(57)【要約】      （修正有）【課題】照射対象物の表面に照射する光を照射対象物表面において均一あるいは概ね均一の照度となるように制御して光照射を行うことが可能な光照射装置および光照射方法の提供。【解決手段】照射対象物の作製に用いるステージ１４と、照射対象物の位置を特定する位置合わせ手段と、照射対象物の上方側と下方側とに配設される複数の光源１６，１８と、三次元造形データを読み込む読込手段２０と、各光源１６，１８と照射対象物との距離を三次元造形データより得る取得手段と、各光源１６，１８より照射される光が、照射対象物表面において均一あるいは概ね均一の照度となるように、取得手段により得られた距離に応じて、光の光度を算出する算出手段と、照射対象物に対して照射する光が、算出手段により算出された光の光度となり、同じタイミングで照射されるように制御を行う制御手段とを有するようにした光照射装置１０。【選択図】図２
2017035807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射対象物の形状を表す三次元造形データをもとに三次元造形によって作製された照射対象物に対して所定の光を照射する光照射装置において、
透明材料よりなる板状体であって、照射対象物を作製するために用いられるステージと、
前記ステージ上に作製された前記照射対象物の位置を特定する位置合わせ手段と、
前記照射対象物の少なくとも上方側と下方側とに配設され、前記照射対象物に対して光を照射する複数の光源と、
前記照射対象物の三次元造形データを前記光照射装置に読み込む読込手段と、
前記複数の光源の各光源について、前記各光源と前記照射対象物とのそれぞれの距離を前記読込手段により読み込まれた前記三次元造形データより得る取得手段と、
前記複数の光源の前記各光源より照射される光が、前記照射対象物表面においてそれぞれ均一あるいは概ね均一の照度となるように、前記取得手段より得られた前記それぞれの距離に応じて、前記複数の光源の前記各光源が照射する光の光度を算出する算出手段と、
前記複数の光源の前記各光源が前記照射対象物に対して照射する光が、前記算出手段よりそれぞれ算出された光の光度となり、かつ、同じタイミングで照射されるよう制御を行う制御手段と
を有することを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光照射装置において、
前記位置合わせ手段は、前記光照射装置内に配設される透明材料よりなる板状体であって、前記ステージを載置するテーブルを有し、
前記ステージは、前記テーブルに対して位置固定を行うステージ位置固定手段を有し、
前記テーブルは、前記ステージ位置固定手段に対応する位置合わせ基準を有し、
前記ステージを前記照射対象物とともに前記テーブル上に載置する際に、前記ステージ位置固定手段を前記位置合わせ基準に合わせることにより、前記ステージ上の前記照射対象物について位置を特定可能である
ことを特徴とする光照射装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光照射装置において、
前記光照射装置は、前記ステージに載置された前記照射対象物の全体の形状を読み取り、前記照射対象物のスキャンデータを得るスキャナを有し、
前記位置合わせ手段は、前記スキャンデータを用いて前記ステージ上に作製された前記照射対象物の位置を特定する
ことを特徴とする光照射装置。
【請求項４】
照射対象物の形状を表す三次元造形データをもとに三次元造形によって作製された照射対象物に対して所定の光を照射する光照射装置を用いて行う光照射方法において、
透明材料よりなる板状体であって、照射対象物を作製するために用いられるステージ上で、前記ステージ上に作製された前記照射対象物の位置を特定し、前記照射対象物の少なくとも上方側と下方側とに配設される複数の光源から前記照射対象物に対して光を照射する光照射方法であって、
前記ステージ上に作成された前記照射対象物の位置を特定する位置合わせ工程と、
前記照射対象物の三次元造形データを読み込む読込工程と、
前記複数の光源の各光源について、前記各光源と前記照射対象物とのそれぞれの距離を前記読込手段により読み込まれた前記三次元造形データより得る取得工程と、
前記複数の光源の前記各光源より照射される光が、前記照射対象物表面においてそれぞれ均一あるいは概ね均一の照度となるように、前記取得手段より得られた前記それぞれの距離に応じて、前記複数の光源の前記各光源が照射する光の光度を算出する算出工程と、
前記複数の光源の前記各光源が前記照射対象物に対して照射する光が、前記算出工程においてそれぞれ算出された光の光度となり、かつ、同じタイミングで照射されるよう制御を行う制御工程と
を有することを特徴とする光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射装置および光照射方法に関し、さらに詳細には、照射対象物の表面に照射する光の照度を制御する光照射装置および光照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、照射対象物に光を照射して、照射対象物の表面を加工することや、照射対象物の表面に塗布した光硬化材料を硬化させることを目的とした光照射装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、光造形後の三次元モデルについて半硬化状態の樹脂を完全に硬化させる工程として、所謂、ポストキュア工程に関する技術が示されている。
【０００４】
こうしたポストキュア工程は、特許文献１に記載される半硬化状態の樹脂を完全に硬化させるための手法としてだけでなく、光造形により作製した三次元造形物に対して仕上げの処理として光沢を出す手法などとしても知られている。
【０００５】
ここで、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、従来の光照射装置における光照射を示した概略構成説明図を示している。
【０００６】
図１（ａ）に示す従来の光照射装置は、照射対象物の上方側および下方側の双方より光を照射する。
【０００７】
ここで、従来の光照射装置における光照射手段は、光源として、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いる。図１（ａ）に示す場合においては、全体に均一な厚みを持った板状の照射対象物の上方側に配置される上部光源から照射される光の光度と照射対象物の下方側に配置される下部光源から照射される光源の光度とが同じで、かつ、照射対象物の表面において同じ照度となるように上部光源と下部光源との間に照射対象物を配置し、上部光源と下部光源とから同時に光を照射すれば、照射対象物の表面には均一の照度で光が同じタイミングで照射される。
【０００８】
また、従来の三次元造形に用いられている光硬化材料は、硬化により材料が収縮するため、図１（ａ）に示すように、照射対象物の上方側表面および下方側表面に均一の照度で光が照射され、かつ、照射対象物全体がほぼ同じタイミングで硬化すれば、照射対象物の材料である光硬化材料は均一に収縮し、歪みや変形などが生じることなく均一の仕上がりとなる。
【０００９】
一方、図１（ｂ）に示すように、上部光源から照射される光の光度と、下部光源から照射される光の光度とがそれぞれ異なる場合、照射対象物の表面の光硬化材料が硬化する速度に差が生じる。
【００１０】
より詳細には、上部光源と照射対象物の上部表面との距離と、下部光源と照射対象物の下部表面との距離とが同じであって、かつ、同じタイミングで照射を行ったとしても、上部光源の光の光度よりも下部光源の光の光度の方が低い場合、照射対象物表面に照射される光の照度に差が生じる。この照射対象物の表面において照射対象物の上方側と下方側とにおいて照度に差が生じることにより、照射対象物の下方側よりも上方側の方がはやく硬化するようになる。こうして上方側と下方側とで硬化の速度に差が生じると、照射対象物は反り返った形状に変形するという問題点があった。
【００１１】
そのため、図１（ａ）に示すように、上部光源の光度と下部光源の光度とを調節して照射すればよいものであるが、図１（ａ）に示すように照射対象物が凹凸形状を持たず、表面が均一な平面を持つ物体であれば、上部光源と照射対象物の上部表面との距離と、下部光源と照射対象物の下部表面との距離とが同じになるように照射対象物を配置し、同じタイミングで、かつ、上部光源および下部光源の光度がそれぞれ同一となるよう調節して照射することにより、照射対象物のすべての表面で光の照度が均一となるように光を照射することは容易である。
【００１２】
しかしながら、三次元造形物は複雑な凹凸形状を有することも少なくなく、照射対象物のすべての表面で同じ照度となるよう光を照射することは容易ではないという問題点があった。
【００１３】
ここで、図１（ｃ）には、凹凸形状を有する照射対象物に光照射する場合の従来の光照射装置を示している。
【００１４】
図１（ｃ）に示すように、従来の光照射装置においては、照射対象物を透明材料より構成されるステージに載置して、照射対象物の上方側に配置される上部光源とステージの下方側に配置される下部光源とにより光が照射される。
【００１５】
なお、ステージを構成する透明材料としては、例えば、光を透過するアクリル樹脂よりなるアクリル板が用いられる。
【００１６】
こうしたアクリル板よりなるステージ上に、図１（ｃ）に示す形状を有する照射対象物を載置して、複数配置された上部光源と下部光源とにより上方側と下方側とから同じ光度、同じタイミングで光照射する場合を検討する。
【００１７】
まず、照射対象物の上方側について検討すると、図１（ｃ）に示す照射対象物は、高さ方向に高部と低部を有するため、上部光源をすべて同じ光度で光照射すると、高部と低部とで照射される光の照度に差が生じる。より詳細には、高部においては上部光源との距離が短いため、低部と比べて表面に照射される光の照度は高く硬化速度が速くなる。一方、低部においては上部光源との距離が高部に比べて長いため、高部に比べて表面に照射される光の照度は低く硬化速度が遅くなる。
【００１８】
高部では光硬化材料の硬化が速く、低部では光硬化材料の硬化が遅くなるなどの硬化速度の差は、三次元造形物の歪みやひびの原因となる。
【００１９】
次に、照射対象物の下方側について検討すると、図１（ｃ）に示す照射対象物は、アクリル板よりなるステージ上に載置されている。そのため、図１（ｃ）に示す照射対象物の場合、照射対象物の下面の全域がステージであるアクリル板と重なって接している重複領域となり、アクリル板を介して光が照射される。
【００２０】
こうした照射対象物の下面に対して、下部光源により上部光源と同じ光度の光を照射しても、アクリル板による干渉のために光度が減衰した光が照射対象物の下面に照射される。
【００２１】
従って、上部光源の光が直接照射される照射対象物の上方側の場合と比較すると、重複領域となる下面は硬化速度が遅くなるため、下部光源のみから追加の光照射をするなどの処理が必要であったが、こうした追加の光照射の処理によってひび割れが生じる場合があった。
【００２２】
上記において示したように、従来の方法により三次元造形物に光を照射すると、上部光源および下部光源から同じ光度の光を同じタイミングで照射しているにもかかわらず、照射対象物の形状やステージの干渉の影響により照射対象物の表面に到達した光の照度にばらつきを生じ、硬化度合いの差による反りや変形やひび割れが生じるという問題点があった。
【００２３】
また、光照射後の照射対象物に反りや変形やひび割れが生じなくとも、照射対象物の表面における光沢などの仕上がりに差が生じるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開平８−２５２８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、照射対象物の表面に照射する光が照射対象物表面において均一または概ね均一の照度となるように制御して光照射を行うことが可能な光照射装置および光照射方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するために、本発明は、照射対象物の表面に光を照射する複数の光源のそれぞれについて、照射対象物の形状より得られる情報を用いて照射対象物表面において均一または概ね均一の照度となる光の光度を算出し、算出された光度の光で光照射を行うようそれぞれの光源を制御するようにしたものである。
【００２７】
即ち、本発明は、照射対象物の形状を表す三次元造形データをもとに三次元造形によって作製された照射対象物に対して所定の光を照射する光照射装置において、透明材料よりなる板状体であって、三次元造形を行う際に照射対象物を作製するために用いられるステージと、上記ステージ上に作製された上記照射対象物の位置を特定する位置合わせ手段と、上記照射対象物の少なくとも上方側と下方側とに配設され、上記照射対象物に対して光を照射する複数の光源と、上記照射対象物の三次元造形データを上記光照射装置に読み込む読込手段と、上記複数の光源の各光源について、上記各光源と上記照射対象物とのそれぞれの距離を上記読込手段により読み込まれた上記三次元造形データより得る取得手段と、上記複数の光源の上記各光源より照射される光が、上記照射対象物表面においてそれぞれ均一あるいは概ね均一の照度となるように、上記取得手段より得られた上記それぞれの距離に応じて、上記複数の光源の上記各光源が照射する光の光度を算出する算出手段と、上記複数の光源の上記各光源が上記照射対象物に対して照射する光が、上記算出手段よりそれぞれ算出された光の光度となり、かつ、同じタイミングで照射されるよう制御を行う制御手段とを有するようにした。
【００２８】
また、本発明は、上記した発明において、上記位置合わせ手段は、上記光照射装置内に配設される透明材料よりなる板状体であって、上記ステージを載置するテーブルを有し、上記ステージは、上記テーブルに対して位置固定を行うステージ位置固定手段を有し、上記テーブルは、上記ステージ位置固定手段に対応する位置合わせ基準を有し、上記ステージを上記照射対象物とともに上記テーブル上に載置する際に、上記ステージ位置固定手段を上記位置合わせ基準に合わせることにより、上記ステージ上の上記照射対象物について位置を特定可能であるようにした。
【００２９】
また、本発明は、上記した発明において、上記光照射装置は、上記ステージに載置された上記照射対象物の全体の形状を読み取り、上記照射対象物のスキャンデータを得るスキャナを有し、上記位置合わせ手段は、上記スキャンデータを用いて上記ステージ上に作製された上記照射対象物の位置を特定するようにした。
【００３０】
また、本発明は、照射対象物の形状を表す三次元造形データをもとに三次元造形によって作製された照射対象物に対して所定の光を照射する光照射装置を用いて行う光照射方法において、透明材料よりなる板状体であって、照射対象物を作製するために用いられるステージ上で、上記ステージ上に作製された上記照射対象物の位置を特定し、上記照射対象物の少なくとも上方側と下方側とに配設される複数の光源から上記照射対象物に対して光を照射する光照射方法であって、上記ステージ上に作成された上記照射対象物の位置を特定する位置合わせ工程と、上記照射対象物の三次元造形データを読み込む読込工程と、上記複数の光源の各光源について、上記各光源と上記照射対象物とのそれぞれの距離を上記読込手段により読み込まれた上記三次元造形データより得る取得工程と、上記複数の光源の上記各光源より照射される光が、上記照射対象物表面においてそれぞれ均一あるいは概ね均一の照度となるように、上記取得手段より得られた上記それぞれの距離に応じて、上記複数の光源の上記各光源が照射する光の光度を算出する算出工程と、上記複数の光源の上記各光源が上記照射対象物に対して照射する光が、上記算出工程においてそれぞれ算出された光の光度となり、かつ、同じタイミングで照射されるよう制御を行う制御工程とを有するようにした。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、以上説明したように構成されているので、照射対象物の表面に照射する光が照射対象物表面において均一または概ね均一の照度となるように制御して光照射を行うことができるようになるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、従来の光照射装置における光照射方法の一例を示した概略構成説明図である。
【図２】図２は、本発明による光照射装置の実施の形態の一例を示した概略構成斜視説明図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）は、本発明による光照射装置のステージの状態を示した概略構成斜視説明図である。
【図４】図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、本発明による光照射装置において光照射を行う前に照射対象物に施す事前処理の手順を示した概略構成斜視説明図である。
【図５】図５（ａ）（ｂ）は、本発明による光照射装置において照射対象物表面における照度の算出について説明する概略説明図である。
【図６】図６は、本発明による光照射装置が行う光照射処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図７】図７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、本発明による光照射装置の他の実施の形態の一例を説明するものであり、スキャンデータにより光源から照射対象物までの距離を決定する手順を示した概略構成斜視説明図である。
【図８】図８（ａ）（ｂ）は、本発明による光照射装置の他の実施の形態の一例を説明する概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による光照射装置および光照射方法の実施の形態の一例について詳細に説明する。
【００３４】
図２は、本発明による光照射装置の一例の概略構成説明図を示している。
【００３５】
本発明による光照射装置１０は、立方体形状の筐体１２内に、照射対象物を載置するステージ１４と、筐体１２内において筐体１２の天井部１２ａに配設されてステージ１４上の照射対象物の上方側から光を照射する上部光源１６と、筐体１２内において筐体１２の底面部１２ｂに配設されてステージ１４の下方側から光を照射する下部光源１８と、照射対象物の形状をスキャンするスキャナ２０とを有する。
【００３６】
より詳細には、筐体１２は、天井部１２ａ、底面部１２ｂ、筐体１２の左右の側面となる側方部１２Ｌ、１２Ｒを有する。
【００３７】
そして、光照射装置１０において照射対象物を載置するステージ１４は、側方部１２Ｌと側方部１２Ｒとの間にわたって水平に配設される板状体であって、ステージ１４両端部を側方部１２Ｌ、１２Ｒにそれぞれ取り外し可能に固定される。
【００３８】
上部光源１６は、本実施の形態においては、側方部１２Ｒと側方部１２Ｌとの間にわたって複数のＬＥＤ光源を配列したＬＥＤアレイを用いるものとし、こうしたＬＥＤアレイよりなる上部光源１６が筐体１２の天井部１２ａに、ステージ１４上の照射対象物に光照射可能であるように配設される。
【００３９】
下部光源１８は、上部光源１６と同様に側方部１２Ｒと側方部１２Ｌとの間にわたって複数のＬＥＤ光源を配列したＬＥＤアレイを用いるものとし、筐体１２の底面部１２ｂに配設され、ステージ１４上の照射対象物にステージ１４下方より光照射を行う。
【００４０】
スキャナ２０は、筐体１２の上方側であって上部光源１６と照射対象物との間に位置するように配設される。
【００４１】
こうしたスキャナ２０は、側方部１２Ｌ、１２Ｒを連結する２本のレール２２−１、２２−２上に摺動可能に配設されている。
【００４２】
なお、上記において説明した光照射装置１０の全体の動作は、マイクロコンピューター２４によって制御されている。
【００４３】
また、光照射装置１０は、マイクロコンピューターの制御により、外部より三次元造形データ等のデータを取得することが可能とされている。
【００４４】
次に、図３（ａ）（ｂ）を参照しながら、ステージ１４について詳細に説明する。
【００４５】
ステージ１４は、ステージ部１４ａとテーブル部１４ｂにより構成される。本実施の形態においては、ステージ１４を構成するステージ部１４ａおよびテーブル部１４ｂの材料としては光を透過するアクリル樹脂を用いるものとする。
【００４６】
図３（ａ）は、ステージ部１４ａをテーブル部１４ｂに取り付ける前の状態を示す概略構成斜視説明図を示し、図３（ｂ）は、ステージ部１４ａをテーブル部１４ｂに取り付けた後の状態を示す概略構成斜視説明図を示している。
【００４７】
ステージ部１４ａは、照射対象物を載置することを目的とした略板状体であって、光照射装置１０内に配設されたテーブル部１４ｂ上に着脱可能に配置される。さらに、ステージ部１４ａの前方側の下端部には、２つのステージ位置合わせ用凸部１４ａａが設けられている。こうしたステージ位置合わせ用凸部１４ａａは、テーブル部１４ｂに配置する際にテーブル部１４ｂ上におけるステージ位置の基準となり、ステージ部とテーブル部との位置合わせを行うことを目的としている。
【００４８】
次に、テーブル部１４ｂは、略板状体であって、その上方側の面にステージ部１４ａを配置可能である。
【００４９】
また、テーブル部１４ｂの前方側面には、ステージ部１４ａのステージ位置合わせ用凸部１４ａａと噛み合う形状をそれぞれ有する２つのステージ位置合わせ用凹部１４ｂａが切り欠かれて設けられている。
【００５０】
図３（ｂ）は、ステージ部１４ａをテーブル部１４ｂ上に配置した状態を示しており、ステージ部１４ａをテーブル部１４ｂ上に配置すると、ステージ部１４ａのステージ位置合わせ用凸部１４ａａがテーブル部１４ｂのステージ位置合わせ用凹部１４ｂａに嵌まり、ステージ部１４ａの前方側面とテーブル部１４ｂの前方側面とが同一面上で一致するように位置することとなる。
【００５１】
上記において説明したステージ位置合わせ用凸部１４ａａの前方側面とステージ位置合わせ用凹部１４ｂａの前方側面とを一致させることにより、光照射装置１０におけるステージ１４上での照射対象物が配置される位置を規定できる。
【００５２】
また、後述するが、ステージ１４に載置される照射対象物は、従来の三次元造形装置において三次元造形データをもとに作製されたものでもよい。
【００５３】
照射対象物を作製するための三次元造形データを用いることにより、照射対象物の形状を取得することができるとともに、本実施の形態による光照射装置１０において照射する光の光度を決定する際に必要となるステージ１４上の照射対象物の光照射位置における上部光源１６および下部光源１８から照射対象物までの距離の値を得ることができる。
【００５４】
即ち、ステージ位置合わせ用凸部１４ａａとステージ位置合わせ用凹部１４ｂａとを一致させることにより、三次元造形の際に三次元造形装置において基準とされた点、例えば、原点などの位置を、光照射装置１０においても基準とすることが可能となり、三次元造形データを用いて上部光源１６および下部光源１８から照射対象物までの距離を取得することができる。
【００５５】
また、上部光源１６および下部光源１８から照射対象物までの距離を取得する方法としては、上記の方法の他に、ステージ１４上に照射対象物を載置した後にスキャナ２０を用いて照射対象物をスキャンすることで照射対象物の位置を検出し、検出結果に基づいて上部光源１６および下部光源１８から照射対象物までの距離を取得する方法が挙げられる。
【００５６】
こうしたスキャナ２０によるスキャンにより得られる情報を、「スキャンデータ」と適宜に称する。
【００５７】
なお、スキャナ２０は、光照射装置１０において照射対象物の全体の形状を取得することが可能であるものを用いる。
【００５８】
本実施の形態においては、上記した各種の方法により上部光源１６および下部光源１８から照射対象物までの距離を得ることが可能であり、こうした距離を後述する照射対象物の照度の計算に用いる。そして、照度より上部光源１６および下部光源１８における光度を算出し、算出された光度の光を上部光源１６および下部光源１８から同じタイミングで照射することにより、照射対象物の表面において均一あるいは概ね均一の照度で光を照射することが可能となる。
【００５９】
以上の構成において、光照射装置１０において照射対象物に対して光照射を行う手順について以下に詳細に説明する。
【００６０】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、光照射装置１０において光照射を行う前に照射対象物に対して行う事前処理の手順について説明する概略構成斜視説明図を示している。
【００６１】
なお、本実施の形態による光照射装置１０において光を照射する照射対象物は、従来より公知の三次元造形装置（図示せず。）により造形されたものを用いる。
【００６２】
照射対象物は、図４（ａ）に示すように、三次元造形装置内に配設されるテーブル上に光照射装置１０において用いるステージ部１４ａを配置して、ステージ部１４ａ上に造形する。
【００６３】
つまり、従来の三次元造形装置において照射対象物を造形する際に用いるステージ部と、光照射装置１０で光照射の際に用いるステージ部１４ａとを同一のサイズおよび構造のステージ部とすることにより、ステージ部１４ａ上で造形される照射対象物の位置を規定することができる。即ち、まず、三次元造形装置において使用するステージ部上に照射対象物である三次元造形物を造形する。次に、完成した三次元造形物をステージ部ごと取り出し、三次元造形装置で使用したステージ部と同一のサイズおよび構造のステージ部１４ａを持つ光照射装置に、ステージ部ごと三次元造形物を装着する。こうすることで、三次元造形装置における三次元造形物の原点位置と光照射装置における三次元造形物の原点位置とを一致させることができる。こうして、光照射装置においても、三次元造形装置で使用した三次元造形物の造形データを共通で使用することができるようになる。
【００６４】
三次元造形装置に配設されているテーブルには、光照射装置１０のテーブル部１４ｂと同様に、光照射装置１０のステージ位置合わせ用凹部１４ｂａと同一形状の２つのステージ位置合わせ用凹部を設け、ステージ部１４ａが有する２つのステージ位置合わせ用凸部１４ａａと噛み合うようにする。
【００６５】
三次元造形装置において三次元造形物の造形を行う際は、三次元造形装置のテーブル部にステージ部１４ａを取り付けて、三次元造形装置のテーブル部の下面側を固定ネジによりステージ部１４ａを固定し、ステージ部１４ａを三次元造形装置のテーブル部に配置する。
【００６６】
こうして三次元造形装置において照射対象物の造形を行う。
【００６７】
次に、造形が終了した照射対象物を、ステージ部１４ａごと三次元造形装置より取り外す（図４（ｂ）を参照する。）。
【００６８】
即ち、固定ネジによるステージ部１４ａと三次元造形装置のテーブル部との結合を解除して、三次元造形装置からステージ部１４ａを取り外す。
【００６９】
次に、ステージ部１４ａ上で造形された照射対象物を洗浄する。洗浄方法の一例としては、従来の洗浄方法でよいものであるが、例えば、図４（ｃ）に示すように、エタノールなどの洗浄液を注いだ洗浄容器を用意し、洗浄容器にステージ部１４ａ上の照射対象物のみを浸して洗浄してもよい。
【００７０】
次に、洗浄を終えた照射対象物を光照射装置１０に配置する。
【００７１】
詳細には、図４（ｄ）に示すように、光照射装置１０が有するテーブル部１４ｂ上にステージ部１４ａを配置する。なお、図示しないネジなどによりステージ部１４ａとテーブル部１４ｂとを固定してもよい。
【００７２】
この際、テーブル部１４ｂのステージ位置合わせ用凹部１４ｂａとステージ部１４ａのステージ位置合わせ用凸部１４ａａとを噛み合わせて、ステージ部１４ａをテーブル部１４ｂ上に配置する。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、ステージ部１４ａにステージ位置合わせ用凸部１４ａａを有するようにし、テーブル部１４ｂにステージ位置合わせ用凹部１４ｂａを有するようにして、それぞれの凹凸形状によりステージ部１４ａとテーブル部１４ｂとの位置合わせを行うようにしたが、ステージ部１４ａとテーブル部１４ｂとにそれぞれ目印を付けておき、目印を基準として位置合わせをしてもよい。
【００７４】
そして、ステージ部１４ａ上に載置された照射対象物に対して、上部光源１６および下部光源１８を用いて光照射を行う。以下に、その際に用いる光照射方法について説明する。
【００７５】
ここで、図５（ａ）は、光照射に関して、照射対象物表面における照度を算出するための式を説明するための概略説明図を示している。
【００７６】
図５（ａ）に示すように、光度Ｉ［ｃｄ］の光を照射する光源を用いて照射対象物に光を照射するものとする。この場合において、光源より照射対象物表面に照射される光の照度をＥ［ｌｘ］、光源から照射対象物までの距離をｄ［ｍ］、光の入射角をθ［ｒａｄ］とすると、照射対象物表面における光の照度Ｅは、
Ｅ＝（Ｉ／ｄ２）ｃｏｓθ  ・・・式（１）
と表すことができる。
【００７７】
なお、式（１）は、公知のものであり、例えば、木村健一著「建設設備基礎」より得られる。
【００７８】
次に、式（１）をもとに、本実施の形態による光照射装置１０において、照射対象物に光を照射する場合の照射対象物表面における照度について説明する。
【００７９】
ここで、図５（ｂ）は、光照射装置１０において光照射される照射対象物表面における光の照度について説明するための概略説明図を示している。
【００８０】
なお、本実施の形態における光照射装置および光照射方法においては、上部光源１６および下部光源１８より照射される光は、光の拡散については考慮しないものとし、上部光源１６および下部光源１８から直進して照射対象物に照射される光のみについて考慮するものとする。つまり、図５（ｂ）において、上部光源１６および下部光源１８により照射される光は、いずれも、照射対象物に対して直進する光を照射し、垂直方向に光が照射される。
【００８１】
はじめに、図５（ｂ）における上部光源１６より照射される光度Ｉ１の光について説明する。光度Ｉ１の光が照射対象物に対して垂直に照射されると、照射対象物の高部に照射される。当該高部に照射される光の照度をＥ１、光度Ｉ１の上部光源１６から照射対象物の高部までの距離をｄ１、光の入射角θ＝０とする。式（１）より、光の入射角θ＝０であることよりｃｏｓθ＝１となり、
Ｅ１＝Ｉ１／ｄ１２   ・・・式（２）
と表すことができる。
【００８２】
同様に、図５（ｂ）における上部光源１６より照射される光度Ｉ２の光については、光度Ｉ２の光が照射対象物に対して垂直に照射されると、照射対象物の低部に照射される。当該低部に照射される光の照度をＥ２、光度Ｉ２の上部光源１６から照射対象物の低部までの距離をｄ２、光の入射角θ＝０とする。式（１）より、光の入射角θ＝０であることよりｃｏｓθ＝１となり、
Ｅ２＝Ｉ２／ｄ２２   ・・・式（３）
と表すことができる。
【００８３】
次に、図５（ｂ）における下部光源１８より照射される光度Ｉ３の光は、照射対象物の下面側より光照射される。
【００８４】
こうした下面側より照射対象物に対して照射される光は、ステージ１４を構成するアクリル板を介して照射対象物の下面部に到達するため、ステージ１４による光の減衰率を考慮する必要がある。
【００８５】
当該下面部に照射される光の照度をＥ３、光度Ｉ３の下部光源１８からの照射対象物の下面部までの距離をｄ３、光の入射角θ＝０、ステージ１４による光の減衰率をＷとする。式（１）より、光の入射角θ＝０であることよりｃｏｓθ＝１となり、
Ｅ３＝Ｉ３／ｄ３２×Ｗ ・・・式（４）
と表すことができる。
【００８６】
式（２）、式（３）、式（４）について、一例として、ｄ１＝１０ｍｍ（１×１０−２ｍ）、ｄ２＝２０ｍｍ（２×１０−２ｍ）、ｄ３＝１５ｍｍ（１．５×１０−２ｍ）とし、ステージ１４の減衰率Ｗ＝０．９０とした場合を以下に示す。
【００８７】
この場合、
Ｅ１＝Ｉ１／１０−４  ・・・式（５）
Ｅ２＝Ｉ２／４×１０−４  ・・・式（６）
Ｅ３＝（Ｉ３／２．２５×１０−４）×０．９０・・・式（７）
となる。
【００８８】
次に、式（５）、式（６）、式（７）を用いて、上部光源１６および下部光源１８によって照射される光が照射対象物の表面上において均一の照度となるように、上部光源１６および下部光源１８において照射する光の光度を求める。
【００８９】
即ち、式（５）、式（６）、式（７）において示される照度Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３が、Ｅ１＝Ｅ２＝Ｅ３の関係となる場合の光度Ｉ１、光度Ｉ２、光度Ｉ３をそれぞれ算出し、算出された光度の光を照射することで、上部光源１６および下部光源１８より照射される光は、照射対象物表面において均一あるいは概ね均一の照度の光となる。
【００９０】
はじめに、光度Ｉ１、光度Ｉ２、光度Ｉ３がすべて同じ値であると仮定して式（５）、式（６）、式（７）を比較した場合に、照度の値が最小となるものを選択する。この照度の値が最小のものの光度を１［ｃｄ］（１００％）とし、これを基準とした各光度を決定する。
【００９１】
即ち、照射対象物において、照度が小さく最も照射されにくい部分に照射される光の光度が最も大きな値となるように他の値を算出する。
【００９２】
式（５）、式（６）、式（７）においては、式（６）の光度Ｉ２の光の照度Ｅ２が最小となることから、式（６）においてＩ２＝１として、
Ｅ２＝１／４×１０−４  ・・・式（８）
と表す。
【００９３】
次に、式（８）により得られる照度Ｅ２の値を用いて、他の式の照度の値もＥ２と同じ値となるように、光度を算出する。
【００９４】
まず、式（５）の光源の光度Ｉ１を算出する場合、式（５）および式（８）を用いて
Ｉ１／１０−４＝１／４×１０−４
Ｉ１＝０．２５［ｃｄ］  ・・・式（９）
が得られる。
【００９５】
そして、式（７）の光源の光度Ｉ３を算出する場合、式（７）および式（８）を用いて、
（Ｉ３／２．２５×１０−４）×０．９０＝１／４×１０−４
Ｉ３＝０．６２５［ｃｄ］  ・・・式（１０）
が得られる。
【００９６】
上記において算出される値より、上部光源１６および下部光源１８より光度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の光が照射される照射対象物上における光の照度Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を均一の照度（Ｅ１＝Ｅ２＝Ｅ３）とするためには、光度Ｉ２を１［ｃｄ］とした場合に、光度Ｉ１は０．２５［ｃｄ］、光度Ｉ３は０．６２５［ｃｄ］となることから、光度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３がＩ１：Ｉ２：Ｉ３＝０．２５：１：０６２５の比となるように照射すればよい。
【００９７】
本実施の形態による光照射装置１０においては、上記の方法により算出した光度を用いて照射対象物に光照射を行う。
【００９８】
また、上記において説明したように、本実施の形態による光照射装置１０においては、光源から照射対象物までの距離ｄに関しては、三次元造形装置による照射対象物の造形時の三次元造形データに基づいて距離ｄを決定すればよい。
【００９９】
図６に示す光照射装置１０が行う光照射処理の処理内容を示すフローチャートを参照しながら、照射対象物に照射する光の照度の決定方法および光照射処理について説明する。
【０１００】
はじめに、三次元造形装置において造形された照射対象物をステージ部１４ａに載置したまま光照射装置１０のテーブル部１４ｂに取り付ける。
【０１０１】
この際、ステージ部１４ａとテーブル部１４ｂの位置合わせを行う。
【０１０２】
光照射装置１０に照射対象物が配置されると、図６に示す光照射処理が開始される。
【０１０３】
はじめに、ステップＳ６０２において、照射対象物の三次元造形データを読み込む処理が行われる。
【０１０４】
ここでは、照射対象物を三次元造形装置において形成した際に用いた三次元造形データが光照射装置１０に読み込まれる。
【０１０５】
次に、ステップＳ６０４において、ステップＳ６０２において読み込まれた三次元造形データを用いて、上部光源１６および下部光源１８について照射対象物との距離をそれぞれ取得する。
【０１０６】
そして、ステップＳ６０６において、ステップＳ６０４において取得した距離を用いて、照射対象物の表面において均一あるいは概ね均一の照度となる上部光源１６および下部光源１８の光の光度を算出する。
【０１０７】
そして、ステップＳ６０８において、ステップＳ６０６で算出された光度の光を上部光源１６および下部光源１８より同じタイミングで照射対象物に照射する。
【０１０８】
これにより、照射対象物表面に均一あるいは概ね均一の照度で光が照射される。
【０１０９】
以上において説明したように、本発明による光照射装置１０においては、照射対象物に照射される光の照度が照射対象物表面において均一あるいは概ね均一となるように算出された光度の光を上部光源１６および下部光源１８から照射するようにした。
【０１１０】
これにより、本発明による光照射装置１０においては、照射対象物に照射される光の照度にばらつきが生じず、硬化度合いの差による反りや変形やひび割れを防ぐことが可能である。
【０１１１】
また、本発明による光照射装置１０においては、照射対象物表面における光沢などの仕上がりを均一にすることが可能である。
【０１１２】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（７）に示すように変形することができるものである。
【０１１３】
（１）上記した実施の形態においては、上部光源および下部光源と照射対象物との距離を算出する際に、三次元造形データを用いて光度を算出する方法を説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、スキャンデータを用いて上部光源および下部光源と照射対象物との距離を算出する方法を用いてもよいし、照射対象物の三次元造形データとスキャンデータとの両者を合わせて上部光源および下部光源と照射対象物との距離を算出するようにしてもよい。
【０１１４】
スキャンデータを用いて光度を算出する場合には、図６に示すフローチャートにおいて、ステップＳ６０２に示す三次元造形データを読み込む代わりに、スキャナ２０により得られる照射対象物のスキャンデータを取得し、ステップＳ６０４に相当する処理として、スキャンデータより、上部光源および下部光源と照射対象物との距離を取得し、続いてステップＳ６０６およびステップ６０８に示す処理を行うようにすればよい。
【０１１５】
また、三次元造形データとスキャンデータとを用いて光度を算出する場合には、例えば、図７に示す方法により行われる。
【０１１６】
ここで、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す三次元造形データとスキャンデータとを用いて距離ｄを決定する手順について説明する概略構成斜視説明図を示しながら以下に説明する。
【０１１７】
はじめに、照射対象物を位置合わせ手段を有するステージ部に載せて、当該ステージ部をテーブル部の位置合わせ基準に位置合わせをして載置する（図７（ａ）を参照する。）
【０１１８】
次に、スキャナ２０により、照射対象物をスキャンしてスキャンデータを取得する（図７（ｂ）を参照する。）
【０１１９】
そして、光照射装置１０において、造形時に用いた三次元造形データと図７（ｂ）において取得したスキャンデータとを照合することにより、照射対象物の詳細な形状に関する情報を得ることが可能である。なお、こうした三次元造形データとスキャンデータとを照合させて取得した照射対象物の詳細な形状に関する情報を、「詳細な形状データ」と適宜に称する。
【０１２０】
こうした詳細な形状データを用いることにより、上部光源１６および下部光源１８から照射対象物までのより正確な距離を得ることができる。
【０１２１】
なお、詳細な形状データを得る技術については、公知の技術であるため、その説明を省略するものとするが、上記技術については、例えば、特開平１１−１０１６０３、特開２００７−４０９４０、特開２００９−２１０５０９、特開２０１１−１３３３２７、特開２０１１−１３３３２８に開示されている技術を用いることができる。
【０１２２】
即ち、図７（ｃ）に示す場合においては、三次元造形データとスキャンデータとの照合を行い、三次元造形データに位置と角度を認識させ、照射対象物の詳細な形状データを取得する。
【０１２３】
次に、詳細な形状データを用いて、上部光源１６および下部光源１８について照射対象物との距離をそれぞれ取得し、当該距離より照射対象物の表面において均一あるいは概ね均一の照度となる上部光源１６および下部光源１８の光の光度を算出する。
【０１２４】
そして、図７（ｄ）に示すように、算出された光度の光を上部光源１６および下部光源１８より同じタイミングで照射対象物に照射する。
【０１２５】
これにより、照射対象物表面に均一あるいは概ね均一の照度で光が照射される。
【０１２６】
（２）上記した実施の形態においては、ステージ１４を構成する透明材料としてアクリル樹脂を用いるものとしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、光を透過することが可能であって、光の減衰率の値が明らかな材料であればよいものである。
【０１２７】
（３）上記した実施の形態においては、光照射装置の上部光源および下部光源から照射対象物に照射される光として、照射対象物に対して垂直に照射される直進する光のみを考慮したが、これに限られるものではないことは勿論であり、拡散する光を照射する光源を用いてもよい。
【０１２８】
なお、拡散する光を用いる場合については、例えば、特許第４１１５７７号公報に開示されたコンピューターグラフィックにおける照度マップを作成する際のテクセルにおける照度値を得る方法や、特開２０１１−８４４０１公報に開示された三次元空間内を伝わる光線が物体に照射される際の光線の伝搬経路を追跡することで現実世界の物理現象を仮想的にシミュレートする計算方法であるレイトレーシング法の技術や、特開２０１２−７９５３７に開示された各光源から対象に与える照度分布を求める手法をもとに、照度を得ることが可能である。
【０１２９】
（４）上記した実施の形態においては、光照射装置の光源としてＬＥＤアレイを用いたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ＵＶプロジェクタやマトリクス状に配置されたＬＥＤを用いてもよい。
【０１３０】
図８（ａ）に示すように、ＵＶプロジェクタにより光を照射する場合は、照射対象物の形状に合わせた光を照射するようにしてもよい。
【０１３１】
また、図８（ｂ）に示すように、マトリクス状に配置されたＬＥＤを用いる場合は、照射対象物の形状に合わせて各ＬＥＤから照射される光の光度をパルス幅変調により制御するなど、個別に制御可能である光源を用いるようにすることが望ましい。
【０１３２】
（５）上記した実施の形態においては、光照射装置の光源を照射対象物の上方側と下方側の２カ所に配置するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、上方側、下方側に加えて筐体の各側面のすべてに光源を配置して６面より光を照射するようにしてもよく、また、光源を照射対象物の周囲に配置するような球状体を形成して配置するようにしてもよい。
【０１３３】
（６）上記した実施の形態においては、三次元造形を行ったステージ部を光照射装置のテーブル部に載置する際に、それぞれが凹凸形状を有するようにして照射対象物の位置合わせを行うようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、上記実施の形態において例示した方法の他に、スキャナにより照射対象物のスキャンを行い、取得したスキャンデータを照射対象物の位置合わせに用いるようにしてもよい。
【０１３４】
その他に、照射対象物の三次元造形開始前にステージ上にマークを付しておき、光照射装置内にセンサを配設するようにして、センサによりステージ上のマークを検出させて三次元造形データの位置合わせを行ってもよい。
【０１３５】
その他に、照射対象物の平面（俯瞰）画像を撮像カメラで撮像し、得られた画像から照射対象物の位置を特定し、照射対象物の位置合わせを行ってもよい。
【０１３６】
なお、こうした技術に関しては、公知の技術であるためその詳細な説明は省略する。
【０１３７】
（７）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（６）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明は、三次元造形物に対して行う処理である、所謂、ポストキュア処理など、三次元造形物に対して光照射を行う際に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３９】
１０  光照射装置、１２  筐体、１４  ステージ、１４ａ  ステージ部、１４ｂ  テーブル部、１４ａａ  ステージ位置合わせ用凸部、１４ｂａ  ステージ位置合わせ用凹部、１６  上部光源、１８  下部光源、２０  スキャナ、２２−１、２２−２  レール、２４  マイクロコンピューター
【図１】
2017035807.tif 000003
【図２】
2017035807.tif 000004
【図３】
2017035807.tif 000005
【図４】
2017035807.tif 000006
【図５】
2017035807.tif 000007
【図６】
2017035807.tif 000008
【図７】
2017035807.tif 000009
【図８】
2017035807.tif 000010