(57)【要約】  制御部（１４０）は、光硬化性組成物（２０）を硬化させてなる造形物（２００）を形成するよう、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、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）を形成するように、キャリア（１２０）と光透過部（１１２）との距離を連続的または断続的に変化させながら光硬化性組成物（２０）に照射部（１３０）からの光を照射させる。また、制御部（１４０）は、支持部（２１０）のキャリア（１２０）との接合部（２１１）を造形する際の造形条件を、造形物（２００）のうち光透過部（１１２）の面（１１３）に平行な断面の面積が最も大きい第１領域を造形する際の造形条件よりも、光硬化性組成物（２０）が硬化しやすい条件にするよう、造形条件を制御する。
2020008790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光硬化性組成物を収容し、少なくとも一部に光透過部を有する容器と、
前記光透過部の面と対向し、前記光透過部に対する距離が可変に構成されているキャリアと、
前記光透過部を介して前記光硬化性組成物に光を照射する照射部と、
前記光硬化性組成物を硬化させてなる造形物を形成するよう、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備え、
前記制御部は、
前記造形物、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するように、前記キャリアと前記光透過部との距離を連続的または断続的に変化させながら前記光硬化性組成物に前記照射部からの光を照射させ、
前記支持部の前記キャリアとの接合部を造形する際の造形条件を、前記造形物のうち前記光透過部の前記面に平行な断面の面積が最も大きい第１領域を造形する際の前記造形条件よりも、前記光硬化性組成物が硬化しやすい条件にするよう、前記造形条件を制御する三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形装置において、
前記キャリアの前記光透過部に対向する面の前記接合部を形成する領域の光反射率は１０％以下である三次元造形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の三次元造形装置において、
前記キャリアは前記光透過部に対向する面の少なくとも一部に表面層を備える三次元造形装置。
【請求項４】
請求項３に記載の三次元造形装置において、
前記表面層は酸化層である三次元造形装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の三次元造形装置において、
前記造形物は歯科用途物および医療用途物の少なくとも一方である三次元造形装置。
【請求項６】
請求項１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、
前記接合部は、前記支持部のうち前記キャリアから１ｍｍまでの領域である三次元造形装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の三次元造形装置において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記照射部からの光照射エネルギー量を、前記第１領域を造形する際の前記光照射エネルギー量よりも大きくする三次元造形装置。
【請求項８】
請求項７に記載の三次元造形装置において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記照射部からの光照射時間を、前記第１領域を造形する際の前記光照射時間よりも長くする三次元造形装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の三次元造形装置において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記照射部からの光照射強度を、前記第１領域を造形する際の前記光照射強度よりも高くする三次元造形装置。
【請求項１０】
請求項１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、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記キャリアの温度を、前記第１領域を造形する際の前記キャリアの温度よりも高く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、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記光硬化性組成物の温度を、前記第１領域を造形する際の前記光硬化性組成物の温度よりも高く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、
光硬化性組成物を収容し、少なくとも一部に光透過部を有する容器と、
前記光透過部の面と対向し、前記光透過部に対する距離が可変に構成されているキャリアと、
前記光透過部を介して前記光硬化性組成物に光を照射する照射部とを備え、
当該制御装置は、前記光硬化性組成物を硬化させてなる造形物を形成するよう、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を備え、
前記制御部は、
前記造形物、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するように、前記キャリアと前記光透過部との距離を連続的または断続的に変化させながら前記光硬化性組成物に前記照射部からの光を照射させ、
前記支持部の前記キャリアとの接合部を造形する際の造形条件を、前記造形物のうち前記光透過部の前記面に平行な断面の面積が最も大きい第１領域を造形する際の前記造形条件よりも、前記光硬化性組成物が硬化しやすい条件にするよう、前記造形条件を制御する制御装置。
【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、
光硬化性組成物を収容し、少なくとも一部に光透過部を有する容器と、
前記光透過部の面と対向し、前記光透過部に対する距離が可変に構成されているキャリアと、
前記光透過部を介して前記光硬化性組成物に光を照射する照射部と、
前記光硬化性組成物を硬化させてなる前記造形物を形成するよう、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備え、
前記制御部は、
前記造形物、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するように、前記キャリアと前記光透過部との距離を連続的または断続的に変化させながら前記光硬化性組成物に前記照射部からの光を照射させ、
前記支持部の前記キャリアとの接合部を造形する際の造形条件を、前記造形物のうち前記光透過部の前記面に平行な断面の面積が最も大きい第１領域を造形する際の前記造形条件よりも、前記光硬化性組成物が硬化しやすい条件にするよう、前記造形条件を制御す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、キャリアとビルドプレートの間の重合性液体に、ビルドプレートを介して光を照射し、キャリア上に３次元物体を形成することが記載されている。【０００４】
特許文献２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、硬化性樹脂層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】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１６−５０９９６３号公報
【特許文献２】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】
【０００６】
特許文献１のような造形装置では、所望の造形物を直接キャリアに形成するのではなく、接続用の構造物を介在させる場合がある。この場合、特許文献２のように造形物そのものの造形条件を制御することが重要である一方、接続用の構造物の状態が造形物の精度に影響することがあった。【０００７】
本発明は、三次元造形装置によって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】
【０００８】
本開示の第一の側面によれば、
光硬化性組成物を収容し、少なくとも一部に光透過部を有する容器と、
前記光透過部の面と対向し、前記光透過部に対する距離が可変に構成されているキャリアと、
前記光透過部を介して前記光硬化性組成物に光を照射する照射部と、
前記光硬化性組成物を硬化させてなる造形物を形成するよう、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備え、
前記制御部は、
前記造形物、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するように、前記キャリアと前記光透過部との距離を連続的または断続的に変化させながら前記光硬化性組成物に前記照射部からの光を照射させ、
前記支持部の前記キャリアとの接合部を造形する際の造形条件を、前記造形物のうち前記光透過部の前記面に平行な断面の面積が最も大きい第１領域を造形する際の前記造形条件よりも、前記光硬化性組成物が硬化しやすい条件にするよう、前記造形条件を制御する三次元造形装置が提供される。【０００９】
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、
光硬化性組成物を収容し、少なくとも一部に光透過部を有する容器と、
前記光透過部の面と対向し、前記光透過部に対する距離が可変に構成されているキャリアと、
前記光透過部を介して前記光硬化性組成物に光を照射する照射部とを備え、
当該制御装置は、前記光硬化性組成物を硬化させてなる造形物を形成するよう、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を備え、
前記制御部は、
前記造形物、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するように、前記キャリアと前記光透過部との距離を連続的または断続的に変化させながら前記光硬化性組成物に前記照射部からの光を照射させ、
前記支持部の前記キャリアとの接合部を造形する際の造形条件を、前記造形物のうち前記光透過部の前記面に平行な断面の面積が最も大きい第１領域を造形する際の前記造形条件よりも、前記光硬化性組成物が硬化しやすい条件にするよう、前記造形条件を制御する制御装置が提供される。【００１０】
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、
光硬化性組成物を収容し、少なくとも一部に光透過部を有する容器と、
前記光透過部の面と対向し、前記光透過部に対する距離が可変に構成されているキャリアと、
前記光透過部を介して前記光硬化性組成物に光を照射する照射部と、
前記光硬化性組成物を硬化させてなる前記造形物を形成するよう、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備え、
前記制御部は、
前記造形物、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するように、前記キャリアと前記光透過部との距離を連続的または断続的に変化させながら前記光硬化性組成物に前記照射部からの光を照射させ、
前記支持部の前記キャリアとの接合部を造形する際の造形条件を、前記造形物のうち前記光透過部の前記面に平行な断面の面積が最も大きい第１領域を造形する際の前記造形条件よりも、前記光硬化性組成物が硬化しやすい条件にするよう、前記造形条件を制御する造形物の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、三次元造形装置によって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】
【００１２】
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。【００１３】
【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図である。
【図２】造形物および支持部の構造を例示する図である。
【図３】第２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】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
（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、照射部１３０、および制御部１４０を備える。容器１１０は、光硬化性組成物２０を収容し、少なくとも一部に光透過部１１２を有する。キャリア１２０は、光透過部１１２の面１１３と対向し、光透過部１１２に対する距離が可変に構成されている。照射部１３０は、光透過部１１２を介して光硬化性組成物２０に光を照射する。制御部１４０は、光硬化性組成物２０を硬化させてなる造形物２００を形成するよう、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、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を形成するように、キャリア１２０と光透過部１１２との距離を連続的または断続的に変化させながら光硬化性組成物２０に照射部１３０からの光を照射させる。また、制御部１４０は、支持部２１０のキャリア１２０との接合部２１１を造形する際の造形条件を、造形物２００のうち光透過部１１２の面１１３に平行な断面の面積が最も大きい第１領域を造形する際の造形条件よりも、光硬化性組成物２０が硬化しやすい条件にするよう、造形条件を制御する。以下に詳しく説明する。
【００１７】
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光硬化性組成物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。
【００１８】
光硬化性組成物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、光硬化性組成物２０は重合開始剤、フィラー、顔料、染料等を含んでも良い。
【００１９】
三次元造形装置１０の容器１１０は光硬化性組成物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。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、面１１３近傍の光硬化性組成物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の側面には光硬化性組成物２０を導入するための導入孔１１５が設けられている。
【００２０】
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と面１１３との距離が変化する。
【００２１】
造形物２００および支持部２１０の造形において、面１１３近傍で硬化された光硬化性組成物２０はキャリア１２０の面１２２に積層される。そして、面１２２と面１１３との距離を広げながら光硬化性組成物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。
【００２２】
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。樹脂層としてはポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やポリプロピレン（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。また、キャリア１２０の表面には粗面化処理が施されていても良い。そうすれば、アンカー効果によりキャリア１２０と支持部２１０との接合強度を高めることができる。粗面化処理としてはサンドブラストやヘアライン仕上げ等が挙げられる。
【００２３】
特に、造形物２００が歯科用途物および医療用途物の少なくとも一方である場合、キャリア１２０に起因する造形物２００への異物によるコンタミネーションを抑制するため、光透過部１１２は表面層として酸化層、たとえば陽極酸化層を備えることが好ましい。
【００２４】
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、光硬化性組成物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。
【００２５】
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光硬化性組成物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。
【００２６】
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。
【００２７】
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と面１１３との間に造形物２００および支持部２１０が形成される。
【００２８】
なお、面１２２と面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、積層構造として支持部２１０および造形物２００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光硬化性組成物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。
【００２９】
本実施形態に係る三次元造形装置１０は、キャリア１２０の温度を調整する第１温調部１４４をさらに備える。第１温調部１４４はキャリア１２０に設けられたヒーターまたは冷却装置である。冷却装置はたとえば、送風、ペルチェ素子、または水冷による冷却を行う装置である。また、第１温調部１４４にはキャリア１２０の温度を検出する温度センサが含まれる。制御部１４０は第１温調部１４４を制御することによりキャリア１２０の温度を制御することができる。
【００３０】
本実施形態に係る三次元造形装置１０は、第２温調部１４６をさらに備える。第２温調部１４６は光硬化性組成物２０の温度を変化させることが可能なヒーターまたは冷却装置である。冷却装置はたとえば、送風、ペルチェ素子、または水冷による冷却を行う装置である。また、第２温調部１４６には光硬化性組成物２０の温度を検出する温度センサが含まれる。制御部１４０は第２温調部１４６を制御することにより、光硬化性組成物２０の温度を制御することができる。
【００３１】
ただし、三次元造形装置１０は第１温調部１４４および第２温調部１４６の少なくとも一方を備えていなくても良い。
【００３２】
たとえば制御部１４０が、造形条件として、照射部１３０の光照射条件、制御部１４０の温度および光硬化性組成物２０の温度の少なくともいずれかを制御することにより、光硬化性組成物２０の硬化しやすさを調整することができる。造形条件の制御については詳しく後述する。
【００３３】
図２は、造形物２００および支持部２１０の構造を例示する図である。本図では、全体を造形した造形物２００および支持部２１０と、キャリア１２０と、面１１３との関係が示されている。キャリア１２０と面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、または壁状である。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】
支持部２１０は除去される部分ではあるものの、造形物２００の形状精度に対して影響が大きい部分である。たとえば、支持部２１０の硬化度が充分でない場合、造形した構造体を充分に支えることができず、構造体に傾きやねじれ、反りなどが生じるおそれがある。光照射領域は、同じ方向を向いた平行な断面を前提として決められているため、傾き等が生じている状態では、造形物２００の形状精度が損なわれる。
【００３５】
上記した通り、三次元造形装置１０による造形では、制御部１４０が造形条件を制御することにより、光硬化性組成物２０の硬化しやすさを調整できる。たとえば、反応が加速しやすい領域については光硬化性組成物２０が比較的硬化しにくい造形条件とすることがある。一方、造形物２００の形状精度を保つため、支持部２１０は硬化しやすい造形条件で造形する必要がある。中でも特に、支持部２１０とキャリア１２０との接合部２１１はキャリア１２０との接合強度を確保するためにも、充分な剛性を確保するように、硬化しやすい造形条件で造形する必要がある。
【００３６】
接合部２１１は、たとえば支持部２１０のうちキャリア１２０から１ｍｍまでの領域であり、好ましくは１０μｍまでの領域である。ただし、支持部２１０のうち接合部２１１よりも造形物２００側の部分も、接合部２１１と同様に硬化しやすい造形条件で造形しても良い。
【００３７】
ここで、キャリア１２０の面１２２の光反射率が高い場合には、照射部１３０から直接照射される光に加え、面１２２からの反射光によって接合部２１１における光硬化性組成物２０の硬化が促進される。したがって、接合部２１１と他の領域とを比べると、制御部１４０が設定する造形条件が互いに同じであっても、接合部２１１において自然と硬化度が高まる。
【００３８】
それに対し、上記したように、キャリア１２０が光透過部１１２に対向する面１２２の少なくとも一部に表面層を備える場合、面１２２からの反射光が弱くなる。また、表面層の有無に限らず、キャリア１２０の光透過部１１２に対向する面１２２の光反射率、特に面１２２のうち接合部２１１を形成する領域の光反射率が低い場合、たとえば１０％以下である場合、硬化促進効果が得にくい。したがって、造形条件を特に適切に制御する必要がある。
【００３９】
詳しくは、制御部１４０は、接合部２１１を造形する際の造形条件を、第１領域２０１を造形する際の造形条件よりも、光硬化性組成物２０が硬化しやすい条件にするよう、造形条件を制御する。第１領域２０１とは、造形物２００のうち光透過部１１２の面１１３に平行な断面の面積が最も大きい領域である。すなわち、第１領域２０１は、造形物２００を構成するための複数の光照射領域のうち、最も面積が大きい光照射領域により形成される領域である。
【００４０】
このような第１領域２０１では、硬化される光硬化性組成物２０の量が多いことから、反応熱により温度上昇が生じる。そのため、他の領域と同じ造形条件で造形を行うと、光硬化性組成物２０の硬化物が面１１３に貼り付きやすくなる。また、温度上昇が造形物２００の反りや変形の原因ともなる。そこで、第１領域２０１を造形する際の造形条件は、比較的光硬化性組成物２０が硬化しにくい条件とする場合がある。
【００４１】
接合部２１１を造形する際の造形条件を、少なくとも第１領域２０１を造形する際の造形条件よりも、光硬化性組成物２０が硬化しやすい条件にすることで、接合部２１１の剛性の低下を避けることができる。なお、接合部２１１はさらに、造形物２００のいずれの領域よりも光硬化性組成物２０が硬化しやすい条件で造形されても良い。そうすることで、接合部２１１の剛性をさらに高めることができる。
【００４２】
造形条件の制御について以下に詳しく説明する。たとえば造形条件として照射部１３０からの光照射エネルギー量が大きい程、光硬化性組成物２０が硬化しやすくなる。したがって、制御部１４０は、接合部２１１を造形する際の照射部１３０からの光照射エネルギー量を、第１領域２０１を造形する際の光照射エネルギー量よりも大きくすることにより、接合部２１１を硬化しやすくすることができる。
【００４３】
ここで、光照射エネルギー量は、光照射時間と光照射強度に依存して決まる。したがって、制御部１４０は、第１の例として、接合部２１１を造形する際の照射部１３０からの光照射時間を、第１領域２０１を造形する際の光照射時間よりも長くすることにより、接合部２１１を硬化しやすくすることができる。制御部１４０が光照射時間を長くする方法としては、照射部１３０からの光の走査速度を遅くする、または照射部１３０からの光の投影時間を長くする等がある。そうすることにより、第１領域２０１を造形するための光照射領域へ光照射するのにかける時間を長くすることができる。なお、光照射時間を長くするのに伴い、制御部１４０はキャリア１２０の移動タイミングを遅らせる、または移動速度を遅くする。
【００４４】
また、制御部１４０は、第２の例として、接合部２１１を造形する際の照射部１３０からの光照射強度を、第１領域２０１を造形する際の光照射強度よりも高くすることにより、接合部２１１を硬化しやすくすることができる。制御部１４０が光照射強度を高くする方法の例としては、照射部１３０の光源の出力強度を高めることが挙げられる。
【００４５】
なお、制御部１４０は、光照射エネルギー量を大きくするために、光照射時間を長くすることと、光照射強度を高くすることの両方を行っても良いし、いずれか一方のみを行っても良い。
【００４６】
三次元造形装置１０が第１温調部１４４を備える場合、制御部１４０は、第３の例として、接合部２１１を造形する際のキャリア１２０の温度を、第１領域２０１を造形する際のキャリア１２０の温度よりも高くすることにより、接合部２１１を硬化しやすくすることができる。
【００４７】
また、三次元造形装置１０が第２温調部１４６を備える場合、制御部１４０は、第４の例として、接合部２１１を造形する際の光硬化性組成物２０の温度を、第１領域２０１を造形する際の光硬化性組成物２０の温度よりも高くすることにより、接合部２１１を硬化しやすくすることができる。
【００４８】
なお、制御部１４０は、接合部２１１を硬化しやすくするための造形条件の制御として、上記の第１の例から第４の例のうちいずれか一つのみを行っても良いし、二つ以上を組み合わせて行ってもよい。
【００４９】
また、制御部１４０は、第１領域２０１および接合部２１１以外の領域の造形時にも、必要に応じて造形条件を変化させてよい。たとえば、制御部１４０は、光照射領域の大きさに応じて造形条件を制御することができる。具体的にはたとえば、制御部１４０は、光照射領域が大きい程、造形条件を光硬化性組成物２０がより硬化しにくい条件とする。また、制御部１４０は、光照射領域の面積が予め定められた基準面積よりも大きい場合に造形条件を光硬化性組成物２０が硬化しにくい条件としてもよい。基準面積を示す情報は予め記憶部１５０に保持されており、制御部１４０はそれを読み出て制御に用いることができる。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
そして、キャリア１２０が、光硬化性組成物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と面１１３との距離は、たとえば３０μｍ以上１００μｍ以下である。
【００５３】
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と面１１３との間の光硬化性組成物２０に照射される。これにより、面１２２と面１１３との間の光硬化性組成物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。
【００５４】
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光硬化性組成物２０の硬化物は、その直前に形成された光硬化性組成物２０の硬化物に対して、積層される。なお、この段階で光硬化性組成物２０の硬化物は半硬化状態であってよい。
【００５５】
最後の光照射領域に光照射された後、支持部２１０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が取り外されても良い。
【００５６】
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、制御部１４０は、接合部２１１を造形する際の造形条件を、造形物２００の第１領域２０１を造形する際の造形条件よりも、光硬化性組成物２０が硬化しやすい条件にするよう、造形条件を制御する。そうすることにより、接合部２１１の十分な強度が保たれ、形状精度の高い造形物２００が得られる。
【００５７】
（第２の実施形態）
図３は、第２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、および照射部１３０を備える。容器１１０は、光硬化性組成物２０を収容し、少なくとも一部に光透過部１１２を有する。キャリア１２０は、光透過部１１２の面１１３と対向し、光透過部１１２に対する距離が可変に構成されている。照射部１３０は、光透過部１１２を介して光硬化性組成物２０に光を照射する。また、制御装置５０は制御部５００を備える。制御部５００は、光硬化性組成物２０を硬化させてなる造形物２００を形成するよう、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５００は、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を形成するように、キャリア１２０と光透過部１１２との距離を連続的または断続的に変化させながら光硬化性組成物２０に照射部１３０からの光を照射させる。また、制御部５００は、支持部２１０のキャリア１２０との接合部２１１を造形する際の造形条件を、造形物２００のうち光透過部１１２の面１１３に平行な断面の面積が最も大きい第１領域２０１を造形する際の造形条件よりも、光硬化性組成物２０が硬化しやすい条件にするよう、造形条件を制御する。
【００５８】
本実施形態に係る制御部５００は、第１の実施形態に係る制御部１４０と同じである。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
以下、参考形態の例を付記する。
１−１．光硬化性組成物を収容し、少なくとも一部に光透過部を有する容器と、
前記光透過部の面と対向し、前記光透過部に対する距離が可変に構成されているキャリアと、
前記光透過部を介して前記光硬化性組成物に光を照射する照射部と、
前記光硬化性組成物を硬化させてなる造形物を形成するよう、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備え、
前記制御部は、
前記造形物、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するように、前記キャリアと前記光透過部との距離を連続的または断続的に変化させながら前記光硬化性組成物に前記照射部からの光を照射させ、
前記支持部の前記キャリアとの接合部を造形する際の造形条件を、前記造形物のうち前記光透過部の前記面に平行な断面の面積が最も大きい第１領域を造形する際の前記造形条件よりも、前記光硬化性組成物が硬化しやすい条件にするよう、前記造形条件を制御する三次元造形装置。
１−２．  １−１．に記載の三次元造形装置において、
前記キャリアの前記光透過部に対向する面の前記接合部を形成する領域の光反射率は１０％以下である三次元造形装置。
１−３．  １−２．に記載の三次元造形装置において、
前記キャリアは前記光透過部に対向する面の少なくとも一部に表面層を備える三次元造形装置。
１−４．  １−３．に記載の三次元造形装置において、
前記表面層は酸化層である三次元造形装置。
１−５．  １−３．または１−４．に記載の三次元造形装置において、
前記造形物は歯科用途物および医療用途物の少なくとも一方である三次元造形装置。
１−６．  １−１．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、
前記接合部は、前記支持部のうち前記キャリアから１ｍｍまでの領域である三次元造形装置。
１−７．  １−１．から１−６．のいずれか一つに記載の三次元造形装置において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記照射部からの光照射エネルギー量を、前記第１領域を造形する際の前記光照射エネルギー量よりも大きくする三次元造形装置。
１−８．  １−７．に記載の三次元造形装置において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記照射部からの光照射時間を、前記第１領域を造形する際の前記光照射時間よりも長くする三次元造形装置。
１−９．  １−７．または１−８．に記載の三次元造形装置において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記照射部からの光照射強度を、前記第１領域を造形する際の前記光照射強度よりも高くする三次元造形装置。
１−１０．  １−１．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、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記キャリアの温度を、前記第１領域を造形する際の前記キャリアの温度よりも高く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、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記光硬化性組成物の温度を、前記第１領域を造形する際の前記光硬化性組成物の温度よりも高く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、
光硬化性組成物を収容し、少なくとも一部に光透過部を有する容器と、
前記光透過部の面と対向し、前記光透過部に対する距離が可変に構成されているキャリアと、
前記光透過部を介して前記光硬化性組成物に光を照射する照射部とを備え、
当該制御装置は、前記光硬化性組成物を硬化させてなる造形物を形成するよう、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を備え、
前記制御部は、
前記造形物、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するように、前記キャリアと前記光透過部との距離を連続的または断続的に変化させながら前記光硬化性組成物に前記照射部からの光を照射させ、
前記支持部の前記キャリアとの接合部を造形する際の造形条件を、前記造形物のうち前記光透過部の前記面に平行な断面の面積が最も大きい第１領域を造形する際の前記造形条件よりも、前記光硬化性組成物が硬化しやすい条件にするよう、前記造形条件を制御する制御装置。
２−２．  ２−１．に記載の制御装置において、
前記キャリアの前記光透過部に対向する面の前記接合部を形成する領域の光反射率は１０％以下である制御装置。
２−３．  ２−２．に記載の制御装置において、
前記キャリアは前記光透過部に対向する面の少なくとも一部に表面層を備える制御装置。
２−４．  ２−３．に記載の制御装置において、
前記表面層は酸化層である制御装置。
２−５．  ２−３．または２−４．に記載の制御装置において、
前記造形物は歯科用途物および医療用途物の少なくとも一方である制御装置。
２−６．  ２−１．から２−５．のいずれか一つに記載の制御装置において、
前記接合部は、前記支持部のうち前記キャリアから１ｍｍまでの領域である制御装置。
２−７．  ２−１．から２−６．のいずれか一つに記載の制御装置において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記照射部からの光照射エネルギー量を、前記第１領域を造形する際の前記光照射エネルギー量よりも大きくする制御装置。
２−８．  ２−７．に記載の制御装置において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記照射部からの光照射時間を、前記第１領域を造形する際の前記光照射時間よりも長くする制御装置。
２−９．  ２−７．または２−８．に記載の制御装置において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記照射部からの光照射強度を、前記第１領域を造形する際の前記光照射強度よりも高くする制御装置。
２−１０．  ２−１．から２−９．のいずれか一つに記載の制御装置において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記キャリアの温度を、前記第１領域を造形する際の前記キャリアの温度よりも高くする制御装置。
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、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記光硬化性組成物の温度を、前記第１領域を造形する際の前記光硬化性組成物の温度よりも高くする制御装置。
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、
光硬化性組成物を収容し、少なくとも一部に光透過部を有する容器と、
前記光透過部の面と対向し、前記光透過部に対する距離が可変に構成されているキャリアと、
前記光透過部を介して前記光硬化性組成物に光を照射する照射部と、
前記光硬化性組成物を硬化させてなる前記造形物を形成するよう、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備え、
前記制御部は、
前記造形物、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するように、前記キャリアと前記光透過部との距離を連続的または断続的に変化させながら前記光硬化性組成物に前記照射部からの光を照射させ、
前記支持部の前記キャリアとの接合部を造形する際の造形条件を、前記造形物のうち前記光透過部の前記面に平行な断面の面積が最も大きい第１領域を造形する際の前記造形条件よりも、前記光硬化性組成物が硬化しやすい条件にするよう、前記造形条件を制御す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、
前記キャリアの前記光透過部に対向する面の前記接合部を形成する領域の光反射率は１０％以下であ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、
前記キャリアは前記光透過部に対向する面の少なくとも一部に表面層を備え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、
前記表面層は酸化層である造形物の製造方法。
３−５．  ３−３．または３−４．に記載の造形物の製造方法において、
当該造形物は歯科用途物および医療用途物の少なくとも一方である造形物の製造方法。
３−６．  ３−１．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、
前記接合部は、前記支持部のうち前記キャリアから１ｍｍまでの領域である造形物の製造方法。
３−７．  ３−１．から３−６．のいずれか一つに記載の造形物の製造方法において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記照射部からの光照射エネルギー量を、前記第１領域を造形する際の前記光照射エネルギー量よりも大きくする造形物の製造方法。
３−８．  ３−７．に記載の造形物の製造方法において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記照射部からの光照射時間を、前記第１領域を造形する際の前記光照射時間よりも長くする造形物の製造方法。
３−９．  ３−７．または３−８．に記載の造形物の製造方法において、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記照射部からの光照射強度を、前記第１領域を造形する際の前記光照射強度よりも高くする造形物の製造方法。
３−１０．  ３−１．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、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記キャリアの温度を、前記第１領域を造形する際の前記キャリアの温度よりも高く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、
前記制御部は、前記接合部を造形する際の前記光硬化性組成物の温度を、前記第１領域を造形する際の前記光硬化性組成物の温度よりも高くする造形物の製造方法。
【００６２】
この出願は、２０１８年７月５日に出願された日本出願特願２０１８−１２８０７０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】
2020008790.tif 000003
【図２】
2020008790.tif 000004
【図３】
2020008790.tif 000005
【国際調査報告】
2020008790.tif 000006
2020008790.tif 000007