JP6505517B2 - 三次元造形装置 - Google Patents

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Description

本発明は、三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、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槽と、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断面画像は、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投影される。槽内に収容された光硬化性樹脂のうち、断面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。槽のうち断面画像が投影される領域が造形領域である。
投影される断面画像の断面形状を変更することによって、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 特開2014−37148号公報
ところで、上記特許文献1では一つの投影機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、より大きな造形領域を用いて三次元造形物を造形するために複数の投影機を用いることが行われている。この場合、各投影機から投影される断面画像間に隙間ができないように、各投影機から投影される断面画像同士を造形領域上で重ね合わせている。
しかしながら、各投影機から投影される断面画像同士を造形領域上で重ね合わせる場合、断面画像同士を重ねた部分に照射される光エネルギーの総量は、断面画像同士が重ね合わされていない部分に照射される光エネルギーの総量より大きくなる。このため、槽内に収容された光硬化性樹脂の硬化の程度にバラツキが発生してしまう。即ち、光エネルギーの総量の大きい部分の光硬化性樹脂が硬化し過ぎてしまうといった問題が発生し得る。かかる問題に対応すべく、特許文献2には、断面画像同士が重ね合わされた部分に照射される光エネルギーの総量を断面画像同士が重ね合わされていない部分に照射される光エネルギーの総量と比較して小さくする技術が開示されている。
特許文献2では断面画像同士が重ね合わされた部分に照射される光エネルギーの総量の調整を行っているが、光エネルギーの総量の調整を行うことなく、より簡易に光硬化性樹脂の硬化の程度のバラツキを抑制する技術が望まれている。
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、投影機から照射される光エネルギーの総量を調整することなく、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である。
本発明に係る三次元造形装置は、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、光硬化性樹脂を収容する槽と、前記槽と前記光硬化性樹脂との界面である画像投影面に、所定の断面形状が表示された断面画像を投影する投影装置と、前記投影装置を制御する制御装置と、を備え、前記画像投影面には、第1領域と、前記第1領域の隣の第2領域と、前記第2領域の隣の第3領域とが含まれ、前記投影装置は、前記第1領域および前記第2領域に断面画像を投影可能な第1投影機と、前記第2領域および前記第3領域に断面画像を投影可能な第2投影機とを有し、前記第1投影機から照射される光エネルギーの総量および前記第2投影機から照射される光エネルギーの総量は互いに等しく、前記制御装置は、前記第1投影機が前記第1領域および前記第2領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第2領域および前記第3領域に断面画像を投影する第1投影動作と、前記第1投影機が前記第1領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第3領域に断面画像を投影する第2投影動作と、を実行し、前記各領域に投影される断面画像の投影回数を互いに同じにするように構成されている。
本発明の三次元造形装置によれば、第1投影機および第2投影機を備えているため、画像投影面により大きな断面画像を投影することができる。また、第1投影動作において、第1投影機が第1領域および第2領域に断面画像を投影すると同時に第2投影機が第2領域および第3領域に断面画像を投影する。このため、第1投影機から投影される断面画像と第2投影機から投影される断面画像とには隙間が生じず、各断面画像の全体に位置する光硬化性樹脂を確実に硬化することができる。ここで、第1投影動作において、第2領域には第1投影機および第2投影機から断面画像がそれぞれ投影されるため、第1領域および第3領域に比べて断面画像が多く投影されるが、制御装置は更に第2投影動作を実行する。即ち、第2投影動作において、第1投影機が第1領域に断面画像を投影すると同時に第2投影機が第3領域に断面画像を投影する。このとき、第1投影機は第2領域に断面画像を投影せず、かつ、第2投影機は第2領域に断面画像を投影しない。さらに、制御装置は、第1投影動作と第2投影動作を実行することによって、各領域における断面画像の投影回数を互いに同じにするように構成されている。このため、第1投影機および第2投影機からそれぞれ断面画像が投影される第2領域と、第1投影機のみから断面画像が投影される第1領域と、第2投影機のみから断面画像が投影される第3領域とにおいて、光硬化性樹脂に照射される光エネルギーの総量が同じとなる。即ち、光硬化性樹脂の硬化の程度が均一となり、光硬化性樹脂の硬化の程度のバラツキを抑制することができる。このように、本発明の三次元造形装置は、各投影機から照射される光エネルギーの総量を調整することなく、光硬化性樹脂の硬化の程度のバラツキを抑制することができる。
本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記第1投影動作および前記第2投影動作のうち最初に前記第1投影動作を実行するように構成されている。
上記態様によれば、第1投影機から投影される断面画像と第2投影機から投影される断面画像との全体に位置する光硬化性樹脂を最初に硬化することができるため、光硬化性樹脂を硬化させた樹脂層の形状がより安定する。
本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記第1投影動作および前記第2投影動作を交互に繰り返すように構成されている。
上記態様によれば、光硬化性樹脂の全体を徐々に硬化させていくことができるため、光硬化性樹脂を硬化させた樹脂層の形状がより安定する。
本発明の一態様によれば、前記画像投影面は、前記第1領域の隣の第4領域と、前記第2領域および前記第4領域の隣の第5領域と、前記第3領域および前記第5領域の隣の第6領域と、前記第4領域および前記第5領域および前記第6領域の隣の第7領域とが更に含まれ、前記第1投影機は、前記第4領域および前記第5領域に更に断面画像を投影可能であり、前記第2投影機は、前記第5領域および前記第6領域に更に断面画像を投影可能であり、前記投影装置は、前記第4領域および前記第5領域および前記第6領域および前記第7領域に断面画像を投影可能な第3投影機を更に有し、前記第3投影機から照射される光エネルギーの総量は、前記第1投影機から照射される光エネルギーの総量および前記第2投影機から照射される光エネルギーの総量と等しく、前記第1投影動作のときに、前記第1投影機が前記第4領域および前記第5領域に断面画像を更に投影すると同時に前記第2投影機が前記第5領域および前記第6領域に断面画像を更に投影すると同時に前記第3投影機が前記第4領域および前記第5領域および前記第6領域および前記第7領域に断面画像を投影し、前記第2投影動作のときに、前記第3投影機が前記第7領域に断面画像を更に投影し、前記制御装置は、前記第1投影機が前記第2領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第6領域に断面画像を投影すると同時に前記第3投影機が前記第4領域に断面画像を投影する第3投影動作と、前記第1投影機が前記第4領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第2領域に断面画像を投影すると同時に前記第3投影機が前記第6領域に断面画像を投影する第4投影動作と、前記第1投影機が前記第1領域および前記第4領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第2領域および前記第3領域に断面画像を投影すると同時に前記第3投影機が前記第6領域および前記第7領域に断面画像を投影する第5投影動作と、前記第1投影機が前記第1領域および前記第2領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第3領域および前記第6領域に断面画像を投影すると同時に前記第3投影機が前記第4領域および前記第7領域に断面画像を投影する第6投影動作との少なくともいずれかを更に実行し、前記各領域に投影される断面画像の投影回数を互いに同じにするように構成されている。
上記態様によれば、投影装置は、第1投影機、第2投影機および第3投影機を備えているため、画像投影面により大きな断面画像を投影することができる。また、第1投影機から投影される断面画像と第2投影機から投影される断面画像と第3投影機から投影される断面画像とには隙間が生じず、各断面画像の全体に位置する光硬化性樹脂を確実に硬化することができる。さらに、各領域に位置する光硬化性樹脂に照射される光エネルギーの総量が同じとなるため、光硬化性樹脂の硬化の程度が均一となる。この結果、光硬化性樹脂の硬化の程度のバラツキを抑制することができる。
本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記第1投影動作、前記第2投影動作、前記第3投影動作、前記第4投影動作、前記第5投影動作および前記第6投影動作のうち最初に前記第1投影動作を実行するように構成されている。
上記態様によれば、第1投影機から投影される断面画像と第2投影機から投影される断面画像と第3投影機から投影される断面画像との全体に位置する光硬化性樹脂を最初に硬化することができるため、光硬化性樹脂を硬化させた樹脂層の形状がより安定する。
本発明の一態様によれば、前記画像投影面は、前記第1領域の隣の第4領域と、前記第2領域および前記第4領域の隣の第5領域と、前記第3領域および前記第5領域の隣の第6領域と、前記第4領域の隣の第7領域と、前記第5領域および前記第7領域の隣の第8領域と、前記第6領域および前記第8領域の隣の第9領域とが更に含まれ、前記第1投影機は、前記第4領域および前記第5領域に更に断面画像を投影可能であり、前記第2投影機は、前記第5領域および前記第6領域に更に断面画像を投影可能であり、前記投影装置は、前記第4領域および前記第5領域および前記第7領域および前記第8領域に断面画像を投影可能な第4投影機と、前記第5領域および前記第6領域および前記第8領域および前記第9領域に断面画像を投影可能な第5投影機と、を更に有し、前記第4投影機から照射される光エネルギーの総量および前記第5投影機から照射される光エネルギーの総量は、前記第1投影機から照射される光エネルギーの総量および前記第2投影機から照射される光エネルギーの総量と等しく、前記第1投影動作のときに、前記第1投影機が前記第4領域および前記第5領域に断面画像を更に投影すると同時に前記第2投影機が前記第5領域および前記第6領域に断面画像を更に投影すると同時に前記第4投影機が前記第4領域および前記第5領域および前記第7領域および前記第8領域に断面画像を投影すると同時に前記第5投影機が前記第5領域および前記第6領域および前記第8領域および前記第9領域に断面画像を投影し、前記第2投影動作のときに、前記第4投影機が前記第7領域に断面画像を更に投影すると同時に前記第5投影機は前記第9領域に断面画像を更に投影し、前記制御装置は、前記第1投影機が前記第2領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第6領域に断面画像を投影すると同時に前記第4投影機が前記第4領域に断面画像を投影すると同時に前記第5投影機が前記第8領域に断面画像を投影する第7投影動作と、前記第1投影機が前記第1領域および前記第4領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第2領域および前記第3領域に断面画像を投影すると同時に前記第4投影機が前記第7領域および前記第8領域に断面画像を投影すると同時に前記第5投影機が前記第6領域および前記第9領域に断面画像を投影する第8投影動作との少なくともいずれかを更に実行し、前記各領域に投影される断面画像の投影回数を互いに同じにするように構成されている。
上記態様によれば、投影装置は、第1投影機、第2投影機、第4投影機および第5投影機を備えているため、画像投影面により大きな断面画像を投影することができる。また、第1投影機から投影される断面画像と第2投影機から投影される断面画像と第4投影機から投影される断面画像と第5投影機から投影される断面画像とには隙間が生じず、各断面画像の全体に位置する光硬化性樹脂を確実に硬化することができる。さらに、各領域に位置する光硬化性樹脂に照射される光エネルギーの総量が同じとなるため、光硬化性樹脂の硬化の程度が均一となる。この結果、光硬化性樹脂の硬化の程度のバラツキを抑制することができる。
本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記第1投影動作、前記第2投影動作、前記第7投影動作および前記第8投影動作のうち最初に前記第1投影動作を実行するように構成されている。
上記態様によれば、第1投影機から投影される断面画像と第2投影機から投影される断面画像と第4投影機から投影される断面画像と第5投影機から投影される断面画像との全体に位置する光硬化性樹脂を最初に硬化することができるため、光硬化性樹脂を硬化させた樹脂層の形状がより安定する。
本発明によれば、投影機から照射される光エネルギーの総量を調整することなく、光硬化性樹脂の硬化のバラツキを抑制することができる。
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。 一実施形態に係る断面画像を示す説明図である。 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。 他の一実施形態に係る三次元造形装置の断面図である。 他の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。 他の一実施形態に係る断面画像を示す説明図である。 他の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。 他の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。 他の一実施形態に係る三次元造形装置の断面図である。 他の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。 他の一実施形態に係る断面画像を示す説明図である。 他の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。 他の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。
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。
<第1実施形態>
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、Rr、L、R、Up、Dnは、それぞれ前、後、左、右、上、下を示している。図面中の符号Xは、X軸を示し、前後方向を示す。図面中の符号Yは、Y軸を示し、左右方向を示す。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断面画像に基づいて、液体の光硬化性樹脂を硬化させ、断面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、槽12と、ホルダ13と、投影装置14と、制御装置16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に照射す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、槽12は、液体の光硬化性樹脂23を収容する。図2に示すように、槽12は、台11上に取り付け可能に載置されている。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。槽12は、光を透過させることのできる材料、例えば、透明な材料によって形成されている。
図1に示すように、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、槽12と光硬化性樹脂23との界面である。より詳細には、画像投影面30は、槽12の底壁12a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断面画像が投影装置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30Aと、第1領域30Aの隣の第2領域30Bと、第2領域30Bの隣の第3領域30Cとが含まれる。第1領域30A、第2領域30Bおよび第3領域30Cは、前後方向に並んでいる。第1領域30A、第2領域30Bおよび第3領域30C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、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、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、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昇降自在に構成されている。ここでは、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。
投影装置14は、第1投影機14Aと第2投影機14Bとを有している。第1投影機14Aおよび第2投影機14Bには、制御装置16から断面画像の信号が入力される。図3に示すように、第1投影機14Aは、第1領域30Aおよび第2領域30Bに断面画像を投影することが可能に構成されている。第2投影機14Bは、第2領域30Bおよび第3領域30Cに断面画像を投影することが可能に構成されている。第1投影機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30Aおよび第2領域30Bに断面画像を投影する。第2投影機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30Bおよび第3領域30Cに断面画像を投影する。第1投影機14Aから照射される光エネルギーの総量と第2投影機14Bから照射される光エネルギーの総量とは互いに等しい。光エネルギーの総量は、放射照度と照射時間とを乗じることによって算出される。第1投影機14Aおよび第2投影機14Bからそれぞれ投影された断面画像は、台11の開口21を通じて槽12内の光硬化性樹脂23に投影される。
図1に示すように、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bは、槽12より下方に配置されている。第1投影機14Aおよび第2投影機14Bは、ケース25に収容されている。第1投影機14Aおよび第2投影機14Bは、前後方向に並んで配置されている。第1投影機14Aと第2投影機14Bは、左右方向に並んで配置されていてもよい。第1投影機14Aおよび第2投影機14Bは、第1投影機14Aから投影される断面画像の一部と第2投影機14Bから投影される断面画像の一部とが第2領域30B(図3参照)で重なるように配置されている。すなわち、第1投影機14Aから投影される断面画像と第2投影機14Bから投影される断面画像とには隙間が生じない。
図4は、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bから画像投影面30に投影される断面画像32を示す。断面画像32は、造形する三次元造形物を所定の間隔でスライスした各層の断面形状32Xを含む画像である。各断面画像32は、相互に同一または異なる断面形状32Xを含む。断面画像32は、画像投影面30の第1領域30A(図3参照)に投影される第1断面画像32Aと、第2領域30B(図3参照)に投影される第2断面画像32Bと、第3領域30C(図3参照)に投影される第3断面画像32Cと、を含んでいる。第2断面画像32BのX軸方向の長さL1は、Nピクセル(Nは、例えば1〜10の整数)である。第1投影機14Aおよび第2投影機14Bは、断面画像32を、一定時間毎に順番に画像投影面30に投影するように制御装置16に制御される。なお、図4中の二点鎖線は、第1断面画像32A〜第3断面画像32Cの境界線を示す。
図1に示すように、制御装置16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、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bに接続されている。制御装置16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16は、投影装置14を制御する。即ち、制御装置16は、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bを制御する。制御装置16は、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bから投影される第1断面画像32A〜第3断面画像32Cや、第1断面画像32A〜第3断面画像32Cを投影するタイミングおよび光のエネルギーなどを制御する。なお、制御装置16の構成は特に限定されない。例えば、制御装置16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16は、第1投影動作と第2投影動作とを実行するように構成されている。本実施形態の制御装置16は、第1投影動作および前記第2投影動作のうち最初に第1投影動作を実行するように構成されている。制御装置16は、第1投影動作および前記第2投影動作のうち最初に第2投影動作を実行するように構成されていてもよい。制御装置16は、第1投影動作および第2投影動作を交互に繰り返すように構成されている。制御装置16は、第1投影動作および第2投影動作をそれぞれ連続して実行するように構成されていてもよい。
図3に示すように、第1投影動作では、第1投影機14Aが第1領域30Aおよび第2領域30Bに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第2領域30Bおよび第3領域30Cに断面画像を投影する。即ち、第1投影動作では、第1投影機14Aは、第1領域30Aに断面画像32の第1断面画像32A(図4参照)を投影しかつ第2領域30Bに第2断面画像32B(図4参照)を投影する。第1投影動作では、第2投影機14Bは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影しかつ第3領域30Cに第3断面画像32C(図4参照)を投影する。
図5に示すように、第2投影動作では、第1投影機14Aが第1領域30Aに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第3領域30Cに断面画像を投影する。即ち、第2投影動作では、第1投影機14Aは、第1領域30Aに第1断面画像32Aを投影する。第2投影動作では、第1投影機14Aは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影しない。第2投影動作では、第2投影機14Bは、第3領域30Cに第3断面画像32Cを投影する。第2投影動作では、第2投影機14Bは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影しない。
制御装置16は、第1領域30Aに投影される第1断面画像32Aの投影回数と、第2領域30Bに投影される第2断面画像32Bの投影回数と、第3領域30Cに投影される第3断面画像32Cの投影回数とを互いに同じにするように構成されている。ここで、制御装置16が第1投影動作を1回実行すると、第1領域30Aには第1断面画像32Aが1回投影され、かつ、第2領域30Bには第2断面画像32Bが2回投影され、第3領域30Cには第3断面画像32Cが1回投影される。また、制御装置16が第2投影動作を1回実行すると、第1領域30Aには第1断面画像32Aが1回投影され、かつ、第3領域30Cには第3断面画像32Cが1回投影される。このため、制御装置16は、第1領域30A〜第3領域30Cに投影される第1断面画像32A〜第3断面画像32Cの投影回数が互いに同じになるように、第1投影動作と第2投影動作とを同じ回数だけ実行する。
制御装置16は、第1領域30A〜第3領域30Cに投影される第1断面画像32A〜第3断面画像32Cの各投影回数が予め設定した投影回数に達したときに光硬化性樹脂23が硬化するように、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bから照射される光エネルギーの総量を設定するように構成されている。例えば、制御装置16は、第1投影動作と第2投影動作とを1回ずつ実行する場合、第1領域30A〜第3領域30Cに投影される第1断面画像32A〜第3断面画像32Cの各投影回数は、それぞれ2回となる。制御装置16は、第1領域30A〜第3領域30Cに第1断面画像32A〜第3断面画像32Cがそれぞれ2回投影されたときに光硬化性樹脂23が硬化するように、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bから照射される光エネルギーの総量を設定する。
以上のように、本実施形態では、図3に示すように、第1投影動作において、第1投影機14Aが第1領域30Aおよび第2領域30Bに第1断面画像32A(図4参照)および第2断面画像32B(図4参照)をそれぞれ投影すると同時に第2投影機14Bが第2領域30Bおよび第3領域30Cに第2断面画像32Bおよび第3断面画像32C(図4参照)をそれぞれ投影する。このため、第1投影機14Aから投影される断面画像32A、32Bと第2投影機14Bから投影される断面画像32B、32Cとには隙間が生じず、第1断面画像32A〜第3断面画像32Cの全体に位置する光硬化性樹脂23(図1参照)を確実に硬化することができる。ここで、第1投影動作において、第2領域30Bには第1投影機14Aおよび第2投影機14Bから断面画像32Bがそれぞれ投影されるため、第1領域30Aおよび第3領域30Cに比べて断面画像が多く投影されるが、制御装置16は更に第2投影動作を実行する。即ち、第2投影動作において、第1投影機14Aが第1領域30Aに第1断面画像32Aを投影すると同時に第2投影機14Bが第3領域30Cに第3断面画像32Cを投影する。このとき、第1投影機14Aは第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影せず、かつ、第2投影機14Bは第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影しない。さらに、制御装置16は、第1投影動作と第2投影動作を実行することによって、第1領域30A〜第3領域30Cにおける第1断面画像32A〜第3断面画像32Cの投影回数を互いに同じにするように構成されている。このため、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bからそれぞれ第2断面画像32Bが投影される第2領域30Bと、第1投影機14Aのみから第1断面画像32Aが投影される第1領域30Aと、第2投影機14Bのみから第3断面画像32Cが投影される第3領域30Cとにおいて、光硬化性樹脂23に照射される光エネルギーの総量が同じとなる。即ち、光硬化性樹脂23の硬化の程度が均一となり、光硬化性樹脂23の硬化の程度のバラツキを抑制することができる。このように、本発明の三次元造形装置10(図1参照)は、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bから照射される光エネルギーの総量を調整することなく、光硬化性樹脂23の硬化の程度のバラツキを抑制することができる。
本実施形態では、制御装置16は、第1投影動作を最初に実行する。これにより、図3に示すように、第1投影機14Aから投影される断面画像32A、32B(図4参照)と第2投影機14Bから投影される断面画像32B、32C(図4参照)との全体に位置する光硬化性樹脂23(図1参照)を最初に硬化することができるため、光硬化性樹脂23を硬化させた樹脂層の形状がより安定する。
本実施形態では、制御装置16は、第1投影動作および第2投影動作を交互に繰り返すように構成されている。このため、光硬化性樹脂23(図1参照)の全体を徐々に硬化させていくことができるため、光硬化性樹脂23を硬化させた樹脂層の形状がより安定する。
<第2実施形態>
図6に示すように、投影装置14は、第1投影機14Aと第2投影機14Bと第3投影機14Cを有している。制御装置16は、第3投影機14Cに接続されている。第3投影機14Cには、制御装置16から断面画像の信号が入力される。
図7に示すように、画像投影面30には、第1領域30Aと、第1領域30Aの隣の第2領域30Bと、第2領域30Bの隣の第3領域30Cと、第1領域30Aの隣の第4領域30Dと、第2領域30Bおよび第4領域30Dの隣の第5領域30Eと、第3領域30Cおよび第5領域30Eの隣の第6領域30Fと、第4領域30Dおよび第5領域30Eおよび第6領域30Fの隣の第7領域30Gとが含まれる。第4領域30D〜第6領域30Fは、第1領域30A〜第3領域30Cより左方に位置する。第4領域30D〜第6領域30Fは、第7領域30Gより右方に位置する。第4領域30D〜第6領域30Fは、第1領域30A〜第3領域30Cより右方に位置してもよい。第4領域30D〜第6領域30Fは、第7領域30Gより左方に位置してもよい。第4領域30D〜第6領域30Fは、第1領域30A〜第3領域30Cより前方または後方に位置してもよい。第4領域30D〜第6領域30Fは、第7領域30Gより前方または後方に位置してもよい。
図7に示すように、第1投影機14Aは、第1領域30A、第2領域30B、第4領域30Dおよび第5領域30Eに断面画像を投影することが可能に構成されている。第2投影機14Bは、第2領域30B、第3領域30C、第5領域30Eおよび第6領域30Fに断面画像を投影することが可能に構成されている。第3投影機14Cは、第4領域30D、第5領域30E、第6領域30Fおよび第7領域30Gに断面画像を投影することが可能に構成されている。第1投影機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30A、第2領域30B、第4領域30Dおよび第5領域30Eに断面画像を投影する。第2投影機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30B、第3領域30C、第5領域30Eおよび第6領域30Fに断面画像を投影する。第3投影機14Cは、所定の波長からなる光を照射することによって、第4領域30D、第5領域30E、第6領域30Fおよび第7領域30Gに断面画像を投影する。第1投影機14Aから照射される光エネルギーの総量と第2投影機14Bから照射される光エネルギーの総量と第3投影機14Cから照射される光エネルギーの総量とは互いに等しい。第1投影機14A、第2投影機14Bおよび第3投影機14Cからそれぞれ投影された断面画像は、台11の開口21を通じて槽12内の光硬化性樹脂23に投影される。
図6に示すように、第3投影機14Cは、槽12より下方に配置されている。第3投影機14Cは、ケース25に収容されている。図7に示すように、第3投影機14Cは、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bより左方に配置されている。第3投影機14Cは、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bより右方に配置されていてもよい。第3投影機14Cは、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bより前方または後方に配置されていてもよい。第1投影機14A、第2投影機14Bおよび第3投影機14Cは、第1投影機14Aから投影される断面画像の一部と第2投影機14Bから投影される断面画像の一部とが第2領域30Bで重なり、かつ、第1投影機14Aから投影される断面画像の一部と第3投影機14Cから投影される断面画像の一部とが第4領域30Dで重なり、かつ、第2投影機14Bから投影される断面画像の一部と第3投影機14Cから投影される断面画像の一部とが第6領域30Fで重なり、かつ、第1投影機14Aから投影される断面画像の一部と第2投影機14Bから投影される断面画像の一部と第3投影機14Cから投影される断面画像の一部が第5領域30Eで重なるように配置されている。すなわち、第1投影機14Aから投影される断面画像と第2投影機14Bから投影される断面画像と第3投影機14Cから投影される断面画像とには隙間が生じない。
図8は、第1投影機14A、第2投影機14Bおよび第3投影機14Cから画像投影面30に投影される断面画像132を示す。断面画像132は、第1領域30A(図7参照)に投影される第1断面画像32Aと、第2領域30B(図7参照)に投影される第2断面画像32Bと、第3領域30C(図7参照)に投影される第3断面画像32Cと、第4領域30D(図7参照)に投影される第4断面画像32Dと、第5領域30E(図7参照)に投影される第5断面画像32Eと、第6領域30F(図7参照)に投影される第6断面画像32Fと、第7領域30G(図7参照)に投影される第7断面画像32Gと、を含んでいる。第4断面画像32DのY軸方向の長さL2は、Nピクセル(Nは、例えば1〜10の整数)である。第5断面画像32EのX軸方向の長さL1はNピクセル(Nは、例えば1〜10の整数)であり、Y軸方向の長さL2はNピクセルである。第6断面画像32FのY軸方向の長さL2は、Nピクセルである。ここでは、NピクセルとNピクセルとは同じ整数である。なお、NピクセルとNピクセルとは異なる整数であってもよい。第1投影機14A、第2投影機14Bおよび第3投影機14Cは、断面画像132を、一定時間毎に順番に画像投影面30に投影するように制御装置16に制御される。なお、図8中の二点鎖線は、第1断面画像32A〜第7断面画像32Gの境界線を示す。
制御装置16は、第3投影機14Cを制御する。制御装置16は、第1投影機14A、第2投影機14Bおよび第3投影機14Cから投影される第1断面画像32A〜第7断面画像32Gや、第1断面画像32A〜第7断面画像32Gを投影するタイミングおよび光のエネルギーなどを制御する。
制御装置16は、第3投影動作と第4投影動作と第5投影動作と第6投影動作との少なくともいずれかを更に実行するように構成されている。本実施形態の制御装置16は、第1投影動作〜第6投影動作のうち最初に第1投影動作を実行するように構成されている。制御装置16は、第1投影動作〜第6投影動作のうち最初に第1投影動作以外の投影動作を実行するように構成されていてもよい。
図7に示すように、第1投影動作では、第1投影機14Aが第1領域30Aおよび第2領域30Bおよび第4領域30Dおよび第5領域30Eに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第2領域30Bおよび第3領域30Cおよび第5領域30Eおよび第6領域30Fに断面画像を投影すると同時に第3投影機14Cが第4領域30Dおよび第5領域30Eおよび第6領域30Fおよび第7領域30Gに断面画像を投影する。即ち、第1投影動作では、第1投影機14Aは、第1領域30Aに断面画像32の第1断面画像32A(図8参照)を投影しかつ第2領域30Bに第2断面画像32B(図8参照)を投影しかつ第4領域30Dに第4断面画像32D(図8参照)を投影しかつ第5領域30Eに第5断面画像32E(図8参照)を投影する。第1投影動作では、第2投影機14Bは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影しかつ第3領域30Cに第3断面画像32C(図8参照)を投影しかつ第5領域30Eに第5断面画像32E(図8参照)を投影しかつ第6領域30Fに第6断面画像32F(図8参照)を投影する。第1投影動作では、第3投影機14Cは、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影しかつ第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しかつ第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影しかつ第7領域30Gに第7断面画像32G(図8参照)を投影する。
図9に示すように、第2投影動作では、第1投影機14Aが第1領域30Aに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第3領域30Cに断面画像を投影すると同時に第3投影機14Cが第7領域30Gに断面画像を投影する。即ち、第2投影動作では、第1投影機14Aは、第1領域30Aに第1断面画像32Aを投影する。第2投影動作では、第1投影機14Aは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影せず、かつ、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しない。第2投影動作では、第2投影機14Bは、第3領域30Cに第3断面画像32Cを投影する。第2投影動作では、第2投影機14Bは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影しない。第2投影動作では、第3投影機14Cは、第7領域30Gに第7断面画像32Gを投影する。第2投影動作では、第3投影機14Cは、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影しない。
図10に示すように、第3投影動作では、第1投影機14Aが第2領域30Bに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第6領域30Fに断面画像を投影すると同時に第3投影機14Cが第4領域30Dに断面画像を投影する。即ち、第3投影動作では、第1投影機14Aは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影する。第3投影動作では、第1投影機14Aは、第1領域30Aに第1断面画像32Aを投影せず、かつ、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しない。第3投影動作では、第2投影機14Bは、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影する。第3投影動作では、第2投影機14Bは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影せず、かつ、第3領域30Cに第3断面画像32Cを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しない。第3投影動作では、第3投影機14Cは、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影する。第3投影動作では、第3投影機14Cは、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影せず、かつ、第7領域30Gに第7断面画像32Gを投影しない。
図10に示すように、第4投影動作では、第1投影機14Aが第4領域30Dに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第2領域30Bに断面画像を投影すると同時に第3投影機14Cが第6領域30Fに断面画像を投影する。即ち、第4投影動作では、第1投影機14Aは、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影する。第4投影動作では、第1投影機14Aは、第1領域30Aに第1断面画像32Aを投影せず、かつ、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しない。第4投影動作では、第2投影機14Bは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影する。第4投影動作では、第2投影機14Bは、第3領域30Cに第3断面画像32Cを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影しない。第4投影動作では、第3投影機14Cは、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影する。第4投影動作では、第3投影機14Cは、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第7領域30Gに第7断面画像32Gを投影しない。
図7に示すように、第5投影動作では、第1投影機14Aが第1領域30Aおよび第4領域30Dに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第2領域30Bおよび第3領域30Cに断面画像を投影すると同時に第3投影機14Cが第6領域30Fおよび第7領域30Gに断面画像を投影する。即ち、第5投影動作では、第1投影機14Aは、第1領域30Aに第1断面画像32Aを投影すると同時に第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影する。第5投影動作では、第1投影機14Aは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しない。第5投影動作では、第2投影機14Bは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影すると同時に第3領域30Cに第3断面画像32Cを投影する。第5投影動作では、第2投影機14Bは、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影しない。第5投影動作では、第3投影機14Cは、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影すると同時に第7領域30Gに第7断面画像32Gを投影する。第5投影動作では、第3投影機14Cは、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しない。
図7に示すように、第6投影動作では、第1投影機14Aが第1領域30Aおよび第2領域30Bに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第3領域30Cおよび第6領域30Fに断面画像を投影すると同時に第3投影機14Cが第4領域30Dおよび第7領域30Gに断面画像を投影する。即ち、第6投影動作では、第1投影機14Aは、第1領域30Aに第1断面画像32Aを投影すると同時に第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影する。第6投影動作では、第1投影機14Aは、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しない。第6投影動作では、第2投影機14Bは、第3領域30Cに第3断面画像32Cを投影すると同時に第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影する。第6投影動作では、第2投影機14Bは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しない。第6投影動作では、第3投影機14Cは、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影すると同時に第7領域30Gに第7断面画像32Gを投影する。第6投影動作では、第3投影機14Cは、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影しない。
制御装置16は、第1領域30Aに投影される第1断面画像32Aの投影回数と、第2領域30Bに投影される第2断面画像32Bの投影回数と、第3領域30Cに投影される第3断面画像32Cの投影回数と、第4領域30Dに投影される第4断面画像32Dの投影回数と、第5領域30Eに投影される第5断面画像32Eの投影回数と、第6領域30Fに投影される第6断面画像32Fの投影回数と、第7領域30Gに投影される第7断面画像32Gの投影回数と、を互いに同じにするように構成されている。
詳細には、例えば、制御装置16が第3投影動作または第4投影動作を実行するとき、第1投影動作を実行する回数と第3投影動作または第4投影動作を実行する回数とは同じであり、第2投影動作を実行する回数は、第1投影動作を実行する回数の2倍である。また、例えば、制御装置16が第5投影動作または第6投影動作を実行するとき、第1投影動作を実行する回数と第2投影動作を実行する回数と第5投影動作または第6投影動作を実行する回数は同じである。
制御装置16は、第1領域30A〜第7領域30Gに投影される第1断面画像32A〜第7断面画像32Gの各投影回数が予め設定した投影回数に達したときに光硬化性樹脂23が硬化するように、第1投影機14A、第2投影機14Bおよび第3投影機14Cから照射される光エネルギーの総量を設定するように構成されている。例えば、制御装置16は、第1投影動作と第2投影動作と第5投影動作とを1回ずつ実行する場合、第1領域30A〜第7領域30Gに投影される第1断面画像32A〜第7断面画像32Gの各投影回数は、それぞれ3回となる。制御装置16は、第1領域30A〜第7領域30Gに第1断面画像32A〜第7断面画像32Gがそれぞれ3回投影されたときに光硬化性樹脂23が硬化するように、第1投影機14A、第2投影機14Bおよび第3投影機14Cから照射される光エネルギーの総量を設定する。
本実施形態では、図7に示すように、投影装置14は、第1投影機14A、第2投影機14Bおよび第3投影機14Cを備えているため、画像投影面30により大きな断面画像132(図8参照)を投影することができる。また、第1投影機14Aから投影される断面画像32A、32B、32D、32Eと第2投影機14Bから投影される断面画像32B、32C、32E、32Fと第3投影機14Cから投影される断面画像32D、32E、32F、32Gとには隙間が生じず、第1断面画像32A〜第7断面画像32Gの全体に位置する光硬化性樹脂23(図6参照)を確実に硬化することができる。さらに、第1領域30A〜第7領域30Gに位置する光硬化性樹脂23に照射される光エネルギーの総量が同じとなるため、光硬化性樹脂23の硬化の程度が均一となる。この結果、光硬化性樹脂23の硬化の程度のバラツキを抑制することができる。
本実施形態では、制御装置16は、第1投影動作を最初に実行する。これにより、図7に示すように、第1投影機14Aから投影される断面画像32A、32B、32D、32Eと第2投影機14Bから投影される断面画像32B、32C、32E、32Fと第3投影機14Cから投影される断面画像32D、32E、32F、32Gとの全体に位置する光硬化性樹脂23(図6参照)を最初に硬化することができるため、光硬化性樹脂23を硬化させた樹脂層の形状がより安定する。
<第3実施形態>
図11に示すように、投影装置14は、第1投影機14Aと第2投影機14Bと第4投影機14Dと第5投影機14Eとを有している。制御装置16は、第4投影機14Dおよび第5投影機14Eに接続されている。第4投影機14Dおよび第5投影機14Eには、制御装置16から断面画像の信号が入力される。なお、本実施形態において、第2実施形態と同様の構成については適宜その説明を省略する。
図12に示すように、画像投影面30には、第1領域30Aと、第1領域30Aの隣の第2領域30Bと、第2領域30Bの隣の第3領域30Cと、第1領域30Aの隣の第4領域30Dと、第2領域30Bおよび第4領域30Dの隣の第5領域30Eと、第3領域30Cおよび第5領域30Eの隣の第6領域30Fと、第4領域30Dの隣の第7領域30Gと、第5領域30Eおよび第7領域30Gの隣の第8領域30Hと、第6領域30Fおよび第8領域30Hの隣の第9領域30Iと、が含まれる。第4領域30D〜第6領域30Fは、第1領域30A〜第3領域30Cより左方に位置する。第4領域30D〜第6領域30Fは、第7領域30G〜第9領域30Iより右方に位置する。第4領域30D〜第6領域30Fは、第1領域30A〜第3領域30Cより右方に位置してもよい。第4領域30D〜第6領域30Fは、第7領域30G〜第9領域30Iより左方に位置してもよい。第4領域30D〜第6領域30Fは、第1領域30A〜第3領域30Cより前方または後方に位置してもよい。第4領域30D〜第6領域30Fは、第7領域30G〜第9領域30Iより前方または後方に位置してもよい。
第4投影機14Dは、第4領域30D、第5領域30E、第7領域30Gおよび第8領域30Hに断面画像を投影することが可能に構成されている。第5投影機14Eは、第5領域30E、第6領域30F、第8領域30Hおよび第9領域30Iに断面画像を投影することが可能に構成されている。第4投影機14Dは、所定の波長からなる光を照射することによって、第4領域30D、第5領域30E、第7領域30Gおよび第8領域30Hに断面画像を投影する。第5投影機14Eは、所定の波長からなる光を照射することによって、第5領域30E、第6領域30F、第8領域30Hおよび第9領域30Iに断面画像を投影する。第1投影機14Aから照射される光エネルギーの総量と第2投影機14Bから照射される光エネルギーの総量と第4投影機14Dから照射される光エネルギーの総量と第5投影機14Eから照射される光エネルギーの総量とは互いに等しい。第1投影機14A、第2投影機14B、第4投影機14Dおよび第5投影機14Eからそれぞれ投影された断面画像は、台11の開口21を通じて槽12内の光硬化性樹脂23に投影される。
図11に示すように、第4投影機14Dおよび第5投影機14Eは、槽12より下方に配置されている。第4投影機14Dおよび第5投影機14Eは、ケース25に収容されている。図12に示すように、第4投影機14Dは、第1投影機14Aより左方に配置されている。第4投影機14Dは、第1投影機14Aより右方に配置されていてもよい。第5投影機14Eは、第2投影機14Bより左方に配置されている。第5投影機14Eは、第2投影機14Bより右方に配置されていてもよい。第4投影機14Dおよび第5投影機14Eは、第1投影機14Aおよび第2投影機14Bより前方または後方に配置されていてもよい。第1投影機14A、第2投影機14B、第4投影機14Dおよび第5投影機14Eは、第1投影機14Aから投影される断面画像の一部と第2投影機14Bから投影される断面画像の一部とが第2領域30Bで重なり、かつ、第1投影機14Aから投影される断面画像の一部と第4投影機14Dから投影される断面画像の一部とが第4領域30Dで重なり、かつ、第2投影機14Bから投影される断面画像の一部と第5投影機14Eから投影される断面画像の一部とが第6領域30Fで重なり、かつ、第4投影機14Dから投影される断面画像の一部と第5投影機14Eから投影される断面画像の一部とが第8領域30Hで重なり、かつ、第1投影機14Aから投影される断面画像の一部と第2投影機14Bから投影される断面画像の一部と第4投影機14Dから投影される断面画像の一部と第5投影機14Eから投影される断面画像の一部とが第5領域30Eで重なるように配置されている。すなわち、第1投影機14Aから投影される断面画像と第2投影機14Bから投影される断面画像と第4投影機14Dから投影される断面画像と第5投影機14Eから投影される断面画像とには隙間が生じない。
図13は、第1投影機14A、第2投影機14B、第4投影機14Dおよび第5投影機14Eから画像投影面30に投影される断面画像232を示す。断面画像232は、第1領域30A(図12参照)に投影される第1断面画像32Aと、第2領域30B(図12参照)に投影される第2断面画像32Bと、第3領域30C(図12参照)に投影される第3断面画像32Cと、第4領域30D(図12参照)に投影される第4断面画像32Dと、第5領域30E(図12参照)に投影される第5断面画像32Eと、第6領域30F(図12参照)に投影される第6断面画像32Fと、第7領域30G(図12参照)に投影される第7断面画像32Gと、第8領域30H(図12参照)に投影される第8断面画像32Hと、第9領域30I(図12参照)に投影される第9断面画像32Iと、を含んでいる。第4断面画像32DのY軸方向の長さL2は、Nピクセル(Nは、例えば1〜10の整数)である。第5断面画像32EのX軸方向の長さL1はNピクセル(Nは、例えば1〜10の整数)であり、Y軸方向の長さL2はNピクセルである。第6断面画像32FのY軸方向の長さL2は、Nピクセルである。第8断面画像32HのX軸方向の長さL1は、Nピクセルである。ここでは、NピクセルとNピクセルとは同じ整数である。なお、NピクセルとNピクセルとは異なる整数であってもよい。第1投影機14A、第2投影機14B、第4投影機14Dおよび第5投影機14Eは、断面画像232を、一定時間毎に順番に画像投影面30に投影するように制御装置16に制御される。なお、図13中の二点鎖線は、第1断面画像32A〜第9断面画像32Iの境界線を示す。
制御装置16は、第4投影機14Dおよび第5投影機14Eを制御する。制御装置16は、第1投影機14A、第2投影機14B、第4投影機14Dおよび第5投影機14Eから投影される第1断面画像32A〜第9断面画像32Iや、第1断面画像32A〜第9断面画像32Iを投影するタイミングおよび光のエネルギーなどを制御する。
制御装置16は、第7投影動作と第8投影動作との少なくともいずれかを更に実行するように構成されている。本実施形態の制御装置16は、第1投影動作、第2投影動作、第7投影動作および第8投影動作のうち最初に第1投影動作を実行するように構成されている。制御装置16は、第1投影動作、第2投影動作、第7投影動作および第8投影動作のうち最初に第1投影動作以外の投影動作を実行するように構成されていてもよい。
図12に示すように、第1投影動作では、第1投影機14Aが第1領域30Aおよび第2領域30Bおよび第4領域30Dおよび第5領域30Eに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第2領域30Bおよび第3領域30Cおよび第5領域30Eおよび第6領域30Fに断面画像を投影すると同時に第4投影機14Dが第4領域30Dおよび第5領域30Eおよび第7領域30Gおよび第8領域30Hに断面画像を投影すると同時に第5投影機14Eが第5領域30Eおよび第6領域30Fおよび第8領域30Hおよび第9領域30Iに断面画像を投影する。第1投影動作では、第4投影機14Dは、第4領域30Dに第4断面画像32D(図13参照)を投影しかつ第5領域30Eに第5断面画像32E(図13参照)を投影しかつ第7領域30Gに第7断面画像32G(図13参照)を投影しかつ第8領域30Hに第8断面画像32H(図13参照)を投影する。第1投影動作では、第5投影機14Eは、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しかつ第6領域30Fに第6断面画像32F(図13参照)を投影しかつ第8領域30Hに第8断面画像32Hを投影しかつ第9領域30Iに第9断面画像32I(図13参照)を投影する。
図14に示すように、第2投影動作では、第1投影機14Aが第1領域30Aに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第3領域30Cに断面画像を投影すると同時に第4投影機14Dが第7領域30Gに断面画像を投影すると同時に第5投影機14Eが第9領域30Iに断面画像を投影する。第2投影動作では、第4投影機14Dは、第7領域30Gに第7断面画像32Gを投影する。第2投影動作では、第4投影機14Dは、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第8領域30Hに第8断面画像32Hを投影しない。第2投影動作では、第5投影機14Eは、第9領域30Iに第9断面画像32Iを投影する。第2投影動作では、第5投影機14Eは、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影せず、かつ、第8領域30Hに第8断面画像32Hを投影しない。
図15に示すように、第7投影動作では、第1投影機14Aが第2領域30Bに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第6領域30Fに断面画像を投影すると同時に第4投影機14Dが第4領域30Dに断面画像を投影すると同時に第5投影機14Eが第8領域30Hに断面画像を投影する。即ち、第7投影動作では、第1投影機14Aは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影する。第7投影動作では、第1投影機14Aは、第1領域30Aに第1断面画像32Aを投影せず、かつ、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しない。第7投影動作では、第2投影機14Bは、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影する。第7投影動作では、第2投影機14Bは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影せず、かつ、第3領域30Cに第3断面画像32Cを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しない。第7投影動作では、第4投影機14Dは、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影する。第7投影動作では、第4投影機14Dは、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第7領域30Gに第7断面画像32Gを投影せず、かつ、第8領域30Hに第8断面画像32Hを投影しない。第7投影動作では、第5投影機14Eは、第8領域30Hに第8断面画像32Hを投影する。第7投影動作では、第5投影機14Eは、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影せず、かつ、第9領域30Iに第9断面画像32Iを投影しない。なお、第7投影動作では、第1投影機14Aが第4領域30Dに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第2領域30Bに断面画像を投影すると同時に第4投影機14Dが第8領域30Hに断面画像を投影すると同時に第5投影機14Eが第6領域30Fに断面画像を投影してもよい。
図12に示すように、第8投影動作では、第1投影機14Aが第1領域30Aおよび第4領域30Dに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第2領域30Bおよび第3領域30Cに断面画像を投影すると同時に第4投影機14Dが第7領域30Gおよび第8領域30Hに断面画像を投影すると同時に第5投影機14Eが第6領域30Fおよび第9領域30Iに断面画像を投影する。即ち、第8投影動作では、第1投影機14Aは、第1領域30Aに第1断面画像32Aを投影すると同時に第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影する。第8投影動作では、第1投影機14Aは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しない。第8投影動作では、第2投影機14Bは、第2領域30Bに第2断面画像32Bを投影すると同時に第3領域30Cに第3断面画像32Cを投影する。第8投影動作では、第2投影機14Bは、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影しない。第8投影動作では、第4投影機14Dは、第7領域30Gに第7断面画像32Gを投影すると同時に第8領域30Hに第8断面画像32Hを投影する。第8投影動作では、第4投影機14Dは、第4領域30Dに第4断面画像32Dを投影せず、かつ、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影しない。第8投影動作では、第5投影機14Eは、第6領域30Fに第6断面画像32Fを投影すると同時に第9領域30Iに第9断面画像32Iを投影する。第8投影動作では、第5投影機14Eは、第5領域30Eに第5断面画像32Eを投影せず、かつ、第8領域30Hに第8断面画像32Hを投影しない。なお、第8投影動作では、第1投影機14Aが第1領域30Aおよび第2領域30Bに断面画像を投影すると同時に第2投影機14Bが第3領域30Cおよび第6領域30Fに断面画像を投影すると同時に第4投影機14Dが第4領域30Dおよび第7領域30Gに断面画像を投影すると同時に第5投影機14Eが第8領域30Hおよび第9領域30Iに断面画像を投影してもよい。
制御装置16は、第1領域30Aに投影される第1断面画像32Aの投影回数と、第2領域30Bに投影される第2断面画像32Bの投影回数と、第3領域30Cに投影される第3断面画像32Cの投影回数と、第4領域30Dに投影される第4断面画像32Dの投影回数と、第5領域30Eに投影される第5断面画像32Eの投影回数と、第6領域30Fに投影される第6断面画像32Fの投影回数と、第7領域30Gに投影される第7断面画像32Gの投影回数と、第8領域30Hに投影される第8断面画像32Hの投影回数と、第9領域30Iに投影される第9断面画像32Iの投影回数と、を互いに同じにするように構成されている。
詳細には、例えば、制御装置16が第7投影動作を実行するとき、第7投影動作を実行する回数は、第1投影動作を実行する回数の2倍であり、第2投影動作を実行する回数は、第1投影動作を実行する回数の3倍である。また、例えば、制御装置16が第8投影動作を実行するとき、第8投影動作を実行する回数は、第1投影動作を実行する回数の2倍であり、第2投影動作を実行する回数は第1投影動作を実行する回数と同じである。
制御装置16は、第1領域30A〜第9領域30Iに投影される第1断面画像32A〜第9断面画像32Iの各投影回数が予め設定した投影回数に達したときに光硬化性樹脂23が硬化するように、第1投影機14A、第2投影機14B、第4投影機14Dおよび第5投影機14Eから照射される光エネルギーの総量を設定するように構成されている。例えば、制御装置16は、第1投影動作を1回、第2投影動作を3回、第7投影動作を2回実行する場合、第1領域30A〜第9領域30Iに投影される第1断面画像32A〜第9断面画像32Iの各投影回数は、それぞれ4回となる。制御装置16は、第1領域30A〜第9領域30Iに第1断面画像32A〜第9断面画像32Iがそれぞれ4回投影されたときに光硬化性樹脂23が硬化するように、第1投影機14A、第2投影機14B、第4投影機14Dおよび第5投影機14Eから照射される光エネルギーの総量を設定する。
本実施形態では、図12に示すように、投影装置14は、第1投影機14A、第2投影機14B、第4投影機14Dおよび第5投影機14Eを備えているため、画像投影面30により大きな断面画像232(図13参照)を投影することができる。また、第1投影機14Aから投影される断面画像32A、32B、32D、32Eと第2投影機14Bから投影される断面画像32B、32C、32E、32Fと第4投影機14Dから投影される断面画像32D、32E、32G、32Hと第5投影機14Eから投影される断面画像32E、32F、32H、32Iとには隙間が生じず、第1断面画像32A〜第9断面画像32Iの全体に位置する光硬化性樹脂23(図11参照)を確実に硬化することができる。さらに、第1領域30A〜第9領域30Iに位置する光硬化性樹脂23に照射される光エネルギーの総量が同じとなるため、光硬化性樹脂23の硬化の程度が均一となる。この結果、光硬化性樹脂23の硬化の程度のバラツキを抑制することができる。
本実施形態では、制御装置16は、第1投影動作を最初に実行する。これにより、図12に示すように、第1投影機14Aから投影される断面画像32A、32B、32D、32Eと第2投影機14Bから投影される断面画像32B、32C、32E、32Fと第4投影機14Dから投影される断面画像32D、32E、32G、32Hと第5投影機14Eから投影される断面画像32E、32F、32H、32Iとの全体に位置する光硬化性樹脂23(図11参照)を最初に硬化することができるため、光硬化性樹脂23を硬化させた樹脂層の形状がより安定する。
10 三次元造形装置
12 槽
14 投影装置
14A 第1投影機
14B 第2投影機
16 制御装置
23 光硬化性樹脂
30 画像投影面
30A 第1領域
30B 第2領域
30C 第3領域
32 断面画像
32A 第1断面画像
32B 第2断面画像
32C 第3断面画像

Claims (7)

  1. 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、
    光硬化性樹脂を収容する槽と、
    前記槽と前記光硬化性樹脂との界面である画像投影面に、所定の断面形状が表示された断面画像を投影する投影装置と、
    前記投影装置を制御する制御装置と、を備え、
    前記画像投影面には、第1領域と、前記第1領域の隣の第2領域と、前記第2領域の隣の第3領域とが含まれ、
    前記投影装置は、前記第1領域および前記第2領域に断面画像を投影可能な第1投影機と、前記第2領域および前記第3領域に断面画像を投影可能な第2投影機とを有し、
    前記第1投影機から照射される光エネルギーの総量および前記第2投影機から照射される光エネルギーの総量は互いに等しく、
    前記制御装置は、前記第1投影機が前記第1領域および前記第2領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第2領域および前記第3領域に断面画像を投影する第1投影動作と、前記第1投影機が前記第1領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第3領域に断面画像を投影する第2投影動作と、を実行し、前記各領域に投影される断面画像の投影回数を互いに同じにするように構成されている、三次元造形装置。
  2. 前記制御装置は、前記第1投影動作および前記第2投影動作のうち最初に前記第1投影動作を実行するように構成されている、請求項1に記載の三次元造形装置。
  3. 前記制御装置は、前記第1投影動作および前記第2投影動作を交互に繰り返すように構成されている、請求項1または2に記載の三次元造形装置。
  4. 前記画像投影面は、前記第1領域の隣の第4領域と、前記第2領域および前記第4領域の隣の第5領域と、前記第3領域および前記第5領域の隣の第6領域と、前記第4領域および前記第5領域および前記第6領域の隣の第7領域とが更に含まれ、
    前記第1投影機は、前記第4領域および前記第5領域に更に断面画像を投影可能であり、
    前記第2投影機は、前記第5領域および前記第6領域に更に断面画像を投影可能であり、
    前記投影装置は、前記第4領域および前記第5領域および前記第6領域および前記第7領域に断面画像を投影可能な第3投影機を更に有し、
    前記第3投影機から照射される光エネルギーの総量は、前記第1投影機から照射される光エネルギーの総量および前記第2投影機から照射される光エネルギーの総量と等しく、
    前記第1投影動作のときに、前記第1投影機が前記第4領域および前記第5領域に断面画像を更に投影すると同時に前記第2投影機が前記第5領域および前記第6領域に断面画像を更に投影すると同時に前記第3投影機が前記第4領域および前記第5領域および前記第6領域および前記第7領域に断面画像を投影し、
    前記第2投影動作のときに、前記第3投影機が前記第7領域に断面画像を更に投影し、
    前記制御装置は、前記第1投影機が前記第2領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第6領域に断面画像を投影すると同時に前記第3投影機が前記第4領域に断面画像を投影する第3投影動作と、前記第1投影機が前記第4領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第2領域に断面画像を投影すると同時に前記第3投影機が前記第6領域に断面画像を投影する第4投影動作と、前記第1投影機が前記第1領域および前記第4領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第2領域および前記第3領域に断面画像を投影すると同時に前記第3投影機が前記第6領域および前記第7領域に断面画像を投影する第5投影動作と、前記第1投影機が前記第1領域および前記第2領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第3領域および前記第6領域に断面画像を投影すると同時に前記第3投影機が前記第4領域および前記第7領域に断面画像を投影する第6投影動作との少なくともいずれかを更に実行し、前記各領域に投影される断面画像の投影回数を互いに同じにするように構成されている、請求項1に記載の三次元造形装置。
  5. 前記制御装置は、前記第1投影動作、前記第2投影動作、前記第3投影動作、前記第4投影動作、前記第5投影動作および前記第6投影動作のうち最初に前記第1投影動作を実行するように構成されている、請求項4に記載の三次元造形装置。
  6. 前記画像投影面は、前記第1領域の隣の第4領域と、前記第2領域および前記第4領域の隣の第5領域と、前記第3領域および前記第5領域の隣の第6領域と、前記第4領域の隣の第7領域と、前記第5領域および前記第7領域の隣の第8領域と、前記第6領域および前記第8領域の隣の第9領域とが更に含まれ、
    前記第1投影機は、前記第4領域および前記第5領域に更に断面画像を投影可能であり、
    前記第2投影機は、前記第5領域および前記第6領域に更に断面画像を投影可能であり、
    前記投影装置は、前記第4領域および前記第5領域および前記第7領域および前記第8領域に断面画像を投影可能な第4投影機と、前記第5領域および前記第6領域および前記第8領域および前記第9領域に断面画像を投影可能な第5投影機と、を更に有し、
    前記第4投影機から照射される光エネルギーの総量および前記第5投影機から照射される光エネルギーの総量は、前記第1投影機から照射される光エネルギーの総量および前記第2投影機から照射される光エネルギーの総量と等しく、
    前記第1投影動作のときに、前記第1投影機が前記第4領域および前記第5領域に断面画像を更に投影すると同時に前記第2投影機が前記第5領域および前記第6領域に断面画像を更に投影すると同時に前記第4投影機が前記第4領域および前記第5領域および前記第7領域および前記第8領域に断面画像を投影すると同時に前記第5投影機が前記第5領域および前記第6領域および前記第8領域および前記第9領域に断面画像を投影し、
    前記第2投影動作のときに、前記第4投影機が前記第7領域に断面画像を更に投影すると同時に前記第5投影機は前記第9領域に断面画像を更に投影し、
    前記制御装置は、前記第1投影機が前記第2領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第6領域に断面画像を投影すると同時に前記第4投影機が前記第4領域に断面画像を投影すると同時に前記第5投影機が前記第8領域に断面画像を投影する第7投影動作と、前記第1投影機が前記第1領域および前記第4領域に断面画像を投影すると同時に前記第2投影機が前記第2領域および前記第3領域に断面画像を投影すると同時に前記第4投影機が前記第7領域および前記第8領域に断面画像を投影すると同時に前記第5投影機が前記第6領域および前記第9領域に断面画像を投影する第8投影動作との少なくともいずれかを更に実行し、前記各領域に投影される断面画像の投影回数を互いに同じにするように構成されている、請求項1に記載の三次元造形装置。
  7. 前記制御装置は、前記第1投影動作、前記第2投影動作、前記第7投影動作および前記第8投影動作のうち最初に前記第1投影動作を実行するように構成されている、請求項6に記載の三次元造形装置。
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