特許 7368188 光造形装置及び造形方法

(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】

(24)【登録日】2023-10-16

(45)【発行日】2023-10-24

(54)【発明の名称】光造形装置及び造形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/286 20170101AFI20231017BHJP

   B29C 64/129 20170101ALI20231017BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20231017BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20231017BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20231017BHJP

【ＦＩ】

B29C64/286

B29C64/129

B33Y50/02

B33Y10/00

B33Y30/00

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019201028

(22)【出願日】2019-11-05

(65)【公開番号】P2021074900

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-10-03

(73)【特許権者】

【識別番号】303018827

【氏名又は名称】Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100183955

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 悟郎

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100180334

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 洋美

(74)【代理人】

【識別番号】100177149

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 浩義

(74)【代理人】

【識別番号】100174067

【弁理士】

【氏名又は名称】湯浅 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136342

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 成美

(72)【発明者】

【氏名】溝口 親明

【審査官】▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２３２３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２３８１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１８８６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２６７１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１０２９６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｂ２３Ｋ ２６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液状の光硬化樹脂を硬化させる光を出射する光源部と、
前記液状の光硬化樹脂を硬化させる光を、三次元造形物の形状に基づくパターンに変調し、該変調された光を前記液状の光硬化樹脂に照射する光変調部と、を備え、
前記光変調部は、前記液状の光硬化樹脂を硬化させる光を前記パターンに変調し、直線偏光として出射する液晶素子と、前記液晶素子から出射された前記直線偏光に位相差を与えて出射する位相差素子とを有する、
光造形装置。

【請求項2】

前記光変調部は、円偏光又は楕円偏光を前記液状の光硬化樹脂に照射する、
請求項１に記載の光造形装置。

【請求項3】

前記位相差素子は、前記光源部が出射した光のうちの最大の強度を有する波長において、１／４波長分の位相差を与える、
請求項１又は２に記載の光造形装置。

【請求項4】

前記液状の光硬化樹脂を硬化させる光を透過させる底部を有し、前記液状の光硬化樹脂を保持する樹脂槽を備え、
前記光変調部は、前記樹脂槽の前記底部を介して、前記変調された光を前記液状の光硬化樹脂に照射する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の光造形装置。

【請求項5】

前記光変調部は、前記液状の光硬化樹脂の流れの方向に対して振動方向が回転する、前記液状の光硬化樹脂を硬化させる光を、前記液状の光硬化樹脂に照射する、
請求項１に記載の光造形装置。

【請求項6】

光源からの光を変調する液晶素子から出射された直線偏光に位相差を与えて、前記位相差を与えられた光を照射することにより、液状の光硬化樹脂を硬化させる工程と、
硬化した光硬化樹脂を、前記位相差を与えられた光が照射される方向に移動させる工程と、を含む、
三次元造形物の造形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光造形装置及び造形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

三次元造形物の断面形状に基づいて光硬化性樹脂に光を照射することにより、三次元造形物を造形する技術が知られている。例えば、特許文献１は、液晶シャッタによって、光を光硬化性樹脂に選択的に照射して、三次元造形物を造形する方法を開示している。

【0003】

特許文献１の造形方法では、光を光硬化性樹脂に液晶シャッタによって選択的に照射して、一層分の光硬化性樹脂を硬化させた後、硬化した光硬化性樹脂を液晶シャッタから遠ざかる方向に移動させる。そして、光を硬化した光硬化性樹脂の上に流入した光硬化性樹脂に液晶シャッタによって選択的に照射して、次の一層分の光硬化性樹脂を硬化させる。
特許文献１の造形方法は、これらの工程を繰り返することにより、三次元造形物を造形している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平７－２３２３８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、液晶シャッタは直線偏光を出射する。一方、光硬化性樹脂に含まれる重合開始剤は、入射する直線偏光の振動方向（偏光方向）と重合開始剤の遷移モーメントとが平行である場合に、最も効率よく直線偏光を吸収し、光硬化性樹脂に含まれるモノマー、オリゴマー等に重合を開始させる。したがって、特許文献１の造形方法では、液晶シャッタから出射した直線偏光の振動方向と、硬化した光硬化性樹脂を移動させた後に流入する光硬化性樹脂の流れの方向との関係に依存して、硬化した光硬化性樹脂の密度にムラが生じるおそれがある。硬化した光硬化性樹脂の密度のムラは、三次元造形物に生じる歪み、クラック等の原因となる。また、特許文献１の造形方法では、直線偏光が光硬化性樹脂に照射されるので、光利用効率が低くなる。

【0006】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、硬化した光硬化樹脂の密度のムラを抑制できる光造形装置及び造形方法を提供することを目的とする。また、本発明は、光利用効率が高い造形装置及び造形方法を提供することを他の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る光造形装置は、
液状の光硬化樹脂を硬化させる光を出射する光源部と、
前記液状の光硬化樹脂を硬化させる光を、三次元造形物の形状に基づくパターンに変調し、該変調された光を前記液状の光硬化樹脂に照射する光変調部と、を備え、
前記光変調部は、前記液状の光硬化樹脂を硬化させる光を前記パターンに変調し、直線偏光として出射する液晶素子と、前記液晶素子から出射された前記直線偏光に位相差を与えて出射する位相差素子とを有する。

【0008】

本発明の第２の観点に係る造形方法は、
光源からの光を変調する液晶素子から出射された直線偏光に位相差を与えて、前記位相差を与えられた光を照射することにより、液状の光硬化樹脂を硬化させる工程と、
硬化した光硬化樹脂を、前記位相差を与えられた光が照射される方向に移動させる工程と、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、液晶素子が出射した直線偏光に位相差を与えるので、硬化した光硬化樹脂の密度のムラを抑制できる。
また、液晶素子が出射した直線偏光に位相差を与えるので、光利用効率を高くできる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態１に係る光造形装置の構成を示す図である。

【図2】実施形態１に係る光造形装置を示す模式図である。

【図3】実施形態１に係る液状の光硬化樹脂に照射される光の状態を示す模式図である。

【図4】実施形態１に係る三次元造形物の造形方法を示すフローチャートである。

【図5】実施形態２に係る光造形装置を示す模式図である。

【図6】変形例に係る樹脂槽を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態に係る光造形装置について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
図１～図４を参照して、本実施形態に係る光造形装置１００を説明する。光造形装置１００は、液状の光硬化樹脂ＲＬから三次元造形物Ｏｂを造形する。

【0012】

光造形装置１００は、図１、図２に示すように、樹脂槽１０と造形プレート２０と移動部３０と光源部４０と光変調部５０と制御部６０とを、筐体５内に備える。樹脂槽１０は、液状の光硬化樹脂ＲＬを保持する。造形プレート２０は、面２０ａに三次元造形物Ｏｂを造形される。移動部３０は造形プレート２０を移動させる。光源部４０は、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を出射する。光変調部５０は、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を三次元造形物Ｏｂの形状に基づくパターンに変調する。光変調部５０は、液晶素子５２と位相差素子５４とを有する。制御部６０は、光造形装置１００の各部を制御する。
本明細書では、理解を容易にするため、図２における光造形装置１００の右方向（紙面の右方向）を＋Ｘ方向、上方向（紙面の上方向）を＋Ｚ方向、＋Ｘ方向と＋Ｚ方向に垂直な方向（紙面の手前方向）を＋Ｙ方向として説明する。

【0013】

光造形装置１００の樹脂槽１０は、図２に示すように、液状の光硬化樹脂ＲＬを保持する。樹脂槽１０は、＋Ｚ方向の面が開口した箱形状の容器である。樹脂槽１０は、底部１２と壁部１４とを有する。

【0014】

樹脂槽１０の底部１２は、光源部４０から出射される液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を透過する。また、底部１２は、液状の光硬化樹脂ＲＬの硬化、すなわち液状の光硬化樹脂ＲＬに含まれるモノマー、オリゴマー等の重合を阻害する気体（例えば、酸素）を透過する。底部１２は、例えば、酸素を透過する多孔質フィルムから形成される。多孔質フィルムは、ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ：ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ：ポリエチレン）等から構成される。樹脂槽１０の壁部１４は、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を遮る。壁部１４は、樹脂、金属等から形成される。

【0015】

ここで、液状の光硬化樹脂ＲＬについて説明する。液状の光硬化樹脂ＲＬは、所定の波長の光を照射されることにより硬化する液状の樹脂である。本実施形態では、液状の光硬化樹脂ＲＬは、光源部４０から出射される光を照射されることにより、硬化する。液状の光硬化樹脂ＲＬは、モノマー、オリゴマー、重合開始剤等を含む。重合開始剤は、光源部４０から出射される光を吸収してラジカル、イオン等の活性種を発生し、モノマー、オリゴマー等に重合反応を開始させる。本実施形態では、液状の光硬化樹脂ＲＬは液状のＵＶ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）硬化型樹脂である。

【0016】

光造形装置１００の造形プレート２０は、樹脂製又は金属製の平板である。造形プレート２０は、図２に示すように、樹脂槽１０の底部１２に対して＋Ｚ側に配置されている。また、光造形装置１００の初期状態では、造形プレート２０は樹脂槽１０内に位置している（造形プレート２０の初期位置）。造形プレート２０は、移動部３０によって＋Ｚ方向と－Ｚ方向に移動される。造形プレート２０は、樹脂槽１０の底部１２に対向する面２０ａに三次元造形物Ｏｂを造形される。

【0017】

光造形装置１００の移動部３０は、造形プレート２０を＋Ｚ方向と－Ｚ方向とに移動させる。移動部３０は、アーム３２と移動機構３４とを有する。移動部３０のアーム３２は、造形プレート２０と移動機構３４とを接続する。移動部３０の移動機構３４は、アーム３２を介して、造形プレート２０を＋Ｚ方向と－Ｚ方向に移動させる。移動機構３４は、モータ、ボールネジ、スライダ等（図示せず）を備えている。

【0018】

光造形装置１００の光源部４０は、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を、液状の光硬化樹脂ＲＬ（＋Ｚ方向）に向けて出射する。本実施形態では、光源部４０は、樹脂槽１０に対して－Ｚ側に配置される。光源部４０は、図３に示すように、樹脂槽１０側に位置する上面４０ａから非偏光のＵＶ光Ｌ１を＋Ｚ方向へ出射する。光源部４０は、反射シート、ＵＶ光を出射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、拡散シート等を備えている。光源部４０から出射される非偏光のＵＶ光Ｌ１における最大の強度を有する波長は、例えば、４０５ｎｍである。

【0019】

光造形装置１００の光変調部５０は、図２に示すように、樹脂槽１０と光源部４０との間に配置される。光変調部５０は、光源部４０から出射された液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を、三次元造形物Ｏｂの形状に基づくパターンに変調して、液状の光硬化樹脂ＲＬに照射する。本実施形態では、光変調部５０は、図３に示すように、樹脂槽１０の底部１２を介して、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を円偏光又は楕円偏光の状態で光硬化樹脂ＲＬに照射する。光変調部５０は、図１、図２に示すように、液晶素子５２と位相差素子５４とを有する。

【0020】

光変調部５０の液晶素子５２は、光源部４０から出射された液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を、三次元造形物Ｏｂの形状に基づくパターンに変調する。また、液晶素子５２は、図３に示すように、変調された光Ｌ２を直線偏光として出射する。液晶素子５２は、例えば、複数の液晶セルを有しアクティブマトリクス駆動されるＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶素子である。液晶セルは、マトリクス状に配列され、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を透過又は遮蔽する。

【0021】

具体的には、液晶素子５２は、三次元造形物Ｏｂの＋Ｚ方向に垂直な断面の形状を表す断面形状データに基づいて、光源部４０から出射された液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を、三次元造形物Ｏｂの断面の形状に対応するパターンに変調する。液晶素子５２は、光源部４０から出射された液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を、三次元造形物Ｏｂの断面の形状に対応するパターンで、直線偏光として出射する。

【0022】

光変調部５０の位相差素子５４は、液晶素子５２から出射された直線偏光に位相差を与える。また、位相差素子５４は、図３に示すように、位相差を与えられた光Ｌ３を液状の光硬化樹脂ＲＬに照射する。位相差素子５４が直線偏光に位相差を与えるので、液状の光硬化樹脂ＲＬに照射される光の振動方向は、液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に対して回転する。したがって、光造形装置１００は、液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に依らずに液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させ、硬化した光硬化樹脂ＲＳの密度のムラを抑制できる。また、光造形装置１００は、重合開始剤の遷移モーメントの方向に依らずに光利用効率を高くできる。さらに、フィルムから形成されている底部１２における、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光の干渉が抑えられるので、光造形装置１００は、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を液状の光硬化樹脂ＲＬにより均一に照射できる。

【0023】

本実施形態では、位相差素子５４は、１／４波長分の位相差を与える１／４波長板であり、円偏光又は楕円偏光が液状の光硬化樹脂ＲＬに照射される。位相差素子５４は、例えば、光源部４０が出射した光のうちの最大の強度を有する波長（４０５ｎｍ）において１／４波長分の位相差を与える。

【0024】

光造形装置１００の制御部６０は、移動部３０と光源部４０と光変調部５０とを制御する。また、制御部６０は、三次元造形物Ｏｂの三次元形状を表す三次元形状データから、三次元造形物Ｏｂの＋Ｚ方向に垂直な断面の形状を表す断面形状データを生成する。＋Ｚ方向に垂直な断面の形状を表す断面形状データは、＋Ｚ方向に沿って所定の間隔で生成される。

【0025】

制御部６０は、図１に示すように、各種の処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６２と、プログラムとデータとを記憶しているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６４と、データを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６６と、各部の間の信号を入出力する入出力インタフェース６８とを備える。制御部６０の機能は、ＣＰＵ６２が、ＲＯＭ６４に記憶されたプログラムを実行することによって、実現される。入出力インタフェース６８は、ＣＰＵ６２と、移動部３０と光源部４０と光変調部５０と図示しない外部装置との信号を入出力する。

【0026】

次に、図４を参照して、三次元造形物Ｏｂの造形方法を説明する。本実施形態では、三次元造形物Ｏｂは、光造形装置１００によって、層状の硬化した光硬化樹脂ＲＳを所定の間隔で積層することにより造形される。

【0027】

図４は、三次元造形物Ｏｂの造形方法を示すフローチャートである。三次元造形物Ｏｂの造形方法は、液状の光硬化樹脂ＲＬと断面形状データとを準備する工程（ステップＳ１０）と、造形プレート２０を初期位置に配置する工程（ステップＳ２０）と、光源部４０からの光を変調する液晶素子５２から出射された直線偏光に位相差を与えて、位相差を与えたれた光Ｌ３を液状の光硬化樹脂ＲＬに照射することにより、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる工程（ステップＳ３０）と、硬化した光硬化樹脂ＲＳを、位相差を与えられた光Ｌ３が照射される方向に移動させる工程（ステップＳ４０）と、を含む。本実施形態では、ステップＳ３０とステップＳ４０は、硬化した光硬化樹脂ＲＳの層数分繰り返される。

【0028】

ステップＳ１０では、三次元造形物Ｏｂを造形するための液状の光硬化樹脂ＲＬと、三次元造形物Ｏｂの＋Ｚ方向に垂直な断面の形状を表す断面形状データとを準備する。本実施形態では、液状の光硬化樹脂ＲＬは、液状のＵＶ硬化型樹脂である。液状の光硬化樹脂ＲＬは、光造形装置１００の樹脂槽１０に保持される。断面形状データは、外部装置から入力された三次元造形物Ｏｂの三次元形状を表す三次元形状データから、＋Ｚ方向に沿って所定の間隔で、光造形装置１００の制御部６０により生成される。三次元形状データは、例えば、三次元造形物Ｏｂの三次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データである。

【0029】

ステップＳ２０では、移動部３０によって造形プレート２０を移動させて、造形プレート２０を初期位置に配置する。具体的には、造形プレート２０は、液状の光硬化樹脂ＲＬ中で、三次元造形物Ｏｂを造形される面２０ａと樹脂槽１０の底部１２との間隔が硬化した光硬化樹脂ＲＳの一層分の厚さ（所定の間隔）である位置に配置される。

【0030】

ステップＳ３０では、光源部４０からＵＶ光を出射させ、１層目の断面形状データに基づいて出射されたＵＶ光を液晶素子５２より変調して直線偏光として出射させる。そして、位相差素子５４が、液晶素子５２から出射された直線偏光に位相差を与えて、位相差を与えられた光Ｌ３を樹脂槽１０の底部１２を介して液状の光硬化樹脂ＲＬに照射する。これにより、液状の光硬化樹脂ＲＬが硬化して、１層目の硬化した光硬化樹脂ＲＳが形成される。

【0031】

本実施形態では、位相差素子５４が直線偏光に位相差を与えるので、液状の光硬化樹脂ＲＬに照射される光の振動方向は、液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に対して回転する。したがって、本実施形態の造形方法は、造形プレート２０の初期位置への移動に伴う液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に依らずに、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させ、硬化した光硬化樹脂ＲＳの密度のムラを抑制できる。また、本実施形態の造形方法は、重合開始剤の遷移モーメントの方向に依らずに光利用効率を高くできる。

【0032】

さらに、本実施形態では、樹脂槽１０の底部１２が酸素を透過する多孔質フィルムから形成されているので、硬化した光硬化樹脂ＲＳと底部１２との間に液状の光硬化樹脂ＲＬの層（重合を阻害された液状の光硬化樹脂ＲＬの層）が形成される。したがって、硬化した光硬化樹脂ＲＳが底部１２に密着することを防げる。

【0033】

ステップＳ４０では、移動部３０によって、硬化した光硬化樹脂ＲＳ（造形プレート２０）を、位相差を与えられた光Ｌ３が照射される方向（＋Ｚ方向）に硬化した光硬化樹脂ＲＳの厚さ分移動させる。これにより、硬化した光硬化樹脂ＲＳと樹脂槽１０の底部１２との間に、液状の光硬化樹脂ＲＬが流入する。

【0034】

次に、ステップＳ３０に戻り、２層目の断面形状データに基づいて、光源部４０から出射されたＵＶ光を液晶素子５２より変調して直線偏光として出射させる。そして、位相差素子５４が、液晶素子５２から出射された直線偏光に位相差を与えて、位相差を与えられた光Ｌ３を液状の光硬化樹脂ＲＬに照射する。これにより、２層目の硬化した光硬化樹脂ＲＳが形成される。前回のステップＳ３０と同様に、液状の光硬化樹脂ＲＬに照射される光の振動方向は液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に対して回転する。したがって、本実施形態の造形方法は、ステップＳ４０における造形プレート２０の移動に伴う液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に依らずに、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させ、硬化した光硬化樹脂ＲＳの密度のムラを抑制できる。また、本実施形態の造形方法は、光利用効率を高くできる。

【0035】

本実施形態では、ステップＳ３０とステップＳ４０とが交互に実施される。ステップＳ３０とステップＳ４０とが、三次元造形物Ｏｂの硬化した光硬化樹脂ＲＳの層数分繰り返されると、三次元造形物Ｏｂの造形は終了する。以上により、光造形装置１００は三次元造形物Ｏｂを造形できる。

【0036】

以上のように、光造形装置１００は、液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に対して振動方向が回転する光を、液状の光硬化樹脂ＲＬに照射するので、液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に依らずに液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させ、硬化した光硬化樹脂ＲＳの密度のムラを抑制できる。また、光造形装置１００は、重合開始剤の遷移モーメントの方向に依らずに光利用効率を高くできる。
さらに、本実施形態の三次元造形物Ｏｂの造形方法は、硬化した光硬化樹脂ＲＳの密度のムラを抑制された三次元造形物Ｏｂを製造できる。

【0037】

＜実施形態２＞
実施形態１の光造形装置１００は、樹脂槽１０の底部１２を介して、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を、液状の光硬化樹脂ＲＬに照射しているが、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光は樹脂槽１０の開口１６から照射されてもよい。

【0038】

図５を参照して、本実施形態の光造形装置１００について説明する。本実施形態の光造形装置１００は、実施形態１の光造形装置１００と同様に、樹脂槽１０と造形プレート２０と移動部３０と光源部４０と光変調部５０と制御部６０とを、備える。

【0039】

本実施形態の樹脂槽１０は、実施形態１の樹脂槽１０と同様に、液状の光硬化樹脂ＲＬを保持する。本実施形態の樹脂槽１０は、＋Ｚ方向の面が開口した箱形状の容器である。本実施形態では、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光が、樹脂槽１０の開口１６から液状の光硬化樹脂ＲＬに照射される。本実施形態の樹脂槽１０は、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を遮る樹脂、金属等から、底部１２と壁部１４とを一体に形成される。
なお、本実施形態の液状の光硬化樹脂ＲＬは、実施形態１と同様に、液状のＵＶ硬化型樹脂である。

【0040】

本実施形態の造形プレート２０は、実施形態１の造形プレート２０と同様に、樹脂製又は金属製の平板である。また、本実施形態の造形プレート２０は樹脂槽１０内に位置している。造形プレート２０は、移動部３０によって＋Ｚ方向と－Ｚ方向に移動される。本実施形態の造形プレート２０は、図５に示すように、樹脂槽１０の底部１２と反対側の面２０ｂに三次元造形物Ｏｂを造形される。

【0041】

本実施形態の移動部３０は、実施形態１の移動部３０と同様に、造形プレート２０を＋Ｚ方向と－Ｚ方向とに移動させる。本実施形態の移動部３０の構成は、実施形態１の移動部３０と同様である。

【0042】

本実施形態の光源部４０は、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を、液状の光硬化樹脂ＲＬ（－Ｚ方向）に向けて出射する。本実施形態では、光源部４０は樹脂槽１０に対して＋Ｚ側に配置される。光源部４０は、樹脂槽１０側に位置する下面４０ｂから非偏光のＵＶ光Ｌ１を－Ｚ方向へ出射する。
本実施形態の光源部４０のその他の構成は、実施形態１の光源部４０と同様である。

【0043】

本実施形態の光変調部５０は、実施形態１の光変調部５０と同様に、樹脂槽１０と光源部４０との間に配置される。光変調部５０の構成は、位相差を与えられた光Ｌ３が樹脂槽１０の開口１６から液状の光硬化樹脂ＲＬに照射することを除き、実施形態１の光変調部５０と同様である。本実施形態においても、液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に対して振動方向が回転する光が、液状の光硬化樹脂ＲＬに照射される。したがって、本実施形態の光造形装置１００は、液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に依らずに液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させ、硬化した光硬化樹脂ＲＳの密度のムラを抑制できる。また、本実施形態の光造形装置１００は、重合開始剤の遷移モーメントの方向に依らずに光利用効率を高くできる。

【0044】

本実施形態の制御部６０は、実施形態１の制御部６０と同様に、移動部３０と光源部４０と光変調部５０とを制御する。また、本実施形態の制御部６０は、三次元造形物Ｏｂの三次元形状を表す三次元形状データから、三次元造形物Ｏｂの＋Ｚ方向に垂直な断面の形状を表す断面形状データを生成する。本実施形態の制御部６０の構成は、断面形状データを－Ｚ方向に沿って所定の間隔で生成することを除き、実施形態１の制御部６０と同様である。

【0045】

次に、図４を参照して、本実施形態の三次元造形物Ｏｂの造形方法を説明する。本実施形態の三次元造形物Ｏｂの造形方法は、実施形態１の造形方法と同様に、液状の光硬化樹脂ＲＬと断面形状データとを準備する工程（ステップＳ１０）と、造形プレート２０を初期位置に配置する工程（ステップＳ２０）と、光源部４０からの光を変調する液晶素子５２から出射された直線偏光に位相差を与えて、位相差を与えたれた光Ｌ３を液状の光硬化樹脂ＲＬに照射することにより、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる工程（ステップＳ３０）と、硬化した光硬化樹脂ＲＳを、位相差を与えられた光Ｌ３が照射される方向に移動させる工程（ステップＳ４０）と、を含む。ステップＳ３０とステップＳ４０は、硬化した光硬化樹脂ＲＳの層数分繰り返される。

【0046】

ステップＳ１０では、実施形態１のステップＳ１０と同様に、三次元造形物Ｏｂを造形するための液状の光硬化樹脂ＲＬと三次元造形物Ｏｂの＋Ｚ方向に垂直な断面の形状を表す断面形状データとを準備する。本実施形態では、断面形状データが、外部装置から入力された三次元造形物Ｏｂの三次元形状を表す三次元形状データから、－Ｚ方向に沿って所定の間隔で、光造形装置１００の制御部６０により生成される。その他は、実施形態１のステップＳ１０と同様である。

【0047】

ステップＳ２０では、実施形態１のステップＳ１０と同様に、移動部３０によって造形プレート２０を移動させて、造形プレート２０を初期位置に配置する。具体的には、造形プレート２０は、液状の光硬化樹脂ＲＬ中で、三次元造形物Ｏｂを造形される面２０ｂと液状の光硬化樹脂ＲＬの液面との間隔が硬化した光硬化樹脂ＲＳの一層分の厚さである位置に配置される。

【0048】

ステップＳ３０では、光源部４０からＵＶ光を出射させ、１層目の断面形状データに基づいて出射されたＵＶ光を液晶素子５２より変調して直線偏光として出射させる。そして、位相差素子５４が、液晶素子５２から出射された直線偏光に位相差を与えて、位相差を与えられた光Ｌ３を樹脂槽１０の開口１６から液状の光硬化樹脂ＲＬに照射する。これにより、１層目の硬化した光硬化樹脂ＲＳが形成される。実施形態１のステップＳ３０と同様に、液状の光硬化樹脂ＲＬに照射される光の振動方向は液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に対して回転する。したがって、本実施形態の造形方法は、造形プレート２０の初期位置への移動に伴う液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に依らずに、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させ、硬化した光硬化樹脂ＲＳの密度のムラを抑制できる。また、本実施形態の造形方法は、光利用効率を高くできる。

【0049】

ステップＳ４０では、移動部３０によって、硬化した光硬化樹脂ＲＳ（造形プレート２０）を、位相差を与えられた光Ｌ３が照射される方向（－Ｚ方向）に硬化した光硬化樹脂ＲＳの厚さ分移動させる。これにより、硬化した光硬化樹脂ＲＳの上に液状の光硬化樹脂ＲＬが流入する。

【0050】

ステップＳ３０に戻り、実施形態１と同様に、２層目の断面形状データに基づいて２層目の硬化した光硬化樹脂ＲＳを形成する。本工程においても、液状の光硬化樹脂ＲＬに照射される光の振動方向は液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に対して回転する。したがって、本実施形態の造形方法は、ステップＳ４０における造形プレート２０の移動に伴う液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に依らずに、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させ、硬化した光硬化樹脂ＲＳの密度のムラを抑制できる。また、本実施形態の造形方法は、光利用効率を高くできる。

【0051】

本実施形態においても、ステップＳ３０とステップＳ４０とが交互に実施される。ステップＳ３０とステップＳ４０とが、三次元造形物Ｏｂの硬化した光硬化樹脂ＲＳの層数分繰り返されると、三次元造形物Ｏｂの造形は終了する。以上により、光造形装置１００は三次元造形物Ｏｂを造形できる。

【0052】

以上のように、本実施形態の光造形装置１００は、液状の光硬化樹脂ＲＬの流れの方向に依らずに液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させ、硬化した光硬化樹脂ＲＳの密度のムラを抑制できる。また、光造形装置１００は、重合開始剤の遷移モーメントの方向に依らずに光利用効率を高くできる。さらに、本実施形態の三次元造形物Ｏｂの造形方法は、硬化した光硬化樹脂ＲＳの密度のムラを抑制された三次元造形物Ｏｂを製造できる。

【0053】

＜変形例＞
以上、実施形態を説明したが、本発明は、要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0054】

例えば、実施形態１の樹脂槽１０の底部１２は多孔質フィルムから形成されている。実施形態１の樹脂槽１０の底部１２は、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を透過させるガラス、樹脂等から形成されてもよい。また、ガラス、樹脂等から形成された底部１２は剥離処理（例えば、シリコンコーティング処理）を施されてもよい。これにより、底部１２と硬化した光硬化樹脂ＲＳとの密着を防ぐことができる。

【0055】

さらに、実施形態１の樹脂槽１０は、図６に示すように、透過部１８を底部１２に有してもよい。この場合、底部１２と壁部１４は、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を遮る樹脂、金属等から一体に形成される。透過部１８は、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を透過させる部材から形成される。位相差を与えられた光Ｌ３は、透過部１８を介して液状の光硬化樹脂ＲＬに照射される。

【0056】

液状の光硬化樹脂ＲＬはＵＶ硬化型樹脂に限られない。液状の光硬化樹脂ＲＬは、例えば、可視光を照射されることにより硬化する液状の樹脂であってもよい。また、液状の光硬化樹脂ＲＬは、重合禁止剤、金属微粒子、顔料等を含んでもよい。

【0057】

光源部４０から出射される光はＵＶ光に限られない。光源部４０は液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を出射する。光源部４０は、液状の光硬化樹脂ＲＬに含まれる重合開始剤が活性種を発生させる波長に応じて、可視光を出射してもよい。
また、光源部４０は、ＬＥＤに代えてランプを備えてもよい。さらに、光源部４０は、出射される液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を平行光とするコリメータを備えることが、造形精度を向上させる観点から好ましい。

【0058】

液晶素子５２はＴＮ型液晶素子に限られない。液晶素子５２は、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型液晶素子、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ Ｆｉｅｌｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型液晶素子等であってもよい。また、液晶素子５２は、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光の透過と遮蔽だけでなく、透過させる液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光の光量を変調してもよい。

【0059】

位相差素子５４は液晶素子５２に密着していることが好ましい。例えば、位相差素子５４が液晶素子５２の出射側の偏光層に積層され、位相差素子５４と液晶素子が一体に形成されてもよい。これらにより、光利用効率を向上させることができる。また、液晶素子５２から出射される光の拡がりを抑制できる。位相差素子５４が与える位相差は、液状の光硬化樹脂ＲＬに照射される光の強度をより均一にする観点から、光源部４０が出射した光のうちの最大の強度を有する波長において、１／４波長分プラスマイナス１０％以下が好ましい。

【0060】

さらに、実施形態１の光造形装置１００では、位相差素子５４は樹脂槽１０の底部１２に密着していることが好ましい。

【0061】

実施形態１、２では、光造形装置１００は、層状の硬化した光硬化樹脂ＲＳを順次に積層して三次元造形物Ｏｂを造形している。光造形装置１００は、造形プレート２０を連続的に移動しつつ、光変調部５０によって、液状の光硬化樹脂ＲＬを硬化させる光を液状の光硬化樹脂ＲＬに連続的に照射して、三次元造形物Ｏｂを連続的に造形してもよい。

【0062】

以上、好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。

【符号の説明】

【0063】

５ 筐体、１０ 樹脂槽、１２ 底部、１４ 壁部、１６ 開口、１８ 透過部、２０ 造形プレート、２０ａ，２０ｂ 面、３０ 移動部、３２ アーム、３４ 移動機構、４０ 光源部、４０ａ 上面、４０ｂ 下面、５０ 光変調部、５２ 液晶素子、５４ 位相差素子、６０ 制御部、６２ ＣＰＵ、６４ ＲＯＭ、６６ ＲＡＭ、６８ 入出力インタフェース、１００ 光造形装置、ＲＬ 液状の光硬化樹脂、ＲＳ 硬化した光硬化樹脂、Ｏｂ 三次元造形物、Ｌ１ ＵＶ光、Ｌ２ 変調された光、Ｌ３ 位相差を与えられた光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】