(57)【要約】【課題】ＵＶ−ＬＥＤを光源として用いることで低消費電力、長寿命化を図るとともに、生成される三次元造形物の更なる高品質化を図る。【解決手段】三次元プリンタは、光硬化樹脂を噴射する複数の噴射ノズルを備えるプリントヘッド１６と、複数の噴射ノズルにより噴射された光硬化樹脂に紫外光を照射して硬化させる、複数のＵＶ−ＬＥＤチップを備えるＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４と、複数の噴射ノズル及び複数のＵＶ−ＬＥＤチップを連動して駆動制御し、複数の噴射ノズルによる噴射エリアと複数のＵＶ−ＬＥＤチップによる照射エリアを実質的に同一とするコントローラ２０を備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光を照射する複数のＵＶ−ＬＥＤチップを備え、
照射波長は、３６０ｎｍから４０５ｎｍの範囲であり、
照射パワーは、３８ｍＷ／ｃｍ２以上であり、
照射エリアは、光硬化樹脂を噴射する噴射ノズルの噴射エリアと実質的に同一となるように可変である、
三次元プリンタ用光源。
【請求項２】
前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップは、前記紫外光が射出される表面にナノレベルの微細パターンが施されたガラスで被覆される
請求項１に記載の三次元プリンタ用光源。
【請求項３】
光硬化樹脂を噴射する複数の噴射ノズルを備えるプリントヘッドと、
前記複数の噴射ノズルにより噴射された前記光硬化樹脂に紫外光を照射して硬化させる、請求項１，２のいずれかに記載の三次元プリンタ用光源と、
前記複数の噴射ノズル及び前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップを連動して駆動制御し、前記複数の噴射ノズルによる噴射エリアと前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップによる照射エリアを実質的に同一とするコントローラと、
を備える三次元プリンタ。
【請求項４】
前記コントローラは、前記噴射エリアが変化した場合に、前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップを選択的に駆動制御することで前記噴射エリアと前記照射エリアを実質的に同一に維持する
請求項３に記載の三次元プリンタ。
【請求項５】
前記コントローラは、前記噴射エリアが変化した場合に、前記複数の噴射ノズルと前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップとの対応関係を用いて前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップを選択的に駆動制御する
請求項４に記載の三次元プリンタ。
【請求項６】
前記噴射エリアを検知する検知手段
を備え、
前記コントローラは、検知された前記噴射エリアを用いて前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップを選択的に駆動制御する
請求項４に記載の三次元プリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元プリンタ用光源及び三次元プリンタに関し、特にＵＶ−ＬＥＤを用いた光源に関する。  
【背景技術】
【０００２】
近年、ＵＶ−ＬＥＤ（紫外線ＬＥＤ）の高効率・高出力化に伴い、これまで置き換えが難しいとされていた水銀ランプからの置き換えが一部の用途で進みつつある。例えば、ＵＶ−ＬＥＤ照明やディスプレイ等の蛍光体励起光源、顕微鏡や露光機などの高分解能光源、光樹脂硬化や医療バイオ等の化学励起用光源、紙幣識別やＤＮＡチップ、環境計測等の分光励起用光源、殺菌、消毒の衛生用光源として種々の分野での採用が期待されている。
【０００３】
他方、紫外線硬化方式の三次元（３Ｄ）インクジェットプリンタに関しては、現在も光源として水銀ランプが主に使用されており、消費電力が高く寿命が短い。そこで、３ＤインクジェットプリンタにおいてもＵＶ−ＬＥＤを光源として用いることが提案されている。
【０００４】
特許文献１には、ＵＶ−ＬＥＤを用いた３Ｄプリンタ用硬化装置が記載されており、光硬化ポリマー材料に対して、単一波長の光を単一方向に放出するＵＶ−ＬＥＤ、及び単一波長の光を種々の方向に放出する分散型ＵＶ−ＬＥＤの少なくとも一つを用いて硬化工程を行うことが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、ＵＶ−ＬＥＤを用いたものではないが、複数のインクジェットノズルを備え、ノズルから吐出されたフォトポリマーを紫外光で硬化させて３Ｄモデルを造形する三次元印刷方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１６−５２６４９５号公報
【特許文献２】特開２０１２−７１６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＵＶ−ＬＥＤを用いて光硬化ポリマー材料を硬化させて３Ｄ造形物を造形する際の照射条件については未だ十分な検討がなされているとは言い難く、３Ｄ造形物の更なる高品質化が求められている。
【０００８】
本発明の目的は、ＵＶ−ＬＥＤを光源として用いることで低消費電力、長寿命化を図るとともに、生成される３Ｄ造形物の更なる高品質化を得ることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、紫外光を照射する複数のＵＶ−ＬＥＤチップを備え、照射波長は、３６０ｎｍから４０５ｎｍの範囲であり、照射パワーは、３８ｍＷ／ｃｍ２以上であり、照射エリアは、光硬化樹脂を噴射する噴射ノズルの噴射エリアと実質的に同一となるように可変である三次元プリンタ用光源である。
【００１０】
本発明の１つの実施形態では、前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップは、前記紫外光が射出される表面にナノレベルの微細パターンが施されたガラスで被覆される。
【００１１】
また、本発明は、光硬化樹脂を噴射する複数の噴射ノズルを備えるプリントヘッドと、前記複数の噴射ノズルにより噴射された前記光硬化樹脂に紫外光を照射して硬化させる、上記の三次元プリンタ用光源と、前記複数の噴射ノズル及び前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップを連動して駆動制御し、前記複数の噴射ノズルによる噴射エリアと前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップによる照射エリアを実質的に同一とするコントローラとを備える三次元プリンタである。
【００１２】
本発明の１つの実施形態では、前記コントローラは、前記噴射エリアが変化した場合に、前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップを選択的に駆動制御することで前記噴射エリアと前記照射エリアを実質的に同一に維持する。
【００１３】
本発明の他の実施形態では、前記コントローラは、前記噴射エリアが変化した場合に、前記複数の噴射ノズルと前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップとの対応関係を用いて前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップを選択的に駆動制御する。
【００１４】
本発明のさらに他の実施形態では、前記噴射エリアを検知する検知手段を備え、前記コントローラは、検知された前記噴射エリアを用いて前記複数のＵＶ−ＬＥＤチップを選択的に駆動制御する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＵＶ−ＬＥＤを光源として用いることで低消費電力、長寿命化を図るとともに、生成される３Ｄ造形物の更なる高品質化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットによる樹脂硬化の説明図である。
【図２】ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットの照射波長と各種樹脂における硬化状態を示す図である。
【図３】硬化距離と照射パワーとの関係を示すグラフである。
【図４】照射エリアを変化させた場合の硬化状態を示す図である。
【図５】視射角と透過率との関係を示すグラフ図である。
【図６】照射パワーと硬化品質との関係を示す図である。
【図７】３Ｄプリンタの構成図である。
【図８】プリントヘッドとＵＶ−ＬＥＤ照射ユニットの模式的平面図である。
【図９】実施形態の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、ＵＶ−ＬＥＤによる光硬化樹脂の硬化試験の様子を示す。スライドガラス１０上に光硬化樹脂１２を０．３〜０．４ｍｍ塗布し、ＵＶ−ＬＥＤ１５を搭載したＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４からＵＶ光を照射して硬化の有無を確認した。光硬化樹脂１２については、アクリレート・メタクリレート化合物を用いたラジカル重合系ＵＶ硬化樹脂としてゴムライク系、プラスチックライク系、サポートの３種類を用い、ＵＶ−ＬＥＤ１５として照射波長が３６５ｎｍ、３８５ｎｍ、３９５ｎｍの３種類が用いた。ＵＶ−ＬＥＤ１５と光硬化樹脂１２との距離を２ｍｍとし、ＵＶ光を１ｍｉｎ照射した。
【００１９】
図２は、照射結果を示す。３種類の光硬化樹脂１２に対し、３種類の波長の全てにおいて硬化（Ｃｕｒｅｄ）していることが確認された。
【００２０】
次に、ＵＶ−ＬＥＤ１５と光硬化樹脂１２との距離を離すことでＵＶ光の照射パワーを低下させ、硬化し得る最低の照射パワーについて確認した。
【００２１】
図３は、硬化距離と照射パワーとの関係を示す。硬化距離を２ｍｍ〜９０ｍｍの間で複数段変化させても、全てにおいて光硬化樹脂１２の硬化を確認したものの、照射パワーが３８ｍＷ／ｃｍ２未満では光硬化樹脂１２の硬化状態がソフトであり、十分に硬化していないことが確認された。すなわち、光硬化樹脂１２の硬化状態を考慮すると、照射パワーは３８ｍＷ／ｃｍ２以上が必要であることが確認された。
【００２２】
次に、光硬化樹脂１２を噴射する噴射ノズルを備える３Ｄインクジェットプリンタの光源としてＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４を搭載し、３Ｄモデルを造形した。３Ｄインクジェットプリンタは、噴射ノズルから光硬化樹脂を数十μｍ塗布し、ＵＶ光にて硬化させるステップを繰り返すことで樹脂を順次積層して３Ｄ物体を造形する。ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４の照射波長は３６５ｎｍ、照度は２００〜４００ｍＷ／ｃｍ２、照射ビーム径ＷＤは１８ｍｍ、照射エリアは５５ｍｍ×１４４ｍｍとした。
【００２３】
しかしながら、上記の条件では３Ｄ物体の造形はできるものの、ＵＶランプで造形した場合と比べて造形の表面に波状の凹凸があり品質で劣る結果となった。この原因は、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４の照射面積が大きく、造形とは関係ない範囲にもＵＶ光が照射され、造形に悪影響が生じたものと推測される。すなわち、噴射ノズルで光硬化樹脂を塗布する範囲よりも広い範囲にＵＶ光を照射すると、硬化にむらが生じて造形に悪影響を及ぼすものと推測される。
【００２４】
そこで、照射範囲を５５ｍｍ×１４４ｍｍから５５ｍｍ×７２ｍｍに変更して再度３Ｄ物体を造形した。
【００２５】
図４は、照射範囲が５５ｍｍ×１４４ｍｍの場合と５５ｍｍ×７２ｍｍの場合の３Ｄ造形物を示す。照射範囲が５５ｍｍ×１４４ｍｍの場合には表面に凹凸が生じているのに対し、５５×７２ｍｍの場合には表面の凹凸が著しく減少しており３Ｄ造形物の品質が改善している。
【００２６】
このように、光硬化樹脂を噴射する噴射ノズルの噴射範囲に対し、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４の照射エリアが広すぎると硬化にむらが生じて３Ｄモデル造形物の表面に凹凸が生じ品質が劣化する。他方、噴射ノズルの照射範囲に対し、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４の照射エリアが狭すぎると硬化できない部分が生じて同様に品質が劣化する。従って、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４の照射エリアは噴射ノズルの噴射範囲と実質的に同一であることが望ましい。ここで、実質的に同一とは、所定の許容範囲内を意味し、具体的には両エリアの面積差が±３０％以内である。
【００２７】
なお、ＵＶ−ＬＥＤ１５は、複数のＵＶ―ＬＥＤチップから構成され、ＵＶ−ＬＥＤチップは、サファイア基板等にＮ型及びＰ型のＧａＮ系化合物半導体層を積層することで構成される。また、ＵＶ−ＬＥＤ１５は、その表面を保護するための保護ガラスで被覆されるが、ナノレベルの微細パターンをＵＶ光の射出表面に施したナノパターンガラスで被覆することで、ＵＶ光の透過率を向上することができる。
【００２８】
図５は、ナノパターンを施していないガラスとナノパターンを施したガラスの視射角と透過率との関係を示す。ＵＶ光の波長は３６５ｎｍである。図に示すように、ナノパターンガラスを用いると波長３６５ｎｍのＵＶ光の透過率を９９％以上に向上させ、ナノパターンを施していないフラットなガラスに比べてＵＶ光の透過率を約７．５％向上させることができる。
【００２９】
次に、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４の照度を種々変化させて３Ｄモデルを造形した。ＵＶ−ＬＥＤ１５の波長は３９５ｎｍ、照射エリアは噴射ノズルの噴射エリアと同一の１０ｍｍ×７５ｍｍとし、この照射エリアを得るために１．７ｍｍ角のＵＶ−ＬＥＤチップを１８個一列に配置してアレイ状とした。
【００３０】
図６は、照度（照射パワー）を変化させた場合の造形物を示す。照度が０．３７５ｍＷ／ｃｍ２でもＵＶランプと同程度の品質の造形物が得られ、照度が３ｍＷ／ｃｍ２においてＵＶランプよりも表面に凹凸がない高品質の造形物が得られた。なお、照度が４ｍＷ／ｃｍ２の場合には表面に凹凸が生じて品質がむしろ劣化していた。
【００３１】
このように、ＵＶランプよりも大幅に照度の弱い０．３７５ｍＷ／ｃｍ２でもＵＶランプと同品質の造形物が得られ、３ｍＷ／ｃｍ２ではＵＶランプよりも高品質の造形物が得られるが、これは、ＵＶ−ＬＥＤはＵＶランプよりも照度が安定しており、ヘッド部が高速で動作することによる照度変化がないことで硬化が安定して行われるためと推測される。ＵＶランプは発光に時間を要することから、約５ｍｉｎ前に点灯し、造形中は連続点灯しなければならないが、ＵＶ−ＬＥＤは、瞬時に発光のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能であり、かつ、光強度の制御が可能であることから、造形したい部分のみに照射することができる。このことは、噴射ノズルの噴射エリアが変化する場合に、これに応じて適応的にＵＶ光の照射エリア及び照度を変化させ、噴射エリアと照射エリアが実質的に同一となるように制御し得ることを意味する。勿論、光硬化樹脂の種類によって照度を最適化することもできるので、造形物に最適な硬化条件にすることも容易である。
【００３２】
図７は、本実施形態のＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４を搭載した３Ｄプリンタのシステム構成図を示す。
【００３３】
３Ｄプリンタは、光硬化樹脂を噴射するプリントヘッド１６と、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４と、コントローラ２０と、ステージ１００を備える。
【００３４】
ステージ１００は、Ｘ−Ｙ平面上でＸ方向及びＹ方向に移動自在であり、３Ｄモデル造形物２００はステージ１００上に造形される。
【００３５】
プリントヘッド１６は、光硬化樹脂を噴射する複数の噴射ノズル１８を備える。噴射ノズル１８は、例えば複数個が所定間隔で一列に配置される。
【００３６】
ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４は、ＵＶ−ＬＥＤ１５を備える。ＵＶ−ＬＥＤ１５は、複数個のＵＶ−ＬＥＤチップが所定間隔で一例に配置されて構成される。
【００３７】
コントローラ２０は、プリントヘッド１６及びＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４に接続され、これらを統合的に制御する。コントローラ２０は、ＣＡＤ装置２２からの３Ｄモデルデータを入力し、この３Ｄモデルデータを用いてプリントヘッド１６及びＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４を駆動制御する。すなわち、３Ｄモデルデータに基づいてＸ方向及びＹ方向の変位幅あるいは変位ステップ数を計算するとともに、Ｘ−Ｙ平面に垂直なＺ方向の変位幅あるいは変位ステップ数を計算し、プリントヘッド１６を開始位置から終了位置まで順次変位させて噴射ノズルから所定量の光硬化樹脂を噴射し、これとともにＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４を駆動してＵＶ光を噴射エリアに向けて照射して光硬化樹脂を硬化させる。これらの変位−噴射−硬化のステップを繰り返すことで造形物２００を造形する。
【００３８】
ここで、噴射エリアは一列に配置した複数の噴射ノズル１８の噴射個数により変化し、噴射個数は造形すべき造形物２００の形状や解像度に応じて変化し得る。あるいは、噴射ノズル１８のうちのいずれかに異常が生じ（ノズル詰まり等）、結果として噴射エリアが変化する場合もあり得る。コントローラ２０は、プリントヘッド１６の噴射エリアを決定するとともに、決定された噴射エリアに応じ、この噴射エリアと実質的に同一となるようにＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４の照射エリアを変化させるべく駆動制御する。具体的には、コントローラ２０は、アレイ状に配置された複数個のＵＶ−ＬＥＤチップのうち、どのＵＶ−ＬＥＤチップを駆動するかを決定することで照射エリアを適応的に変化させる。このように照射エリアを適応的に変化させるのは、既述したように、噴射エリアに対して過不足なく照射エリアを決定することで硬化不足や硬化むらによる造形物の品質劣化を抑制するためである。
【００３９】
コントローラ２０は、ＣＰＵ等のプロセッサ及びメモリを備え、プロセッサがメモリに記憶された処理プログラムを読み込んで実行することで上記の機能を実現する。
【００４０】
図８は、プリントヘッド１６及びＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４の模式的平面図である。プリントヘッド１６は、複数の噴射ノズル１８を搭載し、図では例として１０個の噴射ノズル１８が示されている。他方、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４はＵＶ−ＬＥＤ１５を搭載し、ＵＶ−ＬＥＤ１５は、複数のＵＶ−ＬＥＤチップ１７から構成される。図では例として７個のＵＶ−ＬＥＤチップ１７が示されている。ＵＶ−ＬＥＤチップ１７の大きさは既述したように１．７ｍｍ角であるがこれに限定されず、一般には１．３ｍｍ角以上が望ましい。また、ＵＶ−ＬＥＤチップ１７の間隔は８．５ｍｍであるがこれに限定されず、一般には８．５ｍｍ以下が望ましい。
【００４１】
１０個の噴射ノズル１８を左から順に
噴射ノズル１８−１、噴射ノズル１８−２、・・・、噴射ノズル１８−１０
とし、同様に７個のＵＶ−ＬＥＤチップ１７を左から順に
ＵＶ−ＬＥＤチップ１７−１、ＵＶ−ＬＥＤチップ１７−２、・・・、ＵＶ−ＬＥＤチップ１７−７
とすると、ある造形物２００を造形すべくこれら１０個の噴射ノズル１８の全てにおいて光硬化樹脂を噴射する場合、コントローラ２０はこれに応じてＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４の合計７個のＵＶ−ＬＥＤチップ１７の全てを駆動して照射エリアを噴射エリアと実質的に同一とする。
【００４２】
また、別の造形物２００を造形すべくこれら１０個の噴射ノズル１８のうち、左から６個の噴射ノズル１８−１〜１８−６のみを駆動して噴射する場合、コントローラ２０はこれに応じてＵＶ−ＬＥＤチップ１７のうち左から４個のＵＶ−ＬＥＤチップ１７−１〜１７−４のみを駆動して照射エリアを噴射エリアと実質的に同一とする。
【００４３】
また、１０個の噴射ノズル１８のうち、最も右側に位置する噴射ノズル１８−１０に異常が生じて光硬化樹脂を噴射できない場合、コントローラ２０はこれを検知して噴射エリアが縮小したものとみなし、ＵＶ−ＬＥＤチップ１７のうち最も右側に位置するＵＶ−ＬＥＤ１７−１０を駆動せず、それ以外のＵＶ−ＬＥＤ１７−１〜１７−９を駆動して照射エリアを噴射エリアと実質的に同一とする。
【００４４】
さらに、１０個の噴射ノズル１８−１〜１８−１０のうち、解像度を考慮して２個おき、すなわち１８−１、１８−４、１８−７、１８−１０から光硬化樹脂を噴射する場合、コントローラ２０はこれに応じてＵＶ−ＬＥＤ１７−１、１７−３、１７−５、１７−７のみを駆動して照射エリアを噴射エリアと実質的に同一とする。コントローラ２０は、これととともにＵＶ−ＬＥＤチップ１７−１、１７−３、１７−５、１７−７の照度を変化させて所望の照度、具体的には３８ｍＷ／ｃｍ２以上となるように制御してもよい。
【００４５】
コントローラ２０は、予め噴射エリアと駆動すべきＵＶ−ＬＥＤチップ１７−１〜１７−１０との対応関係を規定するテーブルあるいはマップをフラッシュＲＯＭやＳＤＲＡＭ等のメモリに記憶しておき、このメモリを参照することにより、決定あるいは検知された噴射エリアに対応して駆動すべきＵＶ−ＬＥＤチップ１７を決定して照射エリアを変化させる。対応関係を規定するテーブルは、複数の噴射ノズル１８を噴射ノズル１８−ｉ、複数のＵＶ−ＬＥＤチップ１７をＵＶ−ＬＥＤチップ１７−ｊとすると、
（噴射ノズル１８−ｉ）  →  （ＵＶ−ＬＥＤチップ１７−ｊ）
を規定する。ここで、ｉ、ｊは１以上の自然数である。
コントローラ２０は、個々の噴射ノズル１８と個々のＵＶ−ＬＥＤチップ１７との対応関係を規定するテーブルあるいはマップを用いて駆動すべきＵＶ−ＬＥＤチップ１７を決定して照射エリアを変化させてもよい。例えば、噴射ノズル１８−１はＵＶ−ＬＥＤチップ１７−１に対応し、噴射ノズル１８−２、１８−３はＵＶ−ＬＥＤチップ１７−２に対応する等である。噴射ノズル１８とＵＶ−ＬＥＤチップ１７は必ずしも１：１に対応している必要はなく、多：１あるいは１：多であってもよい。例えば、
噴射ノズル１８−ｉ  →  （ＵＶ−ＬＥＤチップ１７−ｊ）
噴射ノズル１８−（ｉ＋１）  →  （ＵＶ−ＬＥＤチップ１７−ｊ）
噴射ノズル１８−（ｉ＋２）  →  （ＵＶ−ＬＥＤチップ１７−ｊ）
であってもよい。
【００４６】
図９は、本実施形態におけるコントローラ２０の処理フローチャートである。
【００４７】
まず、ＣＡＤ装置２２から３Ｄモデルデータを入力するとともに、各種の造形パラメータを入力する（Ｓ１０１）。造形パラメータは、造形物２００の品質を規定するパラメータであり、分解能や速度等である。
【００４８】
次に、コントローラ２０は、入力された３Ｄモデルデータ及び造形パラメータに基づき、複数の噴射ノズル１８の中で光硬化樹脂を噴射すべき噴射ノズル１８を決定する（Ｓ１０２）。例えば、１０個の噴射ノズル１８−１〜１８−１０のうち、噴射ノズル１８−１〜１８−５を噴射ノズル１８に決定する等である。なお、噴射ノズル１８に異常がある場合には、このステップにおいて噴射ノズル１８の異常を検知し、検知結果を用いて噴射ノズル１８を決定する。例えば、噴射ノズル１８−１に異常が生じているため、噴射ノズル１８−２〜１８−５を噴射ノズル１８に決定する等である。
【００４９】
次に、コントローラ２０は、Ｓ１０２で決定した噴射ノズル１８により定まる光硬化樹脂の噴射幅（噴射エリア）に応じたＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４の照射幅（照射エリア）を決定する（Ｓ１０３）。すなわち、噴射幅（噴射エリア）と実質的に同一となるように照射幅（照射エリア）を決定する。具体的には、噴射幅（噴射エリア）に対応して駆動すべきＵＶ−ＬＥＤチップ１７を決定する。なお、このとき、照度（照射パワー）が所望の値、具体的には３８ｍＷ／ｃｍ２以上で例えば３Ｗ／ｃｍ２となるようにＵＶ−ＬＥＤチップ１７の照射パワーを調整する。
【００５０】
噴射ノズル１８及びＯＮ駆動すべきＵＶ−ＬＥＤチップ１７を決定した後、コントローラ２０は、プリントヘッド１６及びＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４を駆動制御して３Ｄプリンティングを実行し、ステージ１００上に造形物２００を造形する（Ｓ１０４）。すなわち、算出された変位幅でＸ方向及びＹ方向にステージ１００を駆動し、決定した噴射ノズル１８から光硬化樹脂を噴射し、決定されたＵＶ−ＬＥＤチップ１７を駆動してＵＶ光を照射して光硬化樹脂を硬化させる一連の処理を繰り返し実行することで光硬化樹脂を積層していく。
【００５１】
以上のように、本実施形態の３Ｄプリンタでは、噴射エリアが変化する場合にこれに応じてＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４の照射エリアを適応的に変化させて噴射エリアと照射エリアが実質的に同一となるように制御するので、噴射ノズル１８の異常を含む種々の条件下においても造形物２００を高品質で造形することができる。
【００５２】
本実施形態では、プリントヘッド１６の噴射ノズル１８として、図８に示すように複数の噴射ノズル１８が一列に配置される構成を例示したが、複数の噴射ノズル１８が複数列に配置されマトリクス状に配置される構成でもよい。この場合においても、コントローラ２０のメモリには、マトリクス状に配置される噴射ノズル１８とＵＶ−ＬＥＤチップ１７との対応関係を規定するテーブルあるいはマップを記憶しておき、このテーブルあるいはマップを参照することで噴射エリアと実質的に同一となるように駆動すべきＵＶ−ＬＥＤチップ１７を決定すればよい。
【００５３】
また、本実施形態において、噴射ノズル１８とＵＶ−ＬＥＤチップ１７との対応関係を用いるのではなく、噴射ノズル１８による噴射エリアを検知し、検知した噴射エリアと実質的に同一となるように駆動すべきＵＶ−ＬＥＤチップ１７を決定して駆動してもよい。噴射エリアは、カメラによって撮影して得られた画像を解析することで検知してもよく、光学的あるいは電気的センサにより光硬化樹脂を検知することで検知してもよい。噴射エリアを検知するセンサは、プリントヘッド１６に搭載してもよく、あるいはＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４に搭載してもよい。コントローラ２０は、例えばＸ−Ｙ平面内における２つの座標（左上及び右下）で規定される矩形エリアとして検知し、検知した矩形エリアを過不足なく照射し得るＵＶ−ＬＥＤチップ１７を選択して駆動する。
【００５４】
噴射エリアの検知は、実際に造形物２００を造形する前に先立って実行してもよい。例えば、造形物を造形する領域以外の余白領域にプリントヘッド１６を移動させて噴射ノズル１８から光硬化樹脂を試し噴射させ、そのときの噴射エリアを検知し、検知した噴射エリアに基づいて駆動すべきＵＶ−ＬＥＤチップ１７を決定してもよい。
【００５５】
なお、ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４はプリントヘッド１６に対する相対位置が必ずしも固定である必要はなく、プリントヘッド１６に対して相対移動可能な構成であってもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、図７あるいは図８に示すように、プリントヘッド１６に対してその一方側にＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４を配置しているが、プリントヘッド１６の両側にＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット１４を配置し、両側からＵＶ光を照射して光硬化樹脂を硬化させる構成であってもよい。
【００５７】
また、本実施形態では、図２に示すように３６５ｎｍ〜３９５ｎｍのＵＶ−ＬＥＤを用いているが、一般に、ＵＶ−ＬＥＤの照射波長範囲である３６０ｎｍ〜４０５ｎｍを用いることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１２  光硬化樹脂、１４  ＵＶ−ＬＥＤ照射ユニット、１５  ＵＶ−ＬＥＤ、１６  プリントヘッド、１７  ＵＶ−ＬＥＤチップ、１８  噴射ノズル、２０  コントローラ、１００  ステージ、２００  造形物。
【図１】
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【図２】
2018111246.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018111246.tif 000006
【図５】
2018111246.tif 000007
【図６】
2018111246.tif 000008
【図７】
2018111246.tif 000009
【図８】
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【図９】
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