JP2000218705A - 光造形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、光造形において、高精度に光
造形する装置を提供することにある。 【解決手段】造形モデルの造形面に未硬化樹脂の塗布す
る前に、モデルの造形面すなわち液面と大略高さが等し
い平面部をスキージが通過し、スキージ後端部にまとわ
りついた樹脂を該平面部に付着、除去してから、モデル
の造形面をスキージが通過するように、該スキージの待
機位置からスキージの動作移動方向に所定距離離れた位
置に上面の高さが大略液面高さに等しい平面部構成部材
を配することにより達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレ−ザ光照射により
光硬化樹脂を硬化積層させ立体樹脂モデルを作成する光
造形装置に係り、特に寸法精度に優れた光造形物を提供
するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】三次元ＣＡＤデータから形状モデルを短
期に作成する技術として光造形技術が知られている。特
公平５−３３９０１号公報に示されているように、ＣＡ
Ｄの形状データを輪切りにして変換された等高線データ
にしたがって、ＵＶ硬化樹脂にＵＶレーザを照射して、
一層一層硬化積層を繰り返して造形するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光造形においては形状
データを等高線データに変換後、該等高線データに従っ
て樹脂容器の樹脂液面をレーザ光走査して光硬化樹脂を
露光硬化する。この動作を該等高線データの最下層から
はじめ順次露光硬化、積層することにより形状モデルを
造形する。

【０００４】光造形においては所定のピッチで光硬化樹
脂を硬化積層する。この所定のピッチで積層するため
に、一層硬化させる毎に、硬化した層の上に未硬化の樹
脂を一定厚さで塗布することが必要である。このため、
未硬化樹脂を一旦厚く塗布しスキージで余剰分をかき取
ることが行われる。

【０００５】しかし、光硬化樹脂には粘性があり、光硬
化樹脂がスキージにまとわりつき、スキージにより規定
すべき所望の未硬化層の厚さが得られない。特に、同一
の層でスキージが初めて遭遇する既硬化層の端部あるい
は狭い硬化部位ではスキージの進行方向の後ろ側にまと
わりついた樹脂が、粘性のために該既硬化部に付着し盛
り上がる問題がある。この盛り上がりはスキージの移動
後なので平坦化されず、未硬化樹脂層が局部的に所望値
よりも厚く形成されてしまう問題がある。未硬化樹脂層
が厚く形成されると、造形品の表面精度が低下すること
はもとより、その部位は厚く硬化させるので、次にスキ
ージを動かしたときにスキージが硬化層に当たってしま
い、造形中のモデルを壊してしまう問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、造形モデル
の造形面に未硬化樹脂の塗布する前に、モデルの造形面
すなわち液面と大略高さが等しい平面部をスキージが通
過し、スキージ後端部にまとわりついた樹脂を該平面部
に付着、除去してから、モデルの造形面をスキージが通
過するように、該スキージの待機位置からスキージの動
作移動方向に所定距離離れた位置に上面の高さが大略液
面高さに等しい平面部構成部材を配することにより達成
される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を用いて説
明する。図１は本発明の一実施例の光造形装置の構成説
明図である。ＵＶ硬化樹脂１はＵＶ硬化樹脂タンク２の
中に注入されている。スキージ３はＵＶ硬化樹脂１の液
面に平行に設けられたスライドレール４上に載せられて
おり、スキージ駆動手段５によりスライドレール上をＵ
Ｖ硬化樹脂１の液表面に接して移動できる構成となって
いる。光硬化樹脂塗布手段は未硬化の光硬化樹脂をタン
ク２から吸い上げる手段６とホース７と吸い上げた樹脂
を仮溜めする小タンク８とからなり、さらに小タンク８
には樹脂を吐出するノズル９を有している。ノズル９を
有した小タンク８はスライドレール４の上に載せられて
おり、スキージ３の移動に先行して移動し、未硬化の光
硬化樹脂をノズル９から吐出し、塗布しながら移動す
る。

【０００８】１０はスキージ３の待機位置から移動方向
に所定距離離れて設けた平面部であり、その平面高さは
樹脂液面高さに大略等しい。光造形用ワークテーブル１
１はワークテーブルＺ軸移動手段１２により、ＵＶ硬化
樹脂タンク２の中でＵＶ硬化樹脂１の液面に平行を保ち
つつＺ軸（深さ）方向に移動制御される。ＵＶレーザ光
１３はレーザ発振器１４に発し、ガルバノミラー（Ｘ
軸、Ｙ軸）１５を経てＵＶ硬化樹脂１の液面に照射され
る。

【０００９】ガルバノミラー１５はガルバノミラー制御
回路１６により制御され、レーザ光１３がＵＶ硬化樹脂
１の液面を走査できる構成になっている。スキージ駆動
手段５、ガルバノミラー制御回路１６、ワークテーブル
移動手段１２は光造形システム制御回路１７により制御
されている。光造形システム制御回路１７は等高線描画
データ１８に従ってガルバノミラー制御回路１６を介し
てＸ、Ｙ軸のガルバノミラー１５を作動させ、レーザビ
ーム光１３がＵＶ硬化樹脂１の液面を走査する。

【００１０】ＵＶ硬化樹脂１のレーザ光１３を照射され
た部位は直ちに硬化する。一層分の走査が完了すると、
光造形システム制御回路１７は次の層の等高線描画デー
タ１８’を読み込むとともに、ワークテーブルＺ軸移動
手段１２を介してワークテーブル１１を積層ピッチＰだ
けさらに深くＵＶ硬化樹脂１の液面より沈める。

【００１１】既硬化層の上に新たに未硬化のＵＶ硬化樹
脂の層をかぶせる。その後、スキージ３を移動させるこ
とにより、規定液面より厚く塗布された未硬化樹脂部は
除去される。このときスキージ３は平面部材１０の上を
通過してスキージ３後側に付着した樹脂を平面部材に付
着除去した後に、造形モデルとなる既硬化層の上を通過
するので、既硬化層に余計な樹脂の付着を生じさせるこ
とがなく平坦に樹脂を塗布することができる。図２は第
ｎ番目の層を硬化させた後、ワ−クテ−ブル７をＰだけ
沈め、その上に、未硬化樹脂層１９を塗布した状態を示
している。

【００１２】図３は従来の平面部材１０を設けない場合
の、スキージ３を移動させながら、余剰樹脂１９をかき
取っている状態を示している。スキージ３は塗布した未
硬化樹脂の余剰樹脂１９をかき取っているが、スキージ
３の移動後方に樹脂のまとわりつき２０が大きく生じて
いる。このため、図４に示すように、塗布底面の既硬化
層の幅が狭い部２１あるいは端部２２では未硬化樹脂が
厚く塗布される。この結果、図５に示すように、所定厚
さ（基準線２３）で硬化すべきところが、厚すぎる部が
生じ、寸法精度の低下の問題となっている。また、厚い
部では次層でのスキージ動作の際にスキージ３がぶつか
り、造形中のモデルを壊してしまう問題もある。

【００１３】図６は本発明の平面部材を配置したとき
の、樹脂の塗布の様子を示した図である。スキージ３の
後側に付着していた樹脂は、スキージ３が平面部材１０
と通過したときに、平面部材に付着して（２４で示
す）、スキージ３の後側からは除去される。

【００１４】図７に示すように、塗布底面の既硬化層の
幅が狭い部２１あるいは端部２２においても平坦に塗布
され、未硬化樹脂が厚く盛り上がって塗布されることが
防止できた。こうして未硬化樹脂を所定厚さで塗布した
のち、次層の等高線データに従ってレーザをスキャン
し、塗布したＵＶ硬化樹脂を硬化させる。

【００１５】図８に示すようにその硬化表面は平坦であ
り、寸法精度が良く、またスキージがぶつかる心配もな
い。この動作を繰り返すことにより、等高線の薄板を積
層するがごとく、高精度に形状モデルを造形できる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、スキージ後部に付着し
た樹脂が既硬化層の端部に転載・付着することにより生
じていた樹脂の盛り上がりを抑制できる。このことによ
り、光造形モデルの表面の寸法精度を向上させることが
できる。また、スキージが厚くなった部位へぶつかり、
造形中にモデルを壊す問題も回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である光造形装置の構成説明
図。

【図２】本発明の実施例である光造形装置の動作説明
図。

【図３】従来技術の問題点となる部位の拡大断面図。

【図４】従来技術の問題となる現象の説明する断面図。

【図５】従来技術で精度不良となる形状を説明する断面
図。

【図６】本発明の実施例による問題解決部位を示す断面
図。

【図７】本発明の実施例による問題解決の状態を説明す
る断面図。

【図８】本発明の実施例による高精度に造形された状態
を示す断面図。

【符号の説明】

１…ＵＶ硬化樹脂、２…ＵＶ硬化樹脂タンク、３…スキ
ージ、４…スライドレール、５…スキージ駆動手段、６
…樹脂吸上げ手段、７…ホース、８…小タンク、９…樹
脂吐出ノズル、１０…平坦部材、１１…ワークテーブ
ル、１２…Ｚ軸移動手段、１３…光レーザ光、１４…レ
ーザ発振器、１５…ガルバノミラー、１６…ガルバノミ
ラー制御回路、１７…光造形システム制御回路、１８…
等高線描画データ、１９…余剰樹脂、２０…樹脂のまと
わりつき、２１…既硬化層の幅が狭い部、２２…既硬化
層の端部、２３…基準線、２４…平面部材への付着樹
脂。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 敏朗 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マルチメディアシステム 開発本部内 (72)発明者 村中 昌幸 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内 Ｆターム(参考） 4F213 AA44 WA25 WA86 WB01 WL05 WL12 WL34 WL87 WL92 WL93

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光発振手段と該レーザ光のＯＮ／Ｏ
   ＦＦスイッチ手段と、該レーザ光の収束手段と該レーザ
   光の平面的走査手段と、光硬化樹脂容器と該光硬化樹脂
   容器中に沈むように設けられたワークテーブルと該光硬
   化樹脂容器の液面において、スキージを移動させて光硬
   化樹脂を塗布する塗布手段とこれらを制御する制御手段
   とからなり、該光硬化樹脂容器に光硬化樹脂を溜め、該
   収束されたレーザ光を形状データに従って該光硬化樹脂
   の液面にて照射、走査し、該光硬化樹脂をワークテーブ
   ル上で露光硬化し、該硬化層の上に未硬化の光硬化樹脂
   を該塗布手段により層状に塗布し、該未硬化層を露光硬
   化させることを繰り返して逐次積層して、形状モデルを
   造形する光造形装置において、該スキージの待機位置か
   らスキージの動作移動方向に所定距離離れた位置に上面
   の高さが大略液面高さに等しい平面部構成部材を配する
   ように構成したことを特徴とする光造形装置。