WO2022201231A1 - 判定装置、造形方法、および造形装置 - Google Patents
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Definitions
- the following patent document describes a technique for forming a three-dimensional model by curing a curable resin.
- a curing process for curing a curable resin by a curing process, and a detection mechanism having a sliding body that slides against an elastic force are described in terms of curing properties after the curing process is performed in the curing process.
- hardening treatment based on a moving step of moving the slide body toward the resin;
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a circuit in which a resin laminate is formed;
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a circuit in which wiring is formed on a resin laminate;
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a circuit in which a conductive resin paste is applied on wiring;
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a circuit with electronic components mounted thereon;
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a circuit in which electronic components are fixed with resin; It is a sectional view showing an inspection device.
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- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a circuit with electronic components mounted thereon
- FIG. 3 is
- the Y-axis slide mechanism 32 has a Y-axis slide rail 50 and a stage 52 .
- the Y-axis slide rail 50 is arranged on the base 29 so as to extend in the Y-axis direction, and is movable in the X-axis direction.
- One end of the Y-axis slide rail 50 is connected to the X-axis slider 36 .
- a stage 52 is held on the Y-axis slide rail 50 so as to be slidable in the Y-axis direction.
- the Y-axis slide mechanism 32 has an electromagnetic motor (see FIG. 2) 56, and by driving the electromagnetic motor 56, the stage 52 moves to any position in the Y-axis direction. As a result, the stage 52 is moved to an arbitrary position on the base 29 by driving the X-axis slide mechanism 30 and the Y-axis slide mechanism 32 .
- the control device 28 also includes a controller 170 and a plurality of drive circuits 172, as shown in FIG.
- the plurality of drive circuits 172 includes the electromagnetic motors 38 and 56, the holding device 62, the lifting device 64, the inkjet head 76, the infrared irradiation device 78, the inkjet head 88, the flattening device 90, the irradiation device 92, the dispenser 106, the heater 108, It is connected to the inkjet head 116 , the heater 118 , the tape feeder 124 , the mounting head 126 , the moving device 128 , the lifting device 134 and the pump 168 .
- the circuit 198 is formed over several hours to ten and several hours. In this way, the circuit 198 is formed over a very long period of time, but when the resin laminate 180 is formed, the UV curable resin may not be completely cured. In other words, for example, the ultraviolet curable resin may not be completely cured due to failure, deterioration, or the like of the irradiation device 92 for curing the ultraviolet curable resin. Further, in the case where the irradiation device 92 has a structure in which ultraviolet irradiation and non-irradiation are switched by opening and closing the shutter, the ultraviolet curable resin may not be completely cured due to malfunction of the shutter.
- the tip of the needle pin 152 of the inspection device 132 contacts the surface of the resin laminate 180, and the needle pin 152 descends. is regulated by the resin laminate 180, the cylinder 150 of the inspection device 132 is lowered by the operation of the lifting device 134. Therefore, the needle pin 152 slides upward inside the cylinder 150 against the elastic force of the coil spring 156 . At this time, the needle pin 152 slides upward against the elastic force of the coil spring 156 by a distance corresponding to the thickness of the five resin layers 182 .
- the needle pin 152 slides to a position where the inside of the cylinder 150 and the through hole 162 are slightly communicated with each other, as shown in FIG. That is, when the ultraviolet curable resin is completely cured, as shown in FIG. 9, the insertion hole 166 and the through hole 162 are completely aligned, and the inside of the cylinder 150 and the through hole 162 communicate with each other. On the other hand, when the UV curable resin is semi-cured, as shown in FIG. 11, the insertion hole 166 and the through hole 162 are slightly aligned and the inside of the cylinder 150 and the through hole 162 are slightly communicated. . Therefore, the air inside the cylinder 150 does not largely flow out of the cylinder 150 through the insertion hole 166 and the through hole 162, and the pressure inside the cylinder decreases slightly.
- thermosetting resin 196 is cured may be determined.
- the presence or absence of curing of various curable resins such as thermoplastic resins and two-liquid mixed curable resins may be determined without being limited to ultraviolet curable resins and thermosetting resins.
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Abstract
弾性力に抗してスライドするスライド体を有する検出機構と、硬化性樹脂の硬化処理により３次元造形物を造形する造形装置において、硬化処理が実行された後の硬化性樹脂に向って検出機構を移動させる移動装置と、検出機構の移動によりスライド体が硬化処理実行後の硬化性樹脂に当接した際のスライド体のスライド量に基づいて、硬化処理により硬化性樹脂が硬化しているか否かを判定する判定部と、を備える判定装置。
Description
本発明は、硬化性樹脂の硬化処理により３次元造形物を造形する造形装置において硬化処理により硬化性樹脂が硬化しているか否かを判定する判定装置などに関する。
下記特許文献には、硬化性樹脂の硬化処理により３次元造形物を造形する技術が記載されている。
本明細書は、硬化処理により硬化性樹脂が硬化しているか否かを適切に判定することを課題とする。
上記課題を解決するために、本明細書は、弾性力に抗してスライドするスライド体を有する検出機構と、硬化性樹脂の硬化処理により３次元造形物を造形する造形装置において、硬化処理が実行された後の硬化性樹脂に向って前記検出機構を移動させる移動装置と、前記検出機構の移動により前記スライド体が硬化処理実行後の硬化性樹脂に当接した際の当該スライド体のスライド量に基づいて、硬化処理により硬化性樹脂が硬化しているか否かを判定する判定部と、を備える判定装置を開示する。
また、本明細書は、硬化性樹脂を硬化処理により硬化させる硬化工程と、弾性力に抗してスライドするスライド体を有する検出機構を、前記硬化工程において硬化処理が実行された後の硬化性樹脂に向って移動させる移動工程と、前記移動工程における前記検出機構の移動により前記スライド体が硬化処理実行後の硬化性樹脂に当接した際の当該スライド体のスライド量に基づいて、硬化処理により硬化性樹脂が硬化しているか否かを判定する判定工程と、前記判定工程において硬化性樹脂が硬化していないと判定された場合に、前記硬化工程において硬化処理が実行された後の硬化性樹脂を、再度、硬化処理により硬化させる再硬化工程と、を含み、硬化性樹脂の硬化処理により３次元造形物を造形する造形方法を開示する。
また、本明細書は、硬化性樹脂を硬化処理により硬化させる硬化装置と、弾性力に抗してスライドするスライド体を有する検出機構を、前記硬化装置により硬化処理が実行された後の硬化性樹脂に向って移動させる移動装置と、前記移動装置による前記検出機構の移動により前記スライド体が硬化処理実行後の硬化性樹脂に当接した際の当該スライド体のスライド量に基づいて、硬化処理により硬化性樹脂が硬化しているか否かを判定する判定部と、を備え、硬化性樹脂の硬化処理により３次元造形物を造形する造形装置を開示する。
本開示によれば、弾性力に抗してスライドするスライド体を硬化処理実行後の硬化性樹脂に当接させて、そのスライド体のスライド量に基づいて、硬化処理により硬化性樹脂が硬化しているか否かが判定される。これにより、硬化処理により硬化性樹脂が硬化しているか否かを適切に判定することができる。
図１に回路形成装置１０を示す。回路形成装置１０は、搬送装置２０と、第１造形ユニット２２と、第２造形ユニット２３と、第３造形ユニット２４と、第４造形ユニット２５と、装着ユニット２６と、検査ユニット２７と、制御装置（図２参照）２８とを備える。それら搬送装置２０と第１造形ユニット２２と第２造形ユニット２３と第３造形ユニット２４と第４造形ユニット２５と装着ユニット２６と検査ユニット２７とは、回路形成装置１０のベース２９の上に配置されている。ベース２９は、概して長方形状をなしており、以下の説明では、ベース２９の長手方向をＸ軸方向、ベース２９の短手方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方に直交する方向をＺ軸方向と称して説明する。
搬送装置２０は、Ｘ軸スライド機構３０と、Ｙ軸スライド機構３２とを備えている。そのＸ軸スライド機構３０は、Ｘ軸スライドレール３４とＸ軸スライダ３６とを有している。Ｘ軸スライドレール３４は、Ｘ軸方向に延びるように、ベース２９の上に配設されている。Ｘ軸スライダ３６は、Ｘ軸スライドレール３４によって、Ｘ軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Ｘ軸スライド機構３０は、電磁モータ（図２参照）３８を有しており、電磁モータ３８の駆動により、Ｘ軸スライダ３６がＸ軸方向の任意の位置に移動する。また、Ｙ軸スライド機構３２は、Ｙ軸スライドレール５０とステージ５２とを有している。Ｙ軸スライドレール５０は、Ｙ軸方向に延びるように、ベース２９の上に配設されており、Ｘ軸方向に移動可能とされている。そして、Ｙ軸スライドレール５０の一端部が、Ｘ軸スライダ３６に連結されている。そのＹ軸スライドレール５０には、ステージ５２が、Ｙ軸方向にスライド可能に保持されている。さらに、Ｙ軸スライド機構３２は、電磁モータ（図２参照）５６を有しており、電磁モータ５６の駆動により、ステージ５２がＹ軸方向の任意の位置に移動する。これにより、ステージ５２は、Ｘ軸スライド機構３０及びＹ軸スライド機構３２の駆動により、ベース２９上の任意の位置に移動する。
ステージ５２は、基台６０と、保持装置６２と、昇降装置６４とを有している。基台６０は、平板状に形成され、上面に基板が載置される。保持装置６２は、基台６０のＸ軸方向の両側部に設けられている。そして、基台６０に載置されたパレット（図３参照）７０のＸ軸方向の両縁部が、保持装置６２によって挟まれることで、パレット７０が固定的に保持される。また、昇降装置６４は、基台６０の下方に配設されており、基台６０を昇降させる。
第１造形ユニット２２は、ステージ５２の基台６０に載置されたパレット７０の上に配線を造形するユニットであり、第１印刷部７２と、焼成部７４とを有している。第１印刷部７２は、インクジェットヘッド（図２参照）７６を有しており、インクジェットヘッド７６が金属インクを線状に吐出する。金属インクは、ナノメートルサイズの金属、例えば銀の微粒子が溶剤中に分散されたものである。なお、金属微粒子の表面は分散剤によりコーティングされており、溶剤中での凝集が防止されている。また、インクジェットヘッド７６は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式によって複数のノズルから金属インクを吐出する。
焼成部７４は、赤外線照射装置（図２参照）７８を有している。赤外線照射装置７８は、吐出された金属インクに赤外線を照射する装置であり、赤外線が照射された金属インクは焼成し、配線が形成される。なお、金属インクの焼成とは、エネルギーを付与することによって、溶媒の気化や金属微粒子の保護膜、つまり、分散剤の分解等が行われ、金属微粒子が接触または融着をすることで、導電率が高くなる現象である。そして、金属インクが焼成することで、金属製の配線が形成される。
また、第２造形ユニット２３は、ステージ５２の基台６０に載置されたパレット７０の上に樹脂層を造形するユニットであり、第２印刷部８４と、硬化部８６とを有している。第２印刷部８４は、インクジェットヘッド（図２参照）８８を有しており、インクジェットヘッド８８は紫外線硬化樹脂を吐出する。紫外線硬化樹脂は、紫外線の照射により硬化する樹脂である。なお、インクジェットヘッド８８は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式でもよく、樹脂を加熱して気泡を発生させ複数のノズルから吐出するサーマル方式でもよい。
硬化部８６は、平坦化装置（図２参照）９０と照射装置（図２参照）９２とを有している。平坦化装置９０は、インクジェットヘッド８８によって吐出された紫外線硬化樹脂の上面を平坦化するものであり、例えば、紫外線硬化樹脂の表面を均しながら余剰分の樹脂を、ローラもしくはブレードによって掻き取ることで、紫外線硬化樹脂の厚みを均一させる。また、照射装置９２は、光源として水銀ランプもしくはＬＥＤを備えており、吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、吐出された紫外線硬化樹脂が硬化し、樹脂層が形成される。
第３造形ユニット２４は、ステージ５２の基台６０に載置されたパレット７０の上に電子部品の電極と配線との接続部を造形するユニットであり、第３印刷部１００と、第１加熱部１０２とを有している。第３印刷部１００は、ディスペンサ（図２参照）１０６を有しており、ディスペンサ１０６は導電性樹脂ペーストを吐出する。導電性樹脂ペーストは、比較的低温の加熱により硬化する樹脂に、マイクロメートルサイズの金属粒子が分散されたものである。ちなみに、金属粒子は、フレーク状とされており、導電性樹脂ペーストの粘度は、金属インクと比較して比較的高い。なお、ディスペンサ１０６による導電性樹脂ペーストの吐出量は、ニードルの内径や吐出時の圧力および吐出時間により制御される。
第１加熱部１０２は、ヒータ（図２参照）１０８を有している。ヒータ１０８は、ディスペンサ１０６により塗布された導電性樹脂ペーストを加熱する装置であり、加熱された導電性樹脂ペーストでは、樹脂が硬化する。この際、導電性樹脂ペーストでは、樹脂が硬化して収縮し、その樹脂に分散されたフレーク状の金属粒子が接触する。これにより、導電性樹脂ペーストが導電性を発揮する。また、導電性樹脂ペーストの樹脂は、有機系の接着剤であり、加熱により硬化することで接着力を発揮する。
第４造形ユニット２５は、後述する電子部品の周囲を固定するための樹脂を造形するユニットであり、第４印刷部１１０と、第２加熱部１１２とを有している。第４印刷部１１０は、インクジェットヘッド（図２参照）１１６を有しており、インクジェットヘッド１１６は熱硬化性樹脂を吐出する。熱硬化性樹脂は、加熱により硬化する樹脂である。なお、インクジェットヘッド１１６は、例えば、圧電素子を用いたピエゾ方式である。また、第２加熱部１１２は、ヒータ（図２参照）１１８を有している。ヒータ１１８は、吐出された熱硬化性樹脂を加熱する装置であり、加熱された熱硬化性樹脂は硬化する。
また、装着ユニット２６は、ステージ５２の基台６０に載置されたパレット７０の上に電子部品を装着するユニットであり、供給部１２０と、装着部１２２とを有している。供給部１２０は、テーピング化された電子部品を１つずつ送り出すテープフィーダ（図２参照）１２４を複数有しており、供給位置において、電子部品を供給する。なお、供給部１２０は、テープフィーダ１２４に限らず、トレイから電子部品をピックアップして供給するトレイ型の供給装置でもよい。また、供給部１２０は、テープ型とトレイ型との両方、あるいはそれ以外の供給装置を備えた構成でもよい。
装着部１２２は、装着ヘッド（図２参照）１２６と、移動装置（図２参照）１２８とを有している。装着ヘッド１２６は、電子部品を吸着保持するための吸着ノズル（図示省略）を有する。吸着ノズルは、正負圧供給装置（図示省略）から負圧が供給されることで、エアの吸引により電子部品を吸着保持する。そして、正負圧供給装置から僅かな正圧が供給されることで、電子部品を離脱する。また、移動装置１２８は、テープフィーダ１２４による電子部品の供給位置と、基台６０に載置されたパレット７０との間で、装着ヘッド１２６を移動させる。これにより、装着部１２２では、テープフィーダ１２４から供給された電子部品が、吸着ノズルにより保持され、その吸着ノズルによって保持された電子部品が、パレット７０に装着される。
また、検査ユニット２７は、第２造形ユニット２３において造形された樹脂層が硬化しているか否かを検査するユニットであり、検査部１３０を有している。検査部１３０は、検査装置（図８参照）１３２と、昇降装置（図２参照）１３４とを有している。検査装置１３２は、図８に示すように、シリンダ１５０とニードルピン１５２とにより構成されている。シリンダ１５０は、概して有蓋円筒形状であり、そのシリンダ１５０の内部に、ニードルピン１５２が、先端を外部に延び出した状態で嵌合されている。なお、シリンダ１５０の外部に延び出しているニードルピン１５２の先端は尖っており、円錐形状とされている。また、シリンダ１５０の内部には、コイルスプリング１５６が圧縮された状態で配設されており、そのコイルスプリング１５６の弾性力によりニードルピン１５２がシリンダ１５０の外部に向って付勢されている。なお、コイルスプリング１５６の弾性力により付勢されたニードルピン１５２は、先端を所定量、延び出した状態でストッパ（図示省略）により規制されている。これにより。ニードルピン１５２のシリンダ１５０からの脱落が防止されている。
また、シリンダ１５０の外壁面には、貫通穴１５８が形成されており、その貫通穴１５８に概して円筒形状の圧力センサ１６０の一端が嵌め込まれている。圧力センサ１６０は、貫通穴１５８に嵌め込まれた一端においてシリンダ１５０の内部の圧力を検出するセンサである。また、圧力センサ１６０には、軸線方向に延びる貫通穴１６２が形成されている。そして、ニードルピン１５２が、図９に示すように、シリンダ１５０の内部においてコイルスプリング１５６の弾性力に抗してシリンダ１５０の内部に向ってスライドすることで、シリンダ１５０の内部と圧力センサ１６０の貫通穴１６２とが、ニードルピン１５２に形成された挿通穴１６６を介して連通する。また、シリンダ１５０には、ポンプ１６８が連結されており、シリンダ１５０の内部にポンプ１６８から圧縮エアが供給される。このような構造により、検査装置１３２では、ニードルピン１５２がコイルスプリング１５６の弾性力に抗してスライドしていない状態において、シリンダ１５０の内部は所定のエア圧に維持されている。一方、ニードルピン１５２がコイルスプリング１５６の弾性力に抗してスライドすることで、圧力センサ１６０の貫通穴１６２が挿通穴１６６を介してシリンダ１５０の内部と連通し、シリンダ１５０の内部のエア圧が低下する。
また、昇降装置１３４は、ニードルピン１５２の先端を下方に向けた状態で検査装置１３２を保持しており、その検査装置１３２を任意の高さに昇降させる。これにより、後に詳しく説明するが、ニードルピン１５２の先端を樹脂積層体に当接させて、その樹脂積層体が硬化しているか否かが判断される。
また、制御装置２８は、図２に示すように、コントローラ１７０と、複数の駆動回路１７２とを備えている。複数の駆動回路１７２は、上記電磁モータ３８，５６、保持装置６２、昇降装置６４、インクジェットヘッド７６、赤外線照射装置７８、インクジェットヘッド８８、平坦化装置９０、照射装置９２、ディスペンサ１０６、ヒータ１０８、インクジェットヘッド１１６、ヒータ１１８、テープフィーダ１２４、装着ヘッド１２６、移動装置１２８、昇降装置１３４、ポンプ１６８に接続されている。コントローラ１７０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路１７２に接続されている。これにより、搬送装置２０、第１造形ユニット２２、第２造形ユニット２３、第３造形ユニット２４、第４造形ユニット２５、装着ユニット２６、検査ユニット２７の作動が、コントローラ１７０によって制御される。また、コントローラ１７０は、圧力センサ１６０にも接続されている。これにより、コントローラ１７０は、圧力センサ１６０による検出値、つまり、シリンダ１５０の内部のエア圧を取得する。
回路形成装置１０では、上述した構成によって、パレット７０の上に樹脂積層体が形成され、その樹脂積層体の上面に配線が形成される。そして、導電性樹脂ペーストを介して、電子部品の電極が配線に電気的に接続され、その電子部品が樹脂により固定される。
具体的には、ステージ５２の基台６０にパレット７０がセットされ、そのステージ５２が、第２造形ユニット２３の下方に移動される。そして、第２造形ユニット２３において、図３に示すように、パレット７０の上に樹脂積層体１８０が形成される。樹脂積層体１８０は、インクジェットヘッド８８からの紫外線硬化樹脂の吐出と、吐出された紫外線硬化樹脂への照射装置９２による紫外線の照射とが繰り返されることにより形成される。
詳しくは、第２造形ユニット２３の第２印刷部８４において、インクジェットヘッド８８が、パレット７０の上面に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。続いて、紫外線硬化樹脂が薄膜状に吐出されると、硬化部８６において、紫外線硬化樹脂の膜厚が均一となるように、紫外線硬化樹脂が平坦化装置９０によって平坦化される。そして、照射装置９２が、その薄膜状の紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。これにより、パレット７０の上に薄膜状の樹脂層１８２が形成される。
続いて、インクジェットヘッド８８が、その薄膜状の樹脂層１８２の上に紫外線硬化樹脂を薄膜状に吐出する。そして、平坦化装置９０によって薄膜状の紫外線硬化樹脂が平坦化され、照射装置９２が、その薄膜状に吐出された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することで、薄膜状の樹脂層１８２の上に薄膜状の樹脂層１８２が積層される。このように、薄膜状の樹脂層１８２の上への紫外線硬化樹脂の吐出と、紫外線の照射とが繰り返され、複数の樹脂層１８２が積層されることで、樹脂積層体１８０が形成される。
上述した手順により樹脂積層体１８０が形成されると、ステージ５２が第１造形ユニット２２の下方に移動される。そして、第１造形ユニット２２の第１印刷部７２において、インクジェットヘッド７６が、図４に示すように、樹脂積層体１８０の上面に金属インク１８４を、回路パターンに応じて線状に吐出する。続いて、回路パターンに応じて吐出された金属インク１８４に、第１造形ユニット２２の焼成部７４において、赤外線照射装置７８が赤外線を照射する。これにより、金属インク１８４が焼成し、樹脂積層体１８０の上に配線１８６が形成される。
続いて、樹脂積層体１８０の上に配線１８６が形成されると、ステージ５２が第３造形ユニット２４の下方に移動される。そして、第３造形ユニット２４の第３印刷部１００において、ディスペンサ１０６が、図５に示すように、配線１８６の端部の上に導電性樹脂ペースト１８８を吐出する。このように、導電性樹脂ペースト１８８が配線１８６の端部に吐出されると、ステージ５２が装着ユニット２６の下方に移動される。装着ユニット２６では、テープフィーダ１２４により電子部品（図６参照）１９０が供給され、その電子部品１９０が装着ヘッド１２６の吸着ノズルによって、保持される。なお、電子部品１９０は、部品本体１９２と、部品本体１９２の下面に配設された２個の電極１９４とにより構成されている。そして、装着ヘッド１２６が、移動装置１２８によって移動され、吸着ノズルにより保持された電子部品１９０が、図６に示すように、樹脂積層体１８０の上面に装着される。この際、電子部品１９０の電極１９４が、配線１８６の上に吐出された導電性樹脂ペースト１８８に接触するように、電子部品１９０は樹脂積層体１８０の上面に装着される。
このように、電子部品１９０が樹脂積層体１８０の上に装着されると、ステージ５２が第３造形ユニット２４の下方に移動される。そして、第３造形ユニット２４の第１加熱部１０２において、導電性樹脂ペースト１８８が、ヒータ１０８により加熱される。これにより、導電性樹脂ペースト１８８が導電性を発揮することで、電極１９４が導電性樹脂ペースト１８８を介して配線１８６と電気的に接続される。また、導電性樹脂ペースト１８８の接着力により、電子部品１９０が配線１８６に固着することで、樹脂積層体１８０に固定される。
このように、電子部品１９０が配線に接続されると、ステージ５２が第４造形ユニット２５の下方に移動される。そして、第４造形ユニット２５の第４印刷部１１０において、インクジェットヘッド１１６が、図７に示すように、電子部品１９０の部品本体１９２の下面と樹脂積層体１８０の上面との間に熱硬化性樹脂１９６を吐出する。これにより、樹脂積層体１８０の上面と電子部品１９０の部品本体１９２の下面との間に、熱硬化性樹脂１９６が封じ込められる。つまり、樹脂積層体１８０の上面と部品本体１９２の下面との間に、熱硬化性樹脂１９６が封入される。さらに、インクジェットヘッド１１６は、電子部品１９０の部品本体１９２の側面を覆うように電子部品１９０の周囲にも熱硬化性樹脂１９６を吐出する。そして、第２加熱部１１２において、熱硬化性樹脂１９６がヒータ１１８により加熱されることで、熱硬化性樹脂１９６が、樹脂積層体１８０の上面と部品本体１９２の下面との間に封入されるとともに、部品本体１９２の側面を覆った状態で硬化する。これにより、樹脂積層体１８０の上面に装着された電子部品１９０が硬化した樹脂により固定される。
このように、回路形成装置１０では、パレット７０の上に樹脂積層体１８０が形成され、その樹脂積層体１８０の上面に配線１８６が形成される。そして、導電性樹脂ペースト１８８を介して、電子部品１９０の電極１９４が配線に電気的に接続され、その電子部品が熱硬化性樹脂１９６により固定されることで、回路１９８が形成される。なお、回路１９８が形成される際には、上述したように、紫外線硬化樹脂の吐出及び硬化により複数層の樹脂層１８２が形成され、金属インク１８４の吐出及び焼成により配線が形成され、その配線への電子部品の装着、及び、その電子部品の樹脂による封入が行われるため、回路形成に要する時間は非常に長い。具体的には、例えば、数時間から十数時間かけて、回路１９８が形成される。このように、非常に長い時間をかけて回路１９８が形成されるが、樹脂積層体１８０が形成される際に、紫外線硬化樹脂が完全に硬化しない場合がある。つまり、例えば、紫外線硬化樹脂を硬化させるための照射装置９２の故障，劣化等により、紫外線硬化樹脂を完全に硬化させることができない場合がある。また、照射装置９２がシャッタの開閉により紫外線の照射と未照射とを切り替える構造の場合には、シャッタの動作不良により、紫外線硬化樹脂を完全に硬化させることができない場合がある。更に言えば、紫外線硬化樹脂の劣化，紫外線照射位置のズレ等の他の要因により、紫外線硬化樹脂を完全に硬化させることができない場合もある。このように、紫外線硬化樹脂を完全に硬化させることができない場合には、回路１９８を適切に形成することができない。そして、従来の手法では、回路形成装置１０により回路が形成されて、その形成された回路が回路形成装置から取り出された後に、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していないことが判明する。このように、形成された回路が回路形成装置から取り出された後に、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していないことが判明した場合には、回路形成に要した非常に長い時間が無駄になる。また、回路形成時に使用された紫外線硬化樹脂，金属インク，電子部品等の材料が無駄に消費されてしまう。このようなことに鑑みて、回路形成装置では、回路形成時の樹脂積層体１８０が形成される際に、検査ユニット２７を用いて、紫外線硬化樹脂が硬化しているか否かが判定される。
具体的には、第２造形ユニット２３において樹脂積層体１８０が形成される際に、所定数の層、例えば、５層の樹脂層１８２が積層される毎に、ステージ５２が検査ユニット２７の下方に移動される。つまり、例えば、５層目の樹脂層１８２，１０層目の樹脂層１８２、１５層目の樹脂層１８２・・（５×Ｎ）層目の樹脂層１８２が形成された後、つまり、１層分の紫外線硬化樹脂の吐出と、その１層分の紫外線硬化樹脂への紫外線の照射による硬化処理とが第２造形ユニット２３において５回繰り返された後に、ステージ５２が検査ユニット２７の下方に移動される。この際、検査ユニット２７の検査部１３０では、検査装置１３２が昇降装置１３４の作動により上昇している。これにより、ステージ５２に載置されたパレット７０の上面に形成された所定数の樹脂層１８２により構成される樹脂積層体１８０が、図８に示すように、検査装置１３２の下方に配置される。なお、検査装置１３２の上方に位置する検査装置１３２では、ニードルピン１５２がコイルスプリング１５６の弾性力により下方に向って付勢されており、シリンダ１５０の内部と圧力センサ１６０の貫通穴１６２とは連通していない。このため、シリンダ１５０の内部のエア圧は、ポンプ１６８から供給された圧縮エアにより所定のエア圧に維持されている。そして、樹脂積層体１８０が検査装置１３２の下方に配置されると、検査装置１３２が昇降装置１３４の作動により下降する。この際、検査装置１３２のニードルピン１５２の先端が樹脂積層体１８０の上面に当接してから、検査装置１３２が、５層分の樹脂層１８２の厚さ寸法に相当する距離、下降するように、昇降装置１３４の作動が制御される。
この際、紫外線硬化樹脂が完全に硬化している場合には、図９に示すように、検査装置１３２のニードルピン１５２の先端が樹脂積層体１８０の表面に当接し、そのニードルピン１５２の下降は樹脂積層体１８０により規制されるが、検査装置１３２のシリンダ１５０は昇降装置１３４の作動により下降する。このため、ニードルピン１５２がシリンダ１５０の内部においてコイルスプリング１５６の弾性力に抗して上方に向ってスライドする。この際、ニードルピン１５２は、５層分の樹脂層１８２の厚さ寸法に相当する距離、コイルスプリング１５６の弾性力に抗して上方に向ってスライドする。このように、ニードルピン１５２が、５層分の樹脂層１８２の厚さ寸法に相当する距離、上方に向ってスライドすると、図９に示すように、シリンダ１５０の内部と圧力センサ１６０の貫通穴１６２とがニードルピンの挿通穴１６６を介して連通する。つまり、紫外線硬化樹脂が完全に硬化している場合に、検査装置１３２が昇降装置１３４の作動により下降すると、ニードルピン１５２がシリンダ１５０の内部においてコイルスプリング１５６の弾性力に抗してシリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とが連通する位置までスライドする。この際、シリンダ１５０の内部のエアが、ニードルピン１５２の挿通穴１６６及び圧力センサ１６０の貫通穴１６２を介して、シリンダ１５０の外部に流出する。このため、検査装置１３２が下降して、ニードルピン１５２がコイルスプリング１５６の弾性力に抗してシリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とが連通する位置までスライドした際にシリンダ１５０の内部のエア圧（以下、「シリンダ内部圧力」と記載する）が低下する。
具体的には、図１０の１番上のグラフは、時間（横軸）と検査装置１３２のＺ軸動作、つまり、上下方向の位置（縦軸）との関係を示しており、図１０の上から２番目のグラフは、時間（横軸）と、紫外線硬化樹脂が完全に硬化している場合のシリンダ内部圧力（縦軸）との関係を示している。それら２つのグラフから分かるように、検査装置１３２が昇降装置１３４の作動により下降すると、検査装置１３２の下降初期には、シリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とが連通していないため、シリンダ内部圧力は、概ね、初期のエア圧に維持される。そして、検査装置１３２が最下端まで下降すると、シリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とが連通し、シリンダ１５０の内部からエアが流出するため、シリンダ内部圧力が大きく低下する。また、大気圧に近い値の閾値が設定されており、検査装置１３２の下降時において、コントローラ１７０が、シリンダ内部圧力、つまり、圧力センサ１６０による検出値が閾値以下となるか否かを判定している。そして、検査装置１３２の下降時において、シリンダ内部圧力、つまり、圧力センサ１６０による検出値が閾値以下となった場合に、コントローラ１７０は、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していると判定する。このように、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していると判定されると、回路形成装置１０において回路造形が続行される。つまり、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していると判定された樹脂積層体１８０の上に紫外線硬化樹脂が吐出されて更に樹脂層１８２が形成される。若しくは、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していると判定された樹脂積層体１８０の上に金属インク１８４が吐出されて配線が形成される。これにより、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していると判定されたことを条件として、回路形成を継続して実行することができるため、適切な回路形成を担保することができる。また、紫外線硬化樹脂が完全に硬化している場合には、ニードルピン１５２がシリンダ１５０の内部にスライドするため、完全に硬化している紫外線硬化樹脂、つまり、樹脂積層体１８０を破損することなく、紫外線硬化樹脂の硬化の有無を判定することができる。
一方、照射装置９２の故障等の理由で紫外線硬化樹脂が完全に硬化していない場合がある。なお、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していない場合として、紫外線硬化樹脂への紫外線照射量の不足等により紫外線硬化樹脂が半硬化している場合と、紫外線硬化樹脂への紫外線照射の未照射等により紫外線硬化樹脂が全く若しくは殆ど硬化していない場合とがある。このため、まず、紫外線硬化樹脂が半硬化している場合について説明する。紫外線硬化樹脂が半硬化している場合には、検査装置１３２が昇降装置１３４の作動により下降すると、ニードルピン１５２の先端が樹脂積層体１８０の表面に当接した後に、その樹脂積層体１８０の紫外線硬化樹脂は半硬化であるため、図１１に示すように、樹脂積層体１８０の内部に入り込む。しかしながら、その樹脂積層体１８０の紫外線硬化樹脂は、ある程度硬化しているため、ある程度硬化している紫外線硬化樹脂によりニードルピン１５２の下降が規制されて、ニードルピン１５２はコイルスプリング１５６の弾性力に抗してシリンダ１５０の内部に向ってスライドする。この際、ニードルピン１５２は、図１１に示すように、シリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とが僅かに連通する位置までスライドする。つまり、紫外線硬化樹脂が完全に硬化している場合には、図９に示すように、挿通穴１６６と貫通穴１６２とが完全に一致してシリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とが連通する。一方、紫外線硬化樹脂が半硬化している場合には、図１１に示すように、挿通穴１６６と貫通穴１６２とが僅かに一致してシリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とが僅かに連通する。このため、シリンダ１５０の内部のエアが挿通穴１６６及び貫通穴１６２を介して、シリンダ１５０の外部に大きくは流出せずに、シリンダ内部圧力は少し低下する。
具体的には、図１０の１番上のグラフは、時間（横軸）と検査装置１３２の上下方向の位置（縦軸）との関係を示しており、図１０の上から３番目のグラフは、時間（横軸）と、紫外線硬化樹脂が半硬化している場合のシリンダ内部圧力（縦軸）との関係を示している。それら２つのグラフから分かるように、検査装置１３２が昇降装置１３４の作動により下降すると、検査装置１３２の下降初期には、シリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とが連通していないため、シリンダ内部圧力は、概ね、初期のエア圧に維持される。そして、検査装置１３２が最下端まで下降すると、シリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とが僅かに連通するため、シリンダ内部圧力が低下する。しかしながら、紫外線硬化樹脂が半硬化している場合には、紫外線硬化樹脂が硬化している場合と比較すると、シリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とが連通した際のシリンダ内部圧力の低下量は少ないため、シリンダ内部圧力は閾値以下まで低下しない。このため、コントローラ１７０は、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していないと判定する。このように、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していないと判定されると、回路形成装置１０の作動が停止して、表示パネル（図示省略）にエラー画面が表示される。これにより、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していない状態での回路形成を中断することが可能となり、時間の浪費，材料の無駄な消費を防止することが可能となる。また、エラー画面には、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していないことを示すコメントが表示される。このため、作業者が、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していないことを認識して、照射装置９２等を確認することで、照射装置の故障等に対して早急に対処することができる。
次に、紫外線硬化樹脂が全く若しくは殆ど硬化していない場合、つまり、紫外線硬化樹脂が未硬化である場合について説明する。紫外線硬化樹脂が未硬化である場合には、検査装置１３２が昇降装置１３４の作動により下降すると、ニードルピン１５２の先端が樹脂積層体の表面に当接した後に、その樹脂積層体の紫外線硬化樹脂は未硬化であるため、図１２に示すように、樹脂積層体の内部に入り込む。この際、ニードルピン１５２は、未硬化の紫外線硬化樹脂により全く若しくは殆ど規制されないため、コイルスプリング１５６の弾性力に抗してシリンダ１５０の内部に向って全く若しくは殆どスライドしない。このため、シリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とは全く連通せずに、シリンダ内部圧力は殆ど低下しない。
具体的には、図１０の１番上のグラフは、時間（横軸）と検査装置１３２の上下方向の位置（縦軸）との関係を示しており、図１０の上から４番目のグラフは、時間（横軸）と、紫外線硬化樹脂が未硬化である場合のシリンダ内部圧力（縦軸）との関係を示している。それら２つのグラフから分かるように、検査装置１３２が昇降装置１３４の作動により下降すると、検査装置１３２の下降初期には、シリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とが連通していないため、シリンダ内部圧力は、概ね、初期のエア圧に維持される。しかしながら、検査装置１３２が最下端まで下降しても、シリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とは全く連通しないため、シリンダ内部圧力は殆ど低下せずに、概ね、初期のエア圧に維持されており、シリンダ内部圧力は閾値以下まで低下しない。このため、コントローラ１７０は、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していないと判定する。このように、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していないと判定されると、紫外線硬化樹脂が半硬化している場合と同様に、回路形成装置１０の作動が停止して、表示パネルにエラー画面が表示される。これにより、紫外線硬化樹脂が未硬化である場合においても、紫外線硬化樹脂が半硬化している場合と同様に、回路形成を中断することが可能となり、時間の浪費，材料の無駄な消費を防止することが可能となる。また、照射装置の故障等に対して早急に対処することも可能となる。
なお、上述した紫外線硬化樹脂の硬化の有無の判定は、樹脂層１８２が５層形成される毎、つまり、５層目の樹脂層１８２，１０層目の樹脂層１８２・・（５×Ｎ）層目の樹脂層１８２が形成された後に実行されるが、（５×Ｎ）層目の樹脂層１８２において、複数箇所で紫外線硬化樹脂の硬化の有無の判定が行われる。これにより、樹脂積層体１８０の全体において、紫外線硬化樹脂の硬化の有無を判定することができる。
また、上述した説明では、１つの閾値に基づいて紫外線硬化樹脂が完全に硬化しているか否が判定されているが、２つの閾値を用いることで、紫外線硬化樹脂が完全に硬化しているか、紫外線硬化樹脂が半硬化であるか、紫外線硬化樹脂が未硬化であるかを判定することができる。具体的には、上記説明で用いた閾値を第１閾値として設定し、その第１閾値より少し高い値を第２閾値として設定する。そして、図１３に示すように、検査装置１３２が昇降装置１３４により下降した際に、シリンダ内部圧力が第１閾値以下まで低下した場合に、コントローラ１７０は、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していると判断する。一方、検査装置１３２が昇降装置１３４により下降した際に、シリンダ内部圧力が第１閾値以下まで低下していないが、第２閾値以下まで低下した場合に、コントローラ１７０は、紫外線硬化樹脂が半硬化していると判断する。また、検査装置１３２が昇降装置１３４により下降した際に、シリンダ内部圧力が第２閾値以下まで低下していない場合に、コントローラ１７０は、紫外線硬化樹脂が未硬化であると判断する。このように、２つの閾値を用いることで、紫外線硬化樹脂が完全に硬化しているか、紫外線硬化樹脂が半硬化であるか、紫外線硬化樹脂が未硬化であるかを判定することができる。
そして、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していると判定された場合には、上述したように、回路形成が継続して実行される。また、紫外線硬化樹脂が未硬化であると判定された場合には、照射装置９２の紫外線照射により紫外線硬化樹脂を完全に硬化させることができる可能性は低いため、回路形成装置１０の作動が停止して、表示パネルにエラー画面が表示される。一方、紫外線硬化樹脂が半硬化であると判定された場合には、照射装置９２の紫外線照射によりある程度紫外線硬化樹脂が硬化していることから、紫外線の再照射により紫外線硬化樹脂を完全に硬化させることができる可能性はある。このため、紫外線硬化樹脂が半硬化であると判定された場合に、半硬化している紫外線硬化樹脂に、再度、照射装置９２により紫外線が照射される。これにより、半硬化している紫外線硬化樹脂を完全に硬化させることができる場合がある。ただし、半硬化している紫外線硬化樹脂に紫外線が再照射された後に、再度、検査装置１３２を用いて紫外線硬化樹脂の硬化の有無が判定される。この際、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していないと判定された場合には、回路形成装置１０の作動が停止して、表示パネルにエラー画面が表示される。
ちなみに、制御装置２８のコントローラ１７０は、図２に示すように、硬化部２００と移動部２０２と判定部２０４と再硬化部２０６とを有している。硬化部２００は、紫外線硬化樹脂に照射装置９２により紫外線を照射して硬化処理を実行するための機能部である。移動部２０２は、検査装置１３２を昇降装置１３４の作動により樹脂積層体１８０に向って下降させるための機能部である。判定部２０４は、紫外線硬化樹脂が硬化しているか否かを判定するための機能部である。再硬化部２０６は、紫外線硬化樹脂が硬化していないと判定された場合に、紫外線硬化樹脂に再度、紫外線を照射するための機能部である。
なお、上記実施例において、回路形成装置１０は、造形装置の一例である。検査ユニット２７と判定部２０４とにより構成されるものは、判定装置の一例である。照射装置９２は、硬化装置の一例である。検査装置１３２は、検出機構の一例である。昇降装置１３４は、移動装置の一例である。シリンダ１５０は、シリンダの一例である。ニードルピン１５２は、スライド体の一例である。貫通穴１６２は、連通穴の一例である。回路１９８は、３次元造形物の一例である。判定部２０４は、判定部の一例である。硬化部２００により実行される工程は、硬化工程の一例である。移動部２０２により実行される工程は、移動工程の一例である。判定部２０４により実行される工程は、判定工程の一例である。再硬化部２０６により実行される工程は、再硬化工程の一例である。
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。例えば、上記実施例では、紫外線硬化樹脂の硬化の有無が判定されているが、熱硬化性樹脂１９６の硬化の有無が判定されてもよい。また、紫外線硬化樹脂，熱硬化性樹脂に限定されず、熱可塑性樹脂，２液混合型硬化性樹脂等の種々の硬化性樹脂の硬化の有無が判定されてもよい。
また、上記実施例では、紫外線硬化樹脂が半硬化である判定された場合に、紫外線の再照射が実行されているが、紫外線硬化樹脂が未硬化であると判定された場合にも、紫外線の再照射が実行されてもよい。
また、上記実施例では、ニードルピン１５２がシリンダ１５０の内部と貫通穴１６２とが連通する位置、つまり、所定の位置までスライドして、シリンダ内部圧力が閾値以下まで低下することで、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していると判定されている。一方で、ニードルピン１５２が所定の位置までスライドすることで、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していると判定されてもよい。このように、ニードルピン１５２が所定の位置までスライドすることで、紫外線硬化樹脂が完全に硬化していると判定される場合には、ニードルピン１５２が所定の位置にスライドしたことを位置センサにより検出することができる。なお、位置センサとして、例えば、レーザ式の遮光センサ等を採用することができる。
また、上記実施例では、３次元造形物として回路１９８が採用されているがフィギュアなどの種々の３次元造形物を採用することができる。
１０：回路形成装置（造形装置） ２７：検査ユニット（判定装置） ９２：照射装置（硬化装置） １３２：検査装置（検出機構） １３４：昇降装置（移動装置） １５０：シリンダ １５２：ニードルピン（スライド体） １６２：貫通穴（連通穴） １９８：回路（３次元造形物） ２０４：判定部
Claims (5)
- 弾性力に抗してスライドするスライド体を有する検出機構と、
硬化性樹脂の硬化処理により３次元造形物を造形する造形装置において、硬化処理が実行された後の硬化性樹脂に向って前記検出機構を移動させる移動装置と、
前記検出機構の移動により前記スライド体が硬化処理実行後の硬化性樹脂に当接した際の当該スライド体のスライド量に基づいて、硬化処理により硬化性樹脂が硬化しているか否かを判定する判定部と、
を備える判定装置。 - 前記検出機構が、
シリンダと、前記シリンダ内を弾性力に抗してスライドする前記スライド体とを有し、
前記判定部が、
前記スライド体が前記シリンダ内の所定の位置までスライドした場合に、硬化処理により硬化性樹脂が硬化していると判定する請求項１に記載の判定装置。 - 前記シリンダが、
前記スライド体が前記シリンダ内の前記所定の位置までスライドした際に、前記シリンダの内部と前記シリンダの外部とを連通する連通穴を有しており、
前記判定部が、
前記スライド体が前記シリンダ内の前記所定の位置までスライドして、前記シリンダの内部と前記シリンダの外部とが前記連通穴を介して連通することで、前記シリンダ内の圧力が閾値以下になった場合に、硬化処理により硬化性樹脂が硬化していると判定する請求項２に記載の判定装置。 - 硬化性樹脂を硬化処理により硬化させる硬化工程と、
弾性力に抗してスライドするスライド体を有する検出機構を、前記硬化工程において硬化処理が実行された後の硬化性樹脂に向って移動させる移動工程と、
前記移動工程における前記検出機構の移動により前記スライド体が硬化処理実行後の硬化性樹脂に当接した際の当該スライド体のスライド量に基づいて、硬化処理により硬化性樹脂が硬化しているか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程において硬化性樹脂が硬化していないと判定された場合に、前記硬化工程において硬化処理が実行された後の硬化性樹脂を、再度、硬化処理により硬化させる再硬化工程と、
を含み、硬化性樹脂の硬化処理により３次元造形物を造形する造形方法。 - 硬化性樹脂を硬化処理により硬化させる硬化装置と、
弾性力に抗してスライドするスライド体を有する検出機構を、前記硬化装置により硬化処理が実行された後の硬化性樹脂に向って移動させる移動装置と、
前記移動装置による前記検出機構の移動により前記スライド体が硬化処理実行後の硬化性樹脂に当接した際の当該スライド体のスライド量に基づいて、硬化処理により硬化性樹脂が硬化しているか否かを判定する判定部と、
を備え、硬化性樹脂の硬化処理により３次元造形物を造形する造形装置。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH06313752A (ja) * | 1993-04-30 | 1994-11-08 | Imada:Kk | 軟質材用硬度計 |
| JPH10179524A (ja) * | 1996-11-08 | 1998-07-07 | Imoto Seisakusho:Kk | 筋硬度計 |
| JP2009204574A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Citizen Holdings Co Ltd | 硬さ計 |
| WO2017119157A1 (ja) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 株式会社エアウィーヴマニュファクチャリング | フィラメント３次元結合体製造装置およびフィラメント３次元結合体の製造方法 |
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2021
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