[go: up one dir, main page]

WO2015093032A1 - 造形装置および造形方法 - Google Patents

造形装置および造形方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2015093032A1
WO2015093032A1 PCT/JP2014/006230 JP2014006230W WO2015093032A1 WO 2015093032 A1 WO2015093032 A1 WO 2015093032A1 JP 2014006230 W JP2014006230 W JP 2014006230W WO 2015093032 A1 WO2015093032 A1 WO 2015093032A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stage
modeling apparatus
irradiation unit
region
modeling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/006230
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕之 安河内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to EP14871486.8A priority Critical patent/EP3085516A4/en
Priority to US15/102,607 priority patent/US10703085B2/en
Priority to CN201480067825.3A priority patent/CN105813826B/zh
Publication of WO2015093032A1 publication Critical patent/WO2015093032A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
    • B29C64/129—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask
    • B29C64/135—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified characterised by the energy source therefor, e.g. by global irradiation combined with a mask the energy source being concentrated, e.g. scanning lasers or focused light sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/227—Driving means
    • B29C64/241—Driving means for rotary motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/277—Arrangements for irradiation using multiple radiation means, e.g. micromirrors or multiple light-emitting diodes [LED]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/40—Structures for supporting 3D objects during manufacture and intended to be sacrificed after completion thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to a modeling apparatus that forms a three-dimensional object with a material that is cured by an energy beam such as light, and a manufacturing method of a modeled object using the modeling apparatus.
  • the optical modeling method forms a modeled object by curing and drawing a desired portion of the resin by partially irradiating a photocurable resin with laser light. It is a method to do.
  • the liquid surface of the photocurable resin is regulated by, for example, a flat glass surface, and the laser light passes through the glass at the interface between the liquid surface and the glass surface. It is drawn by being focused.
  • the modeling apparatus described in Patent Document 1 includes, for example, a cylindrical drum, forms a long slit region in one direction between the drum and the modeling stage, and irradiates the photocurable material with light in the slit region. To do. This is called a one-dimensional regulated liquid level method. Thereby, the hardened layer of material can be peeled off from a drum cleanly (for example, refer patent document 1).
  • the objective of this technique is to provide the modeling apparatus which can shorten the time required for formation of a molded article, and the manufacturing method of a molded article by this.
  • Another object of the present technology is to provide a modeling apparatus capable of forming a highly accurate modeled object and a method for manufacturing the modeled object in the modeling apparatus.
  • a modeling apparatus includes a stage, an irradiation unit, a moving mechanism, and a stage rotating mechanism.
  • the irradiation unit selectively irradiates the region of the material supplied on the stage with energy rays.
  • the moving mechanism relatively moves the stage and the irradiation unit at least in the stacking direction of the materials.
  • the stage rotation mechanism rotates the stage.
  • Accelerated modeling is possible by the moving mechanism, and uncured material can be spun off by centrifugal force and removed by rotating the stage. Thereby, compared with the removal method of washing away an uncured material with a washing
  • the stage is rotatable, modeling can be performed while rotating the modeled object. Therefore, the modeling time can be shortened compared with the normal printing (modeling for one layer) by biaxial scanning in a plane.
  • a modeling apparatus includes a stage, a first irradiation unit, a moving mechanism, and a second irradiation unit.
  • the first irradiation unit selectively irradiates the region of the material supplied on the stage with energy rays.
  • the movement mechanism relatively moves the stage and the irradiation unit in the material stacking direction.
  • the second irradiation unit irradiates the material irradiated by the first irradiation unit with energy rays.
  • This modeling apparatus can form a highly accurate modeled object by performing post-curing treatment by the second irradiation unit.
  • a modeling apparatus includes a stage, an exposure unit, and a moving mechanism.
  • the exposure unit has a light emitting array composed of a plurality of solid state light emitting elements, and selectively exposes the region of the material supplied on the stage with the light emitting array.
  • the moving mechanism relatively moves the stage and the light emitting array at least in the stacking direction of the materials.
  • the scanning direction of the exposure unit can be reduced. Thereby, the time required for formation of a modeled object can be shortened.
  • a modeling apparatus includes a stage, a regulation body, an irradiation unit, and a moving mechanism.
  • the restricting body has a surface that is a convex curved surface toward the stage.
  • the restricting body may be arranged so as to form a holding region including a position of a minimum gap formed in a direction perpendicular to the stage between the stage and the surface by facing the stage.
  • the irradiation unit irradiates an energy beam to a material at a position shifted from the position of the minimum gap among the materials held in the holding region.
  • the moving mechanism relatively moves the stage and the regulating body in the material stacking direction.
  • a modeling apparatus includes a stage, a regulation body, an irradiation unit, and a moving mechanism.
  • the regulation body has a surface partitioned into a plurality of regions.
  • the regulation body may be arranged to form a holding region between any one region of the plurality of regions on the surface and the stage by facing the stage.
  • the irradiation unit irradiates the material held in the holding region with energy rays.
  • the moving mechanism relatively moves the stage and the regulating body in the material stacking direction.
  • a modeling apparatus includes a regulation body, an irradiation unit, a traveling body, and a moving mechanism.
  • the said regulation body has the surface which becomes a convex curved surface toward a modeling object surface.
  • the said regulation body may be arrange
  • the irradiation unit irradiates the region of the material held in the holding region with energy rays.
  • the traveling body includes the regulating body and the irradiation unit, and travels on the modeling target surface.
  • the moving mechanism is mounted on the traveling body, and moves the regulating body in the material stacking direction.
  • the modeled object includes a structure formed of the first material and a filling unit formed of the second material.
  • the structure composed of the first material communicates the outer surface, the first gap, the second gap having a volume larger than the volume of the first gap, the outer surface and the first gap.
  • a communication passage The filling portion made of the second material is a solid material that is filled in the communication path and the first gap and is different from the first material.
  • the manufacturing method of the molded article which concerns on one form of this technique includes supplying a material on a stage. By irradiating the region of the material supplied on the stage with energy rays, one or more layers of the material are printed. The uncured material remaining on the material cured by printing is removed by rotating the stage or by suction. After removing the uncured material, a step of supplying the material and a step of curing the material of one or more layers are sequentially performed.
  • the manufacturing method of the molded article which concerns on one form of this technique irradiates an energy ray selectively to the area
  • a second material different from the first material is filled into the first gap by a capillary force through the communication path.
  • the filled second material is cured.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a modeling apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram mainly showing the exposure head unit in the y direction.
  • FIG. 3 is a view of the irradiation unit and the drum when viewed in the x direction.
  • FIG. 4A is a view of the main part of the modeling apparatus during exposure as seen in the x direction
  • FIG. 4B is a view of it as seen in the y direction.
  • 5A and 5B illustrate the operation of removing uncured material by rotational centrifugal force.
  • FIG. 6 shows another form of removal of uncured material by rotation.
  • 7A and 7B sequentially show the operation of the modeling apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 8A and 8B sequentially show the operation of the modeling apparatus according to the second embodiment, following FIG. 7B.
  • 9A and 9B are views of the main part of the modeling apparatus according to the third embodiment viewed in the x direction.
  • FIG. 10 shows a main part of a modeling apparatus according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 shows another method for manufacturing the hollow pipe-like structure shown in FIG. 12A and 12B show another method of manufacturing a modeled object by this modeling apparatus.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a structure that is not a shape to be rotated.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a structure having a microchannel, which can be formed by the modeling apparatus shown in FIG. 1 or 10.
  • 15A and 15B are diagrams illustrating a method for manufacturing the structure shown in FIG. FIG.
  • FIG. 16A is a perspective view showing a structure similar to the structure shown in FIG. 14 formed by a normal modeling method as a reference example.
  • FIG. 16B shows the boss portion of the structure.
  • FIG. 17 is a perspective view showing a unit cell structure for constituting a three-dimensional mesh structure.
  • FIG. 18 shows a main part of a modeling apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram for quantitatively explaining the amount of deviation of the irradiation position from the position of the minimum gap.
  • FIG. 20 shows a modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 21 is a perspective view showing a drum used in the modeling apparatus according to the sixth embodiment. 22 is a cross-sectional view of the drum shown in FIG.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing a structure according to an embodiment of the present technology.
  • FIG. 24 is a side view showing a modeling apparatus according to the eighth embodiment.
  • the modeling object is general-purpose and is not optimized for a specific modeling object.
  • most of stereolithography has been used for mockup. In general, it must be able to form any shape.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a modeling apparatus according to a first embodiment.
  • the modeling apparatus 100 includes a work plate 13, an exposure head unit 30, a moving mechanism 20, a plate rotating mechanism 12 (stage rotating mechanism), and a ⁇ rotating mechanism 14 (regulator rotating mechanism).
  • the moving mechanism 20 includes a z moving mechanism 26, an x moving mechanism 22, and a y moving mechanism 24.
  • the xy plane is a horizontal plane
  • the z direction is a direction (gravity direction) perpendicular to the horizontal plane.
  • the “moving mechanism” is a mechanism for moving an object straight, and is distinguished from a “rotating mechanism” that performs rotational movement.
  • Work plate 13 functions as a stage for forming a modeled object.
  • the work plate 13 is configured in a disk shape, for example.
  • a container-shaped shaped object T is formed on the work plate 13.
  • the plate rotation mechanism 12 is connected to the work plate 13 and has a motor (not shown) that rotates the work plate 13.
  • the z moving mechanism 26 includes a drive unit 26a including a motor and the like.
  • the z moving mechanism 26 is configured to be able to move the work plate 13 along the z direction which is a direction perpendicular to the surface (stage surface) of the work plate 13 by driving of the driving unit 26a.
  • the z moving mechanism 26 is connected to the plate rotating mechanism 12 and moves the plate rotating mechanism 12 and the work plate 13 integrally in the z direction.
  • the z moving mechanism may be connected to the work plate 13, and the plate rotating mechanism may rotate the z moving mechanism and the work plate 13 integrally.
  • the exposure head unit 30 is disposed on the lower side of the work plate 13, for example. That is, the surface on the work plate 13 on which the model T is formed is directed downward.
  • the exposure head unit 30 holds, for example, an irradiation unit (or exposure unit) 40 that irradiates light and a photo-curable resin (hereinafter referred to as a resin material) that is a material of a modeled object, and the liquid surface of the resin material R is held.
  • a cylindrical drum 35 serving as a regulating body to be regulated and a support portion 33 that rotatably supports the drum 35 are provided.
  • a motor 31 that rotates the drum 35 is attached to the support portion 33.
  • FIG. 2 is a view mainly showing the exposure head unit 30 in the y direction.
  • the drive shaft of the motor 31 is connected to one end 35b in the longitudinal direction (x direction) of the drum 35 via a connection member (not shown).
  • One end 35b of the drum 35 may be closed.
  • the other end of the drum 35 is opened (open end 35c).
  • the drum 35 is made of a material that transmits light, such as glass or acrylic.
  • the irradiation unit 40 is disposed in the drum 35 and is provided in a long shape along the longitudinal direction of the drum 35.
  • the irradiation unit 40 includes an LED array (light emitting array) 45 composed of a plurality of LEDs (Light Emitting Diodes) 41 as a plurality of solid state light emitting elements.
  • the plurality of LEDs 41 are arranged in a one-dimensional manner along the longitudinal direction of the drum 35.
  • the LED array 45 is mounted on a circuit board 43 such as a semiconductor, and the circuit board 43 is attached to the attachment member 36.
  • the attachment member 36 protrudes from the drum 35 to the outside of the drum 35 through the opening end 35c, and is connected to the support column 34, for example.
  • FIG. 3 is a view of the irradiation unit 40 and the drum 35 as viewed in the x direction. 2 and 3, for easy understanding, the ratio of the size of the constituent elements (LED 41 and the like) of the irradiation unit 40 to the drum 35 is increased.
  • the modeling apparatus 100 includes a supply nozzle 15 that is a part of a supply unit that supplies the resin material R.
  • the supply nozzle 15 is formed long along, for example, the x direction, and is disposed at a position near the work plate 13 on the drum 35.
  • the supply nozzle 15 supplies the resin material R between the work plate 13 and the surface 35 a of the drum 35.
  • the supply nozzle 15 may not have a long shape, and in that case, a mechanism for scanning the supply nozzle 15 in the x direction is provided.
  • the irradiation unit 40 irradiates the light emitted from the LED array 45 to the resin material R supplied onto the work plate 13 (or a cured product being formed on the work plate 13) through the side wall of the drum 35.
  • the exposure head unit 30 can be moved with the degree of freedom of these three axes by the x moving mechanism 22, the y moving mechanism 24, and the ⁇ rotation mechanism 14. Therefore, the exposure head unit 30 can arrange the drum 35 with respect to the work plate 13 such that the surface 35 a of the drum 35 faces the surface of the work plate 13.
  • the resin material R is applied between the surface of the drum 35 and the work plate 13 (or a cured product being formed on the work plate 13) by capillary force.
  • a holding region H to be held is formed.
  • the LED array 45 includes a condenser lens 42 for each LED 41, for example.
  • the condensing lens group 42 is composed of a one-dimensional microlens array.
  • the relative positions of the irradiation unit 40 and the work plate 13 are set so that the focal points of the condenser lenses 42 coincide with the resin material R held in the holding region H.
  • the distance between the irradiation unit 40 and the work plate 13 is determined regardless of the focal length of the condenser lens 42. be able to.
  • a refractive index distribution type rod lens array may be used as the microlens array.
  • the pitch of each LED 41 can be set as appropriate, and can be set to a very small pitch on the order of submillimeters, for example.
  • the circuit board 43 includes drivers that individually drive the LEDs 41 of the LED array 45.
  • the driver drives the LED 41 in accordance with a command from a host computer that controls the entire modeling apparatus 100, for example. That is, the driver selectively irradiates (exposures) by individually driving one or more LEDs 41 corresponding to a region where the resin material R is to be cured among the plurality of LEDs 41.
  • the LED array 45 typically irradiates ultraviolet rays.
  • an ultraviolet curable resin is used as the resin material.
  • visible light or infrared light may be used, and the resin material can be appropriately changed according to them.
  • the ⁇ rotation mechanism 14 has a base stage 14a, and is configured to be able to rotate the exposure head unit 30 connected to the base stage 14a around the y axis.
  • a base portion provided below the drum 35 is connected to a rotating shaft (not shown) of the base stage 14a.
  • the position of the rotation axis with respect to the base part is not particularly limited, and may be the center of the base part or a position other than the center.
  • the y moving mechanism 24 is connected to the base stage 14a of the ⁇ rotating mechanism 14, and is configured to move the ⁇ rotating mechanism 14 and the exposure head unit 30 integrally in the y direction.
  • the x movement mechanism 22 is connected to the y movement mechanism 24, and is configured to move the y movement mechanism 24, the ⁇ rotation mechanism 14, and the exposure head unit 30 integrally in the x direction.
  • the modeling apparatus 100 does not need to use all of the z movement mechanism 26, the x movement mechanism 22, the y movement mechanism 24, the plate rotation mechanism 12, and the ⁇ rotation mechanism 14 in order to form a modeled object.
  • a moving mechanism or a rotating mechanism used at the time of modeling is set as appropriate according to the allowable modeling time, the shape of the modeled object, and the like.
  • the minimum gap g (see FIG. 3) between the work plate 13 and the surface of the drum 35 corresponds to the thickness of one layer of printing of the resin material. That is, the minimum gap g corresponds to the modeling resolution in the z direction. When this resolution is lowered, the minimum gap g is set large, and when the resolution is raised, the minimum gap g is set small. The operator can input the setting to the host computer as appropriate.
  • the resin material R is supplied from the supply nozzle 15 to the holding region H including the position of the minimum gap g.
  • 4A is a view of the main part of the modeling apparatus 100 at the time of exposure as viewed in the x direction
  • FIG. 4B is a view of it as viewed in the y direction.
  • the irradiation unit 40 is simplified and drawn as a rectangular parallelepiped that is long in one direction.
  • the irradiation unit 40 uses the LED array 45 to form the resin material R held in the holding region. Selectively expose areas. Since the LED array 45 is a one-dimensional array, the resin material R is exposed and printed two-dimensionally by moving along the y-direction orthogonal to the one-dimensional array. There is nothing that supports the cured product T ′, which is a resin material cured by exposure, from below, but the cured product T ′ does not fall because it adheres to the work plate 13 and is fixed.
  • the motor 31 While the exposure head unit 30 is moving in the y direction, the motor 31 generates a tangential speed on the surface of the drum 35, for example, corresponding to the moving speed of the exposure head unit 30.
  • the operation of the motor 31 becomes unnecessary when the drum 35 is rotated by the movement force of the exposure head unit 30 in the y direction.
  • the light irradiation position is the position of the minimum gap g in the y-direction region of the resin material R in the holding region H, or as described in a later embodiment, The position is shifted from the position of the minimum gap g.
  • the range irradiated with light is a small portion of the total resin material R held in the holding region H. Therefore, the amount of the resin material R required for one scan in the y direction is sufficient as the amount of the resin material held in the holding region H.
  • the modeling apparatus 100 performs printing while moving (raising) the work plate 13 by the operation of the z moving mechanism 26 for each layer.
  • uncured resin material Since there is no support under the formed cured product T ′, when the drum 35 is separated from the work plate 13 by the moving mechanism 20, the capillary force acting on the resin material is released, and an unnecessary uncured resin material (hereinafter referred to as “uncured resin material”). Most of the uncured material) flows down by gravity.
  • the time required for forming the shaped object can be shortened as compared with a removal method such as washing away the uncured material with a cleaning liquid. That is, the method of using the cleaning liquid has been one of the causes that hinders the productivity of the shaped object, but according to the present technology, the productivity of the shaped object can be improved.
  • the amount of the solvent used can be greatly reduced.
  • the limit of the scanning speed in the x direction is reduced by using the LED array 45 as in this embodiment. Can be exceeded. That is, the two-dimensional region can be selectively exposed in a short time by scanning the LED array 45 only in the y direction.
  • the LED array 45 Since the LED array 45 has a large number of light emitting points, the total light power (that is, energy) is larger than that of the point light source, and the curing speed is further increased, so that the modeling time can be shortened.
  • FIG. 6 shows another form of removing the uncured material by rotation.
  • the modeling apparatus includes an inclination mechanism 16 that inclines the plate rotation mechanism 12 with respect to the work plate 13.
  • the tilt mechanism 16 is disposed between the plate rotation mechanism 12 and the work plate 13.
  • the tilt mechanism 16 is configured to tilt the plate rotation mechanism 12 at an arbitrary angle within a predetermined angle range. Thereby, the z-axis can be inclined.
  • the plate rotation mechanism 12 rotates the work plate 13 with the plate rotation mechanism 12 tilted.
  • the uncured material can be scattered more efficiently when the rotation axis is inclined as described above.
  • the closer to the center of the work plate 13 the smaller the centrifugal force that acts during rotation.
  • FIGS. 7A and 7B, FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating operations of the modeling apparatus according to the second embodiment in order, and viewed in the x direction.
  • the exposure head unit 130 of this modeling apparatus further includes an additional irradiation unit (second irradiation unit) 46 in addition to the irradiation unit 40 (first irradiation unit) that performs selective exposure.
  • the additional irradiation unit 46 may have a one-dimensional LED array or may be a long lamp in the x direction that does not use a solid light emitting element.
  • the additional irradiation unit 46 may be anywhere outside the drum 35, for example. Further, by being provided so as to move integrally with the exposure head unit 130, the modeling time is efficient, and the mechanism can be reduced and the modeling apparatus can be downsized as compared with the case where the separate moving mechanism 20 is provided. .
  • the modeling apparatus performs the selective exposure process shown in FIGS. 7A and 7B during the scanning path in the y direction, and performs post-curing (additional irradiation) shown in FIGS. 8A and 8B in the scanning direction in the y direction. It may be done during the return journey. Thereby, modeling time can be shortened.
  • This embodiment may be combined with the first embodiment.
  • the post-curing process shown in FIG. 8 may be performed.
  • the entire object contracts because the molded object is completely cured by the additional entire irradiation.
  • the shrinkage rate of the entire modeled object is larger than the shrinkage rate of the cured product of the resin material for a predetermined number of layers that is not the whole. Therefore, in this case, modeling accuracy may be lowered.
  • the post-curing process is performed for every one layer or every several layers, so that the shrinking layer is one or several layers of the unfinished cured product T ′. Because it is limited to a very thin layer, dimensional changes can be minimized. Thereby, a high-precision and high-quality shaped article can be formed.
  • the accuracy of the modeled object can be further increased.
  • the additional irradiation unit 46 may irradiate the resin material with light having an energy per unit time and unit solid angle that is larger than the unit time and unit solid angle energy of the first irradiation unit 40.
  • the first irradiation unit 40 may perform irradiation for the post-curing process without providing the additional irradiation unit 46.
  • FIGS. 9A and 9B are views of a main part of a modeling apparatus according to a third embodiment as viewed in the x direction.
  • This modeling apparatus is provided with a suction mechanism 50 as at least a part of a removal mechanism so as to be movable integrally with the exposure head unit 30 or independently.
  • the suction mechanism 50 is connected to a decompression mechanism (not shown) and configured to suck uncured material.
  • the suction mechanism 50 approaches the cured product T ′ and sucks and removes the uncured material. Thereby, the time efficiency of modeling can be raised.
  • a porous body may be used, and the porous body may be pressed against the cured product.
  • a mesh body or a sponge is used as the porous body.
  • the removal mechanism according to another embodiment may remove the uncured material by blowing air on the cured product using air blow or the like.
  • FIG. 10 shows the principal part of the modeling apparatus which concerns on 4th Embodiment.
  • This modeling apparatus uses, for example, a drum 135 formed with a short length in the modeling apparatus 100 shown in FIG. The length of the irradiation unit 140 is also shortened accordingly.
  • the drum 135 remains stationary without being scanned in the x and y directions.
  • the irradiation unit 40 performs exposure while the plate rotating mechanism 12 rotates the work plate 13 for each layer of the resin material.
  • the work plate 13 rotates once for each layer, and after the exposure for one layer is completed, the work plate 13 is raised by one layer by the z moving mechanism 26.
  • the modeling apparatus repeats this process in order.
  • a general modeling apparatus requires scanning in the x and y directions, but the modeling apparatus according to the present embodiment can form a modeled object simply by rotating the work plate 13.
  • a cylindrical or container-like shaped article can be formed in a short time.
  • the structure of the modeling apparatus can be simplified, and the modeling apparatus can be downsized.
  • FIG. 11 shows another manufacturing method of the hollow pipe-like structure shown in FIG.
  • the irradiation unit 140 is made of resin by rotating the work plate 13 by the plate rotation mechanism 12, continuing the rotation, and continuing the movement of the work plate 13 by the z movement mechanism 26.
  • the resin material is laminated in a spiral shape while exposing the material. Also in this case, exposure is performed while the drum 135 is stationary.
  • the modeling time can be further shortened compared to the manufacturing method shown in FIG.
  • the supply timing of the resin material may be set as appropriate.
  • FIGS. 12A and 12B show another method of manufacturing a modeled object using this modeling apparatus.
  • This shaped object T is a hollow spherical body (or a container using a spherical shape).
  • the modeling apparatus exposes the resin material while rotating the work plate 13 by the plate rotating mechanism 12 and rotating the exposure head unit by the ⁇ rotating mechanism 14 (see FIG. 1), and laminates the cured products layer by layer. I will do it. That is, a spherical surface or a curved surface shape can be efficiently formed by appropriately changing the laminating direction of the resin material for each layer or for every two or more predetermined layers.
  • the modeling apparatus may stack the cured product in a spiral shape by continuously rotating the work plate 13.
  • a structure having a spherical surface or curved surface having a free curvature can be formed in a short time.
  • FIGS. 10, 11, 12A, and B had a rotationally symmetric shape.
  • the modeling apparatus shown in FIG. 10 naturally forms a structure that is not rotationally symmetric by combining the plate rotation mechanism 12 with the operations of the ⁇ rotation mechanism 14, the x movement mechanism 22, and the y movement mechanism 24. Can do.
  • FIG. 13 is a perspective view showing the structure.
  • the modeling apparatus can form a container-like non-rotationally symmetric structure having a side wall 210 having a flat surface and curved surfaces (R) 220 at four corners.
  • the modeling apparatus can form the side wall 210 having a flat surface by operating the x moving mechanism 22 and the y moving mechanism 24 (see FIG. 1), and the curved surface 220 by operating the plate rotating mechanism 12. Can be formed.
  • the modeling apparatus may laminate the resin material for each layer as shown in FIG. 10, or may laminate the resin material in a spiral shape as shown in FIG. Also good.
  • FIGS. 10 to 12 can of course be formed by a modeling apparatus including the drum 35 having a long shape as shown in FIG.
  • the resin material is trapped by the capillary phenomenon, so that the degree of freedom of the posture of the modeling surface is high. That is, modeling can be performed in all postures such as a floor surface, a wall surface, and a ceiling surface. For this reason, various devices can be made to the modeling apparatus, and the degree of freedom of the shape of the modeled object is high.
  • a one-dimensional regulated liquid level molding apparatus can create a fine and fine three-dimensional mesh structure that is controlled.
  • a lightweight and highly rigid structural material Such a structure is often formed in a hollow pipe shape or a spherical shape as described above.
  • the one-dimensional regulation liquid level method it is possible to realize the configuration of the modeling apparatus shown in FIGS. 1 and 10 that is suitable for creating such a hollow pipe or a spherical structure.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a structure having microchannels that can be formed by the modeling apparatus shown in FIG. 1 or 10.
  • the structure 250 includes a rectangular parallelepiped main body 260 and a hollow pipe-shaped boss portion 270 provided on a side surface of the main body 260.
  • the main body 260 has a hole 265 provided on the upper surface thereof, and an L-shaped channel 263 communicating from the bottom of the hole to the inside of the boss 270.
  • the concrete manufacturing method of this structure by the modeling apparatus is as follows.
  • the manufacturing method by the modeling apparatus 100 shown in FIG. 1 is demonstrated.
  • the modeling apparatus 100 forms the main body 260 having the flow path 263 and the hole 265 by moving the irradiation unit 40 in the y direction and moving in the z direction for stacking the cured products for each layer (see FIG. 15A). .
  • the modeling apparatus 100 rotates the exposure head unit 30 by the ⁇ rotation mechanism 14 (in addition to this, the x movement mechanism 22 may be used) so that the longitudinal direction of the irradiation unit 40 is in the z direction. . And the modeling apparatus 100 forms this boss
  • FIG. 16A shows the structure shown in FIG. 14 formed by a normal modeling method by scanning x and y (planar scanning) as a reference example and laminating resin materials in a direction perpendicular to the plane (vertical laminating). It is a perspective view which shows the structure similar to a body.
  • FIG. 16B shows the boss portion of the structure.
  • the resolution in the plane and the resolution in the vertical plane are different.
  • the resolution in the vertical plane depends on the thickness (stacking pitch) of each layer of the resin material.
  • the shape accuracy of the channel and boss is important.
  • the side surface shape of the boss portion 370 and the inner surface shape of the hole are affected by the low resolution in the vertical plane and are formed in a stepped shape.
  • the boss part originally, high resolution is required in the vertical plane, and resolution in the plane is unnecessary.
  • the boss portion 370 is stacked in the vertical direction.
  • the modeling apparatus 100 separately forms the main body 260 having a higher resolution in the plane and the boss portion 270 having a higher resolution in the vertical plane. be able to.
  • the modeling object can be formed by appropriately changing the stacking direction.
  • the example structure shown in FIG. 16B has a support portion 375 that supports the boss portion 370.
  • a support portion 375 that supports the boss portion 370.
  • the support portion 375 may be removed, and it takes time to complete the structure.
  • the modeling apparatus 100 since the modeling apparatus 100 according to the present embodiment can appropriately change the stacking direction, it is not necessary to form the support portion 375. In addition, the modeling time can be shortened.
  • FIG. 17 is a perspective view showing a unit cell structure for constituting a three-dimensional mesh structure.
  • the modeling apparatus can form a fine and dense three-dimensional mesh structure with the unit cell structure 300 as a basic structure.
  • the unit cell structure 300 is provided in a first direction (for example, a horizontal direction) and a honeycomb structure 310 provided in a second direction (for example, a vertical direction) different from the first direction, and connects the honeycomb structures 310.
  • a connection structure 320 is formed by a rod-shaped member, for example.
  • the solid mesh structure composed of such unit cell structures 300 has a feature that the rigidity in the vertical direction is low, while the rigidity is high in the horizontal direction. That is, the three-dimensional mesh structure has rigidity anisotropy. By actively utilizing anisotropy in this way, it is possible to realize a high function that can easily expand and contract in one direction.
  • the unit cell structure 300 shown in FIG. 17 is a structure having rigidity only in one direction, it is relatively easy to make even a modeling method using only one direction of lamination. However, if it is attempted to form a rigid structure in a plurality of different directions, for example, a honeycomb structure in a plurality of different directions by a general modeling method using only one direction of lamination, it takes a long time for modeling. . On the other hand, according to the modeling apparatus which concerns on this technique, since the lamination direction is free, it can be formed in a short time.
  • modeling apparatus can easily form not only the rigidity anisotropy but also the structure having anisotropy of electromagnetic characteristics and optical characteristics. These can be applied in the field of metamaterials.
  • FIG. 18 shows a main part of a modeling apparatus according to a fifth embodiment.
  • the irradiation unit 40 irradiates light to the resin material R located at a position shifted in the y direction from the minimum gap g (see FIG. 2) where the distance between the drum 35 and the stage is the smallest. Has been placed.
  • a center line C on the z-axis passing through the minimum gap is a line along the radius of the cylinder of the drum 35, and the position of the irradiation unit 40 is set so that the irradiation position is shifted from the center line C in the y direction.
  • the irradiation position is the side (the left side of the center line C in the figure) where the portion of the drum 35 located on the center line C is in a direction away from the irradiation position.
  • the irradiation position by the irradiation unit 40 is set so as to deviate from the center line C, thereby providing the following advantages.
  • a resin material having a relatively large shrinkage rate when cured is used.
  • the shrinkage rate of the resin material is large, the surrounding uncured resin material (hereinafter referred to as a resin liquid) is formed between the contracted material and the surface of the drum 35 after the resin material is shrunk at the position of the minimum gap. Flows in by capillary force, which hardens halfway. As a result, a highly accurate cured surface may not be formed.
  • the viscosity of the resin liquid and the frictional force acting on the surface of the drum 35 are larger than the capillary force acting on the resin liquid as described above.
  • the resin liquid does not move to the minimum gap position.
  • the volume region corresponding to the shrinkage of the resin material is a vacuum.
  • the thickness of the cured product after the contraction is substantially the same as the minimum gap (or it). A slightly thinner thickness). That is, the irradiation position is set at a position deviated from the minimum gap such that the thickness of the cured product after shrinkage is substantially the same as the minimum gap.
  • FIG. 19 is a diagram for quantitatively explaining the deviation amount of the irradiation position from the position of the minimum gap g.
  • the circle in the figure is a circle representing the surface 35a of the drum 35.
  • the amount of deviation dD from the position of the minimum gap is obtained.
  • ⁇ Shrinkage ratio in the thickness direction of the resin material dH: Shrinkage thickness of the resin material Ht: Target film thickness of the resin material Rg: Radius of the cylinder
  • the shrinkage of the resin material can be expressed by the following formula (1).
  • equation (2) can be obtained from FIG. From the above formulas (1) and (2), the following formula (3) can be obtained.
  • FIG. 20 shows a modification of the fifth embodiment.
  • the modeling apparatus includes a mechanism (irradiation position moving mechanism) that moves the irradiation unit 40 in the direction (y direction) orthogonal to the longitudinal direction of the irradiation unit with respect to the drum 35.
  • the position of the irradiation unit 40 in the y direction is alternately changed with the center line C sandwiched between the forward path and the backward path in the y direction, thereby enabling reciprocal exposure processing.
  • the modeling time can be shortened compared to the example shown in FIG.
  • the modeling apparatus can ensure an optimum irradiation position in the y direction according to the laminated film thickness of the resin material. For example, when the laminated film thickness is changed in the forming process of one or a plurality of shaped objects, the optimum value of the irradiation position can be selected according to the set laminated film thickness.
  • a modeled object is formed from one material. If a modeled object can be formed from a plurality of materials, it is considered that the functions and uses of the modeled object are expanded.
  • An object of the technology according to the sixth embodiment is to provide a modeling apparatus capable of using a plurality of materials and a manufacturing method of the modeled object.
  • FIG. 21 is a perspective view showing a drum used in the modeling apparatus according to the sixth embodiment.
  • FIG. 22 is a sectional view of the drum 60.
  • the drum 60 has a surface partitioned into a plurality of regions 60A, 60B, and 60C, and faces the work plate 13 (see FIG. 1). A holding region for the resin material is formed between the two.
  • a partition member 65 having a partition wall 61 for forming these regions is provided on the surface of the drum 60.
  • the partition wall 61 includes, for example, a rib portion 61 a that extends along the longitudinal direction of the drum 60, and a ring portion 61 b that is provided along the circumferential direction of the surface of the drum 60.
  • Each region 60A, 60B, 60C is defined by the rib portion 61a and the ring portion 61b.
  • the flange part 62 is provided in the front-end
  • the protruding direction of the flange portion 62 is the circumferential direction.
  • each of the regions 60A, 60B, and 60C is configured by 120 ° along the circumferential direction of the drum 60, that is, divided into three equal parts, but of course may be divided into two equal parts. And it may be equal to or greater than four. Moreover, the area
  • a modeling apparatus for example, a plurality of different materials
  • printing is performed in each of the regions 60A, 60B, and 60C.
  • the plurality of different materials include a material having viscosity, a plurality of materials having different dielectric constants, and a material having conductivity and a material having no conductivity.
  • the modeling apparatus causes the first region 60A of the plurality of regions 60A, 60B, and 60C to face the surface of the work plate, and the holding region formed between the first region 60A and the surface of the drum 60.
  • the first material is supplied to.
  • a modeling apparatus forms the 1st part of a molded article with a 1st material.
  • the second region 60B of the plurality of regions is made to face the surface of the work plate, and the second material is supplied to the holding region formed therebetween.
  • the modeling apparatus forms the second part of the modeled object with the second material.
  • a highly functional structure in which a plurality of materials are integrated can be manufactured with high accuracy.
  • An object of the technique according to the seventh embodiment is to provide a method for manufacturing a highly functional structure using a plurality of materials, and to provide the structure.
  • This technique is a “controlled impregnation” technique that intentionally controls a void that is filled with a resin material and a void that is not filled among a plurality of voids in a structure.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing a structure manufactured by the present technology in order to explain the concept of the present technology.
  • the structure (modeled object) 400 is composed of a plurality of materials, for example, two types of materials.
  • a portion 410 made of the first material of the structure 400 includes an outer surface 401, a plurality of minute voids (first voids) 402, and a void (second void) having a volume larger than these minute voids 402. 403 and a communication path (not shown) that communicates the minute gap 402 and the outer surface 401.
  • a portion 420 made of a second material different from the first material is a filling portion 404 filled in the communication path and the microvoids 402.
  • the size (diameter, etc.) of the minute gap 402 is about several tens to several hundreds ⁇ m, and the gap 403 is, for example, several mm or more.
  • the size of the minute gap 402 is appropriately set depending on the type of the second material used.
  • the micro gap 402 may typically be configured using a unit cell structure 300 as shown in FIG. That is, the first material for forming the minute void 402 is a skeleton formed by the unit cell structure 300 and may be a three-dimensional mesh structure.
  • the void 403 is a void originally designed by the structure 400 and is a void for realizing a hollow structure.
  • the manufacturing method of this structure 400 is as follows.
  • any one of the modeling apparatuses according to the above embodiments forms a modeled object made of the first material in the structure.
  • the first material for example, a photocurable resin is used.
  • This shaped object made of the first material is impregnated with, for example, a liquid second material. Then, the second material flows into the minute gap 402 from the outer surface 401 through the communication path by capillary force. Thereby, the filling portion 404 is formed.
  • the second material is not filled in the entire gap 403, and the second material adheres only to the surface (inner surface) of the gap 403, for example.
  • the second material is cured by performing a heat treatment after impregnating the second material with a shaped article formed of the first material. (Becomes solid) to complete the structure.
  • the second material a material having a lower viscosity than the first material or an inexpensive material may be used.
  • a material having a specific gravity smaller than that of the first material as the second material, the weight of the structure can be reduced, and compared to a case where nothing is filled in the gap 403, Stiffness can be increased. That is, both high rigidity and light weight can be realized.
  • the portion 410 constituting the first material has a communication path (first communication path) that communicates the outer surface 401 and the gap 403, and a communication path that communicates the minute gap 402 and the gap 403 ( A second communication path) may be formed.
  • first communication path that communicates the outer surface 401 and the gap 403
  • a second communication path may be formed.
  • the second material is impregnated with the modeling object made of the first material, the second material is filled into the second communication path and the minute gap 402 from the outer surface 401 through the first communication path and the gap 403. Is done.
  • a communication path that connects the minute gap 402 and the outer surface 401 as described above may be provided.
  • Eighth Embodiment Generally, as a structure formed by a modeling apparatus, a wide range of sizes from a size that can be held by a person to a size such as a body of an automobile can be applied. However, as the size of the structure increases, the modeling stage needs to be increased correspondingly, and the modeling apparatus must be increased in size. The objective of the technique which concerns on 8th Embodiment is providing the modeling apparatus which can form the structure of all sizes, without enlarging a modeling apparatus.
  • FIG. 24 is a side view showing a modeling apparatus according to the eighth embodiment.
  • the modeling apparatus 150 includes a drum 35 that can be arranged to face the modeling target surface D, and a traveling body 70 that mounts the drum 35 and travels on the modeling target surface D.
  • the traveling body 70 includes a main body 78 and, for example, two sets (four in total) of wheels 75 that are rotatably connected to the main body 78.
  • the drum 35 is rotatably attached to the main body 78 by a motor (not shown).
  • a motor not shown
  • an irradiation unit 40 similar to that in each of the above embodiments is provided.
  • the main body 78 is mounted with a moving mechanism (not shown) that moves the drum 35 in the resin material laminating direction and controls the distance between the modeling target surface D and the surface of the drum 35.
  • the heights of the rotation axes of the left and right wheels 75 are different. This is to absorb the difference in the shape of the cured product T ′, the difference in the number of layers during modeling, and the like in the left-right direction (the traveling direction of the traveling body 70) in the drawing.
  • a spring or the like is used as a mechanism for absorbing such a difference in height of the wheel 75.
  • the modeling target surface D is a target surface on which the model T is formed, and the area and length thereof are not limited as long as the traveling body 70 can move.
  • a structure having a size larger than that of the modeling apparatus can be formed. That is, structures of all sizes can be formed without increasing the size of the modeling apparatus.
  • this modeling apparatus can form materials such as building walls.
  • materials can be stacked with a structure formed by the modeling apparatus itself as a reference, and the upper surface of the reference structure as the modeling target surface D.
  • the x moving mechanism 22 and the y moving mechanism 24 are mechanisms for moving the exposure head unit 30, and the z moving mechanism 26 is a mechanism for moving the work plate 13.
  • the x and y moving mechanism 24 may be a mechanism for moving the work plate 13, or the z moving mechanism 26 may be a mechanism for moving the exposure head unit 30. That is, the movement of the exposure head unit 30 and the work plate may be relative.
  • the irradiation unit which concerns on the said embodiment irradiated light as an energy ray.
  • energy rays for example, ultrasonic waves or electron beams may be used.
  • an irradiation unit having an LED array was used.
  • the present invention is not limited to this.
  • an irradiation unit capable of irradiating line-shaped light in the x direction for example, line-shaped light is formed by a rod lens, or a polygon mirror or galvanometer mirror is used in An irradiation unit that scans to form line-shaped light may be used.
  • the irradiation position moving mechanism described with reference to FIG. 20 may change the irradiation position by changing the angle of the polygon mirror or another mirror instead of moving the light source.
  • a modeling apparatus for modeling by a modeling apparatus other than the fifth embodiment shown in FIG. 18, for example, by a modeling apparatus that does not include a drum, that is, without using the one-dimensional regulation liquid level method, other general optical modeling methods are used. It may be used to form a shaped object.
  • the irradiation unit includes a one-dimensional LED array, but may include a two-dimensional LED array.
  • the irradiation unit 40 may have a zero-dimensional light source that irradiates one point, and print by scanning this light source with at least two axes in the x and y directions.
  • the shape of the regulating body was a cylindrical shape, that is, a drum shape.
  • the restricting body may be composed of a part of a cylindrical body.
  • it may be a conical curve such as an ellipse or a parabola other than the shape of the surface viewed in the x direction of the regulating body, a circle, that is, if it has a convex curved surface toward the work plate 13. Any shape is acceptable.
  • the modeling apparatus includes the supply unit that supplies the material to the holding region H, the material may be supplied to the holding region manually by the operator.
  • the present technology can be configured as follows.
  • a modeling apparatus comprising: a stage rotation mechanism that rotates the stage.
  • the modeling apparatus which further comprises the additional irradiation unit which irradiates an energy ray to the said material formed by irradiation by the said irradiation unit.
  • the moving mechanism relatively moves the stage and the irradiation unit along an axis orthogonal to the stage surface of the stage and two axes orthogonal to the stage surface.
  • the modeling apparatus according to (1) The modeling apparatus which further comprises the control body rotation mechanism which rotates the said control body around the axis
  • Stage A first irradiation unit for selectively irradiating the region of the material supplied on the stage with energy rays;
  • a moving mechanism for relatively moving the stage and the irradiation unit in the stacking direction of the material;
  • a modeling apparatus comprising: a second irradiation unit that irradiates the material irradiated by the first irradiation unit with an energy ray.
  • the modeling apparatus according to (6), The second irradiation unit irradiates the material with an energy beam having energy per unit time and unit solid angle larger than energy per unit time and unit solid angle by irradiation of the first irradiation unit. .
  • the modeling apparatus which further comprises the removal mechanism which removes the uncured material remaining on the material cured by irradiation by the irradiation unit.
  • Stage An exposure unit having a light-emitting array composed of a plurality of solid-state light-emitting elements, selectively exposing a region of the material supplied on the stage by the light-emitting array, and at least the stage in the stacking direction of the material;
  • a modeling apparatus comprising: a moving mechanism that relatively moves the light emitting array.
  • the modeling apparatus according to (9), The plurality of solid state light emitting devices are arranged in one dimension,
  • the moving mechanism further includes a mechanism for relatively moving the stage and the light emitting array along a direction orthogonal to an arrangement direction of the plurality of solid state light emitting elements.
  • the modeling apparatus according to (9), The plurality of solid state light emitting elements are two-dimensionally arranged.
  • Stage A surface having a convex curved surface toward the stage is included, and a position of a minimum gap formed in a direction perpendicular to the stage is included between the stage and the surface by facing the stage.
  • a regulator that can be arranged to form a holding region; Among the materials held in the holding region, an irradiation unit for irradiating energy rays to the material located at a position shifted from the position of the minimum gap;
  • a modeling apparatus comprising: a moving mechanism that relatively moves the stage and the regulating body in the stacking direction of the material. (13) The modeling apparatus according to (12), The modeling apparatus further comprising an irradiation position moving mechanism that moves the irradiation position of the energy beam by the irradiation unit with respect to the regulating body in a direction of deviation from the position of the minimum gap.
  • the modeling apparatus according to (12) or (13),
  • the surface of the regulating body is a cylindrical surface,
  • the irradiation unit is configured to irradiate light;
  • the shrinkage rate in the thickness direction of the photocurable resin is ⁇
  • the shrinkage thickness is dH
  • the target film thickness of the photocurable resin is Ht
  • the radius of the cylinder is Rg
  • a modeling apparatus that satisfies the following expression when dD is a deviation amount from the position of the minimum gap and dD ⁇ Rg.
  • Stage It has a surface partitioned into a plurality of regions, and is arranged so as to form a holding region between any one region of the plurality of regions on the surface and the stage by facing the stage.
  • the regulatory body to obtain, An irradiation unit for irradiating the material held in the holding region with energy rays;
  • a modeling apparatus comprising: a moving mechanism that relatively moves the stage and the regulating body in the stacking direction of the material.
  • a second material different from the first region, which is the one region can be supplied with a first material between the first region, which is the one region, and the stage.
  • a modeling apparatus further comprising a supply unit capable of supplying a second material different from the first material between the region and the stage.
  • the regulation body includes a partition wall that partitions the plurality of regions. (18) It has a surface that is a convex curved surface toward the modeling target surface, and is arranged so as to form a holding region including a gap between the modeling target surface and the surface by facing the modeling target surface.
  • the regulatory body to obtain, An irradiation unit for selectively irradiating the region of the material held in the holding region with energy rays;
  • a modeling apparatus comprising: a moving mechanism that moves the regulating body in the stacking direction of the material.
  • a shaped object comprising: the solid passage material filled in the communication path and the first gap, and a solid second material different from the first material.
  • a shaped article comprising: the second communication path and a filling portion that is filled in the first gap and is composed of a second solid material different from the first material.
  • Stage A surface having a convex curved surface toward the stage is included, and a position of a minimum gap formed in a direction perpendicular to the stage is included between the stage and the surface by facing the stage.
  • a manufacturing method of a modeled object by a modeling apparatus comprising a regulating body that can be arranged to form a holding region, Supplying material onto the stage; The irradiation unit irradiates the energy beam to the material at a position shifted from the position of the minimum gap among the materials held in the holding region, A method for manufacturing a shaped article, wherein the stage and the regulating body are relatively moved in a stacking direction of the materials.
  • a method for manufacturing a shaped article formed on a body. A holding body including a gap between the modeling target surface and the surface is formed by causing a regulating body having a convex curved surface toward the modeling target surface to face the modeling target surface.
  • the traveling body on which the regulation body and the irradiation unit are mounted travels on the modeling target surface, The manufacturing method of a molded article which moves the said regulation body in the lamination direction of the said material.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)

Abstract

【解決手段】造形装置は、ステージと、照射ユニットと、移動機構と、ステージ回転機構とを具備する。前記照射ユニットは、前記ステージ上に供給された材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する。前記移動機構は、少なくとも前記材料の積層方向で、前記ステージと前記照射ユニットとを相対的に移動させる。前記ステージ回転機構は、前記ステージを回転させる。

Description

造形装置および造形方法
　本発明は、光等のエネルギー線で硬化する材料により３次元の物体を形成する造形装置およびこの造形装置による造形物の製造方法に関する。
　造形装置の主な方式の１つとして、例えば光造形方式は、光硬化性樹脂にレーザ光を部分選択的に照射することにより、樹脂の所望の部分を硬化させて描画し、造形物を形成する方式である。光造形方式の中でも、規制液面法と呼ばれる方式では、光硬化性樹脂の液面が例えば平坦なガラス面により規制され、そのガラスを介して、レーザ光が液面とガラス面との界面にフォーカスされることで描画される。
　特許文献１に記載の造形装置は、例えば円筒状のドラムを備え、ドラムと造形ステージとの間に一方向に長いスリット領域を形成して、このスリット領域内で光硬化性材料に光を照射する。これは１次元規制液面法と呼ばれる。これにより、ドラムから材料の硬化層をきれいに剥がすことができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２－４０７５７号公報
　一般に、造形装置による造形物の形成に要する時間は長く、生産性が低いという欠点がある。本技術の目的は、造形物の形成に要する時間を短縮することができる造形装置およびこれによる造形物の製造方法を提供することにある。
　一方、造形装置による造形精度を高めること、つまり高精度に印刷することの要求は年々高まりつつある。本技術の別の目的は、高精度な造形物を形成することができる造形装置およびこれにおる造形物の製造方法を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る造形装置は、ステージと、照射ユニットと、移動機構と、ステージ回転機構とを具備する。
　前記照射ユニットは、前記ステージ上に供給された材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する。
　前記移動機構は、少なくとも前記材料の積層方向で、前記ステージと前記照射ユニットとを相対的に移動させる。
　前記ステージ回転機構は、前記ステージを回転させる。
　移動機構により積層造形が可能となるとともに、ステージの回転により、未硬化の材料を遠心力で振り切り、除去することができる。これにより、洗浄液で未硬化材料を洗い流す等の除去方法に比べ、造形物の形成に要する時間を短縮することができる。
　一方、ステージが回転可能であることにより、造形物を回転させながら造形を行うことができる。したがって、平面内での２軸スキャンによる通常の印刷（による１層分の造形）に比べ、造形時間を短縮することができる。
　本技術の他の形態に係る造形装置は、ステージと、第１の照射ユニットと、移動機構と、第２の照射ユニットとを具備する。
　前記第１の照射ユニットは、前記ステージ上に供給された材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する。
　前記移動機構は、前記材料の積層方向で、前記ステージと前記照射ユニットとを相対的に移動させる。
　前記第２の照射ユニットは、前記第１の照射ユニットにより照射された前記材料に、エネルギー線を照射する。
　この造形装置は、第２の照射ユニットにより後硬化処理を行うことにより、高精度な造形物を形成することができる。
　本技術の他の形態に係る造形装置は、ステージと、露光ユニットと、移動機構とを具備する。
　前記露光ユニットは、複数の固体発光素子で構成された発光アレイを有し、前記ステージ上に供給された材料の領域に選択的に、前記発光アレイにより露光する。
　前記移動機構は、少なくとも前記材料の積層方向で、前記ステージと前記発光アレイとを相対的に移動させる。
　発光アレイが用いられることにより、露光ユニットの走査方向を減らすことができる。これにより造形物の形成に要する時間を短縮することができる。
　本技術の他の形態に係る造形装置は、ステージと、規制体と、照射ユニットと、移動機構とを具備する。
　前記規制体は、前記ステージに向けて凸状の曲面でなる表面を有する。前記規制体は、前記ステージに対向することで、前記ステージと前記表面との間に、前記ステージに垂直な方向に形成される最小隙間の位置を含む保持領域を形成するように配置され得る。
　前記照射ユニットは、前記保持領域内に保持された材料のうち、前記最小隙間の位置からずれた位置にある材料に、エネルギー線を照射する。
　前記移動機構は、前記材料の積層方向で、前記ステージおよび前記規制体を相対的に移動させる。
　これにより、高精度な造形物を形成することができる。
　本技術の他の形態に係る造形装置は、ステージと、規制体と、照射ユニットと、移動機構とを具備する。
　前記規制体は、複数の領域に区画された表面を有する。前記規制体は、前記ステージに対向することで、前記表面の前記複数の領域のうち任意の１つの領域と前記ステージとの間に保持領域を形成するように配置され得る。
　前記照射ユニットは、前記保持領域に保持された材料に、エネルギー線を照射する。
　前記移動機構は、前記材料の積層方向で、前記ステージおよび前記規制体を相対的に移動させる。
　これにより、複数の材料が一体となった高機能な構造体を、高精度に形成することができる。
　本技術の他の形態に係る造形装置は、規制体と、照射ユニットと、走行体と、移動機構とを具備する。
　前記規制体は、造形対象面に向けて凸状の曲面でなる表面を有する。前記規制体は、前記造形対象面に対向することで、前記造形対象面と前記表面との間の隙間を含む保持領域を形成するように配置され得る。
　前記照射ユニットは、前記保持領域内に保持された材料の領域にエネルギー線を照射する。
　前記走行体は、前記規制体および前記照射ユニットを搭載し、前記造形対象面上を走行する。
　前記移動機構は、前記走行体に搭載され、前記材料の積層方向で前記規制体を移動させる。
　これにより、造形装置を大型化することなく、あらゆるサイズの構造体を形成することができる。
　本技術の一形態に係る造形物は、第１の材料で構成される構造体と、第２の材料で構成される充填部とを具備する。
　前記第１の材料で構成される構造体は、外面と、第１の空隙と、前記第１の空隙の容積より大きい容積を有する第２の空隙と、前記外面および前記第１の空隙を連通する連通路とを含む。
　前記第２の材料で構成される充填部は、前記連通路および前記第１の空隙内に充填され、前記第１の材料とは異なる固体の材料である。
　本技術の一形態に係る造形物の製造方法は、ステージ上に材料を供給することを含む。
　前記ステージ上に供給された前記材料の領域にエネルギー線を照射することで、１層以上の前記材料が印刷される。
　前記ステージを回転させることにより、または、吸引により、前記印刷で硬化した材料上に残る未硬化の材料が除去される。
　前記未硬化の材料の除去後、前記材料の供給の工程、および前記１層以上の前記材料を硬化させる工程が順に行われる。
　本技術の一形態に係る造形物の製造方法は、エネルギー線を、第１の材料の領域に１層ごとに選択的に照射することにより、外面と、第１の空隙と、前記第１の空隙の容積より大きい容積を有する第２の空隙と、前記外面および前記第１の空隙を連通する連通路とを含む構造体を形成することを含む。
　前記第１の空隙内に、前記第１の材料とは異なる第２の材料が、前記連通路を介して毛細管力により充填される。
　前記充填された第２の材料が硬化される。
　以上、本技術によれば、造形物の形成に要する時間を短縮することができる。あるいは、高精度な造形物を形成することができる。
　なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
図１は、第１の実施形態に係る造形装置を模式的に示す斜視図である。 図２は、主に露光ヘッドユニットをｙ方向で見た図である。 図３は、照射ユニットおよびドラムをｘ方向で見た図である。 図４Ａは、露光時の造形装置の要部をｘ方向で見た図であり、図４Ｂはそれをｙ方向で見た図である。 図５ＡおよびＢは、回転の遠心力により未硬化材料を除去する動作を示す。 図６は、回転による未硬化材料の除去の他の形態を示す。 図７ＡおよびＢは、第２の実施形態に係る造形装置の動作を順に示す。 図８ＡおよびＢは、図７Ｂに続き、第２の実施形態に係る造形装置の動作を順に示す。 図９ＡおよびＢは、第３の実施形態に係る造形装置の要部をｘ方向で見た図である。 図１０は、第４の実施形態に係る造形装置の要部を示す。 図１１は、図１０に示した中空パイプ状の構造体の他の製造方法を示す。 図１２ＡおよびＢは、この造形装置による他の造形物の製造方法を示す。 図１３は、回転対象形状でない構造体を示す斜視図である。 図１４は、図１または１０に示した造形装置によって形成され得る、マイクロ流路を有する構造体を示す斜視図である。 図１５ＡおよびＢは、図１４に示す構造体の製造方法を説明する図である。 図１６Ａは、参考例として通常の造形法によって形成された、図１４に示した構造体と同様の構造体を示す斜視図である。図１６Ｂは、その構造体のボス部を示す。 図１７は、立体メッシュ構造を構成するための単位セル構造を示す斜視図である。 図１８は、第５の実施形態に係る造形装置の要部を示す。 図１９は、照射位置の最小隙間の位置からのずれ量を定量的に説明するための図である。 図２０は、第５の実施形態の変形例を示す。 図２１は、第６の実施形態に係る造形装置に用いられるドラムを示す斜視図である。 図２２は、図２１に示すドラムの断面図である。 図２３は、本技術の一形態に係る構造体を模式的に示す断面図である。 図２４は、第８の実施形態に係る造形装置を示す側面図である。
　以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。
　１．造形物の生産性を阻害する要因の考察
　１）例えば、造形装置による造形終了後、未硬化の樹脂材料を洗浄液で洗い流し、除去する工程がある。これが造形物の生産性を落とす原因の１つであった。
　２）造形装置が元々持つコンセプトとして、造形の対象物が汎用的であり、特定の造形物に最適化されていない点にある。一般的に、光造形は、ほとんどがモックアップ用途であった。汎用的には、どのような形状でも造形できなければならない。また、自由液面法を用いる光造形装置には、構造的に工夫の余地が少ない。
　２．第１の実施形態
　１）造形装置の全体構成
　図１は、第１の実施形態に係る造形装置を模式的に示す斜視図である。造形装置１００は、ワークプレート１３、露光ヘッドユニット３０、移動機構２０、プレート回転機構１２（ステージ回転機構）、θ回転機構１４（規制体回転機構）を備える。
　移動機構２０は、ｚ移動機構２６、ｘ移動機構２２、およびｙ移動機構２４を含む。ｘ－ｙ平面が水平面であり、ｚ方向がその水平面に垂直な方向（重力方向）である。本明細書では、「移動機構」は、物体を直進移動させる機構であり、回転移動を行う「回転機構」と区別する。
　ワークプレート１３は、造形物の形成するためのステージとして機能する。ワークプレート１３は例えば円盤状に構成されている。図１では、例えば容器状の造形物Ｔがワークプレート１３上に形成されている。
　プレート回転機構１２はワークプレート１３に接続されており、ワークプレート１３を回転させる図示しないモータを有する。
　ｚ移動機構２６は、モータ等を含む駆動部２６ａを備える。ｚ移動機構２６は、駆動部２６ａの駆動によりワークプレート１３を、このワークプレート１３の表面（ステージ面）に垂直な方向であるｚ方向に沿って移動させることが可能に構成されている。ｚ移動機構２６は、プレート回転機構１２に接続されており、プレート回転機構１２とワークプレート１３とを一体的にｚ方向に移動させる。
　なお、ｚ移動機構がワークプレート１３に接続され、プレート回転機構が、このｚ移動機構およびワークプレート１３を一体的に回転するような構成であってもよい。
　露光ヘッドユニット３０は、例えばワークプレート１３より下部側に配置されている。すなわちワークプレート１３上の、造形物Ｔが形成される表面は下側に向いている。露光ヘッドユニット３０は、例えば光を照射する照射ユニット（あるいは露光ユニット）４０と、造形物の材料となる光硬化性樹脂（以下、樹脂材料という。）を保持して樹脂材料Ｒの液面を規制する規制体としての円筒状のドラム３５と、このドラム３５を回転可能に支持する支持部３３とを備える。支持部３３には例えばドラム３５を回転させるモータ３１が取り付けられている。
　図２は、主に露光ヘッドユニット３０をｙ方向で見た図である。ドラム３５の長手方向（ｘ方向）の一端３５ｂには、モータ３１の駆動軸が、図示しない接続部材を介して接続されている。ドラム３５の一端３５ｂは閉じていてもよい。ドラム３５の他端は開口されている（開口端３５ｃ）。ドラム３５は、ガラスやアクリル等、光が透過する材料で構成される。
　照射ユニット４０は、ドラム３５内に配置され、ドラム３５の長手方向に沿って長い形状で設けられている。照射ユニット４０は、複数の固体発光素子として、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）４１で構成されるＬＥＤアレイ（発光アレイ）４５を備える。複数のＬＥＤ４１は、ドラム３５の長手方向に沿って１次元状に配列される。ＬＥＤアレイ４５は、半導体等の回路基板４３に実装され、回路基板４３は取付部材３６に取り付けられている。取付部材３６は、例えばドラム３５内からその開口端３５ｃを介してドラム３５の外方へ突出し、支持柱３４に接続されている。
　図３は、照射ユニット４０およびドラム３５をｘ方向で見た図である。なお、図２、３では、理解をしやすくするために、照射ユニット４０の構成要素（ＬＥＤ４１等）の、ドラム３５に対する大きさの比率を大きくして描いている。
　この造形装置１００は、樹脂材料Ｒを供給する供給ユニットの一部である供給ノズル１５を備える。供給ノズル１５は、例えばｘ方向に沿って長く形成され、ドラム３５の上部であってワークプレート１３の近傍の位置に配置されている。供給ノズル１５は、ワークプレート１３とドラム３５の表面３５ａとの間に樹脂材料Ｒを供給する。
　供給ノズル１５は長い形状でなくてもよく、その場合、供給ノズル１５をｘ方向に走査する機構が備えられる。
　照射ユニット４０は、ＬＥＤアレイ４５から出射した光を、ワークプレート１３（またはワークプレート１３上の形成途中の硬化物）上に供給される樹脂材料Ｒに、ドラム３５の側壁を介して照射する。露光ヘッドユニット３０は、後述するように、ｘ移動機構２２、ｙ移動機構２４およびθ回転機構１４によりこれら３軸の自由度で移動可能である。したがって、露光ヘッドユニット３０は、ドラム３５の表面３５ａをワークプレート１３の表面と対面するように、ドラム３５をワークプレート１３に対して配置させることができる。このようにドラム３５とワークプレート１３とが対向することにより、ドラム３５の表面と、ワークプレート１３（またはワークプレート１３上の形成途中の硬化物）との間に、毛細管力で樹脂材料Ｒを保持する保持領域Ｈが形成される。
　ＬＥＤアレイ４５は例えばＬＥＤ４１ごとに集光レンズ４２を備えている。集光レンズ４２群は１次元のマイクロレンズアレイで構成される。これら集光レンズ４２の焦点が保持領域Ｈに保持された樹脂材料Ｒに合致するように、照射ユニット４０およびワークプレート１３の相対位置が設定されている。あるいは、ＬＥＤ４１から出射された拡散光を集光レンズ４２により平行光にするような光学設計によれば、集光レンズ４２の焦点距離に関係なく、照射ユニット４０およびワークプレート１３の距離を決定することができる。マイクロレンズアレイとして、屈折率分布型のロッドレンズアレイが使われる場合もある。
　各ＬＥＤ４１のピッチは適宜設定可能であり、例えばサブミリメートルオーダのごく微小なピッチとすることができる。
　回路基板４３は、ＬＥＤアレイ４５の各ＬＥＤ４１を個別に駆動するドライバを備えている。ドライバは、例えばこの造形装置１００の全体を制御するホストコンピュータの命令にしたがってＬＥＤ４１を駆動する。すなわちドライバは、複数のＬＥＤ４１のうち、樹脂材料Ｒを硬化させたい領域に対応する１以上のＬＥＤ４１を個別に駆動することにより、選択的に照射（露光）する。
　ＬＥＤアレイ４５は、典型的には紫外線を照射する。この場合、樹脂材料として紫外線硬化性樹脂が用いられる。もちろん可視光や赤外線が用いられてもよく、樹脂材料もそれらに応じて適宜変更可能である。
　図１に示すように、θ回転機構１４は、ベースステージ１４ａを有し、ベースステージ１４ａに接続された露光ヘッドユニット３０をｙ軸の周りに回転させることが可能に構成されている。露光ヘッドユニット３０の支持部３３のうち、ドラム３５の下側に設けられたベース部が、ベースステージ１４ａの図示しない回転軸に接続されている。ベース部に対する、その回転軸の位置は特に限定されなず、ベース部の中央であってもよいし、中央以外の位置であってもよい。
　ｙ移動機構２４は、θ回転機構１４のベースステージ１４ａに接続され、θ回転機構１４および露光ヘッドユニット３０を一体的にｙ方向に移動させるように構成されている。
　ｘ移動機構２２は、ｙ移動機構２４に接続され、ｙ移動機構２４、θ回転機構１４、および露光ヘッドユニット３０を一体的にｘ方向に移動させるように構成されている。
　なお、造形装置１００は、造形物の形成たのめに、ｚ移動機構２６、ｘ移動機構２２、ｙ移動機構２４、プレート回転機構１２、およびθ回転機構１４のすべてを用いる必要はない。許容される造形時間や造形物の形状等に応じて適宜、造形時に使用される移動機構または回転機構が設定される。
　２）造形装置の動作
　移動機構２０およびθ回転機構１４の動作により、ワークプレート１３およびドラム３５が、図２に示すような位置に配置される。ワークプレート１３およびドラム３５の表面の間の最小隙間ｇ（図３参照）は、樹脂材料の印刷の１層分の厚さに対応する。すなわち、最小隙間ｇはｚ方向の造形の分解能に対応する。この分解能を低くする場合は最小隙間ｇが大きく設定され、分解能を高くする場合は最小隙間ｇを小さく設定される。作業者は、ホストコンピュータに適宜その設定を入力することができる。
　供給ノズル１５から、その最小隙間ｇの位置を含む保持領域Ｈに樹脂材料Ｒが供給される。図４Ａは露光時の造形装置１００の要部をｘ方向で見た図であり、図４Ｂはそれをｙ方向で見た図である。なお、図４ＡおよびＢ以降では、照射ユニット４０を単純化して一方向に長い直方体として描いてる。
　図４ＡおよびＢに示すように、ｙ移動機構２４により照射ユニット４０を含む露光ヘッドユニット３０が走査されながら、照射ユニット４０は、ＬＥＤアレイ４５を用いて、保持領域に保持された樹脂材料Ｒの領域に選択的に露光する。ＬＥＤアレイ４５は１次元アレイであるので、その１次元に直交するｙ方向に沿って移動することにより、２次元状に樹脂材料Ｒが露光されて印刷される。露光により硬化した樹脂材料である硬化物Ｔ'を下部からの支えるものは何もないが、硬化物Ｔ'はワークプレート１３に付着して固定されているので落下しない。
　露光ヘッドユニット３０がｙ方向に移動している間、モータ３１は、例えばその露光ヘッドユニット３０の移動速度に対応するような、ドラム３５の表面の接線方向の速度を発生させる。なお、ドラム３５が樹脂材料Ｒに密着していることにより、ｙ方向の露光ヘッドユニット３０の移動力で連れられて回転する場合は、モータ３１の動作は不要となる。
　図２に示すように、光の照射位置は、保持領域Ｈにおける樹脂材料Ｒのｙ方向の領域のうちの、上記最小隙間ｇの位置か、または、後の実施形態で説明するように、その最小隙間ｇの位置からずれた位置とされる。このように、保持領域Ｈにおける樹脂材料Ｒのｙ方向の領域のうち、光が照射される範囲は、保持領域Ｈに保持された全樹脂材料Ｒのうちごく一部である。したがって、ｙ方向の１回の走査で必要とされる樹脂材料Ｒの量は、保持領域Ｈに保持された樹脂材料の量で十分である。
　１層分の樹脂材料の印刷が終了すると、上記の動作を繰り返すことにより、材料が積層されつつ印刷が行われる。この場合、造形装置１００は、１層ごとにｚ移動機構２６の動作によりワークプレート１３を移動（上昇）させながら印刷する。
　形成された硬化物Ｔ'の下には支えがないので、移動機構２０によりワークプレート１３からドラム３５が離れることにより、樹脂材料に働く毛細管力が解除され、不要な未硬化の樹脂材料（以下、未硬化材料という。）の大部分は重力により下に流れ落ちる。
　１層分または２以上の所定層分の樹脂材料の印刷が終了する。この時点で、図５Ａに示すように、未硬化材料が、硬化物Ｔ'の下部に付着している。図５Ｂに示すように、プレート回転機構１２の動作によりワークプレート１３が回転する。これにより、遠心力により、途中まで形成された硬化物Ｔ'上に残る未硬化材料が周囲に飛散し、除去される。この場合、プレート回転機構１２は、未硬化材料の「除去機構」として機能する。
　このように遠心力により樹脂材料が除去されることにより、洗浄液で未硬化材料を洗い流す等の除去方法に比べ、造形物の形成に要する時間を短縮することができる。すなわち、洗浄液を使用する方法は、造形物の生産性を阻害する原因の１つとなっていたが、本技術によれば、造形物の生産性を向上させることができる。
　造形物の形成後（造形完了後）、エタノール等の溶剤で造形物を洗浄する際には、その溶剤の使用量を大幅に減らすことができる。
　点光源で主走査方向をｘ方向とし副走査方向をｙ方向とした一般的な露光の走査方法に比べ、本実施形態のようにＬＥＤアレイ４５を用いることにより、ｘ方向の走査速度の限界を超えることができる。すなわち、ＬＥＤアレイ４５がｙ方向のみ走査されることにより、短時間で２次元領域を選択露光することができる。
　ＬＥＤアレイ４５は多数の発光点を有するため、点光源に比べ、トータルでの光のパワー（つまりエネルギー）が大きくなり、硬化速度をさらに高めるので、造形時間を短縮することができる。
　ｘ方向の機械的な走査を行う必要がなく、ドラム３５内の機械を減らすことができるので、ドラム３５の径を小さくすることができたり、機構が簡単になる等の利点がある。
　３）未硬化材料の除去動作の変形例
　図６は、回転による未硬化材料の除去の他の形態を示す。この造形装置は、プレート回転機構１２を、ワークプレート１３に対して傾斜させる傾斜機構１６を備える。例えばプレート回転機構１２とワークプレート１３との間に、傾斜機構１６が配置される。傾斜機構１６は、所定の角度範囲内の任意の角度で、プレート回転機構１２を傾斜させるように構成されている。これにより、ｚ軸を傾斜させることができる。
　図のようにプレート回転機構１２が傾斜された状態で、プレート回転機構１２がワークプレート１３を回転させる。造形物の形状や、造形物のワークプレート１３上の配置によっては、このように回転軸が傾斜している方が効率良く未硬化材料を飛散させることができる。例えば、硬化物Ｔ'の領域のうち、ワークプレート１３のうち中心に近いほど、回転時に働く遠心力が小さくなる。ワークプレート１３に対して回転軸の傾斜が所定の角度に設定されることにより、回転時に、ワークプレート１３の中心位置にある材料に所望の遠心力を与えることができ、未硬化材料を除去することができる。
　３．第２の実施形態
　次に第２の実施形態について説明する。これ以降の説明では、図１等に示した実施形態に係る造形装置１００が含む部材や機能等について同様のものは説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。
　図７Ａ、Ｂ、図８Ａ、Ｂは、第２の実施形態に係る造形装置の動作を順に示し、それぞれｘ方向で見た図である。図７Ａに示すように、この造形装置の露光ヘッドユニット１３０は、選択露光を行う上記の照射ユニット４０（第１の照射ユニット）に加え、追加照射ユニット（第２の照射ユニット）４６をさらに備える。追加照射ユニット４６は、第１の照射ユニット４０と同様に、１次元のＬＥＤアレイを有しているか、または固体発光素子を用いないｘ方向に長いランプであってもよい。
　追加照射ユニット４６は、例えばドラム３５の外側であればどこでもよい。また、露光ヘッドユニット１３０と一体的に動くように設けられることにより、造形時間の効率が良く、また別途の移動機構２０を設ける場合に比べ、機構を減らし、造形装置を小型化することができる。
　図７ＡおよびＢに示すように、１層以上の所定層分の選択露光プロセスが終了すると、図８ＡおよびＢに順に示すように、追加照射ユニット４６により、硬化物Ｔ'上に残る未硬化材料を硬化させる。
　この場合、造形装置は、図７ＡおよびＢで示した選択露光プロセスを、ｙ方向の走査の往路の間に行い、図８ＡおよびＢで示した後硬化（追加照射）を、ｙ方向の走査の復路の間に行ってもよい。これにより造形時間を短縮することができる。
　後硬化処理を行うことにより、上述したような溶剤で造形物を洗浄する工程も不要になる。
　本実施形態は、上記第１の実施形態と組み合わせてもよい。例えば、図５Ｂに示したようにプレート回転機構１２による未硬化材料の除去後、図８に示した後硬化処理が行われてもよい。
　例えば、選択露光時において樹脂材料が完全に硬化する光量で露光するのでなく、形状を維持できる程度の少ない光量で露光し、全層の造形終了後、追加で全体を露光して完全に硬化させる、という方法も考えられる。しかしながら、この場合、追加の全体照射により、造形物が完全硬化するので全体が収縮する。造形物全体の収縮率は、全体ではない所定層数分の樹脂材料の硬化物の収縮率に比べ大きくなる。したがって、この場合、造形精度が低下する場合がある。
　これに対しこの第２の実施形態に係る技術では、１層ごと、あるいは数層毎に、後硬化処理を行うことにより、収縮する層は、未完の硬化物Ｔ'の１層あるいは数層の、ごく薄い層に限られるので、寸法の変化は最小限に抑えることができる。これにより、高精度で高品質な造形物を形成することができる。第１の実施形態による回転除去と、この第２の実施形態を組み合わせることにより、造形物の精度をより高めることができる。
　追加照射ユニット４６は、第１の照射ユニット４０による単位時間および単位立体角のエネルギーより大きい、単位時間および単位立体角当たりのエネルギーを持つ光を、樹脂材料に照射するようにしてもよい。
　追加照射ユニット４６を設けず、後硬化処理のための照射を、第１の照射ユニット４０が行うようにしてもよい。
　４．第３の実施形態
　図９ＡおよびＢは、第３の実施形態に係る造形装置の要部をｘ方向で見た図である。この造形装置は、露光ヘッドユニット３０と一体で移動可能に、あるいは独立して移動可能に、除去機構の少なくとも一部としての吸引機構５０が設けられている。吸引機構５０は、図示しない減圧機構に接続されており、未硬化材料を吸引するように構成されている。
　例えば図に示すように、露光プロセスの途中、すなわち露光ヘッドユニット３０が走査されて移動している間に、吸引機構５０が硬化物Ｔ'に接近し、未硬化材料を吸引して除去する。これにより、造形の時間効率を上げることができる。
　吸引機構５０の別の形態として、例えば多孔質体が用いられ、多孔質体が硬化物に押し当てられるようにしてもよい。多孔質体としては、メッシュ体やスポンジが用いられる。
　造形物として流路構造体を形成する場合は、ワークプレート１３に空圧用の穴を設けておき、この穴から、造形物の流路に直接、圧縮空気などを送る方法もある。
　別の形態に係る除去機構は、エアブロー等を用いて、気体を硬化物に吹き付けるようにして未硬化材料を除去してもよい。
　５．第４の実施形態
　図１０は、第４の実施形態に係る造形装置の要部を示す。この造形装置は、図１に示した造形装置１００において、例えば長さが短く形成されたドラム１３５を用いている。照射ユニット１４０の長さもそれに合わせて短く形成されている。
　造形装置は、例えば中空パイプ状の構造体を形成する場合、ドラム１３５はｘやｙ方向に走査されず静止したままにする。そして、樹脂材料の１層ごとに、プレート回転機構１２がワークプレート１３を回転させながら、照射ユニット４０が露光を行う。１層ごとにワークプレート１３が１回転し、１層分の露光が完了後、ｚ移動機構２６によりワークプレート１３が１層分上昇する。造形装置は、この工程を順に繰り返す。
　一般的な造形装置は、ｘ、ｙ方向の走査を要するが、本実施形態に係る造形装置は、ワークプレート１３を回転させるのみで造形物を形成することができる。短時間で、円筒状あるいは容器状の造形物を形成することができる。また、造形装置の構成を簡単にすることができ、造形装置の小型化を実現できる。
　図１１は、図１０に示した中空パイプ状の構造体の他の製造方法を示す。本実施形態に係る造形装置は、プレート回転機構１２によりワークプレート１３を回転させ、その回転を連続させ、かつ、ｚ移動機構２６によるワークプレート１３の移動も連続させることにより、照射ユニット１４０は樹脂材料を露光しながらせん状に樹脂材料を積層していく。この場合も、ドラム１３５を静止させたまま露光が行われる。本実施形態では、図１０に示した製造方法に比べ、造形時間をさらに短縮することができる。
　なお、この場合、樹脂材料の供給タイミングは適宜設定されればよい。
　図１２ＡおよびＢは、この造形装置による他の造形物の製造方法を示す。この造形物Ｔは、中空の球状体（または球形状を利用した容器）である。造形装置は、プレート回転機構１２によりワークプレート１３を回転させながら、また、θ回転機構１４（図１参照）により露光ヘッドユニットを回転させながら樹脂材料を露光し、硬化物を１層ごとに積層していく。すなわち、１層ごとあるいは２以上の所定層ごとに、樹脂材料の積層方向を適宜変更することで、球面や曲面形状を効率良く形成することができる。
　この場合、図１１に示したように、造形装置は、ワークプレート１３の回転を連続させて、らせん状に硬化物を積層してもよい。
　このような製造方法によれば、自由な曲率の球面や曲面を持つ構造体を、短時間で形成することができる。
　図１０、１１、１２Ａ、Ｂに示した構造体は、回転対称形状を有していた。しかしながら、図１０に示した造形装置は、プレート回転機構１２に、θ回転機構１４、ｘ移動機構２２、およびｙ移動機構２４の動作を組み合わせることにより、回転対称形状でない構造体ももちろん形成することができる。
　図１３は、その構造体を示す斜視図である。造形装置は、平面を持つ側壁２１０、また、４角に曲面（Ｒ）２２０を有する容器状の非回転対称形状の構造体を形成することができる。例えば、造形装置は、ｘ移動機構２２およびｙ移動機構２４（図１参照）を動作させることにより、平面を持つ側壁２１０を形成することができ、プレート回転機構１２を動作させることにより、曲面２２０の部分を形成することができる。
　なお、この場合も、造形装置は、図１０に示したように、１層ごとに樹脂材料を積層してもよいし、あるいは、図１１に示したようにらせん状に樹脂材料を積層してもよい。
　図１０～１２に示した構造体は、図１に示したように長い形状を有するドラム３５を備えた造形装置によっても、もちろん形成され得る。
　以上のように、１次元規制液面法を用いる光造形では、樹脂材料を毛細管現象により、トラップするので、造形面の姿勢の自由度が高い。すなわち、床面、壁面、天井面など、あらゆる姿勢で造形が行える。このため、造形装置にさまざまな工夫を行うことができ、造形物の形状の自由度も高い。
　また、１次元規制液面法の造形装置では、微細で制御された緻密な立体メッシュ構造を作成可能になる。その応用例として、軽量で剛性の高い構造材の製造が考えられる。このような構造は、上述のような中空パイプ状や球状に形成されることが多い。１次元規制液面法によれば、このような中空パイプや球状の構造の作成に適した、図１や１０に示した造形装置の構成を実現することができる。
　図１４は、図１または１０に示した造形装置によって形成され得る、マイクロ流路を有する構造体を示す斜視図である。
　この構造体２５０は、直方体状の本体２６０と、この本体２６０の側面に設けられた中空パイプ状のボス部２７０とを備える。本体２６０は、その上面に設けられた穴２６５と、この穴の底部からボス部２７０の内部まで連通するＬ字状の流路２６３とを有する。
　造形装置によるこの構造体の具体的な製造方法は、次のような方法である。ここでは、図１に示した造形装置１００による製造方法について説明する。造形装置１００は、照射ユニット４０のｙ方向の移動、および１層ごとの硬化物の積層のためのｚ方向の移動により、流路２６３および穴２６５を有する本体２６０を形成する（図１５Ａ参照）。
　次に、造形装置１００は、θ回転機構１４（これに加えさらにｘ移動機構２２を用いる場合もある）により、照射ユニット４０の長手方向がｚ方向に向くように、露光ヘッドユニット３０を回転させる。そして、造形装置１００は、本体２６０の側面上から、ボス部２７０の軸方向（ｘ方向）に沿って１層ごとの積層により、このボス部２７０を形成する（図１５Ｂ参照）。
　図１６Ａは、参考例としてｘ、ｙの走査（平面走査）、およびその平面に垂直な方向の樹脂材料の積層（垂直積層）による、通常の造形法によって形成された、図１４に示した構造体と同様の構造体を示す斜視図である。図１６Ｂは、その構造体のボス部を示す。
　平面走査および垂直積層を用いる造形法では、その平面内の分解能と垂直面内の分解能とが異なる。垂直面内の分解能は、樹脂材料の１層ごとの厚さ（積層ピッチ）に依存する。このことを利用すると、平面内の分解能を高くし、積層ピッチを厚くして、高速に造形することが可能になる。しかし、この場合は、造形物において平面に平行な分解能は高いが、それに垂直な面の分解能は低くなる。このため、造形物の形状によっては、高速に造形が行えず、また、必要な精度が得られないことがある。
　このようなマイクロ流路構造では、流路やボス部の形状精度が重要になる。図１６Ｂに示すように、ボス部３７０の側面形状やその穴の内面形状が、垂直面内の低分解能の影響を受け、階段状に形成されてしまう。ボス部の場合、本来は、その垂直面内で高分解能を要し、平面内の分解能は不要である。しかし、通常の造形法は、積層方向を変えることはできないので、ボス部３７０を垂直方向に積層して形成する。
　これに対して、図１５Ｂに示すように、本実施形態に係る造形装置１００は、平面内の分解能が高めた本体２６０と、垂直面内の分解能を高めたボス部２７０とを分けて形成することができる。このように、本実施形態では、高分解能を必要とする方向に応じて、適宜その積層方向を変えて造形物を形成することができる。
　また、図１６Ｂに示す例の構造体は、ボス部３７０を支持する支持部３７５を有する。一般に、垂直方向のみの積層造形の場合、下部の層の造形範囲より広い範囲で上層の領域を造形する場合、つまり、ボス部３７０のようなオーバーハングがある場合、このような支持部３７５が不可欠となる。また、造形終了後、この支持部３７５を除去する場合があり、構造体の完成までに時間を要する。
　これに対して、本実施形態に係る造形装置１００は、積層方向を適宜変えることができるので、支持部３７５の形成は不要となる。また、これにより造形時間を短縮することができる。
　図１７は、立体メッシュ構造を構成するための単位セル構造を示す斜視図である。
　本技術による造形装置は、この単位セル構造３００を基本構造として、微細で緻密な立体メッシュ構造を形成することができる。単位セル構造３００は、第１の方向（例えば水平方向）に設けられたハニカム構造３１０と、その第１の方向とは異なる第２の方向（例えば垂直方向）に設けられ、ハニカム構造３１０をつなぐ接続構造３２０とを有する。接続構造３２０は、例えば棒状の部材で形成される。
　このような単位セル構造３００で構成される立体メッシュ構造は、上下方向の剛性は低く、一方、水平方向では剛性が高いという特徴を有する。すなわち、立体メッシュ構造は、剛性の異方性を有する。このように異方性を積極的に利用することにより、一方向に伸縮が容易な高機能な実現することができる。
　図１７に示した単位セル構造３００は、一方向のみに剛性を有する構造体なので、一方向のみの積層方向による造形法であっても、比較的に作りやすい。しかし、一方向のみのな積層方向による一般的な造形法により、例えば複数の異なる方向で、剛性を有する構造体、例えば複数の異なる方向にハニカム構造を形成しようとすると、造形に長時間を要する。これに対し、本技術に係る造形装置によれば、積層方向が自由であるため、それを短時間で形成することができる。
　また、本技術に係る造形装置は、剛性の異方性だけでなく、電磁的特性、光学的特性の異方性を持たせる構造も、簡単に形成することができる。これらはメタマテリアルの分野に応用することができる。
　６．第５の実施形態
　図１８は、第５の実施形態に係る造形装置の要部を示す。
　この造形装置に係る照射ユニット４０は、ドラム３５とステージとの距離が最も小さくなる最小隙間ｇ（図２参照）から、ｙ方向でずれた位置にある樹脂材料Ｒに、光を照射するように配置されている。最小隙間を通るｚ軸上の中心線Ｃは、ドラム３５の円筒の半径に沿う線であり、照射位置がこの中心線Ｃからｙ方向にずれるように、照射ユニット４０の位置が設定される。その照射位置は、その中心線Ｃ上の位置にあるドラム３５の部分が、照射位置から遠ざかる方向となる側（図中、中心線Ｃより左側）である。
　このように、照射ユニット４０による照射位置が中心線Ｃからずれて設定されることにより、次のようなメリットがある。
　例えば、硬化する時の収縮率が比較的大きい樹脂材料が使用される場合を想定する。樹脂材料の収縮率が大きいと、最小隙間の位置において、樹脂材料の収縮後、その収縮した材料とドラム３５の表面との間に、周囲の未硬化の樹脂材料（以下、樹脂液という。）が毛細管力により流れ込み、それが中途半端に硬化する。その結果、高精度な硬化面を形成することができない場合がある。
　あるいは、最小隙間位置で樹脂材料が収縮した時に、上記のように樹脂液に働く毛細管力よりも、その樹脂液の粘度や、ドラム３５の表面に対して樹脂液に働く摩擦力が大きい場合、樹脂液は当該最小隙間位置には移動しない。その場合、樹脂材料が収縮した分の体積の領域が真空となる。このような真空領域が形成されると、高精度な造形物を形成できないおそれがある。
　本実施形態に係る造形装置では、最小隙間位置からずれた位置にある樹脂材料Ｒが収縮することにより、その収縮後の硬化物の厚さが、最小隙間と実質的に同じ厚さ（あるいはそれよりわずかに薄い厚さ）となる。すなわち、その収縮後の硬化物の厚さが、最小隙間と実質的に同じ厚さとなる程度に、最小隙間からずれた位置に照射位置が設定される。
　これにより、最小隙間位置への樹脂液の流入や真空領域の発生を抑えることができ、高精度な造形物を形成することができる。
　またこのように、樹脂材料の厚さ方向の収縮の自由度を高めることにより、その分、その厚さ方向に垂直な面内での収縮を抑える効果がある。
　図１９は、照射位置の最小隙間ｇの位置からのずれ量を定量的に説明するための図である。
　図中の円は、ドラム３５の表面３５ａを表す円である。最小隙間の位置からのずれ量dDを求めるものとする。ただし、dD<<Rgとする。
　α：樹脂材料の厚さ方向の収縮率
　dH：樹脂材料の収縮厚さ
　Ht：樹脂材料の目標膜厚
　Rg：円筒の半径
　樹脂材料の収縮は、下記の式（１）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　幾何では、図１９から下記の式（２）を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　上記式（１）および（２）から、下記の式（３）を得ることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　図２０は、第５の実施形態の変形例を示す。図１８に示した例において、ドラム１３５に対する照射ユニット４０のｙ方向における位置が固定である場合、造形のためのｙ方向の走査が片道に限られる。そこで、図２０に示す例に係る造形装置は、照射ユニット４０を、ドラム３５に対して、照射ユニットの長手方向に直交する方向（ｙ方向）に移動させる機構（照射位置移動機構）を備える。これにより、照射ユニット４０のｙ方向における位置を、ｙ方向の往路と復路で、中心線Ｃを挟んで交互に変更することで、往復の露光処理が可能となる。その結果、図１８に示した例に比べ、造形時間を短縮することができる。
　また、このような機構により、造形装置は、樹脂材料の積層膜厚に応じて、ｙ方向における最適な照射位置を確保することができる。例えば１つまたは複数の造形物の形成工程で、積層膜厚を変化させる場合、その設定された積層膜厚に応じて、照射位置の最適値を選択することができる。
　７．第６の実施形態
　一般に、積層造形では、１つの材料で造形物が形成される。複数の材料で造形物を形成することができれば、その造形物の機能や用途の幅が広がると考えられる。第６の実施形態に係る技術の目的は、複数の材料を使用することができる造形装置およびその造形物の製造方法を提供することにある。
　図２１は、第６の実施形態に係る造形装置に用いられるドラムを示す斜視図である。図２２は、このドラム６０の断面図である。
　このドラム６０は、複数の領域６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃに区画された表面を有し、ワークプレート１３（図１参照）に対向することで、それら領域のうち任意の１つの領域と、ワークプレート１３との間に、樹脂材料の保持領域が形成されるように構成される。
　例えば、ドラム６０の表面には、それら領域を形成するための区画壁６１を有する区画部材６５が設けられている。区画壁６１は、例えばドラム６０の長手方向に沿って延設されたリブ部６１ａと、ドラム６０の表面の円周方向に沿って設けられたリング部６１ｂとを有する。各領域６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは、これらリブ部６１ａおよびリング部６１ｂにより画定される。
　リブ部６１ａの先端には、その長手方向にわたってフランジ部６２が設けられている。フランジ部６２の突出方向は、円周方向である。このフランジ部６２により、ドラム６０表面、リブ部６１ａ、およびフランジ部６２で囲まれた空間内に樹脂材料Ｒを溜めることができ、樹脂材料Ｒを落下させたり、他の樹脂材料と混ざらないようにすることができる。
　図の例では、各領域６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃは、ドラム６０の円周方向に沿って１２０°ずつ、つまり３等分に分割されて構成されるが、もちろん、２等分であってもよいし、４等分以上であってもよい。また、領域は不等分に分割されていてもよい。
　造形装置、例えば複数の異なる材料を用いて、それらの領域６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃでそれぞれ印刷を行う。複数の異なる材料としては、例えば粘度のる材料、誘電率の異なる複数の材料、あるいは、導電性を持つ材料と持たない材料などがある。
　例えば、造形装置は、複数の領域６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃのうち第１の領域６０Ａをワークプレートの表面に対面させ、それら第１の領域６０Ａとドラム６０の表面との間に形成された保持領域に第１の材料を供給する。そして造形装置は、第１の材料で造形物の第１の部分を形成する。次に、ドラム６０を回転させることで、複数の領域のうち第２の領域６０Ｂをワークプレートの表面に対面させ、それらの間に形成された保持領域に第２の材料を供給する。そして造形装置は、第２の材料で造形物の第２の部分を形成する。
　このような造形装置および製造方法によれば、複数の材料が一体となった高機能な構造体を、高精度に製造することができる。
　複数の樹脂材料を使用するために、例えば特許文献１の図１８、１９に記載のように、複数のドラムを使用し、材料ごとにドラムを変えることが考えられる。しかしながら、この場合、造形装置が大型化することは避けられない。本実施形態によれば、造形装置の小型化を実現しながらも、複数の材料が一体となった高機能な構造体を形成することができる。
　８．第７の実施形態
　第７の実施形態に係る技術の目的は、複数の材料を用いて高機能な構造体を製造する方法を提供し、また、その構造体を提供することにある。本技術は、構造体内の複数の空隙のうち、樹脂材料を充填させる空隙と、充填させない空隙とを意図的に制御する「制御含浸」の技術である。
　図２３は、本技術の概念を説明するために、本技術により製造される構造体を模式的に示す断面図である。この構造体（造形物）４００は、複数の材料、例えば２種類の材料で構成される。この構造体４００の第１の材料で構成される部分４１０は、外面４０１と、複数の微小空隙（第１の空隙）４０２と、これらの微小空隙４０２より大きい容積を有する空隙（第２の空隙）４０３と、微小空隙４０２および外面４０１を連通する連通路（図示せず）とを含む。第１の材料とは異なる第２の材料で構成される部分４２０は、連通路および微小空隙４０２内に充填された充填部４０４されている。
　例えば、微小空隙４０２のサイズ（直径など）は数十～数百μm程度であり、空隙４０３は、例えば数mm以上である。微小空隙４０２のサイズは、使用される第２の材料の種類によって適宜設定される。
　微小空隙４０２は、典型的には、例えば図１７に示したように単位セル構造３００を用いて構成されてもよい。すなわち、微小空隙４０２を形成する第１の材料は、単位セル構造３００による骨格であり、立体メッシュ構造であればよい。
　空隙４０３は、構造体４００が元々設計上持っている空隙であり、中空の構造体を実現するための空隙である。
　この構造体４００の製造方法は、次のようなものである。例えば、上記各実施形態に係る造形装置のうちいずれか１つが、構造体のうち第１の材料でなる造形物を形成する。第１の材料としては、例えば光硬化性樹脂が用いられる。第１の材料でなるこの造形物を、例えば液体の第２の材料に含浸させる。そうすると、外面４０１から連通路を介して毛細管力により、微小空隙４０２に第２の材料が流入する。これにより充填部４０４が形成される。
　空隙４０３は容積が大きいため、第２の材料がその空隙４０３のすべてに充填されることはなく、例えば空隙４０３の表面（内面）にのみ第２の材料が付着する。第２の材料として、例えば熱硬化性樹脂等が用いられる場合、第１の材料で形成される造形物の第２の材料への含浸後に、熱処理を行うことにより、第２の材料が硬化して（固体になり）、構造体が完成する。
　第２の材料として、光硬化性樹脂を用いる必要がなく、材料の選択の幅が広がる。したがって、高機能な構造体を実現することができる。第２の材料として第１の材料より低粘度の材料、あるいは安価な材料が用いられてもよい。あるいは、第２の材料として、第１の材料より比重の小さい材料を用いることにより、構造体の軽量化を図ることができるし、また、空隙４０３に何も充填されない場合に比べ、構造体の剛性を高めることができる。すなわち、高剛性および軽量の両方を実現することができる。
　本実施形態において、第１の材料を構成する部分４１０には、外面４０１と空隙４０３とを連通する連通路（第１の連通路）と、微小空隙４０２と空隙４０３とを連通する連通路（第２の連通路）とが形成されていてもよい。第１の材料でなる造形物を第２の材料に含浸させた場合、外面４０１から第１の連通路および空隙４０３を介して、第２の連通路および微小空隙４０２に第２の材料が充填される。
　このような構造体の構造に加え、上記のように微小空隙４０２と外面４０１とを連通する連通路が設けられていてもよい。
　９．第８の実施形態
　一般に、造形装置により形成される構造体として、人が手で持つことができるサイズから例えば自動車のボディようなサイズまで、幅広いサイズを適用可能である。しかし、構造体のサイズが大型化するほど、それに対応して造形ステージを大きくする必要があり、造形装置を大型化せざるを得ない。第８の実施形態に係る技術の目的は、造形装置を大型化することなく、あらゆるサイズの構造体を形成することができる造形装置を提供することにある。
　図２４は、第８の実施形態に係る造形装置を示す側面図である。
　この造形装置１５０は、造形対象面Ｄに対向して配置され得るドラム３５と、このドラム３５を搭載し、造形対象面Ｄを走行する走行体７０とを備える。走行体７０は、本体７８と、本体７８に回転可能に接続された例えば２組（合計４つ）のホイール７５を有する。
　ドラム３５は、本体７８に図示しないモータによって回転可能に取り付けられている。ドラム３５内には、上記各実施形態と同様な照射ユニット４０が設けられている。本体７８には、樹脂材料の積層方向にドラム３５を移動させて、造形対象面Ｄとドラム３５の表面との距離を制御する図示しない移動機構が搭載されている。
　図中、左右のホイール７５の回転軸の高さが異なっている。これは、図中の左右方向（走行体７０の走行方向）における、硬化物Ｔ'の形状の違いや、造形途中の層数の違い等を吸収するためである。このようなホイール７５の高さの違いを吸収する機構として、バネ等が用いられる。
　造形対象面Ｄは、造形物Ｔが形成される対象の面であり、走行体７０が移動できる面であれば、その面積や長さは問わない。
　このように、走行体７０が自走することにより、造形装置よりも大きなサイズの構造体を形成することができる。すなわち造形装置を大型化することなく、あらゆるサイズの構造体を形成することができる。
　応用例として、この造形装置は、例えば建築物の壁等の資材を形成することができる。例えば、造形装置が自身で形成した構造物を基準とし、その基準の構造物の上面を造形対象面Ｄとして、材料を積層していくことができる。
　１０．その他の実施形態
　本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
　上記実施形態では、ｘ移動機構２２、ｙ移動機構２４は、露光ヘッドユニット３０を移動させる機構であり、ｚ移動機構２６は、ワークプレート１３を移動させる機構であった。このような構成に限られず、ｘ、ｙ移動機構２４がワークプレート１３を移動させる機構であり、あるいは、ｚ移動機構２６が露光ヘッドユニット３０を移動させる機構であってもよい。すなわち、露光ヘッドユニット３０とワークプレートとの移動は相対的なものであってよい。
　上記実施形態に係る照射ユニットは、エネルギー線として光を照射するものであった。他のエネルギー線として、例えば、超音波または電子線等が用いられてもよい。
　上記実施形態に係る照射ユニットとして、ＬＥＤアレイを有するものが用いられた。しかし、これに限られず、例えばｘ方向にライン状の光を照射可能な照射ユニットとして、例えばロッドレンズによりライン状の光を形成したり、ポリゴンミラーやガルバノミラー等を使用して、ライン方向に走査してライン状の光を形成したりする照射ユニットが用いられてもよい。
　例えば図２０で説明した、照射位置移動機構は、光源を移動させるのではなく、上記ポリゴンミラーの取り付け角度や別のミラーの角度を変えることにより、照射位置を変えるようにしてもよい。
　図１８に示した第５の実施形態以外の造形装置による造形については、例えばドラムを備えていない造形装置により、すなわち１次元規制液面法を用いずに、他の一般的な光造形法を用いて造形物を形成してもよい。
　上記照射ユニットは、１次元のＬＥＤアレイを備えていたが、２次元ＬＥＤアレイを備えていてもよい。あるいは、照射ユニット４０は、１点に照射する０次元の光源を有し、この光源を少なくともｘおよびｙ方向の２軸で走査して印刷してもよい。
　規制体の形状を円筒状、つまりドラム形状とした。しかし、規制体は円筒体の一部で構成されていてもよい。あるいは、規制体のｘ方向で見た表面の形状、円以外にも、楕円や放物線など、円錐曲線であってもよく、すなわち、ワークプレート１３に向けて凸状の曲面を有してればどのような形状でもよい。
　上記実施形態に係る造形装置は、材料を保持領域Ｈに供給する供給ユニットを備えていたが、作業者の手作業により材料を保持領域に供給してもよい。
　以上説明した各形態の特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。
　本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
　ステージと、
　前記ステージ上に供給された材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する照射ユニットと、
　少なくとも前記材料の積層方向で、前記ステージと前記照射ユニットとを相対的に移動させる移動機構と、
　前記ステージを回転させるステージ回転機構と
　を具備する造形装置。
（２）
　（１）に記載の造形装置であって、
　前記ステージに向けて凸状の曲面でなる表面を有し、前記ステージに対向することで、前記ステージと前記表面との間に保持領域を形成するように配置され得る規制体をさらに具備し、
　前記照射ユニットは、前記保持領域内に保持された前記材料に、前記規制体を介して前記エネルギー線を照射する
　造形装置。
（３）
　（１）または（２）のうちいずれか１つにに記載の造形装置であって、
　前記照射ユニットによる照射により形成される前記材料に、エネルギー線を照射する追加照射ユニットをさらに具備する
　造形装置。
（４）
　（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の造形装置であって、
　前記移動機構は、前記ステージが有するステージ面に直交する軸、および前記ステージ面に沿う互いに直交する２軸に沿って、前記ステージおよび前記照射ユニットを相対的に移動させる
　造形装置。
（５）
　（１）に記載の造形装置であって、
　前記ステージが有するステージ面に沿う軸の周りで前記規制体を回転させる規制体回転機構をさらに具備する
　造形装置。
（６）
　ステージと、
　前記ステージ上に供給された材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する第１の照射ユニットと、
　前記材料の積層方向で、前記ステージと前記照射ユニットとを相対的に移動させる移動機構と、
　前記第１の照射ユニットにより照射された前記材料に、エネルギー線を照射する第２の照射ユニットと
　を具備する造形装置。
（７）
　（６）に記載の造形装置であって、
　前記第２の照射ユニットは、前記第１の照射ユニットの照射による単位時間および単位立体角当たりのエネルギーより大きい、単位時間および単位立体角当たりのエネルギーを持つエネルギー線を前記材料に照射する
　造形装置。
（８）
　（６）に記載の造形装置であって、
　前記照射ユニットによる照射により硬化した前記材料上に残る未硬化の材料を除去する除去機構をさらに具備する
　造形装置。
（９）
　ステージと、
　複数の固体発光素子で構成された発光アレイを有し、前記ステージ上に供給された材料の領域に選択的に、前記発光アレイにより露光する露光ユニットと
　少なくとも前記材料の積層方向で、前記ステージと前記発光アレイとを相対的に移動させる移動機構と
　を具備する造形装置。
（１０）
　（９）に記載の造形装置であって、
　前記複数の固体発光素子は、１次元状に配列され、
　前記移動機構は、前記複数の固体発光素子の配列方向に直交する方向に沿って、前記ステージおよび前記発光アレイを相対的に移動させる機構をさらに有する
　造形装置。
（１１）
　（９）に記載の造形装置であって、
　前記複数の固体発光素子は、２次元状に配列されている
　造形装置。
（１２）
　ステージと、
　前記ステージに向けて凸状の曲面でなる表面を有し、前記ステージに対向することで、前記ステージと前記表面との間に、前記ステージに垂直な方向に形成される最小隙間の位置を含む保持領域を形成するように配置され得る規制体と、
　前記保持領域内に保持された材料のうち、前記最小隙間の位置からずれた位置にある材料に、エネルギー線を照射する照射ユニットと、
　前記材料の積層方向で、前記ステージおよび前記規制体を相対的に移動させる移動機構と
　を具備する造形装置。
（１３）
　（１２）に記載の造形装置であって、
　前記照射ユニットによるエネルギー線の照射位置を、前記規制体に対して、前記最小隙間の位置からのずれの方向に移動させる照射位置移動機構をさらに具備する
　造形装置。
（１４）
　（１２）または（１３）に記載の造形装置であって、
　前記規制体の表面は、円筒状の面であり、
　前記照射ユニットは、光を照射するように構成され、
　前記材料が光硬化性樹脂である場合、前記光硬化性樹脂の厚さ方向の収縮率をα、その収縮厚さをdH、前記光硬化性樹脂の目標膜厚をHt、前記円筒の半径をRg、前記最小隙間の位置からのずれ量をdDとし、dD<<Rgの場合、以下の式を満たす
　造形装置。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 （１５）
　ステージと、
　複数の領域に区画された表面を有し、前記ステージに対向することで、前記表面の前記複数の領域のうち任意の１つの領域と前記ステージとの間に保持領域を形成するように配置され得る規制体と、
　前記保持領域に保持された材料に、エネルギー線を照射する照射ユニットと、
　前記材料の積層方向で、前記ステージおよび前記規制体を相対的に移動させる移動機構と
　を具備する造形装置。
（１６）
　（１５）に記載の造形装置であって、
　前記任意の１つの領域である第１の領域と、前記ステージとの間に、第１の材料を供給可能であり、前記任意の１つの領域である、前記第１の領域とは異なる第２の領域と、前記ステージとの間に、前記第１の材料とは異なる第２の材料を供給可能な供給ユニットをさらに具備する
　造形装置。
（１７）
　（１５）または（１６）に記載の造形装置であって、
　前記規制体は、前記複数の領域を区画する区画壁を有する
　造形装置。
（１８）
　造形対象面に向けて凸状の曲面でなる表面を有し、前記造形対象面に対向することで、前記造形対象面と前記表面との間の隙間を含む保持領域を形成するように配置され得る規制体と、
　前記保持領域内に保持された材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する照射ユニットと、
　前記規制体および前記照射ユニットを搭載し、前記造形対象面を走行する走行体と、
　前記材料の積層方向で前記規制体を移動させる移動機構と
　を具備する造形装置。
（１９）
　外面と、第１の空隙と、前記第１の空隙の容積より大きい容積を有する第２の空隙と、前記外面および前記第１の空隙を連通する連通路とを含む第１の材料で構成される構造体と、
　前記連通路および前記第１の空隙内に充填され、前記第１の材料とは異なる固体の第２の材料と
　を具備する造形物。
（２０）
　外面と、第１の空隙と、前記第１の空隙の容積より大きい容積を有する第２の空隙と、前記外面および前記第２の空隙を連通する第１の連通路と、前記第１の空隙および前記第２の空隙を連通する第２の連通路とを含む第１の材料で構成される構造体と、
　前記第２の連通路および前記第１の空隙内に充填され、前記第１の材料とは異なる固体の第２の材料とで構成される充填部と
　を具備する造形物。
（２１）
　ステージ上に材料を供給し、
　前記ステージ上に供給された前記材料の領域にエネルギー線を照射することで、１層以上の前記材料を印刷し、
　前記ステージを回転させることにより、または、吸引により、前記印刷で硬化した材料上に残る未硬化の材料を除去し、
　前記未硬化の材料の除去後、前記材料の供給の工程、および前記１層以上の前記材料を硬化させる工程を順に行う
　造形物の製造方法。
（２２）
　（２１）に記載の造形物の製造方法であって、
　前記未硬化の材料の除去後、前記材料の供給前に、前記印刷で硬化した前記材料に、エネルギー線を照射することで、後硬化を行う工程をさらに具備する
　造形物の製造方法。
（２３）
　エネルギー線を、第１の材料の領域に１層ごとに選択的に照射することにより、外面と、第１の空隙と、前記第１の空隙の容積より大きい容積を有する第２の空隙と、前記外面および前記第２の空隙を連通する第１の連通路と、前記第１の空隙および前記第２の空隙を連通する第２の連通路とを含む構造体を形成し、
　前記第１の空隙内に、前記第１の材料とは異なる第２の材料を、前記第１の連通路および前記第２の連通路を介して毛細管力により充填し、
　前記充填された第２の材料を硬化させる
　造形物の製造方法。
（２４）
　エネルギー線を、第１の材料の領域に１層ごとに選択的に照射することにより、外面と、第１の空隙と、前記第１の空隙の容積より大きい容積を有する第２の空隙と、前記外面および前記第１の空隙を連通する連通路とを含む構造体を形成し、
　前記第１の空隙内に、前記第１の材料とは異なる第２の材料を、前記連通路を介して毛細管力により充填し、
　前記充填された第２の材料を硬化させる
　造形物の製造方法。
（２５）
　ステージ上に材料を供給し、
　前記ステージ上に供給された前記材料の領域に選択的にエネルギー線を照射することで、１層以上の前記材料を印刷し、
　前記印刷されて得られる前記材料にさらにエネルギー線を照射することで、後硬化を行い、
　前記後硬化の後、前記ステージ上に供給された材料の領域に選択的にエネルギー線を照射することで、１層以上の前記材料を印刷する
　造形物の製造方法。
（２６）
　ステージ上に材料を供給し、
　複数の固体発光素子で構成された発光アレイにより、前記ステージ上に供給された前記材料の領域に選択的に露光し、
　前記材料の積層方向で、前記ステージおよび前記発光アレイを相対的に移動させる
　造形物の製造方法。
（２７）
　ステージと、
　前記ステージに向けて凸状の曲面でなる表面を有し、前記ステージに対向することで、前記ステージと前記表面との間に、前記ステージに垂直な方向に形成される最小隙間の位置を含む保持領域を形成するように配置され得る規制体とを具備する造形装置による造形物の製造方法であって、
　前記ステージ上に材料を供給し、
　照射ユニットにより、前記保持領域内に保持された材料のうち、前記最小隙間の位置からずれた位置にある材料に、エネルギー線を照射し、
　前記材料の積層方向で、前記ステージおよび前記規制体を相対的に移動させる
　造形物の製造方法。
（２８）
　複数の領域に区画された表面を有する規制体を前記ステージに対向させることで、前記表面の前記複数の領域のうち任意の１つの領域である第１の領域と前記ステージとの間に保持領域を形成し、
　前記保持領域内に第１の材料を供給し、
　前記保持領域内に保持された前記第１の材料の領域に選択的にエネルギー線を照射することで、第１の材料で構成される１層以上の第１の構造体を形成し、
　前記規制体を前記ステージに対向させることで、前記複数の領域のうち任意の１つの領域である、前記第１の領域とは異なる第２の領域と、前記ステージとの間に保持領域を形成し、
　前記保持領域内に、前記第１の材料とは異なる第２の材料を供給し、
　前記保持領域内に保持された前記第２の材料の領域に選択的にエネルギー線を照射することで、第２の材料で構成される１層以上の第２の構造体を前記第１の構造体上に形成する
　造形物の製造方法。
（２９）
　造形対象面に向けて凸状の曲面でなる表面を有する規制体を、前記造形対象面に対向させることで、前記造形対象面と前記表面との間の隙間を含む保持領域を形成し、
　前記保持領域内に保持された材料の領域に選択的にエネルギー線を照射しながら、前記規制体および前記照射ユニットを搭載した走行体を、前記造形対象面上を走行させ、
　前記材料の積層方向で前記規制体を移動させる
　造形物の製造方法。
　１２…プレート回転機構
　１３…ワークプレート
　１４…θ回転機構
　１５…供給ノズル
　２０…移動機構
　２２…ｘ移動機構
　２４…ｙ移動機構
　２６…ｚ移動機構
　３０、１３０…露光ヘッドユニット
　３５、６０、１３５…ドラム
　３５ａ…ドラムの表面
　４０、１４０…照射ユニット（第１の照射ユニット）
　４１…ＬＥＤ
　４５…ＬＥＤアレイ
　４６…照射ユニット（第２の照射ユニット）
　５０…吸引機構
　６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ…領域
　６１…区画壁
　７０…走行体
　１００、１５０…造形装置
　４００…構造体（造形物）
　４０１…外面
　４０２…微小空隙
　４０３…空隙
　４０４…充填部

Claims (20)

  1. 　ステージと、
    　前記ステージ上に供給された材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する照射ユニットと、
    　少なくとも前記材料の積層方向で、前記ステージと前記照射ユニットとを相対的に移動させる移動機構と、
    　前記ステージを回転させるステージ回転機構と
    　を具備する造形装置。
  2. 　請求項１に記載の造形装置であって、
    　前記ステージに向けて凸状の曲面でなる表面を有し、前記ステージに対向することで、前記ステージと前記表面との間に保持領域を形成するように配置され得る規制体をさらに具備し、
    　前記照射ユニットは、前記保持領域内に保持された前記材料に、前記規制体を介して前記エネルギー線を照射する
    　造形装置。
  3. 　請求項１に記載の造形装置であって、
    　前記照射ユニットによる照射により形成される前記材料に、エネルギー線を照射する追加照射ユニットをさらに具備する
    　造形装置。
  4. 　請求項１に記載の造形装置であって、
    　前記移動機構は、前記ステージが有するステージ面に直交する軸、および前記ステージ面に沿う互いに直交する２軸に沿って、前記ステージおよび前記照射ユニットを相対的に移動させる
    　造形装置。
  5. 　請求項１に記載の造形装置であって、
    　前記ステージが有するステージ面に沿う軸の周りで前記規制体を回転させる規制体回転機構をさらに具備する
    　造形装置。
  6. 　ステージと、
    　前記ステージ上に供給された材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する第１の照射ユニットと、
    　前記材料の積層方向で、前記ステージと前記照射ユニットとを相対的に移動させる移動機構と、
    　前記第１の照射ユニットにより照射された前記材料に、エネルギー線を照射する第２の照射ユニットと
    　を具備する造形装置。
  7. 　請求項６に記載の造形装置であって、
    　前記第２の照射ユニットは、前記第１の照射ユニットの照射による単位時間および単位立体角当たりのエネルギーより大きい、単位時間および単位立体角当たりのエネルギーを持つエネルギー線を前記材料に照射する
    　造形装置。
  8. 　請求項６に記載の造形装置であって、
    　前記照射ユニットによる照射により硬化した前記材料上に残る未硬化の材料を除去する除去機構をさらに具備する
    　造形装置。
  9. 　ステージと、
    　複数の固体発光素子で構成された発光アレイを有し、前記ステージ上に供給された材料の領域に選択的に、前記発光アレイにより露光する露光ユニットと
    　少なくとも前記材料の積層方向で、前記ステージと前記発光アレイとを相対的に移動させる移動機構と
    　を具備する造形装置。
  10. 　請求項９に記載の造形装置であって、
    　前記複数の固体発光素子は、１次元状に配列され、
    　前記移動機構は、前記複数の固体発光素子の配列方向に直交する方向に沿って、前記ステージおよび前記発光アレイを相対的に移動させる機構をさらに有する
    　造形装置。
  11. 　請求項９に記載の造形装置であって、
    　前記複数の固体発光素子は、２次元状に配列されている
    　造形装置。
  12. 　ステージと、
    　前記ステージに向けて凸状の曲面でなる表面を有し、前記ステージに対向することで、前記ステージと前記表面との間に、前記ステージに垂直な方向に形成される最小隙間の位置を含む保持領域を形成するように配置され得る規制体と、
    　前記保持領域内に保持された材料のうち、前記最小隙間の位置からずれた位置にある材料に、エネルギー線を照射する照射ユニットと、
    　前記材料の積層方向で、前記ステージおよび前記規制体を相対的に移動させる移動機構と
    　を具備する造形装置。
  13. 　ステージと、
    　複数の領域に区画された表面を有し、前記ステージに対向することで、前記表面の前記複数の領域のうち任意の１つの領域と前記ステージとの間に保持領域を形成するように配置され得る規制体と、
    　前記保持領域に保持された材料に、エネルギー線を照射する照射ユニットと、
    　前記材料の積層方向で、前記ステージおよび前記規制体を相対的に移動させる移動機構と
    　を具備する造形装置。
  14. 　請求項１３に記載の造形装置であって、
    　前記任意の１つの領域である第１の領域と、前記ステージとの間に、第１の材料を供給可能であり、前記任意の１つの領域である、前記第１の領域とは異なる第２の領域と、前記ステージとの間に、前記第１の材料とは異なる第２の材料を供給可能な供給ユニットをさらに具備する
    　造形装置。
  15. 　請求項１３に記載の造形装置であって、
    　前記規制体は、前記複数の領域を区画する区画壁を有する
    　造形装置。
  16. 　造形対象面に向けて凸状の曲面でなる表面を有し、前記造形対象面に対向することで、前記造形対象面と前記表面との間の隙間を含む保持領域を形成するように配置され得る規制体と、
    　前記保持領域内に保持された材料の領域に選択的にエネルギー線を照射する照射ユニットと、
    　前記規制体および前記照射ユニットを搭載し、前記造形対象面上を走行する走行体と、
    　前記走行体に搭載され、前記材料の積層方向で前記規制体を移動させる移動機構と
    　を具備する造形装置。
  17. 　外面と、第１の空隙と、前記第１の空隙の容積より大きい容積を有する第２の空隙と、前記外面および前記第１の空隙を連通する連通路とを含む第１の材料で構成される構造体と、
    　前記連通路および前記第１の空隙内に充填され、前記第１の材料とは異なる固体の第２の材料とで構成される充填部と
    　を具備する造形物。
  18. 　ステージ上に材料を供給し、
    　前記ステージ上に供給された前記材料の領域にエネルギー線を照射することで、１層以上の前記材料を印刷し、
    　前記ステージを回転させることにより、または、吸引により、前記印刷で硬化した材料上に残る未硬化の材料を除去し、
    　前記未硬化の材料の除去後、前記材料の供給の工程、および前記１層以上の前記材料を硬化させる工程を順に行う
    　造形物の製造方法。
  19. 　請求項１８に記載の造形物の製造方法であって、
    　前記未硬化の材料の除去後、前記材料の供給前に、前記印刷で硬化した前記材料に、エネルギー線を照射することで、後硬化を行う工程をさらに具備する
    　造形物の製造方法。
  20. 　エネルギー線を、第１の材料の領域に１層ごとに選択的に照射することにより、外面と、第１の空隙と、前記第１の空隙の容積より大きい容積を有する第２の空隙と、前記外面および前記第１の空隙を連通する連通路とを含む構造体を形成し、
    　前記第１の空隙内に、前記第１の材料とは異なる第２の材料を、前記連通路を介して毛細管力により充填し、
    　前記充填された第２の材料を硬化させる
    　造形物の製造方法。
PCT/JP2014/006230 2013-12-20 2014-12-15 造形装置および造形方法 Ceased WO2015093032A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14871486.8A EP3085516A4 (en) 2013-12-20 2014-12-15 Shaping device and shaping method
US15/102,607 US10703085B2 (en) 2013-12-20 2014-12-15 Modeling apparatus and modeling method
CN201480067825.3A CN105813826B (zh) 2013-12-20 2014-12-15 成型装置和成型方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013264074A JP6233001B2 (ja) 2013-12-20 2013-12-20 造形装置および造形物の製造方法
JP2013-264074 2013-12-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015093032A1 true WO2015093032A1 (ja) 2015-06-25

Family

ID=53402402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/006230 Ceased WO2015093032A1 (ja) 2013-12-20 2014-12-15 造形装置および造形方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10703085B2 (ja)
EP (1) EP3085516A4 (ja)
JP (1) JP6233001B2 (ja)
CN (1) CN105813826B (ja)
WO (1) WO2015093032A1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170136688A1 (en) * 2015-11-13 2017-05-18 Paxis Llc Additive Manufacturing Apparatus, System, and Method
JP2018083355A (ja) * 2016-11-24 2018-05-31 ソニー株式会社 造形装置および造形物の製造方法
WO2019012804A1 (ja) * 2017-07-10 2019-01-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光ヘッドおよび造形装置
US10717263B2 (en) 2015-11-13 2020-07-21 Paxis Llc Additive manufacturing apparatus, system, and method
US11155038B2 (en) * 2016-11-24 2021-10-26 Sony Corporation Information processing apparatus, modeling apparatus, and information processing method
US11390026B2 (en) 2018-04-06 2022-07-19 Paxis Llc Additive manufacturing apparatus and system
US12358222B2 (en) 2020-08-14 2025-07-15 Paxis Llc Additive manufacturing apparatus, system, and method

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6597323B2 (ja) * 2016-01-08 2019-10-30 ウシオ電機株式会社 紫外線処理装置および紫外線処理方法
JP6862795B2 (ja) * 2016-11-25 2021-04-21 ソニーグループ株式会社 造形装置及び造形物の製造方法
US10965831B2 (en) 2017-05-25 2021-03-30 Sony Semiconductor Solutions Corporation Optical head, optical head scanning device, and method for driving optical head scanning device
WO2019023120A1 (en) * 2017-07-26 2019-01-31 3M Innovative Properties Company METHOD FOR PRODUCING A PHYSICAL OBJECT BY ADDITIVE MANUFACTURING
FR3070134B1 (fr) * 2017-08-18 2019-08-16 S.A.S 3Dceram-Sinto Procede et machine de fabrication d'au moins une piece en au moins un materiau ceramique et/ou metallique par la technique des procedes additifs
JP2019098705A (ja) * 2017-12-07 2019-06-24 カンタツ株式会社 ３次元造形装置、３次元造形装置の制御方法および３次元造形装置の制御プログラム
EP3511151A1 (en) * 2018-01-12 2019-07-17 CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH Method for operating at least one apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
WO2019175716A1 (en) 2018-03-15 2019-09-19 3M Innovative Properties Company Photopolymerizable compositions including a polypropylene oxide component, articles, and methods
EP3552803A1 (en) * 2018-04-13 2019-10-16 CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH Method for additively manufacturing at least one three-dimensional object
CN112165995B (zh) * 2018-04-23 2022-09-23 卡本有限公司 增材制造用树脂提取器
JP2021529858A (ja) 2018-06-29 2021-11-04 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 水性環境において改善された強度を有する硬化したフリーラジカル重合性組成物を含む歯科矯正物品
JP7399896B2 (ja) * 2018-08-20 2023-12-18 エスコ－グラフィックス イメージング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 付加的な版作製システム及び方法
US11919236B2 (en) 2018-09-26 2024-03-05 Carbon, Inc. Spin cleaning method and apparatus for additive manufacturing
US11179895B2 (en) * 2018-10-05 2021-11-23 Raytheon Technologies Corporation Kinetic disassembly of support structure system for additively manufactured rotating components
US11247389B2 (en) 2019-01-07 2022-02-15 Carbon, Inc. Systems and methods for resin recovery in additive manufacturing
EP3914401B1 (en) * 2019-01-24 2023-12-20 3M Innovative Properties Company A device and process for spinning a workpiece
WO2020157598A1 (en) * 2019-01-29 2020-08-06 3M Innovative Properties Company Orthodontic articles and methods of making and postprocessing same
JP7120122B2 (ja) * 2019-03-29 2022-08-17 新東工業株式会社 付加製造システム及び除去方法
NL2023079B1 (en) * 2019-05-06 2020-11-30 Xeikon Prepress Nv Apparatus and method for generating a 3d structure
JP7362306B2 (ja) * 2019-06-11 2023-10-17 ニデックマシンツール株式会社 三次元積層装置および方法
JP6702490B2 (ja) * 2019-08-21 2020-06-03 ウシオ電機株式会社 紫外線処理装置
US11440259B2 (en) 2020-01-31 2022-09-13 Carbon, Inc. Resin reclamation centrifuge rotor for additively manufactured objects
ES3030639T3 (en) 2020-10-09 2025-07-01 Carbon Inc Vapor spin cleaning of additively manufactured parts
JP7786141B2 (ja) * 2021-11-15 2025-12-16 株式会社Ｊｖｃケンウッド 光造形装置および造形物の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07108609A (ja) * 1993-10-14 1995-04-25 Teijin Seiki Co Ltd 光造形方法および光造形装置
JPH11254543A (ja) * 1998-03-06 1999-09-21 Teijin Seiki Co Ltd 光造形装置
JP2002249804A (ja) * 2001-02-22 2002-09-06 Hitachi Ltd 立体物造形方法
JP2004034298A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Hitachi Ltd 複製品の作製方法、複製品作製受託サービス提供方法およびデータ処理プログラム
JP2012040757A (ja) 2010-08-19 2012-03-01 Sony Corp ３次元造形装置、造形物及び造形物の製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051866B2 (ja) * 1982-06-03 1985-11-15 工業技術院長 立体模型製造装置
GB2233928B (en) * 1989-05-23 1992-12-23 Brother Ind Ltd Apparatus and method for forming three-dimensional article
JPH05269864A (ja) * 1992-03-30 1993-10-19 Sony Corp 三次元光造形装置
DE69405451T2 (de) * 1993-03-16 1998-03-12 Koninkl Philips Electronics Nv Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines strukturierten Reliefbildes aus vernetztem Photoresist auf einer flachen Substratoberfläche
US6213168B1 (en) * 1997-03-31 2001-04-10 Therics, Inc. Apparatus and method for dispensing of powders
US6811744B2 (en) * 1999-07-07 2004-11-02 Optomec Design Company Forming structures from CAD solid models
US20040159344A1 (en) * 2002-11-11 2004-08-19 Hiatt William M. Cleaning components for use with programmable material consolidation apparatus and systems
JP2005267746A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Canon Inc 光ディスク基板製造方法
DE102006037927A1 (de) * 2006-08-11 2008-02-14 Karl Hehl Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Gegenstandes sowie Verwendung einer kunststofftechnischen Einheit zu dessen Herstellung
JP2009132127A (ja) * 2007-12-03 2009-06-18 Sony Corp 光造形装置および光造形方法
JP2013207060A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Sony Corp 構造物形成装置、構造物の製造方法及び構造物
JP6000700B2 (ja) * 2012-07-10 2016-10-05 株式会社ディスコ レーザー加工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07108609A (ja) * 1993-10-14 1995-04-25 Teijin Seiki Co Ltd 光造形方法および光造形装置
JPH11254543A (ja) * 1998-03-06 1999-09-21 Teijin Seiki Co Ltd 光造形装置
JP2002249804A (ja) * 2001-02-22 2002-09-06 Hitachi Ltd 立体物造形方法
JP2004034298A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Hitachi Ltd 複製品の作製方法、複製品作製受託サービス提供方法およびデータ処理プログラム
JP2012040757A (ja) 2010-08-19 2012-03-01 Sony Corp ３次元造形装置、造形物及び造形物の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3085516A4

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10717263B2 (en) 2015-11-13 2020-07-21 Paxis Llc Additive manufacturing apparatus, system, and method
US10899122B2 (en) 2015-11-13 2021-01-26 Paxis Llc Additive manufacturing apparatus, system, and method
US11969937B2 (en) 2015-11-13 2024-04-30 Paxis Llc Additive manufacturing apparatus, system, and method
CN113172881A (zh) * 2015-11-13 2021-07-27 帕克西斯有限责任公司 增材制造设备、系统和方法
CN108472869A (zh) * 2015-11-13 2018-08-31 帕克西斯有限责任公司 增材制造设备、系统和方法
US10618270B2 (en) 2015-11-13 2020-04-14 Paxis Llc Additive manufacturing apparatus, system, and method
US20170136701A1 (en) * 2015-11-13 2017-05-18 Paxis Llc Additive Manufacturing Apparatus, System, and Method
US10343390B2 (en) * 2015-11-13 2019-07-09 Paxis Llc Additive manufacturing apparatus, system, and method
US20170136688A1 (en) * 2015-11-13 2017-05-18 Paxis Llc Additive Manufacturing Apparatus, System, and Method
WO2018096960A1 (ja) * 2016-11-24 2018-05-31 ソニー株式会社 造形装置および造形物の製造方法
US11155038B2 (en) * 2016-11-24 2021-10-26 Sony Corporation Information processing apparatus, modeling apparatus, and information processing method
US11465355B2 (en) 2016-11-24 2022-10-11 Sony Corporation Modeling apparatus and manufacturing method for a modeled object
JP2018083355A (ja) * 2016-11-24 2018-05-31 ソニー株式会社 造形装置および造形物の製造方法
WO2019012804A1 (ja) * 2017-07-10 2019-01-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光ヘッドおよび造形装置
US11390026B2 (en) 2018-04-06 2022-07-19 Paxis Llc Additive manufacturing apparatus and system
US12358222B2 (en) 2020-08-14 2025-07-15 Paxis Llc Additive manufacturing apparatus, system, and method

Also Published As

Publication number Publication date
US10703085B2 (en) 2020-07-07
CN105813826B (zh) 2018-11-02
EP3085516A1 (en) 2016-10-26
US20160311163A1 (en) 2016-10-27
EP3085516A4 (en) 2017-11-22
JP6233001B2 (ja) 2017-11-22
JP2015120261A (ja) 2015-07-02
CN105813826A (zh) 2016-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6233001B2 (ja) 造形装置および造形物の製造方法
JP5018076B2 (ja) 光造形装置及び光造形方法
JP4957242B2 (ja) 光造形装置
JP5894439B2 (ja) ステレオリソグラフィ装置用の照射システム
CN102371680B (zh) 三维造型设备、物体以及制造物体的方法
WO2006109425A1 (ja) 光造形方法
JPWO2017212529A1 (ja) 光学素子の製造方法、及び光学素子の製造装置
JP2009113294A (ja) 光造形装置及び光造形方法
US20140113105A1 (en) Structure and method of producing the same
JP2012240216A (ja) ３次元造形装置、造形物及び造形物の製造方法
US20230122426A1 (en) Method for manufacturing three-dimensional shaped object, additive manufacturing apparatus, and article
JP6020672B2 (ja) ３次元造形装置及び造形物の製造方法
JP6344447B2 (ja) ３次元造形装置及び造形物の製造方法
JP6841017B2 (ja) 造形装置および造形物の製造方法
KR102006451B1 (ko) 광 유도 현상을 이용한 3차원 구조물의 제조 장치 및 방법
JP2008162189A (ja) 光造形装置
WO2018096963A1 (ja) 情報処理装置、造形装置、情報処理方法、およびプログラム
JP7183763B2 (ja) 三次元物体の造形装置および造形方法
JP2018140643A (ja) ３次元造形装置及び造形物の製造方法
JP2022102653A (ja) 造形物の製造方法、造形物の製造装置、光回折ユニット及び光演算装置
TW201700266A (zh) 三維列印裝置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14871486

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2014871486

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15102607

Country of ref document: US

Ref document number: 2014871486

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2014871486

Country of ref document: EP