JPH07214675A - 樹脂造形体の形成方法および形成装置 - Google Patents

樹脂造形体の形成方法および形成装置

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JPH07214675A
JPH07214675A JP6013258A JP1325894A JPH07214675A JP H07214675 A JPH07214675 A JP H07214675A JP 6013258 A JP6013258 A JP 6013258A JP 1325894 A JP1325894 A JP 1325894A JP H07214675 A JPH07214675 A JP H07214675A
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laser beam
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Yosuke Ogue
洋輔 小久江
Hideho Ariyoshi
秀穂 有吉
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スクリューのような屈曲面を有する造形体で
あっても、段差や反りを生じることなく高い精度で効率
よく積層造形できるようにする。 【構成】 光硬化性樹脂液１１を収容した液槽１２と、
樹脂液１１中に少なくとも一部分を没入させたワーク１
３を、その軸がほぼ水平位となる向きに保持するワーク
保持機構１４と、ワーク１３の表面上に樹脂液１１の塗
膜を形成するためにワーク１３を軸転させる回転駆動機
構１６と、液槽の上方に設けられて前記塗膜を硬化させ
るレーザビームを放射するレーザビーム放射源１９と、
ワーク１３およびレーザビームの少なくとも一方を前記
軸に沿って相対移動させるビーム走査手段２１とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光硬化性樹脂液にレー
ザビームを照射して、積層による造形体を形成する樹脂
造形体の形成方法および形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光硬化性樹脂液にレーザビームを
照射して樹脂造形体を形成することが行われている。こ
の場合、図６に示すように光硬化性樹脂液１を収容した
液槽２内に昇降台３が設けられ、昇降台３上で造形体４
が積層形成される。すなわち、造形体４の第１層部分を
形成するときの昇降台３は、駆動機構５によって樹脂液
１の液面近傍に持ち上げられている。レーザ発振器６か
らレーザビーム制御器７を経て供給されたレーザビーム
８が昇降台３上の樹脂液を部分的に二次元走査して硬化
させる。駆動機構５は昇降台３を０．１ｍｍ〜０．２ｍ
ｍずつ下降させていくので、レーザビーム８は第１層部
分上に第２層部分以降を順次に硬化させていき、積層体
としての造形体４ができ上がる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、造形体４がた
とえば図７に示すようなスクリュー形のものであると、
複数の羽根部分９、９…の形成にあたってレーザビーム
を図示矢印の方向に二次元走査しても、所望形状のもの
を効率よく造形することはできない。
【０００４】造形体４の薄肉部分が図８の（ａ）に示す
ように垂直位にあれば、層間に生じる段差１０は軽微で
あるので、比較的精度よく造形することができる。しか
し、図８の（ｂ）に示すように造形体４の薄肉部が傾斜
していると、層間に生じる段差１０が目立ってくる。こ
のため、スクリュー形のものを一体造形しようとする
と、図９に示すように多数の段差１０が生じて高い精度
での造形は望めない。
【０００５】したがって本発明の目的は、たとえスクリ
ューのような屈曲面を有する造形体であっても、比較的
高い精度で効率よく積層造形できる樹脂造形体の形成方
法および形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によると上述した
目的を達成するために、ワークをその軸がほぼ水平位と
なる向きに保持する段階と、ワークを軸転させてその表
面上に光硬化性樹脂液の塗膜を形成する段階と、ワーク
の上方から供給したレーザビームを前記塗膜に投射する
段階と、ワークおよびレーザビームの少なくとも一方を
前記軸に沿って連続的または間欠的に相対移動させる段
階とを備えることを特徴とする樹脂造形体の形成方法が
提供される。
【０００７】また、光硬化性樹脂液を収容した液槽と、
樹脂液中に少なくとも一部分を没入させたワークを、そ
の軸がほぼ水平位となる向きに保持するワーク保持機構
と、ワークの表面上に前記樹脂液の塗膜を形成するため
にワークを軸転させる回転駆動機構と、液槽の上方に設
けられて前記塗膜を硬化させるためのレーザビームを放
射するレーザビーム放射源と、ワークおよびレーザビー
ムの少なくとも一方を前記軸に沿って相対移動させるビ
ーム走査手段とを備えてなることを特徴とする樹脂造形
体の形成装置が提供される。
【０００８】
【作用】本発明においては、ワークがその軸をほぼ水平
位に保持して軸転するので、ワークの表面上に光硬化性
樹脂液の塗膜を形成しつつ、この塗膜をレーザビームで
硬化させることができる。しかも、レーザビームの走査
は前記軸に沿った方向と、この軸を中心とした円周方向
との三次元で進行するので、造形体がたとえスクリュー
のような形状のものであっても、これを効率よく造形す
ることが可能となる。そのうえ、ワーク上に形成された
塗膜の厚みを、硬化処理の直前に補正できるので、段差
等の発生をより一層抑えることができ、表面仕上げ研磨
に費やした時間および労力を大幅に削減することが可能
となる。
【０００９】
【実施例】つぎに、本発明の一実施例を図面を参照しな
がら説明する。
【００１０】樹脂造形体の形成装置を示す図１におい
て、光硬化性樹脂液１１を収容した液槽１２内に、円柱
状のワーク１３が設けられている。ワーク１３は樹脂液
１１の液面近傍で樹脂液１１中に没入しているが、その
軸がほぼ水平位を保つように、ワーク保持機構１４の回
転シャフト１５によって保持されている。回転シャフト
１５は回転駆動機構１６に連結しており、回転駆動機構
１６はワーク１３を軸転させる。そして、軸転したワー
ク１３の表面上に樹脂液１１の塗膜が形成されていく。
液槽１２上に昇降自在に設けられた当て板たるブレード
１７は、ワーク１３上に形成された塗膜に接してその厚
さを所定値に機械的に制限する。ワーク保持機構１４に
結合された昇降機構１８は、ワーク１３の表面上に一つ
の樹脂硬化層が形成される都度、ワーク保持機構１４を
１層厚相当分ずつ順次に下降させていく。
【００１１】液槽１２の上方に設けられたレーザ発振器
１９から放射されたレーザビーム２０は、ガルバノミラ
ー等からなるレーザビーム制御器２１を走査手段とし
て、ワーク１３の表面上の樹脂塗膜をワーク１３の軸に
沿った方向に、連続的または間欠的に走査する。この走
査によって、ワーク１３の表面上の樹脂塗膜が所定の面
積内で硬化されるように、レーザビームの投射地点にお
けるスポット径やワークの軸転速度等を勘案して走査ピ
ッチが決定される。
【００１２】ワーク１３の軸転に伴ってワーク１３の表
面上に形成される樹脂塗膜の膜厚は、樹脂液１１の粘性
によって過剰となりやすい。そこで、ブレード１７によ
って樹脂塗膜の平滑化を行う。ブレード１７の設置位置
や形状等は、使用する樹脂液の粘性等に応じて適宜に選
択でき、ブレード１７は一層分の硬化が終わる都度、昇
降機構１８によって樹脂層厚相当分ずつ下降する。
【００１３】ブレード１７は図２に示すように、ワーク
１３の軸転の上手側に設置され、硬化処理直前の樹脂塗
膜の膜厚を制御する。図２に示す構成のものでは、ワー
ク１３の軸転の方向を切換える場合を想定して、２組の
ブレード１７ａ、１７ｂをレーザビーム２０の投射位置
の前後に設置し、これを二者択一的に使えるようにして
いる。つまり、ワーク１３の軸転方向が切換えられたと
き、使用するブレードを軸転の上手側のものに切り替え
るのであり、ワーク１３の軸転の下手側に位置するブレ
ード（図示例では１７ｂ）は、樹脂塗膜に接しない位置
に待避させておく。
【００１４】ワーク１３の軸転の方向は、樹脂の硬化が
一層分終わる都度、または複数層分終わる都度、逆転さ
せることができる。軸転の方向を変えることによって硬
化の進行方向を変えたり、または図３に示すように硬化
開始地点ａをずらしたりすると、積層造形体の残留応力
が一箇所に集中するのを防ぎ得るので、造形の精度を高
めることができる。
【００１５】使用する樹脂液１１の粘性にもよるが、図
４に示すように液槽上で、または液槽を使わずに、ワー
ク１３の表面上に樹脂塗膜を形成し、その膜厚をブレー
ド１７で一層相当分に制御することができる。
【００１６】上述したような方法を適用してたとえばス
クリューを積層造形する場合、図５に曲線２２で示す層
を多数積層したかたちの積層造形体を、比較的高い精度
で効率よく造形することが可能となる。
【００１７】上述した実施例では、レーザビームをワー
クの軸に沿って移動させたが、ワークをその軸方向に移
動させたり、あるいは、レーザビームおよびワークの双
方をワークの軸方向に連続的または間欠的に相対移動さ
せてもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明によると、レーザビ
ームを三次元的に走査して樹脂層を硬化させるので、ス
クリューのような回転体をも高い精度で効率よく積層造
形することが可能となり、表面仕上げの作業量を大幅に
削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の樹脂造形体形成装置の側面
略図。
【図２】本発明の一実施例の樹脂造形体形成装置の一部
分の側面略図。
【図３】本発明の他の実施例におけるレーザビームの硬
化開始地点の説明図。
【図４】本発明の他の実施例の樹脂造形体形成装置の一
部分の側面略図。
【図５】本発明によって造形された造形体の積層構造を
示す平面図。
【図６】従来の樹脂造形体形成装置の略図。
【図７】従来の樹脂造形体形成方法によってレーザビー
ムを走査する場合の説明図。
【図８】従来の樹脂造形体形成方法によって造形された
薄肉物体の側面図。
【図９】従来の樹脂造形体形成方法によって造形された
スクリューの側面図。
【符号の説明】
１１ 光硬化性樹脂液 １２ 液槽 １３ ワーク １４ ワーク保持機構 １６ 回転駆動機構 １７ ブレード １８ 昇降機構 １９ レーザ発振器 ２１ レーザビーム制御器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワークをその軸がほぼ水平位となる向き
    に保持する段階と、 ワークを軸転させてその表面上に光硬化性樹脂液の塗膜
    を形成する段階と、 ワークの上方から供給したレーザビームを前記塗膜に投
    射する段階と、 ワークおよびレーザビームの少なくとも一方を前記軸に
    沿って連続的または間欠的に相対移動させる段階とを備
    えることを特徴とする樹脂造形体の形成方法。
  2. 【請求項２】 ワークの軸転の方向を周期的に変化させ
    ることを特徴とする請求項１記載の樹脂造形体の形成方
    法。
  3. 【請求項３】 光硬化性樹脂液を収容した液槽と、 樹脂液中に少なくとも一部分を没入させたワークを、そ
    の軸がほぼ水平位となる向きに保持するワーク保持機構
    と、 ワークの表面上に前記樹脂液の塗膜を形成するためにワ
    ークを軸転させる回転駆動機構と、 液槽の上方に設けられて前記塗膜を硬化させるためのレ
    ーザビームを放射するレーザビーム放射源と、 ワークおよびレーザビームの少なくとも一方を前記軸に
    沿って相対移動させるビーム走査手段とを備えてなるこ
    とを特徴とする樹脂造形体の形成装置。
  4. 【請求項４】 ワークの表面上に形成される塗膜の厚み
    を機械的に制限するためのブレードまたは塗膜平滑化手
    段を液槽上に有していることを特徴とする請求項３記載
    の樹脂造形体の形成装置。
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