JP6529053B2 - 光硬化型３ｄプリンタ及びその剥離方法 - Google Patents

Description

本発明は、３Ｄプリンタに関し、特に、光硬化型３Ｄプリンタ及びその剥離方法に関する。

図１は、関連技術の光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。図１には、関連技術のボトム露光（ｂｏｔｔｏｍ−ｅｘｐｏｓｅ）式の光硬化型３Ｄプリンタ（以下、３Ｄプリンタ１と略称）が開示されている。３Ｄプリンタ１は、成形液１０を収容するための液槽１１と、液槽１１の底部に配置されたガラス層１１１と、ガラス層１１１の上方に配置されたベースフィルム１１２と、成形液１０に浸漬され、成形物２を載置するための成形ステージ１２と、液槽１１及びガラス層１１１の下方に配置された照射ユニット１３とを含む。

印刷時には、３Ｄプリンタ１は、成形ステージ１２を液槽１１内に向けて成形物２の１層の印刷層の印刷高さまで移動させるように制御する。次に、３Ｄプリンタ１は、成形ステージ１２とベースフィルム１１２との間の成形液１０を成形物２の１層の印刷層になるように硬化させ、成形ステージ１２に付着させるように、照射ユニット１３に液槽１１内に向けて光を照射させるように制御する。そして、３Ｄプリンタ１は、硬化された成形物２をベースフィルム１１２から剥離するように成形ステージ１２を上に向けて移動させるように制御する。そして、照射ユニット１３により成形物２の次層の印刷層を硬化させるように、成形ステージ１２を成形物２の次層の印刷層の印刷高さまで移動制御する。

図２Ａは、関連技術の第１実施例の成形物の剥離を示す概略図である。図２Ａに示す実施形態では、硬化された成形物２をベースフィルム１１２から剥離する場合、３Ｄプリンタ１は、主として成形ステージ１２を直接持ち上げて、成形物２をベースフィルム１１２から強制的に分離させる（即ち、上向きの力で成形物２とベースフィルム１１２との接合に真空を破ることで分離させる）。しかし、このような剥離方法は、成形物２とベースフィルム１１２との接触面積が大きい場合、成形物２にダメージを与えやすい（例えば、成形物２とベースフィルム１１２と接触される底面を破損させたり、成形物２の弱い箇所が割れたりする）。

図２Ｂは、関連技術の第２実施例の成形物の剥離を示す概略図である。図２Ｂに示す実施形態では、３Ｄプリンタ１は、ベースフィルム１１２から成形物２を剥離する際に、主に液槽１１のいずれか一方側を下向きに傾斜させて、成形物２をベースフィルム１１２から分離させる（即ち、成形物２とベースフィルム１１２との接合に真空を破ることで分離させる）。しかし、図２Ａに示す実施形態と同様に、成形物２とベースフィルム１１２との接触面積が大きい場合、このように剥離方法も、成形物２に損傷を与えることになる。

図２Ｃは、関連技術の第３実施例の成形物の剥離を示す概略図である。図２Ａ、図２Ｂに示す実施例と異なり、図２Ｃに示す３Ｄプリンタ１は、第１実施形態及び第２実施形態に示す液槽１１の底部に固設されたガラス層１１１に代えて透光性スクレーパ３を備える。具体的に、透光性スクレーパ３は、液槽１１の底部の下方に設けられ、液槽１１の外部に移動するように制御される可能である。

図２Ｃに示すように、３Ｄプリンタ１は、硬化された成形物２をベースフィルム１１２から剥離する際、主に、透光性スクレーパ３を液槽１１の外部に移動させるように制御するようにしている。これにより、ベースフィルム１１２は、成形液１０の重量により下方に延伸して、成形物２の底面から分離することになる。

しかし、図２Ｃに示す実施例では、３Ｄプリンタ１は、剥離工程を実行する際に透光性スクレーパ３を液槽１１の外部に移動させ、剥離工程が完了した後に透光性スクレーパ３をリセットするように制御する必要がある（即ち、液槽１１の下方の固定位置に移動させる）。そのため、印刷過程中にベースフィルム１１２が透光性スクレーパ３と擦れ続け、ベースフィルム１１２の寿命が短くなる。

また、成形物２の硬化過程中において、照射ユニット１３から出射された光は、成形物２を硬化させるために、透光性スクレーパ３とベースフィルム１１２とを同時に通過しなければならず、光パワーの無駄が生じることになる。また、剥離工程を行う場合には、透光性スクレーパ３を液槽１１の外部に移動させてベースフィルム１１２の範囲外に移動させる必要がある。そのため、３Ｄプリンタ１が必要とする機構の体積がかなり大きい（一般的に、液槽１１の幅の２倍である）ため、ユーザの使用意欲が低下する。

本発明は、ベースフィルムを緩めた後に剥離工程を行うことで、剥離工程が容易になり、剥離過程中に成形物がダメージを受けることを効果的に回避可能な光硬化型３Ｄプリンタ及びその剥離方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光硬化性３Ｄプリンタは、成形液を収容するための液槽と、前記液槽の底部に配置されるガラス層と、前記ガラス層の上方に配置されるベースフィルムと、前記液槽の下方に配置される照射ユニットと、前記成形液に浸漬されて成形物を載置するための成形ステージと、マイクロプロセッシングユニットと、前記液槽の一方側に配置される調整ユニットと、を含む。前記ベースフィルムは、一辺が前記調整ユニットに接続され、他辺が前記液槽の前記調整ユニットに対する他方側に接続される。前記マイクロプロセッシングユニットは、前記成形物を硬化させる際、前記ベースフィルムを引っ張るように調整ユニットをリセット制御し、前記印刷層の硬化が完了した後に、前記ベースフィルムを緩めるように前記調整ユニットを制御し、前記ベースフィルムを緩めた後に、前記ベースフィルムから前記成形物を剥離するように前記成形ステージを移動制御する。

本発明は、関連技術に比べ、ベースフィルムを緩めた後に剥離工程を行うことで、成形物とベースフィルムとの剥離が線単位で真空を破ることができる。その結果、剥離工程が容易になり、剥離過程中に成形物がダメージを受けることを効果的に回避することができる。

また、本発明は、ベースフィルムを引っ張ったり緩めたりすることにより剥離工程を完了することに寄与し、液槽の下方に剥離機構を別途設ける必要はない。照射ユニットから出射された光は、余計な媒体を通過する必要がなく、光パワーの無駄を避けることができる。また、本発明によれば、剥離工程中にベースフィルムの一面全体に擦り傷が発生せず、ベースフィルムの長寿命化を図ることができる。

関連技術の光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。 関連技術の第１実施例の成形物の剥離を示す概略図である。 関連技術の第２実施例の成形物の剥離を示す概略図である。 関連技術の第３実施例の成形物の剥離を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る剥離のフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る第１の剥離操作を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る第２の剥離操作を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る第３の剥離操作を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。 本発明の第３の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。 本発明の第４の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。 本発明の第５の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。 本発明の第５の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタの変形例を示す概略図である。 本発明の第６の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。

以下、本発明の好ましい実施形態については、図面を参照しつつ、詳しく説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。本発明に係る光硬化型３Ｄプリンタは、主にボトム露光式の光硬化型３Ｄプリンタ（以下、３Ｄプリンタ４と略称）である。

図３に示すように、一実施形態では、３Ｄプリンタ４は、液槽４１と、液槽４１の底部に配置されるガラス層４２と、ガラス層４２の上方に配置されるベースフィルム４３と、液槽４１の上方に配置される成形ステージ４５と、液槽４１の下方に配置される照射ユニット４６とを含む。ガラス層４２及び液槽４１は、一体成形（例えば、液槽４１が透明ケースであり、ガラス層が透明ケースの底面であってもよい）であってもよく、別々に設けてもよいが、これに限定されない。

本発明の主な技術的特徴は、３Ｄプリンタ４は、調整ユニット４４をさらに含むことである。調整ユニット４４は、主に液槽４１の一方側に配置され、３Ｄプリンタ４の制御により移動可能である。一実施形態では、調整ユニット４４は、３Ｄプリンタ４の制御により横移動可能である。他の実施形態では、調整ユニット４４は、３Ｄプリンタ４の制御により縦移動可能である。本発明は、これらに限定されない。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示すブロック図である。同図を参照すると、本実施形態の３Ｄプリンタ４は、成形ステージ４５と、照射ユニット４６と、調整ユニット４４とに電気的に接続されるマイクロプロセッシングユニット４７をさらに含む。マイクロプロセッシングユニット４７は、成形ステージ４５、照射ユニット４６及び調整ユニット４４の作動を制御するために用いられる。

調整ユニット４４は、液槽４１の内部又は外部に選択的に設けられてもよい。図３に示す実施形態では、調整ユニット４４が液槽４１の内部の一方側に設けられていが、これに限定されない。本実施形態では、ベースフィルム４３の一辺が調整ユニット４４に接続され、他辺が液槽４１の調整ユニット４４に対する他方側に接続されている。これにより、調整ユニット４４は、３Ｄプリンタ４のマイクロプロセッシングユニット４７の制御によって移動（主に横移動）すると、調整ユニット４４の牽引によりベースフィルム４３が引っ張られたり緩められたりする（後述する）ことができる。

液槽４１は、成形液４０を収容するためのものである。一実施形態では、成形液４０は、感光性樹脂（Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒ）である。１つの成形物（例えば、図６Ａに示す成形物５）を印刷する際、マイクロプロセッシングユニット４７は、成形ステージ４５を、移動制御（主にＺ軸に沿って縦移動する）することで、液槽４１の成形液４０を浸漬させるとともに成形物５の１層の印刷層の印刷高さ（即ち、成形ステージ４５の底面とベースフィルム４３の上面との間の距離を印刷高さと同じにする）に位置させる。

次に、マイクロプロセッシングユニット４７は、照射ユニット４６に液槽４１の内部に向けて光を出射させる（主に成形ステージ４５の位置に対して照射する）ように制御することで、成形ステージ４５とベースフィルム４３との間の成形液４０（即ち印刷層）を硬化させて成形ステージ４５に付着させる。そして、３Ｄプリンタ４は、硬化された印刷層をベースフィルム４３から剥離し、印刷層の印刷を完了する。

本発明において、３Ｄプリンタ４は、デジタル・ライト・プロセッシング（Ｄｉｇｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ＤＬＰ）方式の３Ｄプリンタであってもよく、ステレオリソグラフィ（Ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ， ＳＬＡ）方式の３Ｄプリンタであってもよい。照射ユニット４６は、面単位で光を出射するデジタル式の投影スクリーンであってもよく、点単位で光を出射するレーザー光源であってもよいが、これらに限定されない。

本発明の一実施形態において、ベースフィルム４３は、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、又はテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）からなる透明フィルムであってもよい。成形液４０は、液体から硬化して固体になると、成形ステージ４５の底面に付着するほか、真空状態でベースフィルム４３の上面に吸着する。したがって、３Ｄプリンタ４は、成形物５の１層の印刷層が硬化した後、次層の印刷層を引き続き印刷する前に、先に硬化された印刷層を剥がさなければならない。

本発明の主な技術的特徴は、マイクロプロセッシングユニット４７は、成形物５の１層の印刷層を印刷する前に、まず調整ユニット４４を制御してリセットする（即ち、３Ｄプリンタ４のリセット位置４００まで横移動する）。これにより、ベースフィルム４３を引っ張ることができる。そして、マイクロプロセッシングユニット４７は、ベースフィルム４３が引っ張られた後、照射ユニット４６に光を出射させるように制御することにより、印刷層を硬化させて成形ステージ４５に付着させる（同時にベースフィルム４３の上面に吸着することがある）。

そして、マイクロプロセッシングユニット４７は、印刷層の硬化を完了した後、ベースフィルム４３を緩めるように、調整ユニット４４を移動制御（主に横移動）し、成形ステージ４５をＺ軸方向に沿って移動制御（例えば持ち上げる）することで、ベースフィルム４３から硬化された印刷層を剥離する。このようにして、印刷層の剥離工程を完了する。

ベースフィルム４３は弛緩状態にあり、その一部が印刷層によって吸着されているので、成形ステージ４５を上に持ち上げると、ベースフィルム４３は、印刷層及び成形ステージ４５に引っ張られて引き上げられると、上向きの曲面が生じることになる。これにより、印刷層は、ベースフィルム４３との剥離時に受けた抵抗が比較的小さくなる（線ごとに真空を破る方式で剥離する）。このようにして、本発明は、成形物５に与える影響が最小限である状態で剥離工程を実現することができる。

本発明の３Ｄプリンタ４のマイクロプロセッシングユニット４７が剥離工程をどのように実行するかをより明確に説明するために、以下、図５を参照しつつ説明する。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る剥離のフローチャートである。図５には、本発明の光硬化型３Ｄプリンタの剥離方法（以下、剥離方法と略称）が示されている。その剥離方法は、主に図３に示す３Ｄプリンタ４に適用される。

具体的には、本発明の３Ｄプリンタ４により成形物５を印刷する場合には、まず、３Ｄプリンタ４のマイクロプロセッシングユニット４７により成形物５の１層の印刷層（例えば第１層）の印刷データを取得する（ステップＳ１０）。本実施形態における印刷データは、主に印刷対象の印刷層に対応するスライスデータである。

次に、印刷を開始する前に、マイクロプロセッシングユニット４７は、ベースフィルム４３を引っ張るように、調整ユニット４４をリセットするように制御する（ステップＳ１２）。一実施形態では、マイクロプロセッシングユニット４７は、前回の電源オフする前又は今回の電源オンした後に、調整ユニット４４をリセットするように予め設定してもよい。この場合、ステップＳ１２は必ずしも実行されなくてもよい。別の実施形態では、調整ユニット４４がリセットされたか否かにかかわらず、マイクロプロセッシングユニット４７は、調整ユニット４４がリセットされ、ベースフィルム４３が引っ張られていることを確保するために、印刷前（即ち、光硬化工程を実行する前）にステップＳ１２を実行するようにする。一実施形態では、ベースフィルム４３が引っ張られると、ガラス層４２の上面に貼り付けられることになる。

本実施形態では、ステップＳ１２において、マイクロプロセッシングユニット４７は、主に調整ユニット４４をリセット位置４００まで液槽４１の外側方向に向けて横移動させることにより、ベースフィルム４３を引っ張る。また、マイクロプロセッシングユニット４７は、調整ユニット４４がリセット位置４００に移動すると、調整ユニット４４がリセットされて以降の動作が可能となることと判定した。

ステップＳ１２の後、マイクロプロセッシングユニット４７は、成形ステージ４５をＺ軸に沿って移動させて成形液４０に浸漬させ、印刷層（例えば、第１層）の印刷高さに位置させる（ステップＳ１４）。一実施形態では、マイクロプロセッシングユニット４７は、主に成形ステージ４５をＺ軸に沿って印刷高さまで縦移動させるように制御する。３Ｄプリンタ４がボトム露光式の３Ｄプリンタである場合（即ち、照射ユニット４６が液槽４１の下方に配置されている場合）、ステップＳ１４において、マイクロプロセッシングユニット４７は、主に成形ステージ４５をＺ軸に沿って印刷高さまで降下させるように制御する。

具体的に、印刷高さとは、成形ステージ４５の底面とベースフィルム４３の上面との間の距離であり、印刷高さは、成形物５の各印刷層のスライス高さと同じである。スライスデータ及びスライス高さは、３Ｄ印刷分野の通常知識であるため、ここではその説明を省略する。

ステップＳ１４の後、マイクロプロセッシングユニット４７は、照射ユニット４６を起動し、液槽４１の内部に向けて光を出射させるように制御することで、印刷層を硬化させて成形ステージ４５に付着させる（ステップＳ４６）。具体的に、印刷データには、印刷層の輪郭が記録される。ステップＳ１４において、マイクロプロセッシングユニット４７は、印刷データに基づいて、液槽４１の底面の対応位置を照射するように照射ユニット４６を制御することで、硬化された印刷層の輪郭を印刷データに記録された輪郭と同じにする。

上記の印刷層が硬化した後、マイクロプロセッシングユニット４７は、ベースフィルム４３を緩めるように調整ユニット４４を移動制御する（ステップＳ１８）。一実施形態では、マイクロプロセッシングユニット４７は、ベースフィルム４３を緩めるように、調整ユニット４４をリセット位置４００から離す方向に向けて横移動させるように制御する。別の実施形態では、マイクロプロセッシングユニット４７は、主にベースフィルム４３を緩めるように、調整ユニット４４を液槽４１の中心方向に横移動させるように制御する。本発明は、これらに限定されない。

ステップＳ１８の後、ベースフィルム４３が緩められた。次に、マイクロプロセッシングユニット４７は、ベースフィルム４３から硬化された印刷層を剥離するように、成形ステージ４５をＺ軸に沿って縦移動させるように制御する（ステップＳ２０）。具体的には、３Ｄプリンタ４がボトム露光式の３Ｄプリンタである場合、マイクロプロセッシングユニット４７は、主に成形ステージ４５をＺ軸に沿って持ち上げるように制御することで、成形ステージ４５とベースフィルム４３との距離を徐々に大きくし、成形ステージ４５の底面に付着された成形物５をベースフィルム４３の上面から剥離することができる。

一実施形態では、マイクロプロセッシングユニット４７は、成形ステージ４５が閾値高さに移動（例えば、持ち上げる）すると、印刷層がベースフィルム４３から剥離されたと判断してもよい。他の実施形態では、マイクロプロセッシングユニット４７は、検出ユニット（図示せず）により成形ステージ４５又はベースフィルム４３の状態を検出してもよい。そして、その検出結果によって印刷層がベースフィルム４３から剥離されたか否かを判断してもよい。

上述したように、ステップＳ１８の後、ベースフィルム４３が弛緩状態にあるので、吸着された印刷層及び成形ステージ４５によりベースフィルム４３が引き上げられると、上向きの曲面が生じるので、印刷層が剥離時に受けた抵抗が比較的小さくなる。このようにして、３Ｄプリンタ４は、成形物５に与える影響を最小限に抑える状態で、成形物５をベースフィルム４３から剥離することができる。

ステップＳ２０の後、上記の印刷層は、硬化されて剥離された。次に、マイクロプロセッシングユニット４７は、成形物５の印刷が完了するか否かを判断する（ステップＳ２２）。つまり、成形物５の印刷層が全て印刷されたか否かを判断する。

成形物５の印刷が完了していない場合、マイクロプロセッシングユニット４７は、成形物５の次層の印刷層（例えば第２層）の印刷データを取得し（ステップＳ２４）、取得した印刷データに基づいてステップＳ１２〜ステップＳ２０を繰り返す。このようにして、成形物５のその他の印刷層を印刷し、ベースフィルム４３から各印刷が完了した（硬化完了）印刷層を剥離する。成形物５の印刷を完了した後、マイクロプロセッシングユニット４７は、成形ステージ４５を初期位置（例えば、３Ｄプリンタ４の頂端部）まで持ち上げて、成形ステージ４５に付着された成形物５を取り除き、成形物５の印刷を完了する。

図６Ａ〜図６Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る第１〜第３の剥離操作を示す概略図である。同図を参照する。

上述したように、３Ｄプリンタ４のマイクロプロセッシングユニット４７は、硬化された印刷層の表面を平坦化するために、まず、調整ユニット４４をリセットするように制御する（即ち、リセット位置４００まで横移動させる）ことでベースフィルム４３を引っ張った後に印刷を開始する（照射ユニット４６を照射させるように制御する）ようにしている。図６Ａに示すように、印刷層が硬化して剥離工程が行われる場合、マイクロプロセッシングユニット４７は、調整ユニット４４を横移動させてベースフィルム４３を緩めるように制御する。そして、マイクロプロセッシングユニット４７は、ベースフィルム４３が弛緩状態になった後、成形物５を持ち上げるように成形ステージ４５を縦移動させるように制御する。

このとき、弛緩状態のベースフィルム４３に上向きの曲面が形成されるので、成形物５が持ち上げられている間、成形物５の底面は、ベースフィルム４３の上面と線単位で徐々に真空を破り、最後にベースフィルム４３の上面から分離された（図６Ｂに示す）。

図６Ｃに示すように、成形物５の剥離が完了した後、マイクロプロセッシングユニット４７は、ベースフィルム４３を再び引っ張るように調整ユニット４４をリセット制御する（即ち、リセット位置４００に横移動させる）。ベースフィルム４３が引っ張られた後、マイクロプロセッシングユニット４７は、成形物５の次層の印刷層を引き続き印刷する。

上述のような技術的特徴により、本発明の３Ｄプリンタ４は、印刷工程を行う際に、成形物５の印刷品質を確保するために、平坦なベースフィルム４３を提供することができ、剥離工程を行う際に、成形物５に損傷を与えことなく、ベースフィルム４３から成形物５を容易に剥離するために、曲面が生じるベースフィルム４３を提供することができる。

図７Ａは、本発明の第２の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。本実施形態では、調整ユニット４４は、金属シート４４１と電磁石４４２とから構成されている。

具体的に、図７Ａに示すように、金属シート４４１は、ベースフィルム４３の一辺に接続され、液槽４１の一方側に配置されている。ベースフィルム４３の他辺は、液槽４１の金属シート４４１に対する他方側に配置されている。電磁石４４２は、液槽４１の一方側のリセット位置４００の近傍に配置され、マイクロプロセッシングユニット４７に電気的に接続されている。図７Ａに示す実施形態では、液槽４１の外部に配置される電磁石４４２を例示しているが、これに限定されない。他の実施形態では、電磁石４４２は、液槽４１の内部に配置されてもよいが、これに限定されない。

図７Ａに示す実施形態では、マイクロプロセッシングユニット４７は、印刷層を印刷する前に、まず電磁石４４２を通電制御することで、ベースフィルム４３を引っ張るように金属シート４４１を引き寄せて電磁石４４２の方向に向けてリセット位置４００まで横移動させる。また、マイクロプロセッシングユニット４７は、印刷層が硬化された後に、電磁石４４２に対する通電を断つように制御することで、ベースフィルム４３を緩めるように、金属シート４４１を電磁石４４２から離す方向に向けて横移動させる（例えば、ベースフィルム４３の張力によって移動する）。

なお、電磁石４４２に対する通電を断つと、金属シート４４１が電磁石４４２によって引き寄せられないので、成形ステージ４５及び成形物５の牽引によりベースフィルム４３が上に向けて移動すると、金属シート４４１が電磁石４４２の磁力範囲から脱離する可能性がある。そのため、電磁石４４２は、再通電されても、金属シート４４１を引き寄せて金属シート４４１をリセット位置４００に戻すことができない恐れがあり、ベースフィルム４３を引っ張ることができなくなる。

上記のような問題を鑑み、調整ユニット４４は、金属シート４４１をリセット位置４００の一定範囲内に制限するための制限ユニットをさらに含んでもよい。図７Ａに示す実施形態では、制限ユニットは、ストッパ構造４４３であってもよい。ストッパ構造４４３は、リセット位置４００の周辺に配置され、金属シート４４１の可動範囲を制限することで、金属シート４４１が電磁石４４２の吸引力から脱離しても電磁石４４２の磁力の有効範囲を超えて移動することができないようにする。

図７Ｂは、本発明の第３の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。本実施形態と図７Ａに示す第２の実施形態との違いは、調整ユニット４４の制限ユニットが接続線４４４であることにある。

図７Ｂに示すように、接続線４４４の一端は金属シート４４１に接続され、他端はベースフィルム４３、ガラス層４２又は液槽４１のリセット位置４００に近い位置に接続されている。本実施形態では、３Ｄプリンタ４は、接続線４４４により金属シート４４１の可動範囲を制限するこれにより、金属シート４４１が電磁石４４２の吸引力から脱離しても電磁石４４２の磁力の有効範囲を超えて移動することができない。

図７Ｃは、本発明の第４の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。本実施形態と図７Ａ、図７Ｂに示す３Ｄプリンタ４との違いは、本実施形態の３Ｄプリンタ４が少なくとも２つの調整ユニット４４を備えてもよいことである。

図７Ｃに示すように、２つの調整ユニット４４は、第１の調整ユニット６１と、第２の調整ユニット６２とを含んでもよい。第１の調整ユニット６１は、液槽４１の一方側に配置され、第２の調整ユニット６２は、液槽４１の第１の調整ユニット６１に対する他方側に配置されている。また、ベースフィルム４３は、一辺が第１の調整ユニット６１に接続され、他辺が第２の調整ユニット６２に接続されている。第１の調整ユニット６１は、金属シート６１１と電磁石６１２とを備え、第２の調整ユニット６２は、金属シート６２１と電磁石６２２とを備える。本実施形態では、金属シート６１１及び金属シート６２１は、上述した金属シート４４１と同じであり、電磁石６１２及び電磁石６２２は、上述した電磁石４４２と同じであり、マイクロプロセッシングユニット４７に電気的に接続されている。ここで、その説明を省略する。

図７Ｃの実施形態では、液槽４１の対向する両側にリセット位置４００がそれぞれ配置されている。第１の調整ユニット６１の電磁石６１２は、一方のリセット位置４００の周辺に配置され、第２の調整ユニット６２の電磁石６２２は、他方のリセット位置４００の周辺に配置されている。第１の調整ユニット６１の金属シート６１１は、ベースフィルム４３の一辺に接続され、電磁石６１２によって引き寄せられる。第２の調整ユニット６２の金属シート６２１は、ベースフィルム４３の他辺に接続され、電磁石６２２によって引き寄せられる。

なお、３Ｄプリンタ４に２つの調整ユニット、即ち第１の調整ユニット６１、第２の調整ユニット６２が配置される場合、図５に示すステップＳ１２において、マイクロプロセッシングユニット４７は、ベースフィルム４３を引っ張るように、第１の調整ユニット６１及び第２の調整ユニット６２のうち少なくとも１つをリセット位置４００まで液槽４１の外側方向に向けて横移動させる（即ち、電磁石６１２及び／又は電磁石６２２を通電制御することで、金属シート６１１及び／又は金属シート６２１を対応するリセット位置４００まで横移動させる）。

また、図５に示すステップＳ１８において、マイクロプロセッシングユニット４７は、ベースフィルム４３を緩めるように、第１の調整ユニット６１及び第２の調整ユニット６２のうち少なくとも１つを液槽４１の中心方向に向けて横移動させる（即ち、電磁石６１２及び／又は電磁石６２２に対する通電を断つように制御することで、金属シート６１１及び／又は金属シート６２１を対応するリセット位置４００から離す方向に向けて横移動させる）。

本発明は、複数の調整ユニット４４を設けることにより、ベースフィルム４３をより速く引っ張ったり緩めたりすることができ、３Ｄプリンタ４の印刷速度を向上させることができる。

図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の第５の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタ及びその変形例を示す概略図である。本実施形態では、調整ユニット４４は、連結ロッド４４５と、モータ４４６と、スクリュー４４７とから構成されている。

具体的には、図８Ａに示すように、連結ロッド４４５の一端は、ベースフィルム４３の一辺に接続され、モータ４４６は、液槽４１の一方側に配置されている。ベースフィルム４３の他辺は、液槽４１のモータ４４６に対する他方側に接続されている。モータ４４６は、スクリュー４４７に接続され、スクリュー４４７を介して連結ロッド４４５の他端に接続されている。また、モータ４４６は、マイクロプロセッシングユニット４７に電気的に接続されている。

図８Ａに示す実施形態では、連結ロッド４４５は、ベースフィルム４３及びスクリュー４４７に垂直に接続されている（即ち、ベースフィルム４３がスクリュー４４７と平行である）が、これに限定されない。

図８Ｂに示すように、本実施形態では、３Ｄプリンタ４のマイクロプロセッシングユニット４７は、モータ４４６を第１方向（例えば、時計回り）に向けて回転させるように制御することで、スクリュー４４７により連結ロッド４４５をモータ４４６の方向に向けてリセット位置４００まで横移動させるように案内することにより、ベースフィルム４３を引っ張る。また、マイクロプロセッシングユニット４７は、印刷層が硬化した後に、モータ４４６を第１方向とは逆方向である第２方向（例えば、逆時計回り）に向けて回転させるように制御することで、スクリュー４４７により連結ロッド４４５をモータ４４６から離す方向に向けて横移動させるように案内することにより、ベースフィルム４３を緩める。

図８Ｃは、本発明の第６の実施形態に係る光硬化型３Ｄプリンタを示す概略図である。本実施形態と図８Ａ及び図８Ｂに示すと３Ｄプリンタ４との違いは、本実施形態の３Ｄプリンタ４が少なくとも２つの調整ユニット４４を備えてもよいことである。

図８Ｃに示すように、２つの調整ユニット４４は、第１の調整ユニット７１と、第２の調整ユニット７２とを含んでもよい。第１の調整ユニット７１は、液槽４１の一方側に配置され、第２の調整ユニット７２は、液槽４１の第１の調整ユニット７１に対する他方側に配置されている。また、ベースフィルム４３は、一辺が第１の調整ユニット７１に接続され、他辺が第２の調整ユニット７２に接続されている。第１の調整ユニット７１は、連結ロッド７１１と、モータ７１２と、スクリュー７１３とを備え、第２の調整ユニット７２は、連結ロッド７２１と、モータ７２２と、スクリュー７２３とを備える。本実施形態では、連結ロッド７１１及び連結ロッド７２１は、上述した連結ロッド４４５と同じであり、モータ７１２及びモータ７２２は、上述したモータ４４６と同じであり、スクリュー７１３及びスクリュー７２３は、上述したスクリュー４４７と同じであり、モータ７１２及びモータ７２２は、マイクロプロセッシングユニット４７に電気的に接続されている。ここで、その説明を省略する。

図８Ｃの実施形態では、液槽４１の対向する両側にリセット位置４００がそれぞれ配置されている。第１の調整ユニット７１のモータ７１２は、一方のリセット位置４００の周辺に配置され、第２の調整ユニット７２のモータ７２２は、他方のリセット位置４００の周辺に配置されている。第１の調整ユニット７１の連結ロッド７１１は、ベースフィルム４３の一辺に接続され、モータ７１２及びスクリュー７１３の牽引により横移動可能であり、第２の調整ユニット７２の連結ロッド７２１は、ベースフィルム４３の他辺に接続され、モータ７２２及びスクリュー７２３の牽引により横移動可能である。

なお、３Ｄプリンタ４に２つの調整ユニット、即ち第１の調整ユニット７１、第２の調整ユニット７２が配置される場合、図５に示すステップＳ１２において、マイクロプロセッシングユニット４７は、ベースフィルム４３を引っ張るように、第１の調整ユニット７１及び第２の調整ユニット７２のうち少なくとも１つをリセット位置４００まで液槽４１の外側方向に向けて横移動させる（即ち、モータ７１２及び／又はモータ７２２を第１方向に向けて回転させることで、連結ロッド７１１及び／又は連結ロッド７２１を牽引して対応するリセット位置４００まで横移動させる）。

また、図５に示すステップＳ１８において、マイクロプロセッシングユニット４７は、ベースフィルム４３を緩めるように、第１の調整ユニット７１及び第２の調整ユニット７２のうち少なくとも１つを液槽４１の中心方向に向けて横移動させる（即ち、モータ７１２及び／又はモータ７２２を第２方向に向けて回転させることで、連結ロッド７１１及び／又は連結ロッド７２１を牽引して対応するリセット位置４００から離す方向に向けて横移動させる）。

本発明の各実施形態は、ベースフィルムを繰り返し引っ張ったり緩めたりすることで、３Ｄプリンタ４によって成形物５の印刷工程及び剥離工程の実行を支援する。成形物５にダメージを与えることなく、光硬化型３Ｄ印刷を容易に実現することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明にあっては種々の変形が可能であって、かかる変形は、特許請求の範囲内に含まれる変形である限り本発明の技術的範囲に含まれる。

１…３Ｄプリンタ
１０…成形液
１１…液槽
１１１…ガラス層
１１２…ベースフィルム
１２…成形ステージ
１３…照射ユニット
２…成形物
３…透光性スクレーパ
４…３Ｄプリンタ
４０…成形液
４００…リセット位置
４１…液槽
４２…ガラス層
４３…ベースフィルム
４４…調整ユニット
４４１…金属シート
４４２…電磁石
４４３…ストッパ構造
４４４…接続線
４４５…連結ロッド
４４６…モータ
４４７…スクリュー
４５…成形ステージ
４６…照射ユニット
４７…マイクロプロセッシングユニット
５…成形物
６１、７１…第１の調整ユニット
６１１…金属シート
６１２…電磁石
７１１…連結ロッド
７１２…モータ
７１３…スクリュー
６２、７２…第２の調整ユニット
６２１…金属シート
６２２…電磁石
７２１…連結ロッド
７２２…モータ
７２３…スクリュー

Claims (15)

1. 成形液を収容するための液槽と、
   前記液槽の底部に配置されるガラス層と、
   前記液槽の一方側に配置され、横移動可能に制御される調整ユニットと、
   前記ガラス層の上方に配置され、一辺が前記調整ユニットに接続され、他辺が前記液槽の前記調整ユニットに対する他方側に接続されるベースフィルムと、
   前記液槽の下方に配置され、前記液槽の内部に向けて光を出射するための照射ユニットと、
   前記液槽の上方に配置された成形ステージと、
   前記調整ユニットと、前記照射ユニットと、前記成形ステージとに電気的に接続されるマイクロプロセッシングユニットと、を含み、
   前記マイクロプロセッシングユニットは、
   成形物の１層の印刷層を印刷する前に、前記ベースフィルムを引っ張るように前記調整ユニットをリセット制御し、前記印刷層を硬化させて前記成形ステージに付着させるために前記照射ユニットに光を出射させるように制御し、
   前記印刷層の硬化が完了した後に、前記ベースフィルムを緩めるように前記調整ユニットを制御し、前記成形ステージをＺ軸方向に移動させて前記ベースフィルムから前記印刷層を剥離することを特徴とする光硬化型３Ｄプリンタ。
2. 前記マイクロプロセッシングユニットは、前記調整ユニットを、前記ベースフィルムを引っ張るためにリセット位置まで前記液槽の外側方向に向けて横移動させ、前記ベースフィルムを緩めるために前記液槽の中心方向に横移動させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の光硬化型３Ｄプリンタ。
3. 前記ベースフィルムは、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）であることを特徴とする請求項２に記載の光硬化型３Ｄプリンタ。
4. 前記液槽の前記調整ユニットに対する他方側に配置され、第２の調整ユニットをさらに含み、
   前記ベースフィルムは、一辺が前記調整ユニットに接続され、他辺が前記第２の調整ユニットに接続されることを特徴とする請求項２に記載の光硬化型３Ｄプリンタ。
5. 前記マイクロプロセッシングユニットは、前記調整ユニット及び前記第２の調整ユニットのうち少なくとも１つを、前記ベースフィルムを引っ張るように前記リセット位置まで前記液槽の外側方向に向けて横移動させ、前記ベースフィルムを緩めるように前記液槽の中心方向に横移動させるように制御することを特徴とする請求項４に記載の光硬化型３Ｄプリンタ。
6. 前記調整ユニットは、
   前記ベースフィルムに接続される金属シートと、
   前記リセット位置に近接して配置され、前記マイクロプロセッシングユニットに電気的に接続される電磁石と、を含み、
   前記マイクロプロセッシングユニットは、前記印刷層を印刷する前に、前記電磁石を通電制御することで、前記ベースフィルムを引っ張るように前記金属シートを引き寄せて前記電磁石の方向に向けて前記リセット位置まで横移動させ、前記印刷層の硬化が完了した後に、前記電磁石に対する通電を断つように制御することで、前記ベースフィルムを緩めるように、前記金属シートを前記電磁石から離す方向に向けて横移動させることを特徴とする請求項２に記載の光硬化型３Ｄプリンタ。
7. 前記電磁石は、前記液槽の外部に配置されることを特徴とする請求項６に記載の光硬化型３Ｄプリンタ。
8. 前記調整ユニットは、前記金属シートを前記リセット位置の周辺に制限するための制限ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の光硬化型３Ｄプリンタ。
9. 前記調整ユニットは、一端が前記ベースフィルムに接続される連結ロッドと、
   スクリューを介して前記連結ロッドの他端に接続され、前記マイクロプロセッシングユニットに電気的に接続されるモータと、を含み、
   前記マイクロプロセッシングユニットは、前記印刷層を印刷する前に、前記モータを第１方向に向けて回転させるように制御することで、前記連結ロッドを案内して前記ベースフィルムを引っ張るように前記モータの方向に向けて前記リセット位置まで横移動させ、前記印刷層の硬化が完了した後に、前記モータを第２方向に向けて回転させるように制御することで、前記連結ロッドを案内して前記ベースフィルムを緩めるように前記モータから離す方向に向けて横移動させることを特徴とする請求項２に記載の光硬化型３Ｄプリンタ。
10. 成形液を収容するための液槽と、
    当該液槽の底部に配置されるガラス層と、
    当該ガラス層の上方に配置されるとともに一辺が前記液槽の一方側に接続されるベースフィルムと、
    前記液槽の下方に配置される照射ユニットと、
    前記液槽の上方に配置された成形ステージと、
    前記液槽の他方側に配置されるとともに前記ベースフィルムの他辺に接続される調整ユニットと、
    前記照射ユニットと前記成形ステージと前記調整ユニットとに電気的に接続されるマイクロプロセッシングユニットと、
    を備える光硬化型３Ｄプリンタに適用される剥離方法であって、
    （ａ）成形物の印刷層の印刷データを取得するステップと、
    （ｂ）前記マイクロプロセッシングユニットは、前記印刷データに基づいて、前記ベースフィルムを引っ張るように前記調整ユニットをリセット制御するステップと、
    （ｃ）前記マイクロプロセッシングユニットは、前記成形ステージを、前記成形液に浸漬させるとともに前記印刷層の印刷高さに位置させるように、Ｚ軸に沿って移動制御するステップと、
    （ｄ）前記マイクロプロセッシングユニットは、前記印刷データに基づいて、前記印刷層を硬化させて前記成形ステージに付着させるように、前記照射ユニットに前記液槽の内部に向けて光を出射させるように制御するステップと、
    （ｅ）前記ステップ（ｄ）の後に、前記マイクロプロセッシングユニットは、前記ベースフィルムを緩めるように、前記調整ユニットを横移動させるように制御し、
    （ｆ）前記ステップ（ｅ）の後に、前記マイクロプロセッシングユニットは、前記ベースフィルムから前記印刷層を剥離するように、前記成形ステージをＺ軸に沿って移動させるように制御するステップと、を含むことを特徴とする光硬化型３Ｄプリンタの剥離方法。
11. （ｇ）前記ベースフィルムから前記印刷層を剥離した後、前記成形物の印刷が完了するか否かを判断するステップと、
    （ｈ）前記成形物の印刷が完了していないと判断した場合、前記成形物の次層の印刷層の印刷データを取得し、前記ステップ（ｂ）〜前記ステップ（ｆ）を再度実行するステップと、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光硬化型３Ｄプリンタの剥離方法。
12. 前記ステップ（ｇ）は、前記成形ステージが閾値高さまで移動すると、前記印刷層が前記ベースフィルムから剥離されたと判断することを特徴とする請求項１１に記載の光硬化型３Ｄプリンタの剥離方法。
13. 前記ステップ（ｂ）は、前記調整ユニットをリセット位置まで前記液槽の外側方向に向けて横移動させ、
    前記ステップ（ｅ）は、前記調整ユニットを前記液槽の中心方向に横移動させることを特徴とする請求項１０に記載の光硬化型３Ｄプリンタの剥離方法。
14. 前記調整ユニットは、
    前記ベースフィルムに接続される金属シートと、
    前記リセット位置に近接して配置され、前記マイクロプロセッシングユニットに電気的に接続される電磁石と、を含み、
    前記ステップ（ｂ）は、前記電磁石を通電制御することで、前記金属シートを引き寄せて前記電磁石の方向に向けて前記リセット位置まで横移動させ、
    前記ステップ（ｅ）は、前記電磁石に対する通電を断つように制御することで、前記金属シートを前記電磁石から離す方向に向けて横移動させることを特徴とする請求項１３に記載の光硬化型３Ｄプリンタの剥離方法。
15. 前記調整ユニットは、一端が前記ベースフィルムに接続される連結ロッドと、
    スクリューを介して前記連結ロッドの他端に接続され、前記マイクロプロセッシングユニットに電気的に接続されるモータと、を含み、
    前記ステップ（ｂ）は、前記モータを第１方向に向けて回転させるように制御することで、前記連結ロッドを案内して前記モータの方向に向けて前記リセット位置まで横移動させ、
    前記ステップ（ｅ）は、前記モータを第２方向に向けて回転させるように制御することで、前記連結ロッドを案内して前記モータから離す方向に向けて横移動させることを特徴とする請求項１３に記載の光硬化型３Ｄプリンタの剥離方法。

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