JPH0483632A - 立体形状形成装置における樹脂貯留槽の液面制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、液状硬化型樹脂剤に露光ビームを照射して任
意に設計された立体像イメージに基づいて立体形状を形
成する立体形状形成装置に関し、特に、その液状光硬化
樹脂剤が貯留される樹脂貯留槽の液面側ｆＩＩ機構に関
する。

Ｂ３発明の概要 本発明は、液状光硬化樹脂剤の液面に光ビーム照射を行
い任意に設計された立体像イメージの一の方向で分解さ
れた分解平面の形状に応じたパターンの硬化樹脂層を形
成し、次いで、該硬化樹脂層の上に液状光硬化樹脂剤を
位置させて、再び液状光硬化樹脂剤の液面をビーム照射
して硬化樹脂層を積層するように硬化樹脂層を順次に積
層していき任意の立体形状を形成する立体形状形成装置
において、補充樹脂槽に貯留された樹脂剤を樹脂貯留槽
に供給する補充樹脂供給手段を設けるとともに、上記樹
脂貯留槽からあふれる樹脂剤を上記樹脂貯留槽の一側面
に設けた吸引口又はオーバーフロー部を介して上記補充
樹脂槽に回収させるようにしてなるものである。

Ｃ０従来の技術 従来、液状硬化型樹脂剤に所定の露光ビームを照射する
ことにより所望の形状の物品を形成する方法が提案され
ており、例えば特願昭６３−２６７９４５号の如き形成
方法が提案されている。

第５図は、上記形成方法を用いた立体形状形成装置の要
部断面図を示すものである。すなわち、この装置５１は
、紫外光を照射することにより硬化する液状硬化型樹脂
剤Ａが貯留された樹脂貯留槽５２内に水平な板上をなす
ステージ５３を有し、このステージ５３は上下方向に移
動されるエレベータ機構５４を備えてなる。また、上記
貯留槽５２の上方には露光ビームＢを液状光硬化樹脂剤
Ａの液面に対して集光照射するビームスキャナー５５が
設けられている。そして、このビームスキャナー５５に
よる露光及び液面に対す走査やエレベータ機構５４によ
るステージ５３の移動は造形コントローラ５６によって
制御されている。

このように構成されてなる立体形状形成装置により、所
定の立体形状を形成するには、先ず、エレベータ機構５
４を同図に実線で示すように駆動して、そのステージ５
３上の液状光硬化樹脂剤Ａが所定の厚さで位置する初期
位置へと移動する。

次に、露光ビームＢによる液面に対する走査を行なう。

この走査は、任意に設計された立体像のイメージの一の
方向で多数に分解された各平面（以下「分解平面」とい
う。）のそれぞれに応じたパターンで、ラスクスキャン
が行われる。

このような光ビームＢの走査が行われると、光ビームＢ
が照射された液状光硬化樹脂剤Ａの部分が硬化し、液面
の内の当該分解平面の形状と同し形状を有したシート状
に硬化される一の硬化樹脂層が形成される。そして、こ
のような一の硬化樹脂層の形成が完了する度にエレベー
タ機構５４によりステージ５３を下方へ所定のピッチ、
即ち立体像イメージを一の方向で多数の分解平面に分解
したときの分解ピンチに応じたピンチで下方に移動する
。すると硬化樹脂層の上に液状光硬化樹脂剤Ａが１ピッ
チ分の厚さで流れ込むように供給され、次の順位の分解
平面についての光ビームＢの走査が行われて別の硬化樹
脂層が形成される。なお、このとき当該硬化樹脂層は前
の硬化樹脂層と接着される。

このように形成された硬化樹脂層の上に新たな硬化樹脂
層を順次積層することにより、この積層された多数の硬
化樹脂層が所望の立体形状を形成することになる。

したがって、このような立体形状形成方法によれば、任
意に設計された立体像イメージに基づいて立体形状を形
成することができる。

Ｄ１発明が解決しようとする課題 ところで、上記立体形状形成装置においては、液状光硬
化樹脂剤が貯留される貯留槽の液面に対し、露光ビーム
が照射された部分が硬化するが、ここで液面に照射され
る光ビームのスポット径は対物レンズと液面迄の距離に
より定まる。従って、上記貯留槽の液面高さ位置が容易
に変化すると、光ビームのスポット径が可変し、液状光
硬化型樹脂の硬化位置の再現性を劣化させ、形成する立
体形状を精度良く形成することができなくなる。

上記貯留槽における液面の高さ位置は、液温の変化や加
工を繰り返し液体そのものが減少したりする場合に容易
に変化してしまう。

また、貯留槽自体が大型化された場合や、スボントを絞
って終点深度を浅くした場合には厳密な液面の高さ位置
制御が要求されるようになる。

しかし、これまでは、特に上記貯留槽における液面の高
さ位置を制御する機構は開発されていなかった。

そこで、本発明は、簡単な方法で上記貯留槽の液面高さ
位置の制御を行い、形成する立体形状の精度を向上させ
る立体形状形成装置における樹脂貯留槽の液面制ｗｊ機
構を提供することを目的とす８９課題を解決するための
手段 本発明は、上記課題を達成するため、液状光硬化樹脂剤
の液面に光ビーム照射を行い任意に設計された立体像イ
メージの一の方向で分解された分解平面の形状に応した
パターンの硬化樹脂層を形成し、次いで、該硬化樹脂層
の上に液状光硬化樹脂剤を位置させて、再び液状光硬化
樹脂剤の液面をビーム照射して硬化樹脂層を積層するよ
うに硬化樹脂層を順次に積層していき任意の立体形状を
形成する立体形状形成装置において、補充樹脂槽に貯留
された樹脂剤を樹脂貯留槽に供給する補充樹脂供給手段
を設けるとともに、上記樹脂貯留槽からあふれる樹脂剤
を上記樹脂貯留槽の一側面に設けた吸引口又はオーバー
フロー部を介して上記補充樹脂槽に回収させるようにし
てなるものである。

Ｆ１作用 本発明は、上記補充樹脂槽の樹脂剤が上記補充樹脂供給
手段により常に樹脂貯留槽に供給されるとともに、上記
樹脂貯留槽からあふれでる樹脂剤はこの貯留槽の一側面
に設けられる上記吸引口又はオーバーフロー部により上
記補充樹脂槽に回収されることにより、常に樹脂貯留槽
内の樹脂量を一定に保ってその液面の高さ位置を一定に
保つことができる。

Ｇ、実施例 以下、本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明に係る立体形状形成装置１における樹脂
貯留槽２の液面高さ制御機構を説明するための樹脂貯留
槽２例の構成を示す要部断面回である。すなわち、紫外
光を照射することにより硬化する液状光硬化樹脂剤Ａを
貯留する樹脂貯留槽２は、液面水平調整機構３ａを有す
る基台部３上に載置されてなり、樹脂温度設定のための
ヒータ４がその外周囲に巻回して取付られてなる。

このヒータ４は、温度センサ５によって検出される液状
樹脂剤Ａの温度情報に基づいて温度コントローラ６によ
って制御されており、貯留槽２内の樹脂温度を所定温度
に保っている。

そして、この樹脂貯留槽２内には、ここでは図示しない
が水平な板状をなすステージを上下方向に移動するエレ
ベータ機構を備えてなり、また、上記貯留槽２の上方に
は露光ビームを液状光硬化樹脂剤Ａの液面に対して集光
照射するビームスキャナーが設けられている。そして、
上記従来の装置と同様に上記ビームスキャナーによる露
光及び液面に対する走査やエレベータの移動等が造形コ
ントローラによって制御され、光ビームを照射すること
により所定の分解平面を形成し得るようになされている
。

ここでさらに、本発明の第１の実施例においては、上記
貯留槽２の少なくとも一例部にオーバーフロー部７が設
けられている。このオーバーフロー部７は液面の高さ位
置を調節するために、あふれでる余分な樹脂剤Ａを後述
する補充樹脂槽８に回収するためのものである。

すなわち、このオーバーフロー部７は、貯留槽２の一例
を貯留槽上端部２ａよりもやや低い位置に形成されたエ
ツジ９と、その外側部に設けられる樹脂溜まり１０とか
らなる。そして、上記エツジ先端位置が所定の液面高さ
位置に対応する位置となされている。

なお、上記樹脂剤Ａは、非常に粘性が高く表面張力係数
も大きい材料であるため、ヒーター４により加熱してそ
の粘性を下げているとはいえ、第２図（Ｂ）に示すよう
に、貯留槽２から樹脂剤へがこぼれ出すまでの間に、表
面張力によっである程度液面高さ位置が変位する。した
がって、液面の高さ位置を厳密に制御調整する上で、こ
のオーバーフローまでの液面高さ位置の変位幅が大きな
問題となる。

そこで、本発明では上記オーバーフロー部７のエツジ９
を第２図（Ａ）に示すようにその先端９ａを鋭角に形成
するとともに、常に液面をこのエツジ９部分からオーバ
ーフローさせておくことにより、上記樹脂剤Ａの表面張
力による液面の変位の発生を防止する。

次に、上記オーバーフロー部７でオーバーフローし樹脂
溜まり１０に導かれた樹脂剤Ａは、回収管１１を介して
補充樹脂槽８に導かれる。この補充樹脂槽８は、貯留槽
２よりあふれでた余分な樹脂剤Ａを回収するものである
。

また、この補充樹脂槽８には、供給ポンプ１２を介して
上記貯留槽２へ樹脂剤Ａを供給する供給管１３が取付ら
れている。そして、この供給管１３の他端が貯留槽２に
導かれている。この供給管１３は、貯留槽２内に樹脂剤
Ａを常に供給するためのものである。すなわち、上記補
充樹脂槽８から貯留槽２に樹脂剤Ａが常に所定量供給さ
れることにより、上記貯留槽２の樹脂剤Ａを常に上記オ
ーバーフロー部７からオーバーフローさせて、上記貯留
槽２の液面高さ位置を常に所定の高さ位置に制御するた
めのものである。

なお、この供給管１３の途中に第３図に示すようにフィ
ルタ１４を設ければ、貯留槽２への樹脂剤Ａの供給に際
して、樹脂剤Ａ内の不要な硬化物等のゴミを除去するこ
とができる。

さらに、液面高さ位置を監視調整すべくレーザを用いた
液面高さ検出器１５を設けてもよい。この検出器１５は
、レーザ管１６からレーザを液面に照射してその反射光
の入射角度をラインセンサ１７により検出して液面の高
さ位置を検出するものである。そして、その検出信号に
より、半ば液中に沈めた調整棒１８を抜き差しして貯留
槽２内の容積変化をなさしめ、オーバーフロー部７から
のオーバーフロー量を調整するようにすれば、より確実
な液面高さ位置の調整を行なうことができる。

次に、第４図に示す第２の実施例は、上記第１の実施例
におけるオーバーフロー部７の代わりに直接吸引ポンプ
２０によりあふれでる樹脂剤Ａを吸引する吸引口２１を
回収管１１の貯留槽側端に設けてなるものである。すな
わち、この吸引口２１を所定の液面高さ位置として１か
所又は数カ所設けることとなし、この吸引口２１より直
接吸引して回収した樹脂剤Ａを補充樹脂槽８に導くよう
にする。

さらに、この例においても液面高さ位置を監視調整すべ
くレーザを用いた液面高さ検出器１５を設け、この検出
器１５からの検出信号により、上記吸引ポンプ２０及び
補給ポンプ１２を制御して液面高さ位置を調整するよう
にしてもよい。

このように、本発明によれば、積極的に液面高さ位置を
可変調整することにより、液面の高さ位置を一定に保つ
ことができる。

Ｈ０発明の効果 本発明によれば、上記補充樹脂槽の樹脂剤が上記補充樹
脂供給手段により常に樹脂貯留槽に供給されるとともに
、上記樹脂貯留槽からあふれでる樹脂剤はこの貯留槽の
一側面に設けられる上記吸引口又はオーバーフロー部に
より上記補充樹脂槽に回収されることにより、常に樹脂
貯留槽内の樹脂量を一定に保ってその液面の高さ位置を
一定に保つことができる。

よって、簡単な方法で上記貯留槽の適正な液面高さ位置
を保つことができ、照射する光ビームのビームスポット
径を的確なものとして形成する立体形状の精度を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る立体形状形成装置における樹脂貯
留槽の液面高さ位置制御機構の第１の実施例の概略を示
す断面図であり、第２図（Ａ）はそのオーバフロ一部の
エツジ部分を示す要部拡大断面図であり、第２図（Ｂ）
はその比較例を示す要部拡大断面図である。 第３図は第１の実施例にフィルタ機構とレーザ検出機構
を加えた変形例の概略を示す断面図である。 第４図は第２の実施例の概略を示す断面図である。 第５図は従来の立体形状形成装置の概略を示す断面図で
ある。 １・・・立体形状形成装置 ２・・・樹脂貯留層 ７・・・オーバーフロー部 ８・・・補充樹脂槽 ９・・・エツジ １１・・・回収管 １２・・・供給ポンプ １３・・・供給管 ２１・・・吸引口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液状光硬化樹脂剤の液面に光ビーム照射を行い任意に設
   計された立体像イメージの一の方向で分解された分解平
   面の形状に応じたパターンの硬化樹脂層を形成し、次い
   で、該硬化樹脂層の上に液状光硬化樹脂剤を位置させて
   、再び液状光硬化樹脂剤の液面をビーム照射して硬化樹
   脂層を積層するように硬化樹脂層を順次に積層していき
   任意の立体形状を形成する立体形状形成装置において、
   補充樹脂槽に貯留された樹脂剤を樹脂貯留槽に供給する
   補充樹脂供給手段を設けるとともに、上記樹脂貯留槽か
   らあふれる樹脂剤を上記樹脂貯留槽の一側面に設けた吸
   引口又はオーバーフロー部を介して上記補充樹脂槽に回
   収させるようにしてなる立体形状形成装置における樹脂
   貯留槽の液面制御機構。