(57)【要約】【課題】光硬化性材料を補充してからの待ち時間を効果的に短縮することができ、３Ｄ印刷を実行するのに要する時間を短縮することが可能な材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法を提供する。【解決手段】材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法は、光造形３Ｄプリンタに用いられる。光造形３Ｄプリンタは、補充条件が満たされた後、成形槽を揺動させるように揺動モジュールを制御し、光硬化性材料を成形槽に注入し始めるように材料供給モジュールを制御する。光硬化性材料の注入及び揺動が完了した後、多層の印刷データに基づいて、３Ｄソリッドモデルを構成する多層のスライスソリッドモデルを層ごとに印刷するように、光源モジュール及び成形ステージを制御する。【選択図】図６
2020037249.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材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法であって、
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、材料供給モジュールと、揺動モジュールとを含み、
前記材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法は、
（ａ）補充条件が満たされたときに、前記成形槽を揺動させるように前記揺動モジュールを制御し、前記成形槽を揺動させ始める前、揺動させ始めると同時、又は揺動させ始めた後に、前記成形槽に光硬化性材料を注入するように前記材料供給モジュールを制御するステップと、
（ｂ）前記成形槽に前記光硬化性材料の注入を停止するように前記材料供給モジュールを制御し、前記光硬化性材料の注入を停止する前、停止すると同時、停止した後に、前記成形槽を揺動させるのを停止するように前記揺動モジュールを制御するステップ、
（ｃ）多層の印刷データに基づいて、３Ｄソリッドモデルを構成する多層のスライスソリッドモデルのうち少なくとも１層を印刷するように前記光源モジュール及び前記成形ステージを制御するステップと、含むことを特徴とする材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）は、前記成形槽を揺動させるように前記揺動モジュールを制御した後に、前記成形槽を揺動させる間に前記光硬化性材料を注入し始めるように前記材料供給モジュールを制御するステップであることを特徴とする請求項１に記載の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法。
【請求項３】
前記ステップ（ａ）は、前記光硬化性材料を注入し始めるように前記材料供給モジュールを制御した後に、前記光硬化性材料を注入する間に前記成形槽を揺動させ始めるように前記揺動モジュールを制御するステップであることを特徴とする請求項１に記載の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｂ）は、前記光硬化性材料の注入を停止するように前記材料供給モジュールを制御した後に、揺動停止条件が満たされたときに、前記成形槽を揺動させるのを停止するように前記揺動モジュールを制御するステップであることを特徴とする請求項１に記載の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法。
【請求項５】
前記ステップ（ａ）では、前記成形槽を水平方向に往復移動させる、又は前記成形槽を水平に回転させるように前記揺動モジュールを制御することを特徴とする請求項１に記載の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法。
【請求項６】
前記ステップ（ａ）では、前記成形槽を水平方向に往復移動させる、及び前記成形槽を水平に回転させるように前記揺動モジュールを制御することを特徴とする請求項１に記載の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｂ）の後、前記ステップ（ｃ）の前に、
（ｄ）前記成形槽内の前記光硬化性材料が予め設定された待ち時間の間に自然流動により水平状態を呈するように前記予め設定された待ち時間を計時するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法。
【請求項８】
前記光造形３Ｄプリンタは、上照射タイプの光造形３Ｄプリンタであり、
前記ステップ（ｃ）は、
（ｃ１）前記多層の印刷データのうち１層の印刷データを選択するステップと、
（ｃ２）前記成形ステージの成形面と前記成形槽の底部の間の距離が所定層厚になるようにするステップと、
（ｃ３）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するように前記光源モジュールを制御して、１層の前記スライスソリッドモデルを印刷するステップと、
（ｃ４）前記成形面を前記成形槽内の前記光硬化性材料から離脱させるステップと、
（ｃ５）全ての層の前記スライスソリッドモデルの印刷が完成するまで、前記ステップ（ｃ１）〜前記ステップ（ｃ４）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請求項１に記載の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法。
【請求項９】
各層の前記印刷データが２Ｄ画像であり、
前記ステップ（ｃ３）では、選択された前記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、１層の前記スライスソリッドモデルを印刷するために、前記成形面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８に記載の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法。
【請求項１０】
前記補充条件は、印刷命令を受信したこと、所定層数の前記スライスソリッドモデルを印刷したこと、所定体積の前記スライスソリッドモデルを印刷したこと、印刷中に所定間隔時間の経過を計時したこと、又は前記成形槽内の前記光硬化性材料の液面が予め設定された高さよりも低いことであることを特徴とする請求項１に記載の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法。
【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、材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法に関する。
【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、材料供給モジュールと、光源モジュールとを含む。成形槽は、コロイド状態（又は半コロイド状態）の光硬化性材料を装填するために用いられる。光造形３Ｄ印刷を行う際、光造形３Ｄプリンタは、光硬化性材料を成形槽に注入するように材料供給モジュールを制御し、成形槽内の光硬化性材料が自然流動により水平状態を呈するのを待ち、水平状態になった光硬化性材料を使用して３Ｄソリッドモデルを層ごとに印刷するように成形ステージ及び照射モジュールを制御する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光硬化性材料は、コロイド状態（又は半コロイド状態）の溶液であり、強い付着力を有するため、光硬化性材料を成形槽に注入した後、成形槽内の光硬化性材料は、長時間（例えば、３０分以上）の自然流動により水平状態になった後、初めて３Ｄ印刷に用いられるようになる。そのため、３Ｄ印刷に要する時間を大幅に増加させることになる。
【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解決できる方法が求められている。
【０００５】
そこで、本発明は、光硬化性材料を水平状態にするのに要する時間を効果的に減少させる材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷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材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法であって、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、材料供給モジュールと、揺動モジュールとを含み、前記材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法は、（ａ）補充条件が満たされたときに、前記成形槽を揺動させるように前記揺動モジュールを制御し、前記成形槽を揺動させ始める前、揺動させ始めると同時、又は揺動させ始めた後に、前記成形槽に光硬化性材料を注入するように前記材料供給モジュールを制御するステップと、（ｂ）前記成形槽に前記光硬化性材料の注入を停止するように前記材料供給モジュールを制御し、前記光硬化性材料の注入を停止する前、停止すると同時、停止した後に、前記成形槽を揺動させるのを停止するように前記揺動モジュールを制御するステップ、（ｃ）多層の印刷データに基づいて、３Ｄソリッドモデルを構成する多層のスライスソリッドモデルのうち少なくとも１層を印刷するように前記光源モジュール及び前記成形ステージを制御するステップと、含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光硬化性材料を補充してからの待ち時間を効果的に短縮することができ、３Ｄ印刷を実行するのに要する時間を短縮することができる。
【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揺動させる様子を示す概略平面図である。
【図３Ｂ】本発明の他の実施形態に係る成形槽を揺動させる様子を示す概略平面図である。
【図４Ａ】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４Ｂ】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４Ｃ】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４Ｄ】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５】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６】本発明の第１の実施形態に係る材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷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１Ｂを参照する。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１Ａ〜図１Ｂは、本発明が解決しようとする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、従来の光造形３Ｄプリンタ１（上照射タイプの光造形３Ｄプリンタを一例とする）は、成形槽１０と、光源モジュール１１と、成形ステージ１２と、材料供給モジュール１３とを含む。材料供給モジュール１３には、コロイド状態（又は半コロイド状態）の光硬化性材料１４（ＵＶ硬化樹脂など）が装填される。
【００１２】
光硬化性材料１４を補充しようとする場合（例えば、印刷前又は印刷中）、光造形３Ｄプリンタ１は、光硬化性材料１４を成形槽１０に注入するように材料供給モジュール１３を制御することができる。
【００１３】
コロイド状態（又は半コロイド状態）の光硬化性材料１４が強い表面張力を有するので、成形槽１０に注入された光硬化性材料１４は、最初に注入位置に堆積する（図１Ａには、光硬化性材料１４は、成形槽１０の収容空間の左側に堆積することが示されている）。
【００１４】
次に、光硬化性材料１４の注入が完了した後、光造形３Ｄプリンタ１は、非常に長い時間（例えば、３０分間）待たなければならない。待っている間に、成形槽１０内の光硬化性材料１４は、自然流動によってゆっくりと水平状態を呈する。
【００１５】
最後に、光造形３Ｄプリンタ１は、完全に水平状態になった光硬化性材料１４（図１Ｂに示す）を用いて、光造形３Ｄ印刷を実行できるようになる。
【００１６】
既存の光造形３Ｄ印刷技術は、注入された光硬化性材料１４が水平状態を呈するのを待つのに非常に長い時間を要するため、３Ｄ印刷を実行するのに必要な時間を大幅に増加させる。
【００１７】
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。図に示すように、本実施形態の光造形３Ｄプリンタ２は、光源モジュール２１と、揺動モジュール２２と、成形槽２３と、成形ステージ２４と、材料供給モジュール２６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。
【００１８】
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を硬化させる（図４Ｄに示す成形ステージ２４と離型フィルム４０との間の光硬化性材料４１を硬化させる）。
【００１９】
成形槽２３は、コロイド状態（又は半コロイド状態）の光硬化性材料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。一実施形態では、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（図４Ａ〜図４Ｄ及び図５に示す）場合、成形槽２３のボトムシェルは透光性材料（例えば透光性アクリル）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を例とする。離型フィルム４０の材質が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の底部及び離型フィルム４０を貫通して成形槽２３に収容される光硬化性材料４１を照射することができる。
【００２０】
揺動モジュール２２は、成形槽２３に接続され、成形槽２３を揺動させる（水平移動又は／及び回転）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を揺動して強制流動させる。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ために用いられる。
【００２１】
材料供給モジュール２６は、コロイド状態（又は半コロイド状態）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。
【００２２】
図３Ａは、本発明の一実施形態に係る成形槽を揺動させる様子を示す概略平面図である。同図に示すように、本実施形態において、成形槽２３は、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、揺動モジュール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揺動させる様子を示す概略平面図である。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、揺動モジュール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、回転の揺動方式（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、水平往復移動の揺動方式を採用することにより、揺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揺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。
【００２６】
図２を再び参照すると、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。
【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るとともに、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を予め設定された軸方向（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。
【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。
【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。
【００３０】
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材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷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。
【００３１】
図４Ａ〜図６を参照する。図４Ａ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４Ｂ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４Ｃ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４Ｄ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５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６は、本発明の第１の実施形態に係る材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法を示すフローチャートである。
【００３２】
図４Ａ〜図４Ｄに示す光造形３Ｄプリンタ２は、水平移動方式で成形槽２３を揺動させ、図５に示す光造形３Ｄプリンタ２は、回転方式で成形槽２３を揺動させる。
【００３３】
本発明の各実施形態の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法は、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６に示す材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法は、図３Ａ、図４Ａ及び図４Ｂに示す水平移動の揺動方式で説明する）。本実施形態の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法は、以下のステップを含む。
【００３４】
ステップＳ１０：光造形３Ｄプリンタ２の制御モジュール２０は、予め設定された補充条件が満たされるか否かを判定する。具体的には、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。
【００３５】
一実施形態において、補充条件は、第１層のスライスソリッドモデルを印刷する前のこと（例えば、印刷命令を受信する又は次層の印刷データをロードする）、所定層数（例えば、１０数層）のスライスソリッドモデルの印刷を完成したこと、所定体積のスライスソリッドモデルの印刷を完成したこと、所定間隔時間の経過を計時したこと、又は成形槽２３内の光硬化性材料４１の液面が予め設定された高さよりも低いこと（例えば、所定層厚よりも低い）であってもよい。
【００３６】
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Ｓ１１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Ｓ１０を再度実行して判定し続ける。
【００３７】
ステップＳ１１：制御モジュール２０は、成形槽２３を揺動させるように揺動モジュール２２を制御する。図４Ａに示すように、制御モジュール２０は、成形槽２３を水平方向に往復移動させるように揺動モジュール２２を制御することが可能である。
【００３８】
ステップＳ１２：制御モジュール２０は、貯蔵された光硬化性材料４１を成形槽２３内に注入するように材料供給モジュール２６を制御する。図４Ｂに示すように、注入している間に、成形槽２３が揺動されているので、注入された光硬化性材料４１は、成形槽２３の揺動に伴って強制流動し、水平状態に急速に近づく。
【００３９】
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４Ｂに示す）を介して貯蔵された光硬化性材料４１を成形槽２３内に注入する。
【００４０】
なお、上記実施形態では、まず成形槽２３の揺動を開始した後、揺動中に光硬化性材料４１の注入を開始するように材料供給モジュール２６を制御する（即ち、ステップＳ１１をまず実行し、その後ステップＳ１２を実行する）が、これに限定されない。ステップＳ１１とステップＳ１２の間には、絶対的な順序関係がない。
【００４１】
一実施形態では、制御モジュール２０は、まず光硬化性材料４１の注入を開始するように材料供給モジュール２６を制御した後、注入中に成形槽２３を揺動させ始めてもよい（即ち、ステップＳ１２をまず実行し、その後ステップＳ１１を実行する）。
【００４２】
一実施形態では、制御モジュール２０は、光硬化性材料４１の注入を開始するように材料供給モジュール２６を制御すると同時に、成形槽２３を揺動させ始める（即ち、ステップＳ１１とＳ１２を同時に実行する）。
【００４３】
ステップＳ１３：制御モジュール２０は、光硬化性材料４１の注入を停止するように、材料供給モジュール２６を制御する。
【００４４】
ステップＳ１４：制御モジュール２０は、成形槽２３の揺動を停止するように揺動モジュール２２を制御する。一実施形態において、制御モジュール２０は、光硬化性材料４１の注入を停止した後、揺動モジュール２２を制御して成形槽２３の揺動を停止する。
【００４５】
なお、揺動している間に、成形槽２３に収容された光硬化性材料４１は、注入位置に集中して堆積することなく、強制流動により成形槽２３の異なる位置に分布するようになる。揺動を停止した後、成形槽２３に収容された光硬化性材料４１は、自然流動により速やかに水平状態を呈する（図４Ｃに示す）ことができる。
【００４６】
なお、上記実施形態では、まず光硬化性材料４１の注入を停止した後、成形槽２３の揺動を停止した（即ち、ステップＳ１３をまず実行し、その後ステップＳ１４を実行する）が、これに限定されない。ステップＳ１３とステップＳ１４の間には、絶対的な順序関係がない。
【００４７】
一実施形態では、制御モジュール２０は、まず成形槽２３の揺動を停止した後、光硬化性材料４１の注入を停止してもよい（即ち、ステップＳ１４をまずに実行し、その後ステップＳ１３を実行する）。
【００４８】
一実施形態では、制御モジュール２０は、光硬化性材料４１の注入を停止すると同時に、成形槽２３の揺動を停止する（即ち、ステップＳ１３とＳ１４を同時に実行する）。
【００４９】
ステップＳ１５：制御モジュール２０は、記憶モジュール２９から多層の印刷データをロードし、ロードされた印刷データに基づいて、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。
【００５０】
図４Ｄに示すように、一実施形態では、制御モジュール２０は、成形ステージ２４を昇降させることにより、成形ステージ２４の成形面を成形槽２３内の光硬化性材料４１に接触させるとともに、成形面と成形槽２３の底部（例えば、離型フィルム４０）との距離が所定層厚ｈ（例えば、０．０５ｃｍ）になるようにする。次に、１層の印刷データに基づいて、成形面に接触する光硬化性材料４１を照射するように光源モジュール２１を制御して、１層のスライスソリッドモデル４２を製造する。最後に、多層のスライスソリッドモデル４２が３Ｄソリッドモデルに積み重ねられるまで、上記のステップを繰り返す。
【００５１】
なお、任意のスライスソリッドモデル４２が印刷されていない場合、上記の成形面は、成形ステージ２４の盤面であってもよい。任意のスライスソリッドモデル４２が印刷された場合（例えば、３層のスライスソリッドモデル４２が印刷された場合）、上記の形成面は、印刷された多層のスライスソリッドモデル４２の最上層の平面であってもよい（例えば、第３層のスライスソリッドモデル４２の頂部平面）。具体的に、３Ｄ印刷過程において、スライスソリッドモデル４２を層ごとに印刷して積み重ねていくため、最上層のスライスソリッドモデル４２（もしあれば）のみを光硬化性材料４１に接触させれば、次層のスライスソリッドモデル４２を印刷することができ、成形ステージ２４全体を光硬化性材料４１に浸漬させる必要がない。
【００５２】
一実施形態において、制御モジュール２０は、印刷されたスライスソリッドモデル４２の層数に基づいて、成形ステージ２４の盤面と離型フィルム４０との間の距離を調整する。例えば、スライスソリッドモデル４２が印刷されていない場合、成形ステージ２４の盤面と離型フィルム４０との間の距離を１層の所定層厚（ｈ）とし、１層のスライスソリッドモデル４２が印刷された場合、成形ステージ２４の盤面と離型フィルム４０との間の距離を２層の所定層厚（２倍のｈ）とし、２層のスライスソリッドモデル４２が印刷された場合、成形ステージ２４の盤面と離型フィルム４０との間の距離を３層の所定層厚（３倍のｈ）とする。
【００５３】
これにより、光硬化性材料４１を補充してからの待ち時間を効果的に短縮することができ、３Ｄ印刷を実行するのに要する時間を短縮することができる。
【００５４】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法を示すフローチャートである。本実施形態の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法は、図３Ｂ及び図５に示す回転揺動方式を採用しているが、図３Ａ、図４Ａ及び図４Ｂに示す水平移動の揺動方式を入れ替えてもよく、これに限定されない。本実施形態の材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法は、以下のステップを含む。
【００５５】
ステップＳ２０：光造形３Ｄプリンタ２の制御モジュール２０は、予め設定された補充条件が満たされるか否かを判定する。
【００５６】
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Ｓ２１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Ｓ２０を再度実行して判定し続ける。
【００５７】
ステップＳ２１：制御モジュール２０は、成形槽２３を水平に回転させるように揺動モジュール２２（図５に示すように、揺動モジュール２２は、モータ、歯車、ルーレット等の構成要素を含む回転装置であってもよい）を制御する。
【００５８】
ステップＳ２２：制御モジュール２０は、輸送チューブを介して貯蔵された光硬化性材料４１を成形槽２３に注入するように材料供給モジュール２６を制御する。成形槽２３に注入された光硬化性材料４１は、遠心力により強制流動を生じ、成形槽２３の各位置でより均一に分布することができる。
【００５９】
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を第１の速度（例えば、７２０°／分）で回転させるように揺動モジュール２２を制御する。
【００６０】
なお、本発明は、成形槽２３を揺動させることにより、成形槽２３内の古い光硬化性材料４１と注入された新たな光硬化性材料４１とを素早く均一に混合し、成形槽２３を均一に充填して、成形槽２３の各位置の光硬化性材料４１が同じ品質を有するようにし、印刷品質をより一層安定させることができる。
【００６１】
なお、ステップＳ２１とステップＳ２２の間に絶対的な順序関係はなく、当業者であれば、ステップＳ２１とステップＳ２２の実行順序を任意に変更することができる。
【００６２】
ステップＳ２３：制御モジュール２０は、予め設定された注入停止条件が満たされるか否かを判定する。具体的に、注入停止条件は、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。
【００６３】
一実施形態では、注入停止条件は、所定体積の光硬化性材料４１を注入したこと、所定時間（例えば１０秒）が経過したこと、又は成形槽２３に収容された光硬化性材料４１が予め設定された量を超えることであってもよい（例えば、重量センサにより検出された光硬化性材料４１の重量が重量設定値を超えるか、又は液面センサにより検出された液面高さが高さ設定値を超える）。
【００６４】
制御モジュール２０は、注入停止条件が満たされていると判定した場合には、ステップＳ２４に移行する。そうでなければ、ステップＳ２３を再び実行して、光硬化性材料４１を注入し続け、注入停止条件が満たされているか否かを判定し続ける。
【００６５】
ステップＳ２４：制御モジュール２０は、光硬化性材料４１の注入を停止するように、材料供給モジュール２６を制御する。
【００６６】
ステップＳ２５：制御モジュール２０は、予め設定された揺動停止条件が満たされるか否かを判定する。具体的に、揺動停止条件は、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。
【００６７】
一実施形態において、揺動停止条件は、予め設定された回数（例えば３回往復）で揺動させること、予め設定された時間（例えば３秒）で揺動させること、又は予め設定された角度で回転（回転方式で揺動させる場合、例えば１８０°回転）させることであってもよい。
【００６８】
一実施形態では、制御モジュール２０がまず光硬化性材料４１の注入を停止するように材料供給モジュール２６を制御した後、成形槽２３の揺動を停止するように揺動モジュール２２を制御する場合、上記停止揺動条件は、注入が停止した後を開始点として設定してもよい。例えば、上述した予め設定された回数（例えば３回往復）で揺動させることは、注入が停止した後に予め設定された回数（例えば３回往復）で揺動させてから揺動を停止することである。
【００６９】
揺動停止条件が満たされると、制御モジュール２０は、ステップＳ２６を実行する。そうでない場合、制御モジュール２０は、成形槽２３を揺動し続け、揺動停止条件が満たされるか否かを判定し続ける。
【００７０】
ステップＳ２６：制御モジュール２０は、成形槽２３を揺動させるのを停止するように揺動モジュール２２を制御する。
【００７１】
なお、ステップＳ２３〜ステップＳ２４とステップＳ２５〜ステップＳ２６の間に絶対的な順序関係はなく、当業者であれば、ステップＳ２３〜ステップＳ２４とステップＳ２５〜ステップＳ２６の実行順序を任意に変更することができる。
【００７２】
一実施形態では、制御モジュール２０は、まずステップＳ２２〜ステップＳ２４を実行した後、ステップＳ２１及びＳ２５〜２６を実行する。即ち、光硬化性材料４１の補充を完成した後、成形槽２３を揺動させる。
【００７３】
ステップＳ２７：制御モジュール２０は、内蔵のタイマー（図示せず）によりタイマ予め設定された待ち時間の計時を開始し、予め設定された待ち時間が経過したか否かを判定する。具体的に、成形槽２３内の光硬化性材料４１は、揺動が停止した直後に流動状態にあることがある。したがって、本実施形態では、成形槽２３内の光硬化性材料４１が自然流動により水平状態及び静止状態を呈するのを待つことにより、流動している光硬化性材料４１を用いて印刷を実行することに起因する印刷失敗を回避することができる。
【００７４】
予め設定された待ち時間が経過すると、制御モジュール２０は、ステップＳ２８を実行する。そうでなければ、ステップＳ２７を再び実行して待ち続ける。
【００７５】
ステップＳ２８：制御モジュール２０は、ロードされた印刷データに基づいて、光造形３Ｄ印刷を実行して３Ｄソリッドモデルを層ごとに印刷するように、光造形３Ｄプリンタ２を制御する。
【００７６】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る材料の注入効率を向上させる３Ｄ印刷方法を示すフローチャートである。具体的に、光造形３Ｄプリンタ２は、印刷命令を受信した（例えば、コンピュータ装置３から印刷データ及び印刷命令を受信した）後、上記印刷データに対応する３Ｄソリッドモデルを製造するために、以下のステップを実行する。図６及び図７に示す実施形態と比較して、本実施形態の３Ｄ印刷ステップ（即ち、図６のステップＳ１５又は図７のステップＳ２８）は、以下の詳細なステップを含む。
【００７７】
ステップＳ３０：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、第１層の印刷データ）の印刷データを選択する。
【００７８】
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、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。
【００７９】
ステップＳ３１：制御モジュール２０は、成形ステージ２４の成形面が成形槽２３の底部から所定層厚（例えば、０．０５ｃｍ）だけ離れるように、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。
【００８０】
ステップＳ３２：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（第１層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の盤面である）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。
【００８１】
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を制御することにより、１層のスライスソリッドモデルを印刷することができる。
【００８２】
ステップＳ３３：制御モジュール２０は、成形槽２３内の光硬化性材料４１から成形面を離脱させるために、昇降モジュール２７を介して成形ステージ２４を移動（例えば上昇）させるように制御する。成形槽２３内の光硬化性材料４１から成形面を離脱させた後、成形槽２３内の光硬化性材料４１が自然流動により成形面によって占められた空間を補填して、液面を水平状態に回復させることができる。
【００８３】
ステップＳ３４：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。
【００８４】
任意のスライスソリッドモデル４２のいずれかが印刷されていない場合には、ステップＳ３０〜Ｓ３３を再度実行して、次層のスライスソリッドモデル（例えば、第２層のスライスソリッドモデル）を印刷し、全てのスライスソリッドモデルの印刷が完了して３Ｄソリッドモデルになるように積み重ねられるまで繰り返す。これにより、本発明は、３Ｄソリッドモデルを効果的に製造することができる。
【００８５】
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】
【００８６】
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…材料供給モジュール
１４…光硬化性材料
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…揺動モジュール
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…スライスソリッドモデル
ｈ…所定層厚
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2020037249.tif 000009
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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