JP7014480B1 - 光造形装置および3次元造形物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施の形態に係る光造形装置1の概略的な構成を示す斜視図である。図2は、光造形装置1の要部についての機能ブロック図である。図3は、光造形装置1における主たる構成要素の配置関係を示す側面図である。
図4ないし図6は、光造形装置1において造形物が造形される際の、光造形装置1の一連の動作を示すフローチャートである。図7ないし図21は、光造形装置1における造形途中の様子を模式的に示す側面図である。
図22は、本実施の形態に係る光造形装置1においてプロジェクタ21により行われる傾斜露光の概略図である。
図23および図25に示したように、描画幅Lにて描画エリアDAを対象とする露光を行う際には、隣り合うストリップ領域に幅ΔLの繋ぎ部分が形成される。スラリー膜の形成(積層)と露光とを繰り返すことで三次元造形物を得る、本実施の形態に係る光造形装置1においては、それぞれの層において係る繋ぎ部分が形成される。
次に、本実施の形態に係る光造形装置1における造形物の作製の一態様としての、スラリー被吐出領域を同時形成する造形態様について説明する。図28ないし図32は、光造形装置1においてスラリー被吐出領域を同時形成する場合の造形途中の様子を模式的に示す側面図である。
上述した実施の形態では、光硬化性材料として、光硬化性樹脂にセラミック粉体を混錬したスラリーを用いた。これに代えて、セラミック粉体を含まない光硬化性樹脂のみのスラリーを用いてもよいし、セラミック粉体に代えて金属粉体などの他の材料を含むスラリーを用いてもよい。
11 造形テーブル
11g、12g 吸着溝
12 補助テーブル
12F (補助テーブルの)固定部
20 露光ユニット
21 プロジェクタ
30 リコートユニット
31 リコータ
32 清掃ユニット
40 スラリー吐出ポンプ
42 スクリュー
42M スクリュー駆動モータ
51 吸着パッドユニット
52 フィルムグリッパ
DA(DA1、DA2) 描画エリア
F フィルム
JT(JT1、JT2、JT3) 繋ぎ部分
L 描画幅
LB 積層体
P 画素サイズ
PT 描画パターン
RE1 造形物形成領域
RE2 スラリー被吐出領域
RE3 境界領域
Re 描画ピッチ
SLF スラリー膜
Claims (6)
- 3次元造形物を得るための光造形装置であって、
3次元形状データに基づいてあらかじめ作成された露光パターンに従って光硬化性材料を露光する露光手段と、
前記光造形装置の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記露光手段が、
2次元状に配置された複数の画素を備え、前記複数の画素のそれぞれにおける露光用光のON-OFF状態を個別に切り替え可能なプロジェクタ、
を備え、
前記プロジェクタは、
前記複数の画素のうち隣り合う2つの画素の中心位置同士が第1の方向に所定の描画ピッチだけずれるように前記第1の方向に直交する第2の方向に対し傾斜した姿勢にて、前記第2の方向に移動自在とされてなり、かつ、
前記第2の方向において前記描画ピッチに相当する距離を移動するごとに前記露光用光のON-OFF状態が切り替え可能とされてなり、
前記制御手段は、
前記プロジェクタに、前記第2の方向における往復移動を前記第1の方向へのステップ移動を挟みつつ交互に繰り返しながら前記露光パターンに基づきそれぞれの前記画素における前記露光用光の前記ON-OFF状態を個別に切り替えることにより、前記光硬化性材料の所定の描画エリアに対する露光を、それぞれが前記第2の方向に延在し第1の方向において所定の描画幅を有する複数のストリップ領域ごとに順次に行わせ、
前記光硬化性材料の複数の層を積層させつつ、前記露光手段によって前記複数の層のそれぞれを露光させることにより、前記3次元造形物を得る場合に、前記複数のストリップ領域のうちの隣り合う2つのストリップ領域の繋ぎ部分を形成し、かつ、前記繋ぎ部分の面内位置を、前記複数の層のうちの少なくとも2つの層において互いに異ならせる、
ことを特徴とする、光造形装置。 - 請求項1に記載の光造形装置であって、
前記制御手段は、前記光硬化性材料の前記複数の層を積層させつつ、前記露光手段によって前記複数の層のそれぞれを露光させることにより、前記3次元造形物を得る場合に、前記繋ぎ部分の面内位置を、前記複数の層のそれぞれにおいて他の層と異ならせる、
ことを特徴とする、光造形装置。 - 請求項2に記載の光造形装置であって、
前記描画幅がLであり、前記複数の層の積層数がNである場合に、
前記プロジェクタが前記複数の層のそれぞれを露光するときの前記繋ぎ部分の面内位置を、前記複数の層のうちの最初に露光した層における前記繋ぎ部分の面内位置からL/Nの整数倍だけ前記第1の方向にシフトさせる、
ことを特徴とする、光造形装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の光造形装置であって、
造形テーブルと、
前記造形テーブルの上に、前記光硬化性材料としてスラリーを吐出可能な吐出手段と、
前記造形テーブルの上に吐出された前記スラリーを掃引し、所定の厚みのスラリー膜を形成する掃引手段と、
をさらに備え、
前記制御手段は、前記吐出手段からの前記スラリーの吐出と前記掃引手段による吐出された前記スラリーの掃引とを繰り返すことによって、前記複数の層として複数のスラリー膜を積層する、
ことを特徴とする、光造形装置。 - 3次元造形物を得るための光造形装置であって、
造形テーブルと、
3次元形状データに基づいてあらかじめ作成された露光パターンに従って光硬化性材料を露光する露光手段と、
前記造形テーブルの上に、前記光硬化性材料としてスラリーを吐出可能な吐出手段と、
前記造形テーブルの上に吐出された前記スラリーを掃引し、所定の厚みのスラリー膜を形成する掃引手段と、
前記光造形装置の動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記露光手段が、
2次元状に配置された複数の画素を備え、前記複数の画素のそれぞれにおける露光用光のON-OFF状態を個別に切り替え可能なプロジェクタ、
を備え、
前記プロジェクタは、
前記複数の画素のうち隣り合う2つの画素の中心位置同士が第1の方向に所定の描画ピッチだけずれるように前記第1の方向に直交する第2の方向に対し傾斜した姿勢にて、前記第2の方向に移動自在とされてなり、かつ、
前記第2の方向において前記描画ピッチに相当する距離を移動するごとに前記露光用光のON-OFF状態が切り替え可能とされてなり、
前記制御手段は、
前記プロジェクタに、前記第2の方向における往復移動を前記第1の方向へのステップ移動を挟みつつ交互に繰り返しながら前記露光パターンに基づきそれぞれの前記画素における前記露光用光の前記ON-OFF状態を個別に切り替えることにより、前記光硬化性材料の所定の描画エリアに対する露光を、それぞれが前記第2の方向に延在し第1の方向において所定の描画幅を有する複数のストリップ領域ごとに順次に行わせ、
前記光硬化性材料の複数の層を積層させつつ、前記露光手段によって前記複数の層のそれぞれを露光させることにより、前記3次元造形物を得る場合には、前記吐出手段からの前記スラリーの吐出と前記掃引手段による吐出された前記スラリーの掃引とを繰り返すことによって、前記複数の層として複数のスラリー膜を積層させるとともに、前記複数のストリップ領域のうちの隣り合う2つのストリップ領域の繋ぎ部分を形成させるようにし、
前記複数のスラリー膜のそれぞれを形成する際には、当該スラリー膜が、前記3次元造形物の造形のために本来的に前記スラリーの塗布が必要な第1の領域に加え、前記第1の領域よりも前記掃引手段の掃引開始位置寄りの所定範囲に設定された第2の領域と、前記第1の領域と前記第2の領域との間の第3の領域とを含むように、少なくとも前記吐出手段と前記掃引手段とを制御し、
かつ、
前記スラリー膜の水平面内における重心位置が、前記造形テーブルの水平面内における重心位置と、略一致あるいは近接するようにし、
前記露光手段には、前記第1の領域を前記露光パターンに応じて露光する際に、前記第2の領域も併せて露光させ、
前記複数のスラリー膜の第m層(mは2以上の整数)を形成する際は、前記吐出手段に、第(m-1)層の前記スラリー膜の前記第2の領域の上に前記スラリーを吐出させる、
ことを特徴とする、光造形装置。 - 3次元造形物の製造方法であって、
2次元状に配置された複数の画素を備え、前記複数の画素のそれぞれにおける露光用光のON-OFF状態を個別に切り替え可能なプロジェクタにより3次元形状データに基づいてあらかじめ作成された露光パターンに従って光硬化性材料を露光する露光工程、
を備え、
前記露光工程においては、前記複数の画素のうち隣り合う2つの画素の中心位置同士が第1の方向に所定の描画ピッチだけずれるように前記第1の方向に直交する第2の方向に対し傾斜した姿勢の前記プロジェクタに、前記第2の方向における往復移動を前記第1の方向へのステップ移動を挟みつつ交互に繰り返させるようにしながら、前記プロジェクタが前記描画ピッチに相当する距離を移動するごとにそれぞれの前記画素における前記露光用光の前記ON-OFF状態を前記露光パターンに基づき個別に切り替えさせることにより、前記光硬化性材料の所定の描画エリアに対する露光を、それぞれが前記第2の方向に延在し第1の方向において所定の描画幅を有する複数のストリップ領域ごとに順次に行い、
前記光硬化性材料の複数の層を積層しつつ、前記露光工程によって前記複数の層のそれぞれを露光することにより、前記3次元造形物を得る場合に、前記複数のストリップ領域のうちの隣り合う2つのストリップ領域の繋ぎ部分を形成し、かつ、前記繋ぎ部分の面内位置を、前記複数の層のうちの少なくとも2つの層において互いに異ならせる、
ことを特徴とする、3次元造形物の製造方法。
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