JP2017177347A

JP2017177347A - 三次元造形装置および三次元造形物の造形方法

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Publication number: JP2017177347A
Application number: JP2016063499A
Authority: JP
Inventors: 潤植田; Jun Ueda
Original assignee: Roland DG Corp
Current assignee: Roland DG Corp
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2016-03-28
Publication date: 2017-10-05

Abstract

【課題】光硬化性樹脂の硬化の程度のバラツキが抑制された三次元造形物を造形することができる三次元造形装置を提供すること。【解決手段】三次元造形装置１０は、収容槽１２と、収容槽１２に設けられた画像投影面３０に輝度分布が均一な画像を投影する光源１４Ａ、１４Ｂを有する投影装置１４と、投影装置１４を制御する制御装置５０と、を備え、制御装置５０は、光源１４Ａ、１４Ｂから画像を画像投影面３０にそれぞれ投影させる第１投影制御部と、光源１４Ａ、１４Ｂから投影された画像の光量Ｌ１、Ｌ２を相互に同じとする補正値Ｘを光源１４Ａ、１４Ｂごとに算出する算出部と、補正値Ｘを用いて光源１４Ａ、１４Ｂから投影される画像の光量Ｌ１、Ｌ２を補正する補正部と、光源１４Ａ、１４Ｂから光量Ｌ１、Ｌ２が補正された画像を画像投影面３０に投影する第２投影制御部と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、三次元造形装置および三次元造形物の造形方法に関する。

従来から、収容槽内に収容された液体の光硬化性樹脂に所定の画像を投影し、光硬化性樹脂を硬化させることによって三次元造形物を造形する三次元造形装置が知られている。

特許文献１に示すように、三次元造形装置は、例えば、開口が形成された台と、台の上に載置され、光硬化性樹脂を収容する収容槽と、収容槽の上方に配置された昇降自在なホルダとを備えている。台の下方には、三次元造形物の断面形状が表示された画像（典型的には断面画像）を投影する投影装置が配置されている。投影装置から投影された画像は、ミラーで反射され、台の開口を通じて収容槽内の光硬化性樹脂に投影される。収容槽内に収容された光硬化性樹脂のうち、画像の断面形状部分は硬化し、断面形状に対応した樹脂層が形成される。収容槽のうち画像が投影される部分が画像投影面である。

投影される画像の断面形状を変更することによって、収容槽内に収容された光硬化性樹脂の硬化する位置を適宜変更することができ、所望の断面形状を有する樹脂層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、所望の断面形状の樹脂層が下方に向かって連続的に形成される。このようにして、所望の三次元造形物が造形される。

特開２００３−３９５６４号公報

ところで、上記特許文献１では一つの光源を備えた投影装置を用いて三次元造形物を造形しているが、より大きな画像投影面を用いて三次元造形物を造形するために複数の光源を用いることが行われている。

ここで、複数の光源を用いて三次元造形物を造形するときに、画像投影面に異なる光量を有する画像を投影してしまうと、光硬化性樹脂の硬化の程度にバラツキが生じてしまう。この結果、造形された三次元造形物の品質が低下してしまう。このため、複数の光源を用いる場合には、複数の光源として相互に同じ仕様と認められる光源を用いることが重要である。

しかしながら、複数の光源として相互に同じ仕様と認められる光源を用いる場合であっても、同じ画像投影面において、各光源から投影された画像の光量が相互に異なっていることがある。このため、光硬化性樹脂の硬化の程度にバラツキが生じ、三次元造形物の品質が低下してしまう虞がある。

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、光硬化性樹脂の硬化の程度のバラツキが抑制された三次元造形物を造形することができる三次元造形装置およびその三次元造形物の製造方法を提供することである。

本発明に係る三次元造形装置は、液体の光硬化性樹脂を硬化させて所定の断面形状の樹脂層を順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、液体の光硬化性樹脂が収容される収容槽と、前記収容槽の下方に配置され、前記収容槽に設けられた画像投影面に輝度分布が均一な画像を投影して所定の厚みを有する樹脂層を形成する少なくとも２つの光源を有する投影装置と、前記投影装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記各光源から前記画像を前記画像投影面にそれぞれ投影させる第１投影制御部と、前記各光源から投影された前記画像の光量を相互に同じとする補正値を前記光源ごとに算出する算出部と、前記補正値を用いて前記各光源から投影される前記画像の光量を補正する補正部と、前記各光源から前記光量が補正された前記画像を前記画像投影面に投影する第２投影制御部と、を備えている。

本発明の三次元造形装置によると、算出部は、各光源から投影された画像の光量を相互に同じとする補正値を光源ごとに算出する。そして、補正部は、算出された各補正値を用いて各光源から投影される画像の光量を補正する。その後、第２投影制御部は、各光源から光量が補正された画像を画像投影面に投影する。このように、各光源から画像投影面に投影された画像の光量が相互に同じになるため、画像が投影される部分ごとに光硬化性樹脂の硬化の程度が異なるといった問題の発生が抑制または防止される。この結果、造形された三次元造形物の品質が向上する。

本発明によれば、光硬化性樹脂の硬化の程度のバラツキが抑制された三次元造形物を造形することができる三次元造形装置およびその三次元造形物の製造方法を提供することができる。

一実施形態に係る三次元造形装置の断面図である。一実施形態に係る三次元造形装置の平面図である。一実施形態に係る画像投影面の各領域を示す説明図である。一実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。画像の光量を補正する手順を示したフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る三次元造形装置について説明する。なお、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、重複する説明は適宜省略または簡略化する。

図１は、本実施形態に係る三次元造形装置１０の断面図である。図２は、三次元造形装置１０の平面図である。なお、図面中の符号Ｆ、Ｒｅ、Ｌ、Ｒ、Ｕｐ、Ｄｎは、それぞれ前、後、左、右、上、下を示している。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、三次元造形装置１０の設置態様を何ら限定するものではない。

三次元造形装置１０は、三次元造形物を造形する装置である。三次元造形装置１０は、三次元造形物の断面形状を表す画像（典型的には断面画像）に基づいて、液体の光硬化性樹脂を硬化させ、画像に沿った断面形状の樹脂層を順次積層することによって、三次元造形物を造形する。ここで、「断面形状」とは、三次元造形物を上下方向に所定の厚み（例えば、０．１ｍｍ。なお、所定の厚みは必ずしも一定の厚みに限られない。）ごとにスライスしたときの断面の形状である。「光硬化性樹脂」とは、所定の波長を含む光が照射されると、硬化する樹脂である。三次元造形装置１０は、台１１と、収容槽１２と、ホルダ１３と、投影装置１４と、制御装置５０とを備えている。

図１に示すように、台１１は、ケース２５に支持されている。台１１には、光硬化性樹脂２３に投影される画像（即ち照射される光）を通過させる開口２１が形成されている。

図１に示すように、収容槽１２には、液体の光硬化性樹脂２３が収容される。図２に示すように、収容槽１２は、台１１上に取り付け可能に載置されている。収容槽１２は、台１１に載置された状態において、台１１の開口２１を覆う。収容槽１２は、光を透過させることのできる材料、例えば、透明な材料（例えばアクリル樹脂）によって形成されている。

図１に示すように、収容槽１２には画像投影面３０が設けられている。画像投影面３０は、収容槽１２の底壁１２ａの上面の一部である。画像投影面３０は、収容槽１２に光硬化性樹脂２３が収容されているときの収容槽１２と光硬化性樹脂２３との界面である。図２に示すように、画像投影面３０は、開口２１内に位置する。画像投影面３０には、所定の断面形状が表示された画像が投影装置１４から投影される。図３に示すように、画像投影面３０には、第１領域３１と、第１領域３１の隣の第２領域３２とが含まれる。第１領域３１および第２領域３２は、前後方向に並んでいる。第１領域３１および第２領域３２は、左右方向に並んでいてもよい。

図１に示すように、ホルダ１３は、収容槽１２の上方、かつ、台１１の開口２１の上方に配置されている。ホルダ１３は、昇降自在に構成されている。ホルダ１３は下降したときに、収容槽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。ホルダ１３は上昇するときに、画像が投影されて（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。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４３によって上方または下方に移動する。ここでは、ホルダ１３は、スライダ４２に取り付けられており、支柱４１の前方に配置されている。ホルダ１３は、モータ４３によって上方または下方に移動する。

図１に示すように、投影装置１４は、収容槽１２の下方に配置されている。投影装置１４は、第１光源１４Ａと第２光源１４Ｂとを有している。本実施形態では、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂはプロジェクタである。ただし、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂはプロジェクタに限定されない。第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂには、制御装置５０から輝度分布が均一な画像の信号が入力される。図３に示すように、第１光源１４Ａは、第１領域３１の全体に輝度分布が均一な画像（以下、第１領域３１に投影される輝度分布が均一な画像を「第１画像」とする。）を投影することが可能に構成されている。第２光源１４Ｂは、第２領域３２の全体に輝度分布が均一な画像（以下、第１領域３２に投影される輝度分布が均一な画像を「第２画像」とする。）を投影することが可能に構成されている。第１光源１４Ａは、所定の波長からなる光を照射することによって、第１領域３１に第１画像を投影する。第２光源１４Ｂは、所定の波長からなる光を照射することによって、第２領域３２に第２画像を投影する。輝度分布が均一な画像が光硬化性樹脂２３に投影されることによって、所定の厚みを有する樹脂層が形成される。第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂからそれぞれ投影された第１画像および第２画像は、台１１の開口２１を通じて収容槽１２の画像投影面３０を介して光硬化性樹脂２３に投影される。

図１に示すように、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂは、収容槽１２より下方に配置されている。第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂは、ケース２５に収容されている。第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂは、前後方向に並んで配置されている。第１光源１４Ａと第２光源１４Ｂは、左右方向に並んで配置されていてもよい。第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂは、第１光源１４Ａから投影される第１画像と第２光源１４Ｂから投影される画像との間に隙間が生じないように配置されている。

図３に示すように、光量センサ４５は、第１光源１４Ａから画像投影面３０の第１領域３１に投影された第１画像の光量Ｌ１を検出する。光量センサ４５は、第２光源１４Ｂから画像投影面３０の第２領域３２に投影された第２画像の光量Ｌ２を検出する。光量センサ４５が光量を検出する部分は、第１領域３１と第２領域３２とで同じ部分であることが好ましい。例えば、第１領域３１の中央部分の光量を検出した場合には、第２領域３２の中央部分の光量を検出するとよい。光量センサ４５は、第１領域３１および第２領域３２の複数部分の光量を検出してもよい。この場合、第１領域３１の複数部分において測定された光量の平均値を第１画像の光量Ｌ１とし、第２領域３２の複数部分において測定された光量の平均値を第２画像の光量Ｌ２とするとよい。第１画像の光量Ｌ１を検出する場合と第２画像の光量Ｌ２を検出する場合とでは、光量センサ４５から画像投影面３０までの距離は同じである。第１画像の光量Ｌ１および第２画像の光量Ｌ２の情報は、制御装置５０に送られる。本実施形態では、光量センサ４５は、三次元造形装置１０に設けられているが、三次元造形装置１０とは別体の光量センサを用いてもよい。本明細書において、「光量」とは照度［ｍＷ／ｃｍ^２］を表す。

図１に示すように、制御装置５０は、ホルダ１３が取り付けられたスライダ４２を昇降自在に制御するモータ４３と、第１光源１４Ａと第２光源１４Ｂとに接続されている。制御装置５０は、モータ４３を駆動することによって、スライダ４２およびホルダ１３を上方または下方に移動させる。制御装置５０は、投影装置１４を制御する。即ち、制御装置５０は、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂを制御する。制御装置５０は、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂから投影される画像や、投影される画像の光量や、画像を投影するタイミングなどを制御する。なお、制御装置５０の構成は特に限定されない。例えば、制御装置５０は、コンピュータであり、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵと称する。）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。

制御装置５０は、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂから投影される第１画像の光量Ｌ１および第２画像の光量Ｌ２を補正する（以下、「投影画像の光量補正」とする。）。制御装置５０は、投影画像の光量補正を、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂの設置位置や姿勢に関わらず行う。

図４に示すように、制御装置５０は、記憶部５２と、第１投影制御部５４と、判定部５５と、算出部５６と、補正部５８と、第２投影制御部６０とを備えている。

記憶部５２は、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂから投影される輝度分布が均一な複数の画像を記憶している。輝度分布が均一な画像は、例えばシェーディング補正によって得られる。輝度分布が均一な画像は、制御装置５０とは別体のパーソナルコンピュータ等において作成してもよい。上記画像は、例えば、三次元造形物の断面形状を表す画像である。記憶部５２は、光量センサ４５によって検出された第１画像の光量Ｌ１および第２画像の光量Ｌ２を記憶する。なお、本明細書において、「輝度分布が均一な画像」とは画像における最大輝度値と最小輝度値との差が最大輝度値の１０％以内にある画像を意味する。

第１投影制御部５４は、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂから第１画像および第２画像を画像投影面３０（図１参照）にそれぞれ投影させる。第１投影制御部５４は、例えば、第１画像および第２画像として、全白画像（輝度値が２５５の画像）を画像投影面３０にそれぞれ投影させる。第１投影制御部５４は、第１光源１４Ａから第１画像を第１領域３１に投影させると同時に、第２光源１４Ｂから第２画像を第２領域３２に投影させる。第１投影制御部５４は、第１光源１４Ａから第１画像を投影させるタイミングと、第２光源１４Ｂから第２画像を投影させるタイミングとを異ならせてもよい。

ここで、複数の光源として相互に同じ仕様と認められる第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂを用いる場合であっても、同じ画像投影面３０において、第１光源１４Ａから投影された第１画像の光量Ｌ１と第２光源１４Ｂから投影された第２画像の光量Ｌ２とが相互に異なっていることがある。本発明者は、第１画像の光量Ｌ１と第２画像の光量Ｌ２とを同じとするために、第１画像および第２画像の輝度値を補正すること、または、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂの電流値を補正することを見出した。即ち、輝度値を補正する補正値または電流値を補正する補正値を得ることによって、第１画像の光量Ｌ１および第２画像の光量Ｌ２を調整し、光量Ｌ１と光量Ｌ２とを同じにすることができることを発見した。なお、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂの電流値を補正することによって、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂから照射される光エネルギーを変更することができる。

判定部５５は、光量センサ４５によって検出された第１画像の光量Ｌ１と、第２画像の光量Ｌ２とが同じであるか否かを判定する。判定部５５によって、第１画像の光量Ｌ１と第２画像の光量Ｌ２とが異なると判定された場合、後述する補正値Ｘが算出部５６によって算出され、第１画像の光量Ｌ１と第２画像の光量Ｌ２とが補正される。一方、判定部５５によって、第１画像の光量Ｌ１と第２画像の光量Ｌ２とが同じであると判定された場合、第１画像の光量Ｌ１と第２画像の光量Ｌ２とは補正されない。

算出部５６は、第１光源１４Ａから投影された第１画像の光量Ｌ１と、第２光源１４Ｂから投影された第２画像の光量Ｌ２とを相互に同じとする補正値Ｘを、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂごとに算出する。例えば、第１光源１４Ａから投影された第１画像の光量Ｌ１が、第２光源１４Ｂから投影された第２画像の光量Ｌ２より大きい場合（即ちＬ１＞Ｌ２の場合）、算出部５６は、第２画像の光量Ｌ２を第１画像の光量Ｌ１に合わせる補正値Ｘを算出する。即ち、算出部５６は、第１光源１４Ａから投影された第１画像の光量Ｌ１と第２光源１４Ｂから投影された第２画像の光量Ｌ２とを相互に同じとし、かつ、第１光源１４Ａから投影された第１画像の光量Ｌ１および第２光源１４Ｂから投影された第２画像の光量Ｌ２のうち最も高い光量Ｌ１とする補正値Ｘを第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂごとに算出する。このとき、第１画像の光量Ｌ１を補正する補正値Ｘは１である。即ち、第１画像の補正前後の光量Ｌ１は同じである。なお、算出部５６は、第１光源１４Ａから投影された第１画像の光量Ｌ１と第２光源１４Ｂから投影された第２画像の光量Ｌ２とを相互に同じとし、かつ、第１光源１４Ａから投影された第１画像の光量Ｌ１および第２光源１４Ｂから投影された第２画像の光量Ｌ２のうち最も低い光量Ｌ２とする補正値Ｘを第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂごとに算出してもよい。このとき、第２画像の光量Ｌ２を補正する補正値Ｘは１である。即ち、第２画像の補正前後の光量Ｌ２は同じである。また、算出部５６は、第１光源１４Ａから投影された第１画像の光量Ｌ１と第２光源１４Ｂから投影された第２画像の光量Ｌ２とを相互に同じとし、かつ、第１光源１４Ａから投影された第１画像の光量Ｌ１以下であって第２光源１４Ｂから投影された第２画像の光量Ｌ２以上である所定の光量とする補正値Ｘを第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂごとに算出してもよい。算出された各補正値は、記憶部５２に記憶される。

本実施形態において、補正値Ｘは、第１画像および第２画像の輝度値を補正する値である。なお、補正値Ｘは、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂの電流値を補正する値であってもよい。

補正部５８は、算出された補正値Ｘを用いて第１光源１４Ａから投影される第１画像の光量Ｌ１および第２光源１４Ｂから投影される第２画像の光量Ｌ２を補正する。より詳細には、補正部５８は、第１画像および第２画像の輝度値をそれぞれ補正することによって、第１画像の光量Ｌ１および第２画像の光量Ｌ２を相互に同じにする。補正部５８は、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂの電流値をそれぞれ補正することによって、第１画像の光量Ｌ１および第２画像の光量Ｌ２を相互に同じにしてもよい。なお、第１画像の光量Ｌ１に第２画像の光量Ｌ２を合わせる場合（即ち第２画像の光量をＬ１にする場合）には、第１画像の光量Ｌ１に補正値Ｘ（＝１）を乗じて第１画像の光量Ｌ１が補正される。同様に、第２画像の光量Ｌ２に第１画像の光量Ｌ１を合わせる場合（即ち第１画像の光量をＬ２にする場合）には、第２画像の光量Ｌ２に補正値Ｘ（＝１）を乗じて第２画像の光量Ｌ２が補正される。

第２投影制御部６０は、第１光源１４Ａから光量Ｌ１が補正された第１画像（以下、「補正後第１画像）とする。）を画像投影面３０（図１参照）の第１領域３１に投影させる。第２投影制御部６０は、第２光源１４Ｂから光量Ｌ２が補正された第２画像（以下、「補正後第２画像）とする。）を画像投影面３０の第２領域３２に投影させる。第２投影制御部６０は、例えば、補正後第１画像および補正後第２画像として、光量Ｌ１および光量Ｌ２が補正された画像であって三次元造形物の断面形状を表す画像を画像投影面３０にそれぞれ投影させる。第２投影制御部６０は、第１光源１４Ａから補正後第１画像を投影させると同時に、第２光源１４Ｂから補正後第２画像を投影させる。第２投影制御部６０によって、画像投影面３０に投影された補正後第１画像および補正後第２画像の光量は相互に同じであるため、収容槽１２に収容された光硬化性樹脂２３の硬化の程度のバラツキを抑制または防止することができる。

以下、第１画像および第２画像の光量の補正処理について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。第１画像および第２画像の光量の補正は、例えば、三次元造形装置１０を組み立てたときや、投影装置１４の第１光源１４Ａ等を交換したときに行われる。ここでは、補正値Ｘは第１画像および第２画像の輝度値を補正する値である場合を例として説明するが、これに限定されない。

ステップＳ１０において、第１投影制御部５４は、第１光源１４Ａから第１画像を画像投影面３０の第１領域３１に投影し、第２光源１４Ｂから第２画像を画像投影面３０の第２領域３２に投影する。第１投影制御部５４は、第１画像および第２画像は同時に投影してもよいし、第１画像を投影した後に第２画像を投影してもよいし、第２画像を投影した後に第１画像を投影してもよい。

ステップＳ２０において、光量センサ４５を用いて、第１領域３１に投影された第１画像の光量Ｌ１および第２領域３２に投影された第２画像の光量Ｌ２を検出する。

ステップＳ３０において、判定部５５は、光量センサ４５によって検出された第１画像の光量Ｌ１と、第２画像の光量Ｌ２とが同じであるか否かを判定する。判定部５５によって、光量Ｌ１と光量Ｌ２とが同じであると判定された場合、ステップＳ４０に進む。一方、判定部５５によって、光量Ｌ１と光量Ｌ２とが異なると判定された場合、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ４０において、第１投影制御部５４は、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂから第１画像および第２画像をそれぞれ画像投影面３０に同時に投影させる。このとき、第１画像および第２画像として、造形しようとする三次元造形物の断面画像を順次投影させる。これにより、収容槽１２内の液体の光硬化性樹脂２３を硬化の程度のバラツキなく硬化させることができ、所定の厚みを有する樹脂層が順次積層された三次元造形物を形成することができる。

一方、ステップＳ５０において、算出部５６は、第１光源１４Ａから投影された第１画像の光量Ｌ１と、第２光源１４Ｂから投影された第２画像の光量Ｌ２とを相互に同じとする補正値Ｘを、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂごとに算出する。ここでは、算出部５６は、第２画像の光量Ｌ２（Ｌ２＜Ｌ１）を第１画像の光量Ｌ１に合わせる補正値Ｘを算出する。このとき、第１画像の光量Ｌ１を補正する補正値Ｘは１である。

ステップＳ６０において、補正部５８は、算出された補正値Ｘを用いて第１光源１４Ａから投影される第１画像の光量Ｌ１および第２光源１４Ｂから投影される第２画像の光量Ｌ２を補正する。即ち、補正部５８は、第１光源１４Ａから投影される第１画像の光量Ｌ１をＬ１としつつ、第２光源１４Ｂから投影される第２画像の光量Ｌ２をＬ１とする。

ステップＳ７０において、第２投影制御部６０は、第１光源１４Ａから光量Ｌ１が補正された第１画像および第２光源１４Ｂから光量Ｌ２が補正された第２画像をそれぞれ画像投影面３０に同時に投影させる。このとき、第１画像および第２画像として、造形しようとする三次元造形物の断面画像を順次投影させる。これにより、収容槽１２内の液体の光硬化性樹脂２３を硬化の程度のバラツキなく硬化させることができ、所定の厚みを有する樹脂層が順次積層された三次元造形物を形成することができる。

以上のように、本実施形態の三次元造形装置１０によると、図４に示すように、算出部５６は、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂから投影された第１画像の光量Ｌ１および第２画像の光量Ｌ２を相互に同じとする補正値Ｘを第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂごとに算出する。そして、補正部５８は、算出された各補正値Ｘを用いて第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂからそれぞれ投影される第１画像の光量Ｌ１および第２画像の光量Ｌ２を補正する。その後、第２投影制御部６０は、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂから光量が補正された第１画像および第２画像を画像投影面３０にそれぞれ投影する。このように、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂから画像投影面３０にそれぞれ投影された第１画像および第２画像の光量が相互に同じになるため、第１画像および第２画像が投影される部分ごとに光硬化性樹脂２３の硬化の程度が異なるといった問題の発生が抑制または防止される。この結果、造形された三次元造形物の品質が向上する。

本実施形態では、図３に示すように、三次元造形装置１０は、画像投影面３０に投影された第１画像の光量Ｌ１および第２画像の光量Ｌ２を検出する光量センサ４５を備えている。これにより、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂから画像投影面３０に投影された第１画像の光量Ｌ１および第２画像の光量Ｌ２を自動的に検出することができる。

本実施形態では、算出部５６は、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂからそれぞれ投影された第１画像の光量Ｌ１と第２画像の光量Ｌ２とを相互に同じとし、かつ、第１光源１４Ａから投影された第１画像の光量Ｌ１および第２光源１４Ｂから投影された第２画像の光量Ｌ２のうち最も高い光量Ｌ１（Ｌ１＞Ｌ２）とする補正値Ｘを第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂごとに算出する。これにより、第１画像および第２画像が投影される部分ごとに光硬化性樹脂２３の硬化の程度が異なるといった問題の発生が抑制または防止される。さらに、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂから投影される第１画像および第２画像の光量を最も高い光量Ｌ１に合わせているため、第１画像および第２画像の投影時間がより短くなる。この結果、三次元造形物の造形時間の短縮が実現される。

なお、算出部５６は、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂからそれぞれ投影された第１画像の光量Ｌ１と第２画像の光量Ｌ２とを相互に同じとし、かつ、第１光源１４Ａから投影された第１画像の光量Ｌ１および第２光源１４Ｂから投影された第２画像の光量Ｌ２のうち最も低い光量Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ２）とする補正値Ｘを第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂごとに算出してもよい。これにより、第１画像および第２画像が投影される部分ごとに光硬化性樹脂２３の硬化の程度が異なるといった問題の発生が抑制または防止される。さらに、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂから投影される第１画像および第２画像の光量を最も低い光量Ｌ２に合わせているため、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂのハードウェアの制約（出力エネルギーの制約）を受けない。

本実施形態では、補正値Ｘは、第１画像および第２画像の輝度値を補正する値である。このように、第１画像および第２画像の輝度値を補正するというソフトウェアにおける補正によって、第１画像および第２画像が投影される部分ごとに光硬化性樹脂２３の硬化の程度が異なるといった問題の発生が抑制または防止される。

なお、補正値は、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂの電流値を補正する値であってもよい。このように、第１光源１４Ａおよび第２光源１４Ｂの電流値を補正するというハードウェアにおける補正によって、第１画像および第２画像が投影される部分ごとに光硬化性樹脂２３の硬化の程度が異なるといった問題の発生が抑制または防止される。

上述した実施形態では、投影装置１４は、第１光源１４Ａと第２光源１４Ｂとを備えていたが、光源の数は２つに限定されない。投影装置１４は、３以上の光源を備えていてもよい。この場合、算出部５６は、各光源から投影された画像の光量を相互に同じとする補正値Ｘを、光源ごとに算出する。

１０三次元造形装置
１２収容槽
１４投影装置
１４Ａ第１光源
１４Ｂ第２光源
２３光硬化性樹脂
３０画像投影面
４５光量センサ
５０制御装置
５４第１投影制御部
５６算出部
５８補正部
６０第２投影制御部

Claims

液体の光硬化性樹脂を硬化させて所定の断面形状の樹脂層を順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
液体の光硬化性樹脂が収容される収容槽と、
前記収容槽の下方に配置され、前記収容槽に設けられた画像投影面に輝度分布が均一な画像を投影して所定の厚みを有する樹脂層を形成する少なくとも２つの光源を有する投影装置と、
前記投影装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記各光源から前記画像を前記画像投影面にそれぞれ投影させる第１投影制御部と、
前記各光源から投影された前記画像の光量を相互に同じとする補正値を前記光源ごとに算出する算出部と、
前記補正値を用いて前記各光源から投影される前記画像の光量を補正する補正部と、
前記各光源から前記光量が補正された前記画像を前記画像投影面に投影する第２投影制御部と、を備えている、三次元造形装置。
前記各光源から前記画像投影面に投影された前記画像の光量を検出する光量センサを備えている、請求項１に記載の三次元造形装置。
前記算出部は、前記各光源から投影された前記画像の光量を相互に同じとし、かつ、前記各光源から投影された前記画像の光量のうち最も高い光量とする補正値を前記光源ごとに算出する、請求項１または２に記載の三次元造形装置。
前記算出部は、前記各光源から投影された前記画像の光量を相互に同じとし、かつ、前記各光源から投影された前記画像の光量のうち最も低い光量とする補正値を前記光源ごとに算出する、請求項１または２に記載の三次元造形装置。
前記補正値は、前記画像の輝度値を補正する値である、請求項１から４のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
前記補正値は、前記光源の電流値を補正する値である、請求項１から４のいずれか一項に記載の三次元造形装置。
液体の光硬化性樹脂を硬化させて所定の断面形状の樹脂層を順次積層することによって三次元造形物を造形する三次元造形物の造形方法であって、
液体の光硬化性樹脂を収容する収容槽と、前記収容槽に設けられた画像投影面に輝度分布が均一な画像を投影して所定の厚みを有する樹脂層を形成するする少なくとも２つの光源を有する投影装置と、を準備する準備工程と、
前記各光源から前記画像を前記画像投影面にそれぞれ投影する第１投影工程と、
前記各光源から前記画像投影面に投影された前記画像の光量を検出する工程と、
前記各光源から投影された前記画像の光量を相互に同じとする補正値を前記光源ごとに算出する算出工程と、
前記補正値を用いて前記各光源から投影される前記画像の光量を補正する補正工程と、
前記各光源から前記光量が補正された前記画像を前記画像投影面に投影する第２投影工程と、を包含する、製造方法。
前記算出工程において、前記各光源から投影された前記画像の光量を相互に同じとし、かつ、前記各光源から投影された前記画像の光量のうち最も高い光量とする補正値を前記光源ごとに算出する、請求項７に記載の製造方法。
前記算出工程において、前記各光源から投影された前記画像の光量を相互に同じとし、かつ、前記各光源から投影された前記画像の光量のうち最も低い光量とする補正値を前記光源ごとに算出する、請求項７に記載の製造方法。
前記補正値は、前記画像の輝度値を補正する値である、請求項７から９のいずれか一項に記載の製造方法。
前記補正値は、前記光源の電流値を補正する値である、請求項７から９のいずれか一項に記載の製造方法。