JPH0664048A

JPH0664048A - 光造形装置

Info

Publication number: JPH0664048A
Application number: JP4217654A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kono; 和宏河野; Chiaki Shikichi; 千明式地
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-08-17
Filing date: 1992-08-17
Publication date: 1994-03-08

Abstract

(57)【要約】【目的】簡易な演算処理により、光硬化性樹脂が硬化
する際に発生する下方への伸びに対するデータ補正が行
なわれて、正確な形状の立体造形物が得られる光造形装
置を提供する。【構成】昇降制御装置11の動作及び光ビームによる走
査を制御する制御コンピュータ８と、該制御コンピュー
タへ３次元形状データを供給する情報処理装置２と具
え、情報処理装置２は、最終的に得んとする立体造形物
の形状を表わす元３次元形状データに基づき、該立体造
形物とは光硬化性樹脂61への光ビームの浸透深さに応じ
た所定距離だけ垂直方向にずれた合同形状物の疑似３次
元形状データを作成し、元３次元形状データと疑似３次
元形状データにブーリアン演算を施して両データの論理
積を算出することにより、補正された３次元形状データ
を作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紫外線等の光ビームの
照射によって硬化する光硬化性樹脂を資材として、立体
造形物を成形する光造形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気機器等の各種商品の開発過程におい
ては、商品の立体モデルを作製して、デザインや機構に
ついてのチェックが行なわれるが、近年の商品のライフ
サイクルの短縮化に応じて、立体モデルを迅速に作製す
る必要が生じている。

【０００３】そこで、樹脂槽内の液状の光硬化性樹脂へ
光ビームを照射して、光硬化性樹脂を硬化させることに
よって立体造形物を成形する光造形装置が開発されてい
る（雑誌「型技術」１９８９年第４巻７号第80〜81頁、
特開昭62-35966号〔G06F15/60〕)。

【０００４】光造形装置は図４に示す如く、樹脂槽(６)
内の光硬化性樹脂(61)中に、昇降制御装置(11)によって
駆動される昇降テーブル(１)を水平に配置すると共に、
光硬化性樹脂(61)の液面へ向けて光ビームを照射すべき
プロジェクター(７)を具え、該プロジェクター(７)は、
移動制御装置(71)によって水平面内をＸ−Ｙ方向に移動
制御される。

【０００５】プロジェクター(７)には、光フィルター(9
1)を介してＵＶレーザ装置(９)からの紫外線レーザ光が
供給される。尚、光フィルター(91)はＵＶレーザ装置
(９)の出力を調整するものである。上記昇降制御装置(1
1)、移動制御装置(71)及び光フィルター(91)は制御コン
ピュータ(８)によって動作が制御されている。

【０００６】上記装置においては、ＣＡＤシステムによ
り設計された立体造形物の形状データをスライスして等
高線データを作成し、該等高線データを制御コンピュー
タ(８)へ供給することにより、昇降テーブル(１)が一定
ピッチ(０.１〜０.３ｍｍ程度)で樹脂槽(６)内を降下す
ると共に、プロジェクター(７)からの紫外線レーザビー
ムが昇降テーブル(１)上の光硬化性樹脂(61)を前記等高
線データに応じてＸ−Ｙ方向に走査するのである。

【０００７】この結果、昇降テーブル(１)上には、硬化
した樹脂層が前記等高線データに応じた形状に順次堆積
し、最終的に所定形状の立体造形物(５)が成形される。

【０００８】ところで、光硬化性樹脂を硬化せしめるに
は、ある一定値以上の光エネルギーを与える必要がある
ため、紫外線レーザビームは、図５の如く光硬化性樹脂
(61)の表面にて所定径Ｄのレーザスポットが形成される
様に焦点が合わせられる。この結果、レーザビームは光
硬化性樹脂(61)の表面よりも深く浸透することになる。

【０００９】紫外線レーザビームの浸透深さＨは、光硬
化性樹脂の特性と紫外線の波長に依存しており、実験に
よれば０.５〜１.５ｍｍである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って、上記光造形装
置に対して、３次元ＣＡＤ装置にて作成した３次元形状
データをそのまま供給した場合、光硬化性樹脂は、レー
ザビームの照射によって前記浸透深さＨに応じた長さだ
け下方へ伸びた形状に成形されることになる。

【００１１】この問題を解決するには、３次元形状デー
タを補正する必要がある。図６(ａ)は直方体を呈する立
体造形物についてのデータ補正の様子を表わしている。
最終的に得んとする直方体の元３次元形状データをそ
のまま光造形装置へ供給した場合、上述の如くレーザビ
ームの浸透深さに応じた長さｈだけ下方へ伸びた形状
となるため、該長さｈだけ直方体の下端部を削り取った
補正３次元形状データを作成する。該３次元形状デー
タを光造形装置へ供給すれば、光硬化性樹脂が硬化の際
に下方へ伸びて、目的とする形状の直方体が得られる
のである。

【００１２】ところが、光造形装置によって成形せんと
する立体造形物は、直方体の如き単純な形状であること
は少なく、むしろ中空部を有する複雑な形状を有するこ
とが多い。

【００１３】例えば図６(ｂ)の如き円筒体を成形する場
合、最終的に得んとする円筒体の元３次元形状データ
をそのまま光造形装置へ供給すると、立体造形物はレー
ザビームの浸透深さに応じた長さｈだけ下方へ伸び、肉
厚の一様でない断面形状となる。そこで、伸び分だけ
補正した補正３次元形状データを作成するのである
が、この場合、データ補正は上述の直方体の様に単純で
はなく、円筒体の外周面の下半部のみならず、内周面の
上半部にも補正が必要である。

【００１４】実際に成形される立体造形物は円筒体より
も更に複雑で、歪な形状を有するのが一般的であるか
ら、従来の方法ではデータ補正が極めて煩雑で、時間を
要する問題がある。

【００１５】本発明の目的は、簡易な演算処理により、
光硬化性樹脂が硬化する際に発生する下方への伸びに対
するデータ補正が行なわれて、正確な形状の立体造形物
が得られる光造形装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る光造形装置
は、成形すべき立体造形物に応じた３次元形状データに
基づいて昇降制御装置(11)の動作及び光ビームによる走
査を制御する主制御回路と、主制御回路へ３次元形状デ
ータを供給する形状データ生成回路とを具えている。

【００１７】形状データ生成回路は、最終的に得んとす
る立体造形物の形状を表わす元３次元形状データに基づ
き、該立体造形物とは光硬化性樹脂(61)への光ビームの
浸透深さＨに応じた所定距離ｈだけ垂直上方へずれた合
同形状物の疑似３次元形状データを作成する手段と、元
３次元形状データと疑似３次元形状データにブーリアン
演算を施して両データの論理積を算出することにより、
補正された３次元形状データを作成する手段とを具え、
該補正３次元形状データが前記主制御回路へ供給され
る。

【００１８】

【作用】元３次元形状データと疑似３次元形状データに
ブーリアン演算を施して両データの論理積を算出するこ
とによって、元３次元形状データによって表わされる立
体造形物と、疑似３次元形状データによって表わされる
合同形状物との重なり領域の３次元形状データ(補正３
次元形状データ)が得られる。

【００１９】ここで、立体造形物と合同形状物とは、光
硬化性樹脂(61)への光ビームの浸透深さＨに応じた所定
距離ｈだけずれているから、前記重なり領域は、元の立
体造形物を、光硬化性樹脂が硬化する際に発生する下方
への伸び量だけ垂直方向に縮めた３次元形状を有するこ
とになる。

【００２０】上記補正３次元形状データを主制御回路へ
供給すれば、昇降制御装置(11)の動作及び光ビームの走
査によって硬化した樹脂が昇降テーブル(１)上に順次堆
積する。この際、光硬化性樹脂(61)への光ビームの浸透
深さＨに応じた所定距離ｈだけ、下方への伸びが生じ、
これによって最終的に得られる立体造形物は、所期の立
体形状に成形されることになる。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る光造形装置によれば、立体
造形物の元３次元形状データを垂直方向にずらして疑似
３次元形状データを作成する処理と、元３次元形状デー
タと疑似３次元形状データにブーリアン演算を施す処理
によってデータ補正が行なわれ、前者の処理はＣＡＤ装
置等に備わっている基本機能によって容易に実現出来、
後者の処理は単なる論理積演算によって実現出来る。従
って、光硬化性樹脂が硬化する際に発生する下方への伸
びに対するデータ補正は極めて簡易であり、これによっ
て正確な形状の立体造形物が得られる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を図４に示す光造形装置に実施
した一例につき、図１乃至図３に基づいて説明する。
尚、図４の従来装置と同一の構成部分については同一符
号を付して、説明を省略する。

【００２３】図１に示す如く、制御コンピュータ(８)に
はインターフェース(３)を介して情報処理装置(２)が接
続される。該情報処理装置(２)には、周知の３次元ＣＡ
Ｄ機能が装備されており、立体造形物の元３次元形状デ
ータは、ソリッド要素を用いて予め作成されている。

【００２４】又、情報処理装置(２)には、図２に示すデ
ータ補正手続きが設定されており、これによって、光硬
化性樹脂が硬化する際に発生する下方への伸びに対する
データ補正が行なわれる。

【００２５】先ず、前記元３次元形状データを取り込み
(Ｓ１)、次に該３次元形状データに基づいて、立体造形
物を光ビームの浸透深さＨに応じた所定距離ｈだけ垂直
方向へずらした合同形状物の疑似３次元形状データを作
成する(Ｓ２)。

【００２６】その後、元３次元形状データと疑似３次元
形状データにブーリアン演算を施して両データの論理積
を算出し(Ｓ３)、これによって得られた補正３次元形状
データを前記インターフェースへ出力するのである(Ｓ
４)。

【００２７】図３(ａ)は直方体について、図３(ｂ)は円
筒体についての上記データ補正手続きをイメージ的に表
わしたものである。即ち、元３次元データを前記所定
距離ｈだけ上方へずれた位置へ複写して、疑似３次元デ
ータを作成し、元３次元データと疑似３次元データ
にブーリアン演算を施して両データの論理積を算出
する。そして、これによって得られた補正３次元データ
に基づき、所定形状の立体造形物を成形するのであ
る。

【００２８】上記手続きは、図３(ａ)の直方体の場合も
図３(ｂ)の円筒体の場合も同一であある。又、更に複雑
な３次元形状を有する造形物についても同一であって、
３次元形状データの複写とブーリアン演算の２つの簡易
な処理だけで、正確なデータ補正が可能である。

【００２９】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光造形装置の概略構成図である。

【図２】データ補正手続きを表わすフローチャートであ
る。

【図３】直方体及び円筒体についてのデータ補正手続き
を説明する一連の垂直断面図である。

【図４】従来の光造形装置の概略構成図である。

【図５】光ビームが光硬化性樹脂の表面から下方へ浸透
している様子を示す正面図である。

【図６】従来のデータ補正手続きを説明する一連の垂直
断面図である。

【符号の説明】

(１) 昇降テーブル (２) 情報処理装置 (６) 樹脂槽 (61) 光硬化性樹脂 (７) プロジェクター (71) 移動制御装置 (８) 制御コンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂槽(６)内の光硬化性樹脂(61)中に、
昇降制御装置(11)が連繋した昇降テーブル(１)を配置
し、光硬化性樹脂(61)の液面に対して光ビームの走査を
施すことにより、昇降テーブル(１)上の光硬化性樹脂(6
1)を硬化させて所定形状の立体造形物を成形する光造形
装置において、成形すべき立体造形物に応じた３次元形
状データに基づいて昇降制御装置(11)の動作及び光ビー
ムによる走査を制御する主制御回路と、主制御回路へ３
次元形状データを供給する形状データ生成回路とを具
え、形状データ生成回路は、最終的に得んとする立体造
形物の形状を表わす元３次元形状データに基づき、該立
体造形物とは光硬化性樹脂(61)への光ビームの浸透深さ
に応じた所定距離だけ垂直方向にずれた合同形状物の３
次元形状データ(疑似３次元形状データ)を作成する手段
と、元３次元形状データと疑似３次元形状データにブー
リアン演算を施して両データの論理積を算出することに
より、補正された３次元形状データを作成する手段とを
具え、該補正３次元形状データが前記主制御回路へ供給
されることを特徴とする光造形装置。