JP6985674B1 - 光造形装置および光造形方法 - Google Patents
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Abstract
Description
光硬化性材料である第1の材料または第1の材料とは異なる光硬化性材料である第2の材料を選択的に供給する供給部と、供給部により供給された第1の材料を引き延ばすことにより第1の露光前材料層を形成し、供給部により供給された第2の材料を引き延ばすことにより第2の露光前材料層を形成する引き延ばし部材と、引き延ばし部材により引き延ばされた第1の露光前材料層を露光することにより、一または複数の第1の露光部分および一または複数の第1の未露光部分を含む第1の露光後材料層を形成し、引き延ばし部材により引き延ばされた第2の露光前材料層を露光することにより、一または複数の第2の露光部分および一または複数の第2の未露光部分を含む第2の露光後材料層を形成する露光部と、第1および第2の露光後材料層から一または複数の第1の未露光部分および一または複数の第2の未露光部分を除去する除去部と、制御部とを備え、制御部は、第1の材料が供給されるように供給部を制御し、第1の材料を引き延ばすことにより第1の露光前材料層を造形面上または造形面上に形成された硬化組成物層上に形成するように引き延ばし部材を制御し、第1の露光前材料層を露光することにより一または複数の露光部分を含む第1の露光後材料層を形成するように露光部を制御し、第1の露光後材料層から一または複数の第1の未露光部分を除去することにより一または複数の第1の露光部分を一または複数の第1の硬化部分として残存させるように除去部を制御し、第2の材料が供給されるように供給部を制御し、一または複数の第1の未露光部分の除去後に、第2の材料を引き延ばすことにより、一または複数の第1の硬化部分に接する第2の露光前材料層を形成するように引き延ばし部材を制御し、第2の露光前材料層を露光することにより一または複数の第2の露光部分を含む第2の露光後材料層を形成するように露光部を制御し、第2の露光後材料層から一または複数の第2の未露光部分を除去することにより一または複数の第2の露光部分を一または複数の第2の硬化部分として残存させるように除去部を制御し、一または複数の第1の硬化部分および一または複数の第2の硬化部分を含む造形物を製造する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る光造形装置の模式的斜視図である。図2は、図1の光造形装置100の模式的側面図である。図1および図2において、矢印で示すように、水平面内で互いに直交する方向をX方向およびY方向と呼び、鉛直方向をZ方向と呼ぶ。以降の図についても同様である。図1に示すように、光造形装置100は、供給部10、補助テーブルユニット20、造形テーブルユニット30、リコータユニット40、敷材供給ユニット50、露光部60、除去部70および制御部80を含む。
ここで、光造形装置100の第1の動作例について説明する。図3および図4は、図1の光造形装置100の第1の動作例を示すフローチャートである。図5〜図16は、図1の光造形装置100の第1の動作例を示す模式的断面図である。
光造形装置100の第2の動作例について説明する。光造形装置100の第2の動作例が第1の動作例と異なるのは以下の点である。図17〜図21は、図1の光造形装置100の第2の動作例の一部を示す模式的断面図である。第2の動作例では、図10の工程後に、図11〜図16の工程の代わりに、図17〜図21の工程が行われる。
本実施の形態に係る光造形装置100によれば、第1の材料90Aの引き延ばしにより第1の露光前材料層91Aが形成された後、露光および除去により一または複数の第1の硬化部分94Aが形成される。この場合、リコータ41の簡単な制御により第1の露光前材料層91Aを形成することができるとともに、光の制御により一または複数の第1の硬化部分94Aを所定の形状に正確かつ高精細に形成することができる。また、第2の材料90Bの引き延ばしにより第2の露光前材料層91Bが形成された後、露光および除去により一または複数の第2の硬化部分94Bが形成される。この場合、リコータ41の簡単な制御により第2の露光前材料層91Bを形成することができるとともに、光の制御により一または複数の第2の硬化部分94Bを所定の形状に正確かつ高精細に形成することができる。これらの結果、制御を複雑化することなく異種材料により形成される立体的な造形物SH1を高精度に製造することが可能になる。
(5−a)上記実施の形態では、造形物SH1,SH2が2種類の材料により製造されるが、造形物が3種類以上の材料により製造されてもよい。この場合、例えば、3種以上の異なる光硬化性材料90を収容する3つ以上のディスペンサが設けられる。図15の工程の後に、他の材料を用いて図11〜図15の工程がさらに行われる。また、図15の工程の後に、他の材料を用いて図17〜図20の工程がさらに行われる。
(6)参考形態
参考形態に係る光造形方法は、光硬化性材料を供給するステップと、光硬化性材料を引き延ばすことにより、造形面上に光硬化性材料とは異なる材料により形成された一または複数の第1の部分に接するように露光前材料層を形成するステップと、露光前材料層を露光することにより一または複数の露光部分および一または複数の未露光部分を含む露光後材料層を形成するステップと、露光後材料層から一または複数の未露光部分を除去することにより一または複数の露光部分を一または複数の硬化部分として残存させるステップとを含み、一または複数の第1の部分および一または複数の硬化部分を含む造形物を製造する。
この光造形方法によれば、光硬化性材料の引き延ばしにより、第1の部分に接するように露光前材料層が形成される。露光前材料層が形成された後、露光および除去により一または複数の硬化部分が形成される。この場合、光硬化性材料を引き延ばす制御により、露光前材料層を形成することができるとともに、光の制御により一または複数の硬化部分を所定の形状に正確に形成することができる。これらの結果、制御を複雑化することなく複数の材料により形成される立体的な造形物を高精度に製造することが可能になる。
光造形方法は、一または複数の第1の部分は第1の厚みを有し、露光前材料層を形成するステップは、露光前材料層が第1の厚みよりも大きい第2の厚みを有するように光硬化性材料を引き延ばすことを含んでもよい。
引き延ばしによる露光前材料層の形成の際に、引き延ばし部材が第1の部分の上面に干渉することが防止される。それにより、引き延ばし部材の移動精度の許容範囲が緩和される。また、異なる厚みを有する第1の部分および硬化部分を容易に形成することが可能となる。
Claims (9)
- 造形面を有する造形テーブルと、
光硬化性材料である第1の材料または前記第1の材料とは異なる光硬化性材料である第2の材料を選択的に供給する供給部と、
前記供給部により供給された前記第1の材料を引き延ばすことにより第1の露光前材料層を形成し、前記供給部により供給された前記第2の材料を引き延ばすことにより第2の露光前材料層を形成する引き延ばし部材と、
前記引き延ばし部材により引き延ばされた前記第1の露光前材料層を露光することにより、一または複数の第1の露光部分および一または複数の第1の未露光部分を含む第1の露光後材料層を形成し、前記引き延ばし部材により引き延ばされた前記第2の露光前材料層を露光することにより、一または複数の第2の露光部分および一または複数の第2の未露光部分を含む第2の露光後材料層を形成する露光部と、
前記第1および第2の前記露光後材料層から前記一または複数の第1の未露光部分および前記一または複数の第2の未露光部分を除去する除去部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、
前記第1の材料が供給されるように前記供給部を制御し、
前記第1の材料を引き延ばすことにより前記第1の露光前材料層を前記造形面上または前記造形面上に形成された硬化組成物層上に形成するように前記引き延ばし部材を制御し、
前記第1の露光前材料層を露光することにより前記一または複数の露光部分を含む前記第1の露光後材料層を形成するように前記露光部を制御し、
前記第1の露光後材料層から前記一または複数の第1の未露光部分を除去することにより前記一または複数の第1の露光部分を一または複数の第1の硬化部分として残存させるように前記除去部を制御し、
前記第2の材料が供給されるように前記供給部を制御し、
前記一または複数の第1の未露光部分の除去後に、前記第2の材料を引き延ばすことにより、前記一または複数の第1の硬化部分に接する前記第2の露光前材料層を形成するように前記引き延ばし部材を制御し、
前記第2の露光前材料層を露光することにより前記一または複数の第2の露光部分を含む前記第2の露光後材料層を形成するように前記露光部を制御し、
前記第2の露光後材料層から前記一または複数の第2の未露光部分を除去することにより前記一または複数の第2の露光部分を一または複数の第2の硬化部分として残存させるように前記除去部を制御し、
前記一または複数の第1の硬化部分および前記一または複数の第2の硬化部分を含む造形物を製造する、光造形装置。 - 前記造形テーブルに隣接可能に設けられる補助テーブルと、
前記補助テーブルの上面を洗浄する洗浄部とをさらに備え、
前記制御部は、
前記補助テーブルの上面に前記第1の材料が供給されるように前記供給部を制御し、
前記第1の材料の供給後、前記補助テーブル上の前記第1の材料が前記補助テーブルの上面から前記造形面上または前記硬化組成物層上まで連続的に引き延ばされるように前記引き延ばし部材を制御し、
前記第1の材料の引き延ばし後、前記補助テーブルの上面に前記第2の材料が供給されるように前記供給部を制御し、
前記第2の材料の供給後、前記補助テーブル上の前記第2の材料が前記補助テーブルの上面から前記造形面上または前記硬化組成物層上まで連続的に引き延ばされるように前記引き延ばし部材を制御し、
前記第1の材料の引き延ばし後、前記第2の材料の供給前に、前記補助テーブルの上面が洗浄されるように前記洗浄部を制御する、請求項1記載の光造形装置。 - 前記造形テーブルに隣接可能に設けられる補助テーブルをさらに備え、
前記制御部は、
前記補助テーブルの上面に前記第1の材料が供給されるように前記供給部を制御し、
前記第1の材料の供給後、前記補助テーブル上の前記第1の材料が前記補助テーブルの上面から前記造形面上または前記硬化組成物層上まで連続的に引き延ばされるように前記引き延ばし部材を制御し、
前記第1の材料の引き延ばし後、前記第2の材料の供給前に、前記補助テーブルの上面が洗浄されるように前記除去部を制御する、請求項1記載の光造形装置。 - 前記制御部は、
前記第1の露光前材料層が第1の厚みを有するように前記引き延ばし部材を制御し、
前記第2の露光前材料層が前記第1の厚みよりも大きい第2の厚みを有するように前記引き延ばし部材を制御する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光造形装置。 - 前記引き延ばし部材は、前記造形面と平行に延びる下端を有し、
前記制御部は、
前記第1の材料の引き延ばし時に、前記下端が前記造形面または前記硬化組成物層の上面に対して前記第1の厚みに相当する間隔を保った状態で移動するように前記引き延ばし部材を制御し、
前記第2の材料の引き延ばし時に、前記下端が前記造形面または前記硬化組成物層の上面に対して前記第2の厚みに相当する間隔を保った状態で移動するように前記引き延ばし部材を制御する、請求項4記載の光造形装置。 - 前記露光部を遮蔽する遮蔽部材をさらに備え、
前記制御部は、
前記一または複数の第1の未露光部分の除去時、および前記一または複数の第2の未露光部分の除去時に、前記露光部が遮蔽されるように前記遮蔽部材を制御する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光造形装置。 - 前記第1および第2の材料のうち一方は、絶縁性材料を含み、前記第1および第2の材料のうち他方は、導電性材料を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の光造形装置。
- 光硬化性材料である第1の材料を供給するステップと、
前記第1の材料を引き延ばすことにより造形面上または前記造形面上に形成された硬化組成物層上に第1の露光前材料層を形成するステップと、
前記第1の露光前材料層を露光することにより一または複数の露光部分を含む前記第1の露光後材料層を形成するステップと、
前記第1の露光後材料層から一または複数の第1の未露光部分を除去することにより前記一または複数の第1の露光部分を一または複数の第1の硬化部分として残存させるステップと、
前記第1の材料とは異なる光硬化性材料である第2の材料を供給するステップと、
前記一または複数の第1の未露光部分の除去後に、前記第2の材料を引き延ばすことにより、前記一または複数の第1の硬化部分に接する第2の露光前材料層を形成するステップと、
前記第2の露光前材料層を露光することにより一または複数の第2の露光部分を含む第2の露光後材料層を形成するステップと、
前記第2の露光後材料層から一または複数の第2の未露光部分を除去することにより前記一または複数の第2の露光部分を一または複数の第2の硬化部分として残存させるステップとを含み、
前記一または複数の第1の硬化部分および前記一または複数の第2の硬化部分を含む造形物を製造する、光造形方法。 - 前記第1の露光前材料層を形成するステップは、前記第1の露光前材料層が第1の厚みを有するように前記第1の露光前材料層を形成することを含み、
前記第2の露光前材料層を形成するステップは、前記第2の露光前材料層が前記第1の厚みよりも大きい第2の厚みを有するように前記第2の露光前材料層を形成することを含む、請求項8記載の光造形方法。
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