(57)【要約】【課題】剥離過程に離型フィルム又はソリッドモデルが損傷する確率を大幅に低減できる成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法を提供する。【解決手段】成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法は、光造形３Ｄプリンタに用いられ、１層のスライスソリッドモデルを印刷した後、印刷されたスライスソリッドモデルの印刷面積を取得し、印刷面積が臨界値以上である場合に成形ステージを持上げ、持上げる過程に成形槽を移動させて成形槽から上記１層のスライスソリッドモデルを剥離させる。【選択図】図６
2020040379.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成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法であって、
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、成形槽と、移動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、
前記成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法は、
（ａ）多層の印刷データのうちの１層を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厚にするステップと、
（ｃ）選択された前記１層の印刷データに基づいて前記成形面に向かって照射を行う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）前記印刷面積が第１の臨界値以上である場合には、前記成形ステージを持上げ、持上げる過程に、前記成形槽から前記１層のソリッドモデルを剥離させるために、前記成形槽を移動させるように前記移動モジュールを制御するステップと、
（ｆ）全ての前記スライスソリッドモデルの印刷を完了して３Ｄソリッドモデルに積み重ねるまで、前記ステップ（ａ）〜前記ステップ（ｅ）を繰り返して実行するステップと、を含むことを特徴とする成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｄ）の後、前記ステップ（ｆ）の前に、
（ｇ）前記印刷面積が前記第１の臨界値未満であると判定した場合、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ように前記成形ステージを持上げ、持上げる過程において前記成形槽を移動させないようにするステップをさらに含み、
前記ステップ（ｆ）は、前記ステップ（ａ）〜前記ステップ（ｅ）及び前記ステップ（ｇ）を繰り返して実行することを特徴とする請求項１に記載の成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法。
【請求項３】
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含むことを特徴とする請求項１に記載の成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｅ）は、
（ｅ１）前記印刷面積が前記第１の臨界値以上である場合、持上げ高さとして第１の高さを取得するステップと、
（ｅ２）前記成形ステージを前記持上げ高さ持上げ、持上げる過程に前記成形槽を移動させるように前記移動モジュールを制御して、前記成形槽から前記１層のソリッドモデルを剥離させるステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法。
【請求項５】
前記ステップ（ｅ）は、前記ステップ（ｅ１）の前に、
（ｅ３）前記印刷面積が、前記第１の臨界値より大きい第２の臨界値以上である場合、前記持上げ高さとして前記第１の高さより大きい第２の高さを取得するステップをさらに含み、
前記ステップ（ｅ１）は、前記印刷面積が、前記第１の臨界値以上であり、前記第２の臨界値未満である場合、前記持上げ高さとして前記第１の高さを取得することを特徴とする請求項４に記載の成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法。
【請求項６】
前記ステップ（ｅ１）は、前記印刷面積に基づいて、ルックアップテーブルを参照して前記第１の高さ及び第１の角度を取得し、前記第１の角度を回転角度とし、前記ルックアップテーブルは、複数の臨界値と、複数の高さと、複数の角度との対応関係を記録しており、前記複数の臨界値は、前記第１の臨界値及び前記第２の臨界値を含み、前記複数の高さは、前記第１の高さ及び前記第２の高さを含み、前記複数の角度は、前記第１の角度及び第２の角度を含み、
前記ステップ（ｅ３）は、前記印刷面積に基づいて、前記ルックアップテーブルを参照して前記第２の高さ及び前記第２の角度を取得し、前記第２の角度を前記回転角度とし、
前記ステップ（ｅ２）は、前記成形ステージを前記持上げ高さ持上げ、持上げる過程に前記移動モジュールを制御して前記回転角度を回転させることを特徴とする請求項５に記載の成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法。
【請求項７】
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に記載の成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法。
【請求項８】
前記ステップ（ａ）の前に、
（ｈ１）補充条件が満たされたとき、前記成形槽に新しい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、
（ｈ２）新しい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移動モジュールを制御するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法。
【請求項９】
前記ステップ（ｅ）では、前記成形槽を第１の速度で移動させ、前記ステップ（ｈ２）では、前記成形槽を前記第１の速度よりも大きい第２の速度で移動させることを特徴とする請求項８に記載の成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法。
【請求項１０】
各層の前記印刷データが２Ｄ画像であり、
前記ステップ（ｃ）は、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、前記複数の画素が前記成形面に対応する複数の位置に向かって照射を行って、１層の前記スライスソリッドモデルを印刷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に記載の成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法。
【請求項１１】
前記第１の臨界値は、前記成形槽の移動速度又は前記成形ステージの持上げ速度に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法。
【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、成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法に関する。
【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。
【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、成形ステージに強い持上げ力を与える必要がある。
【０００４】
また、スライスソリッドモデルの面積が大きいほど、接着力が強くなるので、光造形３Ｄプリンタは、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、成形ステージにより強い持上げ力を与える必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したより強い持上げ力によって、離型フィルムが成形槽の底部から剥離したり、スライスソリッドモデルに損傷を与えたりすることがある。
【０００６】
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。
【０００７】
本発明は、スライスソリッドモデルの面積が大きすぎる場合に、水平力で成形槽の底部からスライスソリッドモデルを効果的に引き離すことができる成形槽からソリッドモデルを剥離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】
【０００８】
一実施形態において、本発明に係る成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法は、光造形３Ｄプリンタに用いられ、光造形３Ｄプリンタは、光源モジュールと、成形ステージと、成形槽と、移動モジュールとを含み、成形槽の底部に透光性離型フィルムが敷設され、成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法は、多層の印刷データのうちの１層を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厚にするステップと、選択された１層の印刷データに基づいて成形面に向かって照射を行う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、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、印刷面積が第１の臨界値以上である場合に成形ステージを持上げ、持上げる過程に成形槽から１層のソリッドモデルを剥離させるために、成形槽を移動させるように移動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了して３Ｄソリッドモデルに積み重ねるまで、上記ステップを繰り返して実行するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、剥離過程に離型フィルム又はソリッドモデルが損傷する確率を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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３Ａ】本発明の一実施形態に係る成形槽を移動させる様子を示す平面図である。
【図３Ｂ】本発明の他の実施形態に係る成形槽を移動させる様子を示す平面図である。
【図４】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５Ａ】本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第１の概略図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第２の概略図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第３の概略図である。
【図５Ｄ】本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第４の概略図である。
【図５Ｅ】本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第５の概略図である。
【図５Ｆ】本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第６の概略図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法のフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１Ａ〜図１Ｃ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１Ａ〜図１Ｃ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。
【００１３】
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。
【００１４】
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との間隔を所定層厚ｈ１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に硬化させるように光源モジュール１１を制御する。
【００１５】
次に、図１Ｃに示すように、光造形３Ｄプリンタ１は、成形ステージ１２を持上げるように制御して、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から離脱させて、１層のスライスソリッドモデル１５の印刷を完了する。
【００１６】
しかし、持上げる過程において、スライスソリッドモデル１５の粘性は、離型フィルム１３が剥がれたり変形したりするように離型フィルム１３を破壊し（図１Ｃに示す）、又は、例えば、スライスソリッドモデル１５が破断するなど、スライスソリッドモデル１５を破損するがある。また、印刷されたスライスソリッドモデル１５の面積が大きいほど、上記粘性による付着力が大きくなり、離型フィルム１３やスライスソリッドモデル１５が破壊される確率が高くなる。
【００１７】
したがって、既存の光造形３Ｄ印刷技術は、大面積のスライスソリッドモデル１５を印刷するときに、離型フィルム１３を破壊したり、印刷不良を引き起こしたりする可能性がある。
【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、移動モジュール２２と、成形槽２３と、成形ステージ２４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５Ｂ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５Ｅ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が上照射タイプの光造形３Ｄプリンタである場合（図４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３Ａ及び図３Ｂに示す離型フィルム４０のように、離型フィルム４０の材質がテフロン（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】
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。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。
【００２２】
図３Ａは、本発明の一実施形態に係る成形槽を移動させる様子を示す平面図である。同図に示すように、同図に示すように、本実施形態において、成形槽２３は、四角形（他の形状に変更可能）であり、その内側底部に離型フィルム４０が敷設される。また、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前後に往復移動させる。
【００２３】
図３Ｂは、本発明の他の実施形態に係る成形槽を移動させる様子を示す平面図である。同図に示すように、本実施形態において、成形槽２３は円形（他の形状に変更可能）であり、その内側底部に離型フィルム４０が敷設される。また、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。
【００２４】
なお、非円形（例えば、四角形、矩形又は正六角形）の成形槽２３は、製造容易で印刷可能面積が大きいという利点を有するが、回転の移動方式（大きなスペースが必要）に適していない。したがって、本発明は、水平往復移動の移動方式を採用することにより、移動に必要なスペースを大幅に削減することができる。
【００２５】
また、本発明は、円形の成形槽２３に対して回転させる移動方式を採用することにより、（その場で回転する）成形槽２３の移動空間を別途に設ける必要がなく、（回転速度の調整により）光硬化性材料４１の流速を容易に調整できる利点がある。また、円形の成形槽２３は、光硬化性材料４１の流速を比較的正確に調整するので、加えられる水平力を微調整することができる。上記水平力は、スライスソリッドモデルを成形槽２３の底部から剥離させるために用いられる。
【００２６】
図２を再び参照する。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。
【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。
【００２８】
一実施例において、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、成形ステージ２４に接続された昇降モジュール２７をさらに含む。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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成形槽からソリッドモデルを剥離させ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。
【００３２】
図４〜図６を併せて参照する。図４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５Ａは、本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第１の概略図である。図５Ｂは、本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第２の概略図である。図５Ｃは、本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第３の概略図である。図５Ｄは、本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第４の概略図である。図５Ｅは、本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第５の概略図である。図５Ｆは、本発明の一実施形態に係る光造形３Ｄ印刷を示す第６の概略図である。図６は、本発明の第１の実施形態に係る成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法のフローチャートである。
【００３３】
図４及び図５Ａ〜図５Ｆに示す光造形３Ｄプリンタ２は、成形槽２３を回転方式で移動させる。
【００３４】
本発明の各実施形態の成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法は、図２〜図５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（以下、図４〜図５Ｆに示す水平回転の移動方式で説明する）。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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厚ｈ２（図５Ａ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、所定層厚ｈ２は、０．１ｍｍ以下（例えば、０．１ｍｍ又は０．０５ｍｍ）である。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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５Ｂに示す１層目のスライスソリッドモデル４２）を印刷する。
【００４２】
ステップＳ１３：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。
【００４３】
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。
【００４４】
ステップＳ１４：制御モジュール２０は、現在層のスライスソリッドモデル（例えば、１層目のスライスソリッドモデル４２）の印刷面積が所定の臨界値（第１の臨界値、例えば３００）以上であるか否かを判定する。
【００４５】
一実施形態において、上述した臨界値は、成形槽２３の移動速度又は成形ステージ２４の持上げ速度に基づいて決定される。
【００４６】
なお、成形槽２３の移動速度が速いほど、発生する水平力が小さくなる。成形ステージ２４の持上げ速度が速いほど、発生する持上げ力が小さくなる。現在層のスライスソリッドモデルの印刷面積が大きいほど、現在層のスライスソリッドモデルを離型フィルム４０から剥離させるのに要する力が大きくなり、逆も同様である。
【００４７】
一実施形態において、上述した臨界値は、成形ステージ２４の持上げ速度に反比例する。例えば、成形ステージ２４の持上げ速度が速いほど、臨界値が小さくなり、即ち、持上げ力が不十分であるため、小さな印刷面積に対しても移動で剥離する必要があることになる。逆に、成形ステージ２４の持上げ速度が遅いほど、臨界値が大きくなり、即ち、持上げ力が十分であるので、大きな印刷面積に対してのみ移動で剥離することができる。
【００４８】
一実施形態において、上述した臨界値は、小さな値（例えば、１００）に設定されてもよく、成形槽２３の移動速度は、印刷面積に応じて変化してもよい。これにより、小さな印刷面積に対して移動で剥離させる。例えば、印刷面積が大きい（即ち、付着力が大きい）ほど、成形槽２３の移動速度が遅くなり、スライスソリッドモデルを剥離するための水平力が大きくなる。逆に、印刷面積が小さい（即ち、接着力が小さい）ほど、成形槽２３の移動速度が速くなり、スライスソリッドモデルを剥離するための水平力が小さくなる。
【００４９】
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が臨界値以上であると判定した場合、ステップＳ１５を実行する。制御モジュール２０は、印刷面積が臨界値未満であると判定した場合、ステップＳ１６を実行する。
【００５０】
ステップＳ１５：制御モジュール２０は、印刷面積が臨界値以上である場合、成形ステージ２４を持上げるように昇降モジュール２７を制御し、持上げる過程に成形槽２３を水平移動させるように移動モジュール２２を制御する。
【００５１】
本発明は、図５Ｃに示すように、本発明は、成形槽２３を水平移動させて成形槽２３内の光硬化性材料４１を水平流動させ、１層目のスライスソリッドモデル４２と離型フィルム４０との接触面に水平力を加えることができ、１層目のスライスソリッドモデル４２を、成形槽２３の底部（即ち、離型フィルム４０）から容易に剥離させることができる。また、引き離し動作により、１層目のスライスソリッドモデル４２や離型フィルム４０を容易に破壊することはない。
【００５２】
ステップＳ１６：制御モジュール２０は、印刷面積が臨界値未満である場合、１層目のスライスソリッドモデル４２を、成形槽２３の底部（即ち、離型フィルム４０）から直接引き離すために、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。また、制御モジュール２０は、持上げる過程に成形槽２３を移動させない。
【００５３】
なお、１層目のスライスソリッドモデル４２の印刷面積が小さい場合、それと離型フィルム４０との付着力が低く、成形槽２３を回転させることなく離型フィルム４０を容易に引き離すことができる。また、１層目のスライスソリッドモデル４２の印刷面積が小さい場合には、その構造の強度が安定せず、成形槽２３を回転させることによる水平力によって１層目のスライスソリッドモデル４２を破壊することがある。従って、本発明は、印刷面積が臨界値よりも小さい場合に成形槽２３を回転させることなく、スライスリッドモデルを成形槽２３の底面から直接引き離すことにより、印刷の成功率を効果的に向上させることができる。
【００５４】
一実施形態において、ステップＳ１５及びステップＳ１６は、成形ステージ２４を所定の持上げ高さ（例えば、１．５ｍｍ）持上げるように昇降モジュール２７を制御する。上記持上げ高さは、所定層厚ｈ２より大きい。
【００５５】
一実施形態において、ステップＳ１５において、水平力が増加するので、その持上げ高さは、ステップＳ１６の持上げ高さよりも低くてもよい。
【００５６】
次に、１層目のスライスソリッドモデル４２を離型フィルム４０から離脱させて持上げた後、成形槽２３内の光硬化性材料４１は、自然流動により１層目のスライスソリッドモデル４２によって占められた空間を補填し、液面を水平に戻すことができる。
【００５７】
ステップＳ１７：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。
【００５８】
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Ｓ１０に再び実行する。そうでなければ、制御モジュール２０は、印刷を終了する。
【００５９】
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厚ｈ２にし（図５Ｄ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、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５Ｅに示すステップＳ１２）。そして、制御モジュール２０は、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Ｓ１３）、印刷面積が臨界値以上であるか否かを判定し（ステップＳ１４）、印刷面積が臨界値未満であると判定した場合、成形槽２３を移動させずに成形ステージ２４を持上げて、２層目のスライスソリッドモデル４３を成形槽２３の底部から直接引き離す（図５Ｆに示す、即ち、ステップＳ１６）。これにより、２層目のスライスソリッドモデル４３の印刷が完了する。全てのスライスソリッドモデルの印刷が完成して３Ｄソリッドモデルに積み重なるまで繰り返す。
【００６０】
本発明は、ソリッドモデルの印刷面積が臨界値以上である場合に成形槽２３を移動させて剥離を容易にするように水平力を加えることにより、剥離過程に離型フィルム４０やソリッドモデルが破損する確率を大幅に低減することができる。
【００６１】
本発明は、ソリッドモデルの印刷面積が臨界値未満である場合に成形ステージ２４を直接剥離させることにより、剥離過程に成形槽２３を移動させることによる水平力によってソリッドモデルが破壊されることを回避することができる。
【００６２】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法のフローチャートである。図６に示す成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法と比較して、本実施形態の成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法は、印刷面積と複数の臨界値とを比較し、その比較結果に基づいて持上げ高さ又は回転角度を調整する。本実施形態に係る成形槽からソリッドモデルを剥離させる方法は、以下のステップを含む。
【００６３】
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。
【００６４】
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４２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。
【００６５】
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Ｓ２０２を実行する。
【００６６】
ステップＳ２０１：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。
【００６７】
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４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。
【００６８】
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（第２の速度、例えば７２０°／分）で移動（例えば、回転又は水平往復）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。
【００６９】
ステップＳ２０２：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。
【００７０】
ステップＳ２０３：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厚ｈ２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。
【００７１】
ステップＳ２０４：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。
【００７２】
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、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。
【００７３】
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。
【００７４】
ステップＳ２０６：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が所定の第１の臨界値（例えば、３００）以上であるか否かを判定する。
【００７５】
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が第１の臨界値以上であると判定した場合、ステップＳ２０７を実行する。制御モジュール２０は、印刷面積が臨界値未満であると判定した場合、ステップＳ２０８を実行する。
【００７６】
ステップＳ２０７：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が所定の第２の臨界値（例えば６００）未満か否かを判定する。第２の臨界値は、第１の臨界値よりも大きい。
【００７７】
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が第２の臨界値以上であると判定した場合、ステップＳ２１０を実行する。制御モジュール２０は、印刷面積が臨界値未満であると判定した場合には、ステップＳ２０９を実行する。
【００７８】
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が第１の臨界値未満である場合（即ち、同様に第２の臨界値よりも小さい）、持上げ高さとして所定高さ（この所定高さが所定層厚ｈ２より大きい）を取得し、持上げ高さに基づいて成形ステージ２４を持上げるように昇降モジュール２７を制御して、成形槽２３の底部から現在層のスライスソリッドモデルを直接引き離す。また、制御モジュール２０は、持上げる過程に成形槽２３を移動させない。
【００７９】
ステップＳ２０９：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が第１の臨界値以上かつ第２の臨界値未満である場合（即ち、印刷面積が第１の臨界値と第２の臨界値との間にある）、この臨界値範囲に対応する第１の高さ（例えば、１．５ｍｍ）を取得して持上げ高さとする。
【００８０】
一実施形態において、移動モジュール２２が成形槽２３を回転させる場合、制御モジュール２０は、臨界値範囲に対応する第１の角度（例えば、１８０度）をさらに取得して回転角度としてもよい。
【００８１】
一実施形態において、記憶モジュール２９は、一群のルックアップテーブルを記憶する。このルックアップテーブルは、複数の臨界値（第１の臨界値及び第２の臨界値を含む）と、複数の高さ（第１の高さ及び第２の高さを含む）と、及び／又は複数の角度（第１の角度及び第２の角度を含む）との間の対応関係を記録する。制御モジュール２０は、対応する第１の高さ及び／又は第１の角度を取得するために、印刷面積に基づいてルックアップテーブルを参照し、第１の高さを持上げ高さとし、第１の角度を回転角度とする。
【００８２】
ステップＳ２１０：制御モジュール２０は、現在層スライスソリッドモデルの印刷面積が第１の臨界値以上かつ第２の臨界値以上である（印刷面積が第２の臨界値以上である）場合、この臨界値範囲に対応する第２の高さ（例えば２．５ｍｍ）を取得して持上げ高さとする。
【００８３】
一実施形態において、移動モジュール２２が成形槽２３を回転させる場合、制御モジュール２０は、この臨界値範囲に対応する第２の角度（例えば、３６０度）をさらに取得して回転角度としてもよい。
【００８４】
一実施形態において、制御モジュール２０は、対応する第２の高さ及び／又は第２の角度を得るために、印刷面積に基づいてルックアップテーブルを参照し、第２の高さを持上げ高さとし、第２の角度を回転角度とする。
【００８５】
一実施形態において、第２の高さが第１の高さよりも大きいか、又は第２の角度が第１の角度より大きい。具体的には、スライスソリッドモデルの印刷面積が大きくなるにつれて、スライスソリッドモデルと離型フィルム４０との付着力が増やすので、印刷面積が第１の臨界値より大きい場合、本発明は、持上げ高さ及び回転角度を一定にせず、印刷面積に応じて持上げ高さ及び／又は回転角度をさらに動的に調整することができる。これにより、異なる印刷面積のスライスソリッドモデルに対して、より適切な水平力を提供して、スライスソリッドモデルを円滑に剥離することができる。
【００８６】
ステップＳ２１１：制御モジュール２０は、成形ステージ２４を設定された持上げ高さ（第１の高さ又は第２の高さ）持上げ、持上げる過程に移動モジュール２２を制御して成形槽２３を移動させるように移動モジュール２２を制御して、現在層のスライスソリッドモデルを成形槽２３から剥離させる。
【００８７】
一実施形態において、制御モジュール２０は、成形槽２３を所定速度（第１の速度、例えば、３６０°／分）で移動させるように移動モジュール２２を制御する。上述した第１の速度は、ステップＳ２０１の第２の速度よりも小さい。具体的には、ステップＳ２０１の回転過程において、印刷されたスライスソリッドモデルが成形槽２３内の光硬化性材料４１から完全に離脱し、高速回転による水平力は、印刷されたスライスソリッドモデルを破壊することがない。ステップＳ２１１の回転過程において、印刷されたスライスソリッドモデルが成形槽２３の光硬化性材料４１に浸漬されており、高速回転による水平力は、印刷されたスライススソリッドモデルを破壊する可能性が非常に高いので、より低い回転速度を採用する必要がある。
【００８８】
ステップＳ２１２：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。
【００８９】
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Ｓ２００を再び移行し、次層のスライスソリッドモデルを印刷するように実行する。そうでなければ、制御モジュール２０は、印刷を終了する。
【００９０】
なお、図７には、３つの臨界値範囲（第１の臨界値未満、第１の臨界値以上かつ第２の臨界値未満、第２の臨界値以上）のみが例示され、３つの臨界値が異なる持上げ高さ又は回転角度に対応しているが、これらに限定されず、ユーザは、要求に応じて臨界値範囲の数を設定することができる。
【００９１】
なお、本実施形態では、印刷面積に基づいて持上げ高さ及び回転角度を決定するが、本発明は、印刷体積（即ち、印刷面積×所定層厚）に基づいて持上げ高さ及び回転角度を決定してもよい。
【００９２】
３群の臨界範囲を例とし、印刷体積が１００πｍｍ３未満である場合、光造形３Ｄプリンタ２は、成形ステージ２４を所定高さ（例えば１．５ｍｍ）直接持上げる。印刷体積が１００π〜２００πｍｍ３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の高さ（例えば、１．５ｍｍ未満）持上げ、成形槽２３を第１の角度（例えば、１８０°未満）で回転させる。印刷体積が２００π〜３００πｍｍ３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の高さ（例えば、２．５ｍｍ未満）持上げ、成形槽２３を第２の角度（例えば、２７０°未満）で回転させる。印刷体積が３００πｍｍ３より大きい場合、光造形３Ｄプリンタ２は、成形ステージ２４を第３の高さ（例えば、３ｍｍ未満）持上げ、成形槽２３を第３の角度（例えば、３６０°未満）で回転させる。
【００９３】
これにより、本発明は、適切な水平力を加えることで、成形槽２３からソリッドモデルを円滑に剥離する確率を大幅に向上させることができる。また、本発明は、水平力を加えることで、成形ステージ２４の持上げ高さを減少させて、印刷速度を向上させることができる。
【００９４】
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】
【００９５】
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…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
ｈ１、ｈ２…所定層厚
【図１Ａ】
2020040379.tif 000003
【図１Ｂ】
2020040379.tif 000004
【図１Ｃ】
2020040379.tif 000005
【図２】
2020040379.tif 000006
【図３Ａ】
2020040379.tif 000007
【図３Ｂ】
2020040379.tif 000008
【図４】
2020040379.tif 000009
【図５Ａ】
2020040379.tif 000010
【図５Ｂ】
2020040379.tif 000011
【図５Ｃ】
2020040379.tif 000012
【図５Ｄ】
2020040379.tif 000013
【図５Ｅ】
2020040379.tif 000014
【図５Ｆ】
2020040379.tif 000015
【図６】
2020040379.tif 000016
【図７】
2020040379.tif 000017