JP2012240216A - ３次元造形装置、造形物及び造形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】規制体から材料をきれいに引き剥がすことができる３次元造形装置等を提供すること。
【解決手段】本技術に係る３次元造形装置は、ステージと、規制体と、供給ノズルと、移動機構と、照射ユニットとを具備する。規制体は、第１の方向に沿う直線状の領域を含む表面を有し、表面のうち直線状の領域がステージに最も近くなるように、ステージに対面して配置されている。供給ノズルは、エネルギー線のエネルギーで硬化する材料を、ステージ側と直線状の領域との間の領域であるスリット領域に供給する。移動機構は、少なくとも１層分の材料の硬化層を形成するために、第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、規制体及びステージを相対的に移動させることが可能である。照射ユニットは、ステージと規制体とが相対的に静止した状態で、供給ノズルによりスリット領域に供給された材料に、エネルギー線を照射する。
【選択図】図１

Description

本技術は、光等のエネルギー線により硬化する材料によって、３次元の物体を形成する３次元造形装置、この３次元造形装置により形成された造形物及びその製造方法に関する。

従来から、３次元の造形物を形成する造形装置は、ラピッドプロトタイピングと呼ばれる装置として知られており、業務用として広く使われている。一般的には、３次元造形装置は、造形される対象物の所定の厚さごとの形状データ、つまり各層ごとの形状データに基づき、１層ずつ造形物を形成していく。

３次元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。

光造形方式の中には、例えば自由液面法及び規制液面法がある。自由液面法では、光硬化性樹脂の液面が空中に露出しており、レーザ光が空気と液面の界面にフォーカスされることで描画される。自由液面法では、樹脂の積層精度（１層ごとの厚さの精度や１層ごとの樹脂の表面状態の精度）が液面の表面精度によって変わるという問題がある。

そこで、規制液面法では、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に記載された光造形装置は、規制液面法を採用している。この光造形装置は、ガラスの撓みを防止して、ガラスを平面に保つための位置規制機構を備えている（例えば、特許文献１の明細書段落[００７７]等、図７〜１０）。

特開２００９−１３７０４８号公報

ガラスまたはフィルムを用いた規制液面法では、各層の造形終了後に、硬化された樹脂をガラスから引き剥がす必要がある。しかし、各層の造形面積が大きくなるほど、引き剥がしに必要な力が大きくなり、場合によっては造形物が崩れたり、造形物が台座（造形物が積層されていくステージ）から剥がれたりすることがある。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、規制体から材料をきれいに引き剥がすことができる３次元造形装置を提供することにあり、また、その３次元造形装置により形成された造形物及びそ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、本技術に係る３次元造形装置は、ステージと、規制体と、供給ノズルと、移動機構と、照射ユニットとを具備する。
前記規制体は、第１の方向に沿う直線状の領域を含む表面を有し、前記表面のうち前記直線状の領域が前記ステージに最も近くなるように、前記ステージに対面して配置されている。
前記供給ノズルは、エネルギー線のエネルギーで硬化する材料を、前記ステージ側と前記直線状の領域との間の領域であるスリット領域に供給する。
前記移動機構は、少なくとも１層分の前記材料の硬化層を形成するために、前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記規制体及び前記ステージを相対的に移動させることが可能である。
前記照射ユニットは、前記ステージと前記規制体とが相対的に静止した状態で、前記供給ノズルにより前記スリット領域に供給された前記材料に、前記エネルギー線を照射する。

規制体の直線状の領域がステージに最も近くなるように規制体が配置されるので、そのスリット領域またはその近傍の領域で材料にエネルギー線が照射されて材料が硬化する。規制体の直線状の領域がステージに最も近くなるように規制体が配置されるので、規制体及びステージが相対的に第２の方向へ移動することで、規制体の直線状の領域は硬化層の積層方向に沿ってステージから相対的に離れていくように移動する。これにより、規制体から材料の硬化層をきれいに剥がすことができる。

前記規制体の前記表面が曲面であってもよい。

前記規制体は、前記曲面としてシリンドリカル面を含むシリンドリカル形状の一部の形状を有してもよい。規制体が、シリンドリカル体の一部の形状を有するので、３次元造形装置の小型化を実現することができる。

前記規制体は、前記エネルギー線を透過させる材料により形成されてもよい。これにより、照射ユニットは、規制体を介してエネルギー線を材料に照射することができるので、照射ユニットの配置の自由度が向上する。

前記移動機構は、前記第２の方向として、鉛直成分を含む方向に沿って、前記規制体と前記ステージとを相対的に移動させてもよい。

前記移動機構は、前記第１の方向に沿う方向で、前記エネルギー線を、前記規制体及び前記ステージに相対的にスキャンさせるスキャン機構を有してもよい。

本技術に係る造形物の製造方法は、ステージと、第１の方向に沿う直線状の領域を含む表面を有し、前記表面のうち前記直線状の領域が前記ステージに最も近くなるように、前記ステージに対面して配置された規制体とを具備する３次元造形装置を用いて、形成される。
エネルギー線のエネルギーで硬化する材料が、前記ステージ側と前記直線状の領域との間の領域であるスリット領域に供給される。
前記ステージと前記規制体とが相対的に静止した状態で、前記供給ノズルにより前記スリット領域に供給された前記材料に、前記エネルギー線が照射される。
少なくとも１層分の前記材料の硬化層を形成するために、前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記規制体及び前記ステージを相対的に移動させられる。

本技術に係る造形物は、上記の製造方法によって形成される。

以上、本技術によれば、規制体から光硬化性材料をきれいに引き剥がすことができる。

図１は、本技術の第１の実施形態に係る３次元造形装置を示す側面図である。 図２は、３次元造形装置をＺ軸方向で見た側面図である。 図３は、３次元造形装置を示す模式的な側面図及びその制御システムの構成を示すブロック図である。 図４は、規制体を拡大して示す図である。 図５Ａ〜Ｃは、３次元造形装置の動作を順に示す図である。 図６Ａ〜Ｄは、その動作時における規制体及びステージの間の領域を拡大して示す図である。 図７は、本技術の第２の実施形態に係る規制体を示す拡大図である。

以下、図面を参照しながら、本技術の実施形態を説明する。

[第１の実施形態]

（３次元造形装置の構成）
図１は、本技術の第１の実施形態に係る３次元造形装置を示す側面図である。図２は、この３次元造形装置をＺ軸方向で見た側面図である。図３は、３次元造形装置を示す模式的な側面図及びその制御システムの構成を示すブロック図である。図中、Ｘ、Ｙ及びＺ軸は、互いに直交する３軸である。

３次元造形装置１００は、ベース１１と、ベース１１に鉛直方向に立設されたＹ軸移動機構１３と、Ｙ軸移動機構１３に接続されたＺ軸移動機構１５と、Ｚ軸移動機構１５に接続されたステージ１４とを備える。また、３次元造形装置１００は、エネルギー線として例えば紫外線等のレーザ光をステージ１４に向けて照射する照射ユニット１７を備える。また、３次元造形装置１００は、ステージ１４に対面して配置された規制体１０と、レーザ光により硬化する光硬化性樹脂等の材料を、ステージ１４と規制体１０との間に供給する供給ノズル１６とを備える。

Ｙ軸移動機構１３は、Ｙ軸移動モータ１３１（図３参照）と、ベース１１に立設された支持柱１３４と、支持柱１３４にＹ軸方向（第２の方向）に沿って敷設されたガイドレール１３２と、ガイドレール１３２に接続され、Ｙ軸移動モータ１３１によりガイドレール１３２に沿って移動可能な移動ベース１３３とを有する。

Ｚ軸移動機構１５は、Ｚ軸移動モータ１５１（図３参照）を有し、ステージ１４をＺ軸方向に移動させることが可能に構成されている。ステージ１４は、図２に示すように例えば円形状に形成されているが、四角でも、その他の形状でも構わない。Ｙ軸移動機構１３及びＺ軸移動機構１５によって、ステージ１４はＹ及びＺ軸方向に沿って移動可能とされる。Ｚ軸移動機構１５により、ステージ１４の表面１４ａと、規制体１０の表面１０ａのうち最もステージ１４に近い領域（後述する直線状の領域Ａ１）との距離が制御される。Ｙ軸移動機構１３及びＺ軸移動機構１５は、移動機構として機能する。

規制体１０は、供給ノズル１６からステージ１４の表面１４ａに供給された材料のＺ軸方向に沿う厚さを規制する。図４は、規制体１０を拡大して示す図である。規制体１０は、シリンドリカル形状の一部の形状を有する（シリンドリカルレンズ形状）。すなわち、ステージ１４側に対面する、規制体１０の表面１０ａは曲面であり、その曲面がシリンドリカル面として形成されている。

図２に示すように、規制体１０は一方向（Ｘ軸方向）に沿って長く形成されている。規制体１０は、取り付け具２１によって支持柱１９に取り付けられている。取り付け具２１には、Ｘ軸方向（第１の方向）に沿ってスリット２１ａが形成されており、このスリット２１ａを介して照射ユニット１７からのレーザ光が規制体１０に入射される。

規制体１０は、ガラス、アクリル、その他の透明材料により形成されている。規制体１０は、エネルギー線を所定の透過率で透過させる材料であれば何でもよい。規制体１０の表面１０ａには、材料の接触角を高める、すなわち疏水性の膜（例えばフッ素等）がコーティングされていてもよい。

図４に示すように、ステージ１４は、ステージ１４側と規制体１０の表面１０ａとの間に、スリット領域Ｓを形成するように、Ｚ軸移動機構１５により配置可能となっている。ステージ１４の表面１４ａと、規制体１０の表面１０ａのうち最もステージ１４に近い部分である、Ｘ軸方向に沿った直線状の領域Ａ１とが対面することにより、スリット領域Ｓが形成される。この直線状の領域Ａ１は、規制体１０の表面１０ａの一部である。

この直線状の領域Ａ１の、Ｙ軸方向の幅は０．１〜１mmである。また、後述する照射ユニット１７から照射されるレーザ光のスポット径は、１〜１００μmである。しかし、直線状の領域Ａ１の幅及びスポット径は、規制体１０の大きさ、造形物の大きさ、造形精度などによって適宜変更可能であり、それらの範囲以外の値も取り得る。

供給ノズル１６は、Ｘ軸に沿って長い形状を有している。供給ノズル１６は、規制体１０より上部に配置され、例えば図示しない部材により支持部材を介して支持柱１９に取り付けられている。供給ノズル１６として、その長手方向に沿って、光硬化性材料Ｒ（図４参照）を吐出するための図示を省略した複数の穴を有するタイプのノズルが用いられる。あるいは、供給ノズル１６として、その長手方向に沿って設けられたスリットを有するスリットコートタイプのノズルが用いられてもよい。

なお、供給ノズル１６には、例えばこの供給ノズル１６に光硬化性材料Ｒを導入するための図示しないポンプ、配管、開閉バルブ等が接続されている。

図１に示すように、照射ユニット１７は、レーザ光源１７１と、レーザ光源１７１から出射されたレーザ光のビームスポットを絞る対物レンズ１７２とを備える。これらレーザ光源１７１及び対物レンズ１７２は、図示しないホルダにより一体的に保持されている。対物レンズ１７２は、規制体１０を介してスリット領域Ｓ、または、スリット領域Ｓを含むその近傍の領域にある光硬化性材料に焦点を合わせる。すなわち、対物レンズ１７２はレーザ光の焦点が少なくともスリット領域Ｓにある光硬化性材料Ｒに合致するような光軸上の位置に配置される。

照射ユニット１７により発生するレーザ光が紫外線である場合、光硬化性材料Ｒとして、紫外線硬化樹脂が用いられる。

また、上記移動機構は、照射ユニット１７を一体的にＸ軸方向に沿って移動させる、Ｘ軸移動モータ１８１（図３参照）を搭載したＸ軸移動機構（スキャン機構）１８を有する。Ｘ軸移動機構１８により、照射ユニット１７は、レーザ光源１８から出射されたレーザ光をＸ軸方向に沿ってスキャンすることができる。
なお、Ｘ軸移動機構として、ポリゴンスキャナあるいはガルバノスキャナを用いてもよい。

上記取り付け具２１のスリット２１ａはＸ軸方向に沿って長く形成されている。したがって、Ｘ軸移動機構１８は、レーザ光をスキャンしている時、そのスリット２１ａを介して規制体１０にレーザ光を入射させることができる。

Ｚ軸移動機構１５、Ｙ軸移動機構１３及びＸ軸移動機構１８は、例えばボールネジ駆動機構、ラックアンドピニオン駆動機構、またはベルト駆動機構などにより実現することができる。

ベース１１上であって、ステージ１４の下方には廃液タンク５が設けられている。廃液タンク５には、供給ノズル１６から吐出され、ステージ１４を伝って流れ落ちる余剰の光硬化性材料等が溜められるようになっている。

なお、支持柱１３４及び支持柱１９はそれぞれ２つずつ設けられたが（図２参照）、これらは、ベース１１のＸ軸方向においてほぼ中央位置に１つずつ設けられていてもよい。

図３に示すように、３次元造形装置１００は、Ｚ軸移動モータ１５１の駆動を制御するＺ軸移動モータコントローラ２８、Ｙ軸移動モータ１３１の駆動を制御するＹ軸移動モータコントローラ２７、Ｘ軸移動モータ１８１の駆動を制御するＸ軸移動モータコントローラ２５を備える。また、３次元造形装置１００は、レーザ光源１７１から出射されるレーザ光のパワーを制御するレーザパワーコントローラ２６を備える。これらの各コントローラ２５〜２８の動作は、ホストコンピュータ５０により統括的に制御される。図示されていないが、３次元造形装置１００は、供給ノズル１６に接続されたポンプや開閉バルブを駆動するためのコントローラも備えている。

上記ホストコンピュータ５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えている。ＣＰＵの代わりに、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）またはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のＰＬＤ（Programmable Logic Device）が用いられてもよい。各コントローラ２５〜２８は、これらのようなハードウェアを備えるか、またはソフトウェアによりそれぞれ構成される。

典型的には、ホストコンピュータ５０及び各コントローラ２５〜２８は互いに有線により接続されるが、これらコントローラのうち少なくとも１つは無線により３次元造形装置１００内の制御システムに接続されてもよい。

（３次元造形装置の動作）
次に、以上のように構成された３次元造形装置１００の動作を説明する。図５Ａ〜Ｃは、その動作を順に示す図である。図６Ａ〜Ｄは、その動作時における規制体１０及びステージ１４の間の領域を拡大して示す図である。

図５（Ａ）は、３次元造形装置１００の静止状態を示し、移動ベース１３３が初期位置にある状態を示している。実際に造形を実行する前に、光硬化性材料Ｒである硬化層の１層分の厚さがホストコンピュータ５０を介して設定される。そして、例えばＺ軸移動モータコントローラ２８の制御に応じたＺ軸移動機構１５の駆動により、ステージ１４が、規制体１０の最もステージ１４に近い部分である直線状の領域Ａ１に接触した時（図５Ａ参照）のステージ１４の高さ位置が、Ｚ軸方向での原点として設定される。

なお、この原点の設定時における、ステージ１４のＹ軸方向での位置は、適宜設定可能である。

原点が設定されると、予め設定された、光硬化性材料Ｒの１層の厚さ分、ステージ１４が規制体１０から離れる。

ステージ１４が規制体１０から離れた後、ステージ１４はＹ軸移動機構１３により図５Ｂに示すような所定の位置である造形開始位置に移動する。この造形開始位置とは、ステージ１４と規制体１０の直線状の領域Ａ１との間のスリット領域Ｓが形成することができるようなステージ１４のＹ軸に沿った方向での位置である。この造形開始位置は、スリット領域Ｓが形成できるようなステージ１４の位置であれば、形成される造形物のＹ軸方向での大きさにより適宜設定が変更され得る。

ステージ１４が造形開始位置に位置すると、供給ノズル１６から光硬化性材料Ｒが吐出され、規制体１０とステージ１４との間に、自重により流れ落ちる。これにより、少なくともスリット領域Ｓに光硬化性材料Ｒが満たされる。光硬化性材料Ｒは表面張力によって、規制体１０とステージ１４との間に保持される。すなわち、規制体１０は、直線状の領域Ａ１によって、Ｘ軸方向に沿う１次元的な領域で光硬化性材料Ｒの液面を規制する。この時のスリット領域Ｓ及びその周辺の状態を図４に拡大して示す。このような状態から、レーザ光の光硬化性材料Ｒへの照射、つまり露光が開始される。

照射ユニット１７がレーザ光を照射する。レーザ光源１７１から発生したレーザ光が対物レンズ１７２及び規制体１０を通り、スリット領域Ｓの光硬化性材料Ｒに入射する。照射ユニット１７は、Ｘ軸移動モータコントローラ２５の制御によりＸ軸に沿った方向で移動しながら、造形対象物の１層分の中のＸ軸方向の１列分のデータに基づき、レーザパワーコントローラ２６の制御に応じて、光硬化性材料Ｒに対して選択的に露光していく（図６Ａ参照）。

具体的には、レーザパワーコントローラ２６は、造形物の上記１列分のデータに応じてレーザパワーの変調信号を生成し、これをレーザ光源１７１に送ることで、１層分中のＸ軸方向の１列分の光硬化性材料Ｒが選択的に露光され、硬化される。少なくともスリット領域Ｓにある光硬化性材料Ｒが露光される。レーザ光の照射による露光中は、ステージ１４は停止している。

造形物の１層分の厚さは、1〜100μmであるが、この範囲に限られず適宜設定可能である。

以上のようにして、図６Ａに示すように、１列分の硬化層Ｒ０が形成される。

光硬化性材料ＲのＸ軸方向に沿った１列分の露光が終了すると、レーザ光の照射動作が停止し、Ｙ軸移動機構１３による移動ベース１３３の移動によって、ステージ１４がＹ軸に沿った方向で後方側（図５（Ｂ）における上側）へ所定のピッチ移動する。この時、図６Ｂ及びＣに示すように、ステージ１４とともに硬化物Ｒ０が移動することにより、規制体１０及びその硬化物Ｒ０の間にせん断力が発生し、規制体１０と硬化物Ｒ０とが剥離される。上記のように規制体１０の表面に疎水性の膜が形成されていることにより、この剥離はさらに容易に行われる。

そして、１層目内における次の１列分（最初の１列に隣接する１列）の選択的な露光が上記と同様に行われる（図６Ｄ参照）。これにより、その列の硬化物Ｒ１が形成される。

３次元造形装置１００は、以上のようなレーザ光のＸ軸方向に沿ったスキャン照射、及び、ステージ１４のＹ軸方向に沿ったステップ送りを繰り返すことにより、図５Ｃに示すように、１層分の光硬化性材料Ｒの選択的な硬化層、つまり１層分の硬化層Ｒ’を形成する。このように、いわゆるラスタースキャンの要領で１層分の露光処理が行われる。

ステージ１４のこのようなＹ軸に沿った方向における間欠的な移動のピッチは、レーザビームのスポット径にもより、つまり、造形物を形成するときの分解能にもよるが、この移動のピッチは適宜設定可能である。

１層分の光硬化性材料Ｒへの露光が終了すると、ステージ１４が、Ｚ軸方向へ規制体１０からさらに離れるように移動する。そして、これまで説明した動作を繰り返すことにより、硬化層Ｒ’が積層されていき、任意の形状の造形物が形成されていく。

以上のように、規制体１０の直線状の領域Ａ１がステージ１４に最も近くなるように規制体１０の表面１０ａがシリンドリカル面に形成されているので、ステージ１４がＹ軸方向に沿って移動することで、規制体１０の直線状の領域Ａ１はＺ軸方向に沿ってステージ１４から相対的に離れていくように移動する。これにより、上述のようにせん断力が発生し、規制体１０から材料の硬化物（図６Ｂ、Ｄに示したＲ０やＲ１など）をきれいに剥がすことができる。

従来の規制液面法では、フィルムやガラス面の歪みにより造形物の平面度が悪化していたことも問題の１つであった。これに対し本実施形態では、規制体１０の表面の形状はシリンドリカル面であり、直線状の領域Ａ１で光硬化性材料の液面が規制される。したがって、光硬化性材料Ｒが硬化するときの収縮力が規制体１０に加えられても、規制体１０に変形や歪みが発生しにくく、また、露光前における光硬化性材料Ｒの粘性による規制体１０の変形も防止できる。これにより、硬化層の平面度を高め、また、その厚さを高精度に制御することができる。

本実施形態では、直線状の領域Ａ１で光硬化性材料の液面が規制されるので、粘度の高い樹脂材料を用いても、正確な層厚で造形物を形成することができ、用いる材料の選択の幅が広がる。

従来の規制液面法では、フィルムやガラス面から造形物を引き剥がす工程に時間を要していた。しかし、本実施形態では、露光処理時においてステージ１４のＹ軸に沿った方向でのステップ送りごとに規制体１０から造形物が引き剥がされていく。つまり１層分の露光処理と引き剥がし処理の時間帯が重複しているので、造形物の形成にかかる時間を短縮することができる。

本実施形態では、規制体１０の直線状の領域Ａ１において、規制体１０の、ステージ１４側からの引き剥がしが、微小量ずつ断続的に（Ｙ軸方向に沿ったステップ送りごとに）起こる。したがって、引き剥がし力が弱く、硬化物に損傷が加えられることを防止できる。つまり、硬化物が規制体１０から剥がれやすい。また、そのように引き剥がし力が弱いので、硬化物がステージ１４から剥がれてしまうようなことも起こらない。

本実施形態に係る規制体１０が、シリンドリカル体の一部の形状を有するので、例えば規制体１０が円筒体である場合に比べ、規制体１０のサイズを小さくすることができ、３次元造形装置１００の小型化を実現することができる。

本実施形態に係る規制体１０は、レーザ光を透過させることができるので、照射ユニット１７は規制体１０を介してレーザ光を光硬化性材料Ｒに照射することができる。例えばステージがレーザ光を透過させる材料で構成され、ステージを介してレーザ光を照射する照射ユニットが設けられる場合には、Ｚ軸移動機構側に照射ユニットを配置する必要がある。このような形態に比べ、本実施形態に係る照射ユニット１７の配置の自由度が向上する。

[第２の実施形態]

図７は、本技術の第２の実施形態に係る規制体の一部及びその周辺を示す拡大図である。これ以降の説明では、上記実施形態に係る３次元造形装置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。

この規制体１１０は、上記の規制体１０の表面１０ａより狭い、ステージ１４に対面する表面１１０ａを有する。その表面１１０ａには、規制体１１０の直線状の領域Ａ１が含まれ、規制体１０とステージ１４との間にスリット領域Ｓが形成されている。

規制体１１０の表面１１０ａは実質的に平面に形成されている。規制体１１０の表面１１０ａのＹ軸方向に沿った幅は、その表面１１０ａにおける露光用のレーザビームの直径より大きく形成されていればよい。例えばその表面１１０ａの幅は、直線状の領域Ａ１のＹ軸方向に沿った幅の２〜５倍程度に形成される。

このような規制体１０を備えた３次元造形装置１００によっても、上記第１の実施形態に係る３次元造形装置１００と同様の作用効果を得ることができる。

なお、硬化物Ｒ０の周りの非硬化物である材料Ｒの量が、上記第１の実施形態における非硬化物の材料Ｒの量より少ない。この場合、供給ノズル１６からの材料Ｒの供給周期を上記第１の実施形態における供給周期より短くすればよい。

[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が実現される。

上記した３次元造形装置は、ステージ１４上に形成される造形物に洗浄材料を供給する洗浄ノズルをさらに具備してもよい。これにより造形物に向けて洗浄ノズルから造形物に向けて洗浄材料が吐出され、造形物、すなわち、硬化層の表面をきれいにすることができる。これにより、造形精度が高められる。洗浄ノズルは、洗浄液を噴射する噴射式のノズルでもよいし、上部から硬化層に向けて洗浄液を垂れ流す方式のノズルでもよい。

上記供給ノズル１６は複数設けられていてもよい。その場合、それら複数の供給ノズル１６は、異なる材料、または異なる色の材料をそれぞれ吐出してもよい。

上記実施形態では、造形時にＺ軸方向において、規制体１０（あるいは１１０）が静止し、ステージ１４が移動した。このような方式に限られず、Ｚ軸方向において、規制体が移動し、ステージ１４が静止していてもよいし、あるいは、それら両方が移動してもよい。

上記実施形態では、造形物の１層分の硬化層を形成するために、ステージ１４が鉛直方向に移動した。しかし、造形物の１層分の硬化層を形成するために、規制体及びステージが水平方向に相対的に移動してもよいし、鉛直方向の成分を含み、鉛直方向とは異なる方向、すなわち斜め方向に相対的に移動してもよい。

上記実施形態では、造形物の１層分の硬化層を形成するために、規制体１０（あるいは１１０）及びステージ１４が相対的に移動する方向（第２の方向）として、規制体の直線状の領域Ａ１が延びる方向（第１の方向）に直交する方向であった。しかし、第２の方向は、第１の方向とは異なっていればよく、第１の方向に対して斜め方向でもよい。

上記実施形態では、Ｘ軸方向におして、規制体１０（あるいは１１０）及びステージ１４は静止し、照射ユニット１７がＸ軸方向に沿って移動したが、照射ユニットが静止し、規制体及びステージが一体的にＸ軸移動してもよい。

造形物の材料は、光硬化性材料に限られず、熱エネルギー、電子線、または超音波により硬化する材料が用いられてもよい。また、材料に応じて照射ユニット１７から照射されるエネルギー線も適宜変更可能である。エネルギー線としては、紫外線のほか、赤外線、可視光、電子線、熱線または超音波等が挙げられる。熱線は赤外線でもよく、その場合赤外線レーザによるスポット加熱により硬化処理が行われる。熱線や超音波等は、比較的造形精度が低い造形物を形成する場合に用いられればよい。

規制体は、エネルギー線を所定の透過率で透過する材料に限られず、どのような材料であってもよい。規制体がエネルギー線を透過しない材料である場合は、例えば、ステージがエネルギー線を透過させる材料を有し、ステージに対して規制体が配置される側とは反対側からエネルギー線が照射されてもよい。

上記実施形態に係る３次元造形装置は、２層以上硬化層を積層して造形物を形成した。しかし、３次元造形装置は、少なくとも１層分の硬化層を形成することにより、薄型の造形物を形成してもよい。薄型の造形物は、例えばフィルム、フィルタ等として利用される。
形成された造形物にメッキ等の適切なコーティング処理を行うことにより、この造形物を、設計対象物の模型としてではなく、実際の構造物として利用することができる。これは、薄型の造形物にのみ適用される技術ではなく、上記実施形態の２層以上の硬化層を有する造形物にも適用される。

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、
第１の方向に沿う直線状の領域を含む表面を有し、前記表面のうち前記直線状の領域が前記ステージに最も近くなるように、前記ステージに対面して配置された規制体と、
エネルギー線のエネルギーで硬化する材料を、前記ステージ側と前記直線状の領域との間の領域であるスリット領域に供給する供給ノズルと、
少なくとも１層分の前記材料の硬化層を形成するために、前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記規制体及び前記ステージを相対的に移動させる移動機構と、
前記ステージと前記規制体とが相対的に静止した状態で、前記供給ノズルにより前記スリット領域に供給された前記材料に、前記エネルギー線を照射する照射ユニットと
を具備する３次元造形装置。
（２）（１）に記載の３次元造形装置であって、
前記規制体の前記表面が曲面である
３次元造形装置。
（３）（２）に記載の３次元造形装置であって、
前記規制体は、前記曲面としてシリンドリカル面を含むシリンドリカル形状の一部の形状を有する
３次元造形装置。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の３次元造形装置であって、
前記規制体は、前記エネルギー線を透過させる材料により形成されている
３次元造形装置。
（５）（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の３次元造形装置であって、
前記移動機構は、前記第２の方向として、鉛直成分を含む方向に沿って、前記規制体と前記ステージとを相対的に移動させる
３次元造形装置。
（６）（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の３次元造形装置であって、
前記移動機構は、前記第１の方向に沿う方向で、前記エネルギー線を、前記規制体及び前記ステージに相対的にスキャンさせるスキャン機構を有する
３次元造形装置。
（７）（１）及び（４）から（６）のうちいずれか１つに記載の３次元造形装置であって、
前記規制体の前記表面が平面である
３次元造形装置。
（８）ステージと、
第１の方向に沿う直線状の領域を含む表面を有し、前記表面のうち前記直線状の領域が前記ステージに最も近くなるように、前記ステージに対面して配置された規制体とを具備する３次元造形装置を用いて、
エネルギー線のエネルギーで硬化する材料を、前記ステージ側と前記直線状の領域との間の領域であるスリット領域に供給し、
前記ステージと前記規制体とが相対的に静止した状態で、前記スリット領域に供給された前記材料に、前記エネルギー線を照射し、
少なくとも１層分の前記材料の硬化層を形成するために、前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記規制体及び前記ステージを相対的に移動させる
ことにより形成された造形物。
（９）ステージと、
第１の方向に沿う直線状の領域を含む表面を有し、前記表面のうち前記直線状の領域が前記ステージに最も近くなるように、前記ステージに対面して配置された規制体とを具備する３次元造形装置を用いて、
エネルギー線のエネルギーで硬化する材料を、前記ステージ側と前記直線状の領域との間の領域であるスリット領域に供給し、
前記ステージと前記規制体とが相対的に静止した状態で、前記供給ノズルにより前記スリット領域に供給された前記材料に、前記エネルギー線を照射し、
少なくとも１層分の前記材料の硬化層を形成するために、前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記規制体及び前記ステージを相対的に移動させる
造形物の製造方法。

Ｒ’…硬化層
Ａ１…直線状の領域
１０、１１０…規制体
１０ａ、１１０ａ…規制体の表面
１３…Ｙ軸移動機構
１５…Ｚ軸移動機構
１６…供給ノズル
１７…照射ユニット
１８…Ｘ軸移動機構
１８…レーザ光源
５０…ホストコンピュータ
１００…次元造形装置

Claims (9)

1. ステージと、
   第１の方向に沿う直線状の領域を含む表面を有し、前記表面のうち前記直線状の領域が前記ステージに最も近くなるように、前記ステージに対面して配置された規制体と、
   エネルギー線のエネルギーで硬化する材料を、前記ステージ側と前記直線状の領域との間の領域であるスリット領域に供給する供給ノズルと、
   少なくとも１層分の前記材料の硬化層を形成するために、前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記規制体及び前記ステージを相対的に移動させる移動機構と、
   前記ステージと前記規制体とが相対的に静止した状態で、前記供給ノズルにより前記スリット領域に供給された前記材料に、前記エネルギー線を照射する照射ユニットと
   を具備する造形装置。
2. 請求項１に記載の３次元造形装置であって、
   前記規制体の前記表面が曲面である
   ３次元造形装置。
3. 請求項２に記載の３次元造形装置であって、
   前記規制体は、前記曲面としてシリンドリカル面を含むシリンドリカル形状の一部の形状を有する
   ３次元造形装置。
4. 請求項１に記載の３次元造形装置であって、
   前記規制体は、前記エネルギー線を透過させる材料により形成されている
   ３次元造形装置。
5. 請求項１に記載の３次元造形装置であって、
   前記移動機構は、前記第２の方向として、鉛直成分を含む方向に沿って、前記規制体と前記ステージとを相対的に移動させる
   ３次元造形装置。
6. 請求項１に記載の３次元造形装置であって、
   前記移動機構は、前記第１の方向に沿う方向で、前記エネルギー線を、前記規制体及び前記ステージに相対的にスキャンさせるスキャン機構を有する
   ３次元造形装置。
7. 請求項１に記載の３次元造形装置であって、
   前記規制体の前記表面が平面である
   ３次元造形装置。
8. ステージと、
   第１の方向に沿う直線状の領域を含む表面を有し、前記表面のうち前記直線状の領域が前記ステージに最も近くなるように、前記ステージに対面して配置された規制体とを具備する３次元造形装置を用いて、
   エネルギー線のエネルギーで硬化する材料を、前記ステージ側と前記直線状の領域との間の領域であるスリット領域に供給し、
   前記ステージと前記規制体とが相対的に静止した状態で、前記スリット領域に供給された前記材料に、前記エネルギー線を照射し、
   少なくとも１層分の前記材料の硬化層を形成するために、前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記規制体及び前記ステージを相対的に移動させる
   ことにより形成された造形物。
9. ステージと、
   第１の方向に沿う直線状の領域を含む表面を有し、前記表面のうち前記直線状の領域が前記ステージに最も近くなるように、前記ステージに対面して配置された規制体とを具備する３次元造形装置を用いて、
   エネルギー線のエネルギーで硬化する材料を、前記ステージ側と前記直線状の領域との間の領域であるスリット領域に供給し、
   前記ステージと前記規制体とが相対的に静止した状態で、前記供給ノズルにより前記スリット領域に供給された前記材料に、前記エネルギー線を照射し、
   少なくとも１層分の前記材料の硬化層を形成するために、前記第１の方向とは異なる第２の方向に沿って、前記規制体及び前記ステージを相対的に移動させる
   造形物の製造方法。

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