(57)【要約】【課題】３Ｄ印刷に要する時間を効果的に短縮し、３Ｄ印刷の効率を向上できる持上げパラメータを動的に調整する方法を提供する。【解決手段】持上げパラメータを動的に調整する方法は、光造形３Ｄプリンタに用いられ、各層のスライスソリッドモデルの印刷が完了した後に、当該層のスライスソリッドモデルの印刷面積と、対応する持上げパラメータとを取得し、持上げパラメータに基づいて、成形槽から当該層のスライスソリッドモデルを剥離させるために、持上げパラメータに対応する、光硬化性材料の埋戻し時間以上である持続時間をかけて、成形ステージを持上げる。【選択図】図７
2020040386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光造形３Ｄプリンタに用いられる持上げパラメータを動的に調整する方法であって、
前記光造形３Ｄプリンタは、光源モジュールと、成形ステージと、光硬化性材料を装填するための成形槽と、昇降モジュールとを含み、前記成形槽の底部に透光性の離型フィルムが敷設され、
前記持上げパラメータを動的に調整する方法は、
（ａ）多層の印刷データのうちの１層の印刷データを順次選択するステップと、
（ｂ）前記成形ステージの成形面と前記離型フィルムとの距離を所定層高さにするように前記昇降モジュールを制御するステップと、
（ｃ）選択された前記１層の印刷データに基づいて、前記離型フィルムに向かって照射するように前記光源モジュールを制御して、前記成形面に１層のスライスソリッドモデルを印刷するステップと、
（ｄ）前記１層のスライスソリッドモデルの印刷面積を取得するステップと、
（ｅ）前記印刷面積に対応する持上げパラメータを取得するステップと、
（ｆ）前記持上げパラメータに基づいて、前記成形槽から前記１層のスライスソリッドモデルを剥離させるために、前記持上げパラメータに対応する、前記光硬化性材料の埋戻し時間以上である持続時間をかけて、前記成形ステージを持上げるように前記昇降モジュールを制御するステップと、
（ｇ）全ての前記スライスソリッドモデルの印刷を完成させて３Ｄソリッドモデルをなすように積み重ねるまで、前記ステップ（ａ）〜前記ステップ（ｆ）を繰り返して実行するステップと、含むことを特徴とする持上げパラメータを動的に調整する方法。
【請求項２】
異なる前記持上げパラメータに基づく前記成形ステージを持上げるのにかかる前記持続時間が異なり、各前記持続時間は、前記光硬化性材料が対応する前記印刷面積を埋め戻すのに必要な前記埋戻し時間以上であることを特徴とする請求項１に記載の持上げパラメータを動的に調整する方法。
【請求項３】
前記持続時間は、前記成形面と前記離型フィルムとの間の距離を前記所定層高さ以上にするように前記成形ステージを持上げるのにかかる時間であることを特徴とする請求項１に記載の持上げパラメータを動的に調整する方法。
【請求項４】
各層の前記印刷データが２Ｄ画像であり、
前記ステップ（ｄ）は、
（ｄ１）前記１層の印刷データの印刷領域の複数の画素の数量を計算して前記印刷面積とするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の持上げパラメータを動的に調整する方法。
【請求項５】
各前記持上げパラメータは、対応する各前記印刷面積にそれぞれ比例する持上げ高さを含み、
前記ステップ（ｆ）において、前記成形ステージを前記持上げ高さに持上げるように昇降モジュールを制御することを特徴とする請求項１に記載の持上げパラメータを動的に調整する方法。
【請求項６】
（ｈ１）補充条件が満たされたときに、前記成形槽内の前記光硬化性材料から前記成形面を離脱させるために、前記成形ステージを補充高さに持上げるように前記昇降モジュールを制御するステップと、
（ｈ２）前記成形槽に新たな前記光硬化性材料を注入するように前記光造形３Ｄプリンタの材料供給モジュールを制御するステップと、
（ｈ３）新たな前記光硬化性材料を注入する間に、前記成形槽内の前記光硬化性材料を流動させるために、前記成形槽を移動させるように前記光造形３Ｄプリンタの移動モジュールを制御するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の持上げパラメータを動的に調整する方法。
【請求項７】
（ｉ）全ての前記スライスソリッドモデルの印刷が完了したときに、前記成形ステージを、全ての前記持上げ高さより大きい完了高さに持上げるように、昇降モジュールを制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の持上げパラメータを動的に調整する方法。
【請求項８】
各前記持上げパラメータは、持上げ高さと、待ち時間とを含み、各前記持上げ高さ又は待ち時間は、対応する各前記印刷面積に比例し、
前記ステップ（ｆ）において、前記昇降モジュールを制御して前記成形ステージを前記持上げ高さに持上げ、前記待ち時間を待つことを特徴とする請求項１に記載の持上げパラメータを動的に調整する方法。
【請求項９】
各前記持上げパラメータは、同じ前記持上げ高さと、異なる前記待ち時間とを含むことを特徴とする請求項８に記載の持上げパラメータを動的に調整する方法。
【請求項１０】
各前記持上げパラメータは、持上げ高さと、持上げ速度とを含み、各前記持上げ速度は、対応する各前記印刷面積に反比例し、
前記ステップ（ｅ）において、前記持上げ速度で前記成形ステージを前記持上げ高さに持上げるように前記昇降モジュールを制御することを特徴とする請求項１に記載の持上げパラメータを動的に調整する方法。
【請求項１１】
前記ステップ（ｅ）において、前記印刷面積に基づいて、複数の前記印刷面積と複数の前記持上げパラメータとの対応関係を記録するルックアップテーブルを参照して、前記持上げパラメータを取得することを特徴とする請求項１に記載の持上げパラメータを動的に調整する方法。
【請求項１２】
前記離型フィルムの材質は、透光性シリコーン又はテフロンであり、前記成形面は、前記成形ステージの盤面又は印刷された前記スライスソリッドモデルの最上層の頂面であることを特徴とする請求項１に記載の持上げパラメータを動的に調整する方法。
【請求項１３】
各層の前記印刷データが２Ｄ画像であり、
前記ステップ（ｃ）において、前記１層の印刷データの複数の画素の画素値に基づいて、１層の前記スライスソリッドモデルを印刷するために、前記成形ステージの前記複数の画素に対応する複数の位置にそれぞれ向かって照射するように前記光源モジュールを制御することを特徴とする請求項１に記載の持上げパラメータを動的に調整する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄ印刷に関し、特に、３Ｄ印刷過程において持上げパラメータを動的に調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の光造形３Ｄプリンタは、光照射によって光硬化性材料を３Ｄソリッドモデルに硬化させることができる。具体的に、光造形３Ｄプリンタは、成形ステージと、成形槽と、光源モジュールとを含む。成形槽は、流体の光硬化性材料を装填するために用いられ、底部に離型フィルムが敷設される。離型フィルムは、表面が比較的に滑らかなので、硬化した光硬化性材料（即ちスライスソリッドモデル）が成形槽に付着するのを軽減して、印刷不良を引き起こすことを回避することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
硬化された光硬化性材料が粘性を有して離型フィルムに付着するので、光造形３Ｄプリンタは、現在層のスライスソリッドモデルを成形槽の底部から引き離すために、スライスソリッドモデルの各層の印刷が完了するたびに、成形ステージを指定高さまで持上げる必要がある。また、上記光硬化性材料の離型フィルムに付着する付着力がスライスソリッドモデルの面積に比例するため、既存の光造形３Ｄプリンタは、全ての面積のスライスソリッドモデルを円滑に引き離し、成形槽内の光硬化性材料を埋戻すのに十分な時間を与えるためには、上述した指定高さを非常に高い高さに設定する。そのため、既存の光造形３Ｄプリンタは、現在層のスライスソリッドモデルの面積の大きさ（面積が小さい場合、比較的な低い指定高さだけでスライスソリッドモデルを引き離し、埋戻しに十分な時間を与えることができる。逆も同様である）にかかわらず、成形ステージを非常に高い指定高さまで持上げる必要があり、３Ｄ印刷に必要な時間を大幅に増やすことになる。
【０００４】
以上に鑑みて、既存の光造形３Ｄ印刷技術の上記問題点を効果的に解決できる方法が求められている。
【０００５】
そこで、本発明は、現在層のスライスソリッドモデルの印刷面積に応じて成形ステージの持上げ高さを動的に調整可能な持上げパラメータを動的に調整する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、光造形３Ｄプリンタに用いられる持上げパラメータを動的に調整する方法であって、光造形３Ｄプリンタは、光源モジュールと、成形ステージと、光硬化性材料を装填するための成形槽と、昇降モジュールとを含み、成形槽の底部に透光性の離型フィルムが敷設され、持上げパラメータを動的に調整する方法は、多層の印刷データのうちの１層の印刷データを順次選択するステップと、成形ステージの成形面と離型フィルムとの距離を所定層高さにするように昇降モジュールを制御するステップと、選択された１層の印刷データに基づいて、離型フィルムに向かって照射するように光源モジュールを制御して、成形面に１層のスライスソリッドモデルを印刷するステップと、現在層のスライスソリッドモデルの印刷面積を取得するステップと、印刷面積に対応する持上げパラメータを取得するステップと、持上げパラメータに基づいて、成形槽から１層のスライスソリッドモデルを剥離させるために、持上げパラメータに対応する、光硬化性材料の埋戻し時間以上である持続時間をかけて、成形ステージを持上げるように昇降モジュールを制御するステップと、全てのスライスソリッドモデルの印刷を完成させて３Ｄソリッドモデルをなすように積み重ねるまで、上記のステップを繰り返して実行するステップと、含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、３Ｄ印刷に要する時間を効果的に短縮することができ、３Ｄ印刷の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】従来の光造形３Ｄ印刷を示す第１の概略図である。
【図１Ｂ】従来の光造形３Ｄ印刷を示す第２の概略図である。
【図１Ｃ】従来の光造形３Ｄ印刷を示す第３の概略図である。
【図１Ｄ】従来の光造形３Ｄ印刷を示す第４の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄプリンタを示す構造図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタの外観を示す概略図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係る動的高さモードを示す第１の概略図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に係る動的高さモードを示す第２の概略図である。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態に係る動的高さモードを示す第３の概略図である。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態に係る動的高さモードを示す第４の概略図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に係る動的待ち時間モードを示す第１の概略図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に係る動的待ち時間モードを示す第２の概略図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る動的速度モードを示す第１の概略図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る動的速度モードを示す第２の概略図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る持上げパラメータを動的に調整する方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る持上げパラメータを動的に調整する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の目的、実施方式及び効果をより理解するために、具体的な実施形態と添付の図面を組み合わせて本発明に係る技術内容を詳細に説明するが、本発明の特許請求の範囲は限定されない。
【００１０】
図１Ａ〜図１Ｄを併せて参照する。図１Ａは、従来の光造形３Ｄ印刷を示す第１の概略図である。図１Ｂは、従来の光造形３Ｄ印刷を示す第２の概略図である。図１Ｃは、従来の光造形３Ｄ印刷を示す第３の概略図である。図１Ｄは、従来の光造形３Ｄ印刷を示す第４の概略図である。図１Ａ〜図１Ｄは、本発明が解決しようとする技術課題をより詳しく説明するための図である。
【００１１】
図１Ａに示すように、一般的に、光造形３Ｄプリンタ１（上照射タイプの光造形３Ｄプリンタを例とする）は、成形槽１０と、光源モジュール１１と、成形ステージ１２とを含む。成形槽１０は、底部に透光性の離型フィルム１３が敷設され、光硬化性材料１４を装填している。
【００１２】
図１Ｂに示すように、光造形３Ｄプリンタ１は、成形ステージ１２を降下させて光硬化性材料１４に接触させ、成形ステージ１２の盤面と離型フィルム１３との間隔を所定層高さｔ１にする。そして、光造形３Ｄプリンタ１は、成形ステージ１２と離型フィルム１３との間の光硬化性材料１４を照射して１層目のスライスソリッドモデル１５（面積が比較的に大きい）に硬化させるように光源モジュール１１を制御する。
【００１３】
次に、図１Ｃに示すように、光造形３Ｄプリンタ１は、印刷された１層目のスライスソリッドモデル１５を離型フィルム１３から離脱させるために、成形ステージ１２を所定の持上げ高さｈ１持上げるように制御する。また、成形ステージ１２を持上げる間（例えば、３秒間）、光硬化性材料１４が自然流動により、１層目のスライスソリッドモデル１５が移動する前に占められた比較的大きい空間を補填する（例えば、埋戻し時間が３秒である）。
【００１４】
次に、図１Ｄに示すように、光造形３Ｄプリンタ１は、２層目のスライスソリッドモデル１６（面積が比較的に小さい）を硬化させた後、依然として成形ステージ１２を所定の持上げ高さｈ１持上げるように制御して、２層目のスライスソリッドモデル１６を離型フィルム１３から離脱させる。また、成形ステージ１２を持上げる間（例えば、３秒間）、光硬化性材料１４が自然流動により、２層目のスライスソリッドモデル１６が移動する前に占められた比較的小さい空間を補填する（例えば、埋戻し時間が１秒である）。
【００１５】
上述したように、２層目のスライスソリッドモデル１６は、面積が比較的に小さいため、占められた空間も比較的に小さく（埋戻し時間が短い）、離型フィルム１３との付着力が小さい。光造形３Ｄプリンタ１が成形ステージ１２を持上げ高さｈ１持上げることは、３Ｄ印刷に要する時間を増やすことになる。
【００１６】
例えば、埋戻し時間が１秒の場合、成形ステージ１２を持上げ高さｈ１持上げるのに３秒かかるので、この層の印刷は、成形ステージ１２の持上げを待つのに２秒の時間を無駄にすることになる。
【００１７】
従って、既存の光造形３Ｄ印刷技術は、スライスソリッドモデルの面積の大きさを考慮せず、成形ステージ１２を一定の高さである持上げ高さｈ１（即ち、成形ステージ１２を制御するための持上げパラメータが変化しない）持上げるように制御することは、３Ｄ印刷に要する時間を大幅に増加させる。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄプリンタを示す構造図である。光造形３Ｄプリンタ２は、光源モジュール２１と、成形槽２３と、成形ステージ２４と、昇降モジュール２７と、これらに電気的に接続された制御モジュール２０とを主に含む。
【００１９】
制御モジュール２０は、光造形３Ｄ印刷を実行するように光造形３Ｄプリンタ２を制御するために用いられる。光源モジュール２１は、成形ステージ２４に向けて光ビームを射出するように構成され（光源モジュール２１は、点光源、線光源又は面光源であってもよい）、成形槽２３及び成形ステージ２４における指定された印刷位置に光ビームを照射することで、光路中の光硬化性材料（図４Ａに示す印刷位置は、成形ステージ２４と離型フィルム４０との間の光硬化性材料４１であり、図４Ｃに示す印刷位置は、１層目のスライスソリッドモデル４２と離型フィルム４０との間の光硬化性材料４１である）を硬化させる。
【００２０】
成形槽２３は、流体である光硬化性材料４１（例えば、ＵＶ硬化樹脂（ＵＶ  ｃｕｒａｂｌｅ  ｒｅｓｉｎ））を装填するためのものである。一実施形態において、光造形３Ｄプリンタ２が上照射タイプの３Ｄプリンタである場合（図３に示す）、成形槽２３のボトムシェルは透光性材料で構成され、槽体の内側の底部に透光性の離型フィルムが敷設される（図４Ａ〜図６Ｂに示す離型フィルム４０のように、材質がテフロン（登録商標）又は透光性シリコーンであってもよい）。これにより、光源モジュール２１から射出された光ビームは、成形槽２３の底面及び離型フィルム４０を貫通して成形槽２３内の光硬化性材料４１を照射することができる。
【００２１】
成形ステージ２４は、印刷された３Ｄソリッドモデルを載置するように用いられる。昇降モジュール２７は、成形ステージ２４に接続される。昇降モジュール２７は、成形ステージ２４を所定の軸方向（例えば、Ｚ軸）に沿って移動させように制御モジュール２０によって制御される。
【００２２】
一実施形態において、光造形３Ｄプリンタ２は、制御モジュール２０に電気的に接続された移動モジュール２２をさらに含む。移動モジュール２２は、成形槽２３に接続され、成形槽２３を移動させる（水平移動又は回転、或いはその両方）ように制御モジュール２０によって制御されることにより、成形槽２３に装填された光硬化性材料４１を揺らして流動させる。
【００２３】
一実施形態において、成形槽２３は、四角形、円形又は他の任意形状であってもよい。一実施形態において、移動モジュール２２は、成形槽２３を水平方向（例えばＸ−Ｙ平面の任意の方向）に往復移動させ、例えば、Ｘ軸に沿って１５ｃｍに往復移動させてもよいが、これに限定されない。
【００２４】
一実施形態において、移動モジュール２２は、成形槽２３を水平方向（例えば、Ｘ−Ｙ平面の任意の方向）に回転させ、例えば、１８０°時計回り、反時計回り、又は時計回り及び反時計回りに回転させてもよい。
【００２５】
一実施形態において、光造形３Ｄプリンタ２は、制御モジュール２０に電気的に接続された接続モジュール２５（例えば、ＵＳＢモジュール、ＰＣＩバスモジュール、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）モジュールやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール）をさらに含む。接続モジュール２５は、コンピュータ装置３に接続し、コンピュータ装置３から印刷データを受信するために用いられる。一実施形態において、コンピュータ装置３は、スライスソフトウェア３０を記憶し、スライスソフトウェア３０を実行して３Ｄモデルデータに対してスライス処理を行って、多層の印刷データ（例えば、複数枚の２Ｄ画像）を取得し、接続モジュール２５に印刷データを送信して３Ｄ印刷を行う。
【００２６】
一実施形態において、光造形３Ｄプリンタ２は、制御モジュール２０に電気的に接続された材料供給モジュール２６をさらに含む。材料供給モジュール２６は、流体である光硬化性材料４１を貯蔵し、成形槽２３に所定体積の光硬化性材料４１を（所定流速で）注入するように制御モジュール２０によって制御される。
【００２７】
一実施形態において、光造形３Ｄプリンタ２は、制御モジュール２０に電気的に接続されたマンマシンインタフェース２８（例えば、ボタン、モニター、インジケータ、ブザー、又はこれらの任意の組み合わせ）をさらに含む。マンマシンインタフェース２８は、ユーザの操作を受け入れて印刷関連情報を出力するために用いられる。
【００２８】
一実施形態において、光造形３Ｄプリンタ２は、制御モジュール２０に電気的に接続された記憶モジュール２９をさらに含む。記憶モジュール２９は、印刷データ等のデータを格納するために用いられる。
【００２９】
一実施形態において、記憶モジュール２９は、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体を含む。コンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体には、光造形３Ｄプリンタ２のファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）等の印刷ソフトウェア２９０やオペレーティングシステムが格納される。印刷ソフトウェア２９０には、コンピュータ実行可能なコードが記録される。制御モジュール２０は、印刷ソフトウェア２９０を実行した後、本発明の各実施形態の持上げパラメータを動的に調整する方法の各ステップを実行するように、光造形３Ｄプリンタ２を制御することができる。
【００３０】
図３〜図４Ｄ及び図７を併せて参照する。図３は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタの外観を示す概略図である。図４Ａは、本発明の一実施形態に係る動的高さモードを示す第１の概略図である。図４Ｂは、本発明の一実施形態に係る動的高さモードを示す第２の概略図である。図４Ｃは、本発明の一実施形態に係る動的高さモードを示す第３の概略図である。図４Ｄは、本発明の一実施形態に係る動的高さモードを示す第４の概略図である。図７は、本発明の第１の実施形態に係る持上げパラメータを動的に調整する方法を示すフローチャートである。
【００３１】
本発明の各実施形態の持上げパラメータを動的に調整する方法は、図に示す光造形３Ｄプリンタ２のいずれかにより実現することができる。本実施形態の持上げパラメータを動的に調整する方法は、以下のステップを含む。
【００３２】
ステップＳ１０：光造形３Ｄプリンタ２の制御モジュール２０は、多層の印刷データのうちの１層（例えば、１層目の印刷データ）の印刷データを順次選択する。
【００３３】
一実施形態において、多層の印刷データは複数枚の２Ｄ画像を含み、各２Ｄ画像は、一群の層数値にそれぞれ対応し、対応する層のスライスソリッドモデルの形状を記述するために用いられる。
【００３４】
ステップＳ１１：制御モジュール２０は、成形ステージ２４の成形面と成形槽２３の底部（例えば、離型フィルム４０の中心）との間の垂直距離を所定層高さｔ２（図４Ａに示す）にするように、昇降モジュール２７を介して成形ステージ２４を移動させる。一実施形態において、所定層高さｔ２は、０．１ｍｍ以下（例えば、０．１ｍｍ又は０．０５ｍｍ）である。
【００３５】
一実施形態において、離型フィルム４０の材質が透光性シリコーン又はテフロンである。
【００３６】
一実施形態において、成形面は、成形ステージ２４の盤面又は印刷されたスライスソリッドモデルの最上層の頂面である。例えば、１層目のスライスソリッドモデルを印刷する場合、成形面が成形ステージ２４の盤面であり、２層目以上のスライスソリッドモデルを印刷する場合、成形面が前層のスライスソリッドモデルの頂面である。
【００３７】
ステップＳ１２：制御モジュール２０は、選択された１層の印刷データに基づいて、成形面に向かって照射するように光源モジュール２１を制御することにより、１層のスライスソリッドモデルを印刷する。
【００３８】
一実施形態において、各層の印刷データは２Ｄ画像であり、制御モジュール２０は、選択された１層の印刷データにおける複数の画素の画素値に基づいて、成形面の複数の画素に対応する位置にそれぞれ向かって照射するように光源モジュール２１を制御することで、１層のスライスソリッドモデル（図４Ａに示す１層目のスライスソリッドモデル４２）を印刷する。
【００３９】
ステップＳ１３：制御モジュール２０は、例えば、全てのスライスソリッドモデルが印刷され、３Ｄソリッドモデルに積み重ねられたか否かを判定して、３Ｄ印刷が完了したか否かを判定する。
【００４０】
制御モジュール２０は、いずれかの層のスライスソリッドモデルが印刷されていない（即ち、３Ｄ印刷が完了していない）と判定した場合、ステップＳ１４を実行する。そうでなければ、制御モジュール２０は、印刷を終了する。
【００４１】
ステップＳ１４：制御モジュール２０は、ステップＳ１２で印刷された現在層のスライスソリッドモデルの印刷面積を取得する。
【００４２】
一実施形態において、制御モジュール２０は、選択された１層の印刷データ（例えば、１層目の印刷データ）に基づいて、現在層のスライスソリッドモデルの印刷面積を計算してもおよい。
【００４３】
ステップＳ１５：制御モジュール２０は、現在層のスライスソリッドモデルの印刷面積に対応する持上げパラメータを取得する。持上げパラメータは、昇降モジュール２７を制御するために用いられ、例えば、昇降モジュール２７を持上げる高さ及び／又は速度、或いは、昇降モジュール２７の昇降を停止する時間を制御する。一実施形態において、記憶モジュール２９は、異なる印刷面積と異なる持上げパラメータとの対応関係を記録する。
【００４４】
一実施形態において、上述した対応関係は、ルックアップテーブルの形式で記憶モジュール２９に格納される。制御モジュール２０は、ルックアップテーブルを参照することにより、対応する持上げパラメータを取得する。
【００４５】
一実施形態において、上述した対応関係は、複数の面積範囲と複数の持上げパラメータとの対応関係を記録するものである。制御モジュール２０は、印刷面積が入る面積範囲を判断し、この面積範囲に基づいて対応する持上げパラメータを参照する。
【００４６】
ステップＳ１６：制御モジュール２０は、持上げパラメータに基づいて、成形槽２３から現在層のスライスソリッドモデルを剥離させる（例えば、１層目のスライスソリッドモデル４２を剥離させる）ために、持上げパラメータに対応する持続時間をかけて、成形ステージ２４を持上げるように昇降モジュール２７を制御する。その持続時間は、光硬化性材料４１の埋戻し時間以上である。
【００４７】
一実施形態において、上述持続時間は、成形面と離型フィルム４０との間の距離を上述した所定層高さｔ２以上にするように、成形ステージ２４を持上げる連続時間長さである。
【００４８】
実施形態において、制御モジュール２０は、異なる持上げパラメータに基づいて昇降モジュール２７を制御して成形ステージ２４を持上げるのにかかる持続時間が異なる。また、各持続時間は、光硬化性材料４１が対応する印刷面積を埋め戻すのに必要な埋戻し時間以上である。具体的に、制御モジュール２０は、異なる持上げパラメータに基づいて昇降モジュール２７を持上げる高さ、速度又は時間を制御することにより、持続時間を制御することができる。
【００４９】
上述した埋戻し時間は、光硬化性材料４１が流動により現在層スライスソリッドモデルによって占められた空間（埋戻し空間）を完全に補填するのに要する時間である。また、埋戻し時間は、現在層のスライスソリッドモデルの印刷面積に比例する。
【００５０】
なお、印刷面積が大きいほど、必要な埋戻し時間が長くなる。本発明は、異なる持上げパラメータを選択して昇降モジュール２７を制御することにより、成形面を埋戻し空間より低くせず、この状態をより長い持続時間を維持することができる。印刷面積が小さいほど、必要な埋戻し時間が短くなる。本発明は、異なる持上げパラメータを選択して昇降モジュール２７を制御することにより、成形面を埋戻し空間より低くせず、この状態をより短い持続時間を維持することができる。
【００５１】
一実施形態において、図４Ｂに示すように、上述した各持上げパラメータは、持上げ高さを含み、各持上げ高さは、対応する１層のスライスソリッドモデルの印刷面積に比例する。制御モジュール２０は、成形ステージ２４を対応する持上げ高さに持上げるように昇降モジュール２７を制御する。また、成形ステージ２４の成形面がｔ２の高さ位置からｈ２上昇してｈ２−ｔ２降下する（即ち、上昇してから降下することにより、現在層のスライスソリッドモデルの頂面（即ち、次層の成形面）と離型フィルム４０との距離を所定層高さｔ２にする）のに要する時間は、埋戻し時間よりも長い。これにより、光硬化性材料４１は、流動により１層目のスライスソリッドモデル４２の移動によって解放された空間（即ち、１層目のスライスソリッドモデル４２が図４Ａに占める空間）を補填するのに十分な時間を有する。
【００５２】
次に、制御モジュール２０は、次層のスライスソリッドモデルを印刷するように、ステップＳ１０〜Ｓ１３を再度実行する。
【００５３】
例えば、制御モジュール２０は、２層目の印刷データを選択し（ステップＳ１０）、成形面（即ち、１層目のスライスソリッドモデル４２の頂面）と成形槽２３の底部との距離を所定層高さｔ２にし（図４Ｃに示すステップＳ１１）、２層目の印刷データに基づいて、１層目のスライスソリッドモデル４２の頂面に向かって照射を行うように光源モジュール２１を制御して（ステップＳ１２）、１層目のスライスソリッドモデル４２上に２層目のスライスソリッドモデル４３を印刷する（図４Ｃに示すステップＳ１２）。そして、制御モジュール２０は、印刷が完成していないと判断した場合（ステップＳ１３のいいえ）、２層目のスライスソリッドモデル４３の印刷面積を取得し（ステップＳ１４）、印刷面積に対応する持上げパラメータを取得し（ステップＳ１５では、持上げパラメータが持上げ高さｈ３を含むことを例にする）、成形ステージ２４を対応する持上げ高さｈ３に持上げて、２層目のスライスソリッドモデル４３を成形槽２３の底部から直接剥離させる。（図４Ｄに示す。即ち、ステップＳ１６）。また、成形面がｔ２の高さ位置からｈ３上昇してｈ３−ｔ２降下するのに要する時間（即ち、持続時間）は、埋戻し時間よりも長い。これにより、光硬化性材料４１は、流動により２層目のスライスソリッドモデル４３が図４Ｃに占める空間を補填するのに十分な時間を有する。
【００５４】
本発明は、上記のステップを繰り返すことにより、全てのスライスソリッドモデルの印刷を完了し、全てのスライスソリッドモデルを３Ｄソリッドモデルに積み重ねることができる。
【００５５】
なお、２層目のスライスソリッドモデル４３の印刷面積が１層目のスライスソリッドモデル４２の印刷面積よりも小さい（即ち、２層目のスライスソリッドモデル４３に対応する埋戻し時間は、１層目のスライスソリッドモデル４２に対応する埋戻し時間よりも小さい）ため、本発明の成形ステージ２４は、２層目のスライスソリッドモデル４３の印刷が完了後の持上げ高さｈ３が、１層目のスライスソリッドモデル４２の印刷が完了した後の持上げ高さｈ２よりも小さく設定される。このことにより、２層目のスライスソリッドモデル４３に対応する持続時間を、１層目のスライスソリッドモデル４２に対応する持続時間より小さくすることができる。
【００５６】
換言すれば、本発明は、現在層の印刷面積に基づいて持上げパラメータを動的に調節することにより、無駄な待ち時間（光硬化性材料４１の埋戻しが完了しても、成形ステージ２４が依然として上昇又は下降している時間）を効果的に低減して、３Ｄ印刷に要する時間を短縮することができ、３Ｄ印刷の効率を向上させることができる。
【００５７】
図４Ａ〜図６Ｂ及び図８を併せて参照する。図５Ａは、本発明の一実施形態に係る動的待ち時間モードを示す第１の概略図である。図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る動的待ち時間モードを示す第２の概略図である。図６Ａは、本発明の一実施形態に係る動的速度モードを示す第１の概略図である。図６Ｂは、本発明の一実施形態に係る動的速度モードを示す第２の概略図である。図８は、本発明の第２の実施形態に係る持上げパラメータを動的に調整する方法を示すフローチャートである。
【００５８】
図７に示す実施形態と比較して、本実施形態の持上げパラメータを動的に調整する方法は、３つの持上げモード（動的高さモード、動的待ち時間モード、及び動的速度モード）を有する。当業者であれば、要求に応じて１つ又は複数の持上げモードを任意に選択して、印刷面積に基づいて上述した持続時間を動的に調整することができる。本実施形態に係る持上げパラメータを動的に調整する方法は、以下のステップを含む。
【００５９】
ステップＳ２００：光造形３Ｄプリンタ２の制御モジュール２０は、所定の補充条件が満たされるか否かを判定する。具体的に、補充条件は、ユーザや開発者によって予め設定され、記憶モジュール２９に格納されている。一実施形態において、補充条件は、１層目のスライスソリッドモデルを印刷する前のこと、所定層数（例えば、１０層）のスライスソリッドモデルを印刷したこと、所定体積のスライスソリッドモデルを印刷したこと、又は成形槽２３内の光硬化性材料４１の液面が所定高さよりも低いことであってもよい。
【００６０】
補充条件が満たされた場合、制御モジュール２０は、ステップＳ２０１を実行する。そうでなければ、制御モジュール２０は、ステップＳ２０３を実行する。
【００６１】
ステップＳ２０１：制御モジュール２０は、成形ステージ２４を所定の補充高さに持上げるように昇降モジュール２７を制御する。そして、持上げが完了した後、成形槽２３内の光硬化性材料４１から成形ステージ２４の成形面を離脱させる（即ち、成形面が光硬化性材料４１の液面の上方に位置する）。これにより、光造形３Ｄプリンタ２は、新しい光硬化性材料４１が補充されたときに流し込まれた新しい光硬化性材料４１が、印刷されたスライスソリッドモデルにダメージを与えない。
【００６２】
ステップＳ２０２：制御モジュール２０は、新しい光硬化性材料４１を成形槽２３に注入するように材料供給モジュール２６を制御する。
【００６３】
一実施形態において、材料供給モジュール２６は、輸送チューブ（図３に示す）を介して貯蔵された光硬化性材料４１を成形槽２３に注入する。
【００６４】
一実施形態において、材料供給モジュール２６によって光硬化性材料４１が注入されている間、制御モジュール２０は、成形槽２３を所定の速度（例えば、７２０°／分）で移動（例えば、回動又は水平往復移動）させるように移動モジュール２２を制御することで、成形槽２３内の光硬化性材料４１と新たな光硬化性材料４１とを流動により混合し、成形槽２３を均一に充填することができる。
【００６５】
ステップＳ２０３：制御モジュール２０は、多層の印刷データのうちの１層（例えば、１層目の印刷データ）の印刷データを順次選択する。
【００６６】
ステップＳ２０４：制御モジュール２０は、成形面と成形槽２３の底部との距離を所定層高さｔ２（図４Ａに示す）にするように、昇降モジュール２７を介して成形ステージ２４を移動させる。
【００６７】
ステップＳ２０５：制御モジュール２０は、選択された１層の印刷データに基づいて、成形面に向かって照射するように光源モジュール２１を制御することにより、１層のスライスソリッドモデルを印刷する（図４Ａに示す）。
【００６８】
ステップＳ２０６：制御モジュール２０は、例えば、全てのスライスソリッドモデルが印刷されたか否かを判定して、３Ｄ印刷が完了したか否かを判定する。
【００６９】
制御モジュール２０は、いずれかの層のスライスソリッドモデルが印刷されていない（即ち、３Ｄ印刷が完了していない）と判定した場合、ステップＳ２０７を実行する。そうでなければ、制御モジュール２０は、印刷を終了する。
【００７０】
ステップＳ２０７：制御モジュール２０は、選択された１層の印刷データに基づいて、現在層のスライスソリッドモデルの印刷面積を計算する。
【００７１】
一実施形態において各層の印刷データが２Ｄ画像であり、制御モジュール２０は、現在層の印刷データの印刷領域（即ち、光照射に対応する領域）の複数の画素の数量を計算して印刷面積とする。
【００７２】
ステップＳ２０８：制御モジュール２０は、現在層のスライスソリッドモデルの印刷面積に対応する持上げパラメータを取得する。
【００７３】
一実施形態において、制御モジュール２０は、印刷面積に基づいてルックアップテーブルを参照して持上げパラメータを取得する。上述したルックアップテーブルは、複数の印刷面積（又は複数の面積範囲）と複数の持上げパラメータとの対応関係を記録している。
【００７４】
次に、制御モジュール２０は、取得された持上げパラメータに基づいて、対応する１つ又は複数の持上げモードを選択して実行する。
【００７５】
一実施形態において、持上げパラメータが持上げ高さ（持上げ高さが所定層高さｔ２よりも大きい）を含む場合、制御モジュール２０は、ステップＳ２０９を実行する。
ステップＳ２０９：制御モジュール２０は、昇降モジュール２７を動的高さモードで制御して、成形ステージ２４を対応する持上げパラメータの持上げ高さに持上げて、成形槽２３から現在層のスライスソリッドモデルを剥離させる。また、成形槽２３内の光硬化性材料４１は、持上げる間に埋戻しが完了する。
【００７６】
一実施形態において、ステップＳ２０１の補充高さは、各持上げパラメータの持上げ高さよりも大きい。また、持上げ高さは印刷面積に比例する。
【００７７】
例えば、図４Ｂに示すように、１層目のスライスソリッドモデル４２が完成した後（印刷面積が比較的に大きいため、必要な剥離高さが大きく、必要な埋戻し時間が長い）、制御モジュール２０は、成形ステージ２４をより高い持上げ高さｈ２上昇させて、ｈ２−ｔ２の高さ降下させるように昇降モジュール２７を制御する。つまり、費やされる持続時間が比較的に長い。図４Ｄに示すように、２層目のスライスソリッドモデル４３が完成した後（印刷面積が比較的に小さいため、必要な剥離高さが小さく、必要な埋戻し時間が短い）、制御モジュール２０は、成形ステージ２４をより低い持上げ高さｈ３上昇させて、ｈ３−ｔ２の高さ降下させるように昇降モジュール２７を制御する。つまり、費やされる持続時間が比較的に短い。
【００７８】
一実施形態において、持上げパラメータが待ち時間を含む場合、制御モジュール２０は、ステップＳ２１０を実行する。
ステップＳ２１０：制御モジュール２０は、昇降モジュール２７を動的待ち時間モードで制御して、成形ステージ２４を所定高さ（所定高さが所定層高さｔ２以上である）に持上げて、成形槽２３から現在層のスライスソリッドモデルを剥離させ、持上げが完了した後に持上げパラメータの待ち時間を計時して、光硬化性材料４１の埋戻しが完了するのを待つ。
【００７９】
一実施形態において、待ち時間は、対応する印刷面積に比例する。
【００８０】
例えば、図５Ａに示すように、１層目のスライスソリッドモデル４２が完成した後（印刷面積が比較的に大きいため、必要な埋戻し時間が長い）、制御モジュール２０は、成形ステージ２４を所定の持上げ高さｈ４（剥離高さよりも高い）上昇させて、比較的に長い待ち時間（例えば、５秒）を待って、ｈ４−ｔ２の高さ（持上げ高さｈ４＞所定層高さｔ２の場合）降下させるように昇降モジュール２７を制御する。つまり、費やされる持続時間が比較的に長い。図５Ｂに示すように、２層目のスライスソリッドモデル４３が完成した後（印刷面積が比較的に小さいため、必要な埋戻し時間が短い）、制御モジュール２０は、成形ステージ２４を同じ持上げ高さｈ４（剥離高さよりも高い）上昇させて、比較的に短い待ち時間（例えば、３秒）を待って、ｈ４−ｔ２の高さ（持上げ高さｈ４＞所定層高さｔ２の場合）降下させるように昇降モジュール２７を制御する。つまり、費やされる持続時間が比較的に短い。
【００８１】
一実施形態において、持上げパラメータが持上げ速度を含む場合、制御モジュール２０は、ステップＳ２１１を実行する。
ステップＳ２１１：制御モジュール２０は、昇降モジュール２７を動的速度モードで制御して、成形ステージ２４を持上げパラメータの持上げ速度で所定高さ（所定高さが所定層高さｔ２以上である）に持上げる。
【００８２】
一実施形態において、持上げ速度は、対応する印刷面積に反比例する。
【００８３】
例えば、図６Ａに示すように、１層目のスライスソリッドモデル４２が完成した後（印刷面積が比較的に大きいため、必要な埋戻し時間が長い）、制御モジュール２０は、成形ステージ２４を比較的に遅い持上げ速度で所定の持上げ高さｈ５（剥離高さよりも高い）上昇させて、ｈ５−ｔ２の高さ（持上げ高さｈ５＞所定層高さｔ２の場合）降下させるように昇降モジュール２７を制御する。つまり、費やされる持続時間が比較的に長い。図６Ｂに示すように、２層目のスライスソリッドモデル４３が完成した後（印刷面積が比較的に小さいため、必要な埋戻し時間が長い）、制御モジュール２０は、成形ステージ２４を比較的に速い持上げ速度で所定の持上げ高さｈ５（剥離高さよりも高い）上昇させて、ｈ５−ｔ２の高さ（持上げ高さｈ５＞所定層高さｔ２の場合）降下させるように昇降モジュール２７を制御する。つまり、費やされる持続時間が比較的に短い。
【００８４】
次に、制御モジュール２０は、次層のスライスソリッドモデルを印刷するように、ステップＳ１０〜Ｓ１３を再度実行する。
【００８５】
なお、上記実施形態において、制御モジュール２０は、３つの持上げモードのうちの１つのみを実行する（ステップＳ２０９〜Ｓ２１１のうちのいずれか１つのステップのみを実行する）が、これらに限定されない。
【００８６】
一実施形態において、制御モジュール２０は、３つの持上げモードのうちの複数を実行する（即ち、ステップＳ２０９〜Ｓ２１１のうちの複数のステップを実行する）ことができる。
【００８７】
例えば、持上げパラメータが持上げ高さ及び待ち時間を含む場合（各持上げ高さ及び／又は待ち時間が対応する各層のスライスソリッドモデルの印刷面積に比例する）、制御モジュール２０は、各層のスライスソリッドモデルの印刷が完了した後、成形ステージ２４を対応する持上げ高さ上昇させるように昇降モジュール２７を制御し、対応する待ち時間を待つ。
【００８８】
他の実施形態において、持上げパラメータが持上げ高さ、待ち時間、及び持上げ速度を含む場合、制御モジュール２０は、各層のスライスソリッドモデルの印刷が完了した後、成形ステージ２４を対応する速度で対応する持上げ高さ上昇させるように昇降モジュール２７を制御し、対応する待ち時間を待つ。
【００８９】
これにより、本発明は、成形ステージ２４の移動状態を調整することにより、成形ステージ２４の移動状態を光硬化性材料４１の埋戻し時間に近づけるようにし、無駄な待機を低減し、３Ｄ印刷に要する時間を短縮することができる。
【００９０】
制御モジュール２０は、ステップＳ２０６で３Ｄ印刷が完了したと判定した場合、ステップＳ２１２を実行する。
ステップＳ２１２：制御モジュール２０は、成形ステージ２４を完了高さに持上げるように昇降モジュール２７を制御して、全ての印刷されたスライスソリッドモデルを成形槽２３内の光硬化性材料４１から離脱させる。
【００９１】
一実施形態において、上記完了高さは、上記全ての持上げ高さよりも大きい。
【００９２】
なお、上述した異なる印刷面積の剥離高さは、この印刷面積を有するスライスソリッドモデルを剥離するために必要な最小の持上げ高さである。また、剥離高さは、所定層高さよりも大きい。
【００９３】
なお、本実施形態では、印刷面積に基づいて持上げパラメータを決定するが、本発明は、印刷体積（即ち、印刷面積×所定層高さ）に基づいて持上げパラメータ（例えば、持上げ高さ、持上げ速度及び／又は待ち時間）を決定してもよい。
【００９４】
例えば、成形槽２３内の光硬化性材料４１の液面高さが３ｍｍ以上であることを例とし、印刷体積が１５０πｍｍ３未満である場合、光造形３Ｄプリンタ２は、成形ステージ２４を第１の持上げ高さ（例えば２ｍｍ）持上げる。印刷体積が１５０πｍｍ３以上３００πｍｍ３未満である場合、光造形３Ｄプリンタ２は、成形ステージ２４を第２の持上げ高さ（例えば５ｍｍ）持上げる。印刷体積が３００πｍｍ３以上６００πｍｍ３未満である場合、光造形３Ｄプリンタ２は、成形ステージ２４を第３の持上げ高さ（例えば７ｍｍ）持上げる。印刷体積が６００πｍｍ３以上９００πｍｍ３未満である場合、光造形３Ｄプリンタ２は、成形ステージ２４を第４の持上げ高さ（例えば１０ｍｍ）持上げる。
【００９５】
これにより、無駄な待ち時間や成形ステージ２４を持上げるための時間を節約することができ、印刷速度を向上させることができる。
【００９６】
勿論、本発明は、他の複数の実施形態を有してもよい。当業者であれば本発明の要旨を逸脱しない範囲内で対応する変化又は付加はいずれも本願の特許請求の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９７】
１…光造形３Ｄプリンタ
１０…成形槽
１１…光源モジュール
１２…成形ステージ
１３…離型フィルム
１４…光硬化性材料
１５、１６…スライスソリッドモデル
２…光造形３Ｄプリンタ
２０…制御モジュール
２１…光源モジュール
２２…移動モジュール
２３…成形槽
２４…成形ステージ
２５…接続モジュール
２６…材料供給モジュール
２７…昇降モジュール
２８…マンマシンインタフェース
２９…記憶モジュール
２９０…印刷ソフトウェア
３…コンピュータ装置
３０…スライスソフトウェア
４０…離型フィルム
４１…光硬化性材料
４２、４３…スライスソリッドモデル
ｔ１、ｔ２…所定層高さ
ｈ１−ｈ５…持上げ高さ
Ｓ１、Ｓ２…持上げ速度
【図１Ａ】
2020040386.tif 000003
【図１Ｂ】
2020040386.tif 000004
【図１Ｃ】
2020040386.tif 000005
【図１Ｄ】
2020040386.tif 000006
【図２】
2020040386.tif 000007
【図３】
2020040386.tif 000008
【図４Ａ】
2020040386.tif 000009
【図４Ｂ】
2020040386.tif 000010
【図４Ｃ】
2020040386.tif 000011
【図４Ｄ】
2020040386.tif 000012
【図５Ａ】
2020040386.tif 000013
【図５Ｂ】
2020040386.tif 000014
【図６Ａ】
2020040386.tif 000015
【図６Ｂ】
2020040386.tif 000016
【図７】
2020040386.tif 000017
【図８】
2020040386.tif 000018