三维成形装置、三维物体制造方法和三维成形程序制造方法及图纸

[问题]即使在透光部分挠曲等时也能获得良好的成形精度。[解决方案]三维成形装置100包括：容器100，具有透光部分212并且储存液体光固化树脂RA；光调制元件253，具有多个像素并且针对每个像素调制来自光源的光；光学系统255，通过透光部分将来自光调制元件的调制光照射到光固化树脂上；控制器300，基于三维形状数据中的多个截面上的每个二维形状数据来控制光调制元件；和移动构件202，在与透光部分分离的方向上移动光固化树脂中由调制光固化的固化部分。控制器针对每个像素控制到光固化树脂上的调制光的照射定时，以便形成与所述多个截面中的同一截面上的二维形状数据相对应的固化部分。

Three Dimensional Forming Device, Three Dimensional Object Manufacturing Method and Three Dimensional Forming Procedure

[Problem] Good forming accuracy can be obtained even when the translucent part is deflected. [Solution] The three-dimensional forming apparatus 100 includes: a container 100 with a translucent portion 212 and a liquid light-curing resin RA; a light modulating element 253, which has multiple pixels and modulates light from the light source for each pixel; an optical system 255, which illuminates modulated light from the light modulating element onto the light-curing resin through the translucent portion; and a controller 300, which is based on three-dimensional shape data. Each two-dimensional shape data on a plurality of cross sections controls the light modulation element; and the moving member 202 moves the cured portion of the light-cured resin cured by the modulation light in a direction separate from the light transmission portion. The controller controls the irradiation timing of the modulated light on the light-cured resin for each pixel in order to form a curing portion corresponding to the two-dimensional shape data on the same cross-section in the plurality of cross-sections.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维成形装置、三维物体制造方法和三维成形程序
本专利技术涉及用于固化光固化树脂和用于成形三维物体的技术。
技术介绍
三维成形从表示三维物体的形状的三维形状数据生成高度方向上的每个位置的二维形状数据(图像数据)，顺序地形成和层叠具有与每个截面形状数据对应的形状的成形层，以及获得三维物体(成形物体)。作为这种类型的一种三维成形方法，专利文献1公开了使用光固化树脂的方法。更具体地，储存液体光固化树脂的容器的底表面由透光板形成，并且光固化树脂通过透过透光板从透光板的底侧照射的光而被固化。此时，通过具有多个二维地排列的像素的光调制元件共同投影(照射)根据截面形状数据调制的光，单个成形层被整体且同时固化。然后，通过重复向上移动固化的成形层以形成下一成形层的步骤，可以成形三维物体。该方法可以使成形所需的时间比如下方法所需的时间短：所述方法通过针对每个成形层扫描每个激光束(点)来顺序地固化光固化树脂。现有技术文件专利文献专利文献1：日本专利特开No.2015-016610
技术实现思路
本专利技术要解决的问题然而，专利文献1中公开的三维成形方法使得透光板由于环境波动、存储在容器中的光固化树脂的重量、透光板的自重等而挠曲。由于成形层沿着容器中的透光板在预定高度位置处被固化，因此透光板的挠曲使要形成为平坦表面的成形层变形并且不妨碍良好的成形精度。本专利技术提供了三维成形装置等，其即使在透光板(透光部分或透光器)等中发生挠曲时也能获得良好的成形精度。解决问题的方法根据本专利技术的一个方面，提供了一种三维成形装置，包括：容器，具有透光部分并且被配置为储存液体光固化树脂；光调制元件，具有多个像素并且被配置为针对每个像素调制来自光源的光；光学系统，被配置为通过透光部分将来自光调制元件的调制光照射到光固化树脂上；控制器，被配置为基于三维形状数据中的多个截面上的每个二维形状数据来控制光调制元件；和移动构件，被配置为在与透光部分分离的方向上移动光固化树脂中由调制光固化的固化部分，其中，控制器针对每个像素控制到光固化树脂上的调制光的照射定时，以便形成与所述多个截面中的同一截面上的二维形状数据相对应的固化部分。根据本专利技术的另一方面，提供了一种三维物体制造方法，被配置为制造三维物体，所述三维物体制造方法包括以下步骤：将液体光固化树脂储存在具有透光部分的容器中；通过基于三维形状数据中的多个截面上的每个二维形状数据控制光调制元件，从光调制元件通过透光部分照射调制光，所述光调制元件具有多个像素并且被配置为针对每个像素调制来自光源的光；使光固化树脂中的被调制光固化的固化部分在与透光部分分离的方向上移动；以及针对每个像素控制到光固化树脂上的调制光的照射定时，以便形成与在所述多个截面中的同一截面上的二维形状数据对应的固化部分。作为用于使三维成形装置中的计算机根据三维物体制造方法执行三维成形处理的计算机程序的三维成形程序也构成本专利技术的另一方面。专利技术效果本专利技术针对每个像素控制用于光固化树脂的、来自光调制元件中的多个像素的调制光的照射定时，并且即使当透光部分挠曲等时也可以获得良好的成形精度。附图说明图1是示出了根据本专利技术第一实施例的三维成形装置的配置的视图。图2是示出了根据第一实施例的三维成形装置中使用的图像形成元件的视图。图3是示出了根据第一实施例的成形处理的流程图。图4是示出了根据第一实施例的图像形成元件中的像素的ON和OFF定时的时序图以及成形层的形状的视图。图5是示出了根据本专利技术第二实施例的三维成形装置的配置的视图。图6是示出了根据第二实施例的成形处理的流程图。图7是示出了根据本专利技术第三实施例的三维成形装置的视图。图8是示出了平坦的透光部分和挠曲的透光部分的视图。图9是示出了传统三维成形装置中的图像形成元件中的像素的ON和OFF定时的时序图以及成形层的形状的视图。具体实施方式现在参考附图，将给出根据本专利技术的实施例的描述。第一实施例图1示出了根据本专利技术第一实施例的三维成形装置的配置。三维成形装置100通过后面描述的顺序层叠通过用图像光照射和固化液体光固化树脂而形成的成形层来形成三维成形物体。该实施例将说明性地描述作为紫外光(下文中称为UV光)的图像光和用作光固化树脂的紫外线固化树脂(下文中称为UV固化树脂)。然而，可以使用除UV光之外的图像光和除UV固化树脂之外的光固化树脂。三维成形装置100包括成形单元200和用于控制成形单元200的控制器300。作为外部计算机的图像处理装置400被连接到控制器300。成形单元200包括容器201、作为移动构件的保持板202、移动机构203和投影单元250。容器201包括用于存储液体UV固化树脂RA的槽，并且在上部具有开口。容器201包括容器主体211和为了关闭形成在容器主体211的底表面上的开口的具有透光性质的透光板(透光部分或透光器)212。UV固化树脂RA在接收到预定光量或更多的UV光时具有固化特性。因此，仅向待固化区域照射具有预定光量或更多的UV光可以形成具有预期形状的成形物体WB。透光板212具有透过UV光和氧的UV/氧透过特性。诸如Teflon(注册商标)AF2400之类的薄氟树脂板可用于该透光板212。透光板212透过空气中的氧并且在与UV固化树脂RA的界面处形成富氧气氛，从而防止UV固化树脂RA被UV光固化(自由基聚合反应)。换句话说，UV固化树脂RA的特征在于可通过UV光固化，并且被防止在富氧环境中固化。因此，如图8(A)所示，即使在UV光下UV固化树脂RA也未被固化的死区(死带)DZ在透光板212附近被形成为层状。然后，位于UV固化树脂RA的死区DZ正上方的层叠部分(在下文中称为成形树脂液体层)被UV光(图像光)固化，从而形成成形层(成形过程中的中间物)WA。因此，成形层WA从不粘附到透光板212。如上所述，透过透光板212的氧可以使用空气中的氧，或者可以在透光板212附近设置未示出的氧供给单元(喷嘴)以向透光板212供给氧。成形单元200或整个三维成形装置100可以被放置在高压氧气氛中。移动机构203使保持板202在垂直方向上移动通过容器201中的上开口。移动机构203包括脉冲马达、滚珠丝杆等，并且在控制器300的控制下以任意速度或任意节距(pitch)移动保持板202。下面的描述将图1中通过移动机构203使保持板202移动的方向(图中的垂直方向)设置为Z方向(厚度方向)，并将与Z方向正交的方向(图中的横向方向)设置为X方向。与Z方向和X方向正交的方向(图中的深度方向)被设置为Y方向。移动机构203在Z方向上在与透光板212分离的方向上(向上)并且在用于使保持板202更靠近透光板212的方向上(向下)移动保持板202。在成形期间，保持板202从面向死区DZ的下端位置向上移动。当在保持板202位于下端位置时图像形成光通过透光板212照射到UV固化树脂RA上时，第一成形层被形成并被粘附到保持板202。下一成形层通过以下操作在第一成形层和死区DZ之间被层叠和形成在第一成形层上：在将第一成形层从下端位置提升预定量的同时使图像光通过透光板212照射到UV固化树脂RA上。该过程可以形成成形物体WB，在成形物体WB中层叠有顺序形成的多个成形层WA。投影单元250被设置在容器201的下侧。投影单元250包括UV光源2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维成形装置，包括：容器，具有透光部分并且被配置为储存液体光固化树脂；光调制元件，具有多个像素并且被配置为针对每个像素调制来自光源的光；光学系统，被配置为通过透光部分将来自光调制元件的调制光照射到光固化树脂上；控制器，被配置为基于三维形状数据中的多个截面上的每个二维形状数据来控制光调制元件；和移动构件，被配置为在与透光部分分离的方向上移动光固化树脂中由调制光固化的固化部分，其中，控制器针对每个像素控制到光固化树脂上的调制光的照射定时，以便形成与所述多个截面中的同一截面上的二维形状数据相对应的固化部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.29 JP 2016-1912401.一种三维成形装置，包括：容器，具有透光部分并且被配置为储存液体光固化树脂；光调制元件，具有多个像素并且被配置为针对每个像素调制来自光源的光；光学系统，被配置为通过透光部分将来自光调制元件的调制光照射到光固化树脂上；控制器，被配置为基于三维形状数据中的多个截面上的每个二维形状数据来控制光调制元件；和移动构件，被配置为在与透光部分分离的方向上移动光固化树脂中由调制光固化的固化部分，其中，控制器针对每个像素控制到光固化树脂上的调制光的照射定时，以便形成与所述多个截面中的同一截面上的二维形状数据相对应的固化部分。2.根据权利要求1所述的三维成形装置，其中，控制器使所述多个像素中的至少一部分像素的照射定时与其它像素的照射定时不同。3.根据权利要求1所述的三维成形装置，其中，控制器根据关于透光部分的形状的信息来控制每个像素的照射定时。4.根据权利要求3所述的三维成形装置，其中，控制器根据关于透光部分的形状的信息的改变来改变照射定时。5.根据权利要求3所述的三维成形装置，其中，控制器通过测量透光部分的形状来获得关于透光部分的形状的信息。6.根据权利要求5所述的三维成形装置，还包括：测量光源，被配置为发射具有与光源的波长不同的波长的检测光；和光检测装置，被配置为检测从测量光源照射到透光部分上并在透光部分上反射的检测光，其中，控制器使用来自光检测装置的输出来测量透光部分的形状。7.根据权利要求1所述的三维成形装置，其中，控制器基于校准三维形状数据中的所述多个截面的二维形状数据使用通过测量固化部分的形状获得的信息来控制每个像素的照射定时，其中所述固化部分是通过控制光调制元件而形成的。8.根据权利要求1所述的三维成形装置，其中，控制器根据关于存储在容器中的光固化树脂的液体量的信息来控制每个像素的照射定时。9.根据权利要求8所述的三维成形装置，还包括：液体量检测装置，被配置为检测液体量，其中，控制器使用来自液体量检测装置的输出获取关于光固化树脂的液体量的信息。10.根据权利要求1所述的三维成形装置，其中，当透光部分中的第一区域的变形量比第二区域的变形量大时，控制器使通过第一区域的图像光的照射定时比通过第二区域的图像光的照射定时晚。11.根据权利要求1所述的三维成形装置，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：富冈雄一，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP