WO2024122471A1 - 光源装置および造形装置 - Google Patents

光源装置および造形装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2024122471A1
WO2024122471A1 PCT/JP2023/043178 JP2023043178W WO2024122471A1 WO 2024122471 A1 WO2024122471 A1 WO 2024122471A1 JP 2023043178 W JP2023043178 W JP 2023043178W WO 2024122471 A1 WO2024122471 A1 WO 2024122471A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
source device
light source
container
irradiation surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/043178
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勝美 青木
邦雄 今泉
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Publication of WO2024122471A1 publication Critical patent/WO2024122471A1/ja

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/25—Housings, e.g. machine housings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Definitions

  • This disclosure relates to a light source device and a modeling device.
  • Patent Document 1 Conventionally, for example, a molding device as described in Patent Document 1 is known.
  • the light source device of the present disclosure is provided in a modeling apparatus having a container that contains a photocurable liquid resin, A light source device that irradiates light onto the photocurable liquid resin from outside the container, a substrate located on a side of the container where light is irradiated; a light-emitting portion located on the base and having at least one light-emitting element; a covering member that covers the light-emitting section and cooperates with the base to form an enclosed space, the covering member having a light-transmitting section, at least a portion of which is in contact with the light irradiation surface, a cylindrical side wall portion that extends outward beyond the light-transmitting section, and a connecting portion that connects a periphery of the light-transmitting section and an end of the side wall portion,
  • the at least a portion of the light transmitting portion is movable in a direction along the light irradiation surface in a state where the at least a portion of the light transmitting portion is
  • the modeling device disclosed herein is equipped with the light source device described above.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a molding apparatus including a light source device according to an embodiment of the present disclosure.
  • 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1.
  • 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a light source device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a light source device according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view of a molding apparatus according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a molding apparatus according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a light source device according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a light source device according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a molding apparatus according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a molding apparatus according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a molding apparatus according to another embodiment of the present disclosure.
  • 13 is a perspective view of a covering member of a light source device according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a perspective view of a covering member of a light source device according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a plan view of a covering member of a light source device according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a plan view of a covering member of a light source device according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a plan view of a covering member of a light source device according to another embodiment of the present disclosure.
  • Patent Document 1 describes a modeling device that includes a container that holds the photocurable liquid resin and a light-emitting unit that is located below the container and irradiates light onto the photocurable liquid resin.
  • a modeling device that includes a container that holds the photocurable liquid resin and a light-emitting unit that is located below the container and irradiates light onto the photocurable liquid resin.
  • the distance between the bottom surface of the container and the light-emitting unit fluctuates during the printing of the three-dimensional object, which can reduce the quality of the three-dimensional object.
  • each of the figures referred to below shows the main components of the light source device and the modeling device according to the embodiment.
  • the light source device and the modeling device according to the embodiment may include well-known components such as a control unit, a signal supply unit, and a power supply unit, which are not shown.
  • Each of the figures referred to below is schematic, and the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those in reality.
  • a Cartesian coordinate system XYZ is defined.
  • either direction may be upward or downward, but in this specification, unless otherwise specified, the positive direction of the Z direction is considered to be upward in the vertical direction.
  • the X direction, the Y direction, and the Z direction are also referred to as the first direction, the second direction, and the third direction, respectively.
  • FIG. 1 is a plan view showing a modeling apparatus equipped with a light source device according to one embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1.
  • FIGS. 3 and 4 are enlarged cross-sectional views showing the main parts of the light source device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a modeling apparatus according to another embodiment of the present disclosure.
  • the bottom of a container that contains photocurable liquid resin, a platform on which objects are attached and stacked, and the photocurable liquid resin are omitted.
  • the light source device 1 of this embodiment is provided in a modeling device 20.
  • the modeling device 20 has a container 2 that contains a photocurable liquid resin 3, and the light source device 1 irradiates light onto the photocurable liquid resin 3 from below the container 2.
  • the modeling device 20 includes a light source device 1 and a container 2.
  • the modeling device 20 may further include a platform 13 and a device stand 14.
  • the light source device 1 of this embodiment is provided in a molding device 20 having a container (also called a tank) 2 containing a photocurable liquid resin 3, and irradiates light onto the photocurable liquid resin 3 from outside the container 2.
  • the light source device 1 has a base 4 located on the side of the light irradiation surface of the container 2 where light is irradiated.
  • the light irradiation surface of the container 2 may be the lower surface 2aa of the container 2, or may be the side or upper surface. In other words, the light irradiation surface of the container 2 may be any light-transmitting surface that can irradiate light onto the photocurable liquid resin 3 from outside the container 2.
  • the outer shape of the base 4 may be a cube, a rectangular parallelepiped, a long plate, a semi-cylinder (a shape placed horizontally with the semi-cylinder surface facing up), or the like.
  • a light-emitting section 6 having at least one light-emitting element 8 is located on the base 4.
  • the base 4 may be a substrate 7, in which case the light-emitting section 6 may be installed on the substrate 7.
  • the base 4 may be configured to include a substrate 7 and a lid 11, in which case the light-emitting unit 6 may be disposed within the internal space defined by the substrate 7 and the lid 11.
  • the light-emitting section 6 has at least one light-emitting element 8.
  • the light-emitting section 6 may have a configuration in which a plurality of light-emitting elements 8 (for example, about 2 to 10,000 light-emitting elements 8) are arranged in a line or a column.
  • a plurality of light-emitting elements 8 for example, about 2 to 10,000 light-emitting elements 8
  • the number of columns of the plurality of light-emitting elements 8 may be greater than the number of rows.
  • the light source device 1 may be long in the row direction, that is, a one-dimensional light source device 1.
  • the plurality of light-emitting elements 8 do not have to be arranged linearly along the row direction, and may be arranged, for example, in a zigzag pattern along the row direction. In this case, the density of the arrangement of the plurality of light-emitting elements 8 can be increased, and as a result, a light source device 1 with high resolution can be obtained.
  • the plurality of light-emitting elements 8 may be arranged in, for example, one row or multiple rows (about 2 to 4 rows). Note that "to" means "up to,” and the same applies below.
  • the light source device 1 includes a covering member (also called a cover member) 12.
  • the covering member 12 covers the light-emitting portion 6 and cooperates with the base body 4 to form a sealed space S1 that seals the light-emitting portion 6.
  • the sealed space S1 may not be a completely sealed space but may be a substantially sealed space.
  • the sealed space S1 may have an intake pipe and an exhaust pipe attached thereto.
  • the intake pipe and the exhaust pipe are configured so that the ventilation pipes can be opened and closed by a movable partition, a lid, etc., and when closed, the sealed space S1 can be a completely sealed space.
  • the intake pipe may have a fan for blowing air
  • the exhaust pipe may have a fan for exhausting air.
  • the covering member 12 has a light-transmitting portion 12a that is in contact with the lower surface 2aa of the container 2, at least a part of which is the light-irradiated surface, a cylindrical side wall portion 12b that extends outward (downward in FIG. 3) from the light-transmitting portion 12a, and a connecting portion 12c that connects the periphery of the light-transmitting portion 12a to the end of the side wall portion 12b. At least the light-transmitting portion 12a of the covering member 12 may be light-transmitting, or the entire covering member 12 may be light-transmitting.
  • the light-transmitting portion 12a may have light-transmitting properties at least in the wavelength band of light that cures the photocurable liquid resin 3.
  • the wavelength band of light that cures the photocurable liquid resin 3 may be, for example, a wavelength band (360 nm to 370 nm) centered around 365 nm in the case of ultraviolet light.
  • the entire covering member 12 has light-transmitting properties.
  • the light-transmitting portion 12a, the side wall portion 12b, and the connecting portion 12c may be separate members, or may be a combination of these.
  • the base 4 and the covering member 12 form a housing (case) 10 that houses and seals the light-emitting portion 6.
  • the light source device 1 is movable in a direction along the lower surface 2aa with at least a part of the light transmitting portion 12a in contact with the lower surface 2aa.
  • the light source device 1 is configured such that, for example, a plurality of light emitting elements 8 are linearly arranged in the Y direction within the plane of the lower surface 2aa or a plane parallel to the lower surface 2aa, and can be moved (scanned) in the X direction within the above plane.
  • the light source device 1 drives the light emitting elements 8 at desired locations to emit light while moving back and forth in the X direction, thereby two-dimensionally curing the photocurable liquid resin 3 and stacking the cured parts. This allows a molded object of any shape to be three-dimensionally produced.
  • the arrangement direction of the plurality of light emitting elements 8 may be the X direction, and the movement direction of the light source device 1 may be the Y direction.
  • the movement of the light source device 1 may be performed by an electrical drive means such as a stepping motor or a linear motor, or may be performed by a mechanical drive means or an electromechanical drive means such as an air cylinder, a hydraulic drive device, a wire drive device, etc.
  • the light source device 1 may be provided with a moving means such as a slide mechanism, wheels, axles, ball bearings, etc., at the bottom to allow easy and accurate movement.
  • the light source device 1 has the following effects due to the above configuration. Since at least a part of the light transmitting portion 12a is movable in a direction along the lower surface (light irradiation surface) 2aa while in contact with the lower surface 2aa, it is easy to maintain a constant distance between the light irradiation surface of the container 2 and the light emitting portion 6 during the formation of a three-dimensional object. In other words, it is easy to keep constant the size of the light condensing portion (spot) of the light emitted from the light emitting portion 6 in the light irradiation portion of the photocurable liquid resin 3. As a result, it is possible to improve the quality of the three-dimensional object.
  • the light emitting portion 6 is located within the sealed space S1, it is less susceptible to the effects of external dust, lubricants, etc., and deterioration of the light emission characteristics can be suppressed.
  • the surface roughness (arithmetic surface roughness) (also referred to as the first surface roughness) of the lower surface 2aa of the bottom 2a of the container 2 and the surface roughness (also referred to as the second surface roughness) of the portion of the light-transmitting portion 12a that contacts the lower surface 2aa may be different. If the first surface roughness and the second surface roughness are comparable, intermolecular forces (van der Waals forces) may act between the lower surface 2aa of the bottom 2a of the container 2 and the portion of the light-transmitting portion 12a that contacts the lower surface 2aa, which may lead to adhesion between the portions.
  • the kinetic friction force (kinetic friction coefficient) between the lower surface 2aa of the bottom 2a of the container 2 and the portion of the light-transmitting portion 12a that contacts the lower surface 2aa increases, making them more likely to break.
  • the first surface roughness (or the second surface roughness) may be more than 1 time and not more than about 30 times the second surface roughness (or the first surface roughness), or may be about 3 times to 10 times, but is not limited to these ranges.
  • the first surface roughness and the second surface roughness can each be selected within a range of approximately 10 nm to 100 ⁇ m.
  • the atmospheric gas in the sealed space S1 may be an atmospheric gas with reduced oxygen, which causes oxidation of components.
  • the concentration of oxygen in the atmospheric gas may be 50% or less of the oxygen concentration in the air (approximately 21%), or may be 10% or less, but is not limited to these ranges.
  • the atmospheric gas may also be nitrogen gas or argon gas.
  • a transparent liquid such as water or alcohol may be placed in the sealed space S1.
  • the difference in refractive index between the liquid and the focusing member 17, which is an optical element can increase the focusing or divergence of the emitted light from the light-emitting element 8.
  • the light-emitting element 8 can be efficiently cooled by the liquid, which has a larger heat capacity than a gas.
  • the container 2 can contain the photocurable liquid resin 3.
  • the container 2 has a bottom 2a and a side wall 2b.
  • the bottom 2a has a substantially flat plate shape.
  • the bottom 2a is made of a translucent material such as glass or a translucent resin.
  • the bottom 2a has a lower surface 2aa facing the light source device 1 and an upper surface 2ab opposite to the lower surface 2aa.
  • the side wall 2b has a frame shape in a plan view (i.e., when viewed along the third direction).
  • the side wall 2b holds the peripheral edge of the bottom 2a and extends upward beyond the bottom 2a.
  • the photocurable liquid resin 3 is contained in a space defined by the upper surface 2ab of the bottom 2a and the inner peripheral surface 2ba of the side wall 2b.
  • the photocurable liquid resin 3 is an uncured liquid resin that is cured by irradiation with light of a specific wavelength.
  • the photocurable liquid resin 3 may be, for example, an ultraviolet-curable liquid resin such as an acrylate-based resin or an epoxy-based resin that is cured by irradiation with ultraviolet light.
  • the ultraviolet light may be light with a wavelength of about 400 nm or less, may be light of about 200 nm to 400 nm, and may be light of about 365 nm in particular.
  • the photocurable liquid resin 3 is not limited to an ultraviolet-curable liquid resin.
  • the photocurable liquid resin 3 may be a visible light-curable liquid resin that is cured by irradiation with visible light, or may be an infrared-curable liquid resin that is cured by irradiation with infrared light.
  • the platform 13 has a flat plate portion located at the lower end and a columnar holding portion extending upward from the flat plate portion.
  • the flat plate portion is in the photocurable liquid resin 3, and a three-dimensional object is formed and attached to the lower surface of the flat plate portion.
  • the flat plate portion may have a circular, elliptical, rectangular, or other shape in plan view.
  • the platform 13 may have light-shielding or light-absorbing properties.
  • the platform 13 holds the resin (hereinafter also referred to as the layered object) P that is irradiated with the light emitted from the light-emitting element 8 and hardened in layers.
  • the holding portion of the platform 13 is connected to a driving device (not shown). After the first layer of the layered object P is formed, the driving device moves the platform 13 upward and pulls up the first layer of the layered object P in order to form the second layer of the layered object P.
  • the drive device may include a stepping motor, an air cylinder device, a hydraulic drive device, a gear device, etc.
  • the light source device 1 is located below the bottom surface 2aa of the container 2.
  • the light source device 1 irradiates the photocurable liquid resin 3 contained in the container 2 with light that cures the photocurable liquid resin 3.
  • the light source device 1 includes a light-emitting unit 6 and a housing 10.
  • the light-emitting section 6 includes at least one light-emitting element 8, as shown in FIG. 2.
  • the substrate 7 constituting the base 4 is made of, for example, a glass material, a ceramic material, a resin material, a metal material, a semiconductor material, or the like.
  • the substrate 7 has a first surface 7a facing the lower surface 2aa of the container 2, and a second surface 7b opposite the first surface 7a.
  • the substrate 7 may be arranged so that the first surface 7a is approximately parallel to the lower surface 2aa.
  • At least one light-emitting element 8 is located on the first surface 7a of the substrate 7.
  • the light-emitting unit 6 may have a plurality of light-emitting elements 8, and the plurality of light-emitting elements 8 may be arranged in one or more rows along the second direction (Y direction).
  • the light-emitting element 8 may be disposed on the first surface 7a via an insulating layer 9 disposed on the first surface 7a.
  • the insulating layer 9 may be made of a polymer material such as an acrylic resin, a polyimide resin, or an epoxy resin.
  • the insulating layer 9 may be made of an inorganic material such as silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), glass, or ceramics.
  • the insulating layer 9 may also include a connection conductor such as an electrode, a wiring, an interlayer wiring, or a through-hole conductor that is connected to the light-emitting element 8.
  • the light-emitting element 8 may be, for example, a light-emitting diode (LED) element, an organic light-emitting diode (OLED) element, a semiconductor laser (LD) element, etc.
  • LED light-emitting diode
  • OLED organic light-emitting diode
  • LD semiconductor laser
  • the light-emitting element 8 is an LED element
  • the photo-curable liquid resin 3 is an ultraviolet-curable liquid resin
  • the light-emitting element 8 may be an ultraviolet LED that emits ultraviolet light.
  • the light-emitting element 8 may have a peak of emission intensity in a wavelength region capable of curing the photo-curable liquid resin 3.
  • a driving circuit for controlling the light emission intensity of the light-emitting portion 6 and for driving the light emission/non-light emission may be provided on the surface and/or inside the insulating layer 9.
  • the driving circuit is configured to control the light emission intensity of the light-emitting element 8 and switch the light-emitting element 8 between a light-emitting state and a non-light-emitting state.
  • the driving circuit includes a thin film transistor (TFT) and a wiring conductor.
  • the TFT may have a semiconductor film made of, for example, amorphous silicon (a-Si), low-temperature polycrystalline silicon (LTPS), etc.
  • the TFT may be a three-terminal element having a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode.
  • the TFT can function as a switching element that switches between conduction and non-conduction between the source electrode and the drain electrode depending on the voltage applied to the gate electrode.
  • the driving circuit may also be provided on an external circuit board and electrically connected to the light-emitting element 8 from the circuit board via a connecting conductor such as a cable.
  • the drive circuit may be located on the first surface 7a of the substrate 7, or may be located within the insulating layer 9.
  • the drive circuit may be formed by a thin film formation method such as chemical vapor deposition (CVD). If the substrate 7 is made of a glass material, the TFT may have a semiconductor film made of LTPS. This makes it possible to form the drive circuit directly on the first surface 7a using a thin film formation method such as CVD.
  • the modeling device 20 includes a control unit (not shown).
  • the control unit may be configured to include one or more processors.
  • the processor may include a general-purpose processor configured to load a specific program and execute a specific function, and a dedicated processor specialized for a specific process.
  • the control unit is connected to each component of the modeling device 20 and controls each component.
  • the components controlled by the control unit include the light source device 1 and the platform 13.
  • the control unit controls the position of the light source device 1 in the first direction, the light emission and non-emission of each light-emitting element 8, and the position of the platform 13 in the third direction, based on the three-dimensional data of the three-dimensional object.
  • the covering member 12 covers the light-emitting unit 6.
  • the covering member 12 cooperates with the base body 4 to form an enclosed space (hereinafter also referred to as the first enclosed space) S1.
  • the light-emitting unit 6 is located in the first enclosed space S1.
  • the housing 10 is composed of the base body 4 and the covering member 12.
  • the base body 4 is composed of the substrate 7 and the lid body 11.
  • the lid 11 is located on the first surface 7a of the substrate 7.
  • the lid 11 has an upper surface 11a facing the container 2 and a lower surface 11b facing the substrate 7.
  • the lid 11 has a recess 11c on the lower surface 11b, and the light-emitting unit 6 is housed in the recess 11c.
  • the light-emitting unit 6 is composed of one light-emitting element 8, or about 2 to 10,000 light-emitting elements 8.
  • the lid 11 has a through hole 11d that penetrates from the upper surface 11a to the lower surface 11b.
  • the through hole 11d is located above the light-emitting unit 6 and allows light emitted from the light-emitting unit 6 (hereinafter also referred to as "emitted light") to pass through.
  • the lid 11 may have light-shielding properties.
  • the lid 11 may be made of, for example, a metal material, a resin material, or the like.
  • the covering member 12 is located on the upper surface 11a of the lid 11 and covers the through-hole 11d.
  • the covering member 12 is translucent, and the light emitted from the light-emitting section 6 passes through the through-hole 11d, then passes through the covering member 12 and propagates toward the photocurable liquid resin 3.
  • the covering member 12 may be made of a glass material such as quartz, sapphire, soda glass, or alkali-free glass, or a resin material such as acrylic resin or polycarbonate resin. In this case, the transmittance of the light emitted from the light-emitting element 8 can be increased.
  • the covering member 12 has a light-transmitting portion 12a, a side wall portion 12b, and a connection portion 12c.
  • the light-transmitting portion 12a has an upper surface 12aa facing the lower surface 2aa of the container 2, and a lower surface 12ab facing the light-emitting element 8. At least a portion of the light-transmitting portion 12a (hereinafter also referred to as the lower surface 2aa contact portion) is in contact with the lower surface 2aa.
  • the light source device 1 is configured such that the lower surface 2aa contact portion transmits the emitted light of the light-emitting portion 6.
  • the upper and lower surfaces of the lower surface 2aa contact portion may be planar and parallel to each other.
  • the side wall portion 12b has a cylindrical shape in a plan view. As shown in FIG. 2, the side wall portion 12b extends downward from the end of the light transmitting portion 12a.
  • the side wall portion 12b may have a shape such as a rectangular tube, a cylindrical tube, or an elliptical tube.
  • the axial direction of the side wall portion 12b may be perpendicular to the first surface 7a of the substrate 7.
  • connection portion 12c connects the periphery of the light-transmitting portion 12a to the upper end of the side wall portion 12b. At least a portion of the connection portion 12c (e.g., the intersection portion 12d described below) may be inclined with respect to the axial direction of the side wall portion 12b.
  • the light source device 1 has, for example, a long plate-like outer shape extending along the Y direction, and is configured to be movable in a first direction (X direction) along the bottom surface 2aa of the container 2.
  • the light-emitting unit 6 has a plurality of light-emitting elements 8 arranged in a row along the Y direction.
  • the modeling device 20 can form a layered object P by irradiating light to the photocurable liquid resin 3 while the light source device 1 moves in the first direction.
  • the modeling device 20 can form a three-dimensional object in which a plurality of layered objects P are stacked by repeating the formation of the layered object P.
  • the light source device 1 of this embodiment can move in a first direction along the bottom surface 2aa with at least a part of the light-transmitting portion 12a in contact with the bottom surface 2aa. This makes it easy to maintain a constant distance (distance in the optical axis direction) between the bottom surface 2aa of the container 2 and the light-emitting unit 6 during the modeling of the three-dimensional object, making it easy to maintain a constant area of the light-concentration portion (spot) of the light emitted from the light-emitting unit 6. As a result, the quality of the three-dimensional object can be improved.
  • the substrate 7 may be composed of a first substrate 7c and a second substrate 7d.
  • the first substrate 7c and the second substrate 7d are stacked in the third direction (Z direction).
  • the first substrate 7c includes a first surface 7a of the substrate 7, and the second substrate 7d includes a second surface 7b of the substrate 7.
  • the first substrate 7c and the second substrate 7d may be composed of, for example, a glass material, a ceramic material, a resin material, a metal material, a semiconductor material, or the like.
  • the material of the first substrate 7c and the material of the second substrate 7d may be the same or different.
  • the device stand 14 is located below the container 2 and the light source device 1.
  • the device stand 14 has an upper surface 14a facing the container 2.
  • the device stand 14 has at least one rail 14b arranged on the upper surface 14a.
  • the configuration shown in FIG. 2 is a configuration having multiple rails 14b. In this case, the light source device 1 can be moved stably, and the accuracy of the movement is improved. As a result, the quality of the molded object is improved.
  • the multiple rails 14b extend along the first direction (X direction).
  • the substrate 7 (second substrate 7d) has multiple support blocks 7e movably attached to the multiple rails 14b.
  • the support block 7e is configured to include, for example, a support structure, wheels attached to the support block rotatably around a rotation axis along the second direction (Y direction), and a motor attached to the support structure and rotating the wheels around the rotation axis. This allows the light source device 1 to move in the first direction.
  • the motor may be, for example, an electric motor.
  • the electric motor may be controlled by a control unit.
  • the light source device 1 may have a biasing member 15 that presses the covering member 12 toward the container 2, as shown in FIG. 2.
  • the biasing member 15 may be located, for example, between the second surface 7b of the substrate 7 and the support block 7e, or between the first substrate 7c and the second substrate 7d.
  • the biasing member 15 presses the substrate 7 or the first substrate 7c toward the container 2, thereby preventing the portion of the bottom 2a that contacts at least a portion of the light-transmitting portion 12a from bending downward due to the weight of the photocurable liquid resin 3 or the weight of the bottom 2a itself.
  • the biasing member 15 may be, for example, a coil spring, a leaf spring, a hydraulic cylinder, or the like.
  • the bottom 2a of the container 2 may have such high rigidity that it is not easily deformed by the biasing pressure of the biasing member 15.
  • the bottom 2a of the container 2 has such low rigidity that it is deformed by the biasing pressure of the biasing member 15, there may be another biasing member that presses down the bottom 2a of the container 2.
  • a configuration may be used in which the thickness of the photocurable liquid resin 3 between the bottom 2a and the flat plate portion of the platform 13 is prevented from becoming thin by controlling the flat plate portion of the platform 13 to move vertically in conjunction with the vertical movement of the light source device 1 by the biasing member 15.
  • connection portion 12c of the covering member 12 may have a curved surface at the portion 12d (hereinafter also referred to as the intersection portion) that intersects with the first direction (X direction), which is the movement direction of the light source device 1.
  • the intersection portion 12d is a C-surface.
  • the bottom 2a and the covering member 12 are prevented from getting caught when the light source device 1 moves in the first direction, and damage to the bottom 2a and the covering member 12 can be prevented.
  • the manufacture of a three-dimensional object can be smoothly performed, and a high-quality three-dimensional object can be manufactured.
  • the angle (C-surface angle) between the upper surface 12aa of the light-transmitting portion 12a and the C-surface of the connecting portion 12c may be, for example, about 10 degrees to 60 degrees, or about 30 degrees to 45 degrees, but is not limited to these ranges.
  • the distance (chamfering amount) between the upper surface 12aa and the lower end of the chamfered surface (C surface) in the third direction may be approximately 0.1 to 0.5 times, approximately 0.2 to 0.3 times, or approximately 0.25 times the dimension of the covering member 12 in the third direction, but is not limited to these ranges.
  • the surface of the intersection 12d may be curved (R-surface) as shown in FIG. 4.
  • R-surface curved
  • the distance (chamfering amount) between the upper surface 12aa and the lower end of the R-surface of the connection portion 12c in the third direction may be about 0.1 to 0.5 times, about 0.2 to 0.3 times, or about 0.25 times the dimension of the covering member 12 in the third direction, but is not limited to these ranges.
  • the thickness of the light-transmitting portion 12a of the covering member 12 may be thinner than the thickness of the side wall portion 12b.
  • the light-emitting unit 6 may have a holding member (spacer) 16 for a light-collecting member 17 as an optical element, located between the first surface 7a of the substrate 7 and the bottom surface of the recess 11c of the lid 11.
  • a holding member (spacer) 16 for a light-collecting member 17 as an optical element, located between the first surface 7a of the substrate 7 and the bottom surface of the recess 11c of the lid 11.
  • the optical element is not limited to the light-collecting member 17 that refracts and collects light, but may also be a light-dispersing member such as a concave lens that refracts and disperses light.
  • the optical element may also be a combination of the light-collecting member 17 and a light-dispersing member.
  • the light-emitting unit 6 may have a light-collecting member 17 as shown in FIG. 2.
  • the light-collecting member 17 is located above the light-emitting element 8 (i.e., in the optical path of the light emitted from the light-emitting element 8) and collects the light emitted from the light-emitting element 8 inside the container 2.
  • the light-collecting member 17 includes at least one lens.
  • the at least one lens may be, for example, a biconvex lens, a plano-convex lens, or a combination of two plano-convex lenses.
  • the light-collecting member 17 may be a microlens array.
  • the light-collecting member 17 may be held by a holding member 16 as shown in FIG. 2.
  • the holding member 16 may be cylindrical, square, or other tubular, and may be configured to fit the light-collecting member 17 into the internal space and hold it by means of engagement or the like.
  • the holding member 16 does not need to contact the bottom surface of the recess 11c. As shown in FIG. 5, the holding member 16 may be used only to hold the light-collecting member 17 and maintain a predetermined distance between the light-emitting element 8 and the light-collecting member 17. In this case, at least a portion of the light-collecting member 17 may be located within the through-hole 11d of the lid 11. In this case, the light source device 1 can be made low-profile.
  • the light collecting member 17 may be configured to be located between the base 4 and the light transmitting portion 12a in the sealed space S1. That is, the light collecting member 17 may be located in the sealed space (also called the sealed space S3) between the base 4 and the covering member 12.
  • the sealed space S3 may be a storage space that stores the light collecting member 17. In this case, the light emitting portion 6 can be positioned closer to the container 2, and the light source device 1 can be made even lower in height.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modeling device according to another embodiment of the present disclosure
  • FIGS. 7 and 8 are enlarged cross-sectional views showing a main portion of a light source device according to another embodiment of the present disclosure
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modeling device according to another embodiment of the present disclosure.
  • the cross-sectional views of FIGS. 6 and 9 correspond to the cross-sectional view shown in FIG. 2.
  • the modeling device 20A of this embodiment differs from the modeling device 20 of the above embodiment in that the container 2 and the device stand 14 form an enclosed space S2, and the enclosed space S2 is filled with a lubricant. In other respects, the configuration is the same, so detailed explanations of the similar configurations will be omitted.
  • the light source device 1 of the modeling device 20A has the same configuration as the light source device 1 of the modeling device 20.
  • the apparatus stand 14 has an annular frame portion 14c extending upward from the upper surface 14a, and the lower end of the container 2 is fitted into the upper end opening of the frame portion 14c, closing the upper end opening of the frame portion 14c.
  • the container 2 and the apparatus stand 14 form a sealed space (hereinafter also referred to as the second sealed space) S2.
  • the multiple rails 14b are located in the second sealed space S2.
  • a seal member 19, such as an O-ring, may be provided between the outer peripheral surface of the container 2 and the inner peripheral surface of the frame portion 14c.
  • the light source device 1 is located in the second sealed space S2.
  • the second sealed space S2 is filled with a lubricant 18.
  • the lubricant 18 may be, for example, lubricating oil, silicone oil, water, an aqueous solution, grease, or the like.
  • the lubricant 18 may be between the lower surface 2aa of the bottom 2a of the container 2 and the upper surface 12aa of the light-transmitting portion 12a.
  • the light-transmitting portion 12a may be configured to be in contact with the lower surface 2aa of the container 2 via the lubricant 18.
  • the thickness of the lubricant 18 that has penetrated between the lower surface 2aa of the bottom 2a of the container 2 and the upper surface 12aa of the light-transmitting portion 12a may be a thickness that reduces the viscosity compared to the viscosity in the natural state. That is, the thickness of the lubricant 18 may be a thickness that is equal to or greater than the size of one molecule and equal to or less than the size of 1000 molecules. In this case, since the number of molecules of the lubricant 18 that have penetrated between the lower surface 2aa and the upper surface 12aa is small, the viscosity caused by the relative movement between the molecules is small, and the lubricity is improved.
  • the thickness of the lubricant 18 that has penetrated between the lower surface 2aa and the upper surface 12aa may be a thickness that is equal to or greater than the size of 3 molecules and equal to or less than the size of 50 molecules, or may be a thickness that is equal to or greater than the size of 10 molecules and equal to or less than the size of 30 molecules, but is not limited to these ranges.
  • the light-transmitting portion 12a is in contact with the light-irradiated surface (the lower surface 2aa of the bottom 2a of the container 2) via the lubricant 18, and the light-transmitting portion 12a and the light-irradiated surface move relative to each other.
  • the lubricant 18 is under a considerable load (stress).
  • the natural state of the lubricant 18 is a state in which the lubricant 18 is not under stress. In other words, it can be said that the lubricant 18 is in an unused state.
  • the viscosity of the lubricant 18 may be adjusted based on the moving speed of the light source device 1 and the load (pressure) applied to the light-transmitting portion 12a of the covering member 12 so that the lubrication state between the bottom 2a and the light-transmitting portion 12a is located in the mixed lubrication region or the hydrodynamic lubrication region of the Stribeck curve.
  • wear of the upper surface 12aa of the covering member 12 and the lower surface 2aa of the container 2 can be effectively suppressed, and scattering of the emitted light from the light-emitting portion 6 due to wear marks can be effectively reduced.
  • the light source device 1 may be equipped with a pressure detection device that detects the pressure applied to the light transmitting portion 12a of the covering member 12.
  • the pressure detection device may receive pressure through a diaphragm (elastic thin film) with a resistor (piezoresistive element) placed on a substrate, and utilize the change in resistivity due to stress applied to the resistor (piezoresistive effect).
  • the pressure detection device may also utilize a piezo element (piezoelectric element) that generates a voltage when pressure is applied.
  • the diaphragm or piezo element may be located between the bottom end of the covering member 12 and the lid 11 of the base 4.
  • the biasing force of the biasing member 15 may be controlled so that the pressure detected by the pressure detection device falls within a desired range.
  • the viscosity of the lubricant 18 may be adjusted so that the lubricating state between the bottom 2a and the light-transmitting portion 12a is located near the boundary between the mixed lubrication region and the hydrodynamic lubrication region on the Stribeck curve.
  • wear on the upper surface 12aa of the covering member 12 and the lower surface 2aa of the container 2 can be more effectively suppressed, and scattering of the emitted light from the light-emitting portion 6 due to wear marks can be more effectively reduced.
  • the transparent resin that is the material of the bottom 2a, and the quartz, soda glass, etc. that are the materials of the covering member 12 can have a refractive index of about 1.3 to 1.7 with respect to the ultraviolet light emitted by the light-emitting element 8. Therefore, by using water or silicone oil as the lubricant 18, the refractive index of the lubricant 18 can be made closer to the refractive index of the bottom 2a and the covering member 12. As a result, undesirable refraction of the light emitted by the light-emitting element 8 can be suppressed, making it possible to form a three-dimensional object with improved quality.
  • the photocurable liquid resin 3 generates polymerization heat when cured by irradiation with light.
  • the polymerization heat may cause deformation and cracking of the covering member 12 and the layered object P.
  • the modeling device 20A is able to suppress deformation and cracking of the covering member 12 and the layered object P because the lubricant 18 absorbs the polymerization heat. As a result, it is possible to create a three-dimensional object with improved quality.
  • the modeling device 20 may include an external tank that contains the lubricant 18, and a circulation flow path through which the lubricant 18 circulates between the external tank and the second sealed space S2.
  • the circulation flow path may include a pump that circulates the lubricant 18, and a radiator that cools the lubricant 18.
  • the lubricant 18 in the second sealed space S2 can be cooled, the lubricant 18 can effectively absorb the polymerization heat generated when the photocurable liquid resin 3 hardens. As a result, it is possible to model a three-dimensional object with improved quality.
  • the modeling device 20 may be configured so that the device table 14 has a heat sink.
  • the heat of the lubricant 18 in the second sealed space S2 can be dissipated to the outside, and the lubricant 18 can be cooled.
  • the lubricant 18 can effectively absorb the polymerization heat generated when the photocurable liquid resin 3 hardens, making it possible to model a three-dimensional object with improved quality.
  • connection portion 12c of the covering member 12 may have a C-surface at the intersection 12d, or as shown in FIG. 4, the surface at the intersection 12d may be an R-surface.
  • the lubricant 18 is more likely to get between the lower surface 2aa and the upper surface 12aa.
  • wear of the upper surface 12aa and the lower surface 2aa can be effectively suppressed, making it possible to form a three-dimensional object of improved quality.
  • the light transmitting portion 12a has a first region 12ac through which the emitted light L of the light emitting element 8 passes, and a second region 12ad located around the first region 12ac.
  • the surface of the first region 12ac protrudes toward the lower surface 2aa and is in contact with the lower surface 2aa. That is, the surface of the first region 12ac is in a position where it protrudes most toward the lower surface 2aa. As a result, the surface of the first region 12ac is in contact with the lower surface 2aa.
  • the first region 12ac has a first opposing surface 12ae facing the lower surface 2aa
  • the second region 12ad has a second opposing surface 12af facing the lower surface 2aa.
  • the bottom 2a and the covering member 12 are prevented from getting caught, and damage to the bottom 2a and the covering member 12 can be prevented. As a result, the quality of the three-dimensional object can be further improved.
  • Figures 12 and 13 are perspective views of the covering member of the light source device according to other embodiments of the present disclosure
  • Figures 14 and 15 are plan views of the covering member of the light source device according to other embodiments of the present disclosure.
  • the multiple light-emitting elements 8 are partitioned into multiple sections in the Y direction (row direction) with gaps between the sections, but this is not the only possible configuration. In other words, the multiple light-emitting elements 8 may all be arranged in a continuous, serial manner in the Y direction.
  • the second opposing surface 12af does not have to be in contact with the lower surface 2aa. As shown in FIG. 7 and FIG. 12, the second opposing surface 12af may have a recess 12ag. In this case, the lubricant 18 can easily get into the gap between the lower surface 2aa and the first opposing surface 12ae by entering the recess 12ag. As a result, wear of the first opposing surface 12ae and the lower surface 2aa can be effectively suppressed, making it possible to form a three-dimensional object with improved quality.
  • the planar shape of the recess 12ag may be rectangular, trapezoidal, circular, elliptical, etc. If the planar shape of the recess 12ag is trapezoidal and the bottom base (the side longer than the top base) of the trapezoid is on the opposite side (outside) to the light emitting element 8, the lubricant 18 can be effectively drawn into the recess 12ag as the light source device 1 moves in the X direction.
  • the recess 12ag may extend in the first direction.
  • the lubricant 18 can easily get into the gap between the lower surface 2aa and the first opposing surface 12ae by entering the recess 12ag.
  • the lubricant 18 can also easily get into the recess 12ag when the light source device 1 moves back and forth in the first direction (X direction).
  • wear of the first opposing surface 12ae and the lower surface 2aa can be more effectively suppressed, making it possible to form a three-dimensional object with improved quality.
  • the recess 12ag may be a combination of the configuration shown in FIG. 12 and the configuration shown in FIG. 13.
  • the recess 12ag may extend in the first direction and have a width at both ends greater than the width at the center.
  • the lubricant 18 is more likely to enter the recess 12ag.
  • wear of the first opposing surface 12ae and the lower surface 2aa can be more effectively suppressed, and a three-dimensional object with improved quality can be formed.
  • the widths of both ends of the recess 12ag may be more than 1 time and not more than 5 times the width of the center of the recess 12ag, or may be about 1.5 to 3 times, but are not limited to these ranges.
  • the center of the recess 12ag may be formed as a shape that extends with a constant width in the extension direction of the recess 12ag.
  • the length of the extension direction of the center of the recess 12ag may be about 5% to 50% of the length of the entire extension direction of the recess 12ag, but is not limited to this range.
  • the multiple recesses 12ag extend in the first direction, and the width of both ends is greater than the width of the center, and the recesses 12ag may be connected by recesses 12agy extending in the second direction (Y direction).
  • the lubricant 18 is more likely to enter the recesses 12ag.
  • the lubricant 18 is more likely to accumulate in the recesses 12agy.
  • the second opposing surface 12af may not have a recess 12ag.
  • the second opposing surface 12af may be provided with a rotating member 12ah as shown in FIG. 8.
  • the rotating member 12ah can rotate around a rotation axis extending at least in the second direction (Y direction). In this case, the bottom 2a and the covering member 12 are more likely to be caught, and damage to the bottom 2a and the covering member 12 can be more likely to be suppressed.
  • the rotation of the rotating member 12ah makes it easier for the lubricant 18 to get between the lower surface 2aa and the first opposing surface 12ae.
  • the rotating member 12ah may be installed in a portion around the covering member 12 on the cover body 11 of the base 4 (for example, portions on both sides of the covering member 12 in the moving direction of the light source device 1).
  • the rotating member 12ah may be configured so that a portion of it protrudes from the lid 11 of the base 4.
  • the rotating member 12ah may have a rotation axis extending in the second direction (Y direction) and rotate around the rotation axis.
  • the shape of the rotating member 12ah may be cylindrical, barrel-shaped, spherical, or other shapes.
  • the center of rotation of the rotating member 12ah may have a through hole extending in the second direction, through which the rotating axis passes.
  • the rotating member 12ah may be a spherical rotating body such as a ball bearing, and may be configured such that the spherical rotating body is housed in a spherical recess formed in the second opposing surface 12af of the light-transmitting part 12a.
  • a part of the spherical rotating body may protrude from the second opposing surface 12af of the light-transmitting part 12a toward the lower surface 2aa of the bottom part 2a of the container 2, and the protruding part may be configured to contact the lower surface 2aa.
  • the material of the rotating member 12ah may be resin, glass, ceramics, quartz, sapphire, silicon, metal, alloy, etc.
  • the resin may be polyimide resin, epoxy resin, polycarbonate resin, etc.
  • the glass may be borosilicate glass, crystallized glass, soda glass, alkali-free glass, etc.
  • the ceramics may be alumina ceramics, zirconia ceramics, silicon nitride ceramics, aluminum nitride ceramics, silicon carbide ceramics, etc.
  • the metal may be aluminum, titanium, copper, zinc, tin, chromium, nickel, etc.
  • the alloy may be an iron alloy whose main component is iron (Fe-Ni alloy, Fe-Ni-Co (cobalt) alloy, Fe-Cr alloy, Fe-Cr-Ni alloy), an aluminum alloy whose main component is aluminum such as duralumin (Al-Cu alloy, Al-Cu-Mg alloy, Al-Zn-Mg-Cu alloy), a magnesium alloy whose main component is magnesium (Mg-Al alloy, Mg-Zn alloy, Mg-Al-Zn alloy), titanium boronide, a Cu-Zn alloy, etc.
  • the rotating member 12ah may be translucent. In this case, it is possible to prevent the emitted light L of the light-emitting element 8 from being scattered, reflected, or absorbed by the rotating member 12ah. In other words, it is possible to prevent the rotating member 12ah from becoming an optical obstacle to the emitted light L. As a result, for example, when the light source device 1 is used in a modeling device 20, it is possible to prevent the resolution of the modeling device 20 from deteriorating.
  • the rigidity of the rotating member 12ah may be lower than that of the container 2, particularly the bottom 2a of the container 2. In this case, if the rotating member 12ah rotates while contacting the bottom 2a of the container 2 for a long period of time, the rotating member 12ah will wear faster than the bottom 2a of the container 2. As a result, after a predetermined period of use, the rotating member 12ah, which wears quickly, may be replaced without replacing the container 2, which wears slowly. This improves the durability of the container 2, which is a large member.
  • the rigidity is expressed by, for example, Young's modulus, and the Young's modulus of an aluminum alloy is 71 ⁇ 10 3 (N/mm 2 ).
  • the rigidity of the rotating member 12ah may be about 10% to 90% of the rigidity of the container 2, but is not limited to this range.
  • the rotating member 12ah may be made of the same material as the container 2. In this case, friction (dynamic friction) between the rotating member 12ah and the bottom 2a of the container 2 is reduced. As a result, when the rotating member 12ah rotates while in contact with the bottom 2a of the container 2 for a long period of time, wear of the rotating member 12ah and wear of the bottom 2a of the container 2 can be suppressed from becoming excessive.
  • the material of the rotating member 12ah and the material of the container 2 may be the same resin.
  • the modeling device 20 may have a configuration in which a partition plate (also called a second bottom) 2c is attached to the lower surface 2aa of the bottom 2a of the container 2.
  • a partition plate also called a second bottom
  • the container 2 is removed from the device stand 14, and the partition plate 2c is replaced with an unused partition plate 2c, thereby reducing the deterioration of the quality of the three-dimensional object due to the contamination of the partition plate 2c.
  • the partition plate 2c may be attached to the lower surface 2aa so as to be in close contact with the lower surface 2aa.
  • the partition plate 2c may be made of a translucent material such as glass or a translucent resin.
  • Figure 10 is a cross-sectional view showing a modeling device according to yet another embodiment of the present disclosure.
  • the modeling apparatus 20B of this embodiment is configured to include a light source device 1. This configuration makes it possible to manufacture three-dimensional objects with improved quality. Furthermore, the modeling apparatus 20B may be configured such that the bottom 2a of the container 2 is flexible, as compared to the modeling apparatus 20A of the above embodiment. The modeling apparatus 20B is otherwise configured similarly, and therefore detailed descriptions of similar configurations will be omitted.
  • the light source device 1 of the modeling apparatus 20B has the same configuration as the light source device 1 of the modeling apparatuses 20 and 20A.
  • the covering member 12 of the housing 10 may have the configuration shown in Figures 3, 4, 7, and 8.
  • the modeling device 20B of this embodiment is configured such that the bottom 2a of the container 2 is flexible, and the portion of the covering member 12 that is not in contact with the light-transmitting portion 12a bends downward due to the weight of the photocurable liquid resin 3 or the weight of the bottom 2a.
  • the rigidity of the bottom 2a of the container 2 is lower than the rigidity of the covering member 12.
  • the modeling device 20B can suppress wear of the upper surface 12aa and the lower surface 2aa, and therefore the scattering of the light emitted from the light-emitting element 8 due to wear marks can be reduced. As a result, it is possible to form a three-dimensional object with improved quality. Furthermore, the molding device 20B can reduce the load on the layered object P when it is peeled off from the top surface 2ab by bending downward the portion of the bottom 2a that is not in contact with the light-transmitting portion 12a of the covering member 12, thereby reducing damage to the layered object P.
  • the bottom 2a in the first direction (X direction) of the modeling device 20B is increased, the bottom 2a is less likely to be damaged because the bottom 2a flexibly follows the movement of the light source device 1 when the light source device 1 moves. As a result, damage to the bottom 2a due to the weight of the photocurable liquid resin 3 or the weight of the bottom 2a itself can be suppressed. As a result, as shown in FIG. 10, it becomes possible to arrange multiple light source devices 1 in the second sealed space S2. This makes it possible to improve the modeling speed of three-dimensional objects.
  • the rigidity of the bottom 2a of the container 2 may be at least about 0.1 times but less than 1 time the rigidity of the covering member 12, or may be about 0.5 to 0.9 times, but is not limited to these ranges.
  • the control unit may control the multiple light source devices 1 so that their moving directions are always the same.
  • the control unit may independently control the moving directions of the multiple light source devices 1. That is, the control unit may control the multiple light source devices 1 so that when one light source device 1 is moving in the positive direction of the first direction, the other light source devices 1 move in the negative direction of the first direction. This makes it possible to improve the modeling speed of three-dimensional objects.
  • the number of light source devices 1 provided in the modeling device 20B is not limited to two, and may be three, or four or more.
  • the molding device 20B may be configured to reduce the pressure in the second sealed space S2 and increase the deflection of the bottom 2a.
  • the molding device 20B may be equipped with a pump (not shown) that discharges a portion of the lubricant 18 filled in the second sealed space S2 to the outside through an outlet 14d formed in the frame 14c, thereby reducing the pressure in the second sealed space S2 and increasing the deflection of the bottom 2a.
  • a pump not shown
  • the load on the layered object P when it is peeled off from the upper surface 2ab can be further reduced, and therefore damage to the layered object P can be further reduced.
  • the modeling devices 20, 20A, and 20B may be configured such that the light source device 1 is located above the container 2 (vertically above) as shown in FIG. 11.
  • the modeling devices 20, 20A, and 20B are provided with the light source device 1, and therefore the distance between the lower surface 2aa of the container 2 (the surface facing the light source device 1) and the light-emitting unit 6 can be kept constant regardless of the relative positions of the container 2 and the light source device 1. As a result, the quality of the three-dimensional object can be improved.
  • the light source device 1 When the light source device 1 is located above the container 2, the light source device 1 may be suspended from the rail 14b of the device stand 14, for example, and may be configured to be movable along the first direction with the light-transmitting portion 12a in contact with the light-irradiated surface 2aa of the container 2.
  • the modeling devices 20, 20A, and 20B are not limited to a configuration in which the light source device 1 is located above or below the container 2, and may be configured such that the light source device 1 is located to the side of the container 2.
  • the light source device disclosed herein makes it easy to maintain a constant distance between the light irradiation surface of the container and the light-emitting unit during the creation of a three-dimensional object, and also makes it easy to move (scan) at high speed in a direction along the light irradiation surface. This makes it possible to efficiently create high-quality three-dimensional objects.
  • the modeling device disclosed herein can efficiently create three-dimensional objects of improved quality.
  • This disclosure can be implemented in the following configurations (1) to (18).
  • a light source device that is provided in a modeling apparatus having a container that contains a photocurable liquid resin and that irradiates light onto the photocurable liquid resin from outside the container, a substrate located on a side of the container where light is irradiated; a light-emitting portion located on the base and having at least one light-emitting element; a covering member that covers the light-emitting section and cooperates with the base to form an enclosed space, the covering member having a light-transmitting section, at least a portion of which is in contact with the light irradiation surface, a cylindrical side wall portion that extends outward beyond the light-transmitting section, and a connecting portion that connects a periphery of the light-transmitting section and an end of the side wall portion, A light source device, wherein the at least a portion of the light transmitting portion is movable in a direction along the light irradiation surface in a state where the at least a portion of the light transmitting portion is in contact
  • connection portion has an intersection portion extending in a direction intersecting the direction of movement along the light irradiation surface, and the surface of the intersection portion is a curved surface.
  • a light source device comprising a biasing member that presses the light transmitting portion toward the container.
  • a light source device according to any one of the above configurations (1) to (3), in which the light transmitting portion is in contact with the light irradiation surface via a lubricant.
  • a light source device in which the lubricant has a thickness that reduces the viscosity compared to the viscosity in the natural state.
  • a light source device in which the thickness of the lubricant is greater than or equal to the size of one molecule and less than or equal to the size of 1,000 molecules.
  • a light source device according to any one of the above configurations (1) to (6), in which the thickness of the light-transmitting portion is thinner than the thickness of the side wall portion.
  • the light transmitting portion has a first region through which light emitted from the at least one light emitting element passes,
  • the light source device according to any one of the above configurations (1) to (7), wherein the first region has a surface that protrudes toward the light irradiation surface and is in contact with the light irradiation surface.
  • the light transmitting portion has a second region located around the first region,
  • the light transmitting portion has a first region through which light emitted from the at least one light emitting element passes, and a second region located around the first region,
  • the light source device according to any one of the above configurations (1) to (7), wherein the second region has a recess on a surface thereof extending along a movement direction along the light irradiation surface.
  • a light source device according to any one of the above configurations (1) to (10), in which the light transmitting section is provided with a rotating member, and the rotating member is in contact with the light irradiation surface.
  • a light source device according to any one of the above configurations (11) to (13), in which the rotating member is spherical.
  • the light-emitting unit includes a light-collecting member located above the at least one light-emitting element, The light source device according to any one of the above configurations (1) to (14), wherein the light collecting member is located between the base and the light transmitting portion in the sealed space.
  • a molding apparatus according to the above configuration (16) or (17), in which a lubricant is provided on the light irradiation surface of the container.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)

Abstract

光源装置は、光硬化性液状樹脂を収容した容器を有する造形装置に備えられ、容器の外側から光硬化性液状樹脂に光を照射する。光源装置は、容器における光が照射される光照射面の側に位置する基体と、基体に位置し、少なくとも１つの発光素子を有する発光部と、発光部を覆うとともに、基体と協働して密閉空間を構成し、少なくとも一部が光照射面に接する光透過部、光透過部よりも外方に延びる筒状の側壁部、および、光透過部の周縁と側壁部の端とを接続する接続部を有する被覆部材と、を備える。光源装置は、光透過部の少なくとも一部が光照射面に接した状態で、光照射面に沿った方向に移動可能である。

Description

光源装置および造形装置
　本開示は、光源装置および造形装置に関する。
　従来、例えば特許文献１に記載された造形装置が知られている。
特表２０２１－５２５６６４号公報
　本開示の光源装置は、光硬化性液状樹脂を収容した容器を有する造形装置に備えられ、
前記容器の外側から前記光硬化性液状樹脂に光を照射する光源装置であって、
　前記容器における光が照射される光照射面の側に位置する基体と、
　前記基体に位置し、少なくとも１つの発光素子を有する発光部と、
　前記発光部を覆うとともに、前記基体と協働して密閉空間を構成し、少なくとも一部が前記光照射面に接する光透過部、前記光透過部よりも外方に延びる筒状の側壁部、および、前記光透過部の周縁と前記側壁部の端とを接続する接続部を有する被覆部材と、を備え、
　前記光透過部の前記少なくとも一部が前記光照射面に接した状態で、前記光照射面に沿った方向に移動可能とされている。
　本開示の造形装置は、上記の光源装置を備える。
　本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本開示の一実施形態に係る光源装置を備えた造形装置を示す平面図である。 図１の切断面線ＩＩ－ＩＩで切断した断面図である。 本開示の一実施形態に係る光源装置の要部を拡大して示す拡大断面図である。 本開示の他の実施形態に係る光源装置の要部を拡大して示す拡大断面図である。 本開示の他の実施形態に係る造形装置の断面図である。 本開示の他の実施形態に係る造形装置の断面図である。 本開示の他の実施形態に係る光源装置の要部を拡大して示す拡大断面図である。 本開示の他の実施形態に係る光源装置の要部を拡大して示す拡大断面図である。 本開示の他の実施形態に係る造形装置の断面図である。 本開示の他の実施形態に係る造形装置の断面図である。 本開示の他の実施形態に係る造形装置の断面図である。 本開示の他の実施形態に係る光源装置の被覆部材の斜視図である。 本開示の他の実施形態に係る光源装置の被覆部材の斜視図である。 本開示の他の実施形態に係る光源装置の被覆部材の平面図である。 本開示の他の実施形態に係る光源装置の被覆部材の平面図である。
　造形装置は、光硬化性液状樹脂に光を照射して３次元造形物を製造する。例えば特許文献１は、光硬化性液状樹脂を収容する容器と、容器の下方に位置し、光硬化性液状樹脂に光を照射する発光部とを含む造形装置を記載している。従来の造形装置は、３次元造形物の造形中に容器の下面と発光部との距離が変動してしまい、３次元造形物の品質が低下することがあった。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明がされる。以下で参照する各図は、実施形態に係る光源装置および造形装置の主要な構成要素を示している。実施形態に係る光源装置および造形装置は、図示されていない制御部、信号供給部、電源供給部等の周知の構成要素を備えていてもよい。以下の参照する各図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。本明細書においては、便宜的に、直交座標系ＸＹＺを定義する。実施形態に係る光源装置および造形装置は、いずれの方向が上方または下方とされてもよいものであるが、本明細書では、特に断らない限り、Ｚ方向の正方向が、鉛直方向における上方であるとする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向はそれぞれ、第１方向、第２方向および第３方向とも称される。
　図１は、本開示の一実施形態に係る光源装置を備えた造形装置を示す平面図であり、図２は、図１の切断面線ＩＩ－ＩＩで切断した断面図である。図３、図４は、本開示の実施形態に係る光源装置の要部を拡大して示す拡大断面図である。図５は、本開示の他の実施形態に係る造形装置の断面図である。図１の平面図では、光硬化性液状樹脂を収容する容器の底部、造形物を付着し積層させるプラットフォーム、および光硬化性液状樹脂を省略して図示している。
　本実施形態の光源装置１は、造形装置２０に備えられる。造形装置２０は、光硬化性液状樹脂３を収容する容器２を有しており、光源装置１は、容器２の下方から光硬化性液状樹脂３に光を照射する。
　造形装置２０は、図２に示すように、光源装置１と、容器２とを備える。造形装置２０は、プラットフォーム１３と、装置台１４とをさらに備えてよい。
　本実施形態の光源装置１は、光硬化性液状樹脂３を収容した容器（タンクともいう）２を有する造形装置２０に備えられ、容器２の外側から光硬化性液状樹脂３に光を照射する。光源装置１は、容器２における光が照射される光照射面の側に位置する基体４を備える。容器２の光照射面は、容器２の下面２ａａであってもよく、側面または上面であってもよい。即ち、容器２の光照射面は、容器２の外側から光硬化性液状樹脂３に光を照射できる透光性の面であればよい。基体４の外形は、立方体形状、直方体形状、長板形状、半円筒形状（横置きし半円筒面を上にした形状）等の形状であってもよい。少なくとも１つの発光素子８を有する発光部６が、基体４に位置する。基体４は、基板７であってもよく、その場合、発光部６は基板７上に設置されてもよい。基体４は、図２に示すように、基板７と蓋体１１を備える構成であってもよく、その場合、発光部６は基板７と蓋体１１で構成される内部空間内に配置されてもよい。
　発光部６は、少なくとも１つの発光素子８を有する。例えば、発光部６は複数の発光素子８（例えば、２個～１００００個程度の発光素子８）が、線状または列状に配列された構成であってもよい。複数の発光素子８は、例えば図１２～図１５に示すＹ方向を行方向、Ｘ方向を列方向とした場合、行の数よりも列の数が多くてもよい。この場合、行方向に長い光源装置１、すなわち１次元的な光源装置１とすることができる。また、複数の発光素子８は、行方向に沿って直線状に並ぶ配置でなくてもよく、例えば行方向に沿ってジグザグ状に並ぶ配置とされていてもよい。この場合、複数の発光素子８の配置の密度を高めることができ、その結果、解像度の高い光源装置１とすることができる。複数の発光素子８は、例えば１行または複数行（２行～４行程度）に配列されていてもよい。なお、「～」は「乃至」を意味し、以下同様とする。
　光源装置１は、被覆部材（カバー部材ともいう）１２を備える。被覆部材１２は、発光部６を覆うとともに、基体４と協働して発光部６を密閉する密閉空間Ｓ１を構成する。ただし、密閉空間Ｓ１は完全な密閉空間でなく実質的な密閉空間であってもよい。例えば、密閉空間Ｓ１に吸気管および排気管が取り付けられている構成であってもよい。例えば、吸気管および排気管は、可動式の隔壁、蓋体等によって通風管が開閉可能とされており、閉じられている状態では密閉空間Ｓ１は完全な密閉空間となり得る。さらに、吸気管内に送風用のファンが設けられている構成であってもよく、排気管に排気用のファンが設けられている構成であってもよい。送風用のファンおよび排気用のファンが停止している状態においては、密閉空間Ｓ１は完全な密閉空間であってもよい。被覆部材１２は、少なくとも一部が光照射面である容器２の下面２ａａに接する光透過部１２ａ、光透過部１２ａよりも外方（図３においては、下方）に延びる筒状の側壁部１２ｂ、および、光透過部１２ａの周縁と側壁部１２ｂの端とを接続する接続部１２ｃを有する。被覆部材１２は、少なくとも光透過部１２ａが透光性であってもよく、全体が透光性であってもよい。光透過部１２ａは、少なくとも光硬化性液状樹脂３を硬化させる光の波長帯域において、透光性を有していればよい。光硬化性液状樹脂３を硬化させる光の波長帯域は、例えば、紫外線であれば３６５ｎｍを中心とする波長帯域（３６０ｎｍ～３７０ｎｍ）であってもよい。被覆部材１２の全体が透光性を有する場合も同様である。被覆部材１２は、光透過部１２ａのみが透光性である場合、光透過部１２ａと、側壁部１２ｂおよび接続部１２ｃと、が別部材であり、それらを組み合わせた構成であってもよい。図３に示すように、基体４と被覆部材１２とによって、発光部６を収容し密閉する筐体（ケース）１０が構成される。
　光源装置１は、光透過部１２ａの少なくとも一部が下面２ａａに接した状態で、下面２ａａに沿った方向に移動可能とされている。光源装置１は、例えば、下面２ａａの面内、または下面２ａａに平行な面の面内のＹ方向に、複数の発光素子８が線状に配列されており、上記面内のＸ方向に移動（スキャン）が可能なように構成される。光源装置１は、Ｘ方向に往復移動しつつ、所望の箇所の発光素子８を発光駆動することによって、２次元的に光硬化性液状樹脂３を硬化させ、硬化部位を積層させていく。これにより、任意の形状の造形物を３次元的に作製することができる。なお、複数の発光素子８の配列方向がＸ方向であり、光源装置１の移動方向がＹ方向であってもよい。光源装置１の移動は、ステッピングモーター、リニアモーター等による、電気的駆動手段によって行ってもよく、エアシリンダー、油圧駆動装置、ワイヤー駆動装置等による、機械的駆動手段、電気機械的駆動手段によって行ってもよい。光源装置１は、移動を容易および正確に実施するために、下部に、スライド機構、車輪、車軸、ボールベアリング等の移動手段を備えていてもよい。
　光源装置１は、上記の構成により以下の効果を奏する。光透過部１２ａの少なくとも一部が下面（光照射面）２ａａに接した状態で、下面２ａａに沿った方向に移動可能とされていることから、３次元造形物の造形中に容器２の光照射面と発光部６との距離を一定に維持することが容易になる。即ち、発光部６から出射された光の、光硬化性液状樹脂３の光照射部における集光部（スポット）の大きさを、一定に保つことが容易になる。その結果、３次元造形物の品質を向上させることが可能となる。また光照射面に沿った方向に高速に移動（スキャン）することが容易になる。そのため、３次元造形物を効率良く作製することができる。また、発光部６は、密閉空間Ｓ１内にあることから、外部の埃、潤滑剤等の影響を受け難く、発光特性の劣化を抑えることができる。
　容器２の底部２ａの下面２ａａの表面粗さ（算術表面粗さ）（第１表面粗さともいう）と、光透過部１２ａにおける下面２ａａに接する部位の表面粗さ（第２表面粗さともいう）と、が異なっていてもよい。第１表面粗さと第２表面粗さが同程度であると、容器２の底部２ａの下面２ａａと、光透過部１２ａにおける下面２ａａに接する部位と、の間に分子間力（ファンデルワールス力）が働き、密着しやすくなる場合がある。そうすると、容器２の底部２ａの下面２ａａと、光透過部１２ａにおける下面２ａａに接する部位と、の間の動摩擦力（動摩擦係数）が増大し、それらが破損しやすくなる。例えば、第１表面粗さ（または第２表面粗さ）が、第２表面粗さ（または第１表面粗さ）の１倍を超え３０倍程度以下であってもよく、３倍～１０倍程度であってもよいが、これらの範囲に限らない。第１表面粗さおよび第２表面粗さは、それぞれ１０ｎｍ～１００μｍ程度の範囲内から選択し得る。
　密閉空間Ｓ１内の雰囲気ガスは、部材の酸化の原因となる酸素を少なくした雰囲気ガスであってもよい。雰囲気ガスにおける酸素の濃度は、大気中での酸素の濃度（約２１％）の５０％以下であってもよく、１０％以下であってもよいが、これらの範囲に限らない。また、雰囲気ガスは、窒素ガス、アルゴンガスであってもよい。雰囲気ガスに代えて、水、アルコール等の透明な液体が密閉空間Ｓ１内に入っていてもよい。この場合、液体と、光学素子である集光部材１７と、の屈折率の差によって、発光素子８の出射光の集光性または発散性を高めることができる。また、気体よりも熱容量の大きい液体によって、発光素子８を効率的に冷却することができる。
　容器２は、光硬化性液状樹脂３を収容することができる。容器２は、底部２ａと、側壁部２ｂとを有している。底部２ａは、略平板形状を有している。底部２ａは、例えばガラス、透光性樹脂等の透光性材料で構成されている。底部２ａは、光源装置１に対向する下面２ａａと、下面２ａａとは反対側の上面２ａｂとを有している。側壁部２ｂは、図１に示すように、平面視において（即ち、第３方向に沿って見たときに）、枠状形状を有している。側壁部２ｂは、底部２ａの周縁部を保持しているとともに、底部２ａよりも上方に延びている。光硬化性液状樹脂３は、底部２ａの上面２ａｂと、側壁部２ｂの内周面２ｂａとによって規定される空間に収容されている。
　光硬化性液状樹脂３は、未硬化の液状樹脂であり、特定波長の光が照射されることによって硬化する。光硬化性液状樹脂３は、例えば、紫外線が照射されることによって硬化する、アクリレート系樹脂、エポキシ系樹脂等の紫外線硬化性液状樹脂であってよい。紫外線は、４００ｎｍ程度以下の波長の光であってよく、２００ｎｍ～４００ｎｍ程度の光であってよく、特に３６５ｎｍ程度の光であってよい。光硬化性液状樹脂３は、紫外線硬化性液状樹脂に限定されない。光硬化性液状樹脂３は、可視光線が照射されることによって硬化する可視光線硬化性液状樹脂であってもよく、赤外線が照射されることによって硬化する赤外線硬化性液状樹脂であってもよい。
　プラットフォーム１３は、図２に示すように、少なくとも一部が容器２内に位置している。プラットフォーム１３は、下端に位置する平板部と、平板部から上方に伸びる柱状の保持部と、を備える。平板部は、光硬化性液状樹脂３中にあり、平板部の下面に３次元造形物が形成され付着する。平板部の平面視形状は、円形状、楕円形状、矩形状等の形状であってもよい。プラットフォーム１３は、遮光性または光吸収性を有していてよい。プラットフォーム１３は、３次元造形物の造形中に、発光素子８の出射光が照射されて層状に硬化した樹脂（以下、層状造形物ともいう）Ｐを保持する。プラットフォーム１３の保持部は、駆動装置（不図示）に接続されている。駆動装置は、第１層目の層状造形物Ｐが形成された後、第２層目の層状造形物Ｐを形成するために、プラットフォーム１３を上方に移動させ、１層目の層状造形物Ｐを上方に引き上げる。駆動装置は、ステッピングモーター、エアシリンダー装置、油圧駆動装置、ギア装置等を含んで構成されてよい。
　光源装置１は、容器２の下面２ａａの下方に位置している。光源装置１は、容器２に収容された光硬化性液状樹脂３に、光硬化性液状樹脂３を硬化させる光を照射する。光源装置１は、図２に示すように、発光部６と、筐体１０とを含んでいる。
　発光部６は、図２に示すように、少なくとも１つの発光素子８を含んでいる。
　基体４を構成する基板７は、例えばガラス材料、セラミック材料、樹脂材料、金属材料、半導体材料等で構成される。基板７は、容器２の下面２ａａに対向する第１面７ａと、第１面７ａとは反対側の第２面７ｂとを有している。基板７は、第１面７ａが下面２ａａと略平行となるように配置されていてよい。
　少なくとも１つの発光素子８は、基板７の第１面７ａ上に位置している。発光部６は、複数の発光素子８を有していてもよく、複数の発光素子８は、第２方向（Ｙ方向）に沿って、１列または複数列に配列されていてもよい。発光素子８は、第１面７ａに配設された絶縁層９を介して、第１面７ａ上に配設されてよい。絶縁層９は、例えばアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等のポリマー材料で構成されてもよい。また絶縁層９は、酸化珪素（ＳｉＯ2）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、ガラス、セラミックス等の無機材料で構成されていてもよい。また絶縁層９は、発光素子８に接続される、電極、配線、層間配線、およびスルーホール導体等の接続導体を含んでいてもよい。
　発光素子８は、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）素子、有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode；ＯＬＥＤ）素子、半導体レーザ（Laser Diode；ＬＤ）素子等であってよい。以下では、発光素子８がＬＥＤ素子である場合について説明する。光硬化性液状樹脂３が紫外線硬化性液状樹脂である場合、発光素子８は、紫外線を出射する紫外線ＬＥＤであってよい。発光素子８は、光硬化性液状樹脂３を硬化させ得る波長領域に発光強度のピークを有してよい。
　絶縁層９の表面および／または内部に、発光部６の発光強度の制御、および発光／非発光を駆動する駆動回路（不図示）が備わっていてもよい。駆動回路は、発光素子８の発光強度を制御したり、発光素子８を発光状態および非発光状態のいずれかに切り替えるように構成される。駆動回路は、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）および配線導体等を含む。ＴＦＴは、例えばアモルファスシリコン(ａ－Ｓｉ)、低温多結晶シリコン（ＬＴＰＳ）等で構成される半導体膜を有してよい。ＴＦＴは、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を有する３端子素子であってよい。ＴＦＴは、ゲート電極に印加される電圧に応じてソース電極とドレイン電極との間の導通と非導通とを切り替えるスイッチング素子として機能することができる。また駆動回路は、外部の回路基板に備わっており、その回路基板からケーブル等の接続導体を介して、発光素子８に電気的に接続される構成であってもよい。
　駆動回路は、基板７の第１面７ａに位置してよいし、絶縁層９内に位置してもよい。駆動回路は、例えば化学的気相成長法（Chemical Vapor Deposition；ＣＶＤ法）等の薄膜形成法によって形成されてよい。基板７がガラス材料から成る場合、ＴＦＴは、ＬＴＰＳで構成される半導体膜を有してよい。これにより、ＣＶＤ法等の薄膜形成法を用いて、駆動回路を第１面７ａに直接に形成することが可能となる。
　造形装置２０は、制御部（不図示）を含む。制御部は、１以上のプロセッサを含んで構成されてよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行するように構成される汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでいてもよい。制御部は、造形装置２０の各構成要素に接続され、各構成要素を制御する。制御部によって制御される構成要素は、光源装置１、プラットフォーム１３を含む。制御部は、３次元造形物の３次元データに基づいて、第１方向における光源装置１の位置、各発光素子８の発光および非発光、および、第３方向におけるプラットフォーム１３の位置等を制御する。
　被覆部材１２は、図２に示すように、発光部６を覆っている。被覆部材１２は、基体４と協働して、密閉空間（以下、第１密閉空間ともいう）Ｓ１を構成している。発光部６は、第１密閉空間Ｓ１に位置している。筐体１０は、図１，２に示すように、基体４および被覆部材１２によって構成される。基体４は、基板７および蓋体１１によって構成される。
　蓋体１１は、基板７の第１面７ａ上に位置している。蓋体１１は、容器２に対向する上面１１ａと、基板７に対向する下面１１ｂとを有している。蓋体１１は、図２に示すように、下面１１ｂに凹部１１ｃを有しており、凹部１１ｃ内には、発光部６が収容されている。発光部６は、１個の発光素子８、または２個～１００００個程度の発光素子８から構成される。蓋体１１は、上面１１ａから下面１１ｂにかけて貫通する貫通孔１１ｄを有している。貫通孔１１ｄは、発光部６の上方に位置し、発光部６から出射された光（以下、「出射光」ともいう）を通過させることができる。蓋体１１は、遮光性を有してよい。蓋体１１は、例えば金属材料、樹脂材料等で構成されてよい。
　被覆部材１２は、蓋体１１の上面１１ａに位置し、貫通孔１１ｄを覆っている。被覆部材１２は、透光性を有しており、発光部６の出射光は、貫通孔１１ｄを通過した後、被覆部材１２を透過して、光硬化性液状樹脂３に向かって伝播する。被覆部材１２は、例えば石英、サファイア、ソーダガラス、無アルカリガラス等のガラス材料、またはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂材料で構成されてよい。この場合、発光素子８の出射光の透過率を高めることができる。
　被覆部材１２は、図２に示すように、光透過部１２ａと、側壁部１２ｂと、接続部１２ｃとを有する。光透過部１２ａは、容器２の下面２ａａに対向する上面１２ａａと、発光素子８に対向する下面１２ａｂとを有する。光透過部１２ａは、少なくとも一部（以下、下面２ａａ接触部ともいう）が下面２ａａに接している。光源装置１は、下面２ａａ接触部が発光部６の出射光を透過するように構成されている。下面２ａａ接触部は、上面および下面が、平面状であるとともに、互いに平行であってよい。この場合、下面２ａａ接触部における発光部６の出射光の不所望な屈折を抑えることができ、発光部６の出射光を精度よく光硬化性液状樹脂３に照射することが可能となる。
　側壁部１２ｂは、平面視において、筒状形状を有している。側壁部１２ｂは、図２に示すように、光透過部１２ａの端から下方に延びている。側壁部１２ｂは、例えば四角筒状、円筒状、楕円筒状等の形状を有してよい。側壁部１２ｂの軸線方向は、基板７の第１面７ａに垂直であってよい。
　接続部１２ｃは、図２に示すように、光透過部１２ａの周縁と側壁部１２ｂの上端とを接続している。接続部１２ｃは、少なくとも一部（例えば、後述の交差部位１２ｄ）が、側壁部１２ｂの軸線方向に対して、傾斜していてもよい。
　光源装置１は、例えば、Ｙ方向に沿って伸びる長板状の外形形状であり、容器２の下面２ａａに沿った第１方向（Ｘ方向）に移動可能に構成されている。この場合、発光部６は、複数の発光素子８がＹ方向に沿って列状に配列されている。造形装置２０は、光源装置１が第１方向に移動しながら、光硬化性液状樹脂３に光を照射することで、層状造形物Ｐを形成することができる。造形装置２０は、層状造形物Ｐの形成を繰り返すことで、複数の層状造形物Ｐが積層された３次元造形物を造形することができる。本実施形態の光源装置１は、光透過部１２ａの少なくとも一部が下面２ａａに接した状態で、下面２ａａに沿った第１方向に移動可能である。これにより、３次元造形物の造形中に、容器２の下面２ａａと発光部６との距離（光軸方向の距離）を一定に維持することが容易になるため、発光部６の出射光の集光部（スポット）の面積を一定に維持することが容易になる。その結果、３次元造形物の品質を向上させることができる。
　基板７は、図２に示すように、第１基板７ｃと、第２基板７ｄとで構成されていてよい。第１基板７ｃと第２基板７ｄとは、第３方向（Ｚ方向）に積層されている。第１基板７ｃは、基板７の第１面７ａを含んでおり、第２基板７ｄは、基板７の第２面７ｂを含んでいる。第１基板７ｃおよび第２基板７ｄは、例えばガラス材料、セラミック材料、樹脂材料、金属材料、半導体材料等で構成されてよい。また、第１基板７ｃの材料および第２基板７ｄの材料は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
　装置台１４は、容器２および光源装置１の下方に位置している。装置台１４は、容器２に対向する上面１４ａを有している。装置台１４は、上面１４ａに配設された少なくとも１本のレール１４ｂを有している。図２に示す構成は、複数本のレール１４ｂを備えている構成である。この場合、光源装置１の移動を安定的に行うことができ、移動の精度が向上する。その結果、造形物の品質が向上する。複数本のレール１４ｂは、第１方向（Ｘ方向）に沿って延びている。基板７（第２基板７ｄ）は、複数本のレール１４ｂに移動可能に装着される複数の支持ブロック７ｅを有している。支持ブロック７ｅは、例えば、支持構造体と、第２方向（Ｙ方向）に沿った回転軸まわりに回転可能に支持ブロックに取り付けられる車輪と、支持構造体に取り付けられ、車輪を回転軸まわりに回転させるモータとを含んで構成される。これにより、光源装置１は、第１方向に移動することができる。モータは、例えば電気モータ等であってよい。電気モータは、制御部によって制御されてよい。
　光源装置１は、図２に示すように、被覆部材１２を容器２に向かって押圧する付勢部材１５を有していてよい。付勢部材１５は、例えば、基板７の第２面７ｂと支持ブロック７ｅとの間に位置してよく、第１基板７ｃと第２基板７ｄとの間に位置してもよい。付勢部材１５が、基板７または第１基板７ｃを容器２に向かって押圧することで、底部２ａにおける光透過部１２ａの少なくとも一部と接する部位が、光硬化性液状樹脂３の重量または底部２ａの自重によって、下方に撓むことを抑えることができる。その結果、容器２の下面２ａａと発光部６との距離を一定に維持することができるため、３次元造形物の品質を向上させることができる。付勢部材１５は、例えばコイルばね、板ばね、油圧シリンダ等で構成されてよい。
　付勢部材１５の付勢圧力が、容器２の底部２ａを変形させる程度に大きいと、底部２ａとプラットフォーム１３の平板部との間にある光硬化性液状樹脂３の厚みが薄くなり、光硬化性液状樹脂３に照射する出射光の強度、照射時間を調整する必要が生じる。従って、容器２の底部２ａは、付勢部材１５の付勢圧力によって変形し難いような高い剛性を有していてもよい。また、容器２の底部２ａが、付勢部材１５の付勢圧力によって変形するような低い剛性を有する場合、容器２の底部２ａを押し下げる他の付勢部材があってもよい。また、付勢部材１５による光源装置１の上下方向の移動に連動させて、プラットフォーム１３の平板部を上下方向に移動させるように制御することによって、底部２ａとプラットフォーム１３の平板部との間にある光硬化性液状樹脂３の厚みが薄くなることを抑える構成としてもよい。
　被覆部材１２の接続部１２ｃは、図３に示すように、光源装置１の移動方向である第１方向（Ｘ方向）と交差する部位（以下、交差部位ともいう）１２ｄの表面が湾曲面となっている構成であってもよい。図３に示す構成は、交差部位１２ｄがＣ面とされている構成である。この場合、光源装置１が第１方向に移動する際の、底部２ａと被覆部材１２との引っ掛かりを抑え、底部２ａおよび被覆部材１２の破損を抑えることができる。その結果、３次元造形物の製造を円滑に実行することができ、品質の良い３次元造形物を製造することができる。光透過部１２ａの上面１２ａａと接続部１２ｃのＣ面との成す角度（Ｃ面角度）は、例えば１０度～６０度程度であってもよく、３０度～４５度程度であってよいが、これらの範囲に限らない。第３方向における上面１２ａａと面取り面（Ｃ面）の下端との間の距離（面取り量）は、第３方向における被覆部材１２の寸法の０．１倍～０．５倍程度であってもよく、０．２～０．３倍程度であってもよく、０．２５倍程度であってもよいが、これらの範囲に限らない。
　交差部位１２ｄの表面は、図４に示すように、曲面（Ｒ面）とされていてもよい。この場合、光源装置１が第１方向に移動する際の、底部２ａと被覆部材１２との引っ掛かりをより抑え、底部２ａおよび被覆部材１２の破損をより抑えることができる。その結果、３次元造形物の製造をより円滑に実行することができ、より品質の良い３次元造形物を製造することができる。第３方向における上面１２ａａと接続部１２ｃのＲ面の下端との間の距離（面取り量）は、第３方向における被覆部材１２の寸法の０．１倍～０．５倍程度であってもよく、０．２～０．３倍程度であってよく、０．２５倍程度であってよいが、これらの範囲に限らない。
　被覆部材１２は、図２に示すように、光透過部１２ａの厚みが側壁部１２ｂの厚みより薄くてよい。この場合、光透過部１２ａによる発光部６の出射光の吸収を低減しつつ、光透過部１２ａを支持する側壁部１２ｂの剛性低下を軽減し、光透過部１２ａを下面２ａａに確実に押圧することが可能となるため、品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。
　発光部６は、図２に示すように、基板７の第１面７ａと、蓋体１１の凹部１１ｃの底面との間に位置する、光学素子としての集光部材１７の保持部材（スペーサ）１６を有してよい。この場合、筐体１０の変形を抑えることができるので、品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。光学素子は、光を屈折させて集光させる集光部材１７に限らず、光を屈折させて発散させる、凹面レンズ等の光発散部材であってもよい。また光学素子は、集光部材１７と光発散部材を組み合わせたものであってもよい。
　発光部６は、図２に示すように、集光部材１７を有してよい。集光部材１７は、発光素子８の上方（即ち、発光素子８の出射光の光路）に位置し、発光素子８の出射光を容器２の内部に集光する。集光部材１７は、少なくとも１つのレンズを含んで構成される。少なくとも１つのレンズは、例えば、両凸レンズ、平凸レンズ等であってよいし、２つの平凸レンズの組み合わせであってよい。集光部材１７は、マイクロレンズアレイであってもよい。集光部材１７は、図２に示すように、保持部材１６によって保持されていてもよい。保持部材１６は、円筒状、四角筒状等の筒状であり、内部空間に集光部材１７を嵌め込み、係合等の手段で保持する構成であってよい。
　保持部材１６は、凹部１１ｃの底面に接しなくてよい。保持部材１６は、図５に示すように、集光部材１７を保持し、発光素子８と集光部材１７との間隔を所定間隔に維持するためだけに用いられてよい。この場合、集光部材１７は、蓋体１１の貫通孔１１ｄ内に少なくとも一部が位置していてよい。この場合、光源装置１を低背化することができる。
　集光部材１７は、密閉空間Ｓ１において基体４と光透過部１２ａとの間に位置している構成であってもよい。即ち、集光部材１７は、基体４と被覆部材１２との間の密閉空間（密閉空間Ｓ３ともいう）に位置していてもよい。密閉空間Ｓ３は、集光部材１７を収容する収容空間であってもよい。この場合、発光部６を容器２の側に近づけて配置することができ、光源装置１をより低背化することができる。
　次に、本開示の他の実施形態に係る光源装置および造形装置について説明する。図６は、本開示の他の実施形態に係る造形装置を示す断面図であり、図７，８は、本開示の他の実施形態に係る光源装置の要部を拡大して示す拡大断面図であり、図９は、本開示の他の実施形態に係る造形装置を示す断面図である。図６，９の断面図は、図２に示す断面図に対応する。
　本実施形態の造形装置２０Ａは、上記実施形態の造形装置２０に対して、容器２と装置台１４とが密閉空間Ｓ２を構成し、密閉空間Ｓ２に潤滑剤が充填されている点で異なり、その他の点については、同様の構成であるので、同様の構成については詳細な説明は省略する。造形装置２０Ａの光源装置１は、造形装置２０の光源装置１と同じ構成である。
　本実施形態の造形装置２０Ａでは、図６に示すように、装置台１４が、上面１４ａから上方に向かって延びる環状の枠部１４ｃを有し、容器２の下端部が、枠部１４ｃの上端開口に嵌合され、枠部１４ｃの上端開口を塞いでいる。容器２および装置台１４は、密閉空間（以下、第２密閉空間ともいう）Ｓ２を構成する。複数本のレール１４ｂは、第２密閉空間Ｓ２に位置している。容器２の外周面と枠部１４ｃの内周面との間には、例えばＯリング等のシール部材１９が設けられていてよい。
　第２密閉空間Ｓ２には、光源装置１が位置している。また、第２密閉空間Ｓ２には、潤滑剤１８が充填されている。潤滑剤１８は、例えば潤滑油、シリコーンオイル、水、水溶液、グリース等であってよい。潤滑剤１８は、容器２の底部２ａの下面２ａａと光透過部１２ａの上面１２ａａとの間に入り込んでいてよい。即ち、光透過部１２ａは、潤滑剤１８を介して容器２の下面２ａａと接している構成であってもよい。この場合、被覆部材１２の上面１２ａａおよび容器２の下面２ａａの摩耗を抑えることができるため、摩耗痕による発光部６の出射光の散乱を低減することができる。その結果、より品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。
　容器２の底部２ａの下面２ａａと光透過部１２ａの上面１２ａａとの間に入り込んでいる潤滑剤１８の厚みは、自然状態での粘性よりも粘性が低下する厚みであってもよい。すなわち、潤滑剤１８の厚みは、１分子の大きさに相当する厚み以上であり１０００分子の大きさに相当する厚み以下であってもよい。この場合、下面２ａａと上面１２ａａとの間に入り込んでいる潤滑剤１８の分子数が少ないことから、分子相互の相対運動によって生じる粘性が小さくなり、潤滑性が向上する。下面２ａａと上面１２ａａとの間に入り込んでいる潤滑剤１８の厚みは、３分子の大きさに相当する厚み以上であり５０分子の大きさに相当する厚み以下であってもよく、１０分子の大きさに相当する厚み以上であり３０分子の大きさに相当する厚み以下であってもよいが、これらの範囲に限らない。
　なお、光透過部１２ａは、潤滑剤１８を介して光照射面（容器２の底部２ａの下面２ａａ）に接しており、光透過部１２ａと光照射面は、相対的に移動している。このとき、潤滑剤１８には、かなり負荷（ストレス）がかかった状態である。潤滑剤１８の自然状態は、潤滑剤１８にストレスがかかっていない状態をいう。換言すれば、未使用状態での潤滑剤１８であるともいえる。
　潤滑剤１８は、光源装置１の移動速度、および被覆部材１２の光透過部１２ａにかかる荷重（圧力）に基づいて、底部２ａと光透過部１２ａとの潤滑状態が、ストライベック曲線における混合潤滑領域または流体潤滑領域に位置するように、粘度が調整されていてよい。この場合、被覆部材１２の上面１２ａａおよび容器２の下面２ａａの摩耗を効果的に抑え、摩耗痕による発光部６の出射光の散乱を効果的に低減することができる。その結果より品質がより向上した３次元造形物を造形することが可能となる。
　光源装置１は、被覆部材１２の光透過部１２ａにかかる圧力を検出する圧力検出装置を備えていてもよい。圧力検出装置は、基板上に抵抗体（ピエゾ抵抗体）を載置したダイアフラム（弾性薄膜）で圧力を受け、抵抗体に加わった応力によって抵抗率が変化すること（ピエゾ抵抗効果）を利用するものであってもよい。また圧力検出装置は、圧力を受けて電圧を発生するピエゾ素子（圧電素子）を利用するものであってもよい。ダイアフラムまたはピエゾ素子は、被覆部材１２の下端と、基体４の蓋体１１と、の間にあってもよい。圧力検出装置によって検出した圧力が所望の範囲の値になるように、付勢部材１５の付勢力を制御していてもよい。
　潤滑剤１８は、底部２ａと光透過部１２ａとの潤滑状態が、ストライベック曲線における混合潤滑領域と流体潤滑領域との境界付近に位置するように、粘度が調整されていてよい。この場合、被覆部材１２の上面１２ａａおよび容器２の下面２ａａの摩耗をより効果的に抑え、摩耗痕による発光部６の出射光の散乱をより効果的に低減することができる。その結果、より品質がより向上した３次元造形物を造形することが可能となる。
　底部２ａの材料である透明樹脂、および被覆部材１２の材料である石英、ソーダガラス等は、発光素子８が出射する紫外線に対する屈折率が１．３～１．７程度であり得る。したがって、潤滑剤１８として、水またはシリコーンオイルを用いることで、潤滑剤１８の屈折率を、底部２ａの屈折率および被覆部材１２の屈折率に近づけることができる。その結果、発光素子８の出射光の不所望な屈折を抑えることができ、より品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。
　光硬化性液状樹脂３は、光の照射によって硬化する際に、重合熱を発生する。重合熱は、被覆部材１２および層状造形物Ｐに変形および割れ等を発生させる虞がある。造形装置２０Ａは、潤滑剤１８が重合熱を吸収するため、被覆部材１２および層状造形物Ｐの変形および割れ等を抑えることができる。その結果、より品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。
　造形装置２０は、潤滑剤１８を収容した外部タンクと、外部タンクと第２密閉空間Ｓ２との間で潤滑剤１８が循環する循環流路とを備えてよい。循環流路は、潤滑剤１８を循環させるポンプと、潤滑剤１８を冷却するラジエータとを有してよい。この場合、第２密閉空間Ｓ２内の潤滑剤１８を冷却することができるため、潤滑剤１８は光硬化性液状樹脂３が硬化する際の重合熱を効果的に吸収することができる。その結果、より品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。
　造形装置２０は、装置台１４がヒートシンクを有する構成であってもよい。この場合、第２密閉空間Ｓ２内の潤滑剤１８の熱を外部に放熱し、潤滑剤１８を冷却することができる。その結果、潤滑剤１８は光硬化性液状樹脂３が硬化する際の重合熱を効果的に吸収することができ、より品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。
　被覆部材１２の接続部１２ｃは、図３に示すように、交差部位１２ｄの表面がＣ面であってよく、図４に示すように、交差部位１２ｄの表面がＲ面であってもよい。この場合、光源装置１が第１方向に移動した際、潤滑剤１８が下面２ａａと上面１２ａａとの間に入り込み易くなる。その結果、上面１２ａａおよび下面２ａａの摩耗を効果的に抑えることができ、より品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。
　光透過部１２ａは、図７に示すように、発光素子８の出射光Ｌが透過する第１領域１２ａｃと、第１領域１２ａｃの周囲に位置する第２領域１２ａｄとを有している。第１領域１２ａｃは、第１領域１２ａｃの表面が下面２ａａに向かって突出しており、下面２ａａに接している。即ち、第１領域１２ａｃの表面が下面２ａａに向かって最も突出した位置にある。その結果、第１領域１２ａｃの表面が下面２ａａに接することとなる。第１領域１２ａｃは、下面２ａａに対向する第１対向面１２ａｅを有し、第２領域１２ａｄは、下面２ａａに対向する第２対向面１２ａｆを有している。この場合、底部２ａと被覆部材１２との引っ掛かりを抑え、底部２ａおよび被覆部材１２の破損を抑えることができる。その結果、３次元造形物の品質をより向上させることができる。
　次に、図１２～１５を参照して、光源装置の被覆部材の他の例について説明する。図１２，１３は、本開示の他の実施形態に係る光源装置の被覆部材の斜視図であり、図１４，１５は、本開示の他の実施形態に係る光源装置の被覆部材の平面図である。なお、図１２～１５に示す実施形態おいては、複数の発光素子８は、Ｙ方向（行方向）において複数に区画され、区画間に隙間がある構成であるが、この構成に限らない。すなわち、複数の発光素子８の全体がＹ方向において連続し一連的に配列された構成であってもよい。
　第２対向面１２ａｆは、下面２ａａに接していなくてよい。図７および図１２に示すように、第２対向面１２ａｆは、凹部１２ａｇを有してよい。この場合、潤滑剤１８は、凹部１２ａｇに入り込むことによって、下面２ａａと第１対向面１２ａｅとの間に回り込み易くなる。その結果、第１対向面１２ａｅおよび下面２ａａの摩耗を効果的に抑えることができ、より品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。
　凹部１２ａｇの平面視形状は、矩形状、台形状、円形状、楕円形状等の形状であってもよい。凹部１２ａｇの平面視形状が台形状であって、台形状の下底（上底よりも長い方の辺）が発光素子８と反対側（外側）にある場合、光源装置１のＸ方向への移動に伴って、潤滑剤１８を凹部１２ａｇに効果的に引き込むことができる。
　図１３に示すように、凹部１２ａｇは第１方向に延びていてもよい。この場合、潤滑剤１８は、凹部１２ａｇに入り込むことによって、下面２ａａと第１対向面１２ａｅとの間に回り込み易くなる。また、光源装置１が第１方向（Ｘ方向）に往復移動するときも、潤滑剤１８は凹部１２ａｇに入り込みやすくなる。その結果、第１対向面１２ａｅおよび下面２ａａの摩耗をより効果的に抑えることができ、より品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。
　凹部１２ａｇは、図１２に示す構成と図１３に示す構成を組み合わせた構成であってもよい。
　図１４の被覆部材１２の平面図に示すように、凹部１２ａｇは、第１方向に延びているとともに、両端の幅が中央部の幅よりも大きい構成であってもよい。この場合、光源装置１が第１方向（Ｘ方向）に往復移動するときに、潤滑剤１８は、凹部１２ａｇに、より入り込みやすくなる。その結果、第１対向面１２ａｅおよび下面２ａａの摩耗をより効果的に抑えることができ、より品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。凹部１２ａｇの両端の幅のそれぞれは、凹部１２ａｇの中央部の幅の１倍を超え５倍程度以下であってもよく、１．５倍～３倍程度であってもよいが、これらの範囲に限らない。凹部１２ａｇの中央部は、凹部１２ａｇの延伸方向に、一定の幅で伸びた形状として形成されていてもよい。その場合、凹部１２ａｇの中央部の延伸方向の長さは、凹部１２ａｇの全体の延伸方向の長さの５％～５０％程度あってもよいが、この範囲に限らない。
　図１５の被覆部材１２の平面図に示すように、複数の凹部１２ａｇは、第１方向に延びているとともに、両端の幅が中央部の幅よりも大きく、さらに第２方向（Ｙ方向）に伸びる凹部１２ａｇｙによって連結されていてもよい。この場合、光源装置１が第１方向（Ｘ方向）に往復移動するときに、潤滑剤１８は、凹部１２ａｇに、より入り込みやすくなる。また、潤滑剤１８は、凹部１２ａｇｙに溜まりやすくなる。その結果、第１対向面１２ａｅおよび下面２ａａの摩耗をより効果的に抑えることができ、より品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。
　第２対向面１２ａｆは、凹部１２ａｇを有さなくてよい。第２対向面１２ａｆには、図８に示すように、回転部材１２ａｈが設けられていてもよい。回転部材１２ａｈは、少なくとも第２方向（Ｙ方向）に延びる回転軸まわりに回転可能である。この場合、底部２ａと被覆部材１２との引っ掛かりをより抑え、底部２ａおよび被覆部材１２の破損をより抑えることができる。また、回転部材１２ａｈが回転することで、潤滑剤１８が下面２ａａと第１対向面１２ａｅとの間に回り込み易くなる。その結果、第１対向面１２ａｅおよび下面２ａａの摩耗をより効果的に抑えることができ、より品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。回転部材１２ａｈは、基体４の蓋体１１における被覆部材１２の周辺の部位（例えば、光源装置１の移動方向における被覆部材１２の両側の部位）に設置されていてもよい。回転部材１２ａｈは、基体４の蓋体１１から一部が飛び出している構成であってもよい。
　回転部材１２ａｈは、第２方向（Ｙ方向）に延びるように設けられた回転軸と、回転軸を中心軸として、その周りに回転する構成であってもよい。回転部材１２ａｈの形状は、円柱状、樽状、球状等の形状であってもよい。回転部材１２ａｈの回転中心の部位に、第２方向に伸びる貫通孔があり、その貫通孔に回転軸が通っている構成であってもよい。また、回転部材１２ａｈは、ボールベアリング等の球状回転体であり、光透過部１２ａの第２対向面１２ａｆに形成された球状の凹部に、球状回転体が収容された構成であってもよい。そして、球状回転体の一部が、光透過部１２ａの第２対向面１２ａｆから、容器２の底部２ａの下面２ａａの方に飛び出しており、その飛出し部が下面２ａａに接する構成であってもよい。
　回転部材１２ａｈの材料は、樹脂、ガラス、セラミックス、石英、サファイア、シリコン、金属、合金等であってもよい。樹脂は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂等であってもよい。ガラスは、ホウケイ酸ガラス、結晶化ガラス、ソーダガラス、無アルカリガラス等であってもよい。セラミックスは、アルミナセラミックス、ジルコニアセラミックス、窒化ケイ素セラミックス、窒化アルミニウムセラミックス、炭化珪素セラミックス等であってもよい。金属は、アルミニウム、チタン、銅、亜鉛、錫、クロム、ニッケル等であってもよい。合金は、鉄を主成分とする鉄合金（Ｆｅ－Ｎｉ合金、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ（コバルト）合金、Ｆｅ－Ｃｒ合金、Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ合金）、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金であるジュラルミン（Ａｌ－Ｃｕ合金、Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ合金、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ合金）、マグネシウムを主成分とするマグネシウム合金（Ｍｇ－Ａｌ合金、Ｍｇ－Ｚｎ合金、Ｍｇ－Ａｌ－Ｚｎ合金）、ボロン化チタン、Ｃｕ－Ｚｎ合金等であってもよい。
　回転部材１２ａｈは、透光性を有していてもよい。この場合、発光素子８の出射光Ｌが回転部材１２ａｈで散乱、反射、吸収されることを抑えることができる。すなわち、回転部材１２ａｈが、出射光Ｌにとって光学的な障害物になることを抑えることができる。その結果、例えば、光源装置１が造形装置２０に用いられた場合、造形装置２０の解像度が劣化することを抑えることができる。
　回転部材１２ａｈの剛性が容器２、特に容器２の底部２ａの剛性よりも低い構成であってもよい。この場合、回転部材１２ａｈが容器２の底部２ａに長期間接触しつつ回転した場合、回転部材１２ａｈの摩耗が容器２の底部２ａの摩耗よりも早くなる。その結果、所定の期間使用した後に、摩耗が遅い容器２を交換せずに、摩耗が早い回転部材１２ａｈを交換すればよい。従って、大型の部材である容器２の耐久性が向上する。剛性は、例えばヤング率で表され、アルミニウム合金のヤング率は７１×１０3（Ｎ／ｍｍ2）である。回転部材１２ａｈの剛性は、容器２の剛性の１０％～９０％程度であってもよいが、この範囲にかぎらない。
　回転部材１２ａｈは、容器２と同じ材料から成る構成であってもよい。この場合、回転部材１２ａｈと容器２の底部２ａとの摩擦（動摩擦）が小さくなる。その結果、回転部材１２ａｈが容器２の底部２ａに長期間接触しつつ回転した場合、回転部材１２ａｈの摩耗および容器２の底部２ａの摩耗が大きくなることを抑えることができる。例えば、回転部材１２ａｈの材料と容器２の材料が、同じ樹脂であってもよい。
　造形装置２０は、図９に示すように、容器２の底部２ａの下面２ａａに、隔壁板（第２の底部ともいう）２ｃが貼付されている構成であってもよい。この場合、３次元造形物の造形が終了した後、容器２を装置台１４から取り外し、隔壁板２ｃを未使用の隔壁板２ｃと交換することで、隔壁板２ｃの汚損による３次元造形物の品質低下を低減することが可能となる。また、容器２の底部２ａの下面２ａａの洗浄を省略することができるため、３次元造形物の造形コストを低減することができる。隔壁板２ｃは、下面２ａａと密着するように、下面２ａａに貼付されてよい。この場合、光硬化性液状樹脂３が硬化する際の重合熱を、底部２ａおよび隔壁板２ｃを介して、潤滑剤１８に伝熱し易くなる。その結果、被覆部材１２および層状造形物Ｐの変形および割れ等を抑えることができ、その結果、品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。隔壁板２ｃは、例えばガラス、透光性樹脂等の透光性材料で構成されてよい。
　次に、本開示の他の実施形態に係る光源装置および造形装置について説明する。図１０は、本開示のさらに他の実施形態に係る造形装置を示す断面図である。
　本実施形態の造形装置２０Ｂは、光源装置１を備える構成である。この構成により、品質が向上した３次元造形物を製造することができる。また、造形装置２０Ｂは、上記実施形態の造形装置２０Ａに対して、容器２の底部２ａが可撓性を有している構成であってもよい。造形装置２０Ｂは、その他の点については、同様の構成であるので、同様の構成については詳細な説明は省略する。造形装置２０Ｂの光源装置１は、造形装置２０，２０Ａの光源装置１と同じ構成である。筐体１０の被覆部材１２は、図３，４，７，８に示す構成を有していてよい。
　本実施形態の造形装置２０Ｂは、図１０に示すように、容器２の底部２ａが可撓性を有し、被覆部材１２の光透過部１２ａに接していない部位が、光硬化性液状樹脂３の重量または底部２ａの自重によって、下方に撓むように構成されている。造形装置２０Ｂは、容器２の底部２ａの剛性が、被覆部材１２の剛性よりも低くされている。造形装置２０Ｂは、光源装置１をプラットフォーム１３に近づけることが容易になる。その結果、発光部６の出射光を、プラットフォーム１３と底部２ａとの間に存在する光硬化性液状樹脂３に、効率良く照射することができる。そのため、３次元造形物の品質をより向上させることができる。また、造形装置２０Ｂは、上面１２ａａと下面２ａａとの間に潤滑剤１８が入り込んでいることから、上面１２ａａおよび下面２ａａの摩耗を抑えることができるため、摩耗痕による発光素子８の出射光の散乱を低減することができる。その結果、より品質が向上した３次元造形物を造形することが可能となる。さらに、造形装置２０Ｂは、底部２ａにおける被覆部材１２の光透過部１２ａに接していない部位が下方に撓むことにより、層状造形物Ｐが上面２ａｂから剥離される際に層状造形物Ｐにかかる負荷を低減できるため、層状造形物Ｐの破損を低減することができる。
　造形装置２０Ｂは、底部２ａの第１方向（Ｘ方向）における長さを大きくした場合であっても、光源装置１が移動するときに、底部２ａが光源装置１の動きに柔軟性をもって追従することから、底部２ａが破損しにくくなる。その結果、光硬化性液状樹脂３の重量または底部２ａの自重による底部２ａの破損を抑えることができる。その結果、図１０に示すように、第２密閉空間Ｓ２に複数の光源装置１を配置することが可能となる。これにより、３次元造形物の造形速度を向上させることが可能となる。
　容器２の底部２ａの剛性は、被覆部材１２の剛性の０．１倍程度以上１倍未満以上であってもよく、０．５倍～０．９倍程度であってもよいが、これらの範囲に限らない。
　制御部は、複数の光源装置１を、それらの移動方向が常に一致するように制御してもよい。あるいは、制御部は、複数の光源装置１の移動方向を独立に制御してもよい。即ち、制御部は、一の光源装置１が第１方向の正方向に移動しているときに、他の光源装置１が第１方向の負方向に移動するように、複数の光源装置１を制御してもよい。これにより、３次元造形物の造形速度を向上させることが可能となる。造形装置２０Ｂが備える光源装置１の数は、２つに限られず、３つであってよいし、４つ以上であってもよい。
　造形装置２０Ｂは、第２密閉空間Ｓ２を低圧化し、底部２ａの撓みを増大させるように構成されていてもよい。造形装置２０Ｂは、図１０に示すように、第２密閉空間Ｓ２に充填された潤滑剤１８の一部を、枠部１４ｃに形成された排出口１４ｄを介して、外部に排出するポンプ（不図示）を備えていてよい、これにより、第２密閉空間Ｓ２を低圧化し、底部２ａの撓みを増大させることができる。その結果、層状造形物Ｐが上面２ａｂから剥離される際に層状造形物Ｐにかかる負荷をより低減することができるため、層状造形物Ｐの破損をより低減することができる。
　上記の実施形態では、光源装置１が容器２の下方（鉛直方向下方）に位置する例について説明したが、造形装置２０，２０Ａ，２０Ｂは、図１１に示すように、光源装置１が容器２の上方（鉛直方向上方）に位置する構成であってもよい。造形装置２０，２０Ａ，２０Ｂは、光源装置１を備えることにより、容器２と光源装置１との相対位置にかかわらず、容器２の下面２ａａ（光源装置１に対向する面）と発光部６との距離を一定に維持することができる。その結果、３次元造形物の品質を向上させることができる。なお、光源装置１が容器２の上方に位置する場合、光源装置１は、例えば、装置台１４のレール１４ｂから懸架され、光透過部１２ａが容器２の光照射面２ａａに接した状態で、第１方向に沿って移動可能に構成されてよい。造形装置２０，２０Ａ，２０Ｂは、光源装置１が容器２の上方または下方に位置する構成に限定されず、光源装置１が容器２の側方に位置する構成であってもよい。
　本開示の光源装置は、３次元造形物の造形中に容器の光照射面と発光部との距離を一定に維持することが容易であり、また光照射面に沿った方向に高速に移動（スキャン）することが容易になる。そのため、高品質の３次元造形物を効率良く作製することが可能となる。本開示の造形装置は、上記の光源装置を備えることにより、品質が向上した３次元造形物を効率良く造形することができる。
　本開示は、以下の構成（１）～（１８）で実施可能である。
（１）光硬化性液状樹脂を収容した容器を有する造形装置に備えられ、前記容器の外側から前記光硬化性液状樹脂に光を照射する光源装置であって、
　前記容器における光が照射される光照射面の側に位置する基体と、
　前記基体に位置し、少なくとも１つの発光素子を有する発光部と、
　前記発光部を覆うとともに、前記基体と協働して密閉空間を構成し、少なくとも一部が前記光照射面に接する光透過部、前記光透過部よりも外方に延びる筒状の側壁部、および、前記光透過部の周縁と前記側壁部の端とを接続する接続部を有する被覆部材と、を備え、
　前記光透過部の前記少なくとも一部が前記光照射面に接した状態で、前記光照射面に沿った方向に移動可能とされている、光源装置。
（２）前記接続部は、前記光照射面に沿った移動方向に交差する方向に延びる交差部位を有し、前記交差部位の表面が湾曲面となっている、上記構成（１）に記載の光源装置。
（３）前記光透過部を前記容器に向かって押圧する付勢部材を備える、上記構成（１）または（２）に記載の光源装置。
（４）前記光透過部は、潤滑剤を介して前記光照射面に接している、上記構成（１）～（３）のいずれかに記載の光源装置。
（５）前記潤滑剤は、自然状態での粘性よりも粘性が低下する厚みである、上記構成（４）に記載の光源装置。
（６）前記潤滑剤の厚みが、１分子の大きさ分の厚み以上１０００分子の大きさ分の厚み以下である、上記構成（５）に記載の光源装置。
（７）前記光透過部の厚みが前記側壁部の厚みより薄い、上記構成（１）～（６）のいずれかに記載の光源装置。
（８）前記光透過部は、前記少なくとも１つの発光素子から出射された光が通過する第１領域を有し、
　前記第１領域は、表面が前記光照射面に向かって突出しており、前記光照射面に接している、上記構成（１）～（７）のいずれかに記載の光源装置。
（９）前記光透過部は、前記第１領域の周囲に位置する第２領域を有し、
　前記第２領域は、表面に前記光照射面に沿った移動方向に沿って延びる凹部がある、上記構成（８）に記載の光源装置。
（１０）前記光透過部は、前記少なくとも１つの発光素子から出射された光が通過する第１領域と、前記第１領域の周囲に位置する第２領域と、を有し、
　前記第２領域は、表面に前記光照射面に沿った移動方向に沿って延びる凹部がある、上記構成（１）～（７）のいずれかに記載の光源装置。
（１１）前記光透過部は、回転部材が設けられており、前記回転部材は、前記光照射面に接している、上記構成（１）～（１０）のいずれかに記載の光源装置。
（１２）前記回転部材の剛性が前記容器の剛性よりも低い、上記構成（１１）に記載の光源装置。
（１３）前記回転部材は、前記容器と同じ材料から成る、上記構成（１１）に記載の光源装置。
（１４）前記回転部材は、球状である、上記構成（１１）～（１３）のいずれかに記載の光源装置。
（１５）前記発光部は、前記少なくとも１つの発光素子の上方に位置する集光部材を有し、
　前記集光部材は、前記密閉空間において前記基体と前記光透過部との間に位置している、上記構成（１）～（１４）のいずれかに記載の光源装置。
（１６）上記構成（１）～（１５）のいずれかに記載の光源装置を備える、造形装置。
（１７）前記容器における前記光照射面を含む部位の剛性が、前記被覆部材の剛性より低い、上記構成（１６）に記載の造形装置。
（１８）前記容器の前記光照射面に潤滑剤が設けられている、上記構成（１６）または（１７）に記載の造形装置。
　以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
　１　　　光源装置
　２　　　容器
　２ａ　　底部
　２ａａ　下面（光照射面）
　２ａｂ　上面
　２ｂ　　側壁部
　２ｂａ　内周面
　２ｃ　　隔壁板
　３　　　光硬化性液状樹脂
　４　　　基体
　６　　　発光部
　７　　　基板
　７ａ　　第１面
　７ｂ　　第２面
　７ｃ　　第１基板
　７ｄ　　第２基板
　７ｅ　　支持ブロック
　８　　　発光素子
　９　　　絶縁層
　１０　　筐体（ケース）
　１１　　蓋体
　１１ａ　上面
　１１ｂ　下面
　１１ｃ　凹部
　１１ｄ　貫通孔
　１２　　被覆部材
　１２ａ　光透過部
　１２ａａ　上面
　１２ａｂ　下面
　１２ａｃ　第１領域
　１２ａｄ　第２領域
　１２ａｅ　第１対向面
　１２ａｆ　第２対向面
　１２ａｇ，１２ａｇｙ　凹部
　１２ａｈ　回転部材
　１２ｂ　側壁部
　１２ｃ　接続部
　１２ｄ　交差部位
　１３　　プラットフォーム
　１４　　装置台
　１４ａ　上面
　１４ｂ　レール
　１４ｃ　枠部
　１４ｄ　排出口
　１５　　付勢部材
　１６　　保持部材（スペーサ）
　１７　　集光部材（光学素子）
　１８　　潤滑剤
　１９　　シール部材
　２０，２０Ａ，２０Ｂ　造形装置
　Ｐ　　　層状造形物
　Ｓ１　　第１密閉空間
　Ｓ２　　第２密閉空間

Claims (18)

  1. 　光硬化性液状樹脂を収容した容器を有する造形装置に備えられ、前記容器の外側から前記光硬化性液状樹脂に光を照射する光源装置であって、
    　前記容器における光が照射される光照射面の側に位置する基体と、
    　前記基体に位置し、少なくとも１つの発光素子を有する発光部と、
    　前記発光部を覆うとともに、前記基体と協働して密閉空間を構成し、少なくとも一部が前記光照射面に接する光透過部、前記光透過部よりも外方に延びる筒状の側壁部、および、前記光透過部の周縁と前記側壁部の端とを接続する接続部を有する被覆部材と、を備え、
    　前記光透過部の前記少なくとも一部が前記光照射面に接した状態で、前記光照射面に沿った方向に移動可能とされている、光源装置。
  2. 　前記接続部は、前記光照射面に沿った移動方向に交差する方向に延びる交差部位を有し、前記交差部位の表面が湾曲面となっている、請求項１に記載の光源装置。
  3. 　前記光透過部を前記容器に向かって押圧する付勢部材を備える、請求項１または２に記載の光源装置。
  4. 　前記光透過部は、潤滑剤を介して前記光照射面に接している、請求項１～３のいずれか１項に記載の光源装置。
  5. 　前記潤滑剤は、自然状態での粘性よりも粘性が低下する厚みである、請求項４に記載の光源装置。
  6. 　前記潤滑剤の厚みが、１分子の大きさ分の厚み以上１０００分子の大きさ分の厚み以下である、請求項５に記載の光源装置。
  7. 　前記光透過部の厚みが前記側壁部の厚みより薄い、請求項１～６のいずれか１項に記載の光源装置。
  8. 　前記光透過部は、前記少なくとも１つの発光素子から出射された光が通過する第１領域を有し、
    　前記第１領域は、表面が前記光照射面に向かって突出しており、前記光照射面に接している、請求項１～７のいずれか１項に記載の光源装置。
  9. 　前記光透過部は、前記第１領域の周囲に位置する第２領域を有し、
    　前記第２領域は、表面に前記光照射面に沿った移動方向に沿って延びる凹部がある、請求項８に記載の光源装置。
  10. 　前記光透過部は、前記少なくとも１つの発光素子から出射された光が通過する第１領域と、前記第１領域の周囲に位置する第２領域と、を有し、
    　前記第２領域は、表面に前記光照射面に沿った移動方向に沿って延びる凹部がある、請求項１～７のいずれか１項に記載の光源装置。
  11. 　前記光透過部は、回転部材が設けられており、
    　前記回転部材は、前記光照射面に接している、請求項１～１０のいずれか１項に記載の光源装置。
  12. 　前記回転部材の剛性が前記容器の剛性よりも低い、請求項１１に記載の光源装置。
  13. 　前記回転部材は、前記容器と同じ材料から成る、請求項１１に記載の光源装置。
  14. 　前記回転部材は、球状である、請求項１１～１３のいずれか１項に記載の光源装置。
  15. 　前記発光部は、前記少なくとも１つの発光素子の上方に位置する光学素子を有し、
    　前記光学素子は、前記密閉空間において前記基体と前記光透過部との間に位置している、請求項１～１４のいずれか１項に記載の光源装置。
  16. 　請求項１～１５のいずれか１項に記載の光源装置を備える、造形装置。
  17. 　前記容器における前記光照射面を含む部位の剛性が、前記被覆部材の剛性より低い、請求項１６に記載の造形装置。
  18. 　前記容器の前記光照射面に潤滑剤が設けられている、請求項１６または１７に記載の造形装置。
PCT/JP2023/043178 2022-12-06 2023-12-01 光源装置および造形装置 WO2024122471A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022195230 2022-12-06
JP2022-195230 2022-12-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024122471A1 true WO2024122471A1 (ja) 2024-06-13

Family

ID=91379215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/043178 WO2024122471A1 (ja) 2022-12-06 2023-12-01 光源装置および造形装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024122471A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012519874A (ja) * 2009-03-06 2012-08-30 ネーデルランデ オルガニサチエ ヴォール トエゲパスト−ナツールウェテンスハペリエク オンデルゾエク ティーエヌオー ステレオリソグラフィ装置用の照射システム
US20200039143A1 (en) * 2018-08-03 2020-02-06 30 Systems, Inc. High productivity three-dimensional printer
JP2021003814A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 Ｄｇｓｈａｐｅ株式会社 光造形装置
JP2021525664A (ja) * 2018-06-01 2021-09-27 フォームラブス, インコーポレーテッドFormlabs, Inc. 改良型ステレオリソグラフィ技術および関連するシステムと方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012519874A (ja) * 2009-03-06 2012-08-30 ネーデルランデ オルガニサチエ ヴォール トエゲパスト−ナツールウェテンスハペリエク オンデルゾエク ティーエヌオー ステレオリソグラフィ装置用の照射システム
JP2021525664A (ja) * 2018-06-01 2021-09-27 フォームラブス, インコーポレーテッドFormlabs, Inc. 改良型ステレオリソグラフィ技術および関連するシステムと方法
US20200039143A1 (en) * 2018-08-03 2020-02-06 30 Systems, Inc. High productivity three-dimensional printer
JP2021003814A (ja) * 2019-06-25 2021-01-14 Ｄｇｓｈａｐｅ株式会社 光造形装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100991080B1 (ko) 공간적 광 변조를 위한 방법들 및 장치들
JP5894439B2 (ja) ステレオリソグラフィ装置用の照射システム
CN1754112A (zh) 包括由两种不可混溶流体的界面形成的可变透镜的用于光盘记录/再现装置的物镜
JP6051422B2 (ja) Ｍｅｍｓアンカー及びスペーサ構造
US11371677B2 (en) Optomechanical system and method for controlling the photometric distribution of luminaires and corresponding luminaires
US6683724B2 (en) Solid immersion lens array and methods for producing a solid immersion lens array
WO2024122471A1 (ja) 光源装置および造形装置
KR20080068013A (ko) 액체 회수 부재, 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조방법
US20130139712A1 (en) Roller-based imprinting system
US20100020423A1 (en) Hydrostatic liquid-metal deformable optical elements
KR20160101941A (ko) 선광원 발생장치와 이를 구비한 노광기
CN110831744B (zh) 光学头和造型设备
JP2007103101A5 (ja)
GB2576922A (en) An optical engine for an imprinter
CN111477732B (zh) 发光装置
CN1805671A (zh) 具散热功能的显示器
CN1432892A (zh) 发光键盘
JP2010011587A (ja) 光駆動型アクチュエータ
JP5043505B2 (ja) ディスク装置
TW201222109A (en) Substrate bonding apparatus and substrate bonding method using the same
CN112885765A (zh) 晶圆基板吸盘
CN113812009A (zh) 发光元件搭载基板以及使用该发光元件搭载基板的显示装置
WO2020049120A1 (en) Method of, and apparatus for, production of surface relief structures
ATE367268T1 (de) Elektrostatischer betätiger, tröpfchenausstosskopf, und tröpfchenausstossgerät
JP6089196B2 (ja) 光照射装置及びこれを用いた光源システム