特許 6796572 三次元オブジェクト形成装置およびその方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6796572

(24)【登録日】2020年11月18日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】三次元オブジェクト形成装置およびその方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/393 20170101AFI20201130BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20201130BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20201130BHJP

   B29C 64/106 20170101ALI20201130BHJP

   B29C 64/264 20170101ALI20201130BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20201130BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/393

   B33Y50/02

   B33Y30/00

   B29C64/106

   B29C64/264

   B33Y10/00

【請求項の数】10

【外国語出願】

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-217956(P2017-217956)

(22)【出願日】2017年11月13日

(65)【公開番号】特開2019-6101(P2019-6101A)

(43)【公開日】2019年1月17日

【審査請求日】2019年1月28日

(31)【優先権主張番号】201710468577.9

(32)【優先日】2017年6月20日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】514008930

【氏名又は名称】三緯國際立體列印科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＸＹＺｐｒｉｎｔｉｎｇ， Ｉｎｃ．

(73)【特許権者】

【識別番号】511067204

【氏名又は名称】金▲宝▼電子工業股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(72)【発明者】

【氏名】丁 明雄

(72)【発明者】

【氏名】郭 宗樺

(72)【発明者】

【氏名】趙 偉淳

【審査官】 北澤 健一

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０２２１２６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０６−１５５５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４７２３５６０（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０５９２２７４８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体の形成材料を収容するように構成されたタンクと、
前記タンクの上に移動可能に配置された移動プラットフォームと、
前記タンクの下に配置されて前記液体の形成材料に光を照射して前記移動プラットフォーム上に層毎に三次元オブジェクトを硬化させる光源と、
前記光源及び前記移動プラットフォームに接続され、前記移動プラットフォームを制御して移動させ、デジタル三次元モデルのスライスデータに応じて前記光源の照射強度を制御する制御部と、
を備え、
前記光源によって現在光が照射されるターゲット位置が、前記移動プラットフォームの次の第１の層上にある場合、前記制御部は、前記光源の照射強度を元の照射強度に維持し、
前記ターゲット位置が前記移動プラットフォームの次の前記第１の層上になく、前記スライスデータに応じて、前記光源と反対の側である前記ターゲット位置の一の側における所定の数の層内に非硬化中空層が存在すると判別した場合、前記制御部は、前記非硬化中空層と前記ターゲット位置との間の層数に応じて、前記光源の照射強度を対応して減少し、
前記ターゲット位置が前記移動プラットフォームの次の前記第１の層上になく、前記スライスデータに応じて、前記所定の数の層内に前記非硬化中空層が存在しないと判別した場合、前記制御部は、前記光源の照射強度を前記元の照射強度に維持する、
ことを特徴とする三次元オブジェクト形成装置。

【請求項2】

前記非硬化中空層が前記ターゲット位置に近いほど、前記光源の照射強度の減少が大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の三次元オブジェクト形成装置。

【請求項3】

前記所定の数の層は３つであり、
前記非硬化中空層が前記ターゲット位置の次である場合、前記制御部は、前記光源を第１の照射強度に設定し、
前記非硬化中空層と前記ターゲット位置とが硬化層のうち一の層分離間している場合、前記制御部は、前記光源を第２の照射強度に設定し、
前記非硬化中空層と前記ターゲット位置とが硬化層のうち２つの層分離間している場合、前記制御部は、前記光源を第３の照射強度に設定し、
前記第１の照射強度は、前記第２の照射強度よりも小さく、前記第２の照射強度は前記第３の照射強度よりも小さく、前記第３の照射強度は、前記元の照射強度よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の三次元オブジェクト形成装置。

【請求項4】

前記第１の照射強度は、前記元の照射強度の３０％であり、前記第２の照射強度は、前記元の照射強度の５０％であり、前記第３の照射強度は、前記元の照射強度の７０％の照射強度である、ことを特徴とする請求項３に記載の三次元オブジェクト形成装置。

【請求項5】

前記液体の形成材料は、感光性樹脂であり、前記光源は、紫外線源である、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の三次元オブジェクト形成装置。

【請求項6】

三次元オブジェクトを形成する方法であって、三次元オブジェクト形成装置に適用され、前記三次元オブジェクト形成装置は、液体の形成材料を収容するために用いられるタンクを備え、前記三次元オブジェクトを形成する方法は、
光源を用いて前記タンク内の前記液体の形成材料に光を照射して移動プラットフォーム上に三次元オブジェクトを層毎に硬化させ、前記光源を用いて光を照射する処理は、
前記光源によって現在光が照射されているターゲット位置が、前記移動プラットフォームの次の第１の層上にある場合、前記光源を元の照射強度に維持し、
前記ターゲット位置が前記移動プラットフォームの次の前記第１の層上にない場合、デジタル三次元モデルのスライスデータに基づいて、非硬化中空層が、前記光源と反対の側である前記ターゲット位置の一の側における所定の数の層内に存在するか、判別し、
前記非硬化中空層が、前記所定の数の層内に存在する場合、前記非硬化中空層と前記ターゲット位置との間の層数に応じて、前記光源の照射強度を対応して減少し、
前記非硬化中空層が、前記所定の数の層内に存在しない場合、前記光源の照射強度を前記元の照射強度に維持する、
ことを特徴とする方法。

【請求項7】

前記非硬化中空層が前記ターゲット位置に近いほど、前記光源の照射強度の減少が大きい、ことを特徴とする請求項６に記載の三次元オブジェクトを形成する方法。

【請求項8】

前記所定の数の層は３つであり、前記非硬化中空層が、前記所定の数の層内に存在する場合、前記非硬化中空層と前記ターゲット位置との間の前記層数に応じて、前記光源の照射強度を対応して減少するステップは、
前記非硬化中空層が前記ターゲット位置の次である場合、前記光源を第１の照射強度に設定し、
前記非硬化中空層と前記ターゲット位置とが硬化層のうち一の層分離間している場合、前記光源を第２の照射強度に設定し、
前記非硬化中空層と前記ターゲット位置とが硬化層のうち２つの層分離間している場合、前記光源を第３の照射強度に設定し、
前記第１の照射強度は、前記第２の照射強度よりも小さく、前記第２の照射強度は前記第３の照射強度よりも小さく、前記第３の照射強度は、前記元の照射強度よりも小さい、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の三次元オブジェクトを形成する方法。

【請求項9】

前記第１の照射強度は、前記元の照射強度の３０％であり、前記第２の照射強度は、前記元の照射強度の５０％であり、前記第３の照射強度は、前記元の照射強度の７０％の照射強度である、ことを特徴とする請求項８に記載の三次元オブジェクトを形成する方法。

【請求項10】

前記液体の形成材料は、感光性樹脂であり、前記光源は、紫外線源である、ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の三次元オブジェクトを形成する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元（３Ｄ）プリンティング機構に関し、特に、３Ｄオブジェクト形成装置およびその方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、技術の急速な発展に伴って、層ごとのモデル構築等の付加製造技術を用いて三次元（３Ｄ）モデルを構築する様々な方法が開発されている。一般に、付加製造技術は、コンピュータ支援デザイン（ＣＡＤ）等のソフトウェアによって構築された３Ｄモデルのデザインデータを、複数の連続して積層された薄い（擬似二次元（２Ｄ））断面層に変換する。また、複数の連続して積層された薄い断面層を形成する複数の技術的手段が、徐々に提供されている。例えば、プリンティング装置のプリンティングモジュールは、３Ｄモデルのデザインデータによって構築される空間座標ＸＹＺに従ったＸＹ平面に沿ったプリンティングプラットフォーム上を徐々に移動し、構築材料が断面層の正確な形状を形成し得る。次に、Ｚ軸に沿って層毎にプリンティングモジュールを移動させることで、複数の断面層が、Ｚ軸に沿って徐々に積層され、構築材料は層毎の硬化条件で３Ｄオブジェクトを形成する。

【0003】

３Ｄオブジェクトを構築するために構築材料を硬化する光源を用いる技術を例に挙げると、プリンティングモジュールは、タンクに含まれる液体の形成材料に浸されるのに適し、光源は、ＸＹ平面の上の構築材料として機能する液体の形成材料に光を照射し、液体の形成材料が移動プラットフォーム上で硬化されて積層される。このように、プリンティングモジュールの移動プラットフォームが層毎にＺ軸に沿って移動することで、液体の形成材料が層毎に硬化されて積層され、３Ｄオブジェクトが形成される。

【0004】

しかしながら、光硬化材料が液体の形成材料として用いられるので、光が硬化した層に入る場合があり、その光の透過により、硬化した層が予期しない硬化を有する場合があった。図１は、既存の３Ｄオブジェクト成形装置を用いて得られた３Ｄオブジェクトの概略図である。光硬化性樹脂は光が透過可能であるので、光Ｄの照射によって予期しない硬化層が形成される。図１の３Ｄオブジェクト１１０で示すように、硬化した層１１２が形成される時、光Ｄが硬化した層１１１を透過することで硬化した層１１１の上部に予期しない硬化層１２１が形成される。硬化した層１１３が形成される時、光Ｄが硬化した層１１２を透過することで、硬化した層１１２の上部に予期しない硬化層１２２が形成される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は３Ｄオブジェクト形成装置および方法に関し、これらは光の透過による予期しない硬化の問題を解決するようにしたものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、タンクと、移動プラットフォームと、光源と、制御部とを備える３Ｄオブジェクト形成装置を提供する。前記タンクは、液体の形成材料を収容するために用いられる。前記移動プラットフォームは、前記タンクの上に移動可能に配置される。前記光源は、前記タンクの下に配置されて前記液体の形成材料に光を照射して前記移動プラットフォーム上に層毎に三次元オブジェクトを硬化させる。前記制御部は、前記光源及び前記移動プラットフォームに接続され、前記移動プラットフォームを制御して移動させ、デジタル三次元モデルのスライスデータに応じて前記光源の照射強度を制御する。前記光源によって現在光が照射されるターゲット位置が、前記移動プラットフォームの次の第１の層上にある場合、前記制御部は、前記光源の照射強度を元の照射強度に維持する。前記ターゲット位置が前記移動プラットフォームの次の前記第１の層上になく、前記スライスデータに応じて、前記光源と反対の側である前記ターゲット位置の一の側における所定の数の層内に非硬化中空層が存在すると判別した場合、前記制御部は、前記非硬化中空層と前記ターゲット位置との間の層数に応じて、前記光源の照射強度を対応して減少する。前記ターゲット位置が前記移動プラットフォームの次の前記第１の層上になく、前記スライスデータに応じて、前記所定の数の層内に前記非硬化中空層が存在しないと判別した場合、前記制御部は、前記光源の照射強度を前記元の照射強度に維持する。

【0007】

本発明の一の実施形態において、前記非硬化中空層が前記ターゲット位置に近いほど、前記光源の照射強度の減少が大きい。

【0008】

本発明の一の実施形態において、前記所定の数の層は３つである。前記非硬化中空層が前記ターゲット位置の次である場合、前記制御部は、前記光源を第１の照射強度に設定する。前記非硬化中空層と前記ターゲット位置とが硬化層のうち一の層分離間している場合、前記制御部は、前記光源を第２の照射強度に設定する。前記非硬化中空層と前記ターゲット位置とが硬化層のうち２つの層分離間している場合、前記制御部は、前記光源を第３の照射強度に設定する。前記第１の照射強度は、前記第２の照射強度よりも小さく、前記第２の照射強度は前記第３の照射強度よりも小さく、前記第３の照射強度は、前記元の照射強度よりも小さい。

【0009】

本発明の一の実施形態において、前記第１の照射強度は、前記元の照射強度の３０％であり、前記第２の照射強度は、前記元の照射強度の５０％であり、前記第３の照射強度は、前記元の照射強度の７０％の照射強度である。

【0010】

本発明の一の実施形態において、前記液体の形成材料は、感光性樹脂であり、前記光源は、紫外線源である。

【0011】

本発明は、三次元オブジェクトを形成する方法であって、三次元オブジェクト形成装置に適用される方法を提供する。前記三次元オブジェクト形成装置は、液体の形成材料を収容するために用いられるタンクを備え、前記三次元オブジェクトを形成する方法は、次のステップを含む。光源を用いて前記タンク内の前記液体の形成材料に光を照射して移動プラットフォーム上に三次元オブジェクトを層毎に硬化させる。前記光源を用いて光を照射する処理において、前記光源によって現在光が照射されているターゲット位置が、前記移動プラットフォームの次の第１の層上にある場合、前記光源を元の照射強度に維持する。前記ターゲット位置が前記移動プラットフォームの次の前記第１の層上にない場合、デジタル三次元モデルのスライスデータに基づいて、非硬化中空層が、前記光源と反対の側である前記ターゲット位置の一の側における所定の数の層内に存在するか判別し、前記非硬化中空層が、前記所定の数の層内に存在する場合、前記非硬化中空層と前記ターゲット位置との間の層数に応じて、前記光源の照射強度を対応して減少する。前記非硬化中空層が、前記所定の数の層内に存在しない場合、前記光源の照射強度を前記元の照射強度に維持する。

【発明の効果】

【0012】

以上のとおり、光源の照射強度が、非硬化中空層の位置に基づいて減少されるので、光の透過による予期しない硬化が生じることを防止する。

【0013】

本発明の上述した特徴及び利点並びに他の特徴及び利点についての理解を容易にするため、添付の図面とともに複数の実施形態について以下詳細に説明する。

【0014】

添付図面は発明についてのさらなる理解のために含まれており、本明細書に含まれるとともに、その一部を構成する。図面は本発明の実施形態を示し、以下の説明とともに本発明の原理を説明するものである。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】既存の３Ｄオブジェクト形成装置を用いて得られた３Ｄオブジェクトの概略図である。

【0016】

【図2A】三次元（３Ｄ）オブジェクト形成装置の概略図である。

【0017】

【図2B】三次元（３Ｄ）オブジェクト形成装置の概略図である。

【0018】

【図3】本発明の実施形態に係る３Ｄオブジェクトを形成するための方法を示すフローチャートである。

【0019】

【図4】本発明の実施形態に係る光源の照射強度を調節するための方法を示すフローチャートである。

【0020】

【図5】本発明の実施形態に係る３Ｄオブジェクトの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明を、添付の図面を参照してより詳細に説明し、当該図面において、本発明の典型的な実施形態を示す。以下で用いる用語、例えば、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」は、図中における方向を示す目的のためだけのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。また、以下の実施形態において、同一あるいは類似の構成要素には同一あるいは同様の参照符号を記す。

【0022】

図２Ａ及び図２Ｂは、三次元（３Ｄ）オブジェクト形成装置の概略図である。図２Ａは、底部照射型の３Ｄオブジェクト形成装置２００を示し、図２Ｂは、上部照射型の３Ｄオブジェクト形成装置２００ａを示す。

【0023】

図２Ａを参照すると、３Ｄオブジェクト形成装置２００は、タンク２１０と、移動プラットフォーム２２０と、光源２３０と、制御部２４０とを備える。タンク２１０は、液体の形成材料２０１を収容するために用いられる。移動プラットフォーム２２０は、タンク２１０上に移動可能に配置される。光源２３０は、液体の形成材料２０１に光を照射するためにタンク２１０の下に配置され、３Ｄオブジェクト２０２が移動プラットフォーム２２０上で層毎に硬化される。制御部２４０は、光源２３０及び移動プラットフォーム２２０に接続され、移動プラットフォーム２２０を制御して移動させ、光源２３０の照射強度をデジタル３Ｄモデルのスライスデータに応じて制御する。本実施形態の液体の形成材料２０１は、感光性樹脂、あるいは他の適用可能な光硬化性材料であり、光形成材料２０１は、光源２３０によって照射された後に硬化される。

【0024】

制御部２４０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、あるいは他のプログラム可能な汎用もしくは専用マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブル制御部、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＤ）、あるいは他の類似の装置、もしくは上記の組み合わせであり、本発明では特に限定されない。

【0025】

３Ｄオブジェクト形成装置２００は、デジタル３Ｄモデルに応じて３Ｄオブジェクト２０２を提供する。つまり、３Ｄオブジェクト形成装置２００は、デジタル３Ｄモデルを読み取り、このデジタル３Ｄモデルの断面に応じて層毎に３Ｄオブジェクト２０２を提供し得る。３Ｄオブジェクト２０２は、光源２３０を用いて液体の形成材料２０１に光を照射し、かつ層毎に硬化することによって得られる。デジタル３Ｄモデルは、例えば、コンピュータ支援デザイン（ＣＡＤ）あるいはアニメーションモデリングソフトウェアのコンパイル及び計算によって生成され、また、３Ｄオブジェクト形成装置２００は、デジタル３Ｄモデルを読み取って３Ｄオブジェクトの形成処理を実行し得る。より詳細には、デジタル３Ｄモデルは、デジタル３Ｄオブジェクトにスライス処理を行うことで得られる複数の断面のスライスされたオブジェクトの複数のスライスデータを含む。制御部２４０は、デジタル３Ｄモデルのスライスデータに応じて層毎にスライスされたオブジェクトを形成し、スライスされたオブジェクトを積層して３Ｄオブジェクト２０２を形成するように制御を行うことができる。

【0026】

図２Ａにおいて、移動プラットフォーム２２０は、タンク２１０上に位置し、軸方向に沿ってタンク２１０に対して移動するよう構成される。移動プラットフォーム２２０は、タンク２１０から離間あるいはタンク２１０内に移動可能であり、液体の形成材料２０１に浸される。図２Ａに示すように、移動プラットフォーム２２０は、Ｚ軸に沿って移動され、ＸＹ平面上に位置するタンク２１０に対して移動し、タンク２１０内に含まれる液体の成形材料２０１に浸される。制御部２４０は、液体の成形材料２０１に浸された移動プラットフォーム２２０を制御してＺ軸に沿って移動させて光源２３０から離間させ（つまり、上に移動させ）、層毎に液体の形成材料２０１を硬化させ、層毎の積層によって移動プラットフォーム２２０上に３Ｄオブジェクト２０２を形成する。

【0027】

図２Ｂを参照すると、３Ｄオブジェクト形成装置２００ａは、また、タンク２０１と、移動プラットフォーム２２０と、光源２３０と、制御部２４０とを備える。上部照射型の実施形態では、光源２３０は、タンク２１０の上に配置され、液体の形成材料２０１に光を照射し、移動プラットフォーム２２０上に層毎に３Ｄオブジェクト２０２が硬化される。また、タンク２１０は、その内部に３Ｄオブジェクト２０２を形成するのに十分な深さを有する。移動プラットフォーム２２０は、液体の形成材料２０１に浸されることができる。

【0028】

図２Ｂにおいて、移動プラットフォーム２２０は、Ｚ軸に沿って移動し、ＸＹ平面上に位置するタンク２１０に対して移動し、タンク２１０に含まれる液体の形成材料２０１に浸される。制御部２４０は、液体の形成材料２０１に浸された移動プラットフォーム２２０を制御してＺ軸に沿って移動させて光源２３０から離間させ（つまり、下に移動させ）、液体の形成材料２０１を層毎に硬化させ、層毎の積層によって３Ｄオブジェクト２０２を移動プラットフォーム２２０上に形成する。

【0029】

図３は、本発明の実施形態に係る、３Ｄオブジェクトを形成する方法を示すフローチャートである。本実施形態では、光源２３０は、タンク２１０内の液体の形成材料２０１に光を照射し、３Ｄオブジェクト２０２が、移動プラットフォーム２２０上で層毎に硬化される。図３に示すように、ステップＳ３０５において、光源２３０を用いて光を照射する処理の間に、現在光源によって照射されているターゲット位置が、移動プラットフォーム２２０に隣接する第１の層上にあるか否か、判別される。ここで、制御部２４０は、デジタル３Ｄモデルのスライスデータに基づいて、現在形成している層が移動プラットフォーム２２０上の第１の層であるか、判別してもよい。

【0030】

ターゲット位置が移動プラットフォーム２２０に隣接する第１の層上に位置する場合、ステップＳ３１０において、制御部２４０は、光源２３０の照射強度を元の照射強度に維持する。例えば、制御部２４０は、１００％の照射強度で光を照射するように光源２３０を制御してもよい。

【0031】

ターゲット位置が移動プラットフォーム２２０に隣接する第１の層上にない場合には、ステップＳ３１５では、所定の数の層内に非硬化中空層が存在するか否か、判別される。つまり、制御部２４０は、デジタル３Ｄモデルのスライスデータに基づいて、光源２３０の反対側に位置するターゲット位置の一の側における所定の数の層内に非硬化中空層が存在するか否か、判別する。例えば、スライスデータは、各スライス層における各ボクセルが硬化を要するか否かを示す硬化データを記録する。例えば、「１」は硬化を表し、「０」は非硬化を表す。各スライス層の硬化データに応じて、ＸＹ平面においてターゲット位置と同じ位置である、所定の数の層の一の側（光源２３０を配置した側と反対の側）において非硬化中空層が存在するか否か、判別される。

【0032】

所定の数の層内に中空層が存在する場合、ステップＳ３２０において、制御部２４０は、中空層とターゲット位置との間の層の数に応じて、光源２３０の照射強度を対応して減少させる。中空層がターゲット位置により近いほど、光源２３０の照射強度はより大きく減少する。中空層が所定の数の層内に存在しない場合、ステップＳ３１０において、制御部２４０は、光源２３０の照射強度を元の照射強度に維持してもよい。また、光源２３０の照射強度減少の大きさは、硬化した液体の形成材料２０１の透過度に応じて決定することができる。

【0033】

これは、中空層が所定の数の層内に存在する場合、光源２３０から照射される光が、硬化した層に入って予期しない硬化を中空層に形成する場合があるためである。従って、中空層が所定の数の層内に存在する場合、光源２３０の照射強度は適切に減少されて層の硬化密度を低下させている。光が次の層に照射される場合、光源２３０から照射された光は、硬化した層の前の層を透過した際に、中空層に予期しない硬化を生じることなく、継続して硬化した層の前の層を硬化する。

【0034】

例えば、所定の数の層が３であるとすると、中空層がターゲット位置の隣りにある場合、光源２３０は第１の照射強度に設定され、中空層とターゲット位置とが硬化した層のうちの一層分離間している場合、光源２３０は第２の照射強度に設定され、中空層とターゲット位置とが硬化した層のうちの２層分離間している場合、光源２３０は第３の照射強度に設定される。第１の照射強度は、第２の照射強度よりも小さく、第２の照射強度は、第３の照射強度よりも小さく、第３の照射強度は、元の照射強度よりも小さい。

【0035】

光源の照射強度を調節する様々なステップについて、以下に説明する。図４は、本発明の実施形態に係る光源の照射強度を調節する方法を示すフローチャートである。図４を参照すると、ステップＳ４０５において、制御部２４０は、ＸＹ平面上でターゲット位置と同じである位置の次の第１の層（ターゲット位置がある層に隣接する層である）が硬化されたか否か、スライスデータに基づいて判別する。第１の層が非硬化中空層である場合、つまり、中空層がターゲット位置の次の層である場合、ステップＳ４１０において、制御部２４０は、光源２３０の照射強度を、元の照射強度の３０％に減少する。

【0036】

第１の層が硬化される場合、ステップＳ４１５において、制御部２４０は、ＸＹ平面上でターゲット位置と同じである位置の次の第２の層（第１の層に隣接）が、硬化されるか否か、スライスデータに基づいて判別する。第２の層が非硬化中空層であるばあい、つまり、中空層とターゲット位置とが硬化層のうちの一の層分離間する場合、ステップＳ４２０において、制御部２４０は、光源２３０の照射強度を、元の照射強度の５０％に減少する。

【0037】

第１の層および第２の層がすべて硬化される場合、ステップＳ４２５において、制御部２４０は、ＸＹ平面上のターゲット位置と同じである位置の次の第３の層（第２の層に隣接）が、硬化されるか否か、スライスデータに基づいて判別する。第３の層が非硬化中空層である場合、つまり、中空層とターゲット位置とが硬化層のうちの２つの層分離間する場合、ステップＳ４３０において、制御部２４０は、光源２３０の照射強度を元の照射強度の７０％に減少する。第１から第３の層すべてが硬化される場合、ステップＳ４３５において、制御部２４０は、光源２３０の照射強度を元の照射強度の１００％に維持する。所定の数の層が３層であり、照射強度減少率３０％、５０％及び７０％はすべて例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0038】

図５は、本発明の実施形態に係る３Ｄオブジェクトの概略図である。本実施形態において、光源２３０を用いて光を照射して液体の形成材料２０１を硬化させることで、スライス層Ａからスライス層Ｈが移動プラットフォーム２２０上で層毎に硬化され、３Ｄオブジェクト５１０が得られる。

【0039】

図５を参照すると、３Ｄオブジェクト５１０のスライス層Ａが移動プラットフォーム２２０の次の第１の層であり、光源２３０がスライス層Ａ内の各位置に光を照射する場合、光源２３０は、元の照射強度の１００％で光を照射する。上記の所定の数の層（例えば、３つ）内において、スライス層Ｂ内の各位置は中空層を有しておらず、従ってスライス層Ａの各位置に光が照射される場合、光源２３０は、そのまま元の照射強度の１００％で光を照射する。

【0040】

スライス層Ｆにおいて、３つの層（つまり、スライス層Ｅ、Ｄ、及びＣ）の位置（位置Ｆ１及びＦ６と同じ）はすべて硬化されるので、光源２３０はそのまま元の照射強度の１００％の照射強度で光を照射する。光源２３０が位置Ｆ２からＦ５のそれぞれに光を照射すると、スライス層Ｅにおける、位置Ｆ１からＦ５と同じ位置は中空なので、光源２３０の照射強度が元の照射強度の３０％に減少されて光が照射される。

【0041】

スライス層Ｇにおいて、位置Ｇ１からＧ６の次の３つの層（つまり、スライス層Ｆ、Ｅ、及びＤ）の位置（位置Ｇ１からＧ６と同じ）はすべて硬化されるので、光源２３０は、そのまま元の照射強度の１００％で光を照射する。光源２３０が位置Ｇ２からＧ５にそれぞれ光を照射すると、位置Ｇ２からＧ５の次のスライス層Ｆは硬化した層であり、層Ｅにおける位置Ｇ２からＧ５と同じ位置（位置Ｇ２からＧ５二対して２つの層分離間）は中空なので、光源２３０の照射強度は元の照射強度の５０％に減少されて光が照射される。

【0042】

スライス層Ｈにおいて、位置Ｈ１からＨ６の次の３つの層（つまり、スライス層Ｇ、Ｆ、及びＥ）の位置（位置Ｈ１からＨ６と同じ）は、全て硬化されるので、光源２３０は、そのまま元の照射強度の１００％で光を照射する。光源２３０が位置Ｈ２からＨ５のそれぞれに光を照射すると、位置Ｈ２からＨ５の次の第１の層及び第２の層の位置（位置Ｈ２からＨ５と同じ）は、全て硬化した層であり、第３の層（スライス層Ｅ）の位置（位置Ｈ２からＨ５と同じ）は中空なので、光源２３０の照射強度は、元の照射強度の７０％に減少されて光が照射される。同様にして、デジタル３Ｄモデルからなる３Ｄオブジェクト５１０が得られる。

【0043】

位置Ｈ２に関し、光源２３０が元の照射強度の７０％で光を照射すると、また、光が位置Ｇ２及び位置Ｆ２を透過すると、位置Ｇ２及び位置Ｆ２は硬化処理の間低い硬化密度を有するので、透過光は位置Ｇ２及び位置Ｆ２の硬化密度を上昇させ、従って透過光は中空層上に予期せぬ硬化を生じさせない。そこで、減少した照射強度で光が照射された位置は、次の透過光によって照射され、その硬化密度を上昇させる。例えば、位置Ｆ２は、位置Ｇ２、Ｈ２を透過する光によって補償されて１００％の硬化密度を得る。

【0044】

図５における実施形態においても、底部照射型３Ｄオブジェクト形成装置２００を例にして説明したが、同様の方法を上部照射型３Ｄオブジェクト形成装置２００ａにもまた適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0045】

要約すると、光源の照射強度が非硬化中空層の位置に基づいて減少され、現在光が照射されているターゲット位置の硬化密度を低下させ、連続的に透過する光が継続的にターゲット位置における硬化密度を増加させ、ひいては、光の透過による予期しない硬化を防止することができる。

【0046】

本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲において様々な応用及び変形が本発明の構成に適用可能である点、当業者にとって明らかである。以上より、本発明は以下の特許請求の範囲によって画定される技術的範囲ならびにその均等の範囲における本発明に対する応用及び変形を包含するものである。

【符号の説明】

【0047】

１１０、２０２、５１０ ３Ｄオブジェクト
１１１、１１２、１１３ 硬化層
１２１、１２２ 予期しない硬化層
２００、２００ａ ３Ｄオブジェクト形成装置
２０１ 液体の形成材料
２１０ タンク
２２０ 移動プラットフォーム
２３０、Ｄ 光源
２４０ 制御部
Ａ〜Ｈ スライス層
Ｆ１〜Ｆ６、Ｇ１〜Ｇ３、Ｈ１〜Ｈ６ 位置
Ｓ３０５〜Ｓ３２０ ステップ
Ｓ４０５〜Ｓ４３５ ステップ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】