(57)【要約】  三次元造形装置（１０）は、容器（１１０）、キャリア（１２０）、および送風部（１６０）を備える。容器（１１０）は、硬化性組成物（２０）を収容する。キャリア（１２０）は、容器（１１０）の内面（１１３）と対向し、内面（１１３）に対して距離が可変に構成されている。送風部（１６０）は、キャリア（１２０）と容器（１１０）との間に送風する。そして、容器（１１０）内で硬化性組成物（２０）が硬化されることで、造形物（２００）、およびキャリア（１２０）と造形物（２００）とをつなぐ支持部（２１０）が形成される。送風部（１６０）からの風（１６５）が、少なくとも一時的に、造形物（２００）および支持部（２１０）の少なくとも一方に向けて出力される。
2020008789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化性組成物を収容する容器と、
前記容器の内面と対向し、前記内面に対して距離が可変に構成されているキャリアと、
前記キャリアと前記容器との間に送風する送風部とを備え、
前記容器内で前記硬化性組成物が硬化されることで、造形物、および前記キャリアと前記造形物とをつなぐ支持部が形成され、
前記送風部からの風が、少なくとも一時的に、前記造形物および前記支持部の少なくとも一方に向けて出力される三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形装置において、
前記キャリアと前記造形物との間には、前記送風部からの風の向きを前記造形物に向かう方向に変えるガイド部が形成され、
前記送風部からの風が、少なくとも一時的に、前記ガイド部に向けて出力される三次元造形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の三次元造形装置において、
前記ガイド部は前記支持部と一体に設けられる三次元造形装置。
【請求項４】
請求項３に記載の三次元造形装置において、
前記ガイド部は、前記支持部に接合された羽根状構造である三次元造形装置。
【請求項５】
請求項３に記載の三次元造形装置において、
前記ガイド部は、前記支持部から前記造形物に向かう方向に細くなるテーパー部である三次元造形装置。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか一項に記載の三次元造形装置において、
前記ガイド部は、前記送風部からの風を、前記造形物のうち予め定められた対象領域に向けるよう設けられる三次元造形装置。
【請求項７】
請求項６に記載の三次元造形装置において、
前記対象領域は、前記造形物を、前記キャリアに対向する前記内面に垂直な方向から見たとき、前記造形物の外殻部から最も遠い点を含む三次元造形装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の三次元造形装置において、
前記対象領域は、前記キャリアに対向する前記内面に垂直な方向から見て、前記造形物のうち最も形状精度が求められる領域に重なる領域を含む三次元造形装置。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか一項に記載の三次元造形装置において、
前記対象領域は、前記造形物のうち初めに前記硬化性組成物から露出する領域を含む三次元造形装置。
【請求項１０】
請求項２から９のいずれか一項に記載の三次元造形装置において、
前記硬化性組成物は光硬化性であり、
前記容器の少なくとも一部には光透過部が設けられており、
当該三次元造形装置は、
前記キャリアと前記光透過部の間の前記硬化性組成物に、前記光透過部を介して光を照射する照射部と、
前記キャリアの位置および前記照射部を制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記ガイド部が形成されるように前記キャリアの位置および前記照射部を制御する三次元造形装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の三次元造形装置において、
前記送風部を制御する送風制御部をさらに備え、
前記送風制御部は、前記造形物の少なくとも一部が前記容器内の前記硬化性組成物から露出し始めるタイミングに基づいて、前記送風部からの送風タイミングを制御する三次元造形装置。
【請求項１２】
三次元造形装置の制御装置であって、
前記三次元造形装置は、
硬化性組成物を収容する容器と、
前記容器の内面と対向し、前記内面に対して距離が可変に構成されているキャリアと、
前記キャリアと前記容器との間に送風する送風部とを備え、
当該制御装置は、
前記容器内で前記硬化性組成物を硬化させることで、造形物、および前記キャリアと前記造形物とをつなぐ支持部を形成させ、
前記送風部からの風を、少なくとも一時的に、前記造形物および前記支持部の少なくとも一方に向けて出力させる制御装置。
【請求項１３】
三次元造形装置を用いた造形物の製造方法であって、
前記三次元造形装置は、
硬化性組成物を収容する容器と、
前記容器の内面と対向し、前記内面に対して距離が可変に構成されているキャリアと、
前記キャリアと前記容器との間に送風する送風部とを備え、
前記容器内で前記硬化性組成物が硬化されることで、造形物、および前記キャリアと前記造形物とをつなぐ支持部が形成され、
前記送風部からの風が、少なくとも一時的に、前記造形物および前記支持部の少なくとも一方に向けて出力される造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は三次元造形装置、制御装置、および造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
造形物の製造装置の一つに、造形物の三次元データに基づいて、断面ごとに組成物を硬化させて造形する３Ｄプリンタがある。【０００３】
特許文献１には、光硬化反応に伴う硬化樹脂層の温度変化を抑制して高精度かつ高速な光造形を行うために、硬化性樹脂に送風することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３１９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のように硬化性樹脂に送風すると、硬化性樹脂全体の温度が低下し、造形速度が低下する場合があった。【０００６】
本発明は、三次元造形装置において硬化性樹脂の温度低下を抑えつつ、形状精度の高い造形物を製造する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の第一の側面によれば、
硬化性組成物を収容する容器と、
前記容器の内面と対向し、前記内面に対して距離が可変に構成されているキャリアと、
前記キャリアと前記容器との間に送風する送風部とを備え、
前記容器内で前記硬化性組成物が硬化されることで、造形物、および前記キャリアと前記造形物とをつなぐ支持部が形成され、
前記送風部からの風が、少なくとも一時的に、前記造形物および前記支持部の少なくとも一方に向けて出力される三次元造形装置が提供される。【０００８】
本開示の第二の側面によれば、
三次元造形装置の制御装置であって、
前記三次元造形装置は、
硬化性組成物を収容する容器と、
前記容器の内面と対向し、前記内面に対して距離が可変に構成されているキャリアと、
前記キャリアと前記容器との間に送風する送風部とを備え、
当該制御装置は、
前記容器内で前記硬化性組成物を硬化させることで、造形物、および前記キャリアと前記造形物とをつなぐ支持部を形成させ、
前記送風部からの風を、少なくとも一時的に、前記造形物および前記支持部の少なくとも一方に向けて出力させる制御装置が提供される。【０００９】
本開示の第三の側面によれば、
三次元造形装置を用いた造形物の製造方法であって、
前記三次元造形装置は、
硬化性組成物を収容する容器と、
前記容器の内面と対向し、前記内面に対して距離が可変に構成されているキャリアと、
前記キャリアと前記容器との間に送風する送風部とを備え、
前記容器内で前記硬化性組成物が硬化されることで、造形物、および前記キャリアと前記造形物とをつなぐ支持部が形成され、
前記送風部からの風が、少なくとも一時的に、前記造形物および前記支持部の少なくとも一方に向けて出力される造形物の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、三次元造形装置において硬化性樹脂の温度低下を抑えつつ、形状精度の高い造形物を製造する技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになるが、それらの具体的な実施の形態、および図面に限定されるものではない。【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る三次元造形装置の構成を例示する模式図である。
【図２】（ａ）から（ｃ）は、ガイド部の第１の例を示す図である。
【図３】（ａ）から（ｃ）は、ガイド部の第２の例を示す図である。
【図４】ガイド部の第３の例を示す斜視図である。
【図５】対象領域の例を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係るガイド部の構造を例示する図である。
【図７】第３の実施形態に係る三次元造形装置および制御装置の構成を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
なお、以下に示す説明において、特に説明する場合を除き、三次元造形装置１０の制御部１４０および制御装置５０の制御部５００は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。三次元造形装置１０の制御部１４０および制御装置５０の制御部５００は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る三次元造形装置１０の構成を例示する模式図である。本実施形態に係る三次元造形装置１０は、容器１１０、キャリア１２０、および送風部１６０を備える。容器１１０は、硬化性組成物２０を収容する。キャリア１２０は、容器１１０の内面１１３と対向し、内面１１３に対して距離が可変に構成されている。送風部１６０は、キャリア１２０と容器１１０との間に送風する。そして、容器１１０内で硬化性組成物２０が硬化されることで、造形物２００、およびキャリア１２０と造形物２００とをつなぐ支持部２１０が形成される。送風部１６０からの風１６５が、少なくとも一時的に、造形物２００および支持部２１０の少なくとも一方に向けて出力される。以下に詳しく説明する。
【００１６】
三次元造形装置１０は、造形物２００の形状を示す三次元データに基づき硬化性組成物２０を硬化させて、造形物２００を形成する装置である。造形物２００は特に限定されないが、歯科用途物および医療用途物の少なくとも一方であり得る。歯科用途物や医療用途物の造形では、個々の使用者にあわせて形状を精密に造形する必要がある。したがって、歯科用途物や医療用途物の造形には三次元造形装置１０の使用が適する。
【００１７】
三次元造形装置では、硬化性組成物の硬化による反応熱で反応部およびその周辺の温度上昇が生じることがある。すると、硬化性組成物の硬化物が容器に貼り付きやすくなったり、造形物の反りや変形が生じたりする。したがって、反応熱を逃がすことにより、温度上昇を抑える必要がある。一方で、容器内の硬化性組成物全体を冷やしてしまうと、造形物２００の形成速度の低下に繋がる。
【００１８】
本実施形態に係る三次元造形装置１０では、送風部１６０からの風１６５が、少なくとも一時的に、造形物２００および支持部２１０の少なくとも一方に向けて出力される。そうすることにより、硬化性組成物２０の温度低下を避けつつ、反応部の熱を、造形物２００を介して、または造形物２００と支持部２１０とを介して、効果的に逃がすことができる。
【００１９】
また、本実施形態では送風部１６０からの風１６５が、少なくとも一時的に、少なくとも支持部２１０に向けて出力される場合、キャリア１２０と造形物２００との間には、送風部１６０からの風１６５の向きを造形物２００に向かう方向に変えるガイド部が形成されてもよい。こうすることにより、風１６５が硬化性組成物２０にあたる可能性をより下げつつ、造形物２００を確実に冷却することができる。
【００２０】
以下では送風部１６０からの風１６５が支持部２１０に向けて出力され、キャリア１２０と造形物２００との間にガイド部が形成される例について説明する。ただし、このような例に限定されず、送風部１６０からの風１６５が直接造形物２００に向けて出力されても良い。
【００２１】
また、以下では、硬化性組成物２０が光硬化性であり、三次元造形装置１０が光の照射によって造形物２００を造形する例について説明するが、三次元造形装置１０のタイプは本例に限定されない。
【００２２】
硬化性組成物２０はたとえば流動性を有する樹脂組成物であり、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、スチレン系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリレート系樹脂、エポキシ・アクリレートハイブリッド系樹脂、エポキシ・オキセタン・アクリレートハイブリッド系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、メタクリレート系樹脂、ウレタンメタクリレート系樹脂、およびこれらのモノマーからなる群から選択される一以上を含む。また、硬化性組成物２０は重合開始剤、フィラー、顔料、染料等を含んでも良い。
【００２３】
本実施形態において、硬化性組成物２０は光硬化性であり、容器１１０の少なくとも一部には光透過部１１２が設けられている。そして、本実施形態に係る三次元造形装置１０は、照射部１３０および制御部１４０をさらに備える。照射部１３０は、キャリア１２０と光透過部１１２の間の硬化性組成物２０に、光透過部１１２を介して光を照射する。制御部１４０は、キャリア１２０の位置および照射部１３０を制御する。ここで制御部１４０は、ガイド部が形成されるようにキャリア１２０の位置および照射部１３０を制御する。三次元造形装置１０の各構成要素について以下に詳しく説明する。
【００２４】
三次元造形装置１０の容器１１０は硬化性組成物２０を収容する。容器１１０の一部には、他の部分よりも光透過性が高い光透過部１１２が設けられている。光透過部１１２はたとえばガラスである。内面１１３は、容器１１０の内面の一部であり、具体的には内面１１３は、光透過部１１２の面の内、容器１１０の内側の面である。光透過部１１２では、容器１１０の外部から照射された光が高効率で容器１１０の内部まで透過する。その結果、内面１１３近傍の硬化性組成物２０が硬化される。本図の例において、容器１１０はバット状である。そして、光透過部１１２は容器１１０の底部に設けられている。また、容器１１０の側面には硬化性組成物２０を導入するための導入孔１１５が設けられている。
【００２５】
キャリア１２０は、造形の土台となる部材である。キャリア１２０の面１２２は、光透過部１１２の内面１１３と平行に対向している。本実施形態に係る三次元造形装置１０はキャリア１２０を少なくとも内面１１３に垂直な方向に駆動する駆動部１４２をさらに備える。キャリア１２０が駆動されることで、面１２２と内面１１３との距離が変化する。
【００２６】
造形物２００、支持部２１０およびガイド部の造形において、内面１１３近傍で硬化された硬化性組成物２０はキャリア１２０の面１２２に積層される。そして、面１２２と内面１１３との距離を広げながら硬化性組成物２０の硬化および積層を繰り返すことで、面１２２に立体的な構造が形成される。なお、本図において、造形物２００は造形途中の構造を例示している。
【００２７】
キャリア１２０はたとえば金属を含んで構成される。金属としてはアルミ、ステンレス等が挙げられる。また、キャリア１２０は表面層を備えていてもよい。表面層としてはたとえば上記した金属の酸化層、硬化性組成物を硬化させたハードコート層、塗料層、および樹脂層が挙げられる。樹脂層としてはＰＥＴやＰＰ等が挙げられる。樹脂層は、たとえばフィルムやシートを貼り付けることでキャリア１２０に形成できる。
【００２８】
照射部１３０は、たとえば光源および光学描画系を含んで構成される。光源は特に限定されないが、たとえば紫外線源、白熱灯、蛍光灯、燐光灯、レーザーダイオード、または発光ダイオードであり得る。光学描画系は、特に限定されないが、たとえばマスク、空間光変調器（spatial light modulator）、マイクロミラーデバイス、およびＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーアレイのうち少なくとも一つを含んで構成される。また、照射部１３０は光源および光学描画系の駆動装置を含み、制御部１４０による制御に基づき、硬化性組成物２０への光照射を行う。照射部１３０はレンズやシャッター等の光学部品をさらに含んでも良い。
【００２９】
照射部１３０では、光源からの光が光学描画系を介して光透過部１１２に照射される。照射部１３０からの出力光がビーム光である場合、ビーム光で光照射領域の走査が行われ、走査された光照射領域の硬化性組成物２０が硬化される。また、照射部１３０からは光照射領域の全体または一部に対して同時に光が投影されても良い。
【００３０】
制御部１４０は、照射部１３０、および駆動部１４２を制御する。三次元造形装置１０はさらに記憶部１５０を備え、記憶部１５０には造形する構造の立体形状を示す情報があらかじめ保持されている。制御部１４０では記憶部１５０から、この立体形状を示す情報を読み出し、複数の光照射領域を示す情報を含む光照射情報を生成する。ここで、各光照射領域は、照射部１３０で光照射すべき領域であり、造形する構造の内面１１３に平行な断面形状に対応する。そして、光照射情報には、複数の光照射領域を示す情報が、光照射すべき順を示す情報と共に含まれる。なお、光照射情報は制御部１４０で生成されるに限らず、予め外部で生成されて記憶部１５０に保持されていても良い。
【００３１】
制御部１４０は、光照射情報に基づいて、順に光照射領域に光照射するように、照射部１３０を制御する。また、制御部１４０は、各光照射領域の光照射タイミングに応じて面１２２と内面１１３との距離を変化させるよう、駆動部１４２を制御する。その結果、キャリア１２０と内面１１３との間に造形物２００、支持部２１０およびガイド部が形成される。
【００３２】
なお、面１２２と内面１１３との距離は連続的に変化しても良いし、断続的に変化しても良い。距離が断続的に変化する場合、制御部１４０は光照射領域の切り替えタイミングに合わせて距離を１層分広げる。こうして複数の層を形成することで、積層構造として造形物２００、支持部２１０およびガイド部が得られる。１層分の距離の変化量は、たとえば３０μｍ以上１００μｍ以下である。一方、距離が連続的に変化する場合、制御部１４０は距離の変化速度と硬化性組成物２０の硬化速度に応じて光照射領域を切り替える。こうすることで、距離が断続的に変化する場合よりも滑らかな表面の造形物２００が得られる。
【００３３】
上記した通り、キャリア１２０と内面１１３との間には、造形物２００に加えてキャリア１２０と造形物２００とを繋ぐ支持部２１０が形成される。支持部２１０は、全ての光照射領域への光照射が終了した後、造形物２００から除去される部分である。支持部２１０の形状は特に限定されず、たとえば柱状、壁状、メッシュ状、または格子状である。支持部２１０の数は特に限定されず、一つでも良いし、二つ以上でも良い。また、造形物２００は一部において直接キャリア１２０に接続されていても良い。
【００３４】
また、キャリア１２０と造形物２００との間には、送風部１６０からの風１６５の向きを造形物２００に向かう方向に変えるガイド部が形成される。ガイド部は一つのみ設けられても良いし、複数設けられても良い。ガイド部については別の図を用いて詳しく後述する。
【００３５】
送風部１６０は、たとえば送風ファンである。また、送風部１６０は、冷風を出すための冷却装置を含んで構成されても良い。冷却装置はたとえばペルチェ素子、または水冷による冷却を行う装置である。送風部１６０は、風１６５を造形物２００とキャリア１２０との間に向けて出力する。具体的には、送風部１６０からの風は、少なくとも一時的に、ガイド部に向けて出力される。送風部１６０の風１６５の出力方向は造形の間固定されていても良いし、変化していても良い。だたし、送風部１６０は硬化性組成物２０の液面に向けては風１６５を出力しないようにする。そうすることで、硬化性組成物２０の温度低下を抑えることができる。
【００３６】
図２（ａ）から図２（ｃ）は、ガイド部２１２の第１の例を示す図である。図２（ａ）から図２（ｃ）は、支持部２１０のうちガイド部２１２が設けられた部分を拡大して示している。図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は面１２２に垂直な方向から見た状態を示す図であり、図２（ｃ）は、面１２２に垂直な断面を示す断面図である。これらの図中左側から風１６５が吹いてくるとする。
【００３７】
ガイド部２１２は、送風部１６０からの風１６５の向きを造形物２００に向かう方向に変えるよう構成されている。本実施形態において、ガイド部２１２は支持部２１０と一体に設けられる。ガイド部２１２はたとえば支持部２１０に付加された構造であってもよいし、支持部２１０の一部を変形することにより構成されていても良い。たとえばガイド部２１２は支持部２１０から少なくとも内面１１３に平行な方向に突出した構造とすることができる。また、複数の支持部２１０に対して接合されたガイド部２１２が、一つ以上設けられてもよい。
【００３８】
ガイド部２１２はたとえば、送風部１６０からの風１６５を受け、造形物２００に向けて風１６５の方向を変えるためのガイド面２１３を有する。ガイド面２１３は平面であってもよいし、曲面であってもよい。ガイド面２１３は、たとえば送風部１６０および造形物２００に対して斜めに対向している。そして、送風部１６０の送風方向からガイド部２１２見たときに、ガイド面２１３が見えることが好ましい。なお、送風部１６０からの風１６５は、複数のガイド部２１２を介して造形物２００へ誘導されても良い。
【００３９】
ガイド面２１３の面積ＳＧは特に限定されないが、風１６５の向きを効果的に変えるために１ｍｍ２以上であることが好ましく、１０ｍｍ２以上であることがより好ましい。なお、ガイド面２１３が複数設けられる場合、面積ＳＧは、全てのガイド面２１３の面積の和である。
【００４０】
図２（ａ）から図２（ｃ）に示す例において、ガイド部２１２は、支持部２１０に接合された羽根状構造である。本例において、支持部２１０は円柱状であるが、支持部２１０は円柱状に限らない。羽根状構造では、板状のガイド部２１２が支持部２１０の外周の一部を取り巻くように、支持部２１０に対して斜めに接合されている。そして、ガイド部２１２のガイド面２１３はガイド部２１２の造形物２００側の面であり、面１２２および内面１１３に対して斜めに設けられる。詳しくは、ガイド部２１２は、支持部２１０から離れるにつれて内面１１３に近づくよう、傾いている。このように、支持部２１０にガイド部２１２を付加することにより、表面積を大きくすることができ、支持部２１０を通じた放熱の効率を向上させることができる。ガイド部２１２は一つの支持部２１０に対して二つ以上設けられていても良い。
【００４１】
図３（ａ）から図３（ｃ）は、ガイド部２１２の第２の例を示す図である。図３（ａ）から図３（ｃ）は、支持部２１０のうちガイド部２１２が設けられた部分を拡大して示している。図３（ａ）は斜視図であり、図３（ｂ）は面１２２に垂直な方向から見た状態を示す図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図３（ａ）および図３（ｂ）中、左側から風１６５が吹いてくるとする。
【００４２】
本図においても、ガイド部２１２は支持部２１０に接合された羽根状構造である。本例において、板状のガイド部２１２の支持部２１０への接合位置の高さは、円周方向に沿って変わっている。詳しくは、ガイド部２１２の支持部２１０への接合位置の高さは、送風部１６０から離れるにつれて内面１１３に近づいている。そうすることにより、ガイド部２１２は送風部１６０から離れるにつれて、内面１１３に近づくよう傾いている。また、本例では、ガイド部２１２と送風部１６０との間に、そのガイド部２１２が接合された支持部２１０が位置しないため、送風部１６０からの風１６５を遮らない。
【００４３】
図４は、ガイド部２１２の第３の例を示す斜視図である。本図は支持部２１０のうちガイド部２１２が設けられた部分を拡大して示している。本例においてガイド部２１２は、支持部２１０の一部を変形することにより構成されている。また、本例において、ガイド部２１２は、支持部２１０のテーパー部である。テーパー部は、支持部２１０から造形物２００に向かう方向に細くなる。テーパー部では、支持部２１０の内面１１３に平行な断面の面積が造形物２００に近づくにつれて小さくなっている。具体的には、支持部２１０は壁状であり、テーパー部において、厚さが減少している。ただし、支持部２１０は壁状に限らない。本例において詳しくは、支持部２１０の送風部１６０側の面の一部がガイド面２１３となり、ガイド部２１２を構成している。
【００４４】
その他の例として、たとえば、ガイド部２１２は送風部１６０に対向する開口と造形物２００に対向する開口とを有する通風孔であってもよい。また、支持部２１０が面１２２に対して斜めに延びており、支持部２１０全体がガイド部２１２として機能しても良い。
【００４５】
なお、ガイド部２１２の構造はこれらの例に限定されない。
【００４６】
造形物２００のうち特にどの領域に風１６５をあてるかは、ガイド部２１２が設けられる位置や形状、およびガイド面２１３の形状および向きを調整することにより設定することができる。たとえばガイド部２１２は、送風部１６０からの風１６５を、造形物２００のうち予め定められた対象領域２０１に向けるよう設けられる。なお、この場合風１６５は対象領域２０１にのみにあたる必要は無く、風１６５が最も強く当たる位置が対象領域２０１内にあればよい。また、対象領域２０１は複数設定されても良い。
【００４７】
図５は、対象領域２０１の例を示す図である。本図は、完成した造形物２００を内面１１３に垂直な方向から見た外形（投影）と、対象領域２０１と点２０２との関係を例示している。対象領域２０１は、たとえば造形物２００を内面１１３に垂直な方向から見たとき、造形物２００の外殻部までが最も遠い点２０２、すなわち造形物２００の外殻部から最も遠い点２０２を含む。言い換えると、点２０２は、造形物２００の縁に内接するように描ける円のうち、最大の円の中心である。対象領域２０１はたとえば点２０２を中心とした半径ｒの円内の領域である。ｒは特に限定されないが、たとえば０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、または１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。このような領域では、硬化性組成物２０を硬化させる領域の密度が高く、反応熱が多く発生する。したがって、特に風１６５をあてて冷却する必要がある。
【００４８】
また、対象領域２０１が、内面１１３に垂直な方向から見て、造形物２００のうち最も形状精度が求められる領域に重なる領域を含むようにしても良い。そうすることで、形状精度が求められる領域から特に熱を逃がして、変形等を抑制できる。たとえば、造形物２００がマウスピースまたは擬似歯である場合、内面１１３に垂直な方向から見て咬合面の構成領域と重なる領域を、対象領域２０１とすることができる。咬合面は、いわゆる歯と歯のかみ合わせ部分であり、複雑な構造を有する一方、高い精度で形成される必要がある。最も形状精度が求められる領域は、硬化性組成物２０の形状や用途等に照らして予め定めることができる。
【００４９】
また、対象領域２０１は、造形物２００のうち初めに硬化性組成物２０から露出する領域を含んでもよい。本実施形態に係る三次元造形装置１０において、光透過部１１２は三次元造形装置１０の底に設けられており、造形が進むにつれてキャリア１２０が引き上げられることにより、造形物２００が次第に硬化性組成物２０の液面下から液面上に露出するようになる。造形物２００のうち初めに硬化性組成物２０から露出する領域は、すなわち、造形物２００のうち最も面１２２に近い領域である。ここで、初めに硬化性組成物２０から露出する領域に向けて送風を開始することで、造形物２００を長時間冷却することができる。
【００５０】
本実施形態に係る三次元造形装置１０は、送風部１６０を制御する送風制御部１６２をさらに備える。送風制御部１６２は、造形物２００の少なくとも一部が容器１１０内の硬化性組成物２０から露出し始めるタイミングに基づいて、送風部１６０からの送風タイミングを制御する。ただし、ガイド部２１２は造形物２００の少なくとも一部が容器１１０内の硬化性組成物２０から露出し始めるタイミングよりも前に形成されているとする。
【００５１】
仮に、造形物２００が硬化性組成物２０から露出する前の硬化性組成物２０の液面に長時間送風がされたとすると、硬化性組成物２０の温度が下がり、造形速度が低下するおそれがある。したがって、造形物２００が硬化性組成物２０から露出し始めるタイミングを加味して送風が開始されることが好ましい。
【００５２】
制御部１４０は送風制御部１６２をさらに制御する。送風制御部１６２は送風部１６０の駆動装置を含み、制御部１４０の制御に基づいて、送風部１６０の送風の開始および停止を行う。送風制御部１６２はさらに送風部１６０の送風強度や風１６５を出力する向きを制御しても良い。
【００５３】
制御部１４０では、三次元造形装置１０における硬化性組成物２０の液面位置およびキャリア１２０に造形される支持部２１０および造形物２００の形状に基づいて造形物２００が硬化性組成物２０から露出し始めるタイミングが算出される。または、造形物２００が硬化性組成物２０から露出し始めるタイミングを示す情報が、キャリア１２０の位置を示す情報と関連づけて記憶部１５０に保持されていても良い。そして、制御部１４０は、たとえば造形物２００が硬化性組成物２０から露出し始めるタイミングから、ｔ１秒前に送風部１６０の送風を開始するよう送風制御部１６２を制御する。ｔ１秒はたとえば０．１秒以上１０秒以下である。また、制御部１４０は、造形物２００を造形するための最後の光照射が終了してからｔ２秒後に送風部１６０の送風を停止するよう送風制御部１６２を制御する。ｔ２秒はたとえば０．１秒以上１０秒以下である。
【００５４】
以下に、本実施形態に係る造形物２００の製造方法について説明する。本実施形態に係る造形物２００の製造方法は、上記したような三次元造形装置１０を用いた造形物２００の製造方法である。
【００５５】
造形に先立ち、記憶部１５０に造形物２００の三次元データが保持されている。また、造形物２００の三次元データに基づき、支持部２１０、ガイド部２１２、および造形物２００を造形するための光照射情報が生成される。なお、支持部２１０およびガイド部２１２の形状は三次元造形装置１０のユーザーが決定し、造形物２００の三次元データと共に記憶部１５０に記憶させることができる。
【００５６】
なお、ユーザーが対象領域２０１を示す情報を三次元造形装置１０に入力し、制御部１４０が対象領域２０１を示す情報に基づいて、対象領域２０１に風１６５をあてるようにガイド部２１２を設計してもよい。対象領域２０１を示す情報はたとえば内面１１３に垂直な方向から見た場合の領域を示す画像である。たとえば制御部１４０は記憶部１５０に予め保持されたガイド部２１２の形状、位置等を示す複数の参照情報から、対象領域２０１に送風可能な参照情報を選択し、選択した参照情報を用いてガイド部２１２を設計することができる。また、制御部１４０は、風１６５の流れをシミュレーションした結果に基づいてガイド部２１２を設計しても良い。
【００５７】
そして、キャリア１２０が、硬化性組成物２０が収容された容器１１０の光透過部１１２近傍に配置される。このとき面１２２と内面１１３との距離は、たとえば３０μｍ以上１００μｍ以下である。
【００５８】
次いで、制御部１４０は光照射情報に基づき最初の光照射領域に光照射するよう、照射部１３０から光透過部１１２に向けて光を照射させる。照射部１３０からの光は光透過部１１２を介して面１２２と内面１１３との間の硬化性組成物２０に照射される。これにより、面１２２と内面１１３との間の硬化性組成物２０が光照射領域の形状に硬化され、硬化物が面１２２に付着する。
【００５９】
引き続き、制御部１４０は光照射情報に基づき、複数の光照射領域へ順に光照射する。それと共に、上記した通り、制御部１４０は面１２２と内面１１３との間の距離を広げるよう駆動部１４２を制御する。光照射により新たに形成された硬化性組成物２０の硬化物は、その直前に形成された硬化性組成物２０の硬化物に対して、積層される。なお、この段階で硬化性組成物２０の硬化物は半硬化状態であってよい。
【００６０】
このように造形が進められる間、少なくとも一時的に送風部１６０から送風がされる。送風部１６０からの風１６５は硬化性組成物２０の硬化によって形成されたガイド部２１２で向きが変えられ、造形物２００に誘導される。そして、造形物２００のうち面１２２に対向する面に風１６５があてられ、造形物２００が冷却される。
【００６１】
最後の光照射領域に光照射された後、支持部２１０、ガイド部２１２、および造形物２００はキャリア１２０から取り外される。その後、支持部２１０、ガイド部２１２、および造形物２００はポストキュアされる場合がある。次いで、造形物２００から支持部２１０およびガイド部２１２が取り外され、造形物２００が得られる。なお、ポストキュアの前に、造形物２００から支持部２１０およびガイド部２１２が取り外されても良い。
【００６２】
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態によれば。送風部１６０からの風１６５が、少なくとも一時的に、造形物２００および支持部２１０の少なくとも一方に向けて出力される。そうすることにより、硬化性組成物２０の温度低下を避けつつ、反応部の熱を造形物２００側から効果的に逃がすことができ、形状精度の高い造形物を製造することができる。
【００６３】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係るガイド部２１２の構造を例示する図である。本実施形態に係る三次元造形装置１０は、ガイド部２１２が支持部２１０と別途設けられる点を除いて第１の実施形態に係る三次元造形装置１０と同じである。
【００６４】
本実施形態において、ガイド部２１２はキャリア１２０および造形物２００のいずれか一方とのみ接続されている。たとえばガイド部２１２は、ガイド支持部２１５を介してキャリア１２０または造形物２００と接続されている。ガイド部２１２は、ガイド支持部２１５の端に設けられても良いし、ガイド支持部２１５の途中に設けられても良い。本図は、ガイド部２１２がガイド支持部２１５の端に設けられている例を示している。ガイド部２１２は第１の実施形態と同様、ガイド面２１３を有している。また、ガイド部２１２は、ガイド支持部２１５に付加された構造であっても良いし、ガイド部２１２は、ガイド支持部２１５の一部を変形することにより構成されていてもよい。さらに、複数のガイド支持部２１５に対して接合された２１２が、一つ以上設けられてもよい。
【００６５】
ガイド部２１２およびガイド支持部２１５は全ての光照射領域への光照射が終了した後、造形物２００から除去される部分である。ガイド支持部２１５の形状は特に限定されず、たとえば柱状、壁状、メッシュ状、または格子状である。ガイド支持部２１５の数は特に限定されず、一つでも良いし、二つ以上でも良い。
【００６６】
ガイド部２１２は特に限定されないが、たとえばガイド支持部２１５に接合された羽根状構造であり得る。また、ガイド部２１２は、ガイド支持部２１５の造形物２００に向かって細くなるテーパー部であってもよい。たとえば、ガイド支持部２１５とガイド部２１２との関係は、第１の実施形態のガイド部２１２の例において、支持部２１０をガイド支持部２１５に置き換えることによって表すことができる。なお、ガイド部２１２はガイド支持部２１５に設けられるとともに、支持部２１０にも設けられても良い。また、支持部２１０とガイド支持部２１５との両方に接合するガイド部２１２が設けられても良い。
【００６７】
また、ガイド部２１２は直接キャリア１２０または造形物２００に接合していても良い。
【００６８】
本実施形態に係る造形物２００の製造方法においては、造形物２００の三次元データに基づき、支持部２１０、ガイド支持部２１５、ガイド部２１２、および造形物２００を造形するための光照射情報が生成される。なお、支持部２１０、ガイド支持部２１５およびガイド部２１２の形状は三次元造形装置１０のユーザーが決定し、造形物２００の三次元データと共に記憶部１５０に記憶させることができる。また、第１の実施形態で説明したのと同様に、制御部１４０が対象領域２０１を示す情報に基づいて、対象領域２０１に風１６５をあてるようにガイド支持部２１５およびガイド部２１２を設計してもよい。
【００６９】
最後の光照射領域に光照射された後、支持部２１０、ガイド支持部２１５、ガイド部２１２、および造形物２００はキャリア１２０から取り外される。その後、支持部２１０、ガイド支持部２１５、ガイド部２１２、および造形物２００はポストキュアされる場合がある。次いで、造形物２００から支持部２１０、ガイド支持部２１５およびガイド部２１２が取り外され、造形物２００が得られる。なお、ポストキュアの前に、造形物２００から支持部２１０、ガイド支持部２１５およびガイド部２１２が取り外されても良い。
【００７０】
なお、本実施形態において、支持部２１０は形成されていなくても良い。たとえば、造形物２００は一部において面１２２と直接接合させ、他の一部と面１２２との間にガイド支持部２１５およびガイド部２１２を形成することができる。
【００７１】
また、本実施形態において、ガイド部２１２が設けられていない支持部２１０がガイド支持部２１５とは別途形成されても良い。
【００７２】
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態においては第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。加えて、ガイド部２１２を支持部２１０とは独立して自由に設けることができる。
【００７３】
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る三次元造形装置４０および制御装置５０の構成を例示するブロック図である。本実施形態に係る制御装置５０は、三次元造形装置４０の制御装置である。本実施形態に係る三次元造形装置４０は、第１の実施形態に係る三次元造形装置１０と同様であり、容器１１０、キャリア１２０、および送風部１６０を備える。容器１１０は硬化性組成物２０を収容する。キャリア１２０は、容器１１０の内面１１３と対向し、内面１１３に対して距離が可変に構成されている。送風部１６０は、キャリア１２０と容器１１０との間に送風する。また、制御装置５０は、容器１１０内で硬化性組成物２０を硬化させることで、造形物２００、およびキャリア１２０と造形物２００とをつなぐ支持部２１０を形成させる。さらに制御装置５０は、送風部１６０からの風を、少なくとも一時的に、造形物２００および支持部２１０の少なくとも一方に向けて出力させる。
【００７４】
本実施形態に係る制御装置５０は、制御部５００を備える。制御部５００は、第１の実施形態に係る制御部１４０と同じである。
【００７５】
本実施形態においては第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。
【００７６】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。また、上述の各実施形態は、内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。
【００７７】
以下、参考形態の例を付記する。
１−１．硬化性組成物を収容する容器と、
前記容器の内面と対向し、前記内面に対して距離が可変に構成されているキャリアと、
前記キャリアと前記容器との間に送風する送風部とを備え、
前記容器内で前記硬化性組成物が硬化されることで、造形物、および前記キャリアと前記造形物とをつなぐ支持部が形成され、
前記送風部からの風が、少なくとも一時的に、前記造形物および前記支持部の少なくとも一方に向けて出力される三次元造形装置。
１−２．  １−１．に記載の三次元造形装置において、
前記キャリアと前記造形物との間には、前記送風部からの風の向きを前記造形物に向かう方向に変えるガイド部が形成され、
前記送風部からの風が、少なくとも一時的に、前記ガイド部に向けて出力される三次元造形装置。
１−３．  １−２．に記載の三次元造形装置において、
前記ガイド部は前記支持部と一体に設けられる三次元造形装置。
１−４．  １−３．に記載の三次元造形装置において、
前記ガイド部は、前記支持部に接合された羽根状構造である三次元造形装置。
１−５．  １−３．に記載の三次元造形装置において、
前記ガイド部は、前記支持部から前記造形物に向かう方向に細くなるテーパー部である三次元造形装置。
１−６．  １−２．から１−５．のいずれか一つに記載の三次元造形装置において、
前記ガイド部は、前記送風部からの風を、前記造形物のうち予め定められた対象領域に向けるよう設けられる三次元造形装置。
１−７．  １−６．に記載の三次元造形装置において、
前記対象領域は、前記造形物を、前記キャリアに対向する前記内面に垂直な方向から見たとき、前記造形物の外殻部から最も遠い点を含む三次元造形装置。
１−８．  １−６．または１−７．に記載の三次元造形装置において、
前記対象領域は、前記キャリアに対向する前記内面に垂直な方向から見て、前記造形物のうち最も形状精度が求められる領域に重なる領域を含む三次元造形装置。
１−９．  １−６．から１−８．のいずれか一つに記載の三次元造形装置において、
前記対象領域は、前記造形物のうち初めに前記硬化性組成物から露出する領域を含む三次元造形装置。
１−１０．  １−２．から１−９．のいずれか一つに記載の三次元造形装置において、
前記硬化性組成物は光硬化性であり、
前記容器の少なくとも一部には光透過部が設けられており、
当該三次元造形装置は、
前記キャリアと前記光透過部の間の前記硬化性組成物に、前記光透過部を介して光を照射する照射部と、
前記キャリアの位置および前記照射部を制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記ガイド部が形成されるように前記キャリアの位置および前記照射部を制御する三次元造形装置。
１−１１．  １−１．から１−１０．のいずれか一つに記載の三次元造形装置において、
前記送風部を制御する送風制御部をさらに備え、
前記送風制御部は、前記造形物の少なくとも一部が前記容器内の前記硬化性組成物から露出し始めるタイミングに基づいて、前記送風部からの送風タイミングを制御する三次元造形装置。
２−１．三次元造形装置の制御装置であって、
前記三次元造形装置は、
硬化性組成物を収容する容器と、
前記容器の内面と対向し、前記内面に対して距離が可変に構成されているキャリアと、
前記キャリアと前記容器との間に送風する送風部とを備え、
当該制御装置は、
前記容器内で前記硬化性組成物を硬化させることで、造形物、および前記キャリアと前記造形物とをつなぐ支持部を形成させ、
前記送風部からの風を、少なくとも一時的に、前記造形物および前記支持部の少なくとも一方に向けて出力さる制御装置。
２−２．  ２−１．に記載の制御装置において、
前記キャリアと前記造形物との間には、前記送風部からの風の向きを前記造形物に向かう方向に変えるガイド部が形成され、
前記送風部からの風が、少なくとも一時的に、前記ガイド部に向けて出力される制御装置。
２−３．  ２−２．に記載の制御装置において、
前記ガイド部は前記支持部と一体に設けられる制御装置。
２−４．  ２−３．に記載の制御装置において、
前記ガイド部は、前記支持部に接合された羽根状構造である制御装置。
２−５．  ２−３．に記載の制御装置において、
前記ガイド部は、前記支持部から前記造形物に向かう方向に細くなるテーパー部である制御装置。
２−６．  ２−２．から２−５．のいずれか一つに記載の制御装置において、
前記ガイド部は、前記送風部からの風を、前記造形物のうち予め定められた対象領域に向けるよう設けられる制御装置。
２−７．  ２−６．に記載の制御装置において、
前記対象領域は、前記造形物を前記内面に垂直な方向から見たとき、前記造形物の外殻部から最も遠い点を含む制御装置。
２−８．  ２−６．または２−７．に記載の制御装置において、
前記対象領域は、前記内面に垂直な方向から見て、前記造形物のうち最も形状精度が求められる領域に重なる領域を含む制御装置。
２−９．  ２−６．から２−８．のいずれか一つに記載の制御装置において、
前記対象領域は、前記造形物のうち初めに前記硬化性組成物から露出する領域を含む制御装置。
２−１０．  ２−２．から２−９．のいずれか一つに記載の制御装置において、
前記硬化性組成物は光硬化性であり、
前記容器の少なくとも一部には光透過部が設けられており、
前記三次元造形装置は、
前記キャリアと前記光透過部の間の前記硬化性組成物に、前記光透過部を介して光を照射する照射部と、
前記キャリアの位置および前記照射部を制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記ガイド部が形成されるように前記キャリアの位置および前記照射部を制御する制御装置。
２−１１．  ２−１．から２−１０．のいずれか一つに記載の制御装置において、
前記三次元造形装置は、前記送風部を制御する送風制御部をさらに備え、
前記送風制御部は、前記造形物の少なくとも一部が前記容器内の前記硬化性組成物から露出し始めるタイミングに基づいて、前記送風部からの送風タイミングを制御する制御装置。
３−１．三次元造形装置を用いた造形物の製造方法であって、
前記三次元造形装置は、
硬化性組成物を収容する容器と、
前記容器の内面と対向し、前記内面に対して距離が可変に構成されているキャリアと、
前記キャリアと前記容器との間に送風する送風部とを備え、
前記容器内で前記硬化性組成物が硬化されることで、造形物、および前記キャリアと前記造形物とをつなぐ支持部が形成され、
前記送風部からの風が、少なくとも一時的に、前記造形物および前記支持部の少なくとも一方に向けて出力される造形物の製造方法。
３−２．  ３−１．に記載の造形物の製造方法において、
前記キャリアと前記造形物との間には、前記送風部からの風の向きを前記造形物に向かう方向に変えるガイド部が形成され、
前記送風部からの風が、少なくとも一時的に、前記ガイド部に向けて出力される造形物の製造方法。
３−３．  ３−２．に記載の造形物の製造方法において、
前記ガイド部は前記支持部と一体に設けられる造形物の製造方法。
３−４．  ３−３．に記載の造形物の製造方法において、
前記ガイド部は、前記支持部に接合された羽根状構造である造形物の製造方法。
３−５．  ３−３．に記載の造形物の製造方法において、
前記ガイド部は、前記支持部から前記造形物に向かう方向に細くなるテーパー部である造形物の製造方法。
３−６．  ３−２．から３−５．のいずれか一つに記載の造形物の製造方法において、
前記ガイド部は、前記送風部からの風を、前記造形物のうち予め定められた対象領域に向けるよう設けられる造形物の製造方法。
３−７．  ３−６．に記載の造形物の製造方法において、
前記対象領域は、前記造形物を前記内面に垂直な方向から見たとき、前記造形物の外殻部から最も遠い点を含む造形物の製造方法。
３−８．  ３−６．または３−７．に記載の造形物の製造方法において、
前記対象領域は、前記内面に垂直な方向から見て、前記造形物のうち最も形状精度が求められる領域に重なる領域を含む造形物の製造方法。
３−９．  ３−６．から３−８．のいずれか一つに記載の造形物の製造方法において、
前記対象領域は、前記造形物のうち初めに前記硬化性組成物から露出する領域を含む造形物の製造方法。
３−１０．  ３−２．から３−９．のいずれか一つに記載の造形物の製造方法において、
前記硬化性組成物は光硬化性であり、
前記容器の少なくとも一部には光透過部が設けられており、
前記三次元造形装置は、
前記キャリアと前記光透過部の間の前記硬化性組成物に、前記光透過部を介して光を照射する照射部と、
前記キャリアの位置および前記照射部を制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記ガイド部が形成されるように前記キャリアの位置および前記照射部を制御する造形物の製造方法。
３−１１．  ３−１．から３−１０．のいずれか一つに記載の造形物の製造方法において、
前記三次元造形装置は、前記送風部を制御する送風制御部をさらに備え、
前記送風制御部は、前記造形物の少なくとも一部が前記容器内の前記硬化性組成物から露出し始めるタイミングに基づいて、前記送風部からの送風タイミングを制御する造形物の製造方法。
【００７８】
この出願は、２０１８年７月５日に出願された日本出願特願２０１８−１２８１１７号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
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【図２】
2020008789.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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