JP6728415B2 - ３ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法 - Google Patents

３ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法 Download PDF

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Description

本発明は、３Ｄ印刷に関し、特に、３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法に関する。
既存の光造形３Ｄプリンタは、光照射によって光硬化性材料を３Ｄ立体モデルに硬化させることができる。具体的に、光造形３Ｄプリンタは、成形ステージと、成形槽と、光源モジュールとを含む。成形槽は、流体の光硬化性材料を装填するために用いられ、底部に靭性層が敷設される。靭性層は、表面が非常に滑らかなので、硬化した光硬化性材料（即ち３Ｄソリッドモデル）が成形槽に付着することに起因する印刷不良を引き起こすことがないとされている。
しかしながら、靭性層は、圧力を受けると変形する。例えば、成形ステージが成形槽内の光硬化性材料に浸漬しているとき、光硬化性材料は、成形ステージの押し下げ力を靭性層に伝達して、靭性層の表面を一時的に変形させる（例えば、窪みや隙間）。このような状況では、光硬化性材料の表面が硬化した後（硬化した光硬化性材料、即ち３Ｄ立体モデル）に欠陥（例えば、窪みや隙間）が生じ、３Ｄソリッドモデルの印刷品質が低下する。
以上に鑑みて、既存の光造形３Ｄ印刷技術の上記問題点を解決できる方法が求められている。
そこで、本発明は、光照射する前に靭性層の変形を低減又は除去することにより３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法を提供することを目的とする。
一実施形態において、光造形３Ｄプリンタに用いられる３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法であって、前記光造形３Ｄプリンタは、光源モジュールと、成形ステージと、成形槽と、揺動モジュールとを含み、前記成形槽の底部に透光性を有する靭性層が敷設され、前記３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法は、前記成形ステージの成形面を前記成形槽に装填された光硬化性材料に接触させるステップと、前記成形ステージと前記靭性層との間の前記光硬化性材料を流動させるために、前記成形槽を揺動させるように前記揺動モジュールを制御するステップと、前記成形槽を揺動させるのを停止し、１層の印刷データに基づいて、前記成形面に１層のスライスソリッドモデルを印刷するために、前記成形ステージに向かって照射するように前記光源モジュールを制御するステップと、を含む。
本発明は、ソリッドモデルの表面欠陥を効果的に減少し、ソリッドモデルの印刷品質を向上させることができる。
従来の光造形３Ｄ印刷を示す第１の概略図である。 従来の光造形３Ｄ印刷を示す第２の概略図である。 従来の光造形３Ｄ印刷を示す第３の概略図である。 本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄプリンタを示す構造図である。 本発明の一実施形態に係る成形槽を揺動させる様子を示す平面図である。 本発明の他の実施形態に係る成形槽を揺動させる様子を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第１の概略図である。 本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第２の概略図である。 本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第３の概略図である。 本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第４の概略図である。 本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタの外観を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法を示すフローチャートである。
以下、本発明の目的、実施方式及び効果をより理解するために、具体的な実施形態と添付の図面を組み合わせて本発明に係る技術内容を詳細に説明するが、本発明の特許請求の範囲は限定されない。
図１Ａ〜図１Ｃを参照する。図１Ａは、従来の光造形３Ｄ印刷を示す第１の概略図である。図１Ｂは、従来の光造形３Ｄ印刷を示す第２の概略図である。図１Ｃは、従来の光造形３Ｄ印刷を示す第３の概略図である。図１Ａ〜図１Ｃは、本発明が解決しようとする課題をより詳しく説明するための図である。
図１Ａに示すように、従来の光造形３Ｄプリンタ１（上照射タイプの光造形３Ｄプリンタを一例とする）は、一般に、成形槽１０と、光源モジュール１１と、成形ステージ１２とを含む。成形槽１０の底面に透光性を有する靭性層１３が敷設され、流体である光硬化性材料１４（感光性樹脂等）が装填される。
図１Ｂに示すように、光造形３Ｄプリンタ１は、成形ステージ１２を降下させて光硬化性材料１４に接触させ、成形ステージ１２の盤面と靭性層１３との間の間隔が所定層高さｈ１になるようにする。
なお、成形面が光硬化性材料１４に接触すると、成形ステージ１２の下降に起因する押し下げ力が光硬化性材料１４を介して靭性層１３に伝達されて、靭性層１３（例えば、変形領域１６）が変形する。また、一般に、光硬化性材料１４は、レオロジー（即ち、外力が加えられた物体の流動速度や変形速度）が悪いため、成形ステージ１２の降下時間が光硬化性材料１４の流動時間（即ち、光硬化性材料１４が成形ステージ１２の覆われた領域から成形ステージ１２の覆われていない領域に流れるのに必要な時間）より短い場合、押し下げ力である外力が加えられた光硬化性材料１４は、四方に流動して拡散するのが間に合わず（即ち、押し下げ力を靭性層１３全体に広げるのが間に合わない）、靭性層１３の所定領域（例えば、成形ステージ１２によって覆われた領域）を直接押圧して、靭性層１３を変形させる。
次に、光造形３Ｄプリンタ１は、成形ステージ１２と靭性層１３との間の光硬化性材料１４を照射して第１層のスライスソリッドモデル１５に硬化させるように光源モジュール１１を制御する。また、靭性層１３の変形領域１６における光硬化性材料１４が照射されると、スライスソリッドモデル１５上の欠陥（この例では突起）となり、ソリッドモデルの印刷品質が低下する。
次に、図１Ｃに示すように、光造形３Ｄプリンタ１は、第１層のスライスソリッドモデル１５を光硬化性材料１４から離脱するように成形ステージ１２を上昇制御して、１層のスライスソリッドモデル１５の印刷を完了する。
次に、光造形３Ｄプリンタ１は、再び第１層のスライスソリッドモデル１５の表面と靭性層１３との間隔が所定層高さｈ１になるようにし、照射を行って第２層のスライスソリッドモデルを印刷することができる。上記のステップを連続的に繰り返すことにより、光造形３Ｄプリンタ１は、多層のスライスソリッドモデルによって積み重ねられた３Ｄソリッドモデルを作成することができる。
既存の光造形３Ｄ印刷技術では、印刷された各層のスライスソリッドモデルに欠陥があり、積み重ねられた３Ｄソリッドモデルに同じ欠陥があるため、印刷品質が低下する。
図２は、本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄプリンタを示す構造図である。図に示すように、本実施形態の光造形３Ｄプリンタ２は、光源モジュール２１と、揺動モジュール２２と、成形槽２３と、成形ステージ２４と、これらに電気的に接続された制御モジュール２０とを主に含む。
制御モジュール２０は、光造形３Ｄ印刷を実行するように光造形３Ｄプリンタ２を制御するために用いられる。光源モジュール２１は、成形ステージ２４に向けて光ビームを射出するように構成され（光源モジュール２１は、点光源、線光源又は面光源であってもよい）、成形槽２３及び成形ステージ２４における指定された印刷位置に光ビームを照射することで、光路中の光硬化性材料（図４Ａ〜図４Ｄに示す印刷位置にある、即ち成形ステージ２４と靭性層４０との間にある光硬化性材料４１）を硬化させる。
成形槽２３は、流体である光硬化性材料４１（例えば、ＵＶ硬化樹脂（ＵＶ ｃｕｒａｂｌｅ ｒｅｓｉｎ））を装填するためのものである。一実施形態では、光造形３Ｄプリンタ２が上照射タイプの３Ｄプリンタである（図５に示す）場合、成形槽２３のボトムシェルは透光性材料で構成され、槽体の内側の底部に透光性の靭性層が敷設される（図３Ａ及び図３Ｂに示す靭性層４０を例とする。靭性層４０の材質が透光性シリコーンであってもよい）。これにより、光源モジュール２１から射出された光ビームは、成形槽２３の底面及び靭性層４０を貫通して成形槽２３内の光硬化性材料４１を照射することができる。
揺動モジュール２２は、成形槽２３に接続され、成形槽２３を揺動させる（水平移動又は／及び回転）ように制御モジュール２０によって制御されることにより、成形槽２３に装填された光硬化性材料４１を揺動して流動させる。成形ステージ２４は、印刷された３Ｄソリッドモデルを載置するために用いられる。
図３Ａは、本発明の一実施形態に係る成形槽を揺動させる様子を示す平面図である。同図に示すように、本実施形態において、成形槽２３は、四角形（他の形状に変更可能）であり、その内側底部に靭性層４０が敷設される。また、揺動モジュール２２は、成形槽２３を水平方向（例えばＸ−Ｙ平面の任意の方向）に往復移動させ、例えば、Ｘ軸に沿って１５ｃｍ前後に往復移動させる。
図３Ｂは、本発明の他の実施形態に係る成形槽を揺動させる様子を示す平面図である。同図に示すように、本実施形態において、成形槽２３は円形（他の形状に変更可能）であり、その内側底部に靭性層４０が敷設される。また、揺動モジュール２２は、成形槽２３を水平方向（例えば、Ｘ−Ｙ平面の任意の方向）に回転させ、例えば、１８０°時計回り、反時計回り、又は時計回り及び反時計回りに回転させてもよい。
なお、非円形（例えば、四角形、矩形又は正六角形）の成形槽２３は、製造容易で印刷可能面積が大きいという利点を有するが、回転の揺動方式（大きなスペースが必要）に適していない。したがって、本発明は、水平往復移動の揺動方式を採用することにより、揺動に必要なスペースを大幅に削減することができる。
また、本発明は、円形の成形槽２３に対して回転させる揺動方式を採用することにより、（その場で回転する）成形槽２３の移動空間を別途に設ける必要がなく、光硬化性材料４１の流速を容易に調整できる（回転速度の調整を介して）利点がある。
図２を再び参照すると、一実施形態において、光造形３Ｄプリンタ２は、制御モジュール２０に電気的に接続された接続モジュール２５（例えば、ＵＳＢモジュール、ＰＣＩバスモジュール、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）モジュールやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール）をさらに含む。接続モジュール２５は、コンピュータ装置３に接続し、コンピュータ装置３から印刷データを受信するために用いられる。一実施形態において、コンピュータ装置３は、スライスソフトウェア３０を記憶し、スライスソフトウェア３０を実行して３Ｄモデルデータに対してスライス処理を行って、多層の印刷データ（例えば、複数枚の２Ｄ画像）を取得し、接続モジュール２５に印刷データを送信して３Ｄ印刷を行う。
一実施形態において、光造形３Ｄプリンタ２は、制御モジュール２０に電気的に接続された材料供給モジュール２６をさらに含む。材料供給モジュール２６は、流体である光硬化性材料４１を貯蔵し、成形槽２３に所定体積の光硬化性材料４１を（所定流速で）注入するように制御モジュール２０によって制御される。
一実施形態において、光造形３Ｄプリンタ２は、制御モジュール２０に電気的に接続されるとともに、成形ステージ２４に接続された昇降モジュール２７をさらに含む。昇降モジュール２７は、成形ステージ２４を予め設定された軸方向（例えば、Ｚ軸）に沿って移動させように制御モジュール２０によって制御される。
一実施形態において、光造形３Ｄプリンタ２は、制御モジュール２０に電気的に接続されたマンマシンインタフェース２８（例えば、ボタン、モニター、インジケータ、ブザー、又はこれらの任意の組み合わせ）をさらに含む。マンマシンインタフェース２８は、ユーザの操作を受け入れて印刷関連情報を出力するために用いられる。
一実施形態において、光造形３Ｄプリンタ２は、制御モジュール２０に電気的に接続された記憶モジュール２９をさらに含む。記憶モジュール２９は、印刷データ等のデータを格納するために用いられる。
一実施形態において、記憶モジュール２９は、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体を含む。コンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体には、光造形３Ｄプリンタ２のファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）等の印刷ソフトウェア２９０やオペレーティングシステムが格納される。印刷ソフトウェア２９０には、コンピュータ実行可能なコードが記録される。制御モジュール２０は、印刷ソフトウェア２９０を実行した後、本発明の各実施形態の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法の各ステップを実行するように、光造形３Ｄプリンタ２を制御することができる。
図４Ａ〜図６を参照する。図４Ａは、本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第１の概略図である。図４Ｂは、本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第２の概略図である。図４Ｃは、本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第３の概略図である。図４Ｄは、本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第４の概略図である。図５は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタの外観を示す概略図である。図６は、本発明の第１の実施形態に係る３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法を示すフローチャートである。
図４Ａ〜図４Ｄに示す光造形３Ｄプリンタ２は、水平移動方式で成形槽２３を揺動させ、図５に示す光造形３Ｄプリンタ２は、回転方式で成形槽２３を揺動させる。
本発明の各実施形態の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法は、図２〜図５に示す光造形３Ｄプリンタ２のいずれかにより実現することができる（以下、図４Ａ〜図４Ｄに示す水平移動の揺動方式で説明する）。本実施形態の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法は、以下のステップを含む。
ステップＳ１０：光造形３Ｄプリンタ２の制御モジュール２０は、成形ステージ２４の成形面を成形槽２３に装填された光硬化性材料４１に接触させる。
具体的には、図４Ａに示すように、制御モジュール２０は、成形ステージ２４の成形面（例えば、成形ステージ２４の盤面）を光硬化性材料４１の液面から光硬化性材料４１に完全に又は部分的に浸漬させ、成形槽２３の底部（例えば、靭性層４０）との間の間隔を所定層高さｈ２（例えば、０．３ｃｍ）になるように、昇降モジュール２７を介して成形ステージ２４を移動させる。
また、成形ステージ２４の成形面が光硬化性材料４１に浸漬し始めた後、成形面は、光硬化性材料４１を介して靭性層４０に押し下げ力を加えて、靭性層４０を変形させる（例えば、変形領域５０）ことがある。
なお、スライスソリッドモデル４２が印刷されていない場合、上記の成形面は、成形ステージ２４の盤面であってもよい。スライスソリッドモデル４２が印刷された場合（例えば、３層のスライスソリッドモデル４２が印刷された場合）、上記の形成面は、印刷された多層のスライスソリッドモデル４２の最上層の平面であってもよい（例えば、第３層のスライスソリッドモデル４２の頂部平面）。具体的に、３Ｄ印刷過程において、スライスソリッドモデル４２を層毎に印刷して積み重ねていくため、最上層のスライスソリッドモデル４２（もしあれば）のみを光硬化性材料４１に接触させれば、次層のスライスソリッドモデル４２を印刷することができる。したがって、スライスソリッドモデル４２の印刷は、成形ステージ２４全体を光硬化性材料４１に浸漬させる必要がない。
一実施形態において、制御モジュール２０は、ステップＳ１０で印刷されたスライスソリッドモデル４２の層数に基づいて、成形ステージ２４の盤面と靭性層４０との間の距離を調整する。例えば、スライスソリッドモデル４２が印刷されていない場合、成形ステージ２４の盤面と靭性層４０との間の距離を１層の所定層高さとし、１層のスライスソリッドモデル４２が印刷された場合、成形ステージ２４の盤面と靭性層４０との間の距離を２層の所定層高さとし、２層のスライスソリッドモデル４２が印刷された場合、成形ステージ２４の盤面と靭性層４０との間の距離を３層の所定層高さとする。
ステップＳ１１：制御モジュール２０は、成形槽２３を揺動させるように揺動モジュール２２を制御して、成形ステージ２４と靭性層４０との間の光硬化性材料４１を流動させることにより、靭性層４０の変形領域５０を形成する押し下げ力を解放して、靭性層４０の平坦度を回復する（即ち、変形領域５０が緩和又は消失する）。
図４Ａに示すように、制御モジュール２０は、成形槽２３を水平方向に往復移動させるように揺動モジュール２２を制御することにより、押し下げ力を解放することができる。
ステップＳ１２：制御モジュール２０は、予め設定された揺動停止条件が満たされるか否かを判定する。具体的に、揺動停止条件は、ユーザや開発者によって予め設定され、記憶モジュール２９に格納されている。
一実施形態において、揺動停止条件は、予め設定された回数（例えば３回往復）で揺動させること、予め設定された時間（例えば３秒）で揺動させること、又は予め設定された角度で回転（回転方式で揺動させる場合、例えば１８０°回転）させることであってもよい。
揺動停止条件が満たされると、制御モジュール２０は、ステップＳ１３を実行する。そうでない場合、制御モジュール２０は、成形槽２３を揺動させるように揺動モジュール２２を制御し続け、揺動停止条件が満たされるか否かを判定し続ける。
ステップＳ１３：制御モジュール２０は、成形槽２３を揺動させるのを停止するように揺動モジュール２２を制御する。
一実施形態において、制御モジュール２０は、成形槽２３を揺動させるのを停止した後、予め設定された待ち時間（例えば３秒）待機することにより、流動する光硬化性材料４１を静止させて印刷不良を回避することができる。
ステップＳ１４：制御モジュール２０は、多層の印刷データのうちの１つ（例えば、第１層の印刷データ）に基づいて、成形ステージ２４に向かって照射するように光源モジュール２１を制御することにより、光路内の光硬化性材料４１を硬化させて成形面に１層のスライスソリッドモデル４２を印刷する（図４Ｂに示す）。
一実施形態において、各層の印刷データは２次元画像であり、制御モジュール２０は、各層の印刷データにおける複数の画素の画素値に基づいて、成形ステージ２４の複数の画素に対応する位置にそれぞれ向かって照射するように光源モジュール２１を制御することにより、１層のスライスソリッドモデル４２を印刷することができる。
本発明は、ソリッドモデルの表面欠陥を効果的に減少し、ソリッドモデルの印刷品質を向上させることができる。
本発明は、成形ステージと靭性層との間の光硬化性材料を流動させることで、靭性層が受けた圧力を分散させ、靭性層の変形を大幅に減少させることができる。その結果、印刷されたスライスソリッドモデルの表面間隙を大幅に減少させることができる。
スライスソリッドモデル４２を印刷した後、制御モジュール２０は、光硬化性材料４１から成形面を離脱するために、成形ステージ２４を上昇させるように制御してもよい（図４Ｃに示す）。さらに、制御モジュール２０は、光硬化性材料４１が流動して成形面によって占有された空間を補填して、液面を水平状態に回復させるように、予め設定された待ち時間（例えば３秒）待機してもよい。
次に、制御モジュール２０は、ステップＳ１０〜ステップＳ１４を再度実行して、次層のスライスソリッドモデル４２を印刷する。具体的に、制御モジュール２０は、成形ステージ２４の成形面（図４Ｄに示す第１層のスライスソリッドモデル４２の頂部表面）を光硬化性材料４１に浸漬させ、靭性層４０との間の間隔を所定層高さｈ２になるようにしてもよい（このとき、靭性層４０は、図４Ｄに示す変形領域５０のように変形することがある）。そして、制御モジュール２０は、揺動条件が満たされるまで成形槽２３を揺動させ、次層の印刷データ（例えば、第２層の印刷データ）に基づいて、成形面に次層のスライスソリッドモデル４２を印刷する。
図７は、本発明の第２の実施形態に係る３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法を示すフローチャートである。本実施形態では、図３Ｂに示す回転揺動方式を採用しているが、図３Ａ及び図４Ａに示す水平移動の揺動方式を入れ替えてもよく、これに限定されない。また、本実施形態では、図２及び図５の光造形３Ｄプリンタ２を例にして説明する。具体的に、光造形３Ｄプリンタ２は、３Ｄ印刷命令を受信した後（例えば、コンピュータ装置３から印刷データ及び３Ｄ印刷命令を受信）、以下のステップを実行して、上記の印刷データに対応する３Ｄソリッドモデルを作成することができる。
ステップＳ２０：光造形３Ｄプリンタ２の制御モジュール２０は、予め設定された補充条件が満たされるか否かを判定する。具体的には、補充条件は、ユーザや開発者によって予め設定され、記憶モジュール２９に格納されている。
一実施形態において、補充条件は、第１層のスライスソリッドモデル４２を印刷する前のこと、所定層数（例えば、１０数層）のスライスソリッドモデル４２を印刷したこと、所定体積のスライスソリッドモデル４２を印刷したこと、又は成形槽２３内の光硬化性材料４１の液面が予め設定された高さよりも低いことであってもよい。
補充条件が満たされた場合、制御モジュール２０はステップＳ２１を実行する。そうでなければ、制御モジュール２０はステップＳ２２を実行する。
ステップＳ２１：制御モジュール２０は、成形槽２３に新たな光硬化性材料４１を注入するように材料供給モジュール２６を制御する。
一実施形態において、材料供給モジュール２６は、輸送チューブ（図５に示す）を介して貯蔵された光硬化性材料４１を成形槽２３内に注入する。
一実施形態において、材料供給モジュール２６によって光硬化性材料４１が注入されている間、制御モジュール２０は、成形槽２３を第２の速度（例えば、７２０°／分）で回転させるように揺動モジュール２２を制御することで、成形槽２３内の光硬化性材料４１と新たな光硬化性材料４１とを混合し、成形槽２３を均一に充填することができる。
ステップＳ２２：制御モジュール２０は、予め設定された印刷条件が満たされるか否かを判定する。具体的に、印刷条件は、ユーザや開発者によって予め設定され、記憶モジュール２９に格納されている。
一実施形態において、印刷条件は、成形面の光硬化性材料４１から離れた時間が予め設定された時間に達すること（即ち、液面が水平状態になる）、次層の印刷データをロードすること、又は新たな光硬化性材料４１の注入が完了することであってもよい。
印刷条件が満たされた場合、制御モジュール２０は、ステップＳ２３を実行する。そうでなければ、制御モジュール２０は、ステップＳ２２を再度実行して判定し続ける。
ステップＳ２３：制御モジュール２０は、成形ステージ２４の成形面を成形槽２３に装填された光硬化性材料４１に接触させる。
ステップＳ２４：制御モジュール２０は、成形槽２３を水平に回転させるように揺動モジュール２２（図５に示すように、揺動モジュール２２は、モータ、歯車、車輪等の構成要素を含む回転装置であってもよい）を制御して、成形ステージ２４と靭性層４０との間の光硬化性材料４１が遠心力によって流動することにより、靭性層４０の変形領域５０を形成する押し下げ力を解放して、靭性層４０の平坦度を回復する。
一実施形態において、揺動モジュール２２は、成形槽２３を第１の速度（例えば、３６０°／分）で回転させる。
一実施形態では、ステップＳ２４で成形槽２３を回転させる第１の速度は、ステップＳ２１で成形槽２３を回転させる第２の速度よりも遅い。具体的には、ステップＳ２１の回転過程にいて、成形面が光硬化性材料４１から離脱した（即ち、印刷された多層のスライスソリッドモデル４２が光硬化性材料４１から離脱した）ので、印刷された多層のスライスソリッドモデル４２は、回転によって生じた遠心力により破壊される（例えば、成形ステージ２４から印刷された多層のスライスソリッドモデル４２が離脱する）ことがない。したがって、高速回転で注入された光硬化性材料４１と成形槽２３内の光硬化性材料４１と迅速に混合することができる。ステップＳ２４の回転過程において、成形面が光硬化性材料４１に接触している（即ち、印刷された多層のスライスソリッドモデル４２が光硬化性材料４１に完全に又は部分的に浸漬している）ので、印刷された多層のスライスソリッドモデル４２は、回転によって生じた遠心力により破壊される可能性がある。したがって、印刷された多層のスライスソリッドモデル４２の破壊を避けるために低速回転を採用する。
ステップＳ２５：制御モジュール２０は、予め設定された揺動停止条件が満たされるか否かを判定する。揺動停止条件が満たされた場合、制御モジュール２０は、ステップＳ２６を実行する。そうでない場合には、制御モジュール２０は、揺動モジュール２２を制御し続けて成形槽２３を揺動させ、揺動停止条件が満たされるか否かを判定し続ける。
ステップＳ２６：制御モジュール２０は、成形槽２３を揺動させるのを停止するように揺動モジュール２２を制御する。
ステップＳ２７：制御モジュール２０は、多層の印刷データのうちの１層（例えば、第１層の印刷データ）を選択し、選択された１層の印刷データに基づいて、成形ステージ２４に向かって照射するように光源モジュール２１を制御することにより、光路内の光硬化性材料４１を硬化させて成形面に１層のスライスソリッドモデル４２を印刷する。
ステップＳ２８：制御モジュール２０は、成形ステージ２４を移動（例えば上昇）させて、光硬化性材料４１から成形面を離脱させる。
ステップＳ２９：制御モジュール２０は、例えば、全てのスライスソリッドモデル４２が印刷されたか否かを判定して、３Ｄ印刷が完了したか否かを判定する。
スライスソリッドモデル４２のいずれかが印刷されていない場合には、ステップＳ２０〜Ｓ２８を再度実行して、次層のスライスソリッドモデル４２（例えば、第２層のスライスソリッドモデル４２）を印刷し、全てのスライスソリッドモデルの印刷が完了して３Ｄソリッドモデルになるように積み重ねられるまで繰り返す。
本発明は、ソリッドモデルの表面欠陥を効果的に減少し、ソリッドモデルの印刷品質を向上させることができる。
勿論、本発明は、他の複数の実施形態を有してもよい。当業者であれば本発明の要旨を逸脱しない範囲内で対応する変化又は付加はいずれも本願の特許請求の範囲に含まれるものである。
１…光造形３Ｄプリンタ
１０…成形槽
１１…光源モジュール
１２…成形ステージ
１３…靭性層
１４…光硬化性材料
１５…スライスソリッドモデル
１６…変形領域
２…光造形３Ｄプリンタ
２０…制御モジュール
２１…光源モジュール
２２…揺動モジュール
２３…成形槽
２４…成形ステージ
２５…接続モジュール
２６…材料供給モジュール
２７…昇降モジュール
２８…マンマシンインタフェース
２９…記憶モジュール
２９０…印刷ソフトウェア
３…コンピュータ装置
３０…スライスソフトウェア
４０…靭性層
４１…光硬化性材料
４２…スライスソリッドモデル
５０…変形領域
ｈ１、ｈ２…所定層高さ

Claims (13)

  1. 光造形３Ｄプリンタに用いられる３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法であって、
    前記光造形３Ｄプリンタは、光源モジュールと、成形ステージと、成形槽と、揺動モジュールとを含み、前記成形槽の底部に透光性を有する靭性層が敷設され、
    前記３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法は、
    （ａ）前記成形ステージの成形面を前記成形槽に装填された光硬化性材料に接触させ、前記成形面を、前記靱性層との間の間隔が所定層高さ以上の位置から所定層高さになるように、前記靱性層に向かって接近させ、
    （ｂ）前記成形ステージと前記靭性層との間の前記光硬化性材料を流動させるために、前記成形槽を揺動させるように前記揺動モジュールを制御するステップと、
    （ｃ）前記成形槽を揺動させるのを停止し、１層の印刷データに基づいて、前記成形面に１層のスライスソリッドモデルを印刷するために、前記成形ステージに向かって照射するように前記光源モジュールを制御するステップと、を含み、前記成形面は、前記成形ステージの盤面又は印刷された前記スライスソリッドモデルの最上層の表面であることを特徴とする３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
  2. （ｄ１）前記成形面から前記光硬化性材料を離脱するステップと、
    （ｄ２）全ての前記スライスソリッドモデルの印刷が完了して３Ｄソリッドモデルになるように積み重ねられるまで、前記ステップ（ａ）〜前記ステップ（ｄ１）を繰り返すステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
  3. 前記ステップ（ａ）は、印刷条件が満たされた後に前記成形面を前記光硬化性材料に接触させるステップであることを特徴とする請求項２に記載の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
  4. 前記靭性層の材質が透光性シリコーンであることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
  5. 前記ステップ（ａ）の前に、
    （ｅ１）補充条件が満たされたときに、新たな前記光硬化性材料を前記成形槽に注入するように前記光造形３Ｄプリンタの材料供給モジュールを制御するステップと、
    （ｅ２）新たな前記光硬化性材料を注入するときに、前記成形槽内の前記光硬化性材料を流動させるために前記成形槽を揺動させるように前記揺動モジュールを制御するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
  6. 前記ステップ（ｂ）では、前記成形槽を第１の速度で揺動させ、
    前記ステップ（ｅ２）では、前記成形槽を前記第１の速度より遅い第２の速度で揺動させることを特徴とする請求項５に記載の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
  7. 前記ステップ（ｂ）では、前記成形槽を水平方向に往復移動させるか、又は前記成形槽を水平に回転させるように前記揺動モジュールを制御することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
  8. 前記ステップ（ｂ）では、前記成形槽を水平方向に往復移動させる、及び前記成形槽を水平に回転させるように前記揺動モジュールを制御することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
  9. 前記ステップ（ｃ）では、揺動停止条件が満たされたときに、前記成形槽を揺動させるのを停止することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
  10. 前記揺動停止条件は、前記成形槽を予め設定された回数で揺動させること、前記成形槽を予め設定された時間で揺動させること、又は前記成形槽を予め設定された角度で回転させることであることを特徴とする請求項９に記載の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
  11. 各層の前記印刷データが２次元画像であり、
    前記ステップ（ｃ）では、１層の前記印刷データにおける複数の画素の画素値に基づいて、１層のスライスソリッドモデルを印刷するために、前記成形ステージの前記複数の画素に対応する位置にそれぞれ向かって照射するように前記光源モジュールを制御することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
  12. 前記ステップ（ｃ）では、前記成形槽を揺動させるのを停止した後、予め設定された待ち時間を計時し、前記予め設定された待ち時間が経過した後、前記成形面に１層のスライスソリッドモデルを印刷するために、前記成形ステージに向かって照射するように前記光源モジュールを制御することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
  13. 前記光硬化性材料は流体であり、
    前記ステップ（ｂ）は、前記成形ステージと前記靱性層との間の前記光硬化性材料を流動させて前記靱性層の変形領域を形成する押し下げ力を解放させるように、前記成形槽を揺動し始めるために、前記揺動モジュールを制御することであり、
    前記成形槽の前記底部は透光性材料であり、前記成形槽の槽体の内側の前記底部に前記靱性層が直接敷設され、
    前記ステップ（ｃ）は、射出された光ビームが、前記底部及び前記靱性層を貫通して前記成形槽内の流体である前記光硬化性材料を照射するように、前記成形面に向かって照射するために、前記成形槽の前記底部の下方に固設された前記光源モジュールを制御することであることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷表面の平坦度を向上させる方法。
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