板のうち前記光通過部の上方に位置する部分は、前記第２の状態では、前記光通過部の上方から外れた部分に位置する、請求項１〜９のいずれか一つに記載の３次元造形装置。

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